JP6688257B2 - Charged plate monitor - Google Patents
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Description
本発明は、除電装置等のイオン生成装置の性能評価等を行うために使用される帯電プレートモニタ装置に関する。 The present invention relates to a charged plate monitor device used for performance evaluation of an ion generator such as a static eliminator.
例えば、除電等の用途で使用されるイオン生成装置の性能評価は、一般に、帯電プレートモニタ装置を使用して行われる（例えば、特許文献１を参照）。 For example, performance evaluation of an ion generator used for applications such as static elimination is generally performed using a charged plate monitor device (see, for example, Patent Document 1).
この帯電プレートモニタ装置は、接地部に対して絶縁して配置された所定のサイズの導体板から成る帯電プレートを有し、該帯電プレートの電圧（接地部との間で発生する電圧）を測定し得るように構成されている。この場合、帯電プレートのサイズ、帯電プレートと接地部との間の容量値、帯電プレートの絶縁特性等の仕様が、所定の規格（IEC 61340-4-7又はJIS C 61340-4-7）によって、規定されている。 This charging plate monitor device has a charging plate composed of a conductor plate of a predetermined size, which is arranged insulated from the ground portion, and measures the voltage of the charging plate (voltage generated between the charging plate and the ground portion). Is configured to be able to. In this case, the specifications such as the size of the charging plate, the capacitance value between the charging plate and the grounding part, the insulation characteristics of the charging plate, etc. shall be in accordance with the prescribed standard (IEC 61340-4-7 or JIS C 61340-4-7). , Is prescribed.
このような帯電プレートモニタ装置を用いて、イオン生成装置の性能評価を行う場合、例えば、＋１０００Ｖ（又は−１０００Ｖ）の高電圧に帯電させた帯電プレートをイオン生成装置により除電することを実行しつつ、該帯電プレートの電圧の経時変化を測定し、該帯電プレートの電圧が＋１００Ｖ（又は−１００Ｖ）まで低下するのに要する時間（減衰時間）を計測すること、イオン生成装置の作動（イオンの生成）を定常的に継続した状態で、帯電プレートの電圧の変動もしくはオフセットを計測すること等の試験が一般に行われる。 When the performance evaluation of the ion generator is performed using such a charged plate monitor device, for example, while the charge plate charged to a high voltage of +1000 V (or −1000 V) is being discharged by the ion generator, , Measuring the time change of the voltage of the charging plate and measuring the time (decay time) required for the voltage of the charging plate to drop to +100 V (or -100 V), the operation of the ion generator (generation of ions). In general, a test such as measuring a fluctuation or offset of the voltage of the charging plate is generally performed in a state where (1) is continuously maintained.
帯電プレートモニタ装置を用いてイオン生成装置の性能評価を行う場合、上記の如く、帯電プレートモニタ装置の帯電プレートには１０００Ｖ以上の高電圧が付与される。このため、従来の帯電プレートモニタ装置では、帯電プレートの電圧の測定は、一般に、振動容量型電位センサを使用して行われる。この振動容量型電位センサは、センシング部を振動させることで、帯電プレートの電圧を低電圧の交流信号に変換する方式のセンサである。 When the performance of the ion generator is evaluated using the charged plate monitor device, a high voltage of 1000 V or more is applied to the charged plate of the charged plate monitor device as described above. Therefore, in the conventional charged plate monitor, the voltage of the charged plate is generally measured by using the vibration capacitance type potential sensor. This oscillating capacitance type potential sensor is a sensor that converts the voltage of the charging plate into a low-voltage AC signal by vibrating the sensing unit.
一方、近年、半導体デバイス等の電子デバイスの微細化に起因して、電子デバイスの電圧耐性の低下を招いている。そして、電圧耐性が低い電子デバイスの除電を行う場合には、該電子デバイスの損傷等を防止するために、イオン生成装置の放電電極に印加される高電圧に起因して電子デバイスに誘起される誘導電圧や、生成された正負のイオンが電子デバイスに流れ込むことによって該電子デバイスに発生する電圧を極力小さくすることが要求される。 On the other hand, in recent years, due to the miniaturization of electronic devices such as semiconductor devices, the voltage resistance of the electronic devices has been reduced. Then, when the charge of an electronic device having low voltage resistance is removed, in order to prevent damage to the electronic device, it is induced in the electronic device due to the high voltage applied to the discharge electrode of the ion generator. It is required to reduce the induced voltage and the voltage generated in the electronic device by the generated positive and negative ions flowing into the electronic device as much as possible.
かかる要求を満たすために、近年のイオン生成装置では、正負のイオンの生成周波数（放電電極に印加する正負の高電圧の周波数）を、従来の周波数（例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）よりも高周波（例えば数百Ｈｚ）にすることが図られている。 In order to meet such demands, in recent ion generators, the generation frequency of positive and negative ions (the frequency of positive and negative high voltage applied to the discharge electrode) is higher than the conventional frequency (for example, 50 Hz or 60 Hz) (for example, several 100 Hz).
しかしながら、このように周波数を高周波化したイオン生成装置の性能評価を、従来の帯電プレートモニタ装置を用いて行うと次のような不都合を生じる。 However, if the performance evaluation of the ion generator having such a high frequency is performed by using the conventional charged plate monitor, the following inconvenience occurs.
すなわち、従来の帯電プレートモニタ装置で、帯電プレートの電圧を測定するために一般的に使用されている前記振動容量型電位センサは、周波数応答性能が低く、測定対象の電圧の周波数が、例えば１００Ｈｚを超えると、測定対象の電圧に対する該振動容量型電位センサの出力電圧の比率（感度）は、１００Ｈｚよりも低周波側での比率よりも３ｄＢ以上低下する（図３の破線のグラフを参照）。 That is, in the conventional charged plate monitoring device, the vibration capacitance type potential sensor generally used for measuring the voltage of the charged plate has low frequency response performance, and the frequency of the voltage to be measured is, for example, 100 Hz. When it exceeds, the ratio (sensitivity) of the output voltage of the oscillating capacitance type potential sensor to the voltage of the measurement target becomes 3 dB or more lower than the ratio on the low frequency side of 100 Hz (see the broken line graph in FIG. 3). .
このため、周波数を数百Ｈｚ等に高周波化したイオン生成装置の性能評価を、従来の帯電プレートモニタ装置を用いて行うと、振動容量型電位センサによる帯電プレートの電圧の測定値が、実際の電圧よりも低い電圧になりやすい。ひいては、イオン生成装置の性能評価の試験結果の信頼性が低いものとなりやすい。 Therefore, when performance evaluation of an ion generator with a frequency as high as several hundreds Hz is performed using a conventional charged plate monitor device, the measured value of the voltage of the charged plate by the vibration capacitance type potential sensor is actually measured. It tends to be lower than the voltage. As a result, the reliability of the test results of the performance evaluation of the ion generator tends to be low.
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、高周波域を含めた幅広い周波数域で、帯電プレートの電圧を精度よく計測することが可能となり、ひいては、イオン生成装置の性能評価の信頼性を高めることが可能となる帯電プレートモニタ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and in a wide frequency range including a high frequency range, it becomes possible to accurately measure the voltage of the charging plate, and thus improve the reliability of the performance evaluation of the ion generator. An object of the present invention is to provide a charged plate monitor device that can be enhanced.
本発明の帯電プレートモニタ装置は、上記の目的を達成するために、イオン生成装置の性能評価に用いられる帯電プレートモニタ装置に関する静電容量がＪＩＳ規格又はＩＥＣ規格により規定された範囲である所定の規格範囲内であるように定められた前記帯電プレートモニタ装置であって、
接地部との間に容量を形成するように、該接地部に対して絶縁して配置された所定サイズの導体板から成る帯電プレートと、
複数の容量素子を直列に接続して構成され、前記帯電プレートと接地部との間の空間の容量に対して並列接続された状態になるように前記帯電プレートと接地部とに接続された直列容量素子群とを備え、
前記直列容量素子群の複数の容量素子の容量値は、前記帯電プレートと接地部との間の空間の容量値との合成容量値が、所定の規格範囲内の値になるように設定されており、
前記帯電プレートに前記接地部との間で発生する電圧を前記直列容量素子群により分圧してなる電圧であって、前記イオン生成装置のイオン生成周波数で変動する電圧を、前記帯電プレートに前記接地部との間で発生する電圧に応じた測定信号として生成するように構成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the charged plate monitor device of the present invention has a predetermined capacitance in which the electrostatic capacity relating to the charged plate monitor device used for the performance evaluation of the ion generator is within the range defined by the JIS or IEC standard. The charged plate monitor device defined to be within a standard range,
A charging plate formed of a conductor plate of a predetermined size, which is arranged insulated from the grounding portion so as to form a capacitance between the grounding portion, and
A series connected to the charging plate and the grounding part so as to be connected in parallel to the capacitance of the space between the charging plate and the grounding part And a capacitive element group,
The capacitance values of the plurality of capacitance elements of the series capacitance element group are set such that the combined capacitance value of the capacitance value of the space between the charging plate and the ground portion is within a predetermined standard range. Cage,
A voltage generated by dividing the voltage generated between the charging plate and the ground portion by the series capacitance element group , the voltage varying at the ion generation frequency of the ion generator is grounded to the charging plate. It is characterized in that it is configured to generate as a measurement signal according to a voltage generated between the unit and the unit.
なお、本発明において、「前記帯電プレートと接地部との間の空間の容量」というのは、詳しくは、前記直列容量素子群を除いて、前記帯電プレートと接地部との間に形成される空間の容量を意味する。また、「前記直列容量素子群により分圧してなる電圧」は、前記直列容量素子群の一部分（直列容量素子群で直列に接続された容量素子の総数Ｎよりも少ない個数（＜Ｎ）の容量素子により構成される部分）の両端間の電圧を意味する。 In the present invention, the “capacity of the space between the charging plate and the ground portion” is specifically formed between the charging plate and the ground portion except for the series capacitive element group. It means the capacity of space. The “voltage divided by the series capacitive element group” is a part of the series capacitive element group (a number (<N) less than the total number N of capacitive elements connected in series in the series capacitive element group). Means the voltage across both ends of the element).
上記本発明によれば、前記直列容量素子群の複数の容量素子の容量値を適切に設定しておくことで、前記合成容量値が、ＪＩＳ規格又はＩＥＣ規格により規定された範囲である所定の規格範囲内の値となるように帯電プレートモニタ装置を構成できる。 According to the above-mentioned present invention, by appropriately setting the capacitance values of the plurality of capacitance elements of the series capacitance element group, the combined capacitance value has a predetermined value within a range defined by the JIS standard or the IEC standard . The charged plate monitor device can be configured to have a value within the standard range.
そして、前記帯電プレートに前記接地部との間で発生する電圧を前記直列容量素子群により分圧してなる電圧であって、前記イオン生成装置のイオン生成周波数で変動する電圧を、前記帯電プレートに前記接地部との間で発生する電圧に応じた測定信号として生成するので、該測定信号の電圧は、帯電プレートに前記接地部との間で発生する電圧に比して十分に小さな電圧の信号にすることができる。 Then, a voltage generated by dividing the voltage generated between the charging plate and the ground portion by the series capacitive element group , the voltage varying at the ion generation frequency of the ion generator is applied to the charging plate. Since it is generated as a measurement signal corresponding to the voltage generated between the ground portion and the ground portion, the voltage of the measurement signal is a signal having a voltage sufficiently smaller than the voltage generated between the charging plate and the ground portion. Can be
このため、該測定信号の電圧を測定する電圧測定器として、振動容量型電位センサを使用しないタイプで、比較的低い電圧を、高周波域を含めた幅広い周波数域で精度よく測定可能な公知の一般的な測定器を使用することができる。また、この種の測定器は、一般に入力インピーダンスが高く、ひいては、帯電プレートの絶縁性を効果的に確保し得る。 Therefore, as a voltage measuring device for measuring the voltage of the measurement signal, a known general type that does not use an oscillating capacitance type potential sensor and can accurately measure a relatively low voltage in a wide frequency range including a high frequency range. Measuring instruments can be used. In addition, this type of measuring instrument generally has a high input impedance, and thus can effectively ensure the insulating property of the charging plate.
そして、このような電圧測定器を使用できるため、結果的に、イオン生成装置の性能評価において、帯電プレートの電圧（接地部との間の電圧）を、該電圧が大きなものであっても、高周波域を含めた幅広い周波数域で、精度よく計測することが可能となる。 Since such a voltage measuring device can be used, as a result, in the performance evaluation of the ion generator, the voltage of the charging plate (the voltage between the grounding portion) and the voltage are large, It is possible to measure accurately in a wide range of frequencies including the high frequency range.
よって、本発明によれば、高周波域を含めた幅広い周波数域で、帯電プレートの電圧を精度よく計測することが可能となる。ひいては、イオン生成装置の性能評価の信頼性を高めることが可能となる帯電プレートモニタ装置を提供できる。 Therefore, according to the present invention, the voltage of the charging plate can be accurately measured in a wide frequency range including a high frequency range. As a result, it is possible to provide a charged plate monitor device capable of enhancing the reliability of the performance evaluation of the ion generator.
また、上記本発明では、前記直列容量素子群は、前記帯電プレートと、該帯電プレートの法線方向と直交する方向に距離を有するように該帯電プレートから離れた位置でシールドされた状態で配置されているという態様を採用し得る。 Further, in the above-mentioned present invention, the series capacitive element group is arranged in a state of being shielded at a position apart from the charging plate so as to have a distance in the direction orthogonal to the normal direction of the charging plate. It is possible to adopt a mode in which it is performed.
これによれば、イオン生成装置の性能評価を行う際に、生成されるイオンの流れが直列容量素子群等によって乱されるのを極力防止することができる。 According to this, when performing the performance evaluation of the ion generator, it is possible to prevent the flow of the generated ions from being disturbed by the series capacitive element group or the like as much as possible.
また、本発明では、前記直列容量素子群と、前記測定信号を入力するアンプ又は電圧測定器とが、前記帯電プレートとの間に接地された基台を介在させた状態で配置されていると共に、前記直列容量素子群と、前記アンプ又は前記電圧測定器とがシールドされているという態様を採用することもできる。 Further, in the present invention, the series capacitive element group and the amplifier or voltage measuring device for inputting the measurement signal are arranged with a grounded base interposed between the charging plate and the charging plate. It is also possible to adopt a mode in which the series capacitive element group and the amplifier or the voltage measuring device are shielded.
これによれば、前記直列容量素子群と、前記アンプ又は前記電圧測定器とを、前記帯電プレートの近くにシールドした状態で配置できるので、外乱ノイズの影響を極力受けないように、帯電プレートの電圧測定を行うことが可能となる。 According to this, since the series capacitive element group and the amplifier or the voltage measuring device can be arranged near the charging plate in a shielded state, the charging plate is prevented from being affected by disturbance noise as much as possible. It becomes possible to perform voltage measurement.
本発明の一実施形態を図１〜図３を参照して以下に説明する。図１に示すように、本実施形態の帯電プレートモニタ装置１は、所定のサイズの帯電プレート２と、後述する複数の容量素子を直列に接続して構成された直列容量素子群１０と、直列容量素子群１０から出力される電圧を計測する電圧測定器２０とを備える。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a charging plate monitor device 1 of the present embodiment includes a charging plate 2 of a predetermined size, a series capacitive element group 10 configured by connecting a plurality of capacitive elements described below in series, and a serial capacitive element group 10 in series. A voltage measuring device 20 for measuring the voltage output from the capacitive element group 10.
帯電プレート２は、１５０ｍｍ×１５０ｍｍのサイズの方形状の導体板（例えば金属板）により構成されている。 The charging plate 2 is composed of a rectangular conductor plate (for example, a metal plate) having a size of 150 mm × 150 mm.
この帯電プレート２は、接地部Ｇに接地された板状の導電性の（例えば金属製の）基台３上に、複数の（又は単一の）絶縁部材４を介して支持され、該基台３に対して（ひいては、接地部Ｇに対して）電気的に絶縁されている。この場合、帯電プレート２は、接地部Ｇとの間の空間の容量値Ｃ０（図２を参照）がほぼ一定値になるように、基台３の表面に対して平行な姿勢で配置されている。当該容量値Ｃ０は、詳しくは、直列容量素子群１０を除いて、帯電プレート２と接地部Ｇとの間に形成される空間（主に、帯電プレート２と、該帯電プレート２の法線方向で該帯電プレート２に対向する部分であって、接地部Ｇと同電位の部分（本実施形態では基台３）との間に形成された空間（絶縁部材４を含む））の容量値である。当該容量値Ｃ０には、帯電プレート２に接続されるケーブル（例えば後述のケーブル１３）の、接地部Ｇとの間の静電容量を含み得る。 The charging plate 2 is supported on a plate-shaped conductive (for example, metal) base 3 grounded to the ground portion G via a plurality of (or single) insulating members 4, and the base is It is electrically insulated from the table 3 (and thus from the ground portion G). In this case, the charging plate 2 is arranged in a posture parallel to the surface of the base 3 so that the capacitance value C0 (see FIG. 2) of the space between the charging plate 2 and the ground portion G is substantially constant. There is. More specifically, the capacitance value C0 is a space formed between the charging plate 2 and the ground portion G (mainly the charging plate 2 and the normal direction of the charging plate 2 except for the series capacitive element group 10). In the capacitance value of the space (including the insulating member 4) formed between the ground portion G and the portion having the same potential (the base 3 in this embodiment), which is opposed to the charging plate 2. is there. The capacitance value C0 may include the capacitance between the cable (for example, the cable 13 described below) connected to the charging plate 2 and the ground portion G.
また、帯電プレート２には、図１に示すように、コネクタ５１及びケーブル５２を介して直流電源５０等の電源を接続することが可能となっている。 Further, as shown in FIG. 1, a power source such as a DC power source 50 can be connected to the charging plate 2 via a connector 51 and a cable 52.
補足すると、基台３は、板状のものに限らず、例えば筐体状に形成されたものであってもよい。 Supplementally, the base 3 is not limited to the plate-shaped one, and may be, for example, a case-shaped one.
直列容量素子群１０は、本実施形態では、図２に示すように、例えば２つの容量素子１１，１２を直列に接続して構成されている。この場合、各容量素子１１，１２は、例えばコンデンサにより構成される。なお、各容量素子１１，１２は、複数のコンデンサを接続して構成されたもの（例えば、複数のコンデンサを並列接続したもの）であってもよい。また、各容量素子１１，１２は、コンデンサ以外の容量素子により構成されていてもよい。 In the present embodiment, the series capacitive element group 10 is configured by connecting, for example, two capacitive elements 11 and 12 in series, as shown in FIG. In this case, the respective capacitive elements 11 and 12 are composed of capacitors, for example. Each of the capacitive elements 11 and 12 may be configured by connecting a plurality of capacitors (for example, a plurality of capacitors connected in parallel). Further, each of the capacitive elements 11 and 12 may be composed of a capacitive element other than a capacitor.
そして、直列容量素子群１０は、その容量素子１１側の一端が、図１に示すようにケーブル１３及びコネクタ１４を介して帯電プレート２に接続され、容量素子１２側の他端が接地部Ｇに接地されている。これにより、直列容量素子群１０は、帯電プレート２と接地部Ｇとの間の空間の容量に対して、並列に接続されている。 In the series capacitive element group 10, one end on the capacitive element 11 side is connected to the charging plate 2 via the cable 13 and the connector 14 as shown in FIG. 1, and the other end on the capacitive element 12 side is the ground portion G. Grounded to. As a result, the series capacitive element group 10 is connected in parallel to the capacitance of the space between the charging plate 2 and the ground portion G.
ここで、本実施形態では、帯電プレート２と接地部Ｇとの間の空間の容量値Ｃ０と、直列容量素子群１０を構成する各容量素子１１，１２のそれぞれの容量値Ｃ１，Ｃ２とは、次のような指針であらかじめ設定されている。 Here, in the present embodiment, the capacitance value C0 of the space between the charging plate 2 and the ground portion G and the capacitance values C1 and C2 of the capacitance elements 11 and 12 configuring the series capacitance element group 10 are , Are preset with the following guidelines.
すなわち、上記の如く、直列容量素子群１０が、帯電プレート２と接地部Ｇとの間の空間の容量に対して並列に接続されているので、当該空間容量と直列容量素子群１０との合成容量値Ｃｉは、次式（１）により与えられる。 That is, as described above, since the series capacitive element group 10 is connected in parallel with the capacitance of the space between the charging plate 2 and the ground portion G, the spatial capacitance and the series capacitive element group 10 are combined. The capacitance value Ci is given by the following equation (1).
Ｃｉ＝Ｃ０＋(Ｃ１×Ｃ２)／(Ｃ１＋Ｃ２) ……（１）
Ci = C0 + (C1 × C2) / (C1 + C2) (1)
また、帯電プレート２の電圧（詳しくは、帯電プレート２と接地部Ｇとの間に発生する電圧）をＥとおき、該電圧Ｅ（以降、プレート電圧Ｅという）を、直列容量素子群１０で分圧してなる電圧、例えば、容量素子１２の両端間の電圧（容量素子１１，１２の間の中点と接地部Ｇとの間の電圧）をＶoutとおくと、Ｖoutは、次式（２）により与えられる。 Further, the voltage of the charging plate 2 (specifically, the voltage generated between the charging plate 2 and the ground portion G) is set to E, and the voltage E (hereinafter referred to as the plate voltage E) is set in the series capacitive element group 10. If a voltage obtained by dividing the voltage, for example, a voltage between both ends of the capacitance element 12 (a voltage between the midpoint between the capacitance elements 11 and 12 and the ground portion G) is Vout, Vout is expressed by the following equation (2 ).
Ｖout＝Ｅ×Ｃ１／(Ｃ１＋Ｃ２) ……（２）
Vout = E × C1 / (C1 + C2) (2)
なお、電圧Ｖoutは本発明における測定信号に相当する。この電圧Ｖoutは、式（２）に示される如く、プレート電圧Ｅに比例するので、該電圧Ｖoutを測定することで、結果的に、プレート電圧Ｅを測定することが可能となる。 The voltage Vout corresponds to the measurement signal in the present invention. Since this voltage Vout is proportional to the plate voltage E as shown in the equation (2), it becomes possible to measure the plate voltage E as a result by measuring the voltage Vout.
そして、本実施形態では、容量値Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２は、帯電プレート２と接地部Ｇとの間の全体の容量値としての上記合成容量値Ｃｉが、帯電プレートモニタ装置１で要求される所定の規格内に収まるという条件（詳しくはＣｉが、２０ｐＦ±２ｐＦの範囲に収まるという条件）と、プレート電圧Ｅを、イオン生成装置等の評価試験において帯電プレート２に印加され得る最大電圧（例えば１０００Ｖ）に一致させた場合に、上記電圧Ｖoutが振動容量型電位センサを使用せずとも、低電圧測定用の電圧測定器を使用して測定し得る程度の電圧（例えば２００Ｖ以下の電圧）に収まるという条件とを満たすように設定されている。 In the present embodiment, the capacitance values C0, C1, C2 are the predetermined capacitance values required by the charging plate monitor device 1 as the above-mentioned combined capacitance value Ci as the entire capacitance value between the charging plate 2 and the ground portion G. (Specifically, the condition that Ci falls within the range of 20 pF ± 2 pF) and the plate voltage E are the maximum voltage that can be applied to the charging plate 2 in the evaluation test of the ion generator (for example, 1000 V). ), The voltage Vout falls within a voltage (for example, a voltage of 200 V or less) that can be measured by using a voltage measuring device for low voltage measurement without using a vibration capacitance type potential sensor. Is set to satisfy the condition.
一例として、容量値Ｃ０≒３．３ｐＦ、Ｃ１＝１７．４ｐＦ、Ｃ２＝４６０ｐＦ（＞Ｃ１）というように容量値Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２が設定され得る。この場合、前記式（１）により算出される合成容量値Ｃｉは、Ｃｉ≒２０．０ｐＦとなって、規格内（２０ｐＦ±２ｐＦの範囲内）に収まる。また、プレート電圧Ｅを１０００Ｖに設定したときの電圧Ｖoutは、前記式（２）によって、Ｖout≒３６．４Ｖとなって、２００Ｖ以下の電圧に収まる。 As an example, the capacitance values C0, C1, C2 can be set such that the capacitance value C0≈3.3 pF, C1 = 17.4 pF, C2 = 460 pF (> C1). In this case, the combined capacitance value Ci calculated by the equation (1) is Ci≈20.0 pF, which is within the standard (within the range of 20 pF ± 2 pF). Further, the voltage Vout when the plate voltage E is set to 1000V is Vout≈36.4V according to the above equation (2), which is within a voltage of 200V or less.
次の表１は、容量値Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２を上記の如く設定した場合において、容量値等を実測可能なＬＣＲメータを用いて合成容量値Ｃｉを測定した結果を示す。 Table 1 below shows the results of measuring the combined capacitance value Ci using an LCR meter capable of measuring the capacitance value and the like when the capacitance values C0, C1, C2 are set as described above.
上記表１に示される如く、実際の合成容量値Ｃｉを、少なくとも１０ｋＨｚ以下の周波数範囲（帯電プレート２に印加する電圧の周波数範囲）では、２０ｐＦ±２ｐＦという規格内に収めることができることが確認された。 As shown in Table 1 above, it was confirmed that the actual combined capacitance value Ci can be kept within the standard of 20 pF ± 2 pF in the frequency range of at least 10 kHz or less (frequency range of voltage applied to the charging plate 2). It was
電圧測定器２０は、上記電圧Ｖoutを測定すべく、直列容量素子群１０の容量素子１１，１２の間の中点にケーブル２１（図１に示す）を介して接続されている。この電圧測定器２０は、振動容量型電位センサを使用しないタイプの一般的な電圧測定器である。該電圧測定器２０は、直列容量素子群１０から入力される電圧Ｖoutを含む比較的低電圧の範囲の電圧（例えば−２００Ｖ〜＋２００Ｖの範囲の電圧）を測定可能なものである。 The voltage measuring device 20 is connected to the midpoint between the capacitive elements 11 and 12 of the series capacitive element group 10 via the cable 21 (shown in FIG. 1) in order to measure the voltage Vout. The voltage measuring device 20 is a general voltage measuring device of a type that does not use a vibration capacitance type potential sensor. The voltage measuring device 20 can measure a voltage in a relatively low voltage range (for example, a voltage in the range of −200V to + 200V) including the voltage Vout input from the series capacitive element group 10.
また、電圧測定器２０は、図２に示す如く、その電圧入力部（電圧Ｖoutの入力部）にボルテージフォロア形式で接続されたオペアンプ２０ａを含み、入力インピーダンスが、例えば１００ＴΩ程度の高入力インピーダンスのものである。このため、帯電プレート２から電圧測定器２０に流れ得る電流を十分に微小なものとすることができる。ひいては、帯電プレート２の絶縁性を、所定の規格（詳しくは、帯電プレート２にｌ０００Ｖの試験電圧を付与した場合に、３００秒以内に、試験電圧の１０％以上放電してはならないという規格）を満たすように、確保することができる。 As shown in FIG. 2, the voltage measuring device 20 includes an operational amplifier 20a connected to the voltage input section (input section of the voltage Vout) in the voltage follower format, and has an input impedance of a high input impedance of, for example, about 100 TΩ. It is a thing. Therefore, the current that can flow from the charging plate 2 to the voltage measuring device 20 can be made sufficiently small. As a result, the insulating property of the charging plate 2 is set to a predetermined standard (specifically, when the test voltage of 1000 V is applied to the charging plate 2, the standard is such that 10% or more of the test voltage should not be discharged within 300 seconds). Can be ensured to meet.
また、電圧測定器２０は、本実施形態では、精度よく電圧を測定し得る周波数帯域が広いものを採用している。このため、プレート電圧Ｅを直列容量素子群１０で分圧してなる電圧Ｖoutを、幅広い周波数域で測定すること可能となっている。 Further, in the present embodiment, the voltage measuring device 20 employs a wide frequency band capable of accurately measuring the voltage. Therefore, the voltage Vout obtained by dividing the plate voltage E by the series capacitive element group 10 can be measured in a wide frequency range.
本実施形態の帯電プレートモニタ装置１で実現され得る周波数特性を、図３に実施例のグラフ（実線のグラフ）として例示する。ここで、図３のグラフの縦軸の「出力／入力比率（相対値）」は、帯電プレート２にファンクションジェネレータ等の外部電源から実際に印加した電圧に対する、電圧測定器２０による電圧測定値の比率の実測値である。また、周波数を示す横軸は対数軸である。 The frequency characteristics that can be realized by the charged plate monitor device 1 of the present embodiment are illustrated in FIG. 3 as a graph of the example (solid line graph). Here, the “output / input ratio (relative value)” on the vertical axis of the graph of FIG. 3 is the voltage measured by the voltage measuring device 20 with respect to the voltage actually applied to the charging plate 2 from an external power source such as a function generator. It is the measured value of the ratio. The horizontal axis indicating frequency is a logarithmic axis.
図示の如く、実施形態の帯電プレートモニタ装置１では（実施例のグラフ）、１０ｋＨｚ以下の周波数範囲で、出力／入力比率（相対値）を一定に保つことができることが確認された。 As shown in the figure, in the charged plate monitor device 1 of the embodiment (graph of the example), it was confirmed that the output / input ratio (relative value) can be kept constant in the frequency range of 10 kHz or less.
なお、図３の破線のグラフは、直列容量素子群１０を備えずに、帯電プレートと接地部Ｇとの間の容量値が２０ｐＦ±２ｐＦが収まるように作製された従来の帯電プレートモニタ装置における帯電プレートの印加電圧を、振動容量型電位センサを用いて測定した場合の周波数特性を例示するグラフである。図示の如く、振動容量型電位センサを用いた測定では、１００Ｈｚ以上の高周波域で、出力／入力比率（相対値）が大きく低下してしまうことが判る。 Note that the broken line graph in FIG. 3 shows a conventional charged plate monitor device that is manufactured without the series capacitive element group 10 so that the capacitance value between the charged plate and the ground portion G falls within 20 pF ± 2 pF. It is a graph which illustrates the frequency characteristic at the time of measuring the applied voltage of a charging plate using an oscillating capacity type potential sensor. As shown in the figure, in the measurement using the oscillating capacitance type potential sensor, it is found that the output / input ratio (relative value) is greatly reduced in the high frequency range of 100 Hz or higher.
また、本実施形態では、電圧測定器２０及び直列容量素子群１０は、接地部Ｇに接地された導電性のシールドケース４０の内部に収容されることによってシールドされていると共に、帯電プレート２の法線方向と直交する方向に距離を有するように該帯電プレート２からある程度離れた位置に配置されている。なお、シールドケース４０は、例えば、金網、金属板、あるいは、これらの組み合わせ等により構成され得る。また、電圧測定器２０及び直列容量素子群１０の配置位置は、帯電プレート２の法線方向と直交する方向に加えて、帯電プレート２の法線方向にも、帯電プレート２と距離を有する位置であってもよい。 Further, in the present embodiment, the voltage measuring device 20 and the series capacitive element group 10 are shielded by being housed inside the conductive shield case 40 which is grounded to the ground portion G, and at the same time, the charging plate 2 has the same structure. It is arranged at a position apart from the charging plate 2 to some extent so as to have a distance in a direction orthogonal to the normal direction. The shield case 40 may be made of, for example, a wire mesh, a metal plate, or a combination thereof. Further, the voltage measuring device 20 and the series capacitive element group 10 are arranged at positions having a distance from the charging plate 2 in the normal direction of the charging plate 2 in addition to the direction orthogonal to the normal direction of the charging plate 2. May be
これにより、イオン生成装置Ｗ（図２に二点鎖線で示す）の性能評価を行う際に、生成されるイオンの流れが電圧測定器２０及び直列容量素子群１０によって乱されるのを極力防止している。 This prevents the flow of generated ions from being disturbed by the voltage measuring device 20 and the series capacitive element group 10 as much as possible when performing the performance evaluation of the ion generator W (shown by the chain double-dashed line in FIG. 2). is doing.
本実施形態の帯電プレートモニタ装置１は以上の如く構成されている。かかる帯電プレートモニタ装置１を使用してイオン生成装置Ｗの性能評価を行う場合には、図２に示す如く、帯電プレート２に直流電源５０が接続されると共に、イオン生成装置Ｗが、帯電プレート２の上方に、該帯電プレート２と所定の間隔を存して配置される。 The charged plate monitor device 1 of this embodiment is configured as described above. When the performance evaluation of the ion generator W is performed using the charged plate monitor device 1, as shown in FIG. 2, the DC power source 50 is connected to the charged plate 2 and the ion generator W is connected to the charged plate. It is arranged above the charging plate 2 with a predetermined space.
そして、帯電プレート２に直流電源５０から＋１０００Ｖ（又は−１０００Ｖ）の電圧又はそれ以上の大きさの電圧を印加した後、イオン生成装置Ｗを作動させながら電圧測定器２０による電圧測定を行うことで、帯電プレート２の電圧が、＋１０００Ｖ（又は−１０００Ｖ）から＋１００Ｖ（又は−１００Ｖ）の電圧に減衰するまでの減衰時間を計測すること、あるいは、イオン生成装置Ｗを定常的に作動させた状態で、電圧測定器２０による電圧測定を行うことで、帯電プレート２の電圧変動、もしくはオフセット等を観測すること等の試験が実施される。 Then, after applying a voltage of +1000 V (or −1000 V) or a voltage higher than that to the charging plate 2 from the DC power supply 50, the voltage is measured by the voltage measuring device 20 while operating the ion generator W. , Measuring the decay time until the voltage of the charging plate 2 decays from +1000 V (or −1000 V) to +100 V (or −100 V), or in a state where the ion generator W is steadily operated. By measuring the voltage with the voltage measuring device 20, a test such as observing a voltage fluctuation of the charging plate 2 or an offset is carried out.
以上説明した帯電プレートモニタ装置１によれば、所定の規格を満たすように構成し得る。さらに、直列容量素子群１０により帯電プレート２の電圧（プレート電圧Ｅ）を分圧してなる電圧Ｖout（これは、プレート電圧Ｅに比例する）を電圧測定器２０に入力することで、帯電プレート２に±１０００Ｖという高電圧、あるいはそれ以上の大きさの高電圧を付与した場合であっても、該電圧測定器２０に入力する測定対象の電圧Ｖoutを比較的低い電圧にすることができる。 The charging plate monitor device 1 described above can be configured to satisfy a predetermined standard. Further, the voltage Vout (which is proportional to the plate voltage E) obtained by dividing the voltage (plate voltage E) of the charging plate 2 by the series capacitive element group 10 is input to the voltage measuring device 20, so that the charging plate 2 Even if a high voltage of ± 1000 V or a high voltage of more than 1000 V is applied to the voltage measuring device 20, the voltage Vout to be measured input to the voltage measuring device 20 can be set to a relatively low voltage.
このため、電圧測定器２０として、精度よく電圧測定を行い得る周波数帯域が広い測定器（低周波域から数十ｋＨｚ程度の高周波域まで精度よく電圧測定を行い得る測定器）を採用することができる。ひいては、イオン生成装置Ｗが、正負のイオンの生成周波数（放電電極に印加する正負の高電圧の周波数）を、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ程度の低周波としたものはもちろん、周波数を数百Ｈｚ等に高周波化したものであっても、該イオン生成装置Ｗの性能評価を高い信頼性で実施することが可能となる。 Therefore, as the voltage measuring device 20, a measuring device having a wide frequency band capable of performing accurate voltage measurement (a measuring device capable of performing accurate voltage measurement from a low frequency region to a high frequency region of about several tens kHz) may be adopted. it can. As a result, the ion generator W sets the generation frequency of positive and negative ions (the frequency of the positive and negative high voltage applied to the discharge electrode) to a low frequency of about 50 Hz or 60 Hz, and also the frequency to a high frequency such as several hundred Hz. It is possible to evaluate the performance of the ion generator W with high reliability, even if it is made into a new product.
なお、以上説明した本実施形態の帯電プレートモニタ装置１では、直列容量素子群１０の容量素子１２の両端間の電圧を、帯電プレート２の電圧を分圧してなる電圧Ｖoutとして、電圧測定器２０により測定するようにした。ただし、例えば、容量素子１２の容量値Ｃ２よりも、容量素子１１の容量値Ｃ１を大きな容量値に設定し、容量素子１１の両端間の電圧を、帯電プレート２の電圧を分圧してなる電圧Ｖoutとして、電圧測定器２０により測定することも可能である。ただし、この場合には、容量素子１１の両端の電位が変動するため、基準電位を調整するフローティング制御が必要となる。 In the charging plate monitor device 1 of the present embodiment described above, the voltage measuring device 20 uses the voltage across the capacitive element 12 of the series capacitive element group 10 as the voltage Vout obtained by dividing the voltage of the charging plate 2. It was made to measure by. However, for example, the capacitance value C1 of the capacitance element 11 is set to be larger than the capacitance value C2 of the capacitance element 12, and the voltage across the capacitance element 11 is divided by the voltage of the charging plate 2. It is also possible to measure Vout with the voltage measuring device 20. However, in this case, since the potentials at both ends of the capacitive element 11 fluctuate, floating control for adjusting the reference potential is required.
また、直列容量素子群１０で直列に接続する容量素子の個数は３個以上であってもよい。この場合、直列に接続された容量素子の総数よりも少ない個数（例えば２個）の容量素子を直列に接続してなる直列接続体（直列容量素子群１０の一部分の直列接続体）の両端間の電圧、あるいは、直列に接続された容量素子の総数のうちの任意の一つの容量素子の両端間の電圧を、帯電プレート２の電圧を分圧してなる電圧Ｖoutとして使用し得る。なお、この場合、電圧Ｖoutを出力する上記直列接続体又は一つの容量素子は、その一端が、接地部Ｇに接続されたものであることが好ましい。 The number of capacitive elements connected in series in the series capacitive element group 10 may be three or more. In this case, between both ends of a series connection body (a series connection body of a part of the series capacitance element group 10) in which a smaller number (for example, two) of the capacitance elements connected in series are connected in series. Or the voltage across any one of the total number of capacitive elements connected in series can be used as the voltage Vout obtained by dividing the voltage of the charging plate 2. In this case, it is preferable that one end of the series connection body or one capacitive element that outputs the voltage Vout is connected to the ground portion G.
また、前記本実施形態の帯電プレートモニタ装置１は、電圧測定器２０を含めた装置であるが、本発明の帯電プレートモニタ装置は、電圧測定器を外部機器として使用するように構成された装置であってもよい。 Further, the charged plate monitor device 1 of the present embodiment is a device including the voltage measuring device 20, but the charged plate monitor device of the present invention is a device configured to use the voltage measuring device as an external device. May be
また、前記基台３を筐体状のものとした場合には、直列容量素子群１０及び電圧測定器２０の一方又は両方を基台３内に収容してもよい。この場合、基台３をシールドケースとして使用することができる。 Further, when the base 3 has a housing shape, one or both of the series capacitive element group 10 and the voltage measuring device 20 may be housed in the base 3. In this case, the base 3 can be used as a shield case.
また、例えば、直列容量素子群１０と、電圧測定器２０又は、前記電圧Ｖoutを入力するアンプ（例えば前記オペアンプ２０ａと同様のアンプ）とを、帯電プレート２との間に基台３を介在させた状態で配置する（換言すれば、基台３の裏面側（帯電プレート２と反対側）に配置する））すると共に、該直列容量素子群１０及びアンプをシールドしてもよい。 Further, for example, the base 3 is interposed between the series capacitive element group 10 and the voltage measuring device 20 or an amplifier (for example, an amplifier similar to the operational amplifier 20a) to which the voltage Vout is input, and the charging plate 2. The series capacitive element group 10 and the amplifier may be shielded while being arranged in this state (in other words, arranged on the back surface side of the base 3 (on the side opposite to the charging plate 2)).
このようにすると、直列容量素子群１０と、電圧測定器２０又は上記アンプとを、帯電プレート２の近くにシールドした状態で配置できるので、外乱ノイズの影響を極力受けないように帯電プレート２の電圧の測定を行うことができる。なお、この場合、基台３が筐体状のものである場合には、直列容量素子群１０と、電圧測定器２０又は上記アンプとを、基台３内に収容してもよい。 With this configuration, the series capacitive element group 10 and the voltage measuring device 20 or the amplifier can be arranged near the charging plate 2 in a shielded state, so that the charging plate 2 is protected from the influence of disturbance noise as much as possible. Voltage measurements can be made. In this case, when the base 3 has a housing shape, the series capacitive element group 10 and the voltage measuring device 20 or the amplifier may be housed in the base 3.
１…帯電プレートモニタ装置、２…帯電プレート、１０…直列容量素子群、１１，１２…容量素子、Ｇ…接地部、２０…電圧測定器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Charging plate monitor device, 2 ... Charging plate, 10 ... Series capacitance element group, 11, 12 ... Capacitance element, G ... Grounding part, 20 ... Voltage measuring device.
Claims (3)
接地部との間に容量を形成するように、該接地部に対して絶縁して配置された所定サイズの導体板から成る帯電プレートと、
複数の容量素子を直列に接続して構成され、前記帯電プレートと接地部との間の空間の容量に対して並列接続された状態になるように前記帯電プレートと接地部とに接続された直列容量素子群とを備え、
前記直列容量素子群の複数の容量素子の容量値は、前記帯電プレートと接地部との間の空間の容量値との合成容量値が、前記規格範囲内の値になるように設定されており、
前記帯電プレートに前記接地部との間で発生する電圧を前記直列容量素子群により分圧してなる電圧であって、前記イオン生成装置のイオン生成周波数で変動する電圧を測定信号として生成するように構成されていることを特徴とする帯電プレートモニタ装置。 The charged plate monitor device according to claim 1, wherein the electrostatic capacity of the charged plate monitor device used for performance evaluation of the ion generator is determined to be within a predetermined standard range which is a range defined by JIS standard or IEC standard. ,
A charging plate formed of a conductor plate of a predetermined size, which is arranged insulated from the grounding portion so as to form a capacitance between the grounding portion, and
A series connected to the charging plate and the grounding part so as to be connected in parallel to the capacitance of the space between the charging plate and the grounding part And a capacitive element group,
Capacitance values of a plurality of capacitive elements of the series capacitive element group is combined capacitance value of the capacitance value of the space between the charged plates and the ground portion are set to be a value within the specified range ,
A voltage generated by dividing the voltage generated between the charging plate and the ground portion by the series capacitive element group , the voltage varying with the ion generation frequency of the ion generator is generated as a measurement signal. A charged plate monitor device characterized by being configured.
前記直列容量素子群は、前記帯電プレートと、該帯電プレートの法線方向と直交する方向に距離を有するように該帯電プレートから離れた位置でシールドされた状態で配置されていることを特徴とする帯電プレートモニタ装置。 The charged plate monitor device according to claim 1,
The series capacitive element group is arranged in a shielded state at a position apart from the charging plate so as to have a distance in the direction orthogonal to the normal direction of the charging plate, with the series capacitive element group. Charge plate monitor device.
前記直列容量素子群と、前記測定信号を入力するアンプ又は電圧測定器とが、前記帯電プレートとの間に接地された基台を介在させた状態で配置されていると共に、前記直列容量素子群と、前記アンプ又は前記電圧測定器とがシールドされていることを特徴とする帯電プレートモニタ装置。
The charged plate monitor device according to claim 1,
The series capacitive element group and an amplifier or a voltage measuring device for inputting the measurement signal are arranged with a grounded base interposed between the series capacitive element group and the series capacitive element group. And the amplifier or the voltage measuring device is shielded.
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