JP6623456B2 - 放電装置及びそれを用いた除電装置 - Google Patents

Description

この発明は、除電や帯電などに用いる放電装置と、それを用いた除電装置に関するものである。

従来から、放電によって生成された正または負のイオンを利用して、処理対象を帯電させたり、除電したりするためのバータイプの放電装置が知られている。
この種の装置として、例えば特許文献１に記載された放電装置が知られている。この放電装置は、バー状の絶縁性のケーシングを備えているが、このケーシングはその長手方向に沿って一対の側壁を所定の対向間隔を保って備えたものである。そして、上記側壁間である底面に沿って、図６に示す基板１を設けている。この基板１には高電圧電源に接続される高電圧線２と、図示しない放電電極針を起立させる電極用接点３とが形成されるとともに、上記高電圧線２と上記放電電極針とを接続する抵抗素子４が設けられている。この抵抗素子４は、一方の端子５が電極用接点３に接続され、他方の端子６が上記高電圧線２に接続されている。

そして、放電電極針は、上記電極用接点３で、基板面と直交する方向に起立して接続され、その先端をケーシングの開口に臨ませている。
さらに、上記ケーシング内にはウレタンなどの絶縁性樹脂の充填材が充填される。
このような放電装置では、バー状のケーシングの構造上、基板１の幅を十分に大きくできない場合があった。そのため、抵抗素子４の一方の端子５や電極用接点３と高電圧線２との距離が短くなり、高電圧線２への印加電圧が高くなれば、これらの間が放電によって短絡してしまうことがあった。

一方、図７のように、ケーシングＣ１内に設けた高電圧基板１上に、抵抗素子４と放電電極針７とを一直線状に起立させたものも考えられている。このような構造では、バー状のケーシングＣ１の幅をそれほど大きくしなくても、抵抗素子４の電極針７側の端子５と高電圧基板１に形成された高電圧線２との距離を大きく保つことができる。そのため、高電圧線２と放電電極針７との間の放電を防止できるものとなる。

特開２０１１−２０４６９４号公報 特開２００１−０３５６８６号公報

図７に示す従来の放電装置は、図６の装置と比べて抵抗素子４の大きさ分だけ、放電電極７側の端子５と高電圧線２との距離を大きくすることができる。しかし、その分、基板１から放電電極針７の先端までの長さが大きくなってしまう。
また、図７のケーシングＣ１内には絶縁性樹脂の充填材８を充填しているが、充填材８は、その充填過程において気泡が巻き込まれたり、小さなクラックが形成されたりすることがある。そのため、上記端子５と基板１との距離を短くすると、充填材８の内部に、上記端子５から高電圧基板１の高電圧線２への放電路が形成される可能性がある。したがって、抵抗素子４の大きさに係らず、上記端子５と高電圧基板１との距離をそれほど小さくできなかった。

その結果、基板１上に起立した抵抗素子４及び放電電極針７を収容するケーシングＣ１の高さＨ１が大きくなってしまうという問題があった。このように、ケーシングＣ１の高さ方向の寸法Ｈ１が大きくなれば、その設置の自由度が低くなってしまう。例えば、放電によって生成されたイオンによって除電あるいは帯電させたい処理対象の前面に十分なスペースがない場合には、図７に示す放電装置を設置できなくなってしまう。
この発明の目的は、ケーシングの高さ方向の寸法を大きくしなくても、放電電極針の基端と高電圧基板との間の放電を確実に防止できる放電装置とそれを用いた除電装置を提供することである。

この発明は、一面に開口を有するケーシング内に、このケーシングの底面に沿って配置されるとともに、高電圧電源に接続される高電圧線が配線された高電圧基板と、この高電圧基板に対してほぼ直交して起立し、その先端を上記開口に臨ませた放電電極針と、上記放電電極針の基端と上記高電圧線とを電気的に接続する抵抗素子とが収容され、上記ケーシング内に絶縁性樹脂の充填材が充填された放電装置を前提とする。
そして、第１の発明は、上記高電圧基板と上記放電電極針の基端との間には固体絶縁物が設けられ、この固体絶縁物において上記高電圧基板が設けられた側と反対側となる面に沿って、上記抵抗素子が設けられたことを特徴とする。

第２の発明は、上記固体絶縁物において上記抵抗素子が設けられる側の面に、上記放電電極針と上記抵抗素子の一方の端子とを接続するための第１の接続用基板と、上記抵抗素子の他方の端子と上記高電圧線とを接続するための第２の接続用基板とが、所定の間隔を保って設けられたことを特徴とする。

第３の発明は、上記ケーシングが、長尺の一対の側面を備え、一方の側面の外面には一又は複数の位置決め凸部が形成され、他方の側面の外面には、上記位置決め凸部に対向する位置に上記位置決め凸部に一致する位置決め凹部が形成されたことを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明の放電装置を一対組み合わせてなる除電装置であって、一方の放電装置の一方の側面に形成された位置決め凸部を、他方の放電装置の他方の側面に形成された位置決め凹部に嵌め合せるとともに、いずれか一方の放電装置の上記高電圧線には正の高電圧電源が接続され、いずれか他方の放電装置の上記高電圧線には負の高電圧電源が接続されたことを特徴とする。

第１の発明によれば、抵抗素子を、固体絶縁物を介して高電圧基板と対向させているため、抵抗素子を基板に対して起立させた従来と比べてケーシングの高さ方向の寸法を小さくできる。しかも、固体絶縁物は、予め型成形などで形成し、充填材のように内部に気泡やクラックが形成されないものにすることができる。そのため、固体絶縁物は、内部に放電経路が形成されにくく、固体絶縁物を挟んで配置される上記高電圧基板と抵抗素子の放電電極針側の端子や放電電極針の基端との直線距離を従来の装置ほど大きくしなくても、内部放電を防止できる。
また、放電電極針の基端を、固体絶縁物において、高電圧基板の反対の面側に設けることによって、放電電極針から高電圧線までの沿面距離を長くでき、沿面放電も防止できる。

このように、放電電極針の基端と高電圧基板までの距離を短くできるため、高電圧基板から放電電極針の先端までの直線距離も短くでき、これらを組み込んだケーシングの高さ方向の寸法を小さくできる。
したがって、底面から開口までのケーシングの高さ方向の寸法を小さくすることができる。その結果、放電装置を設置するためのスペースが小さくても足り、その設置の自由度が上がる。

さらに、この発明では、抵抗素子が、固体絶縁物を介して高電圧基板と反対側に設けられているので、電極用接点を形成した高電圧基板上に抵抗素子を設けた場合のように、抵抗素子の電極用接点側の端子と高電圧線との距離を確保するために、高電圧基板の幅を大きくする必要もない。
したがって、高電圧基板の幅に対応するケーシングの幅も大きくならない。このようにケーシングの幅方向及び高さ方向の寸法が小さくできれば、放電装置の設置の自由度がさらに上がることになる。

第２の発明によれば、抵抗素子の一方の端子と他方の端子との沿面距離を長くでき、端子間の沿面放電を確実に防止できる。

第３の発明によれば、ケーシングの側面に形成された位置決め凸部と位置決め凹部とを嵌め合せて、複数の放電装置をセットにして用いることができる。このとき、上記位置決め凸部と位置決め凹部とを嵌め合せることによって、隣接するケーシングの側面高さを合わせ、放電電極針の先端を揃えることができる。
そして、セットにする放電電極の数を多くすれば、面状にイオンを放射することも可能である。
また、一対の放電装置をセットにして、一方の放電装置の高電圧線に正の高電圧を印加し、他方の放電装置の高電圧線に負の高電圧を印加すれば、正イオンと負イオンとが同時に生成され、直流の除電装置として用いることができる。

第４の発明によれば、除電装置の設置の自由度を上げることができる。また、正のイオンと負のイオンとを、バランスよく放出できる。

実施形態のケーシングに部品を組み込む前の状態を示す斜視図である。 実施形態のケーシングの長手方向に直交する面の断面図である。 この発明の実施形態の固体絶縁物の斜視図である。 実施形態の固体絶縁物を、高電圧基板に組み付けた状態の斜視図である。 実施形態の接続用基板と抵抗素子との接続状態を示した斜視図である。 従来の放電装置の高電圧基板の平面図である。 図６とは別の従来の放電装置の断面の模式図である。

図１〜５にこの発明の一実施形態を示す。
この実施形態の放電装置は、図１に示す絶縁性樹脂製のバー状のケーシングＣ２に、複数の放電電極針７を所定間隔に配置した放電装置で、図２は、上記ケーシングＣ２の長手方向に直交する断面図である。
なお、この実施形態において、従来と同様の構成要素には、図６，７と同じ符号を用いることにする。
上記ケーシングＣ２は、長尺の底面９の両脇に一対の側面１０，１１を起立させた部材で、その長手方向の両端を、図示しない閉鎖部材で閉鎖して、この閉鎖部材を介して、ケーシングＣ２内の高電圧基板１の高電圧線２と高電圧電源とを接続するようにしている。

上記高電圧基板１は、その一方の面１ａに、長手方向に伸びる高電圧線２を形成した基板である。この実施形態では、上記高電圧線２を形成した一方の面１ａをケーシングＣ２の底面９に対向させているが、高電圧基板１には、高電圧線２に電気的に接続可能な図示しないスルーホールを形成して、高電圧基板１の他方の面１ｂ側との導通を可能にしている。なお、このスルーホールの間隔は、放電電極針７の設置間隔に応じて設定されている。
このような高電圧基板１に、所定の間隔を保って上記放電電極針７を起立させるが、放電電極針７と高電圧基板１との間には、固体絶縁物１２を介在させている。この固体絶縁物１２を用いた点が、この実施形態の最大の特徴である。

上記固体絶縁物１２は、図３に示すように略直方体で、絶縁性樹脂材を用いて型成形などによって内部に気泡やクラックを含まないように形成された部材である。
上記固体絶縁物１２の底面側には、底面を開口して長手方向に貫通する基板挿入凹部１３が形成され、一方の端面１２ａには上下に貫通する切欠き１４が形成されている。
また、上面１２ｂには、後で説明する第１，２の接続用基板１５，１６を位置決めするための位置決め凸部１７，１８が形成されている。これら位置決め凸部１７，１８はそれぞれ４個一組で構成されている。

このような固体絶縁物１２の基板挿入凹部１３に、上記高電圧基板１を挿入し、複数の固体絶縁物１２を等間隔で高電圧基板１に取り付ける（図１参照）。このとき、高電圧線２が形成された面１ａを基板挿入凹部１３の開口側に位置させる。
なお、上記上面１２ｂが、この発明の、固体絶縁物１２において高電圧基板が設けられた側と反対側となる面である。
また、高電圧基板１に形成された図示しないスルーホールを、上記切欠き１４内に対応させ、そこに接続ピン１９を起立させて接続し、この接続ピン１９と上記高電圧線２とを接続する。
そして、接続ピン１９の他方の端部を切欠き１４から固体絶縁物１２の上面１２ｂに突出させ、その突出部に被せるようにしてこの発明の第２の接続用基板１６を設けている。

上記接続用基板１６は、図４，５に示すように、四隅に、上記上面１２ｂ上の位置決め凸部１８に一致する位置決め孔１６ａを備え、この位置決め孔１６ａに上記位置決め凸部１８を嵌めている。
また、接続用基板１６は、その中央に上記接続ピン１９を接続する接点１６ｂを備えるとともに、上記抵抗素子４の他方の端子６を接続するための図示しない抵抗用接点を備えている。これら接点１６ｂと抵抗用接点とは第２の接続用基板１６内で接続されている。

また、固体絶縁物１２の上面１２ｂ上の位置決め凸部１７には、この発明の第１の接続用基板１５を設けている。この接続用基板１５は、四隅に、上記位置決め凸部１７に一致する位置決め孔１５ａを備えるとともに、放電電極針７の基端を接続する電極用接点と、上記抵抗素子４の一方の端子５を接続する抵抗用接点とを備えている。そして、これら電極用接点と抵抗用接点とは、上記第１の接続用基板１５内で接続されている。
そして、上記上面１２ｂに間隔を保って設けた接続用基板１５，１６をまたぐように抵抗素子４を設け、この抵抗素子４の両端子５，６を各接続用基板１５，１６の抵抗用接点に接続し、第１の接続用基板１５の電極用接点に放電電極針７を固定している。

上記のように、第１，２の接続用基板１５，１６を介して、抵抗素子４が放電電極針７と接続ピン１９との間に接続され、接続ピン１９に接続された高電圧線２から、放電電極針７に高電圧を印加することができる。
また、上記接続ピン１９によって、複数の固体絶縁物１２が図１に示すように高電圧基板１に所定の間隔を保って固定されることになる。

そして、上記抵抗素子４及び放電電極針７を取り付けた複数の固体絶縁物１２が固定された高電圧基板１をケーシングＣ２に収容し、その両端を図示しない閉鎖部材で閉鎖して、内部に充填材８を充填すれば、図２に示す放電装置が形成される。
上記充填材８は、従来の放電装置に用いたものと同じで、その充填過程で気泡などが含有される可能性があるが、上記固体絶縁物１２は、予め形成された部材で気泡などを含有していない。したがって、上記高電圧線２に高電圧が印加されても、固体絶縁物１２の内部に放電路が形成されることはない。

このような放電装置では、放電電極針７の基端と高電圧線２との間の放電として、固体絶縁物１２の表面に沿った沿面放電を防止する必要がある。
上記放電電極針７の基端と、高電圧線２との沿面放電路は、図２，４に破線で示した沿面距離ｘ１やｘ２となる。この距離は、固体絶縁物１２の内部を通る、放電電極針７の基端と高電圧基板１の面１ａ側の高電圧線２との直線距離よりも長くなる。つまり、沿面距離ｘ１，ｘ２は、図３，４における高さ方向である固体絶縁物１２の高さ方向の寸法に比べて長くなる。特に、この実施形態では、高電圧線２を形成した面１ａを固体絶縁物１２の底面と面一にしないで、底面から浮かせた位置に形成された基板挿入凹部１３に挿入することによって、上記距離ｘ１がより長くなるようにしている。

言い換えれば、この実施形態では、固体絶縁物１２の高さ方向の寸法をそれほど大きくしなくても、固体絶縁物１２の表面に沿った上記沿面距離ｘ１やｘ２を保つことができ、放電電極針７と高電圧線２との間の沿面放電を防止できることになる。もちろん、固体絶縁物１２の内部に放電路が形成される内部放電も防止できる。
また、この実施形態では、抵抗素子４を固体絶縁物１２の上面１２ｂに沿って配置したので、高電圧基板１と放電電極針７の基端との距離を抵抗素子４の長さＬ１よりも小さくすることができる。

したがって、上記固体絶縁物１２の高さ方向の寸法を抵抗素子４の長さＬ１よりも小さくすることができ、これを収容するケーシングＣ２の高さ方向の寸法Ｈ２を、抵抗素子４を起立させた図７に示す従来の装置の高さＨ１より小さくすることができる。
そのため、放電電極針７の先端を処理対象に対向させて設置する場合にも、設置スペースが小さくても足り、放電装置の設置の自由度が上がる。
また、上記固体絶縁物１２の上面１２ｂにおいて、第１，２の接続用基板１５，１６を間隔保って設けているため、これらに架け渡した抵抗素子４の両端子５，６間の沿面距離を長くでき、この間での沿面放電も防止できる。

なお、この放電装置の高電圧線２には、ケーシングＣ２の端部に設けた図示しない閉鎖部材を介して高電圧を印加するようにしているが、上記高電圧線２に、例えば、正又は負の直流高電圧を印加すれば、正又は負のイオンが生成され、帯電装置として用いることができる。また、上記高電圧線２に交番電圧を印加すれば、正イオンと負のイオンとが交互に生成され除電装置として用いることもできる。

さらに、ケーシングＣ２は、側面１０，１１の外面に、それぞれ長手方向に連続する線状の位置決め凸部１０ａと、線状の位置決め凹部１１ａとを形成している。上記位置決め凸部１０ａは位置決め凹部１１ａと一致する形状で、一対のケーシングＣ２，Ｃ２を隣接させたとき、上記位置決め凹部１１ａに位置決め凸部１０ａが嵌るようにしている。
一対のケーシングＣ２，Ｃ２をセットにして、上記位置決め凸部１０ａ及び位置決め凹部１１ａを嵌めわせることによって、両放電装置のケーシングＣ２，Ｃ２の側面の高さを合わせ、放電電極針７の先端位置を揃えることができる。

また、一対のケーシングＣ２，Ｃ２を組み合わせて、一方の高電圧線２に正の高電圧を印加し、他方の高電圧線２に負の高電圧を印加すれば、正イオンと負のイオンとを同時に生成させて直流の除電装置として用いることができる。このとき、隣接するケーシングＣ２，Ｃ２内の放電電極針７の高さが揃っているので、除電対象に対し正負イオンをバランスよく放射することができる。
なお、上記位置決め凸部及び位置決め凹部は、互いに一致する形状で、対応する位置に設けられていれば、線状に限らない。

いずれにしても、上記固体絶縁物１２を用いることによってケーシングＣ２内での放電を防止しながら、充填材８のみを充填した場合と比べて、ケーシングＣ２の寸法を小さくすることができ、この放電装置を帯電装置又は除電装置として用いる際の設置の自由度が上がる。
また、上記固体絶縁物１２の表面に凹凸を形成することによって、沿面距離を更に長くすることも可能である。

バー状の放電装置を小型できる構成である。

Ｃ２ ケーシング
Ｈ２ （ケーシングの）高さ
１ 高電圧基板
２ 高電圧線
４ 抵抗素子
５ （一方の）端子
６ （他方の）端子
７ 放電電極針
８ 充填材
９ （ケーシング）底面
１２ 固体絶縁物
１２ｂ （高電圧基板が設けられた側と反対側となる面）上面
１５ 第１の接続用基板
１６ 第２の接続用基板

Claims (4)

1. 一面に開口を有するケーシング内に、
   このケーシングの底面に沿って配置されるとともに、高電圧電源に接続される高電圧線が配線された高電圧基板と、
   この高電圧基板に対してほぼ直交して起立し、その先端を上記開口に臨ませた放電電極針と、
   上記放電電極針の基端と上記高電圧線とを電気的に接続する抵抗素子とが収容され、
   上記ケーシング内に絶縁性樹脂の充填材が充填された放電装置において、
   上記高電圧基板と上記放電電極針の基端との間には固体絶縁物が設けられ、
   この固体絶縁物において上記高電圧基板が設けられた側と反対側となる面に沿って、上記抵抗素子が設けられた放電装置。
2. 上記固体絶縁物において上記抵抗素子が設けられる側の面には、
   上記放電電極針と上記抵抗素子の一方の端子とを接続するための第１の接続用基板と、
   上記抵抗素子の他方の端子と上記高電圧線とを接続するための第２の接続用基板とが、
   所定の間隔を保って設けられた請求項１に記載の放電装置。
3. 上記ケーシングは、長尺の一対の側面を備え、
   一方の側面の外面には一又は複数の位置決め凸部が形成され、
   他方の側面の外面には、上記位置決め凸部に対向する位置に上記位置決め凸部に一致する位置決め凹部が形成された請求項１又は２に記載の放電装置。
4. 上記請求項３に記載の放電装置を一対、組み合わせてなる除電装置であって、
   一方の放電装置の一方の側面に形成された位置決め凸部を、他方の放電装置の他方の側面に形成された位置決め凹部に嵌め合せるとともに、
   いずれか一方の放電装置の上記高電圧線には正の高電圧電源が接続され、いずれか他方の放電装置の上記高電圧線には負の高電圧電源が接続された除電装置。

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