JP2010049829A - 除電器及び除電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放電電極の先端への異物の付着を防止することができるとともに、高い除電速度で充分な除電効果を得ることができる除電器及び除電方法を提供する。
【解決手段】高電圧の印加によってコロナ放電させてイオンを放出する放電電極４１と、供給されたガスを放出されたイオンとともに吐出する吐出口４３と、供給されたガスを吐出口４３へ誘導するガス流路４２とを有するノズル４を備えた除電器１において、吐出口４３から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、かつ吐出口４３でのガス圧が大気圧以上となるようにしてある。ガス流路４２は、流路面積が漸次小さくなるように絞り込むスロート部４５を備え、スロート部４５の手前であって流路面積が変動しない部分におけるガス圧に対する大気圧の比率が０．５２８以下となるようにしてある。
【選択図】図４

Description

本発明は、放電電極からイオンを放出し、ガスをイオン化ガスとして除電対象物に向けて吐出して当てることによって除電対象物を除電する除電器及び除電方法に関する。

従来、クリーンルーム等で空気中の帯電防止又は除電対象物の除電に用いられる除電器では、高電圧を放電電極に印加してコロナ放電させることによって空気イオンを発生し、発生した空気イオンを除電対象物等に当てることによって除電する。空気イオンは帯電しているので、空気中に浮遊している埃、塵等の異物も帯電しやすく、その結果として放電電極に周囲の埃、塵等の異物が付着しやすい。

斯かる除電器をクリーンルーム内で使用する場合であっても、クリーンルーム内にはわずかな塵等の異物が存在する。したがって、上述した原理と同様の原理によって、放電電極の先端部分に帯電した異物が付着するという問題があった。放電電極に異物が付着した場合、除電速度は大きく低下し、また付着した塵等が纏まって落下する等、クリーンルームの環境維持を困難にするおそれがあるという問題もあった。

斯かる問題を解決するために、例えば特許文献１では、放電電極の先端部分がノズルの先端よりも内部に一定距離（１ｍｍ以内）没入するようにしている空気イオン化装置が開示されている。シースガスの速度は、ノズルの先端部分近傍に気流の巻き込みを生じさせることのない速度（１．０ｍ／ｓ以上）である。

シースガスが負性気体分子を含まない場合、発生した電子群がシースガスとともにノズルの外部に放出され、シースガスが負性気体分子を含む場合には、発生したイオンが外部に放出される。また放電電極に高電圧が印加された場合、放電電極の先端部分にイオン風が発生し、ノズルから噴流が発生するが、シースガスの速度が１．０ｍ／ｓ以上の場合、噴流によって生じる誘引流でノズルの先端部分近傍に気流の巻き込みを生じることなく、シースガスによる充分なシール効果を得ることができる。

また特許文献２では、放電電極の先端と同軸のクリーンガス吐出口を通じて吐出するクリーンガスにより、雰囲気エアを巻き込みながらイオン化エアを生成するイオン化装置が開示されている。放電電極の周囲は、従来のノズルが存在しない実質的に開放した状態となっており、ノズルが同極に帯電することに伴う放電電極の周囲での電界の緩和が発生せず、イオン発生量の低下を防止することができる。また、クリーンガスが放電電極の先端に沿って流れることによって、先端への異物の付着を防止することができる。

放電電極の先端はクリーンガス吐出口からクリーンガスの吐出方向に突出させることにより、放電電極の先端をクリーンガス吐出口の中に配置させた場合と比べ、イオン化エア生成量を多くすることができる。そして特許文献２には、クリーンガス吐出口から突出する放電電極の先端の突出量は、放電電極の汚染防止の観点と、イオン化エアの生成量の観点とのバランスで決定されると記載されている。
特開平９−１７５９３号公報 特開２００６−４０８６０号公報

上述した特許文献１に開示されている空気イオン化装置では、シースガスの速度が１．０ｍ／ｓ程度でガスがゆっくり流出するため、異物の付着を減少することはできるが、除電速度も低くなり、充分な除電効果を得ることができないという問題があった。上述した特許文献２に開示されているイオン化装置では、雰囲気エアを放電電極側に巻き込んで除電対象物までイオンを届けるため、雰囲気エアを巻き込んだ場合に塵等が放電電極の先端部分に衝突して付着するおそれがあった。また、放電電極の先端の突出量は、放電電極の汚染防止とイオン化エア生成量とのバランスで決定されると記載されているように、放電電極の汚染防止効果と、充分なイオン化エア生成量による高い除電速度での充分な除電効果とをともに増大することはできないという問題があった。

除電器では、充分なイオン化エア生成量によって高い除電速度で充分な除電効果を得ることは必須であると同時に、放電電極の先端への異物の付着を防止する必要もある。放電電極の先端に異物が付着すると、イオン発生量が低下して充分なイオン化エアが生成されず、除電速度が遅くなって充分な除電効果が得られないからである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、放電電極の先端部分への異物の付着を防止することができるとともに、高い除電速度で充分な除電効果を得ることができる除電器及び除電方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る除電器は、高電圧の印加によってコロナ放電させてイオンを放出する放電電極と、供給されたガスを放出されたイオンとともに吐出する吐出口と、供給されたガスを前記吐出口へ誘導するガス流路とを有するノズルを備えた除電器において、前記吐出口から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、かつ該吐出口でのガス圧が大気圧以上となるようにしてあることを特徴とする。

また、第２発明に係る除電器は、第１発明において、前記放電電極は前記ノズルの中心に配設してあり、前記ガス流路は、前記放電電極を取り囲むように形成されていることを特徴とする。

また、第３発明に係る除電器は、第１又は第２発明において、前記ガス流路へガスを供給するガス供給口を備え、該ガス供給口にてガスを絞り込むようにしてあることを特徴とする。

また、第４発明に係る除電器は、第３発明において、前記ガス供給口の手前におけるガス圧に対する大気圧の比率が０．５２８以下となるようにしてあることを特徴とする。

また、第５発明に係る除電器は、第１又は第２発明において、前記ガス流路は、流路面積が漸次小さくなるように絞り込むスロート部を備えることを特徴とする。

また、第６発明に係る除電器は、第５発明において、前記流路面積は前記吐出口にて最小となるようにしてあることを特徴とする。

また、第７発明に係る除電器は、第５又は第６発明において、前記スロート部の手前であって前記流路面積が変動しない部分におけるガス圧に対する大気圧の比率が０．５２８以下となるようにしてあることを特徴とする。

また、第８発明に係る除電器は、第５又は第７発明において、前記放電電極は、先端部分が円錐形状に形成され、該先端部分にてコロナ放電するようにしてあり、前記スロート部は、前記流路面積が最小となるスロート面を有し、前記放電電極の配設位置を変動させることにより、該スロート面の流路面積と前記吐出口の流路面積との比率を調整するようにしてあることを特徴とする。

また、第９発明に係る除電器は、第１乃至第８発明のいずれか１つにおいて、前記ノズルを複数備えることを特徴とする。

次に、上記目的を達成するために第１０発明に係る除電方法は、放電電極を有する複数のノズルが、筐体の長手方向の一面にて、長手方向に沿って所定間隔で配設されたバータイプの除電器により、前記ノズルに供給されたガスを吐出口からイオン化ガスとして除電対象物に向けて吐出する除電方法において、前記放電電極に正又は負の高電圧を印加し、該放電電極の先端部分の周囲にイオンを発生し、前記吐出口から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、かつ該吐出口でのガス圧が大気圧以上になるようにガスを供給することを特徴とする。

第１発明及び第１０発明では、放電電極を有する複数のノズルが、筐体の長手方向の一面にて、長手方向に沿って所定間隔で配設されたバータイプの除電器により、ノズルに供給されたガスを吐出口からイオン化ガスとして除電対象物に向けて吐出する。放電電極に正又は負の高電圧を印加し、該放電電極の先端部分の周囲にイオンを発生し、吐出口からガスをイオン化ガスとして除電対象物に向けて吐出する。吐出口から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、かつ該吐出口でのガス圧が大気圧以上になるようにガスを供給することにより、吐出口から吐出するガスをいわゆる最適膨張又は不足膨張にすることができるので、イオンを放出する放電電極の先端部分に異物が付着することを防止することができるとともに、速やかに充分なイオン化ガスを除電対象物に当てることができ、高い除電速度で充分な除電効果を得ることが可能となる。

ここで、最適膨張とは、吐出口から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、吐出口でのガス圧と大気圧とが等しい場合に、吐出口から吐出したガスの吐出領域面積が、吐出口の開口面積と等しくなる膨張形態である。不足膨張とは、吐出口から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、吐出口でのガス圧が大気圧より高い場合に、吐出口から吐出したガスの吐出領域面積が、吐出口の開口面積より大きくなる膨張形態である。なお、不足膨張では吐出口手前でガスの膨張が抑えられて吐出後に膨張するので、吐出口手前ではガスの膨張が不足している状態と考えて、不足膨張と呼ばれている。

第２発明では、放電電極が前記ノズルの中心に配設してあり、ガス流路が、放電電極を取り囲むように形成されていることにより、イオンを放出する放電電極が偏心していないので、外部から混入する異物との距離が一定となるようにすることができ、異物が付着する可能性をより低減することができる。

第３発明では、ガス流路にガスを供給するガス供給口を備え、ガス供給口にてガスを絞り込むことにより、ガス流路内にスロート部を設けることなく、ガス供給口の手前におけるガス圧に対する大気圧の比率が０．５２８以下となるようにして、吐出口から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、吐出口でのガス圧が大気圧以上となるようにすることで、最適膨張又は不足膨張にすることが可能となる。

第４発明では、ガス供給口の手前におけるガス圧に対する大気圧の比率が０．５２８以下となることにより、吐出口から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、吐出口でのガス圧が大気圧以上となるようにすることで、最適膨張又は不足膨張にすることが可能となる。

第５発明では、ガス流路は、流路面積が漸次小さくなるように絞り込むスロート部を備えることにより、スロート部の手前であって流路面積が変動しない部分におけるガス圧に対する大気圧の比率が０．５２８以下となるようにして、吐出口から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、吐出口でのガス圧が大気圧以上となるようにすることで、最適膨張又は不足膨張にすることが可能となる。特に、流路面積が最小となる面（スロート面）を吐出口近傍に設け、スロート面から吐出口までの距離を０（ゼロ）に近づけ、かつスロート面の流路面積に対する吐出口の流路面積の比を１に近づけることにより、少ないガス流量で最適膨張又は不足膨張にすることが可能となる。

第６発明では、流路面積は吐出口にて最小となることにより、ガス流路途中にスロート部を設けることなく、吐出口をスロート部とすることができる。そして、スロート部の手前であって流路面積が変動しない部分におけるガス圧に対する大気圧の比率が０．５２８以下となるようにして、吐出口から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、吐出口でのガス圧が大気圧以上となるようにすることで、最適膨張又は不足膨張にすることが可能となる。

第７発明では、スロート部の手前であって流路面積が変動しない部分におけるガス圧に対する大気圧の比率が０．５２８以下となることにより、吐出口から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、吐出口でのガス圧が大気圧以上となるようにすることで、最適膨張又は不足膨張にすることが可能となる。

第８発明では、放電電極は、先端部分が円錐形状に形成され、円錐形状の先端部分にてコロナ放電するようにし、スロート部は、流路面積が最小となるスロート面を有し、放電電極の配設位置を変動させることにより、スロート面の流路面積と吐出口の流路面積との比率を調整する。スロート部を放電電極の円錐形状の先端部分で吐出口近傍に設け、スロート面の流路面積と吐出口の流路面積との面積比率を１に近づけることによって、最適膨張になるガスの流速を小さくすることができるので、ガス流量を抑えることができる。またスロート面と吐出口との距離を０（ゼロ）に近づけることによって、低いガス圧で最適膨張にすることができる。例えば０．０９ＭＰａ程度の圧力のガスを供給するだけで、吐出口から吐出するガスをいわゆる最適膨張形態又は不足膨張形態にすることができ、イオンを放出する放電電極の先端部分への異物の付着防止効果を高めることが可能となる。

第９発明では、ノズルを複数備えることにより、同時に広範囲の除電対象物を効率よく除電することができる。また、複数のノズルの放電電極を負電極と正電極とに分けることができ、様々な電圧印加方法を採用することが可能となる。

上記構成によれば、イオンを放出する放電電極の先端部分に異物が付着することを防止することができるとともに、速やかに充分なイオン化ガスを除電対象物に当てることができ、高い除電速度で充分な除電効果を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態に係る除電器について、図面を参照して説明する。なお、参照する図面を通じて、同一又は同様の構成又は機能を有する要素については、同一又は同様の符号を付して、重複する説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る除電器の構成を模式的に示す斜視図である。図１に示すように本実施の形態１に係る除電器１は、略直方体で長手方向の角部が丸みを帯びた本体ケース２と、本体ケース２の一面に長手方向に沿って所定間隔で配設された複数（図１の例では４個）のノズル４、４、・・・とで構成されている、いわゆるバータイプの除電器１である。各ノズル４は、供給されたガスを後述する放電電極によって放出されたイオンとともに吐出する吐出口４３を有する円盤状部分７を残して本体ケース２に埋め込まれている。本体ケース２の長手方向の端面には、空気、窒素ガス等を濾過したクリーンガスをノズル４へ供給するガス供給用ポート３が設けられている。エアユニット２１（図６参照）は、本体ケース２の一部を構成しており、本体ケース２の下端開口を閉じている。また、本体ケース２の所定の位置に、図示しない高電圧ユニット、電気回路、ＣＰＵ等で構成される制御ユニット等が配置されている。

図２は、本実施の形態１に係るノズル４の放電電極の軸を鉛直方向に見た正面図、吐出口の反対側から見た底面図及び側面図である。図２（ａ）は正面図を、図２（ｂ）は底面図を、図２（ｃ）は側面図を、それぞれ示している。図２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、ノズル４は、筒状部分６と円盤状部分７とで構成される。円盤状部分７は、筒状部分６の外径の倍程度の外径を有し、円盤状部分７の筒状部分６側には、円盤状部分７の外径と筒状部分６の外径との略中間の外径を有する筒状突起部分７１がノズル４の本体ケース２への固着部分として形成されている。またノズル４は、高電圧の印加によってコロナ放電させてイオンを放出する放電電極４１を有している。なお、図２の例では放電電極４１が針電極である場合を示しており、放電電極４１は筒状部分６及び円盤状部分７と同心に配置されている。

図３は、本実施の形態１に係るノズル４の斜視図である。図３（ａ）は斜め上から見た斜視図を、図３（ｂ）は斜め下から見た斜視図を、それぞれ示している。図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ノズル４の筒状部分６の周囲には、ノズル４を本体ケース２に嵌合して固定するための複数の突起６１が設けられている。図４は、図２（ｃ）に示す側面図のＢ−Ｂ断面図である。

図３（ｂ）及び図４に示すように、筒状突起部分７１は、円盤状部分７の下側に突き出して上面が閉じた筒状になっている。ノズル４は、筒状突起部分７１の底面が本体ケース２と接する状態で、筒状突起部分７１以外の円盤状部分７が本体ケース２から離れて本体ケース２に埋め込まれる。図４に示すように、ノズル４は、上述した放電電極４１及び吐出口４３の他、供給されたガスを吐出口４３へ誘導するガス流路４２を有する。

図５は、図２（ｂ）に示す底面図のＣ−Ｃ断面図である。図５に示すように、ノズル４は、ガス流路４２へガスを供給するガス供給口４４を有する。図６は、図１に示す斜視図のＡ−Ａ部分断面図である。図６に示すように、図１に示した本体ケース２のガス供給用ポート３へ供給されたガスは、矢印で示すように、本体ケース２内の長手方向に沿って設けられたメインガス供給通路３１からノズル４内のガス流路４４１を経由してガス供給口４４へ供給される。図７は、図４のＤ部分の拡大図である。

図４及び図７に示すように、放電電極４１はノズル４の略中心に配設してあり、ガス流路４２は、放電電極４１を取り囲むように形成されている。イオンを放出する放電電極４１が偏心していないので、万一外部から異物が混入した場合であっても、異物と放電電極４１との距離は一定に維持されており、異物が付着する可能性を少しでも低減することができる。なお、放電電極４１への電圧の印加方法としては、パルスＡＣ、ＤＣ、ＡＣ、高周波ＡＣ、パルスＤＣ等、種々の方法がある。

パルスＡＣは、１本の放電電極に対して正の直流電圧と負の直流電圧とを交互に印加し、正のイオンと負のイオンとを交互に発生する。ＤＣは、１本の放電電極に対して正又は負のみの直流電圧を印加し続け、正又は負のイオンのみを発生する。ＡＣは、１本の放電電極に対して交流電圧を印加し、正のイオンと負のイオンとを交互に発生する。高周波ＡＣは、ＡＣと同様であるが、電圧の切替周期がＡＣの１０００倍程度速い点で相違する。パルスＤＣは、正の放電電極と負の放電電極とに交互に直流電圧を印加し、正の放電電極から正のイオンと負の放電電極から負のイオンとを交互に発生する。交流電圧より直流電圧を印加する方がイオン発生量が多くなり、１本の放電電極にて正及び負のイオンを交互に発生する場合にイオンバランスが良い。印加方法は特に限定されるものではないが、除電速度が速くイオンバランスが優れている点でパルスＡＣで印加するのが好ましい。

図８は、パルスＡＣにより電圧を印加する除電器１の電気回路の概要を示す回路図である。図８に示すように除電器１は、図示しない高電圧ユニットを構成する正側の高電圧発生回路１００と負側の高電圧発生回路１０１とを有する。なお、高電圧ユニットは図示しない密閉ボックスの中に収容されている。正側の高電圧発生回路１００は、トランス１０２の一次側コイルに接続された自励発振回路１０４と、二次側コイルに接続された昇圧回路１０６とを含む。負側の高電圧発生回路１０１は、トランス１０３の一次側コイルに接続された自励発振回路１０５と、二次側コイルに接続された昇圧回路１０７とを含む。昇圧回路１０６、１０７は、例えば倍整流回路からなる。

高電圧発生回路１００、１０１と放電電極４１との間には、保護抵抗（第１抵抗Ｒ１）が設けられている。トランス１０２、１０３の二次側コイルの接地端ＧＮＤと、フレームグランドＦＧとの間には、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３とが直列に接続されている。対向電極プレート１１１とフレームグランドＦＧとの間には、第４抵抗Ｒ４と第３抵抗Ｒ３とが直列に接続されている。なお、対向電極プレート１１１は、本体ケース２の底面近傍の内部に埋め込まれている。

第４抵抗Ｒ４を流れる電流をイオン電流検知回路１０８で検出することにより、放電電極４１の近傍のイオンバランスを知ることができる。第３抵抗Ｒ３を流れる電流をイオン電流検知回路１０８で検出することにより、除電対象物近傍のイオンバランスを知ることができる。なお、除電対象物は帯電した物体だけでなく、帯電した空気等も含む。第２抵抗Ｒ２を流れる電流を異常放電電流検知回路１０９で検出することにより、放電電極４１と対向電極プレート１１１又はフレームグランドＦＧとの間の異常放電を検出することができ、制御ユニット１４で異常放電と判別した場合、表示ＬＥＤ１１０を点灯して操作者に異常を知らせることができる。

図８に示すパルスＡＣの電圧の印加方法では、正側の高電圧発生回路１００と負側の高電圧発生回路１０１とで交互に高電圧を発生することにより、１本の放電電極４１から正のイオンと負のイオンとを交互に発生する。具体的には、正側の高電圧発生回路１００で正の高電圧を発生したとき、コロナ放電が起こり、放電電極４１の先端部分の周辺にある空気の分子から電子を奪い取り、正のイオンを発生する。負側の高電圧発生回路１０１で負の高電圧を発生したとき、コロナ放電が起こり、放電電極４１の先端部分から電子を放出し、放出した電子が空気の分子に衝突して負のイオンを発生する。

除電対象物に、放電電極４１から発生した正のイオンと負のイオンとを交互に当てることにより、除電対象物が正極性に偏っている場合、正のイオンが当てられたときは反発し、負のイオンが当てられたときは結びついて電気的に中和される。一方、除電対象物が負極性に偏っている場合、正のイオンが当てられたときは結びついて電気的に中和され、負のイオンが当てられたときは反発する。したがって、パルスＡＣの電圧の印加方法では、除電対象物が正又は負のいずれの極性に偏っている場合でも、イオンバランス良く除電対象物を中和して除電することができる。

本実施の形態１に係る除電器１は、放電電極４１が高電圧を印加されてコロナ放電することにより、周囲のガスをイオン化し、イオン化ガスを吐出口４３から吐出する。吐出されたイオン化ガスは図示しない除電対象物に当てられ、除電対象物が除電される。ガスは、従来から一般的に用いられている空気、窒素ガス等から選択する。空気を使用する場合、フィルタ等を通して清浄なクリーンドライエアとして使用する。なお、吐出口４３から吐出するガスはイオン化ガスであるが、説明を容易にするため、「イオン化ガス」を単に「ガス」として説明する場合がある。

本実施の形態１に係る除電器１では、吐出口４３から音速を超えた流速のイオン化ガスを、吐出口４３の圧力が大気圧以上となるように吐出する。図４乃至図７に示すように、ガス流路４２は、流路面積が漸次小さくなるように絞り込むスロート部４５を備えている。ここで、音速は気温によって変化し、１５℃の海面上で約３４０ｍ／ｓである。ガスの流速は、音速との比のマッハ数で表わすことができ、音速を３４０ｍ／ｓとすると、例えばガスの流速が２７２ｍ／ｓである場合、音速の８０％でマッハ数０．８（Ｍ０．８）で表わすことができ、ガスの流速が３４０ｍ／ｓである場合には、Ｍ１で表わすことができる。したがって、音速（約３４０ｍ／ｓ）を超える場合には、Ｍ１を超える数値で表わすことができる。図９は、ノズル４の吐出口４３から音速を超える流速で吐出するガスの３種類の膨張形態を模式的に示す状態図である。図９（ａ）は過膨張、図９（ｂ）は最適膨張、図９（ｃ）は不足膨張の各膨張形態を示している。

膨張形態について説明する前に、吐出口４３から吐出するガスの流速が音速を超える条件について説明する。図９（ａ）乃至（ｃ）に示すようなガス流路４２の形状は、ラバールノズル形状と呼ばれ、矢印方向にガスが流れ、ガス供給口４４から吐出口４３までの途中にスロート面４５１が設けられている。スロート面４５１は、ガスの流路面積が漸次小さくなるように絞りこむスロート部４５において流路面積が最小となる面である。なお、ガス流路４２の流路面積は、放電電極４１の断面積を含まない。スロート面４５１を通過した直後にガスの流速がＭ１で表わされる音速を超えると、吐出口４３から吐出するガスの流速が音速を超える。そして、供給されるガスがスロート面４５１を通過した直後に流速が音速を超えるためには、スロート部４５の手前のガス流路４２の流路面積が変動しない部分におけるガス圧に対する大気圧の比率が０．５２８以下になることが条件となる。

図１０は、吐出口４３から吐出するガスの流速が音速を超える条件を説明するための模式図である。図１０（ａ）はスロート面４５１がガス流路４２の途中にある場合、図１０（ｂ）はガス供給口４４がスロート面４５１となる場合、図１０（ｃ）はスロート面４５１が吐出口４３にある場合を示している。図１０（ａ）のスロート面４５１は、図９に示すラバールノズル形状と同様、ガス流路４２の途中にスロート面４５１が設けられているので、スロート面４５１を通過した直後にガスの流速が音速を超えるには、図１０（ａ）に示すようにスロート部４５の手前のガス流路４２の流路面積が変動しない部分におけるガス圧Ｐｏに対する大気圧Ｐａの比率が０．５２８以下になることが条件となる。なお、ガス流路４２は、スロート面４５１に均一な圧力のガスが供給されるように、スロート面４５１の手前に一定量のガスが溜まるチャンバー部が形成されていることが好ましい。

図１０（ｂ）に示すようにスロート部４５が設けられていない場合であっても、ガス供給口４４をスロート面４５１とみなし、ガス供給口４４の手前におけるガス圧Ｐｏに対する大気圧の比率が０．５２８以下となる場合には、ガス流路４２でガスの流速は音速を超えるので、吐出口４３から吐出するガスの流速も音速を超える。なお、バータイプの除電器１で図１０（ｂ）に示すようにガス供給口４４がスロート面４５１とみなせるノズル４を用いる場合、ガス圧Ｐｏは除電器１の筐体（本体ケース２）内の長手方向に沿って設けられたメインガス供給通路３１でのガス圧である。

また図１０（ｃ）に示すように吐出口４３がスロート面４５１になる場合には、吐出口４３の手前のガス流路４２の流路面積が変動しない部分におけるガス圧Ｐｏに対する大気圧Ｐａの比率が０．５２８以下になると吐出口４３から吐出するガスの流速が音速を超える。本実施の形態１に係る除電器１では、図１０（ａ）に示すスロート面４５１を有するノズル４を用いるが、吐出口４３から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、かつ吐出口４３でのガス圧が大気圧以上となるようにすれば、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すスロート面４５１を有するノズル４を用いても良い。

次に膨張形態について説明する。図９（ａ）乃至（ｃ）に示すように、ガス流路４２のガス供給口４４から供給されたガスは、スロート部４５で絞り込まれ、吐出口４３から音速を超える流速で吐出される。吐出したガスの吐出領域面積は、吐出口４３でのガス圧Ｐｅが大気圧Ｐａより低い場合、図９（ａ）に示すようにガスが大気に押されて吐出口４３の開口面積より小さくなり、吐出領域５０が圧縮された形態の過膨張になる。吐出口４３でのガス圧Ｐｅと大気圧Ｐａとが等しい場合、図９（ｂ）に示すように吐出したガスの吐出領域面積は、吐出口４３の開口面積と等しく、吐出領域５０が圧縮も膨張もされない形態の最適膨張になる。吐出口４３でのガス圧Ｐｅが大気圧Ｐａより高い場合、図９（ｃ）に示すように吐出したガスの吐出領域面積は、ガスが大気を押して吐出口４３の開口面積より大きく膨張した形態の不足膨張になる。

図９（ａ）乃至（ｃ）のいずれの膨張形態でも、吐出口４３から吐出するガスの流速は音速を超えているので、吐出口４３近傍の空気、埃等は、吐出口４３内へ入り込もうとしても、音速を超えた流速で吐出されるガスによって吐出口４３で吹き飛ばされ、吐出口４３内に入り込むことが困難となる。ただし、図９（ａ）の過膨張では、吐出口４３から吐出したガスが大気に押され、ガスの吐出領域面積が圧縮されているので、吐出口４３近傍の埃等が吐出口４３内に巻き込まれる可能性がある。一方、図９（ｂ）の最適膨張及び図９（ｃ）の不足膨張では、吐出口４３から吐出したガスの吐出領域面積は圧縮されないので、吐出口４３近傍の埃等が吐出口４３内に巻き込まれる可能性は低くなり、吐出口４３付近の放電電極４１に埃等が付着し難くなる。放電電極４１への埃等の付着防止効果は、ガスの吐出領域面積が圧縮も膨張もしない最適膨張よりガスが膨張する不足膨張で高くなり、ガスの流速が音速を超えた場合であっても吐出口４３でのガス圧Ｐｅが大気圧Ｐａより高く、吐出するガスが不足膨張になる場合が好ましい。

図１１は、膨張形態を判定するための圧力評価用のノズル１１４の正面図、斜視図及び断面図である。図１１（ａ）は正面図を、図１１（ｂ）は斜め上から見た斜視図を、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）に示す斜視図のＥ−Ｅ断面図を、図１１（ｄ）は図１１（ｃ）の吐出口４３近傍の拡大図を、それぞれ示している。図１１（ａ）乃至（ｄ）に示すように、圧力評価用のノズル１１４は、本実施の形態１に係る除電器１のノズル４と同様、放電電極４１、ガス流路４２、吐出口４３、ガス供給口４４、スロート部４５及びスロート面４５１を有する。

また圧力評価用のノズル１１４は、吐出口４３でのガス圧を測定するための穴である吐出口圧力測定用穴５１と、よどみ点でのガス圧を測定するための穴であるよどみ点圧力測定用穴５２と、針キャップ出口５３とを有する。なお、各所でのガス圧は圧力センサを用いて測定した。よどみ点圧力は、スロート部４５の手前であってガス流路４２の流路面積が変動しない部分におけるガス圧である。図１２は、圧力評価用のノズル１１４の各寸法等を示す模式図である。

図１２に示すように、Ｓは、吐出口４３の開口面積から放電電極４１の断面積を引いた吐出口４３での流路面積である。Ｓｏは、スロート面４５１での流路面積であり、放電電極４１の断面積を含まない。針角度は、放電電極４１のイオンを放出する円錐形状の先端部分の頂角を意味しており、針高は吐出口４３から突出している放電電極４１の先端部分の長さを意味している。ノズル内径ｋは吐出口４３の内径であり、ストレート距離Ｌはスロート面４５１から吐出口４３までの距離である。

図１３は、圧力評価用のノズル１１４を用いて測定したガス供給口４４でのガス圧と吐出口４３でのガス圧又は針キャップ出口５３でのガス圧との関係を示すグラフ図である。図１３は、図１１に示した圧力評価用のノズル１１４を作製し、ガス供給口４４から供給するガス圧力（ガス供給口圧力）を変えて測定した結果を示している。図１３では、吐出口圧力とガス供給口圧力との関係を黒で塗りつぶした菱形記号で、針キャップ出口圧力とガス供給口圧力との関係は黒で塗りつぶした正方形記号で、それぞれ示しており、吐出口圧力及び針キャップ出口圧力はゲージ圧で示している。ゲージ圧は、大気圧との相対値（大気圧との差）であり、ゲージ圧が０の場合に大気圧と等しいことを示している。また、ゲージ圧が負の値となる場合には大気圧より低いことを意味しており、ゲージ圧が正の値となる場合には大気圧より高いことを意味している。

図１３に示すように、ガス供給口圧力が０（ゼロ）である場合、ガスが供給されていない状態であることから、吐出口圧力は大気圧と等しくなっている。ガス供給口圧力を０．１７ＭＰａとした場合、吐出口圧力は−１５ｋＰａとなり大気圧より低くなっていることから、過膨張になっていると判定することができる。ガス供給口圧力を上げていくと、よどみ点圧力も比例して増大するが（図示せず）、吐出口圧力と針キャップ出口圧力とは大気圧より小さいので、過膨張となったと判断することができ、周囲の空気を巻き込むようになることがわかる。さらにガス供給口圧力を上げていくと、吐出口圧力と針キャップ出口圧力とは除々に上がり始め、吐出口圧力はガス供給口圧力を０．２２ＭＰａとした場合に、針キャップ出口圧力はガス供給口圧力を０．３２ＭＰａとした場合に、それぞれ０（ゼロ）となり大気圧と等しくなることから、最適膨張となったと判断することができる。その後、大気圧より大きくなることから、不足膨張となったと判断することができ、周囲の空気を巻き込まなくなることがわかる。

図１４は、本実施の形態１に係る除電器１をガスの流速を音速以下及び音速を超えた状態で各膨張形態にした場合の放電電極４１への異物付着量の評価結果を示す図表である。０．４ｍｍ径の吐出口４３を用い、印加電圧を±７ｋＶ、周波数を３３Ｈｚ、浄化用ガスとしてのパージエアをＮ₂ とする評価条件にて、所定濃度の異物雰囲気内において、所定時間以上の連続運転を行った。

図１４に示すように、ガス供給口圧力が０．０２ＭＰａでＮ₂ ガスを供給した場合、ガスの流速は１２９ｍ／ｓであることから音速以下であり、ガス流量は１．５Ｌ／ｍｉｎで最も少ないにもかかわらず、放電電極４１への異物付着量は非常に多かった。ガス供給口圧力が０．１７ＭＰａでＮ₂ ガスを供給した場合、ガスの流速はＭ１．１程度で音速を超えた状態で過膨張となり、ガス流量は３．８Ｌ／ｍｉｎで放電電極４１への異物付着量は少量であった。

また図１４に示すように、ガス供給口圧力が０．２５ＭＰａでＮ₂ ガスを供給した場合、ガスの流速はＭ１．２となり音速を超えた状態で最適膨張となり、ガス流量は５Ｌ／ｍｉｎで放電電極４１への異物付着量はわずかであった。ガス供給口圧力が０．３２５ＭＰａでＮ₂ ガスを供給した場合、ガスの流速はＭ１．２〜１．５となり音速を超えた状態で不足膨張となり、ガス流量は６Ｌ／ｍｉｎで放電電極４１への異物付着量は極わずかであった。さらにガス供給口圧力を０．４ＭＰａに上げてＮ₂ ガスを供給した場合、ガスの流速はＭ１．７となり音速を超えた状態で不足膨張となり、ガス流量は７．１Ｌ／ｍｉｎで放電電極４１への異物付着量はほとんど無かった。

したがって、ガスの流速が音速を超えた場合、音速以下の場合と比較してガス流量が多いにもかかわらず、放電電極４１への異物付着量は少量からほとんど無い量にまで減少することがわかった。ガスの流速が音速を超えた場合であっても、過膨張ではガス流量が最も少ないにもかかわらず少量の異物が付着することがわかった。一方、最適膨張及び不足膨張では、異物付着量はわずかからほとんど無い量にまで減少し、ガス流量が多くなっても不足膨張でガスの流速が速くなるほど異物付着量は減少し、Ｍ１．７でほとんど無くなることがわかった。

図１５は、吐出口４３から吐出されるガスの超音速流を可視化した模式図である。図１５（ａ）はガス供給口圧力を０．２ＭＰａとしてＭ１．１で過膨張の場合を、図１５（ｂ）はガス供給口圧力を０．２５ＭＰａとしてＭ１．２で最適膨張の場合を、図１５（ｃ）はガス供給口圧力を０．３５ＭＰａとしてＭ１．５で不足膨張の場合を、図１５（ｄ）はガス供給口圧力を０．４ＭＰａとしてＭ１．７で不足膨張の場合を、それぞれ示している。

図１５（ａ）乃至（ｄ）に示すように、過膨張、最適膨張及び不足膨張のいずれの膨張形態の超音速流であっても、放電電極４１の軸に対して所定の角度βを有する縞模様が観察される。なお、放電電極４１の軸方向はガスを吐出する方向であり、角度βはガスの吐出方向との角度でもある。縞模様の所定の角度βは、膨張形態によって異なり、ガスの流速が速くなるほど小さくなる。図１５（ａ）のＭ１．１で過膨張の場合に角度βは６３°、図１５（ｂ）のＭ１．２で最適膨張の場合に角度βは５５°、図１５（ｃ）のＭ１．５で不足膨張の場合に角度βは４３°、図１５（ｄ）のＭ１．７で不足膨張の場合に角度βは３５°である。この角度βはマッハ数を計測する指標であり、マッハ数は１／ｓｉｎβで計算される。

本実施の形態１に係る除電器１では、放電電極４１は、先端部分が円錐形状に形成され、円錐形状の先端部分にてコロナ放電し、スロート部４５は流路面積が最小となるスロート面４５１を有し、放電電極４１の配設位置を変動させることにより、スロート面４５１の流路面積と吐出口４３の流路面積との比率を調整する。図１６は、本実施の形態１に係るノズル４の吐出口４３とスロート面４５１との面積の関係を説明するための模式図である。図１６（ａ）は、図７に示した吐出口４３、スロート部４５、スロート面４５１及び放電電極４１を、図１６（ｂ）は吐出口４３の開口面を、図１６（ｃ）はスロート面４５１を、それぞれ模式的に示している。

図１６（ａ）に示すように、吐出口４３の開口面積とスロート面４５１の面積とは略等しい。また、放電電極４１の先端部分は円錐形状に形成され、吐出口４３の開口面及びスロート面４５１は、放電電極４１の軸と直交するように配置されている。そして、放電電極４１の先端部分は、吐出口４３の開口面及びスロート面４５１に交差する位置に配置してあり、吐出口４３はスロート面４５１より放電電極４１の先端部分側に配設されている。図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように、吐出口４３の流路面積ｏは、吐出口４３の開口面積から放電電極４１の吐出口４３の位置での断面積ｐを差し引いた面積となり、スロート面４５１の流路面積ｑは、スロート面４５１の面積から放電電極４１のスロート面４５１の位置での断面積ｒを差し引いた面積となる。したがって、吐出口４３の流路面積ｏはスロート面４５１の流路面積ｑより広くなる。

図１７は、本実施の形態１に係る除電器１に用いる吐出口４３の径が異なる４つのノズルの例示図である。ノズルの吐出口４３の内径が、図１７（ａ）は０．９ｍｍの例を、図１７（ｂ）は１ｍｍの例を、図１７（ｃ）は０．８６ｍｍの例を、図１７（ｄ）は０．４ｍｍの例を、それぞれ示している。Ｐｏは、いわゆるよどみ点圧力であり、スロート部４５の手前であって流路面積が変動しない部分におけるガス圧である。Ｐｅは、吐出口４３でのガス圧である。Ｐｏ及びＰｅはゲージ圧で表しているので、Ｐｅ／Ｐｏは大気圧の値を加えた圧力に換算後の値である。Ｓは、吐出口４３の開口面積から放電電極４１の断面積を引いた吐出口４３での流路面積である。Ｓｏは、スロート面４５１での流路面積であり、放電電極４１の断面積を含まない。

針角度は、放電電極４１のイオンを放出する円錐形状の先端部分の頂角であり、図１７（ａ）乃至（ｃ）の３つのノズルは同じ３０°で、図１７（ｄ）のノズルは５°である。針高は吐出口４３から突出している放電電極４１の先端部分の長さである。ノズル内径ｋは吐出口４３の内径であり、ストレート距離Ｌはスロート面４５１から吐出口４３までの距離である。なお、スロート面４５１の面積と吐出口４３の開口面積は等しく、スロート面４５１から吐出口４３までは略円筒である。また４つのノズルは、針高とストレート距離Ｌとを変更することによって、スロート面４５１での流路面積と吐出口４３での流路面積とを調整した。比熱比γは１．４で、大気圧Ｐａは０．１０１ＭＰａであった。

図１７に示すように、４つのノズルのスロート面４５１での流路面積Ｓｏは、図１７（ａ）のノズルａでは０．５２６ｍｍ² 、図１７（ｂ）のノズルｂでは０．４８７ｍｍ² 、図１７（ｃ）のノズルｃでは０．５００ｍｍ² 、図１７（ｄ）のノズルｄでは０．１２２ｍｍ² である。図１８は、図１７の４つのノズルへ供給するガス供給量とガス流量との関係を示すグラフ図である。

図１８に示すように、スロート面４５１での流路面積Ｓｏが最も小さい図１７（ｄ）のノズルｄは、図１７（ａ）乃至（ｃ）のノズルａ、ｂ、ｃと比較してガス流量を抑えることができ、しかもガス供給圧力の増加に伴うガス流量の増加も抑えることができた。

図１９は、図１７の４つのノズルでの最適膨張時等の各種圧力、速度、面積等を示す図表である。図１９（ａ）乃至（ｄ）は、各々図１７（ａ）乃至（ｄ）のノズル（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）での圧力等を示している。図２０は、図１９に示す圧力等から各膨張形態での圧力と速度との関係を示す図表である。図２０（ａ）乃至（ｄ）は、各々図１９（ａ）乃至（ｄ）に示す圧力等に対応している。

図１９及び図２０に示すように、最適膨張時のよどみ点のガス圧Ｐｏは、図１９（ｄ）及び図２０（ｄ）のノズルｄが０．１４ＭＰａで最も低い。すなわち、スロート面４５１での流路面積Ｓｏが最も小さいノズルｄは、他のノズルと比較してガス流量を抑えるだけでなく、より低い圧力で最適膨張に達することができる。最適膨張時のＰｏは、図１９（ａ）及び図２０（ａ）のノズルａで０．２１ＭＰａ、図１９（ｃ）及び図２０（ｃ）のノズルｃで０．２３ＭＰａで、比較的低い圧力であったのに対し、図１９（ｂ）及び図２０（ｂ）のノズルｂでは０．４６ＭＰａで、かなり高い圧力であった。

さらにスロート面４５１の流路面積Ｓｏは、ノズルｃでの０．５００ｍｍ² がノズルａでの０．５２６ｍｍ² より小さいが、吐出口４３でのガス圧Ｐｅは、ノズルｃでの０．０８ＭＰａは、ノズルａでの０．０９ＭＰａより小さくなっている。その理由は、スロート面４５１から吐出口４３までのストレート距離Ｌが、ノズルｃでは０．３ｍｍであり、ノズルａでの０．２ｍｍより長いので、ガスの流路面積比が１から遠ざかるためである。したがって、スロート面４５１から吐出口４３までの距離が０（ゼロ）に近い方が好ましい。

またＳ／Ｓｏは、ノズルｄで１．０３、ノズルａで１．１０、ノズルｃで１．１２、ノズルｂで１．４２であり、マッハ数Ｍは、ノズルｄで１．１９、ノズルａで１．３８、ノズルｃで１．４１、ノズルｂで１．７８であった。スロート面４５１の流路面積Ｓｏと吐出口４３の流路面積Ｓとの流路面積比Ｓ／Ｓｏが１である場合、マッハ数Ｍが１で最適膨張になるため、スロート面４５１の流路面積Ｓｏに対して吐出口４３の流路面積Ｓが大きくなるほど、最適膨張になるマッハ数Ｍが大きくなる。したがって、最適膨張になるマッハ数Ｍが小さい方が単位時間あたりのガス量であるガス流量を抑えられるので好ましく、流路面積比Ｓ／Ｓｏが１に近いほど好ましい。

したがって、スロート面４５１を吐出口４３近傍に設け、スロート面４５１から吐出口４３までの距離を略０（ゼロ）とし、かつスロート面４５１の流路面積に対する吐出口４３の流路面積の比を略１とすることにより、例えば０．０９ＭＰａ程度の圧力のガスを供給するだけで、吐出口４３から吐出するガスをいわゆる最適膨張形態又は不足膨張形態にすることができ、放電電極４１のイオンを放出する先端部分への異物の付着防止効果を高めることが可能となる。なお、図１０（ｃ）に示したように吐出口４３がスロート面４５１になるようにした場合には、スロート面４５１から吐出口４３までの距離を０（ゼロ）とし、かつスロート面４５１の流路面積に対する吐出口４３の流路面積の比を１とすることが可能となる。

上述した構成のバータイプの除電器１による除電方法について、フロ−チャートに基づいて説明する。図２１は、本発明の実施の形態１に係る除電器１による除電方法を示すフローチャートである。

図２１に示すように、バータイプの除電器１の筐体（本体ケース）２の長手方向の一面に、長手方向に沿って所定間隔で配設された複数のノズル４、４、・・・が有する放電電極４１に、高電圧を印加してイオンを発生する（ステップＳ２１０１）。具体的には、例えばパルスＡＣ方式によって、放電電極４１に正、負、正・・・と交互に正又は負のイオンが発生するように電圧を印加する。

除電器１に接続する外部のガス供給管から、バータイプの除電器１の本体ケース２内の長手方向に沿って設けられたメインガス供給通路３１を経由して、ノズル４内のガス流路４２にガスを供給する（ステップＳ２１０２）。

ノズル４の吐出口４３から吐出した直後のガスの流速が音速を超えるように、供給するガスの流量を調整し（ステップＳ２１０３）、吐出口４３でのガス圧が大気圧以上となるように、供給するガスの流量を調整する（ステップＳ２１０４）。これにより、吐出口４３から吐出するイオン化ガスを最適膨張又は不足膨張にすることができる。最適膨張又は不足膨張になったイオン化ガスを除電対象物に向けて吐出し、除電対象物を除電する（ステップＳ２１０５）。

以上のように本実施の形態１によれば、放電電極４１から放出されたイオンをガス流路４２に供給されたガスをイオン化ガスとして吐出口４３から吐出し、吐出した直後のガスの流速が音速を超え、かつ吐出口４３でのガス圧が大気圧以上となることにより、吐出口４３から吐出するガスをいわゆる最適膨張又は不足膨張にすることができるので、放電電極４１のイオンを放出する先端部分に異物が付着することを防止することができるとともに、速やかに充分なイオン化ガスを除電対象物に当てることができ、高い除電速度で充分な除電効果を得ることが可能となる。またガス流路４２は、流路面積が漸次小さくなるように絞り込むスロート部４５を備え、スロート部４５の手前であってガスが流れる流路面積が変動しない部分におけるガス圧に対する大気圧の比率が０．５２８以下となることにより、吐出口４３から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、吐出口４３でのガス圧が大気圧以上となるようにすることで、最適膨張又は不足膨張にすることが可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る除電器１の構成は、実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明を省略する。本実施の形態２では、ノズル２０４の形状が実施の形態１のノズル４と相違する。図２２は、本実施の形態２に係る除電器１が備えるノズル２０４の斜視図、断面図及び拡大図である。図２２（ａ）はノズル２０４の斜視図を、図２２（ｂ）は図２２（ａ）に示す斜視図のＦ−Ｆ断面図を、図２２（ｃ）は図２２（ｂ）のＧ部分の拡大図を、それぞれ示している。

図２２に示すように、本実施の形態２に用いるノズル２０４は、実施の形態１と同様の機能を有する、放電電極４１、ガス流路４２、吐出口４３、ガス供給口４４、スロート面４５１と一致するスロート部４５を備える。ただし本実施の形態２のノズル２０４は、吐出口４３近傍の形状において実施の形態１のノズル４と相違する。図２０（ｂ）、（ｃ）に示すようにノズル２０４は、ノズル４と同様、筒状部分６と円盤状部分８とで構成され、円盤状部分８は、筒状部分６の外径の倍程度の外径を有し、円盤状部分８の筒状部分６側には、円盤状部分８の外径と筒状部分６の外径との略中間の外径を有する筒状突起部分８１がノズル２０４の本体ケース２への固着部分として形成されている。ただしノズル２０４は、円盤状部分８が放電電極４１と略直交する平面８２で、吐出口４３の開口面と一つの面をなしている点でノズル４と相違する。ガスは、ノズル２０４の吐出口４３から音速を超える流速で吐出する。

一方、実施の形態１のノズル４は、図４に示すように円盤状部分７のイオンを放出する側の面が平面ではなく、吐出口４３の周辺部分７２がイオン放出方向へ突き出すように盛り上がっているので、吐出口４３の開口面より、周辺部分７２を含むノズル４の円盤状部分７のイオンを放出する側の面が、イオン放出方向の前方側に位置する。しかし、ノズル４の吐出口４３から音速を超える流速で吐出するガスは、ノズル４の周辺部分７２に沿って流れることはなく、吐出口４３から吐出する。

図２３は、本実施の形態２に係るノズル２０４の吐出口４３とスロート面４５１との面積の関係を説明するための模式図である。図２３（ａ）は、図２２（ｃ）に示した吐出口４３、スロート部４５、スロート面４５１及び放電電極４１を、図２３（ｂ）は吐出口４３の開口面を、図２３（ｃ）はスロート面４５１を、それぞれ模式的に示している。

図２３（ａ）に示すように、吐出口４３の開口面積とスロート面４５１の面積とは略等しい。また、放電電極４１の先端部分は円錐形状に形成され、吐出口４３の開口面及びスロート面４５１は、放電電極４１の軸と直交するように配置されている。そして、放電電極４１の先端部分は、吐出口４３の開口面及びスロート面４５１に交差する位置に配置してあり、吐出口４３はスロート面４５１より放電電極４１の先端部分側に配設されている。図２３（ａ）及び（ｂ）に示すように、吐出口４３の流路面積ｏは、吐出口４３の開口面積から放電電極４１の吐出口４３の位置での断面積ｐを差し引いた面積となり、スロート面４５１の流路面積ｑは、スロート面４５１の面積から放電電極４１のスロート面４５１の位置での断面積ｒを差し引いた面積となる。したがって、吐出口４３の流路面積ｏはスロート面４５１の流路面積ｑより広くなる。

図２３（ａ）に示す本実施の形態２のノズル２０４の吐出口４３近傍の形状は、図１６（ａ）に示した実施の形態１のノズル４の吐出口４３近傍の形状と相違するが、図２３（ｂ）及び図１６（ｂ）に示すように、吐出口４３の流路面積とスロート面４５１の流路面積との関係は、ノズル２０４とノズル４とで全く同様である。

上述のように本実施の形態２に用いるノズル２０４は、吐出口４３近傍の形状において実施の形態１のノズル４と相違するが、形状の相違は、吐出口４３から音速を超える流速で吐出するガスに影響はない。また上述のように、吐出口４３とスロート面４５１との面積の関係が全く同様であり、吐出口４３までの各構成についてもノズル２０４とノズル４とで同様であるので、本実施の形態２に用いるノズル２０４は、実施の形態１のノズル４と全く同様の寸法、ガスの圧力、流量等の条件で、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

以上のように本実施の形態２によれば、放電電極４１から放出されたイオンをガス流路４２に供給されたガスにて吐出口４３から吐出し、吐出した直後のガスの流速が音速を超え、かつ吐出口４３でのガス圧が大気圧以上となることにより、吐出口４３から吐出するガスをいわゆる最適膨張又は不足膨張にすることができるので、放電電極４１のイオンを放出する先端部分に異物が付着することを防止することができるとともに、速やかに充分なイオン化ガスを除電対象物に当てることができ、高い除電速度で充分な除電効果を得ることが可能となる。またガス流路４２は、ガスが流れる流路面積が漸次小さくなるように絞り込むスロート部４５を備え、スロート部４５の手前であってガス流路４２の流路面積が変動しない部分におけるガス圧に対する大気圧の比率が０．５２８以下となることにより、吐出口４３から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、吐出口４３でのガス圧が大気圧以上となるようにすることで、最適膨張又は不足膨張にすることが可能となる。

なお、上述した実施の形態１及び２に係る除電器は、複数のノズルが筐体の長手方向の一面に配設されたバータイプの除電器である場合について説明したが、バータイプの除電器に限定されるものではない。例えば、ノズルを１つ備えて比較的狭い範囲をスポットで除電することができるガンタイプの除電器であっても良く、バータイプの除電器と同様の効果を奏することができる。

また、本発明に係る除電器では、上述したパルスＡＣ、ＤＣ、ＡＣ、高周波ＡＣ、パルスＤＣ等のいずれの電圧印加方法も採用することができ、同様の放電電極への異物付着防止効果とともに、採用する電圧印加方法に応じて高い除電速度で充分な除電効果を奏することができる。

その他、本発明は上記実施の形態１及び２に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。

本発明の実施の形態１に係る除電器の構成を模式的に示す斜視図である。 本実施の形態１に係るノズルの放電電極の軸を鉛直方向に見た正面図、吐出口の反対側から見た底面図及び側面図である。 本実施の形態１に係るノズルの斜視図である。 図２（ｃ）に示す側面図のＢ−Ｂ断面図である。 図２（ｂ）に示す底面図のＣ−Ｃ断面図である。 図１に示す斜視図のＡ−Ａ部分断面図である。 図４のＤ部分の拡大図である。 パルスＡＣにより電圧を印加する除電器の電気回路の概要を示す回路図である。 ノズルの吐出口から音速を超える流速で吐出するガスの３種類の膨張形態を模式的に示す状態図である。 吐出口から吐出するガスの流速が音速を超える条件を説明するための模式図である。 膨張形態を判定するための圧力評価用のノズルの正面図、斜視図及び断面図である。 圧力評価用のノズルの各寸法等を示す模式図である。 圧力評価用のノズルを用いて測定したガス供給口でのガス圧と吐出口でのガス圧又は針キャップ出口でのガス圧との関係を示すグラフ図である。 本実施の形態１に係る除電器をガスの流速を音速以下及び音速を超えた状態で各膨張形態にした場合の放電電極への異物付着量の評価結果を示す図表である。 微分干渉型顕微鏡によって観察した吐出口から吐出されるガスの超音速流の模式図である。 本実施の形態１に係るノズルの吐出口とスロート面との面積の関係を説明するための模式図である。 本実施の形態１に係る除電器に用いる吐出口の径が異なる４つのノズルの例示図である。 図１７の４つのノズルへ供給するガス供給量とガス流量との関係を示すグラフ図である。 図１７の４つのノズルでの最適膨張時等の各種圧力、速度、面積等を示す図表である。 図１９に示す圧力等から各膨張形態での圧力と速度との関係を示す図表である。 本発明の実施の形態１に係る除電器による除電方法を示すフローチャートである。 本実施の形態２に係る除電器が備えるノズルの斜視図、断面図及び拡大図である。 本実施の形態２に係るノズルの吐出口とスロート面との面積の関係を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 除電器
２ 本体ケース
４、２０４ ノズル
６ 筒状部分
７、８ 円盤状部分
４１ 放電電極
４２ ガス流路
４３ 吐出口
４４ ガス供給口
４５ スロート部
６１ 突起
７１、８１ 筒状突起部分
７２ 周辺部分
４５１ スロート面

Claims (10)

1. 高電圧の印加によってコロナ放電させてイオンを放出する放電電極と、
   供給されたガスを放出されたイオンとともに吐出する吐出口と、
   供給されたガスを前記吐出口へ誘導するガス流路と
   を有するノズルを備えた除電器において、
   前記吐出口から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、かつ該吐出口でのガス圧が大気圧以上となるようにしてあることを特徴とする除電器。
2. 前記放電電極は前記ノズルの中心に配設してあり、
   前記ガス流路は、前記放電電極を取り囲むように形成されていることを特徴とする請求項１記載の除電器。
3. 前記ガス流路へガスを供給するガス供給口を備え、
   該ガス供給口にてガスを絞り込むようにしてあることを特徴とする請求項１又は２記載の除電器。
4. 前記ガス供給口の手前におけるガス圧に対する大気圧の比率が０．５２８以下となるようにしてあることを特徴とする請求項３記載の除電器。
5. 前記ガス流路は、流路面積が漸次小さくなるように絞り込むスロート部を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の除電器。
6. 前記流路面積は前記吐出口にて最小となるようにしてあることを特徴とする請求項５記載の除電器。
7. 前記スロート部の手前であって前記流路面積が変動しない部分におけるガス圧に対する大気圧の比率が０．５２８以下となるようにしてあることを特徴とする請求項５又は６記載の除電器。
8. 前記放電電極は、先端部分が円錐形状に形成され、該先端部分にてコロナ放電するようにしてあり、
   前記スロート部は、前記流路面積が最小となるスロート面を有し、前記放電電極の配設位置を変動させることにより、該スロート面の流路面積と前記吐出口の流路面積との比率を調整するようにしてあることを特徴とする請求項５又は７記載の除電器。
9. 前記ノズルを複数備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の除電器。
10. 放電電極を有する複数のノズルが、筐体の長手方向の一面にて、長手方向に沿って所定間隔で配設されたバータイプの除電器により、前記ノズルに供給されたガスを吐出口からイオン化ガスとして除電対象物に向けて吐出する除電方法において、
    前記放電電極に正又は負の高電圧を印加し、該放電電極の先端部分の周囲にイオンを発生し、
    前記吐出口から吐出した直後のガスの流速が音速を超え、かつ該吐出口でのガス圧が大気圧以上になるようにガスを供給することを特徴とする除電方法。

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