JP3936140B2 - イオン化バー・アセンブリの作製方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
発明の分野
本発明は静電気除去装置(static eliminator)として使用され得る空気電離器(air ionizer)の分野に関し、より詳細には、多くの場合に紙材および／またはプラスチック材料の帯状体(web)もしくは薄寸体、即ちシート(sheet)の形態である移動材料(moving material)に関する静電気を中和する可変長イオン化バーおよびその構築方法に関する。
【０００２】
発明の背景
イオン化バーは、紙材および／またはプラスチック・フィルム製品などの種々の品目に蓄積された静電荷を除去する為に使用され得る正イオンおよび負イオンを生成すべく使用される。通常、紙材もしくはプラスチック・フィルム製品上の蓄積静電荷を除去すべく使用される場合、静電荷を除去すべく紙材もしくはプラスチック・フィルム製品の長寸帯状体もしくは薄寸体はイオン化バーの上方もしくは下方を通過せしめられる。しかし紙材もしくはプラスチック・フィルム製品の幅は多様であることから、進行する帯状体および薄寸体の幅は数センチ〜数メートル（あるいは数インチ〜数フィート）に亙り変化する。その結果、広範囲な長さのイオン化バーが通常は猶予なしで特別注文により製造されねばならない。
【０００３】
当業界では以下の米国特許中に示された設計態様および製造技術を含め、イオン化バーに関する多数の設計態様および製造技術が記述されている：コエルケ(D. Koerke)の特許第3,551,743号；シモンズ(D. Simons)の特許第3,585,448号；イオスエ(M. Iosue)等の特許第3,652,897号；リチャードソン(H. Richardson)等の特許第3,875,461号；テストーン(A. Testone)の特許第3,921,037号；テストーン(A. Testone)の特許第3,968,405号；テストーン(A. Testone)の特許第4,031,599号；ベネッケ(H. Bennecke)の特許第4,048,667号；シモンズ(D. Simons)の特許第4,216,518号；テストーン(A. Testone)の特許第4,263,636号；メッツ(B. Metz)の特許第4,271,451号；サウレマン(D. Saureman)の特許第4,498,116 および特許第4,502,091号；ドムシャット(K. Domschat)の特許第5,034,651号および特許第5,057,966号；ラーキン(W. Larkin)の特許第5,501,899号。
【０００４】
一定の公知のイオン化バーは、単一の長寸の中央高電圧電極を備える。上記高電圧電極は、絶縁性もしくは半導電性のスリーブと導電性スリーブとによりカバーされる。上記電極からは、正および負イオンを生成する各エミッタ・ピンが外方に延在する。このタイプの公知のイオン化バーにては、上記高電圧電極を管状金属アース・ハウジングが囲繞する。該金属アース・ハウジングは円筒状開口の配列を含み、上記各エミッタ・ピンは上記高電圧電極からこれらの円筒状開口を介して延在する。
【０００５】
他の先行技術のイオン化バーは、長手方向に延在された開口を有する長寸の中空金属チャネルの形態の金属ハウジングを備えている。このタイプの先行技術のイオン化バーにおいては、複数の撚線により形成された内側導電性コアを備えたケーブルから成る高電圧電極が、上記ハウジングの金属チャネル内に収納される。各エミッタ・ピンは、導電ペイントにより上記ケーブルの外側層上に形成される。
【０００６】
更なる他の公知のイオン化バーは２つ以上の平行列の金属電極を含み、交互列上で正および負イオンを生成すべく各金属電極からは先鋭なエミッタ・ピンが延在する。
【０００７】
これらの先行技術のイオン化バーの殆どは高電圧ケーブルを含むが、該高電圧ケーブルは、イオン化バー・アセンブリと一体的であり、且つ、該バー・アセンブリに対して電力を提供すべく遠隔的に取付けられた高電圧電源に接続される。第2に、先行技術のイオン化バーの幾つかはイオン化バーに対して高電圧電源を着脱自在に連結するコネクタを有するが、これらのコネクタの各々は上記バーの一端にのみ配置されると共に、該バーに対するケーブル接続に対してのみ適切である。故に、上記コネクタと上記高電圧電源との間にはケーブルが連結される。更に、これらの先行技術の設計態様の全てにおいてイオン化電極は、(正および負のエミッタ・ピンが交互的な)単一の列、または、正エミッタ・ピンが負エミッタ・ピンと平行とされた２本の平行な列で配置される。最後に、これらの設計態様の各々において、上記バーの構成要素の全て、特にハウジング、内側ケーブルもしくはバス・ロッド、および絶縁材(insulator)は、所望長さへと特別注文製造される。
【０００８】
故に、高電圧電源へと接続するためのケーブルがイオン化バーに対して恒久的に固定配線されないというイオン化バー設計態様を提供することが望ましい。斯かる設計態様は好適にはイオン化バーの各端部にて、イオン化バーを電源に直接的に連結するための、または、イオン化バーを取外し可能な延長ケーブルを介して電源へと連結するための汎用コネクタ(universal connectors)を含むべきである。更に必要とされるのは、各エミッタ・ピンが単一列もしくは２個の平行列ではなく更に効率的な配置構成で配置されたイオン化バー設計態様である。更に必要とされるのは、変動的な長さを達成すべく複数のイオン化バーが相互にデージー・チェーン接続(daisy chain)され得るイオン化バー設計態様である。最後に必要とされるのは、所望長さへと特別注文的に組立てられるのではなく、購入者に特有な長さへと切断されて購入者へと迅速に出荷される準備ができた長寸イオン化バー・アセンブリの予備組立てを許容するイオン化バー設計態様および製造方法である。
【０００９】
本発明の目的は、a)作動時には更に信頼性が高く、b)更に経済的かつ容易に製造でき、c)高電圧電源に対して直接的にもしくは延長ケーブルを介して容易に接続されるイオン化バー、および、d)購入者に対するバーの引き渡しまでの準備時間が短い作製方法を提供するにある。
【００１０】
発明の要約
本発明に依れば、イオン化バー・アセンブリは、プラスチック・ハウジングと、該ハウジング各側に配設された２個の個別のイオン化電極モジュールとを備えて成る。高電圧電源に連結されたときに第1イオン化電極モジュールは正極性の電圧を受けることにより、正極性のイオンを生成する。上記高電圧電源に連結されたときに第2イオン化電極モジュールは負極性の電圧を受けることにより、負極性のイオンを生成する。上記各イオン化電極モジュールは、当該各信号接続線(signal traces)からイオン化電極もしくはピンが延在する各信号接続線を自身上に有する複数のプリント配線基板を含む。好適には各基板上の上記各接続線の近傍に位置され且つ上記各接続線に沿い種々の位置で半田付けされた各導電ロッドもしくは管により、上記複数のプリント配線基板は相互に電気連結される。一側から延在する各イオン化電極もしくはピンが対向側から延在する各イオン化電極もしくはピンの間に配置されると共に各イオン化電極もしくはピンの各尖端は直線的共通中央軸心に沿って整列される如く、上記ハウジングの各側の各イオン化電極モジュールは対向角度にて載置され且つ相互から横方向にオフセットされる。
【００１１】
各イオン化バー・アセンブリは好適には、上記バー・アセンブリの各端に夫々配置された二個の端部ブロック内へと摺動進入される。各端部ブロックは、２本のピンを内部に有する凹所と、各ピンに対して90°の角度で連結されて2個の端部ブロックの各々における基部を貫通延在する２個のソケット・コネクタとを有する。各ピンの両端は、上記端部ブロックの背面端部を水平に貫通延在する。各ピンは、上記イオン化バー・アセンブリが上記端部ブロックの上記凹所内に載置されたとき、上記導電ロッドもしくは管と係合すべく設計される。各ソケットは、高電圧電源に対して着脱自在に連結されるべく設計される。各ピンの逆側端は終端しても良く、または、複数のイオン化バー・アセンブリを相互に結合する二重ケーブル配線への連結に使用され得る。複数のイオン化バー・アセンブリは、イオン化バー・アセンブリを付加もしくは除去することで所望の任意のバー長さである合計長が達成され得る如く、デージー・チェーン接続され得る。各端部ブロックは種々のシステムでの使用に対して変更されるべく所望の任意のイオン化バーの長さを可能にするだけでなく、各端部ブロックによれば更に、高電圧電源がイオン化バー・アセンブリへ固定配線されていないので、各アセンブリは高電圧電源に対して容易に連結または解除され得る。
【００１２】
詳細な説明
本発明のひとつの好適実施例においてイオン化バー・アセンブリは、プラスチック・ハウジングと、該ハウジングの各側に配設された２個の個別のイオン化電極モジュールとを備えて成る。高電圧電源に連結されたときに第1イオン化電極モジュールは正極性の電圧を受けることにより、正極性のイオンを生成する。上記高電圧電源に連結されたときに第2イオン化電極モジュールは負極性の電圧を受けることにより、負極性のイオンを生成する。上記各イオン化電極モジュールは、当該各信号接続線からイオン化電極もしくはピンが延在する各信号接続線を自身上に有する複数のプリント配線基板を含む。好適には各基板上の上記各接続線の近傍に位置され且つ上記各接続線に沿い種々の位置で半田付けされた各導電ロッドもしくは管により、上記複数のプリント配線基板は相互に電気連結される。一側から延在する各イオン化電極もしくはピンが対向側から延在する各イオン化電極もしくはピンの間に配置されると共に各イオン化電極もしくはピンの各尖端は直線的共通中央軸心に沿ってほぼ整列される如く、上記ハウジングの各側の各イオン化電極モジュールは対向角度にて載置され且つ相互から横方向にオフセットされる。
【００１３】
各イオン化バー・アセンブリは好適には、上記バー・アセンブリの各端に夫々配置された二個の端部ブロック内へと摺動進入される。各端部ブロックは、２本のピンを内部に有する凹所と、各ピンに対して90°の角度で連結されて2個の端部ブロックの各々における基部を貫通延在する２個のソケット・コネクタとを有する。各ピンの両端は、上記端部ブロックの背面端部を水平に貫通延在する。各ピンは、上記イオン化バー・アセンブリが上記端部ブロックの上記凹所内に載置されたとき、上記導電ロッドもしくは管と係合すべく設計される。各ソケットは、高電圧電源に対して着脱自在に連結されるべく設計される。各ピンの逆側端は終端しても良く、または、複数のイオン化バー・アセンブリを相互に結合する二重ケーブル配線への連結に使用され得る。複数のイオン化バー・アセンブリは、単純にデージー・チェーン接続式形状でイオン化バー・アセンブリを付加もしくは除去することで所望の任意のバー長さである合計長を達成すべく、相互に連結され得る。各端部ブロックは種々のシステムでの使用に対して変更されるべく所望の任意のイオン化バーの長さを可能にするだけでなく、各端部ブロックによれば更に、高電圧電源がイオン化バー・アセンブリへ固定配線されていないので、各アセンブリは高電圧電源に対して容易に連結または解除され得る。
【００１４】
図１は、本発明の一好適実施例に係るイオン化バー・アセンブリの側断面図を示している。示された如くイオン化バー・アセンブリ1は、任意の公知の押出成形プロセスを使用して好適にはプラスチックもしくは他の任意の電気絶縁材料から作製された堅固な長寸の誘電ハウジング11を含む。イオン化バー・アセンブリ1は更に、上記誘電ハウジング11の両側に配置された２個の同一のイオン化電極モジュール13aおよび13bと、誘電ハウジング11の両端に配置された２個の同一の端部ブロック15aおよび15bとを含む。
【００１５】
図２は、本発明の一好適実施例に係るイオン化バー・アセンブリの断面図を示している。示された如く誘電ハウジング11は、該誘電ハウジング11の長さに沿って延在する２個の対称的なスロット22aおよび22bを有する。対称的なスロット22aおよび22bは、これもまた誘電ハウジング11の長さに沿って延在すべくスロット22aおよび22b間に配置された絶縁隔壁23により分離される。対称的なスロット22aおよび22bは、該対称的なスロット22aおよび22b内に固定的に挿入されて各スロットの全長に沿って延在する２個の高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bを受容する。高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bの各々は、プリント配線基板(PCB)構成要素23aおよび23bと、該構成要素から延在する各イオン化電極25とを含む。構成要素23aおよび23bは絶対的に同一であり、便宜的にのみ２つの番号で特定される。単一のPCB構成要素23aもしくは23bは該PCB構成要素23aおよび23bの長さに沿って一定間隔にて該構成要素から延在する数個のイオン化電極25を有することは理解される。
【００１６】
各イオン化電極25はPCB構成要素23aおよび23bに電気連結された傾斜ピンの形態であり、すなわち、各イオン化電極25は好適には上記モジュールの長さに沿って一定の等間隔にてPCB構成要素23aおよび23bに半田付けされる。各イオン化電極25の各先鋭端部は、誘電ハウジング11の長さに沿って延在する狭幅スロット22aおよび22bを貫通して突出する。イオン化電極モジュール13aおよび13bは、相互に向けて対向角度(opposing angles)で位置され、且つ、イオン化バー・アセンブリ1の第1側におけるひとつのモジュール13aの各イオン化電極25が、イオン化バー・アセンブリ1の他側における対向モジュール13bの各イオン化電極25の間に配置されると共に、対向する各電極25の各々の尖端が、イオン化バー・アセンブリ1に平行に延在する直線状共通軸心に沿ってほぼ整列される如く、相互から横方向にオフセットされる。
【００１７】
好適には各イオン化電極25は相互を向く所定の角度で配置され、各イオン化電極25の各尖端が、ハウジング11の中心に平行に延在する上記直線状共通軸心に沿ってほぼ整列される。各イオン化電極を相互に向けて好適には30°〜120°の範囲の所定角度で位置決めすると共にそれらの各尖端を直線状中央軸心に沿ってほぼ整列すると、各電極が同一平面に沿ったひとつの列内に配置されるという従来の電極設計態様と比較して幾つかの利点が得られる。第1にこの配置は、イオン化効率を改善すべく逆極性の２個の電極の各エミッタ・ピン間の電界強度を最大化するのを助ける。第2にこの配置はまた、正および負の電極モジュールを物理的に分離することにより、逆極性の導体間の間隙および表面漏れ距離(creepage distance)を増加することにより上記デバイスの信頼性を改善する。
【００１８】
誘電ハウジング11および高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bは、必要であり且つ実用的である限りにおいて作成され得る。例えば誘電ハウジング11は、十数メートル（あるいは数十フィート(tens of feet)）以上の長さに押出成形されてから、3.048〜3.658メートル(10〜12 feet)の取扱い可能な長さへと切断され得る。更に、PCB構成要素23aおよび23bの長寸細片(long strips)を作製することは可能だが、それは非常に実用的ではない。故に高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bのPCB構成要素23aおよび23bは30.48 cm(12”)程度の小寸長さで製造されてから、本明細書中において以下で更に記述される如く複数のPCB構成要素が相互に結合される。本発明の別実施例においては、各イオン化電極25に対して高電圧用の抵抗値の大きな定格抵抗が直列接続される。これらの抵抗の目的は、安全のために各電極からの短絡電流を制限するとともに各イオン化電極25におけるコロナ放電の安定化を助力することである。
【００１９】
図３Ａは、各イオン化電極が延在する本発明の好適実施例に係るPCB構成要素23aの側面図を示している。図３Ｂは、単一のPCB構成要素と該PCB構成要素から延在する各イオン化電極25とが如何に連結されるかを示すべくPCB構成要素23aの拡大図を示している。図３Ａを参照すると、PCB構成要素23aは両面プリント配線基板細片(two-sided printed circuit board strip)33を備えている。プリント配線基板細片33の一側には面実装抵抗(surface mount resistors)41およびイオン化電極25が取付けられる。配線基板細片33の他側にはバス接続線(bus trace)35が配置される。
【００２０】
図３Ｂを参照するとプリント配線基板細片33の第1側が示されており、切欠は基板細片33の他側上に配置されたバス接続線35を示している。示された如く基板細片33の第1側上には、バス接続線35に対して直交して位置されて該バス接続線35から延在する数本の小寸接続線37が含まれる。これらの小寸接続線37は、上記バーの長さに沿ったイオン化の所要密度に依存してバス接続線35に沿い相互から1.27 cm 乃至 10.16 cm(1/2”〜4”)の範囲で離間され得るべく一定の等間隔で位置される。各小寸接続線37はメッキ済貫通孔により基板細片33の他側上のバス接続線35へと連結される。各小寸接続線37は、好適には配線基板細片33の上記第1側上に半田付けされた各面実装抵抗41の第1端部39aに対し、バス接続線35を電気連結する。
【００２１】
図３Ｂに更に示された如く付加的な小寸接続線43は、各面実装抵抗41の逆端部39bを個々の電極パッド45へと接続する。各イオン化電極25は、基板細片33の上記第1側上でこれらのパッドに半田付けされる。この様にして、イオン化電極25の各々は面実装抵抗41を介してバス接続線35へと電気連結される。好適実施例において各イオン化電極25は、ステンレス鋼、タングステンまたは他の一定の金属から作成される。各電極25は尖端へと加工して傾斜（即ちマシンテーパー）される。代替的に上記尖端は、ウェハ製造の分野で公知の任意の電気化学的食刻プロセスを使用してテーパ付けされ得る。各イオン化電極25をテーパ付けする上では電気化学的食刻が好適である、と言うのも、このプロセスは経時的にイオン電流を安定化すると共にエミッタ尖端の汚染速度を低下するのを助力するという更に円滑な表面を提供するからである。もし各イオン化電極25がステンレス鋼もしくはタングステンで作成されると、これらの金属は基板細片33の上記第1側に半田付けするのが困難なこともある。この問題を克服すべく、各イオン化電極25はニッケルもしくは金の層で電気化学的にメッキされ得る。各イオン化電極25をメッキすると、基板細片33の上記第1側上の各電極パッド45に対してこれらの電極を半田付けし得る。また、埃(ほこり)が多く化学的に侵略的な環境により特徴付けられる用途においては、正電極もしくは負電極に対して異なるメッキ材料が使用され得る。例えば負イオン化電極はニッケルによりメッキされたエミッタ尖端を有し得ると共に、典型的には更に汚染し易い正電極は金によりメッキされたエミッタ尖端を有し得る。
【００２２】
好適実施例においては、単一の高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bを形成すべく数個のPCB構成要素23が相互に連結される。各PCB構成要素は一列に配置されるとともに、個別のPCB構成要素23上の各バス接続線は誘電ハウジング11の内側で相互に端部当接(butt-ended)される。イオン化バー・アセンブリ1の断面が示された図２を再度参照すると、誘電ハウジング11は該ハウジング11の長さに沿って延在する２個の対称的細部27a、27bを有する。細部27a、27bの内側には、導電ロッド29aおよび29bまたは所定長さの銅もしくは真鍮の管が配設される。これらの導電ロッド29aおよび29bは、PCB構成要素23aおよび23bの各配線基板細片33上の各バス接続線35に密着すべく位置される。それ故、各配線基板細片33における各バス接続線35を夫々の導電ロッド29aおよび29bに係合することにより、複数のPCB構成要素23aおよび23bは夫々相互に電気連結される。各バス接続線35に対する導電ロッド29aおよび29bの信頼性の高い連結を確実にすべく、導電ロッド29aおよび29bはPCB構成要素23aおよび23bの各々に沿って一定間隔で各バス接続線35に半田付けされ得る。
【００２３】
高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bが誘電ハウジング11内のスロット22aおよび22b内に堅く挿入された後、誘電ハウジング11の各外壁21は高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13b上に閉成され、PCB構成要素23aおよび23bをハウジング11の内側に固定すると共に、スロット22aおよび22bをPCB構成要素23aおよび23bから外方へと延在する各イオン化電極25のほぼその直径へと狭幅化する。高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bが夫々のスロット22aおよび22b内に挿入された後、各スロットは(不図示の)絶縁密閉剤(insulating sealant)により充填され、イオン化バー・アセンブリ1の内側に工業的塵埃および残留物が進入するのを防止する。好適実施例においては、上記絶縁密閉剤として室温硬化接着剤または熱硬化もしくは光硬化接着剤が使用される。
【００２４】
上記イオン化バー・アセンブリ1は数メートル（あるいは数フィート）の標準的な長寸長さで製造され得ることに注意されたい。組立てられたなら、イオン化バー・アセンブリ1は所望の任意の長さへと切断され得る。図４は、イオン化バー・アセンブリ1が短寸長さへと切断され得るという好適箇所を示している。上記イオン化バー・サブアセンブリが好都合に切断され得る箇所は番号48a乃至48iで示されている。これらの箇所は好適には、常に等しい個数の正電極および負電極の対が存在するのを確実にすべく、上記バーの一側の上記電極モジュールにおける隣接するイオン化電極間の距離に等しい段増位置にて反復する。上記切断は、イオン化バー・アセンブリ1の両側の隣接するイオン化電極の厳密な中間であり且つ上記面実装抵抗が無い箇所で行われる。
【００２５】
図１に示されたイオン化バー・アセンブリ1を再び参照すると、上記バーが所望長さへと切断された後、切断済みのアセンブリの各端部に２個の同一の端部ブロック15aおよび15bを載置することで上記バーの組立てが完成される。端部ブロック15aおよび15bは高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bの各バス接続線35を安全に終端すると共に、導電ロッド29aおよび29bの各端部を絶縁する。端部ブロック15aおよび15bは更に、該端部ブロック15aおよび15b内に収納されたスロット・ピン・アセンブリを介して高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bの各バス接続線35に対する高電圧電源の信頼性の高い電気接続を提供する。最後に端部ブロック15aおよび15bは、上記バーが設置されて利用される製造設備に対するイオン化バー・アセンブリ1の機械的取付けを容易にする。
【００２６】
図５Ａは、本発明のイオン化バー・アセンブリの好適実施例で使用される端部ブロック51の斜視図である。端部ブロック51は、ABS、PVCなどの誘電ポリマ材料、または、当業界で公知の他の任意の誘電ポリマから成形され得る。端部ブロック51は、２個の端部ブロック51の各々における当該凹所53の内側を上記ハウジングの各端部が摺動する如く誘電ハウジング11の断面形状に凹所53を含む。端部ブロック51は更に、該端部ブロック51の後側に挿入成形されもしくは挿入され得る２個のピン・コネクタ・アセンブリ55を含む。これらのピン・コネクタ・アセンブリ55は、ハウジング11が上記凹所内に摺動進入したときに導電ロッド29aおよび29bに係合する(すなわち、各スロット・ピン56は銅管内に堅固に嵌入される)ことによりこれらのピン・コネクタ・アセンブリ55を高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bの各バス接続線35へと電気連結する。
【００２７】
図５Ｂは、本発明のイオン化バー・アセンブリの好適実施例に使用される端部ブロック51の断面図を示している。示された如く各ピン・コネクタ・アセンブリ55は好適にはスロット・ピンとソケットとのアセンブリであり、該アセンブリは、端部ブロック51がイオン化バー・アセンブリ1の端部に固定されたときにソケット59が該端部ブロック51を貫通して垂直上方に延在する一方で、金属管(すなわち導電ロッド29a)内に堅固に嵌入されるスロット・ピン56を含んでいる。各ソケット59は、各端部ブロック51内に成形された孔もしくは開口を介してアクセス可能である。好適実施例において端部ブロック51は２個の個別部分、すなわち、バー側部分60(上記凹所が配置される側)および取付側部分62(本明細書中において以下で更に記述される如く上記バーが該当装置に対して、またはケーブルを使用して別のバーに連結され得る側)により設計されている。上記の２個の部分は相互に対して嵌合式(telescope)であり、エポキシもしくは他のタイプの接着剤を使用して相互に固定される。
【００２８】
高電圧源は、各ソケット59を介してイオン化バー・アセンブリ1に直接的に接続され得るか、または、電源と端部ブロック51内の各ソケット59との間に接続されたケーブルを介してイオン化バー・アセンブリ1に連結され得る。もしケーブルが使用されるなら、そのケーブルは好適には各ソケット59に連結するためのケーブル・プラグを各端部に有する。図６は、上記イオン化バー・アセンブリに対して高電圧電源を連結すべく使用され得るケーブルが取付けられたケーブル・プラグ61の好適実施例を示している。示された如くケーブル・プラグ61は、２個のプラスチック成形部品として形成された基部63およびカバー65から成る。基部には、二つの孔内へ挿入される二つのソケット・コネクタ67aおよび67bがある。ケーブル・プラグ61における各ソケットは各端部ブロック51における各ソケット59と同一であり、各構成要素における夫々の両ソケット間の距離は同一である。２本のケーブル69aおよび69bは所望長さに切断されるとともに、それらの端部は絶縁体が剥離される。ケーブル69aおよび69bの各々の中心導体は、対応するソケットの外端部に形成された貫通孔71内に挿入されてから止めネジ72により固定される。上記ケーブル・プラグの基部および上記カバーは、上記アセンブリの基部側からの２個のセルフタッピングねじにより相互に接合される。
【００２９】
代替実施例において、各端部ブロック51上の各ソケット・コネクタは両端ピン・アセンブリ(double-ended pin assemblies)を使用した雄ピンへと変換され得る。図７は、各端部ブロック51における雌ソケット・コネクタを雄ピン・コネクタへと変更すべく使用され得る両端ピン・アセンブリ73を示している。両端ピン73の第1端部75は加工溝77を有する。両端ピン73の第2の逆端部79は好適には円滑である。両端ピン73の中央部の回りには、弾性材料製のグロメット(grommet)81が固定的に締着される。好適実施例において各端部ブロック51に使用される各ソケットは夫々、ソケットのバレルの内側に圧入されるMill-Max Mfg.社製の第08番接点などの接点を備える。両端ピン73の第1端部75に配置された加工溝77は、端部ブロック51内の各ソケット内に係合されたときに上記接点を貫通摺動すべく形成される。上記接点の各フィンガは加工溝77内に係合すると共に、端部ブロック51内の上記ソケットから上記両端ピンが容易に取外されるのを防止する。両端ピン73の溝付端部75が上記ソケット内に係合されたとき、該ソケットはフェールセーフ接続を保証すべく88.96 N (20 lb)までの張力を緩み無しで支持し得る。両端ピン73の第2の逆端部79は、高電圧電源のケーブル・プラグに対してまたは延長ケーブルに対して好適に連結される円滑な表面を有する。
【００３０】
図８は、イオン化バーの端部ブロック51と、イオン化バー・アセンブリ1に電力を供給する高電圧電源に連結されたケーブル・プラグ61との間に係合された両端ピン73を示している。示された如く端部ブロック51は２個のソケット59を有すると共に、ケーブル・プラグ61もまた２個のソケット67を有する。各両端ピン73は、内側の各溝付端部75により上記イオン化バーの端部ブロック51内に挿入される。接点83の各フィンガは溝付端部75の貫通通過を許容する。但し各両端ピン73は、溝77内に係合する接点83の各フィンガであって各両端ピン73が抜けるのを防止する接点83の各フィンガにより所定位置に確実に保持される。故に上記バーの上記端部ブロックは、図示配置構成において雄コネクタとなる。ケーブル・プラグ63のソケット67は、両端ピン73の円滑端部79を受け入れる。その円滑端部により挿入された上記ピンの抜出力は低いので、イオン化バー・アセンブリ1の端部ブロック51から上記ケーブル・プラグを分離する際に各両端ピン73は端部ブロック51内に繋止されたままとなる。換言すると、上記ケーブル・プラグは雌コネクタのままである。結果として、上記高電圧ケーブルを上記イオン化バーに取付ける上記ケーブル・プラグは、該ケーブル・プラグがイオン化バー・アセンブリ1から解除されても（即ち外れても）高電圧ピンを一切露出しない。これにより、付加的な安全手段が提供されると共に、アプリケーション・システムに対して上記イオン化バーを接続／解除することが更に容易かつ安全となる。各両端ピン73の中央部分上に載置されたグロメット81は、端部ブロック51と上記コネクタ・プラグとの間の中間面に係合して該中間面をシールする。好適実施例において上記２個の部材は、プラスチック製弾着ファスナ(plastic snap-in fastener)90により機械的に一体的に保持される。
【００３１】
図９を参照すると、本発明のイオン化バー・アセンブリは幾つかの利点を有する。第1に、各出力ソケットを備えた着脱自在電源92はイオン化バー1aの各端部ブロック93の一方に直接的に接続され得ると共に、端部ブロック93に対して着脱自在電源92を安全に固定すべく端部ブロック93における各ソケットと高電圧電源92との間には各両端ピンが連結される。逆端部ブロック94は、何らの両端ピンも挿入されずに該端部ブロック94における各ソケットで終端し得る。この配置構成は図９Ａに示される。
【００３２】
代替的に、各出力ソケットを備えた高電圧電源92はイオン化バー1aの各端部ブロック93の一方に直接的に接続され得ると共に、端部ブロック93における各ソケットと高電圧電源92との間には各両端ピンが連結される。イオン化バー1aの逆端部に配置された第2端部ブロック94は常に、安全のために各コネクタ・ソケットにて終端する。第2イオン化バー1b・アセンブリを第1イオン化バー・アセンブリ1aに連結すべく、端部ブロック94にては延長ケーブル96のケーブル・プラグ95が使用され得る。ケーブル・プラグ95は各ピンを有する。ケーブル・プラグ97は、第2バー1bの端部ブロック98内の各ピンに接続する各ソケットを有する。バーと同様に延長ケーブルは常に、開放励起端部(open energized end)にて各ソケットを有する。第2イオン化バー・アセンブリ1bにおける逆端部ブロック99は、両端ピンが挿入されずに該端部ブロック99における各ソケットにて終端する。この配置構成は図９Ｂに示される。
【００３３】
最後に、各出力ソケットを備えた高電圧電源92は、第1延長ケーブル102の第1端部における第1ケーブル・プラグ101に接続され得る。第1ケーブル・プラグ101はその各ソケット内に各両端ピンが挿入されるが、電源92に対して第1ケーブル・プラグ101を安全に固定すべく各溝付端部は内側とされる。第1延長ケーブル102の他方の逆端部に配置された第2ケーブル・プラグ103は、好適には各出力ソケットを有する。第2ケーブル・プラグ103は第1イオン化バー1aの第1端部ブロック93に接続すると共に、第1端部ブロック93は好適には、各溝付端部を内側として該ブロック自身の各ソケット内に挿入された各両端ピンを有する。第2延長ケーブル96の第1ケーブル・プラグ95は、第1イオン化バー1aの逆端部に配置された該第1イオン化バー1aの第2端部ブロック94に接続される。第2延長ケーブル96の他端にて第2ケーブル・プラグ97は第2イオン化バー1bの第1端部ブロック98に接続する。第2イオン化バー1bの逆端部ブロック99は各出力ソケットにて終端する。この配置構成は図９Ｃに示されている。
【００３４】
上記の記述からは、本明細書中に開示された発明が新規で有益なイオン化バー・アセンブリおよびその作製方法を提供することが明らかである。上記の説明は本発明の例示的な方法および実施例を開示かつ記述するに過ぎない。当業者であれば、本発明はその精神もしくは本質的特徴から逸脱すること無く他の特定形態で具現され得ることを理解し得よう。故に本発明の開示内容は、添付の特許請求の範囲に示された発明の範囲を限定するのでは無く例示することを企図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に係るイオン化バー・アセンブリの側断面図である。
【図２】 図２は、本発明に係るイオン化バー・サブアセンブリの端部断面図である。
【図３Ａ】 図３Ａは、プリント配線基板電極モジュール・アセンブリの側面図である。
【図３Ｂ】 図３Ｂは、プリント配線基板電極モジュール・アセンブリの側面図である。
【図４】 図４は、上記イオン化バー・サブアセンブリが更に短寸の部分へと切断され得る可能な箇所を示す図である。
【図５Ａ】 図５Ａは、本発明のイオン化バー・アセンブリの好適実施例で使用される端部ブロックの斜視図である。
【図５Ｂ】 図５Ｂは、本発明の好適実施例で使用される端部ブロックの側断面図である。
【図６Ａ】 図６Ａは、ケーブル・プラグの好適実施例の斜視図である。
【図６Ｂ】 図６Ｂは、ケーブル・プラグの好適実施例の斜視図である。
【図７】 図７は、両端ピン・アセンブリの側面図である。
【図８】 図８は、上記イオン化バー・アセンブリの端部ブロックと高電圧電源に連結されたケーブル・プラグとを係合すべく両端ピン・アセンブリを使用する好適実施例を示している。
【図９Ａ】 図９Ａは、本発明に係る電源およびイオン化バーの相互接続の組合せを示す図である。
【図９Ｂ】 図９Ｂは、本発明に係る電源およびイオン化バーの相互接続の組合せを示す図である。
【図９Ｃ】 図９Ｃは、本発明に係る電源およびイオン化バーの相互接続の組合せを示す図である。
発明の分野
本発明は静電気除去装置(static eliminator)として使用され得る空気電離器(air ionizer)の分野に関し、より詳細には、多くの場合に紙材および／またはプラスチック材料の帯状体(web)もしくは薄寸体、即ちシート(sheet)の形態である移動材料(moving material)に関する静電気を中和する可変長イオン化バーおよびその構築方法に関する。
【０００２】
発明の背景
イオン化バーは、紙材および／またはプラスチック・フィルム製品などの種々の品目に蓄積された静電荷を除去する為に使用され得る正イオンおよび負イオンを生成すべく使用される。通常、紙材もしくはプラスチック・フィルム製品上の蓄積静電荷を除去すべく使用される場合、静電荷を除去すべく紙材もしくはプラスチック・フィルム製品の長寸帯状体もしくは薄寸体はイオン化バーの上方もしくは下方を通過せしめられる。しかし紙材もしくはプラスチック・フィルム製品の幅は多様であることから、進行する帯状体および薄寸体の幅は数センチ〜数メートル（あるいは数インチ〜数フィート）に亙り変化する。その結果、広範囲な長さのイオン化バーが通常は猶予なしで特別注文により製造されねばならない。
【０００３】
当業界では以下の米国特許中に示された設計態様および製造技術を含め、イオン化バーに関する多数の設計態様および製造技術が記述されている：コエルケ(D. Koerke)の特許第3,551,743号；シモンズ(D. Simons)の特許第3,585,448号；イオスエ(M. Iosue)等の特許第3,652,897号；リチャードソン(H. Richardson)等の特許第3,875,461号；テストーン(A. Testone)の特許第3,921,037号；テストーン(A. Testone)の特許第3,968,405号；テストーン(A. Testone)の特許第4,031,599号；ベネッケ(H. Bennecke)の特許第4,048,667号；シモンズ(D. Simons)の特許第4,216,518号；テストーン(A. Testone)の特許第4,263,636号；メッツ(B. Metz)の特許第4,271,451号；サウレマン(D. Saureman)の特許第4,498,116 および特許第4,502,091号；ドムシャット(K. Domschat)の特許第5,034,651号および特許第5,057,966号；ラーキン(W. Larkin)の特許第5,501,899号。
【０００４】
一定の公知のイオン化バーは、単一の長寸の中央高電圧電極を備える。上記高電圧電極は、絶縁性もしくは半導電性のスリーブと導電性スリーブとによりカバーされる。上記電極からは、正および負イオンを生成する各エミッタ・ピンが外方に延在する。このタイプの公知のイオン化バーにては、上記高電圧電極を管状金属アース・ハウジングが囲繞する。該金属アース・ハウジングは円筒状開口の配列を含み、上記各エミッタ・ピンは上記高電圧電極からこれらの円筒状開口を介して延在する。
【０００５】
他の先行技術のイオン化バーは、長手方向に延在された開口を有する長寸の中空金属チャネルの形態の金属ハウジングを備えている。このタイプの先行技術のイオン化バーにおいては、複数の撚線により形成された内側導電性コアを備えたケーブルから成る高電圧電極が、上記ハウジングの金属チャネル内に収納される。各エミッタ・ピンは、導電ペイントにより上記ケーブルの外側層上に形成される。
【０００６】
更なる他の公知のイオン化バーは２つ以上の平行列の金属電極を含み、交互列上で正および負イオンを生成すべく各金属電極からは先鋭なエミッタ・ピンが延在する。
【０００７】
これらの先行技術のイオン化バーの殆どは高電圧ケーブルを含むが、該高電圧ケーブルは、イオン化バー・アセンブリと一体的であり、且つ、該バー・アセンブリに対して電力を提供すべく遠隔的に取付けられた高電圧電源に接続される。第2に、先行技術のイオン化バーの幾つかはイオン化バーに対して高電圧電源を着脱自在に連結するコネクタを有するが、これらのコネクタの各々は上記バーの一端にのみ配置されると共に、該バーに対するケーブル接続に対してのみ適切である。故に、上記コネクタと上記高電圧電源との間にはケーブルが連結される。更に、これらの先行技術の設計態様の全てにおいてイオン化電極は、(正および負のエミッタ・ピンが交互的な)単一の列、または、正エミッタ・ピンが負エミッタ・ピンと平行とされた２本の平行な列で配置される。最後に、これらの設計態様の各々において、上記バーの構成要素の全て、特にハウジング、内側ケーブルもしくはバス・ロッド、および絶縁材(insulator)は、所望長さへと特別注文製造される。
【０００８】
故に、高電圧電源へと接続するためのケーブルがイオン化バーに対して恒久的に固定配線されないというイオン化バー設計態様を提供することが望ましい。斯かる設計態様は好適にはイオン化バーの各端部にて、イオン化バーを電源に直接的に連結するための、または、イオン化バーを取外し可能な延長ケーブルを介して電源へと連結するための汎用コネクタ(universal connectors)を含むべきである。更に必要とされるのは、各エミッタ・ピンが単一列もしくは２個の平行列ではなく更に効率的な配置構成で配置されたイオン化バー設計態様である。更に必要とされるのは、変動的な長さを達成すべく複数のイオン化バーが相互にデージー・チェーン接続(daisy chain)され得るイオン化バー設計態様である。最後に必要とされるのは、所望長さへと特別注文的に組立てられるのではなく、購入者に特有な長さへと切断されて購入者へと迅速に出荷される準備ができた長寸イオン化バー・アセンブリの予備組立てを許容するイオン化バー設計態様および製造方法である。
【０００９】
本発明の目的は、a)作動時には更に信頼性が高く、b)更に経済的かつ容易に製造でき、c)高電圧電源に対して直接的にもしくは延長ケーブルを介して容易に接続されるイオン化バー、および、d)購入者に対するバーの引き渡しまでの準備時間が短い作製方法を提供するにある。
【００１０】
発明の要約
本発明に依れば、イオン化バー・アセンブリは、プラスチック・ハウジングと、該ハウジング各側に配設された２個の個別のイオン化電極モジュールとを備えて成る。高電圧電源に連結されたときに第1イオン化電極モジュールは正極性の電圧を受けることにより、正極性のイオンを生成する。上記高電圧電源に連結されたときに第2イオン化電極モジュールは負極性の電圧を受けることにより、負極性のイオンを生成する。上記各イオン化電極モジュールは、当該各信号接続線(signal traces)からイオン化電極もしくはピンが延在する各信号接続線を自身上に有する複数のプリント配線基板を含む。好適には各基板上の上記各接続線の近傍に位置され且つ上記各接続線に沿い種々の位置で半田付けされた各導電ロッドもしくは管により、上記複数のプリント配線基板は相互に電気連結される。一側から延在する各イオン化電極もしくはピンが対向側から延在する各イオン化電極もしくはピンの間に配置されると共に各イオン化電極もしくはピンの各尖端は直線的共通中央軸心に沿って整列される如く、上記ハウジングの各側の各イオン化電極モジュールは対向角度にて載置され且つ相互から横方向にオフセットされる。
【００１１】
各イオン化バー・アセンブリは好適には、上記バー・アセンブリの各端に夫々配置された二個の端部ブロック内へと摺動進入される。各端部ブロックは、２本のピンを内部に有する凹所と、各ピンに対して90°の角度で連結されて2個の端部ブロックの各々における基部を貫通延在する２個のソケット・コネクタとを有する。各ピンの両端は、上記端部ブロックの背面端部を水平に貫通延在する。各ピンは、上記イオン化バー・アセンブリが上記端部ブロックの上記凹所内に載置されたとき、上記導電ロッドもしくは管と係合すべく設計される。各ソケットは、高電圧電源に対して着脱自在に連結されるべく設計される。各ピンの逆側端は終端しても良く、または、複数のイオン化バー・アセンブリを相互に結合する二重ケーブル配線への連結に使用され得る。複数のイオン化バー・アセンブリは、イオン化バー・アセンブリを付加もしくは除去することで所望の任意のバー長さである合計長が達成され得る如く、デージー・チェーン接続され得る。各端部ブロックは種々のシステムでの使用に対して変更されるべく所望の任意のイオン化バーの長さを可能にするだけでなく、各端部ブロックによれば更に、高電圧電源がイオン化バー・アセンブリへ固定配線されていないので、各アセンブリは高電圧電源に対して容易に連結または解除され得る。
【００１２】
詳細な説明
本発明のひとつの好適実施例においてイオン化バー・アセンブリは、プラスチック・ハウジングと、該ハウジングの各側に配設された２個の個別のイオン化電極モジュールとを備えて成る。高電圧電源に連結されたときに第1イオン化電極モジュールは正極性の電圧を受けることにより、正極性のイオンを生成する。上記高電圧電源に連結されたときに第2イオン化電極モジュールは負極性の電圧を受けることにより、負極性のイオンを生成する。上記各イオン化電極モジュールは、当該各信号接続線からイオン化電極もしくはピンが延在する各信号接続線を自身上に有する複数のプリント配線基板を含む。好適には各基板上の上記各接続線の近傍に位置され且つ上記各接続線に沿い種々の位置で半田付けされた各導電ロッドもしくは管により、上記複数のプリント配線基板は相互に電気連結される。一側から延在する各イオン化電極もしくはピンが対向側から延在する各イオン化電極もしくはピンの間に配置されると共に各イオン化電極もしくはピンの各尖端は直線的共通中央軸心に沿ってほぼ整列される如く、上記ハウジングの各側の各イオン化電極モジュールは対向角度にて載置され且つ相互から横方向にオフセットされる。
【００１３】
各イオン化バー・アセンブリは好適には、上記バー・アセンブリの各端に夫々配置された二個の端部ブロック内へと摺動進入される。各端部ブロックは、２本のピンを内部に有する凹所と、各ピンに対して90°の角度で連結されて2個の端部ブロックの各々における基部を貫通延在する２個のソケット・コネクタとを有する。各ピンの両端は、上記端部ブロックの背面端部を水平に貫通延在する。各ピンは、上記イオン化バー・アセンブリが上記端部ブロックの上記凹所内に載置されたとき、上記導電ロッドもしくは管と係合すべく設計される。各ソケットは、高電圧電源に対して着脱自在に連結されるべく設計される。各ピンの逆側端は終端しても良く、または、複数のイオン化バー・アセンブリを相互に結合する二重ケーブル配線への連結に使用され得る。複数のイオン化バー・アセンブリは、単純にデージー・チェーン接続式形状でイオン化バー・アセンブリを付加もしくは除去することで所望の任意のバー長さである合計長を達成すべく、相互に連結され得る。各端部ブロックは種々のシステムでの使用に対して変更されるべく所望の任意のイオン化バーの長さを可能にするだけでなく、各端部ブロックによれば更に、高電圧電源がイオン化バー・アセンブリへ固定配線されていないので、各アセンブリは高電圧電源に対して容易に連結または解除され得る。
【００１４】
図１は、本発明の一好適実施例に係るイオン化バー・アセンブリの側断面図を示している。示された如くイオン化バー・アセンブリ1は、任意の公知の押出成形プロセスを使用して好適にはプラスチックもしくは他の任意の電気絶縁材料から作製された堅固な長寸の誘電ハウジング11を含む。イオン化バー・アセンブリ1は更に、上記誘電ハウジング11の両側に配置された２個の同一のイオン化電極モジュール13aおよび13bと、誘電ハウジング11の両端に配置された２個の同一の端部ブロック15aおよび15bとを含む。
【００１５】
図２は、本発明の一好適実施例に係るイオン化バー・アセンブリの断面図を示している。示された如く誘電ハウジング11は、該誘電ハウジング11の長さに沿って延在する２個の対称的なスロット22aおよび22bを有する。対称的なスロット22aおよび22bは、これもまた誘電ハウジング11の長さに沿って延在すべくスロット22aおよび22b間に配置された絶縁隔壁23により分離される。対称的なスロット22aおよび22bは、該対称的なスロット22aおよび22b内に固定的に挿入されて各スロットの全長に沿って延在する２個の高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bを受容する。高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bの各々は、プリント配線基板(PCB)構成要素23aおよび23bと、該構成要素から延在する各イオン化電極25とを含む。構成要素23aおよび23bは絶対的に同一であり、便宜的にのみ２つの番号で特定される。単一のPCB構成要素23aもしくは23bは該PCB構成要素23aおよび23bの長さに沿って一定間隔にて該構成要素から延在する数個のイオン化電極25を有することは理解される。
【００１６】
各イオン化電極25はPCB構成要素23aおよび23bに電気連結された傾斜ピンの形態であり、すなわち、各イオン化電極25は好適には上記モジュールの長さに沿って一定の等間隔にてPCB構成要素23aおよび23bに半田付けされる。各イオン化電極25の各先鋭端部は、誘電ハウジング11の長さに沿って延在する狭幅スロット22aおよび22bを貫通して突出する。イオン化電極モジュール13aおよび13bは、相互に向けて対向角度(opposing angles)で位置され、且つ、イオン化バー・アセンブリ1の第1側におけるひとつのモジュール13aの各イオン化電極25が、イオン化バー・アセンブリ1の他側における対向モジュール13bの各イオン化電極25の間に配置されると共に、対向する各電極25の各々の尖端が、イオン化バー・アセンブリ1に平行に延在する直線状共通軸心に沿ってほぼ整列される如く、相互から横方向にオフセットされる。
【００１７】
好適には各イオン化電極25は相互を向く所定の角度で配置され、各イオン化電極25の各尖端が、ハウジング11の中心に平行に延在する上記直線状共通軸心に沿ってほぼ整列される。各イオン化電極を相互に向けて好適には30°〜120°の範囲の所定角度で位置決めすると共にそれらの各尖端を直線状中央軸心に沿ってほぼ整列すると、各電極が同一平面に沿ったひとつの列内に配置されるという従来の電極設計態様と比較して幾つかの利点が得られる。第1にこの配置は、イオン化効率を改善すべく逆極性の２個の電極の各エミッタ・ピン間の電界強度を最大化するのを助ける。第2にこの配置はまた、正および負の電極モジュールを物理的に分離することにより、逆極性の導体間の間隙および表面漏れ距離(creepage distance)を増加することにより上記デバイスの信頼性を改善する。
【００１８】
誘電ハウジング11および高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bは、必要であり且つ実用的である限りにおいて作成され得る。例えば誘電ハウジング11は、十数メートル（あるいは数十フィート(tens of feet)）以上の長さに押出成形されてから、3.048〜3.658メートル(10〜12 feet)の取扱い可能な長さへと切断され得る。更に、PCB構成要素23aおよび23bの長寸細片(long strips)を作製することは可能だが、それは非常に実用的ではない。故に高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bのPCB構成要素23aおよび23bは30.48 cm(12”)程度の小寸長さで製造されてから、本明細書中において以下で更に記述される如く複数のPCB構成要素が相互に結合される。本発明の別実施例においては、各イオン化電極25に対して高電圧用の抵抗値の大きな定格抵抗が直列接続される。これらの抵抗の目的は、安全のために各電極からの短絡電流を制限するとともに各イオン化電極25におけるコロナ放電の安定化を助力することである。
【００１９】
図３Ａは、各イオン化電極が延在する本発明の好適実施例に係るPCB構成要素23aの側面図を示している。図３Ｂは、単一のPCB構成要素と該PCB構成要素から延在する各イオン化電極25とが如何に連結されるかを示すべくPCB構成要素23aの拡大図を示している。図３Ａを参照すると、PCB構成要素23aは両面プリント配線基板細片(two-sided printed circuit board strip)33を備えている。プリント配線基板細片33の一側には面実装抵抗(surface mount resistors)41およびイオン化電極25が取付けられる。配線基板細片33の他側にはバス接続線(bus trace)35が配置される。
【００２０】
図３Ｂを参照するとプリント配線基板細片33の第1側が示されており、切欠は基板細片33の他側上に配置されたバス接続線35を示している。示された如く基板細片33の第1側上には、バス接続線35に対して直交して位置されて該バス接続線35から延在する数本の小寸接続線37が含まれる。これらの小寸接続線37は、上記バーの長さに沿ったイオン化の所要密度に依存してバス接続線35に沿い相互から1.27 cm 乃至 10.16 cm(1/2”〜4”)の範囲で離間され得るべく一定の等間隔で位置される。各小寸接続線37はメッキ済貫通孔により基板細片33の他側上のバス接続線35へと連結される。各小寸接続線37は、好適には配線基板細片33の上記第1側上に半田付けされた各面実装抵抗41の第1端部39aに対し、バス接続線35を電気連結する。
【００２１】
図３Ｂに更に示された如く付加的な小寸接続線43は、各面実装抵抗41の逆端部39bを個々の電極パッド45へと接続する。各イオン化電極25は、基板細片33の上記第1側上でこれらのパッドに半田付けされる。この様にして、イオン化電極25の各々は面実装抵抗41を介してバス接続線35へと電気連結される。好適実施例において各イオン化電極25は、ステンレス鋼、タングステンまたは他の一定の金属から作成される。各電極25は尖端へと加工して傾斜（即ちマシンテーパー）される。代替的に上記尖端は、ウェハ製造の分野で公知の任意の電気化学的食刻プロセスを使用してテーパ付けされ得る。各イオン化電極25をテーパ付けする上では電気化学的食刻が好適である、と言うのも、このプロセスは経時的にイオン電流を安定化すると共にエミッタ尖端の汚染速度を低下するのを助力するという更に円滑な表面を提供するからである。もし各イオン化電極25がステンレス鋼もしくはタングステンで作成されると、これらの金属は基板細片33の上記第1側に半田付けするのが困難なこともある。この問題を克服すべく、各イオン化電極25はニッケルもしくは金の層で電気化学的にメッキされ得る。各イオン化電極25をメッキすると、基板細片33の上記第1側上の各電極パッド45に対してこれらの電極を半田付けし得る。また、埃(ほこり)が多く化学的に侵略的な環境により特徴付けられる用途においては、正電極もしくは負電極に対して異なるメッキ材料が使用され得る。例えば負イオン化電極はニッケルによりメッキされたエミッタ尖端を有し得ると共に、典型的には更に汚染し易い正電極は金によりメッキされたエミッタ尖端を有し得る。
【００２２】
好適実施例においては、単一の高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bを形成すべく数個のPCB構成要素23が相互に連結される。各PCB構成要素は一列に配置されるとともに、個別のPCB構成要素23上の各バス接続線は誘電ハウジング11の内側で相互に端部当接(butt-ended)される。イオン化バー・アセンブリ1の断面が示された図２を再度参照すると、誘電ハウジング11は該ハウジング11の長さに沿って延在する２個の対称的細部27a、27bを有する。細部27a、27bの内側には、導電ロッド29aおよび29bまたは所定長さの銅もしくは真鍮の管が配設される。これらの導電ロッド29aおよび29bは、PCB構成要素23aおよび23bの各配線基板細片33上の各バス接続線35に密着すべく位置される。それ故、各配線基板細片33における各バス接続線35を夫々の導電ロッド29aおよび29bに係合することにより、複数のPCB構成要素23aおよび23bは夫々相互に電気連結される。各バス接続線35に対する導電ロッド29aおよび29bの信頼性の高い連結を確実にすべく、導電ロッド29aおよび29bはPCB構成要素23aおよび23bの各々に沿って一定間隔で各バス接続線35に半田付けされ得る。
【００２３】
高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bが誘電ハウジング11内のスロット22aおよび22b内に堅く挿入された後、誘電ハウジング11の各外壁21は高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13b上に閉成され、PCB構成要素23aおよび23bをハウジング11の内側に固定すると共に、スロット22aおよび22bをPCB構成要素23aおよび23bから外方へと延在する各イオン化電極25のほぼその直径へと狭幅化する。高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bが夫々のスロット22aおよび22b内に挿入された後、各スロットは(不図示の)絶縁密閉剤(insulating sealant)により充填され、イオン化バー・アセンブリ1の内側に工業的塵埃および残留物が進入するのを防止する。好適実施例においては、上記絶縁密閉剤として室温硬化接着剤または熱硬化もしくは光硬化接着剤が使用される。
【００２４】
上記イオン化バー・アセンブリ1は数メートル（あるいは数フィート）の標準的な長寸長さで製造され得ることに注意されたい。組立てられたなら、イオン化バー・アセンブリ1は所望の任意の長さへと切断され得る。図４は、イオン化バー・アセンブリ1が短寸長さへと切断され得るという好適箇所を示している。上記イオン化バー・サブアセンブリが好都合に切断され得る箇所は番号48a乃至48iで示されている。これらの箇所は好適には、常に等しい個数の正電極および負電極の対が存在するのを確実にすべく、上記バーの一側の上記電極モジュールにおける隣接するイオン化電極間の距離に等しい段増位置にて反復する。上記切断は、イオン化バー・アセンブリ1の両側の隣接するイオン化電極の厳密な中間であり且つ上記面実装抵抗が無い箇所で行われる。
【００２５】
図１に示されたイオン化バー・アセンブリ1を再び参照すると、上記バーが所望長さへと切断された後、切断済みのアセンブリの各端部に２個の同一の端部ブロック15aおよび15bを載置することで上記バーの組立てが完成される。端部ブロック15aおよび15bは高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bの各バス接続線35を安全に終端すると共に、導電ロッド29aおよび29bの各端部を絶縁する。端部ブロック15aおよび15bは更に、該端部ブロック15aおよび15b内に収納されたスロット・ピン・アセンブリを介して高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bの各バス接続線35に対する高電圧電源の信頼性の高い電気接続を提供する。最後に端部ブロック15aおよび15bは、上記バーが設置されて利用される製造設備に対するイオン化バー・アセンブリ1の機械的取付けを容易にする。
【００２６】
図５Ａは、本発明のイオン化バー・アセンブリの好適実施例で使用される端部ブロック51の斜視図である。端部ブロック51は、ABS、PVCなどの誘電ポリマ材料、または、当業界で公知の他の任意の誘電ポリマから成形され得る。端部ブロック51は、２個の端部ブロック51の各々における当該凹所53の内側を上記ハウジングの各端部が摺動する如く誘電ハウジング11の断面形状に凹所53を含む。端部ブロック51は更に、該端部ブロック51の後側に挿入成形されもしくは挿入され得る２個のピン・コネクタ・アセンブリ55を含む。これらのピン・コネクタ・アセンブリ55は、ハウジング11が上記凹所内に摺動進入したときに導電ロッド29aおよび29bに係合する(すなわち、各スロット・ピン56は銅管内に堅固に嵌入される)ことによりこれらのピン・コネクタ・アセンブリ55を高電圧イオン化電極モジュール13aおよび13bの各バス接続線35へと電気連結する。
【００２７】
図５Ｂは、本発明のイオン化バー・アセンブリの好適実施例に使用される端部ブロック51の断面図を示している。示された如く各ピン・コネクタ・アセンブリ55は好適にはスロット・ピンとソケットとのアセンブリであり、該アセンブリは、端部ブロック51がイオン化バー・アセンブリ1の端部に固定されたときにソケット59が該端部ブロック51を貫通して垂直上方に延在する一方で、金属管(すなわち導電ロッド29a)内に堅固に嵌入されるスロット・ピン56を含んでいる。各ソケット59は、各端部ブロック51内に成形された孔もしくは開口を介してアクセス可能である。好適実施例において端部ブロック51は２個の個別部分、すなわち、バー側部分60(上記凹所が配置される側)および取付側部分62(本明細書中において以下で更に記述される如く上記バーが該当装置に対して、またはケーブルを使用して別のバーに連結され得る側)により設計されている。上記の２個の部分は相互に対して嵌合式(telescope)であり、エポキシもしくは他のタイプの接着剤を使用して相互に固定される。
【００２８】
高電圧源は、各ソケット59を介してイオン化バー・アセンブリ1に直接的に接続され得るか、または、電源と端部ブロック51内の各ソケット59との間に接続されたケーブルを介してイオン化バー・アセンブリ1に連結され得る。もしケーブルが使用されるなら、そのケーブルは好適には各ソケット59に連結するためのケーブル・プラグを各端部に有する。図６は、上記イオン化バー・アセンブリに対して高電圧電源を連結すべく使用され得るケーブルが取付けられたケーブル・プラグ61の好適実施例を示している。示された如くケーブル・プラグ61は、２個のプラスチック成形部品として形成された基部63およびカバー65から成る。基部には、二つの孔内へ挿入される二つのソケット・コネクタ67aおよび67bがある。ケーブル・プラグ61における各ソケットは各端部ブロック51における各ソケット59と同一であり、各構成要素における夫々の両ソケット間の距離は同一である。２本のケーブル69aおよび69bは所望長さに切断されるとともに、それらの端部は絶縁体が剥離される。ケーブル69aおよび69bの各々の中心導体は、対応するソケットの外端部に形成された貫通孔71内に挿入されてから止めネジ72により固定される。上記ケーブル・プラグの基部および上記カバーは、上記アセンブリの基部側からの２個のセルフタッピングねじにより相互に接合される。
【００２９】
代替実施例において、各端部ブロック51上の各ソケット・コネクタは両端ピン・アセンブリ(double-ended pin assemblies)を使用した雄ピンへと変換され得る。図７は、各端部ブロック51における雌ソケット・コネクタを雄ピン・コネクタへと変更すべく使用され得る両端ピン・アセンブリ73を示している。両端ピン73の第1端部75は加工溝77を有する。両端ピン73の第2の逆端部79は好適には円滑である。両端ピン73の中央部の回りには、弾性材料製のグロメット(grommet)81が固定的に締着される。好適実施例において各端部ブロック51に使用される各ソケットは夫々、ソケットのバレルの内側に圧入されるMill-Max Mfg.社製の第08番接点などの接点を備える。両端ピン73の第1端部75に配置された加工溝77は、端部ブロック51内の各ソケット内に係合されたときに上記接点を貫通摺動すべく形成される。上記接点の各フィンガは加工溝77内に係合すると共に、端部ブロック51内の上記ソケットから上記両端ピンが容易に取外されるのを防止する。両端ピン73の溝付端部75が上記ソケット内に係合されたとき、該ソケットはフェールセーフ接続を保証すべく88.96 N (20 lb)までの張力を緩み無しで支持し得る。両端ピン73の第2の逆端部79は、高電圧電源のケーブル・プラグに対してまたは延長ケーブルに対して好適に連結される円滑な表面を有する。
【００３０】
図８は、イオン化バーの端部ブロック51と、イオン化バー・アセンブリ1に電力を供給する高電圧電源に連結されたケーブル・プラグ61との間に係合された両端ピン73を示している。示された如く端部ブロック51は２個のソケット59を有すると共に、ケーブル・プラグ61もまた２個のソケット67を有する。各両端ピン73は、内側の各溝付端部75により上記イオン化バーの端部ブロック51内に挿入される。接点83の各フィンガは溝付端部75の貫通通過を許容する。但し各両端ピン73は、溝77内に係合する接点83の各フィンガであって各両端ピン73が抜けるのを防止する接点83の各フィンガにより所定位置に確実に保持される。故に上記バーの上記端部ブロックは、図示配置構成において雄コネクタとなる。ケーブル・プラグ63のソケット67は、両端ピン73の円滑端部79を受け入れる。その円滑端部により挿入された上記ピンの抜出力は低いので、イオン化バー・アセンブリ1の端部ブロック51から上記ケーブル・プラグを分離する際に各両端ピン73は端部ブロック51内に繋止されたままとなる。換言すると、上記ケーブル・プラグは雌コネクタのままである。結果として、上記高電圧ケーブルを上記イオン化バーに取付ける上記ケーブル・プラグは、該ケーブル・プラグがイオン化バー・アセンブリ1から解除されても（即ち外れても）高電圧ピンを一切露出しない。これにより、付加的な安全手段が提供されると共に、アプリケーション・システムに対して上記イオン化バーを接続／解除することが更に容易かつ安全となる。各両端ピン73の中央部分上に載置されたグロメット81は、端部ブロック51と上記コネクタ・プラグとの間の中間面に係合して該中間面をシールする。好適実施例において上記２個の部材は、プラスチック製弾着ファスナ(plastic snap-in fastener)90により機械的に一体的に保持される。
【００３１】
図９を参照すると、本発明のイオン化バー・アセンブリは幾つかの利点を有する。第1に、各出力ソケットを備えた着脱自在電源92はイオン化バー1aの各端部ブロック93の一方に直接的に接続され得ると共に、端部ブロック93に対して着脱自在電源92を安全に固定すべく端部ブロック93における各ソケットと高電圧電源92との間には各両端ピンが連結される。逆端部ブロック94は、何らの両端ピンも挿入されずに該端部ブロック94における各ソケットで終端し得る。この配置構成は図９Ａに示される。
【００３２】
代替的に、各出力ソケットを備えた高電圧電源92はイオン化バー1aの各端部ブロック93の一方に直接的に接続され得ると共に、端部ブロック93における各ソケットと高電圧電源92との間には各両端ピンが連結される。イオン化バー1aの逆端部に配置された第2端部ブロック94は常に、安全のために各コネクタ・ソケットにて終端する。第2イオン化バー1b・アセンブリを第1イオン化バー・アセンブリ1aに連結すべく、端部ブロック94にては延長ケーブル96のケーブル・プラグ95が使用され得る。ケーブル・プラグ95は各ピンを有する。ケーブル・プラグ97は、第2バー1bの端部ブロック98内の各ピンに接続する各ソケットを有する。バーと同様に延長ケーブルは常に、開放励起端部(open energized end)にて各ソケットを有する。第2イオン化バー・アセンブリ1bにおける逆端部ブロック99は、両端ピンが挿入されずに該端部ブロック99における各ソケットにて終端する。この配置構成は図９Ｂに示される。
【００３３】
最後に、各出力ソケットを備えた高電圧電源92は、第1延長ケーブル102の第1端部における第1ケーブル・プラグ101に接続され得る。第1ケーブル・プラグ101はその各ソケット内に各両端ピンが挿入されるが、電源92に対して第1ケーブル・プラグ101を安全に固定すべく各溝付端部は内側とされる。第1延長ケーブル102の他方の逆端部に配置された第2ケーブル・プラグ103は、好適には各出力ソケットを有する。第2ケーブル・プラグ103は第1イオン化バー1aの第1端部ブロック93に接続すると共に、第1端部ブロック93は好適には、各溝付端部を内側として該ブロック自身の各ソケット内に挿入された各両端ピンを有する。第2延長ケーブル96の第1ケーブル・プラグ95は、第1イオン化バー1aの逆端部に配置された該第1イオン化バー1aの第2端部ブロック94に接続される。第2延長ケーブル96の他端にて第2ケーブル・プラグ97は第2イオン化バー1bの第1端部ブロック98に接続する。第2イオン化バー1bの逆端部ブロック99は各出力ソケットにて終端する。この配置構成は図９Ｃに示されている。
【００３４】
上記の記述からは、本明細書中に開示された発明が新規で有益なイオン化バー・アセンブリおよびその作製方法を提供することが明らかである。上記の説明は本発明の例示的な方法および実施例を開示かつ記述するに過ぎない。当業者であれば、本発明はその精神もしくは本質的特徴から逸脱すること無く他の特定形態で具現され得ることを理解し得よう。故に本発明の開示内容は、添付の特許請求の範囲に示された発明の範囲を限定するのでは無く例示することを企図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に係るイオン化バー・アセンブリの側断面図である。
【図２】 図２は、本発明に係るイオン化バー・サブアセンブリの端部断面図である。
【図３Ａ】 図３Ａは、プリント配線基板電極モジュール・アセンブリの側面図である。
【図３Ｂ】 図３Ｂは、プリント配線基板電極モジュール・アセンブリの側面図である。
【図４】 図４は、上記イオン化バー・サブアセンブリが更に短寸の部分へと切断され得る可能な箇所を示す図である。
【図５Ａ】 図５Ａは、本発明のイオン化バー・アセンブリの好適実施例で使用される端部ブロックの斜視図である。
【図５Ｂ】 図５Ｂは、本発明の好適実施例で使用される端部ブロックの側断面図である。
【図６Ａ】 図６Ａは、ケーブル・プラグの好適実施例の斜視図である。
【図６Ｂ】 図６Ｂは、ケーブル・プラグの好適実施例の斜視図である。
【図７】 図７は、両端ピン・アセンブリの側面図である。
【図８】 図８は、上記イオン化バー・アセンブリの端部ブロックと高電圧電源に連結されたケーブル・プラグとを係合すべく両端ピン・アセンブリを使用する好適実施例を示している。
【図９Ａ】 図９Ａは、本発明に係る電源およびイオン化バーの相互接続の組合せを示す図である。
【図９Ｂ】 図９Ｂは、本発明に係る電源およびイオン化バーの相互接続の組合せを示す図である。
【図９Ｃ】 図９Ｃは、本発明に係る電源およびイオン化バーの相互接続の組合せを示す図である。
Claims (8)
- 所定個数の長寸スロットを有する長寸誘電ハウジングを含むイオン化バー・アセンブリを作製する方法であって、
当該イオン化電極モジュールの長さに沿い配設された導電性バスと、当該イオン化電極モジュールに接続されて当該イオン化電極モジュールから側方に延在する各エミッタ・ピンと、を各々備えた複数のイオン化電極モジュールを形成する段階と、
上記ハウジング内における上記所定数のスロットの各々の内部に上記複数のイオン化電極モジュールを隣接配列で固定し、１個のスロット内における各イオン化電極モジュールの上記各導電性バスは相互に電気接続される段階と、
上記所定数のスロットの各々内に上記各イオン化電極モジュールを固定した後、所望長さにて上記所定数のスロットを横断すべく上記ハウジングを切断する段階と、
により特徴付けられる、イオン化バー・アセンブリの作製方法。 - 前記誘電ハウジングの端部を自身内に受容する凹所を各々有し、且つ、前記スロットにおいて相互に接続された各イオン化電極モジュール上の前記各導電性バスと接続されるべく当該誘電端部ブロック内に配設されたコネクタ・アセンブリを各々有する、各誘電端部ブロックを形成する段階と、
端部ブロックを上記誘電ハウジングの所望長さの端部に取付け、上記コネクタ・アセンブリは前記所定数のスロットの各々内の上記各導電性バスと接触する段階と、
別の端部ブロックを上記ハウジングの逆端部に取付け、上記コネクタ・アセンブリは上記所定数のスロットの各々内の上記各導電性バスと接触する段階と、
により特徴付けられる、請求項１記載の方法。 - 前記各イオン化電極モジュールは一対のスロット内に固定され、前記各エミッタ・ピンは該スロットから相互に向けて収束角度にて延在し、上記各エミッタ・ピンの各尖端は共通中央軸心に沿い、ほぼ整列され且つ長手方向に相互離間されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
- 前記所定数のスロットの各々の長さに沿い均一に導体を位置せしめ、斯かるスロット内に固定された各イオン化電極モジュールを電気接触させる段階により特徴付けられる、請求項１記載の方法。
- 前記各イオン化電極モジュールは、一方側上のバス接続線を備えて作製された各プリント配線基板として形成され、前記各エミッタ・ピンは上記バス接続線に連結されて他側から延在し、且つ、
上記各プリント配線基板は前記所定数のスロットの各々内に配置され、スロット内の各プリント配線基板上の上記各バス接続線はスロット内の前記導体と電気接触することにより前記ハウジングの前記長さに沿う連続的電気回路を形成する、
ことを特徴とする、請求項４記載の方法。 - 一対の誘電端部ブロックであって、各々が、
前記各イオン化電極モジュールが内部に固定された前記誘電ハウジングの各端部を受容する凹所と、
当該誘電端部ブロック内に収納された少なくとも一個の電気コネクタであって、上記各イオン化電極モジュールと電気接触する上記ハウジングの上記端部にて上記導体と上記凹所内で接続することにより、上記各イオン化電極モジュールに対してイオン化用高電圧を供給する外部電気接続を形成する少なくとも一個の電気コネクタと、
を有する一対の誘電端部ブロックを作製する段階により特徴付けられる、請求項４記載の方法。 - 各端部ブロックにおいて各コネクタ・アセンブリは、１個のスロット内に固定された各イオン化電極モジュールの前記各導電性バスに対して前記ハウジングの前記端部にて接続すべく、該端部ブロック内に収納されて電気連結された一対の導電性コネクタを含み、上記一対の導電性コネクタの一方は前記凹所内からアクセス可能であり且つ上記一対の導電性コネクタの他方は斯かる端部ブロックの他方表面からアクセス可能であり、
一方の端部ブロックは上記ハウジングの一端に取付けられ、一方のスロットにおけるイオン化電極モジュールの上記導電性バスは上記一対の導電性コネクタの上記一方に電気接続され、且つ、
別の端部ブロックは上記ハウジングの逆端部に取付けられて、上記一方のスロットにおけるイオン化電極モジュールの上記導電性バスは上記一対の導電性コネクタの上記一方に電気接続されることにより、上記各端部ブロックの各他方表面からアクセス可能な上記一対の導電性コネクタの他方を介して上記ハウジングの一端部および逆端部にて１個のスロット内の各イオン化電極モジュールの上記各導電性バスに対する外部電気接続を提供する、
ことを特徴とする、請求項２記載の方法。 - 所望長さの付加的イオン化バー・アセンブリを形成する段階と、
各端部ブロックを上記付加的イオン化バー・アセンブリのハウジングの各端部に取付ける段階と、
前記イオン化バー・アセンブリおよび上記付加的イオン化バー・アセンブリの別体の各ハウジング内の各スロット内の各イオン化電極モジュールの各導電性バスを、上記別体の各ハウジングに取付けられた各端部ブロックの各他方表面からアクセス可能な上記各対の導電性コネクタの各他方を介して、電気連結する段階と、
により特徴付けられる、請求項７記載の方法。
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