JP6718100B2 - 除電装置 - Google Patents

Description

この発明は、放電によって生成されたイオンを気流に乗せて放出させる送風式除電装置に関する。

従来から、正，負のイオンを放出して、帯電物体や雰囲気を除電するための除電装置が知られている。
例えば、図４，５に示す除電装置は、ケーシング１に軸流ファンＦを設け、その送風方向ｘの下流側に、８本の放電電極針２ａ，２ｂを環状に配置した除電装置である。
ケーシング１は、両端に排気口１ａと吸気口１ｂとを開口させた筒状部材で、上記吸気口１ｂ側に上記軸流ファンＦを設け、その送風方向ｘの下流側となる排気口１ａ側に複数の放電電極針２ａ，２ｂを設けている。

これらの放電電極針２ａ，２ｂには、交互に正の電源回路３と負の電源回路４とを接続している。
すなわち、上記放電電極針２ａには正の電源回路３が接続され、上記放電電極２ｂには負の電源回路４が接続されている。また、上記電源回路３，４には、これらの出力電圧を制御するための制御回路５が接続されている。
そして、上記電源回路３，４から出力される高電圧を放電電極針２ａ，２ｂに印加し、放電電極針２ａ，２ｂの先端側で正，負のイオンを生成させるとともに、これらのイオンを上記ファンＦで形成される気流に乗せて排気口１ａから放出させるようにしている。

また、図５に太線で示すように、上記排気口１ａには、金属製のグリッドからなるファンカバー６を設けて排気口１ａを覆うようにしている。ただし、図４では、上記放電電極針２ａ，２ｂの配置を分かりやすくするために、ケーシング１の輪郭及び１ａを太線で示し、上記ファンカバー６を省略している。
さらに、上記ケーシング１の軸方向中央には、上記ファンＦを取り付けるための支持部材７が設けられている。この支持部材７は、中央の円盤部７ａとこれをケーシング１の外壁と連結する複数の連結片７ｂとからなる。上記連結片７ｂは、図４に示すような帯状で、上記排気口１ａの開口を塞ぐことはない。

一方、上記ファンＦは、放射状に配置された複数の羽根８ａと、これを支持する中心部８ｂと、モーターＭとからなる。このモーターＭの回転軸ａが上記中心部８ｂに固定されるとともに、上記モーターＭが上記支持部材７の円盤部７ａに固定されている。
上記モーターＭを駆動すれば、上記羽根８ａが回転してｘ方向の気流が形成される。この気流によって、上記放電電極針２ａ，２ｂで生成された正，負のイオンが排気口１ａから放出されるようにしている。

このような除電装置を用いれば、例えば正に帯電した面は負のイオンによって除電され、負に帯電した面は正のイオンによって除電される。
その結果、処理対象の表面電位を０に近づけることができる。
また、上記のような除電装置は、帯電した物体を除電するためだけでなく、雰囲気を電気的に中和することによって静電気帯電を嫌う物体を帯電させないようにするために使用されることもある。

さらに、この除電装置では、上記ファンガード６を、放電のイオンバランスを検出するセンサとして用いている。イオンバランスを検出するとは、上記放電電極針２ａで生成される正のイオンと上記放電電極２ｂで生成される負のイオンとの量のバランスを検出することである。具体的には、ファンガード６に検出回路９を接続し、上記放電電極２ａ，２ｂで生成されるイオンによって形成されるファンガード６の近傍の電界から、ファンガード６の近傍における正，負のイオンの量が、いずれかの極性に偏っているか否かを検出している。

また、上記検出回路９を上記制御回路５に接続し、その検出の結果、イオンバランスが狂っていた場合には、上記制御回路５が、電源回路３又は４を制御してイオンバランスを保つようにしている。
このように、イオンバランスを保つようにしているのは、次の理由による。
もし、除電装置から放出されるイオンの極性が極端に偏っていると、除電に必要な極性のイオンが不足して処理対象が十分に除電されないだけでなく、一方の極性のイオンによって処理対象が帯電してしまう可能性もあるからである。

特開２００６−１９６３８０号公報 特開２０１５−０１５２３４号公報

上記従来の除電装置では、軸流ファンＦによって形成される気流により、ケーシング１の上流側の塵などの異物が、上記吸気口１ｂからケーシング１内に吸い込まれ、上記排気口１ａから放出されることになる。
このような除電装置では、上記のような異物を含んだ流れの中に上記センサとして機能するファンガード６が位置することになる。したがって、ファンガード６には、上記気流に乗って流れてきた異物が付着してしまう。特に、放電電極針２ａ，２ｂで生成されたイオンによって上記ファンガード６が帯電している場合には、異物がより付着しやすくなって、ファンガード６に、異物が堆積してしまう。

ファンガード６の表面に異物が堆積してしまうと、ファンガード６は、その表面抵抗などの電気的性質が変化して、センサとしての感度が落ちてしまうという問題があった。
センサの感度が落ちてしまえば、センサの検出結果に基づいて制御されるイオンバランスも狂ってしまい、期待通りの除電性能が得られないこともあった。
この発明の目的は、気流によってイオンを放出させる除電装置において、放電によるイオンバランスを検出するセンサに異物が堆積して検出感度が落ちてしまうようなことがない除電装置を提供することである。

この発明は、ケーシング内に、複数の羽根及びこれら羽根を放射状に支持する中心部からなる軸流ファンと、この軸流ファンによって生成される気流の下流側に設けられた複数の放電電極とを備え、上記放電電極によって生成されるイオン流を噴出させる除電装置を前提とする。
上記除電装置を前提とし、第１の発明は、上記中心部が、その中心軸に沿って上記気流の下流方向に移動したときの仮想移動軌跡内であって、上記中心部の近傍に、上記放電電極による放電のイオンバランスを検出する、円盤状の部材からなるセンサが設けられたことを特徴とする。

第２の発明は、上記軸流ファンの下流側に、上記軸流ファンによって生成される気流を遮る遮断部材を設けるとともに、この遮断部材が、その中心軸線に沿って上記気流の下流方向に移動したときの仮想移動軌跡内であって、上記遮断部材の近傍に、上記放電電極による放電のイオンバランスを検出する、円盤状の部材からなるセンサが設けられたことを特徴とする。

第３の発明は、上記ケーシングに、上記イオン流の噴出側にファンカバーが設けられるとともに、このファンカバーが接地されたことを特徴とする。

第１，２の発明によれば、軸流ファンが形成する気流で運ばれる塵などの異物が放電センサに堆積することを防止でき、異物による上記センサの感度低下を防止できる。センサの感度を維持することができるため、検出結果に基づいてイオンバランスを適切に維持することができる。

しかも、センサの形状が単純で、複数の放電電極をセンサの外周に沿って配置したときに、各放電電極からセンサまでの距離を均一に保つことが容易にできる。放電電極からセンサまでの距離を均一に保つことができれば、イオンバランスの正確な検出ができる。

第３の発明によれば、センサと除電対象との間に接地されたカバー部材が介在するため、センサが除電対象の表面電荷の影響を受けることがなく、イオンバランスの正確な検出ができる。

実施形態の回路図である。 実施形態の断面図に対応する概念図である。 実施形態のセンサの設置位置を説明するための概念図である。 従来の除電装置の回路図である。 従来例の断面図に対応する概念図である。

図１〜３にこの発明の一実施形態を示す。この実施形態は、放電のイオンバランスを検出するためのセンサ１０が上記従来の除電装置とは異なるが、その他の構成は、図４，５に示す従来の除電装置と同様である。
したがって、従来例と同様の構成要素には、図４，５と同じ符号を用い、各構成要素の詳細な説明は省略する。

この実施形態の除電装置は、図１の回路図のように、複数の放電電極針２ａ，２ｂに交互に正の電源回路３と負の電源回路４とが接続されている。
また、図１，２に示すように、ケーシング１内には、軸流ファンＦを設けている。上記軸流ファンＦのモーターＭは、支持部材７の円盤部７ａに固定され、このモーターＭの回転軸ａがファンＦの中心部８ｂの中心に連結されている。上記中心部８ｂに対する回転軸ａの連結には、上記中心部８ｂに形成された軸孔への圧入や、接着、ねじ結合など、どのような方法を用いてもよい。

さらに、この実施形態では、上記ファンＦとファンガード６との間にセンサ１０を設けている。このセンサ１０は金属製の円盤状の部材で、円盤の中心に設けられた軸部１０ａを、上記支持部材７の円盤部７ａの中心に固定している。
上記センサ１０は、軸部１０ａによって、上記円盤部７ａとの間隔が保たれ、センサ１０が、ｘ方向である気流方向において上記放電電極２ａ，２ｂよりも下流側に保持されている。
そして、この実施形態では、この発明のカバー部材であるファンガード６を接地している（図２参照）。

また、上記センサ１０に検出回路９を接続し、検出回路９には上記制御回路５を接続している。
検出回路９が、上記放電電極２ａ，２ｂで生成されるイオンによる電界からイオンバランスを検出し、その検出結果を上記処理回路５へ入力する点は、上記従来例と同じである。
ただし、この実施形態のセンサ１０は、図２，３で示すように、軸流ファンＦの中心部８ｂと対向する円盤部７ａに取り付けられ、ファンＦの中心部８ｂが、中心軸線Ｌに沿って気流の下流方向に移動したときの仮想軌跡であるエリアＥ内に位置している。

上記エリアＥは、上記羽根８ａの回転によって形成される方向ｘの気流が発生しない範囲となる。つまり、上記ファンＦの中心部８ｂに対応する位置では、回転方向の気流は発生するが、上流からの流れが遮断されるため、ｘ方向の気流はほとんど発生しない。したがって、上記エリアＥは、上記気流によって、ケーシング１の上流側の塵などの異物が搬送されないエリアとなる。
このようなエリアＥ内に設けられたセンサ１０には、上記ｘ方向の気流が搬送する異物が付着することがない。そのため、センサ１０には、従来のファンガード６のように異物が堆積しない。

このように、この実施形態の除電装置では、上記センサ１０が異物を搬送する気流ｘから外れた位置に設けられているので、従来のファンガード６を兼ねたセンサのように、表面に異物が堆積することがない。
したがって、上記センサ１０は異物の堆積によって感度が低下してしまうことがなく、検出感度が維持される。
そのため、イオンバランスの正確な検出ができ、センサ１０の検出結果に基づいて、制御回路５が、放電電極針２ａ，２ｂで生成されるイオンの正，負のバランスを適正に保つことができる。

また、この実施形態では、軸流ファンＦと上記センサ１０との間に、支持部材７の円盤部７ａが介在しているが、この円盤部７ａは上記中心部８ｂと同等かそれより小さい大きさであって、上記中心部８ｂの外側に形成され、イオンを排気口１ａから放出させるｘ方向の気流を遮らないようにしている。

さらに、ファンＦのモーターＭを支持するための上記支持部材７は、この実施形態の位置に限定されず、例えば、上記支持部材７を吸気口１ｂ側に設けてもよいし、上記中心部８ｂを駆動するモーターＭをケーシング１の外部に設けて固定してもよい。
上記モーターＭを固定する支持部材７を、上記中心部８ｂよりも上流側に設けた場合には、上記支持部材７とは別の支持部材によって、ファンＦの中心部８ｂの下流側へ移動したときの上記仮想移動軌跡内であって上記中心部８ｂの近傍位置に、上記センサ１０を支持する必要がある。

上記のように、センサ１０を中心部８の近傍に設けているのは、次に理由による。
軸方向であるｘ方向の気流は、上記中心部８ｂで遮断されるため、上記中心部８ｂのｘ方向の仮想移動軌跡であるエリアＥ内では、ファンＦの上流側から異物を吸い込んだ気流はほとんど導かれない。しかし、上記中心部８ｂから下流側への距離が大きくなるにしたがって、ｘ方向の気流は上記中心部８ｂの中心軸線Ｌに近づく方向にも広がる。そのため、中心部８ｂから大きく離れると、上記エリアＥ内であっても、ケーシング１の上流側の異物を搬送する気流が流れ込むことがある。
このような異物を搬送する軸線方向の気流の影響を受けないようにするために、上記センサ１０を、上記中心部８ｂの近傍に設けているのである。

また、異物を含んだ気流が、上記中心部８ｂの外周から、中心軸線Ｌの方向に広がったとしても、その影響を極力受けないようにするためには、センサ１０を中心軸線Ｌの近傍に位置させ、上記中心部８ｂの外周から遠ざけることが好ましい。例えば、センサ１０を構成する円盤の直径を小さくすることで、異物の付着をよりよく防止できる。
一方で、センサ１０の直径が小さくなれば、その外周に沿って配置された放電電極針２ａ，２ｂとセンサ１０との距離が大きくなってしまうため、検出感度が下がってしまうこともある。そのため、上記センサ１０の大きさや、その設置位置は放電電極針２ａ，２ｂへの印加電圧、ファンＦによる風量、検出回路９の検出精度などに応じて設定すべきである。

さらに、この実施形態では、上記ファンガード６を接地しているので、センサ１０が、除電対象である帯電物体の電荷の影響を受けることを防止できる。特に、帯電物体とセンサ１０との距離が短い場合や、帯電物体の電荷量が大きい場合には、帯電物体による誘導電荷がセンサ１０の測定に影響し、正確なイオンバランスの測定ができないことがあった。例えば、ファンガード６がセンサを兼ねる従来の装置では、除電対象である帯電物体がファンガード６に近づいた場合に、帯電物体による誘導電荷がファンガード６からなるセンサで検知され、センサが正確なイオンバランスを検出できないことがあった。
しかし、この実施形態のように、センサ１０と帯電物体との間に位置するファンガード６が接地されていれば、上記帯電物体の影響を排除でき、センサ１０はイオンバランスを正確な検出できる。

なお、この実施形態ではセンサ１０を円盤状にして、その中心を、上記ファンＦの中心部８ｂの中心軸線Ｌ上に設けている。
そのため、センサ１０の外周に沿って配置された複数の放電電極針２ａ，２ｂのいずれからも、センサ１０までの距離がほぼ同等に保たれるとともに、ファンＦで形成される気流の影響も、センサ１０の外周においてほぼ均一になる。
したがって、センサ１０が、特定の放電電極針で生成されたイオンのみを検出してしまうようなことが起こらないで、イオンバランスのより正確な検出ができる。

また、この実施形態では、上記センサ１０が放電電極針２ａ，２ｂよりも下流側に設けられているが、放電電極針２ａ，２ｂとセンサ１０との位置関係も、この実施形態に限らない。
センサ１０は、放電電極針２ａ，２ｂから離れすぎていると、生成された正，負のイオンの影響が小さくなり過ぎて検出精度が落ちてしまうが、センサ１０は、放電電極２ａ，２ｂからあまり離れすぎない位置であれば、上流下流にかかわりなく、放電電極針２ａ，２ｂで生成される正，負のイオンによって形成される電界を検出することが可能である。そのうえで、上記中心部８ｂの近傍であれば、異物による検出感度の低下を防止できる。

そして、この実施形態では、センサ１０及び検出回路９によって電界強度を検出し、それに基づいてイオンバランスを検出するようにしているが、この発明のセンサは、上記正，負のイオンバランスが検出できればよく、電界の代わりにセンサ１０に流れるイオン流を検出するようにしてもよい。いずれにしても、放電電極針２ａ，２ｂで生成される正，負のイオンのバランスが検出できればよい。

また、この実施形態では、放電電極針２ａに正の電源回路３を接続し、放電電極針２ｂに負の電源回路４を接続しているが、各放電電極針２ａ，２ｂに印加する高電圧の極性を固定的にする必要はない。例えば、特許文献２に記載された除電装置のように、１本の放電電極針に、正，負の高電圧を交互に印加するようにしてもよい。
さらに、放電電極針２ａ，２ｂの数も限定されないことは当然である。

上記実施形態では、上記軸流モーターＭが、複数の羽根８ａを放射状にして支持する中心部８ｂを備えているが、中心部８ｂを備えずに、中央部にｘ方向の気流が形成される環状のファンＦを用いることもできる。その場合には、ファンＦの気流の下流側に、ｘ方向の気流の一部を遮断する遮断部材を設けるとともに、この遮断部材が、その中心軸に沿って気流の下流方向に移動したときの仮想移動軌跡内であって、上記遮断部材の近傍に上記センサ１０を設けるようにする。

上記のようにすれば、ケーシング１の外側から吸い込まれた異物がセンサ１０に堆積することはない。
上記遮断部材は、上記支持部材７の円盤部７ａのようにしてケーシング１に連結することができる。
なお、上記中心部８ｂを備えたファンＦを用いる場合であっても、遮断部材を設け、この遮断部材によってｘ方向の気流が遮断される範囲内にセンサ１０を設けることができる。

塵などの異物の発生がある雰囲気中で用いる、送風式の除電装置に適用可能である。

１ ケーシング
２ａ，２ｂ 放電電極針
１ａ 排気口
１ｂ 吸気口
Ｆ （軸流）ファン
６ （カバー部材）ファンガード
８ａ 羽根
８ｂ 中心部
９ 検出回路
１０ センサ
Ｍ モーター
ａ 回転軸
Ｌ 中心軸線
ｘ （気流の）方向
Ｅ （仮想移動軌跡）エリア

Claims (3)

1. ケーシング内に、
   複数の羽根及びこれら羽根を放射状に支持する中心部からなる軸流ファンと、
   この軸流ファンによって生成される気流の下流側に設けられた複数の放電電極と、を備え、
   上記放電電極によって生成されるイオン流を噴出させる除電装置において、
   上記中心部が、その中心軸線に沿って上記気流の下流方向に移動したときの仮想移動軌跡内であって、上記中心部の近傍に、上記放電電極による放電のイオンバランスを検出する、円盤状の部材からなるセンサが設けられた除電装置。
2. ケーシング内に、
   複数の羽根及びこれら羽根を放射状に支持する中心部からなる軸流ファンと、
   この軸流ファンによって生成される気流の下流側に設けられた複数の放電電極と、を備え、
   上記放電電極によって生成されるイオン流を噴出させる除電装置において、
   上記軸流ファンの下流側に、上記軸流ファンによって生成される気流を遮る遮断部材を設けるとともに、この遮断部材が、その中心軸線に沿って上記気流の下流方向に移動したときの仮想移動軌跡内であって、上記遮断部材の近傍に、上記放電電極による放電のイオンバランスを検出する、円盤状の部材からなるセンサが設けられた除電装置。
3. 上記ケーシングには、上記イオン流の噴出側にカバー部材が設けられるとともに、このカバー部材が接地された請求項１又は２に記載の除電装置。

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