KR101283150B1 - 제전기 및 제전기에 내장되는 방전 전극 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방전 전극의 선단을 클린 가스로 실드(shield)하여 방전 전극의 선단이 오염되는 것을 저지하는 시스(sheath) 효과를 향상하는 것을 목적으로 한다.

제전기(1)는 방전 전극(21)의 긴변 방향을 따라, 제1단 원주 챔버(S1), 제2단 원주 챔버(S2), 제1 가스 저장소(26)가 직렬로 배열되고, 제1 가스 저장소(26)의 내주측에 위치하는 실드용 가스 유출 통로(25)가 제1 가스 저장소(26)와 직경 방향으로 중복되는 형태로 배치되어 있다. 제1 가스 저장소(26)에 대한 클린 가스의 공급에서는, 가스가 둘레 방향으로 이격된 다단의 오리피스[제1 세로 홈(31), 제2 세로 홈(32)]를 통과하고 다단으로 배치된 챔버(S1, S2)를 통과하여 제1 가스 저장소(26)에 공급된다.

Description

제전기 및 제전기에 내장되는 방전 전극 유닛{IONIZER AND DISCHARGE ELECTRODE UNIT INCORPORATED THEREIN}

본 발명은, 워크의 제전에 이용되는 제전기 및 제전기에 내장되는 방전 전극 유닛에 관한 것이다.

워크의 제전을 위해 코로나 방전식의 제전기가 많이 사용되고 있다. 제전기는 일반적으로 가늘고 긴 바아(bar) 형상을 가지며, 그 긴변 방향으로 간격을 두고 복수의 방전 전극이 배치되고, 이 방전 전극에 고전압을 인가함으로써 워크와의 사이에 전계를 생성하여 이온을 워크에 닿게 하는 것에 의해 제전이 행해진다.

특허문헌 1에 개시된 제전기에 대해서 설명하면, 제전기의 긴변 방향을 따라 가스 메인 통로를 구비하고, 이 가스 메인 통로를 흐르는 정화된 가스(클린 가스)가 각 방전 전극의 주변에 분배된다. 각 방전 전극 주변에는 방전 전극의 긴변 방향을 따라 연장되는 가스 저장소가 배치되고, 이 가스 저장소에는, 가스 저장소와 가스 메인 통로 사이에 마련된 오리피스를 통해, 가스 메인 통로로부터 클린 가스가 공급된다. 가스 저장소에 유입된 클린 가스는, 방전 전극의 선단 주위에 형성된 복수의 보조 에어 유출 구멍을 통해 외부에 유출되고, 방전 전극의 축선을 따르 는 가스 흐름이 생성된다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2002-260821호 공보

방전 전극의 주변으로부터 유출되는 클린 가스는, 방전 전극의 선단을 가스로 실드하여 방전 전극의 선단이 오염되는 것을 저지하는 시스 효과를 실현하는 역할을 갖고 있다.

본 발명의 목적은, 상기 시스 효과를 향상시킬 수 있는 제전기 및 제전기에 내장되는 방전 전극 유닛을 제공하는 것에 있다.

상기한 기술적 과제는, 본 발명의 제1 양태에 의하면,

가늘고 긴 케이스에 긴변 방향으로 서로 이격되어 배치된 방전 전극과,

상기 케이스의 내부에 설치되고, 이 케이스의 일단으로부터 타단에 걸쳐 연장되는 내부 가스 통로와,

상기 방전 전극의 외주면에 접하고 이 방전 전극과 동축으로 연장되는 실드용 가스 유출 통로와,

이 실드용 가스 유출 통로의 외주에 설치되며, 이 실드용 가스 유출 통로와 동축으로 배치된 가스 저장소와,

이 가스 저장소와 상기 내부 가스 통로 사이에 개재된 오리피스를 포함하는 제전기를 제공함으로써 달성된다.

또한, 상기한 기술적 과제는, 본 발명의 제2 양태에 의하면,

내부 가스 통로로부터 방전 전극 주변에 클린 가스를 공급하면서 이 방전 전 극에 고전압을 인가하는 것에 의해 이온을 발생시키면서 상기 방전 전극의 선단을 상기 가스로 실드하는, 제전기에 탈착 가능하게 부착되는 방전 전극 유닛으로서,

상기 방전 전극과 동축인 내측 및 외측의 원통벽과,

상기 방전 전극의 기단부를 상기 외측 원통벽에 탈착 가능하게 고정하기 위한 방전 전극 유지 부재와,

상기 내측 원통벽의 상하로 개방된 중심의 긴 구멍에 배치되고 상기 방전 전극의 둘레면에 접하며 이 방전 전극을 따라 연장되는 실드용 가스 유출 통로와,

상기 내측 원통벽과 상기 외측 원통벽 사이에 형성되는 가스 저장소와,

상기 방전 전극 유지 부재의 외주면에 형성된 원주 홈과 상기 외측 원통벽의 내주면 사이에 형성된 챔버와,

이 챔버와 상기 내부 가스 통로를 연통시키는 제1 오리피스와,

상기 챔버와 상기 가스 저장소를 연통시키는 제2 오리피스로서, 상기 제1 오리피스와는 둘레 방향으로 오프셋되어 배치되는 제2 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전 전극 유닛을 제공함으로써 달성된다.

본 발명의 상기한 목적 및 다른 목적, 작용 효과는, 이하의 본 발명의 바람직한 실시형태의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

이하에, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 실시예의 제전기의 측면도이다. 제전기(1)는 가늘고 긴 외형 윤곽의 케이스(1a)의 바닥면에, 8개의 주 방전 전극 유닛(2)과, 4개의 추가 방전 전극 유닛(3) 이 긴변 방향으로 이격되어 복수 설치되어 있다. 또한, 4개의 추가 방전 전극 유닛(3)은 사용자의 선택에 의해 탈착되는 것이고, 이 추가 방전 전극 유닛(3)의 구조는 주 방전 전극 유닛(2)의 기본 구조와 대략 동일하다. 주 방전 전극 유닛(2)과 추가 방전 전극 유닛(3)과의 차이는 이하에 설명한다.

제전기(1)의 상반부를 덮는 외측 케이스(4)는, 상단을 폐쇄하고 아래쪽에서 개방된 단면 역 U자형의 형상을 가지며(도 3), 제전기(1) 하부의 외형 윤곽을 구성하는 베이스(5)에 대하여 탈착 가능하다. 도 2는, 외측 케이스(4)를 떼어낸 상태의 제전기(1)를 도시하고, 도 3은 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 제전기(1)는, 외측 케이스(4)로 둘러싸이는 상부 영역에, 고전압 유닛(6)이나 예컨대 표시 회로나 CPU를 포함하는 제어 기판(7)이 배치되어 있다.

제전기(1)의 하부를 구성하는 베이스(5)는, 실질적으로 동일한 구성의 2개의 하프 베이스(5A, 5A)를 서로 제전기(1)의 긴변 방향을 따라 연결함으로써 형성되어 있다. 그리고, 각 하프 베이스(5A)에는, 4개의 주 방전 전극 유닛(2)과 2개의 추가 방전 전극 유닛(3)이 장착 가능하고, 도 3으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 복수의 절연성 합성 수지제의 부재를 조합시킴으로써 상하 좌우를 폐쇄한 폐단면의 내부 가스 통로(10)가 형성되어 있다. 이 내부 가스 통로(10)는 각 하프 베이스(5A)의 긴변 방향으로 연속하여 연장되어 있다(뒤에 설명하는 도 16 참조).

도 4는 하프 베이스(5A)의 사시도이고, 도시한 하프 베이스(5A)는 주 방전 전극 유닛(2) 및 추가 방전 전극 유닛(3)을 부착한 상태로 도시되어 있다. 하프 베이스(5A)는, 그 일단(도면 상, 좌측단)에 볼록형의 가스 통로 연결구(11)를 가지 며, 이것을 받아들이는 오목형의 가스 연결구(12)(뒤에 설명하는 도 16 참조)가 타단(도 4에서 우측단)에 형성되어 있다. 서로 인접하는 2개의 하프 베이스(5A, 5A)는, 한쪽 하프 베이스(5A)의 볼록형의 가스 통로 연결구(11)를 다른쪽 하프 베이스(5A)의 오목형의 가스 통로 연결구에 끼워 넣는 것에 의해 제전기(1)의 연속된 내부 가스 통로(10)가 형성된다.

도 5는 하프 베이스(5A)의 측면도이고, 도 6은 하프 베이스(5A)의 저면도이며, 도 7은 하프 베이스(5A)의 평면도이다. 또한, 이들 도 5∼도 7에 도시한 하프 베이스(5A)에는 하나의 주 방전 전극 유닛(2)과, 하나의 추가 방전 전극 유닛(3)을 장착한 상태로 도시되어 있다.

하프 베이스(5A)의 상단면에는, 도 5∼도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 그 긴변 방향 중앙 부분에 커넥터(15)가 위쪽을 향해 돌출 설치되어 있고, 이 커넥터(15)를 통하여, 고전압 유닛(6)에서 생성한 고전압이 하프 베이스(5A)에 공급된다. 보다 구체적으로는, 이 커넥터(15)는, 외주부가 절연성의 수지로 형성되고, 내부에는 도시하지 않는 커넥터(15)의 위쪽을 향해 개방된 원통형의 암형 커넥터가 설치되며, 이 암형 커넥터의 타단부는, 이 커넥터(15)의 아래쪽에 배치되는 배전 플레이트(40)에 접속되어 있다. 그리고, 이 암형 커넥터의 개방단에는 외측 케이스(4) 내에 설치되는 고전압 유닛(6)으로부터 연장되는 수형 커넥터(도시 생략)가 연결되고, 고전압이 배전 플레이트(40)에 공급된다. 또한, 고전압 유닛(6)은, 제전기(1)의 길이가 변하여도, 하나의 제전기(1)에 대하여 하나가 설치될 뿐이기 때문에, 커넥터(15)의 경우도, 실제 사용되는 것은 하나의 제전기(1)에서 하나이다.

또한, 하프 베이스(5A)의 바닥면에는, 주 방전 전극 유닛(2)을 받아들이는 주 유닛 수용구(16)와 추가 방전 전극 유닛(3)을 받아들이는 추가 유닛 수용구(17)가 형성되어 있다. 구체적으로는, 적어도 각 하프 베이스(5A)에 설치되는 한 쌍의 주 방전 전극 유닛(2, 2) 사이의 대략 중앙의 위치에, 또한 주 방전 전극 유닛(2, 2)을 연결하는 직선 상에 하나의 추가 방전 전극 유닛(3)이 설치되어 있다. 또한, 한 쌍의 주 방전 전극 유닛(2, 2) 사이에 추가 방전 전극 유닛(3)을 갖는 제전기(1)는, 제전 시간 등을 고려하면, 제전기(1)에 설치되는 주 방전 전극 유닛(2)으로부터 생성되는 이온량만으로는, 제전 속도가 원하는 값이 되지 않는 제전 대상물 및 제전 라인에 있어서 유효하다.

주 방전 전극 유닛(2) 및 추가 방전 전극 유닛(3)은, 뒤에 설명하는 방법으로, 각 수용구(16, 17)에 대하여 시일 링(18)(도 17)을 매개로 하여 탈착 가능하게 장착된다. 또한, 추가 방전 전극 유닛(3)의 설치를 생략하는 경우에는, 추가 유닛 수용구(17)에 추가 유닛 수용구(17)를 밀봉하기 위한 시일 부재(도시 생략)가 탈착 가능하게 장착된다.

도 8은, 주 방전 전극 유닛(2)의 분해 사시도이다. 주 방전 전극 유닛(2)은 절연성 합성 수지로 만들어진 유닛 본체(20)와, 방전 전극(21)과, 방전 전극 유지 부재(22)로 구성되어 있다. 방전 전극(21)은, 원주 홈(211)을 구비한 기단부(21a)와, 뾰족한 선단(21b)을 구비하고 있지만, 선단(21b)은 임의의 형상일 수 있다.

도 9는, 유닛 본체(20)를 경사 상방에서 본 사시도이다. 도 8, 도 9를 참조하면, 유닛 본체(20)는, 외측 원통벽(201)과 확대 헤드부(202)를 가지며, 외측 원 통벽(201)의 외주면에는, 원주 방향으로 서로 이격된 복수의 돌기(203)가 형성되어 있다. 이 돌기(203)는, 주 방전 전극 유닛(2)을 베이스(5)의 주 유닛 수용구(16)와 결합시키는 것으로, 주 방전 전극 유닛(2)을 베이스(5)에 대하여 탈착 가능하게 장착할 수 있다. 즉, 주 유닛 수용구(16)에는, 돌기(203)와 결합하는 오목부가 형성되어 있고, 주 방전 전극 유닛(2)을 주 유닛 수용구(16)에 삽입하여 둘레 방향으로 소정 각도 회전시킴으로써 돌기(203)가 주 유닛 수용구(16)에 걸린 상태가 되며, 역방향으로 회전시킴으로써, 주 방전 전극 유닛(2)을 주 유닛 수용구(16)로부터 분리할 수 있다. 이러한 탈착 가능한 장착 방법은 종래부터 주지되어 있기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 10은, 도 8의 선 X-X를 따라 취한 주 방전 전극 유닛(2)의 단면도이다. 이 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 유닛 본체(20)는, 모두 절연성 수지 재료로 만들어진 주요 부재(204)와 보조 부재(205)를 접착함으로써 만들어지고 있다.

계속해서 도 10을 참조하면, 유닛 본체(20)는 외측 원통벽(201)의 직경 방향 안쪽으로 이격된 내측 원통벽(206)을 가지며, 내측 원통벽(206)과 외측 원통벽(201)은 동축으로 배치되고, 그 축심에 방전 전극(21)이 설치되어 있다. 내측 원통벽(206)은, 이 내측 원통벽(206)과 동축인 원형 단면의 중심의 긴 구멍(206a)을 가지며, 중심의 긴 구멍(206a)은, 내측 원통벽(206)의 상단에 개방되어 있고 하단은 확대 헤드부(202)를 통하여 외부에 개방되어 있다. 이 확대 헤드부(202)의 개방구부를 참조 부호 207로 표시하고 있다. 중심의 개방구부(207)는 하단을 향할수록 직경이 커지는 테이퍼면(207a)을 가지며, 이 테이퍼면(207a)은 중심의 개방구 부(207)의 하단(개방단)의 원통면(207b)에 연속되어 있다. 한편, 내측 원통벽(206)의 상단은, 후술하는 방전 전극 유지 부재(22)와 내측 원통벽(206) 사이에 형성되는 원주 챔버(S3)를 향하도록 개구되어 있다. 바꿔 말하면, 내측 원통벽(206)은, 방전 전극 유닛(2) 내에 위치 결정되며, 방전 전극 유지 부재(22)에 의해 유지되는 부분을 제외하고 방전 전극(21)의 선단(21b)으로부터 방전 전극 유지 부재(22)를 향하는 전극의 일부를 둘러싸는 범위에 형성되어 있다.

방전 전극(21)은, 선단(21b)이 중심의 긴 구멍(206a)으로부터 테이퍼면(207a)에 약간 돌출하도록 위치 결정된다. 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 방전 전극(21)은, 중심의 긴 구멍(206a)의 중심선, 즉 내측 원통벽(206)의 축선과 동축으로 배치되고, 방전 전극(21)의 외주면과 내측 원통벽(206)의 내주면 사이는 이격된 상태에 있다. 여기에, 내측 원통벽(206)은, 그 내경이 축선 방향으로 동일하고 방전 전극(21)의 외경보다 크다. 또한, 방전 전극(21)은 그 선단부를 제외한 거의 전체 길이에 걸쳐 동일한 외경 치수를 갖고 있다.

내측 원통벽(206)의 상단은, 방전 전극(21)의 긴변 방향 중간 부분에 위치하고 있다. 그리고, 내측 원통벽(206)과 방전 전극(21) 사이에서 원주 방향으로 연속되고 내측 원통벽(206) 전체 길이에 걸쳐 연속되는 원통형의 실드용 가스 유출 통로(25)가 형성되어 있다. 또한, 내측 원통벽(206)은 그 하단부가 확대 헤드부(202)까지 침입되어 있다. 보다 구체적으로는, 내측 원통벽(206)의 하단은, 중심의 긴 구멍(206a)의 하단의 높이 위치 근방에 위치하고 있다.

내측 원통벽(206)과, 이것과 동축의 외측 원통벽(201) 사이에는 제1 가스 저 장소(26)가 형성되어 있고, 이 제1 가스 저장소(26)는 그 하단부가 확대 헤드부(202)까지 침입되어 있다. 즉, 제1 저장소(26)는, 방전 전극(21)의 긴변 방향 중간 부분으로부터 선단(21b) 근방에 이르기까지의 사이에서, 방전 전극(21)의 둘레면을 따라 연장되는 실드용 가스 유출 통로(25)와 직경 방향으로 오버랩된 관계로 배치되어 있다. 즉, 방전 전극(21)의 둘레면을 따라 방전 전극(21)의 긴변 방향 중간 부분으로부터 선단부로 연장되는 실드용 가스 유출 통로(25) 둘레에, 내측 원통벽(206)을 칸막이 벽으로 하여 제1 가스 저장소(26)가 배치되고, 이 제1 가스 저장소(26)는 원주 방향으로 연속되고 긴변 방향으로 연속되어 있다. 또한, 제1 가스 저장소(26)의 일단은 원주 챔버(S3)를 향해 있고, 원주 챔버(S3)를 통해, 내측 원통벽(206) 내에 형성되는 실드용 가스 유출 통로(25)와 연결되어 있다. 바꿔 말하면, 원주 챔버(S3)에 대하여 개구되어 있는 제1 가스 저장소(26)의 일단과 내측 원통벽(206)의 상단은 거의 동일한 높이에 형성되어 있다.

방전 전극(21)의 기단부(21a)에 배치되는 방전 전극 유지 부재(22)는, 링형의 외주 부재(221)와, 외주 부재(221) 안에 끼워 넣어지는 내주 부재(222)로 구성되어 있다(도 8, 도 10). 외주 부재(221)는 금속제의 가공 부품으로 구성되어 있고, 내주 부재(222)는 수지의 성형품으로 구성되어 있다. 내주 부재(222)는 중심의 긴 구멍(222a)을 가지며, 이 중심의 긴 구멍(222a)에 방전 전극(21)의 기단부(21a)가 끼워 넣어진다.

외주 부재(221)의 외주면은, 상하로 서로 이격되어 위치하는 3개의 원주 플랜지(221a, 221b, 221c)를 가지며, 이들 사이에는, 상하로 이격되어 위치하는 원주 홈(221d, 221e)이 형성되어 있다(도 8, 도 10). 방전 전극(21)의 기단측에 위치하는 상단 플랜지(221a)는 가장 직경이 크고, 방전 전극(21)의 선단측에 위치하는 하단 플랜지(221c)는 가장 직경이 작으며, 상단과 하단의 플랜지(221a, 221c)의 중간에 위치하는 중간단 플랜지(221b)는 중간의 직경을 갖고 있다.

상기한 외주 부재(22)에 대응하여, 유닛 본체(20)의 외측 원통벽(201)의 내면에는, 그 상단부에 2단의 단차부(201a, 201b)가 형성되어 있다(도 9, 도 10). 즉, 외측 원통벽(201)의 내면은, 상단에 인접한 부분이 상대적으로 큰 직경을 가지며, 그 아래쪽의 첫번째 단의 단차부(201a)를 넘어선 부분이 중간의 직경을 갖고, 그 아래쪽의 두번째 단의 단차부(201b)를 넘어선 부분이 상대적으로 작은 직경을 갖고 있다. 그리고, 상기한 외주 부재(221)는, 상단 플랜지(221a)가 외주 부재(221)의 상단부에 배치되고, 중간단 플랜지(221b)가 첫번째 단의 단차부(201a) 근방에 배치되며, 하단 플랜지(221c)가 두번째 단의 단차부(201b) 근방에 배치된다. 이것에 의해, 외측 원통벽(201)의 상단부의 내부에는, 상단 플랜지(221a)와 중간단 플랜지(221b) 사이의 제1 원주 홈(221d)에 의해 첫번째 단의 둘레 방향으로 연속된 원주 챔버(S1)가 기밀 상태로 구획되고, 중간단 플랜지(221b)와 하단 플랜지(221c) 사이의 둘레 방향으로 연속된 제2 원주 홈(221e)에 의해 두번째 단의 원주 챔버(S2)가 기밀 상태로 구획되어 있다. 하단 플랜지(221c)는, 내측 원통벽(206)의 상단으로부터 위쪽으로 이격되어 위치하고, 이로써 하단 플랜지(221c)의 아래쪽에는, 전술한 제1 가스 저장소(26) 및 실드용 가스 유출 통로(25)에 연속되는 확대되고 둘레 방향으로 연속된 원주 챔버(S3)가 형성된다(도 10).

유닛 본체(20)의 외측 원통벽(201)의 내벽에는, 그 상단부 중 상대적으로 가장 직경이 큰 부분에, 하나의 제1 세로 홈(31)이 형성되어 있다(도 8∼도 11). 또한, 첫번째 단의 단차부(201a)와 두번째 단의 단차부(201b) 사이에 하나의 제2 세로 홈(32)이 형성되고(도 10, 도 12), 두번째 단의 단차부(201b)로부터 외측 원통벽(201)의 긴변 방향 중간 부분까지 연장되는 4개의 제3 세로 홈(33)이 형성되어 있다(도 9, 도 10, 도 13). 제1∼제3의 세로 홈(31∼33)은, 외측 원통벽(201)의 축선과 평행하게 연장되어 있다. 또한, 제3 세로 홈(33)에 관해서, 도 9, 도 10을 참조하여 상세히 설명하면, 제3 세로 홈(33)의 심부(深部)는, 내측 원통벽(206)의 상단을 넘어서 아래로 연장되어 제1 가스 저장소(26)의 내부까지 침입되어 있다.

도 10을 참조하면, 유닛 본체(20)에서, 확대 헤드부(202)는 주요 부재(204)와 보조 부재(205)에 의해 형성되고, 전술한 중심의 긴 구멍(206a)의 하단부 및 이것에 연속되는 테이퍼면(207a) 주위에는 제2 가스 저장소(35)가 형성되어 있다. 제2 가스 저장소(35)는 원주 방향으로 연속되어 있다. 이 제2 가스 저장소(35)에는, 보조 부재(205의)의 내주면과 외측 원통벽(201)의 하단부 사이에 형성되는 보조 가스 유입 통로(36)를 통해 전술한 내부 가스 통로(10)로부터 클린 가스가 공급된다(도 3). 보조 가스 유입 통로(36)는 둘레 방향으로 90˚ 간격으로 합계 4개가 설치되어 있다(도 8, 도 9 참조). 확대 헤드부(202)는, 주요 부재(204)의 바닥면에, 작은 직경의 관통 구멍으로 구성된 보조 가스 유출 구멍(37)이 형성되어 있고, 이 보조 가스 유출 구멍(37)을 통해 제2 가스 저장소(35) 내의 클린 가스가 외부에 유출된다. 보조 가스 유출 구멍(37)은, 도 4로부터 가장 잘 알 수 있는 바와 같 이, 확대 헤드부(202)의 중심의 개방구부(207) 주위에 중심의 개방구부(207)와 동축인 원주 상에 90˚ 간격으로 합계 4개가 형성되어 있다. 각 보조 가스 유출 구멍(37) 내에서의 클린 가스의 유속은, 약 200 m/sec가 되도록 설정되어 있고, 이와 같이 제어되어 보조 가스 유출 구멍(37)으로부터 방출된 클린 가스는, 보조 가스 유출 구멍(37)의 직경의 구속으로부터 해방되기 때문에, 약 200 m/sec보다 훨씬 느린 유속이 되지만, 후술하는 실드용 가스 유출 통로(25)로부터 방출되는 이온화된 클린 가스의 유속보다 훨씬 빠른 유속으로, 원추형으로 아래로 유출된다.

전술한 외측 원통벽(201)의 내면의 제1 세로 홈(31)과 제2 세로 홈(32)은 둘레 방향으로 180˚ 오프셋된 위치 관계에 있다. 즉, 제1 세로 홈(31)과 제2 세로 홈(32)은 직경 방향으로 대향한 배치 관계가 되도록 설정되어 있다. 또한, 4개의 제3 세로 홈(33)은 원주 방향으로 90˚ 간격으로 배치되어 있고, 각 제3 세로 홈(33)은, 제2 세로 홈(32)에 대하여 둘레 방향으로 45˚ 오프셋된 관계로 형성되어 있다.

또한, 전술한 바와 같이 추가 방전 전극 유닛(3)은 주 방전 전극 유닛(2)과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 있지만, 추가 방전 전극 유닛(3)은 보조 가스 기능을 갖지 않은 점에서 주 방전 전극 유닛(2)과는 상이하다. 따라서, 추가 방전 전극 유닛(3)에는, 주 방전 전극 유닛(2)이 구비하는 제2 가스 저장소(35) 및 이것에 관련된 보조 가스 유입 통로(36), 보조 가스 유출 구멍(37)이 존재하지 않는다.

도 14는, 주 방전 전극 유닛(2) 및 추가 방전 전극 유닛(3)의 각 방전 전극(21)에 대한 고전압의 인가 및 각 방전 전극(21) 주변에 배치된 접지 전극에 관 한 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 14를 참조하면, 각 방전 전극(21)에 대한 고전압의 공급은 배전 플레이트(40)에 의해 행해진다. 배전 플레이트(40)는, 하프 베이스(5A)의 전체 길이에 걸쳐 연속하여 연장되는 웹 형상을 가지며, 각 방전 전극(21)의 기단부(21a)와 결합하는 부분(401)이, 이 결합 부분(401)의 중심부에 스프링성을 부여하기 위해 S자형으로 프레스 성형되어 있다. 그리고, 이 S자형의 중심 부분의 원형 구멍에 각 방전 전극(21)의 원주 홈(211)이 걸린다(도 3). 배전 플레이트(40)의 긴변 방향 중앙 부분에는 원형 구멍(402)이 형성되어 있다.

하나의 하프 베이스(5A)의 전체 길이가 23 cm이며, 이 하프 베이스(5A)를 다수 연결하여, 제전기의 길이가, 예컨대 2.3 m보다 길어지는 경우, 전술한 제전기(1)의 긴변 방향의 양단부로부터 공급하는 클린 가스만으로는, 제전기(1)의 긴변 방향의 중앙 부분에 대한 클린 가스의 공급이 다른 부분에 비해 적어질 우려가 있다. 이 때문에, 이러한 길이의 제전기(1)에 있어서는, 양단으로부터의 클린 가스의 공급 이외에, 긴변 방향의 일단으로부터 외측 케이스(4)에 파이프를 통해 클린 가스를 공급하며, 전술한 제전기의 대략 중앙부에 배치되고 하프 베이스(5A)에 설치되는 원형 구멍(402), 및 그 위치에 설치되는 하프 베이스의 상단면의 일부에 개구를 형성함으로써, 클린 가스를 공급하는 파이프의 일단을 내부 가스 통로(10)를 향하게 하여도 좋다.

물론, 제전기(1)의 양단으로부터의 클린 가스의 공급으로 필요한 가스량을 확보할 수 있는 길이의 경우에는, 원형 구멍(402) 및 그 위치에 대응하는 하프 베이스(5A)의 상단면에 개구를 형성할 필요는 없다. 또한, 도시하지 않았지만, 원형 구멍(402)을 이용하여 내부 가스 통로(10)에 클린 가스를 공급하는 제전기(1)의 경우에는, 클린 가스를 공급하는 파이프가 설치되는 제전기(1)의 긴변 방향의 타단부로부터 파이프가 면하는 원형 구멍(402)까지의 외측 케이스 내의 공간에, 고전압 유닛(6)이나 제어 기판(7)을 배치함으로써, 파이프와의 간섭을 피하고 있다.

계속해서 도 14를 참조하면, 각 방전 전극(21) 주변에는 대향 전극, 즉 접지 전극 부재(42)가 배치되어 있다(도 3). 이 실시예에서, 접지 전극 부재(42)는 플레이트 부재로 구성되고, 접지 전극 부재(42)는 각 방전 전극(21)과 동축으로 배치되는 원형 링(421)과 각 원형 링(421)을 연결하는 직선형의 연결부(422)(도 3, 도 15)를 구비하고 있다. 접지 전극 부재(42)는 도 6에 도시하는 하프 베이스(5A)의 바닥면측의 내부에 매설되어 있다. 이 원형 링(421)은, 상기 실드용 가스 유출 통로(25) 및 그 외주측에 위치하는 제1 가스 저장소(26)가 존재하고 있는 높이 위치에 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 접지 전극 부재(42)의 각 원형 링(421)은, 제전기(1)의 하부를 구성하는 베이스(5)에 방전 전극을 둘러싸도록 구성되고, 그 내측에 주 방전 전극 유닛(2)이나 추가 방전 전극 유닛(3)이 배치되도록 되어 있다. 또한, 본 실시예에서는, 주 방전 전극 유닛(2)의 외측 원통벽(201)으로부터 베이스(5) 내부에 형성되는 내부 가스 통로(10)를 사이에 둔 베이스(5) 측에서, 원형 링(421)이 베이스(5) 내부에 매설되는 상태로 배치되어 있다.

배전 플레이트(40)는 하프 베이스(5A)의 천정벽(501)에 고정 설치되며, 접지 전극 부재(42)의 각 원형 링(421)은 방전 전극 유닛(2, 3)을 유지하는 하프 베이스(5A)의 바닥면측에, 또한 측면측 측벽(502) 근방에 매설되어 있고(도 3), 적어 도, 이 접지 전극 부재(42)를 매설한 부분(502a)은 절연성 재료, 예컨대 절연성이 우수한 합성 수지 재료로 만들어져 있다. 이와 같이, 접지 전극 부재(42)를 매설한 상태로, 이 접지 전극 부재(42)의 원형 링(421)을 방전 전극(21) 주위에 배치하였기 때문에, 방전 전극(21)으로부터 접지 전극 부재(42)로의, 즉 원형 링(421)과 방전 전극(21) 사이의 연면 방전을 방지하면서, 방전 전극(21)과 접지 전극[접지 전극 부재(42)] 사이에 형성되는 전계를 상대적으로 약하게 할 수 있고, 이것에 의해 방전 전극(21)과 워크(도시 생략) 사이의 전계를 상대적으로 강화할 수 있다.

보다 구체적으로, 원형 링(421)의 직경의 크기가 작을수록, 방전 전극(21)과 접지 전극 부재(42) 사이에 형성되는 전계를 매우 약하게 할 수 있지만, 한편으로는 직경을 너무 작게 하면 원형 링(421)과 방전 전극(21) 사이에서의 절연 내압을 유지할 수 없게 될 우려가 있다. 이 때문에, 원형 링(421)의 직경의 크기는, 방전 전극(21) 사이의 절연 내압을 유지할 수 있는 크기, 또한 방전 전극(21)과 접지 전극 부재(42) 사이에 형성되는 전계를 매우 약하게 할 수 있는 크기인 것이 바람직하고, 본 실시예에서 원형 링(421)의 직경 크기는, 방전 전극(21)을 직경 중심으로 한 경우, 제1 가스 저장소(26)보다 크고, 외측 원통벽(201)보다 작게 되어 있다.

또한, 각 방전 전극(21) 둘레에 형성되는 각 원형 링(421)은, 원형 링(421)의 직경보다 작은 폭을 가지며 직선형으로 연장되는 연결부(422)에 의해 연결되어 있고, 이 연결부(422)는, 제전기(1)에 내장된 상태에서, 거의 방전 전극(21, 21)을 연결하는 직선 상에 배치되어 있다. 또한, 이 연결부(422)의 폭은, 급전 성능이나 부착 시의 강성 등을 만족시키는 한, 방전 전극(21)과 접지 전극 부재(42) 사이에 형성되는 전계를 매우 약하게 하기 위해 작은 편이 바람직하다. 즉, 접지 전극 부재(42)의 연결부(422)는, 방전 전극 유닛(2, 3)을 유지하는 하프 베이스(5A)의 바닥면측에서, 또한 방전 전극(21, 21)을 연결하는 거의 직선 상에서, 인접하는 방전 전극(21, 21) 사이의 부분에 매설되어 있다.

또한, 접지 전극 부재(42)에 관해서, 실시예에서는 금속의 프레스 성형품으로 이루어지는 플레이트로 구성되어 있지만, 반드시 플레이트일 필요는 없고, 예컨대 와이어형의 선재를 이용하여 같은 구성을 형성하여도 좋은 것은 물론이다.

방전 전극(21)의 선단(21b)을 포위하여 방전 전극(21)의 오염을 억제하는 실드용 가스의 흐름에 대해 도 16∼도 19를 참조하여 설명한다. 여기서, 도 19는 가스의 흐름에 관련된 구조의 개념도이다.

필터 등으로 청정화된 공기 또는 질소 가스 등과 같은 불활성 가스 등의 클린 가스가 내부 가스 통로(10)에 공급되고, 이 내부 가스 통로(10)를 흐르는 클린 가스는, 전술한 하나의 제1 세로 홈(31)에 의해 규정되는 제1 오리피스를 통하여 내부 가스 통로(10)의 맥동의 영향이 억제된 상태로, 첫번째 단의 원주 챔버(S1)에 유입된다. 첫번째 단의 원주 챔버(S1) 내의 클린 가스는, 상기 제1 세로 홈(31)과는 직경 방향으로 대향하는 위치에 설치된 하나의 제2 세로 홈(32)에 의해 규정되는 제2 오리피스를 통해 두번째 단의 원주 챔버(S2)에 유입되고, 그리고 이 두번째 단의 원주 챔버(S2) 내의 클린 가스는, 제2 세로 홈(32)과는 둘레 방향으로 45˚ 오프셋된 4개의 제3 세로 홈(33)에 의해 규정되는 제3 오리피스를 통과하여 아래로 흐른다.

하프 베이스(5A)의 내부 가스 통로(10)를 흐르는 클린 가스는, 모두 하나의 제1, 제2 세로 홈(31, 32)으로 구성되는 제1, 제2 오리피스를 통해 제1, 두번째 단의 원주 챔버(S1, S2)에 유입되고, 그리고 두번째 단의 원주 챔버(S2) 내의 클린 가스가 4개의 제3 세로 홈(33)을 통해 제1 가스 저장소에 유입된다. 즉, 두번째 단의 원주 챔버(S2) 내의 클린 가스는 4개의 제3 세로 홈(33)에 의해 안내되어 제1 가스 저장소(26)에 유입되지만, 이 제1 가스 저장소(26)는, 그 심부가 확대 헤드부(202)까지 연장되어 있기 때문에, 제1 가스 저장소(26)에 유입된 클린 가스를 정압화(靜壓化)할 수 있다.

특히, 전술한 각 하나의 제1, 제2 세로 홈(31, 32)과는 원주 방향으로 이격된 다단의 오리피스를 통해 제1 가스 저장소(26)에 클린 가스가 공급되기 때문에, 내부 가스 통로(10)의 맥동의 영향을 단절하면서 제1 가스 저장소(26) 내의 클린 가스의 정압화를 높은 레벨까지 향상시킬 수 있다. 그리고, 제1 가스 저장소(26) 내의 클린 가스는, 이 제1 가스 저장소(26)보다 직경 방향으로 확대된 원주 챔버(S3)를 통과하여 내측 원통벽(206)의 상단을 타고 넘어 내측 원통벽(206) 내의 실드용 가스 유출 통로(25)에 들어간다.

전술한 바와 같이, 실드용 가스 유출 통로(25)는, 방전 전극(21)의 긴변 방향 중간 부분으로부터 선단(21b)에 이르기까지 방전 전극(21)의 외주를 따라 박육(薄肉)의 긴 원통형으로 연장되어 있기 때문에. 이 실드용 가스 유출 통로(25) 내를 통과하는 클린 가스는 층류화되어 중심의 개방구부(207)를 통하여 아래쪽으로 유출된다. 따라서, 방전 전극(21)의 외주면에 접하여 위치하는 실드용 가스 유출 통로(25) 내를 방전 전극(21)의 긴변 방향을 따라 흘러내려가는 클린 가스는, 실드용 가스 유출 통로(25)를 통과하는 동안에 층류가 되어 방전 전극(21)의 선단(21b)을 포위한 상태로 워크를 향해 유출되기 때문에, 방전 전극(21)의 선단(21b)에 대한 시스 효과를 향상시켜, 방전 전극(21)의 오염 방지 효과를 향상시킬 수 있다.

본 실시예에서는, 방전 전극(21)의 외주면과 접하는 실드용 가스 유출 통로(25) 내에서의 클린 가스의 유속은, 약 1 m/sec가 되도록 설정되어 있고, 이와 같이 제어되어 중심의 개방구부(207)로부터 방출된 이온화된 클린 가스는, 실드용 가스 유출 통로(25)의 직경의 구속으로부터 해방되기 때문에, 약 1 m/sec보다 훨씬 느린 유속으로, 중심의 개방구부(207)의 최종 개방단의 크기와 거의 동일한 직경을 갖는 원기둥형으로 아래로 유출된다.

또한, 방전 전극(21)의 직경 방향 외측에 내외 2중 벽, 즉 내측 원통벽(206)과 외측 원통벽(201)에서 방전 전극(21)의 선단부까지 연장되는 제1 가스 저장소(26)를 형성하도록 되어 있기 때문에, 제1 가스 저장소(26)의 정압 효과를 유지하면서 주 방전 전극 유닛(2)의 외측 원통벽(201)의 직경을 작게 설정할 수 있다.

도 19로부터 가장 잘 이해할 수 있는 바와 같이, 실시예의 제전기(1)는, 방전 전극(21)의 긴변 방향을 따라, 제1단 원주 챔버(S1), 제2단 원주 챔버(S2), 제1 가스 저장소(26)가 직렬로 배열되어 있고, 그리고 이 제1 가스 저장소(26)의 내주측에 위치하는 실드용 가스 유출 통로(25)와 제1 가스 저장소(26)가 직경 방향으로 중복되는 형태로 배치되어 있다. 그리고, 제1 가스 저장소(26)에 대한 클린 가스의 공급은, 둘레 방향으로 이격된 다단의 오리피스[제1, 제2 세로 홈(31, 32)]를 통과하고 다단으로 배치한 공간(S1, S2)을 통과하여 제1 가스 저장소(26)에 클린 가스가 공급되는 구성을 채용하고 있다. 이상으로부터, 내부 가스 통로(10)에서의 맥동으로부터 제1 가스 저장소(26)를 단절할 수 있을 뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 제1 가스 저장소(26) 내의 정압화를 향상시킬 수 있는 것은 물론이지만, 상기 다단 오리피스[제1, 제2 세로 홈(31, 32)]를 외측 원통벽(201)의 내면에 형성하고, 방전 전극(21)을 일단(一端) 지지하는 유지 부재(22)의 외주면에 상하 다단의 플랜지(221a∼221c)를 형성하여, 이들 사이의 제1, 제2 원주 홈(221d, 221e)에 의해 다단의 공간(S1, S2)이 형성되어 있기 때문에, 방전 전극(21)의 긴변 방향으로 다단의 공간(S1, S2) 및 제1 가스 저장소(26)를 배열한 상태를 형성할 수 있고, 이것에 의해, 전술한 실드용 가스에 관해서 맥동의 단절, 높은 레벨의 정압화를 확보하면서 외측 원통벽(201)의 직경을 작게 설정할 수 있다.

전술한 실시예에서는, 방전 전극(21)의 외주면과 접하는 실드용 가스 유출 통로(25) 내에서의 클린 가스의 유속이 약 1 m/sec로 설정되고, 각 보조 가스 유출 구멍(37) 내에서의 클린 가스의 유속이 약 200 m/sec가 되도록 설정되어 있지만, 실드용 가스 유출 통로(25) 및 보조 가스 유출 구멍(37) 내에서의 유속의 구체적인 수치는 일례에 불과하다. 예컨대, 워크의 제전 속도를 높일 목적(워크에의 이온 도달 속도를 높일 목적)으로 실드용 가스 유출 통로(25) 내에서의 클린 가스의 유속을 1 m/sec보다 빠른 속도로 설정하여도 좋은 것은 물론이며, 예컨대 실드용 가스 유출 통로(25) 내에서의 클린 가스의 유속의 값이 보조 가스 유출 구멍(37) 내에서의 클린 가스의 유속과 대략 같은 값이어도 좋다.

도 1은 실시예의 제전기의 측면도.

도 2는 실시예의 제전기로부터 외측 케이스를 제거하여 도시하는 측면도.

도 3은 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취한 단면도.

도 4는 제전기의 베이스의 반을 구성하는 하프 베이스의 사시도.

도 5는 하프 베이스의 측면도.

도 6은 하프 베이스의 저면도.

도 7은 하프 베이스의 평면도.

도 8은 방전 전극 유닛의 분해 사시도.

도 9는 방전 전극 유닛의 유닛 본체를 경사 상방에서 본 사시도.

도 10은 도 8의 선 X-X를 따라 취한 방전 전극 유닛의 단면도.

도 11은 도 10의 선 XI-XI를 따라 취한 단면도.

도 12는 도 10의 선 XⅡ-XⅡ를 따라 취한 단면도.

도 13은 도 10의 선 XⅢ-XⅢ를 따라 취한 단면도.

도 14는 방전 전극에 고전압을 공급하는 배전 플레이트 및 각 방전 전극 주변의 접지 전극 플레이트를 추출하여 설명하기 위한 사시도.

도 15는 접착 전극 플레이트의 부분 평면도.

도 16은 하프 베이스의 단면도.

도 17은 하프 베이스의 부위 X17의 부분을 추출한 확대 단면도.

도 18은 방전 전극 유닛 내에서의 클린 가스의 흐름을 설명하기 위한 도 10 에 대응한 단면도.

도 19은 방전 전극 유닛 내에서의 클린 가스의 흐름과 관련된 챔버, 오리피스, 가스 저장소, 실드용 가스 통로의 관계를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 제전기

1a: 제전기의 케이스

2: 주 방전 전극 유닛

3: 추가 방전 전극 유닛

5: 제전기의 베이스

5A: 하프 베이스

6: 고전압 유닛

7: 제어 기판

10: 내부 가스 통로

20: 유닛 본체

201: 외측 원통벽

201a: 첫번째 단의 단차부

201b: 두번째 단의 단차부

202: 확대 헤드부

206: 내측 원통벽

206a: 원형 단면의 중심의 긴 구멍

207: 확대 헤드부의 중심의 개방구부

207a: 테이퍼면

207b: 원통면

21: 방전 전극

21a: 방전 전극의 기단부

21b: 방전 전극의 선단

22: 방전 전극 유지 부재

221a: 방전 전극 유지 부재의 상단 플랜지

221b: 중간단 플랜지

221c: 하단 플랜지

221d: 제1 원주 홈

221e: 제2 원주 홈

25: 실드용 가스 유출 통로

26: 제1 가스 저장소

31: 제1 세로 홈(제1 오리피스)

32: 제2 세로 홈(제2 오리피스)

33: 제3 세로 홈(제3 오리피스)

40: 배전 플레이트

42: 접지 전극 부재

S1: 첫번째 단의 원주 챔버

S2: 두번째 단의 원주 챔버

S3: 제1 가스 저장소 및 실드용 가스 유출 통로(25)에 연속되는 확대된 원주 챔버

Claims (7)

1. 가늘고 긴 케이스에 긴변 방향으로 서로 이격되어 배치된 방전 전극과,

   상기 케이스의 내부에 설치되고, 이 케이스의 일단으로부터 타단에 걸쳐 연장되는 내부 가스 통로와,

   상기 방전 전극의 외주면에 접하고 이 방전 전극과 동축으로 연장되는 실드용 가스 유출 통로와,

   상기 실드용 가스 유출 통로와 연통되고, 상기 실드용 가스 유출 통로의 외주에 설치되며, 상기 실드용 가스 유출 통로와 동축으로 배치된 가스 저장소와,

   상기 가스 저장소와 상기 내부 가스 통로 사이에 개재된 오리피스

   를 포함하는 제전기.
2. 제1항에 있어서, 상기 가스 저장소는, 상기 실드용 가스 유출 통로의 일부와 직경 방향으로 오버랩되어 있는 것인 제전기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내부 가스 통로와 상기 가스 저장소 사이에, 상기 방전 전극과 동축이며 원주 방향으로 연장되는 챔버를 더 포함하고,

   상기 오리피스는 제1 오리피스 및 제2 오리피스를 포함하고,

   상기 챔버와 상기 내부 가스 통로가 상기 제1 오리피스를 통해 연통되며,

   상기 챔버와 상기 가스 저장소가 상기 제2 오리피스를 통해 연통되고,

   상기 제1 오리피스와 상기 제2 오리피스가 둘레 방향으로 오프셋되어 있는 것인 제전기.
4. 제3항에 있어서, 상기 챔버가 상기 방전 전극의 축선 방향에 다단으로 설치되고,

   인접하는 챔버 사이가 제3 오리피스를 통해 연통되며,

   상기 제3 오리피스와 상기 제1 오리피스 및 상기 제2 오리피스가 둘레 방향으로 서로 오프셋되어 있는 것인 제전기.
5. 제3항에 있어서, 상기 챔버, 상기 가스 저장소, 상기 실드용 가스 통로, 상기 제1 오리피스, 상기 제2 오리피스가 하나의 유닛으로 형성되고,

   이 유닛이 상기 제전기 본체에 탈착 가능한 것인 제전기.
6. 내부 가스 통로로부터 방전 전극 주변에 클린 가스를 공급하면서 이 방전 전극에 고전압을 인가하는 것에 의해, 이온을 발생시키면서 상기 방전 전극의 선단을 상기 가스로 실드하는 제전기에 탈착 가능하게 부착되는 방전 전극 유닛으로서,

   상기 방전 전극과 동축인 내측 및 외측의 원통벽과,

   상기 방전 전극의 기단부를 상기 외측 원통벽에 탈착 가능하게 고정하기 위한 방전 전극 유지 부재와,

   상기 내측 원통벽의 상하로 개방된 중심의 긴 구멍에 배치된 상기 방전 전극의 둘레면에 접하여 상기 방전 전극을 따라 연장되는 실드용 가스 유출 통로와,

   상기 내측 원통벽과 상기 외측 원통벽 사이에 형성되고, 상기 실드용 가스 유출 통로와 연통되는 가스 저장소와,

   상기 방전 전극 유지 부재의 외주면에 형성된 원주 홈과 상기 외측 원통벽의 내주면 사이에 형성된 챔버와,

   상기 챔버와 상기 내부 가스 통로를 연통시키는 제1 오리피스와,

   상기 챔버와 상기 가스 저장소를 연통시키는 제2 오리피스로서, 상기 제1 오리피스와는 둘레 방향으로 오프셋하여 배치된 제2 오리피스

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전 전극 유닛.
7. 제6항에 있어서, 상기 방전 전극 유지 부재의 외주면에 복수의 원주 홈을 포함하고, 이 복수의 원주 홈과 상기 외측 원통벽의 내주면 사이에 상기 방전 전극의 긴변 방향으로 다단의 챔버가 형성되며, 인접하는 챔버 사이가 제3 오리피스에 의해 연통되고,

   상기 제3 오리피스와 상기 제1 오리피스 및 상기 제2 오리피스가 둘레 방향으로 오프셋되어 있는 것인 방전 전극 유닛.

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