JPH07143660A - 除電器の安全装置 - Google Patents

除電器の安全装置

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JPH07143660A
JPH07143660A JP29105093A JP29105093A JPH07143660A JP H07143660 A JPH07143660 A JP H07143660A JP 29105093 A JP29105093 A JP 29105093A JP 29105093 A JP29105093 A JP 29105093A JP H07143660 A JPH07143660 A JP H07143660A
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JP
Japan
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transformer
current
electrode
circuit
safety device
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Withdrawn
Application number
JP29105093A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Hijikata
康裕 土方
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Yokogawa Denshikiki Co Ltd
Original Assignee
Yokogawa Denshikiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 昇圧トランスの2次側の回路条件に依存せ
ず、安定で感度の良い除電器の安全装置を得る。 【構成】 除電電極12における放電が異常になり、過
剰な正または負イオンが発生して除電電流i2 が急激に
増加したとすると、発光ダイオード22または23に所
定量以上の電流が流れる。そして、ホトカプラ21およ
びトランジスタ25を介して増幅された電流i3 がサー
キットブレーカ30のトリップ電流を超え、サーキット
ブレーカ30がオフ状態となる。このように、除電電極
2 のみを監視しているので、昇圧トランス3の2次側
回路を流れる電流(放電電流i1 +除電電流i2 )を監
視する場合に比べて高感度で安全性が高い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静電気を帯びた物体の
除電を行う除電器の安全装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスは静電気により破壊され
やすいため、その保管や製造工程において、静電気を除
去する必要がある。このため、従来、上記半導体デバイ
スの製造工程等においては、図3に示すような原理の除
電器が使用されていた。
【0003】図3において、1は商用交流電源(100
V)、2は電源スイッチ、3は昇圧トランス、4は高圧
ケーブルである。5は、接地電極6および放電電極7か
ら成る除電電極であり、放電電極7は高圧ケーブル4の
導体部分を介して昇圧トランス3の一端に接続されてい
る。また、接地電極6は高圧ケーブル4の接地線を介し
て昇圧トランス3の他端と接続され、接地されている。
また、8は、除電電極5と非接触な状態に対向された半
導体デバイス等の帯電物体である。
【0004】上記構成において、電源スイッチ2がオン
状態になっている時は、電源1からの出力電圧(交流1
00V)が昇圧トランス3を介して昇圧され、放電電極
7に正または負の高電圧(例えば7kV)が交互に印加
される。そして、放電電極7と接地電極6との間にコロ
ナ放電が発生し、除電電極5の周囲の空気が正および負
のイオンに交互にイオン化される。そして、帯電物体8
の帯電電荷の極性に応じていずれかの極性のイオンが帯
電物体8に引き寄せられ、帯電物体8の帯電電荷と再結
合し、帯電電荷が中和される。
【0005】ところで、上述した除電器は放電現象を利
用しているので、装置の異常や周辺大気の状態により、
異常な放電が起こる可能性がある。放電が異常になる
と、帯電物体の静電気が有効に除去されないばかりか、
帯電物体、すなわち半導体デバイスの破壊を招くおそれ
がある。これに対する対策としては、従来より、以下の
ような手法が提案されている。 昇圧トランス3の2次側と除電電極5との間に高抵抗
またはコンデンサを接続し、異常放電による電流のレベ
ルを抑える。 高圧ケーブル4と放電電極7とを容量的に結合する。 昇圧トランス3として、リーケージトランスを用い
る。リーケージトランスは漏れリアクタンスが大である
ので、負荷側、すなわち除電電極5に流れる電流が増大
すると、2次側の電圧が低下する。 2次側回路を流れる電流を監視し、異常になったら1
次側回路を遮断する(公開実用昭62−64135参
照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記〜の方法は、
異常放電が発生した時に1次側回路、すなわち電源を遮
断するものではなく、安全装置として十分であるとは言
えない。また、上記の方法は、異常放電が発生した時
に電源が遮断されるが、以下のような欠点を有してい
る。 昇圧トランスと除電電極との間を感電の心配の無い同
軸ケーブルで接続した場合等には、正常動作時に2次側
回路を流れる電流レベルが高くなり、異常放電による電
流の増加を感度良く検出することが困難になる。 昇圧トランスの1次側回路の短絡や電源異常等によ
り、過度の電流やサージ電圧が安全装置に印加される
と、安全装置そのものが破壊する可能性がある。 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、
昇圧トランスの2次側の回路条件に依存せず、安定で感
度の良い除電器の安全装置を提供することを目的として
いる。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、1次側が交流電源に接続さ
れた昇圧トランスと、前記昇圧トランスの2次側の一端
と結合された放電電極と、この放電電極と対向するよう
に配置されるとともに前記昇圧トランスの2次側の他端
と接続された接地電極とを具備する除電器の安全装置で
あって、前記放電電極から発生するプラスまたはマイナ
スのイオンが前記放電電極に対置された帯電物体に移動
することにより前記接地電極と結合された前記昇圧トラ
ンスの2次側の他端および接地間に流れる電流を検出す
る検出手段と、前記検出手段によって所定値以上の電流
が検出されることにより、前記昇圧トランスの1次側回
路を遮断する異常放電時遮断手段とを具備することを特
徴としている。
【0008】また、請求項2記載の発明にあっては、請
求項1記載の発明において、前記昇圧トランスの2次側
が短絡した時に該昇圧トランスの1次側回路を遮断する
短絡時遮断手段を具備することを特徴としている。ま
た、請求項3記載の発明にあっては、請求項1または請
求項2記載の発明において、前記検出手段はホトカプラ
であることを特徴としている。
【0009】
【作用】請求項1記載の構成によれば、検出手段により
接地電極と結合された昇圧トランスの他端と接地間に流
れる電流が検出されるので、放電電極に帯電物体が対置
された時に、放電電極から発生するプラスまたはマイナ
スのイオンが帯電物体に移動した時の移動量に対応した
電流が検出される。そして、検出された電流の大きさが
所定値以上になると、異常放電時遮断手段により昇圧ト
ランスの1次側回路が遮断されるので、異常な放電が早
急に防止され、帯電物体の破壊等を防止することができ
る。
【0010】また、請求項2記載の構成によれば、昇圧
トランスの2次側が絶縁不良等により短絡した場合にお
いても異常放電時遮断手段により昇圧トランスの1次側
回路が遮断される。また、請求項3記載の構成によれ
ば、昇圧トランスの2次側の他端と接地間に介挿された
検出手段がホトカプラであるので、昇圧トランスの2次
側回路と1次側回路とが絶縁された安全装置となり、信
頼性が高いものとなる。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。図1は、本発明の一実施例における除電
器の構成を示す図であり、図3各部と共通する部分には
同一の符号を付し、その説明を省略する。図1におい
て、10は電源装置、12は除電電極であり、両者は同
軸ケーブル11により接続されている。ここで、高圧ケ
ーブルとして同軸ケーブル11を使用した理由は、クリ
ーンルーム等において人体に感電する危険を回避するた
めである。
【0012】次に、除電電極12の構成を、その具体的
な構造を示す図(図2)を併せて参照しながら説明す
る。図2において、(A)は正面図、また(B)は、正
面図(A)のX−X’方向における断面図である。図
1,2に示すように、同軸ケーブル11の中心導体部分
の先端部分における所定の長さ分が高圧電極13として
使用されている。次に、図2における符号17は、絶縁
材料により中空円筒形状に構成された結合リングであ
り、その表面が真鍮等の導体で被覆されている。そし
て、該導体には針状の放電電極14が突出している。
【0013】上記結合リング17は所定間隔毎に複数設
けられ、その中空部分を絶縁性被覆16で覆われた高圧
電極13が貫通している。すなわち、高圧電極13と各
放電電極14とは、上述した絶縁部分を介して容量的に
結合している。また、18は、高圧電極13および放電
電極14が突出した各結合リング17を被覆するモール
ド部である。また、19は、モールド部18を覆うよう
に設けられた別のモールド部であり、図2に示すような
形態で接地電極15が固定されるとともに、除電電極1
2を一体化して保護する役目を担っている。
【0014】次に、図1に示す電源装置10において、
20は安全遮断回路である。同回路20において、21
はホトカプラであり、互いに逆極性になるように並列に
結合された発光ダイオード22,23、および、ホトト
ランジスタ24から構成されている。図1に示すライン
L1にいずれかの向きに電流が流れると、発光ダイオー
ド21,22のいずれかが該電流の大きさに対応した発
光強度で発光し、ホトトランジスタ24に光電流が流れ
る。また、ホトトランジスタ24には、図1に示すよう
にトランジスタ25がダーリントン接続されており、該
トランジスタ25のコレクタ端子25Cは直流電源26
の正極に接続されている。
【0015】次に、30,40はそれぞれサーキットブ
レーカ(配線用遮断器)である。サーキットブレーカ3
0における動作コイル31は、その一端が上記直流電源
26の負極に、また、他端が上記トランジスタ25のエ
ミッタ端子25Eに接続されている。動作コイル31
は、自身に流れる電流、すなわち、上記ホトカプラ21
およびトランジスタ25により増幅された電流の大きさ
に基づく電磁力を発生し、該電流が所定以上の大きさに
なると、サーキットブレーカ30の主接点32がオン状
態からオフ状態に切り換わる。これにより、昇圧トラン
ス3の1次側回路が遮断される。
【0016】また、サーキットブレーカ40において
は、動作コイル41に所定量以上の電流が流れると、接
点42がオン状態からオフ状態に切り換えられるように
なっている。ここで、正常動作時の昇圧トランス3の1
次側電流をi3_1、2次側回路短絡時の同1次側電流を
3_1s とすると、上記所定量の電流、すなわち、サー
キットブレーカ40のトリップ電流i40 は、 i3_1 < i40 < i3_1s ……(1) となるように設定されている。すなわち、昇圧トランス
3の2次側回路が短絡した場合、接点42がオフ状態に
なり、昇圧トランス3の1次側回路が遮断される。
【0017】また、サーキットブレーカ30および40
の両方がオン状態の時に、サーキットブレーカ30がオ
フ状態になればサーキットブレーカ40がオフ状態にな
り、また、サーキットブレーカ40がオフ状態になれば
サーキットブレーカ30がオフ状態になるように、両サ
ーキットブレーカの接点は機械的に結合されている。す
なわち、上述した異常放電および回路短絡のうち、少な
くともいずれかが検出されれば、1次側回路が遮断され
るようになっている。
【0018】上記構成において、除電電極12の下方
に、これと非接触な状態に被除電物体(以後、帯電物体
EOと呼ぶ)を対置し、電源スイッチ2をオン状態にし
たとする。これにより、電源1の出力電圧が昇圧トラン
ス3を介して例えば7kVに昇圧され、低周波の高電圧
が同軸ケーブル11を介して高圧電極13に印加され
る。そして、該高圧電極13と容量結合された放電電極
14と接地電極15との間でコロナ放電が発生し、除電
電極12の周囲の空気が正イオンおよび負イオンに交互
にイオン化される。このコロナ放電により、昇圧トラン
ス3の2次側回路を環流する放電電流i1 が発生する。
また、この放電電流i1 には、同軸ケーブル11のもれ
電流も含まれる。
【0019】ここで、除電電極12に対置された帯電物
体EOが正の電荷を帯びていたとすると、上記コロナ放
電により発生した負イオンが帯電物体EOに引き寄せら
れ、帯電物体EOの帯電電荷が中和される。この除電過
程において、除電電極12の周囲には正イオンが過剰と
なり、過剰となった正イオンが接地電極15に引き寄せ
られる。これにより、図1に示すラインL1(発光ダイ
オード23)を流れる除電電流i2 が発生する。
【0020】ここで、ホトカプラ21およびトランジス
タ25による電流増幅率をAとすると、動作コイル31
を流れる電流i3 は、 i3 =A・i2 ……(2) となる。放電状態が安定している間は、上記除電電流i
2 の大きさはさほど大きくなく、電流i3 はサーキット
ブレーカ30の作動電流(トリップ電流)を超えること
はない。従って、昇圧トランス3の1次側回路は遮断さ
れない。
【0021】次に、何らかの理由で放電が異常になり、
過剰な正イオンまたは負イオンが発生して除電電流i2
が急激に増加したとすると、発光ダイオード22または
23に所定量以上の電流が流れる。そして、ホトカプラ
21およびトランジスタ25を介して増幅された上記電
流i3 がサーキットブレーカ30のトリップ電流を超
え、サーキットブレーカ30がオフ状態となる。また、
同ブレーカ30と機械的に結合されたサーキットブレー
カ40が同様にオフ状態となる。これにより、昇圧トラ
ンス3の1次側が確実に遮断され、異常放電が停止す
る。
【0022】また、放電が安定している時に、例えば同
軸ケーブル11に絶縁破壊が発生して2次側が短絡した
場合においても、サーキットブレーカ40がオフ状態に
なり、続いてこれと機械的に接続されたサーキットブレ
ーカ30がオフ状態になり、昇圧トランス3の1次側が
確実に遮断される。
【0023】このように、上述した実施例によれば、ラ
インL1に流れる電流、すなわち除電電流i2 のみを監
視しているので、昇圧トランスの2次側回路を流れる電
流(放電電流i1 + 除電電流i2 )を監視する場合に
比べて高感度で異常放電を検知することができる。ま
た、同様の理由により、安全遮断回路が2次側回路の特
性、例えば同軸ケーブル11のもれ電流等の影響を受け
ることがなく、電源電圧や周波数の変化の影響を受けな
い安全装置を得ることができる。また、電流検出素子と
してホトカプラを使用したので、昇圧トランスの1次側
回路と2次側回路とを絶縁した安全装置とすることがで
き、装置の信頼性が高い。また、昇圧トランスの1次側
回路を遮断する手段としてサーキットブレーカを使用し
たため、遮断手段としてリレーやサイリスタ等を使用し
た安全装置に比べて過電流や過電圧に強く、安全装置と
しての信頼性が高い。
【0024】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、除電電流を検出することにより昇圧トランスの1次
側回路を遮断するようにしたので、昇圧トランスの2次
側の回路条件に依存せず、安定で感度の良い除電器の安
全装置を得ることができる。従って、異常放電を早期に
確実に停止させ、帯電物体を破壊等から守ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における除電器の構成を示す
ブロック図である。
【図2】図1における除電電極12の具体的な構造を示
す図である。
【図3】従来の除電器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 交流電源 3 昇圧トランス 14 放電電極 15 接地電極 21 ホトカプラ(検出手段) 30 サーキットブレーカ(異常放電時遮断手段) 40 サーキットブレーカ(短絡時遮断手段)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次側が交流電源に接続された昇圧トラ
    ンスと、前記昇圧トランスの2次側の一端と結合された
    放電電極と、この放電電極と対向するように配置される
    とともに前記昇圧トランスの2次側の他端と接続された
    接地電極とを具備する除電器の安全装置であって、 前記放電電極から発生するプラスまたはマイナスのイオ
    ンが前記放電電極に対置された帯電物体に移動すること
    により前記接地電極と結合された前記昇圧トランスの2
    次側の他端および接地間に流れる電流を検出する検出手
    段と、 前記検出手段によって所定値以上の電流が検出されるこ
    とにより、前記昇圧トランスの1次側回路を遮断する異
    常放電時遮断手段とを具備することを特徴とする除電器
    の安全装置。
  2. 【請求項2】 前記昇圧トランスの2次側が短絡した時
    に該昇圧トランスの1次側回路を遮断する短絡時遮断手
    段を具備することを特徴とする請求項1記載の除電器の
    安全装置。
  3. 【請求項3】 前記検出手段はホトカプラであることを
    特徴とする請求項1または請求項2記載の除電器の安全
    装置。
JP29105093A 1993-11-19 1993-11-19 除電器の安全装置 Withdrawn JPH07143660A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011054579A (ja) * 2010-12-10 2011-03-17 Keyence Corp 除電装置

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JP2011054579A (ja) * 2010-12-10 2011-03-17 Keyence Corp 除電装置

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Effective date: 20010130