WO2018012242A1 - オゾン発生装置 - Google Patents

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discharge
voltage
discharge electrode
ozone generator
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圭助 西本
今村　宣明
加藤　慎滋
敏彦 山名
三千男 宮崎
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株式会社村田製作所
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    • C01B13/10—Preparation of ozone
    • C01B13/11—Preparation of ozone by electric discharge
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    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/30—Dielectrics used in the electrical dischargers
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    • C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/90—Control of the process

Definitions

  • the present invention relates to an ozone generator that generates ozone by applying an electric field, and more particularly to an ozone generator with a heater.
  • the ozone generator described in Patent Document 1 includes a substrate, an insulating layer, an induction electrode, a discharge electrode, and a chip resistor.
  • the dielectric electrode is disposed on the surface of the substrate.
  • the insulating layer is disposed on the surface of the substrate so as to cover the dielectric electrode.
  • Discharge electrodes are arranged on the surface of the insulating layer (the surface opposite to the substrate). With this configuration, a configuration in which the discharge electrode and the dielectric electrode face each other through the insulating layer is realized.
  • the discharge electrode and the dielectric electrode are connected to a high-voltage high-frequency power source. By applying a discharge voltage from the high-voltage and high-frequency power source, discharge is generated between the discharge electrode and the dielectric electrode, and ozone is generated.
  • a chip resistor is arranged on the back side of the substrate.
  • the chip resistor is connected to the heater power supply.
  • the chip resistor generates heat when a heater voltage is applied from the heater power source. With this heat, the discharge electrode and the dielectric electrode are heated.
  • an object of the present invention is to provide a small ozone generator that can generate ozone and heat an electrode that generates ozone.
  • the ozone generator includes a first discharge electrode and a second discharge electrode that generate ozone by discharge, and a heater electrode.
  • the first end of the heater electrode is connected to the first discharge electrode, and the second end of the heater electrode is connected to the second discharge electrode.
  • the current path connecting the first end and the second end via the first discharge electrode and the second discharge electrode is defined as the first path, and the ratio of the voltage to the current in the first path is defined as the first resistance value.
  • a current path connecting the first end and the second end via the heater electrode is defined as a second path, and a ratio of voltage to current in the second path is defined as a second resistance value.
  • the second resistance value is higher than the first resistance value in a voltage range higher than a discharge start voltage at which discharge occurs between the first discharge electrode and the second discharge electrode. Note that in this specification and the like, the connection includes a case of being electrically connected.
  • the current of the first discharge electrode and the second discharge electrode is higher than the current of the heater electrode in a state where discharge is occurring. Therefore, a high voltage equal to or higher than the discharge start voltage is applied from one power source to the first discharge electrode, the second discharge electrode, and the heater electrode, so that discharge and heating can be performed stably and simultaneously.
  • the second resistance value is preferably lower than the first resistance value in a voltage range lower than the discharge start voltage.
  • the ozone generator in one embodiment of the present invention preferably has the following configuration.
  • Each of the first discharge electrode and the second discharge electrode includes a plurality of electrode fingers.
  • the plurality of electrode fingers of the first discharge electrode and the plurality of electrode fingers of the second discharge electrode are arranged alternately and opposed to each other along a predetermined direction.
  • the facing area between the first discharge electrode and the second discharge electrode can be increased, and the discharge start voltage is lowered. Thereby, the resistance of the heater electrode can be reduced, and the heater electrode can be easily formed.
  • the ozone generator in one embodiment of the present invention preferably has the following configuration.
  • the ozone generator includes a housing and a dielectric layer.
  • the housing is formed with a first discharge electrode, a second discharge electrode, and a heater electrode, and is insulative.
  • the dielectric is disposed on the surface of the housing.
  • the first discharge electrode and the second discharge electrode are arranged on the surface of the housing in a shape covered with a dielectric layer.
  • the heater electrode is constituted by a positive temperature coefficient thermistor.
  • the heater electrode preferably has a plurality of bent portions.
  • the resistance value can be increased without reducing the thickness of the heater electrode.
  • the ozone generator in one embodiment of the present invention preferably has the following configuration.
  • the ozone generator includes one power source that applies a voltage between the first end and the second end.
  • the power supply applies a voltage higher than the discharge start voltage.
  • the ozone generator including the power source is miniaturized.
  • the ozone generator in one embodiment of the present invention preferably has the following configuration.
  • the power supply alternately has a first period in which a voltage higher than the discharge start voltage is applied and a second period in which a voltage lower than the discharge start voltage is applied.
  • an ozone generator that can generate ozone and heat an electrode that generates ozone can be realized in a small size.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of the ozone generator according to the first embodiment of the present invention in FIG. 1A
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the first embodiment of the present invention in FIG.
  • It is a figure of the BB cross section of the ozone generator which concerns on this embodiment.
  • It is a graph showing the current-voltage characteristic of each component of the ozone generator which concerns on the 1st Embodiment of this invention, ie, the characteristic of resistance value.
  • FIG. 1 It is a functional block diagram of the ozone generator which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.
  • (A) is a surface view of the ozone generator which concerns on the 3rd Embodiment of this invention
  • (B) is side sectional drawing of the ozone generator 10 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1A is a front view of the ozone generator according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a back view of the ozone generator according to the first embodiment of the present invention. is there.
  • FIG. 1A is a surface view in a state where an insulator layer and a dielectric layer are omitted.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA of the ozone generator according to the first embodiment of the present invention in FIG.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB of the ozone generator according to the first embodiment of the present invention in FIG.
  • the ozone generator 10 includes an insulating casing 20, a first discharge electrode 30, A second discharge electrode 40, a heater electrode 50, external connection electrodes 61 and 62, a dielectric layer 70, and interlayer connection electrodes 81 and 82 are provided.
  • the housing 20 has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the housing 20 is formed by laminating a plurality of insulator layers 201, 202, 203, and 204.
  • the housing 20 is made of, for example, a low-temperature sintered ceramic.
  • the first discharge electrode 30 and the second discharge electrode 40 are formed on the surface of the housing 20.
  • the first discharge electrode 30 and the second discharge electrode 40 are made of a highly conductive material (for example, RuO 2 , Ag, Cu, Pd, etc.).
  • the first discharge electrode 30 includes a plurality of electrode fingers 31 and a plurality of routing electrodes 32.
  • the plurality of electrode fingers 31 are arranged in the central region in the first direction and the second direction on the surface of the housing 20.
  • the electrode finger 31 is an electrode pattern having a predetermined width.
  • the electrode finger 31 has a first partial electrode extending in the first direction and a second partial electrode extending in the second direction.
  • the number of the first partial electrodes is two, and they are arranged with an interval in the second direction.
  • One end of the two first partial electrodes is connected by the second partial electrode. That is, the first discharge electrode 30 has a plurality of bent portions in the extending direction.
  • the plurality of electrode fingers 31 are arranged at intervals along the second direction.
  • the plurality of electrode fingers 31 are connected by electrodes extending in the second direction. At this time, the plurality of electrode fingers 31 are connected so as to be connected as a single line. With this configuration, the plurality of electrode fingers 31 are connected so as to have a substantially meander shape as a whole in plan view.
  • Each of the plurality of routing electrodes 32 is individually connected to the electrode fingers 31 at both ends of the plurality of electrode fingers 31 in the second direction.
  • the routing electrode 32 is disposed on one end side with respect to the formation region of the plurality of electrode fingers 31 in the second direction when the surface of the housing 20 is viewed in plan.
  • the second discharge electrode 40 includes a plurality of electrode fingers 41 and a plurality of routing electrodes 42.
  • the plurality of electrode fingers 41 are arranged in the central region in the first direction and the second direction on the surface of the housing 20. That is, in the first direction and the second direction of the surface of the housing 20, the formation region of the plurality of electrode fingers 41 and the formation region of the plurality of electrode fingers 31 partially overlap.
  • the electrode finger 41 is an electrode pattern having a predetermined width.
  • the electrode finger 41 is preferably the same width and the same thickness as the electrode finger 31.
  • the electrode finger 41 has a third partial electrode extending in the first direction and a fourth partial electrode extending in the second direction.
  • the number of the third partial electrodes is two, and they are arranged with an interval in the second direction.
  • One end of the two third partial electrodes is connected by the fourth partial electrode. That is, the second discharge electrode 40 has a plurality of bent portions in the extending direction.
  • the plurality of electrode fingers 41 are arranged at intervals along the second direction.
  • the plurality of electrode fingers 41 are connected by electrodes extending in the second direction. At this time, the plurality of electrode fingers 41 are connected so as to be connected as a single line. With this configuration, the plurality of electrode fingers 41 are connected so as to have a substantially meander shape as a whole in plan view.
  • Each of the plurality of routing electrodes 42 is individually connected to the electrode fingers 41 at both ends of the plurality of electrode fingers 41 in the second direction.
  • the routing electrode 42 is disposed on the other end side in the second direction with respect to the formation region of the plurality of electrode fingers 41 in a plan view of the surface of the housing 20.
  • the plurality of electrode fingers 41 and the plurality of electrode fingers 31 are alternately arranged along the second direction (corresponding to the “predetermined direction” of the present invention).
  • the plurality of electrode fingers 41 and the plurality of electrode fingers 31 include a plurality of facing portions having a predetermined length along the first direction along the second direction.
  • the heater electrode 50 is formed on the back surface of the housing 20.
  • the heater electrode 50 is made of a material having a desired resistivity (for example, nichrome, W, RuO 2 or the like).
  • a desired resistivity for example, nichrome, W, RuO 2 or the like.
  • the formation region of the heater electrode 50 overlaps the formation region of the first discharge electrode 30 and the second discharge electrode 40.
  • the formation region of the heater electrode 50 preferably overlaps the formation region of the first discharge electrode 30 and the second discharge electrode 40, but this is not restrictive. Since the formation region of the heater electrode 50 overlaps the formation region of the first discharge electrode 30 and the second discharge electrode 40, the first discharge electrode 30 and the second discharge electrode 40 are connected by the heater electrode 50. It can be heated efficiently.
  • the heater electrode 50 has a shape that bends a plurality of times at an intermediate position in the extending direction.
  • the heater electrode 50 has a meander shape. With this configuration, the heater electrode 50 can be lengthened, and the resistance value can be increased while suppressing an increase in size of the heater electrode 50.
  • the first end in the extending direction of the heater electrode 50 is connected to the routing electrode 32 of the first discharge electrode 30 via the interlayer connection electrode 81.
  • a second end in the extending direction of the heater electrode 50 is connected to the lead-out electrode 42 of the second discharge electrode 40 via the interlayer connection electrode 82.
  • the interlayer connection electrodes 81 and 82 are made of a material having a predetermined conductivity, for example, a solidified conductive paste containing silver.
  • the dielectric layer 70 has a predetermined relative dielectric constant.
  • the dielectric layer 70 covers the surface of the housing 20. At this time, the dielectric layer 70 is formed so as to cover at least a formation region of the first discharge electrode 30 and the second discharge electrode 40 (a central region in the second direction of the housing 20). By providing such a dielectric layer 70, the discharge start voltage can be further reduced.
  • the external connection electrodes 61 and 62 are formed on the back surface of the housing 20 and are rectangular electrodes in plan view.
  • the external connection electrode 61 is formed near one end of the housing 20 in the first direction.
  • the external connection electrode 61 is connected to the first end of the heater electrode 50.
  • the external connection electrode 62 is formed near the other end of the housing 20 in the first direction.
  • the external connection electrode 62 is connected to the second end of the heater electrode 50.
  • the external connection electrode 61 and the external connection electrode 62 are divided into a current path (first path) via the first discharge electrode 30 and the second discharge electrode 40 and a current path (second path) via the heater electrode 50. Path).
  • a power supply 90 (see FIG. 4) described later is connected to the external connection electrode 61 and the external connection electrode 62. That is, the power supply 90 has only one power supply (common to the current path (first path) via the first discharge electrode 30 and the second discharge electrode 40 and the current path (second path) via the heater electrode 50. Power).
  • an ozone generator that can generate ozone and heat an electrode that generates ozone can be reduced in size.
  • FIG. 3 is a graph showing the current-voltage characteristics of each component of the ozone generator according to the first embodiment of the present invention, that is, the resistance characteristics.
  • the horizontal axis is the current I
  • the vertical axis is the voltage V.
  • the broken line indicates the ratio of voltage to the current in the first path (on the first discharge electrode 30 and second discharge electrode 40 side) (first resistance value)
  • the alternate long and short dash line indicates the second path (heater electrode 50).
  • Side of the voltage to the current
  • the solid line represents the ratio of the voltage to the current of the parallel connection path of the first path and the second path (the configuration itself of the ozone generator 10) (third resistance). Value).
  • the second resistance value is higher than the first resistance value in a voltage region higher than the discharge start voltage Vdch1 in only the first path.
  • the discharge start voltage Vdch1 in only the first path and the discharge start voltage Vdch0 in the parallel connection path of the first path and the second path are substantially the same, although there is a slight difference. Therefore, the second resistance value may be set higher than the first resistance value in a voltage region higher than the discharge start voltage Vdch1.
  • the second resistance value is preferably lower than the first resistance value.
  • the discharge start voltage is lowered due to the opposing arrangement shape of the first discharge electrode 30 and the second discharge electrode 40 and the arrangement of the dielectric layer 70. Yes. Therefore, the voltage applied to the first discharge electrode 30 and the second discharge electrode 40 can be set low. This eliminates the need for the heater electrode 50 to have a significantly high resistance value.
  • the heater electrode 50 since the heater electrode 50 has the above-described shape, the withstand voltage is higher than that of a chip resistor or the like, and a high resistance can be easily realized.
  • the heater electrode 50 can also be arrange
  • FIG. 1 the lamination direction of the some insulator layers 201, 202, 203, 204 other than the back surface of the housing
  • FIG. 4 is a functional block diagram of an ozone generator according to the second embodiment of the present invention.
  • the ozone generator 100 is different from the ozone generator 10 according to the first embodiment in that a power supply 90 is added.
  • the same symbols are attached to the same portions as the ozone generator 10 according to the first embodiment.
  • the ozone generating part (including the heating unit) of the ozone generator 100 employs the structure of the ozone generator 10 according to the first embodiment.
  • the power supply 90 includes a DC power supply 901, a voltage switching circuit 902, a reference voltage generation circuit 903, a comparison circuit 904, an oscillation circuit 905, an oscillation transistor 906, a transformer 907, a DC constant voltage power supply 908, and an output voltage detection circuit 909. .
  • the DC power supply 901 supplies a predetermined DC power supply voltage (for example, 12 V) to the voltage switching circuit 902.
  • the voltage switching circuit 902 performs voltage conversion of the DC power supply voltage and outputs either the first DC voltage or the second DC voltage.
  • the first DC voltage is higher than the second DC voltage.
  • the first DC voltage is 5V
  • the second DC voltage is 3V.
  • the voltage switching circuit 902 outputs the first DC voltage or the second DC voltage to the reference voltage generation circuit 903.
  • the reference voltage generation circuit 903 generates a reference voltage corresponding to the first DC voltage or the second DC voltage, and outputs the reference voltage to the comparison circuit 904.
  • the detection coil 973 of the transformer 907 generates a voltage proportional to the output voltage, and the output voltage detection circuit 909 detects this voltage.
  • the output voltage detection circuit 909 outputs this detection voltage to the comparison circuit 904.
  • the comparison circuit 904 compares the detection voltage of the output voltage detection circuit 909 with the reference voltage and outputs the result to the oscillation circuit 905. If the reference voltage of the comparison circuit 904 is set high, the output voltage (voltage generated in the secondary coil 972 of the transformer 907) can be adjusted low, and if the reference voltage of the comparison circuit 904 is set low, the output voltage (transformer 907). The voltage generated in the secondary side coil 972 can be adjusted high. Thereby, a stable output voltage can be obtained.
  • the oscillation circuit 905 outputs a base voltage corresponding to the comparison result to the oscillation transistor 906.
  • the collector of the oscillation transistor 906 is connected to one end of the primary coil 971.
  • the emitter of the oscillation transistor is connected to the ground, and the other end of the primary coil 971 is connected to the ground via a DC constant voltage power supply 908.
  • the oscillation transistor 906 supplies a current to the primary coil 971 of the transformer 907 according to the base voltage.
  • this oscillation uses LC oscillation due to the inductance due to the transformer 907, the distributed capacitance of the transformer, and the capacitance due to the structure of the ozone generation portion (the structure of the ozone generator 10 according to the first embodiment).
  • the voltage value of the output voltage is controlled by the base voltage supplied from the oscillation circuit 905 to the oscillation transistor 906.
  • the secondary side coil 972 of the transformer 907 is connected to the external connection electrodes 61 and 62 of the ozone generation portion (the ozone generation apparatus 10 having the structure according to the first embodiment).
  • the external connection electrode 62 is connected to the ground.
  • the voltage switching circuit 902 outputs the first DC voltage during the discharge period.
  • a voltage (V1 in FIG. 3) higher than the discharge start voltage is output to the secondary coil 972 of the transformer 907 and applied to the external connection electrodes 61 and 62.
  • the voltage switching circuit 902 outputs the second DC voltage during a period in which no discharge is performed.
  • a voltage (V2 in FIG. 3) lower than the discharge start voltage is output to the secondary coil 972 of the transformer 907 and applied to the external connection electrodes 61 and 62.
  • no discharge occurs between the first discharge electrode 30 and the second discharge electrode 40, and only heating by the heater electrode 50 is performed.
  • the ozone generator 100 can implement
  • the mode of switching the reference voltage is shown, but the detection sensitivity of the output voltage of the output voltage detection circuit 909 may be switched.
  • FIG. 5 (A) is a surface view of an ozone generator according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 5 (B) is a side cross-sectional view of the ozone generator 10 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. FIG. 5B shows a CC cross section of FIG.
  • the ozone generator 10A according to the present embodiment is different from the ozone generator 10 according to the first embodiment in the first discharge electrode 30A and the first discharge electrode 30A.
  • the shape and arrangement of the two discharge electrodes 40A are different.
  • the other structure of the ozone generator 10A is the same as that of the ozone generator 10, and the description of the same part is omitted.
  • the first discharge electrode 30 ⁇ / b> A is formed on the surface of the housing 20.
  • the first discharge electrode 30A includes a main electrode 31A and a lead electrode 32A.
  • the main electrode 31A has a U shape in plan view.
  • the routing electrode 32A is disposed on the one end side of the housing 20A of the main electrode 31A in the first direction, and is connected to the main electrode 31A.
  • the routing electrode 32A is connected to the external connection electrode 61 via an interlayer connection electrode (not shown).
  • the second discharge electrode 40A is formed inside the housing 20. More specifically, the second discharge electrode 40 ⁇ / b> A is an interface between an insulator layer (insulator layer forming the surface of the casing 20) 201 constituting the casing 20 and an insulator layer 202 in contact therewith. Is formed.
  • the second discharge electrode 40A includes a main electrode 41A and a routing electrode 42A.
  • the main electrode 41A has a U shape in plan view.
  • the main electrode 41A has a portion that overlaps the main electrode 31A and a portion that does not overlap in plan view.
  • the routing electrode 42A is disposed on the other end side of the housing 20A of the main electrode 41A in the first direction, and is connected to the main electrode 41A.
  • the routing electrode 42A is connected to the external connection electrode 62 via an interlayer connection electrode (not shown).
  • the heater electrode 50 may be configured with a positive temperature coefficient thermistor. Accordingly, the second resistance value is likely to be higher than the first resistance value in a voltage range higher than the discharge start voltage, and the second resistance value is likely to be lower than the first resistance value in a voltage range lower than the discharge start voltage. . Furthermore, heating more than necessary can be suppressed.

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Abstract

オゾンの発生と、オゾンを発生する電極の加熱とを行える小型のオゾン発生装置を提供する。オゾン発生装置（１０）は、第１放電用電極（３０）および第２放電用電極（４０）と、ヒータ電極（５０）とを備える。ヒータ電極（５０）の第１端は、第１放電用電極（３０）に接続され、ヒータ電極（５０）の第２端は、第２放電用電極（４０）に接続されている。第１放電用電極（３０）と第２放電用電極（４０）とを介して第１端と第２端とを接続する第１経路の電流に対する電圧の比を第１抵抗値とする。ヒータ電極（５０）を介して第１端と第２端を接続する第２経路の電流に対する電圧の比を第２抵抗値とする。放電開始電圧より高い電圧範囲において、第２抵抗値は、第１抵抗値よりも高い。

Description

オゾン発生装置
　本発明は、電界印加によってオゾンを発生するオゾン発生装置、特に、ヒータ付きのオゾン発生装置に関する。
　従来、各種のオゾン発生装置が考案、実用化されている。例えば、特許文献１に記載のオゾン発生装置は、基板、絶縁層、誘導電極、放電用電極、チップ抵抗を備える。誘電電極は、基板の表面に配置されている。絶縁層は、基板の表面に、誘電電極を覆って配置されている。絶縁層の表面（基板と反対側の面）には、放電用電極が配置されている。この構成によって、放電用電極と誘電電極とが絶縁層を介して対向する構成が実現される。放電用電極と誘電電極とは、高圧高周波電源に接続されている。高圧高周波電源から放電用の電圧を印加することによって、放電用電極と誘電電極との間で放電が生じ、オゾンが発生する。
　基板の裏面には、チップ抵抗が配置されている。チップ抵抗は、ヒータ電源に接続されている。チップ抵抗は、ヒータ電源からヒータ用電圧が印加されることによって、発熱する。この熱によって、放電用電極および誘電電極は、加熱される。
特開平８－２１７４１１号公報
　しかしながら、上述の構成では、オゾン発生用の電源（高圧高周波電源）と加熱用の電源（ヒータ電源）とを個別に設けなければならない。このため、オゾン発生装置は、大型化してしまう。
　したがって、本発明の目的は、オゾンの発生と、オゾンを発生する電極の加熱とを行える小型のオゾン発生装置を提供することにある。
　本発明の一態様におけるオゾン発生装置は、放電によってオゾンを発生させる第１放電用電極および第２放電用電極と、ヒータ電極とを備える。ヒータ電極の第１端は、第１放電用電極に接続され、ヒータ電極の第２端は、第２放電用電極に接続されている。第１放電用電極と第２放電用電極とを介して第１端と第２端とを接続する電流経路を第１経路とし、第１経路の電流に対する電圧の比を第１抵抗値とする。ヒータ電極を介して第１端と第２端を接続する電流経路を第２経路とし、第２経路の電流に対する電圧の比を第２抵抗値とする。第１放電用電極と第２放電用電極との間で放電が生じる放電開始電圧より高い電圧範囲において、第２抵抗値は、第１抵抗値よりも高い。なお、本明細書等において、接続とは、電気的に接続される場合を含むものとする。
　この構成では、放電が生じている状態において、ヒータ電極の電流よりも、第１放電用電極および第２放電用電極の電流が高くなる。したがって、１つの電源から放電開始電圧以上の高電圧を第１放電用電極および第２放電用電極とヒータ電極とに印加して、放電と加熱とを安定して同時に行える。
　また、本発明の一態様におけるオゾン発生装置では、放電開始電圧よりも低い電圧範囲において、第２抵抗値は、第１抵抗値よりも低いことが好ましい。
　この構成では、放電が生じていない状態において、ヒータ電極に効率的に電流供給ができ、ヒータ電極による加熱が効率的に行われる。
　また、本発明の一態様におけるオゾン発生装置では、次の構成であることが好ましい。第１放電用電極と第２放電用電極とは、それぞれに複数の電極指を備える。第１放電用電極の複数の電極指と、第２放電用電極の複数の電極指とは、所定方向に沿って、交互に且つ互いに対向して、配置されている。
　この構成では、第１放電用電極と第２放電用電極との対向面積を大きくでき、放電開始電圧が低下する。これにより、ヒータ電極の低抵抗化が可能になり、ヒータ電極の形成が容易になる。
　また、本発明の一態様におけるオゾン発生装置では、次の構成であることが好ましい。オゾン発生装置は、筐体と誘電体層とを備える。筐体は、第１放電用電極、第２放電用電極、および、ヒータ電極が形成されており、絶縁性である。誘電体は、筐体の表面に配置されている。第１放電用電極および第２放電用電極は、筐体の表面に、誘電体層に覆われる形状で配置されている。
　この構成では、誘電体層の誘電率を適宜選択することによって、放電開始電圧の低下等の放電開始電圧の制御が可能になる。
　また、本発明の一態様におけるオゾン発生措置では、ヒータ電極は、正特性サーミスタによって構成されていることが好ましい。
　この構成では、放電開始電圧よりも高い電圧範囲において抵抗値を高くし、放電開始電圧よりも低い電圧範囲において抵抗値を低くすることが容易になる。また、放電開始電圧よりも高い電圧範囲における抵抗値と、放電開始電圧よりも低い電圧範囲における抵抗値との差を大きくし易い。
　また、本発明の一態様におけるオゾン発生措置では、ヒータ電極は、複数の屈曲部を有することが好ましい。
　この構成では、ヒータ電極の厚みを薄くすることなく、抵抗値を高くできる。
　また、本発明の一態様におけるオゾン発生装置では、次の構成であることが好ましい。オゾン発生装置は、第１端と第２端との間に電圧を印加する１つの電源、を備える。電源は、放電開始電圧よりも高い電圧を印加する。
　この構成では、電源が１つであり、電源を含むオゾン発生装置が小型化される。
　また、本発明の一態様におけるオゾン発生装置は、次の構成であることが好ましい。電源は、放電開始電圧よりも高い電圧を印加する第１期間と、放電開始電圧よりも低い電圧を印加する第２期間と、を交互に有する。
　この構成では、放電の必要な期間は、放電と加熱とを同時に行い、放電の必要でない期間は、加熱のみを効率的に行える。
　この発明によれば、オゾンの発生と、オゾンを発生する電極の加熱とを行えるオゾン発生装置を小型に実現できる。
（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るオゾン発生装置の表面図であり、（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るオゾン発生装置の裏面図である。 （Ａ）は、図１（Ａ）における本発明の第１の実施形態に係るオゾン発生装置のＡ－Ａ断面の図であり、（Ｂ）は、図１（Ａ）における本発明の第１の実施形態に係るオゾン発生装置のＢ－Ｂ断面の図である。 本発明の第１の実施形態に係るオゾン発生装置の各構成要素の電流電圧特性、すなわち、抵抗値の特性を表すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係るオゾン発生装置の機能ブロック図である。 （Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係るオゾン発生装置の表面図であり、（Ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係るオゾン発生装置１０の側面断面図である。
　図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るオゾン発生装置の表面図であり、図１（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るオゾン発生装置の裏面図である。図１（Ａ）は、絶縁体層および誘電体層を省略した状態での表面図である。図２（Ａ）は、図１（Ａ）における本発明の第１の実施形態に係るオゾン発生装置のＡ－Ａ断面の図である。図２（Ｂ）は、図１（Ａ）における本発明の第１の実施形態に係るオゾン発生装置のＢ－Ｂ断面の図である。
　図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２（Ａ）、および、図２（Ｂ）に示すように、オゾン発生装置１０は、絶縁性の筐体２０、第１放電用電極３０、第２放電用電極４０、ヒータ電極５０、外部接続電極６１、６２、誘電体層７０、層間接続電極８１、８２を備える。
　筐体２０は、略直方体形状である。筐体２０は、複数の絶縁体層２０１、２０２、２０３、２０４を積層してなる。筐体２０は、例えば、低温焼結セラミック等からなる。
　第１放電用電極３０と第２放電用電極４０とは、筐体２０の表面に形成されている。第１放電用電極３０と第２放電用電極４０とは、導電性の高い材料（例えば、ＲｕＯ２、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ等）からなる。
　第１放電用電極３０は、複数の電極指３１と複数の引き回し電極３２とを備える。複数の電極指３１は、筐体２０の表面における第１方向および第２方向の中央領域に配置されている。
　電極指３１は、所定幅を有する電極パターンである。電極指３１は、第１方向に延びる第１部分電極と、第２方向に延びる第２部分電極とを有する。第１部分電極は、２つであり、第２方向において間隔を空けて配置されている。２つの第１部分電極の一方の端部は、第２部分電極によって接続されている。すなわち、第１放電用電極３０は、延びる方向の途中に複数の屈曲部を有する。複数の電極指３１は、第２方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数の電極指３１は、第２方向に延びる電極によって接続されている。この際、複数の電極指３１は、一本の線として繋がるように接続されている。この構成により、複数の電極指３１は、平面視して、全体として略ミアンダ形状となるように接続される。
　複数の引き回し電極３２のそれぞれは、複数の電極指３１における第２方向の両端の電極指３１にそれぞれ個別に接続されている。引き回し電極３２は、筐体２０の表面を平面視して、第２方向において複数の電極指３１の形成領域よりも一方端側に配置されている。
　第２放電用電極４０は、複数の電極指４１と複数の引き回し電極４２とを備える。複数の電極指４１は、筐体２０の表面における第１方向および第２方向の中央領域に配置されている。すなわち、筐体２０の表面の第１方向および第２方向において、複数の電極指４１の形成領域と、複数の電極指３１の形成領域とは、部分的に重なっている。
　電極指４１は、所定幅を有する電極パターンである。電極指４１は、電極指３１と同じ幅で同じ厚みであることが好ましい。電極指４１は、第１方向に延びる第３部分電極と、第２方向に延びる第４部分電極とを有する。第３部分電極は、２つであり、第２方向において間隔を空けて配置されている。２つの第３部分電極の一方の端部は、第４部分電極によって接続されている。すなわち、第２放電用電極４０は、延びる方向の途中に複数の屈曲部を有する。複数の電極指４１は、第２方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数の電極指４１は、第２方向に延びる電極によって接続されている。この際、複数の電極指４１は、一本の線として繋がるように接続されている。この構成により、複数の電極指４１は、平面視して、全体として略ミアンダ形状となるように接続される。
　複数の引き回し電極４２のそれぞれは、複数の電極指４１における第２方向の両端の電極指４１にそれぞれ個別に接続されている。引き回し電極４２は、筐体２０の表面を平面視して、第２方向において複数の電極指４１の形成領域よりも他方端側に配置されている。
　ここで、複数の電極指４１と複数の電極指３１とは、第２方向（本発明の「所定方向」に対応する。）に沿って、交互に配置されている。これにより、複数の電極指４１と複数の電極指３１とは、第１方向に沿って所定の長さを有する対向部を、第２方向に沿って複数備える。これにより、第１放電用電極３０と第２放電用電極４０とによる放電開始電圧を低くできる。
　ヒータ電極５０は、筐体２０の裏面に形成されている。ヒータ電極５０は、所望の抵抗率を有する材料（例えば、ニクロム、Ｗ、ＲｕＯ２等）からなる。ヒータ電極５０に電流が流れることによって、ヒータ電極５０が発熱し、第１放電用電極３０と第２放電用電極４０とを加熱する。これにより、第１放電用電極３０と第２放電用電極４０との腐食を抑制できる。
　オゾン発生装置１０（筐体２０）を平面視して、ヒータ電極５０の形成領域は、第１放電用電極３０と第２放電用電極４０との形成領域に重なっている。なお、ヒータ電極５０の形成領域は、第１放電用電極３０と第２放電用電極４０との形成領域に重なっていることが好ましいが、この限りではない。ヒータ電極５０の形成領域が第１放電用電極３０と第２放電用電極４０との形成領域に重なっていることによって、第１放電用電極３０と第２放電用電極４０とをヒータ電極５０によって効率的に加熱できる。
　ヒータ電極５０は、延びる方向の途中位置で複数回屈曲する形状である。例えば、ヒータ電極５０は、ミアンダ形状である。この構成によって、ヒータ電極５０を長くでき、ヒータ電極５０の大型化を抑制しながら、抵抗値を高くできる。
　ヒータ電極５０の延びる方向の第１端は、層間接続電極８１を介して、第１放電用電極３０の引き回し電極３２に接続されている。ヒータ電極５０の延びる方向の第２端は、層間接続電極８２を介して、第２放電用電極４０の引き回し電極４２に接続されている。なお、層間接続電極８１、８２は、所定の導電率を有する材料からなり、例えば、銀を含む導電ペーストを固化してなる。
　誘電体層７０は、所定の比誘電率を有する。誘電体層７０は、筐体２０の表面を覆っている。この際、誘電体層７０は、第１放電用電極３０と第２放電用電極４０の形成領域（筐体２０の第２方向の中央領域）を少なくとも覆うように形成されている。このような誘電体層７０を備えることによって、放電開始電圧をさらに低下できる。
　外部接続電極６１、６２は、筐体２０の裏面に形成されており、平面視して矩形の電極である。外部接続電極６１は、筐体２０の第１方向の一方端付近に形成されている。外部接続電極６１は、ヒータ電極５０の第１端に接続されている。外部接続電極６２は、筐体２０の第１方向の他方端付近に形成されている。外部接続電極６２は、ヒータ電極５０の第２端に接続されている。
　このように、外部接続電極６１と外部接続電極６２とは、第１放電用電極３０および第２放電用電極４０を介する電流経路（第１経路）と、ヒータ電極５０を介する電流経路（第２経路）との共通の端部である。
　外部接続電極６１と外部接続電極６２とは、後述する電源９０（図４参照）が接続される。すなわち、電源９０は、第１放電用電極３０および第２放電用電極４０を介する電流経路（第１経路）と、ヒータ電極５０を介する電流経路（第２経路）とに対するただ１つ電源（共通の電源）である。
　このような構成とすることによって、放電用電源と加熱用電源とを個別に用意しなくてもよい。したがって、オゾンの発生とオゾンを発生する電極の加熱とを行えるオゾン発生装置を小型化できる。
　図３は、本発明の第１の実施形態に係るオゾン発生装置の各構成要素の電流電圧特性、すなわち、抵抗値の特性を表すグラフである。図３において、横軸は電流Ｉであり、縦軸は電圧Ｖである。図３において、破線は第１経路（第１放電用電極３０および第２放電用電極４０側）の電流に対する電圧の比（第１抵抗値）を示し、一点鎖線は第２経路（ヒータ電極５０側）の電流に対する電圧の比（第２抵抗値）を示し、実線は、第１経路と第２経路の並列接続経路（オゾン発生装置１０の構成そのもの）の電流に対する電圧の比（第３抵抗値）を示す。
　図３に示すように、第１経路のみにおける放電開始電圧Ｖｄｃｈ１よりも高い電圧領域において、第２抵抗値は、第１抵抗値よりも高い。このような構成とすることによって、第１経路と第２経路との同じ電圧を印加した場合に、放電開始電圧Ｖｄｃｈ１よりも高い電圧領域では、第２経路よりも第１経路に電流が流れ易い。したがって、第１経路と第２経路とに１つの電源９０から電圧を供給しても、放電を安定して継続的に実現できる。さらに、第２経路にも所定の電流を流すことができ、第１経路と第２経路とに１つの電源９０から電圧を供給しても、ヒータ電極５０による加熱も確実に実現できる。
　なお、第１経路のみにおける放電開始電圧Ｖｄｃｈ１と第１経路と第２経路の並列接続経路における放電開始電圧Ｖｄｃｈ０とは、若干の差があるが略同じである。したがって、放電開始電圧Ｖｄｃｈ１よりも高い電圧領域において、第２抵抗値を、第１抵抗値よりも高く設定してもよい。
　また、図３に示すように、放電開始電圧Ｖｄｃｈ１よりも低い電圧領域において、第２抵抗値は、第１抵抗値よりも低いことが好ましい。これにより、放電を行っていない時に、ヒータ電極５０に効率的に電流を供給でき、ヒータ電極５０よる加熱が効率的になる。
　また、ヒータ電極５０による加熱を継続的に行うことによって、第１放電用電極３０と第２放電用電極４０との腐食を効果的に抑制できる。この際、ヒータ電極５０の加熱が効率的に行えることによって、効率的な腐食の抑制を実現できる。
　さらに、上述のように、オゾン発生装置１０の構成では、第１放電用電極３０と第２放電用電極４０との対向配置形状と、誘電体層７０の配置とによって放電開始電圧が低くなっている。したがって、第１放電用電極３０と第２放電用電極４０とに印加する電圧を低く設定できる。これにより、ヒータ電極５０を大幅に高い抵抗値にする必要が無い。一方で、ヒータ電極５０が上述の形状であることによって、チップ抵抗等と比較して、耐電圧が高く、高抵抗を容易に実現できる。
　したがって、本実施形態に係るオゾン発生装置１０の構成を用いることによって、上述のように１つの電源９０を用いる態様であっても、放電と加熱とを安定的に実現させ、高い信頼性を実現できる。
　なお、ヒータ電極５０は、筐体２０の裏面以外に、筐体２０の厚み方向、すなわち、複数の絶縁体層２０１、２０２、２０３、２０４の積層方向の途中位置に配置することもできる。
　次に、第２の実施形態に係るオゾン発生装置について、図を参照して説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るオゾン発生装置の機能ブロック図である。
　図４に示すように、オゾン発生装置１００は、第１の実施形態に係るオゾン発生装置１０に対して、電源９０を追加した点で異なる。図４において、第１の実施形態に係るオゾン発生装置１０と同じ箇所には同じ記号を付している。
　オゾン発生装置１００のオゾン発生部分（加熱部を含む）は、第１の実施形態に係るオゾン発生装置１０の構造を採用している。
　電源９０は、ＤＣ電源９０１、電圧切替回路９０２、基準電圧生成回路９０３、比較回路９０４、発振回路９０５、発振用トランジスタ９０６、トランス９０７、直流定電圧電源９０８、および、出力電圧検出回路９０９を備える。
　ＤＣ電源９０１は、所定の直流電源電圧（例えば１２Ｖ）を電圧切替回路９０２に供給する。電圧切替回路９０２は、直流電源電圧の電圧変換を行って、第１直流電圧と第２の直流電圧とのいずれかを出力する。第１直流電圧は、第２直流電圧よりも高電圧であり、例えば、第１直流電圧は５Ｖ、第２直流電圧は３Ｖである。電圧切替回路９０２は、第１直流電圧または第２直流電圧を基準電圧生成回路９０３に出力する。基準電圧生成回路９０３は、第１直流電圧または第２直流電圧に応じた基準電圧を発生し、比較回路９０４に出力する。
　トランス９０７の検出用コイル９７３は、出力電圧に比例する電圧を発生し、出力電圧検出回路９０９は、この電圧を検出する。出力電圧検出回路９０９は、この検出電圧を、比較回路９０４に出力する。
　比較回路９０４は、出力電圧検出回路９０９の検出電圧と基準電圧とを比較して、発振回路９０５に出力する。比較回路９０４の基準電圧を高く設定すれば、出力電圧（トランス９０７の二次側コイル９７２に発生する電圧）を低く調整でき、比較回路９０４の基準電圧を低く設定すれば、出力電圧（トランス９０７の二次側コイル９７２に発生する電圧）を高く調整できる。これにより、安定した出力電圧が得られる。
　発振回路９０５は、比較結果に応じたベース電圧を、発振用トランジスタ９０６に出力する。
　発振用トランジスタ９０６のコレクタは、一次側コイル９７１の一方端に接続されている。発振用トランジスタのエミッタは、グランドに接続されており、グランドには、直流定電圧電源９０８を介して一次側コイル９７１の他方端が接続されている。発振用トランジスタ９０６は、このベース電圧に応じて、トランス９０７の一次側コイル９７１に電流を供給する。すなわち、この発振は、トランス９０７のインダクタンスと、トランスの分布キャパシタンスおよびオゾン発生部分の構造（第１の実施形態に係るオゾン発生装置１０の構造）に起因するキャパシタンスによるＬＣ発振を利用している。そして、発振回路９０５から発振用トランジスタ９０６に与えられるベース電圧によって、出力電圧の電圧値を制御している。
　トランス９０７の二次側コイル９７２は、オゾン発生部分（第１の実施形態に係る構造のオゾン発生装置１０）の外部接続電極６１、６２に接続されている。外部接続電極６２は、グランドに接続されている。
　このような構成において、放電を行う期間には、電圧切替回路９０２は、第１直流電圧を出力する。これにより、トランス９０７の二次側コイル９７２には、放電開始電圧よりも高い電圧（図３のＶ１）が出力され、外部接続電極６１、６２に印加される。これにより、第１放電用電極３０と第２放電用電極４０との間で放電が生じるとともに、ヒータ電極５０による加熱が行われる。一方、放電を行わない期間には、電圧切替回路９０２は、第２直流電圧を出力する。これにより、トランス９０７の二次側コイル９７２には、放電開始電圧よりも低い電圧（図３のＶ２）が出力され、外部接続電極６１、６２に印加される。これにより、第１放電用電極３０と第２放電用電極４０との間で放電が生じず、ヒータ電極５０による加熱のみが行われる。
　このように、本実施形態に係るオゾン発生装置１００の構成を用いることによって、必要な期間だけ放電を行い、放電の有無に関係なく加熱を継続的に行うことができる。また、オゾン発生装置１００は、放電を行う期間と放電を行わない期間とを交互に実行でき、この切り替えを容易に実現できる。このように、オゾン発生装置１００は、状況に応じて効率的な放電および加熱を実現できる。
　なお、上述の説明では、基準電圧を切り替える態様を示したが、出力電圧検出回路９０９の出力電圧の検出感度を切り替えてもよい。
　次に、第３の実施形態に係るオゾン発生装置について、図を参照して説明する。図５（Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係るオゾン発生装置の表面図であり、図５（Ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係るオゾン発生装置１０の側面断面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＣ－Ｃ断面を示している。
　図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、本実施形態に係るオゾン発生装置１０Ａは、第１の実施形態に係るオゾン発生装置１０に対して、第１放電用電極３０Ａと第２放電用電極４０Ａの形状および配置において異なる。オゾン発生装置１０Ａの他の構成は、オゾン発生装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　第１放電用電極３０Ａは、筐体２０の表面に形成されている。第１放電用電極３０Ａは、主電極３１Ａと引き回し電極３２Ａとを備える。主電極３１Ａは、平面視して、Ｕ字形状である。引き回し電極３２Ａは、第１方向において、主電極３１Ａの筐体２０Ａの一方端側に配置されており、主電極３１Ａに接続されている。引き回し電極３２Ａは、図示していない層間接続電極を介して、外部接続電極６１に接続されている。
　第２放電用電極４０Ａは、筐体２０の内部に形成されている。より具体的には、第２放電用電極４０Ａは、筐体２０を構成する絶縁体層（筐体２０の表面を形成する絶縁体層）２０１と、これに当接する絶縁体層２０２との界面に形成されている。第２放電用電極４０Ａは、主電極４１Ａと引き回し電極４２Ａとを備える。主電極４１Ａは、平面視して、Ｕ字形状である。主電極４１Ａは、平面視して、主電極３１Ａに重なる部分と重ならない部分とを有する。引き回し電極４２Ａは、第１方向において、主電極４１Ａの筐体２０Ａの他方端側に配置されており、主電極４１Ａに接続されている。引き回し電極４２Ａは、図示していない層間接続電極を介して、外部接続電極６２に接続されている。
　このような構成であっても、第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。また、この実施形態に係るオゾン発生装置１０Ａに対しても、第２の実施形態に係る電源９０を利用でき、第２の実施形態と同様の作用効果が得られる。
　なお、上述の各実施形態において、ヒータ電極５０を正特性サーミスタで構成してもよい。これにより、放電開始電圧よりも高い電圧範囲で第２抵抗値を第１抵抗値よりも高くし易く、放電開始電圧よりも低い電圧範囲で第２抵抗値を第１抵抗値よりも低くし易い。さらに、必要以上の加熱を抑制できる。
１０、１０Ａ：オゾン発生装置
２０、２０Ａ：筐体
３０、３０Ａ：第１放電用電極
３１：電極指
３１Ａ：主電極
３２：引き回し電極
３２Ａ：電極
４０、４０Ａ：第２放電用電極
４１：電極指
４１Ａ：主電極
４２：引き回し電極
５０：ヒータ電極
６１：外部接続電極
６２：外部接続電極
７０：誘電体層
８１、８２：層間接続電極
９０：電源
１００：オゾン発生装置
２０１－２０４：絶縁体層
９０１：ＤＣ電源
９０２：電圧切替回路
９０３：基準電圧生成回路
９０４：比較回路
９０５：発振回路
９０６：発振用トランジスタ
９０７：トランス
９０８：直流定電圧電源
９０９：出力電圧検出回路
９７１：一次側コイル
９７２：二次側コイル
９７３：検出用コイル
Ｖｄｃｈ０：放電開始電圧
Ｖｄｃｈ１：放電開始電圧

Claims (8)

  1. 　放電によってオゾンを発生させる第１放電用電極および第２放電用電極と、
    　第１端が前記第１放電用電極に接続され、第２端が前記第２放電用電極に接続されたヒータ電極と、を備え、
    　前記第１放電用電極と前記第２放電用電極とを介して前記第１端と前記第２端を接続する電流経路を第１経路とし、前記第１経路の電流に対する電圧の比を第１抵抗値として、
    　前記ヒータ電極を介して前記第１端と前記第２端を接続する電流経路を第２経路とし、前記第２経路の電流に対する電圧の比を第２抵抗値として、
    　前記第１放電用電極と前記第２放電用電極との間で放電が生じる放電開始電圧より高い電圧範囲において、前記第２抵抗値は、前記第１抵抗値よりも高い、
    　オゾン発生装置。
  2. 　前記放電開始電圧よりも低い電圧範囲において、前記第２抵抗値は、前記第１抵抗値よりも低い、
    　請求項１に記載のオゾン発生装置。
  3. 　前記第１放電用電極と前記第２放電用電極とは、それぞれに複数の電極指を備え、
    　前記第１放電用電極の複数の電極指と、前記第２放電用電極の複数の電極指とは、所定方向に沿って、交互に且つ互いに対向して、配置されている、
    　請求項１または請求項２に記載のオゾン発生装置。
  4. 　前記第１放電用電極、前記第２放電用電極、および、前記ヒータ電極が形成される絶縁性の筐体と、
    　該筐体の表面に配置された誘電体層と、を備え、
    　前記第１放電用電極および前記第２放電用電極は、前記筐体の表面に、前記誘電体層に覆われる形状で配置されている、
    　請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のオゾン発生装置。
  5. 　前記ヒータ電極は、正特性サーミスタによって構成されている、
    　請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のオゾン発生装置。
  6. 　前記ヒータ電極は、複数の屈曲部を有する、
    　請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のオゾン発生装置。
  7. 　前記第１端と前記第２端との間に電圧を印加する１つの電源と、を備え、
    　前記電源は、前記放電開始電圧よりも高い電圧を印加する、
    　請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のオゾン発生装置。
  8. 　前記電源は、
    　前記放電開始電圧よりも高い電圧を印加する第１期間と、
    　前記放電開始電圧よりも低い電圧を印加する第２期間と、
    　を交互に有する、
    　請求項７に記載のオゾン発生装置。
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