JP2004175604A

JP2004175604A - オゾン生成素子

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Publication number: JP2004175604A
Application number: JP2002341923A
Authority: JP
Inventors: Taizo Nagahiro; 泰藏長廣
Original assignee: OKUMINE KK
Current assignee: OKUMINE KK
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】放電電極の消耗や汚れを抑えることができるとともに、放電電極の電気抵抗値もそれ程大きくならないオゾン発生素子を提供する。
【解決手段】放電電極３Ａ，３Ｂが、固体誘電体基板２上に形成された、電気の良導体からなる主電極部３０と、高融点でかつ昇華及び蒸発の生じにくい、金属酸化物導電体、金属酸化物半導体、又はこれらの混合体からなる主材料に、ガラス成分を加えたものを主成分とし、主電極部３０上に、この主電極部３０を覆うように形成されるガラス質の保護膜３１，３２とを有している。ガラス質の保護膜３１，３２により電極の消耗による電極面の汚れ等が抑えられるとともに、保護膜３１，３２と主電極部３０との合成電気抵抗値もそれ程大きくなることはない。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、沿面放電によって酸素含有ガスからオゾンガスを生成するのに用いられるオゾン生成素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
沿面放電用の従来のオゾン生成素子の放電電極は、溶融温度が高く、高温度において耐酸化性がある、タングステンや白金等の金属箔を、固体誘電体基板上に貼り付けることにより形成されたり、湿式メッキ、真空蒸着、又はスパッタリング等の乾式メッキを用いて、固体誘電体基板上に金属の導電性パターンを作ることにより形成されている。
【０００３】
このような放電電極を用いたオゾン生成素子では、放電電極を形成している金属成分が、放電時に昇華や蒸発により消耗するので、電極の長寿命化が図れず、かつ、飛散した材料が、固体誘電体基板上に再付着して、電極面を汚したり、電極面上に髭状物を発生させたりするので、放電エネルギーの分散化が生じ、徐々に放電が弱まって、オゾンの発生効率を低下させてしまうという不都合がある。
【０００４】
このため、放電電極を、セラミック誘電体（例えば、媒体となる、シリカ粉、アルミナ粉、ガラス粉、又はこれらの混合粉に、酸化チタン粉等の金属酸化物誘電体粉を添加した組成物を、パターン状に印刷・焼成したもの）により形成し、電極材料の消耗を抑えて、電極の長寿命化と、電極面の汚れ等の防止を図ったものもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミック誘電体で形成された放電電極は電気抵抗値が極めて高いので、この放電電極を用いたオゾン生成素子では、放電エネルギーの供給を高周波高電圧下での静電誘導効果による電荷の移動のみに頼ることになり、オゾン発生のための放電エネルギーの伝達効率が、放電電極を金属導電体で形成した場合に比べて、かなり悪くなってしまうという問題があった。
【０００６】
また、このような放電電極を用いたオゾン生成素子では、高周波高電圧電源の負荷が静電容量性のものとなるため、合成インピーダンスが周波数により変化し、電源とこのオゾン発生素子間でのインピーダンス整合が容易でなく、高周波高圧電源の設計に手間がかかるという問題があった。
【０００７】
さらに、このような放電電極を用いたオゾン生成素子では、長期間の使用により、放電電極の一部分が、静電振動によると思われる機械的損傷を受けるため、放電に欠落を生じたり、放電電極に断線が生じ易いという問題があった。
【０００８】
この発明は、以上の点に鑑み、放電電極の消耗や汚れ等を抑えることができるとともに、放電電極の電気抵抗値もそれ程大きくならないオゾン発生素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１記載の発明は、固体誘電体基板上の放電電極が形成された面に沿って流れる酸素含有ガスを、沿面放電によってオゾン化するオゾン生成素子において、放電電極が、固体誘電体基板上に形成された、電気の良導体からなる主電極部と、高融点でかつ昇華及び蒸発の生じにくい、金属酸化物導電体、金属酸化物半導体、又はこれらの混合体からなる主材料に、ガラス成分を加えたものを主成分とし、主電極部上に、この主電極部を覆うように形成されるガラス質の保護膜とを有していることである。
【００１０】
この発明では、固体誘電体基板上の電気の良導体からる主電極部を、昇華や蒸発の生じにくいガラス質の保護膜で覆うことにより、放電電極を形成しているので、放電時の昇華や蒸発に起因して放電電極に消耗が生じることはなく、放電電極の長寿命化を図ることができるとともに、放電電極の電極面に汚れや髭状物が付着することもなく、放電エネルギーの分散化に伴う、オゾン発生効率の減少を生じさせてしまうこともない。
【００１１】
また、この発明では、保護膜が、金属酸化物導電体や金属酸化物半導体にガラス成分を混ぜたものを主成分とし、ある程度電気を通すため、この保護膜の電気抵抗値、すなわち、この保護膜と主電極部との合成電気抵抗値が著しく大きくなってしまうことはない。このため、この放電電極では、放電エネルギーの伝達効率がよくなって、放電現象を支障なく生じさせることができるとともに、放電電極に静電振動等に起因する機械的損傷を与えてしまうこともなく、かつ、電源の設計も容易となる。
【００１２】
この発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の場合において、保護膜の主材料が酸化ルテニウムである場合に、ガラス成分に対するこの主材料の混合割合が、１０〜８０重量％の範囲内にあることである。
【００１３】
この発明では、主材料である酸化ルテニウム（金属酸化物導電体）とガラス成分との混合比を適正に定めているので、保護膜の電気抵抗値を適正に定めることができるとともに、主材料を保護膜中に充分に保持することができ、保護膜の長寿命化を図ることができる。
【００１４】
この発明の請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の場合において、保護膜は、膜厚が、１から１００μｍ内に納まるように形成されていることである。
【００１５】
この発明では、保護膜を一定の膜厚になるように形成しているので、この保護膜と主電極部との合成電気抵抗値を比較的小さく抑えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１はこの発明の一実施の形態に係るオゾン発生素子の外観を示している。
【００１７】
オゾン発生素子１は、酸素含有ガスから沿面放電によってオゾンガスを発生させるものであり、図１で示されるように、固体誘電体基板２上に放電電極３が形成され、この形成面が放電面Ｓとなる放電電極ブロック１００と、固体誘電体基板２と同幅で、これよりやや長い固体誘電体基板４上に、図１及び図２で示されるように、放電電極３に対向するように、誘電電極５が形成された誘電電極ブロック１０１とを、放電電極３側を露出させるとともに、誘電電極５側を覆うように重ね合わせて、電子材料用高純度耐熱性エポキシ樹脂で接着したものである。
【００１８】
なお、オゾン発生素子１には、放電電極３の構成のみが異なる、７種類のもの（オゾン発生素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ）があり、オゾン発生素子１Ａ，１Ｂは、一定の特徴を有する放電電極３Ａ，３Ｂ（後述）を備えた実施例となるものであるが、オゾン発生素子１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈは、放電電極３Ｃを除いて、従来形の放電電極３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ（後述）を備えた比較例となるものであり、オゾン発生素子１Ａ，１Ｂとの性能比較のためにのみ用いられる。
【００１９】
放電電極３は、図２の（ａ）で示されるように、例えば１．６ｍｍ幅の帯状の電極材を矩形状（例えば全長７０ｍｍで全幅１２ｍｍ幅）に引き回すようにして形成された本体部３ａの外周端に、取出部３ｂを介して、電源（高周波高電圧電源）供給用のラウンド部３ｃを形成したものであり、誘電電極５は、図２の（ｂ）で示されるように、放電電極３より、例えば全長、全幅とも２〜４ｍｍ大きいサイズで、内側を電極材で埋めるように矩形状に形成した本体部５ａの端部に、取出部５ｂを介して、電源（高周波高圧電源）供給用のラウンド部５ｃが、図１で示されるように、重ね合わされた放電電極ブロック１００から外方に突出するように形成されたものである。各ラウンド部３ｃ，５ｃには、高電圧用のリコンゴム被覆電線Ａ１，Ａ２がハンダ付け等によって接続される。
【００２０】
固体誘電体基板２は、耐熱性と電気絶縁性とを備える、誘電損失の少ない固体誘電体で、長期安定性（長期の耐熱老化性、長期の耐オゾン性など）を有すとともに、放電電極３の焼成時の温度にも耐え、かつ、同一規格のものが容易に入手できるもの（例えば、ガラス、アルミナセラミックなど）から形成される基板である。この場合、この固体誘電体基板２は、表面状態が平滑で、物理的な欠陥がないものが好ましい。この実施の形態では、例えば、長さ７５ｍｍ、幅１７ｍｍ、厚さ０．６５ｍｍの大きさで、純度９６％以上のアルミナセラミックからなる平滑板を固体誘電体基板２として用いた。
【００２１】
固体誘電体基板４は、長さを除いて、固体誘電体基板２と同一の材料で同一形状かつ同一サイズに形成される。また、誘電電極５は、以下に説明する実施例１の放電電極３の主電極部３０と、同一方法により、かつ、同一材料を用いて、固体誘電体基板４上に形成される。
【００２２】
つぎに、放電電極３Ａ〜３Ｈの構造と材質について説明する。放電電極３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、図３の（ａ）で示されるように、固体誘電体基板２上に形成される主電極部３０と、この主電極部３０上を、これと一体になった状態で覆う保護膜３１，３２，３３とからなる２層構造のものであり、放電電極３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈは、図３の（ｂ）で示されるように、固体誘電体基板２上に形成される、従来からある１層構造のものである。
【００２３】
まず、オゾン発生素子１Ａ（実施例１）の放電電極３Ａについて説明する。
この放電電極３Ａの主電極部３０は、放電エネルギーの供給を容易にするために電気良導体を用いて形成されるが、その形成は、従来からあるハイブリッドＩＣや面状電気抵抗体の回路形成方法である印刷・焼成技術を用いてなされる。具体的には、この主電極部３０は、ハイブリッドＩＣの回路形成用に多用されている、焼成後の電気抵抗率が３×１０^−６Ωｃｍとなる銀／パラジウム導電ペーストを、固体誘電体基板２上で、図２の（ａ）で示される平面形状にスクリーン印刷し、これを大気中下の２００℃で３０分間の予備乾燥をした後、これを窒素雰囲気下の６００℃で３０分間焼成することにより形成される。
【００２４】
放電電極３Ａの保護膜３１は、主電極部３０回り（上部と側部）を隙間なく覆う、ある程度の導電性を有したガラス質の平滑膜であり、主電極部３０を保護して、放電による電極材の昇華飛散や蒸発飛散（消耗）をなくし、長期にわたり、電極面への汚れの付着や髭状物の発生をなくして、放電エネルギーの分散化によるオゾン発生効率の減少を防止できるとともに、主電極部３０との合成電気抵抗値（インピーダンス）を比較的低く保って、放電エネルギーの伝達効率を良好に維持できるものである。
【００２５】
この保護膜３１は、保護膜用導電ペースト（酸化ルテニウム、酸化ニオブ、酸化バナジウムなどの、高融点でかつ昇華の生じにくい、金属酸化物半導体粉又は／及び金属酸化物導電体粉（これらの単体や混合体を問わない。以下この材料を主材料という。）を所定割合の電子材料用ガラス粉と混合し、必要であれば、シリカ粉、アルミナ粉などの線膨張率改善用助剤を更に混合し、オイル成分、液状樹脂成分、又はこれらの混合性分の媒体で練り上げたもの）を主電極部３０上にスクリーン印刷した後、これを焼成することにより形成される。この場合、保護膜３２は、内部にピンホール等がなく、かつ表面も、材料の凝集による、又は、発泡による凹凸などの物理的欠陥がない平滑面に仕上げられていることが必要である。
【００２６】
ここで、主材料として酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２；電気抵抗率３．５×１０^−５Ωｃｍ）を例にとり、酸化ルテニウム粉とガラス粉との混合割合について説明する。ガラス粉に対して酸化ルテニウム粉の割合が多くなれば、保護膜の電気抵抗率は小さくなり、放電エネルギーの伝達効率の向上が図られるが、接着材としてのガラス粉の量が少ない分、保護膜から主材料が分離し易くなり、保護膜の寿命が短くなる。また、酸化ルテニウム粉に対してガラス粉の割合が多くなれば、保護膜の電気抵抗率は大きくなり、放電エネルギーの伝達効率が悪く（放電が生じにくく）なるが、保護膜は安定し、その寿命が長くなる。
【００２７】
そこで、以上のことを考慮に入れて試験した結果、酸化ルテニウムとガラス粉との混合割合は、酸化ルテニウムが、１０重量％から８０重量％の範囲にあればよく、好ましくは、１７〜１８重量％（保護膜の電気抵抗率が１×１０^３Ωｃｍ）から８０重量％の範囲にあればよいことが分かった。
【００２８】
ところで、酸化ルテニウムの替わりに、酸化ニオブ（ＮｂＯ：電気抵抗率２×１０^−５Ωｃｍ、又はＮｂＯ_２：電気抵抗率２×１０^−３Ωｃｍ（金属相）、６×１０^−５Ωｃｍ（半導体相））、酸化バナジウム（例えばＶ_２Ｏ_３：電気抵抗率１×１０^−３Ωｃｍ（金属相））を用いる場合には、保護膜の電気抵抗率が酸化ルテニウム使用の場合と同じになるように、これらをガラス粉に混ぜてやればよい。なお、この場合でも、ガラス粉の混合割合は、主材料が保護膜から分離するのを防止するために、約２０重量％より小さくならないようにする必要がある。
【００２９】
また、保護膜は、これが厚くなれば、主電極部３０との合成電気抵抗値（インピーダンス）が大きくなるとともに、剥がれやすくなり、かつ、薄くしすぎるとピンホールが発生し易くなるので、印加する電源の周波数によって異なるが、おおむね、主電極部３０と重なる部分の厚さは、１〜１００μｍ、好ましくは、１〜２０μｍ内にあればよい。また、保護膜は、主電極部３０を充分に覆うように、その平面形状サイズを、主電極部３０の平面形状サイズより、０．０５〜２．０ｍｍ、好ましくは、０．２〜０．５ｍｍだけ大きく形成する。
【００３０】
具体的には、この保護膜３１は、電気抵抗率が３．５×１０^−５Ωｃｍである、３００メッシュのふるいをパスした純度９９％以上の正方晶二酸化ルテニウム粉６．０ｇと、粒子径１０μｍ以下で純度９９．５％以上の電子材料用硬質１級ガラス粉（別名パイレックスガラス（登録商標）粉）４．０ｇとをよく混合して、これに純度９９％以上の流動パラフィンをスクリーン印刷に適する粘度になるまで添加して保護膜用導電ペーストを形成し、つぎに、この保護膜用導電ペーストを主電極部３０上にスクリーン印刷して、これを大気中下の２００℃で３０分間の予備乾燥した後、これを窒素雰囲気下の９００℃で３０分間焼成することにより形成した。
【００３１】
この保護膜用導電ペーストを用いて保護膜３１を形成した場合の、放電電極３Ａ表面上の１ｃｍ離れた２点間における放電電極３Ａの電気抵抗実測値（インピーダンス）は、１０ＫＨｚの高周波交流を印加してヒューレットパッカード社製のＬＣＲメータ（型式４２６３Ａ）で測定すると、０．０８Ωであった。
【００３２】
オゾン発生素子１Ｂ（実施例２）の放電電極３Ｂは、主電極部３０上を、変更点が、二酸化ルテニウム粉とガラス粉の混合比率（保護膜３１の場合重量比で６対４）が２対８となっているだけの材料を使用して、保護膜３１と同様に形成される保護膜３２で覆ったものである。この場合、放電電極３Ｂ表面上の１ｃｍ離れた２点間における、放電電極３Ｂの電気抵抗実測値（インピーダンス）は、放電電極３Ａの場合と同様な方法で測定すると、４２０Ωであった。
【００３３】
オゾン発生素子１Ｃ（比較例１）の放電電極３Ｃは、主電極部３０上を、ガラス粉だけの材料を使用して、保護膜３１と同様に形成される保護膜３３で覆ったものである。この場合、放電電極３Ｃ表面上の１ｃｍ離れた２点間における、放電電極３Ｃの電気抵抗実測値（インピーダンス）は、放電電極３Ａの場合と同様な方法で測定すると、無限大であった（すなわち、絶縁体であることを示した）。
【００３４】
オゾン発生素子１Ｄ（比較例２）の放電電極３Ｄは、放電電極３Ａの保護膜３２と同じものを固体誘電体基板２上に形成したものである。この場合、放電電極３Ｃ表面上の１ｃｍ離れた２点間における、放電電極３Ｄの電気抵抗実測値（インピーダンス）は、放電電極３Ａの場合と同様な方法で測定すると、０．７８Ωであった。
【００３５】
オゾン発生素子１Ｅ（比較例３）の放電電極３Ｅは、放電電極３Ｂの保護膜３３と同じものを固体誘電体基板２上に形成したものである。この場合、放電電極３Ｅ表面上の１ｃｍ離れた２点間における、放電電極３Ｅの電気抵抗実測値（インピーダンス）は、放電電極３Ａの場合と同様な方法で測定すると、１．５×１０^７Ωであった。
【００３６】
オゾン発生素子１Ｆ（比較例４）の放電電極３Ｆは、放電電極３Ａの主電極部３と同一のものを固体誘電体基板２上に形成したものである。この場合、放電電極３Ｆ表面上の１ｃｍ離れた２点間における、放電電極３Ｆの電気抵抗実測値（インピーダンス）は、放電電極３Ａの場合と同様な方法で測定すると、０．０５Ωであった。
【００３７】
オゾン発生素子１Ｇ（比較例５）の放電電極３Ｇは、固体誘電体基板２上に放電電極３Ａの保護膜３２と同一形状で同一サイズのものを、９９．５％純度のタングステン金属を用いたスパッタリングの方法で形成したものである。この場合、放電電極３Ｇ表面上の１ｃｍ離れた２点間における、放電電極３Ｇの電気抵抗実測値（インピーダンス）は、放電電極３Ａの場合と同様な方法で測定すると、０．１５Ωであった。
【００３８】
オゾン発生素子１Ｈ（比較例６）の放電電極３Ｈは、誘電体型の放電電極であり、比誘電率が８６のルチル型二酸化チタン粉とガラス粉とを８対２の重量比で混合したものを、放電電極３Ａの保護膜３２の場合と同一の方法及びサイズで、固体誘電体基板２上に形成したものである。この場合、放電電極３Ｈ表面上の１ｃｍ離れた２点間における放電電極３Ｈの電気抵抗実測値（インピーダンス）は、放電電極３Ａの場合と同様な方法で測定すると、無限大であった（すなわち、絶縁体であることを示した）。
【００３９】
つぎに、オゾン発生素子１Ａ，１Ｂの性能を、オゾン発生素子１Ｃ〜１Ｈの性能と比較しつつ説明する。オゾン発生素子１の性能試験は、各オゾン発生素子１Ａ〜１Ｇを、図４で示されるアルミニウム製の試験筐体５０内に装填した後、この試験筐体５０内のオゾン発生素子１の放電面Ｓに沿って、例えば、大気圧下で１．０リッター／分の除湿空気（酸素含有ガス）を流すとともに、放電電極３と誘電電極５とに、周波数が２０ＫＨｚで、尖頭電圧が１２ＫＶの高周波高電圧を印加して行う。試験筐体５０は、中央部にオゾン発生素子１の設置部５１ａを有するとともに、前面に、シリコンゴム被覆電線Ａ１，Ａ２の抜き出し孔５１ｂと、冷却水供給孔５１ｃ（対向面には冷却水排出孔が設けられている）とが形成された、水ジャケットタイプの凹状の本体部５１と、本体部５１の上部を覆うとともに、空気供給孔５２ａと空気排出孔５２ｂとが形成された蓋板５２とから形成される。
【００４０】
性能試験は、初期時（１０分経過直後）と、２４時間経過時と、５００時間経過時と、１０００時間経過時とにおいて、各オゾン発生素子１Ａ〜１Ｈを用いた場合のオゾン発生量と消費電力とを、それぞれ測定することによりなされ、図５にその結果が示されている。なお、オゾン発生量は、オキトロニクス社製の紫外線吸収光度測定方式のオゾンガス濃度計（型式ＯＺＭー７０００Ｇ）を用いて、１時間当たりのものを測定した。消費電力は、高周波高電圧電源の入力側の電力消費量、すなわち、電源入力は直流２４Ｖを定電圧電源より供給したので、この時の消費電流を実測することにより算出した。
【００４１】
図５によると、オゾン発生素子１Ａを用いた場合には、初期時にオゾン発生量がやや低いが、他の時期には安定した状態でオゾンを発生させることができ、消費電力も安定している。この場合の、供給空気量と発生オゾン量との関係は図６に示されている。保護膜３２にガラス成分の多い放電電極３Ｂのオゾン発生素子１Ｂを用いた場合には、オゾン発生量は、オゾン発生素子１Ａの場合に比べて、初期時と２４時間経過時とにやや低い（１５〜５％減少）が、時間の経過とともに、オゾン発生素子１Ａの場合に近づいているとともに、消費電力も、オゾン発生素子１Ａを用いた場合に比べて、５〜１０％分だけ下げることができ、性能的には、オゾン発生素子１Ａを用いた場合と大きな違いはない。
【００４２】
保護膜３３がガラス成分（誘電体）のみからなる放電電極３Ｃのオゾン発生素子１Ｃを用いた場合には、オゾン発生素子１Ａの場合とに比べて、オゾン発生量が少ない（１６〜１９％減少）とともに、３６０時間経過時に、保護膜３３の部分破壊（静電振動等の機械的要因に起因すると考えられる）による放電異常が発生し、４２０時間経過時に放電電極３Ｃに断線が生じた。保護膜３３が破壊した直下の主電極部３０に電荷の集中が起こり、この主電極部３０も直ちに破壊されるためと思われる。
【００４３】
放電電極３Ｄがオゾン発生素子１Ａの保護膜３１により形成されるオゾン発生素子１Ｄを用いた場合には、オゾン発生素子１Ａの場合に比べて、消費電力は１５〜１８％減少するが、オゾン発生量もそれ以上（３１〜３７％）減少し、明らかにオゾン発生素子１Ａを用いた場合より性能的に劣っていることが分かる。また、放電電極３Ｅがオゾン発生素子１Ｂの保護膜３２により形成されるオゾン発生素子１Ｅを用いた場合には、２４時間経過時に放電が微弱となったため（オゾン発生量が大きく減少したため）、試験を中止した。さらに、放電電極３Ｆがオゾン発生素子１Ａの主電極部３のみにより形成されるオゾン発生素子１Ｆを用いた場合には、電極面の汚染に起因して、４３６時間経過時に放電電極３Ｆに断線が生じた。
【００４４】
また、放電電極３Ｇがタングステン金属のスパッタリングにより形成されるオゾン発生素子１Ｇを用いた場合には、オゾン発生素子１Ａの場合とに比べて、２４時間経過時からオゾン発生量の減少（７〜２２％減少）と消費電力の増加（６〜１６％増加）が生じ、かつ、１０００時間経過時に、電極面の汚染に起因して放電異常が生じるとともに、放電面に髭状物の発生が見られた。さらに、放電電極３Ｈが誘電体で形成されるオゾン発生素子１Ｈを用いた場合には、オゾン発生素子１Ａの場合とに比べて、オゾン発生量が少ない（２０〜４４％減少）とともに、５００時間経過時に、放電に部分的欠落（静電振動等の機械的要因により放電電極３Ｈに部分的破壊が生じたと思われる）が生じ、かつ、７８５時間経過時に放電電極３Ｇに断線が生じた。
【００４５】
以上のように、放電電極３を、主電極部３０と保護膜３１，３２との２重構造としたオゾン発生素子１Ａ，１Ｂでは、導電性の主電極部３０が、高融点でかつ昇華及び蒸発の生じにくい金属酸化物半導体粉等からなる主材料に２０重量％以上のガラス粉を加えて形成されるガラス質の保護膜３１，３２によって覆われているので、放電時における主電極部３０の昇華等に起因する電極材の消耗が抑えられ、放電電極３の長寿命化と、電極面への汚染や髭状物の発生に起因する放電エネルギーの分散化（放電の弱まり）とが防止できるとともに、保護膜３１，３２の電気抵抗率がそれほど大きくならず、放電電極３Ａ，３Ｂの電気抵抗値（インピーダンス）が比較的小さく抑えられることとなり、放電エネルギーの伝達効率の向上が図られて、放電が促進され、比較的多量のオゾンを継続的に発生させることができ、かつ、保護膜の寿命も延ばすことができる。
【００４６】
また、このオゾン発生素子１Ａ，１Ｂでは、主電極部３０及び保護膜３１，３２とも、導電ペーストの印刷・焼成といった従来の技術によって形成できるので、その製造が容易であり、このオゾン発生素子１Ａ，１Ｂの大量生産も可能である。
【００４７】
なお、誘電電極ブロック１０１を設けずに、誘電電極５に接続されるシリコンゴム被覆電線Ａ２を、直接アルミニウム製の試験筐体５０に接続し、試験筐体５０の本体部５１の底部５１ｄ全体を誘電電極としてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
この発明の請求項１記載の発明によれば、昇華等による電極材の消耗やこれに伴う電極面の汚れ等を抑えることができるので、放電エネルギーの分散化に起因するオゾン発生効率の低下を防止できるとともに、放電電極の長寿命化をも図ることができる。また、この発明によれば、放電電極の電気抵抗値もそれ程大きくならないので、この放電電極を介して、放電エネルギーの伝達効率の向上が図られて、放電が促進され、比較的多量のオゾンを継続的に発生させることができる。
【００４９】
この発明の請求項２記載の発明によれば、保護膜の電気抵抗値を適正に定めることができるとともに、保護膜を変化の生じない安定な状態に保つことができる。
【００５０】
この発明の請求項３記載の発明によれば、保護膜と主電極部との合成電気抵抗値を比較的小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はこの発明の一実施の形態に係るオゾン発生素子（ただし、オゾン発生素子１Ｃは比較例）の外観斜視図であり、（ｂ）は比較例となる従来タイプのオゾン発生素子の外観斜視図である。
【図２】（ａ）は放電電極ブロックの外観斜視図であり、（ｂ）は誘電電極ブロックの外観斜視図である。
【図３】（ａ）は図１（ａ）のＡーＡ矢視断面図であり、（ｂ）は図１（ｂ）のＢーＢ矢視断面図である。
【図４】試験筐体の分解斜視図である。
【図５】オゾン発生素子の性能試験結果を示す図である。
【図６】オゾン発生素子１Ａを用いた場合の、供給空気量と発生オゾン量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂオゾン発生素子
２固体誘電体基板
３，３Ａ，３Ｂ放電電極
３０主電極部
３１，３２保護膜
Ｓ放電面（面）

Claims

固体誘電体基板上の放電電極が形成された面に沿って流れる酸素含有ガスを、沿面放電によってオゾン化するオゾン生成素子において、
前記放電電極が、前記固体誘電体基板上に形成された、電気の良導体からなる主電極部と、高融点でかつ昇華及び蒸発の生じにくい、金属酸化物導電体、金属酸化物半導体、又はこれらの混合体からなる主材料に、ガラス成分を加えたものを主成分とし、前記主電極部上に、この主電極部を覆うように形成されるガラス質の保護膜とを有していることを特徴とするオゾン生成素子。
前記保護膜の主材料が酸化ルテニウムである場合に、前記ガラス成分に対するこの主材料の混合割合が、１０〜８０重量％の範囲内にあることを特徴とする請求項１記載のオゾン生成素子。
前記保護膜は、膜厚が、１から１００μｍ内に納まるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のオゾン生成素子。