JP2014229349A - 除電器 - Google Patents
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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。
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。
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。
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D1は、固定対応電極120と針電極40の先端42との間の間隔D2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D1と固定対応電極120及び針電極40間の間隔D2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D1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D1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D1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D1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D1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D1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D1と固定対応電極120及び針電極40間の間隔D2の大小関係はD1<D2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D1>D2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)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
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