JP4179598B2

JP4179598B2 - 除電装置

Info

Publication number: JP4179598B2
Application number: JP2002318827A
Authority: JP
Inventors: 直昭野田
Original assignee: サンクス株式会社
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP2004152695A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電電流を正確に測定することができる除電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の除電装置として、特許文献１に示すものが挙げられる。これは、図４に示すように昇圧トランス１０１により昇圧された交流電源１０２からの交流電圧を放電針１０３とグランドラインＧＮＤに接続された対向電極１０４との間に印加することで放電針１０３にコロナ放電を生じさせて正負のイオンを生成する交流電源タイプ（ＡＣタイプ）の除電装置である。
【０００３】
また、上記従来の除電装置には、コロナ放電により放電針１０３に流れる放電電流Ｉｈを検出する放電電流検出抵抗１０５が、昇圧トランス１０１の他方の出力端子とグランドラインＧＮＤとの間に接続されている。放電電流Ｉｈとイオン生成量とは比例関係にあり、この放電電流検出抵抗１０５に流れる電流Ｉｏの電流値は放電電流Ｉｈの電流値と同じはずであるから、電流Ｉｏを検出することで装置の除電性能を把握し、ここで性能低下と認められたときには、その都度装置各部のメンテナンスを行なうようにするのである。これにより、装置のメンテナンス時期を容易に把握することができるという利点がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１４９８９２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＡＣタイプの除電装置では、放電針１０３と昇圧トランス１０１との間に介されるケーブルとグランドラインＧＮＤとの間に容量成分１０６が寄生するから、上記構成では、容量成分１０６からの電流Ｉｃが放電電流検出部１０５に流れてしまう。さらには、放電針１０３から対向電極１０４に流れる電流Ｉｔも放電電流検出抵抗１０５に流入するから、結局、放電電流検出抵抗１０５で検出される電流Ｉｏは、式（１）のように、
Ｉｏ＝Ｉｃ＋Ｉｔ＋Ｉｈ・・・（１）
となり、正確な放電電流Ｉｈの電流値が検出されないという問題が生ずる。
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、放電電流を正確に検出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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、一次巻線に交流電源が接続されると共に二次巻線の一方の端子側に放電電極が接続される昇圧トランスと、この昇圧トランスの前記二次巻線の他方の端子とグランドラインとの間に接続されて前記放電電極のコロナ放電により生ずる放電電流を検出する放電電流検出手段とを備える除電装置において、前記放電電極から前記昇圧トランスの後ろ側に位置する部分までの外周をシールドする第１シールド部材を設け、この第１シールド部材を前記二次巻線の他方の端子に接続したところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１シールド部材を覆う第２シールド部材を設け、この第２シールド部材を前記グランドラインに接続したところに特徴を有する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記放電電極に対して離間して配置された対向電極が備えられ、前記対向電極は前記昇圧トランスの前記二次巻線の他方の端子に接続されているところに特徴を有する。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記放電電流検出手段で検出された前記放電電流の電流値が予め定められた基準値を下回ったことを条件に除電不良と検出する除電不良検出手段が設けられているところに特徴を有する。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、放電電極から昇圧トランスの後ろ側に位置する部分に寄生する容量成分と昇圧トランスの出力端子間に介される巻線と第１シールド部材とで電気的な閉ループが形成されるから、寄生容量を流れる電流はこの閉ループ内を流れ、放電電流検出手段を流れない。これにより、正確に放電電流を検出することが可能となる。
【００１３】
＜請求項２の発明＞
第１シールド部材はアンテナの働きを有しており、しかも接地されていないから、外部からの電磁ノイズが回路内に侵入することが懸念される。これに対して請求項２の発明では、第２シールド部材を設けて外部から回路内に侵入する電気的ノイズを遮断するようにしているから、より正確に放電電流を検出することが可能となる。
【００１４】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明では、対向電極を設け、この対向電極を昇圧トランスの他方の出力端子に接続した構成としている。このような構成とすると、対向電極と昇圧トランスの出力端子間に介される巻線と放電針との間で閉ループが形成されるから、放電針から対向電極に流れる電流はこの閉ループ内を流れて放電電流検出手段には流れない。したがって、請求項３の発明では、コロナ放電を安定的に発生させつつ放電電流の検出精度を高精度に維持することができる。
【００１５】
＜請求項４の発明＞
除電性能低下は、通常外観から判断するのは非常に困難である。したがって、除電性能が低下しているか否かに拘わらず装置を分解・整備しなければならないから、除電性能が低下していない場合には無用な作業となって生産的ではない。
これに対して、請求項４の発明では、除電不良検出手段により前記除電不良検出手段で検出された放電電流が予め定められた基準電流値を下回ったことを条件に除電不良を検出するようにした。このようにすれば、装置を分解することなく、除電性能の低下を判断することができ、性能が低下したときにはじめて分解・整備すればよいから作業負担が軽減されるという効果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１及び図２を参照して説明する。尚、図１の矢印Ａの方向を前方とする。
本実施形態の除電装置は放電針に交流電圧を印加することでコロナ放電を生じさせ、このコロナ放電により正負のイオンを交互に生成するＡＣタイプ（交流電源タイプ）のものである。
本実施形態の機械的構成は図１に示すように、本体部１と、放電針２を備えて正負のイオンを生成するイオン生成器３と、イオン生成器３を本体部１に固定するホルダ４と、ホルダ４の外周に配される筒状の対向電極５と、イオン生成器３に空気流を供給する空気流供給手段６と、放電針２と対向電極５との間に交流電圧を印加する電源供給部７と、本体部１の周囲を覆うように配されるシールド部８とからなる。
【００１８】
絶縁性樹脂からなる本体部１には導風路１１と、この導風路１１に連通してイオン生成器３を収める収容孔１２とが形成されており、本体部１のハウジングのうち、導風路１１の一端側に空気流供給手段５が取りつけられている。また、収容孔１２は断面が円形形状をなしており、その軸方向中央から後よりにテーパ部１２Ｂを介して前側に相対的に径が大きくされている径大部１２Ａと相対的に径の小さい径小部１２Ｃとが形成されている。
【００１９】
収容孔１２には、径小部１２Ｃと略同一の外径を有する円柱状のホルダ４がこの径小部１２Ｃに嵌めこまれた状態で収容されており、径大部１２Ａには筒状の対向電極５が嵌めこまれている。
【００２０】
イオン生成器３は、絶縁性材料から形成され、その前端面から中央後よりの位置まで筒部３１が形成されることで開放空間３２が設けられている。そして、開放空間３２後端とイオン生成器３後端面との間には、電極保持孔３３及び４本の空気流入孔３４が形成されている。
【００２１】
電極保持孔３３はイオン生成器３の軸を前後方向に貫通した断面円形状の貫通孔からなり、この電線保持孔３３には放電針２が開放空間３２側に針先２Ａを突き出した状態とされている一方、後端面から放電針２の一部を突き出した状態で嵌めこまれている。
【００２２】
空気流入孔３４は電線保持孔３３の周囲に同じく軸方向に沿って貫通された断面円形状の貫通孔からなり、各空気流入孔３４は電線保持孔３３を中心として、前方の開口部が筒部３１内壁面に接するように径方向にぞれぞれ同一距離の位置にあって、かつ、周方向に等間隔で配されているとともに、その開口部が筒部内壁面に接した状態とされている。
【００２３】
絶縁性のホルダ４は略円筒状に形成されており、その外径が径大部１２Ａの径と同一されている一方、内径がイオン生成器３の外径と略同一とされている。また、外周面のうち前後方向の中央部分に鍔部４１が形成されてホルダ前部４２Ａとホルダ後部４２Ｂに区画されている。
【００２４】
ホルダ前部４２Ａの開口部４３には内周方向に突出した環状の突出部４４が形成されており、その突出長さは筒部３１の肉厚と同一とされてイオン生成器３の前端が突出部４４に突き当てられた状態で嵌めこまれている。したがって、ホルダ４が収容孔１２に収められたときには、ホルダ後部４２Ｂが径小部１２Ｃに嵌め込まれるとともに、鍔部４１によって、ホルダ後部４２Ｂの後端が収容孔１２の後側の開口部と略一致した状態とされる。
【００２５】
さて、電源供給部７は本体部１の下側に配されており、回路基板７１と、この回路基板７１の裏面に配される昇圧トランス７２、回路基板７１の表面のうち昇圧トランス７２から後方に離隔した位置に放電電流検出手段７３Ａ（これについては後述する。）やその他の回路からなる回路部７３とから構成されている。両者７２，７３は回路基板６１上に形成された導体パターン７４によって電気的に接続されている。さらに、この導体パターン７４と放電針２との間に電極板７５が介されるとともに、導体パターン７４と対向電極５との間に電線７６が介されている。尚、導体パターン７４と電極板７５とで請求項に記載の「一方の端子と放電電極との間に介される電源供給路」を構成する。
【００２６】
また、本体部１の外周のうち昇圧トランス７２の後ろ側に位置する部分から前面に亘って、電流還流用シールド部材８１（請求項に記載の「第１シールド部材」に相当する。）が設けられており、この電流還流用シールド部材８１の後端部が本体部１内に進入して回路基板６１のうち回路部７３の前側の部分に連なっている。また、電流還流用シールド部材８１の周囲には絶縁部材８２を介して接地用シールド部材８３（請求項に記載の「第２シールド部材」に相当する。）が設けられており、その後端部が本体部１内に進入して回路基板６１のうち回路部７３の後側の部分に連なっている。この接地用シールド部材７３は電流還流用シールド部材７１へ電磁ノイズが侵入することを防止する機能を有している。
【００２７】
本実施形態の電気的構成は図２に示すとおりである。昇圧トランス７２の１次巻線７２Ａの両端には交流電源１０が接続されており、二次巻線７２Ｂの出力端子７２Ｃ（請求項に記載の「二次巻線の一方の端子」に相当する。）には放電針２が接続されているとともに、出力端子７２Ｄ（請求項に記載の「二次巻線の他方の端子」に相当する。）には対向電極５が接続されている。
【００２８】
昇圧トランス７２の出力端子７２ＤとグランドラインＧＮＤとの間には放電針２から放出される放電電流Ｉｈ（これについては後述する。）を検出するための放電電流検出手段７３Ａ（請求項に記載の「放電電流検出手段」、「除電不良検出手段」に相当する。）が接続されており、これに流入する電流Ｉｏから周知の手段により放電電流Ｉｈを検出する。尚、放電電流Ｉｈはイオン生成量と比例関係にあり、この放電電流Ｉｈを検出することで、生成されるイオンの量を知ることができるのである。また、検出した電流Ｉｈの電流値が設定されている基準値に満たない場合には報知装置（図示せず）に信号を出力して、除電能力が低下していることを報知させる。
尚、放電電流検出手段７３Ａとしては、例えば出力端子７２ＤとグランドラインＧＮＤとの間に抵抗を接続し、電圧測定手段により抵抗の両端に発生する電圧を測定し、電流測定手段により測定した電圧と抵抗の抵抗値とから電流Ｉｏを測定する構成が挙げられる。
【００２９】
出力端子７２Ｄと放電電流検出手段７３Ａとの間には電流還流用シールド部材８１が接続されており、これによって、請求項に記載の「二次巻線の他方の端子に接続した」構造を実現している。さらに、接地用シールド部材８３がグランドラインＧＮＤに接続されている。
【００３０】
また、放電針２に電圧を印加した場合に、電位差が生じている導体パターン７４あるいは電極板７５とグランドラインＧＮＤとの間には寄生容量７７が存在する。尚、寄生容量７７は放電針２と出力端子７２Ｄとの間に存在する寄生容量を代表して表示している。
【００３１】
本実施形態の構成は以上であり、続いてその動作について説明する。
交流電源１０から供給される交流電圧は昇圧トランス７２により昇圧されて、放電針２と対向電極５との間に印加される。すると、放電針２からコロナ放電が発生して正負のイオンが交互に生成される。これと同時に、空気供給手段６から空気流が導風路１１を介して空気供給孔３４を介して開放空間３２に流入し、生成された正負イオンは空気流とともに開口部４３から外部に放出される。
【００３２】
コロナ放電が生じているときには図２に示すように、放電針２から放出される放電電流Ｉｈ、放電針２から対向電極５に向かう電流Ｉｔ、及び寄生容量７７からグランドラインＧＮＤに向かう電流Ｉｃが流れる。このとき、電流Ｉｔは放電針２と、対向電極５と、昇圧トランス７２の二次巻線とで形成される閉ループＲ１内を流れ、電流Ｉｃは寄生容量７７と電流還流用シールド部材８１と昇圧トランス７２の二次巻線とで形成される閉ループＲ２内を流れる。したがって、放電電流検出手段７３Ａに流入する電流Ｉｏは放電電流Ｉｈのみとなる。
【００３３】
ところで、除電装置の使用により、放電針２の針先が磨耗することが知られており、これに伴なってイオン生成量が減少するとともに、放電電流Ｉｈが減少する。そうすると、放電電流検出手段７３Ａで検出される電流Ｉｏが減少し、いずれその電流値が基準値以下に下回る。このとき、放電電流検出手段７３Ａは除電能力が低下していると判断して、報知装置に信号を出力する。
【００３４】
本実施形態によれば、寄生容量７７からの電流Ｉｃと放電針から対向電極に流れる電流Ｉｔが放電電流検出手段７３Ａに流入することを防止でき、さらに接地用シールド部材８３により本体部１内へのノイズ侵入が阻止されることで、放電電流検出手段７３Ａにノイズ侵入のおそれが無くなるから、正確に放電電流Ｉｈの検出を行うことができる。また、放電電流検出手段７３Ａにより、除電能力の低下を容易に判断することが可能となり、除電装置の保守管理の負担が軽減されるという効果も得られる。
尚、本実施形態は高周波の電圧を使用する場合には特に好適な構成である。なぜなら、寄生容量７７の電流は周波数が高くなるにつれてが増加し、仮に電流還流用シールド部材８１が設けられていなければ、この寄生容量７７を流れる電流が放電電流検出手段７３Ａに流入して検出精度が大幅に悪化してしまうのであるが、本実施形態では寄生容量７７からの電流が増加しようとも、閉ループＲ２内を還流し、放電電流検出手段の検出精度を高精度に維持されるからである。
【００３５】
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態に係る除電装置について図３を参照して説明する。尚、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略するとともに、同一の作用・効果の説明についても省略する。
本実施形態では、昇圧トランス７２の出力端子７２Ｃと放電針２との間に電圧調整回路９を設けた構成としている。その構成は図示する通りであり、ダイオード９１Ａのカソードに可変抵抗９１Ｂを接続した直列回路と、ダイオード９２Ａのアノードに可変抵抗９２Ｂを接続した直列回路とからなり、ダイオード９１Ａ，９２Ａの整流方向が互いに逆方向となるようにそれぞれの直列回路が並列接続されている。
【００３６】
以下、本実施形態の作用・効果について説明する。
昇圧トランス７２の出力電圧が正の電圧であるときには、この出力電圧は可変抵抗９１Ｂと放電針２とに分担される一方、昇圧トランス７２の出力電圧が負の電圧であるときには、可変抵抗９２Ｂと放電針２とに分担される。
ところで、コロナ放電により生成される正負のイオンは、放電針２に印加される正負の電圧が同一であっても、気温、湿度等の雰囲気に応じて若干差異が生じることが知られている。したがって、可変抵抗９１Ｂ，９２Ｂの抵抗値を変更することで放電針２に印加される正負の電圧をそれぞれ調整すれば、生成される正負イオンの量を均等にすることができる。
【００３７】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、昇圧トランス７２として、単巻のトランス（単巻トランス）を用いてもよい。この単巻トランスのうち巻線の一端から導出される端子（基準端子）と巻線の途中から導出される端子に交流電源１０を接続し、巻線の他端から導出される端子に放電針２を接続するような構成であっても良い。
【００３８】
（２）また、放電針２と回路基板７１との間に電極板７５を介した構成としていたが、例えば、電極板７５に対して絶縁電線等の電線に代替することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１本実施形態に係る除電装置の一部切り欠き断面図
【図２】電気的構成を示す回路図
【図３】第２実施形態の電気的構成を示す回路図
【図４】従来の除電装置の電気的構成を示す回路図
【符号の説明】
２…放電針
５…対向電極
１０…交流電源
７２…昇圧トランス
７２Ａ…１次巻線
７２Ｂ…２次巻線
７２Ｃ…出力端子（一方の出力端子）
７２Ｄ…出力端子（他方の出力端子）
７３Ａ…放電電流検出手段（放電電流検出手段、除電不良検出手段）
８１…電流帰還用シールド部材
８３…接地用シールド部材

Claims

一次巻線に交流電源が接続されると共に二次巻線の一方の端子側に放電電極が接続される昇圧トランスと、この昇圧トランスの前記二次巻線の他方の端子とグランドラインとの間に接続されて前記放電電極のコロナ放電により生ずる放電電流を検出する放電電流検出手段とを備える除電装置において、
前記放電電極から前記昇圧トランスの後ろ側に位置する部分までの外周をシールドする第１シールド部材を設け、この第１シールド部材を前記二次巻線の他方の端子に接続したことを特徴とする除電装置。
前記第１シールド部材を覆う第２シールド部材を設け、この第２シールド部材を前記グランドラインに接続したことを特徴とする請求項１に記載の除電装置。
前記放電電極に対して離間して配置された対向電極が備えられ、前記対向電極は前記昇圧トランスの前記二次巻線の他方の端子に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の除電装置。
前記放電電流検出手段で検出された前記放電電流の電流値が予め定められた基準値を下回ったことを条件に除電不良と検出する除電不良検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の除電装置。