静电消除系统、手套箱及静电消除方法与流程

1.本发明涉及手套箱领域，特别是涉及一种静电消除系统、手套箱及静电消除方法。


背景技术：

2.手套箱是将高纯惰性气体充入箱体内，并循环过滤掉其中的活性物质的实验室设备。手套箱可以为生产或者实验提供无水、无氧、无尘的超纯环境，是开展科学实验的理想装置，广泛应用于生化、冶金、电子、化工、地质、矿产、医药等领域。手套箱具有高密闭性、保压时间长、操作简单等优点，其缺点是手套箱内易产生静电，使操作区易吸附粉尘，影响实验精度和效果。
3.目前，常见的静电消除方法，大多数采用枪式、风机式、棒式的静电消除设备，利用产生的大量带正负电荷的气团吹向目标区域进行静电去除。但这类静电消除设备在应用于如手套箱等装置时存在一些弊端，例如处理静电区域的面积偏小，有可能留下静电防护死角，存在静电损伤的问题隐患；风力强度不易调节，面对不同的工况需求其适应力偏弱，可能会影响去静电区的使用需求，影响去静电的效率。


技术实现要素：

4.基于此，为了解决上述技术问题，提供一种新型的静电消除系统、手套箱及静电消除方法，不仅能实现较大面积地静电去除，还能适应多种去静电工况，具备较好的适应性。
5.本发明第一方面提供了一种静电消除系统，包括：主体，主体包括腔室，腔室内包括第一区、第二区及去静电区，第一区与第二区相连通，流经第二区的气体可经去静电区回流至第一区；加热装置，设置于第一区，用于对第一区的气体进行升温，第一区经升温后的气体可流动至第二区；制冷装置，设置于第二区，用于对第二区的气体进行降温，第二区经降温后的气体可流动至去静电区；离子发生装置，设置于该腔室，用于使流动至去静电区的气体带有正负离子。该静电消除系统中气体的运动空间与整个腔室相匹配，流动的气体与去静电区之间具有较大的接触面积，气体流速均匀且风力较小，能适应多种去静电工况。
6.在其中一个实施例中，腔室内包括隔热装置，隔热装置设置于第一区与第二区之间，隔热装置上设有进气通道，进气通道用于使气体进入第一区。通过隔热装置更利于气体的循环，减少了第一区的受热气体与第二区的冷却气体之间的相互干扰，使得第一区与第二区之间具有良好的气体流动。
7.在其中一个实施例中，腔室内包括导流装置，导流装置用于引导第一区的气体进入第二区。导流装置的设置使第一区的受热气体更顺畅地流向第二区，有效控制受热气体的流动方向，并且能将第一区的受热气体导向至不同位置的第二区，提高该静电消除系统的适用性。
8.在其中一个实施例中，腔室内还包括冷气体通道，冷气体通道用于使经第二区降温的气体进入去静电区。该通道可以使降温的气体有效流动到去静电区，有利于气体的循环，实现静电的去除。
9.在其中一个实施例中，离子发生装置设置于制冷装置的靠近去静电区的一侧。该设置能更好地控制带有正负离子的气体的循环流动，提高去静电效果。
10.在其中一个实施例中，离子发生装置与制冷装置之间通过冷却管路相连接。制冷装置输出的冷气能够流经冷却管路对离子发生装置进行冷却。制冷装置对离子发生装置进行冷却，可以使上升的受热气体在制冷装置和离子发生装置的共同作用下冷却，更好地保证带有正负离子气体的下降运动。被冷却后的离子发生装置通过一定的安装布局能作为制冷装置与气体的接触面，有效减小该静电消除系统的结构体积和部件数量，降低制造成本。
11.在其中一个实施例中，加热装置包括至少2个电加热丝，至少2个电加热丝间隔设置于同一平面内。同一平面设置的多个加热丝不仅具备较大的加热面积，还能与气体充分接触，改善气体的加热效果。
12.在其中一个实施例中，离子发生装置包括尖端放电器。尖端放电器能增大与气体的接触面积，提高正负离子的数量，实现良好的去静电效果。
13.本发明第二方面提供了一种手套箱，该手套箱包括上述的静电消除系统，主体呈箱状。将上述静电消除系统应用于手套箱，手套箱的箱体作为静电消除系统的主体，手套箱的操作区用于作为静电消除系统的去静电区。该手套箱可有效实现静电去除，改善实验精度和效果。
14.本发明第三方面提供了一种静电消除的方法，包括：提供具有第一区、第二区和去静电区的腔室，第一区和第二区相连通，第二区的气体可经去静电区回流至第一区；对第一区的气体进行加热，使得加热的气体流向第二区；对流入第二区的气体进行降温，并利用离子发生装置使得气体带正负离子；将第二区的气体经去静电区回流至第一区，以在气体流经去静电区时对置于去静电区的待去除静电对象进行去静电。利用腔室内带正负离子的气体流经去静电区实现静电消除，该气体流速均匀且风力较小，一方面能适应多种去静电的工况，提高方法的适应性，另一方面也能控制气体流速的大小，提高去静电效率。
附图说明
15.图1为本发明在一些实施例中的静电消除系统的示意图。
16.图2为本发明在一些实施例中的静电消除方法的流程图。
17.图3为本发明在一些实施例中的手套箱的示意图。
具体实施方式
18.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
19.在本技术的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解
为对本技术的限制。
20.此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
21.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
22.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
23.需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本技术所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
24.参阅图1和图3，本发明一些实施例提供了一种静电消除系统，包括主体1、加热装置2、制冷装置3及离子发生装置4。主体1包括腔室，腔室内包括第一区11、第二区12及去静电区13，具体地，第一区11为气体升温区域，第二区12为气体降温区域，去静电区13为静电消除的区域。第一区11与第二区12相连通，流经第二区12的气体可经去静电区13回流至第一区11。
25.加热装置2设于第一区11，用于对流入第一区11的气体进行升温，气体受热后呈现上升运动，第一区11中经升温后的气体流动至第二区12。加热装置2可采用直接加热或者间接加热的方式对气体进行加热，如加热棒加热、红外加热、电磁加热等。
26.制冷装置3设于第二区12，用于对第二区12的气体进行降温，气体冷却后因密度变大而呈现下降运动，第二区经降温后的气体可流动至去静电区。制冷装置3可以提供冷量，如通过制冷剂的蒸发使温度降低的装置等。
27.离子发生装置4设于腔室内，用于使流动至去静电区13的气体带有正负离子。在可行的实施例中，离子发生装置4利用高压变压器将工频电压升压到所需电压的方法产生负离子，将负离子释放气体中，以使流动至去静电区13的气体带有负离子。在一种实施例中，离子发生装置4可以利用外加电场或者高频感应电场使气体导电产生正负离子，以使流动至去静电区13的气体带有正负离子。
28.该静电消除系统利用腔室内气体的流动来实现静电的消除，气体的运动空间与整个腔室相匹配，气体与去静电区13能产生较大接触面，且气体流速均匀且风力较小，能适应
多种去静电工况，提高了该静电消除系统的适应性。
29.在一些实施例中，加热装置2通过电加热丝产生热量，包括至少2个电加热丝，至少2个电加热丝间隔设置于同一平面内。相邻电加热丝之间存在一定间隙，以便于气体的通过。同一平面设置的若干加热丝不仅具备较大的加热面积，还能与气体充分接触，改善了对气体的加热效果。
30.在一些实施例中，离子发生装置4设置于制冷装置3的靠近去静电区13的一侧。该设置能更好地控制正负离子的运动，提高去静电效果。上升的受热气体遇到制冷装置3后密度会变大，在重力及流动气体的压差作用下会呈下降运动。在下降过程中气体经过离子发生装置4，使下降的气体中充分带有正负离子，正负离子被气体携带至腔室的去静电区13，实现静电消除的效果。
31.进一步到实施例中，离子发生装置4与制冷装置3之间通过冷却管路相连接，制冷装置3输出的冷气能够流经冷却管路对离子发生装置4进行冷却。制冷装置3对离子发生装置4进行冷却，可以使上升的受热气体在制冷装置3和离子发生装置4的共同作用下进行冷却，更好地保证带有正负离子气体的下降运动。该设置可以调整两者在第二区12内的安装布局，使上升的受热气体直接被离子发生装置4冷却，即被冷却后的离子发生装置4可以作为制冷装置3与气体的接触面，能有效减小该静电消除系统的结构体积和部件数量，降低制造成本。
32.在一些实施例中，离子发生装置4包括尖端放电器，如金属面阵式圆锥尖端放电器。尖端放电器能增大与气体的接触面积，通过尖端放电能够产生大量的正负离子，提高静电消除系统的静电消除效果。
33.在一些实施例中，腔室内还包括隔热装置5，该隔热装置5设置在第一区11与第二区12之间，该隔热装置5上设有进气通道51，进气通道51用于使气体进入第一区11。在隔热装置5作用下能将受热的气体与降温后的气体在一定区域内分开。通过隔热装置5使气体经进气通道51进入第一区11，减少第一区11的受热气体与第二区12的冷却气体之间的相互干扰，使得第一区11与第二区12之间的具有良好的气体循环效果。
34.在该静电消除系统中，腔室内还包括导流装置6，该导流装置6用于对气体进行导向，引导第一区11的气体进入第二区12。该导流装置6设置于第一区11与第二区12之间，使第一区11的受热气体能够顺畅地流向第二区12，有效控制受热气体的流动方向。此外，当该静电消除系统中存在多个第二区12时，导流装置6能将第一区11的受热气体导向至不同位置的第二区12，提高了该静电消除系统的适应性。
35.本发明实施例中的静电消除系统，包括呈腔室结构的主体1、加热装置2、制冷装置3及离子发生装置4，使腔室内的气体流动，进而利用气体中的正负离子与去静电区13的电荷中和来实现静电的消除。
36.该静电消除系统能与去静电区的待去除静电对象之间具有较大的接触面积，提高了去静电效果，且去静电过程中的气体流速均匀且风力较小，能适应多种工况，如包含粉末的去静电工况，具备较好的适应性。
37.参阅图2，根据上述静电消除系统，本发明在一些实施例中还提供了一种静电消除方法，具体包括以下步骤：s100，提供具有第一区11、第二区12和去静电区13的腔室，第一区11和第二区12相连通，第二区12的气体可经去静电区13回流至第一区11；s200，对第一区11
的气体进行加热，使得加热的气体流向第二区12；s300，对流入第二区12的气体进行降温，并利用离子发生装置4使得气体带正负离子；s400，将第二区12的气体经去静电区13回流至第一区11，以在气体流经去静电区11时对置于去静电区11的待去除静电对象进行去静电。
38.利用加热装置2对第一区11的气体进行加热，气体受热后因密度变小而呈上升运动，该受热气体与其他区域未受热的气体之间产生压差，在压差作用下，受热气体会流动至腔室的第二区12。在第二区12中设置有制冷装置3，制冷装置3对流动至第二区12的受热气体进行降温，气体冷却后因密度变大而呈下降运动，该冷却气体因压差作用会流回至第一区11，也即第一区11与第二区12之间形成气体流动。利用离子发生装置4使得流向去静电区13的气体中带有正负离子，为后续消除去静电区13的静电作好准备。
39.当去静电区13接收到带有正负离子的气体时，气体中的正负离子与该去静电区13的电荷进行中和，完成置于去静电区13的待去除静电对象的静电消除。流经去静电区13的气体通过流动再次流回第一区11，重新开始上述过程。
40.带有正负离子的气体能与去静电区13的待去除静电对象之间具有较大的接触面积，使待去除静电对象能与带有正负离子的气体进行充分接触，有效提高静电消除效果。在消除静电的过程中，利用腔室内形成的带有正负离子的气体流经去静电区13实现静电消除，该气体流速均匀且风力较小，一方面能适应多种去静电的工况，如包含粉末的去静电工况，提高应用适应性，另一方面也能控制气体流速的大小，保证工作效率。
41.进一步地，在去静电过程中，可实现对腔室内温度的调节，通过程序联动，分别调节加热装置2的加热功率和制冷装置3的制冷功率，实现腔室内温度的精确控制，有利于改善实验精度和效果。
42.参阅图3，图3示出了本发明在一些实施例中的手套箱的示意图。手套箱包括上述的静电消除系统，以实现手套箱内的静电消除。带有该静电消除系统的手套箱，其箱体被配置为主体1，手套箱的操作区被配置为去静电区13，该静电消除系统可以与手套箱充分融合，并能适应多种结构类型的手套箱(如包含单个操作区的手套箱、包含多个操作区的手套箱等)。
43.在一些实施例中，手套箱包括两个操作区，手套箱的箱体(主体1)内包括一个第一区11、两个第二区12及两个操作区(去静电区13)，第一区11设于两个第二区12之间，两个操作区分别位于两个第二区12内，两个第二区12分别设置在箱体腔室内的两侧。
44.箱体内第一区11的上方区域内设有导流装置6，用于将第一区11的受热气体导向至两侧的第二区12；箱体内第一区11的下方区域内设有加热装置2，加热装置2为同一平面设置的若干电加热丝，电加热丝之间留有足够的间隙使气体能够通过。
45.箱体内两个第二区12的结构布置相同，箱体内第二区12的上方区域内由上至下依次设有制冷装置3、离子发生装置4及冷气体通道41，离子发生装置4上的放电器为金属面阵式圆锥尖端放电器；箱体内第二区12的下方区域内设有操作区。
46.箱体内第一区11与第二区12之间设有隔热装置5，隔热装置5的上方与冷气体通道41相连，隔热装置5的下方设有进气通道51，电加热丝安装于进气通道51的上方，以便更好地加热第一区11的气体。
47.该手套箱利用加热装置2对第一区11的气体进行加热，受热后的气体上升，经导流装置6流动至第二区12的上方区域，受热气体与离子发生装置4发生接触并在接触过程中被
降温并大量产生带正负离子的气体，带正负离子的气体冷却后密度变大通过冷气体通道41下落至操作区，气体中的正负离子与操作区的电荷进行静电中和，从而实现操作区的静电消除，气体在流经操作区后通过进气通道41进入第一区11，流经加热装置2重新开始以上过程。
48.在该手套箱内消除静电的整个过程中，带正负离子的气体的运动空间与整个第二区12相匹配，该气体能与操作区之间具有较大的接触面积，也即能产生较大的静电消除面积，实现对操作区的整个操作面静电消除。手套箱中可以保持无静电状态，改善实验的精度和效果。
49.该手套箱利用气体受热上升、冷却下降的原理形成流动的气体，气体流速均匀且风力较小，该手套箱适用于多种去静电工况，无静电防护死角，避免出现静电损伤，具有良好的适应性。
50.手套箱在静电消除过程中能产生“烟囱效应”，可加快气体循环，提升了静电消除效率；同时，箱体内具备加热装置2和制冷装置3，在去静电过程中有利于精确控制箱体内的温度，可配合不同操作条件的环境需求，进一步提高了该手套箱的适应性，有效提高了实验精度和产品质量。该手套箱减小了结构体积和部件数量，降低了制造成本，还能适应不同的操作工况。
51.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
52.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种静电消除系统，其特征在于，包括：主体，所述主体包括腔室，所述腔室内包括第一区、第二区及去静电区，所述第一区与所述第二区相连通，流经所述第二区的气体可经所述去静电区回流至所述第一区；加热装置，设置于所述第一区，用于对所述第一区的气体进行升温，所述第一区经升温后的气体可流动至第二区；制冷装置，设置于所述第二区，用于对所述第二区的气体进行降温，所述第二区经降温后的气体可流动至去静电区；以及离子发生装置，设置于所述腔室，用于使流动至所述去静电区的气体带有正负离子。2.根据权利要求1所述的静电消除系统，其特征在于，所述腔室内还包括隔热装置，所述隔热装置设置于所述第一区与所述第二区之间，所述隔热装置上设有进气通道，所述进气通道用于使气体进入所述第一区。3.根据权利要求1所述的静电消除系统，其特征在于，所述腔室内还包括导流装置，所述导流装置用于引导所述第一区的气体进入所述第二区。4.根据权利要求1所述的静电消除系统，其特征在于，所述腔室内还包括冷气体通道，所述冷气体通道用于使经所述第二区降温的气体进入所述去静电区。5.根据权利要求1所述的静电消除系统，其特征在于，所述离子发生装置设置于所述制冷装置的靠近所述去静电区的一侧。6.根据权利要求5所述的静电消除系统，其特征在于，所述离子发生装置与所述制冷装置之间通过冷却管路相连接，所述制冷装置输出的冷气能够流经所述冷却管路对所述离子发生装置进行冷却。7.根据权利要求1所述的静电消除系统，其特征在于，所述加热装置包括至少2个电加热丝，所述至少2个电加热丝间隔设置于同一平面内。8.根据权利要求1所述的静电消除系统，其特征在于，所述离子发生装置包括尖端放电器。9.一种手套箱，其特征在于，所述手套箱包括如权利要求1-8任一项所述的静电消除系统，所述主体呈箱状。10.一种静电消除的方法，其特征在于，包括：提供具有第一区、第二区和去静电区的腔室，所述第一区和所述第二区相连通，所述第二区的气体可经所述去静电区回流至所述第一区；对所述第一区的气体进行加热，使得加热的气体流向所述第二区；对流入所述第二区的气体进行降温，并利用离子发生装置使得气体带正负离子；将所述第二区的气体经所述去静电区回流至所述第一区，以在所述气体流经所述去静电区时对置于所述去静电区的待去除静电对象进行去静电。

技术总结
本申请涉及一种静电消除系统，包括主体，主体包括腔室，腔室内包括第一区、第二区及去静电区，第一区与第二区相连通，流经第二区的气体可经去静电区回流至第一区；加热装置，设置于第一区，用于对第一区的气体进行升温，第一区经升温后的气体可流动至第二区；制冷装置，设置于第二区，用于对第二区的气体进行降温，第二区经降温后的气体可流动至去静电区；离子发生装置，设置于该腔室，用于使流动至去静电区的气体带有正负离子。该静电消除系统中气体的运动空间与整个腔室相匹配，流动的气体与去静电区之间具有较大的接触面积，气体流速均匀且风力较小，能适应多种去静电工况。能适应多种去静电工况。能适应多种去静电工况。


技术研发人员：邱玉宝 黄璟 刘张波 蒋兴旺 黄天印
受保护的技术使用者：中汽创智科技有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/13