JP4317699B2 - 除電装置および除電装置用脱着ユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン化装置（イオナイザ）等、正または負に帯電している帯電体の電荷を除電するための除電装置および除電装置用脱着ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶製造ライン等において、対象物が帯電しているとほこり等が付着して製品が不良品となることがあり、また、コンベア等により物体を搬送している場合には、小さい対象物が帯電することにより製品同士が吸引されて接触してしまい、生産ラインが停止してしまうことがある。このため、静電気の発生を抑制する必要がある個所には、限られたスペースに多数の除電装置が配置される。
【０００３】
静電気は対象物に蓄積されている正または負の電荷により生ずるものであり、静電気に起因する対象物の帯電電位はアースを基準電位として、対象物の表面電位を測定することにより決定されている。除電の原理は、このような対象物に蓄積されている電荷をアースに流し込むか、または蓄積されている電荷とは反対の極性のイオンを吹き付けて帯電電位を中和することにより、対象物、すなわち帯電体に蓄積されている電荷をゼロに近づけるものである。
【０００４】
除電装置は、上記の原理に従って対象物が正または負に帯電した状態から除電する。コロナ放電式の除電装置は、放電用の電極針に高圧電源からの直流高電圧または交流高電圧を印加してコロナ放電を生じさせる。図１に示す直流型の除電装置では、針状の放電電極１から接地電極４６に向かってコロナ放電を生じさせると、放電電極１の周辺に存在する空気がイオン化され、プラスまたはマイナスのイオンを発生させる。イオン化した空気を帯電した対象物に搬送する方法には、対象物とイオンと間に発生するクーロン力によって搬送される方法や、ファンなどの送風手段によって搬送する方法、あるいは外部より圧縮空気を供給しその空気流によって搬送する方法などがある。このようにして搬送されたプラスイオンやマイナスイオンで対象物の帯電電位が中和されることにより、対象物に蓄積されている帯電電荷はゼロに近づき、除電される。
【０００５】
除電装置で発生されて空気中を流れるプラス、またはマイナスのイオン流は、高電圧電源とアース間の電流として考えることができる。すなわち、高電圧電源からアースに向かって流れる電流はマイナスのイオン流に相当し、アースから高電圧発生部に向かって流れる電流はプラスのイオン流に相当している。このようなイオン流と電流との相互関係により、除電装置から発生しているプラス、マイナスのイオン量が同数であれば中和されて電流はゼロとなる。したがって、除電装置は発生されるイオン量のバランスを維持することで正しく除電を実行できる。
【０００６】
このような除電装置には、例えば図２１に示す特許文献１のようなファン７を備えるファン型あるいはブロア型の除電装置がある。このタイプの除電装置は、内蔵したファン７によりイオンを対象物に向かって搬送し、広範囲に除電することができる。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第６１３７６７０号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
コロナ放電式の除電装置は、放電により放電電極の先端に空気中から析出した異物やＳｉＯ２などの絶縁物質が析出、付着するため、定期的に先端を清掃してやる必要がある。さらに、長期間使用した場合は放電電極の先端が放電によって摩耗するため、電極自体を交換しなければならない。
【０００９】
しかしながら、放電電極は安全のため装置の内部に取付けられているため、電極を交換するには一旦除電装置を分解する必要があり、面倒な作業を強いるという問題があった。さらに一方で、除電装置が埃の付着などで汚染されると、沿面放電が生じることがある。沿面放電は除電に寄与しない無駄な放電であり、除電効率が低下する等の問題がある。
【００１０】
図２の特許文献１には、４つの電極針２３を備えたプラッタ２２をモジュール化したイオン化装置が記載される。このイオン化装置はモジュールを脱着可能とすることで電極針２３の交換を容易にしている。しかしながら、この構造では電極針に高電圧を印加するための電源をイオン化装置本体から得ているため、モジュールとイオン化装置との電気的接点に高電圧が加わる。このため高電圧に耐えうる高価なコネクタが必要となる。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、容易に脱着が可能でメンテナンスが容易であり、また接続部分の信頼性も高い除電装置および除電装置用脱着ユニットを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の除電装置は、空気に高電圧を印加して電離させ、イオンを発生させるための少なくとも一の放電電極１と、前記放電電極１に電力を供給するための高圧電源部２と、電離したイオンを飛翔させるためのファン７とを備える除電装置であって、前記除電装置は、通気口３を開口する支持体４と、前記通気口３に突出するように前記支持体４に設けられた少なくとも一の放電電極１と、前記放電電極１に電力を供給する高圧電源部２と、前記放電電極１の放電を制御する制御信号を電気的に受領するための前記支持体４に設けられたユニットコネクタ１５と、を有する除電装置用脱着ユニット２０と、ケース開口部５を設けたケース６と、前記ケース開口部５を覆うメッシュパターンの格子と、前記ケース開口部５に設けられたファン７と、前記除電装置用脱着ユニット２０を装着する際に前記除電装置用脱着ユニット２０を保持するために前記ケース６に設けられた保持部８と、前記制御信号を前記除電装置用脱着ユニット２０に送出するための本体コネクタ１４と、を有する除電装置本体２１とを備え、除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１に装着した際、前記放電電極１が前記ケース６内部に収納され、前記支持体４の通気口３と前記ケース開口部５とが略一致して、ケース開口部５で前記放電電極１が開口中心に向かって突出するように位置し、さらに前記ユニットコネクタ１５と本体コネクタ１４が前記ケース６内で接触して電気的に接合されるよう構成されてなる。
【００１３】
この除電装置用脱着ユニット２０は放電のための高圧電源部２を内蔵しており、除電装置本体２１から高圧電源部２の供給を受ける必要がないため、電源供給用の電流接点を除電装置用脱着ユニット２０と除電装置本体２１との間に設ける必要もなく、高電圧が印加される接点を省くことができ、接点不良などの機械的トラブルを回避できる。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
さらに、本発明の請求項２の除電装置は、請求項１に加えて、前記除電装置用脱着ユニット２０が、内面に放電電極１を設ける略円筒状の内壁９を有することを特徴とする。
【００１７】
除電装置用脱着ユニット２０は、放電電極１の保持部８および放電電極１同士の間の領域を含むことで、放電電極１近傍の沿面放電が発生する領域を交換可能なユニット側に含めており、ユニットごと容易に交換可能としている。
【００１８】
また、除電装置用脱着ユニット２０を除電装置の外部から着脱可能とすることで、交換作業などのメンテナンスをさらに容易にできる。
【００１９】
さらに、本発明の請求項３の除電装置は、請求項１又は２に加えて、前記放電電極１が、円筒状と円錐状を組み合わせた形状の境界部分を有し、前記除電装置用脱着ユニット２０は、前記放電電極１の電極先端を除き、高電圧が印加される部分が絶縁部材で被覆されてなり、前記絶縁部材は前記円錐状を含む前記境界部分を被覆することを特徴とする。
【００２０】
これによって、高電圧が印加される部分が外部から遮断され、意図しない部分からの放電の発生が防止される。
【００２１】
さらにまた、本発明の請求項４の除電装置は、請求項１から３のいずれか一に加えて、前記除電装置本体２１は、前記保持部８に導電体を設けており、前記導電体に前記除電装置用脱着ユニット２０から外部へ流れる漏れ電流を検出可能な電流検出部１０を備えてなることを特徴とする。
【００２２】
これによって漏れ電流の流れる経路を導電体である保持部８に集中させることができる。例えば樹脂製の部材であれば、漏れ電流がどのような経路で流れるかを特定し難いが、導電性の部材を配置することで漏れ電流の経路を固定化し、装置の絶縁破壊などを制御することができる。さらに電流の経路を固定化することで、この部分を流れる電流をモニタすれば漏れ電流の検出の信頼性を高めることができる。導電体には金属部材や導電性プラスチックなどが利用できる。
【００２３】
さらにまた、本発明の請求項５の除電装置は、請求項４に加えて、前記電流検出部１０が保持部８に所定値以上の漏れ電流が流入したことを検出した場合に、放電を停止するよう構成してなることを特徴とする。
【００２４】
この構成によって、金属製など導電性の保持部８に閾値以上の電流が流入した場合は、異常として放電を停止し、安全性を高めることができる。
【００２５】
さらにまた、本発明の請求項６の除電装置は、請求項１から５のいずれか一に加えて、前記除電装置本体２１に、除電装置用脱着ユニット２０の装着状態を検出する装着検出部１１を備えており、前記除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１に装着した際に前記除電装置の装着検出部１１がＯＮに切り替えられ、前記除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１から分離した際にＯＦＦに切り替えられるよう構成されてなることを特徴とする。
【００２６】
この構成によって、除電装置用脱着ユニット２０の装着状態を検出することができ、除電装置用脱着ユニット２０の意図せぬ抜け落ちを防止できる。
【００２７】
さらにまた、本発明の請求項７の除電装置は、請求項１から６のいずれか一に加えて、前記除電装置本体２１に、除電装置用脱着ユニット２０を装着した状態でスライドをロックするためのスライド部材１２と、スライド部材１２がロック位置にあることを検出するロック検出部１３を備えることを特徴とする。
【００２８】
このスライド部材１２によって除電装置用脱着ユニット２０が抜けないように防止すると共に、ロック検出部１３でもってロック状態を確認でき、意図しない除電装置用脱着ユニット２０の脱離を防止する。さらにロック検出部１３がロック位置にないと除電装置が動作しないように構成すれば、意図せず除電装置用脱着ユニット２０が抜けたときに除電装置が動作しないので、除電装置用脱着ユニット２０の装着不良による事故を回避できる。
【００２９】
【００３０】
また本発明によれば、放電動作を制御する制御信号を除電装置用脱着ユニット２０と除電装置本体２１との間でやりとりすることが可能となる。また、除電装置用脱着ユニット２０は高圧電源部２を内蔵しているため、コネクタには放電電極１を放電させる高電圧を通電する必要はない。よってコネクタ部分は高電圧用の高価な部品を使用することなく、安価に構成することが可能となり、また高電圧による接点不良などの問題も生じ難い。また除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１に装着した際、ユニットコネクタ１５と本体コネクタ１４が係合されるよう構成してもよい。
【００３１】
さらにまた、本発明の請求項８の除電装置は、請求項７に加えて、前記除電装置用脱着ユニット２０のユニットコネクタ１５は接点プレートであり、除電装置本体２１の本体コネクタ１４はスプリングコネクタとし、これらの接触部分がスプリング接点となることを特徴とする。
【００３２】
この構成によって、コネクタを例えばバネ構造で押圧する接点として、接点での接触を確実にでき、シンプルかつ安価に構成することができる。
【００３３】
さらにまた、本発明の請求項９の除電装置は、請求項８に加えて、前記除電装置用脱着ユニット２０と除電装置本体２１との脱着は、スライド式の挿抜であり、前記除電装置用脱着ユニット２０の除電装置本体２１への挿入方向と、本体コネクタ１４のスプリングコネクタを圧縮する方向とが一致されてなることを特徴とする。
【００３４】
これによって、除電装置用脱着ユニット２０を挿入することによってコネクタ同士の接点が接触するので、除電装置用脱着ユニット２０の装着と電気接続を同時に行うことができる。
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
除電装置用脱着ユニット２０は、放電電極１の保持部８および放電電極１同士の間の領域を含むことで、放電電極１近傍の沿面放電が発生する領域を交換可能なユニット側に含める。沿面放電は、例えば放電電極１を設けた内壁９や支持体４の表面で発生する可能性がある。電極および電極間の短絡経路をユニット側に含めることで、沿面放電が発生してもユニットごと交換して容易に復旧することができる。
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための除電装置および除電装置用脱着ユニットを例示するものであって、本発明は除電装置および除電装置用脱着ユニットを以下のものに特定しない。
【００４９】
さらに、本明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００５０】
以下、本発明の実施の形態として除電装置をファンを備えるイオン化装置に適用する例を説明する。ただ、本発明はオゾンを発生させるオゾナイザにも利用可能である。また、高圧電源として交流電源、直流電源のいずれを利用するタイプにも適用可能である。
【００５１】
図３および図４に本発明の一実施の形態に係る除電装置用脱着ユニットの斜視図を、図５に除電装置用脱着ユニットを除電装置本体２１に装着する状態を示す斜視図を、図６に除電装置用脱着ユニットを除電装置本体２１に装着した除電装置をそれぞれ示す。これらの図に示すように、放電電極１や高圧電源部２を含む除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１から脱着可能としており、これによって摩耗した放電電極１などを容易に交換することができる。
【００５２】
［除電装置用脱着ユニット２０］
図３は、除電装置用脱着ユニット２０を斜め上方から見た斜視図、図４は斜め下方から見た斜視図である。これらの図に示す除電装置用脱着ユニット２０は、矩形型で略平板状の支持体４の中央に略円形の通気口３を開口している。支持体４はプラスチックや樹脂などで形成される。通気口３を構成する中空円筒の内面である内壁９には、通気口３の開口中心に向かって突出するように設けられた４つの放電電極１を備える。放電電極１は内壁９に直接固定する他、放電電極１を脱着可能に保持する電極保持部を内壁９に固定することで、電極のみを交換可能とすることもできる。
【００５３】
除電装置用脱着ユニット２０の大きさは、除電装置本体２１とほぼ同じか若干小さい面積として、除電装置本体２１の保持部８に挿入できる大きさおよび形状に形成される。除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１に装着すると、除電装置用脱着ユニット２０の通気口３と、除電装置本体２１のケース開口部５とがほぼ一致するように、通気口３の大きさおよび位置は設計されている。
【００５４】
除電装置用脱着ユニット２０の後端は、図３および図４に示すように下方に突出して高圧電源部２を収納する高圧電源収納部１６を設けている。ユニットの装着方向に対して後端側に高圧電源収納部１６を設けることで、ほぼ一定の厚さの薄い部分から除電装置本体２１に挿入して、後端の厚くなった部分は最後に除電装置本体２１のケース６に収納されるように構成できるので、挿入や脱着のしやすい形状にでき、また除電装置本体２１に必要なユニットの挿入スペースを小さくでき、ケース６内部を効率的に利用できる。
【００５５】
高圧電源部２は、電源電圧を所定の電圧に昇圧する高圧トランス２Ａが利用できる。図７の断面図に示すように、高圧電源収納部１６に収納される高圧電源部２は、高圧電線１７によって放電電極１と接続されている。この図に示す高圧電源部２はプラス側、マイナス側の端子が分離された２枚の回路基板で構成されている。この除電装置用脱着ユニット２０は高圧電源部２を内蔵しているため、高圧電源部２用の回路もユニット内に内蔵でき、これによって高電圧を外部すなわち除電装置本体２１と通電する必要がなく、高電圧用のコネクタを設ける必要もない。
【００５６】
［絶縁部材４７］
放電電極１は針状の先鋭な金属で構成された電極針であり、図８に示すように、先端部分を除いて絶縁部材４７で被覆されている。これによって、電極の先端部分以外からの放電を防止し、安定した放電を得ることができる。
【００５７】
除電装置は、針状の放電電極１以外の部分からの放電を抑制することで、放電を安定化させて安定した除電能力を得ることができる。例えば図１において接地電極４６と放電電極１が平行に配置されている場合、図９に示すように放電電極１の先端以外の部分でも放電することがある。コロナ放電は、電界が不均一な部分で発生する。コロナ放電は放電電極１の先端で最も発生しやすいが、電極の加工痕といった表面が滑らかではない部分でも発生することがある。放電は放電電極１の先端部分において、放電電極１同士の間で行うべきであり、先端以外の側面などにおける放電は本来の放電を阻害し望ましくない。
【００５８】
この問題を解決するためには、放電電極１の形状を円筒状と円錐状を組み合わせたシャープな形状とせず、図１０のように境界部分を滑らかにした曲面を備える形状に成形する方法が挙げられる。例えば、放電電極１の加工後、電解研磨などで表面を滑らかにする。ただ、この方法では図９の放電電極１よりも加工に手間とコストがかかる。図９の放電電極１は旋盤で円錐状に加工でき形成が容易である一方、図１０の放電電極１ではさらに工数を要するからである。
【００５９】
そこで、本実施の形態では、図１１に示すように放電電極１の先端部を残し、絶縁部材４７で放電電極１を被覆している。この方法では、放電電極１を特別な形状に加工する必要がなく、従来の放電電極を用いることができ、安価に実現できる。特に、既存の除電装置に対しても容易に絶縁部材４７を付加して適用できるという利点もある。
【００６０】
絶縁部材４７には樹脂やセラミック等が利用できる。絶縁部材４７は、例えば図１１に示すように、中空の略円筒状に形成した絶縁チューブとして放電電極１の円柱状部分の側面を被覆する。絶縁チューブの外形は円錐状や角柱状、プリズム状に形成してもよい。好ましくは、図１２に示すように放電電極１の円柱部分に加えて、円柱部分から円錐部分への境目部分も絶縁部材４７で被覆する。絶縁部材４７は、樹脂やセラミック製の円筒を放電電極１の上から被せる、半円筒状に形成して両側面から狭着する、あるいは樹脂で放電電極１と一体成型する等の方法で放電電極１を被覆する。放電電極１の先端以外を樹脂やセラミックスなどの絶縁部材４７で覆うことで、針先以外からの放電を防げ、安定した放電を得られる。放電は電界の不均一な部分で発生するため、放電電極１で絶縁部材４７に覆われていない部分は、針先の先端の尖り以外は平滑な表面とすることが好ましい。上述のように絶縁部材４７で被覆することにより放電が安定するので、除電速度の向上やイオンバランスの改善が得られる。
【００６１】
図７の断面図に示すように、放電電極１はプラス用、マイナス用に分けられ、それぞれが高圧電源部２のプラス側、マイナス側と高圧電線１７で接続されている。高圧電線１７は配線後、充填材１８でモールドされる。放電電極１には高圧電線１７を介して高圧電源部２の出力電圧が供給されて、コロナ放電を行い、電極の先端からプラスとマイナスのイオンを発生する。
【００６２】
なお、本発明の除電装置においてはプラス、マイナスのイオンを発生させる構成はこれに限らず、例えば正負の高圧電源部に細線等の長尺状物や突起部を有する部材等の電極手段を取り付けてイオン発生部とすることもできる。
【００６３】
［コネクタ］
図４に示すように、高圧電源収納部１６の一方の側面には、除電装置本体２１のスライド部材１２でスライドをロックするための切り欠き１９が形成されている。さらに、反対側の側面には、除電装置本体２１の本体コネクタ１４と接続するためのユニットコネクタ１５を設けている。図４に示すユニットコネクタ１５は、除電装置用脱着ユニット２０の挿入方向に向かって対向するように除電装置用脱着ユニット２０の下面に突出する接点プレートである。接点プレートは複数の接点を露出させた接点を備える平板であり、除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１に装着した際、除電装置本体２１の本体コネクタ１４と接触して電気的に接続可能な位置および形状に構成される。図５においては、除電装置用脱着ユニット２０の高圧電源収納部１６を設けた側の端部に接点プレートを設けている。
【００６４】
このコネクタは、放電用の高電圧を印加するものでなく、放電の制御用の通電端子であるから、低電圧用の接点が利用でき、簡単な構成で安価に実現できる。しかも、除電装置用脱着ユニット２０と除電装置本体２１との接続が低電圧であるため、接点部分の信頼性も向上する。
【００６５】
一方、除電装置本体２１側には図５に示すようにスプリングコネクタを使用する。スプリングコネクタはスプリングの作用によって先端が付勢されて突出するので、接点プレートに押圧して接触し、確実に電気的接続が実現される。特に、図５に示す除電装置用脱着ユニット２０は保持部８に案内されてスライド式に除電装置本体２１に挿入して装着される構成としている。このとき、スプリングコネクタを除電装置用脱着ユニット２０の挿入方向に向かって突出する姿勢に設ける。これによって、除電装置用脱着ユニット２０の挿入方向と、本体コネクタ１４のスプリングコネクタを圧縮する方向とが一致するので、除電装置用脱着ユニット２０を挿入するとスプリングコネクタが正面から圧縮されて接点プレートに押圧し、確実な電気接続が得られる。また、除電装置用脱着ユニット２０の挿入動作によって、除電装置用脱着ユニット２０の装着と除電装置本体２１との電気接続を同時に行うことができる。
【００６６】
また、交換可能な除電装置用脱着ユニット２０に備えるユニットコネクタ１５には安価な接点プレートを使用し、一方除電装置本体２１に備える本体コネクタ１４にはスプリングコネクタを使用することで、交換部品側のコネクタに安価な接点を採用することとなり、コスト削減に一層貢献できる。
【００６７】
なおスプリングコネクタは、図５に示すように中空の円筒状支持部から突出する円柱状の金属接点とする他、先端を湾曲させた板バネなど、他の弾性部材で構成することもできる。また、接点プレートも平板状に限られず、例えば接触部分を若干突出させてもよい。
【００６８】
さらにまた、コネクタ同士が係合するような構成としてもよい。例えば図１３（ａ）に示すように、本体コネクタ１４を突出する雄型端子４８とし、図１３（ｂ）に示すようにユニットコネクタ１５を、雄型端子４８の両面あるいは周囲から狭着する雌型端子４９の組み合わせとすることも可能である。また、両者を入れ替えて、本体コネクタ１４に雌型端子を、ユニットコネクタ１５に雄型端子を利用することも可能であることは言うまでもない。
【００６９】
［除電装置本体２１］
除電装置用脱着ユニット２０は、図５に示すようにスライド式に除電装置本体２１に脱着される。除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１に装着した除電装置を図６に示す。除電装置本体２１は、ケース６で構成され、ケース６内部にファン７と、ファン７を回転させるためのモータ２９と除電装置用脱着ユニット２０を保持する保持部８とを備えている。
【００７０】
ケース６はプラスチック製で、上ケース６Ａと下ケース６Ｂに２分割されている。上ケース６Ａおよび下ケース６Ｂはそれぞれ中央に略円形のケース開口部５を開口している。それぞれのケース開口部５には、メッシュパターンの格子が設けられており、異物が開口部から挿入されて回転するファン７で破損する事態を防止する。メッシュパターンは上ケース６Ａと下ケース６Ｂで異なるが、同じパターンとしてもよい。メッシュパターンは、矩形状の格子とする他、同心円状や放射状、渦巻き状のパターンなど様々なパターンを適宜採用する。
【００７１】
ケース６内部にはモータ２９で回転するファン７が固定されている。ファン７は放電によってイオン化された空気を除電対象物に向かって搬送する。ファンの回転軸４５はケース開口部５の中心と略一致するように配置される。モータ２９は電動モータで、外部から電力を得て回転する。
【００７２】
［保持部８］
図５は説明のため、除電装置本体２１の上ケース６Ａを外して保持部８が確認できる状態を示している。図５に示す保持部８は、断面コ字状に形成されたレール状のガイドである。保持部８は除電装置用脱着ユニット２０の挿入方向に沿って、ユニットの側面で保持するよう、コ字状の開口面を対向するようにケース６内部の左右に対称に設けられる。コ字状に開口したガイドに除電装置用脱着ユニット２０の端部を挿入し、ユニットを摺動自在に保持する。保持部８は、金属や導電性プラスチックなどの導電性を有する導電体で構成される。あるいは、保持部８自体は絶縁部材で構成し、そのコ字状の内面に折曲した金属板などの導電体を設ける構成としてもよい。本明細書において、保持部に導電体を設けるとは、保持部自体を導電体で構成することと、別体の導電体を付加することを含む意味で使用する。また、保持部は板バネのような弾性変形する部材を備えており、コ字状の開口面に挿入された除電装置用脱着ユニットを弾性変形部材で弾性的に押圧して保持する。
【００７３】
導電性を備える保持部は高圧電源部を構成する高圧トランス２Ａの２次側の接地側端子に接続されている。高圧トランス２Ａは、後述する図１７に図示される。これによって、放電電極１から外部への漏れ電流を誘導して捕捉することができる。すなわち、放電の漏れ電流が放電電極１から外部に伝わる際、放電電極１に近接して配置された導電体である保持部８に電流が向かう傾向があるため、保持部８で漏れ電流が捕捉される。
【００７４】
さらに、図１４に示すように、保持部と高圧トランス２Ａの２次側の接地側端子の間に、漏れ電流を検出するための電流検出部１０を設けることもできる。電流検知部１０は、検流計や抵抗などが利用できる。抵抗を利用する場合は抵抗の両端の電圧を測定して電流値を算出する。保持部８に流れる電流を電流検出部１０で検出することで、除電に寄与しない漏れ電流を確実に検出する。また、電流検出部１０が所定値以上の漏れ電流を検出すると、異常と判断して電源供給を停止し、異常な放電がそれ以上発生しないようにしてもよい。
【００７５】
一般に除電装置は絶縁体であるプラスチックや樹脂製ケースなどで構成されているため、意図しない放電がどのような経路で伝わるかを特定し難い。しかしながら、意図的に導電体を配置することによって、漏れ電流の経路をある程度固定化し、装置を保護することができる。さらに電流が集中しやすい部分を電流検出部１０でモニタすることによって漏れ電流検出の信頼性を高め、ユニット式として交換可能とすることによって、保守やメンテナンスを容易にすることができる。このように、本発明の実施の形態に係る除電装置および除電装置用脱着ユニット２０は、異常放電等によるトラブルの未然防止およびトラブル発生時の修理を容易にして、取り扱いの優れた除電装置および除電装置用脱着ユニット２０が実現される。
【００７６】
また、電流検出部１０が所定値以上の電流を検出した場合に、異常と判断して警告を発する、あるいは放電を中止するように構成してもよい。例えば大電流が保持部８に流入したと検出された場合は、異常放電が発生していると考えられるので、このような場合に自動的に放電を中止させることで安全性を確保できる。
【００７７】
以上の構成によって、意図しない放電や漏れ電流を検出して安全性を高めると共に、結露などにより汚染が生じた場合は部品の交換を容易に行えるようにして、除電装置を使う上での利便性を向上させている。図１４に示すように、沿面放電は電極間あるいは電極と装置外部との間で発生する。電極間の沿面放電については、除電装置用脱着ユニット２０に放電電極１のみならず、放電電極１の保持部８やこれを配置する内壁９といった放電電極１近傍や電極間の沿面放電が発生する領域を含めることで、沿面放電が発生した部分を丸ごと交換可能としている。ユニットの交換はユニットを脱着するだけで済むため、極めて簡単かつ速やかに行えるので、万一沿面放電が発生しても修理や復旧は容易である。
【００７８】
一方、電極から外部に向かう放電については、ユニットを保持する保持部８を導電体とすることで、導電体によって漏れ電流を保持し、他の部分への放電を防止できる。さらにこの電流を検出して放電を停止する構成とすれば、安全性も確保できる。さらにまた、導電体の保持部８を交換可能としてもよい。
【００７９】
またこの構成は、放電電極１のメンテナンスにも極めて有効である。放電を繰り返すことにより、放電電極１の先端には絶縁物質が析出するため、定期的に先端を清掃する必要がある。また長期間の使用によって放電電極１の先端が摩耗すると、電極自体を交換しなければならない。従来は電極は機器の内部に装着されていたため、清掃や脱着が困難であった。本発明によれば、放電電極１を設けた除電装置用脱着ユニット２０ごと除電装置本体２１から分離して容易に電極を清掃、交換することができる。
【００８０】
［スライド部材１２］
図５に示すように、除電装置本体２１は一方の側面にスライド部材１２を設けている。図１５は、除電装置本体２１に除電装置用脱着ユニット２０を装着した状態を下方から見た斜視図である。スライド部材１２は、除電装置本体２１に除電装置用脱着ユニット２０を装着した状態で抜け落ちないようにロックする。スライド部材１２は、図において上下にスライド可能な状態で除電装置本体２１に保持されている。またスライド部材１２の上端には、除電装置本体２１の内側に突出してロック片１２ａが一体成型されている。
【００８１】
上述のように除電装置用脱着ユニット２０には切り欠き１９が設けられており、切り欠き１９の大きさおよび位置は、除電装置本体２１に除電装置用脱着ユニット２０を装着した状態でロック片１２ａが丁度挿入されるように設計される。この構成によって、除電装置用脱着ユニット２０を挿入する際には一旦スライド部材１２を下方にスライドさせ、除電装置用脱着ユニット２０を挿入後、スライド部材１２を押し上げてロック片１２ａを除電装置用脱着ユニット２０の切り欠き１９に挿入し、ロック状態として除電装置用脱着ユニット２０が固定される。除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１から抜く際は、スライド部材１２を下方にスライドさせてロック状態を解除する。このように、除電装置用脱着ユニット２０の挿入方向とほぼ直交する方向にロック片１２ａを挿入することでロック状態が強固なものとなり、意図しない抜けが確実に防止される。加えて、図１５に示すようにスライド部材１２の位置がロック位置にあることが外部から確認できるので、目視によってもロック状態を確認できる。
【００８２】
スライド部材１２は上方の「ロック位置」で係止されるよう、弾性変形する係止片を設けてもよい。また下方にスライドさせてロック状態を解除する位置を「ロック解除位置」として、同じく弾性変形する係止片を設けてもよい。
【００８３】
また、スライド部材１２がロック位置にあることを電気的に検出するロック検出部１３を設けてもよい。ロック検出部１３は、スライド部材１２のロック状態に連動してＯＮ／ＯＦＦを切り替えるよう構成される。例えば図１６に示すように、ロック検出部１３を傾斜したバネを押圧してＯＮとなるプッシュ式スイッチとする。一方のスライド部材１２は、除電装置本体２１の内部側に、水平に突出した検出片１２ｂを一体成型している。スライド部材１２の上下によって検出片１２ｂの先端がロック検出部１３の板バネ表面を摺動して、ロック位置である上方にスライドされたときロック検出部１３がＯＮになり、ロックを解除するよう下方にスライドされたとき検出片１２ｂは板バネの押圧を解除してロック検出部１３がＯＦＦとなる。またロック状態を表示するパイロットランプを除電装置本体２１に設けてもよい。パイロットランプロック検出部１３がＯＮのとき点灯し、ＯＦＦのとき消灯する構成や、ＯＮのとき緑色、ＯＦＦのとき赤色に点灯する構成とすることができる。あるいは、ＯＦＦに切り替えられたときにユーザに警告を促す警告音など何らかのメッセージを発する構成としてもよい。
【００８４】
これによってスライド部材１２のロック位置が機械的のみならず電気的にも確実に検出され、ロック位置による目視とロックスイッチによる電気的な確認によって除電装置用脱着ユニット２０の意図しない抜け落ちを二重に確認できる。さらにロック検出部１３がロック位置にないと除電装置が動作しないように構成すれば、意図せず除電装置用脱着ユニット２０が抜けたときに除電装置が動作しないので、除電装置用脱着ユニット２０の装着不良による事故を回避できる。
【００８５】
例えばロック検出部１３を除電装置の電源スイッチや高圧原電のスイッチと連動させてもよい。ユーザが誤って除電装置の電源スイッチをＯＮにしたままで除電装置用脱着ユニット２０の着脱を行なおうとした場合でも、ユーザがスライド部材１２のロック状態を解除するとロック検出部１３がＯＦＦに切り替わって高圧電源部２がＯＦＦされる。これによって、除電装置用脱着ユニット２０の脱着を安全に行うことが可能となる。
【００８６】
図４に示す除電装置用脱着ユニット２０は、一方の側面でスライド部材１２をロックすると共に、他方の側面で除電装置本体２１と電気的に接続するコネクタを備えており、これらの部材を離間して設けることで高圧電源収納部１６の限られたスペースを効率的に利用し、一カ所に部材が集中して装置が複雑化、大型化する事態や、可動部分が隣接することによる接触不良といった機械的なトラブルを回避している。ただ、スライド部材１２やコネクタといった部材の配置は、上記の例に限られず、例えばコネクタを高圧電源収納部１６の中央部や、除電装置用脱着ユニット２０の先端に配置したり、またスライド部材１２を両側面に複数設けるといった様々な形態が適宜利用できる。
【００８７】
［装着検出部１１］
さらに除電装置本体２１は、図５に示すように、除電装置用脱着ユニット２０の装着状態を検出する装着検出部１１を備えることもできる。装着検出部１１は除電装置用脱着ユニット２０の装着時にＯＮ、分離時にＯＦＦとなるよう自動的に切り替えられる。装着検出部１１は、除電装置用脱着ユニット２０を装着した時点でスイッチが機械的にＯＮとなるスイッチが利用できる。例えば装着検出部１１を押しボタン式のスイッチとし、除電装置用脱着ユニット２０が除電装置本体２１に挿入されると除電装置用脱着ユニット２０の先端でスイッチが押されてＯＮに切り替えられ、装着状態であることが検出される。また分離するとスイッチが解放されてＯＦＦとなり、装着が解かれたことが検出される。この構成によって、除電装置用脱着ユニット２０の装着状態を検出することができ、除電装置用脱着ユニット２０の意図せぬ抜け落ちを防止できる。
【００８８】
また、ＯＮ／ＯＦＦを検出する手段はこの構成に限られず、例えば、イオンが発生していることを検出し、これによって除電装置がＯＮ状態であることを判断する構成としてもよい。
【００８９】
以上の除電装置用脱着ユニット２０は、以下のようにして除電装置本体２１に装着され使用される。
（１）除電装置本体２１のスライド部材１２を下方の「ロック解除位置」に位置させる。
【００９０】
（２）除電装置用脱着ユニット２０の端部を、除電装置本体２１の保持部８の開口面に挿入し、除電装置用脱着ユニット２０を保持部８に沿ってスライドさせながら除電装置本体２１のケース６奥まで押し込む。除電装置用脱着ユニット２０がケース６の奥まで正しく挿入されると、ケース６の奥に設けられた装着検出部１１にユニットの先端が当接してＯＮに切り替える。また除電装置本体２１に設けられた本体コネクタ１４のスプリングコネクタ先端が除電装置用脱着ユニット２０のユニットコネクタ１５に押圧されて電気的に接続される。
【００９１】
（３）ケース６の側面に設けられたスライド部材１２を上方にスライドさせて、「ロック位置」とする。このとき、スライド部材１２のロック片１２ａが押し上げられて除電装置用脱着ユニット２０の切り欠き１９に挿入され、除電装置用脱着ユニット２０がロック状態に固定される。さらに、ロック検出部１３がＯＮとなり、ロック状態が電気的に確認できる。ロック検出部１３がＯＮであるとき、除電装置は使用可能となる。放電電極１に高電圧を印加してコロナ放電を発生させ、電極近傍の空気を電離してプラス、マイナスのイオンを発生させるとともに、電離したイオンがファン７の回転によって搬送され、対象物の除電が行われる。
【００９２】
（４）除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１から分離する際は、上記と逆にスライド部材１２を「ロック位置」から「ロック解除位置」にスライドさせる。これによってロック検出部１３がＯＦＦとなり、高電圧が供給されなくなり、安全に取り外しができる。またロック片１２ａが切り欠き１９から抜かれるので、ロック状態が解除されてユニットをケース６から抜き取ることが可能となる。これによって、安全にユニットの脱着が実現される。
【００９３】
［イオンバランスの制御］
図１７に、除電装置の回路図の一例を示す。帯電体に対する除電は、帯電している極性とは逆極性のイオンを吹き付けることにより行われる。このときのイオンの流れはアースを基準電位として形成されているので、除電装置で形成されているプラス、またはマイナスのイオンのいずれかの極性のイオンの発生量が他方の極性のイオンの発生量よりも多いときには、イオンバランスが悪くなり対象物を逆に帯電させることとなる。
【００９４】
図１７に示すように、高圧電源部２を構成する高圧トランス２Ａから流れ出た電流は、放電電極１で放電されてイオンとなり、大きく分けて３つの経路を通過して高圧トランス２Ａに戻る。すなわち、（１）逆極性の放電電極１に吸収される。（２）除電装置内部の構造部品、電子基板を通過する。（３）除電装置から外部に放出され、有効な除電に寄与する。（３）の電流はアース線を通って除電装置に戻る電流である。そこで図１７の除電装置は、高圧トランス２Ａの２次側とアースの間を電流検出抵抗Ｒで接続し、ここを流れる電流を検出することでイオンのバランスを計測している。イオンの流れはアースを基準電位として形成されているので、発生されるプラスまたはマイナスのイオンのいずれかの発生量が他方よりも多いときには、その差の値は電流検出抵抗Ｒで検出される電流の大きさに比例する。このため、電流検出抵抗Ｒに流れる電流の大きさと方向を測定することにより、除電装置からはプラス、またはマイナスのいずれの極性のイオンがどれだけの量多く発生しているかが判定できる。よって電流検出抵抗Ｒを流れる電流に基づいて回路をフィードバック制御することにより、イオンバランスを維持することができる。上記の例においては、プラスイオンの発生量を固定し、電流検出抵抗Ｒで検出される電流に基づいてマイナスイオンの発生量を調整することで、イオンバランスを維持するよう制御している。もちろん、プラスイオンの発生量でもって、あるいはプラス、マイナス双方のイオンでもってイオンバランスを調整することも可能であることはいうまでもない。
【００９５】
［電界遮断部２４］
除電装置の放電電極１には高電圧が印加されるため、周囲に電界を生じる。除電対象物が近距離にある場合はこの電界によって電荷を誘導してしまう。電界の遮蔽には金属の網などが有効であるが、遮蔽面積が大きくなると除電能力が低下してしまう。そこで本発明者らは最小の遮蔽面積で電荷の誘導が小さくする方法を鋭意研究した結果、放電電極１の先端部分のみを電界遮断部２４で遮蔽することにより、除電能力の低下を最低限に抑えつつ、電荷の誘導を十分に抑制できることを見出した。
【００９６】
図１８に、本発明の一実施の形態に係る除電装置の平面図を示す。この図に示す除電装置は、中央部に略円形のケース開口部５を設けたケース６と、ケース６内部で回転自在に支承されたファン７と、ファン７前面においてケース開口部５をガードするガード部２５と、開口部において突出するように略十字に配置された４つの放電電極１とを備える。
【００９７】
［ガード部２５］
ガード部２５は網状にケース開口部５を覆って、ユーザが誤って指などを挿入したり、ファン７に吸い込まれた異物がファン７に接触しないように保護する。ガード部２５は金属製で導電性を有し、線状あるいは平板状のガード条２５ａを複数一体成型して、格子状のパターンを形成している。またガード条２５ａは、ケース開口部５と略同心円の環状に形成された環状ガード２４Ａを含んでおり、同じく一体成型している。環状ガード２４Ａは、その円周上に放電電極１の先端部分が位置するように設計されている。これによって、環状ガード２４Ａは導電性の電界遮断部２４を構成し、放電電極１から電界が外部に漏れて対象物に電荷を誘導しないよう効果的に防止する。特に放電電極１の先端部分で強い電界が生じるので、この部分に重なるように電界遮断部２４である環状ガード２４Ａを配置する。放電電極１は円筒状の通気口３の内壁で、それぞれが中心に向かって突出するように設けられているので、各放電電極１の先端部分の軌跡も同心円の円周となる。よって電界遮断部２４を所定の半径の環状に形成すれば、放電電極１の数や固定場所に拘わらず容易に放電電極１の先端部分と重なるように位置決めできる。
【００９８】
ガード部２５は高圧トランス２Ａの２次側の接地側端子に接続されている。電界遮断部２４を接地することで、放電電極１と対象物の間を効果的に遮断できるが、一方で電界遮断部２４やガード部２５で吸収されるイオンは除電に寄与しないため、イオンバランスの測定には考慮すべきでない。そこで電流検出抵抗Ｒを介さずに高圧トランス２Ａの２次側接地端子に接続することで、正しくイオンバランスが計測できるようにしている。
【００９９】
なお、電界遮断部２４の形状は環状に限られず、例えば正方形状に形成して四隅が放電電極１の先端部分と重なるように構成してもよい。また格子状のガードの内、水平あるいは垂直に複数設けられた線条ガードを放電電極１の先端部分と一致させるようにしてもよい。
【０１００】
さらに、図１８の実施の形態では環状ガード２４Ａをガード部２５で一体成型しているが、電界遮断部２４は別部材で設けてもよい。例えば金属製の環状ガードを別部材として、ガード部に溶接、あるいは電気的接続を得られるように固定したり、あるいは高圧トランス２Ａの２次側の接地側端子に接続してもよい。電界遮断部を別部材とすることで、既存の除電装置にも電界遮断部を容易に付加できるようになり、放電電極１の先端部分に重なるように電界遮断部を配置することによって既存の除電設備においても電界遮断効果を得られる。
【０１０１】
さらにまた、除電装置用脱着ユニット２０を保持する保持部８も、高圧トランス２Ａの２次側の接地側端子に接続する。これによって、この部分で吸収されて除電に貢献しないイオンは電流検出抵抗Ｒを流れず、イオンバランスの計測を正確に行える。
【０１０２】
［ファン部２６］
ファン７を備えるファン部２６の構成を図１９（ａ）に示す。ファン部２６は、ファン部ケース２７と、ファン部ケース２７に回転自在に支承されたファン７と、ファン７の送風をファン部ケース２７の外部に送出するためにファン部ケース２７に開口されたファン開口部２８と、ファン７を回転させるためのモータ２９と、モータ２９に電力を供給するためのモータ電源線３０とを備える。モータ２９は後述する図２７に示すように、電磁石とコイルの作用によってファン７のロータを回転軸４５を中心に回転させる。回転軸４５のシャフトは、ベアリング３７を介してファン部ケース２７のハウジングに支承されている。
【０１０３】
放電電極１で発生されるイオンは、すべてが外部に放出されず、一部は除電装置内部で構成部品や電子基板などに吸収される。本発明者らが研究した結果、除電装置の小型化すると、小型化によって放電電極１とファン７を駆動するモータ２９の電源線との距離が縮まるため、放電したイオンの内、モータ２９の電源線に流れ込む割合が増加することが判明した。この除電装置の制御方法では、除電に寄与しないイオンが電源線からアースに流れるとイオンバランスが悪化する特性を持っている。このため、モータ２９の電源線を介してアースに流れる電流を最小にする必要がある。そこで、本実施の形態では、放電電極１の取り付け位置をモータ電源線３０の位置が重ならないようにしてこれらの間に距離を設け、無効なイオンのモータ電源線３０への流入を低減している。具体的には、放電電極１を設けるケース開口部５において、開口部を構成する円の最上部を０°とするとき、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°以外の位置に配置する。
【０１０４】
図１９（ａ）〜（ｃ）にモータ電源線３０および放電電極１の一般的な配置例を示す。軸流ファンを駆動するモータ電源線３０は、一般的には図１９（ａ）に示すように、配置スペースの関係上ファン部２６の四隅のいずれかに配置されることが多い。したがって、例えば４つの放電電極１を十字状に配置する場合、図１９（ｂ）に示すように除電装置の四隅に相当する角度である４５°、１３５°、２２５°、３１５°に放電電極１を配置すると、いずれかの放電電極１がモータ電源線３０と重なることになり、この部分でイオンの吸収が顕著になる。そこで、これら付近の位置を避けて放電電極１を配置することで、モータ電源線３０との重なりを回避してイオンの吸収量を低減できる。
【０１０５】
一方で四隅からできる離れた十字の位置、すなわち水平と鉛直に相当する０°、９０°、１８０°、２７０°付近に放電電極１を配置すると、今度は図１９（ｃ）に示すように放電電極１を保持するスペースが必要となり、除電装置のサイズが縦横に大きくなるという問題がある。スペースの関係からは、放電電極１を図１９（ｂ）に示すように四隅付近に配置することが好ましいが、上述の通り四隅ではモータ電源線３０が配置されているため、この部分で吸収されるイオンの量が多くなり、除電能力が低下する。そこで、十字でも四隅でもない位置に放電電極１を配置することで、除電能力の維持と装置の小型化を両立させることができる。
【０１０６】
以上から、放電電極１の取り付け位置は、ケース開口部５の円の最上部を０°とするとき、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°近辺を１０°ほど避けて、５°〜４０°、５０°〜８５°、９５°〜１３０°、１４０°〜１７５°、１８５°〜２２０°、２３０°〜２６５°、２７５°〜３１０°、３２０°〜３５５°のいずれかの位置とする。例えば４つの電極を配置するのであれば、１０°〜３５°、５５°〜８０°、１００°〜１２５°、１４５°〜１７０°、１９０°〜２１５°、２３５°〜２６０°、２８０°〜３０５°、３２５°〜３５０°にそれぞれ配置する。図１８の例では、３１°、１２１°、２１１°、３０１°付近に配置している。
【０１０７】
また、ファン７を駆動するモータ２９の電源はアースから絶縁されている。これによって、モータ２９の電源線に吸収されたイオンがアースに流れ込みイオンバランスが悪化するのを防止できる。
【０１０８】
さらにこの実施の形態では、図２０に示すようにモータ電源線３０を絶縁材３１で被覆することで、モータ電源線３０からのイオンの吸収を電気的に遮断している。絶縁材３１には、電気絶縁性のシールなどが利用でき、シールを貼付することで簡単にモータ電源線３０を絶縁できる。
【０１０９】
［ファン部２６の固定方法］
ファン型除電装置の厚みは、ファン部２６、放電電極１および放電電極１を保持する構造、除電装置のケース６の厚みによって決定する。よって除電装置を薄型化するには、これらの部分を改良する必要がある。ファン部２６は図２２および図２３に示すように、ファン部２６側面の段差部３４を狭着板３６でケース６に狭着して固定されている。
【０１１０】
従来、ファン部２６は図２１（ａ）に示すように、ファン部ケース２７の四隅に開口されたネジ穴３２にボルト３３を挿通してネジ止めにより固定されていた。この方法では、図２１（ｂ）に示すようにボルト３３の頭（ネジ頭）の厚さがデッドスペースとなり、除電装置の薄型化の妨げとなる。
【０１１１】
そこで、本実施の形態では図２２に示すようにファン部ケース２７の両側面に段差部３４を設けて、ネジ頭で除電装置が厚くならないようにしている。図２２は本実施の形態に係る除電装置でのファン部２６の固定方法を示す断面図を、図２３は除電装置の下ケース６Ｂを外した状態でファン部２６の固定状態を下から見た底面図をそれぞれ示す。図２２（ａ）では、ファン部２６の左右側面側に開口する凹部３５を設け、図において凹部３５が構成されるファン部ケース２７の厚さを薄くして段差部３４としている。凹部３５はファン部２６の側面全体で溝状に延長された形状で、ファン部ケース２７と一体成型により設けられる。ただ、凹部３５はネジ止めする箇所のみに凹部３５を設ける構成としてもよい。例えば左右２カ所ずつ、計４カ所に凹部３５を設け、各部でネジ止めして固定する。なお、これらの段差部３４は両側面のみならず前後面に設けてもよく、また部分的に凹部３５を設ける場合は３つ以下、または５つ以上設けることもできる。例えば一端をフックなどで係止して、他端のみをネジ止めする構成とすれば段差部３４は一カ所でもよい。
【０１１２】
凹部３５に狭着板３６を挿入し、狭着板３６をネジでネジ止めする。狭着板３６はネジ貫通穴を設けた円形あるいは矩形状のプレートで、ワッシャなどが利用できる。図２３の例では、ファン部ケース２７の左右側面で２カ所ずつ、計４カ所で凹部３５に狭着板３６を挿入し、ファン部ケース２７自体にネジを挿入するのでなく狭着板３６を介してネジで除電装置のケース６に固定する。ネジでケース６を貫通しないため、ネジ頭がケース６表面で突出せず、除電装置の薄型化に貢献できる。
【０１１３】
また段差部３４の構成は図２２（ａ）に示す構造に限られず、例えば図２２（ｂ）、図２２（ｃ）の構成なども利用できる。図２２（ｂ）の構成では、ファン部ケース２７の上面からネジ頭よりも深い凹部３５を形成して、この部分にネジ穴を開口することによってネジ頭の突出を防いでいる。また図２２（ｃ）の構成では、ファン部ケース２７の側面を断面Ｌ字状に成形し、Ｌ字状の段差を同じくネジ頭よりも大きくすることでネジ頭の突出を防止している。図２２（ｂ）、（ｃ）の構成では、狭着板を使用しなくてもよい。あるいは、凹部を設けることなくネジ頭の突出しないフラットなネジ、例えばグラブネジなどを使用してもよい。また、段差部３４は左右あるいは前後で同じ構造とすることが好ましいが、図２２に示すような構造を適宜組み合わせてもよい。
【０１１４】
ファン型除電装置の厚さを決定する放電電極１および放電電極１を保持する構造については、上述の通り除電装置用脱着ユニット２０として放電電極１および放電電極保持構造を一体化している。除電装置の放電電極１は放電によって先端に異物が析出したり摩耗するため、定期的な清掃や交換が必要である。このため従来の除電装置は、個々の放電電極１をコネクタなどの保持構造で保持して脱着可能としていた。また交換など保守作業の度毎に除電装置のケース６を開く必要があるため、簡単に分解できるよう蝶番や樹脂の爪どうしの勘合構造などが用いられていた。しかしながら、これらの構造は複雑で、このような脱着構造の採用によって除電装置が大型化してしまうという問題があった。そこで本実施の形態では、放電電極１を備える部材をユニット化し、交換のための構造を除電装置用脱着ユニット２０の脱着機構に集約することで小型化を実現した。
【０１１５】
また、除電装置のケース６については、薄型化する一方で、図２４に示すようにケース開口部５の吸気側をガードするガード部２５の中央を隆起させている。図２４は、ケース６の断面図および斜視図を示している。ファン７の吸気能力は、ファン７と吸気口の位置が近いと低下することが知られている。ケース６を薄型化すると、ケース開口部５からファン７が外気を吸気する際、吸気口とファン７の距離が近くなり吸気能力が著しく低下する。そこで、図２４に示すようにケース開口部５を覆うガード部２５の中央部を隆起させて吸気口とファン７との距離を離すことで、装置自体の厚さを維持したまま吸気能力を向上させている。
【０１１６】
また、中央部を隆起させることで、上方からの応力に対する強度が向上され、ガード部２５の剛性が強化されるという効果も得られる。これによって、ユーザが誤ってガード部２５を指などで押圧しても、ガード部２５が変形し難くなり、変形によってファン７の回転部分に接触して干渉するといった事故を防止でき、ファン７自体やファン７の回転が保護される。さらに、網状のガード部２５の隙間から指などが挿入されても、ファン７との距離があるため、指を傷つける事故を防止でき安全性の向上にも繋がる。このように、ケース６背面の吸気口の中央を盛り上げる構造とすることで、ファン７の吸気能力を高めてイオンを広範囲に搬送することができると共に、耐衝撃性も向上される。
【０１１７】
さらにまた、排気側においてケース開口部５の口径をファン開口部２８よりも小さく構成してもよい。図２５に、本発明の他の実施の形態に係る除電装置のケース開口部５とファン開口部２８の関係を示す。排気側の口径を小さくすることによって、図２５に示すように、ファン７からの風速分布が拡大され、イオンをより広範囲に搬送して除電範囲を拡大することができる。
【０１１８】
［ベアリング３７］
さらに上記実施の形態は、発塵量を抑制できる構成としている。ファン式の除電装置の発塵源として、放電による放電電極１の摩耗と、ファン７の可動部であるベアリング３７からの発塵が主に原因と考えられる。本発明者らが評価試験を行った結果、ベアリング３７からの発塵が圧倒的に多いことが判明した。ベアリング３７からの発塵については、潤滑材として使用されるグリスが粉塵となり発塵すると考えられる。
【０１１９】
図２６にベアリング３７の内部構造の概略断面図を示す。図２６（ａ）はベアリング３７の横断面図を、図２６（ｂ）は図２６（ａ）のＢ−Ｂ線における縦断面図を、図２６（ｃ）は図２６（ａ）のＣ−Ｃ線における縦断面図を、それぞれ示している。これらの図に示すように、ベアリング３７は、複数のボール３８と、ボール３８を位置決めして保持するリテーナ（保持器）３９を備え、ボール３８を介在させる内輪と外輪が各ボール３８と点で接触しながら相対的に回転可能に保持されている。リテーナ３９は、図２６（ｂ）に示すように片面からボール３８を保持しており、図において上面は開口されている。ベアリングによっては、開口面にシールを貼付したり、あるいは両面をリテーナで保持するタイプも存在する。リテーナ３９に保持されるボール３８の表面には、グリスなどの潤滑剤が塗布されている。ベアリング３７が回転すると、ベアリング内のグリスが飛散することによって発塵が生じる。ベアリング３７の発塵量を調べた結果、リテーナ３９側、すなわち図２６（ｂ）において下面からはほとんど発塵しないことが判明した。これは、リテーナ３９によって外部とグリスを塗布したボール３８とが分離されているためと考えられる。
【０１２０】
そこで本実施の形態では、リテーナ３９を片面に備えるベアリング３７を２つ組み合わせ、配置を工夫することで発塵量を低減できることを見出した。図２７〜図２９に、ファン７の回転軸４５にベアリング３７を配置した状態を示す。図２７は、ベアリング３７Ａ、３７Ｂを並べて配置し、いずれのベアリング３７もファン部２６内部側にリテーナ３９が位置する向きとし、ファン部２６表面側に位置するベアリング３７Ｂのリテーナ３９を設けない面には、ベアリング閉塞部４２を貼付してベアリング３７の開口面が外部に表出しないように閉塞している。ベアリング閉塞部４２にはシールなど、ビニル製や紙製などで貼付面に接着材を塗布したものが利用できる。このような構成において発塵量を調べるために、図３０のような構成において、密閉された容器４３に、試料としてファン部２６を載置し、ファン７を定格電圧にて動作させた状態で粒径０．３μｍ〜５μｍの発塵量をパーティクルカウンタ４４で測定する試験を行った。測定の手順は以下の通りである。
【０１２１】
（１）ファン部２６を容器４３に入れた状態で、容器４３内にクリーンエアを０．５ｌ／ｍｉｎで導入し、容器４３内のパーティクルを除去する。ファン７の電源をＯＦＦにした状態で計測を行ない、容器４３内のバックグラウンドの発塵量が３個以下であることを確認する。
（２）容器４３を密閉し、密閉した容器４３とパーティクルカウンタ４４を図３０のように接続する。
（３）ファン７を定格電圧にて運転開始し、同時にパーティクルカウンタ４４にて計測を開始する。
（４）パーティクルカウンタ４４は密閉容器４３内から０．５ｌ／ｍｉｎの気体を吸引し、吸引気体中のパーティクル数を計測する。吸引した気体はパーティクルカウンタ４４内部のフィルタにて濾過され、パーティクルを含まないクリーンエアの状態で容器に還流される。
（５）１分間に計測したパーティクル数を積算し、１分間あたりの発塵量と定義する。
（６）この測定を繰り返し３０回行い、その平均値を求める。
【０１２２】
以上のようにしてベアリング３７の配置の組み合わせを変えて発塵量を測定した結果、以下の表１〜２のようになった。表１は、図２７において、ベアリング３７Ｂを図２７に示すように表面側にシール、ベアリング３７対向面側にリテーナ３９が位置するように配置した状態で、ベアリング３７Ａの向きを変えて発塵量の測定を行った。表１において、○はベアリング３７Ａが図２７に示すように内部側にリテーナ３９、ベアリング３７対向面側に開放面が位置するように配置した例を示し、×は図２７と逆に内部側に開放面、ベアリング３７対向面側にリテーナ３９が位置するように配置した例を示している。表１のデータを判りやすくするために、○・×に配置されたベアリング３７Ａのそれぞれの発塵量の分布を示したものが表２である。表１および表２から発塵量の平均を計算すると、○の配置で１６．９６個／分、×の配置で３９．７０個／分となり、○の配置を採用することで約４２％に発塵量を低減できた。以上のように、ベアリング３７Ａは図２７に示すような配置、すなわちリテーナ３９を設けない開放面をベアリング３７対向面とし、リテーナ３９を設けた面をベアリング３７外側（ファン部２６の内部側）とする配置とすることで、発塵量を抑制できる。
【０１２３】
【表１】
【０１２４】
【表２】
【０１２５】
一方、表３は図２７において、ベアリング３７Ａの向きは図のように配置し、ベアリング３７Ｂの向きを変えて発塵量を測定した結果を示す。表３において、ベアリング３７Ｂを、ベアリング３７Ａとの対向面にリテーナ３９を、ファン部２６の表面側に開放部をシールで閉塞した面を、それぞれ向くように配置した例を×、図２７と逆に、ベアリング３７対向面に開放面を、ファン部２６表面側にリテーナ３９とシールを設けた面をそれぞれ配置した例を○と表示している。表３を判りやすくするために、上記と同様に×、○それぞれのベアリング３７Ｂの発塵量の分布を表４に示している。この結果から平均を求めると、×の配置では１６．９５個／分、○の配置では３１．５個／分となり、約５４％に発塵量を低減できた。このことから、図２７に示す配置、すなわちベアリング３７対向面にリテーナ３９が、ファン部２６表面側にシールが位置するように配置する構成が、最も発塵量が少ないことが明らかとなった。なお、これらの実験は本実施の形態の構成における比較試験であって、従来技術との対比試験ではない。例えばベアリング３７の開放面をファン部２６表面側としたり、シールを貼付しない構成においては、さらに発塵量は多くなると予想される。
【０１２６】
【表３】
【０１２７】
【表４】
【０１２８】
以上から、リテーナ３９がファン部２６内部側となるようにベアリング３７を並べて配置すると共に、ファン部２６表面側をシールで閉塞する構成によって効果的に発塵量を抑制できることが判明した。
【０１２９】
ただ、本発明はこの構成に限定されるものでなく、例えば図２８に示すようにリテーナ３９が両端面に配置される構成としてもよい。リテーナ３９がファン部２６表面側に位置しており、ベアリングの対向面で閉塞された空間は外気と接していないため、この部分でグリスから発塵しても外部に放出されず、発塵量が抑制されると思われるからである。この場合はシールを貼付しなくともよい。
【０１３０】
また図２９に示すように、両面をリテーナ３９で閉塞してボール３８を挟み込む２ピース構造のベアリング３７Ｃも利用できる。好ましくは、図２７の構成において左側のベアリング３７Ａに変わって２ピース構造のベアリング３７Ｃを使用する。これによって、ベアリングの対向面で閉塞された空間においてもグリスからの発塵量を抑制して、全体の発塵量を確実に抑止できる。ただ、図２７の構成において右側のベアリング３７Ｂに変わって２ピース構造のベアリング３７Ｃを使用してもよく、この場合はシールを貼付しなくともよい。あるいは、両方のベアリングに２ピース構造のベアリング３７Ｃを使用する、あるいはまた一のベアリング３７Ｃでファン７を支承する構成としてもよい。
【０１３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の除電装置および除電装置用脱着ユニットは、安全かつ容易に放電電極の清掃や交換、あるいは沿面放電の発生した部分を交換することができる。それは、本発明の除電装置および除電装置用脱着ユニットが放電電極を含む部分をユニット式として、ユニットごと交換できるからである。本発明によれば除電装置の外部から除電装置用脱着ユニットを容易に交換できるので、メンテナンス作業が容易となる。また万一沿面放電が発生しても、沿面放電が生じた部分のみを交換可能とすることで、従来のように装置ごと交換、廃棄するといった無駄を回避できる。さらに本発明は、ユニットに高圧電源部を内蔵することによって、ユニットとの除電装置本体との電気接続部分が高電圧が印加されないので、コネクタ部分に低電圧用の接点が利用でき、簡単かつコンパクトな構成で安価に実現できる。さらに本発明は、放電電極のみを交換するのでなく、放電電極を支持する支持体ごと交換可能としているので、交換や保守作業が極めて容易となる。
【０１３２】
さらにまた、高電圧が使用される除電装置の安全性を高めるため、本発明では漏れ電流を検出する電流検出部を保持部に設け、大電流を検出した場合には放電を停止するよう構成することができる。またユニットの脱着を安全に行うと共に、意図しない抜け落ちを防止するために、除電装置用脱着ユニットの装着状態を検出する装着検出部や、ユニットを装着した状態でスライドをロックするためのスライド部材、スライド部材がロック位置にあることを検出するロック検出部などを備えることもできる。このように、本発明の除電装置および除電装置用脱着ユニットは、異常放電等によるトラブルの未然防止およびトラブル発生時の修理を容易にして、取り扱いの優れた除電装置および除電装置用脱着ユニットが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】直流型の除電装置における電極の配置を示す概略図である。
【図２】従来の除電装置の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る除電装置用脱着ユニットを斜め上方から見た斜視図である。
【図４】図３の除電装置用脱着ユニットを斜め下方から見た斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る除電装置用脱着ユニットを除電装置本体に装着する状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る除電装置用脱着ユニットを除電装置本体に装着した除電装置を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る除電装置用脱着ユニットを示す断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る除電装置の放電電極を絶縁部材で被覆する状態を示す斜視図である。
【図９】放電電極の先端以外の部分で放電が発生する様子を示す概略図である。
【図１０】放電電極の外形を曲面状に構成する例を示す概略図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る除電装置の放電電極を絶縁部材で被覆する状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係る除電装置の放電電極を絶縁部材で被覆する状態を示す断面図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態に係る除電装置のコネクタを示す斜視図である。
【図１４】本発明の一実施の形態に係る除電装置で沿面放電が発生した場合の経路を示す概略図である。
【図１５】図６の除電装置においてスライド部材を示す斜視図である。
【図１６】スライド部材がロック検出部を切り替える状態を示す概略図である。
【図１７】本発明の一実施の形態に係る除電装置の回路図である。
【図１８】本発明の一実施の形態に係る除電装置の平面図である。
【図１９】モータ電源線および放電電極の一般的な配置例を示す概略図である。
【図２０】モータ電源線を絶縁材で被覆する状態を示す平面図である。
【図２１】従来のファン部の固定方法を示す平面図および正面図である。
【図２２】本発明の一実施の形態に係る除電装置でファン部の固定方法を示す断面図である。
【図２３】本発明の一実施の形態に係る除電装置の下ケースを外した状態でのファン部の固定状態を示す底面図である。
【図２４】本発明の一実施の形態に係る除電装置のケースを示す断面図および斜視図である。
【図２５】本発明の他の実施の形態に係る除電装置のケース開口部とファン開口部を示す概略断面図である。
【図２６】ベアリングの内部構造の示す概略断面図である。
【図２７】本発明の一実施の形態に係るベアリングの配置状態を示す概略断面図である。
【図２８】本発明の他の実施の形態に係るベアリングの配置状態を示す概略断面図である。
【図２９】本発明の他の実施の形態に係るベアリングの配置状態を示す概略断面図である。
【図３０】ベアリングの発塵量を試験した装置の概要を示す概略図である。
【符号の説明】
１・・・放電電極
２・・・高圧電源部
２Ａ・・・高圧トランス
３・・・通気口
４・・・支持体
５・・・ケース開口部
６・・・ケース
６Ａ・・・上ケース
６Ｂ・・・下ケース
７・・・ファン
８・・・保持部
９・・・内壁
１０・・・電流検出部
１１・・・装着検出部
１２・・・スライド部材
１２ａ・・・ロック片
１２ｂ・・・検出片
１３・・・ロック検出部
１４・・・本体コネクタ
１５・・・ユニットコネクタ
１６・・・高圧電源収納部
１７・・・高圧電線
１８・・・充填材
１９・・・切り欠き
２０・・・除電装置用脱着ユニット
２１・・・除電装置本体
２２・・・プラッタ
２３・・・電極針
２４・・・電界遮断部
２４Ａ・・・環状ガード
２５・・・ガード部
２５ａ・・・ガード条
２６・・・ファン部
２７・・・ファン部ケース
２８・・・ファン開口部
２９・・・モータ
３０・・・モータ電源線
３１・・・絶縁材
３２・・・ネジ穴
３３・・・ボルト
３４・・・段差部
３５・・・凹部
３６・・・狭着板
３７、３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ・・・ベアリング
３８・・・ボール
３９・・・リテーナ
４０・・・内輪
４１・・・外輪
４２・・・ベアリング閉塞部
４３・・・容器
４４・・・パーティクルカウンタ
４５・・・ファンの回転軸
４６・・・接地電極
４７・・・絶縁部材
４８・・・雄型端子
４９・・・雌型端子
Ｒ・・・電流検出抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン化装置（イオナイザ）等、正または負に帯電している帯電体の電荷を除電するための除電装置および除電装置用脱着ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶製造ライン等において、対象物が帯電しているとほこり等が付着して製品が不良品となることがあり、また、コンベア等により物体を搬送している場合には、小さい対象物が帯電することにより製品同士が吸引されて接触してしまい、生産ラインが停止してしまうことがある。このため、静電気の発生を抑制する必要がある個所には、限られたスペースに多数の除電装置が配置される。
【０００３】
静電気は対象物に蓄積されている正または負の電荷により生ずるものであり、静電気に起因する対象物の帯電電位はアースを基準電位として、対象物の表面電位を測定することにより決定されている。除電の原理は、このような対象物に蓄積されている電荷をアースに流し込むか、または蓄積されている電荷とは反対の極性のイオンを吹き付けて帯電電位を中和することにより、対象物、すなわち帯電体に蓄積されている電荷をゼロに近づけるものである。
【０００４】
除電装置は、上記の原理に従って対象物が正または負に帯電した状態から除電する。コロナ放電式の除電装置は、放電用の電極針に高圧電源からの直流高電圧または交流高電圧を印加してコロナ放電を生じさせる。図１に示す直流型の除電装置では、針状の放電電極１から接地電極４６に向かってコロナ放電を生じさせると、放電電極１の周辺に存在する空気がイオン化され、プラスまたはマイナスのイオンを発生させる。イオン化した空気を帯電した対象物に搬送する方法には、対象物とイオンと間に発生するクーロン力によって搬送される方法や、ファンなどの送風手段によって搬送する方法、あるいは外部より圧縮空気を供給しその空気流によって搬送する方法などがある。このようにして搬送されたプラスイオンやマイナスイオンで対象物の帯電電位が中和されることにより、対象物に蓄積されている帯電電荷はゼロに近づき、除電される。
【０００５】
除電装置で発生されて空気中を流れるプラス、またはマイナスのイオン流は、高電圧電源とアース間の電流として考えることができる。すなわち、高電圧電源からアースに向かって流れる電流はマイナスのイオン流に相当し、アースから高電圧発生部に向かって流れる電流はプラスのイオン流に相当している。このようなイオン流と電流との相互関係により、除電装置から発生しているプラス、マイナスのイオン量が同数であれば中和されて電流はゼロとなる。したがって、除電装置は発生されるイオン量のバランスを維持することで正しく除電を実行できる。
【０００６】
このような除電装置には、例えば図２１に示す特許文献１のようなファン７を備えるファン型あるいはブロア型の除電装置がある。このタイプの除電装置は、内蔵したファン７によりイオンを対象物に向かって搬送し、広範囲に除電することができる。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第６１３７６７０号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
コロナ放電式の除電装置は、放電により放電電極の先端に空気中から析出した異物やＳｉＯ２などの絶縁物質が析出、付着するため、定期的に先端を清掃してやる必要がある。さらに、長期間使用した場合は放電電極の先端が放電によって摩耗するため、電極自体を交換しなければならない。
【０００９】
しかしながら、放電電極は安全のため装置の内部に取付けられているため、電極を交換するには一旦除電装置を分解する必要があり、面倒な作業を強いるという問題があった。さらに一方で、除電装置が埃の付着などで汚染されると、沿面放電が生じることがある。沿面放電は除電に寄与しない無駄な放電であり、除電効率が低下する等の問題がある。
【００１０】
図２の特許文献１には、４つの電極針２３を備えたプラッタ２２をモジュール化したイオン化装置が記載される。このイオン化装置はモジュールを脱着可能とすることで電極針２３の交換を容易にしている。しかしながら、この構造では電極針に高電圧を印加するための電源をイオン化装置本体から得ているため、モジュールとイオン化装置との電気的接点に高電圧が加わる。このため高電圧に耐えうる高価なコネクタが必要となる。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、容易に脱着が可能でメンテナンスが容易であり、また接続部分の信頼性も高い除電装置および除電装置用脱着ユニットを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の除電装置は、空気に高電圧を印加して電離させ、イオンを発生させるための少なくとも一の放電電極１と、前記放電電極１に電力を供給するための高圧電源部２と、電離したイオンを飛翔させるためのファン７とを備える除電装置であって、前記除電装置は、通気口３を開口する支持体４と、前記通気口３に突出するように前記支持体４に設けられた少なくとも一の放電電極１と、前記放電電極１に電力を供給する高圧電源部２と、前記放電電極１の放電を制御する制御信号を電気的に受領するための前記支持体４に設けられたユニットコネクタ１５と、を有する除電装置用脱着ユニット２０と、ケース開口部５を設けたケース６と、前記ケース開口部５を覆うメッシュパターンの格子と、前記ケース開口部５に設けられたファン７と、前記除電装置用脱着ユニット２０を装着する際に前記除電装置用脱着ユニット２０を保持するために前記ケース６に設けられた保持部８と、前記制御信号を前記除電装置用脱着ユニット２０に送出するための本体コネクタ１４と、を有する除電装置本体２１とを備え、除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１に装着した際、前記放電電極１が前記ケース６内部に収納され、前記支持体４の通気口３と前記ケース開口部５とが略一致して、ケース開口部５で前記放電電極１が開口中心に向かって突出するように位置し、さらに前記ユニットコネクタ１５と本体コネクタ１４が前記ケース６内で接触して電気的に接合されるよう構成されてなる。
【００１３】
この除電装置用脱着ユニット２０は放電のための高圧電源部２を内蔵しており、除電装置本体２１から高圧電源部２の供給を受ける必要がないため、電源供給用の電流接点を除電装置用脱着ユニット２０と除電装置本体２１との間に設ける必要もなく、高電圧が印加される接点を省くことができ、接点不良などの機械的トラブルを回避できる。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
さらに、本発明の請求項２の除電装置は、請求項１に加えて、前記除電装置用脱着ユニット２０が、内面に放電電極１を設ける略円筒状の内壁９を有することを特徴とする。
【００１７】
除電装置用脱着ユニット２０は、放電電極１の保持部８および放電電極１同士の間の領域を含むことで、放電電極１近傍の沿面放電が発生する領域を交換可能なユニット側に含めており、ユニットごと容易に交換可能としている。
【００１８】
また、除電装置用脱着ユニット２０を除電装置の外部から着脱可能とすることで、交換作業などのメンテナンスをさらに容易にできる。
【００１９】
さらに、本発明の請求項３の除電装置は、請求項１又は２に加えて、前記放電電極１が、円筒状と円錐状を組み合わせた形状の境界部分を有し、前記除電装置用脱着ユニット２０は、前記放電電極１の電極先端を除き、高電圧が印加される部分が絶縁部材で被覆されてなり、前記絶縁部材は前記円錐状を含む前記境界部分を被覆することを特徴とする。
【００２０】
これによって、高電圧が印加される部分が外部から遮断され、意図しない部分からの放電の発生が防止される。
【００２１】
さらにまた、本発明の請求項４の除電装置は、請求項１から３のいずれか一に加えて、前記除電装置本体２１は、前記保持部８に導電体を設けており、前記導電体に前記除電装置用脱着ユニット２０から外部へ流れる漏れ電流を検出可能な電流検出部１０を備えてなることを特徴とする。
【００２２】
これによって漏れ電流の流れる経路を導電体である保持部８に集中させることができる。例えば樹脂製の部材であれば、漏れ電流がどのような経路で流れるかを特定し難いが、導電性の部材を配置することで漏れ電流の経路を固定化し、装置の絶縁破壊などを制御することができる。さらに電流の経路を固定化することで、この部分を流れる電流をモニタすれば漏れ電流の検出の信頼性を高めることができる。導電体には金属部材や導電性プラスチックなどが利用できる。
【００２３】
さらにまた、本発明の請求項５の除電装置は、請求項４に加えて、前記電流検出部１０が保持部８に所定値以上の漏れ電流が流入したことを検出した場合に、放電を停止するよう構成してなることを特徴とする。
【００２４】
この構成によって、金属製など導電性の保持部８に閾値以上の電流が流入した場合は、異常として放電を停止し、安全性を高めることができる。
【００２５】
さらにまた、本発明の請求項６の除電装置は、請求項１から５のいずれか一に加えて、前記除電装置本体２１に、除電装置用脱着ユニット２０の装着状態を検出する装着検出部１１を備えており、前記除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１に装着した際に前記除電装置の装着検出部１１がＯＮに切り替えられ、前記除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１から分離した際にＯＦＦに切り替えられるよう構成されてなることを特徴とする。
【００２６】
この構成によって、除電装置用脱着ユニット２０の装着状態を検出することができ、除電装置用脱着ユニット２０の意図せぬ抜け落ちを防止できる。
【００２７】
さらにまた、本発明の請求項７の除電装置は、請求項１から６のいずれか一に加えて、前記除電装置本体２１に、除電装置用脱着ユニット２０を装着した状態でスライドをロックするためのスライド部材１２と、スライド部材１２がロック位置にあることを検出するロック検出部１３を備えることを特徴とする。
【００２８】
このスライド部材１２によって除電装置用脱着ユニット２０が抜けないように防止すると共に、ロック検出部１３でもってロック状態を確認でき、意図しない除電装置用脱着ユニット２０の脱離を防止する。さらにロック検出部１３がロック位置にないと除電装置が動作しないように構成すれば、意図せず除電装置用脱着ユニット２０が抜けたときに除電装置が動作しないので、除電装置用脱着ユニット２０の装着不良による事故を回避できる。
【００２９】
【００３０】
また本発明によれば、放電動作を制御する制御信号を除電装置用脱着ユニット２０と除電装置本体２１との間でやりとりすることが可能となる。また、除電装置用脱着ユニット２０は高圧電源部２を内蔵しているため、コネクタには放電電極１を放電させる高電圧を通電する必要はない。よってコネクタ部分は高電圧用の高価な部品を使用することなく、安価に構成することが可能となり、また高電圧による接点不良などの問題も生じ難い。また除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１に装着した際、ユニットコネクタ１５と本体コネクタ１４が係合されるよう構成してもよい。
【００３１】
さらにまた、本発明の請求項８の除電装置は、請求項７に加えて、前記除電装置用脱着ユニット２０のユニットコネクタ１５は接点プレートであり、除電装置本体２１の本体コネクタ１４はスプリングコネクタとし、これらの接触部分がスプリング接点となることを特徴とする。
【００３２】
この構成によって、コネクタを例えばバネ構造で押圧する接点として、接点での接触を確実にでき、シンプルかつ安価に構成することができる。
【００３３】
さらにまた、本発明の請求項９の除電装置は、請求項８に加えて、前記除電装置用脱着ユニット２０と除電装置本体２１との脱着は、スライド式の挿抜であり、前記除電装置用脱着ユニット２０の除電装置本体２１への挿入方向と、本体コネクタ１４のスプリングコネクタを圧縮する方向とが一致されてなることを特徴とする。
【００３４】
これによって、除電装置用脱着ユニット２０を挿入することによってコネクタ同士の接点が接触するので、除電装置用脱着ユニット２０の装着と電気接続を同時に行うことができる。
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
除電装置用脱着ユニット２０は、放電電極１の保持部８および放電電極１同士の間の領域を含むことで、放電電極１近傍の沿面放電が発生する領域を交換可能なユニット側に含める。沿面放電は、例えば放電電極１を設けた内壁９や支持体４の表面で発生する可能性がある。電極および電極間の短絡経路をユニット側に含めることで、沿面放電が発生してもユニットごと交換して容易に復旧することができる。
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための除電装置および除電装置用脱着ユニットを例示するものであって、本発明は除電装置および除電装置用脱着ユニットを以下のものに特定しない。
【００４９】
さらに、本明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００５０】
以下、本発明の実施の形態として除電装置をファンを備えるイオン化装置に適用する例を説明する。ただ、本発明はオゾンを発生させるオゾナイザにも利用可能である。また、高圧電源として交流電源、直流電源のいずれを利用するタイプにも適用可能である。
【００５１】
図３および図４に本発明の一実施の形態に係る除電装置用脱着ユニットの斜視図を、図５に除電装置用脱着ユニットを除電装置本体２１に装着する状態を示す斜視図を、図６に除電装置用脱着ユニットを除電装置本体２１に装着した除電装置をそれぞれ示す。これらの図に示すように、放電電極１や高圧電源部２を含む除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１から脱着可能としており、これによって摩耗した放電電極１などを容易に交換することができる。
【００５２】
［除電装置用脱着ユニット２０］
図３は、除電装置用脱着ユニット２０を斜め上方から見た斜視図、図４は斜め下方から見た斜視図である。これらの図に示す除電装置用脱着ユニット２０は、矩形型で略平板状の支持体４の中央に略円形の通気口３を開口している。支持体４はプラスチックや樹脂などで形成される。通気口３を構成する中空円筒の内面である内壁９には、通気口３の開口中心に向かって突出するように設けられた４つの放電電極１を備える。放電電極１は内壁９に直接固定する他、放電電極１を脱着可能に保持する電極保持部を内壁９に固定することで、電極のみを交換可能とすることもできる。
【００５３】
除電装置用脱着ユニット２０の大きさは、除電装置本体２１とほぼ同じか若干小さい面積として、除電装置本体２１の保持部８に挿入できる大きさおよび形状に形成される。除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１に装着すると、除電装置用脱着ユニット２０の通気口３と、除電装置本体２１のケース開口部５とがほぼ一致するように、通気口３の大きさおよび位置は設計されている。
【００５４】
除電装置用脱着ユニット２０の後端は、図３および図４に示すように下方に突出して高圧電源部２を収納する高圧電源収納部１６を設けている。ユニットの装着方向に対して後端側に高圧電源収納部１６を設けることで、ほぼ一定の厚さの薄い部分から除電装置本体２１に挿入して、後端の厚くなった部分は最後に除電装置本体２１のケース６に収納されるように構成できるので、挿入や脱着のしやすい形状にでき、また除電装置本体２１に必要なユニットの挿入スペースを小さくでき、ケース６内部を効率的に利用できる。
【００５５】
高圧電源部２は、電源電圧を所定の電圧に昇圧する高圧トランス２Ａが利用できる。図７の断面図に示すように、高圧電源収納部１６に収納される高圧電源部２は、高圧電線１７によって放電電極１と接続されている。この図に示す高圧電源部２はプラス側、マイナス側の端子が分離された２枚の回路基板で構成されている。この除電装置用脱着ユニット２０は高圧電源部２を内蔵しているため、高圧電源部２用の回路もユニット内に内蔵でき、これによって高電圧を外部すなわち除電装置本体２１と通電する必要がなく、高電圧用のコネクタを設ける必要もない。
【００５６】
［絶縁部材４７］
放電電極１は針状の先鋭な金属で構成された電極針であり、図８に示すように、先端部分を除いて絶縁部材４７で被覆されている。これによって、電極の先端部分以外からの放電を防止し、安定した放電を得ることができる。
【００５７】
除電装置は、針状の放電電極１以外の部分からの放電を抑制することで、放電を安定化させて安定した除電能力を得ることができる。例えば図１において接地電極４６と放電電極１が平行に配置されている場合、図９に示すように放電電極１の先端以外の部分でも放電することがある。コロナ放電は、電界が不均一な部分で発生する。コロナ放電は放電電極１の先端で最も発生しやすいが、電極の加工痕といった表面が滑らかではない部分でも発生することがある。放電は放電電極１の先端部分において、放電電極１同士の間で行うべきであり、先端以外の側面などにおける放電は本来の放電を阻害し望ましくない。
【００５８】
この問題を解決するためには、放電電極１の形状を円筒状と円錐状を組み合わせたシャープな形状とせず、図１０のように境界部分を滑らかにした曲面を備える形状に成形する方法が挙げられる。例えば、放電電極１の加工後、電解研磨などで表面を滑らかにする。ただ、この方法では図９の放電電極１よりも加工に手間とコストがかかる。図９の放電電極１は旋盤で円錐状に加工でき形成が容易である一方、図１０の放電電極１ではさらに工数を要するからである。
【００５９】
そこで、本実施の形態では、図１１に示すように放電電極１の先端部を残し、絶縁部材４７で放電電極１を被覆している。この方法では、放電電極１を特別な形状に加工する必要がなく、従来の放電電極を用いることができ、安価に実現できる。特に、既存の除電装置に対しても容易に絶縁部材４７を付加して適用できるという利点もある。
【００６０】
絶縁部材４７には樹脂やセラミック等が利用できる。絶縁部材４７は、例えば図１１に示すように、中空の略円筒状に形成した絶縁チューブとして放電電極１の円柱状部分の側面を被覆する。絶縁チューブの外形は円錐状や角柱状、プリズム状に形成してもよい。好ましくは、図１２に示すように放電電極１の円柱部分に加えて、円柱部分から円錐部分への境目部分も絶縁部材４７で被覆する。絶縁部材４７は、樹脂やセラミック製の円筒を放電電極１の上から被せる、半円筒状に形成して両側面から狭着する、あるいは樹脂で放電電極１と一体成型する等の方法で放電電極１を被覆する。放電電極１の先端以外を樹脂やセラミックスなどの絶縁部材４７で覆うことで、針先以外からの放電を防げ、安定した放電を得られる。放電は電界の不均一な部分で発生するため、放電電極１で絶縁部材４７に覆われていない部分は、針先の先端の尖り以外は平滑な表面とすることが好ましい。上述のように絶縁部材４７で被覆することにより放電が安定するので、除電速度の向上やイオンバランスの改善が得られる。
【００６１】
図７の断面図に示すように、放電電極１はプラス用、マイナス用に分けられ、それぞれが高圧電源部２のプラス側、マイナス側と高圧電線１７で接続されている。高圧電線１７は配線後、充填材１８でモールドされる。放電電極１には高圧電線１７を介して高圧電源部２の出力電圧が供給されて、コロナ放電を行い、電極の先端からプラスとマイナスのイオンを発生する。
【００６２】
なお、本発明の除電装置においてはプラス、マイナスのイオンを発生させる構成はこれに限らず、例えば正負の高圧電源部に細線等の長尺状物や突起部を有する部材等の電極手段を取り付けてイオン発生部とすることもできる。
【００６３】
［コネクタ］
図４に示すように、高圧電源収納部１６の一方の側面には、除電装置本体２１のスライド部材１２でスライドをロックするための切り欠き１９が形成されている。さらに、反対側の側面には、除電装置本体２１の本体コネクタ１４と接続するためのユニットコネクタ１５を設けている。図４に示すユニットコネクタ１５は、除電装置用脱着ユニット２０の挿入方向に向かって対向するように除電装置用脱着ユニット２０の下面に突出する接点プレートである。接点プレートは複数の接点を露出させた接点を備える平板であり、除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１に装着した際、除電装置本体２１の本体コネクタ１４と接触して電気的に接続可能な位置および形状に構成される。図５においては、除電装置用脱着ユニット２０の高圧電源収納部１６を設けた側の端部に接点プレートを設けている。
【００６４】
このコネクタは、放電用の高電圧を印加するものでなく、放電の制御用の通電端子であるから、低電圧用の接点が利用でき、簡単な構成で安価に実現できる。しかも、除電装置用脱着ユニット２０と除電装置本体２１との接続が低電圧であるため、接点部分の信頼性も向上する。
【００６５】
一方、除電装置本体２１側には図５に示すようにスプリングコネクタを使用する。スプリングコネクタはスプリングの作用によって先端が付勢されて突出するので、接点プレートに押圧して接触し、確実に電気的接続が実現される。特に、図５に示す除電装置用脱着ユニット２０は保持部８に案内されてスライド式に除電装置本体２１に挿入して装着される構成としている。このとき、スプリングコネクタを除電装置用脱着ユニット２０の挿入方向に向かって突出する姿勢に設ける。これによって、除電装置用脱着ユニット２０の挿入方向と、本体コネクタ１４のスプリングコネクタを圧縮する方向とが一致するので、除電装置用脱着ユニット２０を挿入するとスプリングコネクタが正面から圧縮されて接点プレートに押圧し、確実な電気接続が得られる。また、除電装置用脱着ユニット２０の挿入動作によって、除電装置用脱着ユニット２０の装着と除電装置本体２１との電気接続を同時に行うことができる。
【００６６】
また、交換可能な除電装置用脱着ユニット２０に備えるユニットコネクタ１５には安価な接点プレートを使用し、一方除電装置本体２１に備える本体コネクタ１４にはスプリングコネクタを使用することで、交換部品側のコネクタに安価な接点を採用することとなり、コスト削減に一層貢献できる。
【００６７】
なおスプリングコネクタは、図５に示すように中空の円筒状支持部から突出する円柱状の金属接点とする他、先端を湾曲させた板バネなど、他の弾性部材で構成することもできる。また、接点プレートも平板状に限られず、例えば接触部分を若干突出させてもよい。
【００６８】
さらにまた、コネクタ同士が係合するような構成としてもよい。例えば図１３（ａ）に示すように、本体コネクタ１４を突出する雄型端子４８とし、図１３（ｂ）に示すようにユニットコネクタ１５を、雄型端子４８の両面あるいは周囲から狭着する雌型端子４９の組み合わせとすることも可能である。また、両者を入れ替えて、本体コネクタ１４に雌型端子を、ユニットコネクタ１５に雄型端子を利用することも可能であることは言うまでもない。
【００６９】
［除電装置本体２１］
除電装置用脱着ユニット２０は、図５に示すようにスライド式に除電装置本体２１に脱着される。除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１に装着した除電装置を図６に示す。除電装置本体２１は、ケース６で構成され、ケース６内部にファン７と、ファン７を回転させるためのモータ２９と除電装置用脱着ユニット２０を保持する保持部８とを備えている。
【００７０】
ケース６はプラスチック製で、上ケース６Ａと下ケース６Ｂに２分割されている。上ケース６Ａおよび下ケース６Ｂはそれぞれ中央に略円形のケース開口部５を開口している。それぞれのケース開口部５には、メッシュパターンの格子が設けられており、異物が開口部から挿入されて回転するファン７で破損する事態を防止する。メッシュパターンは上ケース６Ａと下ケース６Ｂで異なるが、同じパターンとしてもよい。メッシュパターンは、矩形状の格子とする他、同心円状や放射状、渦巻き状のパターンなど様々なパターンを適宜採用する。
【００７１】
ケース６内部にはモータ２９で回転するファン７が固定されている。ファン７は放電によってイオン化された空気を除電対象物に向かって搬送する。ファンの回転軸４５はケース開口部５の中心と略一致するように配置される。モータ２９は電動モータで、外部から電力を得て回転する。
【００７２】
［保持部８］
図５は説明のため、除電装置本体２１の上ケース６Ａを外して保持部８が確認できる状態を示している。図５に示す保持部８は、断面コ字状に形成されたレール状のガイドである。保持部８は除電装置用脱着ユニット２０の挿入方向に沿って、ユニットの側面で保持するよう、コ字状の開口面を対向するようにケース６内部の左右に対称に設けられる。コ字状に開口したガイドに除電装置用脱着ユニット２０の端部を挿入し、ユニットを摺動自在に保持する。保持部８は、金属や導電性プラスチックなどの導電性を有する導電体で構成される。あるいは、保持部８自体は絶縁部材で構成し、そのコ字状の内面に折曲した金属板などの導電体を設ける構成としてもよい。本明細書において、保持部に導電体を設けるとは、保持部自体を導電体で構成することと、別体の導電体を付加することを含む意味で使用する。また、保持部は板バネのような弾性変形する部材を備えており、コ字状の開口面に挿入された除電装置用脱着ユニットを弾性変形部材で弾性的に押圧して保持する。
【００７３】
導電性を備える保持部は高圧電源部を構成する高圧トランス２Ａの２次側の接地側端子に接続されている。高圧トランス２Ａは、後述する図１７に図示される。これによって、放電電極１から外部への漏れ電流を誘導して捕捉することができる。すなわち、放電の漏れ電流が放電電極１から外部に伝わる際、放電電極１に近接して配置された導電体である保持部８に電流が向かう傾向があるため、保持部８で漏れ電流が捕捉される。
【００７４】
さらに、図１４に示すように、保持部と高圧トランス２Ａの２次側の接地側端子の間に、漏れ電流を検出するための電流検出部１０を設けることもできる。電流検知部１０は、検流計や抵抗などが利用できる。抵抗を利用する場合は抵抗の両端の電圧を測定して電流値を算出する。保持部８に流れる電流を電流検出部１０で検出することで、除電に寄与しない漏れ電流を確実に検出する。また、電流検出部１０が所定値以上の漏れ電流を検出すると、異常と判断して電源供給を停止し、異常な放電がそれ以上発生しないようにしてもよい。
【００７５】
一般に除電装置は絶縁体であるプラスチックや樹脂製ケースなどで構成されているため、意図しない放電がどのような経路で伝わるかを特定し難い。しかしながら、意図的に導電体を配置することによって、漏れ電流の経路をある程度固定化し、装置を保護することができる。さらに電流が集中しやすい部分を電流検出部１０でモニタすることによって漏れ電流検出の信頼性を高め、ユニット式として交換可能とすることによって、保守やメンテナンスを容易にすることができる。このように、本発明の実施の形態に係る除電装置および除電装置用脱着ユニット２０は、異常放電等によるトラブルの未然防止およびトラブル発生時の修理を容易にして、取り扱いの優れた除電装置および除電装置用脱着ユニット２０が実現される。
【００７６】
また、電流検出部１０が所定値以上の電流を検出した場合に、異常と判断して警告を発する、あるいは放電を中止するように構成してもよい。例えば大電流が保持部８に流入したと検出された場合は、異常放電が発生していると考えられるので、このような場合に自動的に放電を中止させることで安全性を確保できる。
【００７７】
以上の構成によって、意図しない放電や漏れ電流を検出して安全性を高めると共に、結露などにより汚染が生じた場合は部品の交換を容易に行えるようにして、除電装置を使う上での利便性を向上させている。図１４に示すように、沿面放電は電極間あるいは電極と装置外部との間で発生する。電極間の沿面放電については、除電装置用脱着ユニット２０に放電電極１のみならず、放電電極１の保持部８やこれを配置する内壁９といった放電電極１近傍や電極間の沿面放電が発生する領域を含めることで、沿面放電が発生した部分を丸ごと交換可能としている。ユニットの交換はユニットを脱着するだけで済むため、極めて簡単かつ速やかに行えるので、万一沿面放電が発生しても修理や復旧は容易である。
【００７８】
一方、電極から外部に向かう放電については、ユニットを保持する保持部８を導電体とすることで、導電体によって漏れ電流を保持し、他の部分への放電を防止できる。さらにこの電流を検出して放電を停止する構成とすれば、安全性も確保できる。さらにまた、導電体の保持部８を交換可能としてもよい。
【００７９】
またこの構成は、放電電極１のメンテナンスにも極めて有効である。放電を繰り返すことにより、放電電極１の先端には絶縁物質が析出するため、定期的に先端を清掃する必要がある。また長期間の使用によって放電電極１の先端が摩耗すると、電極自体を交換しなければならない。従来は電極は機器の内部に装着されていたため、清掃や脱着が困難であった。本発明によれば、放電電極１を設けた除電装置用脱着ユニット２０ごと除電装置本体２１から分離して容易に電極を清掃、交換することができる。
【００８０】
［スライド部材１２］
図５に示すように、除電装置本体２１は一方の側面にスライド部材１２を設けている。図１５は、除電装置本体２１に除電装置用脱着ユニット２０を装着した状態を下方から見た斜視図である。スライド部材１２は、除電装置本体２１に除電装置用脱着ユニット２０を装着した状態で抜け落ちないようにロックする。スライド部材１２は、図において上下にスライド可能な状態で除電装置本体２１に保持されている。またスライド部材１２の上端には、除電装置本体２１の内側に突出してロック片１２ａが一体成型されている。
【００８１】
上述のように除電装置用脱着ユニット２０には切り欠き１９が設けられており、切り欠き１９の大きさおよび位置は、除電装置本体２１に除電装置用脱着ユニット２０を装着した状態でロック片１２ａが丁度挿入されるように設計される。この構成によって、除電装置用脱着ユニット２０を挿入する際には一旦スライド部材１２を下方にスライドさせ、除電装置用脱着ユニット２０を挿入後、スライド部材１２を押し上げてロック片１２ａを除電装置用脱着ユニット２０の切り欠き１９に挿入し、ロック状態として除電装置用脱着ユニット２０が固定される。除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１から抜く際は、スライド部材１２を下方にスライドさせてロック状態を解除する。このように、除電装置用脱着ユニット２０の挿入方向とほぼ直交する方向にロック片１２ａを挿入することでロック状態が強固なものとなり、意図しない抜けが確実に防止される。加えて、図１５に示すようにスライド部材１２の位置がロック位置にあることが外部から確認できるので、目視によってもロック状態を確認できる。
【００８２】
スライド部材１２は上方の「ロック位置」で係止されるよう、弾性変形する係止片を設けてもよい。また下方にスライドさせてロック状態を解除する位置を「ロック解除位置」として、同じく弾性変形する係止片を設けてもよい。
【００８３】
また、スライド部材１２がロック位置にあることを電気的に検出するロック検出部１３を設けてもよい。ロック検出部１３は、スライド部材１２のロック状態に連動してＯＮ／ＯＦＦを切り替えるよう構成される。例えば図１６に示すように、ロック検出部１３を傾斜したバネを押圧してＯＮとなるプッシュ式スイッチとする。一方のスライド部材１２は、除電装置本体２１の内部側に、水平に突出した検出片１２ｂを一体成型している。スライド部材１２の上下によって検出片１２ｂの先端がロック検出部１３の板バネ表面を摺動して、ロック位置である上方にスライドされたときロック検出部１３がＯＮになり、ロックを解除するよう下方にスライドされたとき検出片１２ｂは板バネの押圧を解除してロック検出部１３がＯＦＦとなる。またロック状態を表示するパイロットランプを除電装置本体２１に設けてもよい。パイロットランプロック検出部１３がＯＮのとき点灯し、ＯＦＦのとき消灯する構成や、ＯＮのとき緑色、ＯＦＦのとき赤色に点灯する構成とすることができる。あるいは、ＯＦＦに切り替えられたときにユーザに警告を促す警告音など何らかのメッセージを発する構成としてもよい。
【００８４】
これによってスライド部材１２のロック位置が機械的のみならず電気的にも確実に検出され、ロック位置による目視とロックスイッチによる電気的な確認によって除電装置用脱着ユニット２０の意図しない抜け落ちを二重に確認できる。さらにロック検出部１３がロック位置にないと除電装置が動作しないように構成すれば、意図せず除電装置用脱着ユニット２０が抜けたときに除電装置が動作しないので、除電装置用脱着ユニット２０の装着不良による事故を回避できる。
【００８５】
例えばロック検出部１３を除電装置の電源スイッチや高圧原電のスイッチと連動させてもよい。ユーザが誤って除電装置の電源スイッチをＯＮにしたままで除電装置用脱着ユニット２０の着脱を行なおうとした場合でも、ユーザがスライド部材１２のロック状態を解除するとロック検出部１３がＯＦＦに切り替わって高圧電源部２がＯＦＦされる。これによって、除電装置用脱着ユニット２０の脱着を安全に行うことが可能となる。
【００８６】
図４に示す除電装置用脱着ユニット２０は、一方の側面でスライド部材１２をロックすると共に、他方の側面で除電装置本体２１と電気的に接続するコネクタを備えており、これらの部材を離間して設けることで高圧電源収納部１６の限られたスペースを効率的に利用し、一カ所に部材が集中して装置が複雑化、大型化する事態や、可動部分が隣接することによる接触不良といった機械的なトラブルを回避している。ただ、スライド部材１２やコネクタといった部材の配置は、上記の例に限られず、例えばコネクタを高圧電源収納部１６の中央部や、除電装置用脱着ユニット２０の先端に配置したり、またスライド部材１２を両側面に複数設けるといった様々な形態が適宜利用できる。
【００８７】
［装着検出部１１］
さらに除電装置本体２１は、図５に示すように、除電装置用脱着ユニット２０の装着状態を検出する装着検出部１１を備えることもできる。装着検出部１１は除電装置用脱着ユニット２０の装着時にＯＮ、分離時にＯＦＦとなるよう自動的に切り替えられる。装着検出部１１は、除電装置用脱着ユニット２０を装着した時点でスイッチが機械的にＯＮとなるスイッチが利用できる。例えば装着検出部１１を押しボタン式のスイッチとし、除電装置用脱着ユニット２０が除電装置本体２１に挿入されると除電装置用脱着ユニット２０の先端でスイッチが押されてＯＮに切り替えられ、装着状態であることが検出される。また分離するとスイッチが解放されてＯＦＦとなり、装着が解かれたことが検出される。この構成によって、除電装置用脱着ユニット２０の装着状態を検出することができ、除電装置用脱着ユニット２０の意図せぬ抜け落ちを防止できる。
【００８８】
また、ＯＮ／ＯＦＦを検出する手段はこの構成に限られず、例えば、イオンが発生していることを検出し、これによって除電装置がＯＮ状態であることを判断する構成としてもよい。
【００８９】
以上の除電装置用脱着ユニット２０は、以下のようにして除電装置本体２１に装着され使用される。
（１）除電装置本体２１のスライド部材１２を下方の「ロック解除位置」に位置させる。
【００９０】
（２）除電装置用脱着ユニット２０の端部を、除電装置本体２１の保持部８の開口面に挿入し、除電装置用脱着ユニット２０を保持部８に沿ってスライドさせながら除電装置本体２１のケース６奥まで押し込む。除電装置用脱着ユニット２０がケース６の奥まで正しく挿入されると、ケース６の奥に設けられた装着検出部１１にユニットの先端が当接してＯＮに切り替える。また除電装置本体２１に設けられた本体コネクタ１４のスプリングコネクタ先端が除電装置用脱着ユニット２０のユニットコネクタ１５に押圧されて電気的に接続される。
【００９１】
（３）ケース６の側面に設けられたスライド部材１２を上方にスライドさせて、「ロック位置」とする。このとき、スライド部材１２のロック片１２ａが押し上げられて除電装置用脱着ユニット２０の切り欠き１９に挿入され、除電装置用脱着ユニット２０がロック状態に固定される。さらに、ロック検出部１３がＯＮとなり、ロック状態が電気的に確認できる。ロック検出部１３がＯＮであるとき、除電装置は使用可能となる。放電電極１に高電圧を印加してコロナ放電を発生させ、電極近傍の空気を電離してプラス、マイナスのイオンを発生させるとともに、電離したイオンがファン７の回転によって搬送され、対象物の除電が行われる。
【００９２】
（４）除電装置用脱着ユニット２０を除電装置本体２１から分離する際は、上記と逆にスライド部材１２を「ロック位置」から「ロック解除位置」にスライドさせる。これによってロック検出部１３がＯＦＦとなり、高電圧が供給されなくなり、安全に取り外しができる。またロック片１２ａが切り欠き１９から抜かれるので、ロック状態が解除されてユニットをケース６から抜き取ることが可能となる。これによって、安全にユニットの脱着が実現される。
【００９３】
［イオンバランスの制御］
図１７に、除電装置の回路図の一例を示す。帯電体に対する除電は、帯電している極性とは逆極性のイオンを吹き付けることにより行われる。このときのイオンの流れはアースを基準電位として形成されているので、除電装置で形成されているプラス、またはマイナスのイオンのいずれかの極性のイオンの発生量が他方の極性のイオンの発生量よりも多いときには、イオンバランスが悪くなり対象物を逆に帯電させることとなる。
【００９４】
図１７に示すように、高圧電源部２を構成する高圧トランス２Ａから流れ出た電流は、放電電極１で放電されてイオンとなり、大きく分けて３つの経路を通過して高圧トランス２Ａに戻る。すなわち、（１）逆極性の放電電極１に吸収される。（２）除電装置内部の構造部品、電子基板を通過する。（３）除電装置から外部に放出され、有効な除電に寄与する。（３）の電流はアース線を通って除電装置に戻る電流である。そこで図１７の除電装置は、高圧トランス２Ａの２次側とアースの間を電流検出抵抗Ｒで接続し、ここを流れる電流を検出することでイオンのバランスを計測している。イオンの流れはアースを基準電位として形成されているので、発生されるプラスまたはマイナスのイオンのいずれかの発生量が他方よりも多いときには、その差の値は電流検出抵抗Ｒで検出される電流の大きさに比例する。このため、電流検出抵抗Ｒに流れる電流の大きさと方向を測定することにより、除電装置からはプラス、またはマイナスのいずれの極性のイオンがどれだけの量多く発生しているかが判定できる。よって電流検出抵抗Ｒを流れる電流に基づいて回路をフィードバック制御することにより、イオンバランスを維持することができる。上記の例においては、プラスイオンの発生量を固定し、電流検出抵抗Ｒで検出される電流に基づいてマイナスイオンの発生量を調整することで、イオンバランスを維持するよう制御している。もちろん、プラスイオンの発生量でもって、あるいはプラス、マイナス双方のイオンでもってイオンバランスを調整することも可能であることはいうまでもない。
【００９５】
［電界遮断部２４］
除電装置の放電電極１には高電圧が印加されるため、周囲に電界を生じる。除電対象物が近距離にある場合はこの電界によって電荷を誘導してしまう。電界の遮蔽には金属の網などが有効であるが、遮蔽面積が大きくなると除電能力が低下してしまう。そこで本発明者らは最小の遮蔽面積で電荷の誘導が小さくする方法を鋭意研究した結果、放電電極１の先端部分のみを電界遮断部２４で遮蔽することにより、除電能力の低下を最低限に抑えつつ、電荷の誘導を十分に抑制できることを見出した。
【００９６】
図１８に、本発明の一実施の形態に係る除電装置の平面図を示す。この図に示す除電装置は、中央部に略円形のケース開口部５を設けたケース６と、ケース６内部で回転自在に支承されたファン７と、ファン７前面においてケース開口部５をガードするガード部２５と、開口部において突出するように略十字に配置された４つの放電電極１とを備える。
【００９７】
［ガード部２５］
ガード部２５は網状にケース開口部５を覆って、ユーザが誤って指などを挿入したり、ファン７に吸い込まれた異物がファン７に接触しないように保護する。ガード部２５は金属製で導電性を有し、線状あるいは平板状のガード条２５ａを複数一体成型して、格子状のパターンを形成している。またガード条２５ａは、ケース開口部５と略同心円の環状に形成された環状ガード２４Ａを含んでおり、同じく一体成型している。環状ガード２４Ａは、その円周上に放電電極１の先端部分が位置するように設計されている。これによって、環状ガード２４Ａは導電性の電界遮断部２４を構成し、放電電極１から電界が外部に漏れて対象物に電荷を誘導しないよう効果的に防止する。特に放電電極１の先端部分で強い電界が生じるので、この部分に重なるように電界遮断部２４である環状ガード２４Ａを配置する。放電電極１は円筒状の通気口３の内壁で、それぞれが中心に向かって突出するように設けられているので、各放電電極１の先端部分の軌跡も同心円の円周となる。よって電界遮断部２４を所定の半径の環状に形成すれば、放電電極１の数や固定場所に拘わらず容易に放電電極１の先端部分と重なるように位置決めできる。
【００９８】
ガード部２５は高圧トランス２Ａの２次側の接地側端子に接続されている。電界遮断部２４を接地することで、放電電極１と対象物の間を効果的に遮断できるが、一方で電界遮断部２４やガード部２５で吸収されるイオンは除電に寄与しないため、イオンバランスの測定には考慮すべきでない。そこで電流検出抵抗Ｒを介さずに高圧トランス２Ａの２次側接地端子に接続することで、正しくイオンバランスが計測できるようにしている。
【００９９】
なお、電界遮断部２４の形状は環状に限られず、例えば正方形状に形成して四隅が放電電極１の先端部分と重なるように構成してもよい。また格子状のガードの内、水平あるいは垂直に複数設けられた線条ガードを放電電極１の先端部分と一致させるようにしてもよい。
【０１００】
さらに、図１８の実施の形態では環状ガード２４Ａをガード部２５で一体成型しているが、電界遮断部２４は別部材で設けてもよい。例えば金属製の環状ガードを別部材として、ガード部に溶接、あるいは電気的接続を得られるように固定したり、あるいは高圧トランス２Ａの２次側の接地側端子に接続してもよい。電界遮断部を別部材とすることで、既存の除電装置にも電界遮断部を容易に付加できるようになり、放電電極１の先端部分に重なるように電界遮断部を配置することによって既存の除電設備においても電界遮断効果を得られる。
【０１０１】
さらにまた、除電装置用脱着ユニット２０を保持する保持部８も、高圧トランス２Ａの２次側の接地側端子に接続する。これによって、この部分で吸収されて除電に貢献しないイオンは電流検出抵抗Ｒを流れず、イオンバランスの計測を正確に行える。
【０１０２】
［ファン部２６］
ファン７を備えるファン部２６の構成を図１９（ａ）に示す。ファン部２６は、ファン部ケース２７と、ファン部ケース２７に回転自在に支承されたファン７と、ファン７の送風をファン部ケース２７の外部に送出するためにファン部ケース２７に開口されたファン開口部２８と、ファン７を回転させるためのモータ２９と、モータ２９に電力を供給するためのモータ電源線３０とを備える。モータ２９は後述する図２７に示すように、電磁石とコイルの作用によってファン７のロータを回転軸４５を中心に回転させる。回転軸４５のシャフトは、ベアリング３７を介してファン部ケース２７のハウジングに支承されている。
【０１０３】
放電電極１で発生されるイオンは、すべてが外部に放出されず、一部は除電装置内部で構成部品や電子基板などに吸収される。本発明者らが研究した結果、除電装置の小型化すると、小型化によって放電電極１とファン７を駆動するモータ２９の電源線との距離が縮まるため、放電したイオンの内、モータ２９の電源線に流れ込む割合が増加することが判明した。この除電装置の制御方法では、除電に寄与しないイオンが電源線からアースに流れるとイオンバランスが悪化する特性を持っている。このため、モータ２９の電源線を介してアースに流れる電流を最小にする必要がある。そこで、本実施の形態では、放電電極１の取り付け位置をモータ電源線３０の位置が重ならないようにしてこれらの間に距離を設け、無効なイオンのモータ電源線３０への流入を低減している。具体的には、放電電極１を設けるケース開口部５において、開口部を構成する円の最上部を０°とするとき、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°以外の位置に配置する。
【０１０４】
図１９（ａ）〜（ｃ）にモータ電源線３０および放電電極１の一般的な配置例を示す。軸流ファンを駆動するモータ電源線３０は、一般的には図１９（ａ）に示すように、配置スペースの関係上ファン部２６の四隅のいずれかに配置されることが多い。したがって、例えば４つの放電電極１を十字状に配置する場合、図１９（ｂ）に示すように除電装置の四隅に相当する角度である４５°、１３５°、２２５°、３１５°に放電電極１を配置すると、いずれかの放電電極１がモータ電源線３０と重なることになり、この部分でイオンの吸収が顕著になる。そこで、これら付近の位置を避けて放電電極１を配置することで、モータ電源線３０との重なりを回避してイオンの吸収量を低減できる。
【０１０５】
一方で四隅からできる離れた十字の位置、すなわち水平と鉛直に相当する０°、９０°、１８０°、２７０°付近に放電電極１を配置すると、今度は図１９（ｃ）に示すように放電電極１を保持するスペースが必要となり、除電装置のサイズが縦横に大きくなるという問題がある。スペースの関係からは、放電電極１を図１９（ｂ）に示すように四隅付近に配置することが好ましいが、上述の通り四隅ではモータ電源線３０が配置されているため、この部分で吸収されるイオンの量が多くなり、除電能力が低下する。そこで、十字でも四隅でもない位置に放電電極１を配置することで、除電能力の維持と装置の小型化を両立させることができる。
【０１０６】
以上から、放電電極１の取り付け位置は、ケース開口部５の円の最上部を０°とするとき、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°近辺を１０°ほど避けて、５°〜４０°、５０°〜８５°、９５°〜１３０°、１４０°〜１７５°、１８５°〜２２０°、２３０°〜２６５°、２７５°〜３１０°、３２０°〜３５５°のいずれかの位置とする。例えば４つの電極を配置するのであれば、１０°〜３５°、５５°〜８０°、１００°〜１２５°、１４５°〜１７０°、１９０°〜２１５°、２３５°〜２６０°、２８０°〜３０５°、３２５°〜３５０°にそれぞれ配置する。図１８の例では、３１°、１２１°、２１１°、３０１°付近に配置している。
【０１０７】
また、ファン７を駆動するモータ２９の電源はアースから絶縁されている。これによって、モータ２９の電源線に吸収されたイオンがアースに流れ込みイオンバランスが悪化するのを防止できる。
【０１０８】
さらにこの実施の形態では、図２０に示すようにモータ電源線３０を絶縁材３１で被覆することで、モータ電源線３０からのイオンの吸収を電気的に遮断している。絶縁材３１には、電気絶縁性のシールなどが利用でき、シールを貼付することで簡単にモータ電源線３０を絶縁できる。
【０１０９】
［ファン部２６の固定方法］
ファン型除電装置の厚みは、ファン部２６、放電電極１および放電電極１を保持する構造、除電装置のケース６の厚みによって決定する。よって除電装置を薄型化するには、これらの部分を改良する必要がある。ファン部２６は図２２および図２３に示すように、ファン部２６側面の段差部３４を狭着板３６でケース６に狭着して固定されている。
【０１１０】
従来、ファン部２６は図２１（ａ）に示すように、ファン部ケース２７の四隅に開口されたネジ穴３２にボルト３３を挿通してネジ止めにより固定されていた。この方法では、図２１（ｂ）に示すようにボルト３３の頭（ネジ頭）の厚さがデッドスペースとなり、除電装置の薄型化の妨げとなる。
【０１１１】
そこで、本実施の形態では図２２に示すようにファン部ケース２７の両側面に段差部３４を設けて、ネジ頭で除電装置が厚くならないようにしている。図２２は本実施の形態に係る除電装置でのファン部２６の固定方法を示す断面図を、図２３は除電装置の下ケース６Ｂを外した状態でファン部２６の固定状態を下から見た底面図をそれぞれ示す。図２２（ａ）では、ファン部２６の左右側面側に開口する凹部３５を設け、図において凹部３５が構成されるファン部ケース２７の厚さを薄くして段差部３４としている。凹部３５はファン部２６の側面全体で溝状に延長された形状で、ファン部ケース２７と一体成型により設けられる。ただ、凹部３５はネジ止めする箇所のみに凹部３５を設ける構成としてもよい。例えば左右２カ所ずつ、計４カ所に凹部３５を設け、各部でネジ止めして固定する。なお、これらの段差部３４は両側面のみならず前後面に設けてもよく、また部分的に凹部３５を設ける場合は３つ以下、または５つ以上設けることもできる。例えば一端をフックなどで係止して、他端のみをネジ止めする構成とすれば段差部３４は一カ所でもよい。
【０１１２】
凹部３５に狭着板３６を挿入し、狭着板３６をネジでネジ止めする。狭着板３６はネジ貫通穴を設けた円形あるいは矩形状のプレートで、ワッシャなどが利用できる。図２３の例では、ファン部ケース２７の左右側面で２カ所ずつ、計４カ所で凹部３５に狭着板３６を挿入し、ファン部ケース２７自体にネジを挿入するのでなく狭着板３６を介してネジで除電装置のケース６に固定する。ネジでケース６を貫通しないため、ネジ頭がケース６表面で突出せず、除電装置の薄型化に貢献できる。
【０１１３】
また段差部３４の構成は図２２（ａ）に示す構造に限られず、例えば図２２（ｂ）、図２２（ｃ）の構成なども利用できる。図２２（ｂ）の構成では、ファン部ケース２７の上面からネジ頭よりも深い凹部３５を形成して、この部分にネジ穴を開口することによってネジ頭の突出を防いでいる。また図２２（ｃ）の構成では、ファン部ケース２７の側面を断面Ｌ字状に成形し、Ｌ字状の段差を同じくネジ頭よりも大きくすることでネジ頭の突出を防止している。図２２（ｂ）、（ｃ）の構成では、狭着板を使用しなくてもよい。あるいは、凹部を設けることなくネジ頭の突出しないフラットなネジ、例えばグラブネジなどを使用してもよい。また、段差部３４は左右あるいは前後で同じ構造とすることが好ましいが、図２２に示すような構造を適宜組み合わせてもよい。
【０１１４】
ファン型除電装置の厚さを決定する放電電極１および放電電極１を保持する構造については、上述の通り除電装置用脱着ユニット２０として放電電極１および放電電極保持構造を一体化している。除電装置の放電電極１は放電によって先端に異物が析出したり摩耗するため、定期的な清掃や交換が必要である。このため従来の除電装置は、個々の放電電極１をコネクタなどの保持構造で保持して脱着可能としていた。また交換など保守作業の度毎に除電装置のケース６を開く必要があるため、簡単に分解できるよう蝶番や樹脂の爪どうしの勘合構造などが用いられていた。しかしながら、これらの構造は複雑で、このような脱着構造の採用によって除電装置が大型化してしまうという問題があった。そこで本実施の形態では、放電電極１を備える部材をユニット化し、交換のための構造を除電装置用脱着ユニット２０の脱着機構に集約することで小型化を実現した。
【０１１５】
また、除電装置のケース６については、薄型化する一方で、図２４に示すようにケース開口部５の吸気側をガードするガード部２５の中央を隆起させている。図２４は、ケース６の断面図および斜視図を示している。ファン７の吸気能力は、ファン７と吸気口の位置が近いと低下することが知られている。ケース６を薄型化すると、ケース開口部５からファン７が外気を吸気する際、吸気口とファン７の距離が近くなり吸気能力が著しく低下する。そこで、図２４に示すようにケース開口部５を覆うガード部２５の中央部を隆起させて吸気口とファン７との距離を離すことで、装置自体の厚さを維持したまま吸気能力を向上させている。
【０１１６】
また、中央部を隆起させることで、上方からの応力に対する強度が向上され、ガード部２５の剛性が強化されるという効果も得られる。これによって、ユーザが誤ってガード部２５を指などで押圧しても、ガード部２５が変形し難くなり、変形によってファン７の回転部分に接触して干渉するといった事故を防止でき、ファン７自体やファン７の回転が保護される。さらに、網状のガード部２５の隙間から指などが挿入されても、ファン７との距離があるため、指を傷つける事故を防止でき安全性の向上にも繋がる。このように、ケース６背面の吸気口の中央を盛り上げる構造とすることで、ファン７の吸気能力を高めてイオンを広範囲に搬送することができると共に、耐衝撃性も向上される。
【０１１７】
さらにまた、排気側においてケース開口部５の口径をファン開口部２８よりも小さく構成してもよい。図２５に、本発明の他の実施の形態に係る除電装置のケース開口部５とファン開口部２８の関係を示す。排気側の口径を小さくすることによって、図２５に示すように、ファン７からの風速分布が拡大され、イオンをより広範囲に搬送して除電範囲を拡大することができる。
【０１１８】
［ベアリング３７］
さらに上記実施の形態は、発塵量を抑制できる構成としている。ファン式の除電装置の発塵源として、放電による放電電極１の摩耗と、ファン７の可動部であるベアリング３７からの発塵が主に原因と考えられる。本発明者らが評価試験を行った結果、ベアリング３７からの発塵が圧倒的に多いことが判明した。ベアリング３７からの発塵については、潤滑材として使用されるグリスが粉塵となり発塵すると考えられる。
【０１１９】
図２６にベアリング３７の内部構造の概略断面図を示す。図２６（ａ）はベアリング３７の横断面図を、図２６（ｂ）は図２６（ａ）のＢ−Ｂ線における縦断面図を、図２６（ｃ）は図２６（ａ）のＣ−Ｃ線における縦断面図を、それぞれ示している。これらの図に示すように、ベアリング３７は、複数のボール３８と、ボール３８を位置決めして保持するリテーナ（保持器）３９を備え、ボール３８を介在させる内輪と外輪が各ボール３８と点で接触しながら相対的に回転可能に保持されている。リテーナ３９は、図２６（ｂ）に示すように片面からボール３８を保持しており、図において上面は開口されている。ベアリングによっては、開口面にシールを貼付したり、あるいは両面をリテーナで保持するタイプも存在する。リテーナ３９に保持されるボール３８の表面には、グリスなどの潤滑剤が塗布されている。ベアリング３７が回転すると、ベアリング内のグリスが飛散することによって発塵が生じる。ベアリング３７の発塵量を調べた結果、リテーナ３９側、すなわち図２６（ｂ）において下面からはほとんど発塵しないことが判明した。これは、リテーナ３９によって外部とグリスを塗布したボール３８とが分離されているためと考えられる。
【０１２０】
そこで本実施の形態では、リテーナ３９を片面に備えるベアリング３７を２つ組み合わせ、配置を工夫することで発塵量を低減できることを見出した。図２７〜図２９に、ファン７の回転軸４５にベアリング３７を配置した状態を示す。図２７は、ベアリング３７Ａ、３７Ｂを並べて配置し、いずれのベアリング３７もファン部２６内部側にリテーナ３９が位置する向きとし、ファン部２６表面側に位置するベアリング３７Ｂのリテーナ３９を設けない面には、ベアリング閉塞部４２を貼付してベアリング３７の開口面が外部に表出しないように閉塞している。ベアリング閉塞部４２にはシールなど、ビニル製や紙製などで貼付面に接着材を塗布したものが利用できる。このような構成において発塵量を調べるために、図３０のような構成において、密閉された容器４３に、試料としてファン部２６を載置し、ファン７を定格電圧にて動作させた状態で粒径０．３μｍ〜５μｍの発塵量をパーティクルカウンタ４４で測定する試験を行った。測定の手順は以下の通りである。
【０１２１】
（１）ファン部２６を容器４３に入れた状態で、容器４３内にクリーンエアを０．５ｌ／ｍｉｎで導入し、容器４３内のパーティクルを除去する。ファン７の電源をＯＦＦにした状態で計測を行ない、容器４３内のバックグラウンドの発塵量が３個以下であることを確認する。
（２）容器４３を密閉し、密閉した容器４３とパーティクルカウンタ４４を図３０のように接続する。
（３）ファン７を定格電圧にて運転開始し、同時にパーティクルカウンタ４４にて計測を開始する。
（４）パーティクルカウンタ４４は密閉容器４３内から０．５ｌ／ｍｉｎの気体を吸引し、吸引気体中のパーティクル数を計測する。吸引した気体はパーティクルカウンタ４４内部のフィルタにて濾過され、パーティクルを含まないクリーンエアの状態で容器に還流される。
（５）１分間に計測したパーティクル数を積算し、１分間あたりの発塵量と定義する。
（６）この測定を繰り返し３０回行い、その平均値を求める。
【０１２２】
以上のようにしてベアリング３７の配置の組み合わせを変えて発塵量を測定した結果、以下の表１〜２のようになった。表１は、図２７において、ベアリング３７Ｂを図２７に示すように表面側にシール、ベアリング３７対向面側にリテーナ３９が位置するように配置した状態で、ベアリング３７Ａの向きを変えて発塵量の測定を行った。表１において、○はベアリング３７Ａが図２７に示すように内部側にリテーナ３９、ベアリング３７対向面側に開放面が位置するように配置した例を示し、×は図２７と逆に内部側に開放面、ベアリング３７対向面側にリテーナ３９が位置するように配置した例を示している。表１のデータを判りやすくするために、○・×に配置されたベアリング３７Ａのそれぞれの発塵量の分布を示したものが表２である。表１および表２から発塵量の平均を計算すると、○の配置で１６．９６個／分、×の配置で３９．７０個／分となり、○の配置を採用することで約４２％に発塵量を低減できた。以上のように、ベアリング３７Ａは図２７に示すような配置、すなわちリテーナ３９を設けない開放面をベアリング３７対向面とし、リテーナ３９を設けた面をベアリング３７外側（ファン部２６の内部側）とする配置とすることで、発塵量を抑制できる。
【０１２３】
【表１】
【表２】
一方、表３は図２７において、ベアリング３７Ａの向きは図のように配置し、ベアリング３７Ｂの向きを変えて発塵量を測定した結果を示す。表３において、ベアリング３７Ｂを、ベアリング３７Ａとの対向面にリテーナ３９を、ファン部２６の表面側に開放部をシールで閉塞した面を、それぞれ向くように配置した例を×、図２７と逆に、ベアリング３７対向面に開放面を、ファン部２６表面側にリテーナ３９とシールを設けた面をそれぞれ配置した例を○と表示している。表３を判りやすくするために、上記と同様に×、○それぞれのベアリング３７Ｂの発塵量の分布を表４に示している。この結果から平均を求めると、×の配置では１６．９５個／分、○の配置では３１．５個／分となり、約５４％に発塵量を低減できた。このことから、図２７に示す配置、すなわちベアリング３７対向面にリテーナ３９が、ファン部２６表面側にシールが位置するように配置する構成が、最も発塵量が少ないことが明らかとなった。なお、これらの実験は本実施の形態の構成における比較試験であって、従来技術との対比試験ではない。例えばベアリング３７の開放面をファン部２６表面側としたり、シールを貼付しない構成においては、さらに発塵量は多くなると予想される。
【０１２６】
【表３】
【表４】
以上から、リテーナ３９がファン部２６内部側となるようにベアリング３７を並べて配置すると共に、ファン部２６表面側をシールで閉塞する構成によって効果的に発塵量を抑制できることが判明した。
【０１２９】
ただ、本発明はこの構成に限定されるものでなく、例えば図２８に示すようにリテーナ３９が両端面に配置される構成としてもよい。リテーナ３９がファン部２６表面側に位置しており、ベアリングの対向面で閉塞された空間は外気と接していないため、この部分でグリスから発塵しても外部に放出されず、発塵量が抑制されると思われるからである。この場合はシールを貼付しなくともよい。
【０１３０】
また図２９に示すように、両面をリテーナ３９で閉塞してボール３８を挟み込む２ピース構造のベアリング３７Ｃも利用できる。好ましくは、図２７の構成において左側のベアリング３７Ａに変わって２ピース構造のベアリング３７Ｃを使用する。これによって、ベアリングの対向面で閉塞された空間においてもグリスからの発塵量を抑制して、全体の発塵量を確実に抑止できる。ただ、図２７の構成において右側のベアリング３７Ｂに変わって２ピース構造のベアリング３７Ｃを使用してもよく、この場合はシールを貼付しなくともよい。あるいは、両方のベアリングに２ピース構造のベアリング３７Ｃを使用する、あるいはまた一のベアリング３７Ｃでファン７を支承する構成としてもよい。
【０１３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の除電装置および除電装置用脱着ユニットは、安全かつ容易に放電電極の清掃や交換、あるいは沿面放電の発生した部分を交換することができる。それは、本発明の除電装置および除電装置用脱着ユニットが放電電極を含む部分をユニット式として、ユニットごと交換できるからである。本発明によれば除電装置の外部から除電装置用脱着ユニットを容易に交換できるので、メンテナンス作業が容易となる。また万一沿面放電が発生しても、沿面放電が生じた部分のみを交換可能とすることで、従来のように装置ごと交換、廃棄するといった無駄を回避できる。さらに本発明は、ユニットに高圧電源部を内蔵することによって、ユニットとの除電装置本体との電気接続部分が高電圧が印加されないので、コネクタ部分に低電圧用の接点が利用でき、簡単かつコンパクトな構成で安価に実現できる。さらに本発明は、放電電極のみを交換するのでなく、放電電極を支持する支持体ごと交換可能としているので、交換や保守作業が極めて容易となる。
【０１３２】
さらにまた、高電圧が使用される除電装置の安全性を高めるため、本発明では漏れ電流を検出する電流検出部を保持部に設け、大電流を検出した場合には放電を停止するよう構成することができる。またユニットの脱着を安全に行うと共に、意図しない抜け落ちを防止するために、除電装置用脱着ユニットの装着状態を検出する装着検出部や、ユニットを装着した状態でスライドをロックするためのスライド部材、スライド部材がロック位置にあることを検出するロック検出部などを備えることもできる。このように、本発明の除電装置および除電装置用脱着ユニットは、異常放電等によるトラブルの未然防止およびトラブル発生時の修理を容易にして、取り扱いの優れた除電装置および除電装置用脱着ユニットが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】直流型の除電装置における電極の配置を示す概略図である。
【図２】従来の除電装置の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る除電装置用脱着ユニットを斜め上方から見た斜視図である。
【図４】図３の除電装置用脱着ユニットを斜め下方から見た斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る除電装置用脱着ユニットを除電装置本体に装着する状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る除電装置用脱着ユニットを除電装置本体に装着した除電装置を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る除電装置用脱着ユニットを示す断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る除電装置の放電電極を絶縁部材で被覆する状態を示す斜視図である。
【図９】放電電極の先端以外の部分で放電が発生する様子を示す概略図である。
【図１０】放電電極の外形を曲面状に構成する例を示す概略図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る除電装置の放電電極を絶縁部材で被覆する状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係る除電装置の放電電極を絶縁部材で被覆する状態を示す断面図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態に係る除電装置のコネクタを示す斜視図である。
【図１４】本発明の一実施の形態に係る除電装置で沿面放電が発生した場合の経路を示す概略図である。
【図１５】図６の除電装置においてスライド部材を示す斜視図である。
【図１６】スライド部材がロック検出部を切り替える状態を示す概略図である。
【図１７】本発明の一実施の形態に係る除電装置の回路図である。
【図１８】本発明の一実施の形態に係る除電装置の平面図である。
【図１９】モータ電源線および放電電極の一般的な配置例を示す概略図である。
【図２０】モータ電源線を絶縁材で被覆する状態を示す平面図である。
【図２１】従来のファン部の固定方法を示す平面図および正面図である。
【図２２】本発明の一実施の形態に係る除電装置でファン部の固定方法を示す断面図である。
【図２３】本発明の一実施の形態に係る除電装置の下ケースを外した状態でのファン部の固定状態を示す底面図である。
【図２４】本発明の一実施の形態に係る除電装置のケースを示す断面図および斜視図である。
【図２５】本発明の他の実施の形態に係る除電装置のケース開口部とファン開口部を示す概略断面図である。
【図２６】ベアリングの内部構造の示す概略断面図である。
【図２７】本発明の一実施の形態に係るベアリングの配置状態を示す概略断面図である。
【図２８】本発明の他の実施の形態に係るベアリングの配置状態を示す概略断面図である。
【図２９】本発明の他の実施の形態に係るベアリングの配置状態を示す概略断面図である。
【図３０】ベアリングの発塵量を試験した装置の概要を示す概略図である。
【符号の説明】
１・・・放電電極
２・・・高圧電源部
２Ａ・・・高圧トランス
３・・・通気口
４・・・支持体
５・・・ケース開口部
６・・・ケース
６Ａ・・・上ケース
６Ｂ・・・下ケース
７・・・ファン
８・・・保持部
９・・・内壁
１０・・・電流検出部
１１・・・装着検出部
１２・・・スライド部材
１２ａ・・・ロック片
１２ｂ・・・検出片
１３・・・ロック検出部
１４・・・本体コネクタ
１５・・・ユニットコネクタ
１６・・・高圧電源収納部
１７・・・高圧電線
１８・・・充填材
１９・・・切り欠き
２０・・・除電装置用脱着ユニット
２１・・・除電装置本体
２２・・・プラッタ
２３・・・電極針
２４・・・電界遮断部
２４Ａ・・・環状ガード
２５・・・ガード部
２５ａ・・・ガード条
２６・・・ファン部
２７・・・ファン部ケース
２８・・・ファン開口部
２９・・・モータ
３０・・・モータ電源線
３１・・・絶縁材
３２・・・ネジ穴
３３・・・ボルト
３４・・・段差部
３５・・・凹部
３６・・・狭着板
３７、３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ・・・ベアリング
３８・・・ボール
３９・・・リテーナ
４０・・・内輪
４１・・・外輪
４２・・・ベアリング閉塞部
４３・・・容器
４４・・・パーティクルカウンタ
４５・・・ファンの回転軸
４６・・・接地電極
４７・・・絶縁部材
４８・・・雄型端子
４９・・・雌型端子
Ｒ・・・電流検出抵抗
Claims (9)
- 空気に高電圧を印加して電離させ、イオンを発生させるための少なくとも一の放電電極(1)と、前記放電電極(1)に電力を供給するための高圧電源部(2)と、電離したイオンを飛翔させるためのファン(7)とを備える除電装置であって、前記除電装置は、
通気口(3)を開口する支持体(4)と、
前記通気口(3)に突出するように前記支持体(4)に設けられた少なくとも一の放電電極(1)と、
前記放電電極(1)に電力を供給する高圧電源部(2)と、
前記放電電極(1)の放電を制御する制御信号を電気的に受領するための前記支持体(4)に設けられたユニットコネクタ(15)と、
を有する除電装置用脱着ユニット(20)と、
ケース開口部(5)を設けたケース(6)と、
前記ケース開口部(5)を覆うメッシュパターンの格子と、
前記ケース開口部(5)に設けられたファン(7)と、
前記除電装置用脱着ユニット(20)を装着する際に前記除電装置用脱着ユニット(20)を保持するために前記ケース(6)に設けられた保持部(8)と、
前記制御信号を前記除電装置用脱着ユニット(20)に送出するための本体コネクタ(14)と、
を有する除電装置本体(21)とを備え、
除電装置用脱着ユニット(20)を除電装置本体(21)に装着した際、
前記放電電極(1)が前記ケース(6)内部に収納され、前記支持体(4)の通気口(3)と前記ケース開口部(5)とが略一致して、ケース開口部(5)で前記放電電極(1)が開口中心に向かって突出するように位置し、さらに
前記ユニットコネクタ(15)と本体コネクタ(14)が前記ケース(6)内で接触して電気的に接合されるよう構成されてなることを特徴とする除電装置。 - 前記除電装置用脱着ユニット(20)は、内面に放電電極(1)を設ける略円筒状の内壁(9)を有する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(1)が、円筒状と円錐状を組み合わせた形状の境界部分を有し、
前記除電装置用脱着ユニット(20)は、前記放電電極(1)の電極先端を除き、高電圧が印加される部分が絶縁部材で被覆されてなり、前記絶縁部材は前記円錐状を含む前記境界部分を被覆することを特徴とする請求項１又は２に記載の除電装置。 - 前記除電装置本体(21)は、前記保持部(8)に導電体を設けており、前記導電体に前記除電装置用脱着ユニット(20)から外部へ流れる漏れ電流を検出可能な電流検出部(10)を備えてなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一に記載の除電装置。
- 前記電流検出部(10)が保持部(8)に所定値以上の漏れ電流が流入したことを検出した場合に、放電を停止するよう構成してなることを特徴とする請求項４に記載の除電装置。
- 前記除電装置本体(21)に、除電装置用脱着ユニット(20)の装着状態を検出する装着検出部(11)を備えており、前記除電装置用脱着ユニット(20)を除電装置本体(21)に装着した際に前記除電装置の装着検出部(11)がＯＮに切り替えられ、前記除電装置用脱着ユニット(20)を除電装置本体(21)から分離した際にＯＦＦに切り替えられるよう構成されてなることを特徴とする請求項１から５のいずれか一に記載の除電装置。
- 前記除電装置本体(21)に、除電装置用脱着ユニット(20)を装着した状態でスライドをロックするためのスライド部材(12)と、スライド部材(12)がロック位置にあることを検出するロック検出部(13)を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一に記載の除電装置。
- 前記除電装置用脱着ユニット(20)のユニットコネクタ(15)は接点プレートであり、除電装置本体(21)の本体コネクタ(14)はスプリングコネクタとし、これらの接触部分がスプリング接点となることを特徴とする請求項７に記載の除電装置。
- 前記除電装置用脱着ユニット(20)と除電装置本体(21)との脱着は、スライド式の挿抜であり、前記除電装置用脱着ユニット(20)の除電装置本体(21)への挿入方向と、本体コネクタ(14)のスプリングコネクタを圧縮する方向とが一致されてなることを特徴とする請求項８に記載の除電装置。
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