(57)【要約】【課題】電極を帯電させるための駆動部を設ける必要がなく、且つ、導電材の表面電位よりも高い表面電位を得る。【解決手段】帯電電極４は、金属導体により形成された電極本体２１と、電極本体２１に複数回巻回される樹脂フィルム２２とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属導体により形成された電極本体と、
前記電極本体に複数回巻回される樹脂フィルムと、
を備える帯電電極。
【請求項２】
前記樹脂フィルムの外周面を覆う絶縁部材を備える
請求項１記載の帯電電極。
【請求項３】
前記電極本体は、尖形の突起を有する
請求項１又は２に記載の帯電電極。
【請求項４】
処理対象材料が流れるシュートと、
前記シュートに連通する回収ダクトと、
前記シュートと前記回収ダクトとの連通部に配置された帯電電極と、
前記帯電電極に電圧を印加する電圧発生部と、を備え、
前記帯電電極は、
金属導体により形成された電極本体と、
前記電極本体に複数回巻回される樹脂フィルムと、
を有する異物除去装置。
【請求項５】
前記回収ダクトの前記シュートとは反対側の端部から空気を吸引する吸引部を備える請求項４に記載の異物除去装置。
【請求項６】
前記シュートの上流部は、前記処理対象材料によって塞がれ、
前記回収ダクトは、前記シュートの上流部よりも下流側に連通されている
請求項４又は５に記載の異物除去装置。
【請求項７】
前記シュートの上流部には、前記処理対象材料の流量を調節するゲートが設けられている
請求項４〜６のいずれかに記載の異物除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体や粒体などの材料から毛髪、紙片、糸屑、塵埃等の異物を除去する帯電電極およびその帯電電極を用いた異物除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体や粒体の材料には、毛髪、樹脂片、ゴム片、糸屑などの異物が混入することがある。特に食品材料に異物が混入すると、製品の信頼性を低下させるだけでなく、消費者の安全と安心が脅かされる。ところが、毛髪、ゴム、樹脂は、Ｘ線異物検出器や金属検知器によって検出することができないため、除去が難しい。
【０００３】
毛髪を除去する一般的な装置としては、例えば、風力選別装置がある。この風力選別装置は、毛髪が軽量であることを利用したものであり、重量物を空気の流れに逆らって下方へ落下させ、毛髪などの軽量物を空気の流れに乗せて上へ運ぶことにより、毛髪を除去するようになっている。しかし、風力選別装置は、軽比重物をも空気の流れに乗せて上へ運んでしまうため、粉体や粒体など材料から毛髪を除去する場合には適さない。
【０００４】
また、毛髪などの異物を除去するその他の装置としては、例えば、静電力を利用する異物除去装置がある。この異物除去装置では、静電力を利用して異物を吸い寄せるため、粉体や粒体など材料から異物だけを除去することが可能である。
【０００５】
静電力を利用した従来の異物除去装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。この特許文献１に記載された異物除去装置は、電極板を摩擦棒で摩擦することにより、電極板に静電気を発生させている。
【０００６】
また、塵埃などの異物を捕集する電極板としては、例えば、特許文献２に記載されているようなものがある。この特許文献２に記載された集塵ユニットでは、電極板（導電材）を絶縁樹脂フィルムによって被覆している。この絶縁樹脂フィルムは、体積抵抗が高いＰＰ系樹脂フィルムと体積抵抗の低いＰＶＣ系樹脂フィルムを積層して形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平３−９８９４９号公報
【特許文献２】特開平８−１１２５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された異物除去装置は、電極板に静電気を発生させるために、摩擦棒と電極板の少なくとも一方を駆動させる駆動部を設ける必要があり、装置の大型化を招くという問題があった。また、摩擦棒及び電極板が摩耗するため、保守や管理が煩雑になるという問題もある。
【０００９】
また、特許文献２に記載された集塵ユニットは、絶縁樹脂フィルムを２層にして表面電位の低下を抑制しているが、絶縁樹脂フィルムで被覆する前の導電材よりも高い表面電位を得られるかどうかはわからなかった。
【００１０】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、電極を帯電させるための駆動部を設ける必要がなく、且つ、導電材の表面電位よりも高い表面電位を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の帯電電極は、金属導体により形成された電極本体と、電極本体に複数回巻回される樹脂フィルムとを備える。
また、本発明の異物除去装置は、処理対象材料が流れるシュートと、シュートに連通する回収ダクトと、シュートと回収ダクトとの連通部に配置された帯電電極と、帯電電極に電圧を印加する電圧発生部とを備えている。そして、帯電電極は、金属導体により形成された電極本体と、電極本体に複数回巻回される樹脂フィルムとを有する。
【００１２】
本発明の帯電電極は、樹脂フィルムを電極本体に複数回巻回することにより、電極本体の表面電位よりも高い表面電位を得ることができる。これにより、静電力を効果的に使用することができる。そして、機械的な摩擦を生じさせなくても、電圧を印加するだけで帯電させることができる。
【００１３】
また、本発明の異物除去装置では、シュートと回収ダクトとの連通部に配置された帯電電極によって処理対象材料に混在した毛髪、紙片、糸屑、塵埃等の異物を引き寄せることができる。そして、引き寄せた異物を回収ダクトから回収することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電極を帯電させるための駆動部を設ける必要がなく、且つ、導電材（電極本体）の表面電位よりも高い表面電位を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の異物除去装置の一実施の形態の構成図である。
【図２】本発明の異物除去装置の一実施の形態に係る帯電電極の断面図である。
【図３】本発明の異物除去装置の一実施の形態に係る電極保持ユニットの第１の例を示す断面図である。
【図４】本発明の異物除去装置の一実施の形態に係る電極保持ユニットの第２の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の帯電電極および異物除去装置を実施するための形態について、図１〜図４を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
【００１７】
［異物除去装置］
まず、本発明の異物除去装置の一実施の形態について、図１を参照して説明する。
図１は、異物除去装置の構成図である。
【００１８】
異物除去装置１は、粉体や粒体などの処理対象材料１００が流れるシュート２と、シュート２に連通する回収ダクト３と、シュート２と回収ダクト３との連通部に配置された帯電電極４と、帯電電極４に電圧を印加する電圧発生部５と、吸引部６を備えている。シュート２を流れる処理対象材料１００としては、例えば、粉体や粒体などの食品材料を挙げることができる。
【００１９】
シュート２は、四角形の筒状に形成されており、上流部１１と、上流部１１に連続する中流部１２と、中流部１２に連続する下流部１３からなっている。上流部１１及び下流部１３は、軸が略鉛直方向を向いており、中流部１２とは反対側の端部が開口されている。上流部１１の開口は、処理対象材料１００が投入される投入口１１ａになっており、下流部１３の開口は、処理対象材料１００が排出される排出口１３ａになっている。
【００２０】
投入口１１ａから処理対象材料１００が投入されると、上流部１１は、処理対象材料１００によって塞がれる。この上流部１１には、処理対象材料１００の流量を調節するゲート１５が設けられている。下流部１３の排出口１３ａから排出された処理対象材料１００は、例えば、容器に貯留され、次の工程を行う装置へ搬送される。
【００２１】
中流部１２は、上流部１１から下流部１３に向かうにつれて連続的に低くなるように傾斜されている。処理対象材料１００は、中流部１２の底板部１２ａ上を流れて下流部１３へ進行する。中流部１２の上面部１２ｂには、回収ダクト３が設けられている。つまり、回収ダクト３は、シュート２の上流部１１よりも下流側に連通されている。
【００２２】
回収ダクト３は、筒状に形成されており、中流部１２から略垂直に突出している。この回収ダクト３のシュート２に連通する部分には、帯電電極４が配置されている。また、回収ダクト３の先端部には、吸引部６が設けられている。この吸引部６により、シュート２及び回収ダクト３内の空気が回収ダクト３の先端に向かって流れるようになっている。吸引部６としては、例えば、送風機（ブロワ)や扇風機（ファン）など挙げることができる。
【００２３】
電圧発生部５は、シュート２と帯電電極４に接続されている。具体的には、電圧発生部５のプラス側がシュート２に接続され、マイナス側が帯電電極４に接続されている。また、電圧発生部５のプラス側は、接地されている。これにより、帯電電極４は、負極に帯電する。
【００２４】
本実施の形態では、処理対象材料１００に混入している異物が「毛髪」であることを想定している。この「毛髪」は、正に帯電しやすいと考えられている。そのため、本実施の形態では、電圧発生部５のマイナス側を帯電電極４に接続し、帯電電極４が負極に帯電するようにした。なお、負に帯電しやすい異物を引き寄せる場合は、電圧発生部５のプラス側を帯電電極４に接続し、帯電電極４を正極に帯電させるとよい。
【００２５】
［帯電電極］
次に、帯電電極４について図２を参照して説明する。
図２は、帯電電極４の断面図である。
【００２６】
帯電電極４は、金属導体により棒状に形成された電極本体２１と、この電極本体２１に複数回巻回される樹脂フィルム２２と、樹脂フィルム２２の外周面を覆う絶縁部材２３から構成されている。電極本体２１は、周方向に螺旋状の溝を形成したおねじであり、周方向に連続する尖形の突起（不図示）を有している。なお、本実施の形態では、ねじの呼びが「Ｍ６×０．７５（ｍｍ）」、ピッチが「０．７５０（ｍｍ）」、外径が「６．０００（ｍｍ）」、谷径が「５．１８８（ｍｍ）」であって、材質が「ＳＵＳ３０４」のおねじを電極本体２１として適用している。
【００２７】
針のように尖った部分を持つ金属電極に電圧を印加すると、尖った箇所に電荷が集中することが知られている。そのため、本実施の形態では、電極本体２１として、周方向に螺旋状の溝を形成したおねじを適用した。したがって、電極本体２１は、周方向に連続する尖形の突起（不図示）を有している。
【００２８】
なお、本発明に係る電極本体の尖形の突起は、周方向に連続するものに限定されず、電荷が集中するように突出していればよい。また、本発明にかかる電極本体としては、尖形の突起を有していない、例えば、円柱状の棒（丸棒）を適用してもよい。この丸棒としては、例えば、「φ＝６（直径６ｍｍ）」のものを挙げることができる。また、材質としては、炭素鋼（Ｓ４５Ｃなど）やチタンを挙げることができる。
【００２９】
樹脂フィルム２２は、電極本体２１に層状に巻き付けられている。この樹脂フィルム２２の材質としては、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどをあげることができる。樹脂フィルム２２の厚さは、巻回作業や帯電電極４全体の大きさを考慮すると、例えば、５〜８０μｍ程度が好ましい。
【００３０】
絶縁部材２３は、帯電電極４の電気的な短絡（ショート）を防止している。絶縁部材２３は、チューブ、フィルム、フィルムを巻回してチューブ状にしたものなどである。この絶縁部材２３の材質としては、例えば、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアミド合成繊維、ポリアセタールなどを挙げることができる。また、絶縁部材２３の厚さは、適宜設定可能であるが、例えば、１〜２ｍｍ程度が好ましい。
【００３１】
このように構成された帯電電極４は、電極本体２１に樹脂フィルム２２を複数回巻き付けて層状にしているため、電極本体２１単体よりも高い表面電位を得ることができる。これは、フィルムを層状に巻くことにより１枚１枚の樹脂フィルム２２が静電分極し、電荷が溜まるためであると推察される。表面電位が高くなると、静電力が高まる。その結果、異物を引き寄せる吸引力を向上させることができる。
【００３２】
［実験例］
次に、帯電電極４の表面電位を測定した実験例について説明する。実験１では、全ねじ棒からなる電極本体に、樹脂フィルムとしてポリ塩化ビニリデンフィルムを複数回巻き付けて、樹脂フィルムの巻数が異なる複数の帯電電極を用意した。そして、各帯電電極に直流高圧発生装置で−１５．０ｋＶの電圧を印加し、電位を測定した。
【００３３】
絶縁体の表面電位を測定する場合は、静電気センサを絶縁体に接近させることが可能である。しかしながら、今回の実験は、帯電電極と静電気センサとの間で放電が発生するため、帯電電極から水平に３５ｍｍ離れた地点で電位を測定した。実験１の測定結果を、表１に示す。
【００３４】
【表１】
2011177655.tif 000003
【００３５】
表１に示すように、樹脂フィルムを巻回した場合の電位は、樹脂フィルムの巻数が「０」の場合（電極本体のみ）の電位よりも高くなった。しかも、樹脂フィルムの巻数を多くすると、電位が高くなった。これにより、電極本体にポリ塩化ビニリデンフィルムを複数回巻き付けると、電極本体よりも高い表面電位を得られることが確認された。また、ポリ塩化ビニリデンフィルムの巻数を複数回にしないと、電極本体よりも表面電位を高めるという効果が期待できないと考えられる。
【００３６】
実験２では、樹脂フィルムとしてポリエチレンフィルムと、ポリプロピレンフィルムを適用し、上述した実験１と同様に、−１５．０ｋＶの電圧を印加して帯電電極から水平に３５ｍｍ離れた地点で電位を測定した。実験２の測定結果を、表２に示す。
【００３７】
【表２】
2011177655.tif 000004
【００３８】
表２に示すように、樹脂フィルムをポリエチレンフィルムまたはポリプロピレンフィルムによって形成した場合の電位も、樹脂フィルムの巻数が「０」の場合（電極本体のみ）の電位よりも高くなった。そして、樹脂フィルムの巻数を多くすると、電位が高くなった。これにより、電極本体にポリエチレンフィルムまたはポリプロピレンフィルムを複数回巻き付けても、電極本体よりも高い表面電位を得られることが確認された。
【００３９】
実験３では、電極本体として、外周面に突起のない丸棒と、外周面に尖形の突起を有する全ねじ棒に、それぞれ直流高圧発生装置で電圧を印加し、電極本体から水平に３０ｍｍ離れた地点で電位を測定した。なお、印加する電圧の値は、−５．０ｋＶ、−１０．０ｋＶ、−１５．０ｋＶとした。実験３の測定結果を、表３に示す。
【００４０】
【表３】
2011177655.tif 000005
【００４１】
表３に示すように、全ねじ棒の電位は、丸棒の電位よりも高くなった。つまり、どの電圧値においても、全ねじ棒（尖形の突起有り）は、丸棒（尖形の突起無し）よりも強く帯電した。これにより、電極本体に尖形の突起を設けると、表面電位を高めることができることが確認された。
【００４２】
［帯電電極の取付構造］
次に、帯電電極４の取付構造について、図３を参照して説明する。
図３は、異物除去装置１に設けられる電極保持ユニットの第１の例を示す断面図である。
【００４３】
図３に示すように、異物除去装置１の回収ダクト３には、帯電電極４の端部を保持する電極保持ユニット３１が設けられている。この電極保持ユニット３１は、絶縁体からなる保持部３３と、保持部３３の内部に配置される導電部材３４と、帯電電極４の端部を覆う接続チューブ３５と、接続チューブ３５を締め付ける締め付けリング３６から構成されている。
【００４４】
保持部３３は、固定ねじや接着剤などの固着方法によって回収ダクト３の内面に固定されている。この保持部３３には、帯電電極４の端部を挿入するための挿入穴３３ａが設けられている。この挿入穴３３ａを形成する保持部３３の内面には、接続チューブ３５を螺合するためのねじ溝３３ｂが設けられている。
【００４５】
導電部材３４は、板状に形成されており、その中央部が挿入穴３３ａから露出するように保持部３３に固定されている。導電部材３４の中央部には、帯電電極４の電極本体２１が嵌合する嵌合穴３４ａが設けられている。この嵌合穴３４ａに電極本体２１が嵌合することにより、導電部材３４と電極本体２１が接触し、導電部材３４と帯電電極４が電気的に接続される。また、導電部材３４には、電圧発生部５のマイナス側が電気的に接続されている。つまり、帯電電極４は、導電部材３４を介して電圧発生部５のマイナス側に電気的に接続されている。
【００４６】
接続チューブ３５は、帯電電極４の軸方向の端部に嵌合することにより、帯電電極４に固定されている。この接続チューブ３５の外周面には、接続用螺合部３５ａと、締め付け用螺合部３５ｂが形成されている。接続用螺合部３５ａは、帯電電極４の先端に位置し、保持部３３のねじ溝３３ｂに螺合される。接続用螺合部３５ａを保持部３３のねじ溝３３ｂに螺合することにより、帯電電極４は、保持部３３に固定される。
【００４７】
締め付け用螺合部３５ｂは、接続用螺合部３５ａよりも帯電電極４の中央側に位置している。この締め付け用螺合部３５ｂには、締め付けリング３６が螺合される。締め付け用螺合部３５ｂに締め付けリング３６を螺合させることにより、接続チューブ３５は、径方向に押圧され、帯電電極４の外周面に密着する。そのため、帯電電極４と接続チューブ３５との間から処理対象材料１００の破片や塵埃などが侵入することを防止することができ、漏電または放電のリスクを回避することができる。
【００４８】
帯電電極４の他端は、電極保持ユニット（不図示）に保持されている。この電極保持ユニットは、電極保持ユニット３１と同様の構成を有しているが、電極本体２１と電圧発生部５を導通させるための導電部材３４を備えていない。なお、本発明に係る帯電電極は、両端を保持することに限定されるものではなく、例えば、電極保持ユニット３１で一方の端部のみを保持するようにしてもよい。その場合は、帯電電極の電極本体における他方の端部を絶縁部材２３によって覆うことにより、漏電または放電のリスクを回避する必要がある。
【００４９】
次に、帯電電極４の取付構造のその他の例について、図４を参照して説明する。
図４は、異物除去装置１に設けられる電極保持ユニットの第２の例を示す断面図である。
【００５０】
図４に示すように、電極保持ユニットの第２の例である電極保持ユニット３１Ａは、第１の例の電極保持ユニット３１と同様の構成を有している。この電極保持ユニット３１Ａが電極保持ユニット３１と異なる点は、保持部と接続チューブが一体に形成されている点である。電極保持ユニット３１Ａのその他の構成は、電極保持ユニット３１と同じであるため、共通する部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
電極保持ユニット３１Ａの保持部３８は、固定ねじや接着剤などの固着方法によって回収ダクト３の内面に固定されている。この保持部３８には、帯電電極４の端部を挿入するための挿入穴３８ａと、挿入穴３８ａの周縁から略垂直に突出する接続チューブ３８ｂが設けられている。接続チューブ３８ｂは、帯電電極４に嵌合する。この接続チューブ３８ｂの先端部には、締め付けリング３６を螺合させるための締め付け用螺合部３８ｃが形成されている。
【００５２】
締め付け用螺合部３８ｃに締め付けリング３６を螺合させることにより、接続チューブ３８ｂは、径方向に押圧され、帯電電極４の外周面に密着する。そのため、帯電電極４と接続チューブ３８ｂとの間から処理対象材料１００の破片や塵埃などが侵入することを防止することができ、漏電のリスクを回避することができる。なお、処理対象材料１００の破片としては、例えば、処理対象材料が「米」である場合の「糠」を挙げることができる。また、電極保持ユニット３１Ａでは、保持部３８と接続チューブ３８ｂが一体に形成されているため、図３に示す電極保持ユニット３１よりも保持部３８内に塵埃が侵入する可能性が低いという効果がある。
【００５３】
［異物除去装置の動作］
次に、異物除去装置１の動作について、図１を参照して説明する。
異物除去装置１を用いて処理対象材料１００から毛髪、紙片、糸屑、塵埃等の異物１０１を除去するには、まず、シュート２の投入口１１ａから処理対象材料１００を投入する。投入口１１ａから処理対象材料１００が投入されると、上流部１１は、処理対象材料１００によって塞がれる。このとき、ゲート１５によって上流部１１における出口の大きさを決定し、処理対象材料１００の流量を調節する。
【００５４】
上流部１１を通過した処理対象材料１００は、重力の作用により中流部１２を流れる。このとき、処理対象材料１００の中に異物１０１が混入していれば、その異物１０１は、静電力によって帯電電極４に引き寄せられ、回収ダクト３に導かれる。そして、吸引部６によって発生する空気の流れに乗って回収ダクト３の外に排出され、回収タンク（不図示）に集められる。
【００５５】
そして、異物１０１が除去された処理対象材料１００は、下流部１３の排出口１３ａから排出される。本実施の形態では、上流部１１が処理対象材料１００によって塞がれているため、吸引部６によって吸引された空気は、下流部１３から回収ダクト３へ流れる。この空気の流れにより、回収ダクト３よりも下流部１３側に流れた異物１０１を上方（回収ダクト側）へ押し上げることができ、異物１０１の除去を確実に行うことができる。
【００５６】
また、本実施の形態の異物除去装置１では、電圧発生部５によって帯電電極４に電圧を印加するだけで帯電電極４を帯電させることができる。そのため、帯電電極４を帯電させるための駆動部を設ける必要がなく、部品点数の削減を図ることができ、その分、装置自体を小型化することができる。
【００５７】
また、ゲート１５によって処理対象材料１００の流量を下げれば、処理対象材料１００に混入した異物１０１が露出しやすくなり、異物１０１の除去率を高めることができる。なお、処理対象材料１００の流量を下げると、異物除去装置１の処理能力が落ちるため、生産性に支障をきたさない程度の流量に調整するとよい。
【００５８】
［変形例］
以上、本発明の異物除去装置の実施の形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の異物除去装置は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００５９】
上述の実施の形態では、シュート２の中流部１２を傾斜させて、重力の作用によって処理対象材料１００を下流部１３へ流した。しかしながら、本発明に係るシュートの中流部は、水平方向と平行になっていてもよい。その場合は、ベルトコンベアなどの搬送手段によって処理対象材料１００を流すことが考えられる。
【００６０】
また、本発明に係る樹脂フィルムは、１枚のシート状に形成して電極本体に巻回してもよく、複数枚のシートに分けてそれらを重ねるようにして電極本体に巻回してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…異物除去装置、  ２…シュート、  ３…回収ダクト、  ４…帯電電極、  ５…電圧発生部、  ６…吸引部、  １１…上流部、  １１ａ…投入口、  １２…中流部、  １３…下流部、  １３ａ…排出口、  １５…ゲート、  ２１…電極本体、  ２２…樹脂フィルム、  ２３…絶縁部材、  ３１，３１Ａ…電極保持ユニット、  ３３，３８…保持部、  ３３ａ，３８ａ…挿入穴、  ３３ｂ…ねじ溝、  ３４…導電部材、  ３４ａ…嵌合穴、  ３５，３８ｂ…接続チューブ、  ３５ａ…接続用螺合部、  ３５ｂ，３８ｃ…締め付け用螺合部、  ３６…締め付けリング、  １００…処理対象材料、  １０１…異物
【図１】
2011177655.tif 000006
【図２】
2011177655.tif 000007
【図３】
2011177655.tif 000008
【図４】
2011177655.tif 000009