JP5094492B2 - Flat ion generating electrode - Google Patents
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Description
本発明は、放電によりイオンを発生する平板状のイオン発生電極に関する。 The present invention relates to a plate-like ion generating electrode that generates ions by discharge.
この種のイオン発生電極として、例えば、特許文献1(特開2004−363088号公報)に記載のもの(以下、「従来例1」と記す)や、本出願人の提供に係る特許文献2(特許第2622821号公報)に記載のもの(以下、「従来例2」と記す)がある。 Examples of this type of ion generating electrode include those described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-363088) (hereinafter referred to as “Conventional Example 1”) and Patent Document 2 (provided by the present applicant) ( Japanese Patent No. 2622821) (hereinafter referred to as “conventional example 2”).
従来例1では、1枚の板状誘電体上に、プラスイオンを発生するための第1放電部と、マイナスイオンを発生するための第2放電部とを少なくとも1つずつ、互いに分離独立して設けている。これら第1及び第2放電部は、板状誘電体の内部に埋設された第1及び第2の誘導電極と、板状誘電体の表面に設けられた第1及び第2の放電電極とを各々一対として各個に形成されている。これら第1及び第2の放電電極は、板状誘電体の表面に印刷により形成され、複数の尖鋭部を一体に突出形成している。 In Conventional Example 1, at least one first discharge part for generating positive ions and second discharge part for generating negative ions are separated and independent from each other on a single plate-like dielectric. Provided. The first and second discharge parts include first and second induction electrodes embedded in the plate-shaped dielectric, and first and second discharge electrodes provided on the surface of the plate-shaped dielectric. Each pair is formed as a pair. These first and second discharge electrodes are formed on the surface of the plate-like dielectric by printing, and a plurality of sharp portions are integrally projected.
従来例2では、複数の尖端部を有する板状又は箔状のアース電極を、導電パターンにより絶縁体であるプリント基板上に形成する一方、ワイヤ状又は板状の高電圧電極をプリント基板に埋設して、アース電極の尖端部のみとプリント基板の一部分を介して平行に対向させている。 In Conventional Example 2, a plate-shaped or foil-shaped ground electrode having a plurality of pointed portions is formed on a printed circuit board that is an insulator by a conductive pattern, while a wire-shaped or plate-shaped high voltage electrode is embedded in the printed circuit board. Then, only the tip of the ground electrode is opposed in parallel through a part of the printed circuit board.
ところで、放電によりイオンを発生させる電極では、電界の影響で、電極の金属成分が、電極を支持している絶縁物(非金属)の上や中を移動するマイグレーション現象が生じ、長時間放電させると、マイグレーションが成長して絶縁不良や金属の腐食などにより電極が劣化するとともに、電極の金属成分が絶縁物の内部にまで浸透して静電容量が増加し、放電性能(イオン生成性能)が低下するばかりでなく、電極の破損や剥離に至る。 By the way, in an electrode that generates ions by electric discharge, a migration phenomenon occurs in which the metal component of the electrode moves on or in the insulator (nonmetal) that supports the electrode due to the influence of an electric field, and is discharged for a long time. As the migration grows and the electrode deteriorates due to poor insulation or metal corrosion, the metal component of the electrode penetrates into the insulator, increasing the capacitance, and increasing the discharge performance (ion generation performance). Not only does it decrease, it also leads to electrode breakage and peeling.
上記の従来例1では、プラス・マイナスのイオンをそれぞれ発生する第1及び第2の放電部の第1及び第2の放電電極を板状誘電体の表面に印刷により形成し、また、従来例2では、アース電極を、導電パターンによりプリント基板上に形成しているが、印刷したとしても、マイグレーション現象は避けられず、長時間放電させると、やはり、表面の電極が劣化するとともに、電極の金属成分が板状誘電体の内部に浸透し、放電性能(イオン生成性能)が低下するばかりでなく、電極の破損や剥離に至る。特に、従来例1では、高電圧を印加される第1及び第2の放電電極が、板状誘電体の表面に印刷されて露出しており、その露出した第1及び第2の放電電極から内部の誘導電極へ向かって放電するため、第1及び第2の放電電極が、それ自体の電撃や外的要因によりマイグレーションを起こしやすい。 In the above-described conventional example 1, the first and second discharge electrodes of the first and second discharge portions that generate plus and minus ions are formed on the surface of the plate dielectric by printing, and the conventional example In Fig. 2, the ground electrode is formed on the printed circuit board with a conductive pattern. However, even if printing is performed, the migration phenomenon is unavoidable. The metal component penetrates into the inside of the plate-like dielectric and not only the discharge performance (ion generation performance) is lowered, but also the electrode is damaged or peeled off. In particular, in Conventional Example 1, the first and second discharge electrodes to which a high voltage is applied are printed and exposed on the surface of the plate-like dielectric, and the exposed first and second discharge electrodes are exposed. Since the discharge is directed toward the internal induction electrode, the first and second discharge electrodes are liable to migrate due to their own electric shock or external factors.
さらに、従来例1では、プラス・マイナスのイオンをそれぞれ別々に発生するため、第1及び第2の放電部を互いに離して板状誘電体に設け、そのそれぞれについて、放電電極と誘導電極とを板状誘電体の内外に設けているため、電極構造が複雑になるとともに、全体の平面積が大きくなる問題がある。
本発明の第1の課題は、誘電体基板表面に形成された薄板状表面電極のマイグレーションを少なくして、長時間放電させても電極の劣化が少なく、耐久性が高いとともに、放電性能(イオン生成性能)の経時的低下が小さい平板状イオン発生電極を提供することにある。 The first problem of the present invention is that the migration of the thin plate-like surface electrode formed on the surface of the dielectric substrate is reduced, the electrode is less deteriorated even when discharged for a long time, the durability is high, and the discharge performance (ion It is an object of the present invention to provide a plate-like ion generating electrode in which a decrease in the generation performance over time is small.
本発明の第2の課題は、誘電体基板表面に形成された薄板状表面電極と誘電体基板内部に埋設された内部電極とを対にする場合、薄板状表面電極を接地電極、内部電極を放電電極とすることにより、薄板状表面電極のマイグレーションを極力少なくできるとともに、全体の平面積を小さくできる平板状イオン発生電極を提供することにある。 A second problem of the present invention is that when a thin plate-like surface electrode formed on the surface of a dielectric substrate and an internal electrode embedded in the dielectric substrate are paired, the thin plate-like surface electrode is a ground electrode, and the internal electrode is An object of the present invention is to provide a flat plate ion generating electrode that can minimize migration of a thin plate surface electrode as much as possible by using the discharge electrode, and can reduce the entire plane area.
本発明の第3の課題は、薄板状表面電極を接地電極、内部電極を放電電極とした場合、放電指向性及び放電効率を高い平板状イオン発生電極として提供できるようにすることにある。 The third object of the present invention is to provide a flat ion generating electrode with high discharge directivity and discharge efficiency when a thin plate-like surface electrode is a ground electrode and an internal electrode is a discharge electrode.
上記第1の課題を達成するため、請求項1に係る本発明は、導電性繊維をシート厚さ方向に配向させてシート厚さ方向にのみ導電性を有する異方性導電接着シートにより薄板状表面電極を誘電体基板の表面に接着したことを特徴とする。
In order to achieve the first object, the present invention according to
その実施形態である請求項2に係る発明は、異方性導電接着シートの導電性繊維がニッケルファイバーである。
同じく請求項3に係る発明は、薄板状表面電極の材質がチタン、誘電体基板の材質がセラミックスである。
請求項4に係る発明は、薄板状表面電極と対向する内部電極が誘電体基板の内部に埋設されている。
In the invention according to
Similarly, in the invention according to
In the invention according to
上記第2の課題も達成するため、請求項5に係る発明は、薄板状表面電極を接地される接地電極とし、内部電極を、高電圧を印加されて薄板状表面電極へ向かって誘電体バリア放電を生ずる放電電極とする。
In order to achieve the second object, the invention according to
その実施形態である請求項6に係る発明は、上記第3の課題も達成するため、薄板状表面電極に複数の尖鋭部を一体に突出形成し、これら尖鋭部を内部電極と対向させる。
In order to achieve the third problem, the invention according to
同じく請求項7に係る発明は、誘電体基板の表面に長溝を形成し、薄板状表面電極の複数の尖鋭部の尖端を、この長溝の側縁に沿わせる。
同じく請求項8に係る発明は、薄板状表面電極に、誘電体基板の長溝を挟んで平行な両側の長板状側部を設け、両側の長板状側部から長溝に向かって複数の尖鋭部を突出形成する。
同じく請求項9に係る発明は、誘電体基板の裏面に、薄板状表面電極及び内部電極を外部接続する端子部を設ける。
Similarly, in the invention according to
Similarly, in the invention according to
Similarly, in the invention according to
本発明による平板状イオン発生電極は、薄板状表面電極が、導電性繊維をシート厚さ方向に配向させてシート厚さ方向にのみ導電性を有する異方性導電接着シートにより、誘電体基板の表面に接着されているので、薄板状表面電極と誘電体基板表面との間におけるマイグレーションが、誘電体基板表面に拡散し、さらに誘電体基板内部へ浸透して行くのを、異方性導電接着シートの導電性繊維により抑制することができ、長時間放電させても電極の劣化や静電容量の増加が少なく、耐久性が高いとともに、放電性能(イオン生成性能)の経時的低下も小さい。 The plate-like ion generating electrode according to the present invention has a thin plate-like surface electrode which is made of an anisotropic conductive adhesive sheet having a conductive fiber oriented in the sheet thickness direction and having conductivity only in the sheet thickness direction. Since it is bonded to the surface, the migration between the thin plate-like surface electrode and the surface of the dielectric substrate diffuses to the surface of the dielectric substrate and further penetrates into the dielectric substrate. It can be suppressed by the conductive fibers of the sheet, and even if it is discharged for a long time, there is little deterioration of the electrode and increase in capacitance, high durability, and a decrease in discharge performance (ion generation performance) with time.
請求項2に係る発明は、異方性導電接着シートの導電性繊維がニッケルファイバーであるので、低圧力で接合が可能であるとともに、経路に切れ目なく導通が可能であるため、はんだ同様の導電性を得ることができる。
請求項3に係る発明は、薄板状表面電極の材質が、耐腐食性の高い金属であるチタン、誘電体基板の材質が、オゾンや紫外線への耐性が高い誘電体であるセラミックスであるので、材質の面でも、耐久性の向上が図れる。
In the invention according to
In the invention according to
請求項4に係る発明は、薄板状表面電極と対向する内部電極が誘電体基板の内部に埋設されているので、薄板状表面電極によるマイグレーションを上記のように抑制する一方、内部電極は誘電体基板で保護し、これら電極間での誘電体バリア放電を安定して生成できる。
In the invention according to
請求項5に係る発明は、薄板状表面電極を接地される接地電極とし、内部電極を、高電圧を印加されて薄板状表面電極へ向かって誘電体バリア放電を生ずる放電電極としたので、高電圧を印加される放電電極を誘電体基板表面に形成して露出させた従来に比べ、安全であるとともに、電極の劣化もはるかに少ない。
In the invention according to
本発明による平板状イオン発生電極は、高電圧電源に接続したときにコンデンサ負荷となることから、電源への負荷を軽くするために、誘電体基板内部に埋設された内部電極は、誘電体基板表面の薄板状表面電極との対向面積ができるだけ少ない方が良い。そこで、請求項6に係る発明は、この点を考慮して、薄板状表面電極に複数の尖鋭部を一体に突出形成し、これら尖鋭部を内部電極と対向させたので、内部電極からの放電が、接地電極となる薄板状表面電極の複数の尖鋭部の尖端に向かい、小さいコンデンサ負荷で放電するので、放電特性が良い。
Since the plate-like ion generating electrode according to the present invention becomes a capacitor load when connected to a high-voltage power supply, in order to reduce the load on the power supply, the internal electrode embedded in the dielectric substrate is a dielectric substrate. It is better that the area facing the thin plate-like surface electrode is as small as possible. In view of this, the invention according to
請求項7に係る発明は、誘電体基板の表面に長溝を形成し、薄板状表面電極の複数の尖鋭部の尖端を、この長溝の側縁に沿わせたので、尖端の周りに充分なイオン生成空間を確保しながら、放電の指向性を良くすることができるので、イオン生成効率が向上する。
In the invention according to
請求項8に係る発明は、薄板状表面電極に、誘電体基板の長溝を挟んで平行な両側の長板状側部を設け、両側の長板状側部から長溝に向かって複数の尖鋭部を突出形成したので、単位面積当たりの放電箇所数を多くして、イオン発生量を増やすことができる。 According to an eighth aspect of the present invention, a thin plate-like surface electrode is provided with long plate-like side portions on both sides parallel to each other across the long groove of the dielectric substrate, and a plurality of sharp portions are formed from the long plate-like side portions on both sides toward the long groove. Thus, the number of discharge points per unit area can be increased, and the amount of generated ions can be increased.
請求項9に係る発明は、誘電体基板の裏面に、内部電極を外部接続する端子部を設けたので、誘電体基板の裏側から高電圧を印加でき、安全である。
In the invention according to
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施例の平板状イオン発生電極は、図1〜図6に示すように、セラミックス製長板である表側誘電体基板1と同じくセラミックス製長板である裏側誘電体基板2との間に、ステンレスや銅などの金属薄板である内部電極3を挟んで積層一体化し、表側誘電体基板1の表面に、チタン製薄板である薄板状表面電極4を異方性導電接着シート5により接着したものである。
As shown in FIGS. 1 to 6, the plate-like ion generating electrode of this example is between the front
異方性導電接着シート5は、図7に示すように、導電性繊維6をシート厚さ方向に配向させてシート厚さ方向にのみ導電性を有する組織となっている。このような異方性導電接着シート5としては、例えば、米国Btech社が提供している異方性導電接着フィルム(ACF)が好適である。このフィルムは、ニッケルファイバーを厚さ方向に容積比最大40%まで配向させ、上下両面から軽く圧力をかけることにより、ファイバーの上下の先端同士を、薄板状表面電極4と表側誘電体基板1とに接触させることができる。また、通常の異方性導電接着フィルムと比較して、低圧力で接合が可能であるとともに、導電性フィラーが粒子ではなく繊維状に充填させてあるため、経路に切れ目なく導通が可能で、はんだ同様の導電性(Z方向:<150μオーム,1.5cm2,100μm厚にて)を有している。
As shown in FIG. 7, the anisotropic conductive
表側誘電体基板1の表面中央には、その裏面までは達しない長溝7が形成されている。
薄板状表面電極4は、この長溝7を挟んで平行な両側の長板状側部4a・4bを連続端部4cで連続させて一体に形成している。そして、両側の長板状側部4a・4bから長溝7に向かって突出する両側の尖鋭部4d・4eを、長手方向に間隔をおいて複数箇所に、しかも、各尖鋭部4d・4eの尖端を長溝7の側縁に沿わせて一体に形成している。連続端部4cには、表裏の誘電体基板1・2の端子孔8に嵌め込まれた接地用端子9が接続されている。この接地用端子9の先端面は、裏側の誘電体基板2の裏面に露出している。薄板状表面電極4の表面全体はシリコン膜でコーティングされている
A
The thin plate-
内部電極3は、全体としては長板状であるが、薄板状表面電極4の複数箇所の尖鋭部4d・4eと対向させるため、円形に面積を大きくした対向電極部3aを複数箇所に形成しているとともに、これよりも小さい円形で面積を大きくした端子接続部3bを形成している。各対向電極部3aは、各箇所の尖鋭部4d・4eの尖端を含む所要面積と対向している。端子接続部3bには、裏側誘電体基板2の端子孔10に嵌め込まれた高電圧印加用端子11が接続されている。この高電圧印加用端子11の先端面も、裏側の誘電体基板2の裏面に露出している。
The
このように構成された平板状イオン発生電極は、高電圧印加用端子11を高電圧電源に接続して内部電極3にプラス・マイナスの高電圧を印加することにより、内部電極3を放電電極として使用し、また、接地用端子9をアースに接続して薄板状表面電極4を接地電極として使用する。
The plate-like ion generating electrode configured as described above has the
内部電極3にプラス・マイナスの高電圧を印加すると、その各対向電極部3aから、接地されている薄板状表面電極4の両側の尖鋭部4d・4eの尖端へ向かい、表側誘電体基板1を介した誘電体バリア放電が生じ、尖鋭部4d・4eの尖端の周りにプラス・マイナスのイオンが生成される。表側誘電体基板1は、長溝7を形成した部分の厚さが薄くなっているとともに、両側の尖鋭部4d・4eが長溝7の側縁まで延びているので、両側の尖鋭部4d・4eの尖端へ向かう放電の指向性が良いとともに、その尖端周りに充分なイオン生成空間を確保できる。
When a plus / minus high voltage is applied to the
薄板状表面電極4は、シート厚さ方向にのみ導電性を有する異方性導電接着シート5により誘電体基板の表面に接着されているので、薄板状表面電極4と誘電体基板1表面との間におけるマイグレーションが、誘電体基板1表面に拡散し、さらに誘電体基板1内部へ浸透して行くのを、異方性導電接着シート5の導電性繊維6により抑制することができる。
Since the thin plate-
比較のために、薄板状表面電極4を銀ペーストによりセラミックスの誘電体基板1表面に接着したものを試作し、高電圧を1ケ月間連続して印加する放電試験をしたところ、放電開始直後から銀が誘電体基板1の表面に拡散するとともに、内部に浸透し、顕著なマイグレーションが確認された。静電容量の変化を測定したところ、時間の経過に従い静電容量が増加した。銀ペースト以外に、マイグレーションが比較的少ないと言われているニッケル粒子を主剤とした接着剤で接着したものについて、同様に放電試験をしたが、銀ペーストほどではないにしても、マイグレーションが確認された。
For comparison, a thin plate-
これに対して、異方性導電接着シート5として、前述の米国Btech社製異方性導電接着フィルムを使用して接着した試作品について、同様に放電試験したところ、マイグレーションの進展は1ケ月経過後も確認されなかった。静電容量の変化を測定したところ、静電容量の増加は銀ペースト及びニッケル粒子接着剤の場合に比べ、ごく僅かであった。また、プラス・マイナスのイオン電流を測定したところ、プラス・マイナスのイオンバランスも良好であった。
On the other hand, as a result of conducting a discharge test in the same manner as the anisotropic conductive
本発明による平板状イオン発生電極は、除電器や帯電器やイオン発生器などの電極として広範囲に使用できる。 The flat plate ion generating electrode according to the present invention can be widely used as an electrode for a static eliminator, a charger, an ion generator or the like.
1 表側誘電体基板
2 裏側誘電体基板
3 内部電極
4 薄板状表面電極
4a・4b 長板状側部
4c 連続端部
4d・4e 尖鋭部
5 異方性導電接着シート
6 導電性繊維
7 長溝
8 端子孔
9 接地用端子
10 端子孔
11 高電圧印加用端子
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