维护

作为静电消除器基本性能的“静电消除速度”与“离子平衡”,会随着使用时间的延长而逐渐变差。下面介绍用于防止基本性能降低的维护。

维护的重要性

导致基本性能降低的原因,是持续使用导致的“电极针劣化”。电极针的劣化,可大致分为以下2种。

  1. 电极针的磨损
  2. 电极针的脏污

发生其一或两者同时发生时,会对离子的生成造成影响。进而导致“静电消除速度的降低”与“离子平衡的恶化”。

  • 电极针顶端的脏污

    电极针顶端的磨损

  • 离子生成量减少

    +离子与-离子的减少量不同。

  •  
  • 静电消除速度变慢

    +

    离子平衡恶化

下面将分别说明不利于静电消除器性能维持的电极针“磨损”及“脏污”的原理和维护。

电极针的磨损与维护

磨损的原理

静电消除器生成正离子与负离子时,会在电极针的顶端“吸收”(正离子)/“释放”(负离子)作为离子生成源头的“电子”。
在吸收/释放的过程中,电极针的顶端会在使用的同时,在物理撞击能量的作用下逐渐磨损变圆。

电极针的磨损情况
+电极针
+电极针
-电极针
-电极针

全年24小时连续通电运行后的电极针放大图。
静电消除器的电极针终究会发生磨损。
此外,±电压的外加极性还会导致磨损量的差异。

比起持续外加负电压的电极针,持续外加正电压的电极针顶端磨损更严重,也更圆滑。这被认为是由于,正电压端“吸收电子”时的撞击能量,要大于负电压端“释放电子”时的能量。

电极针磨损的机理
<+电极针>
被吸收的电子向接地端流走
+电极针
分子本身带电,被针尖吸引并发生撞击
<-电极针>
由接地端供应的电子从电极针顶端喷出
-电极针
从针尖喷出的电子与分子相撞,带上-电
A:离子化

不同极性的磨损速度存在差异,所以对脉冲DC方式及SSDC方式这种分设固定正负极性电极针的方式而言,正电极针的磨损要快于负电极针。因此,随着使用时间的延长,离子平衡存在偏向负侧的倾向。

针对磨损的维护

电极针顶端发生磨损时,必须更换电极针。不同电极针材质的参考更换周期如下所示。

材质 寿命 特点
约2年 最常用的材质,寿命长
约2年 该材质适用于需避免金属污染的环境
SUS 约1年 价格较低,但比起其他材质,寿命较短

此外,在电极针的更换方面,还可分为“易更换品”、“不易更换品”以及“无法更换品”3大类型。
更换会影响维护工时及运行成本,因此在选择静电消除器时,必须确认规格。

电极针的更换方法
不可更换
不可更换
  1. A:无法拆卸
用工具更换
用工具更换
更换针盖
更换针盖

电极针的脏污与维护

脏污的原理

消除静电时,电极针上会被外加高电压,顶端周围出现电荷力的作用。这种作用力会吸引漂浮在空气中的微小粒子(颗粒)异物、有机物(SiO₂:二氧化硅等)气体,这些物质会被吸附到电极针顶端并析出,导致电极针“脏污”。

  1. (1)生成离子
    (1)生成离子
  2. (2)颗粒带电
    (2)颗粒带电
  3. (3)颗粒附着
    (3)颗粒附着
  4. (4)离子生成量减少
    (4)离子生成量减少
  1. A:电极针
  2. B:颗粒

脏污的影响

静电消除器通过对电极针周围的空气进行电离分解,生成离子。也就是说,脏污会导致电极针顶端与空气的接触面积减小,造成离子生成量减少,静电消除速度降低。

离子量随时间推移变化数据(典型例)
离子量随时间推移变化数据(典型例)

如图中曲线所示,正离子与负离子的减少速度存在差异。这就意味着离子平衡恶化的发生。

电极针的脏污情况
A
+电极针
+电极针
B
-电极针
-电极针

在24小时连续通电运行1周后的电极针照片。
A电极针持续外加正电压、B持续外加负电压,状态如图所示。由此可见,电极针的极性不仅会影响脏污速度,还会导致脏污方式的差异。

比起吸收电子的正电压端,持续释放电子的负电压端电极针,会附着更多的污垢。

SiO₂附着到电极针上的情况
普通工作环境下:24小时运行使用约1个月
SiO₂附着到电极针上的情况

空气中异物析出到电极针的程度,以及电极针的脏污状况,均取决于环境。当然,环境越洁净,也就越不容易发生脏污。可即使环境洁净,空气中气体有机物(SiO₂二氧化硅等)的析出现象也是没有办法彻底避免的。

针对脏污的维护

要在最大程度上发挥静电消除器的基本性能,必须针对脏污进行定期维护。

维护方法
如图所示,用蘸取酒精的棉棒等,定期擦拭去除污垢。
维护频率
具体频率根据使用状况等实际情况而定,通常情况下以2周维护一次为宜。
针对脏污的维护
蘸取酒精的棉棒

减少脏污的电极针

对电极针的脏污而言,维护是非常重要的,但在FA(工厂自动化)的现场,通常都会在多个位置安装使用静电消除器。
例如,一台1 m左右的条型静电消除器,会配备20根电极针。考虑到工厂内所有静电消除器的维护,维护工时成为了一个很大的问题。

作为削减维护工时的方法,导入采用“减少脏污的电极针”的静电消除器,是最为有效的办法。

具备图示防护结构的电极针,可有效减少脏污。
采用该结构后,对静电消除器供应空气时,空气会从电极针的周围喷出,使得造成脏污的空气中异物及气体无法接近电极针顶端。
通过导入电极针不易脏污结构的静电消除器,可有效削减作为工厂自动化课题的维护工时。

例:依托“清洁空气”的电极针防护
例:依托“清洁空气”的电极针防护

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