JPS5868898A - 帯電流体の除電素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、帯電流体の除電素子に係わるものでその目的
とするところは絶縁性流体が流動時に発生する静電荷を
惰んど完全なまでに除去しつつ。

当該流体をタンク等の収賓器へ高速度で充填することを
可能にする安全にして高性能の除電素子を提供するにあ
る。

また、本発明の仲の目的は、絶縁性流体との接触メカニ
ズムを可及的にシンプル化して、無理な流動抵抗を与え
ることなくスムースに当該流体を除電処理することので
きるトラブルの少い除電素子を藷供するにある。

さらに、本発明の他の目的は、従来のストレーナに代え
て装着することにより絶縁性流体の除電処理と濾過処理
とを一挙に行うことかできる実用的な除電素子を安価に
抵供するにある。

周知のとおり、絶縁性流体がポンプ、フィルター、パイ
プラインなどの流送システム中を流動すると、必然的に
静電荷（これを［流動電流」ともいう）が発生する。そ
して、このような帯電流体タンクなどの収容詣に充填貯
蔵される１具合には。

其処に大量の静電荷が蓄積されて火花放電を越し易く、
爆発事故や火災事故の原因となって極めて危険である。

そこで、従来においては、このよつな危険を防止するた
めに流送速度を１ｍ／ｓｅｃ以下に制限したり、帯電防
止剤を添加したりしていたのであるが、前者の方法にあ
っては流送能を名しく阻害し、また後者の方法にあって
は当該流体の品質に好ましくない影科を与えるところか
ら、もつと有効な解決策か求められていたのである。

このような要請に呼応して１本件出願人は先に「絶縁性
流体のパイプ流出口における除電方法及びその除電素子
」（特開昭５４−１３６１９２号公報参照　）を提案し
たのであるが、この提案にあっては絶縁性流体の放出部
位となる流速減衰筒の大径開口部に密植状態の導電性繊
維群を配置するという構俵を採っていたために、除電効
率の向上と充填能率の向ヒとが２律背反的命題となって
両命題の妥協点にしか現実の効果を奏し得ず、また前記
導電外性繊維の脱毛による弊害も軽視し得なかったので
ある。

本発明は、上記先陣発明における２背反的命句を克服せ
んとしてなされたもので、これを図示の実施例に基いて
説明すれば。

内空部の断面■が一方の端部（１１）にかけて逓増する
拡大筒形の内部形状を看し、流送パイプ（Ｐ）に連通さ
れたもう一方の端部（１２）から流入してきた絶縁性流
体を、その流量を変化させることなく所要の流速にまで
減衰せしめる流速減衰筒（１）と；前記流体が通流自在
にして、その有効通流面積が前記流速減衰筒（１）の大
径側端部（１０）の開口面積より大なる導電性細孔部材
によって組成されており、かつ。

それ目体は流速減衰筒（１）の放出方向を筒状に囲繞す
る如くその大径側端部（１１）に連設されたメッシュス
クリーン（２）とこのメッシュスクリーン（２）に電気
的導通状態に固渚され、かつ前記流速減衰筒（１）に対
しては大径側端部（１１）に相向いになる如く対置され
た導電板（３）とを含み、この導電板（３）及び／又は
前記メッシュスクリーン（２）を接地体（４）に連繋す
ることによって絶縁性流体かられらに転移附看した静電
荷を電気的に中和せしめることを特徴とした帯電流体の
除電素子に関するものである。

本発明について史に具体的に説明すると、上記において
流速減衰筒（１）は金属材料で作製することが導電性が
が良好であるところから除電効率の向上が期待でき、ま
た強度的にも芳れているところから理想的である。通常
、この流速減衰筒（１）としては、ステンレス鋼板をコ
ニカルホーン状に成形したものが用いられるが、流送パ
イプ（ｐ）に連通される小径側端部（１２）の口径（Ｒ
１）と大径側部（１１）の口径（Ｒ２）との比重は、前
記パイプ（Ｐ）を通じて定量的に流送されてくる絶縁性
流体の流速が大径側端部（１１）近傍で層流への遷移速
度にまで減速されるよう（Ｒ２／Ｒ１）の値を設定して
おくことが必要であり、かくすることにより当該流体の
流れを乱流状態から層流に近い所謂「準層流」の状態に
映えることができるのである。ちなみに、ある流体の流
れが乱流状態から完全な層流状態にいたる遷移速度には
、諸学上「遷移帯」と呼ばれる流体固有の幅があるので
あり、流速がこのような「遷移帯」属した場合の当該流
体の流れを「準層流（ｑｕａｓｉ−ｌａｍｉｎａｒ　ｆ
ｌｏｗ　）」状態と本発明では定義している。

この流速減衰筒（１）の放出方向を筒状に囲繞する如く
大径側端部（１１）に連設されるメッシュスクリーン（
２）としては、通常、金属製細孔網が用いられるが、耐
蝕性および耐薬品性が要求されるところからステンレス
の如き耐蝕性金属性材料で作製されていることが望まし
く、また絶縁性流体の通流性を阻害しない範囲で５０メ
ッシュ以上の細孔であることが除電効果が良好であると
木発明者グループの実験によって確認されているため、
実際には通流性を阻害しないように対象とする絶縁性流
体の粘度その仙の性質を考慮して５０メッシュ以上で可
及的に細かい網材が用いられる。さらに、ここで注意す
べきは、当該メッシュスクリーン（２）における有効通
流面積、即ち各細孔の孔面積の総和が、流速減衰筒の大
径側端部（１１）の開口面積よりも大きくなければなら
ないということである。さもなければ、其処で流体が増
速され、準層流が乱れてしまうからである。

このメッシュスクリーン（２）に固着される導電板（３
）には、できるたけ導電性の良好な材料を用いることが
望ましい。この導電板（３）は、上記流奥減衰筒（１）
の大径側端部（１１）に相向いになる如くメッシュスク
リーン（２）に固着されるのであるが、流速減衰筒（１
）から放出されてくる絶縁性流体を乱すことなくこれを
効率的に接触するよう第１−第４図に示される如き湾曲
面状に構成しておくのか好ましい。

接地体（４）としては、従来周知の接地板などの如き接
地電極が用いられ、これと上記メッシュスクリーン（２
）及び又は導電板（３）を直接的又は間接的に接続して
其処に転移付着した静電荷を電気的に中和せしめること
になる。第１〜３図の実施例にあっては、流速減衰筒（
１）および流送パイプ（Ｐ）に金属材料を用いており、
これらとメッシュスクリーン（２）、導電板（３）とが
電気的に導通状態となっているので、流速減衰筒（１）
又はこれに近接する流送パイプ（Ｐ）を導線（１１）に
よって接地体（４）に接続されである。

本発明除電素子は概ね上記のように構成されるが本発明
は図示の実施例に限定されるものでは決してなく、［特
許請求の範囲」の記載内において種々の変形が可能であ
って、特に導電板（３）を如何なる形状にするかについ
ては流速減衰筒の大径側端部（１１）に対してコーンカ
ーブ形彎曲面に構成する場合だけでなく、コンベックス
形彎曲面（例えば、「パラポリツク凸面」）に描成する
場合も当然に本発明の予定するところである。

しかして、以上説明した構成からも明らかなとおり、本
発明除電素子にあっては、先に提案した特開昭５４−４
３６１９２号発明におりる除電素子のように流体の流れ
に抵抗を与えるような導電性繊維密植群を用いていない
ので、流送パイプ（Ｐ）から流人してきた絶縁性流体は
流速減速筒（１）、メッシュスクリーン（２）、および
導電板（３）によって形成される空間部を殆んど流動抵
抗を受けることなく「準層流」状態でスムースに除電処
理をすることか可能でトラブルも少く、シかも、当該流
体は流体力学的に巧みに配置された導電板（３）とメッ
シュスクリーン（２）の双方によって２重的に除電され
るので、蕗しく高い除電効率を達成することが可能であ
って充填作業における能率性および安全性の囲からみて
極めて理想的である。

また、本発明除電素子においては、メッシュスクリーン
（２）の素材として導電性細孔部材を用いているので、
ストレーナ−としての機能も当然に保有しており、した
がって、従来のストレーナ−に代えて使用することによ
り絶縁性流体の除電処理と濾過処理とを同時に行うこと
も可能なのである。

それゆえ、本発明除電素子によれは、先提案した特開昭
５４−１３６１９２号発明方式によるよりも絶縁性流体
の除電処理を１層効果的に行うことが可能であって、絶
縁性流体の流送システムにおける火災・爆発事故の予防
と流送能率の向−にに大きく寄与することかできる。

以下、本発明の作用効果を本発明者グループが行った実
施例に基いて史に具体的に説明する。

〔実施例〕

（イ）実験装置； 第５図において、（Ｔ）は本発明除電素子（Ｄ）の作用
効果を検証するためのテストタンクで４０ｃｍφ×４０
ｃｍの容量を有し、中には軽油か収答されている。（Ｐ
）その油中電位を測定するための球探極であり、タンク
（Ｔ）の略中心部に配置されている。この位置に探極（
Ｐ）を配置すれば該タンク（Ｔ）では探極電位が最大と
なり、その指示電位にタンク中の全電荷量に比例するか
ら、除電素子の有無による探極（Ｐ）の電位を測定比軟
することにより、その作用効甲を知ることができる。

テストタンク（Ｔ）は、補助タンク（Ｓ）と循環パイプ
（Ｒ１）（Ｒ２）によって連絡されており、フィルター
付の時計式ポンプ（Ｍ）の駆動により４０ｌ／ｍｉｎ流
量で軽油が循環運動するように構成されている。

図中、（Ｄ）は本発明を適用して構成した除電素子であ
り、軽油が環流してくるテストタンク（Ｔ）底部に装着
されている。本実験装置にあっては、循環パイプ（Ｒ１
）（Ｒ２）はいずれも１ｉｎφのＰＶＣパイプで榊成さ
れ、また除電素子（１）における流速減衰筒（１）の大
径側端部は１０ｃｍ／φで構成されていルので、４０ｌ
／ｍｉｎのポンプ（Ｍ）が駆動すると、循環パイプ（Ｒ
２）中には平均１３６ｃｍ／ｓｅｃの液流が牛じ、除電
素子（Ｄ】の流連減衰筒（１）において平均８．５ｃｍ
／ｓｅｃに減衰され、其処で準層流状態となって当該テ
ストタンク中に放出される。

（ロ）除電素子 上記テストタンク（Ｔ）の底部に装着する除電素子（Ｄ
）においては、流速減衰筒（１）は大径側端部１０ｃｍ
のものを共用するが、その他の構成部材は第４図に示す
とおりである。

第６図において、（ａ１）および（ａ２）は１００メッ
シュのステンレス金網からなるキャップ形のメッシュス
クリーン、（ｂ１）および（ｂ２）は２００メッシユの
ステンレス金網からなるキャップルのメッシュスクリー
ン、（ｃ１）および（ｃ２）は本発明に使用するキャッ
プ形の除電素子パーッであって、１００メッシュのステ
ンレス金網に導電板として円形銅板を組合ぜたもの、（
ｃ３）および（ｃ４）は２００メッシユのステンレス金
網に導電板として円形銅板を組付せたものである。

尚、同図に示される（ａ１）（ｂ１）（ｃ１）および（
ｃ５）の除電素子のサイズはいずれも１０ｃｍφ×５ｃ
ｍであり、（ａ２）（ｂ２）（ｃ２）および（ｃ３）の
サイズはいずれも１５ｃｍφ×７．５ｃｍである。

（ハ）実験方法： 第５図の実験装置おいて、ポンプＭを始動させると、補
助タンク（Ｓ）に貯留された軽油はポンプ（Ｍ）、フィ
ルター、循環パイプ（Ｒ２）を通してテストタンク（Ｔ
）に給油されることになる。この場合。

試料となる軽油は平均流速１３６ｃｍ／ｓｅｃで循環パ
イプ（Ｒ２）中を流動し、流速減衰筒（１）ニオイて平
均流速８．５ｃｍ・ｓｅｃに減速されて準層流状態でテ
ストタンク（Ｔ）に流入することは前述（イ）のとおり
である。また一方、テストタンク（Ｔ）の軽油が一定液
位以上になると、余分の軽油は益流口（Ｔ１）がら溢れ
出して循環パイプ（Ｒ１）を通って補助タンク（Ｓ）に
環流することになる。

ところで、本実線装置においては、テストタンク（Ｔ）
中の軽油の電荷分布が全体的な循環作用によって一様分
布に近い状態となっているとみて差し支えないから、タ
ンク（Ｔ）の中心に位置した球探極（Ｐ）の示す電位は
当該タンク（Ｔ）中の全電荷に比例し除電素子（Ｄ）の
有無又はその種類によって変化する測定電位は使用され
た除電素子（Ｄ）の除電効果を示すもと解される。尚、
本実験装置においては。

テストタンク（Ｔ）の接地電流は接地部位に配設された
電流計（４）により常時測定することができる。

（ニ）実際結果： ■除電素子の有無による電位測定； 第７図にホすグラフは、テストタンク（Ｔ）における探
極電位の経時的変化過程を示すもので、除電素子を全く
使用しなかった場合と上記（ロ）における（ｃ１）型除
電素子を使用した場合について記録したものである。図
中、（α）は電位の上昇過程、（β）は定常状態、（γ
）は電位域衰過程を表わしている。

除電素子による除電効果は、その有無にょる定常状態に
おいて算定するものとし、除電効率（百分率）をもって
表わす。

この実験においては（ｃ１）型除電素子の除電効率は平
均９６．７％を記録した。

■除電素子の端面および側面における除電効果； 本実験に使用した除電素子は、第５図に示すようにいず
れもキャップ形をなしている。

第８図に（ｄ１）（ｄ２）（ｄ３）に示されする事項は
、上記（ロ）における（ａ１）（ｂ１）（ｃ１）型の除
電素子における側面のメッシュスクリーンを取外して測
定した結果求められた除電素子効率であり、端面が１０
０メッシュのステンレス金網の除電効率は平均４５．５
％、端面が２００メッシユのステンレス金網の除電効率
は平均７９％、端面が円形銅板である場合の除電動効率
は平均８４．９％であった。

これらの実験結果から判明したことは、キャップ形素子
による除電効果は、その殆んどが端面部分において営ま
れ、しかもメッシュスクリーンの細孔が細かい捏、また
それが流体の流れを遮った場合においても導電性の高い
素材で作製されておればそれたけ除電効率が高くなると
いう事実である。

尚、これらの除電素子の側面部分における除電効率は、
第７図および第８図（ｄ３）から計算して約１１．８％
である。

そこで、以上の事実について考究シた結果。

（ｃ１）型除電素子のように端面が導電板で側面がメッ
シュスクリーンにて構成されている場合には、流体が帯
同してきた静電荷は−旦素子端面の導電板に接触して一
次除電され。

更にメッシュスクリーンを通過する際に其処に接触して
ニ次除電されるといった２段階除電が素子内部で作用す
るために除電効率が飛躍的に向上するであろうとの結論
に到達したのである。

（３）除電素子の効果； 本実験においては、第６図に示される（ａ）〜（ｃ）の
除電素子についてその除電効果を検証した。第９図は、
それぞれの素子について同−実験を３回繰返した結果を
示しだものである。

第９図に示される実験結果からみて、　　（ａ１）（ａ
２）型の除電素子では平均５２．７％の除電効率、（ｂ
１）（ｂ２）型のそれでは平均８２．６％の除電効率、
（ｃ１）（ｃ２）（ｃ３）（ｃ４）のそれでは平均で９
５．８％の除電効率であり。

本発明を適用した（ｃ）型除電素子が圧倒的に秀れた除
電効果を摩することが明らかとなった。

第１０図に示されるグラフは、上記除電素子を複合的に
使用した場合の除電効率を示しており、図中（ａ１・ａ
２）の素子は９５．８％。

（ｂ１−ｂ２）の素子は９５．８％、（ｃ１・ｃ２）の
複合素子では９９．４％、（ｃ３・ｃ４）の複合素子で
は９７．３％の除電効率が検証れた。

（ホ）　実験の総括 以上の実験結果と所見を敷名すれば。

絶縁性流体を流送システムを介してタンク等の収容器に
充用するような場合には、当該流体が注入される注入口
においてその流体を落して準層流状態に整流し、其処に
メッシュスクリーンと導電板とを前述のように配置すれ
は９５％以上の除電効率をもって＋静電荷を除去できる
ことは当然であり、さらにそのような素子を複合的に用
いれば一層除電効率が向上して９９．４％以上にも達す
ることになるのである。

したがって、これらの実験を通じて確信できたことは、
本発明によれば着火し易い揮発性の石油系流体であって
も、火災や爆発事故を起すことなく極めて安全に高速充
填を行うことが可能となるのであって、１０倍以上の作
第能率のアップを期待できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明除電素子の断面図，第３図
は本発明除電素子の組立例を示ず分解斜視図．第４図は
メッシュスクリーンと導電板の形状例を示した断面図．
第５図は本発明除電素子の除電効果の検証に用いられた
実験装置の機構解明図．第６図は同実験に使用した各種
の除電素子の構成例、第７図は除電素子の有無による電
位の経時的変化過程を示したグラフ．第８図はキャップ
形の除電素子における側面のメッシュスクリーンを取外
して除電効果を測定した結果を示す除電効率表．第９図
は各種除電素子の除電効率と本発明除電効率とを比較し
た比較除電効率表，第１０図は同種の除電素子を複合的
に２重に配設した場合の除電効率表である。 （１）・・・流速減衰筒，（１１）・・・大径側端部。 （１２）・・・小径側端部。 （２）・・・メッシュスクリーン．（３）・・・導電板
，（４）・・・接地体．（４１）・・導線。 （Ｐ）・・・流送パイプ。 符吐出ム１人　　学校法人　金井学園 代ＬＩ１　人　弁理士戸川公二 第１図 第２図 奮蛙、９＃廠） 音軸４旧←（吠） 針ｌ８１１Ｉ釦ヒ（Ｘ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）内空部の断面積が一方の端部（Ｒ）にかけて逓増
   する拡大筒形の内部形状を有し、流送パイプ（Ｐ）に連
   通されたもう一方の端部（１２）から流入してきた絶縁
   性流体を、その流量を変化させることなく所要の流速に
   まで減衰せしめる流速減衰筒（１）と；前記流体が通流
   自在にして。 その有効通流面積が前記流速減衰筒（１）の大径側端部
   （１１）の開口面積よりも大なる導電性細孔部材によっ
   て組成されており、かつ、それ自体は流速減衰筒（■）
   の放出方向を筒状に囲繞する如くその大径側端部（１１
   ）に連設されたメッシュスクリーン（２）と；このメッ
   シュスクリーン（２）に電気的導通状態に固着され、か
   ツ、　前記流速減衰筒（１）に対しては大径側端部（１
   １）に相向いになる如く対置された導電板（３）とを含
   み。 この導電板（３）及び／又は前記メッシュスクリーン（
   ２）を接地体（４）に連接することによって絶縁性流体
   からこれらに転移附着した静電荷を電気的に中和せしめ
   ることを特徴とした帯電流体の除電素子。
2. （２）流速減衰筒（１）が導電性材料で構成されており
   、かつ、この流速減衰筒（１）、メッシュスクリーン（
   ２）、および導電板（３）の三者が電気的導通状態に結
   合されている請求項の記載の’帯電流帯の除電素子。
3. （３）流速減衰筒（１）がコニカルホーンイ状に構成さ
   れている請求項（１）又は（２）記載の、帯電流体の除
   電素子。
4. （４）流速減衰筒（１）における大径側端部（１１）と
   小径速端部（１２）との内在関係が、小径側端部から流
   入してした絶縁性流体の流速を大径側端部（１１）にお
   いては層流へ遷移速度近くまで減衰されるように設定さ
   れている請求瑣（１）〜（３）のいずれかに記載の、帯
   電流体の除電素子。 （道）　メッシュスクリーン（２）が５０メッシュ以上
   の細かい目孔の耐神性導体網で構成されている請求項（
   Ｏ〜■のいずれかに記載の、帯電流体の除電素子。 （Ｑ）導電板（３）が耐■性導体板で構成されている請
   求項■〜■のいずれかに記載の、帯電流体の除電素子。 ■導電板（３）が、流速減衰筒（１）の大径側部（１１
   ）に向ってコーンカープ形に湾曲した形状に成形されて
   いる請求項■〜（６）のいずれかに記載の帯電流体の除
   電素子。 ■導電板（３）が、流体減衰筒（１）の大径側端部（１
   １）に向ってコンペックス形に湾曲した形状に成形され
   ている請求項（１）〜（６）のいずれかに記載の、帯電
   流体の除電素子。