JP4736215B2 - 放電器の性能測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電器の性能を測定する装置およびシートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、放電器、なかでも工場等における静電気対策に用いる除電器の性能は、除電器の電極に対して一定の間隔ｄをおいて直流電圧を印加した導電性の帯電板を対向させ、この帯電板に流れ込むイオン電流を測定して、評価している。
【０００３】
例えば、この原理を用いて除電器のイオン電流を測定する測定器として、特開平１１−１１８８６１号公報に記載の装置があるが、イオン電流値が直接出力されないことから除電器の性能を正確に評価することが不可能であった。さらに除電器の電極と帯電板との距離を再現性よく一定にすることが困難であり、帯電板を除電器に平行かつ中心に設置することも困難なため、精度良くイオン電流を測定することが不可能であった。その他、上記同様の原理を用いてイオン電流を測定し、イオン電流値を出力するものも市販されているが、測定部が大きいため、狭い場所に取付けられた除電器の電極の場合、測定器が設置できず、除電器の電極を取外した上で測定する必要があり、簡便に測定することが困難であった。
【０００４】
また、特開平３−６１７８０号公報に記載の装置は、検知板にて除電器の針電極に印加される電圧の誘導電圧を検知し、除電器の性能を評価している。この原理を用いた除電器の性能測定装置でも、除電器のイオン電流を測定できないため、除電器の性能を正確に評価することが不可能であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を解消し、特に一定の距離で精度良く、再現性良くイオン電流を測定する除電器などの放電器の性能測定装置を提供することにある。また本発明の別の目的は、狭い場所に取付けられた除電器などの放電器であっても、簡便に性能を測定できる除電器などの放電器の性能測定装置を提供することにある。
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の構成は、以下の通りである。
（１）導電性の帯電板および接地電極を有する被測定放電器と前記帯電板とが所定の位置関係を保つよう前記帯電板を支持する支持装置を有するセンサ部と、前記帯電板へ所定の電圧を印加する電圧発生部と、前記センサ部からの電流を測定する電流検出部とを備え、前記接地電極は前記被測定放電器の長手方向に直線部を有し、前記センサ部に設けられたヒンジを介して前記センサ部を前記接地電極の前記直線部に取り付け、前記センサ部を前記直線部に沿って前記被測定放電器の長手方向に移動させることによって前記被測定放電器の放電電極と前記帯電板との間の最短距離を一定に保ちつつ前記被測定放電器に対して前記帯電板を相対移動可能なものとすることを特徴とする、放電器の性能測定装置。
（２）前記電圧発生部は、前記帯電板に正電圧および負電圧のいずれか一方を選択的に印加可能なものであることを特徴とする放電器の性能測定装置。
（３）前記センサ部と前記電圧発生部とが異なるユニットとして構成され、前記各ユニット間を接続するケーブルを備えていることを特徴とする放電器の性能測定装置。
（４）被測定放電器の放電電極から前記帯電板までの距離をＬ（ｍｍ）、帯電板に印加する電圧をＶ（Ｖ）、前記帯電板の面積をＳ（ｃｍ2）とするとき、（Ｖ×Ｓ）／Ｌ2が５．６以上かつ４９４以下となるよう構成されていることを特徴とする放電器の性能測定装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態例を図面に基づいて詳述する。なお、本発明はこの実施形態例に限るものではない。
【０００８】
図１に、本実施形態の性能測定対象となる除電器１の電気的回路構成を示す。除電器１は針電極群（放電電極）１１、接地電極１２、高圧ケーブル１３、出力可変高圧源１４から構成される。除電器１は出力可変高圧源１４で入力電圧（例えばＡＣ１００Ｖまたは２００Ｖ）を例えば１ｋＶ以上９ｋＶ以下に昇圧し、高圧ケーブル１３を通して針電極群１１に高電圧を印加し、針電極群１１と接地電極１２の間でコロナ放電を起こさせて静電気を除去する装置である。除電の原理は、針電極群１１と接地電極１２との間でコロナ放電が起こると、これらの間に高圧電界が生じ、空気がイオン化され、正負のイオンが発生し、除電器１近くに配置された帯電物４６の表面の電荷に対して、これと逆極性のイオンが引き寄せられ、帯電物４６の電荷を中和させるというものである。
【０００９】
図２に、除電器１の性能測定装置１００の外観形状を示す。この装置は、コロナ放電を利用した除電器１の接地電極１２に片手で簡便に取付けられ、導電性の帯電板２１および除電器１と帯電板２１が所定の位置関係を保つよう帯電板２１を支持する支持装置２２とを有するセンサ部（センサユニット）２と、本体（電圧発生ユニット）３から構成されている。導電性を有する帯電板２１は、正または負のどちらか一方あるいは両方の電圧を印加できるよう構成されており、支持装置２２は、除電器１の接地電極１２に簡便に取付けられ、ヒンジ２６で針電極群１１と帯電板２１との最短距離および針電極群１１に対する帯電板２１の傾きを実質的に一定で、接地電極１２にスライド可能に保持されるよう構成されている。
【００１０】
従来の除電器１の性能測定装置は、除電器１の針電極群１１など放電電極との位置関係を再現性よく設定できない構造であったことから、使用毎に針電極群１１と帯電板２１との距離、角度のズレが生じやすく、再現性よく測定できなかった。これに対して本実施形態による除電器１の性能測定装置は、針電極群１１など放電電極と帯電板２１との位置関係を再現性よく設定できるように除電器１の接地電極１２に簡便に取付けられる構造のため、使用毎に針電極群１１と帯電板２１との距離、角度のズレが生じず再現性よく測定できる。
【００１１】
また、支持装置２２の外面には、感電の危険を回避するための安全カバー２３が取り付けられており、外部から高電圧が印加されている帯電板２１に接触できない構造になっており、安全性に優れている。さらにセンサ部２のコネクタ２４と本体３のコネクタ３１間は、ケーブル２５で接続されており、センサ部２と本体３とは自由に組み合わせ可能であることから、センサ部２のみ付替えることで、様々な種類の除電器１に対応できる構造になっている。
【００１２】
図３に、性能測定装置１００の電気回路構成を示す。まず本体３は、除電器１からのイオンを引き寄せるために帯電板２１へ正または負のどちらか一方あるいは両方の電圧を印加する電圧源部３２と、除電器１の針電極群１１からこの帯電板２１へ流れ込むイオンを実イオン電流として測定する電流検出部３３と、測定した実イオン電流値を表示する電流表示部３４と、設定値と実イオン電流値と比較し、除電器１の出力可変高圧源１４に制御信号を出力する電流比較部３Ｃから構成される。また電圧源部３２はバッテリー３５、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６、正及び負の直流高圧電源３Ａ、３Ｂ、帯電板２１に印加する電圧の極性を正と負に切替える印加電圧極性切替スイッチ３７、電流表示部３４をバッテリー３５の残電圧表示に切り換えるバッテリーチェックスイッチ３８、簡単にアースできるクリップ付きアース線３９で構成される。正または負のどちらか一方あるいは両方の電圧をセンサ部２の帯電板２１に印加することで、除電器１からの正と負のイオンを別々に測定することが可能であり、さらに電流値として検出し、表示することで、除電器１からの正負のイオンバランスが判る。
【００１３】
例えば、バッテリー３５として電圧１．５Ｖの乾電池４個を使用した場合、帯電板２１に印加する電圧の極性を正と負に切替える印加電圧極性切替スイッチ３７を正に入れると、バッテリー３５が６Ｖを出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６で正の直流高圧電源３Ａの駆動に必要な電圧１２Ｖに昇圧され、さらに正の直流高圧電源３Ａで帯電板２１に必要な印加電圧１０００Ｖに昇圧され、センサ部２の帯電板２１に１０００Ｖが印加される。センサ部２の帯電板２１に１０００Ｖが印加されると、除電器１の放電電極１１と接地電極１２の間で起こったコロナ放電により発生した正負のイオンのうち、負のイオンが帯電板２１に引き寄せられる。引き寄せられた負のイオンが実イオン電流として電流検出部３３で検出され、実イオン電流値が電流表示部３４に表示される。また電流検出部３３で検出された実イオン電流は、電流比較部３Ｃで設定値と比較される。ここで電流比較部３Ｃは実イオン電流が設定値より大きい場合は、出力可変高圧源１４に出力電圧値を小さくする制御信号を、逆に設定値より小さい場合は、出力可変高圧源１４に出力電圧値を大きくする制御信号をそれぞれ出力することで、除電器１にてコロナ放電で発生するイオンを制御できる。
【００１４】
次に印加電圧極性切替スイッチ３７を負に入れると、バッテリー３５が６Ｖを出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６で負の直流高圧電源３Ｂの駆動に必要な電圧１２Ｖに昇圧され、さらに負の直流高圧電源３Ｂで帯電板２１に必要な印加電圧−１０００Ｖに昇圧され、センサ部２の帯電板２１に−１０００Ｖが印加される。センサ部２の帯電板２１に−１０００Ｖが印加されると、除電器１の放電電極１１と接地電極１２の間で起こったコロナ放電により発生した正負のイオンのうち、正のイオンが帯電板２１に引き寄せられる。引き寄せられた正のイオンが電流として、電流検出部３３で検出され、電流値が電流表示部３４に表示される。また電流検出部３３で検出された実イオン電流は、電流比較部３Ｃで設定値と比較される。また電流検出部３３で検出された実イオン電流は、電流比較部３Ｃで設定値と比較される。ここで電流比較部３Ｃは実イオン電流が設定値より大きい場合は、出力可変高圧源１４に出力電圧値を小さくする制御信号を、逆に設定値より小さい場合は、出力可変高圧源１４に出力電圧値を大きくする制御信号をそれぞれ出力することで、除電器１にてコロナ放電で発生するイオンを制御できる。また前記印加電圧極性切替スイッチ３７を用いることで、帯電板２１に印加する電圧の極性を簡単に切り替えることできるため、除電器１からの正負のイオンを、簡便に別々に測定することが可能である。
【００１５】
また、バッテリー３５を用いることで、外部のＡＣ電源等に接続する必要がないことから、携帯が可能である。さらにバッテリーチェックスイッチ３８により残電圧を表示することで、バッテリー３５の交換時期を簡単に知ることができる。また、本体３は取り扱いの容易さを考慮して、片手で持ち運びできる程度の大きさが望ましい。
【００１６】
図４に、センサ部を除電器に取り付けた状態の構造イメージ側面図を示す。センサ部２は、ヒンジ２６にて針電極群１１と帯電板２１との最短距離および放電電極１１に対する帯電板２１の傾きが実質的に一定になるよう除電器１の接地電極１２に取り付けられ、支持装置２２にてスライド可能な接地電極１２にスライド可能に保持できることから、除電器１にセンサ部を取り付けた状態で除電器１から発生するイオン電流の除電器１の長手方向の分布を針電極群１１と帯電板２１との間の距離、角度などの位置関係が一定の条件で測定できる。従来の除電器の性能測定装置はこのような電極との位置関係を一定にできる取付が不可能だったため、除電器１から発生するイオン電流の除電器１の長手方向の分布を、距離、角度が一定では測定できなかった。
【００１７】
図５に熱可塑性樹脂シート（フィルム）の製造工程４と熱可塑性樹脂シートの製造工程４に設置されている除電器１の主な位置を示す。熱可塑性樹脂シートの製造工程４は、重合体を押し出す押出機４１と、押し出された重合体をシート状に成形する口金４２、前記シート状に成形された重合体（以下シートという）を冷却する冷却ロール４３、シートを縦横方向に延伸する延伸機４４、延伸されたシートを巻き取る巻取機４５を備えている。また熱可塑性樹脂シートの製造工程４には上記の設備間、またはロール間の至る所に除電器１が数多く設置されており、どの除電器１もシート上の帯電を除去する役割を果たしている。本装置は図２に示すように、センサ部２の除電器電極に対する距離、角度がずれない構造になっているため、図５のようにあらゆる角度から除電している除電器１全てにおいて、性能測定可能である。またこの装置のセンサ部２は小型であるため、狭いスペースに設置されている除電器１についても性能測定可能である。
【００１８】
【実施例】
表１、２、３、４と図３、５、６を用いて、この発明の実施例を示す。実施例には、フィルム製造工程４に設置の除電器１として放電電極１１に７ｋＶ、６０Ｈｚを印加させた春日電機株式会社製除電器ＫＥＲ（長さ４０ｍｍ×幅４ｍ）、シートの表面電位の測定器５１、５２としてシムコ製表面電位計Ｍｏｄｅｌ５２３、シートとして厚さ６mｍの熱可塑性樹脂シートであるポリエチレンテレフタレートをそれぞれ使用した。
【００１９】
表１に総面積５０ｃｍ2の帯電板２１に１ｋＶ印加した場合の、除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離とイオン電流値の関係を示す。除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離が１０ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下の場合は、正常にイオン電流を検知できる。除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離が１０ｍｍ未満の場合は、除電器１の針電極群１１と帯電板２１との間で放電するため、測定不可能である。また１００ｍｍを越える場合は、電流値が小さすぎるため、測定不可能である。この結果より、正常に測定できる範囲においては、除電器１からのイオン電流値は、除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離の二乗に反比例することが判る。
【００２０】
【表１】
【００２１】
表２に除電器１の接地電極１２から総面積５０ｃｍ2の帯電板２１までの距離が３０ｍｍの場合の、帯電板２１の印加電圧とイオン電流値の関係を示す。印加する電圧の絶対値が、２００Ｖ以上かつ５０００Ｖ以下の場合は、除電器１から発生したイオンを引き寄せられ、正常にイオン電流を測定できる。印加する電圧の絶対値が、２００Ｖ未満の場合は、除電器１の誘導により測定不可能である。また印加する電圧の絶対値が、５０００Ｖを越える場合は、除電器１の針電極群１１と帯電板２１との間で放電するため、測定不可能である。この結果より、正常に測定できる範囲においては、除電器１からのイオン電流値は、帯電板２１の印加電圧に比例することが判る。
【００２２】
【表２】
【００２３】
表３に除電器１の接地電極１２から１ｋＶ印加した帯電板２１までの距離が３０ｍｍの場合の、帯電板２１の総面積とイオン電流値の関係を示す。帯電板２１の総面積が２０ｃｍ2以上かつ２００ｃｍ2以下の場合は、正常にイオン電流を測定できる。帯電板２１の総面積が２０ｃｍ2未満の場合は、電流値が小さすぎるため、測定不可能である。帯電板２１の総面積が２００ｃｍ2を越える場合は、形状が大きくなり、スペース的に測定不可能である。この結果より、正常に測定できる範囲においては、除電器１からのイオン電流値は、帯電板２１の総面積に比例することが判る。
【００２４】
【表３】
【００２５】
以上の結果より、除電器１からのイオン電流値をＩ（Ａ）、除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離をＬ（ｍｍ）、帯電板２１の印加電圧をＶ（Ｖ）、帯電板２１の総面積をＳ（ｃｍ2）、係数をＫとしたとき、Ｉは関数式で表される。
【００２６】
Ｉ＝Ｋ×（Ｖ×Ｓ／Ｌ2）・・・式１
【００２７】
【表４】
【００２８】
ここで本発明による除電器１の性能測定装置の再現性を表４に示す。測定はフィルムの製造工程４に設置の除電器１の針電極群１１に７ｋＶ、６０Ｈｚを印加させた春日電機株式会社製除電器ＫＥＲ（長さ４０ｍｍ×幅４ｍ）にて、５回行っている。性能測定装置１００の出力の平均値は１００４ｎＡ、標準偏差は、１１．４ｎＡであった。これに対して従来の除電器の性能測定装置を用いた場合はそれぞれ、１８００ｎＡ、９５．４ｎＡであり、本発明による除電器１の性能測定装置は従来の除電器の性能測定装置より再現性が非常によいことが判る。このとき再現性良く検出されたイオン電流値Ｉ＝１０００ｎＡと、このときの条件である、除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離Ｌ＝３０ｍｍ、帯電板２１の印加電圧Ｖ＝１０００Ｖ、帯電板２１の総面積Ｓ＝５０ｃｍ2を式１に代入するとＫは次の値となる。
【００２９】
Ｋ＝Ｉ／（Ｖ×Ｓ／Ｌ2）＝１．８×１０-8・・・式２
よって式２を式１に代入すると、イオン電流値Ｉは次の式で表される。
【００３０】
Ｉ＝１．８×１０-8×（Ｖ×Ｓ／Ｌ2）・・・式３
ここで通常の除電器の性能測定装置で測定可能なイオン電流値Ｉは１０ｎＡ以上２０μＡ以下なので、これを式３に代入すると（Ｖ×Ｓ／Ｌ2）は次の範囲で表される。
【００３１】
１１００≧（Ｖ×Ｓ／Ｌ2）≧０．６
よって本発明による除電器１の性能測定装置はこの範囲内の条件であれば、除電器１からのイオン電流値を正常に測定することができる。但し、帯電板２１への印加電圧Ｖの正常測定条件である２００Ｖ以上かつ５０００Ｖ以下の範囲、もしくは除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離Ｌの正常測定条件であるが１０ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下の範囲、もしくは帯電板２１の総面積Ｓの正常測定条件である２０ｃｍ2以上かつ２００ｃｍ2以下の範囲のうち、いずれかの条件の範囲外で測定した場合は正常に測定できない場合も有り得る。
【００３２】
【表５】
【００３３】
表５に除電器１の接地電極１２と総面積５０ｃｍ2の帯電板２１との距離が３０ｍｍで、帯電板２１に１ｋＶ印加して測定した時の除電器１のイオン電流値と、除電効果の関係を示す。図６に帯電したロール状のポリエチレンテレフタレート６１から繰り出された帯電したシート（フィルム）状のポリエチレンテレフタレート６２を除電器１で除電して、巻取部６３で巻取る際に、除電前の表面電位測定５１の値と除電後の表面電位測定５２の値を比較する実験系を示す。本実施形態例の性能測定装置で測定した除電器１からのイオン量が１０００ｎＡ程度と適正な場合、除電前の表面電位測定５１が１０ｋＶでも、除電後の表面電位測定５２は０ｋＶであり、きちんと除電できていることが判る。除電器１からのイオン量が１００ｎＡ程度と少ない場合、除電前の表面電位測定５１が１０ｋＶとすると、除電後の表面電位測定５２は６ｋＶ程度で、きちんと除電できない。また除電器１からのイオン量が５０００ｎＡ程度と多い場合、除電前の表面電位測定５１が１０ｋＶとすると、除電後の表面電位測定５２は１ｋＶ程度で、場合によっては−１ｋＶと逆極性に帯電させる可能性もあり、きちんと除電できない。本装置を使用した場合、除電器１が簡便に管理でき、適切な除電が可能となる。
【００３４】
以上のような性能測定装置を使って除電器の管理を行なうことで、シートを安定して製造することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、除電器など放電器の電極から一定の距離で精度良く、再現性良く帯電板を設置できるため、除電器など放電器の性能測定を精度良く行うことができる。
【００３６】
またセンサ部と、電圧発生部と電流検出部、電流表示部が一体となった本体を分離しケーブルで接続することでセンサ部を小型化し、狭い場所に取付けられた除電器など放電器であっても、簡便に除電器など放電器の性能測定を行うことができる。さらに熱可塑性樹脂シートの製造工程に設置の除電器に使用すると、安定した製品の除電が可能であり、製品の生産性向上、品質向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】除電器の電気的構成を示す回路モデル図である。
【図２】本発明の外観形状を示す斜視図である。
【図３】本発明の電気回路構成を示すブロックダイアグラムである。
【図４】本発明のセンサ部を除電器に取り付けた状態の構造イメージ側面図である。
【図５】熱可塑性樹脂シートの製造工程と熱可塑性樹脂シートの製造工程に設置されている除電器の主な位置を示すブロック図である。
【図６】実施例の実験系を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 除電器
１１ 針電極群
１２ 接地電極
１３ 高圧ケーブル
１４ 出力可変高圧源
２ センサ部（センサユニット）
２１ 帯電板
２２ 支持装置
２３ 安全カバー
２４ コネクタ
２５ ケーブル
２６ ヒンジ
３ 本体（電圧発生ユニット）
３１ コネクタ
３２ 電源部
３３ 電流検出部
３４ 電流表示部
３５ バッテリー
３６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３７ 印加電圧極性切替スイッチ
３８ バッテリーチェックスイッチ
３９ クリップ付きアース線
３Ａ 正の直流高圧電源
３Ｂ 負の直流高圧電源
３Ｃ 電流比較部
４ 熱可塑性樹脂シートの製造工程
４１ 押出機
４２ 口金
４３ 冷却ロール
４４ 延伸機
４５ 巻取機
４６ 帯電物
５ 表面電位計
５１ 除電前の表面電位計
５２ 除電後の表面電位計
６ ポリエチレンテレフタレート
６１ ロール状のポリエチレンテレフタレート
６２ シート状のポリエチレンテレフタレート
６３ 巻取部
１００ 性能測定装置
【発明の属する技術分野】
本発明は放電器の性能を測定する装置およびシートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、放電器、なかでも工場等における静電気対策に用いる除電器の性能は、除電器の電極に対して一定の間隔ｄをおいて直流電圧を印加した導電性の帯電板を対向させ、この帯電板に流れ込むイオン電流を測定して、評価している。
【０００３】
例えば、この原理を用いて除電器のイオン電流を測定する測定器として、特開平１１−１１８８６１号公報に記載の装置があるが、イオン電流値が直接出力されないことから除電器の性能を正確に評価することが不可能であった。さらに除電器の電極と帯電板との距離を再現性よく一定にすることが困難であり、帯電板を除電器に平行かつ中心に設置することも困難なため、精度良くイオン電流を測定することが不可能であった。その他、上記同様の原理を用いてイオン電流を測定し、イオン電流値を出力するものも市販されているが、測定部が大きいため、狭い場所に取付けられた除電器の電極の場合、測定器が設置できず、除電器の電極を取外した上で測定する必要があり、簡便に測定することが困難であった。
【０００４】
また、特開平３−６１７８０号公報に記載の装置は、検知板にて除電器の針電極に印加される電圧の誘導電圧を検知し、除電器の性能を評価している。この原理を用いた除電器の性能測定装置でも、除電器のイオン電流を測定できないため、除電器の性能を正確に評価することが不可能であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を解消し、特に一定の距離で精度良く、再現性良くイオン電流を測定する除電器などの放電器の性能測定装置を提供することにある。また本発明の別の目的は、狭い場所に取付けられた除電器などの放電器であっても、簡便に性能を測定できる除電器などの放電器の性能測定装置を提供することにある。
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の構成は、以下の通りである。
（１）導電性の帯電板および接地電極を有する被測定放電器と前記帯電板とが所定の位置関係を保つよう前記帯電板を支持する支持装置を有するセンサ部と、前記帯電板へ所定の電圧を印加する電圧発生部と、前記センサ部からの電流を測定する電流検出部とを備え、前記接地電極は前記被測定放電器の長手方向に直線部を有し、前記センサ部に設けられたヒンジを介して前記センサ部を前記接地電極の前記直線部に取り付け、前記センサ部を前記直線部に沿って前記被測定放電器の長手方向に移動させることによって前記被測定放電器の放電電極と前記帯電板との間の最短距離を一定に保ちつつ前記被測定放電器に対して前記帯電板を相対移動可能なものとすることを特徴とする、放電器の性能測定装置。
（２）前記電圧発生部は、前記帯電板に正電圧および負電圧のいずれか一方を選択的に印加可能なものであることを特徴とする放電器の性能測定装置。
（３）前記センサ部と前記電圧発生部とが異なるユニットとして構成され、前記各ユニット間を接続するケーブルを備えていることを特徴とする放電器の性能測定装置。
（４）被測定放電器の放電電極から前記帯電板までの距離をＬ（ｍｍ）、帯電板に印加する電圧をＶ（Ｖ）、前記帯電板の面積をＳ（ｃｍ2）とするとき、（Ｖ×Ｓ）／Ｌ2が５．６以上かつ４９４以下となるよう構成されていることを特徴とする放電器の性能測定装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態例を図面に基づいて詳述する。なお、本発明はこの実施形態例に限るものではない。
【０００８】
図１に、本実施形態の性能測定対象となる除電器１の電気的回路構成を示す。除電器１は針電極群（放電電極）１１、接地電極１２、高圧ケーブル１３、出力可変高圧源１４から構成される。除電器１は出力可変高圧源１４で入力電圧（例えばＡＣ１００Ｖまたは２００Ｖ）を例えば１ｋＶ以上９ｋＶ以下に昇圧し、高圧ケーブル１３を通して針電極群１１に高電圧を印加し、針電極群１１と接地電極１２の間でコロナ放電を起こさせて静電気を除去する装置である。除電の原理は、針電極群１１と接地電極１２との間でコロナ放電が起こると、これらの間に高圧電界が生じ、空気がイオン化され、正負のイオンが発生し、除電器１近くに配置された帯電物４６の表面の電荷に対して、これと逆極性のイオンが引き寄せられ、帯電物４６の電荷を中和させるというものである。
【０００９】
図２に、除電器１の性能測定装置１００の外観形状を示す。この装置は、コロナ放電を利用した除電器１の接地電極１２に片手で簡便に取付けられ、導電性の帯電板２１および除電器１と帯電板２１が所定の位置関係を保つよう帯電板２１を支持する支持装置２２とを有するセンサ部（センサユニット）２と、本体（電圧発生ユニット）３から構成されている。導電性を有する帯電板２１は、正または負のどちらか一方あるいは両方の電圧を印加できるよう構成されており、支持装置２２は、除電器１の接地電極１２に簡便に取付けられ、ヒンジ２６で針電極群１１と帯電板２１との最短距離および針電極群１１に対する帯電板２１の傾きを実質的に一定で、接地電極１２にスライド可能に保持されるよう構成されている。
【００１０】
従来の除電器１の性能測定装置は、除電器１の針電極群１１など放電電極との位置関係を再現性よく設定できない構造であったことから、使用毎に針電極群１１と帯電板２１との距離、角度のズレが生じやすく、再現性よく測定できなかった。これに対して本実施形態による除電器１の性能測定装置は、針電極群１１など放電電極と帯電板２１との位置関係を再現性よく設定できるように除電器１の接地電極１２に簡便に取付けられる構造のため、使用毎に針電極群１１と帯電板２１との距離、角度のズレが生じず再現性よく測定できる。
【００１１】
また、支持装置２２の外面には、感電の危険を回避するための安全カバー２３が取り付けられており、外部から高電圧が印加されている帯電板２１に接触できない構造になっており、安全性に優れている。さらにセンサ部２のコネクタ２４と本体３のコネクタ３１間は、ケーブル２５で接続されており、センサ部２と本体３とは自由に組み合わせ可能であることから、センサ部２のみ付替えることで、様々な種類の除電器１に対応できる構造になっている。
【００１２】
図３に、性能測定装置１００の電気回路構成を示す。まず本体３は、除電器１からのイオンを引き寄せるために帯電板２１へ正または負のどちらか一方あるいは両方の電圧を印加する電圧源部３２と、除電器１の針電極群１１からこの帯電板２１へ流れ込むイオンを実イオン電流として測定する電流検出部３３と、測定した実イオン電流値を表示する電流表示部３４と、設定値と実イオン電流値と比較し、除電器１の出力可変高圧源１４に制御信号を出力する電流比較部３Ｃから構成される。また電圧源部３２はバッテリー３５、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６、正及び負の直流高圧電源３Ａ、３Ｂ、帯電板２１に印加する電圧の極性を正と負に切替える印加電圧極性切替スイッチ３７、電流表示部３４をバッテリー３５の残電圧表示に切り換えるバッテリーチェックスイッチ３８、簡単にアースできるクリップ付きアース線３９で構成される。正または負のどちらか一方あるいは両方の電圧をセンサ部２の帯電板２１に印加することで、除電器１からの正と負のイオンを別々に測定することが可能であり、さらに電流値として検出し、表示することで、除電器１からの正負のイオンバランスが判る。
【００１３】
例えば、バッテリー３５として電圧１．５Ｖの乾電池４個を使用した場合、帯電板２１に印加する電圧の極性を正と負に切替える印加電圧極性切替スイッチ３７を正に入れると、バッテリー３５が６Ｖを出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６で正の直流高圧電源３Ａの駆動に必要な電圧１２Ｖに昇圧され、さらに正の直流高圧電源３Ａで帯電板２１に必要な印加電圧１０００Ｖに昇圧され、センサ部２の帯電板２１に１０００Ｖが印加される。センサ部２の帯電板２１に１０００Ｖが印加されると、除電器１の放電電極１１と接地電極１２の間で起こったコロナ放電により発生した正負のイオンのうち、負のイオンが帯電板２１に引き寄せられる。引き寄せられた負のイオンが実イオン電流として電流検出部３３で検出され、実イオン電流値が電流表示部３４に表示される。また電流検出部３３で検出された実イオン電流は、電流比較部３Ｃで設定値と比較される。ここで電流比較部３Ｃは実イオン電流が設定値より大きい場合は、出力可変高圧源１４に出力電圧値を小さくする制御信号を、逆に設定値より小さい場合は、出力可変高圧源１４に出力電圧値を大きくする制御信号をそれぞれ出力することで、除電器１にてコロナ放電で発生するイオンを制御できる。
【００１４】
次に印加電圧極性切替スイッチ３７を負に入れると、バッテリー３５が６Ｖを出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６で負の直流高圧電源３Ｂの駆動に必要な電圧１２Ｖに昇圧され、さらに負の直流高圧電源３Ｂで帯電板２１に必要な印加電圧−１０００Ｖに昇圧され、センサ部２の帯電板２１に−１０００Ｖが印加される。センサ部２の帯電板２１に−１０００Ｖが印加されると、除電器１の放電電極１１と接地電極１２の間で起こったコロナ放電により発生した正負のイオンのうち、正のイオンが帯電板２１に引き寄せられる。引き寄せられた正のイオンが電流として、電流検出部３３で検出され、電流値が電流表示部３４に表示される。また電流検出部３３で検出された実イオン電流は、電流比較部３Ｃで設定値と比較される。また電流検出部３３で検出された実イオン電流は、電流比較部３Ｃで設定値と比較される。ここで電流比較部３Ｃは実イオン電流が設定値より大きい場合は、出力可変高圧源１４に出力電圧値を小さくする制御信号を、逆に設定値より小さい場合は、出力可変高圧源１４に出力電圧値を大きくする制御信号をそれぞれ出力することで、除電器１にてコロナ放電で発生するイオンを制御できる。また前記印加電圧極性切替スイッチ３７を用いることで、帯電板２１に印加する電圧の極性を簡単に切り替えることできるため、除電器１からの正負のイオンを、簡便に別々に測定することが可能である。
【００１５】
また、バッテリー３５を用いることで、外部のＡＣ電源等に接続する必要がないことから、携帯が可能である。さらにバッテリーチェックスイッチ３８により残電圧を表示することで、バッテリー３５の交換時期を簡単に知ることができる。また、本体３は取り扱いの容易さを考慮して、片手で持ち運びできる程度の大きさが望ましい。
【００１６】
図４に、センサ部を除電器に取り付けた状態の構造イメージ側面図を示す。センサ部２は、ヒンジ２６にて針電極群１１と帯電板２１との最短距離および放電電極１１に対する帯電板２１の傾きが実質的に一定になるよう除電器１の接地電極１２に取り付けられ、支持装置２２にてスライド可能な接地電極１２にスライド可能に保持できることから、除電器１にセンサ部を取り付けた状態で除電器１から発生するイオン電流の除電器１の長手方向の分布を針電極群１１と帯電板２１との間の距離、角度などの位置関係が一定の条件で測定できる。従来の除電器の性能測定装置はこのような電極との位置関係を一定にできる取付が不可能だったため、除電器１から発生するイオン電流の除電器１の長手方向の分布を、距離、角度が一定では測定できなかった。
【００１７】
図５に熱可塑性樹脂シート（フィルム）の製造工程４と熱可塑性樹脂シートの製造工程４に設置されている除電器１の主な位置を示す。熱可塑性樹脂シートの製造工程４は、重合体を押し出す押出機４１と、押し出された重合体をシート状に成形する口金４２、前記シート状に成形された重合体（以下シートという）を冷却する冷却ロール４３、シートを縦横方向に延伸する延伸機４４、延伸されたシートを巻き取る巻取機４５を備えている。また熱可塑性樹脂シートの製造工程４には上記の設備間、またはロール間の至る所に除電器１が数多く設置されており、どの除電器１もシート上の帯電を除去する役割を果たしている。本装置は図２に示すように、センサ部２の除電器電極に対する距離、角度がずれない構造になっているため、図５のようにあらゆる角度から除電している除電器１全てにおいて、性能測定可能である。またこの装置のセンサ部２は小型であるため、狭いスペースに設置されている除電器１についても性能測定可能である。
【００１８】
【実施例】
表１、２、３、４と図３、５、６を用いて、この発明の実施例を示す。実施例には、フィルム製造工程４に設置の除電器１として放電電極１１に７ｋＶ、６０Ｈｚを印加させた春日電機株式会社製除電器ＫＥＲ（長さ４０ｍｍ×幅４ｍ）、シートの表面電位の測定器５１、５２としてシムコ製表面電位計Ｍｏｄｅｌ５２３、シートとして厚さ６mｍの熱可塑性樹脂シートであるポリエチレンテレフタレートをそれぞれ使用した。
【００１９】
表１に総面積５０ｃｍ2の帯電板２１に１ｋＶ印加した場合の、除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離とイオン電流値の関係を示す。除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離が１０ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下の場合は、正常にイオン電流を検知できる。除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離が１０ｍｍ未満の場合は、除電器１の針電極群１１と帯電板２１との間で放電するため、測定不可能である。また１００ｍｍを越える場合は、電流値が小さすぎるため、測定不可能である。この結果より、正常に測定できる範囲においては、除電器１からのイオン電流値は、除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離の二乗に反比例することが判る。
【００２０】
【表１】
表２に除電器１の接地電極１２から総面積５０ｃｍ2の帯電板２１までの距離が３０ｍｍの場合の、帯電板２１の印加電圧とイオン電流値の関係を示す。印加する電圧の絶対値が、２００Ｖ以上かつ５０００Ｖ以下の場合は、除電器１から発生したイオンを引き寄せられ、正常にイオン電流を測定できる。印加する電圧の絶対値が、２００Ｖ未満の場合は、除電器１の誘導により測定不可能である。また印加する電圧の絶対値が、５０００Ｖを越える場合は、除電器１の針電極群１１と帯電板２１との間で放電するため、測定不可能である。この結果より、正常に測定できる範囲においては、除電器１からのイオン電流値は、帯電板２１の印加電圧に比例することが判る。
【００２２】
【表２】
表３に除電器１の接地電極１２から１ｋＶ印加した帯電板２１までの距離が３０ｍｍの場合の、帯電板２１の総面積とイオン電流値の関係を示す。帯電板２１の総面積が２０ｃｍ2以上かつ２００ｃｍ2以下の場合は、正常にイオン電流を測定できる。帯電板２１の総面積が２０ｃｍ2未満の場合は、電流値が小さすぎるため、測定不可能である。帯電板２１の総面積が２００ｃｍ2を越える場合は、形状が大きくなり、スペース的に測定不可能である。この結果より、正常に測定できる範囲においては、除電器１からのイオン電流値は、帯電板２１の総面積に比例することが判る。
【００２４】
【表３】
以上の結果より、除電器１からのイオン電流値をＩ（Ａ）、除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離をＬ（ｍｍ）、帯電板２１の印加電圧をＶ（Ｖ）、帯電板２１の総面積をＳ（ｃｍ2）、係数をＫとしたとき、Ｉは関数式で表される。
【００２６】
Ｉ＝Ｋ×（Ｖ×Ｓ／Ｌ2）・・・式１
【００２７】
【表４】
ここで本発明による除電器１の性能測定装置の再現性を表４に示す。測定はフィルムの製造工程４に設置の除電器１の針電極群１１に７ｋＶ、６０Ｈｚを印加させた春日電機株式会社製除電器ＫＥＲ（長さ４０ｍｍ×幅４ｍ）にて、５回行っている。性能測定装置１００の出力の平均値は１００４ｎＡ、標準偏差は、１１．４ｎＡであった。これに対して従来の除電器の性能測定装置を用いた場合はそれぞれ、１８００ｎＡ、９５．４ｎＡであり、本発明による除電器１の性能測定装置は従来の除電器の性能測定装置より再現性が非常によいことが判る。このとき再現性良く検出されたイオン電流値Ｉ＝１０００ｎＡと、このときの条件である、除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離Ｌ＝３０ｍｍ、帯電板２１の印加電圧Ｖ＝１０００Ｖ、帯電板２１の総面積Ｓ＝５０ｃｍ2を式１に代入するとＫは次の値となる。
【００２９】
Ｋ＝Ｉ／（Ｖ×Ｓ／Ｌ2）＝１．８×１０-8・・・式２
よって式２を式１に代入すると、イオン電流値Ｉは次の式で表される。
【００３０】
Ｉ＝１．８×１０-8×（Ｖ×Ｓ／Ｌ2）・・・式３
ここで通常の除電器の性能測定装置で測定可能なイオン電流値Ｉは１０ｎＡ以上２０μＡ以下なので、これを式３に代入すると（Ｖ×Ｓ／Ｌ2）は次の範囲で表される。
【００３１】
１１００≧（Ｖ×Ｓ／Ｌ2）≧０．６
よって本発明による除電器１の性能測定装置はこの範囲内の条件であれば、除電器１からのイオン電流値を正常に測定することができる。但し、帯電板２１への印加電圧Ｖの正常測定条件である２００Ｖ以上かつ５０００Ｖ以下の範囲、もしくは除電器１の接地電極１２から帯電板２１までの距離Ｌの正常測定条件であるが１０ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下の範囲、もしくは帯電板２１の総面積Ｓの正常測定条件である２０ｃｍ2以上かつ２００ｃｍ2以下の範囲のうち、いずれかの条件の範囲外で測定した場合は正常に測定できない場合も有り得る。
【００３２】
【表５】
表５に除電器１の接地電極１２と総面積５０ｃｍ2の帯電板２１との距離が３０ｍｍで、帯電板２１に１ｋＶ印加して測定した時の除電器１のイオン電流値と、除電効果の関係を示す。図６に帯電したロール状のポリエチレンテレフタレート６１から繰り出された帯電したシート（フィルム）状のポリエチレンテレフタレート６２を除電器１で除電して、巻取部６３で巻取る際に、除電前の表面電位測定５１の値と除電後の表面電位測定５２の値を比較する実験系を示す。本実施形態例の性能測定装置で測定した除電器１からのイオン量が１０００ｎＡ程度と適正な場合、除電前の表面電位測定５１が１０ｋＶでも、除電後の表面電位測定５２は０ｋＶであり、きちんと除電できていることが判る。除電器１からのイオン量が１００ｎＡ程度と少ない場合、除電前の表面電位測定５１が１０ｋＶとすると、除電後の表面電位測定５２は６ｋＶ程度で、きちんと除電できない。また除電器１からのイオン量が５０００ｎＡ程度と多い場合、除電前の表面電位測定５１が１０ｋＶとすると、除電後の表面電位測定５２は１ｋＶ程度で、場合によっては−１ｋＶと逆極性に帯電させる可能性もあり、きちんと除電できない。本装置を使用した場合、除電器１が簡便に管理でき、適切な除電が可能となる。
【００３４】
以上のような性能測定装置を使って除電器の管理を行なうことで、シートを安定して製造することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、除電器など放電器の電極から一定の距離で精度良く、再現性良く帯電板を設置できるため、除電器など放電器の性能測定を精度良く行うことができる。
【００３６】
またセンサ部と、電圧発生部と電流検出部、電流表示部が一体となった本体を分離しケーブルで接続することでセンサ部を小型化し、狭い場所に取付けられた除電器など放電器であっても、簡便に除電器など放電器の性能測定を行うことができる。さらに熱可塑性樹脂シートの製造工程に設置の除電器に使用すると、安定した製品の除電が可能であり、製品の生産性向上、品質向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】除電器の電気的構成を示す回路モデル図である。
【図２】本発明の外観形状を示す斜視図である。
【図３】本発明の電気回路構成を示すブロックダイアグラムである。
【図４】本発明のセンサ部を除電器に取り付けた状態の構造イメージ側面図である。
【図５】熱可塑性樹脂シートの製造工程と熱可塑性樹脂シートの製造工程に設置されている除電器の主な位置を示すブロック図である。
【図６】実施例の実験系を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 除電器
１１ 針電極群
１２ 接地電極
１３ 高圧ケーブル
１４ 出力可変高圧源
２ センサ部（センサユニット）
２１ 帯電板
２２ 支持装置
２３ 安全カバー
２４ コネクタ
２５ ケーブル
２６ ヒンジ
３ 本体（電圧発生ユニット）
３１ コネクタ
３２ 電源部
３３ 電流検出部
３４ 電流表示部
３５ バッテリー
３６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３７ 印加電圧極性切替スイッチ
３８ バッテリーチェックスイッチ
３９ クリップ付きアース線
３Ａ 正の直流高圧電源
３Ｂ 負の直流高圧電源
３Ｃ 電流比較部
４ 熱可塑性樹脂シートの製造工程
４１ 押出機
４２ 口金
４３ 冷却ロール
４４ 延伸機
４５ 巻取機
４６ 帯電物
５ 表面電位計
５１ 除電前の表面電位計
５２ 除電後の表面電位計
６ ポリエチレンテレフタレート
６１ ロール状のポリエチレンテレフタレート
６２ シート状のポリエチレンテレフタレート
６３ 巻取部
１００ 性能測定装置
Claims (4)
- 導電性の帯電板および接地電極を有する被測定放電器と前記帯電板とが所定の位置関係を保つよう前記帯電板を支持する支持装置を有するセンサ部と、前記帯電板へ所定の電圧を印加する電圧発生部と、前記センサ部からの電流を測定する電流検出部とを備え、前記接地電極は前記被測定放電器の長手方向に直線部を有し、前記センサ部に設けられたヒンジを介して前記センサ部を前記接地電極の前記直線部に取り付け、前記センサ部を前記直線部に沿って前記被測定放電器の長手方向に移動させることによって前記被測定放電器の放電電極と前記帯電板との間の最短距離を一定に保ちつつ前記被測定放電器に対して前記帯電板を相対移動可能なものとすることを特徴とする、放電器の性能測定装置。
- 前記電圧発生部は、前記帯電板に正電圧および負電圧のいずれか一方を選択的に印加可能なものであることを特徴とする請求項１に記載の放電器の性能測定装置。
- 前記センサ部と前記電圧発生部とが異なるユニットとして構成され、前記各ユニット間を接続するケーブルを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の放電器の性能測定装置。
- 被測定放電器の放電電極から前記帯電板までの距離をＬ（ｍｍ）、帯電板に印加する電圧をＶ（Ｖ）、前記帯電板の面積をＳ（ｃｍ2）とするとき、（Ｖ×Ｓ）／Ｌ2が５．６以上かつ４９４以下となるよう構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の放電器の性能測定装置。
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