JPH03258342A - 静電浮遊装置 - Google Patents

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】 〔概　要〕 対向する上部電極と下部電極間に存在する帯電可能な物
質に、該上部電極と該下部電極間に直流電圧を印加して
、静電力で浮遊させる静電浮遊装置に関し、 簡単な構成で、帯電可能な物質を垂直、水平方向に対し
安定に維持出来る静電浮遊装置の提供を目的とし、 該上部電極を凸面に、該下部電極を凹面とした構成とす
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、例えば、蛋白質等の有用材料の結晶を無容器
で成長させる等の為、静電力を利用して帯電可能な物体
を非接触で浮遊させる静電浮遊装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

第４図は従来例の静電浮遊装置の要部の構成を示す図で
ある。

第４図の静電浮遊装置は、垂直方向に対し、対の平行平
板電極１−１．２−１と、液滴注入部４と、液滴の位置
を検出する位置検出部９と、直流電圧を印加する直流電
源７からなっている。

そして、電極１−１．２−１間に、直流電源７より直流
電圧を印加し、液滴３を、ポンプ（図示していない）に
より液滴注入部４より注入する。

注入された液滴３は下部電極２−１に接触して下部電極
２−１と同じ電位となり、上部電極１−１の静電誘導に
より液滴３には負の電荷が誘導され、上部電極１−１と
の間に静電力が働く。

更に、下部電極２−１との表面張力が小さ（なる程度に
なる迄、液滴を注入し、電極１−１゜２−１間の印加電
圧を増すと、静電引力が液滴３に働（重力に打ち勝ち、
液滴３は下部電極２−１から離脱し上昇を始める。

液滴３の上下方向の位置を、位置検出部９によって検出
し、電極１−１．２−１間の所望の位置に静止するよう
、電極１−１．２−１間に印加する直流電圧を制御すれ
ば、液滴３を電極１−１゜２−１間の所望の位置に維持
することが出来る。

液滴３を蛋白質溶液と結晶化剤の混合液とすれば、この
状態で、温度、湿度を所定の値に保つことにより、蛋白
質の無容器成長が可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、従来の静電浮遊装置では、電極が平行平
板である為、水平方向の制御力が働かず、液滴３の位置
が不安定になる問題点がある。

尚、水平方向に対し制御力を持たせるために、水平方向
に対し、互いに直角となる２対の平行平板よりなる補助
電極を設け、夫々に小さな制御電圧を印加しく重力に打
ち勝つ必要がないので小さな電圧でよい）、Ｘ、Ｙ方向
に対して液滴３の位置を安定にする方法があるが、新た
に２対の平行平板よりなる補助電極、Ｘ及びＹ方向の位
置検出手段、２つの電圧印加手段が必要となり、構成が
複雑となる問題点がある。

本発明は、簡単な構成で、帯電可能な物質を垂直、水平
方向に対し安定に維持出来る静電浮遊装置の提供を目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理図である。

第１図に示す如（、対向する上部電極ｌと下部電極２間
に存在する帯電可能な物質３に、該上部電極１と該下部
電極２間に直流電圧を印加して帯電させ、静電力で浮遊
させる静電浮遊装置において、 該上部電極１を凸面に、該下部電極２を凹面とする。

あるいは、更に、上部電極１の凸面の曲率半径を、下部
電極２の凹面の曲率半径より太き（する。

〔作　用〕

第２図は本発明の詳細な説明図である。

本発明によれば、第１図に示す如（、上部電極ｌが凸面
で下部電極２が凹面である為に、電極間に直流電圧を印
加した時の電気力線は第２図（Ａ）に示す如く、上部電
極１の中心方向に向かう。

この為、浮遊している帯電可能な物質３（液滴）に対し
ては、この電気力線に沿って第２図（Ｂ）のイに示す如
き静電力が働き、重力と合成して口に示す如き、中心軸
方向に戻そうとする復元力が働き、物質３は垂直水平方
向に安定に維持出来ることになる。

即ち、特に電極を増加せず、簡単な構成で、物体３を垂
直水平方向に安定に維持出来る静電浮遊装置が得られる
。

向上部電極ｌの凸面と下部電極２の凹面の曲率半径が等
しい場合は、第２図（Ａ）に示す如く電気力線は電極の
中心軸に向かって集中する為に、中心軸に近い程電界が
強く、第２図（Ｃ）（ｂ）のハに示す如く、中心軸に近
い程物体３の浮遊力が大きい。

一方重力は至る所で一定であるから、物体３が風等の擾
乱で、中心軸から外れると、垂直方向の静電力（浮遊力
）が減少し、物体３は下降を始める。

こうなると、電極１，２間への印加電圧を増加し、上昇
するようにせねばならないが、擾乱が大きいと、印加電
圧が直流電源の限界を越える可能性がある。

この為には、第２図（Ｃ）（ａ）に示す如く、上部電極
１の凸面の曲率半径を下部電極２の凹面の曲率半径より
大きくすると、上部電極１の凸面と下部電極２の凹面と
の距離は中心にて大きくなるので、第２図（Ｃ）（ｂ）
のイに示す曲率半径が等しい時の垂直方向の静電力より
も、二に示す如く遥かに平坦になる。

従って、中心線に近い程電界が強いことを打ち消し、結
果として垂直方向の電界強度を均一にすることが出来、
簡単な構成で、物体３を垂直水平方向により安定に維持
出来るようになる。

〔実施例〕

第３図は本発明の実施例の静電浮遊装置の要部の構成を
示す図である。

第３図に示す静電浮遊装置の動作を以上説明する。

第３図において、コントローラ８の制御によりポンプ（
図示していない）が液滴３を液滴注入部４より、下部電
極２の凹面の中心に送出する。

すると、高圧直流電源７は、高電圧を発生し、凸面の上
部電極ｌと凹面の下部電極２間に印加する。

印加電圧が一定の閾値を越えると液滴３の静電力が重力
に打ち勝ち、凸面の上部電極ｌに向かって移動を始める
。

すると、ＴＶ左カメラはこれを捕らえＴＶ信号として、
コントローラ８内の位置検出回路６に送る。

位置検出回路６では、このＴＶ信号により、液滴３の位
置及び液滴３の移動速度を求め、これを基に、コントロ
ーラ８は高圧直流電源７の電圧を制御し、上部電極１と
下部電極２間で、液滴３が静止状態になるようする。

すると、液滴３は、上部電極１と下部電極２０）中心を
通る鉛直線−トの一点に維持される。

尚上部電極Ｉの凸面と、下部電極２の凹面の曲率半径が
等しい場合より、上部電極ｌの凸面の曲率半径を、下部
電極２の凹面の曲率半径より太き（すると、前述の如く
、垂直水平方向により安定に維持出来るようになる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明せる如く本発明によれば、簡単な構成で
、帯電可能な物体の位置を垂直水平方向に対し安定に維
持出来る静電浮遊装置が得られる効果がある。

ま液滴注入部、 まＴＶカメラ、 ま位置検出回路、 ま直流電源、高圧直流電源、 まコントローラ、 ま位置検出部を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の詳細な説明図、 第３図は本発明の実施例の静電浮遊装置の要部の構成を
示す図、 第４図は従来例の静電浮遊装置の要部の構成を示す図で
ある。 図において、 ｉ、ｉ−ｉは上部電極、 ２．２−］は下部電極、 ３は帯電可能な物体、液滴、 本発明の原理図 第１図 本発明の実施分１の！！＠浮Ｊ梃！のＩ卯の購入ｇ示７
図第　３　図 抗Ａ４ｆｌの静！；寥蔚焚１のｌｐの構成１方・す図第
牛目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、）対向する上部電極（１）と下部電極（２）間に存
   在する帯電可能な物質（３）に、該上部電極（１）と該
   下部電極（２）間に直流電圧を印加して、静電力で浮遊
   させる静電浮遊装置において、 該上部電極（１）を凸面に、該下部電極（２）を凹面と
   したことを特徴とする静電浮遊装置。 ２、）請求項１記載の、上部電極（１）の凸面の曲率半
   径を、下部電極（２）の凹面の曲率半径より大きくした
   ことを特徴とする静電浮遊装置。