イオン放射装置
【課題】 平板状の電極基板を有するイオン放射装置において、電極基板上に発生したイオンを効率よく放射できるようにすることである。
【解決手段】 ケーシングに、高圧電源７と、この高圧電源に接続する高電圧電極１８と、高電圧電極を設けた平板状の電極基板８と、上記放電電極に高電圧を印加したとき発生するイオンを放出する放出口９と、電極基板面に沿って生成されるイオン生成部Ａもしくはその近傍を通過するとともに、上記電極基板８に対して角度αを保った気流を噴出する気流噴出手段とを備え、上記気流噴出手段から噴出される気流ｂが、イオン生成部のイオンを巻き込んで放出口から放出される構成にした。
【解決手段】 ケーシングに、高圧電源７と、この高圧電源に接続する高電圧電極１８と、高電圧電極を設けた平板状の電極基板８と、上記放電電極に高電圧を印加したとき発生するイオンを放出する放出口９と、電極基板面に沿って生成されるイオン生成部Ａもしくはその近傍を通過するとともに、上記電極基板８に対して角度αを保った気流を噴出する気流噴出手段とを備え、上記気流噴出手段から噴出される気流ｂが、イオン生成部のイオンを巻き込んで放出口から放出される構成にした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、帯電物体を除電したり、処理対象を帯電させたりするためのイオンを発生させるイオン放射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から高電圧を印加した放電電極で生成されるイオンを放射して、除電や帯電を行うイオン放射装置が知られている。
このようなイオン放射装置に、例えば、特許文献１に示す平板状の電極基板を用いることができる。このような電極基板を用いた装置では、上記電極基板の表面に平行な気流を形成し、電極基板上に発生したイオンをケーシング外へ放射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３１０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように平板状の電極基板に沿った気流によってイオンを放射させるようにしたイオン放射装置では、放射されるイオン量が少なく、例えば除電装置として用いた場合、除電に時間がかかってしまうという問題があった。
この発明の目的は、平板状の電極基板を有するイオン放射装置において、電極基板上に発生したイオンを効率よく放射できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、ケーシングに、高圧電源と、この高圧電源に接続する高電圧電極と、高電圧電極を設けた平板状の電極基板と、上記放電電極に高電圧を印加したとき発生するイオンを放出する放出口と、電極基板面に沿って生成されるイオン生成部もしくはその近傍を通過するとともに、上記電極基板に対して角度を保った気流を噴出する気流噴出手段とを備え、上記気流噴出手段から噴出される気流が、イオン生成部のイオンを巻き込んで放出口から放出される構成にしたことを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、上記電極基板が、上記気流噴出手段から噴出される気流の噴出方向を横切る幅方向に所定の長さを保って上記ケーシング内に設けられ、上記気流噴出手段が、電極基板の幅方向の長さ範囲に複数のノズル部を備え、上記気流噴出手段から噴出される気流が、電極基板の幅方向の長さ範囲上を通過する構成にしたことを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、上記ケーシング内に、上記電極基板を保持する基板保持トレイを設け、この基板保持トレイは上記気流の噴出方向に沿ってスライド可能に設けるとともに、このスライド範囲は、上記放出口からイオンを放出させるとき上記電極基板がセットされる動作位置から、電極基板が上記ケーシング外に露出される交換位置までの範囲であることを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第３の発明を前提とし、上記基板保持トレイが上記動作位置を保っているときオンし、動作位置から離れたときオフとなるスイッチを設け、上記電極保持トレイが上記動作位置にあるときのみ上記高圧電源を放電電極に接続する構成にしたことを特徴とする。
【０００９】
第５の発明は、第３または第４の発明を前提とし、上記電極基板は、一対の誘電体層の間に高電圧電極を備え、この高電圧電極と対向して誘電体層の表面にアース電極を備えるとともに、上記アース電極と反対側の誘電体層の表面には、上記高電圧電極及びアース電極のそれぞれに電気的に接続した金属製の電極パッド部を形成する一方、基板トレイには、上記電極基板がセットされたとき、上記各電極パッド部に接触する位置に、上記高圧電源に接続したプローブピンを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１〜第５の発明によれば、電極基板上で生成された正負のイオンを基板表面から浮かすようにして、気流に乗せることができる。そのため、放出口から放出されるイオン量が多くなって、除電あるいは帯電処理が効率的にできるようになる。
特に、第２の発明によれば、電極基板において長さを有するが幅方向の範囲に設けた複数のノズル部から気体が噴射され、電極基板の幅方向の長い範囲内に気流を形成できるため、電極基板上に生成された多くのイオンを気流に乗せて放射することができる。
【００１１】
第３の発明では、基板保持トレイをケーシングから引き出すことによって、電極基板を取り外したり、取り付けたりする交換作業が簡単にできる。
第４の発明では、基板保持トレイが動作位置に位置し、電極基板が所定の位置にあるときにのみ、高電圧電極に高電圧が印加されることになる。従って、電極基板がケーシング外に露出した状態で高電圧が印加されることがなく、安全である。
【００１２】
第５の発明によれば、電極基板を、基板保持トレイにセットするだけで、高電圧電極と高圧電源との接続ができるので、電極基板の交換作業がより簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は実施形態のイオン放射装置の外観斜視図である。
【図２】図２は実施形態の組み立て図である。
【図３】図３は実施形態のノズル部材の分解図である。
【図４】図４は実施形態のカバーを取り外した状態の斜視図である。
【図５】図５は実施形態の電極基板の分解斜視図である。
【図６】図６は実施形態の電極基板付近の断面図である。
【図７】図７は気流を変化させた実験方法を説明するための図である。
【図８】図８はノズル位置及び角度と除電時間との関係を示したグラフである。
【図９】図９はプラスに帯電したチャージプレートを除電する際の、ノズル角度と除電時間との関係を示したグラフである。
【図１０】図１０はマイナスに帯電したチャージプレートを除電する際の、ノズル角度と除電時間との関係を示したグラフである。
【図１１】図１１はノズル位置とイオンバランスとの関係を示したグラフである。
【図１２】図１２はノズル角度とイオンバランスとの関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、この発明の実施形態のイオン放射装置の外観図である。
このイオン放射装置は、図２の組み立て図に示す通り、ベース部１に、図３に示すノズル部材２及び制御基板３を取り付け、この制御基板３上にカバー４を被せて構成されている。
上記ベース部１は、段を備えた底板５と、この底板５の下段側にスライド可能に取り付けた基板保持トレイ６と、高圧電源７（図６参照）とを備えている。
そして、上記底板５と上記カバー４とでこの発明のケーシングを構成している。
【００１５】
また、詳細は後で説明するが、上記ケーシング内に設けた電極基板８上にイオンを生成させ、このイオンをノズル部材２の供給筒部１１ａから導入した気流に巻き込んで、ケーシングの放出口９からケーシング外へ放出するようにしている。
つまり、気流は上記供給筒部１１ａから放出口９へ向かって流れるので、以下この流れの方向の位置を、上記気流を基準に上流側、下流側といい、上流側を後方、下流側を前方ということにする。
【００１６】
上記基板保持トレイ６は、その前方に、気体の噴射方向に直交する方向を長辺とする矩形の保持凹部６ａを備え、この保持凹部６ａに一致する形状の電極基板８をはめ込んで保持するようにしている。
また、基板保持トレイ６の両側面には、ガイド凹部６ｂを備え、後端にはストッパ部６ｃを形成している。
さらに、底板５には底面から起立させたガイド凸部５ａを設け、このガイド凸部５ａを上記ガイド凹部６ｂに挿入している。このガイド凸部５ａの、上記ガイド凹部６ｂ内における相対移動範囲が、上記基板保持トレイ６のスライド可能範囲である。
【００１７】
つまり、基板保持トレイ６は、上記底板５からケーシングの前方に引き出され、保持凹部６ａがケーシング外に露出する図２に示す状態から、図１，４に示すように完全にケーシング内に収容され、上記電極基板８上にイオンを生成する際のこの発明の動作位置となる範囲でスライドする。そして、この基板保持トレイ６のスライド方向は、上記供給筒部１１ａから供給された流体が放出口９から噴出される気流の噴出方向に沿った方向である。
また、基板保持トレイ６に載置保持される電極基板８の長手方向が、この発明の幅方向であり、上記電極基板８は、上記気流の噴出方向を横切る幅方向に所定の長さを保ってケーシング内に設けられている。
さらに、図２に示すように基板保持トレイ６を引き出して、電極基板８をケーシング外に露出させれば、保持凹部６ａ内の電極基板８を取り外して交換することができる。このように、電極基板８を交換可能にする位置が、この発明の交換位置である。
【００１８】
そして、上記基板保持トレイ６は、ケーシング内に押し込まれたとき、後端側のストッパ部６ｃが底板５の段部５ｂに当接するとともに底板５のガイド凸部５ａがガイド凹部６ｂの端部に当接し、上記動作位置を保持する。
一方、基板保持トレイ６をケーシングから引き出したときには、上記ストッパ部６ｃが後で説明するノズル部材２のストッパ部１２ａに当接するとともに上記ガイド凸部５ａがガイド凹部６ａの端部に当接して交換位置を保ち、基板保持トレイ６がケーシングから脱落するのを防止している。
【００１９】
なお、図４は、カバー４を取り外し、基板トレイ６が動作位置ある状態を示す斜視図である。
また、図２，４中、符号１０はこのイオン放射装置を使用現場の支持部材に取り付けるための取り付け部であり、矢印ａ方向に回動して底板５から外方へ突出する部材である。この取付部材１０を支持部材にボルトなどで固定して用いる。
【００２０】
さらに、上記底板５及び基板保持トレイ６上に設けたノズル部材２は、図３に示した下部材１１と上部材１２とで構成される。
下部材１１は、後端に図示しない気体供給源からの配管を接続する供給筒部１１ａを備え、この供給筒部１１ａに連続し、この供給筒部１１ａから離れる方向、つまり前方に向かって徐々に幅を広くした通路部１１ｂと、上記供給筒部１１ａと前端に設けた噴出部１１ｃとを備えた略板状の部材である。上記噴出部１１ｃは、上記通路部１１ｂの面に対して図中下方に傾斜した面であり、その面上に複数の線状凸部１１ｄを所定の間隔を保って備えている。
【００２１】
また、上部材１２は、図３における下面側に、上記下部材１１の通路部１１ｂ及び噴出部１１ｃと一致する形状の通路部１２ｂ及び噴出部１２ｃを備えている。この上部材１２を下部材１１に結合すると、通路部１１ｂ及び１２ｂにより気体通路が形成される。
さらに、上部材１２の噴出部１２ｃと下部材１１の噴出部１１ｃとが対向し、上記噴出部１２ｃの内面と線状凸部１１ｄとが接触して、上記線状凸部１１ｄ間の凹部がノズル部１１ｅを形成する（図６参照）。
【００２２】
また、上部材１２は、上記噴出部１２ｃより気流の下流側に、上板部１２ｄとその両脇の側壁部１２ｅ，１２ｅを備えている。
そして、上記下部材１１及び上部材１２によって構成したノズル部材２を、上記底板５及び基板保持トレイ６上に載置固定しているが、その際、上板部１２ｄを基板保持トレイ６の電極基板８に対向させ、この上板部１２ｄ、一対の側壁部１２ｅ，１２ｅ及び基板保持トレイ６の上面によって、上記ノズル部１１ｅから噴出する気流を放出部９へ導く通路２２を構成するようにしている。
このような下部材１１及び上部材１２によって構成されたノズル部材２は、供給筒部１１ａから供給した気体がノズル部１１ｅから噴出後、通路２２を通過して放出口９から放射される。
この実施形態では、上記ノズル部材２及びコンプレッサなどの気体供給源がこの発明の気流噴出手段を構成している。
【００２３】
なお、上部材１２の上記一対の側壁部１２ｅ，１２ｅに、上記基板保持トレイ６のストッパとして機能する板状の上記ストッパ部１２ａを設けている。
また、ノズル部材２の上部材１２上には、導光プリズム１３を保持する保持部１２ｆを形成している。上記導光プリズム１３は、高圧電源７のオンオフや、異常を知らせるため、上記制御基板３に取り付けた図示しないＬＥＤの発光を導くための部材である。
上記制御基板３は、ノズル部材２に対向する面に、高圧電源７などを制御するための制御回路を設けている。
なお、図４中の符号１４は、ノズル部材２に固定した板部材で、上記制御基板３とともに制御回路を構成する部品を設けるためのものである。
【００２４】
以下に、上記基板保持トレイ６上に載置保持される、平板状の電極基板８について説明する。
図５は、電極基板８の分解図であるが、電極基板８は、セラミック製の長板からなる表側誘電体層１５と同じくセラミック製の長板からなる裏側誘電体層１６との間に、金属薄板からなる高電圧電極１７を挟んで一体化し、表側誘電体層１５の表面に薄板状のアース電極１８を接着したものである。そして、上記したように長板状の電極基板８の長手方向をこの発明の幅方向として上記基板保持トレイ６で保持する。
また、表側誘電体層１５の表面中央には、長板の長手方向にのび、上記表側誘電体層１５の裏面に達しない深さの長溝１９が形成されている。
【００２５】
上記アース電極１８は、上記長溝１９を挟んで平行な両側の長板状部１８ａ，１８ｂを連続端部１８ｃで連続させて一体に形成している。そして、長板状部１８ａ，１８ｂから長溝１９に向かって突出し、対向する突出部１８ｄ，１８ｅを複数個所に形成している。
また、上記誘電体層１５，１６において、上記連続端部１８ｃに対応する位置には端子孔２０を形成している。この端子孔２０内には金属製の接地用端子を埋め込み、その先端を裏側誘電体層１６の裏面に露出させて図示しないこの発明の電極パッド部を構成する。
【００２６】
また、上記高電圧電極１７は、全体として長板状であるが、上記アース電極１８の複数個所に形成した突出部１８ｄ，１８ｅと、上下方向に対抗させるため、対応個所に面積を大きくした円形部１７ａを形成している。この円形部１７ａは、各箇所の上記突出部１８ｄ，１８ｅとその周囲と対向している。
また、高電圧電極１７には、上記円形部１７ａとは別に、円形の端子接続部１７ｂを形成している。この端子接続部１７ｂに対応する位置において、上記裏側誘電体層１６には端子孔２１を形成している。この端子孔２１内には金属製の電極用端子を埋め込み、その先端を裏側誘電体層１６の裏面に露出させて図示しないこの発明の電極パッド部を構成している。
【００２７】
さらに、基板保持トレイ６の保持凹部６ａの底面には、図示しない一対のプローブピンを設け、これらプローブピンを、上記保持凹部６ａ内に保持した上記電極基板８の裏面に露出する上記一対の電極パッド部に接触する位置に設けている。これらプローブピンは、保持凹部６ａの底面から突出する方向の弾性力を保持したプランジャを備え、上記電極基板８を基板保持トレイ６の保持凹部６ａに入れたとき、各電極パッド部に確実に接触するようにしている。
また、各プローブピンは高圧電源と接続し、上記アース電極１８に接続した電極パッドを接地し、上記高電圧電極１７側の電極パッドに高電圧を印加可能にしている。
このように、電極基板８の裏面に電極パッドを形成するとともに、基板トレイ６にプローブピンを設けたので、電極基板８の交換時に電極用端子に配線を接続する必要がなく、交換作業が容易である。
【００２８】
上記のような電極基板８を基板保持トレイ６に保持させ、基板保持トレイ６を上記動作位置に位置させたときの部分断面図を図６に示す。
このように、基板保持トレイ６を動作位置に位置させて、高電圧電極１７に高電圧を印加すると、上記高電圧電極１７とアース電極１８との対向部分に相当する上記長溝１９の周囲にイオンが発生するイオン生成部Ａができる。
なお、上記長溝１９を設けたのは、上記高電圧電極１７とアース電極１８とが対向して放電する空間を大きくするためであるが、この長溝１９はイオンを生成するための必須の構成要素ではない。
【００２９】
一方、図６に示すように、上記ノズル部材２のノズル部１１ｅは、そこから噴出される気流の方向を基準にして、電極基板８より上流側において基板保持トレイ６に対して角度θで気体を噴出するようにしている。そのため、ノズル部１１ｅから噴出した気流は、破線の矢印ｂに示すように、基板保持トレイ６と衝突後、浮き上がり、上記イオン生成部Ａの近傍を、上記電極基板８の表面に対して角度αを保って通過して放出口９から放出される。つまり、イオン生成部Ａもしくは、その近傍を通過するとともに、基板保持トレイ６の表面、すなわち電極基板８に対して所定の角度αを保った気流が形成されることになる。
【００３０】
そのため、電極基板８上のイオン生成部Ａのイオンは、電極基板８から上昇する上記気流に巻き込まれて、放出口９から放出されることになる。このように、気流が電極基板８と所定の角度αを有することによって、イオン生成部Ａのイオンを電極基板８上から剥ぎ取る力として機能するものと考えられる。その結果、気流が電極基板８面に平行に流れる場合と比べて、生成したイオンを放出口９から効率的に放出できる。
【００３１】
特に、この実施形態では、上記ノズル部１１ｅを電極基板８の幅方向の範囲に複数設けることによって、電極基板８の幅方向全体にイオンを巻き込む気流を通過させるようにしている。そのため、電極基板８の幅方向全体にわたって生成されたイオンをより効率的に放出させることができる。
但し、ノズル部の形状や数などはこの実施形態に限らない。上記のように複数の線状凸部１１ｄによってノズル部１１ｅを構成するのではなく、噴出孔を形成することもできるし、複数のノズル部１１ｅを設ける代わりに、上記幅方向に長さを有するスリット状の噴出口を形成することもできる。
【００３２】
なお、図６中の符号６ｄは、基板保持トレイ６に設けた保持凸部であり、基板保持トレイ６を図示の動作位置に位置させたとき、底板５側に設けた図示しない保持凹部にはまって、この動作位置を保持するようにするものである。
また、符号２３は基板保持トレイ６に取り付けた配線ボックスであり、基板保持トレイ６の保持凹部６ａの底面から突出する上記プローブピンと高圧電源７とを接続する配線を収容している。
【００３３】
さらに、このイオン放射装置には、上記基板保持トレイ６が上記動作位置から引き出されたときには、上記高電圧電極１７に高圧が印加されないようにするためのスイッチを設けることもできる。具体的には、基板保持トレイ６が動作位置にあることを検出し、そのときのみ高電圧電源７の高電圧が出力され、それ以外では出力されないようにするスイッチか、基板保持トレイが動作位置にあるときにのみ、高圧電源と高電圧電極側のプローブ端子とを接続するスイッチなどである。
言い換えれば、上記スイッチを設けることによって高電圧を印加された電極基板８がケーシング外に露出することがなくなり、高電圧が印加された電極基板８に人が触れるようなことを防止できる。
【００３４】
さらにまた、上記ノズル部材２内に風圧検出器を設け、ノズル部材２内に一定の圧力以上で気体が導入されなければ、上記高電圧電極１７に高圧が印加されないようにすることもできる。このようにすれば、上記電極基板８上に生成したイオンが残留することを防止できる。
【００３５】
上記のように、この実施形態のイオン放射装置では、気流が電極基板８面に平行ではなく、電極基板８に対して所定の角度αを有することで、イオン生成部Ａのイオンを効率的にケーシング外へ放出するようにしているが、気流が電極基板８に対して所定角度αを保っていることによって、イオンの放出量が多くなることを確認する実験を行った。その実験について以下に説明する。
【００３６】
この実験は、上記イオン放射装置の代わりに図７に示す実験装置を用いて行った。
この実験装置は図７の模式図に示すとおり、基板保持トレイ６の代わりに形成した樹脂製の保持台２４に上記電極基板８を埋設し、この電極基板８の表面と上記保持台２４の表面とをほぼ面一にしている。
そして、高電圧電極１７とアース電極１８との間に高圧電源７を接続し、高電圧電極１７に高電圧を印加するようにしている。この高圧電源７は、高電圧の交流を出力する。
【００３７】
さらに、イオンを放出させるための気流を噴出するノズルｎを、気流を基準として上記基板電極８よりも上流側に設けている。このノズルｎは、気体の噴射角度及びノズル位置を変更可能にしている。
そして、この実験装置から放射されるイオンを受けるチャージプレートｐを電極基板８から距離Ｌ離して設け、上記保持台２４面からノズルｎの先端までの高さｈ、ノズルｎの先端から電極基板８上の長溝１９の上流側の縁までの距離ｄ、ノズル角度θを変更して実験を行なった。
なお、この実験ではイオン発生部Ａあるいはその近傍を通過する気流の角度αを直接調整する代わりに、ノズル角度θを調整している。ノズル角度θが変化すれば上記角度αも変化するからである。
【００３８】
上記実験装置を用いて、除電時間を測定する実験１を実施した。
この実験１では、予め＋１０００［Ｖ］に帯電させたチャージプレートｐに、高電圧電極１７に高電圧を印加して生成されるイオンを放射して上記チャージプレートｐの電位が＋１００［Ｖ］になるまでの時間と、予め−１０００［Ｖ］帯電させたチャージプレートｐが−１００［Ｖ］になるまでの時間をそれぞれ除電時間として計測した。
そして、ノズルｎからの気体流量＝７０［Ｌ／ｍｉｎ］と、電極基板８からチャージプレートｐまでの距離Ｌ＝１００［ｃｍ］とした。これらの条件と、高電圧電源７の出力は他の実験でも同じにしている。
【００３９】
図８は、上記高さｈ＝０［ｍｍ］とし、ノズル角度θをパラメータとしたときの、上記距離ｄに対する除電時間を示したグラフである。
なお、＋１０００［Ｖ］に帯電させたチャージプレートｐを除電したときのデータを「＋除電」、−１０００［Ｖ］に帯電させたチャージプレートｐを除電したときのデータを「−除電」として表している。
【００４０】
図８に示す実験結果から、−除電及び＋除電のいずれにおいても、上記距離ｄが８［ｍｍ］〜２０［ｍｍ］の間に、除電時間が０．６［秒］という短時間で除電ができる範囲があることがわかった。
このように除電時間が短いということは、上記電極基板８上のイオン生成部Ａに生成したイオンを、効率よく気流に乗せてチャージプレートｐに対して放射できたことを意味する。つまり、ノズルｎの角度θと距離ｄとを調整することによって、生成されたイオンを効率的に放射できる所定の角度αを実現できた。
【００４１】
また、図９、１０は、同様の実験において、ノズルｎの先端とイオン生成部Ａまでの距離ｄ＝１０［ｍｍ］のとき、高さｈをパラメータとして、ノズル角度θに対する除電時間を示したグラフである。
図９は上記「＋除電」時のデータであり、図１０は「−除電」時のデータである。これらの結果から、高さｈとノズル角度θによって除電時間が変化することがわかるが、いずれの場合もノズル角度θ＝０［°］では、除電時間が長く、効率的にイオンが放射されていないことが分かる。
このように、ノズル角度θ＝０［°］のとき、イオンの放射効率が悪い理由は、ノズル角度θ＝０［°］のとき、イオン生成部Ａあるいはその近傍を通過する気流の角度αも０［°］であり、電極基板８の表面と平行な気流ができるためである。このような電極基板８の表面と平行な気流は、イオン生成部Ａに生成したイオンを電極基板８の表面から剥ぎ取る力が弱いと推測できる。
【００４２】
また、上記実験装置を用いてイオンバランスを測定する実験２を行ったので、その結果を図１１、１２に示す。
実験２は、上記チャージプレートｐを予め帯電させていない点が、実験１と異なるが、その他の実験条件は上記実験１と同様である。具体的には、上記ノズルｎの角度θ、距離ｄ、高さｈを変化させて、初期状態で帯電していないチャージプレートｐに対して所定時間イオンを放射し、その後チャージプレートｐの電位をイオンバランス［Ｖ］として計測した。
図１１は、ノズル角度θをパラメータとし、距離ｄとイオンバランスとの関係を示したグラフである。この結果からノズル角度θによって多少の差はあるが、いずれも距離ｄ≧１５［ｍｍ］以上でイオンバランスが安定していることが分かる。
【００４３】
図１２は、ｈ＝０［ｍｍ］、３［ｍｍ］をパラメータとして、ノズル角度θとイオンバランスとの関係を示したグラフである。この結果から、高さｈ＝０［ｍｍ］ではノズル角度θ≧１０［°］、高さｈ＝３［ｍｍ］ではノズル角度θ≧１５［°］でイオンバランスが安定することが分かった。
いずれにしても、ノズル角度θ＝０、すなわち気流が電極基板８と平行な場合には、イオンバランスもよくないことが分かった。
上記オンバランスが良いということは、高圧電極１８に交流の高電圧を印加したときに生成されるプラスイオン及びマイナスイオンが、バランスよく放射されたということである。
【００４４】
このように、ノズルｎから噴出する気流が、上記イオン生成部Ａを通過するか、あるいはその近傍を通過し、その方向が電極基板８の表面と所定の角度を保つことによって、生成されたイオンが効率的に放射されることが確認できた。
なお、上記実施形態のイオン放射装置では、上記イオン生成部Ａあるいはその近傍を通過する気流を電極基板に対して所定の角度αに保つため、気流を基準にして電極基板８より上流側において、ノズル部１１ｅから噴射した気体が基板保持トレイ６の表面に衝突するようにして、衝突後に、イオンを電極基板８の表面から剥ぎ取るための上昇する流れを作るようにしている。
【００４５】
しかし、イオン生成部Ａで生成されたイオンを電極基板８上から剥ぎ取る方向の気流を生成する構成は、上記実施形態の構成に限らない。
例えば、気流を所定の方向に導くための衝突面は、電極基板と面一でなくてもよいし、衝突面として基板保持トレイ以外の部材を設けてもよい。
さらに、衝突によって角度αの気流を生成するのではなく、所定の方向に傾けたノズルを用いてもよい。例えば、図６の矢印ｂ方向、すなわち角度αの傾斜を有するノズルを、基板保持トレイ６を貫通して設け、基板保持トレイ６の上面から所定の角度αを保った気流を噴射するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明のイオン放射装置は、生成されたイオンを効率的に放射でき、効率的な除電や帯電処理に適用できるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１ （ハウジングを構成する）ベース部
２ ノズル本体
４ （ハウジングを構成する）カバー
６ 基板保持トレイ
７ 高圧電源
８ 電極基板
１１ｅ ノズル部
１７ 高電圧電極
１８ アース電極
２０ 端子孔
２１ 端子孔
Ａ イオン生成部
ｎ ノズル
ｂ （気流方向を示す）矢印
ｄ （ノズルからイオン生成部までの）距離
ｈ （ノズル先端の）高さ
θ ノズル角度
α （気流の）角度
【技術分野】
【０００１】
この発明は、帯電物体を除電したり、処理対象を帯電させたりするためのイオンを発生させるイオン放射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から高電圧を印加した放電電極で生成されるイオンを放射して、除電や帯電を行うイオン放射装置が知られている。
このようなイオン放射装置に、例えば、特許文献１に示す平板状の電極基板を用いることができる。このような電極基板を用いた装置では、上記電極基板の表面に平行な気流を形成し、電極基板上に発生したイオンをケーシング外へ放射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３１０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように平板状の電極基板に沿った気流によってイオンを放射させるようにしたイオン放射装置では、放射されるイオン量が少なく、例えば除電装置として用いた場合、除電に時間がかかってしまうという問題があった。
この発明の目的は、平板状の電極基板を有するイオン放射装置において、電極基板上に発生したイオンを効率よく放射できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、ケーシングに、高圧電源と、この高圧電源に接続する高電圧電極と、高電圧電極を設けた平板状の電極基板と、上記放電電極に高電圧を印加したとき発生するイオンを放出する放出口と、電極基板面に沿って生成されるイオン生成部もしくはその近傍を通過するとともに、上記電極基板に対して角度を保った気流を噴出する気流噴出手段とを備え、上記気流噴出手段から噴出される気流が、イオン生成部のイオンを巻き込んで放出口から放出される構成にしたことを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、上記電極基板が、上記気流噴出手段から噴出される気流の噴出方向を横切る幅方向に所定の長さを保って上記ケーシング内に設けられ、上記気流噴出手段が、電極基板の幅方向の長さ範囲に複数のノズル部を備え、上記気流噴出手段から噴出される気流が、電極基板の幅方向の長さ範囲上を通過する構成にしたことを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、上記ケーシング内に、上記電極基板を保持する基板保持トレイを設け、この基板保持トレイは上記気流の噴出方向に沿ってスライド可能に設けるとともに、このスライド範囲は、上記放出口からイオンを放出させるとき上記電極基板がセットされる動作位置から、電極基板が上記ケーシング外に露出される交換位置までの範囲であることを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第３の発明を前提とし、上記基板保持トレイが上記動作位置を保っているときオンし、動作位置から離れたときオフとなるスイッチを設け、上記電極保持トレイが上記動作位置にあるときのみ上記高圧電源を放電電極に接続する構成にしたことを特徴とする。
【０００９】
第５の発明は、第３または第４の発明を前提とし、上記電極基板は、一対の誘電体層の間に高電圧電極を備え、この高電圧電極と対向して誘電体層の表面にアース電極を備えるとともに、上記アース電極と反対側の誘電体層の表面には、上記高電圧電極及びアース電極のそれぞれに電気的に接続した金属製の電極パッド部を形成する一方、基板トレイには、上記電極基板がセットされたとき、上記各電極パッド部に接触する位置に、上記高圧電源に接続したプローブピンを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１〜第５の発明によれば、電極基板上で生成された正負のイオンを基板表面から浮かすようにして、気流に乗せることができる。そのため、放出口から放出されるイオン量が多くなって、除電あるいは帯電処理が効率的にできるようになる。
特に、第２の発明によれば、電極基板において長さを有するが幅方向の範囲に設けた複数のノズル部から気体が噴射され、電極基板の幅方向の長い範囲内に気流を形成できるため、電極基板上に生成された多くのイオンを気流に乗せて放射することができる。
【００１１】
第３の発明では、基板保持トレイをケーシングから引き出すことによって、電極基板を取り外したり、取り付けたりする交換作業が簡単にできる。
第４の発明では、基板保持トレイが動作位置に位置し、電極基板が所定の位置にあるときにのみ、高電圧電極に高電圧が印加されることになる。従って、電極基板がケーシング外に露出した状態で高電圧が印加されることがなく、安全である。
【００１２】
第５の発明によれば、電極基板を、基板保持トレイにセットするだけで、高電圧電極と高圧電源との接続ができるので、電極基板の交換作業がより簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は実施形態のイオン放射装置の外観斜視図である。
【図２】図２は実施形態の組み立て図である。
【図３】図３は実施形態のノズル部材の分解図である。
【図４】図４は実施形態のカバーを取り外した状態の斜視図である。
【図５】図５は実施形態の電極基板の分解斜視図である。
【図６】図６は実施形態の電極基板付近の断面図である。
【図７】図７は気流を変化させた実験方法を説明するための図である。
【図８】図８はノズル位置及び角度と除電時間との関係を示したグラフである。
【図９】図９はプラスに帯電したチャージプレートを除電する際の、ノズル角度と除電時間との関係を示したグラフである。
【図１０】図１０はマイナスに帯電したチャージプレートを除電する際の、ノズル角度と除電時間との関係を示したグラフである。
【図１１】図１１はノズル位置とイオンバランスとの関係を示したグラフである。
【図１２】図１２はノズル角度とイオンバランスとの関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、この発明の実施形態のイオン放射装置の外観図である。
このイオン放射装置は、図２の組み立て図に示す通り、ベース部１に、図３に示すノズル部材２及び制御基板３を取り付け、この制御基板３上にカバー４を被せて構成されている。
上記ベース部１は、段を備えた底板５と、この底板５の下段側にスライド可能に取り付けた基板保持トレイ６と、高圧電源７（図６参照）とを備えている。
そして、上記底板５と上記カバー４とでこの発明のケーシングを構成している。
【００１５】
また、詳細は後で説明するが、上記ケーシング内に設けた電極基板８上にイオンを生成させ、このイオンをノズル部材２の供給筒部１１ａから導入した気流に巻き込んで、ケーシングの放出口９からケーシング外へ放出するようにしている。
つまり、気流は上記供給筒部１１ａから放出口９へ向かって流れるので、以下この流れの方向の位置を、上記気流を基準に上流側、下流側といい、上流側を後方、下流側を前方ということにする。
【００１６】
上記基板保持トレイ６は、その前方に、気体の噴射方向に直交する方向を長辺とする矩形の保持凹部６ａを備え、この保持凹部６ａに一致する形状の電極基板８をはめ込んで保持するようにしている。
また、基板保持トレイ６の両側面には、ガイド凹部６ｂを備え、後端にはストッパ部６ｃを形成している。
さらに、底板５には底面から起立させたガイド凸部５ａを設け、このガイド凸部５ａを上記ガイド凹部６ｂに挿入している。このガイド凸部５ａの、上記ガイド凹部６ｂ内における相対移動範囲が、上記基板保持トレイ６のスライド可能範囲である。
【００１７】
つまり、基板保持トレイ６は、上記底板５からケーシングの前方に引き出され、保持凹部６ａがケーシング外に露出する図２に示す状態から、図１，４に示すように完全にケーシング内に収容され、上記電極基板８上にイオンを生成する際のこの発明の動作位置となる範囲でスライドする。そして、この基板保持トレイ６のスライド方向は、上記供給筒部１１ａから供給された流体が放出口９から噴出される気流の噴出方向に沿った方向である。
また、基板保持トレイ６に載置保持される電極基板８の長手方向が、この発明の幅方向であり、上記電極基板８は、上記気流の噴出方向を横切る幅方向に所定の長さを保ってケーシング内に設けられている。
さらに、図２に示すように基板保持トレイ６を引き出して、電極基板８をケーシング外に露出させれば、保持凹部６ａ内の電極基板８を取り外して交換することができる。このように、電極基板８を交換可能にする位置が、この発明の交換位置である。
【００１８】
そして、上記基板保持トレイ６は、ケーシング内に押し込まれたとき、後端側のストッパ部６ｃが底板５の段部５ｂに当接するとともに底板５のガイド凸部５ａがガイド凹部６ｂの端部に当接し、上記動作位置を保持する。
一方、基板保持トレイ６をケーシングから引き出したときには、上記ストッパ部６ｃが後で説明するノズル部材２のストッパ部１２ａに当接するとともに上記ガイド凸部５ａがガイド凹部６ａの端部に当接して交換位置を保ち、基板保持トレイ６がケーシングから脱落するのを防止している。
【００１９】
なお、図４は、カバー４を取り外し、基板トレイ６が動作位置ある状態を示す斜視図である。
また、図２，４中、符号１０はこのイオン放射装置を使用現場の支持部材に取り付けるための取り付け部であり、矢印ａ方向に回動して底板５から外方へ突出する部材である。この取付部材１０を支持部材にボルトなどで固定して用いる。
【００２０】
さらに、上記底板５及び基板保持トレイ６上に設けたノズル部材２は、図３に示した下部材１１と上部材１２とで構成される。
下部材１１は、後端に図示しない気体供給源からの配管を接続する供給筒部１１ａを備え、この供給筒部１１ａに連続し、この供給筒部１１ａから離れる方向、つまり前方に向かって徐々に幅を広くした通路部１１ｂと、上記供給筒部１１ａと前端に設けた噴出部１１ｃとを備えた略板状の部材である。上記噴出部１１ｃは、上記通路部１１ｂの面に対して図中下方に傾斜した面であり、その面上に複数の線状凸部１１ｄを所定の間隔を保って備えている。
【００２１】
また、上部材１２は、図３における下面側に、上記下部材１１の通路部１１ｂ及び噴出部１１ｃと一致する形状の通路部１２ｂ及び噴出部１２ｃを備えている。この上部材１２を下部材１１に結合すると、通路部１１ｂ及び１２ｂにより気体通路が形成される。
さらに、上部材１２の噴出部１２ｃと下部材１１の噴出部１１ｃとが対向し、上記噴出部１２ｃの内面と線状凸部１１ｄとが接触して、上記線状凸部１１ｄ間の凹部がノズル部１１ｅを形成する（図６参照）。
【００２２】
また、上部材１２は、上記噴出部１２ｃより気流の下流側に、上板部１２ｄとその両脇の側壁部１２ｅ，１２ｅを備えている。
そして、上記下部材１１及び上部材１２によって構成したノズル部材２を、上記底板５及び基板保持トレイ６上に載置固定しているが、その際、上板部１２ｄを基板保持トレイ６の電極基板８に対向させ、この上板部１２ｄ、一対の側壁部１２ｅ，１２ｅ及び基板保持トレイ６の上面によって、上記ノズル部１１ｅから噴出する気流を放出部９へ導く通路２２を構成するようにしている。
このような下部材１１及び上部材１２によって構成されたノズル部材２は、供給筒部１１ａから供給した気体がノズル部１１ｅから噴出後、通路２２を通過して放出口９から放射される。
この実施形態では、上記ノズル部材２及びコンプレッサなどの気体供給源がこの発明の気流噴出手段を構成している。
【００２３】
なお、上部材１２の上記一対の側壁部１２ｅ，１２ｅに、上記基板保持トレイ６のストッパとして機能する板状の上記ストッパ部１２ａを設けている。
また、ノズル部材２の上部材１２上には、導光プリズム１３を保持する保持部１２ｆを形成している。上記導光プリズム１３は、高圧電源７のオンオフや、異常を知らせるため、上記制御基板３に取り付けた図示しないＬＥＤの発光を導くための部材である。
上記制御基板３は、ノズル部材２に対向する面に、高圧電源７などを制御するための制御回路を設けている。
なお、図４中の符号１４は、ノズル部材２に固定した板部材で、上記制御基板３とともに制御回路を構成する部品を設けるためのものである。
【００２４】
以下に、上記基板保持トレイ６上に載置保持される、平板状の電極基板８について説明する。
図５は、電極基板８の分解図であるが、電極基板８は、セラミック製の長板からなる表側誘電体層１５と同じくセラミック製の長板からなる裏側誘電体層１６との間に、金属薄板からなる高電圧電極１７を挟んで一体化し、表側誘電体層１５の表面に薄板状のアース電極１８を接着したものである。そして、上記したように長板状の電極基板８の長手方向をこの発明の幅方向として上記基板保持トレイ６で保持する。
また、表側誘電体層１５の表面中央には、長板の長手方向にのび、上記表側誘電体層１５の裏面に達しない深さの長溝１９が形成されている。
【００２５】
上記アース電極１８は、上記長溝１９を挟んで平行な両側の長板状部１８ａ，１８ｂを連続端部１８ｃで連続させて一体に形成している。そして、長板状部１８ａ，１８ｂから長溝１９に向かって突出し、対向する突出部１８ｄ，１８ｅを複数個所に形成している。
また、上記誘電体層１５，１６において、上記連続端部１８ｃに対応する位置には端子孔２０を形成している。この端子孔２０内には金属製の接地用端子を埋め込み、その先端を裏側誘電体層１６の裏面に露出させて図示しないこの発明の電極パッド部を構成する。
【００２６】
また、上記高電圧電極１７は、全体として長板状であるが、上記アース電極１８の複数個所に形成した突出部１８ｄ，１８ｅと、上下方向に対抗させるため、対応個所に面積を大きくした円形部１７ａを形成している。この円形部１７ａは、各箇所の上記突出部１８ｄ，１８ｅとその周囲と対向している。
また、高電圧電極１７には、上記円形部１７ａとは別に、円形の端子接続部１７ｂを形成している。この端子接続部１７ｂに対応する位置において、上記裏側誘電体層１６には端子孔２１を形成している。この端子孔２１内には金属製の電極用端子を埋め込み、その先端を裏側誘電体層１６の裏面に露出させて図示しないこの発明の電極パッド部を構成している。
【００２７】
さらに、基板保持トレイ６の保持凹部６ａの底面には、図示しない一対のプローブピンを設け、これらプローブピンを、上記保持凹部６ａ内に保持した上記電極基板８の裏面に露出する上記一対の電極パッド部に接触する位置に設けている。これらプローブピンは、保持凹部６ａの底面から突出する方向の弾性力を保持したプランジャを備え、上記電極基板８を基板保持トレイ６の保持凹部６ａに入れたとき、各電極パッド部に確実に接触するようにしている。
また、各プローブピンは高圧電源と接続し、上記アース電極１８に接続した電極パッドを接地し、上記高電圧電極１７側の電極パッドに高電圧を印加可能にしている。
このように、電極基板８の裏面に電極パッドを形成するとともに、基板トレイ６にプローブピンを設けたので、電極基板８の交換時に電極用端子に配線を接続する必要がなく、交換作業が容易である。
【００２８】
上記のような電極基板８を基板保持トレイ６に保持させ、基板保持トレイ６を上記動作位置に位置させたときの部分断面図を図６に示す。
このように、基板保持トレイ６を動作位置に位置させて、高電圧電極１７に高電圧を印加すると、上記高電圧電極１７とアース電極１８との対向部分に相当する上記長溝１９の周囲にイオンが発生するイオン生成部Ａができる。
なお、上記長溝１９を設けたのは、上記高電圧電極１７とアース電極１８とが対向して放電する空間を大きくするためであるが、この長溝１９はイオンを生成するための必須の構成要素ではない。
【００２９】
一方、図６に示すように、上記ノズル部材２のノズル部１１ｅは、そこから噴出される気流の方向を基準にして、電極基板８より上流側において基板保持トレイ６に対して角度θで気体を噴出するようにしている。そのため、ノズル部１１ｅから噴出した気流は、破線の矢印ｂに示すように、基板保持トレイ６と衝突後、浮き上がり、上記イオン生成部Ａの近傍を、上記電極基板８の表面に対して角度αを保って通過して放出口９から放出される。つまり、イオン生成部Ａもしくは、その近傍を通過するとともに、基板保持トレイ６の表面、すなわち電極基板８に対して所定の角度αを保った気流が形成されることになる。
【００３０】
そのため、電極基板８上のイオン生成部Ａのイオンは、電極基板８から上昇する上記気流に巻き込まれて、放出口９から放出されることになる。このように、気流が電極基板８と所定の角度αを有することによって、イオン生成部Ａのイオンを電極基板８上から剥ぎ取る力として機能するものと考えられる。その結果、気流が電極基板８面に平行に流れる場合と比べて、生成したイオンを放出口９から効率的に放出できる。
【００３１】
特に、この実施形態では、上記ノズル部１１ｅを電極基板８の幅方向の範囲に複数設けることによって、電極基板８の幅方向全体にイオンを巻き込む気流を通過させるようにしている。そのため、電極基板８の幅方向全体にわたって生成されたイオンをより効率的に放出させることができる。
但し、ノズル部の形状や数などはこの実施形態に限らない。上記のように複数の線状凸部１１ｄによってノズル部１１ｅを構成するのではなく、噴出孔を形成することもできるし、複数のノズル部１１ｅを設ける代わりに、上記幅方向に長さを有するスリット状の噴出口を形成することもできる。
【００３２】
なお、図６中の符号６ｄは、基板保持トレイ６に設けた保持凸部であり、基板保持トレイ６を図示の動作位置に位置させたとき、底板５側に設けた図示しない保持凹部にはまって、この動作位置を保持するようにするものである。
また、符号２３は基板保持トレイ６に取り付けた配線ボックスであり、基板保持トレイ６の保持凹部６ａの底面から突出する上記プローブピンと高圧電源７とを接続する配線を収容している。
【００３３】
さらに、このイオン放射装置には、上記基板保持トレイ６が上記動作位置から引き出されたときには、上記高電圧電極１７に高圧が印加されないようにするためのスイッチを設けることもできる。具体的には、基板保持トレイ６が動作位置にあることを検出し、そのときのみ高電圧電源７の高電圧が出力され、それ以外では出力されないようにするスイッチか、基板保持トレイが動作位置にあるときにのみ、高圧電源と高電圧電極側のプローブ端子とを接続するスイッチなどである。
言い換えれば、上記スイッチを設けることによって高電圧を印加された電極基板８がケーシング外に露出することがなくなり、高電圧が印加された電極基板８に人が触れるようなことを防止できる。
【００３４】
さらにまた、上記ノズル部材２内に風圧検出器を設け、ノズル部材２内に一定の圧力以上で気体が導入されなければ、上記高電圧電極１７に高圧が印加されないようにすることもできる。このようにすれば、上記電極基板８上に生成したイオンが残留することを防止できる。
【００３５】
上記のように、この実施形態のイオン放射装置では、気流が電極基板８面に平行ではなく、電極基板８に対して所定の角度αを有することで、イオン生成部Ａのイオンを効率的にケーシング外へ放出するようにしているが、気流が電極基板８に対して所定角度αを保っていることによって、イオンの放出量が多くなることを確認する実験を行った。その実験について以下に説明する。
【００３６】
この実験は、上記イオン放射装置の代わりに図７に示す実験装置を用いて行った。
この実験装置は図７の模式図に示すとおり、基板保持トレイ６の代わりに形成した樹脂製の保持台２４に上記電極基板８を埋設し、この電極基板８の表面と上記保持台２４の表面とをほぼ面一にしている。
そして、高電圧電極１７とアース電極１８との間に高圧電源７を接続し、高電圧電極１７に高電圧を印加するようにしている。この高圧電源７は、高電圧の交流を出力する。
【００３７】
さらに、イオンを放出させるための気流を噴出するノズルｎを、気流を基準として上記基板電極８よりも上流側に設けている。このノズルｎは、気体の噴射角度及びノズル位置を変更可能にしている。
そして、この実験装置から放射されるイオンを受けるチャージプレートｐを電極基板８から距離Ｌ離して設け、上記保持台２４面からノズルｎの先端までの高さｈ、ノズルｎの先端から電極基板８上の長溝１９の上流側の縁までの距離ｄ、ノズル角度θを変更して実験を行なった。
なお、この実験ではイオン発生部Ａあるいはその近傍を通過する気流の角度αを直接調整する代わりに、ノズル角度θを調整している。ノズル角度θが変化すれば上記角度αも変化するからである。
【００３８】
上記実験装置を用いて、除電時間を測定する実験１を実施した。
この実験１では、予め＋１０００［Ｖ］に帯電させたチャージプレートｐに、高電圧電極１７に高電圧を印加して生成されるイオンを放射して上記チャージプレートｐの電位が＋１００［Ｖ］になるまでの時間と、予め−１０００［Ｖ］帯電させたチャージプレートｐが−１００［Ｖ］になるまでの時間をそれぞれ除電時間として計測した。
そして、ノズルｎからの気体流量＝７０［Ｌ／ｍｉｎ］と、電極基板８からチャージプレートｐまでの距離Ｌ＝１００［ｃｍ］とした。これらの条件と、高電圧電源７の出力は他の実験でも同じにしている。
【００３９】
図８は、上記高さｈ＝０［ｍｍ］とし、ノズル角度θをパラメータとしたときの、上記距離ｄに対する除電時間を示したグラフである。
なお、＋１０００［Ｖ］に帯電させたチャージプレートｐを除電したときのデータを「＋除電」、−１０００［Ｖ］に帯電させたチャージプレートｐを除電したときのデータを「−除電」として表している。
【００４０】
図８に示す実験結果から、−除電及び＋除電のいずれにおいても、上記距離ｄが８［ｍｍ］〜２０［ｍｍ］の間に、除電時間が０．６［秒］という短時間で除電ができる範囲があることがわかった。
このように除電時間が短いということは、上記電極基板８上のイオン生成部Ａに生成したイオンを、効率よく気流に乗せてチャージプレートｐに対して放射できたことを意味する。つまり、ノズルｎの角度θと距離ｄとを調整することによって、生成されたイオンを効率的に放射できる所定の角度αを実現できた。
【００４１】
また、図９、１０は、同様の実験において、ノズルｎの先端とイオン生成部Ａまでの距離ｄ＝１０［ｍｍ］のとき、高さｈをパラメータとして、ノズル角度θに対する除電時間を示したグラフである。
図９は上記「＋除電」時のデータであり、図１０は「−除電」時のデータである。これらの結果から、高さｈとノズル角度θによって除電時間が変化することがわかるが、いずれの場合もノズル角度θ＝０［°］では、除電時間が長く、効率的にイオンが放射されていないことが分かる。
このように、ノズル角度θ＝０［°］のとき、イオンの放射効率が悪い理由は、ノズル角度θ＝０［°］のとき、イオン生成部Ａあるいはその近傍を通過する気流の角度αも０［°］であり、電極基板８の表面と平行な気流ができるためである。このような電極基板８の表面と平行な気流は、イオン生成部Ａに生成したイオンを電極基板８の表面から剥ぎ取る力が弱いと推測できる。
【００４２】
また、上記実験装置を用いてイオンバランスを測定する実験２を行ったので、その結果を図１１、１２に示す。
実験２は、上記チャージプレートｐを予め帯電させていない点が、実験１と異なるが、その他の実験条件は上記実験１と同様である。具体的には、上記ノズルｎの角度θ、距離ｄ、高さｈを変化させて、初期状態で帯電していないチャージプレートｐに対して所定時間イオンを放射し、その後チャージプレートｐの電位をイオンバランス［Ｖ］として計測した。
図１１は、ノズル角度θをパラメータとし、距離ｄとイオンバランスとの関係を示したグラフである。この結果からノズル角度θによって多少の差はあるが、いずれも距離ｄ≧１５［ｍｍ］以上でイオンバランスが安定していることが分かる。
【００４３】
図１２は、ｈ＝０［ｍｍ］、３［ｍｍ］をパラメータとして、ノズル角度θとイオンバランスとの関係を示したグラフである。この結果から、高さｈ＝０［ｍｍ］ではノズル角度θ≧１０［°］、高さｈ＝３［ｍｍ］ではノズル角度θ≧１５［°］でイオンバランスが安定することが分かった。
いずれにしても、ノズル角度θ＝０、すなわち気流が電極基板８と平行な場合には、イオンバランスもよくないことが分かった。
上記オンバランスが良いということは、高圧電極１８に交流の高電圧を印加したときに生成されるプラスイオン及びマイナスイオンが、バランスよく放射されたということである。
【００４４】
このように、ノズルｎから噴出する気流が、上記イオン生成部Ａを通過するか、あるいはその近傍を通過し、その方向が電極基板８の表面と所定の角度を保つことによって、生成されたイオンが効率的に放射されることが確認できた。
なお、上記実施形態のイオン放射装置では、上記イオン生成部Ａあるいはその近傍を通過する気流を電極基板に対して所定の角度αに保つため、気流を基準にして電極基板８より上流側において、ノズル部１１ｅから噴射した気体が基板保持トレイ６の表面に衝突するようにして、衝突後に、イオンを電極基板８の表面から剥ぎ取るための上昇する流れを作るようにしている。
【００４５】
しかし、イオン生成部Ａで生成されたイオンを電極基板８上から剥ぎ取る方向の気流を生成する構成は、上記実施形態の構成に限らない。
例えば、気流を所定の方向に導くための衝突面は、電極基板と面一でなくてもよいし、衝突面として基板保持トレイ以外の部材を設けてもよい。
さらに、衝突によって角度αの気流を生成するのではなく、所定の方向に傾けたノズルを用いてもよい。例えば、図６の矢印ｂ方向、すなわち角度αの傾斜を有するノズルを、基板保持トレイ６を貫通して設け、基板保持トレイ６の上面から所定の角度αを保った気流を噴射するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明のイオン放射装置は、生成されたイオンを効率的に放射でき、効率的な除電や帯電処理に適用できるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１ （ハウジングを構成する）ベース部
２ ノズル本体
４ （ハウジングを構成する）カバー
６ 基板保持トレイ
７ 高圧電源
８ 電極基板
１１ｅ ノズル部
１７ 高電圧電極
１８ アース電極
２０ 端子孔
２１ 端子孔
Ａ イオン生成部
ｎ ノズル
ｂ （気流方向を示す）矢印
ｄ （ノズルからイオン生成部までの）距離
ｈ （ノズル先端の）高さ
θ ノズル角度
α （気流の）角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに、高圧電源と、この高圧電源に接続する高電圧電極と、高電圧電極を設けた平板状の電極基板と、上記放電電極に高電圧を印加したとき発生するイオンを放出する放出口と、電極基板面に沿って生成されるイオン生成部もしくはその近傍を通過するとともに、上記電極基板に対して角度を保った気流を噴出する気流噴出手段とを備え、上記気流噴出手段から噴出される気流が、イオン生成部のイオンを巻き込んで放出口から放出される構成にしたイオン放射装置。
【請求項２】
上記電極基板は、上記気流噴出手段から噴出される気流の噴出方向を横切る幅方向に所定の長さを保って上記ケーシング内に設けられ、上記気流噴出手段は、電極基板の幅方向の長さ範囲に複数のノズル部を備え、上記気流噴出手段から噴出される気流が、電極基板の幅方向の長さ範囲上を通過する構成にした請求項１に記載のイオン放射装置。
【請求項３】
上記ケーシング内に、上記電極基板を保持する基板保持トレイを設け、この基板保持トレイは上記気流の噴出方向に沿ってスライド可能に設けるとともに、このスライド範囲は、上記放出口からイオンを放出させるとき上記電極基板がセットされる動作位置から、電極基板が上記ケーシング外に露出される交換位置までの範囲である請求項１または２に記載のイオン放射装置。
【請求項４】
上記基板保持トレイが上記動作位置を保っているときオンし、動作位置から離れたときオフとなるスイッチを設け、上記電極保持トレイが上記動作位置にあるときのみ上記高圧電源を放電電極に接続する構成にした請求項３に記載のイオン放射装置。
【請求項５】
上記電極基板は、一対の誘電体層の間に高電圧電極を備え、この高電圧電極と対向して誘電体層の表面にアース電極を備えるとともに、上記アース電極と反対側の誘電体層の表面には、上記高電圧電極及びアース電極のそれぞれに電気的に接続した金属製の電極パッド部を形成する一方、基板トレイには、上記電極基板がセットされたとき、上記各電極パッド部に接触する位置に、上記高圧電源に接続したプローブピンを設けた請求項３または４に記載のイオン放射装置。
【請求項１】
ケーシングに、高圧電源と、この高圧電源に接続する高電圧電極と、高電圧電極を設けた平板状の電極基板と、上記放電電極に高電圧を印加したとき発生するイオンを放出する放出口と、電極基板面に沿って生成されるイオン生成部もしくはその近傍を通過するとともに、上記電極基板に対して角度を保った気流を噴出する気流噴出手段とを備え、上記気流噴出手段から噴出される気流が、イオン生成部のイオンを巻き込んで放出口から放出される構成にしたイオン放射装置。
【請求項２】
上記電極基板は、上記気流噴出手段から噴出される気流の噴出方向を横切る幅方向に所定の長さを保って上記ケーシング内に設けられ、上記気流噴出手段は、電極基板の幅方向の長さ範囲に複数のノズル部を備え、上記気流噴出手段から噴出される気流が、電極基板の幅方向の長さ範囲上を通過する構成にした請求項１に記載のイオン放射装置。
【請求項３】
上記ケーシング内に、上記電極基板を保持する基板保持トレイを設け、この基板保持トレイは上記気流の噴出方向に沿ってスライド可能に設けるとともに、このスライド範囲は、上記放出口からイオンを放出させるとき上記電極基板がセットされる動作位置から、電極基板が上記ケーシング外に露出される交換位置までの範囲である請求項１または２に記載のイオン放射装置。
【請求項４】
上記基板保持トレイが上記動作位置を保っているときオンし、動作位置から離れたときオフとなるスイッチを設け、上記電極保持トレイが上記動作位置にあるときのみ上記高圧電源を放電電極に接続する構成にした請求項３に記載のイオン放射装置。
【請求項５】
上記電極基板は、一対の誘電体層の間に高電圧電極を備え、この高電圧電極と対向して誘電体層の表面にアース電極を備えるとともに、上記アース電極と反対側の誘電体層の表面には、上記高電圧電極及びアース電極のそれぞれに電気的に接続した金属製の電極パッド部を形成する一方、基板トレイには、上記電極基板がセットされたとき、上記各電極パッド部に接触する位置に、上記高圧電源に接続したプローブピンを設けた請求項３または４に記載のイオン放射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１２３８６（Ｐ２０１３−１２３８６Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４４０７９（Ｐ２０１１−１４４０７９）
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００１８３７３８）春日電機株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００１８３７３８）春日電機株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
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