JP2004063427A - 除電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正負のイオン生成量のバランスを調整できるものであって、かつ、小型化を図ることができる除電装置を提供する。
【解決手段】倍電圧整流回路６の出力端子６２とグランドラインとの間に、抵抗７１ａと可変電圧源７１ｂを備えるＮチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ７１ｃとの直列回路に抵抗７１ｄをＦＥＴ７１ｃに並列接続した放電回路７を設ける。そして、放電針２から所定間隔離れた位置に電極板８１を備えると共に、これに抵抗８２を接続し、イオン電流に応じて抵抗８２に発生した電圧（サンプリング電圧Ｖｓ）が制御回路８３に出力する。制御回路８３はサンプリング電圧Ｖｓをサンプリングしつつ、この電圧と内部に設定されている基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、この基準電圧Ｖｒｅｆとの差に応じた制御信号をＦＥＴ７１ｃのゲート電圧を供給する可変電圧源７１ｂに出力する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、除電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の直流方式の除電装置においては、交流電源と昇圧トランスとからなる２つの電源回路が設けられ、それぞれの電源回路のトランスに接続された高電圧発生回路からの高電圧を２つの放電電極にそれぞれ印加することによりコロナ放電を起こして正負のイオンを生成するという構成が知られている。
【０００３】
ところで、それぞれの放電電極から生成される正負のイオン量は放電電極周囲の温度や被除電対象物までの距離等の条件により、同一の電圧を印加した場合であっても微妙に差が生じる。正負のイオン生成量に差が生じると、例えば、被除電対象物が正負どちらかに帯電するおそれがあり、除電装置としての効果が薄れてしまうから、生成される正負のイオン量が均等になるようにイオンバランスを調整することが望ましい。
【０００４】
そこで、上記従来の除電装置では、一方の電源回路の交流電源をその出力電圧値を一定とする固定交流電源とすると共に、他方の電源回路の交流電源をその出力電圧値を増減可能な可変交流電源としており、イオンバランスが崩れたときには、正負のイオン生成量が均等となるように、可変交流電源の出力電圧値を加減する構成とされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成では、固定交流電源と可変交流電源との２種の交流電源を設けなければならないから、除電装置が大型化するという欠点がある。また、このように２種の交流電源を設けた構成では、交流電源の出力電圧を昇圧する場合には、個別にトランスが必要となり、一層大型化してしまうという欠点もある。
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、正負イオンのイオンバランスを調整できるものであって、かつ、小型化が可能な除電装置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】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、交流電源に接続されて共通ラインとの間に正極性の直流高電圧と負極性の直流高電圧とをを発生する２つの高電圧発生回路が備えられ、各高電圧発生回路の出力端子と前記共通ラインとの間に接続された放電電極間で放電させて正負のイオンを発生させることで被対象物の除電を行う除電装置において、前記各高電圧発生回路は共通の交流電源に接続され、少なくともどちらか一方の前記高電圧発生回路にはその高電圧発生回路の直流出力電圧を調整する電圧調整手段が設けられているところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記高電圧発生回路は前記出力端子と前記共通ラインとの間にコンデンサを備えているものであって、前記電圧調整手段は、前記コンデンサと一方の出力端子間に接続され、互いに直列接続される抵抗素子及びＭＯＳＦＥＴからなる放電回路と、前記放電電極のイオン発生量に基づいて前記ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を制御する制御回路とからなるところに特徴を有する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記電圧調整手段は、前記出力端子間に接続され、互いに直列接続される抵抗素子及びＭＯＳＦＥＴからなる分圧回路と、前記放電電極のイオン発生量に基づいて前記ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を制御する制御回路とからなり、前記放電電極は前記ＭＯＳＦＥＴと前記抵抗との共通接続点に接続されてなるところに特徴を有する。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、高電圧発生回路を共通の交流電源に接続すると共に、少なくとも一方の高電圧発生回路にその直流電圧を調整する電圧調整手段を設ける構成としているから、イオンバランスを調整可能としつつ、交流電源を１つとすることができ、もって、小型化を図ることができる。しかも、トランスにより交流電源の出力電圧を昇圧したいときには、トランスを１つ設けるだけで良いから、従来の除電装置に比べて一層小型化することができる。
【００１１】
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を制御によりその抵抗値を変化させており、これによって、コンデンサに流入する充電電流を変化させて、その充電電圧を制御している。
本発明では、ＭＯＳＦＥＴにより、放電回路に流れる電流を変化させているのであるが、このＭＯＳＦＥＴは非飽和領域においては、ゲート電圧とドレイン電流とが比例の関係にあるから、所定のドレイン電流に制御する際のゲート電圧の調整が容易に行なえるという利点がある。
【００１２】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、請求項２の発明の効果に加え、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧の制御によりこの抵抗値を変化させて、抵抗素子の分担電圧を制御することにより、放電電極の印加電圧を高精度に制御することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
本発明に係る除電装置の第１実施形態を図１を参照して説明する。本実施形態の除電装置は直流方式のもので、正負のイオンをそれぞれ発生する放電針１，２を備えている。
【００１４】
商用の交流電源３にはトランス４が接続されており、その二次側には第１のコンデンサ５１（以下、コンデンサ５１と称する）と第２のコンデンサ５２（以下、コンデンサ５２と称する）とを備えたコッククロフト型の倍電圧整流回路５，６（請求項に記載の「高電圧発生回路」に相当）と、同じく第１及び第２のコンデンサ６１，６２を備えた倍電圧整流回路６とが共通に接続されている。このうち、コンデンサ５２はその負極側が出力端子５３に接続されており、コンデンサ６２はその正極側が出力端子６３に接続されている。そして、出力端子５３，６３には放電針１，２が接続されている。また、それぞれの倍電圧整流回路５，６の他方の出力端子（図示せず）はグランドラインＧＮＤ（請求項に記載の「共通ライン」に相当）に接続されている。
【００１５】
このうち、倍電圧整流回路６の出力端子６３とグランドラインとの間には、抵抗７１ａと可変電圧源７１ｂを備えるＮチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ７１ｃ（以下、ＦＥＴ７１ｃと称する）との直列回路に抵抗７１ｄをＦＥＴ７１ｃに並列接続した放電回路７が設けられている。これは、可変電圧源７１ｂによりＦＥＴ７１ｃのゲート電圧を変化させてその抵抗値を変えることにより、放電回路７に流れるコンデンサ６２の充電電流を調整するようになっている。尚、ＦＥＴ７１ｃは非飽和領域で動作させるようになっている。
【００１６】
さて、放電針２から所定間隔離れた位置には電極板８１が備えられると共に、これに抵抗８２が接続されており、イオン電流に応じて抵抗８２に発生した電圧（サンプリング電圧Ｖｓ）が制御回路８３に出力される。
【００１７】
制御回路８３は所定周期で抵抗８２に発生した電圧（サンプリング電圧Ｖｓ）をサンプリングしつつ、この電圧と内部に設定されている基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、この基準電圧Ｖｒｅｆ（放電針２からのイオン生成量が放電針１からのイオン生成量と同量であるときのサンプリング電圧Ｖｓ）との差に応じた制御信号を可変電圧源７１ｂに出力する。これにより、放電回路７、電極板８１、抵抗８２、制御回路８３により請求項に記載の電圧調整手段を構成している。
【００１８】
以下、上記構成に係る除電装置の作用について説明する。
交流電源３からの電圧はトランス４にて昇圧され、さらに倍電圧整流回路５，６のコンデンサ５２，６２を充電することにより直流高電圧が生成され、この出力電圧が放電針１，２に印加される。これにより、放電針１，２でコロナ放電が起こり、放電針１からは負のイオンが、放電針２からは正のイオンが生成される。
【００１９】
このとき、例えば正のイオン生成量が負のイオン生成量よりも多くなることにより、サンプリング電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなると、制御回路８３は可変電圧源７１ｂの電圧を引き上げるように制御して、ＦＥＴ７１ｃのゲート電圧を上昇させることによりその抵抗値を下げる。すると、コンデンサ６２への充電電流が放電回路７に流れることにより、コンデンサ６２の充電電圧が低下して、倍電圧整流回路６の出力電圧が所定電圧に近づく。
また、正のイオン生成量が負のイオン生成量よりも少なくなることにより、サンプリング電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、制御回路８３は可変電圧源８４の電圧を引き下げるように制御して、ＦＥＴ７１ｃのゲート電圧を低下させることによりその抵抗値を上げる。すると、放電回路７に流れるコンデンサ６２の充電電流が規制されることにより、コンデンサ６２の充電電圧が上昇して、倍電圧整流回路６の出力電圧が所定電圧に近づく。このようにすることで、放電針１，２から生成される正負イオンのイオンバランスが保たれる。
【００２０】
本実施形態の除電装置によれば、倍電圧整流回路６の出力電圧を制御しつつ、２つの倍電圧整流回路５，６を共通のトランス４に接続した構成としているから、除電装置の小型化を図りつつ、イオンバランスの調整を行なうことが可能となる。
また、本実施形態では、ＦＥＴ７１ｃの抵抗値を変えることにより、放電回路７に流れる電流を変化させているのであるが、このＦＥＴ７１ｃは非飽和領域においては、ゲート電圧と抵抗値とが比例の関係にある。従って、所定の抵抗値に設定する際のゲート電圧の調整が容易に行なえるという利点がある。
【００２１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図２を参照して説明する。尚、第１実施形態と同一の部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
本実施形態では、倍電圧整流回路６の出力端子６３とグランドラインＧＮＤとの間に抵抗９１ａと可変電圧源９１ｂを備えるＦＥＴ９１ｃとの直列回路と、このＦＥＴ９１ｃに並列接続される抵抗９１ｄとからなる分圧回路９が設けられており、抵抗９１ａとＦＥＴ９１ｃの共通接続点に放電針２が接続されているところが第１実施形態と異なっている。
【００２２】
また、制御回路８３はサンプリング電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い場合には、可変電圧源９１ｂの電圧を引き下げるように制御し、逆にサンプリング電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い場合には、可変電圧源９１ｂの電圧を引き上げるように制御する。
【００２３】
以下、本実施形態の作用について説明する。
交流電源３からの電圧はトランス４にて昇圧され、さらに倍電圧整流回路５，６のコンデンサ５２，６２を充電することにより直流高電圧が出力される。放電針１には倍電圧整流回路５の出力電圧が印加されると共に、放電針２には、抵抗９１ｄの分担電圧に相当する電圧が印加される。これにより、放電針１，２でコロナ放電が起こり、放電針１からは負のイオンが、放電針２からは正のイオンが生成される。
【００２４】
例えば、正のイオン生成量が負のイオン生成量よりも多くなることにより、サンプリング電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなると、制御回路８３は可変電圧源９１ｂの電圧を引き下げるように制御して、ＦＥＴ９１ｃのゲート電圧を低下させることによりその抵抗値を上げる。すると、抵抗９１ａの分担電圧が低下して、放電針２の印加電圧が所定の電圧に近づく。
また、正のイオン生成量が負のイオン生成量よりも少なくなることにより、減少してサンプリング電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、制御回路８３は可変電圧源８４の電圧を引き上げるように制御して、ＦＥＴ９１ｂのゲート電圧を上昇させることによりその抵抗値を下げる。すると、抵抗９１ａの分担電圧が上昇して、、放電針２の印加電圧が所定の電圧に近づく。
【００２５】
以上、本実施形態の除電装置によれば、放電針２に印加される抵抗９１ａの分担電圧を変化させるように制御しているから、放電針２への印加電圧を高精度に制御することができる。
【００２６】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態を図３を参照して説明する。尚、上記実施形態と同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
本実施形態では倍電圧整流回路５，６のコンデンサが３段に構成されており、１段目（図面左側）にあるコンデンサ５１，６１を除く他の（２段目、３段目にある）コンデンサ５１，５２，６１，６２の充電電圧を出力電圧として取り出しているところと、放電回路７が２段目にある第２のコンデンサ６２の正極側に接続されているところが第１実施形態と異なっている。
【００２７】
本実施形態では、例えば正のイオン生成量が負のイオン生成量よりも多くなることにより、サンプリング電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなると、制御回路８３は可変電圧源７１ｂの電圧を引き上げるように制御して、ＦＥＴ７１ｃのゲート電圧を上昇させることによりその抵抗値を下げる。すると、コンデンサ６２への充電電流が放電回路７に流れることにより、コンデンサ６２の充電電圧が低下する。この後、２段目及び３段目のコンデンサ６１，６２は全て、このコンデンサ６２の充電電圧と同一の充電電圧にまで低下し、倍電圧整流回路６の出力電圧が所定電圧に近づく。
また、正のイオン生成量が負のイオン生成量よりも少なくなることにより、サンプリング電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、制御回路８３は可変電圧源８４の電圧を引き下げるように制御して、ＦＥＴ７１ｃのゲート電圧を低下させることによりその抵抗値を上げる。すると、放電回路７に流れるコンデンサ６２の充電電流が規制されることにより、コンデンサ６２の充電電圧が上昇する。この後、２段目及び３段目のコンデンサ６１，６２は全て、このコンデンサ６２の充電電圧と同一の充電電圧にまで上昇し、倍電圧整流回路の出力電圧が所定電圧に近づく。
【００２８】
ここで、倍電圧整流回路６の出力電圧の変動幅を小さくしたいときには、電圧調整回路７を後段側のコンデンサ６１，６２に接続すれば良い。例えば、最後段にあるコンデンサ６２に接続すれば、このコンデンサ６２の充電電圧のみが制御され、他のコンデンサ６１，６２の充電電圧は、常に、最前段にあるコンデンサ６１の充電電圧の２倍の電圧に充電される。
【００２９】
このように、本実施形態では、前段側のコンデンサ６１，６２の充電電圧を変化させることにより、後段側のコンデンサ６１，６２の充電電圧も変化させられるから、出力電圧の変動幅を変えたい場合には好適である。
【００３０】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、倍電圧整流回路６に放電回路７、電極板８１、抵抗８２及び制御回路８３を設けた構成を示したが、双方の倍電圧整流回路５，６にこれらを設け、それぞれの出力電圧を制御する構成としても良い。
（２）また、放電針１に対応する電極板８１と抵抗８２とを設け、この抵抗に発生する電圧を制御回路８３の基準電圧ＶｒｅｆとしてＦＥＴ７１ｃのゲート電圧を制御する構成としても良い。
【００３１】
（３）また、上記実施形態ではＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ７１ｃを用いた構成を示したが、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴを用いた構成としても良い。
【００３２】
（４）また、上記実施形態では、コンデンサ６２の正極側に放電回路７あるいは分圧回路を接続した構成を示したが、負極側にこれらを接続する構成としても良い。
【００３３】
（５）上記実施形態では、トランス４の一次側に商用の交流電源３を接続した例を示したが、これに限らず、例えば、直流電源とスイッチング用のトランジスタとの直列回路をトランス４の一次巻線に接続し、トランジスタのスイッチング動作によってトランス４の二次側に交流電圧を生成する構成としても良い。この場合、直流電源、トランジスタ及びトランスが交流電源を構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る除電装置の電気的構成を示す回路図
【図２】第２実施形態に係る除電装置の電気的構成を示す回路図
【図３】第３実施形態に係る除電装置の電気的構成を示す回路図
【符号の説明】
１，２…放電針
４…トランス
５，６…倍電圧整流回路（高電圧発生回路）
５１，５２，６１，６２…コンデンサ
７１ａ，７１ｄ，８２…抵抗
７１ｂ…可変電圧源
７１ｃ…ＦＥＴ
８１…電極板
８３…制御回路

Claims (3)

1. 交流電源に接続されて共通ラインとの間に正極性の直流高電圧と負極性の直流高電圧とを発生する２つの高電圧発生回路が備えられ、各高電圧発生回路の出力端子と前記共通ラインとの間に接続された放電電極間で放電させて正負のイオンを発生させることで被対象物の除電を行う除電装置において、前記各高電圧発生回路は共通の交流電源に接続され、少なくともどちらか一方の前記高電圧発生回路にはその高電圧発生回路の直流出力電圧を調整する電圧調整手段が設けられていることを特徴とする除電装置。
2. 前記高電圧発生回路は前記出力端子と前記共通ラインとの間にコンデンサを備えているものであって、
   前記電圧調整手段は、
   前記コンデンサと一方の出力端子間に接続され、互いに直列接続される抵抗素子及びＭＯＳＦＥＴからなる放電回路と、
   前記放電電極のイオン発生量に基づいて前記ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を制御する制御回路とからなることを特徴とする請求項１に記載の除電装置。
3. 前記電圧調整手段は、
   前記出力端子間に接続され、互いに直列接続される抵抗素子及びＭＯＳＦＥＴからなる分圧回路と、
   前記放電電極のイオン発生量に基づいて前記ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を制御する制御回路とからなり、
   前記放電電極は前記ＭＯＳＦＥＴと前記抵抗との共通接続点に接続されてなることを特徴とする請求項１に記載の除電装置。

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