(57)【要約】【課題】放電用パルスの周波数を上げた場合であっても放電に係る電流を好適に検出できる除電装置を提供すること。【解決手段】除電装置は、高電圧パルス（ＰＬ１，ＰＬ２）を放電電極に印加する高圧生成部と、高電圧パルスの放電電極への印加によって生じる電流（Ｉｉ，Ｉｔ）を所定の検出周期で検出する電流検出部と、高圧生成部を制御する制御部とを備える。制御部は、電流が検出される際に、通常パルス幅（ＰＷ１，ＰＷ２）より広いパルス幅である検出パルス幅（ＰＷ３，ＰＷ４）の高電圧パルスを生成するように高圧生成部を制御する。検出パルス幅（ＰＷ３，ＰＷ４）は、電流が検出パルス幅の高電圧パルスの印加による過渡期間Ｋ１後の定常期間Ｋ２を有するようなパルス幅であり、定常期間Ｋ２において電流（Ｉｉ，Ｉｔ）が検出される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンを対象物に向けて放出して対象物を除電する除電装置であって、
放電によって前記イオンを放出する放電電極と、
前記イオンを発生するための高電圧パルスを生成し、前記高電圧パルスを前記放電電極に印加する高圧生成部と、
前記高電圧パルスの前記放電電極への印加によって生じる電流を所定の検出周期で検出する電流検出部と、
前記高圧生成部による前記高電圧パルスの生成を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記電流が検出される際に、通常除電時の前記高電圧パルスのパルス幅である通常パルス幅より広いパルス幅である検出パルス幅の高電圧パルスを生成するように前記高圧生成部を制御し、
前記検出パルス幅は、前記電流が前記検出パルス幅の高電圧パルスの印加による過渡期間後の定常期間を有するようなパルス幅に設定されたものであり、
前記電流検出部は、前記電流の定常期間において前記電流を検出する、除電装置。
【請求項２】
前記高圧生成部は、
プラスイオンを発生するためのプラス高電圧パルスを生成するプラス高圧生成部と、マイナスイオンを発生するためのマイナス高電圧パルスを生成するマイナス高圧生成部とを含み、
前記制御部は、
前記プラス高電圧パルスおよび前記マイナス高電圧パルスが交互に前記放電電極に印加されるように、前記プラス高圧生成部およびマイナス高圧生成部を切替え制御し、
前記電流検出部によって前記電流を検出する際に、前記検出パルス幅の前記プラス高電圧パルスおよび前記マイナス高電圧パルスを生成するように各高圧生成部を制御する、請求項１に記載の除電装置。
【請求項３】
前記電流は、前記イオンの放出によってグランドを介して高圧生成部に戻るイオン電流であり、
前記電流検出部は、前記対象物を除電する際のイオンバランスを調整する際に、前記イオン電流を検出するイオン電流検出抵抗を含み、
前記制御部は前記イオン電流検出抵抗によって検出されたイオン電流に基づいて、前記高圧生成部による前記高電圧パルスの生成を制御する、請求項１または請求項２に記載の除電装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記プラス高電圧パルスの検出パルス幅と、前記マイナス高電圧パルスの検出パルス幅とが等しくなるように各高圧生成部を制御する、請求項２または請求項３に記載の除電装置。
【請求項５】
前記放電電極と対向する対向電極をさらに備え、
前記電流検出部は、前記放電電極の劣化度を検出するために、前記高電圧パルスの前記放電電極への印加の際に対向電極を介して流れる対向電極電流と前記イオン電流との和である放電電流を検出する放電電流検出抵抗をさらに含み、
前記放電電流を検出する周期は、前記イオン電流を検出する周期以上の周期とされる、請求項３または請求項４に記載の除電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は除電装置に関し、詳しくは、放電によるイオンを対象物に向けて放出して対象物を除電する除電装置において、放電に係る電流を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記除電装置において放電に係る電流の検出する技術として、例えば、特許文献１には、放電に係るイオン電流を検出する検出抵抗を、電源制御装置と接地線との間に設ける技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５３４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術文献に開示された除電装置では、検出抵抗によってプラスおよびマイナスイオンの発生量を検出し、除電装置のイオンバランスをとることができる。しかしながら、除電装置によるワーク（対象物）の除電時間を短縮するために、放電用パルスの周波数を上げようとすると、放電用パルスの電圧の変化、および放電用パルスの印加経路に形成される寄生容量等に起因してイオン電流等に過渡的な状態が生じ、好適に電流を検出できない不都合があった。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、放電用パルスの周波数を上げた場合であっても放電に係る電流を好適に検出することができる除電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】
【０００６】
上記の目的を達成するための手段として、第１の発明に係る除電装置は、イオンを対象物に向けて放出して対象物を除電する除電装置であって、放電によって前記イオンを放出する放電電極と、前記イオンを発生するための高電圧パルスを生成し、前記高電圧パルスを前記放電電極に印加する高圧生成部と、前記高電圧パルスの前記放電電極への印加によって生じる電流を所定の検出周期で検出する電流検出部と、前記高圧生成部による前記高電圧パルスの生成を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記電流が検出される際に、通常除電時の前記高電圧パルスのパルス幅である通常パルス幅より広いパルス幅である検出パルス幅の高電圧パルスを生成するように前記高圧生成部を制御し、前記検出パルス幅は、前記電流が前記検出パルス幅の高電圧パルスの印加による過渡期間後の定常期間を有するようなパルス幅に設定されたものであり、前記電流検出部は、前記電流の定常期間において前記電流を検出する。
【０００７】
本構成によれば、高電圧パルスの放電電極への印加によって生じる電流の検出時には、通常パルス幅より広いパルス幅である検出パルス幅の高電圧パルスが放電電極への印加される。また、検出パルス幅は、電流が検出パルス幅の高電圧パルスの印加による過渡期間後の定常期間を有するようなパルス幅に設定されたものであり、電流の定常期間において電流が検出される。そのため、通常除電時の高電圧パルス（放電用パルス）の周波数を上げた場合であっても放電に係る電流を好適に検出することができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明の除電装置において、前記高圧生成部は、プラスイオンを発生するためのプラス高電圧パルスを生成するプラス高圧生成部と、マイナスイオンを発生するためのマイナス高電圧パルスを生成するマイナス高圧生成部とを含み、前記制御部は、前記プラス高電圧パルスおよび前記マイナス高電圧パルスが交互に前記放電電極に印加されるように、前記プラス高圧生成部およびマイナス高圧生成部を切替え制御し、前記電流検出部によって前記電流を検出する際に、前記検出パルス幅の前記プラス高電圧パルスおよび前記マイナス高電圧パルスを生成するように各高圧生成部を制御する。
本構成によれば、プラスイオンおよびマイナスイオンを発生して対象物を除電する装置において高電圧パルスの周波数を上げた場合おいても、好適に高電圧パルス（放電用パルス）の放電電流を好適に検出することができる。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明の除電装置において、前記電流は、前記イオンの放出によってグランドを介して高圧生成部に戻るイオン電流であり、前記電流検出部は、前記対象物を除電する際のイオンバランスを調整する際に、前記イオン電流を検出するイオン電流検出抵抗を含み、前記制御部は前記イオン電流検出抵抗によって検出されたイオン電流に基づいて、前記高圧生成部による前記高電圧パルスの生成を制御する。
本構成によれば、イオンバランスを調整する際に、イオン電流が適切に検出されるため、イオンバランスの調整を正確に行える。
【００１０】
第４の発明は、第２または第３の発明の除電装置において、前記制御部は、前記制御部は、前記プラス高電圧パルスの検出パルス幅と、前記マイナス高電圧パルスの検出パルス幅とが等しくなるように各高圧生成部を制御する。
本構成によれば、プラス高電圧パルスおよびマイナス高電圧パルスに対応して各電流を検出する際に、高電圧パルスとして同一条件のもとに各電流を検出することができる。
【００１１】
第５の発明は、第３または第４の発明の除電装置において、前記放電電極と対向する対向電極をさらに備え、前記電流検出部は、前記放電電極の劣化度を検出するために、前記高電圧パルスの前記放電電極への印加の際に対向電極を介して流れる対向電極電流と前記イオン電流との和である放電電流を検出する放電電流検出抵抗をさらに含み、前記放電電流を検出する周期は、前記イオン電流を検出する周期以上の周期とされる。
本構成によれば、放電電極の劣化度を検出するための放電電流の検出頻度が適正化されるため、電流検出による除電時間の遅延が抑制される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の除電装置によれば、放電用パルスの周波数を上げた場合であっても放電に係る電流を好適に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る除電装置の電気的構成を概略的に示す構成図
【図２】電流検出に係る各信号の概略的に示すタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図１および図２を参照して説明する。
本実施形態の除電装置は、放電電極に、プラスイオンを発生するためのプラス高電圧パルスと、マイナスイオンを発生するためのマイナス高電圧パルスを交互に所定の周期で印加するものである。
【００１５】
１．除電装置の電気的構成および動作
図１は、除電装置１０の電気的構成を概略的に示す構成図であり、図２は本実施形態に係る信号の概略的なタイムチャートである。
【００１６】
図１に示されるように、除電装置１０は、放電針２、対向電極３、無効電流帰還用シールド４、制御回路５、電流検出回路６、および高圧生成部２０等を含む。なお、その他に、除電装置１０は、高圧生成部２０に供給するプラスの直流電圧（＋ＤＣ）を生成する整流回路等を含むが、図１には省略されている。
【００１７】
放電針（放電電極の一例）２は、高電圧パルスＰＬの印加による対向電極３への放電によってプラスイオンあるいはマオナスイオンを発生し、イオンをワーク（除電対象物）に対して放出する。
【００１８】
電流検出回路（電流検出部の一例）６は、イオンバランスを調整するために、イオン電流Ｉｐｉ，Ｉｎｉを検出するためのイオン電流検出抵抗６Ａと、放電針２の劣化度を検出するために、放電電流Ｉｈを検出するための放電電流検出抵抗６Ｂとを含む。ここで放電電流Ｉｈは、高電圧パルスＰＬの放電針２への印加の際に対向電極３を介して流れる対向電極電流Ｉｔとイオン電流Ｉｉとの和である。また、ここで、イオン電流Ｉｐｉ，Ｉｎｉは、高電圧パルスＰＬの印加による放電針２からのイオンの放出に起因してグランドを介して高圧生成部２０に戻る電流である。
【００１９】
イオンバランスの調整は、プラス高電圧パルスＰＬ１が印加される時のイオン電流Ｉｐｉとマイナス高電圧パルスＰＬ２が印加される時のイオン電流Ｉｎｉとを比較し、その差がゼロのなるようにプラス高電圧パルスＰＬ１のパルス幅ＰＷ１とマイナス高電圧パルスＰＬ２のパルス幅ＰＷ２とを調節することによって行われる（図２参照）。
【００２０】
一方、放電針２の劣化度（摩耗・劣化）の検出は、例えば、プラス高電圧パルスＰＬ１あるいはマイナス高電圧パルスＰＬ２の印加時の、放電電流Ｉｈの初期検出値を記憶し、初期検出値と現在値の差が所定レベル以上となったことによって行われる。
【００２１】
ここで、放電針２の劣化度を検出するために放電電流Ｉｈを検出する周期Ｔｈは、ワークを除電する際のイオンバランスを調整するためにイオン電流Ｉｉを検出する際の周期Ｔｉ以上の周期とされる。これは、イオンバランスの調整間隔に比べ、放電針２の劣化には時間を要するため、放電電流Ｉｈの検出頻度はイオン電流Ｉｉの検出頻度以下でもよいからである。なお、ここでは、検出の便宜を優先して、例えば、放電電流検出周期Ｔｈおよびイオン電流検出周期Ｔｉは、共に１ｓ（秒）とされる（図２参照）。
【００２２】
イオン電流検出抵抗６Ａは、高電圧パルスＰＬ１，ＰＬ２の放電針２への印加によって生じるイオン電流Ｉｐｉ，Ｉｎｉを検出するための抵抗であり、検出値（電圧値）は制御回路（電流検出部の一例）５に供給される。制御回路５は、検出値に基づいて、上記所定の検出周期Ｔｉ（１ｓ）でイオン電流Ｉｐｉ，Ｉｎｉを検出する。
【００２３】
放電電流検出抵抗６Ｂは、上記放電電流Ｉｈを検出するための抵抗であり、検出値（電圧値）は制御回路５に供給される。制御回路５は、検出値に基づいて、上記所定の検出周期Ｔｈで放電電流Ｉｈを検出する。
【００２４】
高圧生成部２０は、プラスイオンあるいはマイナスイオンを発生するための高電圧パルスＰＬ１，ＰＬ２を生成し、高電圧パルスＰＬ１，ＰＬ２を放電針２に印加する。詳しくは、高圧生成部２０は、プラスイオンを発生するためのプラス高電圧パルスＰＬ１を生成するプラス高圧生成部２０Ａと、マイナスイオンを発生するためのマイナス高電圧パルスＰＬ２を生成するマイナス高圧生成部２０Ｂとを含む。
【００２５】
プラス高圧生成部２０Ａの構成は、ほぼ周知の高電圧発生回路の構成であり、切替スイッチ２１Ａ、プラス側発振回路２２Ａ、昇圧用トランス２３Ａ、倍電圧発生回路２４Ａおよび出力抵抗２５Ａを含む。同様に、マイナス高圧生成部２０Ｂは、切替スイッチ２１Ｂ、マイナス側発振回路２２Ｂ、昇圧用トランス２３Ｂ、倍電圧発生回路２４Ｂおよび出力抵抗２５Ｂを含む。プラス高圧生成部２０Ａおよびマイナス高圧生成部２０Ｂは、ここでは、制御回路５による切替スイッチ２１Ａおよび切替スイッチ２１Ｂの切替え時間の制御によって、所定のパルス幅ＰＷ１，ＰＷ２を有するプラス高電圧パルスＰＬ１およびマイナス高電圧パルスＰＬ２を発生する。ここでは、プラス高電圧パルスＰＬ１の電圧は、例えば、＋７ｋＶであり、マイナス高電圧パルスＰＬ２の電圧は、例えば、−７ｋＶである。なお、プラス高電圧パルスＰＬ１，ＰＬ２を生成する構成は、各プラス高圧生成部２０Ａ，２０Ｂの構成に限られない。
【００２６】
また、無効電流帰還用シールド４は、プラス高圧生成部２０Ａの昇圧用トランス２３Ａの二次側コイルの低圧側端子に接続され、寄生容量を介して流れる電流を昇圧用トランス２３Ａの二次側コイルに戻す。
【００２７】
制御回路（制御部の一例）５は、電流検出回路６によって検出された電流に基づいて、高圧生成部２０による高電圧パルスＰＬの生成を制御する。
詳しくは、制御回路５は、プラス高電圧パルスＰＬ１およびマイナス高電圧パルスＰＬ２が交互に放電針２に印加されるように、プラス高圧生成部２０Ａおよびマイナス高圧生成部２０Ｂを切替え制御する。詳しくは、上記したように、制御回路５は、切替スイッチ２１Ａおよび切替スイッチ２１Ｂの切替え時間の制御によって、プラス高電圧パルスＰＬ１およびマイナス高電圧パルスＰＬ２の各パルス幅ＰＷ１，ＰＷ２を制御する。
【００２８】
イオンバランスを調整する際に、制御回路５は、プラス高電圧パルスＰＬ１が印加される時のイオン電流Ｉｐｉおよびマイナス高電圧パルスＰＬ２が印加される時のイオン電流Ｉｎｉを検出し、トータルでゼロとなるように、各パルス幅ＰＷ１，ＰＷ２を制御することによって、除電装置のイオンバランスをとる。
【００２９】
各イオン電流Ｉｐｉ、Ｉｎｉを検出する際に、制御回路５は、図２に示されるように、各イオン電流Ｉｐｉ、Ｉｎｉが検出される際の各高電圧パルスＰＬ１，ＰＬ２のパルス幅である検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４を、通常除電時の各高電圧パルスＰＬ１，ＰＬ２のパルス幅である通常パルス幅ＰＷ１，ＰＷ２より広いパルス幅とする。すなわち、検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４が通常パルス幅ＰＷ１，ＰＷ２より広いパルス幅となるように、各切替スイッチ２１Ａおよび切替スイッチ２１Ｂを制御する。
【００３０】
ここで、検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４は、検出される各イオン電流Ｉｐｉ、Ｉｎｉが高電圧パルスＰＬ１，ＰＬ２の印加による過渡期間Ｋ１後の定常状態期間Ｋ２を有するようなパルス幅とされる。そして制御回路（電流検出部の一例）５は、定常期間Ｋ２のタイミングにおいて各イオン電流Ｉｐｉ、Ｉｎｉを検出する。
なお、ここで「定常期間」とは、例えば、１ｍｓ当たりの電流の変化量が、最大電流値（過渡電流の最大値）の１％以下である期間のことをいう。具体的な過渡期間Ｋ１および定常期間Ｋ２は、事前に、実験等によって決定される。
【００３１】
本実施形態では、検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４は、例えば、通常パルス幅ＰＷ１，ＰＷ２を１０ｍｓとすると、検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４は、例えば、その５倍の５０ｍｓに設定される。すなわち、プラス高電圧パルスＰＬ１およびマイナス高電圧パルスＰＬ２が５０Ｈｚ（周期Ｔ１＝２０ｍｓ）の高い周波数で切替えられる場合であっても、電流検出時には、各検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４が５０ｍｓとされることによって、制御回路（電流検出部の一例）５は、各イオン電流Ｉｐｉ、Ｉｎｉの定常状態期間Ｋ２において、電流を検出することができる。そのため、放電用パルスＰＬ１、ＰＬ２の周波数を、例えば、１０Ｈzから５０Ｈｚに上げた場合であっても各イオン電流Ｉｐｉ、Ｉｎｉを正確に検出することができる。
【００３２】
なお、ここで各検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４を、５０ｍｓとしたのは、過渡期間Ｋ１（過渡電流の影響）および上記定常期間Ｋ２を考慮して実験等で確認された一例であり、これに限定されない。
また、ここで、イオン電流検出周期Ｔｉは、除電動作に対する電流検出の影響を抑制するために、例えば、各検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４を加算した時間の１０倍以上であることが好ましい。ここでは、検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４を加算した時間が１００ｍｓであるため、イオン電流検出周期Ｔｉは、上記したように、１ｓとされる。
【００３３】
また、本実施形態では、制御回路５は、プラス高電圧パルスＰＬ１の検出パルス幅ＰＷ３と、マイナス高電圧パルスＰＬ２の検出パルス幅ＰＷ４とが等しくなるように各切替スイッチ２１Ａおよび切替スイッチ２１Ｂの切替えタイミングを制御する。そのため、印加パルスとして同一条件のもとに各イオン電流Ｉｐｉ，Ｉｎｉを検出することができる。なお、必ずしも検出パルス幅ＰＷ３と検出パルス幅ＰＷ４を等しくしなくてもよい。要は、各検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４は、電流を検出する定常期間Ｋ２が確保できる、パルス幅であればよい。
【００３４】
また、放電針２の劣化度（摩耗・劣化）を検出する際に放電電流Ｉｈを検出する場合においても、図２に示されるように、制御回路５は、上記各イオン電流Ｉｐｉ、Ｉｎｉの検出と同様に、放電電流Ｉｈが検出される際の各高電圧パルスＰＬ１，ＰＬ２のパルス幅である検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４を、通常除電時の各高電圧パルスＰＬ１，ＰＬ２のパルス幅である通常パルス幅ＰＷ１，ＰＷ２より広いパルス幅とする。
なお、イオン電流Ｉｉと放電電流Ｉｈとは、その大きさは異なるものの、電流Ｉｉの波形と放電電流Ｉｈの波形とは、ほぼ同様の波形となる（図２参照）。
【００３５】
２．実施形態の効果
イオンバランス調整、あるいは放電針２の劣化度検出ために、各イオン電流Ｉｐｉ，Ｉｎｉあるいは放電電流Ｉｈの検出時には、通常パルス幅ＰＷ１，ＰＷ２より広いパルス幅である検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４の高電圧パルスＰＬ１，ＰＬ２が放電針２に印加される。その際、検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４は、各電流Ｉｐｉ，Ｉｎｉ，Ｉｈが検出パルス幅ＰＷ３，ＰＷ４の高電圧パルスＰＬ１，ＰＬ２の印加による過渡期間Ｋ１後の定常期間Ｋ２を有するようなパルス幅に設定されたものであり、そのの定常期間Ｋ２において各電流Ｉｐｉ，Ｉｎｉ，Ｉｈが検出される。そのため、通常除電時の高電圧パルス（放電用パルス）の周波数を上げた場合であっても放電に係る各電流Ｉｐｉ，Ｉｎｉ，Ｉｈを好適に検出することができる。特に、イオンバランスを調整する際に、イオン電流Ｉｐｉ，Ｉｎｉが適切に検出されるため、イオンバランスの調整を正確に行える。
【００３６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３７】
（１）上記実施形態では、除電装置１０としては、放電針（放電電極）２に、プラスイオンを発生するためのプラス高電圧パルスＰＬ１と、マイナスイオンを発生するためのマイナス高電圧パルスＰＬ２を交互に所定の周期で印加する例を示したがこれに限られない。本発明は、例えば、プラス高電圧パルスＰＬ１のみ、あるいはマイナス高電圧パルスＰＬ２のみを発生し、プラス高電圧パルスＰＬ２のみ、あるいはマイナス高電圧パルスＰＬ２のみを放電電極２に印加するタイプの除電装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
２…放電針（放電電極）
３…対向電極
５…制御回路（制御部、電流検出部）
６…電流検出回路（電流検出部）
６Ａ…イオン電流検出抵抗
６Ｂ…放電電流検出抵抗
１０…除電装置
２０…高圧生成部
２０Ａ…プラス高圧生成部
２０Ｂ…マイナス高圧生成部
【図１】
2012079530.tif 000003
【図２】
2012079530.tif 000004