JP2010020907A - イオン発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスタンクを利用することで構成が簡単であり、且つ、誘電体を介して各面にイオン発生電極及び誘導電極を形成した所望のイオン発生素子を容易に交換可能とする。
【解決手段】除電装置は、筐体２の下部空間にガスタンク６及び素子ユニット３が設置されている。ガスタンク６は、ガスフローを形成するガス噴出口を有している。素子ユニット３は、支持体３ａと、支持体３ａに支持され、誘電体を介して各面にイオン発生電極及び誘導電極を形成した２つのイオン発生素子を有している。素子ユニット３は、支持体３ａを介してガス噴出口側において、ガスタンク６に重ねて着脱自在に取り付けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、イオンを発生するイオン発生素子を有するイオン発生装置に関する。

特許文献１には、長手方向に沿って所定間隔おきに複数の針式電極が組み付けられたエアユニットが長手方向に沿って複数連結されたイオン化装置について記載されている。

特開２００２−２１６９９６号公報（図４） 特開２００６−２２８６４６号公報（図１９）

上述した特許文献１に記載のイオン化装置は、摩耗や損傷が生じた電極のみを交換することが可能である。一方、塵やごみの付着性やイオン発生の安定性などの点から、特許文献２には、誘電体と、誘電体を介して各面にイオン発生電極及び誘導電極が形成されたイオン発生素子を使用したイオン発生装置が提案されている。このイオン発生装置では、イオンの送出を目的として圧縮エアを利用しており、筐体全体でエア送出機構を構成している。しかしながら、筐体内にはイオン発生素子に電圧を印加する電源基板やイオン発生を制御する制御基板などが配置されており、筐体全体をエア送出機構として構成するのは非常に煩雑である。

そこで、本発明の目的は、ガスタンクを利用することで構成が簡単であり、且つ、誘電体を介して各面にイオン発生電極及び誘導電極が形成された所望のイオン発生素子を容易に交換可能としたイオン発生装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のイオン発生装置は、少なくとも一方面に開口部を有する筐体と、前記筐体に設置されるガスタンク及びイオン発生素子ユニットと、を備えており、前記ガスタンクは、前記筐体の前記開口部においてガスフローを形成するガス噴出口を有し、前記イオン発生素子ユニットは、支持体と、前記支持体に支持され、誘電体を介して各面にイオン発生電極及び誘導電極を形成したイオン発生素子とを有し、前記イオン発生素子ユニットは、前記支持体を介して前記ガスタンクの前記ガス噴出口側において、前記ガスタンクに重ねて着脱自在に取り付けられている。

本発明のイオン発生装置によると、ガスタンクを利用することで構成が簡単であり、且つ、誘電体を介して各面にイオン発生電極及び誘導電極が形成された所望のイオン発生素子を容易に交換可能とすることができる。

また、前記イオン発生素子ユニットは、前記支持体に安定化電極及び／または放電電流検出電極をさらに支持していることが好ましい。これによると、イオンの発生に加えて、多機能を有するイオン発生装置を提供することができる。また、安定化電極や放電電流検出電極は、イオン発生素子に対する安定化電極や放電電流検出電極の取り付け状態や、その後の取り付け状態の変動により特性に誤差が生じないように、イオン発生素子との位置や配置関係を精密に管理する必要がある。ここでは、安定化電極や放電電流検出電極をイオン発生素子ユニットとして予め一括りで構成して同時に組み立てており、またイオン発生素子ユニットとして一括して容易に交換できるとともに、交換や使用状態の変化などによって特性にばらつきがないようにできる。さらに時間経過によって、使用状況や素子寿命により、イオン発生素子、及び安定化電極や放電電流検出電極の各素子に特性劣化が生じるが、ユニット構造によりこれらを同時期に交換でき、安定した特性を維持できる。

また、前記イオン発生素子ユニットは、前記筐体に対する取り付け及び取り外し用補助部材をさらに備えており、前記補助部材は、前記支持体の前記長手方向に沿った端部より延出して形成されていることが好ましい。これによると、イオン発生素子を触らず、また過度に変形を加えないようにしてイオン発生素子ユニットを取り扱うことができ、イオン発生素子ユニットを筐体に安全且つ確実に取り付け及び取り外しを行うことができる。

加えて、前記筐体は、前記イオン発生素子ユニットに対応して設けられた電源基板、及び、前記電源基板に電気的に接続された第１コネクタを備えており、前記イオン発生素子ユニットは、前記第１コネクタに対応する第２コネクタを備えており、前記ガスタンクには貫通口が形成されており、前記イオン発生素子ユニットの取り付け、取り外し時において、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタは、前記貫通口を介して接続、解除されることが好ましい。第１コネクタが、ガスタンクの貫通口を介さず、ガスタンクの周囲の空間から第２コネクタに電気的に接続されると、接続及び解除が複雑で、かつ装置が大型化してしまう。そこで、ガスタンクの貫通口を介して第１コネクタと第２コネクタとを接続することで、イオン発生素子ユニットの取り付けや取り外しが非常に簡単に行え、また装置を小型化することができる。特に、イオン発生素子ユニットが安定化電極及び／または放電電流検出電極を備えて多機能化している場合はその効果は大きい。さらに、ガスタンクの貫通口に第１コネクタが挿通されることで、ガスタンクの位置を固定することができ、仮にガスタンクが熱膨張しても、ガスタンクの位置がずれにくい。

また、前記ガスタンク及び前記イオン発生素子ユニットは、前記筐体の長手方向に複数設置されることが好ましい。これによると、長いイオン発生装置を形成することができる。

加えて、前記イオン発生素子ユニットは、前記ガスタンクに一対一で設置されることが好ましい。これによると、１つのイオン発生素子ユニットと１つのガスタンクとが１対１に対応しているため、複数のガスタンクを同一構造にして構成が簡単であるとともに、各タンク間でガスフローを均一に形成できる利点がある。

さらに、前記ガスタンクは、前記長手方向の各端部にガス入口及びガス出口を備えており、前記筐体に前記長手方向にスライドして複数設置されており、設置時において、複数の前記ガスタンクの前記ガス出口及び前記ガス入口がそれぞれ連結されることが好ましい。

また、前記ガスタンクは、前記筐体の前記開口部外方に突出する突出部を有し、前記突出部に前記ガス噴出口を形成してなることが好ましい。これによると、突出部によりガスフローに所定の方向性を与え、安定したガスフローの形成が行える。

さらに、前記イオン発生素子ユニットは、前記支持体の前記ガスタンクと反対側に２列の前記イオン発生素子を支持しており、前記ガスタンクは、前記ガス噴出口が形成された前記筐体の前記開口部外方に突出する２列の突出部を有し、前記２列のイオン発生素子を前記２列の突出部間に位置させることが好ましい。これによると、各イオン発生素子に対してそれぞれガスフローを対応させて形成できる。イオン発生素子はイオンを発生しているため、極性に関係なく静電気によりゴミが付着しやすい。前記のようにイオン発生素子にそれぞれ対応してガスフローを形成しているので、周囲のゴミが各イオン発生素子に付着しづらくなる。また、ガスフローは２つのイオン発生素子を挟んで形成されるので、イオン発生素子から発生したイオンが分散するのを防止することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係るイオン発生装置たる除電装置は、搬送面上を一方向に搬送される被除電対象物に対して正イオン及び負イオンを交互に発生させて、被除電対象物を除電するものである。図１は、除電装置の縦断面図である。図２は、筐体へガスタンク及び素子ユニットを取り付ける前の斜視図である。図３は、筐体へ素子ユニットを取り付ける前の斜視図である。図４は、除電装置の模式平面図である。図５は、素子ユニットを下方から見たときの斜視図である。図６は、素子ユニットを上方から見たときの斜視図である。

図１に示すように、除電装置１は、図示しない支持部材によって支持されており、その下方において所定の間隔を空けて図示しない搬送装置の搬送面３０ａ上をＹ方向（図１の左方から右方に向かう搬送方向）に搬送される被除電対象物３０と対向している。

また、除電装置１は、空間を２つに仕切る仕切り板７が形成された筐体２を有している。図１〜図４に示すように、筐体２はＸ方向（搬送面３０ａ内においてＹ方向と直交する方向）に長尺であり、Ｙ方向に分離可能な左方筐体２ａと右方筐体２ｂとから構成されている。仕切り板７は、右方筐体２ｂに形成されており、右方筐体２ｂには、仕切り板７のＸ方向に沿った両端部から搬送面３０ａに向かって延び、Ｙ方向に関する中央に向かって折れ曲がったＬ字状の溝２ｃがそれぞれ形成されている。つまり、筐体２内における仕切り板７より上方の空間が上部空間となり、下方の空間が溝２ｃにより形成された開口部２ｅを有する下部空間となる。この溝２ｃには後述するガスタンク６の突起６ｂが係合する。また、２つの溝２ｃよりもＹ方向に関する内側には、Ｘ方向に沿って離間した複数の嵌め込み孔２ｄの列が２列形成されている。

また、筐体２の上部空間には、Ｘ方向一端部から順に制御基板４及び３つの電源基板５が配置されている。また、筐体２の下部空間には、上方から順に３つのガスタンク６及び３つの素子ユニット３が配置されている。この３つの素子ユニット３及び３つのガスタンク６は隙間なくＸ方向に沿ってそれぞれ配置されている。なお、Ｘ方向に沿って配置された３つのガスタンク６は連通している。そして、３つの素子ユニット３、３つのガスタンク６及び３つの電源基板５は、Ｚ方向（Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向）に沿ってそれぞれ重なっている。つまり、Ｚ方向に沿って重なる素子ユニット３及びガスタンク６は一対一の関係となっているため、複数のガスタンク６を同一構造にして構成が簡単であるとともに、各ガスタンク６間でガスフローを均一に形成できる利点がある。制御基板４及び３つの電源基板５は、左方筐体２ａと右方筐体２ｂとを分離した状態で、右方筐体２ｂの内壁面に固定され、左方筐体２ａと右方筐体２ｂとを嵌合することで、筐体２の上部空間に配置される。これにより、筐体２内に制御基板４及び３つの電源基板５を容易にＸ方向に沿って配置することができる。

また、筐体２内には、各電源基板５とＺ方向に沿って重なる位置において、各電源基板５とそれぞれ電気的に接続された複数のコネクタ４２（第１コネクタ）が設けられている。複数のコネクタ４２は、後述する複数のコネクタ４１（第２コネクタ）と電気的に接続されることで、複数のコネクタ４１と電気的に接続された種々の電極に対して電源基板５から電圧を印加する。各電源基板５に対応する複数のコネクタ４２は、Ｘ方向に沿って配置されており、この電源基板５に対応したガスタンク６の中央近傍に形成された後述する２つの開口６ｃから下方に突出している。

図１に戻って、検出センサ２５は、除電装置１よりも搬送方向上流側に配置されており、搬送面３０ａ上を搬送される被除電対象物３０と対向したときに、被除電対象物３０が搬送されていることを検出し、検出信号を制御基板４に出力する。除電装置１と検出センサ２５の搬送方向に関する距離は、検出センサ２５から制御基板４に検出信号が入力されて所望の時間Ａ経過後に被除電対象物３０が除電装置１と対向するように設定されている。所望の時間Ａ前に、検出センサ２５により所望の時間Ａより短い一定時間Ｂの間隔内で被除電対象物３０を検出しているときは、除電装置１は、除電装置１の下に継続して被除電対象物が搬送されてきているものとして通常動作モードで動作する。所望の時間Ａ前に、検出センサ２５が所望の時間Ａ内であるが、一定時間Ｂ以上被除電対象物３０が搬送されていないことを検出したときは、除電装置１は放電電流検出モードで動作する。所望の時間Ａ前に、検出センサ２５が少なくとも所望の時間Ａよりも長い時間Ｃ以上被除電対象物３０が搬送されていないことを検出したときは、除電装置１はイオン発生素子のイオン発生のための駆動を停止する。詳しくは後述する。

図１〜図６に示すように、素子ユニット３は、樹脂成型体などからなる支持体３ａ（支持部材）を有し、Ｘ方向に長尺な形状となっており、Ｙ方向から見たときに底面の一部を形成する逆ハの字状の２つの斜面３ｃ、３ｄを有している。２つの斜面３ｃ、３ｄには、後述する安定化電極２６ａ、２６ｂを挟んでＸ方向に長尺なイオン発生素子１１、１２がそれぞれ配置されている。なお、図４においては、除電装置１をＹ方向から見ており、イオン発生素子１１のみが表れている。また、Ｘ方向が本発明における長手方向に相当する。

また、支持体３ａの中央には、イオン発生素子１１、１２の後述する給電端子６２、６４、安定化電極２６ａ、２６ｂ及び電流検出電極２７ａ、２７ｂと図示しない配線を介してそれぞれ電気的に接続された複数のコネクタ４１がＸ方向に沿って配置されている。素子ユニット３が筐体２に取り付けられることで、複数のコネクタ４１は、ガスタンク６の開口６ｃを介して複数のコネクタ４２と接触して電気的に接続される。さらに、支持体３ａのＸ方向に沿った両端には、Ｘ方向に沿って離間しており、Ｚ方向に延出した２つの突起３ｄ（補助部材）がそれぞれ形成されている。支持体３ａの突起３ｄが筐体２の嵌め込み孔２ｄにＺ方向から嵌合することで、素子ユニット３は筐体２に着脱自在に取り付けられている。この支持体３ａの突起３ｄは、Ｙ方向に関する内側に押圧することで、容易に筐体２の嵌め込み孔２ｄから取り外すことができる。この構成により、イオン発生素子１１、１２を触らず、また過度に変形を加えないようにして素子ユニット３を取り扱うことができ、素子ユニット３を筐体２に安全、確実に取り付け、取り外しを行うことができる。

イオン発生素子１１、１２は、長手方向をＸ方向と平行にして、Ｙ方向に沿って近接配置されており、支持体３ａの２つの斜面３ｃ、３ｄと対向している面と反対側のイオン発生面１１ａ、１２ａ（図９参照）から正イオン及び負イオンのいずれか一方の互いに異なるイオンを発生する。本実施形態においては、搬送方向下流側に位置するイオン発生素子１１のイオン発生面１１ａから負イオンを発生し、搬送方向上流側に位置するイオン発生素子１２のイオン発生面１２ａから正イオンを発生する。

支持体３ａの斜面３ｃは、被除電対象物３０の搬送される搬送面３０ａとの間で搬送方向下流側に４５度開いた鋭角を形成している。したがって、斜面３ｃに配置されたイオン発生素子１１のイオン発生面１１ａは、搬送面３０ａとの間で搬送方向下流側に４５度開いた鋭角を形成している。また、支持体３ａの斜面３ｄは、搬送面３０ａとの間で搬送方向上流側に４５度開いた鋭角を形成している。したがって、斜面３ｄに配置されたイオン発生素子１２のイオン発生面１２ａは、搬送面３０ａとの間で搬送方向上流側に４５度開いた鋭角を形成している。つまり、イオン発生面１１ａ、１２ａは、搬送面３０ａとの間において開いた方向は搬送方向に関して反対方向であるが同じ角度を形成している。

また、素子ユニット３は支持体３ａの外面を覆うカバー９を有している。このカバー９により、イオン発生素子１１、１２の周縁部をカバーして支持体３ａに固定する。また、カバー９は、イオン発生素子１１、１２のイオン発生部を露出させるよう開口部が形成されているとともに、後述するガス噴出口６ａと対応する位置には複数の孔９ａが形成されている。また、イオン発生素子１１、１２を搬送方向に関して挟んだ位置におけるカバー９の上部外面には、電流検出電極２７ａ、２７ｂがそれぞれ配置されている。２つの電流検出電極２７ａ、２７ｂは、イオン発生素子１１、１２の放電電流をそれぞれ検出するためのものであり、イオン発生素子１１、１２から発生するイオン分布に影響が少ない箇所に配置されている。すなわち、搬送面３０ａと直交する方向でイオン発生素子１１、１２よりも上方に配置されている。電流検出電極２７ａ、２７ｂには、カバー９の孔９ａに対応した位置に孔が形成されている。なお、イオン発生素子から発生したイオンを所定電極より受けて、この電極に流れる電流量をもってイオン発生量とみなすことができ、従来から知られている技術である。

本実施態様において、このような素子ユニット３がひとつの筐体２に対し３ユニット、Ｘ方向に沿って配置される。

次に、イオン発生素子１１、１２について説明する。図７は、イオン発生素子の平面図である。図８は、図７の一点鎖線領域の拡大図である。図９は、図１の概略部分拡大図である。なお、イオン発生素子１１、１２は、印加されるパルス電圧が異なることで、互いに極性の異なるイオンを発生するだけで、構成は同様であるため、イオン発生素子１１についてのみ説明し、イオン発生素子１２についての説明は省略する。図５に示すように、素子ユニット３がＸ方向に沿って複数連結されることにより、実質的に複数のイオン発生素子１１がＸ方向に配置されることとなる（図７参照）。

イオン発生素子１１は、図７〜９に示すように、誘電体１５の表面１５ａ及び裏面１５ｂにイオン発生電極１６及び誘導電極１７ａ、１７ｂをそれぞれ配置したものである。誘電体１５の表面１５ａとは支持体３ａの斜面３ｃと反対側の面であり、裏面１５ｂとは斜面３ｃと対向する面である。

誘電体１５は、マイカを接着剤により多数積層させた長尺な矩形状の板である。誘電体１５は、本実施形態においては７０μｍ厚となっている。なお、誘電体１５は、マイカの積層体に限らず、セラミックス、ガラス、ポリマーなどであってもよい。また、誘電体１５の表面１５ａには、電源基板５と電気的に接続されて、電源基板５から印加される電圧が給電される給電端子６２、６４がそれぞれ形成されている。給電端子６２、６４は、Ｘ方向に沿って重なり、且つ、イオン発生電極１６の両端よりもＸ方向に関して内側に配置されている。給電端子６２、６４は、対応するコネクタ４１と図示しない配線を介して電気的に接続されている。

イオン発生電極１６は、誘電体１５の表面１５ａにステンレスで形成されており、線状電極１６ａと線状電極１６ａから長手方向と直交する短手方向に突出した複数の微細な三角形状の突起電極１６ｂとを有している。複数の突起電極１６ｂは、Ｘ方向に沿って等間隔に線状電極１６ａの短手方向両側に２列の千鳥状に配置されている。本実施形態において、線状電極１６ａの幅Ｘ、突起電極１６ｂの底辺の長さＹ及び突起電極１６ｂの高さＺは０．１ｍｍとなっている。また、突起電極１６ｂを形成する２つの辺から形成される角度αは、５３．１３度となっており、隣接する２つの突起電極１６ｂの頂点１６ｃ間の距離Ｌは、０．３ｍｍとなっている。

また、イオン発生電極１６の一方端部（図７の下端部）は、イオン発生電極１６の両端よりもＸ方向に関して内側に折れ曲がった配線６１を介して給電端子６２に電気的に接続されている。

誘導電極１７ａ、１７ｂは、誘電体１５の裏面１５ｂにイオン発生電極１６と同様にステンレスで形成されており、イオン発生電極１６に平行となっている。また、２本の線状電極１７ａ、１７ｂは、イオン発生電極１６から誘導電極１７ａ、１７ｂを見たときに、イオン発生電極１６の短手方向両側に配置されている。本実施形態において、突起電極１６ｂから誘導電極１７ｂまでの短手方向に関する距離Ｋは、０．０５ｍｍとなっている。なお、イオン発生電極１６及び誘導電極１７ａ、１７ｂの材料は、ステンレスに限らず、カーボン、タングステン、アルミニウム、銅、金、タンタル、タングステンまたはニッケル等の単独金属、もしくは、これらの合金、さらには導電性セラミックスなどであってもよい。

また、誘導電極１７ａ、１７ｂの一方端部（図７の上端部）は、誘導電極１７ａ、１７ｂの両端よりもＸ方向に関して内側に折れ曲がった配線６３及び図示しないスルーホールを介して給電端子６４に電気的に接続されている。

また、誘電体１５の表面１５ａ全体には、誘電体１５の表面１５ａ及びイオン発生電極１６を被覆する表面保護層１８が形成されている。表面保護層１８は、誘電体１５の剥離防止や耐湿性向上を目的として形成されており、例えば、シリカ系コート材やアクリル系コート材から成る。

また、誘電体１５の裏面１５ｂ全体には、誘電体１５の裏面１５ｂ及び誘導電極１７ａ、１７ｂを被覆する裏面保護層１９が形成されている。裏面保護層１９は、例えば、シリコン系コート材やエポキシ系コート材から成る。

図９に示すように、イオン発生素子１１の裏面保護層１９と支持体３ａの斜面３ｃとの間には、安定化電極２６ａが配置されている。この安定化電極２６ａにはイオン発生電極１６から発生するイオンと同極性のバイアス電圧が印加されている。つまり、イオン発生素子１１のイオン発生電極１６からは負イオンが発生するため、イオン発生素子１１に対応する安定化電極２６ａにはマイナスのバイアス電圧が印加されている。また、イオン発生素子１２のイオン発生電極１６からは正イオンが発生するため、イオン発生素子１２に対応する安定化電極２６ｂにはプラスのバイアス電圧が印加されている。本実施形態ではそれぞれマイナス１２Ｖ、プラス１２Ｖのバイアス電圧を印加している。

イオン発生素子１１は、イオン発生電極１６と誘導電極１７ａ、１７ｂとの間に、誘導電極１７ａ、１７ｂを基準電位としてマイナスのパルス電圧を印加することで、イオン発生電極１６から負イオンを発生する。また、イオン発生素子１２は、イオン発生電極１６と誘導電極１７ａ、１７ｂとの間に、誘導電極１７ａ、１７ｂを基準電位としてプラスのパルス電圧を印加することで、イオン発生電極１６から正イオンを発生する。

ここで、イオン発生素子１１のイオン発生電極１６から負イオンの発生を継続すると、イオン発生電極１６から発生するイオン量が減少する。これは、安定化電極２６ａが配置されていなければ、裏面保護層１９がイオン発生電極１６から発生するイオンと逆極性に帯電するためと考えられる。支持体３ａが特に樹脂製の場合はこの裏面保護層１９に加えて支持体３ａも帯電する。マイナスイオンを発生するイオン発生素子１１に対して、本実施形態のように、マイナスのバイアス電圧を印加した安定化電極２６ａを設けることにより、裏面保護層１９またはこれに追加して支持体３ａが帯電することを防止する。これにより、イオン発生電極１６から発生するイオン量は減少せず安定する。

図１〜図４に戻って、３つのガスタンク６は中空であり、Ｘ方向の各端部にガス入口６ｅ及びガス出口６ｆを有している。そして、隣接する２つのガスタンク６において、一方のガスタンク６のガス入口６ｅと他方のガスタンク６のガス出口６ｆが連結されることで、その内部が連通している。ガスタンク６の中央には、Ｘ方向に沿って２つ並び、Ｚ方向に貫通した開口６ｃが形成されている。上述したように、ガスタンク６の開口６ｃから複数のコネクタ４２が突出し、この開口６ｃを介して複数のコネクタ４２と複数のコネクタ４１は電気的に接続される。

仮に、コネクタ４２が、ガスタンク６の開口６ｃを介さず、ガスタンク６の周囲の空間からコネクタ４１に電気的に接続されると、接続及び解除が複雑で且つ装置が大型化してしまう。そこで、ガスタンク６の開口６ｃを介してコネクタ４２とコネクタ４１とを電気的に接続することで、素子ユニット３の取り付けや取り外しが非常に簡単に行え、また、装置を小型化することができる。特に、素子ユニット３が安定化電極２６ａ、２６ｂ及び／または放電電流検出電極２７ａ、２７ｂを備えて多機能化している場合はその効果は大きい。さらに、ガスタンク６の開口６ｃにコネクタ４２が挿通されることで、ガスタンク６の位置を固定することができ、仮にガスタンク６が熱膨張しても、ガスタンク６の位置がずれにくい。また、コネクタ４２のＺ方向の長さ分だけガスタンク６の厚み（Ｚ方向の長さ）を長くすることができ、ガスタンク６の容積を大きくすることができる。

さらに、ガスタンク６のＺ方向に関して支持体３ａの突起３ｄ及び筐体２の嵌め込み孔２ｄと重なる位置には、Ｙ方向に関して中央に凹んだ切り欠き６ｄが形成されている（図３参照）。これにより、支持体３ａの突起３ｄを筐体２の嵌め込み孔２ｄに嵌合することで、ガスタンク６の位置を固定することができる。

また、ガスタンク６の素子ユニット３と対向する面には、内部空間と外部空間とを連通させるようにＺ方向に貫通し、内部空間がＺ方向に向かってガスを送出する複数のガス噴出口６ａをＸ方向に沿って離間して形成したガス送出列が、Ｙ方向に関して素子ユニット３を挟んで２列配列されている。このガス送出列が形成された面領域は、Ｚ方向に突出した突出部６ｇとなっている。この突出部６ｇによりガスフローに所定の方向性を与え、安定したガスフローの形成が行える。そして、この２列の突出部６ｇ間に素子ユニット３の一部が嵌合して、２つのイオン発生素子１１、１２は、Ｙ方向に関して２列の突出部６ｇ間に位置することとなる。ガスタンク６は、図示しないガス供給源に接続されている。ガスとしては、エアガスまたは窒素などの不活性ガスが適当である。ガス供給源から供給された圧縮ガスは、ガスタンク６のガス噴出口６ａから搬送面３０ａと直交する方向に向かってカバー９の孔９ａ及び電流検出電極２７ａ、２７ｂの孔を介して送出される。つまり、ガスタンク６の複数のガス噴出口６ａから送出されたガスは、搬送方向に関して２つのイオン発生素子１１、１２を挟んで、搬送面３０ａと直交する方向に向かった状態でＸ方向に延在したガスカーテンを形成することとなる。

ここで、２つのイオン発生素子１１、１２はイオンを発生するため、極性に関係なく静電気によりゴミが付着しやすくなっている。そこで、２つのイオン発生素子１１、１２にそれぞれ対応してガスカーテンを形成することで、イオン発生素子１１、１２のイオン発生面１１ａ、１２ａから搬送面３０ａへ向かって発生するイオンの分布領域をガスカーテンによって外部から遮断するため、周囲のゴミがイオン発生面１１ａ、１２ａに付着しづらくなる。また、イオン発生面１１ａ、１２ａから発生したイオンがより効率よく搬送面３０ａに流れ、一層効果的に被除電対象物３０の除電を行うことができる。また、ガスカーテンは２つのイオン発生素子１１、１２を挟んで形成されるので、２つのイオン発生面１１ａ、１２ａから発生したイオンが分散するのを防止することができる。また、ガスカーテンは、搬送面３０ａと直交する方向に向かって形成されているため、２つのイオン発生面１１ａ、１２ａから発生した正イオン及び負イオンが混在しにくくなり、中和しにくくなる。

次に、除電装置１の電気的構成について図面を参照しつつ説明する。図１０は、除電装置の電気的構成を示すブロック図である。図１１は、除電装置の各種信号の送受信を示す図である。図１２は、電源基板の内部回路図である。図１３は、電源基板から２つのイオン発生素子にそれぞれ印加される電圧波形を示す図である。図１４は、イオン発生素子による被除電対象物の除電工程を説明する概略平面図であり、（ａ）は除電中であり、（ｂ）は放電電流検出中である。

図１０及び図１１に示すように、３つの電源基板５は、対応する素子ユニット３内の各電気要素と接続される。すなわち、電源基板５は、コネクタ４２、コネクタ４１及び給電端子６２、６４を介してそれぞれ対応するイオン発生素子１１、１２に電気的に接続されている。また、電源基板５は、コネクタ４２及びコネクタ４１を介してそれぞれ対応する安定化電極２６ａ、２６ｂに電気的に接続されている。イオン発生素子１１、１２に対しては、後述するイオン発生電圧制御部３１（制御基板４）の制御により、種々の電圧が供給される。また、電源基板５は、コネクタ４２及びコネクタ４１を介して電流検出電極２７ａ、２７ｂと電気的に接続されている。電流検出電極２７ａ、２７ｂに対しては、後述する電流検出電圧制御部３２の制御により、種々の電圧が供給される。また、各電源基板５は、電流検出電極２７ａ、２７ｂより放電電流を検出して、制御基板４にフィードバックしている。

図１２に示すように、各電源基板５は、電源５１と、駆動回路５２と、トランス５３と、２次回路５４とを有している。駆動回路５２、トランス５３、２次回路５４は、イオン発生素子１１、１２にそれぞれ対応して設けられる。電源５１から出力された電圧は、それぞれ駆動回路５２、トランス５３、２次回路５４を介してそれぞれイオン発生素子１１、１２に印加される。このとき、イオン発生素子１１にはマイナスのパルス電圧が印加されるため、負イオンを発生し、イオン発生素子１２にはプラスのパルス電圧が印加されるため、正イオンを発生する。

制御基板４には、各種動作を制御するプログラムやデータなどが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）、各種動作を制御する信号を生成するために各種演算を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵでの演算結果などのデータを一時保管するＲＡＭ（Random Access Memory）などが含まれている。あるいは、制御基板４は、ロジックＩＣ、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなどで構成してもよい。また、制御基板４は、図１０に示すように、イオン発生電圧制御部３１及び電流検出電圧制御部３２として機能する。

イオン発生電圧制御部３１は、通常動作モード及び放電電流検出モード時、すなわち除電装置１の下に継続して被除電対象物３０が搬送されてくる間（通常動作モード時）、及び、除電装置１の下に所望の時間Ａ内であるが一定時間Ｂ以上被除電対象物３０が搬送されない間（放電電流検出モード時）は、電圧の印加タイミングをずらしながら、イオン発生素子１１に対してマイナスのパルス電圧を印加するとともに、イオン発生素子１２に対してプラスのパルス電圧を印加するように電源基板５を制御する。また、イオン発生電圧制御部３１は、所望の時間Ａ前に、検出センサ２５が少なくとも所望の時間Ａより長い時間Ｃ上被除電対象物３０が搬送されていないことを検出したとき、すなわち、除電装置１の下に継続して被除電対象物３０が搬送されず、次の被除電対象物３０の除電のために待機している間は、イオン発生素子１１、１２に対して電圧印加を停止するように電源基板５を制御する。

具体的には、図１３に示すように、イオン発生電圧制御部３１は、電源基板５からイオン発生素子１２に対して１周期（例えば、１０〜５００Ｈｚ）の間に２度連続してプラスのパルス電圧を印加させた後に、プラスのバイアス電圧を印加させる電圧印加サイクルＶ１を繰り返す。また、イオン発生電圧制御部３１は、電源基板５からイオン発生素子１１に対して１周期の間に２度連続してマイナスのパルス電圧を印加させた後に、マイナスのバイアス電圧を印加させる電圧印加サイクルＶ２を繰り返す。本実施形態において、パルス幅Ｂは５μｓ、パルス間隔Ｃは３００μｓ、出力電圧Ｖは２．４ｋＶｐｋとなっている。なお、この1周期におけるパルス電圧の数やパルス電圧のピーク値は発生させたいイオン発生量によって種々に変化させることができる。

このとき、イオン発生電圧制御部３１は、電源基板５からイオン発生素子１２に対してプラスのバイアス電圧を印加させている間に、イオン発生素子１１に対してマイナスのパルス電圧を印加させるとともに、イオン発生素子１１に対してマイナスのバイアス電圧を印加させている間に、イオン発生素子１２に対してプラスのパルス電圧を印加させる。つまり、イオン発生電圧制御部３１は、電源基板５からイオン発生素子１１、１２に対して交互にパルス電圧を印加させている。したがって、除電装置１はイオン発生素子１１、１２から正イオン及び負イオンを交互に発生して、被除電対象物３０を除電している。

また、イオン発生電圧制御部３１は、電流検出電極２７ａ、２７ｂにより検出した放電電流が目標電流と一致するように、つまりイオン発生素子１１、１２から目標とするイオン量を発生させるように電源基板５からイオン発生素子１１、１２に印加するパルス電圧のピーク値を変化させるフィードバック制御を行う。

電流検出電圧制御部３２は、図１４（ａ）に示すように、除電装置１の下に被除電対象物３０が継続して搬送されてくることを検出している通常動作モードでは、正イオンを発生するイオン発生素子１２側に配置した電流検出電極２７ｂに電源基板５からプラスのバイアス電圧を印加させる。また、電流検出電圧制御部３２は、負イオンを発生するイオン発生素子１１側に配置した電流検出電極２７ａに電源基板５からマイナスのバイアス電圧を印加させる。電流検出電極２７ａ、２７ｂは、搬送面３０ａと直交する方向にあってイオン発生素子１１、１２よりも上方で、イオン発生素子１１、１２から発生するイオン分布に影響が少ない位置に配置したものである。しかしながら、このような電極を設けることによって使用中不用意に好ましくない電圧が電極に印加される場合があり、イオン発生素子１１、１２より発生したイオンを電極検出電極２７ａ、２７ｂに引き込んだり反発させたりして悪影響を及ぼす。前記のように、電流検出電極２７ａ、２７ｂに近傍のイオン発生素子１１、１２から発生するイオンと同極性のバイアス電圧を印加することで、発生したイオン分布に影響がないようにできる。本実施形態ではバイアス電圧はそれぞれプラス１２Ｖ、マイナス１２Ｖである。

また、電流検出電圧制御部３２は、図１４（ｂ）に示すように、所望の時間Ａ前に、検出センサ２５が所望の時間Ａ内であるが、一定時間Ｂ以上被除電対象物３０が搬送されていないことを検出した、いわゆる放電電流検出モード時では、電流検出電極２７ｂに電源基板５からマイナスのバイアス電圧を印加させるとともに、電流検出電極２７ａに電源基板５からプラスのバイアス電圧を印加させる。このように、電流検出電極２７ａ、２７ｂに近傍のイオン発生素子１１、１２から発生するイオンと逆極性のバイアス電圧を印加することで、発生したイオンを電流検出電極２７ａ、２７ｂに強制的に引き寄せることにより放電電流を正確に検出する。本実施形態では、それぞれマイナス１２Ｖ、プラス１２Ｖのバイアス電圧を印加した。

なお、ガスタンク６のガス噴出口６ａからガスを送出させる期間は、前記通常動作モード時及び放電電流検出モード時のみであってもよいが、イオン発生素子１１、１２へのゴミの付着防止の観点からイオン発生のための駆動を停止している待機中も含め常時であることが好ましい。

次に、除電装置１による被除電対象物３０の除電工程について説明する。図１４（ａ）に示すように、イオン発生素子１１、１２のＹ方向に沿った縦断面においては、イオン発生中心部であるイオン発生電極１６部分からイオンが発生している。搬送面３０ａと直交する方向に関する、イオン発生素子１１、１２から搬送面３０ａまでの距離Ｍは、この２つのイオン発生素子１１、１２の２つのイオン発生電極１６間の距離Ｎ以上となっている。本実施形態においては、距離Ｎは１０ｍｍとなっており、距離Ｍは１０〜５００ｍｍが好ましい。この距離関係において、除電装置１は効果的に被除電対象物３０の除電を行うことができる。距離Ｍが距離Ｎ以下では、各イオン発生素子１１、１２から発生するイオン分布が搬送面３０ａ上で独立した分布となり、被除電対象物３０に過帯電をもたらす恐れがある。距離Ｍを距離Ｎ以上とすることにより、搬送面３０ａ上に各イオン発生素子１１、１２から発生するイオン分布の共存部分を形成し、被除電対象物３０の過帯電を防止することができる。また、距離Ｍがあまり大きすぎると、各イオン発生素子１１、１２から発生するイオンが搬送面３０ａまで運ばれてくるまでに外方向に拡散し、またイオンに過度な中和を生じさせる。距離Ｍは所定距離内に設定することが望ましい。

通常動作モード時において、被除電対象物３０が搬送面３０ａに沿って搬送方向に搬送され、除電装置１と被除電対象物３０とが対向するとき、この発生した正イオン及び負イオンのうち、被除電対象物３０の帯電極性と逆極性のイオンは被除電対象物３０に引き寄せられることとなり、被除電対象物３０は除電される。このとき、前記のように各イオン発生素子１１、１２から発生する負イオン及び正イオンの分布に共存領域が存在することによって、被除電対象物３０の過帯電が防止される。

なお、搬送方向下流側に位置するイオン発生素子１１のイオン発生面１１ａは、搬送面３０ａと平行ではなく、搬送方向下流側に４５度傾いている。すると、イオン発生素子１１から発生する負イオンはイオン発生面１１ａに沿って分布しているため、イオン発生素子１１から発生する負イオンの量は、搬送方向上流側から下流側に向かうに連れて少なくなっている。したがって、除電が完了して搬送方向下流側に搬送される被除電対象物３０に負イオンが運ばれることは少なく、余分な帯電を生じさせることを防止できる。

また、搬送方向下流側に４５度傾いていることによって、イオン発生面１１ａは被除電対象物３０に対して所定面積対向し、被除電対象物３０にイオンを効率よく運ぶことができる。さらに、本実施形態において、搬送側上流側に位置するイオン発生素子１２のイオン発生面１２ａも、搬送面３０ａとの間で搬送方向上流側に４５度傾けている。つまり、２つのイオン発生素子１１、１２のイオン発生面１１ａ、１２ａは、搬送面３０ａとの間において開いた方向は搬送方向に関して反対方向であるが同じ角度を形成している。これによると、２つのイオン発生素子１１，１２において、それぞれイオン発生面１１ａ、１２ａに被除電対象物３０に対して所定面積対向する部分が存在し、両方のイオンを被除電対象物３０に効率よく運ぶことができる。また、特に傾きが同じ角度であることによって、２つのイオン発生素子１１、１２から被除電対象物３０に対して、負イオン及び正イオンを均等に運び、且つイオン分布も共存領域を含めより均等に形成することができる。負イオン及び正イオンが交互に発生する場合は、被除電対象物３０上にイオンを運ぶ途中、過度に、あるいは急激にイオンが中和されることを回避可能であり、効率よくイオンを運び、且つ、有用なイオンの共存領域を形成できる点で好ましい。

次に、筐体２へのガスタンク６及び素子ユニット３の取り付けについて説明する。

筐体２へのガスタンク６の取り付けは、図２に示すように、筐体２の溝２ｃにガスタンク６の突起６ｂを係合させて、ガスタンク６をＸ方向に沿ってスライドさせることで行われる。そして、筐体２にスライドして配置されたガスタンク６同士はガス入口６ｅ及びガス出口６ｆによって連結され、筐体２の嵌め込み孔２ｄとガスタンク６の切り欠き６ｄがＺ方向に沿って重なる位置に配置される。そして、筐体２内の各ガスタンク６とＺ方向に沿って重なる位置に電源基板５及びコネクタ４２を配置すると、図３に示すように、ガスタンク６の開口６ｃからコネクタ４２が突出する。この状態で、素子ユニット３をＺ方向に移動させて、支持体３ａの突起３ｄをガスタンク６の切り欠き６ｄを介して筐体２の嵌め込み孔２ｄに嵌合することで、素子ユニット３は筐体２に確実に取り付けられるとともに、コネクタ４２とコネクタ４１とが接触して電気的に接続される。このようにして、素子ユニット３を筐体２に取り付けることで、コネクタ４２とコネクタ４１を確実に電気的に接続することができ、コネクタ４２とコネクタ４１を電気的に接続する作業を低減することができる。

上述した除電装置１によると、ガスタンク６を利用することでガスを噴出させる構成が簡単である。また、イオン発生素子１１、１２がそれぞれ設けられた複数の素子ユニット３は、筐体２にＺ方向に沿って着脱自在に取り付けられている。したがって、例えば、長期使用により摩耗したり、損傷したりしたイオン発生素子１１、１２を交換やメンテナンスする場合において、他の素子ユニット３を取り付けたまま当該イオン発生素子１１、１２が設けられた素子ユニット３のみをＺ方向に沿って容易に取り外すことができ、当該イオン発生素子１１、１２を容易に交換やメンテナンスすることができる。また、Ｘ方向に長い除電装置１を形成することができる。

また、イオンの発生に加えて、多機能を有する除電装置１を提供することができる。また、安定化電極２６ａ、２６ｂや放電電流検出電極２７ａ、２７ｂは、イオン発生素子１１、１２に対する安定化電極２６ａ、２６ｂや放電電流検出電極２７ａ、２７ｂの取り付け状態や、その後の取り付け状態の変動により特性に誤差が生じないように、イオン発生素子１１、１２との位置や配置関係を精密に管理する必要がある。ここでは、安定化電極２６ａ、２６ｂや放電電流検出電極２７ａ、２７ｂを素子ユニット３として予め一括りで構成して同時に組み立てており、また、素子ユニット３として一括して容易に交換できるとともに、交換や使用状態の変化などによって特性にばらつきがないようにできる。さらに時間経過によって、使用状況や素子寿命により、イオン発生素子１１、１２、及び安定化電極２６ａ、２６ｂや放電電流検出電極２７ａ、２７ｂの各素子に特性劣化が生じるが、ユニット構造によりこれらを同時期に交換でき、安定した特性を維持することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、本実施形態においては、イオン発生面１１ａ、１２ａと搬送面３０ａとの間で形成される角度は４５度であったが、鋭角であればいかなる角度であってもよい。ただし、４５度が最も除電効率を高く保ちつつ、被除電対象物３０に余分な帯電が生じにくくできる。

また、イオン発生面１１ａと搬送面３０ａとの間で形成される角度と、イオン発生面１２ａと搬送面３０ａとの間で形成される角度は同じ角度でなくてもよい。

さらに、安定化電極２６ａ、２６ｂは、接地されていてもよい。安定化電極２６ａ、２６ｂを接地させることで、裏面保護層１９や支持体３ａへの帯電が防止できるため、イオン発生電極１６からのイオンの発生は安定する。

加えて、イオン発生電極１６の突起電極１６ｂの形状は、三角形状に限らず、波状、円状、格子状などいかなる形状であってもよい。

また、本実施形態においては、イオン発生素子１１、１２から正イオン及び負イオンを交互に発生させていたが、同時に発生させてもよい。

加えて、本実施形態においては、イオン発生素子１１、１２、電源基板５及びガスタンク６はＸ方向に沿って３つ配置していたが、１つでもよいし、複数配置するものであってもよい。設計されたイオン発生素子１１、１２の長さと希望の除電装置１のＸ方向の長さにしたがって任意の個数が選択可能である。

また、本実施形態においては、イオン発生素子１１から負イオンを発生し、イオン発生素子１２から正イオンを発生していたが、イオン発生素子１１から正イオンを発生し、イオン発生素子１２から負イオンを発生する構成であってもよい。また、イオン発生素子１１で時間的に負イオン及び正イオンを交互に繰り返し、イオン発生素子１２で正イオン及び負イオンを交互に繰り返すような構成であってもよい。

さらに、イオン発生素子１１、１２に対する印加電圧は、図１３の例では常時バイアス電圧を印加する方法を利用しているが、イオン発生のため、アース電圧（０ボルト）より所定のピークのパルス電圧を印加するような駆動方法でもよく、公知、周知の駆動方法が利用できる。

除電装置の縦断面図である。 筐体へガスタンク及び素子ユニットを取り付ける前の斜視図である。 筐体へ素子ユニットを取り付ける前の斜視図である。 除電装置の模式平面図である。 素子ユニットを下方から見たときの斜視図である。 素子ユニットを上方から見たときの斜視図である。 イオン発生素子の平面図である。 図７の一点鎖線領域の拡大図である。 図１の概略部分拡大図である。 除電装置の電気的構成を示すブロック図である。 除電装置の各種信号の送受信を示す図である。 電源基板の内部回路図である。 電源基板から２つのイオン発生素子にそれぞれ印加される電圧波形を示す図である。 イオン発生素子による被除電対象物の除電工程を説明する概略平面図であり、（ａ）は除電中であり、（ｂ）は放電電流検出中である。

符号の説明

１ 除電装置
２ 筐体
２ｅ 開口部
３ 素子ユニット
３ａ 支持体
５ 電源基板
６ ガスタンク
６ａ ガス噴出口
１１、１２ イオン発生素子
１５ 誘電体
１６ イオン発生電極
１７ａ、１７ｂ 誘導電極
４１、４２ コネクタ

Claims (9)

1. 少なくとも一方面に開口部を有する筐体と、
   前記筐体に設置されるガスタンク及びイオン発生素子ユニットと、を備えており、
   前記ガスタンクは、前記筐体の前記開口部においてガスフローを形成するガス噴出口を有し、
   前記イオン発生素子ユニットは、支持体と、前記支持体に支持され、誘電体を介して各面にイオン発生電極及び誘導電極を形成したイオン発生素子とを有し、
   前記イオン発生素子ユニットは、前記支持体を介して前記ガスタンクの前記ガス噴出口側において、前記ガスタンクに重ねて着脱自在に取り付けられていることを特徴するイオン発生装置。
2. 前記イオン発生素子ユニットは、前記支持体に安定化電極及び／または放電電流検出電極をさらに支持していることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
3. 前記イオン発生素子ユニットは、前記筐体に対する取り付け及び取り外し用補助部材をさらに備えており、
   前記補助部材は、前記支持体の前記長手方向に沿った端部より延出して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のイオン発生装置。
4. 前記筐体は、前記イオン発生素子ユニットに対応して設けられた電源基板、及び、前記電源基板に電気的に接続された第１コネクタを備えており、
   前記イオン発生素子ユニットは、前記第１コネクタに対応する第２コネクタを備えており、
   前記ガスタンクには貫通口が形成されており、
   前記イオン発生素子ユニットの取り付け、取り外し時において、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタは、前記貫通口を介して接続、解除されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン発生装置。
5. 前記ガスタンク及び前記イオン発生素子ユニットは、前記筐体の長手方向に複数設置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のイオン発生装置。
6. 前記イオン発生素子ユニットは、前記ガスタンクに一対一で設置されることを特徴とする請求項５に記載のイオン発生装置。
7. 前記ガスタンクは、前記長手方向の各端部にガス入口及びガス出口を備えており、前記筐体に前記長手方向にスライドして複数設置されており、
   設置時において、複数の前記ガスタンクの前記ガス出口及び前記ガス入口がそれぞれ連結されることを特徴とする請求項５または６に記載のイオン発生装置。
8. 前記ガスタンクは、前記筐体の前記開口部外方に突出する突出部を有し、前記突出部に前記ガス噴出口を形成してなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のイオン発生装置。
9. 前記イオン発生素子ユニットは、前記支持体の前記ガスタンクと反対側に２列の前記イオン発生素子を支持しており、
   前記ガスタンクは、前記ガス噴出口が形成された前記筐体の前記開口部外方に突出する２列の突出部を有し、前記２列のイオン発生素子を前記２列の突出部間に位置させることを特徴とする請求項８に記載のイオン発生装置。
   

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