JPH07106051A - コロナ帯電特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コロナ放電直後からの帯電量の減衰特性を高
精度で測定するコロナ帯電特性測定装置を提供するこ
と。 【構成】 コロナ放電電極３０は、例えば粉状体等の被
試験物をコロナ放電によって帯電させる。表面電位検出
器３１は、帯電された被試験物の帯電量を検出する。搬
送台２４は、コロナ放電電極３０によって電荷が付与さ
れた被試験物２２をコロナ放電電極３０から表面電位検
出器３１まで一定時間内に搬送する。コロナ放電電極３
０は、被試験物がコロナ放電電極３０に位置されている
場合に限って動作可能とされる。 【効果】 コロナ放電直後からの帯電量の減衰特性を高
精度で測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば粉状体などの被
試験物の帯電量の経時的変化を測定するコロナ帯電特性
測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、被試験物のコロナ放電による帯電
量の経時的変化を測定する場合、当該被試験物に対して
コロナ放電を行うコロナ放電装置と、その帯電量の経時
的変化を測定する帯電量測定装置とはそれぞれ別々に設
けられていた。このため帯電済の被試験物を移動させる
際に人為等の介入が余儀なくされ、外界との完全な絶縁
状態が維持しずらくなることから被試験物の帯電量に影
響を与え、非常に精密な測定は困難であった。加えて、
被試験物と帯電量測定器との相対位置関係は、測定の度
に多少変化するために測定結果の再現性にも問題があっ
た。また、コロナ放電装置から帯電量測定装置まで短い
一定時間内で移動するのは困難であるため、コロナ放電
直後の帯電量の急峻な減衰特性の測定が困難であった。
さらに、被試験物は人により移動されるために、前述の
コロナ放電装置と帯電量測定装置とは比較的近接して設
けなければならず、コロナ放電装置によるコロナ放電が
帯電量測定装置にノイズとなって影響し、このこともま
た正確な帯電量測定を妨げていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、コロナ放電直後からの帯電量の減衰特性を高精度で
再現性よく測定しうるコロナ帯電特性測定装置を提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明はコロナ放電により帯電させた被試験物の帯
電量の減衰特性を測定するコロナ帯電量測定装置におい
て、当該被試験物をコロナ放電により、帯電させる帯電
手段と、当該帯電手段により、帯電させた前記被試験物
の帯電量を検出する帯電量検出手段と、前記被試験物を
前記帯電手段から前記帯電量検出手段まで搬送する搬送
手段と、当該搬送手段により、搬送される前記被試験物
の搬送位置を検出する搬送位置検出手段と、前記搬送位
置検出手段によって前記被試験物が前記帯電量検出手段
の配設位置に達したことが検出された場合には、前記帯
電手段を作動可能状態に設定する帯電制御手段とを有す
ることを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明のコロナ帯電特性測定装置は、次のよう
に作用する。

【０００６】帯電手段は、例えばシート状などの被試験
物はそのままその表面を、粉状体等の被試験物は層状に
充填してその充填層の表面をコロナ放電によって帯電さ
せる。

【０００７】帯電量検出手段は、帯電された被試験物の
帯電量を検出する。

【０００８】搬送手段は、帯電手段によって電荷が付与
された被試験物を当該帯電手段から帯電量検出手段まで
精度よく一定時間内に搬送する。そのため、測定の精度
と再現性が保証される。前記被試験物の搬送位置は搬送
位置検出手段によって検出されることになるが、前記帯
電手段は、被試験物が当該帯電手段に位置されている場
合に限って動作可能とされる。前記動作は帯電制御手段
によって制御されるようになっているが、コロナ放電を
行うための高電圧に対する安全対策のためである。

【０００９】

【実施例】以下添付した図面を参照して、本発明のコロ
ナ帯電特性測定装置を説明する。図１は同装置の全体の
構成図を示す。この装置は大別すると、被試験物をコロ
ナ放電によって帯電させまたその帯電量を検出する測定
要素，被試験物を搬送する搬送要素，この装置を制御す
る制御要素の３要素に分けることができる。

【００１０】コロナ帯電特性測定装置１の向かって左下
側に位置するケーシング２Ａの内部には、測定要素の一
部を構成する高電圧調整用スライダック１０が、一方、
同装置１の向かって左上側に位置するケーシング２Ｂの
内部にはネオントランス１１がそれぞれ配設されてい
る。この高電圧調整用スライダック１０は後述するコロ
ナ放電電極に発生させるコロナ放電電圧の高精度の調整
をするものである。また、ネオントランス１１は高電圧
調整用スライダック１０で調整された出力電圧をネオン
トランス１１の変圧比により数ｋＶの高電圧に昇圧して
そのコロナ放電電極に印加するためのものである。

【００１１】また、この図ではほぼ同位置に重複して描
かれているが、ケーシング２Ｂの前面には高電圧表示用
の電圧計１３が設けられ、この電圧計１３はネオントラ
ンス１１の一次側の電圧を測定するものである。その目
盛りはネオントランス１１の変圧比を勘案してその２次
側の電圧を直接表示するようになっている。つまり、前
述のコロナ放電電極に印加される電圧が表示されること
になる。

【００１２】この電圧計１３の上側には、高電圧が発生
している場合に点灯する高電圧表示用のランプ１４、１
５が設けられ、感電などに対する安全対策が施されてい
る。

【００１３】そして、コロナ帯電特性測定装置１のほぼ
中央部には、搬送要素を構成する搬送機構２０が設けら
れ、この搬送機構２０は被試験物２２を載置する搬送台
２４，この搬送台２４を移動させる移動用ワイヤ２６お
よびこの移動用ワイヤ２６を駆動する駆動モータ２８と
から構成される。なお、移動用モータ２８はケーシング
２Ａ内に設けられている。搬送台２４の移動方向両端に
は移動用ワイヤ２６が取り付けられ、この移動用ワイヤ
２６は駆動モータ２８を介して閉ループとされている。
したがって、駆動用モータ２８によってこの移動用ワイ
ヤ２６が移動されると、搬送台２４は移動用ワイヤ２６
の移動にしたがって図示左右方向に移動されることにな
る。また、搬送機構２０の右上部には、被試験物２２を
搬送台２４に載置し、あるいは搬送台２４から取り出す
場合に開閉される取り出し口３が設けられている。な
お、駆動用モータ２８は本実施例においてはステッピン
グモータを想定して説明するが、交流あるいは直流のサ
ーボモータでも適用可能である。

【００１４】搬送機構２０の上面には、搬送台２４に載
置された被試験物２２にコロナ放電による帯電をさせる
ためのコロナ放電電極３０と帯電後の被試験物２２の電
荷を検出する表面電位検出器３１とが搬送台２４の移動
方向に所定の距離離隔して設けてある。このように離隔
して設けるのは、コロナ放電電極３０により発生させら
れるコロナイオンが拡散して表面電位検出器３１の測定
に悪影響を与えないようにするためである。

【００１５】コロナ放電電極３０が設けられているケー
シングの外側上部には、ネオントランス１１の２次側か
ら出力される電圧の正負を選択する高電圧用ダイオード
３２が配設され、この高電圧ダイオード３２のどちらを
コロナ放電電極３０に接続するかはかは図示されていな
いスイッチによって選択できるようになっている。した
がって左側の高電圧ダイオード３２Ａがコロナ放電電極
３０に接続されるように前記選択が行われれば、被試験
物２２を正に帯電させることができ、逆に右側の高電圧
ダイオード３２Ｂがコロナ放電電極３０に接続されるよ
うに前記選択が行われれば、被試験物２２を負に帯電さ
せることができることになる。

【００１６】また、被試験物２２のコロナ帯電量の減衰
特性は、正帯電および負帯電の両方の場合を測定するこ
とにより得られる知見を格段に豊富にすることができる
が、その目的のためには正帯電、負帯電の簡便な切り替
えは必要不可欠である。

【００１７】表面電位検出器３１は、被試験物２２の帯
電量を図示されていない振動電極を介して間接的に測定
するものである。この測定の詳細は後述するが、概略的
には、この表面電位検出器３１の下に位置決めされてい
る被検出物２２の帯電量の経時的な変化を長時間に渡っ
て検出し続ける。この経時的変化をグラフ化することで
被試験物２２の帯電特性を測定することになる。

【００１８】なお、表面電位を正確に測定するには、被
試験物２２の大きさより振動電極の大きさが５〜６倍以
上あることを必要とするが、本装置では微小な振動電極
を使用しているため被試験物２２も直径３cm程度でよ
く、少量の被試験物で十分なことも本発明のコロナ帯電
特性測定装置の特徴である。

【００１９】この帯電測定を測定する際には、例えば、
被試験物２２が粉体の場合、帯電量Ｑを求めるには粉体
層の静電容量Ｃが既知となっていなければならない（Ｑ
＝ＣＶより求めるため）が、一般には粉体層の静電容量
Ｃを求めることが困難な場合が多い。しかし、振動電極
を使用すれば正確なＣが求められなくとも、被試験物２
２の表面電位Ｖよりその粉体の帯電性を評価することは
十分可能であり、加えて雑音が少なく、再現性の良い結
果を得ることもできる。

【００２０】また、コロナ帯電特性測定装置１のほぼ右
下部には、制御要素を構成するケーシング２Ｃがあり、
ケーシング内にはコントロールボックス４０が配設され
ている。このコントロールボックス４０内には、各種の
制御回路，測定回路などが備えられている。このコント
ロールボックス４０の前面には、電源スイッチ４１、こ
の電源スイッチ４１の作動状態を表示する電源ランプ４
２、コロナ放電電極３０に電圧を印加させるための高電
圧用スイッチ４３、この高電圧用スイッチ４３の作動状
態を表示する表示ランプ４４が配設されている。また、
搬送台２４を図示右方向に移動させる場合に操作する操
作スイッチ４５、この操作スイッチ４５の動作状態を表
示する表示ランプ４６、搬送台２４を図示左方向に移動
させる場合に操作する操作スイッチ４７、この操作スイ
ッチ４７の動作状態を表示する表示ランプ４８も配設さ
れている。

【００２１】図２は、図１にも示した搬送機構２０の詳
細を示した図である。搬送台２４は、被試験物２２を載
置させて搬送するためのもので、床面上に平行に敷設さ
れた２本のレール４９，５０上を図示左右方向に移動で
きるようになっているものである。この搬送台２４に
は、図示のようにワイヤ２６が取り付けられ、搬送台２
４はワイヤ２６の移動にともなって移動されるようにな
っている。

【００２２】搬送機構２０の中央部には、コロナ放電に
より被試験物２２を帯電させるコロナ放電電極３０が設
けてある。そして、被試験物２２の帯電量を測定する表
面電位検出器３１は搬送機構２０の左側に位置して設け
てある。

【００２３】搬送機構２０の右側には搬送台２４の原位
置を検出する取り出し位置検出器５１が設けられている
が、この取り出し位置検出器５１からは、搬送台２４が
取り出し口３の位置にあるとき，つまり原位置にあると
きに限り位置検出信号が出力されるようになっている。
一方、コロナ放電電極３０の左側にはコロナ放電位置検
出器５２が設けられ、このコロナ放電位置検出器５２は
搬送台２４がコロナ放電電極３０の真下に位置した場合
に位置検出信号を出力するものである。つまり、被試験
物２２に対して有効なコロナ放電を与えられる最適位置
に搬送台２４が位置されていることを検出する。

【００２４】さらに、表面電位検出器３１の左側には帯
電量測定位置検出器５３が設けられ、この帯電量測定位
置検出器５３は搬送台２４が表面電位検出器３１のの真
下に位置した場合に位置検出信号を出力するものであ
る。つまり、被試験物２２の帯電量を正確に検出するこ
とができる最適位置に搬送台２４が位置されていること
を検出する。これらの位置検出器、特に位置検出器５
２，５３により被試験物２２の位置を高精度で検出でき
るため本装置では、高い精度の測定を再現性よく、か
つ、安全に行うことが可能である。

【００２５】これらの位置検出器５１，５２，５３は、
本実施例においては非接触形を想定して説明したが、こ
の形式はこれに限られず、接触形を用いても良いのはも
ちろんである。

【００２６】図３は、本発明装置の制御系を示すブロッ
ク図であり、制御要素としては、搬送制御部５９，放電
制御部６０，測定制御部６１と分けられる。搬送制御部
５９は、搬送制御回路５５と駆動モータ２８とからな
る。搬送制御回路５５は、コントロールボックス４０か
らの搬送信号により駆動モータ２８の回転方向および回
転速度を制御する。この搬送信号は操作スイッチ４５ま
たは操作スイッチ４７が操作されたときに出力される信
号である。駆動モータ２８は、これらのスイッチの操作
にしたがってワイヤ２６を駆動し、ワイヤ２６は搬送台
２４と接続されているので結果的に搬送台２４が移動さ
れることになる。

【００２７】放電制御部６０は、放電制御回路５６とコ
ロナ放電電極３０からなる。放電制御回路５６は、コン
トロールボックス４０からコロナ放電出力信号が出力さ
れた場合にコロナ放電電極３０よりコロナ放電を出力さ
せるものである。このコロナ放電は高電圧用スイッチ４
３の操作によって行われるようになっているが、安全を
考慮して、搬送台２４がコロナ放電電極３０の真下に位
置されているときにのみこの高電圧用スイッチ４３の操
作を有効としている。つまり、取り出し口位置検出器５
１および帯電量測定位置検出器５３から位置検出信号が
出力されていない場合で、かつ、コロナ放電位置検出器
５２から位置検出信号が出力されている状態にある場合
にのみコロナ放電が行われるようにしている。したがっ
て、放電制御回路５６は搬送台２４の位置によってコン
トロールボックス４０からの信号には無関係にコロナ放
電状態にしてしまうようなことが防止され、人的操作等
による誤操作防止が図られる。結果として、人体に対す
る危険および本装置、特に表面電位検出器などの破損が
防止される。

【００２８】帯電量検出部６１は、帯電量検出回路５７
とレコーダ５８と表面電位検出器３１からなる。帯電量
検出回路５７は、帯電量測定位置検出器５３からの位置
検出信号が出力されていることを条件として帯電量検出
を開始し、レコーダ５８はこの検出される帯電量を時系
列で記録する。この記録は、取り出し口位置検出器５１
およびコロナ放電位置検出器５２から位置検出信号が出
力されていない場合で、かつ、帯電量測定位置検出器５
３から位置検出されている状態、つまり、搬送台２４が
表面電位検出器３１の位置にあるときに行われる。な
お、帯電量検出回路５７は、コロナ放電が完全に停止し
た状態で帯電量を検出するようにしてあり、コロナ放電
等によるノイズを防止し精密な測定が行われるようにし
てある。

【００２９】以上のように構成されている本発明のコロ
ナ帯電特性測定装置は次のように動作することになる。
この動作を図４に基づいて説明する。

【００３０】まず、図４（Ａ）に示すように、被試験物
２２が搬送台２４に載置され、オペレータが操作スイッ
チ４７をＯＮ側に操作すると、搬送制御回路５５はこの
スイッチ４７の操作によって出力される搬送信号を受け
て駆動モータ２８を所定の方向に回転させる。これによ
って移動用ワイヤ２６が駆動されて搬送台２４が左側に
移動する。

【００３１】このようにして搬送台２４の移動が開始さ
れ、この搬送台２４が図４（Ｂ）に示すようにコロナ放
電電極３０の真下に位置すると、オペレータは操作スイ
ッチ４７をＯＦＦ側に操作する。この操作によって搬送
制御回路５５には搬送信号が入力されなくなることから
駆動モータ２８が停止される。

【００３２】この状態でオペレータが高電圧用スイッチ
４３をＯＮ側に操作すると、放電制御回路５６はこのス
イッチ４３の操作によって出力されるコロナ放電出力信
号を受けてコロナ放電電極３０においてコロナ放電をさ
せる。このコロナ放電によって被試験物２２が帯電され
ることになる。次に所定の時間経過後にオペレータが高
電圧用スイッチ４３をＯＦＦ側に操作すると、この操作
によって放電制御回路５６にはコロナ放電出力信号が入
力されなくなることから、コロナ放電が終了される。つ
まり、コロナ放電はオペレータによって高電圧放電スイ
ッチ４３がＯＮ側に操作されている場合にのみ行われ
る。また、このコロナ放電が行われるための条件として
搬送台２４がコロナ放電電極３０の真下に位置されてい
ることが必要とされておりのは上述した通りである。具
体的には上記したように、取り出し口位置検出器５１お
よび帯電量測定位置検出器５３から位置検出信号が出力
されていない場合で、かつ、コロナ放電位置検出器５２
から位置検出信号が出力されている状態にある場合であ
る。このように複数の検出器からの信号に基づいて搬送
台２４の位置検出を行うのは、たとえコロナ放電位置検
出器５２が故障してしまったような場合であっても搬送
台２４の位置を確実に検出するためであり、いわゆるフ
ェイルセーフの思想に基づくものである。

【００３３】この操作が行われた後に、図４（Ｃ）に示
すように再びオペレータが操作スイッチ４７をＯＮ側に
操作すると、搬送制御回路５５はこのスイッチ４７の操
作によって出力される搬送信号を受けて駆動モータ２８
を所定の方向に回転させる。これによって移動用ワイヤ
２６が駆動されて搬送台２４がさらに左側に移動する。
このようにして搬送台２４の移動が開始され、この搬
送台２４が同図に示すように表面電位検出器３１の真下
に位置すると、オペレータは操作スイッチ４７をＯＦＦ
側に操作する。この操作によって搬送制御回路５５には
搬送信号が入力されなくなることから駆動モータ２８が
停止される。

【００３４】帯電量検出回路５７は、搬送台２４が表面
電位検出器３１の真下に位置したことが検出された時か
ら，換言すれば、帯電量測定位置検出器５３からの位置
検出信号が出力されていることを条件として帯電量検出
が開始され、レコーダ５８はこの検出される帯電量を時
系列で記録することになる。この記録は、取り出し口位
置検出器５１およびコロナ放電位置検出器５２から位置
検出信号が出力されていない場合で、かつ、帯電量測定
位置検出器５３から位置検出されている状態、つまり、
搬送台２４が表面電位検出器３１の位置にあることが確
実に検出されているときにのみ行われる。このように複
数の検出器からの信号に基づいて搬送台２４の位置検出
を行うのは、フェイルセーフの思想に基づくものである
のは前記の通りである。

【００３５】なお、以上の一連の処理が終了し、搬送台
２４を右側に移動させるには、操作スイッチ４５をＯＮ
側に操作すれば良い。

【００３６】以上のように本発明にかかるコロナ帯電特
性測定装置は、全ての機能を１つの筐体に内蔵させ、被
試験物の移動やこれへの電荷の付与は装置前面に配設さ
れているスイッチ操作によってすべて行われるようにし
てあり、また、搬送台が確実に所定の位置に存在してい
ることが確認されている場合にのみ、高電圧の操作を有
効とするようになっているので、オペレータに対して十
分な安全の確保が可能となる。加えて、本発明のコロナ
帯電特性測定装置を構成する各測定器の安全と高い測定
精度が保証される。

【００３７】また、被測定物に対しては正負いずれの帯
電をも行えるようにしてあり、コロナ放電電極と表面電
位検出器とは所定の距離離隔して設け、またこれらは同
時に動作することがないので、被測定物の帯電特性（帯
電量の経時変化状態，減衰特性）をノイズなどによる外
乱に影響されることなく正確に測定することができるよ
うになる。

【００３８】なお、以上の実施例においては被試験物と
して粉体状の物を想定して説明したが、これに限られ
ず、初めにも述べたようにシート状などの各種の形状の
ものが適用可能である。

【００３９】また、本発明のコロナ帯電特性測定装置は
測定中は密閉状態にすることが可能であるので、内部に
窒素ガスや乾燥空気などを導入することによってコロナ
放電の環境を変えた状態での測定をすることも可能であ
り、被試験物のコロナ帯電特性に関する多くの知見を得
ることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明の通り、本発明では、被試験
物を帯電手段によって帯電させ、当該帯電手段によって
電荷が付与された当該被試験物を当該帯電手段から帯電
量検出手段まで一定時間内に搬送し、搬送位置検出手段
によって被試験物の位置が検出されている場合に限って
当該被試験物の帯電特性を測定するようにしているの
で、コロナ放電直後からの帯電量の減衰特性をノイズ等
の外乱がなく高精度で測定でき、前記動作は帯電制御手
段によって制御されるので安全に帯電量を測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例のコロナ帯電特性測定装置
の構成図である。

【図２】 搬送機構２０の詳細図である。

【図３】 本発明装置の制御ブロック図である。

【図４】 図４（ａ）は搬送台２４の取り出し口位置で
の搬送過程の説明図であり、図４（ｂ）は搬送台２４の
コロナ放電電極位置での搬送過程の説明図であり、図４
（ｃ）は搬送台２４の表面電位検出器位置での搬送過程
の説明図である。

【符号の説明】

１０…高電圧調整用スライダック、 １１…ネオ
ントランス、２２…被試験物、
２４…搬送台、２６…ワイヤ、
２８…駆動モータ、３０…コロナ放電電極、
３１…表面電位検出器、３２…高電圧ダ
イオード、 ５１…取り出し口位置検出
器、５２…コロナ放電位置検出器、 ５３…
帯電量測定位置検出器、５８…レコーダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コロナ放電により帯電させた被試験物の
   帯電量の減衰特性を測定するコロナ帯電量測定装置にお
   いて、 当該被試験物をコロナ放電により帯電させる帯電手段
   と、 当該帯電手段により帯電させた前記被試験物の帯電量を
   検出する帯電量検出手段と、 前記被試験物を前記帯電手段から前記帯電量検出手段ま
   で搬送する搬送手段と、 当該搬送手段により搬送され
   る前記被試験物の搬送位置を検出する搬送位置検出手段
   と、 前記搬送位置検出手段によって被試験物が前記帯電手段
   の配設位置に存在することが検出された場合に限り、前
   記帯電手段を作動可能状態に設定する帯電制御手段とを
   有することを特徴とするコロナ帯電特性測定装置。