(57)【要約】【課題】放電素子において多くのイオンを発生させる。【解決手段】放電素子１０は、棒状の第１電極１２と、第１電極１２から離れた位置に配置された平板状の第２電極１８との間に放電電圧を印加すると両電極間で放電が発生する素子である。第１電極１２と第２電極１８との間には気体（例えば空気）が介在している。第１電極１２は、円柱状の電極であり、先端部１２ａが第２電極１８と対向するように配置されている。第１電極１２の先端部１２ａは、主突起部１４と、その主突起部１４の表面に設けられ主突起部１４よりもサイズの小さい副突起部１６とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と前記第１電極から離れた位置に配置された第２電極との間に放電電圧を印加すると両電極間で放電が発生する放電素子であって、
前記第１電極は、主突起部と、前記主突起部に設けられ前記主突起部よりもサイズの小さい副突起部とを備えている、
放電素子。
【請求項２】
前記副突起部は、先端が尖った形状である、
請求項１に記載の放電素子。
【請求項３】
前記主突起部は、曲線を含む形状又は台形に形成されている、
請求項１又は２に記載の放電素子。
【請求項４】
前記主突起部のうち前記副突起部の周囲は窪んでいる、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の放電素子。
【請求項５】
前記第１電極と前記第２電極との間には気体又は誘電体層が介在している、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電素子は、例えば、微粒子数検出器の筐体内に導入された被測定ガス中の微粒子に電荷を付加するのに用いられる。特許文献１には、図１７に示すように、先端が尖った形状の針状電極２１２と、その針状電極２１２の先端に対向して設置された対向電極２１８とを備えた放電素子２１０が開示されている。この放電素子２１０の両電極間に電圧を印加するとコロナ放電が発生し、イオンが生成する。一方、特許文献２には、図１８に示すように、誘電体層３１９の表裏にそれぞれ放電電極３１２と誘導電極３１８とが設けられた放電素子３１０が開示されている。放電電極３１２は、長方形状の金属薄板の互いに向かい合う長辺に複数の三角形状の微細突起３１２ａが設けられている。誘導電極３１８は、長方形状の電極であり、放電電極３１２の長手方向と平行に２本設けられている。この放電素子３１０の両電極間に高周波の高電圧を印加すると、誘電体バリア放電又は沿面放電が起きてイオンが生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１４６４５６号パンフレット
【特許文献２】特開２０１０−２８２７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、放電素子２１０，３１０では、また、針状電極２１２の先端や放電電極１２の微細突起３１２ａの先端で放電させるため、イオンを十分生成させることが難しかった。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、放電素子において多くのイオンを発生させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の放電素子は、
第１電極と前記第１電極から離れた位置に配置された第２電極との間に放電電圧を印加すると両電極間で放電が発生する放電素子であって、
前記第１電極は、主突起部と、前記主突起部に設けられ前記主突起部よりもサイズの小さい副突起部とを備えている、
ものである。
【０００７】
この放電素子では、第１電極と第２電極との間に印加する電圧が比較的低くても、第１電極の副突起部と第２電極との間で放電を開始する。一旦放電が開始されると、電圧を下げても放電は継続され、第１電極の副突起部だけでなく主突起部のうち副突起部の周辺でも放電が発生する。したがって、この放電素子によれば、従来に比べて多くのイオンを発生させることができる。
【０００８】
本発明の放電素子において、前記副突起部は、先端が尖った形状にしてもよい。こうすれば、より低い電圧で放電が開始する。
【０００９】
本発明の放電素子において、前記主突起部は、曲線を含む形状（例えば半円形とか半楕円形など）に形成されていてもよいし、台形に形成されていてもよい。
【００１０】
本発明の放電素子において、前記主突起部のうち前記副突起部の周囲は窪んでいてもよい。こうすれば、副突起部の周囲が窪んでいない場合に比べて、窪んでいる部分の長さが長くなるため、より広範囲に放電を起こすことができる。
【００１１】
本発明の放電素子において、前記第１電極と前記第２電極との間には気体が介在していてもよいし、誘電体層が介在していてもよい。前者は、第１電極と第２電極との間に気中放電が発生し、後者は第１電極と第２電極との間に誘電体バリア放電又は沿面放電が発生する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】放電素子１０の概略構成を示す断面図。
【図２】幅ｗ１，ｗ２及び高さｈ１，ｈ２の説明図。
【図３】先端部２２ａの断面図。
【図４】先端部３２ａの断面図。
【図５】先端部４２ａの断面図。
【図６】先端部５２ａの断面図。
【図７】先端部６２ａの断面図。
【図８】先端部６２ａの変形例の断面図。
【図９】放電素子１１０の概略構成を示す斜視図。
【図１０】放電素子１１０の平面図。
【図１１】突起１２２ａの断面図。
【図１２】突起１３２ａの断面図。
【図１３】突起１４２ａの断面図。
【図１４】突起１５２ａの断面図。
【図１５】突起１６２ａの断面図。
【図１６】突起１６２ａの変形例の断面図。
【図１７】従来の放電素子２１０の概略構成を示す断面図。
【図１８】従来の放電素子３１０の概略構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図１は放電素子１０の概略構成を示す断面図、図２は幅ｗ１，ｗ２及び高さｈ１，ｈ２の説明図である。
【００１４】
放電素子１０は、第１電極１２と、第１電極１２から離れた位置に配置された平板状の第２電極１８との間に放電電圧を印加すると両電極間で放電が発生する素子である。第１電極１２と第２電極１８との間には気体（例えば空気）が介在している。
【００１５】
第１電極１２は、円柱状の電極であり、先端部１２ａが第２電極１８と対向するように配置されている。第１電極１２の先端部１２ａは、主突起部１４と、その主突起部１４の表面に設けられ主突起部１４よりもサイズの小さい副突起部１６とを備えている。主突起部１４は、縦断面が半円形又は半楕円形である。但し、半円形とは、正確な半円形に限られるものではなく、半円の一部を有する形状も含むものとする。半楕円形についても同様である（以下同じ）。副突起部１６は、先端が尖った形状、ここで縦断面が三角形状に形成されている。副突起部１６は、第１電極１２の中心軸に沿って主突起部１４の表面に１つ設けられている。
【００１６】
図２に示すように、主突起部１４に外接する長方形の幅をｗ１、高さをｈ１、副突起部１６に外接する長方形の幅をｗ２、高さをｈ２としたとき、ｈ２／ｈ１≦１／２且つｗ２／ｗ１≦１／２を満たすことが好ましい。
【００１７】
この放電素子１０の使用例について、以下に説明する。放電素子１０の第１電極１２と第２電極１８との間に放電電圧を印加すると両電極間で気中放電（例えばコロナ放電）が発生する。この放電素子１０では、第１電極１２と第２電極１８との間に印加する電圧が比較的低くても、第１電極１２の副突起部１６と第２電極１８との間で放電を開始する。一旦放電が開始されると、電圧を下げても放電は継続され、第１電極１２の副突起部１６だけでなく主突起部１４のうち副突起部１６の周辺１４ａ（図１参照）でも放電が発生する。したがって、従来に比べて多くのイオンが発生する。
【００１８】
以上説明した放電素子１０によれば、従来に比べて多くのイオンを発生させることができる。また、副突起部１６は先端が尖った形状であるため、より低い電圧で放電が開始する。
【００１９】
なお、本発明は上述した第１実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００２０】
例えば、上述した第１実施形態では、第１電極１２の先端部１２ａを、図３〜図８に示すような形状としてもよい。
【００２１】
図３の先端部２２ａは、縦断面が台形の主突起部２４の表面に、主突起部２４よりもサイズの小さい副突起部２６を第１電極の中心軸に沿って１つ備えている。副突起部２６は副突起部１６と同形状である。このようにしても、上述した第１実施形態とほぼ同様の効果が得られる。なお、副突起部２６は主突起部２４の表面に複数設けられていてもよい。
【００２２】
図４の先端部３２ａは、主突起部１４と同形状の主突起部３４の表面に、副突起部１６と同形状の副突起部３６を複数（ここでは２つ）備えている。こうすれば、各副突起部３６の先端で放電が開始され、その後主突起部３４のうち各副突起部３６の周辺でも放電が発生するため、より広範囲に放電を起こすことができる。
【００２３】
図５の先端部４２ａは、主突起部１４と同形状の主突起部４４の表面に、主突起部４４よりもサイズの小さい多段構造の副突起部４６を備えている。副突起部１４６は、縦断面が半円形又は楕円形でサイズの異なる複数（ここでは２つ）の小突起が先端にいくにしたがって小さいサイズとなるように積層されたものである。このようにしても、上述した第１実施形態とほぼ同様の効果が得られる。なお、副突起部４６は主突起部４４の表面に複数設けられていてもよい。
【００２４】
図６の先端部５２ａは、主突起部１４と同形状の主突起部５４の表面に、主突起部５４よりもサイズの小さい半円形又は半楕円形の副突起部５６を複数（ここでは２つ）備えている。この場合、図４の場合とほぼ同様の効果が得られる。
【００２５】
図７の先端部６２ａは、主突起部１４と同形状の主突起部６４の表面に、主突起部６４よりもサイズの小さい半円形又は半楕円形の副突起部６６を複数備えると共に副突起部６６の周囲に窪み６５を備えている。こうすれば、副突起部６６の周囲に窪み６５がない場合に比べて、窪み６５の部分の面積が広くなるため、より広範囲に放電を起こすことができる。なお、複数の副突起部６６のサイズを大小異なるようにしてもよい。例えば、図８に示すように、中央の副突起部７６が他の副突起部７７よりも高くなるようにしてもよい。
【００２６】
なお、図３〜図８についても、主突起部と副突起部とは、ｈ２／ｈ１≦１／２且つｗ２／ｗ１≦１／２（図２参照）を満たすことが好ましい。
【００２７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図９は放電素子１１０の概略構成を示す斜視図、図１０は放電素子１１０の平面図である。
【００２８】
放電素子１１０は、放電電極である第１電極１１２と、第１電極１１２から離れた位置に配置された誘導電極である第２電極１１８との間に放電電圧を印加すると両電極間で放電が発生する素子である。第１電極１１２と第２電極１１８との間には誘電体層１１９（例えば雲母やセラミックなどのシート）が介在している。すなわち、誘電体層１１９の表面には第１電極１１２が設けられ、誘電体層１１９の裏面には第２電極１１８が設けられている。
【００２９】
第１電極１１２は、長方形状の金属薄板の互いに向かい合う長辺に複数の突起１１２ａを備えたものである。突起１１２ａは、各長辺に等間隔で並ぶように設けられ、両方の長辺に千鳥状になるように設けられている。突起１１２ａは、図１０に示すように、主突起部１１４と、その主突起部１１４の外郭線上に設けられ主突起部１１４よりもサイズの小さい副突起部１１６とを備えている。主突起部１１４は、上から見たときの形状が半円形又は半楕円形である。副突起部１１６は、先端が尖った形状、ここでは上から見たときの形状が三角形に形成されている。副突起部１１６は、主突起部１１４の中央から突き出るように１つ設けられている。
【００３０】
突起１１２ａも、上述した突起１２ａと同様、主突起部１１４に外接する長方形の幅をｗ１、高さをｈ１、副突起部１１６に外接する長方形の幅をｗ２、高さをｈ２としたとき（図１０参照）、ｈ２／ｈ１≦１／２且つｗ２／ｗ１≦１／２を満たすことが好ましい。
【００３１】
第２電極１１８は、長方形状の金属薄板であり、第１電極１１２の長手方向と平行に２本形成されている。第１電極１１２は、上から見たときに、２本の第２電極１１８の真ん中に各第２電極１１８と重ならないように配置されている。
【００３２】
なお、第１電極１１２も第２電極１１８も、スクリーン印刷や金属箔のエッチングにより容易に形成することができる。
【００３３】
この放電素子１１０の使用例について、以下に説明する。放電素子１１０の第１電極１１２と第２電極１１８との間に放電電圧を印加すると両電極間で誘電体バリア放電又は沿面放電が発生する。放電素子１１０は、第１電極１１２と第２電極１１８との間に印加する電圧が比較的低くても、第１電極１１２の副突起部１１６と第２電極１１８との間で放電を開始する。一旦放電が開始されると、電圧を下げても放電は継続され、第１電極１１２の副突起部１１６だけでなく主突起部１１４のうち副突起部１１６の周辺１１４ａ（図１０参照）でも放電が発生する。したがって、従来に比べて多くのイオンが発生する。
【００３４】
以上説明した放電素子１１０によれば、従来に比べて多くのイオンを発生させることができる。また、副突起部１１６は先端が尖った形状であるため、より低い電圧で放電が開始する。
【００３５】
なお、本発明は上述した第２実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００３６】
例えば、上述した第２実施形態では、第１電極１１２の突起１１２ａを、図１１〜図１６に示すような形状としてもよい。
【００３７】
図１１の突起１２２ａは、上から見た形状が台形の主突起部１２４の外郭線上に、主突起部１２４よりもサイズの小さい副突起部１２６を主突起部１２４の中心を通るように１つ備えている。副突起部１２６は副突起部１１６と同形状である。このようにしても、上述した第2実施形態とほぼ同様の効果が得られる。なお、副突起部１２６は主突起部１２４の外郭線上に複数設けられていてもよい。
【００３８】
図１２の突起１３２ａは、主突起部１１４と同形状の主突起部１３４の外郭線上に、副突起部１１６と同形状の副突起部１３６を複数備えている。こうすれば、各副突起部１３６の先端で放電が開始され、その後主突起部１３４のうち各副突起部１３６の周辺でも放電が発生するため、より広範囲に放電を起こすことができる。
【００３９】
図１３の突起１４２ａは、主突起部１１４と同形状の主突起部１４４の外郭線上に、主突起部１４４よりもサイズの小さい多段構造の副突起部１４６を備えている。副突起部１４６は、上から見た形状が半円形又は楕円形でサイズの異なる複数（ここでは２つ）の小突起が先端にいくにしたがって小さいサイズとなるように積層されたものである。このようにしても、上述した第２実施形態とほぼ同様の効果が得られる。なお、副突起部１４６は主突起部１４４の外郭線上に複数設けられていてもよい。
【００４０】
図１４の突起１５２ａは、主突起部１１４と同形状の主突起部１５４の外郭線上に、主突起部１５４よりもサイズの小さい半円形又は半楕円形の副突起部１５６を複数（ここでは２つ）備えている。この場合も、図１２の場合とほぼ同様の効果が得られる。
【００４１】
図１５の突起１６２ａは、主突起部１１４と同形状の主突起部１６４の外郭線上に、主突起部１６４よりもサイズの小さい半円形又は半楕円形の副突起部１６６を複数備えると共に副突起部１６６の周囲に窪み１６５を備えている。こうすれば、副突起部１６６の周囲に窪み１６５がない場合に比べて、窪み１６５の部分の長さが長くなるため、より広範囲に放電を起こすことができる。なお、複数の副突起部１６６のサイズが大小異なるようにしてもよい。例えば、図１６に示すように、中央の副突起部１７６が他の副突起部１７７よりも高くなるようにしてもよい。
【００４２】
なお、図６〜図１６についても、ｈ２／ｈ１≦１／２且つｗ２／ｗ１≦１／２（図１０参照）を満たすことが好ましい。
【００４３】
上述した第１及び第２実施形態の放電素子１０，１２０やその変形例（図３〜図８，図１１〜図１６）の放電素子は、例えば、国際公開第２０１５／１４６４５６号パンフレットに記載された微粒子の個数計測器の電荷付加手段として利用することができる。具体的には、被測定ガスに含まれる微粒子に電荷（イオン）を付加する手段として利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  放電素子、１２  第１電極、１２ａ  先端部、１４  主突起部、１４ａ  周辺、１６  副突起部、１８  第２電極、２２ａ  先端部、２４  主突起部、２６  副突起部、３２ａ  先端部、３４  主突起部、３６  副突起部、４２ａ  先端部、４４  主突起部、４６  副突起部、５２ａ  先端部、５４  主突起部、５６  副突起部、６２ａ  先端部、６４  主突起部、６５  窪み、６６，７６，７７  副突起部、１１０  放電素子、１１２  第１電極、１１２ａ  突起、１１４  主突起部、１１４ａ  周辺、１１６  副突起部、１１８  第２電極、１１９  誘電体層、１２２ａ  突起、１２４  主突起部、１２６  副突起部、１３２ａ  突起、１３４  主突起部、１３６  副突起部、１４２ａ  突起、１４４  主突起部、１４６  副突起部、１５２ａ  突起、１５４  主突起部、１５６  副突起部、１６２ａ  突起、１６４  主突起部、１６５  窪み、１６６，１７６，１７７  副突起部、２１０  放電素子、２１２  針状電極、２１８  対向電極、３１０  放電素子、３１２  放電電極、３１２ａ  微細突起、３１８  誘導電極、３１９  誘電体層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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