KR101968794B1 - 다중 섹션 선형 이온화 바 및 이온화 셀 - Google Patents

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스티븐 버나드 헤이만
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그린베리 베드포드 브라운
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일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
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Abstract

적어도 4개의 요소를 갖는 다중 섹션 선형 이온화 바(10)가 개시된다. 첫째, 개시된 바는 길이를 따라 이온 클라우드(22)를 형성하기 위한 적어도 하나의 축선 획정용 선형 이온 이미터(20)를 갖는 적어도 하나의 이온화 셀(16)을 포함할 수 있다. 둘째, 개시된 바(10)는 적어도 하나의 기준 전극(32a, 32b)을 포함할 수 있다. 셋째, 개시된 바(10)는 공급원으로부터 가스 또는 공기를 수용하고, 실질적으로 어떠한 가스/공기도 이온 클라우드(22) 내로 유동하지 않도록 가스 또는 공기를 선형 이미터(들)(20)를 지나치도록 전달하는 매니폴드(24)를 포함할 수 있다. 넷째, 개시된 바(10)는 이온화 전압을 수신하고 이온화 전압을 선형 이미터(들)(20)로 전달함으로써 이온 클라우드(22)를 형성하는 수단(20a, 20b)을 포함할 수 있다. 이 방식에서, 개시된 이온화 바(10)는 선형 이미터(20)의 실질적인 진동을 유도하는 일 없이 그리고 가스/공기 유동으로부터의 실질적인 오염물이 선형 이미터(20)에 도달하는 일 없이 플라즈마 구역으로부터의 이온을 대전된 중화 타겟을 향해 전달할 수 있다.

Description

다중 섹션 선형 이온화 바 및 이온화 셀{MULTI-SECTIONAL LINEAR IONIZING BAR AND IONIZATION CELL}
본 출원은 아래의 공동 계류 중인 미국 가특허 출원들의 35 U.S.C. 119(e) 하의 이익을 청구한다: 2012년 1월 6일자로 출원되었고 발명의 명칭이 "다중 섹션 선형 이온화 바 - 선형 이오나이저"인 미국 출원 제61/584,173호; 및 2012년 2월 6일자로 출원되었고 발명의 명칭이 "다중 섹션 선형 이온화 바 및 이온화 셀"인 미국 출원 제61/595,667호; 이들 출원은 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체된다.
본 발명은 다중 섹션 선형 이온화 바 및 전하 중화를 위한 다른 코로나 방전 기반의 이온화 시스템, 프로세스 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 구체적으로 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display: 이하, FPD) 산업 용례에 유용하다(단, 이것에 국한되지 않음). 따라서, 본 발명의 일반적인 목적은 그러한 특징의 신규한 시스템, 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
FPD 산업을 위한 종래의 정적 중화 시스템은 일반적으로, (1) 일군의 포인트형 이미터 및 비이온화 기준 전극을 갖는 바 타입의 이온화 셀; (2) 각각의 이온 이미터를 둘러싸고 공기 채널에 연결되는 일군의 분사 타입의 노즐을 갖는 청정 공기(가스) 공급 시스템; 및 (3) 이온화 셀에 연결되는 AC 또는 펄스형 AC 고전압 전력 공급원을 갖는 제어 시스템으로 구성된다.
FPD 산업에서의 전하 중화는 통상적으로, 비교적 가까운 거리에서 그리고 신속한 처리 속도에서의, 대형의 대전된 물체의 중화를 수반한다. 예컨대, 3000 mm를 초과하는 길이 및 폭을 갖는 유리 패널들의 전면 및 후면은 전하 중화될 필요가 있을 수 있고, 이온화 바(들)과 디스플레이 패널들 간의 거리는 일반적으로 50-100 mm로부터 최대 1000 mm 이상에 달하며, 디스플레이 패널은 로봇 시스템을 이용하여 고속으로 운반된다.
전술한 타입의 전통적인 전하 중화 이온화 바의 이용은 FPD 산업의 전하 중화를 위해 전술한 요구가 많은 요건을 만족시키는 데에 있어서 여러 가지의 결함/단점/제한이 나타낸다. 이들 결함은 다음을 포함할 수 있다.
(1) 고전압 전력 공급원과 이미터(들) 간의 여러 개의 개별적인 커넥터와, (2) 비교적 복잡한 공기/가스 전달 시스템에 대한 요구로 인해, 복수의 이미터 포인트를 통합하는 전통적인 이온화 셀의 고비용;
(1) 노즐 및 이미터 포인트를 세척하는 비용과, (2) 작동 도중에 고도의 청정 건조 공기(CDA; clean dry air) 또는 질소 가스 소비를 포함하는, 전통적인 이온화 셀을 작동 및 유지하는 고비용;
높은 품질의 고해상도 플랫 패널 디스플레이가 이온 이미터(들)로부터의 입자 방출 없음 또는 낮은 입자 방출을 요구하기 때문으로 인한, 이온화된 가스 스트림(stream)의 불충분한 청정도;
디스플레이 패널 처리 속도가 지금까지 이용 가능했던 것보다는 높은 전하 중화 효율을 요구하기 때문으로 인한, 정전하에 대해 용납할 수 없게 긴 방전 시간; 및
낮은 전압 스윙 및 밸런스 오프셋 전압이 처리되는 패널에서 유도 전기장의 영향을 최소화하도록 요구되기 때문으로 인한, 용납할 수 없게 높은 전압 스윙 및 밸런스 오프셋.
선형 이오나이저[이미터(들)/전극(들)로서 길고 얇은 와이어(들)를 포함하는 이온화 셀]를 갖는 전하 중화 바들은, (1) 발명의 명칭이 "코로나 방전 중화 장치(Corona Discharge Neutralizing Apparatus)"인 미국 특허 제7,339,778호; (2) 발명의 명칭이 "정전하 중화를 위한 청정 코로나 가스 이온화(Clean Corona Gas Ionization For Static Charge Neutralization)"인 미국 특허 제8,048,200호; 및 (3) 미국 특허 출원 공보 제2007/0138149호에서 제안된 바 있다. 발명의 명칭이 "코로나 방전 중화 장치(Corona Discharge Neutralizing Apparatus)"이고 2008년 3월 4일자로 허여된 미국 특허 제7,339,778호는 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체된다. 발명의 명칭이 "정전하 중화를 위한 청정 코로나 가스 이온화(Clean Corona Gas Ionization For Static Charge Neutralization)"이고 2011년 11월 1일자로 허여된 미국 특허 제8,048,200호도 또한 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체된다. 와이어 이미터를 갖는 다른 이온화 바가 현재 이하의 제품명, 즉 표준 시리즈 이오나이저(standard series ionizer) 및/또는 SER 시리즈 이온화 튜브(SER series ionizing tube)을 이용하여 스웨덴 말뫼 소재의 AB Liros Electronic사 및/또는 독일 함부르크 소재의 Liros Electronic사에 의해 제조되고 있다.
신장된 와이어 이미터 이오나이저(선형 이오나이저)의 사용에 의해 직면하게 도히는 공통적인 문제점은, 와이어 처짐(saging) 및 진동 효과로 인한 것일 수 있다. 따라서, 길고 얇은 와이어 이미터는 비교적 높은 와이어 장력과 중간의 와이어 지지체를 필요로 한다. 또한, 선형 와이어 이미터로부터 이온을 직접 분출시키는 고속의 공기 스트림은, 와이어 진동의 고유 문제를 악화시키고 (유입된 주위 공기로부터 와이어로 끌어당겨진 입자의 결과로서) 와이어 이미터의 오염을 가속시킨다. 두 인자 모두가 와이어 이미터를 파손하기 쉽고 선형 이오나이저 바의 유지 보수를 복잡하게 만든다.
현재 개시된 발명은 전술한 문제를 해결할 수 있고, 이에 따라 FPD 산업(및 기타) 용례에 자연적으로 유익한 선형 이온화 바 설계를 위한 새로운 접근법을 제안한다.
한가지 형태에서, 본 발명은, 이온화 전압의 인가에 응답하여 길이를 따라 외주 경계를 구비하는 이온 클라우드(ion cloud)를 형성하기 위해, 적어도 하나의 축선 획정용 선형 이온 이미터를 갖는 적어도 하나의 이온화 셀을 구비한 다중 섹션 선형 이온화 바를 제공함으로써, 전술한 요구를 만족시키고 관련 분야의 전술한 결함 및 다른 결함을 극복한다. 바는 또한, 이온화 전압을 수신하고 이 이온화 전압을 선형 이온 이미터로 전달함으로써 이온 클라우드를 형성하도록 하는, 수단을 구비할 수 있다. 기준 전극이, 기준 전극에 인가되는 비이온화 전압의 수신에 응답하여, 이온 클라우드 내에 전기장을 제공할 수 있고, 상기 전기장은 이온 클라우드를 떠나도록 이온을 유도한다. 마지막으로, 바는, 가스 유동을 수용하며 그리고, 가스의 적어도 일부가 이온 클라우드의 외주 경계에 대해 접선 방향으로 유동하지만 실질적으로 어떠한 가스도 이온 클라우드 내로 유동하지 않도록, 가스를 선형 이온 이미터를 지나치도록 타겟 대상물을 향해 전달하는 매니폴드를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은, 축선 획정용 선형 이온화 이미터와, 기준 전극, 및 가스 유동을 타겟 대상물을 향해 전달하는 복수 개의 오리피스를 갖는 타입의 이온화 바이용하여, 양극성 이온화 가스 스트림을 타겟 대상물을 향해 지향시키는 것을 생각할 수 있다. 본 발명의 방법은, 이온화 전압을 선형 이온 이미터에 인가함으로써, 선형 이온 이미터의 길이를 따라 외주 경계를 갖는 양극성 이온 클라우드를 형성하는, 이온화 전압 인가 단계; 비이온화 전압을 기준 전극에 인가함으로써, 양극성 이온 클라우드를 떠나도록 이온을 유도하는 비이온화 전기장을 이온 클라우드 내에 제공하는, 비이온화 전압 인가 단계; 및 가스의 적어도 일부가 이온 클라우드의 외주 경계에 대해 접선 방향으로 유동하지만 실질적으로 어떠한 가스도 이온 클라우드의 플라즈마 구역 내로 유동하지 않도록 가스를 오리피스를 통해 그리고 선형 이온 이미터를 지나치도록 타겟 대상물을 향해 전달함으로써, 양극성 이온화 가스 스트림을 타겟 대상물을 향해 지향시키는, 가스 전달 단계를 포함할 수 있다.
관련된 형태에서, 본 발명은 다중 섹션 선형 이온화 바에서의 사용을 위한 선택적으로 제거 가능한 이온화 셀에 관한 것으로서, 이온화 셀은, 가스가 통과하여 유동할 수 있는 복수의 개구부를 갖는 세장형 플레이트를 구비할 수 있고, 상기 개구부는 세장형 플레이트의 길이를 따라 서로 이격된 관계로 배치된다. 셀은 또한, 이온화 전압의 인가에 응답하여 길이를 따라 이온 클라우드를 형성하기 위한 적어도 하나의 축선 획정용 선형 이온 이미터를 구비할 수 있고, 이온 클라우드는 외주 경계를 갖고 이미터는 이미터 축선이 플레이트의 세장형 방향에 대해 적어도 실질적으로 평행하도록 플레이트에 대해 이격된 관계로 매달린다. 또한, 본 발명의 셀은, 선형 이온 이미터를 신장시키고, 이온화 전압을 수신하며, 이온화 전압을 선형 이온 이미터로 전달함으로써 이온 클라우드를 형성하는, 적어도 하나의 스프링 인장 접점(spring tensioning contact)을 구비할 수 있다.
자연적으로, 본 발명의 전술한 방법은 본 발명의 전술한 장치와 특히 양호하게 맞춰진다. 유사하게, 본 발명의 장치는 전술한 본 발명의 방법을 수행하기에 매우 적합하다.
본 발명의 수많은 다른 이점 및 특징은, 바람직한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명으로부터, 청구범위로부터 그리고 첨부 도면으로부터 당업자에게 명백하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예가, 동일한 번호가 동일한 단계 및/또는 구조를 나타내는, 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면에서:
도 1a 및 1aa는, 연관된 고전압 전력 공급원 및 연관된 제어 시스템을 구비한 본 발명의 다중 섹션 선형 이온화 바(코일 또는 플랫 스프링 옵션을 이용함)의 개략적 도면들이고;
도 2a는 본 발명에 따른 공기/가스 유동 오리피스 배열을 채용하는 선형 이온화 바 내에서 이온 클라우드의 위치 및 공기/가스 유동 사이의 하나의 바람직한 관계를 (단면도로) 개략적으로 도시하며;
도 2b는 본 발명에 따른 선형 이미터에 근접한 노즐을 채용하는 선형 이온화 바 내에서 이온 클라우드의 위치 및 공기/가스 유동 사이의 다른 바람직한 관계를 (단면도로) 개략적으로 도시하고;
도 2c는, 도 3a 내지 도 4c에 도시된 본 발명의 물리적인 실시예에 따른 복수의 유리하게 배치된 공기/가스 유동 오리피스를 채용하는 선형 이온화 바 내에서, 이온 클라우드의 위치 및 공기/가스 유동 사이의 또 다른 바람직한 관계를 (단면도로) 개략적으로 도시하며;
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 플랫 스프링형 다중 섹션 이온화 바의 바람직한 물리적 실시예의 사시도를 도시하고;
도 3d는 도 3a 내지 도 3c의 플랫 스프링형 다중 섹션 이온화 바를 도 3e의 3D-3D 선을 따라 취한 단면도로 도시하며;
도 3e는 도 3a 내지 도 3d의 플랫 스프링형 이온화 바의 저면도를 도시하고;
도 3f는 도 3a 내지 도 3d의 바람직한 플랫 스프링형 이온화 바에 사용되는 착탈 가능한 이미터-모듈/이온화-셀 중 하나의 사시도이며;
도 3g는 도 3f의 착탈 가능한 이미터-모듈/이온화-셀의 분해 사시도이고;
도 3h는 도 3a 내지 도 3g의 플랫 스프링형 다중 섹션 이온화 바의 2개의 착탈 가능한 이미터 모듈 사이의 결합을 더욱 상세하게 도시하며;
도 4a는 본 발명의 코일 스프링형 다중 섹션 이온화 바의 바람직한 물리적인 실시예의 저면도이고;
도 4b는 도 4a의 바람직한 이온화 바에 사용되는 착탈 가능한 이미터-모듈/이온화-셀의 분해 사시도이며;
도 4c는 도 4a 및 도 4b의 코일 스프링형 다중 섹션 이온화 바의 2개의 착탈 가능한 이미터 모듈 사이의 결합을 더욱 상세하게 도시한다.
모든 도면을 함께 참조하면, 본 발명의 다중 섹션 선형 이온화 바(10)는 바람직하게는 적어도 3개의 주요 요소들, 즉 길이를 따라 이온 플라즈마 구역(또는 이온 클라우드)(22)를 형성하기 위한 적어도 하나의 축선 획정용 선형 이온 이미터(20)를 갖는 적어도 하나의 이온화 셀(16), 공급원으로부터 가스를 수용하고 실질적으로 어떠한 가스도 플라즈마 구역 내로 유입되지 않도록 수용된 가스를 선형 이온 이미터(들)(20)를 지나치도록 전달하는 매니폴드(24), 및 적절한 전력 공급원(12)[선택적으로, 적절한 제어 시스템(14)을 구비함]으로부터 이온화 전압을 수신하고 이온화 전압을 선형 이온 이미터(들)(20)로 전달함으로써 외주 경계를 갖는 이온 플라즈마 구역(22)을 형성하는, 이온화 전압 수신 및 전달 수단(20a 및/또는 20b)을 포함한다.
도 1a 및 도 1aa를 먼저 참조하면, 연관된 고전압 전력 공급원(HVPS; 12) 및 관련된 제어 시스템(14)을 구비하는 본 발명의 다중 섹션 선형 이온화 바(10)[코일 스프링(20b) 옵션 또는 플랫 스프링(20a) 옵션을 이용함]의 바람직한 개략도를 볼 수 있다. 도시된 예에서, 이오나이저(10)는 4개의 착탈 가능한 일회용 이오나이저 모듈(16)을 포함한다. 모든 이미터 전극(20)은 스프링 인장 접점들(20a, 20b)에 의해 전기적으로 직렬로 접속될 수 있다. 이 방식에서, 이미터 와이어(20) 및 인장 접점 스프링들(20a, 20b)은 하나의 고전압 버스로서 기능한다. (HVPS의 출력부에 가깝게 위치하게 되는) 제1 이미터 모듈(16)의 하나의 단자(20a, 20b)는 바람직하게 고전압 전력 공급원(12)에 접속되고, [이온화 바(10)의 대향측에 있는] 제2 단자(20a, 20b)는 제어 시스템(14)에 접속될 수 있다.
제어 시스템(14)은 모든 선형 이미터 와이어(20)와 이온화 셀 접점들(20a, 20b)의 전기적 무결성을 모니터링할 수 있다. 원하는 (적어도 대체로 원통형 또는 타원형의) 이온 클라우드(플라즈마 구역)(22)를 형성하기 위하여, HVPS(12)와 제어 시스템(14)은, 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체되는, 발명의 명칭이 이온 발생 방법 및 장치이고, 2006년 6월 6일자로 허여된 미국특허 제7,057,130호에 설명된 바와 같이 구성 및 작동될 수 있다. 이러한 전력 및 통신 접속은 바람직하게 밀폐 하우징(21)의 측부에 배치되는 다중 도체 커넥터(42)에 의해 제공된다(예컨대, 도 3b 참조). 이는 다양한 다른 기계류의 상태에 응답하여 제어 시스템(14)이 바(10)를 제어할 수 있도록 허용한다. 예컨대, 바(10)는, 몇가지 이유로 생산이 중지되면, 정지될 수 있다. 상태등(44)이 또한 다양한 상태(경과와 같은)를 조작자에게 알려주도록 제공될 수 있다.
도 1aa는 코일 스프링(20b) 또는 플랫 스프링(20a)에 대한 바람직한 선택적 구성을 도시한다. 코일 스프링(20b)은 와이어 이미터(20)에 전기적으로 접속되는 하나의 단자 단부와, 위에서 설명되고 도면들에 걸쳐 도시되는 바와 같이 HVPS(12), 제어 시스템(14) 또는 다른 모듈(16) 중 하나와의 전기적 접촉을 위해 모듈(16)의 외부로 연장되는 전기 접점(35)에 전기적으로 접속되는 제2 단자 단부를 가질 수 있다. 플랫 스프링(20a)은 일반적으로 W자형일 수 있고 하나의 일체형 부재 내에 인장 기능과 접점 기능을 모두 제공할 수 있음으로써, 전기 접속부를 잠재적으로 감소시키고 그로 인해 유지 보수를 저감시키고 신뢰성을 증가시킨다.
이하, 도 2a 내지 도 2c를 주로 참조하되 또한 모든 도면들을 계속해서 참조하면, 바(10)의 각 이온화 셀(16)은 적어도 하나의 선형, 예컨대 와이어형 코로나 방전 이온 이미터/전극(20), 적어도 하나의 비이온화 기준 전극(32a 및 32b 또는 32')(접지-0 볼트와 같은 적절하게 낮은 전기 전위에서 유지될 수 있음), 및 도시된 바와 같이 전극들(32a, 32b)사이에 또는 전극(32') 근처에 배치되는 가스 오리피스들(26 또는 26'/26"/27)의 배열(복수의/복수의 가스 오리피스)을 포함할 수 있다. 각각의 오리피스(가스 유출구 또는 노즐)(26 또는 26'/26"/27)는 원형일 수 있고, 그렇다면 약 0.0098 인치 내지 약 0.016 인치의 범위 이내의 구멍 직경을 가질 수 있다(약 0.0135 인치가 가장 바람직함). 오리피스들(26 또는 26'/26"/27)은 드릴링에 의해 형성되거나, 레이저에 의해 절단되거나, 샌드 블래스팅되거나, 워터제트에 의해 절단될 수 있다. 오리피스들은, 선형 이오나이저(20)에 대해 또는 (도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 페이지의 평면 속으로) 선형 이오나이저에 의해 획정된 축선에 대해 적어도 실질적으로 평행하게 측정되는 바와 같이, 약 25 mm 내지 약 75 mm 사이의 범위 내의 거리 만큼 서로로부터 균일하게 떨어져 있을 수 있다(약 50 밀리미터가 가장 바람직함). 또한, 여러 도면에 도시된 바와 같이, 모든 다른 오리피스는 선택적으로, 선형 이오나이저(20)의 측방향으로 대향하는 측부에 위치하게 될 수 있다. 각 오리피스 배출구(26 또는 26'/26"/27)는 고속의 공기/가스 제트를 생성하고 이에 의해 코안다 효과("Coanda" effect)에 따라 주위 공기(A)를 유입할 수 있다. 바로 아래에서 상세하게 논의되는 바와 같이, 최적의 거리가, 선형 이미터 전극(20)과 공기/가스 오리피스(들)(26 또는 26'/26"/27) 사이에 존재할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 이온화 셀(16, 16' 및 16")의 단면도로 공기/가스 스트림(28) 및 이온 유동 간의 관계를 개념적으로 도시한다. 구체적으로, 도 2a는 하나의 유리하게 배치된 오리피스(26)로부터의 공기/가스 유동(28)과 셀(16') 내부에서의 이온 클라우드(22)의 위치 사이의 단순화된 관계를 개략적으로 도시한다. 도 2b는 하나의 유리하게 배치된 오리피스/노즐(26'/26"/27)로부터의 공기/가스 유동(28')과 본 발명의 변형예에 따른 셀(16") 내부에서의 이온 클라우드(22)의 위치 사이의 단순화된 관계를 개략적으로 도시한다. 도 2c는 복수의 유리하게 배치된 공기/가스 유동 오리피스(26)로부터의 공기/가스 유동(28)과 도 3a 내지 도 4c에 도시된 본 발명의 물리적인 실시예에 따른 셀(16) 내부에서의 이온 클라우드(22)의 위치 사이의 보다 현실적인 바람직한 관계를 개략적으로 도시한다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 선형 전극(20)(와이어)은, 페이지의 평면에 직교하게 연장되고 매니폴드(24/24'/24")의 표면(25/25'/25")으로부터 거리를 두고 기준 전극(들)(32'/32a/32b)로부터 떨어져서 배치된다. [이온화 전극(20)과 비이온화 기준 전극(32'/32a/32b) 사이의] 이상적인 수직 거리(X1)는, 전압 진폭, 주파수 및 이온 전류와 같은 고전압 전력 공급원(12)의 다양한 파라미터들에 의해 정해진다. 당업계에 공지된 바와 같이 그리고, 특히 발명의 명칭이 이온 발생 방법 및 장치이고 2006년 6월 6일자로 허여된 미국 특허 제7,057,130호(이 특허는 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체됨)의 개시 관점에서, 종래의 수단이 거리(X1)를 선택하기 위해 사용될 수 있다. 고전압 AC가 선형 전극(들)(20)에 인가될 때에, 코로나 방전이 발생함으로써 방대한 양의 양쪽 극성 이온들이 산출된다. 그 결과, 이미터(들)(20)가, 양이온 및 음이온의 조밀한 고농도의 양극성 이온 클라우드(22)에 의해 둘러싸인다. 클라우드(22)는, 고주파 AC 전압의 인가로부터 생성되는 대략 원통형의 이온 클라우드(들)에 대해 일반적으로 정확한 바와 같이, 도 2a 내지 도 2c에서 원형 점선으로서 이상화된다. 그러나, 저주파 AC 전압은, 적어도 대체로 타원형일 수 있는 이온 클라우드(들)의 생성을 초래하기 더욱 쉽다고 이해될 것이다.
도 2a 및 도 2c의 경우에, 예컨대 매니폴드(24, 24')의 상부면(25, 25')은, 각각의 오리피스(26)를 위해 관통 연장하는 원형 홀(들)/구멍(들)을 갖는 평탄한 오리피스 플레이트로 이루어질 수 있다. 전술한 바와 같이, [이온화 전극(20)과 비이온화 기준 전극(32'/32a/32b) 사이의] 이상적인 수직 거리(X1)는, 전압 진폭, 주파수 및 이온 전류와 같은 고전압 전력 공급원(12)의 다양한 파라미터에 의해 정해진다. 각각의 오리피스(26)의 중심은 바람직하게, 이온 클라우드(또는 와이어 전극)(22)의 중심(20)으로부터 수평 거리(X2)에 놓인다. X2의 이상적인 값은, 이하의 등식에 따라 이온 클라이드(22)에 대해 실질적으로 접선 방향으로 공기/가스 스트림(28)의 외부 윤곽을 배치하는 기하학적 조건에 기초하여, 계산될 수 있다.
X2 = R + X1/tan(90°-β)
예컨대, R = 이온 클라우드의 플라즈마 구역의 반경 = (고주파 이온화 전압에 대해 통상적으로) 약 1 mm 내지 약 1.5 mm 이고 , X1 = 7 mm 내지 8 mm이며, 그리고 β = 오리피스(들)(26)로부터 가스 스트림(제트)의 확산 각도 = 10도 내지 15도이면, 이때 tan 75°= 3.73 이고 X2 = 3.9 mm 이다.
(도 2b에 도시된) 대안적인 바람직한 실시예는, 작은 노즐(26'/26"/27)(단면이 원형 또는 타원형 배출구 형태인 튜브형 노즐) 또는 매니폴드(24")의 상부(25")에 배치되고 오리피스 플레이트에 있는 홀에 연결되는 "벤튜리" 타입의 노즐의 배열을 구비할 수 있다. 오리피스(들)/배출구(들)(26")는, 이온 클라우드(22)에 근접하게 위치하게 될 수 있다. 그렇다면, 더 높은 공기/가스 속도가 이온 클라우드(22)로부터 더 많은 이온을 수확할 뿐만 아니라, 도 2a 및 도 2c에 도시된 구성에 비해 더 큰 체적의 주위 공기를 유입시키게 된다. 도 2b의 실시예는, 이온화 셀 내에 배치되고 와이어 이미터(20)에 대해 적어도 대체로 평행한, 하나의 기준 전극(32'; 예컨대, 금속 스트립)을 가질 수 있다.
이 실시예를 위한 X2를 계산하기 위한 변경된 등식은 다음과 같을 수 있다:
X2 = R + (X1 - H)/tan(90°-β)
여기서, H는 노즐의 높이(또는 길이)이다.
노즐(27)은 격리성(절연성) 재료 또는 전도성 재료 중 어느 하나로 제조될 수 있다. 전도성 재료의 경우, 복수의 노즐(27)의 그룹이 서로 전기적으로 접속될 수 있고 고전압 전력 공급원(12)에 대해 복수의 기준 전극으로서 사용될 수 있다. 결과적으로, 코로나 방전 전류는 이온 이미터(20)로부터 전도성 노즐/기준 전극(27)으로 흐르고, 이온 전류 및 이온 클라우드는 높은 공기/가스 속도의 구역 내에 집중된다. 이는 이온 수확 및 대전된 타겟(TO)으로의 전달을 위한 최적의 조건을 제공한다.
각 이미터(20)의 측방향으로 대향하는 측부들 상의 우측 및 좌측 그릴(grill)[복수의 이격된 루버들(louvers)/레일들(30, 30')을 포함함]은, 각각의 이온화 셀(16)의 형상/외부 윤곽을 대체로 획정한다. 오리피스들(26 또는 26'/26"/27)을 통해 유동하는 고속의 청정 건조 공기(CDA)는, 가스 스트림(들)(28)을 둘러싸는 저압 공간을 생성하고, 이온 클라우드/플라즈마 구역(들)(22) 밖으로 이온을, 뿐만 아니라 루버들/레일들(30, 30') 사이의 개구부/갭을 통해 주위 공기(A)를 유입(흡인)한다.
이온 클라우드(22)의 중심들과 오리피스(26/26'/26") 사이의 최적의 거리(수평 오프셋 X2)에서, 가스 스트림(28) 및 유입된 주위 공기(A)는 이온들을 이온화 셀(16)로부터 대전된 타겟 대상물(TO)로 효율적으로 이동시킨다. 이러한 배열과 더불어, 이온 수확[이온화 셀(들)(16)로부터 타겟 대상물(들)로의 이온 전달]은 [이온 이미터(들)(20) 상으로 직접적으로 분출하는 가스 스트림(28) 없이] 와이어 표면과 직접 접촉하는 가스 스트림(28)이 실질적으로 없는 가운데 발생한다. 와이어 전극(들)(20)이 가스 스트림(들)(28)과 직접적으로 충돌/상호 작용하지 않기 때문에, 실질적으로 와이어 진동이 가스 스트림(들)(28)에 의해 유도되지 않고 실질적으로 가스 스트림(들)(28) 중의 오염물 및/또는 유입된 주위 공기(A)에 본래 존재하는 오염물이 와이어 전극(들)(20)과 접촉하지 않는다.
이하, 도 3a 내지 도 4c에 주로 집중하면, 각 셀(16, 16''')은, 가스/공기(28)가 관통하는 것을 허용하는 복수의 채널, 오리피스 또는 슬롯(26)을 갖는, 가스 매니폴드로 기능하는 긴 중앙 오리피스 플레이트를 포함한다. 적어도 하나의 매니폴드 채널이, 가스 유동 커넥터(40)를 통해, 고압 CDA(또는 다른 가스)의 공급원에 연결된다. 작은 오리피스들(원형 또는 세장형 슬롯들)(26)의 적어도 하나의 라인(열)이 이온 이미터(들)(20)의 측방향 양측부에서 엇갈려 배치된다. 양쪽 오리피스 열들(라인들)은 모두 바람직하게, 선형 이미터 축선(20)에 대해 동일한 오프셋을 갖는다. 선택적으로, 선형 이미터(20) 둘레의 가스 유동(28)은, 예컨대 오리피스 플레이트 내에 절단된, 이미터와 적어도 대체로 평행한, 2열의 좁은 슬롯들에 의해 배열될 수 있다.
도 3d는, 도 3e의 3D-3D 선을 따라 취한 단면을 갖는, 도 3a 내지 도 3c의 플랫 스프링형 다중 섹션 이온화 바의 단면도를 도시한다. 도 3d에 가장 잘 도시된 바와 같이, 폐쇄 하우징(21)이, 일측으로부터 이온화 셀 모듈(16)을 지지할 수 있고, [폐쇄 하우징(21)에 의해 덮인] 내부측 내부에 고전압 전력 공급원(12)을 제어 시스템(14)과 함께 수용할 수 있다. 또한, 도면에 도시된 바와 같이, 바(10)의 단부벽을 통해 연장되는 구멍(46)이, 바람직하다면, 복수의 바(10)의 데이지 체인 방식 연결(daisy chaining)을 허용한다. 이온화 셀은, 신장된 와이어로서 구성되는 이온 이미터 전극(20)을 위한 기둥들(33)과 같은 지지용 구조체(들)를 포함할 수 있다. 기둥들(33)은 이온화 셀(16)의 베이스 플레이트(25) 상에 고정될 수 있다(도 3g의 상세를 참조).
와이어 전극 인장 시스템은 적어도 하나의 코일 스프링(20b)(도 4a 내지 도 4c) 또는 적어도 하나의 플랫 스프링(20a)(도 3a 내지 도 3h)를 포함할 수 있다(두 타입의 스프링들 모두 또한 도 1a에 명백하게 도시되어 있음). 선형 이오나이저(20)는 바람직하게는 약 150 그램-포스(gf) 내지 약 300 그램-포스(gf)의 범위까지 인장되고, 약 250 그램-포스(gf)가 가장 바람직하다. 와이어 이미터(들)(20)은 30 미크론 내지 200 미크론의 범위 이내의, 바람직하게는 80 내지 130 미크론의 범위 이내의 직경을 가질 수 있다. 와이어 재료는 특별한 조성의 스테인리스 스틸, 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐과 같은 임의의 고도의 내부식성 금속 또는 "HASTELLOY", "ULTIMET" 및 당업계에 공지된 기타 합금(니켈-티타늄 합금 등)과 같은 합금일 수 있다. 와이어 이미터(들)(20)는 또한 니켈, 크롬, 유리 또는 이산화티타늄을 기초로 한 부식 보호 도금을 가질 수 있다. 화학적으로 세척하고 폴리싱된 텅스텐 와이어가 하나의 특히 바람직한 이미터 재료이다.
여러 도면에 도시된 바와 같이, 와이어 이미터(들)(20)는 베이스 플레이트(25, 25''')를 따라 그 표면 위로 약 5 mm 내지 15 mm 의 중앙에 배치되고(표면으로부터 상승되고), 바람직하게 전술한 바와 같이 오리피스 라인(들)로부터 측방향으로 (1 mm 내지 10 mm) 치우치게 될 수 있다.
기준 전극들(32a, 32b)은, 이온 이미터 전극(20)에 대해 대체로 평행한 하우징(21)의 표면 상에 배치되는, 적어도 하나의 전도성 스트립(또는 스트립들)으로서 구성될 수 있다. 기준 전극들(32a, 32b)은 바람직하게, 접지 전위(0 볼트)에서 유지된다. 매니폴드(24)는 전기적으로 중성 및/또는 격리성(isolative) 압출 플라스틱 및/또는 당업계에 공지된 다른 재료 및 기술로 형성될 수 있다.
시험 결과에 따르면, 이러한 이온화 셀의 설계는 와이어 이미터(들)(20)에 관한 공기(가스) 유동의 직접적인 영향을 실질적으로 제거함으로써, 와이어 진동 및 오염을 방지한다. 공기 스트림을 와이어 전극의 표면에 대해 미리 설정된 수평 오프셋을 갖도록 그리고 이온 클라우드(들)(22)의 주변 구역에 대해 접선 방향으로 배치하는 것은 또한, 이미터와 기준 전극들 사이의 코로나 방전으로부터의 이온 수확을 최대화시킨다. 이러한 상태 하에서, 공기 스트림 및 이미터로부터의 전기장은 함께 이온을 바로부터 대전된 대상물(TO)로 이동시킨다.
이온화 셀의 다른 중요한 특징은, 각각의 착탈 가능한 이온 이미터 섹션의 와이어 보호 그릴/측방향 부재이다(도 3g, 도 4b 및 도 1a 참조). 그릴은 공통의 플레이트(25) 상에 장착되는 루버들/레일들의 세트를 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(25)는 복수의 개구부(31, 31')(특히, 도 3g 및 도 4b 참조)를 포함할 수 있고, 각각의 개구부는 오리피스(매니폴드) 플레이트에 있는 오리피스(26, 26''')의 위치와 정렬된다. 리브들은 통기형 루버들/레일들(30, 30')의 그룹(아마도 여러 개)를 서로 이격된 관계로 지지할 수 있다. 사용시에, 그릴(측방향 부재)은 이온화된 가스 유동과 일관되게 접촉하고 이온 배출 및 밸런스에 상당한 영향을 미친다. 따라서, 그릴은 바람직하게, 전기적으로 중성의 재료(양 또는 음의 정전하(들) 중 하나만을 획득하도록 낮은 친화성을 갖는 것으로 정의됨)로 형성되고 고도의 격리성을 갖는다. 그러한 재료는 ABS, 폴리카보네이트, 및 당업계에 공지된 다른 유사한 재료들, 및 가능하게는 임의의 원하는 이들의 조합을 포함한다.
개시된 그릴 설계는 여러 개의 상호 작용 기능을 제공할 수 있다: 그릴 설계는, (1) 이온화 와이어 이미터의 보호 및 지지를 위한 물리적인 방호구의 역할을 하고; (2) 주위 공기의 유입 및 증폭의 효과를 증가시키도록 고속 공기 제트에 대한 주위 공기의 용이한 엑세스를 제공하며; (3) 이온 유동을 이온화 바(10)로부터 대전된 타겟 대상물(TO; 예컨대, FPD 패널)을 향해 지향(조준)시키고; (4) 하나 이상의 이온화 요소를 청소하기 위해, 이온화 바의 길이를 따라 브러시, 스왑, 발포체 블럭, 먼지떨이 또는 다른 청소 도구/물품을 이동시키기 위한 가이드/지지체의 역할을 한다.
본 발명의 또 다른 구별되는 특징은 이온화 바의 착탈 가능한 모듈이다(도 3f에서 이온화 셀의 조립된 도면을 참조). 1개 내지 10개(또는 심지어 그 이상)의 모듈이 매니폴드(24) 상에 설치되어, 바의 요구되는 길이에 따라 이온화 바를 형성할 수 있다. 각 모듈/셀의 길이는 약 50 mm 내지 약 1500 mm의 범위 이내일 수 있다(100 mm 내지 300 mm 가 가장 바람직함).
논의되고 도시된 바와 같이, 도 3a 내지 도 3h의 바람직한 물리적인 실시예는, 측면도에서 대체로 W자형인 플랫 인장/접촉 스프링(20a)을 갖는 착탈 가능한 이온화 셀(16)을 채용한다. 이러한 설계의 하나의 상당한 이점은 코일 스프링(들)을 채용하는 설계에 비해 이미터 전극의 낮은 전기 정전 용량(electrical capacitance)이다. 구체적으로, 플랫 스프링형 이온화 셀을 갖는 대표적인 6개 모듈 이온화 바(약 1.5 미터 길이)의 정전 용량은 약 14 피코패럿이다. 대조적으로, 이러한 값은 코일 스프링을 이용하는 비슷한 이온화 바의 정전 용량보다 약 10% 내지 약 30% 작다. 그 결과로 HVPS(12) 상에 최소의 정전 부하이 생기고, 이는 다시 콤팩트하고 저렴한 고주파수 또는 펄스의 고전압 전력 공급원을 사용할 수 있게 한다. 마지막으로, 접촉 스프링은 바람직하게 와이어 전극(20)에 대해 [모듈(16)의 베이스 플레이트(25)에 더 가까운] 더 낮은 레벨에 배치되고 보호 플라스틱 스크린(도시 생략)에 의해 덮일 수 있다. 이는, 바를 따라 세정 브러시의 이동을 용이하게 한다. 전술한 바와 같이, 그릴(측방향 부재)은 몇몇의 세정 수단/공구가 안내될 수 있는 물리적으로 차단되지 않은 경로를 제공한다. 와이어 이미터는 바람직하게는 인장 스프링 위로 상승되기 때문에, 이러한 구조는 스프링(들)에 의한 실질적인 간섭없이, 와이어 상에 축적될 수 있는 녹, 부스러기, 먼지 등의 간단하고도 효과적인 제거를 허용한다.
개시된 본 발명의 다중 섹션 바의 또 다른 구별되는 특징은, 착탈 가능한 이온화 셀(16, 16''')을 적소에 유지하도록 제공되는, 외팔보 타입의 클립(48)의 세트를 포함한다. 구체적으로, 한 쌍의 클립(48)이, 오리피스(26)와 폐쇄 하우징(21)에 대해, 고정된 미리 설정된 위치에서 각각의 이온화 셀(16, 16''')을 고정한다(예컨대, 도 3h 및 도 4c 참조). 착탈 가능한 클립(48)은 매니폴드(24)의 오리피스 플레이트를 따라 배치될 수 있다. 각 클립 세트는 모듈들을 매니폴드에 있는 오리피스들에 대해 미리 설정된 위치에 고정시키는 신뢰성 있는 전기적 및 기계적 접점을 보장하는 데에 일조한다(예컨대, 도 4c, 도 3h 참조). 사용시에, 클립(48)은 바람직하게는 매니폴드(24)의 오리피스 플레이트를 따라 착탈 가능하게 설치된다. 이온화 모듈은 클립 내로 쉽게 삽입됨으로써 매니폴드(24) 및 인접한 이온화 셀에 대해 적소에서 전기-기계적으로 고정시킬 수 있다. 이온화 셀을 한번에 하나의 단부씩 해방시키기 위하여, 대향하는 휨 외팔보 아암들(48a, 48b)의 쌍이 중간 평면을 향해 압착될 수 있다. 도 3h에 도시된 바와 같이, 횡방향에서 2개의 휨 클립들 간의 거리는 세정용 브러시를 위한 간극을 제공하기에 충분히 넓다. 따라서, 세정용 브러시, 또는 다른 세정용 수단이 전체 이온화 바(10)를 따라 양 방향으로 이동되어 이미터 (와이어)의 모든 섹션으로부터 오염 부스러기를 제거할 수 있다.
개시된 본 발명의 다중 섹션 이온화 바는, 대량 생산에서의 용이한 조립을 위해 준비된, 이온화 셀(또는 이미터 섹션)의 저렴한 모듈형 설계를 제공한다. 또한, 최소의 공기/가스 및 전력 소비 조건에서 효율적인 정적 중화를 제공하고 작동시에 유지 보수 비용(세정을 위한 노동)을 크게 감소시킬 것으로 기대된다.
본 발명의 이온화 셀(16, 16''')이 각각 원하는 장력을 제공하기 위해 2개가 아니라 이미터(20)의 일단부에 배치되는 하나의 장력 스프링을 구비할 수 있다는 것이, 당업자에 의해 인식될 것이다. 그러한 실시예에서, 이미터(20)의 대향 단부는 (예컨대, 도 3g 및 도 4b에 보이는 타입의 단부 기둥(33) 내에 수용되는 나사에 의해) 고정 부착될 수 있고, 인접한 이온화 바와의 외부적 접촉을 위한 몇몇의 수단이 또한 단부 기둥에 고정될 수 있다.
본 발명에 따른 이오나이저가 종래의 핀 타입의 이미터 코로나 방전 이오나이저보다 훨씬 오래(2 내지 3 년) 지속할 것으로 기대된다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 이는 부식을 감소시키는 와이어 이미터(20)의 전술한 격리에 기인한다. 또한, 본 발명의 이온화 셀에 의해 실질적으로 제로 코로나 방전이 플랫 스프링(20a) 근처에서 발생하고, 이는 해당 영역에서 셀의 플라스틱 구성요소의 열화를 감소시킨다는 것이 판명되었다(다시, 각 셀의 수명을 연장시킴). 그럼에도 불구하고, 이온화 셀은 궁극적으로는 제거/처분 및 교체가 요망되는 시점까지 열화되고, 그러한 제거/처분 및 교체는 본 명세서에서 논의되는 바와 같이 클립(48)을 이용하여 일어날 수 있다.
본 발명이 가장 실용적이고 바람직한 실시예인 것으로 현재 고려되는 것과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시예로 제한되지 않고 첨부된 청구범위의 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 수정 및 균등한 배열을 포괄하도록 의도된다. 상기 설명과 관련하여, 예컨대 크기, 재료, 형상, 형태, 기능과, 작동, 조립 및 사용 방식의 변동을 비롯한 본 발명의 부품들에 대한 최적의 치수 관계는 당업자에게 쉽게 명백한 것으로 간주되고, 도면에 도시되고 명세서에 설명된 것과 균등한 모든 관계가 첨부된 청구범위에 의해 포괄되도록 의도된다. 따라서, 전술한 내용은 본 발명의 원리의 총망라가 아닌 예시적인 설명인 것으로 고려된다.
작동예 또는 달리 지시되는 경우 외에, 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 성분의 양, 반응 조건 등의 양을 언급하는 모든 숫자 또는 표현은 모든 경우에 "약"이라는 용어에 의해 변경되는 것으로 이해된다. 따라서, 달리 언급하지 않는다면, 아래의 명세서 및 첨부된 청구범위에 기재된 수치 파라미터는 본 발명이 얻기를 원하는 희망 특성에 따라 변동될 수 있는 근사치이다. 적어도 그리고 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 의도로서가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도 기재된 유효 자리수의 관점에서 그리고 보통의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다.
본 발명의 광범위한 범위를 기술하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치라는 점에도 불구하고, 특정한 예에서 기재된 수치값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치값은 그 각각의 시험 측정값에서 발견되는 표준 편차로부터 반드시 생기는 특정한 에러를 본래 갖고 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 임의의 수치 범위는 본 명세서에 포함되는 모든 하위 범위를 포괄하는 것으로 의도된다는 것을 이해해야 한다. 예컨대, "1 내지 10"의 범위는 상기 최소값 1과 상기 최대값 10을 포함하고 그 사이의 모든 하위 범위를 포함한다. 즉, 1 이상의 최소값과 10 이하의 최대값을 갖는다. 개시된 수치 범위는 연속적이기 때문에, 최소값과 최대값 사이의 모든 값을 포함한다. 달리 명백하게 지시되지 않는다면, 본 출원에 특정된 여러 수치 범위는 근사치이다.
이후의 설명을 위해, "상부", "하부", "우측", "좌측", "수직", "수평", "상단", "바닥"이라는 용어들과 그 파생어는 도면에서 지향되는 바와 같이 본 발명에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 달리 명백하게 특정되는 경우를 제외하고, 다양한 대안적인 변경 및 단계 순서를 추정할 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 첨부된 도면에 도시되고 명세서에서 설명되는 특정한 장치 및 프로세스는 단순히 본 발명의 예시적인 실시예이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예에 관한 특정한 치수 및 다른 물리적인 특징은 제한으로서 고려되어서는 안된다.

Claims (26)

  1. 다중 섹션 선형 이온화 바로서,
    이온화 전압의 인가에 응답하여 길이를 따라 외주 경계를 갖는 플라즈마 구역을 구비하는 이온 클라우드를 형성하기 위한, 적어도 하나의 축선 획정용 선형 이온 이미터를 갖는 적어도 하나의 이온화 셀;
    이온화 전압을 수신하고 이 이온화 전압을 상기 선형 이온 이미터로 전달함으로써 상기 이온 클라우드를 형성하도록 하는, 수신 수단;
    기준 전극에 인가되는 비이온화 전압의 수신에 응답하여 상기 이온 클라우드 내에 전기장을 제공하는 기준 전극으로서, 상기 전기장은 상기 플라즈마 구역을 떠나도록 이온을 유도하는 것인, 기준 전극; 및
    공급원으로부터 가스를 수용하고, 가스의 적어도 일부가 상기 플라즈마 구역의 상기 외주 경계에 대해 접선 방향으로 유동하지만 실질적으로 어떠한 가스도 플라즈마 구역 내로 유동하지 않도록, 가스를 상기 선형 이온 이미터를 지나치도록 전달하기 위한, 매니폴드를 포함하는 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신 수단은 스프링 인장 접점들을 포함하고, 상기 다중 섹션 이온화 바는 상기 스프링 인장 접점에 의해 전기적으로 직렬로 접속됨으로써 고전압 버스를 형성하도록 복수의 이온화 셀을 더 포함하는 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이온화 셀의 상기 선형 이온 이미터는 30 미크론 내지 200 미크론 범위 이내의 직경을 갖는 적어도 하나의 코로나 방전 와이어를 포함하고, 상기 매니폴드는 가스를 상기 선형 이온 이미터를 지나치도록 전달하기 위한 가스 오리피스들을 갖는 복수의 채널을 포함하는 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수신 수단은, 상기 코로나 방전 와이어와 물리적 및 전기적으로 접촉함으로써 상기 코로나 방전 와이어를 150 그램-포스 내지 300 그램-포스 사이에서 인장시키도록 하는, 적어도 하나의 스프링 인장 접점을 포함하는 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스프링 인장 접점은, 측면도에서 적어도 W자형이고 2 피코패럿 미만의 정전 용량을 갖는, 플랫 스프링을 포함하고, 상기 코로나 방전 와이어는 스테인리스 스틸, 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐, "HASTELLOY" 및 "ULTIMET"으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 내부식성 금속으로 제조되는 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 매니폴드는, 가스의 적어도 일부가 상기 플라즈마 구역의 상기 외주 경계에 대해 접선 방향으로 유동하지만 실질적으로 어떠한 가스도 플라즈마 구역 내로 유동하지 않도록 가스를 매니폴드로부터 상기 선형 이온 이미터를 지나치도록 전달하기 위한, 상기 선형 이온 이미터의 양측부에 복수의 엇갈림 배치된 가스 오리피스를 더 포함하는 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이온화 셀의 상기 선형 이온 이미터는 적어도 하나의 코로나 방전 와이어를 포함하고,
    적어도 하나의 오리피스의 중심은 상기 코로나 방전 와이어로부터 수평 거리 X2를 두고 놓이고, X2의 값은 아래의 등식에 따라 결정되며,
    X2 = R + X1/tan(90°-β)
    여기서, R = 플라즈마 구역의 외주의 반경이고,
    X1은 상기 선형 이온 이미터와 상기 기준 전극 간의 수직 거리이며, 전압 진폭, 주파수 및 수신된 이온화 전압의 이온 전류 중 적어도 하나의 함수이고,
    β= 적어도 하나의 오리피스로부터 유동하는 가스 스트림의 확산 각도인 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이온화 셀을 상기 매니폴드에 대해 그리고 인접한 이온화 셀에 대해 전기-기계적으로 그리고 착탈 가능하게 설치하기 위한 적어도 하나의 클립을 더 포함하는 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이온화 바는 주위 공기를 갖는 환경에 위치하게 되고, 가스 유동은 주위 공기를 유입하며, 매니폴드로부터의 가스 유동에 의해 상기 선형 이온 이미터 상에 실질적으로 진동이 전혀 유도되지 않고, 가스 유동으로부터의 및/또는 유입된 주위 공기 중에 본래 존재하는 오염물이 상기 선형 이미터와 실질적으로 전혀 접촉하지 않는 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 매니폴드는, 가스의 적어도 일부가 상기 플라즈마 구역의 상기 외주 경계에 대해 접선 방향으로 유동하지만 실질적으로 어떠한 가스도 상기 플라즈마 구역 내로 유동하지 않도록 가스를 상기 선형 이온 이미터를 지나치도록 전달하기 위한, 각각 상기 코로나 방전 와이어의 방향에 대해 적어도 직교하는 높이를 구비하는 복수의 튜브형 노즐을 더 포함하는 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이온화 셀의 상기 선형 이온 이미터는 적어도 하나의 코로나 방전 와이어를 포함하고,
    적어도 하나의 노즐의 중심은 상기 코로나 방전 와이어로부터 수평 거리 X2를 두고 놓이고,
    X2의 값은 아래의 등식에 따라 결정되며,
    X2 = R + (X1 - H)/tan(90°-β)
    여기서, R = 플라즈마 구역의 외주의 반경이고,
    X1은 상기 선형 이온 이미터와 상기 기준 전극 간의 수직 거리이며, 전압 진폭, 주파수 및 수신된 이온화 전압의 이온 전류 중 적어도 하나의 함수이고,
    H는 노즐의 높이이며,
    β= 적어도 하나의 오리피스로부터 유동하는 가스 스트림의 확산 각도인 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  12. 제10항에 있어서,
    적어도 일부의 노즐은 전도성이고 서로 전기적으로 접속되며,
    상기 기준 전극은 전기적으로 접속된 전도성 노즐을 포함함으로써, 코로나 방전 전류가 상기 코로나 방전 와이어로부터 상기 전도성 노즐을 향해 흐르는 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이온화 셀의 각각의 스프링 인장 접점은 일단부에서 상기 이온 이미터에 전기적으로 접속되고, 인접한 이온화 셀의 각각의 스프링 인장 접점에 전기적으로 접속되며, 복수의 이온화 셀은 선택적으로 제거 가능한 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  14. 제1항에 있어서,
    각각의 이온화 셀은, 상기 축선 획정용 선형 이온 이미터의 측방향으로 대향하는 측부 상에 배치되고, 이미터 축선에 대해 적어도 평행하게 지향되는, 제1 및 제2 측방향 부재를 포함하고, 상기 제1 및 제2 측방향 부재는 관통하는 공기 유동 개구부를 구비하며 전기적으로 중성이자 고도로 격리성인 재료로 형성되는 것인 다중 섹션 선형 이온화 바.
  15. 축선 획정용 선형 이온화 이미터와, 기준 전극, 및 가스 유동을 타겟 대상물을 향해 전달하는 복수의 오리피스를 갖는 타입의 이온화 바를 이용하여, 양극성 이온화 가스 스트림을 타겟 대상물을 향해 지향시키는 방법으로서,
    이온화 전압을 상기 선형 이온 이미터에 인가함으로써, 그의 길이를 따라 외주 경계를 갖는 양극성 이온 클라우드를 형성하는, 이온화 전압 인가 단계;
    비이온화 전압을 상기 기준 전극에 인가함으로써, 양극성 이온 클라우드를 떠나도록 이온을 유도하는, 비이온화 전기장을 상기 이온 클라우드 내에 제공하는, 비이온화 전압 인가 단계; 및
    가스의 적어도 일부가 상기 이온 클라우드의 상기 외주 경계에 대해 접선 방향으로 유동하지만 실질적으로 어떠한 가스도 상기 이온 클라우드 내로 유동하지 않도록, 가스를 상기 오리피스를 통해 그리고 상기 선형 이온 이미터를 지나치도록 타겟 대상물을 향해 전달함으로써, 양극성 이온화 가스 스트림을 타겟 대상물을 향해 지향시키는, 가스 전달 단계를 포함하는 것인, 양극성 이온화 가스 스트림을 지향시키는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전달 단계는, 가스의 적어도 일부가 상기 이온 클라우드의 상기 외주 경계에 대해 접선 방향으로 유동하지만 실질적으로 어떠한 가스도 상기 이온 클라우드 내로 유동하지 않도록, 가스를 상기 선형 이온 이미터를 지나치도록 타겟 대상물을 향해 전달함으로써, 양극성 이온화 가스 스트림을 타겟 대상물을 향해 지향시키는, 전달 단계를 더 포함하는 것인, 양극성 이온화 가스 스트림을 지향시키는 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 이온화 바는 주위 공기를 갖는 환경에 위치하게 되고, 가스 유동은 주위 공기를 유입하며, 상기 선형 이온 이미터를 지나치도록 유동하는 가스에 의해 상기 선형 이온 이미터 상에 진동이 실질적으로 전혀 유도되지 않고, 가스 유동으로부터의 및/또는 유입된 주위 공기로부터의 오염물이 상기 선형 이미터와 실질적으로 전혀 접촉하지 않는 것인, 양극성 이온화 가스 스트림을 지향시키는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 전달 단계는, 가스의 적어도 일부가 상기 이온 클라우드의 상기 외주 경계에 대해 접선 방향으로 유동하지만 실질적으로 어떠한 가스도 상기 이온 클라우드 내로 유동하지 않도록 가스를 상기 축선 획정용 선형 이온화 이미터의 측방향으로 대향하는 양측부 상에 전달하는 단계를 더 포함하는 것인, 양극성 이온화 가스 스트림을 지향시키는 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 이온화 전압 인가 단계는, 전압을 상기 선형 이온화 이미터에 인가함으로써 그 길이를 따라 타원형의 플라즈마 구역을 형성하는, 전압 인가 단계를 더 포함하는 것인, 양극성 이온화 가스 스트림을 지향시키는 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    가스가 타겟 대상물을 향해 유동할 때, 상기 선형 이온 이미터의 측방향 양측부로부터 양극성 이온화 가스 스트림을 동시에 조준하는(collimating) 단계를 더 포함하는 것인, 양극성 이온화 가스 스트림을 지향시키는 방법.
  21. 다중 섹션 선형 이온화 바에서의 사용을 위한 선택적으로 제거 가능한 이온화 셀로서,
    가스가 통과하여 유동할 수 있는 복수의 개구부를 갖는 세장형 플레이트로서, 상기 개구부는 세장형 플레이트의 길이를 따라 서로 이격된 관계로 배치되는 것인 세장형 플레이트;
    이온화 전압의 인가에 응답하여 길이를 따라 양극성 이온 클라우드를 형성하기 위한 적어도 하나의 축선 획정용 선형 이온 이미터로서, 이온 클라우드는 외주 경계를 갖고, 이미터는 이미터 축선이 플레이트의 신장 방향에 대해 적어도 실질적으로 평행하도록 플레이트에 대해 이격된 관계로 매달리는 것인, 적어도 하나의 축선 획정용 선형 이온 이미터; 및
    상기 선형 이온 이미터를 신장시키고, 이온화 전압을 수신하며, 이온화 전압을 상기 선형 이온 이미터로 전달함으로써 상기 이온 클라우드를 형성하는 적어도 하나의 스프링 인장 접점을 포함하는 것인 이온화 셀.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 선형 이온 이미터는 30 미크론 내지 200 미크론 범위 이내의 직경을 갖는 적어도 하나의 코로나 방전 와이어를 포함하는 것인 이온화 셀.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 스프링 인장 접점은 상기 코로나 방전 와이어와 물리적 및 전기적으로 접촉함으로써, 상기 와이어를 150 그램-포스 내지 300 그램-포스 사이에서 인장시키는 것인 이온화 셀.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 스프링은, 측면도에서 적어도 W자형이고 2 피코패럿 미만의 정전 용량을 갖는, 플랫 스프링을 포함하고, 상기 코로나 방전 와이어는, 스테인리스 스틸, 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐, "HASTELLOY" 및 "ULTIMET"으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 내부식성 금속으로 이루어지는 것인 이온화 셀.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 이온화 셀은, 상기 축선 획정용 선형 이온 이미터의 측방향으로 대향하는 측부들 상에 배치되고 상기 이미터 축선에 대해 적어도 평행하게 지향되는, 제1 및 제2 측방향 부재를 포함하고, 상기 제1 및 제2 측방향 부재는 관통하는 공기 유동 개구부를 가지며 전기적으로 중성이자 고도로 격리성인 재료로 형성되는 것인 이온화 셀.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 선형 이온 이미터는 상기 적어도 하나의 스프링 인장 접점보다 더 크게 이격된 관계로 매달되고, 상기 제1 및 제2 측방향 부재는 둘 사이에 물리적으로 차단되지 않는 경로를 제공하는 것인 이온화 셀.
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