維護

靜電消除器在使用經過一段時間後,其「靜電消除速度」與「離子平衡」等基本性能將會逐漸地降低。此處將說明如何進行維護。

維護的重要性

會降低基本性能的原因,就是連續使用導致的「電極針劣化」。
而電極針劣化大致可分為以下兩種情況:

  1. 電極針的磨損
  2. 電極針的髒污

一旦發生以上任一種情況或兩種情況都發生,皆會影響離子的產生。其結果將導致「靜電消除速度下降」與「離子平衡惡化」。

  • 電極針尖端的髒污

    電極針尖端的磨損

  • 離子產生量減少

    正離子與負離子減少的量不同。

  •  
  • 靜電消除速度變慢

    +

    離子平衡惡化

阻礙靜電消除器維持性能的電極針「磨損」與「髒污」其形成原理及維護方法將於以下內容進行說明。

電極針的磨損與維護

磨損的原理

靜電消除器在生成正離子和負離子時,會利用電極針前端「吸收電子」(電子是離子生成的來源)成為正離子,或「釋出電子」以成為負離子。
在進行此吸收、釋出時,會因物理性的撞擊能量造成電極針的尖端處隨著使用時間而逐漸被磨損,且變得越來越圓。

電極針磨損的狀態
正極電極針
正極電極針
負極電極針
負極電極針

左圖為一整年連續24小時通電後的電極針放大照片。
靜電消除器的電極針會出現這樣的磨損。
並且磨損量也會因±電壓的施加極性而異。

另外,連續施加正電壓的電極針尖端處與連續施加負電壓的電極針相比較下,前者的針尖磨損較嚴重,呈圓形。其原因是由於正電壓在「吸收電子」時的撞擊能量,比負電壓「釋出電子」時的撞擊能量更大所致。

電極針磨損的原理
<正極電極針>
被吸收的電子會流向接地線
正極電極針
分子本身會帶電,被針尖吸引而發生撞擊
<負極電極針>
自接地線供應的電子會從電極針尖端處飛出
負極電極針
從針尖釋出的電子在撞擊分子後帶負電
A:離子化

如此一來會造成不同極性的磨損速度不同,如脈衝DC方式或SSDC方式等電極針的極性有固定正、負極的方式,其正極電極針的磨損會比負極電極針的磨損快。因此持續使用一段時間後,離子平衡會有偏往負極側的傾向。

針對磨損進行維護

電極針的尖端磨損時,必須更換電極針。不同材質的電極針更換時間的參考標準如下表所示。

材質 壽命 特長
約2年 最普遍使用的材質,且使用壽命長
約2年 在必須避免金屬污染的環境下使用的材質
SUS 約1年 雖然價位低,但相較於其他材質使用壽命較短

另外,電極針分成「容易更換」、「不容易更換」以及「無法更換」三種類型。
由於這會影響到維護工時及營運成本,因此在挑選靜電消除器時,事先確認規格很重要。

電極針的更換方法
不可更換
不可更換
  1. A:無法拆卸
須使用工具更換
須使用工具更換
使用針帽更換
使用針帽更換

電極針的髒污與維護

髒污形成的原理

消除靜電時會對電極針施加高電壓,尖端周圍將會產生電氣的作用力。此力量會使空氣中漂浮的微粒子(粒子)等異物,或有機物(SiO₂:二氧化矽)等氣體被吸引到電極針的尖端處並沉積,導致電極針出現「髒污」。

  1. (1)產生離子
    (1)產生離子
  2. (2)粒子帶電
    (2)粒子帶電
  3. (3)粒子附著
    (3)粒子附著
  4. (4)離子產生量減少
    (4)離子產生量減少
  1. A:電極針
  2. B:粒子

髒污造成的影響

靜電消除器是透過對電極針周圍的空氣進行電氣解離來產生離子。換言之,髒污會使電極針尖端與空氣的接觸面積減少,因此離子的產生量也會減少,導致靜電消除速度降低。

離子量的經時變化數據(代表例)
離子量的經時變化數據(代表例)

如圖表中的曲線所示,正離子與負離子的減少速度有出現差異。這代表會造成離子平衡惡化。

電極針髒污沉積的狀態
A
正極電極針
正極電極針
B
負極電極針
負極電極針

左圖為1星期連續24小時通電後的電極針照片。
這是對電極針A持續施加正電壓,對B持續施加負電壓後的狀態。如此可看出電極針的極性不同,不僅髒污沉積的速度不同,沉積方式也不同。

相較於吸收電子的正電壓,對電極針連續施加釋出電子的負電壓時,電極針會附著較多髒污。

電極針附著SiO₂的狀態
一般辦公室環境:在24小時運作下約使用1個月
電極針附著SiO₂的狀態

電極針是否會附著髒污、以及髒汙附著的程度取決於使用環境。當然,環境越乾淨就越不會有髒污。然而空氣中的氣體等有機物(SiO₂二氧化矽等)的沉積現象,即使在乾淨的環境下也無法完全避免。

針對髒污進行維護

為了讓靜電消除器能將基本性能發揮到最大極限,針對髒污進行定期維護是不可或缺的。

維護方法
如圖所示,定期使用沾有酒精的綿花棒等將髒污處擦拭乾淨。
維護頻率
雖然視使用狀況等而定,但一般的基準是大約2週左右清潔一次。
針對髒污進行維護
沾有酒精的棉花棒

可減少髒污附著的電極針

雖然清除電極針髒污的維護作業非常重要,但是一般在FA(工廠自動化)的現場都會在許多地方裝設、運用靜電消除器。
例如一台約1 m左右的棒型靜電消除器會搭載大約20支電極針。若考量工廠內所有靜電消除器的維護作業,維護工時將成為極大的課題。

而為了減少維護工時,所選擇的靜電消除器搭載「可減少髒污附著的電極針」最為有效。

若使用如圖所示的電極針,其防護結構可減少髒污附著的狀況。
在這樣的結構下,對靜電消除器供應空氣時,空氣會從電極針的周圍噴出,而不造成髒污沉積。
藉由導入電極針結構不易附著髒汙的靜電消除器,即可減少維護工時,解決FA的課題。

例:利用「氣體護套導流」保護電極針
例:利用「氣體護套導流」保護電極針

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