JP2880427B2 - 空気イオン化装置及び空気イオン化方法 - Google Patents
空気イオン化装置及び空気イオン化方法Info
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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
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- Elimination Of Static Electricity (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンを生成すること
により静電気を除去する空気イオン化装置に係り、特に
その電極上に不純物が堆積するのを防止する空気イオン
化装置及び空気イオン化方法に関する。
により静電気を除去する空気イオン化装置に係り、特に
その電極上に不純物が堆積するのを防止する空気イオン
化装置及び空気イオン化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体製造のクリーンルーム
では、低湿度環境であること、及び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に
より、静電気が発生している。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。
しかも、最近の半導体素子の高密度化に伴い、クリーン
ルームの超高清浄度化が望まれると共に、半導体素子の
静電気耐性も低下し、このような静電気による生産障害
が益々問題となっている。
では、低湿度環境であること、及び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に
より、静電気が発生している。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。
しかも、最近の半導体素子の高密度化に伴い、クリーン
ルームの超高清浄度化が望まれると共に、半導体素子の
静電気耐性も低下し、このような静電気による生産障害
が益々問題となっている。
【０００３】また、クリーンルーム以外の生産環境にお
いても、静電気の帯電による製品への塵埃付着、もしく
は、静電気放電による静電破壊、及び電撃ショックによ
り、種々の生産障害が引き起こされ、問題となってい
る。
いても、静電気の帯電による製品への塵埃付着、もしく
は、静電気放電による静電破壊、及び電撃ショックによ
り、種々の生産障害が引き起こされ、問題となってい
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を除去する対策とし
て、イオンにより帯電体の電荷を中和する空気イオン化
装置が利用されている。この空気イオン化装置は、正ま
たは負の針状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る。そして、
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。
ーム等の生産環境における静電気を除去する対策とし
て、イオンにより帯電体の電荷を中和する空気イオン化
装置が利用されている。この空気イオン化装置は、正ま
たは負の針状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る。そして、
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。
【０００５】ところが、上記空気イオン化装置では、ク
リーンルーム内等のエア（以下、ＡＩＲと呼ぶ）中に水
分（水素）が存在するために、コロナ放電に伴う化学反
応により微量の不純物が生成され、コロナ電極上に析出
し、堆積していた。あるいは、ＡＩＲ中の微量ガスもし
くは超微粒子等の不純物（Ｓi 原素を含む物質等）が、
粒子化や粗大化してコロナ電極上に堆積していた。そし
て、これら堆積した不純物が再飛散するという現象が発
生するという問題があった。そのため、空気イオン化装
置では、例えば、コロナ電極の周辺を、乾燥ガス等のガ
ス、あるいは微量ガス等の不純物を含まないガスで覆う
（シースする）ことにより、放電エネルギーによるコロ
ナ電極の先端部への不純物の堆積を防止している。な
お、このシースするために用いるガスを、シースガスと
いう。
リーンルーム内等のエア（以下、ＡＩＲと呼ぶ）中に水
分（水素）が存在するために、コロナ放電に伴う化学反
応により微量の不純物が生成され、コロナ電極上に析出
し、堆積していた。あるいは、ＡＩＲ中の微量ガスもし
くは超微粒子等の不純物（Ｓi 原素を含む物質等）が、
粒子化や粗大化してコロナ電極上に堆積していた。そし
て、これら堆積した不純物が再飛散するという現象が発
生するという問題があった。そのため、空気イオン化装
置では、例えば、コロナ電極の周辺を、乾燥ガス等のガ
ス、あるいは微量ガス等の不純物を含まないガスで覆う
（シースする）ことにより、放電エネルギーによるコロ
ナ電極の先端部への不純物の堆積を防止している。な
お、このシースするために用いるガスを、シースガスと
いう。
【０００６】上記乾燥ガスや不純物を含まないガス等で
コロナ電極を覆うタイプの空気イオン化装置の一例とし
て、図７に、特開平４−２２３０８５号公報記載のコロ
ナ空気イオン化装置の構成を示す。同図において、筐体
２０内には、正負の各コロナ電極２１ａ，２１ｂが設け
られている。このコロナ電極２１ａ，２１ｂは、純粋な
タングステンから製造されており、コロナ放電によって
イオンを発生するための図示しない高電圧電源に接続さ
れている。
コロナ電極を覆うタイプの空気イオン化装置の一例とし
て、図７に、特開平４−２２３０８５号公報記載のコロ
ナ空気イオン化装置の構成を示す。同図において、筐体
２０内には、正負の各コロナ電極２１ａ，２１ｂが設け
られている。このコロナ電極２１ａ，２１ｂは、純粋な
タングステンから製造されており、コロナ放電によって
イオンを発生するための図示しない高電圧電源に接続さ
れている。
【０００７】また、筐体２０の表面は、例えば塩化ビニ
ル樹脂のテープ２２によって覆われている。このテープ
２２によって覆われた表面には、各コロナ電極２１ａ，
２１ｂに対向して、直径約１ｃｍの開孔がそれぞれ設け
られている。そして、コロナ電極２１ａ，２１ｂの辺り
に湿気を帯びた空気が乱流により流入しないように、直
径０．５インチのタイゴン（登録商標）の管から作られ
た長さ１ｃｍのスリーブ２３ａ，２３ｂが、上記開孔の
中に挿入されている。このスリーブ２３ａ，２３ｂは、
スリーブ２３ａ，２３ｂの腐食から生じる微粒子の形成
を防ぐために、コロナ電極２１ａ，２１ｂによる放電範
囲から離して設ける必要がある。従って、スリーブ２３
ａ，２３ｂは、コロナ電極２１ａ，２１ｂの先端から４
ｍｍ以上離れている。
ル樹脂のテープ２２によって覆われている。このテープ
２２によって覆われた表面には、各コロナ電極２１ａ，
２１ｂに対向して、直径約１ｃｍの開孔がそれぞれ設け
られている。そして、コロナ電極２１ａ，２１ｂの辺り
に湿気を帯びた空気が乱流により流入しないように、直
径０．５インチのタイゴン（登録商標）の管から作られ
た長さ１ｃｍのスリーブ２３ａ，２３ｂが、上記開孔の
中に挿入されている。このスリーブ２３ａ，２３ｂは、
スリーブ２３ａ，２３ｂの腐食から生じる微粒子の形成
を防ぐために、コロナ電極２１ａ，２１ｂによる放電範
囲から離して設ける必要がある。従って、スリーブ２３
ａ，２３ｂは、コロナ電極２１ａ，２１ｂの先端から４
ｍｍ以上離れている。
【０００８】そして、スリーブ２３ａ，２３ｂの近傍に
ガス供給管２４ａ，２４ｂを貫通し、このガス供給管２
４ａ，２４ｂから常に乾燥ガス等のガス、あるいは不純
物を含まないガスを流入させている。上記ガス供給管２
４ａ，２４ｂは、例えばテフロン（登録商標）によって
作られており、図示しない高性能インラインフィルタを
備えている。
ガス供給管２４ａ，２４ｂを貫通し、このガス供給管２
４ａ，２４ｂから常に乾燥ガス等のガス、あるいは不純
物を含まないガスを流入させている。上記ガス供給管２
４ａ，２４ｂは、例えばテフロン（登録商標）によって
作られており、図示しない高性能インラインフィルタを
備えている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に示す
ような空気イオン化装置においては、上述したように、
スリーブ２３ａ，２３ｂがコロナ電極２１ａ，２１ｂの
放電範囲から離して設けられている。そのため、負イオ
ンが生成され難いという問題があった。以下、その理由
について、シースガスとして高純度Ｎ2 ガスを用いた場
合で説明する。
ような空気イオン化装置においては、上述したように、
スリーブ２３ａ，２３ｂがコロナ電極２１ａ，２１ｂの
放電範囲から離して設けられている。そのため、負イオ
ンが生成され難いという問題があった。以下、その理由
について、シースガスとして高純度Ｎ2 ガスを用いた場
合で説明する。
【００１０】まず、表１に、各種の気体の第一励起電圧
及び電離電圧を示し、表２に、各種の原子の電子親和力
を示す（静電気学会編「静電気ハンドブック」、オーム
社、１９８５）。
及び電離電圧を示し、表２に、各種の原子の電子親和力
を示す（静電気学会編「静電気ハンドブック」、オーム
社、１９８５）。
【００１１】
【表１】
【表２】
【００１２】ここで、電離電圧とは、電子を放出し、正
イオンとなるために要するエネルギーをいい、電子親和
力とは、電子と結合して負イオンとなる際に放出するエ
ネルギーをいう。この表１に示すように、純粋なＮ2 及
び酸素（Ｏ2 ）は、電離電圧には大差がなく、共に正イ
オンとなり得ることが分かる。一方、表２に示すよう
に、Ｎ2 の原子（Ｎ原子）は電子親和力が非常に小さ
く、負イオンとなる傾向が非常に小さいことが分かる。
イオンとなるために要するエネルギーをいい、電子親和
力とは、電子と結合して負イオンとなる際に放出するエ
ネルギーをいう。この表１に示すように、純粋なＮ2 及
び酸素（Ｏ2 ）は、電離電圧には大差がなく、共に正イ
オンとなり得ることが分かる。一方、表２に示すよう
に、Ｎ2 の原子（Ｎ原子）は電子親和力が非常に小さ
く、負イオンとなる傾向が非常に小さいことが分かる。
【００１３】ここで、負イオンの発生メカニズムについ
て説明する。この負イオンの発生メカニズムについて
は、実験的に確認されていないが、既に実証されている
事実から以下のように推定される。図８に、負電極にお
ける放電機構を示す。
て説明する。この負イオンの発生メカニズムについて
は、実験的に確認されていないが、既に実証されている
事実から以下のように推定される。図８に、負電極にお
ける放電機構を示す。
【００１４】まず、負電極に一定以上の高電圧がかかる
と、量子力学的なトンネル効果により電極内の電子が電
極外に放出される（電界放出）。このようにして放出さ
れ、電界により加速された電子は、電極近傍に存在する
中性ガス分子に衝突し、その分子を電離する（衝突電
離）。その際、たたき出された電子は、更に他の中性ガ
ス分子を電離し、電子なだれを発生する。
と、量子力学的なトンネル効果により電極内の電子が電
極外に放出される（電界放出）。このようにして放出さ
れ、電界により加速された電子は、電極近傍に存在する
中性ガス分子に衝突し、その分子を電離する（衝突電
離）。その際、たたき出された電子は、更に他の中性ガ
ス分子を電離し、電子なだれを発生する。
【００１５】このとき、電極が、Ｏ2 等の電気的に負性
である分子を含む気体内に置かれている場合は、上記の
ようにして発生した電子群は、負性の気体分子に電子付
着して負イオンとなる。そして、この電子なだれは、電
極近傍、すなわち電離域において停止する。しかしなが
ら、電極が、高純度Ｎ2 内に置かれている場合は、Ｏ2
等の負性の気体分子が存在しないため、上記電子群は負
イオンとならない。
である分子を含む気体内に置かれている場合は、上記の
ようにして発生した電子群は、負性の気体分子に電子付
着して負イオンとなる。そして、この電子なだれは、電
極近傍、すなわち電離域において停止する。しかしなが
ら、電極が、高純度Ｎ2 内に置かれている場合は、Ｏ2
等の負性の気体分子が存在しないため、上記電子群は負
イオンとならない。
【００１６】従って、図７に示す空気イオン化装置のよ
うに、コロナ電極が高純度Ｎ2 ガスの充填されたノズル
の中に深く沈んでいる場合は、発生した電子がノズルの
外まで到達し難い。すなわち、図７に示すような空気イ
オン化装置では、高純度Ｎ2等の負性気体分子を含まな
いガスを使用した場合、負イオンが生成され難いという
問題があった。
うに、コロナ電極が高純度Ｎ2 ガスの充填されたノズル
の中に深く沈んでいる場合は、発生した電子がノズルの
外まで到達し難い。すなわち、図７に示すような空気イ
オン化装置では、高純度Ｎ2等の負性気体分子を含まな
いガスを使用した場合、負イオンが生成され難いという
問題があった。
【００１７】また、シースガスとして、高純度Ｎ2 ガス
の代わりにＡＩＲを使用した場合、ノズル内のような狭
い空間でイオンを発生させると、発生したイオンがすぐ
に拡散せず、その狭い空間に充満してコロナ電極を覆
う。そのため、コロナ電極の先端における電界強度が低
下し、コロナ電極から電子が放出されなくなり、イオン
が発生しなくなる。すなわち、Ｎ2 ガスの場合と同様
に、図７に示す空気イオン化装置のようにコロナ電極が
ノズル内に深く沈んでいる場合、負イオンが生成され難
い。なお、高速のシースガスを供給することにより、そ
の充満した負イオンを外部へ吹き飛ばす方法も考えられ
るが、多量のシースガスを消費する上に、クリーンルー
ム等で使用する場合はその一方向整流をかき乱すことと
なり、適当ではない。
の代わりにＡＩＲを使用した場合、ノズル内のような狭
い空間でイオンを発生させると、発生したイオンがすぐ
に拡散せず、その狭い空間に充満してコロナ電極を覆
う。そのため、コロナ電極の先端における電界強度が低
下し、コロナ電極から電子が放出されなくなり、イオン
が発生しなくなる。すなわち、Ｎ2 ガスの場合と同様
に、図７に示す空気イオン化装置のようにコロナ電極が
ノズル内に深く沈んでいる場合、負イオンが生成され難
い。なお、高速のシースガスを供給することにより、そ
の充満した負イオンを外部へ吹き飛ばす方法も考えられ
るが、多量のシースガスを消費する上に、クリーンルー
ム等で使用する場合はその一方向整流をかき乱すことと
なり、適当ではない。
【００１８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、十分に負イオンを生成することによりクリー
ンルーム等の生産環境内の静電気の除去を十分に行い、
かつ、不純物や水分（水素）を含まないシースガスで覆
うことにより、電極上に不純物が堆積するのを防止する
ことを目的とする。
のであり、十分に負イオンを生成することによりクリー
ンルーム等の生産環境内の静電気の除去を十分に行い、
かつ、不純物や水分（水素）を含まないシースガスで覆
うことにより、電極上に不純物が堆積するのを防止する
ことを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
正または負のイオンを生成することにより、静電気を除
去する空気イオン化装置において、ノズルと、前記ノズ
ル内に挿入された針状のコロナ電極と、コロナ放電を発
生させるために前記コロナ電極に接続された高電圧電源
と、前記ノズル内に前記コロナ電極を外部の空気から遮
蔽するシースガスを供給し、そのシースガスを前記コロ
ナ電極の近傍を通過して前記ノズルの先端から外部へ流
出させるガス供給手段とを具備し、前記コロナ電極の先
端部は、該電極先端への不純物の堆積を防止するよう
に、前記ノズルの先端よりもノズル内部に一定距離没入
した位置に設けられ、前記コロナ電極のノズル先端から
の没入距離は、前記シースガスが負性気体分子を含まな
いガスである場合は、前記コロナ放電によって放出さ
れ、かつ、前記シースガスとともにノズル先端から送り
出される電子が、当該ノズルの外部の空気中に到達可能
な値に設定されていること、を特徴としている。
正または負のイオンを生成することにより、静電気を除
去する空気イオン化装置において、ノズルと、前記ノズ
ル内に挿入された針状のコロナ電極と、コロナ放電を発
生させるために前記コロナ電極に接続された高電圧電源
と、前記ノズル内に前記コロナ電極を外部の空気から遮
蔽するシースガスを供給し、そのシースガスを前記コロ
ナ電極の近傍を通過して前記ノズルの先端から外部へ流
出させるガス供給手段とを具備し、前記コロナ電極の先
端部は、該電極先端への不純物の堆積を防止するよう
に、前記ノズルの先端よりもノズル内部に一定距離没入
した位置に設けられ、前記コロナ電極のノズル先端から
の没入距離は、前記シースガスが負性気体分子を含まな
いガスである場合は、前記コロナ放電によって放出さ
れ、かつ、前記シースガスとともにノズル先端から送り
出される電子が、当該ノズルの外部の空気中に到達可能
な値に設定されていること、を特徴としている。
【００２０】請求項２記載の発明は、正または負のイオ
ンを生成することにより、静電気を除去する空気イオン
化装置において、ノズルと、前記ノズル内に挿入された
針状のコロナ電極と、コロナ放電を発生させるために前
記コロナ電極に接続された高電圧電源と、前記ノズル内
に前記コロナ電極を外部の空気から遮蔽するシースガス
を供給し、そのシースガスを前記コロナ電極の近傍を通
過して前記ノズルの先端から外部へ流出させるガス供給
手段とを具備し、前記コロナ電極の先端部は、該電極先
端への不純物の堆積を防止するように、前記ノズルの先
端よりもノズル内部に一定距離没入した位置に設けら
れ、前記コロナ電極のノズル先端からの没入距離は、前
記シースガスが負性気体分子を含むガスである場合は、
前記コロナ放電によって放出される負イオンが、当該ノ
ズル内に充満することなく、当該ノズルの外部の空気中
に速やかに拡散可能な値に設定されていること、を特徴
としている。
ンを生成することにより、静電気を除去する空気イオン
化装置において、ノズルと、前記ノズル内に挿入された
針状のコロナ電極と、コロナ放電を発生させるために前
記コロナ電極に接続された高電圧電源と、前記ノズル内
に前記コロナ電極を外部の空気から遮蔽するシースガス
を供給し、そのシースガスを前記コロナ電極の近傍を通
過して前記ノズルの先端から外部へ流出させるガス供給
手段とを具備し、前記コロナ電極の先端部は、該電極先
端への不純物の堆積を防止するように、前記ノズルの先
端よりもノズル内部に一定距離没入した位置に設けら
れ、前記コロナ電極のノズル先端からの没入距離は、前
記シースガスが負性気体分子を含むガスである場合は、
前記コロナ放電によって放出される負イオンが、当該ノ
ズル内に充満することなく、当該ノズルの外部の空気中
に速やかに拡散可能な値に設定されていること、を特徴
としている。
【００２１】請求項３記載の発明は、正または負のイオ
ンを生成することにより、静電気を除去する空気イオン
化装置において、ノズルと、前記ノズル内に挿入された
針状のコロナ電極と、コロナ放電を発生させるために前
記コロナ電極に接続された高電圧電源と、前記ノズル内
に前記コロナ電極を外部の空気から遮蔽するシースガス
を供給し、そのシースガスを前記コロナ電極の近傍を通
過して前記ノズルの先端から外部へ流出させるガス供給
手段とを具備し、前記コロナ電極の先端部は、該電極先
端への不純物の堆積を防止するように、前記ノズルの先
端よりもノズル内部に一定距離没入した位置に設けら
れ、前記コロナ電極のノズル先端からの没入距離は、１
ｍｍ以内であること、を特徴としている。
ンを生成することにより、静電気を除去する空気イオン
化装置において、ノズルと、前記ノズル内に挿入された
針状のコロナ電極と、コロナ放電を発生させるために前
記コロナ電極に接続された高電圧電源と、前記ノズル内
に前記コロナ電極を外部の空気から遮蔽するシースガス
を供給し、そのシースガスを前記コロナ電極の近傍を通
過して前記ノズルの先端から外部へ流出させるガス供給
手段とを具備し、前記コロナ電極の先端部は、該電極先
端への不純物の堆積を防止するように、前記ノズルの先
端よりもノズル内部に一定距離没入した位置に設けら
れ、前記コロナ電極のノズル先端からの没入距離は、１
ｍｍ以内であること、を特徴としている。
【００２２】請求項４記載の発明は、請求項１または３
記載の発明において、前記シースガスは、不活性ガスで
あることを特徴としている。
記載の発明において、前記シースガスは、不活性ガスで
あることを特徴としている。
【００２３】請求項５記載の発明は、請求項１、２、ま
たは３記載の発明において、前記シースガスの速度は、
前記ノズルの先端部近傍に気流の巻き込みを生じさせる
ことのない速度であることを特徴としている。
たは３記載の発明において、前記シースガスの速度は、
前記ノズルの先端部近傍に気流の巻き込みを生じさせる
ことのない速度であることを特徴としている。
【００２４】請求項６記載の発明は、前記シースガスの
速度は、１．０ｍ／ｓ以上であることを特徴としてい
る。
速度は、１．０ｍ／ｓ以上であることを特徴としてい
る。
【００２５】請求項７記載の発明は、正または負のイオ
ンをそれぞれ生成することにより、静電気を除去する空
気イオン化方法において、高電圧電源に接続された針状
のコロナ電極をノズル内に挿入し、前記ノズル内に前記
コロナ電極を外部の空気から遮蔽するシースガスを供給
し、そのシースガスを前記コロナ電極の近傍を通過して
前記ノズルの先端から外部へ流出させ、前記コロナ電極
の先端部は、該電極先端への不純物の堆積を防止するよ
うに、前記ノズルの先端よりもノズル内部に一定距離没
入するようにし、かつ、前記シースガスが負性気体分子
を含まないガスである場合は、前記コロナ放電によって
放出される電子が前記ノズルの外部の空気中に到達し得
るように前記ノズル先端部に近接して配置し、このシー
スガスによって前記コロナ電極で発生した電子をノズル
外部の空気中へ送出させるようにしたこと、を特徴とし
ている。
ンをそれぞれ生成することにより、静電気を除去する空
気イオン化方法において、高電圧電源に接続された針状
のコロナ電極をノズル内に挿入し、前記ノズル内に前記
コロナ電極を外部の空気から遮蔽するシースガスを供給
し、そのシースガスを前記コロナ電極の近傍を通過して
前記ノズルの先端から外部へ流出させ、前記コロナ電極
の先端部は、該電極先端への不純物の堆積を防止するよ
うに、前記ノズルの先端よりもノズル内部に一定距離没
入するようにし、かつ、前記シースガスが負性気体分子
を含まないガスである場合は、前記コロナ放電によって
放出される電子が前記ノズルの外部の空気中に到達し得
るように前記ノズル先端部に近接して配置し、このシー
スガスによって前記コロナ電極で発生した電子をノズル
外部の空気中へ送出させるようにしたこと、を特徴とし
ている。
【００２６】請求項８記載の発明は、正または負のイオ
ンをそれぞれ生成することにより、静電気を除去する空
気イオン化方法において、高電圧電源に接続された針状
のコロナ電極をノズル内に挿入し、前記ノズル内に前記
コロナ電極を外部の空気から遮蔽するシースガスを供給
し、そのシースガスを前記コロナ電極の近傍を通過して
前記ノズルの先端から外部へ流出させ、前記コロナ電極
の先端部は、該電極先端への不純物の堆積を防止するよ
うに、前記ノズルの先端よりもノズル内部に一定距離没
入するようにし、かつ、前記シースガスが負性気体分子
を含むガスである場合は、前記コロナ放電によって放出
される負イオンが前記ノズル内に充満することなく、当
該ノズルの外部の空気中に速やかに拡散し得るように前
記ノズル先端部に近接して配置し、このシースガスによ
って前記コロナ電極で発生したイオンをノズル外部の空
気中へ送出させるようにしたこと、を特徴としている。
ンをそれぞれ生成することにより、静電気を除去する空
気イオン化方法において、高電圧電源に接続された針状
のコロナ電極をノズル内に挿入し、前記ノズル内に前記
コロナ電極を外部の空気から遮蔽するシースガスを供給
し、そのシースガスを前記コロナ電極の近傍を通過して
前記ノズルの先端から外部へ流出させ、前記コロナ電極
の先端部は、該電極先端への不純物の堆積を防止するよ
うに、前記ノズルの先端よりもノズル内部に一定距離没
入するようにし、かつ、前記シースガスが負性気体分子
を含むガスである場合は、前記コロナ放電によって放出
される負イオンが前記ノズル内に充満することなく、当
該ノズルの外部の空気中に速やかに拡散し得るように前
記ノズル先端部に近接して配置し、このシースガスによ
って前記コロナ電極で発生したイオンをノズル外部の空
気中へ送出させるようにしたこと、を特徴としている。
【００２７】請求項９記載の発明は、正または負のイオ
ンをそれぞれ生成することにより、静電気を除去する空
気イオン化方法において、高電圧電源に接続された針状
のコロナ電極をノズル内に挿入し、前記ノズル内に前記
コロナ電極を外部の空気から遮蔽するシースガスを供給
し、そのシースガスを前記コロナ電極の近傍を通過して
前記ノズルの先端から外部へ流出させ、前記コロナ電極
の先端部は、該電極先端への不純物の堆積を防止するよ
うに、前記ノズルの先端よりもノズル内部に一定距離没
入するようにし、かつ、前記コロナ電極のノズル先端か
らの没入距離が１ｍｍ以内となるように配置し、このシ
ースガスによって前記コロナ電極で発生したイオンをノ
ズル外部の空気中へ送出させるようにしたこと、を特徴
としている。
ンをそれぞれ生成することにより、静電気を除去する空
気イオン化方法において、高電圧電源に接続された針状
のコロナ電極をノズル内に挿入し、前記ノズル内に前記
コロナ電極を外部の空気から遮蔽するシースガスを供給
し、そのシースガスを前記コロナ電極の近傍を通過して
前記ノズルの先端から外部へ流出させ、前記コロナ電極
の先端部は、該電極先端への不純物の堆積を防止するよ
うに、前記ノズルの先端よりもノズル内部に一定距離没
入するようにし、かつ、前記コロナ電極のノズル先端か
らの没入距離が１ｍｍ以内となるように配置し、このシ
ースガスによって前記コロナ電極で発生したイオンをノ
ズル外部の空気中へ送出させるようにしたこと、を特徴
としている。
【００２８】
【作用】以上のような構成を有する本発明の作用は以下
の通りである。請求項１または７記載の発明によれば、
高電圧電源によりコロナ電極に高電圧が印加されること
により、コロナ放電が発生する。正のコロナ電極近傍で
は、コロナ放電により周囲のシースガスが正イオン化
し、ノズルの外部へ運び出される。一方、負のコロナ電
極近傍では、コロナ放電によって発生した電子群が電子
付着する負性の気体分子が存在しないため、負イオンが
発生しない。しかしながら、これらの電子群は、シース
ガスとともにノズルの外部へ運び出されるため、空気中
に存在する酸素等の負性気体分子に付着し、負イオン化
する。
の通りである。請求項１または７記載の発明によれば、
高電圧電源によりコロナ電極に高電圧が印加されること
により、コロナ放電が発生する。正のコロナ電極近傍で
は、コロナ放電により周囲のシースガスが正イオン化
し、ノズルの外部へ運び出される。一方、負のコロナ電
極近傍では、コロナ放電によって発生した電子群が電子
付着する負性の気体分子が存在しないため、負イオンが
発生しない。しかしながら、これらの電子群は、シース
ガスとともにノズルの外部へ運び出されるため、空気中
に存在する酸素等の負性気体分子に付着し、負イオン化
する。
【００２９】このとき、コロナ電極の先端はノズルの先
端から外部に突出することなく、微量ガス等の不純物も
しくは水分を含まないシースガスによって覆われている
ため、コロナ放電によって不純物が析出して堆積するこ
とがない。また、このコロナ電極の先端からノズルの先
端までの距離は、上記電子群が到達することができる距
離である。そのため、図７に示すような空気イオン化装
置のように、外部までの距離が長いために、コロナ電極
近傍で発生する電子群がノズルの外部に到達せず負イオ
ンが生成されにくい、ということがない。
端から外部に突出することなく、微量ガス等の不純物も
しくは水分を含まないシースガスによって覆われている
ため、コロナ放電によって不純物が析出して堆積するこ
とがない。また、このコロナ電極の先端からノズルの先
端までの距離は、上記電子群が到達することができる距
離である。そのため、図７に示すような空気イオン化装
置のように、外部までの距離が長いために、コロナ電極
近傍で発生する電子群がノズルの外部に到達せず負イオ
ンが生成されにくい、ということがない。
【００３０】また、請求項２または８記載の発明によれ
ば、負のコロナ電極近傍でも負イオンが発生し、発生し
たイオンが外部に放出される。図７に示すような空気イ
オンか装置では、ノズル内のような狭い空間で発生した
イオンは、そのまま滞留して外部に放出され難かった
が、コロナ電極の先端からノズルまでの距離が短いた
め、発生した負イオンはすぐに拡散して外部に放出され
る。
ば、負のコロナ電極近傍でも負イオンが発生し、発生し
たイオンが外部に放出される。図７に示すような空気イ
オンか装置では、ノズル内のような狭い空間で発生した
イオンは、そのまま滞留して外部に放出され難かった
が、コロナ電極の先端からノズルまでの距離が短いた
め、発生した負イオンはすぐに拡散して外部に放出され
る。
【００３１】また、請求項３記載の発明によれば、シー
スガスとして負性気体分子を含まないガスを使用した場
合は、コロナ放電によって発生した電子群がシースガス
とともにノズルの外部へ運び出され、負性気体分子を含
むガスを使用した場合は、コロナ放電によって発生した
イオンが外部へ放出される。
スガスとして負性気体分子を含まないガスを使用した場
合は、コロナ放電によって発生した電子群がシースガス
とともにノズルの外部へ運び出され、負性気体分子を含
むガスを使用した場合は、コロナ放電によって発生した
イオンが外部へ放出される。
【００３２】また、請求項４記載の発明によれば、コロ
ナ電極への不純物の堆積を防止するために用いるシース
ガスとして、不活性ガスを使用する。この不活性ガスと
して、例えば高純度窒素ガスが考えられる。この高純度
窒素ガスは、上述したように、半導体製造のクリーンル
ーム等で多量に消費されるため、一般工業用ガスとして
広く取り扱われ、工場規模で比較的安価に供給される。
ナ電極への不純物の堆積を防止するために用いるシース
ガスとして、不活性ガスを使用する。この不活性ガスと
して、例えば高純度窒素ガスが考えられる。この高純度
窒素ガスは、上述したように、半導体製造のクリーンル
ーム等で多量に消費されるため、一般工業用ガスとして
広く取り扱われ、工場規模で比較的安価に供給される。
【００３３】図７に示すような空気イオン化装置では、
コロナ電極の先端からノズルの先端までの距離が長いた
め、コロナ電極近傍で発生する電子群がノズルの外部に
到達せず負イオンが生成されにくかった。そのため、シ
ースガスとして高純度窒素ガスを用いると、負イオンの
生成が困難であった。従って、本発明による空気イオン
化装置では、上記距離が短いため、シースガスとして負
性気体分子を含まないガスを用いても負イオンの生成が
十分に行われる。
コロナ電極の先端からノズルの先端までの距離が長いた
め、コロナ電極近傍で発生する電子群がノズルの外部に
到達せず負イオンが生成されにくかった。そのため、シ
ースガスとして高純度窒素ガスを用いると、負イオンの
生成が困難であった。従って、本発明による空気イオン
化装置では、上記距離が短いため、シースガスとして負
性気体分子を含まないガスを用いても負イオンの生成が
十分に行われる。
【００３４】請求項５または６記載の発明において、コ
ロナ電極に高電圧が印加されると、コロナ電極の先端に
おいてイオン風が発生し、ノズルから噴流が発生する。
このとき、シースガスの速度が遅い場合は、その噴流に
より生じる誘引流によりノズルの先端部近傍に気流の巻
き込みが生じ、シースガスによる十分なシール効果が得
られない。そのため、シースガスの速度を、上記巻き込
みを生じさせることのない速度とした場合は、十分なシ
ール効果を得ることができ、コロナ電極上への不純物の
堆積防止を、効果的に行うことが可能となる。
ロナ電極に高電圧が印加されると、コロナ電極の先端に
おいてイオン風が発生し、ノズルから噴流が発生する。
このとき、シースガスの速度が遅い場合は、その噴流に
より生じる誘引流によりノズルの先端部近傍に気流の巻
き込みが生じ、シースガスによる十分なシール効果が得
られない。そのため、シースガスの速度を、上記巻き込
みを生じさせることのない速度とした場合は、十分なシ
ール効果を得ることができ、コロナ電極上への不純物の
堆積防止を、効果的に行うことが可能となる。
【００３５】
【実施例】以下、本発明による空気イオン化装置の実施
例について図面を参照して具体的に説明する。
例について図面を参照して具体的に説明する。
【００３６】（１）実施例の構成 図１は、本発明の一実施例による空気イオン化装置を示
す概略構成図である。同図において、クリーンルームの
天井には、清浄な空気を送り込む高性能フィルタである
ＵＬＰＡ（Ultra Low Penetration Air filter）フィル
タ１と、空気イオン化装置２とが設置されている。この
空気イオン化装置２には、図７に示すものと同様の正と
負との各コロナ電極２１ａ，２１ｂが設けられている。
これら各コロナ電極２１ａ，２１ｂは、それぞれ直流パ
ルス電源３ａ，３ｂが接続されている。
す概略構成図である。同図において、クリーンルームの
天井には、清浄な空気を送り込む高性能フィルタである
ＵＬＰＡ（Ultra Low Penetration Air filter）フィル
タ１と、空気イオン化装置２とが設置されている。この
空気イオン化装置２には、図７に示すものと同様の正と
負との各コロナ電極２１ａ，２１ｂが設けられている。
これら各コロナ電極２１ａ，２１ｂは、それぞれ直流パ
ルス電源３ａ，３ｂが接続されている。
【００３７】また、この空気イオン化装置２には、下方
に向かってシースガスノズル４ａ，４ｂが設けられてお
り、これらシースガスノズル４ａ，４ｂ内には上記コロ
ナ電極２１ａ，２１ｂが配置されている。このシースガ
スノズル４ａ，４ｂには、バルブ５を介して、シースガ
スとして高純度Ｎ2 ガスが供給されている。この高純度
Ｎ2 ガスは、半導体製造工程等において使用されるＮ2
ガスであり、図示しない配管より供給される。
に向かってシースガスノズル４ａ，４ｂが設けられてお
り、これらシースガスノズル４ａ，４ｂ内には上記コロ
ナ電極２１ａ，２１ｂが配置されている。このシースガ
スノズル４ａ，４ｂには、バルブ５を介して、シースガ
スとして高純度Ｎ2 ガスが供給されている。この高純度
Ｎ2 ガスは、半導体製造工程等において使用されるＮ2
ガスであり、図示しない配管より供給される。
【００３８】＜シースガスノズル４の構成＞図２は、シ
ースガスノズル４の構成を示す（ａ）縦断面図及び
（ｂ）横断面図である。同図において、シースガスノズ
ル４の内径は５ｍｍφであり、コロナ電極２１の外径は
２ｍｍφである。また、シースガスノズル４の先端から
コロナ電極２１の先端までの距離Ｌは、１．０ｍｍ以下
となっている。
ースガスノズル４の構成を示す（ａ）縦断面図及び
（ｂ）横断面図である。同図において、シースガスノズ
ル４の内径は５ｍｍφであり、コロナ電極２１の外径は
２ｍｍφである。また、シースガスノズル４の先端から
コロナ電極２１の先端までの距離Ｌは、１．０ｍｍ以下
となっている。
【００３９】（２）実施例の作用 以上のように構成された空気イオン化装置において、バ
ルブ５を介して供給される高純度Ｎ2 ガスは、各コロナ
電極２１ａ，２１ｂの近傍に供給される。また、正負各
々の直流パルス電源３ａ，３ｂによって、コロナ電極２
１ａ，２１ｂに高電圧が印加されることにより、コロナ
放電が発生する。これによって、シースガスノズル４ａ
においては、コロナ電極２１ａの周囲の高純度Ｎ2 ガス
が正イオン化し、この正イオン６ａが上記高純度Ｎ2 ガ
スにより、シースガスノズル４ａの外部へ運び出され
る。すなわち、図２（ａ）に示すように、高純度Ｎ2 ガ
スがシースガスノズル４の上方から流入し、矢印方向に
流れて、シースガスノズル４の下部先端から流出する。
ルブ５を介して供給される高純度Ｎ2 ガスは、各コロナ
電極２１ａ，２１ｂの近傍に供給される。また、正負各
々の直流パルス電源３ａ，３ｂによって、コロナ電極２
１ａ，２１ｂに高電圧が印加されることにより、コロナ
放電が発生する。これによって、シースガスノズル４ａ
においては、コロナ電極２１ａの周囲の高純度Ｎ2 ガス
が正イオン化し、この正イオン６ａが上記高純度Ｎ2 ガ
スにより、シースガスノズル４ａの外部へ運び出され
る。すなわち、図２（ａ）に示すように、高純度Ｎ2 ガ
スがシースガスノズル４の上方から流入し、矢印方向に
流れて、シースガスノズル４の下部先端から流出する。
【００４０】一方、シースガスノズル４ｂにおいては、
コロナ電極２１ｂの先端近傍で発生した電子群が、高純
度Ｎ2 ガスとともにシースガスノズル４ｂの外部へ運び
出され、クリーンルームのエア中のＯ2 等の負性気体分
子に付着して、負イオン化する（負イオン６ｂ）。そし
て、これら正イオン６ａ及び負イオン６ｂは、ＵＬＰＡ
フィルタ１からの垂直一方向整流によってクリーンルー
ムの下方に搬送される。
コロナ電極２１ｂの先端近傍で発生した電子群が、高純
度Ｎ2 ガスとともにシースガスノズル４ｂの外部へ運び
出され、クリーンルームのエア中のＯ2 等の負性気体分
子に付着して、負イオン化する（負イオン６ｂ）。そし
て、これら正イオン６ａ及び負イオン６ｂは、ＵＬＰＡ
フィルタ１からの垂直一方向整流によってクリーンルー
ムの下方に搬送される。
【００４１】（３）シースガスノズル４に係る実験 次に、シースガスノズル４の内径及びコロナ電極２１の
外径、並びにコロナ電極の先端からシースガスノズル４
の先端までの距離Ｌについて、図２に示すように設定し
た理由を、実験結果に基づいて説明する。
外径、並びにコロナ電極の先端からシースガスノズル４
の先端までの距離Ｌについて、図２に示すように設定し
た理由を、実験結果に基づいて説明する。
【００４２】＜実験の概要＞まず、本実験の概要につい
て説明する。図３は、このシースガスノズル４に係る実
験のための装置の概略構成図である。同図に示すよう
に、垂直一方向整流（全面層流）型クリーンルーム（清
浄度：０．０２μｍ，ｃｌａｓｓ１）内の一方向整流
（０．３ｍ／ｓ）中に、空気イオン化装置の正負のシー
スガスノズル４を設置する。なお、図３においては、正
負のシースガスノズル４ａ，４ｂのうちの一方のみ記載
する。
て説明する。図３は、このシースガスノズル４に係る実
験のための装置の概略構成図である。同図に示すよう
に、垂直一方向整流（全面層流）型クリーンルーム（清
浄度：０．０２μｍ，ｃｌａｓｓ１）内の一方向整流
（０．３ｍ／ｓ）中に、空気イオン化装置の正負のシー
スガスノズル４を設置する。なお、図３においては、正
負のシースガスノズル４ａ，４ｂのうちの一方のみ記載
する。
【００４３】なお、本実験は、シースガスノズル４にお
けるＡＩＲあるいは高純度Ｎ2 ガスのイオン化実験であ
るため、ＡＩＲ中の不純物を除去するための集塵装置等
は、図３に示す実験装置には含まれていない。
けるＡＩＲあるいは高純度Ｎ2 ガスのイオン化実験であ
るため、ＡＩＲ中の不純物を除去するための集塵装置等
は、図３に示す実験装置には含まれていない。
【００４４】また、シースガスノズル４に、ＯＮとＯＦ
Ｆの時間が０．４秒である高圧の直流パルス電源３を接
続する。更に、このシースガスノズル４に対し、ビニー
ルチューブでガス配管を行う。ここで、シースガスとし
てＡＩＲを使用する場合は、クリーンルーム内のＡＩＲ
をエアポンプ１１で吸引し、シースガスノズル４に供給
する。また、シースガスとして高純度Ｎ2 ガス（純度：
９９．９９９５％以上）を用いる場合は、高純度Ｎ2 ガ
スボンベ１２内のＮ2 ガスを減圧弁１３により減圧し
て、シースガスノズル４に供給する。これらのシースガ
スは、フローメータ１４により流量が２．０ｌ／ｍｉｎ
（シースガスノズル１個辺り１ｌ／ｍｉｎ）に調節さ
れ、メンブランフィルタ１５により瀘渦される。このメ
ンブランフィルタ１５は、０．０５μｍで９９．９９９
％以上の捕集効率を有する。
Ｆの時間が０．４秒である高圧の直流パルス電源３を接
続する。更に、このシースガスノズル４に対し、ビニー
ルチューブでガス配管を行う。ここで、シースガスとし
てＡＩＲを使用する場合は、クリーンルーム内のＡＩＲ
をエアポンプ１１で吸引し、シースガスノズル４に供給
する。また、シースガスとして高純度Ｎ2 ガス（純度：
９９．９９９５％以上）を用いる場合は、高純度Ｎ2 ガ
スボンベ１２内のＮ2 ガスを減圧弁１３により減圧し
て、シースガスノズル４に供給する。これらのシースガ
スは、フローメータ１４により流量が２．０ｌ／ｍｉｎ
（シースガスノズル１個辺り１ｌ／ｍｉｎ）に調節さ
れ、メンブランフィルタ１５により瀘渦される。このメ
ンブランフィルタ１５は、０．０５μｍで９９．９９９
％以上の捕集効率を有する。
【００４５】また、シースガスノズル４の下方に、米国
イオンシステムズ社製のイオンカウンタ（モデルＡＩＤ
Ｍ１１５）１６を設置し、シースガスノズル４の先端直
下４５０ｍｍの位置におけるクリーンルーム内のＡＩＲ
を吸引サンプリングし、そのイオン濃度を測定する。こ
のイオンカウンタ１６により、正イオンの濃度を測定す
るときは負極の出力を最小にし、負イオンの濃度を測定
するときは正極の出力を最小にする。すなわち、正イオ
ンの測定時は、正極への印加電圧を４．０ｋＶ、負極へ
の印加電圧を３．０ｋＶとし、負イオンの測定時は、正
極への印加電圧を３．２ｋＶ、負極への印加電圧を６．
８ｋＶとする。
イオンシステムズ社製のイオンカウンタ（モデルＡＩＤ
Ｍ１１５）１６を設置し、シースガスノズル４の先端直
下４５０ｍｍの位置におけるクリーンルーム内のＡＩＲ
を吸引サンプリングし、そのイオン濃度を測定する。こ
のイオンカウンタ１６により、正イオンの濃度を測定す
るときは負極の出力を最小にし、負イオンの濃度を測定
するときは正極の出力を最小にする。すなわち、正イオ
ンの測定時は、正極への印加電圧を４．０ｋＶ、負極へ
の印加電圧を３．０ｋＶとし、負イオンの測定時は、正
極への印加電圧を３．２ｋＶ、負極への印加電圧を６．
８ｋＶとする。
【００４６】＜実験結果＞次に、上記のような構成によ
って行った実験の結果について説明する。まず、図２に
示す距離Ｌを１．０ｍｍ以下とした理由について示す。
図４に、シースガスとしてＡＩＲを用いた場合とＮ2 ガ
スを用いた場合とについての、正イオンの濃度と距離Ｌ
との関係を示す。同図に示すように、Ｎ2 ガスを用いた
場合は、距離Ｌが−１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範
囲では、距離Ｌが大きくなるに従ってイオン濃度は僅か
に減少しているが、極端な減少は認められない。また、
ＡＩＲを用いた場合も、Ｎ2 ガスを用いた場合とほぼ同
様の結果が得られた。
って行った実験の結果について説明する。まず、図２に
示す距離Ｌを１．０ｍｍ以下とした理由について示す。
図４に、シースガスとしてＡＩＲを用いた場合とＮ2 ガ
スを用いた場合とについての、正イオンの濃度と距離Ｌ
との関係を示す。同図に示すように、Ｎ2 ガスを用いた
場合は、距離Ｌが−１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範
囲では、距離Ｌが大きくなるに従ってイオン濃度は僅か
に減少しているが、極端な減少は認められない。また、
ＡＩＲを用いた場合も、Ｎ2 ガスを用いた場合とほぼ同
様の結果が得られた。
【００４７】一方、図５に、シースガスとしてＡＩＲを
用いた場合とＮ2 ガスを用いた場合とについての、負イ
オンの濃度と距離Ｌとの関係を示す。Ｎ2 ガスを用いた
場合は、距離Ｌが１．０ｍｍを超える辺りから負イオン
濃度は急速に減少し、４．０ｍｍの辺りからイオン発生
が認められなくなる。また、ＡＩＲを用いた場合は、距
離Ｌが４ｍｍを過ぎてもイオン発生が認められるが、３
ｍｍの辺りから負イオン濃度が不安定になる。この図５
のグラフから、Ｎ2 ガス及びＡＩＲともに、距離Ｌの値
が小さい程負イオンの濃度が高く、イオン発生が良好で
あることが分かる。しかしながら、シースガスのシール
効果を期待すると、コロナ電極２１の先端がシースガス
ノズルの外部の空気から離れている方がよいため、当然
距離Ｌが大きい方がよい。
用いた場合とＮ2 ガスを用いた場合とについての、負イ
オンの濃度と距離Ｌとの関係を示す。Ｎ2 ガスを用いた
場合は、距離Ｌが１．０ｍｍを超える辺りから負イオン
濃度は急速に減少し、４．０ｍｍの辺りからイオン発生
が認められなくなる。また、ＡＩＲを用いた場合は、距
離Ｌが４ｍｍを過ぎてもイオン発生が認められるが、３
ｍｍの辺りから負イオン濃度が不安定になる。この図５
のグラフから、Ｎ2 ガス及びＡＩＲともに、距離Ｌの値
が小さい程負イオンの濃度が高く、イオン発生が良好で
あることが分かる。しかしながら、シースガスのシール
効果を期待すると、コロナ電極２１の先端がシースガス
ノズルの外部の空気から離れている方がよいため、当然
距離Ｌが大きい方がよい。
【００４８】以上のことから、Ｎ2 ガスをシースガスと
して用いる場合は、特に、イオン発生とシースガスのシ
ール効果とを考慮すると、距離Ｌを０．０ｍｍ以上１．
０以下とすべきであることが分かる。また、ＡＩＲを用
いる場合においても、距離Ｌの値は大きくない方が負イ
オンの発生が良好である。更に、正イオンの発生におい
ても、距離Ｌの値は大きくない方がイオン発生が良好で
ある。従って、距離Ｌの値を１．０ｍｍ以下とする。
して用いる場合は、特に、イオン発生とシースガスのシ
ール効果とを考慮すると、距離Ｌを０．０ｍｍ以上１．
０以下とすべきであることが分かる。また、ＡＩＲを用
いる場合においても、距離Ｌの値は大きくない方が負イ
オンの発生が良好である。更に、正イオンの発生におい
ても、距離Ｌの値は大きくない方がイオン発生が良好で
ある。従って、距離Ｌの値を１．０ｍｍ以下とする。
【００４９】次に、図２に示すように、シースガスノズ
ル４の内径を５ｍｍφとし、コロナ電極２１の外径を２
ｍｍφとした理由について説明する。例えば、距離Ｌの
値を大きくする代わりに、シースガスノズル４の内径を
大とすることも可能であるが、シースガスを多量に消費
することとなるため不経済である。本実験において、シ
ースガスノズル４の内径を５ｍｍφとし、コロナ電極２
１の外径を２ｍｍφとしている理由は、シースガスの流
量を可能な限り少なくすると共に、シースガスの流速を
上昇させることにより、シースガスのシール効果を上げ
るためである。
ル４の内径を５ｍｍφとし、コロナ電極２１の外径を２
ｍｍφとした理由について説明する。例えば、距離Ｌの
値を大きくする代わりに、シースガスノズル４の内径を
大とすることも可能であるが、シースガスを多量に消費
することとなるため不経済である。本実験において、シ
ースガスノズル４の内径を５ｍｍφとし、コロナ電極２
１の外径を２ｍｍφとしている理由は、シースガスの流
量を可能な限り少なくすると共に、シースガスの流速を
上昇させることにより、シースガスのシール効果を上げ
るためである。
【００５０】図６は、シースガスノズル４の内径が５ｍ
ｍφで、コロナ電極２１の外径が２ｍｍφとしたとき
の、シースガスノズル４からのシースガスの流れを可視
化した図である。図６（ａ）は、空気イオン化装置がＯ
ＦＦである場合、同図（ｂ）は、ＯＮである場合を示
す。また、同図に、シースガスの速度、すなわち、シー
スガスノズル４の内壁とコロナ電極２１の外壁とが形成
する同心円状の流路における断面速度を示す。なお、こ
こでは、シースガスとしてＡＩＲを用いており、シース
ガスノズル４の周りの垂直一方向整流の流速は０．２４
ｍ／ｓである。
ｍφで、コロナ電極２１の外径が２ｍｍφとしたとき
の、シースガスノズル４からのシースガスの流れを可視
化した図である。図６（ａ）は、空気イオン化装置がＯ
ＦＦである場合、同図（ｂ）は、ＯＮである場合を示
す。また、同図に、シースガスの速度、すなわち、シー
スガスノズル４の内壁とコロナ電極２１の外壁とが形成
する同心円状の流路における断面速度を示す。なお、こ
こでは、シースガスとしてＡＩＲを用いており、シース
ガスノズル４の周りの垂直一方向整流の流速は０．２４
ｍ／ｓである。
【００５１】シースガスノズル４内のコロナ電極２１に
高電圧（図６の場合は、＋１９ｋＶＤＣ １Ｈｚ）が印
加されると、コロナ電極２１の先端において数ｍ／ｓの
イオン風が発生し、シースガスノズル４から噴流が発生
する。シースガスの速度が遅い場合は、その噴流により
生じる誘引流により、シースガスノズル４の先端部に気
流の巻き込みが生じる。図６に示すシースガスの速度が
０．５ｍ／ｓ（流量に換算すると０．５ｌ／ｍｉｎ）の
場合は、同図（ｂ）の矢印に示すようにシースガスノズ
ル４からの流れにややくびれが見られる。すなわち、シ
ースガスによる十分なシール効果が得られていないこと
を示す。
高電圧（図６の場合は、＋１９ｋＶＤＣ １Ｈｚ）が印
加されると、コロナ電極２１の先端において数ｍ／ｓの
イオン風が発生し、シースガスノズル４から噴流が発生
する。シースガスの速度が遅い場合は、その噴流により
生じる誘引流により、シースガスノズル４の先端部に気
流の巻き込みが生じる。図６に示すシースガスの速度が
０．５ｍ／ｓ（流量に換算すると０．５ｌ／ｍｉｎ）の
場合は、同図（ｂ）の矢印に示すようにシースガスノズ
ル４からの流れにややくびれが見られる。すなわち、シ
ースガスによる十分なシール効果が得られていないこと
を示す。
【００５２】一方、シースガスの速度が１．０ｍ／ｓ
（流量に換算すると１．０ｌ／ｍｉｎ）以上となると、
気流にくびれは見られなくなる。従って、シースガスの
シール効果を上げるために必要なシースガスの速度は、
０．５〜１．０ｍ／ｓ以上であり、実用的には１．０ｍ
／ｓ以上であることが分かる。以上のことから、シース
ガスノズル４の内径を５ｍｍφとし、コロナ電極２１の
外径を２ｍｍφとすることにより、シースガスの速度を
望ましい速度とすることができる。
（流量に換算すると１．０ｌ／ｍｉｎ）以上となると、
気流にくびれは見られなくなる。従って、シースガスの
シール効果を上げるために必要なシースガスの速度は、
０．５〜１．０ｍ／ｓ以上であり、実用的には１．０ｍ
／ｓ以上であることが分かる。以上のことから、シース
ガスノズル４の内径を５ｍｍφとし、コロナ電極２１の
外径を２ｍｍφとすることにより、シースガスの速度を
望ましい速度とすることができる。
【００５３】（４）実施例の効果 以上のように、本実施例によれば、コロナ電極２１の先
端からシースガスノズル４の先端までの距離Ｌを１ｍｍ
以下とするため、シースガスとして負性気体分子を含ま
ないＮ2 ガスを使用しても、コロナ放電によって発生す
る電子群は、その移動が妨げられることなくシースガス
外に飛び出すことができる。また、シースガスとしてＡ
ＩＲを使用しても、コロナ放電によって発生した負イオ
ンは、コロナ放電電極を覆ってその電界を弱めることな
く拡散し、ノズル４の外部に放出される。このため、十
分に負イオンの生成を行うことが可能となる。
端からシースガスノズル４の先端までの距離Ｌを１ｍｍ
以下とするため、シースガスとして負性気体分子を含ま
ないＮ2 ガスを使用しても、コロナ放電によって発生す
る電子群は、その移動が妨げられることなくシースガス
外に飛び出すことができる。また、シースガスとしてＡ
ＩＲを使用しても、コロナ放電によって発生した負イオ
ンは、コロナ放電電極を覆ってその電界を弱めることな
く拡散し、ノズル４の外部に放出される。このため、十
分に負イオンの生成を行うことが可能となる。
【００５４】（５）その他の実施例 なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができるものであるから、次に例示するような他の
実施例をも包含するものである。例えば、上記実施例に
おいては、コロナ電極２１の先端からシースガスノズル
４の先端までの距離Ｌを１ｍｍ以下としたが、これに限
らない。すなわち、この距離は、シースガスにより、ク
リーンルーム内のエア中からの不純物がコロナ電極２１
上に析出するのを防止することができる距離であり、か
つ、シースガスとして高純度Ｎ2 ガスを使用した場合
に、負のコロナ電極２１ｂから放出される電子がシース
ガス外に飛び出して十分に負イオンが生成され得る距離
であればよい。また、シースガスとしてＡＩＲを使用し
た場合に、負のコロナ電極２１ｂから発生する負イオン
がシースガスノズル４ｂ内に充満することなく、速やか
にシースガスノズル４ｂ外に拡散して十分に負イオンが
生成され得る距離であればよい。
く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができるものであるから、次に例示するような他の
実施例をも包含するものである。例えば、上記実施例に
おいては、コロナ電極２１の先端からシースガスノズル
４の先端までの距離Ｌを１ｍｍ以下としたが、これに限
らない。すなわち、この距離は、シースガスにより、ク
リーンルーム内のエア中からの不純物がコロナ電極２１
上に析出するのを防止することができる距離であり、か
つ、シースガスとして高純度Ｎ2 ガスを使用した場合
に、負のコロナ電極２１ｂから放出される電子がシース
ガス外に飛び出して十分に負イオンが生成され得る距離
であればよい。また、シースガスとしてＡＩＲを使用し
た場合に、負のコロナ電極２１ｂから発生する負イオン
がシースガスノズル４ｂ内に充満することなく、速やか
にシースガスノズル４ｂ外に拡散して十分に負イオンが
生成され得る距離であればよい。
【００５５】また、シースガスノズル４の内径を５ｍｍ
φとし、コロナ電極２１の外径を２ｍｍφとしたが、シ
ースガスの流速を十分に上昇させることができる大きさ
であればよい。更に、上記実施例では、シースガスノズ
ル４を垂直一方向整流型のクリーンルーム内に設置した
場合を示したが、シースガスノズル４から放出されたイ
オンを搬送する気流がある生産環境であれば、クリーン
ルームに限定されるものではない。
φとし、コロナ電極２１の外径を２ｍｍφとしたが、シ
ースガスの流速を十分に上昇させることができる大きさ
であればよい。更に、上記実施例では、シースガスノズ
ル４を垂直一方向整流型のクリーンルーム内に設置した
場合を示したが、シースガスノズル４から放出されたイ
オンを搬送する気流がある生産環境であれば、クリーン
ルームに限定されるものではない。
【００５６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、コロナ
電極の先端からノズル先端までの距離が、シースガスが
負性気体分子を含まないガスである場合は、コロナ放電
によって放出される電子がノズルの外部の空気中に到達
し得る距離であり、また、シースガスが負性気体分子を
含むガスである場合は、コロナ放電によって生成される
負イオンが、ノズル内に充満することなくノズルの外部
の空気中に拡散し得る距離であるため、負イオンの生成
が十分に行われる。従って、不純物や水分（水素）を含
まないシースガスによってコロナ電極が覆われることに
より、コロナ電極に不純物が析出することがなく、か
つ、クリーンルーム内等の生産環境の静電気の除去を十
分に行うことができる。
電極の先端からノズル先端までの距離が、シースガスが
負性気体分子を含まないガスである場合は、コロナ放電
によって放出される電子がノズルの外部の空気中に到達
し得る距離であり、また、シースガスが負性気体分子を
含むガスである場合は、コロナ放電によって生成される
負イオンが、ノズル内に充満することなくノズルの外部
の空気中に拡散し得る距離であるため、負イオンの生成
が十分に行われる。従って、不純物や水分（水素）を含
まないシースガスによってコロナ電極が覆われることに
より、コロナ電極に不純物が析出することがなく、か
つ、クリーンルーム内等の生産環境の静電気の除去を十
分に行うことができる。
【図１】本発明の一実施例による空気イオン化装置の構
成を示す概略図。
成を示す概略図。
【図２】本実施例によるシースガスノズル４の構成を示
す（ａ）縦断面、及び（ｂ）横断面図。
す（ａ）縦断面、及び（ｂ）横断面図。
【図３】本実施例によるシースガスノズル４に係る実験
装置の構成を示す概略図。
装置の構成を示す概略図。
【図４】図３に示す実験装置を用いた実験の結果である
正イオンの濃度と距離Ｌとの関係を示す図。
正イオンの濃度と距離Ｌとの関係を示す図。
【図５】図３に示す実験装置を用いた実験の結果である
負イオンの濃度と距離Ｌとの関係を示す図。
負イオンの濃度と距離Ｌとの関係を示す図。
【図６】シースガスノズル４からのシースガスの流れを
可視化した図。
可視化した図。
【図７】従来の空気イオン化装置の構成を示す概略図。
【図８】負電極における放電機構を示す概念図。
１…ＵＬＰＡフィルタ ２…空気イオン化装置 ２１（２１ａ，２１ｂ）…コロナ電極 ３（３ａ，３ｂ）…直流パルス電源 ４（４ａ，４ｂ）…シースガスノズル ５…バルブ ６ａ…正イオン ６ｂ…負イオン １１…エアポンプ １２…高純度Ｎ2 ガスボンベ １３…減圧弁 １４…フローメータ １５…メンブランフィルタ １６…イオンカウンタ
Claims (9)
- 【請求項１】 正または負のイオンを生成することによ
り、静電気を除去する空気イオン化装置において、 ノズルと、 前記ノズル内に挿入された針状のコロナ電極と、 コロナ放電を発生させるために前記コロナ電極に接続さ
れた高電圧電源と、 前記ノズル内に前記コロナ電極を外部の空気から遮蔽す
るシースガスを供給し、そのシースガスを前記コロナ電
極の近傍を通過して前記ノズルの先端から外部へ流出さ
せるガス供給手段とを具備し、前記コロナ電極の先端部は、該電極先端への不純物の堆
積を防止するように、 前記ノズルの先端よりもノズル内部に一定距離没入した
位置に設けられ、 前記コロナ電極のノズル先端からの没入距離は、前記シ
ースガスが負性気体分子を含まないガスである場合は、
前記コロナ放電によって放出され、かつ、前記シースガ
スとともにノズル先端から送り出される電子が、当該ノ
ズルの外部の空気中に到達可能な値に設定されているこ
と、 を特徴とする空気イオン化装置。 - 【請求項２】 正または負のイオンを生成することによ
り、静電気を除去する空気イオン化装置において、 ノズルと、 前記ノズル内に挿入された針状のコロナ電極と、 コロナ放電を発生させるために前記コロナ電極に接続さ
れた高電圧電源と、 前記ノズル内に前記コロナ電極を外部の空気から遮蔽す
るシースガスを供給し、そのシースガスを前記コロナ電
極の近傍を通過して前記ノズルの先端から外部へ流出さ
せるガス供給手段とを具備し、前記コロナ電極の先端部は、該電極先端への不純物の堆
積を防止するように、 前記ノズルの先端よりもノズル内部に一定距離没入した
位置に設けられ、 前記コロナ電極のノズル先端からの没入距離は、前記シ
ースガスが負性気体分子を含むガスである場合は、前記
コロナ放電によって放出される負イオンが、当該ノズル
内に充満することなく、当該ノズルの外部の空気中に速
やかに拡散可能な値に設定されていること、を特徴とす
る空気イオン化装置。 - 【請求項３】 正または負のイオンを生成することによ
り、静電気を除去する空気イオン化装置において、 ノズルと、 前記ノズル内に挿入された針状のコロナ電極と、 コロナ放電を発生させるために前記コロナ電極に接続さ
れた高電圧電源と、 前記ノズル内に前記コロナ電極を外部の空気から遮蔽す
るシースガスを供給し、そのシースガスを前記コロナ電
極の近傍を通過して前記ノズルの先端から外部へ流出さ
せるガス供給手段とを具備し、前記コロナ電極の先端部は、該電極先端への不純物の堆
積を防止するように、 前記ノズルの先端よりもノズル内部に一定距離没入した
位置に設けられ、 前記コロナ電極のノズル先端からの没入距離は、１ｍｍ
以内であること、 を特徴とする空気イオン化装置。 - 【請求項４】 前記シースガスは、不活性ガスであるこ
とを特徴とする請求項１または３記載の空気イオン化装
置。 - 【請求項５】 前記シースガスの速度は、前記ノズルの
先端部近傍に気流の巻き込みを生じさせることのない速
度であることを特徴とする請求項１、２、または３記載
の空気イオン化装置。 - 【請求項６】 前記シースガスの速度は、１．０ｍ／ｓ
以上であることを特徴とする請求項５記載の空気イオン
化装置。 - 【請求項７】 正または負のイオンをそれぞれ生成する
ことにより、静電気を除去する空気イオン化方法におい
て、高電圧電源に接続された針状のコロナ電極をノズル内に
挿入し、前記ノズル内に前記コロナ電極を外部の空気か
ら遮蔽するシースガスを供給し、そのシースガスを前記
コロナ電極の近傍を通過して前記ノズルの先端から外部
へ流出させ、 前記コロナ電極の先端部は、該電極先端への不純物の堆
積を防止するように、前記ノズルの先端よりもノズル内
部に一定距離没入するようにし、かつ、前記シースガス
が負性気体分子を含まないガスである場合は、前記コロ
ナ放電によって放出される電子が前記ノズルの外部の空
気中に到達し得るように前記ノズル先端 部に近接して配
置し、このシースガスによって前記コロナ電極で発生し
た電子をノズル外部の空気中へ送出させるようにしたこ
と、 を特徴とする空気イオン化方法。 - 【請求項８】 正または負のイオンをそれぞれ生成する
ことにより、静電気を除去する空気イオン化方法におい
て、高電圧電源に接続された針状のコロナ電極をノズル内に
挿入し、前記ノズル内に前記コロナ電極を外部の空気か
ら遮蔽するシースガスを供給し、そのシースガスを前記
コロナ電極の近傍を通過して前記ノズルの先端から外部
へ流出させ、 前記コロナ電極の先端部は、該電極先端への不純物の堆
積を防止するように、前記ノズルの先端よりもノズル内
部に一定距離没入するようにし、かつ、前記シースガス
が負性気体分子を含むガスである場合は、前記コロナ放
電によって放出される負イオンが前記ノズル内に充満す
ることなく、当該ノズルの外部の空気中に速やかに拡散
し得るように前記ノズル先端部に近接して配置し、この
シースガスによって前記コロナ電極で発生したイオンを
ノズル外部の空気中へ送出させるようにしたこと、 を特徴とする空気イオン化方法。 - 【請求項９】 正または負のイオンをそれぞれ生成する
ことにより、静電気を除去する空気イオン化方法におい
て、高電圧電源に接続された針状のコロナ電極をノズル内に
挿入し、前記ノズル内に前記コロナ電極を外部の空気か
ら遮蔽するシースガスを供給し、そのシースガスを前記
コロナ電極の近傍を通過して前記ノズルの先端から外部
へ流出させ、 前記コロナ電極の先端部は、該電極先端への不純物の堆
積を防止するように、前記ノズルの先端よりもノズル内
部に一定距離没入するようにし、かつ、前記コロナ電極
のノズル先端からの没入距離が１ｍｍ以内となるように
配置し、このシースガスによって前記コロナ電極で発生
したイオンをノズル外部の空気中へ送出させるようにし
たこと、 を特徴とする空気イオン化方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7163230A JP2880427B2 (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | 空気イオン化装置及び空気イオン化方法 |
| TW084106949A TW267269B (en) | 1995-06-29 | 1995-07-05 | Air ionization device and air ionization process |
| KR1019950026296A KR100208641B1 (ko) | 1995-06-29 | 1995-08-24 | 공기 이온화 장치 및 공기 이온화 방법 |
| US08/539,321 US5847917A (en) | 1995-06-29 | 1995-10-04 | Air ionizing apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7163230A JP2880427B2 (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | 空気イオン化装置及び空気イオン化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0917593A JPH0917593A (ja) | 1997-01-17 |
| JP2880427B2 true JP2880427B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=15769807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7163230A Expired - Lifetime JP2880427B2 (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | 空気イオン化装置及び空気イオン化方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5847917A (ja) |
| JP (1) | JP2880427B2 (ja) |
| KR (1) | KR100208641B1 (ja) |
| TW (1) | TW267269B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE19947140C2 (de) * | 1999-08-19 | 2002-05-08 | Eltex Elektrostatik Gmbh | Aktive Ionisationsvorrichtung |
| US6574086B2 (en) * | 2000-06-15 | 2003-06-03 | Illinois Tool Works Inc. | Static eliminator employing DC-biased corona with extended structure |
| JP4812057B2 (ja) * | 2000-11-30 | 2011-11-09 | 一雄 岡野 | パイプ状イオナイザ |
| ES2180414B2 (es) * | 2001-02-23 | 2003-10-16 | Celinfa S A | Barra antiestatica bipolar. |
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1995
- 1995-06-29 JP JP7163230A patent/JP2880427B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-07-05 TW TW084106949A patent/TW267269B/zh not_active IP Right Cessation
- 1995-08-24 KR KR1019950026296A patent/KR100208641B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-10-04 US US08/539,321 patent/US5847917A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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