KR20120056762A

KR20120056762A - 제전 장치

Info

Publication number: KR20120056762A
Application number: KR1020110111859A
Authority: KR
Inventors: 노부오 노무라; 요시츠구 오카무라; 가즈아키 나카지마
Original assignee: 가스가 덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2012-06-04
Also published as: JP2012113997A; TW201230568A; CN102573255A; TWI530039B; KR101727330B1; JP4695230B1

Abstract

본 발명은 플러스의 고전압과 마이너스의 고전압을 교대로 인가하여, 플러스·마이너스 이온을 출력하는 제전 장치에 있어서, 방전 전극에 인가하는 고전압의 상승 및 하강을 좋게 하는 것을 목적으로 한다.
플러스측 배전압 정류 회로(11)와, 마이너스측 배전압 정류 회로(12)와, 이들 플러스측 배전압 정류 회로의 출력 단자(6)와 마이너스측 배전압 정류 회로의 출력 단자(7)에 접속되고, 플러스 이온과 마이너스 이온을 발생시키는 하나 또는 복수의 방전 전극(9)을 갖는 제전 전극부(13)를 구비한 제전 장치에 있어서, 상기 플러스측 배전압 정류 회로(11) 및 상기 마이너스측 배전압 정류 회로(12) 각각의 하나 이상의 단 내에서, 다이오드(D)에 전류 제한용 저항(R1)을 직렬로 접속하고, 이 전류 제한용 저항(R1)으로 RC 병렬 회로를 구성하는 단의 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)을, 다른 단에서의 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)보다 크게 하였다.

Description

제전 장치{NEUTRALIZATION APPARATUS}

본 발명은 플러스 또는 마이너스 전하로 대전된 대전 물체를 제전하여, 대전 전위를 제로에 근접시키기 위한 제전 장치에 관한 것이다.

종래부터, 플러스의 고전압 발생 회로의 출력 단자와, 마이너스의 고전압 발생 회로의 출력 단자 사이에 접속된 하나의 방전 전극으로부터, 플러스 이온과 마이너스 이온을 교대로 출력하도록 한 제전 장치가 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

구체적으로는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 외부의 직류 전원(1)과, 플러스측의 고주파 승압 트랜스(4a) 및 마이너스측의 고주파 승압 트랜스(5a) 사이에, 제어 장치(3)에 의해 제어되는 스위치(2a, 2b)를 설치한다.

또한, 각 트랜스의 2차측에는, 각각 다이오드와 콘덴서를 포함하는 세트를 복수단 구비한 배전압 정류 회로(4b, 5b)를 접속하고, 트랜스(4a)와 배전압 정류 회로(4b)를 포함하는 플러스측의 고전압 발생 회로(4)와, 트랜스(5a)와 배전압 정류 회로(5b)를 포함하는 마이너스측의 고전압 발생 회로(5)를 구성한다.

그리고, 상기 스위치(2a, 2b)의 개폐를 교대로 제어함으로써, 플러스측 트랜스(4a) 및 마이너스측 트랜스(5a)의 2차측에 교대로 고주파형의 고전압이 발생하고, 이 고전압을 각 배전압 정류 회로에서 더 승압시킨 고전압을 출력 단자(6, 7)에 출력한다.

또한, 상기 플러스, 마이너스의 고전압 발생 회로의 출력 단자(6, 7)에는, 저항(10, 10)을 접속하고, 이들 저항(10, 10) 간의 접속점(8)에 침 형상의 방전 전극(9)을 접속한다.

이러한 회로에서는, 상기 제어 장치(3)가 제어 신호(Sa, Sb)에 의해 스위치(2a, 2b)의 개폐를 제어하고, 상기 고전압 발생 회로(4, 5)의 출력 단자(6, 7)에, 플러스의 고전압과 마이너스의 고전압이 교대로 출력되며, 이것에 따라 방전 전극(9)으로부터는 플러스 이온과 마이너스 이온이 교대로 출력된다.

일본 특허 공개 제2000-058290호 공보 일본 특허 공개 제2008-277316호 공보 일본 특허 공개 제2010-165690호 공보 일본 특허 공개 제2008-123912호 공보 일본 특허 공개 제2008-135329호 공보 일본 특허 공개 제2008-035647호 공보

상기한 종래의 제전 장치에서는, 상기 방전 전극(9)에 인가되는 전압의 상승이나 하강이 좋지 않다고 하는 문제가 있었다.

이러한 문제가 발생하는 이유는 상기 방전 전극(9)과 접지 사이에 부유 용량(cf)이 형성되고, 출력 전압이 이러한 부유 용량(cf)의 영향을 받는 것이 원인이다.

방전 전극(9)에 인가하는 전압의 상승이 좋지 않으면, 상기 방전 전극(9)에 고전압을 인가할 수 없게 된다. 예컨대, 방전 전극(9)에의 인가 전압의 상승 시간이 플러스·마이너스 극성의 전환 주기보다 큰 경우에는, 상기 인가 전압이 정해진 값에 도달하기 전에 극성이 전환되어 버린다. 따라서, 방전 전극(9)에 필요한 고전압이 인가되지 않고, 이온의 출력량도 적어진다.

특히, 주행하고 있는 필름 표면 등을 고르게 제전하기 위해서는, 일정값 이상의 주파수에서 플러스·마이너스의 이온을 출력하는 것이 요구되기 때문에, 방전 전극에의 인가 전압의 응답성이 좋지 않은 것은 큰 문제가 된다.

본 발명은 방전 전극에 대하여, 플러스의 고전압과 마이너스의 고전압을 교대로 인가하여, 플러스·마이너스의 이온을 발생시키는 제전 장치로서, 방전 전극에 인가하는 고전압의 상승 및 하강이 좋은 제전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 고주파 전압을 플러스 고전압으로 승압시키기 위해, 다이오드와 콘덴서를 포함하는 세트를 복수단 구비한 플러스측 배전압 정류 회로와, 고주파 전압을 마이너스의 고전압으로 승압시키기 위해, 상기 플러스측 배전압 정류 회로와는 역방향으로 한 다이오드와 콘덴서를 포함하는 세트를 복수단 구비한 마이너스측 배전압 정류 회로와, 이들 플러스측 배전압 정류 회로의 출력 단자와 마이너스측 배전압 정류 회로의 출력 단자에 접속되고, 상기 플러스측 배전압 정류 회로의 고전압 출력 및 마이너스측 배전압 정류 회로의 고전압 출력의 인가에 의해 플러스 이온과 마이너스 이온을 발생시키는 하나 또는 복수의 방전 전극을 갖는 제전 전극부를 구비한 제전 장치를 전제로 하는 것이다.

제1 발명은 상기 제전 장치를 전제로 하고, 상기 플러스측 배전압 정류 회로 및 상기 마이너스측 배전압 정류 회로의 각각 중 하나 이상의 단 내에서, 다이오드에 전류 제한용 저항을 직렬로 접속하고, 이 전류 제한용 저항으로 RC 병렬 회로를 구성하는 단의 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)을, 다른 단에서의 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)보다 크게 한 점을 특징으로 한다.

또한, 상기 「RC 병렬 회로를 구성」한다는 것은, 상기 배전압 정류 회로의 단 내의 콘덴서와 상기 다이오드에 직렬로 접속된 전류 제한용 저항이 병렬로 접속되어 있는 것을 의미한다.

본 발명에서는, 배전압 정류 회로의 다이오드에 저항을 직렬로 접속하고, 이 저항에 병렬로 접속된 콘덴서의 용량을 크게 함으로써, 배전압 정류 회로 내의 승압 기능을 발휘하는 콘덴서에 스피드업 콘덴서로서의 기능을 발휘시킬 수 있다. 이것에 의해, 플러스, 마이너스의 배전압 정류 회로로부터 출력되는 고전압의 상승 및 하강을 빠르게, 즉 방전 전극에의 인가 전압의 응답성을 좋게 할 수 있다.

따라서, 플러스측 배전압 정류 회로와 마이너스측 배전압 정류 회로를 교대로 전환하는 전환 주파수를 높게 하여도, 제전 전극부에는 플러스·마이너스의 고전압이 교대로 응답성 좋게 인가되기 때문에, 플러스·마이너스 이온량이 증가하고, 제전 성능의 향상이 도모된다.

또한, 본 발명은 플러스측 배전압 정류 회로 및 마이너스측 배전압 정류 회로 내에, 저항을 설치하고, 배전압 정류 회로를 구성하는 콘덴서의 용량을 크게 하여, 제전 전극부에의 인가 전압의 상승 및 하강을 개선하기 때문에, 배전압 정류 회로의 외부에, 전압의 상승 및 하강을 좋게 하기 위한 회로를 따로 형성할 필요가 없다. 예컨대 도 14에 도시하는 배전압 정류 회로의 출력부의 외측에 저항(10)과 병렬로 콘덴서를 구비한 RC 병렬 회로를 형성하는 경우와 비교하여, 부품 개수를 적게 할 수 있다.

또한, 상기 전류 제한 저항을 복수의 단으로 분할하여 설치하는 경우에는, 각 전류 제한 저항의 내전압을 낮게 할 수 있고, 회로 설계도 폭넓게 대응할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 전기 회로도이다.
도 2는 제1 실시형태를 이용한 검증 실험의 결과인 출력 전압의 그래프이다.
도 3은 제1 실시형태의 검증 실험 결과로서, (a)는 도 2의 상승부를, (b)는 하강부를 확대한 그래프이다.
도 4는 비교예 1의 회로도이다.
도 5는 비교예 1의 검증 실험 결과로서 (a)는 출력 전압의 상승부를, (b)는 출력 전압의 하강부를 확대한 그래프이다.
도 6은 비교예 2의 출력 전압으로서, (a)는 출력 전압의 상승부를, (b)는 출력 전압의 하강부를 확대한 그래프이다.
도 7은 제2 실시형태의 회로도이다.
도 8은 제2 실시형태의 검증 실험 결과로서, (a)는 출력 전압의 상승부를, (b)는 출력 전압의 하강부를 확대한 그래프이다.
도 9는 제3, 제4 실시형태의 회로도이다.
도 10은 제3 실시형태의 검증 실험 결과로서, (a)는 출력 전압의 상승부를, (b)는 출력 전압의 하강부를 확대한 그래프이다.
도 11은 제3 비교예의 검증 실험 결과로서, (a)는 출력 전압의 상승부를, (b)는 출력 전압의 하강부를 확대한 그래프이다.
도 12는 제4 실시형태의 검증 실험 결과로서, (a)는 출력 전압의 상승부를, (b)는 출력 전압의 하강부를 확대한 그래프이다.
도 13은 제4 비교예의 검증 실험 결과로서, (a)는 출력 전압의 상승부를, (b)는 출력 전압의 하강부를 확대한 그래프이다.
도 14는 종래의 제전 장치의 회로도이다.

도 1은 본 발명의 제전 장치의 제1 실시형태를 도시하는 회로도이다.

이 제전 장치는 도 1에 도시하는 바와 같이, 플러스측의 고주파 전압을 더 승압시키는 고주파 승압 트랜스(T1)와, 마이너스측의 고주파 전압을 더 승압시키는 고주파 승압 트랜스(T2)를 구비하고, 이들 고주파 승압 트랜스(T1, T2)의 2차측에는 각각 배전압 정류 회로(11, 12)를 접속한다.

또한, 상기 승압 트랜스(T1, T2)는 도 14의 고주파 승압 트랜스(4a, 5a)와 마찬가지로, 외부의 고주파 전압원으로부터의 고주파 전압을 더 승압시키는 기능을 갖는 것이며, 그 1차측에는, 도시하지 않지만, 상기 도 14와 마찬가지로, 고주파 전압원과, 고주파 전압의 입력을 플러스측과 마이너스측에 교대로 전환하는 스위치 기구가 접속되어 있다.

상기 플러스측 배전압 정류 회로(11)와 마이너스측 배전압 정류 회로(12)는 각각 콘덴서와 다이오드(D)를 포함하는 세트를 복수단 구비한다. 그리고, 이 단의 개수가 많아지면 많아질수록, 상기 고주파 승압 트랜스(T1, T2)의 2차측으로부터 입력된 전압의 승압률이 높아지고, 상기 배전압 정류 회로(11, 12)로부터 고전압을 출력할 수 있지만, 이 단수는 필요한 전압에 따라 설정하면 된다. 이 실시형태에서는, 상기 단수를 14로 하고, 각 단에 설치된 다이오드(D)는 모두 같은 것으로 한다. 단, 도 1에서는 단의 일부를 생략하고 있다.

또한, 상기 플러스측 배전압 정류 회로(11) 및 마이너스측 배전압 정류 회로(12)의 각 단에는 콘덴서(C0 또는 C1)를 구비하고, 플러스측 배전압 정류 회로(11) 및 마이너스측 배전압 정류 회로(12) 각각의 최종단인 14번째 단의 다이오드(D)에 전류 제한 저항(R1)을 직렬로 접속한다.

도 1에서는, 상기 전류 제한 저항(R1)이 접속된 단의 콘덴서를 C1, 다른 단의 콘덴서를 C0으로 나타내고 있다.

따라서, 상기 최종단에는, 다이오드(D)에 직렬로 접속된 전류 제한 저항(R1)과 콘덴서(C1)에 의한 RC 병렬 회로가 구성된다.

또한, 플러스측 배전압 정류 회로(11)의 출력 단자(6)와 마이너스측 배전압 정류 회로(12)의 출력 단자(7)는 저항을 개재하지 않고 접속되고, 그 중간 접속점(8)에는 제전 전극부(13)가 접속된다.

이 제전 전극부(13)는 상기 플러스측 배전압 정류 회로(11) 및 마이너스측 배전압 정류 회로(12)의 출력 전압에 따라서, 플러스 또는 마이너스 이온을 발생시키는 침 형상의 방전 전극(9)을 구비한 것이다. 이 실시형태에서는, 60개의 방전 전극(9)을 이용하는 것으로 하지만, 그 개수는 몇 개라도 좋다.

또한, 각 방전 전극(9)에는 직렬로 전류 제한 저항(R2)을 접속한다. 이 전류 제한 저항(R2)을 접속한 이유는 방전 전극(9)에 대전류가 흐르지 않도록 하기 위해서이다.

이와 같이 전류 제한 저항(R2)을 접속하면, 고전압을 인가하고 있는 방전 전극(9)에 사람이 잘못하여 접촉하는 경우가 있어도, 대전류가 흐르지 않아, 안전성이 높다. 단, 상기 전류 제한 저항(R2)은 필수적인 것은 아니다.

또한, 각 방전 전극(9)과 접지 사이에는 부유 용량이 발생하기 때문에, 그것을 콘덴서의 기호를 이용하여, 부유 용량(cf)으로서 도시하고 있다.

그리고, 이 제1 실시형태의 제전 장치에서는, 도 1의 상기 배전압 정류 회로(11, 12) 내에, 전류 제한 저항(R1)을 설치하여 RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량을 다른 단에서의 콘덴서(C0)의 용량보다 크게 한다.

이와 같이, 상기 RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량을 다른 단에서의 콘덴서(C0)의 용량보다 크게 함으로써, 상기 출력 단자(6, 7)의 출력 전압, 즉 제전 전극부(13)에 인가하는 고전압의 상승 및 하강이 좋아지고, 출력 전압의 응답성이 개선된다.

다음에, 상기 제1 실시형태의 제전 장치에 의해, 출력 단자(6, 7)로부터 출력되는 고전압의 응답성이 개선된 것을 확인하는 실험에 대해서 설명한다.

구체적인 실험 조건은 이하와 같다.

상기 도 1의 회로에서의 전류 제한 저항(R1)의 저항값(Ra)=50〔MΩ〕, 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)=100〔pF〕, 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)=330〔pF〕로 한다. 즉, RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)>다른 단에서의 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)으로 하였다.

또한, 상기 제전 전극부(13)의 각 방전 전극(9)에 접속된 전류 제한 저항(R2)의 저항값을 10〔MΩ〕로 하였다.

또한, 상기 제전 전극(13)의 부하 저항값(Rb) 및 부유 용량값(Qf)은 각각 60개의 방전 전극(9)을 포함한 제전 전극부(13) 전체의 값이며, 개개의 전류 제한 저항(R2)이나 부유 용량(cf)의 값이 아니다. 구체적으로는, 상기 방전 전극(9)의 개수가 많아지면, 상기 부하 저항값(Rb)은 작아지고, 부유 용량값(Qf)은 커진다.

또한, 상기 부하 저항값(Rb)에는, 방전 전극(9) 자신의 저항이나 배선 저항 등이 포함되는 것으로 한다.

이 제1 실시형태의 제전 장치에서, 상기 승압 트랜스(T1, T2)의 1차측에, 플러스와 마이너스의 반복 주기를 0.5〔Hz〕의 고주파 전압을 인가하여, 플러스측 배전압 정류 회로(11)의 출력 단자(6)와, 마이너스측 배전압 정류 회로(12)의 출력 단자(7) 사이에서, 제전 전극부(13)를 접속한 접속점(8)의 출력 전압을 측정하였다. 또한, 상기 제전 전극부(13)의 형태는 상기한 바와 같이 60개의 방전 전극(9)을 접속한 것이다.

그 측정 결과를 도 2와 도 3에 도시한다. 도 2는 상기 접속점(8)에서의 출력 전압의 시간 경과에 따른 변화를 도시한 그래프이고, 도 3의 (a)는 도 2에 도시한 출력 전압의 상승부 A를 확대한 그래프이며, 도 3의 (b)는 상기 출력 전압의 하강 부 B를 확대한 그래프이다.

도 2와 도 3에 도시하는 바와 같이, 이 제1 실시형태의 제전 장치에서는, 출력 전압의 상승 시간이 9〔ms〕, 하강 시간이 11〔ms〕였다.

이 제1 실시형태에서는, 상승 시간과 하강 시간이 일주기에서 20〔ms〕이기 때문에, 입력 전압의 플러스측과 마이너스측의 전환 주파수가 50〔Hz〕까지는 상기 출력 전압을 대응할 수 있게 된다.

다음에, 비교예 1로서, 도 4에 도시하는 제전 장치에 대해서, 출력 전압의 상승 및 하강을 측정하였다. 이 비교예 1은 도 14에 도시하는 종래의 회로에 상당한다.

이 비교예 1의 제전 장치는 플러스측 배전압 정류 회로(11) 및 마이너스측 배전압 정류 회로(12) 내에, 전류 제한 저항(R1)을 접속하지 않고, 상기 특허문헌 1에 기재된 회로와 마찬가지로, 출력 단자(6, 7) 사이에 한 쌍의 전류 제한 저항(R1, R1)을 접속한다. 그리고, 상기 한 쌍의 전류 제한 저항(R1, R1) 간의 접속점(8)에 실시예 1과 같은 제전 전극부(13)를 접속한다.

또한, 플러스측 및 마이너스측 배전압 정류 회로(11, 12) 내의 콘덴서(C0)는 전부 동일한 용량 Q0=100〔pF〕로 한다.

그 외는 상기 제1 실시형태와 동일한 구성으로 하고, 동일한 실험 조건에서 접속점(8)에 출력되는 출력 전압을 측정하였다.

그 결과를 도 5의 (a), (b)에 도시한다. 또한, 도 5의 (a)는 출력 전압의 상승부 A를 확대한 그래프이며, 도 5의 (b)는 하강부 B를 확대한 그래프이다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 이 비교예 1에서는, 상승 시간이 18〔ms〕, 하강 시간이 18〔ms〕가 된다. 이 상승 및 하강 시간은 일주기에서 36〔ms〕가 되고, 27〔Hz〕이상의 전환 주파수에는 대응할 수 없게 된다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시형태의 제전 장치는 종래의 제전 장치인 비교예 1에 비해, 제전 전극부(13)에 인가하는 출력 전압의 응답성이 좋은 것을 알 수 있었다.

다음에, RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량을 다른 단에서의 콘덴서(C0)의 용량보다 크게 한 것에 따른 효과를 확인하기 위해, 비교예 2를 이용하여 실험하였다.

비교예 2는 도 1에 도시하는 회로의 RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)을 다른 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)과 동일하게 한 제전 장치이다. 즉, 이 비교예 2는 플러스측 및 마이너스측 배전압 정류 회로(11, 12) 내에, 전류 제한 저항(R1)을 설치하지만, 이 전류 제한 저항(R1)에 의해 구성되는 RC 병렬 회로의 콘덴서(C1)의 용량을 다른 콘덴서(C0)보다 크게 하지 않고, Q1=Q0=100〔pF〕로 한다.

이 비교예 2에서도, 상기 제1 실시형태와 동일한 실험 조건에서 접속점(8)의 출력 전압을 측정하였다. 그 결과를 도 6의 (a), (b)에 도시한다. 또한, 도 6의 (a)는 출력 전압의 상승부 A를 확대한 그래프이며, 도 6의 (b)는 하강부 B를 확대한 그래프이다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 이 비교예 2에서는, 상승 시간이 18〔ms〕, 하강 시간이 18〔ms〕가 되고, 상기 비교예 1과 마찬가지로, 27〔Hz〕이상의 전환 주파수에는 대응할 수 없는 것이었다.

이것으로부터, 플러스측 배전 정류압 회로(11) 및 마이너스측 배전압 정류 회로(12) 내에 전류 제한 저항(R1)을 접속한 것만으로는 출력 전압의 응답성을 개선할 수 없음을 확인할 수 있었다.

이상과 같이, 플러스측 및 마이너스측 배전압 정류 회로(11, 12) 내에서 어느 하나의 단에, 전류 제한 저항(R1)을 설치하고, 이 R1과 함께 RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량을 다른 단에서의 콘덴서(C0)의 용량보다 크게 함으로써 출력 전압의 응답성이 좋아지는 것을 알 수 있었다.

이 결과는 RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량을 크게 함으로써, 이 콘덴서(C1)가 배전압 정류 회로에서의 승압 기능과 함께, 스피드업 콘덴서로서의 기능을 발휘한 것에 따른 것이다.

그리고, 제1 실시형태에서는, 배전압 정류 회로 내의 콘덴서에, 스피드업 콘덴서로서의 기능을 겸할 수 있었기 때문에, 상기 제전 전극부(13)에서의 부유 용량의 영향을 배제하기 위한 다른 회로를, 도 14에 도시하는 바와 같이 출력 단자(6, 7) 외에 구성할 필요가 없다. 이 때문에 다른 회로를 설치하는 경우와 비교하여, 부품 개수를 줄이고 회로 구성을 단순화할 수 있다고 하는 이점도 있다.

또한, 상기 스피드업 콘덴서 기능을 발휘하는 콘덴서(C1)와 상기 전류 제한 저항(R1)은 배전압 정류 회로(11, 12) 내의 어느 단에 설치하여도, 마찬가지로 출력 전압의 응답성을 좋게 하는 것을 알 수 있었다. 개개에 대한 상세한 것은 나타내지 않지만, 배전압 정류 회로(11, 12)의 중간 단이나 트랜스(T1, T2)측 단에 전류 제한 저항(R1)을 설치하고, RC 병렬 회로를 구성하는 그 단의 콘덴서(C1)의 용량을 다른 단에서의 콘덴서(C0)의 용량보다 크게 한 회로에 대해서도, 실험에 의해 응답성의 개선 효과가 확인되었다.

또한, 상기 전류 제한 저항(R1)을 설치하는 단은 플러스측 배전압 정류 회로(11)와 마이너스측 배전압 정류 회로(12)에서 동일한 단이 아니어도 된다.

도 7은 각 배전압 정류 회로(11 및 12) 내에 설치하는 전류 제한 저항(R1)으로서, 복수의 저항(r1)을 이용한 제2 실시형태의 회로도이다.

이 제2 실시형태에서는, 상기 제1 실시형태의 전류 제한 저항(R1) 대신에, 각 배전압 정류 회로(11, 12)의 중간의 5단에, 각각 10〔MΩ〕의 전류 제한 저항(r1)을 설치한다. 즉, 이들 전류 제한 저항(r1)의 저항값의 합계를 상기 전류 제한 저항(R1)의 저항값 50〔MΩ〕과 동일하게 한다. 즉, 제1, 제2 실시형태 모두 총 전류 제한 저항값(Ra)은 50〔MΩ〕이다.

그리고, 상기 전류 제한 저항(r1)을 접속한 단의 콘덴서(C1)를 330〔pF〕로 하고, 다른 단의 콘덴서(C0)를 100〔pF〕로 한다.

그 외의 구성은 도 1에 도시하는 제1 실시형태와 동일하다. 그리고, 상기 제1 실시형태와 같은 조건에서 실험하여, 상기 접속점(8)에서의 출력 전압을 측정하였다.

그 결과를 도 8에 도시한다. 또한, 도 8의 (a)는 출력 전압의 상승부 A를 확대한 그래프이고, 도 8의 (b)는 하강부 B를 확대한 그래프이다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 이 제2 실시형태에서는, 상승 시간이 12〔ms〕, 하강 시간이 13〔ms〕였다. 일주기의 상승 및 하강 시간은 25〔ms〕가 되고, 40〔Hz〕의 입력 전압의 전환 주파수에 대응할 수 있어, 도 3에 도시하는 제1 실시형태보다는 뒤떨어지지만, 도 4와 도 5에 도시하는 비교예 1 및 도 6의 비교예 2에 비해 응답성은 개선되었다.

이와 같이, 플러스측, 마이너스측 배전압 정류 회로(11, 12) 내의 복수단에, 전류 제한 저항을 설치한 경우라도, 이 전류 제한 저항을 설치한 단에서의 콘덴서(C1)의 용량을 다른 단에서의 콘덴서(C0)의 용량보다 크게 함으로써, 콘덴서(C1)가 승압 기능과 함께 스피드업 콘덴서로서의 기능도 발휘하는 것을 알 수 있었다.

또한, 이 제2 실시형태와 같이, 전류 제한 저항을 복수로 나눠 설치한 경우에는, 전류 제한 저항을 통합하여 하나로 한 상기 제1 실시형태보다 응답성이 좋지 않고, 용량이 큰 콘덴서(C1)가 다수 요구된다고 하는 단점이 있지만, 저항을 분산하여 설치함으로써, 발열 부분을 분산시킬 수 있어, 장치의 온도 상승을 억제할 수 있다고 하는 이점이 있다. 또한, 개개의 전류 제한 저항(R1)의 내전압을 작게 할 수 있다고 하는 이점도 있다.

또한, 이 제2 실시형태와 같이, 복수의 단에 전류 제한 저항(R1)을 설치하여, RC 병렬 회로를 구성하는 경우에서도, RC 병렬 회로를 구성하는 단은 어디든 상관없다.

이상과 같이, 본 발명의 제전 장치는 상기한 바와 같이, 플러스측 배전압 정류 회로(11) 및 마이너스측 배전압 정류 회로(12)의 어느 하나의 단에서, 다이오드에 전류 제한 저항을 직렬로 접속하고, 이 전류 제한 저항으로 RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)과, 다른 단에서의 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)과의 관계가 Q1>Q0을 유지해야 한다. 이러한 제전 장치에 있어서, 제전 전극부(13)측의 저항값인 부하 저항값(Rb)과 부유 용량값(Cf)이 상기 출력 전압의 응답성에 미치는 영향을 확인하기 위해, 도 9에 도시하는 제3, 제4 실시형태를 이용하여 실험하였다.

그 결과를 이하에 설명한다.

도 9에 도시하는 제3 실시형태의 제전 장치는 도 1에 도시하는 제1 실시형태의 제전 전극부(13) 대신에, 저항값 100〔MΩ〕의 부하 저항(Rb)을 접속하고, 부유 용량(cf)을 100〔pF〕로 한 것이다.

그 외는, 상기 제1 실시형태와 같은 구성이며, 제1 실시형태와 동일한 구성요소에는 도 1과 동일한 부호를 사용한다.

그리고, 이 제3 실시형태의 제전 장치에 대해서도, 상기 제1 실시형태와 동일한 조건으로, 상기 접속점(8)에서의 출력 전압을 측정하였다.

그 결과를 도 10에 도시한다. 또한, 도 10의 (a)는 출력 전압의 상승부 A를 확대한 그래프이며, 도 10의 (b)는 하강부 B를 확대한 그래프이다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 이 제3 실시형태에서는, 상승 시간이 6〔ms〕, 하강 시간이 6〔ms〕였다. 일주기의 상승 및 하강 시간은 12〔ms〕가 되고, 83〔Hz〕의 입력 전압의 전환 주파수에 대응할 수 있다.

도 9에 도시하는 상기 제3 실시형태의 상기 배전압 정류 회로(11, 12) 내의 상기 RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)과 그 외의 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)을 동등하게, Q1=Q0=100〔pF〕로 한 제전 장치를 비교예 3으로 한다. 이 비교예 3의 제전 장치는 상기 콘덴서(C1)의 용량값 Q1=Q0으로 한 것 이외는, 상기 제3 실시형태와 동일하다.

이 비교예 3의 제전 장치에 대해서, 상기 제3 실시형태와 동일한 조건으로, 상기 접속점(8)에서의 출력 전압을 측정하였다.

그 결과를 도 11에 도시한다. 또한, 도 11의 (a)는 출력 전압의 상승부 A를 확대한 그래프이며, 도 11의 (b)는 하강부 B를 확대한 그래프이다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 이 비교예 3에서는, 상승 시간이 11〔ms〕, 하강 시간이 11〔ms〕였다. 일주기의 상승 및 하강 시간은 22〔ms〕가 되고, 46〔Hz〕 이상의 입력 전압의 전환 주파수에는 대응할 수 없다. 즉, 상기 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)과 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)을 동등하게 한 비교예 3에서는, 입력 전압의 전환 주파수가 86〔Hz〕까지 대응할 수 있는 상기 제3 실시형태와 비교하여, 응답성이 좋지 않은 것을 알 수 있었다.

상기 제3 실시형태 및 비교예 3의 실험 결과로부터, 상기 RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)을, 그 외 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)보다 크게 함으로써, 출력 전압의 상승 및 하강이 향상하는 것을 확인할 수 있었다.

제4 실시형태는, 도 9에 도시하는 회로에 있어서, 부하 저항(Rb)의 저항값(Rb)=300〔MΩ〕으로 한 것 이외는 상기 제3 실시형태와 같은 구성을 갖는 제전 장치이다.

이 제4 실시형태에 대해서도, 상기 다른 실시형태와 같은 실험으로, 상기 접속점(8)에서의 출력 전압을 측정하였다.

그 결과를 도 12에 도시한다. 또한, 도 12의 (a)는 출력 전압의 상승부 A를 확대한 그래프이며, 도 12의 (b)는 하강부 B를 확대한 그래프이다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 이 제4 실시형태에서는, 상승 시간이 9〔ms〕, 하강 시간이 9〔ms〕였다. 일주기의 상승 및 하강 시간은 18〔ms〕가 되고, 상기 제3 실시형태와 마찬가지로, 56〔Hz〕의 입력 전압의 전환 주파수에 대응할 수 있다.

상기 제4 실시형태의 상기 배전압 정류 회로(11, 12) 내의 상기 RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)과 그 외 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)을 동등하게, Q1=Q0=100〔pF〕로 한 제전 장치를 비교예 4로 한다. 이 비교예 4의 제전 장치는 상기 콘덴서(C1)의 용량값 Q1=Q0으로 한 것 이외는, 상기 제4 실시형태와 동일하다. 즉, 부하의 용량(Cf)을 100〔pF〕, 저항값(Rb)을 300〔MΩ〕로 하고, 배전압 정류 회로(11, 12) 내의 콘덴서(C1, C0)의 용량값(Q1)=용량값(Q0)=100〔pF〕로 한다.

이 비교예 4의 제전 장치에 대해서, 상기 제4 실시형태와 동일한 조건으로, 상기 접속점(8)에서의 출력 전압을 측정하였다.

그 결과를 도 13에 도시한다. 또한, 도 13의 (a)는 출력 전압의 상승부 A를 확대한 그래프이며, 도 13의 (b)는 하강부 B를 확대한 그래프이다.

도 13에 도시하는 바와 같이, 이 비교예 4에서는, 상승 시간이 18〔ms〕, 하강 시간이 18〔ms〕였다. 일주기의 상승 및 하강 시간은 36〔ms〕가 되고, 27〔Hz〕 이상의 입력 전압의 전환 주파수에는 대응할 수 없다. 즉, 상기 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)과 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)을 동등하게 한 비교예 4에서는, Q1>Q0으로 하고, 입력 전압의 전환 주파수가 56〔Hz〕까지 대응할 수 있는 상기 제4 실시형태와 비교하여, 응답성이 좋지 않을 것을 알 수 있었다.

상기 제4 실시형태 및 비교예 4의 실험 결과로부터, 상기 RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)을 그 외의 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)보다 크게 함으로써, 출력 전압의 상승 및 하강이 향상하는 것을 확인할 수 있었다.

상기 제3, 제4 실시형태는 부하 저항값(Rb)이 상이하지만, 그 외의 구성은 완전히 동일하다. 이와 같이 부하 저항값이 상이하여도, 배전압 정류 회로(11, 12) 내에 RC 병렬 회로를 구성하고, 이 RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)을 다른 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)보다 크게 하면, 상기 콘덴서(C1)가 승압 기능과 함께 스피드업 기능도 발휘하여 출력 전압의 상승 및 하강을 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 상기한 바와 같은 제전 장치를 장시간 사용한 경우에는, 제전 전극부(13)의 방전 전극(9)의 선단에 진애가 부착되게 된다. 사용 초기에는, 방전 전극(9)에는 진애가 부착되지 않기 때문에, 방전 전류가 많이 흘러, 실질적으로 부하 저항(Rb)은 작지만, 장시간 사용으로 방전 전극(9)에 진애가 부착되면, 방전 전류가 감소하여, 결과적으로는 부하 저항(Rb)이 커지는 현상이 생긴다.

그래서, 상기 제3, 제4 실시형태의 검증 실험에서는, 부하 저항(Rb)을 100〔MΩ〕과 300〔MΩ〕으로 변경하여, 부하 저항값이 변화되어도 상기 접속점(8)에서의 출력 전압의 상승 및 하강을 빠르게 할 수 있는 것을 확인하고, 제전 장치의 장시간 사용으로 제전 전극부(13)가 오염되어 부하 저항(Rb)의 값이 100〔MΩ〕에서 300〔MΩ〕까지 커졌다고 해도, 56〔Hz〕 이상의 입력 전압의 전환 주파수에 대응할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 상기 제1∼제4 실시형태에 있어서, 배전압 정류 회로(11, 12) 내에 설치되는 전류 제한 저항값(Ra), RC 병렬 회로를 구성하는 콘덴서(C1)의 용량값(Q1), 다른 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)으로는, 제전 전극부(13)에 인가하는 필요한 출력 전압이나, 제전 전극부(13)의 부하 저항값(Rb) 및 부유 용량값(Qf)에 따라 적절한 값이 설정되어야 한다.

단, 제전 전극부(13)의 부유 용량에 기초하는 응답성의 지연을 개선하기 위해서는, 상기 RC 병렬 회로 내의 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)>배전압 정류 회로 내의 다른 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)이 되는 관계를 만족시켜야 한다.

또한, 상기 고주파 승압 트랜스(T1, T2)의 1차측 회로는 도 14에 도시하는 것에 한정되지 않고, 플러스측과 마이너스측에 교대로 고주파 전압을 입력할 수 있는 회로이면 어떠한 것이라도 상관없다.

또한, 상기 실시형태에서는, 상기 고주파 승압 트랜스(T1, T2)에 의해 승압된 전압을 플러스측 배전압 정류 회로(11)와 마이너스측 배전압 정류 회로(12)에 입력하고, 더 승압시켜 고전압을 출력하도록 하였지만, 원하는 고전압을 출력할 수 있으면, 상기 승압 트랜스도 필수적인 것은 아니다.

본 발명의 제전 장치는 제전 전극부의 방전 전극에 인가하는 고전압의 응답성이 높기 때문에, 이온 발생량도 많아, 이동하는 대전 물체의 균일한 제전에도 적용될 수 있다.

9: 방전 전극 11: 플러스측 배전압 정류 회로
12: 마이너스측 배전압 정류 회로 C0: 콘덴서
C1: 콘덴서 D: 다이오드
R1: 전류 제한 저항 r1: 전류 제한 저항
13: 제전 전극부
R2: (방전 전극에 접속된)전류 제한 저항
Ra: (배전압 정류 회로의)전류 제한 저항값
Rb: (제전 전극부 전체의)부하 저항값
cf: 부유 용량 Qf: (제전 전극부 전체의)부유 용량값

Claims

고주파 전압을 플러스의 고전압으로 승압시키기 위해, 다이오드와 콘덴서를 포함하는 세트를 복수단 구비한 플러스측 배전압 정류 회로와, 고주파 전압을 마이너스의 고전압으로 승압시키기 위해, 상기 플러스측 배전압 정류 회로와는 역방향으로 한 다이오드와 콘덴서를 포함하는 세트를 복수단 구비한 마이너스측 배전압 정류 회로와, 이들 플러스측 배전압 정류 회로의 출력 단자와 마이너스측 배전압 정류 회로의 출력 단자에 접속되고, 상기 플러스측 배전압 정류 회로의 고전압 출력 및 마이너스측 배전압 정류 회로의 고전압 출력의 인가에 의해 플러스 이온과 마이너스 이온을 발생시키는 하나 또는 복수의 방전 전극을 갖는 제전 전극부를 구비한 제전 장치에 있어서,
상기 플러스측 배전압 정류 회로 및 상기 마이너스측 배전압 정류 회로 각각의 하나 이상의 단 내에서, 다이오드에 전류 제한용 저항을 직렬로 접속하고, 이 전류 제한용 저항으로 RC 병렬 회로를 구성하는 단의 콘덴서(C1)의 용량값(Q1)을 다른 단에서의 콘덴서(C0)의 용량값(Q0)보다 크게 한 제전 장치.