JP2012221762A - 除電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 電極針を交換可能としつつ、電極針を清掃する際の作業性を向上させることができる除電装置を提供する。
【解決手段】 放電針ユニット3は、筐体面2aから先端を突出させた状態で配置された電極針34と、電極針34を収容する筐体取付部31と、取付面31a上で電極針34を取り囲むように配置されたフィンガーガード32とからなる。フィンガーガード32は、取付面31aの周縁に沿って配置された3以上の爪部からなり、爪部は、取付面31aからの高さが電極針34の先端よりも高い形状からなる。筐体ユニット2は、放電針ユニット3を収容する針ユニット収容孔23を有し、針ユニット収容孔23は、筐体ユニット2に対しフィンガーガード32が回転しないように放電針ユニット3を固定する針ユニット固定手段を有する。各放電針ユニット3は、電極針34の先端を結ぶ直線が爪部間を通るように固定される。
【選択図】 図11

Description

本発明は、除電装置に係り、さらに詳しくは、コロナ放電用の電圧を電極針に印加することによって、電極針の周辺に正イオン及び負イオンを発生させる除電装置の改良に関する。
除電器は、静電気などによって帯電したワークに正イオン又は負イオンを供給することにより、ワークから余分な電気を除去する装置であり、電極針に高電圧を印加した際に、電極針の先端に生じるコロナ放電を利用するものなどがある。コロナ放電を利用する除電装置の場合、電極針は、長時間の使用により、空気中の塵埃や放電による雰囲気ガスの分解生成物によって汚染される。また、放電時のスパッタリングによって磨耗することから、定期的に電極針を清掃し、或いは、交換する必要がある。一方、電極針には、メンテナンス時に指先が触れるのを防止すためのフィンガーガードが設けられる。このフィンガーガードは、電極針を取り囲む環状部材からなり、絶縁樹脂やセラミックなどの絶縁性部材によって構成される(例えば、特許文献1〜3)。
上述した様な従来の除電装置では、フィンガーガードが電極針を取り囲む環状部材からなるので、電極針の清掃が容易ではないという課題があった。例えば、通常のブラシや粘着ローラでは、フィンガーガードと干渉し、電極針を掃除することができなかった。電極針を清掃するための電極清掃器を用いれば、電極針を清掃することができる。しかし、複数の電極針が棒状の筐体に配置された除電装置の場合、電極針ごとに吸引部をフィンガーガード内に挿入させなければならず、作業性がよくなかった(例えば、特許文献4)。なお、特許文献5には、複数の電極針が配置された棒状筐体に対向させて2つのロッド状のパイプを配置することにより、指が電極針に触れるのを防止することができる構造の除電装置が開示されているが、電極針を着脱することはできず、電極針の交換が困難であった。
さらに、従来のフィンガーガードは、電極針の近傍に配置されることから、電極針付近で発生したイオンが付着し易かった。イオンの付着によってフィンガーガードが帯電し、ゼロでない電位を有するようになれば、電極針周辺の電界が弱められ、コロナ放電の強さが変化してしまう。イオンの付着によるフィンガーガードの帯電量は不規則に変化することから、イオン発生量が不安定となり、イオンバランスが不規則に変動するという問題もあった。
特許第4573631号公報 特開2002−273207号公報 特開2008−176952号公報 実公平6−29919号公報 特開2000−123956号公報
本発明は、複数の電極針を容易に清掃することができる除電装置を提供することを目的とする。
特に、電極針を交換可能としつつ、電極針を清掃する際の作業性を向上させることができる除電装置を提供することを目的とする。また、フィンガーガードの帯電に起因してイオンバランスが不規則に変動するのを抑制することができる除電装置を提供することを目的とする。
第1の本発明による除電装置は、3以上の放電針ユニットが棒状の筐体ユニットに着脱可能に取り付けられた除電装置であって、上記放電針ユニットが、上記筐体ユニットの筐体面から先端を突出させた状態で配置され、コロナ放電用の電圧が印加される電極針と、上記電極針を収容する筐体取付部と、上記筐体取付部の取付面上において上記電極針を取り囲むように配置されたフィンガーガードとからなり、上記フィンガーガードが、上記取付面の周縁に沿って配置された3以上の爪部からなり、上記爪部は、上記取付面からの高さが上記電極針の先端よりも高い形状からなり、上記筐体ユニットが、上記筐体ユニットの長尺方向の略直線上に配置され、上記放電針ユニットをそれぞれ収容する複数の針ユニット収容孔を有し、上記針ユニット収容孔が、上記筐体ユニットに対し上記フィンガーガードが回転しないように上記放電針ユニットを固定する針ユニット固定手段を有し、上記各放電針ユニットが、上記電極針の先端を結ぶ直線が上記爪部間を通るように固定されている。
この除電装置では、取付面上で電極針を取り囲むように配置されるフィンガーガードが、取付面の周縁に沿って配置された複数の爪部からなり、取付面からの高さが電極針の先端よりも高いので、指などが電極針の先端に触れるのを防止することができる。さらに、電極針の先端を結ぶ直線が爪部間を通るように、複数の放電針ユニットが筐体ユニットに固定されているので、ブラシや粘着ローラを長尺方向に移動させることによって、各放電針ユニット内の電極針を容易に清掃することができる。また、フィンガーガードが取付面の周縁に沿って配置された複数の爪部からなるので、フィンガーガードが環状部材からなる場合に比べ、イオンの付着によるフィンガーガードの帯電の影響を抑制することができる。
第2の本発明による除電装置は、上記構成に加え、上記フィンガーガードが、上記取付面の周縁に沿って略等間隔に配置された4つの上記爪部からなり、上記放電針ユニットが、上記長尺方向に関し、2つの爪部が他の2つの爪部と対称となるように固定されているように構成される。この様な構成によれば、フィンガーガードの各爪部が、電極針を挟んで線対称に配置されているので、ブラシや粘着ローラを使って電極針を清掃する際の作業性を向上させることができる。
第3の本発明による除電装置は、上記構成に加え、上記放電針ユニットが、上記取付面から突出するように配置され、先端にエア吐出口が形成されたノズルを備え、上記電極針が、上記エア吐出口から先端を突出させた状態で上記ノズル内に収容され、上記各爪部が、絶縁性部材からなり、上記取付面上において上記ノズルを取り囲むように配置され、上記ノズルが、導電性部材からなるように構成される。
この様な構成によれば、導電性部材からなるノズルが電極針とフィンガーガードとの間に介在するので、イオンの付着によってフィンガーガードが帯電した場合に、帯電したフィンガーガードの影響を打ち消すように、静電誘導によってノズル内の電荷が移動する。このため、フィンガーガードの帯電によって電極針周辺の電界が弱められるのが抑えられるので、イオンバランスが不規則に変動するのを抑制することができる。
本発明による除電装置では、電極針の先端を結ぶ直線が爪部間を通るように、複数の放電針ユニットが筐体ユニットに固定されているので、ブラシや粘着ローラを長尺方向に移動させることによって、各放電針ユニット内の電極針を容易に清掃することができる。従って、電極針を交換可能としつつ、電極針を清掃する際の作業性を向上させることができる。さらに、フィンガーガードの帯電によって電極針周辺の電界が弱められるのが抑えられるので、イオンバランスが不規則に変動するのを抑制することができる。
本発明の実施の形態による除電器1の一構成例を示した外観図であり、複数の放電針ユニット3が棒状の筐体ユニット2に取り付けられた除電装置が示されている。 図1の放電針ユニット3が筐体ユニット2の針ユニット収容孔23に取り付けられる様子を示した斜視図である。 図1の放電針ユニット3の詳細を示した図である。 図3の電極針34を示した斜視図である。 図3のエアノズル33を示した斜視図である。 図4の電極針34を図5のエアノズル33内に圧入する工程を示した斜視図である。 図3の針キャップ30を示した斜視図である。 図3の放電針ユニット3をC−C切断線で切断した場合の切断面を示した断面図である。 図1の除電器1をA−A切断線で切断した場合の切断面を示した断面図である。 図1の除電器1をB−B切断線で切断した場合の切断面を示した断面図である。 図1の除電器1において各放電針ユニット3の電極針34をブラシ6を用いて清掃する際の様子を模式的に示した説明図である。 図1の除電器1を用いて測定されたイオンバランスの時間変動の一例を従来例と比較して示した図である。 図1の除電器1の他の構成例を示した外観図であり、各放電針ユニット3のフィンガーガード32が3つの爪部からなる場合が示されている。
<除電器1>
図1は、本発明の実施の形態による除電器1の一構成例を示した外観図であり、複数の放電針ユニット3が棒状の筐体ユニット2に取り付けられた除電装置が示されている。図中の(a)には、除電器1の側面が示され、(b)には、下面が示されている。この除電器1は、9個の放電針ユニット3と、これらの放電針ユニット3が取り付けられる筐体ユニット2とからなり、例えば、パルス状の交流電圧が各放電針ユニット3に印加されるパルスAC方式のイオナイザーである。
放電針ユニット3は、コロナ放電のための駆動電圧が印加される電極針を有し、筐体ユニット2に対し、着脱可能な電極針モジュールである。筐体ユニット2は、細長い直方体形状からなる本体ユニットであり、導電カバー21及びエアコネクタ22が設けられている。
導電カバー21は、各放電針ユニット3に共通の接地電極であり、例えば、導電性を有する金属板からなる。導電カバー21は、筐体ユニット2の下面に配置されている。エアコネクタ22は、クリーンエアを外部から筐体ユニット2内に供給するための接続部であり、筐体ユニット2の左右の端面に設けられている。クリーンエアは、電極針が空気中の塵埃や放電によるガスの分解生成物によって汚染されるのを防ぐための清浄なエアであり、各放電針ユニット3から吐出される。
各放電針ユニット3は、筐体ユニット2の長尺方向に平行な直線上に概ね一定間隔で配置され、それぞれ電極針を下に向けて固定されている。筐体ユニット2内には、電源回路、駆動電圧の電圧値や印加時間を制御するための制御回路が配置される。
<放電針ユニット3の取付構造>
図2は、図1の放電針ユニット3が筐体ユニット2の針ユニット収容孔23に取り付けられる様子を示した斜視図である。放電針ユニット3は、放電用の電極針34と、電極針34の周囲からクリーンエアを吐出するためのエアノズル33と、指などが電極針34に触れるのを防止するための針キャップ30とからなる。
針キャップ30は、一端に取付面31aが形成された筐体取付部31と、取付面31a上に形成されたフィンガーガード32とからなり、筐体ユニット2に着脱可能に取り付けられる。取付面31aは、筐体取付部31の端面である。エアノズル33は、取付面31aから突出するように配置されている。電極針34は、エアノズル33のエア吐出口から先端を突出させた状態で、エアノズル33内に収容されている。
筐体取付部31は、一端がフランジ形状の円筒体からなり、当該一端側に取付面31aが形成されている。また、筐体取付部31の周面上には、まわり止め用の突起部311が設けられている。フィンガーガード32は、取付面31a上においてエアノズル33を取り囲むように配置された4つの爪部からなる。
フィンガーガード32の各爪部は、取付面31aの周縁に沿って概ね一定間隔で配置され、これらの爪部は、いずれも取付面31aからの高さが電極針34の先端よりも高い形状からなる。
一方、筐体ユニット2の導電カバー21には、放電針ユニット3を挿通させるための貫通孔211が設けられている。貫通孔211は、円形状からなり、放電針ユニット3ごとに形成されている。また、筐体ユニット2の内部筐体には、放電針ユニット3を収容するための針ユニット収容孔23が設けられている。
針ユニット収容孔23は、放電針ユニット3を着脱可能に取り付けるための取付部であり、針ユニット受け部231、係合溝232及びストッパー部233が設けられている。針ユニット受け部231は、放電針ユニット3のフランジ部に当接させるためのフランジ当接部であり、針ユニット収容孔23の内壁面に沿って形成されている。
係合溝232は、筐体取付部31の突起部311と係合させるための溝であり、針ユニット受け部231の一部を切り欠くように、放電針ユニット3の挿抜方向に形成されている。ストッパー部233は、突起部311に当接させることにより、放電針ユニット3が筐体ユニット2に対して回転しないように当該放電針ユニット3を固定するための当接部である。
放電針ユニット3を筐体ユニット2に取り付ける場合、突起部311の位置を係合溝232に合わせた状態で、放電針ユニット3を針ユニット収容孔23内に挿入することにより、突起部311が係合溝232を通過し、筐体取付部31のフランジ部が針ユニット受け部231に当接する。そして、筐体取付部31のフランジ部を針ユニット受け部231に接触させた状態で、放電針ユニット3を所定量だけ回転させれば、突起部311がストッパー部233に当接し、放電針ユニット3が筐体ユニット2に対し固定される。
<放電針ユニット3>
図3は、図1の放電針ユニット3の詳細を示した図であり、図中の(a)には、放電針ユニット3を水平方向から見た様子が示され、(b)には、下方向から見た様子が示されている。針キャップ30の筐体取付部31には、4つの突起部311と、取付面31aを有するフランジ部312と、4つのエア供給孔313とが設けられている。
突起部311は、筐体取付部31の周面から突出する柱状体からなる。各突起部311は、筐体取付部31の周方向に概ね一定間隔で配置されている。エア供給孔313は、クリーンエアを筐体取付部31内に供給するための貫通孔である。
フィンガーガード32は、取付面31aから突出する柱状体からなり、フランジ部312の中心側ほど幅が狭くなっている。また、フィンガーガード32は、取付面31aからの高さが電極針34の先端よりも高い形状からなる。
エアノズル33には、その先端にクリーンエアを吐出するためのエア吐出口331が形成されている。電極針34は、エア吐出口331から先端を突出させた状態でエアノズル33内に収容されている。電極針34は、エア吐出口331に対し、略同軸に配置されている。
<電極針34>
図4は、図3の電極針34を示した斜視図である。電極針34は、コロナ放電のための駆動電圧が印加される細長い棒状の放電電極であり、先端に放電部341が形成されている。放電部341は、先端ほど径が小さく、尖っている。電極針34は、導電性を有する金属、例えば、タングステンやチタンなどの高融点金属、又は、SUS(ステンレススチール)などの合金からなる。
<エアノズル33>
図5は、図3のエアノズル33を示した斜視図である。エアノズル33は、先端にエア吐出口331が形成された円錐体状のノズルであり、先端ほど径が小さなテーパー面332が形成されている。
エアノズル33は、導電性を有する金属、例えば、SUSからなり、或いは、導電樹脂からなる。導電樹脂とは、ポリカーボネートなどの絶縁樹脂にカーボン繊維、カーボン粉末、ステンレス繊維、銀粉末、ニッケル粉末などの導電体を混合させたもののことである。或いは、絶縁樹脂の表面にニッケルなどの導電性金属をめっきしたものをエアノズル33として用いても良い。
図6は、図4の電極針34を図5のエアノズル33内に圧入する工程を示した斜視図である。エアノズル33内には、電極針34の周面に当接することによって、電極針34を略同軸に保持するための針当接部333と、クリーンエアを通すためのエア流路334とが形成されている。
電極針34は、エアノズル33に対し、エアノズル33の先端とは反対側から圧入することによって固定される。電極針34とエアノズル33とは、針当接部333を介して互いに接触しているので、略同電位に保たれる。
<針キャップ30>
図7は、図3の針キャップ30を示した斜視図である。針キャップ30は、ポリカーボネートなどの絶縁樹脂又はセラミックなどの絶縁性部材からなる。筐体取付部31のフランジ部312には、エアノズル33を挿通させるための貫通孔314が形成されている。
貫通孔314は、取付面31aの中央に配置されている。エアノズル33は、筐体取付部31に対し、フランジ部312とは反対側から挿入することにより、先端を取付面31aから突出させることができる。
図8は、図3の放電針ユニット3をC−C切断線で切断した場合の切断面を示した断面図である。エアノズル33内に圧入された電極針34は、針当接部333により、エアノズル33の中心軸と略同軸に保持される。エア流路334は、先端側で狭くなっている。
筐体取付部31内に挿入されたエアノズル33は、筐体取付部31に対し、スペーサ35をフランジ部312とは反対側から圧入することによって固定されている。スペーサ35は、電極針34を挿通させるための貫通孔や、クリーンエアを通すための切欠き溝が形成された円柱体であり、例えば、絶縁樹脂からなる。
エアノズル33を挟んで対向する2つのフィンガーガード32について、内壁間の距離dは、10mm程度である。このため、指先が電極針34の先端に触れにくくなっている。エア供給孔313から供給されたクリーンエアは、エア流路334を介してエアノズル33のエア吐出口331へ流れ、外部へ吐出される。
エア吐出口331から吐出されたクリーンエアは、エアノズル33周辺の雰囲気ガスを巻き込みながら電極針34の軸方向へ流れる層流となる。このため、針キャップ30周辺の雰囲気ガスがフィンガーガード32間を通って取付面31a上に流れ込むことになる。その際、取付面31a上に流れ込んだ雰囲気ガスは、エアノズル33のテーパー面332に沿って流れるので、雰囲気ガス中の塵埃が電極針34の先端に付着するのを抑制することができる。
図9は、図1の除電器1をA−A切断線で切断した場合の切断面を示した断面図である。この図9には、放電針ユニット3が破断されずに描かれている。また、図10は、図1の除電器1をB−B切断線で切断した場合の切断面を示した断面図である。放電針ユニット3を筐体ユニット2の針ユニット収容孔23内に収容させた状態では、フィンガーガード32が導電カバー21の貫通孔211から突出している。
電極針34は、エアノズル33や針キャップ30を貫通し、共通電極25に当接している。共通電極25は、各放電針ユニット3に共通の電源供給用電極であり、共通電極25を介して、電極針34に放電用の駆動電圧が供給される。
エアコネクタ22を介して筐体ユニット2内に供給されたクリーンエアは、エア流路24を流れ、各放電針ユニット3へ供給される。そして、エア供給孔313を介して放電針ユニット3内に供給され、エアノズル33から吐出される。
<放電針ユニット3のメンテナンス>
図11は、図1の除電器1において各放電針ユニット3の電極針34を清掃ブラシ6を用いて清掃する際の様子を模式的に示した説明図である。図中の(a)には、除電器1の長尺方向に延びる直線状の清掃溝4が形成されている様子が示されている。また、(b)には、清掃ブラシ6を長尺方向に移動させることによって、各放電針ユニット3の電極針34が清掃される様子が示されている。
筐体ユニット2の各針ユニット収容孔23は、筐体ユニット2の長尺方向に平行な対称軸5上に配置されている。対称軸5は、電極針34の先端を結ぶ長尺方向の直線であり、フィンガーガード32の爪部間を通っている。電極針34は、筐体ユニット2の筐体面2aから先端を突出させた状態で配置されている。
各針ユニット収容孔23には、筐体ユニット2に対しフィンガーガード32が回転しないように放電針ユニット3を固定するためのストッパー部233が形成されている。各放電針ユニット3は、ストッパー部233により、清掃溝4が形成されるように固定されている。この清掃溝4は、フィンガーガード32の爪部間を通って、筐体ユニット2の長尺方向に延びる直線状の仮想的な溝である。つまり、各放電針ユニット3は、対称軸5がフィンガーガード32の爪部間を通るように固定されている。フィンガーガード32の各爪部は、取付面31aの周縁に沿って略等間隔に配置され、放電針ユニット3が、対称軸5に関し、2つの爪部が他の2つの爪部と対称となるように固定されている。
清掃ブラシ6は、電極針34を清掃するためのブラシであり、清掃溝4に合わせて幅が狭くなっている。この様な清掃ブラシ6を清掃溝4に沿って移動させれば、各放電針ユニット3内の電極針34を一度に清掃することができる。
図12は、図1の除電器1を用いて測定されたイオンバランスの時間変動の一例を従来例と比較して示した図であり、(a)には、本発明による除電器1を用いた場合が示され、(b)には、フィンガーガードが環状部材からなる従来の除電装置を用いた場合が示されている。
フィンガーガードが環状部材からなる除電装置の場合、除電装置周辺のイオンバランスは、5分程度の時間に、(−30)〜(+80)Vの範囲で不規則に変動している。
これに対し、フィンガーガード32が4つの爪部からなる除電器1の場合、イオンバランスは、その変動幅が(−2)〜(+5)Vの範囲内に収まっており、安定している。
本実施の形態によれば、爪部間を通って筐体ユニット2の長尺方向に延びる直線状の清掃溝4がフィンガーガード32によって形成されるように、複数の放電針ユニット3が筐体ユニット2に固定されているので、清掃ブラシ6や粘着ローラを長尺方向に移動させることによって、各放電針ユニット3内の電極針34を容易に清掃することができる。特に、フィンガーガード32の各爪部が、電極針34を挟んで線対称に配置されているので、清掃ブラシ6や粘着ローラを使って電極針34を清掃する際の作業性を向上させることができる。また、フィンガーガード32が取付面31aの周縁に沿って配置された複数の爪部からなるので、フィンガーガードが環状部材からなる場合に比べ、イオンの付着によるフィンガーガード32の帯電の影響を抑制することができる。
さらに、導電性部材からなるエアノズル33が電極針34とフィンガーガード32との間に介在するので、フィンガーガード32の帯電によってイオンバランスが不規則に変動するのを抑制することができる。
なお、本実施の形態では、放電針ユニット3のフィンガーガード32が4つの爪部からなる場合の例について説明したが、本発明はフィンガーガード32の構成をこれに限定するものではない。
図13は、図1の除電器1の他の構成例を示した外観図であり、各放電針ユニット3のフィンガーガード32が3つの爪部からなる場合が示されている。このフィンガーガード32は、取付面31a上においてエアノズル33を取り囲むように配置された3つの爪部からなる。
フィンガーガード32の各爪部は、取付面31aの周縁に沿って略等間隔に配置されている。放電針ユニット3は、2つの爪部と他の1つの爪部とが対称軸5に関して互いに反対側となるように固定されている。この様な構成であっても、爪部間を通って筐体ユニット2の長尺方向に延びる直線状の清掃溝4がフィンガーガード32によって形成されるので、清掃ブラシ6や粘着ローラを用いて各放電針ユニット3の電極針34を容易に清掃することができる。
1 除電器
2 筐体ユニット
2a 筐体面
21 導電カバー
22 エアコネクタ
23 針ユニット収容孔
231 針ユニット受け部
232 係合溝
233 ストッパー部
24 エア流路
25 共通電極
3 放電針ユニット
30 針キャップ
31 筐体取付部
31a 取付面
311 まわり止め用の突起部
312 フランジ部
313 エア供給孔
32 フィンガーガード
33 エアノズル
331 エア吐出口
332 テーパー面
333 針当接部
334 エア流路
34 電極針
341 放電部
35 スペーサ
4 清掃溝
5 対称軸
6 清掃ブラシ
60 針キャップ
61 筐体取付部
61a 取付面
62 フィンガーガード
621 リング部
622 柱部

Claims (3)

  1. 3以上の放電針ユニットが棒状の筐体ユニットに着脱可能に取り付けられた除電装置において、
    上記放電針ユニットは、上記筐体ユニットの筐体面から先端を突出させた状態で配置され、コロナ放電用の電圧が印加される電極針と、上記電極針を収容する筐体取付部と、上記筐体取付部の取付面上において上記電極針を取り囲むように配置されたフィンガーガードとからなり、
    上記フィンガーガードは、上記取付面の周縁に沿って配置された3以上の爪部からなり、上記爪部は、上記取付面からの高さが上記電極針の先端よりも高い形状からなり、
    上記筐体ユニットは、上記筐体ユニットの長尺方向の略直線上に配置され、上記放電針ユニットをそれぞれ収容する複数の針ユニット収容孔を有し、
    上記針ユニット収容孔は、上記筐体ユニットに対し上記フィンガーガードが回転しないように上記放電針ユニットを固定する針ユニット固定手段を有し、
    上記各放電針ユニットは、上記電極針の先端を結ぶ直線が上記爪部間を通るように固定されていることを特徴とする除電装置。
  2. 上記フィンガーガードは、上記取付面の周縁に沿って略等間隔に配置された4つの上記爪部からなり、
    上記放電針ユニットは、上記長尺方向に関し、2つの爪部が他の2つの爪部と対称となるように固定されていることを特徴とする請求項1に記載の除電装置。
  3. 上記放電針ユニットは、上記取付面から突出するように配置され、先端にエア吐出口が形成されたノズルを備え、
    上記電極針は、上記エア吐出口から先端を突出させた状態で上記ノズル内に収容され、
    上記各爪部は、絶縁性部材からなり、上記取付面上において上記ノズルを取り囲むように配置され、
    上記ノズルは、導電性部材からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の除電装置。
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