JP2528550Y2 - 針状電極を用いたイオナイザー - Google Patents
針状電極を用いたイオナイザーInfo
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- JP2528550Y2 JP2528550Y2 JP1990028209U JP2820990U JP2528550Y2 JP 2528550 Y2 JP2528550 Y2 JP 2528550Y2 JP 1990028209 U JP1990028209 U JP 1990028209U JP 2820990 U JP2820990 U JP 2820990U JP 2528550 Y2 JP2528550 Y2 JP 2528550Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ions
- electrode
- power supply
- ionizer
- glass tube
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T23/00—Apparatus for generating ions to be introduced into non-enclosed gases, e.g. into the atmosphere
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05F—STATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
- H05F3/00—Carrying-off electrostatic charges
- H05F3/04—Carrying-off electrostatic charges by means of spark gaps or other discharge devices
Landscapes
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は直流パルス電源方式のイオナイザーに関す
る。
る。
［従来の技術］ 静電気は、多くの産業分野で古くから問題にされ、特
に最近は半導体製造のクリーンルームで、ウェハや半導
体素子の静電気による障害が歩どまりの低下を引き起こ
し問題となっている。半導体素子の高密度化が進むにつ
れ、その生産環境の超高清浄度化が必要にされると共
に、半導体素子の静電気耐性も低下し、増々静電気によ
る生産障害が問題となってきている。
に最近は半導体製造のクリーンルームで、ウェハや半導
体素子の静電気による障害が歩どまりの低下を引き起こ
し問題となっている。半導体素子の高密度化が進むにつ
れ、その生産環境の超高清浄度化が必要にされると共
に、半導体素子の静電気耐性も低下し、増々静電気によ
る生産障害が問題となってきている。
静電気対策としては、大別して、物体を接地し電荷を
速やかに漏洩させる方法とイオンにより電荷を中和する
方法があるが、ウェハや半導体素子のように電気抵抗が
高い場合は接地し、電荷を速やかに漏洩させることは難
しい。このような場合は、イオナイザーによりイオンを
発生させ、そのイオンにより帯電体を中和させる方法が
有効であると報告されている。
速やかに漏洩させる方法とイオンにより電荷を中和する
方法があるが、ウェハや半導体素子のように電気抵抗が
高い場合は接地し、電荷を速やかに漏洩させることは難
しい。このような場合は、イオナイザーによりイオンを
発生させ、そのイオンにより帯電体を中和させる方法が
有効であると報告されている。
一般に使用されているイオナイザーは、交流電源方
式、直流ストレート電源方式、直流パルス電源方式
に分けられる。
式、直流ストレート電源方式、直流パルス電源方式
に分けられる。
しかし、これらのイオナイザーは、放電極から発塵が
あり、微粒子汚染が問題となる場所での使用は難しいも
のとされていた。かかる欠点に加え、，の方式には
次の欠点もあった。
あり、微粒子汚染が問題となる場所での使用は難しいも
のとされていた。かかる欠点に加え、，の方式には
次の欠点もあった。
交流電源方式 １本の電極から陽イオンと陰イオンを１秒間に60回
（もしくは50回）の周波数で同量発生させるため、空間
電荷はゼロとなる。それ故、送風がないとイオンは電極
のまわりから移動しない。送風がある場合でも１回の陽
もしくは陰イオンの発生時間があまりにも短い（すなわ
ち、陽と陰のイオンが距離的に近い位置にある。）た
め、発生イオンは電極付近で再結合され、中和されてし
まう。
（もしくは50回）の周波数で同量発生させるため、空間
電荷はゼロとなる。それ故、送風がないとイオンは電極
のまわりから移動しない。送風がある場合でも１回の陽
もしくは陰イオンの発生時間があまりにも短い（すなわ
ち、陽と陰のイオンが距離的に近い位置にある。）た
め、発生イオンは電極付近で再結合され、中和されてし
まう。
また、この方式は１本の電極から陽と陰のイオンを交
流電流で発生させるため、陽イオンと陰イオンの発生量
を正確にコントロールできない欠点もある。
流電流で発生させるため、陽イオンと陰イオンの発生量
を正確にコントロールできない欠点もある。
直流ストレート電源方式 直流ストレート方式はイオンの発生量が多く層流風を
介さなくても同一極性同士の反発作用により広く拡散し
続ける。単一極性のみを発生し続けるため、空間電荷が
非常に高くなる。したがって電極間隔が近すぎると電極
間での空間での空間コロナ放電現象を引き起こし、電極
が著しく電触摩耗して両極イオンの発生バランスが崩れ
片寄ったフィールド帯電を起こす危険がある。
介さなくても同一極性同士の反発作用により広く拡散し
続ける。単一極性のみを発生し続けるため、空間電荷が
非常に高くなる。したがって電極間隔が近すぎると電極
間での空間での空間コロナ放電現象を引き起こし、電極
が著しく電触摩耗して両極イオンの発生バランスが崩れ
片寄ったフィールド帯電を起こす危険がある。
直流パルス電源方式 及びに対し、直流パルス電源方式は、陽電極と陰
電極からそれぞれ陽と陰のイオンを交互に発生する。あ
る程度の空間電荷が生じてイオンの拡散が容易になるよ
うにインターバル時間を適当に（0.1〜11秒）とること
ができる。このため他の方式に比べて１ユニット当りの
カバー範囲が広い。直流パルスによるイオン発生は、こ
の方式以外のイオナイザーの問題を解決している点で
は、イオンレベルとイオン比を簡単に調整できるという
二つの特徴を持っている。周波数時間を長くしたり、周
波数時間を短くすることが可能で、さらに電圧レベルを
変更することによりイオン発生量を変えることが出来、
半導体のみでなく、フィルム、印刷など帯電フィールド
の極性が明確なときに反対極性を多く出すこともでき
る。
電極からそれぞれ陽と陰のイオンを交互に発生する。あ
る程度の空間電荷が生じてイオンの拡散が容易になるよ
うにインターバル時間を適当に（0.1〜11秒）とること
ができる。このため他の方式に比べて１ユニット当りの
カバー範囲が広い。直流パルスによるイオン発生は、こ
の方式以外のイオナイザーの問題を解決している点で
は、イオンレベルとイオン比を簡単に調整できるという
二つの特徴を持っている。周波数時間を長くしたり、周
波数時間を短くすることが可能で、さらに電圧レベルを
変更することによりイオン発生量を変えることが出来、
半導体のみでなく、フィルム、印刷など帯電フィールド
の極性が明確なときに反対極性を多く出すこともでき
る。
従って、絶縁体及び無接地金属材料の多くが持ち込ま
れている電子機器、部品等の生産工場現場について、組
立、検査、保管、搬送（梱包）など生産工場の製品の流
れの全域空間に渡って静電荷量をトータルに監視し、安
全な生産環境レベルを維持するために直流パルス電源方
式は最も優れているものの、上記電極からの発塵が課題
となっていた。
れている電子機器、部品等の生産工場現場について、組
立、検査、保管、搬送（梱包）など生産工場の製品の流
れの全域空間に渡って静電荷量をトータルに監視し、安
全な生産環境レベルを維持するために直流パルス電源方
式は最も優れているものの、上記電極からの発塵が課題
となっていた。
交流電源方式において、針状のタングステン電極針
を、薄い石英管で覆った構造で、交流高電圧（50Hz〜10
0Hz）を印加し、印加電圧と反対極性の空気イオンが石
英管の周りを取り囲む前に、印加電圧の極性を逆転さ
せ、電極先端部の電界強度を30kV/cm以上に維持し、交
流コロナによる陽と陰のイオンを発生する方式がすでに
考案されている。しかし、交流電源方式は、前述したよ
うに陽と陰のイオンが電極近くで再結合し、イオン量が
減少するため、必要なイオン量を維持するために、１ユ
ニット当りの電極本数を多くする必要もあった。直流電
源方式の場合は、電極を石英管で覆っても、電圧を印加
した瞬間は電極先端部の電界により空気は電離され、陽
と陰のイオンが発生するが、印加後一定時間が経過する
と（例えば0.3m/sの気流中では0.1秒ぐらい）、印加電
圧と反対極性の空気イオンが石英管の周りを取り囲み、
電極先端部の電界強度を弱めてしまい、持続的イオンの
発生は望めないという課題があった。
を、薄い石英管で覆った構造で、交流高電圧（50Hz〜10
0Hz）を印加し、印加電圧と反対極性の空気イオンが石
英管の周りを取り囲む前に、印加電圧の極性を逆転さ
せ、電極先端部の電界強度を30kV/cm以上に維持し、交
流コロナによる陽と陰のイオンを発生する方式がすでに
考案されている。しかし、交流電源方式は、前述したよ
うに陽と陰のイオンが電極近くで再結合し、イオン量が
減少するため、必要なイオン量を維持するために、１ユ
ニット当りの電極本数を多くする必要もあった。直流電
源方式の場合は、電極を石英管で覆っても、電圧を印加
した瞬間は電極先端部の電界により空気は電離され、陽
と陰のイオンが発生するが、印加後一定時間が経過する
と（例えば0.3m/sの気流中では0.1秒ぐらい）、印加電
圧と反対極性の空気イオンが石英管の周りを取り囲み、
電極先端部の電界強度を弱めてしまい、持続的イオンの
発生は望めないという課題があった。
［考案が解決しようとする課題］ 本考案は、従来技術が有していた上記課題を解消し、
直流パルス電源方式において、イオン発生量の低下がな
く、かつ電極からの発塵のないイオナイザーの提供を目
的とする。
直流パルス電源方式において、イオン発生量の低下がな
く、かつ電極からの発塵のないイオナイザーの提供を目
的とする。
［課題を解決するための手段］ 本考案は電極に直流パルス電圧を印加しコロナ放電を
行ないイオンを発生するイオナイザーにおいて、該電極
の本体を多孔質ガラス管で覆ったことを特徴とするイオ
ナイザーを提供するものである。
行ないイオンを発生するイオナイザーにおいて、該電極
の本体を多孔質ガラス管で覆ったことを特徴とするイオ
ナイザーを提供するものである。
以下図面に基づいて説明する。
第１図は、本考案によるイオナイザーの模式図であ
り、第２図は、第１図のＡ部の拡大断面図である。図の
ようにイオナイザー１は陽電極2,陰電極３を有し、それ
ぞれの電極は図面には省略したが直流パルス電源装置の
陽極，陰極に電気的に接続され、陽極に正電圧、陰極に
負電圧が交互に印加されるようになっている。この印加
電圧はコロナ放電が生じる大きさで通常のクリーンルー
ムでは数kV〜10数kV位である。
り、第２図は、第１図のＡ部の拡大断面図である。図の
ようにイオナイザー１は陽電極2,陰電極３を有し、それ
ぞれの電極は図面には省略したが直流パルス電源装置の
陽極，陰極に電気的に接続され、陽極に正電圧、陰極に
負電圧が交互に印加されるようになっている。この印加
電圧はコロナ放電が生じる大きさで通常のクリーンルー
ムでは数kV〜10数kV位である。
この電極2,3は、第２図に示したように下方に向って
針状に形成された本体４と、本体を覆うように設けられ
た多孔質ガラス管５から構成される。この本体としては
限定されるものではないが、タングステン，ステンレス
スチール等の材質で構成されたものが使用される。
針状に形成された本体４と、本体を覆うように設けられ
た多孔質ガラス管５から構成される。この本体としては
限定されるものではないが、タングステン，ステンレス
スチール等の材質で構成されたものが使用される。
多孔質管５としては、細孔径20〜200,000Å程度のも
のが好ましい。細孔径が小さ過ぎるとイオンの発生量が
少なくなり、逆に細孔径が大きくなり過ぎると消耗した
電極の粒子により汚染されるのでいずれも好ましくな
い。
のが好ましい。細孔径が小さ過ぎるとイオンの発生量が
少なくなり、逆に細孔径が大きくなり過ぎると消耗した
電極の粒子により汚染されるのでいずれも好ましくな
い。
また、多孔質ガラス管の内径は、本体を挿入する際に
支障ない範囲でできる限り小さくすることがイオンを効
率的に発生するうえで好ましい。
支障ない範囲でできる限り小さくすることがイオンを効
率的に発生するうえで好ましい。
多孔質ガラス管の肉厚としては、できる限り薄いもの
がイオンを効率的に発生するうえで好ましい。
がイオンを効率的に発生するうえで好ましい。
かかる多孔質ガラス管を構成する組成としては、次の
ものが例示される。
ものが例示される。
即ち、重量％表示でSiO260〜95％，B2O3３〜20％，Al
2O30.3〜15％，R2O0.1〜９％（Ｒはアルカリ金属を示
す）,CaO0.1〜５％,MgO＋SrO＋BaO0.1〜10％，ZrO2＋Ti
O2０〜20％からなる。
2O30.3〜15％，R2O0.1〜９％（Ｒはアルカリ金属を示
す）,CaO0.1〜５％,MgO＋SrO＋BaO0.1〜10％，ZrO2＋Ti
O2０〜20％からなる。
本考案においては、例えば陽極２に正電圧を0.5秒間
印加し、次いで陰極３に負電圧を0.5秒間印加し、この
サイクルを繰返すことにより、陽イオン6,陰イオン７が
役0.5秒間隔で発生する。
印加し、次いで陰極３に負電圧を0.5秒間印加し、この
サイクルを繰返すことにより、陽イオン6,陰イオン７が
役0.5秒間隔で発生する。
これらのイオンは循環流により降下しクリーンルーム
内の帯電体８の電荷を中和する。
内の帯電体８の電荷を中和する。
なお、９はフィルターであり、床下方よりファンで吸
引した循環流を浄化し、電極2,3へ供給する。
引した循環流を浄化し、電極2,3へ供給する。
［実施例］ 2mmφのタングステン棒の先端を針状に形成し、これ
を内径3mmφの多孔質ガラス管で覆い第２図に示す電極
構造とした。
を内径3mmφの多孔質ガラス管で覆い第２図に示す電極
構造とした。
この多孔質ガラス管は平均細孔径3200Åを有してい
た。
た。
この電極を陽極、陰極に使用したイオナイザーにより
陽極に16kV、陰極に19kVを交互に印加し、雰囲気中のイ
オン濃度を測定した結果、陽イオン濃度、陰イオン濃度
とも25万個/ccであった。このイオン濃度は、多孔質ガ
ラス管を設けない場合のものとほぼ同じであり、多孔質
ガラス管を設けることによりイオンの発生量は低下しな
いことが確認された。
陽極に16kV、陰極に19kVを交互に印加し、雰囲気中のイ
オン濃度を測定した結果、陽イオン濃度、陰イオン濃度
とも25万個/ccであった。このイオン濃度は、多孔質ガ
ラス管を設けない場合のものとほぼ同じであり、多孔質
ガラス管を設けることによりイオンの発生量は低下しな
いことが確認された。
次いで、本考案によるイオナイザーを連続的に使用し
雰囲気中の微粒子濃度を測定した結果、第３図の□印で
示したように、160時間連続使用しても雰囲気中の微粒
子粒径0.03μｍ以上のものはほとんど検出されなかっ
た。
雰囲気中の微粒子濃度を測定した結果、第３図の□印で
示したように、160時間連続使用しても雰囲気中の微粒
子粒径0.03μｍ以上のものはほとんど検出されなかっ
た。
これに対し、多孔質ガラス管を使用しないものは第３
図の＋印で示したように約70時間後に雰囲気中に１立方
フィート当り数千個の微粒子が発生した。
図の＋印で示したように約70時間後に雰囲気中に１立方
フィート当り数千個の微粒子が発生した。
なお、多孔質ガラス管の代わりに通常のガラス管を使
用したものはイオンの発生はほとんど認められなかっ
た。
用したものはイオンの発生はほとんど認められなかっ
た。
なお、イオン濃度の測定、微粒子の測定は、フィルタ
ーを通過した空気を上方より、0.24m/sの速度で層流状
に降下し、その中に電極を設け、次のようにして行なっ
た。
ーを通過した空気を上方より、0.24m/sの速度で層流状
に降下し、その中に電極を設け、次のようにして行なっ
た。
イオン濃度の測定：イオン濃度測定器（イオンシステ
ムズ社製）を電極先端より約1.3m下方にセットし測定し
た。
ムズ社製）を電極先端より約1.3m下方にセットし測定し
た。
微粒子濃度:TSI社製微粒濃度測定器を用い電極近傍の
雰囲気を吸引して測定した。
雰囲気を吸引して測定した。
［考案の効果］ 以上説明したように、イオナイザーにはコロナ放電電
源の違いから、交流電源方式、直流ストレート電源方
式、直流パルス電源方式があるが、直流パルス電源方式
が最も優れているとされている。しかしながら、直流パ
ルス電源方式においても、放電極からの発塵が問題とな
っていた。交流電源方式であれば、放電極を石英管で覆
うことにより発塵を防止し、イオン発生が可能である
が、直流方式では一般に石英管表面で持続的に放電させ
ることは難しいとされていた。
源の違いから、交流電源方式、直流ストレート電源方
式、直流パルス電源方式があるが、直流パルス電源方式
が最も優れているとされている。しかしながら、直流パ
ルス電源方式においても、放電極からの発塵が問題とな
っていた。交流電源方式であれば、放電極を石英管で覆
うことにより発塵を防止し、イオン発生が可能である
が、直流方式では一般に石英管表面で持続的に放電させ
ることは難しいとされていた。
本考案では、多孔質ガラスを用い、直流パルス電源方
式を採用することによって電極を多孔質ガラス管で覆う
ことによるイオン量の減少なしに持続的なイオン発生が
可能となった。
式を採用することによって電極を多孔質ガラス管で覆う
ことによるイオン量の減少なしに持続的なイオン発生が
可能となった。
第１図は、本考案によるイオナイザーの模式図である。 第２図は、第１図のＡ部の拡大断面図である。 第３図は塵あい濃度を示す図である。 １……イオナイザー、2,3……電極、４……本体、５…
…多孔質ガラス管
…多孔質ガラス管
Claims (1)
- 【請求項１】電極に直流パルス電圧を印加しコロナ放電
を行ないイオンを発生するイオナイザーにおいて、該電
極の針状の本体を多孔質ガラス管で覆ったことを特徴と
するイオナイザー。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990028209U JP2528550Y2 (ja) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | 針状電極を用いたイオナイザー |
| US07/673,078 US5249094A (en) | 1990-03-22 | 1991-03-21 | Pulsed-DC ionizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990028209U JP2528550Y2 (ja) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | 針状電極を用いたイオナイザー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03119999U JPH03119999U (ja) | 1991-12-10 |
| JP2528550Y2 true JP2528550Y2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=12242266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990028209U Expired - Lifetime JP2528550Y2 (ja) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | 針状電極を用いたイオナイザー |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5249094A (ja) |
| JP (1) | JP2528550Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101698273B1 (ko) * | 2015-08-26 | 2017-01-19 | 이진화 | 이온 생성 장치 및 이를 이용한 세정액 공급 시스템 |
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| US6574086B2 (en) * | 2000-06-15 | 2003-06-03 | Illinois Tool Works Inc. | Static eliminator employing DC-biased corona with extended structure |
| US6757150B2 (en) | 2000-12-08 | 2004-06-29 | Illinois Tool Works Inc. | Method and air baffle for improving air flow over ionizing pins |
| US6717792B2 (en) | 2000-12-08 | 2004-04-06 | Illinois Tool Works Inc. | Emitter assembly |
| ES2180414B2 (es) * | 2001-02-23 | 2003-10-16 | Celinfa S A | Barra antiestatica bipolar. |
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| JP2006277866A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Fujitsu Ltd | 記憶媒体駆動装置の空気清浄方法及び空気清浄装置 |
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| EP0386317B1 (en) * | 1989-03-07 | 1994-07-20 | Takasago Thermal Engineering Co. Ltd. | Equipment for removing static electricity from charged articles existing in clean space |
-
1990
- 1990-03-22 JP JP1990028209U patent/JP2528550Y2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-03-21 US US07/673,078 patent/US5249094A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5249094A (en) | 1993-09-28 |
| JPH03119999U (ja) | 1991-12-10 |
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