專利名稱：靜電消除器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜電消除器。
常用的靜電消除器僅具有一段較短的離子飛行距離。特別是，由于正離子和負(fù)離子形成后它們立即相互重新結(jié)合，交流型靜電消除器具有一段非常短的離子飛行距離。因此，離子就必須通過鼓風(fēng)機(jī)吹散。另一方面，直流型靜電消除器在某種程度上能夠?qū)崿F(xiàn)較長的飛行距離。然而，它最多僅達(dá)到70cm。因此，在實際使用中，由于缺少離子的飛行距離，就不能達(dá)到充分實現(xiàn)靜電消除的效果。
如

圖1至3所示，交流輸入電壓被增壓升高以能從靜電消除器10中的放電電極或針狀體14，14進(jìn)行放電，由此而產(chǎn)生的離子通過風(fēng)扇70導(dǎo)向本體74以進(jìn)行靜電消除。在此情況下，由于針狀體14，14之間的距離相對較短，電極的電場就被加強(qiáng)了。因此，放電針狀體最可能產(chǎn)生電暈放電。
至于圖4所示的實施例，它表示一種由于離放電電極14的飛行距離較短，離子不能到達(dá)設(shè)置在電源線12，12上的放電電極14，14之間的中心區(qū)域，從而就存在不能消除靜電的情形。
至于圖5所示的另一個實施例，它表示在用于半導(dǎo)體制造的清潔室中消除靜電的另一種情形。由于設(shè)置在天花板22上靜電消除器10發(fā)射的離子20最多離天花板22達(dá)1米，靜電就不能從人24，車間26等消除。
至于圖6所示的又一個實施例，它表示由于離子20不能到達(dá)，在設(shè)置在柵極28中靜電消除器10，10之間的中心部分存在不能消除靜電的又一種情形。因此，柵極就應(yīng)該做得較窄，這樣在實際使用中會有不便之處。
因此，對于常用靜電消除器來說，由于缺少離子的飛行距離，就不能在較大區(qū)域內(nèi)達(dá)到充分實現(xiàn)靜電消除的效果。
圖16表示靜電消除器的又一個實施例。在圖16中，靜電消除器是交流型的，它可交替地在正半周內(nèi)由放電電極14發(fā)射正離子15，在下一個負(fù)半周內(nèi)發(fā)射負(fù)離子17。因此，由放電電極14發(fā)射的正離子15和負(fù)離子17分別被極性相反的負(fù)離子17和正離子15吸回，重新結(jié)合而消失。因此，這種類型的靜電消除器不能使所發(fā)射的離子充分地飛散。
接著，如圖17所示，一股強(qiáng)氣流從放電電極14周圍引入以避免正離子15和負(fù)離子17相互重新結(jié)合。實際上，除非使用壓縮空氣，或使用鼓風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇以吹風(fēng)放電電極14，否則所產(chǎn)生的離子就不能被取出。
然而，這種靜電消除器具有這樣的優(yōu)點如果提供氣流，正離子15和負(fù)離子17總是以混合狀態(tài)出現(xiàn)。然后，混合的離子處于良好的狀態(tài)，離子的分布平衡也處于良好的狀態(tài)。
另一方面，如圖18所示，在直流型的靜電消除器中，兩個放電電極或針狀體14a，14b單獨地設(shè)置以分別發(fā)射正離子15和負(fù)離子17。每個放電針狀體發(fā)射極性相反的離子，換句話說，正極針狀體14a發(fā)射正離子，負(fù)極針狀體14b發(fā)射負(fù)離子。由于每個放電電極和由其發(fā)射的離子極性相同，離子就被庫侖力飛散或排斥開。換句話說，離子15，17自動地飛離以擴(kuò)散一段較長的距離而無需使用壓縮空氣，鼓風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇。因此，獲得的較長飛行距離就是這類靜電消除器的特性。
然而，由于正離子和負(fù)離子的分布位置不同，離子的分布平衡就不好。為了克服這種缺點，每個放電電極的極性就會順序地變換以便離子盡可能多地容易混合。然而，在此情況下，由于后來形成的離子具有相反的極性，先形成的離子就會被后來產(chǎn)生的離子吸回，這樣就會導(dǎo)致較短的飛行距離。
此外，由于極性相反的離子是由物理上位置分離的兩個電極發(fā)射的，實現(xiàn)離子的混合就比一個電極時差。換句話說，正趨向離子平衡在正電極附近產(chǎn)生，負(fù)趨向離子平衡在負(fù)電極附近產(chǎn)生。極性改變和極性改變循環(huán)周期的時間較長時，離子平衡就會沿時間軸發(fā)生變化。為了完全地混合離子，極性改變循環(huán)周期的時間就必須縮短。然而，如果這樣做，這種靜電消除器就會接近于交流型靜電消除器。在此情況下，離子就不會飛散。
因此，常用系統(tǒng)既有其優(yōu)點又有其缺點。除非使用鼓風(fēng)機(jī)等吹出的氣流，否則就不會存在具有較長飛行距離和良好離子平衡的完善靜電消除器。
因此，本發(fā)明的一個目的就是提供一種能夠延長離子飛行距離和較寬范圍內(nèi)獲得充分實現(xiàn)靜電消除效果的靜電消除器。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種直流型靜電消除器，它包括一對放電電極，其中之一的放電電極發(fā)射離子，而另一個放電電極發(fā)射極性相反的離子。
除上述外，每個相對放電電極所發(fā)射離子的極性會被改變?yōu)橄喾吹臉O性。此時，每個放電電極的極性最好是以定時關(guān)系作出改變的。
本發(fā)明的另一個目的就是提供一種能夠延長離子飛行距離而無需使用壓縮空氣，鼓風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇吹風(fēng)放電電極，防止適當(dāng)位置上離子平衡變化和防止沿時間軸上離子平衡變化的靜電消除器。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種具有旋轉(zhuǎn)電離器或旋轉(zhuǎn)離子發(fā)射放電電極的靜電消除器。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種能夠獲得較寬靜電消除空間的陣列型靜電消除器。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種設(shè)置多于三個放電電極和由相鄰放電電極所發(fā)射的離子具有相反極性的陣列型靜電消除器。
本發(fā)明的其它目的和方案從下面參考附圖描述的實施例中將會變得更清楚，其中圖1表示常用靜電消除器的大致示圖，圖2表示作用于圖1所示靜電消除器電極上的電壓波形圖，圖3表示圖1所示靜電消除器的透視圖，圖4表示解釋常用靜電消除器用的示圖，圖5表示解釋常用靜電消除器用的示圖，
圖6表示解釋常用靜電消除器用的示圖，圖7表示解釋根據(jù)本發(fā)明推挽式靜電消除器用的示圖，圖8表示解釋根據(jù)本發(fā)明推挽式靜電消除器用的示圖，圖9表示解釋常用靜電消除器用的示圖，圖10表示解釋根據(jù)本發(fā)明推挽式靜電消除器用的示圖，圖11表示解釋根據(jù)本發(fā)明推挽式靜電消除器用的示圖，圖12表示解釋根據(jù)本發(fā)明推挽式靜電消除器用的示圖，圖13表示根據(jù)本發(fā)明靜電消除器的方框圖，圖14表示作用于圖13所示靜電消除器電極上電壓的波形圖，圖15表示圖13所示靜電消除器的透視圖，圖16表示解釋常用靜電消除器缺點用的大致示圖，圖17表示解釋常用靜電消除器缺點用的大致示圖，圖18表示解釋常用靜電消除器缺點用的大致示圖，圖19表示根據(jù)本發(fā)明靜電消除器的透視圖，圖20表示靜電消除器主體結(jié)構(gòu)的透視圖，圖21表示主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖22表示一個改進(jìn)實施例的側(cè)視圖和剖視圖，圖23表示另一個改進(jìn)實施例的透視圖，圖24表示又一個改進(jìn)實施例的透視圖，圖25表示根據(jù)本發(fā)明一放電電極陣列的平面示圖，圖26表示根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的一放電電極陣列的平面示圖，圖27表示根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的一放電電極陣列的平面示圖，圖28表示根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的一放電電極陣列的平面示圖，圖29表示根據(jù)本發(fā)明還一個實施例的一放電電極陣列的平面示圖。
現(xiàn)在參考圖7，用A和B表示一對放電電極。例如放電電極A發(fā)射正離子，放電電極B發(fā)射負(fù)離子。下次，放電電極A發(fā)射負(fù)離子，放電電極B發(fā)射正離子。以同樣的方式，離子的極性被次序改變?yōu)橄喾吹臉O性以便不同放電電極所發(fā)射的離子的極性相互是相反的。由于極性相反的離子相互吸引，放電電極A和B所發(fā)射的離子就相互吸引，飛向其它的區(qū)域60，60。在圖7中，常用類型的放電電極占有的離子區(qū)橫向擴(kuò)展，不能獲得較長的距離，而在根據(jù)本發(fā)明的推挽式靜電消除器中，離子區(qū)20，20縱向擴(kuò)展。因此，就不會在放電電極之間產(chǎn)生非離子區(qū)。在時間軸上，由于在下一時刻，放電電極A和B所發(fā)射的離子的極性被改變?yōu)橄喾吹臉O性，正離子和負(fù)離子就作用在位于放電電極之間的將被靜電消除的目標(biāo)上，以便去除目標(biāo)上所帶有的靜電。
圖8表示沿時間軸放電電極A和B之間區(qū)域中的空間電位。圖8a表示時間T1時放電電極A和B之間區(qū)域中的空間電位。正離子由放電電極A飛向中心區(qū)域，同時負(fù)離子由放電電極B飛向中心區(qū)域。在中心區(qū)域極性相反的離子重新結(jié)合而消失。圖8b表示時間T2時放電電極A和B之間區(qū)域中的空間電位。負(fù)離子由放電電極A飛向中心區(qū)域，同時正離子由放電電極B飛向中心區(qū)域。在中心區(qū)域極性相反的離子重新結(jié)合而消失。
圖8c表示時間T1和T2的空間電位的總和值。正離子和負(fù)離子由放電電極A飛向中心區(qū)域，同時負(fù)離子和正離子由放電電極B飛向中心區(qū)域。因此該區(qū)域總是充滿合成中性的正負(fù)離子，它形成了能夠消除靜電的區(qū)域。
圖9表示常用靜電消除器的一種情況，離子被風(fēng)吹散。兩個放電電極所發(fā)射的離子被氣流吹散，這是因為離子之間沒有吸引力的作用。另一方面，如圖10所示，在根據(jù)本發(fā)明的推挽式系統(tǒng)中，由于離子相互吸引，離子就不會被氣流吹散。因此，即使在出現(xiàn)氣流的惡劣環(huán)境中，也能夠獲得去除靜電的區(qū)域。
圖11表示一種柵極型靜電消除系統(tǒng)。如圖11所示，它體現(xiàn)一種非常寬的靜電消除系統(tǒng)。圖12表示一種清潔室中的新型靜電消除系統(tǒng)。如圖12所示，相互吸引的離子從天花板和地板發(fā)射。結(jié)果，能構(gòu)成中性離子空間以用作靜電消除區(qū)域。
如圖13至15所示，最好是脈沖型電壓作用在相互相對的放電電極14，14上。放電電極之間的距離選擇為能使離子通過相鄰放電電極的庫侖力被發(fā)射至空間中，也就是說，飛行大約2m，而且當(dāng)離子相互接近時，離子相互吸引以飛行更遠(yuǎn)一點，即大約再遠(yuǎn)0.5m。該距離選擇在30cm和5m之間。在此情況下，就不需要在常用靜電消除器使用的風(fēng)扇。
現(xiàn)在將解釋根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例。圖19表示根據(jù)本發(fā)明靜電消除器的透視圖。該靜電消除器10包括一主體25和一支撐主體25的支架23。同等混合的正負(fù)離子通過設(shè)置在主體前部上的離子發(fā)射出口發(fā)射。
圖20表示圖19所示的靜電消除器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大致示圖。該靜電消除器包括一在其前端側(cè)慢速旋轉(zhuǎn)的直流型靜電消除器29，此下文稱之為“電離器”，和一在其后端側(cè)驅(qū)動電離器的驅(qū)動器27。電離器在其前部設(shè)有放電電極14a和14b。
圖21表示靜電消除器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖。旋轉(zhuǎn)電離器29支撐在轉(zhuǎn)軸32上，通過一滑環(huán)36供電，并傳輸和接收控制信號。該轉(zhuǎn)軸32通過連接器38與電動機(jī)30相連接以便被驅(qū)動。
電能由外部電源46提供給控制器42，電能再從該控制器42提供給電動機(jī)30，和經(jīng)過滑環(huán)36提供給電離器29。該靜電消除器在其頂部設(shè)有一由操作員操作的顯示和控制板44。
圖22表示其應(yīng)用的一個實例。放電電極或針狀體14a和14b慢速旋轉(zhuǎn)。在放電電極14a和14b的前面設(shè)有清洗刷48，放電電極穿過清洗刷48，由此放電電極總是能被清洗。因此，放電針狀體就能被自動地清洗。否則，就由操作員進(jìn)行清洗。
同樣，一離子傳感器50設(shè)置在放電針狀體的前部時，由于放電電極經(jīng)過離子傳感器的前部，該傳感器50就能夠檢測離子的數(shù)量。所發(fā)射離子的數(shù)量和離子的平衡就可以根據(jù)由此獲得的離子數(shù)量進(jìn)行監(jiān)測。在此情況下，當(dāng)然應(yīng)該消除由于靜電感應(yīng)產(chǎn)生的噪音。這個在下面可以實現(xiàn)另一個放電電極設(shè)置在離子不能由該另一個電極直接產(chǎn)生的地方，靜電感應(yīng)的值被檢測出以補(bǔ)償由離子傳感器50獲得的值。在此就省略了對其所作的詳細(xì)描述。
圖23表示其應(yīng)用的另一個實例。雖然本發(fā)明的特征在于離子飛行距離或離子平衡不需要使用從外部提供風(fēng)的鼓風(fēng)機(jī)就能獲得，但如果離子飛行距離較短或希望離子飛行更遠(yuǎn)，鼓風(fēng)機(jī)也可以同時使用。
圖23a表示電離器在其周表面設(shè)有葉片的一種裝置。也就是說，電離器29在其周表面設(shè)有葉片52。電離器29產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)時，正向風(fēng)就由葉片52產(chǎn)生。
圖23b表示鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在電離器后面的另一種裝置。即，鼓風(fēng)機(jī)54設(shè)置在主體25的后面以產(chǎn)生正向風(fēng)。
圖24表示又一個實施例。放電電極14a和14b容置在鼓風(fēng)機(jī)80的葉片82中，轉(zhuǎn)軸設(shè)置在電離器29的中心上。它可被認(rèn)為電離器的主體沒有設(shè)置在轉(zhuǎn)動部上，相反是設(shè)置在固定部上以便經(jīng)過滑環(huán)提供一高壓，并且葉片僅設(shè)有放電電極。然而，對于可靠性來說它不是最佳的，原因在于高壓是通過滑環(huán)等連接的，它不是最佳的原因還在于會存在產(chǎn)生電子波噪音的問題。另一方面，根據(jù)本實施例，靜電消除是與鼓風(fēng)機(jī)的靜電消除相同，該設(shè)有電離器的鼓風(fēng)機(jī)能被實現(xiàn)。
圖25表示一放電電極陣列的平面示圖。例如，設(shè)置一對放電電極14和14以便一個放電電極14排列或位于另一個放電電極14的側(cè)向。其它數(shù)對放電電極14，14與該對放電電極上或下平行設(shè)置。相鄰放電電極發(fā)射的離子的極性要相互相反。因此，離子在上下放電電極之間相互吸引。結(jié)果，離子的區(qū)域被擴(kuò)展以便在上下放電電極之間產(chǎn)生一連續(xù)的離子區(qū)。假定垂直相鄰的放電電極在一對上放電電極或一對下放電電極之間發(fā)射相同極性的離子。在此情況下，相同極性的離子就會在上下放電電極之間相互排斥以便不會產(chǎn)生一連續(xù)的離子區(qū)，而產(chǎn)生電荷不能被去除的非離子區(qū)。
圖26表示根據(jù)上述原理獲得的綜合模型。它排列或設(shè)置了許多成對放電電極或許多放電電極。在此情況下，相鄰的放電電極就被構(gòu)成使得它們發(fā)射極性相反的離子。
圖28至29示出了從圖25所示中獲得的綜合模型。圖27表示使用三個放電電極的模型，圖28表示使用四個放電電極的模型，圖29表示使用六個放電電極的模型。在任何模型中，離子區(qū)都能被擴(kuò)展。
權(quán)利要求
1.一種直流型靜電消除器，它包括一對放電電極，一個放電電極發(fā)射一種極性的離子，而另一個放電電極發(fā)射相反極性的離子。
2.如權(quán)利要求1所述的一種靜電消除器，其特征在于上述每個放電電極所發(fā)射的離子的極性被改變?yōu)橄喾吹臉O性。
3.如權(quán)利要求2所述的一種靜電消除器，其特征在于上述極性的改變是相互同步的以便每個放電電極所發(fā)射的離子的極性是相反的。
4.一種靜電消除器，它包括一對放電電極，上述放電電極之間的距離選擇為能使每個放電電極不受其它放電電極所產(chǎn)生電場的影響，還能使由上述其中之一的放電電極發(fā)射的離子吸引由上述另一個放電電極發(fā)射的離子。
5.如權(quán)利要求4所述的一種靜電消除器，其特征在于上述距離大于30cm和小于5m。
6.如權(quán)利要求1至5中任一所述的一種靜電消除器，其特征在于由一個放電電極所發(fā)射的離子吸引另一個放電電極所發(fā)射的離子。
7.如權(quán)利要求1至6中任一所述的一種靜電消除器，其特征在于離子發(fā)射之處的目標(biāo)被靜電消除。
8.如權(quán)利要求1至7中任一所述的一種靜電消除器，其特征在于所發(fā)射的離子被傳輸而無需任何吹風(fēng)機(jī)構(gòu)。
9.一種靜電消除器，它包括一旋轉(zhuǎn)電離器。
10.一種靜電消除器，它包括旋轉(zhuǎn)離子發(fā)射放電電極。
11.如權(quán)利要求9和10中任一所述的一種靜電消除器，它還包括將風(fēng)提供給離子發(fā)射放電電極的鼓風(fēng)機(jī)。
12.如權(quán)利要求11所述的一種靜電消除器，其特征在于上述鼓風(fēng)機(jī)在其葉片上設(shè)有離子發(fā)射放電電極。
13.一種靜電消除器，它包括旋轉(zhuǎn)離子發(fā)射放電電極和一用于檢測上述放電電極下游提供的離子的檢測器。
14.如權(quán)利要求13所述的一種靜電消除器，其特征在于正離子的數(shù)量或負(fù)離子的數(shù)量小于設(shè)定值或兩種離子數(shù)量之間的差值大于設(shè)定值時，正離子的數(shù)量或負(fù)離子的數(shù)量或兩種離子的數(shù)量可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，或發(fā)出警報。
15.一種靜電消除器，它包括旋轉(zhuǎn)離子發(fā)射放電電極和一設(shè)置在上述放電電極下游上以清洗上述放電電極的刷。
16.一種陣列型靜電消除器，它包括多于三個排列的放電電極，每個放電電極發(fā)射的離子極性與相鄰放電電極所發(fā)射的離子極性相反。
17.如權(quán)利要求16所述的一種陣列型靜電消除器，其特征在于它是一種直流型靜電消除器，其中每個放電電極改變其極性。
18.如權(quán)利要求16所述的一種陣列型靜電消除器，它包括一對相互相對的放電電極和與上述一對放電電極平行設(shè)置的另一對放電電極，由上述一對放電電極所發(fā)射的離子的極性與由上述另一對放電電極所發(fā)射的離子的極性相反。
19.一種陣列型靜電消除器，它包括一對相互相對的放電電極和數(shù)對縱向或橫向設(shè)置在上述一對放電電極旁的放電電極，或數(shù)個縱向或橫向設(shè)置在上述一對放電電極旁的放電電極，每個放電電極發(fā)射的離子極性與相鄰放電電極所發(fā)射的離子極性相反。
全文摘要
一種靜電消除器,它包括一對放電電極。其中一個發(fā)射一種極性的離子,而另一個發(fā)射相反極性的離子。此外,上述每個放電電極所發(fā)射的離子的極性可被改變?yōu)橄喾?。極性改變相互同步以便每個放電電極所發(fā)射的離子的極性相反。在另一個實施例中,靜電消除器包括一旋轉(zhuǎn)電離器或旋轉(zhuǎn)離子發(fā)射放電電極。在又一個實施例中,靜電消除器包括多于三個排列的放電電極,每個放電電極發(fā)射的離子極性與相鄰放電電極所發(fā)射的離子極性相反。
文檔編號H05F3/06GK1335739SQ0111897
公開日2002年2月13日 申請日期2001年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月26日
發(fā)明者高柳真 申請人:株式會社高柳研究所