JP2006107778A - 除電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 リーク放電異常を検出することが可能な除電装置を提供する。
【解決手段】 固定金具８とグランドラインＧＮＤ（対向電極５及びホルダ４）との間に、その間の抵抗値を測定する抵抗値測定手段７３Ｂが接続されている。抵抗値測定手段７３Ｂは、開放空間３２内において、放電針２の針先２Ａの前方側及び後方側の間の絶縁抵抗値を測定するのである。抵抗値測定手段７３Ｂからの出力信号は、比較回路８４にてリーク放電検出用基準レベル（正常状態における出力信号レベル）と比較され、この比較結果によってリーク放電異常を検出するようにしている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、放電電極に電圧を印加してコロナ放電させることで正負の空気イオンを生成する除電装置に関する。

除電装置は、例えばイオン生成室内に配された放電電極と接地電極（対向電極）との間に一定振幅の交流高電圧を印加してコロナ放電させることで正負の空気イオンを交互に生成し、これら正負の空気イオンを帯電体に吹き付けて中和させるものである。

この種の除電装置においては、例えば放電電極に周囲空気中の埃等が付着したり、長期使用により放電電極の先端が磨耗したりすることによって、放電電極から生成されるイオン生成量が低下してしまい、十分な除電効果を得ることができない異常状態（除電不良）になることがある。そこで、従来では、接地電極とグランドラインとの間に電流測定用の抵抗を接続し、その抵抗の負荷電圧レベルを、所定の基準レベル（例えば埃等の付着や先端磨耗が生じていない正常時における上記抵抗の負荷電圧レベルよりやや高いレベル）と比較することにより基準イオン生成量よりも低下した除電不良を検知するものがある（特許文献１参照）。
特開平１０−２８９７９６号公報

ところで、イオン生成室内には、例えば水分、油分や金属片などの不純物が混在し、これらがイオン生成室内の内壁面に付着することがあり、これに伴って、イオン生成室の内壁の絶縁性が徐々に低下し、リーク放電が生じるおそれがある。そうすると、上記電流測定用の抵抗に基づき測定される電圧レベルは、リーク放電により発生するリーク電流の影響を受けるため、この電流測定用の抵抗に基づく電圧レベルから正規のイオン生成量を検出することができなくなるという問題があった。

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、リーク放電異常を検出することが可能な除電装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る除電装置は、放電針と、前記放電針を収容するとともに、当該放電針を覆う内壁面が絶縁性の材質で構成されたイオン生成室と、前記放電針に電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、前記放電針への電圧印加によってコロナ放電を生じさせることでイオンを発生して除電対象物の除電を行う除電装置において、前記イオン生成室の内壁面における絶縁抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、前記抵抗値測定手段で測定される絶縁抵抗値に基づき前記イオン生成室におけるリーク放電異常を検出する異常検出手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の除電装置において、前記抵抗値測定手段は、前記イオン生成室の内壁面のうち、前記放電針の先端近傍と前記放電針の後端近傍との間の絶縁抵抗値を測定することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の除電装置において、前記イオン生成室内の前記放電針先端近傍へ空気流を供給し、前記コロナ放電によって生じたイオンを前記イオン生成室外へ放出させる空気流供給手段と、前記イオン生成室の内壁面に連なる対向電極とを備え、前記空気流供給手段の供給開口端は、前記イオン生成室の内壁面に開口形成された空気供給孔に導電性の固定具を介して固定され、前記抵抗値測定手段は、前記固定具と前記対向電極との間の抵抗値を前記絶縁抵抗として測定することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載の除電装置において、前記空気供給孔は、前記放電針の針先後方の内壁面に形成され、前記対向電極は、前記放電針の針先前方に設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の除電装置において、前記電圧印加手段は、前記異常検出手段によってリーク放電異常が検出されたことを条件に、前記放電針への電圧の印加を停止することを特徴とする。

＜請求項１の発明＞
本構成によれば、抵抗値測定手段によってイオン生成室の内壁面における絶縁抵抗値を測定し、この絶縁抵抗値に基づいてリーク放電異常を検出する構成とした。例えば、抵抗値測定手段による測定結果を、正常時における基準レベルと比較し、その大小比較によって正常状態なのか、リーク放電異常状態なのかを判断するのである。
このような構成であれば、リーク放電異常を検出することができる。また、例えば、対向電極とグランドラインとの間に設けた電流測定用抵抗に基づき放電針のイオン発生量を検出する構成を備えたものにおいては、リーク放電異常を検出することで、不正確なイオン発生量の検出が継続されることを防止できる。

＜請求項２，３，４の発明＞
請求項３の構成では、イオン生成室の内壁面における絶縁抵抗値を測定する方法として、空気流供給手段の固定具と対向電極との間の抵抗値を測定するようにした。このような構成であれば、既存の構成（対向電極及び固定具）を利用して絶縁抵抗値の測定を行うことができる。また、請求項２，４によれば、上記空気供給管が放電針の針先後方に設けられ、対向電極が放電針の針先前方に設けられているから、放電針の前後方向における絶縁抵抗を測定できリーク放電異常を精度良く検出することができる。

＜請求項５の発明＞
例えば、リーク電流が流れるループが接地されていない場合、人が触れると感電の危険性があるが、本構成によれば、リーク電流の発生或いは増大時には電圧印加を停止するので、感電の危険を防止できる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図３を参照して説明する。なお、図１の矢印Ａの方向を前方とする。

本実施形態の除電装置２０は放電針に交流電圧を印加することでコロナ放電を生じさせ、このコロナ放電により正負のイオンを交互に生成するＡＣタイプ（交流電源タイプ）のものである。

１．除電装置２０の全体構造
本実施形態の全体構造は図１に示すように、本体部１と、放電針２を備えて正負のイオンを生成するイオン生成器３と、イオン生成器３を本体部１に固定する導電性のホルダ４と、ホルダ４の外周に配される筒状の接地電極５と、イオン生成器３に空気流を供給する空気流供給部６と、放電針２と接地電極５との間に交流電圧を印加する電源供給部７（本発明の「電圧印加手段」に相当）と、を備えてなる。なお、上記接地電極５とホルダ４とで本発明の「対向電極」が構成されている。

絶縁性樹脂からなる本体部１には導風路１１と、この導風路１１に連通してイオン生成器３を収める収容孔１２とが形成されている。また、本体部１のハウジングのうち、導風路１１の後端側には、空気流供給部６に連なる供給チューブ先端６Ａが管状の固定金具８（本発明の「固定具」に相当）によって固定されている。

また、収容孔１２は断面が円形形状をなしており、その軸方向中央から後寄りにテーパ部１２Ｂを介して前側に相対的に径が大きくされている径大部１２Ａと相対的に径の小さい径小部１２Ｃとが形成されている。
収容孔１２には、径小部１２Ｃと略同一の外径を有する円柱状のホルダ４がこの径小部１２Ｃに嵌めこまれた状態で収容されており、径大部１２Ａには筒状の接地電極５が嵌めこまれている。なお、接地電極５の内面と、ホルダ４の外周面とは接触して電気的に接続されている。

イオン生成器３は、絶縁性材料から形成され、その前端面から後端面寄りの位置まで筒部３１が形成されることで開放空間３２（本発明の「イオン生成室」に相当）が設けられており、放電針２は、その針先２Ａを前方に向けた状態で基端部が開放空間の後端内壁面に埋設されている。また、上記導風路１１は、開放空間３２の内側面３２Ａに開口形成された空気供給孔３３に連通し、ここから斜め前方に位置する放電針２の針先２Ａに向けて空気流が供給されるようになっている。

金属製のホルダ４は略円筒状に形成されており、その外径が径大部１２Ａの径と同一とされている一方、内径がイオン生成器３の外径と略同一とされている。また、外周面のうち前後方向の中央部分に鍔部４１が形成されてホルダ前部４２Ａとホルダ後部４２Ｂに区画されている。

ホルダ前部４２Ａの開口部４３には内周方向に突出した環状の突出部４４が形成されており、その突出長さは筒部３１の肉厚と同一とされてイオン生成器３の前端が突出部４４に突き当てられた状態で嵌めこまれている。したがって、ホルダ４が収容孔１２に収められたときには、ホルダ後部４２Ｂが径小部１２Ｃに嵌め込まれるとともに、鍔部４１によって、ホルダ後部４２Ｂの後端が収容孔１２の後側の開口部と略一致した状態とされる。

電源供給部７は本体部１の下側に配されており、回路基板７１と、この回路基板７１の裏面に配される昇圧トランス７２、回路基板７１の表面のうち昇圧トランス７２から後方に離隔した位置に放電電流検出手段７３Ａ及び抵抗値測定手段７３Ｂ（これらについては後述する。）やその他の回路からなる回路部７３とから構成されている。両者７２，７３は回路基板７１上に形成された導体パターン７４によって電気的に接続されている。さらに、この導体パターン７４と放電針２とは電極板７５を介して電気的に接続され、導体パターン７４と接地電極５とは電線７６を介して電気的に接続され、導体パターン７４と固定金具８とは電線７７を介して電気的に接続されている。

２．除電装置２０の回路構成
本実施形態の電気的構成は図２に示すとおりである。昇圧トランス７２の１次巻線７２Ａの両端には交流電源１０が接続されており、二次巻線７２Ｂの出力端子７２Ｃには放電針２が接続されている。また、昇圧トランス７２の出力端子７２ＤとグランドラインＧＮＤ（接地電極５及びホルダ４）との間には放電針２から放出される放電電流Ｉｏを検出するための放電電流検出手段７３Ａが接続されている。この放電電流Ｉｏは、開放空間３２の内壁面３２Ａに不純物が付着していない正常状態では、放電針２からのイオン生成量と比例関係にあり、この放電電流Ｉｏを知ることで、イオンの生成量を検知することができるのである。制御部７８は、検出した電流Ｉｏの電流値が、除電異常検出用の基準値に満たない場合には除電異常出力信号を出力して、除電能力が低下していることを報知する。

なお、放電電流検出手段７３Ａとしては、例えば出力端子７２ＤとグランドラインＧＮＤとの間に抵抗を接続し、電圧測定手段により抵抗の両端に発生する電圧を測定し、電流測定手段により測定した電圧と抵抗の抵抗値とから電流Ｉｏを測定する構成が挙げられる。

また、本実施形態では、固定金具８とグランドラインＧＮＤ（接地電極５及びホルダ４）との間に、その間の抵抗値を測定する抵抗値測定手段７３Ｂが接続されている。つまり、抵抗値測定手段７３Ｂは、開放空間３２内において、放電針２の針先２Ａの前方側及び後方側の間の絶縁抵抗値を測定するのである。なお、抵抗値測定手段７３Ｂは、例えば図３に示すように、定電流源８０と、その定電流源８０に連なるとともに上記電線７５に接続される接続端子８１と、グランドラインＧＮＤに接続されるとともに電線７６に接続される接続端子８２と、それら接続端子８１，８２間の電圧レベルに応じた電圧信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器８３と、を備えている。

そして、このＡ／Ｄ変換器からの出力信号は、比較回路８４にてリーク放電検出用基準レベル（正常状態における出力信号レベル）と比較され、この比較結果によってリーク放電異常を検出するようにしている。なお、比較回路８４は、Ａ／Ｄ変換器からの出力信号レベルと上記リーク放電検出用基準レベルとの差異が所定の範囲内にあるかどうかを判断し、この範囲外になったことを条件にリーク放電異常を検出するようにしてもよい。また、比較回路８４の処理を制御部７８で行うように構成してもよい。

ここで、接続端子８１，８２間の電圧レベルは、開放空間３２の内壁面３２Ａに付着した不純物によって発生するリーク電流に応じて変動する。このリーク電流の発生又は変動によって、放電針２から同量のイオンが発生しているにもかかわらず、放電電流検出手段７３Ａにて検出される放電電流Ｉｏの値が変動する場合がある。また、逆に、放電電流検出手段７３Ａにて検出される放電電流Ｉｏの値が不変であるにもかかわらず、実際には放電針２からのイオン生成量が変動している場合が生じる。

そこで、本実施形態では、このような異常の要因となるリーク放電の発生又は変動を、接続端子８１，８２間の抵抗値を測定することで直接的に検出するようにしているのである。
なお、本実施形態では、例えばテスター等の外部抵抗測定器の接触端子を、上記接続端子８１，８２それぞれに電気的に接続可能となっており、このテスター等で開放空間３２の内壁面３２Ａの絶縁抵抗値を測定できるようになっている。

３．本実施形態の動作
本実施形態の構成は以上であり、続いてその動作について説明する。
交流電源１０から供給される交流電圧は昇圧トランス７２により昇圧されて、放電針２と接地電極５との間に印加される。すると、放電針２からコロナ放電が発生して正負のイオンが交互に生成される。これと同時に、空気供給手段６から空気流が導風路１１を介して空気供給孔３４を介して開放空間３２に流入し、生成された正負イオンは空気流とともに開口部４３から外部に放出される。

コロナ放電が生じているときには、制御部７８は、放電電流検出手段７３Ａでの放電電流Ｉｏを適宜取り込んで除電異常検出用の基準値と比較し、除電異常の検出を試みる。このとき、二次巻線７２Ｂ、放電針２、接地電極５及び放電電流検出手段７３Ａで形成される閉ループに電流が流れる。そして、開放空間３２の内壁面３２Ａに不純物が付着すると、二次巻線７２Ｂ、開放空間３２の内壁の絶縁抵抗Ｒ、接地電極５及び放電電流検出手段７３Ａで形成される閉ループにもリーク電流が流れる、或いは、リーク電流が変動する。そこで、制御部７８は、比較回路８４からリーク放電異常信号を受けたかどうかを適宜確認する。

そして、制御部７８は、この比較回路８４からリーク放電異常を示す信号を受けたことを条件に、リーク放電異常信号を出力して、リーク放電が発生又は変動しイオン生成量検出に異常を来たすことを報知する。また、制御部７８は、上記除電異常出力信号またはリーク放電異常信号を出力することに同期して交流電源１０と昇圧トランス７２との間のスイッチ回路８５をオフさせて除電装置２０の動作を停止させる構成になっている。

４．本実施形態の効果
（１）本実施形態によれば、抵抗値測定手段７３Ｂによって開放空間３２の内壁面３２Ａにおける絶縁抵抗値を測定し、この絶縁抵抗値に基づいてリーク放電異常を検出する構成とした。このような構成であれば、リーク放電異常を検出することで、不正確なイオン発生量の検出が継続されることを防止できる。

（２）また、開放空間３２の内壁面３２Ａにおける絶縁抵抗値を測定する方法として、空気流供給手段６の固定金具８と接地電極５の間の抵抗値を測定するようにした。このような構成であれば、既存の構成（接地電極５、ホルダ４及び固定金具８）を利用して絶縁抵抗値の測定を行うことができる。また、固定金具８が放電針２の針先２Ａ後方に設けられ、対向電極５に電気的に接続するホルダ４が放電針２の針先２Ａ前方に設けられているから、放電針２の前後方向における絶縁抵抗を測定できリーク放電異常を精度良く検出することができる。

＜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、リーク放電異常の検出時に、リーク放電異常信号を出力するとともに、除電装置２０の動作を停止させる構成としたが、これらのいずれか一方のみを実行する構成であってもよい。

（２）また、上記実施形態では、開放空間３２の内壁面３２Ａの絶縁抵抗Ｒの値を、固定金具８と対向電極５及びホルダ４との間の抵抗値に基づき予測する構成とした。しかし、実際の除電装置２０の開放空間（イオン生成室）は非常に狭くその内壁面３２Ａのどこに不純物が付着してリーク放電異常が生じ得るため、開放空間３２の内壁面３２Ａの他の部分における抵抗値を測定して絶縁抵抗Ｒの値を予測する構成であってもよい。

（３）上記実施形態の接地電極５自体が、開放空間３２の内壁面３２Ａに連なるように設けられた構成であってもよい。

本発明の一実施形態に係る除電装置の断面図 その回路構成図 抵抗値測定手段の構成例を示した回路図

符号の説明

２…放電針
２Ａ…針先
４…ホルダ（対向電極）
５…接地電極（対向電極）
６…空気流供給部（空気供給手段）
７…電源供給部（電圧印加手段）
８…固定金具（固定具）
２０…除電装置
３２…開放空間（イオン生成室）
３２Ａ…内壁面
３３…空気供給孔
７３Ｂ…抵抗値測定手段
８４…比較回路（異常検出手段）
Ｒ…絶縁抵抗

Claims (5)

1. 放電針と、
   前記放電針を収容するとともに、当該放電針を覆う内壁面が絶縁性の材質で構成されたイオン生成室と、
   前記放電針に電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、
   前記放電針への電圧印加によってコロナ放電を生じさせることでイオンを発生して除電対象物の除電を行う除電装置において、
   前記イオン生成室の内壁面における絶縁抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、
   前記抵抗値測定手段で測定される絶縁抵抗値に基づき前記イオン生成室におけるリーク放電異常を検出する異常検出手段と、を備えることを特徴とする除電装置。
2. 前記抵抗値測定手段は、前記イオン生成室の内壁面のうち、前記放電針の先端近傍と前記放電針の後端近傍との間の絶縁抵抗値を測定することを特徴とする請求項１に記載の除電装置。
3. 前記イオン生成室内の前記放電針先端近傍へ空気流を供給し、前記コロナ放電によって生じたイオンを前記イオン生成室外へ放出させる空気流供給手段と、
   前記イオン生成室の内壁面に連なる対向電極とを備え、
   前記空気流供給手段の供給開口端は、前記イオン生成室の内壁面に開口形成された空気供給孔に導電性の固定具を介して固定され、
   前記抵抗値測定手段は、前記固定具と前記対向電極との間の抵抗値を前記絶縁抵抗として測定することを特徴とする請求項１に記載の除電装置。
4. 前記空気供給孔は、前記放電針の針先後方の内壁面に形成され、
   前記対向電極は、前記放電針の針先前方に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の除電装置。
5. 前記電圧印加手段は、前記異常検出手段によってリーク放電異常が検出されたことを条件に、前記放電針への電圧の印加を停止することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の除電装置。

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