JPH076856A

JPH076856A - オゾン発生用コロナ放電器

Info

Publication number: JPH076856A
Application number: JP5247577A
Authority: JP
Inventors: Yuji Aso; 雄二麻生; Toshiya Watabe; 俊也渡部; Eiichi Kojima; 栄一小島
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1995-01-10
Also published as: JP2606785B2; JPH06211504A

Abstract

(57)【要約】【目的】非常に微小量（例えば、流量100ｌ／分の空気
流中０.２ｐｐｍ）のオゾンを長期間にわたり安定して
高精度で発生させることの可能なオゾン脱臭に適したコ
ロナ放電器を提供することを目的とする。【構成】コロナ放電器の誘電体基板（52）を形成するア
ルミナ系セラミックのＣａＯ含有量を約０.９〜１.１重
量％にしたことを特徴とする。【効果】誘電体基板の焼結密度が高まる。電極を形成す
るメタライズ層と誘電体層との接合強度が増強される。
メタライズ層内部のボイド放電や、メタライズ層と誘電
体層との界面のボイド放電が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は、脱臭用のオゾナイザー
（オゾン発生器）として使用可能なコロナ放電器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】トイレットや台所のような悪臭発生源の
ある居住空間をオゾンにより脱臭して快適な生活環境を
実現するため、オゾナイザーが使用されている。オゾナ
イザーはコロナ放電によりオゾンを人工的に発生させる
もので、悪臭成分として硫化水素を例に取れば、オゾン
による脱臭反応は次のように行われる。

【０００３】Ｈ₂Ｓ＋３Ｏ₃ → ＳＯ₂ ＋Ｈ₂Ｏ＋３Ｏ₂ オゾナイザーの歴史は今から百年以上も前に遡るもの
で、その原型は１８５７年に開発された“ジーメンス
管”に見ることができる。ジーメンス管は空気通路が形
成されたガラスの二重管を備えてなり、この空気通路に
は乾燥空気が循環されるようになっている。ガラス管の
中央には棒状の内側電極が配置してあり、ガラス管を囲
繞するケーシングは外側電極として使用される。これら
の電極間に交番高電圧を印加すると、二重ガラス管内の
空気通路を横切ってコロナ放電の形の無声放電が発生
し、酸素をオゾンに変換する。ジーメンス管において
は、コロナ放電はガラス管の内側表面に沿って広がって
生起するもので、この現象は“沿面放電”として知られ
ている。沿面放電は、ガラス管が電極間の絶縁バリヤー
として作用し、電子のなだれからなる放電柱をガラス管
表面に沿って分散させることに因るものと考えられてい
る。

【０００４】最近のオゾナイザーは、固体デバイス製造
技術を用いて製造されることが多く、従って、電極は平
らに形成するのが一般的である。しかし、作動原理は前
述したジーメンス管と異なるところがない。

【０００５】例えば、特開昭60-157183号の第２図およ
び特開昭61-231573号に記載されたコロナ放電器は、
“対向電極型”とも言うべきもので、本出願の図１に図
解したように、対向配置された１対の平面電極を備えて
いる。内部電極１０はアルミナ系誘電性セラミック材料
からなる基板１２に埋め込んであり、基板の表面にはタ
ングステン・ペースト印刷などのメタライズ技術により
外部電極１４が形成してある。電源１６により電極間に
高周波電圧を印加すると、図１に示したように、電極１
０と１４との間には誘電体層およびエアギャップを横切
って電界が発生する。電界は等電位面２０（細実線）に
垂直な電気力線１８（破線）に沿って作用するものと考
えることができる。外部電極１４が内部電極１０より狭
く、その結果、等電位面２０は図の如く上方に湾曲する
ので、電界の一部はエアギャップを横切ることになる。
エアギャップに加わる電圧がエアギャップの絶縁破壊電
圧を超えると、エアギャップにおいて空気の絶縁破壊が
起こり、図１に太線２２で示したように電気力線に沿っ
て放電が起こる。コロナ放電は、相次いで発生する多数
の個々の放電柱の集合として観測されるもので、前述し
た沿面放電現象により、誘電体基板の表面に沿って若干
の広がりを呈する。

【０００６】図１に示した対向電極型オゾナイザーの問
題点は、外部電極への電気結線部の耐久性が充分でない
ことである。即ち、対向電極型においては、電源１６か
らのリード線の一方を外部電極の上方に配置すると共
に、リード線端部をハンダ付けなどにより外部電極１４
の表面に接合する必要があるが、リード線とハンダ付け
部は外部電極上方のオゾンに富んだ領域に位置するの
で、オゾンによって容易に酸化され、劣化する。さら
に、外部電極自体もオゾンに侵される。

【０００７】特開昭64-33004号および特開平1-246104号
には、外部電極が保護層で被覆された対向電極型のオゾ
ナイザーが開示されている。セラミックからなるこの保
護層は、外部電極を酸化から保護するという利点がある
が、リード線とハンダ付け部の劣化を防止できないとい
う点では変わりがない。

【０００８】特開昭58-108559号および米国特許4、783、7
16号には、誘電体層中に１対の内部電極を並置してなる
コロナ放電器が記載されている。このコロナ放電器の断
面を本出願の図２に示す。この構造の利点は、内部電極
が並置されているので、リード線をオゾン・リッチ領域
から離して装置の下側に配置できることである。従っ
て、リード線がオゾンによる化学的侵食を受けることが
ない。しかし、この放電器は実用化されていないようで
ある。これは、電極２４と２６とが横方向に離間されて
おり、電極２４と２６との間に発生する電界の大部分は
図２に示したように誘電体層中に閉じ込められるので、
コロナ放電を発生させるに充分な強さの電界をエアギャ
ップを横切って発生させるのが困難であり、その結果、
オゾン発生量が充分でないことによるものと考えられ
る。

【０００９】特開昭60-157183号の第４図から第８図に
開示された固体放電装置においては、並置された１対の
内部電極の上に中間電極が部分的に重ねてあり、交番電
圧は１対の内部電極間に印加されるようになっている。
同様の放電装置は特開昭62-51463号の第３図から第１３
図および特開平3-190077号の第１図から第４図に開示さ
れている。これらの放電装置の断面構造を本出願の図３
に掲載する。図３から分かるように、中間電極２８は内
部電極３０および３２と夫々部分的に重なり合っている
ので、内部電極３０と３２との間に電圧が印加された時
には、この中間電極２８は内部電極３０と３２とを互い
に電気容量的に結合する浮動電極として作用する。従っ
て、電界は、図示したように、一方において浮動電極２
８と内部電極３０との間に形成されると共に、他方にお
いて浮動電極２８と内部電極３２との間に形成される。
その結果、等電位面は図１の場合と同様に上方に湾曲
し、電気力線は図２の構造に比べて遥かに高くエアギャ
ップの方に持ち上げられることになるので、電極２８と
３０との間、および、電極２８と３２との間のエアギャ
ップにはより強力なコロナ放電が発生する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、オゾナイザ
ーを利用した脱臭技術には、先ず、脱臭力が大きいこと
が要求される。従って、オゾナイザーには、脱臭に必要
な充分な量のオゾンを発生させることができることが要
求される。

【００１１】しかし、オゾンは特有の臭いを有すると共
に、濃度が高い場合には呼吸器系に悪影響を与える。従
って、オゾン脱臭装置から放出される処理済みの空気に
はオゾンが残存していないことが望ましい。このため、
オゾナイザーを作動させる際には、実開平1-128822号に
記載されているように、オゾン分解触媒を併用すること
が好ましい。オゾン分解触媒は、ＴｉＯ₂やＭｎＯなど
を例えばハニカム構造の多孔質担体に担持させたもの
で、脱臭装置の空気通路内に配置され、その上流にオゾ
ナイザーが配置される。悪臭を含んだ空気をファンによ
って循環させ、発臭物質を触媒表面に捕捉させると共
に、オゾナイザーに高周波電圧を印加してコロナ放電を
生起させ、オゾンを人工的に発生させる。発生したオゾ
ンはオゾン分解触媒に接触すると酸素分子と活性酸素原
子に分解され、活性酸素原子は触媒に捕捉された発臭物
質を酸化して無臭の物質に転換する。オゾン分解触媒
は、また、余剰オゾンを次のように無害な酸素に分解す
るという役割も果たす。

【００１２】２Ｏ₃ → ３Ｏ₂ ところで、脱臭装置をできるだけ小型化したいという要
請を考慮すれば、必ずしも充分な量のオゾン分解触媒を
脱臭装置に充填できるとは限らないので、オゾン分解触
媒の効率は通常は約９０％程度に留まるのが実情であ
る。その場合には、オゾナイザーで生成されたオゾンの
約１０％は、分解されることなく、残存オゾンとして周
囲の空気中に放出されることになる。本発明者の知見に
よれば、人間の呼吸器系は、100ｌ／分の流量で流れる
空気流中の僅かに０.０２ｐｐｍの残存オゾンを感知す
ることができるので、この観点からは、残存オゾンを
０.０２ｐｐｍ以下に抑えることが好ましい。従って、
オゾン分解触媒の効率を９０％と仮定した場合には、残
存オゾンの量を知覚可能な０.０２ｐｐｍ以下に抑える
ためには、オゾナイザーのオゾン発生量は流量100ｌ／
分の空気流中０.２ｐｐｍ以下にすることが望ましい。

【００１３】従って、生活環境で使用される脱臭用オゾ
ナイザーには、第１に、例えば100ｌ／分の流量の空気
流中僅かに０.２ｐｐｍという非常に微小量のオゾン
を、しかも高精度で発生させることができなければなら
ないという品質が要求される。高精度のオゾン発生量が
要求されるのは、オゾン発生量が所望量より少なすぎれ
ば、脱臭力が不充分となるからである。

【００１４】また、オゾン脱臭装置は脱臭力が長期間持
続するものでなければならない。従って、オゾナイザー
には、第２に、長年にわたって微小量のオゾンを高精度
で発生させ続けることができることが要求される。特
に、トイレットのような環境では、オゾナイザーは塩酸
などを含有する洗剤やアンモニアなどによる侵食を受け
るので、充分な耐環境性能を備えていることが望まし
い。

【００１５】しかしながら、タングステン・ペーストの
メタライズからなる固体デバイス製造技術によって製造
されるコロナ放電装置（図１から図３に示した従来技術
のコロナ放電装置も含む）に共通する問題点は、作動に
伴いオゾン発生量が不安定になるということである。即
ち、電極を形成するメタライズ層の内部で発生するボイ
ド放電により、電極の抵抗が局部的に増大し、その領域
での放電開始電圧が上昇する。また、ボイド放電は誘電
体層の内部でも発生し、誘電体層の絶縁耐力を低下さ
せ、誘電体層の絶縁破壊を招く。さらに、メタライズ層
と誘電体層との境界で発生するボイド放電は、誘電体層
のボイドに発達し、同様に絶縁破壊を発生させる。これ
らの結果、沿面放電に局部的な欠損が生じたり、コロナ
放電が局部的又は全体的に点滅放電となったりし、オゾ
ン発生量が不安定となる。

【００１６】また、図１および図３に示したような露出
した電極を備えたコロナ放電器においては、電極は発生
したオゾンによる化学的な攻撃を受けるだけでなく、コ
ロナ放電による電気的な攻撃を受けるので、次第に酸化
すると共に、さらにスパッタリングによっても損傷す
る。その結果、電極の電気抵抗が経時的に増大し、コロ
ナ放電を誘起させるに必要な放電開始電圧が上昇する。
コロナ放電装置を所定の常規運転電圧で作動させる場合
には、放電開始電圧の経時的上昇に伴いコロナ放電は次
第に弱まり、或いは部分的に欠如し、終には必要な量の
オゾンを発生しなくなる。このように、使用に伴いオゾ
ン発生量が経時的に減少するという問題がある。

【００１７】本発明の目的は、所望の非常に微小な管理
された量のオゾンを、長期間にわたり安定して、高精度
で発生させることの可能な、オゾン脱臭に適したコロナ
放電器を提供することである。

【００１８】

【発明の構成】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、固
体デバイス製造技術（セラミック形成材料のグリーンシ
ートにタングステンペーストなどの導電性ペーストの電
極パターンを印刷した後、焼成することからなる）によ
りセラミックの誘電体基板に電極を形成してなるオゾン
発生用コロナ放電器において、誘電体基板を形成するセ
ラミックの組成を最適化することにより、上記目的を達
成しようというものである。本発明者の研究によれば、
誘電体基板を形成する誘電体セラミックの焼結密度、電
極を形成するメタライズ層のボイド、および、メタライ
ズ層と誘電体セラミックとの接合強度は、誘電体セラミ
ックのＣａＯ含有量に左右されることが判った。本発明
は、誘電体基板を形成するアルミナ系セラミックのＣａ
Ｏ含有量を約０.９〜１.１重量％にしたことを特徴とす
るものである。

【００１９】誘電体セラミックのＣａＯ含有量を上記範
囲にすることにより、グリーンシート焼成の際には充分
な量のガラス分が生成される。生成したガラス分は、誘
電体セラミックの焼結密度を高め、誘電体基板の絶縁耐
力を増強する。また、メタライズ層と誘電体層との境界
に含浸したガラスは、両者間の接合強度を高める。さら
に、生成したガラス分は電極を形成するメタライズ層の
金属粒子間にも含浸し、メタライズ層のボイドを充填す
るので、電極内部のボイド放電が防止される。ＣａＯ含
有率が約０.９％よりも少ない時にはムライト（２Ｓｉ
Ｏ₂・３Ａｌ₂Ｏ₃）が生成し、約１.１％を超えるとアノ
ーサイト（ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）が生成し、
いづれの場合にもガラス分を形成するためのＳｉＯ₂を
消費するので、ガラスの形成が不充分となり、ボイド放
電を招くと共に、誘電体層の絶縁耐力を低下させる。

【００２０】本発明の上記特徴や効果、ならびに、他の
特徴や利点は、以下の実施例の記載に従い更に明らかと
なろう。

【００２１】

【実施例】先ず、図４から図７を参照することにより、
本発明のコロナ放電器の好適な実施例の構造と作動の概
要を説明する。図４から図６に示したように、コロナ放
電器５０はアルミナ系セラミックの誘電体材料からなる
基板５２を備え、この基板の内部には１対の内部平面電
極５４と５６が配置されている。夫々の内部電極５４お
よび５６は、コロナ放電に関与する例えば矩形の内側部
分５８と、円形のターミナル部分６０とを備え、これら
の部分は細長い連結部６２によって電気接続されてい
る。誘電体基板５２の上面には丸い両端を有する外部電
極６４が配置してある。この外部電極６４は内部電極５
４および５６の夫々の内側部分５８と部分的に重なるよ
うに位置決めしてあり、外部電極６４と内部電極５４お
よび５６との間には誘電体層６６が介在させてある。理
解を容易にするため図面では誇張してあるが、誘電体層
６６の有効厚さＤは好ましくは約２５−７５μｍであ
り、この厚さは内部電極５４と５６との間の距離（約１
ｍｍ）よりも極めて小さい。外部電極６４は、好ましく
は、アルミナ系セラミックからなる保護層６８によって
被覆されており、この保護層の厚さは好ましくは約７−
２０μｍである。

【００２２】図５に示したように、基板５２を貫ぬいて
１対の金属導体７０および７２が配置してあり、それら
の一端は内部電極５４および５６のターミナル部分６０
に夫々電気接続してある。導体７０および７２の他端は
基板５２の下面に設けた１対の端子７４および７６に夫
々接続してある。

【００２３】使用時には、図５に示したように、コロナ
放電器５０はリード線７８および８０により高周波電源
８２に接続され、内部電極５４と５６との間に高周波電
圧が印加される。外部電極６４は内部電極５４および５
６と部分的に重なっており、外部電極と内部電極との間
には誘電体層６６が介在しているので、一方において外
部電極６４と内部電極５４との間に電気容量が誘起され
ると共に、他方において外部電極６４と内部電極５６と
の間に電気容量が誘起され、外部電極６４は内部電極５
４と５６とを電気容量的に結合する浮動電極として作用
する。従って、浮動電極６４と夫々の内部電極５４およ
び５６との間に交番電界が形成され、浮動電極と内部電
極との間のエアギャップには図５および図６に円弧状の
矢印で示したようにコロナ放電が誘起される。

【００２４】コロナ放電は、浮動電極６４が内部電極５
４および５６と重なる輪郭に沿って発生する。浮動電極
は内部電極５４および５６と夫々別々に重なっており、
図示した実施例では浮動電極６４の両端は図７からよく
分かるように丸くなっているので、コロナ放電は別々の
２つのＵ字形の領域に沿って起こる。セラミック保護層
６８があるので、コロナ放電は図７に斜線で示したよう
に保護層６８の表面に沿ってやゝ広がった沿面放電とな
る。コロナ放電器５０が発生するオゾンの量は沿面放電
の表面積にほぼ比例し、故に、浮動電極６４が内部電極
５４および５６と重なる輪郭の長さ（沿面放電長）に比
例する。従って、浮動電極６４の長さを適切に設定する
ことにより、コロナ放電器５０のオゾン発生量を極めて
高精度に管理することができる。従って、本発明のコロ
ナ放電器５０は、微小な量のオゾンを高精度で発生させ
るに適している。

【００２５】次に、図８および図９の流れ図を参照しな
がら本発明のコロナ放電器５０の製造方法を説明する。

【００２６】先ず、アルミナ系のセラミック形成誘電体
材料のスラリーを調整する。スラリーは、焼成後の組成
（重量％）が、Ａｌ₂Ｏ₃約９０〜９４％、ＳｉＯ₂約４
〜８％、ＣａＯ約０.９〜１.１％、ＭｇＯ約０.５〜０.
９％となるように調整する。このスラリーを用いてドク
ター・ブレード法などによりグリーンシートを製作す
る。次に、グリーンシートを穿孔して、導電体７０およ
び７２（図５）を配置するための１対のスルーホール８
４を形成し、粉末状タングステンなどを含有する導電性
ペースト８６をスクリーン印刷などの印刷技法によりス
ルーホールに充填する。ペーストを乾燥させた後、同様
の導電性ペーストを用いて、内部電極５４および５６用
の電極パターン８８と端子７４および７６用の端子パタ
ーン９０を、スルーホールに充填したペースト８６に接
触するように、グリーンシートの表裏に夫々印刷する。
グリーンシートの裏面には、後述する電気ヒーター用の
端子パターン９２を同時に印刷しておくのが好ましい。
ペーストを乾燥させたならば、グリーンシートをホット
プレスでプレスし、表面を平滑化する。

【００２７】次に、グリーンシートと同様の組成を有す
るセラミック形成誘電体材料のペーストを用いて、誘電
体層６６をスクリーン印刷する。乾燥後、外部浮動電極
６４用の電極パターン９４を導電性ペーストにより誘電
体層６６の上に印刷し、再び乾燥させる。次に、アルミ
ナ・ペーストをスクリーン印刷することにより保護層６
８を形成する。保護層６８を形成するためには、誘電体
層６６を形成するペーストと同じペーストを用いること
ができる。乾燥後、還元性雰囲気で焼成し、コロナ放電
器の中間製品９６を得る。リード線のハンダ付けを容易
にするため、好ましくは端子７４、７６、９２をニッケ
ルでメッキする。

【００２８】好ましくは、このように製作したコロナ放
電器の中間製品９６の内部電極５４と５６との間に高周
波電圧を短時間の間だけ印加して暫定的にコロナ放電を
発生させることにより中間製品のならし運転を行い、保
護層６８を改質する。ならし運転を行ったならば、チッ
プ抵抗９７などからなる電気ヒーターを基板５２に実装
し、ヒーター端子９２に接続する。電気ヒーター９７を
設けるのは、コロナ放電器の非作動時に水分が基板に凝
結するのを防止し、多湿の環境においてもコロナ放電器
のオゾン発生量が一定に維持されるようにするためであ
る。最後にリード線を夫々の端子に接続した後、電気接
続部を絶縁コーティングで封止し、コロナ放電器の最終
製品５０を得る。実験例約99.5％のＡｌ₂Ｏ₃を含有する高純度アルミナ粉末859
重量部と、約98.6％のカオリナイトを含有するカオリン
122重量部と、12重量部のＭｇＣＯ₃と、7重量部のＣａ
ＣＯ₃と、700重量部の水とを混合し、この混合物を平均
粒径が約３μｍになるまでアルミナ・ボールミルで粉砕
した後、水分が0.3％以下になるまで乾燥した。この材
料225重量部に、18重量部のポリビニルブチラールと、1
5重量部のジブチルフタレートと、１重量部の解膠剤
と、62重量部のトルエンと、26重量部のイロプロピルア
ルコールを添加し、アルミナ・ボールミルで約２０時間
混合し、真空によりガス抜きをした後、約２０時間ねか
せて、セラミック形成材料のスラリーを得た。このスラ
リーをドクターブレード法で圧延して、厚さ約0.83ｍｍ
のグリーン長尺体を製作し、これをプレスで打ち抜いて
グリーンシートを得た。プレスでは、同時にスルーホー
ルを穿孔した。このように形成したグリーンシートの１
部は別途保存し、後述するアルミナペーストの調整に使
用した。

【００２９】次に、グリーンシートのスルーホールにス
クリーン印刷によりタングステンペーストを充填し、乾
燥後、グリーンシートの片面に同様にタングステンペー
ストで端子パターンを印刷し、乾燥させた。さらに、グ
リーンシートの他の面に内部電極の印刷パターンを形成
し、乾燥させた。得られたものを６０℃で約２０秒ホッ
トプレスした。次に、誘電体層を形成するため、スクリ
ーン印刷により内部電極をアルミナペーストで被覆し
た。誘電体層とその下層の基板の粒径を等しくするた
め、誘電体層の印刷に使用したアルミナペーストは、前
述したグリーンシートの１部を加熱して揮発成分を蒸発
させ、これにペースト形成用のベヒクルを添加すること
により調整した。誘電体層形成用のアルミナペーストを
乾燥させた後、タングステンペーストを用いて外部浮動
電極用の電極パターンをスクリーン印刷し、得られたも
のを乾燥させた。次に、保護層を形成するため、外部浮
動電極用の印刷パターンをスクリーン印刷により同様の
アルミナペーストで被覆し、再び乾燥させた。このよう
にして得た素材を、300℃から1580℃の温度勾配を有す
る連続焼成炉で窒素存在下の還元性雰囲気で約30時間焼
成し、一連のコロナ放電器を得た。夫々のコロナ放電器
においては、誘電体層６６の平均厚さＤ（図５）は約５
０μｍであり、保護層６８の平均厚さｄは約１０μｍで
あった。誘電体層６６と保護層６８を形成するアルミナ
・セラミックの組成は、Ａｌ₂Ｏ₃約92.5％、ＳｉＯ₂約
5.7％、ＣａＯ約1.0％、ＭｇＯ約0.6％（以上、重量
％。残部不純物）であった。

【００３０】同様にして、誘電体層６６と保護層６８を
形成するアルミナ・セラミックのＣａＯ添加量が約0.5
％、0.8％、1.2％、1.5％の一連のシリーズを製作し
た。

【００３１】ＣａＯ添加量の異なるこれらのシリーズを
各種の試験に付した。図１０から図１５に基づいてその
結果を述べる。

【００３２】図１０のグラフは各シリーズのコロナ放電
器のアルミナ・セラミックの嵩密度を示す。グラフにお
いて、白丸、三角形、黒丸でプロットした数値は、夫
々、最大値、最小値、平均値を表す。このグラフから分
かるように、ＣａＯ添加量が0.8％から1.2％の範囲で嵩
密度は大きくなり、約1.0％のときにピークを示してい
る。このことは、ＣａＯ添加量が約1.0％のときにセラ
ミックの焼結密度が最大となり、焼成後のセラミック組
織においてアルミナ粒子が界面のＳｉＯ₂ガラスによっ
て緻密に接合され、セラミック内部のボイドが無くなる
ことを意味している。

【００３３】これは、Ｘ線回折でも確認された。即ち、
図１１に示したように、ＣａＯ含有率が0.8％以下の場
合にはムライト（２ＳｉＯ₂・３Ａｌ₂Ｏ₃）が生成し、
1.5％以上になるとアノーサイト（ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・
２ＳｉＯ₂）が生成していることが分かる。ムライトや
アノーサイトの生成は、本来ガラス分を生成するべきＳ
ｉＯ₂を不本意に消費するので、アルミナ粒子界面のＳ
ｉＯ₂ガラスの生成を阻害すると考えられる。

【００３４】図１２のグラフはＣａＯ添加量の異なる各
シリーズのコロナ放電器の絶縁耐力を示す。このグラフ
から分かるように、誘電体層のアルミナ・セラミックは
ＣａＯ添加量が約1.0％のときに最大の絶縁耐力を呈し
た。これは、明らかに、ＣａＯ添加量が約1.0％のとき
に誘電体層内部でのボイドの生成が最小限になり、ボイ
ド放電が無くなることに因るものである。従って、誘電
体層の早期絶縁破壊が防止され、コロナ放電器の放電寿
命が延長する。

【００３５】図１３は、ＣａＯ添加量が1.0％および0.5
％のシリーズの電極の断面のＳＥＭ写真である。図１３
（ｂ）の写真から分かるように、ＣａＯ添加量が0.5％
の場合には、メタライズ電極層のタングステン粒子間な
らびにメタライズ電極層とアルミナ・セラミック誘電体
層との間には多数のボイドが生成している。これに対
し、図１３（ａ）の写真から分かるように、ＣａＯ添加
量が1.0％の場合には、タングステン粒子間の空隙なら
びにメタライズ層とアルミナ・セラミック誘電体層との
界面にはＳｉＯ₂ガラスが充満している。これは、Ｃａ
Ｏ添加量は、焼成の際に生成した熔融したＳｉＯ₂ガラ
スがどれだけアルミナ・セラミック層からメタライズ層
へと転移するかに影響を与えることを示している。明ら
かに、ＣａＯ添加量が1.0％の場合には、ＳｉＯ₂ガラス
の転移が充分に起こり、メタライズ層内部およびメタラ
イズ層と誘電体層との界面にボイドが生成するのを妨げ
ている。メタライズ層の内部にボイドが生成した場合に
は、メタライズ層の内部でボイド放電が起こり、電極の
電気抵抗が上昇するので、コロナ放電器の寿命が短かく
なる。また、メタライズ層と誘電体層との界面にボイド
が生成した場合には、ボイド放電により界面のボイドは
誘電体層内部のボイドに発達し、誘電体層の絶縁破壊を
招く。従って、本発明に従いボイドが生成しないように
ＣａＯ添加量を最適化することにより、誘電体層の絶縁
耐力を増加させ、コロナ放電器の寿命を延長させること
ができる。

【００３６】図１４のグラフは、メタライズ層と誘電体
層との引っ張り試験の結果を示す。このグラフから分か
るように、ＣａＯ含有量が1.0％のときにメタライズ層
と誘電体層との間の引っ張り強さは最大値を示した。こ
の結果は、ＣａＯ添加量が1.0％の場合には、メタライ
ズ層のタングステン粒子間の空隙ならびにメタライズ層
と誘電体層との界面にＳｉＯ₂ガラスが充分に進入し、
メタライズ層と誘電体層との接合強度を増強することを
示している。

【００３７】誘電体層のＣａＯ添加量が1.0％のコロナ
放電器と0.5％のコロナ放電器について加速寿命試験を
行なった。その結果を図１５のグラフに示す。グラフに
示したように、誘電体層のＣａＯ添加量が0.5％のコロ
ナ放電器は、７ｋＶ_PPの電圧を印加した場合には約８０
秒で絶縁破壊を起こし、５.７ｋＶ_PPの常規運転電圧で
は６００時間の作動に耐えることができなかった。これ
に対し、誘電体層のＣａＯ添加量が1.0％のコロナ放電
器は、５.７ｋＶ_PPの常規運転電圧よりも遥かに高い印
加電圧において６０００時間の運転に耐えることができ
た。

【００３８】以上には浮動電極６４とこれを被覆する保
護層６８を備えた本発明の最良の実施例について記載し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば
図１から図３に示した従来型のコロナ放電器にも本発明
を適用することができることは言うまでもない。

【００３９】

【発明の効果】このように、本発明によれば、製品焼成
の際に充分な量のＳｉＯ₂ガラスが生成され、焼結密度
の高い誘電体層が形成されるので、絶縁耐力に優れたコ
ロナ放電器が得られる。また、焼成の際に生成するＳｉ
Ｏ₂ガラスはメタライズ層ならびにメタライズ層と誘電
体層との界面に含浸し、ボイドの生成を阻止するので、
ボイド放電の発生が防止される。

【００４０】従って、本発明のコロナ放電器は、非常に
微小量のオゾンを長期間にわたって安定して発生させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来の対向電極型コロナ放電器の模式
的断面図である。

【図２】図２は、従来の並置電極型コロナ放電器の模式
的断面図である。

【図３】図３は、従来の浮動電極型コロナ放電器の模式
的断面図である。

【図４】図４は、本発明のコロナ放電器の拡大平面図で
ある。

【図５】図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った模式的断面図
である。

【図６】図６は、図４のVI−VI線に沿った模式的断面図
である。

【図７】図７は、図４のコロナ放電器の一部拡大平面図
である。

【図８】図８は、本発明のコロナ放電器の製造方法の流
れ図である。

【図９】図９は、図８の流れ図の続きを示す。

【図１０】図１０は、ＣａＯ添加量と嵩密度との関係を
示すグラフである。

【図１１】図１１は、異なるＣａＯ含有量の誘電体層の
Ｘ線回折チャートである。

【図１２】図１２は、ＣａＯ添加量と絶縁耐力との関係
を示すグラフである。

【図１３】図１３は、異なるＣａＯ含有量のメタライズ
層のＳＥＭ写真である。

【図１４】図１４は、ＣａＯ添加量と引っ張り強さとの
関係を示すグラフである。

【図１５】図１５は、加速寿命試験の結果を示すグラフ
である。

【符号の説明】

５０：コロナ放電器５２：誘電体基板５４、５６、６４：電極６６：誘電体層

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【手続補正書】

【提出日】平成６年４月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ系セラミック形成材料からなる
グリーンシートに導電性ペーストからなる電極パターン
を配置した後焼成することにより、アルミナ系セラミッ
クからなる誘電体基板に電極を配置してなるオゾン発生
用コロナ放電器において、誘電体基板を形成する前記ア
ルミナ系セラミックのＣａＯ含有量を約０.９〜１.１重
量％にしたことを特徴とするオゾン発生用コロナ放電
器。
【請求項２】アルミナ系セラミック形成材料からなる
グリーンシートに導電性ペーストからなる電極パターン
を配置した後焼成することにより、アルミナ系セラミッ
クからなる誘電体基板に電極を配置してなるオゾン発生
用コロナ放電器において、前記誘電体基板は、約９０〜
９４重量％のＡｌ₂Ｏ₃、約４〜８重量％のＳｉＯ₂、約
０.９〜１.１重量％のＣａＯ、および、約０.５〜０.９
重量％のＭｇＯを含有するセラミックからなることを特
徴とするオゾン発生用コロナ放電器。