(57)【要約】【課題】圧縮空気の流通路におけるコロナ放電に起因した塵の発生を抑制したエアーノズル型イオン生成装置を提供する。【解決手段】ノズル本体１４とノズル先端部１８が非金属で形成され、ノズル本体１４内に設けられた放電針２と対向するノズル本体１４の部分の外側に、対向電極３を配置する。交流高圧電源４において圧電トランス２８により昇圧された高周波高電圧を、放電針２と対向電極３間に印加して放電針２にコロナ放電を生じさせ、該コロナ放電により生成された正及び負の空気イオンを空気供給管１６から供給される圧縮空気と共にノズル口１７から噴出する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気が供給されるノズル内に設けられた放電針と、該放電針と対向した対向電極と、該放電針と該対向電極との間に交流高電圧を印加する交流高圧電源とを有し、該交流高圧電源により該放電針と該対向電極との間に高電圧が印加されたときに生じるコロナ放電により生成される正及び負の空気イオンを、ノズルの先端から圧縮空気と共に噴出するエアーノズル型イオン生成装置において、
前記対向電極が、非金属部材を介して前記放電針と対向して設けられていることを特徴とするエアーノズル型イオン生成装置。
【請求項２】
前記ノズルの前記放電針と対向する部分が前記非金属部材として非金属材料で形成され、前記対向電極が、前記ノズルの該非金属材料で形成された部分の外側に、該部分を介して前記放電針と対向して設けられていることを特徴とする請求項１記載のエアーノズル型イオン生成装置。
【請求項３】
前記交流高圧電源は、高周波トランスにより生成した高周波の交流高電圧を前記放電針と前記対向電極との間に印加することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエアーノズル型イオン生成装置。
【請求項４】
前記高周波トランスが圧電トランスであることを特徴とする請求項３記載のエアーノズル型イオン生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電体の静電気を中和して除電するのに適した正及び負の空気イオンを、空気中でコロナ放電を発生させて生成し、圧縮空気と共に噴出するエアーノズル型イオン生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、正及び負の空気イオンを圧縮空気と共に噴出するエアーノズル型イオン生成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。図５は従来のエアーノズル型イオン生成装置の外観図であり、図６は図５に示したエアーノズル型イオン生成装置の縦断面図である。
【０００３】
図５及び図６を参照して、従来のエアーノズル型イオン生成装置１００は、円筒形状で内部に空気通路１１３が軸方向に貫通して設けられると共に、放電針１１０が植設されたノズル本体１０１と、空気通路１１３の出口に周状に設けられた対向電極１１１と、ノズル本体１０１の下面に固設されて交流高圧電源１１２を内蔵した電源ケース１０４とを備えている。
【０００４】
ノズル本体１００の空気通路１１３の入口には、空気供給装置（図示しない）に接続される空気供給管１０５が羅着されている。また、空気通路１１３の出口には、先端にノズル口１０６が形成された金属製のノズルキャップ１０２が羅着され、該ノズルキャップ１０２とノズル本体１０１との間に対向電極１１１が挟持されている。そのため、対向電極１１１とノズルキャップ１０２が接触して電気的に導通し、ノズルキャップ１０２自体も対向電極として機能する。
【０００５】
また、放電針１１０は、交流高圧電源１１２の出力ケーブル１１２ａに半田付けされた金属製の電極環１２１と接触して電気的に導通している。一方、交流高圧電源１１２の戻りケーブル１１２ｂは、対向電極１１１と接続されている。そして、交流高圧電源１１２により、出力ケーブル１１２ａ及び戻りケーブル１１２ｂを介して放電針１１０と対向電極（対向電極１１１及びノズルキャップ１０２）間に高周波の高電圧が印加されると、放電針１１０でコロナ放電が発生し、正負の空気イオンが生成される。
【０００６】
このようにして生成された正負の空気イオンは、空気供給管１０５から供給される圧縮空気と共に、ノズル口１０６から噴出されるが、その過程において、正負の空気イオンや副次的に生成されるオゾンが金属製のノズルキャップ１０２に吹き当てられて接触する。そして、このような空気イオンやオゾンとの接触により、ノズルキャップ１０２の表面で酸化等の化学反応が生じてノズルキャップ１０２が腐食し、腐食により生じた塵が圧縮空気と共にノズル口１０６から噴出されるという不都合があった。
【特許文献１】特開２００２−２０８４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記不都合を解消し、圧縮空気の流通路におけるコロナ放電に起因した塵の発生を抑制したエアーノズル型イオン生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、圧縮空気が供給されるノズル内に設けられた放電針と、該放電針と対向した対向電極と、該放電針と該対向電極との間に交流高電圧を印加する交流高圧電源とを有し、該交流高圧電源により該放電針と該対向電極との間に高電圧が印加されたときに生じるコロナ放電により生成される正及び負の空気イオンを、ノズルの先端から圧縮空気と共に噴出するエアーノズル型イオン生成装置の改良に関する。そして、前記対向電極が、非金属部材を介して前記放電針と対向して設けられていることを特徴とする。
【０００９】
かかる本発明によれば、前記放電針と前記対向電極が非金属部材を介して対向している。そのため、前記放電針におけるコロナ放電により生成される正及び負の空気イオンとオゾンが、前記対向電極に接触することが前記非金属部材により妨げられ、空気イオンやオゾンとの接触により前記対向電極の腐食が生じることを防止することができる。そして、これにより、前記対向電極の腐食により生じた塵が圧縮空気と共にノズルの先端から噴出されることを防止することができる。
【００１０】
また、前記ノズルの前記放電針と対向する部分が前記非金属部材として非金属材料で形成され、前記対向電極が、前記ノズルの該非金属材料で形成された部分の外側に、該部分を介して前記放電針と対向して設けられていることを特徴とする。
【００１１】
かかる本発明によれば、前記ノズル自体の前記放電針と対向する部分を非金属材料で形成し、該非金属材料で形成した部分の外側に前記対向電極を設けることにより、前記放電針と前記対向電極が前記非金属部材を介して対向して設けられた構成を、追加部材を設けることなく容易に実現することができる。
【００１２】
また、前記交流高圧電源は、高周波トランスにより生成した高周波の交流高電圧を前記放電針と前記対向電極との間に印加することを特徴とする。
【００１３】
かかる本発明によれば、前記放電針と前記対向電極との間に高周波の交流高電圧を印加することにより、該交流高電圧を印加したときの前記非金属部材の交流インピーダンスを低下させて、前記放電針から前記対向電極への電流量を増加させることができる。そして、これにより、前記放電針におけるコロナ放電を促進させて、正及び負の空気イオンの生成量を増加させることができる。
【００１４】
また、前記高周波トランスとして圧電トランスを用いることにより、巻線式のトランスを用いた場合に比べて前記交流高圧電源を小型化することができるため、ノズルと交流高圧電源の一体化を容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。図１は本発明のエアーノズル型イオン生成装置の全体構成図、図２は図１に示したエアーノズル型イオン生成装置の外観斜視図、図３は図１に示したエアーノズル型イオン生成装置の縦断面図、図４は図１に示したエアーノズル型イオン生成装置に対する試験装置の構成図である。
【００１６】
図１を参照して、エアーノズル型イオン生成装置１（以下、イオン生成装置１という）は、ノズル本体１４とノズル先端部１８からなるノズルと、交流高圧電源４とからなり、交流高圧電源４の出力ケーブル４ａがノズル本体１４内に設けられた放電針２に接続され、戻りケーブル４ｂがノズル本体１４の外側に配置された対向電極３に接続されている。また、ノズル本体１４の空気供給管１６と空気配管３１を介して接続された圧縮空気供給装置３０から、ノズル本体１４に圧縮空気が供給される。
【００１７】
次に、図２及び図３を参照して、ノズル（ノズル本体１４とノズル先端部１８）と、交流高圧電源４を収容した電源ケース１５は、一体的に連結されている。また、ノズル本体１４とノズル先端部１８は、絶縁性の非金属（プラスチック、セラミックス等）により一体に形成されている。
【００１８】
ノズル本体１４の空気通路１３の入口には、空気供給管１６が螺着されている。また、空気通路１３は断面円形であるが、中途から出口までの出口寄りの空気通路１３ｂは、入口寄りの空気通路１３ａよりも拡径されている。そして、入口寄りの空気通路１３ａの中心軸は、拡径された出口寄りの空気通路１３ｂの中心軸の上方に位置している。
【００１９】
放電針２は、その軸が空気通路１３ｂ及びノズル先端部１８の中心軸に一致し、且つ、その先端が対向電極３の中心に位置するように、金属製のソケット１９を介してノズル本体１４のネジ穴２２に螺着されている。
【００２０】
電源ケース１５内に設けられた交流高圧電源４の出力ケーブル４ａは、絶縁被覆２０で覆われ、金属製の電極環２１の環内に嵌入されて電極環２１に半田付けされている。そして、出力ケーブル４ａと電極環２１は、電源ケース１５側から放電針２の軸と直交する方向でノズル本体１４の内部に挿入されている。このとき、電極環２１の外周面が放電針２の後端及びソケット１９に接触して電気的に導通する。
【００２１】
また、ノズル本体１４の放電針２の先端付近と対向する部分（本発明の非金属部材に相当する）の外側に、対向電極３が配置されている。そのため、放電針２と対向電極３が、絶縁性の非金属で形成されたノズル本体１４を介して対向した状態となっている。そして、対向電極３は、交流高圧電源４の戻りケーブル４ｂと接続されて接地されている。
【００２２】
交流高圧電源４は、商用交流電源から直流電圧を生成する直流電源２５と、直流電源２５から出力される直流電圧の印加により高周波交流電圧を発生する発振回路２６と、該高周波交流電圧を圧電セラミックスからなる圧電素子２７により昇圧して高周波高電圧を出力する圧電トランス２８とを備えている。このように、圧電トランス２８を用いて昇圧回路を構成することにより、商用交流電源を巻線トランスにより直接的に昇圧する場合に比べて、交流高圧電源４の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００２３】
交流高圧電源４により放電針２に高周波高電圧を印加すると、放電針２と対向電極３との間に電界が形成され、放電針２からコロナ放電が発生して正及び負の空気イオンが生成される。そして、圧縮空気供給装置３０（図１参照）から空気供給管１６に供給される圧縮空気が空気通路１３を流通し、正及び負の空気イオンを含んだ圧縮空気がノズル口１７から噴出される。
【００２４】
この場合、放電針２と対向電極３の間に、絶縁性の非金属で形成されたノズル本体１４が介在しているため、コロナ放電により生成される正及び負の空気イオンとコロナ放電により副次的に生成されるオゾンが対向電極３に触れることがない。そのため、正及び負の空気イオンやオゾンとの接触による化学反応によって対向電極３が腐食することがなく、対向電極３の腐食により生じた塵がノズル口１７から噴出されて、除電対象物及びその近傍を汚染することを防止することができる。
【００２５】
次に、以上説明したイオン生成装置１の除電特性について説明する。図４を参照して、本願発明者らは、帯電プレートモニタ４０を用いてイオン生成装置１の除電効果を調べる試験を行なった。帯電プレートモニタ４０は、絶縁部材４３を介して本体４１に取り付けられた金属製プレート４２を備えると共に、本体４１の内部に、金属製プレート４２の電位を測定する表面電位測定装置４４と、金属製プレート４２に電荷を付与する高電圧電源４５と、金属製プレート４２の電位の変化時間を測定するタイマ４６とを備えている。
【００２６】
試験方法として、金属製プレート４２の上面の距離Ｌを隔てた位置にイオン生成装置１を設置し、イオン生成装置１から噴出される正及び負の空気イオンを含んだ空気を、帯電プレートモニタ４０の金属製プレート４２に吹き当てる。このとき、吹き当てられる空気中の正及び負の空気イオンに偏りがあると、金属製プレート４２に電荷が蓄積されて、表面電位測定装置４４により検出される電圧の絶対値が大きくなる。そこで、この電圧（オフセット電圧という）を、イオンバランスの指標として測定する。
【００２７】
また、金属製プレート４２を高電圧電源４５により±1,000Ｖに帯電させた状態でイオン生成装置１から噴出される正及び負の空気イオンを含んだ空気を吹き当てて、静電気を中和したときに、金属製プレート４２の電位が±100Ｖまで低下するまでに要する時間（減衰時間）を測定する。
【００２８】
本実施の形態のイオン生成装置１及び上記背景技術で説明した図５及び図６の金属性のノズルキャップ１０２を備えた従来のイオン生成装置１００に対して、上記減衰時間とオフセット電圧を測定した比較結果を以下の表１に示す。なお、イオン生成装置１のノズルはＡＢＳ樹脂製、従来のイオン生成装置１００のノズルキャップ１０２はアルミ製であり、共に圧電セラミックスを用いた圧電トランスにより交流高電圧（周波数：６８kHz、出力電圧２kV）を生成して、放電針と対向電極間に印加した。
【００２９】
また、両イオン生成装置共に、圧縮空気供給装置から供給される圧縮空気の圧力を０．１MPaとし、ノズル口から金属性プレート４２までの距離Ｌを５０mmとして、試験を行なった。
【００３０】
【表１】
2006156276.tif 000003
【００３１】
上記表１に示した試験結果から、本発明のイオン生成装置１による場合にも、従来のイオン生成装置とほぼ同レベルの効果が得られ、実用上問題ないことがわかる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、絶縁性の非金属により形成されたノズル本体１４の外側に対向電極３を配置したが、本発明の実施形態はこれに限られず、放電針と対向電極を非金属部材を介して対向させた構成とすることで本発明の効果を得ることができる。例えば、非金属により形成されたノズル本体の側壁内に対向電極を埋設して、放電針と対向電極が非金属部材を介して対向するようにしてもよい。
【００３３】
また、本実施の形態では、高周波交流電圧を放電針２と対向電極３間に印加することで、電流がノズルを流れる際のインピーダンスを減少させたが、商用電源の周波数程度の交流電圧を印加する場合であっても本発明の効果を得ることができる。
【００３４】
また、本実施の形態では、本発明の高周波トランスとして圧電トランスを用いたが、高周波発振昇圧トランスを用いてもよい。この場合にも、高圧巻線部を小型にできるので、商用周波数の巻線トランスを用いる場合に比べて、交流高圧電源４を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のエアーノズル型イオン生成装置の全体構成図。
【図２】図１に示したエアーノズル型イオン生成装置の外観斜視図。
【図３】図１に示したエアーノズル型イオン生成装置の縦断面図。
【図４】図１に示したエアーノズル型イオン生成装置に対する試験装置の構成図。
【図５】従来のエアーノズル型イオン生成装置の外観斜視図。
【図６】従来のエアーノズル型イオン生成装置の縦断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１…エアーノズル型イオン生成装置、２…放電針、３…対向電極、４…交流高圧電源、４ａ…出力ケーブル、４ｂ…戻りケーブル、１３…空気通路、１４…ノズル本体、１８…ノズル先端部、２５…直流電源、２６…発振回路、２８…圧電トランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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