JP2008078021A - Spectacle with electrostatic eliminator - Google Patents

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Hiromi Nomichi
洋美 野路
Satoshi Maeda
智 前田
Ritsumin Shu
立民 朱
Shinichi Wakatake
慎一 若竹
Kasumi Suzuki
香澄 鈴木
Katsue Baba
勝栄 馬場
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TAIYO DENSHI KK
Fukui Megane Industry Co Ltd
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TAIYO DENSHI KK
Fukui Megane Industry Co Ltd
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  • Elimination Of Static Electricity (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a spectacle with an electrostatic eliminator that executes internal discharge in the electrostatic eliminator incorporated into the spectacle and achieves static elimination capable of coping with even electrostatic charge of about 70 V. <P>SOLUTION: In order to eliminate static electricity charged in a human body, the spectacle with the electrostatic eliminator is composed as follows. A static elimination circuit composed of elements for converting static electricity into heat or light such as a surge absorber, a varistor, and a discharge tube, is incorporated. A conductive material is used for input terminals of the circuit. Each input terminal is installed inside each temple, each ear bend, and each pad or the like of a spectacle frame so as to be in contact with the human body. Each output terminal of the circuit is mounted so as not to be in contact with the human body while using a metal core of each temple, a coil-shaped metal or a conductive fiber for the terminal. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、メガネフレームに静電気除去装置を組み込み、メガネを装着しているだけで自然に静電気が除去でき、人体からの放電時の痛み防止や放電による引火・爆発、ICチップの破損、電子回路のノイズ発生等の静電気被害を防止することを目的とした静電気除去装置付きメガネに関する。   The present invention incorporates a static eliminator into a spectacle frame and can naturally remove static electricity simply by wearing the spectacles, preventing pain during discharge from the human body, ignition / explosion due to discharge, IC chip breakage, electronic circuit The present invention relates to glasses with a static eliminator intended to prevent static electricity damage such as noise generation.

最近、セルフサービスのガソリンスタンドで客が自動給油するときに、静電気が気化したガソリンに引火するという事故が増えている。給油前に静電気除去装置に触れて静電気を除去する必要があるが、多くはその防止作業を忘れたことによって起きている。なかには静電気除去装置に触れた後、忘れ物を取りに車に戻って座席に触れ、再び自動給油を始めようとしたときに引火したという例もある。この例では、静電気が帯電した座席から人体に移っている。   Recently, when customers automatically refuel at a self-service gas station, there is an increasing number of accidents that ignite statically vaporized gasoline. It is necessary to remove static electricity by touching the static eliminator before refueling, but most of them are caused by forgetting to do so. In some cases, after touching the static eliminator, they returned to the car to pick up forgotten items, touched their seats, and ignited when trying to start automatic refueling again. In this example, the static electricity has moved from the seat to the human body.

化学繊維は衣類をはじめ、様々な所で使用されている。物にもよるが、一般に化学繊維は、自然繊維(例えば木綿)に比べて静電気が発生しやすい。夏場のように湿度が高いときは静電気が発生しても大気中に自然放電され、静電気被害はほとんどない。しかし冬場のように湿度が低いと大気中に放電しにくく、衣類の摩擦による人体帯電や帯電した物体に触れることによる人体帯電が発生しやすくなっている。例えば摩擦によってナイロンはプラスの電荷が帯電し、テフロン(登録商標)はマイナス電荷が帯電する。   Chemical fiber is used in various places including clothing. Although it depends on the object, generally, chemical fibers are more likely to generate static electricity than natural fibers (for example, cotton). When the humidity is high as in summer, even if static electricity is generated, it is naturally discharged into the atmosphere and there is almost no static electricity damage. However, when the humidity is low as in winter, it is difficult to discharge into the atmosphere, and human body charging due to clothing friction and human body charging due to touching charged objects are likely to occur. For example, nylon is charged with a positive charge by friction, and Teflon (registered trademark) is charged with a negative charge.

図1の(1)に示すようにいびつな物体が帯電したとき、尖った部分は幅の広い部分に比べて静電気が多く集まり、電界が強くなる。このために電気量が増加すると、尖った部分で放電が起こり、周りの空気をイオン化する。これがコロナ放電である。放電を起こすと、物体の電気量は減少し、放電が止まる。このような状況下、帯電した物質にアースした金属フレームを近づけると、金属フレームの表面に物体の電荷とは異種の電気が発生する。(2)に示すように金属フレームを近づけると、さらに多くの電荷が先端部に集まり、より放電がしやすくなる。コロナ放電が起こると、イオン化した空気が金属フレームの異種極の電荷と結び付き、中和される。放電が起きると、放電した電気量分が物体から放出されたことになるから、物体の総電気量が減少することになる。このようなメカニズムで除電を行う装置が自己放電式除電器である。   As shown in (1) of FIG. 1, when a distorted object is charged, a sharp portion collects more static electricity than a wide portion, and the electric field becomes stronger. For this reason, when the amount of electricity increases, a discharge occurs at a sharp point, and the surrounding air is ionized. This is corona discharge. When a discharge occurs, the amount of electricity in the object decreases and the discharge stops. Under such circumstances, when a grounded metal frame is brought close to a charged substance, electricity different from the charge of the object is generated on the surface of the metal frame. When the metal frame is brought closer as shown in (2), more electric charge is collected at the tip portion and discharge becomes easier. When a corona discharge occurs, the ionized air is combined with the charge on the dissimilar poles of the metal frame and neutralized. When a discharge occurs, the amount of electricity discharged is emitted from the object, so the total amount of electricity in the object decreases. A device that performs static elimination by such a mechanism is a self-discharge type static eliminator.

乾燥した日、ドアノブや自動車のドアに指を近づけたときに放電が起き、ショックを感じるのも、コロナ放電が生じているためである。とくに指などの尖った部分は放電が起きやすい。電圧が小さければ電界も小さいから、放電は起こらず、ドアノブに触れた時点で人体の電荷がドアノブに移り、人体から除電されることになる。人体帯電電圧と人体に感じる度合いは以下に示すような関係にある。
1kV以下 … まったく感じない
2kV … 微かな放電を、指の外側に感じる
3kV … 針で刺されたような痛みを感じる
5kV … 掌、前腕までに、電撃と痛みを感じる
10kV … 手全体に電撃と痛みを感じる
なお、kVは1000ボルト(キロボルト)を表す。ドアノブや自動車のドアの金属部分に触れた際の電気ショックは2kV〜3kVで起きていると言われている(静電気の場合、電圧は高くても電流は小さいから一般に感電死することはない)。半導体の劣化や破損は数100V以下でも起きる。
It is because corona discharge occurs that discharge occurs when a finger is brought close to a door knob or a car door on a dry day. In particular, discharge is likely to occur at sharp points such as fingers. If the voltage is small, the electric field is small, so that no discharge occurs. When the door knob is touched, the charge of the human body moves to the door knob and is discharged from the human body. The charging voltage of the human body and the degree to which the human body feels have the following relationship.
1kV or less… I don't feel at all 2kV… I feel a slight discharge on the outside of my finger 3kV… I feel pain like a needle stuck 5kV… I feel lightning and pain in my palm and forearm 10kV… Electric shock and pain in my whole hand Note that kV represents 1000 volts (kilovolts). It is said that an electric shock occurs when touching a metal part of a door knob or an automobile door at 2 kV to 3 kV (in the case of static electricity, it is generally not electrocuted because the voltage is high but the current is small) . Degradation and breakage of semiconductors occur even at several hundred volts or less.

コロナ放電を利用した除電として放電索(スタティック・ディスチャージャ:static discharger)がある。これは静電気の電荷を空中に放電する装置で、導体の先端部から放電を行うものである。例えば飛行機の場合、一般に直径数ミリメートル、長さ10数センチ程度の棒状で、抵抗値が比較的大きなタイプ(高抵抗タイプ)と比較的小さなタイプ(低抵抗タイプ)がある。前者は大型機、後者は小型機で使用されている。放電索の先端部は尖っていて、放電しやすくしている。   There is a static discharger (static discharger) as a charge removal using corona discharge. This is a device that discharges electrostatic charges into the air, and discharges from the tip of the conductor. For example, in the case of an airplane, there are generally a rod shape having a diameter of several millimeters and a length of about several tens of centimeters, and there are a relatively large resistance type (high resistance type) and a relatively small type (low resistance type). The former is used for large machines and the latter is used for small machines. The tip of the discharge cable is pointed to facilitate discharge.

人体の帯電防止に導電性繊維でできた糸が使われることがある。導電性繊維は電気の流れやすい金属やカーボンなどの物質を混入した特殊な糸でできていて、金属のように電気を通すために、半導体や揮発性の高い薬品を扱う工場などの作業服に使われている。またスカート、ストッキング、ワンピースなどの衣類などに織り込んだ製品もある。これらの製品は、導電性物質が静電気を起こしにくいという性質を利用している。仮に人体が帯電しても、導電性繊維を通して低電圧のうちに外部に放出することができる。   A thread made of conductive fiber may be used to prevent the human body from being charged. Conductive fibers are made of special yarn mixed with materials such as metals and carbon that can easily flow electricity. In order to conduct electricity like metal, they are used in work clothes such as factories that handle semiconductors and highly volatile chemicals. It is used. There are also products woven into clothing such as skirts, stockings and dresses. These products utilize the property that conductive materials are less likely to cause static electricity. Even if the human body is charged, it can be discharged to the outside through the conductive fiber at a low voltage.

アースすることによって除電できるが、通常の生活の中で意識的に常時アースすることは難しい。そのためにアースなしに除電するために、様々な工夫がなされている。特許文献1の『静電気除去装置』では、静電気帯電体を接触させ、一対の導電体片を絶縁物を介して固定し、前記一対の導電体片間に、バリスター、放電管、エアーギャップを、単独、或いは組み合わせによって導電接続させ、回路内で静電気を放電、吸収させることで、静電気を除去している。電子機器などに該装置を装着することで機器の電子回路のノイズ防止や破損防止を行っている。また携帯電話機に装着することで人体の静電気除去を可能にしている。放電はバリスタ素子内部での放電であるために、外部への影響がないというのが、該発明の特徴となっている。   It can be removed by grounding, but it is difficult to consciously ground constantly in normal life. Therefore, various devices have been made to eliminate static electricity without grounding. In “Static Eliminator” of Patent Document 1, an electrostatic charged body is contacted, a pair of conductor pieces are fixed via an insulator, and a varistor, a discharge tube, and an air gap are provided between the pair of conductor pieces. The static electricity is removed by conducting the conductive connection alone or in combination, and discharging and absorbing the static electricity in the circuit. By mounting the apparatus on an electronic device or the like, noise and damage of the electronic circuit of the device are prevented. In addition, static electricity can be removed from the human body by attaching it to a mobile phone. Since the discharge is a discharge inside the varistor element, it is a feature of the present invention that there is no influence on the outside.

特許文献2の『静電気帯電防止装置』では、発生する静電気を電池に放電する方法を取っている。また電池、トランジスタ、ダイオードおよび静電気帯電体とからなる閉回路を作成し、低電圧で静電気を放電させ、静電気の高圧化を防いでいる。起電力を有する電池を用いているという点で、特許文献1の静電気除去装置と大きく異なる。   The “static discharge prevention device” of Patent Document 2 takes a method of discharging generated static electricity to a battery. In addition, a closed circuit composed of a battery, a transistor, a diode, and an electrostatically charged body is created to discharge static electricity at a low voltage, thereby preventing an increase in static electricity pressure. It differs greatly from the static eliminator of Patent Document 1 in that a battery having an electromotive force is used.

メガネに施した静電気帯電防止策としては、特許文献3の『除電装置』がある。この方法では、導電性物質からなる繊維状の静電気中和部材をテンプルに取り付け、アースすることなく自己放電によって除電を行う。基本的には導電性繊維による衣類と同じ原理による除電である。   As a static electricity prevention measure applied to the glasses, there is a “static elimination device” of Patent Document 3. In this method, a fibrous static electricity neutralizing member made of a conductive substance is attached to a temple, and static elimination is performed by self-discharge without grounding. Basically, static elimination is based on the same principle as clothing made of conductive fibers.

人体静電気の除電を目的とした製品としては、静電気除去リング、静電気除去キーホルダー、携帯電話用光子静電気除去ストライプなどがある。これらの製品は、導電性繊維による空気中放電タイプや、放電管タイプなどが多い。中にはイオン発生器でイオンを発生させたり、大気中のイオンを集めて、帯電した静電気を除去するタイプのものもある。   Products intended for static elimination from human body include static elimination rings, static elimination key chains, and photon static elimination stripes for mobile phones. Many of these products are in-air discharge type using a conductive fiber or discharge tube type. Some types generate ions with an ion generator or collect ions in the atmosphere to remove charged static electricity.

なお、サージアブソーバ(サージ吸収素子)はマイクロギャップを有する放電タイプの素子である。例えば、電極(両端子:導体)間に絶縁体(芯となるもの)を挟み、絶縁体の表面を導電性被膜で被い、導電性被膜に螺旋形の溝(ヘリカルギャップ)を彫り、また電極方向に平行に何本かの溝(リニアギャップ)を彫ってマイクロギャップを作ったものである。ヘリカルギャップとリニアギャップの交差する部分で導体が切れているために、通常は絶縁体として働く。しかし、ある電圧を超えるとギャップ間で放電が起きて電流が流れる。交差する部分を多くすれば多くするほど、放電開始電圧を高くすることができる。端子の内部に特殊ガスを封じ込めてマイクロギャップを形成したサージアブソーバもある。ヘリカルギャップとリニアギャップを用いたものよりも、後者の方が構造的には単純であり、放電開始電圧(動作電圧)の制御が容易である。   The surge absorber (surge absorbing element) is a discharge type element having a micro gap. For example, an insulator (core) is sandwiched between electrodes (both terminals: conductor), the surface of the insulator is covered with a conductive film, and a spiral groove (helical gap) is carved in the conductive film. A microgap is made by carving several grooves (linear gaps) parallel to the electrode direction. Since the conductor is cut at the intersection of the helical gap and the linear gap, it normally functions as an insulator. However, when a certain voltage is exceeded, a discharge occurs between the gaps and a current flows. As the number of intersecting portions increases, the discharge start voltage can be increased. There is also a surge absorber in which a special gas is sealed inside the terminal to form a micro gap. The latter is structurally simpler than that using a helical gap and a linear gap, and the discharge start voltage (operating voltage) can be easily controlled.

バリスタはある電圧を超えると急激に抵抗値が下がり、電流が流れる特性を持つ素子である。この特性によって、サージ電圧を一定に保つことができる。この特性を持つ素材として、希土類添加酸化亜鉛系の材料が用いられている。サージ電圧を制御することができることから、バリスタもサージアブソーバの一種として位置づけられている。
特開2004−047475号公報 特開平8−180996号公報 特開平9−260091号公報
A varistor is a device that has a characteristic that when a voltage exceeds a certain voltage, its resistance value suddenly decreases and current flows. This characteristic makes it possible to keep the surge voltage constant. As a material having this characteristic, a rare earth-added zinc oxide-based material is used. Since the surge voltage can be controlled, the varistor is also positioned as a kind of surge absorber.
JP 2004-047475 A JP-A-8-180996 JP-A-9-260091

人体には6kV程度の静電気が帯電する。この電圧になると、放電による電気ショックだけでなく、ICチップや半導体などの電子回路の破損の原因となる。また静電気の放電によるノイズの発生は、OA機器、コンピュータ、電子機器のエラーや誤作動の原因となる。また化学工場、製薬工場、ガソリンスタンドなどの現場で、静電気放電で発生する火花により揮発性ガス・有機溶剤への着火や粉体爆発などから火災の原因ともなる。このようなことから、静電気除電防止対策が盛んになっている。   The human body is charged with static electricity of about 6 kV. When this voltage is reached, not only electric shock due to electric discharge but also damage to electronic circuits such as IC chips and semiconductors is caused. In addition, the generation of noise due to electrostatic discharge may cause errors and malfunctions of OA equipment, computers, and electronic equipment. In addition, sparks generated by electrostatic discharge at sites such as chemical factories, pharmaceutical factories, and gas stations can cause fires due to ignition of volatile gases and organic solvents and powder explosions. For these reasons, antistatic measures for preventing static electricity have become popular.

導体による大気中への自然放電は最も簡単な除電方法であり、高電圧の静電気の場合に有効である。しかし、自然放電による他への被害の危険性があり、また低電圧に対しては有効な方法とは言えない。しかも、数100V以下の低電圧の静電気でも半導体を劣化させたり、破損させることがある。特許文献3の『除電装置』で提唱されている、フレームに導電性物質を組み込んだメガネの場合には、導電性物質を介して大気中に自然放電させるものであり、放電による揮発性ガスや粉体への着火の原因を防ぐことはできない。   Spontaneous discharge to the atmosphere by a conductor is the simplest method of static elimination and is effective in the case of high-voltage static electricity. However, there is a risk of damage to others due to natural discharge, and it is not an effective method for low voltage. In addition, the semiconductor may be deteriorated or damaged even by a low voltage of several hundred volts or less. In the case of glasses with a conductive material incorporated in a frame proposed in “Static Removal Device” of Patent Document 3, the glass is naturally discharged into the atmosphere through the conductive material. The cause of the ignition of the powder cannot be prevented.

そこで本発明が解決しようとする課題は、メガネに組み込んだ静電気除去装置内で内部放電を行い、かつ70V程度の静電気帯電にも対応できる除電を可能とする静電気除去装置付きメガネを開発することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to develop glasses with a static eliminator that can perform static discharge within the static eliminator incorporated in the glasses and can also eliminate static electricity that can handle static charges of about 70V. is there.

上記の発明が解決しようとする課題を解決するために、放電タイプのサージアブソーバ、バリスタ、放電管を用いて除電を行う。前記の素子を単独または組み合わせて電子回路として組み立て、絶縁体のケースで被う。電子回路には入力端子と出力端子を設け、入力端子側は導線などの導体を介して導電性物質に接続させ、かつ該導電性物質が人体に触れるようにメガネに設置する。例えば、テンプルのモダン部分の耳に掛ける部分や、パッドの内側(鼻に当たる部分)に設置する。一方、出力端子側は導体からなるコイルや導電性繊維に接続させ、放電用アンテナとする。また金属フレームを使用しているときは、メガネの金属フレームに出力端子を接続させる方法が可能である。ただし、放電用アンテナは人体に触れない位置に設置しなければならない。以上が請求項1の静電気除去装置付きメガネである。   In order to solve the problem to be solved by the above invention, the discharge is performed using a discharge type surge absorber, varistor, and discharge tube. These elements are assembled as an electronic circuit alone or in combination and covered with an insulator case. The electronic circuit is provided with an input terminal and an output terminal, and the input terminal side is connected to a conductive material through a conductor such as a conducting wire, and is set on the glasses so that the conductive material touches the human body. For example, it is installed on the modern part of the temple that hangs on the ear or inside the pad (the part that hits the nose). On the other hand, the output terminal side is connected to a coil or conductive fiber made of a conductor to form a discharge antenna. In addition, when a metal frame is used, it is possible to connect the output terminal to the metal frame of the glasses. However, the discharge antenna must be installed in a position where it does not touch the human body. The above is the glasses with the static eliminator of claim 1.

請求項2は、請求項1に記載の静電気除去装置付きメガネの電子回路において、サージアブソーバ、バリスタ、放電管、コンデンサ等のうち、作動電圧の異なる二つ以上の素子を並列回路として構成することを特徴としたものである。サージアブソーバやバリスタもコンデンサの一種として働くから、これらの素子を並列回路にすることによって、1個の回路で大きな容量のコンデンサとして利用できる。しかも、異なる作動電圧に対応した素子を使うことによって、幅広い電圧に対応できる。   According to a second aspect of the present invention, in the electronic circuit of the glasses with the static eliminator according to the first aspect, two or more elements having different operating voltages among the surge absorber, the varistor, the discharge tube, the capacitor, and the like are configured as a parallel circuit. It is characterized by. Surge absorbers and varistors also function as a kind of capacitor. By making these elements into parallel circuits, one circuit can be used as a capacitor with a large capacity. In addition, a wide range of voltages can be handled by using elements corresponding to different operating voltages.

本発明ではメガネに静電気除去装置を組み込んでいる。このため、メガネを掛けているだけで、体に帯電している静電気を自然に除去できる。しかも、静電気の放電吸収をメガネ内の静電気除去装置で行っているために、外部での火花放電を制御できる。従って、本発明を用いることによって得られる効果は以下のようなものである。   In the present invention, the static eliminator is incorporated in the glasses. For this reason, the static electricity charged on the body can be removed naturally only by wearing glasses. In addition, since the electrostatic discharge is absorbed by the static eliminator in the glasses, external spark discharge can be controlled. Therefore, the effects obtained by using the present invention are as follows.

1)メガネを掛けているだけで、気付かないうちに除電が行える。このため、冬場の乾燥時期に頻繁に起きる静電気の放電に伴う電気ショックなどの不快感を回避できる。
2)イオンによる静電気除去装置のように電源を必要としないために、小型化が可能であり、安価で軽量なメガネとすることができる。
3)放電吸収による静電気除去装置をすべてメガネフレーム内に封入することも可能であり、従来のメガネと同じ形態で製品を加工できる。また、装置内での放電であるために、ガソリンなどの引火性化学物質への引火の危険性を取り除くことができる。また電子回路の破損・誤作動・ノイズの混入等の防止にもなっている。
4)コンデンサ、サージアブソーバ、バリスタ、放電管等の素子を並列回路につなぎ、かつ作動電圧(放電開始電圧)の異なる素子を用いることによって、小さな電圧から大きな電圧まで対応が迅速に行える。とくに70V程度でも放電作動するサージアブソーバを用いることによって、低電圧のサージに対しても対応できる。
5)サージアブソーバやバリスタは、作動電圧以下ではコンデンサとして働くから、コンデンサや該素子を並列につなぐことによって高い電気容量のコンデンサとなり、大きな電気量を同時に蓄えられる。ただし、作動電圧を超えた素子から放電が開始され、静電気除去に関与していく。このため、素子に無理がかからず、素子を破損することなく、繰り返し安定して該装置が利用できる。すなわち、寿命の長い回路とすることができる。
1) Static electricity can be removed by simply wearing glasses without realizing it. For this reason, it is possible to avoid discomfort such as electric shock accompanying static electricity discharge that frequently occurs during the dry season in winter.
2) Since a power source is not required unlike a static electricity removing apparatus using ions, it is possible to reduce the size and to make the glasses inexpensive and lightweight.
3) It is also possible to enclose all static eliminator by discharge absorption in the glasses frame, and the product can be processed in the same form as conventional glasses. Moreover, since it is an electric discharge in an apparatus, the danger of the ignition to flammable chemical substances, such as gasoline, can be removed. It also prevents damage to electronic circuits, malfunctions, and noise.
4) By connecting elements such as capacitors, surge absorbers, varistors, discharge tubes, etc. to a parallel circuit and using elements having different operating voltages (discharge starting voltages), it is possible to respond quickly from small voltages to large voltages. In particular, it is possible to cope with a low voltage surge by using a surge absorber that discharges even at about 70V.
5) Since the surge absorber and varistor act as a capacitor below the operating voltage, connecting the capacitor and the element in parallel creates a capacitor with a high capacitance, and can store a large amount of electricity at the same time. However, discharge starts from the element that exceeds the operating voltage, and participates in the removal of static electricity. Therefore, the device can be used repeatedly and stably without undue stress on the device and without damaging the device. That is, a circuit having a long lifetime can be obtained.

本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。まず。本発明で用いる素子は、サージアブソーバ、バリスタ、放電管である。先にも述べたように、バリスタも放電管も、ある意味ではサージアブソーバである。サージとは「短時間に一時的に電圧が上昇すること」を意味し、サージアブソーバは「サージを吸収するもの」ということになる。本発明で扱っている電圧を上げるサージとは、すなわち静電気である。本発明では、それを放電・吸収することが目的である。静電気は大地のように大きな物体に流すことができるが、乾燥した大気や絶縁体の上では帯電した物体に留まり続ける。静電気に帯電した状態でドアノブなどに触れると、触れる瞬間に放電が起こり、体に電気ショックが伝わる。これを避けるために、静電気によって生じる電圧を引き下げる素子がサージアブソーバである。背景技術でも触れたように、いくつかのタイプはあるが、本発明では図2で示すようなマイクロギャップ放電タイプのものを使用する。サージアブソーバ1の基本構造は、絶縁体であるガラスケース101の中に導体でできた電極103があり、両電極間には隙間があり、その隙間に特殊ガス102が詰められている。この隙間がマイクロギャップ102である。すなわち、基本構造と機能はコンデンサと同じものである。電気容量を超える強い電圧が掛かると両電極間で放電が起こり、放電後、再び電圧が下がる。この放電を開始するときの電圧を「作動電圧」または「耐電圧」という。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. First. The elements used in the present invention are surge absorbers, varistors, and discharge tubes. As mentioned earlier, varistors and discharge tubes are surge absorbers in a sense. Surge means “a voltage rises temporarily in a short time”, and a surge absorber is “a component that absorbs a surge”. The surge that raises the voltage used in the present invention is static electricity. The purpose of the present invention is to discharge and absorb it. Static electricity can flow to a large object like the earth, but it stays on a charged object on a dry atmosphere or insulator. If you touch a door knob while being charged with static electricity, a discharge will occur the moment you touch it, and an electric shock will be transmitted to your body. In order to avoid this, a surge absorber is an element that reduces the voltage generated by static electricity. As mentioned in the background art, there are several types, but in the present invention, a microgap discharge type as shown in FIG. 2 is used. The basic structure of the surge absorber 1 includes an electrode 103 made of a conductor in a glass case 101 that is an insulator, and there is a gap between both electrodes, and a special gas 102 is filled in the gap. This gap is the micro gap 102. That is, the basic structure and function are the same as the capacitor. When a strong voltage exceeding the electric capacity is applied, a discharge occurs between both electrodes, and the voltage drops again after the discharge. The voltage at the start of this discharge is called “operation voltage” or “withstand voltage”.

図3は、サージアブソーバを使った回路の一例である。1はサージアブソーバ、2はコンデンサ、Rは抵抗である。それぞれの電気容量をC1、C2とし、電気抵抗をRとすると、合成電気容量Cは
C=C1+C2
となり、コンデンサが充電するまでの時間Tは
T=kRC (kは定数)
である。一方、電圧は図4のように上昇する。図4のV0は入力側iから受ける電圧である。ところが、電圧V0がサージアブソーバ1の作動電圧Vmax以上であるとすると、図5のようにV0に達する前に放電が開始する。このときの放電周期T´がkRC1に比例すると予測される。充電までの電圧上昇がカーブを描くように回路を組むことによって、直接高電圧の素子へ加えられることが防止でき、素子の破損を防いでいる。
FIG. 3 is an example of a circuit using a surge absorber. 1 is a surge absorber, 2 is a capacitor, and R is a resistor. When the respective electric capacities are C1 and C2, and the electric resistance is R, the combined electric capacity C is C = C1 + C2.
The time T until the capacitor is charged is T = kRC (k is a constant)
It is. On the other hand, the voltage rises as shown in FIG. V0 in FIG. 4 is a voltage received from the input side i. However, if the voltage V0 is equal to or higher than the operating voltage Vmax of the surge absorber 1, discharge starts before reaching V0 as shown in FIG. It is predicted that the discharge cycle T ′ at this time is proportional to kRC1. By constructing the circuit so that the voltage rise until charging draws a curve, it can be prevented from being directly applied to the high voltage element, and the element is prevented from being damaged.

図6は、サージアブソーバとコンデンサを絶縁体のケースに納めたときの構成と寸法例を示している。抵抗器および配線は省略してある。静電気除去装置9は絶縁体ケースに納められている。端子接続パターン部901(入力端子)、902(出力端子)は導体で、前者は体に触れる側、後者はアンテナや導電性繊維に接続する側である。図6の装置は、回路を7.0×4.0×0.8mmの長方形のケースに納めた例である。この例では、サージアブソーバ1が長さ3.4mm、半径1.5mmの円筒形のものを使用し、コンデンサ2は1.6×0.8×0.5mmのものを使用している。また図7はL字形に曲げて長さを詰めた例である。どのようにメガネにセットするかは後で触れるとして、素子と回路についてもう少し説明する。   FIG. 6 shows a configuration and dimension example when the surge absorber and the capacitor are housed in an insulator case. Resistors and wiring are omitted. The static eliminating device 9 is housed in an insulator case. Terminal connection pattern portions 901 (input terminals) and 902 (output terminals) are conductors, the former being a side touching the body, and the latter being a side connected to an antenna or conductive fiber. The apparatus of FIG. 6 is an example in which the circuit is housed in a rectangular case of 7.0 × 4.0 × 0.8 mm. In this example, a surge absorber 1 having a cylindrical shape having a length of 3.4 mm and a radius of 1.5 mm is used, and a capacitor 2 having a size of 1.6 × 0.8 × 0.5 mm is used. FIG. 7 shows an example in which the length is shortened by bending into an L shape. I'll touch on how to set the glasses later, so I'll explain a little more about the elements and circuits.

バリスタは低電圧では高い抵抗値を持ち、作動電圧以上の電圧がかかると抵抗値が下がって電流が流れるという特性を持っている。この作動電圧をバリスタ電圧と呼び、バリスタ電圧に達すると一気に電流が流れ、図8のような形で電圧を下げて一定にする。バリスタには希土類添加酸化亜鉛系などの素材が使われ、バリスタ電圧以下ではバリスタは高い抵抗値を持った素材として働くため、バリスタ電圧以下では一種のコンデンサとして働く。ちなみにコンデンサの場合には、図9のように不規則であり、電圧を下げる反応が遅い。そこに、バリスタを使う意味がある。なおバリスタに電流が流れるとき、抵抗器に電流が流れる場合と同じなので、発熱する。すなわち、電気エネルギーが熱エネルギーに変換される。   The varistor has a characteristic that it has a high resistance value at a low voltage, and when a voltage higher than the operating voltage is applied, the resistance value decreases and a current flows. This operating voltage is called a varistor voltage. When the varistor voltage is reached, a current flows at once, and the voltage is lowered and made constant in the form shown in FIG. A material such as a rare earth-doped zinc oxide is used for the varistor. Since the varistor works as a material having a high resistance value below the varistor voltage, it works as a kind of capacitor below the varistor voltage. Incidentally, in the case of a capacitor, it is irregular as shown in FIG. 9, and the reaction to lower the voltage is slow. There is a meaning to use a varistor there. Note that when current flows through the varistor, heat is generated because it is the same as when current flows through the resistor. That is, electric energy is converted into thermal energy.

一方、ネオン管(ネオンランプ)のような放電管は電気エネルギーを光に換えるものである。放電管はある一定以上の電圧になると、放電が始まり、光を発する。従って、放電管もサージ電圧を下げることができる。このようなことから、バリスタや放電管もサージアブソーバの一種である。ただし本発明では便宜上、サージアブソーバとバリスタ、放電管を区別している。とくに本発明で扱っているサージアブソーバと放電管はスイッチングタイプと呼ばれるもので、いったん電流が流れる(放電する)と、急激に電圧を下げるタイプである。ただし、作動電圧は安定していない。これに対してバリスタはクランピングタイプと呼ばれるもので、一定の作動電圧(バリスタ電圧)を保つことが特徴的である。基本回路として、図3のサージアブソーバ1をバリスタや放電管に代えた回路も使える。ただし、それぞれの特性があるために、一概にこれとは決められないところがある。そこで、それぞれの特性を利用した回路として、図10のようにそれぞれ特性の違う素子を並列につないだものもできる。1aは作動電圧70Vのサージアブソーバ、1bは作動電圧100Vのサージアブソーバ、1cは作動電圧300Vのサージアブソーバ、4はバリスタ、5は放電管(ネオン管)である。帯電した物質に触って高電圧が瞬間的に加えられた場合など、短時間では70Vサージアブソーバでは処理しきれないとき、100Vサージアブソーバ、300Vサージアブソーバ、バリスタなどが同時作動して短時間に静電気の吸収・放電を行うことができる。   On the other hand, a discharge tube such as a neon tube (neon lamp) converts electrical energy into light. When the discharge tube reaches a certain voltage, the discharge starts and emits light. Therefore, the discharge tube can also reduce the surge voltage. For this reason, varistors and discharge tubes are also a kind of surge absorber. However, in the present invention, a surge absorber, a varistor, and a discharge tube are distinguished for convenience. In particular, the surge absorber and discharge tube used in the present invention are called switching types, and once the current flows (discharges), the voltage is suddenly lowered. However, the operating voltage is not stable. On the other hand, the varistor is called a clamping type, and is characterized by maintaining a constant operating voltage (varistor voltage). As a basic circuit, a circuit in which the surge absorber 1 in FIG. 3 is replaced with a varistor or a discharge tube can be used. However, due to the characteristics of each, there are places where this cannot be determined. Therefore, as a circuit using each characteristic, there can be a circuit in which elements having different characteristics are connected in parallel as shown in FIG. 1a is a surge absorber with an operating voltage of 70V, 1b is a surge absorber with an operating voltage of 100V, 1c is a surge absorber with an operating voltage of 300V, 4 is a varistor, and 5 is a discharge tube (neon tube). 100V surge absorber, 300V surge absorber, varistor, etc. operate simultaneously when static electricity cannot be processed with a 70V surge absorber in a short time, such as when a high voltage is momentarily applied by touching a charged substance. Can be absorbed and discharged.

図11は、メタルフレームのメガネである。メタルフレームメガネ8の場合、通常、パッド803とモダン806は肌に触れる部分であり、肌への当たりを和らげるためにプラスチックなどの素材が使われている。プラスチックは絶縁体でもあり、また本発明の静電気除去装置を埋め込む所として適している。またリムレスメガネ(リムは図の802の部分)の場合にも、パッドとモダンは通常図11と同じように使われる。プラスチックフレームの場合にはモダンは使われないが、モダン部分はテンプルの一部であり、プラスチックでできている。メガネを掛けたとき、基本的に肌に当たる所はモダンとパッド部分であり、他は肌から離れている。ただし、パッドレスやパッドが小さい場合は、ブリッジ804、パッド803およびその周辺が肌に触れることもある。またサイズが合わないメガネの場合、モダンが短くてテンプル805の一部が肌に触れることもある。メタルフレームのメガネで、メタル部分をアンテナとして使うときには、設計上注意が必要になる。具体例を見ていくことにしよう。   FIG. 11 shows metal frame glasses. In the case of the metal frame glasses 8, the pad 803 and the modern 806 are usually portions that touch the skin, and materials such as plastic are used to soften the contact with the skin. Plastic is also an insulator and is suitable for embedding the static eliminator of the present invention. In the case of rimless glasses (the rim is the portion 802 in the figure), the pad and the modern are usually used in the same manner as in FIG. Modern is not used in the case of plastic frames, but the modern part is part of the temple and is made of plastic. When you wear glasses, the place where you hit the skin is basically the modern and the pad part, and the rest is away from the skin. However, when the padless or the pad is small, the bridge 804, the pad 803, and the periphery thereof may touch the skin. In the case of glasses that do not fit, the modern is short and part of the temple 805 may touch the skin. When using the metal part as an antenna with metal frame glasses, care must be taken in designing. Let's look at a concrete example.

図12は、モダン806に静電気除去装置9を取り付けた例である。このとき、出力端子oはメタル(導電)性のテンプル805に接続しており、入力端子iはプラスチック性のモダン806の内側すなわち肌に触れるように取り付けられている。これによって、メタルフレーム全体がアンテナとして働く。アンテナ部分は大きいほど安定した働きをする。従って、メタルフレームメガネには適した形態である。ただし先にも触れたように、出力側が常時人体に触れている状態になっていると除電効果が得られないので、モダンの長さやパッドの大きさ・取付位置に気を付け、メガネを掛けたときにメタルが肌に触れないようにしておく必要がある。     FIG. 12 shows an example in which the static eliminator 9 is attached to the modern 806. At this time, the output terminal o is connected to a metal (conductive) temple 805, and the input terminal i is attached so as to touch the inside of the plastic modern 806, that is, the skin. As a result, the entire metal frame functions as an antenna. The larger the antenna part, the more stable it works. Therefore, it is a form suitable for metal frame glasses. However, as I mentioned earlier, if the output side is always in contact with the human body, the neutralization effect cannot be obtained, so pay attention to the modern length, pad size and mounting position, and wear glasses. It is necessary to keep the metal from touching the skin.

図13はプラスチックフレームのメガネで、テンプルに静電気除去装置を組み込んだ例である。(1)はプラスチック製テンプル810の側面図である。テンプルエンド811に静電気除去装置9が組み込まれている。出力端子oからリード線o1を通して導電性コイルo2に接続してある。このコイルがアンテナの役割をする。一方、入力端子iからリード線i1を通して、接触入力板i2に接続されている。接触入力板は金属や電導性繊維などの導体でできていて、肌に触れる部分になる。図12の入力端子iと同じ働きをするものである。肌に接触する部分が静電気除去装置9と離れて設計されているために、このような構成にしている。接触入力板以外はテンプル内部に埋め込まれている。図13の(2)は(1)図のl線で切断したときのテンプルの断面図である。接触入力板i2はメガネを掛けたときの、耳に触れる部分である。ここから体に帯電した電荷を静電気除去装置9に引き込むことができる。導電性コイルo2(アンテナ)は、静電気除去装置の素子を通過した後の静電気の吸収(中和)・放電を行う部分である。アンテナから静電気を放電する場合にも、アンテナがテンプル内にあり、かつ電気エネルギーの大半は静電気除去装置で消費するから、外部への影響はほとんどない。   FIG. 13 shows an example in which a static electricity removing device is incorporated in a temple using glasses with a plastic frame. (1) is a side view of a plastic temple 810. FIG. A static eliminator 9 is incorporated in the temple end 811. The output terminal o is connected to the conductive coil o2 through the lead wire o1. This coil serves as an antenna. On the other hand, the input terminal i is connected to the contact input plate i2 through the lead wire i1. The contact input plate is made of a conductor such as metal or conductive fiber, and becomes a part that touches the skin. This is the same as the input terminal i in FIG. Since the portion that comes into contact with the skin is designed away from the static eliminator 9, such a configuration is adopted. Other than the contact input plate, it is embedded inside the temple. (2) in FIG. 13 is a cross-sectional view of the temple when cut along line l in (1). The touch input plate i2 is a part that touches the ear when wearing glasses. From here, the charge charged on the body can be drawn into the static eliminator 9. The conductive coil o2 (antenna) is a part that absorbs (neutralizes) and discharges static electricity after passing through the elements of the static eliminator. Even when static electricity is discharged from the antenna, the antenna is in the temple, and most of the electric energy is consumed by the static eliminator, so there is almost no influence on the outside.

静電気の性質を説明するための帯電物質の断面図である。It is sectional drawing of the charged substance for demonstrating the property of static electricity. マイクロギャップに特殊ガスを封入した放電タイプのサージアブソーバの断面図である。It is sectional drawing of the discharge type surge absorber which enclosed special gas in the micro gap. サージアブソーバを用いた静電気除去回路の構成図である。It is a block diagram of the static electricity removal circuit using a surge absorber. コンデンサを充電するときの電圧の上昇曲線である。It is a voltage rising curve when charging a capacitor. サージアブソーバの充電と放電が繰り返されるときの、電圧の時間変化曲線である。It is a time change curve of a voltage when charge and discharge of a surge absorber are repeated. 本発明の静電気除去装置の構成と寸法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the structure and dimension of the static eliminating device of this invention. 本発明の静電気除去装置の構成と寸法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure and dimension of the static eliminating device of this invention. バリスタの電圧変化を示す電圧・時間グラフである。It is a voltage-time graph which shows the voltage change of a varistor. 放電を伴うコンデンサの電圧変化を示す電圧・時間グラフである。It is a voltage and time graph which shows the voltage change of the capacitor | condenser accompanying discharge. 本発明の静電気除去装置付きメガネの回路図である。It is a circuit diagram of glasses with a static eliminator of the present invention. メタルメガネの名称と構造を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the name and structure of metal glasses. 本発明の静電気除去装置付きメガネにおいて、モダンに該装置を組み込んだときのメタルフレームメガネのモダン部の断面図である。It is sectional drawing of the modern part of metal frame glasses when this apparatus is modernly incorporated in the spectacles with static eliminating device of this invention. 本発明の静電気除去装置付きメガネにおいて、プラスチックフレームメガネのテンプルに該装置を組み込んだときの断面図である。It is sectional drawing when this apparatus is integrated in the temple of plastic frame glasses in the spectacles with a static eliminating device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 サージアブソーバ
(特殊ガス封入マイクロギャップ放電タイプ)
1a 作動電圧70Vのサージアブソーバ
1b 作動電圧100Vのサージアブソーバ
1c 作動電圧300Vのサージアブソーバ
101 ガラスケース
102 特殊ガス入りマイクロギャップ
103 電極
2 コンデンサ
4 バリスタ
5 放電管
8 メガネ
801 レンズ
802 リム
803 パッド
804 ブリッジ
805 テンプル
806 モダン
810 プラスチック製テンプル
811 テンプルエンド(テンプル後部)
812 テンプル前部
9 静電気除去装置
901 端子接続パターン部(入力端子i)
902 端子接続パターン部(出力端子o)
i 入力端子
i1 入力端子用リード線
i2 接触入力板
o 出力端子
o1 出力端子用リード線
o2 導電性コイル(アンテナ)
R 抵抗(抵抗器)
1 Surge absorber
(Special gas filled micro gap discharge type)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Surge absorber 1b of operating voltage 70b Surge absorber 1c of operating voltage 100V Surge absorber 101 of operating voltage 300V Glass case 102 Micro gas gap 103 with special gas 103 Electrode 2 Capacitor 4 Varistor 5 Discharge tube 8 Glasses 801 Lens 802 Rim 803 Pad 804 Bridge 805 Temple 806 Modern 810 Plastic Temple 811 Temple end (Temple rear)
812 Temple front 9 Static eliminator 901 Terminal connection pattern (input terminal i)
902 Terminal connection pattern (output terminal o)
i input terminal i1 input terminal lead wire i2 contact input plate o output terminal o1 output terminal lead wire o2 conductive coil (antenna)
R resistance (resistor)

Claims (2)

人体に帯電した静電気の除去において、サージアブソーバ、バリスタ、放電管などの静電気を熱や光に変える素子からなる静電気除去回路を組み込み、該回路の入力端子に導電性物質を用い、メガネフレームのテンプル、モダン、パッドなどの内側に前記入力端子を人体に接するように設置し、該回路の出力端子をテンプルの金属芯やコイル状の金属あるいは導電性繊維にして、人体に接しないように取り付けたこと
を特徴として備えた静電気除去装置付きメガネ。
In the removal of static electricity charged on the human body, a built-in static elimination circuit consisting of elements that change static electricity into heat and light, such as surge absorbers, varistors, discharge tubes, etc. The input terminal is installed inside a modern pad, etc. so as to contact the human body, and the output terminal of the circuit is made of a metal core of the temple, a coiled metal, or a conductive fiber so as not to contact the human body. Glasses with static eliminator equipped with the feature.
請求項1に記載の静電気除去装置付きメガネにおいて、サージアブソーバ、バリスタ、放電管、コンデンサ等のうち、作動電圧の異なる二つ以上の素子を並列に配置した回路であること
を特徴として備えた請求項1に記載の静電気除去装置付きメガネ。
The glasses with the static eliminator according to claim 1, wherein the circuit is a circuit in which two or more elements having different operating voltages are arranged in parallel among surge absorbers, varistors, discharge tubes, capacitors, and the like. Item 1. Glasses with a static eliminator according to item 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105873343A (en) * 2016-01-29 2016-08-17 钟志强 Frictional wear-free release electrostatic elimination method of mobile object to ground

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