JP2005216763A - Ionization airflow generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば除電装置、イオン化装置等として使用されるイオン化気流発生装置に関する。 The present invention relates to an ionized airflow generator used as, for example, a static eliminator or an ionizer.
プラスチック等の絶縁体(誘電体)の表面に滞留する静電気は、人体に対してしばしば不快感を与えるのみならず、ほこりの吸着、放電による火災の発生、印刷、塗布、真空蒸着、スパッタリング等の表面処理における表面処理むら、写真フィルムの感光ムラ等の、生活環境ならびに工業プロセスにおける多大な障害の原因となっており、その除去、すなわち除電の必要性には大なるものがある。 Static electricity that accumulates on the surface of insulators (dielectrics) such as plastic often causes discomfort to the human body, as well as dust adsorption, fire occurrence due to discharge, printing, coating, vacuum deposition, sputtering, etc. It is a cause of great obstacles in the living environment and industrial processes, such as unevenness in surface treatment and unevenness of photographic film, and there is a great need for removal, that is, neutralization.
従来、最も広く使用されている除電装置は、針状電極を用いたコロナ放電方式であるが、この方式にはコロナ放電の継続により、針状電極の先端が摩耗し、1万時間程度まで使用を継続すると、処理能力が急速に低下するという基本的な問題点がある。このような針状電極を用いるコロナ放電方式除電装置における電極の摩耗という問題を緩和すべく、ワイヤー電極を用いる除電装置も提案されてはいるが、ワイヤー電極の場合、接地近傍では、針状電極程には電界の集中が起らず、高電界の形成が困難のため効率的なコロナ放電を実現し難いという難点がある。
本発明の主要な目的は、従来のコロナ放電式除電装置の寿命、効率上の問題点について改善した除電装置としても好適に用いられるコロナ放電式イオン化気流発生装置を提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a corona discharge type ionized airflow generator that can be suitably used as a static elimination device that has improved the life and efficiency problems of a conventional corona discharge type static elimination device.
すなわち、本発明は、誘電体管と、該誘電体管中に挿入された内側電極と、該誘電体管に近接し且つ該誘電体管を包囲するように配設された細線導体と、該誘電体管および細線導体を包囲するように配設された外筒と、該誘電体管と外筒の間隙への気体の導入口と、気体の外部への排出口とを有し;前記内側電極と細線導体間に電圧を印加することにより、細線導体と誘電体管を介して内側電極との間で誘電体バリア放電を起し、発生したイオンを同伴する気流を外部へ放出するように構成したことを特徴とするイオン化気流発生装置を提供するものである。 That is, the present invention includes a dielectric tube, an inner electrode inserted in the dielectric tube, a thin wire conductor disposed so as to be adjacent to and surround the dielectric tube, An outer cylinder disposed so as to surround the dielectric tube and the thin wire conductor, a gas inlet to a gap between the dielectric tube and the outer cylinder, and a gas outlet to the outside; By applying a voltage between the electrode and the thin wire conductor, a dielectric barrier discharge is caused between the thin wire conductor and the inner electrode via the dielectric tube, and an air flow accompanied by the generated ions is released to the outside. It is an object of the present invention to provide an ionized airflow generator characterized by being configured.
好ましくは、前記外筒が、導体金属からなる外筒電極を構成し、前記細線導体と電気的に接触するように配設されることにより、前記内側電極と外筒電極間に電圧を印加して該外筒電極を介して細線導体に給電し、細線導体と誘電体管を介して内側電極との間で誘電体バリア放電を起すように構成される。また、好ましくは前記細線導体は金属細線(ワイヤ)であり、誘電体管の外周に適宜の間隔でコイル状に巻き付けられる。また、前記外筒ないし外筒電極には、その長手方向に沿ってスリット状または複数の気体排出口が設けられる。 Preferably, the outer cylinder constitutes an outer cylinder electrode made of a conductive metal, and is disposed so as to be in electrical contact with the thin wire conductor, thereby applying a voltage between the inner electrode and the outer cylinder electrode. Thus, power is supplied to the fine wire conductor via the outer cylindrical electrode, and a dielectric barrier discharge is generated between the fine wire conductor and the inner electrode via the dielectric tube. Preferably, the fine wire conductor is a metal fine wire (wire), and is wound around the outer periphery of the dielectric tube in a coil shape at an appropriate interval. The outer cylinder or the outer cylinder electrode is provided with a slit shape or a plurality of gas outlets along the longitudinal direction thereof.
本発明のイオン化気流発生装置においては、誘電体を介して内側電極の対向電極として作用する細線導体(金属細線)が誘電体に極めて近接して配設されるため、内側電極との間に安定的な高電界の発生が可能である。このため、低電流の誘電体バリア放電(すなわち、一対の電極の少なくとも一方を覆う誘電体表面で起こる気体放電(バリア放電);非特許文献1)による安定なコロナ放電が可能になり、そこを接触通過する気流の効率的なイオン化が可能になる。 In the ionized airflow generator of the present invention, the thin wire conductor (metal thin wire) that acts as the counter electrode of the inner electrode through the dielectric is disposed very close to the dielectric, so that it is stable between the inner electrode and the inner electrode. It is possible to generate a high electric field. For this reason, a stable corona discharge by a low-current dielectric barrier discharge (that is, a gas discharge (barrier discharge) that occurs on the surface of the dielectric covering at least one of the pair of electrodes; Non-Patent Document 1) becomes possible. Efficient ionization of the airflow passing through the contact becomes possible.
以下、本発明のイオン化気流発生装置を実施例に基づいて、より具体的に説明する。 Hereinafter, the ionized airflow generator of the present invention will be described more specifically based on examples.
(実施例1)
図1は、除電装置として構成された本発明の一実施例に係る管状イオン化気流発生装置の長手方向一部切欠模式断面図であり、図2は図1のII−II線矢視方向模式断面図である。
(Example 1)
FIG. 1 is a partially cutaway schematic cross-sectional view in the longitudinal direction of a tubular ionized airflow generator according to an embodiment of the present invention configured as a static eliminator, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in the direction of arrows II-II in FIG. FIG.
図1および2を参照して、この例のイオン化気流発生装置は、一端を封じた誘電体管1(例えば石英ガラス管(外径:5mmφ、厚さ:1.0mm、長さ:約300mm))と、該誘電体管1に挿入された内側電極2(シリコーン樹脂被覆電線の被覆を除いたものであり、0.2mmの銅芯線26本の撚り線で外径は約1.6mm)と、前記誘電体管1を包囲する外筒としての外筒電極3(真鍮製細管(外径:約8mmφ、厚さ:約0.5mm))と、該誘電体管1と外筒電極3との間に誘電体管1の周囲に巻き回され外筒電極3に接触するように配置された細線導体としてのコイル状ワイヤ電極4(0.2mmφのタングステン線ないしSUS線)とを有する。更に外筒電極3の誘電体管1の封じられた一端の側の一端は気体導入口として機能する開口5を有し、外筒電極3の長手方向の図示下側部には一列に適宜の間隔(例えば約10mm)で複数の気体排出口4(径約1.5mmφ)が設けられており、外筒電極3の開口5と逆側の基部は、誘電体管1および内側電極2の基部ならびに内側電極2の被覆2aとともに樹脂モールド7により固定されている。また、内側電極2および外筒電極3には、スイッチ9を介して交流電源8(例えば家庭用電源から昇圧して9kV、60Hzの電圧を供給するもの)が結線され、交流電圧が印加可能とされている。また外筒電極3は、接地され、露出しても(もちろん、樹脂被覆等が適宜なされてもよい)、安全なように配慮されている。
Referring to FIGS. 1 and 2, an ionized airflow generator of this example includes a dielectric tube 1 (for example, a quartz glass tube (outer diameter: 5 mmφ, thickness: 1.0 mm, length: about 300 mm) sealed at one end. ) And the
操作の一例においては、上記例示の寸法を有する装置に対して、ロータリーポンプ((株)安永鉄工所製「DRB−35」;図示せず)を用いて開口5から圧縮空気(約0.15kg/cm2・G)を約25〜30リットル/分の割合で導入し、電源8から交流電圧を印加して、交流の半サイクル毎に正負の符号の交番するイオンを同伴する空気流を孔6から排出させた。そして、このイオン化空気流を、予め綿布で摩擦して約−2〜−3kV(SIMCO社製「FMX−002型」静電気測定器により測定)に帯電させ、図1の装置の下部から約10mm離して置いた約50mm×100mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに瞬間的に(1秒未満)吹き付けたところ、表面電位はほぼ零Vとなり、実質的に完全に除電された。
In an example of operation, compressed air (about 0.15 kg) from the opening 5 using a rotary pump (“DRB-35” manufactured by Yasunaga Iron Works Co., Ltd .; not shown) for the apparatus having the above-described exemplary dimensions. / Cm 2 · G) is introduced at a rate of about 25 to 30 liters / minute, an AC voltage is applied from the
(実施例2)
実施例1の装置を用い、但し、正負のバランスした完全AC電源8(9kV,60Hz)の代わりに、該AC電源8に加えて、これと直列に、2kVのDC電源(図示せず)を外筒電極3側が負極となるように接続して、DC重畳AC電圧を印加し、孔6から吹き出される負イオンに富むイオン化気流を排出させ、実質的に非帯電のPETフィルムに吹き付けた。その結果、処理されたPETフィルムには、約−100〜−200Vの表面電位が一様に観測された。
(Example 2)
The apparatus of Example 1 was used, except that a 2 kV DC power supply (not shown) was connected in series with the
(実施例3)
実施例2と同様に、但し2kVのDC電源を今度は極性を逆転して、外筒電極3側が正極となるようにAC電源8(9kV,60Hz)と直列に接続して、DC重畳AC電圧を印加し、孔6から吹き出される正イオンに富むイオン化気流を排出させ、実質的に非帯電のPETフィルムに吹き付けた。その結果、処理されたPETフィルムには、約+100〜+200Vの表面電位が一様に観測された。
(Example 3)
As in Example 2, except that a 2 kV DC power supply is now reversed in polarity and connected in series with an AC power supply 8 (9 kV, 60 Hz) so that the outer cylinder electrode 3 side is positive. Was applied, and the ionized air stream rich in positive ions blown out from the
(変形例)
上記実施例1〜3において、除電装置およびイオン化装置として機能する本発明のイオン化気流発生装置の特定的な実施例を示した。しかしながら、このような実施例は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲内で、多様な変形が可能である。特に、上記実施例で説明した各部の寸法は、処理対象によって大幅に変更可能であることならび材質も適宜変更可能であることは、当業者に自明と考えられる。
(Modification)
In the said Examples 1-3, the specific Example of the ionization airflow generator of this invention which functions as a static elimination apparatus and an ionization apparatus was shown. However, such an embodiment is merely an example, and various modifications are possible within the scope of the present invention. In particular, it is obvious to those skilled in the art that the dimensions of the respective parts described in the above embodiments can be changed greatly depending on the object to be processed, and the material can be changed as appropriate.
例えば上記実施例1に先立って、開口5からより少ない風量として、約8リットル/分の空気を送り込んだ場合に比べて、上記実施例1のように約25〜30リットル/分と増量したほうがより良い除電効果が確認されている。処理されるべき対象に応じて、更に大容量空気が送られ、また場合により装置の複数並列使用が必要になり得ることは、当然理解されよう。また上記実施例1では、家庭用電気を用いたため、交流電源8の周波数は60Hzと比較的低かったが、1〜10kHzあるいはそれ以上の高周波交流電圧を印加することにより、より高速の除電ならびにイオン化処理が可能になることは、当業者には自明のことである。また、電源8による印加電圧は、上記例の9kVに限らず、一般に
比較的安全に絶縁が確保できる1〜20kV程度の電圧が好適に用いられる。
For example, prior to the first embodiment, as compared with the case where about 8 liters / minute of air is sent as a smaller air volume from the opening 5, the amount is increased to about 25-30 liters / minute as in the first embodiment. A better static elimination effect has been confirmed. It will of course be understood that larger volumes of air can be delivered depending on the object to be treated, and possibly multiple parallel use of the device. Further, in the first embodiment, since household electricity was used, the frequency of the
更に本発明者の知見によれば、以下のような変形が可能である。 Furthermore, according to the knowledge of the present inventor, the following modifications are possible.
(1)上記の例においては、細線導体4と、内側電極2間に電圧を印加するに際して、金属製の外筒電極3を介して細線導体4に給電する構成としている。この構成は、装置の長手方向における細線導体4の抵抗による電圧の低下を防ぎ、一様な電圧分布(電位)を形成する上で好ましい態様であり、細線導体4自体の電気的連続性を要求しない(途中で切断してもよい)利点があるが、外筒3を介さずに、細線導体4に直接給電することもできる。この場合は、外筒3は樹脂製でもよい。またこの場合は、装置の長手方向の電圧低下を防ぐために、細線導体4は、コイル状電極というよりは、網状電極(あるいは螺旋巻き方向が互いに逆である2条のコイル状導体の重ね巻き)の方が好ましく、また長手方向の両端の少なくとも一方にはリング状の端子を設けて、細線導体4への給電を改善することが好ましい。
(1) In the above example, when a voltage is applied between the
(2)細線導体4と内側電極2との間に印加する電圧の種類は、直流あるいは交流パルス電圧であってもよい。
(2) The type of voltage applied between the
(3)細線導体4は、金属線に限らず、炭素線等、任意の導体の細線であり得る。
(3) The
また細線導体の外径は、高電界を確保するには細いほうが好ましく、上記の例では0.2mmとしたが、用途や設置場所における機械的郷土も考慮して、一般に0.1〜0.8mm程度の範囲から適宜選択可能である。 Further, the outer diameter of the thin wire conductor is preferably thinner in order to secure a high electric field. In the above example, the outer diameter is set to 0.2 mm. It can be appropriately selected from a range of about 8 mm.
(4)上記図1および図2の装置は、電源、細線導体等の詳細は図3((a)は図2相当、(b)は図1相当)のように集約できる。そして、イオン化気流の流量を増大するために、外側電極管3とは別途の気流配管3a(図4)を設けたり、該気流配管を拡径した気流配管3b(図5)を設けることができる。
(4) The apparatus shown in FIGS. 1 and 2 can be summarized as shown in FIG. 3 (FIG. 3 (a) is equivalent to FIG. 2, (b) is equivalent to FIG. 1). In order to increase the flow rate of the ionized airflow, an
(5)また装置内において、誘電体管1と外筒電極3との間での気体流通が確保される限りにおいて、気体の導入口5と排出口6の配置には多様な任意性がある。例えば、以下のような変形が可能である。
(5) In the apparatus, as long as the gas flow between the
(イ) 図1および2(従って図3)の態様においては、外筒電極管3の図示下側に一列にのみ、複数の小孔を間隔を置いて設けてあるが、小孔を外筒電極管の全周に亘って設けることもできる。これは、例えば、外筒電極管から周囲媒体(例えば空気あるいは絶縁性液体)に効率的にイオン化気流を分配するようなときには適している。また上記例で用いたような一列に配列した複数の小孔の代りに、外筒3の長手方向に沿って延長するスリット状の開口(たとえば上記実施例1において溝幅1.5mm、長さ250mmのもの)を設けることにより、却ってイオン化気流の流出状況が改善されて除電効果が向上することも確認されている。 (A) In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 (therefore, FIG. 3), a plurality of small holes are provided at intervals on the lower side of the outer tube electrode tube 3 in the figure. It can also be provided over the entire circumference of the electrode tube. This is suitable, for example, when the ionized air stream is efficiently distributed from the outer tube electrode tube to the surrounding medium (for example, air or insulating liquid). Further, instead of the plurality of small holes arranged in a line as used in the above example, a slit-like opening extending along the longitudinal direction of the outer cylinder 3 (for example, a groove width of 1.5 mm and a length in Example 1 above) On the other hand, it has also been confirmed that the flow of the ionized airflow is improved and the static elimination effect is improved.
(ロ) また図3(b)に対応して図6に示すように、外筒電極管3を包囲してジャケット管10を設け開口5aから気体を導入すれば、上記例では気体排出口6として作用した小孔が外筒電極管3内への気体導入口として作用し、上記例では気体導入口5として作用した開口が気体排出口6aとしてイオン化気体流の排出に用いられる。また、この気体導入口は、ジャケット管10(ならび口5aおよび5b)を設けずに、開口6aとは逆側の端部の樹脂モールド部7中に設けてもよい。この際、気体導入口はらせん孔として外側電極管中に旋回流を導入する構成とすることもできる。但し、この例のように外側電極管3の一端からイオン化気流を排出する構成では、気体のイオン化部(ワイヤ4と誘電体管1の間隙部)から気流排出口6aまでの距離が増大するために排出気流中のイオンは減少することとなるが、途中で発生したイオンが作動気体に有用な変化を与える(例えば空気を作動気体とする場合に、オゾン(O3)に富んだ空気流が発生する。これは非特許文献2の第14〜15頁に開示されるオゾナイザと類似の機能と解することもできる。)場合には、排出気流を有用に利用することができる。このように本発明の「イオン化気流発生装置」とは、装置内でイオン化気流が発生するが、装置から排出する気流中にはイオンが減少しているような装置(例えばオゾナイザ)をも包含するものである。例えばオゾナイザを構成する場合には、排出口6aから排出されたオゾンに富んだ空気流は、排液等のオゾン処理に好適に用いられる。
(B) Further, as shown in FIG. 6 corresponding to FIG. 3B, if the jacket tube 10 is provided so as to surround the outer tube electrode tube 3 and gas is introduced from the opening 5a, the
(6)上記においては、主として空気を作動気体として説明したが、作動気体としては、コロナ放電(誘電体バリア放電)によりイオン化可能な任意の気体が用いられる。 (6) In the above description, air is mainly used as the working gas. However, any gas that can be ionized by corona discharge (dielectric barrier discharge) is used as the working gas.
(7)上記実施例2の排出口6から排出された負イオンに富んだ空気流は、人体への環境衛生上好ましいとされ、従って実施例2の装置は負イオンの発生器としても使用できることはもちろんである。
(7) An air flow rich in negative ions discharged from the
(8)誘電体管1及び外筒3は真円状である必要はなく、特に外筒3の被処理物に対向する面が幅広ないし平面(結果として断面が馬蹄形状になる)とすることもイオン化気流の排出及びこれによる処理効率の向上のために好ましいこともある。
(8) The
(9)誘電体管1は、石英製に限らず一般にセラミック製誘電体製のものが用いられるが、強度の許す限り薄い方が高電界の発生には有利であり、用途に応じて、0.7mmあるいはそれ以下から、上限は3mm程度までの範囲から適宜選択し得る。
(9) The
(10)内側電極2は、上記例のより線に限らず、比較的太い導体単線も用いられる。内側電極2は、誘電体管1への挿入が可能な限りにおいてできるだけ誘電体管1に密着していることが好ましく、従って、誘電体管1の内側に蒸着された金属電極としても形成可能である。
(10) The
上述したように、本発明によれば、従来のコロナ放電式除電装置の寿命、効率上の問題点について改善した除電装置、更にはイオン化装置、オゾナイザとしても好適なイオン化気流発生装置が提供される。この装置は、上記実施例からも明らかなように、極めてコンパクトに構成可能であり、また外筒(電極)あるいは細線導体を接地することにより、高電圧を使用する場合でも極めて安全に取り扱い可能である。 As described above, according to the present invention, there is provided an ionization airflow generator that is improved as a lifetime and efficiency problem of a conventional corona discharge static eliminator, and that is also suitable as an ionizer and an ozonizer. . As is clear from the above embodiments, this device can be configured extremely compactly, and can be handled extremely safely even when using high voltages by grounding the outer cylinder (electrode) or thin wire conductor. is there.
1 誘電体(石英ガラス)管
2 内側電極(高電圧用シリコーンゴム被覆銅線)
2a 内側電極被覆
3 外筒(電極)
3a,3b 気体流動管
4 細線導体(コイル状ワイヤ電極)
5,5a,5b 気体導入口
6,6a 気体排出口
7 樹脂モールド
8 (交流)電源
9 スイッチ
1 Dielectric (quartz glass)
2a Inner electrode coating 3 Outer cylinder (electrode)
3a, 3b
5, 5a,
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