KR100821629B1 - 노즐형 제전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코로나 방전에 의하여 이온화된 공기를 장치 본체에 연결된 노즐 피팅에 형성된 다수개의 공기 분사구를 통해 분사시켜서 대전물체의 정전기를 제거하는 노즐형 제전장치에 관한 것으로서, 코로나 방전에 의하여 정전기를 제거하는 장치 본체(10)와 노즐 피팅(20)이 착탈 가능하게 결합하는 노즐형 제전장치에 있어서, 외부 공기를 주입하여 상기 장치 본체 내부를 거쳐 상기 노즐 피팅으로 공급하는 공기 공급부(11), 전원(12)으로부터 전압을 공급 받아 고전압을 발생시키는 고전압 발생부(13), 상기 고전압 발생부로부터 고전압을 인가 받아 코로나 방전에 의하여 상기 장치 본체 내부의 공기를 이온화하는 방전침(14), 상기 장치 본체에 근접하는 대전물체의 유무를 감지하는 센서(15), 상기 센서에 전기적으로 연결되어 상기 센서가 전달한 신호에 따라 상기 전원을 온/오프 시키는 전원 컨트롤러(16), 및 상기 노즐 피팅에 일정 간격으로 다수개씩 형성되어 이온화된 공기를 분사하는 공기 분사구(21)를 포함하여 구성되며, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 노즐형 제전장치는 이온량과 공기압의 균형이 적절히 맞추어져서 효과적인 제전 성능과 범위를 가지게 되며, 센서감지에 따른 동작으로 인해 제전장치의 주위에 대전물체가 존재하지 않는 경우에는 작동하지 않아 에어 소모량, 전력량, 방전침 마모를 최소화함으로써 경제적이고 장기간 사용할 수 있게 된다.

노즐, 노즐 피팅, 제전장치, 이오나이저, 코로나 방전, 정전기, 분사구, 방전침, 센서.

Description

노즐형 제전장치{Air nozzle type ionizer}

도 1은 본 발명에 따른 노즐형 제전장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 노즐형 제전장치 중 노즐 피팅의 사시도.

도 3은 노즐 피팅의 중심과 각 공기 분사구가 이루는 각도가 작게 되도록 형성된 노즐 피팅에서의 이온화된 공기의 분사 상태를 나타내는 단면도.

도 4는 노즐 피팅의 중심과 각 공기 분사구가 이루는 각도가 크게 되도록 형성된 노즐 피팅에서의 이온화된 공기의 분사 상태를 나타내는 단면도.

도 5는 기존의 노즐 피팅을 사용하여 제전시 제전 시간을 나타내는 자료도.

도 6은 본 발명에 따른 노즐 피팅을 사용하여 제전시 제전 시간을 나타내는 자료도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10: 장치 본체 11: 공기 공급부

12: 전원 13: 고전압 발생부

14: 방전침 15: 센서

16: 전원 컨트롤러 20: 노즐 피팅

21: 공기 분사구

본 발명은 정전기 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코로나 방전에 의하여 이온화된 공기를 장치 본체에 연결된 노즐 피팅에 형성된 다수개의 공기 분사구를 통해 분사시켜서 대전물체의 정전기를 제거하는 노즐형 제전장치에 관한 것이다.

일반적으로 정전기는 마찰전기처럼 물체 위에 정지하고 있는 전기를 말하는 것으로서, 서로 다른 물체가 상호 접촉할 때 그 접촉면에서 발생하게 된다. 이러한 정전기는 각종 제품의 생산 공정에서 많은 문제와 위험을 일으킬 수 있다. 즉 종이, 필름, 섬유, 플라스틱 공정 등에 있어서의 정전기의 충전과 충전된 먼지 입자는 생산의 부정확성과 품질 저하 및 화재를 야기할 수 있다.

정전기를 제거하는 방법으로는 접지하는 방법, 가습에 의한 방법, 대전용품을 사용하는 방법, 정전기 제거장치를 사용하는 방법 등이 있으나, 그 중 가장 효과적이고 대전물체의 형상에 관계없이 제전할 수 있는 방법은 정전기 제거장치를 사용하는 것이다.

특히 반도체와 같이 민감한 전기 제품은 10볼트 정도의 작은 정전기에 의해서도 파괴될 수 있기 때문에 이러한 반도체 공정이나 정전기 먼지에 의한 오염에 민감한 LCD, PDP 생산 공정에는 정전기 제거장치의 설치가 절대적으로 필요하다.

정전기 제거장치에는 X선관으로부터 발생시킨 X선을 주위 분위기에 조사하여 생성된 양이온과 음이온을 이용하여 대전물체의 정전기를 소멸시키는 X선을 이용한 제전장치와, 고전압을 발생시켜서 얻어지는 양이온과 음이온을 대전물체에 보내서 대전물체에 대전된 정전기와 반대 극성의 이온으로 정전기를 중화하여 소멸시키는 코로나 방전식 제전장치가 있는데, 여기서 코로나 방전이란 직류 또는 교류의 고전압을 날카로운 침의 끝에 인가하였을 때 생성되는 자기장에 의하여 공기 중의 분자가 이온화되는 현상을 말한다.

코로나 방전식 제전장치는 제전 방식에 따라 다시 블로우어(Blower)형, 에어 건(Air Gun)형, 노즐(Nozzle)형, 막대(Bar)형 등으로 분류 되는데 본 발명은 노즐형 제전장치에 관한 것이다.

일반적인 노즐형 제전장치는 에어 컴프레서(air compressor)가 장치 본체로 유입시킨 외부 공기를 코로나 방전에 의하여 이온화 한 후 이를 장치 본체에 연결된 노즐 피팅으로 보내어 노즐 피팅에 형성된 공기 분사구를 통하여 분사함으로써 대전물체의 정전기를 제거하는 구조를 갖는다.

그런데 이러한 종래의 노즐형 제전장치는 노즐 피팅에 형성되는 공기 분사구가 일정 간격으로 하나씩 형성되어 있었으므로 분사되는 공기의 이온 생성량에 따른 방출량이 노즐 피팅의 길이에 따라 고른 균형을 가져오지 못하여 효율적인 제전이 이루어지지 않았으며, 공기 분사구를 통해 분사되는 이온화된 공기가 퍼져 나오는 각도 안에 존재하는 대전물체에 한해서만 제전이 이루어진다는 문제점이 있었다.

또한 주위에 대전물체가 없어서 정전기를 제거할 필요가 없는 경우에도 이를 감지할 수 있는 수단이 없었기 때문에 제전장치의 불필요한 작동에 따라 제품의 수명이 줄어들고 사용되는 에어 및 전력의 소모가 커진다는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 노즐형 제전장치의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 공기 분사구를 노즐 피팅에 일정 간격으로 다수개씩 형성함으로써 발생되는 이온량과 공기압의 균형을 적절히 맞추어 효과적인 제전 성능과 범위를 가지는 노즐형 제전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 제전장치의 주위에 대전물체가 존재하는지의 여부를 감지할 수 있는 센서를 장치 본체에 장착함으로써 제전이 필요한 경우에만 제전장치가 작동하도록 하여 에어 소모량 및 전력의 낭비를 없애고 방전침 마모를 최소할 수 있어 경제적이고 장기간 사용할 수 있는 노즐형 제전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 노즐형 제전장치는,

코로나 방전에 의하여 정전기를 제거하는 장치 본체(10)와 노즐 피팅(20)이 착탈 가능하게 결합하는 노즐형 제전장치에 있어서,

외부 공기를 주입하여 상기 장치 본체 내부를 거쳐 상기 노즐 피팅으로 공급하는 공기 공급부(11), 전원(12)으로부터 전압을 공급 받아 고전압을 발생시키는 고전압 발생부(13), 상기 고전압 발생부로부터 고전압을 인가 받아 코로나 방전에 의하여 상기 장치 본체 내부의 공기를 이온화하는 방전침(14), 및 상기 노즐 피팅에 일정 간격으로 다수개씩 형성되어 이온화된 공기를 분사하는 공기 분사구(21) 를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 노즐형 제전장치에는 장치 본체(10)에 근접하는 대전물체의 유무를 감지하는 센서(15) 및 상기 센서에 전기적으로 연결되어 상기 센서가 전달한 신호에 따라 상기 전원(12)을 온/오프 시키는 전원 컨트롤러(16)가 장착된다.

아울러, 상기 공기 분사구는 상기 노즐 피팅에 일정 간격으로 두 개씩 형성되며, 상기 공기 분사구의 직경은 1.3 ~ 1.6mm 이며, 상기 공기 분사구 간의 간격은 노즐 피팅의 길이에 의하여 정해지도록 하는 것이 바람직하다.

이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 노즐형 제전장치의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 노즐형 제전장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.

본 발명에 따른 노즐형 제전장치는 도 1에 나타난 바와 같이 장치 본체(10)와 노즐 피팅(20)이 결합된 형태로 구성되며 노즐 피팅은 나사 결합에 의하여 장치 본체의 헤드에 착탈 가능하게 장착 된다.

장치 본체로는 에어 컴프레서(air compressor)로 구현되는 공기공급부(11)로부터 외부 공기가 유입되어 흐르게 된다. 아울러 고전압 발생부(13)는 전원(12)으로부터 전압을 공급 받아 고전압을 발생키며 장치 본체 내부에 장착된 방전침(14)은 상기 고전압 발생부로부터 고전압을 인가 받아 코로나 방전에 의하여 장치 본체 내부의 공기를 이온화한다. 이온화된 공기는 공기 공급부(11)에 의하여 노즐 피팅(20)으로 유입되어 노즐 피팅에 형성된 다수개의 공기 분사구(21)에 의하여 외부로 분사되어 대전물체의 정전기를 제거하게 된다.

상기 장치 본체(10)의 전단에는 센서(15)가 장착되어 장치 본체에 근접하는 대전물체의 유무를 감지한다. 이러한 센서로서는 빛을 매체로서 응용한 포토센서가 사용될 수 있고, 특히 투광부와 수광부가 일체로 되어 있는 것이 바람직하다.

대전물체가 장치 본체에 근접하는 경우란, LCD 및 반도체 제조공정 등에서 대전물체들이 컨베이어 벨트 등에 실려서 장치 본체를 지속적으로 지나가는 경우 또는 정전기를 제거하고자 대전물체를 장치 본체에 사람이 직접 접근시키는 경우를 말한다.

상기 센서(15)는 투광부로부터 발광된 빛이 대전물체에 반사되어 돌아온 빛이 수광부에 입광되는 경우 대전물체가 장치 본체의 주위에 있는 것으로 판단하고 그러하지 않은 경우에는 대전물체가 없는 것으로 판단하여, 그에 따른 신호를 센서에 전기적으로 연결된 전원 컨트롤러(16)에 전달한다. 전원 컨트롤러는 센서로부터 수신한 신호에 따라 전원(12)을 온/오프 시킨다.

이온화된 공기의 적절한 분사 압력을 고려하여 상기 공기 분사구(21)는 상기 노즐 피팅(20)에 일정 간격으로 두개씩 형성하는 것이 가장 바람직하므로 이하에서는 이렇게 형성한 경우에 대해서만 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 노즐형 제전장치 중 노즐 피팅의 사시도, 도 3은 노즐 피팅의 중심과 각 공기 분사구가 이루는 각도가 작게 되도록 형성된 노즐 피팅 에서의 이온화된 공기의 분사 상태를 나타내는 단면도, 도 4는 노즐 피팅의 중심과 각 공기 분사구가 이루는 각도가 크게 되도록 형성된 노즐 피팅에서의 이온화된 공기의 분사 상태를 나타내는 단면도이다.

높은 효율의 정전기 제거가 필요한 환경에서는 각 공기 분사구(21)에서 분사되는 이온화된 공기가 서로 겹치는 영역이 넓어지도록 하기 위하여 상기 두개의 공기 분사구(21)를 필요한 만큼 인접하게 형성한다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이 노즐 피팅(20)의 중심과 각 공기 분사구(21)가 이루는 각도 θ가 작게 되도록 형성한다. 그러면 두개의 공기 분사구에서 분사되는 공기가 겹쳐짐에 따라 이온 중복 현상으로 인하여 제전 성능이 향상된다.

넓은 범위에서의 정전기 제거가 필요한 환경에서는 이온화된 공기가 넓은 영역에 걸쳐 분사될 수 있도록 하기 위하여 상기 두개의 공기 분사구(21)를 필요한 만큼 멀리 떨어지게 형성한다. 즉 도 4에 도시된 바와 같이 노즐 피팅(20)의 중심과 각 공기 분사구(21)가 이루는 각도 θ가 크게 되도록 형성한다.

평판 제품에 대한 빠른 제전이 요구되는 경우와 같이 제전 범위 보다는 제전 효율이 중시되는 사용 환경에서는 상기 θ가 90°보다 작게 되도록, 수직으로 위치한 물건에 대하여 일반적인 제전이 요구되는 경우에는 상기 θ가 90°가 되도록, 노즐 피팅의 좌우에 위치한 물건을 동시에 제전하는 것이 필요한 경우에는 상기 θ가 180°가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 공기 분사구의 직경은 1.3 ~ 1.6mm인 것, 특히 1.5mm로 형성하는 것이 바람직하다. 일반적으로 공기 분사구의 직경이 커지면 분사되는 이온량은 많 아지나 분사되는 공기 압력이 떨어지고, 공기 분사구의 직경이 작아지면 공기 압력은 강해지나 이온량은 줄어들게 된다. 따라서 이온량과 공기 압력의 균형을 고려하여 공기 분사구의 직경을 정해야 하는데 여러 번의 실험의 결과 경험적으로 공기 분사구의 직경을 상기와 같은 크기로 형성하였을 때 가장 높은 제전 효율이 나타남을 확인하였다.

그리고 상기 노즐 피팅으로는 100 ~ 500mm의 스테인레스 관을 사용하는 것이 바람직하며 상기 공기 분사구 간의 간격은 노즐 피팅의 길이에 의하여 정해지도록 하는 것이 바람직하다.

여러 번의 실험의 결과 경험적으로 공기 분사구의 직경을 1.5mm로 하였을 경우, 100mm의 노즐 피팅에 대해서는 공기 분사구 간의 간격을 20mm로, 200mm의 노즐 피팅에 대해서는 공기 분사구 간의 간격을 30mm로, 300mm의 노즐 피팅에 대해서는 공기 분사구 간의 간격을 40mm로, 400mm의 노즐 피팅에 대해서는 공기 분사구 간의 간격을 50mm로, 500mm의 노즐 피팅에 대해서는 공기 분사구 간의 간격을 50mm 로 하였을 때 가장 높은 제전 효율이 나타남을 확인하였다.

일반적으로 분사구 사이의 거리가 너무 멀어지면, 대전물체와의 거리가 가까운 경우 분사되는 공기의 사각 지대가 생겨 이온이 대전물체에 제대로 도달하지 않게 되어 제전 효율이 떨어지게 되므로 분사구 사이의 거리는 50mm를 넘지 않도록 한다.

아울러 상기와 같은 공기 분사구의 직경의 특정 및 노즐 피팅의 길이에 따른 공기 분사구 간의 간격의 변화에 의해 나타나는 제전 효과는 기존의 노즐형 제전장 치의 제전 효과 보다 현저히 향상되는 것도 확인하였다.

도 5는 기존의 노즐 피팅을 사용하여 제전시 제전 시간을 나타내는 자료도이고, 도 6은 본 발명에 따른 노즐 피팅을 사용하여 제전시 제전 시간을 나타내는 자료도이다.

도 5에는 직경 1.2mm의 분사구가 10mm 간격으로 하나씩 형성된 길이 400mm의 기존의 노즐 피팅을 사용하여 제전하였을 때 걸리는 시간을 측정한 결과가 나타나 있고, 도 6에는 직경 1.5mm의 분사구가 50mm 간격으로 두 개씩 45°의 각도로 형성된 길이 400mm의 본 발명에 따른 노즐 피팅을 사용하여 제전하였을 때 걸리는 시간을 측정한 결과가 나타나 있다. 대전물체와의 거리는 각각 50mm, 150mm, 300mm, 500mm로 변화시키면서 측정하였다.

도 5와 도 6에서 Air Pressure는 노즐 피팅의 분사구에서 분사되는 이온화된 공기의 분사 압력을 나타내며, Decay Time(Sec.)은 제전 시간(초)을 나타내며, Pos(+)와 Neg(-) 란의 숫자들은 대전물체의 정전기 전압이 ±1,000V에서 ±100V로 떨어지는 시간을 나타낸다.

도 5와 도 6의 비교에서, 본 발명에 따른 노즐 피팅을 사용하였을 때 제전 시간이 현저히 줄어드는 것을 알 수 있으며 이것은 그만큼 제전 효율이 증가함을 뜻하는 것이다.

본 발명에 따른 노즐형 제전장치는, 공기 분사구를 노즐 피팅에 일정 간격으로 다수개씩 형성함으로써 발생되는 이온량과 공기압의 균형을 적절히 맞추어 효과 적인 제전 성능과 범위를 가지게 된다.

또한 공기 분사구 사이의 거리를 조절하여 형성함으로써 사용 환경에서 요구되는 조건에 맞는 제전이 가능하게 된다.

그리고 공기 분사구의 직경을 특정하고, 노즐 피팅의 길이에 따라 공기 분사구 간의 간격에 변화를 주어 형성함으로써 높은 제전 효과를 가지게 된다.

아울러 제전장치의 주위에 대전물체가 존재하는지의 여부를 감지할 수 있는 센서를 장치 본체에 장착함으로써 주위에 대전물체가 없어서 정전기를 제거할 필요가 없는 경우에는 제전장치가 작동하지 않도록 하여 에어 소모량 및 전력의 낭비를 없애고 방전침 마모를 최소할 수 있어 경제적으로 장기간 사용할 수 있게 된다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 코로나 방전에 의하여 정전기를 제거하는 장치 본체(10)와 노즐 피팅(20)이 착탈 가능하게 결합하는 노즐형 제전장치에 있어서,

   외부 공기를 주입하여 상기 장치 본체 내부를 거쳐 상기 노즐 피팅으로 공급하는 공기 공급부(11);

   전원(12)으로부터 전압을 공급 받아 고전압을 발생시키는 고전압 발생부(13);

   상기 고전압 발생부로부터 고전압을 인가 받아 코로나 방전에 의하여 상기 장치 본체 내부의 공기를 이온화하는 방전침(14);

   상기 장치 본체에 근접하는 대전물체의 유무를 감지하는 센서(15); 및

   상기 센서에 전기적으로 연결되어 상기 센서가 전달한 신호에 따라 상기 전원을 온/오프 시키는 전원 컨트롤러(16);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 노즐형 제전장치.
3. 코로나 방전에 의하여 정전기를 제거하는 장치 본체(10)와 노즐 피팅(20)이 착탈 가능하게 결합하는 노즐형 제전장치에 있어서,

   외부 공기를 주입하여 상기 장치 본체 내부를 거쳐 상기 노즐 피팅으로 공급하는 공기 공급부(11);

   전원(12)으로부터 전압을 공급 받아 고전압을 발생시키는 고전압 발생부(13);

   상기 고전압 발생부로부터 고전압을 인가 받아 코로나 방전에 의하여 상기 장치 본체 내부의 공기를 이온화하는 방전침(14);

   상기 장치 본체에 근접하는 대전물체의 유무를 감지하는 센서(15);

   상기 센서에 전기적으로 연결되어 상기 센서가 전달한 신호에 따라 상기 전원을 온/오프 시키는 전원 컨트롤러(16); 및

   상기 노즐 피팅에 일정 간격으로 다수개씩 형성되어 이온화된 공기를 분사하는 공기 분사구(21);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 노즐형 제전장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 공기 분사구는 상기 노즐 피팅에 일정 간격으로 두개씩 형성되는 것을 특징으로 하는 노즐형 제전장치.
5. 삭제
6. 제 4 항에 있어서, 상기 공기 분사구의 직경은 1.3 ~ 1.6mm인 것을 특징으로 하는 노즐형 제전장치.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 공기 분사구 간의 간격은 노즐 피팅의 길이에 의하여 정해지는 것을 특징으로 하는 노즐형 제전장치.

Images