JP2004055317A - ノズル型除電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】着火性放電を発生する可能性が格段に小さくなるノズル型イオナイザーおよびノズル型除雪装置を提供する。
【解決手段】本ノズル型除電装置は、粉体充填用配管の外径と同径の、絶縁性素材からなる短管（ホルダー）３に８個のノズル型イオナイザー２を取り付けたものである。、帯電粉体等をサイロ等に充填するために、ホルダー３内を通過させると、ホルダー３が絶縁性短管であるため、帯電粉体からの電荷移動（正確な機構は不明であるが、帯電粉体からの放電によって生じたイオンが付着するものと推定される）によって、その内面が帯電粉体と同極性に帯電する。そのため、帯電粉体と絶縁性ホルダー３の帯電面からの静電誘導及び放電によって絶縁されたキャップ部２ａが帯電し、その電位が約２ｋＶに達すると、これと針電極２ｂ間でコロナ放電が起こり、除電用の空気イオンが効率よく生成される。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業上の工程において不要な静電気帯電をした粉体その他物体から効率よく静電気を除去するための静電気除去装置（除電装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気配管輸送等の工程において、粉体の管壁との衝突に伴い静電気が発生する。これによって帯電した粉体がサイロ等に蓄積される際に、浮遊粉塵中または堆積した粉体層上で放電が発生し、これによって粉塵爆発を生じる惧れがある。このような粉体の静電気を除電するための装置は既に開発が試みられており、一部市販されている装置もある。
【０００３】
このような従来の装置としては、針状又はワイヤー状の電極に高電圧を印加し、平板状又は円筒状の接地金属物体との間でコロナ放電を発生させ、これによって形成される荷電粒子（イオン）を圧縮空気流又は電気的引力を利用して帯電物体へ送り込むことにより、異種電荷の結合による中和作用により除電するものが主流である。
【０００４】
なお、中和のための荷電粒子を発生させる装置は一般にイオナイザーと呼ばれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の除電装置は、以下のような欠点を有する。すなわち、
（１）電極に高電圧を印加することによりコロナ放電を発生させているので、高電圧電源が必要であることは勿論であるが、装置内に異物が混入する等により放電電極と接地電極が異常に接近すると、可燃性粉じん及びガス・蒸気に対して着火性のあるスパークを発生する可能性があるので、防爆仕様の装置とすることができない。
（２）印加する電圧には交流又は直流を用いるが、前者ではイオンの発生量が不足して除電しきれない場合があり、また、後者では逆にイオンが多すぎてもとの粉体の帯電極性と逆の極性に帯電させてしまうことがある。
【０００６】
本発明は、この点に着目してなされたものであり、着火性放電を発生する可能性が格段に小さく（防爆仕様とすることも可能と考えられる）、かつ、常に適切な除電性能を得ることが可能となるノズル型イオナイザーおよびノズル型除電装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のノズル型イオナイザーは、全体が絶縁性素材からなる第１のノズル又は先端部を含む一部が金属素材であり、残りが絶縁性素材からなる第２のノズルのいずれかのノズルと、該ノズル内に設けられた、接地された針電極とを有し、前記ノズルが第１のノズルの場合には、該ノズル近傍に位置する帯電物体による前記針電極への静電界集中作用に応じて、一方、前記ノズルが第２のノズルの場合には、該ノズル近傍に位置する帯電物体及び前記絶縁素材で絶縁された前記金属素材の帯電による前記針電極への静電界集中作用に応じて、当該針電極にコロナ放電が発生するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、外部からノズル内に強制的に空気を供給する供給手段をさらに有し、該供給した空気により、前記コロナ放電で生成したイオンを放出させることを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するため、請求項３に記載のノズル型除電装置は、帯電物体を通過させる閉路であって、絶縁性素材からなるものを有し、該閉路の内面から、請求項１又は２のノズル型イオナイザーの前記ノズルの一部を出すように形成し、前記閉路が前記帯電物体の通過とともに帯電することを利用して、当該ノズル型イオナイザーを稼働させ、前記帯電物体の除電を効率よく行うことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施の形態に係るノズル型除電装置１の概略構成を示す断面図であり、図３中の矢印Ｉｉの方向から見たときのものである。
【００１２】
図２は、ノズル型除電装置１を構成するイオナイザー２の拡大断面図であり、図３は、ノズル型除電装置１の性能を評価するための実験装置の一部断面図である。
【００１３】
本実施の形態のノズル型除電装置１は、図３に示すように、サイロ１１の粉体充填用配管１３の端末に取り付けて使用するもので、図１に示すように、粉体充填用配管１３の外径と同径の、絶縁性素材（例えばＰＶＣ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ））からなる短管（以下、「ホルダー」という）３に複数個（例えば８個）のノズル型イオナイザー２を取り付けたものである。
【００１４】
より具体的には、各ノズル型イオナイザー２の各キャップ部２ａの先端がホルダー３の内面と面一になるような小孔を、取り付けるべきノズル型イオナイザー２個分、すなわち８個、ホルダー３の周りに等間隔にあけ、その各孔に、各ノズル型イオナイザー２の各先頭を嵌合させ、図示しない固定金具及び金属ビスでホルダー３の円周上に外側から固定している。なお、金属ノズル、固定金具及び金属ビスは互いに金属接触し、８個のノズルはボンディング線４で電気的に接続されている（全体は、後述する本体部２ｆの樹脂により他から絶縁されている）。このように、金属ノズル、固定金具及び金属ビス（金属ノズル等）を電気的に接続するようにしたのは、次の理由からである。すなわち、
（１）後述するように、帯電したホルダー３との静電容量を増加させて、金属ノズル等に、静電誘導によって誘起される電荷量を増加させることが可能となり、
（２）金属ビスは、絶縁物を貫いて、ネジの先端が内壁から露出しているので、ここで微弱なコロナ放電が発生して周囲の絶縁物及び粉体の電荷を集めることが期待され、これによって、さらに金属ノズル等への電荷が供給され、針電極からの放電を持続的に発生させることが可能となる。
【００１５】
各ノズル型イオナイザー２は、金属からなるキャップ部２ａと、絶縁体（例えばエポキシ樹脂）からなる本体部２ｆと、本体部２ｆを介してキャップ部２ａ内部に圧縮空気を供給する供給部２ｇとにより、主として構成されている。
【００１６】
キャップ部２ａの先端には、供給部２ｇから供給された圧縮空気を放出するための孔２ａ１が設けられている。
【００１７】
本体部２ｆには、金属製受け具２ｃを介して針電極２ｂが設けられ、針電極２ｂは、高抵抗値（例えば５０ＭΩ）の抵抗器２ｄおよびシリコンケーブル２ｅを介して接地されている。このように、高抵抗値の抵抗器２ｄを設けるようにしたのは、抵抗器がない場合や低抵抗値の抵抗器を設けるようにした場合には、ノズル先端の電界の強さによっては、コロナ放電がスパーク（火花）に以降し易くなるからである。
【００１８】
本体部２ｆ中、抵抗器２ｄの配置された部屋２ｈには、針電極２ｂを固定するとともに、抵抗器２ｄを絶縁するために、非導電樹脂（例えばシリコン樹脂）が流し込まれている。また、導電ケーブルとして、シリコンケーブル２ｅ、すなわち、シリコン樹脂によって被覆されている導電ケーブルを使用したのも、導電ケーブルを絶縁するためである。
【００１９】
なお、シリコンケーブル２ｅの接地側には、針電極２ｂの針先からコロナ放電が発生したときに、針電極２ｂから接地側に流れる電流の値を測定するための電流計５も設けられている（図１および図３参照）が、電流計５は、単にノズル型イオナイザー２の性能を確認するものに過ぎず、本発明の特徴をなすものではない。
【００２０】
供給部２ｇには、圧縮空気を供給するための孔２ｇ１が設けられるとともに、孔２ｇ１の周りには、円筒状の突起部２ｇ２が設けられている。この突起部２ｇ２にホース（図示せず）を取り付け、このホースをコンプレッサー（図示せず）に取り付けて、コンプレッサーからホースを介して圧縮空気（例えば０．２ＭＰａ程度）が供給される。
【００２１】
本体部２ｆには、供給された圧縮空気をキャップ部２ａ内に通すための通風口２ｆ１が設けられ、供給部２ｇから供給された圧縮空気は、本体部２ｆを介してキャップ部２ａ内に供給され、キャップ部２ａに設けられた孔２ａ１からホルダー３内に放出される。
【００２２】
このように、圧縮空気をノズル型イオナイザー２内に供給するようにしたのは、ノズル型イオナイザー２から発生したイオンを迅速に帯電粉体に送達することと、キャップ部２ａの孔２ａ１からノズル型イオナイザー２内に粉体が侵入することを防ぐことである。
【００２３】
以上のように構成された除電装置１は、ホルダー３が絶縁性短管であるため、帯電粉体等を充填する際に帯電粉体からの電荷移動（正確な機構は不明であるが、帯電粉体からの放電によって生じたイオンが付着するものと推定される）によって、その内面が帯電粉体と同極性に帯電する。そのため、帯電粉体と絶縁性ホルダー３の帯電面からの静電誘導及び放電によって絶縁されたキャップ部２ａが帯電し、その電位が約２ｋＶに達すると、これと針電極２ｂ間でコロナ放電が起こり、除電用の空気イオンが効率よく生成される。
【００２４】
図４は、図１のノズル型除電装置１を図３の実験装置に適用して、その除電効果を測定した結果の一例を示す図である。
【００２５】
図４に示すように、時刻ｔａで、粉体（例えばポリプロピレンペレット）ｐのサイロ１１内移送を開始すると、サイロ１１側壁に取りつけた静電界センサ（サイロ１１内に堆積したペレットの帯電量のモニタ）１４の指示が２ｋＶ／ｃｍ以上に達する。（なお、ペレットｐの帯電は、負極性であり、静電界センサ１４の指示値、ホルダー３の帯電電位及び電流計５で測定したノズル電流も、すべて負極性である。）この大きさの帯電の場合、ペレット堆積表面において肉眼でも観察される強い発光を伴う放電（着火性放電）が頻繁に発生する。なお、この時点では除電装置の針電極を絶縁し、コロナ放電を起こさないようにしている（除電停止）。
【００２６】
次に、時刻ｔｂで、この状態で針電極２ｂを電流計５を介して接地すると、針先からコロナ放電が発生し、ノズル電流が流れ、帯電粉体が除電される（除電作動）。サイロ１１の壁の静電界が１ｋＶ／ｃｍ以下になると着火性放電は防止されるが、除電作動の結果ほぼ０ｋＶ／ｃｍとなった。
【００２７】
そして、時刻ｔｃで、除電を停止すると、再び静電界が上昇し、時刻ｔｄで、除電を作動させると、静電界がほぼ零となり、時刻ｔｅで、ペレットの移送を停止すると、ノズル電流は流れなくなる。
【００２８】
図４には、ホルダー３の帯電電位のモニタ結果も記載されている。ペレットｐ移送時には、その帯電電位が上昇し、除電停止時には約１５ｋＶ、除電作動時には約７ｋＶに達する結果となっている。このことから、絶縁性ホルダーの帯電が除電効果に寄与することが確認される。
【００２９】
なお、本実施の形態では、キャップ部２ａが金属製のものを使用したが、これに限らず、キャップ部２ａの全体が絶縁性素材（たとえばＰＶＣ）からなるものや、キャップ部２ａの一部（先端を含む部分）が金属素材からなるとともに、残りの部分が絶縁性素材からなるものを採用してもよい。これらの場合にも、着火性放電を防止する除電効果があることが確認されている。
【００３０】
絶縁性ノズルを用いる場合は、針電極には帯電粉体からの電界に加えて絶縁性ホルダー帯電面からの電界が重畳されるので、コロナ放電が促進され、除電用の空気イオンが効率よく生成される。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、高電圧電源を有さないため着火性放電を発生する可能性が格段に小さく（防爆仕様とすることも可能と考えられる）、かつ、除電に必要なイオンの量が帯電物体の帯電量によって自動的に加減されるので常に適切な除電性能を得ることが可能となる。
【００３２】
また、請求項２に記載の発明によれば、供給した空気により、コロナ放電で生成したイオンが放出されるので、除電性能をさらに向上させることができる。
【００３３】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明を適用しているので、請求項１又は２の効果と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るノズル型除電装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１のノズル型除電装置を構成するイオナイザーの拡大断面図である。
【図３】図１のノズル型除電装置の性能を評価するための実験装置の一部断面図である。
【図４】図１のノズル型除電装置を図３の実験装置に適用して、その除電効果を測定した結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
１　ノズル型除電装置
２　ノズル型イオナイザー
２ａ　キャップ部
２ａ１，２ｇ１　孔
２ｂ　針電極
２ｃ　受け具
２ｄ　抵抗器
２ｅ　シリコンケーブル
２ｆ　本体部
２ｆ１　通風口
２ｇ　供給部
３　ホルダー
４　ボンディング線

Claims (3)

1. 全体が絶縁性素材からなる第１のノズル又は先端部を含む一部が金属素材であり、残りが絶縁性素材からなる第２のノズルのいずれかのノズルと、
   該ノズル内に設けられた、接地された針電極と
   を有し、
   前記ノズルが第１のノズルの場合には、該ノズル近傍に位置する帯電物体による前記針電極への静電界集中作用に応じて、一方、前記ノズルが第２のノズルの場合には、該ノズル近傍に位置する帯電物体及び前記絶縁素材で絶縁された前記金属素材の帯電による前記針電極への静電界集中作用に応じて、当該針電極にコロナ放電が発生するようにした
   ことを特徴とするノズル型イオナイザー。
2. 外部からノズル内に強制的に空気を供給する供給手段をさらに有し、
   該供給した空気により、前記コロナ放電で生成したイオンを放出させることを特徴とする請求項１に記載のノズル型イオナイザー。
3. 帯電物体を通過させる閉路であって、絶縁性素材からなるものを有し、
   該閉路の内面から、請求項１又は２のノズル型イオナイザーの前記ノズルの一部を出すように形成し、
   前記閉路が前記帯電物体の通過とともに帯電することを利用して、当該ノズル型イオナイザーを稼働させ、前記帯電物体の除電を効率よく行うことを特徴とするノズル型除電装置。

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