JP6307676B2 - 放電電極 - Google Patents

Description

この発明は、放電によって周囲にイオンを生成し、帯電あるいは除電装置などに用いる放電電極に関するものである。

従来から、一定の範囲を高密度で均一に帯電処理したり、帯電物体を高速で除電したりするために、多数の針状の放電電極を基板に植え付けた装置が知られている（特許文献１参照）。
このような装置で、高電圧が印加される放電電極は、使用によって劣化するため、それを交換できるように、放電電極を装置本体側にねじ結合によって着脱自在にしたものも知られている。例えば、放電電極針の外周に直接雄ねじを形成して、それを指で回して高電圧プレートのねじ孔にねじ止めるものがある。

しかし、指でねじを回していたのでは、大量の放電電極を同じ力で締め付けることは難しい。そのため、高電圧プレートからの放電電極針の突出長さに差ができて、放電電極針の先端位置にばらつきができてしまうことがある。このように、多数の放電電極針の先端位置にばらつきができれば、放電電極ごとの放電強度が一定にならず、これを帯電装置に用いた場合には処理対象の帯電密度が不均一になってしまうことがある。
このような不均一な帯電処理では、例えば静電気を利用して異物を捕獲するフィルター部材を処理した場合、フィルター部材に、異物の吸着力が弱くなる部分ができてしまう。そのため、フィルターとしての機能を十分に果たせないことが起こってしまう。

上記のような問題を解決し、取り付け作業も容易にできるものとして、図８に示す六角形のフランジ部１から針部２を突出させた放電電極が考えられている。
この放電電極は、雄ねじ部３を、帯電装置の高電圧バー４に形成したねじ孔４ａにねじ止めして固定するものである。上記高電圧バー４は、絶縁材料からなるケーシング５内に、絶縁材６を介して固定され、図示しない高電圧電源と接続される。
そして、上記高電圧バー４に、所定の間隔を保って上記ねじ孔４ａを形成しておけば、図９に示すように六角形のフランジ部１を備えた多数の放電電極を整列させることができる。

また、上記フランジ部１をスパナやボックスレンチなどの工具を用いて回し、フランジ部１が高電圧バー４の表面に接触するまで雄ねじ部３を締め付ければ、いずれの放電電極も同じように締め付けられる。つまり、雄ねじ部３の締め込み深さを一定にすることが簡単にできる。このように、図８に示すような放電電極なら、雄ねじ部３の締め込み深さを一定にできるので、高電圧バー４に配置された放電電極の針部２の先端位置を一定にして、各針部２からの放電強度を等しくすることもできる。ただし、上記フランジ部１を回すためには、例えば、ボックスレンチの内部に針部２を挿入する凹部を備えたものなど、上記針部２に干渉しない専用の工具が必要である。
なお、図８、９に示すような放電電極に関する文献は見つからなかった。

特開２００１−０３５６８６号公報 特開２００７−１４１６９１号公報

上記図８，９に示す従来の放電電極を用いた場合には、高電圧バー４の表面に、六角形のフランジ部１が所定の間隔を保って配置される。これらフランジ部１は、その外周に工具をはめて着脱するものであるため、隣り合うフランジ部１，１間には、工具を挿入し、それを回すための間隔が必要である。例えば、隣り合うフランジ部１，１を、二点鎖線の円ｓで示した工具の回転範囲よりも近づけることはできない。
そのため、針部２，２間距離Ｌ１は、フランジ部の寸法よりもかなり大きくなり、上記針部２をそれほど高密度に配置することはできなかった。

一方、上記針部２，２間距離Ｌ１が大きくなると、その間で生成されるイオン濃度の勾配が大きくなってしまう。放電によって生成されるイオンの濃度は、針部２の先端から離れるにしたがって低くなるため、針部２，２間距離Ｌ１が大きければ、その間のイオン濃度の差が大きくなってしまう。反対に、針部２，２の間隔が小さければ小さいほど、イオン濃度が均一になり、均一な帯電や除電が可能になる。
しかし、図９のように、フランジ部１を六角形にした従来の放電電極では、上記したように、高電圧バー４に配置する針部２，２間距離Ｌ１を小さくすることはできなかったので、均一なイオン生成は難しかった。
また、上記六角形のフランジ部１の外周は、工具でしっかり保持できるように六角の角１ａが尖って方が有利であるが、このような角１ａからは放電が起こりやすい。この角１ａから異常放電が起こらないようにするためには、上記角１ａと外部アースとの距離を大きくする必要がある。そのため、上記フランジ部１の外周と絶縁体からなるケーシング５の側壁５ａとの距離ａを大きくしなければならなかった。そのため、針部２を高密度に配置できないうえに、装置全体が大きくなってしまうという問題もあった。
この発明の目的は、先端位置を一定にした針部を、給電部材に高密度に配置できる放電電極を提供することである。

第１の発明は、高電圧を印加する給電部材に取り付け、イオンを生成する帯電あるいは除電装置用の放電電極であって、外周が円形のフランジ部と、このフランジ部の一方の面の外周円の中心もしくはほぼ中心から突出した針部と、上記フランジ部を介して上記針部と反対側に設け、上記給電部材に形成された取付け用雌ねじに結合するための雄ねじ部とからなり、上記フランジ部は、上記針部側の面において、その外周円の内側に、ねじ回し用工具を掛けとめるための工具用掛けとめ部を備えたことを特徴とする。
なお、上記外周円のほぼ中心から突出した針部とは、放電電極の製造過程において針部を設ける際に、外周円の中心からわずかにずれてしまった針部も含むということであり、意図的に外周円の中心からずらした位置に針部を設けるということではない。

第２の発明は、上記フランジ部における雄ねじ部側の面から、上記針部の先端までの長さを所定長さに設定したことを特徴とする。

第３の発明は、上記工具用掛けとめ部は、上記フランジ部の針部側の面に形成した工具差し込み用の凹部からなることを特徴とする。

第４の発明は、上記フランジ部及び雄ねじ部からなる支持部材と、この支持部材と別体の針部材とを備え、上記支持部材に、上記フランジ部の外周円の中心もしくはほぼ中心を通る軸方向孔を形成するとともに、この軸方向孔に上記針部材を圧入して上記針部を構成したことを特徴とする。

第１の発明によれば、フランジ部の内側の工具掛けとめ部によって、ねじ部を回すことができるため、フランジ部の外側にねじ回し用の工具をはめるためのスペースが不要になる。したがって、隣り合うフランジ部が接触しない範囲でぎりぎりに近づけて設けることができる。そのため、フランジ部の中心もしくはほぼ中心に位置する針部の間隔を小さくすることができる。
また、針部がフランジ部の円の中心に位置しているので、円の中心を回転中心としてねじを回したとき、ねじの回転角度によらず針部の位置が一定になる。そのため、針部間距離を一体に保つことができる。
また、フランジ部が給電部材に接触するまでねじを締めることによって、全ての放電電極の雄ねじ部の締め込み深さを一定にすることができる。そのため、針部の先端位置を一定に保つこともできる。
さらにまた、円形のフランジ部は、外周に放電しやすい尖った部分がないので、放電電極を絶縁体からなるケーシング内に設けた場合にも、ケーシングからフランジ部外周までの距離をそれほど大きくする必要がなく、装置を小型化することもできる。

第２の発明によれば、フランジ部を給電部材に接触するまでねじ込むことで、給電部材表面から針部尖端までの長さを処置長さにすることができる。多数の放電電極の針部先端位置を簡単にそろえることができ、より均一な高密度イオンの生成が実現できる。
このような放電電極を用いた帯電装置は、均一な高密度帯電処理ができるため、例えば、静電フィルター部材などの処理に最適である。

第３の発明によれば、工具用掛けとめ部が工具差し込み用の凹部で構成されているので、フランジ部の表面に放電しやすい凸部がなく、異常放電の可能性がより低くなる。そのため、外部アースとの間の異常放電を防止するために、例えば絶縁体からなるケーシングとフランジ部との間隔をそれほど大きくする必要がなく、より一層装置を小型化できる。

第４の発明によれば、支持部材と針部材とを別部材にしているので、針部材の圧入量によって、針部の突出長さを変更できる。したがって、針部の突出長さの異なる放電電極を形成する際に、共通部品を利用することができ、生産性が上がる。

図１は第１実施形態の放電電極の側面図である。 図２は第１実施形態の放電電極を組み付けた装置の断面図である。 図３は第１実施形態の放電電極を組み付けた装置の平面図である。 図４は第１実施形態の放電電極の別の配置例を示した平面図である。 図５は第２実施形態の放電電極の平面図である。 図６は第２実施形態の放電電極を取り付けるための工具の斜視図である。 図７は第３実施形態の斜視図である。 図８は従来例の側面図である。 図９は従来例の平面図である。

図１〜４に示す第１実施形態の放電電極は、外形が円形のフランジ部７とこのフランジ部７の一方の面７ａに直交する雄ねじ部８とからなる支持部材９と、尖端を有する針部材１０とで構成される。
上記支持部材９を構成するフランジ部７と雄ねじ部８とは、フランジ部７の外形円の中心を通る軸線を共通の回転軸とし、支持部材９は、上記回転軸に沿って支持部材９を貫通する軸方向孔９ａを備えている。

上記軸方向孔９ａに針部材１０を圧入し、フランジ部７における雄ねじ部８と反対側の面７ｂから突出した尖端側を針部１０ａとする。そして、針部材１０の、上記軸方向孔９ａへの圧入長さによって、フランジ部７の雄ねじ部８側の面７ａから針部１０ａの先端までの長さｈを調整することができる。
このような放電電極も、従来と同様、図２に示すように、雄ねじ部８を給電部材である高電圧バー４に形成したねじ孔４ａにねじ込むことで固定し、フランジ部７を高電圧バー４に接触するまでねじ込むことによって、高電圧バー４から針部１０ａの先端位置を一定にすることができる。なお、上記ねじ孔４ａには、放電電極を取り付けるためのこの発明の取付け用雌ねじが形成されていている。
また、この第１実施形態において、図８，９に示す従来例と同じ構成要素には従来例と同じ符号を用いている。

さらに、上記フランジ部７であって針部１０ａ側の面７ｂには、図２，３に示すように、開口形状が六角形の工具差し込み用の凹部１１を形成している。この凹部１１は、その六角形の中心が、フランジ部７の円の中心と一致するよう形成され、その中心に上記針部材１０を圧入する軸方向孔９ａが形成されている。
そして、上記凹部１１に、六角棒レンチのようなねじ回し工具を差し込めば、雄ねじ部８を回すことができる。この凹部１１が、この発明の工具差し込み用の凹部であり、工具掛けとめ部である。ただし、ここで用いる工具は、六角棒レンチの中心内部に、針部１０ａを収容可能な軸方向凹部が形成されたものである。

この第１実施形態の放電電極は、この発明の給電部材である高電圧バー４のねじ孔４ａに上記雄ねじ部８を締め付けるための工具を、上記フランジ部７の内側の凹部１１に差し込んで回すようにするので、図８，９に示す従来例のように、フランジ部７の外周に工具をはめ込むための間隙が必要ない。そのため、図３に示すように隣り合うフランジ部７，７を、互いに接触しない範囲でぎりぎりまで接近させることができる。したがって、各フランジ部７の中心に位置する隣り合う針部１０ａ，１０ａの間隔を、フランジ部７の直径に近づけることができ、高電圧バー４に多数の針部１０ａを高密度に配置することができる。

また、フランジ部７の直径は、高電圧バー４のねじ孔４ａの直径より少しでも大きければ、締め付けた放電電極の軸方向位置を保持する機能を発揮できるので、それほど大きくする必要はない。フランジ部７の直径を小さくすればするほど、上記針部１０ａ，１０ａ間距離Ｌ２を小さくすることができる。
実際には、直径が約２［ｍｍ］の雄ねじ部８に直径４［ｍｍ］のフランジ部７を設け、針部１０ａ，１０ａ間距離Ｌ２を５［ｍｍ］にした帯電装置を実現している。
また、図３では、第１実施形態の放電電極針を１列に配置しているが、図４に示すように２列に配置したり、あるいは３列以上配置したりすれば、より高濃度なイオンを均一に生成することができる。

さらに、上記第１実施形態のフランジ部７は円形のため、従来の六角形のフランジ部１のように尖った角などがない。そのため、外部アースとの間の異常放電を考慮して、ケーシング５との距離ｂを大きくする必要がない。そのため、装置全体を小型化することもできる。
なお、この第１実施形態では、針部材１０と支持部材９とを別部材にし、針部材１０を軸方向孔９ａに圧入することで放電電極を形成するようにしているが、放電電極の形成方法はこれに限らない。例えば、フランジ部７に形成した凹部１１の底面に針部１０ａを起立させて溶接などで固定するようにしてもよい。
ただし、この第１実施形態のように、支持部材９の軸方向孔９ａに針部材１０を圧入して放電電極を形成するようにすれば、フランジ部７からの針部１０ａの突出長さｈを変えた放電電極を、同一部品を用いて形成することもできる。つまり、部品の共通化が可能になるというメリットがある。

図５の第２実施形態は、フランジ部７の針部１０ａ側の面７ｂに形成したねじ回し工具差し込み用の凹部の形状が、第１実施形態の凹部１１とは異なる。フランジ部７の針部１０ａ側の面７ｂには、開口形状が四角形の一対の工具差し込み用の凹部１２，１２を形成している。
その他の構成は、上記第１実施形態と同じであり、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を用い、以下の説明にも図２，３を参照する。
したがって、この第２実施形態の放電電極は、上記凹部１２，１２にねじ回し用の工具を差し込んで回すことによって、上記高電圧バー４のねじ孔４ａにねじ止めることができる（図２参照）。

なお、上記凹部１２，１２に差し込んで回す工具としては、図６に示すものが考えられる。この工具は、ハンドル１３に二股に分岐した差し込み部１４を備えている。この差し込み部１４の一対の端部１４ａ，１４ａが、上記フランジ７の凹部１２，１２に一致する形状をしている。この端部１４ａ，１４ａを凹部１２，１２に差し込んで、中央の隙間１５に針部１０ａを位置させることでフランジ部７を回転させ、上記高電圧バー４に放電電極を取り付けることができる。
この第２実施形態においても、フランジ部７の外形が円形で、工具差し込み用の凹部１２，１２が上記フランジ部７の外円の内側に形成されているため、図３に示す第１実施形態と同様に、隣り合うフランジ部７，７間に工具のための隙間が必要なく、針部１０ａを高密度に配置することができる。
また、フランジ部７の外周に放電しやすい尖った部分がないので、フランジ部７の外周とケーシング５までの距離ｂを短くすることもできる（図３参照）。

上記第１，２実施形態では、フランジ部７に工具掛けとめ部として、工具差し込み用の凹部１１や１２を形成しているが、工具掛けとめ部は凹部に限らない。
例えば図７に示す第３実施形態では、円形のフランジ部７の針部１０ａ側の面７ｂ上に一対の工具掛け止め用の凸部１６，１６を形成している。この凸部１６，１６にねじ回し工具をひっかけてねじを回すようにしている。このような凸部１６，１６を回す場合には、図６に示す差し込み部１４の先端に、上記凸部１６に一致する凹部を備えた工具を用いるようにすればよい。上記工具掛け止め用の凸部１６，１６以外の構成は、図１に示す第１実施形態と同じである。
この第３実施形態の放電電極も、フランジ部７の外周にねじ回し用の工具を嵌める必要がないので、隣り合うフランジ部７の外周同士を接近させて設けることができ、多数の針部１０ａを高密度に配置することができる点は、上記他の実施形態と同じである。

以上のように、フランジ部７の外形が円形であって、その円の内側に工具掛け止め部を備えていれば、工具掛け止め部は凹部であっても凸部であっても、またどのような形状であっても、針部１０ａ，１０ａ間距離を最小にして、高密度に配置することができる。
ただし、工具掛け止め用の凸部は、その凸部外周に、尖った部分がない形状にすることが好ましい。外周に尖った部分があると、尖った部分がない場合と比べて異常放電の可能性が高くなるため、上記ケーシング５までの距離を大きくしなければならなくなるからである。
一方、工具掛け止め用の凸部には、ねじを回し用の工具と密着して回転力を受ける面が必要である。そこで、工具掛け止め用の凸部としては、例えば、工具に接触する平面を備えながら、他の部分を曲面にしたり、角を丸くしたりした形状が好ましいものと考えられる。

上記第１〜３実施形態では、複数の放電電極を、この発明の給電部材である高電圧バー４に取り付ける例を説明したが、給電部材がバー状ではなく、プレート状であれば、さらに多くの放電電極を密集して配置することができる。このようなプレート状の給電部材は、広い面積を高密度帯電させるときなどに有用である。

高密度帯電処理が必要とされる様々な分野での利用が可能である。

４ 高電圧バー
４ａ ねじ孔
７ フランジ部
８ 雄ねじ部
９ 支持部材
９ａ 軸方向孔
１０ 針部材
１０ａ 針部
１１ （工具差し込み用の）凹部
１２ （工具差し込み用の）凹部
１６ （工具掛け止め用の）凸部

Claims (4)

1. 高電圧を印加する給電部材に取り付け、イオンを生成する帯電あるいは除電装置用の放電電極であって、
   外周が円形のフランジ部と、
   このフランジ部の一方の面の外周円の中心もしくはほぼ中心から突出した針部と、
   上記フランジ部を介して上記針部と反対側に設け、上記給電部材に形成された取付け用雌ねじに結合するための雄ねじ部とからなり、
   上記フランジ部は、上記針部側の面において、その外周円の内側に、ねじ回し用工具を掛けとめるための工具用掛けとめ部を備えたことを特徴とする放電電極。
2. 上記フランジ部における雄ねじ部側の面から、上記針部の先端までの長さを所定長さに設定した請求項１に記載の放電電極。
3. 上記工具用掛けとめ部は、上記フランジ部の針部側の面に形成した工具差し込み用の凹部からなる請求項１又は２に記載の放電電極。
4. 上記フランジ部及び雄ねじ部からなる支持部材と、
   この支持部材と別体の針部材とを備え、
   上記支持部材に、上記フランジ部の外周円の中心もしくはほぼ中心を通る軸方向孔を形成するとともに、この軸方向孔に上記針部材を圧入して上記針部を構成した請求項１〜３のいずれか１に記載の放電電極。
   

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