WO2015166601A1 - 放電電極及び試験装置 - Google Patents

放電電極及び試験装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2015166601A1
WO2015166601A1 PCT/JP2014/078784 JP2014078784W WO2015166601A1 WO 2015166601 A1 WO2015166601 A1 WO 2015166601A1 JP 2014078784 W JP2014078784 W JP 2014078784W WO 2015166601 A1 WO2015166601 A1 WO 2015166601A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
discharge
discharge electrode
blade
resistor
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/078784
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
洋之 古川
Original Assignee
株式会社Ihi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Ihi filed Critical 株式会社Ihi
Priority to EP14890755.3A priority Critical patent/EP3093935B1/en
Priority to JP2016515837A priority patent/JPWO2015166601A1/ja
Publication of WO2015166601A1 publication Critical patent/WO2015166601A1/ja
Priority to US15/200,545 priority patent/US20160313284A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T23/00—Apparatus for generating ions to be introduced into non-enclosed gases, e.g. into the atmosphere
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/60—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrostatic variables, e.g. electrographic flaw testing
    • G01N27/61—Investigating the presence of flaws
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T19/00—Devices providing for corona discharge
    • H01T19/04—Devices providing for corona discharge having pointed electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a discharge electrode suitable for generating a glow corona discharge and a test apparatus equipped with the discharge electrode.
  • the present invention has been proposed in view of the above circumstances, and a discharge electrode capable of stably generating a glow corona discharge and a test apparatus for evaluating a component using such a discharge electrode.
  • the purpose is to provide.
  • the discharge electrode according to this application is a discharge electrode that generates a glow corona discharge, and the tip of the discharge electrode has a closed curve in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the discharge electrode.
  • a continuous blade is formed, and saw-tooth teeth are formed in the extending direction of the blade.
  • the tip may have a cylindrical shape, and the blade may be formed by an inclined surface and an inner surface that are directed inward from a cylindrical outer surface.
  • the saw-tooth may be composed of a plurality of teeth having the same shape.
  • the discharge electrode according to this application is a discharge electrode for generating a glow corona discharge, and the tip portion of the discharge electrode forms a continuous blade having a closed curve in one plane perpendicular to the longitudinal direction of the discharge electrode.
  • the base for supplying voltage to the discharge electrode and the tip are connected via a resistor having a predetermined resistance value.
  • the tip may have a cylindrical shape, and the blade may be formed by an inclined surface and an inner surface that are directed inward from a cylindrical outer surface.
  • the tip and the resistor may be connected to one axis by screwing or a conductive adhesive.
  • the test apparatus uses any one of the above-mentioned discharge electrodes and evaluates the performance of the parts by supplying glow corona discharge from this discharge electrode.
  • the discharge electrode according to this application can stably generate glow corona discharge. Moreover, it is stable regardless of conditions such as the shape of the electrode and the voltage range, and the generation of the Trichel pulse is suppressed.
  • the test apparatus includes a discharge electrode that stably generates a glow corona discharge, and can efficiently test a component for precipitation air.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows distribution of an electric potential at the time of making the diameter of a resistor smaller than the diameter of an electrode from FIG. It is a figure which shows distribution of the electric field around a pair of blade-shaped electrode and resistor. It is a figure which shows distribution of the electric field at the time of making resistance of a resistor small from FIG. It is a perspective view which shows the external appearance of the electrode part containing a comb-shaped electrode, an electrode part support member, and a test body. It is a graph which shows the measured value of an applied voltage and a discharge current about a comb-shaped electrode. It is a perspective view which shows the external appearance of a blade-type electrode. It is a perspective view which shows the external appearance of the electrode part containing a linear electrode, an electrode part support member, and a test body.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a discharge test apparatus including a discharge electrode.
  • a specimen 100 for performing a test is installed.
  • the discharge test apparatus has an electrode part 10 and an electrode part support member 20 on which one or more electrode parts 10 can be arranged on the lower surface.
  • the discharge test apparatus includes a ground plate 30 that is below the electrode unit 10 and faces the electrode unit 10, and an insulator 31 having a predetermined thickness that is installed on the surface of the ground plate 30. ing.
  • the specimen 100 to be subjected to the discharge test is installed on the ground plate 30 with the insulator 31 interposed therebetween, and a distance D0 is provided between the specimen 100 and the electrode unit 10.
  • the ground plate 30 provides a potential reference for the discharge test apparatus.
  • the ground plate 30 can be an aluminum plate or a copper plate, and the shape thereof can be a square plate or a disc.
  • a distance D0 between the specimen 100 and the electrode part can be set to, for example, 1 inch, that is, 25.4 mm.
  • a predetermined voltage is applied to the electrode support member 20 from the power supply 40.
  • the power supply 40 includes a high voltage DC power supply 41 and a switch 43, and can supply a desired voltage at a predetermined timing.
  • the high voltage DC power supply 41 can vary a voltage of, for example, ⁇ 30 kV to 0 V, and can supply a current of 10 ⁇ A at ⁇ 30 kV.
  • the specimen 100 is subjected to a test for evaluating the performance relating to the discharge by the discharge test apparatus, and is, for example, an aircraft part.
  • the specimen 100 is grounded via a shunt resistor 50.
  • the shunt resistor 50 can detect the discharge current flowing from the electrode unit 10 in the specimen 100 as a voltage.
  • the shunt resistor 50 can be set to 5 k ⁇ , for example. In this case, a voltage of 50 mV is generated for a discharge current of 10 ⁇ A.
  • the voltage generated in the shunt resistor 50 is measured by an oscilloscope 60 and a personal computer (PC) 70 connected to the oscilloscope 60.
  • the shunt resistor 50 and the oscilloscope 60 can be connected by, for example, a 50 ⁇ coaxial cable having a length of 5 m.
  • the shunt resistor 50 has an overvoltage protection circuit constituted by a zener circuit or the like so that the oscilloscope 60 does not cause an overvoltage failure due to excessive discharge including a Trichel pulse, and a measurement band due to a difference in length and bending of the coaxial cable. It is equipped with an appropriate filter circuit that does not change.
  • the oscilloscope 60 can be converted into a discharge current flowing through the specimen 100 and a discharge current flowing through the specimen 100 by measuring the voltage generated at the shunt resistor 50.
  • the PC 70 analyzes the measurement value obtained by the oscilloscope 60 and provides, for example, a graph of voltage-current characteristics (VI characteristics).
  • FIG. 1B shows an installation mode for calibrating the performance of only the electrode unit 10 in the discharge test apparatus.
  • the ground flat plate 30 is disposed so as to have a distance D0 between the electrode plate 10 and the ground plate 30.
  • the installation mode for the calibration is compared with the installation mode in which the specimen 100 shown in FIG. 1A is installed, the specimen 100 and the insulator 31 are removed, and the position of the ground plate 30 is set to the upper end of the specimen 100. Corresponds to the position close to the position having the distance D0 from the electrode portion 10.
  • the performance of various electrodes is evaluated using the installation mode for calibration shown in FIG.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the electrode unit 10 and the electrode unit support member 20.
  • FIG. 2A is a perspective view showing the external appearance of the electrode unit 10 and the electrode unit support member 20 as viewed from the surface side where the electrode unit 10 is attached to the electrode unit support member 20.
  • FIG. 2B is a perspective view showing an appearance in which the electrode unit 10 and the electrode unit support member 20 are arranged on the ground plate 30.
  • the electrode unit 10 is configured by attaching an electrode 10a that is axially symmetric in a uniaxial direction and a shaft 10b having the same diameter as the electrode 10a on the uniaxial axis.
  • the electrode 10a is screwed to one end of the shaft 10b at the base opposite to the tip.
  • it can also fix with a conductive adhesive instead of screwing. The same applies to the following.
  • the electrode portion support member 20 is made of a circular metal plate having a predetermined thickness, and holes 20b are formed at predetermined intervals so as to penetrate the metal plate.
  • the electrode part 10 is attached to the electrode part support member 20 so that the longitudinal direction is perpendicular to one surface of the electrode part support member 20 by screwing the other end of the shaft 10b into the hole part 20b.
  • the shaft 10b has a length substantially longer than that of the electrode 10a in the longitudinal direction of the electrode portion 10 so that the electrode 10a is arranged at a predetermined distance from the surface of the electrode portion supporting member 20.
  • the electrode 10a, the shaft 10b, and the electrode portion support member 20 of the electrode portion 10 can be made of a suitable metal, and may be brass or aluminum, for example.
  • the electrode unit 10 and the electrode unit support member 20 are arranged facing the ground plate 30 with the electrode unit 10 on the lower side.
  • a plurality of spacers 20 a having a predetermined length are attached to one side of the electrode part support member 20 on which the electrode part 10 is attached.
  • spacers 20a ensure a predetermined distance between the electrode support member 20 and the ground flat plate 30 so that the distance D0 is maintained between the electrode 10 and the ground flat plate 30.
  • the spacer 20a is made of an insulator so as to electrically isolate the electrode portion supporting member 20 and the ground flat plate 30 from each other.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the electrode 10a.
  • This electrode has a cylindrical or columnar outer shape that is axially symmetric with respect to a uniaxial direction, and a blade mold part having an outer surface inclined inward at the tip part is formed.
  • the blade mold portion is further formed with 54 teeth having the same shape to form a sawtooth portion.
  • the number of teeth is preferably an even number considering that it is necessary to dispose the saw teeth evenly on the circumference and considering workability, but an odd number may also be used. For example, when machining the sawtooth portion with a discharge wire, if the number of teeth is an even number, two teeth facing each other across the shaft can be formed simultaneously, and the machining time can be shortened.
  • FIG. 4A is a side view of the electrode 10a.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the electrode 10a.
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of the side surface of the portion including the tip of the electrode 10a.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view of the cross section of the portion including the tip of the electrode 10a.
  • the outer surface of the tip has an inclined surface inclined at a predetermined angle on the inner surface side.
  • the thickness T of the tooth base T 0.5 mm
  • the apex angle F2 of the tooth in the thickness direction 30 °.
  • FIG. 7 is a diagram showing the distribution of potential around the electrode 10a. As described above, at the distal end portion of the electrode 10a, the apex angle F1 of the teeth in the circumferential direction is 29 °, and the apex angle F2 of the teeth in the thickness direction is 30 °.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view showing the distribution of potential around the electrode 10a and the shaft 10b
  • FIG. 7B is a partially enlarged view showing the distribution of potential around the tip of the electrode 10a. It is sectional drawing. These potential distributions are calculated by simulation. The same applies to the following.
  • equipotential surfaces are densely distributed in the axial direction from the tip of the electrode 10a, and the electric field is increased in this direction.
  • the distribution of equipotential surfaces in the circumferential direction of the electrode is sparse, and the electric field in this direction is small.
  • FIG. 8 is a diagram showing a potential distribution around the electrode 10a in the comparative example in which the apex angle F1 of the teeth in the circumferential direction is 5 ° and the apex angle F2 of the teeth in the thickness direction is 5 °.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view showing the potential distribution around the electrode 10a and the shaft 10b
  • FIG. 8B is a partially enlarged view showing the potential distribution around the tip of the electrode 10a. It is sectional drawing.
  • FIG. 9 is a diagram showing a potential distribution around the electrode 10a in the comparative example in which the apex angle F1 of the teeth in the circumferential direction is 55 ° and the apex angle F2 of the teeth in the thickness direction is 55 °.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view showing the potential distribution around the electrode 10a and the shaft 10b
  • FIG. 8B is a partially enlarged view showing the potential distribution around the tip of the electrode 10a. It is sectional drawing.
  • the equipotential surface is more in both the axial direction and the circumferential direction of the electrode 10a than in the first embodiment shown in FIG. It is distributed sparsely and the electric field is smaller. For this reason, the discharge is less likely to occur than in the first embodiment.
  • the apex angle F1 of the teeth in the circumferential direction is 29 ° and the apex angle F2 of the teeth in the thickness direction is 30 °, but the apex angles F1 and F2 of the teeth are It is not limited to this.
  • the range of 5 ° ⁇ F1 ⁇ 55 ° and 5 ° ⁇ F2 ⁇ 55 ° may be sufficient.
  • 20 ° ⁇ F1 ⁇ 40 °, 20 ° ⁇ F2 ⁇ 40 ° are preferable, and 25 ° ⁇ F1 ⁇ 35 ° and 25 ° ⁇ F2 ⁇ 35 ° are more preferable.
  • apex angles F1 and F2 of the teeth By setting the apex angles F1 and F2 of the teeth to such values, it is possible to generate an electric field having a predetermined magnitude and to ensure the strength and heat dissipation of the teeth. Therefore, it is possible to easily cause a discharge without causing a melting loss due to heat or a reduction in processing accuracy.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the voltage applied to the electrode unit 10 and the discharge current measured by the discharge measuring device, and the axis scale is dimensionless.
  • a predetermined voltage supplied from a high-voltage DC power supply 41 of the power supply 40 is applied between the electrode unit 10 and the ground plate 30 by a switch 43 over a predetermined period, and a current that flows due to discharge between them is shunt resistance 50. And measured with an oscilloscope 60 and a PC 70.
  • the broken line a in the figure shows the case where two blade / saw-shaped electrodes are arranged extending 15 mm from the original position in the direction of the ground plate 30.
  • the broken lines g to l in the figure correspond to comparative examples to be described later, but the slope of the current change with respect to the voltage change is gentler in the bent line of the present embodiment than in these comparative examples. In other words, this embodiment has a robust characteristic in which the current is stable with respect to fluctuations in the applied voltage.
  • a non-uniform electric field is generated by concentrating on the serrated tip portion, so that stable discharge occurs as a whole, the discharge voltage is lowered, and no Trichel pulse is generated.
  • a discharge was observed in the range of 10 to 28 kV, and the glow corona discharge was stably maintained without generating a Trichel pulse.
  • the slope of the discharge current with respect to the applied voltage is gentle, and the robustness is ensured.
  • the tip of the electrode 10a has a blade shape, and a pair of 100 M ⁇ resistors having the same diameter is combined with the electrode 10a.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating an appearance of the electrode unit 10 according to the second embodiment.
  • FIG. 12A is a side view of the electrode unit 10 according to the second embodiment, and
  • FIG. 12B is a cross-sectional view.
  • the electrode unit 10 is composed of a pair of a blade-type electrode 10a and a 100 M ⁇ resistor 10c combined and connected by a screw 10d.
  • the blade-type electrode 10a is different only in that the saw-type is not formed in the blade-type / saw-type electrode 10a of the first embodiment, and the dimensions are also the same.
  • the resistor 10c has the same dimensions as the shaft 10b of the first embodiment, and gives a resistance value of 100 M ⁇ in the longitudinal direction.
  • the resistor 10c is formed with a film in which a resistor is uniformly applied to the outer peripheral surface.
  • a structure having a cylindrical structure such as a metal glaze resistor or a ceramic resistor, and a resistor or a glass cylinder formed with a resistor film can be used.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a potential distribution around a portion where a pair of the electrode 10a and the resistor 10c is connected.
  • the resistance of the resistor 10c is set to 0 in order to clarify the potential distribution in the portion where the electrode 10a and the resistor 10c are connected.
  • FIG. 14 showing a comparative example.
  • the resistor 10c can be regarded as a metal having a resistivity because the resistor film is uniformly formed on the outer peripheral surface. For this reason, the equipotential surface in the vicinity of the surface is smoothly continuous beyond the portion where the electrode 10a and the resistor 10c are connected. Further, the electric field smoothly continues from the electrode 10a to the longitudinal direction of the resistor 10c.
  • FIG. 14 is a diagram showing a potential distribution in a comparative example in which the diameter of the resistor 10c is smaller than the diameter of the electrode 10a.
  • FIG. 14A is a cross-sectional view showing the potential distribution around the pair of the electrode 10a and the resistor 10c
  • FIG. 14B is a diagram showing the potential distribution at the portion where the electrode 10a and the resistor 10c are connected.
  • the equipotential surface is discontinuous at the portion where the electrode 10a and the resistor 10c are connected. In this portion, the electric field is greatly disturbed from the electrode 10a to the longitudinal direction of the resistor 10c.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a potential distribution around the electrode 10a and the resistor 10c. Since the resistance of the resistor 10c is as large as 100 M ⁇ , the electric potential at the tip of the electrode 10a is pushed up, and the electric field is strong. Further, the electric field is uniformly distributed in the longitudinal direction of the electrode 10a and the resistor 10c, and is very stable. Due to these effects, it is not necessary to adjust the distance between the electrodes so that the electric field is evenly distributed even for the plurality of electrodes.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a potential distribution in a comparative example in which the resistance of the resistor 10c is zero.
  • the potential at the tip of the electrode 10a is not pushed up, and the direction of the electric field in the longitudinal direction of the electrode 10a and the resistor 10c is not uniform. For this reason, the electric field of a plurality of electrodes may be disturbed due to interference between adjacent electrodes.
  • the second embodiment corresponds to the broken lines b to e.
  • the broken line b is obtained by installing two pairs of the electrode 10a and the resistor 10c on the electrode portion support member 20.
  • the broken line c corresponds to 5 pairs
  • the folded line d corresponds to 7 pairs
  • the folded line e corresponds to 9 pairs.
  • the addition of the 100 M ⁇ resistor 10c seems to increase the electric field strength at the tip of the blade-shaped electrode 10a, thereby lowering the discharge voltage.
  • a discharge was observed in the range of 10 to 28 kV, and the glow corona discharge was stably maintained without generating a Trichel pulse.
  • the tip of the electrode 10a has a blade / saw shape, and this electrode 10a is paired with a 100M ⁇ resistor 10c having the same diameter.
  • the blade-type electrode 10a in the second embodiment shown in FIGS. 11 and 12 is replaced with the blade-type / saw-type electrode 10a as shown in FIGS. Corresponds to the replacement.
  • the broken line f indicates a case where two pairs of a blade / saw type electrode 10a and a 100M ⁇ resistor 10c are installed on the electrode unit support member 20. Is shown.
  • the fold line f of the third embodiment is not limited to the fold lines g to l of comparative examples described later, but is also a voltage compared to the fold line a of the first embodiment and b to e of the second embodiment.
  • the slope of the current change with respect to the change is gentle. Therefore, it can be said that the robust characteristic that the current is stable with respect to the fluctuation of the applied voltage is large.
  • the serrated tip generates a non-uniform electric field
  • the 100 M ⁇ resistor 10c increases the electric field strength at the tip of the electrode 10a, thereby further reducing the discharge voltage. It seems to be.
  • a glow corona discharge was stably maintained without generating a Trichel pulse. Further, as described above, the robustness is excellent.
  • the fourth embodiment is a comb-shaped electrode, in which the electrode portion 10 made of a metal pin is arranged in a comb shape on the surface of the electrode portion supporting member 20.
  • FIG. 17 is a perspective view showing the appearance of the electrode plate 10, the electrode unit supporting member 20, and the ground flat plate 30 disposed to face the electrode unit 10 according to the fourth embodiment.
  • the electrode portion supporting member 20 has a rectangular shape unlike the disk-shaped shape in FIG.
  • the electrode part 10 is configured by arranging a plurality of pins with sharp tips at a predetermined interval in a square arrangement so that the longitudinal direction of the metal pins is perpendicular to the surface of the electrode part support member 20. These electrode parts can be created by piercing the electrode part support member 20 made of a thin metal plate from the back surface, for example.
  • FIG. 18 is a diagram showing the results of measuring the relationship between the voltage applied to the electrode unit 10 and the discharge current in the fourth embodiment using a discharge measuring device.
  • the distance between the pins is 10 mm
  • the distance D0 between the electrode portion 10 and the ground plate 30 is 25.4 mm.
  • the broken lines b, c, and d are obtained by changing the distance D0 from the ground flat plate 30 to 34 mm, 52 mm, and 64 mm while maintaining the pin distance at 10 mm.
  • the broken line e maintains the distance D0 between the electrode unit 10 and the ground flat plate 30 at 25.4 mm, the pin interval at 10 mm, and the area of the electrode unit 10 and the electrode unit supporting member 20 facing the ground flat plate 30 to 1/3. Shows the case.
  • the broken line f is obtained by maintaining the interval D0 at 25.4 mm and expanding the pin interval to 20 mm.
  • the distance D0 from the ground plate 30 is increased to 25.4 mm, 34 mm, 52 mm, and 64 mm while the distance between the pins is fixed to 110 mm.
  • the discharge current decreases and the discharge start voltage increases.
  • the broken line e when the area of the electrode portion 10 and the electrode portion supporting member 20 is reduced to 1/3, the current decreases.
  • a stable glow corona discharge was obtained without generating a Trichel pulse. Discharge was generated at 7 to 11 kV at a pitch of 10 mm and at 5 to 10 kV at a pitch of 20 mm. Robustness was also secured. Further, the discharge was uniformly generated for each electrode.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, the shape of the tip of the electrode 10a is a blade shape.
  • FIG. 19 is a perspective view showing the appearance of the electrode 10a of the first comparative example.
  • the electrode 10a of Comparative Example 1 has the same dimensions as the electrode 10a of the first embodiment shown in FIGS. 4 and 6 except that only the blade shape is formed at the tip and no saw shape is formed. .
  • Comparative Example 1 corresponds to the broken lines g to l.
  • a broken line g is a pair of the electrode 10a and the shaft 10b provided on the electrode support member 20.
  • the folding line h corresponds to 2 pairs
  • the folding line i corresponds to 3 pairs
  • the folding line j corresponds to 5 pairs
  • the folding line k corresponds to 7 pairs
  • the folding line l corresponds to 9 pairs.
  • Comparative Example 2 is a linear electrode, and a metal wire having a predetermined diameter extending linearly on the surface side of the electrode unit support member 20 is arranged at a predetermined distance from the surface of the electrode unit support member 20 so as to have a predetermined interval. It is a thing.
  • FIG. 20 is a perspective view showing an appearance of the ground plate 30 disposed to face the electrode unit 10, the electrode unit support member 20, and the electrode unit 10 of Comparative Example 2.
  • the electrode portion supporting member 20 has a rectangular shape unlike the disk-shaped shape in FIG. 1 as in the fourth embodiment.
  • Comparative Example 2 for example, a wire for electric discharge machining having a diameter of 0.2 can be used as the metal wire of the electrode.
  • a Trichel pulse may occur and a spark discharge may occur.
  • it is better that the diameter of the metal wire is small, and it seems that the discharge is stable at a thinner diameter.
  • the electrode 10a which has an axial rotationally symmetrical front-end
  • the electrode size and various specifications of the test apparatus are exemplified, but the present invention is not limited to this. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be realized by appropriately changing these numerical values.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

グローコロナ放電を安定して発生させる電極を提供する。放電試験装置に適用される電極（１０ａ）の先端部は、電極（１０ａ）の長手方向に垂直な一平面内で閉曲線となる連続した刃を形成し、前記刃の延びる方向には鋸状の歯が形成されているものであるか、または、電極（１０ａ）の長手方向に垂直な一平面内で閉曲線となる連続した刃を形成し、電極（１０ａ）に電圧を供給する基部と前記先端部は所定の抵抗値を有する抵抗器を介して接続されているものである。

Description

放電電極及び試験装置
　この発明は、グローコロナ放電の発生に適する放電電極及びこの放電電極を備える試験装置に関する。
　従来、航空機の運用中において、空気中の水蒸気、雨、雪等の粒子が相互に摩擦することにより帯電し，それらの荷電粒子が機体並びにエンジンに衝突すると、機体並びにエンジンが静電気を帯びることが知られている。気中へのグランドパスが設けられていない部品では静電気が滞留することで大気に対してグローコロナ放電が発生するが、その放電は無線機や航空装備品に雑音等として障害を引き起こすことがあった。このような現象は、降水空電と呼ばれている。
　昨今、絶縁体に近い複合部材が航空機に多用されるようになっている。そこで、複合部材を使用しても降水空電を抑制するように、降水空電の適切な評価が望まれている。このような評価のためには、降水空電を再現するようなグローコロナ放電を安定的に発生させることが必要になる。導電体の金属部材であっても、滞留した静電気が最終的に機外に放電する際、適切に導電路を設け誘導させる必要があり、途中に空隙などがある場合には意図せぬ放電が発生してしまうことになる。
特開昭６０－１３２６６６号公報
　しかしながら、グローコロナ放電を安定的に発生できるような方法は確立されていなかった。また、グローコロナ放電は、電極の形状や電圧の範囲などの条件によっては不安定になり、トリチェルパルスが発生することが知られている。
　この発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、グローコロナ放電を安定して発生することができるような放電電極及びこのような放電電極を用いて部品を評価する試験装置を提供することを目的とする。
　上述の課題を解決するために、この出願に係る放電電極は、グローコロナ放電を発生させる放電電極であって、放電電極の先端部は、放電電極の長手方向に垂直な一平面内で閉曲線となる連続した刃を形成し、前記刃の延びる方向には鋸状の歯が形成されているものである。
　前記先端部は円筒形状であり、前記刃は円筒形状の外面から内側に向かう傾斜面と内面によって形成されていてもよい。前記鋸状の歯は、同一形状の複数の歯から構成されていてもよい。
　また、この出願に係る放電電極は、グローコロナ放電を発生させる放電電極であって、放電電極の先端部は、放電電極の長手方向に垂直な一平面内で閉曲線となる連続した刃を形成し、前記放電電極に電圧を供給する基部と前記先端部は所定の抵抗値を有する抵抗器を介して接続されているものである。
　前記先端部は円筒形状であり、前記刃は円筒形状の外面から内側に向かう傾斜面と内面によって形成されていてもよい。前記先端部と前記抵抗器は、一軸上にねじ止め又は導電性接着剤によって連結されていてもよい。
　この出願に係る試験装置は、前述の放電電極のいずれか１つを用い、この放電電極からグローコロナ放電を供給することにより部品の性能を評価するものである。
　この出願に係る放電電極は、グローコロナ放電を安定して発生させることができる。また、電極の形状や電圧の範囲などの条件に関わらず安定性があり、トリチェルパルスの発生が抑制される。
　この出願に係る試験装置は、グローコロナ放電を安定して発生する放電電極を備え、降水空電についての部品の試験を効率的に行うことができる。
放電試験装置の概略的な構成を示すブロック図である。 電極部と電極部支持部材の外観を示す斜視図である。 刃型／鋸型の電極の外観を示す斜視図である。 刃型／鋸型の電極の寸法を示す図である。 刃型／鋸型の電極の寸法を示す一部側面拡大図である。 刃型／鋸型の電極の寸法を示す一部断面拡大図である。 刃型／鋸型の電極の周囲の電位の分布を示す図である。 図７から鋸歯の角度を小さくした場合の電位の分布を示す図である。 図７からの鋸歯の角度を大きくした場合の電位の分布を示す図である。 印加電圧と放電電流の測定値を示すグラフである。 刃型の電極と抵抗器の対の外観を示す斜視図である。 刃型の電極と抵抗器の対を示す側面図及び斜視図である。 刃型の電極と抵抗器の対が接続する部分の周囲の電位の分布を示す断面図である。 図１３から抵抗器の径を電極の径より小さくした場合の電位の分布を示す断面図である。 刃型の電極と抵抗器の対の周囲の電場の分布を示す図である。 図１５から抵抗器の抵抗を小さくした場合の電場の分布を示す図である。 櫛型の電極を含む電極部、電極部支持部材及び供試体の外観を示す斜視図である。 櫛形の電極について印加電圧と放電電流の測定値を示すグラフである。 刃型の電極の外観を示す斜視図である。 線型の電極を含む電極部、電極部支持部材及び供試体の外観を示す斜視図である。
　以下、放電電極及び試験装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、放電電極を備える放電試験装置の概略的な構成を示すブロック図であり、図１（ａ）においては試験を実施する供試体１００を設置している。
　放電試験装置は、電極部１０と、下面に１以上の電極部１０を配置することができる電極部支持部材２０とを有している。また、放電試験装置は、電極部１０の下側にあって、電極部１０と対向するグランド平板３０と、このグランド平板３０の面上に設置された所定厚さの絶縁体３１とを有している。放電試験の対象となる供試体１００は、グランド平板３０上に絶縁体３１を挟んで設置され、供試体１００と電極部１０の間には間隔Ｄ０が設けられる。
　グランド平板３０は、放電試験装置に電位の基準を提供している。このグランド平板３０には、アルミニウム板や銅板を使用することができ、その形状は角板や円板とすることができる。供試体１００と電極部の間隔Ｄ０は、例えば１インチ、すなわち２５．４ｍｍとすることができる。
　電極部支持部材２０には、電源４０から所定の電圧が印加されている。電源４０は、高電圧直流電源４１とスイッチ４３を含み、所望の電圧を所定のタイミングで供給することができる。高電圧直流電源４１は、例えば－３０ｋＶ～０Ｖの電圧を可変させることができ、－３０ｋＶにおいて１０μＡの電流を供給することができる。
　供試体１００は、この放電試験装置によって放電に関する性能を評価する試験をされるものであり、例えば航空機の部品などが対象となる。供試体１００は、シャント抵抗５０を介して接地されている。シャント抵抗５０は、供試体１００に電極部１０から流れる放電電流を電圧として検出することができる。このシャント抵抗５０は、例えば５ｋΩとすることができる。この場合、１０μＡの放電電流に対して５０ｍＶの電圧が発生する。
　シャント抵抗５０で発生した電圧は、オシロスコープ６０と、このオシロスコープ６０に接続されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）７０によって測定される。シャント抵抗５０とオシロスコープ６０は、例えば長さ５ｍの５０Ω同軸ケーブルによって接続することができる。またシャント抵抗５０にはトリチェルパルスを含む過度な放電によってオシロスコープ６０が過電圧故障に至ることがないようツェナー回路等で構成された過電圧保護回路と、同軸ケーブルの長さや曲げの違いによって計測帯域が変化しないような適切なフィルタ回路が装備されている。
　オシロスコープ６０は、シャント抵抗５０で発生した電圧を測定することにより、供試体１００に流れる放電電流と供試体１００を素通りして流れ去る放電電流に換算することができる。ＰＣ７０は、オシロスコープ６０で得られた測定値を解析し、例えば電圧電流特性（ＶＩ特性）のグラフを提供する。
　図１（ｂ）は、放電試験装置において電極部１０のみの性能を校正するための設置態様を示している。ここでは、グランド平板３０は、電極部１０との間に間隔Ｄ０を有するように配置されている。この校正のための設置態様は、図１（ａ）に示した供試体１００を設置した設置態様と対比すると、供試体１００と絶縁体３１を取り除き、グランド平板３０の位置を供試体１００の上端に対応する位置、すなわち電極部１０と間隔Ｄ０を有する位置まで近づけたものに相当している。以下では、図１（ｂ）に示す校正のための設置態様を用いて各種電極の性能を評価する。
　図２は、電極部１０と電極部支持部材２０の構成を示す図である。図２（ａ）は、電極部支持部材２０に電極部１０が取り付けられた面側から見た、電極部１０と電極部支持部材２０の外観を示す斜視図である。図２（ｂ）は、電極部１０と電極部支持部材２０をグランド平板３０上に配置した外観を示す斜視図である。
　電極部１０は、一軸方向に軸回転対称な電極１０ａと、この電極１０ａと同じ径のシャフト１０ｂをこの一軸上に取り付けて構成される。電極１０ａは、その先端部とは反対側の基部でシャフト１０ｂの一端にねじ止めされている。なお、ねじ止めに代わって導電性接着剤で固定することもできる。以下でも同様である。
　電極部支持部材２０は、所定厚の円形の金属板からなり、この金属板を貫通するように所定間隔で孔部２０ｂが形成されている。電極部１０は、シャフト１０ｂの他端を孔部２０ｂにねじ止めすることにより、長手方向が電極部支持部材２０の片面に垂直になるように電極部支持部材２０に取り付けられる。
　シャフト１０ｂは、電極１０ａが電極部支持部材２０の表面から所定距離だけ離れて配置されるように、電極部１０の長手方向に電極１０ａよりも実質的に大きな長さを有している。これら電極部１０の電極１０ａ、シャフト１０ｂ、そして電極部支持部材２０は、適切な金属で作成することができ、例えば黄銅、アルミニウムであってもよい。
　図においては、電極部支持部材２０の径方向に９本の電極部１０を等間隔で取り付けた例を示している。この例に限られず、実際に供試体１００を試験する際に供試体１００に対向して設置する場合には、電極部支持部材２０の孔部２０ｂに電極部１０を取り付けることにより、供試体１００の大きさに応じて、所望の位置に所望の本数の電極部１０を配置することができる。
　図２（ｂ）に示すように、電極部１０と電極部支持部材２０は、電極部１０が下側になり、グランド平板３０と対向して配置される。電極部支持部材２０の電極部１０が取り付けられた側の片面には、所定の長さを有する複数のスペーサ２０ａが取り付けられている。
　これらのスペーサ２０ａは、電極部支持部材２０とグランド平板３０の間に所定距離を確保し、電極部１０とグランド平板３０に間隔Ｄ０が維持されるようにしている。スペーサ２０ａは、電極部支持部材２０とグランド平板３０とを電気的に隔離するように、絶縁体で作成されている。
（第１の実施の形態）
　第１の実施の形態として、先端部の形状が刃型でありかつ鋸型（以下、単に刃型／鋸型という。）である電極１０ａについて説明する。なお、これらの寸法は試験に使用した電極の一例であり、実際の形状はこれに限定されない。
　図３は、電極１０ａの外観を示す斜視図である。この電極は、一軸方向に軸回転対称な円筒形状又は円柱形状の外形であり、先端部において外面が内側に向けて傾斜する刃型部が形成されている。この先端部において、刃型部はさらに５４個の同一形状の歯が形成されて鋸歯部を形成している。
　歯数は鋸歯を円周上に途切れなく均等に配置する必要と、加工性を考慮すると偶数個とすることが望ましいが、奇数個でもよい。例えば放電ワイヤで鋸歯部を加工する場合には、歯数が偶数個であると軸を挟んで対向する２個の歯を同時に形成することができ、加工時間を短縮することができる。
　図４（ａ）は、電極１０ａの側面図である。電極１０ａのサイズは、高さＨ１＝１５ｍｍ、径Ｄ１＝１０ｍｍである。図４（ｂ）は、電極１０ａの断面図である。電極１０ａのサイズは、内面の基部から先端部までの高さＨ２＝１０ｍｍ、内径Ｄ２＝９ｍｍである。
　図５は、電極１０ａの先端部を含む部分の側面の一部拡大図である。この図に示すように、先端部寸法は、歯の高さＥ＝１ｍｍ、歯の頂点間の長さまたは底辺の長さＬ＝０．５２ｍｍ、周方向の歯の頂角Ｆ１＝２９°である。
　図６は、電極１０ａの先端部を含む部分の断面の一部拡大図である。この図に示すように、先端部において外面は内面側に所定の角度で傾斜する傾斜面を有している。ここで、歯の底辺の厚さＴ＝０．５ｍｍ、厚み方向の歯の頂角Ｆ２＝３０°である。
　図７は、電極１０ａの周囲の電位の分布を示す図である。前述のように、電極１０ａの先端部において、周方向の歯の頂角Ｆ１＝２９°、厚み方向の歯の頂角Ｆ２＝３０°である。
　図７（ａ）は電極１０ａ及びシャフト１０ｂの周囲の電位の分布を示す断面図であり、図７（ｂ）は電極１０ａの先端部の周囲の電位の分布を示すように拡大した一部拡大断面図である。これらの電位の分布は、シミュレーションにより計算したものである。以下でも同様である。
　図７（ａ）及び図７（ｂ）から明らかなように、電極１０ａの先端部から軸方向に等電位面が密に分布し、この方向に電場が大きくなっている。これに対して、電極の周方向の等電位面の分布は疎であり、この方向の電場は小さい。
　図８は、周方向の歯の頂角Ｆ１＝５°、厚み方向の歯の頂角Ｆ２＝５°とした比較例における電極１０ａの周囲の電位の分布を示す図である。図８（ａ）は電極１０ａ及びシャフト１０ｂの周囲の電位の分布を示す断面図であり、図８（ｂ）は電極１０ａの先端部の周囲の電位の分布を示すように拡大した一部拡大断面図である。
　このように歯の頂角Ｆ１及びＦ２をより小さくした図８の比較例においては、図７に示した第１の実施の形態と比較すると、電極１０ａの軸方向及び周方向ともに等電位面がより密に分布し、電場がより大きくなっている。このため、第１の実施の形態よりも放電がより起こりやすい環境となるが、放電電流での熱による溶損や加工精度の低下が懸念される。
　図９は、周方向の歯の頂角Ｆ１＝５５°、厚み方向の歯の頂角Ｆ２＝５５°とした比較例における電極１０ａの周囲の電位の分布を示す図である。図８（ａ）は電極１０ａ及びシャフト１０ｂの周囲の電位の分布を示す断面図であり、図８（ｂ）は電極１０ａの先端部の周囲の電位の分布を示すように拡大した一部拡大断面図である。
　このように歯の頂角Ｆ１及びＦ２を大きくした図９の比較例においては、図７に示した第１の実施の形態と比較すると、電極１０ａの軸方向及び周方向ともに等電位面がより疎に分布し、電場がより小さくなっている。このため、第１の実施の形態よりも放電が起こりにくい形態となっている。
　図７に示した第１の実施の形態では、周方向の歯の頂角Ｆ１＝２９°、厚み方向の歯の頂角Ｆ２＝３０°であるが、歯の頂角Ｆ１及びＦ２の角度はこれに限られない。図８及び図９の比較例と対比することにより、５°＜Ｆ１＜５５°、５°＜Ｆ２＜５５°の範囲であればよいことがわかる。また、２０°＜Ｆ１＜４０°、２０°＜Ｆ２＜４０°であることが好ましく、２５°＜Ｆ１＜３５°、２５°＜Ｆ２＜３５°であることがさらに好ましい。
　歯の頂角Ｆ１及びＦ２をこのような値にすることにより、所定の大きさの電場を生成するとともに、歯の強度や放熱性を確保することができる。したがって、熱による溶損や加工精度の低下を招くことなく、容易に放電を起こすことができる。
　図１０は、放電測定装置にて測定した電極部１０への印加電圧と放電電流との関係を示す図であり、軸の目盛は無次元化している。この測定は、電源４０の高電圧直流電源４１から供給した所定電圧をスイッチ４３により所定期間にわたって電極部１０とグランド平板３０の間に印加し、これらの間に放電により流れた電流をシャント抵抗５０を介してオシロスコープ６０とＰＣ７０にて測定したものである。
　図中の折線ａは、刃型／鋸型の電極の２本を本来の位置から１５ｍｍだけグランド平板３０方向に延長して配置した場合を示す。図中の折線ｇからｌは後述する比較例に対応するが、本実施の形態の折線はこれらの比較例と比べると電圧変化に対する電流変化の傾きが緩くなっている。換言すると、本実施の形態は、印加した電圧の変動に対して電流が安定しているロバストな特性を有している。
　この第１の実施の形態では、鋸状の先端部に集中して不均一な電界を発生させることにより全体として安定した放電が起こり、放電電圧も低くなってトリチェルパルスも発生しなかったものと思われる。測定の結果、１０～２８ｋＶの範囲で放電が見られ、放電はトリチェルパルスが発生することなくグローコロナ放電が安定して維持された。また、上述のように、印加電圧に対する放電電流の傾斜が緩やかであり、ロバスト性も確保された。
（第２の実施の形態）
　第２の実施の形態は、電極１０ａの先端部の形状が刃型であり、この電極１０ａに同一の径を有する１００ＭΩの抵抗器を組み合わせて対としたものである。図１１は、第２の実施の形態の電極部１０の外観を示す斜視図である。図１２（ａ）は第２の実施の形態の電極部１０の側面図、図１２（ｂ）は断面図である。
　第２の実施の形態において、電極部１０は刃型の電極１０ａと１００ＭΩの抵抗器１０ｃを組み合わせてねじ１０ｄで連結した対から構成される。刃型の電極１０ａは、第１の実施の形態の刃型／鋸型の電極１０ａにおいて鋸型が形成されてない点のみ相違し、寸法も同様である。抵抗器１０ｃは第１の実施の形態のシャフト１０ｂと同様の寸法を有し、長手方向に１００ＭΩの抵抗値を与えている。
　抵抗器１０ｃには、外周の表面に抵抗体が均一に塗布された被膜が形成されている。このような抵抗器１０ｃには、メタルグレーズ抵抗やセラミック抵抗など構造が円筒になっており、コンポジットあるいはガラス円筒の表面に抵抗体の被膜が形成されたものを使用することができる。
　図１３は、電極１０ａと抵抗器１０ｃの対が接続する部分の周囲の電位の分布を示す断面図である。なお、この図においては、電極１０ａと抵抗器１０ｃが接続する部分における電位の分布を明らかにするため、便宜上、抵抗器１０ｃの抵抗を０としている。比較例を示す次の図１４でも同様である。
　抵抗器１０ｃは、外周の表面に抵抗体の被膜が均一に形成されているため、抵抗率をもった金属とみなすことができる。このため、電極１０ａと抵抗器１０ｃが接続する部分を越えて表面近傍の等電位面は滑らかに連続している。また、電極１０ａから抵抗器１０ｃの長手方向に電場は滑らかに連続している。
　図１４は、抵抗器１０ｃの径を電極１０ａの径より小さくした比較例における電位の分布を示す図である。図１４（ａ）は電極１０ａ及び抵抗器１０ｃの対の周囲の電位の分布を示す断面図であり、図１４（ｂ）は電極１０ａと抵抗器１０ｃが接続する部分の電位の分布を示す一部拡大断面図である。
　この場合、電極１０ａと抵抗器１０ｃが接続する部分において、等電位面は不連続となっている。この部分において、電極１０ａから抵抗器１０ｃの長手方向に電場が大きく乱れている。
　図１５は、電極１０ａと抵抗器１０ｃの周囲の電位の分布を示す断面図である。抵抗器１０ｃの抵抗が１００ＭΩと大きいため、電極１０ａの先端の電位が押し上げられ、電場が強くなっている。また、それにより電場が電極１０ａと抵抗器１０ｃの長手方向に均一に分布しており、非常に安定している。これらの効果により、複数の本数で構成される電極についても、電場が均一に分布するように電極間の距離を調整する必要がなくなる。
　図１６は、抵抗器１０ｃの抵抗を０にした比較例における電位の分布を示す断面図である。この比較例では、電極１０ａの先端の電位が押し上げられることもなく、電極１０ａと抵抗器１０ｃの長手方向の電場の向きも均一ではない。そのため、複数の本数で構成される電極については、隣の電極の干渉により電場が乱れることがある。
　電極部１０への印加電圧と放電電流との関係を示す図１０において、第２の実施の形態は折線ｂ～ｅに対応している。折線ｂは、電極１０ａと抵抗器１０ｃの対を電極部支持部材２０に２対設置したものである。同様に、電極１０ａと抵抗器１０ｃの対について、折線ｃは５対、折線ｄは７対、折線ｅは９対に対応している。
　これら第２の実施の形態の折線ｂ～ｅを後述する比較例の折線ｇ～ｌと比較すると、電極部１０に印加した電圧変化に対する電流変化の傾きが緩くなっており、印加した電圧の変動に対して電流が安定しているロバストな特性を有しているといえる。
　この第２の実施の形態においては、１００ＭΩの抵抗器１０ｃを追加することで、刃型の電極１０ａの先端部の電界強度を押し上げ、放電電圧が低くなったものと思われる。測定の結果、１０～２８ｋＶの範囲で放電が見られ、放電はトリチェルパルスが発生することなくグローコロナ放電が安定して維持された。
（第３の実施の形態）
　第３の実施の形態は、電極１０ａの先端部の形状が刃型／鋸型であり、この電極１０ａに同一の径を有する１００ＭΩの抵抗器１０ｃを組み合わせて対としたものである。このような第３の実施の形態は、図１１及び図１２で示した第２の実施の形態における刃型の電極１０ａを図３～６に示したような刃型／鋸型の電極１０ａに置き換えたものに相当する。
　電極部１０への印加電圧と放電電流との関係を示す図１０において、折線ｆは刃型／鋸型の電極１０ａと１００ＭΩの抵抗器１０ｃの対を電極部支持部材２０に２対設置した場合を示している。
　この第３の実施の形態の折線ｆは、後述する比較例の折線ｇ～ｌのみならず、第１の実施の形態の折線ａ、第２の実施の形態のｂ～ｅと比べても電圧変化に対する電流変化の傾きが緩くなっている。したがって、印加した電圧の変動に対し電流が安定しているロバストな特性が大きいといえる。
　この第３の実施の形態は、鋸状の先端部が不均一な電界を発生させるとともに、１００ＭΩの抵抗器１０ｃが電極１０ａの先端部の電界強度を押し上げることにより、放電電圧がさらに低くなったものと思われる。放電はトリチェルパルスが発生することなくグローコロナ放電が安定して維持された。また、上述のように、ロバスト性が優れている。
（第４の実施の形態）
　第４の実施の形態は、櫛型の電極であり、電極部支持部材２０の表面に金属のピンによる電極部１０を櫛型に配置したものである。
　図１７は、第４の実施の形態の電極部１０、電極部支持部材２０及び電極部１０に対向して配置されたグランド平板３０の外観を示す斜視図である。この第４の実施の形態では、電極部支持部材２０は、図１における円板状の形状とは異なり矩形状となっている。
　電極部１０は、電極部支持部材２０の表面に金属のピンの長手方向が垂直になるように、先端が尖った複数のピンを正方配列で所定間隔をおいて配置して構成されている。これらの電極部は、例えば薄い金属板による電極部支持部材２０に裏面からピンを突き刺すことにより作成することができる。
　図１８は、放電測定装置にて第４の実施の形態における電極部１０への印加電圧と放電電流との関係を測定した結果を示す図である。図中の折線ａは、ピンの間隔が１０ｍｍ、電極部１０とグランド平板３０との間隔Ｄ０が２５．４ｍｍである。折線ｂ、ｃ、ｄは、ピンの間隔を１０ｍｍに維持したままグランド平板３０との間隔Ｄ０を３４ｍｍ、５２ｍｍ、６４ｍｍと変化させたものである。
　折線ｅは、電極部１０とグランド平板３０の間隔Ｄ０を２５．４ｍｍ、ピンの間隔を１０ｍｍに維持し、グランド平板３０に対向する電極部１０及び電極部支持部材２０の面積を１／３にした場合を示す。折線ｆは、間隔Ｄ０を２５．４ｍｍに維持し、ピンの間隔を２０ｍｍに広げたものである。
　この結果から明らかなように、折線ａ、ｂ、ｃ、ｄに見られるように、ピンの間隔を１１０ｍｍに固定したままグランド平板３０との間隔Ｄ０を２５．４ｍｍ、３４ｍｍ、５２ｍｍ、６４ｍｍと広げていくと、放電電流が低下し、放電開始電圧も大きくなる。また、折線ｅに見られるように、電極部１０と電極部支持部材２０の面積を１／３にすると電流が小さくなる。
　一方、折線ｆに見られるように、ピンの間隔を１０ｍｍから２０ｍｍに粗くした場合、電流が大きくなった。これは、ピンの間隔が１０ｍｍと細かいほうがピンの先端部の不均一な電界が打ち消されるためであると思われる。
　この第４の実施の形態によると、トリチェルパルスが発生することなく安定したグローコロナ放電が得られた。放電は、１０ｍｍピッチでは７～１１ｋＶ、２０ｍｍピッチでは５～１０ｋＶで発生した。ロバスト性も確保された。また、放電は各電極について均一に発生した。
（比較例１）
　比較例１は、電極１０ａの先端部の形状が刃型であるものである。図１９は、比較例１の電極１０ａの外観を示す斜視図である。比較例１の電極１０ａは、先端部に刃型のみ形成され鋸型が形成されていない点を除いて図４及び図６に示した第１の実施の形態の電極１０ａと同様の寸法である。
　電極部１０への印加電圧と放電電流との関係を示す図１０において、比較例１は折線ｇ～ｌに対応している。折線ｇは、電極１０ａとシャフト１０ｂの対を電極部支持部材２０に１対設置したものである。同様に、電極１０ａとシャフト１０ｂの対について、折線ｈは２対、折線ｉは３対、折線ｊは５対、折線ｋは７対、折線ｌは９対に対応している。
　これらの折線ｇ～ｌから明らかなように、電極１０ａを１個から９個まで増やした場合、電極１０ａの個数を増やすほど電流が大きくなり、また電圧変動に対して安定している。ただし、この比較例１においては、いずれもトリチェルパルスが発生しており、不安定な放電である。
（比較例２）
　比較例２は、線型の電極であり、電極部支持部材２０の表面側に直線状に延びる所定径の金属線を所定間隔となるように電極部支持部材２０の表面から所定距離だけ離して配置したものである。
　図２０は、比較例２の電極部１０、電極部支持部材２０及び電極部１０に対向して配置されたグランド平板３０の外観を示す斜視図である。この比較例２では、電極部支持部材２０は、第４の実施と形態と同様、図１における円板状の形状とは異なり矩形状となっている。
　比較例２では、例えば電極の金属線には径０．２の放電加工用のワイヤを使用することができる。この比較例２では、トリチェルパルスが発生することがあり、火花放電することもあった。不均一な電界を発生させるためには、金属線の径は小さいほうがよく、さらに細い径では放電は安定すると思われる。
　なお、本実施の形態では、軸回転対称な先端部を有する電極１０ａを例示したが、本発明はこれに限られない。回転対称でなくても、一面上にあって連続した刃であればよい。例えば、放電電極の長手方向に垂直な一平面内で閉曲線となる連続した刃であってもよい。例えば、電極の先端を斜めに切った形や、電極の断面を多角形としてもよい。
　また、本実施の形態では、電極のサイズや試験装置の各種仕様を例示したが、本発明はこれに限定されない。当業者には、これらの数値を適宜変更しても本発明が実現できることが明らかである。
　１０　電極部
　１０ａ　電極
　１０ｂ　シャフト
　１０ｃ　抵抗器
　１０ｄ　ねじ
　２０　電極部支持部材
　３０　グランド平板
　３１　絶縁体
　４０　電源
　１００　供試体
 

Claims (6)

  1. 　グローコロナ放電を発生させる放電電極であって、
    　放電電極の先端部は、放電電極の長手方向に垂直な一平面内で閉曲線となる連続した刃を形成し、前記刃の延びる方向には鋸状の歯が形成されていること
    　を特徴とする放電電極。
  2. 　前記先端部は円筒形状であり、前記刃は円筒形状の外面から内側に向かう傾斜面と内面によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の放電電極。
  3. 　前記鋸状の歯は、同一形状の複数の歯から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電電極。
  4. 　グローコロナ放電を発生させる放電電極であって、
    　放電電極の先端部は、放電電極の長手方向に垂直な一平面内で閉曲線となる連続した刃を形成し、前記放電電極に電圧を供給する基部と前記先端部は所定の抵抗値を有する抵抗器を介して接続されていること
    　を特徴とする放電電極。
  5. 　前記先端部は円筒形状であり、前記刃は円筒形状の外面から内側に向かう傾斜面と内面によって形成されることを特徴とする請求項４に記載の放電電極。
  6. 　前記請求項１から５のいずれか一項に記載の放電電極を用い、この放電電極からグローコロナ放電を供給することにより部品の性能を評価する試験装置。
     
PCT/JP2014/078784 2014-05-01 2014-10-29 放電電極及び試験装置 WO2015166601A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14890755.3A EP3093935B1 (en) 2014-05-01 2014-10-29 Discharge electrode and testing device
JP2016515837A JPWO2015166601A1 (ja) 2014-05-01 2014-10-29 放電電極及び試験装置
US15/200,545 US20160313284A1 (en) 2014-05-01 2016-07-01 Discharge electrode and testing device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-094461 2014-05-01
JP2014094461 2014-05-01

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US15/200,545 Continuation US20160313284A1 (en) 2014-05-01 2016-07-01 Discharge electrode and testing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015166601A1 true WO2015166601A1 (ja) 2015-11-05

Family

ID=54358349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/078784 WO2015166601A1 (ja) 2014-05-01 2014-10-29 放電電極及び試験装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160313284A1 (ja)
EP (1) EP3093935B1 (ja)
JP (1) JPWO2015166601A1 (ja)
WO (1) WO2015166601A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT522327B1 (de) * 2019-06-14 2020-10-15 Avl List Gmbh Ionenerzeugungseinheit

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0459000U (ja) * 1990-09-26 1992-05-20
JPH0764375A (ja) * 1993-08-30 1995-03-10 Sharp Corp コロナ放電器およびその製造方法
JP2000111596A (ja) * 1998-10-02 2000-04-21 Sumitomo Wiring Syst Ltd 静電気試験装置
JP2005116202A (ja) * 2003-10-03 2005-04-28 Daikin Ind Ltd 放電装置及び空気浄化装置
JP2007188852A (ja) * 2006-01-11 2007-07-26 Toshio Wakamatsu ：半導体セラミックを用いたイオン風発生装置
JP2008047324A (ja) * 2006-08-11 2008-02-28 Vector:Kk マイナスイオン発生器
WO2008038349A1 (fr) * 2006-09-27 2008-04-03 Hitachi Plant Technologies, Ltd. collecteur de poussière électrique, électrode de décharge, procédé de fabrication de l'électrode de décharge, ET PROCÉDÉ DE FABRICATION D'aiguille de décharge
JP2009081015A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Utsunomiya Univ 負イオン生成装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3387215A (en) * 1965-07-28 1968-06-04 Air Force Usa Apparatus for measuring the rf noise produced by passive static dischargers for aircraft
US4772788A (en) * 1985-12-25 1988-09-20 Nippon Paint Co., Ltd. Corona discharge treating system
US5466938A (en) * 1993-09-30 1995-11-14 Minolta Co., Ltd. Corona discharge device
JP2009004204A (ja) * 2007-06-21 2009-01-08 Vector:Kk イオン風発生装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0459000U (ja) * 1990-09-26 1992-05-20
JPH0764375A (ja) * 1993-08-30 1995-03-10 Sharp Corp コロナ放電器およびその製造方法
JP2000111596A (ja) * 1998-10-02 2000-04-21 Sumitomo Wiring Syst Ltd 静電気試験装置
JP2005116202A (ja) * 2003-10-03 2005-04-28 Daikin Ind Ltd 放電装置及び空気浄化装置
JP2007188852A (ja) * 2006-01-11 2007-07-26 Toshio Wakamatsu ：半導体セラミックを用いたイオン風発生装置
JP2008047324A (ja) * 2006-08-11 2008-02-28 Vector:Kk マイナスイオン発生器
WO2008038349A1 (fr) * 2006-09-27 2008-04-03 Hitachi Plant Technologies, Ltd. collecteur de poussière électrique, électrode de décharge, procédé de fabrication de l'électrode de décharge, ET PROCÉDÉ DE FABRICATION D'aiguille de décharge
JP2009081015A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Utsunomiya Univ 負イオン生成装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3093935A1 (en) 2016-11-16
JPWO2015166601A1 (ja) 2017-04-20
EP3093935A4 (en) 2017-07-26
EP3093935B1 (en) 2019-09-18
US20160313284A1 (en) 2016-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170130574A (ko) 스파크 플러그
WO2015166601A1 (ja) 放電電極及び試験装置
Illias et al. Measurement and simulation of partial discharge activity within a void cavity in a polymeric power cable model
JP2010261851A (ja) 雷インパルス電圧試験装置および雷インパルス電圧試験方法
JP5878880B2 (ja) スパークプラグおよびその製造方法
JP5614806B2 (ja) シャント抵抗装置
JP2015109142A (ja) ポリマー形避雷器、および、その製造方法
Batalović et al. Investigation on partial discharge activity inside the cable accessories due to improper installation of power cable joints
JP5478375B2 (ja) 避雷装置の故障診断方法と故障診断装置
JP2012096127A (ja) 電気集塵装置
Zhang et al. Current–voltage characteristics and breakdown of different structural planar microelectrodes in atmospheric air
Kozlov et al. Limit current of a multipoint corona discharge.
JP5365543B2 (ja) サージアブソーバ
JP5809585B2 (ja) 点火システム
US5034718A (en) Spark protection for high voltage resistors
RU2586336C1 (ru) Устройство для электрической очистки газов
JP5375799B2 (ja) 絶縁碍子の検査方法
JP5382574B2 (ja) イオンバランス調整型イオナイザ
JP2007303914A (ja) 荷重センサ
JP5805027B2 (ja) イオン生成装置及び異常放電検知方法
AU610762B2 (en) Spark protection for high voltage resistors
JP6330609B2 (ja) 絶縁検査装置
JP2018010756A (ja) 内燃機関用のスパークプラグ
US20160190771A1 (en) Surge Arrester
Schweickart et al. Low-pressure partial-discharge measurements: Monitoring the insulation integrity of aircraft power wiring systems

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14890755

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016515837

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014890755

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014890755

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE