JP2007178411A - コヒーラ帯電検知器 - Google Patents

Abstract

【課題】 物体の帯電の有無と多寡を、物体に触れることなく、また能動素子を使わずに、コヒーラの持つ静電誘導による帯電感応機能を利用して検知する装置。
【解決手段】 本発明の帯電検知器を実用に便利なように、ペンシル状に構成した場合には、帯電センサーであるコヒーラをペンの先端に配置することによって、またカード状に構成した場合には、コヒーラの両極に金属板を接続することによって帯電検知効果を高める。本検知器を帯電物体に近づけたとき、静電誘導によりコヒーラに誘起した電荷を金属片を通じて移動させるとコヒーラが導通状態になり、コヒーラと発光ダイオードと電池で構成される閉回路に電流が流れて発光ダイオードが発光する。これにより、物体の帯電を検知でき、併せて帯電体との間の距離から帯電量の多寡を知ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コヒーラの帯電感応機能を利用して、静電誘導によってコヒーラ中の電極に誘起した電荷を、スイッチにより金属片に移動させることによりコヒーラを導通状態にし、コヒーラと発光ダイオードと電池だけからなる簡単な電気回路に流れる電流によって、物体の帯電の有無と量の多寡を非接触的に検知する技術に関するものである。

従来の検電（帯電検出）器には、高抵抗またはコンデンサを介して物体に触れることにより、直接的または間接的に帯電電荷を取り入れて電荷の有無を検出するもの、またはトランジスタやＩＣなどの能動素子を用いて静電誘導により物体の帯電を検出するものがある。

本発明が解決しようとする課題は、物体の帯電の有無とその多寡を、物体に触れることなく、また能動素子を使うことなく、感度よく検知することである。

課題を解決するために、本発明は帯電感応機能を有するコヒーラを利用する。コヒーラは、絶縁性パイプの中に２つの電極を対向させ、その間に金属粉をゆるく詰めた構造を持つ。通常は両電極間に、数ボルト程度のバイヤス電圧をかけても絶縁状態が保たれるが、ある限界値を超える直流または交流の電圧が印加されると、コヒーラは導通状態に変わる。

本発明は、コヒーラと、発光ダイオードと電池を直列に接続した単純な閉回路並びに、電荷移動用のスイッチと金属片により構成される。

検電器本体およびそれを保持する人体の影響を少なくするため、静電気センサーであるコヒーラをペンシル状の検知器の先端部に配置するか、または使用上の便から本体をカード状に構成した場合は、コヒーラの帯電感応効果を高めるため、コヒーラの両電極に金属板を接続する。

本発明の検知器を帯電物体に近づけると、静電誘導によりコヒーラの電極に電荷が誘起されるが、それを移動させるため、コヒーラのプラス側電極をスイッチにより金属片に接触させる。

それによりコヒーラは導通状態になり、コヒーラと発光ダイオードと電池からなる閉回路に電流が流れて発光ダイオードが発光する。それによって物体の帯電の有無が検知される。

コヒーラに誘起する電荷は、帯電体の電圧（電荷量）に比例するので、帯電電圧が高ければ、本検知器を遠くにかざしただけでコヒーラは感応する。従って帯電体との距離から帯電量のおよその桁を知ることができる。

コヒーラを元の絶縁状態に戻すため、コヒーラを軽く叩くデコヒーラを用いる。

本発明は、指で物体を擦って生ずる極く僅かな帯電から、摩擦起電機によって発生する数万ボルトの帯電に至るまでの広範囲な帯電量の有無を、非接触により検知することができる。その上本検知器を徐々に物体に近づけたとき、発光ダイオードが光り始める距離によって帯電量のおよその桁も知ることができる検知器である。

静電センサーであるコヒーラには、直径約２００ミクロンの球状金属粉をアクリルパイプの中の対向する２つの電極間にゆるく詰めた高感度コヒーラを用いる。発光ダイオードには２ボルト程度で発光する通常のダイオードを用いる。電池には入手し易い３ボルトの乾電池を用いる。

本検知器は、人体の影響を少なくするためと実用上の見地から、帯電センサーであるコヒーラを検知器の先端部に配置したペンシル状に構成し、また検知したことを見易くするため発光ダイオードをコヒーラの先に配置することもできる。

使用上の便から、本検知器をカード状に構成する場合には、その形状を利用して帯電感応機能をより高めるため、コヒーラの両電極に金属板を接続する。

コヒーラの電極の片方をスイッチにより金属片に接触させて帯電を検知するが、その金属片は薄板状にして保持部の表面に張ることにより、それを保持する手を通じて電荷をアースして検知効果を高める。

コヒーラが直接帯電体に触れると、それを持つ手が電撃ショックを感ずる恐れもあるので、保持部と金属薄板を除く部分を、例えばテフロンのような絶縁性の高い薄膜でカバーする。

本検知器に導電ブラシなどを装着して除電器として使用する場合に、保持部表面の接地用金属薄板を、あまり絶縁性の高くない（メグオーム程度の絶縁抵抗を持つ）薄膜、例えば薄い皮革で覆い、それを通して検知器を保持することにより、もし高圧帯電体に触れた時でも、電撃を感ずることなく電荷を逃がすことができる。

図１は本発明をペンシル状に構成した実施例の電気回路を示す。ペンの先端に発光ダイオード２を置きコヒーラ１のプラス側と結ぶ。発光ダイオード２のプラス極にはペンの本体内に仕込んだ電池３のプラス極を接続する。コヒーラ１のマイナス側の電極はペン本体中の電池３のマイナス極に接続する。コヒーラのプラス極とペン本体内のスイッチ４の片方を接続する。スイッチ４の他方は、ペンの保持部表面に張った金属藩板５に接続する。７は本体である。

図２は本発明をカード状に構成した実施例の電気回路を示す。コヒーラ１の両電極に金属板６を接続する。コヒーラ１と発光ダイオード２と電池３とを直列に結線する。コヒーラのプラス極の金属板とスイッチ４の片方を接続する。スイッチ４の他方はカードの下方の保持部に張った金属薄板５に接続する。 ８は本体である。

市販されている電位計は、物体の帯電電圧を測定して、その結果を数値的に表示し、または記録できるなど多くの機能を持つ反面、一般的に複雑な電子回路を使用しているため非常に高価である。

一方、本発明の帯電検知器は、携行に便利なようにペンシル状またはカード状に小型に構成されているので、機に応じて手軽にしかも感度良く帯電を検知することができる。また簡単な構成なので誰でも容易に使用することができ、その上少ない部品は夫々が廉価なので、装置としても廉価に製作できる。

本発明のペンシル状検知器の場合には、保持部の後部に導電性ブラシを備えれば、帯電検知後にそれを用いて物体の帯電を除去（除電）することができる。またカード状検知器の場合にも、カード側面に導電ブラシを備えて除電効果を持たせることができる。

具体的には、帯電が支障を及ぼす工場等において、帯電チェックのための手軽で感度のいい検知器として用いられる。また本発明は廉価に購入できるので、路上の車両にかざして車体の帯電を知ると同時に、除電して感電ショックを避けることができるなど、日常生活の多くの場において物体の帯電を検知しまた除電できる。さらに教育の現場においても有効な活用が期待できる。

本発明のペンシル状検知器の電気回路図である。 本発明のカード状検知器の電気回路図である

符号の説明

１ コヒーラ
２ 発光ダイオード
３ 電池
４ 接地用スイッチ
５ 接地用金属薄板
６ 金属板
７ ペンシル状検知器本体
８ カード状検知器本体

Claims (2)

1. 本発明の帯電検知器は、本体および人体の影響を少なくして検知感度を高めるため、帯電感応機能を持つコヒーラ自体を、ペンシル状に構成した帯電検知器の先端部分に配置して、静電誘導によりコヒーラに誘起した電荷を、金属片を通じて移動させることによりコヒーラを導通状態にし、それと直列に配線された発光ダイオードを発光させることによって物体の帯電を非接触的に検知する装置。
2. 静電誘導による帯電感応効果を高めるため、２枚の金属板をそれぞれコヒーラの両電極に接続して、検知器全体をカード状に構成し、静電誘導によりコヒーラに誘起した電荷を、金属片を通じて移動させることによりコヒーラを導通状態にし、コヒーラと直列に配線された発光ダイオードを発光させることによって物体の帯電を非接触的に検知する装置。

Images