(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-09
(45)【発行日】2024-04-17
(54)【発明の名称】エレクトレット化装置
(51)【国際特許分類】
H01T 19/04 20060101AFI20240410BHJP
【ＦＩ】
H01T19/04
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020199346
(22)【出願日】2020-12-01
(65)【公開番号】P2022087421
(43)【公開日】2022-06-13
【審査請求日】2023-07-03
(73)【特許権者】
【識別番号】000183738
【氏名又は名称】春日電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002446
【氏名又は名称】弁理士法人アイリンク国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】竹内 學
(72)【発明者】
【氏名】岡村 善次
(72)【発明者】
【氏名】橋元 文秋
(72)【発明者】
【氏名】山崎 宏海
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 輝夫
【審査官】内田 勝久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－２１９６８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－５８２９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１５５２３１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｔ ７／００ － ２３／００
Ｈ０１Ｇ ７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源に接続された放電電極針と、上記放電電極針に対向した接地電極とを備え、
上記接地電極上に支持された処理対象に向かって上記放電電極針からイオンを照射するエレクトレット化装置であって、
上記放電電極針の基端と電源との間には高抵抗体を直列に接続し、
上記高抵抗体から上記放電電極針の先端までの部分を電極側浮遊容量とするとともに、
上記高抵抗体から上記放電電極針の先端までの長さを浮遊容量設定長さとし、
この浮遊容量設定長さによって、
上記電極側浮遊容量の大きさを、上記電極側浮遊容量に蓄電される最大電荷の放電エネルギーが上記接地電極上に支持された処理対象を損傷させない大きさになるように設定したエレクトレット化装置。
【請求項2】
上記高抵抗体から上記放電電極針の先端までの浮遊容量設定長さは、上記電極側浮遊容量の大きさが０．１［ｐＦ］～５［ｐＦ］となる長さである請求項１に記載のエレクトレット化装置。
【請求項3】
電気的絶縁体で構成され、上記高抵抗体を内部に埋め込んで保持する保持手段を備え、上記保持手段が上記高抵抗体の表面を経由する沿面放電を防止する請求項１または２に記載のエレクトレット化装置。
【請求項4】
上記放電電極針の基端を上記保持手段内に設けるとともに、上記高抵抗体と上記放電電極針の基端とを、直接または微小間隔を維持して電気的に接続した請求項３に記載のエレクトレット化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、樹脂シートなどに、半永久的に帯電状態を保持させる装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、樹脂シートや不織布などを、帯電状態を維持するように処理するために、放電エネルギーを利用したエレクトレット化装置が知られている。
例えば、図４に示すエレクトレット化装置は、電源４が接続された放電電極針１と、この放電電極針１に対向する接地電極２とを備えている。
上記接地電極２には樹脂シートなどの処理対象３を載置し、放電電極針１に電源４で高電圧を印加してコロナ放電で生成されたイオンを処理対象３に照射し、上記処理対象３に電荷を注入して処理対象３をエレクトレット化する。
例えば、図４に示すエレクトレット化装置は、電源４が接続された放電電極針１と、この放電電極針１に対向する接地電極２とを備えている。
上記接地電極２には樹脂シートなどの処理対象３を載置し、放電電極針１に電源４で高電圧を印加してコロナ放電で生成されたイオンを処理対象３に照射し、上記処理対象３に電荷を注入して処理対象３をエレクトレット化する。
【0003】
エレクトレット化された処理対象は半永久的に静電気力を保持しているので、その静電気力が、例えばマイクロフォンやスピーカーの振動膜、静電フィルターなど様々な用途に利用される。これらのエレクトレット製品は、いずれの用途においても電荷保持能力が高く、長期にわたって性能が劣化しないことが要求される。
【0004】
エレクトレット化された処理対象３の電荷保持能力の高さは、エレクトレット化において処理対象３内のトラップで捕獲された電荷の逃げにくさに相当し、これは電荷のトラップの深さに依存する。
また、電荷を深いトラップで捕獲するためには、処理対象に対してより高速でイオンを衝突させる必要がある。具体的には、放電電極針１の先端と接地電極２との間の電界強度Ｖ／ｄを高くして処理対象３に高速でイオンを衝突させることが考えられる。なお、上記Ｖは放電電極針１の電位、ｄは放電電極針１の先端と接地電極２との距離である。
また、電荷を深いトラップで捕獲するためには、処理対象に対してより高速でイオンを衝突させる必要がある。具体的には、放電電極針１の先端と接地電極２との間の電界強度Ｖ／ｄを高くして処理対象３に高速でイオンを衝突させることが考えられる。なお、上記Ｖは放電電極針１の電位、ｄは放電電極針１の先端と接地電極２との距離である。
【0005】
イオンが高速になれば、処理対象３に対する衝突エネルギーが大きくなるため、それだけ電荷のトラップが深くなって電荷保持能力の高いエレクトレットを得ることができる。
一方、上記電界強度Ｖ／ｄが高過ぎると、放電電極針１の先端から接地電極２に向かって火花放電のようなエネルギーの大きな異常放電が発生し、その放電エネルギーによって処理対象３を損傷させてしまうことがあった。
一方、上記電界強度Ｖ／ｄが高過ぎると、放電電極針１の先端から接地電極２に向かって火花放電のようなエネルギーの大きな異常放電が発生し、その放電エネルギーによって処理対象３を損傷させてしまうことがあった。
【0006】
そこで、従来は、上記電界強度Ｖ／ｄを、異常放電が発生しない範囲で、できるだけ高くなるように設定するようにしていた。言い換えれば、電界強度Ｖ／ｄが、異常放電を発生させない上限ぎりぎりの大きさになるように、上記距離ｄや電源４の出力を設定していた。
【0007】
しかし、上記のように異常放電が発生しない範囲に電界強度Ｖ／ｄを設定したとしても、実際にはエネルギーの大きな異常放電が発生し、処理対象３が損傷してしまうことがあった。
本発明者らは、処理対象３を損傷させるような異常放電が発生するメカニズムを次のように推察した。
本発明者らは、処理対象３を損傷させるような異常放電が発生するメカニズムを次のように推察した。
【0008】
例えば、上記装置で放電電極針１の先端にコロナ放電が安定して発生しているときには、放電電極針１から接地電極２まで達する火花放電のような異常放電は発生しない。しかし、コロナ放電に基づくエレクトレット化の過程で処理対象３の表面は放電電極針１から照射されるイオンの電荷によってチャージアップする。処理対象３の表面がチャージアップしして処理対象３の表面と接地電極２との電位差が一定値を超えると、処理対象３の表面から接地電極２への放電が発生する。
【0009】
この放電によって、処理対象３の表面電位が接地電位近くまで一気に下がる。そのため、処理対象３の部分で放電電極針１との間の電界強度が急激に上昇する。このような電界強度の急激な上昇が起こると、それがきっかけとなって、放電電極針１の先端から接地電極２へ向かう異常放電が発生する。この異常放電では、放電電極針１の先端から電源４までの間の浮遊容量ＳＣ１に蓄電された電荷が一気に放出され、その放電エネルギーは非常に大きくなる。その結果、処理対象３が損傷してしまう。
【0010】
また、エレクトレット化の効果を高める目的で、処理対象３を加熱することがある。処理対象３が加熱されて処理対象３の内部電荷が活性化すれば、処理対象３を構成する樹脂の高次構造が変化して深いトラップが増加し、照射されたイオンの電荷をより多く深いトラップで捕獲できるようになるからである。
このように処理対象３を加熱して処理対象３の内部電荷が活性化すれば、その分処理対象３の電気抵抗値が初期よりも低下することがある。電気抵抗値が下がれば、放電電極針１から照射されたイオンの電荷が、処理対象３を介して接地電極２へ流れることがある。このような電流が、上記浮遊容量ＳＣ１に蓄電された電荷を一気に放出させる異常放電のきっかけになることもある。
このように処理対象３を加熱して処理対象３の内部電荷が活性化すれば、その分処理対象３の電気抵抗値が初期よりも低下することがある。電気抵抗値が下がれば、放電電極針１から照射されたイオンの電荷が、処理対象３を介して接地電極２へ流れることがある。このような電流が、上記浮遊容量ＳＣ１に蓄電された電荷を一気に放出させる異常放電のきっかけになることもある。
【0011】
さらに、処理対象３の材質によっては、加熱部分が熱膨張して変形してしまうことがある。処理対象３が変形すると、部分的に処理対象３の表面と放電電極針１との距離ｄが設定値より小さくなってしまう。その結果、部分的に電界強度Ｖ／ｄが高くなって、その部分で異常放電が発生してしまうことがある。
【0012】
なお、処理対象３は、積極的に加熱しなくてもイオンが衝突することによっても温度上昇することがある。その場合にも、処理対象３の電気抵抗値が低下したり、変形したりして局所的に異常放電を誘発することがある。
さらに、処理対象を搬送しながらエレクトレット化する装置では、搬送中の振動などで処理対象がバタついて処理対象と放電電極針の先端との距離が変化し、異常放電が発生しやすくなることもあった。
さらに、処理対象を搬送しながらエレクトレット化する装置では、搬送中の振動などで処理対象がバタついて処理対象と放電電極針の先端との距離が変化し、異常放電が発生しやすくなることもあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【文献】特開２０１０－０８９４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
上記したように、従来のエレクトレット化装置では放電電極針の先端と接地電極との間の電界強度Ｖ／ｄは、異常放電が発生しない範囲でできるだけ高く設定されている。しかし、電界強度Ｖ／ｄは様々な要因によって変化することがある。そのため、放電電極針１から接地電極２に向かう異常放電を完全に防止することはできなかった。
また、処理対象に損傷を与えるような異常放電の放電エネルギーは、電界強度だけでなく放電電極針側の浮遊容量ＳＣ１にも依存する。それにもかかわらず、従来の装置では、浮遊容量ＳＣ１の大きさは無視されていた。
また、処理対象に損傷を与えるような異常放電の放電エネルギーは、電界強度だけでなく放電電極針側の浮遊容量ＳＣ１にも依存する。それにもかかわらず、従来の装置では、浮遊容量ＳＣ１の大きさは無視されていた。
【0015】
このように、従来の装置では、エレクトレット化の効果を上げるために、電界強度を上げることだけに力が注がれていたので、放電エネルギーの大きな異常放電によって処理対象が損傷してしまうという問題が発生していた。
【0016】
また、一方で、処理対象を損傷させるような異常放電を防止しようとして電界強度Ｖ／ｄを低く設定すれば、エレクトレット化の効果を十分に発揮させることができなくなってしまっていた。
そのために、従来の装置では、高いエレクトレット化を実現しながら、処理対象の損傷を防止することはできなかった。
そのために、従来の装置では、高いエレクトレット化を実現しながら、処理対象の損傷を防止することはできなかった。
【0017】
なお、ここでいう異常放電とは、放電電極針１の先端から接地電極２へ向かう火花放電のような放電のことで、安定したコロナ放電以外の放電である。したがって、この異常放電には、火花が接地電極２まで到達するようなエネルギーの大きな放電も、発光が途中で消えてしまうような比較的エネルギーの小さな放電も含まれる。異常放電のなかで、火花が接地電極２まで達するような異常放電は特に放電エネルギーが大きく、処理対象３を損傷してしまう。
【0018】
この発明の目的は、高いエレクトレット化を実現しながら、異常放電の放電エネルギーによって処理対象が損傷することを防止できるエレクトレット化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0019】
第１の発明は、電源に接続された放電電極針と、上記放電電極針に対向した接地電極とを備え、上記接地電極で支持された処理対象に上記放電電極針からイオンを照射するエレクトレット化装置であって、上記放電電極針の基端と電源との間には高抵抗体を直列に接続し、上記高抵抗体から上記放電電極針の先端までの部分を電極側浮遊容量とするとともに、上記高抵抗体から上記放電電極針の先端までの長さを浮遊容量設定長さとし、この浮遊容量設定長さによって、上記電極側浮遊容量の大きさを、上記電極側浮遊容量に蓄電される最大電荷の放電エネルギーが上記接地電極に支持された処理対象を損傷させない大きさになるように設定した。
【0020】
第２の発明は、上記高抵抗体から上記放電電極針の先端までの浮遊容量設定長さが、上記電極側浮遊容量の大きさが０．１［ｐＦ］～５［ｐＦ］となる長さである。
【0021】
第３の発明は、電気的絶縁体で構成され、上記高抵抗体を内部に埋め込んで保持する保持手段を備え、上記保持手段が上記高抵抗体の表面を経由する沿面放電を防止する。
【0022】
第４の発明は、上記放電電極針の基端を上記保持手段内に設けるとともに、上記高抵抗体と上記放電電極針の基端とを、直接または微小間隔を維持して電気的に接続している。
【発明の効果】
【0023】
この発明によれば、電源と放電電極針との間に接続された高抵抗体から放電電極針の先端までの長さである浮遊容量設定長さに対応した電極側浮遊容量の大きさを微小に設定して、そこに蓄積された電荷が放出される異常放電の放電エネルギーを、処理対象を損傷させない大きさに保つことができる。
上記のように電極側浮遊容量の大きさを微小に設定したので、たとえ異常放電が発生したとしても、その放電エネルギーが処理対象を損傷させるほどの大きさにはならない。したがって、放電電極針の先端と接地電極との間に生成される電界の強度はエレクトレット化の効果を高めることだけ考慮して決めることができる。
そのため、高いエレクトレット化と処理対象の損傷の防止とを同時に達成することができる。
上記のように電極側浮遊容量の大きさを微小に設定したので、たとえ異常放電が発生したとしても、その放電エネルギーが処理対象を損傷させるほどの大きさにはならない。したがって、放電電極針の先端と接地電極との間に生成される電界の強度はエレクトレット化の効果を高めることだけ考慮して決めることができる。
そのため、高いエレクトレット化と処理対象の損傷の防止とを同時に達成することができる。
【0024】
第２の発明によれば、電極側浮遊容量の大きさが微小になるので、異常放電が発生して、電極側浮遊容量の電荷が放電電極針の先端から放出されたとしても、異常放電の放電エネルギーを小さく保つことができる。
【0025】
第３の発明によれば、高抵抗体を電気的絶縁体内に埋め込むことで高抵抗体の表面の沿面放電を防止することができる。
【0026】
第４の発明によれば、高抵抗体とともに放電電極針を保持し、放電電極針の先端と処理対象との位置関係を適切に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図4】従来のエレクトレット化装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
（第１実施形態）
以下に、第１実施形態を説明する。
図１は、この発明の第１実施形態のエレクトレット化装置を模式的に示しているが、従来の装置と同じ構成要素には図４と同じ符号を用いている。図２は、高抵抗体Ｒと放電電極針１とを保持する保持部材６の断面図である。
以下に、第１実施形態を説明する。
図１は、この発明の第１実施形態のエレクトレット化装置を模式的に示しているが、従来の装置と同じ構成要素には図４と同じ符号を用いている。図２は、高抵抗体Ｒと放電電極針１とを保持する保持部材６の断面図である。
【0029】
図１に示すように、第１実施形態のエレクトレット化装置は、樹脂シートなどの処理対象３を載置し、処理対象３より一回り大きい平板状の接地電極２とこれに対向する放電電極針１とを備えている。放電電極針１には電源４が接続されている。放電電極針１に電圧を印加して先端でコロナ放電を発生させると、このコロナ放電で生成されたイオンが接地電極２に載置された処理対象３に照射され、処理対象３をエレクトレット化する。なお、上記電源４は必要に応じて、例えば、数十［ｋＶ］の正または負の直流高電圧を出力する電源である。
【0030】
また、この第１実施形態では、上記放電電極針１と電源４に接続されるケーブル５との間に高抵抗体Ｒを直列に接続し、この高抵抗体Ｒに放電電極針１を接続している。
この高抵抗体Ｒは、図２に示すように、放電電極針１とともに保持部材６で保持されている。
上記保持部材６は、電気的絶縁性を有する樹脂などで形成された本体７を備え、本体７には保持空間７ａが形成されている。上記保持空間７ａは、高抵抗体Ｒを収容可能な容積及び形状と開口７ｂとを備えている。また、本体７において開口７ｂと対向する側には、保持空間７ａと外部と連通させる貫通孔７ｃが形成されている。
このような保持空間７ａに、放電電極針１が接続された高抵抗体Ｒが収容され、開口７ｂから放電電極針１の先端部分１ａを外部に突出させている。また、高抵抗体Ｒの放電電極針１が接続されていない側の接続端子ｒ１を貫通孔７ｃから外部へ突出させている。
この高抵抗体Ｒは、図２に示すように、放電電極針１とともに保持部材６で保持されている。
上記保持部材６は、電気的絶縁性を有する樹脂などで形成された本体７を備え、本体７には保持空間７ａが形成されている。上記保持空間７ａは、高抵抗体Ｒを収容可能な容積及び形状と開口７ｂとを備えている。また、本体７において開口７ｂと対向する側には、保持空間７ａと外部と連通させる貫通孔７ｃが形成されている。
このような保持空間７ａに、放電電極針１が接続された高抵抗体Ｒが収容され、開口７ｂから放電電極針１の先端部分１ａを外部に突出させている。また、高抵抗体Ｒの放電電極針１が接続されていない側の接続端子ｒ１を貫通孔７ｃから外部へ突出させている。
【0031】
そして、保持空間７ａ内には、高抵抗体Ｒや放電電極針１の外周との間に充填材８が充填されている。この充填材８は例えばウレタンやシリコーンなど絶縁性の樹脂材であって、溶融状態で充填した後に硬化し、電気的絶縁体となる材質である。これにより、保持部材６と高抵抗体Ｒ及び放電電極針１とが一体とされている。また、高抵抗体Ｒ及び放電電極針１を保持した保持部材６は、図示していないフレームなどに固定されている。
【0032】
上記のようにして、保持部材６によって放電電極針１と接地電極２との相対位置関係を保つようにしている。また、貫通孔７ｃから本体７の外に突出した接続端子ｒ１には、ケーブル５が接続されている。
【0033】
上記高抵抗体Ｒは、放電電極針１に流れる電流を制限するとともに、電源４の出力端子から放電電極針１の先端までの導体を区切り、当該高抵抗体Ｒから放電電極針１の先端までの部分を電極側浮遊容量として区画する機能を発揮する。
このような機能を発揮するための高抵抗体Ｒの抵抗値としては、電源４の出力電圧にもよるが１００［ＭΩ］～５００［ＭΩ］程度が必要である。
このような機能を発揮するための高抵抗体Ｒの抵抗値としては、電源４の出力電圧にもよるが１００［ＭΩ］～５００［ＭΩ］程度が必要である。
【0034】
上記高抵抗体Ｒの放電電極針１側の端部ｒ２から放電電極針１の先端までの導体部分には、接地との間に電極側浮遊容量である浮遊容量ＳＣ２が生成される。この浮遊容量ＳＣ２の大きさは、上記高抵抗体Ｒの端部ｒ２から放電電極針１の先端までの長さＬに依存する。つまり、この長さＬが浮遊容量設定長さである。
この第１実施形態ではこの長さＬをできるだけ小さくして浮遊容量ＳＣ２を微小に設定している。
この第１実施形態ではこの長さＬをできるだけ小さくして浮遊容量ＳＣ２を微小に設定している。
【0035】
ただし、上記浮遊容量ＳＣ２の大きさは浮遊容量設定長さＬだけで決まるのではない。浮遊容量ＳＣ２は、上記浮遊容量設定長さＬに対応する電極側浮遊容量部分の断面積や、電極側浮遊容量と外部の接地体との距離、放電電極針１を囲む保持部材６の形状や材質などにも依存する。例えば、放電電極針１が太くなるほど浮遊容量ＳＣ２は大きくなり、接地体との距離が大きいほど浮遊容量ＳＣ２は小さくなる。また、放電電極針１において保持部材６で保持されている部分が多い場合には、浮遊容量ＳＣ２は保持部材６の誘電率の影響を受けて大きくなる。このように浮遊容量ＳＣ２は様々なパラメータの影響を受けるが、いずれにしても浮遊容量設定長さＬを小さくすることで浮遊容量ＳＣ２を小さくすることができる。
【0036】
このように浮遊容量ＳＣ２を微小に設定したのは、浮遊容量ＳＣ２が微小であれば、浮遊容量ＳＣ２に蓄電される最大電荷量が小さくなるからである。浮遊容量ＳＣ２に蓄電された電荷量が小さければ、放電電極針１と接地電極２との間に発生する異常放電によって上記浮遊容量ＳＣ２に蓄電された電荷が一気に放電されたとしてもその放電エネルギーは小さくなる。
【0037】
異常放電の放電エネルギーが小さければ、たとえ、放電電極針１の先端から接地電極２に向かって異常放電が発生したとしても、その異常放電で処理対象３が損傷する可能性は低い。
したがって、上記浮遊容量ＳＣ２が小さければ小さいほど処理対象３に損傷を与える可能性は低くなる。
したがって、上記浮遊容量ＳＣ２が小さければ小さいほど処理対象３に損傷を与える可能性は低くなる。
【0038】
なお、浮遊容量ＳＣ２の大きさを限りなくゼロに近づければ、上記放電エネルギーも微小に保つことができる。浮遊容量ＳＣ２を限りなくゼロに近づけるためには、高抵抗体Ｒの端部ｒ２と放電電極針１の先端までの長さＬをゼロに近づける必要がある。ただし、上記長さＬを限りなくゼロに近づけることは装置の構造要因などから不可能である。例えば、安定したコロナ放電を維持するために必要な放電電極針１の形状やその取り付け性を考慮すれば、上放電電極針１には数［ｍｍ］程度の長さが必要である。
【0039】
また、上記保持部材６に保持された高抵抗体Ｒの端部ｒ２と放電電極針１との接続部分をできるだけ短くするためには、両部材を直接接続することが好ましい。それでも接続部分をゼロにすることは難しく、高抵抗体Ｒの端部ｒ２と放電電極針１の基端との間には微小間隔が維持される場合が多い。
したがって、上記長さＬを小さくするのにも限界があり、浮遊容量ＳＣ２の大きさを、少なくとも処理対象３を損傷させない放電エネルギーに基づいて決めるのが現実的である。
したがって、上記長さＬを小さくするのにも限界があり、浮遊容量ＳＣ２の大きさを、少なくとも処理対象３を損傷させない放電エネルギーに基づいて決めるのが現実的である。
【0040】
第１実施形態では、上記浮遊容量ＳＣ２の大きさを、処理対象３を損傷させない放電エネルギーに基づいて決め、この浮遊容量ＳＣ２を実現するように、高抵抗体Ｒから放電電極針１の先端までの長さＬが浮遊容量設定長さとして設定されている。
上記処理対象３を損傷させない大きさの放電エネルギーは、処理対象３の特性によっても異なる。
例えば、処理対象３の厚みが薄い場合や、処理対象３が電気抵抗や耐熱性の低い材質で形成されている場合には、小さめの放電エネルギーでも損傷する可能性がある。反対に、処理対象３が、厚いシートや電気抵抗や耐熱性の高い材質で形成されている場合には、大きめの放電エネルギーでも損傷しにくい。
上記処理対象３を損傷させない大きさの放電エネルギーは、処理対象３の特性によっても異なる。
例えば、処理対象３の厚みが薄い場合や、処理対象３が電気抵抗や耐熱性の低い材質で形成されている場合には、小さめの放電エネルギーでも損傷する可能性がある。反対に、処理対象３が、厚いシートや電気抵抗や耐熱性の高い材質で形成されている場合には、大きめの放電エネルギーでも損傷しにくい。
【0041】
したがって、上記処理対象３を損傷させない大きさの放電エネルギーを維持する浮遊容量ＳＣ２の大きさは、処理対象３の材質などの特性を考慮して決めればよい。
この第１実施形態では、浮遊容量ＳＣ２の静電容量Ｃ＝５［ｐＦ］、放電電極針１の先端と接地電極２との距離ｄ＝２５［ｍｍ］、放電電極針１への印加電圧Ｖ＝３０［ｋＶ］に設定した。
この第１実施形態では、浮遊容量ＳＣ２の静電容量Ｃ＝５［ｐＦ］、放電電極針１の先端と接地電極２との距離ｄ＝２５［ｍｍ］、放電電極針１への印加電圧Ｖ＝３０［ｋＶ］に設定した。
【0042】
（作用、効果等）
上記した条件で、厚さが約０．５［ｍｍ］のポリテトラフルオロエチレン製のシートを接地電極２上に載置して異常放電を発生させたところ、接地電極２上の処理対象３に損傷はみられなかった。
上記異常放電の放電エネルギーを、Ｗ＝Ｃ×Ｖ２／２として算出すると、放電エネルギーＷ＝２．２５［ｍＪ］となる。つまり、２．２５［ｍＪ］の放電エネルギーなら、厚さが約０．５［ｍｍ］のポリテトラフルオロエチレン製のシートを損傷させないことが確認できた。
上記のように、浮遊容量ＳＣ２の大きさを小さく設定すれば、放電電極針1への印加電圧が高くても異常放電の放電エネルギーを小さくできるので、異常放電による処理対象３の損傷を防止することは可能である。
上記した条件で、厚さが約０．５［ｍｍ］のポリテトラフルオロエチレン製のシートを接地電極２上に載置して異常放電を発生させたところ、接地電極２上の処理対象３に損傷はみられなかった。
上記異常放電の放電エネルギーを、Ｗ＝Ｃ×Ｖ２／２として算出すると、放電エネルギーＷ＝２．２５［ｍＪ］となる。つまり、２．２５［ｍＪ］の放電エネルギーなら、厚さが約０．５［ｍｍ］のポリテトラフルオロエチレン製のシートを損傷させないことが確認できた。
上記のように、浮遊容量ＳＣ２の大きさを小さく設定すれば、放電電極針1への印加電圧が高くても異常放電の放電エネルギーを小さくできるので、異常放電による処理対象３の損傷を防止することは可能である。
【0043】
このように浮遊容量ＳＣ２の大きさが微小に設定された第１実施形態の装置では、たとえ異常放電が発生しても、その放電エネルギーが処理対象３を損傷するほど大きくはならない。したがって、放電電極針１と接地電極２との間の電界強度Ｖ／ｄは、異常放電の発生に関係なく、安全性などを考慮した現実的な範囲で、処理効果を基準にした高い値に設定することができる。
言い換えれば、上記放電エネルギーＷが同じでも、上記浮遊容量ＳＣ２の静電容量Ｃを小さくすれば、その分電界強度Ｖ／ｄを高くすることができる。そのため、より高い処理効果を実現することができる。
言い換えれば、上記放電エネルギーＷが同じでも、上記浮遊容量ＳＣ２の静電容量Ｃを小さくすれば、その分電界強度Ｖ／ｄを高くすることができる。そのため、より高い処理効果を実現することができる。
【0044】
したがって、この第１実施形態のエレクトレット化装置では、イオンの処理対象３に対する衝突速度を高速にして高い処理効果を維持しながら、処理対象の損傷も防止できる。
さらに、上記放電エネルギーを小さく維持できれば、放電電極針１の劣化も抑制でき、放電電極針１の寿命も長くできる。
さらに、上記放電エネルギーを小さく維持できれば、放電電極針１の劣化も抑制でき、放電電極針１の寿命も長くできる。
【0045】
また、上記保持部材６が高抵抗体Ｒとともに、放電電極針１を保持することで、エレクトレット化装置における放電電極針１の位置を維持することができる。その結果、放電電極針１から接地電極２や処理対象３までの距離を管理しやすくなり、安定した処理効果が得られる。
【0046】
さらに、高抵抗体Ｒが電気的絶縁体に埋め込まれているため、接続端子ｒ１側の高電圧部分から高抵抗体Ｒ表面を経由する沿面放電を起こりにくくすることができる。このように、保持部材６が高抵抗体Ｒの表面を覆って沿面放電を防止する機能を発揮すれば、高抵抗体Ｒ自体の絶縁被覆部分はそれほど大きくなくても沿面放電を防止できる。そのため、高抵抗体Ｒとして体積の大きな部品を用いる必要がなく、部品選択の自由度を上げることもできる。
【0047】
（第２実施形態）
以下に第２実施形態を説明する。
図３は、第２実施形態の概略図である。そして、この第２実施形態にて上記第１実施形態と同様の構成要素には、図１と同じ符号を用いている。
この第２実施形態は、樹脂シートや不織布などからなる長尺の処理対象９を、連続搬送する過程でエレクトレット化する装置である。
以下に第２実施形態を説明する。
図３は、第２実施形態の概略図である。そして、この第２実施形態にて上記第１実施形態と同様の構成要素には、図１と同じ符号を用いている。
この第２実施形態は、樹脂シートや不織布などからなる長尺の処理対象９を、連続搬送する過程でエレクトレット化する装置である。
【0048】
第２実施形態は、図３に示すように処理対象９の搬送経路に沿って、回転可能にした第１～第３の温調ローラ１０～１２と、これらの温調ローラ間に配置されたガイドローラ１３，１４とを備えている。処理対象９は、これらのローラに架け渡され、図示の矢印ｘ方向へ搬送される。
上記第１，第２の温調ローラ１０，１１はそれぞれ内部に図示していない加熱機構を備え、外周面に接触した処理対象９を加熱する機能を発揮する。上記加熱機構としては、ローラの内部にヒーターを設けたり、熱媒を流通させたりすることが考えられる。
上記第１，第２の温調ローラ１０，１１はそれぞれ内部に図示していない加熱機構を備え、外周面に接触した処理対象９を加熱する機能を発揮する。上記加熱機構としては、ローラの内部にヒーターを設けたり、熱媒を流通させたりすることが考えられる。
【0049】
また、第３の温調ローラ１２は、例えば内部に冷媒を流通させるなどする冷却機構を備えたローラで、第１，２の温調ローラ１０，１１によって加熱された処理対象９を所定の温度まで冷却する機能を備えている。
また、上記ガイドローラ１３，１４は、処理対象９にテンションを付与して、処理対象９が安定して搬送されるようにしている。
なお、上記ローラ１０～１４は全て接地されている。
また、上記ガイドローラ１３，１４は、処理対象９にテンションを付与して、処理対象９が安定して搬送されるようにしている。
なお、上記ローラ１０～１４は全て接地されている。
【0050】
一方、処理対象９が架け渡された上記第２，第３の温調ローラ１１，１２それぞれの外周面に対向する位置には、第１，第２電極部１５，１６が設けられている。これら第１，第２電極部１５，１６は、いずれも、第１実施形態と同じ保持部材６（図２参照）を備え、保持部材６から突出した放電電極針１の先端を第２，第３の温調ローラ１１，１２の外周面に対向させている。
上記保持部材６には、図２に示すように高抵抗体Ｒと、これに直接接続した放電電極針１の基端とが埋め込まれている。この第２実施形態においても、高抵抗体Ｒの端部ｒ２から放電電極針１の先端までの距離Ｌ（図１参照）に対応した電極側浮遊容量の大きさは微小に設定されている。具体的には、処理対象９を損傷させない大きさの放電エネルギーに基づいて上記浮遊容量の大きさが設定されている。
上記保持部材６には、図２に示すように高抵抗体Ｒと、これに直接接続した放電電極針１の基端とが埋め込まれている。この第２実施形態においても、高抵抗体Ｒの端部ｒ２から放電電極針１の先端までの距離Ｌ（図１参照）に対応した電極側浮遊容量の大きさは微小に設定されている。具体的には、処理対象９を損傷させない大きさの放電エネルギーに基づいて上記浮遊容量の大きさが設定されている。
【0051】
また、第１，第２電極部１５，１６には、ケーブル５を介して電源４の出力端子が接続され、処理対象９の搬送中には、予め設定された値の高電圧が各電極部１５，１６に印加され、放電電極針１の電位を保つようにしている。
【0052】
この第２実施形態では、第２の温調ローラ１１が、第１電極部１５の放電電極針１と対向し、処理対象９を支持する接地電極である。
また、第３の温調ローラ１２が、第２電極部１６の放電電極針１と対向し、処理対象９を支持する接地電極である。
さらに、第１の温調ローラ１０は、第１加熱手段による加熱前であってイオンを照射しないプロセスで処理対象９を予め加熱するようにしている。
また、第３の温調ローラ１２が、第２電極部１６の放電電極針１と対向し、処理対象９を支持する接地電極である。
さらに、第１の温調ローラ１０は、第１加熱手段による加熱前であってイオンを照射しないプロセスで処理対象９を予め加熱するようにしている。
【0053】
（作用、効果等）
第２実施形態では、搬送される処理対象９は第１の温調ローラ１０で加熱されて温度が上昇する。温度が上昇した処理対象９は第２の温調ローラ１１に到達してさらに加熱された状態で、第１電極部１５からイオンが照射される。その後、処理対象９は第３の温調ローラ１２で冷却されながら、第２電極部１６からイオンが照射される。
第２実施形態では、搬送される処理対象９は第１の温調ローラ１０で加熱されて温度が上昇する。温度が上昇した処理対象９は第２の温調ローラ１１に到達してさらに加熱された状態で、第１電極部１５からイオンが照射される。その後、処理対象９は第３の温調ローラ１２で冷却されながら、第２電極部１６からイオンが照射される。
【0054】
この第２実施形態でも、処理対象９にイオンが照射される過程で、上記した種々の要因で第１，第２電極部１５，１６の放電電極針１から接地電極である第２，第３の温調ローラ１１，１２へ向かう異常放電が発生する可能性がある。しかし、第２実施形態においても、放電電極針１の先端から高抵抗体Ｒまでの距離Ｌ（図１，２参照）に対応した部分である電極側浮遊容量の大きさが微小に設定されているため、異常放電の放電エネルギーは大きくならない。したがって、処理対象９が損傷する可能性は低い。
そのため、放電電極針１と第２，第３の温調ローラ１１，１２との間の電界強度を必要以上に低くすることなく、高い電界強度でエレクトレット化の効果を維持しながら、処理対象９の損傷を防止できる。
そのため、放電電極針１と第２，第３の温調ローラ１１，１２との間の電界強度を必要以上に低くすることなく、高い電界強度でエレクトレット化の効果を維持しながら、処理対象９の損傷を防止できる。
【0055】
さらに、第２実施形態では、第１，第２の温調ローラ１０，１１によって処理対象９を加熱し、処理対象９の内部電荷が活性化し、深いトラップが増加した状態でイオンが照射されるようにしているので、照射イオンの電荷は浅いトラップからより深いトラップへ移り、電荷を深いトラップで捕獲することができる。特に、第１電極部１５からイオンが照射されるプロセスの前に、処理対象９が第１の温調ローラ１０で予め加熱されるため、内部電荷が十分に活性化して深いトラップが増加した状態で処理対象９にイオンが照射されることになり、照射されたイオンが効率的にエレクトレット化に寄与し、高いエレクトレット化の効果を実現できるようになる。
【0056】
また、電荷を捕獲した処理対象９は第３の温調ローラ１２で冷却されて内部電荷の活性が下がる。そのため、捕獲された電荷が逃げにくくなって、第１，第２電極部１５，１６によるエレクトレット化の効果が維持される。
特に、第３の温調ローラ１２で冷却しながらイオンの照射も同時に行なっているので、処理対象９の内部電荷の活性が十分に下がりきるまでの間に、処理対象９に照射されたイオンの電荷を深いトラップで捕獲することができる。したがって、エレクトレット化の効果をより高くすることができる。
特に、第３の温調ローラ１２で冷却しながらイオンの照射も同時に行なっているので、処理対象９の内部電荷の活性が十分に下がりきるまでの間に、処理対象９に照射されたイオンの電荷を深いトラップで捕獲することができる。したがって、エレクトレット化の効果をより高くすることができる。
【0057】
上記のように、処理対象９に熱エネルギーを付与すれば、イオン照射のみを行なう場合と比べて、電荷をより深いトラップで捕獲でき、処理効果を高めることができる。
また、処理対象９に熱エネルギーを付与した場合、その分、上記電界強度Ｖ／ｄを多少低くしても、高いエレクトレット化の効果を得ることができる。電界強度を低くできれば、電源４の出力電圧を低くでき、安全性も上がる。
また、処理対象９に熱エネルギーを付与した場合、その分、上記電界強度Ｖ／ｄを多少低くしても、高いエレクトレット化の効果を得ることができる。電界強度を低くできれば、電源４の出力電圧を低くでき、安全性も上がる。
【0058】
（上記実施形態の他の例）
上記第１実施形態では、特に処理対象３を加熱するプロセスを設けていないが、処理対象３を加熱して所定の温度に維持する加熱手段を設けてもよい。例えば接地電極２をホットプレートにして、処理対象３に対するイオン照射ととともに熱エネルギーを付与するようにすれば、イオン照射のみの場合と比べてより多くの電荷のトラップを深くでき、処理効果を高めることができる。また、熱エネルギーを付与した分、電界強度Ｖ／ｄを低くして安全性を上げることもできる。
上記第１実施形態では、特に処理対象３を加熱するプロセスを設けていないが、処理対象３を加熱して所定の温度に維持する加熱手段を設けてもよい。例えば接地電極２をホットプレートにして、処理対象３に対するイオン照射ととともに熱エネルギーを付与するようにすれば、イオン照射のみの場合と比べてより多くの電荷のトラップを深くでき、処理効果を高めることができる。また、熱エネルギーを付与した分、電界強度Ｖ／ｄを低くして安全性を上げることもできる。
【0059】
また、接地電極２によって処理対象３を加熱し始めるタイミングと放電電極針１がイオン照射を開始するタイミングとをずらしてもよい。処理対象の温度が上昇して深いトラップが増加するとともに、内部電荷が十分に活性化してからイオンを照射するようにすれば、イオンの照射時間を短くしてエレクトレット化の効果を上げることができ、効率的な処理ができる。
なお、処理対象に熱エネルギーを付与する手段としては、接地電極２をホットプレートにするだけでなく、熱放射装置など、接地電極とは別の加熱手段を用いても良い。ただし、接地電極２をホットプレートにすれば、加熱手段を別に設けるより装置を単純化できる。
なお、処理対象に熱エネルギーを付与する手段としては、接地電極２をホットプレートにするだけでなく、熱放射装置など、接地電極とは別の加熱手段を用いても良い。ただし、接地電極２をホットプレートにすれば、加熱手段を別に設けるより装置を単純化できる。
【0060】
さらに、接地電極２に冷却手段を設けて、加熱手段を停止した後に冷却手段を作動させて捕獲された電荷を維持するようにしてもよい。このとき用いる冷却手段の冷却能力が高くて、加熱された処理対象３が速やかに冷却されるようであれば、冷却しながらイオンを照射しなくてもよい。冷却によって処理対象３の内部電荷の活性が直ちに下がれば、捕獲された電荷が逃げてしまうこともないし、内部電荷の活性が低ければ、処理対象３にイオンを照射しても、電荷を深いトラップで捕獲することも難しくなるからである。
【0061】
また、第２実施形態のように、処理対象を搬送する装置においても、加熱手段や冷却手段の構成は自由で、上記した構成に限定されない。さらに、加熱手段や冷却手段を設けなくてもよい。
【0062】
また、上記第１，２実施形態では、高抵抗体Ｒを保持する保持手段として、高抵抗体Ｒと放電電極針１とを一組だけ保持する保持部材６を用いているが、上記のような保持部材６を、処理対象の幅や大きさに合わせて線状あるいはマトリックス状に複数配置して、複数の放電電極針１を処理対象３，９に対向させてもよい。
さらに、高抵抗体Ｒと放電電極針１との組を同時に複数保持する保持部材によって保持手段を構成してもよい。
さらに、高抵抗体Ｒと放電電極針１との組を同時に複数保持する保持部材によって保持手段を構成してもよい。
【0063】
また、上記保持部材６は、放電電極針１の基端を接続した高抵抗体Ｒを保持するようにしているが、高抵抗体Ｒを保持した保持部材６に対し、放電電極針１を着脱可能にすれば、劣化した放電電極針１の交換が容易になる。例えば、高抵抗体Ｒの端部ｒ２に、放電電極針１の基端を抜き差し可能な筒部材などを接続し、この筒部材に対して放電電極針１を着脱するようにすればよい。
さらに、保持部材６の本体７を構成する絶縁性材材料は樹脂に限らず、例えば絶縁性セラミックなどでもよい。ただし、保持された高抵抗体Ｒの外周には空隙ができないように絶縁性の充填材（電気的絶縁体）を充填する必要がある。
さらに、保持部材６の本体７を構成する絶縁性材材料は樹脂に限らず、例えば絶縁性セラミックなどでもよい。ただし、保持された高抵抗体Ｒの外周には空隙ができないように絶縁性の充填材（電気的絶縁体）を充填する必要がある。
【産業上の利用可能性】
【0064】
電荷保持能力の高いエレクトレット化を効率的に実現する装置として有用である。
【符号の説明】
【0065】
１ 放電電極針
２ 接地電極
３，９ 処理対象
４ 電源
６ 保持部材
１５ （放電電極針）第１電極部
１６ （放電電極針）第２電極部
Ｒ 高抵抗体
ＳＣ２ （電極側）浮遊容量
Ｌ （浮遊容量設定）長さ
２ 接地電極
３，９ 処理対象
４ 電源
６ 保持部材
１５ （放電電極針）第１電極部
１６ （放電電極針）第２電極部
Ｒ 高抵抗体
ＳＣ２ （電極側）浮遊容量
Ｌ （浮遊容量設定）長さ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】