JPH08289568A

JPH08289568A - 高電圧発生装置

Info

Publication number: JPH08289568A
Application number: JP8010579A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kato; 憲一加藤; Yuji Aso; 雄二麻生; Makoto Imuta; 誠藺牟田; Ichiro Kikuchi; 一郎菊地
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1996-01-25
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高電圧発生装置、例えばオゾン発生装置にお
いて、急激な温度変化時に圧電トランスが発生する焦電
効果による高電圧を解消することにより、圧電トランス
の一次側の駆動回路や二次側の負荷回路を高電圧から保
護する。【解決手段】高電圧発生装置に用いられる圧電トラン
ス２の一次側端子間及び二次側端子間に、焦電効果によ
り圧電トランス２が発生する電荷を放出させるための抵
抗Ｒ８、Ｒ９を接続する。この抵抗Ｒ８、Ｒ９は、個別
素子として用意されてもよいし、圧電トランス２の表面
抵抗を下げたりバルク自体の抵抗を下げる等の方法によ
り圧電トランス２自体に持たせてもよい。又は、コロナ
放電器３自体に抵抗体を搭載するか、印刷しても良い。
二次側の抵抗Ｒ９の抵抗値は、焦電効果による発生電圧
を負荷３の直流耐圧より低く抑えることができ、かつ、
負荷３を正常駆動するのに必要な出力電圧を圧電トラン
ス２から得られるような抵抗値に選ばれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コロナ放電器等を
駆動するための圧電トランスを用いた高電圧発生装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、オゾン発生装置等に用いられる
コロナ放電器の駆動電源のような高電圧発生装置に圧電
トランスが好んで用いられ始めている。

【０００３】圧電トランスは従来の巻線トランスに比
べ、小型で高耐圧が得られ信頼性の面でも優れている。
特に放電開始前後のインピーダンス変化の激しい高電圧
発生器、例えばコロナ放電器に対して、昇圧比の負荷依
存性が高い圧電トランスは、自己制御機能を呈するの
で、負荷との整合性が良い等の優れた点を有している。

【０００４】圧電トランスは、チタン酸鉛、ジルコン酸
チタン酸鉛（ＰＺＴ）あるいはニオブ酸リチウム等の材
料による圧電セラミック素子から成り、厚み方向と長さ
方向にそれぞれ電極を形成し、一次側は厚み方向に二次
側は長さ方向に分極処理されている。

【０００５】そして一次側に共振周波数に近い交流電圧
を印加することにより、電気−機械（振動）−電気交換
を行い二次側に高電圧を発生する。

【０００６】このような構成の圧電トランスは、温度変
化に対して共振周波数が大きく変動し駆動周波数からず
れてしまい、昇圧比が低下してしまう欠点がある。

【０００７】このような欠点を解決するために、例えば
特公昭５１−５５７９号公報の技術が開示されている。

【０００８】この技術は、温度を検出、帰還して、駆動
周波数を共振周波数近傍に追従制御することにより、コ
ロナ放電器の放電電流を一定に保持しようとするもので
ある。

【０００９】また特開昭６１−２２０３８６号公報で
は、圧電トランスの駆動電圧と電流の位相が等しくなる
ように制御することによって、温度補償を行う技術を開
示している。すなわち、共振周波数付近では、駆動電圧
と電流の位相が一致するので、温度変化によって共振周
波数が駆動周波数からずれた場合、電流位相のずれを検
出して駆動周波数を共振周波数に追従させている。

【００１０】これら従来技術は、いずれも、圧電トラン
スの動作状態において、温度変化に係わらず常に昇圧効
率を最大に維持するための回路技術である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、巻線ト
ランスと異なり、圧電トランスは非動作状態において
も、温度変化に起因して負荷（高電圧発生器）や電源側
の駆動回路に影響を及ぼすことがある。即ち、圧電トラ
ンスは強誘電体の一種であり、急激な温度変化を受ける
と温度変化に比例した電荷が電極表面に現れる現象、つ
まり焦電効果を有する。

【００１２】そのため、非動作状態であっても、急激な
温度変化があった場合、圧電トランスの一次側電極間、
及び二次側電極間に焦電効果による電荷蓄積により高電
圧が発生し、負荷の高電圧発生器、例えばコロナ放電器
の電極を絶縁破壊させたり、一次側の圧電トランス駆動
回路を破損させたりする虞がある。

【００１３】そこで、信頼性の高い製品作りのためには
この焦電効果の問題を解決する必要があるが、これに関
して従来技術は何の解決策も提供していない。

【００１４】従って本発明の目的は、圧電トランスを用
いた高電圧発生装置において、急激な温度変化時に圧電
トランスが発生する焦電効果による高電圧を解消するこ
とにより、圧電トランスの一次側の駆動回路や二次側の
負荷回路を保護し、もって全体として信頼性の高い製品
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に従う圧電トラン
スを用いた高電圧発生装置は、圧電トランスの一次側及
び二次側の少なくとも一方に、焦電効果により圧電トラ
ンスに発生した電荷を放出させるための電荷放出回路が
接続されていることを特徴とする。

【００１６】この電荷放出回路は、焦電効果によって圧
電トランスが発生した電荷を、圧電トランス駆動回路及
び負荷を完全にバイパスして放電させるものであること
が望ましい。

【００１７】好適な実施例では、電荷放出回路は圧電ト
ランスの一次側端子間及び二次側端子間にそれぞれ接続
された抵抗である。この電荷放出用の抵抗は、個別素子
として用意されてもよいし、或は、調整された抵抗値を
もつ圧電トランスの表層又はバルクを利用して構成され
てもよい。

【００１８】又、高電圧発生装置の二次側に接続される
負荷回路に電荷放出回路を組込んでもよい。例えば、コ
ロナ放電器を用いたオゾン発生装置の場合、負荷である
コロナ放電器に、電荷放出回路としての抵抗体を付設又
は埋設して搭載するか、或いは放電器の基板に抵抗体を
印刷しても良い。

【００１９】

【作用】急激な温度変化時に焦電効果により圧電トラン
スが発生した電荷は、電荷放出回路によって放出され
る。そのため、焦電効果による圧電トランスの発生電圧
の上昇が抑制される。その結果、圧電トランス駆動回路
や負荷が放電効果の発生電圧から保護される。

【００２０】電荷放出回路は必ず一次側及び二次側の双
方に設けなければならないわけでなく、問題無ければ一
方を省略しても構わない。

【００２１】電荷放出回路の典型は、圧電トランスの一
次側端子間及び二次側端子間にぞれぞれ接続された抵抗
であるが、これに限られるわけではなく、他の回路要素
でもよいし抵抗と他の回路要素との組合せでもよい。他
の回路要素としては、例えばスイッチ又はこれに類する
機能をもった素子が考えられる。しかし、抵抗が最も簡
素で実用的と考えられる。また、この抵抗は、圧電トラ
ンスの製造工程でその表層又はバルクの抵抗値調整を行
うことで圧電トランス自体に持たせることができ、その
場合は個別素子としての抵抗を格別に用意する必要がな
い点で優れている。

【００２２】また、オゾン発生装置などにおいて、負荷
であるコロナ放電器の製造工程で、その放電器の基板な
どに、調整された抵抗値をもつ抵抗体を搭載したり印刷
すれば、やはり個別の抵抗を新たに用意する必要はな
い。

【００２３】抵抗を用いる場合、その抵抗値は以下のよ
うに選定することが望ましい。

【００２４】即ち、一次側の抵抗については、圧電トラ
ンス駆動回路の動作に影響を及ぼさない程度に十分高
く、且つ焦電効果による一次側の発生電圧が圧電トラン
ス駆動回路の部品耐圧を越えない程度に十分低い、適当
な抵抗値に選ばれるべきである。

【００２５】また、二次側の抵抗については、負荷の正
常な駆動を維持し得る出力電圧を圧電トランスから得ら
れる程度に十分高く、且つ焦電効果による二次側の発生
電圧が負荷の直流耐圧を越えない程度に十分低い適当な
抵抗値に選ばれるべきである。

【００２６】こうした基準から抵抗値を選んでみると、
例えば負荷としてコロナ放電器を駆動するような高電圧
発生装置の場合、圧電トランス駆動回路は一般に１０Ｖ
程度の耐圧の半導体素子を用いているため、その耐圧以
下に発生電圧を抑える必要がある。また、電力消費も問
題とならない程度に小さくする必要があり、そのために
一般的には、駆動回路の方式にもよるが、電源側インピ
ーダンスの１０倍以上の抵抗を選ぶことが望ましいとい
われている。このような観点から選ぶと、一次側の電荷
放出抵抗の値はＭΩのオーダ（例えば、１ＭΩ、数Ｍ
Ω）とすることが望ましい。

【００２７】また、負荷であるコロナ放電器は、直流耐
圧が一般に４〜５ＫＶ程度で、高くても１０ｋＶには達
せず、一方、正常駆動させるは３ｋＶ以上、望ましくは
４〜５ＫＶ程度以上の交流電圧が必要である。そこで、
焦電効果による発生電圧を上記直流耐圧より低く抑え、
かつ駆動時には上記のような十分高い交流電圧が圧電ト
ランスから出力されるようにするには、二次側の電荷放
出抵抗は十ＭΩのオーダからＧΩのオーダ（例えば、１
００ＭΩ、２００ＭΩなど）が適切である。

【００２８】以上述べたような条件を考慮をして、圧電
トランスの一次側、二次側の電荷放出抵抗を選定して、
それぞれに接続することによって、焦電効果からの回路
保護と安定な回路動作の双方を両立させ、信頼性の高い
回路を提供することができる。

【００２９】

【実施の形態】以下、本発明の実施例を図面により詳細
に説明する。

【００３０】図１は、コロナ放電器を負荷とした本発明
の高電圧発生装置の一実施例を示す。

【００３１】図１において、この高電圧発生装置は、圧
電トランス駆動回路１と圧電トランス２とから構成さ
れ、圧電トランス２の二次側には負荷たるコロナ放電器
３が接続される。

【００３２】圧電トランス駆動回路１は抵抗Ｒ１〜Ｒ
７、コンデンサＣ１〜Ｃ５、コンパレータＩＣ１、トラ
ンジスタＱ１、Ｑ２及び可変抵抗ＶＲ１等から成る公知
構成のトランジスタ発振回路であり、圧電トランス２の
２次側からフィードバックした信号に基づき圧電トラン
ス２の固有周波数に一致した高周波電圧信号を発生して
圧電トランス２の一次側に印加する。

【００３３】圧電トランスの二次側端子間には、コロナ
放電器３が接続され、かつ、コロナ放電器３と並列に、
抵抗Ｒ９が接続されている。また、圧電トランス２の一
次側端子間にも、抵抗Ｒ８が接続されている。

【００３４】圧電トランス２の一次側端子間及び二次側
端子間にそれぞれ接続された抵抗Ｒ８、Ｒ９は、急激な
温度変化があったときに圧電トランス２が焦電効果によ
り電荷を発生しても、この電荷を放出させて電圧上昇を
抑え、駆動回路１及びコロナ放電器３を保護する役目を
果たす。以下、この抵抗Ｒ８、Ｒ９を電荷放出抵抗と呼
ぶ。

【００３５】電荷放出抵抗Ｒ８、Ｒ９は、個別素子とし
て用意されてもよいが、次の、のような方法により
圧電トランス自体に持たせることも可能である。

【００３６】圧電トランス２の表面抵抗を、バルク
に比べて低抵抗に形成することにより、電極間の抵抗値
を電荷放出抵抗Ｒ８、Ｒ９に適した抵抗値に調整する。
具体的には、例えば、還元雰囲気中で加熱することによ
り、圧電トランスの表層を還元する方法や、微量の貴金
属を圧電トランスの表面に塗布する方法などが採用でき
る。

【００３７】圧電トランス２のバルク自体の原料に
表面抵抗を下げる添加剤を入れる。例えば、チタン酸ジ
ルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電トランスの場合、原料は鉛
とジルコニアとチタンであるが、これにマンガンを添加
することにより、抵抗値を下げて適当抵抗値に調整する
ことができる。

【００３８】又、負荷のコロナ放電器３の基板の適当な
面に、調整された抵抗値をもつ抵抗体を付設又は埋設し
たり、印刷しても良い。

【００３９】以下、この実施例の作用を説明する。尚、
コロナ放電器３を駆動する通常動作については公知であ
るので説明を省略し、焦電効果に対する電荷放出抵抗Ｒ
８、Ｒ９の作用について、主として実験結果に基づいて
説明する。

【００４０】まず、図２は、２次側の電荷放出抵抗Ｒ９
の作用を調べるための実験で用いた測定回路を示す。圧
電トランス２の一次側端子間は短絡し、二次側端子間に
は、コロナ放電器３（実験では、オゾン発生に用いるオ
ゾナイザ電極を用いた）と限流抵抗Ｒ１０とを直列に接
続した。限流抵抗Ｒ１０に並列に放電検知用コンデンサ
Ｃａ２を接続した。更に、圧電トランス２の２次側端子
間に、電荷放出抵抗Ｒ９を接続できるようにした。尚、
図において、オゾナイザ電極３は、放電発生でターンオ
ンするスイッチＳＷと等価コンデンサＣａ１とからなる
等価回路として示してある。

【００４１】ここで、放電検知用コンデンサＣａ２は１
０７ＰＦとして、オゾナイザ電極の静電容量Ｃａ１の
５、１ＰＦに対し充分大きい値とすることにより、圧電
トランス２の二次側から負荷側をみた静電容量が、オゾ
ナイザ電極の静電容量Ｃａ１と実質的に同一になるよう
にして、測定誤差が生じないようにした。

【００４２】この測定回路において、焦電効果を生じさ
せるために、圧電トランス２を室温槽から高温槽へ移す
ことによって、２８℃から９０℃への急激な温度変化
（＝６２゜）を与えた。

【００４３】この測定回路の測定原理は次の通りであ
る。圧電トランス２の急激な温度変化によって、これに
比例した電荷が発生し圧電トランスの出力端容量Ｃｏ２
とオゾナイザ電極３の静電容量Ｃａ１に充電されて行
く。この充電電圧がオゾナイザ電極３の直流耐圧に達し
てオゾナイザ電極が絶縁破壊すると（スイッチＳＷがタ
ーンオンすると）、その電荷が放電検知用コンデンサＣ
ａ２に瞬間的に移動し、放電検知用コンデンサＣａ２に
パルス電圧が観測される。このパルス電圧のピーク電圧
値を放電検知用コンデンサＣａ２とオゾナイザ電極３の
静電容量Ｃａ１との按分比で換算すると、絶縁破壊時に
オゾナイザ電極３にかかった電圧が判る。

【００４４】さて、この測定回路を用いて、先ず電荷放
出抵抗Ｒ９を接続しない状態で、絶縁破壊時の充電電圧
を測定してみた。すると、絶縁破壊時にオゾナイザ電極
にかかった電圧は約４ｋＶ〜約５ｋＶであった。尚、実
験で用いたオゾナイザ電極の直流耐圧は６．１ＫＶであ
ったが、それより低い約４ｋＶ〜約５ｋＶで絶縁破壊し
た理由は、焦電効果による高電圧が繰り返し印加された
ことによって、オゾナイザ電極が劣化し耐圧が低下した
ものと推測される。

【００４５】次に、電荷放出抵抗Ｒ９を接続して同様の
実験を行ってみた。その結果、例えば２００ＭΩの電荷
放出抵抗Ｒ９を接続した場合、パルス電圧が観測されな
かった。つまり、オゾナイザ電極３の絶縁破壊が発生し
なかった。また、この２００ＭΩの電荷放出抵抗Ｒ９を
図１の実施例回路に使用して同じオゾナイザ電極３を駆
動してみたところ、正常に駆動することができた。

【００４６】以上の実験結果から、適当な抵抗値をもつ
電荷放出抵抗Ｒ９を圧電トランス２の２次側に接続する
ことにより、正常に負荷を駆動する機能を維持しつつ、
急激な温度変化時の焦電効果から負荷を安全に保護でき
ることが判る。

【００４７】電荷放出抵抗Ｒ９の具体的な抵抗値として
は、負荷を正常に駆動できる出力電圧を維持し、かつ、
焦電効果により発生する電圧を負荷に影響を与えないレ
ベルに抑えられる抵抗値を選ぶ必要がある。

【００４８】例えば、実験で使用した具体的な圧電トラ
ンス及びオゾナイザ電極に対しては、上記実験よりＲ９
＝２００ＭΩで良好な結果が得られることが判った。よ
り低い抵抗を用いれば、より効果的に焦電効果による電
圧上昇を抑えることができる。しかし、抵抗値が低すぎ
ると、正常動作時に圧電トランス２の出力電圧が上がら
なくなるため、負荷を駆動できなくなる。そこで、圧電
トランスの出力電圧の負荷依存性を考慮して、負荷を正
常駆動できる出力電圧が得られる最低の抵抗値を下限値
として、それより高い範囲で適当な抵抗値を選べばよ
い。

【００４９】実験で用いた圧電トランスの場合、駆動時
の出力電圧は図４に示すような負荷抵抗値に対する依存
性を有している。ここで、一般に、オゾナイザ電極など
のコロナ放電器でコロナ放電を発生させるためには、交
流の駆動電圧として少なくとも３ＫＶ以上を印加する必
要があり、安定して即時に放電させるためには４ｋＶ〜
５ｋＶ以上が望ましい。従って、図４の特性の圧電トラ
ンスの場合は、３ＫＶ以上の出力電圧を発生するため
に、負荷抵抗は約２０ＭΩ以上であり、４ｋＶ〜５ｋＶ
以上を得るには約５０ＭΩ以上が必要がある。よって、
このような条件を十分満足させ得る抵抗値、例えば１０
０ＭΩ程度を電荷放出抵抗Ｒ９の下限値として選ぶこと
になる。

【００５０】又、電荷放出抵抗Ｒ９の上限値は次のよう
に決めることができる。

【００５１】すなわち、図５はこの実験により得られ
た、圧電トランス二次側の電荷放出抵抗Ｒ９と、焦電効
果による発生電圧との関係を示す特性図である。図よ
り、電荷放出抵抗Ｒ９が１０ＧΩの時、焦電効果による
発生電圧は約８５０Ｖであり、この程度の電圧であれ
ば、繰り返し高電圧印加によるオゾナイザ電極劣化によ
る耐圧低下を考慮しても、問題はないと考えられる。よ
って、電荷放出抵抗Ｒ９の上限を１０ＧΩ程度つまりＧ
Ωオーダとしておけば無難である。また、特に抵抗体を
コロナ放電器に搭載する場合は、コロナ放電器の寸法的
制約などを考えると、やはり抵抗Ｒ９は１０ＧΩ以下が
望ましい。ただし、放電器の寸法的制約がない場合は、
抵抗Ｒ９を１０ＧΩより大きくすることもできる。

【００５２】次に、図１の回路における圧電トランス一
次側の電荷放出抵抗Ｒ８の作用について説明する。

【００５３】図３は、この電荷放出抵抗Ｒ８の作用を調
べるための実験で用いた測定回路を示す。図３に示すよ
うに、圧電トランス２の二次側を開放し、一次側端子間
に電荷放出抵抗Ｒ８を接続できるようにした。そして、
圧電トランス２に２８℃から９０℃への急激温度変化を
与え、そのときに圧電トランス２の一次側端子間に発生
した電圧を高圧プローブ４を介して観測した。ここで高
圧プローブ４の容量Ｃは、圧電トランス２の一次側容量
Ｃ０１より大幅に小さいので、観測した電圧が焦電効果
による発生電圧とみなしてよい。

【００５４】図６はこの実験により得られた電荷放出抵
抗Ｒ８と発生電圧との関係を示す。

【００５５】図６からわかるように、電荷放出抵抗Ｒ８
が低抵抗であるほど、発生電圧は低く抑えられる。例え
ば、Ｒ８＝１０ＭΩの時は発生電圧は１０Ｖ、Ｒ８＝１
ＭΩの時は発生電圧は２Ｖである。

【００５６】この実験より、圧電トランス２の一次側端
子間に適当値の電荷放出抵抗Ｒ８を接続することによ
り、圧電トランス駆動回路１を焦電効果から保護するこ
とが可能となることが判る。

【００５７】電荷放出抵抗Ｒ８の具体的な抵抗値として
は、駆動回路１の回路素子、特に半導体素子の正逆耐圧
を越えないように焦電効果による発生電圧を抑えると共
に、駆動回路１の出力電圧が下がったり、駆動回路１を
含む電源側に負担となるような電力を消費したりするこ
とのない抵抗値を選ぶ必要がある。

【００５８】例えば、実験で用いた圧電トランスの場
合、駆動回路１の半導体素子の正逆耐圧が例えば１０Ｖ
程度であれば、発生電圧が１０Ｖを越えないように電荷
放出抵抗Ｒ８は１０ＭΩ以下の値を選ぶ必要がある。ま
た、駆動回路１の入力電圧が下がらないようにし、かつ
駆動回路を含めた電源側の消費電力にあまり影響を及ぼ
さないようにするために、駆動回路１のインピーダンス
の例えば１０倍以上の１ＭΩ以上が望ましいと考えられ
る。

【００５９】以上のように、図１の実施例回路におい
て、圧電トランス２の一次側及び二次側に適当値の抵抗
を並列接続することにより、回路の正常な動作機能を維
持しつつ、圧電トランスの焦電効果の影響も除去して、
信頼性の高い高電圧発生装置を提供することができる。

【００６０】尚、上記実施例では電荷放出抵抗として例
えばＲ８＝１ＭΩ、Ｒ９＝２００ＭΩという値を示した
が、これは単なる例示であって、回路条件に応じてケー
スバイケースで種々の抵抗値を選ぶことができる。

【００６１】次に、コロナ放電器３に電荷放出抵抗Ｒ９
を設けた場合の具体的な実施形態について述べる。

【００６２】図７は、コロナ放電器３に圧電トランス二
次側の電荷放出抵抗Ｒ９を搭載した一実施形態を示す構
造図であり、（ａ）は放電器を底面から見た図、（ｂ）
は放電面を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図
である。

【００６３】図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、基板１
１上に配置されたガラス又はセラミック等の誘電体から
成る絶縁層１３の下面及び上面に、２枚の誘導電極１５
ａ、１５ｂと、２枚の放電電極１７ａ、１７ｂとが、金
属箔の張り付け又は導電塗料の塗布によって形成されて
いる。図７（ｂ）に示すように、細長い帯状に形成され
た２枚の放電電極１７ａ、１７ｂは、やや幅広に形成さ
れた２つの誘導電極１５ａ、１５ｂの間を橋渡しするよ
うにして、それら誘導電極１５ａ、１５ｂと直交する姿
勢で配置されている。放電電極１７ａ、１７ｂの表面
は、沿面コロナ放電が可能な程度に十分薄い保護層１９
で覆われている。

【００６４】また、誘導電極１５ａ、１５ｂには、交流
の高電圧電源２１、すなわち圧電トランスの二次側の端
子が接続されており、全体として、オゾン発生装置（オ
ゾナイザ）が構成されている。そして、誘導電極１５ａ
と１５ｂの間に圧電トランスの二次電圧を印加すること
によって、放電電極１７ａ、１７ｂの外縁に沿って縁面
放電を生じさせ、放電領域を通過する空気中の酸素によ
りオゾンが生成される。

【００６５】図７（ａ）に示すように、このコロナ放電
器３の基板１１の底面には、個別素子としての抵抗体２
３が付設又は埋設等によって搭載されている。この抵抗
体２３は二次側の電荷放出抵抗Ｒ９を提供するものであ
り、その端子はそれぞれ誘導電極１５ａ、１５ｂに接続
されている、つまり、圧電トランスの二次側の端子に接
続されている。この様な構成により、圧電トランス二次
側の焦電効果による発生電荷は、コロナ放電器に搭載さ
れた抵抗体２３によってバイパスされる。従って、オゾ
ナイザ電極が破壊するような直流高電圧が焦電効果によ
って発生することがない。

【００６６】図８は、電荷放出抵抗Ｒ９をコロナ放電器
３に設けた他の実施形態を示し、（ａ）は放電器３を底
面から見た図、（ｂ）は放電面を示す平面図、（ｃ）は
Ａ−Ａ断面図である。この実施形態では、セラミック等
の基板１１の裏面に、電荷放出抵抗Ｒ９としての抵抗体
３３がパターン印刷されている。電気的接続は図７に示
した実施形態と同じである。

【００６７】図７、図８に示したような実施形態によれ
ば、コロナ放電器が正常に駆動できる電圧を維持し、か
つ焦電効果による発生電圧がコロナ放電器を絶縁破壊さ
せない範囲の適当な抵抗値をコロナ放電器毎に選んで、
コロナ放電器の製造工程の中で抵抗体を組込むことがで
きる。よって、このコロナ放電器を適当な高電圧発生装
置に接続すれば、電極破壊の心配なしに正常なコロナ放
電を行うオゾナイザが容易に組み立てられる。

【００６８】尚、オゾナイザ用のコロナ放電器の電極構
造には、図７、図８に示したものの他、図９に示す単極
タイプ、図１０に示す双極タイプ、図１１に示す非対称
双極タイプなど、種々のバリエーションがある。いずれ
のタイプもコロナ放電器に抵抗体を搭載又は印刷するこ
とにより、焦電効果による電極破壊の防止効果が得られ
ることは云うまでもない。以下に、参考として、各タイ
プを簡単に説明する。

【００６９】図９の単極タイプは、オゾナイザ電極の最
も代表的な例であり、絶縁層４１を介して、誘導電極４
２と放電電極４３が対向配置され、この両電極の間に高
電圧電源４４が印加される。

【００７０】図１０の双極タイプは、絶縁層５１の一方
の面に２つの誘導電極５２ａ、５２ｂが配置され、絶縁
層５１の他方面に、２つの誘導電極５２ａ、５２ｂ間を
橋渡しするように、１つの放電電極５３が配置されてい
る。そして、２つの誘導電極５２ａ、５２ｂの間に高電
圧電源５４が印加される。この構成は、回路的には、放
電電極５３をコモン電極とした２つのコンデンサを直列
接続したものである。

【００７１】図１１の非対称双極タイプは、図１０の双
極タイプの変形であり、絶縁層６１を介して対向する１
つの放電電極６３と２つの誘導電極６２ａ、６２ｂとの
重なり面積が非対称となるように、電極形状を非対称に
した構造である。従って、容量の異なるコンデンサを２
個直列にした構成になっている。因みに、図７、図８に
示した電極構造は、図１１の非対称双極タイプの電極構
造のものを２組、互い違いの方向で平行配置して並列接
続したものである。

【００７２】以上、本発明の幾つかの実施形態を説明し
たが、本発明は他にも種々の形態で実施することができ
る。例えば、前述のオゾン発生装置に用いられるコロナ
放電器に限らず、他の種類の負荷にも本発明の高電圧発
生装置は適用できる。しかし、負荷がコロナ放電器のよ
うな放電回路である場合は、負荷の抵抗値は電荷放出抵
抗に比較して、負荷の非作動時（非放電時）は遥かに高
く、作動時（放電時）には非常に低くなるため、電荷放
出抵抗は負荷の非作動時のみ機能して焦電効果による発
生電圧を抑え、負荷の作動時には実質的に機能ぜず負荷
の正常作動を妨げないため、本発明のメリットを有効に
活かすことができる。

【００７３】

【発明の効果】本発明により、圧電トランスを用いた高
電圧発生装置において、急激な温度変化時に圧電トラン
スが発生する焦電効果による高電圧から、圧電トランス
の一次側の駆動回路又は二次側の負荷回路を保護するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高電圧発生装置の一実施例の回路図。

【図２】圧電トランス二次側の電荷放出抵抗の効果を調
べるための測定回路の回路図。

【図３】圧電トランス一次側の電荷放出抵抗の効果を調
べるための測定回路の回路図。

【図４】圧電トランス出力電圧の負荷依存性を示す特性
図。

【図５】圧電トランス二次側の電荷放出抵抗と焦電効果
による発生電圧との関係を示す特性図。

【図６】圧電トランス一次側の電荷放出抵抗と焦電効果
による発生電圧との関係を示す特性図。

【図７】本発明のコロナ放電器の一つの実施形態を示す
構造図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は平面図、
（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図。

【図８】本発明のコロナ放電器の他の実施形態を示す構
造図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）
は（ｂ）のＡ−Ａ断面図。

【図９】単極タイプのオゾナイザ電極の構造図であり、
（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。

【図１０】双極タイプのオゾナイザ電極の構造図であ
り、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。

【図１１】非対称双極タイプのオゾナイザ電極の構造図
であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面
図。

【符号の説明】

１圧電トランス駆動回路２圧電トランス３コロナ放電器Ｒ８圧電トランス一次側の電荷放出抵抗Ｒ９圧電トランス二次側の電荷放出抵抗１１基板１３、４１、５１、６１絶縁層１５ａ、１５ｂ、４２、５２ａ、５２ｂ、６２ａ、６２
ｂ誘導電極１７ａ，１７ｂ、４３、５３、６３放電電極１９保護層２１、４４、５４、６４高電圧電源２３抵抗体（搭載タイプ）３３抵抗体（印刷タイプ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藺牟田誠福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者菊地一郎福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電トランスを用いた高電圧発生装置に
おいて、前記圧電トランスの一次側及び二次側の少なくとも一方
に、焦電効果により前記圧電トランスが発生した電荷を
放出させるための電荷放出回路が接続されていることを
特徴とする高電圧発生装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、前記電荷放出回路が、前記焦電効果により前記圧電トラ
ンスが発生した電荷を、前記圧電トランスの一次側の圧
電トランス駆動回路及び二次側の負荷をバイパスして放
電させることを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項３】請求項１記載の装置において、前記電荷放出回路が、前記圧電トランスの一次側端子間
及び二次側端子間の少なくとも一方に接続された抵抗で
あることを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項４】請求項３記載の装置において、前記抵抗が、調整された抵抗値をもつ前記圧電トランス
の表層又はバルクであることを特徴とする高電圧発生装
置。
【請求項５】請求項１記載の装置において、前記二次側に負荷回路を有し、この負荷回路が前記電荷
放出回路を含むことを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項６】請求項３記載の装置において、前記負荷回路がコロナ放電器であり、前記電荷放出回路が前記コロナ放電器に搭載された抵抗
であることを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項７】請求項３記載の装置において、前記負荷回路がコロナ放電器であり、前記電荷放出回路が前記コロナ放電器の基板に印刷され
た抵抗であることを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項８】請求項３記載の装置において、圧電トランスの一次側の前記抵抗の値が、圧電トランス
駆動回路の動作に影響を及ぼさない程度に十分高く、且
つ焦電効果による一次側の発生電圧が前記駆動回路の部
品耐圧を越えない程度に十分低い抵抗値に選ばれている
ことを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項９】請求項３記載の装置において、圧電トランスの二次側の前記抵抗の値が、負荷の正常な
駆動を維持し得る出力電圧を前記圧電トランスから得ら
れる程度に十分高く、且つ焦電効果による二次側の発生
電圧が負荷の直流耐圧を越えない程度に十分低い抵抗値
に選ばれていることを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項１０】請求項３記載の装置において、圧電トランス一次側の前記抵抗の値がＭΩのオーダであ
ることを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項１１】請求項３記載の装置において、コロナ放電器を負荷とする高電圧発生装置であって、圧電トランスの二次側の前記抵抗の値が十ＭΩ又はＧΩ
のオーダであることを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項１２】圧電トランスを用いた高電圧発生装置
により駆動され得るコロナ放電器において、焦電効果により前記圧電トランスで発生した電荷を放出
させるための電荷放出回路を備えたコロナ放電器。