JP4829503B2 - 除電器 - Google Patents

Description

本発明は、除電器に関するものである。

従来の除電器が、例えば、特開２０００−１３８０９０号公報、特開２００３−２０３７４５号公報に記載されている。これらの公報に記載の従来の除電器の放電部の構造は、下記のようなものである。
（１）放電針への印加電圧は、イオンバランスを制御する目的以外は常に一定であった。
（２）放電針に対向する対向電極を用いている。
（３）放電針と対向電極の間に発生したイオンを蓄積するイオン蓄積部材を用い、イオン蓄積部材として導体又は絶縁体で被覆した導体が用いられている。
（４）圧縮空気の流速が、放電針とその周囲において、一様である。
特開２０００−１３８０９０号公報 特開２００３−２０３７４５号公報

従来の除電器の放電部の構造が前述のとおりであるため、以下のような問題があった。（１）放電針への印加電圧は、イオンバランスを制御する目的以外は常に一定であるため、一般的に放電開始時は放電維持時より大きなエネルギーすなわち大きな電圧が必要である。そのため、放電が開始した後の放電維持時には過大な電圧が印加されていた。結果として、放電針の減耗を引き起こし、寿命を縮めていた。また圧電トランス等の高電圧電源に過負荷を強いることになり寿命を縮めたり、加熱による火災事故を誘発していた。
（２）放電針に対向する対向電極を用いており、すなわち、高電圧を印加する放電電極に対向させて、グランドまたはグランドに近い電位の対向電極を配置しており、これにより放電は発生しやすくなるが、2つの電極を対向させねばならないため、構造を複雑にし、必要な部品点数を増やし、結果としてコスト高をもたらしている。
（３）放電電極の周囲にイオン蓄積部材を配置し、イオンバランスを自動的に調整させている。このような方式では構造を複雑にし、必要な部品点数を増やし、結果としてコスト高をもたらしている。
（４）圧縮空気の流速が放電針とその周囲において、一様であるので、イオン化空気の吐出量を増やそうとすると圧縮空気の流量を多くしなければならない。ところがコロナ放電をしている放電針の先端に早い空気の流れが当たると、放電が不安定になり、イオンバランスが悪化し、最悪、コロナ放電が停止してしまう。そのため空気の流量を制限せざるを得ず、大量の空気を用いて強力に除電したり除塵することは難しかった。

したがって、本発明の目的は、安価に製造でき、簡単な構成で、放電維持時に過大な電圧を印加することなく除電を行うことができる除電器を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、圧縮空気を用いるが、コロナ放電の安定を損なうことなく強力な除電を行うことができる除電器を提供することにある。

前述の課題を解決するために、本発明は、放電針へ、コロナ放電が始まる電圧より高いコロナ放電開始用電圧と該コロナ放電開始用電圧より低くかつコロナ放電を維持する最小電圧より高いコロナ放電維持用電圧とを交互に印加し、前記コロナ放電開始用電圧は直流の矩形波または交流の包絡線の矩形波であり、前記コロナ放電維持用電圧が直流の矩形波または交流の包絡線の矩形波であることを特徴とする除電器を採用するものである。また、本発明は、放電針へ、コロナ放電が始まる電圧より高いコロナ放電開始用電圧と該コロナ放電開始用電圧より低くかつコロナ放電を維持する最小電圧より高いコロナ放電維持用電圧とを交互に印加し、前記コロナ放電開始用電圧は急峻に立ち上がりその後滑らかに下がる直流の波形または交流の包絡線の波形であり、前記コロナ放電維持用電圧が直流の矩形波または交流の包絡線の矩形波であることを特徴とする除電器を採用するものである。

本発明によると、安価に製造でき、簡単な構成で、放電維持時に過大な電圧を印加することなく除電を行うことができる除電器が得られる。また、圧縮空気を用いるが、コロナ放電の安定を損なうことなく強力な除電を行うことができる除電器が得られる。

本発明では、放電針へ、コロナ放電開始用電圧と該コロナ放電開始用電圧より低いコロナ放電維持用電圧とを交互に印加する。

（実施例１）
図1は、除電器において放電電極に印加される実施例１の電圧の波形を示すグラフである。なお、図１で示す電圧（および図２、図３で示す電圧）は、除電器の構成に応じて、交流高周波電圧または直流電圧が用いられるものであり、交流高周波電圧を用いる場合には、図示の便宜上、その包絡線のみを示している。以下の説明では、交流高周波電圧を用いる場合について説明するが、本発明は直流電圧を用いる場合も含むものである。

図１において、放電電極（または放電針ともいう）（図１には、図示しないが、図７以下の図面で示す）に、コロナ放電が始まる最低限の電圧より少し高めのコロナ放電開始用電圧をコロナ放電開始に要する僅かな時間のみ印加し、次にコロナ放電を維持するための最小電圧より少し高めのコロナ放電維持用電圧をやや長い時間印加する。このサイクルを繰り返す。

この電圧印加方式では、放電開始時も放電維持時も、常時、必要最低限の電圧で除電器を働かすことができる。過剰な電圧が印加されないので、放電針の減耗が少なくなり、寿命が長くなる。また圧電トランス等の高電圧発生素子に過剰電圧を印加しないので寿命を長くし、加熱による火災事故を防ぐことができる。

また何らかの原因でコロナ放電が停止しても、次のタイミングでコロナ放電開始用電圧 が印加されるので、すぐに放電が再開される。放電開始電圧と維持電圧の繰り返しサイクルが短ければ、一瞬の放電停止は除電という実務上、ほとんど問題にならない。この方式によれば簡単な制御で非常に安定した安全な除電器ができる。

図４は図1で示す実施例１の電圧波形を発生する回路の一例を示す回路ブロック図である。図４において、ＤＣ電源入力によりコロナ放電開始用電圧を発生するコロナ放電開始用電圧発生器１０とコロナ放電維持用電圧を発生するコロナ放電維持用電圧発生器１２とが設けられている。これらの発生器１０、１２で発生された電圧はスイッチ１８の接点に接続されており、タイマ２０により所定の時間間隔でスイッチが切り替えられて、出力される。
（実施例２）
図２は、除電器において放電電極に印加される実施例２の電圧の波形を示すグラフである。実施例1では、コロナ放電開始用電圧として矩形波の電圧を用いているが、実施例2では、コロナ放電開始用電圧として急峻に立ち上がる電圧を用い、その後コロナ放電維持用電圧として滑らかに下がる電圧を用いている。すなわち、放電開始に際し、コロナ放電開始用電圧が放電開始に必要な僅かな時間だけ印加され、その後は放電維持用の低い電圧が印加される。この方式では電源の構造が簡単で安くできる。

図５は図２で示す実施例２の電圧波形を発生する回路の一例を示す回路ブロック図である。図５において、ＤＣ電源入力により発振器２２の指示を受け、間欠的にコロナ放電開始用電圧を発生するコロナ放電開始用電圧発生器１０と、コロナ放電維持用電圧を発生するコロナ放電維持用電圧発生器１２とが設けられている。これらの発生器１０、１２で発生された電圧は、それぞれ、キャパシタ２４と逆流防止用のダイオード１４、および逆流防止用のダイオード１６を介して出力される。
（実施例３）
図３は、除電器において放電電極に印加される実施例３の電圧の波形を示すグラフである。図３において、やや低めのコロナ放電維持用電圧を印加して放電を放電電流センサ（図６参照）でモニターし、放電が停止したときのみ、やや高めのコロナ放電開始用電圧を短時間印加する。これにより常時、必要最低限の電圧で安定的に動作するので、放電針の減耗が少なくなり、寿命が長くなる。また圧電トランス等の高電圧素子に常時過剰電圧を印加しないので寿命を長くし、加熱による火災事故を防ぐことができる。

図６は図３で示す実施例３の電圧波形を発生する回路の一例を示す回路ブロック図である。図６において、ＤＣ電源入力（図示せず）によりコロナ放電開始用電圧を発生するコロナ放電開始用電圧発生器１０と、コロナ放電維持用電圧を発生するコロナ放電維持用電圧発生器１２とが設けられている。これらの発生器１０、１２で発生された電圧は、それぞれ、放電電流センサ２６によって検出された非放電状態（放電オフ）と放電状態（放電オン）に応じて切り替えられ、逆流防止用のダイオード１４、逆流防止用のダイオード１６を介して出力される。

なお、放電オフが頻繁に発生する場合には、何らかの異常の可能性があり、点検したり、コロナ放電維持用電圧を高めに設定しなおす必要がある。このため、所定時間内にコロナ放電開始用電圧を印加する頻度が所定値を超えたら異常警報を発するようにし、点検を促したり、コロナ放電維持用電圧を調整する。
（実施例４）
図７は、従来の除電器と本発明の除電器を比較し易いように示したそれぞれの断面図であり、図７ａ、図７ｂが従来の除電器を示し、図７ｃ、図７ｄが本発明の除電器を示す。従来は放電を容易にするために、図７ａ、図７ｂに示すように、放電針３０に対向する導体の対向電極３４または３６を配置し、コロナ放電をさせている。

図７ａで示す従来例では、対向電極３４が仕切り壁３２と共に放電針３０を囲む放電室を形成しており、放電室内に導入される圧縮空気で内圧が上がっている中でコロナ放電する場合であり、図７ｂで示す従来例では、対向電極３６を用いるが、放電針３０を囲む放電室が無く、大気圧の下で開放空間中でコロナ放電する場合である。

これらの場合の放電針への印加電圧は、やや低めで良いが、対向電極を設けねばならず、構造的に複雑で、必要な部品点数を増やし、コスト高であった。

これに対し、本発明では、対向電極を用いずに、絶縁体のカバー３８が仕切り壁３２と共に放電室を形成している。または、単なる絶縁体のカバー５０を用いている。この結果、コロナ放電しにくくなるので、実施例1、2で示した駆動方式、即ちコロナ放電開始用電圧を短時間のみ印加して放電開始を確実にし、さらに放電開始後は、電圧が低いコロナ放電維持用電圧に切り替えることを繰り返す駆動方式や、実施例3で示したコロナ放電開始用電圧を短時間のみ印加し、放電開始を確実にし、放電開始後は、電圧が低いコロナ放電維持用電圧に切り替える方式を採用している。実施例３では、常時、前述の放電電流センサ２６で放電をモニターし、放電停止を感知したら、コロナ放電開始用電圧を短時間のみ印加し、放電開始を確実にする。

以上の通り、この実施例では、対向電極が不要なため構造が簡単でコストも安くなる。
（実施例５）
図８は、従来の除電器と本発明の除電器を比較し易いように示したそれぞれの断面図であり、図８ａ、図８ｂが従来の除電器を示し、図８ｃ、図８ｄが本発明の除電器を示す。従来は、図８ａ、図８ｂに示すように、放電針３０と導体の対向電極３４の間にイオン蓄積部材４０を設けているが、イオン蓄積部材４０は導体または絶縁体で被覆された導体である。

図８ａで示す従来例では、対向電極３４が仕切り壁３２と共に放電針３０を囲む放電室を形成しており、圧縮空気で内圧が上がっている中でコロナ放電する場合であり、図８ｂで示す従来例では、放電針３０を囲む放電室が無く、大気圧の下で開放空間中でコロナ放電する場合である。

対向電極３４はコロナ放電を容易にさせるための部材で、イオン蓄積部材４０はイオンバランスを改善するための部材である。構造が複雑で、必要な部品点数も多く、コスト高をもたらしていた。

これに対し、本発明では、放電針３０と好ましくは絶縁体（導体または絶縁被膜を施した導体でもよい）のイオン蓄積部材４２のみを用い、対向電極３４を不要としている。イオン蓄積部材を絶縁体で形成した場合、図８ｃに示すように、絶縁体のカバー３８と絶縁体のイオン蓄積部材４２を一体に成形でき、コストを安くできる。実施例1〜3の駆動方式を採用することによって、対向電極３４なしでも十分安定した放電を可能にし、さらにイオンバランスの良い除電器を実現できる。
（実施例６）
図９は、従来の除電器と本発明の除電器を比較し易いように示したそれぞれの断面図であり、図９ａが従来の除電器を示し、図９ｂが本発明の除電器を示す。コロナ放電は放電針３０の先端が強い風に曝されると、イオンバランスが悪化したり、放電が停止しやすくなり、不安定になる。そこで、図９ｂに示すように、本発明の実施例では、放電針３０の先端に強い風が当たらないように風除け４４を設けている。これにより安定した放電が行われる。
（実施例７）
図１０は本発明の実施例7の除電器の断面図である。圧縮空気は二手に分かれて、一部が放電針３０に廻りコロナ放電により作られたイオンを運び出し、残りはバイパスを通って、そのまま外部に噴射される。これにより、放電針３０に強い気流を与えないので安定なコロナ放電が確保できる。また作られたイオンはこの弱い気流で、放電針から前に送り出し、その後バイパスを通ってきた大量の気流に乗って外部に運び出される。こうして風量が多く、イオンバランスの良い、放電が安定した、強力な除電装置を実現できる。さらに、コストを安くするために、イオン蓄積部材４２は風除け４４と一体に形成することもできる。

除電器において放電電極に印加される実施例１の電圧の波形を示すグラフである。 除電器において放電電極に印加される実施例２の電圧の波形を示すグラフである。 除電器において放電電極に印加される実施例３の電圧の波形を示すグラフである。 図1で示す実施例１の電圧波形を発生する回路の一例を示す回路ブロック図である。 図２で示す実施例２の電圧波形を発生する回路の一例を示す回路ブロック図である。 図３で示す実施例３の電圧波形を発生する回路の一例を示す回路ブロック図である。 従来の除電器と本発明の除電器を比較し易いように示したそれぞれの断面図であり、図７ａ、図７ｂが従来の除電器を示し、図７ｃ、図７ｄが本発明の除電器を示す。 従来の除電器と本発明の除電器を比較し易いように示したそれぞれの断面図であり、図８ａ、図８ｂが従来の除電器を示し、図８ｃ、図８ｄが本発明の除電器を示す。 従来の除電器と本発明の除電器を比較し易いように示したそれぞれの断面図であり、図９ａが従来の除電器を示し、図９ｂが本発明の除電器を示す。 本発明の実施例7の除電器の断面図である。

符号の説明

１０ コロナ放電開始用電圧発生器
１２ コロナ放電維持用電圧発生器
２６ 放電電流センサ
３０ 放電電極（放電針）
３２ 仕切り壁
３４ 対向電極（従来例）
３６ 対向電極（従来例）
３８ カバー
４０ 導体または絶縁体被覆導体のイオン蓄積部材（従来例）
４２ 絶縁体のイオン蓄積部材
４４ 風除け

Claims (12)

1. 放電針へ、コロナ放電が始まる電圧より高いコロナ放電開始用電圧と該コロナ放電開始用電圧より低くかつコロナ放電を維持する最小電圧より高いコロナ放電維持用電圧とを交互に印加し、前記コロナ放電開始用電圧は直流の矩形波または交流の包絡線の矩形波であり、前記コロナ放電維持用電圧が直流の矩形波または交流の包絡線の矩形波であることを特徴とする除電器。
2. 請求項1に記載の除電器において、前記コロナ放電維持用電圧による放電停止を放電電流センサで非放電状態として検出したとき、前記コロナ放電開始用電圧を印加し、放電開始を放電電流センサで放電状態として検出したとき、前記コロナ放電維持用電圧に戻すことを特徴とする除電器。
3. 請求項２記載の除電器において、所定時間内に前記コロナ放電開始用電圧を印加する頻度が所定値を超えたら異常警報を発することを特徴とする除電器。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の除電器において、放電針に対して対向電極を用いないことを特徴とする除電器。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の除電器において、放電針の周囲に放電針から放射されたイオンを蓄積するイオン蓄積部材を用いることを特徴とする除電器。
6. 請求項５記載の除電器において、前記イオン蓄積部材が絶縁体であることを特徴とする除電器。
7. 放電針へ、コロナ放電が始まる電圧より高いコロナ放電開始用電圧と該コロナ放電開始用電圧より低くかつコロナ放電を維持する最小電圧より高いコロナ放電維持用電圧とを交互に印加し、前記コロナ放電開始用電圧は急峻に立ち上がりその後滑らかに下がる直流の波形または交流の包絡線の波形であり、前記コロナ放電維持用電圧が直流の矩形波または交流の包絡線の矩形波であることを特徴とする除電器。
8. 請求項７に記載の除電器において、前記コロナ放電維持用電圧による放電停止を放電電流センサで非放電状態として検出したとき、前記コロナ放電開始用電圧を印加し、放電開始を放電電流センサで放電状態として検出したとき、前記コロナ放電維持用電圧に戻すことを特徴とする除電器。
9. 請求項８記載の除電器において、所定時間内に前記コロナ放電開始用電圧を印加する頻度が所定値を超えたら異常警報を発することを特徴とする除電器。
10. 請求項７〜９のいずれか１つに記載の除電器において、放電針に対して対向電極を用いないことを特徴とする除電器。
11. 請求項７〜１０のいずれか１つに記載の除電器において、放電針の周囲に放電針から放射されたイオンを蓄積するイオン蓄積部材を用いることを特徴とする除電器。
12. 請求項１１記載の除電器において、前記イオン蓄積部材が絶縁体であることを特徴とする除電器。