JPH05299191A - 直流除電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速で走行する帯電物体に対して除電ムラ少
なく除電する。放電針と帯電物体との間の短絡を放電針
１本１本について防止でき、たとえ一部の放電針が短絡
しても他の放電針はそのまま機能を維持できるようにす
る。 【構成】 棒状又は長板状の絶縁ホルダ１９に、プラス
電極リード２３とマイナス電極リード２４とを並べて配
線する。複数本の放電針２７を、プラス電極リード及び
マイナス電極リードに対しそれぞれ電流制限用抵抗２６
を介しかつ配列順序に従いプラス・マイナス交互に接続
し、プラスイオンとマイナスイオンとを同時に発生させ
る。放電針の１本１本について別々に放電電流を制限す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラス及びマイナスの
直流高電圧をプラス及びマイナスの放電針に印加し、プ
ラス・マイナス両極性のイオンを同時に発生させて帯電
物体を除電する直流除電器に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の放電針を配列し、各放電針からの
コロナ放電によりプラス・マイナスのイオンを発生させ
て除電する特に長尺型の除電器としては、従来、同じ放
電針に高周波の交流高電圧を印加してプラスイオンとマ
イナスイオンとを交互に発生させる交流除電方式のも
の、放電針を２列に離して配列し、一方の列の放電針に
はプラスの直流高電圧、他方の列にはマイナスの直流高
電圧を印加するプラス・マイナス別除電式のもの、プラ
ス・マイナスそれぞれの高圧トランスを使用し、パルス
制御によりプラス・マイナスの放電を交互に行うパルス
ＤＣ除電方式のものがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、交流除電方式
のもの及びプラス・マイナス別除電式のものでは、プラ
スイオンとマイナスイオンとを同等に発生させることが
困難（イオン極性のアンバランス）で、帯電物体を逆帯
電させることがあった。

【０００４】また、パルスＤＣ除電方式のものは、イオ
ン極性のバランス性については前２方式よりは良いが、
プラスイオンとマイナスイオンの発生周期が遅いため、
クリーンルーム内の除電のように広範囲を時間をかけて
除電する場合は良いとしても、移動物体の除電のように
単位面積当たりの除電時間を短くしなければならない場
合は不向きであった。

【０００５】ところで、フィルムやシート等の長尺薄物
の生産工程では、製造技術の進歩でフィルムやシート等
の走行速度の高速化が著しいが、このような高速で連続
走行する長尺薄物の除電については、上述した従来の除
電器ではいずれのものも除電ムラの発生が著しく、対応
できなかった。

【０００６】本発明の目的は、高速で走行する帯電物体
に対して除電ムラ少なく除電でき、また放電針と帯電物
体との間の短絡を放電針１本１本について防止できると
ともに、たとえ一部の放電針が短絡しても他の放電針は
そのまま機能を維持できるようにすることにある。

【０００７】また、他の目的として、棒状又は長板状に
なる放電部の製作を容易にすること、更に、プラスイオ
ンとマイナスイオンとを同時にかつ同等に発生させて、
帯電物体がプラス・マイナスいずれの極性に帯電してい
ても効率良く除電できるようにすることもある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による直流除電器
では、棒状又は長板状の絶縁ホルダに、プラス電極リー
ドとマイナス電極リードとを並べて配線するとともに、
複数本の放電針を所定の間隔で配列固定し、これら放電
針を、プラス電極リード及びマイナス電極リードに対し
それぞれ電流制限用抵抗を介しかつ配列順序に従いプラ
ス・マイナス交互に接続する。プラス電極リード及びマ
イナス電極リードの一端を直流高圧発生装置のプラス・
マイナスの出力端にそれぞれ接続し、直流のプラス高電
圧とマイナス高電圧を同時に印加できるようにする。

【０００９】絶縁ホルダを本体とする放電部の製作を容
易にするため、プラス電極リードとマイナス電極リード
とをプリント基板に平行にプリント配線し、また放電針
を該プリント基板に植設する。そして、かかるプリント
基板を、中空とした絶縁ホルダ内で樹脂埋設し、放電針
の一部のみを樹脂表面より突出させた構造とする。

【００１０】電池等の直流電源でも作動可能とし、また
イオン極性バランスを図るため、直流高圧発生装置に
は、高周波トランスと、該高周波トランスの一次側に印
加される直流電圧により自励発振する高周波発振回路
と、高周波トランスの二次側とプラス側出力端子との間
に接続されたプラス側倍電圧整流回路と、高周波トラン
スの二次側とマイナス側出力端子との間に接続されたマ
イナス側倍電圧整流回路とを備えたものを使用する。こ
の場合、プラス側倍電圧整流回路は、高周波トランスの
二次側交流電圧をｎ段階にプラス整流して増幅すべくダ
イオードとコンデンサを直列にｎ段接続したもの、また
マイナス側倍電圧整流回路は、高周波トランスの二次側
交流電圧を上記ｎより少ないｍ段階にマイナス整流して
増幅すべくダイオードとコンデンサを直列にｍ段接続し
たものとする。

【００１１】放電電流をプラス・マイナスそれぞれにつ
いて制限するため、前記プラス側倍電圧整流回路と前記
プラス側出力端子との間にプラス側共通の電流制限用抵
抗、前記マイナス倍電圧整流回路と前記マイナス側出力
端子との間にマイナス側共通の電流制限用抵抗をそれぞ
れ設ける。

【００１２】

【作用】本発明の直流除電器においては、放電極性がプ
ラスになる放電針とマイナスになる放電針とが等間隔で
交互に配列され、これらが同時に放電するため、プラス
イオンとマイナスイオンとが同時に発生する。これら放
電針にはその１本１本に電流制限用抵抗が個別に接続さ
れているため、放電針の１本１本について別々に放電電
流を制限できる。

【００１３】上記のような構成の直流高圧発生装置にお
いて、高周波発振回路に直流電圧を印加すると、該高周
波発振回路が自励発振して高周波トランスの二次側に交
流電圧が得られる。この交流電圧は、プラス側倍電圧整
流回路とマイナス側倍電圧整流回路でプラス・マイナス
にそれぞれ整流されるとともに増幅され、プラス側放電
針にプラスの直流高電圧、マイナス側放電針にマイナス
の直流高電圧が印加される。

【００１４】電離で生ずるイオンは、プラスイオンより
もマイナスイオンの方が若干多くなる傾向にあるが、プ
ラス側倍電圧整流回路の増幅段数をマイナス側倍電圧整
流回路のそれよりも多くしてあるので、プラス・マイナ
スの放電針に印加される直流電圧はプラス側の方が高く
なり、プラスイオンとマイナスイオンとを同等に発生さ
せることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の好ましい一実施例を図面に基
づき詳細に説明する。この直流除電器は、図１に回路構
成を示す直流高圧発生装置Ａと図２に外観を示す棒状の
放電部Ｂとからなり、直流高圧発生装置Ａからのプラス
・マイナスの直流高電圧をケーブルＣを通じて放電部Ｂ
へ供給できるようになっている。

【００１６】直流高圧発生装置Ａから説明すると、それ
にはＡＣ／ＤＣアダプタ等の外部直流電源を接続するた
めの電源ジャック１と、内部電池２のための電池オン・
オフ用スイッチ３が備えられており、電源として外部直
流電源と内部電池２とを選択使用できるようになってい
る。すなわち、外部直流電源からのプラグを電源ジャッ
クに差し込んだときには電池オン・オフ用スイッチ３が
オフ、差し込まないときはオンとなる。

【００１７】外部直流電源又は内部電池２からの直流電
圧は、電源スイッチ４、可変抵抗５及びヒューズ６を介
して高周波発振回路７へ印加される。該高周波発振回路
７は高周波トランス８の一次側に接続され、直流電圧印
加により起動用トランジスタ９がオンになると、自励発
振により高周波発振する。これが発振すると、高周波ト
ランス８の二次側に交流の高電圧が得られるとともに、
作動表示ランプである発光ダイオード１０が点灯する。

【００１８】高周波トランス８の二次側出力端子には、
プラス側倍電圧整流回路１１とマイナス側倍電圧整流回
路１２とが並列接続されている。倍電圧整流回路の構成
及び原理は公知であり、ダイオードとコンデンサとを直
列に積み重ねるように接続することにより、積み重ねた
段数だけトランスの二次電圧の倍数の高圧直流電圧が得
られるもので、コッククロフト・ウォルトン回路とも言
われている。

【００１９】プラス側倍電圧整流回路１１は、高周波ト
ランス８の二次電圧をｎ段階にプラス整流して増幅すべ
くダイオード１３とコンデンサ１４を直列にｎ段（図で
は５段）接続して構成され、またマイナス側倍電圧整流
回路１２は、高周波トランス８の二次電圧をｎより少な
いｍ段階にマイナス整流して増幅すべくダイオード１３
とコンデンサ１４を直列にｍ段（図では４段）接続して
構成されている。

【００２０】プラス側倍電圧整流回路１１の出力端は、
放電部Ｂのプラス側と抵抗結合するプラス側共通の電流
制限用抵抗１５を介してプラス側出力端子１７に接続さ
れ、またマイナス側倍電圧整流回路１２の出力端は、放
電部Ｂのマイナス側と抵抗結合するマイナス側共通の電
流制限用抵抗１６を介してマイナス側出力端子１８に接
続されている。

【００２１】以上のような構成において電源スイッチ４
をオンにして高周波発振回路７を発振させると、発光ダ
イオード１０が点灯するとともに、高周波トランス８の
二次側に交流電圧が生じ、その交流電圧がプラス側倍電
圧整流回路１１では５段に整流及び増幅され、またマイ
ナス側倍電圧整流回路１２では４段に整流及び増幅され
る。このため、プラス側出力端子１７から出力される電
圧の方がマイナス側出力端子１８から出力される電圧よ
り高くなる。例えば、プラス側が５．６〜５．９ＫＶ、
マイナス側が４．７〜５．０ＫＶとなる。

【００２２】次に、放電部Ｂの構造について説明する
と、その本体でもある長い絶縁ホルダ１９は、図３に示
すような断面Ｃ字状にして樹脂成型されたもので、全長
にわたる開口部２０を形成している。この絶縁ホルダ１
９内には、細長いプリント基板２１が図４及び図５に示
すような実装を施してから樹脂２２で埋設して固定され
ている。

【００２３】図４及び図５において、プリント基板２１
の表面には、その両側辺縁に沿ってプラス電極リード２
３とマイナス電極リード２４とが平行にプリント配線さ
れている。また、プリント基板２１には、両側の電極リ
ード２３・２４間の中心線上において、小さい有底の導
電性ブッシュ２５が一定の間隔（例えば３０〜８０mm）
をおいて配列して多数植設されている。各導電性ブッシ
ュ２５の開口端面はプリント基板２１の表面に臨んでい
るが、大部分はプリント基板２１の裏面から突出してい
る。

【００２４】このように一列に植設された導電性ブッシ
ュ２５は、プラス電極リード２３とマイナス電極リード
２４に対しそれぞれ電流制限用抵抗２６を介しかつ配列
順序に従いプラス・マイナス交互に接続されている。す
なわち、配列順序が奇数番の導電性ブッシュ２５はプラ
ス電極リード２３へ、また偶数番の導電ブッシュ２５は
マイナス電極リード２４へと交互に接続先を変え、それ
ぞれの植設箇所で１本１本が電流制限用抵抗２６を介し
て個別に接続されている。この場合、各電流制限用抵抗
２６の一端は、プリント基板２１に設けられたスルホー
ルを通じてプリント基板２１の表面で導電性ブッシュ２
５に接続され、他端は同様にしてプラス電極リード２３
又はマイナス電極リード２４に接続されている。

【００２５】プリント基板２１をこのような構成にした
後、各導電性ブッシュ２５に放電針２６の一部を抜き差
し可能に差し込むことにより、多数の放電針２６がプリ
ント基板２１の中心線に沿って等間隔に配列突設されて
いる。従って、放電針２７は、プラス電極リード２３と
マイナス電極リード２４に対しそれぞれ電流制限用抵抗
２６を介しかつ配列順序に従いプラス・マイナス交互に
接続されることになる。

【００２６】プリント基板２１は、上記のように放電針
２７を装着した後、図２に示すように絶縁ホルダ１９の
基端に取り付けたコネクタ２８と先端に取り付けた先端
カバー２９に両端部を差し込んで支持し、樹脂２２で埋
設して絶縁ホルダ１９内に固定されており、放電針２７
の先端部のみが、絶縁ホルダ１９の開口部２０の中央に
おいて樹脂２２の表面より突出している。

【００２７】プラス電極リード２３及びマイナス電極リ
ード２４の基端部はコネクタ２８内においてケーブルＣ
の先端と接続され、プラス電極リード２３には、直流高
圧発生装置Ａのプラス側出力端子１７からのプラスの直
流高電圧、またマイナス電極リード２４には、マイナス
側出力端子１８からのマイナスの直流高電圧がケーブル
Ｃを介して同時に印加される。

【００２８】そこで、絶縁ホルダ１９の開口部２０を帯
電物体に指向させると、プラス電極リード２３に接続さ
れた放電針２７からはプラスイオン、マイナス電極リー
ド２４に接続された放電針２７からはマイナスイオンが
帯電物体に向かって同時に放射状に放出される。この場
合、放電針２７はプラス・マイナス交互に等間隔（３０
〜８０mm）で配列した状態になるため、両極性のイオン
が合流する除電領域のイオン密度を絶縁ホルダ１９の長
さ方向に平均化でき、しかもイオン密度の変動も少ない
ので、長尺な帯電物体が高速で連続走行していてもそれ
を除電ムラ少なく平均に除電することができる。

【００２９】また、プラス側放電針２７に印加される電
圧の方がマイナス側放電針２７へ印加される電圧より若
干高いので、プラスイオンとマイナスイオンとは同等に
生じる。従って、イオン極性バランスがとれているた
め、帯電物体を逆に帯電させることはなく、帯電極性や
電位に関係なく効率の良い除電ができる。プラスイオン
とマイナスイオンとは離れた個所から別々に生ずるた
め、その発生と同時に中和してしまうようなことがな
く、イオンの生成効率が良いのに加え、放電針２７に印
加する電圧も低くできるので、オゾンの発生も少ない。

【００３０】プラス側及びマイナス側の倍電圧整流回路
１１・１２の出力端にそれぞれ接続された抵抗１５・１
６は、プラス電極リード２３に接続されたプラス側の放
電針２７と、マイナス電極リード２４に接続されたマイ
ナス側の放電針２７に対し、プラス・マイナスそれぞれ
につき共通の電流制限抵抗として働く。放電針２７の本
数が少ない場合には、この共通の抵抗１５・１６だけで
も、つまり各放電針２７のそれぞれについて抵抗２６を
接続しなくともさほど問題はないが、本数が多くなる
と、抵抗２６が無い場合には、プラス・マイナスそれぞ
れにつき各放電針２７からの放電電流の総和が抵抗１５
・１６にかかるため、これら抵抗１５・１６としてワッ
ト数が大きい大型の抵抗を使用しなければならなくな
る。

【００３１】そこで、各放電針２７のそれぞれに抵抗２
６を接続して個別に放電電流を制限すれば、共通の抵抗
１５・１６を小型にできるばかりでなく、放電針２７と
帯電物体との間の短絡を放電針１本１本について防止で
きるとともに、たとえ一部の放電針が短絡しても他の放
電針はそのまま機能を維持させることができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によると次のような効果がある。 放電極性がプラスになる放電針とマイナスになる放
電針とを等間隔に交互に配列し、これら放電針からプラ
スイオンとマイナスイオンとを同時に発生させることが
できるため、両極性のイオンが合流する除電領域のイオ
ン密度を絶縁ホルダの長さ方向に平均化でき、しかもイ
オン密度の変動も少ないので、長尺な帯電物体が高速で
連続走行していてもそれを除電ムラ少なく平均に除電す
ることができる。

【００３３】 放電針の１本１本に電流制限用抵抗を
個別に接続して各放電針ごとに放電電流を制限するた
め、放電針と帯電物体との間の短絡を放電針１本１本に
ついて防止できるとともに、たとえ一部の放電針が短絡
しても他の放電針はそのまま機能を維持させることがで
きる。

【００３４】 請求項２のような構造とすれば放電部
の製作が容易である。

【００３５】 請求項３のように、直流高圧発生装置
において、高周波トランスの二次側の交流電圧を、ダイ
オードとコンデンサとによる倍電圧整流回路で整流及び
増幅してプラス・マイナスの放電針に印加すれば、変圧
容量の小さい小型の高周波トランスを使用しても放電針
に十分な高電圧を印加できるので、小型化が図れる。

【００３６】 また、同請求項では、プラス側の倍電
圧整流回路の増幅段数をマイナス側のそれよりも多くし
て、プラス側の放電針に印加される直流電圧がプラス側
よりも高くなるようにしたので、プラスイオンとマイナ
スイオンとを同等に発生させることができる。従って、
帯電物体を逆帯電させることがないとともに、イオン極
性がバランスしていることにより、帯電物体の極性や電
位に関係なく効率の良い除電を行える。

【００３７】 請求項４のように、プラス側に放電針
に共通の電流制限用抵抗とマイナス側に放電針に共通の
電流制限用抵抗とを設ければ、安全性は一層高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による直流除電器の一例の電気回路図で
ある。

【図２】同直流除電器における放電部の外観斜視図であ
る。

【図３】同放電部の拡大断面図である。

【図４】同放電部におけるプリント基板の一部の側面図
である。

【図５】同上の一部切欠斜視図である。

【符号の説明】

Ａ 直流高圧発生装置 Ｂ 放電部 ７ 高周波発振回路 ８ 高周波トランス １１ プラス側倍電圧整流回路 １２ マイナス側倍電圧整流回路 １３ ダイオード １４ コンデンサ １５ プラス側共通の電流制限用抵抗 １６ マイナス側共通の電流制限用抵抗 １７ プラス側出力端子 １８ マイナス側出力端子 １９ 絶縁ホルダ ２１ プリント基板 ２２ 樹脂 ２３ プラス電極リード ２４ マイナス電極リード ２６ 電流制限用抵抗 ２７ 放電針

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】棒状又は長板状の絶縁ホルダ１９に、プラ
   ス電極リード２３とマイナス電極リード２４とを並べて
   配線するとともに、複数本の放電針２７を所定の間隔で
   配列固定し、これら放電針２７を、上記プラス電極リー
   ド２３及びマイナス電極リード２４に対しそれぞれ電流
   制限用抵抗２６を介しかつ配列順序に従いプラス・マイ
   ナス交互に接続し、プラス電極リード２３及びマイナス
   電極リード２４の一端を直流高圧発生装置Ａのプラス・
   マイナスの出力端１７・１８にそれぞれ接続したことを
   特徴とする直流除電器。
2. 【請求項２】前記プラス電極リード２３とマイナス電極
   リード２４とをプリント基板２１に平行にプリント配線
   するとともに、前記放電針２７を該プリント基板２１に
   植設し、前記絶縁ホルダ１９を中空としてその内部でプ
   リント基板２１を樹脂埋設し、放電針２７の一部のみを
   樹脂表面より突出させたことを特徴とする請求項１に記
   載の直流除電器。
3. 【請求項３】前記直流高圧発生装置Ａは、高周波トラン
   ス８と、該高周波トランス８の一次側に印加される直流
   電圧により自励発振する高周波発振回路７と、上記高周
   波トランス８の二次側とプラス側出力端子１７との間に
   接続されたプラス側倍電圧整流回路１１と、高周波トラ
   ンス８の二次側とマイナス側出力端子１８との間に接続
   されたマイナス側倍電圧整流回路１２とを備え、上記プ
   ラス側倍電圧整流回路１１は、高周波トランス８の二次
   側交流電圧をｎ段階にプラス整流して増幅すべくダイオ
   ード１３とコンデンサ１４を直列にｎ段接続して構成さ
   れ、またマイナス側倍電圧整流回路１２は、高周波トラ
   ンス８の二次側交流電圧を上記ｎより少ないｍ段階にマ
   イナス整流して増幅すべくダイオード１３とコンデンサ
   １４を直列にｍ段接続して構成されていることを特徴と
   する請求項１に記載の直流除電器。
4. 【請求項４】前記プラス側倍電圧整流回路１１と前記プ
   ラス側出力端子１７との間にプラス側共通の電流制限用
   抵抗１５、前記マイナス倍電圧整流回路１２と前記マイ
   ナス側出力端子１８との間にマイナス側共通の電流制限
   用抵抗１６をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項３
   に記載の直流除電器。