JPH10241828A

JPH10241828A - 電界装置

Info

Publication number: JPH10241828A
Application number: JP4083497A
Authority: JP
Inventors: Naoki Yamaguchi; 直樹山口; Masaaki Kawabe; 雅章川部
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 1998-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】均一な放電が生じ、エネルギー効率の高く多
量のイオンを発生することができる電界装置を得ること
を目的とする。【解決手段】セラミック等の材料からなる誘電体基板
１の表面には、放電電極１１としての導電性ワイヤーが
固定されている。この放電電極１１は、その両端が端子
となるボルト１２に接続されると共に、誘電体基板１の
表面に数カ所設けられたピン１３により固定されてい
る。また、誘電体基板１の裏面には、誘起電極３が配設
されており、これら誘電体基板１、放電電極１１及び誘
起電極３により電界装置１０が構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界装置、特に、
帯電、除電等に使用するイオン源、或いはオゾン発生装
置に用いられる電界装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電界装置は、誘電体基板を挟んで放電電
極及び誘起電極を配置し、これらの電極間に直流又は交
流の高電圧を印加して電界を発生させる装置であり、オ
ゾン発生源或いはイオン発生源として様々な分野で利用
されている。このような電界装置は、例えば特開昭６３
−６６８８０号公報、特開昭５９−４４７８２号公報等
に記載されている。

【０００３】図６は、従来の電界装置を示し、同図
（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の短手方向に
沿った断面図である。これらの図において、セラミック
ス等の材料からなる誘電体基板１上には、後述するスク
リーン印刷法により形成される放電電極２が設けられて
おり、誘電体基板１の裏面には誘起電極３が配置され、
電界装置１Ａが構成されている。

【０００４】図７は、従来の他の電界装置を示し、同図
（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の短手方向に
沿った断面図である。これらの図に示す電界装置１Ｂで
は、図６に示した電界装置１Ａの誘電体基板１上の放電
電極２を誘電体被膜であるガラス被膜４で被覆してい
る。

【０００５】図８は、従来のさらに他の電界装置を示
し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の短
手方向に沿った断面図である。これらの図において、電
界装置１Ｃでは、誘起電極３が誘電体基板１内に埋設さ
れている点が、図７における電界装置１Ｂと異なる。

【０００６】従来の電界装置は以上のように構成され、
次のようにして作製される。まず、アルミナ粉末にマグ
ネシアやシリカ等を配合して粉砕したものに有機溶媒を
加えてスラリー状とし、これを加熱して厚さ０．５ｍｍ
程度のグリーンシートとする。次に、タングステン等の
金属粉末を分散したインクを公知のスクリーン印刷法に
より、前記のグリーンシートの片面に印刷して放電電極
２とする。

【０００７】さらに、このグリーンシートの他方の面
に、タングステン等の金属粉末を分散したインクを公知
のスクリーン印刷法により印刷して誘起電極３とする。
次いで、このグリーンシートを１５００℃程度の非酸化
性雰囲気中で焼成することにより、電界装置が作製され
る。

【０００８】なお、図８に示した電界装置１Ｃでは、グ
リーンシートの片面に金属粉末を分散したインクをスク
リーン印刷して誘起電極３を形成した後、この印刷面に
他のグリーンシートを貼り合わせて焼成を行う。また、
図７に示した電界装置１Ｂでは、焼成後の電界装置にガ
ラスの原料となる酸化物原料の混合粉末のスラリーを放
電電極２が形成された面に印刷し、１０００℃程度の非
酸化性雰囲気中で焼き付けを行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このようにして作製さ
れた従来の電界装置では、放電電極２を誘電体基板１に
均一に固定するためある程度の幅が必要であり、しかも
放電電極２の断面がほぼ長方形の角張った形状となり易
いので、次のような問題点があった。

【００１０】（１）放電電極２の断面形状が不均一であ
るため、放電が放電電極２の一部に集中して均一な放電
が起こり難く、イオンの発生量が少なくなる。従って、
多量のイオンを発生させるためには出力を高める必要が
あり、エネルギー効率が悪くなる。また、低出力にした
場合に、放電が安定して起こらないという問題点があっ
た。

【００１１】（２）放電による発熱によって放電電極２
が膨張し、誘電体基板１との密着性が低下するため、よ
り均一な放電が生じにくく、イオンの発生量が少なくな
る。そのため、誘電体基板１の材質と放電電極２の材質
とのなじみや熱膨張係数が同程度のものを使用する方法
もあるが、この場合には、その分、材質選択の自由度が
低くなるという問題点があった。

【００１２】（３）外部電界装置によって電極で発生さ
せたイオンを引き抜く場合、従来の電極ではイオン発生
能力が低いので、電界強度が高い場合には十分な量のイ
オンを発生させることができないという問題点があっ
た。

【００１３】そこで本発明は、以上のような従来の問題
点を解決するためになされたもので、均一な放電が生
じ、エネルギー効率が高く、多量のイオンを発生するこ
とができる電界装置を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、誘電体基板と、この誘電体基板に固定され、
導電性ワイヤーからなる放電電極と、誘電体基板を介し
て放電電極に対向して設けられた誘起電極と、を備えた
電界装置である。本発明によれば、放電電極として導電
性ワイヤーを使用しているので、その断面が円形であ
り、長さ方向においても均一であるため、放電が電極の
所定の箇所に集中せずに均一に起こる。また、導電性ワ
イヤーの細線化が可能となり、イオンの発生量も多く高
いエネルギー効率を有する。

【００１５】請求項２に記載の発明は、導電性ワイヤー
を２０ｍｍ以下の間隔を隔てて互いに平行に前記誘電体
基板に固定したものである。本発明によれば、導電性ワ
イヤーを用いることにより、放電電極１本当たりの静電
容量が小さくなり、この範囲の間隔を隔てて固定するこ
とにより、高効率で放電を行うことができる。

【００１６】請求項３に記載の発明は、複数個の固定部
材と、端子とをさらに備え、導電性ワイヤーは複数個の
固定部材により誘電体基板に固定され、電界装置は端子
により外部回路に接続されたものである。本発明によれ
ば、導電性ワイヤーは、固定部材により固定されている
だけなので、固定に自由度があり熱により膨張したとし
ても多少蛇行するだけで誘電体基板との応力が生じるの
を回避できる。また、導電性ワイヤーを数カ所で固定す
るだけで良いため、より細い導電性ワイヤーを使用する
ことができ、より放電が生じ易くエネルギー効率も高く
なる。

【００１７】請求項４に記載の発明は、導電性ワイヤー
の直径を０．０１ｍｍないし０．３ｍｍの範囲としたも
のである。本発明によれば、導電性ワイヤーの直径が小
さいので、静電容量が小さく熱などによる消失エネルギ
ーが少なくなる。従って、より放電が生じ易くなり、エ
ネルギー効率が高く放電開始電圧も低くなる、つまり、
放電発生領域が広くなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
に係る電界装置の実施形態について説明する。図１は、
本発明の一実施形態による電界装置を示し、同図（ａ）
は電界装置の平面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）
は裏面図をそれぞれ示している。これらの図において、
セラミックス等の材料からなる誘電体基板１の表面に
は、放電電極１１としての導電性ワイヤーが固定されて
いる。

【００１９】この放電電極１１は、その両端が端子とな
るボルト１２に接続されると共に、誘電体基板１の表面
に数カ所設けられた固定部材であるピン１３により固定
されている。また、誘電体基板１の裏面には、誘起電極
３が配設されており、これら誘電体基板１、放電電極１
１及び誘起電極３等により電界装置１０が構成されてい
る。

【００２０】本発明による電界装置１０は前述したよう
に構成され、誘電体基板１及び誘起電極３は次のように
して作製される。まず、誘電体基板１の材料を配合、粉
砕したものに有機溶媒を加えてスラリー状とし、これを
加熱して有機溶媒を除去してグリーンシートとする。次
に、タングステン等の金属粉末を分散したインクを公知
のスクリーン印刷法により前記のグリーンシートの片面
に印刷して誘起電極３とする。次いで、このグリーンシ
ートを１５００℃程度の非酸化性雰囲気中で焼成するこ
とにより、誘電体基板１及び誘起電極３が作製される。
なお、誘起電極３は、放電電極１１と比較して大面積で
あるため、その作製が簡単でかつ高い加工精度を必要と
しない。

【００２１】これらの誘電体基板１及び誘起電極３は、
次のような方法によっても作製できる。すなわち、誘起
電極３となる金属板例えばステンレス板に、アルミナを
熔射することにより、金属板上に均一な誘電体基板１が
作製できる。さらに別な方法として、誘起電極３となる
金属板に、導電性接着剤を用いて誘電体基板１となる誘
電体を貼り合わせることによっても、誘電体基板１及び
誘起電極３を作製することができる。

【００２２】ここで、誘起電極３となる金属板として
は、例えばステンレス等が好適に使用できる。誘電体基
板１に用いられる誘電体としては、ガラスマイカ、セラ
ミックス等を用いるのが好ましく、耐熱温度が高く、緻
密で高純度のファインセラミックス材料がさらに好まし
い。

【００２３】このようにして作製された誘電体基板１の
表面に、放電電極１１となる導電性ワイヤーを固定す
る。導電性ワイヤーは、断面が円形でその長さ方向にお
いても均一であるため、放電の集中がなくイオンの発生
量も多く、エネルギー効率に優れている。

【００２４】導電性ワイヤーは、外部回路に接続される
端子例えばボルト１２に接続されると共に、固定部材で
あるピン１３により導電性ワイヤー間のピッチを所定の
間隔に維持して固定される。導電性ワイヤーを互いに平
行となるように誘電体基板１に固定し、外部電界装置と
の距離が１ｃｍ〜２０ｃｍ、電位差が４０ｋＶ程度の場
合、導電性ワイヤー間のピッチは、２０ｍｍ以下、好適
には８ｍｍ以下とするのが望ましい。導電性ワイヤー間
のピッチが２０ｍｍを越えると、電流密度が低下してく
るためである。他方、導電性ワイヤー間のピッチは、１
ｍｍ以上であるのが望ましい。なお、導電性ワイヤー
は、互いに平行でなくても良い。

【００２５】ここで、導電性ワイヤーは、ピン１３によ
り数カ所で固定されているだけなので固定に自由度があ
り、放電時の熱により膨張したとしても多少蛇行するだ
けで誘電体基板１との応力が生じるのを回避できる。ま
た、放電電極１１と誘起電極３との静電力によって、放
電電極１１である導電性ワイヤーは誘電体基板１と密着
する。従って、導電性ワイヤーと誘電体基板１との密着
性やなじみ性に依存せず、どのような材料であっても組
み合わせて使用することができる。

【００２６】さらに、導電性ワイヤーを数カ所で固定す
るだけで良いため、より細い導電性ワイヤーを使用する
ことができる。従って、より放電が生じ易く、エネルギ
ー効率が向上するという効果も得られる。固定部材の材
質は、好適にはガラス、セラミックス、金属等が使用で
きる。また、固定部材は、ピン１３に限らずクリップ等
や絶縁性の接着剤（シリコーン、セラミックス等）等で
あっても良い。さらに、ピン１３等で導電性ワイヤーを
固定した場合、導電性ワイヤーの交換が容易であるた
め、電界装置の保守を簡単、迅速に行うことができる。
なお、ピン１３やクリップで導電性ワイヤーを固定する
場合、固定部材の材質によっては、電極の静電容量の増
加や不均一な放電を起こすので、誘起電極３から十分に
離れた位置で固定することが望ましい。

【００２７】また、放電電極１１は、誘電体基板１の誘
電体となじみの良い絶縁物、例えば誘電体と同素材から
なるセラミックスなどでコーティングしても良い。放電
電極１１に用いられる導電性ワイヤーとしては、タング
ステン、モリブデン、ステンレス、銅などの細線化でき
る金属又は合金等であれば特に限定することなく使用可
能であり、耐熱性や強度が高いものを好適に使用でき
る。

【００２８】また、導電性ワイヤーの酸化を防止するた
めに、金メッキ等を施すことも可能であり、耐久性が向
上するので望ましい。さらに、導電性ワイヤーの直径
は、電界装置の用途等に応じて種々の直径のものが使用
でき、好適には０．０１ｍｍないし０．３ｍｍの範囲の
直径が好適である。特に、導電性ワイヤーの直径が０．
３ｍｍ以下であると、静電容量が小さく熱などによる消
失エネルギーが少なくなる。従って、エネルギー効率が
高く放電開始電圧も低い、つまり、放電発生領域が広く
なるため、好適に使用できる。

【００２９】なお、前述した実施形態では、図１に示し
た電界装置について説明したが、本発明は特にこれらの
電界装置に限定されるものではなく、図４や図５に示す
ような電界装置であっても良い。すなわち、図４に示す
電界装置１０Ｂでは、同図（ａ）に示すように、セラミ
ック接着剤１４を放電電極１１の両端だけでなく、その
中央部やさらに適宜増加して設けることができる。ま
た、同図（ｂ）に示すように、誘起電極３は誘電体基板
１の裏面の全面に形成されている必要はなく、図１
（ｃ）のように誘電体基板１の周縁部には誘起電極３を
形成しなくても良い。

【００３０】さらに、図５に示すように、誘起電極３が
誘電体基板１内に埋設される構造の電界装置１０Ｃであ
っても良い。この場合、誘起電極３の耐久性向上や、裏
面の誘電体基板１上に表面と同様に放電電極１１を配置
して、両面で放電できるという利点がある。

【００３１】以下、実施例及び比較例に基づいて、本発
明による電界装置をさらに詳細に説明する。［実施例］まず、誘起電極３となる厚さ３ｍｍの長方形
のステンレス板を用意する。このステンレス板の片面に
アルミナを熔射して、ステンレス板上に厚さ１ｍｍの均
一な誘電体層を形成し、図２に示すように、誘電体基板
１を作製した。なお、図２（ａ）は、この実施例による
電界装置を示す平面図であり、同図（ｂ）はその短手方
向に沿った断面図である。この誘電体基板１上に、直径
５０μｍのタングステンワイヤーからなる放電電極１１
を８ｍｍの間隔で平行に並べ、その両端をアルミナベー
スのセラミック接着剤１４で固定した。この時、放電電
極１１の片方の端部は接続部材１５により互いに接続
し、電源と結線するためのリード線（図示しない）を設
けた。

【００３２】こうして作製した電界装置の電気的特性を
調べるために、前述のようにして作製した電界装置を用
いて、沿面コロナ放電を行い、その時の電流密度を測定
した。沿面コロナ放電の測定は、図３に概略的に示す放
電装置を用いて行った。すなわち、沿面コロナ放電の発
生には、高周波電源２０を用い、放電電極１１と測定電
極２１との間に直流電源２２を用いて電圧を印加した。

【００３３】なお、測定電極２１の周囲には、接地され
たガード電極２３が設けられており、沿面コロナ放電を
行った時の電流密度は、電流計２４により測定した。ま
た、電極面積は４８２ｃｍ²であった。測定結果を表１
に示す。なお、表１中、電極間距離とは、誘電体基板１
と測定電極２１との距離であり、印加電圧は直流電源２
２の電圧である。また、電源出力は高周波電源２０の出
力であり、空間電荷制限電流とは、放電時の放電電極１
１と測定電極２１との間に流れる、最大理論電流値であ
る。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１から判るように、電源出力が低出力で
あっても高い電流密度が得られ、本発明による電界装置
の優れた特性が明らかとなった。

【００３６】［比較例］まず、誘電体基板１となる厚さ
０．５ｍｍのアルミナ板を用意する。このアルミナ板
に、タングステン粉末を分散させたインクを用いて、ス
クリーン印刷法により印刷し、誘起電極３を形成した。
この誘起電極３の上にさらにアルミナ板を載置して、図
８に示したように挟み込む。挟み込んだアルミナ板の片
面に、誘起電極３を形成した方法と同様にタングステン
粉末を分散させたインクを用いて印刷し、放電電極２を
形成した。

【００３７】この放電電極２は、幅は１ｍｍ、間隔は５
ｍｍに形成されている。また、放電電極２にも電源と結
線するためのリード線を設けた。このようにして形成さ
れた誘電体基板１等を圧着した後、非酸化雰囲気中で焼
成した。その後、これらの全体を、アルミナを主成分と
するスラリーで印刷した後、非酸化雰囲気中で焼成する
ことにより誘電体被膜を形成し、電界装置を作製した。

【００３８】こうして作製した電界装置の電気的特性を
調べるために、実施例と同様にして、沿面コロナ放電を
行い、その時の電流密度を測定した。沿面コロナ放電の
測定は、図３に概略的に示す放電装置を用いて行った。
この時、電極面積は３７４ｃｍ²であった。測定結果を
表２に示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】表２から判るように、電源出力が高い場合
にはある程度の電流密度が得られたが、電源出力が低い
場合には、非常に低い電流密度しか得られなかった。ま
た、電界強度が高い場合に、低い電流密度しか得られな
い傾向にあることが判った。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
誘電体基板に固定される放電電極として導電性ワイヤー
を使用したので、放電が所定の箇所に集中せずに均一に
起こり、イオンの発生量が多く、エネルギー効率も高い
電界装置が得られるという効果を奏する。また、導電性
ワイヤーは、固定部材により固定されているだけなの
で、固定に自由度があり熱により膨張したとしても多少
蛇行するだけで誘電体基板との応力が生じるのを回避で
きるという効果を奏する。

【００４２】また、導電性ワイヤーを数カ所で固定する
だけで良いため、より細い導電性ワイヤーを使用するこ
とができ、より放電が生じ易くエネルギー効率も高くな
る。さらに、導電性ワイヤーの直径としてより小さいも
のが使用できるので、静電容量が小さく熱などによる消
失エネルギーが少なくなる。従って、より放電が生じ易
くなり、エネルギー効率が高く放電開始電圧も低くな
る、つまり、放電発生領域が広くなるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による電界装置を示し、同
図（ａ）は電界装置の平面図、同図（ｂ）は側面図、同
図（ｃ）は裏面図をそれぞれ示している。

【図２】本発明の実施例による電界装置を示し、同図
（ａ）は電界装置の平面図、同図（ｂ）はその短手方向
に沿った側断面図である。

【図３】本発明の実施例及び比較例で使用した放電装置
を示す概略図である。

【図４】本発明の他の実施形態による電界装置を示し、
同図（ａ）は電界装置の平面図、同図（ｂ）はその短手
方向に沿った側断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施形態による電界装置を
示し、同図（ａ）は電界装置の平面図、同図（ｂ）はそ
の短手方向に沿った側断面図である。

【図６】従来の電界装置を示し、同図（ａ）は平面図、
同図（ｂ）は同図（ａ）の短手方向に沿った断面図であ
る。

【図７】従来の他の電界装置を示し、同図（ａ）は平面
図、同図（ｂ）は同図（ａ）の短手方向に沿った断面図
である。

【図８】従来のさらに他の電界装置を示し、同図（ａ）
は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の短手方向に沿った
断面図である。

【符号の説明】

１…誘電体基板、３…誘起電極、１０，１０Ａ，１０
Ｂ，１０Ｃ…電界装置、１１…放電電極、１２…ボル
ト、１３…ピン、１４…セラミック接着剤、１５…接続
部材、２０…高周波電源、２１…測定電極、２２…直流
電源、２３…ガード電極、２４…電流計。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体基板と、この誘電体基板に固定され、導電性ワイヤーからなる放
電電極と、前記誘電体基板を介して前記放電電極に対向して設けら
れた誘起電極と、を備えたことを特徴とする電界装置。
【請求項２】前記導電性ワイヤーは、２０ｍｍ以下の
間隔を隔てて互いに平行に前記誘電体基板に固定されて
いることを特徴とする請求項１に記載の電界装置。
【請求項３】前記電界装置は、複数個の固定部材と、
端子とをさらに備え、前記導電性ワイヤーは前記複数個
の固定部材により前記誘電体基板に固定され、前記電界
装置は前記端子により外部回路に接続されていることを
特徴とする請求項１又は２に記載の電界装置。
【請求項４】前記導電性ワイヤーの直径は、０．０１
ｍｍないし０．３ｍｍの範囲であることを特徴とする請
求項１ないし３のいずれかに記載の電界装置。