JP5686508B2 - 除電装置及び除電方法 - Google Patents

Description

本発明は、除電装置及び除電方法に関し、特に、コロナ放電により正負の空気イオンを生成し、この空気イオンを、例えば、コロナ放電により生じるイオン風、圧縮空気噴出機から噴出された空気流、送風機による空気流などにより移送して、除電対象の帯電体の除電を行う除電装置及び除電方法に関する。

放電電極に高電圧送電用ケーブルを介して接続されて高電圧を供給する高電圧電源を有するイオン生成装置（除電装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このイオン生成装置は、放電電極が放電針を備え、高電圧電源から出力される高電圧を放電針に印加して放電針から発生するコロナ放電により空気分子をイオン化して空気イオンを生成し、その空気イオンによって除電対象の帯電体の電荷を中和することで除電を行う。

除電装置としては、交流高電圧方式、直流高電圧方式、パルス状直流高電圧方式などが知られている。交流高電圧方式の除電装置は、放電電極として放電針と対向電極とを有する。対向電極は接地されており、放電針に交流高電圧電源による交流高電圧が印加されると、放電針にコロナ放電が発生し、正の空気イオンと負の空気イオンとが交流高電圧の周波数に応じて交互に放出される。

直流高電圧方式の除電装置は、放電電極として正極放電針と負極放電針とを有する。正極放電針に正の直流高電圧が印加されると、コロナ放電により正の空気イオンが生成され、負極放電針に負の直流高電圧が印加されると、コロナ放電により負の空気イオンが生成され、正負の空気イオンが放出される。

パルス状直流高電圧方式の除電装置は、正極放電針と負極放電針とを有する。正のパルス状直流高電圧と負のパルス状直流高電圧が交互に正極放電針と負極放電針に印加されて、正の空気イオンと負の空気イオンが交互に放出される。

除電装置から帯電体に供給される正負の空気イオンのうち、帯電体の極性に対して逆極性の空気イオンは、帯電体に接触することで電気的に中性の空気分子となる。そして、帯電体が、その逆極性の空気イオンにより中和されることで、除電が行われる。

特開２００１−３５６８６号公報

しかし、上述した除電装置では、正負の空気イオンが放出されるので、除電に寄与しない空気イオン（帯電体と同極性の空気イオン）が、帯電体の周辺に残留してしまう場合があり、この残留空気イオンは空間電荷となる。このため、除電装置から帯電体への空気イオンの供給が、帯電体の周辺に残留した空気イオンにより阻害されて、除電効果が低下する場合がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、帯電体の周辺の余剰な空気イオンを低減することで、帯電体の除電に有効な空気イオンを高効率で供給することができ、高い除電効果を有する除電装置及び除電方法を提供することを目的とする。

本発明の除電装置は、放電針と対向電極とを有する放電電極と、前記放電電極に高電圧送電用ケーブルを介して高電圧を供給する高電圧電源とを有し、前記放電電極による放電で生成された空気イオンにより除電対象の帯電体を除電する除電装置であって、前記放電電極と前記帯電体との間に配置された一本の直線状の金属部材からなる接地部材を有し、前記接地部材は、該接地部材と前記帯電体との間の距離（Ｙ）が、前記放電電極と該帯電体との間の距離（Ｌ）の０．０５倍以上０．７倍未満、かつ、前記放電電極から前記帯電体に向う直線上の位置から該直線に直交する方向に離れた距離（Ｘ）が０ｍｍ以上１５ｍｍ以下となる位置に配置され、前記高電圧電源は、前記正極放電針に正の高電圧を、前記負極放電針に負の高電圧を、それぞれ印加することを特徴とする。

本発明の除電装置は、放電電極として放電針と対向電極とを有し、前記高電圧電源が放電電極に交流高電圧を印加する交流高電圧方式である。

本発明の除電装置によれば、一本の直線状の金属部材からなる接地部材が、放電電極と帯電体との間で、接地部材と帯電体との間の距離（Ｙ）が、放電電極と帯電体との間の距離（Ｌ）の０．０５倍以上０．７倍未満となる位置に配置される。接地部材の位置が、０．０５倍≦Ｙ／Ｌ＜０．７という条件を満たすことで、帯電体と接地部材との間に電界が形成され、放電電極で生成された空気イオンは、この電界の影響を受ける。すなわち、帯電体の極性に対して逆の極性の空気イオンが、帯電体に吸引されて、帯電体の電荷の中和が促進される。一方、帯電体の極性と同極性の空気イオンは、接地部材に吸引されて電荷を接地部材に放出し、電気的に中性の空気分子となる。

上記のように接地部材を配置することにより、帯電体と接地部材との間に存在する、帯電体の除電に寄与しない余剰な空気イオンを低減することができる。このため、除電装置は、帯電体を除電するために有効な極性の空気イオンを高効率で帯電体に供給することができ、比較的短時間で帯電体を除電することができる。

また、放電電極から放出される正負の空気イオンの量が等しくない場合であっても、過剰の極性の空気イオンが接地部材に吸着されるので、正負の空気イオンの量を、帯電体を除電するために最適化することができる。さらに、放電電極から帯電体に向う直線上の位置から該直線に直交する方向に離れた距離（Ｘ）が、０ｍｍ≦Ｘ≦１５ｍｍという条件を満たすように接地部材を配置することで、除電効果及びイオンバランス調整効果が高い除電装置を提供することができる。

また、別発明の除電装置は、正極放電針と負極放電針とを有する放電電極と、前記放電電極に高電圧送電用ケーブルを介して高電圧を供給する高電圧電源とを有し、前記放電電極による放電で生成された空気イオンにより除電対象の帯電体を除電する除電装置であって、前記放電電極と前記帯電体との間に配置された一本の直線状の金属部材からなる接地部材を有し、前記接地部材は、該接地部材と前記帯電体との間の距離（Ｙ）が、前記放電電極と該帯電体との間の距離（Ｌ）の０．０５倍以上０．７倍未満、かつ、前記放電電極から前記帯電体に向う直線上の位置から該直線に直交する方向に離れた距離（Ｘ）が０ｍｍ以上１５ｍｍ以下となる位置に配置され、前記高電圧電源は、前記正極放電針に正の高電圧を、前記負極放電針に負の高電圧を、それぞれ印加することを特徴とする。放電電極として正極放電針と負極放電針とを有し、前記高電圧電源は、前記正極放電針に正の高電圧を、前記負極放電針に負の高電圧を、それぞれ印加する。すなわち、除電装置が直流高電圧方式であっても、帯電体を除電するために有効な空気イオンを高い効率で帯電体に供給することができ、比較的短時間で帯電体を除電することができる。

また、接地部材は、格子形状に形成されていてもよい。格子形状の接地部材は、比較的大きな表面積を有するので、除電に寄与しない余剰な空気イオンを高効率で除去することができる。すなわち、接地部材が比較的簡単な構成であっても、高い除電効果を有する除電装置を提供することができる。

また、除電装置は、前記放電電極で生成された空気イオンを前記帯電体に移送する空気流を生成する手段として送風機を有してもよい。この場合、除電装置は、送風機からの空気流により、放電電極から帯電体に、比較的多量の空気イオンを供給することができ、高い除電効果を有する。

また、除電装置は、前記放電電極で生成された空気イオンを、前記帯電体に移送する空気流を生成する手段として圧縮空気噴出機を有してもよい。このように、除電装置は、圧縮空気噴出機からの空気流により、放電電極から帯電体に比較的多量の空気イオンを供給することができ、高い除電効果を有する。

また、接地部材は、前記帯電体の帯電に応じた誘起電荷を生じ、該誘起電荷及び該帯電体の帯電に応じた電界を該接地部材と該帯電体との間に形成する位置に配置されていることが好ましい。このように、接地部材と帯電体との間に電界が形成されるので、帯電体の除電に寄与しない余剰の空気イオンを低減して、高い除電効果を有する除電装置を提供することができる。

また、接地部材は、前記放電電極から前記帯電体に向う直線上の位置または該位置から前記直線に直交する方向に沿って所定の幅を有する範囲内の位置に配置されていることが好ましい。放電電極から帯電体に向う直線上の位置およびその位置から直線に直交する方向に沿って所定の幅を有する範囲内の位置では、コロナ放電で生成された空気イオンの濃度が比較的高い。この高い空気イオン濃度の位置に接地部材が配置されているので、除電装置は比較的高い除電効果を有する。

また、本発明の除電方法は、放電電極と、前記放電電極に高電圧送電用ケーブルを介して高電圧を供給する高電圧電源とを有する除電装置により、前記放電電極による放電で生成された空気イオンにより除電対象の帯電体を除電する除電方法であって、前記放電電極と前記帯電体との間に配置された一本の直線状の金属部材からなる接地部材を、該接地部材と該帯電体との距離（Ｙ）が、該放電電極と該帯電体との間の距離（Ｌ）の０．０５倍以上０．７倍未満、かつ、前記放電電極から前記帯電体に向う直線上の位置から該直線に直交する方向に離れた距離（Ｘ）が０ｍｍ以上１５ｍｍ以下となる位置に配置し、該放電電極から該帯電体に空気イオンを供給して、該帯電体の除電を行うことを特徴とする。

本発明の除電方法によれば、帯電体の周辺に残留する余剰な空気イオンを低減することができると共に、帯電体の除電に有効な空気イオンを高効率で供給することができ、比較的高い除電効果を有する。

また、上記の除電方法では、一本の直線状の金属部材からなる接地部材は、「接地部材と帯電体との間の距離Ｙが、前記放電電極と前記帯電体との間の距離Ｌの０．０５倍以上０．７倍未満である」すなわち０．０５≦Ｙ／Ｌ＜０．７という条件を満たす位置に配置されている。このように、接地部材が上記条件を満たす位置に配置されると、接地部材と帯電体との間に高電界を形成して、帯電体の除電に寄与しない余剰の空気イオンを低減し、帯電体を除電するために有効な極性の空気イオンを、高効率で帯電体に供給することができる。すなわち、比較的短時間で帯電体を除電することができると共に、高い除電効果を有する除電方法を提供することができる。さらに、放電電極から帯電体に向う直線上の位置から該直線に直交する方向に離れた距離（Ｘ）が、０ｍｍ≦Ｘ≦１５ｍｍという条件を満たすように接地部材を配置することで、イオンバランス調整効果も高い除電方法を提供することができる。

また、上記除電方法において前記接地部材は、前記帯電体の帯電に応じた誘起電荷を生じ、該誘起電荷及び該帯電体の帯電に応じた電界を該接地部材と該帯電体との間に形成する位置に配置されていることが好ましい。このように、接地部材と帯電体との間に電界が形成されるので、帯電体の除電に寄与しない余剰の空気イオンを低減することができ、高い除電効果を有する除電方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態の除電装置の構成図。 本発明の第２実施形態の除電装置の構成図。 本発明の第３実施形態の除電装置の接地部材を説明するための斜視図。 本発明の第４実施形態の除電装置における接地部材（参考例）の構成図。 本発明の第５実施形態の除電装置の構成図。 本発明の第６実施形態の除電装置の構成図。 本発明の実施形態の除電装置の除電性能を評価するシステム構成（接地部材が放電電極の直下位置にある場合）を示す図。 除電時の金属製プレートの帯電電圧（接地部材ありとなしの場合）を示す図。 本発明の実施形態の除電装置の除電性能を評価するシステム構成（接地部材が放電電極の直下位置から水平方向にずれた位置にある場合）を示す図。 図９に示した場合の除電装置の除電性能を説明するための図であって、（ａ）は接地部材と金属製プレート間の垂直距離Ｙとオフセット電圧の関係、（ｂ）は金属製プレートの（＋）減衰時間、（ｃ）は金属製プレートの（−）減衰時間を示す。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態の除電装置を図１を参照しながら説明する。本実施形態の除電装置は、コロナ放電により空気イオンを生成し、その空気イオンを除電対象の帯電体１に供給することにより、帯電体１を除電する。除電装置は、図１に示すように、放電電極２、高電圧電源３、高電圧送電用ケーブル（導電線）４、及び接地部材５を有する。

放電電極２は、放電針６と対向電極７とを有する。放電針６には高電圧が印加される。放電針６の一部は絶縁体８により被覆されている。対向電極７は、放電針６の近傍に設けられており、導電線１０を介して接地されるとともに、高電圧電源３に電気的に接続されている。

高電圧電源３は、高電圧送電用ケーブル４を介して放電電極２に高電圧を供給する。高電圧電源３としては、例えば、交流高電圧方式、直流高電圧方式、パルス高電圧方式を採用することができる。本実施形態の高電圧電源３としては、交流高電圧方式のものを採用する。

接地部材５は、放電電極２と帯電体１との間に配置されている。接地部材５の形成材料としては、例えば鉄などの金属材料を採用することができる。また、接地部材５は、金属部材で構成され、帯電体１の近傍に配置されている。詳細には、接地部材５は、図１に示すように、放電電極２と帯電体１との間で、その放電電極２と帯電体１との中間点１１よりも帯電体１に近い位置１２に配置されている。つまり接地部材５は、この中間点１１より帯電体１側に配置されている。

ここでいう中間点１１は、放電電極２と帯電体１との間の中点とその近傍点を含むようなある程度の幅を有する範囲の点を意味している。

また、接地部材５は、導電線（接地線）１３を介して接地されている。また、接地部材５は、図１に示すように、静電誘導により、帯電体１の帯電（電荷）に応じた誘起電荷を生じ、その誘起電荷及び帯電体１の帯電に応じた電界Ｅを、接地部材５と帯電体１との間に生成する。その誘起電荷は、帯電体１の極性に対して逆極性であり、帯電体１と接地部材５との間に、帯電体１の帯電に応じた電界Ｅが形成される。なお、この電界Ｅの向きは、帯電体１と誘電電荷の極性により規定される。

次に、本実施形態の除電装置の動作を説明する。除電装置では、高電圧電源３から放電電極２に高電圧送電用ケーブル４を介して高電圧を供給すると、放電電極２の先端付近に不均一な電界が形成されてコロナ放電が生じる。このコロナ放電により放電電極２の周囲に正負の空気イオン生成される。より詳細には、高電圧電源３から放電電極２に交流高電圧が印加されると、放電針６の先端部近傍にコロナ放電が発生し、このコロナ放電により、正の空気イオンと負の空気イオンとが交流高電圧の周波数に応じて交互に放出される。

コロナ放電により生じた空気イオンは、帯電体１に供給される。この際、この空気イオンは、帯電体１と接地部材５との間に形成された電界Ｅの影響を受ける。

詳細には、コロナ放電により生成された空気イオンのうち、帯電体１の極性に対して逆極性の空気イオンは、帯電体１に吸引されて、電気的に中性の空気分子となる。そして、帯電体１が、その逆極性の空気イオンから電荷を受けて中和されることで、除電が行われる。

一方、コロナ放電により生成された空気イオンのうち、帯電体１の帯電極性と同じ極性の空気イオンは、接地部材５に吸引されて、電気的に中性の空気分子となる。また、帯電体１を除電することに寄与しない余剰な空気イオンが、帯電体１の近傍に存在した場合、その余剰な空気イオンが接地部材５に吸引されて、電気的に中性の空気分子となる。

以上のように、本実施形態の除電装置は、放電電極２と帯電体１との間に接地部材５を設けた状態で、空気イオンを接地部材５経由で帯電体１に供給している。このため、接地部材５が、帯電体１の除電に寄与しない極性の空気イオンを捕獲するので、帯電体１の除電に寄与する極性の空気イオンを、帯電体１に高効率で供給することができる。つまり、この除電装置は、高い除電効果を有する。

また、帯電体１の周囲に、帯電体１の除電に寄与しない余剰な空気イオンが浮遊している場合でも、接地部材５は、その余剰な空気イオンを捕獲して電気的に中性化するので、帯電体１の近傍の余剰な空気イオンを低減することができる。このため、除電装置は、帯電体１を除電するために有効な極性の空気イオンを、高効率で帯電体１に供給することができる。

［第２実施形態］
図２を参照しながら、本発明の第２実施形態の除電装置を説明する。第１実施形態と同様な構成要素については、第１実施形態と同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

本実施形態の除電装置では、高電圧電源３として直流高電圧電源を採用する。本実施形態の放電電極２１は、正極放電針２２及び負極放電針２３を有する。放電電極２１の一部は絶縁体２４により被覆されている。高電圧電源３と正極放電針２２とは、導電線（正側出力線）２５を介して電気的に接続され、高電圧電源３と負極放電針２３とは導電線（負側出力線）２６を介して電気的に接続されている。

本実施形態の除電装置では、高電圧電源３から正極放電針２２及び負極放電針２３に、所定の直流高電圧が印加されると、正極放電針２２ではコロナ放電により正の空気イオンが生成され、負極放電針２３ではコロナ放電により負の空気イオンが生成され、空気イオンが、接地部材５経由で帯電体１に供給される。接地部材５の動作については、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

以上のように、直流高電圧方式を採用した場合であっても、接地部材５が設けられているので、この除電装置は高い除電効果を有する。

また、直流高電圧方式を採用した場合、図２に示すように、直流型の放電電極２１として、正極放電針２２と負極放電針２３の近傍に、対向電極２７を設けてもよい。この対向電極２７は導電線２８を介して接地されると共に、導電線２８，２９を介して高電圧電源３に電気的に接続されている。この対向電極２７を設けることにより、正極放電針２２及び負極放電針２３の直流コロナ放電を安定化することができる。

［第３実施形態］
図３を参照しながら、本実施形態の接地部材３０を説明する。第１実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。

接地部材３０は、図３に示すように、直線状（棒状）の金属部材で構成されている。この直線状（棒状）の接地部材３０は、例えば図３に示すように、その長手方向が帯電体１の表面に沿う方向と平行となるように配置されていることが好ましい。このように接地部材３０を配置することで、静電誘導により、接地部材３０に略均一に誘起電荷が生じ、接地部材３０と帯電体１との間に広範囲に亘って電界Ｅを形成することができる。すなわち、接地部材３０と帯電体１との間に広範囲に亘って電界Ｅが形成されているので、帯電体１の周囲の余剰な空気イオンの単位時間当りの吸引量が大きくなり、より高い除電効果を得ることができる。

また、接地部材３０として、２つ直線状（棒状）の金属部材で構成されていてもよい。この２つの直線状の金属部材は、その長手方向が平行となるように配置されていてもよいし、互いに直交するように配置されていてもよい。こうすることにより、接地部材３０と帯電体１との間に、より広範囲に亘って均一な電界Ｅを形成することができる。すなわち、空気イオンを接地部材３０経由で帯電体１に供給することにより、より高い除電効果を得ることができる。

また、接地部材３０として、複数の直線状（棒状）の金属部材を採用することで、より高い除電効果を得ることができる。

［第４実施形態］
図４を参照しながら、本実施形態の接地部材４０を説明する。第１実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態の接地部材４０は、図４に示すように、格子形状に形成された金属部材で構成されている。この格子形状の接地部材４０は、その格子面が帯電体１の表面と略平行となるように配置されていることが好ましい。このように接地部材４０を配置することで、静電誘導により、格子形状の接地部材４０に略均一に誘起電荷が生じ、接地部材４０と帯電体１との間で広範囲に亘って均一な電界Ｅを形成することができる。これにより、高い除電効果を得ることができる。

また、格子形状の接地部材４０には、複数の通気孔部４１が形成されている。接地部材４０は、除電に寄与しない余剰な空気イオンを高効率で除去することができ、除電に寄与する空気イオンを通気孔部４１を通して帯電体１に供給することができる。

また、格子形状の接地部材４０は、例えば棒形状の接地部材と比較して、表面積が大きいので、除電に寄与しない余剰な空気イオンを高効率で除去することができる。

接地部材４０は、本発明で接地部材として用いられる一本の直線状の金属部材とは別の形状の参考例であり、その外周縁部が矩形状、円形状、楕円形状、多角形状等、任意の形状でよい。また、接地部材４０の通気孔部４１の形状も、矩形状、円形状、楕円形状、多角形状等、任意の形状でよい。

［第５実施形態］
図５を参照しながら、本発明の第５実施形態の除電装置を説明する。第１実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の除電装置は、放電電極で生成された空気イオンを、帯電体１に移送する空気流を生成する送風機５０を備える。

詳細には、図５に示すように、本実施形態の除電装置は、筐体５１を有する。この筐体５１内に、放電針６と対向電極７とを有する放電電極２、放電針６に高電圧送電用ケーブル（導電線）４を介して電気的に接続された高電圧電源３、及び導電線１０が収容されている。筐体５１は、空気取入口５２と空気排出口５３とを備えている。本実施形態では、送風機５０が、空気取入口５２の近傍に設けられている。この送風機５０は、放電電極２で生成された空気イオンを、帯電体１に移送する空気流を生成する。

本実施形態の除電装置では、動作時、送風機５０が放電電極２の後方から送風し、放電電極２で生成された空気イオンを、空気排出口５３を介して帯電体１に移送する。このため、本実施形態の除電装置は、第１実施形態と比較して、比較的多量の空気イオンを接地部材５及び帯電体１に向って放出することができ、高い除電効果を有する。

［第６実施形態］
図６を参照しながら、本発明の第６実施形態の除電装置を説明する。第１実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態の除電装置は、放電電極２で生成された空気イオンを、帯電体１に移送する空気流を生成する圧縮空気噴出機（空気圧縮機）６０、及び放電電極２を収容するノズル６１を有する。図６に示すように、ノズル６１は内部に放電電極２の放電針６を収容している。また、ノズル６１は、放電針６の前方側に開口部６１ａを備え、放電針６の後方側に孔部６１ｂを備えている。このノズル６１の開口部６１ａには対向電極７が備えられている。また、ノズル６１の孔部６１ｂには、圧縮空気噴出機（空気圧縮機）６０と連通する空気配管６２が接続されている。

本実施形態の除電装置では、動作時、圧縮空気噴出機（空気圧縮機）６０から出力された空気流が、空気配管６２を通ってノズル６１の孔部６１ｂから噴出し、その空気流が放電電極２で生成された空気イオンを、ノズル６１の開口部６１ａを介して帯電体１に移送する。このため、本実施形態の除電装置は、簡単な構成で、比較的多量の空気イオンを接地部材５及び帯電体１に向って放出することができ、高い除電効果を有する。

［除電性能試験］
本発明の実施形態の除電装置を使用して帯電体の除電を行う場合の除電性能試験について、図７を参照しながら説明する。

除電性能試験には、帯電プレートモニタ７１を用いた。帯電プレートモニタ７１は、その本体７２に、絶縁物７４を介して所定の大きさ（例えば１５０ｍｍ角）の金属製プレート７３を備える。金属製プレート７３は、除電対象の帯電体を模擬するものである。また、本体７２は、表面電位測定装置７５、直流高電圧電源７６、及びタイマ７７を有する。

帯電プレートモニタ７１は、直流高電圧電源７６から金属製プレート７３に、所定の直流電圧（例えば＋１０００Ｖ又は−１０００Ｖ）を印加することで、その金属製プレート７３を正極性又は負極性の電荷で帯電することができるように構成されている。また、帯電プレートモニタ７１は、表面電位測定装置７５及びタイマ７７により、例えば、金属製プレート７３の電位が、＋１０００Ｖから＋１００Ｖまで減衰する時間（「＋減衰時間」という）、及び−１０００Ｖから−１００Ｖまで減衰する時間（「−減衰時間」）という）を測定することができるように構成されている。

また、除電性能試験に用いる除電装置の放電電極７８としては、第６実施形態の除電装置のノズル収容型の放電電極を複数個並べて配置された横長形状（バー状）の放電電極を採用している。第１及び第６実施形態と同様な構成要素については、第１及び第６実施形態と同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

交流高電圧電源３が出力する交流高電圧のピーク値は９ｋＶ、周波数は２００Ｈｚである。ノズル６１に供給される圧縮空気の圧力は０．１５ＭＰａである。

また、図７に示すように、帯電プレートモニタ７１の金属製プレート７３の上方、所定の距離Ｌだけ離れた位置に、放電電極７８を配置した。接地部材５としては、直径φ６ｍｍの真鍮棒を採用した。また、金属製プレート７３の上方、所定の距離Ｙだけ離れた位置に接地部材５を配置した。

そして、放電電極７８と金属製プレート７３との間の距離Ｌを１８３ｍｍ及び３０５ｍｍに設定し、接地部材５と金属製プレート７３との間の距離Ｙを複数の値に設定して、除電性能試験を行った。

この試験の結果を表１及び表２に示す。

表１及び表２に示すように、接地部材５を金属製プレート７３の近傍に配置すると、接地部材５を設けない場合と比較して、除電対象の金属製プレート（帯電体）７３の電荷減衰時間が短くなり、高い除電効果が得られた。また、イオンバランスの指標となる金属製プレート７３のオフセット電圧も改善された。

また、表１及び表２に示すように、金属製プレート（帯電体）７３と放電電極７８との間の距離Ｌと、金属製プレート（帯電体）７３と接地部材５との間の距離Ｙとの比Ｙ／Ｌが、０．０５≦Ｙ／Ｌ＜０．７となる条件を満たすように、接地部材５を配置すると、電荷減衰時間が短くなり、オフセット電圧が０Ｖに近い値となり、オフセット電圧も改善されるという結果が得られた。オフセット電圧について、図８を参照しながら説明する。

先ず、コロナ放電により生成される空気イオンのイオンバランスが負極性に偏っている場合について説明する。

接地部材５を設けないとき、図８のグラフに実線で示すように、金属製プレート（帯電体）７３の初期電位が正極性でも負極性でも、除電開始から所定時間経過後、金属製プレート７３の最終的な電位（オフセット電圧）が負極性で同じ大きさとなる。一方、放電電極と金属製プレート７３との間に接地部材５を設けたとき、接地部材５から負極性の金属製プレート７３に向う電界が形成され、負極性の空気イオンが接地部材５に吸引されるため、図８のグラフに点線で示すように、オフセット電圧の大きさ（絶対値）が小さくなるように調整される。

空気イオンのイオンバランスが正極に偏っている場合も同様であり、接地部材５を設けたことによる効果により、正極性のオフセット電圧の大きさ（絶対値）が低くなるように調整される。上述したことは表１及び表２にも示される。

Ｙ／Ｌが比較的小さい場合（Ｙ／Ｌが約０．５より小さい場合）について説明する。表１（Ｌ＝１８３ｍｍ）に示すように、接地部材５を設けない場合には、オフセット電圧が−７５Ｖである。接地部材５を設けた場合には、Ｙ／Ｌが０．０５から０．３８に大きくなると、オフセット電圧が−１６Ｖから−８Ｖに低減する。表２（Ｌ＝３０５ｍｍ）に示すように、接地部材５を設けない場合にはオフセット電圧が−６１Ｖである。接地部材５を設けた場合には、Ｙ／Ｌが０．０３から０．５４に大きくなると、オフセット電圧が−２０Ｖから−７Ｖに低減する。

この際、放電電極と接地部材５との間にも電界が形成され、この電界により除電に寄与する空気イオンが少量除去されるが、本発明に係る接地部材５は、上述した位置に配置されているので、帯電体と接地部材５との間の電界Ｅによる除電の効果が大きい。すなわち、本発明の除電装置は、高い除電効果を有する。

また、コロナ放電により生成される正極性の空気イオンの量と負極性の空気イオンの量が同じでない場合、つまりイオンバランスがとれていないときに、放電電極と接地部材５との間の電界は、過剰な極性イオン（例えば負極性の空気イオン）を少量除去して帯電体の除電後のオフセット電圧を逆極性（例えば正）に偏らせるように寄与するが、本発明に係る接地部材５は上述した位置に配置されているので、帯電体の除電後のオフセット電圧の偏りを抑えることができる。

次に、Ｙ／Ｌが比較的大きい場合（Ｙ／Ｌが約０．５より大きい場合）について説明する。表１（Ｌ＝１８３ｍｍ）に示すように、接地部材５を設けた場合、Ｙ／Ｌが０．４９〜０．７８では、オフセット電圧が＋１Ｖ〜＋２７Ｖである。表２（Ｌ＝３０５ｍｍ）に示すように、接地部材５を設けた場合、Ｙ／Ｌが０．５７〜０．８３では、オフセット電圧が＋７Ｖ〜＋７３Ｖである。この理由としては、Ｙ／Ｌが比較的大きい場合では、放電電極と接地部材５との間に形成される電界により、過剰な負極性の空気イオンが、接地部材５に過剰に吸引され、接地部材５と帯電体との間のイオンバランスが正に偏るためである。上述した場合では、Ｙ／Ｌが約０．５に近づくほど、接地部材５と帯電体間に形成された電界の効果により、オフセット電圧が低くなるように調整される。

つまり、接地部材５と帯電体との間に電界Ｅが形成されると共に、接地部材５と放電電極との間に電界が形成されるが、接地部材５と帯電体との間に形成される電界Ｅによる除電に関する効果が比較的大きくなるような位置に、接地部材５が配置されることが望ましい。上記除電性能試験の結果によれば、高い除電効果を得るためには、上記電界Ｅ内に空気イオンが存在することを要することからＹ／Ｌは０．０５以上（距離Ｙは１０ｍｍ以上）、０．７未満であることが好ましい。

すなわち、接地部材５は、「放電電極７８と接地部材５との間の距離Ｙが、放電電極７８と帯電体１との間の距離Ｌの０．０５倍以上０．７倍未満である」との条件を満たす位置に配置されていることが好ましい。この位置に接地部材５が配置されることで、接地部材５と帯電体１との間に高電界Ｅを形成して、帯電体１の除電に寄与しない余剰の空気イオンを低減し、帯電体１を除電するために有効な極性の空気イオンを、高効率で帯電体１に供給することができる。また、好適には、「距離Ｙは距離Ｌの０．１倍以上０．５倍未満である」との条件を満たす位置に接地部材５が配置されることが、より高い除電効果を得るという観点から好ましい。

また、減衰時間をより短時間とする観点から、距離Ｌが比較的短い場合（例えばＬ＝約１８３ｍｍ）、表１に示すように、０．２７≦Ｙ／Ｌ≦０．４９であることが好ましい。また、減衰時間をより短時間とする観点から、距離Ｌが比較的長い場合（例えばＬ＝約３０５ｍｍ）、表２に示すように、０．４１≦Ｙ／Ｌ＜０．５７であることが好ましい。

以上、説明したように、本発明に係る除電装置の接地部材５が配置される位置としては、帯電体の除電に寄与しない極性の空気イオンを効果的に除去するという観点から、接地部材５と帯電体との間に電界を形成し、且つ、その電界内にコロナ放電により生成された空気イオンが供給される位置が望ましい。

詳細には、接地部材５が放電電極と帯電体の間に配置されると、帯電体と接地部材５との間に電界Ｅが形成され、その帯電体と接地部材５との間に存在する、除電に寄与する極性空気イオンが、その電界Ｅにより帯電体に吸引される。除電に寄与しない極性の空気イオンは、接地部材５に吸引されて電気的に中性の空気分子となる。その結果、除電速度が比較的速くなり、空気イオンのイオンバランスが調整される（自己調整）。

次に、接地部材によるイオンバランスの自己調整について説明する。帯電体に正負の空気イオンを供給すると、帯電体は、帯電体に対して逆極性の空気イオンを吸引することで除電される。しかし、空気イオンのイオンバランスが偏っていると、帯電体の最終的な帯電（電荷）はゼロにならず、過剰な空気イオンと同極性の帯電を示す。

本発明の実施形態に示す除電装置では、接地部材５が放電電極と帯電体との間に配置されている。このため、過剰な極性イオンに対して同極性に帯電した帯電体と接地部材５との間に電界Ｅが形成されるので、過剰な極性イオンが接地部材５に吸引され、除電開始から所定時間後、帯電体の最終的な帯電（電荷）の大きさが低減する。

例えば、空気イオンのイオンバランスが正に偏っている場合、接地部材５を配置したことにより、除電開始から所定時間後、帯電体の最終的な帯電極性が正で、帯電の大きさが低減する。一方、空気イオンのイオンバランスが負に偏っている場合、上記接地部材５を設けたことにより、除電開始から所定時間後、帯電体の最終的な帯電極性が負で、帯電の大きさが低減する。

すなわち、空気イオンのイオンバランスが正極性又は負極性に偏っていても、上記接地部材５を設けたことにより、帯電体の最終的な帯電の大きさの絶対値が小さくなるように自己調整される。

次に、接地部材５が、放電電極から帯電体に向う直線上の位置または該位置から該直線に直交する方向に沿って所定の幅を有する範囲内の位置に配置されている場合について説明する。

上記除電装置の放電電極は、帯電体に対向するように配置されている。具体的には、放電電極の下方に帯電体を配置した場合、コロナ放電により生成された空気イオンは、例えばイオン風，帯電体からの電界，空気流等により、放電電極から下方に移動するとともに、電界による作用や拡散により水平方向に広がる。すなわち、空気イオン濃度は、放電電極の直下位置で最も高く、その放電電極の直下位置から水平方向に沿った距離Ｘが大きい位置ほど低くなるような分布を有する。このため、接地部材５と帯電体との間に形成される電界中の空気イオン濃度が比較的高くなるような位置に、接地部材５を配置することが望ましい。

上述した場合、接地部材の位置としては、高い除電効果を得るという観点から、放電電極の直下位置が最も望ましく、その直下位置から水平方向に沿って所定の幅の範囲内、例えば直下位置から水平方向に約１５ｍｍ以下の範囲内であってもよい。

次に、図９を参照しながら、接地部材５が放電電極７８の直下位置から水平方向に距離Ｘ（水平距離）だけずれた位置に配置されたときの除電性能を説明する。図７に示した構成と同じものについては、説明を省略する。放電電極７８と金属製プレート７３との間の距離Ｌを１８３ｍｍに設定し、距離Ｘを０ｍｍ，１５ｍｍ，３７．５ｍｍに設定し、接地部材５と金属製プレート７３との間の垂直距離Ｙを複数の値に設定して、オフセット電圧及び金属製プレート７３の帯電の減衰時間に関する除電性能試験を行った。この試験の結果を、図１０に示す。

図１０に示すように、距離Ｌを１８３ｍｍに設定した場合、放電電極の直下位置及びその近傍（水平距離Ｘが１５ｍｍ以内）に接地部材５を配置したときに、高い除電効果が得られた。詳細には、図１０（ａ）に示すように、距離Ｘが０ｍｍの場合、距離Ｙを１０ｍｍから１５０ｍｍに大きくすると、距離Ｙが約９０ｍｍ未満ではオフセット電圧が負であり、距離Ｙが約９０ｍｍ以上ではオフセット電圧が正となる。距離Ｘが１５ｍｍの場合、オフセット電圧は負極性で、距離Ｙを大きくするほど、値（絶対値）が大きくなる。具体的には、距離Ｙ＝１０ｍｍ〜１２３ｍｍ（Ｙ／Ｌ＝０．０５〜０．６７）では、Ｘ＝１５ｍｍのオフセット電圧が−１８Ｖ〜−５０Ｖとなった。なお、距離Ｘが３７．５ｍｍの場合、Ｙ／Ｌが０．０５〜０．６７でもオフセット電圧が−２３Ｖ〜−８６Ｖとなった。

すなわち、接地部材５の距離Ｘが比較的大きく、接地部材５付近の空気イオン濃度が比較的低い場合、放電電極と接地部材５との間に形成された電界により、接地部材５での過剰イオンの過剰吸引が少量となることを示唆している。

図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示すように、距離Ｙが１０ｍｍ〜１２３ｍｍ（Ｙ／Ｌ＝０．０５〜０．６７）では、距離Ｘ＝０ｍｍと距離Ｘ＝１５ｍｍとの減衰時間の差が小さい。なお、距離Ｙ＝３７．５ｍｍでは、全体的に減衰時間が長く、特に距離Ｙ＞１０３ｍｍ（Ｙ／Ｌ＞０．５６）では、（−）減衰時間が比較的長い。

すなわち、上記除電性能試験の結果によれば、除電装置の除電効果は、接地部材５の位置における空気イオンの濃度よりも、接地部材５と帯電体との間の電界内における空気イオン濃度に左右されることを示唆している。つまり、高い除電効果を得るためには、接地部材５と帯電体との間の電界内における空気イオン濃度を高くすることが望ましい。

以上、説明したように、接地部材５が「０．０５≦Ｙ／Ｌ＜０．７、かつ、０ｍｍ≦Ｘ≦１５ｍｍ」という条件を満たす位置に配置されているので、除電装置は高い除電効果とイオンバランス調整効果を得ることができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。

１…帯電体（除電対象）、２…放電電極、３…高電圧電源、４…高電圧送電用ケーブル（導電線）、５，３０，４０…接地部材、６…放電針、７…対向電極、５０…送風機、６０…圧縮空気噴出機（空気圧縮機）。

Claims (7)

1. 放電針と対向電極とを有する放電電極と、前記放電電極に高電圧送電用ケーブルを介して高電圧を供給する高電圧電源とを有し、前記放電電極による放電で生成された空気イオンにより除電対象の帯電体を除電する除電装置であって、
   前記放電電極と前記帯電体との間に配置された一本の直線状の金属部材からなる接地部材を有し、
   前記接地部材は、該接地部材と前記帯電体との間の距離（Ｙ）が、前記放電電極と該帯電体との間の距離（Ｌ）の０．０５倍以上０．７倍未満、かつ、該放電電極から該帯電体に向う直線上の位置から該直線に直交する方向に離れた距離（Ｘ）が０ｍｍ以上１５ｍｍ以下となる位置に配置され、
   前記高電圧電源は、前記放電電極に交流高電圧を印加することを特徴とする除電装置。
2. 正極放電針と負極放電針とを有する放電電極と、前記放電電極に高電圧送電用ケーブルを介して高電圧を供給する高電圧電源とを有し、前記放電電極による放電で生成された空気イオンにより除電対象の帯電体を除電する除電装置であって、
   前記放電電極と前記帯電体との間に配置された一本の直線状の金属部材からなる接地部材を有し、
   前記接地部材は、該接地部材と前記帯電体との間の距離（Ｙ）が、前記放電電極と該帯電体との間の距離（Ｌ）の０．０５倍以上０．７倍未満、かつ、前記放電電極から前記帯電体に向う直線上の位置から該直線に直交する方向に離れた距離（Ｘ）が０ｍｍ以上１５ｍｍ以下となる位置に配置され、
   前記高電圧電源は、前記正極放電針に正の高電圧を、前記負極放電針に負の高電圧を、それぞれ印加することを特徴とする除電装置。
3. 前記放電電極で生成された空気イオンを前記帯電体に移送する空気流を生成する送風機を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の除電装置。
4. 前記放電電極で生成された空気イオンを前記帯電体に移送する空気流を生成する圧縮空気噴出機を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の除電装置。
5. 前記接地部材は、前記帯電体の帯電に応じた誘起電荷を生じ、該誘起電荷及び該帯電体の帯電に応じた電界を該接地部材と該帯電体との間に形成する位置に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の除電装置。
6. 放電電極と、前記放電電極に高電圧送電用ケーブルを介して高電圧を供給する高電圧電源とを有する除電装置により、前記放電電極による放電で生成された空気イオンにより除電対象の帯電体を除電する除電方法であって、
   前記放電電極と前記帯電体との間に配置された一本の直線状の金属部材からなる接地部材を、該接地部材と該帯電体との距離（Ｙ）が、該放電電極と該帯電体との間の距離（Ｌ）の０．０５倍以上０．７倍未満、かつ、前記放電電極から前記帯電体に向う直線上の位置から該直線に直交する方向に離れた距離（Ｘ）が０ｍｍ以上１５ｍｍ以下となる位置に配置し、該放電電極から該帯電体に空気イオンを供給して、該帯電体の除電を行うことを特徴とする除電方法。
7. 前記接地部材は、前記帯電体の帯電に応じた誘起電荷を生じ、該誘起電荷及び該帯電体の帯電に応じた電界を該接地部材と該帯電体との間に形成する位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の除電方法。

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