JPS5837027B2 - 電界装置の運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、粒子に対して反発、浮遊、払い落とし、封
じ込め、輸送、改質等の工業上有用な各種の操作を実施
し得る電界装置において、印加する電圧の波形を適当に
選定することによって電界装置の処理能力、特に帯電し
ていない粒子及び著しく強く帯電した粒子を多量に処理
し得る電界装置を提供し、且電界装置の寿命を延長し、
又電界装置の動作の均一性を確保し、更には電界装置よ
り発生するオゾンの量を最低限に少なくすることを可能
とする電界カーテン装置の運転方法に関するものである
。

等間隔で且平行に配設された棒状電極をｎ−１本おきに
同相に接続し、これら各ｎ相の交番電圧を印加し、帯電
した粒子の反発、浮遊、払い落とし等の操作を行ういわ
ゆる電界カーテン装置は公知である。

更に、この他に前記の平行棒状電極を適当な絶縁物戊は
半導体に埋設し、あるいは表面に敷設し、あるいは裏面
に敷設して、粉体粒子に対してこれらが帯電していない
場合でもこの絶縁物と処理しようとする粉体粒子との間
の接触電帯現象を利用して、これら粒子を接触帯電させ
た後に前記の諸作用を実施する装置も接触型電界カーテ
ン装置として既に公知である。

しかしながら前者の電界カーテン装置はそこに供給され
る粉体が帯電していない場合にはその性能発揮は不可能
であり、又後者の接触型電界カーテン装置はそこに供給
される粉体が極めて少量である場合には有効であるが、
多量の粉体が供給される場合には供給される粉体を絶縁
物との接触の確率は極めてわずかとなって帯電が有効に
行われなくなり、その性能を発揮することはできず、ま
た著しく強く帯電した粉体が供給される場合もこれを処
理することは不可能となる。

以上に述べたような電界カーテンの欠点を解決するため
に発明者は種々研究の結果、隣接する電極間に体定絶縁
物を介在させて電極相互間に無声放電が確実に全面に生
起する電圧を印加することによって、上記の諸問題を確
実に解決する新し７い発明をなすにいたり、これを電界
装置の運転方法及びその装置（特願昭４９−７８２１９
）として既に提案した。

しかしながらこの新しい発明による場合でも現実に存在
する電界装置においては電極相互間の距離及び電極相互
間に介在する固体絶縁物の厚みの均一性等には実用上製
造技術とコストによる限界があるので電界装置に印加す
る電圧を段々高めていくと電極間距離の短いところ、あ
るいは電極を隔てる絶縁物層のうすいところにおいて先
づ無声放電が開始し、更に電圧を上昇させて初めて電界
装置全般に亘って確実に無声放電を生起し得るようにす
ることができる。

しかしながら、このような場合には最初無声放電を開始
した部位においては、より高い電圧で無声放電を開始し
た部位に比べて強い無声放電が生起しており、このため
にこの部分の絶縁部材にはより高い負荷がかかり、従っ
てこのような部分より電界装置の寿命に対して悪い影響
が発生することはやむをえない。

又空気中で使用する電界装置においては、その表面にお
いて無声放電が生起すれば、それに相応するオゾンが発
生するが、これは周囲に存在する器物の酸化及び人体に
対する影響等の点から周囲の状況によっては好ましくな
い場合もある。

この点から考えた場合は電界装置において発生するオゾ
ンの量を少なくするために電界装置に印加する電圧は電
界装置の性能が充分に発揮される範囲においてなるべく
低く選定することが好ましい。

しかし一方では電圧を低く選定すれば、電界装置製作の
寸法誤差に基く前述の如き電界装置の部分的な性能のか
たよりのために電界装置の性能が不確実となるという欠
点を生ずることになる。

この発明は、以上詳細に述べたところのオゾンの発生及
び装置の寿命の点からは、動作電圧をなるべく低くする
ことが望ましく、逆に電界装置の性能の点からは電界装
置に印加する電圧をなるべく高くすることが望ましいと
いう一見矛盾する二つの要求を、電界装置に印加する電
圧の波形を適切に選定することによって実用上必要な程
度に調和して、同時にこれらの二つの目的を達威し得る
電界装置の新しい運転方法に関するものである。

本発明の適用対象となる電界装置の基本的な形態は、第
１図、第２図、第３図、第４図に示した通りである。

すなわち第１図においては等間隔で、且平行に配設され
た棒状電極１−１ ，２−１ ．１−２ ，２−２ ．
１３ ．２−３を一本おきに同相に接続し、これに電源
６により交流の高電圧を印加するようにし、且、その電
極はその表層を１−１ −４ ． ２−１ −４等に示
した如く絶縁物で被覆し、その内部に導体電極１−１−
５，２−１−５が嵌接された構造となっている。

この場合、相隣る電極間には７において示した如く電極
の中心を含む平面から見て外向に凸な交流の電気力線が
発生し、この相隣る電極の間に存在する電界強度がその
付近に存在する気体の電離電圧より高くなった場合には
電極相互間で無声放電が発生する。

このような場合にはこの電極の付近に存在する微粒子は
この無声放電によって帯電され、且外側に凸の電気力線
の上を電源周波数と同期して外側に凸な曲線そって振動
を行うので、この付近に存在する粒子は結局電極を含む
平面からはなれるような排斥力を受け、従って以上に述
べた．ように配設され、且電極に接続された装置は帯電
していない粒子及び著しく強く帯電して通常の電界カー
テンでは粒子が電極に固着して処理できない粒子も含め
て、あらゆる乾いた粒子に対して払い落とし、封じ込め
、輸送等の工業上有用な作用をなすことが可能となる。

この場合、導体電極を被覆する絶縁物層は、電極相互間
に火花放電が発生することを防止し、電極にそって均一
に無声放電が生起することを目的に配設されたものであ
って、原理的には第１図に示した如くすべての電極を被
覆する必要はなく、少なくとも一相たけでは裸のままの
電極を用いてもよい。

第２図に示したのは絶縁物層４の表面付近に棒状電極１
−１ ．２−Ｌ３−１・・・を薄い表層４−１の下に平
行に配設してなるところの電界装置であって、これは図
から明らかな如く２本おきに同相に接続され、三和交流
電源６−３によって１駆動されている。

このような電界装置においても、やはり相隣る電極間に
は７によって示されるところの外側に凸な電気力線が形
成されるため、表層４−１の付近の空間に一面に無声放
電が存在するような電圧を電源６−３によって印加する
場合には、第１図に示した装置と同様な理由によりその
表面付近において予備帯電の如何にかかわらず多量の粒
子に対して払い落とし、封じ込め、輸送、反発等の工業
上有用な作用を行うことが可能である。

第３図に示したのは電界装置の他の代表的な構造であっ
て、絶縁物層４の表層４−１を隔ててその表面付近の浅
い所に電極１−１ ． １−２ ． １−３ ．１−４
が平行に埋設されており、更にそれから中間層４−２を
隔てて表層より深い所に面状電極２が埋設されており、
この績状電極は同相に接続され、この同相に接続された
線状電極と面状電極との間に電源６によって交流電圧が
印加されたものである。

この場合もやはり１に示したような外側に凸な電気力線
が装置の表層４−１付近に形成されるので同様にして表
面付近に存在する粒子は無声放電によって帯電された上
に電気力線によって反発力を受けるので払い落とし、封
じ込め、輸送、反発等の目的に使用することができる。

次に第４図に示したのは電界装置の更に別の一例であっ
て、この場合は絶縁層４の表面付近の浅い所に表層４−
１を隔てて平行な電極群１−１，１−２．１−３・・・
が埋設されており、更にそれより深い所に中間層４−２
を隔てて電極群２−１，２−２ ． ２−３・・・がち
とり状に埋設されている。

そしてこの表層付近に埋設されている電極群は同相に接
続され、中間層４−２を隔てて埋設されている電極は他
の同相に接続され、この間に電源６によって交流高電圧
が印加されてなるものである。

この場合もやはり７によって示される外側に凸の電気力
線が発生するので第１図、第２図、第３図と同様にして
、これは粒子の払い落とし、輸送、封じ込め、反発等の
目的に有効に利用できる電界装置を形或するものである
。

なお第２図、第３図、第４図の倒れにおいても必ずしも
電極全部を絶縁物層の中に埋設することは必要ではなく
、本発明の適用対象となる電界装置は少なくとも一相た
けは露出した導体電極が存在してもさしつかえない。

以上に詳細に述べた本発明による運転方法の適用対象と
なる電界装置においては、ここに電圧を印加した場合、
電界装置の電極相互間において無声放電が全く存在しな
いという限定条件のもとに印加し得る最高の電圧が存在
し、第６図Ａにおける１３がこれを示すものとする。

次に電極相互間に確実に無声放電が全体にわたって存在
し得るという条件を満たした上で最低の電圧１４が存在
する。

そして電圧１４と電圧１３との中間の電圧を印加した場
合には電界装置の電極相互間に無声放電の存在する部分
と存在しない部分とが必ず存在するが、このような運転
状態においては無声放電が存在する部分の電界装置と存
在しない部分の電界装置とでは粒子の処理能力の間に非
常に大きな隔たりがあり、実用上の大部分の目的に対し
ては帯電粒子に対して実用上有効に作用する２００Ｈｚ
以下１０Ｈｚ以上の周波数の交流電圧を印加する場合に
は第６図Ａにおいて波形１４より高い電圧を印加して使
用せざるを得ない。

しかるにこのような使用状況においては、波形１３を少
したけ越したところで無声放電が発生しはじめる電界装
置の部位においては波形１４で示される電圧以上で運転
した場合には著しく強い無声放電が存在し、これが無用
なオゾンの発生及び絶縁物の寿命短縮等の実用上好まし
くない問題の原因となる。

しかし、このような難点を解決するために発明者は種々
の研究を行った結果、粒子が適切に帯電していさえすれ
ばその粒子に対して電界装置が有効に働くために必要な
電圧は１０Ｈｚ〜２００Ｈｚの範囲の周波数において第
６図Ａの１３で示される電圧より低い電圧でもよいとい
うことを明らかにした。

すなわち粒子が適切に帯電していさえすれば、その粒子
に対して電界装置を有効に作用させるために必要な電圧
は、電界装置の表面において無声放電を発生させるため
に必要な電圧よりは低くてもよいということが明らかに
なった。

又一方では電界装置の表面付近に存在する粒子を有効に
帯電させるための時間は極めて短くて充分であり、通常
波形１４、すなわち電界装置の全面にわたって無声放電
が確実に生起するような電圧を印加した場合に無声放電
が存在する時間、これは通常電界装置に印加する電圧の
波形の一サイクルの１７２に相当するが、これよりは充
分短くてよいということが明らかになった。

従って発明者の研究により得られた以上に述べた二つの
重要な結論を利用して発明者は次に示す如き本発明によ
る電界装置の新しい運転方法を発明するに至ったのであ
る。

本発明による電界装置の運転方法は例えば第５図におい
て示した如き電源装置を使用して電界装置に印加する電
圧を第６図のＡにおける波形１３に示した如き電極相互
間に無声放電を発生しない範囲においてなるべく高い電
圧１３を基本電圧として印加すると共に、これに重畳し
て第６図のＢに示した如く電界装置の表面において確実
に無声放電を生起するに必要な電圧を重畳して印加し、
結局第６図のＣに示した如き波形の無声放電励起電圧を
印加する。

このようにし，た場合、電界装置は波形１３の電圧を印
加したたけではその表面には無声放電は生起しないが、
これに第６図Ｂの１１−１ ．１１−２．１２−Ｌ１２
−２に示した如き波形を前記波形丁３に重畳した場合、
その最終波形が電界装置の電極相互間に確実に無声放電
を生起させることができるような電圧が短時間１１−１
’， １ １−２’，１ ２−１’， １ ２−２’の
如く生或され、その短時間の間のみ電界装置の電極相互
間に無声放電が発生し、この短時間における無声放電に
よって実用上電界装置の表面付近に存在する粒子を有効
且確実に帯電することができる。

このようにして短時間の無声放電によって帯電された粒
子は適当な電荷をもったもののみは１３によって示され
る基本電圧によって直ちに電界カーテン作用を受けて反
発ないしは運び去られて表面付近より遠ざかるので、残
った粒子もこれらの短時間の無声放電のくり返しによっ
て直ちに有効に帯電して結局すべての粒子が極めて短時
間の無声放電によってすべて適正に荷電されて表面より
遠ざかり、次々と電界装置の作用が有効に生起する。

このようにすれば、無声放電が存在する期間は極めて短
時間であるので無声放電によって起るオゾンの発生及び
絶縁物の劣化による電界装置の寿命の短縮等の悪影響を
最小限におさえることができるので、このようにして運
転される電界装置はその動作が極めて確実であると同時
にオゾンの発生がなく、且寿命が著しく長いという理想
的な特徴を有するようになる。

なお本発明においては、電界装置に印加する無声放電を
確実に生起するための短時間の電圧は適切に帯電された
粒子を反発、輸送するために必要な基本波に対して同期
関係にあるようにした方が基本波の電圧を無声放電の存
在に最も有効に出来るために全体の使用電圧の低下、そ
の他のメリットが得られるので、通常は無声放電を発生
させるために基本波の電圧を最も有効に利用できるよう
な同期関係を保持させつつ無声放電励起電圧を短時間た
け重畳印加することが好ましい。

又電界装置で処理される粒子の種類あるいは供給の状態
等によって無声放電を生起させるための時間は異なる場
合があるので、無声放電を生起させるための電圧を印加
する時間及び基本波との同期関係、及び無声放電励起電
圧の周波数は適宜調節する方がよく、例えば極めて帯電
しやすい粒子を処理する場合には第６図のＤに示した如
く、無声放電励却電圧の印加時間を極めて短くとること
により装置の寿命を更に延長させ、且オゾンの発生量を
実用上極め丁低くおきかえることも可能となる。

すなわち、第６図のＤにおいては１１−１“，１２−１
“において示される如く極めて短時間の無声放電励起電
圧だけを印加すれば充分である。

第６図において示した如く、電界装置に粒子駆動のため
の基本電圧１３と無声放電生起のための無声放電励起電
圧１５とを重畳印加するための具体的な装置は常法に従
って、例えば第５図の６に示した如く、基本電圧発生装
置６−５及びこれと同期をとるための結線６−６を介し
て、これに同期した高周波断続電圧を発生する高周波断
続電圧１５を発生するための無声放電励起電圧発生装置
６−７の出力を波形合戊装置６−８にて波形を合或し、
これを増巾した後トランス６−９によって電界装置に印
加するようにすればよい。

又第６図のＣあるいはＤに示した如き波形の電圧を電界
装置に印加するための電源としては、必ずしも第５図に
示した如き波形合或装置による必要はなく、例えばサイ
リスクあるいは波形整形装置を使って一挙に所要の波形
を発生することができる電源を使用して電界装置に電圧
を印加するようにしてもよいことは勿論である。

通常以上に詳細に述べたところの本発明による方法によ
って電界装置に印加される基本電圧としてはＩＯＨｚ以
上２００Ｈｚ以下の基本周波数をもつ電圧が好適であり
、無声放電励起電圧としてはこれと同程度及びｉｏｏｏ
ｏＨｚ以下の交流電圧を処理期間たけ断続的に印加する
ことが望ましく、第６図に示したのは基本周波数に対し
て比較的周波数の高い無声放電励起電圧を印加する場合
を例示したものである。

これに対して第７図に示したのは無声放電励起電圧と基
本電圧の周波数が同一である場合であって、この場合は
、基本電圧の一周期の１／６の期間たけ無声放電が確実
に生起する電圧を印加し、残りの時間は無声放電が励起
しない基礎電圧を印加するようになっている。

すなわち基本電圧の３サイクルすなわち第γ図の１１の
間の正の半サイクル１１−３たけ無声放電が確実に生起
する電圧が印加され、このような場合には区間１１−３
の前半のみに図示した如く無声放電が生起し、この期間
で粒子の帯電が行われ、次の０．５サイクル＋２サイク
ルは基本電圧のみが印加される。

粒子の供給状態及び粒子の種類によってはこのような電
圧の印加方法で充分な場合もある。

次に本発明による運転方法の実施例について詳細に説明
する。

第５図に示した如く、太さ０． ５ ｍｖｔで長さ１０
ｃｆＩＬの線状電極をピンチ４關で平行に固有抵抗１０
１３Ωα以上の絶縁物の表面付近に表層４．１の厚さが
０．４ｍｍになるように埋設して、これを水平に置き、
この上に通常のエポキシ静電粉体塗装用粉体塗料を置き
、これをーさじ乗せた場合、これを飛散除去させるのに
必要な電圧は５０Ｈｚの正弦波交流電圧を使用した場合
には、実効値１１ＫＶを印加することが必要で、この場
合には著しいオゾン臭が感じられ、且、絶縁破壊を起す
までに要する時間が５００時間であったのに対し、本発
明による運転方法により基本電圧として５０Ｈｚ実効値
ｓ ｏ ｏ ｏｖの制限波電圧を用い、第６図一Ｃに示
した如き１１−１’及び１１−２’の合計時間が基本周
波数の一サイクルの１７２０の時間で、かつその波高値
が４０００Ｖの無声放電励起電圧を印加した時には電荷
輸送値の性能は商用周波数のみをＩＩＯＯＯＶ印加した
時と同程度の粒子反発輸送能力が得られ、且極めてわず
かのオゾン臭を認め得るのみであり且その寿命は５００
０時間以上になることが認められ、本発明による運転方
法の適用が電界装置の性能向上のために極めて有効であ
ることが認められた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図及び第４図は夫々本発明の適用
対象となる電界装置の互に異る例を示すものであり、第
５図は前記電界装置に電圧を印加する状態を示す図、第
６図Ａ−Ｄ及び第７図は夫夫該電界装置の平行電極間に
印加する電圧の波形を示す図である。 １−１・・・・・・平行電極、１−２・・・・・・平行
電極、１−３・・・・・・平行電極、１３・・・・・・
基礎電圧、１−１−４・・・・・・絶縁物、２−１−４
・・・・・・絶縁物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所定の間隔に配設された多数の平行電極をｎ−１本
   おきに同相に接続して、各相にｎ相交番電圧を印加し、
   帯電粒子に対して反発、払い落としとじ込め、輸送等の
   工学的処理を行う電界装置において少くとも一相以外の
   電極は絶縁物で被覆し、帯電粒子に対して有効に作用し
   、且無声放電を生じない程度の１０〜２００Ｈｚ程度の
   周波数を有する基礎電圧を印加し、これに同期して無声
   放電が確実に生起するような交流電圧゛を短時間だけ重
   畳印加することを特徴とする電界装置の運転方法。