JP4410220B2 - イオン発生器の性能測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、除電器や帯電器等の、放電によりイオンを発生させるイオン発生器の性能を測定するイオン発生器の性能測定装置に関する。

従来、除電器の性能を測定・評価する技術として次の特許文献１〜５に記載されたものがある。
＜特許文献１（特開平１１−２７１３７２号公報）＞
プローブを先端に有するとともに、電荷量測定部を内蔵したプローブユニットと、その外部に接続された計算・表示部とからなり、プローブは、帯電物に接触して電荷を電荷量測定部に入力し、電荷量測定部は、スイッチと、このスイッチに接続された抵抗と、この抵抗に一方の入力端が接続されたオペアンプと、このオペアンプの一方の入力端と他方の入力端との間に接続されたコンデンサとを有し、計算・表示部は、オペアンプの他方の入力端に対する電圧として出力されたオペアンプの出力を基に電荷量を計算し、これを表示する。

＜特許文献２（特開２００２−２８６７７６号公報）＞
コロナ放電を利用した除電器の接地電極に取付けられ、導電性の帯電板および除電器と帯電板が所定の位置関係を保つよう帯電板を支持する支持装置とを有するセンサユニットと、電圧発生ユニットとから構成されている。導電性を有する帯電板は、正または負のどちらか一方あるいは両方の電圧を印加できるよう構成されており、支持装置は、除電器の接地電極に取付けられ、接地電極にスライド可能に保持されるよう構成されている。

＜特許文献３（特開平５−２６４６２８号公報）＞
高圧が印加される除電電極とアース極の間にコロナ放電を起こさせて静電気を除去する除電器の外側にプローブを取付ける。このプローブに、除電電極の外側に位置する金属製の検知板と、この検知板の外側に位置するシールド板を設ける。プローブに電気的に接続した判別装置により、検知板の誘導電位を基準電圧と比較して除電器の動作の良否を判別する。

＜特許文献４（特開２００５−７７３４８号公報）＞
高電圧を出力する高電圧電源と、金属プレートと高電圧電源との通電／遮断を切り替えるスイッチと、金属プレートの電位を測定する電位計と、電位計の測定結果に基づいて、正・負イオンのバランスずれ値及び／又は金属プレートの電位減衰波形のスイングを考慮して除電時間等を求める演算処理をする演算部と、演算部の演算結果を外部出力する出力部とによって構成されている。記録部は、正・負イオンのバランスずれ値や除電時間等の演算部の演算結果を記録する。

＜特許文献５（特開２００１−１２４８１２号公報）＞
除電器により帯電される上金属プレートと下金属プレートとを絶縁体を介して対向させた第１のコンデンサと、これら上金属プレートと下金属プレートとの間にスイッチを介して接続された第２のコンデンサと、上・下金属プレートに高電圧を印加する高圧電源と、上金属プレートの表面電位を測定するために、この上金属プレートの表面上に離隔設置された表面電位センサと、その測定値をアナログデータとして表示・記録するオシロスコープなどの表示記録器とからなる。

しかし、これらはいずれも簡便な構造とは言えない。また、周囲の電界や湿度、塵などの周囲環境による外乱を受けやすく、測定精度の変動が大きいとか、感度の調整ができないなどの問題がある。
特開平１１−２７１３７２号公報 特開２００２−２８６７７６号公報 特開平５−２６４６２８号公報 特開２００５−７７３４８号公報 特開２００１−１２４８１２号公報

本発明の課題は、イオン発生器の性能をそれとは非接触で簡便に測定できるとともに、周囲の電界や湿度、塵などの周囲環境による外乱を受けることが少なく、精度良く測定でき、さらには、感度の調整も簡単に行えるイオン発生器の性能測定装置を提供することにある。

請求項１に係る本発明による性能測定装置は、表面電位センサ３を本体ケース１に内蔵した測定器Ａと、これとケーブルＣで接続される表示器Ｂとからなる。測定器の本体ケース１の外側に外部帯電電極１１が配設されているとともに、その内部には、高電圧を印加される内部帯電電極１０が、表面電位センサ３と対向させて設置され、この内部帯電電極１０と外部帯電電極１１とは、電荷を誘導するように測定器の本体ケースの内外を貫通する導通部材９により電気的に導通されている。表示器Ｂは、表面電位センサ３からの出力をケーブルを介して入力して少なくとも測定電位を表示する。

請求項２に係る発明は、上記の構造に加え、内部帯電電極１０が、表面電位センサ３との対向間隔を調整可能に本体ケース１内に装着されている。請求項３に係る発明は、これを具体的にしたもので、導通部材が金属製のネジ９で、内部帯電電極１０と外部帯電電極１１とを連結しているとともに、これら内部帯電電極１０と外部帯電電極１１とをこのネジ９にて測定器Ａの本体ケース１に対して移動可能とすることにより、内部帯電電極１０と表面電位センサ３との対向間隔を調整できるようになっている。

請求項４に係る発明は、測定器Ａの本体ケース１の外側に、内部帯電電極１０への高電圧の印加をオン・オフするスイッチ１４を設けたものである。

請求項５に係る発明は、測定器Ａの本体ケース１内に、表面電位センサ３の出力信号を電圧／周波数変換してケーブルＣへ出力するＶ／Ｆ変換器６を内蔵し、表示器Ｂの内部に、周波数を電圧に逆変換するＦ／Ｖ変換器２１を内蔵したものである。

請求項６に係る発明は、内部帯電電極１０へケーブルを介して高電圧を印加する電源部２６が表示器Ｂ側に備えられている。

本発明の性能測定装置によると、測定器の本体ケース内の内部帯電電極に高電圧を印加してこれを帯電させると、その電荷が本体ケース外の外部帯電電極に誘導される。外部帯電電極にイオン発生器からのイオンを当てると、外部帯電電極の電位がイオン発生器の性能により変化（具体的には、イオン電流等により変化）して内部帯電電極にも反映され、その電位変化が本体ケース内で表面電位センサにより間接的に検出されるので、周囲の電界や湿度、塵などの周囲環境による外乱を受けにくく、イオン発生器の性能を精度良く測定できる。内部帯電電極と外部帯電電極とを本体ケースの内外に設け、本体ケースに表面電位センサを内蔵した測定器と、表面電位センサからの出力をケーブルを介して入力して少なくとも測定電位を表示する表示器とからなるので、イオン発生器の性能を非接触で簡便に測定できる。

請求項２に係る発明によると、本体ケース内での内部帯電電極の設置位置を調整することにより、表面電位センサとの対向間隔を調整してそれらの間の静電容量を可変できるので、簡単に感度調整できる。

請求項３に係る発明によると、内部帯電電極と外部帯電電極とを電気的に導通して連結するネジにより、内部帯電電極と表面電位センサとの対向間隔を調整してそれらの間の静電容量を可変できるので、感度調整が容易であるとともに、その調整機構を簡素にできる。

請求項４に係る発明によると、内部帯電電極への高電圧の印加を、本体ケースの外側に設けたスイッチにより簡単にオン・オフできる。

請求項５に係る発明によると、表面電位センサの出力信号を測定器内で電圧／周波数変換してケーブルへ出力し、これを表示器内で周波数を電圧に逆変換するので、測定器と表示器との間の電送を外乱少なく行える。

請求項６に係る発明によると、内部帯電電極へケーブルを介して高電圧を印加する電源部が表示器側に備えられているので、測定器をコンパクトにして測定の作業性を良くすることができる。

次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明による性能測定装置は、図１に示すように、片手で把持できる大きさの測定器Ａと、これとケーブルＣで接続される表示器Ｂとからなる。

測定器Ａは、長方形箱状の本体ケース１内において、回路基板２上に表面電位センサ３を設置するとともに、この回路基板２上に高圧リレー４、増幅器５、及び電圧を周波数変換するＶ／Ｆ変換器６を実装している。回路基板２は、本体ケース１からの振動を受けないように、防振ゴム７と、本体ケース１の後端を閉じるゴム製キャップ８とで、本体ケース１内に支持されている。

本体ケース１の先端部には、本体ケース１内に位置する内部帯電電極１０と、本体ケース１外に位置する外部帯電電極１１とが、本体ケース１の上壁１ａを貫通する金属製のネジ９により、内外に分かれてはいるが、互いに電気的に導通するように連結して支持されている。これら内部帯電電極１０と外部帯電電極１１との間には、これらを本体ケース１の内外面から離隔させるため、絶縁性サポータ１２が介在させてあるとともに、上壁１ａの外面上において、ネジ９に絶縁性ナット１３が螺合されている。ネジ９は、これら絶縁性サポータ１２及び絶縁性ナット１３を貫通して、内部帯電電極１０と外部帯電電極１１とを連結しており、内部帯電電極１０と外部帯電電極１１とを、上壁１ａの内外方向に同時に移動させることができる。内部帯電電極１０と外部帯電電極１１とは、同時移動可能であるが、上記のような支持構造であるため、本体ケース１はこの部分でも密閉構造となっている。

表面電位センサ３は、例えば特許第３５１８８０９号公報に開示されているように、検出電極と、この検出電極と被測定物との間の電界をチョッピングする振動子とを、検出孔を有するセンサケースに内蔵し、振動子を振動子駆動回路にて振動させ、検出電極から生ずる交流電圧から被測定物の表面電位を検出する音叉型である。この表面電位センサ３は、その検出孔を内部帯電電極１０と間隔をおいて対向させており、内部帯電電極１０に帯電された電荷の電位を本体ケース１内で非接触で検出する。その出力は増幅器５で増幅され、Ｖ／Ｆ変換器６で周波数信号に変換されてから、ケーブルＣを通じて表示器Ｂへ電送される。

内部帯電電極１０は円板状であるが、外部帯電電極１１は、図２に示すように内部帯電電極１０より大きい円板状、又は、図３に示すように矩形板状となっている。

本体ケース１の外面、例えばその上壁１ａ上には、高圧リレー４を押しボタンにてオン・オフするスタートスイッチ１４が設けられ、これにて高圧リレー４をオン・オフすることで、表示器Ｂ側から内部帯電電極１０へ印加する高電圧を、内部帯電電極１０に対して測定器Ａ側でオン・オフできるようになっている。

一方、表示器Ｂは、ケーブルＣを介して測定器Ａから電送されてくる電位の周波数信号を周波数から電圧に逆変換するＦ／Ｖ変換器２１、その出力をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換器２２、デジタル変換されたデータを処理するＣＰＵ２３、ＣＰＵ２３で処理されたデータを表示する液晶等の表示部２４、これらにクロック信号を供給する発振器２５、及び表示器Ｂ自体の直流電源となるとともに、測定器Ａ側の電源にもなる電源部２６を備えている。

電源部２６は、電池２７の電圧を電源スイッチ２８を介して印加され、第１ののＤＣ／ＤＣコンバータ２９にて表示器Ｂ内に直流電源供給を行うとともに、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ３０にて公知のコッククロフト回路３１を動作させ、このコッククロフト回路３１により正の高電圧と負の高電圧を生成する。その正負の高電圧は、電圧可変ボリューム３２により第２のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の直流電圧を可変することにより調整でき、また、極性切替スイッチ３３により極性を選択して、ケーブルＣを通じて測定器Ａ内の内部帯電電極１０に印加できるようになっている。

本例の性能測定装置はこのような構成になっているので、測定器Ａのスタートスイッチ１４をオンにして、電圧可変ボリューム３２で調整した正又は負の高電圧を表示器Ｂ側から内部帯電電極１０に印加すると、内部帯電電極１０と共に外部帯電電極１１が帯電される。そこで、除電器等のイオン発生器Ｄからのイオンを外部帯電電極１１に当てると、外部帯電電極１１及び内部帯電電極１０の電位がイオン発生器Ｄの性能に応じて変化し、その電位変化が、測定器Ａ内で表面電位センサ３により検出される。その際、測定器Ａが密閉構造となっているので、周囲の電界や湿度、塵などの周囲環境による外乱を受けにくい。

表面電位センサ３の出力は、増幅器５で増幅され、Ｖ／Ｆ変換器６で周波数信号に変換されてから、ケーブルＣを通じて表示器Ｂへ電送される。表示器Ｂ側では、電位の周波数信号をＦ／Ｖ変換器２１で電圧に逆変換してから、Ａ／Ｄ変換器２２でアナログ／デジタル変換してＣＰＵ２３で処理することにより、測定電位と、ある設定電位まで減衰するまでの減衰時間が表示部２４に表示される。表示部２４には、その減衰の推移が正負別々に対称させて表示することもでき、これによりイオン発生器Ｄの特性やイオンバランス状態が分かるようになっている。

内部帯電電極１０及び外部帯電電極１１は、ネジ９により、本体ケース１の上壁１ａの内外方向に同時に移動させることができ、従って、内部帯電電極１０と表面電位センサ３との対向間隔をネジ９により可変することで、これらの間の静電容量を可変して測定感度の調整を容易に行うことができる。

なお、外部帯電電極１１を図４に示すようにＬ形として、その一部１１ａが本体ケース１の先端面の前方に位置するようにすれば、本体ケース１の上方と前方の両向きの測定が可能である。

本発明による性能測定装置の構成例を示すブロック図である。 外部帯電電極を円板状とした場合の測定器の平面図である。 外部帯電電極を矩形板状とした場合の測定器の平面図である。 外部帯電電極の変形例を示す側面図である。

符号の説明

Ａ 測定器
Ｂ 表示器
Ｃ ケーブル
Ｄ イオン発生器
１ 本体ケース
１ａ 上壁
２ 回路基板
３ 表面電位センサ
４ 高圧リレー
５ 増幅器
６ Ｖ／Ｆ変換器
７ 防振ゴム
８ ゴム製キャップ
９ ネジ
１０ 内部帯電電極
１１ 外部帯電電極
１２ 絶縁性サポータ
１３ 絶縁性ナット
１４ スタートスイッチ
２１ Ｆ／Ｖ変換器
２２ Ａ／Ｄ変換器
２３ ＣＰＵ
２４ 表示部
２５ 発振器
２６ 電源部
２７ 電池
２８ 電源スイッチ
２９・３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３１ コッククロフト回路
３２ 電圧可変ボリューム
３３ 極性切替スイッチ

Claims (4)

1. 表面電位センサを本体ケースに内蔵した測定器と、これとケーブルで接続される表示器とからなり、
   前記本体ケースの外側に配設され、イオン発生器からのイオンが当てられる外部帯電電極と、
   前記測定器の本体ケースの内部に配設され、前記測定器の本体ケースの内外を貫通する導通部材により前記外部帯電電極と電気的に導通されるとともに、前記表示器側から前記ケーブルを介して電圧が印加されて帯電する内部帯電電極と
   を備え、
   前記表面電位センサは、前記内部帯電電極と間隔をおいて対向させて配置された検出孔を有し、前記イオン発生器の性能に応じて前記外部帯電電極と共に変化する前記内部帯電電極に帯電した電荷の電位を非接触で検出し、
   前記内部帯電電極と前記外部帯電電極とは、前記導通部材により前記測定器の本体ケースの内外方向に同時に移動可能に連結され、
   前記内部帯電電極と前記外部帯電電極との間には、これらを前記本体ケースの内面および外面から離間させる絶縁性サポータが介在させてあり、
   前記導通部材は、前記絶縁性サポータを貫通し、
   前記表示器は、前記表面電位センサからの出力を前記ケーブルを介して入力して少なくとも測定電位を表示する
   ことを特徴とするイオン発生器の性能測定装置。
2. 前記導通部材は、金属製のネジからなる
   ことを特徴とする請求項に１記載のイオン発生器の性能測定装置。
3. 測定器の本体ケースの外側に、内部帯電電極への電圧の印加をオン・オフするスイッチを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のイオン発生器の性能測定装置。
4. 測定器の本体ケース内に、表面電位センサの出力信号を電圧／周波数変換してケーブルへ出力するＶ／Ｆ変換器を内蔵し、表示器の内部に、周波数を電圧に逆変換するＦ／Ｖ変換器を内蔵したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のイオン発生器の性能測定装置。

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