DE69533052T2

DE69533052T2 - Vorrichtung zum beseitigen statischer ladung

Info

Publication number: DE69533052T2
Application number: DE69533052T
Authority: DE
Inventors: Noboru Horiguchi
Original assignee: Horiguchi Noboru Sakaide
Current assignee: Horiguchi Noboru Sakaide
Priority date: 1994-01-13
Filing date: 1995-01-10
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2015-01-11
Also published as: EP0695114A4; DE69533052D1; WO1995019690A1; US5719739A; EP0695114A1; EP0695114B1; TW301524U

Description

Technischer Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft den Aufbau einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung, die so ausgeführt ist, dass sie durch statische Ladung verursachte Probleme wirksam verhindern kann.
Bisheriger Stand der Technik
Wenn nicht leitende Stoffe, wie z. B. Gegenstände aus Celluloid, Plastikartikel, Glas, Teppichboden usw. mit anderen Stoffen in Reibungskontakt kommen, dann können sie ein kleines Stück Papier, Schmutz oder dergleichen anziehen. Auch beim Ausziehen von Kleidungsstücken aus Chemiefasern, z. B. Pullovern und dergleichen können bei trockener Luft im Winter Entladungsgeräusche zu hören sein oder kann insbesondere Unterwäsche ein Kribbeln auslösen.
Steigt man nach dem Fahren aus dem Fahrzeug und berührt dann mit den Füßen auf dem Boden stehend die Fahrzeugkarosserie, so kann man auch hier ein leichtes Kribbeln im Finger spüren, und gleichzeitig kann beispielsweise beim Einschalten des Autoradios ein Rauschen zu hören sein (elektrischer Schlag und HF-Störung).
Ausgelöst werden diese Erscheinungen dadurch, dass ein nicht leitender Stoff infolge von Reibung elektrostatisch aufgeladen wird. Man spricht dann von elektrostatischer Aufladung eines Objekts. Zu einer elektrostatischen Aufladung kommt es dann, wenn sich ein Elektron eines Objektes, das sich in der äußersten Umlaufbahn eines Atoms seines Stoffes befindet und darin bewegt, dazu gebracht wird, sich von seiner ursprünglichen Umlaufbahn zu entfernen und auf einen anderen Stoff überzugehen.
Das Atom enthält eine Anzahl von Elektronen, die sich um den Kern herum bewegen. Da im Normalzustand die Anzahl der Elektronen gleich der Anzahl der Protonen des Kerns ist, verbleibt der Stoff normalerweise in einem neutralen, elektrisch ausgeglichenen Zustand.
Geht allerdings ein Teil der Elektronen infolge von Reibungskontakt aus dem Atom verloren, so verringert sich in dem Stoff einerseits die negative Ladung um die Ladungsmenge, die der Anzahl der verloren gegangenen Elektronen entspricht, und erhöht sich andererseits die positive Ladung seiner Protonen um die entgegengesetzte Menge der Ladung, die der Anzahl der verloren gegangenen Elektronen entspricht. Infolgedessen wird der gesamte Stoff positiv aufgeladen. Bei dem anderen Stoff hingegen, der mit dem nicht leitenden Stoff in Reibungskontakt gelangt war, erhöht sich die negative Aufladung, da die überschüssige Menge an Elektronen an ihn übergeht, wodurch er vollständig mit negativer elektrischer Ladung aufgeladen wird.
Gelangen zwei Arten von Stoffen in Reibungskontakt, wird die eine Art Stoff infolge eines Elektronenverlusts positiv aufgeladen, während die andere Art von Stoff infolge einer übermäßigen Erhöhung der Elektronenanzahl negativ aufgeladen wird. Ob nun ein Stoff negativ und ein anderer Stoff positiv aufgeladen wird, muss durch das Kombinieren von zwei Stoffarten herausgefunden werden. Werden zwei Arten von Stoffen aneinander gerieben, wird der eine Stoff positiv und der andere negativ aufgeladen.
Das Auftreten eines solchen elektrostatischen Phänomens beschränkt sich nicht nur auf nicht leitende Stoffe. Elektrisch leitende Stoffe werden gleichermaßen durch Reibung aufgeladen, nur dass bei ihnen Ladungen (Mengen elektrostatischer Ladung) schnell an eine Seite mit niedrigerem Potenzial abgegeben werden können. Folglich ist ein derartiges Phänomen, wie es vorstehend beschrieben wurde, bei elektrisch leitenden Stoffen nicht zu beobachten. Andererseits besitzen nicht leitende Stoffe einen hohen Widerstandswert, so dass ein Stromfluss (Ladung) in einem nicht leitenden Stoff unwahrscheinlich ist. Ist dementsprechend ein Stoff erst einmal aufgeladen, so verbleibt die Ladung lange Zeit an einem Ort und man spricht dann von einer elektrostatischen Aufladung.
Die Tatsache, dass es in einer Jahreszeit wie dem Winter, wenn die Luft trocken ist, häufiger zu elektrostatischer Aufladung kommt als in feuchteren Jahreszeiten, ist dadurch begründet, dass Ladungen im Winter wegen des niedrigeren Wassergehaltes der Luft nicht so sehr an die Erde weitergegeben werden.
Ein Fahrzeug ist durch seine Reifen gegenüber dem Straßenbelag isoliert. Elektrostatische Aufladung entsteht hier durch die Reibung zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Luft während der Fahrt. Ein auf einem Sitz sitzender Fahrzeuginsasse wird durch den Reibungskontakt mit dem Sitz infolge von Vibration elektrostatisch aufgeladen. Hinzu kommt, dass Fahrzeuge in der letzten Zeit mit sehr viel Elektronik ausgerüstet sind und dadurch die Fahrzeugkarosserie erdfreien elektrostatischen Aufladungen ausgesetzt sein kann.
Da die von der aufgeladenen Fahrzeugkarosserie zu entladenden Ladungen über ein sehr hohes Potenzial verfügen, werden sie selbst dann mit einem knisternden Geräusch entladen, wenn die Person auf der Erde steht und mit dem Finger in die Nähe der Fahrzeugkarosserie kommt. Im Allgemeinen ist die Energiemenge dann so gering, dass die Entladung im Nu beendet ist. Aus diesem Grunde ist der durch die Entladung der elektrostatischen Ladung verursachte elektrische Schlag nicht so groß wie allgemein bei Strom üblich, und die betreffende Person fühlt allenfalls eine Art Kribbeln. Für einige Menschen jedoch, ist ein derartiger elektrischer Schlag äußerst unangenehm.
Bei Tanklastzügen oder ähnlichen Fahrzeugen, die Kraftstoff befördern, muss jedoch davon ausgegangen werden, dass es infolge von elektrostatischer Entladung in den Tank unerwartet zu Unfällen kommen kann, so dass dafür gesorgt wird, dass die Entladung über eine auf den Fahrbahnbelag fallende und so eine Verbindung mit der Erde herstellende Kette immer an die Erde erfolgt. Viele PKW-Fahrer treffen ähnliche Vorkehrungen, indem sie elektrisch leitenden Gummiwerkstoff verwenden.
Einen durch elektrostatische Aufladung verursachten elektrischen Schlag muss man nicht nur wie oben beschrieben an Fahrzeugen erleiden, auch beim Anfassen eines Türgriffs im Hotel kann es dazu kommen.
Beim Gehen über einen Boden aus Beton, Holz, mit Wachs behandelten Fliesen, Teppichboden, einer schmutzigen Fußmatte oder elektrisch leitenden Fliesen und dergleichen erzeugt der Körper einer Person infolge elektrostatischer Aufladung Ladung mit einem außerordentlich hohen Potenzial. Elektrostatisch so aufgeladen, kann der Körper der Person folglich unerwünschte Wirkungen auf andere Objekte haben. Beispiele dafür sind z. B. in IS- und LSI-Anlagen zu beobachten.
Bisher haben in diesen Bereichen arbeitende Personen eine so genannte Erdung für Personen, auch Antistatik-Handgelenkband genannt, angelegt, um gegenüber elektrostatischer Aufladung besonders empfindliche Bauteile vor der Gefahr einer Zerstörung durch vom menschlichen Körper erzeugte elektrostatische Aufladung zu schützen. Damit konnte die vom menschlichen Körper aufgenommene Ladung sicher an die Erde entladen werden. Dieses Antistatik-Handgelenkband bewirkt mit anderen Worten, dass das Potenzial an der Hand oder an den Fingern gegenüber elektrischen und elektronischen Bauteile dadurch auf Null abgesenkt wird, dass die Haut der Person geerdet wird, um unerwünschte Wirkungen auf die zu bearbeitenden elektrischen und elektronischen Bauteile zu verhindern.
Was das Verhältnis zwischen elektrostatischer Aufladung und Mensch betrifft, so treten wie oben beschrieben zweierlei Probleme auf. Zum einen wird der Mensch elektrostatischer Aufladung durch ein ladungsabgebendes Objekt ausgesetzt und zum anderen wird ein ladungsabgebendes Objekt durch den Menschen beeinflusst.
Zur Zeit lassen sich die vorstehend beschriebenen, durch elektrostatische Aufladung verursachten Probleme jedoch durch den Einsatz von Erdungen entweder von Seiten des Objekts oder des Menschen verhindern.
Dennoch ist festzustellen, dass bestimmte Probleme weiter fortbestehen, beispielsweise das Problem, dass die Erdungen, die die am Fahrzeug befestigte Kette oder einen elektrisch leitenden Gummiriemen nutzen, nicht so wirksam die durch die elektrostatische Aufladung verursachten Probleme verhindern können, da sie aufgrund der Tatsache, dass der Straßenbelag im Allgemeinen aus Beton, Asphalt oder dergleichen besteht und derartige Erdungen schwer mit dem Straßenbelag in Kontakt kommen, und aus anderen Gründen lediglich die Wirkung mildern können.
Wenn das Antistatik-Handgelenkband in IS- und LSI-Anlagen getragen wird, kann es einen wirksamen Schutz vor den Auswirkungen elektrostatischer Aufladung bieten, solange der Körper der Person sicher mit dem Erdungsdraht auf der Erdseite verbunden ist. Allerdings stellt sich hier das Problem, dass der ständig über einen Draht mit der Erde verbundene Mensch in seiner Bewegungsfreiheit eingeschränkt ist. Zudem verfügen viele in der jüngsten Zeit projektierten Gebäude über keinerlei Erdungsanschlüsse in Steckdosen, so. dass derartige Erdungen nicht für universell einsetzbare Mittel zur Verhinderung elektrostatischer Aufladung geeignet sind.
In jüngster Zeit sind die durch statische Aufladung verursachten Probleme zudem häufig bei Bürogeräten, z. B. bei Personalcomputern und dergleichen, bei die elektrostatische Aufladung nutzenden medizinisch-therapeutischen Geräten und verschiedenen Arten von elektrischen und elektronischen Geräten wie elektronische Öfen usw. zu beobachten. So gehört beispielsweise die Verhinderung durch elektrostatische Aufladung ausgelöster Störungen und Unfälle bei allgemeinen elektrischen Geräten zu den noch immer nicht gelösten Problemen.
Bekannt war bereits, dass durch elektrostatische Aufladung verursachte Probleme bei elektrischen und elektronischen Geräten möglicherweise darauf zurückzuführen sind, dass Schwankungen bei der an das Gerät abgegebenen Ladungsmenge einen ungünstigen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Gerätes haben. Tatsache ist jedoch, dass es schwierig ist, Maßnahmen zur Verhinderung der durch elektrostatische Aufladung verursachten Probleme zu ergreifen, denn bei der elektrostatischen Aufladung handelt es sich um ein Naturphänomen, das sich nicht voraussagen lässt.
Elektrische Geräte, wie medizinisch-therapeutische Geräte vom statischen Typ, die ein sehr hohes Potenzial (z. B. 12 kV) nutzen, sind besonders risikoreich in ihrer Anwendung, da keine geeigneten Maßnahmen getroffen werden, um den Problemen der Erleidung eines elektrostatischen Schlags zu begegnen. Die Gründe dafür, warum die elektrischen Geräte in dieser Form eingesetzt werden, lassen sich wie folgt veranschaulichen:

(1) Geeignete Maßnahmen zur Beseitigung elektrostatischer Aufladung wären zwar durch ein Verbinden des Gerätes mit der Erde möglich, die Erdung verringert aber die therapeutische Wirkung des Gerätes, da eine ausreichend hohe Stärke eines elektrischen Ionenfelds nur schwer erreicht werden kann. Hinzu kommt, dass sich bei einer Verbindung des Gerätes mit der Erde ein Erdschlussunterbrecher einschaltet, wodurch es eigentlich unmöglich wird, das therapeutische Gerät mit der Erde zu verbinden.
(2) An einigen Aufstellorten lässt sich das therapeutische Gerät nicht mit der Erde verbinden.

Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung der bei den herkömmlichen Mitteln zur Verhinderung elektrostatischer Aufladung auftretenden Probleme und einen Ausweg aus der vorstehend beschriebenen schwierigen Lage, bei der kein Mittel zur Verhinderung elektrostatischer Aufladung vorhanden ist, denn der Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung anzubieten, die gewährleistet, dass der Mensch und das ladungsabgebende Objekt bzw. das ladungsabgebende Objekt selbst keinerlei durch elektrostatische Aufladung verursachten Problemen ausgesetzt wird und eine Person während des Betriebs auch dann nicht in ihrer Bewegungsfreiheit eingeschränkt wird, wenn sich die Vorrichtung direkt neben der Person befindet.
WO-A-92/20201 legt eine Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung offen, bei der ein elektrisch leitender Körperkontakt für die Zuführung elektrostatischer Ladung, ein Kondensator, eine Nadelelektrode und ein Luftionisierungsmechanismus für die Herbeiführung der Entladung zum Einsatz kommen.
Offenlegung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung nach Anspruch 1.
Entweder eine der Entladungsvorrichtungen oder die exothermen Einrichtungen oder beide zusammen können in eine Granitmischung eingebettet sein und bilden damit ein ladungsabsorbierendes Bauelement ähnlich einem Draht, der mit der Erde verbunden werden soll.
Die Entladungsvorrichtungen können so ausgelegt sein, dass sie infolge der elektrostatischen Aufladung eine Koronaentladung auslösen.
Mit ihrem Aufbau bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung die im Folgenden beschriebenen Funktionsmerkmale.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann über die Vorrichtung für die Zuführung elektrostatischer Ladung als Teil der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung sicher mit einem ladungsabgebenden Objekt, z. B. einer Person, einer Fahrzeugkarosserie, einem Türgriff, einem elektrischen Gerät und dergleichen elektrisch verbunden werden. Die elektrostatischen Ladungen des mit hoher Spannung aufgeladenen Objekts werden über die Vorrichtung zum Zuführen elektrostatischer Ladung jeweils den Entladungsvorrichtungen und den exothermen Einrichtungen der aus den Entladungsvorrichtungen und exothermen Einrichtungen bestehenden Vorrichtung zum Beseitigen elektrostatischer Ladung zugeführt und im Anschluss daran entladen. Gleichzeitig werden die Ladungen als Joulesche Wärme verbraucht und wirksam auf ein niedrigeres Potenzial reduziert und schließlich beseitigt. Bei einer paarweisen Anordnung der elektrischexothermen Einrichtung und den Entladungsvorrichtungen kann die zu dem Zeitpunkt der Entladung entstehende Joulesche Wärme die Entladungsvorrichtungen und die Umgebungstemperatur um sie herum auf eine angemessene Temperatur erwärmen.
Als Folge davon können sich Ionenladungen in der Luft oder in einem Medium zum Zeitpunkt der Entladung aktiver bewegen und dadurch den Entladungsvorgang wirksamer vereinfachen und die dem Objekt zugeführten Ladungen schneller freisetzen. Die Ladungen werden somit neutralisiert und das Ladungspotenzial wirksamer verringert.
In den beschriebenen Fällen variiert das Ladungspotenzial des aufgeladenen Objekts mit der Ladungsmenge. Demnach können die Entladungsvorrichtungen und die exotherme Einrichtung elektrostatische Ladung bei einer breiten Bandbreite von Ladungen von einem hohen Potenzial bis zu einem niedrigen Potenzial wirksamer beseitigen, wenn sich die Entladungsvorrichtungen und die exothermen Einrichtungen entsprechend der Größe der Kapazitäten und der exothermen Leistung der Entladungsvorrichtungen und der exothermen Einrichtungen aus einer Vielzahl von Gruppen zusammensetzen.
Zudem sind die Entladungsvorrichtungen und die exothermen Einrichtungen in den vorstehend beschriebenen Beispielen z. B. in eine Granitmischung eingebettet, wodurch sie in die Lage versetzt werden, elektrostatische Ladungen ähnlich wie ein mit der Erde verbundener Draht zu absorbieren. Mit Hilfe dieses Aufbaus können elektrostatische Ladungen infolge des Entladungs- und des exothermischen Prozesses wirksamer entladen und neutralisiert werden, wodurch sich die statische Ladung des aufgeladenen Objekts leichter verringern lässt.
In den oben angeführten Fällen gehört zu den exothermen Einrichtungen beispielsweise auch ein Heizelementdraht, z. B. ein Nichrome^TM-Draht, der einen hohen Widerstand gegenüber Ladung aufweist und dazu in der Lage ist, den Strom eines elektrischen Feldes ohne Weiteres als Joulesche Wärme zu verbrauchen. Wird ein derartiger um eine Spule gewickelter Heizelementdraht eingesetzt, ist es möglich, die Entladungsleistung und den Verbrauch des elektrostatischen Stroms zu erhöhen, wodurch die elektrostatische Ladung in einem noch größeren Maße verringert werden kann.
Gehört bei den oben beschriebenen Beispielen auch eine Entladungselektrode zu den Entladungsvorrichtungen, die z. B. dazu in der Lage ist, eine Koronaentladung herbeizuführen, dann kann elektrostatische Ladung wirksam entladen werden. Wenn sich die Entladungselektrode zudem aus einer kugelförmigen Elektrode und einer hülsenartigen Elektrode zusammensetzt und dabei die kugelförmige Elektrode aus einer Metallkugel, z. B. Eisen, Kupfer oder dergleichen besteht und so angeordnet ist, dass sie elektrisch und mechanisch mit einem Heizelementdraht, der als Nichrome^TM-Draht um eine Spule gewickelt ist, in Berührung kommt, und die hülsenartige Elektrode aus einer Metallhülse, z. B. Edelstahl besteht, eine bestimmte Entladungsstrecke aufweist und so angeordnet ist, dass sie die kugelförmige Elektrode umschließt, und wenn zudem ein elektrostatische Ladung absorbierender Stoff, der dazu in der Lage ist, elektrostatische Ladung ähnlich wie in dem mit der Erde zu verbindenden Draht zu absorbieren, in Form eines Granitfüllstoffs um das Heizelement und die Entladungselektrode herum aufgefüllt ist, dann lässt sich die elektrostatische Ladung in dem Entladungsprozess wirksamer entladen und neutralisieren und die elektrostatische Ladung des aufgeladenen Objekts effektiver reduzieren.
Folglich lässt sich mit Hilfe der vorliegenden Erfindung, ohne dass die Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung selbst mit der Erde verbunden ist, eine ebenso hohe Wirkung auf die Verbindung mit der Erde erzielen, als wäre die Vorrichtung direkt mit der Erde verbunden.
Wenn die Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung beispielsweise von einer Person getragen werden soll, hat das folglich keinerlei Beeinträchtigung der Bewegungsfreiheif der Person zur Folge, und die Person kann sich bei ihrer Arbeit frei bewegen.
Selbst dann wenn die Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung bei elektrischen und elektronischen Geräten zur Anwendung kommt, bei denen es bis jetzt immer Probleme gegeben hat, wenn ein derartiges Gerät verwendet wurde, können die Probleme der statischen Ladung verhindert werden, ohne dass die Vorrichtung tatsächlich mit der Erde verbunden werden muss. Folglich kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung verhindert werden, dass ein Unterbrecher ausfällt. Sie kann vielmehr als außerordentlich effektives Mittel zur Verhinderung elektrostatischer Aufladung eingesetzt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen
(1) 1 eine perspektivische Ansicht des Aufbaus eines Gehäuseteils einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(2) 2 ein Schaltbild mit dem Aufbau einer elektrischen Schaltung der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(3) 3 eine Ansicht, die ein erstes Beispiel einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
(4) 4 einen Schnitt A–A von 3.
(5) 5 eine Ansicht, die ein zweites Beispiel einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
(6) 6 einen Schnitt B–B von 5
(7) 7 eine Ansicht, die ein drittes Beispiel einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
(8) 8 einen Schnitt C–C von 7.
(9) 9 eine Ansicht, die eine erste Anwendungsmöglichkeit für die Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
(10) 10 eine Ansicht, die eine zweite Anwendungsmöglichkeit der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
(11) 11 eine Ansicht des Aufbaus einer Versuchsbaugruppe für den Nachweis der Wirkung der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf die Ladungs-Absorptionsleistung.
(12) 12 ein Diagramm, das den Einfluss auf eine periodische Verringerung der statischen Ladung auf der Grundlage der mit der Versuchsbaugruppe gemäß 11 erzielten Versuchsergebnisse zeigt.
(13) 13 ein Diagramm, das eine Dämpfungsfaktorkurve der statischen Ladung zeigt, die auf den mit dem Versuchsaufbau von 11 erzielten Versuchsergebnissen basiert.
(14) 14 eine Kurvendarstellung der statischen Ladung, die die in diesem Versuch mit dem Versuchsaufbau nach 11 erreichte Reduzierung der elektrostatischen Ladung zeigt,. wobei bei diesem Versuch die beobachteten Werte der elektrostatischen Ladung mittels eines Messschreibers aufgezeichnet und angezeigt werden und dabei die Ladungswerte verändert werden, was eine erste Anwendungsmöglichkeit der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
(15) 15 eine perspektivische Ansicht des Aufbaus eines Gehäuseteils einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(16) 16 ein Schaltbild mit dem Aufbau einer elektrischen Schaltung der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(17) 17 eine Ansicht der Anordnung der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die bei einer Fahrzeugkarosserie zum Einsatz kommt.
(18) 18 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die einen wesentlichen Teil von 17 darstellt.
(19) 19 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuseteils einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(20) 20 ein Schaltbild mit dem Aufbau einer elektrischen Schaltung entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(21) 21 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Anwendungsmöglichkeit veranschaulicht.
(22) 22 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuseteils und Schaltbild einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(23) 23 eine Draufsicht bei geöffnetem Deckel, die den Aufbau eines ersten Beispiels einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
(24) 24 eine perspektivische Ansicht des Aufbaus der in dem ersten Beispiel verwendeten Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(25) 25 eine Draufsicht bei geöffnetem Deckel, die den Aufbau eines zweiten Beispiels einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
(26) 26 einen Schnitt D–D von 25.
(27) 27 eine perspektivische Ansicht des Aufbaus gemäß dem zweiten Beispiel der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(28) 28 eine Draufsicht bei geöffnetem Deckel, die den Aufbau eines dritten Beispiels einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
(29) 29 einen Schnitt E–E von 28.
(30) 30 eine perspektivische Ansicht des Aufbaus gemäß dem dritten Beispiel der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(31) 31 eine Ansicht einer möglichen Anzeige eines Gerätes zur Anzeige des elektrostatischen Potenzials der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(32) 32 ein Diagramm, das die Wirkung auf eine periodische Verringerung der elektrostatischen Ladung anhand der mit Hilfe des Versuchsaufbaus von 11 erzielten Versuchsergebnisse als Folge des Einsatzes der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
(Beste Ausführungsform der Erfindung)
Die 1 bis 8 zeigen eine Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung (Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung) entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die z. B. als eine tragbare Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung ausgeführt ist, die am Körper einer Person zu tragen ist.
1 zeigt den Aufbau eines Gehäuseteils der tragbaren Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung. In den Zeichnungen wird mit 1 ein kastenartiges Gehäuse bezeichnet, das in eine Tasche gesteckt oder in der Hand getragen werden kann. Das kastenartige Gehäuse 1 besteht aus einem Gehäuseteil 2 mit einer bestimmten Tiefe und einem Deckel 9, der abnehmbar an einem offenen Seitenabschnitt des Gehäuseteils 2 befestigt ist. Innerhalb des Gehäuseteils sind verschiedene elektrische und elektronische Bauteile und Verdrahtungsmittel untergebracht, die eine Schaltung zum Beseitigen statischer Ladung beispielsweise entsprechend 2 bilden.
Auf einer Oberseite 2a am Gehäuseteil 2 des kastenartigen Gehäuses 1 befinden sich in bestimmten Abständen zwischen den elektrischen und elektronischen Bauteilen eine Buchse 3 für den Erdungsstecker, ein Ein-Aus-Schalter 4 für die Stromversorgung und eine LED 14 (2 V, 15 mA) zum Anzeigen von Prozessen und Entladen von Restladungen. Auf jedem der zwei Seitenabschnitte 2b und 2c sind ein Kurzschlussschalter 5 der Leitung des elektrischen Feldes, eine Halteerdelektrodenplatte 7 zur Verbindung des Körpers einer die Ladungsbeseitigungsvorrichtung tragenden Person mit einer Erdleitung 16, wie hierin noch beschrieben werden soll, und eine Halteerdelektrodenplatte 8 zum Anschluss des Körpers der die Ladungsbeseitigungsvorrichtung tragenden Person angeordnet, wie hierin noch beschrieben werden soll, eine Buchse 6 für den Ladestecker zum Aufladen einer Batterie und eine Halteerdeelektrodenplatte 8 zum Verbinden des Körpers der die Entladevorrichtung tragenden Person angeordnet, wie nachfolgend beschrieben werden soll.
In die Buchse 3 für den Erdungsstecker kann herausnehmbar ein Erdungsstecker 11 eingesetzt werden, der mit einer Kette 10 aus einem gut leitenden Werkstoff wie Gold, Silber, Kupfer und dergleichen verbunden ist, wobei die Kette 10 einen Halskettenteil 12 als ein Verbindungsmittel zum Verbinden einer Erdleitung (eines Erdleiters zum Beseitigen statischer Ladung) mit dem Körper der die Ladungsbeseitigungsvorrichtung tragenden Person besitzt.
Unter Bezugnahme auf die 2 soll nun insbesondere der Aufbau der Entladungsschaltung zur Beseitigung der statischen Ladungen entsprechend der ersten Ausführungsform beschrieben werden.
In der Zeichnung wird mit 13 eine Stromquelle bezeichnet, z. B. eine aufladbare Batterie für GS 7,2 (V). An einen (+)-Pol a der Batterie 13 ist eine Stromversorgungsleitung 15 über den Ein-Aus-Schalter 4 für die Stromversorgung, den Widerstand R1 (300 O) und den Widerstand R2 (1 kÙ) angeschlossen. An einen (–)-Pol b der Batterie 13 ist dagegen eine Erdleitung 16 über den Widerstand R8 (300 O), den Widerstand R7 (1 kÙ) und den Widerstand R6 (1 kÙ) angeschlossen.
Am oberen Ende der Erdleitung 16 ist die Buchse 3 für den Erdungsstecker angeschlossen. Auf der Länge der Erdleitung 16 sind die Halteerdelektrodenplatten 7 und 8 sowie eine dritte Ladungsbeseitigungsbaugruppe 60 ohne zweiten Anschluss angeschlossen, wie nachfolgend beschrieben werden soll.
Zwischen der Stromversorgungsleitung 15 und der Erdleitung 16 sind eine erste Ladungsbeseitigungsbaugruppe 20 und eine zweite Ladungsbeseitigungsbaugruppe 40 parallel zueinander angeordnet und miteinander verbunden.
Wie in 3 und 4 im Einzelnen dargestellt ist, gehört zur ersten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 20 ein Gehäuse 21 aus einem elektrisch nicht leitenden Kunstharz, das mit einem Deckel 22 versehen ist. In dem Gehäuse 21 sind ein erstes Heizelement 23 und eine erste Entladungselektrode 26 angeordnet. Das erste Heizelement 23 besteht aus einem Kern 23a aus Acrylharz und einer Wicklung 23b aus Nichrome^TM-Draht, mit dem der Acrylkern 23a umwickelt ist. Zur ersten Entladungselektrode 26 gehören eine Eisenkugel 26a, die als erste Gegenelektrode wirkt, und eine Edelstahlhülse 26b in Zylinderform, deren Boden als eine zweite Gegenelektrode wirkt, die auf der Eisenkugel 26b über jeweils aus Acrylharz bestehende Abstandshalter 27, 27 :.., aufsitzt. Die erste Entladungselektrode 26 ist so angeordnet, dass die Eisenkugel 26a mit der Nichrome^TM-Drahtwicklung 23b in Kontakt gelangt. Zudem ist das Acrylgehäuse 21 mit einem bestimmten Volumen Bimsgranulat 30 und Granitmischungen 31, 31 gefüllt, so dass das erste Heizelement 23 und die erste Entladungselektrode 26 in sie eingebettet sind. Bei einer solchen Anordnung, wie sie hier beschrieben wird, dient die erste Entladungselektrode 26 als eine Koronaentladungselektrode, durch die über die Erdleitung 16 und die Nichrome^TM-Drahtwicklung 23b zugeführte elektrostatische Spannung der Koronaentladung in radialen Richtungen von der Eisenkugel 26a zur Edelstahlhülse 26b ausgesetzt wird.
Das erste Heizelement 23 weist an seiner Ober- und Unterseite jeweils eine Isolierplatte 29a und 29b auf, die beide aus einem Acrylharz bestehen und das Heizelement auf der rechten und linken Seite des kastenartigen Gehäuses 21 umschließen. Die obere Isolierplatte 29a hat eine Auskehlung 28 mit einer bestimmten Breite, die in einem gegenüber der rechten und linken Seite des Gehäuses liegenden mittleren Bereich eingearbeitet ist. Die Eisenkugel 26a der ersten Entladungselektrode 26 ist so angeordnet, dass ihre der Hülse gegenüber befindliche offene vorstehende Fläche mit der eingearbeiteten Auskehlung 28 in Kontakt kommt, wobei die Eisenkugel 26a mit der Nichrome^TM-Drahtwicklung 23b des ersten Heizelements 23 in Berührung kommen kann. Durch diese Anordnung kann elektrostatische Spannung von der Erdleitung 16 über die Nichrome^TM-Drahtwicklung 23b angelegt und von der Nichrome^TM-Drahtwicklung 23b Wärme übertragen werden. Mittels der Nichrome^TM-Drahtwicklung 23b des ersten Heizelements 23 kann eine bestimmte Menge elektrostatischer Spannung, die über die Erdleitung 16 zugeführt wurde, entladen und ein elektrostatischer Strom verbraucht werden, indem er in Joulesche Wärme umgewandelt wird. Sie kann zudem die Wirkung der Neutralisierung während der Übertragung von Entladungsladungen durch Erhöhung der Temperatur der Eisenkugel 26a der ersten Entladungselektrode 26 und der Umgebungstemperatur der Eisenkugel 26a unterstützen und gleichzeitig die Leistung der Neutralisierung durch Entladung verbessern.
Das Bimsgranulat 30 ist in einem mittleren Bereich in einer Bimsschicht 30 mit einer Breite angeordnet, die etwa einem Durchmesser der Eisenkugel 26a entspricht. Andererseits sind die Granitmischungen 31 als Granitmischungsschicht 31 und 31 beidseitig der Bimsschicht 30 eingefüllt. So kann eine Kombination aus Bimsschicht und Granitmischungsschicht einen Entladungsmechanismus ergeben, der zusammen mit dem Heizelement 23, das die Rolle von Magma erfüllt, eine hohe Leistung bei der Absorption elektrostatischer Ladungen aufweist und der ähnlich dem des Erdbodens ist.
Die Edelstahlhülse 26b der ersten Entladungselektrode 26 ist mit einem Anschluss auf der Erdleitungsseite einer vierten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 70 über einen Ladungsrückstandsentladungsdraht 71 verbunden, wie nachfolgend beschrieben werden soll. Andererseits ist eine (+)-Anschlussklemme der Nichrome^TM-Drahtwicklung 23b des ersten Heizelements 23 über den Widerstand R9 (10 kO), eine elektrisch leitende, als positive oder negative links- bzw. rechtsseitige Gegenelektrode wirkende Platte 32 aus Edelstahl und den Widerstand R4 (1 kÙ) mit der Stromversorgungsleitung 15 verbunden, wahrend eine (–)-Anschlussklemme derselben über den Widerstand R10 (1 kO), eine elektrisch leitende, als die andere der positiven bzw. negativen links- oder rechtsseitigen Gegenelektroden wirkende Platte 33 aus Edelstahl mit der Erdleitung 16 verbunden ist. Somit ist die erste Entladungselektrode 26 zwischen den elektrisch leitenden Platten 32 und 33 angeordnet, die als positive und negative, linksseitige bzw. rechtsseitige Gegenelektrode wirken, wobei die positiven und negativen Entladungen wirksam kombiniert sind, so dass eine hochwirksame Koronaentladungen bewirkt wird.
Folglich wird die Ladungsspannung, die hoch ist (beispielsweise –7 000 V bis –10 000 V) und die der Erdleitung 16 über jede der Halteerdelektrodenplatten 7 und 8 zugeführt wird, die jeweils als eine Verbindung zum Menschen als das eine Ladung abgebende Objekt dienen, sowie über die Kette 10 durch eine ausreichend starke Koronaentladung zwischen den elektrisch leitenden Platten 32 und 33, die als negative bzw. positive, links- bzw. rechtsseitige Gegenelektroden wirken, auf ein ausreichend niedriges Niveau reduziert. Danach wird die Ladungsspannung beiden Enden der Nichrome^TM-Drahtwicklung 23b des Heizelements 23 zugeführt, wobei zu einem bestimmten Grade eine Entladung erfolgt. Ferner wird der in der Nichrome^TM-Drahtwicklung 23b fließende Strom in einem extrem kurzen Zeitraum als Joulesche Wärme verbraucht, wobei er sehr schnell durch Koronaentladung reduziert wird, die zwischen der Eisenkugel 23a der ersten Entladungselektrode 26 und der Hülse 26b herbeigeführt wird.
Andererseits ist entsprechend den Zeichnungen die vierte Ladungsbeseitigungsbaugruppe 70 so ausgeführt, dass eine LED 14 parallel zu einem ersten Ableiter 17 mit dem Aufbau einer mit Gasen gefüllten Harrison-Entladungsröhre angeordnet ist und dass ihre (+)-Seite über den Widerstand R13 (100 kO) mit der Stromversorgungsleitung 15 und ihre (–)-Seite über den Ladungsrückstandentladungsdraht 71 mit der Edelstahlhülse 26b der ersten Entladungselektrode 26 der ersten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 20 verbunden ist. Der Ladungsrückstandentladungsdraht 71 ist über den Widerstand R3 (100 kÙ) mit der Erdleitung 16 verbunden.
Die Ladungsrückstände (Ladungen, mit denen die Hülse aufgeladen ist), die von der ersten Entladungselektrode 26 nicht entladen wurden, können somit praktisch durch die LED 14 und den ersten Ableiter 17 über den Ladungsrückstandentladungsdraht 71 entladen und beseitigt werden.
Im Folgenden sollen Einzelheiten der zweiten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 40 beschrieben werden, wie sie beispielsweise in den 5 und 6 dargestellt sind.
In den Zeichnungen wird mit 41 ein kastenartiges Gehäuse aus einem elektrisch nicht leitenden Kunstharz bezeichnet, das mit einem Deckel 42 versehen ist. In dem Gehäuse 41 sind ein zweites Heizelement 48 mit einer auf einen Acrylharzkern 48a gewickelten Nichrome^TM-Drahtwicklung 48b, ein zweiter Ableiter 47, der als eine mit Gasen gefüllte Harrison-Entladungsröhre ausgeführt ist und in gleicher Weise wie der oben beschriebene erste Ableiter dazu in der Lage ist, einen elektrostatischen Stoß zu absorbieren, eine Entladungsplatte 46 aus Kupfer mit einer bestimmten Plattendicke und eine zweite Entladungselektrode 43 entsprechend den Zeichnungen in bestimmten Abständen zueinander untergebracht. Die zweite Entladungselektrode 43 ist so aufgebaut, dass die aus Edelstahl bestehenden negativen bzw. positiven Gegenelektrodenplatten 43a bzw. 43b mit einem C-Querschnitt in einem bestimmten Abstand einander gegenüber angeordnet sind. Die positive Gegenelektrodenplatte 43a der zweiten Entladungselektrode 43 ist über den Widerstand R5 (1 kO) mit der zweiten Stromversorgungsleitung 15 und die negative Gegenelektrodenplatte 43b der zweiten Entladungselektrode 43 mit der zweiten Erdleitung 16 verbunden. Eine (+)-Anschlussklemme des zweiten Heizelements 48 ist über den Widerstand R11 (100 kO) mit der positiven Gegenelektrodenplatte 43a der zweiten Entladungselektrode 43 und eine (–)-Anschlussklemme des zweiten Heizelements 48 über den Widerstand R12 (100 kO) mit der negativen Gegenelektrodenplatte 43b der zweiten Entladungselektrode 43 verbunden. Des Weiteren ist der zweite Ableiter 47 zwischen die Anschlussdrähte 44 und 49 geschaltet. Die Entladungsplatte 46 ist in gleicher Weise, wie vorstehend beschrieben, über einen dritten Ableiter 18, der den Aufbau einer Harrison-Entladungsröhre aufweist und mit Gasen gefüllt ist, mit der Erdleitung 16 verbunden. Zum dritten Ableiter 18 ist der Kurzschlussschalter 5 der Leitung für das elektrische Feld parallel geschaltet.
Mit Hilfe einer solchen Anordnung, wie sie oben beschrieben wurde, wird die Ladungsspannung (z. B. –7 000 V bis –10 000 V), die über jede der Halteerdelektrodenplatten 7, 8 und die Kette 10 als ein Verbindungsglied zum Verbinden des die Ladung abgebenden Objekts mit dem Körper einer Person an der Erdleitung 16 angelegt und ihr zugeführt wurde, dem dritten Ableiter 18 zugeführt und durch diesen entladen, um so die Spannung zu reduzieren. Ferner wird die Restspannung ebenfalls an der Entladungsplatte 46 angelegt, die aus einer großflächigen Kupferplatte besteht, und in einem Raum in dem Gehäuse entladen. Gleichzeitig wird die Ladungsspannung an der zweiten Entladungselektrode 43 angelegt, die aus der positiven und der negativen Gegenelektrodenplatte 43a und 43b besteht, um eine Koronaentladung zwischen der positiven Gegenelektrodenplatte 43a und der negativen Gegenelektrodenplatte 43b zu bewirken, wodurch positive und negative Ionen neutralisiert werden und die elektrostatische Spannung verringert wird. Zudem ist die negative Gegenelektrodenplatte 43b der zweiten Entladungselektrode 43 über den Widerstand R12 mit der (–)-Klemme der Nichrome^TM-Drahtwicklung 48b des zweiten Heizelements 48 und die positive Gegenelektrodenplatte 43a mit der (+)-Klemme der Nichrome^TM-Drahtwicklung 48b des zweiten Heizelements 48 verbunden. Zwischen beiden Verbindungsdrähten ist der zweite Ableiter 47 angeschlossen. Mit dieser Anordnung werden die Ladungsrückstände, die von der zweiten Entladungselektrode 43 nicht entladen wurden, durch den zweiten Ableiter 47 entladen und reduziert und im Bereich der Nichrome^TM-Drahtwicklung 48b des zweiten Heizelements 48 weiter entladen und in Form von Joulescher Wärme verbraucht, so dass die Ladung auf ein ausreichend niedriges Niveau verringert wird.
Unter Bezugnahme auf die 7 und 8 sollen nun Einzelheiten des Aufbaus der dritten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 60 beschrieben werden.
In den Zeichnungen wird mit 61 ein kastenartiges Gehäuse aus einem elektrisch nicht leitenden Kunstharz bezeichnet, das mit einem Deckel 62 versehen ist. In dem Gehäuse 61 sind eine erste Elektrodenplatte aus Edelstahl, eine dritte Entladungselektrode 66 und ein vierter Ableiter 68 untergebracht. Die erste Elektrodenplatte 64 wird von einem ersten Halteelement 63 aus Acrylharz so gehalten und gesichert, dass sie sich im mittleren Teil des Gehäuseinneren befindet. Die dritte Entladungselektrode 66 besitzt eine zweite und eine dritte Entladungselektrodenplatte 65a und 65b, jeweils aus einer Kupferplatte bestehend, die von einem zweiten Halteelement 67 aus Acrylharz gehalten werden und an ihm befestigt sind, so dass sie über bzw. unter der ersten Elektrodenplatte 64 angeordnet sind. Der vierte Ableiter 68 ist wie oben beschrieben als eine mit Gasen gefüllte Harrison-Entladungsröhre ausgeführt und zwischen der zweiten und dritten, Elektrodenplatte 65a und 65b der dritten Entladungselektrode 66 angeordnet. Die erste Elektrodenplatte 64 aus Edelstahl ist dann mit der Erdleitung 16 verbunden.
Mit Hilfe einer solchen Anordnung, wie sie oben beschrieben wurde, wird die Ladungsspannung (z. B. –7 000 V bis –10 000 V), die über jede der Halteerdelektrodenplatten 7, 8 und die Kette 10 als ein Verbindungsglied zum Verbinden des Körpers einer Person als ladungsabgebendes Objekt an der Erdleitung 16 angelegt und dieser zugeführt wurde, an der ersten Elektrodenplatte 64 angelegt und zwischen der zweiten und dritten Elektrodenplatte 65a bzw. 65b entladen, wodurch die negativen Ladungen auf die zweite und dritte Elektrodenplatte 65a bzw. 65b übertragen werden können. Die auf die zweite und dritte Elektrodenplatte 65a bzw. 65b übertragenen negativen Ladungen werden dann mit Hilfe des vierten Ableiters 68 entladen und auf ein ausreichend niedriges Niveau reduziert.
Die Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau entsprechend jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann z. B. von einer Person bei der Arbeit so getragen werden, dass das Gehäuse 1 beispielsweise, wie in 9 gezeigt, an einem um die Taille der Person gelegten Gürtel wie ein Taschengürtel befestigt wird und ein Halskettenabschnitt 12 der Kette 10, die von der Buchse 3 für den Erdungsstecker her geführt ist, um den Hals gelegt ist, oder dass das Gehäuse 1 entsprechend 10 in der Hand der entsprechenden Person getragen wird. Mit dieser Anordnung ist der Körper der Person über die Kette 10 mit dem Halskettenabschnitt 12, der als Mittel zur Verbindung zur Erdleitung (Erdung) 16 oder zu den Halteerdelektrodenplatten 7 und 8 dient, zuverlässig mit der Erdleitung 16 der Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung verbunden, und das Potenzial des menschliche Körpers, das mit einer hohen Spannung von beispielsweise –7 000 V bis 10 000 V aufgeladen ist, kann an die elektrisch leitenden Platten 32 bzw. 33, die als die jeweils positive und negative Gegenelektrode wirken, weitergeleitet und durch sie über die Erdleitung 16, das erste Heizelement 23, die erste Ladungsbeseitigungsbaugruppe 20 mit der ersten Entladungselektrode 26 und dergleichen, das zweite Heizelement 48, die zweite Entladungselektrode 43, die Entladungsplatte 46, die zweite Ladungsbeseitigungsbaugruppe 40 mit dem zweiten Ableiter 47 und dergleichen, die dritte Ladungsbeseitigungsbaugruppe 60 mit der dritten Entladungselektrode 66 und die vierte Ladungsbeseitigungsbaugruppe 40 mit der LED 14 und dem ersten Ableiter 17 und den dritten Ableiter 18 aufgehoben werden. Während die Ladungen insbesondere durch die erste und die zweite Ladungsbeseitigungsbaugruppe 20 und 40 beseitigt werden, erzeugen die Heizelemente 23 und 48 Wärme, die die Lufttemperatur um die erste und zweite Entladungselektrode 26 und 43 auf ein angemessenes Niveau ansteigen lässt.
Infolgedessen werden die Ionenladungen dazu gebracht, dass sie sich aktiv bewegen, wodurch der Entladungsprozess beschleunigt wird und die Ladungen, mit denen der menschliche Körper aufgeladen wurde, werden rasch abgegeben, wodurch das Potenzial am menschlichen Körper wirksam herabgesetzt wird.
Dementsprechend kann die erfindungsgemäße Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung eine Erdung vornehmen, als wäre ein Draht mit der Erde verbunden, auch wenn die Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung selbst nicht direkt mit der Erde verbunden ist.
Trägt eine Person eine Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung entsprechend den 9 und 10, wird sie folglich auf keinen Fall in ihrer Bewegungsfreiheit beeinträchtigt.
Wenn die erfindungsgemäße Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung für derartige elektrische und elektronische Geräte eingesetzt wird, bei denen bisher Schwierigkeiten auftraten, können zudem die durch statische Ladung verursachten Probleme verhindert werden, ohne dass eine Verbindung zur Erde tatsächlich vorhanden ist. Ferner ist keinesfalls zu befürchten, dass ein Unterbrecher ausfällt. Folglich ist der Einsatz der Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung ein äußerst wirksames Mittel, mit dessen Hilfe verhindert werden kann, dass durch statische Aufladung verursachte Probleme auftreten.
Versuchsbeispiele
Anhand von Versuchen soll nun bestimmt werden, welche Auswirkungen die statische Ladungsbeseitigungsvorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf die Absorption statischer Ladung hat.
(Versuchsmethode)
Bei diesem Versuch wurden entsprechend 11 zwei Leidener Flaschen 75 und 75 auf Isolierplatten 77 und 77 gestellt, wobei sich zwischen den Flaschen und Isolierplatten jeweils Glasplatten 76 und 76 befanden. Auf einer Isolierplatte 81 wurden zwei Glassäulen 80 und 80 angeordnet, auf die ein Gehäuse 1 der statischen Ladungsbeseitigungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgesetzt wurde, sodass es sich hoch über der Erde befand. Die Leidener Flaschen 75 und 75 wurden mittels eines Vande-Graaff-Generators jeweils auf ein bis zu (–)7 000 V hohes Potenzial aufgeladen, und eine Erdungssteckerbuchse 3 der Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung entsprechend dieser Ausführungsform wurde über eine Erdleitung für 10 A mit Elektroden 78 und 78 der jeweiligen Leidener Flaschen 75 und 75 verbunden, wodurch die akkumulierten Ladungen mit einem Potenzial von (–)7 000 V innerhalb der Leidener Flaschen 75 und 75 entladen wurden. Mit einem Elektrometer 79 wurden die Potenziale der Elektroden 15 Mal jeweils 10 Sekunden lang gemessen, wobei eine periodische Verringerung des Elektrodenpotenzials festgestellt wurde (Versuch a).
Andererseits wurde jede der Leidener Flaschen 75 und 75 auf (–)7 000 V aufgeladen und dann wieder spontan entladen, ohne dass sie mit der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend dieser Ausführungsform verbunden wurde 15 Mal wurde jeweils 10 Sekunden lang wie bei dem Versuch a eine periodische Veränderung des Potenzials der Elektrode gemessen (Versuch b).
Die Messergebnisse der Versuche a und b sind in einem Diagramm in 12 dargestellt.
Wie aus den Messergebnissen hervorgeht, verringerte sich, wenn die Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend dieser Ausführungsform eingesetzt wurde (in Versuch a), der Zeitraum, der zur Herabsetzung des ursprünglichen elektrostatischen Potenzials auf die Hälfte benötigt wird, von 91 Sekunden auf 22 Sekunden im Vergleich dazu, wenn keine Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung eingesetzt und das elektrostatische Potenzial spontan entladen wurde (Versuch b). Anhand der Ergebnisse wurde festgestellt, dass die Entladungsleistung, die durch Anschließen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung erreicht wird, im Vergleich zur spontanen Entladung um mehr als das Vierfache verbessert wird.
Bei einem Potenzial von nur (–)3 000 V bis (–)3 500 V kommt es im Allgemeinen zu keiner Entladung und der menschliche Körper erleidet auch keinen elektrischen Schlag. Dementsprechend kann festgestellt werden, dass die erfindungsgemäße Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung in ihrer Leistung tatsächlich ausreichend ist.
Des Weiteren untermauern die oben genannten Messergebnisse anhand der Kurven (a) und (b) von 13, in denen die Dämpfungsfaktoren der elektrostatischen Spannung in den Versuchen a und b dargestellt sind und miteinander verglichen werden (a = Dämpfungsfaktor 0,015 und b = Dämpfungsfaktor 0,006), dass die Entladungsleistung der erfindungsgemäßen Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung hoch ist.
14 zeigt die mit einem Messschreiber aufgezeichneten Messergebnisse für den Fall, dass die Leidener Flaschen 75 und 75 auf die im Wesentlichen gleiche Art und Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Versuchsverfahren bis auf ein Potenzial von (–)5 000 V aufgeladen wurden. Aus einem Vergleich der Daten geht hervor, dass die Wirkung auf die Absorption statischer Ladung bemerkenswert hoch liegt, wenn eine Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass, obgleich nach dem oben beschriebenen Versuchsverfahren die Erdleitung 10A erst verbunden wird, nachdem die Leidener Flaschen 75 und 75 jeweils auf ein Potenzial von (–)7 000 V aufgeladen wurden, es auch möglich ist, die Leidener Flaschen 75 und 75 aufzuladen, wenn die Erdleitung 10A mit den Elektroden 78 und 78 der Leidener Flaschen 75 und 75 jeweils von Anfang an verbunden war, wenn nämlich ein Ein-Aus-Schalter 4 für die Stromversorgung der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung ausgeschaltet ist. Dann kann der gleiche Versuch, wie er vorstehend beschrieben wurde, einfach wiederholt werden, indem lediglich der Ein-Aus-Schalter 4 nach beendeter Aufladung eingeschaltet wird.
(Beispiel 2)
Die 15 bis 18 zeigen eine Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die z. B. als eine an einem Fahrzeug angebrachte Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung ausgeführt ist.
15 veranschaulicht den Aufbau eines kastenartigen Gehäuseteils 90 der in dem Fahrzeug anzubringenden Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung. Aus der Zeichnung geht hervor, dass das Gehäuse 90 mit Montagekanten 91 und 92 versehen ist, die es ermöglichen, die Vorrichtung in dem Kofferraum an der Karosserie eines Fahrzeugs, wie in 17 gezeigt, zu befestigen. Auf der einen Seite des Gehäuses befinden sich ein. Anschlussteil (Steckvorrichtung für einen Kabelsatz), das als eine Vierpolsteckvorrichtung ausgelegt ist, ein Kurzschlussschalter der Leitung des elektrischen Feldes 5 und eine LED 14, die jeweils aus dem Gehäuse vorstehen.
Innerhalb des Gehäuseteils sind in einer geeigneten Anordnung verschiedene elektrische und elektronische Bauteile und Verdrahtungsmittel untergebracht, die eine Entladungsschaltung zur Beseitigung der statischen Ladungen, wie sie beispielsweise in 16 dargestellt ist, bilden.
Aus 16 geht hervor, dass die Entladungsschaltung zur Beseitigung der statischen Ladungen den gleichen Grundaufbau hat wie die Schaltung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach 2 und dass eine Schaltung für die Stromversorgung bis zu einem gewissen Grade jedoch anders aufgebaut ist, da das Fahrzeug aus einer Batterie 98 von (+) 12 V mit Strom versorgt wird.
Mit anderen Worten wird bei dieser Ausführungsform über eine Batteriestromversorgung 13 ein Strom mit einer Nennspannung von (+) 7,2 V zugeführt, welcher mittels der sich im Fahrzeug befindlichen Batterie geladen werden kann und über einen Gleichstromwandler mit einer Batterieanschlussklemme an der Seitenfläche des Anschlussteils 93 und mit den Netzanschlussklemmen +a und –b an der Seitenfläche der Entladungsschaltung zur Beseitigung statischer Ladung verbunden wird. Zwischen dem Gleichstromwandler 96 und dem Anschlussteil 93 sind eine als Schalter wirkende Zeitschaltuhr 95 und ein Umschaltrelais, das die Zeitschaltuhr EIN oder AUS schaltet, angeordnet.
Der Gleichstromwandler 96 senkt den Eingangsstrom (12V) von der im Fahrzeug befindlichen Batterie 98 auf +6V ab und führt ihn der Batteriestromversorgung 13 und den Eingangsklemmen für die Stromversorgung +a und –b der Entladungsschaltung zur Beseitigung statischer Ladung zu. Das Umschaltrelais 94 führt der Entladungsschaltung zur Beseitigung der statischen Ladungen die Netzspannung (+6V) zu, indem eine Verbindung zwischen der Fahrzeugbatterie 98 und dem Gleichstromwandler 96 dadurch hergestellt wird, dass sich die Zeitschaltuhr 95 von dem Moment an, da ein sich im eingeschalteten Zustand befindlicher Zündschlüsselschalter 97 des Fahrzeugs auf AUS gestellt wird, für eine Minute einschaltet. Dadurch wird die Spannungszufuhr nach Ablauf einer Minute unterbrochen, wenn sich die Zeitschaltuhr 95 ausschaltet.
Zur Beseitigung der statischen Ladung wird die Erdleitung 16 der Entladungsschaltung zur Beseitigung statischer Ladung von einer Erdungsklenime des Anschlussteils 93 nach außen geführt. Entsprechend der 17 und 18 wird das Verlängerungsteil 16a jeweils mit einem äußeren Türgriff 99 der Türen 102 und 102, einem Türschlosszylinder 100 und einem Bowdenzug-Türöffnungsmechanismus 101 des Fahrzeuges AM verbunden.
Die Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann das Potenzial wie unten beschrieben absorbieren oder senken, z. B. wenn die Fahrzeugkarosserie 103 während der Fahrt des Fahrzeugs AM Reibung mit der Luft erzeugt und sich dabei auf (–) 7 000 V bis 10 000 V auflädt.
Genauer gesagt, wenn das Fahrzeug AM angehalten wird, wird der Zündschlüssel (IG–SW) 97 normalerweise von seiner Ein-Stellung in die Aus-Stellung gebracht.
Mit dem Ausschalten des Zündschalters schaltet das Umschaltrelais 94 die Zeitschaltuhr 95 für eine Minute ein. Dabei wandelt der Gleichstromwandler 96 die von der Fahrzeugbatterie 98 zugeführte Versorgungsspannung von (12 V) in +6 V um und leitet sie an die Eingangsklemmen für die Stromversorgung +a und –b der Entladungsschaltung zur Beseitigung der statischen Ladungen.
Infolgedessen erfüllt die Entladungsschaltung zur Beseitigung der statischen Ladungen genau dieselbe Funktion wie die in 2 abgebildete Schaltung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Ladungspotenzial mit Hilfe der ersten bis vierten Ladungsbeseitigungsbaugruppe und als Folge der Ladungsbeseitigungswirkung des dritten Ableiters 18 sehr schnell auf ein Niveau abgesenkt wird, das niedriger ist als das Entladungspotenzial in den Bereichen des äußeren Türgriffs 99, des Türschlosszylinders 100 und des Bowdenzug-Türöffnungsmechanismus 101, die dem Körper einer Person am ehesten einen elektrischen Schlag zufügen können.
Wenn demzufolge der Fahrer, nachdem er den Zündschlüssel in die AUS-Stellung gebracht hat, die Tür 102 öffnet, aus dem Fahrzeug AM steigt und auf dem Erdboden stehend die Tür 102 berührt, ist die statische Aufladung des Fahrzeugs bereits soweit verringert, dass keine Entladung mehr stattfindet und er keinen unangenehmen elektrischen Schlag erleidet.
Die Zeitschaltuhr 95 schaltet sich zudem automatisch aus, nachdem die eingestellte Zeit von einer Minute abgelaufen ist und unterbricht die Stromzufuhr an die Entladungsschaltung zur Beseitigung der statischen Ladungen aus der Fahrzeugbatterie 98. Damit wird ein unnötiger Stromverbrauch der Fahrzeugbatterie 98 ausgeschlossen.
(Beispiel 3)
Die 19 bis 21 zeigen den Aufbau einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche z. B. als eine allgemeine elektrische bzw. elektronische Ausrüstung ausgeführt ist.
19 veranschaulicht den Aufbau eines Gehäuseteils 105 einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auf der Vorderseite des Gehäuses 105 sind eine Buchse für den Erdungsstecker 3, ein Kurzschlussschalter 5 der Leitung des elektrischen Feldes, ein Ein-Aus-Schalter für die Stromversorgung 4, und ein Wechselstrom-Anschlussstecker 10 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet.
Innerhalb des Gehäuses 105 sind in geeigneter Weise verschiedene elektrische und elektronische Bauteile und Verdrahtungsmittel untergebracht und angeordnet, die eine Entladungsschaltung zur Beseitigung der statischen Ladungen, wie beispielsweise in 20 dargestellt, bilden.
Die Entladungsschaltung zur Beseitigung der statischen Ladungen ist im Wesentlichen genauso aufgebaut wie die Schaltung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach 2. Bei dieser Ausführungsform kommt anders als bei der tragbaren Ausführung eine Gleichstromquelle 109 (+5 V) mit einem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler zum Einsatz, da hier eine Wechselstromquelle verwendet wird.
Die Gleichstromquelle 109 wird über einen Wechselstrom-Anschlussstecker 106 im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie in 21 dargestellt an die Wechselstromquelle 107 angeschlossen.
Die Erdleitung 16 wird von der Buchse für den Erdungsstecker 3 über einen Erdungsdraht 108 zur Beseitigung statischer Ladung mit einem Erdleiteranschluss 111 eines elektrischen oder elektronischen Geräts 110 verbunden, das sich mit hoher Wahrscheinlichkeit leicht auflädt, etwa ein objektives elektrostatisches therapeutisches Gerät, ein Bürogerät, ein elektronischer Ofen oder dergleichen.
Bei dieser Anordnung ist die wie oben beschrieben aufgebaute Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung so ausgeführt, dass der Erdleitung 16 der Entladungsschaltung zur Beseitigung statischer Ladung, wie in 20 dargestellt, über den Erdleiter 108 ein Ladungspotential von der elektrischen bzw. elektronischen Ausrüstung 110 zugeführt und dann wirksam beseitigt wird, indem mit Hilfe der ersten bis vierten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 20, 40, 60 und 70 sowie des ersten Ableiters 17 positive und negative Ionen in dem elektrischen Feld im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wirksam entladen und neutralisiert werden.
Wird die in 21 gezeigte, entsprechend dieser Ausführungsform aufgebaute Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung folglich an die elektrische oder elektronische Ausrüstung 110 als ein Objekt angeschlossen, kann das Ladungspotenzial der elektrischen oder elektronischen Ausrüstung 110 stets auf einem niedrigen Niveau gehalten werden, so dass ein elektrischer Schlag ausgeschlossen werden kann.
Versuchsbeispiel
Es wurde dann ein Versuch durchgeführt, bei dem die Wirkungsweise der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend dieser Ausführungsform mit der eines mit dem Erdboden verbundenen Erdungsdrahtes verglichen wurde.
Bei der ersten angewandten Versuchsmethode handelt es sich um ein Verfahren, wie es zur Untersuchung von Normabweichungen bei elektrischen Geräten angewendet wird, und bei dem einem über einen Erdleiter mit dem Erdboden verbundenen elektrischen Gerät statische Ladung (GS –20 kV) zugeführt wurde.
In einem zweiten Versuch wurde im Wesentlichen das gleiche Experiment durchgeführt, indem die Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an den Erdleiteranschluss der elektrischen Ausrüstung angeschlossen und der Ausrüstung gleichzeitig statische Ladung (GS –20kV) zugeführt wurde.
Bei einem Versuch jedoch, bei dem einem Messprüfstück (einem Kasten aus Edelstahl) eine statische Ladung von GS –20 kV zugeführt wurde und dann seine elektrostatischen Kenndaten bestimmt wurden, war zu beobachten, dass die statische Ladung an einen mit der Erde verbundenen elektrostatischen Spannungsmesser oder einen Messschreiber abgegeben wurde, wenn die Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht verwendet wurde. Sowohl der elektrostatische Spannungsmesser als auch der Messschreiber fielen dabei aus.
Selbst bei sechsmaliger Wiederholung des oben beschriebenen Versuchs waren, wenn ein Erdleiteranschluss des elektrostatischen Spannungsmessers und des Messschreibers jeweils mit der Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden wurde, bei dem elektrostatischen Spannungsmesser und dem Messschreiber auch dann keine Abweichungen von der Norm festzustellen, wenn diese sechs Mal einer statischen Entladung ausgesetzt wurden.
Dieser Versuch zeigt, dass die Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Wirkung der elektrostatischen Entladung abschwächt und dabei gleichzeitig die Fähigkeit zur Entladung erhöht wird und damit durch elektrostatische Aufladung verursachte Probleme bei elektrischen Geräten effektiv verhindert werden können.
Die Vorzüge und Vorteile der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lassen sich im Einzelnen wie folgt verdeutlichen:

(a) Störungen und Ausfälle an bzw. von elektrischen Geräten können verhindert werden, da die elektrischen Geräte infolge der Beseitigung statischer Ladung unter optimalen Bedingungen eingesetzt werden können.
(b) Eine Extraverbindung zur Erde ist nicht unbedingt notwendig. Folglich findet die Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung eine optimale Einsatzmöglichkeit bei medizinisch-therapeutischen Geräten, bei denen ansonsten als Folge der Verbindung mit der Erde eine Verringerung der Leistung auftritt.
(c) In vielen Fällen sind bis jetzt auch dann durch statische Ladung verursachte Probleme aufgetreten, wenn die elektrischen bzw. elektronischen Geräte mit der Erde verbunden waren. Durch den Einsatz der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lässt sich die Wahrscheinlichkeit des Auftretens durch statische Ladung verursachter Probleme auf ein Mindestmaß herabsetzen.

(Beispiel 4)
Die 22 bis 31 veranschaulichen den Aufbau einer Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der anders als bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überhaupt kein Batteriestrom zum Einsatz kommt. Das ist z. B. der Fall, wenn die Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung als ein tragbares Gerät ausgeführt ist, das ähnlich wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, von einer Person getragen werden kann.
In 22, die den Aufbau eines Gehäuseteils der tragbaren Ausführung der Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bezeichnet die Nummer 1 ein kastenartiges Gehäuse, das aufgrund seiner Größe, ähnlich wie für die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, entweder in eine Tasche gesteckt oder in der Hand getragen werden kann. Das kastenartige Gehäuse 1 besteht aus einem Gehäuseteil 2 mit einer bestimmten Tiefe und einem Deckel (nicht dargestellt), der abnehmbar an einem offenen Seitenabschnitt des Gehäuseteils 2 befestigt ist. Innerhalb des Gehäuses 1 sind in einer geeigneten Anordnung entsprechend den 23 bis 30 jeweils eine Gruppe der ersten bis dritten Ladungsbeseitigungsbaugruppen 126 bis 128 und ein elektrostatisches Spannungsanzeigegerät 129 untergebracht.
An einer Oberseite 2a am Gehäuseteil 2 des kastenartigen Gehäuses 1 befinden sich links und rechts in bestimmten Abständen ein eingebauter Elektrodenstecker des elektrischen Feldes 121, ein schlüsselringförmiger Elektrodenstecker des elektrischen Feldes 123 und eine Verbindungsbuchse zum Anschließen eines Objekts.
Der eingebaute Elektrodenstecker des elektrischen Feldes 121 ist so auf einer Elektrodenplatte 121b befestigt, welche mit einer ersten, im Inneren des Gehäuses verlaufenden Ladungsbeseitigungsleitung 131 verbunden ist, dass ein Urethanschaumstoff 121a über einen elektrisch leitenden Gummi abgedeckt wird. Durch den Anschluss an das ladungsabgebende Objekt über den Urethanschaumstoff kann der ersten Ladungsbeseitigungsleitung im Inneren des Gehäuses die zu beseitigende elektrostatische Ladung zugeführt werden. Die Anschlussbuchse für das Objekt 124 ist für einen Stecker für einen externen Draht für den Anschluss eines Objekts ausgelegt, das wiederum mit einem den menschlichen Körper mit der Erde verbindenden Objekt, z. B. ein Antistatik-Fußgelenkband oder eine ähnliche, nach dem bisherigen Stand der Technik bekannte Vorrichtung zur Verbindung des menschlichen Körpers mit der Erde, verbunden werden soll. Der schlüsselringartige Elektrodenstecker für das elektrische Feld 123 ist mit einem Ring 123a für die Anbringung eines Schlüssels versehen und kommt durch das Einführen eines Schlüssels, z. B. an einer Tür oder an einer Fahrzeugkarosserie, zum Einsatz.
An den beiden Seitenteilen 2b und 2c des kastenartigen Gehäuses 1 sind jeweils die beiden Erdelektrodenplatten 7 und 8 angeordnet, die den Körper einer Person mit einer im Gehäuseinneren verlaufenden Erdleitung 140 im Wesentlichen auf die selbe Art und Weise verbinden, wie in Beispiel 1 beschrieben.
Des Weiteren befinden sich an der Unterseite 2d des kastenartigen Gehäuses 1 eine Anschlussbuchse 163 für den Anschluss einer Ladungsbeseitigungskette und ein Erdkettenanschlussteil 122 mit einer Trägerplatte (Trägerplatte aus Edelstahl) 122a.
In die Anschlussbuchse 163 für den Anschluss der Ladungsbeseitigungskette ist herausnehmbar ein Steckerteil der aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff wie Gold, Silber, Kupfer oder dergleichen gefertigten Ladungsbeseitigungskette eingesetzt, wobei die Kette z. B. einen Halskettenteil als ein Verbindungsmittel zum Verbinden des menschlichen Körpers mit den jeweils zweiten bis vierten Ladungsbeseitigungsleitungen 132a bis 132c der jeweils ersten bis dritten Ladungsbeseitigungsbaugruppen 126 bis 128 aufweist.
Die Erdungskette 130 ist mit der Trägerplatte 122a des Erdungskettenanschlusses 122 verbunden. Die Erdungskette 130 wird z. B. an einem Körperteil einer Person festgemacht und so mit dem Körper verbunden. An ihrer Innenseite ist die Trägerplatte 122a für den Erdungskettenanschluss mit der im Inneren des Objekts befindlichen Erdleitung 140 und dem jeweils ersten bis dritten Innendraht 137 bis 139 verbunden.
Des Weiteren werden die erste bis dritte Ladungsbeseitigungsbaugruppe 126 bis 128, der eingebaute Elektrodenstecker des elektrischen Felds 121, der schlüsselringartige Stecker für die Elektrode des elektrischen Felds 123, die Anschlussbuchse für das Objekt 124 und dergleichen wie im Folgenden beschrieben angeschlossen.
Zunächst wird jeweils eine Seite der ersten bis dritten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 126 bis 128 über die jeweils zweite bis vierte Ladungsbeseitigungsleitung 132a bis 132c mit der Anschlussbuchse 163 für die Ladungsbeseitigungskette verbunden. Die jeweils andere Seite der ersten bis dritten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 126 bis 128 wird dann jeweils über den ersten bis dritten Innendraht 137 bis 139 zunächst mit der Trägerplatte 122a für den Erdungskettenanschluss und dann über den jeweils vierten bis sechsten Innendraht 134 bis 136 im Inneren des Objekts mit der Objektanschlussbuchse 124 verbunden. Dabei wird insbesondere die andere Seite der zweiten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 127 mit Hilfe des fünften Innendrahtes 134 innerhalb des Objekts über den eingebauten Stecker 123 der elektrischen Feldelektrode und den siebenten Innendraht 133 innerhalb des Objekts mit der Objektanschlussbuchse 124 verbunden. Zudem werden das Anzeigegerät für das elektrostatische Potenzial 129 und die eine Seite der zweiten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 127 über die erste Ladungsbeseitigungsleitung 131 mit dem eingebauten Stecker der elektrischen Feldelektrode 121 verbunden.
Über den im Objekt befindlichen siebenten Innendraht 133 wird die Objektanschlussbuchse 124 mit dem schlüsselringartigen Stecker der elektrischen Feldelektrode 123 verbunden.
Die andere Seite des Anzeigegerätes für das elektrostatische Potenzial 129 wird über den ersten im Objekt befindlichen Innendraht 137 mit der Trägerplatte 122a für den Anschluss der Erdungskette verbunden.
Es folgt nunmehr eine ausführliche Beschreibung jeder einzelnen der ersten bis dritten Ladungsbeseitigungsbaugruppen 126 bis 128 sowie des Anzeigegeräts für das elektrostatische Potenzial 129.
(Aufbau der ersten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 126)
Die 23 und 24 veranschaulichen den Aufbau der ersten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 126.
In den Abbildungen bezeichnet die Zahl 126a ein kastenartiges Gehäuse aus einem elektrisch nicht leitenden Kunstharz, das mit einem Deckel (nicht dargestellt) versehen ist. In dem Gehäuse 126a sind ein Heizelement 141 mit einer multiplen Struktur, ein erster Ableiter 142 und ein zweiter Ableiter 143, die jeweils als eine mit Gasen gefüllte Harrison-Entladungsröhre ausgeführt sind und dazu in der Lage sind, einen elektrostatischen Stoß zu absorbieren, eine erste Entladungsplatte 144 aus einem Rundeisen mit einem bestimmten Durchmesser und einer bestimmten Länge, eine zweite Entladungsplatte 145 aus Kupfer mit einer bestimmten Plattendicke und dergleichen untergebracht. Das Heizelement 141 besteht aus Wicklungen aus Nichrome^TM-Draht 141f, 141f,..., mit dem die aus Acrylharz bestehenden Kerne 141a bis 141e jeweils in einer Vielzahl von Schichten in verschiedenen Größen umwickelt sind. Eine Koronaentladungselektrode wird entsprechend den Abbildungen dadurch gebildet, dass zwei Stiftelektroden 145a und 145b aus Eisen so an der zweiten Entladungsplatte 145 befestigt werden, dass sie auf die erste Entladungsplatte 144 gerichtet sind. Während eine Seite der zweiten Entladungsplatte 145 der Koronaentladungselektrode mit dem Widerstand R22 (30 kO), einer Seite der Nichrome^TM-Drahtwicklung 141f und der zweiten Ladungsbeseitigungsleitung 132a verbunden wird, wird die andere Seite der zweiten Entladungsplatte 145 mit dem ersten Innendraht 137 in dem Objekt verbunden. Des Weiteren wird die andere Seite der ersten Entladungsplatte 144 zum einen über den ersten Ableiter 142 mit einer Seite der Nichrome^TM-Drahtwicklung und zum anderen mit dem vierten Innendraht 134 in dem Objekt verbunden. Der zweite Ableiter 143 wird über den Widerstand R21 (30 kO) und den Widerstand R22 (30 kÙ) mit der zweiten Ladungsbeseitigungsleitung 132a und der anderen Seite der Nichrome^TM-Drahtwicklung 141f in einer Reihe verbunden.
Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Anordnung wird Ladungsspannung (z. B. –7 000 V bis –10 000 V), die von der Ladungsbeseitigungskette als ein Verbindungsglied zum Verbinden des menschlichen Körpers als das die Ladung abgebende Objekt kommend über die Anschlussbuchse 163 für die Ladungsbeseitigungskette an die Ladungsbeseitigungsleitung 132a angelegt und dieser zugeführt wurde, an den ersten Ableiter 142 angelegt und durch Entladung verringert. Danach wird sie durch eine aus einem Widerstand R21, einem Widerstand R22 und dem zweiten Ableiter 143 bestehende Gleichstromschaltung geteilt und durch Entladung verbraucht. Zudem wurde die Restladung durch das Heizelement 141 in Wärme umgewandelt und dann verbraucht. Sie wird dann an die aus der ersten und zweiten Entladungsplatte 144 und 145 sowie den Stiftelektroden 145a und 145a bestehenden Koronaentladungselektrode abgegeben. Wenn die Ladungsspannung so hoch ist, dass sie mit Hilfe der drei soeben beschriebenen Maßnahmen nicht verringert werden kann, dann werden die positiven und negativen Ionen neutralisiert, indem eine Koronaentladung zwischen der ersten Entladungsplatte 144 und den Stiftelektroden 145a und 145a der zweiten Entladungsplatte 145 herbeigeführt wird und dadurch die elektrostatische Spannung auf ein ausreichend niedriges Niveau gesenkt wird.
(Aufbau der zweiten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 127)
Die 25 bis 28 zeigen den Aufbau der zweiten Ladungsbeseitigungsbaugruppe im Detail.
In den Zeichnungen wird mit 127b ein kastenartiges Gehäuse aus einem elektrisch nicht leitenden Kunstharz bezeichnet, das mit einem Deckel 127a versehen ist. Das Gehäuse 127b ist durch die erste und die zweite jeweils aus Kunstharz bestehende Trennwand 148 und 149 jeweils in ein größeres Fach und zwei kleinere Fächer unterteilt.
Auf einer Seite des Gehäuses sind in der Mitte des größeren Faches eine rechteckige Elektrode 146 aus Kupfer und eine kugelförmige Elektrode 147 aus Eisen so angeordnet, dass sie sich in einem bestimmten Entladungsabstand gegenüberliegen und zudem in einer Schicht aus Bimsgranulat und einer Granitmischung 31 eingebettet sind.
An die Kupferelektrode 146 ist ein Eingangsstück der ersten Ladungsbeseitigungsleitung 131 angeschlossen. Die Eisenelektrode 147 ist an einer Seite mit der dritten Ladungsbeseitigungsleitung 132 verbunden.
Eine kugelförmige Elektrode 150 aus Eisen ist fast in der Mitte des mittleren, kleineren Faches montiert. Die Eisenelektrode 150 ist mit einem Ende des fünften Innendrahts 135 innerhalb des Objekts verbunden.
In dem kleineren Fach auf der anderen Seite befinden sich eine erste und eine zweite stabförmige Neonelektrode 149a und 149b, die so angeordnet sind, dass sie sich in einem bestimmten Entladungsabstand koaxial gegenüber liegen.
Die auf der einen Seite befindliche erste Neonelektrode 149a ist im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise mit dem fünften Innendraht 135 innerhalb des Objekts verbunden wie die Eisenelektrode 150 auf der anderen Seite. Die auf der anderen Seite liegende zweite Neonelektrode 149 ist sowohl mit der Eisenelektrode 150 auf der anderen Seite und mit einer U-förmigen Nichrome^TM-Drahtwicklung 160 als auch mit der dritten Ladungsbeseitigungsleitung 132 über die Nichrome^TM-Drahtwicklung 160 verbunden.
Bei dem soeben beschriebenen Aufbau wird die von dem Objekt abgegebene elektrostatische Ladung, die von dem eingebauten Stecker 121 der elektrischen Feldelektrode oder der Anschlussbuchse 163 der Ladungsbeseitigungskette jeweils über die erste und die dritte Ladungsbeseitigungsleitung 131 und 132b zugeführt wird, sowohl an die Kupferelektrode 146 als auch an die Eisenelektrode 147 gelegt, wodurch auf jeden Fall die Koronaentladung zwischen den Elektroden 146 und 147 bewirkt wird und die erzeugten Ionen mit Hilfe des um sie herum aufgefüllten Bimsgranulats und der Granitmischung 31 wirksam absorbiert und neutralisiert werden können.
Des Weiteren werden die eine Seite der im Durchmesser kleineren Eisenelektrode 150 und eine Seite der ersten Neonelektrode 149a an eine Körpererdung angeschlossen und somit der Körper über den fünften in dem Objekt befindlichen Innendraht 135 mit der Erde verbunden. Die andere Seite der im Durchmesser kleineren Eisenelektrode 150 und die andere Seite der ersten Neonelektrode 149a werden an die Nichrome^TM-Drahtwicklung 160 angeschlossen und die von der dritten Ladungsbeseitigungsleitung 132 zugeführte elektrostatische Ladung wird angelegt. Die elektrostatische Spannung wird von der Nichrome^TM-Drahtwicklung 160 zunächst als Wärme verbraucht und dann nach außen um die im Durchmesser kleinere Eisenelektrode 150 herum freigesetzt. Gleichzeitig wird die Koronaentladung zwischen der ersten und zweiten Neonelektrode 149a und 149b ausgelöst und dann die Ladung beseitigt.
(Aufbau der dritten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 128)
Die 28 bis 30 veranschaulichen den Aufbau der dritten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 128 im Einzelnen.
In den Zeichnungen wird mit 128b ein kastenartiges Gehäuse aus einem elektrisch nicht leitenden Kunstharz bezeichnet, das mit einem Deckel 128a versehen ist. In dem Gehäuse 128b sind ein Heizelement 151, ein Ableiter 152, eine Entladungsplatte 153 aus Kupfer mit einer bestimmten Plattendicke sowie eine aus zwei Gegenelektrodenplatten 154 und 156 bestehende Entladungselektrode, die beide gemäß den Abbildungen jeweils als eine flache Platte aus Edelstahl ausgeführt sind, untergebracht. Das Heizelement 151 besteht aus einem mit Nichrome^TM-Draht 151b umwickelten Acrylharzkern. Der Ableiter 152 ist als eine mit Gasen gefüllte Harrison-Entladungsröhre ausgeführt, die dazu in der Lage, ist einen elektrostatischen Stoß zu absorbieren. Die Entladungselektrode ist so aufgebaut, dass die Gegenelektrodenplatten 154 bzw. 156 mit Hilfe von Abstandshaltern 155 aus Kunstharz in einem bestimmten Abstand übereinander angeordnet sind. Des Weiteren wird die Gegenelektrodenplatte 154 der Entladungselektrode über den Widerstand R24 mit einer Seite der Nichrome^TM-Drahtwicklung 151 und die Gegenelektrodenplatte 156 über den Widerstand R23 mit der anderen Seite der Nichrome^TM-Drahtwicklung 151 verbunden. Der Ableiter 152, der den Aufbau einer Harrison-Entladungsröhre aufweist und mit Gasen gefüllt ist, wird an beiden Seiten mit der Nichrome^TM-Drahtwicklung 151b des Heizelements 151 verbunden.
Mit Hilfe einer solchen Anordnung, wie sie oben beschrieben wurde, wird die Ladungsspannung (z. B. –7 000 V bis –10 000 V), die an die vierte Ladungsbeseitigungsleitung 132 als ein Verbindungsglied für die Verbindung mit dem menschlichen Körper als das die Ladung abgebende Objekt angelegt und dieser zugeführt wurde, an den Ableiter 152 entladen und durch diesen abgebaut und weiter von dem Heizelement 151 verbraucht. Im Anschluss daran wird die Restspannung über den Widerstand R23 an die großflächige Gegenelektrodenplatte 156 angelegt, die wiederum einer Koronaentladung mit der Gegenelektrodenplatte 154, die über der Gegenelektrodenplatte 156 angeordnet ist, ausgesetzt wird, wobei die positiven und negativen Ionen neutralisiert werden und die zu reduzierende elektrostatische Spannung auf ein ausreichend niedriges Niveau verringert wird. Zu einer Koronaentladung kommt es, wenn die Entladungsplatte 153 an den fünften Innendraht 136 innerhalb des Objekts angeschlossen ist. Außerdem weisen die Widerstände R23 und R24 jeweils einen Widerstandswert von beispielsweise annähernd 30 kO auf und haben zudem die Wirkung, dass die statische Ladung in kleinere Segmente zerteilt und die Spannung verringert wird. Die Entladungsplatte 153 ist so angeordnet, dass sie schon allein eine Entladung bewirkt (gewöhnlich auf der Seite mit einer Verbindung zur Erde), wenn die statische Ladung über den sechsten Innendraht 136 innerhalb des Objekts zugeführt wird. Infolgedessen wird eine ausreichende Menge statische Ladung beseitigt.
Bei der Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung entsprechend dieser Ausführungsform sind die beiden Gegenelektrodenplatten 154 und 156 jeweils besonders großflächig ausgeführt, wodurch es leicht zur Entladung kommt (und Dunkelentladung möglich ist). Würde die Entladungsstrecke zwischen beiden verringert, dann wäre die elektrostatische Spannung immer noch ausreichend niedrig, so dass festgestellt werden kann, dass die Vorrichtung für eine niedrige elektrostatische Spannung geeignet ist.
(Aufbau des Anzeigegeräts für das elektrostatische Potenzial 129)
31 ist eine Abbildung eines Anzeigeteils 129a der Anzeigevorrichtung für das elektrostatische Potenzial 129 gemäß 22.
Zu der Anzeigevorrichtung für das elektrostatische Potenzial 129 gehört beispielsweise eine LED. Das Anzeigeteil ist so eingestellt, dass der Text „OVER 3000V" („über 3000 V) gemäß Zeichnung erscheint, wenn von der ersten Ladungsbeseitigungsleitung 131 ein elektrostatisches Potenzial von mehr als GS –3000 V, welches für die Beseitigung statischer Ladung erforderlich ist, zugeführt wird und diese Anzeige automatisch verschwindet, wenn das elektrostatische Potenzial als Folge des Ladungsbeseitigungsprozesses auf ein unter dem angezeigten Wert liegendes Niveau verringert wird.
Die Anzeige kann auch so eingestellt werden, dass z. B. ein bestimmter Wert des elektrostatischen Potenzials selbst angezeigt wird.
Versuchsbeispiel
Bei der soeben beschriebenen Ausführungsform ist die Beseitigungsleistung der ersten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 126 für eine besonders hohe elektrostatische Spannung, die der dritten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 128 für eine verhältnismäßig niedrige elektrostatische Spannung und die der zweiten Ladungsbeseitigungsbaugruppe 127 für eine mittlere elektrostatische Spannung ausgelegt. Die Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung entsprechend dieser Ausführungsform ist folglich für einen großen Spannungsbereich von hoher bis zu niedriger Spannung einsetzbar.
32 zeigt die mit Hilfe der Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung entsprechend dieser Ausführungsform erzielten Messergebnisse der Beseitigung statischer Ladung auf eine ähnliche Art und Weise wie 14 für die erste Ausführungsform.
Die Messung wird für einen Fall (b), bei dem die Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung allein eingesetzt wird und jeweils für die Fälle (c) bis (e), bei denen die . Objektverdrahtung zum Verbinden eines Antistatik-Fußgelenkbands angewendet wird, an unterschiedlichen Orten durchgeführt.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, kann festgestellt werden, dass die Ladungsbeseitigungsleistung in den Fällen (c) bis (e) bei weitem besser ist als im Fall (a), bei dem eine spontane Entladung bewirkt wurde.
Verglichen mit dem Fall, bei dem die Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung allein eingesetzt wurde, hat es sich gezeigt, dass durch die Verbindung der Objektanschlussbuchse 124 mit einer Vorrichtung zum Verbinden des Körpers einer Person mit der Erde mit Hilfe der Objektverdrahtung ein größerer Effekt erzielt werden kann.
Industrielle Anwendung
Wie oben beschrieben, ist die erfindungsgemäße Ladungsbeseitigungsvorrichtung für statische Ladung ein wirksames Mittel für die Beseitigung statischer Ladung und kann im privaten Bereich von einer Person getragen werden, in einem Fahrzeug eingebaut werden oder in IS-Anlagen, LSI-Anlagen oder dergleichen verhindern helfen, dass Personen bei der Arbeit elektrostatisch aufgeladen werden.
Zeichnungen
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Fig.12
Fig. 13
Fig. 14
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Fig. 16
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20 DC regulated electric current = Gleichstrom
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31 OVER = über
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(a) Spontane Entladung
(b) Alleinige Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
(c) Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Kombination mit einem Antistatik- Fußgelenkband (auf Holzfußboden)
(d) Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Kombination mit einem Antistatik- Fußgelenkband (auf Fliesen)
(e) Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Kombination mit einem Antistatik- Fußgelenkband (auf Asphalt) DC voltage = Gleichspannung Time (seconds) = Zeit (Sekunden)

Claims

Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung, bestehend aus Ladungszuführungsmitteln (16) zur Zuführung statischer Ladung von einem die Ladung abgebenden Objekt und Ladungsbeseitigungsbaugruppen (20, 40) zur Beseitigung statischer Ladung, die über Ladungszuführungsmittel (16) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung Entladungsmittel (26, 43) zur Entladung der statischen Ladung und exatherme Einrichtungen (23, 48) zur Beseitigung der statischen Ladung gehören, wobei zur Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung mehrere Baugruppen gehören, von denen jede eine Kombination aus Entladungsmitteln und exothermen Einrichtungen umfasst und die eine unterschiedliche Leistung beim Beseitigen von statischer Ladung in Abhängigkeit von einer Größe der elektrostatischen Spannung haben, mit der das die Ladung abgebende Objekt geladen wurde, wobei die exotherme Einrichtung die Form eines Heizelements hat, das durch statische Ladung Joulesche Wärme erzeugen kann.
Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungsmittel (26, 43) in Graniterde (31) eingebettet sind.
Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die exothermen Einrichtungen (23, 48) in Graniterde eingebettet sind.
Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungsmittel (26, 43) und die exothermen Einrichtungen (23, 48) jeweils in Graniterde (31) eingebettet sind.
Vorrichtung zum Beseitigen statischer Ladung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungsmittel (26, 43) in Form einer Entladungselektrode ausgeführt sind, die durch statische Ladung eine Koronaentladung verursacht.