JPH08171977A

JPH08171977A - コロナ放電器

Info

Publication number: JPH08171977A
Application number: JP33362294A
Authority: JP
Inventors: Yuji Aso; 雄二麻生
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】非対称双極型コロナ放電器の問題点である電
波ノイズ発生を抑制したコロナ放電器を提供する。【構成】本発明のコロナ放電器１は、従来の非対称双
極型コロナ放電器と同様の放電エレメント２ａ、２ｂを
複数個具備する。そして、それらの放電エレメントが、
それらが発する電波ノイズを互いに打ち消すように配置
されている。そのため、コロナ放電器１の外部に出る電
波ノイズレベルを極めて低いレベルとすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オゾナイザや帯電装置
に用いられるコロナ放電器に関する。特には、沿面放電
型のコロナ放電器であって、寿命や電波ノイズレベルの
点で改善されたコロナ放電器に関する。

【０００２】

【従来の技術】沿面放電型のコロナ放電器は、薄い絶縁
層を介して対向する２個の面状（又は線状）電極の間に
高周波高電圧を印加し、該電極の周辺に絶縁層の表面に
沿ったコロナ放電を生ぜしめるものである。このような
沿面放電型のコロナ放電器は、従来の平行平板型のコロ
ナ放電器と比べて小型化が可能という利点があるため、
近年、脱臭・殺菌装置用のオゾナイザ（オゾン発生器）
や、コピー機の帯電装置に用いられている。

【０００３】図６は、比較的初期より用いられている沿
面放電型のコロナ放電器である単極型コロナ放電器の構
造を示す模式図である。（Ａ）は平面構造を、（Ｂ）は
断面構造を示す。

【０００４】図６の単極型コロナ放電器３１は、放電エ
レメント２と、交流高圧電源１７と、両者を結ぶ配線１
５とからなっている。放電エレメント２はセラミックス
からなる基板１１、絶縁層７、保護層３の３層構造を有
する。各層間には、面状の電極である放電電極５、誘導
電極９が設けられている。各電極５、９からは、絶縁層
７や基板１１を貫通して、スルーホール式のリード３
３、３５が、図の下に伸び、配線１５、１５’へと接続
されている。

【０００５】基板１１は、絶縁性の高いセラミックス焼
結体（アルミナ、ジルコニア等）で作られている。厚さ
は、０．５〜２．０ｍｍ程度で、ドクターブレード法等
により製造される。保護層３は、セラミックス等の薄い
（１０〜２０μｍ）膜である。保護層３は、放電電極５
を、空気中での放電に伴う化学反応により生じるオゾン
や硝酸等から保護するために設けられる。

【０００６】各電極５、９は、モリブデンやタングステ
ン等の金属メタライズ膜である。スクリーン印刷→燒結
により形成される。

【０００７】図６の単極型コロナ放電器において、放電
電極５と誘導電極９間に高圧高周波電圧を印加すると、
放電電極５周囲の保護層３表面にコロナ放電が生じる。
この放電により、例えばコロナ放電器３１がオゾナイザ
の場合は、周囲の空気中の酸素（Ｏ₂ ）がオゾン（Ｏ
₃ ）となる。

【０００８】このような単極型コロナ放電器は、構造が
単純で小型化が容易なことが特長である。しかし、放電
電極５とリード３３との接続部（一般にビアホール部と
いわれる）で電極の印刷ムラが起こりやすいので、凹凸
面になりやすい。そのため、上部保護層３の膜厚ムラや
ピンホールが生じやすく、同部分の保護が不完全になり
やすい。その結果、放電電極５自身がオゾンによって酸
化腐食し、放電電極５とリード３３の間が断線するとい
ったトラブルを招き、耐久性・信頼性の点で問題があっ
た。

【０００９】図７は、従来の双極型コロナ放電器の構造
を示す模式図である。（Ａ）は平面構造を、（Ｂ）は断
面構造を示す。図６のコロナ放電器と同様の部位は、図
６と同じ符号で示されている。図６の単極型コロナ放電
器と比較した場合における図７の双極型コロナ放電器４
１の特徴は、２個の誘導電極９、９’が左右一対設けら
れていることである。そして、これらの一対の誘導電極
９、９’は、リード１３、１３’、配線１５、１５’を
介して交流高圧電源１７に接続されている。

【００１０】図７の双極型のコロナ発生器の動作原理に
ついては、以下の通りであると考えられる。絶縁層７の
下の一対の誘導電極９、９’に高周波高電圧を印加する
と、これらの電極９、９’間に電界が生じる。この電界
中に導体あるいは半導体である放電電極５を置くと、電
界は放電電極５に集中し、この放電電極５と絶縁層７と
の間には大きな電位差を生じる。この電位差によって、
放電電極５の周囲にはコロナ放電が生じる。

【００１１】双極型コロナ放電器にあっては、放電電極
にはリードが接続されておらず、結線処理が不要であ
る。したがって、単極型コロナ放電器の欠点である放電
電極とリードとの接合部の腐食の問題は、双極型コロナ
放電器では生じない。

【００１２】しかしながら、双極型コロナ放電器は、誘
導電極と放電電極との対向部（ちょうどコンデンサをな
している）が、２か所、直列につながった構造となって
いる。そのため、対向部の構造・寸法・材質が同じ単極
型コロナ放電器の放電エレメントを２個直列につないだ
のと等価的な回路となるので、コロナ放電器を放電させ
るために印加電圧を２倍高くしなければならない。した
がって、電源機器が大型化し、コストアップの要因とな
っていた。

【００１３】この問題を解決すべく本発明の発明者が提
案（特開平5-242956号) したのが非対称双極型のコロナ
放電器である。図８は、特開平5-242956号に開示されて
いる非対称双極型のコロナ放電器を示す模式図である。
（Ａ）は平面構造を、（Ｂ）は断面構造を示す。図８の
双極型コロナ放電器５１の特徴は、放電電極５の平面形
状が図の左右で異なること、すなわち放電電極５と誘導
電極９、９’とが対向する部位の形が図の左右の誘導電
極９、９’で異なっていることである。

【００１４】（Ａ）に示されているように、図８の非対
称双極型コロナ放電器５１の放電電極５は、図の右側の
大面積部２３と、同部２５から左に突き出す細い帯状の
小面積部２５とからなっている。放電電極５の大面積部
２３は、誘導電極９とほぼ同じ形状・寸法をしている。
このため、大面積部２３と誘導電極９との対向部（放電
電極５の大面積部２３と誘導電極９が重なっている部
分）の面積は、誘導電極９の面積とほぼ同じである。一
方、放電電極小面積部２５と誘導電極９’との対向部
（重なり部）の面積は、誘導電極９’の面積の数分の一
と狭い。

【００１５】このように放電電極と誘導電極の対向部
（重なり）面積が右と左で大いに異なるため、同部に存
在するコンデンサの静電容量も大いに異なる。そのた
め、電磁気学的な考察により容易に導かれることである
が、対向部の面積の小さい左側の対向部に印加電圧の大
半がかかることとなる。したがって、コロナ放電器を放
電させるために必要とされる電圧は、ほぼ単極型コロナ
放電器の放電電圧と同じ位ですむこととなり、電源機器
の大型化を避けることができる。なお、対向部における
絶縁層の厚さや該層材質の誘電率を非対称にすることに
よっても、非対称双極型のコロナ放電器を得ることがで
きる。

【００１６】しかしながら、非対称双極型のコロナ放電
器は、放電時に電波ノイズが高いことが新たな問題とな
った。電磁気学的構造が左右非対称でアンバランスなた
め、電波ノイズを左右で打ち消すことができず、電波ノ
イズがコロナ放電器外に高レベルで放射されるものと推
定される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、非対称双極
型コロナ放電器の電波ノイズ発生を抑制したコロナ放電
器を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のコロナ放電器は、絶縁層と、この絶縁層の
一方の表面上に形成された一対の誘導電極と、この絶縁
層の他方の表面上に、上記一対の誘導電極と絶縁層をは
さんで対向し、該一対の誘導電極を掛け渡すように形成
された放電電極と、を備え、上記一対の誘導電極と放電
電極との間に形成された２個のコンデンサの静電容量が
異なるように放電エレメント各部の寸法及び材質が選択
された複数の放電エレメントと、該複数の放電エレメン
トに並列に接続された交流高圧電源と、を具備し、上記
複数の放電エレメントが、各エレメントの発する電波ノ
イズを互いに打ち消すように配置されていることを特徴
とする。

【００１９】

【作用】本発明のコロナ放電器は、上述の従来の非対称
双極型コロナ放電器と同様の放電エレメントを複数個具
備する。そして、それらの放電エレメントが、それらが
発する電波ノイズを互いに打ち消すように配置されてい
る。そのため、コロナ放電器の外部に出る電波ノイズレ
ベルは極めて低いレベルとすることができる。

【００２０】放電エレメントの幾何学的配置の一例とし
て、複数の放電エレメントが、一体の絶縁層表面上に形
成されており、かつ該絶縁層に立てられた軸回りに１８
０°回転対称に配置されているものを挙げることができ
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
本発明の一事例に係るコロナ放電器の構造を示す模式図
である。（Ａ）は平面構造を、（Ｂ）は断面構造を示
す。図２（Ａ）は、図１のコロナ放電器の誘導電極を示
す平面図であり、図２（Ｂ）は、図１のコロナ放電器の
放電電極を示す平面図である。図１のコロナ放電器１
は、１枚の基板１１上に形成された２個の放電エレメン
ト２ａ、２ｂを有する。それらの放電エレメント２ａ、
２ｂは、１個の交流高圧電源１７に、並列に接続されて
いる。

【００２２】すなわち、図１のコロナ放電器１は、ちょ
うど図８の従来の非対称双極型のコロナ放電器を２個互
い違いに並ぶように合体させたものである。つまり、複
数の放電エレメントの各々が同じ幾何形状を有してお
り、各放電エレメントの２個コンデンサのうち大静電容
量のコンデンサと小静電容量のコンデンサが互い違いに
並ぶように、複数の放電エレメントが配列されている。

【００２３】具体的に説明すると、基板１１上に左右一
対の誘導電極９が設けられている。図２（Ａ）に示され
ているように、誘導電極は、４つの部分に分かれてい
る。すなわち、図の上部の９ａ、９ａ’は放電エレメン
ト２ａ用の誘導電極であり、下部の９ｂ、９ｂ’は放電
エレメント２ｂ用の誘導電極である。さらに、９ａ、９
ｂ部は、放電電極５の大面積部２３ａ、２３ｂと対向し
て、大静電容量のコンデンサを形成する。また、９
ａ’、９ｂ’部は、放電電極５の小面積部２５ａ、２５
ｂと対向して、小静電容量のコンデンサを形成する。

【００２４】中抜き部２１は、誘導電極９が存在しない
部分である。この中抜き部２１は、放電電極５の小面積
部２５の先頭部と対向する。つまり、小面積部２５の先
頭部と対向する部分は誘導電極９が存在しない構成とな
っている。このように構成されている理由は次のとうり
である。すなわち、もし誘導電極９が放電電極５先頭部
と対向する部分にも存在すると、先頭部に放電が集中し
て、この放電による電極の極部的温度上昇に伴い放電電
極の構成原子が蒸発損耗する。そのため、先頭部の電極
が損耗して、その結果コロナ放電が不活発になる恐れが
ある。放電電極５の先頭部に対向する誘導電極９が存在
しなければ、先頭部における放電電極の極部的損耗もな
くなる。これが誘導電極９の中抜き部２１の存在理由で
ある。なお、放電電極５の先頭部の周囲が平面図におい
て丸められているのも、シャープなエッジへ放電が集中
することを防止するためである。

【００２５】図１のコロナ放電器１の放電電極５は、図
８の非対称双極型コロナ放電器の放電電極５と同様に、
大面積部２３と小面積部２５よりなる。そして、大面積
部２３が誘導電極９と重なり合う面積は広く、小面積部
２５が誘導電極９と重なり合う面積は狭い。そのように
なっている理由は、図８の従来のコロナ放電器の場合と
同じである。

【００２６】図１のコロナ放電器１の２個の放電エレメ
ント２ａ，２ｂは、一つの基板１１上に、一つの絶縁層
７を介して、絶縁層７の表裏面に設けられている。ま
た、絶縁層７に立てられた各電極５、９は、その幾何学
的な対称軸の回りに１８０度回転対称に配置されてい
る。つまり、各電極５、９を各電極の図形の中心点回り
に１８０°回転させると、電極５、９が元の電極の図形
の上に重なるのである。

【００２７】上述のように、非対称双極型放電エレメン
トを複数個適当に配置することによって、各放電エレメ
ントの放射する電波ノイズを相互に打ち消すことができ
る。

【００２８】図３は、本発明の実施例に係るコロナ放電
器（実施例）と従来の非対称双極型コロナ放電器（比較
例）の放射する電波ノイズのレベルを測定した結果を示
すグラフである。白抜き四角印の線は比較例の電波ノイ
ズレベルを示し、黒丸印の線は本実施例の電波ノイズレ
ベルを示す。なお、白抜き三角印の線は電波ノイズ測定
環境における暗雑音のレベルを示す。

【００２９】図３のグラフを見て分かるように、比較例
では電波ノイズレベルがノイズの周波数の広い帯域に恒
って高い。一方、本実施例のコロナ放電器の電波ノイズ
レベルは全体に極めて低く、おおむね、暗雑音と同じレ
ベルである。ということは、本実施例のコロナ放電器自
体の電波ノイズレベルは、ほとんど問題にならないレベ
ルということである。このように、見事に各放電エレメ
ントの電波ノイズが打ち消されている。

【００３０】図４は、本発明の他の実施例に係るコロナ
放電器の平面構造を示す図である。図５は、図４のコロ
ナ放電器の誘導電極及び放電電極の平面的形状を示す図
である。図１のコロナ放電器と同様の部位は、同じ符号
で示されている。

【００３１】図４のコロナ放電器においても、各電極
５、９は、各電極の図形の中心点の回りに１８０°回転
させた場合に元の図形と一致する。図４のコロナ放電器
にあっては、図１のコロナ放電器とは異なり、２個の放
電エレメントがそのまま並んでいるという構成ではな
い。どちらかというと、２個の放電エレメントが入り組
んで配置されている。結局、非対象双極型の各放電エレ
メントを、各放電エレメントの発する電波ノイズを互い
に打ち消すことのできるように配置すればよいのであ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のコロナ放電器は、放電電極に結線が不要という双極型
コロナ放電器の利点、並びに、低い印加電圧（一例２．
５〜５．０ｋＶ_p-p ）で駆動することができるという非
対象双極型コロナ放電器の利点をいずれも保有しつつ、
かつ電波ノイズレベルを極めて低く抑えることができ
る。したがって、耐久性・信頼性・小型化・低ノイズ化
といったコロナ放電器に求められる諸特性を十分に満足
したコロナ放電器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一事例に係るコロナ放電器の構造を示
す図である。（Ａ）は平面構造を、（Ｂ）は断面構造を
示す。

【図２】（Ａ）は、図１のコロナ放電器の誘導電極を示
す平面図であり、（Ｂ）は、図１のコロナ放電器の放電
電極を示す平面図である。

【図３】本発明の実施例に係るコロナ放電器（実施例）
と従来の非対称双極型コロナ放電器（比較例）の電波ノ
イズレベルを測定した結果を示すグラフである。

【図４】本発明の他の実施例に係るコロナ放電器の平面
構造を示す図である。

【図５】図４のコロナ放電器の誘導電極及び放電電極の
平面的形状を示す図である。

【図６】従来の単極型コロナ放電器の構造を示す模式図
である。（Ａ）は平面構造を、（Ｂ）は断面構造を示
す。

【図７】従来の双極型コロナ放電器の構造を示す模式図
である。（Ａ）は平面構造を、（Ｂ）は断面構造を示
す。

【図８】特開平5-242956号に開示されている非対称双極
型のコロナ放電器を示す模式図である。（Ａ）は平面構
造を、（Ｂ）は断面構造を示す。

【符号の説明】

１コロナ放電器２放電エレメン
ト３保護層５放電電極７絶縁層９誘導電極１１基板１３リード１５配線１７交流高圧電
源２１中抜き部２３大面積部２５小面積部３１単極型コロ
ナ放電器３３リード３５リード４１双極型コロナ放電器５１非対象双極
型コロナ放電器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁層と、この絶縁層の一方の表面上に形成された一対の誘導電極
と、この絶縁層の他方の表面上に、上記一対の誘導電極と絶
縁層をはさんで対向し、該一対の誘導電極を掛け渡すよ
うに形成された放電電極と、を備え、上記一対の誘導電極と放電電極との間に形成された２個
のコンデンサの静電容量が異なるように放電エレメント
各部の寸法及び材質が選択された複数の放電エレメント
と、該複数の放電エレメントに並列に接続された交流高圧電
源と、を具備し、上記複数の放電エレメントが、各エレメントの発する電
波ノイズを互いに打ち消すように配置されていることを
特徴とするコロナ放電器。
【請求項２】上記複数の放電エレメントが一体の絶縁
層表面上に形成されており、かつ該絶縁層に立てられた軸回りに１８０°回転対称に
配置されている請求項１記載のコロナ放電器。
【請求項３】上記複数の放電エレメントの各々が同じ
幾何形状を有しており、上記各放電エレメントの２個コンデンサのうち大静電容
量のコンデンサと小静電容量のコンデンサが互い違いに
並ぶように、上記複数の放電エレメントが配列されてい
る請求項１記載のコロナ放電器。
【請求項４】上記一対の誘導電極と放電電極との間に
形成された異なる２個のコンデンサーのうち、小静電容
量のコンデンサーを形成する誘導電極に中抜き部分を設
けたことを特徴とする請求項３記載のコロナ放電器。
【請求項５】上記放電電極の先頭部に丸みを設けたこ
とを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のコロナ
放電器
【請求項６】上記放電電極を覆う、絶縁体よりなる保
護層をさらに有する請求項１〜５いずれか１項記載のコ
ロナ放電器。