(57)【要約】【課題】帯電体が有している静電エネルギーをコロナ放電を発生させることにより消費し、帯電体を除電処理することを可能にした帯電体除電装置と、この帯電体除電装置を用いた帯電体除電方法を提供すること。【解決手段】  電源装置２０と、電源装置２０に電気的に接続されると共に、所要間隔をあけて平行に配設された正極３０および負極４０と、を有し、正極３０および負極４０は、正極３０および負極４０におけるコロナ放電開始電圧が互いに等しくなる線状体により形成されていて、正極３０および負極４０に供給される電圧が、正極３０および負極４０におけるコロナ放電開始電圧の直前電圧以上の電圧に維持されていることを特徴とする帯電体除電装置１０である。【選択図】図１
2015002084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源装置と、該電源装置に電気的に接続されると共に、所要間隔をあけて平行に配設された正極および負極と、を有し、
前記正極および前記負極は、前記正極および前記負極におけるコロナ放電開始電圧が互いに等しくなる線状体により形成されていて、
前記正極および前記負極に供給される電圧が、前記正極および前記負極におけるコロナ放電開始電圧の直前電圧以上に維持されていることを特徴とする帯電体除電装置。
【請求項２】
前記線状体の径寸法または前記線状体の形状の少なくとも一方が、前記正極と前記負極との間で相違していることを特徴とする請求項１記載の帯電体除電装置。
【請求項３】
前記正極または前記負極の少なくとも一方における前記線状体には、他方の極側に向って突出する突状体が少なくとも一つ配設されていることを特徴とする請求項１記載の帯電体除電装置。
【請求項４】
前記正極および前記負極には絶縁部材からなる電界漏れ防止用のシールド体が配設されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の帯電体除電装置。
【請求項５】
前記シールド体は平面視コの字型形状に形成されていて、前記シールド体は開口部側同士を互いに向かい合わせた状態で配設されていることを特徴とする請求項４記載の帯電体除電装置。
【請求項６】
前記正極および前記負極は、それぞれ電流制限抵抗を介して前記電源装置と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の帯電体除電装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の帯電体除電装置を用いた帯電体除電方法であって、
帯電体を正極と負極との間を通過させることにより、前記帯電体、前記正極、前記負極においてコロナ放電を生じさせ、前記帯電体の静電エネルギーを消費させることにより前記帯電体の除電を行うことを特徴とする帯電体除電方法。
【請求項８】
前記帯電体を前記正極と前記負極との間を通過させる際、前記帯電体が、正の帯電状態または負の帯電状態のどちらであるかに応じて、前記帯電体を前記正極と前記負極との中間位置よりも前記負極または前記正極に接近させた状態で通過させることを特徴とする請求項７記載の帯電体除電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電体除電装置とこれを用いた帯電体除電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形装置により成形された樹脂成形品は、他の材料からなる物品との接触により生じる静電気により帯電した状態になることが多い。このように帯電状態にある樹脂成形品を搬送ロボット等により搬送しようとする場合、静電気の作用により樹脂成形品が搬送ロボットのアーム（チャック部）に付着し、アームから引き離すことができなくなってしまうことがあり、樹脂成形品のハンドリングにおいて支障があった。
【０００３】
このような不具合を解決すべく、帯電状態にある除電対象物に対して空気イオンを吹き付けて、除電対象物の静電気を空気イオンにより中和させることで除電対象物の除電処理を行う装置に関する構成が、例えば特許文献１において提案されている。
特許文献１に開示されている除電装置によれば、樹脂成形品の静電気が除去されることになるため、樹脂成形品と搬送ロボットのアームとの引き離しを確実におこなうことができ、樹脂成形品のハンドリングを的確に行うことが可能になった。
また、他の除電装置として、放電電極にいわゆる除電ブラシを使用した自己放電方式のものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７７９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されているような帯電体に空気イオンを吹き付けることによる除電処理を行う場合、空気イオンが帯電体に付着するまでの移動時間が必要である。また空気イオンを放出するための送風部の構成が必要になること、空気イオンを生成する際に大量のオゾンが発生すること、除電対象物に付着させた空気イオンが何らかの外力の採用により除電対象物から離れてしまい、再び帯電してしまう等の課題がある。
また、自己放電方式が採用された除電装置は、高速で除電処理ができる反面、放電電極と除電対象物が極めて接近したときにしか除電効果が得られないという課題がある。
【０００６】
そこで本発明は、帯電体が有している静電エネルギーをコロナ放電を発生させて消費することにより、帯電体を除電処理することを可能にした帯電体除電装置と、この帯電体除電装置を用いた帯電体除電方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明者は鋭意研究を行った結果、以下の構成に想到した。
すなわち、電源装置と、該電源装置に電気的に接続されると共に、所要間隔をあけて平行に配設された正極および負極と、を有し、前記正極および前記負極は、前記正極および前記負極におけるコロナ放電開始電圧が互いに等しくなる線状体により形成されていて、前記正極および前記負極に供給される電圧が、前記正極および前記負極におけるコロナ放電開始電圧の直前電圧以上に維持されていることを特徴とする帯電体除電装置である。
【０００８】
本構成によれば、帯電体が正極と負極の間を通過する際、帯電体と正極または負極との間、主に正極または負極の表面上で瞬間的にコロナ放電が発生するが、このときコロナ放電における熱や電磁波（光）の放出によって帯電体の静電エネルギーは消費されるから、一瞬で帯電体を除電処理することができる。
また、帯電体除電装置に送風部等の構成が不要となり、帯電体除電装置の構成を簡素化することができる。
さらに、帯電体を正極と負極との間を通過させるときのみコロナ放電がなされる構成であるから、コロナ放電を間欠的に発生させることで、オゾンの発生量を可及的に少なくすることができる。
さらにまた、帯電体の除電処理は空気イオンの付着を利用しないので、除電処理後に再び帯電してしまう可能性がない。
【０００９】
また、本構成は自己放電方式における電極に電圧を印加した方式とみなすことができる。自己放電方式において、電極はふつうアースに接続されているが、その代わりに電圧を印加することによって電極と帯電体の電位差を拡大させて、熱や電磁波（光）の放出が多い突出したコロナ放電を促進させることができる。この結果、自己放電方式に比べて、電極と帯電体の間の距離が長くなっても（電極と帯電体が極めて接近した状態でなくても）突出したコロナ放電が発生し、除電効果を得ることができるため好都合である。
【００１０】
また、前記線状体の径寸法または前記線状体の形状の少なくとも一方が、前記正極と前記負極との間で相違していることが好ましく、さらに、前記正極または前記負極の少なくとも一方における前記線状体には、他方の極側に向って突出する突状体が少なくとも一つ配設されていることがより好ましい。これらの構成を採用することにより、正極と負極のコロナ放電を開始する条件を互いに等しくすることができる。また、帯電体と正極または負極との間、主に正極または負極の表面上でのコロナ放電の発生が促進され、より効率的な帯電体の除電処理を行うことができると共に、正極や負極に印加する電圧を低減させることができるため好都合である。
【００１１】
さらには、前記正極および前記負極には絶縁部材からなる電界漏れ防止用のシールド体が配設されていることが好ましく、さらに、前記シールド体は平面視コの字型形状に形成されていて、前記シールド体は開口部側同士を互いに向かい合わせた状態で配設されていることがより好ましい。これらの構成を採用することにより、帯電体除電装置の正極および負極において形成された電界が外部へ漏出することを防止することができる。すなわち、帯電体除電装置の近隣に設置されている電子機器への電界による悪影響を防止したり、帯電した塵埃の誘引を防ぎ正極または負極への塵埃の付着を防止することができる。
【００１２】
また、前記正極および前記負極は、それぞれ電流制限抵抗を介して前記電源装置と電気的に接続されていることが好ましい。この構成を採用することにより、帯電体と正極または負極との間、主に正極または負極の表面上での突出したコロナ放電が継続的になることを防ぎ、無駄な電力消費を抑えると共に、オゾンの発生を最小限に抑えた安全な帯電体除電装置を提供することができる。
また、オゾンの発生が抑制されるから、印加する電圧をコロナ放電開始電圧の直前電圧になるように調整する必要から解放され、除電効果に応じて電圧を高くすることが可能になる。
【００１３】
また、他の発明として、上記のうちのいずれかに記載の帯電体除電装置を用いた帯電体除電方法であって、帯電体を正極と負極との間を通過させることにより、前記帯電体、前記正極、前記負極においてコロナ放電を生じさせ、前記帯電体の静電エネルギーを消費させることにより前記帯電体の除電処理を行うことを特徴とする帯電体除電方法もある。これにより、帯電体を正極と負極との間を通過させれば、帯電体が有している静電エネルギーにより帯電体と正極または負極との間でコロナ放電を生じさせることができ、帯電体の静電エネルギーが消費されて、帯電体の除電処理を行うことができる。
【００１４】
また、前記帯電体を前記正極と前記負極との間を通過させる際、前記帯電体が、正の帯電状態または負の帯電状態のどちらであるかに応じて、前記帯電体を前記正極と前記負極との中間位置よりも前記負極または前記正極に接近させた状態で通過させることが好ましい。これにより、帯電体と正極または負極との間におけるコロナ放電がより発生しやすい状態にすることができ、効率的に帯電体の除電処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる帯電体除電装置およびこれを用いた帯電体除電方法の構成によれば、帯電体を正極と負極との間を通過させると、帯電体と正極または負極との間、主に正極または負極の表面上で瞬間的にコロナ放電が発生し、このときコロナ放電における熱や電磁波（光）の放出によって帯電体の静電エネルギーが消費されるから、一瞬で帯電体を除電処理することができるため、高速で機能する帯電体除電装置を提供することができる。
また、送風部等の構成が不要となり、帯電体除電装置の構成を簡素化することができる。また、帯電体を正極と負極との間を通過させるときのみ突出したコロナ放電がなされる構成であるから、オゾンの発生を伴う突出したコロナ放電が間欠的に行われることになるため、オゾンの発生量を可及的に少なくすることができる。
さらには、帯電体の除電処理は空気イオンの付着を利用していないので、除電処理後に再び帯電してしまう可能性がない。
すなわち、帯電体を素早く除電処理することができると共に、帯電体の除電処理を行う際におけるオゾンの発生に伴う不具合を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態における帯電体除電装置の概略構成図である。
【図２】第２実施形態における負極を構成する線状体の変形例を示す拡大図である。
【図３】第３実施形態における帯電体除電装置の概略構成図である。
【図４】図３に示す帯電体除電装置における電極部分の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明にかかる帯電体除電装置について実施形態に基づいて説明を行う。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における帯電体除電装置の概略構成図である。
本実施形態にかかる帯電体除電装置１０は、電源装置２０と、所要間隔をあけて平行に配設された線状体からなる正極３０および負極４０が配設されている。正極３０および負極４０はそれぞれ電源装置２０に電気的に接続されている。また、正極３０と負極４０の離間距離は、除電処理を行う対象の帯電体Ｔまたは帯電体Ｔおよび帯電体Ｔを搬送する搬送手段（図示せず）の大きさにより適宜設定することができる。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態にかかる電源装置２０は、電源供給部２２、制御回路２４、圧電トランス２６、直流電圧増幅回路２８が記載の順でそれぞれが電気的に接続されることにより構成されている。
なお、電源装置２０は、本実施形態で示した構成に限定されるものではなく、他の公知の構成要素を適宜組み合わせた電源装置２０の構成を採用することもできる。
【００２０】
本実施形態においては電源供給部２２として商用電源を用いている。電源供給部２２から供給されたＡＣ１００ボルトまたはＡＣ２００ボルトは、まず、コンバータに代表される制御回路２４により直流１２ボルトに変換された後、昇圧チョッパ回路により任意のピーク値を持つパルス状の電圧信号に変換される。制御回路２４により生成された任意のピーク値を持つパルス状の電圧信号は、次に圧電トランス２６によって最大ＡＣ２キロボルトに昇圧される。続けて最大ＡＣ２キロボルトの電圧は、コッククロフト・ウォルトン回路に代表される直流電圧増幅回路２８によりＡＣ／ＤＣ変換および昇圧処理がなされ、最終的には最大ＤＣ２０キロボルトのプラス電圧とマイナス電圧に生成される。
【００２１】
このようにして生成された最大ＤＣ２０キロボルトのプラス電圧が正極３０に、最大ＤＣ２０キロボルトのマイナス電圧が負極４０に印加（供給）される。本実施形態における帯電体除電装置１０の正極３０および負極４０への印加電圧は、それぞれの印加電圧の絶対値がコロナ放電開始電圧の直前電圧の絶対値以上となるように維持されている。なお、正極３０と負極４０に絶対値が等しい電圧を印加すると、電界形成領域が正極３０と負極４０の間に限定されるので都合がよい。また、正極３０または負極４０のみで帯電体除電装置１０を構成した場合に比べて、帯電体Ｔがプラスまたはマイナスのどちらに帯電していても除電処理を行うことができる点で好都合である。
【００２２】
ここで、コロナ放電開始電圧とは、コロナ放電を開始した際における電極への印加電圧のことを指している。なお、コロナ放電とは、電界に生じた電気力線の密度が一定以上に達し電界が強くなったときに大気をプラズマ化させる現象である。電気力線の密度が高い領域を電界が強いと表現し、電界が強い領域でコロナ放電は発生する。また、コロナ放電開始電圧の直前電圧とは、帯電体Ｔの接近等により電気力線の密度が少しでも上昇すれば直ちにコロナ放電が開始される状態にある電圧のことを指している。
【００２３】
本実施形態においては、正極３０および負極４０はいずれも線状体の導体により形成されている。正極３０あるいは負極４０に印加する電圧がコロナ放電開始電圧以上であると、帯電体Ｔが通過しなくともコロナ放電が発生し、電圧の上昇と共に正極３０および負極４０からのオゾン発生量が加速度的に増加するため危険である。このためコロナ放電を抑制するために、図１に示すように直流電圧増幅回路２８と正極３０および負極４０との間に１ギガオームの電流制限抵抗５０を配設することにより、正極３０および負極４０に供給される電流量を低減させている。
【００２４】
ところで、絶対値が等しい電圧が印加されている正極３０と負極４０においては、負極４０の方が正極３０よりもコロナ放電を生じやすい。絶対値が等しい電圧が印加されている正極３０と負極４０とにおいてコロナ放電を開始させる際の条件を等しくするためには、正極３０における電界を負極４０における電界よりも強くなるように設定すればよい。本実施形態においては、正極３０を構成する線状体と負極４０を構成する線状体の形状をそれぞれ異ならせることにより、印加電圧の絶対値が等しい場合であっても、正極３０と負極４０とのコロナ放電を開始する際の条件が互いに等しくなるように設定している。
【００２５】
また、正極３０と負極４０とのコロナ放電を開始する条件を互いに等しくするための手法としては、正極３０と負極４０の線状体の形状を変更する他に、正極３０と負極４０を形成している線状体の径寸法を異ならせてもよい。実験の結果、正極３０を形成する線状体の径寸法は、負極４０を形成する線状体の径寸法の１／２〜１／３に設定すれば、正極３０と負極４０におけるコロナ放電を開始する際の条件を等しくすることができる。
さらには、正極３０と負極４０を形成する線状体の径寸法および形状の両方をそれぞれ異ならせるようにすることも可能である。
【００２６】
正極３０と負極４０には、いずれに対してもコロナ放電開始電圧の直前電圧以上の電圧を印加した状態が維持されている。このようにコロナ放電開始電圧の直前電圧以上の電圧が印加されている状態の正極３０と負極４０との間に帯電体Ｔを通過させると、帯電体Ｔと正極３０との間、または帯電体Ｔと負極４０との間のいずれかで電気力線の密度が上昇して突出したコロナ放電が発生し、帯電体Ｔの静電エネルギーが消費されることになる。なお、電気力線の密度が上昇して突出したコロナ放電が発生する領域は、主に正極３０または負極４０の表面であるが、帯電体Ｔに突状部がある場合は、帯電体Ｔの表面でもこのようなコロナ放電は発生する。
【００２７】
本実施形態における帯電体除電装置１０の構成によれば、コロナ放電開始電圧の直前電圧以上の電圧が印加された状態に維持された正極３０と負極４０との間に帯電体Ｔを通過させれば、両者の間の電界の変化は光の速さで伝搬することになるため、帯電体Ｔを正極３０と負極４０との間を高速で通過させたとしても突出したコロナ放電は発生するから、確実に帯電体Ｔを除電処理することができる点で、従来技術に係る帯電体除電装置に比較して使い勝手が極めて良好である。
【００２８】
また、正極３０と負極４０にはコロナ放電開始電圧の直前電圧以上の電圧が印加されてはいるものの、帯電体Ｔを通過させる際のみ突出したコロナ放電を生じさせているので、帯電体Ｔを除電処理する際の突出したコロナ放電が間欠的な発生となり、突出したコロナ放電に伴うオゾンの発生量も最小限に抑えることができる。したがって、帯電体除電装置１０の周辺環境へのオゾンによる悪影響を少なくすることができる点において好都合である。
【００２９】
（第２実施形態）
図２は負極の変形例を示す拡大正面図である。本実施形態においては、負極４０を形成する線状体の表面に、正極３０側に向って突出する突状体４２を配設している点が特徴的である。他の構成については第１実施形態と同様にすることができるため、ここでの詳細な説明は省略する。
このような突状体４２を配設することにより、負極４０と帯電体Ｔとの間におけるコロナ放電を生じやすくすることができる。図２に示すように突状体４２は、負極４０（線状体）の延伸方向に沿って所要間隔をあけて複数配設されているが、突状体４２の配設数は一つのみであってもよい。
【００３０】
負極４０の表面に配設する突状体４２は、図２（Ａ）に示すような柱状体に形成してもよいし、図２（Ｂ）に示すような錐状体に形成してもよい。錐状体に形成された突状体４２の方が柱状体に形成された突状体４２よりもコロナ放電を発生させやすい。
突状体４２は、図２（Ａ）および（Ｂ）に示した形態に限定されるものではない。負極４０と帯電体Ｔとの間におけるコロナ放電を発生させやすくすることができれば、他の形態に形成してもよいのはもちろんである。
【００３１】
（第３実施形態）
図３は、第３実施形態における帯電体除電装置の概略構成図である。図４は、図３の電極部分における平面図である。
本実施形態においては、正極３０と負極４０との外方部分に平面視コの字型形状に形成されたシールド体６０が配設されている点が特徴的である。このシールド体６０は、合成樹脂等の絶縁体により形成されている。
【００３２】
正極３０と負極４０のそれぞれにおいて、他方の電極（負極４０または正極３０）と反対側の位置となる外方側位置に電界漏れ防止用のシールド体６０をそれぞれ配設し、シールド体６０の開口部６２どうしを互いに向い合せた状態で配設しているため、正極３０および負極４０により形成された電界が帯電体除電装置１０の外部へ漏出することを防ぐことができる。これにより、帯電体除電装置１０の周辺に配設されている他の電子機器等に帯電体除電装置１０からの電界の影響による誤動作発生を確実に防止することができる上、帯電した塵埃の誘引を防ぎ正極３０または負極４０への塵埃の付着が防止されるため好都合である。
【００３３】
（帯電体の除電方法）
次に、図３および図４に示した第３実施形態にかかる帯電体除電装置１０を用いた帯電体Ｔの除電方法について説明を行う。ここでは、プラスに帯電した帯電体Ｔの除電処理を行う場合について説明を行うものとする。
帯電体除電装置１０の図示しないスイッチをオンにすると、電源供給部２２から供給された商用電源が、制御回路２４、圧電トランス２６、直流電圧増幅回路２８によりコロナ放電開始電圧の直前電圧以上の電圧に調整された後、電流制限抵抗５０を経由して、正極３０と負極４０に印加される。
【００３４】
搬送ロボット（図示せず）等を用い、コロナ放電開始電圧の直前電圧以上の電圧が印加されている正極３０と負極４０との間に帯電体Ｔを図４中に示す矢印方向に通過させると、帯電体Ｔの持つ電位により正極３０と負極４０との間の電界が変化し、帯電体Ｔと負極４０との間で電気力線の密度が上昇し突出したコロナ放電が生じる。このように帯電体Ｔと負極４０との間で突出したコロナ放電が生じることにより、帯電体Ｔの静電エネルギーが消費され、最終的には帯電体Ｔが除電処理されることになる。電界が変化する際の反応速度は光の速さで行われるため、帯電体Ｔを正極３０と負極４０の間に高速で通過させた場合であっても確実に帯電体Ｔの除電処理を行うことができる。
【００３５】
また、図３においては、帯電体Ｔが正極３０と負極４０との中間位置を通過している状態を示しているが、本実施形態のように帯電体Ｔがプラスに帯電している場合には、正極３０と負極４０との間において可及的に負極４０に近い位置を通過させることで、負極４０と帯電体Ｔとの間の突出したコロナ放電をより効果的に行うことができる。これと同様の理由により、帯電体Ｔがマイナスに帯電している場合には、帯電体Ｔを正極３０と負極４０との間において可及的に正極３０に近い位置を通過させることが好ましい。
【００３６】
以上に、本実施形態に基づいて帯電体除電装置１０およびこれを用いた帯電体除電方法について詳細に説明したが、本願発明における帯電体除電装置１０およびこれを用いた帯電体除電方法の技術的範囲は、以上に示した実施形態に限定されるものではない。例えば、以上に説明した実施形態１〜３に示した構成を適宜組み合わせた形態を採用することもできる。
また、図２においては、負極４０を構成する線状体の変形例について説明しているが、正極３０を構成する線状体に対しても図２に示すような突状体を配設してもよい。さらには、正極３０および負極４０のいずれか一方のみに突状体を配設した形態の他、正極３０および負極４０の両方に突状体が配設されている形態を採用することもできる。
【００３７】
また、以上の実施形態において、正極３０および負極４０にコロナ放電開始電圧の直前電圧を超えた電圧を印加した場合、正極３０と負極４０においては常時コロナ放電がなされている状態になる。しかしながら、印加電圧がコロナ放電開始電圧の直前電圧よりも極端に高くなければ、正極３０と負極４０において継続的に発生するコロナ放電は、オゾンの発生を伴わないいわゆる微弱なコロナ放電となる。
このような微弱なコロナ放電が発生している正極３０と負極４０との間に帯電体Ｔを通過させれば、静電エネルギーが少ない帯電体Ｔであっても、オゾンの発生を伴う突出したコロナ放電を生じさせることができ、帯電体Ｔの静電エネルギーを確実に消費させ、確実な帯電体Ｔの除電処理が可能になる点で好都合である。
【００３８】
このような正極３０と負極４０において常時微弱なコロナ放電を生じさせるような電圧印加状態の他に、帯電体Ｔの静電エネルギーが充分高いことが明らかである場合等においては、正極３０と負極４０にコロナ放電開始電圧の直前電圧を印加するようにしてもよい。このような電圧印可状態によれば、正極３０と負極４０における微弱なコロナ放電が生じることがなく、正極３０と負極４０との間に帯電体Ｔを通過させたときのみにおいて、突出したコロナ放電を発生させることができる点において好都合である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  帯電体除電装置
２０  電源装置
２２  電源供給部
２４  制御回路
２６  圧電トランス
２８  直流電圧増幅回路
３０  正極
４０  負極
４２  突状体
５０  電流制限抵抗
６０  シールド体
６２  開口部
Ｔ  帯電体
【図１】
2015002084.tif 000003
【図２】
2015002084.tif 000004
【図３】
2015002084.tif 000005
【図４】
2015002084.tif 000006