KR20090122381A - 전자 파형을 이용하는 이미터 오염 방지 - Google Patents

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Abstract

이온화기에서 사용되는 코로나 이미터 상의 오염물 축적을 최소화하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 오염물 축적 제어는 온전히 전자적 수단만으로 이뤄진다. 오염물을 이미터 쪽으로 끌어당기기보다는, 오염물을 이미터로부터 멀리 이동시키는 기능을 하는 파형을 갖는 고전압이 이미터에 인가된다. 이에 따라서, 세척 사이클의 횟수가 더 적어지고, 세척 사이클 간 시간이 더 길어지며, 이온화기 동작이 더 안정적이 된다.

Description

전자 파형을 이용하는 이미터 오염 방지{PREVENTION OF EMITTER CONTAMINATION WITH ELECTRONIC WAVEFORMS}
본 출원은 Lawrence Levit과 Peter Gefter의 2007년 3월 17일자 US 가출원 제60/918,512호 “Method and Apparatus for Control Contamination of Ion Emitters"로부터 우선권을 주장한다.
본 발명은 정전하 제어를 위해 사용되는 AC 전력 공급 이온화기(ionizer)에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 AC 이온화기가 유용한 중성화(neutralization)를 수행하는 동안의 상기 이온화기의 이온 이미터(ion emitter)의 오염 문제에 초점이 맞춰져 있다.
AC 이온화기를 이용하여, 각각의 이미터는 하나의 시간 주기 동안 양전압을 수신하고, 또 다른 시간 주기 동안 음전압을 수신한다. 그러므로 각각의 이미터는 양이온과 음이온을 모두 발생시킨다.
양이온과 음이온 모두 전하를 중성화하기 위한 목적으로 대전된 표적 쪽으로 전달된다.
이온 이미터는 주변 공기, 또는 기체 매질로 양이온과 음이온 모두를 발생시킨다. 이온을 생성하기 위해, 인가된 AC 전압의 진폭은, 둘 이상의 전극(이들 중 하나 이상은 이온 이미터이다) 사이에서 코로나 방전을 생성하기에 충분히 높아야 할 것이다.
코로나 방전이 이루어지는 최소 전압이 코로나 개시 전압, 또는 코로나 문턱 전압이라고 일컬어진다. 코로나 방전에 대한 이론적 및 실험적 연구에 따르면, 이 전압은 주로 이온 이미터의 기하학적 형태, 인가되는 전압의 극성, 기체 조성 및 압력에 따라 좌우된다[F.W. Peek, "Dielectric Phenomena in High Voltage Engineering" McGraw Hill, New York, 1929 및 J.M. Meek 및 J.D.Craggs "Electrical Breakdown of Gases" John Wiley & Sons, Chichester, 1978].
와이어-타입, 또는 필라멘트-타입 이미터에 있어서, 코로나 개시 전압은 양의 이온화 전압에 대해 +5내지 6㎸의 범위에 속하고, 음의 이온화 전압에 대해 -4.5 내지 5.5㎸의 범위에 속하는 것이 일반적이다. 포인트-타입 이온 이미터에 있어서, 개시 전압의 절대값은 1 내지 1.5㎸만큼 더 낮은 것이 통상적이다. 이러한 언급된 코로나 개시 전압은 깨끗한 이미터에게 인가된다. 이미터가 깨끗하지 않은 경우, 코로나 개시 전압은 변경된다.
종래 기술에서, 공중 입자(airborne particle)는 주변 공기나 기체로부터 이미터 상에 축적된다고 알려져 있다. 이미터가 전기 집전기로서 기능하는 것이 효과적이다. 이미터 오염은 야외(open air)에서의 코로나 방전의 예측되는 결과이다. 오염물의 축적은 이미터의 기하학적 형태를 변형시키고, 개시 전압을 상승시킨다.
오염되면, 실시간 이온 생산이 감소되며, AC 이온화기의 효율이 크게 감소된다. 이온화기의 적정 동작을 회복하기 위해 이러한 축적은 제거되어야 한다. 대형 설비에서, 수천 개의 이미터가 제공된다. 오염물 제거는 자원을 다량으로 부적절하게 사용하게 된다.
종래 기술의 오염물 제거 방법은 수동 브러쉬 마모 및 자동 브러쉬 마모를 포함한다. 이러한 기계적 세척 방법은 효과적이지만, 추가적인 기계적 부품, 또는 조작자의 시간을 필요로 한다. 일부 경우에서, 마모적 세척(abrasive cleaning)이 이온 이미터에 의해 축적된 오염물을, 깨끗하게 유지되어야 할 제품으로 전이시킨다.
이온 이미터 상의 오염물 증착율을 감소시키기 위한 신규한 방법이 필요하다. 상기 방법은 기본 물리학 및 전자학으로부터 발생하고, 이온화기의 동작을 중단시키기 않고 동작하는 것이 이상적이다.
덧붙이자면, 오염 방지 방법은 다양한 이미터 구성(가령, 포인트 타입, 와이어 타입, 필라멘트 타입, 또는 루프 타입)에 적용되어야 한다.
입자, 또는 입자로 변형될 수 있는 큰 분자가 청정실(cleanroom)의 대기에 존재한다. 종래 기술의 이온화기가 청정실 내에서 동작될 때, 이미터로부터 발산되는 전기장에 의해, 입자가 이미터쪽으로 끌리기 때문에, 입자는 이미터(emitter) 상에 축적된다.
본 발명은 AC 이온화기 내의 이미터 상의 오염물 축적을 감소시킨다. 신규한 원리는 프로그래밍된 전력 공급기를 통해 이미터에 전압 파형을 인가하는 것을 포함한다. 이러한 전기적 파형은 이미터 포인트에 인가될 때, 입자를 이미터 전극으로 끌어당기기보다는, 입자를 이미터 전극에서 멀리 몰아낸다.
본 발명은 이미터 상의 오염물 축적을 방지하는 전자적 방법이다. 본 발명은 기류(air flow)나 기계적 부품이 기능할 것을 필요로 하지 않는다. 그러나 본 발명은 기류, 또는 기계적 부품과 조합될 수는 있다.
이미터에 대한 입자의 인력의 2가지 주요한 메커니즘은, (1) 쿨롱 인력(Coulombic attraction)과, (2) 이중전기영동 인력(dielectrophoretic attraction)이 있다. 두 가지 인력 모두 기본 물리력과 관련하여 이해될 수 있다.
쿨롱력(Coulombic force)은 인력, 또는 척력이다. 쿨롱 입자 인력은, 입자가 양극을 띄고, 이미터가 음극을 띌 때 발생한다. 또는, 입자가 음극을 띄고, 이미터가 양극을 띈다. 본 발명의 파형은, 쿨롱 인력을 최소화하고, 쿨롱 척력을 최대화하도록 설계된다.
두 번째 힘은 이중전기영동 인력이다. 이 힘은 비대칭 전기장이 존재할 때면 언제나 작용하지만, 비대칭 전기장이 중단되면, 작용도 중단된다. 이미터가 포인트형 샤프트(pointed shaft), 또는 와이어 필라멘트, 또는 루프, 또는 대안적 형태인지의 여부에 관계없이, 비대칭 전기장은 이온화기 이미터 근방에서 존재한다.
이중전기영동력은 2가지 고유한 특성을 갖는다. 첫째는, 입자 상의 이중전기영동력은 항상, 공기, 질소, 또는 비활성 기체에서 인력이다. 둘째는, 이중전기영동력은 중성 입자 상에서 작용한다.
하나 이상의 고전압 전력 공급기를 통해, 이미터로 전달되는 본 발명의 전자 파형은,
피크 전압이 코로나 개시 전압을 초과하도록, 이온 발생 전압으로 증폭되는 이온 발생 신호,
양의 입자를 밀쳐내는 양 클리너 전압(positive cleaner voltage)으로 증폭되는 양 클리너 신호(positive cleaner signal),
음의 입자를 밀쳐내는 음 클리너 전압(negative cleaner voltage)으로 증폭되는 음 클리너 신호(negative cleaner signal),
양이온을 표적 쪽으로 몰고 가는 양이온 드라이버 전압(positive ion driver voltage)으로 증폭되는 양이온 드라이버 신호(positive ion driver signal),
음이온을 표적 쪽으로 몰고 가는 음이온 드라이버 전압(negative ion driver voltage)으로 증폭되는 음이온 드라이버 신호(negative ion driver signal) 및
OFF 주기
중 일부, 또는 전부의 조합이다.
도 1은 이온화기에 가까이 위치하는 표적을 방전하도록 설계된 이온화기에 대한 전자 회로 및 이온화 파형을 도시한다.
도 2는 균형을 이루는 이온과 중성 입자에 의해 둘러싸이는 코로나 이미터를 도시한다. 이러한 상태는, 이온화 파형이 균형을 이루는 이온 발생 신호만 포함할 때 존재한다.
도 3은 이온화 파형이 균형을 이루는 이온 발생 신호와 양 클리너 신호 모두를 포함할 때의 코로나 이미터를 도시한다. 근방 입자는 양 전하를 얻으며, 쿨롱력 에 의해 밀려난다.
도 4는 이온화 파형이 균형을 이루는 이온 발생 신호와 음 클리너 신호를 모두 포함할 때의 코로나 이미터를 도시한다. 근방 입자가 음 전하를 획득하고 쿨롱력에 의해 밀려난다.
도 5는 이온화기 실시예에 대한 전자 회로 및 이온화 파형을 도시하며, 여기서 이온화 파형은 클리너 신호와 이온 드라이버 신호를 모두 포함한다.
도 6은 이온화기 실시예에 대한 전자 회로 및 이온화 파형을 도시하며, 여기서 이온화 파형은 클리너 신호와, 이온이 발생되지 않는 주기를 포함한다.
도 7은 이온화기 실시예에 대한 전자 회로 및 이온화 파형을 도시하며, 여기서 이온화 파형은 클리너 신호, 이온 드라이버 신호 및 이온이 발생되지 않는 주기를 포함한다.
본 발명은 코로나 이미터를 갖는 모든 이온화기에 적용되며, 특히, 이온화 바(ionizing bar)에 대해 유용하다. 본 발명은 코로나 이미터 상의 오염물의 축적을 방지하기 위한 전자적 방법이다.
전자 파형이, 고전압 전력 공급기를 통해 이온화기의 코로나 이미터로 인가된다. 상기 파형은 2개의 목적을 이루기 위해 설계되었다. 첫 번째 목적은 이온을 발생시키고, 이들을 대전된 표적으로 전달하는 것이다. 두 번째 목적은 코로나 이미터 상의 오염물 축적을 감소시키는 것이다.
도 1은 코로나 이미터의 감소된 오염물을 갖는 이온화기를 위한 전자회로의 첫 번째 실시예이다. 도 1에서 나타난 시스템은 이온화기의 6인치 내에 위치하는 대전된 표적(13)에 적정하다.
고주파수 신호 발생기(1)가 이온 발생 신호(2)를 생성하고, 상기 이온 발생 신호(2)는 고주파수 전력 공급기(3)의 입력으로 공급되며, 상기 고주파수 전력 공급기(3)는 고전압 출력을 생성한다. 상기 고주파수 전력 공급기(3)는 이온 발생 신호(2)를 증폭하여, 이온 발생 전압(4)을 생성할 수 있다.
동시에, 저주파수 신호 생성기(5)가 양 클리너 신호(positive cleaner signal, 6A)와 음 클리너 신호(negative cleaner signal, 6B)를 생성하며, 이들은 저주파수 전력 공급기(7)의 입력으로 공급되며, 상기 저주파수 전력 공급기(7)가 고전압 출력을 생성한다. 저주파수 전력 공급기(7)는 양 클리너 신호(6A)와 음 클리너 신호(6B)를 증폭하여, 양 클리너 전압(8A)과 음 클리너 전압(8B)을 생성할 수 있다.
이온 발생 전압(4), 양 클리너 전압(8A) 및 음 클리너 전압(8B)은 합산 블록(11)에서 조합되어, 이온화 파형(ionizing waveform, 9)을 생성할 수 있다. 상기 이온화 파형(9)은 이미터(10)로 연결된다. 기준 전극(12)은 접지 기준을 제공한다.
도 1은 2개의 신호 발생기와 2개의 전력 공급기를 나타낸다. 그러나 더 많거나, 더 적은 신호 발생기 및 전력 공급기가 사용될 수도 있다.
이온 발생 신호(2)가 인가되고, 어떠한 대전된 표적(13)도 근처에 존재하지 않는 시간 주기 동안, 밸런스를 이루는 이온의 정상 상태 밀도(steady state density)가 이미터(10)의 근방에서 생성된다. 그 이유는 이온 발생 신호(2)의 주파 수가 약 1,000 내지 100,000헤르츠(㎐)이며, 통상적인 주파수는 20,000헤르츠이기 때문이다.
20,000헤르츠에서, 이미터의 극성이 반전되기 전에, 이온이 탈출하기에 시간이 충분하지 않다. 따라서 생성된 이온은 이미터(10) 근방의 공간에서 왕복한다. 이미터(10)에 접근하는 입자는 빠르게 중성화될 것이며, 쿨롱 인력(Coulombic attraction)과 쿨롱 척력(Coulombic repulsion) 모두의 영향을 받지 않을 것이다.
도 2는 이온 발생 신호만 인가될 때의 이미터(20) 근방의 공간을 묘사한다. 이온 발생 신호가 0의 평균 전압을 갖지 때문에, 이미터 근방의 이온(21)은 균형을 이룬다. 이미터(20)와 이온(21) 모두 순전하(net charge)를 갖지 않기 때문에, 이미터(20) 근방의 입자(22)는 중성 상태이다. 따라서 입자(22)를 이미터(20)쪽으로 끄는 쿨롱력(Coulombic force)이 존재하지 않는다. 이중전기영동력(dielectrophoretic force, 23)만이 입자(22)를 이미터(20) 쪽으로 이동시키는 작용을 한다.
도 3을 참조하면, 이 상황은 양 클리너 신호가 인가되면 변한다. 여기서 이미터(30)는, 접지 기준에 비해, 양전압을 인가받는다. 양으로 대전된 이미터(30)가 이온(31)의 밸런스를 교란시킨다. 음이온보다 더 많은 양이온이 존재한다. 입자(32)는 양의 이온 분포(31)에 의해 균형을 이루고, 자체가 양극(+)을 띄게 된다. 이때 양극을 띄는 입자(32)는 쿨롱 척력을 받으며, 척력 방향(repulsion direction, 33)을 따라, 양의 이미터(30)로부터 멀리 이동하게 된다. 0.1센티미터 이동이 재-포착(recapture)을 방지하기에 충분하다. 양의 클리너 신호를 인가함으 로써, 이 입자(32)가 이미터(30)를 오염시킬 확률이 최소화되었다.
도 4를 참조하여, 음 클리너 신호가 인가될 때, 동일한 이유로, 입자(42)가 밀려난다. 극성만 다르다. 여기서 이미터(40)는 접지 기준에 비해, 음전압을 인가받는다. 음으로 대전된 이미터(40)가 이온(41)의 밸런스를 교란시킨다. 양이온보다 더 많은 음이온이 존재한다. 입자(42)는 음의 이온 분포(41)에 의해 균형을 이루고, 자체가 음극(-)을 띄게 된다. 음극을 띄는 입자(42)는 쿨롱 척력을 받으며, 척력 방향(43)을 따라, 음의 이미터로부터 멀리 이동하게 된다. 다시 말하자면, 입자(42)가 이미터(40)를 오염시키는 확률이 최소화된다.
양 클리너 신호와 음 클리너 신호를 모두 사용하는 이유는, 전체 이온화기의 밸런스를 유지하기 위함이다. 클리너 신호는 통상적으로 0.1 내지 200헤르츠의 주파수를 갖는다. 이온 발생 신호는, 양 클리너 신호, 또는 음 클리너 신호 다음에 자동적으로 실행되어, 입자의 중성화가 얻어질 수 있다.
이온화기가 대전된 표적으로부터 더 떨어져 배치될 때, 양이온 드라이버 신호(positive ion driver signal)와 음이온 드라이버 신호(negative ion driver signal)가 이온화 파형(ionizing waveform)으로 통합될 수 있다. 목적은 이온을 표적으로 밀어 넣기 위함이다.
도 5는 감소된 코로나 이미터의 오염을 갖는 이온화기에 대한 전자회로의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예는 이온화기로부터 6인치 이상 떨어져 위치하는 대전된 표적에 적합하다.
도 5에서, 고주파 신호 발생기(51)가 이온 발생 신호(52)를 생성하며, 상기 이온 발생 신호(52)는 고주파수 전력 공급기(53)의 입력으로 제공되며, 상기 고주파수 전력 공급기(53)는 고전압 출력을 생성한다. 상기 고주파수 전력 공급기(53)는 이온 발생 신호(52)를 증폭하여 이온 발생 전압(54)을 생성할 수 있다.
이와 동시에, 저주파수 신호 발생기(55)가 양 클리너 신호(56A), 음 클리너 신호(56B), 양이온 드라이버 신호(56C) 및 음이온 드라이버 신호(56D)가 생성하며, 이들은 저주파수 전력 공급기(57)의 입력으로 제공되며, 상기 저주파수 전력 공급기(57)는 고전압 출력을 생성한다. 상기 저주파수 전력 공급기(57)는 양 클리너 신호(56A), 음 클리너 신호(56B), 양이온 드라이버 신호(56C) 및 음이온 드라이버 신호(56D)를 증폭하여, 양 클리너 전압(58A), 음 클리너 전압(58B), 양이온 드라이버 전압(58C) 및 음이온 드라이버 전압(58D)을 생성할 수 있다.
이온 발생 전압(54), 양 클리너 전압(58A), 음 클리너 전압(58B), 양이온 드라이버 전압(58C) 및 음이온 드라이버 전압(58D)이 합산 블록(61)에서 조합되어, 이온화 파형(59)을 생성할 수 있다. 상기 이온화 파형(59)은 이미터(60)로 연결되며, 상기 이미터(60)는 기준 전극(62)과 관련하여 동작한다.
양 클리너 신호(56A)는 쿨롱 척력을 통해 이미터의 근방에서 입자들을 이동시키도록 설계된다. 양이온 드라이버 신호(56C)는 양이온을 대전된 표적(63)쪽으로 이동시키도록 설계된다. 양 클리너 신호(56A)와 양이온 드라이버 신호(56C)는 동일한 극성을 갖지만, 크기와 지속시간은 서로 다를 수 있다. 보통, 이온은 입자보다 더 이동하기 쉽기 때문에, 양이온 드라이버 신호(56C)의 크기는 양 클리너 신호(56A)의 크기보다 작다. 그러나 반드시 그런 것은 아니다.
도 6은 이미터가 어떠한 이온도 발생하지 않는 시간 주기의 도입을 도시한다. 비-발생 주기의 도입은 이온화기의 성능에 매우 작은 영향을 미친다. 그러나 몇 가지 이점이 존재한다. 첫째는 전력 소모분이 감소된다는 것이다. 둘째는 오존(ozone) 발생이 감소된다는 것이다. 셋째는 이미터 부식이 감소된다는 것이다. 넷째는 감소된 듀티 사이클이 입자 생성을 추가로 감소시킨다는 것이다.
다섯째는, 이미터 쪽으로의 중성 입자의 이중전기영동 인력(dielectrophoretic attraction)이 감소된다는 것이며, 이는 이미터 상에 오염물이 축적되는 것을 추가로 감소시킨다. 이중전기영동 인력을 설명하는 수식은,
Figure 112009062520840-PCT00001
이며, 이때,
Figure 112009062520840-PCT00002
- 입자 주위의 공기, 또는 기체의 유전율,
Figure 112009062520840-PCT00003
- 입자 유전율,
Figure 112009062520840-PCT00004
- 입자의 반경,
Figure 112009062520840-PCT00005
는 장의 세기이다.
입자가 항상 공기나 기체보다 더 높은 유전율을 갖기 때문에, 상기 수식은, 이중전기영동력, Fd는 인력임을 나타낸다. 즉, 이미터가 대전될 때마다, 입자는 이미터 쪽으로 이동된다. 전력을 끔으로써, 이중전기영동 인력이 차단되고, 입자가 쿨롱 척력에 의해 이미터로부터 멀리 이동될 시간이 제공된다.
도 6의 실시예에 있어서, 고주파수 신호 발생기(71)가 이온 발생 신호(72A) 를 생성하며, 상기 이온 발생 신호(72A)는 고주파수 전력 공급기(73)의 입력으로 제공되며, 상기 고주파수 전력 공급기(73)는 고전압 출력을 생성한다. 고주파수 전력 공급기(73)가 이온 발생 신호(72A)를 증폭하여, 이온 발생 전압(74)을 생성할 수 있다. 나타나다시피, 이온 발생 신호(72A)는 연속이 아니고, OFF 주기 신호(72B)를 포함한다. 상기 OFF 주기 신호(72B) 동안 어떠한 이온도 발생되지 않는다.
도 6에서 이와 동시에, 저주파수 신호 발생기(75)는 양 클리너 신호(76A)와 음 클리너 신호(76B)를 생성하고, 이들은 저주파수 전력 공급기(77)의 입력으로 제공되며, 상기 저주파수 전력 공급기(77)는 고전압 출력을 생성한다. 상기 저주파수 전력 공급기(77)는 양 클리너 신호(76A)와 음 클리너 신호(76B)를 증폭하여, 양 클리너 전압(78A)과 음 클리너 전압(78B)을 생성할 수 있다.
이온 발생 전압(74), 양 클리너 전압(78A) 및 음 클리너 전압(78B)은 합산 블록(81)에서 조합되어, 이온화 파형(79)이 생성될 수 있다. 상기 이온화 파형(79)은 이미터(80)로 전달된다. 상기 이온화 파형(79)은, OFF 주기 신호(72B)에 따르는, 어떠한 이온화도 발생하지 않는 시간 주기를 포함한다.
도 7은 OFF 주기(92B)를 이용하는 또 하나의 실시예를 도시하며, 상기 OFF 주기(92B)는 이온 발생 신호(92A) 내에 포함된다. 도 7에서, 고주파수 신호 발생기(91)는 이온 발생 신호(92A)를 생성하며, 상기 이온 발생 신호(92A)는 고주파수 전력 공급기(93)의 입력으로 제공되며, 상기 고주파수 전력 공급기(93)는 고전압 출력을 생성한다. 고주파수 전력 공급기(93)는 이온 발생 신호(92)를 증폭하여, 이 온 발생 전압(94)을 생성할 수 있다.
이와 동시에, 저주파수 신호 발생기(95)는 양 클리너 신호(96A), 음 클리너 신호(96B) 및 양이온 드라이버 신호(96C) 및 음이온 드라이버 신호(96D)를 생성하고, 상기 신호들은 저주파수 전력 공급기(97)의 입력으로 공급되며, 상기 저주파수 전력 공급기(97)는 고전압 출력을 생성한다. 상기 저주파수 전력 공급기(97)는 양 클리너 신호(96A), 음 클리너 신호(96B), 양이온 드라이버 신호(96C) 및 음이온 드라이버 신호(96D)를 증폭하여, 양 클리너 전압(98A), 음 클리너 전압(98B), 양이온 드라이버 전압(98C) 및 음이온 드라이버 전압(98D)을 생성할 수 있다.
상기 이온 발생 전압(94), 양 클리너 전압(98A), 음 클리너 전압(98B), 양이온 드라이버 전압(98C) 및 음이온 드라이버 전압(98D)이 합산 블록(101)에서 조합되어, 이온화 파형(99)이 생성될 수 있다. 상기 이온화 파형(99)은 이미터(100)로 연결된다.
양 클리너 신호(96A)는, 쿨롱 척력을 통해 입자를 이미터 근방으로부터 이동시키도록 설계된다. 양이온 드라이버 신호(96C)는 양이온을 대전된 표적 쪽으로 이동시키도록 설계된다. 양 클리너 신호(96A)와 음이온 드라이버 신호(96C)는 서로 동일한 극성을 갖지만, 크기 및 지속시간은 상이할 수 있다. 이온이 입자보다 더 이동하기 쉽기 때문에, 양이온 드라이버 신호(96C)의 진폭은 양 클리너 신호(96A)의 진폭보다 작다. 그러나 반드시 그런 것은 아니다.
음 클리너 신호(96B) 및 음이온 드라이버 신호(96D)는 양 클리너 신호(96A)와 양이온 드라이버 신호(96C)와 동일한 기능을 수행한다. 그러나 반대 극성을 사 용한다.
이온 발생 신호는, 양이온 드라이버 신호(96C), 또는 음이온 드라이버 신호(96D) 후에, 자동적으로 실행되는 것이 통상적이다.
이온화 파형(99)은, 어떠한 이온도 발생하지 않는 주기를 보여준다.
비용과 공간을 고려하여, 신호 발생기와 전력 공급기의 개수를 감소시키는 것이 바람직하다. 이는, 저주파수 신호를 하나의 저주파수 신호 발생기와 조합시키고, 조합된 신호를 하나의 저주파수 전력 공급기에게 발송함으로써, 이뤄질 수 있다. 마찬가지로 고주파수 신호가 하나의 고주파수 신호 발생기에 의해 처리되고, 하나의 고주파수 전력 공급기에게 발송될 수 있다.
신호 시간 주기 지속시간, 시퀀스 순서 및 전압 진폭은 이온화기 근방의 공중 오염물의 타입과 농도에 따라 달라진다. 덧붙이자면, 신호는 사각파 외의 형태를 가질 수 있다. 둥근, 사다리꼴, 삼각, 또는 비대칭 파형이 적용될 수 있다. 이러한 변형예는 본 발명의 범위 내에 있다.

Claims (25)

  1. 오염물의 축적을 방지하는 코로나 이미터(corona emitter)를 포함하는, 대전된 표적 상의 정전하의 중성화를 위한 AC 이온화 바(ionizing bar)에 있어서, 상기 이온화 바는
    - 하나 이상의 신호 발생기로서, 하나 이상의 바이폴라 이온 발생 신호, 하나 이상의 양 클리너 신호(positive cleaner signal) 및 하나 이상의 음 클리너 신호(negative cleaner signal)를 생성하는 상기 하나 이상의 신호 발생기,
    - 하나 이상의 고전압 전력 공급기로서, 상기 신호 발생기로부터 신호를 수신하고, 상기 이온 발생 신호를 이온 발생 전압으로 증폭하고, 상기 양 클리너 신호를 양 클리너 전압으로 증폭하며, 상기 음 클리너 신호를 음 클리너 전압으로 증폭하는 상기 하나 이상의 고전압 전력 공급기,
    - 상기 이온 발생 전압, 상기 양 클리너 전압 및 상기 음 클리너 전압을 조합하여 이온화 파형(ionization waveform)을 생성하는 합산 블록(summing block)으로서, 상기 이온화 파형은 상기 이미터 상의 오염물의 축적을 최소화하는 상기 합산 블록(summing block),
    - 상기 이미터와 상기 합산 블록 간의 전기적 연결
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이온화 바는 중성화될 표적으로부터 6인치 미만의 간격에 위치하는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 이온 발생 신호는 1000 내지 100000헤르츠(㎐)의 주파수를 가지며, 상기 이온 발생 전압은 동일한 개수의 양이온과 음이온을 생성하는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 양 클리너 신호, 또는 음 클리너 신호는 0.1 내지 200헤르츠의 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 이온화 파형은 주기적인 시퀀스이며, 상기 주기적 시퀀스는
    제 1 시간 주기에서 상기 이온화 전압만,
    제 2 시간 주기에서 상기 이온화 전압과 상기 양 클리너 전압을,
    제 3 시간 주기에서 상기 이온화 전압만,
    제 4 시간 주기에서 상기 이온화 전압과 상기 음 클리너 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  6. 오염물 축적을 방지하는 코로나 이미터(corona emitter)를 포함하는, 대전된 표적 상의 정전하를 중성화하기 위한 AC 이온화 바(ionizing bar)에 있어서, 상기 AC 이온화 바는
    - 하나 이상의 신호 발생기로서, 하나 이상의 이온 발생 신호, 하나 이상의 양 클리너 신호(positive cleaner signal), 하나 이상의 음 클리너 신호(negative cleaner signal), 하나 이상의 양이온 드라이버 신호(positive ion driver signal) 및 하나 이상의 음이온 드라이버 신호(negative ion driver signal)를 생성하는 상기 하나 이상의 신호 발생기,
    - 하나 이상의 고전압 전력 공급기로서, 상기 신호 발생기로부터 신호를 수신하고, 상기 이온 발생 신호를 이온 발생 전압으로 증폭하고, 상기 양 클리너 신호를 양 클리너 전압으로 증폭하며, 상기 음 클리너 신호를 음 클리너 전압으로 증폭하고, 상기 양이온 드라이버 신호를 양이온 드라이버 전압으로 증폭하며, 상기 음이온 드라이버 신호를 음이온 드라이버 전압으로 증폭하는 상기 하나 이상의 고전압 전력 공급기,
    - 상기 이온 발생 전압, 상기 양 클리너 전압, 상기 음 클리너 전압, 상기 양이온 드라이버 전압 및 상기 음이온 드라이버 전압을 조합하여 이온화 파형(ionization waveform)을 생성하는 합산 블록(summing block)으로서, 이때, 상기 이온화 파형은 상기 이미터 상의 오염물 축적을 최소화하는 상기 합산 블록(summing block),
    - 상기 이미터와 상기 합산 블록 간의 전기적 연결
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 이온화 바는 중성화될 표적으로부터 6인치 이상의 거리에 위치되는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 이온 발생 신호는 1000 내지 100000헤르츠(㎐)의 주파수를 갖고, 상기 이온 발생 전압은 동일한 개수의 양이온과 음이온을 생성하는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 양 클리너 신호, 또는 상기 음 클리너 신호, 또는 상기 양이온 드라이버 신호, 또는 상기 음이온 드라이버 신호는 0.1 내지 200헤르츠의 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 이온화 파형은 주기적 시퀀스를 기초로 하며, 상기 시퀀스는
    제 1 시간 주기에서 상기 이온화 전압만,
    제 2 시간 주기에서 상기 이온화 전압과 상기 양 클리너 전압을,
    제 3 시간 주기에서 상기 이온화 전압과 상기 양이온 드라이버 전압을,
    제 4 시간 주기에서 상기 이온화 전압만,
    제 5 시간 주기에서 상기 이온화 전압과 상기 음 클리너 전압을,
    상기 제 6 시간 주기에서 상기 이온화 전압과 상기 음이온 드라이버 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  11. 오염물 축적을 방지하는 이미터(emitter)를 포함하는, 대전된 표적 상의 정전하를 중성화하기 위한 AC 이온화 바(ionizing bar)에 있어서, 상기 AC 이온화 바는
    - 하나 이상의 신호 발생기로서, 하나 이상의 이온 발생 신호, 하나 이상의 양 클리너 신호(positive cleaner signal), 하나 이상의 음 클리너 신호(negative cleaner signal), 하나 이상의 양이온 드라이버 신호, 하나 이상의 음이온 드라이버 신호 및 하나 이상의 OFF 신호를 생성하는 상기 하나 이상의 신호 발생기,
    - 하나 이상의 고전압 전력 공급기로서, 상기 신호 발생기로부터 신호를 수신하고, 상기 이온 발생 신호를 이온 발생 전압으로 증폭하며, 상기 양 클리너 신호를 양 클리너 전압으로 증폭하며, 상기 음 클리너 신호를 음 클리너 전압으로 증폭하고, 상기 양이온 드라이버 신호를 양이온 드라이버 전압으로 증폭하며, 상기 음이온 드라이버 신호를 음이온 드라이버 전압으로 증폭하며, 상기 OFF 신호의 주기 동안 0 출력 전압을 생성하는 상기 하나 이상의 고전압 전력 공급기,
    - 상기 이온 발생 전압, 상기 양 클리너 전압, 상기 음 클리너 전압, 상기 양이온 드라이버 전압, 상기 음이온 드라이버 전압 및 상기 OFF 주기를 조합하여 이온화 파형(ionization waveform)을 생성하는 합산 블록(summing block)으로서, 이때, 상기 이온화 파형은 상기 이미터 상의 오염물 축적을 최소화하는 상기 합산 블록(summing block),
    - 상기 이미터와 상기 합산 블록 간의 전기적 연결
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 이온화 바는 중성화될 표적으로부터 6인치 이상의 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 이온 발생 신호는 1000 내지 100000헤르츠(㎐)의 주파수를 가지며, 상기 이온 발생 전압은 동일한 개수의 양이온과 음이온을 생성하는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 양 클리너 신호, 또는 상기 음 클리너 신호, 또는 상기 양이온 드라이버 신호, 또는 상기 음이온 드라이버 신호, 또는 OFF 신호는 0.1 내지 200헤르츠의 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 이온화 파형은 주기적 시퀀스를 기초로 하며, 상기 주기적 시퀀스는
    제 1 시간 주기에서 상기 이온화 전압만,
    제 2 시간 주기에서 상기 이온화 전압과 상기 양 클리너 전압을,
    제 3 시간 주기에서 상기 이온화 전압과 상기 양이온 드라이버 전압을,
    제 4 시간 주기에서 상기 0 출력 전압을,
    제 5 시간 주기에서 상기 이온화 전압만,
    제 6 시간 주기에서 상기 이온화 전압과 상기 음 클리너 전압을,
    제 7 시간 주기에서 상기 이온화 전압과 상기 음이온 드라이버 전압을
    포함하는 것을 특징으로 하는 AC 이온화 바.
  16. 정전하를 제거하고, 동시에 코로나 이미터(corona emitter) 상의 오염물 축적을 최소화하기 위한 이온 발생 방법에 있어서, 상기 방법은
    - 하나 이상의 신호 발생기로부터 신호를 생성하는 단계로서, 상기 신호는 하나 이상의 이온 발생 신호, 하나 이상의 양 클리너 신호, 하나 이상의 음 클리너 신호를 포함하는 단계,
    - 상기 신호를 하나 이상의 고전압 전력 공급기에 입력하는 단계로서, 이때, 사익 이온 발생 신호는 이온 발생 전압으로 증폭되고, 상기 양 클리너 신호는 양 클리너 전압으로 증폭되며, 상기 음 클리너 신호는 음 클리너 전압으로 증폭되는 단계,
    - 상기 이온 발생 전압, 상기 양 클리너 전압 및 음 클리너 전압을 조합하여, 이온화 파형을 생성하는 단계,
    - 상기 이온화 파형을 상기 이미터로 연결하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 발생 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 이온 발생 신호는 1000 내지 100000헤르츠(㎐)의 주파수를 가지며, 상기 이온 발생 전압은 동일한 개수의 양이온과 음이온을 생성하는 것을 특징으로 하는 이온 발생 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 양 클리너 전압, 또는 상기 음 클리너 전압은 0.1 내지 200헤르츠의 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 이온 발생 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 이온화 파형은 양이온 드라이버 전압, 또는 음이온 드라이버 전압을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 발생 방법.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 이온화 파형은 OFF 주기를 더 포함하며, 상기 OFF 주기에서는 어떠한 전압도 이미터에게 전달되지 않는 것을 특징으로 하는 이온 발생 방법.
  21. 정전하를 제거하고, 동시에 코로나 이미터(corona emitter) 상의 오염물 축적을 최소화하기 위한 이온 발생 방법에 있어서, 상기 방법은
    - 하나 이상의 고전압 전력 공급기를 이용하여, 상기 코로나 이미터에 이온화 파형(ionizing waveform)을 인가하는 단계로서, 이때, 상기 이온화 파형은 하나 이상의 이온 발생 전압, 하나 이상의 양 클리너 전압 및 하나 이상의 음 클리너 전압을 포함하는 단계,
    - 상기 이온 발생 전압에 의해서만 이온이 생성될 때 상기 코로나 이미터 근방의 입자를 중성화(neutralize)하는 단계,
    - 상기 양 클리너 전압, 또는 음 클리너 전압을 이용하여 입자, 또는 오염물 을 상기 코로나 이미터로부터 밀어내는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 발생 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 이온화 파형은 주기적 시퀀스이며, 상기 주기적 시퀀스는
    제 1 시간 주기에서 상기 이온화 전압만,
    제 2 시간 주기에서 상기 이온화 전압과 상기 양 클리너 전압을,
    제 3 시간 주기에서 상기 이온화 전압만,
    제 4 시간 주기에서 상기 이온화 전압과 상기 음 클리너 전압
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 발생 방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 이온화 파형은 양이온 드라이버 전압(positive ion driver voltage)을 더 포함하며, 상기 양이온 드라이버 전압은 상기 양 클리너 전압의 앞, 또는 뒤에 위치하며, 양이온을 대전된 표적 쪽으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 이온 발생 방법.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 이온화 파형은 음이온 드라이버 전압(negative ion driver voltage)을 더 포함하며, 상기 음이온 드라이버 전압은 상기 음 클리너 전압의 앞, 또는 뒤에 위치하며, 음이온을 대전된 표적 쪽으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 이온 발생 방법.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 이온화 파형은 어떠한 전압도 상기 이미터에게 전달되지 않는 주기를 더 포함하며, 상기 주기는 이중전기영동력(dielectrophoretic force)이 상기 이미터로 입자를 끌어당기는 시간의 퍼센트율을 최소화하는 것을 특징으로 하는 이온 발생 방법.
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