JP2005209600A

JP2005209600A - イオン発生用セラミック基板およびイオン発生装置

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Publication number: JP2005209600A
Application number: JP2004050328A
Authority: JP
Inventors: Manabu Miyaishi; 学宮石; Takashi Ogawa; 剛史小川; Yoshihiro Ushio; 義弘潮; Masakazu Yasui; 正和安井; Nobuyuki Tanaka; 信幸田中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2024-02-25
Also published as: US20050231884A1; US7359176B2; JP4404654B2

Abstract

【課題】イオン発生装置に用いるイオン発生用セラミック基板において、マイナスイオンをプラスイオンに比べて極めて効率よく数多く発生させることができるものとするとともに、これを具備するイオン発生装置を提供すること。
【解決手段】セラミック基板５の一主面に放電電極２が、他主面に誘導電極３が互いに対向するようにして形成され、放電電極２を覆う第１の保護層６ａおよび誘導電極３を覆う第２の保護層６ｂがそれぞれ形成されており、放電電極２と誘導電極３とに交流電圧を印加することによって、第１の保護層６ａの表面に沿面放電を発生させて、空気中にプラスイオンおよびマイナスイオンを交互に発生させるイオン発生用セラミック基板１であって、セラミック基板５の気孔率が５体積％乃至10体積％であるイオン発生用セラミック基板１およびこれを備えたイオン発生装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイナスのクラスターイオンをより効率的に発生することができるイオン発生用セラミック基板、イオン発生用セラミック基板とこのセラミック基板を用いたイオン発生装置に関する。

近年、イオン発生装置は除菌や消臭に用いるとその効果が大きいと注目されており、空気清浄器やエアーコンディショナー、冷蔵庫、ヘアドライヤーといった種々の電気機器に使用され始めている。このイオン発生装置として誘電体を挟んで上下面に電極を形成した構造のイオン発生用基板を用いたイオン発生装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この従来のイオン発生装置に用いられているイオン発生用基板を図３に示す断面図を用いて説明する。図３に示すように、従来のイオン発生用基板101は、一般的にセラミックグリーンシート積層法を用いて作製され、アルミナセラミックス等から成る誘電体105の一主面には、タングステン（Ｗ）を主成分とする格子状の放電電極102を形成するとともに、他主面には同じくタングステンを主成分とする平面状の誘導電極103が形成され、さらに放電電極102の表面を覆う第１の保護層106ａ、誘導電極103の表面を覆う第２の保護層106ｂがそれぞれ設けられている。

そして、これらの放電電極102および誘導電極103に交流電圧を印加することにより、第１の保護層の表面に、放電電極102の上方の部位から誘導電極103の端の上方の部位へと向かう沿面放電と、誘導電極102の端の上方の部位から放電電極103の上方の部位へと向かう沿面放電とを交互に繰り返して発生し、これにより沿面放電の発生している部位でプラスイオンとマイナスイオンとを発生させ、これらのイオンが周囲をＨ_２Ｏ分子で取り囲まれることによって正負のクラスターイオンを発生させる仕組みになっている。この正負のクラスターイオンは、化学反応して活性の過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）や水酸化ラジカル（・ＯＨ）を生成し、空気中の細菌等を殺菌するとともに、負のクラスターイオンは空気中の有害物質（例えば、悪臭や窒素酸化物などの健康を阻害する物質）から水素（Ｈ）を奪って無臭化、無害化する。

第１および第２の保護層106ａ，106ｂは、放電電極102と誘導電極103とが放電中に局所的に発生する高熱のために蒸発し体積が減少するのを防止するために設けられており、この第１および第２の保護層106ａ，106ｂは誘電体105と同一の材質であってもよく、また誘電体105とは異なる例えばガラス質等の材質であってもよい。

このような従来のイオン発生用基板101を具備するイオン発生装置は、上記の沿面放電によって正負のクラスターイオンを空気中に生成し、空気中に浮遊する細菌等を殺菌したり有害物質を無害化したりするが、負のクラスターイオンは人をリラックスさせる効果も併せ持っているとされている。

そこで、近年、このイオン発生装置が、例えば事務所や会議室などの空気が澱みやすい限られた空間における空気の除菌、消臭および清浄化のために用いられるようになってきている。また、イオン発生の高効率化が要求されるとともに、人にリラックス効果を生じさせる負のクラスターイオンをより多く生成できるものが求められるようになってきている。この要求に応じて、従来のイオン発生用基板101において、負のクラスターイオンをより多く発生させるために放電電極102の格子間隔を所定の大きさ以下とし、同時に誘電体105の厚さを所定厚さ以上とする技術が開示されている（特許文献１参照）。

この特許文献１に記載されたイオン発生用基板101による負のクラスターイオンの発生数が正のクラスターイオンの発生数に対して増加する割合は、十数％乃至数十％程度であることが知られている。

そして、マイナスイオンを発生させるときには交流電圧の正弦波形を図５のグラフに示すように、電気回路を用いてマイナスの電圧側にバイアスさせるとよく、このようにイオンを発生させるモードを適宜切り換えることにより目的の雰囲気を得ることができるとしている。
特開2003−36955号公報（第５−６頁）

しかしながら、正のクラスターイオンは細菌や有害物質と化学反応してこれらから酸素を奪うことによる除菌や消臭等の効果を有するものの、人の健康には有害であると言われており、人をリラックスさせるという負のクラスターイオン効果をより有効に享受するためには、正のクラスターイオンの発生数に対する負のクラスターイオンの発生数の割合をさらに高めることが求められている。そのために電極の形状や配置、印加電圧の大きさ、誘電体の材質などを検討することにより、プラスイオンに対してマイナスイオンの発生数を増加させることを本発明者は試みたが、その増加の割合は高々数十％程度であり、リラックス効果を高めるためには、さらなる改良を要することが判った。

また、マイナスイオンを発生させるために負電圧側に正弦波形をバイアスさせると、最大のマイナス電圧値が大きくなり、これに伴なって有害なオゾン（Ｏ_３）の発生量が増大してしまうという不具合を招来していた。

したがって、本発明はかかる問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、マイナスイオンをプラスイオンに比べて効率よく数多く発生させ得るイオン発生用セラミック基板、あるいはプラスイオンの含有割合を低下させることのできるイオン発生用セラミック基板を提供するとともに、このイオン発生用セラミック基板を具備するイオン発生装置を提供することにある。

また、本発明は、これらのイオン発生用セラミック基板を具備するイオン発生装置を提供することにある。

本発明のイオン発生用セラミック基板は、セラミック基板の一主面に放電電極が、他主面に誘導電極が互いに対向するようにして形成され、前記放電電極を覆う第１の保護層が前記一主面に、および前記誘導電極を覆う第２の保護層が前記他主面にそれぞれ形成されており、前記放電電極と前記誘導電極とに交流電圧を印加することによって、前記第１の保護層の表面に、前記放電電極の上方の部位から前記誘導電極の端の上方の部位へと向かう沿面放電と、前記誘導電極の端の上方の部位から前記放電電極の上方の部位へと向かう沿面放電とを交互に発生させて、空気中にプラスイオンおよびマイナスイオンを発生させるイオン発生用セラミック基板であって、前記セラミック基板の気孔率が５乃至10体積％であることを特徴とするものである。

また、本発明のイオン発生用セラミック基板は、上記構成において好ましくは、前記放電電極および前記誘導電極から成るイオン発生部が前記セラミック基板の第１の領域に形成されているとともに、前記セラミック基板の前記イオン発生部に隣接する領域にプラスイオン吸着部が形成されており、このプラスイオン吸着部は、前記セラミック基板の前記一主面に露出して設けられたマイナスに帯電される帯電電極と、前記他主面に設けられたプラスに帯電される対向電極とから成ることを特徴とするものである。

さらに上記構成において好ましくは、本発明のイオン発生用セラミック基板は、前記帯電電極は、複数の同形状の導体または網目状に形成された導体によって形成されていることを特徴とするものである。

また、上記構成において好ましくは、前記帯電電極は、その表面に複数の突起が形成されていることを特徴とするものである。

さらに、本発明のイオン発生装置は、上記イオン発生用セラミック基板を具備していることを特徴とするものである。

本発明のイオン発生用セラミック基板は、セラミック基板の一主面に放電電極が、他主面に誘導電極が互いに対向するようにして形成され、放電電極を覆う第１の保護層が一主面に、および誘導電極を覆う第２の保護層が他主面にそれぞれ形成されており、放電電極と誘導電極とに交流電圧を印加することによって、第１の保護層の表面に、放電電極の上方の部位から誘導電極の端の上方への部位と向かう沿面放電と、誘導電極の端の上方の部位から放電電極の上方の部位へと向かう沿面放電とを交互に発生させて、空気中にプラスイオンおよびマイナスイオンを発生させるイオン発生用セラミック基板であって、セラミック基板の気孔率が５乃至10体積％であることより、空気中の単位体積当たりのプラスイオンの発生数を大きく増やすことなく、マイナスイオンの発生数をプラスイオンの発生数の２倍以上とすることができる。これにより除菌、消臭等の効果とあわせて人をよりリラックスさせる環境を提供することが可能となる。

すなわち、本発明のイオン発生用セラミック基板は、セラミック基板の気孔率が５乃至10体積％であることより、従来に比べてマイナスイオンの発生数を大幅に向上させることができるものであるが、その詳細な作用については不明である。しかしながら、本発明の作用効果については本発明者の実験により確認されている。

また、マイナスイオンの発生数を向上させるために交流電圧をマイナスの電圧側にバイアスさせる必要がなく、よって最大のマイナス電圧値が大きくなることによって有害なオゾンの発生量が増大するのを抑制することができる。

さらに、放電電極および誘導電極をそれぞれ第１の保護層および第２の保護層で覆っているために、放電によってこれらの電極が減耗するのを抑制することができる。

また、本発明のイオン発生用セラミック基板は、上記構成において好ましくは、放電電極および誘導電極から成るイオン発生部がセラミック基板の第１の領域に形成されているとともに、セラミック基板のイオン発生部に隣接する領域にプラスイオン吸着部が形成されており、このプラスイオン吸着部は、セラミック基板の一主面に露出して設けられたマイナスに帯電される帯電電極と、他主面に設けられたプラスに帯電される対向電極とから成ることにより、イオン発生部にて生成されたプラスイオンをプラスイオン吸着部に露出して設けられた帯電電極により中和し、プラスイオンの送り出し量を少なくしながらマイナスイオンを送り出すことができる。

さらに上記構成において好ましくは、本発明のイオン発生用セラミック基板は、帯電電極は、複数の同形状の導体または網目状に形成された導体によって形成されていることにより、帯電電極の外周長さを大幅に長くすることができる。そして、帯電電極の外周部分にマイナス電界を集中させてプラスイオンを効率よく吸着させることができるので、プラスイオンの送り出し量を有効に低減させることができるようになり、プラスイオンの発生数に比してマイナスイオンの発生数がさらに多いイオン発生装置とすることができる。

また、上記構成において好ましくは、帯電電極は、その表面に複数の突起が形成されているときには、この突起にマイナス電界が集中するのでプラスイオンを効率よく吸着させることができ、プラスイオンの送り出し量を低減させることができるので、マイナスイオンの発生数に比してプラスイオンの発生数が少ないイオン発生装置とすることができる。

また、本発明のイオン発生装置は、上記のイオン発生用セラミック基板を具備していることから、有害なオゾンの発生量を抑制しつつ、プラスイオンの発生数に比してマイナスイオンの発生数を飛躍的に多くしたイオン発生装置を得ることができる。

本発明のイオン発生用セラミック基板について図面に基づいて説明する。図１は、本発明のイオン発生用セラミック基板の実施の形態の一例を示す図であり、図１（ａ）はイオン発生用セラミック基板の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線におけるイオン発生用セラミック基板の断面図である。また、図４は本発明のイオン発生用セラミック基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。これらの図において、１は本発明のイオン発生用セラミック基板、２はセラミック基板５の一主面に形成された放電電極、３はセラミック基板５の他主面に形成された誘導電極、４はセラミック基板５中のボイド（気孔）、５はセラミック基板、５ａはイオン発生部、５ｂはプラスイオン吸着部、６ａは放電電極２を覆う第１の保護層、６ｂは誘導電極３を覆う第２の保護層、７は帯電電極、８は対向電極を示す。

本発明におけるセラミック基板５、第１および第２の保護層６ａ，６ｂは、例えば酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）から成る誘電体で形成され、セラミック基板５の平面視形状は四角形状等である。

放電電極２および誘導電極３、さらに帯電電極７および対向電極８はＷ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン），Ｍｎ（マンガン）等の高融点金属粉末から成るメタライズ層から成り、放電電極２および誘導電極３、帯電電極７および対向電極８はそれぞれ図示されていない接続線によって外部電源に電気的に接続される。放電電極２は例えば格子状の長方形状に形成されるとともに、誘導電極３は面状の長方形状に形成され、これら放電電極２と誘導電極３の厚さはそれぞれ約15μｍであり、それぞれの電極の長辺方向の形成領域の中心軸は一致するように互いに対向させて形成されている。

また、帯電電極７と対向電極８の厚さは放電電極２および誘導電極３と同様にそれぞれ15μｍ程度であり、またその形状は例えば矩形状にされる。

ここで、放電電極２は、誘導電極３に対向するようにしてメタライズ層から成る多数の線状導体を例えば直交するように格子状に形成されているために、交流電圧が印加されると、線状導体が位置する第１の保護層６ａの表面部分から誘導電極３の端の上方の部位となる第１の保護層６ａの表面における放電部６ａ−Ａにかけて沿面放電を生じる。さらに、電圧の正負が入れ替わった場合には放電部６ａ−Ａから放電電極２の線状導体が位置する第１の保護層６ａの表面部分にかけて沿面放電が発生する。このとき、沿面放電によりその周辺の空気中に水分を分解して得られるプラスイオンおよびマイナスイオンを発生させることにより空気中に正負のクラスターイオンが生成され、また正負が入れ替わったとしても逆方向の沿面放電が発生して同様に正負のクラスターイオンが生成されることになる。

さらに、図４に示される帯電電極７には、例えば、数百Ｖの直流電圧が対向電極８との間に印加されてその露出した表面がマイナスに帯電するために、その上部を通過するイオン発生部５ａで生成されたプラスイオンおよびマイナスイオンを含む気流からプラスイオンを吸着して捕捉し、これを中和するという作用をなす。

また、帯電電極７に対向してセラミック基板５の他主面側に形成された対向電極８は、その表面を覆うように形成された第２の保護層６ｂの表面がプラスに帯電するが、その上をイオン発生部５ａで生成されたプラスイオンおよびマイナスイオンを含む気流が通過しないのでマイナスイオンが補足されることがない。

よって、プラスイオン吸着部５ｂを通過した気流はマイナスイオンの含有割合がより多くなり、殺菌，除菌に対して有効に作用するとともに人をリラックスさせるものとなるので、帯電電極７および対向電極８が設けられたプラスイオン吸着部５ｂを形成しておくのが好ましい。

なお、対向電極８は、第２の保護層６ｂに覆われていても覆われていなくてもよいが、対向電極８の表面を空気中の酸素等による酸化等から保護するために第２の保護層６ｂにより覆われているのが好ましい。また、帯電電極７は、その表面が露出して設けられているため、長時間作動させると、例えば、表面に薄いタングステンの酸化皮膜（ＷＯ_２）等が生じる場合がある。このような薄い酸化皮膜はプラスイオン吸着および中和作用の効果を失わせるものではないが、帯電電極７の表面にニッケル（Ｎｉ）メッキ層を１〜12μｍおよび金（Ａｕ）メッキ層を0.3〜５μｍ程度順次被着させておくと、帯電電極７の表面を保護し、イオン吸着および中和の作用を十分持続させることができるので好ましい。

好ましくは、帯電電極７は、図６に示すような複数の同形状の導体または網目状に形成された導体によって形成されているのがよい。複数の同形状の導体または網目状とは、帯電電極７が一つの面に一面ベタ塗りで設けられているのではなく、図６（ａ）に示すように線状の帯電電極７が複数個設けられたり、図６（ｂ）に示すように四角形状の帯電電極７が複数個設けられたり、図６（ｃ）に示すように網目状の帯電電極７が設けられたり等することをいう。各導体の形状は、この他にも三角形状、円形状、多角形状、不定形状等、またはこれらが組み合わされて配置された形状等適宜の形状とできる。

この構成により、帯電電極７の外周長さを大幅に長くすることができ、これによってマイナス電界が電極外周の端部に集中するので、プラスイオンが帯電電極７の外周部で吸着され易くなり、帯電電極７でプラスイオンを効率よく吸着させることができるようになる。よって、この構成により、イオン発生装置から送り出されるプラスイオンの送り出し量を有効に低減させることができ、プラスイオンの発生数に比してマイナスイオンの発生数が多いイオン発生装置とすることができる。

図６（ａ）において好ましくは、線状の帯電電極７は、イオンの気流と直交するようにして設けるのがよく、イオンの気流を帯電電極７の外周部に当てやすくでき、帯電電極７においてプラスイオンを捕らえ易くすることができる。その結果、プラスイオンをさらに効率よく吸着させることができる。

図６（ｂ）において好ましくは、四角形状の帯電電極７は、イオンの気流と直交する辺をイオンの気流方向に沿う辺よりも長くなるようにして設けるのがよく、この構成により、イオンの気流を帯電電極７の外周部に当てやすくでき、帯電電極７においてプラスイオンを捕らえ易くすることができる。その結果、プラスイオンをさらに効率よく吸着させることができる。また、図６（ｂ）において、四角形状の帯電電極７は碁盤目状に縦横整列させて配列されているが、イオンの気流方向と直交する方向に列をずらせて配列させるとさらに効率よくプラスイオンを吸着させることができる。

また、好ましくは、帯電電極７は、その表面に複数の突起を有しているのがよい。これによってマイナス電界が帯電電極７の突起部に集中するので、プラスイオンが帯電電極７に吸着され易くなる。その結果、イオン発生装置から送り出されるプラスイオンを少なくすることができる。

帯電電極７の表面に複数の突起を形成するには、帯電電極７を形成する金属ペーストに粒径の大きな金属ペーストの金属成分より高温度で溶融する金属粉、例えばＷ，Ｍｏ，Ｍｎ等から成る金属粉等を混ぜておけばよい。金属ペーストに平均粒径10〜50μｍの角部に鋭角を有する形状の大きな粒径の金属粉を混ぜておくことにより、帯電電極７の表面に10〜50μｍの高さの、先端が鋭角になった複数の突起を形成することができる。

また、セラミック基板５は内部にボイド４が数多く形成されたものとなっており、このボイド４の気孔率は５体積％乃至10体積％とされる。ボイド４の気孔率が５体積％未満では、負のクラスターイオンを発生させる効率が悪くなり、本発明の主目的である人をリラックスさせる効果が小さくなってしまう。ボイド４の気孔率が10体積％を超えるとセラミック基板５の強度が弱くなり、製造工程中にチッピングや割れが発生してしまうといった不具合を招来する。

なお気孔率とは、所定の体積の誘電体中に含まれる気孔（ボイド４）の体積の合計の誘電体の体積に対する割合を意味し、気孔の体積の合計をｖとし、誘電体の体積をＶとして（ｖ／Ｖ）×100として求められ、体積％で表される。実際には個々の気孔の体積を求めることができないために、研摩された断面の単位面積あたりの個々の気孔の面積の合計の割合（％）を算出して、それを上記断面において所定回数行ない、それらの平均を算出することで求めている。この算出については表面の明暗を光学的に２値化して明暗の比を求める画像解析装置（例えばニコレ社製の「ＬＵＺＥＸ」）がある。

このようなセラミック基板５は、例えばアルミナセラミックスから成る場合、以下のように作製される。
まず、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３），酸化珪素（ＳｉＯ_２），酸化カルシウム（ＣａＯ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダや可塑剤，分散剤，溶剤等を添加混合して泥漿状の絶縁体ペーストと成す。このとき、ボイド４の生成のために、例えば添加するバインダの量を調整したり、あるいは絶縁体ペーストの主成分であるアルミナの含有割合を大きくして焼結性が抑えられるようにしたり、または泥漿中に有機溶剤に難溶性で、かつアルミナ焼結体の焼結温度で熱分解するポリマーなどの細粒を混入させておくとよい。これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法によってシート状に成形し、所定厚さのグリーンシートを得る。

しかる後、放電電極２，誘導電極３，帯電電極７，対向電極８となる、例えばタングステン（Ｗ）の粉末を主成分とする金属ペーストをグリーンシートの両主面にそれぞれ印刷塗布する。次いで、セラミック基板５となる絶縁体ペーストと同一の材料からなる絶縁体ペーストを、放電電極２を覆うようにスクリーン印刷法により印刷して第１の保護層６ａとなる印刷層を形成し、次に同様にして誘導電極３および対向電極８を覆うように第２の保護層６ｂとなる印刷層を形成し、最後に還元雰囲気中で約1600℃の温度で焼成することによってイオン発生用セラミック基板１が作製される。

なお、第１および第２の保護層６ａ，６ｂの絶縁体ペーストは、ボイド４を生成させる必要はないために、アルミナの調合割合やポリマー細粒の加えられていないものでも良い。このような絶縁体ペーストから成る保護層は、ボイド４が生成されないために保護層の厚みを薄くすることができる。

また、第２の保護層６ｂとしてグリーンシートを積層させたものとしても良い。さらに、放電電極２および誘導電極３、帯電電極７および対向電極８となる金属ペーストは、Ｗ以外にもモリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等の高融点金属粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合してペースト状と成したものでもよく、これを従来周知のスクリーン印刷法で印刷することによってもよい。

このようにして得た本発明のイオン発生用セラミック基板１によれば、放電電極２および誘導電極３に交流電圧を印加することによって、プラスイオンの発生数に対してマイナスイオンの発生数が2.2倍から2.7倍程度多く発生するものとなることが分かった。さらに、プラスイオン吸着部５ｂを形成することにより、イオン発生部５ａにて発生したプラスイオンの25〜50％程度を補足し、中和できることが実験により明らかになった。

そして、本発明のイオン発生用セラミック基板１によれば、マイナスイオンをプラスイオンよりも効率的に多く発生させることができることから、除菌や消臭等の効果に加えて人をよりリラックスさせる空気の状態を作ることができる。さらに、帯電電極７および対向電極８が設けられたプラスイオン吸着部５ｂを設けることで、生成されたプラスイオンを捕捉し、中和することができるので、より好適な常に清浄で快適な空間を得ることができる。

また、本発明のイオン発生用セラミック基板１によれば、マイナスイオンの発生数を向上させるために交流電圧をマイナスの電圧側にバイアスさせなくても十分マイナスイオンの発生数を多くすることができるので、バイアスをかけることによって最大のマイナス電圧値が大きくなり、これによって有害なオゾンの発生量が増大することはない。

次に、本発明のイオン発生用セラミック基板１を備えるイオン発生装置について説明する。図２は、本発明のイオン発生装置の実施の形態の一例を示す概略断面図である。図２において、Ａはエア送風機であり、Ｂは制御ユニット、１は本発明のイオン発生用セラミック基板１を示す。イオン発生用セラミック基板１は制御ユニットＢからイオン発生用セラミック基板１における放電動作に必要な例えば８ｋＶ程度の交流による高電圧が供給される。この交流による高電圧が印加されることによって、イオン発生用セラミック基板１の表面に生成されたクラスターイオンをエア送風機Ａにより空気中に送出することによって本発明のイオン発生装置が動作する。

また、プラスイオン吸着部が形成されている場合は、帯電電極７側がマイナスとなるように対向電極８との間に、例えば、200〜800Ｖ程度の直流電圧が印加される。

本発明のイオン発生装置は、プラスイオンの発生数に比してマイナスイオンの発生数を多くした効率的なイオン発生装置であり、さらにプラスイオンをプラスイオン吸着部によって補足し、中和することによってより効率的にマイナスイオンを発生するイオン発生装置となり、これにより除菌、消臭等の効果に加えて有害なオゾンの発生を増やさずに人をリラックスさせる環境を提供することができる。

本発明のイオン発生用セラミック基板１の実施例を以下に説明する。

まず、セラミック基板５を縦15ｍｍ×横50ｍｍの大きさで、厚さは125,200,300,400μｍのそれぞれの厚さとなるように調整したものを10個ずつ作製した。そして放電電極２は、セラミック基板５の一主面の中心付近における８ｍｍ×35ｍｍの長方形領域に、線幅を0.5ｍｍとして１辺が６ｍｍの正方形が連続して３つ並ぶ格子状に形成するとともに、誘導電極３は他主面に放電電極２と対向するように縦３ｍｍ、横30ｍｍの長方形状に形成した。そして、放電電極２と誘導電極３とをそれぞれ覆うように厚さ15μｍの第１の保護層６ａと厚さ15μｍの第２の保護層６ｂとを形成した。

本実施例によるセラミック基板５の作製においては、焼結後のセラミック基板５におけるボイド４の気孔率を6.6乃至７体積％とするために、Ａｌ_２Ｏ_３を焼結体中に93重量％含有したものを使用し、通常の焼結温度（例えば1600℃）に比して焼結温度を20℃程度低く設定し、これによりボイド４が多く生成されるように焼成した。

また、比較評価用として、図３のような従来のイオン発生用基板101を縦30ｍｍ×横30ｍｍ×厚さ約200μｍ、ボイド104の気孔率が４体積％程度の誘電体105を作製し、さらに上記の放電電極２および誘導電極３と同形状の放電電極102および誘導電極103と、第１の保護層106ａおよび第２の保護層106ｂとを形成したサンプルを10個用意した。

そして、これら本発明のイオン発生用セラミック基板１および従来のイオン発生用基板101をそれぞれイオン発生装置に組み込み、本発明のイオン発生用セラミック基板１の放電電極２と誘導電極３に８ｋＶ，５ｋＨｚの交流電圧を印加するとともに、従来のイオン発生用基板101の放電電極102と誘導電極103にも同じく交流電圧を印加し、第１の保護層６ａ，106ａの表面付近で発生するマイナスイオンおよびプラスイオンによって生成される正負のクラスターイオンの発生数をイオンカウンター（神戸イオン商会製「KST-900 ION TESTER」）により測定した。

本実施例の結果を表１に示す。表１における各欄の数値は10個のサンプルにおける測定結果の平均値を示し、正負のクラスターイオンの発生数をプラスイオン、およびマイナスイオンの発生数とした。

表１より、本発明のイオン発生用セラミック基板１ではマイナスイオンがプラスイオンに対して2.2倍以上発生することが確認できた。一方、従来のイオン発生用基板101では、マイナスイオンがプラスイオンよりも５％程度多く発生しただけであった。

このセラミック基板５と従来の誘電体105におけるボイド４，104の生成状況を確認するために、１測定箇所当たり0.06mm^２の面積を有する10箇所の測定箇所においてボイド４，104の生成数をそれぞれ測定した。その結果、従来の誘電体105においては、１測定箇所当たり0.1μｍのオーダーから数μｍまでの大きさを有するボイド104の数が1400〜1600個程度であるのに対して、セラミック基板５においては1700〜2000個程度生成していることが分かった。これを気孔率に換算すると、従来の誘電体105の気孔率は3.6乃至4.2体積％である一方、本実施例のセラミック基板５の気孔率は6.6乃至７体積％である。そして、これにより、表１に示すようにマイナスイオンの発生数がプラスイオンの発生数に対して大きく増加することが分かった。

次に、図１のイオン発生用セラミック基板１において、焼成条件を調整したり、あるいはポリマーの細粒を絶縁体ペーストに添加したりしてボイド４の気孔率が４，4.5，５，６，７，８，９，10，10.5体積％、セラミック基板５の厚さが200μｍ程度のサンプルを各10個ずつ作製し、得られたイオン発生用セラミック基板１をイオン発生装置に取り付けて上記と同じ方法によりイオン発生数をカウントした。結果を表２に示す。

表２より、本発明のイオン発生用セラミック基板１ではボイド４の気孔率を５乃至10体積％とすることにより、マイナスイオンがプラスイオンに対して2.2倍以上発生することが分かった。また、ボイドの気孔率が10体積％を超えるとセラミック基板５の強度が弱くなってチッピング不良を発生させる場合があり、実用的ではないことが分かった。

さらに、上記セラミック基板５に対して、帯電電極７，対向電極８が設けられたプラスイオン吸着部５ｂが形成されたイオン発生用セラミック基板１を作製した。帯電電極７は、放電電極２から２ｍｍ離れた位置に、縦６ｍｍ×横12ｍｍの平板状とし、対向電極８は、この帯電電極７と対向する位置に縦６ｍｍ×横12ｍｍの平板上に形成した。

そして、帯電電極７と対向電極８との間に200〜800Ｖの直流電圧を印可してイオン発生装置から10ｃｍ離れたポイントにおけるプラスイオン発生数をカウントし、イオン発生部５ａにおいて発生したプラスイオンの発生数と比較した。その結果、イオン発生部５ａのプラスイオンの発生数に対し、25〜50％少ないプラスイオンの数となり、プラスイオン吸着部５ｂがプラスイオンを捕捉し、中和することができ、プラスイオン吸着部５ｂが有用であることが判明した。この評価結果を表３に示す。表中の数字はプラスイオン吸着部に電圧を印加させない場合に比べてプラスイオンの数の減少割合の範囲を％で表したものである。

表３の結果より、プラスイオン吸着部５ｂを設けることにより、発生したプラスイオンを電圧の大きさに応じて25〜50％程度減少させることができることが判明した。

なお、本発明は上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行なうことは何等支障ない。例えば、セラミック基板１や第１および第２の保護層６ａ，６ｂの材質として本実施の形態ではアルミナセラミックスを例にとって説明したが、これらの材質はアルミナセラミックスに限るものではなく、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス，ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）セラミックスの他、ガラスセラミックスなどでも良いことは勿論である。また、上記実施の形態の一例ではイオン発生用セラミック基板１が平板状のものである例を示したが、曲面状のものであってもよい。また、図１には放電電極２や誘導電極３の辺は直線状としているが、辺に突起をつけたり、放電電極２をジグザグな線状としたりして電極の辺に角部を有するようにしても良い。電極をこのような形状にすると、角部に電界が集中するので、沿面放電を発生させやすくなり、イオン発生用セラミック基板１に印加する交流電圧を低くすることができる。

本発明のイオン発生用セラミック基板の実施の形態の一例を示し、（ａ）はイオン発生用セラミック基板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。本発明のイオン発生装置の実施の形態の一例を示す概略断面図である。従来のイオン発生用基板の例を示す断面図である。本発明のイオン発生用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。正弦波形をマイナス側にバイアスさせた状態を示す図である。（ａ）〜（ｃ）は本発明のイオン発生用基板の実施の形態の他の例を示し、帯電電極周辺の要部拡大平面図である。

符号の説明

１：イオン発生用セラミック基板
２：放電電極
３：誘導電極
４：ボイド
５：セラミック基板
５ａ：イオン発生部
５ｂ：プラスイオン吸着部
６ａ：第１の保護層
６ａ−Ａ：放電部
６ｂ：第２の保護層
７：帯電電極
８：対向電極

Claims

セラミック基板の一主面に放電電極が、他主面に誘導電極が互いに対向するようにして形成され、前記放電電極を覆う第１の保護層が前記一主面に、および前記誘導電極を覆う第２の保護層が前記他主面にそれぞれ形成されており、前記放電電極と前記誘導電極とに交流電圧を印加することによって、前記第１の保護層の表面に、前記放電電極の上方の部位から前記誘導電極の端の上方の部位へと向かう沿面放電と、前記誘導電極の端の上方の部位から前記放電電極の上方の部位へと向かう沿面放電とを交互に発生させて、空気中にプラスイオンおよびマイナスイオンを発生させるイオン発生用セラミック基板であって、前記セラミック基板の気孔率が５乃至10体積％であることを特徴とするイオン発生用セラミック基板。
前記放電電極および前記誘導電極から成るイオン発生部が前記セラミック基板の第１の領域に形成されているとともに、前記セラミック基板の前記イオン発生部に隣接する領域にプラスイオン吸着部が形成されており、該プラスイオン吸着部は、前記セラミック基板の前記一主面に露出して設けられたマイナスに帯電される帯電電極と、前記他主面に設けられたプラスに帯電される対向電極とから成ることを特徴とする請求項１記載のイオン発生用セラミック基板。
前記帯電電極は、複数の同形状の導体または網目状に形成された導体によって形成されていることを特徴とする請求項２記載のイオン発生用セラミック基板。
前記帯電電極は、その表面に複数の突起が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載のイオン発生用セラミック基板。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のイオン発生用セラミック基板を具備していることを特徴とするイオン発生装置。