JPH08273885A

JPH08273885A - 除電器

Info

Publication number: JPH08273885A
Application number: JP7215295A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Hijikata; 康裕土方
Original assignee: Yokogawa Denshikiki Co Ltd
Current assignee: Yokogawa Denshikiki Co Ltd
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】除電能力が向上した除電器を得る。【構成】この発明による除電器は、高圧電極１３、１
３と、これら高圧電極１３、１３を貫通させた結合リン
グ１７と、結合リング１７の下部に取り付けられた針状
の放電電極１４と、放電電極１４と対向するように空隙
をもたせて配置された接地電極１５、１５とを有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フィルムシートや半
導体デバイス等の静電気を帯びた物体から静電気を除去
する除電器に関する。

【０００２】

【従来の技術】フィルムシートや半導体デバイス等の物
体は静電気を帯び易いため、その保管や製造工程におい
て、帯電した静電気を除去する必要がある。このため、
従来から、上記物体の製造工程等においては、例えば、
図４に示すような除電器が使用されていた。

【０００３】図４において、１０は電源部であり、交流
電源１と、電源スイッチ２と、昇圧トランス３とから構
成されている。昇圧トランス３の一次側には、電源スイ
ッチ２を介して交流電源１（１００Ｖ）が接続されてお
り、一次側に印加された電圧１００Ｖを昇圧して二次側
に高電圧（例えば、７ｋＶ）を出力する。また、昇圧ト
ランス３の二次側は、その一端が同軸ケーブル１１の中
心導体１１ａの一端に接続され、その他端が同軸ケーブ
ル１１の外部導体１１ｂに接続されるとともに、接地さ
れている。同軸ケーブル１１の中心導体１１ａの他端
は、除電電極１２内において、所定長さ分が高圧電極１
３として使用されている。

【０００４】次に、除電電極１２の構成について図４お
よび図５を参照して説明する。図５（Ａ）は除電電極１
２の一部裁断正面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＸ−
Ｘ’方向における断面図である。図５において、１９は
ポリエステル等からなる樹脂成形部であり、その断面が
略Ｈ字状に形成され、除電電極１２を保護している。樹
脂成形部１９の左右両側面下部の長手方向には、それぞ
れＬ字状および逆Ｌ字状の断面を有する接地電極１５，
１５が対向して取り付けられている（図５（Ｂ）参
照）。この接地電極１５，１５は、図４に示すように、
同軸ケーブル１１の外部導体１１ｂと接続されている。

【０００５】また、図５において、樹脂成形部１９の上
部溝部の略中央には、中空円筒状の真鍮等の導体で製作
された複数の結合リング１７，１７，・・・が所定間隔
を置いて設けられている（図５（Ａ）参照）。そして、
各結合リング１７の中を絶縁部材１６で被覆された高圧
電極１３が貫通している。各結合リング１７の下部に
は、それぞれ針状の放電電極１４が取り付けられてい
る。放電電極１４の先端部は樹脂成形部１９の下面から
突出し、かつ、接地電極１５，１５と対向している。高
圧電極１３と各放電電極１４とは、前述した絶縁材料を
介して静電結合されている。さらに、樹脂成形部１９の
上部溝部には、ポリウレタン樹脂等からなるモールド部
１８が充填されている。

【０００６】上記構成において、除電電極１２の下方
に、これと非接触に帯電物体を対置した後、電源スイッ
チ２をオンにすると、交流電源１の出力電圧１００Ｖが
昇圧トランス３により、例えば、７ｋＶに昇圧されて高
圧電極１３に印加される。この高圧電極１３に印加され
た高圧電圧は、静電結合作用により結合リング１７を介
して放電電極１４に印加される。

【０００７】これにより、放電電極１４の先端部と接地
電極１５，１５との間に絶縁破壊が生じてコロナ放電が
発生し、周囲の空気が正イオンと負イオンにイオン化さ
れる。したがって、帯電物体の帯電電荷の極性に応じて
いずれかの極性のイオンが帯電物体に引き寄せられて帯
電物体の帯電電荷と結合することにより、帯電電荷が中
和され、この結果、帯電物体が除電される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の除電電極１２において、１個の結合リング１７付近
には、図６に示すように、高圧電極１３と結合リング１
７と間に結合容量Ｃ1が、結合リング１７と接地電極１
５，１５と間に接地容量Ｃ2がそれぞれ存在すると考え
られる。したがって、図４および図５に示す除電器は、
例えば、図７に示す等価回路で表される。なお、図６お
よび図７において、Ｃ1’、Ｃ2’、Ｖ1’およびＶ2’に
ついては後述する。

【０００９】図７において、１’は電圧源であり、昇圧
トランス３の二次側電圧に相当する。この電圧源１’に
は、結合容量Ｃ1と接地容量Ｃ2とが直列に接続されてい
る。したがって、電圧源１’の電圧Ｖは、結合容量Ｃ1
と接地容量Ｃ2とによってＶ1とＶ2とに分圧される。こ
れらのうち、分圧Ｖ2は（１）式で示される。Ｖ2＝Ｃ1・Ｖ／（Ｃ1＋Ｃ2）＝ｋ1・Ｖ・・・・・・・・（１）ｋ1＝Ｃ1／（Ｃ1＋Ｃ2）・・・（２）（２）式に示す定数ｋ1は、除電器の除電能力を左右す
る重要な要素であることが知られている。これは、定数
ｋ1が大きければ、（１）式より分圧Ｖ2が大きくなるの
で、コロナ放電が発生する量が増加してイオンの発生量
も増加し、この結果、除電能力も高くなるからである。
そこで、除電器の除電能力を高くするためには、定数ｋ
1を大きくすればよいが、そのためには、（２）式から
わかるように、結合容量Ｃ1を大きくするか、接地容量
Ｃ2を小さくすればよい。

【００１０】しかしながら、従来の除電器においては、
以下の理由により結合容量Ｃ1を約１〜１０ｐＦ程度ま
でしか大きくすることができず、接地容量Ｃ2もあまり
小さくすることができないという問題があった。まず、
高圧電極１３と結合リング１７との間を同心円筒コンデ
ンサとみなせば、結合容量Ｃ1は、（３）式で示され
る。Ｃ1＝２πε₀・Ｌ／ｌｏｇ_e（ｂ／ａ）・・・（３）（３）式において、ε₀は真空中の誘電率、Ｌは結合リ
ング１７の軸方向長さ、ａは高圧電極１３の半径、ｂは
結合リング１７の内径である。なお、実際には、高圧電
極１３と結合リング１７との間に絶縁部材１６が存在す
るが、説明を簡略化するために絶縁部材１６の誘電率は
考慮していない。

【００１１】（３）式より、結合容量Ｃ1を大きくする
ためには、以下の３つの手法が考えられる。（イ）結合リング１７の軸方向長さＬを長くする。（ロ）高圧電極１３の半径ａを大きくする。（ハ）結合リング１７の内径ｂを小さくする。

【００１２】まず、手法（イ）について考察すると、結
合リング１７の軸方向長さＬを長くすることにより、結
合容量Ｃ1は大きくなるが、以下の理由により接地容量
Ｃ2も大きくなってしまう。結合リング１７と接地電極
１５、１５との間を平行コンデンサとみなせば、接地容
量Ｃ2は、（４）式で示される。Ｃ2＝ε_S・ε₀・Ｓ／ｄ・・・・・・・・・・（４）（４）式において、ε_Sはモールド部１８および樹脂成
形部１９の比誘電率、ε₀は真空中の誘電率、Ｓは結合
リング１７と接地電極１５、１５との対向面積、ｄは結
合リング１７と接地電極１５、１５との間の距離であ
る。結合リング１７の軸方向長さＬを長くすれば、当
然、結合リング１７の表面積も大きくなる。すなわち、
（４）式における、対向面積Ｓが大きくなるので、接地
容量Ｃ2も大きくなる。これにより、除電能力はさほど
向上しない（（２）式参照）。また、結合リング１７の
軸方向長さＬを長くすれば、除電器の形状、重量も大き
くなることから、コストが高くついてしまう。

【００１３】つぎに、手法（ロ）について考察すると、
高圧電極１３の半径ａを大きくすれば、高圧電極１３の
表面と結合リング１７の内面との距離が小さくなる。し
かしながら、両面間の絶縁耐力も小さくなるため、絶縁
破壊が生じないように高圧電極１３に印加する電圧Ｖ
（図７参照）を下げなければならず、逆に除電能力が低
下してしまう。

【００１４】つづいて、手法（ハ）について考察する
と、結合リング１７の内径ｂを小さくすれば、手法
（ロ）の場合と同様に、高圧電極１３の表面と結合リン
グ１７の内面との距離が小さくなることから実施するこ
とができない。また、上述した手法（イ）、（ロ）およ
び（ハ）以外に複数の除電電極１２を並列に配置するこ
とも考えられるが、除電器全体が大型化するとともに、
コストが高くついてしまう。

【００１５】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、簡単な構成で高い除電能力が得られる除電器
を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の第１
の電極と、前記複数の第１の電極を貫通させた中空円筒
状の導体の下部に取り付けられた針状の第２の電極と、
前記第２の電極と対向するように空隙をもたせて配置さ
れた第３の電極とを有し、前記第１の電極と前記第３の
電極との間に高電圧を印加し、前記第２の電極と前記第
３の電極との間でコロナ放電を発生させて周囲の空気を
イオン化させることにより、前記第２の電極と非接触に
対置される帯電物体の帯電電荷を除去することを特徴と
している。

【００１７】

【作用】上記構成によれば、複数の第１の電極を中空円
筒状の導体に貫通させたことにより、第１の電極と中空
円筒状の導体との間に存在すると考えられる結合容量の
値が大きくなる。これにより第２の電極と第３の電極と
の間に印加される電圧値が大きくなることでイオン発生
量が増加する。そして、帯電物体からより多くの帯電電
荷の除去が可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
について説明する。図１はこの発明の一実施例による除
電器の電気的構成を表すブロック図、図２は同実施例に
よる除電器の外観構成を表す一部裁断正面図、図３は図
２のＸ−Ｘ’方向における断面図である。これらの図に
おいて、図４および図５の各部に対応する部分には同一
の符号を付け、その説明を省略する。図１〜図３に表す
除電器において、同軸ケーブル１１の中心導体１１ａの
一端は、除電電極１２’内において、所定長さ分の高圧
電極１３,１３に接続されている。すなわち、２本の高
圧電極１３、１３が、結合リング１７内を貫通している
（図３参照）。なお、上記構成における動作は、従来の
除電器とほぼ同様であるので、その説明を省略する。

【００１９】次に、高圧電極１３、１３の２本を結合リ
ング１７内に貫通させたことによって除電能力が、どれ
だけ向上するのかを、図６および図７を参照して説明す
る。図６において、高圧電極１３、１３と結合リング１
７との間に結合容量Ｃ1’と、結合リング１７と接地電
極１５、１５との間に接地容量Ｃ2’とが、それぞれ存
在すると考えられ、図７の等価回路で示される。したが
って、電圧源１’の電圧ＶはＶ1’とＶ2’とに分圧さ
れ、Ｖ2’は、（５）式で示される。Ｖ2’＝Ｃ1’・Ｖ／（Ｃ1’＋Ｃ2’）＝ｋ2・Ｖ・・・・・・（５）ｋ2 ＝Ｃ1’／（Ｃ1’＋Ｃ2’）・・・・・・（６）（６）式に示す定数ｋ2は、（２）式に示す定数ｋ1と同
様に、除電能力を左右する重要な要素である。そこで、
発明者は、これら定数ｋ1と定数ｋ2とを求めるために、
従来の除電器における結合容量Ｃ1および接地容量Ｃ2
と、本一実施例における除電器の結合容量Ｃ1’および
接地容量Ｃ2’とをＬＣＲインピーダンスメータで測定
した。以下、測定結果を示す。（従来の除電器（高圧電極１本））結合容量Ｃ1 ：１．５６［ｐＦ］接地容量Ｃ2 ：２．２６［ｐＦ］（本一実施例による除電器（高圧電極２本））結合容量Ｃ1’：３．１２［ｐＦ］接地容量Ｃ2’：２．５１［ｐＦ］そして、上記測定結果を（２）式および（６）式にそれ
ぞれ代入すると、ｋ1＝０．４０８ｋ2＝０．５５４（ｋ1およびｋ2は小数点第４位にて四
捨五入）の値が得られた。そして、定数ｋ1と定数ｋ2との比を求
めると、定数ｋ2は、定数ｋ1の１．３５８倍（小数点第
４位にて四捨五入）になる。この結果より、本一実施例
における除電器は、従来例における除電器に比して除電
能力が向上していることがわかる。これは、放電電極１
４の一本あたりの除電能力が向上することを意味する。
これにより、各放電電極１４間のピッチを小さくできる
ことから、該ピッチを小さくすることにより、除電器全
体としての除電能力も向上させることができる。

【００２０】以上、この発明による実施例を図面を参照
して詳述してきたが、具体的構成はこの実施例に限られ
るものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設
計の変更等があってもこの発明に含まれる。たとえば、
上述した一実施例においては、結合リング１７の中に高
圧電極１３、１３の２本を貫通させることにより、結合
容量Ｃ1’を増加させたが、結合リング１７の内径を約
２倍にして高圧電極を３本以上貫通させることにより、
更に結合容量Ｃ1’を増加させてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、簡単な構成で除電器の除電能力を向上させることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例における除電器の構成を表
す図である。

【図２】図１における除電器の除電電極１２’の構造を
表す図である。

【図３】図２の除電電極１２’におけるＸ−Ｘ’方向の
断面図である。

【図４】従来例の除電器の構成を表す図である。

【図５】図４における除電器の除電電極１２の構造を表
す図である。

【図６】除電電極１２、１２’の結合容量Ｃ1、Ｃ1’お
よび接地容量Ｃ2、Ｃ2’を説明する図である。

【図７】除電電極１２、１２’の結合容量Ｃ1、Ｃ1’お
よび接地容量Ｃ2、Ｃ2’の等価回路を表す図である。

【符号の説明】

１０電源部１３高圧電極１４放電電極１５接地電極１７結合リング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の第１の電極と、前記複数の第１の電極を貫通させた中空円筒状の導体の
下部に取り付けられた針状の第２の電極と、前記第２の電極と対向するように空隙をもたせて配置さ
れた第３の電極とを有し、前記第１の電極と前記第３の電極との間に高電圧を印加
し、前記第２の電極と前記第３の電極との間でコロナ放
電を発生させて周囲の空気をイオン化させることによ
り、前記第２の電極と非接触に対置される帯電物体の帯
電電荷を除去することを特徴とする除電器。