JP5405296B2 - 低温プラズマ発生体 - Google Patents

Description

本発明は、例えば飲料水やプールの水の水質浄化、タバコ、ペット、トイレやゴミ等の悪臭除去、カビや細菌等の滅菌消毒、そのほか食品冷凍庫における鮮度保持等に用いるオゾン殺菌装置のオゾン生成源となる低温プラズマ発生体に関する。

オゾン殺菌装置のオゾン生成源の多くは沿面放電を利用している。しかし、例えば特許文献１に見られるように、対となる電極要素を対向させた低温プラズマ発生体をオゾン生成源とするオゾン殺菌装置もある。特許文献１に見られる低温プラズマ発生体は、パイプ状絶縁体（貫通孔を設けた棒状セラミックス誘電体）に挿入した棒状導電体を放電極とし、接着剤で前記パイプ状絶縁体及び棒状導電体の両端を封止した電極要素を線接触の状態で接合して構成される。この低温プラズマ発生体は、各放電極に高電圧を印加すると、電極要素のパイプ状絶縁体の表面間に放電を生じ、前記放電により生起される低温プラズマによって空気中の酸素分子を分解し、オゾンを生成する。

特許第3015268号公報

特許文献１の低温プラズマ発生体は、オゾン生成量が少ないが、沿面放電を利用したオゾン生成源に比べて周辺環境（特に温度や湿度）に影響を受けにくく、また消費電力が少ない利点を備える。しかし、前記低温プラズマ発生体は構造上不可避的な問題があった。すなわち、パイプ状絶縁体に棒状導電体を挿通する必要から、パイプ状絶縁体の内径が棒状導電体の外径より大きくなり、前記棒状導電体を挿入した段階で、パイプ状絶縁体の内面と棒状導電体の表面との間に間隙が形成されることにより、問題が発生していた。

特許文献１の低温プラズマ発生体は、パイプ状絶縁体の間隙を塞ぐことができない。この間隙は、パイプ状絶縁体と棒状導電体とに介在する誘電層を形成し、パイプ状絶縁体の外部の放電を導く印加電圧を高くし、前記外部の放電を不安定にさせる原因となっていた。また、間隙はパイプ状絶縁体の内部に放電を引き起こし、結果としてオゾンの生成に寄与しない電力の消費を招いていた。更に、前記パイプ状絶縁体の内部の放電は、低温プラズマ発生体を不必要に加熱し、パイプ状絶縁体の外部で生成されたオゾンを少なからず熱分解して、オゾン生成効率（供給するエネルギーに対するオゾン生成量、すなわち単位印加電圧当たりのオゾン生成量）を低下させる問題を招いていた。

このほか、間隙に空気が閉じこめられると、前記間隙における放電によりパイプ状絶縁体の内部でオゾンが生成されることになる。しかし、前記オゾンは当然外部に放出されず、せいぜい棒状導電体の表面に酸化膜を形成することにしか役立たない。また、パイプ状絶縁体の両端を接着剤で封止する際、前記接着剤に含まれる成分が放出されて有機ガスとなり、間隙に閉じこめられた有機ガスに起因して間隙内で引き起こされる放電により、オゾン生成量が安定しなくなる場合があった。こうしたことから、特許文献１の低温プラズマ発生体は、できる限り間隙を小さくするため、パイプ状絶縁体に設けた貫通孔や棒状導電体に厳しい寸法管理が要求され、生産性の向上を阻害していた。

このほか、小型化される特許文献１の低温プラズマ発生体は、十分な構造強度を確保し、かつ耐熱性に優れたタングステンを棒状導電体として使用するが、前記タングステンは高価である上に加工が難しく、更にハンダ付けに適さないため、パイプ状絶縁体から突出させる前記タングステンの棒状導電体の端部を電極端子として利用する場合、給電線との接続に導電クリップを用いる必要がある等、材料に起因する生産性阻害の問題も抱えていた。特許文献１の低温プラズマ発生体は、沿面放電を利用した構成に比べ、小型なオゾン生成源として有効であることは間違いないが、上述のように、様々な構造上不可避的な問題があった。そこで、オゾン生成効率の向上や生産性の向上を目的として、より実用的な低温プラズマ発生体を開発すべく、検討した。

検討の結果開発したものが、対となる電極要素を対向させてなる低温プラズマ発生体において、電極要素は、絶縁体の内部に設けた空間の少なくとも内面に密着させて導電ペーストを前記空間に封入し、前記導電ペーストの連続する部分を放電極としたものであり、前記絶縁体は、両端が封止されるガラスパイプであり、前記放電極は、ガラスパイプの内部に導電ペーストを塗布して形成され、対となる電極要素は、それぞれの放電極を並行にし、互いのガラスパイプを線接触又は近接して接合され、放電極は、ガラスパイプの内面に導電ペーストを塗布して形成される導電薄膜からなるパイプ状放電極であり、パイプ状放電極は、ガラスパイプの内面に形成された導電薄膜に密着するペースト状の絶縁物質を充填してなることを特徴とする低温プラズマ発生体である。本発明の低温プラズマ発生体は、絶縁体の内部に設けた空間に棒状導電体（特許文献１）を挿入するのではなく、前記空間の少なくとも内面に密着する導電ペーストの連続する部分を放電極とする。すなわち、絶縁体に設けられた空間の内面と、前記放電極の表面との間に間隙が形成されることがない。これにより、間隙に基づいた種々の問題が解決され、オゾン生成効率や低温プラズマ発生体の生産性を向上させる。

本発明に利用しうる導電ペーストは、銀ペースト、ニッケルペースト、金ペースト、パラジウムペーストやカーボンブラックペースト等を例示できる。導電ペーストは、球状又はフレーク状の導電フィラーを有機バインダ又は無機バインダの一種又は組み合わせに練り込んだ糊状材料である。導電フィラーは、球状又はフレーク状とした導電物質、例えば球状又はフレーク状の銀、ニッケル、金、パラジウムやカーボンブラック等である。また、有機バインダは、エポキシ樹脂が一般的であるが、ウレタン樹脂、シリコー ン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂やこのほか公知の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を例示できる。また、無機バインダは低融点ガラス（いわゆるガラスフリット）を例示できる。

具体的な低温プラズマ発生体は、絶縁体は両端が封止されるパイプ状絶縁体であり、放電極はパイプ状絶縁体の内部に導電ペーストを塗布又は充填して形成され、対となる電極要素はそれぞれの放電極を並行にし、互いのパイプ状絶縁体を線接触又は近接して接合する。対となる電極要素の「放電極を並行に」するとは、対向する位置関係にある放電極の表面を結ぶ最短直交距離が電極要素の延在方向のどこにおいても等しいこと、いわゆる放電極の間隔を一定にすることを意味する。放電極はパイプ状絶縁体に封入されているから、前記パイプ状絶縁体を線接触させても放電極相互を短絡しない。これから、電極要素間に通風域を形成して放熱効果を向上させる等の目的を有しない場合、電極要素は相互の位置関係を容易に特定できるように線接触で接合し、一体の低温プラズマ発生体とすることが望ましい。

パイプ状絶縁体は、厚み（内面と表面との距離）が一定、すなわち内面及び表面が相似な断面で、絶縁性を備えた筒体、具体的には内面及び表面が相似な円形断面の丸パイプが好ましい。パイプ状絶縁体の「両端が封止される」とは、パイプ状絶縁体の開放された両端を電気的及び物理的に塞ぐことを意味する。ここで、開放された端部を電気的に塞ぐとは、パイプ状放電極に通電する電極端子を除いて、パイプ状絶縁体の内面と端面及び表面とを絶縁することである。また、開放された端部を物理的に塞ぐとはパイプ状絶縁体の内部と外部との間で気体又は液体の透過を許さないことである。仮に、最初から一端が電気的及び物理的に塞がれていれば、パイプ状絶縁体の内部に導電ペーストによる放電極を形成後、残る開放された他端のみを電気的及び物理的に塞げばよい。

本発明に利用しうるパイプ状絶縁体は、電気的な絶縁性とオゾン生成に際して発生する熱に対する耐熱性とを備えていればよい。こうしたパイプ状絶縁体としては、セラミックスパイプ、ガラスパイプ（石英ガラスパイプ、硼珪酸ガラスパイプ等）、樹脂パイプ（テフロン（登録商標）パイプ、ABSパイプ、PPパイプ等）を例示できる。ここで、多くの導電ペーストが焼成して固化させる加熱硬化型であるため、前記焼成を考慮して、セラミックスパイプ又はガラスパイプが好適である。この場合、加熱硬化型の導電ペーストであっても、焼成温度はガラスの溶融温度を大きく下回るため、本発明では、ガラスパイプをパイプ状絶縁体として用いる。これに対し、常温硬化型の導電ペーストを用いる場合、樹脂パイプを用いてもよい。

パイプ状絶縁体の内部に、導電ペーストにより形成される具体的な放電極は、大きく２種類に分けることができる。まず、放電極は、パイプ状絶縁体の内面に導電ペーストを塗布して形成される導電薄膜からなるパイプ状放電極とすることができる。このパイプ状放電極は、導電性さえ備えていれば導電薄膜の厚みは自由であるが、導電薄膜が厚くなると焼成に際して気泡の混入する虞があるため、導電薄膜は薄いほど好ましい。また、導電薄膜が十分に薄ければ、パイプ状放電極の抵抗の大小はあまり問題にならなくなるため、導電ペーストは導電率を気にすることなく、自由に選択できる利点が得られる。

パイプ状放電極の内部は中空域となるが、前記中空域は同電位の導電薄膜に囲まれて放電を生ずる虞はなく、中空域のままでも構わない。しかし、外部からの衝撃や経時劣化に伴う導電薄膜の剥離を防止するため、本発明では、パイプ状放電極は、パイプ状絶縁体の内面に形成される導電薄膜に密着する絶縁物質を充填する。ここで、「パイプ状絶縁体の内面に形成される導電薄膜に密着する絶縁物質を充填する」とは、前記パイプ状放電極の内部に絶縁物質を充填して中実構造にすると共に、絶縁物質が導電薄膜の内側から押し当てられ、前記導電薄膜の剥離を防止することを意味する。これにより、本発明の電極要素は、パイプ状絶縁体に前記絶縁物質を充填して中実となり、外観上、パイプ状放電極を内蔵する棒状絶縁体から構成される。パイプ状放電極の内部に充填され、前記パイプ状放電極を構成する導電薄膜に密着する絶縁物質は、絶縁性及び耐熱性を備えたシリコーン（例えばシリコーン・ポッティング材）を用いる。

上記中空域をなくする観点から、放電極は、パイプ状絶縁体に導電ペーストを充填して形成される導電中実体からなる棒状放電極としてもよい。この棒状放電極は、上記パイプ状放電極に充填する絶縁体に代えて、導電ペーストを充填した構造である。すなわち、棒状放電極は、パイプ状絶縁体の内面に形成される導電薄膜に密着する導電ペーストを充填した構成に等しい。棒状放電極は、導電中実体であるから、前記導電中実体の表面（パイプ状放電極に相当する部分）が剥離する虞はない。また、パイプ状放電極に比較して、少なからず断面積が大きくなるので、放電極としての抵抗をより低くできる利点がある。

電極要素は、放電極に高電圧を印加するため、前記放電極に通電する電極端子を備えなければならない。電極端子は、例えば放電極に通電する別部材の端子部品をパイプ状絶縁体の一端に取り付けて構成できる。しかし、導電ペーストにより放電極を構成することを利用して、パイプ状絶縁体の内面から端面及び表面にわたって連続的に塗布される導電ペーストにより形成される導電薄膜により電極端子を構成するとよい。すなわち、パイプ状絶縁体の端部に導電ペーストスルーホールを形成し、前記導電ペーストスルーホールを電極端子とする。ここで、例えば導電ペーストの導電フィラーがハンダ付け可能な銀であれば、本発明の電極端子は給電線をハンダ付けできる。このほか、導電ペーストにより形成される導電薄膜により電極端子を構成すると、電極端子を設けたパイプ状絶縁体の一端は開放されたまま残され、パイプ状放電極の内部に絶縁物質を充填しやすい利点もある。

本発明の低温プラズマ発生体は、絶縁体の内部に設けた空間の少なくとも内面に密着させて導電ペーストを前記空間に封入し、前記導電ペーストの連続する部分を放電極、具体的にはパイプ状絶縁体の内面に導電ペーストを塗布して形成される導電薄膜からなるパイプ状放電極や、パイプ状絶縁体に導電ペーストを充填して形成される導電中実体からなる棒状放電極とした電極要素を用いることにより、従来の低温プラズマ発生体に見られた間隙に起因する問題を解決し、オゾン生成効率を向上させると共に、更に低温プラズマ発生体としての生産性を改善する効果を有する。具体的には、次の通りである。

まず、導電ペーストにより形成される本発明の放電極（パイプ状放電極や棒状放電極）は、絶縁体の内部に間隙を形成しないので、前記絶縁体の内部での放電をなくして電力消費を低減し、発熱量を抑制できる。無駄な電力消費がないことは、従来の低温プラズマ発生体に比べて低い印加電圧でも同量のオゾンを生成できること、すなわちオゾン生成効率を向上させる効果を、また発熱量の抑制は低温プラズマ発生体としての寿命を延ばす効果をもたらしている。また、内部に絶縁物質を充填したパイプ状放電極や、パイプ状絶縁体の内部に導電物質を充填して形成される棒状放電極は、パイプ状絶縁体の内部に空気や有機ガスが混入する虞をなくし、パイプ状絶縁体の内部における絶縁破壊を防止する。これも、低温プラズマ発生体としての寿命を延ばす効果をもたらしている。

次に、導電ペーストにより形成される本発明の放電極（パイプ状放電極や棒状放電極）は、導電ペーストが常温硬化型ならもちろん、焼成して硬化するものであっても比較的低温での熱処理で済むため、絶縁体の熱変形を引き起こさない利点がある。これは、オゾンを生成する放電状態を左右する絶縁体の厚みを設計通りに維持できることを意味し、例えばパイプ状絶縁体からなる電極要素を対向させて線接触させて接合した場合、放電極相互の放電間距離を設計通り確保できる。これにより、本発明に基づく低温プラズマ発生体の品質は高く安定し、製品の歩留まりを向上させる効果がもたらされる。

また、ハンダ付できる導電ペーストにより電極端子を形成すれば、ハンダ付けできる電極端子を構成できる。これは、本発明の低温プラズマ発生体をオゾン生成源としてオゾン殺菌装置に組み込む際、低温プラズマ発生体と給電線とをハンダ付けにより容易に接続できる効果をもたらす。このほか、本発明の低温プラズマ発生体は、従来の低温プラズマ発生体に用いられていた高価なタングステン製の棒状放電極を廃止することにより、製造コストを低下させる経済的利点も有する。このように、本発明は低温プラズマ発生体のオゾン生成効率を向上させるほか、低温プラズマ発生体自身、ひいては前記低温プラズマ発生体をオゾン生成源とするオゾン殺菌装置の生産性を向上させる効果を有する。

本発明に基づくパイプ状放電極を有する電極要素からなる低温プラズマ発生体の一例を表わした部分破断斜視図である。 本発明に基づく棒状放電極を有する電極要素からなる低温プラズマ発生体の一例を表わした部分破断斜視図である。 大きさが実施例と同一な特許文献１に基づく比較例である低温プラズマ発生体の図１相当部分破断斜視図である。 実施例又は比較例をオゾン生成源として構成した比較試験用装置のブロック図である。 印加電圧に対する実施例及び比較例のオゾン生成量を表わす結果のグラフである。

符号の説明

１ 低温プラズマ発生体
11 電極要素
12 ガラスパイプ
13 パイプ状放電極
14 電極端子
15 棒状放電極
２ 低温プラズマ発生体
３ ノイズ低減用コイル

以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明に基づくパイプ状放電極13を有する電極要素11,11からなる低温プラズマ発生体１の一例を表わした部分破断斜視図であり、図２は本発明に基づく棒状放電極15を有する電極要素11,11からなる低温プラズマ発生体１の一例を表わした部分破断斜視図である。各例示の低温プラズマ発生体１は、各電極要素11を構成するパイプ状絶縁体が外径１mm、内径0.6mm、長さ35mmの断面丸形のガラスパイプ12であり、導電ペーストとしてガラスフリットを混入した銀ペーストを前記ガラスパイプ12の内面に塗布した導電薄膜131をパイプ状放電極13とした例（図１）又はガラスパイプ12に充填した導電中実体151を放電極15とした例（図２）である。これから、各例においてオゾン生成に寄与するパイプ状放電極13又は棒状放電極15の最短直交距離は、ガラスパイプ12,12を線接触させているとして、0.4mmである。

本発明の低温プラズマ発生体１は、例えば図１に見られるように、パイプ状絶縁体であるガラスパイプ12の内面に、導電ペーストとして銀ペーストを塗布して形成される導電薄膜131をパイプ状放電極13とする電極要素11,11を対として、互い違いに向けた各電極要素11それぞれのパイプ状放電極13,13を並行にし、互いのガラスパイプ12,12を線接触して接合し、構成される。ガラスパイプ12をはじめとするセラミックスパイプ又は樹脂パイプ等のパイプ状絶縁体は、耐熱性を備えた接着剤により前記線接触部位を接着し、接合できる。また、本例のガラスパイプ12又は樹脂パイプであれば、前記線接触部位を一部溶融することにより、容易に接合できる。このほか、例えば電極端子14を機械的に固定し、ガラスパイプ12,12を線接触又は近接した位置関係及び姿勢を維持できれば、電極要素11,11を物理的に一体にしなくても構わない。

パイプ状放電極13を構成する導電薄膜131は、ガラスパイプ12の内面に塗布された銀ペーストを焼成して形成される。本例の低温プラズマ発生体１において、銀ペーストの塗布する厚さは、およそ気泡の混入の虞がなくなる50μm以下、好ましくは40μm以下にすることが望ましい。

また、銀ペーストの塗布する範囲は、ガラスパイプ12の内面全域が対象になるが、本例のように対となる電極要素11,11を互い違いに向けた場合、次のように銀ペーストの塗布する範囲を制約することが望ましい。まず、ガラスパイプ12の前端（図１中手前側の電極要素11の左端）寄りの塗布開始位置は、対となる一方（図１中奥側）の電極要素11の電極端子14と、他方（図１中手前側）の電極要素11のパイプ状放電極13の先端との間で起きる放電を防止するため、ガラスパイプ12の前端より少し奥まった位置とすることが望ましい。本例の場合、銀ペーストを塗布開始位置は、ガラスパイプ12の前端から８mm奥まった位置である。

これに対し、銀ペーストの塗布終了位置は自由である。本例は、ガラスパイプ12の後端から端面、そして折り返した表面に連続して銀ペーストを塗布し、パイプ状放電極13となる導電薄膜131に連続する導電薄膜141を形成し、前記導電薄膜141を電極端子14としている。パイプ状放電極13の導電薄膜131と電極端子14の導電薄膜141とは、同じ銀ペーストにより形成されることから、パイプ状放電極13となる導電薄膜131を形成する銀ペーストを塗布する際、前記銀ペーストをガラスパイプ12の後端から端面、そして折り返した表面まで塗布するとよい。この場合、導電薄膜131及び導電薄膜141について同時に銀ペーストを焼成でき、製造工程を簡略できる。また、パイプ状放電極13は電極端子14と通電しなければならないので、導電薄膜131は電極端子14の導電薄膜141まで達する必要がある。これから、好適な銀ペーストを塗布する範囲は、上記ガラスパイプ12の前端より少し奥まった位置から、ガラスパイプ12の後端（図１中手前側の電極要素11の右端）までの範囲となる。

本例のパイプ状放電極13は、内部に充填した後に真空脱泡して自然硬化させた絶縁物質であるシリコーン・ポッティング材132を導電薄膜131の内側から押し当て、前記導電薄膜131の剥離を防止している。パイプ状放電極13の内部に充填する絶縁物質は、導電薄膜131の剥離を防止する観点から、絶縁性及び耐熱性を備えていれば足りる。しかし、パイプ状放電極13の内部に充填する絶縁物質は、硬化に伴う体積膨張がなく、また気泡を含むことなくパイプ状放電極13の内部を中実にできることが望ましいことから、真空脱泡して自然硬化させることのできるシリコーン・ポッティング材132が好ましい。本例のシリコーン・ポッティング材132は、ガラスパイプ12の前端から後端にわたって全域に充填され、ガラスパイプ12の前記前端及び後端を封止する働きも有している。

本発明の低温プラズマ発生体１によるオゾンの生成は、特許文献１に見られる低温プラズマ発生体（後掲図３参照）と同様で、パイプ状放電極13が対向する範囲の各ガラスパイプ12,12の表面間の放電による。ここで、パイプ状放電極13は銀ペーストの導電薄膜131を焼成して形成されるところ、前記焼成温度（例えば560℃）はガラスパイプ12を変形させることがなく（例えば硼珪酸ガラスの軟化点は770℃）、またガラスパイプ12の寸法精度は高いため、パイプ状放電極13からガラスパイプ12の表面までの厚みは均一で、当然材質も均一となる。これにより、本発明の低温プラズマ発生体１は、ガラスパイプ12の表面における電解強度が均一となり、ガラスパイプ12のより広い表面の範囲で安定した放電を起こすことができる。このほか、既述したように、本発明の低温プラズマ発生体１は、ガラスパイプ12の内部で放電させないことにより、無駄な電力消費をなくし、発熱量を抑えているので、オゾンの生成に必要な電力消費を少なくし、オゾンの生成に寄与するガラスパイプ12の表面の範囲を拡げてオゾンの生成量を増やし、そして生成されたオゾンが熱分解される量を減らして、オゾン生成効率を向上させる。

低温プラズマ発生体１は、図２に見られるように、パイプ状絶縁体であるガラスパイプ12に、導電ペーストとして銀ペーストを充填して形成される導電中実体151を棒状放電極15とする電極要素11,11を対として、上記例示（図１参照）同様、ガラスパイプ12,12を線接触して接合される構成としてもよい。棒状放電極15を構成する導電中実体151は、ガラスパイプ12に充填された銀ペーストを焼成して形成される。銀ペーストの充填する範囲は、上記例示同様の理由に基づき、ガラスパイプ12の前端（図２中手前側の電極要素11の左端）より少し奥まった位置からガラスパイプ12の後端（図２中手前側の電極要素11の右端）までの範囲となる。これから、前記ガラスパイプ12の後端は、電極端子14を構成する導電薄膜141に塞がれた形となる（図１中奥側の電極要素11の左端と２中奥側の電極要素11の左端とを比較対照）。

棒状放電極15を内蔵する電極要素11は、上記例示のように、導電薄膜141（図１参照）の剥離を考慮する必要がない。しかし、対となる一方（図１中奥側）の電極要素11の電極端子14と、他方（図２中手前側）の電極要素11のパイプ状放電極13の先端との間で起きる放電を防止するため、銀ペーストの充填開始位置をガラスパイプ12の前端より少し奥まった位置としていることから、前記ガラスパイプ12の前端と銀ペーストの充填開始位置との隙間に、上記例示に用いたシリコーン・ポッティング材132を充填し、ガラスパイプ12の前端を封止している。棒状放電極15を内蔵する電極要素11からなる低温プラズマ発生体１は、内部構造こそ上記例示と異なるが、電気的には棒状放電極15の表面と上記例示のパイプ状放電極13とは同じであるから、上述したところと同様に、オゾン生成効率を向上させている。

本発明の低温プラズマ発生体１（実施例、図１参照）の性能向上、特に絶縁体の内部に間隙を形成しないことによってオゾン生成効率が向上することを確認するため、前記実施例と大きさが同一な特許文献１に基づく低温プラズマ発生体２（比較例）との対比試験を実施した。図３は大きさが実施例と同一な特許文献１に基づく比較例である低温プラズマ発生体２の図１相当部分破断斜視図であり、図４は実施例又は比較例をオゾン生成源として構成した比較試験用装置のブロック図である。実際のオゾン殺菌装置は、商用交流電圧を一旦直流電圧に変換した後、昇圧及び周波数変換して得られる高周波高電圧をオゾン生成源に印加するが、比較試験用装置のブロック図は、図示の簡略のため、オゾン生成源に接続される交流電源が高周波高電圧を直接印加するものとしている。

実施例の低温プラズマ発生体１は、上記例示（図１参照）の構成である。パイプ状絶縁体は、外径１mm、内径0.6mm、長さ35mmの硼珪酸ガラス製のガラスパイプ12である。導電ペーストは、フレーク状の銀が75％、ガラスフリットが３％、その他有機バインダが22％の銀ペーストである。パイプ状放電極13は、前記銀ペーストを40μmの厚みで、ガラスパイプ12の前端より８mm奥まった位置から後端まで連続して27mmの範囲で塗布して形成される導電薄膜131からなる。電極端子14は、前記銀ペーストにより導電薄膜131に連続して形成される導電薄膜141からなる。パイプ状放電極13は、内部に充填したシリコーン・ポッティング材132を真空脱泡して硬化させ、導電薄膜131の剥離を防止すると共に、ガラスパイプ12の前端及び後端を封止している。低温プラズマ発生体１は、互い違いに向き合わせ、電極要素11,11の有効放電長（パイプ状放電極13が対向し、実際にガラスパイプ12の表面で放電を引き起こす長さ）を11mmとした。

比較例の低温プラズマ発生体２は、図３に見られる構成である。パイプ状絶縁体は、外径１mm、内径0.55mm、長さ35mmのアルミナ99％からなるセラミックスパイプ22である。棒状放電極23は、外径0.48mm、長さ24.5mmのタングステン99.96％からなる棒状導電体231で、セラミックスパイプ22の前端より11mm奥まった位置から後端に突出する範囲で前記セラミックスパイプ22に差し込んでいる。電極端子26は、前記棒状導電体231がセラミックスパイプ22の後端から突出する部位を利用している。電極要素21は、セラミックスパイプ22の前端に、硼珪酸ガラスからなる先端封止ガラス232を充填し、封止している。図３から明らかなように、セラミックスパイプ22の内部には、前記セラミックスパイプ22の内面と棒状放電極23の表面との間や、先端封止ガラス232と棒状放電極23の先端との間に、間隙234がある。低温プラズマ発生体２は、電極要素21,21を互い違いに向き合わせ、隣り合うセラミックスパイプ22の前端及び後端を無機セラミックス系の端部接合ボンド24で一体に接合し、更に硼珪酸ガラスをボンド保護ガラス232として前記端部接合ボンド24を被覆し、保護している。電極要素21,21の有効放電長は13mmとした。

比較試験用装置は、実施例又は比較例をオゾン生成源として計測用筐体42に取り付け、各電極端子14,26に接続したノイズ低減用コイル３,３を介して高電圧交流電源41から延びる給電線を接続し、周波数24kHz〜26kHzの条件（電圧の昇圧に伴う周波数変動がある）で、電圧3.5kV〜5.0kVの範囲で前記オゾン生成源に高周波高電圧を印加する。実施例は、電極端子14にノイズ低減用コイル３,３の端子をハンダ付けにより、また比較例は、電極端子26にノイズ低減用コイル３,３の端子を導電クリップにより接続している。印加電圧の電圧値は、給電線にプローブ431を当て、オシロスコープ43により計測した。高周波低減コイル３は、オゾン生成源での放電により発生し、高電圧交流電源41に向けた高周波電流を遮断し、給電線から外部へと高周波ノイズが放射されないようにするもので、実際のオゾン殺菌装置において使用することから、試験態様をできるだけ実際に近づける観点から、追加している。計測用筐体42は、外部から空気を取り込む吸気口のほか、生成したオゾンを排出する排気口のみを設けた略密閉容器である。オゾンの生成量は、前記排気口に吸引パイプ441を介して接続したオゾン濃度計44により計測した。

印加電圧に対する実施例及び比較例のオゾン生成量を表わす結果のグラフを図５に示す。比較例は、例えば印加電圧4.4kV（比較例をオゾン生成源として用いるオゾン殺菌装置における標準印加電圧）で3.5mg/hのオゾン生成量であるのに対し、実施例は、同じ印加電圧4.4kVで7.4mg/hのオゾン生成量が認められた。これから、比較例をオゾン生成源として用いるオゾン殺菌装置における標準印加電圧である印加電圧4.4kVでは、本発明の低温プラズマ発生体１のオゾン生成効率は、特許文献１の低温プラズマ発生体２に比べ、およそ２倍のオゾン生成効率を有することが確認された。実施例と比較例とは同じ大きさであり、オゾン生成源として置き換えが可能であることから、本発明の低温プラズマ発生体１を、特許文献１の低温プラズマ発生体２と置き換えるだけで、既存のオゾン殺菌装置におけるオゾン生成効率を容易に向上させることができる。

また、印加電圧の変化に対するオゾン生成量の変化を比較した場合、比較的低い印加電圧では実施例と比較例との差は大きくないものの、印加電圧を高くしていくにつれて、実施例はオゾン生成量を大きく増加させていくのに対し、比較例はオゾン生成量をあまり増加させず、両者のオゾン生成量の差は次第に大きくなっている。これは、実施例はガラスパイプ12の内部で放電がないことから、印加電圧の増加がそのままオゾン生成量の増加に繋がっているのに対し、比較例はセラミックスパイプ22の内部で放電が生じて電力消費の無駄があり、また発熱量の増加も実施例に比べて大きいため、オゾン生成量の増加が抑制的だと考えられる。これから、特許文献１の低温プラズマ発生体２をオゾン生成原とするオゾン殺菌装置は、複数基の低温プラズマ発生体２を選択的に作動させてオゾン生成量を加減するほかないが、本発明の低温プラズマ発生体１をオゾン生成原とするオゾン殺菌装置は、単基の低温プラズマ発生体１に対する印加電圧を加減するだけでオゾン生成量を容易に加減できる。このように、本発明は、低温プラズマ発生体によるオゾン生成効率を向上させると共に、オゾン生成量の加減をも容易に実現する効果を有する。

Claims (2)

1. 対となる電極要素を対向させてなる低温プラズマ発生体において、
   電極要素は、絶縁体の内部に設けた空間の少なくとも内面に密着させて導電ペーストを前記空間に封入し、前記導電ペーストの連続する部分を放電極としたものであり、
   前記絶縁体は、両端が封止されるガラスパイプであり、前記放電極は、ガラスパイプの内部に導電ペーストを塗布して形成され、対となる電極要素は、それぞれの放電極を並行にし、互いのガラスパイプを線接触又は近接して接合され、
   放電極は、ガラスパイプの内面に導電ペーストを塗布して形成される導電薄膜からなるパイプ状放電極であり、
   パイプ状放電極は、ガラスパイプの内面に形成された導電薄膜に密着するペースト状の絶縁物質を充填してなることを特徴とする低温プラズマ発生体。
2. 導電ペーストは、ガラスパイプの先端から少し奥まった位置から塗布され、ガラスパイプの後端から端面及び表面にわたって連続的に塗布され、
   ペースト状の絶縁物質は、ガラスパイプの前端から後端にわたって全域に充填され、
   対となる放電極を互い違いに、かつ、並行となるように配置した際に、互いのガラスパイプが線接触又は近接する部分を放電極とし、
   ガラスパイプの後端から端面及び表面にわたって連続的に塗布された導電ペーストを電極端子とする請求項１に記載の低温プラズマ発生体。

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