JP5350097B2 - 除電器用パルスコントロール電源装置 - Google Patents

Description

この発明は、プラス・マイナスのイオンを発生するための除電電極に高周波の高電圧を印加する除電器用電源装置に関する。

除電器用電源装置として、特許文献１に記載されているように、直流電圧により自励発振し、高圧トランスにて昇圧して高周波高電圧を連続波として発生する自励発振昇圧回路を用いたものは、一般に広く使用されている。
しかし、除電電極に印加される高周波高電圧を連続波にすると、自励発振昇圧回路の出力端（高圧トランスの二次側）と除電電極との間を接続するケーブルの静電容量が大きくなったとき、高周波電圧が連続的に減衰してしまうため、使用するケーブルの長さが制限されるという問題があった。
また、特許文献１に記載された回路構成では、除電対象の条件に応じて高周波高電圧を任意にコントロールすることができないので、プラス・マイナスのイオンバランス調整も充分に行えなかった。

特許文献２には、自励発振昇圧回路から出力される高周波高電圧に、その正の半周期と負の半周期のそれぞれにおいて、コンデンサに充電される正電圧と負電圧を重畳させて直流分を含む交流電圧とすることにより、交流式除電と直流式除電とを併用できるようにした除電器用電源装置が開示されている。
しかし、これは自励発振昇圧回路の出力側に直流分発生用の回路を付加しているだけで、ケーブル長に応じた静電容量による影響を改善することはしていない。

また、特許文献３には、自励発振昇圧回路を間欠発振させて高周波高電圧を間欠的に出力し、これをプラス側倍電圧整流回路とマイナス側倍電圧整流回路にてプラス・マイナス別々に整流および増幅することで、プラスの直流高電圧とマイナスの直流高電圧とし、これをプラス側の除電電極とマイナス側の除電電極とにそれぞれ印加する、直流式除電器用の電源装置が開示されている。
これは自励発振昇圧回路を用いているものの、その出力側にプラス側倍電圧整流回路とマイナス側倍電圧整流回路を付加して、プラス・マイナスの直流高電圧をプラス・マイナスの除電電極にそれぞれ印加する直流式除電器用のものである。

特公平３−１７９８号公報 特許第２９０９８９３号公報 特許第２５２０８３９号公報

この発明の課題は、自励発振昇圧回路の出力端と除電電極との間の静電容量による影響を低減して、ケーブル長の延長を可能にすること、およびプラス・マイナスのイオンバランス調整を充分に行えるようにすることにある。

このような課題を達成するため、この発明は、直流電圧により自励発振し、高圧トランスにて昇圧して高周波高電圧を発生する自励発振昇圧回路を有し、その出力を除電電極に印加する除電器用電源装置を改良して、高周波高電圧の出力パターンをパルスにてコントロールできるようにしたもので、上記高周波高電圧よりも低い低周波のパルスを発生する低周波パルス発生回路と、その低周波パルスのパルス幅を可変するパルス幅可変手段と、その低周波パルスの周波数を可変にする周波数可変手段と、上記低周波パルス発生回路からのパルスによりスイッチングして、直流電源からの電圧を、上記低周波パルスのパルス幅と上記低周波パルスの周波数に応じて上記自励発振昇圧回路へ入力することにより、この自励発振昇圧回路から出力される高周波高電圧が上記低周波パルスのパルス幅に応じた幅をもって上記低周波パルスの周波数に応じた間欠的周期となるようにするスイッチング回路と、上記除電電極と上記高圧トランスの二次側との間に接続され、除電電極からの直流の放電電流を遮断するコンデンサとを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、プラス・マイナスのイオンバランス調整を微妙に行えるように、上記高圧トランスの二次コイルに接続されるイオンバランス調整回路を付加したもので、このイオンバランス調整回路は、二次コイルのグランド側から第１のダイオード及び抵抗を経てグランドへ至るプラス側回路と、高圧トランスの二次側から上記第１のダイオードとは逆向きの第２のダイオード及び抵抗を経てグランドへ至るマイナス側回路とを並列接続するとともに、上記プラス側回路の抵抗あるいはマイナス側回路の抵抗の少なくともいずれか一方を可変にして抵抗バランスを調整可能にしている。

この発明によると、除電電極に印加される高周波高電圧を連続波ではなく間欠的な周期とすることによってケーブルの静電容量による高周波高電圧の減衰を小さくできるとともに、その出力パターンを、低周波パルス発生回路からのパルスのパルス幅とパルス周波数に応じて可変にして除電電極で発生するイオン量を制御できるため、除電電極と接続するケーブルの長さの影響を避けながら、希望の除電条件に応じた適切な除電を行うことができる。
また、交流式除電器とした場合、放電特性が概してプラス・マイナス非対称で、マイナス放電電流がプラス放電電流よりも２０パーセントほど多くなることから、高周波高電圧を上記のような間欠的周期とすると、直流の放電電流が流れ、除電対象に対して極性が片寄る逆帯電の傾向が強くなるが、その直流の放電電流を、除電電極と高圧トランスとの間に接続されたコンデンサにより遮断できるので、プラス・マイナスのイオンがバランスした除電を行える。そのため、過剰なイオンによる逆帯電も防止できる。

請求項２に係る発明によると、グランドへ流れる放電電流をプラス・マイナスに分け、プラス側回路とマイナス側回路の抵抗バランスを可変できるようにしたので、プラス・マイナスのイオンバランス調整を微妙に行うことができる。特に、マイナス側回路の抵抗を小さくすれば、過剰になりやすいマイナスイオンによる電流をグランドに流してイオンバランスを保つことができる。

この発明の一実施例の電気回路図である。

以下、この発明の好適な実施形態の除電器用パルスコントロール電源装置を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、この除電器用パルスコントロール電源装置Ａは、２つのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２と高圧トランス１と自励回路２とからなる従来と同様の自励発振昇圧回路３を有する。この自励発振昇圧回路３は、電源端子４に接続される外部の直流電源を電源とし、自励回路２で２つのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２を動作させて自励発振し、高圧トランス１で昇圧することで、高周波高電圧を生成するようになっているが、直流電源からの直流電圧は、スイッチング回路５の動作により次のようにパルスにてコントロールされる。

スイッチング回路５は、低周波パルス発振回路６からの低周波のパルスによりスイッチングされ、そのパルス幅はパルス幅可変手段であるパルス幅可変抵抗器７にて可変できるとともに、パルス周波数は周波数可変手段である周波数可変抵抗器８にて可変できるようになっている（図１に付記したタイミングチャートを参照）。自励発振昇圧回路３からの出力周波数、つまり、高圧トランス１の二次コイルから出力される高周波高電圧の周波数を例えば１０〜３０ｋＨｚとすると、低周波パルス発振回路６から出力されるパルスの周波数は、これよりもはるかに低く、例えば１〜３００Ｈｚとする。

スイッチング回路５は、外部の直流電源からの電圧（例えば、プラス２４Ｖ）を定電圧とする定電圧回路を含み、その定電圧を、低周波パルス発振回路６からのパルスのパルス幅とパルス周波数に応じて自励発振昇圧回路３へ入力する。
このように自励発振昇圧回路３には、上記低周波パルスのパルス幅とパルス周波数に応じて制御された電圧が入力するので、その高圧トランス１の二次コイルから出力される高周波高電圧は、上記低周波のパルス幅に応じた幅をもって低周波のパルス周波数に応じて繰り返す間欠的周期となる。

なお、上記低周波のパルス幅はパルス幅可変抵抗器７で可変にでき、低周波の周期は周波数可変抵抗器８で可変にできる（図１に付記したタイミングチャートを参照）。従って、上記高圧トランス１の二次コイルから出力される高周波高電圧のパルス幅と間欠的な繰り返し周期とは、上記パルス幅可変抵抗器７及び周波数可変抵抗器８で制御できることになる。
上記のようにした高圧トランス１の二次コイルには出力端子９を接続するとともに、これら二次コイルと出力端子９との間には、微小放電電流制限用抵抗Ｒ１と放電直流電流遮断用コンデンサＣ１とを直列接続している。そして、上記出力端子９にはケーブル等を介して除電電極Ｂが接続される。

自励発振昇圧回路３からの高周波高電圧は、上記のように出力パターンの幅と繰り返し周期を可変できるため、除電電極Ｂと接続するケーブルの長さの影響を避けながら、希望の除電条件に応じた適切な除電を行うことができる。例えば、接続するケーブルの長さが長くなって静電容量が大きくなれば、その分高周波電圧が低くなってしまう。しかし、接続するケーブルの長さが長くなったときには、高周波電圧の出力パターンの幅を大きくしたり、繰り返し周期を短くしたりして除電電極Ｂへの供給電力を制御し、静電容量による影響を少なくできる。

また、上記のような除電の際には、微小な放電電流は抵抗Ｒ１にて制限され、また、除電電極Ｂ側でプラス・マイナスの放電特性の非対称により直流の放電電流が流れた場合、その直流の放電電流はコンデンサＣ１にて遮断されるため、プラス・マイナスがバランスした除電が実現し、一方の極性のイオンが過剰になることによって除電対象を逆帯電させることを防止できる。

一方、高圧トランス１の二次コイルのグランド側には、イオンバランス調整回路１０が接続されている。このイオンバランス調整回路１０は、二次コイルのグランド側から第１のダイオードＤ２、第１の固定抵抗Ｒ２を経てグランドへ至るプラス側回路と、二次コイルのグランド側から第１のダイオードＤ２とは逆向きの第２のダイオードＤ３、第２の固定抵抗Ｒ３および可変抵抗ＶＲを経てグランドへ至るマイナス側回路とを並列接続したものである。なお、上記第１の固定抵抗Ｒ２がこの発明のプラス側回路の抵抗であり、上記第２の固定抵抗Ｒ３および可変抵抗ＶＲによってこの発明のマイナス側回路の抵抗を構成している。

除電電極Ｂ側でのプラス・マイナスの放電特性が非対称で、マイナス放電電流がプラス放電電流よりも一般に多くなることが一般に知られているが、この非対称を調整するために、マイナスの出力電圧を相対的に小さくする必要がある。マイナスの出力電圧を相対的に小さくするために、この実施形態ではマイナス側回路に設けた可変抵抗ＶＲを制御して、プラス側回路とマイナス側回路との抵抗バランスを調整している。
上記のようにこの実施形態では、マイナス側回路に可変抵抗ＶＲを設けたが、抵抗バランスさえ調整できれば、上記可変抵抗ＶＲは、プラス側回路あるいはマイナス側回路のいずれに設けてもよい。そして、上記イオンバランス調整回路１０により、プラス・マイナスのイオンバランス調整を微妙に行うことができる。

また、高圧トランス１の二次コイルのグランド側には、放電電流異常検出用コンデンサＣ２を介して警報制御回路１１が接続され、異常な放電電流が流れた場合、この警報制御回路１１から負荷変動コントロール信号が出力され、スイッチング回路５へ入力される。これがスイッチング回路５に入力されると、スイッチング回路５は自励発振昇圧回路３への電源供給を停止するので、自励発振昇圧回路３は動作を停止する。なお、負荷変動コントロール信号にて警報動作を行うこともできるようになっている。

使用する除電電極Ｂは、放電電極とアース電極とを対向させた一般的なものでよく、そのアース電極は、この除電器用パルスコントロール電源装置Ａに用意されたアース端子１２にケーブル等で接続してアースできる。

Ａ 除電器用パルスコントロール電源装置
Ｂ 除電電極
Ｔｒ１、Ｔｒ２ トランジスタ
Ｒ１ 微小放電電流制限用抵抗
Ｃ１ 放電直流電流遮断用コンデンサ
Ｃ２ 放電電流異常検出用コンデンサ
Ｄ２、Ｄ３ ダイオード
Ｒ２、Ｒ３ 固定抵抗
ＶＲ 可変抵抗
１ 高圧トランス
２ 自励回路
３ 自励発振昇圧回路
４ 電源端子
５ スイッチング回路
６ 低周波パルス発振回路
７ パルス幅可変抵抗器
８ 周波数可変抵抗器
９ 出力端子
１０ イオンバランス調整回路
１１ 警報制御回路
１２ アース端子

Claims (2)

1. 直流電圧により自励発振し、高圧トランスにて昇圧して高周波高電圧を発生する自励発振昇圧回路を有し、その出力を除電電極に印加する除電器用電源装置において、上記高周波高電圧よりも低い低周波のパルスを発生する低周波パルス発生回路と、その低周波パルスのパルス幅を可変にするパルス幅可変手段と、その低周波パルスの周波数を可変にする周波数可変手段と、上記低周波パルス発生回路からの低周波パルスによりスイッチングして、直流電源からの電圧を、上記低周波パルスのパルス幅と上記低周波パルスの周波数とに応じて上記自励発振昇圧回路へ入力することにより、この自励発振昇圧回路から出力される高周波高電圧が上記低周波パルスのパルス幅に応じた幅をもって上記低周波パルスの周波数に応じた間欠的周期となるようにするスイッチング回路と、上記除電電極と上記高圧トランスの二次側との間に接続され、除電電極からの直流の放電電流を遮断するコンデンサとを備えたことを特徴とする除電器用パルスコントロール電源装置。
2. 上記高圧トランスの二次コイルに接続されるイオンバランス調整回路を有し、このイオンバランス調整回路は、二次コイルのグランド側から第１のダイオード及び抵抗を経てグランドへ至るプラス側回路と、高圧トランスの二次側から上記第１のダイオードとは逆向きの第２のダイオード及び抵抗を経てグランドへ至るマイナス側回路とを並列接続するとともに、上記プラス側回路の抵抗あるいはマイナス側回路の抵抗の少なくともいずれか一方を可変にして抵抗バランスを調整可能にした請求項１記載の除電器用パルスコントロール電源装置。

Images