CN1335739A - 静电消除器 - Google Patents

Abstract

一种静电消除器,它包括一对放电电极。其中一个发射一种极性的离子,而另一个发射相反极性的离子。此外,上述每个放电电极所发射的离子的极性可被改变为相反。极性改变相互同步以便每个放电电极所发射的离子的极性相反。在另一个实施例中,静电消除器包括一旋转电离器或旋转离子发射放电电极。在又一个实施例中,静电消除器包括多于三个排列的放电电极,每个放电电极发射的离子极性与相邻放电电极所发射的离子极性相反。

Description

静电消除器

本发明涉及一种静电消除器。

常用的静电消除器仅具有一段较短的离子飞行距离。特别是，由于正离子和负离子形成后它们立即相互重新结合，交流型静电消除器具有一段非常短的离子飞行距离。因此，离子就必须通过鼓风机吹散。另一方面，直流型静电消除器在某种程度上能够实现较长的飞行距离。然而，它最多仅达到70cm。因此，在实际使用中，由于缺少离子的飞行距离，就不能达到充分实现静电消除的效果。

如图1至3所示，交流输入电压被增压升高以能从静电消除器10中的放电电极或针状体14，14进行放电，由此而产生的离子通过风扇70导向本体74以进行静电消除。在此情况下，由于针状体14，14之间的距离相对较短，电极的电场就被加强了。因此，放电针状体最可能产生电晕放电。

至于图4所示的实施例，它表示一种由于离放电电极14的飞行距离较短，离子不能到达设置在电源线12，12上的放电电极14，14之间的中心区域，从而就存在不能消除静电的情形。

至于图5所示的另一个实施例，它表示在用于半导体制造的清洁室中消除静电的另一种情形。由于设置在天花板22上静电消除器10发射的离子20最多离天花板22达1米，静电就不能从人24，车间26等消除。

至于图6所示的又一个实施例，它表示由于离子20不能到达，在设置在栅极28中静电消除器10，10之间的中心部分存在不能消除静电的又一种情形。因此，栅极就应该做得较窄，这样在实际使用中会有不便之处。

因此，对于常用静电消除器来说，由于缺少离子的飞行距离，就不能在较大区域内达到充分实现静电消除的效果。

图16表示静电消除器的又一个实施例。在图16中，静电消除器是交流型的，它可交替地在正半周内由放电电极14发射正离子15，在下一个负半周内发射负离子17。因此，由放电电极14发射的正离子15和负离子17分别被极性相反的负离子17和正离子15吸回，重新结合而消失。因此，这种类型的静电消除器不能使所发射的离子充分地飞散。

接着，如图17所示，一股强气流从放电电极14周围引入以避免正离子15和负离子17相互重新结合。实际上，除非使用压缩空气，或使用鼓风机或风扇以吹风放电电极14，否则所产生的离子就不能被取出。

然而，这种静电消除器具有这样的优点：如果提供气流，正离子15和负离子17总是以混合状态出现。然后，混合的离子处于良好的状态，离子的分布平衡也处于良好的状态。

另一方面，如图18所示，在直流型的静电消除器中，两个放电电极或针状体14a，14b单独地设置以分别发射正离子15和负离子17。每个放电针状体发射极性相反的离子，换句话说，正极针状体14a发射正离子，负极针状体14b发射负离子。由于每个放电电极和由其发射的离子极性相同，离子就被库仑力飞散或排斥开。换句话说，离子15，17自动地飞离以扩散一段较长的距离而无需使用压缩空气，鼓风机或风扇。因此，获得的较长飞行距离就是这类静电消除器的特性。

然而，由于正离子和负离子的分布位置不同，离子的分布平衡就不好。为了克服这种缺点，每个放电电极的极性就会顺序地变换以便离子尽可能多地容易混合。然而，在此情况下，由于后来形成的离子具有相反的极性，先形成的离子就会被后来产生的离子吸回，这样就会导致较短的飞行距离。

此外，由于极性相反的离子是由物理上位置分离的两个电极发射的，实现离子的混合就比一个电极时差。换句话说，正趋向离子平衡在正电极附近产生，负趋向离子平衡在负电极附近产生。极性改变和极性改变循环周期的时间较长时，离子平衡就会沿时间轴发生变化。为了完全地混合离子，极性改变循环周期的时间就必须缩短。然而，如果这样做，这种静电消除器就会接近于交流型静电消除器。在此情况下，离子就不会飞散。

因此，常用系统既有其优点又有其缺点。除非使用鼓风机等吹出的气流，否则就不会存在具有较长飞行距离和良好离子平衡的完善静电消除器。

因此，本发明的一个目的就是提供一种能够延长离子飞行距离和较宽范围内获得充分实现静电消除效果的静电消除器。

为了实现上述目的，本发明提供一种直流型静电消除器，它包括一对放电电极，其中之一的放电电极发射离子，而另一个放电电极发射极性相反的离子。

除上述外，每个相对放电电极所发射离子的极性会被改变为相反的极性。此时，每个放电电极的极性最好是以定时关系作出改变的。

本发明的另一个目的就是提供一种能够延长离子飞行距离而无需使用压缩空气，鼓风机或风扇吹风放电电极，防止适当位置上离子平衡变化和防止沿时间轴上离子平衡变化的静电消除器。

为了实现上述目的，本发明提供一种具有旋转电离器或旋转离子发射放电电极的静电消除器。

本发明的又一个目的是提供一种能够获得较宽静电消除空间的阵列型静电消除器。

为了实现上述目的，本发明提供一种设置多于三个放电电极和由相邻放电电极所发射的离子具有相反极性的阵列型静电消除器。

本发明的其它目的和方案从下面参考附图描述的实施例中将会变得更清楚，其中：

图1表示常用静电消除器的大致示图，

图2表示作用于图1所示静电消除器电极上的电压波形图，

图3表示图1所示静电消除器的透视图，

图4表示解释常用静电消除器用的示图，

图5表示解释常用静电消除器用的示图，

图6表示解释常用静电消除器用的示图，

图7表示解释根据本发明推挽式静电消除器用的示图，

图8表示解释根据本发明推挽式静电消除器用的示图，

图9表示解释常用静电消除器用的示图，

图10表示解释根据本发明推挽式静电消除器用的示图，

图11表示解释根据本发明推挽式静电消除器用的示图，

图12表示解释根据本发明推挽式静电消除器用的示图，

图13表示根据本发明静电消除器的方框图，

图14表示作用于图13所示静电消除器电极上电压的波形图，

图15表示图13所示静电消除器的透视图，

图16表示解释常用静电消除器缺点用的大致示图，

图17表示解释常用静电消除器缺点用的大致示图，

图18表示解释常用静电消除器缺点用的大致示图，

图19表示根据本发明静电消除器的透视图，

图20表示静电消除器主体结构的透视图，

图21表示主体内部结构的剖视图，

图22表示一个改进实施例的侧视图和剖视图，

图23表示另一个改进实施例的透视图，

图24表示又一个改进实施例的透视图，

图25表示根据本发明一放电电极阵列的平面示图，

图26表示根据本发明另一个实施例的一放电电极阵列的平面示图，

图27表示根据本发明又一个实施例的一放电电极阵列的平面示图，

图28表示根据本发明再一个实施例的一放电电极阵列的平面示图，

图29表示根据本发明还一个实施例的一放电电极阵列的平面示图。

现在参考图7，用A和B表示一对放电电极。例如放电电极A发射正离子，放电电极B发射负离子。下次，放电电极A发射负离子，放电电极B发射正离子。以同样的方式，离子的极性被次序改变为相反的极性以便不同放电电极所发射的离子的极性相互是相反的。由于极性相反的离子相互吸引，放电电极A和B所发射的离子就相互吸引，飞向其它的区域60，60。在图7中，常用类型的放电电极占有的离子区横向扩展，不能获得较长的距离，而在根据本发明的推挽式静电消除器中，离子区20，20纵向扩展。因此，就不会在放电电极之间产生非离子区。在时间轴上，由于在下一时刻，放电电极A和B所发射的离子的极性被改变为相反的极性，正离子和负离子就作用在位于放电电极之间的将被静电消除的目标上，以便去除目标上所带有的静电。

图8表示沿时间轴放电电极A和B之间区域中的空间电位。图8a表示时间T1时放电电极A和B之间区域中的空间电位。正离子由放电电极A飞向中心区域，同时负离子由放电电极B飞向中心区域。在中心区域极性相反的离子重新结合而消失。图8b表示时间T2时放电电极A和B之间区域中的空间电位。负离子由放电电极A飞向中心区域，同时正离子由放电电极B飞向中心区域。在中心区域极性相反的离子重新结合而消失。

图8c表示时间T1和T2的空间电位的总和值。正离子和负离子由放电电极A飞向中心区域，同时负离子和正离子由放电电极B飞向中心区域。因此该区域总是充满合成中性的正负离子，它形成了能够消除静电的区域。

图9表示常用静电消除器的一种情况，离子被风吹散。两个放电电极所发射的离子被气流吹散，这是因为离子之间没有吸引力的作用。另一方面，如图10所示，在根据本发明的推挽式系统中，由于离子相互吸引，离子就不会被气流吹散。因此，即使在出现气流的恶劣环境中，也能够获得去除静电的区域。

图11表示一种栅极型静电消除系统。如图11所示，它体现一种非常宽的静电消除系统。图12表示一种清洁室中的新型静电消除系统。如图12所示，相互吸引的离子从天花板和地板发射。结果，能构成中性离子空间以用作静电消除区域。

如图13至15所示，最好是脉冲型电压作用在相互相对的放电电极14，14上。放电电极之间的距离选择为能使离子通过相邻放电电极的库仑力被发射至空间中，也就是说，飞行大约2m，而且当离子相互接近时，离子相互吸引以飞行更远一点，即大约再远0.5m。该距离选择在30cm和5m之间。在此情况下，就不需要在常用静电消除器使用的风扇。

现在将解释根据本发明的另一个实施例。图19表示根据本发明静电消除器的透视图。该静电消除器10包括一主体25和一支撑主体25的支架23。同等混合的正负离子通过设置在主体前部上的离子发射出口发射。

图20表示图19所示的静电消除器内部结构的大致示图。该静电消除器包括一在其前端侧慢速旋转的直流型静电消除器29，此下文称之为“电离器”，和一在其后端侧驱动电离器的驱动器27。电离器在其前部设有放电电极14a和14b。

图21表示静电消除器内部结构的剖视图。旋转电离器29支撑在转轴32上，通过一滑环36供电，并传输和接收控制信号。该转轴32通过连接器38与电动机30相连接以便被驱动。

电能由外部电源46提供给控制器42，电能再从该控制器42提供给电动机30，和经过滑环36提供给电离器29。该静电消除器在其顶部设有一由操作员操作的显示和控制板44。

图22表示其应用的一个实例。放电电极或针状体14a和14b慢速旋转。在放电电极14a和14b的前面设有清洗刷48，放电电极穿过清洗刷48，由此放电电极总是能被清洗。因此，放电针状体就能被自动地清洗。否则，就由操作员进行清洗。

同样，一离子传感器50设置在放电针状体的前部时，由于放电电极经过离子传感器的前部，该传感器50就能够检测离子的数量。所发射离子的数量和离子的平衡就可以根据由此获得的离子数量进行监测。在此情况下，当然应该消除由于静电感应产生的噪音。这个在下面可以实现：另一个放电电极设置在离子不能由该另一个电极直接产生的地方，静电感应的值被检测出以补偿由离子传感器50获得的值。在此就省略了对其所作的详细描述。

图23表示其应用的另一个实例。虽然本发明的特征在于离子飞行距离或离子平衡不需要使用从外部提供风的鼓风机就能获得，但如果离子飞行距离较短或希望离子飞行更远，鼓风机也可以同时使用。

图23a表示电离器在其周表面设有叶片的一种装置。也就是说，电离器29在其周表面设有叶片52。电离器29产生旋转时，正向风就由叶片52产生。

图23b表示鼓风机设置在电离器后面的另一种装置。即，鼓风机54设置在主体25的后面以产生正向风。

图24表示又一个实施例。放电电极14a和14b容置在鼓风机80的叶片82中，转轴设置在电离器29的中心上。它可被认为电离器的主体没有设置在转动部上，相反是设置在固定部上以便经过滑环提供一高压，并且叶片仅设有放电电极。然而，对于可靠性来说它不是最佳的，原因在于高压是通过滑环等连接的，它不是最佳的原因还在于会存在产生电子波噪音的问题。另一方面，根据本实施例，静电消除是与鼓风机的静电消除相同，该设有电离器的鼓风机能被实现。

图25表示一放电电极阵列的平面示图。例如，设置一对放电电极14和14以便一个放电电极14排列或位于另一个放电电极14的侧向。其它数对放电电极14，14与该对放电电极上或下平行设置。相邻放电电极发射的离子的极性要相互相反。因此，离子在上下放电电极之间相互吸引。结果，离子的区域被扩展以便在上下放电电极之间产生一连续的离子区。假定垂直相邻的放电电极在一对上放电电极或一对下放电电极之间发射相同极性的离子。在此情况下，相同极性的离子就会在上下放电电极之间相互排斥以便不会产生一连续的离子区，而产生电荷不能被去除的非离子区。

图26表示根据上述原理获得的综合模型。它排列或设置了许多成对放电电极或许多放电电极。在此情况下，相邻的放电电极就被构成使得它们发射极性相反的离子。

图28至29示出了从图25所示中获得的综合模型。图27表示使用三个放电电极的模型，图28表示使用四个放电电极的模型，图29表示使用六个放电电极的模型。在任何模型中，离子区都能被扩展。

Claims (19)

1.一种直流型静电消除器，它包括一对放电电极，一个放电电极发射一种极性的离子，而另一个放电电极发射相反极性的离子。

2.如权利要求1所述的一种静电消除器，其特征在于：上述每个放电电极所发射的离子的极性被改变为相反的极性。

3.如权利要求2所述的一种静电消除器，其特征在于：上述极性的改变是相互同步的以便每个放电电极所发射的离子的极性是相反的。

4.一种静电消除器，它包括一对放电电极，上述放电电极之间的距离选择为能使每个放电电极不受其它放电电极所产生电场的影响，还能使由上述其中之一的放电电极发射的离子吸引由上述另一个放电电极发射的离子。

5.如权利要求4所述的一种静电消除器，其特征在于：上述距离大于30cm和小于5m。

6.如权利要求1至5中任一所述的一种静电消除器，其特征在于：由一个放电电极所发射的离子吸引另一个放电电极所发射的离子。

7.如权利要求1至6中任一所述的一种静电消除器，其特征在于：离子发射之处的目标被静电消除。

8.如权利要求1至7中任一所述的一种静电消除器，其特征在于：所发射的离子被传输而无需任何吹风机构。

9.一种静电消除器，它包括一旋转电离器。

10.一种静电消除器，它包括旋转离子发射放电电极。

11.如权利要求9和10中任一所述的一种静电消除器，它还包括将风提供给离子发射放电电极的鼓风机。

12.如权利要求11所述的一种静电消除器，其特征在于：上述鼓风机在其叶片上设有离子发射放电电极。

13.一种静电消除器，它包括旋转离子发射放电电极和一用于检测上述放电电极下游提供的离子的检测器。

14.如权利要求13所述的一种静电消除器，其特征在于：正离子的数量或负离子的数量小于设定值或两种离子数量之间的差值大于设定值时，正离子的数量或负离子的数量或两种离子的数量可以进行调节，或发出警报。

15.一种静电消除器，它包括旋转离子发射放电电极和一设置在上述放电电极下游上以清洗上述放电电极的刷。

16.一种阵列型静电消除器，它包括多于三个排列的放电电极，每个放电电极发射的离子极性与相邻放电电极所发射的离子极性相反。

17.如权利要求16所述的一种阵列型静电消除器，其特征在于：它是一种直流型静电消除器，其中每个放电电极改变其极性。

18.如权利要求16所述的一种阵列型静电消除器，它包括一对相互相对的放电电极和与上述一对放电电极平行设置的另一对放电电极，由上述一对放电电极所发射的离子的极性与由上述另一对放电电极所发射的离子的极性相反。

19.一种阵列型静电消除器，它包括一对相互相对的放电电极和数对纵向或横向设置在上述一对放电电极旁的放电电极，或数个纵向或横向设置在上述一对放电电极旁的放电电极，每个放电电极发射的离子极性与相邻放电电极所发射的离子极性相反。

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