CN102064476B - 离子发生器 - Google Patents

Abstract

即使通过导管将空气离子引导至要消除静电的部件，消除静电的效果也得以提高。离子产生流路15在放电单元11中形成，并且由于对放电单元16和与放电单元16相对的对向电极13施加电压，从空气供气口22供应到离子产生单元15的空气通过电晕放电离子化。空气离子从放电单元11的前端部排到外部。将空气从外界引入通过离子产生流路15产生的空气离子的进气口27在放电单元11的前端部中形成，并且将喷射器29引入的外界空气加到空气离子中。

Description

离子发生器

技术领域

本发明涉及一种离子发生器(ion generator)，其通过导管将利用电晕放电(corona discharges)通过离子化空气所产生的空气离子喷洒到要消除静电的部件(members to be static-electricity removed)上。

背景技术

为了将空气离子喷洒到带静电的带电体，即要消除静电的部件，从而使要消除静电的部件消除静电，已经采用了也被称作电离器(ionizer)或者静电消除装置的离子发生器(ion generator)。例如，已经利用用于制造和装配电子零件的生产线中的离子发生器来消除在要消除静电的部件、例如电子零件和制造装配夹具上所带的静电。对要消除静电的部件喷洒空气离子可以防止外来物质通过静电附着在电子零件等部件上，并且防止电子零件被静电破坏或者防止对夹具的附着。

用作这些应用的离子发生器，例如在专利文件1-3(JP2000-138090，公开日：2000-05-16；JP2004-228069，公开日：2004-08-12；以及JP2006-40860，公开日：2006-02-09)中公开的，它们分别通过从外界对针状的放电电极提供空气的状况下，在放电电极和对向电极间施加高频高电压而使空气离子化；以及通过在放电电极的周围产生电晕放电而使空气离子化。

专利文件2和3公开的将离子化空气离子引导至要消除静电的部件的离子发生器从装配有放电电极的喷嘴中直接对要消除静电的部件喷洒空气离子。在专利文件2所公开的离子发生器中，放电电极通过使放电电极从喷嘴的前端缩回而设置在喷嘴中。专利文件3公开了设置成使放电电极从喷嘴的前端伸出的离子发生器。同时，在专利文件1所公开的离子发生器中，通过导管将空气离子引导至远离离子发生器的要消除静电的部件。

正如专利文件2和3所公开的那样，当通过从构成一对对向电极(其内部包含放电电极)的喷嘴喷出空气离子将空气离子喷洒到要消除静电的部件时，可以在空气离子中和之前将空气离子喷洒到要消除静电的部件。相反，如专利文件1所公开的那样，如果通过连接到喷嘴的导管将空气离子引导至要消除静电的部件，空气离子在到达要消除静电的部件之前就将中和，这就会产生不能充分实现静电消除效果的问题。

发明内容

本发明的一个目的是，即使空气离子通过导管引导至要消除静电的部件，也能具有很好的消除静电效果。

根据本发明的离子发生器，具有放电电极和与放电电极相对的对向电极，在上述放电电极和上述对向电极间施加交流电高电压从而产生电晕放电，藉此产生空气离子，该离子发生器包含：放电单元，其包括放电电极和对向电极，在放电单元中形成离子产生流路；以及空气供应单元，其设置在放电单元的基座端部，并且配有空气供气口，该空气供气口与离子产生流路相连通并且将压缩空气供应到离子产生流路，其中在放电单元的前端部形成进气口，该进气口从外部引入外界空气，以及设置于放电单元的前端部的进气口的下游的喷射器，该喷射器用于将来自进气口的外界空气引入已经穿过离子产生流路的空气离子中。

在根据本发明的离子发生器中，放电电极同心地设置在离子产生流路的中心。在根据本发明的离子发生器中，放电电极设置在横穿离子产生流路的方向上。在根据本发明的离子发生器中，放电单元的基座端部配有吸入口，该吸入口通过空气供气口喷出的朝向离子产生流路的空气吸入外界空气吸入并且将外界空气供应到离子产生流路中。在根据本发明的离子发生器中，放电单元的前端部配有辅助进气口，该辅助进气口将外界空气供应到从进气口流来的空气已经加到空气离子中后所得到的空气离子中。在根据本发明的离子发生器中，放电单元中出气口的内径大于离子产生流路的内径。在根据本发明的离子发生器中，引导空气离子从放电单元中排向要消除静电的部件的导管安装在放电单元的前端部。

根据本发明，利用放电电极周围发生的电晕放电，通过将供应到离子产生流路中的空气离子化从而产生空气离子，并且通过利用喷射器将来自进气口的外界空气引入空气离子中以得到喷射器效果。因此，在从进气口供应到离子产生流路的压缩空气的量不增加的情况下，来自进气口的空气增加到空气离子中，并且可以将空气和空气离子的结合供应到导管。所以，可以将大量的空气离子从导管供应到要消除静电的部件，并且可以很快地消除(放掉)要消除静电的部件上所带的静电。此外，由于可能包含外来物质的外界空气没有喷到放电电极的前端，因外来物质而带来的离子平衡不会减少，并且离子平衡可以提高，藉此必定可以消除(放掉)静电。

附图说明

图1是表示根据本发明的实施例的离子发生器的截面图；

图2是表示根据本发明的另一实施例的离子发生器的截面图；

图3是表示根据本发明的又一实施例的离子发生器的截面图；

图4是表示根据本发明的再一实施例的离子发生器的截面图；

图5是表示作为比较例的离子发生器的截面图；

图6是表示作为另一比较例的离子发生器的截面图；

图7是表示本发明的离子发生器和图5所示的作为比较例的离子发生器的消除静电效果对照的特征曲线图；

图8是显示通过强制注入喷嘴的前端从而测量关于本发明的离子发生器和图6所示的作为比较例的离子发生器的离子平衡中的干扰验证测试结果的数据；

图9是表示本发明的离子发生器和图6所示的作为比较例的离子发生器的离子平衡效果对照的特征曲线图；

图10是表示根据本发明的另一实施例的离子发生器的截面图；以及

图11是表示根据本发明的又一实施例的离子发生器的截面图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的实施例进行说明。图1所示的离子发生器10a具有放电单元11，以及设置在放电单元的基座端部并且由绝缘材料制成的空气供应单元12。放电单元11包括由导电材料制成的圆柱形对向电极13，以及安装在对向电极内部的圆柱形绝缘部件14。绝缘部件14的内部形成离子产生流路(flow path)15。由导电材料制成的杆状放电针，即，放电电极16排列在离子产生流路15的内部从而设置在其中心位置。放电电极16的基座端部连接空气供应单元12，并且放电电极16的前端部从空气供应单元12伸出进入离子产生流路15中从而与离子产生流路的中心同心。因此，放电单元11具有设置在离子产生流路15内部的放电电极16，以及与放电电极相对的对向电极13。

放电电极16和对向电极13连接到供电单元17，在放电电极16和对向电极13间施加由供电单元17提供交流高电压。例如，在放电电极和对向电极间施加由供电单元17提供的具有6KV的电压和70KHz的频率的交流电压。因此，放电电极16的尖顶部的周围产生不均匀的电场，并且在顶部发生电晕放电。当高电压的正极施加到放电电极16时，由于放电电极16吸引放电电极附近的空气的电子，所以放电电极附近的空气变成具有正电荷的离子。相反，当高电压的负极施加到放电电极16时，由于从放电电极16中发出电子，所以放电电极附近的空气变成具有负极性的离子。

在空气供应单元12中形成的是供气口21，其与用于从压缩空气压力源20供应空气的供气软管A连接。供气口21与朝向离子产生流路15敞开并且在空气供应单元12中形成的多个空气供气口22连通。如图中箭头A所示，通过空气供气口22从压缩空气压力源20供应到离子产生流路15中的空气在离子产生流路15中流动时通过电晕放电离子化，并且变成空气离子。

放电单元11的前端部用作喷嘴23，喷嘴23由绝缘材料(例如树脂)或者由金属制成，并且空气离子从喷嘴23的前端部中的出气口19排出。用于引导空气离子朝向要消除静电的部件的导管24最好安装在喷嘴23的前端部。导管24由绝缘管制成，绝缘管由树脂，例如氯乙烯制成并且具有弹性。其内径D约为8mm，长度L约为100到500mm或者更长。

如果假设由绝缘部件14和对向电极13形成的离子产生流路15具有内径d，那么设定喷嘴23中的出气口19和导管24的每一个内径D在尺寸上大于离子产生流路15的内径。喷嘴23包括内径等于或大于离子产生流路15的内径d的收缩部(constricted portion)25，以及从收缩部25的前端侧上形成的锥面(tapered face)26，其内径朝向导管24的内表面逐渐增加。在喷嘴23中形成的是多个进气口(air intake)27，其用于如图中箭头B所示对通过离子产生流路15产生的空气离子供应外界空气。在喷嘴23上形成的是弧面(arc face)28，其用于朝向收缩部25引导从进气口27引入的空气。收缩部25、锥面26以及弧面28形成喷射器(ejector)29，其通过穿过离子产生流路15并且流到喷嘴23内的空气离子引导来自进气口27的外界空气。

在喷嘴23上形成的锥面26具有扩散器功能，并且来自进气口27的外界空气通过喷嘴23中的出气口19引入导管24。因此，向已经从空气供气口22供应到离子产生流路15并且已经离子化的空气，加入从进气口27引入的外界空气，并且离子化空气和外界空气的结合被供应到导管24。因此，由于在喷嘴23上设置喷射器29，即使供应到供气口21的压缩空气的流速减小，从导管24的前端喷洒到要消除静电的部件的空气离子的量并不因此也减少，并且可以减少因正负离子碰撞而引起的中和。所以，可以在很短的时间内消除已经在要消除静电的部件上充上的静电。

放电单元11的基座端部配有多个吸入口(suction ports)31，如箭头C所示，由于朝向离子产生流路15喷出的空气，通过空气供气口22从外界供应空气。因此，在不增加从空气供气口22供应到离子产生流路15的空气流速的情况下，通过吸入口31从外界供应的空气加入到空气离子中，藉此可以将大量空气供应到离子产生流路15。因此，由于来自吸入口31的空气加到空气离子中与压缩空气一起供应到供气口21，即使要提供到供气口21的压缩空气的流速减少，也可以阻止外来物质，例如微粒，附着在放电电极16的前端。尤其地，从空气供气口22喷出的空气在离子产生流路15的中心部流动从而覆盖放电电极16，并且从吸入口31供应的外界空气主要沿离子产生流路15的外圆周部流动，这样，如果从空气供气口22喷出洁净的空气，甚至当微粒包含在通过吸入口31从外界供应的空气中时，必定可以阻止外来物质附着在放电电极16上，并且可以改进离子中的平衡。

由于通过喷射器29从进气口27引入的空气是收集来的并且穿过放电电极16的下游侧(downstream side)，所以来自进气口27的外界空气被引入到已经被放电电极16离子化的空气离子中。因此，从导管24中喷出的空气离子中的离子平衡提高，并且因此可以提高消除静电的效果。

图2到图4分别表示根据本发明的其它实施例的离子发生器的截面图。图2到图4各视图中相同的附图标记表示与图1中共有的部件。

在图1所示的离子发生器中，导管24直接安装在喷嘴23上。相反，在图2所示的离子发生器10b中，导管24通过配件(fitting)30安装在喷嘴23上。其它结构与图1所示的离子发生器10a的结构相似。

在图3所示的离子发生器10c中，喷嘴23具有配有导管24的喷嘴主体部(nozzle main body portion)23a，以及喷嘴主体部23a所连接的喷嘴托部(nozzle holder portion)23b，该喷嘴托部23b安装在放电单元11上。在喷嘴托部23b内形成的是多个进气口27，如箭头B所示，进气口27用于相对于通过离子产生流路15产生的空气离子从外界引入空气。在喷嘴托部23b内进一步形成的是弧面28，其朝向喷嘴主体部23a引导从进气口27引入的空气。由弧面28形成的是喷射器29，其引导来自进气口27的外界空气，空气离子穿过离子产生流路15并且在喷嘴托部23b内流动。

此外，在喷嘴23的喷嘴托部23b内形成的是辅助进气口32，其用于如箭头D所示相对于混和空气离子(其中从进气口27流出的空气已经加到空气离子中)从外界引入空气。辅助进气口32与喷嘴23的喷嘴主体部23a的基座端面(base end face)连通。具有实质上相当于离子产生流路15的内径d的内径的收缩部25在喷嘴主体部23a内形成，内径朝向导管24的内表面逐渐增加的锥面26在收缩部25的前端侧形成。在喷嘴主体部23a上形成的是弧面33，其朝向收缩部25引导由辅助进气口32引入的空气。由收缩部25、锥面26和弧面33形成的是辅助喷射器34，其利用流入喷嘴主体部23a的空气离子从辅助进气口32引入外界空气。

通过这样的排列，外界空气由喷射器29相对于穿过离子产生流路15并且流入喷嘴23中的空气离子引入作为第一阶段，由辅助喷射器34相对于穿过离子产生流路15并且流入喷嘴23中的空气离子引入作为第二阶段。因此，即使供应到供气口21的压缩空气的量减少，也可以对要消除静电的部件喷洒大量的空气离子。

图4是表示根据本发明的另一实施例的离子发生器10d的截面图。在上述离子发生器10a到10c中，将杆状放电电极16设置成朝向离子产生流路15的径向中心部同心地延伸。相反，在图4所示的离子发生器10d中，放电电极16径向设置，并且处在与离子产生流路15交叉的方向上。在离子发生器10d的放电单元11中，放电电极16连接到由树脂材料制成的圆柱形绝缘部件14，其中圆柱形绝缘部件14中形成离子产生流路15，并且放电电极16的前端部位于离子产生流路15的中心线上。对向电极13连接与放电电极16相对的绝缘部14。

与图1所示的离子发生器10a相似，放电单元11的前端部用作喷嘴23，喷嘴23由绝缘材料(例如树脂)制成，并且用于朝向要消除静电的部件引导空气离子的导管24最好安装在喷嘴23的前端部。在喷嘴23中，形成收缩部25和锥面26，锥面26的内径朝向导管24的内表面逐渐增加并且在收缩部25的前端侧形成，并且形成多个进气口27，如箭头B所示，进气口27用于相对于通过离子产生流路15产生的空气离子从外界引入空气。与图1所示的离子发生器10a类似，在喷嘴23上形成的是弧面28，其用于朝向收缩部25引导从进气口27引入的空气。由收缩部25、锥面26、弧面28形成的是喷射器29，用于从进气口27引入外界空气，空气离子穿过离子产生流路15并且流入喷嘴23中。

同样地，在图3和图4所示的离子发生器10c和10d中，即使供应到供气口21的压缩空气的量减少，从导管24的前端对要消除静电的部件喷洒的空气离子的量并不因此也减少，同时也阻止了正负离子的中和，并且可以在很短的时间内消除在要消除静电的部件上带的静电。此外，由于进气口27形成于放电电极16的下游侧，所以来自进气口27的外界空气被引入到已经被放电电极16离子化的空气离子中。因此，从导管24中喷出的空气离子的离子平衡得以提高，并且因此可以提高消除静电的效果。

图5和图6分别是作为比较例的离子发生器。在图5所示的离子发生器10e中，放电电极16的排列形式与图1到图3中所示的离子发生器10a到10c中的每一个的放电电极16的排列形式类似。空气供应单元12配有圆柱形绝缘部件14，在空气供应单元12中形成与供气口21连通的空气供气口22，在圆柱形绝缘部件14中形成离子产生流路15，并且放电电极16连接空气供应单元12从而伸入到离子产生流路15中。对向电极13安装到绝缘部件14上，其中在对向电极13上安装有导管24，并且对向电极13用作喷嘴。因此，作为比较例的离子发生器10d没有配有喷射器29。

同时，图6所示的离子发生器10f与离子发生器10d类似，其中放电电极16的排列形式如图4所示。将放电电极16和对向电极13设置于通过间隔器35连接到空气供应单元12的喷嘴23上，其中形成与供气口21连通的空气供气口22，并且通过喷嘴23形成放电单元。在形成于喷嘴23的前端部侧的离子产生流路15的上游侧上的是弧面28和锥面26，弧面28用于引导从进气口27引入的空气。喷射器29由弧面28和锥面26形成，其用于将来自进气口27的外界空气引入从空气供气口22和吸入口31供应到喷嘴23的空气中。因此，在作为比较例的离子发生器10f中，空气在喷射器29的下游侧被放电电极16和对向电极13离子化。

图7A是表示图1所示的离子发生器10a和图5所示的作为比较例的离子发生器10e的各自的消除静电效果的对照的特征曲线图。图7B是表示图3所示的离子发生器10c和作为比较例的离子发生器10e的各自的消除静电效果的对照的特征曲线图。在图7A和图7B中，垂直轴表示静电消除时间，水平轴表示由供气口21供应的空气的流速。

在各个特征曲线的测量中，使用长500mm的导管24，并且通过在距导管24的前端部50mm的位置设置充电平板监测器(charged plate monitor)测量静电消除时间。结果，如图7A所示，由于图1和图3所示的本发明的离子发生器10a和10c配有喷射器29，示于它们的静电消除时间较之比较例的消除静电时间有所缩短。尤其是，当由供气口21所供应的压缩空气的流速减少时，由本发明的离子发生器实现的缩短的静电消除时间的效果变得比比较例的效果更加显著。而且，如图7B所示，如果辅助空气从类似于离子发生器10c的排列的辅助进气口32中供应，即使由供气口21供应的压缩空气的流速很大，缩短消除静电时间的效果也会变得更加显著。注意到图2所示的离子发生器10b也得到了与离子发生器10a相同的效果。

同时，图8A是显示通过将微粒强制注入离子产生流路15中测量图4所示的本发明的离子发生器10d的离子平衡中的干扰验证测试结果的数据。图8B是显示图6所示的作为比较例的离子发生器10f的类似验证测试结果的数据。

各个测试在以下条件下进行：使用离子发生器，其中，长100mm的导管24安装在喷嘴23上，并且压力为0.1MPa的压缩空气从供气口21供应到离子产生流路15。由于离子发生器在其空气环境不合适的位置使用，微粒从进气口27强制注入。所以，在作为比较例的离子发生器10f中，在外来物质注入之后的十几秒后发生离子平衡的干扰。然而，在本发明的离子发生器10d中，离子平衡的干扰没有发生。因此，即使当本发明的离子发生器在不合适的空气环境的位置使用时，通过从放电电极16的下游侧的进气口27引入外界空气也可以提高离子平衡。

图9是表示图4所示的本发明的离子发生器10d和图6所示的作为比较例的离子发生器10f的离子平衡效果对照的特征曲线图。图9中的垂直轴表示离子平衡，水平轴表示空气供应压。图9A表示利用长度为100mm的导管24所得到的测量结果，图9B表示利用长度为500mm的导管24所得到的测量结果。结果是：在图4所示的本发明的离子发生器10d中，即使当空气供应压改变时，离子平衡没有大的变化；在作为比较例的离子发生器10f中，当空气供应压改变时，离子平衡也发生大的变化。如比较例所示，离子平衡的大的变化被认为是由于喷射器的结构引起的空气中的干扰的结果，因为空气在喷射器29的下游侧引入外界空气后离子化。

所以，结果是，如果利用空气离子化后得到的空气离子的流动、通过喷射器29引入外界空气，例如本发明，具有极好的离子平衡的空气离子可以喷洒到要消除静电的部件，藉此提高消除静电的效果。

在图10所示的离子发生器10g和图11所示的离子发生器10h中，上述导管24都没有安装在喷嘴23上。图10所示的离子发生器10g具有与图1所示的离子发生器10a相同的基本结构，并且图11所示的离子发生器10h具有与图3所示的离子发生器10c相同的基本机构。在这些离子发生器10g和10h中，空气离子从喷嘴23中的出气口19喷向要消除静电的部件。

本发明不局限于上述实施例，并且可以在不背离本发明的主旨的范围内进行各种修改。例如，在图1到图3所示的电极单元11中，放电电极16和对向电极13通过在它们之间插入绝缘部件14而彼此相对设置，但两个电极也可以直接彼此相对。

Claims (18)

1.一种离子发生器，其具有放电电极和与放电电极相对向设置的对向电极，在上述放电电极和上述对向电极间施加交流电高电压从而产生电晕放电，藉此产生空气离子，该离子发生器包含：

放电单元，其具有上述放电电极和上述对向电极，在放电单元中形成离子产生流路；以及

空气供应单元，其设置在放电单元的基座端部，并且配有空气供气口，该空气供气口与离子产生流路相连通并且将压缩空气供应到离子产生流路，并且，

其中，放电单元的前端部用作喷嘴，该喷嘴中形成进气口，以及

在喷嘴的进气口的下游提供的喷射器，该喷射器利用喷射器效果将来自进气口的外界空气引入从离子产生流路流进喷嘴中的空气离子中；

喷嘴具有内径减小的收缩部、用于将来自进气口的外界空气引导至收缩部的弧面以及锥面，其中，锥面的内径从收缩部朝向锥面的前端逐渐增加，并且收缩部、弧面和锥面形成喷射器。

2.根据权利要求1所述的离子发生器，其特征在于，放电电极同心地设置在离子产生流路的中心。

3.根据权利要求1所述的离子发生器，其特征在于，放电电极设置在横穿离子产生流路的方向上。

4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的离子发生器，其特征在于，放电单元的基座端部配有吸入口，该吸入口通过空气供气口喷出的朝向离子产生流路的空气吸入外界空气并且将外界空气供应到离子产生流路中。

5.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的离子发生器，其特征在于，放电单元的前端部配有辅助进气口，该辅助进气口将外界空气供应到从进气口流来的空气已经加到空气离子中之后所得到的空气离子中。

6.根据权利要求4所述的离子发生器，其特征在于，放电单元的前端部配有辅助进气口，该辅助进气口将外界空气供应到从进气口流来的空气已经加到空气离子中之后所得到的空气离子中。

7.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的离子发生器，其特征在于，喷嘴的出气口的内径大于离子产生流路的内径。

8.根据权利要求4所述的离子发生器，其特征在于，喷嘴的出气口的内径大于离子产生流路的内径。

9.根据权利要求5所述的离子发生器，其特征在于，喷嘴的出气口的内径大于离子产生流路的内径。

10.根据权利要求6所述的离子发生器，其特征在于，喷嘴的出气口的内径大于离子产生流路的内径。

11.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的离子发生器，其特征在于，引导空气离子从放电单元中排向要消除静电的部件的导管安装在喷嘴上。

12.根据权利要求4所述的离子发生器，其特征在于，引导空气离子从放电单元中排向要消除静电的部件的导管安装在喷嘴上。

13.根据权利要求5所述的离子发生器，其特征在于，引导空气离子从放电单元中排向要消除静电的部件的导管安装在喷嘴上。

14.根据权利要求6所述的离子发生器，其特征在于，引导空气离子从放电单元中排向要消除静电的部件的导管安装在喷嘴上。

15.根据权利要求7所述的离子发生器，其特征在于，引导空气离子从放电单元中排向要消除静电的部件的导管安装在喷嘴上。

16.根据权利要求8所述的离子发生器，其特征在于，引导空气离子从放电单元中排向要消除静电的部件的导管安装在喷嘴上。

17.根据权利要求9所述的离子发生器，其特征在于，引导空气离子从放电单元中排向要消除静电的部件的导管安装在喷嘴上。

18.根据权利要求10所述的离子发生器，其特征在于，引导空气离子从放电单元中排向要消除静电的部件的导管安装在喷嘴上。

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