JP2014157668A - 放電電極及び除電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】強度の低下を抑制しつつ、同電圧下における放電量が変化することを抑制できる放電電極及び除電装置を提供する。
【解決手段】所定長さの第1部位51と、第1部位51における長手方向の先端側に連なる第2部位52と、第2部位52における第1部位51とは反対側の先端側に連なって、放電電極43の先端面となる凸湾曲面状の外面53aを形成する第3部位53と、を有し、第1部位51、第2部位52及び第3部位53は一体的に形成されてなり、第1部位51は、その基端側の方が先端側よりも太さが大きく、第2部位52は、その先端側から基端側にかけて一定の太さを有する柱体状をなすとともに、その太さは第3部位53における第2部位52側の端部の太さと同一である。
【選択図】図5
【解決手段】所定長さの第1部位51と、第1部位51における長手方向の先端側に連なる第2部位52と、第2部位52における第1部位51とは反対側の先端側に連なって、放電電極43の先端面となる凸湾曲面状の外面53aを形成する第3部位53と、を有し、第1部位51、第2部位52及び第3部位53は一体的に形成されてなり、第1部位51は、その基端側の方が先端側よりも太さが大きく、第2部位52は、その先端側から基端側にかけて一定の太さを有する柱体状をなすとともに、その太さは第3部位53における第2部位52側の端部の太さと同一である。
【選択図】図5
Description
本発明は、電圧が印加されることによってイオンを生成する放電電極及び該放電電極を備えた除電装置に関する。
従来から、放電電極に電圧を印加してコロナ放電を発生させ、この際に生成されたイオンを除電対象物に向けて放出することにより除電を行う除電装置が広く知られている。このような除電装置に用いられる放電電極は、その先端部が先端側から基端側にかけて太さが次第に太くなる円錐台状に形成されることにより、放電電極の全体の強度が高められている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、上記の放電電極は、その先端部の太さが先端側から基端側にかけて一定ではない。そのため、長期間の使用によって放電電極の先端部が球面状に磨耗すると、その先端部の曲率が変化してしまうことがあり得る。その結果、放電電極に同じ大きさの電圧を印加した場合であっても、放電電極から生成されるイオンの量がばらついてしまうという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、強度の低下を抑制しつつ、同電圧下における放電量が変化することを抑制できる放電電極及び除電装置を提供することにある。
上記課題を解決する放電電極は、電圧が印加されることによってイオンを生成する放電電極であって、所定長さの第1部位と、前記第1部位における長手方向の先端側に連なる第2部位と、前記第2部位における前記第1部位とは反対側の先端側に連なって、前記放電電極の先端面となる凸湾曲面を形成する第3部位とを有し、前記第1部位、前記第2部位及び前記第3部位は一体的に形成されてなり、前記第1部位は、その基端側の方が先端側よりも太さが大きく、前記第2部位は、その先端側から基端側にかけて一定の太さを有する柱体状をなすとともに、その太さは前記第3部位における前記第2部位側の端部の太さと同一である。
上記構成によれば、放電電極の第1部位はその基端側の方が先端側よりも太さが大きいため、放電電極の第1部位がその先端側から基端側にかけて一定の太さである場合よりも放電電極の全体の強度が高くなる。また、使用によって放電電極の第3部位が先端側から基端側に磨耗した場合には、この第3部位の基端側に連なる第2部位が放電電極の先端部となる。この場合、第2部位の太さは、その先端側から基端側にかけての全体が第3部位における第2部位側の端部の太さと同一となっている。そのため、第3部位の摩耗により第2部位が放電電極の先端部となった場合であっても、放電電極の第3部位が磨耗する前後で放電電極の先端部の太さが変化することがほとんどない。また、第2部位は、その先端側から基端側にかけて一定の太さを有する柱体状をなしているため、第2部位が先端側から基端側にかけて次第に磨耗する過程で放電電極の先端部の太さが変化することもほとんどない。その結果、長期間の使用によって放電電極の先端部が例えば半球面状等の凸湾曲面をなすように先端側から基端側にかけて次第に磨耗したとしても、その過程で放電電極の先端部の先端面の曲率が変化することがほとんどなく、同電圧下における放電電極からの放電量が変化することが抑制される。したがって、強度の低下を抑制しつつ、同電圧下における放電量が変化することを抑制できる。
上記放電電極において、前記放電電極の長手方向における前記第2部位の寸法は、同方向における前記第3部位の寸法よりも大きいことが好ましい。
上記構成によれば、使用によって第2部位が先端側から基端側に至るまで磨耗するのに要する所要時間が十分に確保される。したがって、同電圧下における放電量が変化することをより長期間に亘って抑制できる。
上記構成によれば、使用によって第2部位が先端側から基端側に至るまで磨耗するのに要する所要時間が十分に確保される。したがって、同電圧下における放電量が変化することをより長期間に亘って抑制できる。
上記放電電極において、前記第3部位の前記凸湾曲面には凸球面加工が施されていることが好ましい。
上記構成によれば、使用によって放電電極の第3部位が磨耗する前時点で、放電電極の先端部の先端面を構成する第3部位の凸湾曲面は凸球面状に構成されている。そのため、使用の前後で放電電極の先端部の先端面の形状が変化することが抑制されるため、同電圧下における放電電極からの放電量が変化することを更に抑制できる。
上記構成によれば、使用によって放電電極の第3部位が磨耗する前時点で、放電電極の先端部の先端面を構成する第3部位の凸湾曲面は凸球面状に構成されている。そのため、使用の前後で放電電極の先端部の先端面の形状が変化することが抑制されるため、同電圧下における放電電極からの放電量が変化することを更に抑制できる。
上記放電電極において、前記第2部位及び前記第3部位は同一の材質によって構成されていることが好ましい。
上記構成によれば、使用によって放電電極の第3部位が磨耗して第2部位が放電電極の先端部となる前後で放電電極の先端部の材質が変化することがない。その結果、同電圧下における放電電極からの放電量が変化することを更に抑制できる。
上記構成によれば、使用によって放電電極の第3部位が磨耗して第2部位が放電電極の先端部となる前後で放電電極の先端部の材質が変化することがない。その結果、同電圧下における放電電極からの放電量が変化することを更に抑制できる。
上記課題を解決する除電装置は、除電対象物に供給するイオンを生成するための放電電極と、前記放電電極の周囲を覆うように配置される対向電極を備える除電装置であって、前記放電電極として上記構成の放電電極を備えた。
上記構成によれば、上記放電電極の発明と同様の効果が得られる。
本発明によれば、強度の低下を抑制しつつ、同電圧下における放電量が変化することを抑制できる。
以下、除電装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、除電装置10の外装を構成する本体ケース11は、基板収容部12とヘッド部13とが一体に形成されている。基板収容部12は、一方向に長く延びる箱体状をなしている。ヘッド部13は、基板収容部12の長手方向の一端側の外側面に隣接して基板収容部12の長手方向と平行に長く延びる箱体状をなしている。また、基板収容部12の一面側は開口しており、基板収容部12の開口をヘッド部13の全体とともに外側から覆うカバー14が本体ケース11に取着されている。
図1に示すように、除電装置10の外装を構成する本体ケース11は、基板収容部12とヘッド部13とが一体に形成されている。基板収容部12は、一方向に長く延びる箱体状をなしている。ヘッド部13は、基板収容部12の長手方向の一端側の外側面に隣接して基板収容部12の長手方向と平行に長く延びる箱体状をなしている。また、基板収容部12の一面側は開口しており、基板収容部12の開口をヘッド部13の全体とともに外側から覆うカバー14が本体ケース11に取着されている。
図2に示すように、基板収容部12には、駆動回路部15を搭載したプリント配線基板16が収容されている。プリント配線基板16には、除電装置10の動作状態を示す複数のLED(図示略)が実装されている。LEDは、基板収容部12に形成された窓部17(図1参照)から本体ケース11の外部に臨んでいる。
図1に示すように、基板収容部12の長手方向の両側には、取付孔18を有する突片状の取付部19が形成されている。そして、取付部19の取付孔18に固定ねじ(図示略)が挿通されて所定の取付箇所に螺合されることにより除電装置10の取付位置が固定されている。
図3に示すように、ヘッド部13には、空気供給部20とイオン生成部21とが並列して形成されている。空気供給部20は、ヘッド部13の長手方向の第1端側(図3では右端側)が開口した空洞部22を内側に有する有底筒状をなしている。イオン生成部21は、ヘッド部13の長手方向の第1端側及び第2端側(図3では左端側)が開口した空洞部23を内側に有する筒状をなしている。
空気供給部20の空洞部22における開口端側は装着孔25となっており、この装着孔25にはエアチューブホルダ26が内側から嵌着されている。エアチューブホルダ26にはエアチューブ(図示略)の一端が接続されると共に、このエアチューブの他端は空気供給源(図示略)と接続されている。
イオン生成部21の空洞部23におけるヘッド部13の長手方向の第2端側はノズル装着孔28となっており、ノズル装着孔28の内周面にはねじ溝が形成されている。また、イオン生成部21の空洞部23には、ノズル装着孔28と略同一の内径を有する収容部29と、収容部29よりも小さな内径を有する空気取込部30とがノズル装着孔28側から連なるように形成されている。また、本体ケース11には、空気取込部30と空気供給部20の空洞部22とを連通させる連通路31が形成されている。
そして、ノズル装着孔28には、筒状のノズル32が装着されている。ノズル32は、例えばステンレス等の金属からなる導電体であり、GNDレベルに接地され対向電極を形成する。また、ノズル32の外周面にはねじ溝が形成されており、このねじ溝をノズル装着孔28の内周面に形成されたねじ溝と螺合させることにより、ノズル32がヘッド部13に対して取り付けられている。また、ノズル32の内側には円筒状の絶縁材料からなる絶縁チューブ33が嵌着されている。
また、収容部29には、通気部材34が内側から嵌着されている。通気部材34は、全体として収容部29の断面形状と対応した円盤状に形成されると共に、その中心位置には通気部材34を厚み方向に貫通する貫通孔35が形成されている。また、通気部材34における貫通孔35の周囲には、通気部材34を厚み方向に貫通する複数の通気孔36が形成されている。
図2に示すように、イオン生成部21におけるヘッド部13の長手方向の第1端側はユニット挿入孔37となっており、ユニット挿入孔37の内周面には基板収容部12とユニット挿入孔37とを連通させる貫通孔38が開口している。貫通孔38には、プリント配線基板16に連結された板状のナット部材40が挿入されている。ナット部材40は、プリント配線基板16に搭載された駆動回路部15と電気的に接続されている。また、ナット部材40においてユニット挿入孔37に挿入された部分には雌ねじ孔41が貫通しており、雌ねじ孔41の孔中心はユニット挿入孔37の孔中心と一致している。
ユニット挿入孔37には放電電極ユニット42が挿入されている。放電電極ユニット42は、放電電極43と、該放電電極43の基端部分を保持する放電電極保持部44と、該放電電極保持部44の基端部分を覆うように一体的に成形された把持部45とを有している。なお、放電電極保持部44の外周面には雄ねじ部が形成されている。そして、放電電極ユニット42は、放電電極43を先端側としてユニット挿入孔37を通じてイオン生成部21の空洞部23に挿入されつつ把持部45が回転されることにより、放電電極保持部44の雄ねじ部がナット部材40の雌ねじ孔41に螺合されている。
次に、放電電極43の構成について詳細に説明する。
図4(a)〜(e)に示すように、放電電極43は、円柱状の基部50と、基部50の先端に連なる円錐台状の第1部位51と、第1部位51の先端に連なる円柱状の第2部位52と、第2部位52の先端に連なる半球状の第3部位53とを有している。
図4(a)〜(e)に示すように、放電電極43は、円柱状の基部50と、基部50の先端に連なる円錐台状の第1部位51と、第1部位51の先端に連なる円柱状の第2部位52と、第2部位52の先端に連なる半球状の第3部位53とを有している。
第1部位51は、放電電極43の長手方向に所定長さを有しており、その先端側から基端側にかけて太さが次第に太くなっている。そのため、第1部位51は、基部50に連なる基端側の方が第1部位51に連なる先端側よりも太さが大きい。具体的には、第1部位51において基部50に連なる基端側の直径は基部50の直径と等しく、第1部位51において第2部位52に連なる先端側の直径は第2部位52の直径と等しい。
図5に示すように、第2部位52は、その先端側から基端側にかけて一定の太さを有している。そして、第2部位52の直径は第3部位53の中心半径と等しい。そのため、第3部位53の基端側の外周面と第2部位52の先端側の外周面とは段差がなく面一となっている。また、第2部位52の太さは、第3部位53における基端側(第2部位52側)の太さと同一となっている。なお、第2部位52の先端側から基端側にかけての長手方向の寸法は第3部位53の中心半径よりも大きい。そのため、放電電極43の長手方向における第2部位52の寸法は同方向における第3部位53の寸法よりも大きい。また、第3部位53は、放電電極43の先端面となる外面53aを有しており、この外面53aには凸球面加工が施されている。そのため、第3部位53の外面53aは半球面状の凸湾曲面となっている。なお、基部50、第1部位51、第2部位52、及び第3部位53は、同一の金属材料(例えば、タングステン)によって構成されている。また、第1部位51、第2部位52、及び第3部位53の長手方向の寸法の一例は以下の通りである(第1部位51:約12mm、第2部位52:約0.3mm、第3部位53:約0.2mm)。このように、第1部位51に比べて、第2部位52及び第3部位53の長手方向の寸法は極端に短い。
次に、上記のように構成された除電装置10の作用について、特に、放電電極43が電圧の印加に伴って放電する際の作用に着目して以下説明する。
さて、駆動回路部15からナット部材40に対して高電圧が印加されると、ナット部材40と電気的に接続された放電電極43の先端から対向電極であるノズル32に向けてコロナ放電が発生することによりイオンが生成される。すると、生成されたイオンは、空気供給部20から連通路31、空気取込部30、通気部材34の通気孔36、及び絶縁チューブ33を通過する空気の流れに乗ってノズル32から外部に放出される。
さて、駆動回路部15からナット部材40に対して高電圧が印加されると、ナット部材40と電気的に接続された放電電極43の先端から対向電極であるノズル32に向けてコロナ放電が発生することによりイオンが生成される。すると、生成されたイオンは、空気供給部20から連通路31、空気取込部30、通気部材34の通気孔36、及び絶縁チューブ33を通過する空気の流れに乗ってノズル32から外部に放出される。
そして、図6(a)に示すように、未使用の放電電極43の先端からノズル32の内周面に向けてコロナ放電が発生する際には、第3部位53が放電電極43の先端部となっており、この第3部位53の外面53aが放電電極43の先端面となっている。この場合、放電電極43の先端面は半球面状の凸湾曲面となっている。
ここで、図6(b)に示すように、放電電極43からの放電が長期間に亘って行われると、放電電極43の先端部が例えば半球面状等の凸湾曲面をなすように先端側から基端側にかけて次第に磨耗する。すると、放電電極43の第3部位53が先端側から基端側に磨耗するため、この第3部位53の基端側に連なる第2部位52が放電電極43の先端部となる。
この場合、第2部位52の太さは、その先端側から基端側にかけての全体が第3部位53における第2部位52側の端部の太さと同一となっている。そのため、第3部位53の摩耗により第2部位52が放電電極43の先端部となった場合であっても、放電電極43の第3部位53が磨耗する前後で放電電極43の先端部の太さが変化することがほとんどない。
その結果、放電電極43の先端部が磨耗することにより放電電極43の第2部位52に形成される凸湾曲面の曲率は、未使用の放電電極43における第3部位53の外面53aの曲率とほぼ等しくなる。そのため、長期間の使用によって放電電極43の先端部が先端側から基端側にかけて次第に磨耗したとしても、その過程で放電電極43の先端部の先端面の曲率が変化することはほとんどない。
すなわち、放電電極43の先端部の先端面はほぼ一定の形状を維持するため、放電電極43の先端部の先端面と絶縁チューブ33の内周面との間の距離の大きさはほぼ一定に保たれる。したがって、駆動回路部15から印加される電圧の大きさが等しい同電圧下においては、放電電極43の先端からノズル32の内周面に向けての放電量が変化することはほとんどない。そして、この際に生成されたイオンがノズル32を通じて外部に放出されるときのイオンの濃度もほぼ一定となる。
上記実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)放電電極43の第1部位51はその基端側の方が先端側よりも太さが大きいため、放電電極43の第1部位51がその先端側から基端側にかけて一定の太さである場合よりも放電電極43の全体の強度が高くなる。また、使用によって放電電極43の第3部位53が先端側から基端側に磨耗した場合には、この第3部位53の基端側に連なる第2部位52が放電電極43の先端部となる。この場合、第2部位52の太さは、その先端側から基端側にかけての全体が第3部位53における第2部位52側の端部の太さと同一となっている。そのため、第3部位53の摩耗により第2部位52が放電電極43の先端部となった場合であっても、放電電極43の第3部位53が磨耗する前後で放電電極43の先端部の太さが変化することがほとんどない。また、第2部位52は、その先端側から基端側にかけて一定の太さを有する柱体状をなしているため、第2部位52が先端側から基端側にかけて次第に磨耗する過程で放電電極43の先端部の太さが変化することもほとんどない。その結果、長期間の使用によって放電電極43の先端部が例えば半球面状等の凸湾曲面をなすように先端側から基端側にかけて次第に磨耗したとしても、その過程で放電電極43の先端部の先端面の曲率が変化することがほとんどなく、同電圧下における放電電極43からの放電量が変化することが抑制される。したがって、強度の低下を抑制しつつ、同電圧下における放電量が変化することを抑制できる。
(1)放電電極43の第1部位51はその基端側の方が先端側よりも太さが大きいため、放電電極43の第1部位51がその先端側から基端側にかけて一定の太さである場合よりも放電電極43の全体の強度が高くなる。また、使用によって放電電極43の第3部位53が先端側から基端側に磨耗した場合には、この第3部位53の基端側に連なる第2部位52が放電電極43の先端部となる。この場合、第2部位52の太さは、その先端側から基端側にかけての全体が第3部位53における第2部位52側の端部の太さと同一となっている。そのため、第3部位53の摩耗により第2部位52が放電電極43の先端部となった場合であっても、放電電極43の第3部位53が磨耗する前後で放電電極43の先端部の太さが変化することがほとんどない。また、第2部位52は、その先端側から基端側にかけて一定の太さを有する柱体状をなしているため、第2部位52が先端側から基端側にかけて次第に磨耗する過程で放電電極43の先端部の太さが変化することもほとんどない。その結果、長期間の使用によって放電電極43の先端部が例えば半球面状等の凸湾曲面をなすように先端側から基端側にかけて次第に磨耗したとしても、その過程で放電電極43の先端部の先端面の曲率が変化することがほとんどなく、同電圧下における放電電極43からの放電量が変化することが抑制される。したがって、強度の低下を抑制しつつ、同電圧下における放電量が変化することを抑制できる。
(2)放電電極43の長手方向における第2部位52の寸法は、同方向における第3部位53の寸法よりも大きい。そのため、使用によって第2部位52が先端側から基端側に至るまで磨耗するのに要する所要時間が十分に確保される。したがって、同電圧下における放電量が変化することをより長期間に亘って抑制できる。
(3)第3部位53の外面53aには凸球面加工が施されている。そのため、使用によって放電電極43の第3部位53が磨耗する前時点で、放電電極43の先端部の先端面を構成する第3部位53の外面53aは凸球面状に構成されている。そのため、使用の前後で放電電極43の先端部の先端面の形状が変化することが抑制されるため、同電圧下における放電電極43からの放電量が変化することを更に抑制できる。
(4)放電電極43の第2部位52及び第3部位53は同一の材質によって構成されている。そのため、使用によって放電電極43の第3部位53が磨耗して第2部位52が放電電極43の先端部となる前後で放電電極43の先端部の材質が変化することがない。その結果、同電圧下における放電電極43からの放電量が変化することを更に抑制できる。
(5)放電電極43の周囲を対向電極であるノズル32が覆うように形成されている。そのため、放電電極43は磨耗する際に全周囲が等しく磨耗していくので、先端面の形状が変化することが抑制され、放電量が変化することを抑制できる。
なお、上記実施形態は、以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・上記実施形態において、放電電極43における全ての部位51,52,53の材質が必ずしも同じである必要はなく、例えば全ての部位51,52,53の材質が互いに異なる構成であってもよい。ただし、放電電極43は、少なくとも第2部位52の材質と第3部位53の材質とが同じであることが好ましい。
・上記実施形態において、放電電極43における全ての部位51,52,53の材質が必ずしも同じである必要はなく、例えば全ての部位51,52,53の材質が互いに異なる構成であってもよい。ただし、放電電極43は、少なくとも第2部位52の材質と第3部位53の材質とが同じであることが好ましい。
・上記実施形態において、第3部位53の外面53aの形状は、必ずしも完全な凸球面である必要はなく、一部が僅かに角張った略凸球面であってもよい。また、第3部位53の外面53aの形状は、必ずしも凸球面状である必要はなく、例えば縦横の曲率の異なる凸楕円面や、凸円弧面状等の他の凸湾曲面形状であってもよい。
・上記実施形態において、第2部位52の先端側から基端側にかけての長手方向の寸法は、第3部位53の中心半径と同じであってもよいし、第3部位53の中心半径よりも小さくてもよい。すなわち、放電電極43の長手方向における第2部位52の寸法は、同方向における第3部位53の寸法と同じであってもよいし、同方向における第3部位53の寸法よりも小さくてもよい。
・上記実施形態において、第1部位51は、必ずしも円錐台形状である必要はなく、例えば多角錐台状や半球面状等の他の形状であってもよい。また、第1部位51は、必ずしも先端側から基端側にかけて太さが次第に大きくなる形状である必要はない。すなわち、第1部位51における基端側の方が先端側よりも太さが大きいのであれば、例えば、第1部位51における先端部と基端部との間の位置に基端部よりも太さの大きい箇所を有する構成であってもよい。
・上記実施形態において、第2部位52は、必ずしも円柱状である必要はなく、例えば多角柱状であってもよい。この場合、第2部位52は、例えば六角柱状などの5つ以上の角を有する多角柱状であることが好ましい。
10…除電装置、43…放電電極、51…第1部位、52…第2部位、53…第3部位、53a…凸湾曲面の一例としての外面。
Claims (5)
- 電圧が印加されることによってイオンを生成する放電電極であって、
所定長さの第1部位と、
前記第1部位における長手方向の先端側に連なる第2部位と、
前記第2部位における前記第1部位とは反対側の先端側に連なって、前記放電電極の先端面となる凸湾曲面を形成する第3部位と
を有し、
前記第1部位、前記第2部位及び前記第3部位は一体的に形成されてなり、
前記第1部位は、その基端側の方が先端側よりも太さが大きく、
前記第2部位は、その先端側から基端側にかけて一定の太さを有する柱体状をなすとともに、その太さは前記第3部位における前記第2部位側の端部の太さと同一であることを特徴とする放電電極。 - 前記放電電極の長手方向における前記第2部位の寸法は、同方向における前記第3部位の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の放電電極。
- 前記第3部位の前記凸湾曲面には凸球面加工が施されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の放電電極。
- 前記第2部位及び前記第3部位は同一の材質によって構成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のうち何れか一項に記載の放電電極。
- 除電対象物に供給するイオンを生成するための放電電極と、
前記放電電極の周囲を覆うように配置される対向電極を備える除電装置であって、
前記放電電極として請求項1〜請求項4のうち何れか一項に記載の放電電極を備えたことを特徴とする除電装置。
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