JP2003086393A - 除電装置 - Google Patents
除電装置Info
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Abstract
好なイオンバランスを維持することのできる除電装置を
提供する。 【解決手段】 正のパルス信号20と、次の負のパルス
信号21との間に休止期間つまりインターバル期間Ti
が設けられ、また、正のパルス信号20が終わった直後
および負のパルス信号が終わった直後に逆パルス22、
23が高電圧発生回路2、3に供給されて、回路内及び
放電用電極4に残留する荷電が中和される。
Description
制御のための静電気除去つまり除電に関する除電装置に
関する。
帯電防止など、空気中の静電気制御のために静電気除去
(除電)が行われているが、この非接触の除電に、コロ
ナ放電式のイオン化装置つまり除電装置が多用されてい
る。
実なものにするには、除電装置に含まれる電極針又は放
電用電極の放電による正負のイオン生成量を等しくバラ
ンスさせる必要がある。
明は、正側放電用電極と負側放電用電極との間に電流検
知電極を配置して、プラスイオンの生成量とマイナスイ
オンの生成量との差によって生じるイオン電流を検知す
ることにより、イオンバランスを維持することを提案し
ている。
側放電用電極と負側放電用電極との間に流れる電流のう
ち、実質的にワークの除電に寄与できるイオンを生成す
る有効除電電流を検知することで、除電に実質的に関与
できる正負のイオン生成量を制御することを提案してい
る。
電極が放電により汚れるとイオンバランスを保つことが
困難となることが知られている。そこで、本発明の目的
は、放電用電極の汚れを防止して長期に亘って良好なイ
オンバランスを維持することのできる除電装置を提供す
ることにある。本発明の他の目的は、放電用電極の汚れ
防止による良好なイオンバランスの維持に加えて放電用
電極の摩耗を低減することのできる除電装置を提供する
ことにある。
発明によれば、放電用電極に印加する電圧として正側の
高電圧生成回路と負側の高電圧生成回路とで交互に極性
の異なる高電圧を生成することにより前記放電用電極か
らプラスイオンとマイナスイオンを交互に発生させる除
電装置において、前記放電用電極に正の電圧を印加して
放電させる期間と次に負の電圧を印加して放電させる期
間との間及び負の電圧を印加して放電させる期間と次に
正の電圧を印加して放電させる期間に、夫々、前記放電
用電極に電圧を印加しないインターバル期間を設け、前
記正の電圧を印加してプラスイオンを生成した後、前記
インターバル期間に入る前に、前記放電用電極が略中和
状態となるように負の電圧を前記負側の高電圧発生回路
で生成し、前記負の電圧を印加してマイナスイオンを生
成した後、前記インターバル期間に入る前に、前記放電
用電極が略中和状態となるように正の電圧を前記正側の
高電圧発生回路で生成することを特徴とする除電装置を
提供することよって達成される。
用効果は、以下の本発明の好ましい実施例の詳しい説明
から明らかになるであろう。
の除電装置1は、正負の高電圧生成回路2、3で極性の
異なる高電圧を生成し、これを放電用電極4に供給する
ことにより、放電用電極4から異なる極性のイオンつま
り正と負のイオンを交互に発生する。
を採用してもよいが、耐摩耗性に優れている点でシリコ
ンを採用するのが好ましい。
ランス5、6の一次側コイルに接続された自励発振回路
7と、二次コイルに接続された、例えば倍整流回路から
なる昇圧回路8を含む。高電圧生成回路2、3と放電用
電極4との間には保護抵抗9が設けられている。
ド(GND)プレート10が設けられ、このGNDプレ
ート10は、導体11を通じて、ワーク側グランドつま
りフレームグランドFGに接続され、導体11には、第
1、第2の抵抗R1、R2が直列に設けられている。詳
しくは、第1の抵抗R1がGNDプレート10側に設け
られ、第2の抵抗R2がフレームグランドFG側に設け
られている。そして、この第1の抵抗R1と第2の抵抗
R2との間と、正負のトランス5、6の二次側コイルの
接地側端とが導体12によって接続されている。
の電流I1は第1の抵抗R1の電位差V1によって間接
的に検知することができる。また、ワーク側のフレーム
グランドFGに到達した正と負のイオンの量の差は、第
2の抵抗R2を通る電流I2つまり第2の抵抗R2の電
位差V2によって間接的に検知することができる。
によって放電用電極4による放電の程度、つまり放電用
電極4が生成するイオンの量を検知することができ、こ
れにより放電用電極4の性能低下又は効率低下などを把
握することができるだけでなく、放電用電極4が生成す
る正負のイオン生成量のバランスを知ることができる。
他方、第2の抵抗R2の電位差V2によってワーク近傍
でのイオンバランスを知ることができる。
オン電流検知回路14で検知して、この検知データをC
PU15に入力し、電位差V1が極端に小さい又は経時
的に小さくなって、例えばしきい値よりも小さくなった
ら、放電異常ということで、アラーム手段又は表示手段
16で作業者に知らせるようにすればよい。この種の放
電異常としては、放電用電極4にゴミが堆積した場合を
挙げることができる。
2をイオン電流検知回路14で検知して、この検知デー
タをCPU15に入力し、ワーク近傍でのイオンバラン
スを保つことができるように放電用電極4への正及び/
又は負の供給電圧を変化させる又はパルス幅を変化させ
るようにすればよい。これに併せて、イオンバランスが
保持されていないという事実をアラーム手段又は表示手
段16を通じて作業者に知らせるようにしてもよい。
1及び/又は第2の抵抗R2の電位差V2が極端に大き
いときには、これを異常放電電流検知回路17で検知し
てCPU15に入力し、例えば、放電用電極4とGND
プレート10との間や放電用電極4とワークとの間に短
絡が生じて異常放電が生成したということで、アラーム
手段又は表示手段16によって、非常灯を点灯させたり
警報音を鳴らすなどの警報をユーザ又は作業者に発する
ようにすればよい。
検知回路14で検知することで、次のことを監視するこ
とができる。図2の(イ)は、第1の抵抗R1の電位差
V1つまり放電用電極4とGNDプレート10との間の
電流I1の変化をモニタしたものである。図2の(イ)
において、矢印Bで示す部分は誘導成分である。
示すポイントの電流値をI1としてA/D変換して取り
込み、電流値I1を経時的に追跡することで図2の
(ロ)で示すように電流値I1の減少が大きくなってと
きには、放電用電極4の汚染又は汚れが進行したとし
て、後に説明するように表示LED16にその旨の表示
を行うことができる。
電流値I1又はI2とを対比することでイオン生成量の
イオンバランスを知ることができる。正側の電流値I1
又はI2と負側の電流値I1又はI2との差があるとき
には、正側高電圧生成回路2及び/又は負側高電圧生成
回路3に対してCPU15からイオン生成量のイオンバ
ランスを保つようにフィードバック制御信号が出力され
る。
回路2、3に供給される基本的な制御信号を示す。この
基本的な制御は、ワーク近傍のイオンバランス及び放電
用電極4の周りのイオンバランスがゼロのとき、つまり
検知されたプラスイオンとマイナスイオンとが均衡した
状態にあると検出されたときの制御である。
電圧発生回路2と、マイナス側の高電圧発生回路3には
交互にパルス信号20、21が供給される。正負の高電
圧発生回路2、3は、このパルス信号20、21に応じ
て、交互に正の電圧又は負の電圧を発生し、これを放電
用電極4に供給する。したがって、図3(イ)は、実質
的に、放電用電極4に印加する電圧の制御を図示するも
のであるということができる。
説明すると、正のパルス信号20と、次の負のパルス信
号21との間に休止期間つまりインターバル期間Tiが
設けられ、また、正のパルス信号20が終わった直後お
よび負のパルス信号が終わった直後に逆パルス22、2
3が高電圧発生回路2、3に供給される。
駆動する正のパルス信号20が終わった直後に、逆パル
ス信号つまり負のパルス信号22が、マイナス側の高電
圧発生回路3に供給される。この逆パルス信号22は極
めて僅かな期間で終わり、その後インターバル期間Ti
を経た後に、マイナス側の高電圧発生回路3を駆動する
負のパルス信号21が供給される。
のパルス信号20によって放電用電極4並びにプラス側
の高電圧発生回路2に残留する電荷(電圧)を略中和状
態にするのに必要な期間を実験的に求め、それに基づい
て発生期間を決定する。また、ここで言う略中和状態と
は、放電用電極4からイオンを発生しない状態を意味
し、具体的には放電用電極4が±3kV以内の帯電状態
にあることを意味している。また、この逆パルス信号2
2の発生期間は、プラス側の高電圧発生回路2に残留す
る電荷(電圧)を略中和状態とするために必要な電圧の
みがマイナス側の高電圧発生回路3によって生成される
ため、放電用電極4からのイオン放電は行われない。
駆動するパルス信号21の供給が終わると、その直後に
逆パルス信号つまり正のパルス信号22が、プラス側の
高電圧発生回路2に供給される。この逆パルス信号23
は極めて僅かな期間で終わり、その後インターバル期間
Tiを経た後に、次のサイクルが始まる。ここでの逆パ
ルス信号23も、上述した逆パルス信号22と同様の考
え方に基づいて、その発生期間が設定され、具体的に
は、逆パルス信号22と同一の発生期間が設定される。
圧値で説明すると、放電用電極4には、正の高電圧が供
給されて放電する(プラスイオンの生成)。この正の高
電圧の印加が完了すると、その直後つまり正の電圧の印
加の完了と同期して逆電圧つまり負の高電圧をマイナス
側の高電圧発生回路3にて上述した期間生成し、放電用
電極4を略中和状態にする。
バル期間Tiとなる。このインターバル期間Tiは、放電
用電極4の電荷が略中和状態を維持して、イオンの放電
は行われず、実質的に、放電用電極4の休止期間とな
る。
ると、放電用電極4に負の高電圧が印加されて放電する
(マイナスイオンの生成)。この負の高電圧の印加が完
了すると、その直後に逆電圧つまり正の高電圧が僅かな
期間だけ供給される。この逆電圧の印加が完了すると、
インターバル期間Tiつまり放電用電極4の休止期間と
なり、このインターバル期間Tiが終わると、次のサイ
クルが始まる。
記基本制御では、放電用電極4を放電させてプラスイオ
ンとマイナスイオンとを交互に生成するための正又は負
の高電圧を印加する期間(T0)は同じである。したが
って、理論的には、プラスイオンの生成量とマイナスイ
オンの生成量は等しい。
示す。図4は、プラスイオンの生成量とマイナスイオン
の生成量とが等しいと判断されたときに、プラス側の高
電圧発生回路2と、マイナス側の高電圧発生回路3とに
供給されるパルス信号20、21を示す。
印加方式によれば、放電用電極4に対して正又は負の高
電圧が交互に且つ連続的に供給されていた。これに対し
て、本発明に従う高電圧印加方式は、正の高電圧を印加
し次に負の高電圧を印加する間及び負の高電圧を印加し
次に正の高電圧を印加する間に、放電用電極4に対して
全く電圧を印加しないインターバル期間Tiを設けてい
る点に特徴を有する。
は、図3(イ)に図示のように、プラスイオンを生成す
るために正の高電圧を印加した直後に、僅かな期間にお
いて、放電用電極4並びにプラス側の高電圧発生回路2
に残留する電荷(電圧)を略中和状態とするために必要
な逆電圧(負の電圧)をマイナス側の高電圧発生回路3
にて生成し、同様に、マイナスイオンを生成するために
負の高電圧を印加した後に、僅かな期間において、放電
用電極4並びにマイナス側の高電圧発生回路3に残留す
る電荷(電圧)を略中和状態とするために必要な逆電圧
(正の電圧)をプラス側の高電圧発生回路2にて生成す
るようにした点にある。換言すれば、本発明に従う高電
圧印加方式にあっては、イオンを発生した放電用電極4
から、その発生イオンの逆性イオンを発生することなし
に、インターバル期間Tiに入る前に、このインターバ
ルに先だって起動した高電圧発生回路並びに放電用電極
4を略中和状態とすることを特徴とする。
ル期間Tiに先立ち起動した高電圧発生回路並びに放電
用電極4を略中和状態とすることに関し、比較のため、
インターバルに先だち起動した高電圧発生回路並びに放
電用電極4を略中和状態としない、言い換えれば高電圧
発生回路並びに放電用電極4が残留電荷を有する場合の
高電圧印加方式を図5を参照して説明する。すなわち、
図5(イ)に図示の高電圧印加方式によれば、CPUか
ら高電圧発生回路にプラス側のパルス信号20を供給し
てプラスイオンを発生した後、直ちにインターバル期間
Tiに入り、このインターバル期間Tiが終わると、次に
マイナス側のパルス信号21を供給してマイナスイオン
を発生し、このパルス信号21が終わると、直ちに次の
インターバル期間Tiに入る。
で実際に実験したところ、放電用電極4の汚れ防止に関
する効果は期待したものではなかった。その理由とし
て、次のことが考えられる。
間、CPUから高電圧発生回路に駆動信号がOFFされ
ているにしても、放電用電極4には電荷が残存し、この
残留電荷により放電用電極4は放電状態にある、と考え
られる。
電用電極4はプラスイオン又はマイナスイオンを生成し
続ける。この図5(ロ)は、放電用電極4にかかる電圧
の測定値を示す図である。
印加方式によったとしても、放電用電極4は連続的に放
電し続けることになり、放電用電極4の汚れ及び摩耗の
問題は残る。
明に従う高電圧印加方式によれば、正の高電圧の印加が
完了し、これに続くインターバル期間Tiに入る前に、
逆電圧つまり負の高電圧を、マイナス側の高電圧発生回
路3にて、プラス側の高電圧発生回路2並びに放電用電
極4を略中和状態とするのに必要な期間だけ生成する。
同様に、負の高電圧の印加が完了し、これに続くインタ
ーバル期間Tiに入る前に、逆電圧つまり正の高電圧
を、プラス側の高電圧発生回路2にて、マイナス側の高
電圧発生回路3並びに放電用電極4を略中和状態とする
のに必要な期間だけ生成する。
て、放電用電極4に在留する荷電が中和され、これによ
り、インターバル期間Tiでの放電を回避することがで
きる。
電用電極4は、プラスイオン又はマイナスイオンを生成
した後、インターバル期間Tiの間は放電することな
く、休止した状態になる。この図3(ロ)は、放電用電
極4にかかる電圧の測定値を示す図である。
によれば、放電用電極4を完全に休ませる期間を設定す
ることができるため、放電用電極4の汚れを防止し且つ
摩耗を低減することができ、イオン生成に関するイオン
バランスを長期に亘って維持することができ、したがっ
て、メンテナンスが必要となる期間を長期化することが
できる。このような効果は、実験により確認できただけ
でなく、極めて顕著な効果が得られた。
圧は、その絶対値が一定であればよく、放電を意図して
印加する正又は負の高電圧と同じ絶対値の電圧値に設定
すれば、制御が簡単になる。
原理を放電用電極4の周りのイオンバランス及びワーク
近傍のイオンバランスがゼロ、つまり、放電用電極4の
周りのプラスイオンとマイナスイオンの量が同じであり
且つワーク近傍のイオンバランスが均衡しているときを
例に説明したが、検出したイオンバランスがプラスイオ
ン側又はマイナスイオン側のいずれかに偏ったときに
は、これをゼロに戻す制御が行われる。この制御につい
て、図6〜図10を例に説明する。
ンスがゼロつまり均衡状態にあると検出されたときに制
御内容を示し、これは図3(イ)と同じである。イオン
バランスがゼロのときの、正のパルス信号20及び負の
パルス信号21の出力期間つまりプラスイオン発生期間
及びマイナスイオン発生期間を共にT0で示し、休止期
間つまりインターバル期間をTiで示す。
バランスがマイナス側に偏っていると検出されたときの
制御内容を示す。この制御は、正負の高電圧生成回路
2、3の単位時間の発生電圧が一定となるように制御さ
れていることを前提とする。
おけるプラスイオンの生成比率を増大させるために、正
のパルス信号20の期間つまりプラスイオン発生期間T
(+)をΔt(+)延長し、他のパラメータ、すなわち
インターバル期間Ti及び負のパルス信号21の期間つ
まりマイナスイオン発生期間T(−)は固定される。な
お、正のパルス信号20の延長期間Δt(+)は、イオ
ンバランスの偏倚量によって変化することは言うまでも
ない。
同一のものにおいて、ワーク近傍のイオンバランスがプ
ラス側に偏っていると検出されたときの制御内容を示
す。
おけるマイナスイオンの生成比率を増大させるために、
正のパルス信号20の期間T(+)を基本パルス発生期
間(T0)に対してΔt(+)減じるようにし、その他
のパラメータ、すなわちインターバル期間Ti及び負の
パルス期間T(−)は固定されている。これにより、相
対的に、一周期におけるマイナスイオンの生成比率が増
大することになる。
異なる第2の実施例としての制御内容を示すものであ
り、制御の前提として、制御の一周期の時間を一定とす
ると共に、一周期に存在する二つのインターバル期間T
iの長さを固定としたものである。
提条件のもと、ワーク近傍のイオンバランスがマイナス
側に偏っていると検出されたときの制御内容を示すもの
であり、一周期において、プラスイオン発生比率を増大
させるために、正のパルス信号20を、基本パルス発生
期間(T0)に対してΔtを付加することにより、期間
T(+)とし、負のパルス信号21を、基本パルス発生
期間(T0)に対してΔt減じることにより、期間T
(−)となるように制御している。
tと、負のパルス信号21の減少期間Δtとが同一の量
となっているので、一周期の期間Tcを常に一定に保つ
ことができる。
ンバランスがマイナス側に偏っていると検出されたとき
の制御内容を説明したが、ワーク近傍のイオンバランス
がプラス側に偏っていると検出された場合は、正のパル
ス信号20を、基本パルス発生期間(T0)に対してΔ
tを減じると共に、負のパルス信号21を、基本パルス
発生期間(T0)に対してΔtを付加することになる。
また、上述した正及び負の基本パルス期間(T0)に対
する増減分Δtは、ワーク近傍のイオンバランスの偏り
の程度に応じて変化させることはいうまでもない。
なる第3の実施例としての制御内容を示すものであり、
制御の前提として、制御の一周期の時間を一定とすると
共に、一方の極性のイオン発生期間、つまり実施例では
マイナスイオン発生期間T0並びに一周期に存在する二
つの逆パルス発生期間の長さを固定としたものである。
提条件の下で、ワーク近傍のイオンバランスがマイナス
側に偏っていると検出されたときの制御内容を示すもの
であり、一周期において、プラスイオン発生比率を増大
させるために、正のパルス信号20を基本パルス発生期
間T0に対してΔtを追加すると共に、この増加分Δt
の1/2ずつを、各インターバル期間Tiから減じるこ
とにより、Ti(−)並びにTi(+)となるように制御
している。
ンバランスがマイナス側に偏っていると検出されたとき
の制御内容を説明しているが、ワーク近傍のイオンバラ
ンスがプラス側に偏っていると検出された場合には、正
のパルス信号20を基本パルス発生期間T0に対してΔ
tを減じると共に、この減少分Δtの1/2ずつを、各
インターバル期間Tiに付加することになる。上述した
正及び負の基本パルス発生期間T0に対する増減分Δt
は、ワーク近傍のイオンバランスの偏りの程度に応じて
変化することは言うまでもない。また、上記実施例とは
逆に、プラスのイオン発生期間を固定とし、マイナスの
イオン発生期間とインターバル期間とを可変とするよう
にしてもよい。
度に応じてΔt(+)及びΔtiが増減されることにな
るが、過度にインターバル期間Tiを短縮するのは、イ
ンターバル期間Tiを設定した本来的な目的が害される
ことになることから、インターバル期間Tiの短縮量Δ
tiに一定の制限を設定しておくのがよい。
ス側に偏っていると検出されたときの制御内容を示す。
この制御は、プラスイオン発生期間T(+)及びマイナ
スイオン発生期間T(−)を固定し(T(+)=T0、
T(−)=T0)、また、インターバル期間Tcを固定
し、また、逆パルス22、23の絶対値及び期間も固定
する一方で、正のパルス信号20の絶対値を大きくし、
逆に、負のパルス信号21の絶対値を小さくするように
制御される。
度に応じてΔVが増減される。変形例として、負のパル
ス信号21の絶対値を固定し、正のパルス信号20の絶
対値だけを大きくするようにしてもよく、逆に、正のパ
ルス信号20の絶対値を固定し、負のパルス信号21の
絶対値だけを小さくするようにしてもよい。
する電圧の最大値に制限を加えるために、ΔVの値に一
定の制限を設定してもよい。
ック図である。
し、(ロ)は正及び負の検知値を時間を横軸にしてプロ
ットした図である。
ときの放電用電極の基本制御を説明するための図であ
る。
図である。
逆電圧を印加しない制御を説明するための図である。
本発明に従う放電用電極のフィードバック制御の一例を
説明するための図である。
発明に従う放電用電極のフィードバック制御の一例を説
明するための図である。
本発明に従う放電用電極のフィードバック制御の他の例
を説明するための図である。
本発明に従う放電用電極のフィードバック制御の別の例
を説明するための図である。
の、本発明に従う放電用電極のフィードバック制御の更
に別の例を説明するための図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 放電用電極に印加する電圧として正側の
高電圧生成回路と負側の高電圧生成回路とで交互に極性
の異なる高電圧を生成することにより前記放電用電極か
らプラスイオンとマイナスイオンを交互に発生させる除
電装置において、 前記放電用電極に正の電圧を印加して放電させる期間と
次に負の電圧を印加して放電させる期間との間及び負の
電圧を印加して放電させる期間と次に正の電圧を印加し
て放電させる期間に、夫々、前記放電用電極に電圧を印
加しないインターバル期間を設け、 前記正の電圧を印加してプラスイオンを生成した後、前
記インターバル期間に入る前に、前記放電用電極が略中
和状態となるように負の電圧を前記負側の高電圧発生回
路で生成し、 前記負の電圧を印加してマイナスイオンを生成した後、
前記インターバル期間に入る前に、前記放電用電極が略
中和状態となるように正の電圧を前記正側の高電圧発生
回路で生成することを特徴とする除電装置。 - 【請求項2】 前記放電用電極の近傍にGNDプレート
を有し、該GNDプレートと前記放電用電極との間に流
れる電流を検出する放電用電極側イオンバランス検出手
段と、 前記イオンバランス検出手段からの信号を受け、前記放
電用電極の周りのイオンバランスを維持するように前記
正側及び/又は前記負側の高電圧生成回路をフィードバ
ック制御する制御手段とを更に有することを特徴とする
請求項1の除電装置。 - 【請求項3】 ワーク近傍のイオンバランスを検出する
ワーク側イオンバランス検出手段と、 該ワーク側イオンバランス検出手段からの信号を受け、
前記ワーク近傍のイオンバランスを維持するように前記
正側及び/又は前記負側の高電圧生成回路を制御するフ
ィードバック制御手段とを更に有することを特徴とする
請求項1又は2の除電装置。
Priority Applications (1)
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JP2001276144A JP4840955B2 (ja) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | 除電装置 |
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