JP2008016274A

JP2008016274A - 除電装置

Info

Publication number: JP2008016274A
Application number: JP2006185179A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Kito; 忍鬼頭
Original assignee: Sunx Ltd
Current assignee: Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2026-07-05
Also published as: JP4931192B2

Abstract

【課題】対向電極の配置構成や配線の複雑化を抑制しつつイオン放電量の監視が可能な除電装置を提供する。
【解決手段】除電装置は、（１）期間で正負イオンを発生させて図示しない帯電体の除電動作を行い、（２）期間で倍電圧整流回路１３のみを駆動させて上記サンプリング電圧Ｖｓに基づき正イオンの放電量を監視し、（３）期間で倍電圧整流回路１０のみを駆動させて上記サンプリング電圧Ｖｓに基づき負イオンの放電量を監視する。
【選択図】図２

Description

本発明は、１対の放電電極それぞれに電圧を印加してコロナ放電させることで正負イオンを生成する除電装置に関する。

下記特許文献１には、１対の放電電極を備え、一方の放電電極に負極性の電圧を印加してコロナ放電により負イオンを発生させつつ、他方の放電電極に正極性の電圧を印加してコロナ放電により正イオンを発生させて、その正負イオンを帯電体に吹き付けて中和させるものが開示されている。

この種の除電装置では、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、放電電極からイオンの放電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。また、周囲温度等の影響により正イオンと負イオンとの間のイオンバランスが崩れてしまい、やはり十分な除電効果が得られないことがある。従って、正イオン及び負イオンの各放電量（イオン生成量）を監視する必要がある。

そこで、下記特許文献１の除電装置では、正イオンを発生させる正の放電電極に対して正イオン検出電極が設けられると共に、負イオンを発生させる負の放電電極に対して負イオン検出電極が設けられている。そして、負イオン検出電極とグランドラインとの間に設けた電流測定用の抵抗の負荷電圧レベルに基づき負イオンのイオン量を監視し、正イオン検出電極とグランドラインとの間に設けた電流測定用の抵抗の負荷電圧レベルに基づき正イオンの放電量を監視するようにしている。
特開２００１−２１７０９４公報

ところが、上記特許文献１の技術では、各放電電極それぞれに対応した複数のイオン検出電極（対向電極）が必要となり、除電装置における対向電極の配置構成や配線が複雑に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、その目的は、対向電極の配置構成や配線の複雑化を抑制しつつイオンの放電量の監視が可能な除電装置を提供するところにある。

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、１対の放電電極と、前記１対の放電電極のうちの一方の放電電極に負極性の電圧を印加して負イオンを生成させる負極性電圧印加回路と、他方の放電電極に正極性の電圧を印加して正イオンを生成させる正極性電圧印加回路と、前記１対の放電電極に対応して設けられる共通の対向電極と、前記対向電極に流れる電流に応じた測定信号を出力する電流測定部と、常には、前記負極性電圧印加回路及び前記正極性電圧印加回路の両方を駆動して前記１対の放電電極から正負イオンを生成する除電動作を実行させる一方で、所定の測定タイミングが到来したときに、当該除電動作の各連続実行期間よりも短い期間で前記負極性電圧印加回路及び正極性電圧印加回路のうちのいずれか一方の印加回路の駆動を選択的に停止する制御部と、前記測定タイミングで前記電流測定部から出力された前記測定信号に基づき他方の印加回路による放電電極の放電状態の変化を監視する放電監視部と、を備える。

請求項２の発明は、請求項１に記載の除電装置において、前記測定タイミングを、所定時間間隔ごとに生成するタイミング生成部を備え、前記制御部は、前記各測定タイミングごとに前記負極性電圧印加回路の駆動停止と前記正極性電圧印加回路の駆動停止とを交互に行う。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の除電装置において、前記放電監視部で監視された放電状態の変化に基づき前記放電電極の放電異常の有無を判断する判断部を備える。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の除電装置において、前記放電監視部で監視された正イオンの放電状態の変化と、負イオンの放電状態の変化とに基づき両イオン間の放電バランスをとるように前記負極性電圧印加回路及び前記正極性電圧印加回路のうち少なくともいずれか一方の印加電圧を調整する電圧調整部を備える。

＜請求項１の発明＞
本構成によれば、常には負極性電圧印加回路及び正極性電圧印加回路の両方を駆動して１対の放電電極から正負イオンを生成する除電動作を実行する一方で、所定の測定タイミングで上記両印加回路の一方の印加回路を停止し、このときに電流測定部から出力された測定信号に基づき他方の印加回路の駆動による放電電極の放電状態の変化（駆動中の印加回路によって電圧が印加される放電電極の放電状態の変化）を監視する。従って、１対の放電電極に対して共通の対向電極を設けるだけで済み、各放電電極ごとに対向電極を設けた従来のものに比べて、対向電極の配置構成や配線の簡略化を図ることができる。

＜請求項２の発明＞
本構成によれば、正イオンの放電状態の変化を監視するための負極性電圧印加回路の駆動停止と、負イオンの放電状態の変化を監視するための正極性電圧印加回路の駆動停止とを交互に同じ時間間隔で行うことで、イオンバランスがとれた除電を行うことができる。

＜請求項３の発明＞
本構成によれば、例えば周囲空気中の埃等が放電電極に付着することによりイオンの放電量が低下する放電異常を検出することができる。

＜請求項４の発明＞
本構成によれば、放電監視部での監視に基づき正イオンと負イオンとの放電バランス状態が認識され、このバランスがとれる（例えば正イオンと負イオンとの放電量が同量になる）ように印加回路の印加電圧が調整される。

本発明の一実施形態を図１、図２を参照しつつ説明する。
１．除電装置の全体構成
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（「１対の放電電極」の一例）を備えている。

商用の交流電源３には、第１スイッチ素子４を介してトランス５の一次側が接続されるとともに、第２スイッチ素子６を介してトランス７の一次側が接続されている。トランス５の二次側には、第１コンデンサ８及び第２コンデンサ９を備えたコッククロフト型の倍電圧整流回路１０（「負極性電圧印加回路」の一例）が接続されており、第２コンデンサ９の負極側に出力端子１４を介して放電針１が接続されている。

トランス７の二次側には、第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ１２を備えたコッククロフト型の倍電圧整流回路１３（「正極性電圧印加回路」の一例）が接続されており、第２コンデンサ１２の正極側に出力端子１５を介して放電針２が接続されている。なお、各倍電圧整流回路１０，１３の他方の出力端子（図示せず）はグランドラインＧＮＤに接続されている。

倍電圧整流回路１０，１３のうちの一方（本実施形態では、倍電圧整流回路１３）の出力端子１５とグランドラインとの間には、抵抗２０と可変電圧源２１を備えるＮチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ（以下、「ＦＥＴ２２」という）との直列回路が設けられると共に、上記ＦＥＴ２２に並列接続した抵抗２３からなる放電回路２４が設けられている。これは、可変電圧源２１によりＦＥＴ２２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２４に流れる第２コンデンサ１２の充電電流を調整するようになっている。尚、ＦＥＴ２２は非飽和領域で動作させるようになっている。

２．制御回路の動作
さて、両放電針１，２から等距離の位置には電極板３０（「対向電極」の一例）が備えられると共に、これに抵抗３１（「電流測定部」の一例）が接続されており、イオン電流に応じて抵抗３１に発生した電圧（サンプリング電圧Ｖｓ「測定信号」の一例）が制御回路４０に取り込まれるようになっている。

また、制御回路４０は、上記第１スイッチ素子４及び第２スイッチ素子６に制御信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ与えてオンオフ制御する。具体的には、図２に示すように、制御回路４０は、第１スイッチ素子４及び第２スイッチ素子６の一方のスイッチ素子のみを第１時間間隔Ｔ１だけオフ（図２の（２）または（２）の期間参照）し、次に第２時間間隔Ｔ２（「除電動作の連続実行期間」の一例）だけ第１スイッチ素子４及び第２スイッチ素子６の両方をオン（図２の（１）の期間参照）し、その後、他方のスイッチ素子のみをオフ（図２の（２）または（３）の期間参照）する動作を繰り返す。要するに、制御回路４０は、上記第２時間間隔Ｔ２ごとに第１スイッチ素子４のオフ動作と第２スイッチ素子６のオフ動作とを交互に繰り返す。

第１スイッチ素子４及び第２スイッチ素子６の両方がオンされる（１）期間では、両倍電圧整流回路１０，１３が駆動し、両放電針１，２に高圧電圧が印加されコロナ放電により正負イオンが発生する除電動作が実行される。第１スイッチ素子４のみがオフされる（２）期間では、負極性電圧を出力する倍電圧整流回路１０が停止し、正極性電圧を出力する倍電圧整流回路１３だけが駆動する。従って、上記抵抗３１におけるサンプリング電圧Ｖｓは、放電針２から発生する正イオンのうち電極板３０に流れる電流（正イオン電流）に応じた値となる。従って、このときのサンプリング電圧Ｖｓに基づき正イオンの放電状態（イオン生成量）の変化を監視することができる。

一方、第２スイッチ素子６のみがオフされる（３）期間では、正極性電圧を出力する倍電圧整流回路１３が停止し、負極性電圧を出力する倍電圧整流回路１０だけが駆動する。従って、上記抵抗３１におけるサンプリング電圧Ｖｓは、放電針１から発生する負イオンのうち電極板３０に流れる電流（負イオン電流）に応じた値となる。従って、このときのサンプリング電圧Ｖｓに基づき負イオンの放電状態（イオン生成量）の変化を監視を監視することができる。

なお、上記第１時間間隔Ｔ１は、第２時間間隔Ｔ２に比べて短く、より具体的には、第１時間間隔Ｔ１は、第２時間間隔Ｔ２に対して１０％以下に設定されている。このように設定すれば、除電装置の除電性能に影響を及ぼすほどイオンバランスが崩れることはない。なお、本実施形態では、例えば第１時間間隔Ｔ１が３０ｍｓで、第２時間間隔Ｔ２が３００ｍｓに設定されている。

以上のように、除電装置は、（１）期間で正負イオンを発生させて図示しない帯電体の除電動作を行い、（２）期間で倍電圧整流回路１３のみを駆動させて上記サンプリング電圧Ｖｓに基づき正イオンの放電状態の変化を監視し、（３）期間で倍電圧整流回路１０のみを駆動させて上記サンプリング電圧Ｖｓに基づき負イオンの放電状態の変化を監視する。

そして、制御回路４０は、例えば（２）期間及び（３）期間それぞれで検出される正イオンの放電量（イオン生成量）と、負イオンの放電量（イオン生成量）とを随時比較し、これらに差が生じた場合には、その差を相殺するように、上記可変電圧源２１の電圧を調整する。具体的には、例えば正イオンの放電量が負イオンの放電量よりも多いときには、制御回路４０は可変電圧源２１の電圧を引き上げるように制御して、ＦＥＴ２２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、第２コンデンサ１２への充電電流が放電回路２４に流れることにより、第２コンデンサ１２の充電電圧が低下して、正イオンの放電量が負イオンの放電量に近づく。

また、正の放電量が負の放電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４０は可変電圧源２１の電圧を引き下げるように制御して、ＦＥＴ２２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２４に流れる第２コンデンサ１２の充電電流が制限されることにより、第２コンデンサ１２の充電電圧が上昇して、やはり正イオンの放電量が負イオンの放電量に近づく。
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。

また、例えば放電針１，２に周囲空気中の埃等が付着したり、長期使用により放電針１，２の先端が磨耗したりすることによって、放電針１，２から生成される放電量が所定レベルよりも下回り、除電効果に影響を及ぼすことがあり得る。そこで、本実施形態では、制御回路４０は、（２）期間、（３）期間におけるサンプリング電圧Ｖｓと所定の閾値と比較し、当該サンプリング電圧Ｖｓが上記所定の閾値を下回るほどに正イオンまたは負イオンのうち少なくともいずれか一方の放電量が低下したときには、放電異常が発生したと判断し、例えば外部に異常信号を出力する。また、除電装置に備えられた表示灯を点灯させる構成であってもよい。更に、放電針１，２で生成した正負イオンを帯電体に吹き付けるためのファン（図示せず）の駆動を停止させる構成であってもよい。

３．本実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、常には両倍電圧整流回路１０，１３の両方を駆動して１対の放電針１，２から正負イオンを生成する除電動作を実行する一方で、所定の測定タイミング（（２）、（３）の期間）で上記両倍電圧整流回路１０，１３の一方だけを駆動し、このとき生成される正イオンまたは負イオンの放電量を監視するようになっている。従って、１対の放電針１，２に対して共通の電極板３０を設けるだけで済み、各放電電極ごとに対向電極を設けた従来のものに比べて、対向電極の配置構成や配線の簡略化を図ることができる。

また、正イオンの放電量を監視するための倍電圧整流回路１０の駆動停止と、負イオンの放電量を監視するための倍電圧整流回路１３の駆動停止とを交互に同じ時間間隔Ｔ１で行うことで、イオンバランスがとれた除電を行うことができる。

また、図２に示すように、一方のイオン（例えば正イオン）の測定タイミングは、その前後における他方のイオン（例えば負イオン）の２つの測定タイミングの中間に位置する。つまり、一方のイオンの測定タイミングを、他方のイオンの測定タイミングからなるべく遠ざけるようにしている。これにより、倍電圧整流回路１０，１３の追従遅れにより、例えば正イオンの測定タイミングにおいて、倍電圧整流回路１０が未だ完全に停止しておらず、正イオンの放電量を正確に監視できないという事態を回避できる。

なお、除電動作において倍電圧整流回路１０，１３を交互に駆動させるようにすれば、対向電極を１つにすることができるが、これでは、除電動作において正負イオンが同時に生成されることがなく、除電効果が低下するという欠点がある。これに対して、本実施形態の除電装置は、倍電圧整流回路１０，１３を同時に駆動して正負イオンを同時に発生させる構成であるから、十分な除電効果を期待できる。

＜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る。

（１）上記実施形態では、倍電圧整流回路１３側に電圧調整手段を設けて、正負イオンのイオンバランスが崩れたときに、上記電圧調整手段によって倍電圧整流回路１３の出力電圧を調整する構成としたが、これに限らず、倍電圧整流回路１０，１３の両方に電圧両性手段を設けて、正イオンと負イオンのそれぞれの放電量が所定レベルになるように各電圧調整手段を個別に駆動させる構成であってもよい。また、電圧調整手段を有しない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電気的構成を示す回路図制御回路の動作を説明するためのタイムチャート

符号の説明

１，２…放電針（放電電極）
１０…倍電圧整流回路（負極性電圧印加回路）
１３…倍電圧整流回路（正極性電圧印加回路）
３０…電極板（対向電極）
３１…抵抗（電流測定部）
４０…制御回路（制御部、判断部、放電監視部、タイミング生成部）
Ｔ２…第２時間間隔（除電動作の実行期間、所定時間間隔）
Ｖｓ…サンプリング電圧（測定信号）
Ｔ１…第１時間間隔（連続実行時間）

Claims

１対の放電電極と、
前記１対の放電電極のうちの一方の放電電極に負極性の電圧を印加して負イオンを生成させる負極性電圧印加回路と、
他方の放電電極に正極性の電圧を印加して正イオンを生成させる正極性電圧印加回路と、
前記１対の放電電極に対応して設けられる共通の対向電極と、
前記対向電極に流れる電流に応じた測定信号を出力する電流測定部と、
常には、前記負極性電圧印加回路及び前記正極性電圧印加回路の両方を駆動して前記１対の放電電極から正負イオンを生成する除電動作を実行させる一方で、所定の測定タイミングが到来したときに、当該除電動作の各連続実行期間よりも短い期間で前記負極性電圧印加回路及び正極性電圧印加回路のうちのいずれか一方の印加回路の駆動を選択的に停止する制御部と、
前記測定タイミングで前記電流測定部から出力された前記測定信号に基づき他方の印加回路による放電電極の放電状態の変化を監視する放電監視部と、を備える除電装置。
前記測定タイミングを、所定時間間隔ごとに生成するタイミング生成部を備え、
前記制御部は、前記各測定タイミングごとに前記負極性電圧印加回路の駆動停止と前記正極性電圧印加回路の駆動停止とを交互に行う請求項１に記載の除電装置。
前記放電監視部で監視された放電状態の変化に基づき前記放電電極の放電異常の有無を判断する判断部を備える請求項１または請求項２に記載の除電装置。
前記放電監視部で監視された正イオンの放電状態の変化と、負イオンの放電状態の変化とに基づき両イオン間の放電バランスをとるように前記負極性電圧印加回路及び前記正極性電圧印加回路のうち少なくともいずれか一方の印加電圧を調整する電圧調整部を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の除電装置。