KR102524759B1 - 이오나이저 - Google Patents

Abstract

방전 전극을 제 1 하우징에 장착해서 이루어지는 전극 유닛과, 그 전극 유닛에 대하여 펄스상의 고전압을 출력하는 고전압 발생 회로를 제 2 하우징에 수용해서 이루어지는 전원 제어 유닛을 실드 케이블로 전기적으로 접속하고, 실드 케이블의 실드층과 그라운드 사이를 전기적으로 접속하는 그라운드선에 콘덴서를 접속했다.

Description

이오나이저{IONIZER}

본 발명은 정 및 부의 고전압 방전침 등의 방전 전극에 대하여 교대로 인가하고, 정 및 부의 양극성의 이온을 발생시킴으로써 대전된 워크 등을 전기적으로 중화시키기 위한 이오나이저에 관한 것이다.

종래부터 정 및 부의 고전압을 방전침 등의 방전 전극에 대하여 교대로 인가하고, 정 및 부의 양극성의 이온을 발생시킴으로써 대전된 워크 등을 전기적으로 중화시키는 이오나이저는 이미 알려져 있다. 통상 이 종류의 이오나이저는 예를 들면 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이 상기 방전 전극과, 정 및 부의 고전압을 상기 방전 전극에 대하여 출력하는 고전압 발생 회로를 포함한 전원 제어부가 동일 하우징 내에 편입되어 일체화되어 있다. 그 때문에 하우징의 외측 치수가 대형화되어 버려 그 이오나이저를 설치하려고 하는 장소에 스페이스 상의 제약이 있으면 소망의 위치에 설치할 수 없다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해소하기 위해서 예를 특허문헌 2에는 상기 방전 전극을 상기 전원 제어부와는 별개의 하우징 내에 수용해서 전극 유닛을 형성하고, 그 방전 전극의 하우징을 소형화함으로써 그 방전 전극을 상기 전원 제어부와 분리해서 설치하는 것을 가능하게 한 이오나이저가 개시되어 있다. 이 때, 상기 전원 제어부와 전극 유닛을 전기적으로 접속할 때에는 실드 처리된 케이블(소위 실드 케이블)을 사용하는 것이 고려되지만, 그 케이블은 일반적으로 도체와 실드층 사이에 절연층을 설치한 구조를 갖고 있다.

그러나, 이오나이저에 있어서 방전 전극에서 생성되는 이온의 양은 그 전극에 실제로 인가된 전압 파형의 적분값에 비례하기 때문에 예를 들면 상기 전원 제어부로부터 펄스상의 전압을 출력하는 경우 그 전압이 그 펄스상 파형을 가능한 한 유지한 상태에서 상기 방전 전극에 인가되는 것이 바람직하다.

그러나, 상술한 바와 같은 실드 케이블에 있어서는 상기 도체와 실드층 사이에 일종의 콘덴서(소위, 가상 콘덴서)가 형성되고, 그 실드 케이블 자체에 부유 용량(기생 용량)으로서의 정전 용량이 생긴다. 그 때문에 예를 들면 도 7의 실선으로 나타내는 바와 같은 펄스 파형의 전압이 전원 제어부로부터 출력되었다고 해도 상기 정전 용량에 기인하는 응답 지연에 의해 상기 전극 유닛에 실제로 입력되는 전압 파형(즉, 상기 방전 전극에 실제로 인가되는 전압 파형)이 도 8에 나타내는 바와 같이 변형되어 버리고, 그 결과 이온 발생 효율이 저하해 버린다는 문제가 있다. 또한, 이러한 케이블의 부유 정전 용량에 의한 이온 발생 효율에의 영향은 특허문헌 3 및 특허문헌 4에 있어서도 지적되어 있다.

일본 특허 공개 2011-014319호 공보 일본 특허 공개 2012-252800호 공보 일본 특허 공개 2011-009167호 공보 일본 특허 공개 2011-009168호 공보

그래서, 본 발명의 기술적 과제는 방전침 등의 방전 전극을 하우징에 수용해서 이루어지는 전극 유닛과, 그 전극 유닛에 대하여 펄스상의 고전압을 출력하는 전원 제어부를 교대로 이간시켜 배치할 수 있도록 실드 케이블로 전기적으로 접속한 이오나이저에 있어서 상기 실드 케이블의 부유 정전 용량에 의한 전압 파형의 흐트러짐을 억제하여 이온 발생 효율의 저하를 억제하는 것에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면 방전 전극을 갖는 전극 유닛과, 그 전극 유닛에 대하여 펄스상의 고전압을 출력하는 전원 제어부와, 이들 전극 유닛 및 전원 제어부 사이를 전기적으로 접속하는 케이블을 포함한 이오나이저에 있어서 상기 전극 유닛이 상기 방전 전극을 상기 전원 제어부와는 별개의 제 1 하우징에 장착해서 이루어지는 것이며, 상기 전원 제어부로부터 이간시켜 설치할 수 있도록 구성되어 있고, 상기 케이블이 도체로 이루어지는 전선과, 그 전선의 주위를 둘러싸는 절연체로 이루어지는 절연층과, 그 절연층의 주위를 둘러싸는 도체로 이루어지는 실드층을 갖는 실드 케이블이며, 상기 실드층과 그라운드 사이에 콘덴서가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 이오나이저가 제공된다.

상기 이오나이저에 의하면 상기 콘덴서를 포함시킨 케이블 전체의 정전 용량이 상기 전선과 실드층 사이에 생기는 케이블 단체의 정전 용량(케이블의 부유 정전 용량)보다 작게 억제되기 때문에 상기 콘덴서를 접속하지 않는 경우와 비교해서 그 케이블을 통해 상기 방전 전극에 인가되는 펄스 전압의 파형의 흐트러짐이 저감되어 이온 발생 효율의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.

이 때, 상기 콘덴서가 상기 케이블에 있어서의 전선과 실드층 사이의 정전 용량(케이블의 부유 정전 용량)보다 작은 정전 용량을 갖고 있으면 그 콘덴서를 포함시킨 케이블 전체의 정전 용량을 상기 케이블의 부유 정전 용량의 반분보다 더 작게 할 수 있어 바람직하다.

본 발명에 의한 이오나이저에 있어서는 상기 전원 제어부가 정 및 부의 펄스상의 고전압을 교대로 연속적으로 출력하는 것이어도 좋다.

이 때, 바람직하게는 상기 전원 제어부가 발진 전원으로부터의 발진 전압을 승압시켜 정 및 부의 직류 전압으로 변환함과 아울러 그 정 및 부의 직류 전압을 교대로 연속적으로 스위칭해서 상기 전극 유닛에 대하여 출력하는 고전압 발생 회로를 갖고 있다. 또한, 보다 바람직하게는 상기 전극 유닛이 제 1 방전 전극과 제 2 방전 전극을 갖고 있으며, 상기 고전압 발생 회로가 상기 제 1 방전 전극에 대하여 정의 직류 전압을 인가하여 제 2 방전 전극에 대하여 부의 직류 전압을 인가하는 제 1 극성 패턴의 전압과, 상기 제 1 방전 전극에 대하여 부의 직류 전압을 인가하여 제 2 방전 전극에 대하여 정의 직류 전압을 인가하는 제 2 극성 패턴의 전압을 교대로 연속적으로 스위칭해서 상기 전극 유닛에 대하여 출력하는 것이다.

또한, 본 발명에 의한 이오나이저에 있어서는 상기 콘덴서가 상기 케이블에 배치되어 있어도 좋고, 또는 상기 고전압 발생 회로가 제 2 하우징에 수용되어 있고, 상기 콘덴서가 그 제 2 하우징에 배치되어 있어도 좋다.

또한, 본 발명에 의한 이오나이저에 있어서는 상기 실드층의 전하를 그라운드에 방전시키기 위한 방전 저항이 상기 콘덴서와 병렬로 접속되어 있어도 좋다.

이렇게 본 발명에 의한 이오나이저에 있어서는 펄스상의 고전압을 출력하는 전원 제어부와, 방전 전극을 그 전원 제어부와는 별개의 제 1 하우징에 장착해서 이루어지는 전극 유닛을 실드 케이블로 전기적으로 접속한 이오나이저에 있어서 상기 케이블의 실드층과 그라운드 사이에 콘덴서를 접속했다. 그 때문에 상기 케이블에 있어서의 전선 및 실드층 사이에 형성된 일종의 콘덴서(즉, 가상 콘덴서)와 상기 콘덴서가 직렬로 접속된 상태가 되고, 그 콘덴서를 포함시킨 케이블 전체의 정전 용량을 상기 전선과 실드층 사이에 생기는 케이블 단체의 정전 용량(즉, 실드 케이블의 부유 정전 용량)보다 작게 억제할 수 있다. 그 결과, 상기 콘덴서를 접속하지 않는 경우와 비교해서 상기 케이블을 통해 방전 전극에 인가되는 전압 파형의 흐트러짐이 저감되어 이온 발생 효율의 저하를 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 이오나이저의 제 1 실시형태의 전체 구성을 나타내는 개략 블럭도이다.
도 2는 도 1의 실드 케이블의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 이오나이저에 있어서 실드 케이블을 통해 방전 전극에 인가되는 실제 전압 파형을 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 나타내는 콘덴서 중 하나의 접속예를 나타내는 개략 블럭도이다.
도 5는 도 1 및 도 2에 나타내는 콘덴서의 다른 접속예를 나타내는 개략 블럭도이다.
도 6은 본 발명에 의한 이오나이저의 제 2 실시형태의 주요부를 부분적으로 나타내는 개략 블럭도이다.
도 7은 고전압 발생 회로로부터 출력되는 전압 파형을 나타내는 그래프이다. 단, 1점 쇄선은 이론상의 파형을 나타내고, 실선은 실제 파형을 나타내고 있다.
도 8은 종래 기술에 있어서 실드 케이블을 통해 방전 전극에 인가되는 실제 전압 파형을 나타내는 그래프이다.

이하에 도 1~도 5에 의거하여 본 발명에 의한 이오나이저의 제 1 실시형태에 대해서 상세히 설명한다.

또한, 본 발명은 펄스상의 고전압을 방전침 등의 방전 전극에 인가하는 이오나이저에 대하여 유효하지만, 그 중 특히 1개 또는 복수개의 방전 전극 각각에 대하여 정 및 부의 직류 고전압을 교대로 연속적으로 인가(즉, 정 및 부의 펄스상의 고전압을 교대로 연속적으로 인가)함으로써 상기 각 방전 전극으로부터 정 및 부의 양극성의 이온을 교대로 발생시키는 교류파 방식의 이오나이저에 대해서 보다 바람직하게 사용된다.

그래서, 이하에 있어서는 상기 교류파 방식의 이오나이저를 일례를 들어 설명하는 것으로 한다.

이오나이저(1)는 코로나 방전에 의해 이온을 발생시키는 방전 전극(2a, 2b)을 포함해서 이루어지는 전극 유닛(2)과, 정 및 부의 직류 고전압을 소정의 시간 간격(도 7에 나타내는 주기(T)의 반분)으로 교대로 연속적으로 스위칭해서 상기 전극 유닛(2)에 대하여 출력하고, 상기 방전 전극(2a, 2b)에 대하여 인가하는 전원 제어부(3)를 갖고 있다. 그것에 의해 상기 방전 전극(2a, 2b)으로부터는 인가된 극성에 따른 이온(정전압이면 정이온, 부전압이면 부이온)이 방출되고, 대전된 피제전물을 그 이온으로 전기적으로 중화시켜 제전할 수 있도록 되어 있다.

여기서, 본 실시형태에 있어서 상기 방전 전극은 도 1에 나타내는 바와 같이 서로 다른 극성의 이온을 동시에 발생시키는 제 1 방전 전극(2a) 및 제 2 방전 전극(2b)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 상기 전극 유닛(2)은 이들 제 1 방전 전극(2a) 및 제 2 방전 전극(2b)을 단일의 제 1 하우징(H1)에 대하여 장착함으로써(보다 구체적으로는 단일의 제 1 하우징(H1) 내에 수용된 상태에서 그 하우징(H1)에 대하여 고정함으로써) 구성되어 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서 상기 전원 제어부(3)는 소정의 주파수(예를 들면, 50㎑)의 발진 전압을 출력하는 발진 전원(4)과, 그 발진 전압을 승압시켜 정 및 부의 직류 고전압으로 변환함과 아울러 이들 정 및 부의 직류 고전압을 상기 소정의 시간 간격(T/2)으로 교대로 연속적으로 스위칭해서 출력하는 고전압 발생 회로(5)를 포함하고 있다. 이 때, 상기 전원 제어부(3)의 전원(4) 및 고전압 발생 회로(5)는 상기 제 1 하우징(H1)과는 별개로 형성된 단일의 제 2 하우징(H2) 내에 수용되어 전원 제어 유닛(6)을 형성하고 있다.

그리고, 상기 전원 제어 유닛(6)(구체적으로는 전원 제어부(3)의 고전압 발생 회로(5))과 전극 유닛(2)은 상기 고전압 발생 회로(5)로부터의 직류 고전압을 그 전극 유닛(2)에 전송하여 방전 전극(2a, 2b)에 대하여 인가하기 위한 케이블(30a, 30b)에 의해 전기적으로 접속되어 있고, 서로 이간시켜 설치할 수 있도록 되어 있다. 즉, 이온의 발생 및 방출에 직접적으로 관여하는 방전 전극(2a, 2b)을 포함해서 이루어지는 전극 유닛(2)과, 이온의 발생 및 방출에 직접적으로 관여하지 않는 전원(4)이나 고전압 발생 회로(5)를 포함해서 이루어지는 전원 제어 유닛(6)을 서로 이간된 적절한 장소에 각각 설치할 수 있도록 되어 있다.

그 때문에 상기 제 1 하우징(H1)을 소형화해서 상기 전극 유닛(2)을 소형화할 수 있고, 그 결과, 가령 피제전물의 근방에 스페이스 상의 제약이 있어 이오나이저(1)의 장치 전체를 설치할 수 없는 경우이어도 상기 전극 유닛(2)을 피제전물의 근방에 설치하고, 상기 전원 제어 유닛(6)을 그것으로부터 떨어진 다른 위치에 설치하는 것이 가능해진다.

보다 구체적으로 설명하면 상기 전원 제어 유닛(6)(즉, 전원 제어부(3))의 고전압 발생 회로(5)는 상기 전원(4)으로부터의 발진 전압을 승압 및 정류시켜 정 및 부의 직류 고전압으로 변환하는 승압 정류 회로(7)와, 상기 케이블(30a, 30b)을 통해 전극 유닛(2)에 대하여 출력되는 상기 직류 고전압의 극성을 상기 소정의 시간 간격(T/2)으로 교대로 연속적으로 스위칭하는 극성 제어 회로(8)로 구성되어 있다.

여기서, 본 실시형태에 있어서는 상기 케이블이 상기 제 1 방전 전극(2a)에 접속되어 전압을 공급하는 제 1 케이블(3a)과, 상기 제 2 방전 전극(2b)에 접속되어 전압을 공급하는 제 2 케이블(30b)에 의해 구성되어 있다. 그 때문에 상기 극성 제어 회로(8)가 상기 승압 정류 회로(7)를 제어하고, 상기 제 1 및 제 2 케이블(30a, 30b)에 대하여 서로 다른 극성의 전압을 동시에 출력시킴과 아울러 그 극성을 상기 소정의 시간 간격(T/2)으로 교대로 연속적으로 스위칭해서 출력시키도록 되어 있다.

즉, 본 실시형태에 있어서 상기 전원 제어 유닛(6)은 상기 제 1 방전 전극(2a)에 대하여 정의 직류 고전압을 인가하면 동시에 제 2 방전 전극(2b)에 대하여 부의 직류 고전압을 인가하는 제 1 극성 패턴의 전압과, 상기 제 1 방전 전극(2a)에 대하여 부의 직류 고전압을 인가하면 동시에 제 2 방전 전극에 대하여 정의 직류 고전압을 인가하는 제 2 극성 패턴의 전압을 상기 소정의 시간 간격(T/2)으로 교대로 연속적으로 스위칭하고, 상기 제 1 및 제 2 케이블(30a, 30b)을 통해 상기 전극 유닛(2)에 대하여 출력할 수 있도록 되어 있다.

여기서, 상기 승압 정류 회로(7)는 도 1에 나타내는 바와 같이 상기 전원(4)으로부터 출력된 발진 전압을 승압시키는 제 1 승압 트랜스(9) 및 제 2 승압 트랜스(10)와, 마찬가지로 상기 전원(4)으로부터 출력된 발진 전압을 승압시키는 제 3 승압 트랜스(11) 및 제 4 승압 트랜스(12)를 갖고 있다. 또한, 그 승압 정류 회로(7)는 상기 제 1 및 제 3 승압 트랜스(9, 11)에서 승압된 발진 전압을 정극성의 직류 고전압으로 각각 변환하는 제 1 및 제 2 정극 회로(13, 15)와, 상기 제 2 및 제 4 승압 트랜스(10, 12)에서 승압된 발진 전압을 부극성의 직류 고전압으로 각각 변환하는 제 1 및 제 2 부극 회로(14, 16)를 갖고 있다. 그리고, 상기 제 1 정극 회로(13) 및 제 1 부극 회로(14)가 상기 제 1 케이블(30a)에 접속되고, 상기 제 2 정극 회로(15) 및 제 2 부극 회로(16)가 상기 제 2 케이블(30b)에 접속되어 있다.

한편, 상기 극성 제어 회로(8)는 상기 전원(4)과 상기 제 1, 제 2 정극 회로(13, 15) 사이의 전기적 접속을 각각 개별적으로 온/오프하는 제 1 및 제 3 스위치(17, 19)와, 상기 전원(4)과 제 1 및 제 2 부극 회로(14, 16) 사이의 전기적 접속을 각각 개별적으로 온/오프하는 제 2 및 제 4 스위치(18, 20)를 갖고 있다. 또한, 그 극성 제어 회로(8)는 상기 제 1~제 4 스위치(17~20)를 개폐하기 위한 지령 신호(온/온프 신호)를 출력하는 지령 회로(21)를 갖고 있다. 이 때, 그 지령 회로(21)와 상기 제 2 스위치(18) 및 제 3 스위치(19) 사이에는 상기 지령 회로(21)로부터의 지령 신호를 반전시키는 논리 반전 회로(22)가 접속되어 있고, 그것에 의해 상기 제 1 및 제 4 스위치(17, 20)에 대해서는 상기 지령 회로(21)로부터의 지령 신호를 그대로 직접 입력시키는 한편 상기 제 2 및 제 3 스위치(18, 19)에 대해서는 상기 지령 회로(21)로부터의 지령 신호와는 반대의 신호가 입력되도록 되어 있다.

즉, 지령 회로(21)로부터 닫힘 지령 신호(온 신호)가 출력된 경우에는 제 1 및 제 4 스위치(17, 20)가 닫힘과 아울러 제 2 및 제 3 스위치(18, 19)가 열린다. 그것에 의해 저 1 정극 회로(13)로부터의 정의 직류 고전압이 제 1 케이블(30a)을 통해 제 1 방전 전극(2a)에 인가됨과 아울러 제 2 부극 회로(16)로부터의 부의 직류 고전압이 제 2 케이블(30b)을 통해 제 2 방전 전극(2b)에 인가된다(제 1 극성 패턴).

반대로, 지령 회로(21)로부터 열림 지령 신호(오프 신호)가 출력된 경우에는 제 2 및 제 3 스위치(18, 19)가 닫힘과 아울러 제 1 및 제 4 스위치(17, 20)가 열린다. 그것에 의해 제 1 부극 회로(14)로부터의 부의 직류 고전압이 제 1 케이블(30a)을 통해 제 1 방전 전극(2a)에 인가됨과 아울러 제 2 정극 회로(15)로부터의 정의 직류 고전압이 제 2 케이블(30b)을 통해 제 2 방전 전극(2b)에 인가된다(제 2 극성 패턴).

따라서, 상기 지령 회로(21)로부터 출력되는 지령 신호를 소정의 시간 간격(T/2)으로 스위칭함으로써 상기 전원 제어 유닛(6)으로부터는 이론적으로는 도 7의 1점 쇄선으로 나타내는 바와 같은 정 및 부의 직류 고전압(즉, 정 및 부의 직사각형 펄스상의 전압)이 교대로 연속적으로 출력된다. 그리고 본 실시형태에서는 제 1 및 제 2 케이블(30a, 30b)을 통해 출력되는 전압의 극성이 서로 역극성이 되기 때문에 상술한 제 1 극성 패턴 및 제 2 극성 패턴의 전압이 소정의 시간 간격(T/2)으로 교대로 연속적으로 스위칭되어 상기 전극 유닛(2)에 대하여 출력된다. 요컨대 정 및 부의 연속 직사각형 펄스파로 이루어지는 서로 위상이 180도 다른 주기(T)의 교류파 전압이 상기 전원 제어 유닛(6)으로부터 상기 제 1 및 제 2 케이블(30a, 30b)을 통해 각각 출력된다. 단, 상기 전원 제어 유닛(6)으로부터 실제로 출력되는 전압 파형은 그 전원 제어 유닛(6) 내에서의 응답 지연에 의해 도 7의 실선으로 나타내는 바와 같은 정 및 부의 연속 펄스파로 이루어지는 주기(T)의 교류 파형이 된다.

또한, 본 실시형태에 있어서 상기 제 1 및 제 2 케이블(30a, 30b)는 서로 같은 길이를 갖는 것이므로 이하에 후술하는 바와 같이 서로 같은 구조를 갖는 것이다. 따라서, 상기 전원 제어 유닛(6)으로부터 상기 제 1 및 제 2 케이블(30a, 30b)을 통해 상기 제 1 및 제 2 방전 전극(2a, 2b)에 인가되는 전압은 서로 극성만이 상위하고 있는(위상이 180도 다르다) 것에 지나지 않고 크기나 주기(T) 등의 다른 특성은 서로 같아진다. 그 때문에 여기서의 도 7을 이용한 설명이나 후의 도 3 및 도 8을 이용한 설명은 편의상 1개의 전압 파형을 이용하여 쌍방의 전압에 대해서 설명하는 것이다.

상기 제 1 및 제 2 케이블(30a, 30b) 각각은 도 2에 나타내는 바와 같이 상기 전원 제어 유닛(6)으로부터 출력되는 펄스상의 고전압을 상기 전극 유닛(2)에 대하여 전송하는 도체로 이루어지는 전선(31)과, 그 전선(31)의 외주를 둘러싸며 피복하는 절연체로 이루어지는 절연층(32)과, 그 절연층(32)의 외주를 둘러싸며 피복하는 도체로 이루어지는 실드층(33)과, 또한 실드층(33)의 외주를 둘러싸며 피복하는 절연체로 이루어지는 시스층(34)으로 구성되어 있다. 즉, 이들 절연층(32), 실드층(33) 및 시스층(34)은 상기 전선(31)을 중심으로 해서 동축상으로 순차 배치되어 있다.

여기서, 상기 전선(31)은 도 2에 나타내는 바와 같이 단선에 한정되는 것은 아니고 연선(撚線)이어도 좋다. 또한, 상기 절연층(32)은 상기 전선(31)을 전기적으로 절연하는 것으로 실리콘 수지나 불소 수지(FEP 등)나 가교 폴리에틸렌 등의 합성 수지 등을 사용할 수 있다. 상기 실드층(33)은 도체의 박이나 테이프나 편선(編線)으로 이루어져 있으며, 그라운드선(35)의 일단이 그 실드층(33)에 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 그 그라운드선(35)의 타단은 전원 제어 유닛(6)의 하우징(H2) 등에 설치된 프레임 그라운드(FG)에 전기적으로 접속되어 접지되어 있다(도 4, 도 5 참조). 또한, 상기 시스층(34)은 상기 케이블(30a, 30b)의 외피이며, 예를 들면 각종 합성 수지 등의 절연 재료가 사용된다.

그러나, 이러한 케이블(30a, 30b) 즉, 실드 케이블은 도체인 전선(31)과 실드층(33) 사이에 절연층(32)이 설치된 구조를 갖고 있다. 그 때문에 이들 도체(31)와 실드층(33) 사이에 일종의 콘덴서(가상 콘덴서)가 형성되게 되고, 그 케이블(30a, 30b) 자체에 부유 용량(기생 용량)으로서의 정전 용량(C0)이 발생한다. 그리고, 이렇게 케이블 자체에 부유 정전 용량(C0)이 생기는 것에 의해 예를 들면, 상기 전원 제어 유닛(6)으로부터 출력되는 전압(도 7 참조, 전압 V: 7000V, 주기(T): 33㎳)을 케이블(30a, 30b)(C0: 500pF)을 통해 전송한 경우, 펄스의 상승이나 하강에 있어서 응답 지연이 발생하고, 전극 유닛(2)에 입력되는(즉, 방전 전극(2a, 2b)에 실제로 인가되는) 전압 파형에 변형이 생겨 버린다(도 8 참조).

그러면, 방전 전극에서 생성되는 이온의 양은 그 전극에 실제로 인가된 전압 파형의 적분값에 비례하기 때문에 이온의 발생 효율이 저하해 버린다. 특히, 상기 전압의 극성이 본 실시형태와 같이 단주기에 스위칭된 경우, 정부의 전압이 완전히 상승하기 전에 하강해 버리기 때문에 이온 발생 효율의 저하가 현저해진다. 그리고, 이러한 응답 지연은 상기 부유 정전 용량(C0)이 현저하게 나타낸다

그래서, 본 실시형태의 이오나이저(1)에 있어서는 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 그라운드선(35)의 중간에 전자부품으로서의 콘덴서(36)(정전 용량(C1))를 개재시켜 그 콘덴서(36)의 한쪽 전극을 상기 실드층(33)에 전기적으로 접속하고, 그 콘덴서(36)의 다른 쪽 전극을 상기 그라운드(FG)에 전기적으로 접속했다. 단, 여기서는 상기 콘덴서(36)의 정전 용량(C1)이 상기 전선(31)과 실드층(33) 사이에 생기는 케이블 단체의 정전 용량(즉, 실드 케이블의 부유 정전 용량)(C0)보다 작아지고 있다.

이렇게 케이블(30a, 30b)의 실드층(33)과 그라운드(FG) 사이에 콘덴서(36)를 접속함으로써 상기 전선(31)과 그라운드(FG) 사이에는 적어도 2개의 콘덴서가 직렬로 접속된 상태가 된다.

그러면, 콘덴서(36)를 포함하는 케이블 전체의 합성 정전 용량(즉, 케이블의 실질적인 정전 용량)(Ct)은 이하의 식(1)에 의거하여 구해진다.

Ct＝C0×C1/(C0＋C1) ···(1)

그 결과, 상기 합성 정전 용량(Ct)을 케이블 단체의 정전 용량(즉, 케이블(30a, 30b)의 부유 정전 용량)(C0)보다 작게 할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 상술한 바와 같이 상기 콘덴서(36)의 정전 용량(C1)을 상기 케이블의 부유 정전 용량(C0)보다 작게 했기 때문에 상기 합성 정전 용량(Ct)을 상기 부유 정전 용량(C0)의 반분보다 작게 억제할 수 있다.

또한, 상기 콘덴서(36)의 정전 용량(C1)을 각각 결정할 때, 각 케이블(30a, 30b)에 있어서 전선(31)과 실드층(33) 사이에 생기는 부유 정전 용량(C0)을 특정할 필요성이 있는 경우에는 이 케이블의 부유 정전 용량(C0)은 그 케이블의 길이에 비례하기 때문에 예를 들면, 그 케이블의 단체 길이당 정전 용량을 계측이나 산출에 의해 구해 두고, 실제 케이블의 길이를 곱함으로써 특정하는 것이 가능하다. 단, 상기 정전 용량(C1)은 가능한 한 작은 것이 바람직하고, 0보다 크면 충분하다.

그리고, 도 3은 본 실시형태에 의한 이오나이저(1)에 있어서 상기 전원 제어 유닛(6)으로부터 출력된 도 7의 실선으로 나타낸 펄스상의 고전압(약 7000V)을 상기 콘덴서(36)(C1: 10pF)가 접속된 실드 케이블(30a, 30b)(C0: 500pF)을 통해 주기(T)(＝33㎳)로 전송했을 때에 상기 전극 유닛(2)에 입력되는(즉, 상기 방전 전극(2a, 2b)에 실제로 인가되는) 전압 파형을 나타낸 것이다. 이 때, 상기 콘덴서(36)를 포함하는 케이블 전체의 합성 정전 용량(Ct)은 상기 식(1)에 의해 9.8pF가 된다.

이렇게 상기 케이블의 실드층(33)과 그라운드(FG) 사이에 콘덴서(36)를 접속함으로써 그것을 접속하지 않는 경우(도 8 참조)와 비교해서 전원 제어 유닛(6)으로부터 출력된 전압을 그 전압 파형에 보다 가까운 파형을 유지한 상태에서 상기 전극 유닛(2)에 대하여 입력하는 것이 가능해지고, 그 결과 방전 전극(2a, 2b)으로부터의 이온 발생 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 케이블(30a, 30b) 자체의 부유 정전 용량(C0)에 의한 이온 발생 효율의 저하를 보충하기 때문에 예를 들면, 전원(4)의 대형화 등에 의해 전원 제어 유닛(6)으로부터 출력되는 전압을 보다 높게 할 필요성도 없다.

여기서, 상기 콘덴서(36)의 정전 용량(C1)은 반드시 본 실시형태와 같이 케이블의 부유 정전 용량(C0)보다 작을 필요성이 없다. 그 이유는 상기 케이블(30a, 30b)의 실드층(33)과 그라운드(FG) 사이에 콘덴서(36)를 접속하기만 하면 상기 합성 정전 용량(Ct)이 상기 부유 정전 용량(C0)보다 작아지는 것은 상기 식(0)에 의해 이론상 명확하기 때문이다. 단, 콘덴서(36)는 정전 용량이 커질수록 대형화하여 고가가 되지만 그것을 접속함으로써 얻어지는 효과는 저하한다. 그 때문에 콘덴서(36)를 설치하는 것에 의한 비용 대비 효과를 고려하면 본 실시형태와 같이 그 정전 용량(C1)을 케이블의 부유 정전 용량(C0)보다 작게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 그라운드선(35)의 중간에 접속된 전자부품으로서의 콘덴서(36)는 도 4에 나타내는 바와 같이 상기 전원 제어 유닛(6) 내에 배치되어 있어도 좋고, 그 경우 예를 들면, 승압 정류 회로(7)에 편입되어 있어도 좋다. 또는, 도 5에 나타내는 바와 같이 그 콘덴서(36)를 실드 케이블(30a, 30b) 자체에 배치해도 좋고, 그 경우 예를 들면, 상기 시스층(34)의 외주 또는 그 시스층(36)과 상기 실드층(33) 사이에 고정해도 좋다.

이어서, 도 6에 의거하여 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다. 단, 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 상기 제 1 실시형태와 같은 구성 부분 및 그것에 의거한 작용 효과에 대해서는 같은 부호를 붙여 상세한 설명을 생략한다.

본 실시형태의 이오나이저(1)에 있어서는 상기 실드층(33)과 프레임 그라운드(FG) 사이를 연결하는 상기 그라운드선(35)에 있어서 방전 저항(37)을 콘덴서(36)와 병렬로 접속했다. 이렇게 실드 케이블(30)의 실드층(33)과 프레임 그라운드(FG) 사이에 방전 저항(37)이 배치되어 있는 것에 의해 상기 실드 케이블(30)에 차징된 전하가 그 저항(37)을 통해 방전되도록 구성되어 있다. 단, 상기 방전 저항(37)은 반드시 본 실시형태와 같이 콘덴서(36)와 마찬가지로 그라운드선(35) 상에 접속할 필요성은 없고, 그 방전 저항(37)을 설치한 별개의 그라운드선을 상기 실드층(33)과 프레임 그라운드(FG) 사이에 접속해도 좋다.

이상, 본 발명에 의한 이오나이저의 실시형태에 대해서 상세히 설명해 왔지만, 본 발명은 상기 본 실시형태에 한정되는 것이 아니고 특허청구의 범위의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 설계 변경이 가능한 것은 말할 것도 없다.

예를 들면, 상기 본 실시형태에 있어서는 제 1 방전 전극(2a)과 제 2 방전 전극(2b)을 단일의 제 1 하우징(H1)에 장착하고 있지만 각각 개별 하우징에 장착해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에 있어서는 전원(4)을 고전압 발생 회로(5)와 마찬가지로 제 2 하우징(H2) 내에 수용했지만 상기 제 1 및 제 2 하우징(H1, H2)과는 별개의 하우징 내에 수용함으로써 전극 유닛(2) 및 전원 제어 유닛(6)으로부터 이간시켜 설치할 수 있도록 해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에 있어서는 제 1 방전 전극(2a) 및 제 2 방전 전극(2b)의 양방을 갖는 이오나이저에 대해서 설명을 했지만 제 1 방전 전극(2a) 또는 제 2 방전 전극(2b) 중 어느 한쪽을 갖는 것이어도 좋다.

Claims (8)

1. 제 1 방전 전극 및 제 2 방전 전극을 갖는 전극 유닛과, 상기 제 1 방전 전극 및 제 2 방전 전극에 대하여 펄스상의 고전압을 출력하는 전원 제어부와, 상기 제 1 방전 전극 및 제 2 방전 전극과 전원 제어부 사이를 전기적으로 접속하는 제 1 케이블 및 제 2 케이블을 포함한 이오나이저에 있어서,
   상기 전극 유닛은 상기 제 1 방전 전극 및 제 2 방전 전극을 상기 전원 제어부와는 별개의 제 1 하우징에 장착해서 이루어지는 것이며, 그 전원 제어부로부터 이간시켜 설치할 수 있도록 구성되어 있고,
   상기 제 1 및 제 2 케이블은 도체로 이루어지는 전선과, 그 전선의 주위를 둘러싸는 절연체로 이루어지는 절연층과, 그 절연층의 주위를 둘러싸는 도체로 이루어지는 실드층을 갖는 실드 케이블이며,
   상기 실드층과 그라운드 사이에 콘덴서가 접속되어 있으며,
   상기 전원 제어부는,
   발진 전원으로부터 발진 전압을 승압하는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 승압 트랜스와,
   상기 제 1 및 제 3 승압 트랜스에 의해 승압된 발진 전압을 정극성 직류 고전압으로 변환하는 제 1 및 제 2 정극 회로, 및 상기 제 2 및 제 4 승압 트랜스로 승압된 발진 전압을 부극성의 직류 고전압으로 변환하는 제 1 및 제 2 부극 회로와,
   상기 발진 전원과 상기 제 1 및 제 2 정극 회로의 전기적 접속을 온/오프하는 제 1 및 제 3 스위치, 및 상기 발진 전원과 상기 제 1 및 제 2 부극 회로의 전기적 접속을 온/오프하는 제 2 및 제 4 스위치와;
   상기 제 1 스위치, 상기 제 2 스위치, 상기 제 3 스위치, 및 상기 제 4 스위치를 개폐하기 위한 지령 신호를 출력하는 지령 회로와;
   상기 지령 회로로부터 상기 제 2 및 제 3 스위치에 대하여 출력되는 지령 신호를 반전시키는 논리 반전 회로를 갖고,
   상기 제 1 정극 회로 및 상기 제 1 부극 회로는 상기 제 1 케이블에 의해 상기 제 1 방전 전극에 접속되고,
   상기 제 2 정극 회로 및 상기 제 2 부극 회로는 상기 제 2 케이블에 의해 상기 제 2 방전 전극에 접속되는 것을 특징으로 하는 이오나이저.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 콘덴서는 상기 제 1 및 제 2 케이블에 있어서의 전선과 실드층 사이의 정전 용량보다 작은 정전 용량을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 이오나이저.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 콘덴서는 상기 제 1 및 제 2 케이블에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이오나이저.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 전원 제어부는 제 2 하우징에 수용되어 있고, 상기 콘덴서가 그 제 2 하우징에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이오나이저.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 실드층의 전하를 그라운드에 방전시키기 위한 방전 저항은 상기 콘덴서와 병렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 이오나이저.
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