JPH07249497A - 除電器のバランス調整回路 - Google Patents

除電器のバランス調整回路

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JPH07249497A
JPH07249497A JP4160994A JP4160994A JPH07249497A JP H07249497 A JPH07249497 A JP H07249497A JP 4160994 A JP4160994 A JP 4160994A JP 4160994 A JP4160994 A JP 4160994A JP H07249497 A JPH07249497 A JP H07249497A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 正負イオンの発生量を最適な状態に調整す
る。 【構成】 昇圧トランスの2次側で同軸ケーブル11に
より電流の位相が電圧の位相よりも進む分、可変リアク
タンスコイル24の誘導リアクタンスにより1次側の電
流位相を遅らせる。また、可変抵抗器23の抵抗値を調
整して負の電圧を適量低下させ、正負イオンのバランス
を均衡させる。

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イオン発生量を調整するバランス調
整回路に関する。
【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4に示すような原理の除
電器が使用されていた。
【0003】図4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、電源1の出力電圧は正弦波状に
交互に極性が変化するため、放電電極7からは、原理的
には正負等しい量のイオンが発生されるはずである。と
ころが、実際には負イオンの方が若干多く発生すること
が知られている。このような正負イオンのアンバランス
は帯電物体8に新たな帯電を引き起こす可能性があり、
調整が必要である。図5は、図4の構成に、係る調整を
行うイオンバランス調整部30を付加した除電器の構成
を示す図である。
【0006】図5の構成において、電源1の電流が正の
時はダイオード31を通過し、昇圧トランス3を介して
昇圧された高電圧が放電電極7に印加される。一方、電
源1の電流が負である場合、この電流は可変抵抗器32
を介して昇圧トランス3の1次側コイルに供給される。
従って、可変抵抗器32の抵抗値を調整することによ
り、昇圧トランスの1次側コイルに印加される負成分の
電圧値のみを所望のレベルに低下させることができ、放
電電極7から発生する負イオンの量を低下させ、正負イ
オンのバランスを均等にすることができる。図6は、こ
の除電器における交流電圧波形を示す図であり、斜線で
示した部分が低下した負の電圧量である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、高圧ケーブ
ル4として、人体に感電する危険を回避するために同軸
ケーブルが使用される場合がある。このような場合、昇
圧トランス3の2次側の負荷が容量性になり、2次側に
おいて電流の位相が電圧の位相よりも進んだ状態にな
る。この場合、可変抵抗器32の抵抗値を変化させても
2次側電圧のレベルはあまり変化しないことになる。ま
た、2次側に過電流が流れるのを防止するための安全策
として、昇圧トランス3としてリーケージトランスを使
用する場合がある。この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。上
記同軸ケーブルの使用に加えてこのリーケージトランス
を使用すると、可変抵抗器32の抵抗値を変化させても
2次側電圧のレベルが変化しにくいという上述した傾向
が更に強まることになる。本発明は、上述した事情に鑑
みてなされたものであり、正負イオンの発生量を最適な
状態に調整することができる除電器のバランス調整回路
を提供することを目的としている。
【0008】
【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において、前
記昇圧トランスの1次側と前記交流電源との間に介挿さ
れた第1のダイオードと、前記第1のダイオードと極性
が逆になるように並列に接続された第2のダイオード
と、前記各ダイオードのうち少なくともいずれかのダイ
オードに直列に接続された電圧レベル調整用抵抗器とを
具備することを特徴としている。また、請求項2記載の
発明は、請求項1記載の発明において、前記昇圧トラン
スの1次側電流の位相を調整する位相調整用コイルを具
備することを特徴としている。
【0009】
【作用】上記構成によれば、電圧レベル調整用抵抗器の
抵抗値を調整して、昇圧トランスに印加される正または
負の1次側電圧のいずれか、あるいは両方の1次側電圧
をそれぞれ所望のレベルに低下させることができるの
で、放電電極から発生する正または負のイオンの量が適
量になるように調整することができる。また、位相調整
用コイルにより昇圧トランスの1次側電流の位相を調整
することができるから、例えば昇圧トランスの2次側と
放電電極および接地電極との間を同軸ケーブルで接続し
て容量リアクタンスが発生した場合においても、位相調
整用コイルの誘導リアクタンスを調整して2次側の電流
と電圧の位相を合わせることができる。
【0010】
【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4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。また、昇圧トラ
ンス3としては、リーケージトランスが使用されてい
る。
【0011】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。
【0012】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。
【0013】次に、図1に示す電源装置10において、
20はイオンバランス調整部である。同調整部20にお
いて、21,22は、互いに逆極性になるように並列に
接続された同一種類のダイオードであり、また、ダイオ
ード22と直列に可変抵抗器23が接続されている。ま
た、24は、可変リアクタンスコイルである。
【0014】次に、本実施例の動作を図3を参照して説
明する。図3は、図1の等価回路であり、便宜上昇圧ト
ランス3を含まず直接高圧電源Vが供給されているとし
て説明する。図3において、回路のインピーダンスZ
は、可変リアクタンスコイル24の誘導リアクタンスを
XL 、コンデンサC(同軸ケーブル11等による2次側
回路の容量性部分)の容量リアクタンスをXC 、抵抗R
(2次側に接続される負荷)の抵抗値をrとすれば、 Z ≒ √(r2 +( XL −XC )2) ……(1) と表される。ここで、 XL ≒ XC ……(2) となるように、可変リアクタンスコイル24の誘導リア
クタンスXL を調整すれば、 Z ≒ r ……(3) となり、容量リアクタンスXC の回路に与える影響、す
なわち、同軸ケーブル11を使用したことによる、電圧
に対する電流の位相進み分が補償される。また、可変抵
抗器23の抵抗値を変えることにより、高圧電源Vの負
の電圧のみを、適性なレベルに低下させることができ
る。
【0015】今、可変リアクタンスコイル24および可
変抵抗器23を上記条件が満足される状態に調整し、図
1に示す除電電極12の下方にこれと非接触な状態に帯
電物体を対置して電源スイッチ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。
【0016】ここで、昇圧トランス3の1次側回路にお
いては、上記調整により電流の位相が電圧の位相よりも
遅れるが、2次側回路においては電流の位相が電圧の位
相よりも上記遅れ分進む状態になり、結果として電流と
電圧の位相はほぼ一致する。また、昇圧トランス3の1
次側コイルに印加される負の電圧が低下された分、高圧
電極13に印加される負の電圧が低下する。よって、可
変抵抗23の調整により、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との間で発生するコロ
ナ放電による正イオンおよび負イオンの発生量をほぼ均
等にすることができ、対置された帯電物体の帯電電荷が
確実に中和される。また、除電器使用中、周囲大気の状
態の変化等により正負イオンのバランスが崩れてきた場
合には、可変抵抗器23を再び調整し、正負イオンの発
生量が均等になるようにすれば良い。
【0017】ところで、図1の構成において、ダイオー
ド22を設けた理由は以下の通りである。図1におい
て、ダイオード21および22の順方向電圧降下量をV
d 、可変抵抗器23の抵抗値をvr、電源1の電流が正
である場合に端子taから端子tbに流れる電流をi1
、一方、電源1の電流が負である場合に端子tbから
端子taに流れる電流をi2 とすると、電流i1 に対す
る端子ta−tb間の電圧降下量V1_ab は、 V1_ab = Vd ……(4) 一方、電流i2 に対する端子tb−ta間の電圧降下量
V2_ba は、 V2_ba = Vd + vr・i2 ……(5) となる。
【0018】次に、同回路においてダイオード22を設
けないと仮定した場合の電流i2 に対する端子tb−t
a間の電圧降下量V2_ba’は、 V2_ba’= vr・i2 ……(6) となる。ここで、上述したように昇圧トランスの1次側
電圧の負側を低下させるためには、電圧降下量V2_ba
またはV2_ba’を電圧降下量V1_ab よりも大にする必
要がある。すなわち、下式(7),(8)における差Δ
V1 ,ΔV2 は、いずれも正にならなければならない。 ΔV1 = V2_ba − V1_ab = vr・i2 ……(7) ΔV2 = V2_ba’− V1_ab = vr・i2 − Vd ……(8)
【0019】上式(8)、すなわちダイオード22を設
けない場合の差ΔV2 を、式(7)、すなわちダイオー
ド22を設ける場合の差ΔV1 と同レベルにするために
は、可変抵抗器23の抵抗値vrをより高くする必要が
ある。ここで、バランス調整に必要な差ΔV1 はたかだ
か数Vであるので、式(8)においてダイオードの電圧
降下量Vd を無視することはできない。実際に、両場合
において正負イオンのバランスを均衡させるために必要
な抵抗値vrを測定したところ、ダイオード22を設け
た場合は5オーム弱であったのに対し、ダイオード22
を削除した場合は15オームであった。このように、ダ
イオード21,22を共に設けることにより、バランス
調整に必要な可変抵抗器23の抵抗値vrを小さくする
ことができる。
【0020】なお、上述した実施例においてはダイオー
ド22にのみ直列に可変抵抗器23を接続した構成とし
たが、他方のダイオード21にも直列に可変抵抗器を接
続して正の電圧および負の電圧をどちらも調整可能と
し、場合場合に応じて調整しやすい側の電圧のレベルを
調整するようにしても良い。
【0021】また、高圧ケーブルとして同軸ケーブルを
使用しない場合や、昇圧トランスとしてリーケージトラ
ンスを使用しない場合等、位相を調整する必要がない場
合は、可変リアクタンスコイル24を設けなくても良
い。
【0022】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、昇圧トランスの1次側電流の位相および正負電圧の
レベルのバランスを調整することができるので、正負イ
オンの発生量を最適な状態に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるバランス調整回路を
有す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】図1の構成の等価回路を示す図である。
【図4】従来例の除電器の構成を示すブロック図であ
る。
【図5】従来例のイオンバランス調整部を有する除電器
の構成を示すブロック図である。
【図6】図5の除電器の交流波形を示す図である。
【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 21,22 ダイオード 23 可変抵抗器(電圧レベル調整用抵抗器) 24 可変リアクタンスコイル(位相調整用コイ
ル)

Claims (2)

    【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バランス調整回路におい
    て、 前記昇圧トランスの1次側と前記交流電源との間に介挿
    された第1のダイオードと、 前記第1のダイオードと極性が逆になるように並列に接
    続された第2のダイオードと、 前記各ダイオードのうち少なくともいずれかのダイオー
    ドに直列に接続された電圧レベル調整用抵抗器とを具備
    することを特徴とする除電器のバランス調整回路。
  2. 【請求項2】 前記昇圧トランスの1次側電流の位相を
    調整する位相調整用コイルを具備することを特徴とする
    請求項1記載の除電器のバランス調整回路。
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