JP6341494B2 - Ion generator - Google Patents

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Description

この発明は、処理対象表面のプラズマ処理などに用いるイオン生成装置に関する。   The present invention relates to an ion generating apparatus used for plasma processing of a surface to be processed.

従来から、高圧を印加した放電電極と、アース電極との間の放電によってケーシング内で生成したイオンを、圧縮流体によってイオン流として放出するイオン生成装置が知られている。
このような装置では、放電電極を囲むアース電極だけでなく、ケーシングの先端にイオン噴出口となる流通孔を形成した金属製の導電板を設けて、この導電板をアース電極とするものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ion generating apparatus that discharges ions generated in a casing by a discharge between a discharge electrode to which a high voltage is applied and a ground electrode as an ion flow using a compressed fluid is known.
In such an apparatus, not only a ground electrode that surrounds the discharge electrode but also a metal conductive plate in which a flow hole serving as an ion ejection port is formed at the tip of the casing, and this conductive plate is used as a ground electrode. .

特許第4082905号公報Japanese Patent No. 4082905

上記のように、イオン噴出口となる流通孔を形成した導電板でアース電極を構成した場合には、上記導電板と放電電極との間にも放電が発生するが、この放電によって生成されるイオンがイオン流として流通孔を通過すると、上記導電板がダメージを受けてしまう。
このようなイオンダメージで導電板に形成された流通孔が消耗し、その開口径が大きくなったり、流通孔の方向が曲がってしまったりすることがある。このように、流通孔が変形すると、その流通孔を通過して噴出する圧力流体の方向や速度が変化してしまう。実際には、圧力流体の流速が落ちてしまうため、目的のイオン流が噴出されないことも起こる。
そこで、流通孔が形成された導電板を頻繁に交換して、上記イオン流を安定化しなければならないという問題があった。
As described above, when the ground electrode is formed of a conductive plate having a flow hole serving as an ion outlet, a discharge is also generated between the conductive plate and the discharge electrode. When the ions pass through the flow holes as an ion stream, the conductive plate is damaged.
Due to such ion damage, the through holes formed in the conductive plate may be consumed, and the opening diameter may increase or the direction of the through holes may be bent. Thus, when the flow hole is deformed, the direction and speed of the pressure fluid ejected through the flow hole are changed. Actually, since the flow velocity of the pressure fluid drops, the target ion flow may not be ejected.
Therefore, there is a problem that the conductive plate in which the flow holes are formed must be frequently replaced to stabilize the ion flow.

一方、ダメージを受けた導電板を交換しなければ、噴出口から離れた位置にはイオン流が到達しなくなるという問題もあった。
この発明の目的は、イオン噴出口を構成する部品の交換頻度を高くしなくても、イオン噴出口から放射されるイオン流を長期にわたって安定化することができるイオン生成装置を提供することである。
On the other hand, if the damaged conductive plate is not replaced, there is also a problem that the ion flow does not reach the position away from the ejection port.
An object of the present invention is to provide an ion generating apparatus capable of stabilizing an ion flow radiated from an ion ejection port over a long period of time without increasing the replacement frequency of components constituting the ion ejection port. .

この発明は、圧力流体源に接続し、イオン噴出口を備えたケーシングと、このケーシング内に設け、高電圧を印加する放電電極と、この放電電極との間で放電させるためのアース電極と、を備え、上記放電電極に高電圧を印加して上記アース電極との間の放電によってイオンを生成し、このイオンを上記イオン噴出口から噴出させるイオン生成装置を前提とする。   The present invention comprises a casing connected to a pressure fluid source and provided with an ion ejection port, a discharge electrode provided in the casing and applying a high voltage, and a ground electrode for discharging between the discharge electrode, And an ion generator that generates ions by applying a high voltage to the discharge electrode and discharges between the discharge electrode and the ground electrode, and ejects the ions from the ion outlet.

そして、上記イオン噴出口は、複数の流通孔が形成され、上記アース電極を構成する導電板と、複数の流通孔が形成され、上記圧力流体源から供給された圧力流体の流出方向に対して上記導電板の下流側に設けられた無機材料からなる絶縁板とからなり、上記導電板と上記放電電極の先端面とを対向させるとともに、上記導電板の流通孔及び絶縁板の流通孔を経由する上記圧力流体によって上記イオンを噴出させる構成にしたことを特徴とする。   The ion jet port has a plurality of flow holes formed therein, a conductive plate constituting the ground electrode, and a plurality of flow holes formed in the flow direction of the pressure fluid supplied from the pressure fluid source. An insulating plate made of an inorganic material provided on the downstream side of the conductive plate, with the conductive plate and the tip end surface of the discharge electrode facing each other, and via the flow hole of the conductive plate and the flow hole of the insulating plate It is characterized in that the ions are ejected by the pressure fluid.

この発明によれば、イオン噴出口を構成するとともに、アース電極を構成する導電板の下流側に絶縁板を設けたので、流通孔を通過するイオンによって上記導電板の流通孔がダメージを受けてその開口が変形したり、大きくなったりしたとしても、イオンによるダメージをほとんど受けない絶縁板の流通孔によってイオン流の方向や流速を保つことができる。
イオン噴出口を構成する部材を導電材料のみで形成した場合には、短期間で流通孔が変形し、目的のイオン流が放出されなくなってしまうため、頻繁に部品の交換が必要であった。この発明によれば、導電板の流通孔が変化しても、下流側の絶縁板の流通孔が変化しなければ、所期のイオン流の方向や勢いを保つことができるため、部品の交換サイクルを飛躍的に伸ばしながら、長期にわたってイオン流を安定化することができる。
特に、比較的イオンダメージの少ないタングステンやモリブデンなどの高価な金属板の交換サイクルを伸ばせるメリットは大きい。
According to the present invention, since the ion ejection port is formed and the insulating plate is provided on the downstream side of the conductive plate constituting the ground electrode, the flow hole of the conductive plate is damaged by the ions passing through the flow hole. Even if the opening is deformed or enlarged, the direction and flow velocity of the ion flow can be maintained by the through holes of the insulating plate that are hardly damaged by ions.
When the member constituting the ion ejection port is formed only of the conductive material, the flow hole is deformed in a short period of time, and the target ion flow is not released, so that frequent replacement of parts is necessary. According to this invention, even if the flow hole of the conductive plate changes, if the flow hole of the downstream insulating plate does not change, the desired ion flow direction and momentum can be maintained. The ion flow can be stabilized over a long period of time while dramatically extending the cycle.
In particular, the merit of extending the replacement cycle of expensive metal plates such as tungsten and molybdenum with relatively little ion damage is great.

第2の発明では、絶縁板の流通孔において導電板と密着する側、すなわち上流側開口径が、導電板の流通孔の開口径よりも大きくなっているので、導電板の流通孔から噴出するイオン流を、絶縁板の流通孔に確実に導くことができる。   In the second aspect of the invention, the side of the insulating plate that is in close contact with the conductive plate, i.e., the upstream opening diameter is larger than the opening diameter of the conductive plate, so that it is ejected from the conductive plate. The ion flow can be reliably guided to the flow hole of the insulating plate.

図1は実施形態の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of the embodiment. 図2は、実施形態におけるイオン噴出口付近の軸方向断面図である。FIG. 2 is an axial cross-sectional view in the vicinity of the ion ejection port in the embodiment. 図3は、実施形態におけるイオン噴出口の正面図である。FIG. 3 is a front view of the ion ejection port in the embodiment. 図4は、実施形態における第1の導電パイプと第2の導電パイプとの接続部付近の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the connection portion between the first conductive pipe and the second conductive pipe in the embodiment. 図5は、実施形態における第2の導電パイプの後端付近の拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the rear end of the second conductive pipe in the embodiment. 図6は、実施形態のイオン生成装置の効果を確認する試験の結果を示した図で、(a)が実施形態の装置、(b),(c)は比較例による試験結果である。6A and 6B are diagrams showing the results of a test for confirming the effect of the ion generation apparatus of the embodiment. FIG. 6A shows the apparatus of the embodiment, and FIGS. 図7は実施形態のイオン噴出口の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of an ion jet port according to the embodiment.

図1〜図7にこの発明の一実施形態を示す。
固定手段aには電動モーターmを固定しているが、この電動モーターmの出力軸1に駆動ギア2を固定している。さらに上記固定手段aには、中央に孔を形成したステンレスなどの導電材料からなるリング状の取り付け板3をねじ部材n1で固定するとともに、この取り付け板3には導電材料からなる筒状のベアリングホルダー4をねじ部材n2で固定している。
上記筒状のベアリングホルダー4には、導電材料からなる円柱状のロータリー本体5を挿入するとともに、このロータリー本体5とベアリングホルダー4との間に、一対のボールベアリング6,7及びベアリングカラー8を介在させて、上記ベアリングホルダー4に対してロータリー本体5を回転自在に支持している。
1 to 7 show an embodiment of the present invention.
An electric motor m is fixed to the fixing means a, and a drive gear 2 is fixed to the output shaft 1 of the electric motor m. Further, a ring-shaped mounting plate 3 made of a conductive material such as stainless steel having a hole formed in the center is fixed to the fixing means a by a screw member n1, and a cylindrical bearing made of a conductive material is attached to the mounting plate 3. The holder 4 is fixed with a screw member n2.
A cylindrical rotary body 5 made of a conductive material is inserted into the cylindrical bearing holder 4, and a pair of ball bearings 6 and 7 and a bearing collar 8 are provided between the rotary body 5 and the bearing holder 4. The rotary body 5 is rotatably supported with respect to the bearing holder 4 by being interposed.

上記ボールベアリング6,7はベアリングホルダー4で囲まれた空間を気密に保持するシール機能を備えている。このようにしたボールベアリング6,7は、ベアリングホルダー4との間で固定されているが、その固定構造は次の通りである。
上記ロータリー本体5であってベアリングホルダー4の先端に対応する位置に、止め用段部5aを形成するとともに、この止め用段部5aに一方のボールベアリング6をとめている。また、他方のボールベアリング7は、ロータリー本体5であって取り付け板3との対向面に固定したベアリング押さえ板9によって固定されている。このベアリング押さえ板9は、その円周方向に複数固定したねじ部材n3で上記ロータリー本体5に固定されている。
The ball bearings 6 and 7 have a sealing function to keep the space surrounded by the bearing holder 4 airtight. The ball bearings 6 and 7 thus configured are fixed between the bearing holder 4 and the fixing structure is as follows.
A stop step 5a is formed at a position corresponding to the tip of the bearing holder 4 in the rotary body 5, and one ball bearing 6 is fixed to the stop step 5a. The other ball bearing 7 is fixed by a bearing pressing plate 9 which is a rotary body 5 and is fixed to a surface facing the mounting plate 3. The bearing pressing plate 9 is fixed to the rotary body 5 by a plurality of screw members n3 fixed in the circumferential direction.

上記のことから明らかなように、一対のボールベアリング6,7は、ベアリングカラー8で一定の間隔を保ちながら、上記止め用段部5aとベアリング押さえ板9との間でしっかり保持され、ベアリングホルダー4内に形成される空間における圧力流体が、外に漏れないようにしている。   As is clear from the above, the pair of ball bearings 6 and 7 are firmly held between the stopping step 5a and the bearing retainer plate 9 while maintaining a certain distance with the bearing collar 8, and the bearing holder The pressure fluid in the space formed in 4 is prevented from leaking outside.

さらに、上記ロータリー本体5であって、上記一方のボールベアリング6に隣接する外周に、回転ギア10を固定するとともに、この回転ギア10を上記電動モーターmに固定した駆動ギア2にかみ合わせている。
なお、図中符号n4は、ロータリー本体5に形成したフランジ部5bを貫通して回転ギア10に挿入したねじ部材である。
上記のように構成したので、電動モーターmを駆動して駆動ギア2を回転させれば、この駆動ギア2の回転力が回転ギア10を介してロータリー本体5に伝達され、ロータリー本体5は、ベアリングホルダー4と相対回転することになる。
Further, in the rotary main body 5, a rotary gear 10 is fixed to an outer periphery adjacent to the one ball bearing 6, and the rotary gear 10 is engaged with a drive gear 2 fixed to the electric motor m.
Reference numeral n4 in the drawing denotes a screw member that is inserted into the rotary gear 10 through the flange portion 5b formed in the rotary body 5.
Since it comprised as mentioned above, if the electric motor m is driven and the drive gear 2 is rotated, the rotational force of this drive gear 2 will be transmitted to the rotary main body 5 via the rotation gear 10, and the rotary main body 5 It will rotate relative to the bearing holder 4.

上記ロータリー本体5には流体通路5cを貫通させているが、その一方の開口5dの中心を、ロータリー本体5の回転中心軸と一致させ、他方の開口5eの中心を、ロータリー本体5の回転中心軸に対して偏心させている。したがって、ロータリー本体5が回転すれば、他方の開口5eが、上記回転中心軸を中心にして円運動することになる。   The fluid passage 5c is penetrated through the rotary body 5. The center of one opening 5d is made coincident with the rotation center axis of the rotary body 5, and the center of the other opening 5e is made the center of rotation of the rotary body 5. It is eccentric with respect to the shaft. Therefore, when the rotary body 5 rotates, the other opening 5e moves circularly around the rotation center axis.

また、上記取り付け板3における中央の孔の部分を上記一方の開口5dに連通させるとともに、この取り付け板3の中央の孔には、導電材料からなる第1中空体11の先端部分を挿入している。そして、この第1中空体11の外周にはフランジ部11a形成し、このフランジ部11aを上記取り付け板3に密着させてねじ部材n5で固定している。このようにして取り付け板3に固定された第1中空体11の軸中心線を、ロータリー本体5の回転中心軸と一致させている。
なお、図中符号12は第1中空体11に接続したアース線である。
Further, the central hole portion of the mounting plate 3 is communicated with the one opening 5d, and the tip portion of the first hollow body 11 made of a conductive material is inserted into the central hole of the mounting plate 3. Yes. And the flange part 11a is formed in the outer periphery of this 1st hollow body 11, this flange part 11a is stuck to the said attachment board 3, and is fixed with the screw member n5. The axial center line of the first hollow body 11 fixed to the attachment plate 3 in this way is made to coincide with the rotational center axis of the rotary body 5.
In the figure, reference numeral 12 denotes a ground wire connected to the first hollow body 11.

さらに、上記取り付け板3であって、上記第1中空体11の挿入方向とは反対側となる側面に押さえ部材13をねじ部材n6によって固定している。この押さえ部材13は、取り付け板3に挿入された第1中空体11の先端部分との間で、セラミック製の支持板14を保持している。この支持板14は後で説明する第2の導電パイプ15を第1及び第2中空体11,17の中心に支持するための部材である。
上記のようにした第1中空体11は、上記取り付け板3とは反対端にねじ結合させた連結部材16を介して第2中空体17をねじ結合させ、これら第1,2中空体11,17及び連結部材16でこの発明の中空体を構成する。なお、これら連結部材16及び第2中空体17は絶縁材料である樹脂で構成され、上記第1中空体11とは電気的に絶縁されている。
Further, the pressing member 13 is fixed to the side surface of the mounting plate 3 opposite to the insertion direction of the first hollow body 11 by a screw member n6. The pressing member 13 holds a ceramic support plate 14 between the first hollow body 11 inserted into the attachment plate 3 and the distal end portion thereof. The support plate 14 is a member for supporting a second conductive pipe 15 described later at the center of the first and second hollow bodies 11 and 17.
The first hollow body 11 configured as described above is screw-coupled to the second hollow body 17 via a connecting member 16 that is screw-coupled to the end opposite to the mounting plate 3. 17 and the connecting member 16 constitute a hollow body of the present invention. The connecting member 16 and the second hollow body 17 are made of a resin that is an insulating material, and are electrically insulated from the first hollow body 11.

また、上記ロータリー本体5であって他方の開口5e側に、導電材料からなるケーシング18を構成する円筒部材19を固定する。すなわち、この円筒部材19の開口の周囲にはフランジ部19aを形成し、このフランジ部19aに貫通させたねじ部材n7によって、上記円筒部材19をロータリー本体5に固定している。円筒部材19を上記のようにロータリー本体5に固定したとき、円筒部材19の開口が上記他方の開口5eと一致する構成にしている。
なお、上記円筒部材19とロータリー本体5との間には、セラミック製の支持板20を挟持させている。この支持板20は、その中心にパイプ支持孔を形成するとともに、このパイプ支持孔の周囲には圧力流体が流通する流通孔を形成している。
A cylindrical member 19 constituting a casing 18 made of a conductive material is fixed to the rotary body 5 on the other opening 5e side. That is, a flange portion 19 a is formed around the opening of the cylindrical member 19, and the cylindrical member 19 is fixed to the rotary body 5 by a screw member n 7 that passes through the flange portion 19 a. When the cylindrical member 19 is fixed to the rotary main body 5 as described above, the opening of the cylindrical member 19 coincides with the other opening 5e.
A ceramic support plate 20 is sandwiched between the cylindrical member 19 and the rotary body 5. The support plate 20 has a pipe support hole formed at the center thereof, and a flow hole through which a pressure fluid flows is formed around the pipe support hole.

さらに、上記円筒部材19の先端は、上記ケーシング18を構成する絞り筒部材21をねじ部21aを介してねじ結合している。そして、絞り筒部材21の先端には筒状のキャップ部材22を、ねじ部22aを介してねじ結合している(図2参照)。
上記円筒部材19、絞り筒部材21及びキャップ部材22で構成されるケーシング18には、第1の導電パイプ23を導いているが、この第1の導電パイプ23は、上記支持板20のパイプ支持孔で支持されるとともに、基端側が、流体通路5cの一方の開口5dにはめ込んで固定されたセラミック製の支持板24の支持孔24aに支持されている(図4参照)。また、この支持板24には、図4に示すように、圧力流体を流通させる複数の流通孔24bを形成している。
Further, the distal end of the cylindrical member 19 is screwed to a throttle cylinder member 21 constituting the casing 18 via a screw portion 21a. A cylindrical cap member 22 is screwed to the distal end of the throttle cylinder member 21 via a screw portion 22a (see FIG. 2).
A first conductive pipe 23 is led to a casing 18 composed of the cylindrical member 19, the throttle cylinder member 21, and the cap member 22. The first conductive pipe 23 is a pipe support of the support plate 20. While being supported by the hole, the base end side is supported by a support hole 24a of a ceramic support plate 24 fitted and fixed to one opening 5d of the fluid passage 5c (see FIG. 4). Further, as shown in FIG. 4, the support plate 24 is formed with a plurality of flow holes 24b through which the pressure fluid flows.

さらに、図2に示すように、上記円筒部材19には絶縁材料からなる旋回流生成手段25をはめ込み、その外周を、上記円筒部材19を貫通するセットビスb1で固定している。そして、この旋回流生成手段25に形成したパイプ支持孔25aで上記第1の導電パイプ23の先端部分が支持されるとともに、第1の導電パイプ23の先端が上記旋回流生成手段25から突出している。
また、上記第1の導電パイプ23と流体通路5cとの間、及び第1の導電パイプ23とケーシング18との間に、圧力流体が流通する空間が形成されるようにしている。ただし、上記旋回流生成手段25には、それを貫通する螺旋孔25bを形成し、上記圧力流体がこの螺旋孔25bを通過したとき、旋回流生成手段25を通過した流体が旋回流になるようにしている。
Further, as shown in FIG. 2, a swirl flow generating means 25 made of an insulating material is fitted into the cylindrical member 19, and the outer periphery thereof is fixed with a set screw b <b> 1 penetrating the cylindrical member 19. The tip end portion of the first conductive pipe 23 is supported by the pipe support hole 25a formed in the swirling flow generating means 25, and the tip end of the first conductive pipe 23 protrudes from the swirling flow generating means 25. Yes.
In addition, a space in which the pressure fluid flows is formed between the first conductive pipe 23 and the fluid passage 5 c and between the first conductive pipe 23 and the casing 18. However, the spiral flow generating means 25 is formed with a spiral hole 25b penetrating therethrough so that when the pressure fluid passes through the spiral hole 25b, the fluid passing through the spiral flow generating means 25 becomes a swirl flow. I have to.

なお、図2中、符号26は、第1の導電パイプ23の外周に形成した環状凹部23aにはめたOリングで、上記旋回流生成手段25に接触して設けられ、第1の導電パイプ23の外周と旋回流生成手段25のパイプ支持孔25aとの隙間をシールしている。この隙間をシールすることにより、ケーシングに供給された圧力流体が、上記螺旋孔25bを確実に通過するようにしている。
上記のように旋回流生成手段25から突出した第1の導電パイプ23の先端には、タングステンからなる筒状の放電電極27を、ねじ部27aを介してねじ結合している。そして、第1の導電パイプ23と放電電極27とは、ねじを緩めて必要に応じて切り離し可能にしている。そのため、上記放電電極27が放電によって消耗した場合には、新たな放電電極との交換も簡単にできる。
In FIG. 2, reference numeral 26 denotes an O-ring fitted in an annular recess 23 a formed on the outer periphery of the first conductive pipe 23, provided in contact with the swirl flow generating means 25, and the first conductive pipe 23. The gap between the outer circumference of the pipe and the pipe support hole 25a of the swirling flow generating means 25 is sealed. By sealing this gap, the pressure fluid supplied to the casing is surely passed through the spiral hole 25b.
As described above, the cylindrical discharge electrode 27 made of tungsten is screwed to the tip of the first conductive pipe 23 protruding from the swirling flow generating means 25 via the screw portion 27a. The first conductive pipe 23 and the discharge electrode 27 can be separated as necessary by loosening screws. Therefore, when the discharge electrode 27 is consumed by discharge, it can be easily replaced with a new discharge electrode.

さらに、上記絞り筒部材21の先端の内周に形成したねじ部21bには、アース電極を構成するタングステン製のアースリング28をねじによってはめ合わせ、治具用凹部28aに治具を挿入してねじを締めたり、緩めたりして、アースリング28を絞り筒部材21に対して着脱できるようにしている。
上記のようにしたアースリング28は、ケーシング18、ロータリー本体5、ボールベアリング7、ベアリングホルダー4、取り付け板3及び第1中空体11を介して、上記アース線12と電気的に導通している。
Further, a tungsten earth ring 28 constituting an earth electrode is fitted with a screw 21b formed on the inner periphery of the tip of the aperture cylinder member 21, and a jig is inserted into the jig recess 28a. The earth ring 28 can be attached to and detached from the aperture cylinder member 21 by tightening or loosening a screw.
The earth ring 28 configured as described above is electrically connected to the earth wire 12 through the casing 18, the rotary body 5, the ball bearing 7, the bearing holder 4, the mounting plate 3, and the first hollow body 11. .

上記アースリング28にはその中央に、上記放電電極27の外径よりも大きな内径を有する貫通孔28bを形成し、上記放電電極27の先端をこの貫通孔28bに挿入して、放電電極27の先端面27bと、貫通孔28bの開口面28cとを面一にしている。
なお、上記第1の導電パイプ23が上記支持板20及び旋回流生成手段25によってケーシング18の中心位置に保持されているため、これに接続した上記放電電極27もケーシング18の中心に位置し、上記貫通孔28bと放電電極27との間に一定の隙間が保たれるようにしている。
したがって、放電電極27に高電圧が印加されれば、この放電電極27とアースリング28との間で放電が起こる。
A through hole 28b having an inner diameter larger than the outer diameter of the discharge electrode 27 is formed in the center of the earth ring 28, and the tip of the discharge electrode 27 is inserted into the through hole 28b. The front end surface 27b and the opening surface 28c of the through hole 28b are flush with each other.
Since the first conductive pipe 23 is held at the center position of the casing 18 by the support plate 20 and the swirl flow generating means 25, the discharge electrode 27 connected thereto is also positioned at the center of the casing 18, A constant gap is maintained between the through hole 28b and the discharge electrode 27.
Therefore, if a high voltage is applied to the discharge electrode 27, a discharge occurs between the discharge electrode 27 and the earth ring 28.

また、ケーシング18を構成する上記キャップ部材22内には環状凸部22bを形成しているが、この環状凸部22bとキャップ部材22の先端開口との間には、図2に示すように、先端開口から内側に向かって、この発明の噴出口構成部材である、絶縁板29、導電板30及びウェブワッシャ31が順番に設けられている。
そして、上記導電板30と上記放電電極27の先端面27bとの間に所定の間隔を保ち、放電電極27から流出する直進流と上記旋回流生成手段25によって形成される旋回流とを合流させる合流室22cが形成される。
Further, an annular convex portion 22b is formed in the cap member 22 constituting the casing 18, but between the annular convex portion 22b and the tip opening of the cap member 22, as shown in FIG. An insulating plate 29, a conductive plate 30, and a web washer 31 which are jet outlet constituent members of the present invention are provided in order from the tip opening toward the inside.
A predetermined distance is maintained between the conductive plate 30 and the tip end surface 27b of the discharge electrode 27, and the straight flow flowing out from the discharge electrode 27 and the swirl flow formed by the swirl flow generating means 25 are merged. A merge chamber 22c is formed.

上記絶縁板29は、キャップ部材22の先端開口の内側に形成したねじ部とねじ結合して取り付けられ、セラミックなどの絶縁材料からなる。
この絶縁板29には、3個の流通孔29aを貫通させているが、これら流通孔29aは、図3に示すように、正三角形の頂点位置に配置している。そして、この正三角形の中心は、上記絶縁板29の中心に一致させている。
また、上記各流通孔29aは、図2及び図7の模式図に示すように、上記導電板30に密着する側の開口径d2を、上記導電板30とは反対側における開口径d1よりも大きくしている。
The insulating plate 29 is attached by being screwed to a screw portion formed inside the tip opening of the cap member 22 and is made of an insulating material such as ceramic.
The insulating plate 29 is passed through three flow holes 29a, and these flow holes 29a are arranged at the apex positions of equilateral triangles as shown in FIG. The center of this equilateral triangle is made to coincide with the center of the insulating plate 29.
Further, as shown in the schematic diagrams of FIGS. 2 and 7, each of the flow holes 29 a has an opening diameter d <b> 2 on the side in close contact with the conductive plate 30, which is larger than the opening diameter d <b> 1 on the side opposite to the conductive plate 30. It is getting bigger.

一方、上記導電板30はタングステン製の円板であり、上記絶縁板29の各流通孔29aに対向する位置に、それぞれ流通孔30aを貫通させている。この導電板30の各流通孔30aの開口径d3は上記開口径d1とほぼ等しく形成され、上記絶縁板29の流通孔29aの開口径d2よりも小さくしている。
上記絶縁板29をキャップ部材22にねじ結合することによって、絶縁板29と上記環状凸部22bとの間に導電板30を固定するとともに、絶縁板29の各流通孔29aと導電板30の各流通孔30aとを連続させている。
なお、この実施形態では、上記導電板30及び絶縁板29の中心に流通孔29a及び30aを形成していない。それは、後で説明するように放電電極27から圧力流体を噴出させたとき、噴出した圧力流体からなる直線流が中央に形成された流通孔29aから優先的に噴出し、他の流通孔29aとの間で差が出ることがないようにするためである。
On the other hand, the conductive plate 30 is a tungsten disk, and the through holes 30a are respectively passed through the insulating plates 29 at positions facing the through holes 29a. The opening diameter d3 of each flow hole 30a of the conductive plate 30 is formed substantially equal to the opening diameter d1 and is smaller than the opening diameter d2 of the flow hole 29a of the insulating plate 29.
By screwing the insulating plate 29 to the cap member 22, the conductive plate 30 is fixed between the insulating plate 29 and the annular protrusion 22 b, and each flow hole 29 a of the insulating plate 29 and each of the conductive plate 30 are fixed. The circulation hole 30a is made continuous.
In this embodiment, the flow holes 29 a and 30 a are not formed at the centers of the conductive plate 30 and the insulating plate 29. As will be described later, when a pressure fluid is ejected from the discharge electrode 27, a linear flow composed of the ejected pressure fluid is preferentially ejected from the circulation hole 29a formed at the center, and the other fluid holes 29a This is to prevent a difference between the two.

また、上記導電板30と上記環状凸部22bとの間にはウェブワッシャ31を挟み込んで、そのばね力によって絶縁板29と導電板30との間のガタツキを防止するとともに、導電板30とキャップ部材22との電気的導通も確実にしている。
そして、キャップ部材22は、上記したように第1中空体11に接続した上記アース線12によってアースされた絞り筒部材21に接続しているので、導電板30もアースされ、この導電板30は上記アースリング28とともに、この発明のアース電極を構成する。したがって、上記放電電極27に高電圧が印加されると、上記放電電極27と導電板30との間にも放電が発生する。
なお、図1,2中の符号32は上記キャップ部材22の位置を調整するためのナットである。
Further, a web washer 31 is sandwiched between the conductive plate 30 and the annular convex portion 22b, and the spring force prevents rattling between the insulating plate 29 and the conductive plate 30, and the conductive plate 30 and the cap. The electrical connection with the member 22 is also ensured.
Since the cap member 22 is connected to the throttle cylinder member 21 grounded by the ground wire 12 connected to the first hollow body 11 as described above, the conductive plate 30 is also grounded. Together with the earth ring 28, the earth electrode of the present invention is constituted. Accordingly, when a high voltage is applied to the discharge electrode 27, a discharge is also generated between the discharge electrode 27 and the conductive plate 30.
1 and 2 are nuts for adjusting the position of the cap member 22.

また、上記放電電極27にねじ結合した上記第1の導電パイプ23は、図1に示すようにケーシング18の中心から、流体通路5cの中心を通るように屈曲したパイプである。この第1の導電パイプ23における基端は、後で詳しく説明するように相対回転可能に第2の導電パイプ15と接続している(図1、4参照)。   Further, the first conductive pipe 23 screwed to the discharge electrode 27 is a pipe bent from the center of the casing 18 so as to pass through the center of the fluid passage 5c as shown in FIG. The proximal end of the first conductive pipe 23 is connected to the second conductive pipe 15 so as to be relatively rotatable as will be described in detail later (see FIGS. 1 and 4).

そして、相対回転可能に連結される第1、第2の導電パイプ23,15の連結構造を拡大して示したのが図4である。
図4に示すように、上記第2の導電パイプ15の先端に大径部15aを形成するとともに、この大径部15aの外周を、導電材料からなる連結ナット33とねじ結合している。
さらに、上記連結ナット33には第1の導電パイプ23を挿入するとともに、これら第1の導電パイプ23と上記連結ナット33との間に、シール機能を備えたボールベアリング34を介在させている。
FIG. 4 shows an enlarged view of the connection structure of the first and second conductive pipes 23 and 15 that are connected so as to be relatively rotatable.
As shown in FIG. 4, a large-diameter portion 15a is formed at the tip of the second conductive pipe 15, and the outer periphery of the large-diameter portion 15a is screwed to a connecting nut 33 made of a conductive material.
Further, the first conductive pipe 23 is inserted into the connection nut 33, and a ball bearing 34 having a sealing function is interposed between the first conductive pipe 23 and the connection nut 33.

なお、図中符号35は、第1の導電パイプ23の後端に形成した環状凹部23bにはめたCリングで、このCリング35は、第1の導電パイプ23に形成した止め用段部23cとの間で上記ボールベアリング34を保持するとともに、第1の導電パイプ23がボールベアリング34から抜けるのを防止している。
そして、第1の導電パイプ23と第2の導電パイプ15とは、その回転中心を一致させた状態で相対回転することになる。このとき、第1,2の導電パイプ23,15の開口中心とロータリー本体5の回転中心軸とが一致するようにしている。
上記の構造のもとでは、第1,2導電パイプ23,15は、連結ナット33及びボールベアリング34を介して電気的に導通している。
Reference numeral 35 in the figure denotes a C-ring fitted into an annular recess 23b formed at the rear end of the first conductive pipe 23. The C-ring 35 is a stopping step 23c formed in the first conductive pipe 23. The ball bearing 34 is held between the first and second conductive pipes 23 and the ball bearing 34 is prevented from coming off.
Then, the first conductive pipe 23 and the second conductive pipe 15 rotate relative to each other in a state in which their rotation centers are matched. At this time, the center of the opening of the first and second conductive pipes 23 and 15 and the rotation center axis of the rotary body 5 are made to coincide.
Under the above structure, the first and second conductive pipes 23 and 15 are electrically connected via the connection nut 33 and the ball bearing 34.

また、上記連結ナット33の外周にはボールベアリング36を設け、このボールベアリング36の外周に絶縁材料からなるベアリングホルダー37をセットビスb2によって固定し、さらにこのベアリングホルダー37を上記支持板24にねじ部材n8で固定している。
上記のように構成することによって、上記連結ナット33が実質的に支持板24に相対回転自在に支持されることになる。このように連結ナット33が支持板24に支持されることによって、連結ナット33部分の中心が揺れ動いたりしなくなる。
A ball bearing 36 is provided on the outer periphery of the connecting nut 33, and a bearing holder 37 made of an insulating material is fixed to the outer periphery of the ball bearing 36 with a set screw b2. Further, the bearing holder 37 is screwed onto the support plate 24. It is fixed with member n8.
By configuring as described above, the connection nut 33 is substantially supported by the support plate 24 so as to be relatively rotatable. Thus, the connection nut 33 is supported by the support plate 24, so that the center of the connection nut 33 portion does not shake.

また、上記第2の導電パイプ15は、その開口中心を上記ロータリー本体5の回転中心軸と一致させているので、上記ロータリー本体5が回転して第1の導電パイプ23が回転しても、第2の導電パイプ15は円運動したりしない。そのため、上記ロータリー本体5が回転したとき、第2の導電パイプ15やこの第2の導電パイプ15に接続した配管が捻じれたりしない。
しかも、上記第2の電動パイプ15は、上記支持板14にも支持されているので、たとえロータリー本体5が回転しても、常に安定した状態を保つことができる。
なお、上記支持板14も、上記支持板20,24と同様にセラミックからなる板部材で、第2の導電パイプ15を貫通して支持する支持孔と流体を流通させる流通孔とを備えている。
Further, since the opening center of the second conductive pipe 15 coincides with the rotation center axis of the rotary main body 5, even if the rotary main body 5 rotates and the first conductive pipe 23 rotates, The second conductive pipe 15 does not move circularly. Therefore, when the rotary body 5 rotates, the second conductive pipe 15 and the pipe connected to the second conductive pipe 15 are not twisted.
Moreover, since the second electric pipe 15 is also supported by the support plate 14, even if the rotary main body 5 rotates, it can always maintain a stable state.
The support plate 14 is also a plate member made of ceramic, like the support plates 20 and 24, and includes a support hole that penetrates and supports the second conductive pipe 15 and a circulation hole that circulates fluid. .

一方、上記第2中空体17の底面17aには、図5に示すように、取付孔17b,17c,17dを形成するとともに、上記取付孔17cには、図示していない圧力流体源に接続したホースニップル38を取り付けている。そして、上記第2の導電パイプ15の後端と、上記ホースニップル38の先端とを、ガラスエポキシなどの絶縁材料で形成された高圧連結ソケット39で連結している。この高圧連結ソケット39は、内壁の筒全長にわたってねじ部39aを形成し、上記第2の導電パイプ15の後端に形成した小径部15bと、上記ホースニップル38の先端とのそれぞれを、ねじ結合している。   On the other hand, as shown in FIG. 5, mounting holes 17b, 17c, and 17d are formed on the bottom surface 17a of the second hollow body 17, and the mounting hole 17c is connected to a pressure fluid source (not shown). A hose nipple 38 is attached. The rear end of the second conductive pipe 15 and the front end of the hose nipple 38 are connected by a high-pressure connection socket 39 formed of an insulating material such as glass epoxy. The high-pressure connection socket 39 is formed with a threaded portion 39a over the entire length of the inner wall of the cylinder, and the small diameter portion 15b formed at the rear end of the second conductive pipe 15 and the tip of the hose nipple 38 are screwed together. doing.

なお、図5中、符号40は、上記ホースニップル38と継手41とを接続するホースであり、この継手41はホース42を介して上記圧力流体源に接続している。
また、継手41は、ホース43を介して取付孔17dに取り付けたホースニップル44にも接続している。
このようにした継手41は、上記圧力流体源から導かれた圧力流体を分岐させてホース40に導いたり、ホース43に導いたりできるようにしている。
In FIG. 5, reference numeral 40 denotes a hose that connects the hose nipple 38 and the joint 41, and the joint 41 is connected to the pressure fluid source via a hose 42.
The joint 41 is also connected to a hose nipple 44 attached to the attachment hole 17d via the hose 43.
The joint 41 configured as described above allows the pressure fluid guided from the pressure fluid source to be branched and guided to the hose 40 or to the hose 43.

上記ホース40に導かれた圧力流体は、第2の導電パイプ15から、第1の導電パイプ23を介して上記放電電極27に供給され、放電電極27の先端開口から直進流として噴出する。
一方、上記ホース43に導かれた圧力流体は、上記第2中空体17内に供給される。このように、上記第2中空体17内に供給された圧力流体は、上記連結部材16、第1中空体11、ロータリー本体5内の流体通路5cを通過してケーシング18内に供給される。ケーシング18内に供給された圧力流体は上記旋回流生成手段25の螺旋孔25bを通過し、その下流側、すなわち放電電極27の外周で旋回流を形成する。
The pressure fluid led to the hose 40 is supplied from the second conductive pipe 15 to the discharge electrode 27 via the first conductive pipe 23 and is jetted out as a straight flow from the tip opening of the discharge electrode 27.
On the other hand, the pressure fluid guided to the hose 43 is supplied into the second hollow body 17. As described above, the pressure fluid supplied into the second hollow body 17 passes through the connecting member 16, the first hollow body 11, and the fluid passage 5 c in the rotary body 5 and is supplied into the casing 18. The pressurized fluid supplied into the casing 18 passes through the spiral hole 25b of the swirl flow generating means 25 and forms a swirl flow downstream thereof, that is, on the outer periphery of the discharge electrode 27.

また、第2中空体17内には金属製の高圧給電板45を備え、その中央に中央孔45aを形成し、この中央孔45aに上記第2の導電パイプ15の小径部15bを貫通させている。そして、小径部15bによって形成される段部に上記高圧給電板45を接触させるとともに、上記段部と上記高圧連結ソケット39との間に、上記高圧給電板45を、スプリングワッシャ46とともに挟み込んでいる。
なお、この高圧給電板45は、外径を第2中空体17の内径よりも小さくして、外周が第2中空体17に接触しない大きさにしている。また、この高圧給電板45には流体を通過させる複数の流通孔45bを形成し、この流通孔45bと上記高圧給電板45の外側に形成される空間とが相まって上記第2中空体17内に供給された圧力流体の流路が形成される。
The second hollow body 17 is provided with a metal high-voltage power supply plate 45, a central hole 45a is formed at the center thereof, and the small diameter portion 15b of the second conductive pipe 15 is passed through the central hole 45a. Yes. The high voltage power supply plate 45 is brought into contact with the step formed by the small diameter portion 15 b, and the high voltage power supply plate 45 is sandwiched between the step and the high voltage connection socket 39 together with the spring washer 46. .
The high voltage power supply plate 45 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the second hollow body 17 so that the outer periphery does not contact the second hollow body 17. The high voltage power supply plate 45 is formed with a plurality of flow holes 45b through which a fluid passes. The flow holes 45b and a space formed outside the high voltage power supply plate 45 are combined with each other in the second hollow body 17. A flow path for the supplied pressure fluid is formed.

さらに、上記取付孔17bには、内周にねじを形成し、図示しない高電圧源と接続する高圧ケーブル47を取り付けるための筒状のコネクタ48をねじ結合している。このコネクタ48は、上記高圧ケーブル47を貫通させる貫通孔を形成した底面48aを備えている。
そして、上記コネクタ48内には、上記高圧ケーブル47の先端を挿入した絶縁材料からなるケーブルガイド49とOリング50とを挿入している。
Furthermore, a screw is formed on the inner periphery of the mounting hole 17b, and a cylindrical connector 48 for mounting a high voltage cable 47 connected to a high voltage source (not shown) is screwed. The connector 48 includes a bottom surface 48 a formed with a through hole through which the high voltage cable 47 passes.
In the connector 48, a cable guide 49 made of an insulating material into which the tip of the high voltage cable 47 is inserted and an O-ring 50 are inserted.

上記ケーブルガイド49は、先端側に内径を大きくしたばね室49aを備え、この中に金属製の圧縮コイルばね51を組み込んでいる。この圧縮コイルばね51は、一方の端部に上記高圧ケーブル47の先端が接続され、高圧ケーブル47との間で電気的導通を維持したものである。
また、上記圧縮コイルばね51の他方の端部を、上記高圧給電板45であって流通孔45bが形成されていない部分に対向させている。これにより、圧縮コイルばね51の先端は、弾性力によって上記高圧給電板45に押し付けられて接触し、上記高圧ケーブル47と高圧給電板45とは安定して電気的導通状態を保つことができる。
The cable guide 49 is provided with a spring chamber 49a having a large inner diameter on the distal end side, and a metal compression coil spring 51 is incorporated therein. The compression coil spring 51 is connected to the tip of the high-voltage cable 47 at one end, and maintains electrical continuity with the high-voltage cable 47.
The other end of the compression coil spring 51 is opposed to the portion of the high voltage power supply plate 45 where the flow hole 45b is not formed. As a result, the tip of the compression coil spring 51 is pressed against and contacts the high voltage power supply plate 45 by elastic force, and the high voltage cable 47 and the high voltage power supply plate 45 can be kept in an electrically conductive state stably.

上記のように、図示しない高電圧源に接続した高電圧ケーブル47は、高圧給電板45を介して第2の導電パイプ15と導通し、第2の導電パイプ15は図4に示すように上記連結ソケット33及びボールベアリング34を介して第1の導電パイプ23と導通し、さらに第1の導電パイプ23は図2に示すようにねじ結合によって放電電極27と電気的に導通する。
したがって、高電圧ケーブル47に接続した高電圧源によって、放電電極27に高電圧が印加されることになる。
As described above, the high voltage cable 47 connected to a high voltage source (not shown) is electrically connected to the second conductive pipe 15 through the high voltage power supply plate 45, and the second conductive pipe 15 is connected to the above as shown in FIG. The first conductive pipe 23 is electrically connected via the connection socket 33 and the ball bearing 34, and the first conductive pipe 23 is electrically connected to the discharge electrode 27 by screw connection as shown in FIG.
Therefore, a high voltage is applied to the discharge electrode 27 by a high voltage source connected to the high voltage cable 47.

なお、図5に示すように、上記高圧ケーブル47はその先端を、圧縮コイルばね51を介して上記高圧給電板45に接触するようにしているため、上記コネクタ48を外すだけで上記第2中空体17から高圧ケーブル47を簡単に取り外すことができる。例えば、高圧ケーブル47の先端を、高圧給電板45や第2の導電パイプ15にハンダ付けしたり、ビス止めしたりしていた場合には、それを取り外したり、取り付けたりする手間がかかるが、この実施形態では高圧ケーブル47の着脱が簡単である。
また、圧力流体供給用のホース40,43も上記ホースニップル38,44の部分で簡単に取り外すことができる。
As shown in FIG. 5, the high-voltage cable 47 has its distal end in contact with the high-voltage power supply plate 45 via the compression coil spring 51, so that the second hollow can be obtained simply by removing the connector 48. The high voltage cable 47 can be easily removed from the body 17. For example, if the tip of the high-voltage cable 47 is soldered or screwed to the high-voltage power supply plate 45 or the second conductive pipe 15, it takes time to remove or attach it. In this embodiment, the high voltage cable 47 can be easily attached and detached.
Also, the pressure fluid supply hoses 40 and 43 can be easily removed at the hose nipples 38 and 44.

このように、上記高圧ケーブル47やホース40,43の着脱が簡単にできるように構成しているので、高電圧源や圧力流体源から装置本体を簡単に分離できる。特に、この実施形態のイオン生成装置は、ケーシング18を回転させる回転駆動機構を備えているので、回転駆動機構に関連した箇所のメンテナンスが必要になることが考えられるが、そのようなメンテナンスの作業性もよくなる。   As described above, since the high voltage cable 47 and the hoses 40 and 43 can be easily attached and detached, the apparatus main body can be easily separated from the high voltage source and the pressure fluid source. In particular, since the ion generation apparatus of this embodiment includes a rotation drive mechanism that rotates the casing 18, it may be necessary to perform maintenance on a location related to the rotation drive mechanism. Sexuality also improves.

この実施形態のイオン生成装置は、放電電極27に高電圧が印加されると、放電電極27と上記アースリング28及び導電板30との間で放電が起こり、ケーシング18内でイオンが生成される(図7参照)。
また、圧力流体源から供給された圧力流体は、放電電極27の先端から噴出する直進流とともに、放電電極27の周囲の旋回流となり、これらが上記合流室22c内で合流して上記キャップ部材22内で生成されたイオンをイオン流として噴出させる。
In the ion generator of this embodiment, when a high voltage is applied to the discharge electrode 27, a discharge occurs between the discharge electrode 27, the earth ring 28, and the conductive plate 30, and ions are generated in the casing 18. (See FIG. 7).
Further, the pressure fluid supplied from the pressure fluid source becomes a swirl flow around the discharge electrode 27 together with a straight flow that is jetted from the tip of the discharge electrode 27, and these are merged in the merge chamber 22 c and the cap member 22. The ions generated inside are ejected as an ion stream.

そして、上記圧力流体のうち、上記放電電極27の周囲に形成された旋回流は、放電電極27の先端近傍に生成されたイオンを撹拌して、上記キャップ部材22内で均一なイオン空間を生成する機能を発揮する。
このような旋回流だけでは、従来の装置のように、軸線に沿った直進方向の移送力が小さくなってしまうため、ケーシング18の外部へ十分な量のイオンを放出できないが、この実施形態のイオン生成装置では、上記放電電極27がパイプ状であり、流体通路となっているため、放電電極27の先端から噴出する圧力流体による直進流が、旋回しているイオンを引き込み、軸方向の推進力を付加すると考えられる。
Of the pressure fluid, the swirl flow formed around the discharge electrode 27 stirs the ions generated near the tip of the discharge electrode 27 to generate a uniform ion space in the cap member 22. Demonstrate the function to do.
Such a swirl flow alone does not allow a sufficient amount of ions to be discharged to the outside of the casing 18 because the transfer force in the straight direction along the axis line is reduced as in the conventional device. In the ion generating apparatus, since the discharge electrode 27 has a pipe shape and is a fluid passage, the straight flow caused by the pressure fluid ejected from the tip of the discharge electrode 27 draws the swirling ions and propels it in the axial direction. It is thought to add power.

その結果、放電電極27の近傍で生成されたイオンをイオン流としてケーシング18から外部へ確実に送り出すことができる。
このイオン生成装置から噴出するイオン流は、上記旋回流と直進流との合流によって、イオン濃度を保ってより遠くまで噴出させることができる。
As a result, ions generated in the vicinity of the discharge electrode 27 can be reliably sent out from the casing 18 to the outside as an ion stream.
The ion flow ejected from the ion generating device can be ejected further while maintaining the ion concentration by the merge of the swirl flow and the straight flow.

この実施形態のイオン生成装置の性能を確認する実験について、図6を用いて説明する。
図6(a)は、上記実施形態のイオン生成装置を用い、高電圧源の出力を500Wとするとともに、圧力流体源からは流量150〔L/min〕、圧力0.5〔MPa〕のエアを、ホース42を介して2本のホース40,43(図5参照)に供給したときの実験結果を示している。つまり、この実験ではキャップ部材22内には、放電電極27から噴出する、矢印αで示す直進方向のエア流と、上記旋回流生成手段25によって形成された矢印βで示した旋回流が発生し、これらが合流している。
An experiment for confirming the performance of the ion generator of this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6 (a) uses the ion generator of the above embodiment, and the output of the high voltage source is 500 W, and the pressure fluid source is air with a flow rate of 150 [L / min] and a pressure of 0.5 [MPa]. Shows the experimental results when the hose is supplied to the two hoses 40 and 43 (see FIG. 5) via the hose. That is, in this experiment, a straight air flow direction indicated by an arrow α and a swirl flow indicated by an arrow β formed by the swirl flow generating means 25 are generated in the cap member 22 from the discharge electrode 27. , These are merged.

その結果、図6(a)のように、3個の流通孔29a全てから同様にイオン流が噴出していることが目視で確認できた。
このイオン生成装置では、上記放電電極の近傍で生成されたイオン空間を旋回流(矢印β)が撹拌することによって、キャップ部材22の合流室22c内にイオンが均一に広がり、放電電極27から噴出する直進流(矢印α)がそれを引き込んで前方へ移送することによって、全ての流通孔29aからイオン流が噴出したものと考えられる。
なお、この実施形態では、上記導電板30及び絶縁板29の中心に流通孔29a及び30aを形成していないため、放電電極27からの直進流が、そのまま流通孔30a及び29aから外部へ放出されることがなく、放電電極27の先端近傍で生成されたイオンを効率的に引き込んで、全ての流通孔29aから均等にイオン流を噴出できたと考えられる。
As a result, as shown in FIG. 6A, it was confirmed by visual observation that ion flows were similarly ejected from all three flow holes 29a.
In this ion generator, the swirling flow (arrow β) stirs the ion space generated in the vicinity of the discharge electrode, so that ions are uniformly spread into the confluence chamber 22c of the cap member 22 and ejected from the discharge electrode 27. It is considered that the ion flow is ejected from all the flow holes 29a by the straight flow (arrow α) that pulls in and moves forward.
In this embodiment, since the flow holes 29a and 30a are not formed in the center of the conductive plate 30 and the insulating plate 29, the straight flow from the discharge electrode 27 is directly discharged from the flow holes 30a and 29a to the outside. It is considered that the ions generated near the tip of the discharge electrode 27 were efficiently drawn and the ion flow was ejected from all the flow holes 29a evenly.

一方、圧力流体を上記ホース40には供給せずに、上記ホース43のみに供給した場合、すなわち旋回流(矢印β)のみ発生させた実験では、イオン流は図6(b)に示すように、1個の流通孔29aからのみ、僅かに噴出していることを確認できた。なお、この実験においても、高電圧源の出力は500〔W〕、ホース43への供給流量は150〔L/min〕である。
この実験から、上記旋回流(矢印β)のみでは、イオンを前方へ噴出させる直進方向の力が不足してしまうと予想される。
On the other hand, when the pressure fluid is not supplied to the hose 40 but is supplied only to the hose 43, that is, in the experiment in which only the swirl flow (arrow β) is generated, the ion flow is as shown in FIG. It was confirmed that the liquid was slightly ejected from only one flow hole 29a. In this experiment, the output of the high voltage source is 500 [W] and the supply flow rate to the hose 43 is 150 [L / min].
From this experiment, it is expected that only the above-described swirl flow (arrow β) lacks the straight-forward force for ejecting ions forward.

また、特定の流通孔29aのみから噴出するイオン流が確認できた理由は、次のように考えられる。
この実験で、旋回流(矢印β)によって旋回するイオンも、その一部は旋回流に乗って流通孔30a及び29aへ向かうが、旋回流のみによって流通孔29aに到達するイオン量は直進流と合流した場合と比べて少ないと考えられる。そのため、上記旋回流において上流側になった流通孔29aから先にイオン流が噴出すると、他の流通孔29aからはイオンを含まない圧力流体のみが噴出しているものと予想できる。
The reason why the ion flow ejected only from the specific flow hole 29a can be confirmed is as follows.
In this experiment, some of the ions swirling by the swirling flow (arrow β) also ride on the swirling flow toward the flow holes 30a and 29a, but the amount of ions reaching the flow holes 29a only by the swirling flow is a straight flow. It is thought that there are few compared with the case where it merges. For this reason, when the ion flow is ejected first from the flow hole 29a on the upstream side in the swirl flow, it can be expected that only the pressure fluid containing no ions is ejected from the other flow holes 29a.

さらに、圧力流体を上記ホース43には供給せずに、上記ホース40のみに供給した場合、すなわち直進流(矢印α)のみ発生させた実験では、図6(c)に示すように、いずれの流通孔29aからもイオン流の噴出は目視で確認できなかった。なお、この実験においても、高電圧源の出力は500〔W〕、ホース40への供給流量は150〔L/min〕である。   Further, in the case where only the hose 40 is supplied without supplying the pressure fluid to the hose 43, that is, in the experiment in which only the straight flow (arrow α) is generated, as shown in FIG. The ejection of the ion flow could not be confirmed visually from the circulation hole 29a. Also in this experiment, the output of the high voltage source is 500 [W], and the supply flow rate to the hose 40 is 150 [L / min].

上記のように、パイプ状の放電電極27からエア流を噴出させたとしても、放電電極27の周囲の旋回流(矢印β)が無い場合には、イオン流が噴出しなかった理由を次のように考える。
イオンは、放電電極27とアースリング28との間に発生する放電によって生成されるため、放電電極27の周囲にリング状に存在している。一方、放電電極27から噴出するエア流は、上記リング状に分布しているイオン空間の中心を突き抜ける直進流となるため、この直進流だけでは、イオンを巻き込む機能が不十分であったためと推測できる。
As described above, even if the air flow is ejected from the pipe-shaped discharge electrode 27, if there is no swirling flow (arrow β) around the discharge electrode 27, the reason why the ion flow is not ejected is as follows. Think like that.
Since ions are generated by a discharge generated between the discharge electrode 27 and the earth ring 28, the ions exist in a ring shape around the discharge electrode 27. On the other hand, the air flow ejected from the discharge electrode 27 is a straight flow that passes through the center of the ion space distributed in the ring shape, and it is assumed that this straight flow alone has insufficient function of entraining ions. it can.

以上のように、上記実施形態のイオン生成装置は、パイプ状の放電電極27の中心から噴出する直進流と、放電電極27の周囲に形成する旋回流とを合流させることによって、複数のイオン噴出口から安定的にイオン流を噴出させることができるものである。
また、この実施形態のイオン生成装置は、上記電動モーターmによってロータリー本体5を回転させることができる。ロータリー本体5が回転すれば、このロータリー本体5の回転中心軸から偏心した位置に固定された上記ケーシング18が、上記回転中心軸を中心とする円運動をすることになる。その結果、イオン噴出口が円運動し、実質的にイオン流の噴出範囲を広くすることもできる。
As described above, the ion generation apparatus according to the above-described embodiment combines a plurality of ion jets by combining the straight flow jetted from the center of the pipe-shaped discharge electrode 27 and the swirl flow formed around the discharge electrode 27. An ion stream can be stably ejected from the outlet.
Moreover, the ion generator of this embodiment can rotate the rotary main body 5 with the said electric motor m. When the rotary body 5 rotates, the casing 18 fixed at a position eccentric from the rotation center axis of the rotary body 5 performs a circular motion around the rotation center axis. As a result, the ion jet port moves circularly, and the jet range of the ion flow can be substantially widened.

また、上記ロータリー本体5に対して、第1,第2中空体11,17を相対回転可能に取り付けているため、上記ロータリー本体5が回転しても、上記第1,第2中空体11,17を回転させず、固定することができる。そのため、上記第2中空体17に取り付けた流体供給用のホース40,43や高圧ケーブル47が捻じれるようなことがない。
しかも、上記第2の導電パイプ15の開口中心を回転中心軸と一致させて、上記第1の導電パイプ23と連結しているため、第1の導電パイプ23が回転しても、第2の導電パイプ15は円運動しない。このように、第2の導電パイプ15が円運動しないので、この第2の導電パイプ15を設けた第1,第2中空体11,17の内径を円運動の半径に対応させて大きくする必要がなく、装置をコンパクトにすることができる。
In addition, since the first and second hollow bodies 11 and 17 are attached to the rotary main body 5 so as to be relatively rotatable, the first and second hollow bodies 11 and 11 can be rotated even if the rotary main body 5 rotates. 17 can be fixed without rotating. Therefore, the fluid supply hoses 40 and 43 and the high voltage cable 47 attached to the second hollow body 17 are not twisted.
In addition, since the opening center of the second conductive pipe 15 coincides with the rotation center axis and is connected to the first conductive pipe 23, the second conductive pipe 15 is rotated even if the first conductive pipe 23 rotates. The conductive pipe 15 does not move circularly. As described above, since the second conductive pipe 15 does not move circularly, the inner diameters of the first and second hollow bodies 11 and 17 provided with the second conductive pipe 15 need to be increased corresponding to the radius of the circular movement. The apparatus can be made compact.

また、上記実施形態では、上記キャップ部材22内に絶縁板29と導電板30とを積層して、絶縁板29の流通孔29aと導電板30の流通孔30aとでイオン噴出口を構成している。そして、上記圧力流体の流出方向に対して導電板30の下流側に絶縁板29を位置させている。
このように絶縁板29と導電板30とを配置したことによってイオン噴出口から噴出されるイオン流を長期にわたってより安定化することができる。
In the above embodiment, the insulating plate 29 and the conductive plate 30 are stacked in the cap member 22, and the flow hole 29 a of the insulating plate 29 and the flow hole 30 a of the conductive plate 30 constitute an ion jet outlet. Yes. The insulating plate 29 is positioned on the downstream side of the conductive plate 30 with respect to the flow direction of the pressure fluid.
By arranging the insulating plate 29 and the conductive plate 30 in this manner, the ion flow ejected from the ion ejection port can be further stabilized over a long period of time.

その理由を、図7を用いて説明する。
上記放電電極27に高電圧を印加すると、主な放電は上記アースリング28と放電電極27の先端との間に発生するが、上記導電板30もアースに接続しているので、放電電極27から上記導電板30に向かう放電も発生する。このような導電板30を設けたことによってイオン空間が大きくなって、イオンを効率的に生成することができる。したがって、イオンを効率的に生成するためには、イオン噴出口を構成する導電板30がアース電極を構成することが有効である。
The reason will be described with reference to FIG.
When a high voltage is applied to the discharge electrode 27, a main discharge is generated between the earth ring 28 and the tip of the discharge electrode 27. However, since the conductive plate 30 is also connected to the ground, the discharge electrode 27 A discharge toward the conductive plate 30 is also generated. By providing such a conductive plate 30, the ion space becomes large, and ions can be generated efficiently. Therefore, in order to efficiently generate ions, it is effective that the conductive plate 30 that constitutes the ion ejection port constitutes a ground electrode.

一方、生成されたイオンが、圧力流体によってイオン流として流通孔30aを通過すると、金属製の導電板30はイオンによるダメージを受ける。このようなイオンダメージを受けると、流通孔30aがイオンによって消耗し、流通孔30aの開口径d3が大きくなったり、流通孔30aの方向が曲がってしまったりする。このように流通孔30aが変形すると、そこを通過して噴出する圧力流体の方向や速度が変化する。実際には、流体の方向が変わり、流速が落ちてしまうため、目的のイオン流が噴出されないことになる。   On the other hand, when the generated ions pass through the flow hole 30a as an ion flow by the pressure fluid, the metal conductive plate 30 is damaged by the ions. When such ion damage is received, the circulation hole 30a is consumed by ions, and the opening diameter d3 of the circulation hole 30a is increased, or the direction of the circulation hole 30a is bent. When the flow hole 30a is deformed in this manner, the direction and speed of the pressure fluid that passes through and is ejected changes. Actually, the direction of the fluid changes and the flow velocity drops, so that the target ion flow is not ejected.

しかし、上記実施形態では、図7に示すように上記流通孔30aの下流側にセラミックなどの絶縁板29を配置し、その流通孔29aを上記流通孔30aに連続させているため、上記流通孔30aから噴出したイオン流は絶縁板29の流通孔29aによって、その方向や流速が修正される。
セラミック製などの絶縁板29は、導電板30のようなイオンダメージを受けないので、流通孔29aはイオン流が通過しても変形することがない。そのため、導電板30の流通孔30aがイオンダメージによって変形し、イオン流の方向などが多少変化したとしても、その流れを上記絶縁板29の流通孔29aによって修正して噴出させることができる。
特に、上記流通孔29aの上流側開口径d2を導電板30の流通孔30aの開口径d3よりも大きくしているので、導電板30の流通孔30aから噴出するイオン流を、確実に絶縁板29の流通孔29aに導くことができる。
However, in the above embodiment, as shown in FIG. 7, an insulating plate 29 such as ceramic is disposed downstream of the flow hole 30a, and the flow hole 29a is connected to the flow hole 30a. The direction and flow velocity of the ion flow ejected from 30 a are corrected by the flow holes 29 a of the insulating plate 29.
Since the insulating plate 29 made of ceramic is not subjected to ion damage like the conductive plate 30, the flow hole 29a is not deformed even if the ion flow passes. Therefore, even if the flow hole 30a of the conductive plate 30 is deformed due to ion damage and the direction of the ion flow is slightly changed, the flow can be corrected and ejected by the flow hole 29a of the insulating plate 29.
In particular, since the upstream opening diameter d2 of the flow hole 29a is made larger than the opening diameter d3 of the flow hole 30a of the conductive plate 30, the ion flow ejected from the flow hole 30a of the conductive plate 30 is surely insulated. 29 flow holes 29a.

また、上記導電板30の流通孔30aがイオンダメージによってその変形量が大きくなったときには、導電板30を交換しなければならない。上記導電板30の下流側に上記絶縁板29を設けていないときには、1〜2週間で上記導電板30を交換しなければならなかったが、同様の使用状況においても、上記絶縁板29を設けることによって1年以上の使用が可能になった。つまり、絶縁板29を設けることによって、実質的に導電板30の寿命を延ばすことができる。
なお、上記導電板30を形成するタングステンやモリブデンなどは、ステンレスなどの他の金属と比べるとイオンダメージを受けにくい材料であるが、他の金属材料と比べて高価である。上記絶縁板29を設けることによって、上記のような高価な部品の寿命を延ばせることは有意義である。
Further, when the deformation amount of the flow hole 30a of the conductive plate 30 increases due to ion damage, the conductive plate 30 must be replaced. When the insulating plate 29 is not provided on the downstream side of the conductive plate 30, the conductive plate 30 has to be replaced in one to two weeks. However, the insulating plate 29 is provided even in the same usage situation. As a result, it has become possible to use it for more than one year. That is, providing the insulating plate 29 can substantially extend the life of the conductive plate 30.
Note that tungsten, molybdenum, and the like that form the conductive plate 30 are materials that are less susceptible to ion damage than other metals such as stainless steel, but are more expensive than other metal materials. By providing the insulating plate 29, it is meaningful to extend the life of such expensive parts.

さらに、上記実施形態では、絶縁板29をキャップ部材22とねじ結合して、上記導電板30を絶縁板29によって環状凸部22bに押し付けているだけなので、キャップ部材22と上記導電板30との間でねじ結合が必要ない。もし、タングステン製の導電板30と、ステンレス製のキャップ部材22とをねじ結合した場合には、導電板30への放電を繰り返すうちに、異金属間である上記ねじ結合した部分が、放電の際の熱で溶着してしまう可能性がある。そうなれば、上記導電板30とキャップ部材22とが一体化して上記導電板30をキャップ部材22から取り外して交換することができなくなるので、キャップ部材22ごと交換しなければならない。上記実施形態の構成では、導電板30のみの交換が可能である。   Furthermore, in the above embodiment, since the insulating plate 29 is screwed to the cap member 22 and the conductive plate 30 is simply pressed against the annular convex portion 22b by the insulating plate 29, the cap member 22 and the conductive plate 30 are No screw connection is required. If the conductive plate 30 made of tungsten and the cap member 22 made of stainless steel are screw-coupled, the screw-coupled portion between the different metals is discharged as the discharge to the conductive plate 30 is repeated. There is a possibility of welding due to heat. If this happens, the conductive plate 30 and the cap member 22 are integrated, and the conductive plate 30 cannot be removed from the cap member 22 and replaced, so the entire cap member 22 must be replaced. In the configuration of the above embodiment, only the conductive plate 30 can be replaced.

この発明のイオン生成装置は、イオンを利用する様々な表面処理に利用できる。   The ion generator of the present invention can be used for various surface treatments using ions.

18 ケーシング
27 放電電極
28 (アース電極を構成する)アースリング
29 絶縁板
29a 流通孔
30 (アース電極を構成する)導電板
30a 流通孔
18 Casing 27 Discharge electrode 28 Earth ring 29 Ground plate 29 Insulating plate 29a Flow hole 30 Conductive plate 30a Flow hole

Claims (2)

圧力流体源に接続し、イオン噴出口を備えたケーシングと、
このケーシング内に設け、高電圧を印加する放電電極と、
この放電電極との間で放電させるためのアース電極と、
を備え、
上記放電電極に高電圧を印加して上記アース電極との間の放電によってイオンを生成し、
このイオンを上記イオン噴出口から噴出させるイオン生成装置であって、
上記イオン噴出口は、
複数の流通孔が形成され、上記アース電極を構成する導電板と、
複数の流通孔が形成され、上記圧力流体源から供給された圧力流体の流出方向に対して上記導電板の下流側に設けられた無機材料からなる絶縁板とからなり、
上記導電板と上記放電電極の先端面とを対向させるとともに、
上記導電板の流通孔及び絶縁板の流通孔を経由する上記圧力流体によって上記イオンを噴出させる構成にしたイオン生成装置。
A casing connected to a pressure fluid source and provided with an ion outlet;
A discharge electrode provided in the casing for applying a high voltage;
An earth electrode for discharging between the discharge electrode and
With
Ions are generated by applying a high voltage to the discharge electrode and discharging between the ground electrode,
An ion generator for ejecting the ions from the ion ejection port,
The ion spout is
A plurality of flow holes are formed, and a conductive plate constituting the ground electrode;
A plurality of flow holes are formed, and an insulating plate made of an inorganic material provided on the downstream side of the conductive plate with respect to the outflow direction of the pressure fluid supplied from the pressure fluid source,
While making the said conductive plate and the front end surface of the said discharge electrode oppose,
An ion generating apparatus configured to eject the ions by the pressure fluid passing through the flow hole of the conductive plate and the flow hole of the insulating plate.
上記絶縁板の流通孔において上記導電板に密着する側の開口径は、上記絶縁板の流通孔において上記導電板と反対側の開口径、及び上記導電板に形成された流通孔の開口径よりも大きくされた請求項1に記載のイオン生成装置。   The opening diameter of the insulating plate that is in close contact with the conductive plate is larger than the opening diameter of the insulating plate that is opposite to the conductive plate and the opening diameter of the through hole that is formed in the conductive plate. The ion generating apparatus according to claim 1, which is also enlarged.
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