KR20020074053A

KR20020074053A - 이온 발생 장치

Info

Publication number: KR20020074053A
Application number: KR1020010070097A
Authority: KR
Inventors: 후지이겐타로
Original assignee: 가부시키가이샤 키엔스
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2002-09-28
Also published as: US20020130269A1; JP4903942B2; KR100616347B1; EP1241755A2; EP1241755A3; JP2002273207A; US6653638B2

Abstract

전극 바늘(3)과 대향 전극판(4) 사이에서 이온 발생을 위한 전계를 얻는 이온 발생 장치가 제공된다. 전극 바늘(3)과 대향 전극판(4) 사이의 최단 거리의 표면 방전 경로 A (에어 토출용 포트(13a) 경유) 및 경로 B (에어 토출용 포트(13a)를 경유하지 않음)가 형성된다. 그러나, 표면 방전 경로 A 및 B의 거리는, 슬리브(906)에 설치한 2개의 플랜지부(17) 및 전극 유닛(8)의 외측 원통부의 단부에 설치한 플랜지부(19)에 의해 실질적으로 확대된다.

Description

이온 발생 장치{ION GENERATING APPARATUS}

본 발명은 이온 발생 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 효율이 좋게 이온 발생을 행할 수 있는 이온 발생 장치에 관한 것이다.

이온 발생 장치는 전압을 가한 전극 바늘의 주변에 전계를 발생시켜 공기 분자를 이온화하는 장치이다. 그 발생한 이온은 대전물 또는 분위기의 전하 제거를 위해 사용된다. 이온 발생 장치는, 전극 바늘과 협동하여 전계를 형성하기 위해 접지된 금속이나 반대 극성의 전압을 가한 전극을 대향 전극으로서 구비하고 있다.

이온 발생 장치는 이온의 발생량을 충분히 얻기 위해 강한 전계를 형성해야 한다. 강한 전계를 부여하는 방법으로서는 전극 바늘에 대향 전극을 근접시키는 것이 있을 수 있다. 그러나, 근접시키는 거리가 지나치게 작으면 전극 바늘과 대향 전극과의 사이가 단락 되기 때문에 충분한 이온 발생량을 얻을 수 없게 된다고 하는 문제가 있다.

이러한 문제점을 고려하여, 전극 바늘과 대향 전극 사이의 거리는 전술한 단락이 일어나지 않는 거리를 확보할 필요가 있다. 그러나, 예컨대 전극 바늘을 이온 발생 장치 본체로부터 충분히 뚫고 나와 대향 전극과의 거리를 확보한 경우, 이온 발생 장치의 대형화를 초래하게 된다.

통상, 이온 발생 장치가 대전물의 전하 제거를 위해 사용될 때 다운플로우(down flow) 장치와 같이 이용된다. 이 다운 플로우 장치는 생성된 이온을 신속히 대전물에 도달하도록 하향의 기류를 발생한다. 그러나, 이온 발생 장치가 대형화로 되며, 상기 다운 플로우 장치로부터 유동하는 기류를 교란시켜 그 유속을 약하게 한다고 하는 문제가 있다.

또 다른 문제로서, 이온 발생 장치는 다운 플로우 장치로부터의 기류에 포함된 먼지나 공장내의 습도에 의한 물 등의 오염물에 노출되면서 사용된다는 것이다. 이 경우, 이온 발생 장치로부터 돌출하고 있는 전극 바늘이나 대향 전극에 먼지나 수분이 부착될 수 있다. 이것이 원인이 되어, 전계를 발생하는 전극과 대향 전극과의 사이에서 단락이 발생하기 쉽게 되어 이온 발생을 행하기 위한 충분한 전계를 얻을 수 없어지는 문제도 있다.

따라서, 본 발명은 전극 바늘과 대향 전극 사이에서 이온발 생에 충분한 전계를 얻으면서 단락을 방지할 수 있는 이온 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 다른 목적은 이온 발생 장치의 컴팩트화를 달성할 수 있는 이온 발생 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 달성하기 위해 본 발명에 있어서는, 기체 분자를 이온화하여 이온을 발생하는 이온 발생 장치로서,

이온을 발생하기 위해 전압이 인가되는 전극 바늘과,

절연 재료로 이루어져 상기 전극 바늘의 선단 부분을 노출한 상태로 유지하도록 상기 전극 바늘을 유지하기 위한 전극 유지부와,

상기 전극 바늘에 전압을 가하기 위한 전압 인가 수단을 내부에 포함하는 절연성의 본체부로, 이 본체부의 일측면으로부터 돌출하는 상기 전극 유지부를 지지하게 되어 있는 본체부와,

상기 전극 바늘이 존재하는 상기 본체부의 일측면에 설치되고, 적어도 일부가 상기 본체부에 접촉되는 대향 전극을 포함하며,

상기 본체부 또는 전극 유지부의 적어도 하나는 상기 전극 유지부를 통해 상기 전극 바늘과 상기 대향 전극과의 사이에 형성된 표면 방전 경로를 따라 표면 방전을 억제하기 위한 볼록 또는 오목의 표면 방전 억제부를 갖는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치를 제공한다.

여기서, 크리피지(creepage) 방전이라고도 칭하는 전술한 표면 방전은 절연 재료로 이루어진 전극 유지부의 표면이나 혹은 전극 바늘과 대향 전극과의 사이에서 절연 재료로 이루어진 본체부의 표면을 따라 일어날 수 있는 방전(혹은 전류 누출)을 의미한다.

본 발명에 따르면, 전극 바늘과 대향 전극과의 사이에 놓을 수 있는 전극 유지부에 표면 방전을 억제하기 위한 볼록 또는 오목의 표면 방전 억제 형상을 갖고 있기 때문에, 표면 방전 거리가 실질적으로 확대된다. 따라서, 전극 바늘과 대향 전극 사이에서 이온 발생에 충분한 전계를 얻으면서 단락이 생기지 않는다. 또한, 장치의 컴팩트화가 달성되기 때문에, 효율이 좋은 이온 발생을 행하는 것이 가능해진다.

본 발명에 있어서는, 상기 전극 유지부가 상기 전극 바늘의 축방향을 따라 연장되는 대략 원통 형상을 갖고 있으며, 상기 표면 방전 경로는 상기 전극 바늘의 선단으로부터 상기 원통 형상의 전극 유지부의 측면을 통해 대향 전극을 통하는 경로인 것이 좋다.

이에 따라, 전극 유지부가 대략 원통 형상을 갖고 있고, 표면 방전 경로는 전극 바늘로부터 원통 형상의 외주면을 통하여 대향 전극에 이어지는 경로를 포함하기 때문에 전극 바늘과 대향 전극 사이에서 이온 발생에 충분한 전계를 얻으면서 단락이 생기지 않게 된다. 또한, 장치의 컴팩터화가 달성되기 때문에 효율이 좋은 이온 발생을 행하는 것이 가능해진다.

본 발명은 또한 상기 표면 방전 억제부가 상기 대략 원통 형상의 전극 유지부의 측면에 일체적으로 설치되고, 상기 볼록 또는 오목 형상이 전극 유지부의 원주 방향으로 연장되고 있는 것이 좋다.

이것에 따르면, 전극 바늘과 대향 전극과의 사이의 표면 방전을 유효하게 억제할 수 있으므로, 이온 발생에 충분한 전계를 얻으면서 단락이 생기지 않게 된다. 또한, 장치의 컴팩터화가 달성되기 때문에, 효율이 좋은 이온 발생을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명은 상기 대향 전극이 상기 본체부에 대하여 해당 본체부에서의 상기 전극 유지부의 지지 부분으로부터 이격된 위치에 접촉되어, 상기 전극 유지부에 대하여 상기 전극 바늘과 이온을 발생하기 위한 전계가 형성할 수 있는 공간 거리를 갖고 근접하는 것이 바람직하다.

이것에 따르면, 전극 바늘과 대향 전극 사이의 표면 방전 및 전극 바늘과 전극 유지부와의 공중 방전을 억제할 수 있기 때문에, 이온 발생에 충분한 전계를 얻으면서 단락이 생기지 않게 된다. 또한, 장치의 컴팩트화가 달성되기 때문에, 효율이 좋은 이온 발생을 행하는 것이 가능해진다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 상기 공간 거리는 상기 전극 유지부의 표면 방전 억제부와 대향 전극과의 사이에서 공중 방전이 억제되는 거리인 것이 바람직하다.

이것에 따르면, 전극 유지부와 대향 전극의 공중 방전이 억제되기 때문에, 이온 발생에 충분한 전계를 얻으면서 단락이 생기지 않게 된다. 또한, 장치의 컴팩트화가 달성되기 때문에, 효율이 좋은 이온 발생을 행하는 것이 가능해진다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 상기 본체부가 가늘고 긴 바아 형상을 지니고, 그 길이 방향으로 상호 간격을 두고 떨어져 복수 개의 상기 전극 유지부를 설치하는 것이 좋다.

이에 따라, 복수 개의 전극 유지부가 소정의 폭을 갖도록 서로에 대해 간격을 갖고 있기 때문에, 어떤 폭을 갖는 대전물의 전하를 효율적으로 제거할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 있어서, 상기 대향 전극은 각 전극 유지부가 독립적으로 돌출할 수 있게 되는 복수의 개구부를 갖고 있고, 상기 공간 거리가 상기 개구부의 주변 가장자리와 상기 개구부에서 돌출하고 있는 상기 전극 유지부와의 사이의 최단 거리인 것이 좋다.

이것에 따르면, 대향 전극은 복수의 개구부를 지니고, 상기 공간 거리는 상기 개구부의 가장자리와 그 개구부에서 돌출하고 있는 상기 전극 유지부와의 최단 거리이기 때문에, 이온 발생에 충분한 전계를 얻으면서 단락이 생기지 않게 된다. 또한, 장치의 컴팩트화가 달성되기 때문에, 효율이 좋은 이온 발생을 행하는 것이 가능해진다.

본 발명이 바람직한 실시의 형태로서는, 상기 대향 전극이 상기 가늘고 긴 바아 형상의 본체부와 거의 동일한 길이 치수를 갖고 단면이 대략 U자형의 금속판으로 이루어져 U자형의 금속판의 양측부가 상기 본체부와 접촉하고 있다.

이것에 따르면, 대향 전극은 단면이 U자형인 금속판으로 구성되고, U자형의 개구 연부를 상기 본체부의 길이 방향 가장자리에 접촉하여 설치하고 있기 때문에, 이온 발생에 충분한 전계를 얻으면서 단락이 생기지 않게 된다. 또한, 장치의 컴팩트화가 달성되기 때문에, 효율이 좋은 이온 발생을 행하는 것이 가능해진다.

즉, 다운 플로우 장치에 의한, 발생한 이온을 대전물에 도달시키기 위한 기류를 교란시키는 것이 최소한으로 억제되고 충분한 이온을 대전물에 도달시킬 수 있기 때문에, 효율이 좋은 전하 제거가 가능해진다.

도 1은 본 발명의 이온 발생 장치의 전체를 도시하는 사시도이며,

도 2는 본 발명의 이온 발생 장치의 개략적인 구성도이고,

도 3은 도 1의 이온 발생 장치에 포함되는 전극 유지 바아의 사시도이며,

도 4는 전극 유지 바아의 분해 사시도이고,

도 5는 본 발명의 주요부의 단면도이며,

도 6은 본 발명에 포함되는 전극 유닛의 단면도이고,

도 7은 본 발명이 적용된 이온 발생 장치에 포함되는 회로의 블럭도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 이온 발생 장치

2 : 본체 케이스

3 : 전극 바늘

4 : 대향 전극판

5 : 전극 유지 바아

8 : 전극 유닛

17 : 플랜지부

19 : 플랜지부

401 : 대향 전극판의 원형 개구

이온 발생 장치의 전체 구성은 도 1 및 도 2를 기초로 하여 설명함과 동시에, 도 3에 기초로 하여 전극 유지 바아의 구성을 설명한다.

도 1은 이온 발생 장치(1: ESE)의 사시도이다. 이온 발생 장치(1)는 본체 케이스(2)와, 대향 전극판(4)과 전극 유지 바아(5)(도 3 참조)를 포함한다. 본체 케이스(2)는 이온 발생에 필요한 전기 부품을 내장한다. 대향 전극판(4)은 전극바늘(3)의 전위에 대하여 전위차를 갖는다. 전극 유지 바아(5)는 전극 바늘(3)을 유지한다.

본체 케이스(2)는 단면이 역 U자형으로 가늘고 긴 바아 형상의 외형 윤곽을 지니고, 절연 재료로 이루어져 있다. 이온을 발생하기 위한 전극 바늘(3)은 본체 케이스(2)의 길이 방향을 따라서 상호 간격을 두고 떨어져 배치되어 있다. 본체 케이스(2)의 내부는 이온 발생에 필요한 전기 부품을 내장하기 위해서 중공의 형상으로 되어 있다. 본체 케이스(2)의 외측면에는 조작부(6)가 배치되어 있으며, 이 조작부(6)는, 플러스 이온과 마이너스 이온의 발생 주파수를 조정하는 트리머(601: trimmer)나 이상 방전 경고 LED(602) 등을 포함한다(도 1 참조).

도 2는 본체 케이스(2)의 내부의 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 도 2에 있어서, 본체 케이스(2)는 그 내부에 칸막이 판(7)을 구비한다. 이 칸막이 판(7)의 상측의 상부 영역에는 CPU 기판(101)과 고압 박스(102)가 마련되어 있다. CPU 기판(101)은 외부로부터의 전원 공급을 받아 전원 회로나 조작계에 관한 표시를 제어한다. 고압 박스(102)는 CPU 기판과 전기적으로 접속되어, 이온 발생에 필요한 고전압으로 승압하기 위해 사용된다. 또한, 본체 케이스(2)의 칸막이 판(7)의 하측의 하부 영역에는, 상술한 전극 유지 바아(5)가 설치되어 있다. 이 전극 유지 바아(5)는 전극 유닛(8)(도 4 참조)과 에어 유닛(9)을 포함한다. 후술하는 에어 퍼지용의 기류가 상기 에어 유닛(9)을 통해 유도된다. 이 실시예에 따르면, 전극 유지 바아(5)는 본체 케이스(2) 내에 2개가 설치되고, 각 전극 유지 바아(5)에는 4조의 전극 유닛(8)이 부착되어 있다. 2개의 전극 유지 바아(5)는 튜브 등의 에어공급용 관에 의해서 상호 연결되어 있다.

2개의 전극 유지 바아(5) 중 하나는 고압 박스(102)에 직접 접속되어 있고, 또 다른 하나의 전극 유지 바아(5)는 다른 전극 유지 바아(5)를 통해 고압 박스(102)와 간접적으로 접속되어 있다.

전술한 바와 같이, 본체 케이스(2)의 내부는 칸막이 판(7)에 의해 상하로 고전압을 발생하는 부분과, 이온을 발생하여 에어를 전극 바늘의 근방에 공급하는 부분으로 구획되어 있다. 따라서, 이들 양자의 절연성을 향상시킬 수 있고, 이온 발생을 위한 전계에 악영향을 미치게 하는 단락을 방지할 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 대향 전극판(4)은 대략 U자형의 횡단면 형상을 갖추고 있고, 예컨대 스테인레스 강 등의 도전성 재료로부터 만들어진 가늘고 긴 플레이트로 이루어져 있다. 대향 전극판(4)은 본체 케이스(2)의 하단 개구를 덮고 있다. 대향 전극판(4)은 8개의 전극 유닛(8)에 적합한 위치에 8개의 원형 개구(40l)를 구비하고 있다. 전극 유닛(8)은 원형 개구(401)를 통하여 외부에 노출되어 있다. 원형 개구(401)는 전극 유닛(8)의 외경 치수보다도 실질적으로 큰 직경을 지니고, 이에 따라 원형 개구(4O1)의 외주 가장자리와 전극 유닛(8)의 외경 윤곽과의 사이에 간극이 형성되어 있다. 대향 전극판(4)은 이온을 발생하기 위한 전계를 형성하기 위해 전극 바늘(3)에 대하여 전위차를 갖도록 접지되어 있다. 또, 대향 전극(4)은 본체 케이스(2)의 하단의 양방의 측면 가장자리를 따라 연장되고, 또한 각 측면 가장자리로부터 아래쪽으로 향해서 수직 하강하는 쌍의 플레이트로 구성하더라도 좋다. 이 쌍의 플레이트의 하단이 상호 접근하도록 외측으로 향해서 볼록하게 되는 만곡 단면을 갖추고 있는 것이 좋다. 즉, 이 쌍의 플레이트는 본체 케이스(2)와 협동하여 단면이 대략 타원형을 형성하는 것 같은 형상인 것이 좋다.

본체 케이스(2)의 단부면에는 모듈형(modular) 커넥터(201)와 에어 공급구(202)가 마련되어 있다. 모듈형 커넥터(201)는 전술의 CPU 기판(101)과 고압 박스(102)에 전원을 공급하며, 통신 신호의 교환을 행하기 위해 다른 이온 발생 장치와 접속한다. 에어 공급구(202)는 에어 퍼지용의 기류를 유도한다.

도 3 및 도 4를 참조하여 전극 유지 바아(5)를 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 전극 유지 바아(5)는 전극 바늘(3)을 유지하는 전극 유닛(8)과, 복수의 전극 유닛(8)을 유지할 수 있는 에어 유닛(9)으로 이루어진다.

에어 유닛(9)의 단부(901)는 고압 유닛(102)으로부터의 전압을 공급하기 위한 커넥터 기구를 구비하고 있다. 또한, 그 단부(901)는 인접하는 에어 유닛(9)의 단부(901)를 상호 삽입하는 것에 의해 인접하는 에어 유닛(9, 9)끼리를 연결할 수 있는 증설 기능을 포함한다. 이 증설 기능에 의해, 원하는 길이의 이온 발생 장치에 대응하도록 공통의 에어 유닛(9)을 임의의 수만큼 이어 맞추는 것으로 본체 케이스(2)의 길이 치수에 적합시킬 수 있다. 또한, 후에 설명하는 고전압판(12)의 양단부에 접철이나 절곡 가공을 하여 접점을 형성하는 것으로, 인접하는 고전압판(12)끼리의 접점압을 충분히 얻을 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 전극 유지 바아(5)는 먼저 설명한 바와 같이 에어유닛(9)을 포함하는 것이며, 이 에어 유닛(9)은 에어 유로 형성부(903)와, 접점 지지부(904)와, 고전압판(12)을 지지하기 위한 고전압 지지부(905)를 포함한다. 전극 유닛(8)은 전극 바늘(3)과 캡(13)으로 이루어지는 조립체로 구성되어 있다(도 4 참조). 캡(13)은 전극 바늘(3)의 선단과 후단을 제외한 본체부 분을 둘러싸는 원통형 유지 부분(131)과, 전극 바늘(3)의 선단을 포위하는 외측 원통 부분(132)을 구비한다. 캡(13)은 에어 유닛(9)의 길이 방향을 따라 상호 간격을 두고 떨어져 배치된 슬리브(906)에 대하여 착탈 가능하게 되어 있다.

에어 유닛(9)의 슬리브(906)에는 그 외주면 둘레로 돌기(14)가 마련되어 있다. 한편, 캡(13)의 외측 원통 부분(132)에는 그 후방 단부로부터 선단을 향해 경사를 이루면서 연장되는 경사 슬릿(15)이 설치되어 있다. 경사 슬릿(15)을 돌기(14)에 일치시켜 전극 유닛(8)[캡(13)]을 슬리브(906)에 압입하면, 경사 슬릿(15)과 돌기(14)와의 결합에 의한 안내 작용에 의해서, 전극 유닛(8)은 회전 이동을 수반하면서 슬리브(906)의 기단부까지 진입하면서, 전극 유닛(8)의 위치 결정이 행하여진다. 이에 따라, 전극 바늘(3)이 손상하거나 수명에 의한 소모로부터 충분한 이온을 발생할 수 없게 될 경우, 전극 바늘(3)을 포함하는 전극 유닛(8)의 교환 작업을 용이하게 할 수 있다.

에어 유닛(9)은 고전압판(12)과, 고전압판 지지부(905)와, 접점 지지부(904) 및 에어 유로 형성부(903)를 포함한다. 접점 지지부(904)와 고전압판 지지부(905)는 이들 사이에 고전압판(12)을 클램핑시킨다. 에어 유로 형성부(903)는 에어 퍼지용의 기류를 유도하기 위한 에어 유로(F)(도 5 참조)를 형성한다. 고전압판 지지부(905), 접전 지지부(904) 및 유로 형성부(903)는, 예컨대 폴리스티렌 등의 절연 재료로 이루어지고, 상호 초음파 용착 등의 수단을 이용하여 접합하는 것이 좋다. 또, 용착법에 의한 접합의 경우, 동일한 재질의 부품들 사이의 용접성이 좋기 때문에 용착시키는 2개의 부품을 동일한 재료로부터 만드는 것이 바람직하다.

고전압판(12)은 스트립 모양의 박판, 즉 스테인리스강으로 이루어지는 웹(web)의 형태로 이루어진다. 이 고전압판(12)과 전극 바늘(3)과의 접점 부분은 전극 바늘(3)의 후단면과의 접점압을 확보하기 위해 고전압판의 일부를 절단함으로써 형성된 돌출편 부분(121)을 절곡함에 의해 스프링 형상을 부여하는 구조를 갖는다(도 4 및 도 5 참조). 돌출편 부분(121)은 전극 유닛(8)마다 각 전극 유닛(8)에 대응한 위치에 설치된다.

고전압판 지지부(905)는 고전압판(12)을 받아들일 수 있는 길이 방향으로 연장하는 홈 형상을 갖고 있다. 이 고전압판 지지부(905)에는 상호 간격을 두고 떨어져 배치된 복수의 소형 돌기(907)가 설치되어 있다. 고전압판(12)에는 이 소형 돌기(907)에 대응하는 소형 구멍(123)이 형성되어 있다. 고전압판(12)은 소형 구멍(123)에 소형 돌기(907)를 삽입함으로써 위치 결정이 행하여진다. 고전압판 지지부(905)의 하면에는 그 양측 가장자리를 따라 길이 방향으로 연장하는 리브(905a)가 설치되고, 이 리브(905a)에 의해서 후술하는 접점 지지부(904)와의 접합이 행해진다.

접점 지지부(904)는 고전압판(12)을 고전압판 지지부(905)와 협동하여 클램핑시키기 위해 길이 방향으로 연장된 형상을 갖는다. 접점 지지부(904)는 또한, 전극 유닛(8)의 전극 바늘(3)과 고전압판(12)과의 접점을 지지하기 위해 지지 구조를 갖고 있다.

접점 지지부(904)의 고전압판 지지부(905)와의 접합면은 고전압판 지지부(905)의 리브(905a)를 수용할 수 있는 홈(904a)을 구비한다(도 5 참조). 접점 지지부(904)는 전극 바늘(3)과 고전압판(12)과의 접점 부분을 포위하는 원형의 개구(904b)를 갖는다. 그 개구(904b)의 외주 가장자리는 하방향을 따라 연장하는 슬리브(904c)를 구비한다(도 4 참조). 개구(904b) 및 슬리브(904c)는 고전압판(12)의 돌출편 부분(121)과 동일한 간격을 두로 떨어져 여러 개 설치된다. 접점 지지부(904)의 하면에는 후술하는 유로 형성부(903)와 협동하여 에어 유로(F)를 형성하기 위한 요부(904d)가 형성되어 있다.

접점 지지부(904)와 유로 형성부(903)는 초음파 용착법에 의해 접합될 수 있다. 이 용착 부분에는 상이한 재료가 존재하여 접점 지지부(904)와 유로 형성부(903) 사이의 계면이 없어진다. 이 때문에, 고전압판(12)은 고전압판 지지부(905)와 접점 지지부(904)를 일체화함으로써 형성된 실질적으로 밀폐한 공간 내에 수용된다. 따라서, 고전압판(12)의 외부에 대한 절연성의 향상을 꾀하는 수 있어, 고전압판(12)의 표면 방전을 억제할 수 있다.

유로 형성부(903)는 접점 지지부(904)에 설치된 요부(904d)와 협동하여 에어 유로(F)를 형성하기 위해 상측에 향해서 개방한 상자형의 형상을 갖고 있다. 유로 형성부(903)에는 그 길이 방향을 따라 전극 유닛(8)을 수용하기 위한 복수개의 삽입구(903a)가 설치되어 있다(도 4 참조). 유로 형성부(903)는 접점 지지부(904)의 개구(904b)와 동일한 간격으로 이격하여 배치되어 있다. 그 삽입구(903a)의 단부는 하방향을 향해서 연장되는 슬리브(906)를 구비한다. 슬리브(906)의 기단부에 가까운 곳에는, 개구(903c)(도 3에 도시 생략)에 끼워진 조인트(18)에서 서로 이격되어 있는 2개의 주름형의 원주 플랜지부(17)가 형성되어 있다. 에어 조인트(18)에는 복수개의 에어 유닛(9)을 도 3과 같이 증설했을 때에 사용하는 고무 제조의 튜브(TB)가 접속할 수 있다.

전술한 바와 같이, 유로 형성부(903)와 접점 지지부(904)와의 접합에 관해서도 전술의 고전압판 지지부와 접점 지지부와의 접합과 같이 초음파 용착법에 의해서 용착될 수 있어 고전압판(12)의 표면 방전을 억제할 수 있다.

또, 에어 유닛(9)에 설치된 나사 구멍(908)(도 3 참조)은 도 1에 도시한 대향 전극판(4)의 구멍(4a)을 지나는 나사(도시 생략)에 의해 전극판을 고정하기 위해 이용된다.

도 5는 대향 전극판(4)을 포함하는 본체 케이스(2)로부터 돌출하여 위치하는 전극 바늘(3)과, 그 전극 바늘(3)을 유지하는 전극 유지 바아(5)와 대향 전극판(4)과의 부착을 도시하는 단면도이다.

이온 발생 장치(1)의 단면 형상은 본체 케이스(2)와 대향 전극판(4)으로 구성되어 도시 생략한 다운 플로우 장치의 기류를 약하게 하거나 교란시키는 일이 없도록 대략 타원형을 갖추고 있다.

전극 바늘(3)은, 텅스텐, 스테인레스강 혹은 실리콘으로 이루어지는 바늘형으로 되어 있다. 선단의 형상은 반경 0.5 mm 이하로 이온을 효율적으로 발생하는 데에 있어서 바람직하다. 캡(13)은 원통형의 유지 부분(131)과 외측 원통부분(132)을 포함한다. 이 유지 부분(131)은 전극 바늘(3)의 선단을 노출한 상태로 전극 바늘(3)을 지지한다. 유지 부분(131)은 전극 바늘(3)을 따라 전극 바늘(3)의 후단 부분 근방까지 연장한다. 외측 원통 부분(132)은 이 유지 부분(131)과 일체적으로 형성되어 있다. 또, 캡(13)을 만들기 위한 재료로서, 표면 방전 내성(耐性)이 우수한 재료, 즉 CTI 치가 큰 재료를 이용하는 것이 바람직하다. CTI는 0.1 퍼센트의 암모늄 염화물 용액 50 드롭(drop)을 확인된 재료에 떨어뜨린 후 트랙킹(tracking)을 유발하는 전압의 표준 측정치이다.

에어 유닛(9)의 나사 구멍(908)(도 3 참조)에 의해 에어 유닛(4)에 고정된 대향 전극판(4)은 나사 구멍(908)을 제외하고 본체 케이스(2)의 양측 가장자리와 접촉하고 있다. 본체 케이스와 대향 전극판(4)의 접촉 부분은 다운 플로우 장치로부터의 기류를 교란시키는 일이 없도록 단차가 없는 동일면인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에 도시하는 대향 전극판(4)은 상술한 이온 발생용의 전계를 형성하기 위한 기능에 추가하여 발생하는 이온의 밸런스나 대전물에 도달한 이온량을 최적화하기 위해 그 대향 전극판(4)을 통하는 전류를 CPU 기판(1O1)에 피드백 하는 기능을 갖고 있다.

전극 유닛(8)이 에어 유닛(9)에 고정됨으로써, 도 5에 도시한 바와 같이, 전극 바늘(3)과 대향 전극판(4) 사이의 최단 거리의 표면 방전 경로 A (에어 토출용 포트(13a) 경유) 및 경로 B (에어 토출용 포트(13a)를 경유하지 않음)가 형성된다. 그러나, 표면 방전 경로 A 및 B의 거리는 전술한 슬리브(906)에 설치한 2개의 플랜지부(17) 혹은 전극 유닛(8)의 외측 원통 부분의 단부에 설치한 플랜지부(19)에 의해 표면 방전이 억제되는 거리를 확보하도록 설정되어 있다. 따라서, 외측 원통 부분(132)에 먼지나 수분이 부착된 경우의 표면 방전을 방지할 수 있다. 표면 방전을 억제하는 표면 방전 거리는 표면 방전이 일어 날 수 있는 표면을 형성하는데 사용한 재료와, 이 재료에 인가된 전압을 근거로 하여 결정될 수 있다. 표면 방전 거리를 또한 크리피지(creepage) 거리라고도 한다(이하에서 이 거리를 표면 방전 거리로 칭함).

플랜지부(17)는 슬리브(906)의 외면의 전체 둘레를 따라 제공되기 때문에, 전방향으로 표면 방전이 억제될 수 있다. 슬리브(906)의 플랜지부(17) 이외에 전극 유닛(8)의 외측 원통 부분(132)의 단부에 플랜지부(19)를 설치함으로써, 에어 토출용 포트(13a)를 통하지 않는 표면 방전 경로 B를 확대할 수 있다. 또한 플랜지부(17)가 슬리브(906)의 기단부에 가까운 곳에 설치되어 전극 유닛(8)의 이온 발생 장치(1)로부터의 돌출 량이 줄어들 수 있기 때문에, 이온 발생 장치(1)의 세로 방향의 사이즈를 작게 할 수 있다). 또한, 플랜지부(17)는 슬리브(906)의 주위면에 대하여 수직방향으로 연장하는 주름형(혹은 볼록 혹은 오목한 형상)이 되는 것이 바람직하기 때문에, 이것을 가로 방향으로 연장되게 설치하는 경우에 비해 이온 발생 장치(l)의 가로 방향의 사이즈를 작게 할 수 있다. 즉, 이 구성에 의해 전체가 소형 또한 콤팩트한 이온 발생 장치(1)를 실현할 수 있다. 따라서, 이온 발생 장치(1)의 주위를 통하는 다운 플로우 기류를 약하게 하거나 교란시키게 하는 것이 억제된다.

대향 전극판(4)의 원형 개구(401)는 에어 유닛(9)의 슬리브(906)의 외경 치수보다도 큰 직경을 갖는다. 원형 개구(4O1)를 형성하는 주연부와 플랜지부(17)의 외측 연부와의 사이에 간극의 존재에 의해 양자 사이에 표면 방전 경로가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이 간극의 크기는 대향 전극판(4)에 가장 가까운 플랜지부(17)의 상기 플랜지부(17)의 외측 주연부로부터 대향 전극판(4)으로의 공중 방전이 억제되는 거리 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 공중 방전의 발생은 전극 바늘(3)에 인가되는 전압으로부터, 표면 방전 경로 A의 전극 바늘(3)로부터 플랜지(17)의 외측 연부까지의 전압 강하분을 뺀 전압에 의해 좌우된다.

전극 유닛(8)이 에어 유닛(9)에 고정됨으로써, 전극 유닛(8)의 유지 부분(13l)과 에어 유닛(9)의 슬리브(906) 사이에 에어 유닛(9)의 에어 유로(F)에 통하는 에어 분기 통로(f)가 형성된다. 에어 공급원(도시 생략)으로부터의 에어는 에어 유닛(9)의 에어 유로(F)를, 그 다음 에어 분기 통로(f)를 통해 유동하며, 그 후 에어 토출용 포트(13a)를 통해 전극 바늘(3)의 선단 근방에서 아래쪽으로 향해서 방출된다.

그 결과, 전극 바늘(3)의 선단 부근의 전계에서 발생한 이온을 전계에서 분리할 수 있고, 대전물에 도달하는 이온량을 증가시킬 수 있다. 또한, 전극 유닛(8)이 에어 유닛(9)에 조립되면, 유지 부분(131)의 홈에 설치된 O링(305a)이 접점 지지부(904)의 슬리브(904c) 내부와 밀착하여 밀폐 공간(C)을 형성한다. 따라서, 전극 바늘(3)과 고전압판(12)의 접점 부분을 밀폐할 수 있다. 또, 도 5에 도시하는 참조 부호 (20)은 밀봉성을 높이기 위한 O링을 도시한다. ·

전극 유닛(8)에 전극 바늘(3)을 유지하기 위해 도 6에 도시된 바와 같이 전극 바늘(3)의 재질로서 실리콘을 채용하더라도 좋다. 전극 바늘(3)은 단일의 스테인리스강으로 이루어질 수 있고, 단순히 삽입하여 유지 부분(131)과의 마찰력에 의해 유지될 수 있다. 실리콘 제조의 전극 바늘(3)이 취약함을 고려하여, 고전압판(12)에 압접시키는 데 다음 같은 구성을 채용하더라도 좋다.

도 6의 전극 유닛(8)과 도 5와의 상위점은 도 6의 전극 유닛(8)의 전극 바늘(3)이 복수개의 요소들로 구성되어 있는 점에 있다. 다시 말해서, 도 6의 전극 유닛(8)에 있어서, 전극 바늘(3)은 제1의 전극(3a)과, 코일 스프링(3b)과 후단 전극(3c)을 포함한다. 제1의 전극(3a)은 실리콘으로 제조되어 있고, 쇠퇴한 선단부를 구비한다. 후단 전극(3c)은 코킹에 의해 유지 부분(131)에 고정된 마디 가공을 일부에 한 스테인리스강 제조의 제2의 전극이다. 이 3가지의 요소(3a 내지 3c)로 이루어진 전극 바늘(3)은 고전압판(12)의 돌출편 부분(121)에 탄성 접촉하는 부분이 스테인리스강 제조의 전극(3c)이기 때문에 전극 바늘이 빠지게 되는 문제를 회피할 수 있다.

이 전극 유닛(8)의 조립 방법을 이하에 설명한다. 전극 바늘의 선단을 구성하는 제1의 실리콘 제조의 전극(3a)을 유지 부분(131)의 후단으로부터 삽입한다. 실리콘 제조의 전극(3a)의 테이퍼진 선단 부분은 유지 부분(131)의 선단측에 설치된 테이퍼형 면과 맞물리기 때문에, 전극(3a)은 유지 부분(131)으로부터 누락되지 않을 것이다.

다음에, 코일 스프링(3b)과 후단 전극(3c)을 유지 부분(131)의 후단으로부터 그것에 계속해서 삽입한다. 후단 전극(3c)의 삽입 량을 조절함으로써 코일스프링(3b)을 적절히 압축하여, 후단 전극(3c)과 선단 전극(3a)과의 전기적인 접속을 확실하게 할 수 있다. 후단 전극(3c)은 마디 가공한 부분에 의해 유지 부분(131)에 고정된다.

비록 본 실시예는 전극 유지부로서 전극 유지 바아(5)를 설명했지만, 적어도 전극 유닛(8)을 전극 유지 부분으로 하여 에어 유닛(9)을 본체 케이스(2)에 대하여 일체적으로 유지하도록 하더라도 좋다.

도 7의 회로 블럭도는 본 실시예에서 채용하는 펄스 AC 이온 발생 방식(동일한 전극 바늘로부터 플러스 이온과 마이너스 이온을 교대로 발생시킨다)을 도시하고 있다.

전극 바늘(3)을 포함하는 이온 발생 장치(1)는 플러스측 고전압 발생 회로(102a)와 마이너스측 고전압 발생 회로(102b)로 이루어지는 고압 박스(102)를 포함한다. 플러스측 고전압 발생 회로(102a) 및 마이너스측 고전압 발생 회로(102b)의 양방에는 자려 발신 회로(102c, 102d)와 승압 회로(102g, 102h)를 포함한다. 자려 발신 회로(102c, 102d)는 트랜스(102e, 102f)의 일차측 코일에 접속된다. 승압 회로(102g, 102h)는 2차측 코일에 접속되고, 예컨대 배정류 회로로 이루어진다. 고압 박스(102)와 전극 바늘(3) 사이에는 보호 저항(R)이 설치된다.

트랜스(102e, 102f)의 2차측 코일의 접지단 HVGND와 프레임 그랜드(FG)와의 사이에 제3의 저항(R3)과 제2의 저항(R2)이 직렬로 접속되어 있다. 또한, 전극 바늘(3)의 근방에 배치된 대향 전극판(4)과 프레임 그랜드(FG)의 사이에 제1의 저항(R1)과 제2의 저항(R2)이 직렬로 접속되어 있다.

보다 구체적으로 말하며, 대향 전극판(4), 프레임 그랜드(FG) 및 트랜스(102e, l02f)의 2차 코일의 접지단 HVGND에는 대향 전극판(4)측에 제1의 저항(R1)이 설치되고, 프레임 그랜드(FG)측에 제2의 저항(R2)이 설치되고, 트랜스(102e, 102f)의 2차 코일의 접지단 HVGND측에 제3의 저항(R3)이 설치된다. 또, 이온 발생 장치(1)는 CPU 기판(101)에 접속된 알람 수단인 이상 방전 경보 LED를 구비한다.

제1의 저항(R1)을 흐르는 전류를 검출함으로써, 전극 바늘(3) 부근에서 발생되는 이온 밸런스를 알 수 있다. 제2의 저항(R2)을 흐르는 전류를 검출함으로써, 대전물 부근에서의 이온 밸런스를 알 수 있다. 추가적으로, 제3의 저항(R3)을 흐르는 전류를 검출함으로써, 전극 바늘(3)과 대향 전극판(4) 혹은 프레임 그랜드(FG) 사이의 이상 방전을 검출할 수 있다.

이온 발생 장치(1)는 저항(R1), 저항(R2) 및 저항(R3)을 흐르는 전류의 상태를 CPU 기판(l01)에 송신하여, 조작부(6)(도 1 참조)의 알람 수단인 이상 방전 경보 LED(602)로 조작자에게 이상을 알릴 수 있다.

플러스 이온 발생 전용의 전극 바늘과 마이너스 이온 발생 전용의 전극 바늘을 갖는 이온 발생 장치에 있어서, 플러스 이온과 마이너스 이온을 동시에 발생하는 SSDC(steady state direct current) 이온 발생 시스템이나 플러스 이온과 마이너스 이온을 교대로 발생하는 펄스 DC 이온 발생 시스템에도 적용할 수 있다.

SSDC 이온 발생 시스템과 펄스 DC 이온 발생 시스템은 전계를 형성하기 위해서 고전압을 가한 전극 바늘에 대하여 전위차를 갖는 대향 전극으로서 반대 극성의이온을 발생하는 전극 바늘이 존재한다. 그러나, 본 실시예가 채용하는 펄스 AC 이온 발생 시스템에 있어서는 대향 전극을 별도로 설치할 필요가 있다.

이 경우, 전극 바늘에 대해 대향 전극이 배치되는 위치는 이온 발생을 행하는 데에 있어서 중요하다. 즉, 전극 바늘에 대해 대향 전극이 먼 거리를 두고 배치되는 경우, 형성되는 전계가 약해져 이온 발생은 어렵게 된다. 또한, 반대로 거리가 가까울 경우, 공중 방전이 발생하여 이온 발생이 불가능해 진다.

더욱이, 전극 바늘과 대전물 사이에 대향 전극을 배치한 경우, 이온 발생은 충분히 행할 수 있지만 대전물에 도달하기 전에 대향 전극에 흡수될 것이다. 그 결과, 충분한 대전물의 전하 제거 작업을 얻을 수 없게 된다. 따라서, 펄스 AC 이온발생 시스템의 경우, 전극 바늘과 대향 전극을 이온 발생에 필요한 전계를 형성할 수 있는 만큼 접근시킴과 동시에, 생성된 이온이 대전물에 도달하기 전에 대향 전극에 흡수되지 않도록 하는 양방의 조건을 만족하기 위해서는, 대향 전극판(4)을 전극 바늘(3)의 이온 조사 방향과는 반대로, 또 표면 방전 및 공중 방전을 일으키지 않는 위치에 배치시키는 것이 중요하다.

본 발명의 이온 발생 장치에 따르면, 전극 바늘과 대향 전극과의 사이에 놓을 수 있는 전극 유지부에 표면 방전을 억제하기 위한 볼록 또는 오목의 표면 방전 억제 형상을 갖고 있기 때문에, 표면 방전 거리가 실질적으로 확대된다. 따라서, 전극 바늘과 대향 전극 사이에서 이온 발생에 충분한 전계를 얻으면서 단락이 생기지 않게 되고 장치의 컴팩트화가 달성되기 때문에 효율이 좋은 이온 발생을 행하는것이 가능해진다.

Claims

기체 분자를 이온화하여 이온을 발생하는 이온 발생 장치로서,

이온을 발생하기 위해 전압이 인가되는 전극 바늘과,

절연 재료로 이루어져 상기 전극 바늘의 선단 부분을 노출한 상태로 유지하도록 상기 전극 바늘을 유지하기 위한 전극 유지부와,

상기 전극 바늘에 전압을 가하기 위한 전압 인가 수단을 내부에 포함하는 절연성의 본체부로, 이 본체부의 일측면으로부터 돌출하는 상기 전극 유지부를 지지하게 되어 있는 본체부와,

상기 전극 바늘이 존재하는 상기 본체부의 일측면에 설치되고, 적어도 일부가 상기 본체부에 접촉되는 대향 전극을 포함하며,

상기 본체부 또는 전극 유지부의 적어도 하나는 상기 전극 유지부를 통해 상기 전극 바늘과 상기 대향 전극과의 사이에 형성된 표면 방전 경로를 따라 표면 방전을 억제하기 위한 볼록 또는 오목의 표면 방전 억제부를 갖는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 전극 유지부가 상기 전극 바늘의 축방향을 따라 연장되는 실질적으로 원통 형상을 갖고 있으며, 상기 표면 방전 경로는 상기 전극 바늘의 선단으로부터 상기 원통 형상의 전극 유지부의 측면을 통해 대향 전극을 통하는 경로인 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
제2항에 있어서, 상기 표면 방전 억제부가 상기 원통 형상의 전극 유지부의 측면에 일체적으로 설치되고, 상기 볼록 또는 오목 형상이 전극 유지부의 원주 방향으로 연장되고 있는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 대향 전극이 상기 본체부에 대하여 해당 본체부에서의 상기 전극 유지부의 지지 부분으로부터 이격된 위치에 접촉되어, 상기 전극 유지부에 대하여 상기 전극 바늘과 이온을 발생하기 위한 전계가 형성할 수 있는 공간 거리를 갖고 근접하는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
제4항에 있어서, 상기 공간 거리는 상기 전극 유지부의 표면 방전 억제부와 대향 전극과의 사이에서 공중 방전이 억제되는 거리인 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 본체부는 가늘고 긴 바아 형상을 지니고, 그 길이 방향으로 상호 간격을 두고 떨어져 복수 개의 상기 전극 유지부가 설치되는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
제6항에 있어서, 상기 대향 전극은 각 전극 유지부가 독립적으로 돌출할 수 있게 되는 복수의 개구부를 구비하며, 상기 대향 전극이 상기 전극 바늘과 협동하여 이온을 발생시키기 위한 전계를 발생할 수 있도록 상기 대향 전극과 상기 전극 유지부 사이의 상기 공간 거리는 상기 대향 전극의 개구부의 주변 가장자리와 상기 개구부에서 돌출하고 있는 상기 전극 유지부와의 사이의 최단 거리인 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
제7항에 있어서, 상기 대향 전극은 상기 가늘고 긴 바아 형상의 본체부와 거의 동일한 길이 치수를 갖고 단면이 대략 U자형의 금속판으로 이루어지며, U자형의 금속판의 양측부가 상기 본체부와 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 대향 전극은 상기 전극 바늘의 이온 방사 방향에 반대인 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 표면 방전 억제부는 주름형인 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.