JP2016072051A - ガン式除電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子デバイスなどの静電気敏感デバイスに対応し、ノズル先端を接近させても破損することなく、確実に除電及び除塵ができるガン式除電装置を提供すること。【課題を解決するための手段】【００１０】【解決手段】 高電圧源に接続される電極針９と、筒状のアース電極１１，１２とを備え、上記電極針９とアース電極１１，１２との間の放電によって生成されるイオンをエアなどの気体とともにノズル１０の先端から噴射するガン式除電装置を前提とし、上記ノズル１０が、上記アース電極１１，１２と電気的な導通を維持した口金部材１１、１２を表面に露出させたことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

この発明は、放電によって生成されたイオンを、エアなどの気体とともに噴射するガン式除電装置に関する。

従来から、本体を片手に持って操作可能にしたガン式除電装置が知られている（特許文献１参照）。
この従来の除電装置は、樹脂成型したピストル型の本体に引き金を設け、この引き金を引くと、内蔵した弁が開いてイオンがエアとともに噴射されるようにした装置である。
図２は、上記本体に連続する樹脂製のノズルを接続する接続部材１の先端部分と、これに接続されたノズル３とを示した断面図である。
上記接続部材１の先端中央には電極針４が電極ホルダー５を介して取付けられ、電極ホルダー５には図示しない高電圧発生回路が接続されて、電極針４に高電圧が印加されるようにしている。

上記ノズル３は、図２に示すように、接続部材１の先端外周にねじ結合される金属からなる筒状のアース電極６と、その外周にねじ結合される樹脂製の外筒７と、上記アース電極６の内周に設けられた筒状の絶縁部材８とで構成される。
そして、図示しない上記引き金を引くと、電極針４に高電圧が印加されるとともに、上記接続部材１のエア通路２にエアが導かれるように構成されている。
上記電極針４に高電圧が印加されると、上記筒状のアース電極６との間の放電によってイオンが生成され、上記エア通路２から供給されたエアとともに上記イオンが、ノズルの噴出口３ａから噴射される。
なお、上記絶縁部材８は、電極針４との間でアース電極６の内周を覆い、放電針４とアース電極６との間の静電容量を大きくすることで、電極針４からアース電極６への火花放電を抑制する機能を発揮する部材である。

また、この除電装置では、上記ノズル３の外層を絶縁性の樹脂材料からなる外筒７で構成して、アース電極６が外部に露出しないようにしている。
このように、外筒７を樹脂製にして、アース電極６の外周を、上記外筒７で覆うようにしたのは、アース電極６や、これに電気的に導通する金属製の部材がむき出しになっていると、アース電極６が外部電荷を拾って、除電装置が悪影響を受けることを懸念したからである。

なお、上記のようなガン式の除電装置は、本体を手で持ち、時には除電対象を他方の手に持ってノズル３の先端を除電対象に近づけて使用することによって、局所的にイオン濃度を高くしながら風圧によって除塵も同時に行なうことができる点が特徴である。このようにノズル３の先端を除電対象に接近させて用いるため、特に、除電対象の帯電量が高い場合には、その電荷が上記アース電極６に流れ込んで除電装置側に影響する可能性があった。

特開２００４−３１９３５８号公報

上記従来の除電装置のように、樹脂製の外筒７でノズル３の外周を全て覆っていれば、アース電極６が外部電荷を拾ってしまうことを防止できるが、一方で外部電荷によって樹脂製の外筒７の表面が帯電してしまうことがある。例えば、帯電した除電対象にノズル３の先端を近づけると、上記除電対象の表面電荷によって外筒７の表面が帯電してしまったり、ノズル３から放射されたイオンのうち除電対象に到達しないイオンや反射したイオンによって外筒７が帯電してしまったりすることもあった。このような樹脂製の外筒７は電荷を逃がしにくいので、外筒７の表面には電荷が蓄積してしまう。

また、近年は除電対象となる電子デバイスの高集積化が進み、このような電子デバイスは特に静電気に敏感で、わずかな静電気でも破損してしまう可能性がある。そのため、もともと、それほど高く帯電してない静電気敏感デバイスに対しても、ほぼゼロの電位を保つように確実な除電をしながら除塵も行なうという要求が多くなっている。
このような静電気敏感デバイスに、外筒７が帯電した従来のノズル３を近づけると、外筒７の表面電荷による電位差によって上記静電気敏感デバイスが破損してしまう可能性がある。
つまり、静電気敏感デバイスの除電処理においては、外部電荷によって除電装置側が受ける影響よりも、帯電した外筒７によって静電気敏感デバイスが受ける悪影響の方が大きく、除電することを目的にした除電装置側の電荷によって静電気敏感デバイスを破損させてしまう可能性もあった。

この発明の目的は、電子デバイスなどの静電気敏感デバイスに対応し、ノズル先端を接近させても破損することなく、確実に除電及び除塵ができるガン式除電装置を提供することである。

この発明は、高電圧源に接続される電極針と、筒状のアース電極とを備え、上記電極針とアース電極との間の放電によって生成されるイオンをエアなどの気体とともにノズルの先端から噴射するガン式除電装置を前提とする。
上記ガン式除電装置を前提とし、第１の発明は、上記ノズルが、上記アース電極と電気的な導通を維持した口金部材を表面に露出させたことを特徴とする。

第２の発明は、上記電極針先端と上記アース電極の間に、筒状の高静電容量部材を介在させたことを特徴とする。

第３の発明は、上記口金部材が、内径を絞った小径部を備え、この小径部によって上記ノズルの先端を構成したことを特徴とする。

第１の発明によれば、ノズルの外周を構成する口金部材がアース電極と導通しているため、口金部材の表面、すなわちノズル表面に電荷が蓄積することがない。したがって、ノズル先端を除電対象に接近させたとき、除電対象にノズル側に蓄積した電荷の影響を与えることがない。そのため、静電気敏感デバイスを破損する心配なく、確実に除電、除塵することができる。

第２の発明によれば、筒状の高静電容量部材を設けることによって、放電針とアース電極との間の静電容量を大きくし、放電針からの火花放電を防止できる。
火花放電が発生すると、放電針が劣化するだけでなく、火花放電が発生した時の電極針の極性に応じた一方の極性のイオンが大量に生成されて、ノズルから噴射されるイオンバランスが崩れてしまう。静電気敏感デバイスに、イオンバランスが崩れたイオン流を噴射すると、偏った電位が静電気敏感デバイスの破損の原因になることもあるが、この発明によれば上記の問題を防止することができる。
第３の発明によれば、ノズル先端の小径部によって気体が絞られ、イオンを含んだ気体の流速を上げることができる。その結果、除電とともに効率的な除塵も可能になる。

図１はこの発明の実施形態の部分断面図である。 図２は従来のガン式除電装置の部分断面図である。

図１は、この発明の一実施形態のガン式除電装置の部分断面図である。
この実施形態の装置も、上記従来と同様に、図示しない引き金状のスイッチを操作することによって、放電で生成されたイオンをエアとともに噴射することができるものである。
そして、この実施形態においても、エア通路２を形成した接続部材１の先端側にノズル１０を接続している。
なお、この実施形態の説明において、図１中の左端の噴射口１０ａから噴射されるエアの噴射方向を基準として、下流側を各部材の先端あるいは前方といい、反対側を後端あるいは後方ということにする。

図１に示すように、上記接続部材１の先端側中央には、電極ホルダー５を介して電極針９を取り付けている。
上記電極ホルダー５は金属製の部材であり、図示しない高電圧発生回路に接続され、電極針９に印加する交流の高電圧を導くようにしている。
また、上記電極針９は、基端側にフランジ部９ａを備え、このフランジ部９ａを介して電極針９の尖端と反対側に設けたねじ部９ｂを備えている。このねじ部９ｂを、上記電極ホルダー５のねじ孔５ａに固定している。なお、フランジ部９ａには、治具挿入凹部９ｃを形成して、この治具挿入凹部９ｃにねじ回し用治具を挿入することで、電極針９を電極ホルダー５に簡単に取り付けることができるようにしている。

さらに、上記ノズル１０は、上記接続部材１側から、その外周にねじ結合された金属製の第１筒部材１１と、この第１筒部材１１の先端側内周とねじ結合する金属製の第２筒部材１２と、上記第２筒部材１２の内周を覆うセラミック筒部材１３とからなる。
上記第１筒部材１１は、図示しない高電圧発生回路を介してアースに接続されるとともに、ねじ結合した第２筒部材１２と電気的導通を保っている。そして、これら第１，２筒部材１１，１２の表面を外部に露出させている。
したがって、この実施形態では、上記第１，２筒部材１１，１２が、この発明のアース電極を構成するとともに、アース電極と電気的導通を保ったこの発明の口金部材を兼ねている。

また、上記セラミック筒部材１３は、静電容量の大きなセラミック製で、上記第２筒部材１２の内周に一致する円筒部１３ａと、その後方に設けたフランジ部１３ｂとからなり、この発明の高静電容量部材を構成している。
上記第２筒部材１２は、内側に上記セラミック筒部材１３の円筒部１３ａを収容する大径部１２ａと、この大径部１２ａより前方に段部１２ｃを介して連続し、上記大径部１２ａよりも内径を小さくした小径部１２ｂとからなる。そして、上記大径部１２ａに上記セラミック筒部材１３の円筒部１３ａを収容し、上記段部１２ｃと上記接続部材１の先端内側の段部１ａとの間でセラミック筒部材１３を挟んで保持している。
また、上記小径部１２ｂの内径を、上記セラミック筒部１３の円筒部１３ａの内径よりも小さくしている。

さらに、上記接続部材１の後端側には、筒状のエア導入部材１４を連結している。このエア導入部材１４は、軸方向に貫通するエア通路１５を備え、後端にはエア供給源に接続したエアパイプを連結するための連結部１４ａを備えている。
そして、上記したように図示しない引き金状のスイッチを操作すると、上記電極針９に高電圧が印加されるとともに、エア通路１５を介して上記エア通路２内に導入されたエアがノズル１０の内を通過するようにしている。
上記電極針９に高電圧が印加されると、電極針９とアース電極としての第２筒部材１２との間で放電が発生し、この放電によって生成されたイオンが、エアとともに上記噴射口１０ａから噴射される。

このような実施形態のガン式除電装置を用いる場合には、装置本体を手に持って、上記噴射口１０ａを除電対象に近接させた状態でスイッチを操作する。スイッチをオンにすると、エアとともに噴射口１０ａからイオンが噴射され、噴射されたイオンで除電対象を除電しながらエアの圧力で除塵もできる。
上記放電針９には交流の高電圧が印加されるので、正・負イオンが生成されて噴射されるが、除電対象の除電に寄与しなかったイオンがノズル１０の外周にあったとしても、そのようなイオンはアース電位の第２筒部材１２に引き戻されてアースに流れるので、第２筒部材１２及び第１筒部材１１の表面に電荷が蓄積することはない。
このように、除電対象に近接させる第２筒部材１２がアース電極と導通しているため、ノズル１０の表面が帯電することはない。

したがって、ノズル１０の表面はほぼゼロ電位に保たれ、静電気敏感デバイスを除電対象とした場合にも、接近させたノズル１０側の表面電荷で除電対象を破損するようなことはなく、確実に除電できる。
また、上記第２筒部材１２の内周にセラミック筒部材１３を設けることで、アース電極との間の静電容量を大きくしているので、上記電極針９の先端からアース電極への火花放電も抑制できる。

もし、火花放電が発生すれば、電極針９から大電流が一気に流れ、周囲に大量のイオンを生成するが、この時生成されるイオンは火花放電時における電極針９の極性に基づいた一方の極性のイオンである。そのため、生成されるイオンの正負のバランスが崩れてしまうことがある。
イオンバランスが崩れてしまうと、一方の極性のイオンが多く噴射されることになるので、一方の極性に偏った電位によって静電気敏感デバイスを破損させてしまう可能性もある。この実施形態では、静電容量が高いセラミック筒部材１３を設けることによって、火花放電による上記の問題の発生を抑制している。このような火花放電の防止は、特に静電気デバイスを破損させないという観点から、重要である。

なお、高静電容量部材としては、樹脂などを使用することもできる。ただし、樹脂は、コロナ放電によるダメージを受けてひびが入ったりして絶縁を維持できずに、絶縁破壊を起こしてしまうことがある。このように、樹脂製の部材では高静電容量部材としての機能を長期にわたって発揮できなくなってしまうことがあるが、セラミックはコロナ放電によるダメージを受けにくい。したがって、上記セラミック筒部材１３は、樹脂製の筒部材と比べ耐久性の点で有利である。
また、第２筒部材１２の先端を小径部１２ｂとして噴射口１０ａを構成しているので、ノズル１０内に供給されたエア流が絞られ、噴射口１０ａから高速で噴射し、除電とともに効率的な除塵も可能になる。

さらに、イオンを含んだエア流が上記小径部１２ａの内壁に接触して通過する過程で、過剰に生成された極性のイオンが第２筒部材１２を介してアースへ流れるので、コロナ放電で生成されたイオンの正負のバランスが崩れたとしても、噴射口１０ａから噴射されるイオンのイオンバランスが調整されることもある。
なお、上記小径部１２ｂの軸方向長さを長くすると、そこを通過するイオンが内壁からアースへ流れやすくなり、上記のようにイオンバランスが調整されやすくなる。しかし、上記軸方向長さが長すぎると、アースへ流れるイオン量が多くなって噴射されるイオン濃度が低くなってしまうこともあるので、エア流量や放電条件、除電対象などによって、上記小径部１２ｂの最適長さを設定することが必要である。

この発明は、高密度化が進んだ電子デバイスなどの静電気敏感デバイスの除電除塵に適したものである。

９ 放電針
１０ ノズル
１０ａ 噴射口
１１ 第１筒部材
１２ 第２筒部材
１２ｂ 小径部
１３ （高静電容量部材である）セラミック筒部材

Claims (3)

1. 高電圧源に接続される電極針と、
   筒状のアース電極とを備え、
   上記電極針とアース電極との間の放電によって生成されるイオンをエアなどの気体とともにノズルの先端から噴射するガン式除電装置において、
   上記ノズルは、上記アース電極と電気的な導通を維持した口金部材を表面に露出させたことを特徴とするガン式除電装置。
2. 上記電極針先端と上記アース電極の間に、筒状の高静電容量部材を介在させた請求項１に記載のガン式除電装置。
3. 上記口金部材は、内径を絞った小径部を備え、この小径部によって上記ノズルの先端を構成した請求項１又は２に記載のガン式除電装置。

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