WO2014125693A1

WO2014125693A1 - 放電電極及び除電装置

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Publication number: WO2014125693A1
Application number: PCT/JP2013/081198
Authority: WO
Inventors: 啓司川田
Original assignee: パナソニックデバイスＳｕｎｘ株式会社
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2014-08-21
Also published as: US20150333489A1; KR20150086334A; CN204696450U; JP2014157668A; US9325157B2

Abstract

　放電電極（４３）は、所定長さの第１部位（５１）と、第１部位（５１）の先端に連なる第２部位（５２）と、第２部位（５２）の先端に連なる基端、及び放電電極（４３）の先端面となる凸湾曲面（５３ａ）を有する第３部位（５３）とを含む。第１部位（５１）、第２部位（５２）、及び第３部位（５３）は一体的に形成されてなり。第１部位（５１）の基端は、第１部位の基端よりも太い。第２部位（５２）は、その先端から基端にかけて一定の太さを有する柱体状をなすとともに、その太さは第３部位（５３）の基端の太さと同一である。

Description

放電電極及び除電装置

　本発明は、電圧が印加されることによってイオンを生成する放電電極及び該放電電極を備えた除電装置に関する。

　従来から、放電電極に電圧を印加してコロナ放電を発生させ、この際に生成されたイオンを除電対象物に向けて放出することにより除電を行う除電装置が広く知られている。このような除電装置に用いられる放電電極は、その先端部が先端側から基端側にかけて太さが次第に太くなる円錐台状に形成されることにより、放電電極の全体の強度が高められている（例えば、特許文献１参照）。

実開平５－１７９９９号公報

　ところで、上記の放電電極は、その先端部の太さが先端側から基端側にかけて一定ではない。そのため、長期間の使用によって放電電極の先端部が球面状に磨耗すると、その先端部の曲率が変化してしまうことがあり得る。その結果、放電電極に同じ大きさの電圧を印加した場合であっても、放電電極から生成されるイオンの量がばらついてしまうという問題があった。

　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、強度の低下を抑制しつつ、同電圧下における放電量が変化することを抑制できる放電電極及び除電装置を提供することにある。

　本発明の第一態様は、電圧の印加によってイオンを生成する放電電極である。放電電極は、基端及び先端を有する所定長さの第１部位と、前記第１部位の先端に連なる基端、及び先端を有する第２部位と、前記第２部位の先端に連なる基端、及び前記放電電極の先端面となる凸湾曲面を有する第３部位とを備える。前記第１部位、前記第２部位、及び前記第３部位は一体的に形成されている。前記第１部位の基端は、前記第１部位の先端よりも太い。前記第２部位は、その先端からその基端にかけて一定の太さを有する柱体状をなすとともに、その太さは前記第３部位の基端の太さと同一である。

　上記構成によれば、第１部位の基端が先端よりも太いため、第１部位がその先端から基端にかけて一定の太さである場合よりも放電電極の全体の強度が高くなる。また、使用によって放電電極の第３部位が先端から基端にむかって磨耗した場合には、この第３部位の基端に連なる第２部位が放電電極の先端部となる。この場合、第２部位の全体がその先端から基端にかけて同じ太さであり、かつこの第２部位の太さが第３部位の基端の太さと同一である。そのため、第３部位の摩耗により第２部位が放電電極の先端部となった場合であっても、放電電極の第３部位が磨耗する前後で放電電極の先端部の太さがほとんど変化しない。また、第２部位は、その先端から基端にかけて一定の太さを有する柱体状をなしているため、第２部位が先端から基端にかけて次第に磨耗する過程で放電電極の先端部の太さがほとんど変化しない。その結果、長期間の使用によって放電電極の先端部が例えば半球面状等の凸湾曲面をなすように先端側から基端側にかけて次第に磨耗したとしても、その過程で放電電極の先端部の先端面の曲率がほとんど変化せず、同電圧下における放電電極からの放電量が変化することが抑制される。したがって、強度の低下を抑制しつつ、同電圧下における放電量が変化することを抑制できる。

　上記放電電極において、前記放電電極の長手方向における前記第２部位の寸法は、同長手方向における前記第３部位の寸法よりも大きいことが好ましい。

　上記構成によれば、使用によって第２部位が先端から基端に至るまで磨耗するのに要する所要時間が十分に確保される。したがって、同電圧下における放電量が変化することをより長期間に亘って抑制できる。

　上記放電電極において、前記第３部位の前記凸湾曲面には凸球面状であることが好ましい。

　上記構成によれば、使用によって放電電極の第３部位が磨耗する前の時点で、放電電極の先端部の先端面を構成する第３部位の凸湾曲面は凸球面状であるため、使用の前後で放電電極の先端部の先端面の形状が変化することが抑制される。従って、同電圧下における放電電極からの放電量が変化することを更に抑制できる。

　上記放電電極において、前記第２部位及び前記第３部位は同一の材質であることが好ましい。

　上記構成によれば、使用によって放電電極の第３部位が磨耗して第２部位が放電電極の先端部となる前後で放電電極の先端部の材質が変化しない。その結果、同電圧下における放電電極からの放電量が変化することを更に抑制できる。

　本発明の第二態様は、除電装置である。除電装置は、除電対象物に供給するイオンを生成するための放電電極と、前記放電電極の周囲を覆うように配置される上記第一態様の対向電極とを備える。

　上記構成によれば、上記第一態様で得られる効果と同様の効果が得られる。

　本発明によれば、強度の低下を抑制しつつ、同電圧下における放電量が変化することを抑制できる。

一実施形態の除電装置の斜視図。図１の２－２線矢視断面図。図１の３－３線矢視断面図。同実施形態の放電電極を示す図面であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図。同実施形態の放電電極の要部を示す斜視図。同実施形態の放電電極の周辺構造を示す断面図であって、（ａ）は放電電極の第３部位が磨耗する前の状態の断面図、（ｂ）は放電電極の第３部位が磨耗した後の状態の断面図。

　以下、除電装置の一実施形態を図面に従って説明する。

　図１に示すように、除電装置１０の外装を構成する本体ケース１１は、基板収容部１２と、基板収容部１２に一体に形成されたヘッド部１３とを含む。基板収容部１２は、一方向に長く延びる箱体状をなしている。ヘッド部１３は、基板収容部１２の長手方向の一端側の外側面に隣接しており、基板収容部１２の長手方向と平行に長く延びる箱体状をなしている。また、基板収容部１２の一面側は開口しており、基板収容部１２の開口をヘッド部１３の全体とともに外側から覆うカバー１４が本体ケース１１に取着されている。

　図２に示すように、基板収容部１２には、駆動回路部１５を搭載したプリント配線基板１６が収容されている。プリント配線基板１６には、除電装置１０の動作状態を示す複数のＬＥＤ（図示略）が実装されている。ＬＥＤは、基板収容部１２に形成された窓部１７（図１参照）から本体ケース１１の外部に臨んでいる。

　図１に示すように、基板収容部１２の長手方向の両側には、取付孔１８を有する突片状の取付部１９が形成されている。そして、取付部１９の取付孔１８に固定ねじ（図示略）が挿通されて所定の取付箇所に螺合されることにより除電装置１０が固定されている。

　図３に示すように、ヘッド部１３には、空気供給部２０とイオン生成部２１とが並列して形成されている。空気供給部２０は有底筒状をなしており、ヘッド部１３の長手方向の第１端側（図３では右端側）において開口する空洞部２２を内側に有する。イオン生成部２１は筒状をなしており、ヘッド部１３の長手方向の第１端側及び第２端側（図３では左端側）においてそれぞれ開口する空洞部２３を内側に有する。

　空気供給部２０において、空洞部２２の開口端は装着孔２５として設けられている。この装着孔２５にはエアチューブホルダ２６が内側から嵌着されている。エアチューブホルダ２６にはエアチューブ（図示略）の一端が接続されると共に、このエアチューブの他端は空気供給源（図示略）と接続されている。

　イオン生成部２１において、ヘッド部１３の長手方向の第２端側において開口する空洞部２３の開口端はノズル装着孔２８として設けられている。このノズル装着孔２８の内周面にはねじ溝が形成されている。また、イオン生成部２１の空洞部２３には、ノズル装着孔２８と略同一の内径を有する収容部２９と、収容部２９よりも小さな内径を有する空気取込部３０とが形成されている。ノズル装着孔２８、収容部２９、及び空気取込部３０はこの順に形成され、互いに連通している。また、本体ケース１１には、空気取込部３０と空気供給部２０の空洞部２２とを連通させる連通路３１が形成されている。

　そして、ノズル装着孔２８には、筒状のノズル３２が装着されている。ノズル３２は、例えばステンレス等の金属からなる導電体であり、グランド（ＧＮＤレベル）に接地されている。ノズル３２は対向電極として機能する。また、ノズル３２の外周面にはねじ溝が形成されており、このねじ溝をノズル装着孔２８の内周面に形成されたねじ溝と螺合させることにより、ノズル３２がヘッド部１３に対して取り付けられている。また、ノズル３２の内側には円筒状の絶縁材料からなる絶縁チューブ３３が嵌着されている。

　また、収容部２９には、通気部材３４が内側から嵌着されている。通気部材３４は、全体として収容部２９の断面形状と対応した円盤状に形成されると共に、その中心位置には通気部材３４を厚み方向に貫通する貫通孔３５が形成されている。また、通気部材３４における貫通孔３５の周囲には、通気部材３４を厚み方向に貫通する複数の通気孔３６が形成されている。

　図２に示すように、イオン生成部２１におけるヘッド部１３の長手方向の第１端側はユニット挿入孔３７として設けられている。ユニット挿入孔３７の内周面には基板収容部１２とユニット挿入孔３７とを連通させる貫通孔３８が開口している。貫通孔３８には、プリント配線基板１６に連結された板状のナット部材４０が挿入されている。ナット部材４０は、プリント配線基板１６に搭載された駆動回路部１５と電気的に接続されている。また、ナット部材４０には雌ねじ孔４１が形成されており、雌ねじ孔４１の孔中心はユニット挿入孔３７の孔中心と一致している。

　ユニット挿入孔３７には放電電極ユニット４２が挿入されている。放電電極ユニット４２は、放電電極４３と、該放電電極４３の基端部分を保持する放電電極保持部４４と、該放電電極保持部４４の基端部分を覆うように一体的に成形された把持部４５とを含む。なお、放電電極保持部４４の外周面には雄ねじ部が形成されている。そして、放電電極４３を先端側に有する放電電極ユニット４２がユニット挿入孔３７を通じてイオン生成部２１の空洞部２３に挿入されつつ把持部４５が回転されることにより、放電電極保持部４４の雄ねじ部がナット部材４０の雌ねじ孔４１に螺合されている。

　次に、放電電極４３の構成について詳細に説明する。

　図４（ａ）～（ｅ）に示すように、放電電極４３は、円柱状の基部５０と、基部５０の先端に連なる円錐台状の第１部位５１と、第１部位５１の先端に連なる円柱状の第２部位５２と、第２部位５２の先端に連なる半球状の第３部位５３とを含む。

　第１部位５１は、放電電極４３の長手方向に所定長さを有しており、その先端から基端にかけて太さが次第に太くなっている。すなわち、基部５０に連なる第１部位５１の基端が、第２部位５２に連なる第１部位５１の先端よりも太い。本例では、基部５０に連なる第１部位５１の基端の直径は基部５０の直径と等しく、第２部位５２に連なる第１部位５１の先端の直径は第２部位５２の直径と等しい。

　図５に示すように、第２部位５２は、その先端から基端にかけて一定の太さを有している。そして、第２部位５２の直径は第３部位５３の半径と等しい。そのため、第３部位５３の基端の外周面と第２部位５２の先端の外周面とは段差がなく面一となっている。換言すれば、第２部位５２の太さは、第３部位５３の基端（第２部位５２に接する側）の太さと同一となっている。また、第２部位５２の先端から基端にかけての長手方向の寸法は第３部位５３の半径よりも大きい。そのため、放電電極４３の長手方向における第２部位５２の寸法は同長手方向における第３部位５３の寸法よりも大きい。第３部位５３は、放電電極４３の先端面となる外面５３ａを有しており、この外面５３ａには凸球面加工が施されている。そのため、第３部位５３の外面５３ａは半球面状の凸湾曲面となっている。なお、基部５０、第１部位５１、第２部位５２、及び第３部位５３は、同一の金属材料（例えば、タングステン）によって構成されている。第１部位５１、第２部位５２、及び第３部位５３の長手方向の寸法の一例は、第１部位５１が約１２ｍｍ、第２部位５２が約０．３ｍｍ、第３部位５３が約０．２ｍｍである。このように、第１部位５１に比べて、第２部位５２及び第３部位５３の長手方向の寸法は極端に短い。

　次に、上記のように構成された除電装置１０の作用について、特に、放電電極４３が電圧の印加に伴って放電する際の作用に着目して以下説明する。

　駆動回路部１５からナット部材４０に対して高電圧が印加されると、ナット部材４０と電気的に接続された放電電極４３の先端から対向電極であるノズル３２に向けてコロナ放電が発生することによりイオンが生成される。すると、生成されたイオンは、空気供給部２０から連通路３１、空気取込部３０、通気部材３４の通気孔３６、及び絶縁チューブ３３を通過する空気の流れに乗ってノズル３２から外部に放出される。

　そして、図６（ａ）に示すように、未使用の放電電極４３の先端からノズル３２の内周面に向けてコロナ放電が発生する際には、第３部位５３が放電電極４３の先端部となっており、この第３部位５３の外面５３ａが放電電極４３の先端面となっている。この場合、放電電極４３の先端面は半球面状の凸湾曲面となっている。

　ここで、図６（ｂ）に示すように、放電電極４３からの放電が長期間に亘って行われると、放電電極４３の先端部が例えば半球面状等の凸湾曲面をなすように先端側から基端側にかけて次第に磨耗する。すると、放電電極４３の第３部位５３が先端側から基端側にかけて磨耗するため、この第３部位５３の基端に連なる第２部位５２の先端が放電電極４３の先端部となる。

　この場合、第２部位５２の全体がその先端から基端にかけて同じ太さであり、かつこの第２部位５２の太さが第２部位５２と接する第３部位５３の基端の太さと同一である。そのため、第３部位５３の摩耗により第２部位５２が放電電極４３の先端部となった場合であっても、放電電極４３の第３部位５３が磨耗する前後で放電電極４３の先端部の太さがほとんど変化しない。

　その結果、放電電極４３の先端部が磨耗することにより放電電極４３の第２部位５２に形成される凸湾曲面の曲率は、未使用の放電電極４３における第３部位５３の外面５３ａの曲率とほぼ等しくなる。そのため、長期間の使用によって放電電極４３の先端部が先端側から基端側にかけて次第に磨耗したとしても、その過程で放電電極４３の先端部の先端面の曲率がほとんど変化しない。

　すなわち、放電電極４３の先端部の先端面はほぼ一定の形状を維持するため、放電電極４３の先端部の先端面と絶縁チューブ３３の内周面との間の距離の大きさはほぼ一定に保たれる。したがって、駆動回路部１５から印加される電圧の大きさが等しい同電圧下においては、放電電極４３の先端からノズル３２の内周面に向けての放電量がほとんど変化しない。そして、この際に生成されたイオンがノズル３２を通じて外部に放出されるときのイオンの濃度もほぼ一定となる。

　上記実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。

　（１）第１部位５１の基端が先端よりも太いため、第１部位５１の太さがその先端から基端にかけて一定の太さである場合よりも放電電極４３の全体の強度が高くなる。また、使用によって放電電極４３の第３部位５３が先端から基端にかけて磨耗した場合には、この第３部位５３の基端に連なる第２部位５２が放電電極４３の先端部となる。この場合、第２部位５２の全体がその先端から基端にかけて同じ太さであり、かつこの第２部位５２の太さが第２部位５２と接する第３部位５３の基端の太さと同一である。そのため、第３部位５３の摩耗により第２部位５２が放電電極４３の先端部となった場合であっても、放電電極４３の第３部位５３が磨耗する前後で放電電極４３の先端部の太さがほとんど変化しない。また、第２部位５２はその先端から基端にかけて一定の太さを有する柱体状をなしているため、第２部位５２が先端から基端にかけて次第に磨耗する過程で放電電極４３の先端部の太さがほとんど変化しない。その結果、長期間の使用によって放電電極４３の先端部が例えば半球面状等の凸湾曲面をなすように先端側から基端側にかけて次第に磨耗したとしても、その過程で放電電極４３の先端部の先端面の曲率がほとんど変化せず、同電圧下における放電電極４３からの放電量が変化することが抑制される。したがって、強度の低下を抑制しつつ、同電圧下における放電量が変化することを抑制できる。

　（２）放電電極４３の長手方向における第２部位５２の寸法は、同長手方向における第３部位５３の寸法よりも大きい。そのため、使用によって第２部位５２が先端から基端に至るまで磨耗するのに要する所要時間が十分に確保される。したがって、同電圧下における放電量が変化することをより長期間に亘って抑制できる。

　（３）第３部位５３の外面５３ａには凸球面加工が施されている。そのため、使用によって放電電極４３の第３部位５３が磨耗する前の時点で、放電電極４３の先端部の先端面を構成する第３部位５３の外面５３ａは凸球面状に構成されている。そのため、使用の前後で放電電極４３の先端部の先端面の形状が変化することが抑制されるため、同電圧下における放電電極４３からの放電量が変化することを更に抑制できる。

　（４）放電電極４３の第２部位５２及び第３部位５３は同一の材質によって構成されている。そのため、使用によって放電電極４３の第３部位５３が磨耗して第２部位５２が放電電極４３の先端部となる前後で放電電極４３の先端部の材質が変化しない。その結果、同電圧下における放電電極４３からの放電量が変化することを更に抑制できる。

　（５）放電電極４３の周囲を対向電極であるノズル３２が覆うように形成されている。そのため、放電電極４３は磨耗する際に全周囲が等しく磨耗していくので、先端面の形状が変化することが抑制され、放電量が変化することを抑制できる。

　なお、上記実施形態は、以下のような別の実施形態に変更してもよい。

　・上記実施形態において、放電電極４３における全ての部位５１，５２，５３の材質が必ずしも同じである必要はなく、例えば全ての部位５１，５２，５３の材質が互いに異なる構成であってもよい。ただし、少なくとも第２部位５２の材質と第３部位５３の材質とが同じであることが好ましい。

　・上記実施形態において、第３部位５３の外面５３ａの形状は、必ずしも完全な凸球面である必要はなく、一部が僅かに角張った略凸球面であってもよい。また、第３部位５３の外面５３ａの形状は、必ずしも凸球面状である必要はなく、例えば縦横の曲率の異なる凸楕円面や、凸円弧面状等の他の凸湾曲面形状であってもよい。

　・上記実施形態において、第２部位５２の先端から基端にかけての長手方向の寸法は、第３部位５３の半径と同じであってもよいし、第３部位５３の半径よりも小さくてもよい。すなわち、放電電極４３の長手方向における第２部位５２の寸法は、同長手方向における第３部位５３の寸法と同じであってもよいし、同長手方向における第３部位５３の寸法よりも小さくてもよい。

　・上記実施形態において、第１部位５１は、必ずしも円錐台形状である必要はなく、例えば多角錐台状や半球面状等の他の形状であってもよい。また、第１部位５１は、必ずしも先端から基端にかけて太さが次第に大きくなる形状である必要はない。すなわち、第１部位５１の基端が先端よりも太いのであれば、例えば、第１部位５１の先端と基端との間の位置に第１部位５１の基端よりも太い部分が設けられていてもよい。

　・上記実施形態において、第２部位５２は、必ずしも円柱状である必要はなく、例えば多角柱状であってもよい。この場合、第２部位５２は、例えば六角柱状などの５つ以上の角を有する多角柱状であることが好ましい。

　１０…除電装置、４３…放電電極、５１…第１部位、５２…第２部位、５３…第３部位、５３ａ…凸湾曲面の一例としての外面。

Claims

　電圧の印加によってイオンを生成する放電電極であって、
　基端及び先端を有する所定長さの第１部位と、
　前記第１部位の先端に連なる基端、及び先端を有する第２部位と、
　前記第２部位の先端に連なる基端、及び前記放電電極の先端面となる凸湾曲面を有する第３部位と
　を備え、
　前記第１部位、前記第２部位、及び前記第３部位は一体的に形成されてなり、
　前記第１部位の基端は前記第１部位の先端よりも太く、
　前記第２部位は、その先端からその基端にかけて一定の太さを有する柱体状をなすとともに、その太さは前記第３部位の基端の太さと同一であることを特徴とする放電電極。
　前記放電電極の長手方向における前記第２部位の寸法は、同長手方向における前記第３部位の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の放電電極。
　前記第３部位の前記凸湾曲面は凸球面状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放電電極。
　前記第２部位及び前記第３部位は同一の材質であることを特徴とする請求項１～請求項３のうち何れか一項に記載の放電電極。
　除電対象物に供給するイオンを生成するための放電電極と、
　前記放電電極の周囲を覆うように配置される請求項１～請求項４のうち何れか一項に記載の対向電極と、を備える除電装置。