JP5002841B2 - イオン生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、コロナ放電により正及び負の空気イオンを生成するイオン生成装置に関する。

従来、放電電極に高圧ケーブルを介して高圧電源を接続して構成されるイオン生成装置が知られている。ここで、放電電極は針状電極と対向電極とで構成され、該針状電極と対向電極との間に高電圧を印加して該針状電極から発生するコロナ放電により、空気をイオン化して空気イオンを生成する。このようなイオン生成装置は、生成した空気イオンによって帯電体の電荷を中和することができ、除電装置とも呼ばれている。

一般に、放電電極全体の形状は棒状であり、放電電極は長手方向に複数の針状電極を並列配置すると共に、針状電極の列の両側に平行に対向電極を配置して構成されるものが多い。このような棒状の放電電極は、１本または複数本が高圧ケーブルを介して別設置の高圧電源に接続するのが通常である。この場合、放電電極の配置換えに際しては、高圧ケーブルの配線も換える必要があり、その作業は煩雑であることに加えて、高電圧配線の工事であるので、電気的絶縁を確保することが重要である。そこで、絶縁性を確保しながら放電電極の交換等の作業を安全かつ容易に行えるようにするため、放電電極と高圧電源を一体的に配置することで装置の小型化を図ると共に高圧ケーブルも装置内に収納することが望まれる。

従来の技術では、高圧電源が小型で棒状に構成できるものとして、交流方式では数十ｋHzの高周波電源を小型の高周波トランスで構成できるので、これを放電電極と一体化したものが知られている（特許文献１）。

また、直流の高圧電源は、高周波トランスと倍電圧整流回路の組み合わせで小型化できるので、直流高圧電源一体型の放電電極装置が実用化されている（特許文献２）。

更に、30 Hz以下の周波数のパルス交流式の電源も、直流高圧電源と類似した回路で小型にできるので、交流高圧電源一体型の放電電極装置も実用化されている（特許文献３）。
実開昭６３−８０７９８号公報（除電器） 特開平８−２９８１９６号公報（一体型直流除電器） 特開２００２−２１６９９６号公報（イオン化装置及びその放電電極バー）

しかしながら、除電性能の面から50Hz又は60Hzの商用周波数の交流電源を使用することが望ましいが、従来の電源一体型で小型化されたものは、上記のように商用周波数以外の電源を用いるものであった。また、商用周波数の交流式の電源は巻線トランスで小型化が困難なものであるから、商用周波数の交流電源では、放電電極と高圧電源を一体化して小型化を実現できないという問題があった。

本発明は、商用周波数の交流電源でも放電電極と一体化して小型化を実現できる構造のイオン生成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明は、交流高圧電源全体を細長い形状とし、長尺の横長形状の放電電極と一体的に形成することにより、イオン生成装置を小型化をするものである。

詳細には、本発明は、放電電極に交流高圧電源から高圧ケーブルを介して高電圧を印加することにより該放電電極からコロナ放電を発生させ、正及び負の空気イオンを生成するイオン生成装置であって、前記放電電極は、横長筒状の絶縁材からなる電極ケース内で、該電極ケースの長手方向に並列配置された複数の針状電極と、該複数の針状電極に対向して配置された対向電極とからなり、前記高圧電源は、横長の電源ケース内に、前記高圧ケーブルを二次側に接続した巻線トランスと、該巻線トランスの一次側にパルス入力を加えるパルス発生回路とを配置して構成され、前記電源ケースを前記電極ケースの上に重ねて両ケースが一体に形成され、前記高圧ケーブルは、前記電極ケースの内部で前記放電電極の各針状電極に接続線を介して接続されることを特徴とする。

本発明の一実施形態では、前記電極ケース内に、空気供給管と、該電極ケースの長手方向に並列配置された複数の空気ノズル部材とを備え、該空気ノズル部材の内部に前記針状電極を配置して、前記空気供給管から各空気ノズル部材に空気を供給し該針状電極の近傍で該空気ノズル部材から空気を噴出させることにより、該針状電極の先端部で生成された空気イオンを遠方まで移送させるものとする。

別の実施形態では、前記巻線トランスを横方向に配置された低圧段トランスと高圧段トランスとで構成すると共に、前記パルス発生回路を該巻線トランスの横に配置することで前記高圧電源を前記電源ケースに収納する。

本発明のイオン生成装置において、前記パルス発生回路で発生するパルスの周期は、例えば50Hzから1kHzの範囲とする。

また、前記放電電極の各針状電極は、前記接続線に介在させた抵抗又は容量を介して、前記高圧ケーブルに接続される。

本発明のイオン生成装置によれば、放電電極のケースに高圧電源が一体的に合体され、放電電極と高圧電源を接続する高圧ケーブルもケース内に収納されるので、外部に露出することがなく、放電電極の据付作業や保守が容易になる。
また、高圧ケーブルは、電極ケースの内部で放電電極の各針状電極に接続線を介して接続されるので、高電圧の安全対策として、その接続線に抵抗又は容量を介在させることができ、それによって、針状電極からの短絡電流を制限することができる。

第１実施形態のイオン生成装置１は、図１、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、放電電極２と交流高圧電源３とで構成される。

放電電極２は、長尺筒状の絶縁材の電極ケース４からなり、該電極ケース４の長手方向に複数の放電ノズル部５を並べて配置し、該放電ノズル部５の中心に針状電極６を配置し、該針状電極６に対向して板状の対向電極７を該電極ケース４の外部に配置し、また、該電極ケース４の内部の長手方向に高電圧ケーブル８を配置する。

交流高圧電源３は、巻線トランス９と、これにパルス状の入力を加えるパルス発生回路１０とで構成され、巻線トランス９とパルス発生回路１０を並べて電源ケース１１に内蔵する。電源ケース１１は、放電電極２の電極ケース４の上に跨った形で電極ケース４と一体化している。巻線トランス９の二次側は、接続線１２により電極ケース４内の高電圧ケーブル８に接続され、高電圧ケーブル８は接続線１３により各針状電極６と接続している。

従って、針状電極６に巻線トランス９から交流高電圧を印加して、針状電極６と対向電極７との間に交流高電界を形成し、針状電極６の先端に電界を集中してコロナ放電を発生させることにより、正及び負の空気イオンを生成する。

上記の構成によれば、高電圧ケーブル８、接続線１２及び接続線１３は全て、電源ケース１１と電極ケース４の内部に収納され、高電圧部分が外部に露出せず、低圧の直流電源線１４が外部に出ているだけである。従って、安全で、放電電極２と交流高圧電源３を接続する高電圧ケーブル８の外部配線工事も不要であり、イオン生成装置１の取付けや交換が容易である。

なお、本実施形態では、電極ケース４の端に合わせて電源ケース１１を一体化しているが、電極ケース４の中央部に電源ケース１１を配置しても差し支えない。

次に、第２の実施形態のイオン生成装置１０１は、図３、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、放電電極２と交流高圧電源３の構成は基本的に同じであるが、第１の実施形態に以下の構成を付加したものである。

すなわち、放電電極２の電極ケース４の端面に空気供給口１５を設け、電極ケース４の内部には空気供給管１６を備え、電極ケース４の長手方向に複数の空気ノズル部材１７を並べて配置し、各空気ノズル部材１７には、空気室１８と空気噴出孔１９を設けている。空気ノズル部材１７は、第１の実施形態における放電ノズル部５として構成されると共にその内部に空気室１８と空気噴出孔１９を形成するための仕切りを備えたものである。

ここで、空気ノズル部材１７の中央に針状電極６を配備し、空気供給管１６から各空気ノズル部材１７の空気室１８に空気を供給し、空気噴出孔１９から噴出させる。針状電極６の近傍（図示の例では、両側２箇所）での空気の噴出により、針状電極６の先端部に空気の流れを形成し、その先端部で生成した空気イオンを遠方まで移送させることができる。

また、図５に示すように、交流高圧電源３は、巻線トランス９とパルス発生回路１０からなり、巻線トランス９は、低圧段トランス２１と高圧段トランス２２を組み合わせて、これらを横に並べる配置とする。更に、パルス発生回路１０も、パルス生成回路２３と、パルス幅やパルス周期等を操作してイオン生成におけるイオンバランスを制御するイオンバランス制御回路２４とを含む。そして、両回路２３及び２４を横に並べる配置として、交流高圧電源３を全体として細長い形状とすることにより、交流高圧電源３を放電電極２に跨った形で一体化させることができる。

また、巻線トランス９における巻線の一巻当りの起電力は、入力の周波数に比例するから、周波数が高くなると巻線の巻き数を減らすことができ、トランスが小型にできる。そこで、パルス発生回路装置１０において発生するパルスの周波数を商用周波数の50Hzよりも高くすることが、巻線トランスの小型化にとって有利である。更に、高い周波数による正負の空気イオンの発生により、高速で移動する帯電物体の静電気除去にも対応することができる。なお、周波数があまりに高くなると、針状電極への汚れの付着が多くなることから、周波数は50Hzから1kHzの範囲が適している。

図示のイオン生成装置１においては、針状電極６に高電圧が印加されるので、安全のために、図６に示すように、高電圧ケーブル８と針状電極６を接続している接続線１３に抵抗体２５を介在させることにより、針状電極６からの短絡電流を制限することができる。抵抗体２５としては、電気配線部品としての耐圧を有する抵抗器、或いは適切な抵抗値を有する抵抗素材を用いることができる。

また、図７に示すように、高電圧ケーブル８と針状電極６を接続している接続線１３に容量体２６を介在させることにより、針状電極６からの短絡電流を制限することができる。容量体２６としては、電気配線部品としての耐圧を有するコンデンサ部品、或いは高電圧ケーブル８も含めて平行な平板型又は二重円筒型の電極構造により容量を形成してもよい。

本発明のイオン生成装置は、イオン生成特性が従来のものと同等でありながら、高圧ケーブルが外部に出ていない電源一体型の構造であるから、組立及び保守が容易であり、広い分野の静電対策に適用可能である。

本発明の第１の実施形態のイオン生成装置の正面図。 （ａ）は第１の実施形態のイオン生成装置の一部を断面で示した側面図、（ｂ）は（ａ）の２Ｂ−２Ｂ線断面図。 本発明の第２の実施形態のイオン生成装置の正面図。 （ａ）は第２の実施形態のイオン生成装置の一部を断面で示した側面図、（ｂ）は図４（ａ）の４Ｂ−４Ｂ線断面図。 交流高圧電源の構成図。 抵抗を介して高圧ケーブルに放電電極を接続した構造を示す図。 容量を介して高圧ケーブルに放電電極を接続した構造を示す図。

符号の説明

１，１０１…イオン生成装置、２…放電電極、３…交流高圧電源、４…電極ケース、５…放電ノズル部、６…針状電極、７…対向電極、８…高電圧ケーブル、９…巻線トランス、１０…パルス発生回路、１１…電源ケース、１２，１３…接続線、１５…空気供給口、１６…空気供給管、１７…空気ノズル部材、１８…空気室、１９…空気噴出孔、２５…抵抗体、２６…容量体。

Claims (6)

1. 放電電極に交流高圧電源から高圧ケーブルを介して高電圧を印加することにより該放電電極からコロナ放電を発生させ、正及び負の空気イオンを生成するイオン生成装置において、
   前記放電電極は、横長筒状の絶縁材からなる電極ケース内で、該電極ケースの長手方向に並列配置された複数の針状電極と、該複数の針状電極に対向して配置された対向電極とからなり、
   前記高圧電源は、横長の電源ケース内に、前記高圧ケーブルを二次側に接続した巻線トランスと、該巻線トランスの一次側にパルス入力を加えるパルス発生回路とを配置して構成され、
   前記電源ケースを前記電極ケースの上に重ねて両ケースが一体に形成され、前記高圧ケーブルは、前記電極ケースの内部で前記放電電極の各針状電極に接続線を介して接続されることを特徴とするイオン生成装置。
2. 請求項１記載のイオン生成装置において、
   前記電極ケース内に、空気供給管と、該電極ケースの長手方向に並列配置された複数の空気ノズル部材とを備え、該空気ノズル部材の内部に前記針状電極を配置して、前記空気供給管から各空気ノズル部材に空気を供給し該針状電極の近傍で該空気ノズル部材から空気を噴出させるにより、該針状電極の先端部で生成された空気イオンを遠方まで移送させることを特徴とするイオン生成装置。
3. 請求項１又は２記載のイオン生成装置において、
   前記巻線トランスを横方向に配置された低圧段トランスと高圧段トランスとで構成すると共に、前記パルス発生回路を該巻線トランスの横に配置することで前記高圧電源を前記電源ケースに収納することを特徴とするイオン生成装置。
4. 前記パルス発生回路で発生するパルスの周期が50Hzから1kHzの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のイオン生成装置。
5. 前記放電電極の各針状電極は、前記接続線に介在させた抵抗を介して前記高圧ケーブルに接続されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のイオン生成装置。
6. 前記放電電極の各針状電極は、前記接続線に介在させた容量を介して前記高圧ケーブルに接続されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のイオン生成装置。

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