JP2014229349A - 除電器 - Google Patents

Abstract

【課題】除電器の放電開始の容易化と放電開始後の好適なイオンバランスの維持とを両立する。【解決手段】除電器１０のエアー流路７０内には、針電極４０と可動対応電極１３０が収められている。エアー流路７０を包囲する中枠１５の円筒部２３には、固定対応電極１２０が固定されている。可動対応電極１３０は、スプリング１１０によって支持されている。エアー流路７０に流入する圧縮エアーの風圧力がスプリング１１０の可動対応電極１３０を付勢する力よりも強くなると、可動対応電極１３０はスプリング１１０の付勢力に抗って針電極４０から遠ざかる方向に動く。【選択図】図３

Description

この発明は、除電器におけるイオンの生成を好適化する手段を付加する技術に関する。

ノズル噴射型と呼ばれる除電器が各種提案されている。ノズル噴射型除電器は、ノズル内に針電極を収めるとともにその近傍に対応電極を設け、針電極及び対応電極間に高電圧を与えてコロナ放電を起こさせ、これにより針電極周囲で発生する空気イオンをノズルの噴射口から除電対象物に向けて吹き付けるものである。この種の除電器に関わる技術を開示した文献として、特許文献１がある。特許文献１の技術は、除電器の針電極周囲の空気の流速や気圧の乱れを原因とするイオン生成の不具合を防止するものである。特許文献１に開示された除電器は、放電針と、対応電極と、放電針を包囲するカバーと、放電針の先端を除く放電針の部分とカバーとの間に配置された風除けと、放電針の先端の前方に配置されたイオン蓄積部材とを有する。この除電器では、風除けがあるため、放電針の基端部の側から放出された空気の多くが放電針の先端の近傍を通らずにカバーの口の側から外に出る。このため、放電針の先端の周囲の空気の流速が早すぎたり気圧が高すぎてイオンバラスが悪化したり、放電が停止し易く不安定になる、という事態の発生が防止される。

特許第５０２３２００号公報 江松、星野坦之、温湿度のコロナ放電への影響及びコロナ放電の立ち上がり特性、日本画像学会誌、第４７巻第５号、２００８年、４１９頁−４２４頁 小駒益弘、大気圧中でのプラズマ、プラズマ・核融合学会誌、第６９巻第６号、１９９３年６月、６４２頁−６４６頁 大矢康裕、マイナスイオン発生器の開発と人体への効果の検証、Ｓａｖｅｍａｔｉｏｎ Ｒｅｖｉｅｗ ２００３年２月号

ところで、この種の除電器は、ノズル内に圧縮エアーを流入した状態でノズル内の針電極及び対応電極間に高電圧を印加した場合に、コロナ放電が発生し難くなるという問題がある。これは、コロナ放電の発生開始電圧が針電極の周囲の気圧に比例して高くなるためであると考えられる（非特許文献１を参照）。一方、周知のように、コロナ放電の放電開始電圧は針電極の周囲の温度や湿度、及び対応電極間の距離にも依存し（非特許文献２を参照）、放電開始電圧は針電極及び対応電極間の距離が近いほど低くなる。このため、除電器の放電開始の容易化という観点から見れば、針電極及び対応電極間の間隔を可能な限り短くするような設計にすることが有利である。しかしながら、針電極及び対応電極間の間隔を近くしすぎると、放電開始後の針電極周囲の温度の上昇に伴ってイオン生成が過剰になり、良好なイオンバランスを維持するのが困難になるという問題がある。また、針電極及び対応電極間の間隔を近くしすぎると、コロナ放電に伴うオゾン、Ｎｏｘ等の有害な副産物の発生量が増加するという問題もある（非特許文献３を参照）。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、除電器の放電開始の容易化と放電開始後の好適なイオンバランスの維持とを両立し得る技術的手段を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の好適な態様である除電器は、圧縮エアーの流入口から噴射口に向かうエアー流路を包囲する部材を保持する筐体と、前記エアー流路内に支持された針電極と、前記針電極との間に間隔をあけて支持された１または複数の対応電極と、前記針電極と前記対応電極との間に高電圧を印加することにより前記針電極の先端の周囲に空気イオンを発生させる電圧印加手段とを具備し、前記流入口から流入する圧縮エアーが強くなると前記対応電極が前記針電極から遠ざかる方向に動いて前記対応電極と前記針電極との間の間隔が広がるように構成されている。このため、本発明では、除電器を駆動した直後のしばらくの間は対応電極と針電極との間隔が狭くコロナ放電の開始が容易となり、コロナ放電の開始以降は対応電極と針電極との間隔が広がって良好なイオンバランスを維持し易くなる。従って、本発明によると、除電器の放電開始の容易化と放電開始後の好適なイオンバランスの維持を両立することができる。また、本発明によると、対応電極と針電極との間隔が狭くなる時間が除電器の駆動直後の僅かな時間に限定されるため、オゾンやＮｏｘ等の有害物質の発生量を抑えることができる。

本発明の一実施形態である除電器の斜視図である。 図１を矢印Ａ方向から見た図である。 図１のＢ−Ｂ’線断面図である。 図１の除電器内の中枠の斜視図である。 図１の除電器における可動対応電極及びスプリングを示す図である。 図３の除電器における可動対応電極が針電極から遠ざかる方向に動いた状態を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態である除電器１０の斜視図である。図２は、図１を矢印Ａ方向から見た図である。図３は、図１のＢ−Ｂ’線断面図である。この除電器１０は、樹脂成型の金型分離時に発生する静電気の除電等に使われるものである。除電器１０は、圧縮エアーの流入口３１Ｌ及び３１Ｒから噴射口５７に至るエアー流路７０を包囲する部材である中枠１５及びノズル５０と、エアー流路７０内に支持された針電極４０及び可動対応電極１３０と、エアー流路７０外に支持された固定対応電極１２０と、針電極４０と２つの対応電極１３０、１２０の各々との間に高電圧を印可することにより針電極４０の先端４２の周囲に空気イオンを発生させる電圧印加手段である電源装置（不図示）及び変圧器（不図示）と、中枠１５、ノズル５０、電源装置（不図示）、及び変圧器（不図示）を保持する筐体１１とを有する。

除電器１０の構成の詳細は以下の通りである。除電器１０の筐体１１は、直方体における長手方向の一端を半円柱状に湾曲させたような形状を有している。筐体１１の半円柱部１２の上面には真円状の開口１３がある。また、筐体１１の半円柱部１２における左右幅方向の両側面には真円状の開口１４Ｌ及び１４Ｒがある。図３に示すように、筐体１１内の空間における半円柱部１２の外壁に囲まれた部分には中枠１５が収められている。筐体１１内の空間における中枠１５の後方には電源装置（図示略）及び変圧器（不図示）が収められている。

図４は、中枠１５の斜視図である。図４に示すように、中枠１５は、中枠本体部２１及びこの本体部２１の上面２２の中央から上方に向かって突出した円筒部２３からなる。本体部２１は、半円柱体の後部の左右幅方向の両端を突起２４Ｌ（不図示）及び２４Ｒとして後方に凸ませたものである。中枠１５の円筒部２３の上面２５の中央には、同面２５から下に向かって円柱状に凹んだ凹部２７の開口がある。また、中枠１５の本体部２１の左右幅方向の両側面には連結口２８Ｌ及び２８Ｒがある。

図３に示すように、中枠１５の凹部２７の底２９は本体部２１内における上面２２よりも下の位置にある。中枠１５の凹部２７の底２９の中心における左右幅方向の両側には２つの流入口３１Ｌ及び３１Ｒがある。流入口３１Ｌは、略Ｌ字に屈曲した流路３５Ｌを介して連結口２８Ｌと連通している。流入口３１Ｒは、略Ｌ字に屈曲した流路３５Ｒを介して連結口２８Ｒと連通している。連結口２８Ｌには開口１４Ｌを介してキャップ７１が嵌め込まれている。連結口２８Ｒには開口１４Ｒを介してエアー継手７２が嵌め込まれている。

中枠１５の底２９における流入口３１Ｌと流入口３１Ｒに挟まれた部分の中心部は針支持部３２として下方向に凹んでいる。針支持部３２には針電極４０の基端４１が嵌め込まれている。針電極４０は、凹部２７の中心軸に沿って同部２７内を上方に延伸している。針電極４０の先端４２は、円筒部２３の上面２５よりも僅かに下の位置に達している。針電極４０の基端４１は、筐体１１内の変圧器（不図示）と接続されている。

図１、図２、及び図３に示すように、筐体１１内の中枠１５の円筒部２３は、筐体１１の開口１３を向いている。中枠１５の円筒部２３と筐体１１の開口１３の内縁との間には固定対応電極１２０がある。固定対応電極１２０は、中枠１５の円筒部２３の外周径と略同じ内周径と同部２３の高さより僅かに長い高さとをもった円筒状をなしている。固定対応電極１２０の一端側の端面は中枠本体部２１の上面２２に当接している。固定対応電極１２０の他端側の部分は円筒部２３と筐体１１の開口１３の内縁との間の環状の隙間を通って開口１３の上方に露出している。固定対応電極１２０は筐体１１の開口１３の内縁に外側から押さえられて円筒部２３上に固定されている。

中枠１５の円筒部２３の凹部２７内には中筒１４０の一端部が嵌め込まれている。中筒１４０における凹部２７の外側に露出した部分にはノズル５０が装着されている。中筒１４０は、大小の径を持った２つの円筒を繋げたような形状をなしている。中筒１４０における大径筒と小径筒の遷移部１４１の内面１４３と外面１４４は中軸の延伸方向と直交する方向を向いている。中筒１４０の小径筒の部分は中枠１５の円筒部２３の凹部２７に挿入されている。中枠１５の遷移部１４１の外面１４４は円筒部２３の上面２５に当接している。

ノズル５０は、円柱の一端面側に円錐台を繋げたような形状をなしている。ノズル５０における円錐台部分の頭頂側の端面５１とその反対側の端面５２との間には両面５１及び５２間を貫く孔５３が穿設されている。ノズル５０の孔５３は、下端面５２の開口から端面５１に向かって延伸している。孔５３の内径は端面５１に至る途中で狭まり、幅が狭まった区間の先端には孔１５の出口である噴射口５７が形成されている。ノズル５０内における孔５３の幅広の区間の上端には幅狭の区間の入口を囲む環状面５４がある。環状面５４における孔５３の幅狭の区間の入口の周囲の部分は凸部５５として下端面５２側に凸んでいる。ノズル５０の孔５３内には中筒１４０の大径筒の部分が収められている。ノズル５０の環状面５４と中筒１４０の上縁は僅かな間隔をあけて対峙している。

図３に示すように、中枠１５とノズル５０が中筒１４０を介して連結された状態において、中枠１５、中筒１４０、及びノズル５０の連結体内には、凹部２７の底２９の２つの流入口３１Ｌ、３１Ｒから針電極４０の先端４２の周囲を通って噴射口５７に至るエアー流路７０が形成される。この流路７０内における針電極４０よりも噴射口５７側には、可動対応電極１３０とスプリング１１０がある。

図５（Ａ）は、可動対応電極１３０の斜視図である。図５（Ｂ）は、スプリング１１０の斜視図である。図５（Ａ）に示すように、可動対応電極１３０は、真円状の底板１３１の外周を周壁１３２として起立させたものである。可動対応電極１３０の底板１３１の中心には、底板１３１の表面及び裏面間を貫く孔１３３が穿設されている。可動対応電極１３０の底板１３１の直径は中筒１４０の大径筒の直径と略同じである。図５（Ｂ）に示すように、スプリング１１０は、螺旋状をなしている。スプリング１１０における回転中心との間の距離は一方の端部から離れるほど広くなっている。

図３に示すように、可動対応電極１３０はその底板１３１の下面を針電極４０の側に向けて中筒１４０の大径筒内に収められている。可動対応電極１３０の底板１２１の上面にはスプリング１１０の回転中心から遠い側の端部が固定されている。スプリング１１０における回転中心に近い側の端部はノズル５０の凸部５５に固定されている。スプリング１１０の付勢力により、可動対応電極１３０はその底板１３１が中枠１５の遷移部１４１と当接する位置まで針電極４０側に押されている。可動対応電極１３０の底板１３１が遷移部１４１に当接した状態における可動対応電極１３０と針電極４０の先端４２との間の間隔Ｄ_１は、固定対応電極１２０と針電極４０の先端４２との間の間隔Ｄ_２よりも短くなっている。

エアー継手７２には圧縮空気源（不図示）のチューブが接続される。本実施形態の除電器１０による除電を行う際は、圧縮空気源からエアー継手７２を介して流路７０内に圧縮エアーを流入しつつ、電源装置及びトランスを動作させ、針電極４０と２つの対応電極１３０、１２０の各々との間に高電圧（交流電圧）を印加する。この電圧の印加によって針電極４０の先端４２の周囲の電界が放電破壊電界を超えると、針電極４０の先端４２においてコロナ放電が発生し、このコロナ放電により正負の極性の空気イオンが生成される。この空気イオンは、流路７０内の気流に乗って噴射口５７まで運ばれ、噴射口５７から除電対象物に向けて噴射される。また、図６に示すように、流入口３１Ｒから流路７０内に流入する圧縮エアーの風圧力がスプリング１１０の可動対応電極１３０を付勢する力よりも強くなると、可動対応電極１３０はスプリング１１０の付勢力に抗って針電極４０から遠ざかる方向に動き、可動対応電極１３０及び針電極４０間の間隔Ｄ_１と固定対応電極１２０及び針電極４０間の間隔Ｄ_２の大小関係が逆転する。

以上が、本実施形態の構成の詳細である。本実施形態によると、次の効果が得られる。
第１に、本実施形態では、流入口３１から流入するエアーが強くなると可動対応電極１３０が針電極４０から遠ざかる方向に動いて可動対応電極１３０と針電極４０との間の間隔Ｄ_１が広がるように構成されている。このため、本実施形態では、除電器１０を駆動した直後のしばらくの間は可動対応電極１３０と針電極４０との間隔Ｄ_１が狭いままとなってコロナ放電の開始が容易となり、コロナ放電の開始以降は可動対応電極１３０と針電極４０との間隔Ｄ_１が広がって良好なイオンバランスを維持し易くなる。従って、本実施形態によると、除電器１０の放電開始の容易化と放電開始後の好適なイオンバランスの維持を両立することができる。

第２に、本実施形態では、可動対応電極１３０は、流入口３１から流入する圧縮エアーの風圧を受けて針電極４０から遠ざかる方向に動くようにして中筒１４０内に収められている。また、固定対応電極１２０は、流路７０を包囲する部材である中枠１５の円筒部２３上に固定されている。また、流入口３１からの流路７０内に圧縮エアーが流入されていない間の可動対応電極１３０及び針電極４０間の間隔Ｄ_１と固定対応電極１２０及び針電極４０間の間隔Ｄ_２の大小関係はＤ_１＜Ｄ_２であり、流入口３１から流路７０内へのエアーの流入が始まった後にこの大小関係がＤ_１＞Ｄ_２へと逆転するように構成されている。このため、流路７０内に圧縮エアーが流入されていないかその圧力が弱い間は、可動対応電極１３０及び針電極４０間の電圧が針電極４０のコロナ放電に優勢に寄与し、圧縮エアーの圧力がある程度の強さに達した以降は、固定対応電極１２０及び針電極４０間の電圧が針電極４０のコロナ放電に優勢に寄与する。従って、本実施形態では、コロナ放電の開始以降、針電極４０とこの針電極４０のコロナ放電に寄与する対応電極との間の距離が揺らいでイオン生成が安定しなくなる、という事態の発生を防止することができる。

第３に、本実施形態では、エアー流路７０における針電極４０よりも噴射口５７の側にスプリング１１０の一端が固定されており、このスプリング１１０の他端が可動対応電極１３０に固定されている。そして、流入口３１から流路７０内に流入する圧縮エアーの風圧力がスプリング１１０の可動対応電極１３０を付勢する力よりも強くなると、可動対応電極１３０はスプリング１１０の付勢力に抗って針電極４０から遠ざかる方向に動くように構成されている。よって、本実施形態によると、電子的な制御を要しない単純な機械的構造により、可動対応電極１３０を往復移動させる仕組みを実現することができる。

第４に、本実施形態では、可動対応電極１３０は、真円状の底板１３１の外周を周壁１３２として起立させたものとなっている。また、可動対応電極１３０の底板１３１の中心には、底板１３１の表面及び裏面間を貫く孔１３３が穿設されている。また、可動対応電極１３０の底板１３１の表面及び裏面の直径は中筒１４０の大径筒の内周面の直径と略同じである。そして、可動対応電極１３０は、底板１３１を針電極４０の側に向けて中枠１５の大径筒内に収められている。このため、可動対応電極１３０の底板１３１の裏面に圧縮エアーが当たっているにも拘らず、圧縮エアーが可動対応電極１３０の周壁１３２と中筒１４０の大径筒の間の隙間から漏れたり、可動対応電極１３０自体が傾いてしまう、という事態の発生が防止される。よって、本実施形態によると、圧縮エアーの圧力が可動対応電極１３０の底面に効率よく伝わる。従って、本実施形態によると、可動対応電極１３０を流路７０の延在方向に沿って往復移動させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、かかる実施形態に以下の変形を加えてもよい。

（１）上記実施形態では、筐体１１内にノズル５０及び中枠１５を収めるタイプの除電器１０に本発明を適用したものであった。しかし、ブロータイプ、ファンタイプ、エアガンタイプと称される他のタイプの除電器であって圧縮エアーにより針電極周囲のイオンを除電対象物に吹き付けるものに本発明を適用してもよい。

（２）上記実施形態では、ノズル５０内における環状面５４と可動対応電極１３０との間にスプリング１１０が挿入されていた。しかし、スプリング１１０を用いるものと異なる機械的構造や電気的構造によって可動対応電極１３０を動かすようにしてもよい。たとえば、可動対応電極１３０とこの電極１３０よりも針電極４０側にある部材（たとえば、中枠１５の凹部２７の底２９）との間にゴムを張設し、このゴムの弾性力により可動対応電極１３０を針電極４０側に付勢するようにしてもよい。

（３）上記実施形態である除電器１０は、可動対応電極１３０と固定対応電極１２０の２つの対応電極を有し、流入口３１から流入する圧縮エアーが強くなると２つの対応電極１３０及び１２０のうち一方の対応電極である可動対応電極１３０が針電極４０から遠ざかる方向に動くようになっていた。しかし、対応電極の個数を１つとし、流入口３１から流入する圧縮エアーが強くなるとこの唯一の対応電極が針電極４０から遠ざかる方向に動くようにしてもよい。この実施形態によっても、除電器を駆動した直後のしばらくの間は対応電極と針電極との間隔が狭くコロナ放電の開始が容易となり、コロナ放電の開始以降は可動対応電極と針電極との間隔が広がって良好なイオンバランスを維持し易くなる。よって、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

１０…除電器、１１…筐体、１２…半円柱部、１５…中枠、２１…本体部、２３…円筒部、２７…凹部、２８…連結口、２９…底、３１…流入口、３２…針支持部、４０…針電極、１１０…対応電極、５０…ノズル、５７…噴射口、７１…キャップ、７２…エアー継手、１１０…スプリング、１２０…固定対応電極、１３０…可動対応電極、１４０…中筒。

Claims (4)

1. 圧縮エアーの流入口から噴射口に向かうエアー流路を包囲する部材を保持する筐体と、
   前記エアー流路内に支持された針電極と、
   前記針電極との間に間隔をあけて支持された１または複数の対応電極と、
   前記針電極と前記対応電極との間に高電圧を印加することにより前記針電極の先端の周囲に空気イオンを発生させる電圧印加手段と
   を具備し、
   前記流入口から流入する圧縮エアーが強くなると前記対応電極が前記針電極から遠ざかる方向に動いて前記対応電極と前記針電極との間の間隔が広がるように構成されている
   ことを特徴とする除電器。
2. 前記針電極との間に間隔をあけて支持された対応電極の個数は２つであり、
   前記流入口から流入する圧縮エアーが強くなると前記２つの対応電極のうち一方の対応電極が前記針電極から遠ざかる方向に動くことを特徴とする請求項１に記載の除電器。
3. 前記２つの対応電極のうち一方は、前記流入口から流入する圧縮エアーの風圧を受けて前記針電極から遠ざかる方向に動く可動対応電極であり、前記２つの対応電極のうち他方は、前記エアー流路を包囲する部材に固定された固定対応電極であり、前記流入口からの圧縮エアーの流入が始まった後に前記可動対応電極及び前記針電極間の間隔と前記固定対応電極及び前記針電極間の間隔の大小関係が逆転するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の除電器。
4. 前記エアー流路内における前記針電極よりも前記噴射口の側にスプリングの一端が固定されており、前記スプリングの他端に前記可動対応電極が固定されており、前記流入口から前記エアー流路内に流入する圧縮エアーの風圧力が前記スプリングの前記可動対応電極を付勢する力よりも強くなると、前記可動対応電極は前記スプリングの付勢力に抗って前記針電極から遠ざかる方向に動くように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の除電器。