TESTING METHOD AND TESTING DEVICE FOR CORONA DISCHARGE TYPE IONIZER

Title:

TESTING METHOD AND TESTING DEVICE FOR CORONA DISCHARGE TYPE IONIZER

Document Type and Number:

WIPO Patent Application WO/2008/099515

Kind Code:

A1

Abstract:

Intended is to make it possible to detect only a true current by ions generated from the emitter of a corona discharge type ionizer, and to detect such a charge elimination current of the true current as actually contributes to the charge elimination of an object, thereby to confirm the contamination or deterioration degree, the charge eliminating performance and so on of the emitter.The corona discharge type ionizer has a ground electrode arranged near the emitter, to which a high voltage is applied. In this corona discharge type ionizer, the whole current to flow to the earth electrode and a first induced current by the high voltage applied to the emitter are simultaneously measured. A second induced current, which is a component of the whole current and which is caused to flow to the earth electrode by an electric field generated by the emitter, is estimated from the first induced current. The true current, which is generated by the ions generated by the emitter, is measured from the difference between the whole current and the second induced current.

Inventors:

OKANO KAZUO (JP)

Application Number:

PCT/JP2007/057649

Publication Date:

August 21, 2008

Filing Date:

April 05, 2007

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Assignee:

OKANO KAZUO (JP)

International Classes:

H01T23/00; H01T19/00

Foreign References:

JP2002535824A	2002-10-22
JPH0878183A	1996-03-22

Attorney, Agent or Firm:

MORITA, Yuichi (New-kudan Bldg.7-1, Kandajinbocho 3-chom, Chiyoda-ku Tokyo 51, JP)

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Claims:

高電圧が印加されるエミッタの近傍に接地電極が配置されたコロナ放電型イオナイザにおいて、
前記接地電極に流れる全電流と、エミッタに印加される前記高電圧による第1の誘導電流とを同時に測定し、
第1の誘導電流から、前記全電流の成分であってエミッタが形成する電界によって前記接地電極に流れる第2の誘導電流を推定し、
前記全電流と第2の誘導電流との差分から、エミッタが生成するイオンによって生じる真電流を測定することを特徴とするコロナ放電型イオナイザの検査方法。

請求項1に記載したコロナ放電型イオナイザの検査方法において、
前記真電流から、エミッタの汚れや劣化程度を検出することを特徴とするコロナ放電型イオナイザの検査方法。

請求項1に記載したコロナ放電型イオナイザの検査方法において、
前記真電流から、被除電物に到達するイオンによって流れる除電電流を測定することを特徴とするコロナ放電型イオナイザの検査方法。

高電圧が印加されるエミッタの近傍に接地電極が配置されたコロナ放電型イオナイザにおいて、
前記接地電極に流れる全電流を測定する手段と、
エミッタに印加される前記高電圧による第1の誘導電流を前記全電流と同時に測定する手段と、
第1の誘導電流から、前記全電流の成分であってエミッタが形成する電界によって前記接地電極に流れる第2の誘導電流を推定する手段と、
前記全電流と第2の誘導電流との差分から、エミッタが生成するイオンによって生じる真電流を測定する演算手段と、
を備えたことを特徴とするコロナ放電型イオナイザの検査装置。

請求項4に記載したコロナ放電型イオナイザの検査装置において、
前記演算手段の出力から、エミッタの汚れや劣化程度を検出することを特徴とするコロナ放電型イオナイザの検査装置。

請求項4に記載したコロナ放電型イオナイザの検査装置において、
前記演算手段の出力から、被除電物に到達するイオンによって流れる除電電流を測定することを特徴とするコロナ放電型イオナイザの検査装置。

請求項4~6の何れか1項に記載したコロナ放電型イオナイザの検査装置において、
第1の誘導電流を測定する手段は、
エミッタに高電圧を印加する高電圧発生手段とエミッタとを接続するケーブルの近傍に配置されて第1の誘導電流を検出する補助電極を備えていることを特徴とするコロナ放電型イオナイザの検査装置。

請求項4~6の何れか1項に記載したコロナ放電型イオナイザの検査装置において、
第1の誘導電流を測定する手段は、
エミッタの近傍に配置されて第1の誘導電流を検出する補助電極を備えていることを特徴とするコロナ放電型イオナイザの検査装置。

請求項7または8に記載したコロナ放電型イオナイザの検査装置において、
前記補助電極に接続された第1の抵抗と、
前記接地電極に接続された第2の抵抗と、
前記演算手段として、第1の誘導電流により第1の抵抗に生じる電圧降下と前記全電流により第2の抵抗に生じる電圧降下との差分を増幅する差動増幅回路と、
を備え、
前記第1の抵抗または第2の抵抗の少なくとも一方を可変として、第1の誘導電流により第1の抵抗に生じる電圧降下と、第2の誘導電流により第2の抵抗に生じる電圧降下とを等しくすることを特徴とするコロナ放電型イオナイザの検査装置。

Description:

コロナ放電型イオナイザの検査� ��法及び検査装置

本発明は、コロナ放電型イオナイザのエ� ��ッタの汚れや劣化程度を検出し、更には、� ��際に被除電物の除電に寄与する除電電流を� ��出可能としたコロナ放電型イオナイザの検� ��方法及び検査装置に関するものである。

周知のように、コロナ放電型イオナイザは� ��エミッタに高電圧を印加して周囲の空気を� ��オン化し、正または負のイオン(荷電粒子)� �発生させるものであり、これらのイオンを� �電した被除電物に供給して除電を行うもの� �ある。
例えば、交流型イオナイザでは、1本のエミッタに交流高電圧を印加することにより、正負のイオンを交互に発生させて被除電物に供給している。

しかしながら、前記エミッタから発生した� ��オンの一部は、エミッタ近傍に配置された� ��地電極に吸収されて電流として流れ、残り� ��イオンが被除電物側に供給されて除電に寄� ��することになる。
このとき、エミッタの先端に微粒子が付着� ��ていたり、エミッタが劣化して先端の曲率� ��径が大きくなっていると、エミッタが生成� ��るイオンの量が減少するので、実際に除電� ��寄与するイオンの量も減少してしまう。

従来では、このような状態になっても、� ��オナイザの電源スイッチがONになっていれ� �当然にイオンが生成されていると思い込ん� �使用している場合が多く、上述したエミッ� �の汚れや劣化によってイオン生成量が完全� �ゼロになっていてもこれに気が付かないこ� �もあった。

このような問題の解決策としては、エミ� ��タが生成するイオンによって流れる電流を� ��定して表示することが考えられる。具体的� ��は、特許文献1に記載されているように、エミッタ近傍の接地電極に電流測定用抵抗や電流計を接続し、エミッタによるイオン生成量に応じた電流を測定する方法が公知となっている。

特開2004-127858号公報(段落[0017]、図3等)

しかし、上記特許文献1記載の方法により測定した電流は、高電圧が印加されるエミッタが形成する電界によって接地電極に流れる誘導電流(変位電流)が支配的となるため、エ� ��ッタから発生するイオンによる電流(以下、真電流ともいう)はほとんど測定不可能にな� �てしまうという問題があった。

そこで、本発明の解決課題は、接地電極� ��流れる全電流から誘導電流を除去して真電� ��のみを検出するようにし、この真電流から� ��エミッタの汚れや劣化程度、更には、実際� ��被除電物の除電に寄与する除電電流を検出� ��能としたコロナ放電型イオナイザの検査方� ��及び検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項1に係るコロナ放電型イオナイザの検査方法は、高電圧が印加されるエミッタの近傍に接地電極が配置されたコロナ放電型イオナイザにおいて、
前記接地電極に流れる全電流と、エミッタ� ��印加される前記高電圧による第1の誘導電流とを同時に測定し、
第1の誘導電流から、前記全電流の成分であってエミッタが形成する電界によって前記接地電極に流れる第2の誘導電流を推定し、
前記全電流と第2の誘導電流との差分から、エミッタが生成するイオンによって生じる真電流を測定するものである。

請求項2に係る検査方法は、請求項1におい� �、前記真電流から、エミッタの汚れや劣化� �度を検出するものである。
また、請求項3に係る検査方法は、請求項1� �おいて、前記真電流から、被除電物に到達� �るイオンによって流れる除電電流を測定す� �ものである。

請求項4に係るコロナ放電型イオナイザの検査装置は、高電圧が印加されるエミッタの近傍に接地電極が配置されたコロナ放電型イオナイザにおいて、
前記接地電極に流れる全電流を測定する手� ��と、
エミッタに印加される前記高電圧による第1� �誘導電流を前記全電流と同時に測定する手� �と、
第1の誘導電流から、前記全電流の成分であってエミッタが形成する電界によって前記接地電極に流れる第2の誘導電流を推定する手� �と、
前記全電流と第2の誘導電流との差分から、エミッタが生成するイオンによって生じる真電流を測定する演算手段と、を備えたものである。

請求項5に係る検査装置は、請求項4におい� �、前記真電流から、エミッタの汚れや劣化� �度を検出するものである。
また、請求項6に係る検査装置は、請求項4� �おいて、前記真電流から、被除電物に到達� �るイオンによって流れる除電電流を測定す� �ものである。

請求項7に係る検査装置は、請求項4~6の何れか1項において、
第1の誘導電流を測定する手段は、エミッタに高電圧を印加する高電圧発生手段とエミッタとを接続するケーブルの近傍に配置されて第1の誘導電流を検出する補助電極を備えて� �るものである。
また、請求項8に係る検査装置は、請求項4~6 の何れか1項において、
第1の誘導電流を測定する手段は、エミッタの近傍に配置されて第1の誘導電流を検出す� �補助電極を備えているものである。

請求項9に係る検査装置は、請求項7または8� ��おいて、
前記補助電極に接続された第1の抵抗と、
前記接地電極に接続された第2の抵抗と、
前記演算手段として、第1の誘導電流により第1の抵抗に生じる電圧降下と前記全電流に� �り第2の抵抗に生じる電圧降下との差分を増� ��する差動増幅回路と、を備え、
前記第1の抵抗または第2の抵抗の少なくと� �一方を可変として、第1の誘導電流により第1 の抵抗に生じる電圧降下と、第2の誘導電流� �より第2の抵抗に生じる電圧降下とを等しく� ��るものである。

本発明のコロナ放電型イオナイザの検査� ��法及び検査装置によれば、エミッタが形成� ��る電界によって接地電極に流れる誘導電流� ��除去し、エミッタが生成するイオンによる� ��電流のみを確実に測定することができる。� ��のため、測定した真電流に基づいて、エミ� ��タの汚れや劣化程度、被除電物の除電に寄� ��する除電電流等を検出可能であり、イオナ� ��ザの保守点検や除電性能の評価を容易に行� ��ことができる。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明� ��る。
まず、図1は本発明の第1実施形態を示す構� �図である。図1において、10は交流の高電圧� �発生する高電圧発生回路であり、その出力� �にはケーブル21を介して針状のエミッタ20が� ��続されている。また、エミッタ20の近傍に� �リング状の接地電極30が同心状に配置されていると共に、この接地電極30は、接続点A及び抵抗R _G (請求項における第2の抵抗に相当する)を介して接地されている。

一方、高電圧発生回路10とエミッタ20との間のケーブル21を包囲するように円筒状の補助� ��極40が設けられており、この補助電極40は、接続点B及び可変抵抗R _C (請求項における第1の抵抗に相当する)を介して接地されている。
前記接続点A,Bは、それぞれ抵抗R ₂ ,R ₁ を介してオペアンプ50の非反転入力端子、反� ��入力端子に接続されており、前記非反転入� ��端子は抵抗R ₄ を介して接地されている。なお、R ₃ は帰還抵抗である。
ここで、オペアンプ50及び抵抗R ₁ ~R ₄ は周知の差動増幅回路を構成しており、各抵抗値は、簡単化のためにR ₁ =R ₂ ,R ₃ =R ₄ に設定されている。

次に、本実施形態の動作原理を説明する。
まず、高電圧発生回路10によりエミッタ20に高電圧を印加すると、エミッタ20の周囲の空� ��がイオン化される。このとき、接地電極30� �流れる全電流I _G は、生成イオンによる真電流I _R とエミッタ20が形成する電界による誘導電流( 変位電流)I _I との和になるから、真電流I _R に関して数式1が導かれる。なお、上記誘導� �流I _I は請求項における第2の誘導電流に相当する� �
[数式1]
I _R =I _G -I _I

一方、補助電極40を介して取り出される電� �I _C は真電流I _R に影響されず、高電圧発生回路10からエミッ� ��20に印加された高電圧による誘導電流のみ� �ある。但し、接地電極30と補助電極40との形� ��が異なるため、接地電極30に流れる誘導電� �I _I と補助電極40に流れる誘導電流I _C との大きさは異なる。この誘導電流I _C は請求項における第1の誘導電流に相当する� �
誘導電流I _I と誘導電流I _C との大きさの相違を補正するための係数αを� ��
α=I _I /I _C
とすると、数式1は数式2となる。
[数式2]
I _R =I _G -I _I =I _G -αI _C

ここで、接地電極30に流れる全電流I _G と補助電極40に流れる誘導電流I _C (第1の誘導電流)とを同時に測定し、誘導電流 I _C に基づいて接地電極30に流れる誘導電流I _I (第2の誘導電流)を推定して全電流I _G と誘導電流I _I との差分(I _G -I _I )を求めれば、前記数式1によって真電流I _R を測定することができる。
真電流I _R はエミッタ20による生成イオンの濃度に比例� ��るので、真電流I _R を測定できれば、エミッタ20の汚れや劣化程� ��を推測できると共に、エミッタ20の下方に� �る被除電物(図示せず)に吸収されて除電に寄与する除電電流の大きさを推測することが可能となる。

この実施形態では、数式2による差分演算を、オペアンプ50からなる差動増幅回路によっ� ��等価的に行っている。
すなわち、図1の回路において、誘導電流I _I による抵抗R _G における電圧降下(=I _I ×R _G )と、誘導電流I _C による可変抵抗R _C における電圧降下(=I _C ×R _C )とが等しい場合、オペアンプ50の出力電圧V _OUT は、真電流I _R による抵抗R _G における電圧降下(=I _R ×R _G )に比例した大きさになるから、この出力電� �V _OUT を検出すれば真電流I _R を測定することができる。

また、上述した抵抗R _G における電圧降下(=I _I ×R _G )と可変抵抗R _C における電圧降下(=I _C ×R _C )とを等しくするためには、オシロスコープ� �により接続点A,Bの電圧を観察してこれらの� �圧が等しくなるように可変抵抗R _C を調整すればよい。この可変抵抗R _C の調整動作により、等価的に、誘導電流I _C から誘導電流I _I を推定することができる。

この場合、接続点Aに流れる電流は全電流I _G (=I _R +I _I )であるが、誘導電流I _I と真電流I _R とは位相がずれているのに対して誘導電流I _I ,I _C は同位相であるため、抵抗R _G における電圧降下(=I _I ×R _G )と可変抵抗R _C における電圧降下(=I _C ×R _C )とをオシロスコープ等により観察しながら� �者が等しくなるように可変抵抗R _C を調整することは可能である。
なお、この実施形態では抵抗R _G を固定抵抗、抵抗R _C を可変抵抗としているが、抵抗R _G を可変抵抗、抵抗R _C を固定抵抗として抵抗R _G を調節しても良い。

上記のように、この実施形態によれば、図1 に示すような簡単な回路構成で真電流I _R を測定することができ、オペアンプ50の出力� ��圧V _OUT を利用してエミッタ20の汚れや劣化状態、除� ��電流の大きさ等を表示または出力させるこ� ��が可能になる。
なお、図2は図1における接地電極30の具体的構成を拡大して示すためのもので、31は接地� ��極本体、32は絶縁体、33は抵抗R _G に接続されるリード線である。この図2では� �便宜的に図1における差動増幅器の図示を省� ��してある。

図3は、上述した第1実施形態の効果を説明� �るための波形図であり、新品のエミッタ(先� ��の曲率半径が10μm)に高電圧を印加した際の� ��ペアンプ50の出力電圧V _OUT と、全電流I _G による抵抗R _G における電圧降下(これをV _G とする)と、誘導電流I _C による可変抵抗R _C における電圧降下(これをV _C とする)とを示している。
これに対し、図4は、エミッタが劣化した状態を模擬するために、先端の曲率半径が500μm のエミッタを用いて、図3と同様にV _OUT ,V _G ,V _C を測定した場合の波形図である。

図3,図4の比較から明らかなように、エミッ� ��が新品の場合には有意な値を持つ出力電圧V _OUT を得ることができ、この出力電圧V _OUT から真電流I _R の大きさを明確に検出可能であるが、エミッタが劣化してくると、出力電圧V _OUT つまり真電流I _R はほとんど確認できなくなる。
このことから、第1実施形態によれば、エミッタの汚れや劣化状態、真電流や実際に除電に寄与する除電電流を容易に把握できることが判る。

次に、図5は本発明の第2実施形態を示す構� �図である。
前述した第1実施形態では、誘導電流I _C を検出するために、ケーブル21を包囲する円� ��状の補助電極40を用いているが、図5の第2実施形態に示すように、ケーブル21に近接させ� ��平板状の補助電極41を配置しても良い。
また、図6は本発明の第3実施形態を示す構� �図であり、前記補助電極40,41に代えて、図6� �示すようにコイル状に形成した補助電極42をケーブル21に巻き付けて使用しても良い。

更に、図7は、本発明の第4施形態を示す構� �図である。
この実施形態は、被覆した電線により補助� ��極43を構成し、この補助電極43の先端部をエミッタ20の近傍に配置した例であり、このよ� ��な構成の補助電極43を用いても誘導電流I _C を検出することができる。

なお、図7中の補助電極43先端部の拡大図に� ��いて、44は可変抵抗R _C に接続されるリード線、45はリード線44の先� �部まで覆うように被覆された絶縁体を示す� �このようにエミッタ20に近接するリード線44� ��先端部を絶縁体45にて完全に被覆すること� �より、エミッタ20から生成されたイオンによる真電流までも補助電極43によって検出して� ��まうのを防止することができる。

なお、上記各実施形態では交流式のコロ� ��放電型イオナイザについて説明したが、本� ��明による測定原理は、直流式のコロナ放電� ��イオナイザにも適用可能である。

本発明の第1実施形態を示す構成図である。図1の主要部の説明図である。第1実施形態の効果を説明するための波形図である。第1実施形態の効果を説明するための波形図である。本発明の第2実施形態を示す構成図である。本発明の第3実施形態を示す構成図である。本発明の第4実施形態を示す構成図である。

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