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JP4397662B2 - Oxygen negative ion generator - Google Patents
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Description

本発明は、酸素マイナスイオンを発生させる酸素マイナスイオン発生装置に関する。本発明に係る酸素マイナスイオン発生装置は、例えば磁気デバイスの酸化プロセス、あるいは半導体製造の酸化プロセスやレジスト剥離、あるいはディスプレイデバイス用の透明導電膜に対する酸化プロセス、あるいは化学分野での殺菌等に適用することができる。   The present invention relates to an oxygen negative ion generator that generates oxygen negative ions. The oxygen negative ion generator according to the present invention is applied to, for example, an oxidation process of a magnetic device, an oxidation process of semiconductor manufacturing, resist stripping, an oxidation process of a transparent conductive film for a display device, or sterilization in the chemical field. be able to.

近年、真空中に設置した導電性電極が付着された固体電解質からなる酸素マイナスイオン放出部を加熱した状態で、酸素ガスを導入して前記電極に接地電位に対してマイナス(負電位)の電圧を印加することによって、酸素マイナスイオン放出部から酸素のマイナスイオン(O-)を発生させる構成の酸素マイナスイオン発生装置が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照。)。 In recent years, in a state where an oxygen negative ion emitting portion made of a solid electrolyte with a conductive electrode attached in a vacuum is heated, oxygen gas is introduced and the electrode has a negative (negative potential) voltage with respect to the ground potential. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3), in which oxygen negative ions (O ) are generated from the oxygen negative ion emitter. .)

また、上記特許文献1における酸素マイナスイオン放出部を加熱する加熱手段の他の例として、図2に示すような酸素マイナスイオン発生装置も提案されている。   Further, as another example of the heating means for heating the oxygen negative ion emission part in Patent Document 1, an oxygen negative ion generator as shown in FIG. 2 has been proposed.

図2に示す酸素マイナスイオン発生装置100は、先端側を封止する円板状の酸素マイナスイオン放出部1aを有する円筒状の固体電解質からなる酸素マイナスイオン発生部材1を備えており、その基端側のツバ部1bが、イオン発生容器2の先端側開口部にOリング3を介して密着保持されている。酸素マイナスイオン発生部材1として、この酸素マイナスイオン発生装置100では固体電解質としてのカルシウム・アルミネート((CaO)12(Al237)を用いている。固体電解質からなる酸素マイナスイオン放出部1aを有する酸素マイナスイオン発生部材1は多数の微細孔を有しており、酸素マイナスイオンの充填と透過を行うことができる。 An oxygen negative ion generating apparatus 100 shown in FIG. 2 includes an oxygen negative ion generating member 1 made of a cylindrical solid electrolyte having a disk-shaped oxygen negative ion emitting portion 1a that seals the tip side. An end flange 1 b is held in close contact with the distal end opening of the ion generation container 2 via an O-ring 3. As the oxygen minus ion generator member 1, and using calcium aluminate as the oxygen minus ion generator 100, a solid electrolyte ((CaO) 12 (Al 2 O 3) 7). The oxygen negative ion generating member 1 having an oxygen negative ion emitting portion 1a made of a solid electrolyte has a large number of fine holes, and can fill and permeate oxygen negative ions.

酸素マイナスイオン放出部1aの背面側(イオン発生容器2内側)には、導電性の金属からなる電極4が、液状ペーストを塗布焼成するかあるいは真空中で蒸着することによって付着されている。電極4は、0.5μm〜1μmの厚みからなる白金、金、ランタン・マンガネートなどの導電性材料で形成されており、多数の微細孔を有している。電極4には、導線5を介して直流電源6が接続されており、直流電源6から負極性(マイナス)の直流電圧が印加される。また、酸素マイナスイオン放出部1aの電極4と反対側(表面側)の前方には、数mmの隙間を設けて多数の細孔を有する円板状の引出し電極7が支持部材8で支持されて設置されている。   An electrode 4 made of a conductive metal is attached to the back side of the oxygen negative ion emitting portion 1a (inside the ion generating container 2) by applying and baking a liquid paste or by vacuum deposition. The electrode 4 is made of a conductive material such as platinum, gold, or lanthanum manganate having a thickness of 0.5 μm to 1 μm, and has a large number of fine holes. A DC power supply 6 is connected to the electrode 4 through a conducting wire 5, and a negative (minus) DC voltage is applied from the DC power supply 6. In addition, a disk-shaped extraction electrode 7 having a large number of pores with a gap of several mm is supported by a support member 8 in front of the opposite side (surface side) of the oxygen negative ion emission part 1a. Installed.

引出し電極7は接地(グランド電位)されているので、酸素マイナスイオン放出部1aの電極4の電位(マイナス電位)に対してプラス(正)電位となる。よって、酸素マイナスイオン放出部1aで発生する負電荷の酸素マイナスイオンは、引出し電極7側に向けて放出される。なお、酸素マイナスイオン発生部材1の外側と引出し電極7を設置した空間は、高真空に保持された真空チャンバー21内の一部を構成している。   Since the extraction electrode 7 is grounded (ground potential), it has a positive (positive) potential with respect to the potential (negative potential) of the electrode 4 of the oxygen negative ion emitting portion 1a. Therefore, negatively charged oxygen negative ions generated in the oxygen negative ion emitting portion 1a are released toward the extraction electrode 7 side. In addition, the space where the outside of the oxygen negative ion generating member 1 and the extraction electrode 7 are installed constitutes a part of the vacuum chamber 21 held in a high vacuum.

酸素マイナスイオン発生部材1の内側には、その内側と数mmの隙間を設けて円柱状の石英柱9が設置されており、石英柱9の先端側(酸素マイナスイオン放出部1a側)は酸素マイナスイオン放出部1aと数mmの隙間を有している。石英柱9の後端側は、イオン発生容器2の後端側開口部にOリング10を介して密着保持されており、石英柱9の後端部はイオン発生容器2の外側に露出している。   A cylindrical quartz column 9 is provided inside the oxygen negative ion generating member 1 with a gap of several mm from the inner side, and the tip side of the quartz column 9 (oxygen negative ion emitting portion 1a side) is oxygen. It has a gap of several mm from the negative ion emission part 1a. The rear end side of the quartz column 9 is held in close contact with the rear end side opening of the ion generation vessel 2 via an O-ring 10, and the rear end portion of the quartz column 9 is exposed to the outside of the ion generation vessel 2. Yes.

石英柱9の後端部近傍には、ヒータ電源11が接続されたハロゲンランプ12が設置されており、ハロゲンランプ12の周囲にはリフレクター13が設置されている。リフレクター13は、ヒータ電源11からの通電によりハロゲンランプ12が発熱して発せられる赤外光Aが石英柱9の内周面で全反射を繰り返しながら伝達されて、酸素マイナスイオン放出部1aの背面に形成した電極4表面に効率よく入射するような曲面形状に形成されている。   A halogen lamp 12 connected to a heater power supply 11 is installed near the rear end of the quartz pillar 9, and a reflector 13 is installed around the halogen lamp 12. The reflector 13 is transmitted with infrared light A emitted from the halogen lamp 12 generated by energization from the heater power supply 11 while repeating total reflection on the inner peripheral surface of the quartz column 9, and the back surface of the oxygen negative ion emitting portion 1a. It is formed in a curved shape so as to efficiently enter the surface of the electrode 4 formed in the above.

イオン発生容器2に設けた酸素ガス導入口2aには、バルブ14a、ガス流量調節器15、バルブ14bを有するガス導入配管16を介して酸素ボンベ17が接続されている。また、イオン発生容器2に設けた排気口2bには、バルブ18を有する排気配管19を介して排気ポンプ20が接続されている。   An oxygen cylinder 17 is connected to an oxygen gas inlet 2a provided in the ion generation vessel 2 through a gas introduction pipe 16 having a valve 14a, a gas flow rate regulator 15, and a valve 14b. An exhaust pump 20 is connected to an exhaust port 2 b provided in the ion generating container 2 via an exhaust pipe 19 having a valve 18.

従来例における酸素マイナスイオン発生装置100は上記のように構成されており、酸素マイナスイオンを発生させる際には、ヒータ電源11からの通電によりハロゲンランプ12を発熱させる。そして、発熱によってハロゲンランプ12から輻射された赤外光Aはリフレクター13の内面で反射して、石英柱9の内周面で全反射を繰り返しながら伝達されて酸素マイナスイオン放出部1aの背面に形成した電極4に効率よく入射し、電極4と共に酸素マイナスイオン放出部1aを加熱する。この加熱によって酸素マイナスイオン放出部1aの背面側は800℃程度となる。   The oxygen negative ion generator 100 in the conventional example is configured as described above, and when generating oxygen negative ions, the halogen lamp 12 is heated by energization from the heater power supply 11. Then, the infrared light A radiated from the halogen lamp 12 due to heat generation is reflected by the inner surface of the reflector 13 and transmitted while repeating total reflection on the inner peripheral surface of the quartz column 9, and is transmitted to the back surface of the oxygen negative ion emitting portion 1a. It efficiently enters the formed electrode 4 and heats the oxygen negative ion emitting portion 1 a together with the electrode 4. By this heating, the back side of the oxygen negative ion emitting portion 1a becomes about 800 ° C.

この際、排気ポンプ20を駆動してイオン発生容器2内を真空排気した状態から、酸素ボンベ17からガス流量調節器15で流量調整しながら酸素ガス導入口1aを通してイオン発生容器2内に、酸素ガスを約100〜1000sccm程度の流量で導入し、イオン発生容器2内を1.3×102Pa程度に設定する。 At this time, from the state in which the exhaust pump 20 is driven and the inside of the ion generation container 2 is evacuated, the flow rate is adjusted from the oxygen cylinder 17 by the gas flow rate controller 15, and then the oxygen generation container 2 is oxygenated through the oxygen gas inlet 1 a. The gas is introduced at a flow rate of about 100 to 1000 sccm, and the inside of the ion generation container 2 is set to about 1.3 × 10 2 Pa.

上記の条件によって、イオン発生容器2内に導入された酸素ガスが電極4を通して、固体電解質としてのカルシウム・アルミネートからなる酸素マイナスイオン放出部1a内に充填される。酸素マイナスイオン放出部1a内では、酸素の大部分はO2-として存在しているが、酸素マイナスイオン放出部1aが加熱されることによって、酸素マイナスイオン放出部1a内に充填された酸素(O2)に電子が1個付与されてO2-からO-に変換される。 Under the above conditions, the oxygen gas introduced into the ion generating container 2 is filled into the oxygen negative ion emitting portion 1a made of calcium aluminate as the solid electrolyte through the electrode 4. In the oxygen negative ion emission part 1a, most of the oxygen exists as O 2− , but when the oxygen negative ion emission part 1a is heated, oxygen filled in the oxygen negative ion emission part 1a ( One electron is added to O 2 ) and converted from O 2− to O .

この状態で、直流電源6から負極性(マイナス)の直流電圧を導線5を介して電極4に印加することによって酸素マイナスイオン放出部1a中に電界が形成され、酸素マイナスイオン(O-)が背面側から表面(引出し電極7側)にイオン伝導で移動する。そして、酸素マイナスイオン放出部1aの表面に移動した酸素マイナスイオン(O-)は前方(引出し電極7側)に向けて真空中に放出され、引出し電極7に設けた多数の細孔を通過して真空チャンバー21内に放出される。 In this state, by applying a negative (minus) DC voltage from the DC power source 6 to the electrode 4 via the conductive wire 5, an electric field is formed in the oxygen negative ion emitting portion 1a, and oxygen negative ions (O ) are generated. It moves by ion conduction from the back side to the surface (extraction electrode 7 side). Then, the oxygen negative ions (O ) that have moved to the surface of the oxygen negative ion emitter 1a are released into the vacuum toward the front (extraction electrode 7 side), and pass through a large number of pores provided in the extraction electrode 7. And released into the vacuum chamber 21.

このようにして取り出された酸素マイナスイオン(O-)は、磁気デバイスの酸化プロセス、あるいは半導体製造の酸化プロセスやレジスト剥離、あるいはディスプレイデバイス用の透明導電膜に対する酸化プロセス、あるいは化学分野での殺菌等に用いることができる。
特願2002−171631号公報(図1) 特開平6−248481号公報 国際公開第WO 03/050037号公報
The oxygen negative ions (O ) thus taken out are oxidized in the magnetic device, or in the semiconductor manufacturing oxidation process or resist stripping, or in the oxidation process for the transparent conductive film for the display device, or sterilized in the chemical field. Etc. can be used.
Japanese Patent Application No. 2002-171631 (FIG. 1) JP-A-6-244841 International Publication No. WO 03/050037

ところで、図2に示した従来の酸素マイナスイオン発生装置100は、上記したように酸素マイナスイオン放出部1aを含む酸素マイナスイオン発生部材1全体が、固体電解質としてのカルシウム・アルミネート((CaO)12(Al237)で作製されている。 By the way, in the conventional oxygen negative ion generator 100 shown in FIG. 2, as described above, the oxygen negative ion generating member 1 including the oxygen negative ion emitting portion 1a is entirely composed of calcium aluminate ((CaO) as a solid electrolyte. 12 (Al 2 O 3 ) 7 ).

このカルシウム・アルミネート自体の強度はさほど大きくない。即ち、破壊、箭断応力等の値は殆ど一般的なガラスに近く、外部からの応力はもとより加熱による歪や熱応力でも破断する場合がる。このため、従来では、カルシウム・アルミネートからなる酸素マイナスイオン発生部材1の酸素マイナスイオン放出部1aの形状(角部を丸くする、厚みを厚くする等)や加熱方法(局所的な温度差が小さくなるように加熱する等)を改善しているが、外部からの衝撃や取り扱いにおいて、信頼性としてはまだ不十分である。   The strength of this calcium aluminate itself is not so great. That is, the values of fracture, cutting stress and the like are almost similar to those of general glass, and may be broken not only by external stress but also by strain or thermal stress caused by heating. For this reason, conventionally, the shape of the oxygen negative ion release portion 1a of the oxygen negative ion generating member 1 made of calcium aluminate (rounded corners, thickened, etc.) and heating method (local temperature difference is However, the reliability is still insufficient for impact and handling from the outside.

また、上記した従来の酸素マイナスイオン発生装置100では、酸素マイナスイオン発生部材1の円筒状の全長は100mm程度で、酸素マイナスイオン放出部1aの直径は23mm程度であるが、今後、酸素マイナスイオン発生部材1のさらなる大型化を進める上で、上記したようにその形状や加熱方法を改善するだけでは強度の維持には限界があった。   Further, in the conventional oxygen negative ion generator 100 described above, the oxygen negative ion generating member 1 has a cylindrical total length of about 100 mm and the oxygen negative ion emitting portion 1a has a diameter of about 23 mm. In order to further increase the size of the generating member 1, there is a limit in maintaining the strength only by improving the shape and heating method as described above.

更に、上記した従来の酸素マイナスイオン発生装置100のように、酸素マイナスイオン発生部材1を固体電解質としてのカルシウム・アルミネートで形成した場合では、酸素マイナスイオンを放出する最適な温度は800℃〜900℃程度であるが、この温度に酸素マイナスイオン放出部1aを有する先端付近を加熱すると、酸素供給側である背面側も約800℃近くの温度に達する。   Further, when the oxygen negative ion generating member 1 is formed of calcium aluminate as a solid electrolyte as in the conventional oxygen negative ion generator 100 described above, the optimum temperature for releasing oxygen negative ions is 800 ° C. to Although the temperature is about 900 ° C., when the vicinity of the tip having the oxygen negative ion emitting portion 1a is heated to this temperature, the back side, which is the oxygen supply side, reaches a temperature of about 800 ° C.

このため、酸素マイナスイオン発生部材1は酸素を取込むことよりも放出するようになることの方が優勢となり、酸素マイナスイオン放出部1aの表面側(引出し電極7側)に放出される酸素マイナスイオンに応じた電流値は、酸素マイナスイオン放出部1aの背面側(引出し電極7側と反対側)から取込まれて伝導される酸素マイナスイオンの供給律速で制限されて約1μA程度となり、酸素マイナスイオン放出部1a表面からの酸素マイナスイオンの放出は少なかった。   For this reason, the oxygen minus ion generating member 1 is more dominant in releasing oxygen than taking in oxygen, and oxygen minus released to the surface side (extraction electrode 7 side) of the oxygen minus ion emitting portion 1a. The current value corresponding to the ions is limited to about 1 μA by limiting the supply rate of oxygen minus ions that are taken in and conducted from the back side (the side opposite to the extraction electrode 7 side) of the oxygen minus ion emitting portion 1a, and is about 1 μA. There was little release of oxygen negative ions from the surface of the negative ion emission part 1a.

そこで本発明は、固体電解質からなる酸素マイナスイオン発生部材の十分な強度を確保できるようにして、大型化した場合においても、酸素マイナスイオン発生部材に破壊等が生じることのない強度を確保することができる酸素マイナスイオン発生装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can ensure sufficient strength of an oxygen negative ion generating member made of a solid electrolyte, and ensure strength that does not cause damage to the oxygen negative ion generating member even when the oxygen negative ion generating member is enlarged. It is an object of the present invention to provide an oxygen negative ion generator capable of performing the following.

また、本発明は、酸素マイナスイオン発生部材に取込まれる酸素量を増やして、酸素マイナスイオンの放出量の増加を図ることができる酸素マイナスイオン発生装置を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide an oxygen negative ion generator that can increase the amount of oxygen minus ions released by increasing the amount of oxygen taken into the oxygen negative ion generating member.

上記目的を達成するために本発明は、固体電解質からなる酸素マイナスイオン発生部材と、前記酸素マイナスイオン発生部材の酸素マイナスイオン放出側表面と反対側の背面に形成した多数の微細孔を有する導電性の第1電極と、前記酸素マイナスイオン発生部材の酸素マイナスイオン放出側表面の前方に設けた多数の細孔を有する導電性の第2電極と、前記酸素マイナスイオン発生部材を加熱する加熱手段と、真空状態とした前記酸素マイナスイオン発生部材の前記第1電極を設けた背面側に酸素ガスを導入する酸素ガス導入手段と、を備え、前記第1電極にマイナス極性の電圧を印加すると共に、前記第2電極側を前記第1電極側よりもプラス電位側に高い電位に設定し、前記加熱手段で前記酸素マイナスイオン発生部材を所定温度に加熱すると共に、真空状態の前記酸素マイナスイオン発生部材の前記第1電極を設けた背面側に前記酸素ガス導入手段により酸素ガスを導入することによって、前記酸素マイナスイオン発生部材中で酸素マイナスイオンを発生させ、発生した酸素マイナスイオンを、前記酸素マイナスイオン発生部材の酸素マイナスイオン放出側表面から前記第2電極の細孔を通過させて前記第2電極の前方に放出する酸素マイナスイオン発生装置であって、酸素マイナスイオン発生部材を、カルシウム・アルミネートよりも強度の高い固体電解質からなる基体に、該基体の前記第2電極側の表面に酸素マイナスイオンを発生させる固体電解質からなる薄層を被覆して形成し、一端側が開口して他端側が円板状の酸素マイナスイオン放出部で封止された円筒形状をしており、
前記酸素マイナスイオン放出部の酸素マイナスイオンが放出される表面側の前方に前記第2電極が設置されていることを特徴としている。
To achieve the above object, the present invention provides an oxygen negative ion generating member made of a solid electrolyte and a conductive material having a number of micropores formed on the back surface of the oxygen negative ion generating member opposite to the oxygen negative ion emitting side surface. First electrode, a conductive second electrode having a large number of pores provided in front of the oxygen negative ion emission side surface of the oxygen negative ion generating member, and heating means for heating the oxygen negative ion generating member And oxygen gas introducing means for introducing oxygen gas to the back side of the oxygen negative ion generating member in the vacuum state where the first electrode is provided, and applying a negative polarity voltage to the first electrode The second electrode side is set to a higher potential on the positive potential side than the first electrode side, and the oxygen negative ion generating member is heated to a predetermined temperature by the heating means. In addition, oxygen negative ions are generated in the oxygen negative ion generating member by introducing oxygen gas by the oxygen gas introducing means to the back side of the vacuum oxygen negative ion generating member provided with the first electrode. The oxygen negative ion generator is configured to discharge the generated oxygen negative ions from the oxygen negative ion emission side surface of the oxygen negative ion generation member through the pores of the second electrode and to the front of the second electrode. Then, the oxygen negative ion generating member is coated on a base made of a solid electrolyte stronger than calcium aluminate and a thin layer made of a solid electrolyte that generates oxygen negative ions on the surface of the base on the second electrode side. cylindrical shape to form the other end one end opened is sealed with a disc-shaped oxygen negative ion emitting unit And it is,
It is characterized in that the second electrode on the front surface side of the oxygen negative ions of the oxygen minus ion emitting unit is released is provided.

また、前記基体は、ジルコニア又はイットリア安定ジルコニアであることを特徴としている。   Further, the substrate is characterized in that it is zirconia or yttria stable zirconia.

また、前記第1電極を、前記酸素マイナスイオン発生部材を形成する前記基体の前記薄層を被覆した表面と反対側の背面全体に形成したことを特徴としている。   In addition, the first electrode is formed on the entire back surface of the base on which the oxygen negative ion generating member is formed, which is opposite to the surface coated with the thin layer.

本発明によれば、酸素マイナスイオン発生部材を、カルシウム・アルミネートよりも強度の高い固体電解質からなる基体に、該基体の前記第2電極側の表面に酸素マイナスイオンを発生させる固体電解質からなる薄層を被覆して形成したことにより、酸素マイナスイオンの放出とともに、酸素マイナスイオン発生部材の強度を高めることが可能となり、酸素マイナスイオン発生部材を大型化した場合においても、破壊等が生じることのない強度を確保することができる。   According to the present invention, the oxygen negative ion generating member is formed on a base made of a solid electrolyte stronger than calcium aluminate, and is made of a solid electrolyte that generates oxygen negative ions on the surface of the base on the second electrode side. By forming a thin layer, it is possible to increase the strength of the oxygen negative ion generating member along with the release of oxygen negative ions, and even when the oxygen negative ion generating member is enlarged, destruction or the like occurs. It is possible to ensure the strength without any problem.

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.

図1は、本発明の実施の形態に係る酸素マイナスイオン発生装置を示す概略断面図である。なお、図2に示した従来の酸素マイナスイオン発生装置と同一機能を有する部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an oxygen negative ion generator according to an embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as the conventional oxygen negative ion generator shown in FIG. 2, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

本発明の実施の形態に係る酸素マイナスイオン発生装置30は、図1に示すように、円筒状の酸素マイナスイオン発生部材1の酸素マイナスイオン放出部1aがある先端側の外周に、酸素マイナスイオン発生部材1の外周面と数mmの隙間を設けてリング状のハロゲンランプ(以下、サークルランプという)22が設置されている。サークルランプ22の側面及び背面の周囲にはリフレクター23が設置されており、サークルランプ22とリフレクター23は支持部材24でイオン発生容器2に支持されている。   As shown in FIG. 1, the oxygen negative ion generator 30 according to the embodiment of the present invention has an oxygen negative ion on the outer periphery on the tip side where the oxygen negative ion emitting portion 1 a of the cylindrical oxygen negative ion generating member 1 is located. A ring-shaped halogen lamp (hereinafter referred to as a circle lamp) 22 is provided with a gap of several mm from the outer peripheral surface of the generating member 1. Reflectors 23 are provided around the side surface and the back surface of the circle lamp 22, and the circle lamp 22 and the reflector 23 are supported by the ion generation container 2 by a support member 24.

そして、本発明の実施の形態に係る酸素マイナスイオン発生装置30では、円筒状の酸素マイナスイオン発生部材1を形成する基体1cは、固体電解質としての強度のあるジルコニア(ZrO2)で形成されており、基体1cの表面(サークルランプ22側)のツバ部1bを除く全面には、固体電解質としての酸素マイナスイオンを発生させるカルシウム・アルミネート((CaO)12(Al237)からなる薄層25が被膜されている。カルシウム・アルミネート((CaO)12(Al237)からなる薄層25は、例えば公知のプラズマ溶射法などによって被膜することができる。酸素マイナスイオン発生部材1の酸素マイナスイオン放出部1aの厚みは3mmで、他の部分の厚みは2mmである。また、薄層25の厚みは約100μmである。 Then, in the oxygen minus ion generating apparatus 30 according to the embodiment of the present invention, the substrate 1c for forming a cylindrical oxygen minus ion generator member 1 is formed of zirconia having strength as a solid electrolyte (ZrO 2) In addition, the entire surface of the substrate 1c (on the side of the circle lamp 22) excluding the flange 1b is made of calcium aluminate ((CaO) 12 (Al 2 O 3 ) 7 ) that generates oxygen negative ions as a solid electrolyte. A thin layer 25 is coated. The thin layer 25 made of calcium aluminate ((CaO) 12 (Al 2 O 3 ) 7 ) can be coated by, for example, a known plasma spraying method. The oxygen negative ion emitting member 1 has a thickness of 3 mm, and the other portions have a thickness of 2 mm. The thin layer 25 has a thickness of about 100 μm.

更に、上記基体1cの内面(引出し電極7側の表面と反対側の背面)の全面には、導電性の金属からなる電極4が、液状ペーストを塗布焼成するかあるいは真空中で蒸着することによって成膜されている。電極4は、0.5μm〜1μmの厚みからなる白金、金、ランタン・マンガネートなどの導電性材料で形成されており、多数の微細孔を有している。電極4には、導線5を介して直流電源6が接続されており、直流電源6から負極性(マイナス)の直流電圧が印加される。   Further, an electrode 4 made of a conductive metal is applied to the entire inner surface of the substrate 1c (the back surface opposite to the surface on the extraction electrode 7 side) by applying a liquid paste or by vapor deposition in a vacuum. A film is formed. The electrode 4 is made of a conductive material such as platinum, gold, or lanthanum manganate having a thickness of 0.5 μm to 1 μm, and has a large number of fine holes. A DC power supply 6 is connected to the electrode 4 through a conducting wire 5, and a negative (minus) DC voltage is applied from the DC power supply 6.

上記構成の本実施の形態に係る酸素マイナスイオン発生装置30は、酸素マイナスイオン発生部材1の全長(酸素マイナスイオン放出部1aと基端側のツバ部1b間の長さ):100mm、酸素マイナスイオン放出部1aの厚み:3mm、酸素マイナスイオン放出部1aの直径:23mm、サークルランプ22のランプ管の直径:10mm、サークルランプ22の出力:160W〜300W、サークルランプ22の内周面と酸素マイナスイオン発生部材1表面間の隙間:3mm、電極4への印加電圧:−100Vに設定されている。   The oxygen negative ion generating apparatus 30 according to the present embodiment having the above-described configuration is the total length of the oxygen negative ion generating member 1 (the length between the oxygen negative ion emitting portion 1a and the base end 1b): 100 mm, oxygen negative Thickness of ion emission part 1a: 3 mm, diameter of oxygen negative ion emission part 1a: 23 mm, diameter of lamp tube of circle lamp 22: 10 mm, output of circle lamp 22: 160 W to 300 W, inner circumferential surface of circle lamp 22 and oxygen The gap between the surfaces of the negative ion generating member 1 is set to 3 mm, and the applied voltage to the electrode 4 is set to −100V.

本実施の形態における酸素マイナスイオン発生装置30で酸素マイナスイオンを発生させる際には、ランプ電源(不図示)からの通電によりサークルランプ22を発熱させる。サークルランプ22の発熱によってサークルランプ22から輻射された赤外光はリフレクター23で反射され、酸素マイナスイオン発生部材1の酸素マイナスイオン放出部1aを有する先端付近を加熱する。   When oxygen negative ions are generated by the oxygen negative ion generator 30 in the present embodiment, the circle lamp 22 is heated by energization from a lamp power source (not shown). Infrared light radiated from the circle lamp 22 by the heat generated by the circle lamp 22 is reflected by the reflector 23 and heats the vicinity of the tip of the oxygen minus ion generating member 1 having the oxygen minus ion emitting portion 1a.

酸素マイナスイオン発生部材1の外側に設けたサークルランプ22の発熱によって、酸素マイナスイオン放出部1aの表面側全面が輻射によって効果的に均一に加熱される。外側のサークルランプ22による加熱によって酸素マイナスイオン放出部1aの表面側は酸素マイナスイオンが発生する800℃程度となる。   Due to the heat generated by the circle lamp 22 provided outside the oxygen negative ion generating member 1, the entire surface side of the oxygen negative ion emitting portion 1a is effectively and uniformly heated by radiation. Due to heating by the outer circle lamp 22, the surface side of the oxygen-negative ion emission part 1a becomes about 800 ° C. where oxygen-negative ions are generated.

この際、排気ポンプ20を駆動してイオン発生容器2内を1.3×10-3Pa程度に真空排気した状態から、酸素ボンベ16からガス流量調節器15で流量調整しながら酸素ガス導入口1aを通してイオン発生容器2内に、酸素ガスを約100〜1000sccm程度の流量で導入し、イオン発生容器2内を1.3×102Pa程度に設定する。 At this time, from the state where the exhaust pump 20 is driven and the inside of the ion generating container 2 is evacuated to about 1.3 × 10 −3 Pa, the oxygen gas introduction port is adjusted while adjusting the flow rate from the oxygen cylinder 16 with the gas flow rate regulator 15. Oxygen gas is introduced into the ion generation container 2 through 1a at a flow rate of about 100 to 1000 sccm, and the inside of the ion generation container 2 is set to about 1.3 × 10 2 Pa.

この状態で、直流電源6から負極性(マイナス)の直流電圧(−100V)を導線5を介して電極4に印加することによって、酸素マイナスイオン放出部1a中に電界が形成され、酸素マイナスイオン(O-)が背面側から表面(引出し電極7側)にイオン伝導で移動する。 In this state, by applying a negative (minus) DC voltage (−100 V) from the DC power source 6 to the electrode 4 through the conductive wire 5, an electric field is formed in the oxygen negative ion emitter 1 a, and oxygen negative ions (O ) moves by ion conduction from the back side to the surface (extraction electrode 7 side).

この際、本実施の形態では、酸素マイナスイオン発生部材1を形成する基体1cの内面(引出し電極7側の表面と反対側の背面)の全面に、導電性の金属からなる電極4を成膜したことにより、酸素マイナスイオン放出部1aからツバ部1b間で温度勾配が生じる(ツバ部1b側の方が低くなる)ことによって、酸素を酸素マイナスイオン放出部1a側に取込むのに最適な温度領域(500℃〜600℃程度)が存在することになり、酸素マイナスイオン発生部材1の中に酸素を効率よく取込むようになる。   At this time, in the present embodiment, the electrode 4 made of a conductive metal is formed on the entire inner surface of the substrate 1c forming the oxygen negative ion generating member 1 (the back surface opposite to the surface on the extraction electrode 7 side). As a result, a temperature gradient is generated between the oxygen negative ion emitting portion 1a and the brim portion 1b (the lower side of the brim portion 1b is lower), which is optimal for taking oxygen into the oxygen negative ion emitting portion 1a side. A temperature region (approximately 500 ° C. to 600 ° C.) exists, and oxygen is efficiently taken into the oxygen negative ion generating member 1.

そして、酸素マイナスイオン放出部1aの表面に移動した酸素マイナスイオン(O-)は前方(引出し電極7側)に向けて真空中に放出され、引出し電極7に設けた多数の細孔を通過して真空チャンバー21内に放出される。 The oxygen negative ions migrate to the surface of the oxygen minus ion emitting portion 1a (O -) are emitted into the vacuum forward (extraction electrode 7 side), through a number of pores provided in the lead-out electrode 7 And released into the vacuum chamber 21.

そして、上記構成の本実施の形態に係る酸素マイナスイオン発生装置30によって発生する酸素マイナスイオンの放出量を、酸素マイナスイオンの放出量に応じて増減する電流によって測定したところ20μA程度の値が得られ、酸素マイナスイオン放出部1aの表面から酸素マイナスイオンが安定して多数放出されているのが確認された。   Then, when the amount of released oxygen minus ions generated by the oxygen minus ion generator 30 according to this embodiment having the above-described configuration is measured by a current that increases or decreases according to the amount of released oxygen minus ions, a value of about 20 μA is obtained. As a result, it was confirmed that a large number of oxygen negative ions were stably released from the surface of the oxygen negative ion emitting portion 1a.

このように、本実施の形態に係る酸素マイナスイオン発生装置30では、酸素マイナスイオン放出部1aを含む酸素マイナスイオン発生部材1を形成する基体1cを、固体電解質としての強度のあるジルコニア(ZrO2)で形成し、その表面に、固体電解質としての酸素マイナスイオンを発生させるカルシウム・アルミネート((CaO)12(Al237)からなる薄層25を被膜したことによって、酸素マイナスイオンの放出とともに、酸素マイナスイオン発生部材1の強度を高めることが可能となり、酸素マイナスイオン発生部材1を大型化した場合においても、破壊等が生じることのない強度を確保することができる。 Thus, in the oxygen negative ion generating apparatus 30 according to the present embodiment, the base 1c forming the oxygen negative ion generating member 1 including the oxygen negative ion emitting portion 1a is used as a strong zirconia (ZrO 2) as a solid electrolyte. ), And a thin layer 25 made of calcium aluminate ((CaO) 12 (Al 2 O 3 ) 7 ) that generates oxygen negative ions as a solid electrolyte is coated on the surface thereof. As the oxygen negative ion generating member 1 is released, the strength of the oxygen negative ion generating member 1 can be increased, and even when the oxygen negative ion generating member 1 is increased in size, it is possible to ensure strength that does not cause destruction.

また、本実施の形態に係る酸素マイナスイオン発生装置30では、酸素マイナスイオン発生部材1を形成する基体1cの内面の全面に、導電性の金属からなる電極4を成膜したことにより、酸素を酸素マイナスイオン放出部1a側に取込むのに最適な温度領域(500℃〜600℃程度)を得ることができるので酸素を取込む面積が増え、酸素マイナスイオンを安定して多数放出することができる。   Further, in the oxygen negative ion generator 30 according to the present embodiment, the electrode 4 made of a conductive metal is formed on the entire inner surface of the base 1c forming the oxygen negative ion generating member 1, whereby oxygen is generated. Since an optimal temperature range (about 500 ° C. to 600 ° C.) can be obtained for taking in the oxygen negative ion emitting portion 1a, the area for taking in oxygen increases, and a large number of oxygen negative ions can be stably released. it can.

なお、上述した実施の形態では、酸素マイナスイオン放出部1aを含む酸素マイナスイオン発生部材1を形成する基体1cを、固体電解質としての強度のあるジルコニア(ZrO2)で形成したが、これに限定されることはなく、これ以外にも例えば、イットリア安定ジルコニア(Y23安定化ZrO2)等を用いることができる。 In the above-described embodiment, the base 1c that forms the oxygen negative ion generating member 1 including the oxygen negative ion emitting portion 1a is formed of strong zirconia (ZrO 2 ) as a solid electrolyte. However, the present invention is not limited to this. In addition, for example, yttria stable zirconia (Y 2 O 3 stabilized ZrO 2 ) or the like can be used.

本発明の実施の形態に係る酸素マイナスイオン発生装置を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the oxygen negative ion generator which concerns on embodiment of this invention. 従来例における酸素マイナスイオン発生装置を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the oxygen negative ion generator in a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 酸素マイナスイオン発生部材
1a 酸素マイナスイオン放出部
1b ツバ部
1c 基体
2 イオン発生容器
4 電極(第1電極)
6 直流電源
7 引出し電極(第2電極)
22 サークルランプ(加熱手段)
25 薄層
30 酸素マイナスイオン発生装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oxygen negative ion generating member 1a Oxygen negative ion discharge | release part 1b Head part 1c Base | substrate 2 Ion generation container 4 Electrode (1st electrode)
6 DC power supply 7 Lead electrode (second electrode)
22 Circle lamp (heating means)
25 Thin layer 30 Oxygen negative ion generator

Claims (3)

固体電解質からなる酸素マイナスイオン発生部材と、前記酸素マイナスイオン発生部材の酸素マイナスイオン放出側表面と反対側の背面に形成した多数の微細孔を有する導電性の第1電極と、前記酸素マイナスイオン発生部材の酸素マイナスイオン放出側表面の前方に設けた多数の細孔を有する導電性の第2電極と、前記酸素マイナスイオン発生部材を加熱する加熱手段と、真空状態とした前記酸素マイナスイオン発生部材の前記第1電極を設けた背面側に酸素ガスを導入する酸素ガス導入手段と、を備え、前記第1電極にマイナス極性の電圧を印加すると共に、前記第2電極側を前記第1電極側よりもプラス電位側に高い電位に設定し、前記加熱手段で前記酸素マイナスイオン発生部材を所定温度に加熱すると共に、真空状態の前記酸素マイナスイオン発生部材の前記第1電極を設けた背面側に前記酸素ガス導入手段により酸素ガスを導入することによって、前記酸素マイナスイオン発生部材中で酸素マイナスイオンを発生させ、発生した酸素マイナスイオンを、前記酸素マイナスイオン発生部材の酸素マイナスイオン放出側表面から前記第2電極の細孔を通過させて前記第2電極の前方に放出する酸素マイナスイオン発生装置であって、
前記酸素マイナスイオン発生部材を、カルシウム・アルミネートよりも強度の高い固体電解質からなる基体に、該基体の前記第2電極側の表面に酸素マイナスイオンを発生させる固体電解質からなる薄層を被覆して形成し、一端側が開口して他端側が円板状の酸素マイナスイオン放出部で封止された円筒形状をしており、
前記酸素マイナスイオン放出部の酸素マイナスイオンが放出される表面側の前方に前記第2電極が設置されている、
ことを特徴とする酸素マイナスイオン発生装置。
An oxygen negative ion generating member made of a solid electrolyte, a conductive first electrode having a large number of micropores formed on the back surface of the oxygen negative ion generating member opposite to the oxygen negative ion emission side surface, and the oxygen negative ion A conductive second electrode having a large number of pores provided in front of the oxygen negative ion emission side surface of the generating member, heating means for heating the oxygen negative ion generating member, and generation of the oxygen negative ions in a vacuum state Oxygen gas introducing means for introducing oxygen gas to the back side of the member on which the first electrode is provided, and a negative polarity voltage is applied to the first electrode, and the second electrode side is connected to the first electrode. The oxygen negative ion generating member is heated to a predetermined temperature by the heating means and set to a higher potential side than the positive potential side. By introducing oxygen gas by the oxygen gas introducing means to the back side of the eggplant ion generating member where the first electrode is provided, oxygen negative ions are generated in the oxygen negative ion generating member, and the generated oxygen negative ions are An oxygen negative ion generator that discharges from the oxygen negative ion emission side surface of the oxygen negative ion generation member through the pores of the second electrode and discharges in front of the second electrode,
The oxygen negative ion generating member is coated on a base made of a solid electrolyte stronger than calcium aluminate, and a thin layer made of a solid electrolyte that generates oxygen negative ions is coated on the surface of the base on the second electrode side. Formed in a cylindrical shape with one end opened and the other end sealed with a disk-like oxygen-negative ion emitter,
The second electrode is disposed in front of the surface side from which oxygen negative ions are released from the oxygen negative ion emitting portion,
An oxygen negative ion generator characterized by that.
前記基体は、ジルコニア又はイットリア安定ジルコニアである、
ことを特徴とする請求項1に記載の酸素マイナスイオン発生装置。
The substrate is zirconia or yttria stable zirconia;
The oxygen negative ion generator according to claim 1.
前記第1電極を、前記酸素マイナスイオン発生部材を形成する前記基体の前記薄層を被覆した表面と反対側の背面全体に形成した、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の酸素マイナスイオン発生装置。
The first electrode is formed on the entire back surface of the base opposite to the surface coated with the thin layer of the oxygen negative ion generating member.
The oxygen negative ion generator according to claim 1 or 2.
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