JP7486255B1 - 粉体スプレーの高電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体の散布閉鎖空間となる狭隘な場所で複数本が近接された放電線の高電圧を検出できる粉体スプレーの高電圧検出装置を提供する。【解決手段】本発明の粉体スプレーの高電圧検出装置１０は、粉体貯留槽及び散布ローラ及び放電線を有する散布ユニット２０と、散布ユニットの直下の下流側及び上流側に配置されてローラ間で散布閉鎖空間を形成するとともに、散布対象物と隙間を持って配置され強制回転されている２本の飛散防止ローラ及び放電線を有する飛散防止ユニット３０を備え、３本の放電線が長手方向と直交する断面視で三角形の頂点位置で互いに近接し、粉体スプレーの放電線に近接して放電線に印加される高電圧を検出する検出手段４０と、検出手段に接続して検出された高電圧を処理して放電線の活線状態を判定する信号処理手段５０を備え、検出手段は放電線と対向し、放電線の直径と同じ長さの検出電極の検出面以外を電界遮蔽部で囲み、信号処理手段は増幅部で放電線から至近距離で検出できるゲインに設定したことを特徴としている。【選択図】 図１

Description

本発明は、巻き取ったラミネート、プラスチックフィルムやゴムシート等の相互間における付着（ブロッキング）を防止するため、および後工程でのすべり性向上のため、プラスチックフィルムやゴムシート等の表面に粉体を散布する粉体スプレー（粉体散布装置ともいう）に印加する高電圧を検出する粉体スプレーの高電圧検出装置に関する。

ブロッキング防止、すべり性向上のために粉体を散布する粉体スプレーがある（特許文献１参照）。図９は従来の粉体スプレーの放電線の説明図である。
粉体スプレー１は中央上部に散布ユニット２０を配置し、散布ユニット２０の斜め下方、換言するとローラ断面視で左右（印刷装置の搬送方向に対して上流側および下流側）に飛散防止ユニット３０を近接している。散布ローラ２４は印刷装置の搬送方向に沿って回転し、上流側の飛散防止ローラ３２は搬送方向と逆回転し、下流側の飛散防止ローラ３２は搬送方向に沿って回転し、３本のローラで囲まれた空間は散布閉鎖空間１３となる。散布閉鎖空間１３内では放電によって散布ローラ２４のローラ表面に付着した粉体が飛散している。また飛散防止ローラ３２も放電によってローラ表面に付着した粉体を遊離させている。散布ローラ２４及び飛散防止ローラ３２はローラ表面に放電を発生させるために放電線２６，３４を近接している。散布ローラ２４の放電線２６は散布閉鎖空間１３内のローラ最下端に配置している。散布ローラ２４の最下端は散布閉鎖空間１３の上方に位置し、ここからローラに付着した粉体を遊離させて空間内に偏りなく散布できる。飛散防止ローラ３２の放電線３４は、散布閉鎖空間１３内で軸心を通る水平線よりも僅かに下方に配置している。この位置であれば散布ローラ２４のローラに付着した粉体に影響を与えることがなく、また下方の散布対象物と干渉することがなく放電させることができる。
このような放電線２６，３４はローラに接触させずに、数ミリ、具体的には１ｍｍの距離を開けて近接している。そして放電線２６，３４は、導体を絶縁体で被膜した可撓性のワイヤーであり、プラグ式ケーブルを介して高圧トランス及び商用電源に接続して、高圧トランスで昇圧された７ｋＶの電圧が掛かっている。散布ローラ２４によって下方へ運ばれてきた粉体は放電線２６からの放電により遊離させる。その際、飛散防止ローラ３２に付着した粉体は放電線３４からの放電により遊離させて飛散防止ローラ３２の下方を移動するプラスチックフィルムやゴムシートなどの散布対象物の上面に粉体を散布できる。

粉体スプレーのメンテナンス時には、作業の安全性を確保するため、高圧トランスに接続するケーブルのプラグを散布ユニット、飛散防止ユニットの本体のソケットから取り外している。
そしてメンテナンス終了時には、プラグをソケットに装着している。従来、メンテナンス終了時にプラグの装着作業を失念するケースが散見された。放電線に高電圧を印加しないで粉体スプレーを運転すると、散布ローラ及び飛散防止ローラの回転によって下部に運ばれてきた粉体が塊となって散布対象物の表面に付着してしまう。散布対象物は散布スプレーの下方で高速搬送されているため、粉体の塊が長距離に亘って付着してしまい、多量の製品ロスが発生すると共に、粉体スプレーのメンテナンス作業が生じて粉体散布作業を長時間停止しなければならなかった。このほかにも高電圧が発生しない原因としては、高圧トランスの劣化、放電線の劣化などがある。このため、放電線に印加する高電圧を検出する何等かの検出装置が望まれている。

従来、導体に印加された高電圧を検出する技術として特許文献２，３に開示の技術がある。
特許文献２，３に開示の技術は、検出距離が１ｍ程度（特許文献２）及び所定距離（感電事故を未然に防ぐための距離としては一般的に数ｍ）であり、検出範囲の指向性が１８０度（特許文献２）及び全方位（特許文献３）である。
また特許文献２，３に開示の技術は、いずれも装置を人体に装着することによって、検出対象、検出手段、人体、大地のそれぞれの間に生じる浮遊容量によってコンデンサを形成し接地（アース）しているとみなしている。そのため、装置構成中にアース端子を備えていない。
本発明の高電圧検出対象となる散布スプレーは粉体の散布閉鎖空間となる狭隘な場所で３本の放電線が長手方向と直交する断面視で三角形の頂点位置で互いに至近距離（十数ｍｍ）で配置された特殊な場所である。このため、特許文献２、３のような装置構成では、複数の放電線を個別に検出することができず適用することができない。
また高電圧を印加する放電線に至近距離で人を配置することはできず、アース端子がなければ高電圧を検出するための回路を高電圧から保護することができない。

特許第３７７３１９１号公報 特開昭５８－１７３７２号公報 特開２０１０－２０３９６１号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑み、粉体の散布閉鎖空間となる狭隘な場所で複数本が近接された放電線の高電圧を検出できる粉体スプレーの高電圧検出装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、粉体貯留槽及び散布ローラ及び放電線を有する散布ユニットと、前記散布ユニットの直下の下流側及び上流側に配置されてローラ間で散布閉鎖空間を形成するとともに、散布対象物と隙間を持って配置され強制回転されている２本の飛散防止ローラ及び放電線を有する飛散防止ユニットを備え、３本の前記放電線が長手方向と直交する断面視で三角形の頂点位置で互いに近接し、粉体スプレーの前記放電線に近接して前記放電線に印加される高電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段に接続して検出された高電圧を処理して前記放電線の活線状態を判定する信号処理手段を備え、
前記検出手段は前記放電線と対向し、前記放電線の直径とほぼ同じ長さの検出電極の検出面以外を電界遮蔽部で囲み、前記信号処理手段は増幅部で前記放電線から至近距離で検出できるゲインに設定したことを特徴とする粉体スプレーの高電圧検出装置を提供することにある。
上記第１の手段によれば、狭隘な空間に複数本が近接された放電線の活線状態を個別に検出することができる。また放電線の交換毎に取付位置の誤差が生じても検出電極が放電線に接触することなく対抗する放電線の高電圧を検出することができる。

本発明は、上記課題を解決するための第２の手段として、第１の手段において、前記信号処理手段は、前記検出手段側に避雷部を設けたことを特徴とする粉体スプレーの高電圧検出装置を提供することにある。
上記第２の手段によれば、放電によって絶縁破壊（放電線への通電による経時劣化や放電線表面に付着するパウダー等が固着することによる絶縁低下、被散布物との干渉や放電線交換時に破損することにより生じる。）が生じて検出電極へ漏洩すると、誤動作や、ノイズが生じ、電源電圧が安定しないことがあるが、避雷部のアース端子から直接大地へ電力が逃げるように構成しているため信号処理手段を保護することができる。

本発明は、上記課題を解決するための第３の手段として、第１の手段において、前記検出電極は、材質にモリブデンを含むステンレスを用いたことを特徴とする粉体スプレーの高電圧検出装置を提供することにある。
上記第３の手段によれば、部分放電によって生じるオゾンにより検出電極表面の腐食を低減することができる。

本発明は、上記課題を解決するための第４の手段として、第１ないし第３のいずれか１の手段において、前記信号処理手段は、ローパスフィルタとバンドパスフィルタを切り替え可能に構成したことを特徴とする粉体スプレーの高電圧検出装置を提供することにある。
上記第４の手段によれば、ニーズにより高電圧又はコロナ放電を切り替えていずれか一方を検出することができる。

本発明によれば、粉体の散布閉鎖空間となる狭隘な空間に複数本が近接された放電線の活線状態を個別に検出することができる。

本発明の粉体スプレーの高電圧検出装置の模式図である。 粉体スプレーの稼働位置（閉状態）の平面図である。 粉体スプレーのメンテナンス位置（開状態）の平面図（１）及び（１）のＢ－Ｂ断面図（２）である。 図２のＡ－Ａ矢視の断面拡大図である。 散布ユニットの検出手段の側面図（１）及び（１）のＣ－Ｃ断面図（２）である。 飛散防止ユニットの検出手段の平面図（１）及び側面図（２）である。 検出手段の説明図である。 変形例の粉体スプレーの高電圧検出装置の模式図である。 従来の粉体スプレーの放電線の説明図である。

本発明の粉体スプレーの高電圧検出装置の実施形態について、図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

［粉体スプレー１］
まず本発明の取付対象となる粉体スプレーについて以下説明する。図２は粉体スプレーの稼働位置（閉状態）の平面図である。図３は粉体スプレーのメンテナンス位置（開状態）の平面図（１）及び（１）のＢ－Ｂ断面図（２）である。図４は図２のＡ－Ａ矢視の断面拡大図である。図５は散布ユニットの検出手段の側面図（１）及び（１）のＣ－Ｃ断面図（２）である。図６は飛散防止ユニットの検出手段の平面図（１）及び側面図（２）である。

図示のように粉体スプレー１は、粉体貯留槽２２及び散布ローラ２４及び放電線２６を有する散布ユニット２０と、散布ユニット２０の直下の下流側及び上流側に配置されてローラ間で散布閉鎖空間１３を形成するとともに、散布対象物と隙間を持って配置され強制回転されている２本の飛散防止ローラ３２と、装置架台１２を備え、飛散防止ローラ３２の下方を通過する散布対象物に粉体を散布する。そして２本の飛散防止ローラ３２のそれぞれに１本ずつ放電線３４を取り付けて、散布ユニット２０と、前記飛散防止ローラ３２及び放電線３４からなる飛散防止ユニット３０は互いに近接する稼働位置と、互いに離間するメンテナンス位置に移動可能とし、メンテナンス位置において放電線２６，３４の交換スペースを設けている。

飛散防止ユニット３０は、装置架台１２から水平方向に移動する。具体的な構成は、散布ユニット２０の下方に配置している２つの飛散防止ローラ３２及び放電線３４を散布ローラ２４の軸心を通る垂直線上、換言すると装置架台１２の中心で分割し、それぞれユニット架台３６上に飛散防止ローラ３２と放電線３４を１つ配置した１ユニット（飛散防止ユニット３０という）としている。１ユニットの飛散防止ローラ３２に取り付ける１本の放電線３４は、飛散防止ローラ３２の一端側に固定ネジを、他端側に留め具とコイルバネを飛散防止ローラ３２の両端で外側に長手方向と交差する方向（図３では鈍角）にプーリ１７を用いて折り曲げて配置している。このような飛散防止ユニット３０は散布ユニット２０を中心として左右対称に２つ配置している。なお放電線３４は、プーリを使用せず、直線状に取り付けても良い。
装置架台１２には、架台上でユニット架台３６が水平方向に移動できる取付台１４を設けている。

［粉体スプレーの高電圧検出装置１０］
図１は本発明の粉体スプレーの高電圧検出装置の模式図である。本発明の粉体スプレーの高電圧検出装置１０は、粉体貯留槽２２及び散布ローラ２４及び放電線２６を有する散布ユニット２０と、散布ユニット２０の直下の下流側及び上流側に配置されてローラ間で散布閉鎖空間１３を形成するとともに、散布対象物と隙間を持って配置され強制回転されている２本の飛散防止ローラ３２及び放電線３４を有する飛散防止ユニット３０を備え、３本の放電線２６，３４が長手方向と直交する断面視で三角形の頂点位置で互いに近接し、粉体スプレー１の放電線２６，３４に近接して放電線２６，３４に印加される高電圧を検出する検出手段４０と、検出手段４０に接続して検出された高電圧を処理して放電線２６，３４の活線状態を判定する信号処理手段５０を備え、検出手段４０は放電線２６，３４と対向し、放電線２６，３４の直径とほぼ同じ長さの検出電極４２の検出面以外を電界遮蔽部４４で囲み、信号処理手段５０は増幅部５３で放電線２６，３４から至近距離で検出できるゲインに設定している。
放電線２６，３４は、一端が高圧トランス２および商用電源３に接続し、他端を接地させている。

（検出手段４０）
図７は検出手段の説明図である。検出手段４０は検出電極４２と電界遮蔽部４４を有している。検出電極４２は放電線２６，３４の直径と同じ長さまたはほぼ同じ長さの矩形電極であり、放電線２６，３４に接触させずに所定距離を開けて近接している。検出電極４２は部分放電によって生ずる電極表面への腐食作用を低減させるためにモリブデンを含むステンレス材などの金属材料、例えばＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌなどを用いている。また電極表面を滑らかに磨いて放電線２６,３４に接触するなどした場合に劣化させないようにしている。

電界遮蔽部４４は、検出電極４２の検出面、換言すると放電線と対向する面以外を覆う低誘電率材料の絶縁樹脂部材である。電界遮蔽部４４は、矩形の検出電極４２が嵌る凹状に形成し、検出対象となる電極面に対向する１本の放電線の高電圧だけを検出できるように検知面の指向性を所定範囲に制限している。本実施形態では一例として、放電線２６，３４と検出電極４２の間を数ｍｍ、具体的に３ｍｍ以内に設定している。これにより放電線を交換したときに新たな放電線２６,３４の中心と検出電極４２の中心が粉体散布に影響しない範囲で位置ズレしたときでも検出することができる。例えば、粉体散布装置を構成する部品の公差が許容値以内であっても、組み合わさった際に中心位置が異なる場合がある。
また、電界遮蔽部４４の背面は接地（アース）されているため静電遮蔽され外部の電界の影響がない。これにより、電界遮蔽部４４の背面に指向性を持たせないことで誤検出を抑制している。

（信号処理手段５０）
信号処理手段５０は、検出手段４０とケーブル５を介して接続し、検出手段４０側から避雷部５１、ローパスフィルタ５２、増幅部５３、信号判定部５４、出力部５５を有している。
避雷部５１は信号処理手段５０の構成中で検出手段４０に最も近い位置に配置したアース端子であり、検出手段４０で検出された異常電圧、又はサージやリーク（漏洩）が発生した際に、アース端子から直接大地へ電力が逃げる構成にしている。これにより避雷部５１より後段の回路を保護することができる。

ローパスフィルタ５２は後段にあるアナログＩＣで処理することができない高周波ノイズを除去している。これにより、高周波ノイズによるアナログＩＣの破壊を防止することができる。
増幅部５３はノイズが取り除かれた検出信号を後段の信号判定部５４で判別可能なレベルに増幅している。本実施形態では増幅率は半固定抵抗の抵抗値によって調整する。放電線２６，３４から至近距離で安定して検出できるレベルに設定する。
信号判定部５４は予め設定された閾値を適応し、増幅部５３で増幅された検出信号レベルが閾値を超えたか否かによって高電圧の発生の有無を判定する。

出力部５５は信号判定部５４で判定した検出信号を無電圧接点に変換する。この時、検出信号と出力信号は電気的に絶縁されている。これにより、出力部５５の後段に接続する機器及び回路の制約が少ない。本実施形態の一例として、出力部５５の後段Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＰＬＣ）を接続することで高電圧を検出した際にＰＬＣの入力端子に出力信号が伝達される。

（粉体スプレーの高電圧検出方法）
次に粉体スプレーの放電線の高電圧検出方法について以下説明する。粉体スプレーの高電圧検出装置１０は、散布ユニット又は飛散防止ユニットに取り付けた後にユニットの電源供給を受けて高電圧を測定可能な状態となる。
（１）正常散布時
正常散布時は各ユニットの電源が正しく接続され、各ユニットに電源が供給されており、各ユニットを接続する電力ケーブル及び信号線などが断線していない状態である。また、放電線２６，３４の高電圧用プラグが本体のソケットに正しく接続されている状態であり、粉体が散布されている。このとき本発明の高電圧検出装置１０は検出手段４０により放電線２６，３４からの高電圧が検出されて、信号判定部５４では高電圧の閾値以上であるとする出力信号が外部へ出力される。

（２）異常散布時
異常散布時は各ユニットの電源が正しく接続され、各ユニットに電源が供給されているが、各ユニットを接続する電力ケーブルまたは信号線などの一部が断線、または、脱離している状態で粉体が散布されている場合である。具体的には放電線に高電圧を供給する高電圧用プラグが本体のソケットに正しく接続されず、脱離した場合、また高圧トランスが劣化した場合、放電線が劣化した場合などである。このとき本発明の高電圧検出装置１０は検出手段４０により放電線２６，３４からの高電圧が検出されず、信号判定部５４では高電圧の閾値に満たないとする出力信号が外部へ出力される。

（変形例）
図８は変形例の粉体スプレーの高電圧検出装置の模式図である。図示のように変形例の粉体スプレーの高電圧検出装置１０Ａは、信号処理手段５０Ａの構成が異なり、その他の構成は図１と同様であり、詳細な説明を省略する。信号処理手段５０Ａは、フィルタ部５２Ａの構成を採用している。フィルタ部５２Ａは図１の構成と同様なローパスフィルタ５２２を備え、さらにバンドパスフィルタ５２３を追加している。バンドパスフィルタ５２３はフィルタを通過する周波数を絞って部分放電（コロナ放電）を検出することができる。具体的に説明すると、コロナ放電によって生じるコロナ雑音を信号源として扱い、コロナ雑音に含まれる特定の周波数帯を通過させずフィルタを設置している。一般的にコロナ雑音の周波数帯は１５ｋＨｚから３８０ＭＨｚの広範囲にわたるが、雑音電界の強さは周波数にほぼ反比例し減少する特性を持っている。そのため、コロナ雑音の信号レベルが減少しすぎず、増幅器の上限動作周波数を超えない範囲に絞っている。
フィルタ部５２Ａはローパスフィルタとバンドパスフィルタを切り替える切換えスイッチを備えている。
このような変形例の粉体スプレーの高電圧検出装置１０Ａによれば、ニーズに応じてローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを切換えスイッチで選択でき、高電圧又はコロナ放電を測定することができる。コロナ放電を検出する際も高電圧の検出方法と同様に閾値を設けている。そのため高電圧検出装置１０Ａは検出手段４０により放電線２６，３４からのコロナ放電が検出されて信号判定部５４ではコロナ放電の閾値以上であるとする出力信号が外部へ出力される。高電圧を検出するメリットとして高圧トランスがＯＮ又はＯＦＦしている動作状態の判定もしくは、高圧トランスと放電線を繋ぐケーブルが接続の有無の判定もしくは、放電線に高電圧が印加されているかの有無が判定できる点である。具体的に、高圧トランスがＯＮしており、高圧トランスと放電線を繋ぐケーブルが接続されている場合、放電線に高電圧が印加されるため、高電圧信号が検出される。
コロナ放電を検出するメリットとして放電線に高電圧が印加されているかどうかが分かることに加え、コロナ放電によって弾き出された電子が散布ローラ表面に付着した粉体に衝突し、粉体が散布ローラ表面から剥がれ落ちているかが分かる。具体的に、高圧トランスと放電線を繋ぐケーブルが接続されているが、高圧トランスの経年劣化により出力電圧が低下した際には、放電線に高電圧が印加していてもコロナ放電が発生せず、正常な散布が行えずぼた落ちにつながることがある。そのためコロナ放電を検出することによって正常な散布状態を維持することができる。

このような本発明の粉体スプレーの高電圧検出装置によれば、粉体の散布閉鎖空間となる狭隘な空間に複数本が近接された放電線の活線状態を個別に検出することができる。
本実施形態では飛散防止ユニット３０は手動方式により取付台１４から水平方向にスライド移動させる構成で説明したが、水平方向に移動できればこの構成に限らず、電動式、流体（エア、油圧など）式の駆動シリンダを用いた自動方式を採用しても良い。この場合、初期設定時に散布ローラ及び飛散防止ローラ間の位置合わせを行えば、メンテナンス又は放電線の交換作業で飛散防止ユニットを水平方向に移動させても、稼働位置に戻すと初期設定時の位置を維持した状態であり、再度位置合わせの必要がなく、放電線の交換作業が短時間で行える。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
また、本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。

１ 粉体スプレー
２ 高圧トランス
３ 商用電源
１０，１０Ａ 粉体スプレーの高電圧検出装置
１２ 装置架台
１３ 散布閉鎖空間
１４ 取付台
１６ 固定穴
１７ プーリ
２０ 散布ユニット
２２ 粉体貯留槽
２４ 散布ローラ
２６ 放電線
３０ 飛散防止ユニット
３２ 飛散防止ローラ
３４ 放電線
３６ ユニット架台
４０ 検出手段
４２ 検出電極
４４ 電界遮蔽部
５０,５０Ａ 信号処理手段
５１ 避雷部
５２ ローパスフィルタ
５２Ａ フィルタ部
５３ 増幅部
５４ 信号判定部
５５ 出力部
５２１ 切換えスイッチ
５２２ ローパスフィルタ
５２３ バンドパスフィルタ

Claims (4)

1. 粉体貯留槽及び散布ローラ及び放電線を有する散布ユニットと、前記散布ユニットの直下の下流側及び上流側に配置されてローラ間で散布閉鎖空間を形成するとともに、散布対象物と隙間を持って配置され強制回転されている２本の飛散防止ローラ及び放電線を有する飛散防止ユニットを備え、３本の前記放電線が長手方向と直交する断面視で三角形の頂点位置で互いに近接し、粉体スプレーの前記放電線に近接して前記放電線に印加される高電圧を検出する検出手段と、
   前記検出手段に接続して検出された高電圧を処理して前記放電線の活線状態を判定する信号処理手段を備え、
   前記検出手段は前記放電線と対向し、前記放電線の直径とほぼ同じ長さの検出電極の検出面以外を電界遮蔽部で囲み、前記信号処理手段は増幅部で前記放電線から至近距離で検出できるゲインに設定したことを特徴とする粉体スプレーの高電圧検出装置。
2. 請求項１に記載された粉体スプレーの高電圧検出装置であって、
   前記信号処理手段は、前記検出手段側に避雷部を設けたことを特徴とする粉体スプレーの高電圧検出装置。
3. 請求項１に記載された粉体スプレーの高電圧検出装置であって、
   前記検出電極は、材質にモリブデンを含むステンレスを用いたことを特徴とする粉体スプレーの高電圧検出装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１に記載された粉体スプレーの高電圧検出装置であって、前記信号処理手段は、ローパスフィルタとバンドパスフィルタを切り替え可能に構成したことを特徴とする粉体スプレーの高電圧検出装置。

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