帯電装置とは
帯電装置とは、静電気を生じさせることで、目的の物体を帯電状態にする装置です。
火花の発生原因になったり、電子機器のノイズを引き起こしたりするため、静電気を嫌う環境や製品は多いでしょう。そのためイオナイザとよばれる静電気を除去できる装置や、静電気の防止対策がなされた製品が広く普及しています。
静電気はこうした危険性を持つ一方で、物体どうしの付着などに利用できます。そのため、静電気を強制的に起こしたい際に帯電装置が使用されます。
製品の形状としては、帯電ガンとよばれる銃のような形のものや、棒状の帯電バーなどがあります。
帯電装置の使用用途
帯電装置は静電気を生じさせ、物体を帯電させる装置です。静電気の力を利用して、物体を付着または吸着することができます。
帯電装置を用いると、絶縁性のものであっても帯電させることが可能です。そのため紙やビニール、フィルムなどを帯電させたのち、金属をはじめとする導電体やガラスに付着するといった使い方ができます。この場合には帯電を利用して付着するので、粘着剤やテープを使う必要がありません。
他にも、プラスチックやセラミックなどの粉体を吸引するなどの目的で使用されることがあります。
帯電装置の原理
帯電装置の帯電方式としては、コロナ放電を利用したものが代表的です。
一般に、空気は絶縁体として扱われます。こうした絶縁性を有する気体に高電圧をかけると、一部が電離し、電子およびイオンが生じます。これらが移動することにより電流が流れ、絶縁性であった気体が導電性を持つようになるのです。
この状態で電圧をさらに上げると、電離で生じた電子が加速され、運動エネルギーが上昇していきます。電子のエネルギーが一定以上になると、これに衝突した中性分子を電離し、発生した電子が別の中性分子を電離するといった連鎖的な反応が起こります。こうなると加速度的に電流が増加していき、最終的には火花を伴って発光するのです。この現象がコロナ放電です。
帯電装置の放電極にかかる電圧を上げてコロナ放電を起こすと、周辺の空気が電離されて大量のイオンが生じます。このイオンを付着させることによって、目的の物体を帯電させています。
参考文献
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jar/26/3/26_3_203/_pdf
https://www.jstage.jst.go.jp/article/sfj1954/9/6/9_6_19/_pdf
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https://www.jstage.jst.go.jp/article/jar/28/4/28_245/_pdf