JP2000161152A - イオン発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】イオン化電極３の内側電極３２が酸化したり、
内側電極３２の表面でオゾンが反応したりすることに起
因して、寿命が低下するのを防止することができるイオ
ン発生器を提供する。 【解決手段】イオン化電極３の外側電極３１の内部に配
置した内側電極３２を、タングステン製として、内側電
極３２が酸化したり、内側電極３２の表面でオゾンが反
応したりするのを防止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、イオン発生器に
関する。より詳しくは、ケーシングの内部に導入された
空気をイオン化して、内燃機関の吸気マニホールド等に
供給するイオン発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の効率を高めたり、低燃
費化、低公害化を図ったりするために、イオン化した空
気を内燃機関の吸気マニホールドに供給するイオン発生
器が提供されている。このイオン発生器は、例えば特開
平９−１８４４５５号公報に開示されている。図６はこ
の公報に開示されたイオン発生器を示す断面図、図７は
そのVII −VII 線断面図である。このイオン発生器にお
いては、筒状のケーシング８０の一方の端面に吸気口８
１を、他方の端面に排気口８２をそれぞれ形成し、これ
ら吸気口８１と排気口８２との間を、空気流路Ａとして
構成しているとともに、この空気流路Ａの上流側に高電
圧発生器１００を配置し、下流側にイオン化電極９０を
配置している。前記ケーシング８０は、ステンレス等か
らなる円筒体８３の両端部をキャップ８４，８５によっ
て閉塞したものであり、一方のキャップ８４には前記吸
気口８１が、他方のキャップ８５には前記排気口８２が
形成されている。

【０００３】イオン化電極９０は、円筒体８３の一部に
よって構成された外側電極９１と、この外側電極９１の
中心部に配置された内側電極９２と、この内側電極９２
を支持する一対の円板状の支持部材９３とを備えてい
る。内側電極９２は、外周に先鋭部９２ｃが形成された
２枚の星型電極９２ｂ（図７参照）を、支持部材９３間
に架け渡した導電性の軸９２ａに所定間隔離して取付け
たものであり、その素材としてはニッケルやステンレス
が採用されている。また、内側電極９２は高電圧発生器
１００の一方の極に、外側電極９１は高電圧発生器１０
０の他方の極にそれぞれ接続されている。一対の支持部
材９３は絶縁材料からなり、その側面には、吸気口８１
からケーシング８０の内部に導入された空気を排気口８
２に導くための通気口９３ａが、前記軸９２ａを中心と
する円周上に所定間隔毎に貫通形成されている。このイ
オン発生器においては、イオン化電極９０の外側電極９
１と内側電極９２との間に高電圧を印加し、この両電極
間にコロナ放電を発生させることにより、内部の空気を
イオン化させてオゾンを発生させる。コロナ放電は、高
電圧発生器１００から供給される高電圧の極性がプラス
とマイナスのいずれの場合でも内側電極９２の先端から
発生する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記イオン発生器は、
内側電極９２の先端の放電部が、コロナ放電に伴って１
０００℃近い高温になるので、当該放電部がオゾンによ
り酸化され、以後のコロナ放電の発生が阻害されるとい
う問題があった。特にニッケル製の内側電極９２につい
ては、その表面において素材を触媒としてオゾンが反応
し、例えばオゾンと空気中の窒素又はＮＯx とが反応し
た場合には硝酸が発生し、その水溶液が支持部材９３の
表面に飛散して支持部材９３の絶縁性能を著しく低下さ
せるという問題があった。さらに、星形電極９２ｂの加
工誤差や組み付け誤差等に起因して、当該星型電極９２
ｂの一部の先鋭部９２ｃが外側電極９１に対して他の先
鋭部９２ｃよりも接近すると、コロナ放電がこの接近し
た部分に集中し、当該部分が高温になって酸化したり、
コロナ放電が火花放電に発展して、高電圧発生器１００
の電気回路素子が焼損したりするという問題が生じてい
た。しかも、オゾンが支持部材９３に接触すると、支持
部材９３の成分とオゾンとが反応して炭酸水素ナトリウ
ムや、ＯＨ基、ＮＨ基のある化合物等が発生し、これを
含む細かい水滴が支持部材９３の表面に付着して支持部
材９３の絶縁性能を著しく低下させるという問題もあっ
た。

【０００５】本発明は係る事情に鑑みてなされたもので
あり、内側電極が酸化したり、その表面でオゾンが反応
したりするのを防止することができるイオン発生器を提
供することを目的とする。また、本発明は電極の加工時
や組み付け時の誤差に起因してコロナ放電が電極の一部
に偏るのを防止することができるイオン発生器を提供す
ることを目的とする。さらに、本発明は支持部材の成分
とオゾンとが反応するのを防止することができるイオン
発生器を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明のイオン発生器は、ケーシングの内部に導入さ
れた空気を、筒状の外側電極と、この外側電極の内部に
配置された内側電極と、この内側電極を支持する支持部
材とを備えるイオン化電極によりイオン化するイオン発
生器において、前記内側電極が、タングステンからなる
ことを特徴とする（請求項１）。このイオン発生器によ
れば、内側電極が耐熱性に優れるタングステン製である
ので、１０００℃近い高温になってもその放電部が酸化
するのを防止することができる。また、内側電極の表面
でその素材であるタングステンが触媒として作用してオ
ゾンが反応することもない。

【０００７】請求項１記載のイオン発生器は、前記内側
電極が星型電極であり、その先端の放電面が、母線が外
側電極の軸方向に延びる凸曲面であるのが好ましい（請
求項２）。このイオン発生器によれば、内側電極の加工
時や組み付け時の誤差により、その先端の放電面の一部
が外側電極に対して他の先端部より接近している場合で
も、コロナ放電がこの接近した部分に偏るのが抑制され
る。これは、星形電極の各放電面が凸曲面であるので、
放電部が尖っている場合と比較してコロナ放電の指向性
が鈍くなっているためであると推察される。

【０００８】請求項１記載のイオン発生器は、前記支持
部材が、オゾンに対して無反応性の熱硬化性エンジニア
リングプラスチックからなるものであってもよく（請求
項３）、この場合には、支持部材の成分とオゾンとが反
応するのを抑制することができる。前記熱硬化性エンジ
ニアリングプラスチックは、ジアリルフタレート樹脂、
フェノール樹脂又はエポキシ樹脂の中から選択されるの
が好ましく（請求項４）、この場合には、支持部材の成
分とオゾンとが反応するのをさらに効果的に抑制するこ
とができる。

【０００９】請求項１記載のイオン発生器は、前記支持
部材が、軸を介して前記内側電極を支持しているととも
に、この支持部材の軸を支持する部分に、軸と外側電極
との間で沿面リークが生じるのを防止する短筒部を設け
ているものであってもよい（請求項５）。このイオン発
生器によれば、前記短筒部によって軸と外側電極との間
における沿面リーク距離を延ばすことができ、これによ
り、軸と外側電極との間で沿面リークが生じるのを防止
することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、添付図面を参照しながら詳述する。図１はこの発
明のイオン発生器の第１の実施形態を示す断面図、図２
はそのII−II線拡大断面図、図３は支持部材の背面図で
ある。このイオン発生器は、内燃機関の吸気マニホール
ドにイオンを供給するためのものであり、筒状のケーシ
ング１の一方の端面１ａに吸気口１１を、他方の端面１
ｂに排気口１２をそれぞれ形成し、これら吸気口１１と
排気口１２との間を、空気流路Ａとして構成していると
ともに、この空気流路Ａの上流側に高電圧発生器２を配
置し、下流側にイオン化電極３を配置している。

【００１１】前記ケーシング１は、ポリエーテルイミド
等の合成樹脂によって形成されており、一方の端面１ａ
には吸気管４用の接続口１４が突設されており、他方の
端面１ｂには、排気管５用の接続口１５が突設されてい
る。なお、前記吸気口１１及び排気口１２は、ケーシン
グ１の軸心と同軸に設けられている。また、前記排気管
５は、内燃機関のエアクリーナとシリンダとの間に介在
する吸気マニホールドに連通されている。

【００１２】前記高電圧発生器２は、高電圧発生用の電
気回路部品をケースに収容し、当該部品をエポキシ樹脂
等によってモールディングしたものである。この高電圧
発生器２は、その外周の複数箇所に突設されたリブを介
して、前記ケーシング１の内部に中立状態で支持されて
おり、その外周側と前記吸気口１１に対向する端面側と
に、当該吸気口１１からケーシング１の内部に導入され
た空気を流通させるための隙間Ｓが形成されている。ま
た、前記高電圧発生器２は、前記吸気口１１及び排気口
１２と同心状に設けられている。なお、図面符号中、２
１は電源線であり２２はアース線である。

【００１３】イオン化電極３は、ケーシング１の内周側
に配置された筒状の外側電極３１と、この外側電極３１
の中心部に配置された内側電極３２と、前記内側電極３
２を支持する一対の円板状の支持部材３３とから構成さ
れている。外側電極３１はステンレス製であり、内側電
極３２はタングステン製である。内側電極３２は、外周
に沿って複数の放電面３２ｃが形成された複数枚の星型
電極３２ｂからなる。この星型電極３２ｂの先端の各放
電面３２ｃは凸曲面で構成されており、この凸曲面の母
線は、外側電極３１の軸方向に延びている（図２参
照）。なお、前記外側電極３１は高電圧発生器２の一方
の極に接続されており、内側電極３２は高電圧発生器２
の他方の極に接続されている。

【００１４】一対の支持部材３３は、ジアリルフタレー
ト樹脂、フェノール樹脂又はエポキシ樹脂の中から選択
された絶縁材料からなるものである。この支持部材３３
は、ケーシング１の軸方向に所定間隔離して設けられて
おり、その相互間には、導電性の軸３２ａが架設されて
いる。この軸３２ａは、前記内側電極３２の中心部を挿
通しており、内側電極３２は、当該軸３２ａを介して支
持部材３３に支持されている。また、各支持部材３３の
軸３２ａを支持する部分には、当該軸３２ａと同心に短
筒部３３ｂ及び３３ｃがそれぞれ突設されている。さら
に、前記支持部材３３の両側面には、各短筒部３３ｂ，
３３ｃと同心に、リング状の凸部３３ｄが複数条ずつ設
けられている。そして、外周側の２条の凸部３３ｄは、
通気部３３ｅにより所定箇所が橋絡されており、その中
心部には通気口３３ｆが設けられている（図３参照）。

【００１５】以上の構成であれば、吸気マニホールドの
内部の負圧によって、吸気口１１を通してケーシング１
の内部に空気を導入することができ、この導入された空
気を、高電圧発生器２とケーシング１との間に構成され
た隙間Ｓを通して、排気口１２側に導くことができる。
このとき前記高電圧発生器２を通過した空気を、イオン
化電極３のコロナ放電によってイオン化し、排気口１２
及び排気管５を通して、吸気マニホールド内の燃焼用空
気に供給することができる。

【００１６】この実施形態によれば、内側電極３２がタ
ングステン製であり、融点が３４１０℃と高く耐熱性が
良好であるので、１０００℃近い高温になってもその先
端がオゾンにより酸化されることがなく、また触媒とし
てオゾンの反応を促進することもない。これに対して内
側電極３２をニッケル製にした場合には、その表面でニ
ッケルを触媒としてオゾンが反応し、硝酸が大量に発生
する。また、内側電極３２を錫、銅、真鍮製にした場合
にもオゾンが反応し易い。ステンレスは触媒としてオゾ
ンの反応を促進することはないが、放電の起こる電極の
先端はすぐに酸化されて錆が発生し、この部分の絶縁抵
抗が大きくなって放電が阻害される。

【００１７】しかも、この実施形態によれば、星型電極
３２ｂの放電面３２ｃが凸曲面であるので、コロナ放電
の指向性が鈍くなっていると推察される。このため、外
側電極３１及び内側電極３２の加工時や組み付け時の誤
差に起因して、内側電極３２の一部の放電面３２ｃが、
外側電極３２に対して他の放電面３２ｃより接近してい
る場合でも、コロナ放電がこの接近した放電面３２ｃに
集中するのが抑制される。従って、この点からも放電面
３２ｃが高温になって酸化するのが防止される。また、
コロナ放電の集中に起因して、高電圧発生器２の電気回
路素子が焼損するのも防止される。

【００１８】前記内側電極３２について１０００時間の
連続放電試験を行ったところ、電極の表面が酸化される
ことがなく、またその表面でオゾンが反応しないことが
確認された。従ってコロナ放電の発生が阻害されたり、
オゾンから生じた化合物が支持部材３３に付着して絶縁
性能を低下させたりすることがない。また、オゾンの濃
度を変えてオゾンと支持部材３３の成分とが反応するか
否か試験を行ったところ、支持部材３３の表面には生成
物が付着しないことが確認された。従って、支持部材３
３の絶縁性能の低下が効果的に防止される。しかも、支
持部材３３に短筒部３３ｂ，３３ｃ、及び凸部３３ｄを
設けているので、軸３２ａと外側電極３１との間の沿面
リーク距離を延ばすことができる。このため、軸３２ａ
と外側電極３１との間で沿面リークが生じるのを防止す
ることができ、ひいては、支持部材３３の絶縁性能の低
下がより効果的に防止される。

【００１９】前記実施形態においては、一対の支持部材
３３が、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂又は
エポキシ樹脂の中から選択された絶縁材料からなるの
で、支持部材３３の成分とオゾンとの反応が抑制され
る。このため、支持部材３３の成分とオゾンとが反応し
て生じた化合物の水溶液が支持部材３３に付着してその
絶縁性能が低下するという従来の問題点を解消すること
ができる。なお、前記支持部材３３の材料として、熱可
塑性エンジニアリングプラスチックであるポリフェニレ
ンサルファイド樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂
を使用した場合には、これらの成分とオゾンとが激しく
反応する。また、熱硬化性エンジニアリングプラスチッ
クの中でも不飽和ポリエステル樹脂を使用した場合に
は、これとオゾンとが激しく反応する。

【００２０】図４はこの発明のイオン発生器の第２の実
施形態を示す断面図、図５はそのＶ−Ｖ線拡大断面図で
ある。この第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点
は、ケーシング１が、ステンレス等からなる円筒体１３
の両端部に、キャップ１６，１７を嵌合したものであ
り、前記円筒体１３が外側電極３１を兼用している点、
及び内側電極３２が、ステンレス製の多数の毛状体３２
ｂを、外側電極３１に向かって軸３２ａの周囲に放射状
に配列したブラシ型電極からなる点である。この第２の
実施形態によれば、ケーシング１の円筒体１３と外側電
極３１とを一体化しているので、両者の組立て誤差が生
じ難い。

【００２１】前記した各実施形態においては、内側電極
３２に星型電極又はブラシ型電極を適用した場合につき
説明しているが、これに限定されるものではなく、例え
ば、先端を鋸歯状にした平板を、軸３２ａの周囲に放射
状に配列したものであってもよく、この場合において
も、鋸歯状の放電面を前記凸曲面で構成するのが好まし
い。また、支持部材３３の通気口３３ｆの個数は限定さ
れないが、通気口３３ｆの個数が多いと沿面リークによ
る起電力のロスが大きくなるので、通気口３３ｆの個数
は少ない方が好ましい。この発明のイオン発生器は、前
記した内燃機関用の他、焼却炉等の各種燃焼装置の燃焼
空気にイオンを供給するためのイオン発生器としても好
適に使用される。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載のイオン発
生器によれば、イオン化電極の内側電極がタングステン
からなるので、内側電極の先端が酸化されることがな
く、コロナ放電が阻害されることがない。また、内側電
極の表面でオゾンが反応することがなく、オゾンから生
じた化合物が支持部材に付着して支持部材の絶縁性能を
低下させることがないので、イオン発生器の寿命の低下
を防止することができる。

【００２３】請求項２記載のイオン発生器によれば、内
側電極として星形電極を使用し、その先端の放電面を凸
曲面としているので、電極の加工時や組み付け時の誤差
により一部の放電面が外側電極に対して接近しても、コ
ロナ放電がこの部分に集中するのが抑制される。従っ
て、この部分が高温になって酸化したり、コロナ放電が
火花放電に発展して電気回路素子が焼損したりするおそ
れがなく、イオン発生器の寿命の低下を防止することが
できる。

【００２４】請求項３記載のイオン発生器によれば、支
持部材の成分とオゾンとの反応が抑制されるので、支持
部材の成分とオゾンとが反応して生じた化合物の水溶液
が支持部材に付着してその絶縁性能を低下させるという
従来の問題点が解決され、イオン発生器の寿命の低下を
防止することができる。請求項４記載のイオン発生器に
よれば、前記熱硬化性エンジニアリングプラスチック
が、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂又はエポ
キシ樹脂の中から選択されたものであるので、支持部材
の成分とオゾンとの反応がさらに効果的に抑制され、イ
オン発生器の寿命の低下をより効果的に防止することが
できる。

【００２５】請求項５記載のイオン発生器によれば、支
持部材の軸を支持する部分に設けた短筒部によって、軸
と外側電極との間で沿面リークが生じるのを防止するこ
とができるので、支持部材の絶縁性能が向上し、イオン
発生器の寿命の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のイオン発生器の第１の実施形態を示
す断面図である。

【図２】図１のII−II線拡大断面図である。

【図３】支持部材の背面図である。

【図４】この発明のイオン発生器の第２の実施形態を示
す断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線拡大断面図である。

【図６】従来のイオン発生器を示す断面図である。

【図７】図６のVII −VII 線拡大断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 高電圧発生器 ３ イオン化電極 ３１ 外側電極 ３２ 内側電極 ３２ｂ 星型電極 ３２ｃ 放電面 ３３ 支持部材 １１ 吸気口 １２ 排気口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 垂見 菊夫 兵庫県西宮市田近野町２番24号 307号 (72)発明者 元内 和男 兵庫県神戸市西区南別府４丁目204−１ Ｄ−102

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングの内部に導入された空気を、筒
   状の外側電極と、この外側電極の内部に配置された内側
   電極と、この内側電極を支持する支持部材とを備えるイ
   オン化電極によりイオン化するイオン発生器において、 前記内側電極が、タングステンからなることを特徴とす
   るイオン発生器。
2. 【請求項２】前記内側電極が星型電極であり、その先端
   の放電面は、母線が外側電極の軸方向に延びる凸曲面で
   ある請求項１記載のイオン発生器。
3. 【請求項３】前記支持部材が、オゾンに対して無反応性
   の熱硬化性エンジニアリングプラスチックからなる請求
   項１記載のイオン発生器。
4. 【請求項４】前記熱硬化性エンジニアリングプラスチッ
   クが、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂又はエ
   ポキシ樹脂の中から選択される請求項３記載のイオン発
   生器。
5. 【請求項５】前記支持部材が、軸を介して前記内側電極
   を支持しているとともに、この支持部材の軸を支持する
   部分に、軸と外側電極との間で沿面リークが生じるのを
   防止する短筒部を設けている請求項１記載のイオン発生
   器。