JP2014102107A - 静電気検出装置及び静電気検出装置を備えた電子天秤 - Google Patents

Abstract

【課題】極力簡素で且つ故障のおそれがない静電気検出装置を提供する。
【解決手段】透明密閉容器２内に、静電誘導に基づき帯電可能な絶縁性微粒子５を、飛散可能空間２０を確保した状態で所定量収納し、静電気が帯電している対象物６（計量物１６）が透明密閉容器２に近づいたときにだけ、静電誘導により各微粒子５を帯電させ、それに基づく反発により各微粒子５を透明密閉容器２内で飛散させる。これにより、対象物６の静電気を帯びた状態を視覚を通じて把握できるようにし、電気部品等が用いられた純電気的な構造を用いなくてもよくする。
【選択図】図２

Description

本発明は、視覚を通じて静電気の存在を確認できる静電気検出装置、及びその静電気検出装置を備えた電子天秤に関する。

静電気の存在は、電子天秤の計量値にばらつきを生じさせる。具体的には、計量物（例えば計量物自体、計量容器等）が帯電しているときには、その計量に際して、静電誘導により周囲の物に逆符号の電荷を発生させ、その電荷同士のクーロン力が計量物の質量の誤差として働く。そして、この静電気は、時間と共に空気や計量皿などに逃げていくことになり、計量値は、変動する現象として表れる。このため、電子天秤による計量を正確に行うに際しては、計量物が帯電しているか否かを知ることは重要な事項となっている。

このような帯電しているか否かを検出するものとして、静電気検出装置が存在する。例えば特許文献１には、純電気的な構造の検出システムとして、アンテナに電荷を持つものが近づくと、それによる入力がバッファアンプを介して絶対値回路から出力され、それにより、トランジスタがオンになり、アナログ出力端子またはデジタル出力端子から出力が得られるとともに発光ダイオードが点灯しブザーが鳴り響くものがある。これによれば、電荷の接近を警告することができることになり、静電気の存在の有無を純電気的な構造をもって検出することができる。

特開２００２−２６７７０７号公報

しかし、上記静電気検出装置は、全体が純電気的な構造からなっており、その構造は、複数の電気部品等が用いられた複雑なものとなっている。このため、このような静電気検出装置を用いるとすれば、コスト高を招くだけでなく、故障の可能性が付きまとうことになる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、極力簡素で且つ故障のおそれがない静電気検出装置を提供することにある。
第２の目的は、上記静電気検出装置を備えた電子天秤を提供することにある。

前記第１の目的を達成するために本発明（請求項１に係る発明）にあっては、
透明密閉容器内に、静電誘導に基づき帯電可能な絶縁性微粒子が飛散可能空間を確保した状態で所定量収納されている、
ことを特徴とする静電気検出装置とした構成としてある。この請求項１の好ましい態様として請求項２、３に記載のとおりとなる。

前記第２の目的を達成するために本発明（請求項４に係る発明）にあっては、
計量皿が配置された計量室を有し、該計量室内の計量皿に計量物を載置することにより該計量物の質量を計量する電子天秤において、
静電気検出装置が、構成部品として備えられ、
前記静電気検出装置が、透明密閉容器と、該透明密閉容器内に飛散可能空間を確保した状態で所定量収納され、帯電した計量物が前記透明密閉容器に接近したとき、静電誘導に基づき帯電する微粒子と、を有している構成とされている。この請求項４の好ましい態様として請求項５以下の記載のとおりとなる。

本発明（請求項１に係る発明）によれば、当該静電気検出装置に静電気が帯電した対象物（例えば計量物）を近づけると、静電誘導に基づき、先ず透明密閉容器（壁）が帯電し、その透明密閉容器の帯電を受けて、各微粒子は静電誘導により帯電する。これにより、各微粒子は、透明密閉容器の壁面に吸引され、それに伴い、同極性の電荷が互いに反発して透明密閉容器内（飛散可能空間）で飛散することになり、この各微粒子の飛散状態を透明密閉容器の外部から視認することができる。しかもこのとき、微粒子の帯電量が多くなることに応じて、飛散量が多くなると共にその飛散状態が激しくなることから、対象物の静電気を帯びた状態の程度（帯電量）も視覚を通じて把握できる。
これに対して、対象物に静電気に帯電していないときには、透明密閉容器及び微粒子において静電誘導は生ぜず、透明密閉容器内の微粒子は飛散することなく堆積した状態が維持される。
このため、対象物に静電気が帯電しているか否か、さらには、対象物の静電気の帯電量を、透明密閉容器内における各微粒子の飛散状態に基づき視覚をもって把握することができ、静電気検出装置としての本来の検出機能を発揮できる。
その一方で、当該静電気検出装置においては、静電誘導を利用して各微粒子の飛散状態を外部から視覚を通じて認識できるようにすべく、透明密閉容器内に微粒子を収納しただけの構成とされ、電気部品等が用いられた純電気的な構造とはされていない。このため、構成を極めて簡素にできると共に、電気部品等の故障の可能性自体をなくすことができる。
したがって、極めて簡素で且つ故障のおそれがない静電気検出装置を提供できる。

請求項２に係る発明によれば、所定量の微粒子が、非帯電時に、全体として流動性を示す特性を有していることから、微粒子に対して静電誘導が生じなくなると、微粒子が透明密閉容器の下部に円滑に移動して堆積することになり、微粒子の飛散状態を堆積状態に的確且つ迅速に切り換えることができる。このため、微粒子の飛散状態の応答性と相まって、応答性能の高い静電気検出装置を提供できる。

請求項３に係る発明によれば、微粒子が発泡樹脂により形成されていることから、対象物の帯電時に飛散し、対象物の非帯電時に透明密閉容器下部に堆積する微粒子として、好ましいものとすることができる。

請求項４に係る発明によれば、計量皿が配置された計量室を有し、該計量室内の計量皿に計量物を載置することにより該計量物の質量を計量する電子天秤において、静電気検出装置が、構成部品として備えられ、前記静電気検出装置が、透明密閉容器と、該透明密閉容器内に飛散可能空間を確保した状態で所定量収納され、帯電した計量物が前記透明密閉容器に接近したとき、静電誘導に基づき帯電する微粒子と、を有していることから、前述の請求項１に係る静電気検出装置が備えられることになり、前述の請求項１に係る静電気検出装置を利用した電子天秤を提供できる。
また、計量物の計量に際し、静電気の影響を受け易い電子天秤において、静電気検出装置を用いて、計量物の帯電状態を直ちに検出することができ、電子天秤使用者の便宜を図ることができる。

請求項５に係る発明によれば、計量室に隣接して、静電気を除電するための除電室が備えられ、除電室内に静電気検出装置が配置されていることから、計量物を除電室に入れる際に、計量物における静電気の帯電状態を確認できると共に、除電室での計量物の除電の後、その計量物に対する除電が的確に行われたか否かを確認することができる。

請求項６に係る発明によれば、除電室を区画する周囲壁に、計量物を出し入れするための出入口が形成され、静電気検出装置が、除電室内において、出入口と除電室内との間での出し入れ動作領域の下方に配置されていることから、除電室に対する計量物の出し入れに際して、計量物が、必ず静電気検出装置の上方を通過することになり、除電室に対する計量物の自然な出し入れ動作の流れの中で計量物の静電気の状態を検出できる。このため、特別な動作、作業は不要となり、除電室に設けられる静電気検出装置の使い勝手を高めることができる。

第１実施形態に係る静電気検出装置を示す正面図。 第１実施形態に係る静電気検出装置の使用態様説明する説明図。 第１実施形態に係る静電気検出装置の作動を説明する説明図。 図３の続きを説明する動作状態図。 図４の続きを説明する動作状態図。 第２実施形態に係る静電気検出装置を備えた電子天秤を示す斜視図。 第２実施形態に係る電子天秤における計量物の出し入れを平面的に説明する説明図。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１において、符号１は、本実施形態に係る静電気検出装置を示す。この静電気検出装置１は、透明密閉容器２を備えている。この透明密閉容器２は、上方が開口する容器本体３と、その容器本体３の上方開口を着脱可能に閉塞する蓋体４と、を備えており、これらは、いずれも透明樹脂（例えばポリカーボネート）により形成されている。透明密閉容器２の材料として透明樹脂を用いているのは、透明密閉容器２の透明性（内部視認性）を確保すると共に、透明密閉容器２の軽量化を図るためであり、さらには、静電気が帯電している対象物を透明密閉容器２にその外部から近づけることにより、透明密閉容器２を逆符号の電荷に効果的に帯電させるためである。また、この透明密閉容器２は、平面視正方形状とされた状態をもって直方体形状に形成されており、本実施形態においては、周囲の一辺Ｌ１が５０ｍｍ前後、高さＨが４０ｍｍ前後に設定されている。これは、透明密閉容器２のコンパクト化を図りつつ、その透明密閉容器２の載置時の安定性、透明密閉容器２内に対する観察容易性等を考慮したためである。

前記透明密閉容器２内には、図１に示すように、所定量の絶縁性微粒子５が該透明密閉容器２内の下部分を占めるようにして収納されている。微粒子５が絶縁性を有しているのは、静電誘導に基づき微粒子５を帯電させ、同極性の電荷の反発により微粒子５を飛散させるためである。このため、具体的には、絶縁性微粒子５として、発泡樹脂、例えば発泡ポリスチレンが用いられている。また、この各微粒子５としては、帯電時の飛散し易さ、非帯電時の流動性確保等の観点から、直径０．５〜１ｍｍ前後のものを用いることが好ましく、その微粒子５の透明密閉容器２内での収納量（所定量）は、微粒子５の飛散を可能とすると共にその飛散状況を視認し易くする観点から決定されている。このため、透明密閉容器２内において、所定量の微粒子５の占有部分（非帯電時の堆積部分）を除く上方空間が所定の飛散可能空間２０として確保されている。勿論この場合、微粒子５の飛散の認識度合いを所望のものにするべく、透明収納容器２における蓋体４を外して容器本体３の上方開口を利用することにより、透明密閉容器２内の微粒子量の収納量を調整できる。

このような静電気検出装置１においては、透明密閉容器２内の各微粒子５が帯電していないときには（静電気が帯電した対象物６（例えば計量物）が透明密閉容器２に近づけられていないときには）、図１に示すように、透明密閉容器２及び微粒子５において静電誘導は生ぜず、透明密閉容器２内の微粒子５は飛散することなく堆積した状態が維持される。他方、図２に示すように、静電気が帯電した対象物６（例えば計量物）がピンセット等の摘み具７をもって透明密閉容器２内の微粒子５にその透明密閉容器２の外部から近づけられると、静電誘導に基づき各微粒子５が帯電され、各微粒子５は互いに反発して透明密閉容器２内で飛散する。

具体的に、図３〜図５により説明すると、静電気が帯電した対象物６（例えば計量物）が、微粒子５が帯電していない状態にある透明密閉容器２（図３参照）に対して近づけられると、静電誘導に基づき、先ず透明密閉容器２が帯電し（図４参照）、その透明密閉容器２（壁）の帯電を受けて、透明密閉容器２内の各微粒子５に静電誘導が働く。この静電誘導により各微粒子５が帯電し、その同極性の電荷が互いに反発し（図４、図５中、矢印で示す）、各微粒子５は透明密閉容器２内で方々に飛散する（図４、図５参照）。この微粒子５の飛散状態が透明密閉容器２の外部から視認される。しかもこのとき、微粒子５の帯電量が多くなることに応じて、飛散量が多くなると共にその飛散状態が激しくなることから、対象物６の静電気を帯びた状態の程度も視覚を通じて把握できることになる。

一方、当該静電気検出装置１においては、静電誘導を利用して各微粒子５の飛散状態を外部から視覚を通じて認識できるようにすべく、透明密閉容器２内に微粒子５を収納しただけの極めて簡素な構成とされ、電気部品等が用いられた純電気的な構造とはされていない。このため、構成が極めて簡素化されると共に、電気部品等の故障の可能性自体をなくすことができることになる。

図６、図７は第２実施形態を示す。この第２実施形態において、前記第１実施形態と同一構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図６、図７に示す第２実施形態は、電磁平衡式の電子天秤８に前記第１実施形態に係る静電気検出装置１を組み込んだものを示している。
電子天秤８は、その前部に前部空間９を有し、その前部空間９の後部に仕切壁１０を介して荷重伝達機構や電子回路が配置された機構室１１を有している。前部空間９は、仕切板１８により上下二室に区画されており、上室１２が、静電気を除電するための除電室１２とされ、下室１３が、計量物１６の計量のための計量室１３とされている。このため、仕切壁１０には、除電室１２側において直流型イオン発生手段として複数（図示の構成では４個）の放電針１４が配置され、機構室１１内には、放電針１４にイオン発生用の高電圧を印加するための除電器（図示略）が配置されている。計量室１３には、計量物１６の計量を行うべく計量皿１５が配置され、その計量皿１５に載置された計量物１６の重量は、機構室１１内の荷重伝達機構（図示略）、電気・電子基板を含む荷重計測機構（図示略）に伝達されることになっている。そして、この電子天秤８においては、その両側方にサイドドア１７Ａ，１７Ｂが周壁２１の一部として設けられており、そのサイドドア１７Ａ，１７Ｂのスライドによって出入口２２（図７参照）を開くことにより、除電室１２、計量室１３に計量物１６を出し入れすることができることになっている。

このような電子天秤８における除電室１２には、図６に示すように、前記静電気検出装置１が設けられている。静電気検出装置１は、左サイドドア１７Ａ側寄りであって除電室１２のやや前側において、仕切板１８上に配置されており、本実施形態においては、静電気検出装置１は、その透明密閉容器２の下部が両面テープにより仕切板１８上に固定されている。
より具体的に説明すれば、静電気検出装置１は、除電室１２内において、出入口２２と除電室１２内のセット位置（図７中、一点鎖線で示す）２３との間での出し入れ動作領域（図７中、一点鎖線で示す）２４の下方に配置されており、除電室１２に対する計量物１６の出し入れに際しては、計量物１６は、必ず静電気検出装置１における透明密閉容器２の上方を通過することになっている。

このため、このような電子天秤８においては、サイドドア１７Ａをスライドさせて出入口２２を開き、そこから計量物１６を除電室１２に入れる際に、計量物１６が静電気検出装置１の上方を通過するようにすることにより、計量物１６の静電気の帯電状態を確認できるだけでなく、除電室１２での計量物１６の除電の後、計量物１６を除電室１２から取り出す際に、その計量物１６が静電気検出装置１の上方を通過するようにすることにより、その計量物１６に対する除電が的確に行われたか否かを確認することができる。

しかもこの場合、除電室１２に対する計量物１６の出し入れ動作領域２４の下方に静電気検出装置１が配置され、除電室１２に対する計量物１６の出し入れに際して、図７に示すように、計量物１６が、必ず静電気検出装置１における透明密閉容器２の上方を通過することになることから、除電室１２に対する計量物１６の自然な出し入れ動作の流れの中で計量物１６の静電気の状態を検出でき、特別な動作、作業は不要となる。このため、除電室１２に設けられる静電気検出装置１の使い勝手を高めることができる。

以上実施形態について説明したが本発明にあっては次の態様を包含する。
（１）透明密閉容器２として、ガラス容器を用いてもよいこと。これにより、内部視認性を確保できるだけでなく、その重量により載置安定性を高めることができる。
（２）静電気検出装置１を電子天秤８の近傍に配置し、計量物１６を計量する前に計量物１６の静電気の帯電状態（非帯電状態）を確認するために使用したり、静電気を除電する除電装置を備えた電子天秤８において、その除電装置による計量物１６の除電効果を確認するために使用すること。
（３）透明密閉容器２を直線状に延びる形状とすること。これにより、微粒子５の飛散方向を透明密閉容器２の延び方向に案内することができ、対象物６（計量物１６）における静電気の帯電程度を微粒子５の飛散長さをもって把握（視認）することができる。
（４）透明密閉容器２を扁平状に形成すること。これにより、透明密閉容器２の広い面積の下で微粒子５を飛散させることができ、静電気検出作業、微粒子５飛散状態の視認性の向上を図ることができる。

１ 静電気検出装置
２ 透明密閉容器
３ 容器本体
４ 蓋体
５ 微粒子
８ 電子天秤
１２ 除電室
１７Ａ サイドドア
２０ 飛散可能空間
２１ 電子天秤の周壁
２２ 除電室の出入口
２３ セット位置
２４ 出し入れ動作領域

Claims (6)

1. 透明密閉容器内に、静電誘導に基づき帯電可能な絶縁性微粒子が飛散可能空間を確保した状態で所定量収納されている、
   ことを特徴とする静電気検出装置。
2. 請求項１において、
   前記各微粒子が、非帯電時に、全体として流動性を示す特性を有している、
   ことを特徴とする静電気検出装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記微粒子が、発泡樹脂により形成されている、
   ことを特徴とする静電気検出装置。
4. 計量皿が配置された計量室を有し、該計量室内の計量皿に計量物を載置することにより該計量物の質量を計量する電子天秤において、
   静電気検出装置が、構成部品として備えられ、
   前記静電気検出装置が、透明密閉容器と、該透明密閉容器内に飛散可能空間を確保した状態で所定量収納され、帯電した計量物が前記透明密閉容器に接近したとき、静電誘導に基づき帯電する微粒子と、を有している、
   ことを特徴とする静電気検出装置を備えた電子天秤。
5. 請求項４において、
   前記計量室に隣接して、静電気を除電するための除電室が備えられ、
   前記除電室内に、前記静電気検出装置が配置されている、
   ことを特徴とする静電気検出装置を備えた電子天秤。
6. 請求項５において、
   前記除電室を区画する周囲壁に、計量物を出し入れするための出入口が形成され、
   前記静電気検出装置が、前記除電室内において、前記出入口と該除電室内との間での出し入れ動作領域の下方に配置されている、
   ことを特徴とする静電気検出装置を備えた電子天秤。

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