KR102166710B1 - 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저 - Google Patents

설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저는 2가닥의 전력선과; 2가닥의 전력선에 고전압을 공급하는 고전압 발생부; 및 2가닥의 전력선에 각각 연결되되 외부 노출된 전극침이 설치되고, 상기 전극침이 유동되지 않도록 붙들어 고정하면서 상기 전력선을 통해 전달된 고전압을 상기 전극침에 전달하는 전하 발생 수단을 포함하여, 상기 전력선으로 고전압이 입력되면 어느 1개의 전력선에 연결된 전하 발생 수단의 전극침과, 다른 1개의 전력선에 연결된 전하 발생 수단의 전극침 사이에 전기력선이 발생되고, 상기 전기력선은 상기 전하 발생 수단과 소정 간격 떨어진 대전 물체의 정전기를 중화시키며, 2가닥의 상기 전력선의 길이를 조정하여 2가닥의 상기 전력선에 각각 연결된 한 쌍의 전하 발생 수단의 사이 간격을 자유롭게 조정할 수 있다.

Description

설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저{Electric force line type ionizer that can convert the static elimination characteristics according to the installation environment}
본 발명은 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 한 쌍의 전극침 사이에 형성된 전기력선으로 대전 물체의 정전기를 제전시키되, 이오나이저의 설치 환경에 따라 이오나이저의 제전 특성을 변환시킬 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼나, 액정 유리, 종이, 필름, 섬유, 플라스틱의 제조 공정에 있어서, 대전 물체에 발생된 정전기를 제전(除電)시키기 위해 이오나이저가 사용된다.
상기 이오나이저는 코로나 방전을 이용하거나 연(軟) X선을 이용한다.
또한, 상기 코로나 방전을 크게 분류하면 직류 고전압을 이용한 코로나 방전과 교류 전압을 이용한 코로나 방전이 있다.
상기 직류 고전압을 이용한 코로나 방전은 예를 들어, 바늘 형상으로 가공된 양의 전극침과 음의 전극침에 직류 고전압을 인가하면, 상기 양의 전극침과 음의 전극침에서 코로나 방전이 일어나 상기 양의 전극침에 양이온이 생성되고, 상기 음의 전극침에 음이온이 생성된다.
이때, 에어를 통해 상기 양이온과 음이온을 대전체 쪽으로 불어넣어주면 대전체가 중화되는 원리이다.
상기 코로나 방전은 작은 공간에서 제전 효과를 극대화시킬 수 있고, 에너지 효율이 높다는 장점이 있다.
하지만, 기존의 이오나이저는 코로나 방전이 일어나는 동안 상기 양의 전극침과 음의 전극침에 불순물이 끼게 되면서 코로나 방전 세기가 약화되고 제전 효율이 떨어질 수 있으며, 생성되는 양이온 양과 음이온 양이 불균형해 질 수 있다는 문제점이 있었다.
또한, 기존의 이오나이저는 양의 전극침과 음의 전극침에서 발생된 양이온과 음이온을 바람을 이용하여 이동시켜야 함으로 진공 상태의 작업 환경에 적용할 수 없다는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 출원인에 의해 출원번호 "10-2019-0044719"호의 "진공과 대기에서 사용 가능한 전기력선 방식의 이오나이저"가 출원되어 등록되었는데, 상기 진공과 대기에서 사용 가능한 전기력선 방식의 이오나이저는 진공과 대기에서 전기력선을 방사하여 대전물을 제전시키는 발명이다.
하지만, 상기 진공과 대기에서 사용 가능한 전기력선 방식의 이오나이저는 리지드(Rigid) 타입의 케이스에 한 쌍의 전극침이 고정되는 구조이어서 설치 환경에 제약이 있었고, 한 쌍의 전극침 사이의 간격을 변화시킬 수 없어서 이오나이저의 설치 환경에 따라 이오나이저의 제전 효율을 유동적으로 바꿀 수 없다는 문제점이 있었다.
또한, 상기 진공과 대기에서 사용 가능한 전기력선 방식의 이오나이저는 정전기 발생 장치를 이용한 제전 실험 시 상기 이오나이저를 구동시키면, 지구와 대기 환경의 음전하로 인해 대전판의 정전량이 -200V 내지 -400V로 떨어지는 문제점이 있었고, 1000V의 대전판이 100V로 중화되는 시간인 감소 시간(Decay Time)이 지연되는 문제점이 있었다.
대한민국 특허등록번호 "10-2043424" (2019.11.11)
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이오나이저의 설치 환경에 따라 전극침의 설치 위치를 자유자재로 변경할 수 있으면서 한 쌍의 전극침 사이의 간격을 자유롭게 조정할 수 있고, 전극침으로 입력되는 교류 전압 특성을 변경할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저는 2가닥의 전력선과; 2가닥의 전력선에 고전압을 공급하는 고전압 발생부; 및 2가닥의 전력선에 각각 연결되되 외부 노출된 전극침이 설치되고, 상기 전극침이 유동되지 않도록 붙들어 고정하면서 상기 전력선을 통해 전달된 고전압을 상기 전극침에 전달하는 전하 발생 수단을 포함하여, 상기 전력선으로 고전압이 입력되면 어느 1개의 전력선에 연결된 전하 발생 수단의 전극침과, 다른 1개의 전력선에 연결된 전하 발생 수단의 전극침 사이에 전기력선이 발생되고, 상기 전기력선은 상기 전하 발생 수단과 소정 간격 떨어진 대전 물체의 정전기를 중화시키며, 2가닥의 상기 전력선의 길이를 조정하여 2가닥의 상기 전력선에 각각 연결된 한 쌍의 전하 발생 수단의 사이 간격을 자유롭게 조정할 수 있다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저는 이오나이저의 설치 환경에 따라 전극침의 설치 위치를 자유자재로 변경할 수 있으면서 한 쌍의 전극침 사이의 간격을 자유롭게 조정할 수 있고, 전극침으로 입력되는 교류 고전압을 변경할 수 있어, 이오나이저의 설치 위치가 변경되더라도 대전 물체에 대한 제전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 전기력선을 이용하여 대전 물체의 정전기를 중화시킬 수 있으므로 저진공 상태나 고진공 상태에서 사용 가능하다.
또, 본 발명은 코로나 방전에 의한 이온 생성 방식이 아니므로 가연성 가스 등에 점화될 위험성이 없으며, 제전 시 오존이 발생되지 않고, 전극침이 산화 또는 부식됨에 따라 전극침 표면에 부산물이 끼지 않는다는 장점이 있다.
또, 본 발명은 제전 시 오존이나 파티클(Particle) 발생이 거의 없어 근로자에게 안전한 작업 환경을 제공할 수 있으며, 청정한 작업 환경을 유지할 수 있도록 해 준다.
또, 각각의 전극침에서 양(+)전하와 음(-)전하가 교대로 발생함에 따라 중화시키고자 하는 대전체에 역대전이 발생하지 않으며, 대전체의 정전기 극성에 상관없이 사용 가능하다.
또, 소비 전력이 낮아 이오나이저 운용비(Running cost)를 절감할 수 있다.
또, 본 발명은 에어 블로우(Air Blow)없이 제전이 가능하여 클린 룸 내 공기 흐름(Clean Room Air Flow)에 영향을 미치지 않는다.
또, 본 발명은 에어 블로우(Air Blow)가 허용되는 환경에서 CDA 또는 N2 Gas를 이용하여 감소 시간(Decay Time)을 단축할 수 있고, 원거리 제전이 가능하다.
또, 본 발명은 전기력선이 생성되고 있는 범위 내에서 제전이 이루어지므로 대전체 뿐만 아니라 대전체 주변에 대한 제전이 가능하다는 장점이 있다.
도면 1은 본 발명의 개념도,
도면 2는 전하 발생 수단의 결합 사시도,
도면 3은 입력측 전력선과 출력측 전력선 그리고 전하 발생 수단의 결합 관계를 설명하기 위한 도면,
도면 4는 전하 발생 수단의 분해 사시도,
도면 5는 전하 발생 수단의 절단면도,
도면 6은 입력측 전력선과 출력측 전력선이 결합된 전하 발생 수단의 절단면도,
도면 7은 고전압 발생부의 제어 블록도,
도면 8a와 도면 8b는 고전압 발생부의 제어 회로도,
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저는 도면 1에 도시한 바와 같이, 2가닥의 전력선(1)과; 2가닥의 전력선(1)에 고전압을 공급하는 고전압 발생부(2); 및 2가닥의 전력선(1)에 각각 연결되되 외부 노출된 전극침(31)이 설치되고, 상기 전극침(31)이 유동되지 않도록 붙들어 고정하면서 상기 전력선(1)을 통해 전달된 고전압을 상기 전극침(31)에 전달하는 전하 발생 수단(3)을 포함하여, 상기 전력선(1)으로 고전압이 입력되면 어느 1개의 전력선(1)에 연결된 전하 발생 수단(3)의 전극침(31)과, 다른 1개의 전력선(1)에 연결된 전하 발생 수단(3)의 전극침(31) 사이에 전기력선이 발생되고, 상기 전기력선은 상기 전하 발생 수단(3)과 소정 간격 떨어진 대전 물체의 정전기를 중화시키며, 2가닥의 상기 전력선의 길이를 조정하여 2가닥의 상기 전력선에 각각 연결된 한 쌍의 전하 발생 수단의 사이 간격을 자유롭게 조정할 수 있다.
2가닥의 상기 전력선(1) 각각에는 도면 1에 도시한 바와 같이, 상기 전하 발생 수단(3)이 2개 이상 직렬 연결된다.
상기 전하 발생 수단(3)은 도면 2에 도시한 바와 같이, 'T'자 형태이다.
상기 전력선(1)은 도면 2에 도시한 바와 같이, 상기 전하 발생 수단(3)에 고전압을 전달하는 입력측 전력선(11)과; 상기 전하 발생 수단(3)로부터 출력된 고전압을 또 다른 전하 발생 수단(3)으로 전달하는 출력측 전력선(12)으로 구성되고, 상기 전하 발생 수단(3)과 연결되는 입력측 전력선(11)과 출력측 전력선(12)에는 한쪽 끝에 도체 전극(1C2)이 장착된 전력선측 커넥터(1C)가 설치된다.
상기 입력측 전력선(11)과 출력측 전력선(12)의 일단에 장착된 전력선측 커넥터(1C)는 도면 3에 도시한 바와 같이, 부도체로서 상기 입력측 전력선(11)이나 출력측 전력선(12)이 통과되는 커넥터 홀더(1C1)(Connector Holder)와; 한쪽 끝이 상기 커넥터 홀더(1C1)에 고정 설치되고 상기 커넥터 홀더(1C1) 안으로 인입된 입력측 전력선(11)이나 출력측 전력선(12)과 전기 접속되는 도체 전극(1C2)을 포함한다.
상기 커넥터 홀더(1C1)는 도면 3에 도시한 바와 같이, 수평 방향으로 눕혀진 원통 형상의 제1 커넥터 홀더 몸체(1C3)와, 수평 방향으로 눕혀진 원통 형상으로서 상기 제1 커넥터 홀더 몸체(1C3)의 말단에 설치되되 외경이 상기 제1 커넥터 홀더 몸체(1C3)의 외경보다 작은 제2 커넥터 홀더 몸체(1C4), 및 상기 제1 커넥터 홀더 몸체(1C3)와 상기 제2 커넥터 홀더 몸체(1C4)의 연결부에 형성된 커넥터측 환형턱(1C5)을 포함한다.
상기 전하 발생 수단(3)은 도면 3 내지 도면 5에 도시한 바와 같이, T자형 몸체(32)와, 상기 입력측 전력선(11)의 일단에 설치된 전력선측 커넥터(1C)를 상기 T자형 몸체(32) 일측에 고정시키는 입력측 커넥터 고정 수단(33), 상기 T자형 몸체(32)에 내부 설치된 도체로서 상기 입력측 전력선(11)에 설치된 전력선측 커넥터(1C)의 도체 전극(1C2)과 전기 접촉되는 전력 전달 수단(34), 및 상기 전극침(31)을 상기 T자형 몸체(32)의 하부에 고정시키되 상기 전력 전달 수단(34)과 전기 접촉되어 상기 전력 전달 수단(34)으로부터 입력된 고전압을 전극침(31)으로 전달하는 전극침 고정 수단(35)을 포함한다.
상기 전하 발생 수단(3)은 도면 3과 도면 4에 도시한 바와 같이, 상기 출력측 전력선(12)의 일단에 설치된 전력선측 커넥터(1C)를 상기 T자형 몸체(32) 타측에 고정시키는 출력측 커넥터 고정 수단(36)을 더 포함한다.
상기 출력측 커넥터 고정 수단(36)과 상기 입력측 커넥터 고정 수단(33)은 상기 T자형 몸체(32)를 사이에 두고 서로 마주보게 설치된다.
상기 T자형 몸체(32)는 도면 5에 도시한 바와 같이, '-'자 형태로 눕혀진 원통 형태로서 내부에 상기 전력 전달 수단(34)이 수용되도록 전력 전달 수단 설치 공간부(323)가 갖추어지고 좌측면과 우측면에 상기 전력 전달 수단 설치 공간부(323)와 연통되는 입력측 커넥터 인입구(324)와 출력측 커넥터 인입구(325)가 가공된 원통형 수평 몸체(321)와; 상기 원통형 수평 몸체(321)의 하부 중앙으로부터 상기 원통형 수평 몸체(321)의 하부 방향으로 돌출되고 상하 수직 방향으로 상기 전력 전달 수단 설치 공간부(323)와 연통되는 상기 전극침 고정 수단 통과홀(326)이 관통된 원통형 중앙 수직 몸체(322)를 포함한다.
상기 전력 전달 수단(34)은 도면 5에 도시한 바와 같이, 상기 전력 전달 수단 설치 공간부(323) 내부에 고정 설치되고 일측면에는 상기 전력선측 커넥터(1C)의 도체 전극(1C2)이 내삽되도록 도체 전극 인입홀(341)이 관통된다.
상기 도체 전극 인입홀(341)은 도면 5에 도시한 바와 같이, 상기 입력측 커넥터 인입구(324) 그리고 출력측 커넥터 인입구(325)와 연통됨과 더불어 동심(同心)을 이룬다.
상기 입력측 커넥터 고정 수단(33)이나 출력측 커넥터 고정 수단(36)은 도면 3에 도시한 바와 같이, 수평 방향으로 눕혀진 원통 형상으로서 상기 T자형 몸체(32)에 나사 결합되고 일측면에 커넥터 통과홀(CJ1)이 관통된 커넥터 조인트(CJ)(Connector Joint)를 포함한다.
다만, 상기 전력선(1)의 최말단에 직렬 연결된 전하 발생 수단(3)에 갖추어진 출력측 커넥터 고정 수단(36)의 커넥터 조인트(CJ)에는 진공 상태에서의 아웃 가싱 현상에 의해 상기 T자형 몸체(32) 내부에서 가스가 방출되는 것을 차단하기 위해 커넥터 통과홀(CJ1)이 관통되지 않는다.
상기 커넥터 통과홀(CJ1)은 도면 4 내지 도면 5에 도시한 바와 같이, 상기 T자형 몸체(32)에 가공된 입력측 커넥터 인입구(324) 그리고 출력측 커넥터 인입구(325)와 동심을 이룬다.
상기 제1 커넥터 홀더 몸체(1C3)는 도면 6에 도시한 바와 같이, 상기 커넥터 조인트(CJ) 안에 끼워지고 상기 커넥터측 환형턱(1C5)은 상기 커넥터 통과홀(CJ1)에 걸쳐 고정되며 상기 제2 커넥터 홀더 몸체(1C4)는 상기 커넥터 통과홀(CJ1)을 통해 빠져나와 외부 노출된다.
또한, 상기 커넥터 홀더(1C1)와 T자형 몸체(32) 사이에는 도면 5에 도시한 바와 같이, 상기 전하 발생 수단(3)이 고진공 상태에 놓였을 때 아웃 가싱(Outgassing) 현상에 의해 상기 T자형 몸체(32) 내부에서 가스가 발생되는 것을 방지하기 위해 고무 재질의 제1 밀봉재(4)가 끼워진다.
상기 제1 밀봉재(4)는 오링(Oring)을 이용할 수 있다.
상기 전극침 고정 수단 통과홀(326)을 마주보는 상기 전력 전달 수단(34)의 외부 둘레면에는 도면 5에 도시한 바와 같이, 전극침 고정 수단(35)이 고정되는 전극침 고정 수단 고정홀(342)이 가공된다.
상기 전극침 고정 수단(35)은 도면 4 내지 도면 5에 도시한 바와 같이, 전극침(31)이 고정 설치되되 상부가 상기 전극침 고정 수단 통과홀(326)을 통과한 다음 상기 전극침 고정 수단 고정홀(342)에 나사 결합되는 전극침 홀더(350)를 포함한다.
상기 전극침 홀더(350)는 도면 4와 도면 5에 도시한 바와 같이, 전극침 홀더 몸체(351)와; 상기 전극침 홀더 몸체(351)의 상부에 고정 설치되되 상기 전극침 고정 수단 고정홀(342)에 나사 결합되는 전극침 홀더 고정부(352); 상기 전극침 홀더(350) 윗면에 소정 깊이로 가공된 전극침 인입 공간부(353); 상기 전극침 홀더(350)의 밑면 중앙에 관통되되 상기 전극침 인입 공간부(353)와 연통되고 상기 전극침(31)이 끼워지는 전극침 끼움홀(354); 및 상기 전극침 끼움홀(354)을 통해 상기 전극침 인입 공간부(353)안으로 삽입된 전극침(31)을 상기 전극침 인입 공간부(353)안에 고정시키는 전극침 고정부(355)를 포함한다.
상기 전극침 고정부(355)는 도면 4와 도면 5에 도시한 바와 같이, 상기 전극침 인입 공간부(353)안에 억지 끼움되되 전극침(31)이 통과되는 압축링(PR)으로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 T자형 몸체(32) 바깥으로 노출된 상기 전극침 홀더(350)에는 도면 4와 도면 5에 도시한 바와 같이, 고전압이 흐르는 전극침 홀더(350)와 전극침(31)에 접촉되어 감전사고가 발생되는 것을 예방하기 위해 부도체 재질의 전극침 접촉 방지부(5)가 장착된다.
상기 전극침 접촉 방지부(5)는 도면 4와 도면 5에 도시한 바와 같이, 상기 전극침 홀더(350)가 내삽되도록 상기 전극침 접촉 방지부(5)의 윗면 중앙에 소정 깊이로 가공된 전극침 홀더 고정홈(51)과; 상기 전극침 접촉 방지부(5)의 밑면 중앙에 소정 깊이로 가공된 하부 전극침 노출홈(52); 상기 전극침(31)이 통과되도록 상기 전극침 홀더 고정홈(51)의 밑면 중앙을 관통하는 전극침 통과홀(53)을 포함하고, 상기 전극침 통과홀(53)을 통과한 전극침(31)은 상기 하부 전극침 노출홈(52)안에 배치된다.
상기 전극침 접촉 방지부(5)의 윗면에는 도면 4와 도면 5에 도시한 바와 같이, 상기 전극침 접촉 방지부(5)의 윗면으로부터 상향 돌출된 상향 돌출부(54)가 갖추어지고, 상기 상향 돌출부(54)를 마주보는 상기 원통형 중앙 수직 몸체(322)의 밑면에는 상기 상향 돌출부(54)가 끼워지도록 상향 돌출부 결합홈(55)이 가공되며, 상기 상향 돌출부(54)와 상향 돌출부 결합홈(55) 사이에는 고진공 상태에서 아웃가싱 현상에 의해 상기 T자형 몸체(32) 내부에서 가스가 발생됨을 방지하기 위해 제2 밀봉재(6)가 끼워진다.
상기 고전압 발생부(2)는 도면 7에 도시한 바와 같이, 입력된 교류 전류를 정류하여 직류 전류로 변환하는 정류부(21)와; 상기 정류부(21)로부터 입력된 전압을 정전압으로 변환하여 출력하되 정전압 레벨(Level)을 선택적으로 가변하는 정전압 가변 모듈(22); 상기 정전압 가변 모듈(22)로부터 입력된 소정 레벨의 정전압을 +6kV 내지 +12kV의 직류 전압에 50kHz 내지 100kHz의 주파수 대역 중 어느 한 주파수의 교류분이 섞인 플러스 직류 전압으로 변환하는 플러스 오프셋 전압 생성부(23); 상기 정전압 가변 모듈(22)로부터 입력된 소정 레벨의 정전압을 -6kV 내지 -12kV의 직류 전압에 50kHz 내지 100kHz의 주파수 대역 중 어느 한 주파수의 교류분이 섞인 마이너스 직류 전압으로 변환하는 마이너스 오프셋 전압 생성부(24); 및 60Hz의 주파수를 가진 220V 교류 전원의 직류 오프셋(Offset) 전압을 상기 플러스 오프셋 전압 생성부(23)로부터 출력된 +6kV 내지 +12kV의 직류 전압이나 상기 마이너스 오프셋 전압 생성부(24)로부터 출력된 -6kV 내지 -12kV의 직류 전압으로 조정하고 50kHz 내지 100kHz의 주파수 대역 중 어느 한 주파수와 60Hz의 주파수를 합성하여 2가닥의 전력선(1)에 공급하는 합성부(25)를 포함한다.
상기 정전압 가변 모듈(22)과 플러스 오프셋 전압 생성부(23)의 사이 그리고 상기 정전압 가변 모듈(22)과 마이너스 오프셋 전압 생성부(24)의 사이에는 도면 7에 도시한 바와 같이, 정전압 가변 모듈(22)로부터 출력되는 전압의 맥동률을 낮추기 위한 평활 회로부(26)가 부가 장착된다.
상기 플러스 오프셋 전압 생성부(23)는 도면 7에 도시한 바와 같이, 상기 정전압 가변 모듈(22)로부터 출력된 정전압을 50kHz 내지 100kHz의 주파수로 발진시키되 피크(Peak) 전압 레벨을 선택적으로 조정하는 제1 교류 전압 발생부(231), 상기 제1 교류 전압 발생부(231)로부터 출력되는 전압을 승압시키는 제1 승압부(232), 및 상기 제1 승압부(232)로부터 출력되는 전압을 정류 및 배압하여 50kHz 내지 100kHz의 교류분이 포함된 +6kV 내지 +12kV의 직류 전압을 생성하는 플러스측 정류 배압 회로부(233)를 포함한다.
상기 마이너스 오프셋 전압 생성부(24)는 도면 7에 도시한 바와 같이, 상기 정전압 가변 모듈(22)로부터 출력된 정전압을 50kHz 내지 100kHz의 주파수로 발진시키되 피크(Peak) 전압 레벨을 선택적으로 조정하는 제2 교류 전압 발생부(241), 상기 제2 교류 전압 발생부(241)로부터 출력되는 전압을 승압시키는 제2 승압부(242), 및 상기 제2 승압부(242)로부터 출력되는 전압을 정류 및 배압하여 50kHz 내지 100kHz의 교류분이 포함된 -6kV 내지 -12kV의 직류 전압을 생성하는 마이너스측 정류 배압 회로부(243)를 포함한다.
삭제
상기 제1 교류 전압 발생부(231)와 제2 교류 전압 발생부(241)는 도면 8b에 도시한 바와 같이, 코어의 1차측에 권선된 1차측 제2 코일(C2)과, 코어의 1차측에 권선되고 위상점이 표시된 플러스 단자가 위상점이 표시되지 않은 상기 1차측 제2 코일(C2)의 마이너스 단자에 연결되는 1차측 제1 코일(C1), 코어의 1차측에 권선되고 상기 1차측 제1 코일(C1)과 1차측 제2 코일(C2)에 한번씩 번갈아가며 전류가 입력될 때 상기 1차측 제1 코일(C1)과 상기 1차측 제2 코일(C2)로부터 유도된 전압을 입력받아 교류 전압을 발생하는 1차측 제3 코일(C3), 소정 주기에 따라 상기 1차측 제1 코일(C1)과 상기 1차측 제2 코일(C2)에 전류를 번갈아 가며 공급하는 교류 전원 생성 회로부(ACG)를 포함한다.
상기 제1 승압부(232)나 제2 승압부(242)는 도면 8b에 도시한 바와 같이, 코어의 2차측에 권선되고 상기 1차측 제3 코일(C3)로부터 유도된 전압을 승압시키는 2차측 제1 코일(C4)을 포함한다.
상기 교류 전원 생성 회로부(ACG)는 도면 8b에 도시한 바와 같이, 에미터 단자가 접지되고 컬렉터 단자가 상기 1차측 제1 코일(C1)의 마이너스 단자에 연결된 제1 트랜지스터(Tr1)와, 출력단이 상기 제1 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자에 연결되고 입력단이 상기 1차측 제1 코일(C1)의 플러스 단자와 상기 정전압 가변 모듈(22)의 출력단에 연결되며 저항값이 선택적으로 변경되는 제1 가변 저항(VR1), 에미터 단자가 접지되고 컬렉터 단자가 상기 1차측 제2 코일(C2)의 플러스 단자에 연결된 제2 트랜지스터(Tr2), 출력단이 상기 제2 트랜지스터(Tr2)의 베이스 단자에 연결되고 입력단이 상기 1차측 제1 코일(C1)의 플러스 단자와 정전압 가변 모듈(22)의 출력단에 연결되며 저항값이 선택적으로 변경되는 제2 가변 저항(VR2), 및 한쪽 전극이 상기 제1 트랜지스터(Tr1)의 컬렉터 단자에 연결되고 다른 한쪽 전극이 상기 제2 트랜지스터(Tr2)의 컬렉터 단자에 연결되는 주파수 조정용 커패시터(VC1)를 포함하고, 상기 1차측 제3 코일(C3)의 플러스 단자는 제1 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자에 연결되고 상기 1차측 제3 코일(C3)의 마이너스 단자는 제2 트랜지스터(Tr2)의 베이스 단자에 연결된다.
상기 주파수 조정용 커패시터(VC1)의 충·방전 시간 간격에 따라 상기 제1 트랜지스터(Tr1)와 제2 트랜지스터(Tr2)가 한번씩 번갈아가며 턴 온(Turn On)되고 상기 제1 트랜지스터(Tr1)가 턴 온(Turn On)되면 상기 1차측 제1 코일(C1)로 전류가 흐르는 한편, 상기 제2 트랜지스터(Tr2)가 턴 온(Turn On)되면 상기 1차측 제2 코일(C2)로 전류가 흐르며, 상기 2차측 제1 코일(C4)에서는 교류 전압이 승압되어 출력된다.
사용자는 상기 제1 교류 전압 발생부(231) 또는 제2 교류 전압 발생부(241)에 각각 갖추어진 교류 전원 생성 회로부(ACG)의 제1 가변 저항(VR1)이나 제2 가변 저항(VR2)의 저항값이나, 상기 주파수 조정용 커패시터(VC1)의 정전 용량을 높이거나 낮춤으로써 플러스측 정류 배압 회로부(233) 또는 마이너스측 정류 회로부(243)로부터 출력되는 전압을 높이거나 낮춰 공기 중 이온 발란스(Balance)를 맞출 수 있다.
또한, 사용자는 정전압 가변 모듈(22)에서 출력되는 정전압 레벨을 조정하여 상기 플러스측 정류 배압 회로부(233) 또는 마이너스측 정류 회로부(243)로부터 출력되는 전압을 높이거나 낮춰 공기 중 이온 발란스를 맞춘다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저는 이오나이저의 설치 환경에 따라 전극침(31)의 설치 위치를 자유자재로 변경할 수 있으면서 한 쌍의 전극침(31) 사이의 간격을 자유롭게 조정할 수 있고, 전극침(31)으로 입력되는 교류 고전압을 변경할 수 있어, 이오나이저의 설치 위치가 변경되더라도 대전 물체에 대한 제전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 전기력선을 이용하여 대전 물체의 정전기를 중화시킬 수 있으므로 저진공 상태나 고진공 상태에서 사용 가능하다.
또, 본 발명은 코로나 방전에 의한 이온 생성 방식이 아니므로 가연성 가스 등에 점화될 위험성이 없으며, 제전 시 오존이 발생되지 않고, 전극침(31)이 산화 또는 부식됨에 따라 전극침(31) 표면에 부산물이 끼지 않는다는 장점이 있다.
또, 본 발명은 제전 시 오존이나 파티클(Particle) 발생이 거의 없어 근로자에게 안전한 작업 환경을 제공할 수 있으며, 청정한 작업 환경을 유지할 수 있도록 해 준다.
또, 각각의 전극침(31)에서 양(+)전하와 음(-)전하가 교대로 발생함에 따라 중화시키고자 하는 대전체에 역대전이 발생하지 않으며, 대전체의 정전기 극성에 상관없이 사용 가능하다.
또, 소비 전력이 낮아 이오나이저 운용비(Running cost)를 절감할 수 있다.
또, 본 발명은 에어 블로우(Air Blow)없이 제전이 가능하여 클린 룸 내 공기 흐름(Clean Room Air Flow)에 영향을 미치지 않는다.
또, 본 발명은 에어 블로우(Air Blow)가 허용되는 환경에서 CDA 또는 N2 Gas를 이용하여 감소 시간(Decay Time)을 단축할 수 있고, 원거리 제전이 가능하다.
또, 본 발명은 전기력선이 생성되고 있는 범위 내에서 제전이 이루어지므로 대전체 뿐만 아니라 대전체 주변에 대한 제전이 가능하다는 장점이 있다.
1. 전력선 11. 입력측 전력선
12. 출력측 전력선 1C. 전력선측 커넥터
1C1. 커넥터 홀더 1C2. 도체 전극
1C3. 제1 커넥터 홀더 몸체 1C4. 제2 커넥터 홀더 몸체
1C5. 커넥터측 환형턱 2. 고전압 발생부
21. 정류부 22. 정전압 가변 모듈
23. 플러스 오프셋 전압 생성부 231. 제1 교류 전압 발생부
232. 제1 승압부 233. 플러스측 정류 배압 회로부
24. 마이너스 오프셋 전압 생성부 241. 제2 교류 전압 발생부
242. 제2 승압부 243. 마이너스측 정류 배압 회로부
25. 합성부 26. 평활 회로부
27. 방전 속도 촉진 회로부 6. 제2 밀봉재
3. 전하 발생 수단 31. 전극침
32. T자형 몸체 321. 원통형 수평 몸체
322. 원통형 중앙 수직 몸체 323. 전력 전달 수단 설치 공간부
324. 입력측 커넥터 인입구 325. 출력측 커넥터 인입구
326. 전극침 고정 수단 통과홀 33. 입력측 커넥터 고정 수단
34. 전력 전달 수단 341. 도체 전극 인입홀
342. 전극침 고정 수단 고정홀 35. 전극침 고정 수단
350. 전극침 홀더 351. 전극침 홀더 몸체
352. 전극침 홀더 고정부 353. 전극침 인입 공간부
354. 전극침 끼움홀 355. 전극침 고정부
PR: 압축링 VC1. 주파수 조정용 커패시터
36. 출력측 커넥터 고정 수단 CJ. 커넥터 조인트
CJ1. 커넥터 통과홀 4. 제1 밀봉재
5. 전극침 접촉 방지부 51. 전극침 홀더 고정홈
52. 하부 전극침 노출홈 53. 전극침 통과홀
54. 상향 돌출부 55. 상향 돌출부 결합홈
C1. 1차측 제1 코일 C2. 1차측 제2 코일
C3. 1차측 제3 코일 C4. 2차측 제1 코일
ACG. 교류 전원 생성 회로부 Tr1. 제1 트랜지스터
Tr2. 제2 트랜지스터 VR1. 제1 가변 저항
VR2. 제2 가변 저항

Claims (17)

  1. 2가닥의 전력선(1)과;
    2가닥의 전력선(1)에 고전압을 공급하는 고전압 발생부(2);
    및 2가닥의 전력선(1)에 각각 연결되되 외부 노출된 전극침(31)이 설치되고, 상기 전극침(31)이 유동되지 않도록 붙들어 고정하면서 상기 전력선(1)을 통해 전달된 고전압을 상기 전극침(31)에 전달하는 전하 발생 수단(3)을 포함하여,
    상기 전력선(1)으로 고전압이 입력되면 어느 1개의 전력선(1)에 연결된 전하 발생 수단(3)의 전극침(31)과, 다른 1개의 전력선(1)에 연결된 전하 발생 수단(3)의 전극침(31) 사이에 전기력선이 발생되고, 상기 전기력선은 상기 전하 발생 수단(3)과 소정 간격 떨어진 대전 물체의 정전기를 중화시키며, 2가닥의 상기 전력선(1)의 길이를 조정하여 2가닥의 상기 전력선(1)에 각각 연결된 한 쌍의 전하 발생 수단(3)의 사이 간격을 자유롭게 조절하고,
    2가닥의 상기 전력선(1) 각각에는 상기 전하 발생 수단(3)이 2개 이상 직렬 연결되며,
    상기 전력선(1)은 상기 전하 발생 수단(3)에 고전압을 전달하는 입력측 전력선(11)과;
    상기 전하 발생 수단(3)로부터 출력된 고전압을 또 다른 전하 발생 수단(3)으로 전달하는 출력측 전력선(12)으로 구성되고,
    상기 전하 발생 수단(3)과 연결되는 입력측 전력선(11)과 출력측 전력선(12)에는 한쪽 끝에 도체 전극(1C2)이 장착된 전력선측 커넥터(1C)가 설치되며,
    상기 입력측 전력선(11)과 출력측 전력선(12)의 일단에 장착된 전력선측 커넥터(1C)는 부도체로서 상기 입력측 전력선(11)이나 출력측 전력선(12)이 통과되는 커넥터 홀더(1C1)(Connector Holder)와;
    한쪽 끝이 상기 커넥터 홀더(1C1)에 고정 설치되고 상기 커넥터 홀더(1C1) 안으로 인입된 입력측 전력선(11)이나 출력측 전력선(12)과 전기 접속되는 도체 전극(1C2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전하 발생 수단(3)은 T자형 몸체(32)와,
    상기 입력측 전력선(11)의 일단에 설치된 전력선측 커넥터(1C)를 상기 T자형 몸체(32) 일측에 고정시키는 입력측 커넥터 고정 수단(33),
    상기 T자형 몸체(32)에 내부 설치된 도체로서 상기 입력측 전력선(11)에 설치된 전력선측 커넥터(1C)의 도체 전극(1C2)과 전기 접촉되는 전력 전달 수단(34),
    및 상기 전극침(31)을 상기 T자형 몸체(32)의 하부에 고정시키되 상기 전력 전달 수단(34)과 전기 접촉되어 상기 전력 전달 수단(34)으로부터 입력된 고전압을 전극침(31)으로 전달하는 전극침 고정 수단(35)을 포함하는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 전하 발생 수단(3)은 상기 출력측 전력선(12)의 일단에 설치된 전력선측 커넥터(1C)를 상기 T자형 몸체(32) 타측에 고정시키는 출력측 커넥터 고정 수단(36)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 입력측 커넥터 고정 수단(33)이나 출력측 커넥터 고정 수단(36)은 수평 방향으로 눕혀진 원통 형상으로서 상기 T자형 몸체(32)에 나사 결합되고 일측면에 커넥터 통과홀(CJ1)이 관통된 커넥터 조인트(CJ)(Connector Joint)를 포함하는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 전력선(1)의 최말단에 직렬 연결된 전하 발생 수단(3)에 갖추어진 출력측 커넥터 고정 수단(36)의 커넥터 조인트(CJ)에는 커넥터 통과홀(CJ1)이 관통되지 않는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 커넥터 홀더(1C1)와 T자형 몸체(32) 사이에는 상기 전하 발생 수단(3)이 고진공 상태에 놓였을 때 아웃 가싱(Outgassing) 현상에 의해 상기 T자형 몸체(32) 내부에서 가스가 발생되는 것을 방지하기 위해 고무 재질의 제1 밀봉재(4)가 끼워지는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 T자형 몸체(32)는 '-'자 형태로 눕혀진 원통 형태로서 내부에 상기 전력 전달 수단(34)이 수용되도록 전력 전달 수단 설치 공간부(323)가 갖추어지고 좌측면과 우측면에 상기 전력 전달 수단 설치 공간부(323)와 연통되는 입력측 커넥터 인입구(324)와 출력측 커넥터 인입구(325)가 가공된 원통형 수평 몸체(321)와;
    상기 원통형 수평 몸체(321)의 하부 중앙으로부터 상기 원통형 수평 몸체(321)의 하부 방향으로 돌출되고 상하 수직 방향으로 상기 전력 전달 수단 설치 공간부(323)와 연통되는 상기 전극침 고정 수단 통과홀(326)이 관통된 원통형 중앙 수직 몸체(322)를 포함하는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 전력 전달 수단(34)은 상기 전력 전달 수단 설치 공간부(323) 내부에 고정 설치되고 일측면에는 상기 전력선측 커넥터(1C)의 도체 전극(1C2)이 내삽되도록 도체 전극 인입홀(341)이 관통되며,
    상기 도체 전극 인입홀(341)은 상기 입력측 커넥터 인입구(324) 그리고 출력측 커넥터 인입구(325)와 연통됨과 더불어 동심(同心)을 이루는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 전극침 고정 수단 통과홀(326)을 마주보는 상기 전력 전달 수단(34)의 외부 둘레면에는 전극침 고정 수단(35)이 고정되는 전극침 고정 수단 고정홀(342)이 가공되는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 전극침 고정 수단(35)은 전극침(31)이 고정 설치되되 상부가 상기 전극침 고정 수단 통과홀(326)을 통과한 다음 상기 전극침 고정 수단 고정홀(342)에 나사 결합되는 전극침 홀더(350)를 포함하는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 T자형 몸체(32) 바깥으로 노출된 전극침 홀더(350)에는 고전압이 흐르는 전극침 홀더(350)와 전극침(31)에 접촉되어 감전사고가 발생되는 것을 예방하기 위해 부도체 재질의 전극침 접촉 방지부(5)가 장착되는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 전극침 접촉 방지부(5)의 윗면에는 상기 전극침 접촉 방지부(5)의 윗면으로부터 상향 돌출된 상향 돌출부(54)가 갖추어지고,
    상기 상향 돌출부(54)를 마주보는 상기 원통형 중앙 수직 몸체(322)의 밑면에는 상기 상향 돌출부(54)가 끼워지도록 상향 돌출부 결합홈(55)이 가공되며,
    상기 상향 돌출부(54)와 상향 돌출부 결합홈(55) 사이에는 고진공 상태에서 아웃가싱 현상에 의해 상기 T자형 몸체(32) 내부에서 가스가 발생됨을 방지하기 위해 제2 밀봉재(6)가 끼워지는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 고전압 발생부(2)는 입력된 교류 전류를 정류하여 직류 전류로 변환하는 정류부(21)와;
    상기 정류부(21)로부터 입력된 전압을 정전압으로 변환하여 출력하되 정전압 레벨(Level)을 선택적으로 가변하는 정전압 가변 모듈(22);
    상기 정전압 가변 모듈(22)로부터 입력된 소정 레벨의 정전압을 +6kV 내지 +12kV의 직류 전압에 50kHz 내지 100kHz의 주파수 대역 중 어느 한 주파수의 교류분이 섞인 플러스 직류 전압으로 변환하는 플러스 오프셋 전압 생성부(23);
    상기 정전압 가변 모듈(22)로부터 입력된 소정 레벨의 정전압을 -6kV 내지 -12kV의 직류 전압에 50kHz 내지 100kHz의 주파수 대역 중 어느 한 주파수의 교류분이 섞인 마이너스 직류 전압으로 변환하는 마이너스 오프셋 전압 생성부(24);
    및 60Hz의 주파수를 가진 220V 교류 전원의 직류 오프셋(Offset) 전압을 상기 플러스 오프셋 전압 생성부(23)로부터 출력된 +6kV 내지 +12kV의 직류 전압이나 상기 마이너스 오프셋 전압 생성부(24)로부터 출력된 -6kV 내지 -12kV의 직류 전압으로 조정하고 50kHz 내지 100kHz의 주파수 대역 중 어느 한 주파수와 60Hz의 주파수를 합성하여 2가닥의 전력선(1)에 공급하는 합성부(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 플러스 오프셋 전압 생성부(23)는 상기 정전압 가변 모듈(22)로부터 출력된 정전압을 50kHz 내지 100kHz의 주파수로 발진시키되 피크(Peak) 전압 레벨을 선택적으로 조정하는 제1 교류 전압 발생부(231),
    상기 제1 교류 전압 발생부(231)로부터 출력되는 전압을 승압시키는 제1 승압부(232),
    및 상기 제1 승압부(232)로부터 출력되는 전압을 정류 및 배압하여 50kHz 내지 100kHz의 교류분이 포함된 +6kV 내지 +12kV의 직류 전압을 생성하는 플러스측 정류 배압 회로부(233)를 포함하고,
    상기 마이너스 오프셋 전압 생성부(24)는 상기 정전압 가변 모듈(22)로부터 출력된 정전압을 50kHz 내지 100kHz의 주파수로 발진시키되 피크(Peak) 전압 레벨을 선택적으로 조정하는 제2 교류 전압 발생부(241),
    상기 제2 교류 전압 발생부(241)로부터 출력되는 전압을 승압시키는 제2 승압부(242),
    및 상기 제2 승압부(242)로부터 출력되는 전압을 정류 및 배압하여 50kHz 내지 100kHz의 교류분이 포함된 -6kV 내지 -12kV의 직류 전압을 생성하는 마이너스측 정류 배압 회로부(243)를 포함하는 것을 특징으로 하는 설치 환경에 따라 제전 특성을 변환할 수 있는 전기력선 방식의 이오나이저.
  17. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03230500A (ja) * 1989-03-07 1991-10-14 Takasago Thermal Eng Co Ltd イオン発生装置およびこれを利用した清浄空間内の帯電物品の除電設備
KR20160066496A (ko) * 2014-12-02 2016-06-10 에스엠시 가부시키가이샤 이오나이저
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