JPH09328303A - 沿面放電型放電素子 - Google Patents
沿面放電型放電素子Info
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Abstract
量産に適した沿面放電型放電素子とその製法とを提供す
る。 【構成】 絶縁基板の一方の面に放電電極を、他方の面
に誘導電極を配し、少なくとも放電電極を導電性粉末と
無鉛ガラスとを主成分とする厚膜導体から構成する。放
電電極と誘導電極とをそれぞれ無鉛ガラスの絶縁保護層
で覆って電極の酸化を防止する。
Description
の製法に係るものであり、特に沿面放電を利用してオゾ
ンを発生するオゾナイザーや、低温プラズマを生成する
アイオナイザーに使用するに適した沿面放電型放電素子
とその製法に係るものである。
な誘電体セラミックスの絶縁基板の一方の面に比較的小
さい放電電極を有し、他方の面に比較的大きい誘導電極
を有し、これらの電極に交流の高電圧を印加するとき放
電電極の周縁から低温プラズマが発生し、そして対向電
極間に絶縁基板を通って誘導電流(放電電流)が流れる
放電素子をいう。これを例えばオゾナイザーに利用する
場合通常50Hz-20KHzで3.5KVpp-10KVppの高周波、高電圧
を印加し、それにより発生した酸素イオンと周囲の酸素
とを結合させてオゾンを生成する。この放電電極はタン
グステン(W)や酸化チタン(TiO2 )、窒化チタン
(TiN)等から製造される。タングステンを用いて電
極を製造するには誘電体セラミック基板に電極の形にタ
ングステンを印刷し、水素炉を用いて1300°C程の
高温で焼成する。また窒化チタンもしくは酸化チタンを
用いて電極を製造するには誘電体セラミック基板にこれ
らの金属をプラズマ溶射する。
を行うには大型で高価な特殊な設備を必要とし、またこ
のような製法は電極の量産にも不向きであった。特にプ
ラズマ溶射により形成した放電電極はアルミナ基板との
密着性が十分でなく、剥離し易いという問題があった。
このため印刷回路や抵抗チップなどの製作に使用される
導電性粉末とガラス粉末とを主成分とする厚膜導体ペー
ストを誘電体セラミック基板に印刷塗布し、焼成して電
極を製作したが、放電中電極は破壊され易く、ガラス膜
で電極を保護しても放電寿命は短いという問題があっ
た。
点は、沿面放電型放電素子の放電電極が脆弱であり、使
用寿命も短く、しかもその製作が容易でないという点で
ある。
膜導体ペーストを絶縁基板に印刷塗布し、焼成するのが
有利であり、これまでも試みられたこともあるが、この
ようにして製作した電極は放電中破壊され易いという欠
点があった。これは使用するペーストの焼成温度を下げ
るために鉛が使用され、この鉛分が放電スパッタリング
により飛散して放電電極の脆弱化を招くことが原因であ
ることを発明者は見出した。すなわち、電極は導電性粉
末とガラスとを主成分とする厚膜導体から構成される
が、このガラスにはPbO,Pb3 O4 等の鉛成分が含
まれており、この鉛分が厚膜導体から放電スパッタされ
て放電電極を脆弱化させるのである。
寿命が長く、量産に適した沿面放電型放電素子とその製
法とを提供することを目的とし、この目的は少なくとも
放電電極を導電性粉末と無鉛ガラスとを主成分とする厚
膜導体から構成することにより達成される。放電電極と
誘導電極とにそれぞれ無鉛ガラスの絶縁保護層を設けて
もよい。また、絶縁保護層の強化のため酸化物フイラー
を含めてもよい。Au,Ag,Pd,Pt等の貴金属も
しくはそれらの合金の粉末、酸化ルテニウムRuO2 、
各種のルテニウム酸塩等の粉末を導電性粉末として使用
するのが有利である。Cu,Ni等の卑金属もしくはそ
れらの合金の粉末も使用できる。これらの導電性粉末と
無鉛ガラス、例えばSiO2 −B2 O3 −ZnO系ガラ
ス、SiO2 −B2 O3 −ZnO−Al2 O3 系ガラ
ス、SiO2 −B2 O3 −ZnO−アルカリ土類金属酸
化物系ガラス、SiO2 −B2 O3 −ZnO−Al2 O
3 アルカリ土類金属酸化物系ガラス、B2 O3 −Al2
O3 −アルカリ土類金属酸化物系ガラス、SiO2 −Z
nO−Al2 O3 −アルカリ土類金属酸化物系ガラスを
主成分としたペーストを絶縁基板の一方の面に放電電極
の形に、他方の面に誘導電極の形に塗布し、焼成して放
電素子を製造する。
上述の無鉛ガラスに熱膨張係数等の特性を調整するため
にアルミナ、ジルコニア、ジルコン、シリカ、コーディ
エライト、フオルステライト、ムライト等の酸化物フイ
ラーや、着色剤等を添加してもよい。絶縁保護層はその
下になっている電極の酸化を防止するためのもので、無
鉛ガラスを使用したのは、鉛を含むガラスでは放電中鉛
を飛散させて脆弱化させてしまうからである。特願平8
ー53587の無鉛ガラスペーストは絶縁保護層を形成
するのに好適である。
素子はアルミナ絶縁基板3の一方の面に放電電極1を有
し、他方の面に誘導電極4を有し、放電電極1と誘導電
極4とは絶縁保護層2、5を有している。6(1) 、6
(2) は高圧リード線を半田付けする端子であり(図2参
照)、端子6(1) は放電電極1と電気的に接続してい
る。
主成分とする厚膜導体から成り、この実施例ではRuO
2 粉末、AgとPdとの合金粉末そしてSiO2 −B2
O3−ZnO系ガラスを主成分とするペーストを印刷、
焼成して形成し、誘導電極4(及び端子6(1) )はAg
とPdとの合金粉末そしてSiO2 −B2 O3 −ZnO
系ガラスを主成分とするペーストを印刷、焼成して形成
している。
2 O3 −ZnO−アルカリ土類金属酸化物系ガラスと酸
化物フイラーとから成る絶縁ペーストを放電電極1を覆
うように印刷、焼成して形成した。絶縁保護層5は同じ
絶縁ペーストを用い、端子6(1) 、6(2) を残して誘導
電極4のほぼ全面を覆うように印刷、焼成して形成し
た。焼成温度は約850°Cである。放電電極1、誘導
電極4、絶縁保護層2、5は順次印刷、焼成を行うこと
により形成してもよいが、絶縁基板3上にそれぞれ所定
のペーストを印刷した後、同時焼成を行って一括形成す
ることも可能である。このようにして製作した沿面放電
型放電素子の端子6(1) 、6(2) 間に高周波電圧(10
KHz,8KV)を印加すると放電電極1の周縁に高周
波コロナ放電が発生し、オゾンが生成された。
電極1の後端付近の顕微鏡写真を、図5にそれの先端付
近の顕微鏡写真をそれぞれ示す。これらの図は10KH
z,8KVの電圧をかけて放電させ、一月半連続使用し
た放電電極1の後端と先端付近の状態を示している。こ
れらの図からその組織には放電による欠陥が殆ど生じて
いないことが認められるが、同じ条件で作動させた窒化
チタンをプラズマ溶射して形成した従来の沿面放電型放
電素子の放電電極は図6、図7に明かなように放電の集
中発生する電極の周縁と端に部分的に非導電性の酸化物
が生じてその部分では放電が生じないようになり、放電
電極は全体として痩せた状態になる。
型放電素子の放電電極は放電に対し堅固であって、使用
寿命が長く、しかもその製作は容易であって量産に適し
ている。さらに、鉛成分を含有しないため放電による鉛
が飛散するという事態はなく、このことは周囲の環境保
全上重要であり、特に食品のオゾン処理に本発明の沿面
放電型放電素子を使用することは有意義である。
である。
である。
極の後端部分の連続使用後の顕微鏡写真である。
る。
用後の顕微鏡写真である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 絶縁基板の一方の面に放電電極を有し、
他方の面に誘導電極を有し、少なくとも放電電極は導電
性粉末と無鉛ガラスとを主成分とする厚膜導体から成る
ことを特徴とした沿面放電型放電素子。 - 【請求項2】 放電電極と誘導電極とがそれぞれ無鉛ガ
ラスの絶縁保護層を有する請求項1に記載の沿面放電型
放電素子。 - 【請求項3】 絶縁保護層が酸化物フイラーを含む請求
項2に記載の沿面放電型放電素子。 - 【請求項4】 絶縁基板の一方の面に放電電極の形に、
他方の面に誘導電極の形にそれぞれ導電性粉末と無鉛ガ
ラスとを主成分とするペーストを塗布し、焼成すること
を特徴とする沿面放電型放電素子の製法。
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| JP16675596A JP4165910B2 (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | 沿面放電型放電素子 |
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