(57)【要約】【課題】イオンが整流されないまま放出されることを抑制することが可能な除電装置及びノズルを提供する。【解決手段】除電装置１０は、放電電極４１と、空気が供給される空気供給口３３、及び、空気放出口３１が形成されたイオン生成室３２と、放電電極４１に電圧を印加してイオン生成室３２内にイオンを発生させる印加手段１６と、空気放出口３１に取り付けられるノズル５０と、を備え、ノズル５０のノズル孔５４の長さＬは、ノズル孔５４の直径Ｄの５倍以上である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極と、
空気が供給される空気供給口、及び、空気放出口が形成されたイオン生成室と、
前記放電電極に電圧を印加して前記イオン生成室内にイオンを発生させる印加手段と、
前記空気放出口に取り付けられるノズルと、を備え、
前記ノズルのノズル孔の長さは、当該ノズル孔の直径の５倍以上である除電装置。
【請求項２】
放電電極と、
空気が供給される空気供給口、及び、空気放出口が形成されたイオン生成室と、
前記放電電極に電圧を印加して前記イオン生成室内にイオンを発生させる印加手段と、
前記空気放出口に交換可能に装着され、ノズル孔の長さが互いに異なる複数のノズルと、を備え、
前記複数のノズルは、そのノズル孔の長さが長いノズルほど、そのノズル孔の直径が大きい関係を有する除電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の除電装置であって、
前記各ノズルは、前記ノズル孔が複数形成され、当該複数のノズル孔の総断面積が所定面積になるように前記ノズル孔の数がそれぞれ設定されている。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の除電装置であって、
前記ノズル孔の断面積は、前記空気供給口の断面積以上である。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の除電装置であって、
前記ノズルには前記ノズル孔が複数形成されている。
【請求項６】
除電装置に取り付けられるノズルであって、
ノズル孔の長さは、当該ノズル孔の直径の５倍以上であるノズル。
【請求項７】
除電装置に交換可能に装着され、互いに長さが異なる複数のノズルであって、
ノズル孔の長さが長いノズルほど、そのノズル孔の直径が大きい関係を有するノズル。
【請求項８】
請求項７に記載のノズルであって、
前記ノズル孔が複数形成され、当該複数のノズル孔の総断面積が所定面積になるように前記ノズル孔の数がそれぞれ設定されている。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載のノズルであって、
前記ノズル孔が複数形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除電装置に関し、特に、それに装着されるノズルの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
除電装置は、電気機器の製造工程において、除電対象物（例えば帯電したプリント基板等）に正負のイオンを吹き付けて除電するものである。この種の除電装置は、空気供給口及び空気放出口を有するイオン生成室内に放電針と接地電極とが配置され、これら放電針と接地電極との間に交流高電圧を印加することでコロナ放電によりイオンを生成させる。それと共に、上記空気供給口から空気を送り込むことで、イオンを空気放出口側に導いて除電対象物に吹き付けるよう構成されている。そして、空気放出口には、イオンを広範囲に一様に放出するためのノズルが装着されることがある（特許文献１参照）。このノズルは、放出方向先端側に向かうに連れて放射状に広がった複数のノズル孔を有する。
【特許文献１】特開２００４−２１３９８８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記除電装置は様々な環境下に設置されることがあり、その設置環境等に応じて異なる長さのノズルが装着されることがある。こうした場合、従来の除電装置の装着されるノズルは、その長さに関係になく、ノズル孔の直径が一定であった。このため、例えば比較的に短いノズルでは、イオンが各ノズル孔内で十分に整流されないまま放出されてしまい、その結果、例えばイオンが不均一に放出されたり、放出範囲が変わってしまったりするおそれがあった。
【０００４】
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、その目的は、イオンが整流されないまま放出されることを抑制することが可能な除電装置及びノズルを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、放電電極と、空気が供給される空気供給口、及び、空気放出口が形成されたイオン生成室と、前記放電電極に電圧を印加して前記イオン生成室内にイオンを発生させる印加手段と、前記空気放出口に取り付けられるノズルと、を備え、前記ノズルのノズル孔の長さは、当該ノズル孔の直径の５倍以上である。
後述する実験結果によれば、ノズル孔の長さを、その直径の５倍以上にすれば（逆に言えば、ノズル孔の直径を、その長さの５分の１以下にすれば）、イオンを含んだ空気を、ノズル孔を通過する間に十分に整流できることが分かった。そこで、本発明では、ノズルは、ノズル孔の長さがその直径の５倍以上とされている。従って、イオンが整流されないまま放出されることを抑制できる。
【０００６】
第２の発明に係る除電装置は、放電電極と、空気が供給される空気供給口、及び、空気放出口が形成されたイオン生成室と、前記放電電極に電圧を印加して前記イオン生成室内にイオンを発生させる印加手段と、前記空気放出口に交換可能に装着され、ノズル孔の長さが互いに異なる複数のノズルと、を備え、前記複数のノズルは、そのノズル孔の長さが長いノズルほど、そのノズル孔の直径が大きい関係を有する。
本発明によれば、ノズル孔の長さに応じた大きさに直径が設定されているから、ノズル孔の長さに関係なく直径が一定であった従来の除電装置に比べて、イオンが整流されないまま放出されることを抑制できる。
【０００７】
第３の発明は、第２の発明の除電装置であって、前記各ノズルは、前記ノズル孔が複数形成され、当該複数のノズル孔の総断面積が所定面積になるように前記ノズル孔の数がそれぞれ設定されている。
ノズルから所定量以上のイオンを放出させるためには、複数のノズル孔の総断面積を所定面積以上にする必要がある。この条件を満たすために、ノズル孔の直径を調整すると、ノズル孔の長さが長いノズルほど直径が大きいという上記関係を満たさせなくなる可能性がある。そこで、本発明では、各ノズルについて、複数のノズル孔の総断面積が互いに同じになるように、ノズル孔の数をそれぞれ設定した。
【０００８】
第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明の除電装置であって、前記ノズル孔の断面積は、前記空気供給口の断面積以上である。
本発明によれば、ノズル孔の断面積（ノズル孔が複数ある場合には、それら複数のノズル孔の総断面積）が空気供給口の断面積（空気供給口が複数ある場合には、それら複数の空気供給口の総断面積）以上になっている。このため、空気供給口から空気放出口に向かう空気流に対して逆向きにかかる抵抗力を抑制でき、イオンの放出能力の低下を抑制できる。
【０００９】
第５の発明は、第１から第４のいずれか一つの発明の除電装置であって、前記ノズルには前記ノズル孔が複数形成されている。
【００１０】
第６の発明に係るノズルは、除電装置に取り付けられるノズルであって、ノズル孔の長さは、当該ノズル孔の直径の５倍以上である。
【００１１】
第７の発明に係るノズルは、除電装置に交換可能に装着され、互いに長さが異なる複数のノズルであって、ノズル孔の長さが長いノズルほど、そのノズル孔の直径が大きい関係を有するノズル。
【００１２】
第８の発明は、第７の発明のノズルであって、前記ノズル孔が複数形成され、当該複数のノズル孔の総断面積が所定面積になるように前記ノズル孔の数がそれぞれ設定されている。
【００１３】
第９の発明は、第６から第８のいずれか一つの発明のノズルであって、前記ノズル孔が複数形成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、イオンが整流されないまま放出されることを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施形態を図１ないし図７によって説明する。
（除電装置の全体構成）
図１，２に示すように、除電装置（イオナイザともいう。）１０は、筐体をなす樹脂製の本体ケース１１を備える。この本体ケース１１は、底面が開口した箱状の基板収容部１２の一端側上面に、ブロック状のヘッド部１３を一体形成してなる。なお、以下、ヘッド部１３が設けられた側（図１で紙面左側）を前方として説明する。
【００１６】
基板収容部１２は、プリント配線基板１４が収容された状態で蓋部１５により閉鎖されており、プリント配線基板１４には、高電圧発生回路部１６が搭載されるとともにケーブル１７が接続されている。このケーブル１７は、本体ケース１１の後端に設けられたケーブルホルダ１８により固定状態で外部に導出されている。なお、プリント配線基板１４には、除電装置１０の動作状態を示す複数のＬＥＤ（図示せず）が実装されており、そのＬＥＤが本体ケース１１の後端上面に形成された窓部１９から外部を臨むように配されている（図２参照）。また、基板収容部１２の対角位置には、取付孔を有する一対の取付部２０，２０が設けられ、それら１対の取付部２０，２０の各取付孔に取付ねじを通して所定の取付箇所に螺着することで除電装置１０が固定配置されるようになっている。
【００１７】
ヘッド部１３は、図２に示すように、空気供給部２１とイオン生成部３０とが左右方向に並列された構成になっている。空気供給部２１は、後端側のみが開口し、この開口部が装着孔２４とされ、ここにエアーチューブホルダ２３が装着される。このエアーチューブホルダ２３は、図示しない空気供給手段に連なるエアーチューブ２２の先端に接続される。
【００１８】
イオン生成部３０は、前端から後端にかけて前後方向に貫通形成された空洞部３０Ａを有する筒状の形状をなす。上記空洞部３０Ａの前端側にはノズル装着孔３１（空気放出口の一例）が形成され、この内周面にねじ溝が切られ、接地電極として機能する金属製のノズル５０（いわゆるシャワーノズル）が着脱可能に装着できるようになっている。
【００１９】
空洞部３０Ａの後端側にはユニット挿入孔３４が形成されており、ここに次述する放電針ユニット４０が挿入される。なお、このユニット挿入孔３４の内面には、基板収容部１２の裏側まで達するナット挿入孔３４Ａが貫通形成されており、ここから後述するナット部材３５が挿入できるようになっている。
【００２０】
空洞部３０Ａのうちノズル装着孔３１とユニット挿入孔３４との間のスペースがイオン生成室３２である。このイオン生成部３０には、上記空気供給部２１の装着孔２４に連なる空気供給口３３が形成されている。
【００２１】
次いで、放電針ユニット４０は、放電針４１（放電電極の一例）、放電針保持部４２及びノブ部４３を備える。放電針保持部４２は、図３に示すように先端が軸方向に割れ、その割れ目間で挟むように上記放電針４１の基端部分を保持する。放電針保持部４２の軸方向における中央部分にはＯリング４４が環着できるよう他の部分より径小になっているくびれ部４２Ａが形成されており、その後方には外周面に沿ってねじ溝４２Ｂが形成されている。ノブ部４３は、放電針保持部４２の基端部分を覆うように一体的に成形され、その後端側の外周面に滑り止めのローレットＲが設けられている。
【００２２】
上記ナット部材３５は、導電性の板状部材であって、その略中心部分に孔３５Ａが貫通形成されている。この孔３５Ａの内面にはねじ溝が切られており、上記放電針ユニット４０の放電針保持部４２に形成されたねじ溝４２Ｂと螺合できる。そして、図２に示すように、ナット部材３５は、その孔３５Ａがユニット挿入孔３４と同軸になる位置までナット挿入孔３４Ａ内に挿入されて、上記くびれ部４２ＡにＯリング４４が環着された放電針ユニット４０を、ユニット挿入孔３４に対して後方から挿入しつつノブ部４３を回転されてナット部材３５に螺合させる。
【００２３】
このような構成によって、放電針ユニット４０は、ヘッド部１３に対して着脱可能とされるとともに、かつ上記Ｏリング４４がくびれ部４２Ａとユニット挿入孔３４の内周面に押圧されることで密閉状態で保持される。また、上述したノズル５０及びナット部材３５は、上記プリント配線基板１４に電気的に接続され、それに搭載された高電圧発生回路部１６によってノズル５０及びナット部材３５間に交流の高電圧が印加される。これにより、ナット部材３５と電気的に接続される放電針４１の針先でコロナ放電が発生して正イオンと負イオンとが交互に生成する。なお、高電圧発生回路部１６及びナット部材３５が印加手段の一例である。
【００２４】
そして、イオン生成室３２内で生成したイオンは、空気供給口３３から供給される空気流によってノズル装着孔３１側に導かれ、ノズル５０から放射状に放出される。これにより広範囲にイオンを放出して除電することが可能になる。
【００２５】
（ノズルについて）
ノズル５０は、図３，図４に示すように、前端側に向かって放射状に延びる複数のノズル孔５４が形成されている。具体的には、ノズル５０は、全体として円筒状をなし、その軸方向における後端部が径小とされ、この外周面にＯリング５１を環着させるくびれ部５２が形成されるとともにねじ溝が切られている。一方、ヘッド部１３のノズル装着孔３１の内周面にも、やはりねじ溝が切られており、これにより、ノズル５０がヘッド部１３に対して着脱可能、かつ密閉状態で保持される。
【００２６】
ノズル５０の後面には円形状の凹所５０Ａが形成され、この底面からノズル５０の前面にかけて上記複数のノズル孔５４が貫通形成されている。各ノズル孔５４は、前面に向かうに連れてノズル５０の中心軸から離れるように傾斜した方向に延びている。
なお、ノズル５０は、切削加工や放電加工でも製造可能であるが、量産性を考慮すると斜めの孔を大量に形成できるロストワックス加工が好ましい。ロストワックス加工では、まず模型をろうでつくり、この模型を耐火物で固めて鋳型とし、乾燥させたのち加熱してろうを流す（脱ろう）。更に高温加熱を行い、残留ろうの燃焼除去と同時に鋳型の焼成を行い、この鋳型に溶融した金属を注湯して、冷却後鋳型を壊し鋳物を取り出す。
【００２７】
（ノズル孔について）
さて、ノズル５０は、対象とされた除電対象エリアＥ全体に亘って均一に除電できるようにすることが好ましい。このためには、イオンを各ノズル孔５４の軸方向に沿った方向（図１〜図３に示す一点鎖線矢印方向）に放出できるようにすることが必要である。しかしながら、空気供給口３３から供給された空気流は、例えばイオン生成室３２内で流れが乱され、様々な角度から各ノズル孔５４内に進出する。そうすると、ノズル孔５４の長さＬ（図４参照）が比較的に長ければ、イオンを含んだ空気流（以下、「イオン流」ということがある）はノズル孔５４を通過している間に十分に整流され、当該ノズル孔５４の軸方向に沿った方向に放出されることになる。しかし、ノズル孔５４の長さＬが比較的に短ければ、イオン流はノズル孔５４を通過している間に十分に整流されず、当該ノズル孔５４の軸方向に沿った方向から外れた方向にも放出されてしまうことがある。
【００２８】
そこで、本出願人は、ノズル孔５４の直径Ｄ（図４参照）に対する長さＬの倍率（＝Ｌ／Ｄ）が互いに異なる複数のノズル５０を用意し、除電装置１０に各ノズル５０を１つずつ装着して次の実験を行った。具体的には、図４に示すように、除電対象エリアＥ上においてノズル５０の中心軸上の位置Ａ、その周囲位置（例えばＢ、Ｃ）の風速を公知の風速計を用いて測定した。そして、中心位置Ａに対する周囲位置Ｂ（Ｃ）における風速の割合を計算した。
【００２９】
図５は、この実験結果を示すグラフであり、横軸はノズル孔５４の直径Ｄに対する長さＬの倍率であり、縦軸は上記風速の割合である。このグラフから次のことが分かる。直径Ｄに対する長さＬの倍率が５倍未満では、風速の割合は、その倍率に応じて増加するものの、「１」まで達しない。即ち、中心位置Ａに対して周囲位置Ｂ（Ｃ）での風速が遅いため、除電対象エリアＥ全体に対して均一にイオンを放出できないおそれがある。一方、直径Ｄに対する長さＬの倍率が５倍以上になると、風速の割合が一律「１」になる。即ち、中心位置Ａ及び周囲位置Ｂ（Ｃ）の風速がほぼ同じになるため、除電対象エリアＥ全体に対して均一にイオンを放出することが可能になる。そこで、本実施形態では、ノズル孔５４の直径Ｄに対する長さＬの倍率を５倍とした。これにより、イオンが整流されないまま放出されることを抑制できる。
【００３０】
また、全てのノズル孔５４の総断面積（＝各ノズル孔５４の断面積×ノズル孔５４の数）は、空気供給口３３の断面積以上、より具体的には本実施形態では空気供給口３３の断面積と略同じ面積に設定されている。このように構成すれば、空気供給口３３からノズル孔５４に向かう空気流に対して逆向きにかかる抵抗力を抑制でき、イオンの放出能力の低下を抑制できる。
【００３１】
（複数のノズルの関係について）
除電装置１０に装着されるノズル５０の長さは、その除電装置１０の設置環境に応じて異なる。例えば除電対象物が搬送される搬送ラインに対して、除電装置１０本体を取り付け可能な位置が離れている場合には、その分だけ長いノズル５０が必要になる。
【００３２】
そこで、製造者は、長さの異なる複数のノイズ５０を提供できるようになっている。具体的には、例えばユーザからの希望に応じた長さのノズル５０を製造して提供したり、予め複数の長さのノズル５０を準備しておいてユーザに選んでもらったりする。さて、ここで提供する複数のノズル５０は、ノズル孔５４の長さＬが長いものほど、そのノズル孔５４の直径Ｄが大きい関係を有する。具体的には、いずれのノズル５０も、ノズル孔５４の直径Ｄに対する長さＬの倍率が５倍に設定される。しかも、いずれのノズル５０も、全てのノズル孔５４の総断面積が空気供給口３３の断面積と略同じ面積に設定されている。
【００３３】
図６、図７には、２つのノズル５０が例示されている。図６のノズル５０のノズル孔５４の長さ（Ｌ１）は、図７のノズル５０のノズル孔５４の長さ（Ｌ２）よりも長い。これに伴って、図６のノズル５０のノズル孔５４の直径（Ｄ１）は、図７のノズル５０のノズル孔５４の長さ（Ｄ２）よりも大きい。ここで、両ノズル５０のノズル孔５４の数が同じの場合には、ノズル孔５４の総断面積が互いに異なってしまう。そこで、図６のノズル５０に対して図７のノズル５０のノズル孔５４の数を増やすことで、両ノズル５０のノズル孔５４の総断面積を同じ面積（本実施形態では空気供給口３３の断面積）に設定されている。
【００３４】
従って、どの長さのノズル５０を除電装置１０に装着しても、除電対象エリアＥ全体に対して均一にイオンを放出することができ、イオンの放出能力の低下を抑制できる。
【００３５】
＜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。
（１）「ノズル」について、上記実施形態では、複数のノズル孔５４が形成されたノズル５０を例示したが、これに限らず、１つのノズル孔だけが形成されたノズルであってもよい。
【００３６】
（２）上記実施形態では、空気供給口に空気を供給する空気供給手段が別に設けられた構成であったが、除電装置１０に備えられたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る除電装置の断面図
【図２】その平断面図
【図３】ノズル及びヘッド部の嵌合関係を示した斜視図
【図４】ノズルの側断面図
【図５】実験結果を示すグラフ
【図６】ノズル（その１）の模式図
【図７】ノズル（その２）の模式図
【符号の説明】
【００３８】
１０…除電装置
１６…高電圧発生回路部（印加手段）
３１…ノズル装着孔（空気放出口）
３２…イオン生成室
３３…空気供給口
３５…ナット部材（印加手段）
４１…放電針（放電電極）
５０…ノズル
５４…ノズル孔
Ｌ…ノズル孔の長さ
Ｄ…ノズル孔の直径
【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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【図７】
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