JP2003326192A - イオン化装置及び該イオン化装置を含むシステム - Google Patents
イオン化装置及び該イオン化装置を含むシステムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大量のクラスターイオンを効率良く居住空間
に提供できるイオン化装置を提供する。 【解決手段】 イオン化装置１０は、臨界オリフィス２
０を通じて外部空間１４と連通する内部空間１８を形成
する容器１２を有する。臨界オリフィス２０の近傍には
第１の電極１６が配置され、第１の電極１６と所定の間
隔をあけて対向するように、第２の電極２６が内部空間
１８内に配置されている。気体供給部３０は、内部空間
１８に所定の物質（例えば水）の分子を含む気体（蒸
気）を供給する。電源２８は、第１の電極１６と第２の
電極２６との間に所定の電圧を印加し、これら電極の間
にコロナ放電を形成する。コロナ放電によって形成され
たイオンは、臨界オリフィス２０から高速ジェットとな
って拡大管２４に放出され、急激な圧力の低下によって
断熱膨張し、周辺雰囲気の分子と結合してクラスターイ
オン３６に成長する。
に提供できるイオン化装置を提供する。 【解決手段】 イオン化装置１０は、臨界オリフィス２
０を通じて外部空間１４と連通する内部空間１８を形成
する容器１２を有する。臨界オリフィス２０の近傍には
第１の電極１６が配置され、第１の電極１６と所定の間
隔をあけて対向するように、第２の電極２６が内部空間
１８内に配置されている。気体供給部３０は、内部空間
１８に所定の物質（例えば水）の分子を含む気体（蒸
気）を供給する。電源２８は、第１の電極１６と第２の
電極２６との間に所定の電圧を印加し、これら電極の間
にコロナ放電を形成する。コロナ放電によって形成され
たイオンは、臨界オリフィス２０から高速ジェットとな
って拡大管２４に放出され、急激な圧力の低下によって
断熱膨張し、周辺雰囲気の分子と結合してクラスターイ
オン３６に成長する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン化装置、お
よびこのイオン化装置を利用したシステムに関する。
よびこのイオン化装置を利用したシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】マイナスイオンは、人の健康・生理機能
（例えば、ストレスの緩和、疲労回復、血行促進）や生
活環境改善（例えば、抗菌、除虫、ダイオキシンの抑
制）に優れた機能を発揮することが知られている。この
マイナスイオン（巨大な水のクラスターイオン）は、自
然界において、滝の付近や噴水などのように、水が岩や
石などに当たるときに小さな分子に拡散して発生する
（レナード効果）。一方、マイナスイオンを人工的に生
成する装置として、例えばコロナ放電法や水滴破砕法を
利用したイオン化装置が提案されている。
（例えば、ストレスの緩和、疲労回復、血行促進）や生
活環境改善（例えば、抗菌、除虫、ダイオキシンの抑
制）に優れた機能を発揮することが知られている。この
マイナスイオン（巨大な水のクラスターイオン）は、自
然界において、滝の付近や噴水などのように、水が岩や
石などに当たるときに小さな分子に拡散して発生する
（レナード効果）。一方、マイナスイオンを人工的に生
成する装置として、例えばコロナ放電法や水滴破砕法を
利用したイオン化装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、コロナ放電法
は、イオンを大きくするために大量の水を蒸気にする必
要があるため、大容量のボイラーを必要とし、また居室
内の湿度が過度に高くなって快適性が低下するという問
題がある。また、水滴破砕法は大量の水を板に当てるた
め、大容量の貯留槽を必要とするうえ、水を板に当てる
ときに大きな音を発生するという問題がある。
は、イオンを大きくするために大量の水を蒸気にする必
要があるため、大容量のボイラーを必要とし、また居室
内の湿度が過度に高くなって快適性が低下するという問
題がある。また、水滴破砕法は大量の水を板に当てるた
め、大容量の貯留槽を必要とするうえ、水を板に当てる
ときに大きな音を発生するという問題がある。
【０００４】そこで、本発明は、大量のクラスターイオ
ンを効率良く提供できるイオン化装置、また小型で騒音
の少ないイオン化装置を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、このイオン化装置を利用したシステムを
提供することを別の目的とする。
ンを効率良く提供できるイオン化装置、また小型で騒音
の少ないイオン化装置を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、このイオン化装置を利用したシステムを
提供することを別の目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】これらの目的を達成する
ために、本発明に係るイオン化装置は、臨界オリフィス
２０を通じて外部空間１４と連通する内部空間１８を形
成する容器１２と、開口部２０の近傍に配置された第１
の電極１６と、第１の電極１６と所定の間隔をあけて対
向するように内部空間１８内に配置された第２の電極２
６と、内部空間１８に所定の物質（例えば、水）の分子
を含む気体を供給する気体供給部３０と、第１の電極１
６と第２の電極２６との間に所定の電圧を印加して放電
させることで分子をイオン化する電源２８と、臨界オリ
フィス２０から外部空間１４に向かって逆テーパ状に広
がる拡大管２４を形成する断熱部２２で構成されてい
る。
ために、本発明に係るイオン化装置は、臨界オリフィス
２０を通じて外部空間１４と連通する内部空間１８を形
成する容器１２と、開口部２０の近傍に配置された第１
の電極１６と、第１の電極１６と所定の間隔をあけて対
向するように内部空間１８内に配置された第２の電極２
６と、内部空間１８に所定の物質（例えば、水）の分子
を含む気体を供給する気体供給部３０と、第１の電極１
６と第２の電極２６との間に所定の電圧を印加して放電
させることで分子をイオン化する電源２８と、臨界オリ
フィス２０から外部空間１４に向かって逆テーパ状に広
がる拡大管２４を形成する断熱部２２で構成されてい
る。
【０００６】本発明のシステムは、一対の電極７６，７
８と、一対の電極７６，７８の間に電圧を印加する電源
８２とを備え、イオン化装置１０で生成された分子イオ
ンが一対の電極７６，７８間に送られるものである。
８と、一対の電極７６，７８の間に電圧を印加する電源
８２とを備え、イオン化装置１０で生成された分子イオ
ンが一対の電極７６，７８間に送られるものである。
【０００７】本発明の他の形態のシステムは、ナノ粒子
とイオン化装置１０Ａで生成された分子イオンとを混合
する容器９６を備え、容器９６内でナノ粒子に分子イオ
ンを付着させるものである。
とイオン化装置１０Ａで生成された分子イオンとを混合
する容器９６を備え、容器９６内でナノ粒子に分子イオ
ンを付着させるものである。
【０００８】本発明の他の形態のシステムは、ナノ粒子
とイオン化装置１０Ａで生成された分子イオンとを混合
して分子イオンをナノ粒子に付着させる容器１０４と、
容器１０４内に配置された一対の電極１０６，１０８
と、一対の電極１０６，１０８の間に所定の電圧を印加
し、分子イオンが付着したナノ粒子を一対の電極１０
６，１０８の間に配置された被沈着部材１１２に向かっ
て付勢する電界を形成する電源１１０を有する。
とイオン化装置１０Ａで生成された分子イオンとを混合
して分子イオンをナノ粒子に付着させる容器１０４と、
容器１０４内に配置された一対の電極１０６，１０８
と、一対の電極１０６，１０８の間に所定の電圧を印加
し、分子イオンが付着したナノ粒子を一対の電極１０
６，１０８の間に配置された被沈着部材１１２に向かっ
て付勢する電界を形成する電源１１０を有する。
【０００９】本発明の他の形態の方法は、所定の物質か
らなる分子イオンをナノ粒子の表面に付着させて帯電さ
せるものである。
らなる分子イオンをナノ粒子の表面に付着させて帯電さ
せるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】（１）クラスターイオン発生器
図１は、本発明に係るイオン化装置の具体的実施形態で
あるクラスターイオン発生器１０の概略構成を示す。こ
のクラスターイオン発生器１０は、筒状の容器又はハウ
ジング１２を有する。ハウジング１２は、電気的に絶縁
性を有する材料で形成されており、図面上左側の一端が
閉鎖され、図面上右側の他端が外部空間１４に開放され
ている。外部空間１４に対して開放されたハウジング１
２の他端側は導電材料からなる隔壁（第１の電極）１６
によって閉鎖されており、これによりハウジング１２の
内側に内部空間１８が形成されている。隔壁１６は小径
（例えば、内径が０．１〜０．４ｍｍ）の臨界オリフィ
ス（孔）２０を備えており、この臨界オリフィス２０を
通じて内部空間１８と外部空間１４が流体的に接続され
ている。臨界オリフィス２０の外側には筒状の断熱部
（断熱部材）２２が配置されており、臨界オリフィス２
０から外部空間１４に向けて逆テーパ状に広がる拡大管
（断熱空間）２４が形成されている。一方、臨界オリフ
ィス２０の内側には、臨界オリフィス２０と所定の間隔
をあけて、臨界オリフィス２０に対向する針状電極（第
２の電極）２６が配置されている。本実施形態におい
て、針状電極２６は臨界オリフィス２０の中心軸上に配
置されて絶縁ハウジング１２に支持されている。
あるクラスターイオン発生器１０の概略構成を示す。こ
のクラスターイオン発生器１０は、筒状の容器又はハウ
ジング１２を有する。ハウジング１２は、電気的に絶縁
性を有する材料で形成されており、図面上左側の一端が
閉鎖され、図面上右側の他端が外部空間１４に開放され
ている。外部空間１４に対して開放されたハウジング１
２の他端側は導電材料からなる隔壁（第１の電極）１６
によって閉鎖されており、これによりハウジング１２の
内側に内部空間１８が形成されている。隔壁１６は小径
（例えば、内径が０．１〜０．４ｍｍ）の臨界オリフィ
ス（孔）２０を備えており、この臨界オリフィス２０を
通じて内部空間１８と外部空間１４が流体的に接続され
ている。臨界オリフィス２０の外側には筒状の断熱部
（断熱部材）２２が配置されており、臨界オリフィス２
０から外部空間１４に向けて逆テーパ状に広がる拡大管
（断熱空間）２４が形成されている。一方、臨界オリフ
ィス２０の内側には、臨界オリフィス２０と所定の間隔
をあけて、臨界オリフィス２０に対向する針状電極（第
２の電極）２６が配置されている。本実施形態におい
て、針状電極２６は臨界オリフィス２０の中心軸上に配
置されて絶縁ハウジング１２に支持されている。
【００１１】針状電極２６は、高圧電源２８と電気的に
接続されている。一方、ハウジング１２の内部空間１８
は加湿器（気体供給部）３０に流体的に接続されてい
る。加湿器３０は、イオン化する分子である水を収容し
た貯留槽３２と、この貯留槽３２の底部に空気を供給す
る空気供給装置３４を備えている。通常、空気供給装置
３４は、空気を供給するポンプと、一端がポンプの吐出
口に接続されると共に他端が貯留槽３２の底部に配置さ
れた空気供給管を有する。ハウジング１２の内部空間１
８と空気加湿器３０を接続する空気供給管は、その一端
が貯留槽３２の上部空間に連通し、他端が内部空間１８
に連通している。
接続されている。一方、ハウジング１２の内部空間１８
は加湿器（気体供給部）３０に流体的に接続されてい
る。加湿器３０は、イオン化する分子である水を収容し
た貯留槽３２と、この貯留槽３２の底部に空気を供給す
る空気供給装置３４を備えている。通常、空気供給装置
３４は、空気を供給するポンプと、一端がポンプの吐出
口に接続されると共に他端が貯留槽３２の底部に配置さ
れた空気供給管を有する。ハウジング１２の内部空間１
８と空気加湿器３０を接続する空気供給管は、その一端
が貯留槽３２の上部空間に連通し、他端が内部空間１８
に連通している。
【００１２】このような構成を備えたイオン発生器１０
によれば、空気供給装置３４から供給された空気は、貯
留槽３２の底部から水中に放出される。水中に放出され
た空気は気泡となって上部空間に浮上し、その上部空間
を加湿空気（湿度約３０〜４０％）で満たす。この加湿
空気は、空気供給装置３４から連続的に供給される空気
によってハウジング１２の内部空間１８に所定の圧力
（例えば、１〜２ｋｇ／ｃｍ２）で送り込まれる。その
結果、ハウジング１２の内部空間１８は加湿された圧力
空気で満たされる。
によれば、空気供給装置３４から供給された空気は、貯
留槽３２の底部から水中に放出される。水中に放出され
た空気は気泡となって上部空間に浮上し、その上部空間
を加湿空気（湿度約３０〜４０％）で満たす。この加湿
空気は、空気供給装置３４から連続的に供給される空気
によってハウジング１２の内部空間１８に所定の圧力
（例えば、１〜２ｋｇ／ｃｍ２）で送り込まれる。その
結果、ハウジング１２の内部空間１８は加湿された圧力
空気で満たされる。
【００１３】針状電極２６には、直流又は交流の電圧
（例えば、−６ＫＶ）が印加される。その結果、針状電
極２６とこれに対向する隔壁１６との間の領域でコロナ
放電が発生し、その領域に水分子のコロナ放電イオンが
生成される。この水分子イオンは、加湿器３０から内部
空間１８に供給される圧力空気により、高速ジェットと
なって臨界オリフィス２０から拡大管２４に吐出する。
拡大管２４に吐出した高速ジェットの空気は、急激な圧
力の低下によって断熱膨張し、過飽和雰囲気を形成す
る。その結果、雰囲気中の水分子がコロナ放電で発生し
た水分子イオンに凝集し、大きな水クラスターイオン３
６に成長する。
（例えば、−６ＫＶ）が印加される。その結果、針状電
極２６とこれに対向する隔壁１６との間の領域でコロナ
放電が発生し、その領域に水分子のコロナ放電イオンが
生成される。この水分子イオンは、加湿器３０から内部
空間１８に供給される圧力空気により、高速ジェットと
なって臨界オリフィス２０から拡大管２４に吐出する。
拡大管２４に吐出した高速ジェットの空気は、急激な圧
力の低下によって断熱膨張し、過飽和雰囲気を形成す
る。その結果、雰囲気中の水分子がコロナ放電で発生し
た水分子イオンに凝集し、大きな水クラスターイオン３
６に成長する。
【００１４】ここで生成される水クラスターイオンは、
図２に示すように、滝の近傍で発生するクラスターイオ
ンと同程度の可動性（mobility）、即ち大きさを有し、
それはハウジング１２の内部空間１８で発生したコロナ
放電イオンよりも遥かに大きなものである。
図２に示すように、滝の近傍で発生するクラスターイオ
ンと同程度の可動性（mobility）、即ち大きさを有し、
それはハウジング１２の内部空間１８で発生したコロナ
放電イオンよりも遥かに大きなものである。
【００１５】以上の説明では、加湿する気体として空気
を用いたが、これは空気と他の気体との混合物、または
空気以外の気体であってもよい。また、空気を加湿する
液体として水を用いたが、これは水と他の液体との混合
物、または水以外の液体であってもよい。さらに、針状
電極２６を高圧電源２８に接続し、隔壁１６を接地した
が、逆に、隔壁１６を高圧電源に接続し、針状電極を接
地してもよい。さらにまた、以上の説明では隔壁１６を
導電部材で形成したが、臨界オリフィス２０の周囲又は
その近傍にのみ導電部材を配置し、この導電部材を第１
の電極として利用してもよい。
を用いたが、これは空気と他の気体との混合物、または
空気以外の気体であってもよい。また、空気を加湿する
液体として水を用いたが、これは水と他の液体との混合
物、または水以外の液体であってもよい。さらに、針状
電極２６を高圧電源２８に接続し、隔壁１６を接地した
が、逆に、隔壁１６を高圧電源に接続し、針状電極を接
地してもよい。さらにまた、以上の説明では隔壁１６を
導電部材で形成したが、臨界オリフィス２０の周囲又は
その近傍にのみ導電部材を配置し、この導電部材を第１
の電極として利用してもよい。
【００１６】（２）ハウジング等の構成
上述したクラスターイオン発生器１０において、ハウジ
ング１２等の具体的構成を図３に示す。この図に示すハ
ウジング１２は、円筒体４０と、円筒体４０の一端（図
面上左側の端部）を閉鎖する基端部材４２とからなる。
これら円筒体４０と基端部材４２は、共に電気的に絶縁
性の材料で形成されている。円筒体４０の他端（図面上
右側の端部）は、導電性の材料からなる電極板（隔壁）
４４で閉鎖されており、この電極板４４の中央に約０．
１〜０．４ｍｍの貫通孔（臨界オリフィス）４６が形成
されている。一方、基端部材４２の中央には貫通孔４６
の中心軸と同軸上に別の貫通孔４８が形成されており、
ハウジング１２の内部（内部空間）５０に配置されてい
る導電性の針状電極支持部材５２が当該別の貫通孔４８
にはめ込まれている。
ング１２等の具体的構成を図３に示す。この図に示すハ
ウジング１２は、円筒体４０と、円筒体４０の一端（図
面上左側の端部）を閉鎖する基端部材４２とからなる。
これら円筒体４０と基端部材４２は、共に電気的に絶縁
性の材料で形成されている。円筒体４０の他端（図面上
右側の端部）は、導電性の材料からなる電極板（隔壁）
４４で閉鎖されており、この電極板４４の中央に約０．
１〜０．４ｍｍの貫通孔（臨界オリフィス）４６が形成
されている。一方、基端部材４２の中央には貫通孔４６
の中心軸と同軸上に別の貫通孔４８が形成されており、
ハウジング１２の内部（内部空間）５０に配置されてい
る導電性の針状電極支持部材５２が当該別の貫通孔４８
にはめ込まれている。
【００１７】針状電極支持部材５２は、図面上左側に、
貫通孔４８に連通する気体通路５４と、この気体通路５
４とハウジング１２の内部５０とを連通する連通孔５６
が形成されており、図示しない加湿器（図１参照）から
供給された加湿気体が貫通孔４８、気体通路５４から連
通孔５６を介してハウジング１２の内部５０に供給され
るようにしてある。また、針状電極支持部材５２の先端
（電極板４４に対向する端部）は針電極５８を保持して
おり、この針電極５８と電極板４４との間に約２〜４ｍ
ｍの隙間があけてある。一方、基端部材４２は、電源接
続用電極収容孔６０が形成されており、この電極収容孔
６０に電極６２がその周囲を封止された状態で収容され
ている。そして、電極支持部材５２と電極６２が電線６
４によって電気的に接続されている。
貫通孔４８に連通する気体通路５４と、この気体通路５
４とハウジング１２の内部５０とを連通する連通孔５６
が形成されており、図示しない加湿器（図１参照）から
供給された加湿気体が貫通孔４８、気体通路５４から連
通孔５６を介してハウジング１２の内部５０に供給され
るようにしてある。また、針状電極支持部材５２の先端
（電極板４４に対向する端部）は針電極５８を保持して
おり、この針電極５８と電極板４４との間に約２〜４ｍ
ｍの隙間があけてある。一方、基端部材４２は、電源接
続用電極収容孔６０が形成されており、この電極収容孔
６０に電極６２がその周囲を封止された状態で収容され
ている。そして、電極支持部材５２と電極６２が電線６
４によって電気的に接続されている。
【００１８】（３）実施の形態２
図４は、イオン発生器１０Ａと、このイオン発生器１０
Ａで得られたイオンを利用するイオン化ＣＶＤ成膜装置
７２を含むシステム７０の構成を示す。システム７０に
おいて、イオン発生器１０Ａは、実施の形態１で説明し
たイオン発生器１０も使用可能であるが、このイオン発
生器１０から断熱部２２を除いたイオン発生器であって
もよい。イオン発生器１０Ａの内部空間は、ＣＶＤ成膜
法に利用される原料分子を供給するための原料分子供給
部（気体供給部）７４に接続されている。
Ａで得られたイオンを利用するイオン化ＣＶＤ成膜装置
７２を含むシステム７０の構成を示す。システム７０に
おいて、イオン発生器１０Ａは、実施の形態１で説明し
たイオン発生器１０も使用可能であるが、このイオン発
生器１０から断熱部２２を除いたイオン発生器であって
もよい。イオン発生器１０Ａの内部空間は、ＣＶＤ成膜
法に利用される原料分子を供給するための原料分子供給
部（気体供給部）７４に接続されている。
【００１９】ＣＶＤ原料は、気体・液体・固体のいずれ
かの形態を有する。例えば、固体原料としては金属カル
ボニル、金属錯体、金属βジケトン、金属塩化物（例え
ば、Ni(CO)4, (CH3COO)6Zn4O, Co[MeC(S)=CHCOMe]3, Ti
Cl4）、液体原料としては有機金属・有機シリコン（例
えば、Si(OC2H5)4 (TEOS;テトラエトキシシラン)）、気
体原料としてはSiH4（シラン）が挙げられるが、これら
に限るものでない。これに対し、原料分子供給部７４
は、ＣＶＤ原料の形態に応じた構成と機能を有する。例
えば、ＣＶＤ原料が液体又は固体の場合、原料分子供給
部７４は、蒸発器によって原料を蒸発し、この蒸発した
原料ガスをキャリアガスと共にイオン発生器１０Ａに搬
送する。一方、ＣＶＤ原料が気体の場合、原料分子供給
部７４は、この原料ガスをキャリアガスと混合して所定
濃度に調製した後、イオン発生器１０Ａに供給する。
かの形態を有する。例えば、固体原料としては金属カル
ボニル、金属錯体、金属βジケトン、金属塩化物（例え
ば、Ni(CO)4, (CH3COO)6Zn4O, Co[MeC(S)=CHCOMe]3, Ti
Cl4）、液体原料としては有機金属・有機シリコン（例
えば、Si(OC2H5)4 (TEOS;テトラエトキシシラン)）、気
体原料としてはSiH4（シラン）が挙げられるが、これら
に限るものでない。これに対し、原料分子供給部７４
は、ＣＶＤ原料の形態に応じた構成と機能を有する。例
えば、ＣＶＤ原料が液体又は固体の場合、原料分子供給
部７４は、蒸発器によって原料を蒸発し、この蒸発した
原料ガスをキャリアガスと共にイオン発生器１０Ａに搬
送する。一方、ＣＶＤ原料が気体の場合、原料分子供給
部７４は、この原料ガスをキャリアガスと混合して所定
濃度に調製した後、イオン発生器１０Ａに供給する。
【００２０】イオン発生器１０Ａの臨界オリフィスはイ
オン化ＣＶＤ成膜装置７２に接続されている。このイオ
ン化ＣＶＤ装置７２は、一対の電極７６，７８と、一方
の電極７６の裏面（他方の電極７８の反対側にある面
で、図面上の下面）に設置されたヒータ８０と、電極７
６，７８の間に所定の電圧を印加する電源８２を有す
る。そして、成膜の対象となる基板８４は、上記一方の
電極７６の表面（他方の電極７８に対向する面で、図面
上の上面）に設置される。
オン化ＣＶＤ成膜装置７２に接続されている。このイオ
ン化ＣＶＤ装置７２は、一対の電極７６，７８と、一方
の電極７６の裏面（他方の電極７８の反対側にある面
で、図面上の下面）に設置されたヒータ８０と、電極７
６，７８の間に所定の電圧を印加する電源８２を有す
る。そして、成膜の対象となる基板８４は、上記一方の
電極７６の表面（他方の電極７８に対向する面で、図面
上の上面）に設置される。
【００２１】このような構成のシステム７０において、
イオン発生器１０には、原料分子供給部７４からＣＶＤ
ガス原料が供給される。このＣＶＤガス原料は、針状電
極と隔壁との対向領域（放電場）で発生したコロナ放電
によりイオン化された後、高速ジェットとなって、一対
の電極７６、７８間に噴射される。したがって、針状電
極と隔壁との間の放電場で発生したＣＶＤ原料分子イオ
ンは高い運動エネルギーを有し、針状電極又は隔壁に吸
着されることなく、隔壁の貫通孔から効率良く噴射され
て電極７６，７８の間に供給される。電極７６，７８の
間に供給された原料分子イオンは、これら電極間に形成
された電場に捕集された後、原料分子イオンと異なる極
性の電圧が印加されている一方の電極７６に向かって移
動し、基板８４上に堆積する。
イオン発生器１０には、原料分子供給部７４からＣＶＤ
ガス原料が供給される。このＣＶＤガス原料は、針状電
極と隔壁との対向領域（放電場）で発生したコロナ放電
によりイオン化された後、高速ジェットとなって、一対
の電極７６、７８間に噴射される。したがって、針状電
極と隔壁との間の放電場で発生したＣＶＤ原料分子イオ
ンは高い運動エネルギーを有し、針状電極又は隔壁に吸
着されることなく、隔壁の貫通孔から効率良く噴射され
て電極７６，７８の間に供給される。電極７６，７８の
間に供給された原料分子イオンは、これら電極間に形成
された電場に捕集された後、原料分子イオンと異なる極
性の電圧が印加されている一方の電極７６に向かって移
動し、基板８４上に堆積する。
【００２２】そのため、従来のＣＶＤ成膜装置では、膜
や微粒子の素になる中間体やクラスターの反応容器内に
おける運動がブラウン運動や対流に支配され、それらの
運動を制御できず、高品質の薄膜やナノ粒子の合成がで
きなかったのに対し、上述のように、原料分子イオンの
運動を目的の方向に制御できると共に、すべての又は殆
どの原料分子イオンを成膜装置に供給することができる
ので高濃度の成膜が可能になる。
や微粒子の素になる中間体やクラスターの反応容器内に
おける運動がブラウン運動や対流に支配され、それらの
運動を制御できず、高品質の薄膜やナノ粒子の合成がで
きなかったのに対し、上述のように、原料分子イオンの
運動を目的の方向に制御できると共に、すべての又は殆
どの原料分子イオンを成膜装置に供給することができる
ので高濃度の成膜が可能になる。
【００２３】なお、イオン発生器１０Ａの下流側にイオ
ン化ＣＶＤ成膜装置７２を接続した場合を示したが、イ
オン化ＣＶＤ成膜装置７２に代えてヒーターにより壁面
を所定の温度に加熱された反応管を接続してもよい。こ
の場合、高品質のナノ粒子合成が可能となる。
ン化ＣＶＤ成膜装置７２を接続した場合を示したが、イ
オン化ＣＶＤ成膜装置７２に代えてヒーターにより壁面
を所定の温度に加熱された反応管を接続してもよい。こ
の場合、高品質のナノ粒子合成が可能となる。
【００２４】（４）実施の形態３
図５は、イオン発生器１０Ａと、このイオン発生器１０
Ａで得られたイオンを利用する気流混合装置９２を含む
システム９０の構成を示す。イオン発生器１０におい
て、ハウジング内部はガス供給装置９４に接続されてお
り、このガス供給装置９４からハウジング内部に所定の
高圧ガスが供給されるようにしてある。気流混合装置９
２において、混合容器９６は、イオン発生器１０の臨界
オリフィスと、ナノ粒子供給装置９８に接続されてい
る。
Ａで得られたイオンを利用する気流混合装置９２を含む
システム９０の構成を示す。イオン発生器１０におい
て、ハウジング内部はガス供給装置９４に接続されてお
り、このガス供給装置９４からハウジング内部に所定の
高圧ガスが供給されるようにしてある。気流混合装置９
２において、混合容器９６は、イオン発生器１０の臨界
オリフィスと、ナノ粒子供給装置９８に接続されてい
る。
【００２５】このような構成において、イオン発生器１
０Ａでは、ガス供給装置９４からハウジング内部に供給
された原料ガスはコロナ放電によりイオン化された後、
高速ジェットとなって吐出する。吐出した高速ジェット
の分子イオンは、混合容器９６に供給され、そこでナノ
粒子供給装置９８から供給されたナノ粒子と混合されて
その表面に付着し、ナノ粒子に電荷を与える。したがっ
て、イオンが付着したナノ粒子は、後に電界を利用して
分級、移送ができる。
０Ａでは、ガス供給装置９４からハウジング内部に供給
された原料ガスはコロナ放電によりイオン化された後、
高速ジェットとなって吐出する。吐出した高速ジェット
の分子イオンは、混合容器９６に供給され、そこでナノ
粒子供給装置９８から供給されたナノ粒子と混合されて
その表面に付着し、ナノ粒子に電荷を与える。したがっ
て、イオンが付着したナノ粒子は、後に電界を利用して
分級、移送ができる。
【００２６】（５）実施の形態４
図６は、イオン発生器１０Ａと、このイオン発生器１０
Ａで得られたイオンを利用するナノ粒子堆積装置１０２
を含むシステム１００の構成を示す。このシステム１０
０において、イオン発生器１０Ａは、堆積装置１０２の
容器１０４に接続され、イオン発生器１０Ａで生成され
たイオンが容器１０４に供給されるようにしてある。堆
積装置１０２の容器１０４には、その上部と下部にそれ
ぞれ電極１０６，１０８が配置されている。電極１０
６，１０８には直流電源１１０が接続され、これらの間
に電界が形成されている。下部の電極１０８は、例えば
金属又は非金属の電界ナノ粒子堆積基板１１２を支持し
ている。容器１０４はまた、ナノ粒子供給装置１１４に
接続されており、上部の電極１０６の下方領域にナノ粒
子が供給されるようにしてある。
Ａで得られたイオンを利用するナノ粒子堆積装置１０２
を含むシステム１００の構成を示す。このシステム１０
０において、イオン発生器１０Ａは、堆積装置１０２の
容器１０４に接続され、イオン発生器１０Ａで生成され
たイオンが容器１０４に供給されるようにしてある。堆
積装置１０２の容器１０４には、その上部と下部にそれ
ぞれ電極１０６，１０８が配置されている。電極１０
６，１０８には直流電源１１０が接続され、これらの間
に電界が形成されている。下部の電極１０８は、例えば
金属又は非金属の電界ナノ粒子堆積基板１１２を支持し
ている。容器１０４はまた、ナノ粒子供給装置１１４に
接続されており、上部の電極１０６の下方領域にナノ粒
子が供給されるようにしてある。
【００２７】このような構成において、イオン発生器１
０Ａから容器１０４に供給された分子イオンは容器１０
４に供給され、そこでナノ粒子供給装置１１４から供給
されたナノ粒子と混合されてその表面に付着し、ナノ粒
子に電荷を与える。電荷が付与されたナノ粒子は、電極
間の電界によって下方の電極１０８に向かって吸引さ
れ、この電極１０８に支持された堆積基板（非沈着部
材）１１２に沈着する。したがって、このシステム１０
０によれば、ナノ粒子を効率良く捕集して目的の場所に
堆積又は移送することができる。
０Ａから容器１０４に供給された分子イオンは容器１０
４に供給され、そこでナノ粒子供給装置１１４から供給
されたナノ粒子と混合されてその表面に付着し、ナノ粒
子に電荷を与える。電荷が付与されたナノ粒子は、電極
間の電界によって下方の電極１０８に向かって吸引さ
れ、この電極１０８に支持された堆積基板（非沈着部
材）１１２に沈着する。したがって、このシステム１０
０によれば、ナノ粒子を効率良く捕集して目的の場所に
堆積又は移送することができる。
【００２８】なお、イオンがマイナス電荷を持っている
場合、図示するように上方の電極１０６にはマイナス極
が接続され、下方の電極１０８にはプラス極が接続され
る。イオンがプラスの電荷を持っている場合、電極１０
６，１０８は逆の極が接続される。
場合、図示するように上方の電極１０６にはマイナス極
が接続され、下方の電極１０８にはプラス極が接続され
る。イオンがプラスの電荷を持っている場合、電極１０
６，１０８は逆の極が接続される。
【００２９】以上の説明では下方の電極１０８に基板を
配置したが、これに代えて他の液体又はスラリー若しく
はゲルを収容した容器を配置し、この液体又はスラリー
若しくはゲルの表面にナノ粒子を堆積してもよい。
配置したが、これに代えて他の液体又はスラリー若しく
はゲルを収容した容器を配置し、この液体又はスラリー
若しくはゲルの表面にナノ粒子を堆積してもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るイオン化装置によれば、大量のクラスターイオン
（例えば、マイナスイオン）を効率良く提供できる。
に係るイオン化装置によれば、大量のクラスターイオン
（例えば、マイナスイオン）を効率良く提供できる。
【００３１】また、イオン化装置で生成された分子イオ
ンを一対の電極間に送るシステムによれば、イオンの動
きを所定の方向に制御できる。そのため、高濃度の成膜
が可能となる。
ンを一対の電極間に送るシステムによれば、イオンの動
きを所定の方向に制御できる。そのため、高濃度の成膜
が可能となる。
【００３２】さらに、イオン化装置で生成された分子イ
オンとナノ粒子とを混合する容器を備えたシステムによ
れば、容器内でナノ粒子に分子イオンを付着させて電荷
を付与することができる。
オンとナノ粒子とを混合する容器を備えたシステムによ
れば、容器内でナノ粒子に分子イオンを付着させて電荷
を付与することができる。
【００３３】さらにまた、イオン化装置で生成された分
子イオンとナノ粒子とを混合して分子イオンを前記ナノ
粒子に付着させる容器と、この容器内に配置された一対
の電極と、これら一対の電極の間に所定の電圧を印加
し、分子イオンが付着したナノ粒子を一対の電極の間に
配置された被沈着部材に向かって付勢する電界を形成す
る電源を備えたシステムによれば、ナノ粒子を効率良く
捕集して目的の場所に堆積又は移送することができる。
子イオンとナノ粒子とを混合して分子イオンを前記ナノ
粒子に付着させる容器と、この容器内に配置された一対
の電極と、これら一対の電極の間に所定の電圧を印加
し、分子イオンが付着したナノ粒子を一対の電極の間に
配置された被沈着部材に向かって付勢する電界を形成す
る電源を備えたシステムによれば、ナノ粒子を効率良く
捕集して目的の場所に堆積又は移送することができる。
【図１】 本発明に係るイオン発生器の概略構成を示す
断面図。
断面図。
【図２】 クラスターイオンとコロナ放電イオン等の可
動性を示すグラフを示す図。
動性を示すグラフを示す図。
【図３】 図１に示すイオン発生器の部分断面図。
【図４】 イオン発生器と該イオン発生器で生成したイ
オンを利用するイオン化ＣＶＤ成膜装置を含むシステム
の概略構成図。
オンを利用するイオン化ＣＶＤ成膜装置を含むシステム
の概略構成図。
【図５】 イオン発生器と該イオン発生器で生成したイ
オンを利用する気流混合装置を含むシステムの概略構成
図。
オンを利用する気流混合装置を含むシステムの概略構成
図。
【図６】 イオン発生器と該イオン発生器で生成したイ
オンを利用する堆積装置を含むシステムの概略構成図。
オンを利用する堆積装置を含むシステムの概略構成図。
１０：クラスターイオン発生器
１０Ａ：イオン発生器
１２：ハウジング（容器）
１４：外部空間
１６：隔壁（第１の電極）
１８：内部空間
２０：臨界オリフィス
２２：断熱部（断熱部材）
２４：拡大管
２６：針状電極（第２の電極）
２８：高圧電源
３６：クラスターイオン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｂ０３Ｃ 3/38 Ｂ０３Ｃ 3/38
3/82 3/82
Ｆ２４Ｆ 7/00 Ｆ２４Ｆ 7/00 Ｂ
Ｇ２１Ｋ 1/00 Ｇ２１Ｋ 1/00 Ａ
// Ａ６１Ｌ 9/22 Ａ６１Ｌ 9/22
Claims (6)
- 【請求項１】 臨界オリフィス２０を通じて外部空間１
４と連通する内部空間１８を形成する容器１２と、前記
臨界オリフィス２０の近傍に配置された第１の電極１６
と、前記第１の電極１６と所定の間隔をあけて対向する
ように前記内部空間１８内に配置された第２の電極２６
と、前記内部空間１８に所定の物質の分子を含む気体を
供給する気体供給部３０と、前記第１の電極１６と第２
の電極２６との間に所定の電圧を印加して放電させるこ
とで前記分子をイオン化する電源２８、前記臨界オリフ
ィス２０から外部空間１４に向かって逆テーパ状に広が
る拡大管２４を形成する断熱部２２とを備えたことを特
徴とするイオン化装置。 - 【請求項２】 前記所定の物質が水であることを特徴と
する請求項１に記載のイオン化装置。 - 【請求項３】 一対の電極７６，７８と、前記一対の電
極７６，７８の間に電圧を印加する電源８２とを備え、
イオン化装置１０Ａで生成された分子イオンが前記一対
の電極７６，７８間に高速で搬送されることを特徴とす
るシステム。 - 【請求項４】 ナノ粒子とイオン化装置１０Ａで生成さ
れた分子イオンとを混合する容器９６を備え、前記容器
９６内でナノ粒子に分子イオンを付着させることを特徴
とするシステム。 - 【請求項５】 ナノ粒子とイオン化装置１０Ａで生成さ
れた分子イオンとを混合して前記分子イオンを前記ナノ
粒子に付着させる容器１０４と、前記容器１０４内に配
置された一対の電極１０６，１０８と、前記一対の電極
１０６，１０８の間に所定の電圧を印加し、前記分子イ
オンが付着したナノ粒子を前記一対の電極１０６，１０
８の間に配置された被沈着部材１１２に向かって付勢す
る電界を形成する電源１１０を備えたことを特徴とする
システム。 - 【請求項６】 所定の物質からなる分子イオンをナノ粒
子の表面に付着させて帯電させることを特徴とする方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002135763A JP3787773B2 (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | イオン化装置及び該イオン化装置を含むシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002135763A JP3787773B2 (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | イオン化装置及び該イオン化装置を含むシステム |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006007389A Division JP4409516B2 (ja) | 2006-01-16 | 2006-01-16 | 帯電ナノ粒子製造方法及び帯電ナノ粒子製造システム並びに帯電ナノ粒子堆積システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003326192A true JP2003326192A (ja) | 2003-11-18 |
| JP3787773B2 JP3787773B2 (ja) | 2006-06-21 |
Family
ID=29698003
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|---|---|---|---|
| JP2002135763A Expired - Fee Related JP3787773B2 (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | イオン化装置及び該イオン化装置を含むシステム |
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|---|---|
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008070281A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Shimadzu Corp | 荷電装置 |
| JP2008096168A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Shimadzu Corp | 粒子分級装置 |
| JP2008096169A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Shimadzu Corp | 粒子分級装置 |
| WO2008075607A1 (ja) * | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Shimadzu Corporation | イオン化装置 |
| JP2009502457A (ja) * | 2005-07-28 | 2009-01-29 | コミッサリア ア レネルジ アトミック （セーウーアー） | 半湿式静電収集による空気中粒子抽出装置と該装置の使用方法 |
| JP2009199841A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Kasuga Electric Works Ltd | 送風型除電電極構造及び送風型除電電極装置 |
| WO2012137410A1 (ja) * | 2011-04-06 | 2012-10-11 | パナソニック株式会社 | 活性種発生ユニットおよびこれを用いた活性種発生装置 |
| WO2014002453A1 (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-03 | パナソニック株式会社 | 放電ユニットおよびこれを用いた空気清浄装置 |
| WO2016021063A1 (ja) * | 2014-08-08 | 2016-02-11 | 株式会社島津製作所 | 粒子荷電装置 |
| WO2022092069A1 (ja) * | 2020-10-27 | 2022-05-05 | 国立大学法人東北大学 | 高速ナノミストおよびその生成方法と生成装置、処理方法と処理装置および計測方法と計測装置 |
-
2002
- 2002-05-10 JP JP2002135763A patent/JP3787773B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2016021063A1 (ja) * | 2014-08-08 | 2016-02-11 | 株式会社島津製作所 | 粒子荷電装置 |
| CN106573253A (zh) * | 2014-08-08 | 2017-04-19 | 株式会社岛津制作所 | 粒子荷电装置 |
| JPWO2016021063A1 (ja) * | 2014-08-08 | 2017-04-27 | 株式会社島津製作所 | 粒子荷電装置 |
| CN106573253B (zh) * | 2014-08-08 | 2018-05-15 | 株式会社岛津制作所 | 粒子荷电装置 |
| WO2022092069A1 (ja) * | 2020-10-27 | 2022-05-05 | 国立大学法人東北大学 | 高速ナノミストおよびその生成方法と生成装置、処理方法と処理装置および計測方法と計測装置 |
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