JPH0997700A - 除電器のイオンバランス調整回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正負イオンの発生量を最適な状態に調整する
こと。 【解決手段】 昇圧トランス３の１次側電圧の負のピー
ク値の一定レベル以上の期間、一次電流の昇圧トランス
３への供給をカットすることにより、負荷変動による電
流の位相変移に影響されないで２次側の電圧の負のピー
ク値を適量低下させ、正負イオンのバランスを均衡させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電気を帯びた物
体の除電を行う除電器のイオン発生量を調整する除電器
のイオンバランス調整回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスは静電気により破壊され
やすいため、その保管や製造工程において、静電気を除
去する必要がある。このため、従来、上記半導体デバイ
スの製造工程等においては、図６に示すような原理の除
電器が使用されていた。

【０００３】図６において、１は商用交流電源（１００
Ｖ）、２は電源スイッチ、３は昇圧トランス、４は高圧
ケーブルである。５は、接地電極６および放電電極７か
ら成る除電電極であり、放電電極７は高圧ケーブル４の
導体部分を介して昇圧トランス３の一端に接続されてい
る。また、接地電極６は高圧ケーブル４の接地線を介し
て昇圧トランス３の他端と接続され、かつ接地されてい
る。また、８は、除電電極５と非接触な状態に対向され
た半導体デバイス等の帯電物体である。

【０００４】上記構成において、電源スイッチ２がオン
状態になっている時は、商用交流電源１からの出力電圧
（交流１００Ｖ）が昇圧トランス３を介して昇圧され、
放電電極７に正または負の高電圧（例えば７ｋＶ）が交
互に印加される。そして、放電電極７と接地電極６との
間にコロナ放電が発生し、除電電極５の周囲の空気が正
および負のイオンに交互にイオン化される。そして、帯
電物体８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８に引き寄せられ、帯電物体８の帯電電
荷と再結合し、帯電電荷が中和される。

【０００５】ところで、商用交流電源１の出力電圧は正
弦波状に交互に極性が変化するため、放電電極７から
は、原理的には正負等しい量のイオンが発生されるはず
である。ところが、実際には負イオンの方が若干多く発
生することが知られている。このような正負イオンのア
ンバランスは帯電物体８に新たな帯電を引き起こす可能
性があり、調整が必要である。図７は、図６の構成に係
る調整を行うイオンバランス調整部９を付加した除電器
の構成を示す図である。

【０００６】図７の構成において、商用交流電源１の電
流が正の時はダイオード９ａを通過し、昇圧トランス３
を介して昇圧された高電圧が放電電極７に印加される。
一方、商用交流電源１の電流が負である場合、この電流
は可変抵抗器９ｂを介して昇圧トランス３の１次側コイ
ルに供給される。従って、可変抵抗器９ｂの抵抗値を調
整することにより、昇圧トランス３の１次側コイルに印
加される負成分の電圧値のみを所望のレベルに低下させ
ることができ、放電電極７から発生する負イオンの量を
低下させ、正負イオンのバランスを均等にすることがで
きる。図８は、この除電器における交流電圧波形を示す
図であり、斜線で示した部分が低下した負の電圧量であ
る。

【０００７】ところで、高圧ケーブル４として、人体に
感電する危険を回避するために同軸ケーブルが使用され
る場合がある。このような場合、昇圧トランス３の２次
側の負荷が容量性になり、２次側において電流の位相が
電圧の位相よりも進んだ状態になる。この場合、可変抵
抗器９ｂの抵抗値を変化させても２次側電圧のレベルは
あまり変化しないことになる。また、２次側に過電流が
流れるのを防止するための安全策として、昇圧トランス
３としてリーケージトランスを使用する場合がある。こ
のリーケージトランスは漏れリアクタンスが大であるの
で、負荷側、すなわち除電電極５に流れる電流が増大す
ると２次側の電圧が低下する。上記同軸ケーブルの使用
に加えてこのリーケージトランスを使用すると、可変抵
抗器９ｂの抵抗値を変化させても２次側電圧のレベルが
変化しにくいという上述した傾向が更に強まることにな
る。このような環境において、正負イオンの発生量を最
適な状態に調整するための除電器のイオンバランス調整
回路の先行技術の一例を図４、図５により説明する。

【０００８】図４において、図７の各部と共通する部分
には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に
おいて、１０は電源装置、１２は除電電極であり、両者
は同軸ケーブル１１により接続されている。また、昇圧
トランス３としては、リーケージトランスが使用されて
いる。

【０００９】次に、除電電極１２の構成を、その具体的
な構造を示す図５を併せて参照しながら説明する。図５
（Ａ）は正面図、また図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す
Ｘ−Ｘ’方向における断面図である。図５（ａ）および
（ｂ）において、同軸ケーブル１１の中心導体部分の先
端部分における所定の長さ分が高圧電極１３として使用
されている。１７は、絶縁材料により中空円筒形状に構
成された結合リングであり、その表面が真鍮等の導体で
被覆されている。そして、該導体には針状の放電電極１
４が突出している。

【００１０】上記結合リング１７は所定間隔毎に複数設
けられ、その中空部分を絶縁性被覆１６で覆われた高圧
電極１３が貫通している。すなわち、高圧電極１３と各
放電電極１４とは、上述した絶縁部分を介して容量的に
結合している。また、１８は、高圧電極１３および放電
電極１４が突出した各結合リング１７を被覆するモール
ド部である。また、１９は、モールド部１８を覆うよう
に設けられた別のモールド部であり、図５（ａ）に示す
ような形態で接地電極１５が固定されるとともに、除電
電極１２を一体化して保護する役目を担っている。

【００１１】次に、図４に示す電源装置１０において、
２０はイオンバランス調整部である。上記イオンバラン
ス調整部２０において、２０ａ,２０ｂは、互いに逆極
性になるように並列に接続された同一種類のダイオード
であり、また、ダイオード２０ｂと直列に可変抵抗器２
０ｃが接続されている。また、２０ｄは、可変リアクタ
ンスコイルであり、ダイオード２０ａ,２０ｂの並列回
路に対して直列に挿入されている。

【００１２】このような構成において、昇圧トランス３
の１次側の回路のインピーダンスＺは、可変リアクタン
スコイル２０ｄの誘導リアクタンスをＸL 、同軸ケーブ
ル１１等による２次側回路の容量性部分等価容量リアク
タンスをＸC 、２次側に接続される負荷の抵抗値をｒと
すれば、 Ｚ ≒ √（ｒ² ＋（ ＸL −ＸC ）²） ……（１） と表される。ここで、 ＸL ≒ ＸC ……（２） となるように、可変リアクタンスコイル２０ｄの誘導リ
アクタンスＸL を調整すれば、 Ｚ ≒ ｒ ……（３） となり、容量リアクタンスＸC の回路に与える影響、す
なわち、同軸ケーブル１１を使用したことによる、電圧
に対する電流の位相進み分が補償される。また、可変抵
抗器２０ｃの抵抗値を変えることにより、昇圧トランス
３の出力電圧における負の電圧のみを、適性なレベルに
低下させることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した図
４の構成において、ダイオード２０ｂを設けた理由は、
ダイオード２０ａの順方向電圧降下が、可変抵抗器２０
ｃによる電圧降下に対して無視できないレベルにあり、
温度変化によるダイオード２０ａの電圧降下変動が調整
レベルの変動となるため、これを補償するために挿入さ
れたものである。

【００１４】このように、図４の構成により、２次側の
容量性リアクタンス分の補償は可能となるが、ケーブル
長変更等２次側の負荷変動に対してはその都度可変リア
クタンスコイルを調整しなければならない等、負荷変動
の追従性において問題がある。

【００１５】本発明は、このような背景の下になされた
もので、２次側の電流の位相変移、ケーブル長等のリア
クタンス成分の変動に全く影響されない除電器のイオン
バランス調整回路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】本発明は、１次側が交流
電源に接続された昇圧トランスと、前記昇圧トランスの
２次側の一端と結合された放電電極と、前記放電電極と
対向するように配置されるとともに前記昇圧トランスの
２次側の他端と接続された接地電極とを具備する除電器
のイオンバランス調整回路において、前記昇圧トランス
の１次側と前記交流電源との間に介挿された互いに逆方
向直列接続の第１, 第２のダイオード手段と、前記第
１,第２のダイオード手段のそれぞれに並列に接続さ
れ、その電流方向が、接続される当該ダイオード手段の
極性と逆方向の第１, 第２の一方向電流制御手段と、前
記昇圧トランスの１次側電圧の変化を監視する負側ピー
ク値検出手段と、前記負側ピーク値検出手段の出力が設
定値を越える期間に、前記第１, 第２の一方向電流制御
手段の電流通過を遮断する比較器手段とを具備すること
を特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形
態におけるイオンバランス調整回路を有する除電器の構
成を示すブロック図である。この図において、図４の各
部と共通する部分には同一の符号を付し、その説明を省
略する。図１において、２１, ２２は昇圧トランス３の
１次側と商用交流電源１との間に介挿された互いに逆方
向直列接続の第１および第２のダイオードである。２
３, ２４は、上記第１のダイオード２１および第２のダ
イオード２２のそれぞれに並列に接続され、その電流方
向が、接続される当該ダイオードの極性と逆方向の第１
および第２の一方向電流制御器である。

【００１８】上記第１の一方向電流制御器２３および第
２の一方向電流制御器２４がオンに制御されている期間
には、一次側電圧の正の半サイクルは第１のダイオード
２１と第２の一方向電流制御器２４を介して電流が昇圧
トランス３の一次側を流れ、一次側電圧の負の半サイク
ルは第２のダイオード２２と第１の一方向電流制御器２
３を介して電流が昇圧トランス３の一次側を逆方向に流
れる。

【００１９】２５は、昇圧トランス３の一次側電圧Ｖ2
の変化を監視する負側ピーク値検出器である。２６は比
較器であり、負側ピーク値検出器２５の出力Ｖｐが設定
値Ｖｒを越える期間は、比較器２６の出力Ｖｃにより、
上記第１の一方向電流制御器および第２の一方向電流制
御器２４の電流通過が遮断され、昇圧トランス３の一次
側電流ｉの供給が遮断される。

【００２０】図２は、図１の機能を実現する具体的な回
路構成例である。この図において、ダイオード２１に逆
並列接続される第１の一方向電流制御器２３ は、スイ
ッチングトランジスタ２３ａおよびこれをオンオフ制御
するフォトカプラ２３ｂよりなる。第２のダイオード２
２に逆並列接続される第２の一方向電流制御器２４は、
スイッチングトランジスタ２４ａおよびこれをオンオフ
制御するフォトカプラ２４ｂから構成されている。

【００２１】負側ピーク値検出器２５は、昇圧トランス
３の一次側電圧Ｖ2の負の半サイクルを整流するダイオ
ード２５ａおよびその電圧を分圧調整してピーク電圧Ｖ
p を出力し、比較器２６に供給する分圧回路２５ｂから
構成されている。

【００２２】２７は入力電圧Ｖ1 の正の半サイクルを整
流するダイオードであり、その整流電圧が適当に分圧さ
れ、コンデンサ２８により平滑された直流電圧Ｖr が設
定値として比較器２６に供給される。比較器２６は、単
純なゼロコンパレータ構成であり、Ｖr ー Ｖp が正な
らば正の制御出力Ｖc を、Ｖr ー Ｖp が負ならば負の
制御出力Ｖc を出力し、フォトカプラ２３ｂ,２４ｂを
オンオフ制御する。

【００２３】図３は、本発明の動作を説明する各部の波
形図である。図３（ａ）は昇圧トランス３の１次側電圧
Ｖ2 の波形図、図３（ｂ）はこの電圧の負の半サイクル
を整流分圧したピーク電圧ＶP の波形であり、この電圧
ＶP が設定値Ｖr を以下となる期間ｔ1乃至ｔ2 の間、
比較器２６の制御出力Ｖc により第１の一方向電流制御
器２３および第２の一方向電流制御器２４はオフとな
り、１次電流ｉ1 は図３（ｃ）のごとく遮断される。１
次電流ｉ1 は昇圧トランス３並びに２次側負荷のリアク
タンス成分により電圧に対して位相遅れを生じており、
電流カットのタイミングが電圧と同位相ではない。図３
（ｄ）および（ｅ） は第１の一方向電流制御器２３お
よび第２の電流制御器２４を流れる正及び負方向の一次
電流ｉ1 ,ｉ2の波形図を示している。

【００２４】図３（ｆ）は、昇圧トランス３の２次側電
圧Ｖ3 の波形図であり、１次側電流の位相変移に影響さ
れることなく、負側ピークのタイミング期間ｔ1乃至ｔ2
の間ピークカットが実行される。このカットタイミン
グ期間は分圧回路２５ｂによるＶp のレベル調整で任意
に調整可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、負荷変動に起因する昇圧トランスの１次側電流の位
相変移に影響されることなく、常に２次側電圧の負側ピ
ークカットを簡単な構成で行うことが可能であり、高精
度に正負電圧のレベルのバランス調整をすることがで
き、正負イオンの発生量を最適な状態に制御することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるイオンバランス調
整回路を有する除電器の構成を示すブロック図である。

【図２】図１における各要素の具体的な回路構成例を示
す図である。

【図３】図１の動作を説明する各部の波形図である。

【図４】従来のイオンバランス調整部を有する除電器の
構成例を示す図である。

【図５】図４における除電電極１２の具体的構成例を示
す図である。

【図６】従来の除電器の構成を示す図である。

【図７】従来のイオンバランス調整部を有する除電器の
他の構成例を示す図である。

【図８】図７に示す昇圧トランス３の２次側出力電圧波
形を示す波形図である。

【符号の説明】

１ 商用交流電源 ３ 昇圧トランス １４ 放電電極 １５ 接地電極 ２１ 第１のダイオード ２２ 第２のダイオード ２３ 第１の一方向電流制御器 ２４ 第２の一方向電流制御器 ２５ 負側ピーク検出器 ２６ 比較器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次側が交流電源に接続された昇圧トラ
   ンスと、前記昇圧トランスの２次側の一端と結合された
   放電電極と、前記放電電極と対向するように配置される
   とともに前記昇圧トランスの２次側の他端と接続された
   接地電極とを具備する除電器のイオンバランス調整回路
   において、 前記昇圧トランスの１次側と前記交流電源との間に介挿
   された互いに逆方向直列接続の第１, 第２のダイオード
   手段と、 前記第１,第２のダイオード手段のそれぞれに並列に接
   続され、その電流方向が、接続される当該ダイオード手
   段の極性と逆方向の第１, 第２の一方向電流制御手段
   と、 前記昇圧トランスの１次側電圧の変化を監視する負側ピ
   ーク値検出手段と、 前記負側ピーク値検出手段の出力が設定値を越える期間
   に、前記第１, 第２の一方向電流制御手段の電流通過を
   遮断する比較器手段と、 を具備することを特徴とする除電器のイオンバランス調
   整回路。