KR810000741Y1 - 평형이온 방출형 정전기 제거장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

평형이온 방출형 정전기 제거장치

제1도는 본 고안에 따른 평형이온 방출형 정전기 제거장치(靜電氣除去裝置)를 단면으로 나타낸 계통도,

제2도는 본 고안에 따른 평형이온 방출형 정전기 제거장치의 일부를 절개한 사시도,

제3도는 제2도의 3-3선의 단면도,

제4도는 본 고안에 따른 평형이온 방출형 정전기 제거장치의 다른 형태를 나타낸 평면도,

제5도는 제4도의 5-5선의 단면도이다.

본 고안은 정전기 제거장치(static eliminator) 또는 뉴우트라이저(neutralizer)(중화장치 : 이후 정전기 제거장치라 칭함)에 관한 것으로, 특히 A.C. 고전압의 일측이 침상의 제1셋트에 방전전극에 연결되고 타측이 방전 전극에 대하여 일정한 간격으로 인접하여 있는 도전부재 또는 천공(穿孔)된 케이싱(casing)에 연결되어 두 가지 양이온과 음이온의 방출을 하게 하므로 여기에서의 두 가지 극성이온들이 마찰, 기계, 전기 또는 기타의 피동적으로 발생되는 힘에 의하여 하전된 물품의 정전기를 효과적으로 제거토록 한 코로나(corona) 방전장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 방전전극 또는 침상소자(point ; 이후 전극이라 통칭함)가 전극으로부터 일어날 수 있는 단락전류(short circuit current)를 제한하기 위하여 개별적으로 또는 집단으로 고전압 A.C. 전원에 용량적으로 연결된 “전격이 없는”(Shock less) 유형의 정전기 제거장치에 관한 것이다.

종래의 정전기 제거장치는 일상적인 정전기력 또는 마찰력으로 발생되어 어느 하나의 특정한 극성으로 하전된 물품의 정전기를 제거하기 위하여 두 가지의 양이온 및 음이온을 발생시키는 장치다. 상당히 큰 크기의 A.C. 고전압이 방전전극과 접지로 연결된 케이싱 또는 정전기 바아의 시일드에 인가될 때, 각각의 극성을 갖는 이온들이 방출된다. 양이온과 음이온 발생량이 어느 상태 하에서는 정확히 같을 수도 있는 반면에 대부분의 경우에 있어서 특정한 극성의 이온이 나타나는데 이는 정전기 바아의 기하학적인 형태 및 이온화전극이 A.C. 고전압에 용량적으로 연결되었는가에 따라 좌우된다. 직접 연결된 정전기 바아에서 방전전극이 동일한 정과 부의 전압진폭을 가지는 A.C. 전원에 연결되어도 음이온이 일반적으로 더 많이 방출된다. 이 과다한 음이온의 발생양은 A.C. 전원의 음이온이 더 큰 이동도를 가진 때문이며 또한 코로나 형성 중에 나타나는 본래의 특성 때문이기도 한데 여기에서의 이온화는 전압에 대한 정의 반주기 중에 일어나는 이온화에 비하여 부의 반주기 중의 보다 많은 부분에 걸쳐 이온화가 발생되기 때문이다. 그러나 용량적으로 결합된 바아의 경우에, 양이온이 일반적으로 더 많이 방출된다. 후자에 있어서 양이온이 더 많이 발생하는 것은 전극(plates)을 양간 정(正)으로 편위시키는 방향으로 캐패시턴스에 D.C. 전압이 유도되기 때문이다. 용량적으로 결합된 장치에서 인가전압의 부의 반주기동안 음이온이 더 많이 발생하는 방전전극의 특성 때문에 캐패시턴서는 정의 D.C. 전압으로 충전되고 이 D.C. 전압은 A.C 전압에 대수적으로 합해진다. 그러므로 케이싱에 대하여 전극에서의 전압은 부의 반주기동안보다 정의 반주기동안에 전압이 크므로 용량적으로 결합된 바아에서는 양이온이 음이온보다 더 많이 방출된다. 그러므로 방전시키고자 하는 물체를 접지면에 두거나 혹은 인접시키면 이 물체들은 용량적으로 결합된 바아에 의하여 방출되는 더 많은 양의 정의 극성으로 하전되거나 또는 직접 연결된 정전기 바아에 의하여 방출되는 더 많은 양의 부의 극성으로 하전될 수도 있다.

각 극성의 이온 발생양을 동일하게 하기 위하여 종래에 사용된 방법 중의 하나는 전압이 낮은 D.C. 전원을 케이싱과 접지 사이에 또는 A.C. 발전기와 접지 사이에 연결시키는 것이다. 미국특허 제2,897,395호를 참고하면 이러한 D.C. 전원의 기능은 적당한 극성의 D.C. 바이어스를 케이싱 또는 방전전극에 인가하기 위한 것으로 우세한 극성의 이온출력을 억제하도록 접속되는 것이 보통이나 혹은 그 반대로 열세한 극성의 이온출력을 높이도록 한다. D.C. 전압의 크기를 적절히 조정하면, 양이온과 음이온의 방출은 소정의 원하는 바 대로 균형을 이룰 수 있다. 한편 직접 연결된 바아장치에 있어서, D.C. 전원은 바아케이싱과 접지 사이 또는 전극에 전압을 공급하는 A.C. 발전기와 접지 사이에 삽입될 수 있으며, 용량적으로 결합된 장치의 경우에서 D.C.전원은 단지 케이싱과 접지 사이에서만 삽입될 수 있을 뿐이다.

즉 용량적으로 연결된 정전기바아에서 D.C.전원이 A.C. 전원과 접지 사이에 연결되어지는 경우 캐패시턴스의 블록킹(blocking) 작용은 전극의 바이어싱을 못하게 한다. 어떠한 경우에서든지 D.C. 발전기를 추가한다는 것은 또 다른 전원을 소요로 하는 단점을 가진다. 따라서 이러한 배열은 매우 비경제적이며 부피가 커진다. 또한 D.C. 발전기가 용량적으로 결합된 정전기 바아내의 유일하게 적절한 위치인 케이싱회로에 연결되는 경우 이 케이싱은 접지레벨 이상으로 전압이 증가되어 충전(hot)되므로 케이싱을 절연시켜 사람에 전격을 주는 것을 피하여야 한다. 더우기 케이싱의 접지(이는 D.C. 발전기를 단락하는 상태)를 방지하기 위하여 절연되어야 한다.

비교적 비용이 저렴한 양이온 및 음이온의 발생을 균형 있게 하는 또 다른 장치가 미국특허 제3,714,541호에 발표되었으며, 여기서는 다이오드-저항병렬회로가 D.C. 발전기를 대신하고 있다. 그러나 접지에 대하여 케이싱의 D.C. 레벨이 변화하거나 또는 방전전극에 인가된 A.C. 전압의 D.C.레벨이 변화하는데 따라 좌우되는 다이오드-저항 병렬회로는 케이싱과 접지 사이에 연결됨에 따라 전압이 하우징 또는 케이싱에 인가되므로 상기와 같은 방법으로 케이싱을 절연하여야 한다. 또한 다이오드-저항 회로망은 용량적으로 연결된 배열인 경우에 A.C. 전원과 접지 사이에 연결할 수 없는데 이는 전극과 A.C. 발전기 사이 캐패시턴스가 다시 바이어싱 작용을 방해하기 때문이다.

그러므로 본 고안의 목적은 각 극성의 동일한 수의 이온이 방출되는 용량적으로 결합된 침상전극의 정전기 제거장치를 제공하는 것이며, 본 고안의 또 다른 목적은 각 극성의 동일한 수의 이온을 방출할 수 있도록 쉽게 조정되는 용량적으로 결합된 방전전극을 장치하여 평형이온방전을 하며 어느 범위 내에서 양이온과 음이온이 가변 될 수 있는 전격을 없게 한 유형의 정전기 제거장치로 이온전송이 비교적 먼 거리 이상 수행되는 이온전송을 하며, 쉽고 경제적으로 생산되고 구조가 튼튼하여 매우 효율적으로 작동하는 상기 특성을 가진 평형이온 방출형 정전기 제거장치를 제공하는 것이다.

본 고안을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

침상의 방전전극(A)는 A.C. 전원(B)의 일측(보통 고전압측에 용량적으로 결합된다.

A.C. 전원의 타측은 정상적인 접지레벨에 있는 전도성 부재(C)에 직접 연결되는데 전도성 부재(C)는 방전전극(A)로부터 인접하여 일정한 간격을 이루고 이 때문에 코로나 효과가 이들 사이의 공극에서 발생되어 두 가지 극성의 이온방출이 일어나므로 대상물질의 표면에, 이온이 충돌함과 동시에 정전기를 제거토록 한다.

본 고안에서 제2세트(set)의 침상전극들(D)는 제1의 방전전극(A)로부터 일정한 간격으로 인접하여 있으므로 용량결합된 방전전극의 양이온을 더 많이 방출시키는 특성 본래의 우세함을 상쇄시킨다.

이러한 방법으로 동일한 수를 가지는 각 극성의 이온들은 정전기를 제거하고자 하는 하전(荷電)된 물품들에 충돌되어 정전기를 제거하고 모든 물품의 표면에 D.C. 전압의 유도를 일으키지 못하게 한다.

제1도에는 본 고안의 전기적인 계통도가 개략적으로 도시되었다. 고전압 A.C. 전원(B)는 보통 낮은 암페어수에서 약 2,500볼트-15,000볼트의 A.C. 전압을 공급하도록 적용된다. 침상전극(A)를 가진 A.C. 전원(B)의 고전압측에 용량적으로 결합시키는 방법은 이미 공지되어 있으며, 그 실예를 들면 미국특허 제3,120,625호, 제3,317,531호, 또는 제3,585,448호에 기술되었는데, 여기서의 방전전극은, A.C. 고전압 발전기의 고전압측에 연결된 중심도전체를 가진 절연케이블 주위에 원주상으로 배치되는 도전링(ring)(반도체 슬리이브)으로부터 돌출하였다. 도전부재(C)는 미국특허 제3,137,807호에 기술된 바와 같이 정방형케이싱 또는 프레임의 형태로, 미국특허 제3,443,155호에 기술된 바와 같이 천공된 원통형 하우징의 형태로 또는 미국특허 제3,120,626호의 제6도에 기술된 바와 같이 전극에 인접하거나 또는 전극을 교차시킨 봉 및 바아들의 한 집단적 형태일 수도 있다. 또한 다수의 침상방전 전극 대신에 단 하나의 침상방전 전극이 A.C. 전원에 용량적으로 결합되어 이 전극(device)이 미국특허 제3,179,849호에 기술된 바와 같이 접지된 공기노즐의 형태로서 나타난다.

제2도와 제3도는 넓은 범위에 걸쳐 전격이 없는 유형의 정전기 제거장치가 도시되었는데 이 장치 내부의 공기 흐름은 팬(12)에 의하여 송풍되어 방전전극(C)를 지나 하우징(C)의 환상구멍(14)를 통과한다. 이러한 배열은 방출되는 양이온 및 음이온들이 공기흐름에 의하여 좀더 먼 거리까지 운반되도록 하여 정전기를 제거하고자한 물품표면에 충돌되게 하였다. 용량적으로 결합된 방전전극장치(A)는 캡슈울형 커버 또는 스킨(skin) 내에 피복된 중심선도전체(16)를 가진 절연케이블(W)로 구성되었다. 다수의 도전링(20)과 유전슬리이브(22)는 중심선도전체(16)을 가지는 케이블(W)을 따라 활주(slidable)할 수 있게 동심원적인 구조로써 종으로 번갈아 배치되고 절연피복(18)에 의하여 피복두께만큼 일정한 간격을 이루게 된다. 유전재료의 관형 자켓(jacket)(24)는 링(20)과 스페이서(spacer) 슬리이브(22)에 대하여 활주할 수 있게 동심원적으로 지지된다. 방전전극장치(A)는 도전링(20)과 전기적으로 확실히 접촉되도록 자켓(24)의 개구부로 삽입된 기부를 가진 첨단부재(25)로 형성되었다. 절연재료로 된 단부컬러(end collars)(26)은, 케이블(W)에 대하여 환상형으로 지지되는 링(20)과 스페이서(spacer)(22)에 종으로 삽입되어 피복내의 개구부와 링(20)의 적절한 결합이 이루어지게 한다. 관형자켓(24)의 단부는 지지블록(28)과 (30) 사이에 고정되고, 이 지지블록들은 하우징(C)의 내부에 고정되게 하여 방전전극장치(A)의 방전전극(25)들이 하우징(C)의 구멍(14) 안으로 같은 축상에 돌출하게 하였다. 케이블(W)의 선도전체(16)은 발전기(B)의 고전압측에 연결되며 동시에 하우징(C)가 접지를 경유하여 A.C. 전원(B)의 타측에 연결된다.

제2도를 상세히 설명하면, 용량적으로 연결된 방전전극장치(A)들은 하우징(C)에서 구멍(14)들의 각 열과 일렬로 정렬된다. 방출평형 전극장치(D)는 바아브형 barb : 미늘) 봉(32)으로 구성되며, 이 봉(32)는 각각 쌍으로 된 방전전극장치(A)와 평행한 배치로 그 중간 중간에 위치된다.

각각의 봉(32)은 지지블록(28)과 (30)의 안내공대에서 활주할 수 있도록 삽입되고 고정나사(set screw)(34)에 의하여 적절히 조정된 위치에 있게 된다. 도전재료로 된 침상전극(35)(point needle : 이후 침상전극이라 통칭함)는 각각의 봉(32)의 양명의 외부로 쌍쌍이 돌출되게 하였다.

이 전극(35)의 첨단(tip)은 방전전극(25) 기부위 약 1/3이 되는 기점에 위치되고, 각 쌍의 침상전극(35)는 방전전극(25)에 인접하여 종으로 일정한 간격을 이루고 있다. 방출평형전극들은 봉(32)를 직접 접지로 연결시키므로 A.C. 전원의 타측에 연결된다.

침상전극(35)는, 고정나사(34)를 풀면 봉(32)이 활주 가능하여 방향이 조정되므로 정전기 제거장치로부터 방출되는 각 극성의 이온수가 동일할 때까지 방전전극(25)에 대하여 적절히 조정되는 위치로 조정된다. 이는 이온이 방출되어 정확히 평형상태가 되었을 때 제로를 나타내는 정전하 하전탐지기(locator) 또는 하전레벨계기(meter)(도시 안됨) 등의 수단에 의하여 알 수 있다. 평형방출침상전극(35)의 수는 방전전극(25)의 수와 동일하지 않아도 되며 단지 정전기제거장치로부터 나오는 전체적인 방출이 침상전극(35)를 조정하므로 정전기가 제거되는 범위에 있어야 한다. 따라서 방전전극(25)와 비교하여 침상전극(35)가 다소 적은 수일 경우 침상전극(35)를 방전전극(25)에 더 가까이 위치시키므로 정전기제거 상태를 조절할 수 있다. 제4도와 제5도는 하우징(C)가 사용되지 않고, 오히려 한 쌍의 도전봉(Cl)이 방전전극(25)를 교차시킨 변형이 도시되었다.

하나의 집단으로 된 침상전극(35)는 도전봉부재(Cl)의 봉(32A)로부터 돌출되며, 봉(32A)는 지지부재(28) 안에서 종방향으로 이동할 수 있고 또한 회전할 수 있으므로 위치가 조정된다. 봉(32A)는 고전압전원(B)의 접지측에 직접 연결되고 동시에 방전전극(25)은 일반적인 방법으로 A.C. 전원(B)의 고전압측에 용량적으로 결합된다. 침상전극(35)는 봉(32A)를 회전할 수 있고 종으로 활주되도록 하므로 방전전극(25)로 인하여 평형방출을 이루도록 적절히 조정되고, 고정나사(34)는 적소에 고정된다. 상기 설명으로 확실히 알 수 있듯이 침상전극장치(D)는 A.C. 발전기(B)의 타측에 직접 연결되며, 이 A.C. 발전기(B)의 1차측은 방전전극장치(A)에 용량적으로 결합되고, 침상전극(35)는 일반적으로 도전봉(32) 또는 (32A)에 의하여 접지로 연결된다. 침상전극장치(D)는 제1의 방전전극(25)으로부터 일정한 간격으로 인접하여 있는 침상전극(35)에 의하여 이온을 방출시켜 전압의 변화가 이 두개의 전극 사이에서 결정되도록 한다. 또한 이미 기술된 바와 같이, 용량적으로 결합된 방전전극(25)이 아주 적은 양극의 D.C. 전압레벨에서 작동하고, 제2세트의 침상전극(35)가 접지로 직접 연결되었기 때문에 음이온은 방출평형전극(D)의 침상전극(35)로부터 양이온보다 더 많이 방출되어 용량적으로 결합된 방전침상전극(25)로부터 나오는 정상적인 양이온 출력의 우세함을 감소시킨다. 따라서 방전전극장치(A)의 방전전극(25)에 대하여 방출평형 전극장치(D)의 침상전극(35) 위치를 조정하므로 양이온의 우세함이 제거되어 양이온과 음이온의 수가 동일하게 발생된다. 또한 침상전극(35)가 방전전극(25)에 더욱 가까이 위치되도록 조정하면 음이온은 양이온수를 초과하여 발생된다. 두개의 전극장치(A)와 (D)의 총 출력이 동일한 수의 양이온과 음이온이 되도록 조정되었을 때 각 극성의 동일한 수의 이온은, 중화하고자 하는 하전된 물품에 충돌시키므로 정전하를 제거하고, 이 물품의 표면 위에 D.C. 전압의 유도를 없앤다.

도전봉(32A) 등과 같이 용량적으로 결합된 방전전극(A)가 하우징(C) 안에 지지되어 있지 않거나 인접 접지 도전부재(Cl)에 충분히 가까이 있지 않을 경우 및 도전봉부재(Cl)이 비도전피복에 의하여 절연되었을 때 또는 인접 접지부재가 전혀 존재해 있지 않을 때(마지막에 기술된 경우는 도시 안됨) 각각의 방전전극(25)에 인접하여 접지로 연결된 침상전극(35)를 삽입하여야 한다. 또한 도면에 의하여 기술된 바와 같이 침상전극(35)는 방전전극(25)와는 일정한 간격으로 조정되어 방출코로나 방전에서 동일한 수의 양이온과 음이온을 발생시키도록 한다.

Claims (1)

1. 도시한 바와 같이, A.C. 고전압원의 고전압측에 용량적으로 결합된 다수의 방전전극들과 그로부터 인접하여 일정한 간격으로 고전압의 타측에 연결된 다수의 도전 침상전극들로 형성시킨 평형이온방출형정전기 제거장치에 있어서, 침상전극(35)의 봉(32,32A)을 지지블록(28,30)의 안내공에서 활주할 수 있도록 유삽시켜서 고정나사(34)에 의하여 방전전극(25)에 대한 도전침상전극(35)의 위치를 조정할 수 있게 하므로 방전전극(25)으로부터 나오는 정상적인 양이온출력의 우세함을 감소시키게 한 평형이온 방출형 정전기 제거장치.