CN101653046A - 除电装置、离子平衡调整电路以及离子平衡调整电极 - Google Patents

Abstract

除电装置，具备：根据所施加的直流高电压的极性生成正或负离子的放电电极、在所述放电电极上施加直流高电压的高电压发生电路、以适宜的形状遮挡送出所述离子的所述空间的接地的保护电极。将2n个(n为自然数)的放电针按每组n个分为2组、构成了所述放电电极。所述高电压发生电路对所述各放电针的2组放电针施加相互相反极性的高电压，并且使其极性每隔一定期间反转。上述除电装置小型、轻量，且衰减时间特性或离子平衡特性优异。

Description

除电装置、离子平衡调整电路以及离子平衡调整电极

技术领域

本发明涉及对带电物体照射正负离子，使其成为电中性的除电装置，以及在除电装置中使用的离子平衡调整电路以及离子平衡调整电极。

背景技术

以往，在半导体生产线或便携电话等的电池(cell)生产工序等中，为了防止部件带电导致的静电故障或静电吸附，在操作台或传送带等的附近配置了除电装置。

在这种制造现场所使用的除电装置中，具有对于正或负电荷全体或部分过剩、处于电荷不均匀状态的除电对象物(部件)放出(照射)正或负离子，来进行电气中和的除电装置。

这种除电装置根据除电方式被分为若干类型。以下，简单说明各方式的特征。

(1)AC方式

对一个放电针施加正弦波高电压(频率50/60Hz)，使其交替地发生正负离子。其特征在于，由于从一个放电针发生正负离子，因此离子平衡的随时间的偏移或空间的偏移较少。

在此，所谓离子平衡，表示离子照射后的除电对象物(被除电物)的残留电位从0伏特离开何种程度，理想的是残留电位恒定地为0伏特。

并且，所谓离子平衡的随时间的偏移，是指在连续运转除电装置的情况下，由于正负的各个放电针的污染物附着或腐蚀·磨损的程度产生差异，因此在残留电位中产生偏移。

另外，所谓离子平衡的空间的偏移，是指在对除电对象物照射了离子时，对应除电对象物的位置，在残留电位上产生偏移。如后所述，对以距除电装置预定距离规则配置的除电对象物照射离子，测定在哪个位置的除电对象物上有残留电位，由此判定该离子平衡的空间的偏移。

而且，所谓后述的离子平衡的振幅，是指照射了正负离子的除电对象物的表面电位向正侧或负侧周期性地变化的状态。

(2)DC方式

通过对正放电针和负放电针分别施加正负高电压，从各放电针恒定地发生正负离子。其特征在于，所放出的正负离子在到达除电对象物之前难以再结合，与AC方式相比可以使离子飞到远处。

(3)AC高频方式

在一个放电针上施加频率20kHz～70kHz的高频电压。其特征在于，与一般的AC方式相比可以将变压器做得重量轻体积减。

(4)脉冲DC方式

通过对正放电针和负放电针分别施加正负的高电压，从各放电针交替地发生正负的离子。其特征在于，与一般的DC方式相比改善了离子平衡的随时间的偏移(例如，参照专利文献1)。

(5)脉冲AC方式

是对一个放电针施加矩形波的高电压的方式。其特征在于，与一般的AC方式相比可以使离子发生量增加，并且可以改变振荡频率(例如，参照专利文献2)。

另外，在上述现有的除电装置中，作为调整离子平衡的方法，有改变在放电针上施加的高电压的方法、和改变向离子平衡调整用的电极施加的电压的方法。

另外，作为上述现有的除电装置中使用的离子平衡调整电极，存在通过改变与放电针的距离来调整离子平衡的离子平衡调整电极(例如，参照专利文献3)。

专利文献1：日本国特开2002-43092号公报

专利文献2：日本国特开2000-58290号公报

专利文献3：日本国特开平5-114496号公报

但是，在上述现有的各除电方式中分别存在以下课题。

(1)AC方式

产生高电压的变压器重，体积大。很多时候要将该种类的除电装置放在桌上或者悬挂来使用，希望做成小型轻量的除电装置。但在AC方式下难以使装置小型轻量化。

此外，因为交替地产生正负离子，所以使除电对象物正负交替地带电，从时间上来看，在离子平衡中产生振幅。因此，难以将离子照射后的残留电位保持在0伏特附近。

并且，因为与DC方式相比正负离子的产生量小，所以在衰减时间特性这点上劣于DC方式。在此，所谓衰减时间特性，是指在离子照射后除电对象物的电位达到允许电平(level)的时间。因此，如果可以在短时间内把带电的除电对象物的电位降低至允许电平，则衰减时间特性优异。

同样地，因此与DC方式相比正负离子的产生量小，因此，在除电范围这点上劣于DC方式。在此，所谓除电范围，是指通过离子照射可以将除电对象物的电位降低至允许电平的空间的范围。

(2)DC方式

在连续运转时，因为正负各自的放电针的污染物附着或腐蚀、磨损程度产生差异，所以产生离子平衡的随时间的偏移。

此外，根据放电针的位置会产生容易受到正离子或负离子的影响的场所。因此，使配置在这种场所的除电对象物带上了正电或者带上了负电，因此会产生离子平衡的空间偏移。

(3)AC高频方式

因为正负离子的产生间隔小，所以放出的正负离子在到达除电对象物之前容易再次结合，难以使离子飞到远处。此外，因为离子的到达量减少，所以衰减时间特性也恶化。

(4)脉冲DC方式

与DC方式的情况相同，在连续运转时，因为正负各自的放电针的污染物附着或腐蚀、磨损程度产生差异，所以产生离子平衡的随时间的偏移。

此外，在容易受到污染物易附着的正放电针的影响的场所，或者在容易受到污染物难以附着的负放电针的影响的场所，会产生离子平衡的空间偏移，所以使除电对象物带上了正电或者带上了负电。

并且，因为交替地产生正负离子，所以与AC方式相同使除电对象物正负交替地带电，从时间上看，在离子平衡中会产生振幅。

(5)脉冲AC方式

因为交替地产生正负离子，所以使除电对象物正负交替地带电，并且因为与AC方式相比离子产生量多，所以从时间上看，在离子平衡中产生振幅。

另外，在上述的现有的离子平衡调整方法中存在如下课题。即，无法应用于在使施加在放电针上的高电压改变的情况下难以使输出电压改变的除电方式。

另外，在使调整用电极的施加电压改变的方法的情况下，另外需要用于调整用电极的新的电源，因此成本增高，外形尺寸也增大。

另外，上述专利文献3中记载的离子平衡调整电极，具有进行机械驱动的部分，因此存在缺乏可靠性、形状也变得复杂等课题。

如上所述，在现有的除电装置中，具有大小或重量、衰减时间特性、离子平衡特性的某一方面的课题，目前没有实现全部解决这些课题的除电装置。

发明内容

本发明的目的在于，提供用于解决上述课题的、体积小、重量轻、衰减时间特性或离子平衡特性优异的除电装置。

另外，本发明的目的在于，提供不改变施加在放电针上的高电压、也不需要用于调整用电极的新电源，而可以电气地调整离子平衡的离子平衡调整电路。

另外，本发明的另一目的在于，提供除了可靠性高、形状简单以外，还可以不妨碍除电装置的离子发生地调整离子平衡、且也能确保安全性的离子平衡调整电极。

本发明的除电装置具备：放电电极，把根据所施加的直流高电压的极性生成正或负离子的2n个(n为自然数)放电针按每组n个分为两组来构成该放电电极；高电压发生电路，其对放电电极的各放电针的两组，每隔一定期间使极性反转地施加相反极性的直流高电压；接地的保护电极，其以适宜的形状遮挡送出离子的前方空间。

本发明的离子平衡调整电路被用于下述的除电装置中，该除电装置具备根据所施加的直流高电压生成正或负离子的放电电极、和配置在送出所生成的离子的前方空间中的相对电极[或接地的保护电极]，可以将相对电极的一部分[或者(在具备保护电极的情况下)配置在放电电极和保护电极之间的离子平衡调整电极]的电位调整到与大地不同的电位。

本发明的离子平衡调整电极被用于除电装置中，该除电装置具备根据所施加的直流高电压生成正或负离子的放电电极、和以适宜的形状遮挡送出所生成的离子的前方空间的接地的保护电极，非接地的电极元件被设置在从离子的送出方向正面看实质上隐藏在保护电极后面的位置。

此外，本发明中的“非接地”的用语，也包括隔着电阻等负荷接地，成为与接地电位不同的电位的结构。

附图说明

图1是表示本发明的除电装置的一个实施方式的整体结构图。

图2是表示放电电极的结构的说明图。

图3是表示与放电电极相对的保护电极的理想状态的概略侧面图。

图4是表示与放电电极相对的保护电极的设置状态的概略侧面图。

图5是表示插入了离子平衡调整电极的状态的概略侧面图。

图6是表示保护电极的一例的(a)平面图、(b)正面图、(c)侧面图。

图7是表示离子平衡调整电极的一例的(a)平面图、(b)正面图、(c)侧面图。

图8是在图6的保护电极中组合了图7的离子平衡调整电极的状态的(a)平面图、(b)正面图、(c)背面图。

图9是表示高电压发生电路的结构的框图。

图10是将极性反转电路的结构，和离子平衡调整电路以及高压异常检测电路一起表示的电路图。

图11是将离子平衡调整电路的另一实施方式，和极性反转电路一起表示的电路图。

图12是将离子平衡调整电路的又一实施方式，和极性反转电路一起表示的电路图。

图13是表示高压异常检测电路的检测输出的曲线图。

具体实施方式

参照附图说明本发明的实施方式。

如图1所示，该除电装置1具备：高电压发生电路10、放电电极20、送风机30、流光电晕脉冲检测电极40、流光电晕脉冲信号检测装置50、保护电极60以及离子平衡调整电极5。另外，部件80为除电对象物。

高电压发生电路10是对放电电极20每隔一定期间交替地同时施加极性不同的直流高电压的电路。关于高电压发生电路10的结构将在后面描述。

放电电极20由第1放电电极21和第2放电电极22构成。另外，放电电极20具备根据所施加的直流高电压的极性来生成正或负离子的2n个(n为自然数)放电针。在预定空间中将2n个放电针每组n个地分为第1、第2组来配置，构成了放电电极20。

即，如图2所示，放电电极20实际上由在平面上描绘的矩形(例如正方形)的每个顶点各配置1个的至少4个放电针21a、21b、22a、22b构成。在1条对角线上相对配置的2个放电针21a、21b构成作为一组的第1放电电极21。在另一条对角线上相对配置的2个放电针22a、22b构成作为另一组的第2放电电极22。

各放电针21a～22b，在被施加正极性的直流高电压时输出正离子，在被施加负极性的直流高电压时输出负离子。当把从高电压发生电路10供给的直流高电压施加在放电针21a～22b上时，在放电针21a～22b和保护电极60之间发生电晕放电，输出正离子以及负离子。对该放电电极21、22，从高电压发生电路10每隔一定期间交替地供给极性不同的直流高电压。

如图2所示，各放电针21a～22b尖端朝着中心方向地被配置在4个位置。其中，尖端相对的放电针成为输出同极性的离子的电极对(组)。即，放电针21a、21b成为第1组，放电针22a、22b成为第2组。并且，在一组输出正离子的期间，另一组输出负离子。另外，在一组输出负离子的期间，另一组输出正离子。

例如，在图2(a)所示的期间A中，第1组的放电针21a、21b输出正离子，第2组的放电针22a、22b输出负离子。另外，在图2(b)所示的接下来的期间B中，第1组的放电针21a、21b输出负离子，第2组的放电针22a、22b输出正离子。以下同样地，各组每隔一定期间交替重复上述期间A的输出和期间B的输出。

如图2(a)、(b)所示，通过在相对的放电针上始终施加同极性的电压，可以使离子平衡特性提高。但是，也可以在相对的放电针上始终施加不同极性的电压。另外，放电针的数量不限于4个，只要是2n个(n为自然数)即可。

另外，如图1所示那样，放电电极20的各放电针21a、21b、22a、22b相对于送风机30的送风方向(图中从左向右的方向)大体被配置成直角。第1组的放电针21a(21b)和第2组的放电针22b(22a)的不同极性放电针的极间距离K，根据空间的离子平衡性能、以及使用时的装置主体和除电对象物80的距离L来决定。作为一例，在L＝150mm～600mm的范围内，K＝40mm～120mm左右成为适宜的范围。

送风机30被配置在放电电极20的上风侧，通过电动机使未图示的风扇旋转来送风。从放电电极20输出的正离子以及负离子，接受送风被输送至除电对象物80。

流光电晕脉冲检测电极40被配置在送风机30和放电电极20之间。流光电晕脉冲检测电极40检测放电电极20的电晕放电的放电电流，输出与检测到的放电电流对应的脉冲信号(检测信号)。

流光电晕脉冲信号检测装置50，根据从流光电晕脉冲检测电极40输出的脉冲信号，判断电晕放电的放电状态是否正常。即，在发生了流光电晕脉冲放电的情况下，电晕放电的放电电流在短时间内大幅度变化(极其剧烈地变化)，因此，在与检测到的放电电流对应的脉冲信号超过了预定的水平时，可以判定为电晕放电的异常。

一般来说，已知由于向放电针的污染物附着，电晕放电的异常发生频率增加。因此，通过具备检测电晕放电的异常的装置，可以准确得知放电针的清洁时期，因此可以切实地进行维护。

保护电极60要做成使操作者的手指等不接触施加了高电压的放电针。保护电极60被配置在放电电极20和除电对象物80之间。保护电极60与接地电位(大地)相连，也作为各放电针21a、21b、22a、22b的相对电极而工作。为了减小由感应产生的除电对象物80的电压变化，理想的是保护电极60由金属等导体形成。

另外，保护电极60的构造使用将环状的金属电极配置成同心圆的构造等。但是，保护电极60的构造不限于此。只要确保是操作者的手指等无法进入的间隔、并且是离子容易通过的间隔即可。

而且，保护电极60理想的是配置为与放电针之间达到距离M(M＜极间距离K)。通过放电电极20开始电晕放电时，与各放电针21a、21b、22a、22b间的电位差相比，保护电极-放电针间的电位差较大，因此，所发生的正负离子向保护电极60飞溅。此时，当有保护电极60时，正负离子被捕获，因此衰减时间特性稍有降低。但是，通过设置保护电极60可以大幅度减小离子平衡的振幅。

离子平衡调整电极5被配置在放电电极20和保护电极60之间。在此，说明这三者的关系。离子平衡调整电极5调整为进行除电对象物80的除电而放出的离子的离子平衡(例如正优势或负优势)。关于离子平衡调整电极5的功能，与离子平衡调整电路6一起在后面详细说明。首先，说明离子平衡调整电极5的形状或设置状态。

根据保护电极60的构造或形状来决定离子平衡调整电极5的形状。离子平衡调整电极5，从离子送出方向正面(图1中右方)来看，实质上成为隐藏在保护电极60后的形状，并且实质上被设置在隐藏的位置。

如上所述，放电电极20根据所施加的直流高电压的极性，生成正或负离子。另外，接地的保护电极60以适宜的形状遮挡送出生成的离子的前方空间。从放电电极20向前方空间送出的离子的发生量增多，进一步发挥除电作用，因此如图3所示那样，在放电电极20的前方空间(图中的右方空间)中没有保护电极60是理想的。

但是，当将放电电极20的前方空间完全被开放时，有可能发生利用者(操作者)的手指接触放电电极20等的事故。因此，实际上如图4所示那样，需要配置以适宜的形状遮挡放电电极20的前方空间的保护电极60。

在这种情况下，通过放电电极20生成、并向其前方空间送出的(图中向右飞行的)离子的一部分被保护电极60捕获，因此，越过保护电极60而送出的(图中从保护电极60飞行到右方的)离子的发生量与图3相比减少。

因此，如图5所示，在离子平衡调整电极5中使用不比保护电极60的线材粗(更细或相同程度的粗细)的线材。另外，在放电电极20和保护电极60之间配置离子平衡调整电极5的情况下，从离子的送出方向正面来看(在图中从保护电极60的右侧向左看)，离子平衡调整电极5实质上被设置在隐藏在保护电极60后的位置。

通过如此设置离子平衡调整电极5，从放电电极20向其前方空间送出的(图中向右飞行的)离子的捕获量，与仅有保护电极60的情况几乎没改变。换言之，即使设置离子平衡调整电极5，捕获离子量也几乎不增加。因此，可以不使越过保护电极60而送出的(图中从保护电极飞行到右方的)离子量减少，也可确保安全性。

如上所述，离子平衡调整电极5被设置在从放电电极20到保护电极60的放电区域内。如图5所示，顺次排列地配置放电电极20、离子平衡调整电极5、保护电极60。

例如，在保护电极60为图6所示的形状时，离子平衡调整电极5可以构成图7所示的形状。即，离子平衡调整电极5具有将电极材料(线材)5a、5b弯曲成二次直角的简单的形状。这种离子平衡调整电极5如图8(b)、(c)所示，从离子的送出方向正面来看，实质上被配置在隐藏在保护电极60后的位置。

这种离子平衡调整电极5没有使其机械地驱动的部分，因此可靠性高。另外，形状不限定于コ字形，而可以是任何非常简单的形状。而且，可以不妨碍除电装置1的离子发生，并且也能确保安全性。

但是，如上所述，离子平衡调整电极5的设置位置，从离子的送出方向正面来看，理想的是实质上隐藏在保护电极60后的位置，但不限于此。即，只要设置在从放电电极20到保护电极60的放电区域内即可。

接着，说明高电压发生电路10的结构。图9是表示高电压发生电路的结构的框图。

高电压发生电路10，在放电电极20的各放电针(第1组放电针21a、21b以及第2组放电针22a、22b)上，同时并且每隔一定期间使极性反转地施加两组彼此间相反极性的直流高电压。

如图9所示，高电压发生电路10具备：DC电源电路11、输出控制电路12、变压电路13以及极性反转电路14。

DC电源电路11与未图示的交流电源(AC100V)相连，将交流电压变换为直流电压(DC12V)，然后输出。

输出控制电路12，将从DC电源电路11输出的直流电压变换为超过可听频率的高频电压(20kHz～)。然后，输出控制电路12每隔一定期间交替切换地将变换而得的高频电压输出到两个系统的输出线。

这两个系统的输出的交替切换频率是10～100Hz的范围。例如，当将输出的交替切换频率设为50Hz时，一周期成为0.02s，因此其半周期即0.01s成为上述的一定期间。

这样，通过将使用了输出控制电路12的高频电压向两个系统输出线的交替输出时的交替切换频率设为1～100Hz的范围，从各组放电针(第1组放电针21a、21b以及第2组放电针22a、22b)输出的正负离子的极性也每隔由该交替切换频率规定的一定期间而反转。

由此，可以将正负离子的发生间隔延长，与AC高频方式除电装置相比，放出的正负离子在到达除电对象物之前难以再结合，可以使离子飞溅到远方。

变压电路13由与超过可听频率的(20kHz～)振荡频率相对应的高频线圈变压器或压电变压器构成。变压电路13将从输出控制电路12输出的高频电压升压，并作为高频高电压来输出。

变压电路13由变压器L1(第1变压电路)、L2(第2变压电路)构成。从该变压器L1、L2每隔一定期间交替地输出高频高电压。变压电路13的输出侧通过两个系统的输出线与极性反转电路14相连，从变压器L1、L2输出的高频高电压从各输出线被交替地输入极性反转电路14。

变压电路13由与超过可听频率的(20kHz～)的振荡频率相对应的高频线圈变压器或压电变压器构成，因此与AC方式除电装置相比，可以将装置构成小型且轻量。

极性反转电路14，将从变压电路13每隔一定期间交替地输入的高频高电压，变换为在同一期间极性互相不同的矩形波的两个直流高电压。然后，极性反转电路14，使变换而得的两个直流高电压的极性每隔一定期间反转，输出到放电电极20的两组(第1、第2放电电极21、22)。

即，在将正极性的直流高电压输出到第1放电电极21(第1组的放电针21a、21b)时，同时将负极性的直流高电压输出到第2放电电极22(第2组的放电针22a、22b)。另外，在将负极性的直流高电压输出到第1放电电极21(第1组的放电针21a、21b)时，同时将正极性的直流高电压输出到第2放电电极22(第2组的放电针22a、22b)。

通过对第1放电电极21(第1组的放电针21a、21b)以及第2放电电极22(第2组的放电针22a、22b)施加极性互相不同的矩形波的两个直流高电压，与AC方式除电装置相比，可以增加正负离子的发生量。因此，可以在短时间内将带电的除电对象物的电位降低到允许电平，可以使衰减时间特性提高。另外，与正负离子的发生量少的AC方式除电装置相比，可以扩大除电范围。

另外，在图10中表示了离子平衡调整电路的一个实施方式。离子平衡调整电路6将相对电极(保护电极60以及离子平衡调整电极5)的一部分(离子平衡调整电极5)的电位调整为与大地不同的电位。

离子平衡调整电路6是并联连接了可变电阻VR以及电阻R、和二极管D的电路。离子平衡调制电路6朝着目标控制使用了离子平衡调整电极5的离子平衡调整。

另外，离子平衡调整电路6将离子平衡调整电极5的电位调整为与大地不同的电位。即，将离子平衡调整电路6插入高电压发生电路10的高压接地端子HG和保护电极60的接地之间。并且，在离子平衡调整电路6的高压接地端子侧连接了离子平衡调整电极5。此外，在高压接地端子HG和保护电极60的接地之间还插入了后述的高压异常检测电路7，离子平衡调整电路6位于高压异常检测电路7的高电位侧。

离子平衡调整电路6是并联连接了可变电阻VR以及电阻R、和二极管D的电路。二极管D，阳极与保护电极60的接地侧(高压异常检测电路7侧)相连，阴极与高电压发生电路10的高压接地端子侧相连。

在这种情况下，当调整可变电阻VR来增大VR+R的电阻值时，离子平衡调整电极5的电位上升。即，相对于保护电极60的接地电位，离子平衡调整电极5的正电位进一步上升。由此，吸引负离子并使其消失的倾向增强。

相反地，当调整可变电阻VR来减小VR+R的电阻值时，离子平衡调整电极5的电位下降。即，相对于保护电极60的接地电位，离子平衡调整电极5的正电位下降。由此，吸引负离子并使其消失的倾向减弱。

因此，通过将电路常数等设计成了在使可变电阻VR达到最小的状态下离子平衡为负，当减小VR+R的电阻值时，离子平衡成为负优势，当增大VR+R的电阻值时，离子平衡成为正优势。

由此，离子平衡调整电路6可以朝着目标控制使用了离子平衡调整电极5的离子平衡的调整。即，通过调整可变电阻VR，可以将离子平衡任意地调整为正或负。当然，也可以将离子平衡调整为零。

在图11中表示了离子平衡调整电路的另一实施方式。在本实施方式的离子平衡调整电路6A中，二极管D的阳极与高电压发生电路10的高压接地端子侧相连，阴极与保护电极60的接地侧(高压异常检测电路7侧)相连。除这点以外，与图10所示的离子平衡调整电路6相同。

在离子平衡调整电路6A的情况下，与图10所示的离子平衡调整电路6的情况相反，当调整可变电阻VR来增大VR+R的电阻值时，离子平衡成为负优势，当减小VR+R的电阻值时，离子平衡成为正优势。

由此，离子平衡调整电路6A也可以朝着目标控制使用了离子平衡调整电极5的离子平衡的调整。即，通过调整可变电阻VR，可以将离子平衡任意地调整为正或负。当然，也可以将离子平衡调整为零。

在图12中表示了离子平衡调整电路的又一实施方式。本实施方式的离子平衡调整电路6B是并联连接了可变电阻VR和二极管D的电路。除了未设置电阻R这一点以外，与图10所示的离子平衡调整电路6相同。

在图10所示的离子平衡调整电路6中，保护可变电阻VR的电阻R与可变电阻VR串联地连接。因此，可以使用耐压性能比较小、低成本的、小型的可变电阻VR。

与之相对，在图12所示的离子平衡调整电路6B中未设置保护可变电阻VR的电阻R。因此，需要使用耐压性能足够大的可变电阻VR。但是，具有可以不考虑保护电阻R所导致的偏置来调整离子平衡的优点。

而且，虽然省略了图示，但图11所示的离子平衡调整电路6A也可以不设置保护可变电阻VR的电阻R地构成。

接下来，参照图10说明极性反转电路14的结构和动作。图10是与变压电路一起表示极性反转电路的结构的电路图。

如图10所示那样，极性反转电路14通过由二极管D1～D8、电容器C1～C8、电阻R1～R4组成的整流电路而构成。从变压器L1、L2每隔预定时间，向该整流电路交替地供给由输入IA、输入IB表示的高频高电压。在整流电路中，对所输入的高频高电压进行整流来变换为直流高电压，并且作为输出OA、输出OB而从输出端输出。

当从变压器L1供给输入IA时(在该期间，输入IB为零)，通过整流电路对该输入IA进行整流，作为输出OA而输出正极性的电压，作为输出OB而输出负极性的电压。另外，在下一期间中，当从变压器L2供给输入IB时(在该期间，输入IA为零)，通过整流电路对该输入IB进行整流，作为输出OA而输出负极性的电压，作为输出OB而输出正极性的电压。

这样，当从变压器L1、L2每隔一定期间交替地供给输入IA、IB的高频高电压时，极性反转电路14对所输入的高频高电压进行整流、滤波，并在每个周期作为极性反转的输出OA、OB而进行输出。并且，输出OA被提供给第1放电电极21的放电针21a、21b，输出OB被提供给第2放电电极22的放电针22a、22b。其结果，从各放电电极21、22输出的离子的极性每隔一定期间进行反转。

即，如图2(a)所示，在期间A中，从第1放电电极21的放电针21a、21b输出正离子，同时从第2放电电极22的放电针22a、22b输出负离子。另外，如图2(b)所示，在接下来的期间B中，从第1放电电极21的放电针21a、21b输出负离子，同时从第2放电电极22的放电针22a、22b输出正离子。并且，从各放电电极21、22输出的离子的极性每隔一定期间被反转。其结果，从各放电电极21、22的放电针每隔一定期间输出不同极性的离子。

进一步详细说明极性反转电路14的结构和动作。

如图10所示，极性反转电路14，在变压器L1(第1变压电路)的二次线圈的非接地侧端子和第1放电电极21之间，连接了由第1电容器C1和正向连接的第1二极管D1的串联电路构成的第1正放电用电路。

另外，在变压器L1(第1变压电路)的二次线圈的非接地侧端子和第2放电电极22之间，连接了由第2电容器C2和反向连接的第2二极管D2的串联电路构成的第1负放电用电路。

另外，在变压器L2(第2变压电路)的二次线圈的非接地侧端子和第2放电电极22之间，连接了由第3电容器C3和正向连接的第3二极管D3的串联电路构成的第2正放电用电路。

另外，在变压器L2(第2变压电路)的二次线圈的非接地侧端子和第1放电电极21之间，连接了由第4电容器C4和反向连接的第4二极管D4的串联电路构成的第2负放电用电路。

极性反转电路14，还在第4二极管D4的阴极和变压器L2(第2变压电路)的二次线圈的接地侧端子之间，连接了由正向连接的第5二极管D5和第5电容器C5的串联电路构成的第1正充电电路。在第5电容器C5上并联连接了第1电阻R1。

另外，在第3二极管D3的阳极和变压器L2(第2变压电路)的二次线圈的接地侧端子之间，连接了由反向连接的第6二极管D6和第6电容器C6的串联电路构成的第1负充电电路。在第6电容器C6上并联连接了第2电阻R2。

并且，在变压器L1(第1变压电路)的通电过程中，第1正充电电路对第1正放电用电路的输出电压给予正偏置，第1负充电电路对第1负放电用电路的输出电压给予负偏置。

在变压器L1(第1变压电路)的通电过程中，第1正充电电路给予该正偏置，由此，对第1放电电极21的放电针21a、21b输出第1正放电用电路的输出OA、即正极性的电压。

另外，在变压器L1(第1变压电路)的通电过程中，第1负充电电路给予该负偏置，由此，对第2放电电极22的放电针22a、22b输出第1负放电用电路的输出OB、即负极性的电压。

极性反转电路14，还在第2二极管D2的阴极和变压器L1(第1变压电路)的二次线圈的接地侧端子之间，连接了由正向连接的第7二极管D7和第7电容器C7的串联电路构成的第2正充电电路。在第7电容器C7上并联连接了第3电阻R3。

另外，在第1二极管D1的阳极和变压器L1(第1变压电路)的二次线圈的接地侧端子之间，连接了由反向连接的第8二极管D8和第8电容器C8的串联电路构成的第2负充电电路。在第8电容器C8上连接了第4电阻R4。

并且，在变压器L2(第2变压电路)的通电过程中，第2正充电电路对第2正放电用电路的输出电压给予正偏置，第2负充电电路对第2负放电用电路的输出电压给予负偏置。

在变压器L2(第2变压电路)的通电过程中，第2正充电电路给予该正偏置，由此，对第2放电电极22的放电针22a、22b输出第2正放电用电路的输出OB、即正极性的电压。

另外，在变压器L2(第2变压电路)的通电过程中，第2负充电电路给予该负偏置，由此，对第1放电电极21的放电针21a、21b输出第2负放电用电路的输出OA、即负极性的电压。

另外，如图10所示，该除电装置1具备在高电压发生电路10的高压接地端子和相对电极(保护电极)60的接地之间插入的高压异常检测电路7。此外，在高压接地端子和保护电极60的接地之间，还插入了上述的离子平衡调整电路6(6A、6B)，高压异常检测电路7位于离子平衡调整电路6(6A、6B)的低电位侧。

高压异常检测电路7通过检测放电电极21、22的输出异常，检测例如由负荷短路、放电电极21、22和相对电极60之间的绝缘异常等引起的电路的高压输出异常。

高压异常检测电路7，具备在高电压发生电路10的高压接地端子侧(离子平衡调整电路6侧)和相对电极(保护电极)60的接地侧之间连接的异常检测用电容器C0，在异常检测用电容器C0的高压接地端子侧的连接点检测高压异常。在异常检测用电容器C0上并联连接了电阻R0。

高压异常检测电路7，在变压器L1(第1变压电路)的通电过程中发生了第1放电电极21的输出异常(第1放电电极21和相对电极60之间的绝缘异常等)时，通过将第1电容器C1和相互并联的第4、第5电容器C4、C5的串联电路的电压，分压给第1电容器C1和三者相互并联的第4、第5电容器C4、C5以及异常检测用电容器C0的串联电路，来检测输出异常(参照图13(b)的正输出期间)。

另外，高压异常检测电路7，在变压器L2(第2变压电路)的通电过程中发生了第1放电电极21的输出异常(第1放电电极21和相对电极60之间的绝缘异常等)时，通过将第4电容器C4和相互并联的第1、第8电容器C1、C8的串联电路的电压，分压给第4电容器C4、和三者相互并联的第1、第8的电容器C1、C8以及异常检测用电容器C0的串联电路，来检测输出异常(参照图13(b)的负输出期间)。

另外，高压异常检测电路7，在变压器L1(第1变压电路)的通电过程中发生了第2放电电极22的输出异常(第2放电电极22和相对电极60之间的绝缘异常等)时，通过将第2电容器C2和相互并联的第3、第6电容器C3、C6的串联电路的电压，分压给第2电容器C2和三者相互并联的第3、第6电容器C3、C6以及异常检测用电容器C0的串联电路，来检测输出异常(参照图13(b)负输出期间)。

另外，高压异常检测电路7，在变压器L2(第2变压电路)的通电过程中发生了第2放电电极22的输出异常(第2放电电极22和相对电极60之间的绝缘异常等)时，通过将第3电容器C3和相互并联的第2、第7电容器C2、C7的串联电路的电压分压给第3电容器C3和三者相互并联的第2、第7电容器C2、C7以及异常检测用电容器C0的串联电路，来检测输出异常(参照图13(b)正输出期间)。

因此，异常检测用电容器C0的电容，最好设定得比其它电容器C1～C8的电容更大(例如100倍以上)。

图13是表示高压异常检测电路7的(a)输出正常时以及(b)输出异常时的检测输出的曲线图。高压异常检测电路7的高电位侧的电压作为检测输出被电压计9检测，根据该检测输出来检测异常。如图13(a)所示，当放电电极21、22的输出正常时，高压异常检测电路7的检测输出收敛在约正负1V(伏特)的范围内。

与之相对，当发生了放电电极21、22的输出异常(放电电极21、22和相对电极60之间的绝缘异常等)时，如图13(b)所示，高压异常检测电路7的检测输出在约正10V(伏特)～约负15V(伏特)的范围内大幅度振荡。

即，当放电电极21、22的输出异常发生时，检测输出在正电极侧上升到约正10V(伏特)，另一方面，在负电极侧下降到约负15V(伏特)。因此，通过将阈值设定为例如正3V(伏特)或负5V(伏特)等适宜的电平，可以可靠地检测出电路的高压异常。

如上所述，该除电装置1通过与超过可听频率(20kHz～)的振荡频率相对应的高频线圈变压器或压电变压器构成了变压电路，因此与AC方式除电装置相比，可以使装置小型轻量化。

另外，对于放电电极20的第1以及第2组施加极性相互不同的矩形波的两个直流高电压，因此，与AC方式除电装置相比可以增加正负离子的发生量，可以使衰减时间特性提高。出于同样的理由，与AC方式除电装置相比，可以扩大除电范围。

另外，除电装置1从分为两组的放电针在同一期间同时发生正负离子，并且使从各组输出的离子的极性每隔一定期间反转，因此放出的正负离子的极性每隔一定期间反转，并且放出离子的位置也每隔一定期间进行切换。

由此，在同一期间内同时发生正负离子，因此，带电板表面的正负离子量变得大体相同。从而可以促进电位的中和，减小带电板表面的残留电位。其结果，可以使离子平衡的振幅接近零，并且可以减小振幅的偏移。

另外，除电装置1放出的正负离子的极性每隔一定期间反转，并且放出离子的位置也每隔一定期间进行切换，因此，不会由于除电对象物的位置而受到正或负的某一方的离子的影响，可以对全部带电板大体均等地照射正负离子。从而，可以减小离子平衡的空间的偏移。

另外，除电装置1每隔一定期间使从各组放电针放出的正负离子的极性反转，因此，即使在连续运转的情况下，各个放电针的污染物附着以及腐蚀、磨损的程度变得大体均等。因此，不会发生每个放电针的残留电位的偏移，可以减小离子平衡的随时间的偏移。

另外，除电装置1把交替地向两个系统的输出线输出高频电压时的交替切换频率设为10～100Hz的范围，因此可以延长正负离子的发生间隔。因此，与AC高频方式除电装置相比，放出的正负离子难以在到达除电对象物之前再结合，可以使离子飞溅到远处。

另外，除电装置1，在送风机30和放电电极20之间，作为检测电晕放电的脉冲信号的流光脉冲检测单元而设置了流光电晕脉冲检测电极40和流光电晕脉冲信号检测装置50，因此，可以准确得知放电针的清洁时期，可以切实地进行维护。

另外，除电装置1在放电电极20和除电对象物80之间设置了保护电极60，因此可以大幅度地减小离子平衡的振幅。

关于上述的极性反转电路，以下简单地进行总结。

所述极性反转电路至少具备：

从所述第1变压电路的二次线圈的非接地侧端子向所述第1放电电极连接的、由第1电容器以及正向连接的第1二极管构成的第1正放电用电路；

从所述第1变压电路的二次线圈的非接地侧端子向所述第2放电电极连接的、由第2电容器以及反向连接的第2二极管构成的第1负放电用电路；

从所述第2变压电路的二次线圈的非接地侧端子向所述第2放电电极连接的、由第3电容器以及正向连接的第3二极管构成的第2正放电用电路；以及

从所述地2变压电路的二次线圈的非接地侧端子向所述第1放电电极连接的、由第4电容器以及反向连接的第4二极管构成的第2负放电用电路。

而且，所述极性反转电路还具备：

从所述第4二极管的阴极向所述第2变压电路的二次线圈的接地侧端子连接的、由正向连接的第5二极管以及第5电容器构成的第1正充电电路；以及

从所述第3二极管的阳极向所述第2变压电路的二次线圈的接地侧端子连接的、由反向连接的第6二极管以及第6电容器构成的第1负充电电路。

在所述第1变压电路的通电过程中，所述第1正充电电路对所述第1正放电用电路的输出电压给予正偏置，所述第1负充电电路对所述第1负放电用电路的输出电压给予负偏置。

而且，所述极性反转电路具备与所述第5、第6电容器分别并联连接的第1、第2电阻。

所述极性反转电路还具备：

从所述第2二极管的阴极向所述第1变压电路的二次线圈的接地侧端子连接的、由正向连接的第7二极管以及第7电容器构成的第2正充电电路；以及

从所述第1二极管的阳极向所述第1变压电路的二次线圈的接地侧端子连接的、由反向连接的第8二极管以及第8电容器构成的第2负充电电路，

在所述第2变压电路的通电过程中，所述第2正充电电路对所述第2正放电用电路的输出电压给予正偏置，所述第2负充电电路对所述第2负放电用电路的输出电压给予负偏置。

而且，所述极性反转电路具备与所述第7、第8电容器分别并联连接的第3、第4电阻。

关于上述的高压异常检测电路，以下简单地进行总结。

所述高压异常检测电路，在所述第1变压电路的通电过程中发生了所述第1放电电极的输出异常时，通过将所述第1电容器和相互并联的所述第4、第5电容器的串联电路的电压分压给所述第1电容器和三者相互并联的所述第4、第5电容器以及所述异常检测用电容器的串联电路，来检测所述输出异常。

所述高压异常检测电路，在所述第1变压电路的通电过程中发生了所述第2放电电极的输出异常时，通过将所述第2电容器和相互并联的所述第3、第6电容器的串联电路的电压分压给所述第2电容器和三者相互并联的所述第3、第6电容器以及所述异常检测用电容器的串联电路，来检测所述输出异常。

所述高压异常检测电路，在所述第2变压电路的通电过程中发生了所述第2放电电极的输出异常时，通过将所述第3电容器和相互并联的所述第2、第7电容器的串联电路的电压分压给所述第3电容器和三者相互并联的所述第2、第7电容器以及所述异常检测用电容器的串联电路，来检测所述输出异常。

所述高压异常检测电路，在所述第2变压电路的通电过程中发生了所述第1放电电极的输出异常时，通过将所述第4电容器和相互并联的所述第1、第8电容器的串联电路的电压分压给所述第4电容器和三者相互并联的所述第1、第8电容器以及所述异常检测用电容器的串联电路，来检测所述输出异常。

此外，在上述的实施方式(图10～图12)中并设了离子平衡调整电路(电极)和高压异常检测电路。但是也可以仅设置某一方。

本发明的除电装置，具备将根据所施加的直流高电压的极性而生成正或负离子的2n个(n为自然数)放电针按每组n个分为两组来构成的放电电极、每隔一定期间使极性反转地对放电电极的各放电针的两组放电针施加相反极性的直流高电压的高电压发生电路、和以适宜的形状遮挡送出离子的前方空间的接地的保护电极，因此，小型、轻量并且衰减时间特性和离子平衡特性优异。

在此，若除电装置还具备在所述放电电极和所述保护电极之间配置的离子平衡调整电极、和可以将所述离子平衡调整电极的电位调整为与大地不同的电位的离子平衡调整电路，则离子平衡调整电路可以在不改变对放电针施加的高电压，并且也不需要用于调整用电极的新电源的情况下，电气地调整离子平衡。

或者，在此，若除电装置还具备将所述放电电极的所述各放电针生成的正或负离子向装置前方送出的送风机、和从所述离子的送出方向正面看来实质上设置在隐藏在所述保护电极后的位置的非接地的离子平衡调整电极，则由于没有机械地驱动离子平衡调整电极的部分，因此可靠性高，可以简化离子平衡调整电极的形状，并且可以不妨碍离子发生地调整离子平衡。

或者，在此，若除电装置还具备被插入所述高电压发生电路的高压接地端子和所述相对电极的接地之间的，检测所述放电电极的输出异常的高压异常检测电路，则可以检测负荷短路或绝缘异常等电路的高压输出异常。

本发明的离子平衡调整电路，被用于具备根据所施加的直流高电压的极性生成正或负离子的放电电极、和配置在送出所生成的离子的前方空间中的相对电极[或接地的保护电极]的除电装置，被构成为可以将相对电极的一部分[或者，(在具备保护电极的情况下)配置在放电电极和保护电极之间的离子平衡调整电极]的电位调整为与大地不同的电位，因此，离子平衡调整电路可以在不改变对放电针施加的高电压，并且也不需要用于调整用电极的新电源的情况下，电气地调整离子平衡。

本发明的离子平衡调整电极，被用于具备根据所施加的直流高电压的极性生成正或负离子的放电电极、和以适宜的形状遮挡送出所生成的离子的前方空间的接地的保护电极的除电装置，非接地的电极部件，从离子的送出方向正面看，被设置在实质上隐藏在保护电极之后的位置，因此，没有机械驱动离子平衡调整电极的部分，所以可靠性升高，可以简化离子平衡调整电极的形状，并且可以不妨碍除电装置的离子发生地调整离子平衡，也可以确保安全性。

产业上的可利用性

本发明的除电装置，在半导体生产线或其它部件的生产工序等中，可以用于防止部件带电导致的静电故障或静电吸附。另外，本发明的离子平衡调整电路或离子平衡调整电极可以应用于除电装置。

Claims (20)

1.一种除电装置，其特征在于，

具备：

放电电极，把根据所施加的直流高电压的极性生成正或负离子的2n个放电针按每组n个分为两组来构成该放电电极，所述n为自然数；

高电压发生电路，其对所述放电电极的所述各放电针，每隔一定期间使极性反转地对所述两组施加相反极性的直流高电压；以及

接地的保护电极，其以适宜的形状遮挡送出所述离子的前方空间。

2.根据权利要求1所述的除电装置，其特征在于，

还具备：

离子平衡调整电极，其被配置在所述放电电极和所述保护电极之间；以及

离子平衡调整电路，其可以将所述离子平衡调整电极的电位调整为与大地不同的电位。

3.根据权利要求1所述的除电装置，其特征在于，

还具备：

送风机，其向装置前方送出由所述放电电极的所述各放电针生成的正或负离子；以及

非接地的离子平衡调整电极，其从所述离子的送出方向正面来看，被设置在实质上隐藏在所述保护电极后面的位置。

4.根据权利要求1所述的除电装置，其特征在于，

还具备向装置前方送出由所述放电电极的所述各放电针生成的正或负离子的送风机。

5.根据权利要求1所述的除电装置，其特征在于，

所述放电电极，由实质上在平面上描绘的矩形的顶点各配置1个放电针的至少4个放电针构成，

所述各放电针中，在一条对角线上相对配置的两个放电针构成1个所述组，在另一条对角线上相对配置的另外两个放电针构成另一个所述组。

6.根据权利要求5所述的除电装置，其特征在于，

所述高电压发生电路具备极性反转电路，该极性反转电路将从1个电源得到的两个系统的交替输入的高频高电压中的一个高频高电压变换为极性不同的两个直流高电压，同时将另一高频高电压变换为与所述极性相互相反的两个直流高电压。

7.根据权利要求6所述的除电装置，其特征在于，

输入到所述极性反转电路的两个系统的所述高频高电压的交替切换频率，为10～100Hz的范围。

8.根据权利要求7所述的除电装置，其特征在于，

所述极性反转电路，通过将变换各系统的所述高频高电压而得到的两个相互反极性的直流高电压分别输出给2组的所述组，对所述两组同时施加彼此反极性的直流高电压，另外，交替地切换向两个系统的所述高频高电压的输入，每隔一定期间使直流高电压的极性反转地施加给所述两组。

9.根据权利要求1所述的除电装置，其特征在于，

所述高电压发生电路具备：

直流电源电路；

输出控制电路，其将所述直流电源电路的直流电压变换为高频电压，并且每隔一定期间交替切换地将该高频电压输出给两个系统的输出线；以及

变压电路，将从所述输出控制电路输出的高频电压升压到高频高电压。

10.根据权利要求1所述的除电装置，其特征在于，

所述离子平衡调整电极，与被插入所述高电压发生电路的接地端子和所述保护电极的接地之间的离子平衡调整电路的所述接地端子侧相连。

11.根据权利要求10所述的除电装置，其特征在于，

所述离子平衡调整电路具备：

用于朝着目标调整由所述离子平衡调整电极进行的离子平衡的可变电阻；以及

与所述可变电阻并联连接的二极管。

12.根据权利要求1所述的除电装置，其特征在于，

还具备高压异常检测电路，其被插入所述高电压发生电路的高压接地端子和所述相对电极的接地之间，检测所述放电电极的输出异常。

13.根据权利要求12所述的除电装置，其特征在于，

所述高压异常检测电路，至少具备在所述高电压发生电路的高压接地端子和所述相对电极的接地之间连接的异常检测用电容器，在所述异常检测用电容器的所述高压接地端子侧的连接点检测所述高压异常。

14.根据权利要求13所述的除电装置，其特征在于，

所述高压异常检测电路具备与所述异常检测用电容器并联连接的电阻。

15.一种离子平衡调整电路，其在下述的除电装置中使用，该除电装置具备根据所施加的直流高电压的极性生成正或负离子的放电电极、和在送出所生成的所述离子的前方空间中配置的相对电极，该离子平衡调整电路的特征在于，

可以将所述相对电极的一部分的电位调整为与大地不同的电位。

16.一种离子平衡调整电路，其在下述的除电装置中使用，该除电装置具备根据所施加的直流高电压的极性生成正或负离子的放电电极、和在送出所生成的所述离子的前方空间中配置的接地的保护电极，该离子平衡调整电路的特征在于，

可以将配置在所述放电电极和所述保护电极之间的离子平衡调整电极的电位调整为与大地不同的电位。

17.根据权利要求16所述的离子平衡调整电路，其特征在于，

被插入所述离子平衡调整电极的与所述直流高电压的发生电路的高压接地端子的连接部、和所述保护电极的接地之间，

具备可变电阻、与所述可变电阻并联连接的二极管。

18.根据权利要求17所述的离子平衡调整电路，其特征在于，

所述二极管的阳极与所述保护电极的接地侧相连，所述二极管的阴极与所述高压接地端子侧相连，当增大所述可变电阻的电阻值时，离子平衡成为正优势，当减小电阻值时，离子平衡成为负优势。

19.一种离子平衡调整电极，其在下述的除电装置中使用，该除电装置具备根据所施加的直流高电压的极性生成正或负离子的放电电极、和以适宜的形状遮挡送出所生成的所述离子的前方空间的接地的保护电极，该离子平衡调整电极的特征在于，

具备非接地的电极元件，所述电极元件从所述离子的送出方向正面来看，被设置在实质上隐藏在所述保护电极后面的位置。

20.根据权利要求19所述的离子平衡调整电极，其特征在于，

所述放电电极由在任意平面上实质上均匀地配置的多个放电针构成，所述放电元件被设置在从所述多个放电针到所述保护电极的放电区域内。

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