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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ionisator, der positive und negative Ionen, welche durch Aufbringen einer Hochspannung auf Entladungsnadeln generiert wird, nutzt, um ein aufgeladenes Werkstück oder dergleichen elektrisch zu neutralisieren, sowie auf ein Verfahren zur Steuerung des Ionisators.
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Zur Verhinderung von Beschädigungen durch elektrostatische Entladungen, elektrostatische Anziehung und andere Fehler, die durch statische Elektrizität bewirkt werden, werden Statikeliminatoren, d. h. Ionisatoren, eingesetzt, welche eine Hochspannung auf Entladungsnadeln aufbringen, um über eine Koronaentladung positive und negative Ionen zu generieren. Diese Ionisatoren werden im Allgemeinen in zwei Klassen eingeordnet, wobei einerseits eine Gleichspannung auf die Entladungsnadeln aufgebracht wird (Ionisatoren dieser Art werden nachfolgend als Gleichspannungsionisatoren bezeichnet) und andererseits eine Wechselspannung auf die Entladungsnadeln aufgebracht wird (Ionisatoren dieser Art werden nachfolgend als Wechselspannungsionisatoren bezeichnet).
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Von diesen Arten von Ionisatoren weisen die Gleichspannungsionisatoren Entladungsnadeln auf, die positive Ionen freisetzen, und Entladungsnadeln, die negative Ionen freisetzen. Positive und negative Spannungen werden getrennt auf diese Entladungsnadeln aufgebracht, so dass gleichzeitig positive und negative Ionen von den positiven bzw. negativen Entladungsnadeln freigesetzt werden. Dementsprechend verhindern die Gleichspannungsionisatoren, dass positive und negative Ionen wieder kombiniert werden, anders als die Wechselspannungsionisatoren, welche eine Wechselspannung auf die Entladungsnadeln aufbringen. Hierdurch hat der Gleichspannungsionisator den Vorteil, dass mehr positive und negative Ionen über eine größere Strecke transportiert werden können und dass die Geschwindigkeit des Statikabbaus erhöht werden kann.
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Wenn einer der oben beschriebenen Ionisatoren mit Koronaentladung für einen längeren Zeitraum eingesetzt wird, nutzen sich die Entladungsnadeln durch Korrosion und Verschleiß ab. Es ist bekannt, dass eine Abnutzung der positiven Entladungsnadel wahrscheinlicher ist als die einer negativen Entladungsnadel. Dies ist insofern problematisch als das Gleichgewicht der von den positiven und negativen Entladungsnadeln freigesetzten Ionen mit der Zeit verloren geht und die Leistungsfähigkeit des Statikabbaus sinkt.
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Um zu verhindern, dass sich das Ionengleichgewicht mit der Zeit verändert, schlagen die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
JP 2008-153132 A und die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
JP 2008-288072 A vor, einen Statikeliminator so zu konfigurieren, dass Ionen mit einer Polarität von Entladungsnadeln einer ersten Gruppe und gleichzeitig Ionen mit einer anderen Polarität von Entladungsnadeln einer zweiten Gruppe freigesetzt werden, und dass die Polaritäten der von diesen Gruppen freigesetzten Ionen in fixen Zeitintervallen umgekehrt werden.
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Bei den in der
JP 2008-153132 A und
JP 2008-288072 A beschriebenen Statikeliminatoren werden aber die Polaritäten der Entladungsnadeln in Intervallen umgekehrt, die beispielsweise nur 0,05 s oder weniger betragen (feste Intervalle). Wenn es notwendig ist, eine Änderung des Ionengleichgewichts mit der Zeit zu verhindern, auch wenn die oben beschriebenen Vorteile des Gleichspannungsionisators vollständig genutzt werden, kann nicht immer gesagt werden, dass diese Statikeliminatoren eine optimale Lösung bieten.
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Aus der
JP 2005 - 108742 A ist ein Statikeliminator mit Koronaentladung bekannt, mit welchem die Frequenz zum Ersetzen und Reinigen einer Entladungsnadel verringert werden kann, indem die Partikelablagerung an der Spitze eines Paares von Entladungsnadeln mit positiver und negativer Polarität im Gleichgewicht gehalten werden. Hierbei wird eine Hochspannung, welche durch eine Hochspannungserzeugungsschaltung mit positiver Polarität und eine Hochspannungserzeugungsschaltung mit negativer Polarität erzeugt wird, gemäß einem Schaltsignal, das in eine Polaritätsumschaltschaltung eingegeben wird, umgeschaltet und auf die jeweiligen Entladungsnadeln des Paares aufgebracht.
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Beschreibung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ionisator vorzuschlagen, der eine Änderung des Ionengleichgewichts mit der Zeit verhindern kann, indem der Grad der Abnutzung der Entladungsnadeln durch Korrosion und Verschleiß bei langer Nutzung vergleichmäßigt wird, wobei die Eigenschaften des Gleichspannungsionisators vollständig genutzt werden. Die Lebensdauer der Entladungsnadeln soll verbessert werden.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Ionisator eine Entladungseinheit, die 2n Entladungsnadeln (n ist eine natürliche Zahl) aufweist, wobei jede Entladungsnadel entsprechend der Polarität einer aufgebrachten Gleichspannung positive oder negative Ionen freisetzt, wobei die Entladungsnadeln in eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe mit jeweils n Entladungsnadeln eingeteilt sind, sowie eine Polaritätsausgabeeinheit, die an die Entladungseinheit wahlweise ein erstes Polaritätsmuster, durch welches eine positive Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der ersten Gruppe aufgebracht wird und gleichzeitig eine negative Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der zweiten Gruppe aufgebracht wird, oder ein zweites Polaritätsmuster, durch welches eine negative Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der ersten Gruppe und gleichzeitig eine positive Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der zweiten Gruppe aufgebracht wird, ausgeben kann, eine Polaritätssteuereinheit, welche ein Polaritätsmuster, das an die Polaritätsausgabeeinheit ausgegeben wird, steuert, und eine Stromzufuhreinheit, die an die Polaritätsausgabeeinheit angeschlossen ist und die elektrische Stromzufuhr zu der Polaritätsausgabeeinheit ein- und ausschalten kann. Die Polaritätssteuereinheit umfasst eine Merker-Speichereinheit (Flag- oder Indikatorspeichereinheit), welche ein dem ersten Polaritätsmuster zugeordneter Merker (Flag) und einen dem zweiten Polaritätsmuster zugeordneten Merker (Flag) speichert, und eine Merker-Update-Einheit, welche einen in der Merker-Speichereinheit gespeicherten Merker auf den anderen Merker umschreibt, wenn die Stromzufuhreinheit aus dem Aus-Zustand eingeschaltet oder aus dem Ein-Zustand ausgeschaltet wird. Die Merker-Updateeinheit ist so konfiguriert, dass an die Polaritätsausgabeeinheit ein Befehlssignal ausgegeben wird, wobei das Befehlssignal die Ausgabe eines Polaritätsmusters entsprechend des in der Merker-Speichereinheit gespeicherten Merkers von der Polaritätsausgabeeinheit befiehlt.
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Bei dem oben beschriebenen Ionisator kann die Polaritätsausgabeeinheit einen ersten Positivschaltkreis, der eine positive Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der ersten Gruppe aufbringt, einen ersten Negativschaltkreis, der eine negative Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der ersten Gruppe aufbringt, einen zweiten Positivschaltkreis, der eine positive Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der zweiten Gruppe aufbringt, einen zweiten Negativschaltkreis, der eine negative Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der zweiten Gruppe aufbringt, einen ersten Schalter, der eine elektrische Verbindung zwischen der Stromzufuhr (Stromquelle) und dem ersten Positivschaltkreis herstellt oder unterbricht, einen zweiten Schalter, der eine elektrische Verbindung zwischen der Stromzufuhr und dem ersten Negativschaltkreis herstellt oder unterbricht, einen dritten Schalter, der eine elektrische Verbindung zwischen der Stromzufuhr und dem zweiten Positivschaltkreis herstellt oder unterbricht, und einen vierten Schalter, der eine elektrische Verbindung zwischen der Stromzufuhr und dem zweiten Negativschaltkreis herstellt oder unterbricht, aufweisen, so dass in Reaktion auf das Befehlssignal von der Polaritätssteuereinheit das erste Polaritätsmuster ausgegeben wird, wenn der erste Schalter und der vierte Schalter eingeschaltet sind und der zweite Schalter und der dritte Schalter ausgeschaltet sind, und das zweite Polaritätsmuster ausgegeben wird, wenn der erste Schalter und der vierte Schalter ausgeschaltet sind und der zweite Schalter und der dritte Schalter eingeschaltet sind.
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Ein Ionisatorsteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines Ionisators mit einer Entladungseinheit mit 2n Entladungsnadeln (n ist eine natürliche Zahl), die jeweils positive oder negative Ionen entsprechend der Polarität einer aufgebrachten Gleichspannung freisetzen, wobei diese Entladungsnadeln in eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe von Einheiten mit n Entladungsnadeln eingeteilt sind, sowie eine Polaritätsausgabeeinheit, die wahlweise an die Entladungseinheit ein erstes Polaritätsmuster, durch welches eine positive Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der ersten Gruppe aufgebracht und gleichzeitig eine negative Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der zweiten Gruppe aufgebracht wird, oder ein zweites Polaritätsmuster, durch welches eine negative Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der ersten Gruppe aufgebracht und gleichzeitig eine positive Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der zweiten Gruppe aufgebracht wird, und einer Stromzufuhreinheit, die an die Polaritätsausgabeeinheit angeschlossen ist und die elektrische Stromzufuhr zu der Polaritätsausgabeeinheit ein- und ausschalten kann. Durch dieses Verfahren wird das erste Polaritätsmuster oder das zweite Polaritätsmuster kontinuierlich von der Polaritätsausgabeeinheit an die Entladungseinheit während einer Betriebsperiode ausgegeben, die vom Einschalten der Stromzufuhreinheit bis zu deren Ausschalten dauert, und das andere Polaritätsmuster, das sich von dem einen Polaritätsmuster, welches in der vorangegangenen Betriebsperiode ausgegeben wurde, unterscheidet, wird ausgegeben, wenn die Stromzufuhreinheit aus dem Aus-Zustand eingeschaltet wird.
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Da gemäß der vorliegenden Erfindung eine Polaritätsausgabeeinheit vorgesehen ist, die an die Entladungseinheit wahlweise ein erstes Polaritätsmuster, durch welches eine positive Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in einer ersten Gruppe und eine negative Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in einer zweiten Gruppe gleichzeitig aufgebracht werden, und ein zweites Polaritätsmuster, durch welches eine negative Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der ersten Gruppe und gleichzeitig eine positive Gleichspannung auf die Entladungsnadeln in der zweiten Gruppe aufgebracht werden, ausgeben kann, und eines der ersten und zweiten Polaritätsmuster von der Polaritätsausgabeeinheit an die Entladungseinheit ausgegeben wird, wenn eine Stromzufuhr von ihrem Aus-Zustand eingeschaltet wird, wobei sich das eine Polaritätsmuster von dem anderen Polaritätsmuster, welches während der vorhergehenden Betriebsperiode ausgegeben wurde (d. h. eine Periode, während welcher die Stromzufuhreinheit zuletzt eingeschaltet war), ist es möglich, auf jede Entladungsnadel in der Entladungseinheit eine Gleichspannung mit einer Polarität aufzubringen, welche der Polarität in der vorhergehenden Betriebsperiode entgegengesetzt ist, wenn der Ionisator betrieben wird, indem die Stromzufuhr aus ihrem Aus-Zustand eingeschaltet wird. Dementsprechend ist es möglich, ein ungleichmäßiges Ionengleichgewicht, das sich mit der Zeit ändert, zu verhindern, indem der Grad der Entladungsnadelabnutzung durch Korrosion und Verschleiß, das durch eine längere Verwendung bewirkt wird, vergleichmäßigt wird. Gleichzeitig lassen sich die Vorteile des Gleichspannungsionisators, die oben beschrieben wurden, vollständig nutzen und die Lebensdauer der Entladungsnadeln in beiden Gruppen lässt sich verlängern.
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Weitere Vorteile, Ziele und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Ionisators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist ein Fließdiagramm, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist ein Ablaufdiagramm der ersten Ausführungsform.
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4 ist ein Fließdiagramm, das eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist ein Ablaufdiagramm der zweiten Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Ausführungsformen eines Ionisators gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Ionisator 1 eine Stromzufuhreinheit 2, welche eine Hochfrequenzspannung ausgibt, eine Entladungseinheit 10, die positive und negative Ionen auf ein zu neutralisierendes Zielobjekt (nicht dargestellt) freisetzt, eine Gleichspannungsausgabeeinheit (Polaritätsausgabeeinheit) 20, die hohe positive und negative Gleichspannungen (nachfolgend kurz "positive und negative Hochspannungen") auf die Entladungseinheit 10 aufbringt, und eine Polaritätssteuereinheit 30, welche die Polarität einer von der Gleichspannungsausgabeeinheit 20 auf die Entladungseinheit 10 aufzubringenden Hochspannung steuert oder regelt.
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Die Stromzufuhreinheit 2, die an die Gleichspannungsausgabeeinheit 20 angeschlossen ist, umfasst einen Stromschalter 2a, welcher den Ionisator 1 betreiben und abschalten kann, indem der der Gleichspannungsausgabeeinheit 20 zuzuführende Strom ein- und ausgeschaltet wird. Die Stromzufuhreinheit 2 umfasst außerdem eine Stromerfassungseinheit 2b, die ein Umschalten von dem Aus-Zustand des Stromschalters 2a in seinen Ein-Zustand oder von dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand erfasst und ein Signal an die Polaritätssteuereinheit 30 ausgibt.
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Die Entladungseinheit 10 umfasst 2n Entladungsnadeln 11 und 12 (n ist eine natürliche Zahl), die entsprechend der Polarität einer aufzubringenden hohen Gleichspannung durch Koronaentladung positive oder negative Ionen generieren. Diese 2n Entladungsnadeln 11 und 12 werden in n Entladungsnadeln 11 einer ersten Gruppe und n Entladungsnadeln 12 (d. h. die gleiche Zahl an Entladungsnadeln wie in der ersten Gruppe) einer zweiten Gruppe unterteilt. Gleichspannungen mit zueinander entgegengesetzten Polaritäten werden auf die Entladungsnadeln 11 in der ersten Gruppe und die Entladungsnadeln 12 in der zweiten Gruppe aufgebracht. Positive Ionen werden von den Entladungsnadeln freigesetzt, denen eine positive Hochspannung zugeführt wurde, und negative Ionen werden von den Entladungsnadeln freigesetzt, denen eine negative Hochspannung zugeführt wurde.
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Die Gleichspannungsausgabeeinheit 20 gibt Hochspannungen mit zueinander entgegengesetzten Polaritäten an die Entladungsnadeln 11 in der ersten Gruppe und die Entladungsnadeln 12 in der zweiten Gruppe aus. Die Gleichspannungsausgabeeinheit 20 umfasst eine erste Gleichspannungsausgabeschaltung 21, die eine positive Hochspannung auf die Entladungsnadeln 11 in der ersten Gruppe aufbringt, und eine zweite Gleichspannungsausgabeschaltung 22, die eine negative Hochspannung auf die Entladungsnadeln 11 in der ersten Gruppe aufbringt, eine dritte Gleichspannungsausgabeschaltung 23, die eine positive Hochspannung auf die Entladungsnadeln 12 in der zweiten Gruppe aufbringt, und eine vierte Gleichspannungsausgabeschaltung 24, die eine negative Hochspannung auf die Entladungsnadeln 12 in der zweiten Gruppe aufbringt.
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Die ersten und dritten Gleichspannungsausgabeschaltungen 21 und 23 umfassen erste bzw. dritte Aufwärtstransformatoren 21a und 23a, welche einen Hochfrequenzspannungsausgang(-output) der Stromzufuhreinheit 2 verstärken, erste und zweite Positivschaltungen 21b und 23b, welche die von den Aufwärtstransformatoren 21a bzw. 23a verstärkten Hochfrequenzspannungen in positive Gleichspannungen konvertieren und die umgewandelten positiven Gleichspannungen an die Entladungsnadeln 11 und 12 ausgeben, und erste und dritte Schalter 21c und 23c, welche eine elektrische Verbindung zwischen der Stromzufuhreinheit 2 und der ersten Positivschaltung 21b bzw. eine elektrische Verbindung zwischen der Stromzufuhreinheit 2 und der zweiten Positivschaltung 23b herstellen und unterbrechen können.
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In ähnlicher Weise umfassen die zweiten und vierten Gleichspannungsausgabeschaltungen 22 und 24 zweite bzw. vierte Aufwärtstransformatoren 22a und 24a, welche eine von der Stromzufuhreinheit 2 ausgegebene Hochfrequenzspannung verstärken, erste und zweite Negativschaltungen 22b und 24b, welche die von den Aufwärtstransformatoren 22a bzw. 24a verstärkten Hochfrequenzspannungen in negative Gleichspannungen konvertieren und die umgewandelten negativen Gleichspannungen an die Entladungsnadeln 11 bzw. 12 ausgeben, und zweite und vierte Schalter 22c und 24c, welche eine elektrische Verbindung zwischen der Stromzufuhreinheit 2 und der ersten Negativschaltung 22b bzw. eine elektrische Verbindung zwischen der Stromzufuhreinheit 2 und der zweiten Negativschaltung 24b herstellen und unterbrechen können.
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In dem Ionisator 1 können Kombinationen der Ein- und Aus-Zustände der ersten bis vierten Schalter 21c bis 24c entsprechend einem Befehlssignal von der Polaritätssteuereinheit 30 geschaltet werden. Dann kann die Gleichspannungsausgabeeinheit 20 an die Entladungseinheit 10 wahlweise ein erstes Polaritätsmuster, durch welches eine positive Hochspannung auf alle n Entladungsnadeln 11 der ersten Gruppe und eine negative Hochspannung auf alle n Entladungsnadeln 12 der zweiten Gruppe aufgebracht wird, oder ein zweites Polaritätsmuster, durch welches eine negative Hochspannung auf alle n Entladungsnadeln 11 der ersten Gruppe und eine positive Hochspannung auf alle n Entladungsnadeln 12 der zweiten Gruppe aufgebracht wird, ausgeben. Somit werden die ersten bis vierten Schalter 21c bis 24c entsprechend dem Befehlssignal so gesteuert, dass dann, wenn das erste Polaritätsmuster an die Entladungseinheit 10 ausgegeben werden soll, die ersten und vierten Schalter 21c und 24c eingeschaltet und die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c abgeschaltet werden, und dass dann, wenn das zweite Polaritätsmuster an die Entladungseinheit 10 ausgegeben werden soll, die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c eingeschaltet und die ersten und vierten Schalter 21c und 24c abgeschaltet werden.
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Die Polaritätssteuereinheit 30 umfasst eine Befehlsschaltung 31, die ein Signal entsprechend einem Polaritätsmuster, das an die Gleichspannungsausgabeeinheit 20 ausgegeben werden soll, ausgibt, und eine logische Inverterschaltung 32, die ein Ausgangssignal von der Befehlsschaltung 31 invertiert und das invertierte Signal als ein Befehlssignal an die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c ausgibt. Das Ausgangssignal der Befehlsschaltung 31 wird so wie es ist, d.h. ohne Invertierung, an die ersten und vierten Schalter 21c und 24c ausgegeben.
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Die Befehlsschaltung 31 umfasst eine Merker-Speichereinheit 31a, die immer einen der Merker (Flags) i, welche dem ersten Polaritätsmuster und dem zweiten Polaritätsmuster zugeordnet sind, speichert, eine Merker-Updateeinheit 31b, welche in Reaktion auf ein Signal von der Stromerfassungseinheit 2b den Merker i entsprechend einem Polaritätsmuster, das in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert ist, zu dem Merker i entsprechend einem anderen Polaritätsmuster umschreibt, wenn der Stromschalter 2a aus seinem Aus-Zustand eingeschaltet oder aus seinem Ein-Zustand ausgeschaltet wird, sowie eine Befehlseinheit 31c, welche ein Signal entsprechend dem in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherten Merker i (d. h. ein Polaritätsmuster) ausgibt.
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Wenn der Merker i entsprechend dem ersten Polaritätsmuster eingeschaltet wird (i = 1) und der Merker i entsprechend dem zweiten Polaritätsmuster ausgeschaltet wird (i = 0), beispielsweise wenn der Merker i, der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert ist, an ist (i = 1), wird dann ein Signal entsprechend dem ersten Polaritätsmuster von der Befehlseinheit 31c ausgegeben. In Reaktion auf dieses Signal wird ein Befehlssignal, welches die ersten und vierten Schalter 21c und 24c einschaltet und die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c ausschaltet, von der Polaritätssteuereinheit 30 an die Gleichspannungsausgabeeinheit 20 ausgegeben. Umgekehrt wird dann, wenn der Merker i, der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert ist, ausgeschaltet ist (i = 0), von der Befehlseinheit 31c ein Signal entsprechend dem zweiten Polaritätsmuster ausgegeben. In Reaktion auf dieses Signal wird ein Befehlssignal, welches die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c einschaltet und die ersten und vierten Schalter 21c und 24c ausschaltet, von der Polaritätssteuereinheit 30 an die Gleichspannungsausgabeeinheit 20 ausgegeben.
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Jedes Mal, wenn der Ionisator 1 von seinem Haltezustand aktiviert wird, indem der Stromschalter 2a von seinem Aus-Zustand eingeschaltet wird, oder wenn der Ionisator 1 in seinem Betrieb unterbrochen wird, indem der Stromschalter 2a von seinem Ein-Zustand ausgeschaltet wird, wird der Merker i in der Merker-Speichereinheit 31a durch die Merker-Updateeinheit 31b überschrieben. Als Folge hiervon wird jedes Mal, wenn der Ionisator 1 aktiviert wird, eine Hochspannung (Gleichspannung) mit einer Polarität, die der Polarität in der vorhergehenden Betriebsperiode entgegengesetzt ist, auf die Entladungsnadeln 11 und 12 in der Entladungseinheit 10 aufgebracht. Dementsprechend ist es möglich, ein ungleichmäßiges Ionengleichgewicht, das sich mit der Zeit ändert, zu vermeiden, indem der Grad der Abnutzung der Entladungsnadeln durch Korrosion und Verschleiß, die durch eine lange Verwendung bewirkt wird, zwischen den Entladungsnadeln 11 in der ersten Gruppe und den Entladungsnadeln 12 in der zweiten Gruppe ausgeglichen wird. Gleichzeitig lassen sich die Vorteile des Gleichspannungsionisators, der verhindern kann, dass sich positive und negative Ionen wieder mischen, und positive und negative Ionen über große Strecken bewegen kann, vollständig nutzen. Es ist auch möglich, die gesamte Lebensdauer der Entladungsnadeln 11 und 12, die zu den beiden Gruppen, d.h. zu der Entladungseinheit 10, gehören, zu verbessern.
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Als Nächstes wird eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung des Ionisators 1 im Einzelnen mit Bezug auf das in 2 gezeigte Fließdiagramm beschrieben. Bei diesem Steuerverfahren überschreibt dann, wenn der Stromschalter 2a bei dem Ionisator 1 aus seinem Aus-Zustand eingeschaltet wird, die Merker-Updateeinheit 31b den Merker i entsprechend dem in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherten einen (ersten) Polaritätsmuster mit dem Merker i entsprechend dem anderen (zweiten) Polaritätsmuster.
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Wenn der Stromschalter 2a aus seinem Aus-Zustand (S1) eingeschaltet wird, entscheidet zunächst die Merker-Updateeinheit 31b, ob der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i an ist (i = 1), was dem ersten Polaritätsmuster entspricht, oder aus ist (i = 0), was dem zweiten Polaritätsmuster entspricht (S2). Wenn der Merker i an ist (i = 1), bedeutet dies, dass in der vorhergehenden Betriebsperiode des Ionisators 1 (d. h., der vorangehenden Periode, während welcher der Stromschalter 2a eingeschaltet war) eine Hochspannung mit dem ersten Polaritätsmuster auf die Entladungseinheit 10 aufgebracht wurde. Wenn der Merker i aus ist (i = 0), bedeutet dies, dass eine Hochspannung mit dem zweiten Polaritätsmuster auf die Entladungseinheit 10 aufgebracht wurde.
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Wenn in Schritt S2 der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i aus ist (i = 0) (das bedeutet, dass das Entscheidungsergebnis nein ist), wird der Merker i durch die Merker-Updateeinheit 31b umgeschrieben auf an (i = 1) (S3), woraufhin ein Ein-Signal entsprechend dem Merker i eingestellt auf 1, d. h. entsprechend dem ersten Polaritätsmuster, von der Befehlseinheit 31c entsprechend dem Merker i, der neu in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert wurde, ausgegeben wird (S4). Dann werden entsprechend diesem Ein-Signal nach einem Befehlssignal von der Polaritätssteuereinheit 30 die ersten und vierten Schalter 21c und 24c in der Gleichspannungsausgabeeinheit 20 eingeschaltet und die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c werden gleichzeitig ausgeschaltet (S5). Hierdurch wird eine positive Hochspannung von der ersten Positivschaltung 21b auf alle Entladungsnadeln 11 der ersten Gruppe aufgebracht, und eine negative Hochspannung wird gleichzeitig von der zweiten Negativschaltung 24b auf alle Entladungsnadeln 12 der zweiten Gruppe aufgebracht (S2). Somit wird kontinuierlich eine Hochspannung mit dem ersten Polaritätsmuster von der Gleichspannungsausgabeeinheit 20 in allen Perioden, in welchen der Ionisator 1 arbeitet, an die Entladungseinheit 10 ausgegeben, so dass gleichzeitig positive Ionen von den Entladungsnadeln 11 der ersten Gruppe und negative Ionen von den Entladungsnadeln 12 der zweiten Gruppe freigesetzt werden.
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Wenn der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i in Schritt S2 1 ist (d. h., dass das Entscheidungsresultat ja ist), wird der Merker i von der Merker-Updateeinheit 31b auf 0 umgeschrieben (S7), woraufhin ein Aus-Signal entsprechend einem auf 0 eingestellten Merker i, d. h. entsprechend dem zweiten Polaritätsmuster, von der Befehlseinheit 31c entsprechend dem Merker i, der neu in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert wurde, ausgegeben wird (S8). Dann werden in Reaktion auf ein von der Polaritätssteuereinheit 30 ausgegebenes Befehlssignal die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c in der Gleichspannungsausgabeeinheit 20 eingeschaltet, und die ersten und vierten Schalter 21c und 24c werden gleichzeitig ausgeschaltet (S9). Hierdurch wird eine negative Hochspannung von der ersten Negativschaltung 22b auf die Entladungsnadeln 11 aufgebracht, und gleichzeitig wird eine positive Hochspannung von der zweiten Positivschaltung 23b auf die Entladungsnadeln 12 aufgebracht (S10). Somit wird in allen Perioden, in welchen der Ionisator 1 arbeitet, kontinuierlich eine Hochspannung mit dem zweiten Polaritätsmuster von der Gleichspannungsausgabeeinheit 20 zu der Entladungseinheit 10 ausgegeben, so dass von den Entladungsnadeln 11 in der ersten Gruppe negative Ionen freigesetzt werden und so dass von den Entladungsnadeln 12 in der zweiten Gruppe gleichzeitig positive Ionen freigesetzt werden.
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Wenn dann der Stromschalter 2a aus seinem Ein-Zustand ausgeschaltet wird (S11), so wird die Stromzufuhr von der Stromzufuhrquelle 2 zu der Gleichspannungsausgabeeinheit 20 abgeschnitten, so dass die Entladung von Ionen von den Entladungsnadeln 11 in der ersten Gruppe und den Entladungsnadeln 12 in der zweiten Gruppe beendet wird. Zu dieser Zeit wird der Merker i, der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert ist, so beibehalten wie er ist.
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3 ist ein Zeitablaufdiagramm, wenn der Ionisator 1 bei der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform gesteuert wird.
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Wenn der Stromschalter 2a zu der Zeit t1 in einem Zustand eingeschaltet wird, in welchem der Merker i, der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert ist, aus ist (i = 0), wird zunächst der Merker i, der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert ist, durch die Merker-Updateeinheit 31b von aus (i = 0), was dem zweiten Polaritätsmuster zugeordnet ist, auf ein (i = 1), was dem ersten Polaritätsmuster zugeordnet ist, umgeschrieben. Entsprechend dem Merker i (= 1), der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert ist, werden nach einem Befehlssignal, das von der Polaritätssteuereinheit 30 ausgegeben wird die ersten und vierten Schalter 21c und 24c eingeschaltet und die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c werden ausgeschaltet. Hierdurch wird auf die Entladungseinheit 10 eine Hochspannung mit dem ersten Polaritätsmuster aufgebracht, so dass von den Entladungsnadeln 11 in der ersten Gruppe positive Ionen freigesetzt werden und so dass von den Entladungsnadeln 12 in der zweiten Gruppe gleichzeitig negative Ionen freigesetzt werden.
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Wenn zu der Zeit t2 der Stromschalter 2a ausgeschaltet wird, wird als nächstes das Aufbringen der Hochspannung auf die Entladungsnadeln 11 der ersten Gruppe und die Entladungsnadeln 12 der zweiten Gruppe unterbrochen, so dass die Freisetzung von Ionen von den Entladungsnadeln 11 und 12 gestoppt wird. Obwohl zu dieser Zeit der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i auf an (i = 1) gehalten wird, werden die ersten und vierten Schalter 21c und 24c aus ihren Ein-Zuständen ausgeschaltet.
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Wenn der Stromschalter 2a dann wieder zu der Zeit t3 in einem Zustand eingeschaltet wird, in dem der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i an ist (i = 1), wird der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i durch die Merker-Updateeinheit 31b von ein (i = 1) zu aus (i = 0) umgeschrieben. Entsprechend dem in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherten Merker i (= 0) werden in Reaktion auf ein von der Polaritätssteuereinheit 30 ausgegebenes Befehlssignal die ersten und vierten Schalter 21c und 24c ausgeschaltet, und die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c werden eingeschaltet. Hierdurch wird nun auf die Entladungseinheit 10 eine Hochspannung mit dem zweiten Polaritätsmuster aufgebracht, so dass negative Ionen von den Entladungsnadeln 11 in der ersten Gruppe freigesetzt werden und so dass gleichzeitig positive Ionen von den Entladungsnadeln 12 der zweiten Gruppe freigesetzt werden.
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Wenn der Stromschalter 2a zu der Zeit t4 wieder ausgeschaltet wird, wird die Freisetzung von Ionen von den Entladungsnadeln 11 der ersten Gruppe und den Entladungsnadeln 12 der zweiten Gruppe gestoppt. Obwohl der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i zu dieser Zeit auf aus gehalten wird (i = 0), werden die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c aus ihren Ein-Zuständen ausgeschaltet. Anschließend wird der gleiche Vorgang jedes Mal, wenn der Stromschalter 2a ein- und ausgeschaltet wird, wiederholt.
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Als nächstes wird anhand des Fließdiagramms in 4 eine zweite Ausführungsform des Verfahrens zur Steuerung des Ionisators 1 im Einzelnen erläutert. Bei diesem Steuerverfahren schreibt die Merker-Updateeinheit 31b dann, wenn der Stromschalter 2a in dem Ionisator 1 von seinem Ein-Zustand ausgeschaltet wird, den Merker i entsprechend dem einen Polaritätsmuster in der Merker-Speichereinheit 31a zu dem Merker i entsprechend dem anderen Polaritätsmuster um.
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Wenn der Stromschalter 2a von seinem Aus-Zustand eingeschaltet wird (S21), entscheidet die Merker-Updateeinheit 31b zunächst, ob der Merker i, der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert ist, an ist (i = 1), was dem ersten Polaritätsmuster entspricht, oder aus ist (i = 0), was dem zweiten Polaritätsmuster entspricht (S22). Wenn der Merker i an ist (i = 1), bedeutet dies, dass in der vorangegangenen Betriebsperiode des Ionisators 1 eine Hochspannung mit dem zweiten Polaritätsmuster auf die Entladungseinheit 10 aufgebracht wurde (d. h. in der vorangegangenen Periode, während welcher der Stromschalter 2a eingeschaltet war). Wenn der Merker i aus ist (i = 0), bedeutet dies, dass eine Hochspannung mit dem ersten Polaritätsmuster auf die Entladungseinheit 10 aufgebracht wurde.
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Wenn in Schritt S22 der Merker i, der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert ist, an ist (i = 1) (d. h., dass das Entscheidungsergebnis ja ist), wird ein Ein-Signal entsprechend einem auf 1 gesetzten Merker i, d. h. entsprechend dem ersten Polaritätsmuster, von der Befehlseinheit 31c entsprechend dem Merker i, der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert ist, ausgegeben (S23). Dann werden in Reaktion auf ein Befehlssignal von der Polaritätssteuereinheit 30 die ersten und vierten Schalter 21c und 24c in der Gleichspannungsausgabeeinheit 20 eingeschaltet und die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c werden gleichzeitig ausgeschaltet, so wie dies bei der ersten Ausführungsform der Fall war (S24). Hierdurch wird eine positive Hochspannung von der ersten Positivschaltung 21b auf alle Entladungsnadeln 11 der ersten Gruppe aufgebracht und gleichzeitig wird eine negative Hochspannung von der zweiten Negativschaltung 24b auf alle Entladungsnadeln 12 der zweiten Gruppe aufgebracht (S25).
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Wenn in Schritt S22 der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i 0 ist (d. h., dass das Entscheidungsergebnis nein ist), wird ein Aus-Signal entsprechend einem auf 0 gesetzten Merker i, d. h. entsprechend dem zweiten Polaritätsmuster, von der Befehlseinheit 31c gemäß dem Merker i, der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert war, ausgegeben (S26). Dann werden in Reaktion auf ein Befehlssignal von der Polaritätssteuereinheit 30 die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c in der Gleichspannungsausgabeeinheit 20 eingeschaltet und die ersten und vierten Schalter 21c und 24c werden gleichzeitig ausgeschaltet (S27). Hierdurch wird eine negative Hochspannung von der ersten Negativschaltung 22b auf die Entladungsnadeln 11 aufgebracht, und eine positive Hochspannung wird gleichzeitig von der zweiten Positivschaltung 23b auf die Entladungsnadeln 12 aufgebracht (S28).
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Wenn der Stromschalter 2a aus seinem Ein-Zustand ausgeschaltet wird (S29), entscheidet dann die Merker-Updateeinheit 31b erneut, ob der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i an ist (i = 1) oder aus (i = 0) (S30). Wenn das Ergebnis ist, dass der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i an ist (i = 1) (d. h., dass das Entscheidungsergebnis ja ist), wird der Merker i durch die Merker-Updateeinheit 31b auf aus (i = 0) umgeschrieben (S31). Wenn das Ergebnis ist, dass der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i aus ist (i = 0) (d. h., dass das Entscheidungsergebnis nein ist), so wird der Merker i durch die Merker-Updateeinheit 31b auf an umgeschrieben (i = 1). Da dann die Stromzufuhr von der Stromzufuhreinheit 2 zu der Gleichspannungsausgabeeinheit 20 unterbrochen wird, wird der Ausstoß von Ionen von den Entladungsnadeln 11 der ersten Gruppe und den Entladungsnadeln 12 der zweiten Gruppe beendet. Zu dieser Zeit wird der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i unverändert gelassen.
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5 ist ein Zeitablaufdiagramm, wenn der Ionisator 1 gemäß der in 4 gezeigten zweiten Ausführungsform gesteuert wird.
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Wenn der Stromschalter 2a zu der Zeit t1 in einem Zustand eingeschaltet wird, in welchem der Merker i, der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert ist, an ist (i = 1), werden zunächst entsprechend dem Merker i (= 1), der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeichert ist (d. h., dass der Merker i dem ersten Polaritätsmuster zugeordnet ist), zunächst die ersten und vierten Schalter 21c und 24c eingeschaltet und die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c werden in Reaktion auf ein von der Polaritätssteuereinheit 30 ausgegebenes Befehlssignal ausgeschaltet. Hierdurch werden von den Entladungsnadeln 11 der ersten Gruppe positive Ionen freigesetzt und von den Entladungsnadeln 12 der zweiten Gruppe werden gleichzeitig negative Ionen freigesetzt.
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Wenn als nächstes der Stromschalter 2a zu der Zeit t2 ausgeschaltet wird, wird der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i durch die Merker-Updateeinheit 31b von an (i = 1) auf aus (i = 0), was dem zweiten Polaritätsmuster zugeordnet ist, umgeschrieben. Da dann das Aufbringen der Hochspannung auf die Entladungsnadeln 11 der ersten Gruppe und die Entladungsnadeln 12 der zweiten Gruppe unterbrochen wird, wird auch das Freisetzen von Ionen von den Entladungsnadeln 11 und 12 gestoppt. Obwohl zu dieser Zeit der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i auf aus gehalten wird (i = 0), werden die ersten und vierten Schalter 21c und 24c aus ihren Ein-Zuständen ausgeschaltet.
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Wenn dann der Stromschalter 2a zu der Zeit t3 in einem Zustand wieder eingeschaltet wird, in dem der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i ausgeschaltet ist (i = 0), werden entsprechend dem in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherten Merker i (= 0) und in Reaktion auf ein von der Polaritätssteuereinheit 30 ausgegebenes Befehlssignal die ersten und vierten Schalter 21c und 24c ausgeschaltet und die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c eingeschaltet. Hierdurch werden von den Entladungsnadeln 11 der ersten Gruppe negative Ionen freigesetzt, und von den Entladungsnadeln 12 der zweiten Gruppe werden gleichzeitig positive Ionen freigesetzt.
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Wenn der Stromschalter 2a zu der Zeit t4 wieder ausgeschaltet wird, wird der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i durch die Merker-Updateeinheit 31b von aus (i = 0) auf ein (i = 1) umgeschrieben. Dann wird die Freisetzung von Ionen von den Entladungsnadeln 11 der ersten Gruppe und den Entladungsnadeln 12 der zweiten Gruppe gestoppt. Obwohl zu dieser Zeit der in der Merker-Speichereinheit 31a gespeicherte Merker i auf Ein gehalten wird (i = 1), werden die zweiten und dritten Schalter 22c und 23c ausgeschaltet. Anschließend wird der gleiche Vorgang jedes Mal dann wiederholt, wenn der Stromschalter 2a ein- und ausgeschaltet wird.
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Auch wenn oben Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, so ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, der durch die Patentansprüche definiert wird, zu verlassen.
