KR100491017B1 - 직류 푸시풀형 제전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한쌍의 방전전극을 포함하는 제전기에 관한 것으로, 한 전극이 한 극성의 이온을 생성하는 동안 다른 전극은 반대 극성의 이온을 발생하고, 추가로 상기 각각의 방전전극으로부터 생성된 이온의 극성은 반대 극성으로 전환되며, 상기 극성전환은 각각의 방전전극으로부터 생성된 이온이 반대 극성이 되도록 서로 동시에 일어나고, 다른 실시예에서 제전기는 회전식 전리장치 또는 회전식 이온발생 방전전극을 포함하며, 또다른 실시예에서 제전기는 3개 이상의 배열된 방전전극을 포함하고, 각각의 방전전극은 인접 방전전극으로부터 발생된 이온과 반대 극성의 이온을 생성하는 것을 특징으로 한다.

Description

직류 푸시풀형 제전기{A DIRECT-CURRENT PUSH-PULL TYPE OF STATIC ELIMINATOR}

본 발명은 제전기에 관한 것이다.

종래의 제전기는 짧은 이온 이동거리만을 가지고 있다. 특히, 교류형 제전기는 양이온과 음이온이 그 생성후에 즉시 서로 재결합하기 때문에 매우 짧은 이온 이동거리를 가진다. 따라서, 이온을 송풍기로 날려야 한다. 반면, 직류형 제전기는 좀더 긴 이동거리를 실현할 수 있다. 그러나 잘해야 최대 70㎝ 정도 도달한다. 그 결과, 실제 사용시 이온의 이동거리가 짧기 때문에 충분한 제전효과가 실현될 수 없다.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 교류 입력에서의 전압은 제전기(10)내 방전전극 또는 침(14, 14; needle)에서 방전되도록 승압되고, 이렇게 생성된 이온은 정전기가 제거되도록 팬(70)에 의해 몸체(74, body)를 향해 전달된다. 이러한 경우, 침(14, 14) 사이의 거리가 비교적 짧기 때문에, 전극의 전계가 강해진다. 그 결과, 방전침으로부터 코로나 방전이 발생하기 쉽다.

한 예로써, 도 4는 방전전극(14)으로부터의 이동 거리가 짧기 때문에 정전기가 제거될 수 없는 영역이 존재하고, 전원선(12)에 의해 제공되는 방전전극(14, 14) 사이의 중심영역에 이온이 도달하지 않는 상황을 나타낸다.

다른 예로써, 도 5는 반도체 생산을 위해 청정실에서 정전기를 제거하는 다른 상황을 도시하고 있다. 천장(22)에 제공된 제전기(10)로부터 발생된 이온(20)이 천장(22)으로부터 많아야 1m에 도달하기 때문에, 사람(24), 작업대(work)(26) 등에서 정전기가 제거될 수 없다.

또다른 예로써, 도 6은 이온(20)이 도달할 수 없기 때문에 게이트(28)내에 제공된 제전기(10, 10) 사이의 중심부에 정전기가 제거될 수 없는 영역이 존재하는 또다른 상황을 도시하고 있다. 따라서, 상기 게이트가 좁게 설정되어야 하므로 실제 사용에서 불편하게 된다.

따라서, 종래의 제전기에서는 이온의 이동거리가 짧기 때문에 넓은 영역에서 충분한 제전효과가 얻어질 수 없다.

도 16은 제전기의 또다른 예를 도시하고 있다. 도 16에서, 제전기는 교류형이고, 방전전극(14)으로부터 양의 반사이클에서 양이온(15)을, 그리고 다음 음의 반사이클에서 음이온(17)을 교대로 발생시킨다. 따라서, 방전전극(14)으로부터 발생된 양이온(15) 및 음이온(17)은 각각 반대 극성인 음이온(17) 및 양이온(15)에 의해 되돌려지고, 그들을 재결합하여 사라지게 한다. 따라서, 이러한 타입의 제전기는 발생된 이온을 충분히 멀리 보낼 수 없다.

다음, 도 17에 도시된 바와 같이, 양이온(15)과 음이온(17)이 서로 재결합하는 것을 막기 위해 방전전극(14) 주위에 강한 공기흐름이 있어야 한다. 실제, 압축공기가 사용되지 않거나, 방전전극(14)으로 송풍하기 위해 송풍기 또는 팬이 사용되지 않는다면, 생성된 이온을 멀리 보낼 수 없다.

그러나, 이러한 제전기는 공기흐름이 제공되는 경우, 양이온(15) 및 음이온(17)이 항상 혼합된 상태로 생성된다는 이점을 갖는다. 그러면, 이온 혼합이 좋은 상태가 되고, 이온의 분포균형 또한 좋은 상태가 된다.

반면, 도 18에 도시된 바와 같이 직류형 제전기에서, 2개의 방전전극 또는 침(14a, 14b)이 각각 양이온(15) 및 음이온(17)을 발생시키기 위해 따로 제공된다. 각각의 방전침은 반대 극성의 이온을 발생시킨다. 다시 말해서, 양의 침(14a)은 양이온을 발생시키고, 음의 침(14b)은 음이온을 발생시킨다. 각각의 방전전극 및 그로부터 발생된 이온이 동일한 극성을 갖기 때문에, 이온들은 쿨롱력에 의해 이동되거나 멀리 밀려간다. 다시 말해서, 이온(15,17)은 압축공기, 송풍기 또는 팬을 사용하지 않고서 장거리로 자동적으로 이동하여 확산된다. 따라서, 이렇게 얻어진 긴 이동거리가 이러한 타입의 제전기의 특성이 된다.

그러나, 양이온 및 음이온의 확산이 위치에 따라 다르기 때문에, 이온의 분포균형이 좋지 않다. 이러한 단점을 극복하기 위해서, 방전전극 각각의 극성은 상기 이온이 가능한한 많이 용이하게 혼합되도록 차례로 전환되게 된다. 그러나 이러한 경우, 나중에 오는 이온이 반대 극성을 갖기 때문에, 먼저 생성된 이온은 나중에 온 이온에 의해 되돌리게 되어, 이동거리가 짧아지게 된다.

또한, 물리적으로 다른 위치에서 2개 전극으로부터 반대 극성의 이온이 발생되기 때문에, 상기 이온의 혼합이 한 전극에서의 혼합보다 더 이뤄지지 않는다. 다시 말해서, 양전극 근방에서 양-성향 이온균형이 생성되고, 음전극 근방에서 음-성향 이온균형이 생성된다. 극성이 전환되고 극성 전환사이클 주기가 긴 경우, 시간축을 따라 이온균형의 변화가 나타난다. 이온을 완벽하게 혼합하기 위해서, 극성전환사이클 주기는 짧아야 한다. 그러나, 이러한 경우 상기 제전기는 교류형 제전기에 가까워진다. 그러한 경우, 이온이 멀리 이동하지 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은 이온의 이동거리를 연장할 수 있고 넓은 영역을 통해 제전효과를 효율적으로 얻을 수 있는 제전기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 한쌍의 방전전극을 포함하는 직류형 제전기를 제공하고, 상기 방전전극 중의 한 전극은 다른 방전전극이 반대 극성의 이온을 생성하는 동안 이온을 발생한다.

또한, 대향하는 방전전극 각각으로부터 발생된 이온의 극성은 반대 극성으로 전환된다. 이때, 방전전극 각각에 대한 전환이 시간 관계로 이루어지는 것이 적절하다.

본 발명의 다른 목적은 압축공기, 송풍기 또는 팬을 사용한 방전전극의 송풍없이 이온의 이동거리를 연장할 수 있고, 시간축을 따른 이온균형의 변화를 억제할 수 있는 제전기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 회전식 전리장치 또는 회전식 이온발생 방전전극을 갖는 제전기를 제공한다.

본 발명의 또다른 목적은 더 넓은 제전 공간을 얻을 수 있는 어레이형 제전기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 3개 이상의 방전전극이 배치되고, 인접한 방전전극으로부터 발생된 이온이 반대 극성을 갖는 어레이형 제전기를 제공한다.

본 발명의 다른 목적 및 측면은 첨부한 도면을 참조하여 후술되는 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.

이제 도 7을 참조하면, A 및 B로 표시된 한쌍의 방전전극을 나타내고 있다. 방전전극 A가 예를 들어 양이온을 발생하는 경우, 방전전극 B는 음이온을 발생시킨다. 다음에, 방전전극 A가 음이온을 발생하고, 방전전극 B가 양이온을 발생한다. 유사한 방법으로, 이온의 극성은 다른 방전전극으로부터 발생된 이온의 극성이 서로 반대되도록 순차적으로 반대 극성으로 전환된다. 반대 극성의 이온이 서로 끌어당기기 때문에, 방전전극 A 및 B로부터 발생된 이온은 서로 끌어당기고, 다른 영역(60, 60)을 향해 이동한다. 도 7에서, 종래의 방전전극이 점유하는 이온 영역은 상하방향으로(laterally) 연장되고 장거리를 얻을 수 없지만, 본 발명에 따른 푸시풀(push-pull) 타입의 제전기에서는 이온 영역(20, 20)이 길이방향으로 (longitudinally) 연장된다. 그 결과, 방전전극 사이의 이온이 없는 영역이 생성되지 않는다. 시간축상에서, 다음에 방전전극 A 및 B로부터 발생된 이온의 극성이 반대 극성으로 바뀌기 때문에, 양이온 및 음이온이 방전전극 사이에 배치된 물체에 인가되어, 상기 물체에 충전된 정전기가 제거되도록 한다.

도 8은 시간축을 따른 방전전극 A 와 B 사이 영역내 공간 전위를 나타낸다. 도 8의 a는 주기(T1)동안 방전전극 A 와 B 사이 영역내 공간 전위를 나타낸다. 양이온은 방전전극 A로부터 중심영역으로 이동하고, 동시에 음이온은 방전전극 B로부터 중심영역으로 이동한다. 중심영역에서 반대 극성의 이온이 재결합되어 사라진다. 도 8의 b는 주기(T2)동안 방전전극 A 와 B 사이 영역내 공간 전위를 나타낸다. 음이온은 방전전극 A로부터 중심영역으로 이동하고, 동시에 양이온은 방전전극 B로부터 중심영역으로 이동한다. 중심영역에서 반대 극성의 이온이 재결합되어 사라진다.

도 8의 c는 T1과 T2의 주기동안 공간 전위의 적분값을 나타낸다. 양이온 및 음이온은 방전전극 A에서 중심영역으로 이동하고, 동시에 음이온 및 양이온은 방전전극 B에서 중심영역으로 이동한다. 따라서, 상기 영역은 항상 양이온과 음이온으로 가득차 결과적으로 중성의 극성이 되어, 정전기가 제거될 수 있는 영역을 형성한다.

도 9는 종래의 제전기에서 이온이 바람에 날리는 상태를 나타낸다. 양쪽 방전전극으로부터 발생된 이온은 이온들 사이에 인력이 미치지 않기 때문에 공기흐름에 의해 날리게 된다. 반면, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 푸시풀 시스템에서는 이온이 서로 끌어당기기 때문에 공기흐름에 대해 이온이 날리지 않게 된다. 따라서, 공기흐름이 존재하는 좋지 못한 환경에서도 정전기가 제거될 수 있는 영역이 얻어질 수 있다.

도 11은 게이트형 제전시스템을 나타내고 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 매우 넓은 제전시스템이 구현될 수 있다. 도 12는 청정실내 새로운 제전시스템을 나타낸다. 도 12에 도시된 바와 같이, 서로 끌어당기는 이온은 천장과 지면으로부터 발생된다. 그 결과, 중성이온 영역이 구성될 수 있어서, 제전 영역으로써 이용된다.

도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 펄스형상 전압이 서로 대향하는 방전전극(14, 14)상에 인가되는 것이 바람직하다. 방전전극 사이의 거리는 상기 방전전극에 인접한 쿨롱력에 의해 공간으로 이온이 발생되는, 즉 약 2m 이동하고 이온이 서로 접근할 때 인온들은 서로 끌어당겨 더 멀리, 즉 약 0.5m 더 멀리 이동한다. 상기 거리는 30㎝ 내지 5m 사이에서 선택된다. 이러한 경우, 종래의 제전기에서 사용되는 팬이 더이상 필요하지 않다.

이제 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명할 것이다. 도 19는 본 발명에 따른 제전기의 사시도를 나타낸다. 제전기(10)는 주요 몸체(25) 및 주요 몸체(25) 지지용 스탠드(23)를 포함한다. 균일하게 혼합된 양이온과 음이온은 주요 몸체의 전면부(front portion)에 제공된 이온발생출구를 통해 생성된다.

도 20은 도 19에 도시된 제전기의 내부 구성을 개략적으로 나타내고 있다. 상기 제전기는 느리게 회전하는 그 전방에 이하 "전리장치"하고 하는 직류형 제전기(29), 및 상기 전리장치를 구동하는 그 후방에 구동장치(27)를 포함한다. 상기 전리장치는 그 전방에 방전전극(14a, 14b)이 제공된다.

도 21은 제전기의 내부구성의 단면도를 나타낸다. 회전식 전리장치(29)는 회전식 샤프트(32)상에 지지되고, 슬립링(36, slip ring)을 통해 전원이 공급되며, 제어신호를 송수신한다. 회전식 샤프트(32)는 커넥터(38)를 통해 모터(30)와 연결되어 구동된다.

외부 전원(46)으로부터 제어장치(42)로 전력이 공급되고, 상기 전력은 상기 외부 전원으로부터 슬립링(36)을 통해 모터(30) 및 전리장치(29)로 공급된다. 상기 제전기는 디스플레이 및 그 상부상의 오퍼레이터에 의해 조작되는 제어패널(44)을 구비한다. 상기 부분은 하우징(40)내에 설비된다.

도 22는 응용예를 나타낸다. 방전전극 또는 침(14a,14b)은 느리게 회전한다. 방전전극(14a, 14b) 앞에 세정솔(48)이 제공되는 경우, 상기 방전전극이 세정솔(48)을 통과하게 되어서, 항상 방전전극의 세정이 이루어진다. 따라서, 방전침의 세정이 자동화된다. 그렇지 않으면, 오퍼레이터에 의해 세정이 이루어져야 한다.

유사한 방법으로, 이온센서(50)가 방전침 앞에 제공되는 경우, 상기 방전침이 이온센서 앞을 지나가기 때문에, 센서(50)가 이온량을 검출할 수 있다. 생성된 이온량 또는 이온균형은 상기와 같이 얻어진 이온량에 기초하여 모니터될 수 있다. 그러한 경우, 물론 정전기로 인한 잡음이 제거되어야 한다. 잡음제거는 다음과 같이 이뤄질 수 있다: 다른 감지전극은 이온이 방전전극에 의해 직접적으로 잡히지 않는 장소에 제공되고, 정전기 유도값은 이온센서(50)로부터 얻어진 값을 오프셋하도록 검출된다. 그 상세한 설명은 생략한다.

도 23은 다른 응용예를 나타내고 있다. 외부로부터 바람을 공급하기 위해 송풍기를 사용하지 않고서 이온 이동거리 또는 이온균형이 얻어질 수 있다는 것이 본 발명의 특징이지만, 만일 이온 이동거리가 짧거나 이온이 더 멀리 이동할 필요가 있다면 송풍기도 함께 이용될 수도 있다.

도 23a는 전리장치 주위면에 날(blade)이 제공되는 장치를 나타내고 있다. 즉, 전리장치(29)에는 그 주위면에 날(52)이 제공된다. 전리장치(29)가 회전되는 경우, 상기 날(52)에 의해 전방으로 바람이 생성된다.

도 23b는 전리장치뒤에 송풍기가 제공되는 다른 장치를 나타낸다. 즉, 송풍기(54)는 전방으로 바람을 생성하기 위해 몸체(25) 뒤에 제공된다.

도 24는 또다른 실시예를 나타내는 것이다. 방전전극(14a, 14b)은 송풍기(80)의 날(82)에 매립되고, 전리장치(29)는 회전식 샤프트의 중심에 제공된다. 전리장치의 몸체가 회전부에 제공되지 않고, 대신 고전압이 슬립링을 통해 제공되고 날에 방전전극만이 제공되도록 고정부상에 제공되는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 슬립링 등을 통해 고전압이 접속되는 것은 신뢰성면에서 적절하지 않고, 또한 전자파 잡음이 생성된다는 문제점이 있어서 부적절하다. 반면, 본 실시예에 따르면, 송풍기와 유사한 제전이 이루어질 수 있고, 전리장치가 있는 송풍기가 구현될 수 있다.

도 25는 한 어레이의 방전전극을 나타내는 평면도이다. 예를 들어, 한 방전전극(14)이 배열되거나 또는 다른 방전전극(14)의 측면에 배치되도록 한쌍의 방전전극(14)이 제공된다. 다른 쌍의 방전전극(14, 14)은 한쌍의 방전전극(14, 14) 위나 아래에 평행하게 배치된다. 인접 방전전극으로부터 생성된 이온의 극성은 서로 반대가 된다. 따라서, 상부 및 하부 방전전극 사이에서 이온이 서로 끌어당겨진다. 그 결과, 상부 및 하부 방전전극 사이에 연속적인 이온 영역이 형성되도록 이온 영역이 확산된다. 수직으로 인접한 방전전극이 한쌍의 상부 방전전극 사이 또는 한쌍의 하부 방전전극 사이에서 동일한 극성의 이온을 발생시킨다고 가정한다. 그러한 경우, 동일한 극성의 이온들이 상부 및 하부 방전전극 사이에서 서로 반발하여 연속적인 이온 영역이 생성되지 않고 정전기가 제거될 수 없는 비이온 영역이 생성된다.

도 26은 상기 이론으로부터 유도된 일반화된 모형을 나타낸다. 복수의 쌍의 방전전극 또는 복수의 방전전극이 배열되거나 배치된다. 이러한 경우, 반대 극성의 이온을 발생하도록 인접한 방전전극이 구성된다.

도 27 내지 29는 도 25에 도시된 도면으로부터 유도된 일반화된 모형을 나타낸다. 도 27은 3개 방전전극이 사용되는 모형을 나타낸다. 도 28은 4개 방전전극이 사용되는 모형을 나타낸다. 도 29는 6개 방전전극이 사용되는 모형을 나타낸다. 임의의 모형에서, 이온 영역이 확산될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 제전기에 따르면, 한쌍의 방전전극을 포함하는 직류형 제전기를 제공하고, 상기 방전전극 중의 한 전극은 다른 방전전극이 반대 극성의 이온을 생성하는 동안 이온을 발생하며, 또한 대향하는 방전전극 각각으로부터 발생된 이온의 극성이 반대 극성으로 전환됨으로써, 이온의 이동거리를 연장할 수 있고 넓은 영역에 걸쳐 제전효과를 효율적으로 얻을 수 있다.

또한, 회전식 전리장치 또는 회전식 이온발생 방전전극을 포함하여, 압축공기, 송풍기 또는 팬을 사용한 방전전극의 송풍없이 이온의 이동거리를 연장할 수 있고, 시간축을 따른 이온균형의 변화를 억제할 수 있다.

또한, 3개 이상의 방전전극이 배치되고 인접한 방전전극으로부터 발생된 이온이 반대 극성을 갖기 때문에, 더 넓은 제전 공간을 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 제전기를 나타내는 개략도,

도 2는 도 1에 도시된 제전기의 전극에 인가된 전압 파형을 나타내는 도면,

도 3은 도 1에 도시된 제전기의 사시도,

도 4는 종래의 제전기를 설명하는 도면,

도 5는 종래의 제전기를 설명하는 도면,

도 6은 종래의 제전기를 설명하는 도면,

도 7은 본 발명에 따른 푸시풀 타입의 제전기를 설명하는 도면,

도 8은 본 발명에 따른 푸시풀 타입의 제전기를 설명하는 도면,

도 9는 종래의 제전기를 설명하는 도면,

도 10은 본 발명에 따른 푸시풀 타입의 제전기를 설명하는 도면,

도 11은 본 발명에 따른 푸시풀 타입의 제전기를 설명하는 도면,

도 12는 본 발명에 따른 푸시풀 타입의 제전기를 설명하는 도면,

도 13은 본 발명에 따른 제전기의 개략적 블럭도,

도 14는 도 13에 도시된 제전기의 전극에 인가된 전압 파형을 나타내는 도면,

도 15a-15b는 도 13에 도시된 제전기의 사시도,

도 16은 종래의 제전기의 단점을 설명하는 개략도,

도 17은 종래의 제전기의 단점을 설명하는 개략도,

도 18은 종래의 제전기의 단점을 설명하는 개략도,

도 19는 본 발명에 따른 제전기를 나타내는 사시도,

도 20은 상기 제전기의 주요 몸체를 나타내는 사시도,

도 21은 상기 주요 몸체의 내부 구조의 단면도,

도 22a-22b는 변형예의 측면 및 단면도,

도 23a-23b는 다른 변형예의 사시도,

도 24는 또다른 변형예의 사시도,

도 25는 본 발명에 따른 한 어레이의 방전전극을 나타내는 평면도,

도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 한 어레이의 방전전극을 나타내는 평면도,

도 27은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 한 어레이의 방전전극을 나타내는 평면도,

도 28은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 한 어레이의 방전전극을 나타내는 평면도, 및

도 29는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 한 어레이의 방전전극을 나타내는 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 제전기 12 : 전원선

14, 14a, 14b : 방전전극(침) 15 : 양이온

17 : 음이온 23 : 스탠드

27 : 구동장치 29 : 직류형 제전기

30 : 모터 32 : 회전식 샤프트

36 : 슬립링(slip ring) 38 : 커넥터

40 : 하우징 42 : 제어장치

44 : 제어패널 46 : 외부 전원

50 : 이온센서 52 : 날

70 : 팬 75 : 주요 몸체

80 : 송풍기

Claims (1)

1. 어레이형 제전기에 있어서,

   이격된 상태로 서로 인접하여 장착되고, 서로 평행하게 외부로 향하는 한쌍의 방전전극과,

   이격된 상태로 상기 한쌍의 방전전극에 인접하여 가로 또는 세로로 배치된 하나 이상의 제 2 의 방전전극 쌍과,

   하나의 방전전극의 각쌍에 특정극성의 이온들을 생성하도록 DC 전압을 공급하는 동안 다른 하나의 방전전극의 각쌍에 상기 특정극성과 반대극성의 이온들을 생성하도록 DC 전압을 공급하는 전력공급수단을 포함하고,

   적어도 2쌍의 방전전극의 방전전극들은 상기 방전전극 각각으로부터 생성된 이온들의 극성이 상기 방전전극에 가로 및 세로로 인접한 각각으로부터 생성된 이온의 극성과 반대가 되도록 서로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 어레이형 제전기.