CN1302689C

CN1302689C - 静电消除器

Info

Publication number: CN1302689C
Application number: CNB2004100024924A
Authority: CN
Inventors: 高柳真
Original assignee: Trinc Corp
Current assignee: Trinc Corp
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2024-01-20
Also published as: TWI313054B; KR20060005310A; US7248454B2; US20050018375A1; KR100602294B1; TW200504993A; CN1578582A; KR100709869B1; KR100571621B1; US20090073630A1; US20070291431A1; KR20050011659A; KR20060005309A; US20080316672A1

Abstract

提供一种包括带状离子发生部分的静电消除器。还提供一种包括有放电触须导体的自身放电静电消除器，其中该导体上加预定电压。还提供一种DC型自身放电纤维状的静电消除器，它包括：加正电压的正纤维状电极，加负电压的负纤维状电极，正电极与负电极之间设置的支架，用于支承正电极和负电极，和绝缘保留件，用于防止因接入正电极和负电极而引起的火花放电或短路。

Description

静电消除器

技术领域

本发明一般涉及静电消除器，具体涉及带状静电消除器和自身放电静电消除器。

背景技术

从结构观点考虑，常规静电消除器的离子发生部分是盒状或棒状。

从放电性质观点考虑，有一种自身放电静电消除器。自身放电静电消除器利用导电细纤维。当导电纤维与放电物体之间的静电势差或导电纤维本身静电势升高到某个值以上时，在导电纤维的前端发生放电，它导致带电物体静电的减少。使静电消除器接近带电物体，自身放电静电消除器可用于释放带电物体的静电。工厂中的操作员携带自身放电静电消除器，可以从他们自身释放静电和减少电荷。

由于前一种静电消除器的离子发生部分是盒状或棒状，安装它们需要有很大的空间。所以，这种静电消除器不能安装在机器内或狭窄的间隙，因此，不能消除静电产生区内的静电。

利用后一种自身放电静电消除器，在静电累积之前不可能发生自身放电，于是，静电势差升高到某个值以上，例如，约700V，当静电势差减小到某个值以下时，例如，约700V，自身放电停止，所以，总是保留约700V的剩余静电势。

图18表示常规的自身放电静电消除器。自身放电静电消除器300包括：线状或棒状导体，或板状或纤维状导体302，它配置触须状导体304，称之为“消除器刷”或“臂章”。消除器刷不必有单独的电子装置，并可以消除静电。就是说，不需要从外部获取能量，该消除器可以释放静电，所以，它称之为自身放电静电消除器。

关于工作原理，当消除器刷设置在放电物体306的相对侧时，例如，纸片，薄膜或薄片制成的工件，然后，随着它们之间距离D的缩短，触须导体前端上的电场变大，可以维持空气绝缘。最后，电晕放电开始，诱发与工件相反极性的空气离子。

图19表示常规自身放电静电消除器的消除性质曲线。曲线图上“现有技术的静电消除性质”所指示的曲线说明，当消除器刷接近于携带静电势为5kV的工件时，电晕放电开始，其静电势逐渐减小。当静电势减小到约1kV时，静电消除器触须前端上的电场减弱，最后，电晕放电停止。由于静电消除此时终止，但并没有完全消除静电，所以，仍保留约1kV的剩余静电势。

理想的是，静电消除能够足以消除剩余静电势，如图19中“本发明的静电消除性质”曲线所指出的情况。

利用图8所示的纤维状静电消除器，正电极和负电极分别沿直线排列。这些电极没有设置成相对排列，而是设置成曲折方式。在这种情况下，例如，每个负电极从两侧的正电极获得相等的吸引力，电极的前端不会互相接近，因此，不可能因电极互相接近而发生火花放电或短路。

然而，利用图31所示常规的DC型纤维状静电消除器，其中多种纤维状电极平行地设置在支架的相对两侧上，若放电电极从支架末端伸出，则放电电极的前端因静电力而互相接近，它导致火花放电或短路。

更具体地说，参照图31，纤维状静电消除器210包括：多个正纤维状电极214和多个负纤维状电极216，它们平行地设置在支架212的相对两侧。电极214和电极216都是从导电电极218提供功率，且正电极214和负电极216的前端是从支架212的端部伸出。

所以，本发明的一个目的是提供一种带状静电消除器，它可以安装在很小的空间或间隙内，即使静电势减小到约700V以下，仍然不终止放电。

本发明的另一个目的是提供一种自身放电静电消除器，以下称之为“静电消除器”或“消除器刷”，可以利用很小功率容易地消除静电，直至消除剩余的静电。

本发明的另一个目的是提供一种防止火花放电或短路的DC型纤维状静电消除器。

发明内容

为了实现以上的目的，提供一种包括带状离子发生部分的静电消除器。

还提供一种包括配置放电触须导体的自身放电静电消除器，其中加电压到该导体上。

还提供一种DC型纤维状的自身放电静电消除器，包括：提供正电压的正纤维状电极，提供负电压的负纤维状电极，和正纤维状电极与负纤维状电极之间配置的支架，用于支承这些纤维状电极，和配置绝缘保留装置，用于防止因接入电极而产生的火花放电或短路。

以下参照附图详细地描述本发明，由此解释本发明的其他目的，特征和优点。

附图说明

图1表示按照本发明第一个实施例的带状静电消除器，

图2表示按照本发明第二个实施例的带状静电消除器，

图3表示按照本发明第三个实施例的带状静电消除器，

图4表示按照本发明第四个实施例的带状静电消除器，

图5表示按照本发明第五个实施例的带状静电消除器，

图6表示按照本发明第六个实施例带状静电消除器的平面图和侧视图，

图7表示按照本发明第七个实施例带状静电消除器的平面图和侧视图，

图8表示按照本发明第八个实施例带状静电消除器的平面图和侧视图，

图9表示按照本发明第九个实施例带状静电消除器的平面图和侧视图，

图10是AC型静电消除器的电子电路示意图，

图11是DC型静电消除器的电子电路示意图，

图12是用于解释AC型静电消除器工作原理的曲线图，

图13是用于解释DC型静电消除器工作原理的曲线图，

图14是按照本发明第十个实施例静电消除器的透视图，

图15是按照本发明第十个实施例AC型静电消除器的剖面图，

图16是按照本发明第十个实施例DC型静电消除器的剖面图，

图17是用于解释本发明第十个实施例的工作原理图，

图18是常规静电消除器的正视图，

图19是常规静电消除器和按照本发明静电消除器的消除性质曲线图，

图20是按照本发明第十一个实施例的整体原型纤维状静电消除器视图，

图21表示按照本发明第十二个实施例的纤维状静电消除器，

图22表示按照本发明第十三个实施例的纤维状静电消除器，

图23表示按照本发明第十四个实施例的绝缘保留装置，

图24表示按照本发明第十四个实施例的绝缘保留装置，

图25表示按照本发明第十四个实施例的绝缘保留装置，

图26表示按照本发明第十四个实施例的绝缘保留装置，

图27表示按照本发明第十四个实施例的绝缘保留装置，

图28表示按照本发明第十四个实施例的绝缘保留装置，

图29表示按照本发明第十四个实施例的绝缘保留装置，

图30是用于解释按照本发明第十六个实施例中固定部分的视图，和

图31是整体常规纤维状静电消除器的视图。

具体实施方式

第一个实施例

图1表示按照本发明第一个实施例的带状静电消除器。在图1中，带状静电消除器，具体地说，静电消除器10的带状离子发生器包括：多个放电电极14，用于在窄的薄板带12上产生离子。每个放电电极14平行地设置在薄板带12上，且每个放电电极14放电端的取向是从薄板带12一侧发射离子的方向。由于放电电极上加了高电压，例如，几千伏以上，最好是，提供图1a所示多个短的覆盖带16a或图1b所示一个长的覆盖带16b，用于覆盖放电电极14。从未画出的电源，通过未画出的高电压发生装置，从图1中未画出的导体或电源线给放电电极14提供电功率。

薄板带12是由任何合适的绝缘材料制成，且其坚硬程度可以是刚性或柔性。然而，柔性材料因它的方便性是优选的。覆盖带16(16a或16b)是任何柔性的绝缘材料。

这种带状静电消除器10不要求有很大的安装空间，并可以安装在窄的空间内，因为它又窄又薄。所以，该静电消除器可以消除机器内静电发生现场的静电或在静电发生之后邻近装置内的静电，因此，可以避免静电诱发的诸多问题。

另一个优点是，若使用柔性材料的薄板带12，则它可以安装成与放电物体的三维结构一致，因为可以自由地弯曲薄板带12。因此，静电消除器可以根据被放电物体形状从最佳消除位置发射离子，从而实现高效率的静电消除。

第二个实施例

图2表示按照本发明第二个实施例的带状静电消除器。在离子发生部分是带状和柔性材料的情况下，通过拉拽它的相对两端可以悬挂静电消除器。在这种情况下，仅要求在相对两端上提供便于拉拽的夹具18。所以，不需要有从它的后侧支承离子发生部分的支架。此外，可以解决支架吸收离子的问题。虽然图2中画出短的覆盖带16a，但是，也可以使用长的覆盖带16b。

第三个实施例

图3表示按照本发明第三个实施例的带状静电消除器。图3a和3b是沿图1中直线3-3的剖面图。在图3a中，导体20和22用于给放电电极14提供电功率。导体20和22分别产生正离子和负离子，通过连接它的终端和导体20或22，给每个放电电极14提供电功率。这些导体20和22是从未画出的高压发生装置获得电功率。在图3b中，薄板带12本身是电子电路板，它具有给放电电极提供电功率的电子电路模式。作为电路模式，提供相当于导体或电源线的部件24a和24b。按照这种方式，在提供电子电路模式的情况下，可以利用FPC，即，柔性印刷电路，或FFC，即，柔性扁电缆。

第四个实施例

图4表示按照本发明第四个实施例的带状静电消除器。在这个实施例中，放电电极固定到插座26中。在这种情况下，放电电极是可交换的，因此，它们的维护是很容易的。

第五个实施例

图5表示按照本发明第五个实施例的带状静电消除器。在这个实施例中，制成这样的放电电极14，其相对两端上的放电前端14a和14b从薄板带12的相对两侧发射离子。或者，具有放电前端14a的放电电极和具有放电前端14b的放电电极是沿相反方向设置的。利用这种带状静电消除器，它可用于在狭窄空间中的相对两侧上释放静电。

第六个实施例

图6表示按照本发明第六个实施例的原型静电消除器。以下描述的多个具体实施例7-9中一个实施例响应于所加电压的性质。消除器刷110包括：基带112，触须状导体或触须电极118，有触须电极118的导体116，触须电极118设置成平行方向，以及覆盖导体116和触须电极118的外罩。消除器刷110中导体116通过导体122连接到电子装置或主体120，以便从主体120加电压。消除器刷110上覆盖绝缘外罩114。最好是，所加电压接近于图19所示的剩余电势。虽然其理由在以下作详细的描述，当加上接近于剩余电势的电压时，在工件没有充静电的情况下，图中未画出工件，消除器刷并不放电，也不发射离子。然而，即使略微充电，在工件充电的时刻放电就开始，发射与带电工件相反极性的离子，从而实现放电。

若消除器刷110上加高于剩余电势的电压，则从消除器刷110上继续不断地放电。这是没有什么用处的。然而，由于不断地放电，若仅仅略微充电，则可以高灵敏度地调整放电量，因此，可以实现快速和高精度的放电操作。

第七个实施例

图7表示按照本发明第七个实施例的静电消除器。在图7中，静电消除器是AC型静电消除器。利用AC型静电消除器，一个消除器刷(导体116和放电触须阵列118)被隔板124，126夹持，并由外罩114覆盖以便与外界绝缘。最好是，消除器刷制成在容易操作的基带112上。若触须前端从基带伸出，则消除器刷接触工件并被充电，所以，触须最好是从基带引出，且不直接地接触工件。给消除器刷加上电压，例如，AC 1kV，它低于常规静电消除器中使用的电压，例如，AC 5kV-10kV。

第八个实施例

图8表示按照本发明第八个实施例的静电消除器。这个消除器是DC型静电消除器。该消除器有两个消除器刷。给消除器刷加上电压，例如，DC 1kV，它低于常规静电消除器中使用的电压，例如，DC5kV-10kV。给一个消除器刷加正极性电压，而给另一个消除器刷加负极性电压。最好是，每个消除器刷的触须设置成曲折形式。此外，隔板128使这两个消除器刷互相隔离和电绝缘。这两个消除器刷固定到基带上，并由容易操作的外罩114使它们绝缘。若触须前端从基带伸出，则消除器刷接触工件并被充电，所以，触须最好是从基带引出，且不直接地接触工件。

第九个实施例

图9表示按照本发明第九个实施例的静电消除器。在这个实施例中，正极性消除器刷110和负极性消除器刷110是分开设置的。该消除器刷与第八个实施例中的消除器刷不同，它没有配置中间隔板128，但其他的结构类似于第八个实施例中的消除器刷。

图10和11表示按照本发明的电子电路示意图。图10表示适用于AC型静电消除器的电子电路，而图11表示适用于DC型静电消除器的电子电路。

利用AC型静电消除器，电子装置120中的振荡器OSC 132产生交变电压。虽然它的振荡频率可以是商用电源的50/60Hz，但变压器很大。所以，最好是，利用频率为几十kV的小型化电源。把振荡器产生的电压升高到上述剩余电势的数量级，例如，1kV。被消除器110放电的工件是用附图标记130表示。

利用DC型静电消除器，振荡器OSC 132产生交变电压。该交变电压被整流电路整流，并升高到到上述剩余电势数量级的正DC电压和负DC电压，例如，1kV。这两个电压加到分开的静电消除器。

现在参照图12和13，解释工作原理。参照图12解释AC型静电消除器，而参照图13解释DC型静电消除器。静电势是在曲线图的纵坐标轴上，而时间是在曲线图的横坐标轴上。

在图12中，加上峰值电压为±1kV的静电势对地交变电压。当充电到0.3kV的工件出现在消除器刷附近的时刻，在正半周期内，消除器刷与工件之间的电势差增大0.3kV至1.3kV。由于该电势差上升到超过1kV的放电停止电压，电场变得较强，因此，正离子放电开始，它导致0.3kV负电荷的中和。与此同时，在负半周期内，消除器刷与工件之间的电势差减小0.3kV至0.7kV。由于0.7kV的电势差低于1kV的放电停止电压，电场变得较弱，因此，不发生负离子放电。

在图13中，加上±1kV的静电势对地DC电压。当充电到0.3kV的工件出现在消除器刷附近的时刻，正极性消除器刷与工件之间电势差增大0.3kV至1.3kV。由于该电势差上升到超过1kV的放电停止电压，电场变得较强，因此，正离子放电开始，它导致0.3kV负电荷的中和。与此同时，负极性消除器刷与工件之间电势差减小0.3kV至0.7kV。由于0.7kV的电势差低于1kV的放电停止电压，电场变得较弱，因此，不发生负离子放电。

利用常规的消除器刷，当静电势减小到1kV以下时，放电停止，不能进一步消除静电。所以，保留1kV的剩余静电势。另一方面，在本发明中，由于消除器刷加上放电停止电压，例如，1kV，放电开始并中和工件在充静电时刻该工件所携带的静电。当然，当工件不携带静电时，不发生或几乎不发生放电。

第十个实施例

图14是按照本发明第十个实施例的静电消除器的透视图。在图14中，消除器150的主体包含在小盒152内，例如，表带型或环型，而放电触须154是这样设置的，这些触须的取向是沿小盒开口的方向。

图15是第十个实施例的AC型静电消除器的剖面图。在图15中，静电消除器150包括：电子电路156和小盒152内配置的电源158，以及有电极触须162的导体162，触须162适合于通过导体加上来自电源158的AC电压。与诸如人体的放电物体接触的物体接触电极160，或通过电子电路156中导体的工件，放置在与小盒开口相对侧的小盒外表面上。

图16是第十个实施例的DC型静电消除器的剖面图。这个实施例与上述AC型静电消除器的实施例相同，不同的是，两个导体162和164上配置放电触须，这两个导体与DC电源连接以获得正电压和负电压。

图17是用于解释工作原理的视图。在图17中，若诸如人体的放电物体不携带电荷，则不发生放电。另一方面，当放电物体充电时，例如，+0.3kV电压，从加了+1kV DC电压的正极性放电触须上发生放电，使人体的电荷减小到基本为零。

第十一个实施例

图20是按照本发明第十一个实施例的原型整体纤维状静电消除器的视图(平面图，正视图和侧视图)。纤维状消除器210包括：绝缘材料制成的支架212。

在这个实施例中，支架212包括：两个支承件和一个固定件220，用于在相反两侧上固定两个支承件。然而，支架212可以是单个构件，或可以与固定件220形成整体。固定件用于固定到夹持纤维状消除器的其他构件上，以下要详细地描述。

正极性纤维状电极214和负极性纤维状电极216固定到两个支架212，212的外侧，并从未画出的电源通过导电电极218获得正电压和负电压。导电电极218给所有放电电极提供相等的电功率。制成的支架212有隔离凸出物212a。

在以上的结构中，由于保持电极之间的距离，即使在正电极与负电极之间因吸引产生静电吸引力的情况下，纤维状消除器210不发生短路或火花。就是说，如以下详细描述的，在任何的位置上，例如，支架212的上部(前端)，侧面(侧端)和下部(下端)，保留正电极214与负电极216之间绝缘所需的绝缘空间距离和蠕变距离。

第十二个实施例

图21表示按照本发明第十二个实施例的静电消除器。除了没有绝缘凸出物212a以外，该静电消除器类似于第十一个实施例中的静电消除器。在这个实施例中，若固定件或固定部分220固定到金属支架，图21中未画出，则由于正电极214和负电极216是在金属支架附近而发生电泄漏。所以，如图21所示，最好是，固定件制成T形，可以保留金属支架与正电极或负电极之间绝缘所需的蠕变距离。

第十三个实施例

图22a表示按照本发明第十三个实施例的静电消除器，而图22b是用于解释按照本发明第十三个实施例静电消除器的视图。如图22b所示，若支架212的前端或上端低于放电电极214和216的前端，则这些电极因静电力而互相吸引并发生可以导致火花或短路的变形。为了避免这种情况，如图22a所示，支架212的上端制成与放电电极的前端保持水平，可以避免放电电极的变形。

第十四个实施例

图23-29表示绝缘保留装置，用于保留放电电极之间的绝缘或纤维状静电消除器与夹具之间的绝缘，纤维状静电消除器固定到夹具上。

如图23所示，支架212的上端设置隔离部分，通过制成较厚的支架212且与放电电极保持高度(level)，以保持绝缘。

如图24所示，制成较厚的支架212且在它的相对两侧设置隔离部分，其长度与放电电极214和216的长度相等或更长，用于保留其相对端部的绝缘。

如图25所示，制成较厚的支架212且与放电电极保持高度或从放电电极底部伸出，可以在其底部设置隔离部分以保留绝缘。

如图26所示，支架212设置隔离凸出物222，用于保留其底部的绝缘。

如图27所示，支架212的上部设置凹槽224，用于保留绝缘所需的蠕变距离。

如图28所示，支架212的侧面设置凹槽224，可以保留绝缘所需的蠕变距离。

如图29所示，支架212的底部设置凹槽224，可以保留绝缘所需的蠕变距离。

第十五个实施例

现在再参照图20，我们解释导体电极。由于纤维状放电电极材料在导体附近有很低电阻值，在该导体附近容易发生放电，因此，静电消除效率是高的。然而，由于纤维状放电电极材料在远离导体处有很高电阻值，在远离该导体处不容易发生放电，因此，静电消除效率是低的。为了避免这种情况，每个放电电极连接到导体电极218，即使在导体电极末端，还可以保留静电消除性能。

第十六个实施例

图30是用于解释消除器固定部件的视图。常规的消除器刷固定到金属制成的夹具上。由于消除器刷的使用基本上是为了接地，此处没有绝缘的概念。按照本发明的消除器刷应当与外部环境绝缘，因为加电压到消除器上，虽然这个电压很低。所以，在消除器的侧面或底部需要有固定部件。

应当明白，在给出以上描述的本发明原理条件下，可以设计出许多改动和变化。我们需要指出的是，所有这些改动和变化都是在以下权利要求书所确定的本发明精神和范围内。

Claims

1.一种静电消除器，包括：一个板带和板带上设置的多个放电电极，该多个放电电极被平行地设置在该板带上。

2.按照权利要求1的静电消除器，其中多个放电电极中每个放电电极分别被一个盖覆盖。

3.按照权利要求1的静电消除器，其中放电电极前端的取向是沿发射离子方向的板带一侧的方向。

4.按照权利要求1的静电消除器，其中放电电极前端的取向是沿发射离子相反方向的板带相反侧的相反方向。

5.按照权利要求1的静电消除器，其中夹具配置在板带的相对两端。

6.按照权利要求1的静电消除器，其中板带是由柔性材料制成。

7.按照权利要求1的静电消除器，其中放电电极的电源系统是由电子电路图案构成。

8.按照权利要求1的静电消除器，其中用于交换电极的插座设置在板带上。

9.按照权利要求1的静电消除器，其中放电电极是放电触须，该放电触须被提供在导体上。

10.按照权利要求9的静电消除器，其中所述导体被施加了放电停止电压。

11.按照权利要求9的静电消除器，其中所述施加的电压是AC电压或DC电压。

12.按照权利要求11的静电消除器，其中所述施加的电压是DC电压，并且提供了正放电触须和负放电触须。

13.按照权利要求9的静电消除器，其中放电触须被绝缘材料覆盖。

14.一种自身放电静电消除器，包括：平行触须；给放电触须提供电功率的电源；覆盖放电触须的绝缘体；电子电路；并且该电源设置在手表状或环状小盒内。

15.按照权利要求14的自身放电静电消除器，其中盒本身是物体接触电极，用于使电子电路接地端接触要被放电的物体。

16.按照权利要求14的自身放电静电消除器，其中电子电路接地端包括：用于接触放电物体的物体接触电极。

17.一种DC型自身放电纤维状静电消除器，包括：加正电压的正纤维状电极；加负电压的负纤维状电极；支架，设置在正电极与负电极之间用于支承正电极和负电极，并且配备了绝缘保留装置，用于防止因接入正电极和负电极而引起的火花放电或短路。

18.按照权利要求17的纤维状静电消除器，其中一个隔离部分设置在正电极前端与负电极前端之间的支架上部，用于保留正电极前端与负电极前端之间的绝缘。

19.按照权利要求18的纤维状静电消除器，其中支架上部设置的隔离部分是由凹槽制成。

20.按照权利要求17的纤维状静电消除器，其中一个隔离部分设置在正电极侧面与负电极侧面之间的支架的侧面，用于保留正电极侧面与负电极侧面之间的绝缘。

21.按照权利要求20的纤维状静电消除器，其中支架侧面设置的隔离部分是由凹槽制成。

22.按照权利要求17的纤维状静电消除器，其中一个隔离部分设置在正电极底部与负电极底部之间的支架底部，用于保留正电极底部与负电极底部之间的绝缘。

23.按照权利要求22的纤维状静电消除器，其中支架底部设置的隔离部分是由凹槽制成。

24.按照权利要求17的纤维状静电消除器，其中在正电极底部与负电极底部之间的支架底部上有凸出物，用于保留正电极底部与负电极底部之间的绝缘。

25.按照权利要求17-24之一的纤维状静电消除器，其中在支架上配置导体电极，用于给正电极和负电极加电功率。

26.按照权利要求17的纤维状静电消除器，其中配置固定部件，用于固定支架到其他构件。

27.按照权利要求26的纤维状静电消除器，其中固定部件配置在支架的侧面或底部。