JP4184213B2 - Ion generation amount control method and ionizer - Google Patents
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Description
本発明は、静電気除去装置等に用いられるイオナイザーに関し、特に温度、湿度により影響される除電対象物周囲の正負のイオンバランスを調節し、帯電している除電対象物の電位を限りなく低くすることができるように、送風する正負イオンの発生量を制御するイオン発生量制御方法、及びこの制御方法を用いたイオナイザーに関する。 The present invention relates to an ionizer used in a static eliminator and the like, and in particular, adjusts the positive / negative ion balance around a static elimination object affected by temperature and humidity, thereby reducing the potential of the static elimination object as much as possible. The present invention relates to an ion generation amount control method for controlling the generation amount of positive and negative ions to be blown, and an ionizer using this control method.
静電気放電(ESD,electrostatic discharge)は、精密電子デバイスの製造工程や実装工程において、様々な障害の原因となる。半導体回路の微細化に伴って、許容される帯電量が微小化し、僅かな帯電でも、ESDによってシリコンの回路や酸化物の絶縁層が破壊される。また、帯電によって塵埃の付着が促進されることも問題である。半導体回路の高集積化には、帯電防止対策が不可欠であり、一般には放電装置によって発生した正、負イオンを気体ジェットにより除電対象物に吹き付けて、電荷を中和するという方法がとられている。このような装置は除電装置又は除電用イオナイザー(以下、イオナイザーという。)と呼ばれる。 Electrostatic discharge (ESD) causes various obstacles in the manufacturing process and mounting process of precision electronic devices. With the miniaturization of semiconductor circuits, the permissible charge amount is reduced, and even with a slight charge, the silicon circuit and the oxide insulating layer are destroyed by ESD. Another problem is that the adhesion of dust is promoted by charging. In order to achieve high integration of semiconductor circuits, antistatic measures are indispensable. Generally, positive and negative ions generated by a discharge device are sprayed onto a static elimination object by a gas jet to neutralize the charge. Yes. Such a device is called a static elimination device or an ionizer for static elimination (hereinafter referred to as an ionizer).
かかるイオナイザーは、放電電極に高電圧を印加し、先端部に局在したコロナ放電を発生させるものが多い。これらのイオナイザーは、正負の両極性のイオンを発生させるため、放電電極に交流電圧を印加するもの、複数の電極のそれぞれに正又は負の直流電圧を印加するもの、同一の放電電極にパルス状の正負の電圧を交互に印加するもの等種々の形式がある。いずれの場合にも、イオナイザーが吹き付ける正負イオンの量にアンバランスがあると、一旦除電されてたとしても、また過剰なイオンにより帯電されてしまうという問題がある。そのため、イオナイザーのイオンバランスを確保する手段や除電対象物の電荷の中性を確保する手段については、従来から種々の提案がなされてきた。 Many of these ionizers generate a corona discharge localized at the tip by applying a high voltage to the discharge electrode. These ionizers generate positive and negative bipolar ions, so that an AC voltage is applied to the discharge electrode, a positive or negative DC voltage is applied to each of the electrodes, and the same discharge electrode is pulsed. There are various types such as one in which positive and negative voltages are alternately applied. In either case, if there is an imbalance in the amount of positive and negative ions sprayed by the ionizer, there is a problem that even if the charge is once removed, it is charged by excessive ions. For this reason, various proposals have conventionally been made for means for ensuring the ion balance of the ionizer and means for ensuring the neutrality of the charge of the object to be neutralized.
例えば、放電電極近傍の空間内に、電流計を介して接地された電流検出電極を配置し、この電流検出電極を流れる正負の電流値によって、放電電極近傍の気体中の正負イオンのアンバランスを検知して、正負いずれか又は双方の放電電圧(あるいは放電時間)を調整する方法が多数提案されている(下記特許文献1など)。 For example, a current detection electrode grounded via an ammeter is placed in the space near the discharge electrode, and the positive and negative currents flowing through this current detection electrode can be used to balance the positive and negative ions in the gas near the discharge electrode. Many methods for detecting and adjusting either positive or negative discharge voltage (or discharge time) have been proposed (Patent Document 1 below).
また、交流式イオナイザーの場合に、イオン化された空気の流れの中に、振動型表面電位センサを配置し、この表面電位センサの帯電電位の検出値が所定の範囲に収まるように、対極(放電電極からコロナ放電が行われる対極)に印加する直流電圧を制御してイオンバランスを確保する方法が提案されている(特許文献2)。
さらに、被除電物の表面電位を連続的に測定する表面電位計と、この表面電位に応じて放電電極への印加電圧を演算する演算処理手段を備え、表面電位計の測定結果をフィードバックして放電電圧を制御する方法が提案されている(特許文献3)。
In the case of an AC ionizer, a vibration type surface potential sensor is arranged in the ionized air flow, and the counter electrode (discharge) is set so that the detected value of the charged potential of the surface potential sensor is within a predetermined range. There has been proposed a method for securing an ion balance by controlling a DC voltage applied from an electrode to a counter electrode where corona discharge is performed (Patent Document 2).
In addition, a surface potential meter that continuously measures the surface potential of the object to be discharged and an arithmetic processing means that calculates a voltage applied to the discharge electrode in accordance with the surface potential are fed back and the measurement result of the surface potential meter is fed back A method for controlling the discharge voltage has been proposed (Patent Document 3).
近年、電子デバイスの超微細化や多様化は、とどまるところを知らず進んでおり、これに伴って、帯電防止に対する要求もますますシビアになっている。そのため、正負イオンを含む気流を吹き付けて除電する場合に、吹き付け点付近での正負イオンのアンバランスによる残留電位をできるだけ小さくする必要があり、イオナイザーのイオンバランスの制御精度に対する要求水準もますます高くなっている。 In recent years, ultra-miniaturization and diversification of electronic devices have progressed without knowing a limit. Along with this, the demand for antistatics has become increasingly severe. For this reason, when discharging an air stream containing positive and negative ions, it is necessary to minimize the residual potential due to the unbalance of positive and negative ions near the spray point, and the level of control required for ionizer ion balance control accuracy is increasing. It has become.
前述したような従来のイオンバランスの制御方法は、いずれも一長一短あって、上記のような高度なイオンバランス制御の要請に十分応えるものとは言いがたい。例えば、前記特許文献1のような方法では、電流検出電極付近(したがって放電電極付近)でのイオンバランスがとれていたとしても、このイオンを気流に乗せて除電対象物に吹き付けるまでに、正負イオン量それぞれの減少があり、吹き付け点付近でもイオンバランスがとれているという保証はない。 All of the conventional ion balance control methods as described above have advantages and disadvantages, and it cannot be said that they sufficiently satisfy the above-described demand for advanced ion balance control. For example, in the method as described in Patent Document 1, even if the ion balance near the current detection electrode (and therefore near the discharge electrode) is taken, positive and negative ions are applied before the ions are placed on the air current and sprayed on the static elimination object. There is a decrease in each amount, and there is no guarantee that the ion balance is in the vicinity of the spray point.
本発明者らの知見によれば、正と負のイオン量の減少が必ずしも同じ割合で起こるとは言えず、いずれか一方のイオン量の減少が先行することがあり、雰囲気の温度や湿度等によって複雑に変化する。したがって、上述にような方法では、放電電極付近のイオンバランスを精度よく制御しても、除電対象物には許容範囲を超えるような正又は負の電位が残留することが起こりうる。また、特許文献2のような方法の場合も同様であって、空気流中に配置した表面電位センサの位置におけるイオンバランスの制御は可能であっても、除電対象物の残留電位を許容範囲以内にし得るという保証はない。
According to the findings of the present inventors, it cannot be said that the decrease in the amount of positive and negative ions necessarily occurs at the same rate, and may be preceded by the decrease in the amount of either one of the ions such as the temperature and humidity of the atmosphere. Depending on the complexity. Therefore, in the method as described above, even if the ion balance near the discharge electrode is accurately controlled, a positive or negative potential exceeding the allowable range may remain in the static elimination object. The same applies to the method as disclosed in
一方、前記特許文献3のような方法は、除電対象物の表面電位を測定するという点では、より直接的な制御方法と言える。しかし、種種の形態の除電対象物を処理する場合には、その表面電位を測定することが困難な場合が少なくない。また、除電対象物が大きかったり、複数の対象物を同時に除電処理するような場合に、対象物の表面電位はその部位によって大きく異なることがあり、どのようにして表面電位の平均値を求めて制御を行なうかが課題となる。
On the other hand, the method as described in
そこで本発明は、コロナ放電により発生した正負のイオンを気流により除電対象物に吹き付けて、その除電を行なうイオナイザーにおいて、生成した正負イオン量の減少に対する温度や湿度等の雰囲気条件の影響を把握しつつ、放電電極と除電対象物との間に2つのイオンセンサーを設け、前記2つのイオンセンサーの対地帯電電位等により、除電対象物の電位がゼロに近づくように前記放電電極に印加する電圧を制御し、イオンの発生量を制御する方法を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention grasps the influence of atmospheric conditions such as temperature and humidity on the decrease in the amount of generated positive and negative ions in an ionizer that discharges positive and negative ions generated by corona discharge to an object to be neutralized by an air flow. On the other hand, two ion sensors are provided between the discharge electrode and the object to be neutralized, and the voltage applied to the discharge electrode so that the potential of the object to be neutralized approaches zero due to the ground potential of the two ion sensors. It is an object to provide a method for controlling and controlling the amount of ions generated.
上記課題を解決するため、本発明は、放電電極が発生する正及び/又は負イオンが送風される方向に、2つのイオンセンサーを距離Xの間隔で設け、前記2つのイオンセンサーの対地帯電電位と、前記距離Xとから単位長当たりの電位差(以下、電位勾配V d )を求め、送風下流側の前記イオンセンサーの対地帯電電位Vと、該イオンセンサーから送風下流方向の所望地点までの距離Yと、前記電位勾配V d とから、前記所望地点における電位V o を求め、前記電位V o がゼロ電位に近づくように前記放電電極に印加する電圧を制御し、イオンの発生量を制御することを特徴とするものである。
To solve the above problems, the present invention is, in a direction positive and / or negative ion discharge electrodes occurs is blown, provided the two ion sensors at intervals of a distance X, the ground of the two ion sensors A potential difference per unit length (hereinafter referred to as potential gradient V d ) is obtained from the charging potential and the distance X, and the ground charging potential V of the ion sensor on the downstream side of the blower and the desired point in the downstream direction of the blower from the ion sensor. The potential V o at the desired point is obtained from the distance Y and the potential gradient V d , the voltage applied to the discharge electrode is controlled so that the potential V o approaches zero potential, and the amount of ions generated is determined. It is characterized by controlling.
前記2つのイオンセンサーが、前記送風方向にほぼ直角で略水平に所定の間隔離れて設けられた棒状の導電体であり、前記対地帯電電位が、前記2つのイオンセンサーとアース間に各々設けた抵抗に生じる電位であることは好適である。このセンサーには、放電電極から送付されるイオンにより帯電し、これにより電流が流れ電圧が誘起される。
The two ion sensors are rod-shaped conductors provided at a substantially right angle to the blowing direction and separated from each other by a predetermined horizontal distance , and the ground potential is provided between the two ion sensors and the ground. It is preferable that the potential be generated in the resistor . This sensor is charged by ions sent from the discharge electrode, whereby a current flows and a voltage is induced.
本発明のイオナイザーは、正及び/又は負イオンを発生する放電電極を含む放電手段と、該放電手段により発生する正及び/又は負イオンの量を制御するイオン発生量制御手段と、前記放電手段により発生したイオンを気流により搬送する送風手段と、前記放電電極からの距離が互いに異なる位置に距離Xの間隔で配置された2つのイオンセンサーと、前記2つのイオンセンサーの対地帯電電位と、前記距離Xとから電位勾配V d を求め、送風下流側の前記イオンセンサーの対地帯電電位Vと、該イオンセンサーから送風下流方向の所望地点までの距離Yと、前記電位勾配V d とから、前記所望地点における電位V o を求める手段と、前記電位V o がゼロ電位に近づくように前記イオン発生量制御手段を調節する手段とを備える。
The ionizer according to the present invention includes a discharge means including a discharge electrode for generating positive and / or negative ions, an ion generation amount control means for controlling the amount of positive and / or negative ions generated by the discharge means, and the discharge means. Air blowing means for transporting ions generated by the air current, two ion sensors arranged at different distances from the discharge electrode at a distance X, and a ground potential of the two ion sensors , said distance X and obtains the potential gradient V d from the the ground charge potential V of the ion sensor of the air downstream side, the distance Y from the ion sensor to a desired point of the air downstream direction, and the potential gradient V d , Means for obtaining the potential V o at the desired point, and means for adjusting the ion generation amount control means so that the potential V o approaches zero potential .
上記のイオナイザーにおいては、前記2つのイオンセンサーとアース間に各々抵抗が設けられ、該抵抗に生じる電位から前記対地帯電電位を算出する手段を備えたことが好ましい。また、前記2つのイオンセンサーは、発生したイオンが送風される気流のおおよそ同一流線上に配置されていることが好ましい。また、前記放電手段が、前記放電電極に交流電圧を印加するものであってもよい。さらに、前記放電電極に、前記交流電圧に加えて一定レベルのバイアス直流電圧を印加し、前記イオン発生量制御手段がこのバイアス直流電圧のレベルを制御するものであってもよい。さらに、前記放電電極に、パルス状の直流電圧を印加し、前記イオン発生量制御手段が該直流電圧のパルス幅と印加周期、又は印加電圧を制御するものであることは好ましい。
本発明によるイオンバランスの制御方法は、放電電極に高電圧を印加しコロナ放電により発生する正及び/又は負のイオン発生量を、前記高電圧の値を制御することで調節するイオンバランスの制御方法において、前記イオンが送風される気流中であって、その流れ方向に2つのイオンセンサーを距離Xの間隔で配置し、これらのイオンセンサーの対地帯電電位と、前記距離Xとから電位勾配V d を求め、送風下流側の前記イオンセンサーの対地帯電電位Vと、該イオンセンサーから送風下流方向の所望地点までの距離Yと、前記電位勾配V d とから、前記所望地点における電位V o を求め、前記電位V o がゼロ電位に近づくように前記高電圧を調節することを特徴とする。また、前記対地帯電電位は、前記2つのイオンセンサーとアース間に各々設けた抵抗に生じる電位であることが好ましい。
In the above ionizer, it is preferable that a resistance is provided between the two ion sensors and the ground, and a means for calculating the ground charging potential from a potential generated in the resistance is provided. Moreover, it is preferable that the two ion sensors are arranged on approximately the same stream line of the airflow in which the generated ions are blown. Further, the discharge means may apply an AC voltage to the discharge electrode. Furthermore, a certain level of bias DC voltage may be applied to the discharge electrode in addition to the AC voltage, and the ion generation amount control means may control the level of the bias DC voltage. Further, it is preferable that a pulsed DC voltage is applied to the discharge electrode, and the ion generation amount control means controls the pulse width and application cycle of the DC voltage, or the applied voltage.
The ion balance control method according to the present invention controls the ion balance by adjusting the amount of positive and / or negative ions generated by corona discharge by applying a high voltage to the discharge electrode by controlling the value of the high voltage. In the method, two ion sensors are arranged at an interval of a distance X in the air flow in which the ions are blown, and a potential gradient V is calculated from the ground charging potential of these ion sensors and the distance X. seek d, and ground the charge potential V of the ion sensor of the air downstream side, the distance Y from the ion sensor to a desired point of the air downstream from said potential gradient V d, the potential V o of the desired location determined, wherein the potential V o to regulate the high voltage to approach zero potential. The ground charging potential is preferably a potential generated in a resistor provided between the two ion sensors and the ground.
本発明は上記のように構成されているため、気流の下流側の任意の位置における気流中の正負のイオン量を略同じになるように制御することができる。このことにより、除電対象物に正負電荷のアンバランスが生じるのを確実に防止することができる。すなわち、放電電極近傍又は気流中の1箇所のみのイオンバランスを検出する従来の制御方法では、測定箇所のイオンバランスは制御することができても、気流の流れ過程で正負のイオンの減少速度に差が生じるため、除電対象物の位置での正負のイオン量がアンバランスになることがある。 Since this invention is comprised as mentioned above, it can control so that the amount of positive / negative ions in the airflow in the arbitrary positions of the downstream of airflow may become substantially the same. As a result, it is possible to reliably prevent unbalance of positive and negative charges from occurring in the static elimination object. In other words, in the conventional control method for detecting the ion balance in the vicinity of the discharge electrode or only in one location in the airflow, even if the ion balance in the measurement location can be controlled, the rate of decrease of positive and negative ions in the airflow flow process is reduced. Since a difference arises, the amount of positive and negative ions at the position of the static elimination object may become unbalanced.
これに対して本発明によれば、2つのイオンセンサーにより気流の流れ過程での正負イオンの減少速度の偏りに対応する情報が得られるので、2つのイオンセンサーの測定値を外挿して、除電対象物の位置でのイオンバランスを推定することができ、この位置での正負イオン量が同程度になるように、放電電極での正負イオンの発生量の制御することにより、従来よりも大幅に高い精度で、除電対象物の残留電位をゼロに近づけることができる。
According to the present invention, on the other hand, since information corresponding to a reduction rate of deviation of the positive and negative ions in the two airflow streams process by ion sensor is obtained, extrapolating the measured values of the two ion sensors By controlling the amount of positive and negative ions generated at the discharge electrode so that the amount of positive and negative ions at this position can be approximately the same, the ion balance at the position of the static elimination object can be estimated. The residual potential of the static elimination object can be brought close to zero with significantly high accuracy.
本発明によれば、温度や湿度等の雰囲気条件により変化する、1)放電電極で発生する正負イオン量、2)除電対象物に到達するまでの正負イオン量の減少量、を勘案し、除電対象物に吹き付ける正負イオン量を、除電対象物の電位が最小となるように正負のイオン発生量を制御できる。本発明により、雰囲気条件にかかわらず、安定して除電対象物の電位をゼロレベルに近づけることが可能になった。 According to the present invention, taking into account the amount of positive and negative ions generated at the discharge electrode and 2) the amount of decrease in the amount of positive and negative ions until reaching the object to be neutralized, which varies depending on atmospheric conditions such as temperature and humidity, The amount of positive and negative ions generated can be controlled so that the amount of positive and negative ions sprayed on the object is minimized. According to the present invention, it is possible to stably bring the potential of the static elimination object close to zero level regardless of the atmospheric conditions.
以下、実施例に基づいて本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の実施例であるイオナイザーの断面概要図である。このイオナイザーは、紙面と直角な方向に並列に配置された多数の電極によりコロナ放電させ、除電対象物に正負イオンを含む空気気流を吹き付けるものである。図1は矩形のイオナイザー本体の中央付近の垂直断面図を示している。この装置は、イオナイザー本体1、イオンセンサー2及び図示していない電源回路や制御回路等から構成されている。イオナイザー本体1は、放電電極3、対極であるグリッド4、空気流を形成する送風ファン5、フィルター6及び気流流路を形成するダクト7などからなっている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on examples. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an ionizer that is an embodiment of the present invention. This ionizer causes corona discharge by a large number of electrodes arranged in parallel in a direction perpendicular to the paper surface, and blows an air stream containing positive and negative ions to the static elimination object. FIG. 1 shows a vertical cross section near the center of a rectangular ionizer body. This apparatus includes an ionizer body 1, an
図2は、イオナイザー本体およびイオンセンサーの構成を分解して示した説明図である。針状の放電電極3は、絶縁材料からなる電極取付け部材8に、水平方向に略等間隔で多数取り付けられている。本実施例のイオナイザーは、放電電極3に交流高電圧を印加するもので、トランス9の二次側の一端が絶縁部材8の中心を導通する導線10を介して各放電電極3に連結されている。トランス9の一次側には商用周波数の交流電力が供給されている。
FIG. 2 is an explanatory view showing the structure of the ionizer body and the ion sensor in an exploded manner. Many
一般に交流コロナ放電では、正負のイオン発生量に偏りが生じることが多いので、交流に直流のバイアス電圧を加えて、この偏りを修正する手法がとられる。本実施例では、対極であるグリッド4は接地されており、トランス8の二次側の他方の(放電電極に連結されていない側の)端子は、直流バイアス電源11を介して接地されている。この直流バイアス電源11の電圧を可変にすることにより、放電電極3に印加される交流電圧のアース電位に対する正負のレベルを可変にすることができ、これにより正負のイオン発生量を調節することができる。
In general, in AC corona discharge, there is often a bias in the amount of positive and negative ions generated. Therefore, a method of correcting this bias by applying a DC bias voltage to the AC is taken. In this embodiment, the
このイオナイザーにおいては、ダクト7の全幅に亘って風量を均一にするために、横長なラインフローファンが用いられている。すなわち、送風ファン5は、水平回転軸にダクト7のほぼ全幅に亘る長さの旋回羽根が取り付けられてなるもので、空気の吹き出し口もダクトの全幅に形成されており、ダクト7内の風速の偏りを極力低減するよう構成されている。また、送風ファン5の空気吸入口には、フィルター6が配設されており、除電を行なう空気流を清浄化している。さらに、ダクト7はコロナ放電により帯電することのないように、導電性材料からなり、かつ接地されている。
In this ionizer, a horizontally long line flow fan is used in order to make the air flow uniform over the entire width of the
2個のイオンセンサー2a,2bは同形の金属棒からなり、ともに空気流と直角で略水平になるように、絶縁材からなるセンサ支持部材12で支持されている。また、2個のセンサは所定の間隔離れて略平行になるように配置されている。両センサは、それぞれ抵抗13を介して接地されており、気流中のイオンが衝突して正又は負の電荷を受け、微少な電流がアースに流れるため、抵抗13の手前のP点には電位が発生する。この電位をそれぞれ増幅器14で増幅してイオン量に換算した信号として取り出すことにより、イオンセンサー2a,2bの2箇所でのイオン量を計測することができる。
The two
P点の電位は、イオンセンサーが受けた正の電荷と負の電荷の差に比例するが、その電圧波形はおおむね放電電極に印加された交流電圧と同形になる。したがって、P点での電圧波形を積分して、その正の部分の積分値が各イオンセンサーが受けた正イオン量に比例し、負の部分の積分値が負イオン量に比例すると解釈することもできる。2個のセンサの間隔dは、厳密に限定する必要はないが、通常は1〜5cm程度とすることが好ましい。 The potential at the point P is proportional to the difference between the positive charge and the negative charge received by the ion sensor, but the voltage waveform is generally the same as the AC voltage applied to the discharge electrode. Therefore, integrating the voltage waveform at point P, interpreting that the integral value of the positive part is proportional to the amount of positive ions received by each ion sensor, and the integral value of the negative part is proportional to the amount of negative ions. You can also. The distance d between the two sensors does not need to be strictly limited, but is usually preferably about 1 to 5 cm.
図3は、本実施例のイオナイザーの電源回路及び制御回路を示す図である。イオンセンサー2a,2bの電圧信号は、それぞれ増幅器14a,14bで増幅され、AD変換器15a,15bでディジタル信号となって、演算回路16に入力される。演算回路16では、後述するような制御ロジックに基づいて、直流バイアス電源11のバイアス電圧値を制御する制御信号を出力する。
FIG. 3 is a diagram showing a power supply circuit and a control circuit of the ionizer of this embodiment. The voltage signals of the
トランス9の一次側には商用周波数100Vの交流電力が供給され、二次側で6kV程度に昇圧されて、放電電極3に印加される。すでに述べたように、トランス9の二次側の一端は直流バイアス電源11を介して接地されており、前述の制御信号により、このバイアス電圧を−100〜350V程度の範囲で変化させる。これにより、接地電位にある対極のグリッド4と放電電極3との間の正負の電圧が変化して、これに応じて正負のイオンの発生量が制御される。
AC power having a commercial frequency of 100 V is supplied to the primary side of the
図4は、本発明におけるイオンバランスの制御方法の基本的な考え方を示す説明図である。図に示すように、放電電極3の位置をA点、上流及び下流側イオンセンサー2a,2bの位置をそれぞれB,C点、除電対象物17の位置をD点とする。イオンセンサー2aの信号(図2のP点の電位)が正の場合を例にとると、従来の制御方法では、この情報のみでイオンバランスが正側に偏っていると判断して、負イオンの発生量を増やすような制御を行なっていた。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the basic concept of the ion balance control method according to the present invention. As shown in the figure, the position of the
一方、本発明では、イオンセンサー2a,2bの二つの測定値があるため、B点におけるイオンバランスのみならず、BC間でのイオン量の変化に関する情報を得ることができる。例えば、図4のケースAの場合には、B点で正に偏っていても、C点ではその偏りは小さくなっており、これをD点まで延長するとほぼゼロ電位になると推測される。すなわち、放電電極3の位置では正イオンの量が多いが、その減少速度も大きいため、除電対象物17の位置では、ほぼイオンバランスのとれた状態になっていると推測され、正負イオンの発生量を変える制御を行なわなくてもよい。
On the other hand, in the present invention, since there are two measured values of the
これに対して、ケースBの場合には、B点で正に偏り、C点でも同程度に正に偏っている。すなわち、放電電極の位置で正イオンの量が多く、正イオンと負イオンの減少速度も同程度と考えられるので、この場合は負イオンの発生量を増大させる制御を行なう。また、ケースCの場合には、B点で正に偏っているが、C点ではゼロ電位に近づいており、このまま延長するとD点では負電位になると推測される。すなわち、放電電極の位置で正イオン量が多くても、正イオンの減少速度が大幅に大きいので、むしろ正イオンの発生量を増大させる必要がある。 On the other hand, in case B, it is positively biased at point B, and at point C, it is equally positively biased. That is, the amount of positive ions is large at the position of the discharge electrode, and the rate of decrease of positive ions and negative ions is considered to be approximately the same. In this case, control is performed to increase the amount of negative ions generated. In case C, it is biased positively at point B, but it is close to zero potential at point C, and if it is extended as it is, it is assumed that it becomes negative potential at point D. That is, even if the amount of positive ions is large at the position of the discharge electrode, the rate of decrease of positive ions is significantly large, so it is rather necessary to increase the amount of positive ions generated.
なお、上記の説明は基本的な考え方を述べているのであって、実際には、B点及びC点におけるイオンセンサーの情報と、後記実施例に示すような方法で、D点におけるイオンバランスを測定した情報等により、データを蓄積して学習制御又はAI制御の手法も導入して最適制御を行なっているものである。いずれにしても、雰囲気の湿度や温度によって、正イオン量及び負イオン量の減少は種種に変化するため、放電電極の位置でのイオンバランスだけでは、除電対象物の残留電位を精度よく制御するのが難しいことが知見された。実際に、後記実施例に示すように、イオンセンサーが1個の場合と2個の場合では、後者の方が制御精度が著しく向上することが確かめられた。 The above description describes the basic concept. Actually, the ion balance at the point D is measured by the method shown in the examples described later and information on the ion sensors at the points B and C. Based on the measured information or the like, data is accumulated and learning control or AI control is also introduced to perform optimal control. In any case, the decrease in the amount of positive ions and the amount of negative ions changes depending on the humidity and temperature of the atmosphere, so that the residual potential of the static elimination object can be accurately controlled only by the ion balance at the position of the discharge electrode. It was found that it was difficult. Actually, as shown in the examples described later, it was confirmed that the control accuracy of the latter is remarkably improved when the number of ion sensors is one or two.
本発明のイオナイザーは、上記実施例の装置の構成に限定されるものではない。例えば、放電電極に印加される電圧は交流に限らず、直流であってもよい。直流の場合には、正の電極と負の電極を別々にしてコロナ放電を行なってもよく、或いは一つの電極にパルス状に正の電位と負の電位を交互に印加してもよい。直流の場合に、正負イオンの発生量を制御する手段は、放電電極と対極との電位差を変えることによるのが基本であるが、パルス状の印加電圧の印加時間を変えることによってもイオン発生量を制御することができる。 The ionizer of the present invention is not limited to the configuration of the apparatus of the above embodiment. For example, the voltage applied to the discharge electrode is not limited to alternating current but may be direct current. In the case of direct current, the positive electrode and the negative electrode may be separately used for corona discharge, or a positive potential and a negative potential may be alternately applied to one electrode in a pulse shape. In the case of DC, the means to control the amount of positive and negative ions generated is basically by changing the potential difference between the discharge electrode and the counter electrode, but the amount of ions generated can also be changed by changing the application time of the pulsed applied voltage. Can be controlled.
また、本実施例では、正負イオンの発生量の制御を、トランスの二次側の接地端子に印加するバイアス電圧を変更することにより行なっているが、対極であるグリッドにバイアス電圧を印加し、このバイアス電圧を可変にして正負イオンの発生量を制御してもよい。本発明においては、放電電極の形状、材質、その取り付け方法や使用本数等はとくに限定を要しない。また、対極であるグリッドの形状、放電電極との位置関係等もとくに限定を要しない。 Further, in this embodiment, the amount of positive and negative ions generated is controlled by changing the bias voltage applied to the secondary ground terminal of the transformer, but the bias voltage is applied to the grid as the counter electrode, The generation amount of positive and negative ions may be controlled by making this bias voltage variable. In the present invention, there are no particular limitations on the shape, material, mounting method and number of discharge electrodes. Further, the shape of the grid as the counter electrode, the positional relationship with the discharge electrode, etc. are not particularly limited.
さらに、イオンセンサーの形式も本実施例で用いたものに限定する必要はなく、例えば、イオン検出電極を電流計を介して接地し、この電流計を流れる微少電流を測定してもよい。或いは気流中に帯電体を配置し、正負イオンを受けて表面に生じる電荷を各種の表面電位計で計測するような手段によってもよい。さらに、正負のイオンを含む空気を吸引して、正又は負に帯電させた電極の電荷を中和させる方法(いわゆるエーベルト法)によるイオンセンサーであってもよい。エーベルト法の場合は、正イオン量と負イオン量を独立に測定することができる。本発明に用いるイオンセンサーは、正イオン量と負イオン量のバランスの偏りを検出するものであっても、正イオン量と負イオン量を独立に測定するものであってもよい。 Further, the type of the ion sensor is not necessarily limited to that used in the present embodiment. For example, the ion detection electrode may be grounded via an ammeter and a minute current flowing through the ammeter may be measured. Alternatively, a charged body may be disposed in the air flow, and a means for receiving the positive and negative ions and measuring the charge generated on the surface with various surface potentiometers may be used. Furthermore, an ion sensor by a method (so-called Ebelt method) in which air containing positive and negative ions is sucked to neutralize charges of positively or negatively charged electrodes may be used. In the case of the Ebelt method, the amount of positive ions and the amount of negative ions can be measured independently. The ion sensor used in the present invention may be one that detects an imbalance in the balance between the positive ion amount and the negative ion amount, or may measure the positive ion amount and the negative ion amount independently.
図1〜3に示すようなイオナイザーを用いて、本発明により2個のイオンセンサーの情報に基づいて制御を行なった。放電電極としては、針状のタングステン電極を水平方向に等間隔に8本並べたものを用い、商用周波数(60kHz)で約6kVの交流電圧を印加して、対極グリッドとの間でコロナ放電を行なった。送風ファンによる空気流の流速は、イオナイザー出口で約4m/secであった。又は、イオナイザー出口断面積は約62.1cm2、空気の流量は約0.31/secであった。
By using an ionizer as shown in FIGS. 1 to 3, control was performed based on information of two ion sensors according to the present invention . As the discharge electrode, eight needle-like tungsten electrodes arranged at equal intervals in the horizontal direction were used, and an AC voltage of about 6 kV was applied at a commercial frequency (60 kHz) to cause corona discharge between the counter electrode grid. I did it. The flow rate of the air flow by the blower fan was about 4 m / sec at the ionizer outlet. Alternatively, the ionizer outlet cross-sectional area was about 62.1 cm 2 and the air flow rate was about 0.31 / sec.
本実施例においては、2個のイオンセンサーとして、径3mmψ×長さ128mmのステンレス製(金属製)丸棒を用い、上流のセンサはグリッドから27mm、下流のセンサは37mm離して、空気流の略中心でこれと直角になるように配置した。イオンバランスの制御は、図3に示した制御回路を用い、先に説明したような基本原理に基づき、2個のイオンセンサーからの差分情報で交流電圧の自動制御を行なった(経験的蓄積データを考慮したAI制御を行なった)。
In this embodiment , a stainless steel (metal) round bar having a diameter of 3 mm and a length of 128 mm is used as the two ion sensors, the upstream sensor is separated from the grid by 27 mm, and the downstream sensor is separated by 37 mm. It arrange | positioned so that it might become a right angle with this at the approximate center. The control of the ion balance is performed using the control circuit shown in FIG. 3, and based on the basic principle as described above, automatic control of the AC voltage is performed based on the difference information from the two ion sensors (empirical accumulated data). AI control was taken into consideration).
イオンバランスの評価には、イオナイザーの性能評価を目的として市販されているチャージプレートモニター(MONROE ELECTRIC社製Model288)を用い、150×150mm角のチャージプレートを、イオンセンサー(本実施例では下流のセンサー)から30cm離して空気流中心付近にこれと直角に配置し、このプレートの電位を連続測定して、平均のイオンバランスを求めた。同時に雰囲気の温度及び湿度も、この測定装置で測定した。本実施例の測定結果を図5aに示す。なお、イオンバランスの表示目盛は相対値で単位はないが、ゼロレベルでイオンバランスが良好なことを示す。
The evaluation of the ion balance, downstream of the sensor using a charge plate monitor commercially available for the purpose of performance evaluation of ionizers (MONROE ELECTRIC Co. Model288), the charge plate of 0.99 × 150 mm square, ion sensor (in this example - ) Was placed 30 cm away from the center of the air flow at a right angle to the center, and the potential of this plate was continuously measured to obtain the average ion balance. At the same time, the temperature and humidity of the atmosphere were also measured with this measuring device. The measurement result of this example is shown in FIG. In addition, although the display scale of ion balance is a relative value and does not have a unit, it indicates that the ion balance is good at zero level.
図5aに示す通り、ゼロレベルの周辺で僅かに変動するのみで、イオンバランスの変動が大幅に小さくなっていることが分かる。除電対象物周辺のイオンバランスをゼロレベル付近に保って、その残留電位を小さくする上で、本発明の効果が大きいことが確かめられた。
As shown in FIG. 5a, it can be seen that the fluctuation of the ion balance is greatly reduced by only a slight fluctuation around the zero level. It was confirmed that the effect of the present invention was great in keeping the ion balance around the static elimination object near zero level and reducing the residual potential.
1 イオナイザー本体
2,2a,2b イオンセンサー
3 放電電極
4 グリッド
5 送風ファン
6 フィルター
7 ダクト
8 電極取付け部材
9 トランス
10 導線
11 直流バイアス電源
12 センサ支持部材
13 抵抗
14,14a,14b 増幅器
15a,15b A/D変換器
16 演算回路
17 除電対象物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ionizer
Claims (10)
送風下流側の前記イオンセンサーの対地帯電電位Vと、該イオンセンサーから送風下流方向の所望地点までの距離Yと、前記電位勾配V d とから、前記所望地点における電位V o を求め、
前記電位V o がゼロ電位に近づくように前記放電電極に印加する電圧を制御し、イオンの発生量を制御することを特徴とするイオン発生量制御方法。 Two ion sensors are provided at intervals of a distance X in the direction in which positive and / or negative ions generated by the discharge electrode are blown, and a unit length is obtained from the ground charging potential of the two ion sensors and the distance X. A potential difference (hereinafter, potential gradient V d )
A ground charging potential V of the ion sensor of the air downstream side, the distance Y from the ion sensor to a desired point of the air downstream from said potential gradient V d, obtains the potential V o in the desired location,
The potential V o controls the voltage applied to the discharge electrode to approach zero potential, the ion generation amount control method characterized by controlling the amount of generated ions.
該放電手段により発生する正及び/又は負イオンの量を制御するイオン発生量制御手段と、
前記放電手段により発生したイオンを気流により搬送する送風手段と、
前記放電電極からの距離が互いに異なる位置に距離Xの間隔で配置された2つのイオンセンサーと、
前記2つのイオンセンサーの対地帯電電位と、前記距離Xとから電位勾配V d を求め、送風下流側の前記イオンセンサーの対地帯電電位Vと、該イオンセンサーから送風下流方向の所望地点までの距離Yと、前記電位勾配V d とから、前記所望地点における電位V o を求める手段と、
前記電位V o がゼロ電位に近づくように前記イオン発生量制御手段を調節する手段と
を備えたことを特徴とするイオナイザー。 A discharge means including a discharge electrode for generating positive and / or negative ions;
Ion generation amount control means for controlling the amount of positive and / or negative ions generated by the discharge means;
An air blowing means for conveying ions generated by the discharging means by an air current;
Two ion sensors arranged at a distance X from the discharge electrodes at different positions from each other;
A potential gradient Vd is obtained from the ground charging potential of the two ion sensors and the distance X, and the ground charging potential V of the ion sensor on the downstream side of the air blowing and the desired point in the downstream direction of the air blowing from the ion sensor. a distance Y, from said potential gradient V d, and means for determining the potential V o in the desired location,
Ionizer, characterized in that the potential V o has a means for adjusting the ion generation amount control means so as to approach the zero potential.
前記イオンが送風される気流中であって、その流れ方向に2つのイオンセンサーを距離Xの間隔で配置し、これらのイオンセンサーの対地帯電電位と、前記距離Xとから電位勾配VTwo ion sensors are arranged at an interval of a distance X in the air flow in which the ions are blown, and a potential gradient V is obtained from the ground charging potential of these ion sensors and the distance X. dd を求め、Seeking
送風下流側の前記イオンセンサーの対地帯電電位Vと、該イオンセンサーから送風下流方向の所望地点までの距離Yと、前記電位勾配VThe ground charging potential V of the ion sensor on the downstream side of the blower, the distance Y from the ion sensor to a desired point in the blower downstream direction, and the potential gradient V dd とから、前記所望地点における電位VFrom the potential V at the desired point. oo を求め、Seeking
前記電位VThe potential V oo がゼロ電位に近づくように前記高電圧を調節することを特徴とするイオンバランスの制御方法。The method of controlling ion balance, wherein the high voltage is adjusted so that the voltage approaches zero potential.
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