JP2007305403A - コロナ放電型イオナイザ、ファンユニット、およびクリーンルームシステム - Google Patents

Abstract

【課題】コロナ放電型イオナイザにおいて、送風の停止や異常状態でのコロナ放電動作を停止制御してオゾンの蓄積を排除する。
【解決手段】本コロナ放電型イオナイザは、送風路上に配置された風量センサ４９と、この風量センサ４９の出力信号から送風路上の風量が設定値以下に低下したときに放電針５０ａ−５０ｄの放電動作を停止させるＣＰＵ（コロナ放電制御部）７６とを備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、放電針のコロナ放電によりクリーンルーム内のエア（空気）をイオン化させ、このイオンにより被処理物表面に帯電している静電気を中和させるコロナ放電型イオナイザ、上記コロナ放電型イオナイザにクリーンな空気をその空気吹出口から吹き出すファンユニット、ならびに、これらイオナイザとファンユニットとを用いてクリーンルーム内領域の空気をクリーンにするクリーンルームシステムに関する。

半導体や液晶のデバイス等の製造においては、製造上の歩留まり向上などから、それらデバイス周辺のエア中から塵埃を無くしてクリーン（清浄）なエアにすることが要求される。そのため、これらデバイスの製造においては、一般的に、クリーンなエア環境に制御されたクリーンルームやクリーンブース等（これらを総称して単にクリーンルームという）内で行われる。このクリーンルームはそのクリーンルーム内に局所的にさらにエアをよりクリーンにするべく設置された局所クリーンルームも含む概念である。クリーンルームはそのルーム天板の上側に送風ファンと塵埃除去等のフィルタとを含むファンユニットを設置し、このファンユニットのエア吹出口からエアを天板に設けた開口からクリーンルーム内に導入するようにしている。クリーンルーム内に導入したエアはクリーンルーム外に導出され、再び、ファンユニットでクリーンにされてクリーンルーム内に還流させることが一般的に行われている。

このようなクリーンルーム内において、半導体デバイスや液晶デバイス等が静電気を帯びると、この静電気によりデバイスに塵埃を含む各種パーティクルが付着し、製造したデバイスの品質の低下等の不具合が発生する。しかしながら、この静電気で付着した塵埃等はエアの流れだけでは除去しにくく、また、半導体や液晶のデバイス内の例えばＩＣ等が静電破壊するおそれがある。そのため、従来から、ファンユニットに加えて、上記静電気を除去（除電）するために天板開口にイオナイザを設置することが行われている（特許文献１）。

イオナイザは、周知されるごとく、放電針のコロナ放電により発生したイオンにより、デバイス表面に帯電している静電気の電荷をそれとは逆極性のイオンで中和させることにより、当該静電気をデバイス表面から除去するものである。

ところで、コロナ放電型イオナイザはコロナ放電により空気中に微量のオゾンを発生するが、この発生したオゾンはファンユニットからの送風により対流あるいは循環して環境に影響しない。しかしながら、ファンユニットからの送風が停止したり、あるいは風量が設定値以下に低下してくると、オゾンが送風により対流あるいは循環されにくなって局所的に高濃度のオゾンが蓄積され、人体への悪影響が懸念される。
特開平９−７３９９３号公報

したがって、本発明により解決すべき課題は、コロナ放電型イオナイザに対する風量の状態や、ファンユニットの送風の状態から、コロナ放電型イオナイザのコロナ放電動作を制御することにより、オゾンの蓄積を排除することができるようにすることである。

（１）本発明によるコロナ放電型イオナイザは、高電圧の印加によりコロナ放電する放電針を送風路上もしくは送風路周辺に備えるコロナ放電型イオナイザであって、上記送風路上に配置された風量センサと、この風量センサの出力信号から送風路上の風量が設定値以下に低下したと判断したときに上記放電針の放電動作を停止させるコロナ放電制御部と、を具備したことを特徴とするものである。

風量センサは、その種類に限定されず、また、その配置位置は送風路上であれば、特に限定しない。

コロナ放電制御部は、放電針に高電圧を供給する高電圧発生部を制御するＣＰＵ等の制御部で構成してもよいし、この制御部とは別に設けた制御部で構成してもよい。コロナ放電制御部は、高電圧発生部を例えば動作停止させたり、あるいは高電圧発生部への電源供給を停止させたりするなど、直接、高電圧発生部の動作を制御するものでもよいし、高電圧発生部が動作停止しない場合では、放電針を直接、制御するものでもよい。例えば、高電圧発生部と放電針との間に電子的あるいは機械的な接点を設け、この接点をオンオフさせることでもよい。結果として、放電針がコロナ放電することができないようにするとよい。

本発明においては、送風路上の風量が設定値以下に低下したときは、放電針の放電動作が停止するので、例えば、ファンユニットの送風動作が停止したり、あるいは、異常が発生して、送風路上の風量が設定値以下に低下してくると、放電針の放電動作が停止する結果、送風が無い状態でコロナ放電が行われて、オゾンが蓄積されてくるようなことが無くなる。

（２）本発明の好適な一態様は、上記コロナ放電制御部が、放電針のコロナ放電に必要な高電圧を発生し、その発生した高電圧を該放電針に供給する高電圧発生部を備え、その高電圧発生部の動作を停止させて上記放電針の放電動作を停止させることである。この態様では確実に放電針の放電動作を停止させることができるようになる。

（３）本発明によるコロナ放電型イオナイザは、送風ファンと、
上記送風ファンの送風動作を制御する送風動作制御部と、
上記送風ファンの送風動作の停止または異常を検知する送風状態検知部と、
上記送風ユニットの送風路上もしくは送風路周辺に配置され、高電圧の印加によりコロナ放電する放電針と、
上記送風状態検知部の出力信号から送風ファンに送風の停止または異常があると判断したときに上記放電針の放電動作を停止させるコロナ放電制御部と、
を具備したことを特徴とするものである。

この送風状態検知部には、例えば、送風ファンの電源オンオフセンサ、送風ファンの回転数センサ、フィルタの目詰まりセンサ、クリーンルーム内外の差圧センサ等がある。

この態様では、送風元であるファンユニット側でイオナイザへの電源供給を停止することができるので、イオナイザ側では風量センサに加えて送風の停止や異常に対して確実に放電針の放電動作を停止させることができて好ましい。

（４）本発明の好適な一態様は、上記コロナ放電型イオナイザは、上記送風ファンと、上記送風動作制御部と、上記送風状態検知部と、外部に電源を出力する電源出力部と、を含むファンユニットが別体とされ、当該コロナ放電型イオナイザは、クリーンルーム外領域においてクリーンルーム仕切板とファンユニットとの間に挟み込まれて配置されており、かつ、ファンユニット内部の電源出力部に対してコロナ放電制御部への電源の入力を行うケーブルが着脱自在に接続されていることである。

この態様では、イオナイザとファンユニットとを一体化してクリーンルームのクリーンルーム仕切板に設置することができ、その設置のための工事等が簡素化して好ましい。

（５）本発明によるコロナ放電型イオナイザは、高電圧の印加によりコロナ放電する放電針を送風路上もしくは送風路周辺に備えるコロナ放電型イオナイザであって、
上記送風路上の送風の停止または送風の異常があるか否かのデータを取り込み、この取り込んだデータから送風の停止または送風の異常があると判断したときに上記放電針の放電動作を停止させるコロナ放電制御部を具備したことを特徴とするものである。

この態様では、送風元であるファンユニットではイオナイザ側に上記データを有線ないしは無線で伝送すればよくなる。

（６）本発明によるファンユニットは、上記コロナ放電型イオナイザにその送風路上に送風する送風元として設置されるファンユニットであって、フィルタと、送風ファンと、この送風ファンの送風動作を制御する送風動作制御部と、この送風部の送風動作の停止または異常を検知する送風状態検知部と、を備え、上記送風動作制御部は、送風状態検知部の出力信号から送風部に送風動作の停止または異常があると判断したときに、上記コロナ放電型イオナイザのコロナ放電の停止制御またはその停止のためのデータを出力制御することを特徴とするものである。

（７）本発明によるクリーンルームシステムは、ファンユニットと、このファンユニットのエア吹出口の前に配置されるコロナ放電型イオナイザとを備えたクリーンルームシステムにおいて、上記コロナ放電型イオナイザが、上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のイオナイザであって、かつ、クリーンルーム外領域においてクリーンルーム仕切板とファンユニットとの間に挟み込まれて設置されていることを特徴とするものである。

このクリーンルーム仕切板は、クリーンルーム内の局所クリーンルームを配置する場合、局所クリーンルームを当該局所クリーンルーム内と外とに仕切る板であり、局所クリーンルームが無く、通常のクリーンルームでは当該クリーンルームを内外に仕切る板である。この板は、板状に限定されず、シート状、フィルム状、幕状、等も含む。また、クリーンルーム仕切板の材料には限定されない。

上記イオナイザをファンユニットとクリーンルーム仕切板とで挟み込みことを可能にした形状には、クリーンルーム仕切板の上面にイオナイザの下面を載置し、イオナイザの上面にファンユニットを載置して、挟み込む形状等がある。

本発明によれば、送風路上の送風の状態の異常の中でのイオナイザのコロナ放電によりオゾンが蓄積されてくるような事態を回避ないし排除できる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るイオナイザ、ファンユニット、およびクリーンルーム設備を説明する。図１はクリーンルーム設備の概略化した構成を示す図、図２は図１のクリーンルーム仕切板上に重ねて設置されたイオナイザとファンユニットとを拡大して示す正面図、図３は図２を斜め上側から見た斜視図、図４は図３のイオナイザとファンユニットとを分離して示す斜視図、図５はイオナイザとファンユニットとを重ねた状態で斜め下側から見た斜視図、図６は図５のイオナイザとファンユニットとを分離して示す斜視図、図７はイオナイザの中空筐体枠の上半分を取り外して当該中空筐体枠内部における回路部品の収納状態を示す平面図、図８はファンユニットとイオナイザとの回路図である。

まず、図１を参照して、このクリーンルーム設備においては、クリーンルーム２内に局所クリーンルーム４が設置されている。クリーンルーム２は、天井６にファンと高性能フィルタとからなるファンユニット８を設置し、穴あき床板１０を設置し、エア調和装置１２によって空調エアを天井６の裏側から供給し、クリーンルーム２内に所要のクリーン空間（清浄空間）を形成するようになっている。局所クリーンルーム４は、周囲をクリーンルーム仕切板１４で囲まれ、上部のクリーンルーム仕切板１４上（クリーンルーム外領域）にイオナイザ１６と局所用のファンユニット１８とを重ねて設置し、このファンユニット１８で局所クリーンルーム４内（クリーンルーム内領域）にさらにクリーンなエアを供給して、局所クリーンルーム４内に配置した図示略の半導体ウエハや液晶デバイス等の被処理物に所要の処理を施すことができるようになっている。

イオナイザ１６は局所クリーンルーム４のクリーンルーム仕切板１４上に搭載され、このイオナイザ１６の上部にファンユニット１８が搭載されている。この搭載により、イオナイザ１６はクリーンルーム仕切板１４とファンユニット１８とで挟み込まれた形態になっている。

図２以降を参照して、ファンユニット１８は、下部筐体２０と上部筐体２２とにより方形箱状に構成され、上部筐体２２は、その上面側にエア吸込口２４を備え、また、その側面にＡＣアダプタコネクタ２６、イオナイザ接続コネクタ２８等を備えている。下部筐体２０は、その下面に網状のエア吹出口３０を備える。

なお、イオナイザ１６は、その側面にファンユニット１８から電源が供給されない場合に用いるＡＣアダプタコネクタ３２、グランド端子３４、ファンユニット接続コネクタ３６を備える。実施の形態で示す図面ではファンユニット１８のイオナイザ接続コネクタ２８とイオナイザ１６のファンユニット接続コネクタ３６とが電源／信号入出力ケーブル３８で接続されていて、ファンユニット１８のＡＣアダプタコネクタ２６に電源が供給され、ファンユニット１８からイオナイザ１６に電源が供給されるようになっている。

ファンユニット１８は、その内部における上記エア吸込口２４とエア吹出口３０との間に、除塵フィルタ、ＨＥＰＡフィルタ等の各種フィルタと、モータで回転駆動されるファンとを備える。

また、ファンユニット１８は、送風元として、図示略の送風状態検知部を備える。この送風状態検知部には、例えば、送風部であるファンの電源オンオフセンサ、ファンの回転数センサ、フィルタの目詰まりセンサ、クリーンルーム内外の差圧センサ等がある。

イオナイザ１６は、矩形枠状の中空筐体構造を有する。この中空筐体構造は、平行に対向する一対の第１、第２中空筐体枠４０，４２と、これらと直交し互いに平行に対向する一対の第３、第４中空筐体枠４４，４６と、で矩形枠状に構成されている。これら４つの中空筐体枠４０−４６で囲まれた内部に矩形状の開口部４８が形成されている。

第１、第２中空筐体枠４０，４２の互いの内側面間には２本のワイヤ状のイオンバランスセンサ４８ａ，４８ｂが渡されている。第３、第４中空筐体枠４４，４６それぞれの内側面には放電針５０ａ−５０ｄが上記開口部４８に突出するように配設されている。

この中空筐体枠４４の内側面の送風路上に送風元であるファンユニット１８からの風量を検知する風量センサ４９が設けられている。風量センサ４９の配置個数は１つ以上である。

第１、第２中空筐体枠４０，４２はその断面が矩形状であり、枠幅が狭くなっている。第３、第４中空筐体枠４４，４６は、内周側と外周側とが外周側が高くなる段差形状となって断面がＬ形をなしている。第１、第２中空筐体枠４０，４２の上面４０ａ，４２ａと、第３、第４中空筐体枠４４，４６の内周側の上面４４ａ，４６ａとでファンユニット１８下面を設置する枠形状の設置面が構成されている。この設置面４０ａ，４２ａ，４４ａ，４６ａはファンユニット１８の下面に密着することができる平面形状になっている。第１、第２中空筐体枠４０，４２の下面４０ｂ，４２ｂと、第３、第４中空筐体枠４４，４６の下面４４ｂ，４６ｂとでクリーンルーム仕切板１４上面にイオナイザ１６を設置するための枠形状の設置面４０ｂ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂが構成されている。この設置面はクリーンルーム仕切板１４上面に密着することができる平面形状になっている。これら両設置面には、図示略のクッション材を設けることが好ましい。このクッション材はゴム等の弾性材や、両面テープ等を用いることができる。

ファンユニット１８は、第１、第２中空筐体枠４０，４２の上面と第３、第４中空筐体枠４４，４６の内周側の上面とに設置されるとともに、第３、第４中空筐体枠４４，４６の外周側の内側面４４ｃ，４６ｃ間で挟みこまれて位置決めされる。また、第１ないし第４の中空筐体枠４０−４６の内部にはイオナイザ１６の回路部品５２ａ，５２ｂ，５２ｃとこれらの配線(図示略)が実装される。

イオナイザ１６の回路部品５２ａ，５２ｂ，５２ｃには電源部、高電圧発生制御部と、プラス高電圧発生部と、マイナス高電圧発生部等を構成する回路部品である。イオナイザ１６は、クリーンルーム仕切板１４に垂直な方向に貫通したねじ穴５４が複数箇所に形成されている。このファンユニット１８にもこのねじ穴５４に対応したねじ穴５５が形成されている。このねじ穴５５には増径や等径のタップ加工が施されている。

以下、図８を参照してファンユニット１８とイオナイザ１６それぞれの回路を説明する。ファンユニット１８は、ＡＣアダプタコネクタ２６からの交流電源を直流２４Ｖと５Ｖ等に変換出力しファンユニット１８内部の回路に加えてイオナイザ１６側にも供給する電源部６０、電源部６０からの直流２４Ｖをコネクタ２８に出力するスイッチ部６２、電源部６０から直流５Ｖの供給を受けて制御動作可能となってファンユニット１８内部を制御するＣＰＵ（制御部）６４、電源部６０から必要な駆動電圧を供給され、かつ、その回転動作がＣＰＵ６４により制御されるファンモータ６６、ファンモータ６６により回転駆動されるファン（送風部）６８、空気吹出口３０からの送風状態を検知する送風状態検知部７０を備える。２８，３６はファンユニット１８とイオナイザ１６それぞれのコネクタであり、一方のコネクタ２８は電源出力部、他方のコネクタ３６は電源入力部を構成する。

送風状態検知部７０は、ファン６８の送風の停止、送風の異常を検知するものであり、詳細は示さないが、例えば、ファンモータ６６の電源オンオフセンサ、ファン６８の回転数センサ、フィルタの目詰まりセンサ、クリーンルーム内外の差圧センサ等がある。

ＣＰＵ６４は、この送風状態検知部７０の出力信号から送風の停止または異常があると判断したときに、スイッチ部６２をオフ側に制御する。これにより、イオナイザ１６に対する電源供給を遮断して当該イオナイザ１６のコロナ放電動作を強制的に停止させる。

イオナイザ１６は、スイッチ部７２、コネクタ３６からの直流２４Ｖを直流５Ｖに変換する電源部７４、電源部７４から電源供給を受けて制御動作可能となってイオナイザ１６全体の動作を制御するＣＰＵ（コロナ放電制御部）７６、ファンユニット１８の空気吹出口前の送風路上に配置されて風量を検知する風量センサ４９、上記放電針５０ａ−５０ｄ、ＣＰＵ７６の制御を受けてスイッチ部７２を介して供給される直流２４Ｖから、上記放電針５０ａ−５０ｄがコロナ放電するのに必要な高電圧を発生し、その発生した高電圧を該放電針５０ａ−５０ｄに供給する高電圧発生部７８、放電針５０ａ−５０ｄのコロナ放電により発生したプラスイオンとマイナスイオンのバランス状態を検知し、その検知に係る出力信号をＣＰＵ７６に出力するイオンバランスセンサ４８ａ，４８ｂを備える。

ＣＰＵ７６のイオナイザ１６全体の制御動作の詳しい説明は略するが、風量センサ４９の出力信号から送風路上の風量が設定値（図示略の記憶部に記憶している値）以下に低下したと判断したときに高電圧発生部７８を制御してその高電圧発生動作を停止させ、これにより放電針５０ａ−５０ｄの放電動作を停止させる。

なお、ファンユニット１８側から送風状態検知データをイオナイザ１６のＣＰＵ７６に図示略の伝送手段を経由して伝送し、イオナイザ１６のＣＰＵ７６においては、このデータからファンユニット１８側において送風の停止または異常があるか否かを判断したときに、高電圧発生部７８の動作を停止制御するようにしてもよい。

以上のように本実施の形態においては、ファンユニット１８側では、送風状態検知部７０によりファン６８の送風が停止ないしは異常であることが検知されると、ＣＰＵ６４はスイッチ部６２を遮断することにより、イオナイザ１６の高電圧発生部７８における高電圧発生が停止する結果、放電針５０ａ−５０ｄでのコロナ放電動作が停止する。また、イオナイザ１６に対する送風路上の風量が設定値以下に低下したことが風量センサ４９により検知されるときは、ＣＰＵ７６により高電圧発生部７８における高電圧発生が停止制御される結果、放電針５０ａ−５０ｄでのコロナ放電動作が停止する。

その結果、送風元であるファンユニット１８の送風動作が停止したり、あるいは、異常が発生して、イオナイザ１６側における送風路上の風量が設定値以下に低下してきても、放電針５０ａ−５０ｄの放電動作が継続されるようなことがなくなり、送風が無い状態でのコロナ放電でオゾンが蓄積されるようなことが無くなる。

図１は本発明の実施の形態に係るクリーンルーム設備の概略化した構成を示す図である。 図２は図１のクリーンルーム仕切板上に重ねて設置されたイオナイザとファンユニットとを拡大して示す正面図である。 図３は図２を斜め上側から見た斜視図である。 図４は図３のイオナイザとファンユニットとを分離して示す斜視図である。 図５はイオナイザとファンユニットとを重ねた状態で斜め下側から見た斜視図である。 図６は図５のイオナイザとファンユニットとを分離して示す斜視図である。 図７はイオナイザの中空筐体枠の上半分を取り外して該中空筐体枠内における回路部品の収納状態を示す平面図である。 図８はファンユニットとイオナイザとの回路図である。

符号の説明

２ クリーンルーム
４ 局所クリーンルーム
１４ クリーンルーム仕切板
１６ イオナイザ
１８ ファンユニット
４９ 風量センサ
５０ａ−５０ｄ 放電針
６０ 電源部
６２ スイッチ部
６４ ＣＰＵ（送風動作制御部）
６６ ファンモータ
６８ ファン
７０ 送風状態検知部
７２ スイッチ部
７４ 電源部
７６ ＣＰＵ（コロナ放電制御部）
７８ 高電圧発生部

Claims (7)

1. 高電圧の印加によりコロナ放電する放電針を送風路上もしくは送風路周辺に備えるコロナ放電型イオナイザであって、
   上記送風路上に配置された風量センサと、
   この風量センサの出力信号から送風路上の風量が設定値以下に低下したと判断したときに上記放電針の放電動作を停止させるコロナ放電制御部と、
   を具備したことを特徴とするコロナ放電型イオナイザ。
2. 上記コロナ放電制御部は、放電針のコロナ放電に必要な高電圧を発生し、その発生した高電圧を該放電針に供給する高電圧発生部を備え、その高電圧発生部の動作を停止させて上記放電針の放電動作を停止させる、ことを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電型イオナイザ。
3. 送風ファンと、
   上記送風ファンの送風動作を制御する送風動作制御部と、
   上記送風ファンの送風動作の停止または異常を検知する送風状態検知部と、
   上記送風ユニットの送風路上もしくは送風路周辺に配置され、高電圧の印加によりコロナ放電する放電針と、
   上記送風状態検知部の出力信号から送風ファンに送風の停止または異常があると判断したときに上記放電針の放電動作を停止させるコロナ放電制御部と、
   を具備したことを特徴とするコロナ放電型イオナイザ。
4. 上記コロナ放電型イオナイザは、上記送風ファンと、上記送風動作制御部と、上記送風状態検知部と、外部に電源を出力する電源出力部と、を含むファンユニットが別体とされ、当該コロナ放電型イオナイザは、クリーンルーム外領域においてクリーンルーム仕切板とファンユニットとの間に挟み込まれて配置されており、かつ、ファンユニット内部の電源出力部に対してコロナ放電制御部への電源の入力を行うケーブルが着脱自在に接続されている、ことを特徴とする請求項３に記載のコロナ放電型イオナイザ。
5. 高電圧の印加によりコロナ放電する放電針を送風路上もしくは送風路周辺に備えるコロナ放電型イオナイザであって、
   上記送風路上の送風の停止または送風の異常があるか否かのデータを取り込み、この取り込んだデータから送風の停止または送風の異常があると判断したときに上記放電針の放電動作を停止させるコロナ放電制御部を具備したことを特徴とするコロナ放電型イオナイザ。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のコロナ放電型イオナイザにその送風路上に送風する送風元として設置されるファンユニットであって、送風ファンと、この送風ファンの送風動作を制御する送風動作制御部と、この送風部の送風動作の停止または異常を検知する送風状態検知部と、を備え、上記送風動作制御部は、送風状態検知部の出力信号から送風部に送風動作の停止または異常があると判断したときに、上記コロナ放電型イオナイザのコロナ放電の停止制御またはその停止のためのデータを出力制御する、ことを特徴とするファンユニット。
7. ファンユニットと、このファンユニットのエア吹出口の前に配置されるコロナ放電型イオナイザとを備えたクリーンルームシステムにおいて、
   上記コロナ放電型イオナイザは、請求項１ないし５のいずれかに記載のイオナイザであって、かつ、クリーンルーム外領域においてクリーンルーム仕切板とファンユニットとの間に挟み込まれて設置されている、ことを特徴とするクリーンルームシステム。

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