WO2017154338A1 - オゾン生成用素子およびオゾン生成装置 - Google Patents

オゾン生成用素子およびオゾン生成装置 Download PDF

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秋一 川田
近川 修
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • C01B2201/22Constructional details of the electrodes
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    • C01B2201/30Dielectrics used in the electrical dischargers
    • C01B2201/32Constructional details of the dielectrics

Definitions

  • the present invention relates to an ozone generating element and an ozone generating apparatus.
  • An element for generating ozone which includes a dielectric substrate, a pair of electrodes provided on the dielectric substrate, and a dielectric layer covering the pair of electrodes, and generates ozone by generating creeping discharge between the pair of electrodes.
  • each electrode has a comb-teeth shape having a linear wiring and a plurality of linear members extending in one direction orthogonal to the extending direction of the wiring. The linear member of one electrode and the linear member of the other electrode are alternately arranged.
  • the present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object thereof is to provide an ozone generating element and an ozone generating device in which a decrease in the amount of ozone generated due to partial disconnection of an electrode is suppressed.
  • an element for generating ozone comprises: A dielectric substrate; A first comb electrode and a second comb electrode provided on one main surface of the dielectric substrate;
  • the first comb electrode has a first terminal electrode part and a plurality of first electrode element sets intersecting the first terminal electrode part
  • the second comb-shaped electrode has a second terminal electrode part and a plurality of second electrode element part sets intersecting the second terminal electrode part,
  • the first electrode element group and the second electrode element group are arranged to be alternately arranged in one direction,
  • the first electrode element group and the second electrode element group are respectively A plurality of electrode parts;
  • at least one first connecting part that connects the plurality of electrode parts is respectively A plurality of electrode parts.
  • the ozone generating element is The first connecting portion includes a plurality of electrode elements in the same first electrode element group, and a plurality of electrode elements in the same second electrode element group.
  • the edge part of the direction opposite to the said 2nd terminal electrode part may be connected.
  • the ozone generating element is An end portion of the electrode portion of the first comb electrode in the direction opposite to the first terminal electrode portion is disposed away from the second terminal electrode portion, An end portion of the electrode portion of the second comb electrode in the direction opposite to the second terminal electrode portion is disposed away from the first terminal electrode portion,
  • the first distance between the first electrode element group and the second electrode element group adjacent to the first electrode element group is the end of the electrode element of the first comb electrode in the direction opposite to the first terminal electrode part. It may be the second distance or less between the second terminal electrode portion.
  • the first terminal electrode portion includes at least one electrode element portion constituting a first electrode element portion group positioned at one end in the one direction among the plurality of first electrode element portion sets, and the other in the one direction.
  • the second terminal electrode portion includes at least one electrode element portion constituting a second electrode element portion group positioned at one end in the one direction among the plurality of second electrode element portion sets, and the other in the one direction.
  • the first electrode element set constitutes another first electrode element group excluding two first electrode element groups located at both ends in the one direction among the plurality of first electrode element groups.
  • the second electrode element group constitutes another second electrode element group excluding two second electrode element groups located at both ends in the one direction among the plurality of second electrode element groups.
  • the ozone generating element according to the present invention is The third distance between the first electrode element group and the second electrode element group adjacent to each other is between the second connection part and the first terminal electrode part of the first electrode element group.
  • the fourth distance or less may be used.
  • the ozone generating element is The first connecting portion includes a plurality of electrode elements in the same first electrode element group, and a plurality of electrode elements in the same second electrode element group. Connecting the ends of the part opposite to the second terminal electrode part, The third distance may be equal to or less than a fifth distance between the second connecting portion of the first electrode element set and the first connecting part of the second electrode element set. .
  • the first terminal electrode portion is A first sub-terminal electrode part connected to at least one electrode part constituting the first electrode part set located at one end in the one direction of the plurality of first electrode part sets; A second sub-terminal electrode portion connected to at least one electrode portion constituting the first electrode portion set located at the other end in the one direction of the plurality of first electrode portion sets.
  • the second terminal electrode portion is A third sub-terminal electrode part connected to at least one electrode part constituting a second electrode part set located at one end in the one direction among the plurality of second electrode part sets; A fourth sub-terminal electrode part connected to at least one electrode part constituting the second electrode part set located at the other end in the one direction among the plurality of second electrode part sets. It may be a thing.
  • the ozone generating element according to the present invention is The line width of the electrode part may be less than 100 ⁇ m.
  • the ozone generating element according to the present invention is The first distance is less than 100 ⁇ m;
  • the second distance may be 200 ⁇ m or more.
  • the ozone generating element according to the present invention is The third distance is less than 100 ⁇ m;
  • the fourth distance may be 200 ⁇ m or more.
  • the ozone generating element according to the present invention is It may further include a dielectric layer covering the one main surface of the dielectric substrate.
  • the ozone generating element according to the present invention is A plurality of electrode parts constituting the first electrode part set are connected to the first terminal electrode part, The plurality of electrode parts constituting the second electrode part set may be continuous with the second terminal electrode part.
  • the ozone generating element is The dielectric substrate has a plurality of dielectric layers stacked on each other, A filling via provided in a thickness direction in each of the plurality of dielectric layers; It is interposed between two dielectric layers adjacent to each other in the stacking direction of the plurality of dielectric layers, extends in a direction perpendicular to the thickness direction of the dielectric layers, and is provided in each of the two dielectric layers.
  • a via connection electrically connected to the filled via Any one of the filling vias provided in each of the plurality of dielectric layers is shifted in a direction perpendicular to the thickness direction of the dielectric layer with respect to at least one of the other filling vias. It may be a thing.
  • the ozone generating element is The first terminal electrode portion is formed on a dielectric layer located closest to the one main surface among the plurality of dielectric layers via a first connection electrode portion provided on the one main surface of the dielectric substrate. Electrically connected to the provided first filled via;
  • the second terminal electrode portion is formed on a dielectric layer located closest to the one main surface among the plurality of dielectric layers via a second connection electrode portion provided on the one main surface of the dielectric substrate.
  • a first buffer portion covering a region overlapping the first filling via in the thickness direction of the dielectric substrate in the first connection electrode portion; And a second buffer portion that covers a region overlapping the second filling via in the thickness direction of the dielectric substrate in the second connection electrode portion.
  • the ozone generator according to the present invention is The ozone generating element; An AC power supply for applying an AC voltage between the first comb electrode and the second comb electrode.
  • the terminal electrode part and the part on the connection part side of the disconnected electrode part are electrically connected via the other electrode part and the connection part. State is maintained. Therefore, since the disconnected electrode part can also contribute to the discharge generated between the electrode part sets of the pair of electrodes, the ozone generation amount of the element for generating ozone due to the disconnection of the electrode part is reduced. It is suppressed.
  • FIG. 3 is a plan view in which the dielectric layer of the ozone generation element according to Embodiment 1 is omitted.
  • 3 is a bottom view of the ozone generation element according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a plan view in which a dielectric layer of an ozone generating element according to Comparative Example 1 is omitted.
  • FIG. It is the top view which abbreviate
  • FIG. It is a figure which shows the dispersion
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a part of an ozone generating element according to Comparative Example 1.
  • FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing an ozone generation element according to Comparative Example 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a part of the ozone generation element according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram illustrating the ozone generation element according to the first embodiment. According to the first embodiment, there are four electrode element groups of each electrode, and the distance between the terminal electrode part and the connecting part is the same as the distance between adjacent electrode element parts. It is the top view which omitted the body layer.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 for explaining the method for manufacturing the element for generating ozone according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 for explaining the method for manufacturing the element for generating ozone according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 for explaining the method for manufacturing the element for generating ozone according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 for explaining the method for manufacturing the element for generating ozone according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 for explaining the method for manufacturing the element for generating ozone according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 for explaining the method for manufacturing the element for generating ozone according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 for explaining the method for manufacturing the element for generating ozone according to the first embodiment.
  • 6 is a schematic diagram of a part of an ozone generation element according to Embodiment 2.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a part of an ozone generation element according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing an ozone generation element according to Embodiment 2.
  • FIG. according to the second embodiment there are three electrode element groups of each electrode, and the distance between the terminal electrode part and the connecting part is the same as the distance between adjacent electrode element parts. It is the top view which omitted the body layer.
  • FIG. 9 is a plan view in which a dielectric layer of an ozone generation element according to Modification 1 is omitted.
  • FIG. 10 is a plan view in which a dielectric layer of an ozone generation element according to Modification 2 is omitted.
  • FIG. 10 is a plan view in which a dielectric layer of an ozone generation element according to Modification 3 is omitted.
  • FIG. 10 is a plan view in which a dielectric layer of an ozone generation element according to Modification 4 is omitted.
  • FIG. 10 is a plan view in which a dielectric layer of an ozone generation element according to Modification 5 is omitted.
  • FIG. 10 is a plan view in which a dielectric layer of an ozone generation element according to Modification 6 is omitted.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the ozone generation element according to Modification 6 taken along line BB of FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing an ozone generating element according to Modification 6.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the ozone generation element according to Modification 6
  • the ozone generating apparatus includes an ozone generating element 10 and an AC power supply 31 that applies an AC voltage to the ozone generating element 10.
  • the element for generating ozone 10 has a plate shape having a longitudinal direction and a transverse direction, and includes a dielectric substrate 13, a pair of electrodes 21A and 21B, a dielectric layer 12, back electrodes 25A and 25B, and filling. Vias 26A and 26B.
  • the ozone generating element 10 is appropriately set in the Z direction, and the direction from the dielectric substrate 13 to the dielectric layer 12 in the Z direction is the + Z direction or upward, and the thickness direction of the ozone generating element 10 is The longitudinal direction of the ozone generating element 10 that is orthogonal to the X axis direction, the Z axis direction, and the short direction of the ozone generating element 10 that is orthogonal to the X axis direction will be described as the Y axis direction.
  • the dielectric substrate 13 has a rectangular plate shape. Contact holes 131A and 131B penetrating the dielectric substrate 13 in the thickness direction are formed at both ends of the dielectric substrate 13 in the Y-axis direction in FIG. Conductive members are disposed in the contact holes 131A and 131B, respectively, to form filling vias 26A and 26B.
  • the dielectric substrate 13 is made of a ceramic material containing an oxide such as CaO—B 2 O 3 —Al 2 O 3 —SiO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , BaTiO 3 . Further, the dielectric substrate 13 may be formed of a LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) substrate.
  • the dielectric substrate 13 is not limited to a ceramic material as long as it has electrical insulation, and may be formed from a resin material such as an epoxy resin or a polyimide resin.
  • the electrodes 21 ⁇ / b> A and 21 ⁇ / b> B are provided on the upper surface of the dielectric substrate 13.
  • the pair of electrodes 21A and 21B includes an even number (16 in FIG. 2) of electrode parts 221A and 221B and a connecting part (first connecting part) that connects the plurality of electrode parts 221A. 222A, a connecting portion (first connecting portion) 222B for connecting the plurality of electrode portions 221B, terminal electrode portions 23A and 23B, and tongue pieces 24A and 24B.
  • Electrodes 21A, 21B is, Cu, Ag, Pd, Pt , and is formed of a conductive oxide such as a metal or RuO 2 of W or the like.
  • the electrodes 21A and 21B are made of metal, they can diffuse to the dielectric substrate 13 and the dielectric layer 12 during the baking process of the electrodes 21A and 21B. .
  • the electrodes 21A and 21B are preferably made of a conductive oxide such as RuO2.
  • the thickness of the electrodes 21A and 21B is set to about 10 ⁇ m.
  • the electrodes 21A and 21B correspond to the first comb electrode and the second comb electrode of the present invention.
  • the terminal electrode portion 23A corresponds to the first terminal electrode portion of the present invention, and the terminal electrode portion 23B corresponds to the second terminal electrode portion of the present invention.
  • the electrode portions 221A and 221B are each formed in an elongated shape having a longitudinal direction and a short direction, and are arranged side by side in the X-axis direction with the longitudinal direction as the Y-axis direction.
  • Electrode element sets 22A and 22B are composed of electrode element parts 221A and 221B, two electrode element parts 221A and 221B adjacent to electrode element parts 221A and 221B in the X-axis direction, and connecting parts 222A and 221B. .
  • the electrode assembly 22A corresponds to the first electrode assembly of the present invention
  • the electrode assembly 22B corresponds to the second electrode assembly of the present application. There are a plurality (eight in FIG.
  • electrode element groups 22A and 22B are arranged side by side in the X-axis direction.
  • the plurality of electrode element groups 22A and 22B have a comb shape together with the terminal electrode parts 23A and 23B.
  • One electrode group 22B is arranged between two electrode groups 22A adjacent to each other in the X-axis direction, and two electrode groups 22B adjacent in the X-axis direction.
  • One set of electrode element sets 22A is arranged between them. That is, the pair of electrodes 21A and 21B has a so-called interdigital structure in which the electrode element groups 22A and the electrode element groups 22B are alternately arranged in the X-axis direction.
  • the connecting portion 222A extends in the X-axis direction, and is the same electrode portion as the end portion in the + Y direction (third direction) that is one side in the longitudinal direction of each electrode portion 221A constituting the electrode portion set 22A.
  • the other electrode element 221A constituting the set 22A is connected to the + Y-direction end.
  • the connecting portion 222B extends in the X-axis direction, and is the same as the end portion in the ⁇ Y direction (first direction) which is the other side in the longitudinal direction of each electrode element portion 221B constituting the electrode element set 22B.
  • the other electrode element part 221B constituting the electrode element part set 22B is connected to the end part in the -Y direction.
  • the line widths of the connecting portions 222A and 222B are equal to the line width W11 of the electrode portions 221A and 221B.
  • the interval between the electrode element group 22B and the electrode element group 22A adjacent to the electrode element group 22B in the X-axis direction is defined as W14.
  • W14 is the same as the line widths W11A and W11B of the electrode portions 221A and 221B, for example.
  • the terminal electrode portion 23A extends in the X-axis direction, and is connected to an end portion in the ⁇ Y direction (first direction) of each electrode portion 221A constituting the electrode portion set 22A.
  • the terminal electrode portion 23B extends in the X-axis direction and is connected to an end portion in the + Y direction (first direction) of each electrode element portion 221B constituting the electrode element portion set 22B.
  • the distance (second distance) W12 is not less than the distance (first distance) W14. In addition, it is more preferable that the distance (second distance) W12 is longer than the distance (first distance) W14 because printing blur at the end in the + Y direction of the electrode portion 221A can be reduced.
  • the distance W14 corresponds to the distance between the electrode element set 22A of the electrode 21A and the electrode element set 22B of the electrode 21B adjacent to the electrode element set 22A in the X-axis direction.
  • the distance W12 corresponds to the distance between the end in the + Y direction of the electrode element 221A constituting the electrode element set 22A of the electrode 21A and the terminal electrode part 23B of the electrode 21B.
  • the end portion in the ⁇ Y direction of the electrode element portion 221B constituting the electrode element portion set 22B of the electrode 21B is also arranged apart from the terminal electrode portion 23A of the electrode 21A.
  • the distance (second distance) W13 is equal to or greater than the distance (first distance) W14. Note that it is more preferable that the distance (second distance) W13 is longer than the distance (first distance) W14 because printing blur at the end in the ⁇ Y direction of the electrode section 221B can be reduced.
  • the distance W13 corresponds to the distance between the end portion in the ⁇ Y direction of the electrode portion 221B constituting the electrode portion set 22B of the electrode 21B and the terminal electrode portion 23A of the electrode 21A.
  • the tongue piece portion 24A extends in the ⁇ Y direction from the central portion of the terminal electrode portion 23A in the X-axis direction.
  • the tongue piece 24A is electrically connected to a filling via (first filling via) 26A.
  • the tongue piece portion 24B extends in the + Y direction from the central portion of the terminal electrode portion 23B in the X-axis direction.
  • the tongue piece 24B is electrically connected to a filling via (second filling via) 26B.
  • the dielectric layer 12 covers the electrodes 21 ⁇ / b> A and 21 ⁇ / b> B provided on the upper surface of the dielectric substrate 13.
  • the dielectric layer 12 is made of a ceramic material containing an oxide such as CaO—B 2 O 3 —Al 2 O 3 —SiO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , BaTiO 3 .
  • the dielectric layer 12 may be made of an LTCC material.
  • the dielectric substrate 13 is not limited to a ceramic material as long as it has electrical insulation, and may be formed from a resin material such as an epoxy resin or a polyimide resin.
  • the dielectric layer 12 becomes high temperature by being exposed to plasma.
  • the dielectric layer 12 is exposed to ozone generated in the vicinity of the surface thereof, erosion resistance against ozone is also required.
  • the dielectric layer 12 is preferably formed of a ceramic material.
  • the dielectric layer 12 is preferably made of a material whose thermal expansion coefficient is substantially equal to the thermal expansion coefficient of the dielectric substrate 13. In this case, even when the dielectric substrate 13 and the dielectric layer 12 expand and contract due to the heat generated during the operation of the ozone generating element 10, the junction between the dielectric substrate 13 and the dielectric layer 12 is distorted. Is unlikely to occur.
  • the dielectric layer 12 is more preferably formed from the same material as the dielectric substrate 13.
  • the back electrodes 25A and 25B are provided so as to cover at least the contact holes 131A and 131B of the dielectric substrate 13 on the surface of the dielectric substrate 13 opposite to the dielectric layer 12 side. Yes.
  • the electrode 21A is electrically connected to the back electrode 25A through the filling via 26A.
  • the electrode 21B is electrically connected to the back electrode 25B through the filling via 26A.
  • the back electrodes 25A and 25B and the filling vias 26A and 26B are made of a metal such as Cu, Ag, Pd, Pt, or W, or a conductive material such as RuO 2 .
  • the AC power supply 31 is electrically connected to the back electrodes 25A and 25B, and applies an AC voltage (sine wave voltage) between the pair of electrodes 21A and 21B.
  • the AC power supply 31 may apply a rectangular pulse train AC voltage between the electrodes 21A and 21B.
  • the dielectric substrate 13 has a square shape of 10 mm ⁇ 10 mm in plan view, and the thickness of the dielectric layer 12 is 15 ⁇ m.
  • the total thickness of the dielectric substrate 13 and the dielectric layer 12 was about 600 ⁇ m.
  • the length L1 in the X-axis direction of the region where the portions excluding the tongue pieces 24A and 24B in the electrodes 21A and 21B on the dielectric substrate 13 are 6 mm, and the length L2 in the Y-axis direction is 3 mm.
  • the ozone generating element 9110 has electrode elements 9122 ⁇ / b> A and 9122 ⁇ / b> B of electrodes 9121 ⁇ / b> A and 9121 ⁇ / b> B each having a single linear shape extending in the Y-axis direction.
  • the intervals between the portions 9122A and 9122B are all set to the same distance W94.
  • Line widths W91A and W91B of electrode portions 9122A and 9122B are equal.
  • the ozone generation element 9110 an element in which the distances W91A and W91B were set to 50 ⁇ m and the distance W94 was set to 50 ⁇ m was prepared.
  • the dimensions of the regions where 9122A and 9122B and the terminal electrode portions 23A and 23B are provided are the same as those of the ozone generating element 10.
  • the ozone generating element 9210 according to Comparative Examples 2 and 3 is a single linear shape in which the electrode portions 9222A and 9222B of the electrodes 9221A and 9221B both extend in the Y-axis direction.
  • the intervals between the electrode portions 9222A and 9222B are all set to the same distance W94.
  • the line widths W92A and W92B of the electrode element portions 9222A and 9222B are set longer than the interval W94 between the adjacent electrode element portions 9222A and 9222B.
  • the inventors conducted discharge start voltage measurement, discharge state observation, and ozone generation amount of the ozone generation elements 10, 9110, and 9210 for evaluating the discharge start voltage, discharge state, and ozone generation amount.
  • the contents of the measurement will be described.
  • application is performed between the pair of electrodes 21A and 21B of the ozone generation element 10, between the pair of electrodes 9121A and 9121B of the ozone generation element 9110, and between the pair of electrodes 9221A and 9221B of the ozone generation element 9210.
  • the presence or absence of plasma emission generated by discharge was observed while gradually increasing the voltage amplitude value of the alternating voltage (sine wave voltage).
  • the voltage amplitude value at the time when plasma emission was observed was taken as the discharge start voltage.
  • 30 ozone generating elements 10 according to the embodiment, 30 ozone generating elements 9110 according to comparative example 1, and 30 ozone generating elements 9210 according to comparative examples 2 and 3 are prepared. Then, the discharge start voltage was measured for each as described above.
  • the voltage amplitude is between the pair of electrodes 21A and 21B of the ozone generation element 10, between the pair of electrodes 9121A and 9121B of the ozone generation element 9110, and between the pair of electrodes 9221A and 9221B of the ozone generation element 9210.
  • An AC voltage (sinusoidal voltage) having a value of 2.5 kV was applied for discharging.
  • the ozone generation elements 10, 9110 and 9210 were viewed in plan, and the discharge state between the electrodes 21A and 21B, the electrodes 9121A and 9121B or the electrodes 9221A and 9221B was observed.
  • the ozone generation element 10, 9110, 9210 is placed in an acrylic case having a volume of 7 liters, and the ozone generation element 10, 9110, 9210 is driven for 3 minutes.
  • the ozone concentration was measured with an ozone densitometer.
  • a voltage amplitude value 2 An AC voltage (sine wave voltage) of 0.5 kV was applied.
  • a fan was provided in the acrylic case so that the gas in the acrylic case was stirred.
  • model EG-3000 manufactured by Sugawara Jitsugyo Co., Ltd. was used for the ozone concentration meter.
  • 30 ozone generating elements 10 according to the embodiment and 30 ozone generating elements 9110 and 9210 according to comparative examples 1, 2, and 3 were prepared, respectively, Thus, the ozone concentration was measured.
  • FIG. 6A shows the result of measuring the variation (3 ⁇ ) in the discharge start voltage. As shown in FIG. 6A, the variation in the discharge start voltage of the ozone generation element 10 was smaller than the variation in the discharge start voltages of the ozone generation elements 9110 and 9210.
  • discharge start portion the electrostatic capacity of the portion where discharge occurs first (hereinafter referred to as “discharge start portion”) is C911, the capacitance is between the terminal electrode portion 23A and the terminal electrode portion 23B. It can be considered that an equivalent circuit as shown in FIG. 7B is connected.
  • R911 corresponds to a resistance component between the distal end portion of the electrode element portion 9122B and the terminal electrode portion 23B or a resistance component between the distal end portion of the electrode element portion 9122A and the terminal electrode portion 23A.
  • the voltage VD91 applied to the discharge start portion of the ozone generating element 9110 is approximately represented by the following formula (1).
  • VD91 VA ⁇ (R911 + ⁇ R911) ⁇ I (1)
  • VA represents a voltage applied between the electrodes 9121A and 9121B
  • I represents a current flowing through the electrode portions 9122A and 9122B at the start of discharge.
  • the voltage VD91 indicates that a variation of about the voltage value obtained by multiplying the variation ⁇ R911 of the resistor R911 by the current value I occurs.
  • the electrode assembly 22A, 22B has an equivalent circuit as shown in FIG. 7D connected between the terminal electrode portions 23A, 23B.
  • R1 corresponds to a resistance component between the distal end portion of the electrode element portion 221B and the terminal electrode portion 23B or a resistance component between the distal end portion of the electrode element portion 221A and the terminal electrode portion 23A.
  • the voltage VD1 applied to the discharge start portion of the ozone generating element 10 is approximately represented by the following formula (2).
  • VD1 VA ⁇ (R1 + ⁇ R1) / 2 ⁇ I (2)
  • VA represents a voltage applied between the electrodes 21A and 21B
  • I represents a current flowing through the electrode portions 221A and 221B at the start of discharge.
  • Equation (2) shows that the voltage VD1 has a variation of about the voltage value obtained by multiplying the half of the total of the resistance R1 and the variation ⁇ R1 by the current value I.
  • the sum of the resistance R1 and the variation ⁇ R1 is equal to the sum of the resistance R911 and the variation ⁇ R911, and the current value I of the current flowing at the start of discharge is equal.
  • the variation of the voltage VD1 is suppressed to about half of the variation of the voltage VD911.
  • the ozone generating element 10 is compared with the ozone generating element 9110 to the voltage VD1 applied to the discharge start portion of the variation ⁇ R1 in the resistance R1 due to the variation in the line width W11 of the electrode portions 221A and 221B. The impact of has been reduced. Therefore, when the discharge between the electrode portions 221A and 221B starts, the variation in the discharge start voltage, which is the voltage applied between the electrodes 21A and 21B, is reduced.
  • the disconnected electrode element 221A. 221B is also considered to contribute to the discharge generated between the electrode element groups 22A and 22B.
  • the terminal electrode portions 23A and 23B and the disconnected electrode element portions 221A and 221B on the connecting portion 222A and 222B side are electrically connected via the other electrode element portions 221A and 221B and the connecting portions 222A and 222B. This is because the state connected to is maintained.
  • FIG. 6B the measurement result of the ozone generation amount for the ozone generation elements 10, 9110 and 9210 is shown in FIG. 6B.
  • the result was that the ozone concentration in the case of the ozone generation element 9210 according to Comparative Examples 2 and 3 was lower than the ozone concentration in the case of the ozone generation elements 10 and 9110.
  • the result that the average value of the ozone concentration in the elements 10 and 9110 for ozone generation was substantially the same was obtained.
  • the line width of the electrode portions 221A and 221B of the ozone generating element 10 or the electrode portions 9122A and 9122B of the ozone generating element 9110 is preferably 50 ⁇ m rather than 100 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • the inventors relate to the ozone generation element 10 according to the present embodiment, the ozone generation element 9110 according to Comparative Example 1, and the Comparative Examples 2 and 3.
  • the temperature at the start of discharge was measured.
  • the ozone generation elements 10, 9110, and 9210 were operated with a thermocouple attached to the back surface of the ozone generation elements 10, 9110, and 9210.
  • the operating temperature of the ozone generating element 10 was 70 ° C.
  • the operating temperature of the ozone generating element 9110 was 65 ° C.
  • the operating temperatures of the ozone generating element 9210 according to Comparative Examples 2 and 3 were 105 ° C. and 130 ° C., respectively. That is, the temperature during operation of the ozone generation element 9210 according to Comparative Examples 2 and 3 is compared with the temperature during operation of the ozone generation element 10 according to the present embodiment and the ozone generation element 9110 according to Comparative Example 1. It is hot. From these results and the property of ozone that ozone decomposition is promoted as the ambient temperature of ozone is higher, the ozone generating element 9210 according to Comparative Examples 2 and 3 is compared with the ozone generating elements 10 and 9110. It is considered that ozone decomposition in the vicinity of the ozone generating element 9210 was promoted, and as a result, the ozone concentration decreased.
  • ozone generating elements according to the present embodiment ozone generating elements 510 and 610 as shown in FIGS. 8A and 8B were used.
  • the evaluation of the discharge state was performed by observing the plasma emission generated by the discharge between all the electrode element groups 22A and 22B, as described above.
  • the distance (first distance) W14 between the electrode element set 22A and the adjacent electrode element set 22B is the terminal electrode of the electrode element 221A of the electrode 21A.
  • the distance (second distance) W12 between the end portion in the direction opposite to the portion 23A and the terminal electrode portion 23B is equal.
  • the distance W14 is also equal to the distance (second distance) W13 between the end of the electrode element 221B of the electrode 21B in the direction opposite to the terminal electrode portion 23B and the terminal electrode portion 23A.
  • the distance W14 is shorter than the distance W12 and the distance W13.
  • the ozone generating element 510 actually used for evaluating the discharge state has distances W14, W12, and W13 of 50 ⁇ m. Further, the ozone generating element 610 actually used for evaluating the discharge state has a distance W14 of 50 ⁇ m, and distances W12 and W13 of 200 ⁇ m and 800 ⁇ m.
  • 50 ozone generation elements 510, 610, and 9110 were prepared, respectively, and the discharge state was evaluated.
  • an AC sine wave having a voltage amplitude value of 3.0 kV and 30 kHz is applied between the pair of electrodes 21A and 21B of the ozone generation elements 510 and 610 and between the pair of electrodes 9121A and 9121B of the ozone generation element 9110.
  • the ON / OFF time setting of the applied voltage was set to the following cycle (duty ratio).
  • Period 50 sec and ON time 5 sec (duty ratio 10%)
  • Period 20 sec and ON time 3 sec (duty ratio 15%)
  • Period 5 sec and ON time 1 sec (duty ratio 20%)
  • Period 10 sec and ON time 1 sec (duty ratio 10%)
  • the longer the on-time the easier the discharge occurs.
  • discharge is most likely to occur when a voltage is applied with an on time of 5 sec, and when a voltage with an on time of 3 sec is applied, discharge is less likely to occur in the order in which a voltage with an on time of 1 sec is applied. Further, if the on-time is the same, the shorter the off-time, the easier the discharge occurs. This is because the electrodes 21A and 21B are cooled correspondingly as the off-time becomes longer. When the temperature of the electrodes 21A and 21B is lowered, the kinetic energy of electrons existing in the vicinity of the electrodes 21A and 21B when a voltage is applied between the electrodes 21A and 21B is reduced, so that discharge is less likely to occur. It is. Therefore, when a voltage having a period of 10 sec and an on time of 1 sec is applied, discharge is less likely to occur than when a voltage having a period of 5 sec and an on time of 1 sec is applied.
  • Table 1 below shows the results of the evaluation of the discharge state of the ozone generation elements 510, 610, and 9110.
  • period indicates the period of the voltage ON / OFF time
  • Ton indicates the time during which the AC voltage is applied between the electrodes 21A and 21B in one period.
  • Toff indicates an off time which is a time during which the AC voltage is not applied between the electrodes 21A and 21B in one cycle.
  • Duty ratio indicates a ratio of on time (on duty) in one cycle of ON / OFF time setting of AC voltage.
  • “ ⁇ ” indicates that plasma emission was observed between all electrode element groups 22A and 22B, and “ ⁇ ” indicates that plasma emission was observed between some electrode element groups 22A and 22B. Indicates. Further, “x” indicates that plasma emission was not observed between all the electrode element groups 22A and 22B.
  • the ozone generating element 9110 according to Comparative Example 1 is discharged for all the evaluation samples. Did not occur. In other words, in the ozone generation element 9110, no discharge occurred during the period from when the voltage application between the electrodes 21A and 21B was started until the ON time of 1 to 5 seconds had elapsed.
  • the ozone generating elements 510 and 610 according to the present embodiment discharge all of the evaluation samples when AC voltage is repeatedly applied with a period of 20 to 50 sec and an on-time of 3 to 5 sec. Occurred.
  • the ozone generation elements 510 and 610 discharge was generated after the voltage application between the electrodes 21A and 21B was started and before the on-time (1 to 5 seconds) passed. From these facts, the ozone generation elements 510 and 610 are compared with the ozone generation element 9110 according to Comparative Example 1 in the time from when the voltage application between the electrodes 21A and 21B is started until the discharge is generated. You can see it is short. That is, the ozone generating elements 510 and 610 are superior to the ozone generating element 9110 according to the comparative example 1 in response to voltage application between the electrodes 21A and 21B.
  • the ozone generating element 510 when the AC voltage was repeatedly applied to the ozone generating element 610 with a period of 5 to 10 sec and an ON time per period of 1 sec, no discharge occurred in all the samples for evaluation.
  • the ozone generating element 510 when an AC voltage having a cycle of 5 to 10 seconds and an ON time per cycle of 1 sec was repeatedly applied, discharge was generated for all the samples for evaluation. From this, it can be seen that the ozone generating element 510 is shorter than the ozone generating element 610 in the time from when the voltage application is started between the electrodes 21A and 21B until the discharge is generated. That is, the ozone generating element 510 is more excellent in response to voltage application between the electrodes 21A and 21B than the ozone generating element 610.
  • the reason for the difference in response between the ozone generating elements 510 and 610 is considered as follows.
  • the distances W12 and W13 are set longer than the distance W14.
  • the discharge between the electrode element set 22A and the terminal electrode part 23B and between the electrode element set 22B and the terminal electrode part 23A are unlikely to occur, and the responsiveness decreases accordingly.
  • the distances W12 and W13 are equal to the distance W14.
  • electric discharge is likely to occur between the electrode element group 22A and the terminal electrode part 23B and between the electrode element group 22B and the terminal electrode part 23A, and the responsiveness is improved accordingly.
  • FIGS. 9A, 9B, 9C, 9D, 10A, and 10B are cross-sectional views at each step corresponding to the cross-sectional view of the ozone generation element 10 along the line AA in FIG. .
  • this manufacturing method first, a dielectric sheet serving as a base for the dielectric substrate 13 and the dielectric layer 12 is formed, and then a metal paste pattern serving as a base for the electrodes 21A, 21B and the like is formed on the dielectric sheet. Then, after laminating dielectric sheets, the laminated body of dielectric sheets is fired to produce the ozone generating element 10.
  • a dielectric sheet (so-called ceramic green sheet) that forms the basis of the dielectric substrate 13 and the dielectric layer 12 is formed.
  • a CaO—B 2 O 3 —Al 2 O 3 —SiO 2 glass, a mixed solvent of Al 2 O 3 , toluene and ethanol, a dispersant, a binder, and a ball mill are used.
  • a slurry is prepared by pulverizing and mixing.
  • a dielectric sheet is produced from the obtained slurry by a doctor blade method.
  • the material used in the sheet forming step is not limited to the one containing the above-mentioned materials, but other types of glass other than CaO—B 2 O 3 —Al 2 O 3 —SiO 2 glass or SiO 2 , ZrO 2 , BaTiO 3 and other oxides may be included.
  • a resin material such as an epoxy resin or a polyimide resin
  • a resin material such as an epoxy resin or a polyimide resin may be used in the sheet forming step.
  • a metal paste filling portion serving as a basis for the filling vias 26A and 26B is formed in the plurality of dielectric sheets used for the dielectric substrate 13. Specifically, first, as shown in FIG. 9A, through holes 132A penetrating in the thickness direction are formed in each dielectric sheet 131 using a punching device such as a mechanical puncher. The through holes 132A are formed so as to be relatively at the same position when the dielectric sheets 131 are laminated. Next, as shown in FIG. 9B, Ag paste is filled in each through-hole 132A of the dielectric sheet 131. Thereby, the metal paste filling portion 261A is formed in the dielectric sheet 131.
  • first metal paste patterns 1021A and 1021B that form the basis of the electrodes 21A and 21B are formed on the dielectric sheet disposed on the uppermost layer of the dielectric substrate 13 as shown in FIG. 9C.
  • the back electrode 25A is applied to the dielectric sheet 131 disposed in the lowermost layer of the dielectric substrate 13 among the plurality of dielectric sheets used for the dielectric substrate 13 as shown in FIG. 9D.
  • 25B to form a second metal paste pattern 251A.
  • the first metal paste patterns 1021A and 1021B and the second metal paste pattern 251A are made of RuO 2 paste.
  • a plurality of dielectric sheets 131 are laminated, and one dielectric sheet 121 serving as a base of the dielectric layer 12 is laminated on the dielectric sheet 131 disposed at the top.
  • the dielectric sheets 121 and 131 are crimped by a crimping machine to obtain a laminate.
  • the obtained laminate is fired at a firing temperature of 900 ° C.
  • the dielectric sheets 121 and 131 are sintered to form the dielectric layers 12 and 132.
  • the metal paste filling portion 261A, the first metal paste patterns 1021A and 1021B, and the second metal paste pattern 251A are sintered to form the filling vias 26A, the electrodes 21A and 21B, and the back electrode 25A.
  • This manufacturing method of the ozone generating element 10 requires only one firing process which is relatively laborious compared to other processes. Therefore, there is an advantage that the burden on the worker who is engaged in manufacturing the ozone generating element 10 is reduced.
  • the electrode portions 9122A and 9122B where the disconnection has occurred do not contribute to the discharge, and the amount of ozone generated in the ozone generating element 9110 is reduced by 10% or more. Therefore, it is necessary to sort out such an ozone generating element 9110 as a defective product so that it does not flow out to the market. As a measure for this, it may be possible to introduce a pre-shipment inspection step for inspecting the discharge state of the ozone generating element 9110 before the shipment. However, when such a pre-shipment inspection process is introduced, the burden on the operator who manufactures the element 9110 for ozone generation increases. Moreover, when it determines with a defect in the stage of a pre-shipment inspection, the whole module in which the element 9110 for ozone production
  • the ozone generating element 10 even if a disconnection occurs in the two electrode parts 221A and 221B due to a manufacturing defect or the like, The state of being electrically connected to the terminal electrode portions 23A and 23B via the electrode portions 221A and 221B and the connecting portions 222A and 222B is maintained. Thereby, since the disconnected electrode element portions 221A and 221B contribute to the discharge generated between the electrode element group sets 22A and 22B, a decrease in the amount of ozone generated in the ozone generation element 10 due to the disconnection is suppressed.
  • the number of ozone generating elements 10 selected as defective products due to the disconnection of the electrode portions 221A and 221B is reduced. If the defect rate of the ozone generating element 10 can be reduced to an allowable range that does not require the pre-shipment inspection process of the ozone generating element 10, the burden on the operator can be reduced and the manufacturing cost can be reduced. Is also planned.
  • the ozone generation element 10 according to the present embodiment has a larger amount of ozone generation than the ozone generation element 9210 according to Comparative Examples 2 and 3. That is, even if the ozone generating element 10 is not cooled, it can generate the same amount of ozone as the ozone generating element 9210 that operates while being cooled by the cooling mechanism. In addition, the rate of occurrence of a portion that does not discharge due to the disconnection of the electrode portions 221A and 221B is equal to that of the ozone generating element 9210. That is, the ozone generating element 10 according to the present embodiment can have the same performance as the ozone generating element 9210 that operates while being cooled without being cooled by the cooling mechanism. A small module including the ozone generating element 10 can be realized.
  • the dielectric layer 12 covers one surface of the dielectric substrate 13 on which the electrodes 21A and 21B are formed.
  • the distance W14 is equal to or less than the distances W12 and W13. Accordingly, as compared with the ozone generating element 9110 according to Comparative Example 1, there is an advantage that the time from when the voltage application is started between the electrodes 21A and 21B until the discharge is generated is short and the response is excellent.
  • the ozone generating element 2010 is different from the ozone generating element 10 according to the first embodiment in the shape of the electrodes.
  • the ozone generating element 2010 according to the present embodiment includes a dielectric substrate 13, a pair of electrodes 2021A and 2021B, filling vias 26A and 26B, and a pair of backside electrodes (not shown). And comprising.
  • this ozone generation element 2010 is also used in a state in which an AC power source is connected to a pair of back surface electrodes.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the ozone generation element 2010 includes the dielectric layer 12 and the back surface electrodes 25 ⁇ / b> A and 25 ⁇ / b> B as described in Embodiment 1 with reference to FIGS. 1 and 3.
  • the pair of electrodes 2021A and 2021B includes a plurality (16 pieces in FIG. 11) of electrode element portions 2221A and 2221B, terminal electrode portions 2023A and 2023B, and connection portions 2222A, 2222B, 2027A and 2027B. And tongue pieces 24A and 24B.
  • the electrodes 2021A and 2021B correspond to the first comb electrode and the second comb electrode of the present invention.
  • the terminal electrode portion 2023A corresponds to the first terminal electrode portion of the present invention, and the terminal electrode portion 2023B corresponds to the second terminal electrode portion of the present invention.
  • the electrode portions 2221A and 2221B are elongated shapes each having a longitudinal direction and a lateral direction, and are arranged in the X-axis direction with the longitudinal direction as the Y-axis direction.
  • the electrode element portions 2221A and 2221B, two electrode element portions 2221A and 2221B adjacent in the X-axis direction, and connecting portions 2222A, 2222B, 2027A and 2027B constitute electrode element portion sets 2022A and 2022B.
  • the electrode assembly 2022A corresponds to the first electrode assembly of the present invention
  • the electrode assembly 2022B corresponds to the second electrode assembly of the present invention. There are a plurality (eight in FIG.
  • electrode element groups 2022A and 2022B are arranged side by side in the X-axis direction.
  • One electrode group 2022B is arranged between two electrode groups 2022A adjacent to each other in the X-axis direction 2022A, and two electrode groups 2022B adjacent to each other in the X-axis direction.
  • One set of electrode parts 2022A is disposed between them.
  • connection part (first connection part) 2222A is the same electrode element part set 2022A as the end part in the + Y direction (third direction) which is one side in the longitudinal direction of each electrode element part 2221A constituting the electrode element part set 2022A. Are connected to the end in the + Y direction of the other electrode element portion 2221A.
  • the connecting portion 2222B is connected to the end in the ⁇ Y direction (first direction), which is the other side in the longitudinal direction of each electrode portion 2221B constituting the electrode portion set 2022B, and the other ends constituting the same electrode portion set 2022B. The end of the electrode portion 2221B in the ⁇ Y direction is connected.
  • the line widths of the connecting portions 2222A and 2222B are equal to the line widths W11A and W11B of the electrode portions 2221A and 2221B. Note that an interval between the electrode element group 2022B and the electrode element group 2022A adjacent to the electrode element group 2022B in the X-axis direction is defined as W14. W14 is all set to the same distance as the line widths W11A and W11B of the electrode portions 2221A and 2221B.
  • the connecting portion (second connecting portion) 2027A is in contact with the electrode portion 2221A in the + X direction (second direction) that is one side in the short direction or the ⁇ X direction (fourth direction) that is the other side in the short direction.
  • the electrode part 2221A that constitutes another adjacent electrode element part set 2022A is connected.
  • the other electrode element group 2022A corresponds to the remaining electrode element group 2022A excluding two electrode element groups 2022A located at both ends in the X-axis direction among the plurality of electrode element groups 2022A.
  • the connecting portion (second connecting portion) 2027B includes another electrode element adjacent to the electrode portion 2221B constituting the electrode portion set 2022B in the + X direction (second direction) or the ⁇ X direction (fourth direction).
  • the electrode part 2221B which constitutes the part set 2022B is connected.
  • the other electrode element group 2022B corresponds to the remaining electrode element group 2022B excluding two electrode element groups 2022B located at both ends in the X-axis direction among the plurality of electrode element groups 2022B.
  • the line widths of the connecting portions 2027A and 2027B are equal to the line widths W11A and W11B of the electrode portions 2221A and 2221B.
  • the terminal electrode portions 2023A and 2023B have an elongated shape having a longitudinal direction and a lateral direction, and extend in the X-axis direction.
  • the terminal electrode portion 2023A includes an electrode portion 2221A constituting the electrode portion set 2022A located at the end in the + X direction (second direction) of the plurality of electrode portion sets 2022A and the ⁇ X direction (fourth direction). It is connected to the electrode part 2221A constituting the electrode part set 2022A located at the end.
  • the terminal electrode portion 2023B is connected to the electrode portion 2221B constituting the electrode portion set 2022B located at the end in the + X direction (second direction) of the plurality of electrode portion sets 2022B in the ⁇ X direction (fourth direction).
  • both end portions in the X-axis direction of the terminal electrode portion 2023A are respectively connected to electrode portions 2221A located at both ends in the X-axis direction among the plurality of electrode portions 2221A.
  • both end portions in the X-axis direction of the terminal electrode portion 2023B are connected to electrode portions 2221B located at both ends in the X-axis direction among the plurality of electrode portions 2221B, respectively.
  • the ozone generation element 2010 according to the present embodiment will be described in comparison with the above-described comparative example 1.
  • the results of measurement of the discharge start voltage, observation of the discharge state, and measurement of the amount of ozone generated will be described.
  • the ozone generation element 2010 according to the present embodiment an element in which the distances W11A, W11B, and W14 in FIG. 11 were set to 50 ⁇ m was prepared.
  • the shape of the dielectric substrate 13 is the same as that of the ozone generating element 10 according to the present embodiment.
  • the length L21 in the X-axis direction of the region where the portions excluding the tongue pieces 24A and 24B in the electrodes 21A and 21B on the dielectric substrate 13 are provided is 6 mm, and the length L22 in the Y-axis direction is 3 mm.
  • the measurement of the discharge start voltage and the observation of the discharge state were performed by the same method and the same conditions as the discharge start voltage measurement described in the first embodiment.
  • the discharge start voltage of the ozone generating element 2010 according to the present embodiment was 2.5 kV.
  • the variation (3 ⁇ ) in the discharge start voltage of the ozone generation element 2010 according to the present embodiment was 0.27 kV. That is, the result that the variation in the discharge start voltage of the ozone generation element 2010 according to the present embodiment is smaller than the variation in the discharge start voltages in Comparative Examples 1, 2, and 3 described in the first embodiment is obtained. It was. Further, in the observation of the discharge state, plasma emission generated by the discharge was observed between all the electrode portions 2221A and 2221B of the ozone generation element 2010 according to the present embodiment.
  • the measurement of the ozone generation amount was also performed by the same method and the same conditions as the measurement of the ozone generation amount described in the first embodiment.
  • the ozone concentration generated by the ozone generation element 2010 according to the present embodiment was substantially the same as that of the first embodiment.
  • the ozone generation element 2010 according to the present embodiment when discharge first occurs between the electrode element groups 2022A and 2022B arranged at both ends in the X-axis direction among the plurality of electrode element groups 2022A and 2022B. Conceivable. As shown in FIG. 12A, the electrode element groups 2022A and 2022B arranged at the end in the ⁇ X direction are defined between the terminal electrode parts 2023A and 2023B, assuming that the electrostatic capacity of the portion where discharge easily occurs is C201 and C202.
  • R211 corresponds to the resistance component of the electrode portion 2221B or the electrode portion 2221A. Therefore, in the case of the ozone generation element 2010 according to the present embodiment, the discharge generated between the electrode element portions 2221A and 2221B continuous to the terminal electrode portions 2023A and 2023B is not affected by the variation of the resistance R211. That is, the discharge start voltage between the electrode portions 2221A and 2221B continuous to the terminal electrode portions 2023A and 2023B is substantially constant regardless of the variation in the resistance R211.
  • Ozone generating elements 2510 and 2610 as shown in FIGS. 13A and 13B were used as the ozone generating elements according to the present embodiment.
  • the ozone generating element 9110 according to Comparative Example 1 is the same as the ozone generating element 9110 described in the first embodiment.
  • the evaluation of the discharge state was performed by the same method as in the first embodiment. In the element 2510 for ozone generation, as shown in FIG.
  • the distance (third distance) W14 between the electrode assembly 2022A and the electrode assembly 2022B adjacent to each other is the connecting portion 2027A of the electrode assembly 2022A.
  • the terminal electrode portion 2023A are equal to a distance (fourth distance) W23.
  • the distance W14 is equal to the distance W22 between the connecting portion 2027B and the terminal electrode portion 2023B of the electrode element group 2022B.
  • the distance W14 is equal to the distance (fifth distance) W13 between the connecting portion 2027A of the electrode element set 2022A and the connecting portion 2222B of the electrode element set 2022B.
  • the distance W14 is equal to the distance W12 between the connecting portion 2027B of the electrode element set 2022B and the connecting portion 2222A of the electrode element set 2022A.
  • the distance W14 is shorter than the distance W23 between the connecting portion 2027A of the electrode assembly 2022A and the terminal electrode portion 2023A.
  • the distance W14 is shorter than the distance W22 between the connecting portion 2027B and the terminal electrode portion 2023B of the electrode assembly 2022B.
  • the distance W14 is equal to the distance W13 between the connecting portion 2027A of the electrode element set 2022A and the connecting portion 2222B of the electrode element set 2022B.
  • the distance W14 is equal to the distance W12 between the connecting portion 2027B of the electrode element set 2022B and the connecting portion 2222A of the electrode element set 2022A.
  • the ozone generating elements 2510 and 2610 actually used for evaluating the discharge state have distances W12, W13, and W14 of 50 ⁇ m, and distances W22 and W23 of 200 ⁇ m and 800 ⁇ m.
  • 50 ozone generating elements 2510, 2610, and 9110 were prepared, respectively, and the discharge state was evaluated.
  • an alternating current sine wave having a voltage amplitude value of 3.0 kV is applied between the electrodes 2021A and 2021B of the ozone generation elements 2510 and 2610 and between the pair of electrodes 9121A and 9121B of the ozone generation element 9110.
  • the ON / OFF time of the AC voltage is set such that the cycle is 50 sec and the on time is 5 sec (duty ratio 10%), the cycle 20 sec and the on time 3 sec (duty ratio 15%), the cycle 5 sec and the on time 1 sec (duty ratio 20). %), A period of 10 sec and an on-time of 1 sec (duty ratio 10%).
  • the ozone generation elements 2510 and 2610 are all evaluated samples when an AC voltage having a cycle of 5 to 50 sec and an on-time of 1 to 5 sec per cycle is repeatedly applied. Discharge occurred.
  • the ozone generation elements 2510 and 2610 discharge was generated after the on-time of 1 to 5 seconds had elapsed after the voltage application between the electrodes 2021A and 2021B was started.
  • the ozone generation elements 2510 and 2610 have a shorter time from when the voltage application between the electrodes 2021A and 2021B is started to when the discharge occurs compared to the ozone generation element 9110 according to Comparative Example 1. I understand that. That is, the ozone generating elements 2510 and 2610 are more responsive to voltage application between the electrodes 2021A and 2021B than the ozone generating element 9110 according to Comparative Example 1.
  • the ozone generation element 2610 when the ozone generation element 2610 repeatedly applies an AC voltage having a cycle of 10 sec and an on-time of 1 sec per cycle, the discharge is generated only between some electrode element groups 2022A and 2022B for all the samples for evaluation. occured.
  • the ozone generation element 2510 when the ozone generation element 2510 repeatedly applies an AC voltage with a period of 10 sec and an on-time of 1 sec per period, discharge is performed between all electrode element groups 2022A and 2022B for all the evaluation samples. Occurred. From this, it can be seen that the ozone generating element 2510 is more excellent in responsiveness to voltage application between the electrodes 2021A and 2021B than the ozone generating element 2610. The discharge element discharges between the electrode unit groups having the shortest distance.
  • the distance W22 is preferably larger than the distance W12.
  • discharge is performed in the electrode element groups 2022A and 2022B arranged at both ends in the X-axis direction among the plurality of electrode element groups 2022A and 2022B. Since the variation in the start voltage is reduced, the variation in the amount of ozone generated can be suppressed more than in the first embodiment.
  • the ozone generation element 2010 causes the disconnected electrode portion 2221A and the electrode portion 2221B to contribute to the discharge generated between the electrode portion sets 2022A and 2022B. be able to. Therefore, a decrease in the amount of ozone generated in the ozone generation element 2010 due to disconnection of the electrode portions 2221A and 2221B is suppressed.
  • the element 2610 for ozone generation has all electrode parts when an AC voltage is applied with a period of 10 sec and an on-time per period of 1 sec, that is, even under conditions where discharge is hardly generated.
  • a discharge can be generated between the sets 2022A and 2022B.
  • the concentration of ozone generated by the ozone generating element 2610 can be controlled with high accuracy by the duty ratio of the voltage ON / OFF time applied between the electrodes 2021A and 2021B of the ozone generating element 2610. .
  • the number of electrode parts constituting one electrode part group may be N (N is an integer of 3 or more).
  • the electrode has multiple electrode sections that are N (N is an integer of 4 or more).
  • the electrode 3021A and the electrode 3021B each have a multiple of three electrode parts 221A and 221B, and are adjacent in the X-axis direction.
  • One electrode element set 3022A, 3022B may be configured from the three electrode element portions 221A, 221B.
  • the same reference numerals as those in FIG. 2 are assigned to the same configurations as those in the first embodiment.
  • the ends in the + Y direction of the three electrode elements 221A constituting the electrode element set 3022A are connected via a connecting part 3222A extending in the X-axis direction. Further, the ends in the ⁇ Y direction of the three electrode elements 221B constituting the electrode element set 3022B are also connected through a connecting part 3222B extending in the X-axis direction.
  • any two of the three electrode parts 221A or the electrode elements 221B constituting the electrode element set 3022A or the electrode element set 3022B are disconnected due to a manufacturing defect or the like.
  • the portion ahead of the location where the electrode portions 221A and 221B are disconnected is connected to the terminal electrode portions 23A and 23B via the remaining electrode portions 221A and 221B and the connecting portions 3222A and 3222B. And are electrically connected. Accordingly, since the disconnected electrode parts 221A and 221B can also contribute to the discharge between the electrode part groups 3022A and 3022B, the amount of ozone generated in the ozone generating element 3010 due to the disconnection of the electrode parts 221A and 221B Is reduced.
  • the connecting portion 222A connects the ends in the + Y direction of the two electrode element portions 221A constituting the electrode element set 22A, and the connecting portion 222B constitutes the electrode element set 22B.
  • the example in which the ends in the -Y direction of the two electrode portions 221B are connected has been described.
  • the places where the connecting portions 222A and 222B connect the two electrode element portions 221A and 221B that constitute the electrode element group sets 22A and 22B are not limited to the ends of the electrode element portions 221A and 221B.
  • the connecting portions 4222A and 4222B are other than the end portions of the two electrode element portions 221A and 221B constituting the electrode element portion sets 22A and 22B.
  • the parts may be connected to each other.
  • the same reference numerals as those in FIG. the same reference numerals as those in FIG.
  • the connecting parts 4222A and 4222B connect the parts closer to the tip than the center parts of the two electrode parts 221A and 221B. It is not limited.
  • the connecting portions 4222A and 4222B may connect the center portions of the two electrode element portions 221A and 221B or the portions closer to the base end portion than the center portions.
  • This configuration can appropriately set the connecting position of the two electrode portions 221A and 221B by the connecting portions 4222A and 4222B according to the specifications of the manufacturing equipment of the ozone generating element 4010, for example.
  • the example in which the two electrode elements 221A and 221B constituting the electrode element groups 22A and 22B are connected by one connecting part 222A and 222B has been described.
  • the number of connecting portions 222A and 222B that connect the two electrode element portions 221A and 221B constituting the electrode element set 22A and 22B is not limited to one.
  • two electrode element portions 221A and 221B constituting the electrode element group sets 22A and 22B are connected by three connection portions 5222A and 5222B. It may be.
  • the two electrode element portions 221A and 221B constituting the electrode element group 22A and 22B When one of the two electrode element portions 221A and 221B constituting the electrode element group 22A and 22B is disconnected due to a manufacturing defect or the like, the two positions between the three connecting portions 5222A and 5222B are disconnected. To do. Even in this case, according to the present configuration, the three divided portions of the electrode portions 221A and 221B disconnected from the terminal electrode portions 23A and 23B are the remaining one electrode portion 221A and 221B and the connecting portion 5222A, The state of being electrically connected via 5222B is maintained.
  • the disconnected electrode element portions 221A and 221B can also contribute to the discharge between the electrode element portion groups 3022A and 3022B, the amount of ozone generated in the ozone generating element 5010 due to the disconnection of the electrode element portions 221A and 221B Is reduced.
  • the example in which the two electrode element portions 2221A and 2221B constituting the electrode element group sets 22A and 22B are connected by the three connection portions 5222A and 5222B has been described.
  • the number of is not limited to three.
  • the two electrode element parts 221A and 221B constituting the electrode element part sets 22A and 22B may be connected by four or more connecting parts, or may be connected by two connecting parts.
  • the present invention is not limited to this, as in the ozone generation element 6010 according to Modification 4 shown in FIG. 17, the + Y direction or the ⁇ Y direction of the two electrode element parts 2221A and 2221B constituting the same electrode element part set 2022A and 2022B.
  • the ends in the Y direction may be connected by connecting portions 2222A and 2222B, and the ends in the ⁇ Y direction and + Y direction may be connected by connecting portions 6028A and 6028B.
  • a plurality of connecting portions 2222A and 2222B that connect ends in the + Y direction or ⁇ Y direction of two electrode element portions 2221A and 2221B constituting the electrode element sets 2022A and 2022B are disconnected. Even so, all the electrode element groups 2022A and 2022B can contribute to the discharge. Accordingly, a decrease in the amount of ozone generated in the ozone generating element 6010 due to the disconnection of the connecting portions 2222A and 2222B is suppressed.
  • both end portions of the terminal electrode portion 2023A are positioned at both ends in the X-axis direction of the plurality of electrode portion sets 7022A.
  • the both ends of the terminal electrode part 2023B may be connected to the electrode part set 7022B located at both ends in the X-axis direction of the plurality of electrode part sets 7022B.
  • the ends in the + Y direction of the three electrode elements 2221A constituting the electrode element set 7022A are connected by a connecting part 7222A.
  • the two electrode element parts 2221A in the ⁇ X direction are connected.
  • the ends in the ⁇ Y direction are connected by a connecting portion 7028A.
  • the ends in the ⁇ Y direction of the two electrode elements 2221A in the + X direction among the three electrode elements 2221A are not connected to each other.
  • the ends in the ⁇ Y direction of the three electrode elements 2221B constituting the electrode element set 7022B are connected by a connecting part 7222B, and two electrode element parts in the + X direction of the three electrode element parts 2221B are connected.
  • the ends in the + Y direction of 2221B are connected by a connecting portion 7028B.
  • the ends in the + Y direction of the two electrode elements 2221B in the ⁇ X direction among the three electrode elements 2221B are not connected to each other.
  • the dielectric substrate 13 and the dielectric layer 12 are formed from materials having substantially the same thermal expansion coefficient.
  • the present invention is not limited thereto, and the dielectric substrate 13 and the dielectric layer 12 are You may form from the material from which a thermal expansion coefficient differs.
  • the configuration including the dielectric layer 12 has been described.
  • the configuration is not limited thereto, and a configuration without the dielectric layer 12 may be used.
  • the configuration in which the AC power supply 31 is electrically connected to the back electrodes 25A and 25B has been described.
  • the configuration is not limited thereto, and the AC power supply 31 is not the back electrodes 25A and 25B, but the dielectric substrate 13. It may be configured to be electrically connected to a part of the electrodes 21A and 21B (for example, tongue pieces 24A and 24B) provided on the surface of the electrode.
  • the present invention is not limited thereto, and for example, the electrodes 21A and 21B are connected via the filling vias. It may be configured to be connected to an extraction electrode (not shown) provided on the end face of the dielectric substrate 13.
  • the terminal electrode portions 23A and 23B are connected to the respective one filling vias 26A and 26B via the respective tongue pieces 24A and 24B
  • the number of filling vias is one. It is not limited to.
  • the terminal electrode portions 8023A and 8023B of the electrodes 8021A and 8021B are connected to the filling vias 8026A and 8026B via the two land portions 8024A and 8024B, respectively. It may be configured to be connected.
  • An ozone generating element 8010 includes a dielectric substrate 8013, a pair of electrodes 8021A and 8021B, a filling via 8026A, a filling via 8026B, buffer portions 8266A and 8266B, and a pair of back electrodes (not shown). And). Similarly to the ozone generation element 2010 according to the second embodiment, this ozone generation element 8010 is also used in a state where an AC power source is connected to a pair of back surface electrodes. In FIG. 19, the same reference numerals as those in FIG. 11 are given to the same configurations as those in the second embodiment.
  • the electrodes 8021A and 8021B include a plurality (16 pieces in FIG. 19) of electrode element portions 2221A and 2221B, connection portions 2222A, 2222B, 2027A and 2027B, Have
  • the ozone generation element 8010 is provided with a dielectric layer 8012 so as to cover the main surface of the dielectric substrate 8013 on the side where the electrode 8021A is provided.
  • the thickness of the dielectric layer 8012 is set to 25 ⁇ m, for example.
  • the terminal electrode portion 8023A has two sub-terminal electrode portions 8231A and 8232A.
  • the sub-terminal electrode part (first sub-terminal electrode part) 8231A is an electrode element part 2221A on the ⁇ X direction side that constitutes an electrode element part set 2022A located at the end in the ⁇ X direction of the plurality of electrode element sets 2022A. It is connected to the.
  • the sub terminal electrode portion (second sub terminal electrode portion) 8232A is connected to the electrode portion 2221A on the + X direction side that constitutes the electrode portion set 2022A located at the end in the + Y direction among the plurality of electrode portion sets 2022A. Has been.
  • the terminal electrode portion 8023B also includes two sub terminal electrode portions 8231B and 8232B.
  • the sub terminal electrode part (third sub terminal electrode part) 8231B is connected to the electrode part 2221B on the + X direction side constituting the electrode part part set 2022B located at the end in the + X direction among the plurality of electrode part sets 2022B.
  • the sub-terminal electrode portion (fourth sub-terminal electrode portion) 8232B is an electrode portion 2221B on the ⁇ X direction side that constitutes an electrode portion set 2022B located at the end in the ⁇ X direction of the plurality of electrode portion sets 2022B. It is connected to the.
  • the sub terminal electrode portions 8231A and 8232A are electrically connected to a filling via (first filling via) 8026A via a land portion (first connection electrode portion) 8024A provided on the dielectric substrate 8013, respectively. .
  • the sub terminal electrode portions 8231B and 8232B are electrically connected to a filling via (second filling via) 8026B via a land portion (second connection electrode portion) 8024B provided on the dielectric substrate 8013, respectively.
  • the land portion 8024A is electrically connected to the back surface electrode 8025A at two locations on the dielectric substrate 8013 through the filling via 8026A.
  • the land portion 8024B is electrically connected to the back surface electrode 8025B at two locations on the dielectric substrate 8013 through the filling via 8026B.
  • the dielectric substrate 8013 is formed by laminating a plurality of (four in FIG. 20) dielectric layers 132.
  • the thickness of the plurality of dielectric layers 132 is set to 160 ⁇ m, for example.
  • a conductive member is arranged in a through hole provided in a shape penetrating each of the plurality of dielectric layers 132 in the thickness direction.
  • the filling via 8026A is covered with a via connection portion 8264A interposed between two dielectric layers 132 adjacent in the stacking direction of the plurality of dielectric layers 132. The same applies to the filling via 8026B.
  • the sub-terminal electrode portions 8231A and 8232A are respectively formed on the dielectric layer 132 located on the uppermost side (one main surface side) of the plurality of dielectric layers 132 via land portions 8024A provided on the dielectric substrate 8013. It is electrically connected to the provided charging via 8026A.
  • the sub terminal electrode portions 8231B and 8232B are the dielectric layers located on the uppermost side (one main surface side) of the plurality of dielectric layers 132 through the land portions 8024B provided on the dielectric substrate 8013, respectively. It is electrically connected to a charging via 8026B provided at 132.
  • the via connection portion 8264A extends in a direction orthogonal to the thickness direction of the dielectric layer 132, and is electrically connected to the filling via 8026A provided in each of the two dielectric layers 132 adjacent in the stacking direction. Yes.
  • any one of the filling vias 8026A provided in each of the plurality of dielectric layers 132 is perpendicular to the thickness direction of the dielectric layer 132 with respect to at least one of the other filling vias 8026A. It is arranged at a position shifted to. For example, as shown in FIG.
  • the filling via 8026A of the first and fourth dielectric layers 132 from the bottom is a dielectric layer 132 relative to the filling via 8026A of the second and third dielectric layers 132 from the bottom. Is shifted by a distance ⁇ W1 in a direction perpendicular to the thickness direction.
  • the distance ⁇ W1 is set to 2200 ⁇ m, for example.
  • Buffer portion (first buffer portion) 8266A covers a region of land portion 8024A that overlaps with filling via 8026A in the thickness direction of dielectric substrate 8013. Further, the buffer portion (second buffer portion) 8266B covers a region of the land portion 8024B that overlaps with the filling via 8026B in the thickness direction of the dielectric substrate 8013.
  • the element for generating ozone 8010 according to the modified example 6 can inspect whether the electrodes 8021A and 8021B are disconnected.
  • a method for inspecting whether or not the electrodes 8021A and 8021B in the ozone generation element 8010 are disconnected will be described.
  • the electrostatic capacitance between one of the two land portions 8024A of the electrode 8021A and one of the two land portions 8024B of the electrode 8021B is measured.
  • the capacitance can be measured using, for example, an LCR meter.
  • the electrostatic capacitance between the other of the two land portions 8024A and the other of the two land portions 8024B is measured.
  • both of the electrodes 8021A and 8021B are not disconnected, the capacitance between the entire electrode 8021A and the entire electrode 8021B is measured in each of the two measurements. Therefore, the measured values of the capacitances of these two measurements are equal.
  • the measured values of the capacitances of these two measurements are different.
  • the electrode 8021A is disconnected.
  • the capacitance between one of the two land portions 8024A to the broken portion of the electrode 8021A and the electrode 8021B is measured, and in the second measurement, the two land portions 8024A are measured.
  • the capacitance between the electrode 8021 ⁇ / b> B and the portion from the other of the electrodes to the broken portion of the electrode 8021 ⁇ / b> A is measured.
  • the presence or absence of disconnection in the electrode 8021A can be determined depending on whether the measurement values of the capacitances of these two measurements are equal to or different from each other.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view at each step corresponding to the cross-sectional view of the ozone generating element 8010 taken along the line BB in FIG.
  • a dielectric sheet serving as a basis for the dielectric substrate 8013 and the dielectric layer 8012 is formed by a method similar to the manufacturing method described in the first embodiment, and then an electrode is formed on the dielectric sheet.
  • a metal paste pattern serving as a base of 8021A, 8021B, or the like is formed. Then, after laminating dielectric sheets, the laminated body of dielectric sheets is fired to produce an ozone generating element 8010.
  • dielectric sheets 121 and 131 that form the basis of the dielectric layer 8012 and the dielectric substrate 8013 are formed.
  • a metal paste filling portion 261A serving as a base of the filling via 8026A is formed in the plurality of dielectric sheets 131 used for the dielectric substrate 8013.
  • a pattern 8263A is formed.
  • the third metal paste pattern 8263A is formed from, for example, an Ag paste.
  • the fourth metal paste pattern serving as the basis of the electrode 8021A is formed on the dielectric sheet 131 disposed on the uppermost layer of the dielectric substrate 8013 by using the screen printing technique. 8121A is formed, and a fifth metal paste pattern 8251A serving as a base of the back electrode is formed on the dielectric sheet 131 disposed in the lowermost layer of the dielectric substrate 8013.
  • a glass paste pattern 8265A is formed using a screen printing technique so as to cover a region of the fourth metal paste pattern 8121A that overlaps with the metal paste filling portion 261A in the thickness direction of the dielectric sheet 131.
  • This glass paste pattern is the basis of the buffer 8266A.
  • the glass paste pattern 8265A is formed of a glass material containing an oxide such as CaO—B 2 O 3 —Al 2 O 3 —SiO 2 .
  • the glass paste pattern 8265A has the property of being sintered faster than the dielectric sheets 121 and 131 when fired at a firing temperature of 900 ° C.
  • any one of the metal paste filling portions 261A of each of the plurality of dielectric sheets 131 is orthogonal to the thickness direction of the dielectric sheet 131 with respect to at least one of the other metal paste filling portions 261A. It is arranged at a position shifted in the direction.
  • the metal paste filling portion 261A of the first and fourth dielectric sheets 131 from the bottom is compared to the metal paste filling portion 261A of the second and third dielectric sheets 131 from the bottom.
  • the dielectric sheet 131 is shifted by a distance ⁇ W2 in a direction orthogonal to the thickness direction. This distance ⁇ W2 is set based on the distance ⁇ W1 of the ozone generation element 8010 after completion.
  • the dielectric sheets 121 and 131 are crimped by a crimping machine to obtain a laminate.
  • the obtained laminate is fired at a firing temperature of 900 ° C.
  • the dielectric sheets 121 and 131 are sintered to form dielectric layers 8012 and 132.
  • the metal paste filling portion 261A, the third metal paste pattern 8263A, the fourth metal paste pattern 8121A, and the fifth metal paste pattern 8251A are sintered, and the filling via 8026A, the via connection portion 8264A, the electrode 8021A, and the back electrode 8025A are formed. It is formed.
  • the above-described electrodes 8021A and 8021B are inspected for disconnection. Thereafter, using a screen printing technique, a sixth metal paste pattern (not shown) is formed so as to cover the back electrode corresponding to the filling via 8026A. Further, using a screen printing technique, a seventh metal paste pattern (not shown) is formed so as to cover the back electrode corresponding to the filling via 8026B. Thereafter, by baking the sixth metal paste pattern and the seventh metal paste pattern, the back electrodes corresponding to the filling via 8026A are electrically connected to each other, and the back electrodes corresponding to the filling via 8026B are electrically connected to each other. The ozone generating element 8010 is completed.
  • the terminal electrode portions 8023A and 8023B of the electrodes 8021A and 8021B are connected to the filling vias 8026A and 8026B via the two land portions 8024A and 8024B, respectively.
  • the filling via 8026A due to the difference in sintering rate and shrinkage amount between the metal paste filling portion 261A and the dielectric sheet 131 at the time of firing the laminated body, the filling via 8026A, There is a possibility that the end of 8026B protrudes from the main surface of the dielectric substrate 8013.
  • the thickness of the dielectric layer 8012 is thin to some extent (for example, when the thickness of the dielectric layer 8012 is 13 ⁇ m and the total length ⁇ W3 of the filling vias 8026A and 8026B and the via connection portion 8264 is about 640 ⁇ m) ).
  • the regions overlapping the filling vias 8026A and 8026B in the land portions 8024A and 8024B are raised, and the dielectric layer 8012 is broken through.
  • the region overlapping the metal paste filling portion 261A in the thickness direction of the dielectric sheet 131 in the fourth metal paste pattern 8121A is covered.
  • a glass paste pattern 8265A is formed.
  • the glass paste pattern is sintered, so that the buffer portions 8266A and 8266B covering the regions overlapping the filling vias 8026A and 8026B in the land portions 8024A and 8024B are formed.
  • the protruding amount of the end portions of the filling vias 8026A and 8026B from the main surface of the dielectric substrate 8013 is reduced, and the regions overlapping the filling vias 8026A and 8026B in the land portions 8024A and 8024B.
  • the amount of bulge is reduced. Therefore, the land portions 8024A and 8024B are prevented from being raised and the dielectric layer 8012 is pierced.
  • the metal paste filling portions 261A of the plurality of dielectric sheets 131 are aligned in the direction perpendicular to the thickness direction of the dielectric sheet 131.
  • any one of the conductive portions 262A provided in each of the plurality of dielectric layers 132 is compared with at least one of the other conductive portions 262A.
  • the dielectric layer 132 is displaced in the direction orthogonal to the thickness direction.
  • any one of the metal paste filling portions 261A of each of the plurality of dielectric sheets 131 is a dielectric material with respect to at least one of the other metal paste filling portions 261A.
  • the sheet 131 is disposed at a position shifted in a direction orthogonal to the thickness direction of the sheet 131.
  • the manufacturing method of the ozone generating element 10 according to Embodiment 1 is not limited to the manufacturing method described in the above embodiment.
  • a method in which the dielectric substrate 13 is prepared by firing a previously laminated dielectric sheet 131 may be used.
  • the dielectric layer 12 may be formed by forming the electrodes 21A and 21B on the top surface of the prepared dielectric substrate 13 and then printing a glass paste on the top surface of the dielectric substrate 13.
  • the electrodes 21A and 21B are provided by laminating and firing the dielectric sheet 131 on which the first metal paste patterns 1021A and 1021B are formed and the dielectric sheet 131 on which the metal paste charging unit 261A is formed.
  • a method of preparing the dielectric substrate 13 may be used. In this case, the dielectric layer 12 is separately formed on the upper surface of the dielectric substrate 13 provided with the prepared electrodes 21A and 21B.
  • the present invention includes a combination of the embodiments and modifications as appropriate, and a modification appropriately added thereto.

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Abstract

オゾン生成用素子(10)は、誘電体基板(13)と、誘電体基板(13)の一方主面に設けられた一対の電極(21A,21B)と、を備える。電極(21A)は、端子電極部(23A)と、端子電極部(23A)と交差する複数の電極子部組(22A)とを有する。電極(21B)は、端子電極部(23B)と、端子電極部(23B)と交差する複数の電極子部組(22B)とを有する。電極子部組(22A)と電極子部(22B)とは一方向に交互に並ぶように配置されている。電極子部組(22A,22B)は、それぞれ、複数の電極子部(221A,221B)と、複数の電極子部(221A,221B)同士を連結する連結部(222A,222B)と、を有する。

Description

オゾン生成用素子およびオゾン生成装置
 本発明は、オゾン生成用素子およびオゾン生成装置に関する。
 誘電体基板と、誘電体基板上に設けられた一対の電極と、一対の電極を覆う誘電体層とを備え、一対の電極間で沿面放電を生じさせることによりオゾンを生成するオゾン生成用素子が提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載されたオゾン生成用素子では、各電極が、直線状の配線と、配線の延長方向に直交する一方向へ延出する複数の線状部材と、を有する櫛歯状であり、一方の電極の線状部材と他方の電極の線状部材とが交互に配置されている。
特開2000-72410号公報
 特許文献1に記載されたオゾン生成用素子では、製造不良等に起因して一方の電極の線状部材のいずれかが断線すると、その断線した部分より先の線状部材と他方の電極の線状部材との間で放電が生じなくなり、その部分でオゾンが生成されなくなり、オゾンの生成量が低下してしまう。
 本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、電極の一部断線によるオゾンの生成量の低下が抑制されたオゾン生成用素子およびオゾン生成装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 誘電体基板と、
 前記誘電体基板の一方主面に設けられた第1櫛形電極と第2櫛形電極とを備え、
 前記第1櫛形電極は、第1端子電極部と、前記第1端子電極部と交差する複数の第1電極子部組とを有し、
 前記第2櫛形電極は、第2端子電極部と、前記第2端子電極部と交差する複数の第2電極子部組とを有し、
 前記第1電極子部組と前記第2電極子部組とは一方向に交互に並ぶように配置されており、
 前記第1電極子部組及び前記第2電極子部組は、それぞれ、
 複数の電極子部と、
 前記複数の電極子部同士を連結する少なくとも1つの第1連結部と、を有する。
 また、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 前記第1連結部は、同一の第1電極子部組における複数の電極子部の前記第1端子電極部とは反対方向の端部同士、同一の第2電極子部組における複数の電極子部の前記第2端子電極部とは反対方向の端部同士を連結している、ものであってもよい。
 また、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 前記第1櫛形電極の電極子部の前記第1端子電極部とは反対方向の端部は、前記第2端子電極部から離間して配置され、
 前記第2櫛形電極の電極子部の前記第2端子電極部とは反対方向の端部は、前記第1端子電極部から離間して配置され、
 前記第1電極子部組と隣り合う前記第2電極子部組との間の第1距離は、前記第1櫛形電極の電極子部の前記第1端子電極部とは反対方向の端部と前記第2端子電極部との間の第2距離以下である、ものであってもよい。
 また、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 前記第1端子電極部は、前記複数の第1電極子部組のうちの前記一方向における一端に位置する第1電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、前記一方向における他端に位置する第1電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、に接続され、
 前記第2端子電極部は、前記複数の第2電極子部組のうちの前記一方向における一端に位置する第2電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、前記一方向における他端に位置する第2電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、に接続され、
 前記第1電極子部組は、前記複数の第1電極子部組のうちの前記一方向における両端に位置する2つの第1電極子部組を除く他の第1電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、隣り合う他の第1電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、を連結する第2連結部を更に有し、
 前記第2電極子部組は、前記複数の第2電極子部組のうちの前記一方向における両端に位置する2つの第2電極子部組を除く他の第2電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、隣り合う他の第2電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、を連結する第2連結部を更に有する、ものであってもよい。
 また、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 互いに隣り合う前記第1電極子部組と前記第2電極子部組との間の第3距離は、前記第1電極子部組の前記第2連結部と前記第1端子電極部との間の第4距離以下である、ものであってもよい。
 また、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 前記第1連結部は、同一の第1電極子部組における複数の電極子部の前記第1端子電極部とは反対方向の端部同士、同一の第2電極子部組における複数の電極子部の前記第2端子電極部とは反対方向の端部同士を連結し、
 前記第3距離は、前記第1電極子部組の前記第2連結部と前記第2電極子部組の前記第1連結部との間の第5距離以下である、ものであってもよい。
 また、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 前記第1端子電極部は、
 前記複数の第1電極子部組のうちの前記一方向における一端に位置する第1電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部に接続される第1サブ端子電極部と、
 前記複数の第1電極子部組のうちの前記一方向における他端に位置する第1電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部に接続される第2サブ端子電極部と、を有し、
 前記第2端子電極部は、
 前記複数の第2電極子部組のうちの前記一方向における一端に位置する第2電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部に接続される第3サブ端子電極部と、
 前記複数の第2電極子部組のうちの前記一方向における他端に位置する第2電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部に接続される第4サブ端子電極部と、を有する、ものであってもよい。
 また、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 前記電極子部の線幅は、100μm未満であってもよい。
 また、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 前記第1距離は、100μm未満であり、
 前記第2距離は、200μm以上であってもよい。
 また、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 前記第3距離は、100μm未満であり、
 前記第4距離は、200μm以上であってもよい。
 また、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 前記誘電体基板の前記一方主面を覆う誘電体層を更に備える、ものであってもよい。
 また、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 前記第1電極子部組を構成する複数の電極子部は、前記第1端子電極部に連なり、
 前記第2電極子部組を構成する複数の電極子部は、前記第2端子電極部に連なっている、ものであってもよい。
 また、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 前記誘電体基板は、互いに積層された複数の誘電体層を有し、
 前記複数の誘電体層それぞれに厚さ方向に貫通する形で設けられた充填ビアと、
 前記複数の誘電体層の積層方向において隣り合う2つの誘電体層の間に介在し前記誘電体層の厚さ方向に直交する方向に延出するとともに、前記2つの誘電体層それぞれに設けられた充填ビアに電気的に接続されるビア接続部と、を有し、
 前記複数の誘電体層それぞれに設けられた充填ビアのいずれか1つは、他の充填ビアのうちの少なくとも1つに対して、前記誘電体層の厚さ方向に直交する方向にずれている、ものであってもよい。
 また、本発明に係るオゾン生成用素子は、
 前記第1端子電極部は、前記誘電体基板の一方主面に設けられた第1接続電極部を介して、前記複数の誘電体層のうち最も前記一方主面側に位置する誘電体層に設けられた第1充填ビアに電気的に接続され、
 前記第2端子電極部は、前記誘電体基板の一方主面に設けられた第2接続電極部を介して、前記複数の誘電体層のうち最も前記一方主面側に位置する誘電体層に設けられた第2充填ビアに電気的に接続され、
 前記第1接続電極部における、前記誘電体基板の厚さ方向において前記第1充填ビアと重なる領域を覆う第1緩衝部と、
 前記第2接続電極部における、前記誘電体基板の厚さ方向において前記第2充填ビアと重なる領域を覆う第2緩衝部と、を更に備える、ものであってもよい。
 また、本発明に係るオゾン生成装置は、
 前記オゾン生成用素子と、
 前記第1櫛形電極と前記第2櫛形電極の間に交流電圧を印加する交流電源と、を備える。
 例えば製造不良等に起因して電極子部組を構成する複数の電極子部のうちのいずれかが断線したとする。この場合でも、本発明に係るオゾン生成用素子では、端子電極部と断線した電極子部の連結部側の部位とは、他の電極子部と連結部とを介して電気的に接続された状態が維持される。従って、断線した電極子部も一対の電極それぞれの電極子部組の間で生じる放電に寄与させることができるので、電極子部の断線に起因したオゾン生成用素子のオゾンの生成量の低下が抑制される。
本発明の実施の形態1に係るオゾン生成用素子の斜視図である。 実施の形態1に係るオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 実施の形態1に係るオゾン生成用素子の下面図である。 比較例1に係るオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 比較例2、3に係るオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 実施の形態1並びに比較例1、2、3に係るオゾン生成用素子についての放電開始電圧のばらつきを示す図である。 実施の形態1並びに比較例1、2、3に係るオゾン生成用素子についてのオゾン濃度を示す図である。 比較例1に係るオゾン生成用素子の一部の模式図である。 比較例1に係るオゾン生成用素子を示す等価回路図である。 実施の形態1に係るオゾン生成用素子の一部の模式図ある。 実施の形態1に係るオゾン生成用素子を示す等価回路図である。 実施の形態1に係る、各電極の電極子部組が4組であり端子電極部と連結部との間の距離が隣り合う電極子部の間の距離と同じ構成のオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 実施の形態1に係る、各電極の電極子部組が7組であり端子電極部と連結部との間の距離が隣り合う電極子部の間の距離よりも長い構成のオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 実施の形態1に係るオゾン生成用素子の製造方法を説明するための図2のA-A線における断面矢視図である。 実施の形態1に係るオゾン生成用素子の製造方法を説明するための図2のA-A線における断面矢視図である。 実施の形態1に係るオゾン生成用素子の製造方法を説明するための図2のA-A線における断面矢視図である。 実施の形態1に係るオゾン生成用素子の製造方法を説明するための図2のA-A線における断面矢視図である。 実施の形態1に係るオゾン生成用素子の製造方法を説明するための図2のA-A線における断面矢視図である。 実施の形態1に係るオゾン生成用素子の製造方法を説明するための図2のA-A線における断面矢視図である。 本発明の実施の形態2に係るオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 実施の形態2に係るオゾン生成用素子の一部の模式図である。 実施の形態2に係るオゾン生成用素子を示す等価回路図である。 実施の形態2に係る、各電極の電極子部組が3組であり端子電極部と連結部との間の距離が隣り合う電極子部の間の距離と同じ構成のオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 実施の形態2に係る、各電極の電極子部組が7組であり端子電極部と連結部との間の距離が隣り合う電極子部の間の距離よりも長い構成のオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 変形例1に係るオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 変形例2に係るオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 変形例3に係るオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 変形例4に係るオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 変形例5に係るオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 変形例6に係るオゾン生成用素子の誘電体層を省略した平面図である。 変形例6に係るオゾン生成用素子の図19のB-B線における断面矢視図である。 変形例6に係るオゾン生成用素子の製造方法を説明するための断面図である。
 以下、本発明の各実施の形態に係るオゾン生成用素子およびオゾン生成装置について図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において示す寸法比は、必ずしも忠実に現実のとおりを表しているとは限らず、説明の便宜のために寸法比を誇張して示している場合がある。以下の説明において、上または下の概念に言及する際には、絶対的な上または下を意味するものではなく、図示された姿勢の中での相対的な上または下を意味するものである。
(実施の形態1)
 本実施の形態に係るオゾン生成装置は、図1に示すように、オゾン生成用素子10と、オゾン生成用素子10に交流電圧を印加する交流電源31と、を備える。オゾン生成用素子10は、長手方向と短手方向とを備える板形状であって、誘電体基板13と、一対の電極21A、21Bと、誘電体層12と、裏面電極25A、25Bと、充填ビア26A、26Bと、を備える。以下、適宜図1におけるオゾン生成用素子10の厚さ方向をZ方向、Z方向において誘電体基板13から誘電体層12に向かう方向を+Z方向または上方としオゾン生成用素子10の厚さ方向に直交するオゾン生成用素子10の長手方向をX軸方向、Z軸方向およびX軸方向に直交するオゾン生成用素子10の短手方向をY軸方向として説明する。
 誘電体基板13は、矩形板状の形状を有する。誘電体基板13の図1のY軸方向における両端部それぞれには、誘電体基板13を厚さ方向に貫通するコンタクトホール131A、131Bが形成されている。コンタクトホール131A、131B内には、それぞれ導電部材が配され、充填ビア26A、26Bとなっている。誘電体基板13は、CaO-B-Al-SiO、Al、SiO、ZrO、BaTiO等の酸化物を含むセラミックス材料から形成されている。また、誘電体基板13は、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics:低温同時焼結セラミックス)基板から形成されていてもよい。なお、誘電体基板13は、電気的絶縁性を有するものであればセラミックス材料に限定されるものではなく、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料から形成されるものであってもよい。
 電極21A、21Bは、誘電体基板13の上面に設けられている。一対の電極21A、21Bは、図2に示すように、偶数個(図2では16個)の電極子部221A、221Bと、複数の電極子部221Aを連結する連結部(第1連結部)222Aと、複数の電極子部221Bを連結する連結部(第1連結部)222Bと、端子電極部23A、23Bと、舌片部24A、24Bと、を有する。電極21A、21Bは、Cu、Ag、Pd、Pt、W等の金属やRuOのような導電性酸化物から形成されている。但し、オゾン生成用素子10の製造過程において焼成処理を行う場合、電極21A、21Bが金属であると、電極21A、21Bの焼成処理の際に誘電体基板13や誘電体層12へ拡散しうる。この場合、焼成処理において、誘電体基板13および誘電体層12の基となる誘電体材料の焼結が不十分となり誘電体基板13および誘電体層12の電圧耐性が低下する虞がある。従って、電極21A、21Bは、RuO2のような導電性酸化物から形成されていることが好ましい。また、電極21A、21Bの厚さは、10μm程度に設定される。なお、電極21A、21Bが本願発明の第1櫛形電極、第2櫛形電極に相当する。また、端子電極部23Aが本願発明の第1端子電極部に相当し、端子電極部23Bが本願発明の第2端子電極部に相当する。
 電極子部221A、221Bは、それぞれ長手方向と短手方向とを備える長細形状に形成され、その長手方向をY軸方向としてX軸方向に並んで配置されている。電極子部221A、221Bと、電極子部221A、221BとX軸方向で隣接する2つの電極子部221A、221Bと、連結部222A、221Bと、から電極子部組22A、22Bが構成される。電極子部組22Aが本願発明の第1電極子部組に相当し、電極子部組22Bが本願発明の第2電極子部組に相当する。電極子部組22A、22Bは、それぞれ複数(図2では8つ)存在し、X軸方向に並んで配置されている。また、複数の電極子部組22A、22Bは、端子電極部23A、23Bとともに、櫛形状の形状をなす。X軸方向に隣り合う2組の電極子部組22Aの電極子部組22Aの間に1組の電極子部組22Bが配置され、X軸方向で隣り合う2組の電極子部組22Bの間に1組の電極子部組22Aが配置されている。即ち、一対の電極21A、21Bは、電極子部組22Aと電極子部組22BとがX軸方向に交互に配置されたいわゆるインターディジタル型の構造を有する。
 連結部222Aは、X軸方向に延びており、電極子部組22Aを構成する各電極子部221Aの長手方向の一方側である+Y方向(第3方向)の端部と、同じ電極子部組22Aを構成する他の電極子部221Aの+Y方向の端部と、を連結している。また、連結部222Bは、X軸方向に延びており、電極子部組22Bを構成する各電極子部221Bの長手方向の他方側である-Y方向(第1方向)の端部と、同じ電極子部組22Bを構成する他の電極子部221Bの-Y方向の端部と、を連結している。連結部222A、222Bの線幅は、電極子部221A、221Bの線幅W11に等しい。なお、電極子部組22Bとその電極子部組22BにX軸方向で隣り合う電極子部組22Aとの間の間隔をW14と定義する。W14は、例えば電極子部221A、221Bの線幅W11A、W11Bと同じである。
 端子電極部23Aは、X軸方向に延伸し、電極子部組22Aを構成する各電極子部221Aの-Y方向(第1方向)の端部に接続されている。また、端子電極部23Bは、X軸方向に延伸し、電極子部組22Bを構成する各電極子部221Bの+Y方向(第1方向)の端部に接続されている。
 また、電極21Aの電極子部組22Aを構成する電極子部221Aの+Y方向の端部は、電極21Bの端子電極部23Bから離間して配置されている。そして、距離(第2距離)W12は、距離(第1距離)W14以上である。なお、距離(第2距離)W12が、距離(第1距離)W14よりも長いと、電極子部221Aの+Y方向の端部の印刷滲みを低減させることができるため、より好ましい。距離W14は、電極21Aの電極子部組22Aと当該電極子部組22AとX軸方向で隣り合う電極21Bの電極子部組22Bとの間の距離に相当する。距離W12は、電極21Aの電極子部組22Aを構成する電極子部221Aの+Y方向の端部と電極21Bの端子電極部23Bとの間の距離に相当する。
 また、電極21Bの電極子部組22Bを構成する電極子部221Bの-Y方向の端部も、電極21Aの端子電極部23Aから離間して配置されている。そして、距離(第2距離)W13は、距離(第1距離)W14以上である。なお、距離(第2距離)W13が、距離(第1距離)W14よりも長いと、電極子部221Bの-Y方向の端部の印刷滲みを低減させることができるため、より好ましい。距離W13は、電極21Bの電極子部組22Bを構成する電極子部221Bの-Y方向の端部と電極21Aの端子電極部23Aとの間の距離に相当する。
 舌片部24Aは、端子電極部23AのX軸方向における中央部から-Y方向へ延出している。舌片部24Aは、充填ビア(第1充填ビア)26Aに電気的に接続される。また、舌片部24Bは、端子電極部23BのX軸方向における中央部から+Y方向へ延出している。舌片部24Bは、充填ビア(第2充填ビア)26Bに電気的に接続される。
 誘電体層12は、図1に示すように、誘電体基板13の上面に設けられた電極21A、21Bを覆っている。誘電体層12は、CaO-B-Al-SiO、Al、SiO、ZrO、BaTiO等の酸化物を含むセラミックス材料から形成されている。また、誘電体層12は、LTCC材から形成されていてもよい。なお、誘電体基板13は、電気的絶縁性を有するものであればセラミックス材料に限定されるものではなく、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料から形成されるものであってもよい。但し、オゾン生成用素子10の動作時において、誘電体層12は、プラズマに曝されることにより高温になる。また、誘電体層12は、その表面近傍に生成したオゾンに曝されることからオゾンに対する耐浸食性も要求される。これらのことから、誘電体層12は、セラミックス材料から形成されていることが好ましい。また、誘電体層12は、その熱膨張率が誘電体基板13の熱膨張率と略等しい材料から形成されていることが好ましい。この場合、誘電体基板13と誘電体層12とがオゾン生成用素子10の動作時に生じる熱に起因して膨張および収縮した場合でも、誘電体基板13と誘電体層12との接合部分に歪みが生じにくい。従って、オゾン生成用素子10の動作時に生じる熱に起因した誘電体基板13と誘電体層12との接合部分の劣化が抑制されるという利点がある。更に、誘電体層12は、誘電体基板13と同一の材料から形成されていることがより好ましい。
 裏面電極25A、25Bは、図3に示すように、誘電体基板13における誘電体層12側とは反対側の面において、少なくとも誘電体基板13のコンタクトホール131A、131Bを覆うように設けられている。電極21Aは、充填ビア26Aを介して裏面電極25Aと電気的に接続されている。電極21Bは、充填ビア26Aを介して裏面電極25Bと電気的に接続されている。裏面電極25A、25Bおよび充填ビア26A、26Bは、電極21A、21Bと同様に、Cu、Ag、Pd、Pt、W等の金属やRuOのような導電性材料から形成されている。
 交流電源31は、裏面電極25A、25Bに電気的に接続され、一対の電極21A、21B間に交流電圧(正弦波電圧)を印加する。なお、交流電源31は、矩形パルス列状の交流電圧を電極21A、21B間に印加するものであってもよい。
 交流電源31からオゾン生成用素子10の一対の電極21A、21B間に交流電圧(正弦波電圧)が印加されると、誘電体層12の外表面近傍の各電極子部組22A、22Bの間に位置する領域で沿面放電が生じる。放電現象は、空気中の絶縁破壊であり、各電極子部組22A、22Bの間に生じた電子は、各電極子部組22A、22Bの間に形成された電場のうち誘電体層12の外表面近傍に漏れ出ている成分により加速されることで発生する。同時に加速された電子が、誘電体層12の外表面近傍の各電極子部組22A、22Bの間に存在する酸素分子に衝突することによりオゾンが生成する。
 次に、本実施の形態に係るオゾン生成用素子10について、放電開始電圧、放電状態およびオゾン生成量を評価した結果について説明する。発明者らは、前述の本実施の形態に係るオゾン生成用素子10と後述する比較例1、2、3に係るオゾン生成用素子について各評価を実施した。まず、発明者らが準備した評価用の各オゾン生成用素子について説明する。
 オゾン生成用素子10として、図2に示す距離W11およびW14が50μmに設定されたものを準備した。また、誘電体基板13は平面視において10mm×10mmの正方形状であり、誘電体層12の厚さは15μmとした。そして、誘電体基板13と誘電体層12とを合わせた厚さは約600μmとした。更に、誘電体基板13上の電極21A、21Bにおける舌片部24A、24Bを除く部分が設けられる領域のX軸方向の長さL1を6mm、Y軸方向の長さL2を3mmとした。
 図4に示すように、比較例1に係るオゾン生成用素子9110は、電極9121A、9121Bの電極子部9122A、9122BがいずれもY軸方向に延びる1本の線状であり、隣り合う電極子部9122A、9122B同士の間隔が全て同一の距離W94に設定されている。電極子部9122A、9122Bの線幅W91A,W91Bは、等しくなっている。オゾン生成用素子9110として、距離W91A,W91Bが50μm、距離W94が50μmに設定されたものを準備した。また、誘電体基板13の形状、誘電体層12の厚さ、誘電体基板13と誘電体層12とを合わせた厚さ、誘電体基板13のうち、電極9121A、9121Bの複数の電極子部9122A、9122Bと端子電極部23A、23Bとが設けられる領域の寸法は、オゾン生成用素子10と同じとした。
 図5に示すように、比較例2,3に係るオゾン生成用素子9210は、電極9221A、9221Bの電極子部9222A、9222BがいずれもY軸方向に延びる1本の線状であり、隣り合う電極子部9222A、9222B同士の間隔が全て同一の距離W94に設定されている。電極子部9222A、9222Bの線幅W92A、W92Bは、隣り合う電極子部9222A、9222B同士の間隔W94よりも長く設定されている。比較例2に係るオゾン生成用素子9210として、図5に示す距離W94が50μm、距離W92A、W92Bが100μmに設定されたものを準備した。比較例3に係るオゾン生成用素子9210として、図5の距離W94が50μm、距離W92A、W92Bが200μmに設定されたものを準備した。
 次に、発明者らが、オゾン生成用素子10、9110、9210の放電開始電圧、放電状態およびオゾン生成量を評価するために実施した放電開始電圧の測定、放電状態の観察およびオゾン生成量の測定の内容について説明する。放電開始電圧の測定では、オゾン生成用素子10の一対の電極21A、21B間、オゾン生成用素子9110の一対の電極9121A、9121B間およびオゾン生成用素子9210の一対の電極9221A、9221B間に印加される交流電圧(正弦波電圧)の電圧振幅値を漸増させながら放電により生じるプラズマ発光の有無を観察した。プラズマ発光が観察された時点での電圧振幅値を放電開始電圧とした。また、この放電開始電圧測定では、実施の形態に係るオゾン生成用素子10と比較例1に係るオゾン生成用素子9110と比較例2、3に係るオゾン生成用素子9210とをそれぞれ30個ずつ準備し、それぞれについて前述のようにして放電開始電圧を測定した。
 放電状態の観察では、オゾン生成用素子10の一対の電極21A、21B間、オゾン生成用素子9110の一対の電極9121A、9121B間およびオゾン生成用素子9210の一対の電極9221A、9221B間に電圧振幅値2.5kVの交流電圧(正弦波電圧)を印加して放電させた。そして、放電させた状態で、オゾン生成用素子10、9110、9210を平面視して電極21A、21B、電極9121A、9121Bまたは電極9221A、9221B間の放電状態を観察した。
 オゾン生成量の測定では、オゾン生成用素子10、9110、9210を容積が7リットルのアクリルケースの中に入れて、オゾン生成用素子10、9110、9210を3分間駆動したときのアクリルケース内のオゾン濃度をオゾン濃度計で測定した。ここにおいて、オゾン生成用素子10の一対の電極21A、21B間、オゾン生成用素子9110の一対の電極9121A、9121B間およびオゾン生成用素子9210の一対の電極9221A、9221B間に、電圧振幅値2.5kVの交流電圧(正弦波電圧)を印加した。また、アクリルケース内にファンを設け、アクリルケース内の気体が攪拌されるようにした。オゾン濃度計は、荏原実業株式会社製の型式EG-3000を採用した。また、このオゾン生成量の測定では、実施の形態に係るオゾン生成用素子10と比較例1、2、3に係るオゾン生成用素子9110、9210とをそれぞれ30個ずつ準備し、それぞれについて前述のようにしてオゾン濃度を測定した。
 次に、オゾン生成用素子10、9110、9210について、放電開始電圧の測定と、放電状態の観察と、オゾン生成量の測定と、を実施した結果について説明する。
 放電開始電圧の測定では、オゾン生成用素子10、9110、9210とのいずれについても、放電開始電圧の平均値が2.5kVであった。放電開始電圧のばらつき(3σ)を測定した結果を図6Aに示す。図6Aに示すように、オゾン生成用素子10の放電開始電圧のばらつきは、オゾン生成用素子9110、9210の放電開始電圧のばらつきに比べて小さいという結果が得られた。
 ここで、オゾン生成用素子10、9110で放電開始電圧に差異が生じる理由について説明する。比較例1に係るオゾン生成用素子9110では、電極子部9122A、9122Bの先端部に電界が集中し易いため、電極子部9122Aの先端部と電極子部9122Bの基端部との間、電極子部9122Bの先端部と電極子部9122Aの基端部との間で最初に放電が生じると考えられる。この場合、図7Aに示すように、放電が最初に生じる部分(以下、「放電開始部分」と称する。)の静電容量をC911とすると、端子電極部23Aと端子電極部23Bとの間に図7Bに示すような等価回路が接続されたものと看做すことができる。ここで、R911は、電極子部9122Bの先端部と端子電極部23Bとの間の抵抗成分または電極子部9122Aの先端部と端子電極部23Aとの間の抵抗成分に相当する。オゾン生成用素子9110において、電極子部9122A、9122Bの線幅W92A、W92Bの製造ばらつき等に起因して、抵抗R911に△R911の大きさのばらつきが存在するとする。この場合、オゾン生成用素子9110の放電開始部分に加わる電圧VD91は、近似的に下記式(1)で表される。
 VD91=VA-(R911+△R911)×I・・・式(1)
ここで、VAは電極9121A、9121B間に印加される電圧を示し、Iは放電開始時に電極子部9122A、9122Bに流れる電流を表す。
 式(1)から、電圧VD91は、抵抗R911のばらつき△R911に電流値Iを乗じて得られる電圧値程度のばらつきが生じることを示している。
 一方、オゾン生成用素子10では、電極子部221A、221Bの先端部に電界が集中し易いため、電極子部221Aの先端部(連結部222A)と電極子部221Bの基端部との間、電極子部221Bの先端部(連結部222B)と電極子部221Aの基端部との間で最初に放電が生じると考えられる。この場合、図7Cに示すように、放電開始部分の静電容量をC1とすると、電極子部組22A、22Bは、端子電極部23A、23B間に図7Dに示すような等価回路が接続されたものと看做すことができる。ここで、R1は電極子部221Bの先端部と端子電極部23Bとの間の抵抗成分または電極子部221Aの先端部と端子電極部23Aとの間の抵抗成分に相当する。オゾン生成用素子10において、電極子部221A、221Bの線幅W11の製造ばらつき等に起因して、抵抗R1に△R1の大きさのばらつきが存在するとする。この場合、オゾン生成用素子10の放電開始部分に加わる電圧VD1は、近似的に下記式(2)で表される。
 VD1=VA-(R1+△R1)/2×I・・・式(2)
ここで、VAは電極21A、21B間に印加される電圧を示し、Iは放電開始時に電極子部221A、221Bに流れる電流を表す。
 式(2)から、電圧VD1は、抵抗R1およびばらつき△R1の合計の半分に電流値Iを乗じて得られる電圧値程度のばらつきが生じることを示している。
 オゾン生成用素子10、9110について、抵抗R1とばらつき△R1との合計と、抵抗R911とばらつき△R911の合計と、が等しく、放電開始時に流れる電流の電流値Iが等しいとする。この場合、電圧VD1のばらつきは、電圧VD911のばらつきの半分程度に抑えられる。このように、オゾン生成用素子10は、オゾン生成用素子9110に比べて、電極子部221A、221Bの線幅W11のばらつきに起因した抵抗R1のばらつき△R1の放電開始部分に加わる電圧VD1への影響が低減されている。故に、電極子部221A、221B間での放電が開始したときに、電極21A、21B間に印加されている電圧である放電開始電圧のばらつきが、低減される。
 オゾン生成用素子10および比較例3に係るオゾン生成用素子9210の放電状態の観察では、全ての電極子部組22A、22B間で放電により生じるプラズマ発光を観測した。一方、オゾン生成用素子9110では、電極子部9122A、9122Bの間で発光が観測されない部分が1つまたは2つ存在するものが5個確認された。また、比較例2に係るオゾン生成用素子9210では、電極子部9222A、9222Bの間で発光が観測されない部分が1つ存在するものが1つ確認された。
 比較例1、2、3の放電状態の観察結果を比べると、電極子部9122A、9122B、9222A、9222Bの線幅W91A、W91B、W92A、W92Bが小さくなるほど、製造不良等に起因した断線が生じ易くなり、放電しない部分を有するオゾン生成用素子9110、9210の発生確率が高まっていることが判る。これに対して、本実施の形態に係るオゾン生成用素子10の場合、放電しない部分を有するものが発生しなかった。
 これは、本実施の形態に係るオゾン生成用素子10の場合、電極子部組22A、22Bを構成する2つの電極子部221A、221Bの一方が断線していても、断線した電極子部221A、221Bも電極子部組22A、22Bの間で生じる放電に寄与するためと考えられる。言い換えれば、端子電極部23A、23Bと断線した電極子部221A、221Bの連結部222A、222B側の部位とが、他方の電極子部221A、221Bと連結部222A、222Bとを介して電気的に接続された状態が維持されるためである。
 次に、オゾン生成用素子10、9110、9210についてオゾンの生成量の測定結果を図6Bに示す。図6Bに示すように、比較例2、3に係るオゾン生成用素子9210の場合のオゾン濃度は、オゾン生成用素子10、9110の場合のオゾン濃度に比べて低下するという結果が得られた。また、オゾン生成用素子10、9110の場合のオゾン濃度の平均値は略同じであるという結果が得られた。このことから、オゾン生成用素子10の電極子部221A、221Bまたはオゾン生成用素子9110の電極子部9122A、9122Bの線幅は、100μm、200μmよりも50μmのほうが好ましいことが判った。
 図6Bに示す測定結果が得られる原因を究明すべく、発明者らは、本実施の形態に係るオゾン生成用素子10、比較例1に係るオゾン生成用素子9110および比較例2、3に係るオゾン生成用素子9210について、放電開始時における温度を測定した。この温度測定では、オゾン生成用素子10、9110、9210の裏面に熱電対を貼り付けた状態でオゾン生成用素子10、9110、9210を動作させた。オゾン生成用素子10の動作時の温度は70℃であり、オゾン生成用素子9110の動作時の温度は65℃であった。これに対して、比較例2、3に係るオゾン生成用素子9210の動作時の温度は、それぞれ105℃、130℃であった。つまり、比較例2、3に係るオゾン生成用素子9210の動作時の温度は、本実施の形態に係るオゾン生成用素子10および比較例1に係るオゾン生成用素子9110の動作時の温度に比べて高温である。これらの結果と、オゾンの周囲温度が高いほどそのオゾン分解が促進されるというオゾンの性質とから、比較例2、3に係るオゾン生成用素子9210では、オゾン生成用素子10、9110に比べて、オゾン生成用素子9210近傍でのオゾンの分解が促進され、その結果オゾン濃度が低下したものと考えられる。
 次に、本実施の形態に係るオゾン生成用素子と比較例1に係るオゾン生成用素子9110とについて、交流電圧を周期的にON/OFF印加したときの放電状態を評価した結果について説明する。本実施の形態に係るオゾン生成用素子として、図8Aおよび図8Bに示すようなオゾン生成用素子510、610を用いた。放電状態の評価は、前述と同様に、全ての電極子部組22A、22B間での放電により生じるプラズマ発光を観測することにより行った。オゾン生成用素子510では、図8Aに示すように、電極子部組22Aと隣り合う電極子部組22Bとの間の距離(第1距離)W14が、電極21Aの電極子部221Aの端子電極部23Aとは反対方向の端部と端子電極部23Bとの間の距離(第2距離)W12とが等しい。また、距離W14は、電極21Bの電極子部221Bの端子電極部23Bとは反対方向の端部と端子電極部23Aとの間の距離(第2距離)W13とも等しい。
 また、オゾン生成用素子610では、図8Bに示すように、距離W14が、距離W12および距離W13よりも短い。放電状態の評価に実際に使用したオゾン生成用素子510は、距離W14、W12、W13が50μmである。また、放電状態の評価に実際に使用したオゾン生成用素子610は、距離W14が50μm、距離W12、W13が200μm、800μmである。また、オゾン生成用素子510、610、9110をそれぞれ50個準備し、それらについて放電状態の評価を実施した。
 放電状態の評価では、オゾン生成用素子510、610の一対の電極21A、21B間およびオゾン生成用素子9110の一対の電極9121A、9121B間に、電圧振幅値3.0kV、30kHzの交流正弦波を印加して放電させた。このとき、印加電圧のON/OFF時間設定は、次に示す周期(デューティ比)とした。周期50sec且つオン時間5sec(デューティ比10%)、周期20sec且つオン時間3sec(デューティ比15%)、周期5sec且つオン時間1sec(デューティ比20%)、周期10sec且つオン時間1sec(デューティ比10%)、の4種類に設定した。ここにおいて、オン時間が長いほど放電が生じ易い。従って、オン時間5secで電圧を印加した場合が最も放電が生じ易く、オン時間3secの電圧を印加した場合、オン時間1secの電圧を印加した場合の順に放電が生じにくくなる。また、オン時間が同じであれば、オフ時間が短いほど放電が生じ易い。これは、オフ時間が長くなると、その分、電極21A、21Bが冷却される。そして、電極21A、21Bの温度が低くなると、その分、電極21A、21B間に電圧が印加されたときの電極21A、21B近傍に存在する電子の運動エネルギが小さくなり、放電が生じにくくなるためである。従って、周期10sec且つオン時間1secの電圧を印加した場合は、周期5sec且つオン時間1secの電圧を印加した場合に比べて放電が生じにくい。
 オゾン生成用素子510、610、9110について放電状態の評価を行った結果を以
下の表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  表1の印加電圧の時間設定の欄において、「周期」は電圧のON/OFF時間の周期を示し、「Ton」は、交流電圧が1周期のうち電極21A、21B間に印加されている時間であるオン時間を示し、「Toff」は、交流電圧が1周期のうち電極21A、21B間に印加されていない時間であるオフ時間を示す。「デューティ比」は、交流電圧のON/OFF時間設定の1周期のうちのオン時間の割合(オンデューティ)を示す。また、放電状態の評価結果の欄において、「W12(W13)=W14」は距離W14が距離W12、W13に等しいオゾン生成用素子510の結果を示し、「W12(W13)>W14」は距離W14が距離W12、W13未満であるオゾン生成用素子610の結果を示す。そして、「○」は全ての電極子部組22A、22B間でプラズマ発光が観測されたことを示し、「△」は一部の電極子部組22A、22B間でプラズマ発光が観測されたことを示す。また、「×」は全ての電極子部組22A、22B間でプラズマ発光が観測されなかったことを示す。
 表1に示す結果から、周期10~50sec且つ1周期当たりのオン時間が1~5secで交流電圧を繰り返し印加した場合、比較例1に係るオゾン生成用素子9110は、評価用試料すべてについて放電が生じなかった。言い換えれば、オゾン生成用素子9110では、電極21A、21B間への電圧印加が開始された後、1~5secのオン時間が経過するまでの間に放電が生じなかった。これに対して、本実施の形態に係るオゾン生成用素子510、610は、周期20~50sec且つ1周期当たりのオン時間が3~5secで交流電圧を繰り返し印加した場合、評価用試料すべてについて放電が生じた。言い換えれば、オゾン生成用素子510、610では、電極21A、21B間への電圧印加が開始された後、オン時間(1~5sec)が経過するまでの間に放電が生じた。これらのことから、オゾン生成用素子510、610は、比較例1に係るオゾン生成用素子9110に比べて、電極21A、21B間への電圧印加が開始された直後から放電が生じるまでの時間が短いことが判る。即ち、オゾン生成用素子510、610は、比較例1に係るオゾン生成用素子9110に比べて、電極21A、21B間への電圧印加に対する応答性が優れている。
 また、オゾン生成用素子610は、周期5~10sec且つ1周期当たりのオン時間が1secで交流電圧を繰り返し印加した場合、評価用試料すべてについて放電が生じなかった。これに対して、オゾン生成用素子510は、周期5~10sec且つ1周期当たりのオン時間が1secでの交流電圧を繰り返し印加した場合、評価用試料すべてについて放電が生じた。このことから、オゾン生成用素子510は、オゾン生成用素子610に比べて、電極21A、21B間に電圧印加が開始された直後から放電が生じるまでの時間が短いことが判る。即ち、オゾン生成用素子510は、オゾン生成用素子610に比べて、電極21A、21B間への電圧印加に対する応答性が更に優れている。
 オゾン生成用素子510、610の応答性の相違の理由は、以下のように考えられる。オゾン生成用素子610では、距離W12、W13が距離W14よりも長く設定されている。これにより、電極子部組22Aと端子電極部23Bとの間および電極子部組22Bと端子電極部23Aとの間での放電が生じにくく、その分、応答性が低下する。これに対して、オゾン生成用素子510では、距離W12、W13が距離W14と等しい。これにより、電極子部組22Aと端子電極部23Bとの間および電極子部組22Bと端子電極部23Aとの間でも放電が生じ易く、その分、応答性が向上する。
 次に、本実施の形態に係るオゾン生成用素子10の製造方法の一例について図9A、図9B、図9C、図9D、図10Aおよび図10Bを参照しながら説明する。なお、図9A、図9B、図9C、図9D、図10Aおよび図10Bは、図2のA-A線におけるオゾン生成用素子10の断面矢視図に対応する各工程での断面図である。この製造方法では、まず、誘電体基板13および誘電体層12の基となる誘電体シートを形成し、次に、誘電体シートに電極21A、21B等の基となる金属ペーストパターンを形成する。その後、誘電体シートを積層してから、誘電体シートの積層体を焼成してオゾン生成用素子10を作製する。
 まず、誘電体基板13および誘電体層12の基となる誘電体シート(いわゆるセラミックスグリーンシート)を形成する。詳細には、まず、CaO-B-Al-SiOガラスと、Alと、トルエンとエタノールとの混合溶媒と、分散剤と、バインダと、を、ボールミルを用いて粉砕および混合することにより、スラリーを作製する。次に、ドクターブレード法により、得られたスラリーから誘電体シートを作製する。なお、シート形成工程で使用する材料は、前述の材料を含むものに限定されるものではなく、CaO-B-Al-SiOガラス以外の他の種類のガラスやSiO、ZrO、BaTiO等の酸化物を含むものであってもよい。或いは、誘電体基板13および誘電体層12がエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料から形成される場合、シート形成工程においてエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料が使用されてもよい。
 次に、誘電体基板13に使用する複数の誘電体シートに充填ビア26A、26Bの基となる金属ペースト充填部を形成する。詳細には、まず、図9Aに示すように、メカパンチャ等の .孔装置を用いて、各誘電体シート131に厚さ方向に貫通する貫通孔132Aを形成する。貫通孔132Aは、誘電体シート131が積層されたときに相対的に同一の位置となるように形成される。次に、図9Bに示すように、誘電体シート131の各貫通孔132AにAgペーストを充填する。これにより、誘電体シート131に金属ペースト充填部261Aが形成される。
 続いて、スクリーン印刷技術を利用して、図9Cに示すように誘電体基板13の最上層に配置される誘電体シートに電極21A、21Bの基となる第1金属ペーストパターン1021A、1021Bを形成する。また、スクリーン印刷技術を利用して、図9Dに示すように誘電体基板13に使用する複数の誘電体シートのうち、誘電体基板13の最下層に配置される誘電体シート131に裏面電極25A、25Bの基となる第2金属ペーストパターン251Aを形成する。第1金属ペーストパターン1021A、1021Bおよび第2金属ペーストパターン251Aは、RuOペーストからなる。
 その後、図10Aに示すように、複数の誘電体シート131を積層するとともに最上部に配置される誘電体シート131上に誘電体層12の基となる1枚の誘電体シート121を積層する。次に、圧着機により誘電体シート121、131を圧着し積層体を得る。
 続いて、得られた積層体を焼成温度900℃で焼成する。これにより、図10Bに示すように、誘電体シート121、131が焼結して誘電体層12、132が形成される。また、金属ペースト充填部261A、第1金属ペーストパターン1021A、1021Bおよび第2金属ペーストパターン251Aが焼結して充填ビア26A、電極21A、21Bおよび裏面電極25Aが形成される。
 このオゾン生成用素子10の製造方法は、他の工程に比べて比較的手間がかかる焼成工程の回数が1回だけである。従って、オゾン生成用素子10の製造に携わる作業者の負担が軽減されるという利点がある。
 ところで、オゾン生成用素子10の製造において、電極21A、21Bの基となる金属ペーストの粘度の変化やスクリーン印刷に用いられるスクリーンの劣化等は避けられない。従って、製造不良に起因した電極子部221A、221Bの断線の発生は避けられない。一方、例えば比較例1に係るオゾン生成用素子9110において、電極9121A、9212Bの8本の電極子部9122A、9122Bのうちのいずれか1つで断線が生じたとする。この場合、断線が生じた電極子部9122A、9122Bが放電に寄与しなくなり、オゾン生成用素子9110でのオゾンの発生量は10%以上低下してしまう。従って、このようなオゾン生成用素子9110は、不良品として選別し市場に流出しないようにする必要がある。このための方策として、オゾン生成用素子9110の放電状態を出荷前に検査する出荷前検査工程を導入することが考えられる。しかしながら、このような出荷前検査工程を導入する場合、オゾン生成用素子9110を製造する作業者の負担が増大してしまう。また、出荷前検査の段階で不良と判定された場合、オゾン生成用素子9110が組み込まれたモジュール全体を廃却することとなり製造コストの観点からも好ましくない。
 これに対して、本実施の形態に係るオゾン生成用素子10では、製造不良等に起因して2つの電極子部221A、221Bに断線が生じても断線した箇所より先の部位は、他の電極子部221A、221Bと連結部222A、222Bとを介して端子電極部23A、23Bと電気的に接続された状態が維持される。これにより、断線した電極子部221A、221Bが電極子部組22A、22Bの間で生じる放電に寄与するので、断線に起因したオゾン生成用素子10のオゾンの生成量の減少が抑制される。
 また、電極子部221A、221Bの断線による不良品として選別されるオゾン生成用素子10の数が低減される。そして、オゾン生成用素子10の不良率が、オゾン生成用素子10の出荷前検査工程を導入しなくてもよい程度の許容範囲にまで低減できれば、作業者の負担を軽減できるとともに製造コストの削減も図られる。
 また、比較例2、3に係るオゾン生成用素子9210のように、電極子部9222A、9222Bの線幅が比較例よりも大きいと、電極子部9222A、9222Bの断線を抑制できる。ところが、前述のように、電極子部9222A、9222Bの線幅が大きくなると、その分、オゾン生成用素子9210の温度が上昇し、オゾンの分解が促進されてしまう。その結果、オゾンの生成効率が低下してしまう。従って、比較例3に係るオゾン生成用素子9210の場合、オゾン生成用素子9210を冷却するための冷却機構を設ける必要がある。しかしながら、冷却機構を設ける場合、オゾン生成用素子9210を含めたモジュール全体が大型化してしまう。
 これに対して、本実施の形態に係るオゾン生成用素子10は、比較例2、3に係るオゾン生成用素子9210に比べてオゾンの生成量が多い。即ち、オゾン生成用素子10は、冷却されなくても、冷却機構により冷却されながら動作するオゾン生成用素子9210と同量のオゾンを発生しうる。また、電極子部221A、221Bの断線に起因した放電しない部分を有するものの発生率もオゾン生成用素子9210と同等である。つまり、本実施の形態に係るオゾン生成用素子10は、冷却機構により冷却されなくても冷却されながら動作するオゾン生成用素子9210と同等の性能を有しうるものであるので、冷却機構を備えないオゾン生成用素子10を含めた小型のモジュールを実現できる。
 また、本実施の形態に係るオゾン生成用素子10では、誘電体層12が誘電体基板13の電極21A、21Bが形成された一面を覆っている。これにより、電極21A、21Bが生成されたオゾンに曝されることがないので、電極21A、21Bの劣化が抑制されるという利点がある。
 更に、本実施の形態に係るオゾン生成用素子510、610では、距離W14が距離W12、W13以下である。これにより、比較例1に係るオゾン生成用素子9110に比べて、電極21A、21B間に電圧印加が開始されてから放電が生じるまでの時間が短く、応答性に優れているという利点がある。
(実施の形態2)
 本実施の形態に係るオゾン生成用素子は、電極の形状が実施の形態1に係るオゾン生成用素子10とは相違する。図11に示すように、本実施の形態に係るオゾン生成用素子2010は、誘電体基板13と、一対の電極2021A、2021Bと、充填ビア26A、26Bと、一対の裏面電極(図示せず)と、を備える。このオゾン生成用素子2010も実施の形態1に係るオゾン生成用素子10と同様に、一対の裏面電極に交流電源を接続した状態で使用される。なお、図11において、実施の形態1と同様の構成には同一の符号を付している。また、オゾン生成用素子2010は、図11では図示しないが、実施の形態1で図1および図3を用いて説明したような誘電体層12と裏面電極25A、25Bとを備える。
 一対の電極2021A、2021Bは、図11に示すように、複数(図11では16個)の電極子部2221A、2221Bと、端子電極部2023A、2023Bと、連結部2222A、2222B、2027A、2027Bと、舌片部24A、24Bと、を有する。なお、電極2021A、2021Bが本願発明の第1櫛形電極、第2櫛形電極に相当する。また、端子電極部2023Aが本願発明の第1端子電極部に相当し、端子電極部2023Bが本願発明の第2端子電極部に相当する。
 電極子部2221A、2221Bは、それぞれ長手方向と短手方向とを備える長細形状でありその長手方向をY軸方向としてX軸方向に並んでいる。電極子部2221A、2221Bと、X軸方向で隣接する2つの電極子部2221A、2221Bと、連結部2222A、2222B、2027A、2027Bとから電極子部組2022A、2022Bが構成される。電極子部組2022Aが本願発明の第1電極子部組に相当し、電極子部組2022Bが本願発明の第2電極子部組に相当する。電極子部組2022A、2022Bは、それぞれ複数(図11では8つ)存在し、X軸方向に並んで配置されている。X軸方向で隣り合う2組の電極子部組2022Aの電極子部組2022Aの間に1組の電極子部組2022Bが配置され、X軸方向で隣り合う2組の電極子部組2022Bの間に1組の電極子部組2022Aが配置されている。
 連結部(第1連結部)2222Aは、電極子部組2022Aを構成する各電極子部2221Aの長手方向の一方側である+Y方向(第3方向)の端部と、同じ電極子部組2022Aを構成する他の電極子部2221Aの+Y方向の端部と、を連結している。連結部2222Bは、電極子部組2022Bを構成する各電極子部2221Bの長手方向の他方側である-Y方向(第1方向)の端部と、同じ電極子部組2022Bを構成する他の電極子部2221Bの-Y方向の端部と、を連結している。連結部2222A、2222Bの線幅は、電極子部2221A、2221Bの線幅W11A、W11Bに等しい。なお、電極子部組2022Bとその電極子部組2022BにX軸方向で隣り合う電極子部組2022Aとの間の間隔をW14と定義する。W14は、全て電極子部2221A、2221Bの線幅W11A,W11Bと同じ距離に設定されている。
 連結部(第2連結部)2027Aは、電極子部2221Aと、短手方向の一方側である+X方向(第2方向)または短手方向の他方側である-X方向(第4方向)で隣り合う他の電極子部組2022Aを構成する電極子部2221Aと、を連結する。他の電極子部組2022Aは、複数の電極子部組2022AのうちのX軸方向における両端に位置する2つの電極子部組2022Aを除く残りの電極子部組2022Aに相当する。また、連結部(第2連結部)2027Bは、電極子部組2022Bを構成する電極子部2221Bと、+X方向(第2方向)または-X方向(第4方向)で隣り合う他の電極子部組2022Bを構成する電極子部2221Bと、を連結する。他の電極子部組2022Bは、複数の電極子部組2022BのうちのX軸方向における両端に位置する2つの電極子部組2022Bを除く残りの電極子部組2022Bに相当する。連結部2027A、2027Bの線幅は、電極子部2221A、2221Bの線幅W11A、W11Bに等しい。
 端子電極部2023A、2023Bは、長手方向と短手方向とを備える長細形状でありX軸方向に延びている。端子電極部2023Aは、複数の電極子部組2022Aのうちの+X方向(第2方向)の端に位置する電極子部組2022Aを構成する電極子部2221Aと-X方向(第4方向)の端に位置する電極子部組2022Aを構成する電極子部2221Aとに接続されている。端子電極部2023Bは、複数の電極子部組2022Bのうちの+X方向(第2方向)の端に位置する電極子部組2022Bを構成する電極子部2221Bと-X方向(第4方向)の端に位置する電極子部組2022Bを構成する電極子部2221Bとに接続されている。即ち、端子電極部2023AのX軸方向における両端部は、それぞれ複数の電極子部2221AのうちX軸方向における両端部に位置する電極子部2221Aに接続されている。また、端子電極部2023BのX軸方向における両端部は、それぞれ複数の電極子部2221BのうちX軸方向における両端部に位置する電極子部2221Bに接続されている。
 次に、本実施の形態に係るオゾン生成用素子2010の特徴について前述の比較例1と対比しながら説明する。まず、本実施の形態に係るオゾン生成用素子2010について、放電開始電圧の測定と放電状態の観察とオゾン生成量の測定とを実施した結果について説明する。本実施の形態に係るオゾン生成用素子2010として、図11の距離W11A、W11BおよびW14が50μmに設定されたものを準備した。また、誘電体基板13の形状は、本実施の形態に係るオゾン生成用素子10と同様とした。更に、誘電体基板13上の電極21A、21Bにおける舌片部24A、24Bを除く部分が設けられる領域のX軸方向の長さL21を6mm、Y軸方向の長さL22を3mmとした。
 放電開始電圧の測定並びに放電状態の観察は、実施の形態1で説明した放電開始電圧測定と同様の方法および同様の条件で行った。放電開始電圧の測定では、本実施の形態に係るオゾン生成用素子2010の放電開始電圧は2.5kVであった。また、本実施の形態に係るオゾン生成用素子2010の放電開始電圧のばらつき(3σ)は、0.27kVであった。即ち、本実施の形態に係るオゾン生成用素子2010の放電開始電圧のばらつきは、実施の形態1で説明した比較例1、2、3の放電開始電圧のばらつきに比べて小さいという結果が得られた。また、放電状態の観察において、本実施の形態に係るオゾン発生用素子2010の全ての電極子部2221A、2221B間で、放電により生じるプラズマ発光を観測した。
 オゾン生成量の測定も実施の形態1で説明したオゾン生成量の測定と同様の方法および同様の条件で行った。オゾン生成量の測定では、本実施の形態に係るオゾン生成用素子2010で生成されるオゾン濃度が、実施の形態1と略等しいオゾン濃度であった。
 次に、本実施の形態に係るオゾン生成用素子2010と比較例1に係るオゾン生成用素子9110とで放電開始電圧の測定結果および放電状態の観察結果に差異が生じる理由について説明する。本実施の形態に係るオゾン生成用素子2010では、複数の電極子部組2022A、2022BのうちX軸方向における両端部に配置された電極子部組2022A、2022Bの間で最初に放電が生じると考えられる。-X方向の端部に配置された電極子部組2022A、2022Bは、図12Aに示すように、放電が生じやすい部分の静電容量をC201、C202とすると、端子電極部2023A、2023B間に図12Bに示すような等価回路が接続されたものと看做すことができる。ここで、R211は電極子部2221Bまたは電極子部2221Aの抵抗成分に相当する。従って、本実施の形態に係るオゾン生成用素子2010の場合、端子電極部2023A、2023Bに連続する電極子部2221A、2221B間で生じる放電は、抵抗R211のばらつきの影響を受けない。即ち、端子電極部2023A、2023Bに連続する電極子部2221A、2221B間での放電開始電圧は、抵抗R211のばらつきによらず略一定となる。
 次に、本実施の形態に係るオゾン生成用素子と比較例1に係るオゾン生成用素子9110とについて、交流電圧を印加したときの放電状態を評価した結果について説明する。本実施の形態に係るオゾン生成用素子として、図13Aおよび図13Bに示すようなオゾン生成用素子2510、2610を用いた。なお、比較例1に係るオゾン生成用素子9110は、実施の形態1で説明したオゾン生成用素子9110と同様である。放電状態の評価は、実施の形態1と同様の方法で行った。オゾン生成用素子2510では、図13Aに示すように、互いに隣り合う電極子部組2022Aと電極子部組2022Bとの間の距離(第3距離)W14が、電極子部組2022Aの連結部2027Aと端子電極部2023Aとの間の距離(第4距離)W23に等しい。また、距離W14は、電極子部組2022Bの連結部2027Bと端子電極部2023Bとの間の距離W22に等しい。更に、距離W14は、電極子部組2022Aの連結部2027Aと、電極子部組2022Bの連結部2222Bとの間の距離(第5距離)W13に等しい。また、距離W14は、電極子部組2022Bの連結部2027Bと、電極子部組2022Aの連結部2222Aとの間の距離W12に等しい。
 また、オゾン生成用素子2610では、図13Bに示すように、距離W14が、電極子部組2022Aの連結部2027Aと端子電極部2023Aとの間の距離W23よりも短い。また、距離W14は、電極子部組2022Bの連結部2027Bと端子電極部2023Bとの間の距離W22よりも短い。更に、距離W14は、電極子部組2022Aの連結部2027Aと、電極子部組2022Bの連結部2222Bとの間の距離W13に等しい。また、距離W14は、電極子部組2022Bの連結部2027Bと、電極子部組2022Aの連結部2222Aとの間の距離W12に等しい。また、放電状態の評価に実際に使用したオゾン生成用素子2510、2610は、距離W12、W13、W14が50μm、距離W22、W23が200μm、800μmである。また、オゾン生成用素子2510、2610、9110をそれぞれ50個準備し、それらについて放電状態の評価を実施した。
 放電状態の評価では、オゾン生成用素子2510、2610の電極2021A、2021B間およびオゾン生成用素子9110の一対の電極9121A、9121B間に、電圧振幅値3.0kVの交流正弦波を印加して放電させた。このとき、交流電圧のON/OFF時間の設定は、周期50sec且つオン時間5sec(デューティ比10%)、周期20sec且つオン時間3sec(デューティ比15%)、周期5sec且つオン時間1sec(デューティ比20%)、周期10sec且つオン時間1sec(デューティ比10%)、の4種類に設定した。
 オゾン生成用素子2510、2610、9110について放電状態の評価を行った結果を以下の表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2の印加電圧の時間設定の欄において、「周期」、「Ton」、「Toff」「デューティ比」は、実施の形態1の表1と同様である。また、放電状態の評価結果の欄において、「W22(W23)=W14」は距離W14が距離W22、W23に等しいオゾン生成用素子2510の結果を示し、「W22(W23)>W14」は距離W14が距離W22、W23未満であるオゾン生成用素子2610の結果を示す。「○」、「△」、「×」は、実施の形態1の表1と同様である。
 表2に示す結果から、本実施の形態に係るオゾン生成用素子2510、2610は、周期5~50sec且つ1周期当たりのオン時間が1~5secの交流電圧を繰り返し印加した場合、評価用試料すべてについて放電が生じた。言い換えれば、オゾン生成用素子2510、2610では、電極2021A、2021B間への電圧印加が開始された後、1~5secのオン時間が経過するまでの間に放電が生じた。このことから、オゾン生成用素子2510、2610は、比較例1に係るオゾン生成用素子9110に比べて、電極2021A、2021B間への電圧印加が開始された直後から放電が生じるまでの時間が短いことが判る。即ち、オゾン生成用素子2510、2610は、比較例1に係るオゾン生成用素子9110に比べて、電極2021A、2021B間への電圧印加に対する応答性が優れている。
 また、オゾン生成用素子2610は、周期10sec且つ1周期当たりのオン時間が1secの交流電圧を繰り返し印加した場合、評価用試料すべてについて一部の電極子部組2022A、2022Bの間でのみ放電が生じた。これに対して、オゾン生成用素子2510は、周期10sec且つ1周期当たりのオン時間が1secの交流電圧を繰り返し印加した場合、評価用試料すべてについて全ての電極子部組2022A、2022Bの間で放電が生じた。このことから、オゾン生成用素子2510は、オゾン生成用素子2610に比べて、電極2021A、2021B間への電圧印加に対する応答性が更に優れていることが判る。放電素子は距離が最も近い電極子部組間で放電を行うが、放電が生じると、その影響で周囲が放電しやすい状態となる。距離W22と距離W14が等しい場合、距離W14に対して距離W22と距離W14の和が十分に大きくないため、距離W14だけ離れた部位間で放電が生じた場合に、その影響で距離W22だけ離れた部位間でも放電が生じる。しかし、距離W22だけ離れた部位間は距離W14だけ離れた部位間よりも放電距離が長いため、距離W14だけ離れた部位間での単独の放電よりも応答性が悪い。よって、本実施の形態に係るオゾン生成用素子では、距離W22は距離W12よりも大きい方が望ましい。
 以上説明したように、本実施の形態に係るオゾン生成用素子2010では、複数の電極子部組2022A、2022BのうちX軸方向における両端部に配置された電極子部組2022A、2022Bにおいて、放電開始電圧のばらつきが低減されているので、実施の形態1よりもオゾンの生成量の変動を抑制することができる。
 また、本実施の形態に係るオゾン生成用素子2010は、実施の形態1と同様に、断線した電極子部2221Aおよび電極子部2221Bを電極子部組2022A、2022Bの間で生じる放電に寄与させることができる。よって、電極子部2221A、2221Bの断線に起因したオゾン生成用素子2010のオゾンの生成量の減少が抑制される。
 更に、本実施の形態に係るオゾン生成用素子2610は、周期10sec且つ1周期当たりのオン時間が1secで交流電圧を印加した場合、即ち、最も放電が生じにくい条件下でも、全ての電極子部組2022A、2022Bの間で放電を生じさせることができる。これにより、例えばオゾン生成用素子2610で発生させるオゾンの濃度を、オゾン生成用素子2610の電極2021A、2021B間に印加する電圧ON/OFF時間のデューティ比により高精度に制御することが可能となる。
(変形例)
 以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は前述の各実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、1つの電極子部組を構成する電極子部の数がN個(Nは3以上の整数)であってもよい。この場合、電極は、N(Nは4以上の整数)の倍数個の電極子部を有する。
 電極が3の倍数個の電極子部を有する例について説明する。図14に示す変形例1に係るオゾン生成用素子3010のように、電極3021Aと電極3021Bとがそれぞれ3の倍数個の電極子部221Aと電極子部221Bとを有し、X軸方向で隣接する3つの電極子部221A、221Bから1つの電極子部組3022A、3022Bが構成されるものであってもよい。なお、図14において、実施の形態1と同様の構成については図2と同一の符号を付している。電極子部組3022Aを構成する3つの電極子部221Aの+Y方向の端部は、X軸方向に延びる連結部3222Aを介して連結されている。また、電極子部組3022Bを構成する3つの電極子部221Bの-Y方向の端部も、X軸方向に延びる連結部3222Bを介して連結されている。
 製造不良等に起因して電極子部組3022Aまたは電極子部組3022Bを構成する3つの電極子部221Aまたは電極子部221Bのうちのいずれか2つが断線したとする。この場合、本構成によれば、電極子部221A、221Bの断線した箇所よりも先の部位は、残りの電極子部221A、221Bと連結部3222A、3222Bとを介して端子電極部23A、23Bと電気的に接続されている。従って、断線した電極子部221A、221Bも電極子部組3022A、3022B間の放電に寄与させることができるので、電極子部221A、221Bの断線に起因したオゾン生成用素子3010のオゾンの生成量の減少が抑制される。
 実施の形態1では、連結部222Aが、電極子部組22Aを構成する2つの電極子部221Aの+Y方向の端部同士を連結し、連結部222Bが、電極子部組22Bを構成する2つの電極子部221Bの-Y方向の端部同士を連結している例について説明した。但し、連結部222A、222Bが電極子部組22A、22Bを構成する2つの電極子部221A、221Bを連結する箇所は、電極子部221A、221Bの端部に限定されるものではない。例えば、図15に示す変形例2に係るオゾン生成用素子4010のように、連結部4222A、4222Bが、電極子部組22A、22Bを構成する2つの電極子部221A、221Bの端部以外の部位同士を連結するものであってもよい。なお、図15において、実施の形態1と同様の構成については図2と同一の符号を付している。また、図15に示すオゾン生成素子4010では、連結部4222A、4222Bが、2つの電極子部221A、221Bの中央部よりも先端部側の部位同士を連結しているが、連結位置はこれに限定されるものではない。例えば、連結部4222A、4222Bが、2つの電極子部221A、221Bの中央部同士或いは中央部よりも基端部側の部位同士を連結しているものであってもよい。
 本構成は、例えばオゾン生成用素子4010の製造設備等の仕様に応じて、連結部4222A、4222Bによる2つの電極子部221A、221Bの連結位置を適宜設定することができる。
 実施の形態1では、電極子部組22A、22Bを構成する2つの電極子部221A、221Bが1つの連結部222A、222Bにより連結されている例について説明した。但し、電極子部組22A、22Bを構成する2つの電極子部221A、221Bを連結する連結部222A、222Bの個数は1つに限定されるものではない。例えば、図16に示す変形例3に係るオゾン生成用素子5010のように、電極子部組22A、22Bを構成する2つの電極子部221A、221Bが、3つの連結部5222A、5222Bにより連結されているものであってもよい。
 製造不良等に起因して電極子部組22A、22Bを構成する2つの電極子部221A、221Bのうちの1つについて、3つの連結部5222A、5222Bの間に位置する2箇所が断線したとする。この場合でも、本構成によれば、端子電極部23A、23Bと断線した電極子部221A、221Bの分断された3つの部分とは、残りの1つの電極子部221A、221Bと連結部5222A、5222Bとを介して電気的に接続された状態が維持されている。従って、断線した電極子部221A、221Bも電極子部組3022A、3022B間の放電に寄与させることができるので、電極子部221A、221Bの断線に起因したオゾン生成用素子5010のオゾンの生成量の減少が抑制される。
 なお、図16に示す変形例3では、電極子部組22A、22Bを構成する2つの電極子部2221A、2221Bが3つの連結部5222A、5222Bにより連結されている例について説明したが、連結部の数は、3つに限定されるものではない。例えば電極子部組22A、22Bを構成する2つの電極子部221A、221Bが、4つ以上の連結部により連結されていてもよいし、2つの連結部により連結されていてもよい。
 実施の形態2では、同一の電極子部組2022A、2022Bを構成する2つの電極子部2221A、2221Bの+Y方向または-Y方向の端部同士のみが連結部2222A、2222Bにより連結されている例について説明した。但し、これに限らず、図17に示す変形例4に係るオゾン生成用素子6010のように、同一の電極子部組2022A、2022Bを構成する2つの電極子部2221A、2221Bの+Y方向または-Y方向の端部同士が、連結部2222A、2222Bにより連結され、-Y方向または+Y方向の端部同士が、連結部6028A、6028Bにより連結されていてもよい。
 本構成によれば、例えば電極子部組2022A、2022Bを構成する2つの電極子部2221A、2221Bの+Y方向または-Y方向の端部同士を連結する連結部2222A、2222Bが、複数断線してしても全ての電極子部組2022A、2022Bが放電に寄与しうる。従って、連結部2222A、2222Bの断線に起因したオゾン生成用素子6010のオゾンの生成量の減少が抑制される。
 前述の図14に示す構成の変形例1では、電極子部組3022A、3022Bを構成する3つの電極子部221A、221Bがすべて端子電極部23A、23Bに接続される例について説明したが、これに限らない。例えば、図18に示す変形例5に係るオゾン生成用素子7010のように、端子電極部2023Aの両端部が、複数の電極子部組7022AのX軸方向における両端に位置する電極子部組7022Aに接続され、端子電極部2023Bの両端部が、複数の電極子部組7022BのX軸方向における両端に位置する電極子部組7022Bに接続されるものであってもよい。
 電極子部組7022Aを構成する3つの電極子部2221Aの+Y方向の端部同士が連結部7222Aにより連結され、上記3つの電極子部2221Aのうちの-X方向の2つの電極子部2221Aの-Y方向の端部同士が連結部7028Aにより連結されている。そして、上記3つの電極子部2221Aのうちの+X方向の2つの電極子部2221Aの-Y方向の端部同士は連結されていない。また、電極子部組7022Bを構成する3つの電極子部2221Bの-Y方向の端部同士が連結部7222Bにより連結され、上記3つの電極子部2221Bのうちの+X方向の2つの電極子部2221Bの+Y方向の端部同士が連結部7028Bにより連結されている。そして、上記3つの電極子部2221Bのうちの-X方向の2つの電極子部2221Bの+Y方向の端部同士は連結されていない。
 本構成によれば、複数の電極子部組7022Aにおいて連結部7222Aにおける-X方向の2つの電極子部2221Aの間の部分が断線していても、全ての電極子部組7022Aが放電に寄与しうる。また、複数の電極子部組7022Bにおいて連結部7222Bにおける+X方向の2つの電極子部2221Bの間の部分が断線していても、全ての電極子部組7022Bが放電に寄与しうる。従って、連結部7222A、7222Bの断線に起因したオゾン生成用素子7010のオゾンの生成量の減少が抑制される。
 各実施の形態では、誘電体基板13と誘電体層12とが熱膨張率の略等しい材料から形成される例について説明したが、これに限らず、誘電体基板13と誘電体層12とが熱膨張率の異なる材料から形成されていてもよい。
 各実施の形態では、誘電体層12を備える構成について説明したが、これに限らず、誘電体層12を備えない構成であってもよい。
 各実施の形態では、交流電源31が裏面電極25A、25Bと電気的に接続される構成について説明したが、これに限らず、交流電源31が、裏面電極25A、25Bでなく、誘電体基板13の表面に設けられた電極21A、21Bの一部(例えば舌片部24A、24B)と電気的に接続される構成であってもよい。
 各実施の形態では、電極21A、21Bが充填ビア26A、26Bを介して裏面電極25A、25Bに接続される構成について説明したが、これに限らず、例えば電極21A、21Bが充填ビアを介して誘電体基板13の端面に設けられた取り出し用電極(図示せず)に接続される構成であってもよい。
 実施の形態では、端子電極部23A、23Bがそれぞれ1つの舌片部24A、24Bを介して、各1つの充填ビア26A、26Bに接続される例について説明したが、充填ビアの数は1つに限定されるものではない。例えば図19に示す変形例6に係るオゾン生成用素子8010のように、電極8021A、8021Bの端子電極部8023A、8023Bが、それぞれ2つのランド部8024A、8024Bを介して、充填ビア8026A、8026Bに接続される構成であってもよい。
 変形例6に係るオゾン生成用素子8010は、誘電体基板8013と、一対の電極8021A、8021Bと、充填ビア8026Aと、充填ビア8026Bと、緩衝部8266A、8266Bと、一対の裏面電極(図示せず)と、を備える。このオゾン生成用素子8010も実施の形態2に係るオゾン生成用素子2010と同様に、一対の裏面電極に交流電源を接続した状態で使用される。なお、図19において、実施の形態2と同様の構成には図11と同一の符号を付している。電極8021A、8021Bは、端子電極部8023A、8023B、ランド部8024A、8024Bの他に、複数(図19では16個)の電極子部2221A、2221Bと、連結部2222A、2222B、2027A、2027Bと、を有する。また、オゾン生成用素子8010は、図20に示すように、誘電体基板8013の電極8021Aが設けられる側の主面を覆うように誘電体層8012が設けられている。誘電体層8012の厚さは、例えば25μmに設定される。
 図19に戻って、端子電極部8023Aは、2つのサブ端子電極部8231A、8232Aを有する。サブ端子電極部(第1サブ端子電極部)8231Aは、複数の電極子部組2022Aのうちの-X方向の端に位置する電極子部組2022Aを構成する-X方向側の電極子部2221Aに接続されている。サブ端子電極部(第2サブ端子電極部)8232Aは、複数の電極子部組2022Aのうちの+Y方向の端に位置する電極子部組2022Aを構成する+X方向側の電極子部2221Aに接続されている。
 端子電極部8023Bも、2つのサブ端子電極部8231B、8232Bを有する。サブ端子電極部(第3サブ端子電極部)8231Bは、複数の電極子部組2022Bのうちの+X方向の端に位置する電極子部組2022Bを構成する+X方向側の電極子部2221Bに接続されている。サブ端子電極部(第4サブ端子電極部)8232Bは、複数の電極子部組2022Bのうちの-X方向の端に位置する電極子部組2022Bを構成する-X方向側の電極子部2221Bに接続されている。
 サブ端子電極部8231A、8232Aは、それぞれ誘電体基板8013上に設けられたランド部(第1接続電極部)8024Aを介して、充填ビア(第1充填ビア)8026Aに電気的に接続されている。また、サブ端子電極部8231B、8232Bは、それぞれ誘電体基板8013上に設けられたランド部(第2接続電極部)8024Bを介して、充填ビア(第2充填ビア)8026Bに電気的に接続されている。ランド部8024Aは、充填ビア8026Aを介して誘電体基板8013の2箇所において裏面電極8025Aと電気的に接続されている。また、ランド部8024Bは、充填ビア8026Bを介して、誘電体基板8013の2箇所において裏面電極8025Bと電気的に接続されている。
 誘電体基板8013は、図20に示すように、複数(図20では4つ)の誘電体層132が積層されてなる。複数の誘電体層132の厚さは、例えば160μmに設定される。そして、充填ビア8026Aは、複数の誘電体層132それぞれに厚さ方向に貫通する形で設けられた貫通孔に、導電部材が配されている。充填ビア8026Aは、複数の誘電体層132の積層方向において隣り合う2つの誘電体層132の間に介在するビア接続部8264Aに覆われている。なお、充填ビア8026Bも同様である。サブ端子電極部8231A、8232Aは、それぞれ誘電体基板8013上に設けられたランド部8024Aを介して、複数の誘電体層132のうち最も上側(一方主面側)に位置する誘電体層132に設けられた充電ビア8026Aに電気的に接続されている。また、サブ端子電極部8231B、8232Bは、それぞれ誘電体基板8013上に設けられたランド部8024Bを介して、複数の誘電体層132のうち最も上側(一方主面側)に位置する誘電体層132に設けられた充電ビア8026Bに電気的に接続されている。ビア接続部8264Aは、誘電体層132の厚さ方向に直交する方向に延出しており、積層方向において隣り合う2つの誘電体層132それぞれに設けられた充填ビア8026Aに電気的に接続されている。また、複数の誘電体層132それぞれに設けられた充填ビア8026Aのいずれか1つは、他の充填ビア8026Aのうちの少なくとも1つに対して、誘電体層132の厚さ方向に直交する方向にずれた位置に配置されている。例えば、図20に示すように、下から1、4層目の誘電体層132の充填ビア8026Aは、下から2、3層目の誘電体層132の充填ビア8026Aに対して誘電体層132の厚さ方向に直交する方向へ距離△W1だけずれている。距離△W1は、例えば2200μmに設定される。
 緩衝部(第1緩衝部)8266Aは、ランド部8024Aにおける、誘電体基板8013の厚さ方向において充填ビア8026Aと重なる領域を覆う。また、緩衝部(第2緩衝部)8266Bは、ランド部8024Bにおける、誘電体基板8013の厚さ方向において充填ビア8026Bと重なる領域を覆う。
 変形例6に係るオゾン生成用素子8010は、電極8021A、8021Bの断線の有無を検査することができる。ここで、オゾン生成用素子8010における電極8021A、8021Bの断線の有無の検査方法について説明する。まず、電極8021Aの2つのランド部8024Aのいずれか一方と、電極8021Bの2つのランド部8024Bのいずれか一方との間の静電容量を測定する。静電容量の測定は、例えばLCRメータを使用して行うことができる。次に、2つのランド部8024Aのうちの他方と、2つのランド部8024Bのうちの他方との間の静電容量を測定する。電極8021A、8021Bの両方が断線していない場合、2回の測定それぞれにおいて、電極8021A全体と電極8021B全体との間の静電容量を測定することになる。従って、これら2回の測定それぞれの静電容量の測定値が等しくなる。
 一方、電極8021A、8021Bの少なくとも一方が断線している場合、これら2回の測定それぞれの静電容量の測定値が異なる。例えば、電極8021Aが断線しているとする。この場合、1回目の測定では、2つのランド部8024Aの一方から電極8021Aの断線箇所までの部分と電極8021Bとの間の静電容量を測定し、2回目の測定では、2つのランド部8024Aの他方から電極8021Aの断線箇所までの部分と電極8021Bとの間の静電容量を測定することになる。そうすると、2つのランド部8024Aの一方から電極8021Aの断線箇所までの部分の長さと、2つのランド部8024Aの他方から電極8021Aの断線箇所までの部分の長さと、が互いに異なると、2回の測定それぞれの静電容量の測定結果が互いに異なることになる。従って、これら2回の測定の静電容量の測定値が互いに等しいか異なるかに応じて、電極8021Aにおける断線の有無を判定できる。
 次に、変形例6に係るオゾン生成用素子8010の製造方法の一例について図21を参照しながら説明する。なお、図21は、図19のB-B線におけるオゾン生成用素子8010の断面矢視図に対応する各工程での断面図である。この製造方法では、まず、実施の形態1で説明した製造方法と同様の方法により、誘電体基板8013および誘電体層8012の基となる誘電体シートを形成し、次に、誘電体シートに電極8021A、8021B等の基となる金属ペーストパターンを形成する。その後、誘電体シートを積層してから、誘電体シートの積層体を焼成してオゾン生成用素子8010を作製する。
 まず、実施の形態1で説明した製造方法と同様にして、誘電体層8012、誘電体基板8013の基となる誘電体シート121、131を形成する。次に、実施の形態1で説明した製造方法と同様にして、誘電体基板8013に使用する複数の誘電体シート131に充填ビア8026Aの基となる金属ペースト充填部261Aを形成する。
 続いて、スクリーン印刷技術を利用して、複数の誘電体シート131の厚さ方向の少なくとも一方の主面側から金属ペースト充填部261Aを覆うようにビア接続部8264Aの基となる第3金属ペーストパターン8263Aを形成する。この第3金属ペーストパターン8263Aは、例えばAgペーストから形成される。
 その後、実施の形態1で説明した製造方法と同様に、スクリーン印刷技術を利用して、誘電体基板8013の最上層に配置される誘電体シート131に電極8021Aの基となる第4金属ペーストパターン8121Aを形成し、誘電体基板8013の最下層に配置される誘電体シート131に裏面電極の基となる第5金属ペーストパターン8251Aを形成する。
 続いて、スクリーン印刷技術を利用して、第4金属ペーストパターン8121Aにおける、誘電体シート131の厚さ方向において金属ペースト充填部261Aと重なる領域を覆うように、ガラスペーストパターン8265Aを形成する。このガラスペーストパターンは、緩衝部8266Aの基となる。ガラスペーストパターン8265Aは、CaO-B-Al-SiO等の酸化物を含むガラス材料から形成されている。そして、このガラスペーストパターン8265Aは、焼成温度900℃で焼成する場合、誘電体シート121、131に比べて、早く焼結するという性質を有する。
 その後、複数の誘電体シート131を積層するとともに最上部に配置される誘電体シート131上に誘電体層8012の基となる誘電体シート121を積層する。このとき、複数の誘電体シート131それぞれの金属ペースト充填部261Aのいずれか1つが、他の金属ペースト充填部261Aのうちの少なくとも1つに対して、誘電体シート131の厚さ方向に直交する方向にずれた位置に配置される。例えば、図21に示すように、下から1、4層目の誘電体シート131の金属ペースト充填部261Aは、下から2、3層目の誘電体シート131の金属ペースト充填部261Aに対して誘電体シート131の厚さ方向に直交する方向へ距離△W2だけずれている。この距離△W2は、完成後のオゾン生成用素子8010の距離△W1に基づいて設定される。
 次に、圧着機により誘電体シート121、131を圧着し積層体を得る。次に、得られた積層体を焼成温度900℃で焼成する。これにより、図20に示すように、誘電体シート121、131が焼結して誘電体層8012、132が形成される。また、金属ペースト充填部261A、第3金属ペーストパターン8263A、第4金属ペーストパターン8121Aおよび第5金属ペーストパターン8251Aが焼結して、充填ビア8026A、ビア接続部8264A、電極8021Aおよび裏面電極8025Aが形成される。
 続いて、前述の電極8021A、8021Bの断線の有無の検査を実施する。その後、スクリーン印刷技術を利用して、充填ビア8026Aに対応する裏面電極を覆うように第6金属ペーストパターン(図示せず)を形成する。また、スクリーン印刷技術を利用して、充填ビア8026Bに対応する裏面電極を覆うように第7金属ペーストパターン(図示せず)を形成する。その後、第6金属ペーストパターンおよび第7金属ペーストパターンを焼成することにより、充填ビア8026Aに対応する裏面電極同士が電気的に接続され、充填ビア8026Bに対応する裏面電極同士が電気的に接続されたオゾン生成用素子8010が完成する。
 本構成によれば、電極8021A、8021Bの端子電極部8023A、8023Bが、それぞれ2つのランド部8024A、8024Bを介して、充填ビア8026A、8026Bに接続されている。これにより、電極8021A、8021Bの断線の有無を検出することができるので、オゾン生成用素子8010の不良品の流出が抑制される。
 ところで、変形例6に係るオゾン生成用素子8010の製造方法では、前述の積層体の焼成時における金属ペースト充填部261Aと誘電体シート131の焼結速度および収縮量の違いから、充填ビア8026A、8026Bの端部が誘電体基板8013の主面から突出した状態となるおそれがある。この場合、誘電体層8012の厚さがある程度薄い場合(例えば誘電体層8012の厚さが13μmであり、充填ビア8026A、8026Bおよびビア接続部8264の合計の長さ△W3が約640μmの場合)、ランド部8024A、8024Bにおける充填ビア8026A、8026Bと重なる領域が隆起して、誘電体層8012が突き破られる。これに対して、本変形例に係るオゾン生成用素子8010の製造方法では、第4金属ペーストパターン8121Aにおける、誘電体シート131の厚さ方向において金属ペースト充填部261Aと重なる領域を覆うように、ガラスペーストパターン8265Aを形成する。そして、前述の積層体の焼成過程において、ガラスペーストパターンが焼結して、ランド部8024A、8024Bにおける充填ビア8026A、8026Bと重なる領域を覆う緩衝部8266A、8266Bが形成される。これにより、前述の積層体の焼成過程において、充填ビア8026A、8026Bの端部の誘電体基板8013の主面からの突出量が低減され、ランド部8024A、8024Bにおける充填ビア8026A、8026Bと重なる領域の隆起量が低減される。従って、ランド部8024A、8024Bが隆起して誘電体層8012が突き破られることが抑制される。
 また、実施の形態1で説明した製造方法では、複数の誘電体シート131それぞれの金属ペースト充填部261Aが誘電体シート131の厚さ方向に直交する方向において揃っている。これに対して、変形例6に係るオゾン生成用素子8010は、複数の誘電体層132それぞれに設けられた導電部262Aのいずれか1つが、他の導電部262Aのうちの少なくとも1つに対して、誘電体層132の厚さ方向に直交する方向にずれている。そして、オゾン生成用素子8010の製造方法において、複数の誘電体シート131それぞれの金属ペースト充填部261Aのいずれか1つが、他の金属ペースト充填部261Aのうちの少なくとも1つに対して、誘電体シート131の厚さ方向に直交する方向にずれた位置に配置される。これにより、実施の形態1で説明したオゾン生成用素子10に比べて、前述の積層体の焼成後における充填ビア8026A、8026Bの端部の誘電体基板8013の主面からの突出量が低減される。
 実施の形態1に係るオゾン生成用素子10の製造方法は、前述の実施形態で説明した製造方法に限定されるものではない。例えば予め誘電体シート131を積層したものを焼成することにより誘電体基板13を準備しておく方法であってもよい。この場合、準備した誘電体基板13の上面に電極21A、21Bを形成し、その後、誘電体基板13の上面にガラスペーストを印刷することにより誘電体層12を形成するものでもよい。或いは、第1金属ペーストパターン1021A、1021B等が形成された誘電体シート131と金属ペースト充電部261Aが形成された誘電体シート131を積層して焼成することにより、電極21A、21Bが設けられた誘電体基板13を準備する方法でもよい。この場合、準備した電極21A、21Bが設けられた誘電体基板13の上面に誘電体層12を別途形成する。
 以上、本発明の実施の形態および変形例(なお書きに記載したものを含む。以下、同様。)について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、実施の形態および変形例が適宜組み合わされたもの、それに適宜変更が加えられたものを含む。
 本出願は、2016年3月9日に出願された日本国特許出願特願2016-045477号並びに2016年10月31日に出願された日本国特許出願特願2016-213081号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願2016-045477号並びに日本国特許出願特願2016-213081号の明細書、特許請求の範囲および図面全体を参照として取り込むものとする。
10,510,610,2010,2510,2610,3010,4010,5010,6010,7010,8010:オゾン生成用素子、12,132,8012:誘電体層、13,8013:誘電体基板、21A,21B,2021A,2021B,3021A,3021B,4021A,4021B,5021A,5021B,6021A,6021B,7021A,7021B,8021A,8021B:電極、22A,22B,2022A,2022B,3022A,3022B,7022A,7022B:電極子部組、23A,23B,2023A,2023B,8023A,8023B:端子電極部、24A,24B:舌片部、25A,25B,8025A:裏面電極、26A,26B,8026A,8026B:充填ビア、31:交流電源、121,131:誘電体シート、131A,131B:コンタクトホール、132A:貫通孔、221A,221B,2221A,2221B:電極子部、222A、222B,2027A,2027B,2222A,2222B,3222A,3222B,4222A,4222B,5222A,5222B,6028A,6028B,7027A,7027B,7028A,7028B,7222A,7222B:連結部、251A:第2金属ペーストパターン、261A:金属ペースト充電部、1021A,1021B:第1金属ペーストパターン、8024A,8024B:ランド部、8121A:第4金属ペーストパターン、8231A,8232A,8231B,8232B:サブ端子電極部、8251A:第5金属ペーストパターン、8263A:第3金属ペーストパターン、8264A:ビア接続部、8265A:ガラスペーストパターン、8266A,8266B:緩衝部、R1,R211:抵抗

Claims (15)

  1.  誘電体基板と、
     前記誘電体基板の一方主面に設けられた第1櫛形電極と第2櫛形電極とを備え、
     前記第1櫛形電極は、第1端子電極部と、前記第1端子電極部と交差する複数の第1電極子部組とを有し、
     前記第2櫛形電極は、第2端子電極部と、前記第2端子電極部と交差する複数の第2電極子部組とを有し、
     前記第1電極子部組と前記第2電極子部組とは一方向に交互に並ぶように配置されており、
     前記第1電極子部組及び前記第2電極子部組は、それぞれ、
     複数の電極子部と、
     前記複数の電極子部同士を連結する少なくとも1つの第1連結部と、を有する、
     オゾン生成用素子。
  2.  前記第1連結部は、同一の第1電極子部組における複数の電極子部の前記第1端子電極部とは反対方向の端部同士、同一の第2電極子部組における複数の電極子部の前記第2端子電極部とは反対方向の端部同士を連結している、
     請求項1に記載のオゾン生成用素子。
  3.  前記第1櫛形電極の電極子部の前記第1端子電極部とは反対方向の端部は、前記第2端子電極部から離間して配置され、
     前記第2櫛形電極の電極子部の前記第2端子電極部とは反対方向の端部は、前記第1端子電極部から離間して配置され、
     前記第1電極子部組と隣り合う前記第2電極子部組との間の第1距離は、前記第1櫛形電極の電極子部の前記第1端子電極部とは反対方向の端部と前記第2端子電極部との間の第2距離以下である、
     請求項2に記載のオゾン生成用素子。
  4.  前記第1端子電極部は、前記複数の第1電極子部組のうちの前記一方向における一端に位置する第1電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、前記一方向における他端に位置する第1電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、に接続され、
     前記第2端子電極部は、前記複数の第2電極子部組のうちの前記一方向における一端に位置する第2電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、前記一方向における他端に位置する第2電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、に接続され、
     前記第1電極子部組は、前記複数の第1電極子部組のうちの前記一方向における両端に位置する2つの第1電極子部組を除く他の第1電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、隣り合う他の第1電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、を連結する第2連結部を更に有し、
     前記第2電極子部組は、前記複数の第2電極子部組のうちの前記一方向における両端に位置する2つの第2電極子部組を除く他の第2電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、隣り合う他の第2電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部と、を連結する第2連結部を更に有する、
     請求項1に記載のオゾン生成用素子。
  5.  互いに隣り合う前記第1電極子部組と前記第2電極子部組との間の第3距離は、前記第1電極子部組の前記第2連結部と前記第1端子電極部との間の第4距離以下である、
     請求項4に記載のオゾン生成用素子。
  6.  前記第1連結部は、同一の第1電極子部組における複数の電極子部の前記第1端子電極部とは反対方向の端部同士、同一の第2電極子部組における複数の電極子部の前記第2端子電極部とは反対方向の端部同士を連結し、
     前記第3距離は、前記第1電極子部組の前記第2連結部と前記第2電極子部組の前記第1連結部との間の第5距離以下である、
     請求項5に記載のオゾン生成用素子。
  7.  前記第1端子電極部は、
     前記複数の第1電極子部組のうちの前記一方向における一端に位置する第1電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部に接続される第1サブ端子電極部と、
     前記複数の第1電極子部組のうちの前記一方向における他端に位置する第1電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部に接続される第2サブ端子電極部と、を有し、
     前記第2端子電極部は、
     前記複数の第2電極子部組のうちの前記一方向における一端に位置する第2電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部に接続される第3サブ端子電極部と、
     前記複数の第2電極子部組のうちの前記一方向における他端に位置する第2電極子部組を構成する少なくとも1つの電極子部に接続される第4サブ端子電極部と、を有する、
     請求項4から6のいずれか1項に記載のオゾン生成用素子。
  8.  前記電極子部の線幅は、100μm未満である、
     請求項1から7のいずれか1項に記載のオゾン生成用素子。
  9.  前記第1距離は、100μm未満であり、
     前記第2距離は、200μm以上である、
     請求項3に記載のオゾン生成用素子。
  10.  前記第3距離は、100μm未満であり、
     前記第4距離は、200μm以上である、
     請求項5に記載のオゾン生成用素子。
  11.  前記誘電体基板の前記一方主面を覆う誘電体層を更に備える、
     請求項1から10のいずれか1項に記載のオゾン生成用素子。
  12.  前記第1電極子部組を構成する複数の電極子部は、前記第1端子電極部に連なり、
     前記第2電極子部組を構成する複数の電極子部は、前記第2端子電極部に連なっている、
     請求項1から11のいずれか1項に記載のオゾン生成用素子。
  13.  前記誘電体基板は、互いに積層された複数の誘電体層を有し、
     前記複数の誘電体層それぞれに厚さ方向に貫通する形で設けられた充填ビアと、
     前記複数の誘電体層の積層方向において隣り合う2つの誘電体層の間に介在し前記誘電体層の厚さ方向に直交する方向に延出するとともに、前記2つの誘電体層それぞれに設けられた充填ビアに電気的に接続されるビア接続部と、を有し、
     前記複数の誘電体層それぞれに設けられた充填ビアのいずれか1つは、他の充填ビアのうちの少なくとも1つに対して、前記誘電体層の厚さ方向に直交する方向にずれている、
     請求項1から12のいずれか1項に記載のオゾン生成用素子。
  14.  前記第1端子電極部は、前記誘電体基板の一方主面に設けられた第1接続電極部を介して、前記複数の誘電体層のうち最も前記一方主面側に位置する誘電体層に設けられた第1充填ビアに電気的に接続され、
     前記第2端子電極部は、前記誘電体基板の一方主面に設けられた第2接続電極部を介して、前記複数の誘電体層のうち最も前記一方主面側に位置する誘電体層に設けられた第2充填ビアに電気的に接続され、
     前記第1接続電極部における、前記誘電体基板の厚さ方向において前記第1充填ビアと重なる領域を覆う第1緩衝部と、
     前記第2接続電極部における、前記誘電体基板の厚さ方向において前記第2充填ビアと重なる領域を覆う第2緩衝部と、を更に備える、
     請求項13に記載のオゾン生成用素子。
  15.  請求項1から14のいずれか1項に記載のオゾン生成用素子と、
     前記第1櫛形電極と前記第2櫛形電極の間に交流電圧を印加する交流電源と、を備える、
     オゾン生成装置。
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