KR101581268B1 - 코로나 방전형 이오나이저 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코로나 방전형 이오나이저에 관한 것으로서, 극히 간단하고 저비용의 구조에 의해, 방전 전극의 주위에 발생한 이온을 효율적으로 제전 대상물 방향으로 공급 가능한 코로나 방전형 이오나이저를 제공한다. 코로나 방전에 의해 방전 전극(1) 주위에 발생한 이온을 제전 대상물(W)에 공급하여 제전을 행하는 코로나 방전형 이오나이저에 있어서, 방전 전극(1)과 전기적으로 접속된 이온 반사부(2)를 구비하고, 이 이온 반사부(2)에 방전 전극(1)과 동일한 극성의 전압을 인가함으로써 발생하는 전계에 의해, 방전 전극(1) 주위에 발생한 이온을 제전 대상물(W) 방향으로 효율적으로 이동시킨다.

Description

코로나 방전형 이오나이저{CORONA DISCHARGE TYPE IONIZER}
본 발명은, 코로나 방전에 의해 방전 전극(이미터)의 주위에 발생시킨 플러스 이온 또는 마이너스 이온을 효율적으로 제전 대상물에 공급하도록 하는 코로나 방전형 이오나이저에 관한 것이다.
코로나 방전형 이오나이저에서는, 방전 전극의 주위에 발생한 플러스 이온 또는 마이너스 이온이, 방전 전극을 지지하고 있는 절연성 하우징 등에 부착됨으로써, 제전 대상물에 대하여 발생 이온을 충분히 공급할 수 없는 경우가 있다.
이와 같은 문제를 해결하는 것을 목적으로 한 코로나 방전형 이오나이저로서 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 등에 기재된 것이 알려져 있다.
특허 문헌 1에 기재된 이오나이저는, 방전 전극의 아래쪽에 링형의 접지 전극을 배치하고, 이 접지 전극의 더 아래쪽에 한쌍의 전계 형성용 전극을 설치해 두고, 이들 한쌍의 전계 형성용 전극 사이에 교번 전계(交番電界)를 인가함으로써, 접지 전극의 중심을 통과한 이온을 제전 대상물 방향으로 효율적으로 반송하도록 한 것이다.
또한, 특허 문헌 2에 기재된 이오나이저는, 방전 전극이 중심축 상에 배치된 노즐형 이오나이저의 내부에 압축 공기를 공급함으로써, 방전 전극의 주위에 발생한 이온을 효율적으로 제전 대상물 방향으로 반송하도록 한 것이다.
[특허 문헌 1] 일본 특허출원 공개번호 1993-36490호 공보(단락번호 [0032]∼[0037], 도 1, 도 2 등)
[특허 문헌 2] 일본 특허 제3686944호 공보(단락번호 [0010]∼[0023], 도 1∼도 3 등)
특허 문헌 1에 기재된 종래 기술에서는, 접지 전극 이 외에 한쌍의 전계 형성용 전극을 설치하고, 이들 전계 형성용 전극 사이에 교류 전압을 인가할 필요가 있으므로, 부품 수가 증가하며 전기 회로의 구성이 복잡해지는 문제가 있다.
또한, 특허 문헌 2에 기재된 종래 기술에서는, 노즐에 압축 공기를 공급하기 위한 배관 구성 등이 비용을 증가시키는 등의 문제가 있다.
그래서, 본 발명의 해결 과제는, 극히 간단하면서도 저비용의 구조에 의해, 방전 전극의 주위에 발생한 이온을 효율적으로 제전 대상물 방향으로 이동시켜서 제전 효율을 높인 코로나 방전형 이오나이저를 제공하는 것에 있다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 따른 발명은, 코로나 방전에 의해 방전 전극의 주위에 발생한 이온을 제전 대상물에 공급하여 제전을 행하는 코로나 방전형 이오나이저에 있어서, 상기 방전 전극과 전기적으로 접속된 이온 반사부를 구비하고, 이 이온 반사부에 상기 방전 전극과 동일 극성의 전압을 인가함으로써 발생하는 전계에 의해 상기 이온을 상기 제전 대상물 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 따른 발명은, 청구항 1에 기재된 코로나 방전형 이오나이저에 있어서, 상기 이온 반사부의 상기 제전 대상물 측의 표면의 곡률 반경이, 상기 방전 전극의 선단부의 곡률 반경보다 충분히 큰 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 따른 발명은, 청구항 2에 기재된 코로나 방전형 이오나이저에 있어서, 상기 이온 반사부의 상기 제전 대상물 측의 표면이, 예를 들면 반구면과 같은 곡면을 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 따른 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 코로나 방전형 이오나이저에 있어서, 청정 에어를 상기 방전 전극의 주위로부터 상기 제전 대상물 방향으로 공급하는 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 이온 반사부에 의해 형성되는 전계의 작용에 의해, 발생 이온의 제전 대상물 방향으로의 이동이 촉진된다. 이로써, 제전 효율의 향상 및 제전 시간의 단축이 가능하다.
또한, 청정 에어를 제전 대상물 방향으로 공급하는 수단을 병용함으로써, 한층 현저한 제전 효과를 얻을 수 있다.
또한, 종래 기술과 비교하여 구조가 극히 간단하므로, 저비용으로 제공 가능하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
먼저, 도 1은, 본 발명의 제1 실시예의 주요부를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 1에서, 인용 부호 10은, 예를 들면, 클린 룸의 천정 면에 설치되는 코로나 방전형 이오나이저의 하우징 기판이며, 이 기판(10)에는, 수직 방향으로 방전 전극(1)이 장착되어 있다. 기판(10)은 플라스틱 등의 절연 재료에 의해 형성되어 있다.
그리고, 도시한 기판(10)에 대한 방전 전극(1)의 장착 구조는 어디까지나 개념적인 것이며, 도시하지 않지만, 방전 전극(1)을 전극 홀더에 의해 유지하여 이 전극 홀더를 기판(10)에 장착 및 분리 가능하게 장착하도록 한 구조를 가질 수도 있다. 이들의 구체적인 장착 구조는 본 발명의 요지는 아니므로, 여기서는 설명을 생략한다.
여기서, 코로나 방전형 이오나이저가 이른바 교류형인 경우에는, 방전 전극(1)과 이에 대향하여 설치된 접지 전극(도시하지 않음) 사이에 고전압 발생 회로(20)로부터 교류의 고전압을 인가함으로써, 방전 전극(1)의 주위의 공기가 이온화된다.
또한, 인용 부호 2는 도전체로 이루어지는 평판형의 이온 반사부이며, 이 이온 반사부(2)는 방전 전극(1)과 전기적으로 접속되어 있다. 예를 들면, 이온 반사부(2)의 중심부에 형성된 통공(通孔)에 방전 전극(1)을 밀접하게 관통시키거나, 또는 방전 전극(1)과 이온 반사부(2)를 리드선에 의해 접속함으로써, 양 부재(1, 2)를 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 인용 부호 W는 이 이오나이저를 사용하여 대전 전하를 중화시킴으로써 제전되는 유리 기판 등의 제전 대상물을 나타내고 있다.
다음으로, 도 2는 본 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
지금, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 고전압 발생 회로(20)로부터 방전 전극(1)에 플러스 전압을 인가하면, 방전 전극(1)의 주위에는 플러스 이온이 발생한 다. 이와 동시에, 방전 전극(1)과 전기적으로 접속된 이온 반사부(2)에도 플러스 전압이 인가되므로, 이 이온 반사부(2)에 의해 형성되는 전계(E)의 작용에 의해, 방전 전극(1)의 주위의 플러스 이온은 전계(E)를 따라 아래쪽으로 신속하게 이동한다. 따라서, 방전 전극(1)의 아래쪽에 존재하는 제전 대상물(W)에 플러스 이온을 공급할 수 있다.
또한, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 고전압 발생 회로(20)로부터 방전 전극(1)에 마이너스 전압을 인가하면, 방전 전극(1)의 주위에는 마이너스 이온이 발생한다. 이와 동시에, 이온 반사부(2)에도 마이너스 전압이 인가되므로, 이 이온 반사부(2)에 의해 형성되는 전계(E)의 작용에 의해, 방전 전극(1) 주위의 마이너스 이온은 전계(E)와는 반대 방향으로 신속하게 이동한다. 따라서, 이 경우에도, 방전 전극(1)의 아래쪽에 존재하는 제전 대상물(W)에 마이너스 이온을 공급할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 이온 반사부(2)가, 방전 전극(1)의 주위에 발생한 플러스 이온 또는 마이너스 이온을 반사시켜서 제전 대상물(W) 방향으로 반송하는 작용을 행하기 달성하기 위하여, 발생 이온이 기판(10) 등에 부착되지 않고, 발생 이온의 대부분을 제전 대상물(W)에 도달시켜서 제전을 촉진시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 확대 설명도이며, 이온 반사부(2)의 하단부 양쪽의 곡률 반경(RR)과 방전 전극(1)의 선단부(하단부)의 곡률 반경(RE)과의 관계를 설명하기 위 한 것이다.
이온 반사부(2) 측의 곡률 반경(RR)이 방전 전극(1) 측의 곡률 반경(RE) 이하인 경우(RR≤RE), 이온 반사부(2)의 하단부 양측에 전계가 집중하여 그 주위에 이온이 생성되는 반면, 방전 전극(1)으로부터 발생하는 전계가 약해져서 이온을 충분히 생성할 수 없게 될 우려가 있다.
그러므로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 이온 반사부(2)의 하단부 양쪽처럼, 제전 대상물(W) 측으로 향한 이온 반사부(2)의 표면 단부의 곡률 반경(RR)을, 방전 전극(1)의 선단부의 곡률 반경(RE)보다 충분히 크게 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이함으로써, 방전 전극(1)의 선단부에 전계를 집중시켜서 이온을 효율적으로 발생시킬 수 있다.
다음으로, 도 4는 본 발명의 제2 실시예의 주요부를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
본 실시예에서는, 도전체로 이루어지는 이온 반사부(2A)가 중공(中空)의 반구형으로 형성되어 있고, 그 반경 방향을 방전 전극(1)이 밀접하게 관통함으로써, 이온 반사부(2A)와 방전 전극(1)이 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시예에 있어서도, 이온 반사부(2A)에는 방전 전극(1)과 동일한 극성의 전압이 인가되므로, 제1 실시예와 동일한 전계의 작용에 의해 방전 전극(1)의 주위의 이온을 제전 대상물(W) 방향으로 반송할 수 있다.
특히, 이온 반사부(2A)의 제전 대상물(W) 측의 표면 형상을 반구면 형으로 형성함으로써, 그 표면 전체에 걸쳐서 이온 반사부(2A) 측의 곡률 반경(RR)이 방전 전극(1)의 선단부의 곡률 반경(RE)보다 충분히 커지므로, 이온 반사부(2A) 측에 전계가 집중되지 않고, 방전 전극(1)으로부터 대량의 이온을 발생시킬 수 있다.
그리고, 이온 반사부(2A)의 제전 대상물(W) 측의 표면은, 반구면과 같이 구면의 일부를 형성하는 곡면일 수도 있고, 타원 구면의 일부를 형성하는 곡면일 수도 있다. 어느 쪽으로 하더라도, 이온 반사부(2A)의 제전 대상물(W) 측의 표면의 곡률 반경(RR)이, 방전 전극(1)의 선단부의 곡률 반경(RE)보다 충분히 크면 된다.
또한, 이온 반사부(2A)는 반드시 중공일 필요는 없고, 중실(中實, 내용물이 찬)의 부재일 수도 있다.
이어서, 도 5는 본 발명의 제3 실시예의 주요부를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
본 실시예는, 도전체로 이루어지는 이온 반사부(2B)를 중공의 반구형으로 형성하고, 하우징 기판(10)을 관통하여 이온 반사부(2B)의 내외에 연통되는 에어 공급관(3)을 장착하고, 외부의 압축 공기원으로부터 에어 공급관(3)을 통하여 청정 에어를 이온 반사부(2B)의 내부에 공급하고, 이 청정 에어를 통기구(通氣口, 2a)로부터 제전 대상물(W) 방향으로 송풍하도록 한 것이다. 그리고, 인용 부호 4는 이온 반사부(2B)와 방전 전극(1)을 전기적으로 접속하기 위한 도선이다.
본 실시예에 있어서도, 이온 반사부(2B)에 방전 전극(1)과 동일한 극성의 전압이 인가되므로, 제1 실시예 및 제2 실시예와 동일한 전계의 작용에 의해 방전 전 극(1) 주위의 이온을 제전 대상물(W) 방향으로 효율적으로 공급할 수 있다.
이와 동시에, 외부로부터 공급되는 청정 에어가 통기구(2a)를 통하여 제전 대상물(W) 방향으로 보내지므로, 이온의 반송을 촉진하여, 제전 효과를 보다 높일 수 있다.
여기서, 통기구(2a)를 형성하는 이온 반사부(2B)의 단부를 도시한 바와 같이 R형(곡선형)으로 만들고, 그 곡률 반경을 방전 전극(1)의 선단부의 곡률 반경보다 충분히 크게 하는 것이 바람직하다.
또한, 이온 반사부(2B)의 제전 대상물(W) 측의 표면은, 전술한 바와 마찬가지로 반구면으로 한정되지 않는 것은 물론이며, 곡률 반경이 충분히 큰 곡면이면 된다.
도 6은, 본 실시예의 효과를 설명하기 위한 도면이며, 이온 반사부(2B)를 구비한 이오나이저를 사용하여 청정 에어를 공급한 경우의 제전 시간을, 차지 플레이트 모니터(30, charge plate monitor)에 의해 측정하기 위한 장치 구성도이다.
도 6에 있어서, 반구형의 이온 반사부(2B)의 곡률 반경[이온 반사부(2B)의 반경](RR)을 5mm, 방전 전극(1)의 선단부의 곡률 반경(RE)을 0.1mm, 방전 전극(1)의 선단부의 이온 반사부(2B) 하단부로부터의 돌출 길이를 5mm, 방전 전극(1)의 선단부로부터 차지 플레이트 모니터(30)의 대전 플레이트(31)까지의 거리를 50cm, 방전 전극(1)으로의 인가 전압을 AC 5kV, 청정 에어의 송풍 속도를 0.3m/sec로 하고, 대전 플레이트(31)의 전압이 플러스 측에서 +100O V로부터 +10O V, 마이너스 측에서 -100O V로부터 -10O V까지 감쇠하기까지의 시간을 측정한 바, 플러스 마이너스 양측 모두 약 5초간이었다.
이에 비해, 전술한 바와 동일한 조건으로, 이온 반사부없이 방전 전극만을 가지는 종래의 이오나이저를 사용하여 청정 에어를 공급한 경우에는, +100O V로부터 +10O V, -100O V로부터 -100 V까지 감쇠할 때까지의 시간은, 플러스 마이너스 양측 모두 약 7초간이었다.
이상의 결과로부터, 본 실시예에 의하면, 이온 반사부의 작용에 의해 이온의 반송이 촉진되어, 제전 시간이 대폭 단축되는 것을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 주요부를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 제1 실시예의 작용에 대한 설명도이다.
도 3은 도 2의 확대 설명도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예의 주요부를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예의 주요부를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 6은 제3 실시예의 효과에 대한 설명도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1: 방전 전극 2, 2A, 2B: 이온 반사부
2a: 통기구 3: 에어 공급관
4: 도선 10: 하우징 기판
20: 고전압 발생 회로 30: 차지 플레이트 모니터
31: 대전 플레이트 W: 제전 대상물

Claims (4)

  1. 코로나 방전에 의해 방전 전극의 주위에 발생한 이온을 제전 대상물에 공급하여 제전을 행하는 코로나 방전형 이오나이저에 있어서,
    상기 방전 전극과 전기적으로 접속된 이온 반사부를 구비하고, 상기 이온 반사부에 상기 방전 전극과 동일한 극성의 전압을 인가함으로써 발생하는 전계에 의해 상기 이온을 상기 제전 대상물 방향으로 이동시키고,
    상기 이온 반사부의 상기 제전 대상물 측의 표면의 곡률 반경이, 상기 방전 전극의 선단부의 곡률 반경보다 충분히 크게 형성되고,
    청정 에어를 상기 방전 전극의 주위로부터 상기 제전 대상물 방향으로 공급하는 수단을 포함하는,
    코로나 방전형 이오나이저.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이온 반사부의 상기 제전 대상물 측의 표면이 곡면으로 형성되어 있는, 코로나 방전형 이오나이저.
  3. 삭제
  4. 삭제
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