專利名稱：除電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及除電裝置，尤其涉及對帶電物體照射正負(fù)的離子以便在電性上成為中 性的除電裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體或移動(dòng)電話等的生產(chǎn)線中，為了防止部件帶電引起的靜電故障，在工作 臺或輸送帶等的附近設(shè)置除電裝置。該種除電裝置通過對帶點(diǎn)物體照射正負(fù)平衡的空氣離 子，使該物體在電性上成為中性，但是當(dāng)放電針被污染或腐蝕時(shí)，正離子或負(fù)離子過剩，相 反會(huì)存在使除電對象物帶電的問題。關(guān)于這一點(diǎn)，作為關(guān)聯(lián)技術(shù)，已知有以下一種離子生成裝置，其在與放電針相鄰設(shè) 置的相向電極和接地之間設(shè)置由可變電阻和二極管構(gòu)成的并聯(lián)電路，通過人工調(diào)整該可變 電阻，可以調(diào)整離開相向電極的正負(fù)離子的平衡(專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1特開平8-255669號公報(bào)但是，離子平衡偏離的原因不僅是放電針的污染或腐蝕。即使放電針沒有被污染 或腐蝕，例如在混入了低V0C氣體的干擾氛圍下使用除電裝置時(shí)，已查明有時(shí)會(huì)產(chǎn)生過多 的正離子，離子平衡崩潰。在此，VOC(Volatile organiccompounds)是指在常溫常壓下在 大氣中容易揮發(fā)的有機(jī)化合物的總稱，包含甲苯、苯、二氯甲烷等在工廠等處經(jīng)常使用的清 洗劑或溶劑等。因此，通過人工調(diào)整離子平衡的上述關(guān)聯(lián)技術(shù)的方式，無法針對這樣的放電 氛圍的變動(dòng)自動(dòng)地進(jìn)行應(yīng)對。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述關(guān)聯(lián)技術(shù)的課題而做出的，其目的在于提供即使放電氛圍變 動(dòng)，也可以通過簡單的結(jié)構(gòu)自動(dòng)地保持均等的離子平衡的除電裝置。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一方面提供一種除電裝置，其具備放電電極，其具 有對應(yīng)對自身施加的直流高電壓的極性，生成正或負(fù)的離子的按n個(gè)為一組被分為兩組的 2n個(gè)放電針，其中n為自然數(shù)；高電壓產(chǎn)生電路，其在每個(gè)一定期間使極性反轉(zhuǎn)地對所述各 組的放電針，施加相互逆極性的直流高電壓；以及相向電極，其遮擋放出由所述放電電極產(chǎn) 生的所述離子的所述放電電極的前方空間，所述高電壓產(chǎn)生電路的兩個(gè)高電壓輸出端子分 別與所述各組的放電針連接，所述兩個(gè)高壓側(cè)輸出端子的高壓側(cè)公共端子在非接地的狀態(tài) 下與所述相向電極連接。根據(jù)上述方面，高電壓產(chǎn)生電路的高壓側(cè)公共端子在非接地的狀態(tài)下與相向電極 連接，所以相向電極的電位對應(yīng)放電氛圍的變動(dòng)適當(dāng)?shù)刈兓＜?，在不包含另外的氣體的通 常氛圍下使用本裝置時(shí)，通過在放電空間中產(chǎn)生正負(fù)等量的離子，將相向電極的電位保持 為0V。此時(shí)，離開相向電極的離子也取得正負(fù)平衡，可以高效能地對除電對象物進(jìn)行除電。另一方面，例如在由于混入了特定的氣體在放電空間中產(chǎn)生了較多的正離子時(shí)， 在該放電空間中凈(平均)的正電荷增加，通過該正電荷，相向電極的電位被感應(yīng)至負(fù)側(cè)。由于該負(fù)電位，在更多的正離子被相向電極捕捉的同時(shí)，因?yàn)樨?fù)離子相斥，更多的通過相向 電極。結(jié)果，抑制離開相向電極的正離子的增加，并且，負(fù)離子的通過增加，如此大體均等地 保持了離開相向電極的正離子和負(fù)離子的平衡。相反，在由于混入了特定的氣體在放電空間中產(chǎn)生了較多的負(fù)離子時(shí)，在該放電 空間中凈(平均)的負(fù)電荷增加，通過該負(fù)電荷將相向電極的電位被感應(yīng)至正側(cè)。由于該正 電位，在更多的負(fù)離子被相向電極捕捉的同時(shí)，因?yàn)檎x子相斥，更多的通過相向電極。結(jié) 果，抑制離開相向電極的負(fù)離子的增加，并且，正離子的通過增加，如此大體均等地保持了 離開相向電極的正離子和負(fù)離子的平衡。如此，根據(jù)上述的一方面，即使在各種放電氛圍下，使用該除電裝置，因?yàn)橥ㄟ^簡 單的結(jié)構(gòu)自動(dòng)地保持均等的離子平衡，所以可以始終促進(jìn)除電對象物中的電位的中和，可 以減小除電對象物表面的殘留電位。此外，所述除電裝置還可以具備串聯(lián)接在所述高電壓生成電路的高壓側(cè)公共端 子和接地之間的第一電容器以及第二電容器；以及檢測所述第二電容器的端子電壓的高電 壓異常檢測電路。 根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，高電壓異常檢測電路通過檢測第二電容器的端子電壓來檢測高壓 電路的異常。此時(shí)，在正常地進(jìn)行了高電壓電路的放電時(shí)，因?yàn)樵诜烹娍臻g中同時(shí)施加正極 性和負(fù)極性的高電壓，所以相向電極(即，高電壓側(cè)公共端子)的電位保持大體恒定(例 如0V)。但是，在某一組的放電針由于絕緣不良而接地時(shí)，因?yàn)榉烹娍臻g僅由另一組的放電 針驅(qū)動(dòng)，所以在相向電極(即，第二電容器的端子之間)出現(xiàn)比較顯著的振幅的交變電壓。 在本發(fā)明中，通過監(jiān)視第二電容器的端子電壓，可以確切地檢測高壓電路。此外，在本發(fā)明 中，觀測第二電容器的端子電壓(即，連接監(jiān)視電路)，為了將高壓側(cè)公共端子維持在浮動(dòng) 狀態(tài)，串聯(lián)連接了第一電容器。此外，上述方面的除電裝置還具備在所述高壓產(chǎn)生電路的高壓側(cè)公共端子和所述 相向電極之間串聯(lián)連接的電容器。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，即使由于混入了特定的氣體在放電空間中產(chǎn)生的正負(fù)離子的平衡 中產(chǎn)生偏移，根據(jù)在放電電極和相向電極之間形成的實(shí)質(zhì)的容量以及與該容量串聯(lián)地插入 的電容器的容量，對與上述偏差相伴的凈電荷(電壓)的變動(dòng)進(jìn)行分壓，能夠以希望的靈敏 度控制在相向電極中感應(yīng)的電位的大小。此外，由此，可以通過希望的增益控制離開相向電 極的離子的平衡。此外，所述放電電極具備在矩形平面的對角線上相向配置的至少四個(gè)放電針，在 一方的對角線上相向的放電針構(gòu)成一個(gè)組，在另一方對角線上相向的放電針構(gòu)成另一組。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，放電電極具備在矩形平面額對角線上相向配置的兩組(至少四個(gè)) 的放電針，所以在與遮擋前方空間的相向電極之間形成的放電空間中，可以在時(shí)間上在空 間上均等地產(chǎn)生正負(fù)離子。由此，在不包含另外的氣體的通常的氛圍下使用本裝置時(shí)，可 以將相向電極的電位保持為大體0V，另一方面，在混入了另外的氣體的干擾氛圍下使用本 裝置時(shí)，會(huì)在相向電極的一側(cè)忠實(shí)反映(感應(yīng))與正離子和負(fù)離子的不平衡對應(yīng)的凈電荷 (電位)，可以進(jìn)行高靈敏度的離子平衡的自動(dòng)控制。此外，在放出所產(chǎn)生的所述離子的所述放電電極的下游側(cè)，與所述放電電極隔離 開地設(shè)置所述相向電極，所述相向電極具有與所述放電電極平行的面，該面上具有多個(gè)通風(fēng)孔，所述相向電極是導(dǎo)電性的電極。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，把相向電極做成由在與所述放電電極平行的面上具有多個(gè)通風(fēng)孔 那樣的蜂窩狀結(jié)構(gòu)或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等所形成的導(dǎo)電性的電極，并且將該通風(fēng)孔的開口選擇為適 當(dāng)?shù)拇笮?，由此高效地?shí)現(xiàn)保持在放電電極產(chǎn)生穩(wěn)定的放電的基準(zhǔn)電位的電極的功能以及 不會(huì)受到放電氛圍的干擾的影響，自身均等地調(diào)整通過相向電極的離子的功能。此外，所述高電壓產(chǎn)生電路可以包含直流電源電路；把從所述直流電源電路輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻電壓，并且按每一定期間交互地進(jìn)行切換來將高頻電壓輸出給雙 系統(tǒng)的輸出線的輸出控制電路；把從所述輸出控制電路輸出的雙系統(tǒng)的高頻電壓分別升壓 至高頻高電壓，然后進(jìn)行輸出的絕緣型的變壓電路；把所述變壓電路輸出的一方的高頻高 電壓轉(zhuǎn)換為極性相互不同的兩個(gè)第一直流高電壓，來施加給所述各組的放電針，然后，把所 述變壓電路輸出的另一方的高頻高電壓轉(zhuǎn)換為與所述第一直流高電壓極性相反的兩個(gè)第 二直流高電壓，來將其施加給所述各組的放電針的極性反轉(zhuǎn)電路。此外，所述輸出控制電路的雙系統(tǒng)的高頻電壓的切換頻率可以為10至IOOHz的范圍。此外，所述多個(gè)通風(fēng)孔可以分別具有三角形、四角形、六角型、菱形、圓形、橢圓中 的一個(gè)形狀。此外，所述輸出控制電路轉(zhuǎn)換后的高頻電壓可以具有超過可聽頻率的頻率。所述輸出控制電路轉(zhuǎn)換后的高頻電壓具有20kHz的頻率。根據(jù)本發(fā)明，即使在各種放電氛圍下使用除電裝置，因?yàn)榭梢酝ㄟ^簡單的結(jié)構(gòu)自 動(dòng)地保存均等的離子平衡，所以可以高能效地進(jìn)行在各種作業(yè)環(huán)境下的對象物的除電。


圖KA)以及圖I(B)是本發(fā)明第一實(shí)施方式的除電裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的高電壓產(chǎn)生電路的電路圖。圖3(A)以及圖3(B)說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的除電裝置的除電特征。圖4(A)以及圖4(B)是本發(fā)明第一實(shí)施方式的放電空間部的立體圖。圖4(a)是 蜂窩狀電極的部分?jǐn)U大圖。圖5是本發(fā)明第二實(shí)施方式的高電壓產(chǎn)生電路的電路圖等。圖6是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的高電壓產(chǎn)生電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖1 (A)、(B)是本發(fā)明第一實(shí)施方式的除電裝置1的概要結(jié)構(gòu)圖。圖1 (A)表示除 電裝置1的側(cè)面圖，圖1⑶表示放電電極20的正面圖。除電裝置1具備送風(fēng)用風(fēng)扇30、 高電壓產(chǎn)生電路10、對應(yīng)從高電壓產(chǎn)生電路10施加的直流高電壓的極性產(chǎn)生正和負(fù)的空 氣離子的放電電極20、以適當(dāng)?shù)男螤钫趽醴烹婋姌O20的前方空間的相向電極5、阻止插入 人手的保護(hù)電極60。符號70是外部的除電對象物。高電壓產(chǎn)生電路10同時(shí)產(chǎn)生在每個(gè)規(guī)定時(shí)間極性反轉(zhuǎn)成正和負(fù)的直流高電壓OA 和與其極性相反的直流高電壓0B，將這些直流高電壓施加給放電電極20。一例的放電電極20如圖I(B)所示，具備放電針21a、21b的組合和放電針22a、22b的組合，以各個(gè)放電針各 自的前端部朝向矩形框的中心方向的形式將各個(gè)放電針配置在兩個(gè)對角線上。對其中的 前端部相向的放電針的組合施加同一極性的直流高電壓。由此，在通過放電針21a、21b的 組合產(chǎn)生正離子的期間，通過放電針22a、22b的組合產(chǎn)生負(fù)離子，然后，在通過放電針21a、 21b的組合中產(chǎn)生負(fù)離子的期間，通過放電針22a、22b的組合產(chǎn)生正離子。因?yàn)樵摲烹婋姌O 20具備在矩形平面的對角線上相向配置的兩組(至少四個(gè))的放電針21a、21b、22a、22b， 所以在與遮擋前方空間的相向電極5之間形成的放電空間中，可以在時(shí)間上和空間上均等 地產(chǎn)生正負(fù)離子。相向電極5通過穩(wěn)定地保持針對放電針21、22的電位(例如0V)，具有穩(wěn)定地維持電暈放電(產(chǎn)生空氣離子)的功能。這樣的相向電極5由在與空氣流動(dòng)的方向垂直的面上 具有多個(gè)通風(fēng)孔的金屬或具有導(dǎo)電性的樹脂構(gòu)成。例如，可以使用后述的圖4(A)所示的蜂 窩結(jié)構(gòu)的蜂窩電極5A、或者圖4(B)所示的金屬網(wǎng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀電極5B、或者未圖示但在同心 圓上配置了環(huán)狀的金屬電極的環(huán)狀電極等。通過這樣的結(jié)構(gòu)，通過在與相向電極5之間(放電空間)形成的電場，把放電電極 20產(chǎn)生的正以及負(fù)的空氣離子運(yùn)送到該相向電極5—側(cè)，并且，受到來自風(fēng)扇30的送風(fēng)，被 輸送到除電對象物70 —側(cè)。為了得到除電對象物70中的充分的除電效果，要考慮以下的點(diǎn)。S卩，當(dāng)把從放電 針21、22到除電對象物70的距離設(shè)為L時(shí)，為了使放電電極20產(chǎn)生的正和負(fù)的離子在除 電對象物70中大體均勻地相互混合，將放電針之間的距離K，選擇為K = L/5 L/4左右。 作為一例，在L = 150mm 600mm的范圍中，可以選擇為K = 40mm 120mm左右。此外，在 把相鄰的放電針21、22之間的距離設(shè)為K(例如K = 40mm 120mm左右)時(shí)，放電針21、 22與相向電極5之間的距離M選擇為M < K。由此，可以高效地向距離短的相向電極5的 一側(cè)傳播在各個(gè)放電針21、22產(chǎn)生的正和負(fù)的離子。此外，相向電極5還兼?zhèn)洳粫?huì)受到使用本裝置時(shí)放電氛圍變動(dòng)的影響而大體均一 地保持通過相向電極5的正離子以及負(fù)離子的平衡的離子平衡調(diào)整功能。關(guān)于這一點(diǎn)，將 在后面敘述。保護(hù)電極60進(jìn)行保護(hù)，以使作業(yè)者的手指不會(huì)進(jìn)入到施加了高電壓的放電空間 內(nèi)。保護(hù)電極60由金屬等導(dǎo)體形成，配置在相向電極5附近的下游側(cè)。通過使保護(hù)電極60 非接地，使保護(hù)電極60的靜電影響(接地位置)不會(huì)波及到放電空間的一側(cè)。圖2表示第一實(shí)施方式的高電壓產(chǎn)生電路10的電路圖。高電壓產(chǎn)生電路10具備 DC電源電路11、輸出控制電路12、變壓電路13、極性反轉(zhuǎn)電路14。DC電源電路11對輸入 的交流電壓(例如AC100V)進(jìn)行降壓整流輸出直流電壓(例如DC12V)。輸出控制電路12 將該直流電壓作為輸入，產(chǎn)生超過可聽頻率的頻率(例如20kHz)的正弦波交流電壓，并且， 在每個(gè)一定期間交互地進(jìn)行切換來將該交流電壓輸出給雙系統(tǒng)的線IA、IB。例如在IOHz IOOHz的范圍內(nèi)選擇該切換頻率。變壓電路13例如由絕緣型的高頻線圈變壓器L1、L2形成，各自對交互輸入的一次 側(cè)輸入的交流電壓IA、IB進(jìn)行升壓，然后輸出給二次側(cè)。在變壓器的Li、L2的一次側(cè)輸入 相互地連接了一次線圈的公共側(cè)端子，它們與DC電源電路11、輸出控制電路12—起與公共 的接地連接。此外，該變壓器L1、L2的一次側(cè)輸入和二次側(cè)輸出之間被絕緣。并且，該二次側(cè)輸出的各一方分別與極性反轉(zhuǎn)電路14連接。二次側(cè)輸出的各另一方的高壓側(cè)公共端子HC相互連接，它們不接地，直接與相向電極5連接。極性反轉(zhuǎn)電路14的兩個(gè)高壓側(cè)輸出端子HO分別與放電針21的組合連接，如上所 述，該兩個(gè)高壓側(cè)輸出端子HO的高壓側(cè)公共端子HC在非接地的狀態(tài)下與相向電極5連接。 極性反轉(zhuǎn)電路14在對從變壓器Ll輸入的高頻高電壓進(jìn)行倍壓整流，來對放電針21的組合 施加正的直流高電壓的同時(shí)，對放電針22的組合施加負(fù)的直流高電壓。此外，在下一時(shí)刻， 在對從變壓器L2輸入的高頻高電壓進(jìn)行倍壓整流，來對放電針21的組合施加負(fù)的直流高 電壓的同時(shí)，對放電針22的組合施加正的直流高電壓。然后，詳細(xì)說明該極性反轉(zhuǎn)電路14的動(dòng)作。在變壓器Ll通電的期間，變壓器L2 的輸入輸出為0V。在該狀況下，通過變壓器Ll的二次側(cè)輸出為負(fù)的半波，二極管D8的路徑 導(dǎo)通，以圖2所示的極性對電容器Cl充電。在下一正半波，二極管Dl (以及D4、D5)的路徑 導(dǎo)通，由此，正極性地對電容器C5、C4的并聯(lián)電路進(jìn)行充電。此時(shí)，因?yàn)閷﹄娙萜鰿5、C4的 并聯(lián)電路施加正半波和所述電容器Cl中積蓄的充電電壓之和的電壓，所以最終通過比變 壓器L2的二次側(cè)輸出高的正電壓對電容器C5、C4的并聯(lián)電路進(jìn)行充電，并對放電針21的 組合施加該電壓。另一方面，通過變壓器Ll的二次側(cè)輸出為正半波，二極管D7的路徑導(dǎo)通，以圖2 所示的極性對電容器C2進(jìn)行充電。在下一負(fù)半波二極管D2(以及D3、D6)的路徑導(dǎo)通，由 此負(fù)極性地對電容器C6、C3的并聯(lián)電路充電。此時(shí)，因?yàn)閷﹄娙萜鰿6、C3的并聯(lián)電路施加 負(fù)半波和所述電容器C2中積蓄的充電電壓之和的電壓，所以最終通過比變壓器Ll的二次 側(cè)輸出低的負(fù)電壓對電容器C6、C3的并聯(lián)電路進(jìn)行充電，并對放電針22的組合施加該電 壓。當(dāng)變壓器Ll處于非通電中時(shí)，電容器C5、C4的積蓄電壓經(jīng)由電阻Rl進(jìn)行放電，電容器 C6、C3的積蓄電壓經(jīng)由電阻R2放電。然后，在變壓器L2通電的期間，變壓器Ll的輸入輸出為0V。在該狀況下，通過變 壓器L2的二次側(cè)輸出為負(fù)的半波，二極管D6的路徑導(dǎo)通，以圖2所示的極性對電容器C3 充電。在下一正半波，二極管D3(以及D2、D7)的路徑導(dǎo)通，由此，正極性地對電容器C7、C2 的并聯(lián)電路進(jìn)行充電。此時(shí)，因?yàn)閷﹄娙萜鰿7、C2的并聯(lián)電路施加正半波和在所述電容器 C3中積蓄的充電電壓之和的電壓，所以最終通過比變壓器L2的二次側(cè)輸出高的正電壓對 電容器C7、C2的并聯(lián)電路進(jìn)行充電，并對放電針21的組合施加該電壓。另一方面，通過變壓器L2的二次側(cè)輸出為正半波，二極管D5的路徑導(dǎo)通，以圖2 所示的極性對電容器C4進(jìn)行充電。在下一負(fù)半波二極管D4(以及D1、D8)的路徑導(dǎo)通，由 此負(fù)極性地對電容器C8、Cl的并聯(lián)電路充電。此時(shí)，因?yàn)閷﹄娙萜鰿8、Cl的并聯(lián)電路施加 負(fù)半波和所述電容器C4中積蓄的充電電壓之和的電壓，所以最終通過比變壓器L2的二次 側(cè)輸出低的負(fù)電壓對電容器C8、Cl的并聯(lián)電路進(jìn)行充電，并對放電針21的組合施加該電 壓。當(dāng)變壓器L2處于非通電中時(shí)，電容器C8、C1的積蓄電壓經(jīng)由電阻R4進(jìn)行放電，電容器 C7、C2的積蓄電壓經(jīng)由電阻R3放電。如此，在對放電針2la、2Ib施加了正的直流高電壓時(shí)，對放電針22a、22b施加負(fù)的 直流高電壓，然后，在對放電針21a、21b施加負(fù)的直流高電壓時(shí)，對放電針22a、22b施加正 的直流高電壓。在這樣的結(jié)構(gòu)中，相向電極5兼?zhèn)湟韵逻@樣的功能如上所述使放電針21、22產(chǎn)生穩(wěn)定的電暈放電的功能、以及即使由于放電針21、22在干擾氛圍下進(jìn)行放電，在產(chǎn)生離子 的平衡中產(chǎn)生偏差(正優(yōu)勢或負(fù)優(yōu)勢)，也可以沒有偏差地自動(dòng)調(diào)整離開相向電極5的正離 子和負(fù)離子的平衡的離子平衡調(diào)整電極的功能。下面對相向電極的離子平衡調(diào)整作用進(jìn)行 說明。在不包含另外的VOC氣體的通常氛圍下使用除電裝置1時(shí)，進(jìn)行調(diào)整以使離開相 向電極5的正離子和負(fù)離子的平衡變?yōu)榫?。在該狀況下，在施加了正的高電壓的放電針 21a、21b中產(chǎn)生正的空氣離子，基于該正離子的一部分的電流從放電針21a、22a經(jīng)由相向 電極5流到高壓側(cè)公共端子HC—側(cè)。同時(shí)，在施加了負(fù)的高電壓的放電針22a、22b中產(chǎn)生 負(fù)的空氣離子，基于該負(fù)離子的一部分的電流從高壓側(cè)公共端子HC經(jīng)由相向電極5流到放 電針22a、22b —側(cè)。在正離子和負(fù)離子的產(chǎn)生已平衡的通常氛圍下，因?yàn)槭乖诜烹娽?1、22 和相向電極5之間流過的電流平衡，所以使非接地的對象電極5保持為與產(chǎn)生離子的平衡 狀態(tài)對應(yīng)的一定的電位(OV)。但是，一般在大氣中包含氧、氮、氬、碳素氣體等成分，當(dāng)從放電的觀點(diǎn)出發(fā)觀察大氣時(shí)，它們的電離電壓不同，存在容易電離的氣體和難以電離的氣體。其中有助于電暈放電 的是電離電壓低的氣體，當(dāng)在放電空間中混入了電離電壓低的氣體時(shí)，因?yàn)樵摎怏w選擇性 地進(jìn)行電離，所以即使氣體濃度低，離子濃度的比例也能變高。S卩，在24L大氣中包含的氣體分子的數(shù)量為6 X IO23個(gè)，當(dāng)將其換算成每Im3時(shí)，成 為2. 5X IO25個(gè)/m3。另一方面，已知通過空氣的電暈放電產(chǎn)生的離子的濃度為IO16個(gè)/m3 左右。與此相對，Ippb (part per billion)的VOC氣體成為2. 5 X IO17個(gè)/m3的濃度。當(dāng)假 設(shè)其中的10%通過電暈放電而電離時(shí)，氣體的離子濃度成為2. 5X1016個(gè)/m3，這與通過空 氣的電暈放電產(chǎn)生的離子的濃度為大體相同的程度。這意味著，即使氣體濃度為ppb階次極低，但如果氣體的電離電壓低，則該氣體的 電離度選擇性地升高，所以作為整體成為足夠的離子濃度。并且，如果氣體的電子親和性 低，則該氣體只能成為正離子，此時(shí)的離子平衡傾向于正極性一側(cè)。特別是因?yàn)楫惙馉柾?VOC氣體的電子親和性低，電離電壓低，所以認(rèn)為離子平衡傾向于正極性一側(cè)。當(dāng)從相向電極5的一側(cè)來看時(shí)，在放電針21、22的一側(cè)凈(平均)的正電荷增加， 所以通過該正電荷，相向電極5的電位靜電感應(yīng)為負(fù)極性一側(cè)。相向電極5通過該負(fù)電位， 在捕捉過剩的更多的正離子的同時(shí)，關(guān)于負(fù)離子進(jìn)行排斥，更多的負(fù)離子通過相向電極5。 結(jié)果，抑制離開相向電極5的正離子的增加，并且負(fù)離子的通過增加，如此，大體均勻地保 持離開相向電極5的正離子和負(fù)離子的平衡。與上述相反，在由于混入了特定的氣體產(chǎn)生了較多的負(fù)離子時(shí)，在該放電空間由 于凈(平均)的負(fù)電荷增加，相向電極5的電位靜電感應(yīng)為正極性一側(cè)。相向電極5，通過 該正電位，在捕捉過剩的更多的負(fù)離子的同時(shí)，關(guān)于正離子進(jìn)行排斥，更多的正離子通過相 向電極。結(jié)果，抑制離開相向電極5的負(fù)離子的增加，并且正離子的通過增加，如此，大體均 勻地保持離開相向電極5的正離子和負(fù)離子的平衡。如此，根據(jù)本實(shí)施方式，即使放電氛圍變動(dòng)，也能夠大體恒定地保持離開相向電極 5的正離子和負(fù)離子的平衡。圖3(A)、⑶說明第一實(shí)施方式的除電裝置的除電特征。一般地，在該種的除電裝 置的評價(jià)中使用基于E0S/ESD規(guī)格St3. 1的測定方法。在該評價(jià)方法中，雖然未圖示，在基板上按照縱橫300mm的間隔以3行X4列來排列12個(gè)成為除電對象物的帶電板，并且，在 距離第一列第二行的帶電板300mm的位置上配置除電裝置1，進(jìn)行衰減時(shí)間特性和離子平 衡特性的測定。帶電板由縱橫為150mmX 150mm,電容量為20pF的部件構(gòu)成。此外，雖然未圖示，但在各個(gè)帶電板上設(shè)置有非接觸型的電位傳感器、與該電位傳 感器連接的帶電電位計(jì)。并且，在各帶電板上連接用于預(yù)先使帶電板以規(guī)定的電位進(jìn)行帶 電的+lkV高壓電源和-lkV高壓電源，并且，設(shè)置有用于監(jiān)理測定時(shí)間的計(jì)時(shí)器。通過這樣的結(jié)構(gòu)，關(guān)于帶電板的衰減時(shí)間特性，測定將預(yù)先以+1000V(或-1000V) 帶電的除電對象物除電至+100V(或-100V)所需要的時(shí)間，關(guān)于離子平衡特性，通過對除去 了殘留電荷的帶電板照射離子，測定經(jīng)過一定時(shí)間后的帶電板的電位來進(jìn)行測定。圖3(A)表示作為比較例子將高壓側(cè)公共端子HC(例如。蜂窩構(gòu)造的相向電極5A) 接地時(shí)的測定結(jié)果。當(dāng)把在通常氛圍中將除電對象物70的離子平衡電壓設(shè)定為0V的除電 裝置1暴露于干擾氛圍中時(shí)，除電對象物70的離子平衡電壓上升到+34V。這是因?yàn)槌娧b 置1的電暈放電由于受到干擾氛圍的影響，離開相向電極5的正離子變多。該影響還表現(xiàn) 在帶電板的衰減時(shí)間特性中，因?yàn)檎x子變多，所以從-1000V至-100V的衰減時(shí)間加速，此 外，由于正離子變多，負(fù)離子重新結(jié)合而減少，結(jié)果，從+1000至+100V的衰減時(shí)間變慢。圖3(B)表示通過本實(shí)施方式，使高壓側(cè)公共端子(相向電極5A)非接地時(shí)的測定 結(jié)果。在通常氛圍中，即使把除電對象物的電位設(shè)定為大約等于0V的除電裝置暴露于干擾 氛圍中，除電對象物的電位僅上升到+5. 5V。這是因?yàn)樵诟蓴_氛圍下，與圖3(A)的情況相 同，產(chǎn)生的正離子變多，但是，相向電極5的電位從+0. 12kV變?yōu)?0. 08kV (大約減小200V)， 因此正離子容易被相向電極5吸收，并且負(fù)離子相互排斥，所以，結(jié)果，幾乎等量地自動(dòng)調(diào) 整離開相向電極的正離子和負(fù)離子，由此，較低地保持除電對象物的離子平衡電壓。圖4(A)、(B)是第一實(shí)施方式的放電空間部的立體圖，表示在該除電裝置中采用 的恰當(dāng)?shù)南嘞螂姌O5的幾個(gè)實(shí)施例。因?yàn)樵撓嘞螂姌O5具備使放電針21、22產(chǎn)生穩(wěn)定的 電暈放電的功能、以及即使在干擾氛圍中也均等地保持離子平衡的離子平衡調(diào)整電極的功 能，所以希望能夠高效地實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)功能的結(jié)構(gòu)。圖4 (A)表示了在從放電電極20開始離開了距離M的下游側(cè)的位置具備蜂窩構(gòu)造 的蜂窩電極5A的情形。該蜂窩電極5A由金屬或者具有導(dǎo)電性的樹脂構(gòu)成，在與空氣流動(dòng) 方向垂直的面上具備多個(gè)通風(fēng)孔51。蜂窩電極5A展開在與放電電極20所展開的矩形平面 幾乎平行并且為相同寬度的矩形平面上，由此來恰當(dāng)?shù)卣谧》懦鲭x子的放電空間。蜂窩電極5A保持使放電針21、22產(chǎn)生穩(wěn)定的電暈放電的基準(zhǔn)電位，生成的空氣離 子經(jīng)過具有規(guī)定的開口的通風(fēng)孔51被輸送到除電對象物70 —側(cè)。此時(shí)，電暈放電的強(qiáng)弱 與放電針21、22和蜂窩電極5A之間的距離有關(guān)。當(dāng)距離M小時(shí)，產(chǎn)生較強(qiáng)的電暈放電，有 害的臭氧的產(chǎn)生量也變多。因此，在臭氧的產(chǎn)生量小(少的放電電流)，可以選擇更多的離 子的范圍內(nèi)，選擇該距離M。在作為插入圖的圖4(a)中表示蜂窩電極5A的部分放大圖。開口是指網(wǎng)格(金屬 網(wǎng)格)的規(guī)格，通過長度D表示通風(fēng)孔51的打開程度。艮口，開口 D可通過下式求出D = (1英寸/網(wǎng)格數(shù)量)_tt 蜂窩構(gòu)造的實(shí)質(zhì)的板厚。
該開口 D過大時(shí)，使放電針21、22產(chǎn)生電暈放電的效果減小，此外當(dāng)過小時(shí)，產(chǎn)生 的正負(fù)離子的大多數(shù)被蜂窩電極5A所捕捉。因此，基本上以產(chǎn)生較多的離子，并且使其通 過到下游一側(cè)的方式選擇該開口 D。并且，關(guān)于該開口 D，還需要考慮離子平衡的控制增益來進(jìn)行選擇。如上所述，因?yàn)?在干擾氛圍下使用本裝置，所以當(dāng)在放電空間中產(chǎn)生較多的正離子時(shí)，蜂窩電極5A的電位 感應(yīng)至負(fù)極性一側(cè)，結(jié)果，在蜂窩電極5A中，在通過該負(fù)電位捕捉過剩的更多的正離子的 同時(shí)，排斥更多的負(fù)離子使其通過，開口 D越小，這些作用·效果越大，開口 D越大，這些作 用·效果越小，這點(diǎn)可以容易理解。S卩，對于在蜂窩電極5A中感應(yīng)出的負(fù)電位的大小， 在開口 D小時(shí)，因?yàn)閱挝幻娣e 的開口率小，所以正離子的捕捉量和負(fù)離子的通過量都較強(qiáng)地受到電極電位的影響，這意 味著離子平衡的控制增益大。相反，在開口 D大時(shí)，因?yàn)閱挝幻娣e的開口率大，所以增量子 的捕捉量和負(fù)離子的通過量都較弱地受到電極電位的影響，這意味著離子平衡的控制增益 小。因此，還要考慮離子平衡的控制增益來選擇該開口 D的大小。并且，在本實(shí)施方式中，在放電針21a、21b產(chǎn)生正離子的同時(shí)在放電針22a、22b中 產(chǎn)生負(fù)離子，然后，在放電針21a、21b產(chǎn)生負(fù)離子的同時(shí)，在放電針22a、22b中產(chǎn)生負(fù)離子， 所以例如在由于混入了 VOC氣體產(chǎn)生過剩的正離子時(shí)，在某個(gè)時(shí)刻在一方的對角線上的放 電針21a、21b的周圍正離子變得過剩，并且在下一時(shí)刻，在另一方對角線上的放電針22a、 22b的周圍正離子變得過剩。當(dāng)從蜂窩電極5A的一側(cè)來看時(shí)，在放電針21、22的周圍凈(平均)的正電荷即時(shí) 間上也在空間上增加，所以由于該正電荷，蜂窩電極5A的電位強(qiáng)力地靜電感應(yīng)至負(fù)極性一 側(cè)。即，蜂窩電極5A對應(yīng)干擾的程度以更高的靈敏度改變自己的電位。因此，優(yōu)選還考慮 針對蜂窩電極5A的靜電感應(yīng)電壓的增益來選擇該開口 D的大小。作為進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)后的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在開口 D與放電空間的距離M的比D/M為D/ M彡0.05(即1/20以上)的范圍內(nèi)，可以得到良好的離子平衡調(diào)整效果。關(guān)于開口 D，在技 術(shù)方面沒有設(shè)置另外的上限，但在應(yīng)用方面基于安?；鶞?zhǔn)，采取在通風(fēng)孔5A中無法插入手 指的程度。在上述本實(shí)施方式中使相向電極5為蜂窩結(jié)構(gòu)，但并不限于此。通風(fēng)孔51的形狀 除了六角形以外，還可以為三角形、四角形、菱形等任意的多角形、圓形、橢圓形等。此時(shí)也 可以得到上述相同的作用·效果。圖4⑶表示從放電電極20開始在距離M的下游側(cè)的位置上具備網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀 電極5B。該網(wǎng)狀電極5B具備將導(dǎo)電性的細(xì)線編織成正方形的構(gòu)造。此時(shí)，可以得到與上述 的蜂窩電極5A相同的作用 效果。還可以使網(wǎng)狀電極5B的構(gòu)造為將導(dǎo)電性的細(xì)線編織成 長方形、菱形等的網(wǎng)(金屬網(wǎng))結(jié)構(gòu)?；蛘撸€可以代替上述蜂窩電極5A或網(wǎng)狀電極5B，成為在導(dǎo)電性的平板上，以高 密度沖孔成包含圓形、三角形、四角形、菱形等任意的多角形、橢圓形等的所謂沖孔金屬制 品的構(gòu)造。(第二實(shí)施方式)圖5表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的高電壓產(chǎn)生電路10的電路圖等。圖5表示在高 電壓產(chǎn)生電路10的高壓側(cè)公共端子HC和接地之間串聯(lián)連接第一、第二電容器CA、CB，通過監(jiān)視第二電容器CB的端子電壓來檢測高電壓產(chǎn)生電路10的異常的情況。第二電容器CB的下端接地，為了監(jiān)視第二電容器CB的端子電壓與第二電容器CB并聯(lián)地連接了例如作為 高電壓異常檢測電路的電壓監(jiān)視電路40。除此之外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式相同，所以對相 同的結(jié)構(gòu)賦予相同的符號，并省略在此的說明。一般，電壓監(jiān)視電路40因?yàn)榫哂杏邢薜妮斎胱杩?，所以一旦直接接地高壓?cè)公共 端子HC就會(huì)受到來自接地的影響。因此，在本實(shí)施方式中通過與第二電容器CB串聯(lián)地插 入第一電容器CA，從高壓側(cè)公共端子HC在直流上切離電壓監(jiān)視電路40，由此將高壓側(cè)公共 端子HC保持在浮動(dòng)狀態(tài)。可以與第二電容器CB并聯(lián)地連接電阻。然后說明電壓監(jiān)視電路40。高電壓產(chǎn)生電路110，通過同時(shí)對放電針21、22的組 合施加極性相互相反的直流高電壓，如果兩組的放電都正常時(shí)，則因?yàn)樵诜烹娍臻g中同時(shí) 施加正極性和負(fù)極性的高電壓，所以使相向電極5(即，高壓側(cè)公共端子HC)的電位大體保 持一定(例如大約0V)。與此相伴，將第二電容器CB的端子電壓也保持為大約0V(不包含 交流成分的狀態(tài))。但是，當(dāng)例如在第一組的放電針21和接地的裝置機(jī)箱(未圖示)之間發(fā)生了絕緣 不良(例如短路)時(shí)，因?yàn)榉烹娽?1的電位被固定為大地電位，所以僅通過放電針22的組 合驅(qū)動(dòng)放電空間。因此，在高壓側(cè)公共端子HC上(S卩，第二電容器CB的端子之間)就觀測 到比較顯著的振幅的交變電壓。此外，當(dāng)在第二組的放電針22和裝置機(jī)箱之間發(fā)生了絕緣 不良時(shí)，就觀測到與上述相反的極性的交變電壓。根據(jù)本實(shí)施方式，通過在高電壓產(chǎn)生電路10的高壓側(cè)公共端子HC和接地之間僅 串聯(lián)連接第一、第二電容器CA、CB的簡單的結(jié)構(gòu)，不僅可以檢測出放電異常的產(chǎn)生，還可以 確切地檢測出在哪個(gè)組的放電針中發(fā)生了放電異常。(第三實(shí)施方式)圖6表示第三實(shí)施方式的高電壓產(chǎn)生電路10的電路圖。圖6表示在高電壓產(chǎn)生 電路10的高壓側(cè)公共端子HC和相向電極5之間串聯(lián)連接了電容器Cb的情形。通過與在 放電針21、22和相向電極5之間形成的實(shí)質(zhì)的電容器Ca串聯(lián)地插入電容器Cb，可以通過 兩個(gè)電容器Ca、Cb，按照希望地對介于放電針21、22和高壓側(cè)公共端子HC之間的與凈(平 均)電荷對應(yīng)的電壓進(jìn)行分壓。除此以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式相同，所以對相同的結(jié)構(gòu) 賦予相同的符號，并省略在此的說明。S卩，當(dāng)在干擾氛圍下正離子的發(fā)生成為+Q的優(yōu)勢時(shí)，在放電針21、22與相向電極 5之間，就可以將該電荷+Q分割為Va = Q/Ca、Vb = Q/Cb。此時(shí)的相向電極5的電位，在選 擇為Ca > Cb時(shí)，按照Va < Vb的關(guān)系進(jìn)行推移，此外在選擇為Ca < Cb時(shí)，按照Va > Vb 的關(guān)系進(jìn)行推移。后者對于離子平衡的偏移的靈敏度高。如上所述，在上述第一至第三實(shí)施方式中，因?yàn)樵诿總€(gè)規(guī)定期間使極性反轉(zhuǎn)來對 第一、第二組的放電針施加極性相互相反的直流高電壓，因此與AC式除電裝置相比可以增 多正負(fù)離子的產(chǎn)生量，可以提高衰減時(shí)間特性。此外，因?yàn)橥瑫r(shí)產(chǎn)生正負(fù)離子，所以可促進(jìn)帶點(diǎn)板表面上的電位的中和，能減小帶 點(diǎn)板表面的殘留電位。結(jié)果，可以使離子平衡的振幅接近于零，并且還可以降低振幅的偏 移。此外，因?yàn)樵诿總€(gè)一定期間使正負(fù)離子的極性反轉(zhuǎn)，所以在每個(gè)一定期間還切換放出離子的位置，所以可以減小離子平衡的空間上的偏移。此外，因?yàn)樵诿總€(gè)一定期間使正負(fù)離子的極性反轉(zhuǎn)，所以即使在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況 下，各個(gè)放電針的污物附著以及腐蝕、磨損的程度幾乎均等。因此，可以不產(chǎn)生每個(gè)放電針 的殘留電位的偏移，減少離子平衡的時(shí)效性的偏移。此外，因?yàn)槭菇换デ袚Q頻率為10 IOOHz的范圍，所以可以延長正負(fù)離子的產(chǎn)生 間隔。因此，與AC高頻式除電裝置相比，放出的正負(fù)離子在達(dá)除電對象物之前難以再結(jié)合， 所以可以將離子散射到遠(yuǎn)處?？梢蕴峁┮环N即使放電氛圍變動(dòng)，也可以通過簡單的結(jié)構(gòu)自動(dòng)地保持均等的離子平衡的除電裝置。
權(quán)利要求
一種除電裝置，其特征在于，具備放電電極，其具有對應(yīng)對自身施加的直流高電壓的極性生成正或負(fù)的離子的2n個(gè)放電針，該2n個(gè)放電針按n個(gè)為一組分為兩組，其中n為自然數(shù)；高電壓產(chǎn)生電路，其在每個(gè)一定期間使相互逆極性的直流高電壓的極性反轉(zhuǎn)，施加給所述各組的放電針；以及相向電極，其遮擋放出由所述放電電極產(chǎn)生的所述離子的所述放電電極的前方空間，所述高電壓產(chǎn)生電路的兩個(gè)高壓側(cè)輸出端子分別與所述各組的放電針連接，所述兩個(gè)高壓側(cè)輸出端子的高壓側(cè)公共端子在非接地的狀態(tài)下與所述相向電極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除電裝置，其特征在于，還具備串聯(lián)連接在所述高電壓產(chǎn)生電路的高壓側(cè)公共端子和接地之間的第一電容器 以及第二電容器；以及檢測所述第二電容器的端子電壓的高電壓異常檢測電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除電裝置，其特征在于，還具備在所述高電壓產(chǎn)生電路的高壓側(cè)公共端子和所述相向電極之間串聯(lián)連接的電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任意一項(xiàng)所述的除電裝置，其特征在于，所述放電電極具備在矩形平面的對角線上相對配置的至少四個(gè)放電針， 在一方的對角線上相對的放電針構(gòu)成一個(gè)組，且在另一方的對角線上相對的放電針構(gòu)成另一組。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的除電裝置，其特征在于，所述相向電極，與所述放電電極隔離開地設(shè)置在放出所產(chǎn)生的所述離子的所述放電電 極的下游側(cè)，具有與所述放電電極平行的面，該面上具有多個(gè)通風(fēng)孔，所述相向電極是導(dǎo)電 性的電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的除電裝置，其特征在于， 所述高電壓產(chǎn)生電路包含直流電源電路；輸出控制電路，把從所述直流電源電路輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻電壓，并且以一定 期間交替切換地輸出給雙系統(tǒng)的輸出線；絕緣型的變壓電路，把從所述輸出控制電路輸出的雙系統(tǒng)的高頻電壓分別升壓至高頻 高電壓后進(jìn)行輸出；以及極性反轉(zhuǎn)電路，把由所述變壓電路輸出的一方的高頻高電壓轉(zhuǎn)換為極性相互不同的兩 個(gè)第一直流高電壓后施加給所述各組的放電針，然后，把由所述變壓電路輸出的另一方的 高頻高電壓轉(zhuǎn)換為與所述第一直流高電壓極性相反的兩個(gè)第二直流高電壓后施加給所述 各組的放電針。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的除電裝置，其特征在于，所述輸出控制電路輸出的雙系統(tǒng)的高頻電壓的切換頻率為10至IOOHz的范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的除電裝置，其特征在于，所述多個(gè)通風(fēng)孔的每一個(gè)具有三角形、四角形、六角型、菱形、圓形、橢圓中的一個(gè)形
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的除電裝置，其特征在于，通過所述輸出控制電路轉(zhuǎn)換后的高頻電壓具有超過可聽頻率的頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的除電裝置，其特征在于，通過所述輸出控制電路轉(zhuǎn)換后的高頻電壓具有20kHz的頻率。
全文摘要
一種除電裝置，具備放電電極，其具有對應(yīng)對自身施加的直流高電壓的極性，生成正或負(fù)的離子的按n個(gè)為一組被分為兩組的2n個(gè)放電針，其中n為自然數(shù)；高電壓產(chǎn)生電路，其在每個(gè)一定期間使極性反轉(zhuǎn)地對所述各組的放電針，施加相互逆極性的直流高電壓；以及相向電極，其遮擋放出由所述放電電極產(chǎn)生的所述離子的所述放電電極的前方空間，所述高電壓產(chǎn)生電路的兩個(gè)高電壓輸出端子分別與所述各組的放電針連接，所述兩個(gè)高壓側(cè)輸出端子的高壓側(cè)公共端子在非接地的狀態(tài)下與所述相向電極連接。
文檔編號H05F3/04GK101873760SQ20101016712
公開日2010年10月27日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者杉田直記, 津森友則 申請人:綠安全股份有限公司