JP2907439B2 - ファインセラミック沿面放電体 - Google Patents

ファインセラミック沿面放電体

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ファインセラミック沿面放電体に関するも
のであり、低消費電力による低濃度オゾンを安定的に発
生せしめ、特に電池を電源とするオゾン発生器用放電体
に関するものである。
従来の技術 従来、ファインセラミックを用いたオゾン発生器用放
電体は、高圧電極と接地電極の間に介在する誘電体層の
厚さが0.3〜1.0mm程度であった。この放電体に高電圧を
印加して高濃度のオゾンを発生させる場合は安定なオゾ
ン供給が可能である。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、低電圧印加により低濃度のオゾン発生
を行なう場合には、沿面放電が不安定となり、また、電
力効率からみたオゾン発生収量が悪く、低濃度分野では
使用できなかった。
本発明はかかる問題点に鑑み、低濃度オゾンの発生を
安定に行ない、かつ、印加電圧を減少せしめて、電池を
電源とするオゾン発生器を実現するための沿面放電体を
提供せんとするものである。
課題を解決するための手段 前記目的を達成するために、本発明のファインセラミ
ック沿面放電体は、高圧電極と接地電極との間の誘電体
層を極力薄くして、低濃度のオゾン発生を可能とし、さ
らに、同一素材により形成されているオーバーコート層
の厚みと誘電体層の厚みとの比率を1:3とすることによ
り、低電圧でのオゾン発生を容易ならしめている。ま
た、高圧電極の形状を円形部とそれに連なる直線部、す
なわちマッチ棒形の形態とし、円形部分と直線部分の面
積の比を1:2となるように形成して、電解分布の一様性
を確保している。
作用 ファインセラミックを用いた沿面放電体は、等価的に
コンデンサと考えられ、このコンデンサに蓄積されたエ
ネルギーが放出された時に放電を行なう。
放電体への印加電圧をV,放電体の等価容量をＣとする
と、放電体に蓄えられるエネルギー量Ｗは、 となる。
また、放電体の等価容量Ｃは 但し、ε0＝8.85×10-12（真空の誘電率）εsは誘電体
層の比誘電率 ｔは電極間隔すなわち誘電体層の厚み、Ｓは電極面積で
ある。
（１），（２）式より となる。
一方絶縁破壊電圧（Vr）は、Vr＝Ａ・tn（ｎ＝0.3〜
１）の関係式がある。沿面放電は誘電体と空気の関係の
ため誘電体厚さを薄くすると誘電体の破壊電圧が下がる
が、同時に空気の絶縁破壊厚、すなわち放電量も下がる
ことになる。
上記の（２）式の関係より放電量を小さく、又放電電
圧も下げる条件として誘電体厚（tr）を薄くし、放電電
圧（Vr）を下げ又面積（Ｓ）も小さくし放電エネルギー
（Ｗ）を低くすれば良いことになる。但し、εsも低く
すれば良いが実験により効率等に関係してくるためこれ
はあまり低くできない。
また、気体中での放電開始時の電界強度は、大気中で
33KV/cm,酸素中で27KV/cm,窒素中で35.4KV/cmと差があ
るため、放電電圧が下がる程、窒素酸化物（NOx）の生
成が低減される。
実施例 第１図は、本発明のファインセラミック沿面放電体１
の正面図であり、11は0.5〜1.0mm厚のセラミック基板、
12は接地電極、14は高圧電極を示す。第２図は第１図に
示したファインセラミック沿面放電体１のＡ−Ａ′線に
おける断面図を示し、理解し易すい様に、各層の厚さは
拡大して示してある。第２図において、ファインセラミ
ック沿面放電体１はファインセラミック基板11の、上に
接地電極12,誘電体層13,高圧電極14,オーバーコート層1
5が順次積層されて形成されている。
本発明のファインセラミック沿面放電体１は誘電体層
13の厚みt1とオーバーコート層15の厚みt2との比率が放
電特性に顕著に現われることが判り、その結果を次に示
す。
t1／t2＜２のとき誘電体層破壊。
t1／t2＞４のときオーバーコート面が荒れやすく、放
電が集中する。
t1／t2＝２〜3,3〜４のときは放電範囲が狭い。
t1／t2＝３のとき放電範囲が最大となる。
オーバーコート層の厚みにバラツキがあると、その部
分に放電が集中し、致命的となるため製造可能範囲とし
て15μ〜20μとなり上記の結果から誘電体層は、45μ〜
60μとなる。オーバーコート層及び誘電体層は同一素材
を用いている。素材としては、アルミナ，窒化ガラス，
パイレックス，ルビー，サファイア等を用いることがで
きる。
比誘電率εsが高い程放電電圧が低く、放電体の励起
が容易になるが、原料となる素材及び耐久性，コストを
考えて比誘電率9.5程度のファインセラミックパウダー
を用い、なおかつ、焼成前の粒度を７μ以下とした。
第３図は誘電体層の厚みが60μ及び75μの放電体の特
性を示す図である。この図から明らかなように60μの放
電体のオゾン発生量は投入する１次電力が小さい時、格
段に優れていることが判る。
第４図は他の実施例の構成を示す図である。本実施例
におけるファインセラミック沿面放電体２は、高圧電極
24の形状をマッチ棒状としたことを除いて、第１の実施
例と同一である。
静電容量は、小さい程低濃度となるが、放電体を駆動
するトランスの２次側浮遊容量との比により効率が悪く
なるため、実験より0.8m/m幅、30m/m長さの高圧電極パ
ターン形成で先端部分を円形とし、直線部分と円形部分
との面積比を２対１とし、電界分散効果を高め、低消費
電力による低濃度安定放電を可能とした。
尚、静電容量は3OPFとし、この駆動回路を用いて約20
KHz程度の周波数となる。
発明の効果 （１） 電池を電源としたオゾン発生器が実現でき応用
範囲が広がった。
（２） 放電電圧が1,700VP−Ｐ以下であり、従来品に
比べ極端に低くなり、放電体としての安全性と信頼性が
向上した。
（３） 雑音ノイズが下がり、電波障害等の影響が少な
くなった。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例における沿面放電体を示す図、
第２図はその拡大断面図、第３図はその特性図、第４図
は別の実施例における沿面放電体を示す図である。 1,2……セラミック沿面放電体、11,21……セラミック基
板、12,22……接地電極、14,24……高圧電極。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−42306（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−33004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−193281（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−66880（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−206303（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−246104（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−44782（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−154482（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01T 23/00 H01T 19/00 C01B 13/11

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】接地電極と、誘電体層と、高圧電極と、オ
    ーバーコート層とがセラミック基板上に順次積層され、
    前記接地電極と前記高圧電極との間に介在する前記誘電
    体層の厚さが65μ以下30μ以上であり、且つ同一素材に
    より形成されている前記オーバーコート層の厚みと前記
    誘電体層の厚みとの比率が1:3であることを特徴とする
    ファインセラミック沿面放電体。
  2. 【請求項２】前記高圧電極が、直線部と円形部とから構
    成され、前記直線部と円形部の面積比が2:1である特許
    請求の範囲第１項記載のファインセラミック沿面放電
    体。
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