JPS6342753A

JPS6342753A - 物体の帯電方法とその装置

Info

Publication number: JPS6342753A
Application number: JP18614186A
Authority: JP
Inventors: Norio Murazaki; 憲雄村崎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-08-09
Filing date: 1986-08-09
Publication date: 1988-02-23

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】（産業上の利用分野〕この発明は、静電気応用機器に用いられる物体の帯電方
法とその装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の静電気応用機器は帯電させるのに放電電極に高電
圧を印加し、放電電極が発生する放電イオンを利用する
ものが多い。しかし、一部では摩擦電気を利用したもの
もある。

放電を利用する方法としては、細線または針先端のよう
に、放電発生が生じやすい放電電極が使用され、生じた
イオンで物体を荷電することになる。そのために、荷電
方法としては電界荷電と拡散荷電と呼ばれる二つの方法
に区分されてきた。

電界荷電とは、放電電極で生じたイオンが電界方向に移
動するとき、その途中におかれた物体にイオンが流入す
る現象を利用するもので、最高荷電量は物体へ電気力線
が流入しないようになるまで荷電されたところで決まる
。

拡散荷電とは、次のような現象の荷電をいう。

すなわち、電界中におかれた物体がきわめて小さ〈なっ
て、物体へ流入する電気力線がきわめて小さくなり、電
界荷電は効力を失う・方、対象の物体が微粒子になる程
、熱運動による運動が大となり、イオンが電界にしたが
って対象の物体である微粒子に流れ込み難くなる。しか
し、その一方では、イオンと微粒子とが熱運動で衝突す
る機会が生じ易くなる。すなわち、イオンと粒子との衝
突が熱運動で生じるので、これを拡散荷電と称している
。

−１−記電界荷電、拡散荷電のいずれの場合も、高電圧
を印加した放電電極が供給するイオンで物体に荷電し、
それが示す電気現象を利用したものが静電気応用機器で
ある。ただし、実用上は放電電極側を接地にし、集電電
極側を高圧としたものもあるが、放電電極の電界強度を
媒質の絶縁耐力よりも高くすることには変りがない。

第５図は従来から使用されている空気清節機または電気
集塵機の原理図で、放電電極１］は細線の場合である。

大型機器では放電電極１１を強固にするために第６図の
ように、棒状電極１１Ａの外囲に４端部１１Ｂを多数形
成したものが用いられる。なお、０′Ｓ５図で、１２は
集塵極、１３は高電圧電源を示す。

放電電極１１に高電圧電源１３から高電圧を印加すると
、放電電極１１の近傍（第６図の場合は針端部１１Ｂの
先端部）の電界強度が周辺媒質の絶縁耐力を１１周り、
コロナ放電が生じる。コロナ中の１１．負イオン、第５
図の場合には、負イオンが集１”ｌ極１２の方向に移動
し、正イオンは放電電極１１に吸収される。その結果、
放電電極１１と集ｊり！極１２間は負イオン空間となり
、電界荷電または拡散荷電が生じる。

〔発明か解決しようとする問題点〕

Ｌ記従来の電界前゛屯、拡散荷電によるものは、放電゛
電極１］に高電圧を印加してその時に生ずるコロナ放電
を利用するものであるため、高電圧電源を必要とし、絶
縁のために装置全体が大型になるばかりでなく、取り扱
いにくく、かつ極小粒子への帯市が困難であるという問
題点があった。

この発明は、Ｌ記問題点を解決するためになされたもの
で、コロナ放電を利用することなく、比較的低電圧で物
体に帯電させることができる帯電方法と、その装置を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる物体の帯電方法は、電界帯電電極に電
圧を印加し、前記電界帯電電極から発生する電界を帯電
すべき物体に集中して作用させて物体表面の電界強度を
放電発生電界強度以上にして前記物体に電界帯電を施す
ものである。

また、この発明にかかる物体の帯電装置は、平板状の電
界帯電電極と、これに平行を保って配置される平板状の
対向電極と、この電界帯電電極に発生した電界を電界帯
電電極と対向電極間に位置する物体に印加し、物体表面
の電界強度を放電発生電界強度以上とするための高電圧
電源とからなるものである。

〔作用〕

この発明の物体の帯電方法は、電界帯電電極に発生させ
た電界を物体に集中して作用させ、帯電を行う。

また、この発明の帯電装置は、対向電極と帯電電極がと
もに平板で構成され、この間で帯電が従来より低い電圧
で行われる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す帯電装置の構成略図
である。この図で、１は電界帯電電極で、平板導体で構
成される。２は対向電極で、同じく平板導体で構成され
る。３は高電圧電源で、電界帯電電極１にコロナ放電を
生じさせない電圧で、できるだけ高圧の電圧を印加する
ものである。そして、電界帯電電極１と対向電極２は平
行に配置され対向電極２と高電圧電源３の一端は接ｊＩ
！！４され、円電極１．２間に帯電の対象となる物体Ｍ
が位置する。

次に動作について説明する。

電界帯電電極１に高電圧電源３から高電圧を印加する。

この場合、印加するのはコロナ放電を生じない大きさの
高電圧であるので、コロナ放電は生じないが、画電極１
，２間に電界が生ずる。この電界が物体Ｍに作用し、物
体Ｍの表面に電気力線が集中し、画電極１，２間の平均
電界よりもはるかに強い電界が物体Ｍの表面に生じる。

そのために物体Ｍ表面ではこれを構成する媒質の耐圧以
上の強電界となり、局部的絶縁破壊による電離（正、負
）したイオンと、電界の相互作用による離脱力と物質の
イオン吸着力との平衡によって、付着電荷が帯電となる
。また、物体Ｍが導体か、不導体の程度で生じる帯電作
用が異なる。

以上の現象は本発明者によって見出されたもので、本明
細書ではこれを従来の電界荷電と区別して電界帯電と呼
ぶことにする。

上記の電界帯電の作用力は、基本的には電界の強さＥＯ
と、物体Ｍの形状および質による物体の双極子発生力お
よびイオン放出力にほぼ比例する。したがって、従来の
荷電方法では対象とする物体Ｍが微粒子になる程荷電能
力が減少するので、０．１ｇｍ以下の粒子凝集、集塵は
実質上不可能と云われてきたが、この発明では０．１ｇ
ｍ以下の極小粒子であっても、帯電原理上粒子径に影響
されないので、電荷量対質量、すなわち比電荷が大きく
なり、従来の荷電方法では帯電させることができない極
小粒子にも帯電させることができる。

また、この発明による帯電方法では、帯電状態が単極性
荷電の他に双極性荷電が生じるので、粒子間の双極子電
界の作用が凝集、集塵を画電極１．２間の空間で生じる
ので、空間的効率が向上し、効力が格段と向上する。

第２図はこの発明に用いる電界帯電電極１と対向電極２
の他の例を示すもので、画電極１，２が同心円筒に構成
されている場合である。

また、この発明の物体の帯電方法を現在使用されている
除電器と同様の利用方法をするときには、第３図に示す
ように高圧交番型ｓ３Ａを使用してもよい。この第３図
の実施例では高圧交番電源３Ａから電界帯電電極１には
正、負の電圧が交互に供給され、物体Ｍの初期電荷ｑを
除電したうえで正負等量が物体Ｍ上で消失するように作
用することは従来と同様である。ただし、第３図の場合
、電界帯電電極１を物体Ｍの近傍におしまたときの帯電
に必要な供給電圧は数百ポルトとなり、従来の除電器が
必要とした数千ボルトに比べ格段に低い電圧でよい。

また、第４図のように対向電極２を併用すると数十ポル
トで効果を発揮する。

上記のように第４図の構成では数十ボルト以内で効果を
生じ、かつ放電電極がない除電器が可能となることは、
従来のようにコロナ放電を利用するものではないからで
あり、物体Ｍが電界帯電能の大きいものであるときは１
０■以下でも除電が可能である。

下記の第１表は、従来の電界荷電、拡散荷電とこの発明
による電界帯電との荷電できる電荷量（Ｃ／ｇ）の比較
を示す実験データである。使用した装置はこの発明では
第１図の平行平板の電界帯電電極１と対向電極２を備え
たもの、従来例では細線の放電電極を備えたものである
。

下記第１表において、物体Ｍとしては導体（比誘電率ｃ
ｃ）を用い従来例としては、電界荷電と拡散荷電との両
方が混合した状態で測定を行い、計算により電界荷電を
求め、これを測定値から差引いて拡散荷電とした。例え
ば、０．０１μｍの物体Ｍの場合、測定値は０．１９４
Ｃ／ｇであり、計算によって電界荷電が０．０２４Ｃ／
ｇであることを求め、０．１９４−０．０２４＝０．１
７の演算によって拡散荷電０．１７Ｃ／ｇを求めた。

なお、物体Ｍとしては、導体、不導体のいずれであって
もよく、また、固体に限らずガス蒸気笠も含むものであ
る。

さらに、電界帯電電極１は対向電極２側の表面に針状突
起を多数植設することにより放電電圧を低下させること
ができる。

〔発明の効果〕

この発明にかかる物体の帯電力Ｖ、およびその装置は、
電界帯電を行うものであるので機器の構造が単純となり
、かつ使用電圧が低くてよいので保守が容易である。ま
た、荷電する時間は実際には０．００１秒以内ですむの
で、装置の小型化がはかれる。さらに、単極帯電に重畳
した帯電として双極帯電するので、集塵機等に利用する
と空間的な凝集と集塵とが進行するので、高い効果が得
られる。また、高電圧電源としては交流でもよいので、
この面からも装置の小型化をはかることができる。

さらに、この発明の物体の帯゛主装置は、平板状の電界
帯電電極と、これと１１行を保つ１１板状の対向電極と
で構成されているので、より低い電圧で所彎の電界を発
生できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の・実施例を示す構成略図、第２図は
この発明の他の実施例を示す要部の斜視図、第３図、第
４図はそれぞれこの発明のさらに他の実施例を示す構成
略図、第５図、第６図は従来の帯電力沃を１悦明するた
めの図である。図中、１は電界帯電電極、２は対向電極、３は高電圧電
源、４は接地、Ｍは物体である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電界帯電電極に電圧を印加し、前記電界帯電電極
から発生する電界を帯電すべき物体に集中して作用させ
前記物体表面の電界強度を放電発生電界強度以上にする
ことにより、前記物体に帯電を施すことを特徴とする物
体の帯電方法。
（２）平板状の電界帯電電極と、これに平行を保って配
置される平板状の対向電極と、前記電界帯電電極に電圧
を印加し発生した電界を前記電界帯電電極と対向電極間
に位置する物体に印加し、前記物体表面の電界強度を放
電発生電界強度以上にするための高電圧電源とからなる
ことを特徴とする物体の帯電装置。
（３）平板状の電界帯電電極は、対向電極面上に多数の
導電性突起を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
（２）項記載の物体の帯電装置。