JP2005071899A - 超音波霧化式無発塵イオナイザー及び超音波霧化式除電又は除塵システム - Google Patents
超音波霧化式無発塵イオナイザー及び超音波霧化式除電又は除塵システム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 超音波霧化現象を利用して、微小ミストの生成と荷電を同時に行って、粗大荷電粒子である帯電ミストを生成することができる超音波霧化式無発塵イオナイザーを提供する。
【解決手段】 底部に超音波振動子２を取付けたチャンバ１の内部に、導電率が３０〜５０μＳ／ｃｍ以下の水を貯える。また、チャンバ１の側面部にイオン搬送ガス取入口９を設け、空気または非反応性ガスからなるイオン搬送ガスＧをチャンバ１の内部に供給できるようにする。また、前記超音波振動子２には、その振動を制御する制御装置３を接続し、チャンバ１内に貯えた水中には、電気ケーブル４の一端部を浸漬し、チャンバ１の外部に導出された電気ケーブル４の他端部は接地する。チャンバ１の上端部にノズル５を設け、チャンバ１内で生成された荷電粒子をノズル５を介して、除電対象となる帯電体Ｓに吹き付けるように構成する。
【選択図】図１
【解決手段】 底部に超音波振動子２を取付けたチャンバ１の内部に、導電率が３０〜５０μＳ／ｃｍ以下の水を貯える。また、チャンバ１の側面部にイオン搬送ガス取入口９を設け、空気または非反応性ガスからなるイオン搬送ガスＧをチャンバ１の内部に供給できるようにする。また、前記超音波振動子２には、その振動を制御する制御装置３を接続し、チャンバ１内に貯えた水中には、電気ケーブル４の一端部を浸漬し、チャンバ１の外部に導出された電気ケーブル４の他端部は接地する。チャンバ１の上端部にノズル５を設け、チャンバ１内で生成された荷電粒子をノズル５を介して、除電対象となる帯電体Ｓに吹き付けるように構成する。
【選択図】図１
Description
本発明は、帯電体に発生する静電気の除電、あるいは浮遊する塵埃やオイルミストを荷電して除去するために用いられるイオナイザー及びそれを用いた除電又は除塵システムに係り、特に、超音波霧化現象を利用することにより、簡単な構成で粗大荷電粒子である帯電ミストを生成可能な超音波霧化式無発塵イオナイザー及び超音波霧化式除電又は除塵システムに関するものである。
一般的に、半導体や液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤという）などの生産環境では帯電体となる製品から静電気を除去することが重要である。このため、除電装置としてイオナイザーが広く使用されている。例えば、コロナ放電式のイオナイザーは、電極に高電圧を印加してコロナ放電を発生させ、電極付近の空気をイオン化させるものであり、このイオンを除電対象となる帯電体に送って、帯電体上の電荷を逆極性のイオンで中和するようになっている。
しかし、このコロナ放電式のイオナイザーでは、（１）空気中の酸素がオゾンとなる反応が起き、帯電体表面を酸化させ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、（２）放電時に電極から不規則な電磁ノイズが発生する、（３）電極自体の摩耗あるいは微量ガス成分の析出により電極から発塵が起きる、といった問題点が指摘されている。
また、このコロナ放電式イオナイザーでは、イオンの消耗を防ぐと共にイオンを容易に発生させるために、放電電極を除電対象となる帯電体の近くに露出した状態で、空気をイオン化していた。そのため、上記のオゾン、電磁ノイズおよび発塵による帯電体への悪影響は深刻なものとなっていた。また、半導体やＬＣＤの製造装置の小型化が進む近年、従来のコロナ放電式イオナイザーでは、最適な設置スペースを確保することが困難になってきている。さらに、カセット内のガラス基板の隙間など狭いスペースにおける静電気対策の要求も高まってきている。
以上の状況を受けて、近年、下記特許文献に開示されているようなイオン搬送方式のイオナイザーが開発されている。例えば、特許文献１に示すイオナイザーは、別置きのチャンバ内でイオン搬送ガスの一部をイオン化し、単極イオンあるいは両極イオンを発生させて、これをフッ素樹脂製などの細いチューブを通して帯電体まで搬送するように構成されている。この方式のイオナイザーでは、イオンを生成する部分と帯電体との距離を離すことができるため、チューブの長さを適宜調整することにより、イオン生成部の設置スペースを自由に確保することができ、スペース性が向上する。さらに、チューブを延ばしてガラス基板の隙間などにもイオンを供給可能なので、狭いスペースにおける静電気対策にも有効である。
ところが、チューブによってイオンを搬送する方式の上記イオナイザーでは、チューブ内をイオンが通過する際にチューブの内壁への静電拡散や正負イオンの再結合によりイオンが減少することが知られている。したがって、チューブが長くなればそれだけイオン量が減少し、結果として除電性能が低下するおそれがあった。そこで、チューブ搬送によるイオン量低下を防止することを目的として、特許文献２に示すようなイオン拡散速度の遅い帯電ミストを生成するイオナイザーが提案されている。
この特許文献２に示されたイオナイザーにおいては、イオンと微小ミストとが混合、付着して生成された帯電ミストが、イオン粒子よりも極めて大きな粗大荷電粒子となるため、この帯電ミストの電気的移動度はイオンの電気的移動度に比べて極めて遅くなり、チューブを通過する単極帯電ミストのチューブ内壁への付着による減少が著しく少ない。
このように、帯電ミスト（粗大荷電粒子）の拡散速度を低下させることにより、正負イオンの再結合だけではなく、チューブ内壁へのイオンの付着による電荷の消耗も低減させることができる。したがって、イオン濃度が高い初期状態を維持しつつ、チューブにより長い距離を搬送することが可能となる。これにより、十分なイオン量を確保して優れた除電性能を発揮し、高い信頼性を得ることができる。
特開２０００−１６７３８８号公報
特開２０００−２０８２９３号公報
しかしながら、上記特許文献２に示されたイオナイザーでは、上述したような優れた性能を発揮できる反面、構成部材数が多く、コストが高いという問題点があった。すなわち、軟Ｘ線発生装置などのイオン化源や、微小ミストを生成するための加湿手段や冷却手段など複数の付帯設備が不可欠であり、構成が複雑であった。また、これらの機器はいずれも高価であり、経済的な負担が大きかった。
また、金属加工現場や工事現場等では、作業中に発生するオイルミストや塵埃等を除去することが必要とされている。すなわち、金属を加工する際、加工刃が摩擦により高温になることを防止するため、オイル（潤滑油）をかけるが、そのオイルが高温によりオイルミストとなって工場内に浮遊する。浮遊したオイルミストは、電気集塵機等で除去することができるが、すぐに集塵機の電極がオイルで汚れてしまうため、頻繁にメインテナンスが必要であった。
また、工事現場等で、コンクリートに孔を開ける際やはつる際に、コンクリートの粉塵が舞い上がるため、この粉塵によって周囲が汚染されたり、粉塵を吸い込むことにより作業者の健康を害することが問題になっていた。さらに、粉体を篩う際や袋詰めする際に、舞い上がった粉体による周囲の汚染や、高価な粉末薬が飛散することによる粉末薬の減少が問題になっていた。
本発明は、このような従来技術の持つ問題点を解決するために提案されたものであり、その第１の目的は、超音波霧化現象を利用して、微小ミストの生成と荷電を同時に行って、粗大荷電粒子である帯電ミストを生成することができる超音波霧化式無発塵イオナイザーを提供することにある。また、第２の目的は、この超音波霧化式無発塵イオナイザーを用いて、構成の簡略化および低コスト化を図り、信頼性だけではなく経済性にも優れた超音波霧化式除電又は除塵システムを提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の超音波霧化式無発塵イオナイザーは、底部に超音波振動子が取付けられたチャンバの内部に導電率の低い水を貯留し、前記導電率の低い水に前記超音波振動子により振動を与えて霧化することにより、粗大荷電粒子を生成することができるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の超音波霧化式除電システムは、底部に超音波振動子が取付けられたチャンバの内部に導電率の低い水を貯留し、前記導電率の低い水に前記超音波振動子により振動を与えて霧化することにより粗大荷電粒子を生成する荷電粒子生成部と、前記粗大荷電粒子を除電対象となる帯電体の近傍まで搬送する荷電粒子搬送部とを備えたことを特徴とするものである。
以上のような請求項１あるいは請求項５に記載の発明では、導電率が低い液体を超音波振動子により霧化することにより、微小ミストの生成と荷電を同時に行って、多数の正と負の粗大荷電粒子（帯電ミスト）を生成することができるため、従来必要であった軟Ｘ線発生装置などのイオン化源や、微小ミストを生成するための加湿・冷却手段などの付帯設備が不要となるため、極めてシンプルな構成を実現することができ、経済性が大幅に向上する。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波霧化式無発塵イオナイザーにおいて、前記チャンバの内部に貯えられた導電率の低い水に、正の直流電圧を印加し、生成される正と負の粗大荷電粒子量のバランスを制御する電源を備えることを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の超音波霧化式除電システムにおいて、前記チャンバの内部に貯えられた導電率の低い水に、正の直流電圧を印加し、生成される正と負の粗大荷電粒子量のバランスを制御する電源を備えることを特徴とするものである。
以上のような請求項２あるいは請求項６に記載の発明では、水の導電率がより低くなると、発生する荷電粒子は、負の荷電粒子量が正の荷電粒子量に比べて著しく多くなるが、このような場合でも、チャンバ内の水に直流高電圧電源等により正の直流電圧を印加することによって、正と負の荷電粒子量のバランスを制御することが可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の超音波霧化式無発塵イオナイザーにおいて、前記チャンバの内部に貯えられる水の導電率が、３０〜５０μＳ／ｃｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の超音波霧化式除電システムにおいて、前記チャンバの内部に貯えられる水の導電率が、３０〜５０μＳ／ｃｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の超音波霧化式除電システムにおいて、前記チャンバの内部に貯えられる水の導電率が、３０〜５０μＳ／ｃｍ以下であることを特徴とするものである。
以上のような請求項３あるいは請求項７に記載の発明では、超音波振動子によって水を霧化することにより発生する粗大荷電粒子の量を多く確保することができるので、より多くの粗大荷電粒子によって効率の良い除電が可能となる。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の超音波霧化式無発塵イオナイザーにおいて、チャンバの内部に貯えられる水の導電率が２μＳ／ｃｍ以下であり、負極性の粗大単極荷電粒子を生成できるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項８に記載の超音波霧化式除塵システムは、底部に超音波振動子が取付けられたチャンバの内部に導電率の低い水を貯留し、前記導電率の低い水に前記超音波振動子により振動を与えて霧化することにより粗大荷電粒子を生成する荷電粒子生成部と、前記粗大荷電粒子を除電対象となる帯電体の近傍まで搬送する荷電粒子搬送部とを備え、前記チャンバの内部に貯える水の導電率を２μＳ／ｃｍ以下として、負極性の粗大単極荷電粒子を生成し、その粗大単極荷電粒子で浮遊塵埃やオイルミストを単極荷電して除去することができるように構成したことを特徴とする。
以上のような請求項４あるいは請求項８に記載の発明では、導電率が２μＳ／ｃｍ以下の水を用いることにより、負極性の粗大単極荷電粒子を生成することができるので、金属を加工する際や、コンクリートに孔を開けたり、はつる際に生じるオイルミストや粉塵を、空間に巻き上げる前に単極荷電粒子で荷電し、その静電拡散力や、接地体との間に形成される電界による静電気力（クローン力）で、近くの接地された物体（例えば、捕集板等）、床や壁に付着させることにより、安価で簡単にその開放空間から除去することができる。
請求項９に記載の発明は、請求項８の発明において、粗大荷電粒子を浮遊塵埃やオイルミストに局所的に吹き付けるのでなく、居室や工場内全体に供給する空気清浄システムとしたものであり、底部に超音波振動子が取付けられたチャンバの内部に導電率の低い水を貯留し、前記導電率の低い水に前記超音波振動子により振動を与えて霧化することにより粗大荷電粒子を生成する荷電粒子生成部と、前記粗大荷電粒子を除塵対象に向けて供給する荷電粒子供給部とを室内に備え、前記チャンバの内部に貯える水の導電率を２μＳ／ｃｍ以下として、負極性の粗大単極荷電粒子を生成し、その粗大単極荷電粒子で浮遊塵埃やオイルミストを単極荷電して除去することができるように構成したことを特徴とする。
以上のような請求項９に記載の発明では、導電率が２μＳ／ｃｍ以下の水を用いることにより、負極性の粗大単極荷電粒子を生成し、それを浮遊塵埃やオイルミストに局所的に吹き付けるのではなく、居室や工場内全体に供給することによって、室内に浮遊する塵埃やオイルミストを単極荷電粒子で荷電し、その静電拡散力や、接地体との間に形成される電界による静電気力（クローン力）で、近くの接地された物体（例えば、捕集板等）、床や壁に付着させることにより、室内全体の空気清浄を行うことが可能である。
本発明の超音波霧化式無発塵イオナイザーによれば、導電率が低い水を振動子により霧化し、その際、水の分裂により多数の正と負の荷電粒子が発生する現象を利用することにより、粗大荷電粒子である帯電ミストを生成することができる。したがって、従来必要であった軟Ｘ線発生装置などのイオン化源や、微小ミストを生成するための加湿・冷却手段などの付帯設備が不要となるため、構成の簡略化および低コスト化を図り、信頼性だけではなく経済性にも優れた超音波霧化式除電又は除塵システムを提供することができる。
以下、本発明の超音波霧化式無発塵イオナイザー及びそのイオナイザーを用いた超音波霧化式除電又は除塵システムに係る実施の形態（以下、実施形態という）の一例について、図面を参照して具体的に説明する。
（１）第１実施形態
（１−１）構成
図１は、本発明に係る超音波霧化式無発塵イオナイザー及びそれを用いた超音波霧化式除電システムの第１実施形態の構成を示す模式図である。すなわち、本実施形態の超音波霧化式無発塵イオナイザーにおいては、底部に超音波振動子２が取付けられた円筒状のチャンバ（荷電粒子発生チャンバ）１の内部に、導電率が３０〜５０μＳ／ｃｍ以下の水が貯えられている。また、このチャンバ１の側面部には、イオン搬送ガス取入口９が設けられ、空気または非反応性ガスからなるイオン搬送ガスＧをチャンバ１の内部に供給できるように構成されている。なお、上記導電率が３０〜５０μＳ／ｃｍ以下の水は、超純水に所定量の高純度炭酸ガスを吹き込む等の方法により適宜調製されている。
（１−１）構成
図１は、本発明に係る超音波霧化式無発塵イオナイザー及びそれを用いた超音波霧化式除電システムの第１実施形態の構成を示す模式図である。すなわち、本実施形態の超音波霧化式無発塵イオナイザーにおいては、底部に超音波振動子２が取付けられた円筒状のチャンバ（荷電粒子発生チャンバ）１の内部に、導電率が３０〜５０μＳ／ｃｍ以下の水が貯えられている。また、このチャンバ１の側面部には、イオン搬送ガス取入口９が設けられ、空気または非反応性ガスからなるイオン搬送ガスＧをチャンバ１の内部に供給できるように構成されている。なお、上記導電率が３０〜５０μＳ／ｃｍ以下の水は、超純水に所定量の高純度炭酸ガスを吹き込む等の方法により適宜調製されている。
また、前記超音波振動子２には、その振動を制御する制御装置３が接続され、さらに、チャンバ１内に貯えられた水中には、電気ケーブル４の一端部が浸漬され、チャンバ１の外部に導出された電気ケーブル４の他端部は、接地されている。これら１から４の部材によって、請求項にいう荷電粒子生成部が形成されている。
一方、チャンバ１の上端部には、請求項にいう荷電粒子搬送部にあたるノズル５が設けられており、荷電粒子生成部において生成された荷電粒子は、このノズル５を通過して、ノズル５の先端部に設けられた吹出口６から、除電対象となる帯電体Ｓに吹き付けられるように構成されている。なお、一端が接地された電気ケーブル４は、後述するように、水の導電率が小さくなるほど、霧化される負の荷電粒子数が正の荷電粒子数に比べて著しく多くなるのに伴って、水中に残る正の荷電粒子を取り除くために設けられているものである。
（１−２）作用
以上のような構成を有する本実施形態の超音波霧化式無発塵イオナイザーは、次のように作用する。まず、制御装置３が作動してチャンバ１の底部に配設された超音波振動子２が振動すると、チャンバ１内の水Ｗがその振動を受ける。これにより、指向性を持った音の放射圧により液柱ＷＰ（およそ５ｍｍφ×６０ｍｍＬ）が立ち上り、その液柱ＷＰの表面に表面波（キャピラリー波）が発生する。そして、それによる水の衝突や引きちぎり合う力が水の表面張力に打ち勝って、水を微粒子化し、微細ミストＭが生成される。
以上のような構成を有する本実施形態の超音波霧化式無発塵イオナイザーは、次のように作用する。まず、制御装置３が作動してチャンバ１の底部に配設された超音波振動子２が振動すると、チャンバ１内の水Ｗがその振動を受ける。これにより、指向性を持った音の放射圧により液柱ＷＰ（およそ５ｍｍφ×６０ｍｍＬ）が立ち上り、その液柱ＷＰの表面に表面波（キャピラリー波）が発生する。そして、それによる水の衝突や引きちぎり合う力が水の表面張力に打ち勝って、水を微粒子化し、微細ミストＭが生成される。
この場合、本実施形態においては、導電率が３０〜５０μＳ／ｃｍ以下の水を用い、この水を超音波振動子２によって霧化しているため、水の分裂により、多数の荷電粒子が発生する。この現象を、超音波霧化における除電時間と水の導電率の関係を示した図２を参照して説明する。なお、この現象は、本発明者等が、超音波を用いた静電霧化の特性を調査するために、水の導電率を種々変えて、水の導電率がその除電性能に与える影響を検討した際に、新たに見出したものである。
なお、図中の除電時間とは、帯電プレートモニタ（ＩＳＩ製 ＣＰＭ２１０）の金属プレート（１５．２×１５．２ｃｍ、２０ｐＦ±２ｐＦ）を１ｋＶ（または−１ｋＶ）に帯電させ、その初期電位が、搬送された荷電粒子により十分の一の０．１ｋＶ（または−０．１ｋＶ）まで減衰する時間のことを言う。そして、この除電時間は、除電性能と荷電粒子量に反比例する。すなわち、除電時間が短い程、除電性能が良く、荷電粒子量が多いことを示している。また、金属プレートを正極性に帯電させた場合は、負極性荷電粒子による除電性能を、負極性に帯電させた場合は、正極性荷電粒子による除電性能を示している。
図２から明らかなように、水の分裂により発生する荷電粒子量は、水の導電率が小さいほど多く、導電率が大きくなるにつれて次第に減少し、３０〜５０μＳ／ｃｍ付近で急激に減少することが分かった。すなわち、水の分裂により荷電粒子が発生する現象は、３０〜５０μＳ／ｃｍで急速に失われ、また、導電率が小さくなるほど、負の荷電粒子数が正の荷電粒子数に比べて著しく多くなることが分かった。この現象は、導電率が２μＳ／ｃｍ以下の場合に顕著であった。
本実施形態の超音波霧化式無発塵イオナイザーは、上記のような現象を利用して、チャンバ１内において正又は負の微細な帯電ミストＭ（荷電微粒子）を発生させ、この帯電ミストＭを、チャンバ１の上部に設けられたノズル５を介して吹出口６から帯電体Ｓへと吹付け、その帯電ミストあるいはそのミストが気化することにより発生するイオンによって帯電体Ｓ上の正と負の電荷をそれぞれ中和することにより、帯電体Ｓを除電することができるという効果を奏するものである。
（１−３）効果
このように、本実施形態の超音波霧化式無発塵イオナイザーによれば、導電率が３０〜５０μＳ／ｃｍ以下の水を超音波振動子により霧化する際に、水の分裂により多数の正と負の荷電粒子が発生する現象を利用することにより、従来必要であった軟Ｘ線発生装置などのイオン化源や、微小ミストを生成するための加湿・冷却手段などの付帯設備が不要となるため、極めてシンプルな構成を実現することができ、経済性が大幅に向上する。
このように、本実施形態の超音波霧化式無発塵イオナイザーによれば、導電率が３０〜５０μＳ／ｃｍ以下の水を超音波振動子により霧化する際に、水の分裂により多数の正と負の荷電粒子が発生する現象を利用することにより、従来必要であった軟Ｘ線発生装置などのイオン化源や、微小ミストを生成するための加湿・冷却手段などの付帯設備が不要となるため、極めてシンプルな構成を実現することができ、経済性が大幅に向上する。
また、空気イオン（小イオン）の直径は、正イオンが1ｎｍ程度で、負イオンはそれより２から３割程度小さいが、これらのイオンの電気的移動度は、それぞれ１．２６×１０-4ｍ2／Ｖｓ、１．５６×１０-4ｍ2／Ｖｓである。一方、本実施形態のイオナイザーにより得られる帯電ミストＭの直径が約０．１μｍとすると、図３より、電気的移動度は１０-4ｃｍ2／Ｖｓ（10-8ｍ2／Ｖｓ）と、飛躍的に低下する。その結果、本実施形態の超音波霧化式無発塵イオナイザーにより発生した帯電ミストＭの拡散速度は非常に遅くなるため、単極荷電粒子の静電拡散や正負の荷電粒子の再結合による消耗が飛躍的に低下し、初期荷電粒子濃度を維持して、長い距離を気流により搬送することが可能になる。さらに、コロナ放電方式のようにオゾン、電磁ノイズおよび発塵がないため、帯電体への悪影響を抑止でき、高い信頼性を獲得できる。
（２）第２実施形態
（２−１）構成
本実施形態は、上記第１実施形態の変形例であって、図４に示すように、一端をチャンバ１内に貯えられた水中に浸漬した電気ケーブル４の他端部を、正極性の直流高電圧電源７に接続した点に特徴がある。この直流高電圧電源７は、チャンバ１内の水に対して正の高電圧を直接印加するように構成されている。なお、その他の構成については、上記第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
（２−１）構成
本実施形態は、上記第１実施形態の変形例であって、図４に示すように、一端をチャンバ１内に貯えられた水中に浸漬した電気ケーブル４の他端部を、正極性の直流高電圧電源７に接続した点に特徴がある。この直流高電圧電源７は、チャンバ１内の水に対して正の高電圧を直接印加するように構成されている。なお、その他の構成については、上記第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
（２−２）作用・効果
上記のような構成を有する本実施形態の超音波霧化式無発塵イオナイザーにおいては、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られると共に、直流高電圧電源７の作用によって、水の分裂によって発生する正と負の荷電粒子量のバランスを制御することができるようになる。すなわち、図２からも明らかなように、導電率が３０〜５０μＳ／ｃｍ以下の水を用いた場合、生成される負の荷電粒子量は、正の荷電粒子量に比べて著しく多くなる。このように、負の荷電粒子量が正の荷電粒子量より多く、両者の生成量が偏っている場合には、静電気を除去（中和）することは困難である。そこで、チャンバ１内の水に直流高電圧電源７から直接正の直流電圧を印加して、正の荷電粒子の生成を促進させることにより、正と負の荷電粒子量のバランスを制御することができるようにしたものである。なお、正の荷電粒子の発生量は、直流高電圧電源７の印加電圧を適宜調節することにより増減することができる。
上記のような構成を有する本実施形態の超音波霧化式無発塵イオナイザーにおいては、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られると共に、直流高電圧電源７の作用によって、水の分裂によって発生する正と負の荷電粒子量のバランスを制御することができるようになる。すなわち、図２からも明らかなように、導電率が３０〜５０μＳ／ｃｍ以下の水を用いた場合、生成される負の荷電粒子量は、正の荷電粒子量に比べて著しく多くなる。このように、負の荷電粒子量が正の荷電粒子量より多く、両者の生成量が偏っている場合には、静電気を除去（中和）することは困難である。そこで、チャンバ１内の水に直流高電圧電源７から直接正の直流電圧を印加して、正の荷電粒子の生成を促進させることにより、正と負の荷電粒子量のバランスを制御することができるようにしたものである。なお、正の荷電粒子の発生量は、直流高電圧電源７の印加電圧を適宜調節することにより増減することができる。
（３）第３実施形態
（３−１）構成
本実施形態は、上記第２実施形態の変形例であって、図５に示したように、チャンバ１を別置きとし、チャンバ内で発生させた正・負の帯電ミストＭを、チューブ８を介して除電対象となる帯電体Ｓに吹き付ける構成としたものである。
（３−１）構成
本実施形態は、上記第２実施形態の変形例であって、図５に示したように、チャンバ１を別置きとし、チャンバ内で発生させた正・負の帯電ミストＭを、チューブ８を介して除電対象となる帯電体Ｓに吹き付ける構成としたものである。
なお、チューブ８の材質としては、例えばフッ素樹脂、ポリプロピレン又は塩化ビニル等が使用される。また、チューブ８の出口手前には再熱部１４が設けられ、電気ヒータ等によりチューブ８の内部を加熱することができるように構成されている。さらに、イオン搬送ガスの供給路には、バルブ１１、流量計１２、メンブレン・フィルタ１３が設けられ、チャンバ１内に供給されるイオン搬送ガスの流量を適宜制御することができるように構成されている。
（３−２）作用効果
上記のような構成を有する本実施形態の超音波霧化式無発塵イオナイザー及びそれを用いた除電システムにおいては、上記第１・第２実施形態と同様に、チャンバ内で発生した帯電ミストＭの拡散速度はイオンに比べて非常に遅くなるため、チャンバ１を別置きとし、チューブ８の長さを上記第１・第２実施形態より大幅に長くしたとしても、正負の荷電粒子の再結合を防止することができ、荷電粒子の減少を低減することができるので、より多くの荷電粒子を除電対象となる帯電体Ｓに搬送することが可能となる。
上記のような構成を有する本実施形態の超音波霧化式無発塵イオナイザー及びそれを用いた除電システムにおいては、上記第１・第２実施形態と同様に、チャンバ内で発生した帯電ミストＭの拡散速度はイオンに比べて非常に遅くなるため、チャンバ１を別置きとし、チューブ８の長さを上記第１・第２実施形態より大幅に長くしたとしても、正負の荷電粒子の再結合を防止することができ、荷電粒子の減少を低減することができるので、より多くの荷電粒子を除電対象となる帯電体Ｓに搬送することが可能となる。
また、チューブ８の出口手前に再熱部１４を設けたことにより、チューブ内部の帯電ミストＭを加熱して、微小ミストを気化させ、粗大荷電粒子である帯電ミストＭから正又は負のイオンを生成することができるので、濡れや湿気が問題となる帯電体Ｓにも吹き付けることができる。
また、チャンバ１を別置きとすることによって、近年の製造装置の小型化に対応し、装置内に最適な設置スペースを確保することできるようになると共に、カセット内のガラス基板の隙間など狭いスペースにおける除電も可能となる。
（４）第４実施形態
（４−１）構成
本実施形態は、上記第１実施形態に示した超音波霧化式無発塵イオナイザーに、導電率がより低い水（２μＳ／ｃｍ以下）を用いることにより、負極性の帯電ミストを発生させ、その粗大単極荷電粒子で、局所的に発生している浮遊塵埃やオイルミストを単極荷電して除去することができるようにした荷電粒子搬送式局所除塵システムに関するものである。
（４−１）構成
本実施形態は、上記第１実施形態に示した超音波霧化式無発塵イオナイザーに、導電率がより低い水（２μＳ／ｃｍ以下）を用いることにより、負極性の帯電ミストを発生させ、その粗大単極荷電粒子で、局所的に発生している浮遊塵埃やオイルミストを単極荷電して除去することができるようにした荷電粒子搬送式局所除塵システムに関するものである。
すなわち、図２に示したように、導電率が２μＳ／ｃｍ以下の水を用いた場合には、負極性の荷電粒子が多く発生する。本実施形態は、その現象を利用して、多数の負極性の微細な帯電ミスト（負極性粗大荷電粒子）を発生させることができるようにしたものである。
本実施形態においては、図６に示すように、上記第１実施形態と同様な構成のチャンバ１の内部に、導電率が２μＳ／ｃｍ以下の水が貯えられている。また、チャンバ１内に貯えられた水中には、電気ケーブル４の一端部が浸漬され、チャンバ１の外部に導出された電気ケーブル４の他端部は接地され、水中に残る正の荷電粒子を取り除くことができるように構成されている。また、チャンバ１内で発生した負極性の帯電ミストＭを、チューブ８を介して、除塵処理の対象となる部位に吹き付けるように構成されている。
一方、除塵処理の対象となる部位には、導電体からなる捕集板２０が接地して配設されている。そして、前記チューブ８によって搬送された負極性粗大荷電粒子が、除塵処理の対象となる部位に吹き付けられるように構成されている。
（４−２）作用
上記のような構成を有する本実施形態の超音波霧化式除塵システムにおいては、導電率が２μＳ／ｃｍ以下の水を用いているため、制御装置３が作動して超音波振動子２が振動すると、上記第１実施形態と同様の現象により、チャンバ１内に負極性の帯電ミストが発生する。その粗大単極荷電粒子を、チューブ８で除塵処理の対象となる発塵源の近傍まで搬送し、この負の荷電粒子により、局所的に発生している浮遊塵埃やオイルミストを単極荷電する。こうして荷電された浮遊塵埃やオイルミストは、自らの空間電界により生ずる静電拡散力や、接地体との間に形成される電界による静電気力（クローン力）により、近くに設置された導電体からなる捕集板２０に付着させて、その開放空間から除去することができる。
上記のような構成を有する本実施形態の超音波霧化式除塵システムにおいては、導電率が２μＳ／ｃｍ以下の水を用いているため、制御装置３が作動して超音波振動子２が振動すると、上記第１実施形態と同様の現象により、チャンバ１内に負極性の帯電ミストが発生する。その粗大単極荷電粒子を、チューブ８で除塵処理の対象となる発塵源の近傍まで搬送し、この負の荷電粒子により、局所的に発生している浮遊塵埃やオイルミストを単極荷電する。こうして荷電された浮遊塵埃やオイルミストは、自らの空間電界により生ずる静電拡散力や、接地体との間に形成される電界による静電気力（クローン力）により、近くに設置された導電体からなる捕集板２０に付着させて、その開放空間から除去することができる。
なお、本発明においては、このように捕集板２０を設けることなく、単に発塵源の近傍の接地された物体、床や壁に付着させることにより、塵埃等をその空間から除去することも可能である。また、局所的に発生している浮遊塵埃やオイルミストに吹き付けるだけでなく、居室や工場内全体に粗大単極荷電粒子を供給しても良いことは言うまでもない。例えば、図７に示すように、荷電粒子供給部としての送風機３０等を用いて、チャンバ１内で発生した粗大単極荷電粒子を居室や工場内全体に供給する態様である。
（４−３）効果
このように本実施形態によれば、金属を加工する際や、コンクリートに孔を開けたり、はつる際に生じるオイルミストや粉塵を、空間に巻き上げる前に粗大単極荷電粒子で荷電し、その静電拡散力や、接地体との間に形成される電界による静電気力（クローン力）で、近くの接地された物体（例えば、捕集板等）、床や壁に付着させることにより、安価で簡単にその開放空間から除去することができる。また、粗大単極荷電粒子を浮遊塵埃やオイルミストに局所的に吹き付けるだけでなく、居室や工場内全体に供給することによって、上記と同様にして室内に浮遊する塵埃やオイルミストを除去し、室内全体の空気清浄を行うことも可能である。
このように本実施形態によれば、金属を加工する際や、コンクリートに孔を開けたり、はつる際に生じるオイルミストや粉塵を、空間に巻き上げる前に粗大単極荷電粒子で荷電し、その静電拡散力や、接地体との間に形成される電界による静電気力（クローン力）で、近くの接地された物体（例えば、捕集板等）、床や壁に付着させることにより、安価で簡単にその開放空間から除去することができる。また、粗大単極荷電粒子を浮遊塵埃やオイルミストに局所的に吹き付けるだけでなく、居室や工場内全体に供給することによって、上記と同様にして室内に浮遊する塵埃やオイルミストを除去し、室内全体の空気清浄を行うことも可能である。
また、高価な粉末薬等の粉体を篩う際や袋詰めする際にも、高価な粉末薬等が空間全体に飛散する前に粗大単極荷電粒子で荷電し、その静電拡散力や、接地体との間に形成される電界による静電気力（クローン力）で、安価で簡単に捕集・回収することができる。
また、イオン化源としてコロナ放電を用いる場合は、空気をイオン化すると、オゾンが発生したり、電極からの発塵があり、異物による汚染を防止したい粉末薬等の粉体を回収する時は、これが問題になるが、本実施形態では、荷電粒子生成手段として超音波霧化を用いているため、空気もしくは非反応性ガスのいずれをイオン化し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、且つ、電磁ノイズも発生しない。
さらに、本実施形態においては、イオンに比べて粗大な荷電粒子が発生するため、イオンに比べて電気的移動度を著しく低下させることができる。その結果、粗大荷電粒子がチューブ８の内壁に付着することを防止することができるので、付着による荷電粒子量の減少を大幅に低減することができる。また、オイルミスト発生源の高温になった加工刃等を冷却することもできる。
１…チャンバ
２…超音波振動子
３…制御装置
４…電気ケーブル
５…ノズル
６…吹出口
７…直流高電圧電源
８…チューブ
９…イオン搬送ガス取入口
１１…バルブ
１２…流量計
１３…メンブレン・フィルタ
１４…再熱部
２０…捕集板
３０…送風機
Ｇ…搬送ガス
Ｍ…帯電ミスト
Ｓ…帯電体
Ｗ…水
ＷＰ…液柱
２…超音波振動子
３…制御装置
４…電気ケーブル
５…ノズル
６…吹出口
７…直流高電圧電源
８…チューブ
９…イオン搬送ガス取入口
１１…バルブ
１２…流量計
１３…メンブレン・フィルタ
１４…再熱部
２０…捕集板
３０…送風機
Ｇ…搬送ガス
Ｍ…帯電ミスト
Ｓ…帯電体
Ｗ…水
ＷＰ…液柱
Claims (9)
- 底部に超音波振動子が取付けられたチャンバの内部に導電率の低い水を貯留し、
前記導電率の低い水に前記超音波振動子により振動を与えて霧化することにより、粗大荷電粒子を生成することができるように構成したことを特徴とする超音波霧化式無発塵イオナイザー。 - 前記チャンバの内部に貯えられた導電率の低い水に、正の直流電圧を印加し、生成される正と負の粗大荷電粒子量のバランスを制御する電源を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波霧化式無発塵イオナイザー。
- 前記チャンバの内部に貯えられる水の導電率が、３０〜５０μＳ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波霧化式無発塵イオナイザー。
- 前記チャンバの内部に貯えられる水の導電率が２μＳ／ｃｍ以下であり、負極性の粗大単極荷電粒子を生成できるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の超音波霧化式無発塵イオナイザー。
- 底部に超音波振動子が取付けられたチャンバの内部に導電率の低い水を貯留し、
前記導電率の低い水に前記超音波振動子により振動を与えて霧化することにより粗大荷電粒子を生成する荷電粒子生成部と、
前記粗大荷電粒子を除電対象となる帯電体の近傍まで搬送する荷電粒子搬送部とを備えたことを特徴とする超音波霧化式除電システム。 - 前記チャンバの内部に貯えられた導電率の低い水に、正の直流電圧を印加し、生成される正と負の粗大荷電粒子量のバランスを制御する電源を備えることを特徴とする請求項５に記載の超音波霧化式除電システム。
- 前記チャンバの内部に貯えられる水の導電率が、３０〜５０μＳ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の超音波霧化式除電システム。
- 底部に超音波振動子が取付けられたチャンバの内部に導電率の低い水を貯留し、前記導電率の低い水に前記超音波振動子により振動を与えて霧化することにより粗大荷電粒子を生成する荷電粒子生成部と、
前記粗大荷電粒子を除塵対象となる部位の近傍まで搬送する荷電粒子搬送部とを備え、
前記チャンバの内部に貯える水の導電率を２μＳ／ｃｍ以下として、負極性の粗大単極荷電粒子を生成し、その粗大単極荷電粒子で浮遊塵埃やオイルミストを単極荷電して除去することができるように構成したことを特徴とする超音波霧化式除塵システム。 - 底部に超音波振動子が取付けられたチャンバの内部に導電率の低い水を貯留し、前記導電率の低い水に前記超音波振動子により振動を与えて霧化することにより粗大荷電粒子を生成する荷電粒子生成部と、
前記粗大荷電粒子を除塵対象に向けて供給する荷電粒子供給部とを室内に備え、
前記チャンバの内部に貯える水の導電率を２μＳ／ｃｍ以下として、負極性の粗大単極荷電粒子を生成し、その粗大単極荷電粒子で浮遊塵埃やオイルミストを単極荷電して除去することができるように構成したことを特徴とする空気清浄システム。
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