JP2004220872A - 無発塵除電除塵システム - Google Patents
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Abstract
【課題】オゾンや電磁ノイズ、及び発塵等の発生を起こすことなく、防爆施設や装置での使用が可能で、帯電体に付着した塵埃を確実に除去することができる無発塵除電除塵システムを提供する。
【解決手段】間欠高速噴流発生装置Ｄは、ガス搬送路２ｂに設けられ、内部には、電磁弁２ｃを備えている。この装置Ｄは、ガス搬送路２ｂから送られてくるイオン搬送ガスを、電磁弁２ｃを開閉させることにより、下流側であるチャンバ１内へ高速気流として間欠的に噴出し、ガス搬送路２ｂは、チャンバ１の側端部（図中、右側側端部）に設けられたガス搬送路接続部２ａを介して、間欠高速噴流発生装置Ｄから噴出される前記イオン搬送ガスをチャンバ１へ供給する。この間欠高速噴流が、チャンバ１の吹出部９から帯電体Ｓの表面へ吹き付けられ、帯電体Ｓの表面及び表面に付着した塵埃を除電・除塵する。
【選択図】 図１
【解決手段】間欠高速噴流発生装置Ｄは、ガス搬送路２ｂに設けられ、内部には、電磁弁２ｃを備えている。この装置Ｄは、ガス搬送路２ｂから送られてくるイオン搬送ガスを、電磁弁２ｃを開閉させることにより、下流側であるチャンバ１内へ高速気流として間欠的に噴出し、ガス搬送路２ｂは、チャンバ１の側端部（図中、右側側端部）に設けられたガス搬送路接続部２ａを介して、間欠高速噴流発生装置Ｄから噴出される前記イオン搬送ガスをチャンバ１へ供給する。この間欠高速噴流が、チャンバ１の吹出部９から帯電体Ｓの表面へ吹き付けられ、帯電体Ｓの表面及び表面に付着した塵埃を除電・除塵する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、清浄環境で生産等する半導体や液晶ディスプレイ等の製品に発生する静電気の除電、およびこの静電気により製品に付着する塵埃を除去するための無発塵除電除塵システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体や液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤ）等を製造するクリーンルームでは、静電気の発生が問題となっている。半導体製造のクリーンルームの場合は、低湿度環境であることや、ウエハ及び半導体素子を運搬するプラスチック容器が帯電しやすいこと等が静電気の発生の原因となっている。この静電気は、ウエハ表面上に塵埃を付着させたり、ウエハ上のＩＣや半導体素子を破壊してしまい、製品の歩留りを低下させている。
【０００３】
また、ＬＣＤの場合は、処理工程で異なる材質等と接触し、摩擦帯電による静電気が発生する。特に、このＬＣＤに使用するガラス基板は、大面積で絶縁性が高く静電気が発生しやすいため、大量の静電気による塵埃付着や静電破壊が製品の歩留りに影響を与えている。
【０００４】
そこで、従来より、このようなクリーンルーム等の生産環境における静電気あるいは製品に静電気力で付着した塵埃を除去する装置として、イオン化気流により帯電体の電荷を中和しながら、高速気流で塵埃を除去する除電除塵システムが用いられている。この除電除塵システムは、正または負の電極に正または負の高電圧をそれぞれ印加することによりコロナ放電を発生させ、上記電極先端の周囲の空気を正と負とにイオン化し、このイオンを気流によって搬送して帯電体上の電荷を逆極性のイオンで中和するものである。
【０００５】
しかしながら、上述した従来のコロナ放電を利用した除電除塵システムでは、次のような問題が発生していた。
（１）イオン発生電極からの発塵
コロナ放電を起こさせるたびに電極が摩耗し、その摩耗した電極材が飛散する。また、空気中の微量ガス成分がコロナ放電により粒子化してイオン発生電極上に析出し、これがある程度の大きさになると再飛散する。このような発塵により製品が汚染され、歩留りが低下する。
（２）オゾンの発生
空気をコロナ放電によりイオン化しているため、空気中の窒素や水蒸気がイオン化する以外に、酸素がオゾンとなる反応も起こる。このオゾンの酸化作用により、シリコンウエハの表面が酸化されたり、空気中の微量の不純物と反応して２次粒子が発生する原因となる。
（３）電磁ノイズの発生
放電時に放電極から発生する不規則な電磁波が、半導体素子を内蔵した精密機器やコンピュータなどの誤動作を引き起こす原因となる。
（４）イオン化源としてコロナ放電を使用していたため、防爆施設等の可燃性蒸気がある場所では、このような除電除塵システムは使用できないという問題があった。
【０００６】
また、近年、イオン発生装置として軟Ｘ線を照射して、空気をイオン化する装置が知られているが、このようなイオン発生装置においては、この装置の周囲を遮蔽構造とする必要があるため、設置が困難であった。また、このようなイオン発生装置は、イオン化源と電気ケーブルとの接続部やイオン化源の制御装置が防爆仕様ではなかったため、防爆施設等では使用できないという問題があった。
【０００７】
そこで、本出願人は、上記問題点を解決すべく、特許文献１に開示される除電除塵システムを提案したものである。この除電除塵システムによれば、チャンバ内に設けられたイオンを発生させるイオン化源を軟Ｘ線の発生部あるいは密封放射線同位元素で構成したり、低エネルギー電子線、紫外線の発生部で構成することによって、イオン搬送ガスとして空気もしくは非反応性ガスのいずれかを用いた場合であっても、オゾンや電磁ノイズ、及び発塵等の発生を防ぐことができるものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１７６６９１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術においては、除電除塵システムのチャンバから噴出される高速気流によって、帯電体の表面の静電気を除電し、その静電気によって表面に付着した塵埃を除去するのであるが、この従来の除電除塵システムにおいては、高速気流を連続的に吹き付けるように構成されている。
【００１０】
この場合、帯電体Ｓの表面には、流速の遅い薄い空気の膜が形成され、気流の高速部分はその膜上を流れるようになってしまう。したがって、イオン化された気流が、帯電体に十分に吹き付けられなくなり、帯電体表面の除電が十分に行われなくなってしまうと同時に、除電が不十分であるために帯電体表面には依然として塵埃が貼り付いたままで、こうした塵埃の除去が十分にできないこととなっていた。
【００１１】
さらに、上記従来の除電除塵システムにおいて、帯電体上の塵埃が除電・除塵されたとしても、帯電体から剥離した塵埃を回収する手段が設けられていなかったため、こうした塵埃は、帯電体周囲の清浄環境内へと飛散し、再び帯電体等に付着することとなってしまっていた。
【００１２】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、オゾンや電磁ノイズ、及び発塵等を発生させることなく、防爆施設や装置での使用が可能で、帯電体に付着した塵埃を確実に除去することができる無発塵除電除塵システムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、チャンバ内に供給されたイオン搬送ガスの一部を内部に設けられたイオン化源によってイオン化するイオン化部と、前記イオン化部において発生したイオンを気流として帯電体に向かって供給する吹出部と、前記チャンバの外部に前記イオン化源とケーブルを介して接続され、このケーブルを介して前記イオン化源によるイオン発生を制御する制御装置とを有する無発塵除電除塵システムにおいて、前記イオン化部には、前記イオン搬送ガスを前記チャンバ内に供給するガス搬送路が設けられ、このガス搬送路には、前記チャンバ内に間欠的な高速噴流を供給する間欠高速噴流発生装置が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明を方法の観点から捉えたものであり、イオン搬送ガスをチャンバ内に供給し、このイオン搬送ガスの一部を前記チャンバに内蔵されたイオン化源によってイオン化し、前記チャンバの外部に設けられた制御装置によってイオン化源によるイオン発生を制御する無発塵除電除塵方法において、前記チャンバの上流側のガス搬送路に設けられた間欠高速噴流発生装置によって、前記チャンバ内に間欠的な高速噴流を供給し、前記チャンバの前記吹出部から帯電体に向かって前記間欠的な高速噴流を吹き付けることを特徴とする。
【００１５】
以上のような請求項１及び請求項５記載の発明では、チャンバ内に吹き付けるイオン化気流を間欠的な高速噴流とする装置を設けることにより、次のような効果を奏する。すなわち、一定速度の気流を吹き付けるだけでは、帯電体表面に流速の遅い薄い空気の膜ができ、気流の高速部分はその上を流れてしまうため、その膜内の粒子を除去することが困難であるが、間欠的な噴流はその膜の生成を抑えることができ、除塵効果を高めることができるのである。
【００１６】
請求項２記載の発明は、チャンバ内に供給されたイオン搬送ガスの一部を内部に設けられたイオン化源によってイオン化するイオン化部と、前記イオン化部において発生したイオンを気流として帯電体に向かって供給する吹出部と、前記チャンバの外部に前記イオン化源とケーブルを介して接続され、このケーブルを介して前記イオン化源によるイオン発生を制御する制御装置とを有する無発塵除電除塵システムにおいて、前記チャンバ外部には、流体から氷粒子またはドライアイス粒子を生成する粒子発生装置が設けられ、前記イオン化部と前記吹出部の間には、荷電粒子発生部が設けられ、この荷電粒子発生部には、前記粒子発生装置から前記氷粒子またはドライアイス粒子が供給されることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項２に記載の発明を方法の観点から捉えたものであり、イオン搬送ガスをチャンバ内に供給し、このイオン搬送ガスの一部を前記チャンバに内蔵されたイオン化源によってイオン化し、前記チャンバの外部に設けられた制御装置によってイオン化源によるイオン発生を制御する無発塵除電除塵方法において、前記イオン化部と前記吹出部の間に設けられた荷電粒子発生部には、前記チャンバ外部に設けられ、流体から氷粒子またはドライアイス粒子を生成する粒子発生装置から、前記氷粒子またはドライアイス粒子が供給され、前記荷電粒子発生部において、前記イオン化部から送られてくるイオン搬送ガスと前記氷粒子またはドライアイス粒子が混合されることによって、荷電粒子が発生し、この荷電粒子が前記チャンバの前記吹出部から帯電体に向かって吹き付けることを特徴とする。
【００１８】
以上のような請求項２および請求項６記載の発明においては、帯電した氷粒子やドライアイス粒子は、ガスに比べその密度が著しく大きいため、ガスと該粒子を同じ速度で比較した場合、該粒子の運動量は著しく大きくなる。そして、そのような運動量の大きい粒子が帯電体上の塵埃に衝突した際、その塵埃に対する除塵効果は飛躍的に高まることとなる。すなわち、一定速度の気流を吹き付けるだけでは、帯電体表面に流速の遅い薄い空気の膜ができてしまい、その膜内の塵埃を除去することが困難であるが、本発明においては、たとえ一定速度の気流を吹き付けたとしても、氷粒子やドライアイス粒子がその慣性力で薄い膜内を通って帯電体表面上の塵埃に衝突し除去するため、除電・除塵効率が高いのである。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記チャンバと前記帯電体の周囲には、前記チャンバと帯電体とを囲む塵埃飛散防止チャンバと、前記塵埃飛散防止チャンバ内に飛散する塵埃を回収する集塵装置とを備えた塵埃飛散防止装置が設けらていることを特徴とする。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項３に記載の発明を方法の観点から捉えたものであり、前記チャンバと前記帯電体の周囲に設けられた塵埃飛散防止チャンバによって前記チャンバと帯電体とを囲み、前記塵埃飛散防止チャンバの外部に設けられた集塵装置によって、前記塵埃飛散防止チャンバ内に飛散する前記間欠的な高速噴流によって前記帯電体から剥離した塵埃を回収することを特徴とする。
【００２１】
以上のような請求項３及び７記載の発明では、集塵装置を有する塵埃飛散防止チャンバを設けることによって、高速気流により帯電体から剥離した塵埃が、清浄環境内へ飛散するのを防止することができる。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記塵埃飛散防止装置には、前記塵埃飛散防止チャンバ内の風量を調節し、チャンバ内の圧力を調節する風量調節部が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項４に記載の発明を方法の観点から捉えたものであり、前記集塵装置と連結して設けられた前記風量調節部によって、前記塵埃飛散防止チャンバ内の風量を調節し、チャンバ内の圧力を調節することを特徴とする。
【００２４】
以上のような請求項４及び８に記載の発明では、風量調節部によって、例えば、塵埃飛散防止チャンバ内を負圧にすることで、請求項２の発明に加えて、剥離した塵埃が清浄環境内へ飛散するのをさらに効果的に防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態（以下、実施形態という）を図面を参照して説明する。なお、本実施形態における無発塵除電除塵システムは、半導体等の製造工程においてクリーンルーム内に固定設置され、ターンテーブルやコンベアで搬送されてきた半導体やＬＣＤ等の帯電体に、イオン化気流を吹き付けることにより除電・除塵する態様を想定しているが、本発明は、そのような固定式のものに限られず、イオン化気流を吹き付けるハンドガン式にも適用可能である。また、除電除塵対象も上記半導体やＬＣＤに限られず、例えば、人工臓器や医療用容器等、クリーンルーム内で除電・除塵を行う対象物であれば、すべて本発明を用いることが可能である。
【００２６】
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１は、本実施形態による無発塵除電除塵システムの構成を示す模式図である。同図において、１は円柱状のイオン化チャンバ（以下、チャンバという）であり、アルミ、ステンレス等の金属、塩化ビニル等の樹脂から構成されている。また、このチャンバ１は、大別してイオン化部、遮蔽部及び吹出部から構成され、チャンバ１の内部にはイオン化源４が配設され、このイオン化源４が高電圧ケーブル６を介して、イオン発生を制御する制御装置５に接続されている。さらに、チャンバ１には、チューブ状のガス搬送路２ｂ及びガス搬送路接続部２ａを介して外部に設けられた間欠高速噴流発生装置Ｄが接続されている。
【００２７】
（間欠高速噴流発生装置の構成）
図１に示すように、間欠高速噴流発生装置Ｄは、ガス搬送路２ｂに設けられ、内部には、電磁弁２ｃとフィルタ２ｄとを備えている。そして、この装置Ｄは、ガス搬送路２ｂから送られてくるクリーンルーム内等の空気、又は高純度Ｎ２ガス等の非反応性ガス（以下、イオン搬送ガスという）を、電磁弁２ｃを開閉させることにより、下流側であるチャンバ１内へ高速気流として間欠的に噴出するように構成されている。さらに、ガス搬送路２ｂは、チャンバ１の側端部（図中、右側側端部）に設けられたガス搬送路接続部２ａを介して、間欠高速噴流発生装置Ｄから噴出される前記イオン搬送ガスをチャンバ１へ供給するようになっている。なお、ここで「高純度Ｎ２ガス」とは、負イオンを形成する程度の酸素や水蒸気を含み、且つ、その酸素濃度はオゾンを発生しない程度（５％程度以下）であるＮ２ガスをいう。また、イオン搬送ガスは、帯電した製品に塵埃を付着させないためのもの、あるいはクリーンルーム内を循環するものであるため、この間欠高速噴流発生装置Ｄにおいて、フィルタ２ｄを通過させることによって清浄にして送り出している。
【００２８】
（イオン化部の構成）
イオン化部は、内部にイオン化源４を有し、このイオン化源４は、チャンバ１外部に設けられ、イオン化源４によるイオン発生を制御する制御装置５と接続され、このイオン化源４と制御装置５とを併せてイオン発生装置３が形成されている。このイオン化源４は、軟Ｘ線発生装置の発生部、低エネルギー電子線発生装置の発生部、密封放射性同位元素または紫外線発生装置の発生部等からなり、チャンバ１内を流れるイオン搬送ガスをイオン化するように構成されている。また、この制御装置５は、その構成については後述するが、チャンバ１の外部に配置され高電圧ケーブル６によってイオン化源４と接続されている。ただし、イオン化源４が、軟Ｘ線発生装置の発生部、低エネルギー電子線発生装置の発生部、または紫外線発生装置の発生部である場合、これらの制御装置５内にある高圧電源と一体になったものもあり、このような場合には高電圧ケーブル６は低電圧ケーブルとなる。また、イオン化源４が密封放射性同位元素の場合は、制御装置５と高電圧ケーブル６は必要としない。
【００２９】
まず、イオン化源４について説明する。軟Ｘ線は、３〜９．５ｋｅＶ程度のエネルギーを有する微弱Ｘ線であり、２ｍｍ厚さ程度の塩化ビニル板で容易に遮蔽することができるものである。また、低エネルギー電子線は、例えばウシオ電機株式会社製の超小型電子ビーム照射管チューブ等により数１０ｋＶの低い動作電圧で取り出された電子ビーム（ソフトエレクトロン）であり、空気中では５ｃｍ程度の到達距離しかなく、その領域の空気あるいはガスをイオン化する。なお、低エネルギー電子線は、酸素を含む気体中ではオゾンを発生すると同時に軟Ｘ線も発生するため、遮蔽が必要となる。そのため、イオン化源として低エネルギー電子線を用いる場合には、イオン搬送ガスとして、高純度Ｎ２ガス等のようにオゾンが発生しない程度の酸素を含む非反応性ガスを用いることが望ましい。
【００３０】
さらに、密封放射性同位元素は、放射性同位元素をカプセル等に封入したものであり、放射性同位元素としては、α線を発生するアメリシウム２４１又はβ線を発生するニッケル６３等がある。アメリシウム２４１から発生するα線のエネルギーは５．４ＭｅＶ程度であり、電離作用は大きいが空気中での到達距離は数ｃｍ程度であって、紙１枚で容易に遮蔽することができる。また、ニッケル６３から発生するβ線のエネルギーは５７ｋｅＶ程度であり、樹脂板で容易に遮蔽することができる。また、紫外線発生装置から発生する紫外線は４００ｎｍ以下の短波長であり、３０ｗ程度の出力である。
【００３１】
イオン化源４が、軟Ｘ線の発生部又は密封放射性同位元素である場合は、チャンバ１に供給するイオン搬送ガスとして空気及び非反応性ガスのいずれを用いてもよいが、イオン化源４が低エネルギー電子線の発生部又は紫外線の発生部である場合は、高純度Ｎ２ガス等のようにオゾンが発生しない程度の酸素を含む非反応性ガスを用いることが望ましい。
【００３２】
次に、制御装置５の構成、制御装置５と高電圧ケーブル６との接続部の構成、上記イオン化源４と高電圧ケーブル６との接続部の構成について説明する。
【００３３】
制御装置５は、防爆機能を有する気密チャンバ５ａから構成されている。また、制御装置５の内部には、上記イオン化源４から軟Ｘ線、低エネルギー電子線もしくは紫外線を発生させるための制御部である制御基板５ｂと、冷却された空気等を循環させる循環ファン５ｃと、装置内部を一定温度に制御する冷却装置５ｄとが設けられている。さらに、前記制御基板５ｂには電源ケーブル５ｅが接続され、外部に設けられた防爆コンセント（図示せず）に接続できるように構成されている。なお、本実施形態においては、上記冷却装置５ｄは、例えば、アルミ製の放熱板にペルチェ素子（熱電冷凍素子）を取り付けて構成されている。
【００３４】
上記制御装置５と高電圧ケーブル６との接続部は、以下に述べるように防爆仕様となっている。すなわち、図２に示すように、高電圧ケーブル６の先端部にはプラグ６ａが取り付けられ、制御装置５の側壁に配設されたコンセント７ａと着脱可能に接続できるように構成されている。また、前記プラグ６ａは３芯構造とされ、所定の長さＬを有する電極支持部６ｂの先端に電極６ｃが取り付けられている。また、前記プラグ６ａの基部６ｄの外側には、内壁にネジ部６ｅが形成された袋ナット６ｆが回転可能に取り付けられている。
【００３５】
一方、制御装置５の側壁に配設されたコンセント７ａには、前記プラグ６ａに形成された電極支持部６ｂと係合する挿入穴７ｂが設けられ、その最奥部に前記プラグ側の電極６ｃと接続される電極７ｃが設けられている。また、コンセント７ａのフランジ部７ｄには、その外周面にネジ部７ｅが形成され、前記プラグ６ａに取り付けられた袋ナット６ｆのネジ部６ｅと係合するように構成されている。
【００３６】
なお、挿入穴７ｂの長さは、プラグ側の電極支持部６ｂに対応してＬとされ、この長さＬは、両電極の着脱をプラグ６ａの電極支持部６ｂとコンセント７ａの挿入穴７ｂで構成される気密性を有する空間で行うことができるような長さに設定されている。また、プラグ６ａとコンセント７ａの接続部の気密性を保持するために、電極支持部６ｂの基端部にＯリング等のパッキン６ｇを設けても良い。
【００３７】
一方、イオン化源４と高電圧ケーブル６との接続部は、電気絶縁性を有する塩化ビニル、ポリプロピレン、アクリル等の樹脂製のパイプをチャンバ１の側面に貫通配置し、そのパイプの内部に、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を埋め込むことにより構成されている。
【００３８】
（遮蔽部の構成）
チャンバ１には、前記イオン化部の下流側に遮蔽部が設けられている。この遮蔽部は、遮蔽部が、直径が３φ程度の細孔８ｃが多数設けられた２枚のパンチング板８ａ、８ｂにより構成され、これら２枚のパンチング板８ａ、８ｂは、互いに３ｍｍ程度離して、且つ細孔８ｃが重ならないようにずらして設置されている。すなわち、イオン化源４が軟Ｘ線の発生部、低エネルギー電子線の発生部又は密封放射性同位元素である場合、直進する軟Ｘ線、電子線又は放射性同位元素からの放射線（α線又はβ線）がパンチング板８ａ、８ｂに当たるように構成され、それらが外部に漏れないように遮蔽される構成となっている。なお、イオン化源４が紫外線の発生部である場合は、この遮蔽部は不要である。
【００３９】
（吹出部の構成）
チャンバ１の遮蔽部の下流側に、イオン化気流を噴出させるための吹出部９が設けられ、帯電体Ｓの近傍に向けられており、間欠高速噴流発生装置Ｄから送られるイオン搬送ガスをイオン発生装置３においてイオン化した正負のイオン気流を、帯電体Ｓに対して供給するように構成されている。この吹出部９は、その直径がチャンバ１の直径の半分以下であるため、イオン化部から遮蔽部を通過してきたイオンは、この吹出部９に集中し、さらに速度を増すこととなる。
【００４０】
なお、この吹出部９の構成としては、図３に示すように、イオン化気流を噴出させるためのノズル２０を設けて構成してもよい。このノズル２０としては、例えば、ＳＩＬＶＥＮＴ社製のノズル２１６、フラットノズル９２０、エアーカーテン３０２−３０６、エアーナイフ３９２−３９６等が用いられる。そして、このノズル２０は、所望の形状・大きさを有するものに変更可能であり、例えば、開口度を調整することができるノズルを使用することにより、イオン化気流を円錐状に広角で広げたり、エアカーテン状に広げる等の操作により、除電対象に合わせてイオン化気流をコントロールしたり、イオン化気流の噴出角度、位置および速度を容易に変更することができるように構成されている。
【００４１】
吹出部９の構成としては、さらに、次のような構成を採用することも可能である。すなわち、図４に示すように、吹出部９に伸縮自在なフレキシブルホース３０が取り付け、その先端にノズル３１が取り付ける構成である。このノズル３１は、上記ノズル２０と同様な構成を有するものである。一方、フレキシブルホース３０は、除電・除塵対象に応じて、その長さ、位置を適宜変更可能となるように構成されている。なお、このフレキシブルホース３０は、ビニールチューブ等と異なり、設定した形を保持できる構造になっている。
【００４２】
［１−２．作用効果］
以上のような構成を有する本実施形態の無発塵除電除塵システムは以下のように作用する。すなわち、図１において、まず、クリーンルーム内等の空気、又は高純度Ｎ２ガス等の非反応性ガスであるイオン搬送ガスが、ガス搬送路２ｂを通って間欠高速噴流発生装置Ｄへ供給される。このガスは、間欠高速噴流発生装置Ｄ内において、電磁弁２ｃの開閉動作に伴って下流側のガス搬送路へ高速気流となって噴出され、ガス搬送路接続部２ａを介してチャンバ１に供給されることとなる。
【００４３】
次に、このチャンバ内に供給されたイオン搬送ガスは、チャンバ１内に内蔵されたイオン化源４によって軟Ｘ線、低エネルギー電子線、紫外線又は放射性同位元素からの放射線等が照射されることにより、正負イオン化する。
【００４４】
なお、上記のイオン化源４によるイオン発生は制御装置５によって制御されるのであるが、この制御装置５内は、ペルチェ素子（熱電冷却素子）等からなる冷却装置５ｄを配設されているため、制御装置内に設置された電源及び制御基板からの発熱を吸収して、装置内を一定温度に制御されている。また、イオン発生をイオン化源４に指示する制御装置５からの信号は、この制御装置５とイオン化源４とを接続する高電圧ケーブル６を介して伝送されるのであるが、この高電圧ケーブル６と制御装置５の接続部は、図２に示したような防爆構造となっている。
【００４５】
上記のようにイオン化された高速気流のイオン搬送ガスは、イオン化部の下流側に設けられた遮蔽部のパンチング板８ａ、８ｂの細孔８ｃを通過する。この際、イオン化源４が軟Ｘ線の発生部、低エネルギー電子線の発生部又は密封放射性同位元素である場合、直進する軟Ｘ線、電子線又は放射性同位元素からの放射線（α線又はβ線）がパンチング板８ａ、８ｂに当たり、それらは外部に漏れないように遮蔽される。そして、遮蔽部を通過したイオン搬送ガスは、チャンバ１よりも小内径の吹出部９に集中することで、さらに高速化し、帯電体Ｓに向かって間欠的に気流が吹き付けられる。
【００４６】
ここで、高速気流を連続的に吹き付ける場合には、帯電体Ｓの表面に薄い空気の膜が形成され、イオン化気流が十分に吹き付けられなくなってしまう。しかし、本実施形態においては、帯電体Ｓに対して間欠的な気流が吹き付けられるため、帯電体Ｓ表面にそのような空気膜が形成されることはなく、常に十分な気流が吹き付けられる。そして、この帯電体Ｓの表面に吹き付けられるイオン化した気流によって、帯電体Ｓの表面及び帯電体Ｓ上に付着した塵埃の静電荷は、逆極性のイオンで中和されることで除電され、前記塵埃は静電気による吸着力を除去されると共に、高速気流によって表面から引き剥がされることとなる。
【００４７】
なお、この吹出部９に、図３及び図４に示すようなノズル２０またはフレキシブルホース３０及びノズル３１が設けられている場合には、帯電体Ｓの形状、大きさに応じてノズルの開口度やホースの位置を調節して、帯電体Ｓの除電・除塵を行うのに最適な速度、位置から気流を吹き付けるようにする。
【００４８】
以上のように作用する本実施形態の無発塵除電除塵システムでは、以下のような効果を奏する。すなわち、帯電体Ｓに対して、間欠高速噴流発生装置Ｄを用いて、間欠的な高速噴流を吹き付けた場合には、その薄膜の生成を抑えることができるため、帯電体Ｓ上に付着した塵埃の除塵効率をさらに高めることができる。また、帯電体Ｓの表面及び帯電体Ｓ上に付着した塵埃の静電荷は、逆極性のイオンで中和されることによって除電され、前記塵埃は静電気による吸着力を除去され、同時に高速気流で引き剥がされることとなるため、帯電体Ｓの表面及びそこに付着した塵埃を、帯電体Ｓを再汚染及び酸化させることなく除電・除塵することができる。
【００４９】
一方、イオン化源４が軟Ｘ線の発生部又は密封放射性同位元素である場合、イオン搬送ガスとして空気もしくは非反応性ガスのいずれを用いてもオゾンが発生することがない。また、電極材の飛散や空気中の不純物の堆積及び再飛散のような発塵がなく、かつ、電磁ノイズの発生も起こらない。また、イオン化源４が低エネルギー電子線、紫外線の発生部である場合は、イオン搬送ガスとして高純度Ｎ２ガス等のようにオゾンが発生しない程度の酸素を含む非反応性ガスを使用することにより、イオン化に当たってオゾンの発生がなく、発塵及び電磁ノイズの発生も起こらない。
【００５０】
さらに、軟Ｘ線、低エネルギー電子線及び密封放射性同位元素からの放射線（α線等）は、薄い塩化ビニル板等で十分遮蔽することができ、反射はほとんどないため、図１に示すような簡単な構造で遮蔽することができる。また、チャンバ１のイオン化部の下流側周辺を遮蔽構造とすることができるので、チャンバ型イオン搬送式イオン化装置の設置時に別途遮蔽を施す必要がなく、簡易な構成とすることができるので、この無発塵除電除塵システムの応用範囲が広くなると共に、除電除塵システム内に人体の一部が立ち入ることがあっても被爆する危険がなく安全であり、かつ除電除塵システムを操作する者にとって作業が容易である。
【００５１】
また、この制御装置５内には、ペルチェ素子（熱電冷却素子）等からなる冷却装置５ｄが配設されているため、制御装置内に設置された電源及び制御基板からの発熱を吸収して、装置内を一定温度に制御することができるので、制御装置５を気密構造とすることが可能となる。その結果、装置内に設置された電源及び制御基板による有機溶剤等の可燃物への着火は防止される。また、高電圧ケーブル６と制御装置５の接続部は、図２に示したような防爆構造となっているため、電極の着脱をプラグ６ａの電極支持部６ｂとコンセント７ａの挿入穴７ｂで気密性を有する空間で行うことができるので、プラグ着脱時の放電による有機溶剤等の可燃物への着火を防止することができる。同様に、イオン化源４と高電圧ケーブル６の接続部も、上述したような防爆構造となっているため、この接続部での有機溶剤等の可燃物への着火も防止することができる。
【００５２】
［２．第２実施形態］
本実施形態における無発塵除電除塵システムは、図５にその全体構成を示すように、イオン化チャンバ１０のイオン化部及び遮蔽部と吹出部との間に、荷電粒子発生部を設けたものである。この荷電粒子発生部には、チューブ状の粒子搬送路１１ａ及び粒子搬送路接続部１１ｂを介して、チャンバ１０外部に設けられた粒子発生装置Ｐと接続されている。なお、本実施形態において、イオン化部に接続された気流発生装置Ｄ’は、内部に電磁弁を設けておらず、チャンバ１０に連続的な気流を供給するように構成されており、上記第１実施形態における間欠高速噴流発生装置Ｄと異なるものである。一方、その他のイオン化源４、制御装置５、高電圧ケーブル６、及び遮蔽部のパンチング板８ａ，８ｂの構成に関しては、上記第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５３】
図６に、粒子発生装置Ｐの詳細を示す。粒子発生装置Ｐは、内部に流量制御機構を備えている。具体的には、円筒状のガスパイプ１２ｂと、その中心にこの流路においてガス流量を調節する絞り弁のオリフィス１２ａが設けられている。このガスパイプ１２ｂは、断熱効果を有する素材からなり、直径が約４ｍｍで、その両端を粒子搬送路１１ａに接続されている。オリフィス１２ａは、中心に直径０．５ｍｍ程度の小孔１２ｃを有している。
【００５４】
この粒子発生装置Ｐでは、粒子搬送路１１ａによって、下流側から矢印方向に送られてきたガスを、オリフィス１２ａの小孔１２ｃに高速で通過させ、断熱膨張により急冷させることによって、氷粒子あるいはドライアイス粒子を生成し、チャンバ１０方向に送り出すものである。このようにして生成された氷粒子あるいはドライアイス粒子は、粒子搬送路１１ａから粒子搬送路接続部１１ｂを通過して、チャンバ１０の荷電粒子発生部に供給される。なお、粒子発生装置を通過させる流体としては、液化炭酸ガス（ＬＣＯ２）の他、常温高湿度のクリーンルーム内等の空気等であってもよい。
【００５５】
荷電粒子発生部に前記粒子が供給されると、この粒子は、イオン化部から遮蔽部のパンチング板８ａ，８ｂを通過してきたイオン化気流と混合し、帯電する。そして、この帯電した粒子が吹出部９から噴出し、帯電体Ｓの表面に吹き付けられることとなる。これにより、帯電体Ｓの表面及び帯電体Ｓ上に付着した塵埃の静電荷は、逆極性のイオンで中和されることで除電され、前記塵埃は静電気による吸着力を除去されると共に、粒子の衝突によって帯電体Ｓ表面から引き剥がされることとなる。そして、衝突後、粒子は、短時間で気化してしまうこととなる。
【００５６】
以上のように構成・作用からなる本実施形態における無発塵除電除塵システムでは、荷電粒子を高速気流に乗せて帯電体Ｓに吹き付けることができることにより、以下のような効果を奏する。すなわち、一定速度の気流を吹き付けるだけでは、帯電体表面に流速の遅い薄い空気の膜ができてしまい、その膜内の塵埃を除去することが困難であるが、本実施形態のように、帯電した氷粒子やドライアイス粒子は、ガスに比べその密度が著しく大きいため、ガスと該粒子を同じ速度で比較した場合、該粒子の運動量は著しく大きくなる。そして、そのような運動量の大きい粒子が帯電体Ｓ上の塵埃に衝突した際、氷粒子やドライアイス粒子がその慣性力で薄い膜内を通って帯電体表面上の塵埃に衝突するため、たとえ一定速度の気流を吹き付けたとしても、除塵効果は飛躍的に高まることとなるのである。
【００５７】
なお、本実施形態における粒子発生装置Ｐの構成は、上記のようなオリフィスを有する構成に限られることなく、例えば、専ら氷粒子を生成するのであれば、上記制御装置５で示したような、ペルチェ素子によって急冷させるような構成とすることも可能である。また、本実施形態に係るチャンバ１０においても、上記第１実施形態で示した、ノズル２０、フレキシブルホース３０及びノズル３１を吹出部９の構成変更として用いることは、言うまでもなく可能である。
【００５８】
［３．第３実施形態］
本実施形態は、上記第１及び第２実施形態における無発塵除電除塵システムの構成を変更した変形例である。なお、本実施形態においては、説明の便宜上、第１実施形態におけるチャンバ１を用いて説明するが、上記第２実施形態のチャンバ１０においても、本実施形態の構成が適用可能であることは、言うまでもない。
【００５９】
図７に示すように、本実施形態における無発塵除電除塵システムには、上記実施形態におけるチャンバ１及び帯電体Ｓの周囲を囲むように、塵埃飛散防止チャンバ５１と、集塵装置５２と、塵埃送りファン５３と、塵埃回収ダクト５４とからなる塵埃飛散防止装置５０が設けられている。これらの装置は、塵埃飛散防止チャンバ５１下部に設けられた塵埃回収孔５５から、上部に設けられた清浄空気排出口５６までを、回収ダクト５４を介して、塵埃送りファン５３、集塵装置５２の順に上流方向から下流方向に向かって連結されている。
【００６０】
塵埃飛散防止チャンバ５１は、帯電体Ｓから剥離した塵埃が清浄空気内へ飛散しないように、チャンバ１及び帯電体Ｓの周囲を囲うものであり、その下部には、塵埃回収孔５５が設けられている。塵埃送りファン５３は、この塵埃回収孔５５から回収ダクト５４を介して搬送される塵埃を、ファンの回転によって下流側である集塵装置５２方向に送るように構成されている。集塵装置５２は、フィルタを備え、塵埃送りファン５３から送られてくる気流から塵埃を回収し、清浄な気流として下流側である清浄空気排出口５６へ送るように構成されている。
【００６１】
以上のような本実施形態によれば、吹出部９から噴出する間欠高速気流によって、帯電体Ｓから引き離した塵埃が、塵埃送りファン５３の作用によって生じる気流に乗って、塵埃回収孔５５から回収ダクト５４を通じて、集塵装置５２のフィルタによって除去され、清浄な空気となって、清浄空気排出口５６から排出される。したがって、帯電体Ｓから剥離した塵埃が清浄環境内への飛散するのを効果的に防止することができる。
【００６２】
［４．第４実施形態］
本実施形態は、図８に示すように、上記第３実施形態における無発塵除電除塵システムの塵埃飛散防止装置５０の構成に変更を加えた変形例である。なお、本実施形態においては、説明の便宜上、第１実施形態におけるチャンバ１を用いて説明するが、上記第２実施形態のチャンバ１０においても、本実施形態の構成が適用可能であることは、言うまでもない。
【００６３】
本実施形態における無発塵除電除塵システムは、図８に示すように、塵埃飛散防止装置６０は、上記第２の実施形態における塵埃飛散防止装置５０と同様の構成からなる、塵埃飛散防止チャンバ６１と、集塵装置６２と、塵埃送りファン６３と、塵埃回収ダクト６４とを備えつつ、さらに、次のような装置を備えたものである。すなわち、チャンバ６１内部を負圧とすべく、回収ダクト６４内の上流である塵埃回収孔６５側と、下流である清浄空気排出口６６側とを流れる空気の風量を調節する風量調節用ダンパ６７を、集塵装置６２とチャンバ６１に設けられた清浄空気排出口６６との間に設けたものである。なお、この風量調節用ダンパ６７と集塵装置６２との間に設けられた排気口６８は、チャンバ型イオン搬送式イオン化装置からの気流に相当する以上の風量を排気し、チャンバ６１内を負圧に保つためのものである。
【００６４】
この風量調節用ダンパ６７を備えた本実施形態の無発塵除電除塵システムは、以下のように作用する。すなわち、帯電体Ｓから剥離した塵埃は、塵埃送りファン６３の吸気によって生じる気流に乗って、塵埃回収孔６５から回収ダクト６４を介して、集塵装置６２のフィルタで除去され、清浄空気流のみが清浄空気排出口６６へ向かう。その際、風量調節用ダンパ６７に設けられたバルブを作動させ、チャンバ６１から塵埃送りファン６３に吸気される空気量より、清浄空気排出口６６から排出される空気量を少量にすることによって、チャンバ６１内を負圧にする。
【００６５】
このような作用により、負圧となった塵埃飛散防止チャンバ６１内の空気は、清浄空気排出口６６から塵埃回収孔６５方向へ流れるようになる。そのため、帯電体Ｓから剥離した塵埃は、チャンバ１から噴出する間欠高速噴流にかかわらず、より効率的に塵埃回収孔６５の方面へ吸引されていくこととなる。これにより、帯電体Ｓから剥離した塵埃が、チャンバ１から清浄環境内へ飛散することを防止することができるようになり、上記第２実施形態に加えてさらに効率よく、塵埃の回収を図ることができるようになる。。
【００６６】
［５．他の実施形態］
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような各種態様も可能である。すなわち、具体的な各部材の形状、あるいは取付位置及び方法は適宜変更可能である。例えば、遮蔽部の形状は、図１に示すようなパンチング板８ａ，８ｂに限らず、直進する軟Ｘ線、低エネルギー電子線又は放射性同位元素からの放射線等が外部に漏れず、かつ、発生する正負のイオンが搬送され得る形状であればどのようなものでもよい。
【００６７】
また、本発明の第１実施形態においては、間欠高速噴流発生装置Ｄの間欠噴出機構を電磁弁を用いて行うこととしているが、イオン搬送ガスを間欠的に噴出することができる機構であれば、如何なるものであっても構わない。さらに、間欠高速噴流発生装置Ｄから噴出される気流の速度、あるいは間隔は、特に限定されるものではなく、除電・除塵対象に応じて適宜変更可能である。また、当該装置を所望の噴出速度や間隔に適宜変更できるように構成してもよい。
【００６８】
さらに、本発明の第２実施形態において、第１実施形態の間欠高速噴流発生装置Ｄを気流発生装置Ｄ’に代えて用いることも可能である。このように構成することによって、上記実施形態に加えて、塵埃除去をさらに効率よく行えるようになることは言うまでもない。
【００６９】
上記第３及び第４実施形態における塵埃飛散防止チャンバの塵埃回収孔および清浄空気排出口の配置、大きさおよび形状も適宜変更可能なものである。例えば、塵埃回収孔を塵埃飛散防止チャンバの左右に２つ設けたり、除塵対象付近にノズル設ける等、除塵対象から剥離した塵埃を効率的に回収しうる構成であれば構わない。
【００７０】
また、イオン化源４は、軟Ｘ線、低エネルギー電子線、紫外線の発生部、あるいは放射性同位元素に限らず、イオン化によりオゾンの発生、発塵及び電磁ノイズの発生のないものであれば、他の電磁波又はビーム等を使用することができる。
【００７１】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、オゾンや電磁ノイズ、及び発塵等の発生を起こすことなく、防爆施設や装置での使用が可能で、帯電体に付着した塵埃を確実に除去することができる無発塵除電除塵システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における無発塵除電除塵システムの全体構成を示す模式図。
【図２】本発明の第１実施形態における無発塵除電除塵システムの制御装置の構成を示す模式図。
【図３】本発明の第１実施形態における無発塵除電除塵システムの吹出部の変形例を示す模式図。
【図４】本発明の第１実施形態における無発塵除電除塵システムの吹出部の変形例を示す模式図。
【図５】本発明の第２実施形態における無発塵除電除塵システムの全体構成を示す模式図。
【図６】本発明の第２実施形態における無発塵除電除塵システムの粒子発生装置の構成を示す模式図。
【図７】本発明の第３実施形態を適用した実施例を示す模式図。
【図８】本発明の第４実施形態を適用した実施例を示す模式図。
【符号の説明】
１，１０…イオン化チャンバ
２ａ…ガス搬送路接続部
２ｂ…ガス搬送路
２ｃ…電磁弁
２ｄ…フィルタ
３…イオン発生装置
４…イオン化源
５…制御装置
５ａ…気密チャンバ
５ｂ…制御基板
５ｃ…循環ファン
５ｄ…冷却装置
５ｅ…電源ケーブル
６…高電圧ケーブル
６ａ…プラグ
６ｂ…電極支持部
６ｃ…電極
６ｄ…基部
６ｅ…ネジ部
６ｆ…袋ナット
６ｇ…パッキン
７ａ…コンセント
７ｂ…挿入穴
７ｃ…電極
７ｄ…フランジ部
７ｅ…ネジ部
８ａ、８ｂ…パンチング板
８ｃ…細孔
９…吹出部
１１ａ…粒子搬送路
１１ｂ…粒子搬送路接続部
１２ａ…オリフィス
１２ｂ…ガスパイプ
１２ｃ…小孔
２０…ノズル
３０…フレキシブルホース
３１…ノズル
５０，６０…塵埃飛散防止装置
５１，６１…塵埃飛散防止チャンバ
５２，６２…集塵装置
５３，６３…塵埃送りファン
５４，６４…塵埃回収ダクト
５５，６５…塵埃回収孔
５６，６６…清浄空気排出口
６７…風量調節用ダンパ
６８…排気口
７３…電極
Ｄ…間欠高速噴流発生装置
Ｐ…粒子発生装置
Ｓ…帯電体
【発明の属する技術分野】
本発明は、清浄環境で生産等する半導体や液晶ディスプレイ等の製品に発生する静電気の除電、およびこの静電気により製品に付着する塵埃を除去するための無発塵除電除塵システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体や液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤ）等を製造するクリーンルームでは、静電気の発生が問題となっている。半導体製造のクリーンルームの場合は、低湿度環境であることや、ウエハ及び半導体素子を運搬するプラスチック容器が帯電しやすいこと等が静電気の発生の原因となっている。この静電気は、ウエハ表面上に塵埃を付着させたり、ウエハ上のＩＣや半導体素子を破壊してしまい、製品の歩留りを低下させている。
【０００３】
また、ＬＣＤの場合は、処理工程で異なる材質等と接触し、摩擦帯電による静電気が発生する。特に、このＬＣＤに使用するガラス基板は、大面積で絶縁性が高く静電気が発生しやすいため、大量の静電気による塵埃付着や静電破壊が製品の歩留りに影響を与えている。
【０００４】
そこで、従来より、このようなクリーンルーム等の生産環境における静電気あるいは製品に静電気力で付着した塵埃を除去する装置として、イオン化気流により帯電体の電荷を中和しながら、高速気流で塵埃を除去する除電除塵システムが用いられている。この除電除塵システムは、正または負の電極に正または負の高電圧をそれぞれ印加することによりコロナ放電を発生させ、上記電極先端の周囲の空気を正と負とにイオン化し、このイオンを気流によって搬送して帯電体上の電荷を逆極性のイオンで中和するものである。
【０００５】
しかしながら、上述した従来のコロナ放電を利用した除電除塵システムでは、次のような問題が発生していた。
（１）イオン発生電極からの発塵
コロナ放電を起こさせるたびに電極が摩耗し、その摩耗した電極材が飛散する。また、空気中の微量ガス成分がコロナ放電により粒子化してイオン発生電極上に析出し、これがある程度の大きさになると再飛散する。このような発塵により製品が汚染され、歩留りが低下する。
（２）オゾンの発生
空気をコロナ放電によりイオン化しているため、空気中の窒素や水蒸気がイオン化する以外に、酸素がオゾンとなる反応も起こる。このオゾンの酸化作用により、シリコンウエハの表面が酸化されたり、空気中の微量の不純物と反応して２次粒子が発生する原因となる。
（３）電磁ノイズの発生
放電時に放電極から発生する不規則な電磁波が、半導体素子を内蔵した精密機器やコンピュータなどの誤動作を引き起こす原因となる。
（４）イオン化源としてコロナ放電を使用していたため、防爆施設等の可燃性蒸気がある場所では、このような除電除塵システムは使用できないという問題があった。
【０００６】
また、近年、イオン発生装置として軟Ｘ線を照射して、空気をイオン化する装置が知られているが、このようなイオン発生装置においては、この装置の周囲を遮蔽構造とする必要があるため、設置が困難であった。また、このようなイオン発生装置は、イオン化源と電気ケーブルとの接続部やイオン化源の制御装置が防爆仕様ではなかったため、防爆施設等では使用できないという問題があった。
【０００７】
そこで、本出願人は、上記問題点を解決すべく、特許文献１に開示される除電除塵システムを提案したものである。この除電除塵システムによれば、チャンバ内に設けられたイオンを発生させるイオン化源を軟Ｘ線の発生部あるいは密封放射線同位元素で構成したり、低エネルギー電子線、紫外線の発生部で構成することによって、イオン搬送ガスとして空気もしくは非反応性ガスのいずれかを用いた場合であっても、オゾンや電磁ノイズ、及び発塵等の発生を防ぐことができるものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１７６６９１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術においては、除電除塵システムのチャンバから噴出される高速気流によって、帯電体の表面の静電気を除電し、その静電気によって表面に付着した塵埃を除去するのであるが、この従来の除電除塵システムにおいては、高速気流を連続的に吹き付けるように構成されている。
【００１０】
この場合、帯電体Ｓの表面には、流速の遅い薄い空気の膜が形成され、気流の高速部分はその膜上を流れるようになってしまう。したがって、イオン化された気流が、帯電体に十分に吹き付けられなくなり、帯電体表面の除電が十分に行われなくなってしまうと同時に、除電が不十分であるために帯電体表面には依然として塵埃が貼り付いたままで、こうした塵埃の除去が十分にできないこととなっていた。
【００１１】
さらに、上記従来の除電除塵システムにおいて、帯電体上の塵埃が除電・除塵されたとしても、帯電体から剥離した塵埃を回収する手段が設けられていなかったため、こうした塵埃は、帯電体周囲の清浄環境内へと飛散し、再び帯電体等に付着することとなってしまっていた。
【００１２】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、オゾンや電磁ノイズ、及び発塵等を発生させることなく、防爆施設や装置での使用が可能で、帯電体に付着した塵埃を確実に除去することができる無発塵除電除塵システムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、チャンバ内に供給されたイオン搬送ガスの一部を内部に設けられたイオン化源によってイオン化するイオン化部と、前記イオン化部において発生したイオンを気流として帯電体に向かって供給する吹出部と、前記チャンバの外部に前記イオン化源とケーブルを介して接続され、このケーブルを介して前記イオン化源によるイオン発生を制御する制御装置とを有する無発塵除電除塵システムにおいて、前記イオン化部には、前記イオン搬送ガスを前記チャンバ内に供給するガス搬送路が設けられ、このガス搬送路には、前記チャンバ内に間欠的な高速噴流を供給する間欠高速噴流発生装置が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明を方法の観点から捉えたものであり、イオン搬送ガスをチャンバ内に供給し、このイオン搬送ガスの一部を前記チャンバに内蔵されたイオン化源によってイオン化し、前記チャンバの外部に設けられた制御装置によってイオン化源によるイオン発生を制御する無発塵除電除塵方法において、前記チャンバの上流側のガス搬送路に設けられた間欠高速噴流発生装置によって、前記チャンバ内に間欠的な高速噴流を供給し、前記チャンバの前記吹出部から帯電体に向かって前記間欠的な高速噴流を吹き付けることを特徴とする。
【００１５】
以上のような請求項１及び請求項５記載の発明では、チャンバ内に吹き付けるイオン化気流を間欠的な高速噴流とする装置を設けることにより、次のような効果を奏する。すなわち、一定速度の気流を吹き付けるだけでは、帯電体表面に流速の遅い薄い空気の膜ができ、気流の高速部分はその上を流れてしまうため、その膜内の粒子を除去することが困難であるが、間欠的な噴流はその膜の生成を抑えることができ、除塵効果を高めることができるのである。
【００１６】
請求項２記載の発明は、チャンバ内に供給されたイオン搬送ガスの一部を内部に設けられたイオン化源によってイオン化するイオン化部と、前記イオン化部において発生したイオンを気流として帯電体に向かって供給する吹出部と、前記チャンバの外部に前記イオン化源とケーブルを介して接続され、このケーブルを介して前記イオン化源によるイオン発生を制御する制御装置とを有する無発塵除電除塵システムにおいて、前記チャンバ外部には、流体から氷粒子またはドライアイス粒子を生成する粒子発生装置が設けられ、前記イオン化部と前記吹出部の間には、荷電粒子発生部が設けられ、この荷電粒子発生部には、前記粒子発生装置から前記氷粒子またはドライアイス粒子が供給されることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項２に記載の発明を方法の観点から捉えたものであり、イオン搬送ガスをチャンバ内に供給し、このイオン搬送ガスの一部を前記チャンバに内蔵されたイオン化源によってイオン化し、前記チャンバの外部に設けられた制御装置によってイオン化源によるイオン発生を制御する無発塵除電除塵方法において、前記イオン化部と前記吹出部の間に設けられた荷電粒子発生部には、前記チャンバ外部に設けられ、流体から氷粒子またはドライアイス粒子を生成する粒子発生装置から、前記氷粒子またはドライアイス粒子が供給され、前記荷電粒子発生部において、前記イオン化部から送られてくるイオン搬送ガスと前記氷粒子またはドライアイス粒子が混合されることによって、荷電粒子が発生し、この荷電粒子が前記チャンバの前記吹出部から帯電体に向かって吹き付けることを特徴とする。
【００１８】
以上のような請求項２および請求項６記載の発明においては、帯電した氷粒子やドライアイス粒子は、ガスに比べその密度が著しく大きいため、ガスと該粒子を同じ速度で比較した場合、該粒子の運動量は著しく大きくなる。そして、そのような運動量の大きい粒子が帯電体上の塵埃に衝突した際、その塵埃に対する除塵効果は飛躍的に高まることとなる。すなわち、一定速度の気流を吹き付けるだけでは、帯電体表面に流速の遅い薄い空気の膜ができてしまい、その膜内の塵埃を除去することが困難であるが、本発明においては、たとえ一定速度の気流を吹き付けたとしても、氷粒子やドライアイス粒子がその慣性力で薄い膜内を通って帯電体表面上の塵埃に衝突し除去するため、除電・除塵効率が高いのである。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記チャンバと前記帯電体の周囲には、前記チャンバと帯電体とを囲む塵埃飛散防止チャンバと、前記塵埃飛散防止チャンバ内に飛散する塵埃を回収する集塵装置とを備えた塵埃飛散防止装置が設けらていることを特徴とする。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項３に記載の発明を方法の観点から捉えたものであり、前記チャンバと前記帯電体の周囲に設けられた塵埃飛散防止チャンバによって前記チャンバと帯電体とを囲み、前記塵埃飛散防止チャンバの外部に設けられた集塵装置によって、前記塵埃飛散防止チャンバ内に飛散する前記間欠的な高速噴流によって前記帯電体から剥離した塵埃を回収することを特徴とする。
【００２１】
以上のような請求項３及び７記載の発明では、集塵装置を有する塵埃飛散防止チャンバを設けることによって、高速気流により帯電体から剥離した塵埃が、清浄環境内へ飛散するのを防止することができる。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記塵埃飛散防止装置には、前記塵埃飛散防止チャンバ内の風量を調節し、チャンバ内の圧力を調節する風量調節部が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項４に記載の発明を方法の観点から捉えたものであり、前記集塵装置と連結して設けられた前記風量調節部によって、前記塵埃飛散防止チャンバ内の風量を調節し、チャンバ内の圧力を調節することを特徴とする。
【００２４】
以上のような請求項４及び８に記載の発明では、風量調節部によって、例えば、塵埃飛散防止チャンバ内を負圧にすることで、請求項２の発明に加えて、剥離した塵埃が清浄環境内へ飛散するのをさらに効果的に防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態（以下、実施形態という）を図面を参照して説明する。なお、本実施形態における無発塵除電除塵システムは、半導体等の製造工程においてクリーンルーム内に固定設置され、ターンテーブルやコンベアで搬送されてきた半導体やＬＣＤ等の帯電体に、イオン化気流を吹き付けることにより除電・除塵する態様を想定しているが、本発明は、そのような固定式のものに限られず、イオン化気流を吹き付けるハンドガン式にも適用可能である。また、除電除塵対象も上記半導体やＬＣＤに限られず、例えば、人工臓器や医療用容器等、クリーンルーム内で除電・除塵を行う対象物であれば、すべて本発明を用いることが可能である。
【００２６】
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１は、本実施形態による無発塵除電除塵システムの構成を示す模式図である。同図において、１は円柱状のイオン化チャンバ（以下、チャンバという）であり、アルミ、ステンレス等の金属、塩化ビニル等の樹脂から構成されている。また、このチャンバ１は、大別してイオン化部、遮蔽部及び吹出部から構成され、チャンバ１の内部にはイオン化源４が配設され、このイオン化源４が高電圧ケーブル６を介して、イオン発生を制御する制御装置５に接続されている。さらに、チャンバ１には、チューブ状のガス搬送路２ｂ及びガス搬送路接続部２ａを介して外部に設けられた間欠高速噴流発生装置Ｄが接続されている。
【００２７】
（間欠高速噴流発生装置の構成）
図１に示すように、間欠高速噴流発生装置Ｄは、ガス搬送路２ｂに設けられ、内部には、電磁弁２ｃとフィルタ２ｄとを備えている。そして、この装置Ｄは、ガス搬送路２ｂから送られてくるクリーンルーム内等の空気、又は高純度Ｎ２ガス等の非反応性ガス（以下、イオン搬送ガスという）を、電磁弁２ｃを開閉させることにより、下流側であるチャンバ１内へ高速気流として間欠的に噴出するように構成されている。さらに、ガス搬送路２ｂは、チャンバ１の側端部（図中、右側側端部）に設けられたガス搬送路接続部２ａを介して、間欠高速噴流発生装置Ｄから噴出される前記イオン搬送ガスをチャンバ１へ供給するようになっている。なお、ここで「高純度Ｎ２ガス」とは、負イオンを形成する程度の酸素や水蒸気を含み、且つ、その酸素濃度はオゾンを発生しない程度（５％程度以下）であるＮ２ガスをいう。また、イオン搬送ガスは、帯電した製品に塵埃を付着させないためのもの、あるいはクリーンルーム内を循環するものであるため、この間欠高速噴流発生装置Ｄにおいて、フィルタ２ｄを通過させることによって清浄にして送り出している。
【００２８】
（イオン化部の構成）
イオン化部は、内部にイオン化源４を有し、このイオン化源４は、チャンバ１外部に設けられ、イオン化源４によるイオン発生を制御する制御装置５と接続され、このイオン化源４と制御装置５とを併せてイオン発生装置３が形成されている。このイオン化源４は、軟Ｘ線発生装置の発生部、低エネルギー電子線発生装置の発生部、密封放射性同位元素または紫外線発生装置の発生部等からなり、チャンバ１内を流れるイオン搬送ガスをイオン化するように構成されている。また、この制御装置５は、その構成については後述するが、チャンバ１の外部に配置され高電圧ケーブル６によってイオン化源４と接続されている。ただし、イオン化源４が、軟Ｘ線発生装置の発生部、低エネルギー電子線発生装置の発生部、または紫外線発生装置の発生部である場合、これらの制御装置５内にある高圧電源と一体になったものもあり、このような場合には高電圧ケーブル６は低電圧ケーブルとなる。また、イオン化源４が密封放射性同位元素の場合は、制御装置５と高電圧ケーブル６は必要としない。
【００２９】
まず、イオン化源４について説明する。軟Ｘ線は、３〜９．５ｋｅＶ程度のエネルギーを有する微弱Ｘ線であり、２ｍｍ厚さ程度の塩化ビニル板で容易に遮蔽することができるものである。また、低エネルギー電子線は、例えばウシオ電機株式会社製の超小型電子ビーム照射管チューブ等により数１０ｋＶの低い動作電圧で取り出された電子ビーム（ソフトエレクトロン）であり、空気中では５ｃｍ程度の到達距離しかなく、その領域の空気あるいはガスをイオン化する。なお、低エネルギー電子線は、酸素を含む気体中ではオゾンを発生すると同時に軟Ｘ線も発生するため、遮蔽が必要となる。そのため、イオン化源として低エネルギー電子線を用いる場合には、イオン搬送ガスとして、高純度Ｎ２ガス等のようにオゾンが発生しない程度の酸素を含む非反応性ガスを用いることが望ましい。
【００３０】
さらに、密封放射性同位元素は、放射性同位元素をカプセル等に封入したものであり、放射性同位元素としては、α線を発生するアメリシウム２４１又はβ線を発生するニッケル６３等がある。アメリシウム２４１から発生するα線のエネルギーは５．４ＭｅＶ程度であり、電離作用は大きいが空気中での到達距離は数ｃｍ程度であって、紙１枚で容易に遮蔽することができる。また、ニッケル６３から発生するβ線のエネルギーは５７ｋｅＶ程度であり、樹脂板で容易に遮蔽することができる。また、紫外線発生装置から発生する紫外線は４００ｎｍ以下の短波長であり、３０ｗ程度の出力である。
【００３１】
イオン化源４が、軟Ｘ線の発生部又は密封放射性同位元素である場合は、チャンバ１に供給するイオン搬送ガスとして空気及び非反応性ガスのいずれを用いてもよいが、イオン化源４が低エネルギー電子線の発生部又は紫外線の発生部である場合は、高純度Ｎ２ガス等のようにオゾンが発生しない程度の酸素を含む非反応性ガスを用いることが望ましい。
【００３２】
次に、制御装置５の構成、制御装置５と高電圧ケーブル６との接続部の構成、上記イオン化源４と高電圧ケーブル６との接続部の構成について説明する。
【００３３】
制御装置５は、防爆機能を有する気密チャンバ５ａから構成されている。また、制御装置５の内部には、上記イオン化源４から軟Ｘ線、低エネルギー電子線もしくは紫外線を発生させるための制御部である制御基板５ｂと、冷却された空気等を循環させる循環ファン５ｃと、装置内部を一定温度に制御する冷却装置５ｄとが設けられている。さらに、前記制御基板５ｂには電源ケーブル５ｅが接続され、外部に設けられた防爆コンセント（図示せず）に接続できるように構成されている。なお、本実施形態においては、上記冷却装置５ｄは、例えば、アルミ製の放熱板にペルチェ素子（熱電冷凍素子）を取り付けて構成されている。
【００３４】
上記制御装置５と高電圧ケーブル６との接続部は、以下に述べるように防爆仕様となっている。すなわち、図２に示すように、高電圧ケーブル６の先端部にはプラグ６ａが取り付けられ、制御装置５の側壁に配設されたコンセント７ａと着脱可能に接続できるように構成されている。また、前記プラグ６ａは３芯構造とされ、所定の長さＬを有する電極支持部６ｂの先端に電極６ｃが取り付けられている。また、前記プラグ６ａの基部６ｄの外側には、内壁にネジ部６ｅが形成された袋ナット６ｆが回転可能に取り付けられている。
【００３５】
一方、制御装置５の側壁に配設されたコンセント７ａには、前記プラグ６ａに形成された電極支持部６ｂと係合する挿入穴７ｂが設けられ、その最奥部に前記プラグ側の電極６ｃと接続される電極７ｃが設けられている。また、コンセント７ａのフランジ部７ｄには、その外周面にネジ部７ｅが形成され、前記プラグ６ａに取り付けられた袋ナット６ｆのネジ部６ｅと係合するように構成されている。
【００３６】
なお、挿入穴７ｂの長さは、プラグ側の電極支持部６ｂに対応してＬとされ、この長さＬは、両電極の着脱をプラグ６ａの電極支持部６ｂとコンセント７ａの挿入穴７ｂで構成される気密性を有する空間で行うことができるような長さに設定されている。また、プラグ６ａとコンセント７ａの接続部の気密性を保持するために、電極支持部６ｂの基端部にＯリング等のパッキン６ｇを設けても良い。
【００３７】
一方、イオン化源４と高電圧ケーブル６との接続部は、電気絶縁性を有する塩化ビニル、ポリプロピレン、アクリル等の樹脂製のパイプをチャンバ１の側面に貫通配置し、そのパイプの内部に、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を埋め込むことにより構成されている。
【００３８】
（遮蔽部の構成）
チャンバ１には、前記イオン化部の下流側に遮蔽部が設けられている。この遮蔽部は、遮蔽部が、直径が３φ程度の細孔８ｃが多数設けられた２枚のパンチング板８ａ、８ｂにより構成され、これら２枚のパンチング板８ａ、８ｂは、互いに３ｍｍ程度離して、且つ細孔８ｃが重ならないようにずらして設置されている。すなわち、イオン化源４が軟Ｘ線の発生部、低エネルギー電子線の発生部又は密封放射性同位元素である場合、直進する軟Ｘ線、電子線又は放射性同位元素からの放射線（α線又はβ線）がパンチング板８ａ、８ｂに当たるように構成され、それらが外部に漏れないように遮蔽される構成となっている。なお、イオン化源４が紫外線の発生部である場合は、この遮蔽部は不要である。
【００３９】
（吹出部の構成）
チャンバ１の遮蔽部の下流側に、イオン化気流を噴出させるための吹出部９が設けられ、帯電体Ｓの近傍に向けられており、間欠高速噴流発生装置Ｄから送られるイオン搬送ガスをイオン発生装置３においてイオン化した正負のイオン気流を、帯電体Ｓに対して供給するように構成されている。この吹出部９は、その直径がチャンバ１の直径の半分以下であるため、イオン化部から遮蔽部を通過してきたイオンは、この吹出部９に集中し、さらに速度を増すこととなる。
【００４０】
なお、この吹出部９の構成としては、図３に示すように、イオン化気流を噴出させるためのノズル２０を設けて構成してもよい。このノズル２０としては、例えば、ＳＩＬＶＥＮＴ社製のノズル２１６、フラットノズル９２０、エアーカーテン３０２−３０６、エアーナイフ３９２−３９６等が用いられる。そして、このノズル２０は、所望の形状・大きさを有するものに変更可能であり、例えば、開口度を調整することができるノズルを使用することにより、イオン化気流を円錐状に広角で広げたり、エアカーテン状に広げる等の操作により、除電対象に合わせてイオン化気流をコントロールしたり、イオン化気流の噴出角度、位置および速度を容易に変更することができるように構成されている。
【００４１】
吹出部９の構成としては、さらに、次のような構成を採用することも可能である。すなわち、図４に示すように、吹出部９に伸縮自在なフレキシブルホース３０が取り付け、その先端にノズル３１が取り付ける構成である。このノズル３１は、上記ノズル２０と同様な構成を有するものである。一方、フレキシブルホース３０は、除電・除塵対象に応じて、その長さ、位置を適宜変更可能となるように構成されている。なお、このフレキシブルホース３０は、ビニールチューブ等と異なり、設定した形を保持できる構造になっている。
【００４２】
［１−２．作用効果］
以上のような構成を有する本実施形態の無発塵除電除塵システムは以下のように作用する。すなわち、図１において、まず、クリーンルーム内等の空気、又は高純度Ｎ２ガス等の非反応性ガスであるイオン搬送ガスが、ガス搬送路２ｂを通って間欠高速噴流発生装置Ｄへ供給される。このガスは、間欠高速噴流発生装置Ｄ内において、電磁弁２ｃの開閉動作に伴って下流側のガス搬送路へ高速気流となって噴出され、ガス搬送路接続部２ａを介してチャンバ１に供給されることとなる。
【００４３】
次に、このチャンバ内に供給されたイオン搬送ガスは、チャンバ１内に内蔵されたイオン化源４によって軟Ｘ線、低エネルギー電子線、紫外線又は放射性同位元素からの放射線等が照射されることにより、正負イオン化する。
【００４４】
なお、上記のイオン化源４によるイオン発生は制御装置５によって制御されるのであるが、この制御装置５内は、ペルチェ素子（熱電冷却素子）等からなる冷却装置５ｄを配設されているため、制御装置内に設置された電源及び制御基板からの発熱を吸収して、装置内を一定温度に制御されている。また、イオン発生をイオン化源４に指示する制御装置５からの信号は、この制御装置５とイオン化源４とを接続する高電圧ケーブル６を介して伝送されるのであるが、この高電圧ケーブル６と制御装置５の接続部は、図２に示したような防爆構造となっている。
【００４５】
上記のようにイオン化された高速気流のイオン搬送ガスは、イオン化部の下流側に設けられた遮蔽部のパンチング板８ａ、８ｂの細孔８ｃを通過する。この際、イオン化源４が軟Ｘ線の発生部、低エネルギー電子線の発生部又は密封放射性同位元素である場合、直進する軟Ｘ線、電子線又は放射性同位元素からの放射線（α線又はβ線）がパンチング板８ａ、８ｂに当たり、それらは外部に漏れないように遮蔽される。そして、遮蔽部を通過したイオン搬送ガスは、チャンバ１よりも小内径の吹出部９に集中することで、さらに高速化し、帯電体Ｓに向かって間欠的に気流が吹き付けられる。
【００４６】
ここで、高速気流を連続的に吹き付ける場合には、帯電体Ｓの表面に薄い空気の膜が形成され、イオン化気流が十分に吹き付けられなくなってしまう。しかし、本実施形態においては、帯電体Ｓに対して間欠的な気流が吹き付けられるため、帯電体Ｓ表面にそのような空気膜が形成されることはなく、常に十分な気流が吹き付けられる。そして、この帯電体Ｓの表面に吹き付けられるイオン化した気流によって、帯電体Ｓの表面及び帯電体Ｓ上に付着した塵埃の静電荷は、逆極性のイオンで中和されることで除電され、前記塵埃は静電気による吸着力を除去されると共に、高速気流によって表面から引き剥がされることとなる。
【００４７】
なお、この吹出部９に、図３及び図４に示すようなノズル２０またはフレキシブルホース３０及びノズル３１が設けられている場合には、帯電体Ｓの形状、大きさに応じてノズルの開口度やホースの位置を調節して、帯電体Ｓの除電・除塵を行うのに最適な速度、位置から気流を吹き付けるようにする。
【００４８】
以上のように作用する本実施形態の無発塵除電除塵システムでは、以下のような効果を奏する。すなわち、帯電体Ｓに対して、間欠高速噴流発生装置Ｄを用いて、間欠的な高速噴流を吹き付けた場合には、その薄膜の生成を抑えることができるため、帯電体Ｓ上に付着した塵埃の除塵効率をさらに高めることができる。また、帯電体Ｓの表面及び帯電体Ｓ上に付着した塵埃の静電荷は、逆極性のイオンで中和されることによって除電され、前記塵埃は静電気による吸着力を除去され、同時に高速気流で引き剥がされることとなるため、帯電体Ｓの表面及びそこに付着した塵埃を、帯電体Ｓを再汚染及び酸化させることなく除電・除塵することができる。
【００４９】
一方、イオン化源４が軟Ｘ線の発生部又は密封放射性同位元素である場合、イオン搬送ガスとして空気もしくは非反応性ガスのいずれを用いてもオゾンが発生することがない。また、電極材の飛散や空気中の不純物の堆積及び再飛散のような発塵がなく、かつ、電磁ノイズの発生も起こらない。また、イオン化源４が低エネルギー電子線、紫外線の発生部である場合は、イオン搬送ガスとして高純度Ｎ２ガス等のようにオゾンが発生しない程度の酸素を含む非反応性ガスを使用することにより、イオン化に当たってオゾンの発生がなく、発塵及び電磁ノイズの発生も起こらない。
【００５０】
さらに、軟Ｘ線、低エネルギー電子線及び密封放射性同位元素からの放射線（α線等）は、薄い塩化ビニル板等で十分遮蔽することができ、反射はほとんどないため、図１に示すような簡単な構造で遮蔽することができる。また、チャンバ１のイオン化部の下流側周辺を遮蔽構造とすることができるので、チャンバ型イオン搬送式イオン化装置の設置時に別途遮蔽を施す必要がなく、簡易な構成とすることができるので、この無発塵除電除塵システムの応用範囲が広くなると共に、除電除塵システム内に人体の一部が立ち入ることがあっても被爆する危険がなく安全であり、かつ除電除塵システムを操作する者にとって作業が容易である。
【００５１】
また、この制御装置５内には、ペルチェ素子（熱電冷却素子）等からなる冷却装置５ｄが配設されているため、制御装置内に設置された電源及び制御基板からの発熱を吸収して、装置内を一定温度に制御することができるので、制御装置５を気密構造とすることが可能となる。その結果、装置内に設置された電源及び制御基板による有機溶剤等の可燃物への着火は防止される。また、高電圧ケーブル６と制御装置５の接続部は、図２に示したような防爆構造となっているため、電極の着脱をプラグ６ａの電極支持部６ｂとコンセント７ａの挿入穴７ｂで気密性を有する空間で行うことができるので、プラグ着脱時の放電による有機溶剤等の可燃物への着火を防止することができる。同様に、イオン化源４と高電圧ケーブル６の接続部も、上述したような防爆構造となっているため、この接続部での有機溶剤等の可燃物への着火も防止することができる。
【００５２】
［２．第２実施形態］
本実施形態における無発塵除電除塵システムは、図５にその全体構成を示すように、イオン化チャンバ１０のイオン化部及び遮蔽部と吹出部との間に、荷電粒子発生部を設けたものである。この荷電粒子発生部には、チューブ状の粒子搬送路１１ａ及び粒子搬送路接続部１１ｂを介して、チャンバ１０外部に設けられた粒子発生装置Ｐと接続されている。なお、本実施形態において、イオン化部に接続された気流発生装置Ｄ’は、内部に電磁弁を設けておらず、チャンバ１０に連続的な気流を供給するように構成されており、上記第１実施形態における間欠高速噴流発生装置Ｄと異なるものである。一方、その他のイオン化源４、制御装置５、高電圧ケーブル６、及び遮蔽部のパンチング板８ａ，８ｂの構成に関しては、上記第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５３】
図６に、粒子発生装置Ｐの詳細を示す。粒子発生装置Ｐは、内部に流量制御機構を備えている。具体的には、円筒状のガスパイプ１２ｂと、その中心にこの流路においてガス流量を調節する絞り弁のオリフィス１２ａが設けられている。このガスパイプ１２ｂは、断熱効果を有する素材からなり、直径が約４ｍｍで、その両端を粒子搬送路１１ａに接続されている。オリフィス１２ａは、中心に直径０．５ｍｍ程度の小孔１２ｃを有している。
【００５４】
この粒子発生装置Ｐでは、粒子搬送路１１ａによって、下流側から矢印方向に送られてきたガスを、オリフィス１２ａの小孔１２ｃに高速で通過させ、断熱膨張により急冷させることによって、氷粒子あるいはドライアイス粒子を生成し、チャンバ１０方向に送り出すものである。このようにして生成された氷粒子あるいはドライアイス粒子は、粒子搬送路１１ａから粒子搬送路接続部１１ｂを通過して、チャンバ１０の荷電粒子発生部に供給される。なお、粒子発生装置を通過させる流体としては、液化炭酸ガス（ＬＣＯ２）の他、常温高湿度のクリーンルーム内等の空気等であってもよい。
【００５５】
荷電粒子発生部に前記粒子が供給されると、この粒子は、イオン化部から遮蔽部のパンチング板８ａ，８ｂを通過してきたイオン化気流と混合し、帯電する。そして、この帯電した粒子が吹出部９から噴出し、帯電体Ｓの表面に吹き付けられることとなる。これにより、帯電体Ｓの表面及び帯電体Ｓ上に付着した塵埃の静電荷は、逆極性のイオンで中和されることで除電され、前記塵埃は静電気による吸着力を除去されると共に、粒子の衝突によって帯電体Ｓ表面から引き剥がされることとなる。そして、衝突後、粒子は、短時間で気化してしまうこととなる。
【００５６】
以上のように構成・作用からなる本実施形態における無発塵除電除塵システムでは、荷電粒子を高速気流に乗せて帯電体Ｓに吹き付けることができることにより、以下のような効果を奏する。すなわち、一定速度の気流を吹き付けるだけでは、帯電体表面に流速の遅い薄い空気の膜ができてしまい、その膜内の塵埃を除去することが困難であるが、本実施形態のように、帯電した氷粒子やドライアイス粒子は、ガスに比べその密度が著しく大きいため、ガスと該粒子を同じ速度で比較した場合、該粒子の運動量は著しく大きくなる。そして、そのような運動量の大きい粒子が帯電体Ｓ上の塵埃に衝突した際、氷粒子やドライアイス粒子がその慣性力で薄い膜内を通って帯電体表面上の塵埃に衝突するため、たとえ一定速度の気流を吹き付けたとしても、除塵効果は飛躍的に高まることとなるのである。
【００５７】
なお、本実施形態における粒子発生装置Ｐの構成は、上記のようなオリフィスを有する構成に限られることなく、例えば、専ら氷粒子を生成するのであれば、上記制御装置５で示したような、ペルチェ素子によって急冷させるような構成とすることも可能である。また、本実施形態に係るチャンバ１０においても、上記第１実施形態で示した、ノズル２０、フレキシブルホース３０及びノズル３１を吹出部９の構成変更として用いることは、言うまでもなく可能である。
【００５８】
［３．第３実施形態］
本実施形態は、上記第１及び第２実施形態における無発塵除電除塵システムの構成を変更した変形例である。なお、本実施形態においては、説明の便宜上、第１実施形態におけるチャンバ１を用いて説明するが、上記第２実施形態のチャンバ１０においても、本実施形態の構成が適用可能であることは、言うまでもない。
【００５９】
図７に示すように、本実施形態における無発塵除電除塵システムには、上記実施形態におけるチャンバ１及び帯電体Ｓの周囲を囲むように、塵埃飛散防止チャンバ５１と、集塵装置５２と、塵埃送りファン５３と、塵埃回収ダクト５４とからなる塵埃飛散防止装置５０が設けられている。これらの装置は、塵埃飛散防止チャンバ５１下部に設けられた塵埃回収孔５５から、上部に設けられた清浄空気排出口５６までを、回収ダクト５４を介して、塵埃送りファン５３、集塵装置５２の順に上流方向から下流方向に向かって連結されている。
【００６０】
塵埃飛散防止チャンバ５１は、帯電体Ｓから剥離した塵埃が清浄空気内へ飛散しないように、チャンバ１及び帯電体Ｓの周囲を囲うものであり、その下部には、塵埃回収孔５５が設けられている。塵埃送りファン５３は、この塵埃回収孔５５から回収ダクト５４を介して搬送される塵埃を、ファンの回転によって下流側である集塵装置５２方向に送るように構成されている。集塵装置５２は、フィルタを備え、塵埃送りファン５３から送られてくる気流から塵埃を回収し、清浄な気流として下流側である清浄空気排出口５６へ送るように構成されている。
【００６１】
以上のような本実施形態によれば、吹出部９から噴出する間欠高速気流によって、帯電体Ｓから引き離した塵埃が、塵埃送りファン５３の作用によって生じる気流に乗って、塵埃回収孔５５から回収ダクト５４を通じて、集塵装置５２のフィルタによって除去され、清浄な空気となって、清浄空気排出口５６から排出される。したがって、帯電体Ｓから剥離した塵埃が清浄環境内への飛散するのを効果的に防止することができる。
【００６２】
［４．第４実施形態］
本実施形態は、図８に示すように、上記第３実施形態における無発塵除電除塵システムの塵埃飛散防止装置５０の構成に変更を加えた変形例である。なお、本実施形態においては、説明の便宜上、第１実施形態におけるチャンバ１を用いて説明するが、上記第２実施形態のチャンバ１０においても、本実施形態の構成が適用可能であることは、言うまでもない。
【００６３】
本実施形態における無発塵除電除塵システムは、図８に示すように、塵埃飛散防止装置６０は、上記第２の実施形態における塵埃飛散防止装置５０と同様の構成からなる、塵埃飛散防止チャンバ６１と、集塵装置６２と、塵埃送りファン６３と、塵埃回収ダクト６４とを備えつつ、さらに、次のような装置を備えたものである。すなわち、チャンバ６１内部を負圧とすべく、回収ダクト６４内の上流である塵埃回収孔６５側と、下流である清浄空気排出口６６側とを流れる空気の風量を調節する風量調節用ダンパ６７を、集塵装置６２とチャンバ６１に設けられた清浄空気排出口６６との間に設けたものである。なお、この風量調節用ダンパ６７と集塵装置６２との間に設けられた排気口６８は、チャンバ型イオン搬送式イオン化装置からの気流に相当する以上の風量を排気し、チャンバ６１内を負圧に保つためのものである。
【００６４】
この風量調節用ダンパ６７を備えた本実施形態の無発塵除電除塵システムは、以下のように作用する。すなわち、帯電体Ｓから剥離した塵埃は、塵埃送りファン６３の吸気によって生じる気流に乗って、塵埃回収孔６５から回収ダクト６４を介して、集塵装置６２のフィルタで除去され、清浄空気流のみが清浄空気排出口６６へ向かう。その際、風量調節用ダンパ６７に設けられたバルブを作動させ、チャンバ６１から塵埃送りファン６３に吸気される空気量より、清浄空気排出口６６から排出される空気量を少量にすることによって、チャンバ６１内を負圧にする。
【００６５】
このような作用により、負圧となった塵埃飛散防止チャンバ６１内の空気は、清浄空気排出口６６から塵埃回収孔６５方向へ流れるようになる。そのため、帯電体Ｓから剥離した塵埃は、チャンバ１から噴出する間欠高速噴流にかかわらず、より効率的に塵埃回収孔６５の方面へ吸引されていくこととなる。これにより、帯電体Ｓから剥離した塵埃が、チャンバ１から清浄環境内へ飛散することを防止することができるようになり、上記第２実施形態に加えてさらに効率よく、塵埃の回収を図ることができるようになる。。
【００６６】
［５．他の実施形態］
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような各種態様も可能である。すなわち、具体的な各部材の形状、あるいは取付位置及び方法は適宜変更可能である。例えば、遮蔽部の形状は、図１に示すようなパンチング板８ａ，８ｂに限らず、直進する軟Ｘ線、低エネルギー電子線又は放射性同位元素からの放射線等が外部に漏れず、かつ、発生する正負のイオンが搬送され得る形状であればどのようなものでもよい。
【００６７】
また、本発明の第１実施形態においては、間欠高速噴流発生装置Ｄの間欠噴出機構を電磁弁を用いて行うこととしているが、イオン搬送ガスを間欠的に噴出することができる機構であれば、如何なるものであっても構わない。さらに、間欠高速噴流発生装置Ｄから噴出される気流の速度、あるいは間隔は、特に限定されるものではなく、除電・除塵対象に応じて適宜変更可能である。また、当該装置を所望の噴出速度や間隔に適宜変更できるように構成してもよい。
【００６８】
さらに、本発明の第２実施形態において、第１実施形態の間欠高速噴流発生装置Ｄを気流発生装置Ｄ’に代えて用いることも可能である。このように構成することによって、上記実施形態に加えて、塵埃除去をさらに効率よく行えるようになることは言うまでもない。
【００６９】
上記第３及び第４実施形態における塵埃飛散防止チャンバの塵埃回収孔および清浄空気排出口の配置、大きさおよび形状も適宜変更可能なものである。例えば、塵埃回収孔を塵埃飛散防止チャンバの左右に２つ設けたり、除塵対象付近にノズル設ける等、除塵対象から剥離した塵埃を効率的に回収しうる構成であれば構わない。
【００７０】
また、イオン化源４は、軟Ｘ線、低エネルギー電子線、紫外線の発生部、あるいは放射性同位元素に限らず、イオン化によりオゾンの発生、発塵及び電磁ノイズの発生のないものであれば、他の電磁波又はビーム等を使用することができる。
【００７１】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、オゾンや電磁ノイズ、及び発塵等の発生を起こすことなく、防爆施設や装置での使用が可能で、帯電体に付着した塵埃を確実に除去することができる無発塵除電除塵システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における無発塵除電除塵システムの全体構成を示す模式図。
【図２】本発明の第１実施形態における無発塵除電除塵システムの制御装置の構成を示す模式図。
【図３】本発明の第１実施形態における無発塵除電除塵システムの吹出部の変形例を示す模式図。
【図４】本発明の第１実施形態における無発塵除電除塵システムの吹出部の変形例を示す模式図。
【図５】本発明の第２実施形態における無発塵除電除塵システムの全体構成を示す模式図。
【図６】本発明の第２実施形態における無発塵除電除塵システムの粒子発生装置の構成を示す模式図。
【図７】本発明の第３実施形態を適用した実施例を示す模式図。
【図８】本発明の第４実施形態を適用した実施例を示す模式図。
【符号の説明】
１，１０…イオン化チャンバ
２ａ…ガス搬送路接続部
２ｂ…ガス搬送路
２ｃ…電磁弁
２ｄ…フィルタ
３…イオン発生装置
４…イオン化源
５…制御装置
５ａ…気密チャンバ
５ｂ…制御基板
５ｃ…循環ファン
５ｄ…冷却装置
５ｅ…電源ケーブル
６…高電圧ケーブル
６ａ…プラグ
６ｂ…電極支持部
６ｃ…電極
６ｄ…基部
６ｅ…ネジ部
６ｆ…袋ナット
６ｇ…パッキン
７ａ…コンセント
７ｂ…挿入穴
７ｃ…電極
７ｄ…フランジ部
７ｅ…ネジ部
８ａ、８ｂ…パンチング板
８ｃ…細孔
９…吹出部
１１ａ…粒子搬送路
１１ｂ…粒子搬送路接続部
１２ａ…オリフィス
１２ｂ…ガスパイプ
１２ｃ…小孔
２０…ノズル
３０…フレキシブルホース
３１…ノズル
５０，６０…塵埃飛散防止装置
５１，６１…塵埃飛散防止チャンバ
５２，６２…集塵装置
５３，６３…塵埃送りファン
５４，６４…塵埃回収ダクト
５５，６５…塵埃回収孔
５６，６６…清浄空気排出口
６７…風量調節用ダンパ
６８…排気口
７３…電極
Ｄ…間欠高速噴流発生装置
Ｐ…粒子発生装置
Ｓ…帯電体
Claims (8)
- チャンバ内に供給されたイオン搬送ガスの一部を内部に設けられたイオン化源によってイオン化するイオン化部と、前記イオン化部において発生したイオンを気流として帯電体に向かって供給する吹出部と、前記チャンバの外部に前記イオン化源とケーブルを介して接続され、このケーブルを介して前記イオン化源によるイオン発生を制御する制御装置とを有する無発塵除電除塵システムにおいて、
前記イオン化部には、前記イオン搬送ガスを前記チャンバ内に供給するガス搬送路が設けられ、
このガス搬送路には、前記チャンバ内に間欠的な高速噴流を供給する間欠高速噴流発生装置が設けられていることを特徴とする無発塵除電除塵システム。 - チャンバ内に供給されたイオン搬送ガスの一部を内部に設けられたイオン化源によってイオン化するイオン化部と、前記イオン化部において発生したイオンを気流として帯電体に向かって供給する吹出部と、前記チャンバの外部に前記イオン化源とケーブルを介して接続され、このケーブルを介して前記イオン化源によるイオン発生を制御する制御装置とを有する無発塵除電除塵システムにおいて、
前記チャンバ外部には、流体から氷粒子またはドライアイス粒子を生成する粒子発生装置が設けられ、
前記イオン化部と前記吹出部の間には、荷電粒子発生部が設けられ、
この荷電粒子発生部には、前記粒子発生装置から前記氷粒子またはドライアイス粒子が供給されることを特徴とする無発塵除電除塵システム。 - 前記チャンバと前記帯電体の周囲には、前記チャンバと帯電体とを囲む塵埃飛散防止チャンバと、前記塵埃飛散防止チャンバ内に飛散する塵埃を塵埃回収ダクトを介して回収する集塵装置とを備えた塵埃飛散防止装置が設けらていることを特徴とする請求項１または２に記載の無発塵除電除塵システム。
- 前記塵埃飛散防止装置には、前記塵埃飛散防止チャンバ内の風量を調節し、チャンバ内の圧力を調節する風量調節部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の無発塵除電除塵システム。
- イオン搬送ガスをチャンバ内に供給し、このイオン搬送ガスの一部を前記チャンバに内蔵されたイオン化源によってイオン化し、前記チャンバの外部に設けられた制御装置によってイオン化源によるイオン発生を制御する無発塵除電除塵方法において、
前記イオン化部と接続したガス搬送路に設けられた間欠高速噴流発生装置によって、前記チャンバ内に間欠的な高速噴流を供給し、
前記チャンバの前記吹出部から帯電体に向かって前記間欠的な高速噴流を吹き付けることを特徴とする無発塵除電除塵方法。 - イオン搬送ガスをチャンバ内に供給し、このイオン搬送ガスの一部を前記チャンバに内蔵されたイオン化源によってイオン化し、前記チャンバの外部に設けられた制御装置によってイオン化源によるイオン発生を制御する無発塵除電除塵方法において、
前記イオン化部と前記吹出部の間に設けられた荷電粒子発生部には、前記チャンバ外部に設けられ、流体から氷粒子またはドライアイス粒子を生成する粒子発生装置から、前記氷粒子またはドライアイス粒子が供給され、
前記荷電粒子発生部において、前記イオン化部から送られてくるイオン搬送ガスと前記氷粒子またはドライアイス粒子が混合されることによって、荷電粒子が発生し、
この荷電粒子が前記チャンバの前記吹出部から帯電体に向かって吹き付けることを特徴とする無発塵除電除塵方法。 - 前記チャンバと前記帯電体の周囲に設けられた塵埃飛散防止チャンバによって前記チャンバと帯電体とを囲み、前記塵埃飛散防止チャンバの外部に設けられた集塵装置によって、前記塵埃飛散防止チャンバ内に飛散する前記間欠的な高速噴流によって前記帯電体から剥離した塵埃を回収することを特徴とする請求項５または６に記載の無発塵除電除塵方法。
- 前記集塵装置と連結して設けられた前記風量調節部によって、前記塵埃飛散防止チャンバ内の風量を調節し、チャンバ内の圧力を調節することを特徴とする請求項７記載の無発塵除電除塵方法。
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2003
- 2003-01-14 JP JP2003005335A patent/JP2004220872A/ja active Pending
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