JPH08171979A - 沿面コロナ放電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放射ノイズを低減した沿面コロナ放電器を提
供する。 【構成】 誘電体基板１２に、線状放電電極２２及び面
状誘導電極２６と、該線状放電電極２２及び面状誘導電
極２６へ電圧を印加する電源回路２０とを一体に配置
し、該電源回路２０から線状放電電極２２及び面状誘導
電極２６への給電ライン３０を短くする。これにより、
該給電ライン３０から放射されるノイズを小さくする。
また、該給電ライン３０を誘電体基板１２の内部に埋設
して、該給電ライン３０に誘電シールドを施すことによ
りノイズを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オゾン発生器、イオン
発生器、帯電器、除電器、除臭器等に用いられる沿面コ
ロナ放電器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、家庭内においても脱臭、水の浄化
等にオゾンが用いられ、このオゾンを発生されるための
比較的小型な装置として、線状放電電極と面状誘導電極
とを誘電体層を介して対向せしめ、両電極に電圧を印加
することによりオゾンを発生する沿面型コロナ放電素子
が用いられている。この沿面型コロナ放電素子には、電
源装置から数１０KHz の周波数で数ＫＶの電圧が印加さ
れ、該線状放電電極から誘電体の沿面にコロナ放電を生
じさせることによりオゾンを発生せしめている。なお、
この誘電体の沿面が湿度を持つと適正にコロナ放電を行
うことができなくなるため、該沿面コロナ放電素子に
は、使用環境（即ち使用される場所の湿度）によりヒー
ターが取り付けられ該線状放電電極を温め除湿するよう
になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、家庭内等で用い
られる小型の沿面コロナ放電素子においても放射ノイズ
の低減が求められるようになってきている。沿面コロナ
放電素子には、電源装置から数１０KHz の周波数で数Ｋ
Ｖの電圧が印加されコロナ放電を生ぜしめているため、
比較的大きな放射ノイズが発生し、家庭用の無線通信機
器、各種制御装置等に影響を与える可能性があった。こ
の放射ノイズは、電源装置から沿面コロナ放電素子への
給電ラインと、また、沿面コロナ放電素子に取り付けら
れたヒーターへの給電ラインとから放射されているもの
と本発明者は推測した。

【０００４】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、放射ノ
イズを低減した沿面コロナ放電器を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の沿面コロナ放電器においては、請求項１に
記載の態様において、誘電体で形成された基板１２の表
面に線状放電電極２２を設け、その基板１２の内部に面
状誘導電極２６を埋設して、前記線状放電電極２２と前
記面状誘導電極２６とを誘電体層を介して対向せしめ、
前記線状放電電極２２と前記面状誘導電極２６とに電圧
を印加する電源回路２０を、前記誘電体基板１２に表面
実装したことを特徴とする。

【０００６】また、請求項２に記載の態様において、前
記電源回路２０から前記線状放電電極２２及び前記面状
誘導電極２６に電力を供給する給電ライン３０を前記誘
電体基板１２の内部に埋設している。

【０００７】更に、請求項３に記載の態様において、前
記線状放電電極２２近傍にヒーターＲ４、Ｒ５を配置
し、該ヒーターＲ４、Ｒ５への給電ライン２８を前記誘
電体基板１２の内部に埋設している。

【０００８】また更に、請求項４に記載の態様におい
て、前記給電ライン２８、３０の上面又は／及び下面に
グランド層４０、４２を配置している。

【０００９】また、請求項５に記載の態様において、前
記誘電体基板１２の前記線状放電電極２２を露出させる
と共に、前記電源回路２０を内部に収容することによ
り、該線状放電電極２２と該電源回路２０とを分離する
収容容器５０に、前記沿面コロナ放電器を収容してい
る。

【００１０】

【作用効果】請求項１記載の沿面コロナ放電器では、誘
電体基板１２に、線状放電電極２２及び面状誘導電極２
６と、該線状放電電極２２及び前記面状誘導電極２６へ
電圧を印加する電源回路２０とを一体に配置したため、
該電源回路２０から線状放電電極２２及び面状誘導電極
２６に電力を供給する給電ライン３０が短くなる。この
ため、該給電ライン３０から放射されるノイズが小さく
なる。

【００１１】請求項２記載の沿面コロナ放電器では、電
源回路２０から線状放電電極２２及び面状誘導電極２６
へ電力を供給する給電ライン３０を誘電体基板１２の内
部に埋設して、該給電ライン３０に誘電シールドを施し
ているため、該給電ライン３０から放射されるノイズを
低減することができる。

【００１２】請求項３記載の沿面コロナ放電器では、ヒ
ーターＲ４、Ｒ５への給電ライン２８を誘電体基板１２
の内部に埋設して、該給電ライン２８に誘電シールドを
施しているため、該給電ライン２８から放射されるノイ
ズを低減することができる。

【００１３】請求項４記載の沿面コロナ放電器では、給
電ライン２８、３０の上面又は／及び下面にグランド層
４０、４２を配置してあるため、該給電ライン２８、３
０から放射されるノイズを遮蔽することができる。

【００１４】請求項５記載の沿面コロナ放電器では、線
状放電電極２２を露出させると共に、電源回路２０を内
部に収容することにより、該線状放電電極２２と該電源
回路２０とを分離する収容容器５０に沿面コロナ放電器
１０を収容してある。このため、誘電体基板１２に線状
放電電極２２と電源回路２０とを一体に配置しても、該
線状放電電極２２で発生するオゾン等により電源回路２
０が影響されることを防ぐことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図を参照
して説明する。図１は本発明の１実施例に係る沿面コロ
ナ放電器１０の外観を示している。図２は、図１に示す
沿面コロナ放電器に実装される電源回路の回路図を表し
ている。沿面コロナ放電器１０は、ムライトのファイン
セラミックから成る誘電体基板１２の表面上に電源回路
が実装されると共に、線状放電電極２２が配置されてい
る。この線状放電電極２２の下方には後述する面状誘導
電極が埋設されている。なお、該線状放電電極２２の近
傍の誘電体沿面に湿度を持つと適正にコロナ放電を行う
ことができなくなるため、線状放電電極２２の両側方に
は該線状放電電極２２を加熱するためのチップ抵抗Ｒ
４、Ｒ５が配置されている。この沿面コロナ放電器１０
は、幅３６mm、長さ５０．５mmに形成されている。

【００１６】ここで、沿面コロナ放電器１０の電源回路
２０の構成について図２を参照して説明する。１２Ｖの
直流電源１６（ここで、本実施例の沿面コロナ放電器１
０には、商用の１００Ｖ交流電源がコンバータにより直
流１２Ｖに変換されて印加されるが、図中では直流電源
１６として表す）から電圧は、チップ抵抗Ｒ１を介して
トランスＴの一次側の第１端子Ｌａに加えられると共
に、チップ抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴＲのベース
に印加される。このトランジスタＴＲのコレクタ側は、
トランスＴの一次側の第２端子Ｌｂに接続され、エミッ
タ側は接地されている。このコレクタ、エミッタ間には
ダイオードＤが介挿されている。トランスＴの二次側の
第１端子Ｌａ’は給電ライン３０を介して線状放電電極
２２に接続され、この線状放電電極２２と対向する面状
誘導電極２６は給電ライン３０を介してトランジスタＴ
Ｒのベース側のチップ抵抗Ｒ３と接続されている。この
トランスＴは、一次側に１００ターン巻線が巻回され、
二次側に３０００ターン巻回されており、トランジスタ
ＴＲと共に発振回路を構成する。この電源回路２０の動
作は、トランスＴの二次側での電位の発生によりトラン
ジスタＴＲがオン・オフし、トランスＴの一次側の電流
を断続することにより二次側に高電圧を発生させる。こ
の電源回路２０は周波数４０KHz で４．５ＫＶppの電位
を発生させ、給電ライン３０を介して線状放電電極２２
と面状誘導電極２６とに印加する。

【００１７】他方、この沿面コロナ放電器１０には、上
述したように一対のチップ抵抗Ｒ４、Ｒ５が配置されて
おり、直流電源１６から給電ライン２８を介して直接給
電されるよう配線されている。

【００１８】次に、この沿面コロナ放電器１０の製造方
法について図３を参照して説明する。まず、平均粒径
１．７μｍのアルミナ１１５ｇと、平均粒径２．４μｍ
のシリカ１１５ｇと、平均粒径０．４μｍの炭酸マグネ
シウム２０ｇとを良く混合し、１４００°Ｃにて加熱溶
融させる。加熱溶融して得られたガラスフリットを、湿
式粉砕してガラス粉を形成する。次に、平均粒径２．４
μｍの電融ムライト７５０ｇと該ガラス粉とを、分解媒
体としてトルエンを用いて２４時間ボールミル中で混合
し、続いてグリーンシート成型用のバインダーとしてジ
ブチルフタレートとポリビニルブチラールとを加え更に
２４時間混合する。そして、得られた混合物を真空脱泡
後、ドクターブレード方により厚さ０．５ｍｍのグリー
ンシートを作成する。

【００１９】次に、このグリーンシート４４の上面に公
知のスクリーン印刷法にて下側のグランド層４２をタン
グステンペーストを用いて印刷し、その上にグリーンシ
ート４６を載置する（図３（Ａ）参照）。そして、図３
（Ｂ）に示すように、タングステンペーストを用いて、
面状誘導電極２６、該面状誘導電極２６への給電ライン
（給電パターン）３０、チップ抵抗（ヒーター）Ｒ４及
びＲ５への給電ライン（給電パターン）２８、電源回路
の各素子間の配線パターン３２を印刷する。このグリー
ンシート４６の上に更にグリーンシート４７を載置し、
線状放電電極２２への給電ライン等の所要の配線パター
ンを印刷し、更に、グリーンシート４８を載置してから
上側のグランド層４０をタングステンペーストを用いて
印刷する。その上に最後のグリーンシート４９を載置し
た後、図１にて示した線状放電電極２２を印刷する（図
３（Ｃ）参照）。なお、必要な工程において、各素子を
実装するためのスルーホール３６を形成する。

【００２０】そして、全体を熱圧着して１４００°Ｃ〜
１６００°Ｃの非酸化雰囲気中で焼成し、図４に示すよ
うに誘電体基板１２を形成する。その後、半田付けが必
要な箇所にニッケルメッキを施す。この誘電体基板１２
の各スルーホール３６に上述した電源回路の各素子を実
装することにより図１に示す沿面コロナ放電器が完成す
る。

【００２１】次に、この沿面コロナ放電器の動作試験の
結果について説明する。上述したように幅３６mm、長さ
５０．５mmに形成した沿面コロナ放電器１０は、９０Ｍ
Hz付近にて放射ノイズが発生し易いため、６５ＭHz〜１
３０ＭHzの範囲で最強の放射ノイズ値を比較した。測定
は、試験品から３ｍ離れた点に空中線を配置して強度測
定器にて行った。

【００２２】ここでは、３つの素子について測定を行っ
た。先ず、 従来タイプの沿面コロナ放電素子であって、電源回路
からコードによって給電するもの。 上述した実施例の誘電体基板に線状放電電極と電源回
路とを一体に配置したもの。但し、上記給電ライン２
８、３０は、セラミックの誘電体基板に埋設されている
が、これらを遮蔽するグランド層４０、４２は取り付け
られていない。 上述したの沿面コロナ放電器の給電ライン２８、３
０の上下にグランド層４０、４２を取り付けたもの。

【００２３】ここで、最強放射ノイズはいずれも９０Ｍ
Hz付近で発生した。放射ノイズは、のものが５１０μ
Ｖ／ｍで、のものが４２０μＶ／ｍで、のものが３
８０μＶ／ｍとなり、＞＞の順になった。このよ
うに、セラミックに線状放電電極と電源回路とを一体に
配置したの沿面コロナ放電器は、線状放電電極までの
配線距離が短くなっており、また、給電ライン２８、３
０がセラミックの誘電体基板に埋設されて誘電シールド
が成されているため放射ノイズを低減できる。更に、
の沿面コロナ放電器は、給電ライン２８、３０の上下に
グランド層４０、４２が配設されており、これらに遮蔽
されるため放射ノイズを更に抑制できる。

【００２４】次に、本発明の沿面コロナ放電器１０を収
容するための収容容器５０について図５〜図７を参照し
て説明する。ここで、図５（Ａ）は収容容器５０の背面
を、図５（Ｂ）は平面を、図５（Ｃ）は正面を、図５
（Ｄ）は側面を示している。また、図６は、図５（Ｂ）
のＢ−Ｂ断面を示している。

【００２５】収容容器５０はポリエチレン等の樹脂から
成り、図６に示すように電源回路２０を収容するための
ケーシング部５２と、線状放電電極２２を露出させるた
めの支持部５４とから構成されている。このケーシング
部５２の背面には開口部５２ａが設けられ、蓋体５６を
取り付け得るようになっており、また、前面には支持部
５４と連通する通孔５２ｂが形成されている。他方、支
持部５４の略中央位置には凹部５４ａが形成されてい
る。また、図５（Ｂ）に示すように収容容器５０の側方
には、他の装置へ該収容容器５０を取り付けるための取
り付け片５８が延在されており、この中央にはネジ孔５
８ａが穿設されている。更に、支持部５４の各隅部に
は、後述する密閉カバー６０を取り付けるためのネジ孔
５４ｂが穿設されている。また、該支持部５４の略中央
部には、密閉カバー６０の延在片６０ａと当接する延在
片５４ｃが形成されている。また、ケーシング部５２の
前面には、密閉カバー６０の延在片６０ｂを逃がすため
の逃げ部５２ｃが形成されている。

【００２６】ここで、該収容容器５０への沿面コロナ放
電器１０の取り付けについて図６（Ｂ）を参照して説明
する。ケーシング部５２の開口部５２ａ側から、線状放
電電極２２側を先頭にして通孔５２ｂを挿通するように
沿面コロナ放電器１０を嵌入する。そして、該開口部５
２ａに蓋体５６を取り付ける。この支持部５４に支持さ
れた沿面コロナ放電器１０の線状放電電極２２の上に
は、更に密閉カバー６０が取り付けられる。

【００２７】この密閉カバー６０について図７を参照し
て説明する。ここで、図７（Ａ）は密閉カバー６０の平
面図を、図７（Ｂ）は背面図を示している。密閉カバー
６０は、上述した収容容器５０と同様にポリエチレン等
の樹脂から成り、側方には空気導入管６２とオゾン導出
管６４とが取り付けられている。そして、該密閉カバー
６０の中央位置には、延在片６０ａ、６０ｂが形成さ
れ、これら延在片６０ａ、６０ｂの中央にはネジ孔６０
ｅが穿設されている。また、図７（Ｂ）に示すように密
閉カバー６０の裏側には、空気導入管６２及びオゾン導
出管６４と連通する凹部６０ｄが形成されており、該凹
部６０ｄの周囲には０リング６６が取り付けられてい
る。

【００２８】収容容器５０への密閉カバー６０の取り付
けは、先ず、沿面コロナ放電器１０の線状放電電極２２
を密閉カバー６０の凹部６０ｄがドーム状に覆うよう
に、該密閉カバー６０を該収容容器５０上に載置する。
そして、密閉カバー６０のネジ孔６０ｃ、６０ｅにネジ
をねじ込むことにより該密閉カバー６０を固定する。こ
れによって、沿面コロナ放電器１０と密閉カバー６０と
の間で０リング６６により密閉が保たれると共に、線状
放電電極２２の上で凹部６０ｄが閉空間を形成する。こ
の沿面コロナ放電器１０は、電源回路２０から線状放電
電極２２、面状誘導電極２６間に電位を印加させること
により該線状放電電極２２でコロナ放電を生ぜしめる。
そして、このコロナが凹部６０ｄが形成する閉空間の酸
素をオゾンへと変化させる。この凹部６０ｄには、空気
導入管６２を介して外部から空気が導入され、オゾン導
出管６４から変換されたオゾンが導出される。なお、該
空気導入管６２及びオゾン導出管６４の先端は、外部装
置からのパイプを接続し得るように構成されている。

【００２９】本実施例の沿面コロナ放電器１０は、誘電
体基板１２上に線状放電電極２２と電源回路２０とを収
容しているため、電源回路２０がオゾンにより影響を受
ける可能性があるが、上述した収容容器５０を用いるこ
とにより、オゾンを発生する線状放電電極２２と電源回
路２０とを完全に分離し、電源回路２０がオゾンに影響
されることはないようにしている。

【００３０】なお、上述した実施例では、配線をタング
ステンペーストから構成したが、配線を膨張係数がより
セラミックスに近いモリブデンのペーストを用いて形成
することもできる。また、誘電体基板１２をムライトか
ら成るファインセラミックにより形成したが、これをア
ルミナによって形成することもできる。アルミナは、ム
ライトよりも機械的な強度が高い利点のある反面、線状
放電電極からのコロナ放電により空気中の窒素から窒素
酸化物を生成する度合いが高くなるという課題がある。
このため、アルミナは、純酸素を供給する沿面コロナ放
電器の誘電体基板に用いるのが好適である。更に、ムラ
イトの代わりにシリコンナイトライドを用いることも可
能である。このシリコンナイトライドはアルミナと同様
に機械的強度は強いが、アルミナやムライトのようにタ
ングステンペーストから電極を、グリーンシートを焼成
する際に同時焼成できない。このため、焼成後に配線を
取り付ける必要がある。

【００３１】上述した実施例では、本発明の沿面コロナ
放電器をオゾン発生器として用いる例について説明した
が、本発明は、オゾン発生器のみならず、イオン発生
器、帯電器、除電器等にも好適に適用できる。また、上
述した実施例では給電ライン２８、３０の上下にグラン
ド層４０、４２を設けたが、これらはいずれか一方を配
設することで放射ノイズを十分に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る沿面コロナ放電器の平
面図である。

【図２】図１に示す沿面コロナ放電器の電源回路の回路
図である。

【図３】沿面コロナ放電器の製造工程を示す平面図及び
断面図である。

【図４】図１に示す誘電体基板の部品実装前の状態を示
す平面図である。

【図５】収容容器の平面図、正面図、背面図及び側面図
である。

【図６】収容容器のＢ−Ｂ断面図である。

【図７】密閉カバーの平面図及び底面図である。

【符号の説明】

１０ 沿面コロナ放電器 １２ 誘電体基板 ２０ 電源回路 ２２ 線状放電電極 ２６ 面状誘導電極 ２８ 給電ライン ３０ 給電ライン ４０ グランド層 ４２ グランド層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体で形成された基板の表面に線状放
   電電極を設け、その基板の内部に面状誘導電極を埋設し
   て、前記線状放電電極と前記面状誘導電極とを誘電体層
   を介して対向せしめた沿面コロナ放電器において、 前記線状放電電極と前記面状誘導電極とに電圧を印加す
   る電源回路を、前記誘電体基板に表面実装したことを特
   徴とする沿面コロナ放電器。
2. 【請求項２】 前記電源回路から前記線状放電電極及び
   前記面状誘導電極に電力を供給する給電ラインを前記誘
   電体基板の内部に埋設したことを特徴とする請求項１の
   沿面コロナ放電器。
3. 【請求項３】 前記線状放電電極近傍にヒーターを配置
   し、該ヒーターへの給電ラインを前記誘電体基板の内部
   に埋設したことを特徴とする請求項１又は２の沿面コロ
   ナ放電器。
4. 【請求項４】 前記給電ラインの上面又は／及び下面に
   グランド層を配置したことを特徴とする請求項２又は３
   の沿面コロナ放電器。
5. 【請求項５】 前記誘電体基板の前記線状放電電極を露
   出させると共に、前記電源回路を内部に収容することに
   より、該線状放電電極と該電源回路とを分離する収容容
   器に、前記沿面コロナ放電器を収容したことを特徴とす
   る請求項１乃至４の沿面コロナ放電器。