JP5635656B1 - 静電気除去装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このため、人体に蓄積した静電気を事前に放電させる静電気除去装置が利用されている。これら静電気除去装置は、抵抗体を介して接地したタッチプレートを備えており、ユーザがタッチプレートに触れると、ユーザの身体に蓄積している静電気を徐々に放電して、人体に与える電気ショックや火花放電を防止している。
この技術は、静電気の放電による電流を検知し、これを表示や音声などで報知するものである。
しかし、この技術では放電電流で静電気を検知するため、抵抗値を大きくして電流を小さくすると検知精度が低下するという問題があった。
(2)請求項2に記載の発明では、前記接触部と前記アンテナ部は、誘電体に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の静電気除去装置を提供する。
(3)請求項3に記載の発明では、前記基準電位部の電位は、接地電位であることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載の静電気除去装置を提供する。
(4)請求項4に記載の発明では、前記報知手段は、前記アンテナ部で検出した電位の変化を逐次報知することを特徴とする請求項1から請求項3までのうちのいずれか1項に記載の静電気除去装置を提供する。
(5)請求項5に記載の発明は、ベース部と、このベース部から立設した支柱部と、この支柱部の上部に設けた除電部とから成り、前記除電部は、誘電体部と、この誘電体部に積層させて設けたところの接触部と抵抗体部とから成る静電気除去シートと、この静電気除去シートを囲んで前記誘電体部に設けたアンテナ部と、複数の静電気レベルLEDと、前記アンテナ部で検出した前記静電除去シートの電位の変化をとらえて前記複数の静電気レベルLEDを点灯させる回路とで構成したことを特徴とする静電除去装置を提供する。
(1)実施形態の概要
図2(b)に示したように、静電気除去シート5の周囲には、所定間隔を隔てて放電受信アンテナ20が配設されている。
静電気除去シート5は、静電気除電の際の電流を小さくするための抵抗を有するとともに、アースシート18によって接地されている。そのため、通常、静電気除去シート5の電位は接地レベルとなっている。
その後、静電気除去シート5の電位は、除電の進展に従って接地レベルに復帰するが、この復帰過程における静電気量の変化も電位の変化として放電受信アンテナ20によって検知される。
図1は、本実施形態に係る静電気除去装置1の外観の一例を示した図である。
静電気除去装置1は、除電部2、支柱部3、ベース部4などから構成されている。
除電部2は、球状の本体部9と平面部8とから構成され、球状部9が支柱部3に固定されている。平面部8は、除電の際にユーザがタッチしやすくなるように、斜め上方向となる角度で本体部9に形成されている。
なお、除電部2の本体部9を球状に形成したのは、デザイン上の理由であり、他の形状としてもよい。
平面部8の中央には、矩形形状の静電気除去シート5が設置され、その上側には、4つの静電気レベルLED6a〜6dが横方向に一列に配置されている。以下、静電気レベルLED6a〜6dを特に区別しない場合は、単に静電気レベルLED6と記す。
このため、除電部2は、大人から子供まで種々の身長の人が指先で静電気除去シート5タッチするのに適した高さ(例えば、1m)に設定されている。なお、この除電部2の高さを可変とするために、支柱部3に長さの可変機構を設けるようにしてもよい。
即ち、ユーザが静電気除去シート5にタッチした際、静電気の量(後述するように静電気除去シート5の電位をアンテナで検知して測定する)に応じてリアルタイムで点灯する。
例えば、ユーザが静電気除去シート5にタッチした際の静電気量が静電気レベルLED6cに対応する場合、静電気レベルLED6a〜6cの3つが点灯する。その後、静電気が放電されるに従って、静電気レベルLED6c、静電気レベルLED6b、静電気レベルLED6aの順に消灯していく。
ベース部4は、除電部2と支柱部3から成る構造物を安定的に支える重量及び形状を有する部材であり、例えば、金属で形成された円板部材によって構成されている。
静電気除去シート5は、表面側から順に、保護シート10、糊層11、パネルシート12、糊層13、銅箔14、糊層15、ベースシート16、糊層17などが積層されて構成されている。
保護シート10は、静電気除去シート5の表面を傷から保護している。パネルシート12、ベースシート16は、何れも導電性のゴムで構成されている。
保護シート10、パネルシート12、ベースシート16は、何れも所定の抵抗値を有しており、ユーザの静電気が一気に放電するのを防ぎ、これを徐々に放電して電気ショックを防いでいる。即ち、電気の流れを遅くすることにより電撃を回避している。
このように、静電気除去シート5は、上記したように、表面側から順に、保護シート10、糊層11、パネルシート12、糊層13、銅箔14、糊層15、ベースシート16、糊層17などが積層されて一体に形成され、その一端が接触部と電気的に接続し、他端が基準電位部と電気的に接続する抵抗体部として機能する。
静電気除去シート5と放電受信アンテナ20は、誘電体で形成された基板19の上面に設置されている。
なお、本実施形態における放電受信アンテナ20は、幅3mmの銅箔により、直径150mm程度の円形に形成されている。一方、静電気除去シート5は、一辺100mm程度の矩形で、6mmの半径で各角が形成されている。
但し、放電受信アンテナ20の形状は円形でなくてもよく、静電気除去シート5の外周に配置される各種形状とすることが可能であり、例えば、静電気除去シート5と相似形となる形状にすることも可能である。
また、接触部(静電気除去シート5)とアンテナ部(放電受信アンテナ20)は、誘電体(基板19)に固定されている。
静電気がアースシート18を介してアースに放電されるにつれ、静電気除去シート5の電位が変化する。これにより、放電受信アンテナ20は、放電の状況を逐次検知することができる。
また、接触部(静電気除去シート5)とアンテナ部(放電受信アンテナ20)、誘電体(基板19)に固定されている。
回路30は、アンテナ部(放電受信アンテナ20)で検出した電位を静電気レベルLED6などで報知する報知手段として機能しており、図示してないが除電部2内部に設けられた回路基板に搭載されている。
回路30は、電源部31、センシング部32、アンプ部33、コントロール部34、表示部35などの各モジュールから構成されている。
このように、本実施形態では、基準電位を接地電位とし、ユーザの身体を基準電位、即ち接地電位と同じにする。
これは、ユーザが静電気放電の次に触れる物体(例えば、ドアノブ)が接地電位であると考えられるため、一例として、基準電位を接地電位としたものである。
例えば、地面から絶縁されている装置等では、装置等の電位が接地電位と異なる場合がある。この場合、接地面21を装置本体にしておけば、ユーザの身体の電位が装置本体と同電位となり、ユーザが装置等のドアの開け閉めで静電気によるショックを受けることを防ぐことができる。
このため、基準電位によっては、放電のみならず、ユーザの身体に充電する場合もある。
電力の発生源としては、バッテリーを用いてもよいし、あるいは、商用交流電源を直流に変換してもよい。
本実施形態の電源部30は、一例として乾電池を用い、本体部9内に収容されている。
センシング部32は、入力端子40にて放電受信アンテナ20からの入力を受け付ける。
ユーザの身体は、正(プラス)か負(マイナス)に帯電しており、ユーザが静電気除去シート5にタッチすると、静電気除去シート5がユーザの身体と同電位となるため、静電気除去シート5もユーザの身体と同様に帯電する。
例えば、ユーザの身体が正に帯電しており、静電気除去シート5が正に帯電した場合、この電荷による電場によって放電受信アンテナ20の静電気除去シート5側に負電荷が誘起される。これに伴い、放電受信アンテナ20の入力端子40側には正電荷が誘起され、これがセンシング部32に入力される。
このようにして、ユーザの身体が正に帯電している場合は、入力端子40で正の電位が入力され、負に帯電している場合は、負の電位が入力される。
そのため、静電気除去シート5の抵抗値が大きく、放電電流が小さいほど、電位の変化が検知しやすい。
以上のようにして、回路30は、検出精度の向上と、ユーザに与える電撃の防止(即ち、放電電流を小さくすること)を両立することができる。
信号が正の場合、ダイオード41a、41bが駆動してトランジスタ42aが動作し、負の場合は、ダイオード41c、41dが動作して、トランジスタ42bが動作する。トランジスタ42a、42bは、何れもNPN型のトランジスタである。
こうして、センシング部32に入力された信号は、各コンデンサで交流成分を除去するなどして、正負に応じてトランジスタ42a、42bで増幅され、極性が一方に揃えられて(整流されて)アンプ部33に出力される。
IC45では、非反転入力端子である3番のピンにセンシング部32からの信号が入力され、これが増幅された後8番のピンから出力される。
なお、反転入力端子である4番のピンにはリファレンス用の電圧が入力され、5番のピンはチャタリング防止のためのヒステリシスを設定するためのものである。
本実施形態では、一例として型番「PIC12F683」のマイコン48を用いた。
マイコン48は、4番のピンに入力されるアナログ信号のレベルに応じて2、5、6、7番のピンに電流を出力するように設定されている。
すなわち、アナログ信号のレベルの閾値として、2、5、6、7番の各ピン(静電気レベルLED6d、6c、6b、6a)に対応して閾値T2、T4、T5、T6、T7が規定されており、4番のピンに入力されるアナログ信号のレベル以下である閾値Tに対応するピンにLED点灯用の電流が出力される。
また、3番のピンには、センシング部32の出力信号が入力され、ユーザの放電の際に、マイコン48は、スリープ状態から復帰するようになっている。
レベルの低い順に静電気レベルLED6a、6b、6c、6dが点灯する。
ユーザが静電気除去シート5にタッチすると、ユーザの身体に帯電している静電気のレベル以下の静電気レベルLED6が全て点灯し、放電するに従って、レベルの高い静電気レベルLED6から順に消灯していく。尤もここのところは、ユーザが帯電している静電気レベルに応じて静電気レベルLED6a、6b、6c、6dが順次点灯して行き、放電されるに応じて順次消灯するように構成してもよい。また、消灯に仕方も、静電気レベルLED6a、6b、6c、6dが全部同時に消灯するように構成することも可能である。
除電が完了すると(即ち、ユーザの身体が帯電していない状態になると)、全ての静電気レベルLED6が消灯する。
このように、報知手段(回路30)は、アンテナ部(放電受信アンテナ20)で検出した電位の変化を逐次報知する。
また、静電気レベルLED6の個数や色、点灯による報知方法についても他を採用するようにしてもよい。
この場合、例えば、最初に静電気レベルLED6d(R)が点灯したとすると、その後、徐々に放電されて電圧が下がるに従って、静電気レベルLED6dが消灯し静電気レベルLED6c(Y)が点灯し、以下同様に、静電気レベルLED6c→静電気レベルLED6b(Y)、静電気レベルLED6b→静電気レベルLED6a(G)の順に消灯、及び点灯し、放電が完了すると全静電気レベルLED6が消灯する。
また、静電気除去の完了を条件としてドアのロックを解除するようにしてもよい。
(1)ユーザの身体に帯電している静電気を非接触のアンテナで検知することができる。
(2)静電気の量を放電による電流値で検知しないため、放電用の抵抗体の抵抗値を大きくすることができ、身体への電撃ショックの防止と、静電気量の検知を両立することができる。
(3)身体の帯電量や除電の状況をユーザに対して表示することができる。
2 除電部
3 支柱部
4 ベース部
5 静電気除去シート
6a〜6d 静電気レベルLED
8 平面部
9 本体部
10 保護シート
11 糊層
12 パネルシート
13 糊層
14 銅箔
15 糊層
16 ベースシート
17 糊層
18 アースシート
19 基板
30 回路
31 電源部
32 センシング部
33 アンプ部
34 コントロール部
35 表示部
41a〜41d ダイオード
42a、42b トランジスタ
45 IC
48 マイコン
Claims (5)
- 人体からの接触を受ける接触部と、
一端が前記接触部と電気的に接続し、他端が基準電位部と電気的に接続する抵抗体部と、
前記接触部から絶縁され、前記接触部の電位を検出するアンテナ部と、
前記アンテナ部で検出した電位を報知する報知手段と、を具備すると共に、
前記接触部と前記抵抗体部は一体に形成され、前記アンテナ部は、所定の間隙を隔てて前記接触部の周囲に配置されていることを特徴とする、静電気除去装置。 - 前記接触部と前記アンテナ部は、誘電体に固定されている
ことを特徴とする、請求項1に記載の静電気除去装置。 - 前記基準電位部の電位は、接地電位である
ことを特徴とする、請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載の静電気除去装置。 - 前記報知手段は、前記アンテナ部で検出した電位の変化を逐次報知する
ことを特徴とする、請求項1から請求項3までのうちのいずれか1項に記載の静電気除去装置。 - ベース部と、このベース部から立設した支柱部と、この支柱部の上部に設けた除電部とから成り、前記除電部は、誘電体部と、この誘電体部に積層させて設けたところの接触部と抵抗体部とから成る静電気除去シートと、この静電気除去シートを囲んで前記誘電体部に設けたアンテナ部と、複数の静電気レベルLEDと、前記アンテナ部で検出した前記静電除去シートの電位の変化をとらえて前記複数の静電気レベルLEDを点灯させる回路とで構成したことを特徴とする静電除去装置。
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