JP4367802B2 - 静電位測定器、除電器および静電位測定器兼用除電器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電位測定器、除電器および静電位測定器兼用除電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の静電位測定方法は、図１３に示すように、測定対象物１００の近傍の一定距離に測定電極１０４を置き、対象物１００からの電界（電気力線）を測定し、対象物１００の静電位を逆算する方法が主流である。この場合、測定電極１０４の前に開口を設けた静電遮蔽板１０２を置き、これを機械的に（物理的に）振動させて電界を測定する。なお、電界測定電極１０４で得られた測定値は増幅器１０６で増幅され、メータ１０８で読み取られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この測定方法では、測定構造が複雑なため、振動や衝撃に弱く、かつ高価であり、気軽に使えるものではなかった。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、新規な静電位測定器を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の他の目的は、新規な静電位測定の原理を利用した除電器を提供することにある。
【０００６】
さらにまた、本発明の他の目的は、静電位測定機能も有する除電器を提供することにある。
【０００７】
前述の目的を達成するために、本発明は、 ＋イオン放出のために用いる＋放電針と、
−イオン放出のために用いる−放電針と、前記＋放電針と前記−放電針に供給する電流を発生する電流源と、前記電流源から前記＋放電針に流れる電流を測定するための＋電流用の電流計と、前記電流源から前記−放電針に流れる電流を測定するための−電流用の電流計と、前記＋電流用の電流計と前記−電流用の電流計とによって得られた電流の絶対値の差または比またはその両方を演算する演算手段と、前記電流源に接続された測定用端子と、前記測定用端子に接続され人体に掛けられた導電体と、を有することを特徴とする静電位測定器を採用するものである。
【０００８】
本発明は、また、＋イオン放出のために用いる＋放電針と、−イオン放出のために用いる−放電針と、前記＋放電針と前記−放電針に供給する電流を発生する電流源と、前記電流源に接続され人体に掛けられた導電体と、を有することを特徴とする除電器を採用するものである。
【０００９】
さらにまた、本発明は、 ＋イオン放出のために用いる＋放電針と、−イオン放出のために用いる−放電針と、前記＋放電針と前記−放電針に供給する電流を発生する電流源と、前記電流源に接続され人体に掛けられた導電体と、を有することを特徴とする除電器を採用するものである。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の実施例の静電位測定器の主要な構成部分を示す回路ブロック図である。図２は本発明の実施例の静電位測定器の回路図である。図１に示すように、本発明の静電位測定器１０は、発振回路１２、＋昇圧回路１４、−昇圧回路１６、＋放電針２２、−放電針２４、測定用端子２６を有し、これらの構成は、除電器と同様である。ただ、本発明では、除電器の構成に対して、新たに、＋の放電電流と−の放電電流を測定するためのセンサ（即ち、電流計）１８、２０を有するものである。このように構成されているので、本発明の静電位測定器は、除電機能も合わせて持つものである。
【００１１】
静電位の測定は、＋高圧電流Ｉと−高圧電流Ｊを測定し、これらの測定値の絶対値の差または比または両者から静電位測定器の測定用端子２６の静電位を計算によって求める。図２において、発振回路１２を構成する発振用トランス（高周波昇圧トランス）の１次巻線と２次巻線を絶縁することにより、２次側巻線以降の電子回路は、１次側回路と絶縁されるので、例え１次側回路が外部電源ラインと接続されていようとも大地から絶縁される。したがって、＋放電針からの＋イオン放電量と−放電針からの−イオン放電量が異なった場合、２次巻線以降の電子回路はその静電位が変化し、＋イオン放電量と−イオン放電量が等しくなるように作用する。例えば、静電位が＋になると、＋イオン放電量が増えて静電位を下げるように作用し、下がれば、＋イオン放電量も減るので、結果として、＋イオン放電量と−イオン放電量が等しくなる。即ち、イオンバランス（＋イオンと−イオンの発生量のバランス）がとれるように作用する。この作用は、静電位測定器の基本原理であり、除電器に要求される＋、−イオン放出量のバランスを実現するために有効である。なお、高周波昇圧トランスの１次側巻線と２次側巻線のアース側の間にはスイッチ２７が配置されており、これらの巻線間を接続したり、接続しないようにすることができる。
【００１２】
図３は、他の実施例の静電位測定器の主要な構成部分を示す回路ブロック図である。図１の実施例では、電流の測定が昇圧後の高圧部の電流を計測するものであるので、測定が難しいような場合に、図３に示す実施例の静電位測定器が用いられる。この静電位測定器では、近似的ではあるが、電流の測定は倍電圧整流（略して昇圧前）に行われる。
【００１３】
図４は他の実施例の静電位測定器の主要な構成部分を示すブロック図である。図３に示す実施例では、電流の測定が＋側と−側の２カ所で行われるので、直流用電流計が２つ必要となる。これに対して、図４に示す回路では、＋昇圧回路の入力端子と−昇圧回路の入力端子の接続点と発振回路の出力端子との間に交流用電流計を１つだけ入れて、＋電流（Ｉ）と−電流（Ｊ）を計測する。図４のグラフに示すように、発振回路から昇圧回路に向かって流れ出る正の半サイクルで＋電流値Ｉを計測し、昇圧回路から発振回路に向かって流れ込む次の負の半サイクルで−電流値Ｊを計測する。このようにして、＋放電電流と−放電電流の近似値を求める。
【００１４】
図５はさらに他の実施例の静電位測定器の主要な構成部品を示すブロック図である。図４に示す実施例では、電流の測定が発振回路の出力端子後で行われるので、図２で見るとわかるように高周波昇圧トランスの後にあたり、電圧も少し高くなっている。実際には、約１ＫＶ程度に昇圧されている。したがって、電流の計測が面倒でコストもかかる。これに対して、図５に示す実施例では、電圧が低いところで電流を測るので、容易であり、コストもかからない。
【００１５】
図５では、発振回路の中の高周波昇圧トランスの下、即ち、２次巻線のグランド側端子とアースとの間に電流計を置いて、電流を計測する。ここの電位はほぼ０Ｖなので、電流測定は容易である。具体的な測定方法が図５ａと図５ｂに拡大して示してある。図５ａでは、電流ｉ（交流）をトランスでもって電圧ｖに変えて（増幅して）測定する。図５ｂでは、電流ｉをコイルで磁力線に変え、これをホール素子で検出し、電圧ｖとして測定する。図５ａ、図５ｂのように、電流検出用のコイルを高周波昇圧トランスに直列に挿入しても、コイルのインピーダンスを小さくするので全く問題ない。
【００１６】
次に、静電位測定器の測定端子の静電位が測れる原理を図６を参照して３つのケースについて説明する。
（ケース１）
ケース１では、静電位測定器の測定端子の電位は縦軸の中央、即ち、０Ｖである。このとき、＋高圧電極（＋放電針）（図では、＋５ＫＶとなっている）から放電される電流の絶対値をＩ（１）とし、−高圧電極（−放電針）（図では、−５ＫＶとなっている）から放電される電流の絶対値をＪ（１）とすると、これらはほぼ等しい。即ち、Ｉ（１）−Ｊ（１）＝０である。
【００１７】
（ケース２）
静電位測定器の測定端子の電位が＋３ＫＶに帯電している。このときは＋高圧電極は（５ＫＶ＋３ＫＶ）で＋８ＫＶになり、これから放電される電流の絶対値Ｉ（２）は大きく、逆に、−高圧電極は（−５ＫＶ＋３ＫＶ）で結局−２ＫＶになり、これから放電される電流の絶対値Ｊ（２）は小さい。即ち、Ｉ（２）−Ｊ（２）＞０となる。
【００１８】
（ケース３）
静電位測定器の測定端子の電位が−４ＫＶに帯電している。このときは＋高圧電極は（５ＫＶ−４ＫＶ）で１ＫＶになり、これから放電される電流の絶対値Ｉ（３）は小さく、−高圧電極は（−５ＫＶ−４ＫＶ）で結局−９ＫＶになり、これから放電される電流の絶対値Ｊ（３）は大きい。即ち、Ｉ（３）−Ｊ（３）＜０となる。
【００１９】
このように、＋、−電極の放電電流の絶対値の差（Ｉ−Ｊ）は、自分の帯電電位により、大きさと正負の符号が変化する。即ち、静電位測定器の測定端子の帯電電位は（Ｉ−Ｊ）の関数であって、その帯電電位＝Ｆ（Ｉ−Ｊ）と表すことができる。また、差（Ｉ−Ｊ）の代わりに、比（Ｉ／Ｊ）とか、この両者の組み合わせを用いることができる。このことが本発明の静電位測定の原理である。
【００２０】
図７は人体の除電器の原理を示す。人体５０と除電器１０を導電体３０で電気的に結び、除電器を動作させる（イオンを放出させる）。すると、もし人体５０が＋の電荷を持っているとすると、即ち、正に帯電していたとすると、前述の図３で示したように、ＩがＪより大きくなり、人体５０に溜まっている＋の電荷を放電する。従って、人体５０の帯電は除電器の放電が進むにつれて、除電される。これが１つのタイプの人体除電器の原理である。
【００２１】
図６と図７の原理を組み合わせると本発明の除電器と静電位測定器が一体となった複合機能装置（即ち、静電位測定機能も有する除電器）ができる。この複合機能装置を図８に示す。
【００２２】
即ち、人体５０に電気的に接続した除電器１０の＋放電電極２２、−放電電極２４から放電させ、人体の除電を行う。同時に、この正負の放電電流を電流センサ１８、２０で測定し、演算部３２によって（Ｉ−Ｊ）またはＩ／Ｊまたは両者の組み合わせを計算する。その極性と大きさから人体の帯電電位を求め、それをメータやモニターである表示装置３４等で表示し、人体に静電気が溜まっている水準を表示する。例えば、Ｉ＞Ｊの＋静電気帯電中では、表示装置内の赤ランプ３６を点灯させ、Ｉ＝Ｊのときの静電気帯電なしのときは緑ランプ３８を点灯させ、Ｉ＜Ｊのときの−静電気帯電中では黄ランプ４０を点灯させる。
【００２３】
本発明では、静電位の測定と同時に除電を実行し、絶えず静電位を０Ｖに戻すように作用する。何らかの原因で人体が帯電してしまったとすると、帯電状態が表示される。除電器が正常に作動していれば、直ちに０Ｖに戻る。なお、除電器に何らかの故障や異常があったり、静電気の発生が除電能力以上に多いときは、静電気の帯電状況が表示され、人に知らされる。
【００２４】
図９は実際の実施例を示す。図９に示すように、除電器１０は導電性のストラップ３０によって人体５０の首から吊るされ、人体と導通している。イオンは除電器から人体５０の皮膚が露出している顔とか首以外の方向に放射される。除電器１０の本体には静電気を表示するモニターである表示装置３４が備えられていて、静電気の帯電のないときは、緑のランプ３８が安全のサインとして点灯し、＋の静電気が溜まったときには、赤のランプ３６が異常のサインとして点灯し、−の静電気が溜まったときには、黄のランプ４０が異常のサインとして点灯するようになっている。
【００２５】
図１０は、他の実施例を示す。図９の実施例では、静電気の有無等に応じて着色ランプのうちの１つを点灯させているが、この実施例では、除電機能だけに向けられたものである。除電器１０は、図１〜図５に関連して説明した回路と同様な回路を有し、図７に関連した説明と同一の原理により、人体の除電を行うものである。したがって、この実施例では、静電位の測定は行われない。
【００２６】
図１１は、他の実施例を示す。図９の実施例では、イオンは特定のものに向けたものではなく、単に放電させることによって、静電位を測定すると共に人体に帯電した静電気を除電するものであるが、この図１１の実施例では、イオンを除電しようとするワークに向けて放射し、静電位の測定、人体の除電に加えて、ワークの除電を行うものである。この実施例では、要約すると、
（１）人体の除電
（２）ワークの除電
（３）人体の静電位の測定と表示
の３つの機能を同時に果たすものである。
このように、本発明では、基本的には、除電器の構成要素のみであるにかかわらず、実際に現場で要求される前述の３つの機能すべてを実現できる。即ち、非常に経済的かつ実用的な除電器を達成できるものである。
【００２７】
図１２は除電器の電源電圧変動への対応方法を説明するための図である。電源電圧の変動が激しいのは、主に電池で動作させる携帯型の除電器である。図１２ａは、電池の電圧降下特性を示す。時間と共に電圧は降下していく。このような場合でも、除電器の除電能力を一定に保つために、本発明では、図１２ｂ、図１２ｃに示すように、除電器のイオン放出時間を制御している。即ち、電池の電圧が十分高いうちは、イオン放出時間を何分の１かに制限しておく（デューティ比を小さくしておく）。電池の電圧が低下するにつれてデューティ比を大きくする。こうすることによって除電器の除電能力を絶えず一定に保つことができる。
【００２８】
除電器は高電圧を用いているので、空気中の微細な塵埃を吸引する性質を持っており、さらに、放電によりイオン流を発生させるので、周囲に空気の流れが誘発される。これらの塵埃吸引機能と空気流発生機能とを有効に応用して、空気清浄器兼用の除電器が得られる。なお、通常の空気清浄器は、＋または−の一方の高電圧しか用いてなく、それによって塵埃を吸引するが、本発明の実施例の除電器は、＋と−の両極性の放電特性を持っている。これにより、塵埃がどちらの極性を帯びているかに関係なく集塵効果が得られる。
【００２９】
なお、以上の説明から明らかなように、本発明の除電器は、空気清浄（除塵）機能を合わせ持つように構成できるので、本明細書で用いる用語「除電器」は、本来の除電機能を持つ除電器ばかりでなく、除電機能に加えて空気清浄（除塵）機能を合わせもつものを含み、また、使用の際、空気清浄（除塵）だけを目的として使用するものも含むものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、新規な静電位測定器が得られる。また、新規な除電器が得られる。さらにまた、静電位測定機能も有する除電器が得られる。また、この除電器は、人体またはワーク単独の除電を行い得るとと共に、人体とワークとを同時に除電できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例の静電位測定器の主要な構成部分を示す回路ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施例の静電位測定器の電子回路図である。
【図３】図３は、他の実施例の静電位測定器の主要な構成部分を示す回路ブロック図である。
【図４】図４は、他の実施例の静電位測定器の主要な構成部分を示す回路ブロック図である。
【図５】図５は、他の実施例の静電位測定器の主要な構成部分を示す回路ブロック図である。
【図６】図６は、静電位測定器の測定端子の静電位が測れる原理を説明するための図である。
【図７】図７は、人体の除電器の原理を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の除電器と静電位測定器が一体となった複合機能装置（即ち、静電位測定機能も有する除電器）を示す図である。
【図９】図９は、除電器の実際の実施例を示す図である。
【図１０】図１０は、除電器の他の実施例を示す図である。
【図１１】図１１は、除電器のさらに他の実施例を示す図である。
【図１２】図１２は、除電器の電源電圧変動への対応方法を説明するための図である。
【図１３】図１３は、従来の静電位測定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 除電器
１２ 発振回路
１４ ＋昇圧回路
１６ −昇圧回路
１８ 電流計
２０ 電流計
２２ ＋放電針（放電電極）
２４ −放電針（放電電極）
３０ 導電体
５０ 人体
３２ 演算回路
３４ 表示装置
３６、３８、４０ ランプ
６０ ワーク

Claims (31)

1. ＋イオン放出のために用いる＋放電針と、
   −イオン放出のために用いる−放電針と、
   前記＋放電針と前記−放電針に供給する電流を発生する電流源と、
   前記電流源から前記＋放電針に流れる電流を測定するための＋電流用の電流計と、
   前記電流源から前記−放電針に流れる電流を測定するための−電流用の電流計と、
   前記＋電流用の電流計と前記−電流用の電流計とによって得られた電流の絶対値の差または比またはその両方を演算する演算手段と、
   前記電流源に接続された測定用端子と、
   前記測定用端子に接続され人体に掛けられた導電体と、
   を有することを特徴とする静電位測定器。
2. 請求項１記載の静電位測定器において、前記導電体が発振回路中の高周波昇圧トランスの２次側巻線のアース側端子または前記アース側端子に接続されている電流計のアース端子に接続されていることを特徴とする静電位測定器。
3. 請求項１記載の静電位測定器において、前記電流源は、発振回路と、該発振回路から得られた電圧を昇圧する＋昇圧回路と、該発振回路から得られた電圧を昇圧する−昇圧回路と、から成ることを特徴とする静電位測定器。
4. 請求項３記載の静電位測定器において、前記＋電流計、−電流計は、それぞれ、＋昇圧回路と＋放電針の間、−昇圧回路と−放電針の間に配置されていることを特徴とする静電位測定器。
5. 請求項３記載の静電位測定器において、前記＋電流計、−電流計は、それぞれ、＋昇圧回路と発振回路の間、−昇圧回路と発振回路の間に配置されていることを特徴とする静電位測定器。
6. 請求項３記載の静電位測定器において、前記＋電流計と−電流計はまとめられて１つの電流計とされ、＋昇圧回路の入力端子と−昇圧回路の入力端子の共通接続点と発振回路の間に配置されていることを特徴とする静電位測定器。
7. 請求項３記載の静電位測定器において、前記＋電流計と−電流計はまとめられて１つの電流計とされ、発振回路中の高周波昇圧トランスの２次側巻線の基準電位側端子とアースの間に配置されていることを特徴とする静電位測定器。
8. 請求項３記載の静電位測定器において、前記発振回路中の高周波昇圧トランスの１次側巻線と２次側巻線のアース側端子が接続されていることを特徴とする静電位測定器。
9. 請求項３記載の静電位測定器において、前記発振回路中の高周波昇圧トランスの１次側巻線と２次側巻線のアース側端子が接続されていないことを特徴とする静電位測定器。
10. 請求項１乃至９のいずれか１つに記載の静電位測定器において、前記電流源に電圧を供給する電圧源の電圧の変動に応じて、放電のデューティ比を変化させて平均放電電流を一定に維持することを特徴とする静電位測定器。
11. ＋イオン放出のために用いる＋放電針と、
    −イオン放出のために用いる−放電針と、
    前記＋放電針と前記−放電針に供給する電流を発生する電流源と、
    前記電流源から前記＋放電針に流れる電流を測定するための＋電流用の電流計と、
    前記電流源から前記−放電針に流れる電流を測定するための−電流用の電流計と、
    前記＋電流用の電流計と前記−電流用の電流計とによって得られた電流の絶対値の差または比または両方を演算する演算手段と、
    前記電流源に接続され、人体に接続する導電体と、
    を有することを特徴とする静電位測定器兼用除電器。
12. 請求項１１記載の静電位測定器兼用除電器において、前記測定用端子に接続され人体に掛けられる導電体を有することを特徴とする静電位測定器兼用除電器。
13. 請求項１１記載の静電位測定兼用除電器において、前記電流源は、発振回路と、該発振回路から得られた電圧を昇圧する＋昇圧回路と、該発振回路から得られた電圧を昇圧する−昇圧回路と、から成ることを特徴とする静電位測定兼用除電器。
14. 請求項１３記載の静電位測定兼用除電器において、前記導電体が発振回路中の高周波昇圧トランスの２次側巻線のアース側端子または前記アース側端子に接続されている電流計のアース端子に接続されていることを特徴とする静電位測定兼用除電器。
15. 請求項１３記載の静電位測定兼用除電器において、前記発振回路中の高周波昇圧トランスの１次側巻線と２次側巻線のアース側端子が接続されていることを特徴とする静電位測定兼用除電器。
16. 請求項１３記載の静電位測定兼用除電器において、前記発振回路中の高周波昇圧トランスの１次側巻線と２次側巻線のアース側端子に接続されていないことを特徴とする静電位測定兼用除電器。
17. 請求項１３記載の静電位測定器兼用除電器において、前記＋電流計、−電流計は、それぞれ、＋昇圧回路と＋放電針の間、−昇圧回路と−放電針の間に配置されていることを特徴とする静電位測定器兼用除電器。
18. 請求項１３記載の静電位測定器兼用除電器において、前記＋電流計、−電流計は、それぞれ、＋昇圧回路と発振回路の間、−昇圧回路と発振回路の間に配置されていることを特徴とする静電位測定器兼用除電器。
19. 請求項１１記載の静電位測定器兼用除電器において、前記＋電流計と−電流計はまとめられて１つの電流計とされ、＋昇圧回路の入力端子と−昇圧回路の入力端子の共通接続点と発振回路の間に配置されていることを特徴とする静電位測定器兼用除電器。
20. 請求項１１記載の静電位測定器兼用除電器において、前記＋電流計と−電流計はまとめられて１つの電流計とされ、発振回路中の高周波昇圧トランスの２次側巻線の基準電位側端子とアースの間に配置されていることを特徴とする静電位測定器兼用除電器。
21. 請求項１１記載の静電位測定器兼用除電器において、前記演算手段の演算結果を、その演算結果に応じて、複数のランプに表示する表示装置をさらに有することを特徴とする静電位測定器兼用除電器。
22. 請求項１１記載の静電位測定器兼用除電器において、前記＋放電針、−放電針からイオンを単に放出して人体を除電することを特徴とする静電位測定器兼用除電器。
23. 請求項１１記載の静電位測定器兼用除電器において、前記＋放電針、−放電針から放出されるイオンをワークに向けて人体とワークを同時に除電することを特徴とする静電位測定器兼用除電器。
24. 請求項１１乃至２３のいずれか１つに記載の静電位測定器兼用除電器において、前記電流源に電圧を供給する電圧源の電圧の変動に応じて、放電のデューティ比を変化させて放電電流を一定に維持することを特徴とする静電位測定器兼用除電器。
25. ＋イオン放出のために用いる＋放電針と、
    −イオン放出のために用いる−放電針と、
    前記＋放電針と前記−放電針に供給する電流を発生する電流源と、
    前記電流源に接続され人体に掛けられた導電体と、
    を有することを特徴とする除電器。
26. 請求項２５記載の除電器において、前記電流源は、発振回路と、該発振回路から得られた電圧を昇圧する＋昇圧回路と、該発振回路から得られた電圧を昇圧する−昇圧回路と、から成ることを特徴とする除電器。
27. 請求項２６記載の除電器において、前記導電体が発振回路中の高周波昇圧トランスの２次側巻線のアース側端子に接続されていることを特徴とする除電器。
28. 請求項２６記載の除電器において、発振回路中の高周波昇圧トランスの１次側巻線と２次側巻線のアース側端子が接続されていることを特徴とする除電器。
29. 請求項２５記載の除電器において、前記発振回路中の高周波昇圧トランスの１次側巻線と２次側巻線のアース側端子が接続されていないことを特徴とする除電器。
30. 請求項２５記載の除電器において、前記＋放電針、−放電針からイオンを単に放出して人体を除電することを特徴とする除電器。
31. 請求項２５記載の除電器において、前記＋放電針、−放電針から放出されるイオンをワークに向けて人体とワークを同時に除電することを特徴とする除電器。

Images