JP2013024585A - 電荷量測定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 作業性良く、正確に帯電物体の比電荷量を測定できる電荷量測定装置を提供すること。
【解決手段】 帯電物体を供給する供給口3と気体を排出する排気口4とを備えた金属製の本体2と、この金属製の本体2と電気的な導通状態であって上記供給口3から本体2に供給された帯電物体を捕集するための帯電物体捕集部5とを備え、上記供給口3には上記帯電物体の搬送経路13に接続する絶縁体からなる接続部材6を設けるとともに、上記本体2または帯電物体捕集部5は帯電物体の電荷量を測定する測定手段7に接続可能にした。
【選択図】 図1

Description

この発明は、移動する粒子状の物体の電荷量を測定するのに適した電荷量測定装置に関する。
従来から、粉体を輸送するプロセスにおいて、粉体の静電気が火災、爆発あるいは電気的障害の原因となることが知られている。そのため、粉体を取り扱うプロセスでは、粉体の電荷量を管理する必要があり、輸送される粉体の電荷量を測定する装置が知られている。
特許文献1に記載された粉体の電荷量測定装置は、帯電した粉体を空気で輸送して通過させる金属製の直管からなり、この直管を測定電極として、その外表面に電位計を接続している。
そして、上記直管の一端から空気とともに供給され、帯電した粉体が、この管内を移動することによって誘導される電荷量を上記電位計で計測し、これに基づいて粉体の電荷量を測定するものである。
このような直管状の電荷量測定装置は、その一端から供給された粉体が外部に飛散しないように、その終端にフィルターを取り付けている。このフィルターは、粉体輸送用の空気を通過させるが、粉体を通過させない大きさのメッシュを有するものである。
そして、上記電位計で計測した電荷量とフィルターによって収集した粉体の重量とから、その粉体の比電荷量を算出することができる。
特開2003−303695号公報
上記のような直管の電荷量測定装置で、粉体輸送の現場における粉体の電荷量を測定するためには、粉体輸送管の途中や終端部にこれを取り付けなければならない。
しかし、上記のような直管の電荷量測定装置を上記輸送管に接続した場合、次のような問題がある。
まず、この従来の電荷量測定装置を、粉体の輸送路中、あるいはその終端に設けた場合、粉体の輸送路がフィルターでふさがれることになる。そのため、このような電荷量測定装置を粉体輸送現場に取り付けたままにしておくことはできず、そのたびにラインを止めなければならない。
また、上記フィルターは空気を通過させ粉体を通過させない大きさのメッシュを備えたものであるが、上記直管内に供給された粉体によって目詰まりを起こしてしまう。このように、フィルターが目詰まりしてしまうと、粉体の供給速度が低下し、しまいには粉体供給ができなくなってしまうが、この種の電荷量測定装置は、金属管の中を帯電した粉体が移動しなければ、その電荷量を測定することができない。つまり、フィルターが目詰まりして粉体供給ができなければ、電荷量の測定ができなくなってしまう。特に、フィルターの目が小さい場合には、所定量の粉体の電荷量を測定するために、何回もフィルターを取り替えたり、清掃したりしなければならないという問題があった。
一方で、フィルターの目が大きすぎれば、粉体が測定装置の外に飛散してしまう。このように粉体を放出しながらであれば、連続的に電荷量を測定することはできる。しかし、直管状の検出部を通過した粉体を収集することができないため、全電荷量を測定できても、実際に電荷量を測定した粉体の重量を計測することができない。そのため、比電荷量を求めることができないという問題があった。
この発明の目的は、作業性良く、正確に帯電物体の比電荷量を測定できる電荷量測定装置を提供することである。
第1の発明は、帯電物体を供給する供給口と気体を排出する排気口とを備えた金属製の本体と、この金属製の本体と電気的な導通状態であって上記供給口から本体に供給された帯電物体を捕集するための帯電物体捕集部とを備え、上記供給口には上記帯電物体の搬送経路に接続する絶縁体からなる接続部材を設けるとともに、上記本体または帯電物体捕集部は帯電物体の電荷量を測定する測定手段に接続可能にしたことを特徴とする。
なお、上記電気的な導通状態とは、両者が電気導電性であり、電気的に繋がっていることである。
第2の発明は、上記帯電物体捕集部を上記本体内に設け、これら本体と帯電物体捕集部とを一体化したことを特徴とする。
第3の発明は、上記本体が、上記供給口から供給された気体及び帯電物体を旋回させ、遠心力と重力とを利用して気体と帯電物体とを分離する機能を備えたことを特徴とする。
第4の発明は、上記帯電物体捕集部を本体から着脱可能にしたことを特徴とする。
第5の発明は、上記本体および上記帯電物体捕集部をシールド部材で覆ったことを特徴とする。
第6の発明は、上記第5の発明のシールド部材が、上記本体及び帯電物体捕集部との間に間隔を設け、この間隔内に絶縁体からなるスペーサを介在させてなることを特徴とする。
第7の発明は、上記第3〜第6の発明を前提とし、遠心力と重力とを利用して気体から分離された帯電物体を捕集する上記帯電物体捕集部を第1帯電物体捕集部とし、この第1帯電物体捕集部とは別に、上記排気口に接続した第2帯電物体捕集部を設けたことを特徴とする。
第8の発明は、上記第7の発明を前提とし、上記第2帯電物体捕集部と上記本体との間に、絶縁体からなる接続部材を介在させるとともに、上記第2帯電物体捕集部には、この第2帯電物体捕集部で捕集した帯電物体の電荷量を測定する測定手段を接続可能にしたことを特徴とする。
第9の発明は、上記第3〜第8の発明を前提とし、上記排気口の下流側に、気体を吸引する吸引手段を設けたことを特徴とする。
この発明の電荷量測定装置は、気体を排出しながら帯電物体を捕集することによって、従来の装置のようにフィルターが目詰まりすることがなく、空気などの気体で搬送される帯電物体の電荷量を連続的に測定することができる。また、帯電物体捕集部に捕集した帯電物体の重量を計測することによって、帯電物体の比電荷量を測定することができる。
第2の発明によれば、上記の効果のほかに、帯電物体捕集部と本体とを一体的に取り扱うことができ、測定装置の設置が簡単にできる。
第3の発明によれば、本体に供給された気体と帯電物体とを、遠心力と重力とを利用して効率的に分離することができる。
第4の発明では、本体から帯電物体捕集部を取り外して、捕集した帯電物体の重量を簡単に計測できるので、比帯電量を簡単かつ正確に求めることができる。
第5の発明は、本体及び帯電物体捕集部をシールド部材で覆ったので、電荷量測定装置外部の電気的ノイズの影響を受けにくく、より正確な電荷量測定ができる。
第6の発明では、シールド部材を、絶縁体からなるスペーサを介して本体及び帯電物体捕集部と一体的にすることができるので、これらを一体的に取り扱うことができる。シールド部材ごと持ち運ぶことができるとともに、手に持ったままの測定も可能で、作業性が向上する。
第7の発明は、遠心力と重力とによって気体から分離できなかった帯電物体を第2帯電物体捕集部で捕集し、電荷量を測定した帯電物体の重量をより正確に計測することができ、ひいてはより正確な比電荷量測定を可能にする。
第8の発明によれば、第1帯電物体捕集部で捕集した帯電物体の帯電量と、第2帯電物体捕集部で捕集した帯電物体の帯電量とを別々に測定することができる。
第9の発明によれば、吸引手段によって気体を吸引して、供給口から供給された気体及び帯電物体を旋回させてこれらを分離することができる。
図1は、第1実施形態の電荷量測定装置の構成図である。 図2は、第2実施形態の電荷量測定装置の構成図である。 図3は、第3実施形態の電荷量測定装置の構成図である。
図1に示す第1実施形態の電荷量測定装置1は、帯電した粉体の電荷量を測定するための装置である。
この粉体は、粉体輸送管13内を、搬送気体である空気流で搬送される過程で摩擦帯電されたものであり、上記電荷量測定装置1は、上記粉体輸送管13から分岐した分岐管14に取り付けて用いられる。
この第1実施形態の電荷量測定装置1は、上記粉体を供給する供給口を有する供給管3と、空気を排出する排気口を有する排気管4とを設けた金属製の本体2と、帯電物体である粉体を捕集する、第1帯電物体捕集部5とを備えている。
上記本体2は、上下方向に長さを有する中空の円錐状部材である。
この本体2の上方には、本体2の円周の接線に沿って粉体を供給する方向に、上記供給管3を設けるとともに、上面には、上記排気管4を設けている。
また、上記第1帯電物体捕集部5は、本体2の下端に取り付けた金属製の容器であり、上部の開口周囲にフランジ部5aを備え、このフランジ部5aを、上記本体2の下端に設けたフランジ部2aに図示しないボルトなどで連結している。
なお、上記本体2及び第1帯電物体捕集部5は、何れも導電性金属で形成され、両者は電気的に一体的である。
そして、上記本体2には内部を通過する帯電物体の電荷量を測定するための測定手段7を接続している。この測定手段7は、本体2内を通過する帯電物体の電荷によって本体2に誘起される電流あるいは電圧に基づいて電荷量を測定できるものであれば良く、従来から用いられている電荷量測定装置と同様のものを利用することができる。
また、上記供給管3の端部には、絶縁体からなる接続部材である接続管6を備えている。この接続管6を上記分岐管14に連結することによって、上記粉体搬送路13と上記電荷量測定装置1とを電気的に絶縁しながら連結するようにしている。
さらに、上記排出管4の端部には、その内部を排出管4と連通させ、後で説明する微粒粉体を捕集するための、金属製の第2帯電物体捕集部8を設けている。そして、この第2帯電物体捕集部8の端面には粉体搬送用の空気を通過させ、上記微粒粉体が通過しないフィルター9を設けている。
さらにまた、上記フィルター9の下流側には、この発明の排気口の下流側に設け、気体を吸引する吸引手段であるファン10を設け、これをメッシュ状のカバー11で覆っている。このファン10は電動モーターMで動作させるようにしている。
上記ファン10は、排気管4からの排気を促すためのものであるが、上記粉体輸送管13内の気流によって、上記本体2内に十分な気流が形成され、排気管4からの排気がスムーズに行なわれれば、必須のものではない。
上記のような電荷量測定装置1を、二点鎖線で示した金属製のシールド部材12で覆うようにしている。このシールド部材12を接地して、上記本体2に誘起される電流や電圧が外部の電気的ノイズの影響を受け難くしている。つまり、このシールド部材12を備えることによって、測定手段7がより正確な電荷量を測定できることになる。
なお、上記電動モーターMを備えたファン10は、上記シールド部材12の外側に設け、測定手段7が電動モーターMの電気的影響を受けないようにしている。
上記のようにした第1実施形態の電荷量測定装置1において、上記供給管3から供給された気流は、本体2の内壁に沿って旋回し、その中心部には上昇気流が形成され、空気は上記本体2の中心から排気管4を介して排気される。
このとき、上記気流によって供給された粉体は、遠心力によって本体2の内壁面側に向かって移動し、その後重力によって落下、下端の第1帯電物体捕集部5に捕集される。つまり、流体サイクロンの原理によって、気体と粉体が分離されることになる。
この間に、本体2内を移動した粉体の総電荷量は上記測定手段7によって検出することができる。
一方、上記第1帯電物体捕集部5を上記本体2から取り外して、そこに捕集された粉体の重量を測定すれば、単位重量あたりの電荷量、すなわち比電荷量を求めることができる。
そして、この電荷量測定装置1は、上記したように遠心力と重力とのバランスによって、供給管3から供給された粉体と空気流とを分離するようにしているので、従来の装置のように、フィルターによって粉体を分離する装置とは違うので、フィルターの目詰まりが発生して粉体の供給ができなくなってしまうことがない。つまり、頻繁にフィルターの清掃や取替えを行なわなくても、必要な時間だけ、連続的に輸送過程における粉体の電荷量を測定することができる。
但し、重量が小さい微粒粉体には、重力よりも遠心力の方が大きく作用し、落下しないで気流に乗って排気管4から排出されてしまうことも起こる。このような微粒粉体は、上記第2帯電物体捕集部8で捕集し、その重量を測定することもできる。そして、この第2帯電物体捕集部8で捕集した粉体の重量も用いて、比電荷量を算出すれば、より正確な比電荷量を求めることができる。
また、粉体に作用する遠心力の大きさは、その回転速度や旋回半径に応じて決まり、重力は粉体の質量によって決まるものなので、本体2の直径や、帯電物体である粉体の粒径などに応じて、粉体の供給速度を調整すれば、粉体と気流との分離精度を高めることができる。このように、粉体の分離精度を上げることができれば、重力で分離されないで第2帯電物体捕集部8で捕集される粉体はほんのわずかになるので、フィルター9の目詰まりは起こり難くなる。
図2に示す第2実施形態の電荷量測定装置20は、シールド部材15の構成が上記第1実施形態のシールド部材12と異なるものである。但し、上記第1実施形態と同じ構成要素には、図1と同じ符号を用いている。
また、図2では省略しているが、上記第1実施形態と同様に、排気管4には第2帯電物体捕集部8を連結している。
そして、この第2実施形態のシールド部材15は、導電性を有する金属製のものであり、上記本体2、供給管3、第1帯電物体捕集部5、排気管4及び第2帯電物体捕集部8の外周に所定の間隔を設け、この間隔内に絶縁体からなるスペーサ16を介在させたものである。言い換えれば、上記スペーサ16を介して、シールド部材15を、本体2などと一体化している。
そして、この第2実施形態においても、上記第2帯電物体捕集部8の下流側のファン10は、シールド部材15の外に設けている。
なお、このシールド部材15は、本体2の下端のフランジ部2aと第1帯電物体捕集部5の上端のフランジ部5aで分離可能にし、第1帯電物体5を本体2から取り外せるようにしている。
さらに、この第2実施形態では、シールド部材15の外周に測定器ケース17を設け、内部に上記測定手段7を組み込んでいる。そして、この測定器ケース17の外周に、測定手段7による測定結果を表示するための表示手段を設けている。
さらにまた、シールド部材15の外周には、取っ手18を設け、この取っ手18を持ってこの電荷量測定装置20の取り扱いを容易にしている。
この第2実施形態の電荷量測定装置においても、供給管3から供給される粉体は、気流によって旋回し、本体2内で落下して気流から分離して第1帯電物体捕集部5で捕集されるとともに、測定手段7で電荷量を測定することができる。
また、重力によって分離し切れなかった微粒粉体は、第2帯電物体捕集部8で捕集される
このように、遠心力と重力とによって気流から粉体を分離するようにしているので、従来のように、フィルターの目詰まりによって粉体供給が妨げられることがなく、輸送工程における粉体の電荷量を連続的に測定することができる。
また、測定手段7で測定した電荷量と、上記第1帯電物体捕集部5で捕集した粉体の重量とから、粉体の比電荷量を求めることができる。さらに、第2帯電物体捕集部8で捕集した粉体の重量も測定し、これを演算に用いれば、より正確な比電荷量を求めることができる。
さらに、この第2実施形態では、シールド部材15と上記本体2とを一体化しているので、これらを一体的に取り扱うことができる。例えば、取っ手18を持って電荷量測定装置20を持ち運ぶことができるし、シールド部材15を接地させておけば、作業員が電荷量測定装置20を手に持ったまま、電荷量を測定することもできる。
図3に示めす第3実施形態の電荷量測定装置21は、排気管4の途中を分断し、本体2と第2帯電物体捕集部8との間を絶縁体からなる接続部材である接続管6で接続するとともに、第2帯電物体捕集部8に電荷量を測定するための測定手段22を設けている。この測定手段22は、上記測定手段7と同様のものである。
その他の構成は、図1に示す第1実施形態と同じであり、同様の構成要素には図1と同じ符号を用いている。
このように、第3実施形態では、本体2と第2帯電物体捕集部8との間に上記接続管6を設けて両者を電気的に絶縁しながら連結し、第2帯電物体捕集部8で捕集した帯電物体の電荷量を、第1帯電物体捕集部5で捕集した帯電物体とは別に測定できるようにしたものである。
この第3実施形態の電荷量測定装置21においても、供給管3から供給される粉体は、気流によって旋回し、本体2内で落下して気流から分離して第1帯電物体捕集部5で捕集されるとともに、測定手段7で電荷量を測定することができる。
そして、遠心力と重力とによって気流から粉体を分離することで、従来のように、フィルターの目詰まりによって粉体供給が妨げられることがなく、輸送工程における粉体の電荷量を連続的に測定することができる点は、上記他の実施形態と同じである。
一方、重力によって分離し切れなかった微粒粉体は、第2帯電物体捕集部8で捕集されるが、この第3実施形態の電荷量測定装置21では、上記測定手段22によって上記微粒紛体の電荷量を測定することができる。そして、第2帯電物体捕集部8で捕集した紛体の重量と上記測定手段22の測定値とから、微粒紛体の比電荷量を求めることができる。
この第3実施形態の電荷量測定装置21では、第1帯電物体捕集部5で捕集される比較的粒径の大きい帯電物体と、第2帯電物体捕集部8で捕集される比較的粒径の小さい帯電物体とを分離して、それぞれの電荷量を測定できる。そのため、粉粒体の電荷量に対する粒径の影響を求めることもできる。
なお、この実施形態の電荷量測定装置21でも、図2に示す第2実施形態のように、シールド部材を本体2などと一体化してもよい。
上記第1〜第3実施形態の電荷量測定装置1,20、21は、いずれも、紛体輸送管13から分岐した分岐管14に取り付ければ、粉体輸送管13で輸送される粉体輸送のラインを止めなくても、必要な時に電荷量を測定することができる。
但し、上記分岐管14の端部に電荷量測定装置1,20,21を取り付けていないときには、分岐管14の端部を塞ぐ閉塞部材を取り付けておく必要がある。
あるいは、分岐管14の端部に、開閉バルブを介して、電荷量測定装置1,20,21を常時取り付け、電荷量測定をする際に、上記開閉バルブを開状態にして、本体2内に粉体を供給するようにしてもよい。
なお、上記第1から第3実施形態では、帯電物体としての紛体が搬送されている紛体輸送管13に分岐管14を介して各電荷量測定装置1,20,21の供給管3を接続して用いているが、上記供給管3に紛体輸送管13を接続しないで室内などに浮遊あるいは堆積している紛体の電荷量を測定することもできる。
上記実施形態の電荷量測定装置1,20,21は、排気管4にファン10を設けているので、このファン10を駆動することによって、供給管3から空気を吸引し、形成した気流によって周囲の紛体を本体2内へ供給することができる。本体2内に供給された紛体は、上記実施形態と同様にその電荷量を測定することができる。
特に、第2実施形態のように、シールド部材15と上記本体2とを一体化し、取っ手18を備えた電荷量測定装置20は、様々な場所へ移動してその周囲の帯電体の電荷量を測定することが容易にできる。
また、上記第1〜第3実施形態では、帯電物体としての紛体の電荷量を測定する装置として説明したが、上記電荷量測定装置は、帯電物体が気体によって供給される液体粒子であっても、その電荷量を連続的に測定することができる。
液体粒子の電荷量の測定原理は、上記した紛体の電荷量測定と同じであるが、帯電物体となる液体粒子は、搬送気体によって搬送される間、粒子状を保っている必要がある。
そして、従来のフィルターを用いた電荷量測定装置では、フィルターに付着して気体の通過を妨げるような液体からなる粒子を測定しようとすると、紛体と同様に連続測定ができなくなるが、上記実施形態の電荷量測定装置では遠心力と重力とによって気体と液体粒子とを分離するため、フィルターの目詰まりがなく、連続的な測定も可能である。
一方、フィルターを通過してしまう液体粒子の場合には、フィルターによる捕集ができないため、従来の電荷量測定装置では比電荷量の測定はできない。しかし、上記実施形態の電荷量測定装置なら、帯電物体捕集部で液体粒子を捕集することができるため、液体粒子の比電荷量を測定することもできる。
この発明の電荷量測定装置を用いれば、帯電体が連続的に搬送されている粉体の製造現場などで電荷量を測定し、管理することによって静電気による事故を防止することができる。
1 電荷量測定装置
2 本体
3 供給管
4 排気管
5 第1帯電物体捕集部
6 接続管
7 測定手段
8 第2帯電物体捕集部
10 ファン
M 電動モーター
12 シールド部材
15 シールド部材
16 スペーサ
20 電荷量測定装置
21 電荷量測定装置
22 測定手段

Claims (9)

  1. 帯電物体を供給する供給口と気体を排出する排気口とを備えた金属製の本体と、この金属製の本体と電気的な導通状態であって、上記供給口から本体に供給された帯電物体を捕集するための帯電物体捕集部とを備え、上記供給口には上記帯電物体の搬送経路に接続する絶縁体からなる接続部材を設けるとともに、上記本体または帯電物体捕集部は帯電物体の電荷量を測定する測定手段に接続可能にした電荷量測定装置。
  2. 上記帯電物体捕集部を上記本体内に設け、これら本体と帯電物体捕集部とを一体化した請求項1に記載の電荷量測定装置。
  3. 上記本体は、上記供給口から供給された気体及び帯電物体を旋回させ、遠心力と重力とを利用して気体と帯電物体とを分離する機能を備えた請求項1または2に記載の電荷量測定装置。
  4. 上記帯電物体捕集部を本体から着脱可能にした請求項1〜3のいずれか1に記載の電荷量測定装置。
  5. 上記本体および上記帯電物体捕集部をシールド部材で覆った請求項1〜4のいずれか1に記載の電荷量測定装置。
  6. 上記シールド部材は、上記本体及び帯電物体捕集部との間に間隔を設け、この間隔内に絶縁体からなるスペーサを介在させてなる請求項5に記載の電荷量測定装置。
  7. 遠心力と重力とを利用して気体から分離された帯電物体を捕集する上記帯電物体捕集部を第1帯電物体捕集部とし、この第1帯電物体捕集部とは別に、上記排気口に接続した第2帯電物体捕集部を設けた請求項3〜6のいずれか1に記載の電荷量測定装置。
  8. 上記第2帯電物体捕集部と上記本体との間に、絶縁体からなる接続部材を介在させるとともに、上記第2帯電物体捕集部には、この第2帯電物体捕集部で捕集した帯電物体の電荷量を測定する測定手段を接続可能にした請求項7に記載の電荷量測定装置。
  9. 上記排気口の下流側に、気体を吸引する吸引手段を設けた請求項3〜8のいずれか1に記載の電荷量測定装置。
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