JP5049060B2 - イオン発生方法及びイオン発生装置並びにこのイオン発生方法を用いた除電方法及び除電装置 - Google Patents

Description

本発明は、イオン発生素子におけるイオン発生方法及びイオン発生装置並びにこのイオン発生方法を用いた除電方法及び除電装置に関する。

従来、イオン発生装置及び除電装置としては、針状、ワイヤ状またはグリッド状などの電極間で放電を行うものや、誘電体基板の表面に形成した電極間で放電を行うもの（例えば、特許文献１参照）があり、いずれも、電極間に高電圧を印加してコロナ放電によりイオンを発生させていた。

特開２００７−８０６６４号公報（図１）

しかしながら、上述した特許文献１に記載のイオン発生装置によると、コロナ放電によりイオンを発生させているため、イオンだけではなく、人体に有害なオゾンも発生する本質的な課題があった。

また、コロナ放電によりイオンを発生させて除電を行う除電装置によると、コロナ放電が行われている状態で、イオン発生素子を被除電対象物に近接させると、イオン発生素子から被除電対象物に雷が落ち、火花が発生するなどのおそれがあった。そのため、イオン発生素子を被除電対象物に近接させることができず、被除電対象物を効率よく除電することが困難であった。

そこで、本発明の目的は、オゾンの発生を抑制したイオン発生方法及びイオン発生装置並びにこのイオン発生方法を用いた被除電対象物を効率よく除電することができる除電方法及び除電装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のイオン発生方法は、誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子におけるイオン発生方法であって、前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、前記櫛歯状の電極の両端部に位置する前記電極指は、他の前記電極指よりも電極幅が太くなっており、前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に、高周波電圧を印加して、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせることによりイオンを発生させる。

本発明のイオン発生方法によると、櫛歯状の電極の両端部に位置する電極指を他の電極指よりも電極幅が太くなるように形成していることにより、両端部にある電極指に電界が集中することを防止することができる。これにより、両端に位置する電極指を含めて複数の電極指において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を確実に行わせることができ、オゾンの発生を抑制しつつ、効率的にイオンを発生させることができる。

また、別の観点では、本発明のイオン発生方法は、誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子におけるイオン発生方法であって、前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、前記イオン発生電極から前記誘導電極を見たときに、前記櫛歯状の電極の少なくとも両端部に位置する前記電極指を除く部分のみが前記誘導電極領域に含まれるように配置されており、前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に、高周波電圧を印加して、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせることによりイオンを発生させる。

本発明のイオン発生方法によると、イオン発生電極から誘導電極を見たときに、櫛歯状の電極の両端部に位置する電極指を除く部分のみが誘導電極領域に含まれるように配置されていることにより、両端部にある電極指に電界が集中することを防止することができる。これにより、両端に位置する電極指を含めて複数の電極指において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を確実に行わせることができ、オゾンの発生を抑制しつつ、効率的にイオンを発生させることができる。

本発明のイオン発生装置は、誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子を有するイオン発生装置であって、前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を備えている。前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、前記櫛歯状の電極の両端部に位置する前記電極指は、他の前記電極指よりも電極幅が太くなっており、前記電源部から前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加するとともに、前記制御部の制御により、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせる。

本発明のイオン発生装置によると、櫛歯状の電極の両端部に位置する電極指を他の電極指よりも電極幅が太くなるように形成していることにより、両端部にある電極指に電界が集中することを防止することができる。これにより、両端に位置する電極指を含めて複数の電極指において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を確実に行わせることができ、オゾンの発生を抑制しつつ、効率的にイオンを発生させることができる。
さらに、別の観点では、本発明のイオン発生装置は、誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子を有するイオン発生装置であって、前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を備えている。前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、前記イオン発生電極から前記誘導電極を見たときに、前記櫛歯状の電極の少なくとも両端部に位置する前記電極指を除く部分のみが前記誘導電極領域に含まれるように配置されており、前記電源部から前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加するとともに、前記制御部の制御により、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせる。
本発明のイオン発生装置によると、イオン発生電極から誘導電極を見たときに、櫛歯状の電極の両端部に位置する電極指を除く部分のみが誘導電極領域に含まれるように配置されていることにより、両端部にある電極指に電界が集中することを防止することができる。これにより、両端に位置する電極指を含めて複数の電極指において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を確実に行わせることができ、オゾンの発生を抑制しつつ、効率的にイオンを発生させることができる。

本発明の除電方法は、誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子を用いた除電方法であって、前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、且つ、被除電対象物に対向して近接配置されており、前記櫛歯状の電極の両端部に位置する前記電極指は、他の前記電極指よりも電極幅が太くなっており、前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に、高周波電圧を印加して、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせることにより、イオンを発生させ、この発生したイオンにより、前記被除電対象物の除電を行う。

本発明の除電方法によると、櫛歯状の電極の両端部に位置する電極指を他の電極指よりも電極幅が太くなるように形成していることにより、両端部にある電極指に電界が集中することを防止することができる。これにより、両端に位置する電極指を含めて複数の電極指において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を確実に行わせることができ、オゾンの発生を抑制しつつ、効率的にイオンを発生させることができる。また、暗流放電によりイオンを発生させているため、イオン発生素子を被除電対象物に近接させることができ、被除電対象物を効率よく除電することができる。
さらに、別の観点では、本発明の除電方法は、誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子を用いた除電方法であって、前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、且つ、被除電対象物に対向して近接配置されており、前記イオン発生電極から前記誘導電極を見たときに、前記櫛歯状の電極の少なくとも両端部に位置する前記電極指を除く部分のみが前記誘導電極領域に含まれるように配置されており、前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に、高周波電圧を印加して、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせることにより、イオンを発生させ、この発生したイオンにより、前記被除電対象物の除電を行う。
本発明の除電方法によると、イオン発生電極から誘導電極を見たときに、櫛歯状の電極の両端部に位置する電極指を除く部分のみが誘導電極領域に含まれるように配置されていることにより、両端部にある電極指に電界が集中することを防止することができる。これにより、両端に位置する電極指を含めて複数の電極指において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を確実に行わせることができ、オゾンの発生を抑制しつつ、効率的にイオンを発生させることができる。また、暗流放電によりイオンを発生させているため、イオン発生素子を被除電対象物に近接させることができ、被除電対象物を効率よく除電することができる。

本発明の除電装置は、誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子を有する除電装置であって、前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、被除電対象物の表面電位を検出する表面電位センサと、を備えている。前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、前記櫛歯状の電極の両端部に位置する前記電極指は、他の前記電極指よりも電極幅が太くなっており、前記電源部から前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加するとともに、前記制御部の制御により、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせることによりイオンを発生させ、前記表面電位センサによる前記被除電対象物の表面電位の検出の下に、発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電により発生したイオンにより、前記被除電対象物の除電を行う。

本発明の除電装置によると、櫛歯状の電極の両端部に位置する電極指を他の電極指よりも電極幅が太くなるように形成していることにより、両端部にある電極指に電界が集中することを防止することができる。これにより、両端に位置する電極指を含めて複数の電極指において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を確実に行わせることができ、オゾンの発生を抑制しつつ、効率的にイオンを発生させることができる。また、暗流放電によりイオンを発生させているため、イオン発生素子を被除電対象物に近接させることができ、被除電対象物を効率よく除電することができる。
さらに、別の観点では、本発明の除電装置は、誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子を有する除電装置であって、前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、被除電対象物の表面電位を検出する表面電位センサと、を備えている。前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、前記イオン発生電極から前記誘導電極を見たときに、前記櫛歯状の電極の少なくとも両端部に位置する前記電極指を除く部分のみが前記誘導電極領域に含まれるように配置されており、前記電源部から前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加するとともに、前記制御部の制御により、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせることによりイオンを発生させ、前記表面電位センサによる前記被除電対象物の表面電位の検出の下に、発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電により発生したイオンにより、前記被除電対象物の除電を行う。
本発明の除電装置によると、イオン発生電極から誘導電極を見たときに、櫛歯状の電極の両端部に位置する電極指を除く部分のみが誘導電極領域に含まれるように配置されていることにより、両端部にある電極指に電界が集中することを防止することができる。これにより、両端に位置する電極指を含めて複数の電極指において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を確実に行わせることができ、オゾンの発生を抑制しつつ、効率的にイオンを発生させることができる。また、暗流放電によりイオンを発生させているため、イオン発生素子を被除電対象物に近接させることができ、被除電対象物を効率よく除電することができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係るイオン発生装置／除電装置のブロック図である。図２は、第１実施形態に係るイオン発生素子の平面図である。図３は、III−III線に沿う断面図である。

図１に示すように、イオン発生装置／除電装置１は、ＡＣ電源２から出力された電力を整流回路３、高周波インバータ回路４及び高周波高電圧トランス５を介して高周波高電圧に変換し、イオン発生素子１０に供給する。イオン発生装置／除電装置１とは、イオン発生素子１０に高周波高電圧を印加することで、イオン発生素子１０でコロナ放電前の暗流放電を起こし、大気中にイオンを発生させるものである。イオン発生装置／除電装置１は、ＡＣ電源２、整流回路３、高周波インバータ回路４及び高周波高電圧トランス５で電源回路１５（電源部）を構成している。なお、この暗流放電を行わせる駆動条件は、イオン発生素子１０の構成、即ち後述する誘電体基板１１の材質や厚さ等、及び、後述する電極１２，１３の形成パターンや構成材料等により異なるが、本発明の第１実施形態においては、６０ｋＨｚ(あるいは４０ｋＨｚ，４５ｋＨｚ，５０ｋＨｚ，５５ｋＨｚのいずれか)、３．８〜４．４ｋVｐ−ｐの正弦波の高周波高電圧を印加することによって、後述するイオン発生電極１２の複数の電極指１２ａの先端部１２ｃにおいて発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせるように成している。

ＡＣ電源２は、商用周波数の交流電力を出力する電源である。整流回路３は、ＡＣ電源２から出力された交流電力を直流電力（例えば２４Ｖ）に変換する回路であり、ＰＦＣ変換回路や高調波抑制回路などを含んでいてもよい。高周波インバータ回路４は、整流回路３から出力された直流電力を６０ｋＨｚの高周波電圧に変換する回路である。高周波高電圧トランス５は、高周波インバータ回路４から出力された高周波電圧を高周波高電圧（例えば３．８〜４．４ｋＶｐ−ｐ）に昇圧する。なお、ＡＣ電源２ではなく、蓄電池などのＤＣ電源を用いる場合には、整流回路３は設けなくてもよい。

また、イオン発生装置／除電装置１は、２次電圧検出回路６、２次電流検出回路７により、イオン発生素子１０に対する２次電圧及び２次電流を検出し、表面電位センサ９により、被除電対象物５０（図４参照）の表面電位を検出する。そして、イオン発生装置／除電装置１は、検出された２次電圧、２次電流及び被除電対象物の表面電位に基づいて、制御回路８（制御部）の制御によりイオン発生素子１０に印加される電圧を、例えば３．８〜４．４ｋＶｐ−ｐの範囲で変化させる。

２次電圧検出回路６は、高周波高電圧トランス５とイオン発生素子１０との間に並列に接続されており、検出した２次電圧の値を制御回路８に出力する。

２次電流検出回路７は、高周波高電圧トランス５とイオン発生素子１０との間に直列に接続されており、検出した２次電流の値を制御回路８に出力する。

表面電位センサ９は、被除電対象物５０（図４参照）に対向して置くことにより、被除電対象物の表面電位を非接触で検出し、検出した表面電位の値を制御回路８に出力する。

制御回路８は、２次電圧検出回路６、２次電流検出回路７及び表面電位センサ９のそれぞれから入力された２次電圧、２次電流及び表面電位の値に基づいて、フィードバック制御を行い、高周波インバータ回路４を制御して、イオン発生素子１０に印加される電圧を変化させる。

イオン発生素子１０は、図２及び図３に示すように、誘電体基板１１の上面及び下面にイオン発生電極１２及び誘導電極１３をそれぞれ配置したものである。

誘電体基板１１は、例えば２ｍｍ厚の矩形状のセラミックス板である。なお、誘電体基板１１の誘電率は、２．０以上が好ましく、３．０前後がより好ましい。

イオン発生電極１２は、誘電体基板１１の上面にカーボンで形成されており、複数の櫛歯状の電極指１２ａ及び該複数の電極指１２ａを一体に接続する連結部１２ｂを有している。複数の電極指１２ａは、誘電体基板１１の短手方向に沿って長尺な形状をしており、誘電体基板１１の長手方向に沿って所定の間隔おきに形成されている。なお、所定の間隔は、１．５ｍｍ〜３．０ｍｍが好ましい。

電極指１２ａの電極幅は、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲で均一な電極幅が好ましく、０．５ｍｍ程度がより好ましい。電極指１２ａの一端である先端部１２ｃは、略円弧状をしており、他端は連結部１２ｂに一体に接続されている。つまり、複数の電極指１２ａは、連結部１２ｂを介して一体に電気的に接続されている。なお、電極指１２ａの先端部１２ｃは略円弧状に限らず、矩形状などいかなる形状であってもよいが、略円弧状と成すことにより、より安定して発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を持続することができる。

誘導電極１３は、イオン発生電極１２と同様に誘電体基板１１の下面にカーボンで形成されており、誘電体基板１１よりも小さな矩形状をしている。また、誘導電極１３は、イオン発生電極１２から誘導電極１３を見たときに、連結部１２ｂの電極指１２ａに連接されている側と反対側の部分（連結部１２ｂのコーナー端部１２ｄ）は含まずに、先端部１２ｃを含む電極指１２ａを含むようにその電極領域が形成されている。これにより、イオン発生電極１２と誘導電極１３との間に電圧を印加したときに、電極指１２ａの先端部１２ｃにのみ電界が集中し、連結部１２ｂのコーナー端部１２ｄに電界が集中することを防止することができる。なお、上記のイオン発生電極１２及び誘導電極１３を構成するカーボン電極は、例えば、グリコール系、エーテル系などの所定の有機溶剤で溶解したフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂またはポリイミド樹脂などの合成樹脂バインダーに麟片状グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンファイバーなどを混練分散したものをスクリーン印刷などで塗布、乾燥させて形成されている。なお、上記の例において、イオン発生電極１２から誘導電極１３を見たときに、連結部１２ｂの電極指１２ａに連接されている側と反対側の部分（連結部１２ｂのコーナー端部１２ｄ）及び電極指１２ａ先端部１２ｃは含まずに、電極指１２ａを含むように誘導電極１３の電極領域を形成してもよい。この場合にもイオン発生電極１２と誘導電極１３との間に電圧を印加したときに、電極指１２ａの先端部１２ｃに電界が集中し、電極指１２ａの先端部１２ｃにおいて発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせることができる。

ここで、具体的なイオン発生装置／除電装置１の構成について図４及び図５を参照して説明する。図４は、第１実施形態に係るイオン発生装置／除電装置を下面側から見た概略平面図である。図５は、第１実施形態に係るイオン発生装置／除電装置の概略正面図である。図４及び図５に示すように、除電装置１は、一方向に延在したメインフレーム４１の下面側に固定されたイオン発生素子フレーム４２と、フレーム４２の長手方向一端側のメインフレーム４１の下面に固設された支持部材４３とを有しており、また、メインフレーム４１の上面側にインバータ回路４、高周波高電圧トランス５を含む電源回路１５（電源回路ユニット）及びＣＰＵを含む制御回路８（制御回路ユニット）がイオン発生素子１０の配置個数に応じて複数組が配置されている。

イオン発生素子フレーム４２は、除電すべき被除電対象物５０の除電幅に応じた長尺方向の寸法の矩形状をしている。フレーム４２には、メインフレーム４１と反対側の面に、メインフレーム４１の延在方向に並んで複数のイオン発生素子１０が配置されている。これら複数のイオン発生素子１０は、固定具４２ａによってイオン発生素子フレーム４１に取り外し可能な状態で固定されている。

支持部材４３は、長尺な矩形状をしている。支持部材４３には、上記のイオン発生素子１０の数に応じた複数の表面電位センサ９がメインフレーム４１の延在方向に並んだ状態で各イオン発生素子１０の配置に対応した間隔で設けられている。複数の表面電位センサ９は、複数のイオン発生素子１０から、メインフレーム４１の延在方向と直交する方向に約５ｃｍ離れた位置に設けられている。これは、複数の表面電位センサ９が、除電された被除電対象物５０の表面電位を測定する際に、イオン発生素子１０の表面電位を誤測定するのを防止するためである。

被除電対象物５０は、図４中下方から上方に向かって、図示しない搬送装置により搬送される。つまり、被除電対象物５０の帯電面は、まずイオン発生素子１０により除電され、除電後の表面電位を表面電位センサ９により測定されることになる。

次に、イオン発生電極１２と誘導電極１３との間に印加される高周波高電圧と、被除電対象物５０の除電時間との関係について、図６に示す実験データを参照して説明する。さらに、イオン発生電極１２と誘導電極１３との間に印加される高周波高電圧と、コロナ放電が発生している電極指１２ａの先端部１２ｃの本数との関係について、図７に示す実験データを参照して説明する。図６は、イオン発生電極と誘導電極との間に印加される高周波高電圧と、被除電対象物の除電時間との関係を示すグラフである。ここでは、被除電対象物５０の表面電位が＋１０００Ｖから＋１００Ｖまで除電される時間を測定している。また、イオン発生素子１０と被除電対象物５０との近接距離は５ｃｍである。図７は、イオン発生電極と誘導電極との間に印加される高周波高電圧と、コロナ放電が発生している電極指の先端部の本数との関係を示すグラフである。ここでは、イオン発生電極１２として１６本の電極指１２ａを電極間隔３．０ｍｍ、電極幅０．５ｍｍとした場合を例に示している。

図６に示すように、イオン発生電極１２と誘導電極１３との間に印加される電圧を上げていくと、被除電対象物５０を除電する時間は短くなっており、４．３ｋＶｐ−ｐの電圧印加時の除電時間は約２．０ｓｅｃ程度、４．５ｋＶｐ−ｐの電圧印加時の除電時間は１．３１０ｓｅｃとなっている。しかし、４ｋＶｐ−ｐ以上の電圧を印加すると、イオン発生電極１２の一部分から暗流放電ではなくコロナ放電が発生し出してしまう。さらに電圧を上げていくと４．７ｋＶｐ−ｐ付近からオゾンが発生してしまうとともに、除電する時間が長くなっている（除電性能が落ちる）。ここで、オゾンが発生しているとは、電圧印加後、３０秒〜３分程度で０．００６ｐｐｍ以上のオゾンが発生した場合をいう。オゾンの測定には、ＥＧ−２００１Ｆ（荏原実業社製）を用いた。なお、本実施形態における図６に示す例は、イオン発生素子１０と被除電対象物５０との近接距離が５ｃｍである場合で測定した場合で、印加電圧が４．５ｋＶｐ−ｐのとき、除電時間は１．３１ｓｅｃであったが、近接距離を２ｃｍにした場合には、除電時間は０．８ｓｅｃであった。

図７に示すように、イオン発生電極１２と誘導電極１３との間に印加される電圧を上げていくと、４．４ｋＶｐ−ｐの印加電圧までは、１６本全ての電極指１２ａの先端は発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電の状態にあるが、４．４ｋＶｐ−ｐを越えた４．４ｋＶｐ−ｐ付近から両端部の電極指１２ａの先端部１２ｃの放電状態が暗流放電からコロナ放電に変化する。さらに電圧を上げていくとコロナ放電を発生する先端部１２ｃの数が増える現象が見出された。

次に、イオン発生装置／除電装置１による被除電対象物５０の除電方法について、図８を参照しつつ説明する。この除電方法は、イオン発生電極１２と誘導電極１３との間に所定の電圧を印加することにより、イオン発生電極１２で発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を行わせて、イオンを発生させるイオン発生方法を用いたものである。図８は、イオン発生装置／除電装置におけるイオン発生素子に印加される電圧を制御するフローチャートである。

まず、被除電対象物５０にイオン発生電極１２側を対向させて配置して、イオン発生電極１２と誘導電極１３との間に所定の高周波高電圧を印加し、電界が集中した先端部１２ｃで発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電が行われるようにする。この状態で、２次電圧検出回路６、２次電流検出回路７及び表面電位センサ９により、２次電圧、２次電流及び被除電対象物５０の表面電位を検出し、これらの検出された値を制御部８に出力する（Ｓ１）。

次に、制御部８に入力された２次電圧が所望のコロナ放電前の暗流放電を行う３．８〜４．４ｋＶｐ−ｐの範囲であるか否かを判定する（Ｓ２）。２次電圧が３．８〜４．４ｋＶｐ−ｐの範囲である場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、続いて制御部８に入力された２次電流が３０〜３６ｍＡの範囲であるか否かを判定する（Ｓ３）。２次電流が３０〜３６ｍＡの範囲ではない場合（Ｓ３：ＮＯ）、あるいは、２次電圧が３．８〜４．４ｋＶｐ−ｐの範囲ではない場合（Ｓ２：ＮＯ）、イオン発生装置／除電装置１が正常な駆動状態ではないと判定して制御部８により高周波インバータ回路４の駆動を停止し、イオン発生装置／除電装置１の動作をストップさせることにより、イオンの発生、つまり除電動作を停止する（Ｓ４）。

２次電流が３０〜３６ｍＡの範囲である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御部８に入力された被除電対象物５０の表面電位が所望の値である例えば±１００Ｖ以内の範囲であるか否かを判定する（Ｓ５）。被除電対象物５０の表面電位が±１００Ｖ以内の範囲ではない場合（Ｓ５：ＮＯ）、２次電圧が４．３ｋＶｐ−ｐ以上であるか否かを判定する（Ｓ６）。２次電圧が４．３ｋＶｐ−ｐ以上である場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、放電状態がコロナ放電領域にならないように制御回路８により、高周波インバータ回路４を制御して、２次電圧を下げる（Ｓ７）。２次電圧が４．３ｋＶｐ−ｐ未満である場合（Ｓ６：ＮＯ）、除電動作が十分でないと判断して制御回路８により、高周波インバータ回路４を制御して、２次電圧を上げる（Ｓ８）。また、表面電位が±１００Ｖ以内の範囲である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、被除電対象物５０の除電が行われたと判断し、逆帯電が行われないように制御回路８により、高周波インバータ回路４を制御して、２次電圧を下げる（Ｓ７）。

これらのルーチンを繰り返すことにより、複数の電極指１２ａの先端部１２ｃにおいて、発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電が継続して行われ、オゾンの発生を抑制して、イオンを効率的に発生させることができる。また、イオン発生電極１２での放電が発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電の状態であるため、イオン発生素子１０を被除電対象物５０に近接させることができ、被除電対象物５０を効率よく除電することができる。

また、複数の電極指１２ａの先端部１２ｃに電界が集中することで、この先端部１２ｃが長期的にはスパッタリングなどによって消耗されることになるが、電極指１２ａが均一な電極幅で形成されていることにより、均一に電極指の先端が消耗される。これにより、イオンを安定して発生させることができる。

なお、本実施形態においては、複数の電極指１２ａの全てにおいて、発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を行わせていたが、より効率的に発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電によってイオンを発生させようとした場合、イオン発生電極１２のパターン形状に起因して、配列している電極指１２ａ群の両端へ電界が集中し、図７に示すように複数の電極指１２ａの両端に位置する電極指１２ａにおいてコロナ放電が引き起こされることが見出された。したがって、両端に位置する電極指１２ａをコロナ放電状態としながら、その両端に位置する電極指１２ａを除く複数の電極指１２ａにおいて発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電状態とすることにより、全体としてより効率的に発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電によってイオンを発生させることができ、またオゾンの発生を全体として抑制することができる。

＜第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態について、図９を参照して説明する。第２実施形態では、第１実施形態と比較して、イオン発生電極の形状が異なるだけで、それ以外は第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と同様のものは同符号で示し、説明を省略する。図９は、第２実施形態に係るイオン発生素子の平面図である。

イオン発生電極２２は、図９に示すように、上述した複数の櫛歯状の電極指１２ａの両端部に位置する電極指２２ａの幅が、それ以外の電極指１２ａの幅よりも太くなっている。このように、櫛歯状のイオン発生電極２２の両端部に位置する電極指２２ａを他の電極指１２ａよりも電極幅が太くなるように形成していることにより、両端部にある電極指２２ａに電界が集中することを防止することができる。これにより、両端に位置する電極指２２ａを含め複数の電極指１２ａ群全体において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を確実に行わせることができ、オゾンの発生を確実に抑制することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について、図１０を参照して説明する。第３実施形態では、第１実施形態と比較して、誘導電極の形状が異なるだけで、それ以外は第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と同様のものは同符号で示し、説明を省略する。図１０は、第３実施形態に係るイオン発生素子の平面図である。

誘導電極２３は、イオン発生電極１２から誘導電極２３を見たときに、櫛歯状のイオン発生電極１２の両端に位置する電極指１２ａを除く複数の電極指１２ａと重なるようにその電極領域が形成されている。これにより、両端部にある電極指１２ａに電界が集中することを防止することができる。したがって、両端に位置する電極指１２ａを含め複数の電極指１２ａ群全体において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を確実に行わせることができ、オゾンの発生を確実に抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述した第１〜第３実施形態においては、イオン発生電極１２は、櫛歯状の電極を形成していたが、図１１に示すように、頂角が鋭角となって尖端部を有する二等辺三角形状を１または２以上並べて鋸状パターンとしたものを多数形成し、これらの鋸状パターンの二等辺三角形状の底辺部を互いに細い線で繋いで１つのイオン発生電極３０を形成してもよい。この場合、イオン発生電極１２と誘導電極１３との間に高周波高電圧を印加すると、尖端部に電界が集中し、この尖端部で発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電が行われる。

さらに、上述した第１〜第３実施形態においては、誘電体基板１１としてセラミックスを用いたが、誘電体からなる誘電体基板であれば、セラミックスに限らず、例えば、ガラス、雲母、ポリマーであってもよい。

加えて、上述した第１〜第３実施形態においては、イオン発生電極１２として、カーボンを用いたが、カーボンに限らず、例えば、アルミニウム、銅、金、タンタル、タングステン若しくはニッケル等の単独金属、または、これらの合金であってもよい。

また、高周波インバータ回路４の出力波形は、正負均衡な正弦波としてもよいし、マイナスイオンあるいはプラスイオンが多く発生するように、正あるいは負の直流電圧のバイアスをかけた正負不均衡な波形の出力とすることもできる。

第１実施形態に係るイオン発生装置／除電装置のブロック図である。 第１実施形態に係るイオン発生素子の平面図である。 III−III線に沿う断面図である。 第１実施形態に係るイオン発生装置／除電装置を下から見た概略平面図である。 第１実施形態に係るイオン発生装置／除電装置の概略正面図である。 イオン発生電極と誘導電極との間に印加される高周波高電圧と、被除電対象物の除電時間との関係を示すグラフである。 イオン発生電極と誘導電極との間に印加される高周波高電圧と、コロナ放電が発生している電極指の先端部の本数との関係を示すグラフである。 イオン発生素子に印加される電圧を制御するフローチャートである。 第２実施形態に係るイオン発生素子の平面図である。 第３実施形態に係るイオン発生素子の平面図である。 イオン発生電極の形状の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１ イオン発生装置／除電装置
８ 制御部
１０ イオン発生素子
１１ 誘電体基板
１２ イオン発生電極
１２ａ 電極指
１２ｂ 連結部
１３ 誘導電極
５０ 被除電対象物

Claims (8)

1. 誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子におけるイオン発生方法であって、
   前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、
   前記櫛歯状の電極の両端部に位置する前記電極指は、他の前記電極指よりも電極幅が太くなっており、
   前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に、高周波電圧を印加して、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせることによりイオンを発生させることを特徴とするイオン発生方法。
2. 誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子におけるイオン発生方法であって、
   前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、
   前記イオン発生電極から前記誘導電極を見たときに、前記櫛歯状の電極の少なくとも両端部に位置する前記電極指を除く部分のみが前記誘導電極領域に含まれるように配置されており、
   前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に、高周波電圧を印加して、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせることによりイオンを発生させることを特徴とするイオン発生方法。
3. 誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子を有するイオン発生装置であって、
   前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加する電源部と、
   前記電源部を制御する制御部と、を備えており、
   前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、
   前記櫛歯状の電極の両端部に位置する前記電極指は、他の前記電極指よりも電極幅が太くなっており、
   前記電源部から前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加するとともに、前記制御部の制御により、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせるように成したことを特徴とするイオン発生装置。
4. 誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子を有するイオン発生装置であって、
   前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加する電源部と、
   前記電源部を制御する制御部と、を備えており、
   前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、
   前記イオン発生電極から前記誘導電極を見たときに、前記櫛歯状の電極の少なくとも両端部に位置する前記電極指を除く部分のみが前記誘導電極領域に含まれるように配置されており、
   前記電源部から前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加するとともに、前記制御部の制御により、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせるように成したことを特徴とするイオン発生装置。
5. 誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子を用いた除電方法であって、
   前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、且つ、被除電対象物に対向して近接配置されており、
   前記櫛歯状の電極の両端部に位置する前記電極指は、他の前記電極指よりも電極幅が太くなっており、
   前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に、高周波電圧を印加して、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせることによりイオンを発生させ、この発生したイオンにより、前記被除電対象物の除電を行うことを特徴とする除電方法。
6. 誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子を用いた除電方法であって、
   前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、且つ、被除電対象物に対向して近接配置されており、
   前記イオン発生電極から前記誘導電極を見たときに、前記櫛歯状の電極の少なくとも両端部に位置する前記電極指を除く部分のみが前記誘導電極領域に含まれるように配置されており、
   前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に、高周波電圧を印加して、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせることによりイオンを発生させ、この発生したイオンにより、前記被除電対象物の除電を行うことを特徴とする除電方法。
7. 誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子を有する除電装置であって、
   前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加する電源部と、
   前記電源部を制御する制御部と、
   被除電対象物の表面電位を検出する表面電位センサと、を備えており、
   前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、
   前記櫛歯状の電極の両端部に位置する前記電極指は、他の前記電極指よりも電極幅が太くなっており、
   前記電源部から前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加するとともに、前記制御部の制御により、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせることによりイオンを発生させ、
   前記表面電位センサによる前記被除電対象物の表面電位の検出の下に、発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電により発生したイオンにより、前記被除電対象物の除電を行うように成したことを特徴とする除電装置。
8. 誘電体と、前記誘電体を介して対向するイオン発生電極及び誘導電極と、を備えたイオン発生素子を有する除電装置であって、
   前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加する電源部と、
   前記電源部を制御する制御部と、
   被除電対象物の表面電位を検出する表面電位センサと、を備えており、
   前記イオン発生電極は、均一な電極幅の複数の電極指を有する櫛歯状の電極を成し、
   前記イオン発生電極から前記誘導電極を見たときに、前記櫛歯状の電極の少なくとも両端部に位置する前記電極指を除く部分のみが前記誘導電極領域に含まれるように配置されており、
   前記電源部から前記イオン発生電極と前記誘導電極との間に高周波電圧を印加するとともに、前記制御部の制御により、前記複数の電極指の先端において発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電を継続的に行わせることによりイオンを発生させ、
   前記表面電位センサによる前記被除電対象物の表面電位の検出の下に、発光を伴わないコロナ放電前の暗流放電により発生したイオンにより、前記被除電対象物の除電を行うように成したことを特徴とする除電装置。
   

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