CN1846337A - 离子发生装置 - Google Patents

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Abstract

一种离子发生装置，其头部(2)具有可提供压缩空气并使压缩空气在其中流动的通孔(7)，通孔(7)内部设置有放电针(11)。若给导体制成的头部(2)和放电针(11)加载放电所需的电压，则放电针(11)的前端部分(1la)将发生电晕C，使流动空气离子化。利用将绝缘体构成的并收容大部分放电针(11)于内的圆筒状收容管部(17)以及下游端部形成的锥状的锥形导引部(18)(移送流体导引部件)，使空气流不直接接触电晕发生区域，而是引导其偏向该区域的外侧。因此，即使空气的供给压力增加，亦能使电晕发生区域内的压力和流速均无较大变化，从而保持离子平衡的稳定。

Description

离子发生装置
技术领域
本发明涉及一种产生用于去除电子元件等各种部件上的静电的离子化空气的离子发生装置。
背景技术
在进行半导体芯片等的电子元件的制造和组装时，一旦电子元件与其制造及组装工具等之间产生静电，则无法顺利完成电子元件的制造或组装作业。于是，应用离子发生装置或称离子发生器(ionizer或ion generator)对需要除静电电荷的部件喷射离子化后的空气，即离子化空气。需要除静电电荷也就是除去静电的部件，除上述电子元件以外，还包括空气或液体的导流管线、机器人或零部件输送器等机械中的操作部分等。向这些部件表面供应离子化空气即可将所带的静电电荷中和。
上述用途所使用的离子发生装置分为喷吹型和风扇型，其中喷吹型装置通过软管或导管将离子化空气引导至指定的除静电电荷部位；而风扇型装置则使用风扇将离子化空气由流出口吹出。喷吹型离子发生装置具备设有引导空气的通孔的导体制成的头部，和位于通孔内的导体制成的放电针，且通孔内表面装配绝缘部件。头部又配备有接头，经由通过接头与头部连接的软管、导管或类似部件，即可向指定的带电部位供应离子化空气。而，风扇型离子发生装置具备作为空气导流通路的通道，和位于此通道内部的放电针，离子化空气通过该通道被引导到指定的带电部位。
无论在何种类型中，作为产生离子的基本构造，均是在放电针上加载几kV以上的交流电压(或脉冲直流电压)以使之发生电晕放电，再通过电晕放电的电场对流经空气通道内的空气进行离子化。
但是，要产生大量的离子化空气，则必须增加空气通道内的空气流量，而增加空气通道内的压力或流速，这可能会导致放电针周围的电晕放电不稳定。如此，一旦发生电晕放电不稳定的现象，则生成的离子化空气中容易发生阳离子与阴离子的比例也就是离子平衡的偏移，导致除静电电荷能力等下降的问题。
本发明的目的在于，提供了一种可以在大量生成离子化空气的同时仍能保持离子平衡稳定的离子发生装置。
发明内容
根据本发明的离子发生装置，其特征在于，该离子发生装置包括：导体喷吹管，具有形成在该导体喷吹管上的与装置主体上设置的流动移送流体的流体流入口连通的通孔；放电针，前端部分安置在上述通孔内；以及移送流体导引部件，用于导引移送流体流通方向使得上述移送流体与上述前端部分周围形成的电晕发生区域不直接接触。
根据本发明的离子发生装置，其特征还在于，相对于移送流体的流动方向的移送流体导引部件下游端部，位于在流动方向上电晕发生区域的上游。
根据本发明的离子发生装置，其特征还在于，该离子发生装置包括：装置主体，装有送风机；通道，配置在装置主体上并将送风机吹出的移送流体引导至外部；放电针，该放电针的前端部分安置于上述通道内；对电极，配备在上述通道内；以及移送流体导引部件，导引移送流体流通方向使得上述移送流体与上述前端部分周围形成的电晕发生区域不直接接触。
根据本发明，由于设定移送流体导引部件使空气流不直接与电晕发生区域接触，而是引导其偏向至该区域的外侧，因此即使在大量产生离子化空气的情况下，电晕发生区域的压力和流速也不会发生很大的变化，于是能够使离子平衡稳定。
其次，根据本发明，由于移送流体导引部件的下游端部位于与电晕发生区域相同位置的放电针的前端部分的上游位置，因此可利用电晕临近外侧流动的空气顺利地搬移离子，以使离子平衡更加稳定。
再次，根据本发明，由于设定移送流体导引部件使空气流不直接与电晕发生区域接触，而是将空气流分流，引导空气流偏向整个放电针及电晕发生区域的侧方，所以即使在大量产生离子化空气的情况下，电晕发生区域的压力和流速也不会发生很大的变化，能够使离子平衡稳定。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施方式的离子发生装置的示意截面图；
图2为根据本发明的一个实施方式的离子发生装置与不具备空气导入部件的离子发生装置相比，相对于空气供给压力变化的离子平衡变化的比较图；
图3为根据本发明的一个实施方式的第一变形例的离子发生装置的示意截面图；
图4为根据本发明的一个实施方式的第二变形例的离子发生装置的示意截面图；
图5为根据本发明的另一实施方式的离子发生装置的示意截面图，其中(A)为(B)中沿A-A线的平面截面图，(B)为(A)中沿B-B线的侧面截面图。
具体实施方式
下面，将根据附图对本发明实施方式进行详细地说明。图1是表示根据本发明的一个实施方式的离子发生装置的示意截面图。本实施方式的离子发生装置为用于通过使用大气空气作为移送流体以产生离子化空气的装置，并为能够通过导管型喷嘴等向指定区域进行局部喷射生成的离子化空气的喷吹型装置。
如图1所示，离子发生装置1，具有可将由金属或导电性材料等导体构成的头部2拆卸并自由装配的装置主体3。上述装置主体3由树脂或陶瓷等绝缘材料制成，作为导体喷吹管的头部2则设有能够与装置主体3上的螺孔4进行螺纹结合的螺丝部5。头部2中空，并具有与装置主体3中设有的空气流入口6(流体流入口)连通的通孔7。
风扇或压缩机等空气供给源8通过空气导入通路9与空气流入口6相连接，为了去除由空气供给源8提供的压缩空气中的例如灰尘等异物，空气导入通路9中设置了过滤器10。
装置主体3中装配有放电针11，此放电针11包括前端部11a在内的大部分都配置在头部2的通孔7内。由导体制成的头部2和放电针11分别构成了成对的放电电极，且头部2与放电针11分别与能够提供放电所需电压的电源单元12相连接。
头部2中装有圆筒状的衬套13作为绝缘部件。此衬套13的外侧面与通孔7的内侧面相嵌合，衬套13的内侧面则形成通过空气导入通路9与空气供给源8相连通的空气导引通道14。由此，空气供给源8提供的压缩空气可从衬套13的一端流向另一端。
在空气流动方向上的衬套13的上游位置设置了树脂或陶瓷等绝缘材料构成的空气导入部件15，该部件嵌入于头部2的通孔7的内侧面。此空气导入部件15包括位于上游的圆板型均匀喷射部16、将放电针11的大部分收容于内径侧的圆筒状收容管部17、在此收容管部17的下游端部设置的呈锥形的锥形导引部18，其中收容管部17与锥形导引部18共同构成移送流体导引部件。
均匀喷射部16的外侧部，嵌入到头部2的通孔7的内侧面，且均匀喷射部16的两端面夹于装置主体3与头部2之间并加以固定，由此固定安装整个空气导入部件15。收容管部17位于均匀喷射部16的中央，这样放电针11贯穿收容管部17的内部。均匀喷射部16的上游端面形成呈同心的环状流通沟16a，而下游端面则在圆周方向上均匀的形成了多个流通孔16b，装置主体3的空气流入口6通过上述的环状流通沟16a和流通孔16b与通孔7相连通。位于收容管部17下游端部的锥形导引部18，形成沿下游侧半径呈增大趋势的锥形，其下游端部位于放电针11的前端部11a的上游。
在衬套13的下游，喷嘴接头19与头部2的通孔7螺纹结合，此喷嘴接头19具有由头部2的前端突出的突出螺纹部19a，同时也具有与衬套13的空气导引通道14相连通的连通孔20。此喷嘴接头19可与头部2自由地拆装，且也可以通过突出螺纹部19a与图中没有示出的导管型喷嘴等拆装交换。
具有上述构造的离子发生装置1是生成向带电部位供应用于除电的离子化空气的装置。
下面将对根据本实施方式的离子发生装置1的工作方式进行说明。在图1中，由电源单元12向构成放电电极的头部2和放电针11供给数kV以上的交流电压，因此可在上述的放电电极之间引起产生电晕C的电晕放电，上述电晕放电即可对流动在空气导引通道14内的空气进行离子化。通过安装在喷嘴接头19上的图中没有示出的导管型喷嘴等，将离子化空气供应给指定的带电部位，即可去除此带电部位的静电电荷。
此处，电晕C发生在放电针11的前端部11a的周围位置，空气导入部件15的收容管部17和锥形导引部18导引空气导引通道14内流动的空气的流动方向，使得空气不与前端部11a周围形成的电晕发生区域直接接触。也就是说，收容管部17保护放电针11不与空气流直接接触，锥形导引部18则将空气流导引向电晕发生区域的外侧。这样一来，在增减离子化空气的生成量而使空气流量发生变化的情况下，可以基本防止电晕发生区域中压力和流速的变化，通常可维持空气的离子化也就是离子的发生的稳定。特别是，在压力增加、空气密度升高的情况下，可防止因为得不到稳定的电晕放电而带来的不便。此种电晕放电的稳定，即阳离子和阴离子的产生量比率也就是离子平衡的稳定，对于除电性能，可以更接近于理想的阳离子与阴离子等量产生的状态。
图2是根据本实施方式中的离子发生装置1和不具备空气导入部件15的离子发生装置，相对于空气供给压力变化时，离子平衡变化的比较图。横轴表示供给压力的增减，纵轴用离子化空气整体的电位表示离子平衡。在本图中，当离子发生装置不具备空气导入部件15时，如图中虚线所示，随着供给压力的增加，离子平衡会发生较大变化(图中所示为减小变化)。相反的，在具备了空气导入部件15(移送流体导引部件)的本实施方式中的离子发生装置1中，如图中实线所示，即使增加供给压力，电离平衡也不发生很大变化，因此可以维持近于阳离子与阴离子等量产生的稳定状态。
如上所述，采用本实施方式中的离子发生装置1，在大量产生离子化空气的情况下，由于仍可以保持离子平衡的稳定，因此可以生成除电性能优异的离子化空气。
同时，在收容管部17和锥形导引部18构成的移送流体导引部件，为了包含前端部11a而收容整个放电针11，不能顺利地输送由电晕放电产生的离子，而本实施方式中的离子发生装置所具有的锥形导引部18，由于其下游端部位于放电针11的前端部11a的上游，因此可以使空气在电晕C的临近外侧流动，达到顺利输送离子并保持离子平衡的效果。
且均匀喷射部16可使空气相对于放电针11的外侧均匀地流动，因此可顺利地输送电晕放电产生的离子，并使电离平衡更加稳定。
此外，移送流体导引部件并不仅限如图1所示的由收容管部17与锥形导引部18所组合而成的结构，也可以是引导空气流动方向使空气导引通道14内流动的空气不直接与电晕发生区域相接触其他结构。
例如，如图3中所示的第一变形例所示，也可采取均匀喷射部26与衬套23的上游邻接配置，并有收容管部27的上游端部设有的螺纹部分27a与均匀喷射部26进行螺纹结合的构造。在这种情况下，由于锥形导引部28的下游端部位于放电针11的前端部11a的上游部，因此可以顺利地输送电晕C产生的离子。又，如图4中所示的第二变形例所示，也可以不设置均匀喷射部，而是设在收容管部37上游端部的螺纹部分37a与装置主体3直接进行螺纹连接的构造。
图5是表示根据本发明的另一个实施方式的离子发生装置的示意截面图，其中(A)是(B)中沿A-A线的平面截面图，(B)则是(A)中沿B-B线的侧面截面图。本实施方式中的离子发生装置是采用风扇送入的大气空气生成离子化空气的装置，为将生成的离子化空气用通道吹出的风扇型离子发生装置。本图中，对与图1所示的离子发生装置1相同的部件或形状部分指定同一标号。
如图5所示，根据本实施方式中的离子发生装置101具备装备了送风机102的装置主体103、配备在装置主体103上的通道104、配备在通道104内部的3根放电针111、与各放电针111对应的对面形成互补对电极的对极板107以及由树脂等制成的配备在送风机102和各放电针111之间的流动空气导引部件105。
装置主体103在外壳106内部备有送风机102及电源单元112，其中该送风机102中包括抽入空气的送风机入风口102a和向通道104内吹出空气的送风机出风口102b。电源单元112向为了驱动送风机102的图中未示出的电机供给电力，同时，电源单元112内部还具有可以得到放电所必需的电力的功率转换器。
设置在外壳106中的通道104为近于正方形的筒状，将送风机出风口102b吹出的空气通过通道出风口104a导引至外部。3根放电针111互相平行地垂直固定于导体制成的电极固定板108上，而此电极固定板108由电极固定板支撑台109支撑。因此，放电针111的设置方向与由送风机出风口102b向通道出风口104a吹出的空气流向相垂直。导体板形成的对极板107与各放电针111的前端部111a垂直相对且有间隔地设置并固定在通道104的内部。各放电针111与对极板107共同构成放电电极，各放电针111和对极板107均与电源单元112的功率转换器相连接。
作为移送流体导引部件的各流动空气导引部件105，具有比放电针111的前端部111a的周围产生的电晕C更大的直径的圆筒状约一半形状。此流动空气导引部件105设置于放电针111与送风机102之间，并与各放电针111平行地固定于通风道104。同时半圆筒状的流动空气导引部件105的内径侧与放电针111同向，其下游端部位于放电针111中心轴的上游，若由送风机102方向观察则看不到放电针111的前端部111a。
下面将对本实施方式中的离子发生装置101的工作方式进行说明。在图5中，由电源单元112向构成放电电极的对极板107和放电针111供给数kV以上的交流电压，因此可在此放电电极间引起电晕放电，将通道104内部流动的空气进行离子化后，由通道出风口104a吹出。
此处，电晕C发生在放电针111的前端部111a的周围，流动空气导引部件105引导空气偏向电晕发生区域的侧方，使通道104内部流动的空气不直接接触在前端部111a的周围所形成的电晕发生区域。即，具有半圆筒状流动空气导引部件105使空气分流，并引导空气偏向整个放电针111及电晕发生区域的侧方。由此，即使在空气流量发生增减变化的情况下，也可基本防止电晕发生区域内压力和流速的变化，维持正常稳定的离子平衡。
由于本实施方式所具备的流动空气导引部件105的下游端部位于放电针111中心轴的上游，因此利用在电晕C的临近侧方流动的空气，可以对离子进行良好地搬运，使得离子平衡更加稳定。
此外，移送流体导引部件并不仅限于上述流动空气导引部件105的半圆筒状结构，导引气体流动方向使通道104内部流动的空气不直接接触电离发生区域的其他结构也可适用。
本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其要旨的范围内，可以进行各种变化。例如，供给的移送流体可以利用压缩空气(大气空气)以外的氮气N2气体等。
工业适用性
根据本发明的离子发生装置产生用于对电子元件等各种部件进行去除静电的离子化空气。

Claims (3)

1、一种离子发生装置，其特征在于，该离子发生装置包括：
导体喷吹管，具有形成在该导体喷吹管上的与装置主体上设置的流动移送流体的流体流入口连通的通孔；
放电针，前端部分安置在上述通孔内；以及
移送流体导引部件，用于导引移送流体流动方向使得上述移送流体与上述前端部分周围形成的电晕发生区域不直接接触。
2、根据权利要求1中所述的离子发生装置，其特征在于，相对于上述移送流体的流动方向的上述移送流体导引部件下游端部，位于在流动方向上上述电晕发生区域的上游。
3、一种离子发生装置，其特征在于，该离子发生装置包括：
装置主体，装有送风机；
通道，配置在上述装置主体上并将上述送风机吹出的移送流体引导至外部；
放电针，该放电针的前端部分安置于上述通道内；
对电极，配备在上述通道内；以及
移送流体导引部件，导引移送流体流通方向使得上述移送流体与上述前端部分周围形成的电晕发生区域不直接接触。
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