JPH0618459B2 - 直流高電圧装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は接地した負荷又は他の物体が高圧荷電々極に極
めて接近、或いは接触する場合などにも火花放電の発生
を確実に防止し得る機能を備えた直流高電圧装置に関す
る。

静電塗装においては、火花回避機能を備えた斯かる種の
従来の静電塗装装置としては特公昭５５−３５９８９号
及び特開昭５３−２１２４０号公報などに記載されたも
のがあるが、これら公報に記載された静電塗装装置にお
いてはいずれも高電圧出力の短絡用スイツチとして機械
的スイツチを用いているために、その動作応答の遅れ時
間が種々な問題点を生じている。例えば機械的スイツチ
が数十ミリ秒の動作遅れ時間を有する場合には、負荷電
流の増加量がかなり小さい領域においてその増加量が火
花放電の発生を招来するものであるか否かを判定せねば
ならず、従つて複雑な検出を行つているにも拘らず誤検
出が多くならざるを得ない。この誤検出を減少させるた
めには非常に多くの設定レベルを用意しておき、被塗装
物品の形状などに応じて適正な設定レベルを選択せねば
ならないが、この作業は充分に静電塗装についての経験
を有する作業者でなければ適正な設定レベルを選定でき
ないという大きな欠点がある。また被塗装物品が、短絡
用スイツチの動作応答時間に対応する速度以上の速度で
高電圧電極に接近する場合には、如何なる検出を行つて
も火花放電の発生を回避し得ない。

従つて斯かる従来の欠点を除去するためには、極めて動
作速度の速い、例えばシリコン制御整流器を多数個直列
接続してなる短絡用スイツチ素子、或いは電極間に放電
ギヤツプを有するギヤツプ型スイツチからなる短絡用ス
イツチ素子、又はこれら両者を適当に直列接続してなる
短絡用スイツチ素子などを用いることが好ましいが、高
電圧電極の残留電圧が現出、即ち導通状態における短絡
用スイツチ素子の両端に生ずる電圧が残留電圧として現
出し、この電圧を無視し得ないことが分つた。この残留
電圧はスイツチ素子の形態及び構造によつては数百Ｖ以
上になることもあり、短絡用スイツチ素子が導通した後
においても高電圧電極に負荷又は他の物体が接触若しく
はそれに近い状態まで接近した場合には、残留電圧によ
つて火花放電が発生する危険性が充分にある。

本発明は斯かる知見に基づき、高電圧電極とこの電極と
離れて配設される負荷間の電圧が残留電圧程度の値に降
下すると自動的に主回路を実質的に遮断する様な残留電
圧遮断用素子を主電流が流れる主回路に直列に設けたこ
とを特徴としている。

先ず第１図により本発明の一実施例を静電塗装に適用し
た例を説明する。この図において、１は高周波発振器
（図示せず）などが接続される低電圧巻線Ｎ_１と高電圧
巻線Ｎ_２とを有する昇圧用トランス、２は高電圧巻線Ｎ
_２に正の出力端子が接続された直流高圧電源、３は直流
高圧電源２の負の出力端子から塗装用ガンとして示され
ている高電圧電極４に至る高電圧線路５の途中に接続さ
れた電流制限用高圧抵抗器、６は接地された被塗装物
品、７は直流高圧電源２の正の出力端子と接地端子間に
接続された電流検出回路、８は火花放電発生予知回路、
９はサイリスタを多数個直列接続してなる短絡用スイツ
チ素子とその点弧回路などからなる短絡用装置、１０は
主電流Ｉ_Ｌが通流する主回路に、主電流Ｉ_Ｌの通流する
方向とは逆の極性になる様に直列に接続されたアバラン
シエ特性を有する通常のダイオード、又はツエナーダイ
オードの様な残留電圧遮断用素子である。

次に斯かる構成の回路の動作を説明すると、直流高圧電
源２の正の出力端子から電流検出回路７、接地された低
電圧端子、被塗装物品６、高電圧電極４、電流制限用抵
抗３及び残留電圧遮断用素子１０を介して負の出力端子
に至る主回路を流れる主電流Ｉ_Ｌが正常である場合に
は、火花放電発生予知回路８が動作しないので、短絡用
装置９は開いた状態にある。この状態では、直流高圧電
源２の出力電圧は残留電圧遮断用素子１０のブレークダ
ウン電圧よりはるかに大きいので、残留電圧遮断用素子
１０は逆方向に導通している状態にあり、逆方向に主電
流Ｉ_Ｌを流している。この主電流Ｉ_Ｌは通常、数十μＡ
乃至数百μＡと非常に小さいので、残留電圧遮断用素子
１０の使用上全く問題が無い。

次に主電流Ｉ_Ｌの増大により火花放電発生予知回路８か
ら火花放電予知信号が発生せられると、この火花放電予
知信号により短絡用装置９が付勢されてその短絡用スイ
ツチ部が導通する。これに伴い負の高電圧線路５の電位
は急激に接地電位に向かつて上昇するが、短絡用装置９
における直列接続された各サイリスタの順方向ドロップ
の和に相当する残留電圧Ｖ_Ｓにほぼ相当する電圧だけ接
地電位より低くなる。つまり短絡用装置９が導通した後
も塗装用ガンの高電圧電極４と接地された被塗装物品６
との間には残留電圧Ｖ_Ｓにほぼ等しい電圧が印加された
ままになる。しかし残留電圧遮断用素子１０の導通開始
電圧は残留電圧Ｖ_Ｓより若干大きい程度の電圧に選定さ
れているので、短絡用装置９が導通して高電圧線路５の
電位が残留電圧Ｖ_Ｓ程度になると、残留電圧遮断用素子
が自動的に非導通に至る。しかる後、更に被塗装物品６
が高電圧電極４に近づいて接触したとしても、残留電圧
遮断用素子１０の両端には残留電圧Ｖ_Ｓ程度の電圧が印
加されるだけであるので、残留電圧遮断用素子１０は非
導通のままであり、この素子１０を介して短絡電流が流
れることはない。ここで通常のダイオードはアバランシ
エ電圧の８割程度の電圧で１μＡより小さいリーク電流
が流れるだけである。従つて被塗装物品６が塗装用ガン
の高電圧電極４に接触してもこれらの間に火花放電を生
ずることは皆無である。尚、残留電圧遮断用素子１０は
浮遊容量の悪影響を出来る限り小さくするために塗装用
ガン内に設けられることが好ましい。尚、電流制限用抵
抗器３は高電圧電極４に被塗装物品６又は人体が異常に
接近した場合などにおける電流の増大を制限し、また短
絡用装置９が動作したとき短絡装置９を介して流れる電
流を制限する作用も行う。

次に第２図により他の一実施例を静電塗装に適用した例
を説明する。

この実施例では短絡用装置９として内部に特定の絶縁性
ガスを封入してなる管球９Ａ内に所定の間隔で配設され
たトリガ用電極９Ｂと９Ｃ及び主放電々極９Ｄとを備え
たギヤツプ型放電スイツチ９′を用いており、そして残
留電圧遮断用素子１０として酸化亜鉛などを焼結してな
る非線形素子を用いており、これはギヤツプ型放電スイ
ツチ９′の残留電圧に等しい電圧程度、或いはそれより
大きい電圧でその通流する電流が急激に増大するような
電圧−電流特性を有する。また１１は高インピーダンス
素子であり、高電圧用抵抗、又は高電圧用抵抗とインタ
クタとの直列接続体などからなる。

次に斯かる回路の動作を説明する。

高インピーダンス素子１１を流れる負荷電流Ｉ_Ｌの変化
に伴い高インピーダンス素子１１の両端の電圧がギヤツ
プ型放電スイツチ９′のトリガ電圧以上に上昇すると、
ギヤツプ型放電スイツチ９′のトリガ用電極９Ｂと９Ｃ
間に放電が生じ、この放電によりトリガされてこれらト
リガ用電極と主放電々極９Ｄ間に主放電が生起する。こ
の結果、高電圧線路５はギヤツプ型放電スイツチ９′を
介して接地端子に接続されるが、ギヤツプ型放電スイツ
チ９′はその両端の電圧が或る電圧以下に降下すると消
弧されてしまう。この電圧がギヤツプ型放電スイツチ
９′の残留電圧Ｖ_Ｓとなり、ギヤツプ型放電スイツチ
９′の導通後も高電圧線路５に残留電圧Ｖ_Ｓにほぼ等し
い電圧を与えることになる。しかしこの実施例によれ
ば、ギヤツプ型放電スイツチ９′の残留電圧Ｖ_Ｓ以上の
動作電圧が印加されなければ主たる導通を行わない残留
電圧遮断素子１０を主電流路に直列に備えているので、
短絡用装置９が高電圧線路５と接地端子間を電気的に接
続した後には残留電圧遮断用素子１０が実質的に非導通
に至つて主電流路を実質的に遮断する。従つて被塗装物
品６が塗装用ガンの高電圧電極４に接触しても火花放電
々流が流れることが無い、つまり火花放電が発生するこ
ともない。

次に第３図により本発明の別の一実施例を静電塗装に適
用した例を説明すると、この実施例においては短絡用装
置９としてサイリスタスイツチ９１とこれに直列接続さ
れたギヤツプ型放電スイツチ９２とを用い、残留電圧遮
断用素子１０としては短絡用装置９の残留電圧Ｖ_Ｓ以上
の電圧で放電を開始、又は点灯を開始する放電管を用い
ている。この放電管１０の作用としては前記実施例の残
留電圧遮断用素子の作用とほぼ同じであつて、得られる
効果も同じであるので説明を省略し、短絡用装置９につ
いて簡単に説明する。

先ず高電圧線路５の負の直流高電圧をＶ_Ｏとすると、短
絡用装置９が非導通の状態ではサイリスタスイツチ９１
とギヤツプ型放電スイツチ９２との両端に直流高電圧Ｖ
_Ｏが印加される。サイリスタスイツチ９１の両端にはほ
ぼＶ_Ｏ／４が印加され、ギヤツプ型放電スイツチ９２の
電極Ｅ１とＥ２、Ｅ２とＥ３、及びＥ３とＥ４の夫々の
間にもほぼＶ_Ｏ／４の電圧が印加される様になつてい
る。そしてギヤツプ型放電スイツチ９２は、各電極間に
ほぼＶ_Ｏ／３に相当する電圧が印加される場合は確実に
放電状態、つまり導通状態に至る様なものが選定されて
いる。従つて火花放電発生予知回路８から予知信号が短
絡用装置９のサイリスタスイツチ９１に印加されること
によりサイリスタスイツチ９１が瞬時に閉じると、今迄
サイリスタスイツチ９１の両端に印加されていた電圧Ｖ
_Ｏ／４もギヤツプ型放電スイツチ９２に印加されること
になり、従つてスイツチ９２の各電極間に印加されてい
た電圧Ｖ_Ｏ／４がＶ_Ｏ／３まで上昇する。この電圧上昇
の過程でスイツチ９２の電極間に放電が発生し、スイツ
チ９２全体が放電状態に至り、高電圧線路５を接地端
子、つまり低電圧端子に接続する。斯かる構成の短絡用
装置９によれば、直流高電圧Ｖ_Ｏのほぼ１／４程度の耐
圧を有するだけのサイリスタスイツチを用いることが出
来、また光サイリスタスイツチを用いることも可能であ
る。

尚、ギヤツプ型放電スイツチとしては単一構造のものを
複数個直列接続しても良いことは勿論である。

以上述べた様に本発明の実施例によれば、短絡用装置の
スイツチ部の残留電圧程度以下の電圧が印加されるとき
には主電流通流方向に対し実質的に主回路を遮断する残
留電圧遮断用素子を主回路に直列に備えているので、高
電圧電極に負荷又は他の物体が衝突する様なことがあつ
ても、ほぼ完全に火花放電の発生を防止出来る。従つて
稼働中における火花放電の発生による火災事故及び電撃
事故などを確実に防止でき、しかも稼働効率も向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は夫々本発明の異なる実施例を静電塗
装に適用した図である。 １……昇圧用トランス、２……直流高電圧電源 ３……電流制限用抵抗器、４……高電圧電極 ５……高電圧線路、６……負荷 ７……電流検出回路 ８……火花放電発生予知回路 ９……短絡用装置 １０……残留電圧遮断用素子 １１……高インピーダンス素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流高電圧を出力する高電圧電源と，この
   高電圧電源により荷電される高電圧電極と，これら高電
   圧電源と高電圧電極との間の高電圧線路と低電圧端子間
   に接続され，かつ前記高電圧電源の出力電流が設定状態
   に増大するとき導通して前記高電圧線路の電位を低電圧
   に下降させる短絡用装置とを少なくとも備え，前記高電
   圧電極とこれから離れて位置する負荷又は別の電極間に
   直流高電圧が印加される直流高電圧装置において， 前記短絡用装置と高電圧電極との間に，前記短絡用装置
   の導通時に前記高電圧線路の電圧が前記短絡用装置の残
   留電圧程度まで降下するとき非導通に至って実質的に前
   記短絡用装置と高電圧電極との間を遮断する残留電圧遮
   断用素子を備えたことを特徴とする直流高電圧装置。