(57)【要約】【課題】長期間、安定したイオンやオゾン発生状態を保つように電極部を工夫したコロナ放電装置を提供することにある。【解決手段】誘導電極と、前記誘導電極上に構成した絶縁部材と、前記誘導電極と対向し前記絶縁部材に接する放電電極とで構成されたコロナ放電装置において、前記放電電極自身をバネ作用が生じる形状に形成するか、又はバネ作用を有する別部材を用いて前記放電電極の一端に前記誘導電極上にある前記絶縁部材に対し垂直方向に押圧力を加え、前記放電電極の一端と前記誘導電極とを所定の距離に保つようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電極と、前記誘導電極上に構成した絶縁部材と、前記誘導電極と対向し前記絶縁部材に接する放電電極とで構成されたコロナ放電装置において、前記放電電極自身をバネ作用が生じる形状に形成するか、又はバネ作用を有する別部材を用いて前記放電電極の一端に前記誘導電極上にある前記絶縁部材に対し垂直方向に押圧力を加え、前記放電電極の一端と前記誘導電極とを所定の距離に保つようにしたことを特徴とするコロナ放電装置。
【請求項２】
請求項１記載のコロナ放電装置において、前記放電電極はコイルバネで構成されることを特徴とするコロナ放電装置。
【請求項３】
請求項１記載のコロナ放電装置において、前記放電電極は板バネで構成されることを特徴とするコロナ放電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コロナ放電により、オゾンやイオンを生成するコロナ放電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オゾンやイオンを生成するコロナ放電装置としては、図１１に示す針状放電電極とアルミナ基板と平板状対向電極で構成したものが知られている。図１１では、アルミナ基板３２の片面に平板状対向電極３３を形成し、平板状対向電極３３をアース３５に接続して針状放電電極３１に交流高電圧３４を印加するという構成で、針状放電電極３１の先端の近傍に発生するコロナ放電によってオゾンを生成させるものである。
【０００３】
また、図１２に示すように、板状金属のアース電極４１の両面にセラミックなどの誘電体板材４２を密着させ、さらにクリップ形状のバネ性金属線材を高圧電極４３としてこの誘電体板材４２を外側から挟み、アース電極４１に対して高圧電極４３に高電圧を印加するという構成で、コロナ放電によってオゾンを生成させるものもある（例えば、特許文献１参照。）。このように放電電極は金属で構成している。しかし電極自身のコロナ放電による磨耗に対する問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特公平６−１７２０９号公報（第２−３頁、第１図）
【０００５】
さらに、図１３は、下からセラミック板５５、誘導電極５３、誘電体層５２、放電電極５１、保護層５４の順に積層し、全体を焼成一体化したもので、放電電極５１と誘導電極５３の間に高電圧５６を印加することで、コロナ放電によってオゾンを生成させるものもある（例えば、特許文献２参照。）。ここでは、放電電極を保護層で守り、磨耗を防ぐ工夫をしている。
【０００６】
【特許文献２】
特開平９−１００１０４号公報（第２−５頁、第１図）
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１１に示すような従来技術では、針状放電電極はアルミナ基板上の所定の位置に固定されている。この方式では、針状放電電極の先端部が放電によって消耗していくにつれ、誘導電極があるアルミナ基板との距離が徐々に広がっていく。このため、放電が徐々に弱まってイオンやオゾン発生量が低下していくため、安定したイオンやオゾン発生状態のもとで使用できる期間は短かいという問題があった。
【０００８】
また、図１２に示す特公平６−１７２０９号公報に記載されたコロナ放電装置では、線状放電電極が誘電体板材と平行して固定される。放電は誘電体板材と線状放電電極の接触する近傍で起こるが、その放電状態は誘電体板材と線状放電電極との配置で決定される電界分布に大きく左右される。この方式では、安定した放電状態を作るためには、線状放電電極の線径で決まる高さ方向と線長で決まる長さ方向の両方について、一様な距離および接触状態を維持しなければならない。しかしながら、放電による線状放電電極の消耗、放電生成物の付着や塵埃の付着があるため、前記誘電体板材と前記線状放電電極の接触部全域に渡って一様な距離および接触状態を保つことは困難なため、放電停止部や放電集中部ができてしまい、イオンやオゾンの発生は不安定になるという問題があった。
【０００９】
また、図１３に示す特開平９−１００１０４号公報に記載されたコロナ放電装置では、放電電極５１の放電による消耗を防ぐため、放電電極５１を厚さ１０μｍ〜３０μｍ程度の薄いセラミックの保護層５４で覆っている。しかしながらこの構造の場合は、放電電極５１の消耗は防ぐことができるが、この薄い保護層５４の厚みがイオンやオゾンの発生量を大きく左右するため、保護層５４の上への放電生成物や塵埃の付着によって、保護層の厚さの均一性が損なわれてやはり放電停止部や放電集中部ができてしまい、放電電極の消耗が始まる前にイオンやオゾンの発生量が低下したり不安定になるという問題があった。
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、長期間、安定したイオンやオゾン発生状態を保つように電極部を工夫したコロナ放電装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１では、誘導電極と、前記誘導電極上に構成した絶縁部材と、前記誘導電極と対向し前記絶縁部材に接する放電電極とで構成されたコロナ放電装置において、前記放電電極自身をバネ作用が生じる形状に形成するか、又はバネ作用を有する別部材を用いて前記放電電極の一端に前記誘導電極上にある前記絶縁部材に対し垂直方向に押圧力を加え、前記放電電極の一端と前記誘導電極とを所定の距離に保つようにした。
これにより、絶縁板を挟んだ誘導電極とバネ性を有する放電電極の一端を絶縁板の表面に押圧接触させて配置する。この構造を取ることにより、放電電極が絶縁板との接触部で放電による消耗で欠落しても、放電電極のバネ性により絶縁板との接触状態を初期と同等レベルで維持できる。これにより常に両電極間を最適な距離で保つことが出来るので必要な沿面放電を確保できる。
【００１２】
また請求項２では、請求項１記載のコロナ放電装置において、前記放電電極はコイルバネで構成される。
これにより、コイルバネの電極では、誘導電極に関して、放電部分において放電電極が消耗しても、放電電極のバネ性により絶縁板との接触状態を初期と同等レベルに維持できるとともに、らせん状に放電電極が形成されているので誘導電極からの距離が連続的に存在するので常に両電極間を最適な距離で保つことが出来るので必要な沿面放電を確保できる。
【００１３】
請求項３では、請求項１記載のコロナ放電装置において、前記放電電極は板バネで構成される。
これにより、コイルバネの電極と同様に、誘導電極に関して、放電部分において放電電極が消耗しても、破損しても放電電極のバネ性により絶縁板と誘導電極からの距離が一定に保て、またゴミや酸化物で放電が難くなっても新たな放電電極が連続的存在するので必要な沿面放電を確保できる。
【００１４】
以上のコロナ放電装置の実現手段において、同様の原理で異なった形状や材質の放電電極と対向電極および絶縁物を組み合わせて、使用目的に適したコロナ放電装置を実現するもちろんのことである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の内容を、より理解しやすくするため、以下実施例を用いて詳説する。
【００１６】
【実施例】
本発明の実施例の一形態を図１に示す。
図１は、本発明に係るコロナ放電装置において、放電電極１に厚さ０．１ｍｍ、幅２ｍｍのステンレス板、絶縁物２に厚さ０．６３５ｍｍのアルミナ基板を用い、アルミナ基板の裏面には銅テープを貼り付けて誘導電極３とした事例である。誘導電極３は導体ペーストを印刷、焼成するといった手段でも簡単に形成できる。このコロナ放電装置では、放電電極１を屈曲形状とすることによりバネ性を持たせてアルミナ基板２に一端を押圧接触させる。放電電極１は、放電ノイズの抑制のため１０ｋΩの抵抗６を介して高電圧印加回路のＧＮＤ５と接続し、周波数９０ｋＨｚの交流高電圧４を誘導電極３に印加する。さらに誘導電極３は絶縁樹脂１１によって封止されている。コロナ放電は放電電極１とアルミナ基板２に接触する近傍で発生し、イオンやオゾンが生成される。
【００１７】
図２は、図１の放電電極の一端と絶縁板の接触部を拡大した図である。初期は放電電極１が図中の波線で示す配置となっているものとする。放電が放電部２５に示す領域で起こり図中の１８で示す部分が消耗して欠落すると、放電電極１はバネ性を有しているため、図中の実線で示す位置で再び絶縁板２と接触する。このような変化は連続的に起こるため、放電電極１と絶縁板２の接触は、連続的に確保されることになり、イオンやオゾンの発生量は安定に維持される。また、絶縁板２の表面に付着物がついても、絶縁板２の厚みが若干増加したのと同じことであって、イオンやオゾンの発生量への影響は少ない。
【００１８】
図３は放電電極に用いる厚さ０．１ｍｍのステンレス板を図４に示す針状に加工して、図１に示す本発明の実施形態と、図１２に示す従来技術とのそれぞれに組み、初期のオゾン発生量を同じになるように調整した後に、放電電極の消耗によるオゾン発生量変化を模擬的に実験した結果である。送風空気は温度２０℃、湿度６０％として、風量は１００Ｌ／分とした。消耗の度合いは、放電電極の先端からの切断寸法で代用した。図２のグラフ中の曲線２１は従来技術による場合で、オゾン発生量は放電電極先端からの切断寸法が１．０ｍｍで初期値に対して１／６に減少し、２．０ｍｍでオゾン発生はなくなった。一方、曲線２２は本発明による場合であるが、放電電極先端からの切断寸法が、０．５ｍｍのときがオゾン発生量は最大を示し、初期値に対して１１％増加し、２．０ｍｍのときで初期値に対して２２％減少したが、従来技術の場合に比べてオゾン発生量の変動は少なくなっている。
【００１９】
従って、図３に示すように、本発明の実施形態では放電電極の消耗によるオゾン発生量の変化を抑えることができるので、放電電極の消耗による寿命到来を延長することできる。
【００２０】
図５は、図１の実施形態において、φ１．０ｍｍのステンレス線を放電電極１４とした事例である。ステンレス線の放電電極１４は、図１の場合と同様に屈曲形状とすることによりバネ性を持たせてアルミナ基板２に一端を押圧接触させた。図６は図５の事例において、放電電極１４の消耗によるオゾン発生量変化を模擬的に実験した結果である。消耗の度合いは、放電電極１４の先端からの切断寸法で代用した。図６の曲線２３は、この事例でのオゾン発生量の変化を示したデータであるが、送風空気の温度２０℃、湿度６０％、風量１００Ｌ／分の条件において、切断寸法０〜２．０ｍｍの範囲で０．１６０ｐｐｍ〜０．１８３ｐｐｍと安定していた。
【００２１】
図７は、図１の実施形態において、太さφ０．４ｍｍ、コイル径φ５．０ｍｍのステンレスの圧縮コイルバネを放電電極１５とした事例である。放電電極１５は圧縮コイルバネであるから、そのままアルミナ基板２に一端を押圧接触させることができる。図９は図７の事例において、放電電極１５の消耗によるオゾン発生量変化を模擬的に実験した結果である。消耗の度合いは、放電電極１５とアルミナ基板２との接触部からの高さ方向の切断寸法で代用した。図９の曲線２４は、この事例でのオゾン発生量の変化を示したデータであるが、送風空気の温度２０℃、湿度６０％、風量１００Ｌ／分の条件において、切断寸法０〜２．０ｍｍの範囲で０．１７５ｐｐｍ〜０．１８３ｐｐｍと非常に安定していた。
【００２２】
図８は、図７の放電電極の一端と絶縁板の接触部を拡大した図である。初期は放電電極１が図中の破線で示す配置となっているものとする。放電が放電部２６に示す領域で起こり図中の１９で示す部分が消耗して欠落すると、放電電極１はバネ性を有しているため、図中の実線で示す位置で再び絶縁板２と接触する。このような変化は連続的に起こるため、放電電極１と絶縁板２の接触は、連続的に確保されることになり、イオンやオゾンの発生量は安定に維持される。また、絶縁板２の表面に付着物がついても、絶縁板２の厚みが若干増加のと同じことであって、イオンやオゾンの発生量への影響は少ない。
【００２３】
図１０は、図７の実施形態において、放電電極部とバネ部とを別体とした事例である。コイルバネ１６と別体の放電電極１７に放電やオゾンに対する耐久性の高い材料を用いたり、バネのストロークを長くして、寿命をさらに延ばす使用方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である、放電電極にステンレス板材を用いたコロナ放電装置の構成を示す断面図
【図２】図１の実施形態において、寿命が延長できる原理を示す断面図
【図３】本発明の一実施形態と従来技術との、放電電極の消耗度合いによるオゾン発生量変化を比較した模擬試験結果のデータ
【図４】図３の試験で使用した放電電極の外形図
【図５】本発明の一実施形態である、放電電極にステンレス線材を用いたコロナ放電装置の構成を示す断面図
【図６】図５実施形態の、放電電極の消耗度合いによるオゾン発生量変化の模擬試験結果のデータ
【図７】本発明の一実施形態である、放電電極に圧縮コイルバネを用いたコロナ放電装置の構成を示す断面図
【図８】図７の実施形態において、寿命が延長できる原理を示す断面図
【図９】図７実施形態の、放電電極の消耗度合いによるオゾン発生量変化の模擬試験結果のデータ
【図１０】本発明の一実施形態である、放電電極に圧縮コイルバネを別体としたコロナ放電装置の構成を示す断面図
【図１１】従来の一実施形態を示す構成図
【図１２】従来の一実施形態を示す構成図
【図１３】従来の一実施形態を示す構成図
【符号の説明】
１…放電電極、２…絶縁板、３…対向電極
４…交流高圧電源、５…回路ＧＮＤ、６…抵抗
７…高電圧側電線、８…ＧＮＤ側電線、９…樹脂ケース
１０…空隙部、１１…絶縁樹脂封止部、１２…はんだ付け接合部
１３…圧着接合部、１４…線状放電電極、１５…コイル状放電電極
１６…コイルバネ、１７…コイルバネと別体の放電電極
１８、１９…欠落部
２１…従来技術の一実施例における放電電極の消耗度合いによるオゾン濃度変化を示すデータ
２２…本発明の一実施例における放電電極の消耗度合いによるオゾン濃度変化を示すデータ
２３…本発明の一実施例における放電電極の消耗度合いによるオゾン濃度変化を示すデータ
２４…本発明の一実施例における放電電極の消耗度合いによるオゾン濃度変化を示すデータ
２５、２６…放電部
【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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