JP4334365B2

JP4334365B2 - 電極組立体とイオン発生装置

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Publication number: JP4334365B2
Application number: JP2004018937A
Authority: JP
Inventors: 康明田口
Original assignee: VESSEL INDUSTRIAL CO., LTD.
Current assignee: VESSEL INDUSTRIAL CO., LTD.
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2024-01-27
Also published as: JP2005216539A

Description

本発明は、帯電物を除電するために使用される電極組立体とイオン発生装置に関するものである。

従来、中心部に交流高周波高電圧電源に接続された芯材を配した絶縁材料製の支持部材の周囲に先端を針状とした放電電極を放射状に配置し、その外側周囲に環状のイオン蓄積部材を前記放電電極の先端と離隔対向させて配置し、前記放電電極に交流高周波高電圧を供給して、前記放電電極の先端から交流コロナ放電を発生させ、該交流コロナ放電で発生したイオンをファンで送り出して帯電物を除電する装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２２８９７号公報（第４頁００２７〜００２９、第５図）

前記特許文献１の放電電極及び電極組立体は、製造及び組立が困難でコスト高となっていた。また、支持部材に芯材まで届く径方向の孔を複数個放射状配置で形成し、各孔に放電電極の根元を挿入して前記芯材に直接固着し、前記芯材及び支持部材をファンの風下側で装置本体内に永久的に強固に固着しているため、構造が複雑で放電電極の掃除や取替え交換が容易でないという欠点があった。
即ち、この種装置の放電電極の先端には静電気により塵埃が吸着され易い。このように塵埃が放電電極の先端に吸着されて堆積すると、コロナ放電が発生し難くなり、帯電物へ送り出されるイオン量が急速に減少する。

上記塵埃を掃除して放電電極から除去するか、新しいものと取り替え交換すれば、コロナ放電が元のように活発となり、除電能力が回復する。しかし、特許文献１のものは、放電電極が装置本体内に永久的に強固に固着されているため取替え交換ができず、また、掃除をする場合にも、装置本体の前面を開放してこの開放部から装置本体内に清掃具を挿入して行わなければならないため容易ではなかった。
さらに、放電電極の前面側の掃除は良好に行われるが、放電電極の裏面側の掃除は不完全となる欠点があった。この放電電極の裏面側に残存した塵埃は、やがて大きく成長してファンの送風により放電電極の先端から剥離して飛散し、帯電物に付着して帯電物に重大な悪影響を与える欠点があった。

また、前記特許文献１の装置は、放電電極を交流高周波高電圧電源に接続される芯材に直接固着させているため、作業者等が偶然又は誤って放電電極に触れると高圧電流が人体に直接流れて強い電撃や不快感を与える欠点もあった。
本発明は従来のイオン発生装置の上記欠点に鑑みて開発されたものである。

本発明の電極組立体は、薄板状の電極支持板と、支持部分と該支持部分から突出した少なくとも１つの尖鋭端が形成され全体が薄板で構成されている放電電極と、前記電極支持板の側面と前記放電電極の支持部分との重合部間に挟まれた絶縁物層とで構成され、前記放電電極が尖鋭端を前記電極支持板の周囲部から外側へ突出させて前記電極支持板に周方向に離隔して複数配置されている。
さらに、本発明のイオン発生装置は、装置本体内にファンが設けられ、該ファンの風下側に前記電極組立体が止め具を介して着脱可能に取付けられており、前記止め具は、前記電極支持板を交流高周波高電圧の給電部材に電気的に接続する材料で構成されている。

本発明に用いる放電電極は、支持部分と該支持部分から突出した少なくとも１つの尖鋭端が形成され全体が薄板で構成されているため、プレス、切削等によって簡単かつ高精度に製造することができ、コストダウンが図れる。
また、本発明の電極組立体は、薄板状の電極支持板と、前記放電電極と、前記電極支持板の側面と前記放電電極の支持部分との重合部間に挟まれた絶縁物層とで構成され、前記放電電極が尖鋭端を前記電極支持板の周囲部から外側へ突出させて前記電極支持板に周方向に離隔して複数配置されているため、製造が簡単であり、しかも、組立も簡単かつ高精度に行うことができ、コストダウンが図れる。また、本発明の電極組立体によれば、電極支持板から放電電極に絶縁物層を介して交流高周波高電圧を供給して前記放電電極の尖鋭端からコロナ放電により正負イオンを発生させることができるため、作業者が放電電極に偶然又は誤って接触しても絶縁物層によって電流の流れが制限される。従って、放電電極に人が触れても高圧電流が人体に直接流れて強い電撃や不快感を与えることがない。

また、電極支持板は薄板状とされ、前記放電電極は尖鋭端を有する薄板状とされ、前記電極支持板の周囲部に、前記放電電極が前記尖鋭端を前記電極支持板の外周部から径方向外方へ突出させて前記電極支持板に周方向に所定の間隔で複数配置されるため、電極支持板に対する放電電極の対向面積が増大され、静電容量が増大し、静電誘導面積も大きくなる。また、複数の放電電極が電極支持板に対して所定間隔で離隔して配置してあるため、個々の放電電極に人が触れた場合の電撃をさらに軽微とできる。
さらに、本発明のイオン発生装置は、装置本体内にファンが設けられ、該ファンの風下側に前記電極組立体が止め具を介して着脱可能に取付けられており、前記止め具は、前記電極支持板を交流高周波高電圧の給電部材に電気的に接続する材料で構成されているため、放電電極の取扱いやメンテナンスに便利であり、放電電極の掃除時、装置本体から放電電極を取り外して表裏に付着した塵埃を確実容易に除去することができる。また、放電電極の交換も容易に行われる。また、前記電極組立体は、前記装置本体内に設置されたファンの風下側に取付けられているため、放電電極の尖鋭端から発生させた正負イオンを帯電物に向けて効率良く送り出すことができる。

以下、本発明の放電電極と電極組立体とイオン発生装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
先ず、本発明のイオン発生装置は、図１〜図８に示すように、装置本体１内の固定部材２に取付け可能とされた電極支持板３から放電電極４に絶縁物層５を介して交流高周波高電圧を供給して前記放電電極４の尖鋭端４ｂからコロナ放電により正負イオンを発生させるようになしたものである。
前記電極支持板３は、図１に示すように、金属板等の導電性材料で薄板状とされ、本実施形態では、円盤状とされている。電極支持板３の厚さは、できるだけ薄くするのが好ましいが、或る程度の強度も必要である。例えば、本実施形態では、厚さ０．１ｍｍのステンレス板を用いた。

また、前記放電電極４は、図２に示すように、支持部分４ａと、この支持部分４ａから突出する少なくとも１つの尖鋭端４ｂを有し、全体を薄板状に形成している。本実施形態では、楔形の対称形状としている。この放電電極４の材質は、導電性の金属板が使用できるが、イオンの衝突によって破損しにくいタングステンのような硬度の高い金属や、シリコンのようにイオンの衝突により発生する破片が半導体の材料と同質のものでもよく、本実施形態ではステンレス板を使用した。放電電極４の厚さは、できるだけ薄くするのが好ましく、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲がよい。放電電極４の厚さは、０．５ｍｍ以上の厚さになると、尖鋭端４ｂの鋭さが低下し除電性能がやや低下する傾向にある。また、放電電極４の厚さが０．０５ｍｍ以下になると、放電電極４の強度が低下し、該放電電極４の掃除時等において尖鋭端４ｂが折れ曲がり易くなる。

前記円盤状の電極支持板３の周囲に、図２に示すように、前記放電電極４の支持部分４ａを前記尖鋭端４ｂを前記電極支持板３の外周部から径方向外方へ突出（例えば、３ｍｍ以上が好ましい。）させて前記電極支持板３の周方向に所定の間隔で分離して複数枚配置している。放電電極４の設置数は、交流高周波高電圧電源の容量に応じて決定する。交流高周波高電圧電源の容量が小さい場合では、放電電極４の枚数を多くすると、かえって除電能力が低下するので、例えば、２枚や３枚とする場合もある。本実施形態の場合、交流高周波高電圧電源の容量が大きいので、２４枚の放電電極４を電極支持板３の周囲に等間隔に配置している。なお、大容量の交流高周波高電圧電源を用いて多くの放電電極４を配置すると除電能力が増大する傾向にあるが、絶縁物層５の外周円の大きさに対して、放電電極４の密度があまりにも増大すると放電電極４の尖鋭端４ｂ周辺の電界強度の勾配が小さくなり、除電能力は逆に低下するので、適当な枚数とすればよい。

前記電極支持板３と放電電極４は、前記絶縁物層５を介して一体化される。絶縁物層５は、図３に示すように、基材シート５ａの両面に接着層５ｂ，５ｃが形成されている。基材シート５ａは、ポリイミドシートやポリエポキシシートのような耐熱シートが好ましい。シリコンシートは接着が困難であるから製造時の工程が複雑になる。本実施形態では、低コストで入手の容易なポリエチレンテレフタレートシートを用いた。基材シート５ａの両面の接着層５ｂ，５ｃは、絶縁性の接着剤を用いる。接着剤は、エポキシ系接着剤のような反応性の接着剤でもよいが、放電電極４を並べる作業性が悪い。また、接着剤として、アクリル酸エステル系粘着剤のような粘着剤を用いてもよいが、放電電極４を接着する時の作業性は悪い。本実施形態では、接着作業を容易にするために、基材シート５ａの両面にホットメルト接着層５ｂ，５ｃを形成した絶縁性接着シートを用いた。絶縁性接着シートの厚さは、０．２ｍｍ以上の厚さが好ましい。０．２ｍｍ以下の場合は、絶縁耐圧が十分ではない。本実施形態では、厚さ０．４５ｍｍの絶縁性接着シートを用いた。

電極支持板３は、前記したように、導電性材料であれば何でも良いが、本実施形態では、厚さ０．１ｍｍのステンレス板を用いた。０．１ｍｍのステンレス板は剛性があるので、接着作業が容易であり、組立後の電極組立体が適度の剛性を持つようになる。
本実施形態では、絶縁物層５として前記したように、両面ホットメルト接着層５ｂ，５ｃの絶縁性接着シートを用いたので、電極支持板３の上に絶縁性接着シートを重ね、その上に放電電極４を２４枚、図２のように円を描くように並べてホットプレスすることにより接着し、一体化した。このように、一体化されたものの両側を絶縁物シート６，７で被覆して一体の電極組立体８を構成している。

本実施形態では、電極支持板３の耐食性を高めるため該電極支持板３のもう一方の面に絶縁物シート６を貼り付けた。同様にして、放電電極４が並んで露出している面にも絶縁物シート７を貼り付けた。これらの絶縁物シート６，７としては、絶縁性基材シートの片面にホットメルト接着剤層を形成したものを用いるとホットプレスで接着できるので接着の作業性がよい。
前記電極組立体８は、前記装置本体１内の固定部材２に対して止め具９によって着脱自在に取付けられる。電極組立体８の中心部に貫通孔１０が形成してあり、この貫通孔１０に止め具９を貫通させて、装置本体１内の固定部材２に着脱可能に取付けている。固定部材２は、難燃性の絶縁性樹脂をインジェクション成形等により成形し、中心部分に導電性の給電部材１１を設けている。この給電部材１１は、本実施形態では、鉄製としており、その中心部に雌ねじ孔１２が形成されており、その外側に交流高周波高電圧電源へ接続するための接続ピン１３が一体に突出形成されている。この接続ピン１３は、直径２ｍｍとされ、固定部材２の中央の電極取付用ボス部２ａから外側に突出している。止め具９は、導電性の雄ねじで構成され、前記電極支持板３の中心部に形成された雌ねじ孔１４と給電部材１１の雌ねじ孔１２に螺合される。これによって、前記止め具９は、電極組立体８を装置本体１内の固定部材２に着脱可能に取付ける部材と、前記電極支持板３を交流高周波高電圧の給電部材１１に電気的に接続する部材を兼ねており、導電性材料で構成されている。

前記電極組立体８は、図５に示すように、前記装置本体１内に設置されたファン１５の風下側に取付けられている。
装置本体１は、図４〜図８に示すように、全体が絶縁性樹脂により縦長の直方体箱状に成形され、箱内の後部寄りにファン１５が設置され、その前に固定部材２を介して電極組立体８が同心状に取付けられている。固定部材２は、図４に示すように、中央の電極取付用ボス部２ａから外側の四角形枠状の取付け枠２ｂの内面四隅に向けて対角線状に延びる４本のリブ２ｃが設けられ、各リブ２ｃの間は通風空間として広く開放されている。固定部材２は、取付け枠２ｂの四隅部において、装置本体１内にビス１６で固着されている。

固定部材２のリブ２ｃを利用して環状の接地電極１７が前記放電電極４の尖鋭端４ｂの配列円の周囲に該配列円と同心状で所定の間隙を形成して固定配置されている。
前記電極組立体８が取付けられている部分の装置本体１の前面には図８に示すような前面用ファンガード１８がワンタッチで開閉可能に取付けられ、この前面用ファンガード１８を開くと安全スイッチ１９（図４参照）により自動的に高圧電源が切れる構成とされている。この前面用ファンガード１８は、電極組立体８の放電電極４の尖鋭端４ｂから放出される正負イオンがファン１５によって前方の帯電物に向けて送り出されるようにするために格子状等の通風構造とされている。

また、前記ファン１５が取付けられている装置本体１の後面には図７に示すような後面用ファンガード２０がフィルタ２１を介して取付けられている。後面用ファンガード２０は、ファン１５の動作により装置本体１外の空気をフィルタ２１で濾過して吸込めるように格子状等の通風構造とされている。
装置本体１の前面下部には、ファン１５の風量調節ツマミ２２と電源スイッチ２３が設置されている。また、装置本体１の後面下部には、アース端子２４と電源コネクタ２５が設置されている。装置本体１内には、電源コネクタ２５から導入される商用交流電源からの交流を受け入れて放電電極４の尖鋭端４ｂから正負イオンを発生させるために必要な交流高周波高電圧を発生させる交流高周波高電圧発生装置２６が組み込まれている。

装置本体１は、両側面を取付スタンド２７に固定ノブ２８を介して上下方向へ揺動角度調節可能に枢着支持させている。
本発明の実施形態は以上の構成からなり、次に全体の動作を説明する。
先ず、装置本体１を目的の帯電物の付近に取付スタンド２７を介して設置する。そして、電源コネクタ２５を電源に接続し、アース端子２４をアース接続する。次に、電源スイッチ２３をＯＮに投入すると、ファン１５が回転し、交流高周波高電圧発生装置２６から接続ピン１３、給電部材１１、止め具９、電極支持板３に交流高周波高電圧が伝わる。電極支持板３と放電電極４とは一定の厚さの誘電体である絶縁物層５を介して一定の面積で静電誘導的に繋がっているので、放電電極４には交流高周波高電圧が誘起され、尖鋭端４ｂの周囲の電位勾配が大となるので、尖鋭端４ｂにおいて交流コロナ放電が起こる。尖鋭端４ｂは、ファン１５の風の流れの中の最も風速が大である位置に配置しているので、尖鋭端４ｂで発生したイオンは、ファン１５の送り出す風によって装置本体１の前方に運ばれ、帯電物の静電気を除去する。なお、風量調節ツマミ２２を適当に回動させてファン１５の風量を調節したり、また、固定ノブ２８により上下方向の角度も適当に調節する。

上記イオン発生装置を除電時間測定器（チャージプレートモニタ）のチャージ板から３０ｃｍ離隔設置して除電時間測定器で除電時間を測定すると、短時間で確実に除電されることが確認された。
上記イオン発生装置を長時間駆動すると、放電電極４の尖鋭端４ｂに塵埃が付着したので、止め具９を回して電極組立体８を装置本体１から外し、放電電極４の金属が露出している部分をブラシで擦って掃除をした。電極組立体８は薄く軽いプレート状なので電極組立体８を裏返して、放電電極４の裏側の金属露出部分も同様にしてブラシで擦って簡単に掃除をすることができた。掃除の終わった電極組立体８を再び止め具９で装置本体１の固定部材２に固定した。そして、再び装置を駆動して除電時間測定器で除電時間を測定すると、短時間で除電されることが確認できた。

本発明の実施形態は、以上の構成及び動作からなるものであるが、本発明は、この実施形態のみに制約されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で自由に変更して実施しても良い。例えば、電極組立体８は、放電電極４の両側に絶縁物層５を介して電極支持板３が配置されていてもよい。この場合では、電極組立体８の強度アップが図れる。

本発明の放電電極を組み込んだ電極組立体の主要部の縦断側面図である。図１のＡ−Ａ線からの横断平面図である。絶縁物層の拡大縦断面図である。本発明の放電電極及び電極組立体を組み込んだイオン発生装置の前面側ファンガードを外した状態の正面図である。図４の右側面図である。図４の背面図である。図４の平面図である。前面側ファンガードの正面図である。

１装置本体
２固定部材
３電極支持板
４放電電極
５絶縁物層
６，７絶縁物シート
８電極組立体
９止め具
１０貫通孔
１１給電部材
１２雌ねじ孔
１３接続ピン
１４雌ねじ孔
１５ファン
１６ビス
１７接地電極
１８前面用ファンガード
１９安全スイッチ
２０後面用ファンガード
２１フィルタ
２２風量調節ツマミ
２３電源スイッチ
２４アース端子
２５電源コネクタ
２６交流高周波高電圧発生装置
２７取付スタンド
２８固定ノブ

Claims

薄板状の電極支持板と、支持部分と該支持部分から突出した少なくとも１つの尖鋭端が形成され全体が薄板で構成されている放電電極と、前記電極支持板の側面と前記放電電極の支持部分との重合部間に挟まれた絶縁物層とで構成され、前記放電電極が尖鋭端を前記電極支持板の周囲部から外側へ突出させて前記電極支持板に周方向に離隔して複数配置されていることを特徴とする電極組立体。
装置本体内にファンが設けられ、該ファンの風下側に請求項１に記載の電極組立体が止め具を介して着脱可能に取付けられており、前記止め具は、前記電極支持板を交流高周波高電圧の給電部材に電気的に接続する材料で構成されていることを特徴とするイオン発生装置。