炭素繊維浮遊物検知装置
【課題】カーボンナノチューブ等の微細な炭素繊維浮遊物を検知する。
【解決手段】炭素繊維浮遊物１０のフィルタリングのためのフィルタ１と、メッシュフィルタ下方に配置した櫛歯状電極２ａ，２ｂと、櫛歯状電極周囲に配置したオイル３と、フィルタ１と櫛歯状電極２ａ，ｂとの空間にプラスイオン風空間９を生成し、また、対向電極間に炭素繊維浮遊物の電気泳動空間１２を生成し、電気泳動空間１２内の電気的変化から炭素繊維浮遊物１０を検知する。
【解決手段】炭素繊維浮遊物１０のフィルタリングのためのフィルタ１と、メッシュフィルタ下方に配置した櫛歯状電極２ａ，２ｂと、櫛歯状電極周囲に配置したオイル３と、フィルタ１と櫛歯状電極２ａ，ｂとの空間にプラスイオン風空間９を生成し、また、対向電極間に炭素繊維浮遊物の電気泳動空間１２を生成し、電気泳動空間１２内の電気的変化から炭素繊維浮遊物１０を検知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空中に浮遊する炭素繊維の量を検知ないし測定することができる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維のうち、例えばカーボンナノチューブは、炭素原子が六角形に配置されたグラフェンシートを筒状に巻いた形状で長さ方向にほぼ一様な直径形状をなし、長さと直径との比であるアスペクト比が大きく直径が微細であり、機械的強度が高く、半導体にも金属にもなるなどにより、半導体材料、導電材料、電界電子放出源、強度増強材料等、各種用途に用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
一方で、カーボンナノチューブ等の炭素繊維は、その微細さから製造工程等では人体への粉塵曝露に対して安全対策を施すことが好ましい。しかしながら、炭素繊維は、微細であることから、その量等を定性的あるいは定量的に検知することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０３２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、炭素繊維浮遊物を検知することができる浮遊物検知装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる浮遊物検知装置は、空中に浮遊する物をフィルタリングするメッシュフィルタと、メッシュフィルタ下方で対向配置された少なくとも一対の対向電極と、両対向電極周囲に配置された絶縁性ないし高抵抗性のオイルと、メッシュフィルタと対向電極との空間に、メッシュフィルタ通過物を帯電させて対向電極へ加速移動させるためのイオン風空間を生成する電界を、また、対向電極間オイル内空間には、メッシュフィルタ通過物が電気泳動できる電気泳動空間を生成する電界を印加する電界印加手段と、上記電気泳動空間内の電気的変化からメッシュフィルタ通過物を検知する検知手段と、を具備したことを特徴とするものである。
【０００７】
フィルターは炭素繊維を通過することができるサイズである。この場合、炭素繊維がカーボンナノチューブのようにアスペクト比が大きい炭素繊維の場合、そのフィルターは好ましくはメッシュ構造であり、サイズは好ましくは１μｍ〜５００μｍである。
【０００８】
本発明装置では、空中を浮遊する物の中からナノメートルオーダー以下の物のみをメッシュフィルタによりフィルタリングし、このフィルタリングしたメッシュフィルタ通過物を電界印加手段で生成したイオン風空間内で帯電させて反対電荷側の対向電極方向に加速移動させ、対向電極周囲のオイルに衝突させると共に、電界印加手段で電気泳動空間とされた対向電極間のオイル空間内でメッシュフィルタ通過物を分極させ電気泳動させることで対向電極間に配向させ、検知手段により、上記配向した物の量などによる対向電極間の電気抵抗等の電気的変化から空中に浮遊する物を検知することができる。したがって、本発明装置では、このメッシュフィルタによりナノメートルオーダーサイズである炭素繊維を検知することができるようになる。この炭素繊維は、ナノメートルオーダーサイズであれば、カーボンナノチューブに限定されるものではなく、他の炭素繊維、例えば、グラファイトナノファイバ、カーボンナノホーン、カーボンナノコーン、カーボンナノバンブ、等にも適用することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明装置によれば、カーボンナノチューブ等の微細な形状の炭素繊維浮遊物を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかる装置の動作原理を概念的に示す図である。
【図２】図２は上記装置の動作説明に供するものでメッシュフィルタと電極との間の空間にイオン風空間が形成されている状態を示す図である。
【図３】図３は上記装置の動作説明に供するもので櫛歯状電極の間に電気泳動空間が形成され、櫛歯状電極間に炭素繊維浮遊物が配向している状態を示す図である。
【図４】図４は上記装置の外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る炭素繊維浮遊物検知装置を説明する。図１は、同装置の動作原理を概念的に示すものであり、同図を参照して、１は、フィルタ、２は、櫛歯状に対向する上側と下側の対向電極、３は絶縁性ないし高抵抗性のオイル、４は第１直流電源、５は第２直流電源、６は検知手段、７はＣＰＵ（プロフェッサ）、８は表示装置である。フィルタ１は、例えば金属メッシュで構成されており、炭素繊維の大きさに対応するメッシュサイズを持って、カーボンナノチューブ等の炭素繊維をフィルタリングすることができるようになっている。炭素繊維がカーボンナノチューブであれば、フィルタ１の形状はメッシュが好ましく、メッシュサイズは１〜５００μｍが好ましい。それぞれの炭素繊維長さに適合した形状ならびにサイズのメッシュにすることが好ましい。
【００１２】
電極２は、フィルタ１下方に配置されており、０．１−１０００μｍの間隔で複数の電極２ａ，２ｂが櫛歯状に交互に対向配置されて構成されている。フィルタ１と一方の櫛歯状電極２ａとの間には、第１直流電源４から電界が印加される。フィルタ１には第１直流電源４のプラス電位、櫛歯状電極２ａには第１直流電源４のマイナス電位が印加される。絶縁性オイル３は電極２周囲に配置されている。
【００１３】
このオイル３は、絶縁性オイルでは例えばシリコンオイル、フッ素オイル等であり、高抵抗性オイルでは例えばパラフィルオイル等を利用することができる。第１直流電源４は例えば１０〜１０００Ｖ程度の電源であり、第２直流電源５は例えば１００〜５０００Ｖ程度の電源である。また電源はパルス電源を用いることができる。
【００１４】
検知手段６は、櫛歯状電極２ａ，２ｂ間の電気的変化、例えば、電流値、電圧値、抵抗値等の変化を検知し、その検知した電気信号をデジタル値に変換してＣＰＵ７に出力することができるようになっている。ＣＰＵ７は、上記デジタル値に変換された電気信号からフィルタ１を通過した物の量を演算し、その演算した値を表示装置８に数値、グラフ、その他の表示形態で表示させる。この場合、炭素繊維サイズ以下の物が浮遊していない場合では、その表示した値は炭素繊維である。また、炭素繊維サイズ以下、すなわち、粉塵でもｎｍ以下の物は存在しない清浄雰囲気とした空間内に実施の形態の装置を配置し、測定することで、炭素繊維の存在量をより正確に検知することができる。
【００１５】
以下、図２、図３を参照して炭素繊維浮遊物検知装置の動作を説明すると、まず、第１、第２直流電源４，５を投入すると、図２で示すように、フィルタ１と櫛歯状電極２ａとの間の空間には、第１直流電源４により、フィルタ１側をプラス、櫛歯状電極２ａ側をマイナスとした電界印加により、フィルタ１と電極２との間にイオン風空間９が生成される。そして、フィルタ１により、炭素繊維浮遊物１０よりサイズが大きい他の浮遊物１１が除去される一方、炭素繊維浮遊物１０はフィルタ１を通過する。フィルタ１を通過した炭素繊維浮遊物１０はイオン風空間９によりプラスに帯電され、マイナス側（反対電荷側）である櫛歯状電極２ａに向けて加速移動し、櫛歯状電極２ａ上のオイル３に衝突する。
【００１６】
一方、図３で示すように、櫛歯状電極２ａと２ｂとのオイル空間１２には、第２直流電源５により櫛歯状電極２ａ側をプラス、櫛歯状電極２ｂ側をマイナスとした電界が印加されており、上記のようにしてオイル３に衝突した炭素繊維浮遊物１０は、櫛歯状電極２ａと２ｂとの間のオイル空間１２内においてプラス、マイナスに分極し電気泳動することで当該櫛歯状電極２ａ，２ｂ間に配向する。
【００１７】
このように櫛歯状電極２ａ，２ｂ間に電気伝導性の炭素繊維浮遊物１０が配向すると、その間の電気抵抗値が低くなる方向に変化するので、検知手段６がこの電気的変化を検知し、その検知した値をデジタル値に変換してＣＰＵ７に入力する。ＣＰＵ７においては、このデジタル値から炭素繊維浮遊物１０の量を演算し、その演算した値を表示装置８に表示させる。図４は、実施の形態の装置の外観を示し、上記したフィルタ１は装置ケーシング１３の上面に配備されて、装置外の浮遊物をフィルタ１でフィルタリングすることができるようになっている。表示装置８は装置ケーシング１３の正面に配備されて、ユーザが表示装置８を視認しやすいようになっている。
【００１８】
以上説明した本実施の形態では、フィルタ１により炭素繊維浮遊物１０をフィルタリングし、フィルタ１と電極との間に第１直流電源４の投入によりイオン風空間９を生成し、このイオン風空間９において炭素繊維浮遊物１０をプラスに帯電させてマイナス側である電極２方向に加速移動させる。そして、この炭素繊維浮遊物１０を電極２周囲のオイル３に衝突させると共に、第２直流電源５の投入により電極２を構成する櫛歯状電極２ａ，２ｂ間をオイル充填の電気泳動空間１２として炭素繊維浮遊物１０を分極させ電気泳動させることで櫛歯状電極２ａ，２ｂに配向させる。そして、検知手段６により、上記配向した炭素繊維浮遊物の量などに対応した電気抵抗等の電気的変化から炭素繊維浮遊物１０を検知することができる。
【符号の説明】
【００１９】
１ フィルタ
２ 電極
２ａ，２ｂ 櫛歯状電極
３ オイル
４ 第１直流電源
５ 第２直流電源
６ 検知手段
７ ＣＰＵ
８ 表示装置
９ イオン風空間
１０ 炭素繊維浮遊物
１１ 他の浮遊物
１２ 電気泳動空間（オイル空間）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空中に浮遊する炭素繊維の量を検知ないし測定することができる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維のうち、例えばカーボンナノチューブは、炭素原子が六角形に配置されたグラフェンシートを筒状に巻いた形状で長さ方向にほぼ一様な直径形状をなし、長さと直径との比であるアスペクト比が大きく直径が微細であり、機械的強度が高く、半導体にも金属にもなるなどにより、半導体材料、導電材料、電界電子放出源、強度増強材料等、各種用途に用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
一方で、カーボンナノチューブ等の炭素繊維は、その微細さから製造工程等では人体への粉塵曝露に対して安全対策を施すことが好ましい。しかしながら、炭素繊維は、微細であることから、その量等を定性的あるいは定量的に検知することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０３２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、炭素繊維浮遊物を検知することができる浮遊物検知装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる浮遊物検知装置は、空中に浮遊する物をフィルタリングするメッシュフィルタと、メッシュフィルタ下方で対向配置された少なくとも一対の対向電極と、両対向電極周囲に配置された絶縁性ないし高抵抗性のオイルと、メッシュフィルタと対向電極との空間に、メッシュフィルタ通過物を帯電させて対向電極へ加速移動させるためのイオン風空間を生成する電界を、また、対向電極間オイル内空間には、メッシュフィルタ通過物が電気泳動できる電気泳動空間を生成する電界を印加する電界印加手段と、上記電気泳動空間内の電気的変化からメッシュフィルタ通過物を検知する検知手段と、を具備したことを特徴とするものである。
【０００７】
フィルターは炭素繊維を通過することができるサイズである。この場合、炭素繊維がカーボンナノチューブのようにアスペクト比が大きい炭素繊維の場合、そのフィルターは好ましくはメッシュ構造であり、サイズは好ましくは１μｍ〜５００μｍである。
【０００８】
本発明装置では、空中を浮遊する物の中からナノメートルオーダー以下の物のみをメッシュフィルタによりフィルタリングし、このフィルタリングしたメッシュフィルタ通過物を電界印加手段で生成したイオン風空間内で帯電させて反対電荷側の対向電極方向に加速移動させ、対向電極周囲のオイルに衝突させると共に、電界印加手段で電気泳動空間とされた対向電極間のオイル空間内でメッシュフィルタ通過物を分極させ電気泳動させることで対向電極間に配向させ、検知手段により、上記配向した物の量などによる対向電極間の電気抵抗等の電気的変化から空中に浮遊する物を検知することができる。したがって、本発明装置では、このメッシュフィルタによりナノメートルオーダーサイズである炭素繊維を検知することができるようになる。この炭素繊維は、ナノメートルオーダーサイズであれば、カーボンナノチューブに限定されるものではなく、他の炭素繊維、例えば、グラファイトナノファイバ、カーボンナノホーン、カーボンナノコーン、カーボンナノバンブ、等にも適用することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明装置によれば、カーボンナノチューブ等の微細な形状の炭素繊維浮遊物を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかる装置の動作原理を概念的に示す図である。
【図２】図２は上記装置の動作説明に供するものでメッシュフィルタと電極との間の空間にイオン風空間が形成されている状態を示す図である。
【図３】図３は上記装置の動作説明に供するもので櫛歯状電極の間に電気泳動空間が形成され、櫛歯状電極間に炭素繊維浮遊物が配向している状態を示す図である。
【図４】図４は上記装置の外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る炭素繊維浮遊物検知装置を説明する。図１は、同装置の動作原理を概念的に示すものであり、同図を参照して、１は、フィルタ、２は、櫛歯状に対向する上側と下側の対向電極、３は絶縁性ないし高抵抗性のオイル、４は第１直流電源、５は第２直流電源、６は検知手段、７はＣＰＵ（プロフェッサ）、８は表示装置である。フィルタ１は、例えば金属メッシュで構成されており、炭素繊維の大きさに対応するメッシュサイズを持って、カーボンナノチューブ等の炭素繊維をフィルタリングすることができるようになっている。炭素繊維がカーボンナノチューブであれば、フィルタ１の形状はメッシュが好ましく、メッシュサイズは１〜５００μｍが好ましい。それぞれの炭素繊維長さに適合した形状ならびにサイズのメッシュにすることが好ましい。
【００１２】
電極２は、フィルタ１下方に配置されており、０．１−１０００μｍの間隔で複数の電極２ａ，２ｂが櫛歯状に交互に対向配置されて構成されている。フィルタ１と一方の櫛歯状電極２ａとの間には、第１直流電源４から電界が印加される。フィルタ１には第１直流電源４のプラス電位、櫛歯状電極２ａには第１直流電源４のマイナス電位が印加される。絶縁性オイル３は電極２周囲に配置されている。
【００１３】
このオイル３は、絶縁性オイルでは例えばシリコンオイル、フッ素オイル等であり、高抵抗性オイルでは例えばパラフィルオイル等を利用することができる。第１直流電源４は例えば１０〜１０００Ｖ程度の電源であり、第２直流電源５は例えば１００〜５０００Ｖ程度の電源である。また電源はパルス電源を用いることができる。
【００１４】
検知手段６は、櫛歯状電極２ａ，２ｂ間の電気的変化、例えば、電流値、電圧値、抵抗値等の変化を検知し、その検知した電気信号をデジタル値に変換してＣＰＵ７に出力することができるようになっている。ＣＰＵ７は、上記デジタル値に変換された電気信号からフィルタ１を通過した物の量を演算し、その演算した値を表示装置８に数値、グラフ、その他の表示形態で表示させる。この場合、炭素繊維サイズ以下の物が浮遊していない場合では、その表示した値は炭素繊維である。また、炭素繊維サイズ以下、すなわち、粉塵でもｎｍ以下の物は存在しない清浄雰囲気とした空間内に実施の形態の装置を配置し、測定することで、炭素繊維の存在量をより正確に検知することができる。
【００１５】
以下、図２、図３を参照して炭素繊維浮遊物検知装置の動作を説明すると、まず、第１、第２直流電源４，５を投入すると、図２で示すように、フィルタ１と櫛歯状電極２ａとの間の空間には、第１直流電源４により、フィルタ１側をプラス、櫛歯状電極２ａ側をマイナスとした電界印加により、フィルタ１と電極２との間にイオン風空間９が生成される。そして、フィルタ１により、炭素繊維浮遊物１０よりサイズが大きい他の浮遊物１１が除去される一方、炭素繊維浮遊物１０はフィルタ１を通過する。フィルタ１を通過した炭素繊維浮遊物１０はイオン風空間９によりプラスに帯電され、マイナス側（反対電荷側）である櫛歯状電極２ａに向けて加速移動し、櫛歯状電極２ａ上のオイル３に衝突する。
【００１６】
一方、図３で示すように、櫛歯状電極２ａと２ｂとのオイル空間１２には、第２直流電源５により櫛歯状電極２ａ側をプラス、櫛歯状電極２ｂ側をマイナスとした電界が印加されており、上記のようにしてオイル３に衝突した炭素繊維浮遊物１０は、櫛歯状電極２ａと２ｂとの間のオイル空間１２内においてプラス、マイナスに分極し電気泳動することで当該櫛歯状電極２ａ，２ｂ間に配向する。
【００１７】
このように櫛歯状電極２ａ，２ｂ間に電気伝導性の炭素繊維浮遊物１０が配向すると、その間の電気抵抗値が低くなる方向に変化するので、検知手段６がこの電気的変化を検知し、その検知した値をデジタル値に変換してＣＰＵ７に入力する。ＣＰＵ７においては、このデジタル値から炭素繊維浮遊物１０の量を演算し、その演算した値を表示装置８に表示させる。図４は、実施の形態の装置の外観を示し、上記したフィルタ１は装置ケーシング１３の上面に配備されて、装置外の浮遊物をフィルタ１でフィルタリングすることができるようになっている。表示装置８は装置ケーシング１３の正面に配備されて、ユーザが表示装置８を視認しやすいようになっている。
【００１８】
以上説明した本実施の形態では、フィルタ１により炭素繊維浮遊物１０をフィルタリングし、フィルタ１と電極との間に第１直流電源４の投入によりイオン風空間９を生成し、このイオン風空間９において炭素繊維浮遊物１０をプラスに帯電させてマイナス側である電極２方向に加速移動させる。そして、この炭素繊維浮遊物１０を電極２周囲のオイル３に衝突させると共に、第２直流電源５の投入により電極２を構成する櫛歯状電極２ａ，２ｂ間をオイル充填の電気泳動空間１２として炭素繊維浮遊物１０を分極させ電気泳動させることで櫛歯状電極２ａ，２ｂに配向させる。そして、検知手段６により、上記配向した炭素繊維浮遊物の量などに対応した電気抵抗等の電気的変化から炭素繊維浮遊物１０を検知することができる。
【符号の説明】
【００１９】
１ フィルタ
２ 電極
２ａ，２ｂ 櫛歯状電極
３ オイル
４ 第１直流電源
５ 第２直流電源
６ 検知手段
７ ＣＰＵ
８ 表示装置
９ イオン風空間
１０ 炭素繊維浮遊物
１１ 他の浮遊物
１２ 電気泳動空間（オイル空間）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空中に浮遊する物をフィルタリングするためのメッシュフィルタと、
メッシュフィルタ下方で対向配置した少なくとも一対の対向電極と、
両対向電極周囲に配置された絶縁性ないし高抵抗性のオイルと、
メッシュフィルタと対向電極との空間に、メッシュフィルタ通過物を帯電させて対向電極へ加速移動させるためのイオン風空間を生成する電界を、また、対向電極間オイル内空間に、メッシュフィルタ通過物が電気泳動できる電気泳動空間を生成する電界を印加する電界印加手段と、
上記電気泳動空間内の電気的変化からメッシュフィルタ通過物を検知する検知手段と、
を具備した、ことを特徴とする装置。
【請求項１】
空中に浮遊する物をフィルタリングするためのメッシュフィルタと、
メッシュフィルタ下方で対向配置した少なくとも一対の対向電極と、
両対向電極周囲に配置された絶縁性ないし高抵抗性のオイルと、
メッシュフィルタと対向電極との空間に、メッシュフィルタ通過物を帯電させて対向電極へ加速移動させるためのイオン風空間を生成する電界を、また、対向電極間オイル内空間に、メッシュフィルタ通過物が電気泳動できる電気泳動空間を生成する電界を印加する電界印加手段と、
上記電気泳動空間内の電気的変化からメッシュフィルタ通過物を検知する検知手段と、
を具備した、ことを特徴とする装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−７７２４（Ｐ２０１１−７７２４Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５３５０６（Ｐ２００９−１５３５０６）
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００１１１０８５）ニッタ株式会社 (588)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００１１１０８５）ニッタ株式会社 (588)
【Ｆターム（参考）】
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