JP2003045697A - 除電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧空気のエネルギによって起電された高電
圧によって空気をイオン化することにより電気ケーブル
を不要とした除電器を提供する。 【解決手段】 エアガン１の砲身１２内の砲身空気流路
１２１に振動板１４１が配置される。振動板１４１に
は、少なくとも片側面に圧電素子１４２が貼り付けられ
ており、砲身空気流路内を高圧空気が流動すると振動板
１４１が振動し、圧電素子の両面に電荷が生じる。一方
の電荷は振動板１４１を介して針電極１４３に導かれ、
他方の電荷は適当な導電経路を介して外側電極１４４に
導かれる。この結果、針電極１４３と外側電極１４４の
間にコロナ放電が発生し、空気がイオン化される。この
イオンが高圧空気とともに帯電物に噴射され、帯電物の
電荷を中和する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は除電器に係り、特に
高圧空気のエネルギを利用して誘起された電気によって
イオンを発生する除電器に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電気に起因して部品組み立て工場、印
刷工場などで発生する部品の送出障害あるいは紙の送出
障害などを防止するために、イオンを含む高圧空気をエ
アガンから部品又は紙である帯電物に向かって噴出する
除電器が使用されている。なお、空気のイオン化は、空
気中でコロナ放電を行うことにより生成するのが一般的
である。

【０００３】従来から使用されている除電器にあって
は、商業電源をトランスにより昇圧した交流高電圧、あ
るいは、商業電源を整流して得られる直流電力、又は電
池から直接得られる直流電力をブロッキング発振器でパ
ルス化した後に昇圧して得られるパルス電圧を放電に使
用していた。即ち、従来は放電のための電力を商業電源
又は電池等の外部電源から得ていた。

【０００４】このため、エアガンに高圧空気を供給する
空気管の外に、エアガンに外部電源から電力を供給する
電気ケーブルを接続することが必要であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、感電あ
るいは漏電防止のために、電気ケーブルの被覆材料及び
厚さだけでなく配線ルートの選定を十分吟味する必要が
あるため、高価格となるだけでなく、保守にも手間を要
することは回避できなかった。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あって、高圧空気のエネルギによって起電された高電圧
によって空気をイオン化することにより電気ケーブルを
不要とした除電器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る除電器
は、高圧空気が流動する空気流路と、空気流路内に配置
され高圧空気のエネルギを弾性エネルギに変換する空気
エネルギ−弾性エネルギ変換手段と、空気エネルギ−弾
性エネルギ変換手段によって生成された弾性エネルギを
さらに電気エネルギに変換する弾性エネルギ−電気エネ
ルギ変換手段と、弾性エネルギ−電気エネルギ変換手段
によって生成された電気エネルギを放電して空気流路内
部を流動する高圧空気中にイオンを生成するイオン生成
手段と、を具備する。

【０００８】本発明にあっては、高圧空気のエネルギが
弾性エネルギを介して電気エネルギに変換され、この電
気エネルギにより空気がイオン化される。

【０００９】第２の発明に係る除電器は、空気エネルギ
−弾性エネルギ変換手段が空気流路を流れる高圧空気に
より加振される弾性片持ち梁である。

【００１０】本発明にあっては、弾性片持ち梁が高圧空
気により加振され、高圧空気エネルギが弾性エネルギに
変換される。

【００１１】第３の発明に係る除電器は、弾性エネルギ
−電気エネルギ変換手段が弾性片持ち梁に貼り付けられ
た圧電素子である。

【００１２】本発明にあっては、弾性片持ち梁に貼り付
けられた圧電素子によって、弾性エネルギが電気エネル
ギに変換される。

【００１３】第４の発明に係る除電器は、弾性エネルギ
−電気エネルギ変換手段が弾性片持ち梁の自由端の振動
により打撃される積層圧電体である。

【００１４】本発明にあっては、弾性片持ち梁によって
打撃される積層圧電体によって、弾性エネルギが電気エ
ネルギに変換される。

【００１５】第５の発明に係る除電器は、空気エネルギ
−弾性エネルギ変換手段が、空気流路を流れる高圧空気
により回転駆動されるファンと、ファンの回転エネルギ
を弾性エネルギに変換する回転エネルギ−弾性エネルギ
変換手段である。

【００１６】本発明にあっては、高圧空気のエネルギが
ファンの回転エネルギを介して弾性エネルギに変換され
る。

【００１７】第６の発明に係る除電器は、弾性エネルギ
−電気エネルギ変換手段が、弾性片持ち梁の自由端に取
り付けられた永久磁石と、弾性片持ち梁の振動に伴う永
久磁石の振動に起因する磁束の変化を電気エネルギに変
換するコイルを具備する。

【００１８】本発明にあっては、弾性片持ち梁の自由端
に取り付けられた永久磁石が振動することによって、弾
性エネルギが電気エネルギに変換される。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る第１の除電
器を具備するエアガンの断面図であって、（イ）はエア
ガンの縦断面図であり、（ロ）は砲身の水平断面図であ
る。

【００２０】即ち、エアガン１は握り１１、砲身１２及
び引き金１３を具備し、握り１１を貫通する握り内空気
流路１１１は、引き金１３を介して砲身１２を貫通する
砲身内空気流路１２１と連通している。

【００２１】即ち、握り１１下方から供給された高圧空
気は、握り内空気流路１１１を通過して引き金１３に導
かれ、引き金１３が引かれたときに砲身内空気流路１２
１を通過して砲身から噴射される。そして、砲身内空気
流路１２１内には本発明に係る第１の除電器１４が設置
される。

【００２２】図２は第１の除電器の斜視図であって、第
１の除電器１４は、振動板１４１、この振動板１４１の
側面に貼り付けられた圧電体１４２、振動板１４１の自
由端に取り付けられる針電極１４３、及び振動板１４１
の自由端近傍に配置される外側電極１４４から構成され
る。なお、振動板１４１及び圧電体１４２の固定端は固
定孔１４５を貫通するネジ（図示せず）により砲身に固
定され、弾性片持ち梁として機能する。

【００２３】即ち、振動板１４１及び圧電体１４２で構
成される第１の除電器１４の起電体は、砲身内空気流路
１２１内を流動する高圧空気からエネルギを得て振動し
圧電体１４２が歪み、圧電体１４２の両側面に電位差が
発生する。

【００２４】なお、第１の除電器１４に使用される起電
体としては、振動板１４１の両側面に圧電体１４２を貼
り付けたバイモルフ型起電体、及び振動板１４１の片側
面に圧電体１４２を貼り付けたモノモルフ型起電体を適
用し得る。

【００２５】図３はバイモルフ型起電体の三面図であっ
て、振動板１４１の両側面に圧電体１４２が貼り付けら
れている。この場合は、振動板１４１が一方の方向に曲
がったときに、２枚の圧電体の振動板１４１側面に同極
（例えば正）の電気が誘起されるように２枚の圧電体１
４２を貼り付ける。すると、圧電体１４２の外側面は対
極（例えば負）に帯電する。

【００２６】図４はモノモルフ型発電体の三面図であっ
て、振動板１４１の一側面に圧電体１４２が貼り付けら
れている。この場合は、振動板１４１の反対側側面は電
極板１４４と電気的に絶縁すると共に、圧電体１４２外
側面と電極板１４４を導体で接続する必要がある。

【００２７】従って、バイモルフ型であるか、モノモル
フ型であるかによらず、振動板１４１は正（又は負）に
帯電し、電極板１４４は負（又は正）に帯電する。そし
て、振動板１４１の自由端に設置された針電極１４３
と、丸孔が穿孔された外側電極１４４の間で放電が発生
して空気中にイオンが発生し、高圧空気とともに噴出す
る。

【００２８】図５は本発明に係る第２の徐電器を具備す
るエアガンの断面図であって、（ハ）はエアガンの縦断
面を、（ニ）は砲身の水平断面である。なお、図１のエ
アガンと同一の要素に対しては同一の参照番号を使用し
ている。

【００２９】図６は砲身の拡大水平断面図、図７は第２
の除電器の分解斜視図である。

【００３０】第２の除電器は、絶縁体製の砲身１２を貫
通する砲身内空気流路１２１の中に設置される振動板１
４１、振動板１４１の自由端に取り付けられるハンマ２
４２、砲身１２に埋め込まれる積層圧電体２４３、導電
体である接続子２４４、絶縁体である針電極支持体２４
５、及び導電体である外側電極１４４で構成される。

【００３１】そして、針電極支持体２４５は、中心部に
導電体である針電極１４３を有し、接続子２４４との嵌
合部分には針電極１４３と電気的に接続される導電塗料
が塗布される。

【００３２】なお、接続子２４４、針電極支持体２４
５、及び外側電極１４４は、砲身内空気流路１２１の中
に挿入され、先端ノズル１２２を砲身１２にねじ込むこ
とにより固定される。

【００３３】積層圧電体２４３は、圧電体を電気的に直
列に積層したものであって、振動板１４１が振動すると
ハンマ２４２によって打撃され、その両端に電荷が生じ
る。

【００３４】接続子２４４は、積層圧電体２４３の内側
と針電極支持体２４５を電気的に接続し、積層圧電体２
４３の内側面に発生した一方の電荷（例えば正電荷）を
針電極１４３に導く。

【００３５】積層圧電体２４３の外側に発生した他方の
電荷（例えば負電荷）は、先端ノズル１２２の内面に塗
布された導電塗料を介して外側電極１４４に導かれる。
すると、針電極１４３と外側電極１４４の間の間隙に放
電が起こり、イオンが発生する。

【００３６】外側電極１４４は、砲身１２内に挿入する
前は略円板形状であり、針電極支持体２４５と組み合わ
せて砲身１２に挿入された状態では、針電極１４３と電
気的に接触した状態となる。

【００３７】さらに針電極支持体２４５に振動板固定具
を設け、針電極支持体２４５を砲身１２に挿入したとき
に振動板１４１が振動して積層圧電体に電荷が蓄積する
ことを防止することが望ましい。

【００３８】外側電極２４６は直径に沿って複数本の切
れ目を有し、先端ノズル１２２を砲身１２にねじ込むと
外側電極１４４の周辺部は砲身１２の根元方向に押し込
まれて中心部が開口し、針電極１４３から離れ、放電用
の空隙が形成される。

【００３９】また、先端ノズル１２２を砲身１２にねじ
込むと、針電極支持体２４５の振動板固定具が解除さ
れ、振動板１４１は振動可能となる。

【００４０】そして、先端ノズル１２２を砲身１２から
取り外すと、砲身１２の内部で針電極１４３と外側電極
１４４が電気的に接触して積層圧電体２４３に蓄積され
ている電荷を放電するとともに、針電極支持体２４５の
振動板固定具が振動板１４１の振動を抑制し、感電を防
止する。

【００４１】図８及び図９は第２の除電器の変形例の水
平断面図及び分解斜視図である。即ち、圧電積層体２４
３は振動板１４１に直接取り付けられ、砲身１２の内側
には先細円筒状の外側電極１４４が挿入される。そし
て、振動板１４１の自由端には針電極１４３が取り付け
られている。

【００４２】即ち、圧電積層体２４３の振動板１４１側
に生じた電荷は振動板１４１を介して針電極１４３に導
かれる。一方、圧電積層体２４３の外側に生じた電荷は
外側電極１４４に導かれ、外側電極１４４と針電極１４
３との間で放電が発生する。

【００４３】図１０は本発明に係る第３の除電器を具備
した砲身の縦断面図であって、砲身１２には２段に砲身
内空気流路１２１が形成されており、空気流路内にはシ
ロッコファン３１及びカム３２が設置されている。

【００４４】下段の砲身内空気流路１２１に流入した高
圧空気は、開口部から上段の空気流路１２１に向かって
を流れシロッコファン３１及びカム３２を回転駆動す
る。カム３２は、円盤の周囲に複数の突起を有し、突起
の回転方向側は滑らかな斜面であり、反対側は垂直に落
ち込んでいる。

【００４５】図１１は第３の除電器の起電体の斜視図で
あり、図１２は第３の除電器の発電方法の説明図であ
る。

【００４６】即ち、シロッコファン３１により回転駆動
されるカム３２には等間隔に突起が形成されている。そ
して、積層圧電体２４３がカム３２の外周に接するよう
に、砲身１２に固定された板バネ３３によって支持され
ている。

【００４７】即ち、カム３２が回転すると、積層圧電素
子２４３はカム３２の突起の傾斜面に沿って移動し、板
バネ３３は除々に歪み弾性エネルギを蓄える。そして、
カム３２がさらに回転すると突起は落ち込むので、板バ
ネ３３に蓄えられた弾性エネルギが開放されて積層圧電
素子２４３がカム３２に衝突し、積層圧電素子２４３の
両端に電荷が生じる。

【００４８】積層圧電素子２４３のカム端に発生した電
荷は、導電材製のカム３２、回転軸３４、及び砲身内側
の電路３５を介して板状の外側電極１４４に導かれる。
積層圧電素子２４３の板バネ端に発生した電荷は導電材
製の板バネ３３を介して針電極１４３に導かれる。そし
て、針電極１４３と板電極の間で放電が発生し、高圧空
気内にイオンが生じる。

【００４９】図１３、図１４及び図１５は、第３の除電
器の第１変形例を具備した砲身の断面図、起電体の斜視
図、及び発電方法の説明図であって、板バネに代えて弦
巻バネ３３１が使用される。

【００５０】即ち、針電極１４３の下部に丸孔を穿孔
し、弦巻バネ３３１及び積層圧電体２４３を積層圧電体
２４３の先端がカム３２に接するように、この丸孔中に
摺動可能に配置する。発電方法は第３の除電器と同一で
あるので説明を省略する。

【００５１】図１６及び頭１７は、第３の除電器の第２
変形例の斜視断面図、及び正面図であってシロッコファ
ンに代えてプロペラ３１１が使用される。

【００５２】即ち、第２変形例にあっては、プロペラ３
１１が空気流路１２１に直角に設置され、高圧空気から
エネルギを受けてプロペラは回転する。

【００５３】プロペラ３１１の外周には突起が設けてあ
り、プロペラ３１１の外周に板バネ３３で支持された積
層圧電体２４３が接する。

【００５４】プロペラ３１１の回転に伴って、積層圧電
体２４３がプロペラ３１１の外周の突起に沿って移動
し、板バネ３３が変形する。そして、突起が落ち込むと
積層圧電体２４３が外部電極１４４に衝突して電荷を発
生する。

【００５５】なお、第２変形例においても、板バネに代
えて弦巻バネを使用することも可能である。

【００５６】上記の除電器では、積層圧電体を使用して
起電していたが、空気圧力が高い場合には起電電圧が高
くなり、針電極と外側電極（又は板電極）の間の放電が
コロナ放電から火花放電となりイオンの発生効率が低下
する。

【００５７】そこで、積層圧電体に並列に例えば避雷器
である定電圧素子を接続し、必要以上の電圧が針電極と
外側電極の間に加わることを防止することが有効であ
る。

【００５８】図１８は定電圧素子を使用した回路図であ
って、積層圧電体２４３、並びに針電極１４３及び外側
電極１４４と並列に定電圧素子１８０が接続される。

【００５９】上記では過剰な電圧を定電圧素子で抑制し
ているが、高圧空気源とエアガンの間に圧力調整弁を挿
入してエアガンに供給される空気圧力を一定に維持し、
必要以上に振動板が振動することを抑制してもよい。

【００６０】又上記除電器では、積層圧電体を使用して
起電しているが、永久磁石とコイルを使用することも可
能である。

【００６１】図１９は本発明に係る第４の除電器を具備
した砲身の断面図、図２０は第４の除電器の起電体の斜
視図であって、振動板２４１の自由端には永久磁石４１
が取り付けられている。

【００６２】砲身の空気流路１２１には、Ｕ字型鉄心４
２が、Ｕ字型鉄心４２の開口部に永久磁石４１が嵌合す
るようにが配置される。そして、Ｕ字型鉄心４２の腕部
には２つのコイル４３及び４４が巻回され、相互に直列
接続される。なお、鉄心に巻回されるコイルの個数は２
つに限定されることはない。

【００６３】即ち、砲身の空気流路１２１を高圧空気が
流れると、振動板１４１及び振動板１４１の自由端に設
置された永久磁石４１が振動すると、Ｕ字型鉄心４２内
の磁束が変化しコイル４３及び４４の巻き線の両端に交
流電気が発生し、昇圧回路４５を介して針電極及び外側
電極に導かれ、放電しイオンを発生する。

【００６４】図２１は昇圧回路の詳細構成図であって、
コイル４３及び４４で発生した交流電気は整流回路４５
１で整流され、平滑回路４５２で平滑され直流電気に変
換される。

【００６５】この直流電気は発振回路４５３で矩形波に
変換され、トランス４５４で昇圧され、高圧整流器４５
５及び高圧平滑回路４５６で高圧直流に再変換される。
そして、この高圧直流が針電極１４３及び外側電極１４
４に導かれる。

【００６６】以上実施形態においては、本発明に係る除
電器を例えば半導体素子に帯電した静電気を除去するた
めのエアガンに適用した場合について説明したが、他の
目的、例えば健康機器におけるイオン発生用に使用する
こともできる。

【００６７】

【発明の効果】第１の発明に係る除電器によれば、高圧
空気のエネルギが弾性エネルギを介して電気エネルギに
変換され、この電気エネルギにより空気がイオン化され
るので、外部からイオン化のための外部電力を省略する
ことが可能となる。

【００６８】第２の発明に係る除電器によれば、弾性片
持ち梁を高圧空気により加振することにより、高圧空気
エネルギを弾性エネルギに変換することが可能となる。

【００６９】第３の発明に係る除電器によれば、弾性片
持ち梁に貼り付けられた圧電素子によって弾性エネルギ
を電気エネルギに変換することが可能となる。

【００７０】第４の発明に係る除電器によれば、弾性片
持ち梁によって打撃される積層圧電体によって弾性エネ
ルギを電気エネルギに変換することが可能となる。

【００７１】第５の発明に係る除電器によれば、高圧空
気のエネルギをファンの回転エネルギを介して弾性エネ
ルギ変換することが可能となる。

【００７２】第６の発明に係る除電器によれば、弾性片
持ち梁の自由端に取り付けられた永久磁石が振動するこ
とによって、弾性エネルギを電気エネルギに変換するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の除電器を具備するエアガン
の断面図である。

【図２】第１の除電器の斜視図である。

【図３】モノモルフ型起電体の三面図である。

【図４】バイモルフ型起電体の三面図である。

【図５】本発明に係る第２の除電器を具備するエアガン
の断面図である。

【図６】第２の除電器の水平断面図である。

【図７】第２の除電器の分解斜視図である。

【図８】第２の除電器の変形例の水平断面図である。

【図９】第２の除電器の変形例の分解斜視図である。

【図１０】本発明に係る第３の除電器を具備する砲身の
断面図である。

【図１１】第３の除電器の起電体の斜視図である。

【図１２】第３の除電器の起電方法の説明図である。

【図１３】本発明に係る第３の除電器の第１変形例を具
備する砲身の断面図である。

【図１４】第３の除電器の第１変形例の起電体の斜視図
である。

【図１５】第３の除電器の第１の変形例の起電方法の説
明図である。

【図１６】第３の除電器の第２変形例の斜視断面図であ
る。

【図１７】第３の除電器の第２変形例の正面図である。

【図１８】定電圧素子を使用した回路図である。

【図１９】本発明に係る第４の除電器を具備する砲身の
断面図である。

【図２０】第４の除電器の起電体の斜視図である。

【図２１】昇圧回路の詳細構成図である。

【符号の説明】

１…エアガン １１…握り １１１…握り空気流路 １２…砲身 １２１…砲身空気流路 １３…引き金 １４…起電体 １４１…振動板 １４２…圧電体 １４３…針電極 １４４…外側電極 １４５…取り付け孔 ２４２…ハンマ ２４３…積層圧電体 ２４４…接続子 ２４５…針電極支持体 ３１…シロッコファン ３１１…プロペラファン ３２…カム ３３…板バネ ３３１…弦巻バネ ４１…永久磁石 ４２…Ｕ字型鉄心 ４３、４４…コイル

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧空気が流動する空気流路と、 前記空気流路内に配置され、高圧空気のエネルギを弾性
   エネルギに変換する空気エネルギ−弾性エネルギ変換手
   段と、 前記空気エネルギ−弾性エネルギ変換手段によって空気
   エネルギから生成された弾性エネルギをさらに電気エネ
   ルギに変換する弾性エネルギ−電気エネルギ変換手段
   と、 前記弾性エネルギ−電気エネルギ変換手段によって弾性
   エネルギから生成された電気エネルギを放電して前記空
   気流路内部を流動する高圧空気中にイオンを生成するイ
   オン生成手段と、を具備する除電器。
2. 【請求項２】 前記空気エネルギ−弾性エネルギ変換手
   段が、前記空気流路を流れる高圧空気により加振される
   弾性片持ち梁である請求項１に記載の除電器。
3. 【請求項３】 前記弾性エネルギ−電気エネルギ変換手
   段が、前記弾性片持ち梁に貼り付けられた圧電素子であ
   る請求項２に記載の除電器。
4. 【請求項４】 前記弾性エネルギ−電気エネルギ変換手
   段が、前記弾性片持ち梁の自由端の振動により打撃され
   る積層圧電体である請求項２に記載の除電器。
5. 【請求項５】 前記弾性エネルギ−電気エネルギ変換手
   段が、 前記弾性片持ち梁の自由端に取り付けられた打撃部材
   と、 前記打撃部材により打撃される積層圧電体を具備する請
   求項２に記載の除電器。
6. 【請求項６】 前記弾性エネルギ−電気エネルギ変換手
   段が、 前記弾性片持ち梁の自由端に取り付けられた積層圧電体
   と、 前記積層圧電体により打撃される打撃部材を具備する請
   求項２に記載の除電器。
7. 【請求項７】 前記空気エネルギ−弾性エネルギ変換手
   段が、 前記空気流路を流れる高圧空気により回転駆動されるフ
   ァンと、 前記ファンの回転エネルギを弾性エネルギに変換する回
   転エネルギ−弾性エネルギ変換手段である請求項１に記
   載の除電器。
8. 【請求項８】 前記回転エネルギ−弾性エネルギ変換手
   段が、 前記ファンにより回転駆動されるカムと、 前記カムの回転により弾性エネルギが付与されるバネ
   と、 前記カムの回転により前記バネに付与された弾性エネル
   ギが開放されたときに前記カムに衝突して電気エネルギ
   を発生する積層圧電体を具備する請求項７に記載の除電
   器。
9. 【請求項９】 前記回転エネルギ−弾性エネルギ変換手
   段が、 前記ファンの回転により弾性エネルギが付与されるバネ
   と、 前記ファンの回転により前記バネに付与された弾性エネ
   ルギが開放されたときに前記ファンに衝突して電気エネ
   ルギを発生する積層圧電体を具備する請求項７に記載の
   除電器。
10. 【請求項１０】 前記弾性エネルギ−電気エネルギ変換
    手段が、 前記弾性片持ち梁の自由端に取り付けられた永久磁石
    と、 前記弾性片持ち梁の振動に伴う永久磁石の振動に起因す
    る磁束の変化を電気エネルギに変換するコイルを具備す
    る請求項２に記載の除電器。
11. 【請求項１１】 前記イオン発生手段が、 前記弾性エネルギ−電気エネルギ変換手段によって生成
    された電気エネルギの一方の電荷が伝送される針電極
    と、 前記針電極と所定の間隙を隔てて配置され、前記弾性エ
    ネルギ−電気エネルギ変換手段によって生成された電気
    エネルギの他方の電荷が伝送される外側電極を具備する
    請求項１に記載の除電器。
12. 【請求項１２】 前記空気流路の前段に、前記空気流路
    に流入する高圧空気の圧力を一定圧力に制御する空気圧
    力制御手段をさらに具備する請求項１に記載の除電器。