TWI749572B - 主動流體靜電消除系統 - Google Patents
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Abstract
一種主動流體靜電消除系統，安裝於一流體輸送管路，其包含有一電磁閥、一靜電量測裝置、一流體去靜電裝置以及一控制器。電磁閥連接於流體輸送管路的接口，靜電量測裝置則用來量測流體輸送管路中流體的一靜電值。流體去靜電裝置連接於電磁閥，而控制器連接於靜電量測裝置以及電磁閥，當控制器判斷靜電量測裝置所量測之流體的靜電值大於一預定值時，開啟電磁閥，以使流體通過流體去靜電裝置，以消除流體的靜電荷。
Description
本發明係有關於一種流體靜電消除系統。特別是有關於一種主動流體靜電消除系統。
靜電為大自然中的一種自然現象，而當帶靜電物體接觸與其有電位差的物體時，則會發生電荷轉移，以致於產生火花放電的現象。
由於兩種不同的物質相互摩擦、接觸、分離起電，就可能產生靜電，嚴重者可能引燃周圍易燃性環境，發生火災或爆炸事故。因此靜電問題及所造成的危害越來越引起人們的關注。在化學、石油、塗料、塑膠、印刷和電子等行業，容易有潛在靜電危害的問題導致意外事故發生，從而造成人員傷亡及財產損失。
在工業生產過程中靜電可能伴隨各種不同作業而產生，例如撕裂、剝離、拉仲、撞擊物質，粉碎、篩分、滾壓、攪拌、輸送、噴塗和過濾物料，還有氣、液體的流動、濺潑、噴射等各種操作，若靜電蓄積至危險程度， 則會發生靜電放電。而靜電能夠引起各種危害的根本原因，在於靜電放電火花具有點燃之能量，因此當靜電放電所產生的火花能量大於爆炸性混合物所需之最小點火能量(Minimum Ignition Energy；MIE)就可能成為引起火災或爆炸之點火源。
根據勞工安全衛生研究所之研究報告資料庫統計顯示，以石化業所發生之火災或爆炸危害為最高，其次為化學材料業及化學製品等製造業，主要原因為石化業與化學工業多半為易燃性之液體、氣體等物質，因此在靜電危害事故行業別中，這三類之比例為較高之發生比例。
察例一：2007 年10 月29 日下午13 時左右，位於美國愛荷華州某化學品儲運場所發生火災和一連串的爆炸，該生產區正在進行乙酸乙酯(Ethyl acetate) 注入300 加侖桶槽分裝之作業，操作員利用合成橡膠軟管輸送溶劑至料桶頂部閉口，不久聽到爆炸聲響，大火延燒至一座倉庫，並引燃所存放的其他易燃和可燃性液體，造成1 名員工輕傷、及1 名消防人員灼傷。
案例二：2008 年11 月11 日下午14 時左右，位於桃園縣某生產防水塗料公司發生火災爆炸意外，事故發生當時，廠內正在進行溶劑型塗料生產製程，以有機溶劑甲苯(Toluene) 及油漆溶劑混合塗料原料進行混合攪拌之作業，在將底部甲苯桶槽以空氣加壓輸送甲苯溶劑注入至攪拌槽體上方的進料口內時，突然發生火災爆炸意外，兩名現場作業員其中1 名重傷不治死亡、另1 名嚴重灼傷。
根據國內外的案例均可知道，液體輸送時，若不能克服靜電的問題，可造成十分嚴重的後果。因此，如何能夠安全與可靠的輸送化學溶劑等液體，將能有效地降低意外災害的產生，有助於提升整體生產的安全性。
發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本發明實施例的重要/關鍵元件或界定本發明的範圍。
本發明內容之一目的是在提供一種主動流體靜電消除系統，可以有效地減少化學品管路中的靜電。
為達上述目的，本發明內容之一技術態樣係關於一種主動流體靜電消除系統，安裝於一流體輸送管路之一接口。主動流體靜電消除系統包含有一電磁閥、一靜電量測裝置、一流體去靜電裝置以及一控制器。電磁閥連接於流體輸送管路的接口，靜電量測裝置則用來量測流體輸送管路中流體的一靜電值。流體去靜電裝置連接於電磁閥，而控制器連接於靜電量測裝置以及電磁閥，當控制器判斷靜電量測裝置所量測之流體的靜電值大於一預定值時，開啟電磁閥，以使流體通過流體去靜電裝置，以消除流體的靜電荷。
在一些實施例中，靜電量測裝置更包含有一靜電感應器，固定於流體輸送管路，以量測流體輸送管路中的流體的靜電值。
在一些實施例中，前述之電磁閥係一第一電磁閥，而在第一電磁閥與接口之間，更可以包含有一去離子水電磁閥，且去離子水電磁閥亦電性連接控制器。
在一些實施例中，控制器可開啟去離子水電磁閥，以利用去離子水沖洗第一電磁閥以及流體去靜電裝置。
在一些實施例中，主動流體靜電消除系統更包含有一加壓泵，安裝於流體輸送管路之中，以提供輸送流體所需的壓力。
在一些實施例中，流體去靜電裝置包含有一閥體、一單向逆止閥、一排放槽以及一靜電導出器。單向逆止閥安裝於閥體之中，排放槽亦設置於閥體之中，排放槽連接於單向逆止閥，且排放槽包含一側壁。靜電導出器安裝於排放槽的側壁，以將流體中的靜電荷導出，並利用排放槽，將流體排出閥體。
在一些實施例中，單向逆止閥包含一活塞以及一彈簧，活塞係一全氟烷氧基烷烴聚合物(perfluoroalkoxy alkanes；PFA)活塞，且閥體係一PFA閥體。
在一些實施例中，彈簧係一PFA彈簧，或彈簧係一金屬彈簧且具有一PFA包覆層。
在一些實施例中，靜電導出器包含一靜電導出針，連接於一接地端。
在一些實施例中，靜電導出針包含一貴金屬靜電導出針。
因此，主動流體靜電消除系統可以根據需求設置於流體輸送管路之中，並根據靜電量測裝置所量測而得的流體靜電值開啟或關閉電磁閥，以使輸送管中累積的靜電荷被排出管路之中。此外，藉由具有PFA材質的活塞、彈簧與閥體，減少流體的金屬污染，而部分接觸到金屬靜電導出器的流體則可以經由排出口直接排出，更能藉由去離子水清洗電磁閥與流體去靜電裝置，有效地避免造成製程流體的污染，進而提升產線的生產品質，更能提高流體傳送的安全性，大幅增加生產製程的安全性與製程良率。
下文係舉實施例配合所附圖式進行詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。另外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件或相似元件將以相同之符號標示來說明。
另外，在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞（terms），除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
於實施方式與申請專利範圍中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或複數個。而步驟中所使用之編號僅係用來標示步驟以便於說明，而非用來限制前後順序及實施方式。
其次，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。
參閱第1圖至第6圖，第1圖係繪示流體去靜電裝置安裝於流體輸送管路之示意圖，而第2圖係繪示管路中靜電荷累積的示意圖，第3圖則係繪示經流體去靜電裝置導出靜電以及排出部分流體的示意圖。第4圖是一種主動流體靜電消除方法的示意圖。第5圖則是一種主動流體靜電消除系統之示意圖。而第6圖則是另一種主動流體靜電消除系統之示意圖。
首先參閱第4圖及第5圖，如第5圖中所示，主動流體靜電消除系統500，安裝於一流體輸送管路200之中，主動流體靜電消除系統500包含有一電磁閥510、一靜電量測裝置530、一流體去靜電裝置100以及一控制器540。流體輸送管路200係用來輸送一流體220，且流體輸送管路200具有一接口230。電磁閥510連接於流體輸送管路200的接口230，而靜電量測裝置530則量測流體輸送管路200中流體220的一靜電值。在一些實施例中，靜電量測裝置530可以偵測0.2KV至20KV之間的靜電值。而流體去靜電裝置100則連接於電磁閥510。
此外，控制器540連接於靜電量測裝置530以及電磁閥510，當控制器540判斷靜電量測裝置530所量測之流體220的靜電值大於一預定值時，控制器540開啟電磁閥510，以使流體220通過流體去靜電裝置100，以消除流體220的靜電荷。在一些實施例中，所述之靜電值大於一預定值可以是靜電值大於2KV，例如是靜電值大於1KV時，控制器540開啟電磁閥510。
在一些實施例中，所述之流體是化學液體、有機溶劑或帶有固體粒子的漿液（Slurry）等廠房中常用之流體。
在一些實施例中，靜電量測裝置530包含有一靜電感應器532，可固定於流體輸送管路200之上，以量測流體輸送管路200中的流體220的靜電值。
同時參閱第4圖，以利用主動流體靜電消除系統500進行主動流體靜電消除方法400的說明。首先，主動流體靜電消除方法400包含有，步驟410，靜電量測裝置530量測流體輸送管路200中的靜電值，步驟420，控制器540判斷量測的靜電值是否大於一預定值，例如是大於1KV或2KV。步驟430，當控制器540判斷量測的靜電值大於預定值時，控制器540開啟一第一電磁閥510，以使流體220由流體去靜電裝置100排出，以消除靜電。接著，步驟440，持續利用靜電量測裝置530量測流體輸送管路200中流體220的靜電值。步驟450，控制器540判斷量測的靜電值是否小於預定值。接著進入步驟460，當控制器540判斷量測的流體220的靜電值小於預定值後，控制器540關閉第一電磁閥510，以繼續提供製程所需的流體。
其中，步驟455則需搭配第6圖之主動流體靜電消除系統600進行說明。參閱第6圖，如圖中所示，主動流體靜電消除系統600安裝於一流體輸送管路650之中，其可以根據需求在流體輸送管路650之中安裝至少一組主動流體靜電消除系統600，然本發明並不限定於此，其亦可以根據需求安裝兩組以上的主動流體靜電消除系統600。
如圖中所示，流體輸送管路650設置有第一使用端管路610以及第二使用端管路640，並同時配置有兩組主動流體靜電消除系統600，以消除流體輸送管路650中的流體670的靜電荷。
每一主動流體靜電消除系統600包含有一電磁閥620、一電磁閥630、一靜電量測裝置530、一流體去靜電裝置100以及一控制器540。流體輸送管路650係用來輸送一流體670，並利用第一使用端管路610以及第二使用端管路640輸送至製程中的設備。電磁閥630連接於流體輸送管路650的接口，而靜電量測裝置530則量測流體輸送管路650中流體670的一靜電值。在一些實施例中，靜電量測裝置530可以偵測0.2KV至20KV之間的靜電值。流體去靜電裝置100則連接於電磁閥620，電磁閥620則設置於電磁閥630以及流體去靜電裝置100之間。
此外，控制器540連接於靜電量測裝置530以及電磁閥620，當控制器540判斷靜電量測裝置530所量測之流體670的靜電值大於一預定值時，控制器540開啟電磁閥620，以使流體670通過流體去靜電裝置100，以消除流體670的靜電荷。在一些實施例中，所述之靜電值大於一預定值可以是靜電值大於2KV，例如是靜電值大於1KV時，控制器540開啟電磁閥620。
在一些實施例中，靜電量測裝置530包含有一靜電感應器532，可固定於流體輸送管路650之上，以量測流體輸送管路650中的流體670的靜電值。
在一些實施中，電磁閥620係一第一電磁閥，而電磁閥630則係一第二電磁閥，例如是一去離子水電磁閥，較佳地是一多通道閥，例如是一三通閥。而電磁閥620與電磁閥630均電性連接控制器540。
同時參閱第4圖之步驟455，控制器540控制第二電磁閥630，關閉流至流體去靜電裝置100的流體閥門，並開啟第二電磁閥630的去離子水閥門，以利用去離子水（Deionized water；DIW）沖洗第一電磁閥620以及流體去靜電裝置100，然後，在經過一段時間之後，控制器540關閉第二電磁閥630的去離子水閥門。
因此，藉由控制第二電磁閥630可以有效地利用去離子水清潔第一電磁閥620以及流體去靜電裝置100，以提升管線的潔淨度，以避免污染後續的製程流體。
在一些實施例中，第一電磁閥620以及第二電磁閥630可以同時開啟，以使流體670流入流體去靜電裝置100，亦可以分別獨立開啟以使流體670流入流體去靜電裝置100，其均不脫離本發明之精神與範圍。
在一些實施例中，主動流體靜電消除系統600更包含有一加壓泵660，安裝於流體輸送管路650，以提供輸送流體670所需的壓力。
參閱第1圖至第3圖，流體去靜電裝置100包含有一閥體110一單向逆止閥130、一排放槽160以及一靜電導出器180。
單向逆止閥130安裝於閥體110之中，排放槽160設置於閥體110之中，且排放槽160連接於單向逆止閥130的下游。靜電導出器180則安裝於排放槽160的側壁162之上，以用來將流體220中的靜電荷240導出，並可利用排放槽160，將排放流體250排出閥體110。其中，由於排放流體250接觸過金屬，為了避免污染製程，故將接觸過靜電導出器180的金屬導針的流體，排放出流體去靜電裝置100，以避免污染後續製程。
在一些實施例中，閥體110包含有一接合部120，用以連接流體輸送管路200之輸送管210的接口230，然本發明並不限定於此，接合部120亦可以連接於流體輸送管路200之任何其他元件，例如是連接於一電磁閥或一旁通管路中，以進行靜電的導出以及流體的排放，其均不脫離本發明之精神與範圍。
此外，閥體110更包含有一排出口170，連接於排放槽160，以將流體220排出閥體110。一般而言，排出口170係用來連接一外部排放管300，以將排放流體250傳送至流體回收槽等裝置中。
在一些實施例中，靜電導出器180包含有一靜電導出針，電性連接於一接地端190，以將靜電荷由流體220中導引至接地端190，以中和靜電荷，避免靜電荷累積於輸送管210之中。
在一些實施例中，輸送管210係由全氟烷氧基烷烴聚合物(perfluoroalkoxy alkanes；PFA)所製作的流體輸送管。
在一些實施例中，單向逆止閥130包含有一活塞140以及一彈簧150，當流體的壓力大於一預定值時，例如是大於10Kpa時，活塞140壓縮彈簧150，以使流體流至排放槽160，進而接觸到垂直於排放槽160的側壁162設置的靜電導出器180，以將靜電導出至接地端190。
此外，由於靜電導出器180以針狀垂直設置於排放槽160的側壁162，因此，靜電導出器180垂直排放流體250的流動方向，更能避免流體回濺等情況的發生，避免接觸過金屬的靜電導出器180的流體回流至輸送管210中，有助於提升後續生產製程的品質與穩定性。
在一些實施例中，靜電導出針包含由貴金屬(Noble metal)所製造的貴金屬靜電導出針，以利用貴金屬之極強的抗氧化和腐蝕能力，其可以是由釕、銠、鈀、銀、鋨、銥、鉑及/或金等金屬所製作。
在一些實施例中，活塞140係全氟烷氧基烷烴聚合物(PFA)活塞，且閥體110亦係為一PFA閥體。
在一些實施例中，彈簧150可以是一PFA彈簧，或者是一金屬彈簧且具有一PFA包覆層，以提供合適的彈力。
綜上所述，主動流體靜電消除系統可以根據需求設置於流體輸送管路之中，並根據靜電量測裝置所量測而得的流體靜電值開啟或關閉電磁閥，以使輸送管中累積的靜電荷排出管路之中。此外，藉由具有PFA材質的活塞、彈簧與閥體，減少流體的金屬污染，而部分接觸到金屬靜電導出器的流體則可以經由排出口直接排出，更能藉由去離子水清洗電磁閥與流體去靜電裝置，有效地避免造成製程流體的污染，進而提升產線的生產品質，更能提高流體傳送的安全性，大幅增加生產製程的安全性與製程良率。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:流體去靜電裝置
110:閥體
120:接合部
130:單向逆止閥
140:活塞
150:彈簧
160:排放槽
162:側壁
170:排出口
180:靜電導出器
190:接地端
200:流體輸送管路
210:輸送管
220:流體
230:接口
240:靜電荷
250:排放流體
300:外部排放管
400:主動流體靜電消除方法
410,420,430,440,450,455,460:步驟
500:主動流體靜電消除系統
510:電磁閥
530:靜電量測裝置
532:靜電感應器
540:控制器
600:主動流體靜電消除系統
610:第一使用端管路
620:電磁閥
630:電磁閥
640:第二使用端管路
650:流體輸送管路
660:加壓泵
670:流體
為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖是依照本發明一實施例所繪示的一種流體去靜電裝置安裝於流體輸送管路之示意圖。
第2圖是模擬流體傳輸時，管路中靜電荷累積的示意圖。
第3圖是模擬流體傳輸時，經流體去靜電裝置導出靜電以及排出部分流體的示意圖。
第4圖是依照本發明一實施態樣所繪示的一種主動流體靜電消除方法的示意圖。
第5圖是依照本發明一實施例所繪示的一種主動流體靜電消除系統之示意圖。
第6圖是依照本發明另一實施例所繪示的一種主動流體靜電消除系統之示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
100:流體去靜電裝置
180:靜電導出器
190:接地端
200:流體輸送管路
220:流體
230:接口
500:主動流體靜電消除系統
510:電磁閥
530:靜電量測裝置
532:靜電感應器
540:控制器
Claims (8)
- 一種主動流體靜電消除系統，安裝於一流體輸送管路之一接口，該主動流體靜電消除系統，包含：一電磁閥，連接於該流體輸送管路的該接口；一靜電量測裝置，量測該流體輸送管路中一流體的一靜電值；一流體去靜電裝置，連接於該電磁閥；以及一控制器，連接於該靜電量測裝置以及該電磁閥，當該控制器判斷該靜電量測裝置所量測之該流體的該靜電值大於一預定值時，開啟該電磁閥，以使該流體通過該流體去靜電裝置，以消除該流體的靜電荷，其中該靜電量測裝置更包含一靜電感應器，固定於該流體輸送管路，以量測該流體輸送管路中的該流體的該靜電值，其中該電磁閥係一第一電磁閥，該第一電磁閥與該接口之間，更包含一去離子水電磁閥，該去離子水電磁閥電性連接該控制器。
- 如請求項1所述之主動流體靜電消除系統，其中該控制器，開啟該去離子水電磁閥，以利用去離子水沖洗該第一電磁閥以及該流體去靜電裝置。
- 如請求項1所述之主動流體靜電消除系統，更包含一加壓泵，安裝於該流體輸送管路，以提供輸送該流體所需的壓力。
- 如請求項1所述之主動流體靜電消除系統，其中該流體去靜電裝置，包含：一閥體，連接該電磁閥；一單向逆止閥，安裝於該閥體之中；一排放槽，設置於該閥體之中，該排放槽連接於該單向逆止閥，該排放槽包含一側壁；以及一靜電導出器，安裝於該排放槽的該側壁，以將該流體中的該些靜電荷導出，並利用該排放槽，將該流體排出該閥體。
- 如請求項4所述之主動流體靜電消除系統，其中該單向逆止閥包含一活塞以及一彈簧，該活塞係一全氟烷氧基烷烴聚合物(perfluoroalkoxy alkanes；PFA)活塞，且該閥體係一PFA閥體。
- 如請求項5所述之主動流體靜電消除系統，其中該彈簧係一PFA彈簧，或該彈簧係一金屬彈簧且具有一PFA包覆層。
- 如請求項6所述之主動流體靜電消除系統，其中該靜電導出器包含一靜電導出針，連接於一接地端。
- 如請求項7所述之主動流體靜電消除系統，其中該靜電導出針包含一貴金屬靜電導出針。
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