JP4664152B2 - イオナイザー用ノズル - Google Patents

Description

本発明は静電気が帯電した部位にイオン化された空気を吹き付けて除電するイオナイザー用ノズルに関する。

電子部品の製造や組立を行う場合に、電子部品や電子部品の製造組立を行う治具などに静電気が帯電していると、静電気放電による半導体ディバイスなどの電子部品の破壊が発生したり、電子部品やジグなどにほこり等の異物が付着して製品の歩留まりが低下したり、さらには搬送過程の電子部品が相互に静電気により吸着されて円滑に電子部品を搬送することができなくなることがある。そこで、イオナイザーないしイオン発生器とも言われる除電装置を用いて静電気が帯電した部位や部品を被処理物としてこれにイオン化された空気を吹き付けて、静電気を取り除いている。

電気エネルギーにより空気をイオン化するには、針状の放電電極に高電圧を印加して放電電極の回りに不平等電界を発生させることにより不平等電界の部分でコロナ放電を発生させ、コロナ放電によりその周囲の空気をイオン化している。放電電極にプラスの高電圧を印加すると電極近傍の空気の電子を吸収して空気はプラスの電荷を持つイオンとなり、マイナスの高電圧を印加すると電子を放出するために空気はマイナスの電荷を持つイオンとなる。

放電電極に交流高電圧を印加するとプラスマイナスの空気イオンが基本的に等量発生し、このイオン化した空気を帯電した被処理物に吹き付けると、被処理物は同極性のイオンとは反発し、反対極性のイオンを引きつける。これにより、同量のプラスマイナスイオンが接触するようになり、反対極性のイオンが被処理物に接触すると徐々に帯電電荷が減少し、被処理物は低い電位で平衡状態となり中和される。

このようなイオナイザーには、特許文献１に記載されるように、ブロータイプとも言われるノズルタイプがあり、コンプレッサなどの空気圧源から配管を介して供給される空気を案内する貫通孔が形成された導体と、導体の貫通孔の中心部に軸方向に組み込まれた放電針とを有しており、導体にノズルを取り付けることにより、貫通孔内でコロナ放電によりイオン化された空気を、ノズルから噴出させて被処理物に直接吹き付けることにより被処理物の帯電を除去することができる。
特開２００３−２４３１９９号公報

イオナイザーに取り付けられるノズルには、全体的に真っ直ぐとなったストレートバーノズルと、直角に折り曲げられたＬ形バーノズルと、Ｕ字形に折り曲げられたＵ形バーノズル等があり、除去すべき静電気が帯電される被処理物の種類に応じてノズルのタイプが選択される。それぞれのノズルは導体であるステンレス、鉄およびアルミニウムなどの金属製のパイプにより形成されており、ノズルにはイオン化空気を噴出するための噴出孔が所定のピッチで形成されている。

噴出孔はノズルに径方向に開口して形成されており、イオン化空気はノズルからその径方向外方に向けて噴出されることになるので、ノズルの横方向延長上が被処理物となるようにイオナイザーは配置されることになる。ノズルタイプのイオナイザーを用いて被処理物に対する帯電除去効果を測定したところ、被処理物全体に帯電除去効果が得られないということが判明した。その原因はイオン化空気がノズルの先端側に向けて傾斜して噴出される傾向があり、ノズルの根元側の噴出孔に対応する被処理物には十分な帯電除去効果が得られない場合があった。

そこで、ノズルに対して直角方向に形成された噴出孔からのイオン化空気がノズルに対して直角の方向に噴出することなく、ノズル先端に向けて傾斜して噴出されることになる原因を研究したところ、ノズルとして使用されるパイプはステンレス製の引き抜き材が使用されており、パイプの厚み寸法が噴出孔の内径寸法に比して小さいために、ノズル内を基端部から先端部に向けて流れるイオン化空気の慣性の影響により噴出孔から噴射されるイオン化空気がノズル先端部に向けて傾斜すると考えられる。

噴出孔の内径は被処理物にまでイオン化空気が到達するように、１mm以上、例えば１．２mm程度の内径とする必要があるのに対して、パイプの厚みは加工の都合上１mm以下、例えば０．５mm程度にまで薄くする必要がある。このように薄くする必要があるのは、ノズルの素材であるステンレス製のパイプにレーザー穿孔機を用いてレーザー光を照射して噴出孔を形成するにはパイプの肉厚を薄くしなければ、効率的に噴出孔を加工することができないためであり、さらに、Ｌ形バーノズルやＵ形バーノズルのように、ノズルに折り曲げ部ないし湾曲部を形成する場合には肉厚が大きいパイプを用いてパイプベンダーにより湾曲部を形成すると、湾曲部がつぶれてしまうことになるためである。

本発明の目的は、ノズルに形成された噴出孔からノズルに対して直角の方向にイオン化空気を噴射し得るイオナイザー用ノズルを提供することにある。

本発明のイオナイザー用ノズルは、コロナ放電によりイオン化された空気を案内するイオナイザー用ノズルであって、基端部にイオン化空気流入口を有するとともに、径方向に開口される内側噴出孔が形成される内側パイプと、当該内側パイプの外側に固定され、前記内側噴出孔に連通する外側噴出孔が形成された外側パイプとを有し、前記内側パイプと前記外側パイプとの合計の厚み寸法を前記内側噴出孔の内径よりも大きくし、前記内側噴出孔から噴出したイオン化空気を前記外側噴出孔が前記内側パイプ内の流れに対して直角に案内することを特徴とする。

本発明のイオナイザー用ノズルは、前記内側噴出孔と前記外側噴出孔とをほぼ同一内径とすることを特徴とする。

本発明のイオナイザー用ノズルは、前記外側噴出孔の内径を前記内側噴出孔の内径よりも大きくするとともに前記外側噴出孔と前記内側噴出孔とのノズル先端側の内周面をほぼ一致させることを特徴とする。

本発明のイオナイザー用ノズルは、前記内側パイプを金属製とし、前記外側パイプを樹脂製とするとともに前記外側パイプと前記内側パイプとの組み付け時に前記内側パイプが入り込むスリットを前記外側パイプに形成することを特徴とする。

本発明のイオナイザー用ノズルは、内側パイプとその外側に固定される外側パイプとの二重構造となっており、内側噴出孔から噴出したイオン化空気は、外側噴出孔により案内されて外部に傾斜して噴出することなく、内側パイプ内の流れに対して直角方向となって外部に噴出することになる。内側パイプと外側パイプの合計の厚み寸法は内側噴出孔の内径よりも大きく設定されており、内側噴出孔から噴出したイオン化空気は外側噴出孔によって案内され内側パイプ内の流れに対して直角方向となって外部に噴出することになる。

これにより、それぞれの外側噴出孔の位置に対応させて被処理物を配置すると、被処理物に帯電した静電気を確実に中和することができるので、イオナイザーを使用する場合には、それぞれの外側噴出孔の位置を外部から目視して、イオナイザーの取付位置を設定すれば、確実に被処理物に対してイオン化空気を吹き付けることができることになる。

本発明のイオナイザー用ノズルにおいては、内側噴出孔と外側噴出孔とをほぼ同一内径としても良く、外側噴出孔の内径を内側噴出孔の内径よりも大きくするとともに両方の噴出孔のノズル先端側の内周面をほぼ一致させるようにしても良い。

外側パイプを樹脂製としその全長に渡ってスリットを設けると、内側パイプの外側に横方向から嵌合させて外側パイプを取り付けることができ、外側パイプの後付けも容易に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるノズルが取り付けられたイオナイザーを示す斜視図であり、図２は図１に示されたイオナイザーの一部を示す拡大断面図であり、図３（Ａ）は図１に示されたノズルを示す拡大正面図であり、図３（Ｂ）は同図（Ａ）の右側面図であり、図４（Ａ）は図３（Ｂ）における４Ａ−４Ａ線に沿う拡大断面図であり、図４（Ｂ）は同図（Ａ）における４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図である。

イオナイザー１０は、図１に示すように、ケース１１に取り付けられるイオナイザー本体１２を有し、イオナイザー本体１２にはコンプレッサなどの空気供給源に連通された配管が接続される継手１３が取り付けられており、継手１３にはイオナイザー本体１２に供給される空気の流量を調整するために可変絞り１４が取り付けられている。

イオナイザー本体１２には導体製のノズルホルダー１５が取り付けられるようになっている。図２に示すように、イオナイザー本体１２にはノズルホルダー１５がねじ止めされるねじ孔１６が形成され、このねじ孔１６は継手取付孔１７に空気通路１８を介して連通しており、ノズルホルダー１５内には空気供給源からの圧縮空気が供給される。ノズルホルダー１５内には絶縁性材料からなるブッシュ１９が組み込まれ、ブッシュ１９の貫通孔内に突出して放電針２１がイオナイザー本体１２に取り付けられている。導体製のノズルホルダー１５と放電針２１はそれぞれ放電電極を構成しており、これらの放電電極には電源ユニット２２から高周波電圧が供給され、放電電極間で発生するコロナ放電によってブッシュ１９内を流れる空気はイオン化される。

図１に示すようにノズルホルダー１５にはノズル２３が取り付けられるようになっており、このノズル２３はＬ字形状に直角に折り曲げられたＬ形バーノズルとなっている。ノズル２３はステンレス製の内側パイプ２６を有し、この内側パイプ２６は、図２に示されるように、ノズルホルダー１５に固定される継手２４に取り外し自在に取り付けられるようになっている。継手２４はノズルホルダー１５にねじ結合される基端部２４ａと、内側パイプ２６が挿入される先端部２４ｂとを有し、先端部２４ｂにはナット２５がねじ結合されるようになっている。ナット２５と先端部２４ｂとの間には締め付けスリーブ２０が組み込まれており、ナット２５を先端部２４ｂにねじ止めするとスリーブ２０が径方向内方に弾性変形し、内側パイプ２６がナット２５により固定される。

図３に示すように内側パイプ２６は、ノズルホルダー１５に固定される基端部２７と、この基端部２７に一体に連なりほぼ９０度折り曲げられた湾曲部２８と、この湾曲部２８に一体に連なって真っ直ぐに伸びるストレート部２９とを有し、内側パイプ２６の先端には閉塞部材であるプラグ３０が取り付けられ、先端は閉じられている。内側パイプ２６のストレート部２９の外側には、樹脂製の外側パイプ３１が嵌合して固定されており、内側パイプ２６には図４に示すように所定の間隔毎に内側噴出孔３２が一直線上に並んで形成され、外側パイプ３１にはそれぞれの内側噴出孔３２に対応させて外側噴出孔３３が形成されている。図３に示す場合には、ノズル２３にそれぞれの噴出孔３２，３３が１１個ずつ形成されているが、ノズル２３の長さおよびこれに形成される噴出孔３２，３３の数は任意とすることができる。

このノズル２３は、図４に示すように、内側パイプ２６の内径をＤ１とし、外径をＤ２とし、内側パイプ２６の外側に嵌合して固定される外側パイプ３１の外径をＤ３とすると、それぞれの寸法はＤ１＝５mm、Ｄ２＝６mm、Ｄ３＝８mmとなっている。したがって、内側パイプ２６の厚み寸法ｔ１が０．５mmであり、外側パイプ３１の厚み寸法ｔ２が１mmであり、外側パイプ３１の厚みは内側パイプ２６の厚みよりも大きくなっている。このように、ノズル２３を内側パイプ２６と外側パイプ３１との２重構造に形成し、その上、外側パイプ３１の厚みが内側パイプ２６の厚みよりも大きい。イオン化空気は、内側パイプ２６内ではノズル先端に向けて流れる慣性力を有しているが、内側噴出孔３２から噴出して外側噴出孔３３にまで案内される間にその慣性力が減殺されるので、外部に傾斜して噴出することなく内側パイプ２６内の流れに対して直角方向に噴出することになる。

図４に示すように、このノズル２３は、内側噴出孔３２の内径をｄ１、外側噴出孔３３の内径をｄ２とすると、それぞれの噴出孔３２，３３の内径は同一内径ｄ１＝ｄ２＝１．２mmとなっており、内側パイプ２６の厚みｔ１と外側パイプ３１の厚みｔ２の合計厚み寸法が１．５mmとなっているので、この合計厚み寸法は内側噴出孔３２の内径ｄ１よりも大きくなっている。したがって、内側パイプ２６内をノズル先端に向けて流れるイオン化空気は先端に向かう慣性を有しているが、内側パイプ２６の厚みと外側パイプ３１の厚みとの合計の厚み寸法が内側噴出孔３２の内径寸法よりも大きくなっているので、内側噴出孔３２から噴出したイオン化空気は外側噴出孔３３によって案内され、慣性力が減殺されるとともに傾斜方向の速度成分が減殺されて内側パイプ２６内の流れに対して直角方向となって外部に噴出することになる。

これにより、それぞれの外側噴出孔３３の位置に対応させて被処理物を配置すると、被処理物に帯電した静電気を確実に中和することができる。

図５（Ａ）は本発明のイオナイザー用ノズルの変形例の一部を示す拡大断面図であり、図５（Ｂ）は同図（Ａ）における５Ｂ−５Ｂ線に沿う方向から見た矢視図である。

このノズル２３の外側パイプ３１に形成された外側噴出孔３３の内径ｄ２は内側パイプ２６に形成された内側噴出孔３２の内径ｄ１よりも大きく設定されているが、それぞれの噴出孔３２，３３の先端側内周面は図５（Ｂ）において符号Ｓで示すように一致している。この場合においても、内側噴出孔３２から噴出したイオン化空気は外側噴出孔３３の先端側の内周面Ｓの部分で案内されるので、外側噴出孔３３からは内側パイプ２６内の流れに対して直角方向となってイオン化空気が外部に噴出することになる。

図６は図３に示すように内側パイプ２６と外側パイプ３１とを有する本発明のノズル２３と、内側パイプ２６のみからなる比較例のノズルとについて噴出口からのイオン化空気の流れ方向を測定した実験データを示す特性線図である。図６においては、実線が本発明のノズルの風向き特性を示し、一点鎖線が比較例のノズルの風向き特性を示す。この実験は、内側パイプ２６と外側パイプ３１の内外径については上述した寸法とし、１０mmピッチで２１個の噴出孔が形成されたノズルを用い、ノズルに空気圧力０．３ＭＰａの圧縮空気をイオン化させて供給して行った。それぞれの特性線図は、噴出孔の前方における風速が６〜９ｍ／ｓとなる領域とこれよりも低速となる領域との境界を示している。図６における縦軸の数値は、２１個の噴出口のうち最も基端部側の噴出口から１０mm手前を基準位置０mmとし、その位置の−２０mmから＋２４０mmの位置までを示す。

この比較実験で明らかなように、内側パイプ２６のみのノズルを用いた比較例においては、一点鎖線で示すように、それぞれの噴出孔から噴出するイオン化空気の流れはノズルの先端側に向けて傾斜する傾向があり、その傾向は基端部側の噴出孔からのイオン化空気が先端側のものよりも顕著であった。その理由は基端部側の噴出孔からのイオン化空気は先端側よりも風量が多くノズル内での流れの慣性力が大きいからであると推測される。これに対して、本発明のノズル２３によれば、実線で示すように、それぞれの噴出孔からのイオン化空気はノズル２３に対してほぼ直角となって噴出することが判明し、その傾向は、基端部側の噴出孔からのイオン化空気と先端部側の噴出孔からのイオン化空気とのいずれも相違しなかった。したがって、このノズル２３が取り付けられたイオナイザーを使用する場合には、それぞれの外側噴出孔３３の位置を外部から目視して、イオナイザーの取付位置を設定すれば、確実に被処理物に対してイオン化空気を吹き付けることができることになる。このような本発明の特性は図５に示したノズル２３を用いても同様であった。

図示するノズル２３はステンレス製の薄肉の内側パイプ２６とこれよりも肉厚の樹脂製の外側パイプ３１とにより構成されるので、内側パイプ２６にはレーザー光を照射して内側噴出孔３２を加工することができるとともに、ストレートのパイプ素材をパイプベンダーを用いて図示するように湾曲部２８を加工するようにしても、肉薄の内側パイプ２６に湾曲部２８を押しつぶすことなく、所望の内径を有する湾曲部２８を形成することができる。したがって、Ｌ形バーノズルやＵ形バーノズルタイプのイオナイザー用ノズルとして本発明は好適であるが、ストレート部のみを有するストレートバーノズルに対しても本発明を適用することができる。さらに、内側パイプのみからなるＬ形バーノズルやＵ形バーノズルの外側に外側パイプ３１を後付けすることにより、従来のイオナイザー用ノズルの風向き特性を向上させることができる。

外側パイプ３１には、図４に示すように、外側噴出孔３３に対して円周方向１８０度ずれた位置に全長に渡ってスリット３４が形成されている。外側パイプ３１は樹脂により形成されており、スリット３４の部分を円周方向の開口端部として弾性変形させることができ、外側パイプ３１と内側パイプ２６とを組み付ける時には、スリット３４を広げて内側パイプ２６を外側パイプ３１内に挿入させることができる。外側パイプ３１を内側パイプ２６の外側に嵌合させた後には、接着剤により外側パイプ３１を内側パイプ２６に固定するようにしても良く、止めピン等により両者を固定するようにしても良い。また、外側パイプ３１にスリット３４を形成することなく、円周方向に閉じた横断面円形とし、内側パイプ２６の先端にプラグ３０を取り付ける前に、外側パイプ３１を先端側から滑らせて嵌合させるようにしても良く、外側パイプ３１を金属により形成するようにしても良い。

本発明は前記実施の形態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更可能である。たとえば、本発明のイオナイザー用ノズルは図１に示すようなＬ形バーノズルタイプに限られることなく、種々のタイプのノズルに適用することができるとともに、噴出孔を有する部分をストレート部とするだけでなく、湾曲部に噴出孔を設けるようにしたタイプのノズルにも本発明を適用することができる。

本発明の一実施の形態であるノズルが取り付けられたイオナイザーを示す斜視図である。 図１に示されたイオナイザーの一部を示す拡大断面図である。 （Ａ）は図１に示されたノズルを示す拡大正面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）の右側面図である。 （Ａ）は図３（Ｂ）における４Ａ−４Ａ線に沿う拡大断面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）における４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図である。 （Ａ）は本発明のイオナイザー用ノズルの変形例の一部を示す拡大断面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）における５Ｂ−５Ｂ線に沿う方向から見た矢視図である。 内側パイプと外側パイプとを有する本発明のノズルと、内側パイプのみからなる比較例のノズルとについて噴出口からのイオン化空気の流れ方向を測定した実験データを示す特性線図である。

符号の説明

１０ イオナイザー
１１ ケース
１２ イオナイザー本体
１５ ノズルホルダー
１８ 空気通路
２１ 放電針
２６ 内側パイプ
２９ ストレート部
３１ 外側パイプ
３２ 内側噴出孔
３３ 外側噴出孔
３４ スリット

Claims (4)

1. コロナ放電によりイオン化された空気を案内するイオナイザー用ノズルであって、
   基端部にイオン化空気流入口を有するとともに、径方向に開口される内側噴出孔が形成される内側パイプと、
   当該内側パイプの外側に固定され、前記内側噴出孔に連通する外側噴出孔が形成された外側パイプとを有し、
   前記内側パイプと前記外側パイプとの合計の厚み寸法を前記内側噴出孔の内径よりも大きくし、前記内側噴出孔から噴出したイオン化空気を前記外側噴出孔が前記内側パイプ内の流れに対して直角に案内することを特徴とするイオナイザー用ノズル。
2. 請求項１記載のイオナイザー用ノズルにおいて、前記内側噴出孔と前記外側噴出孔とをほぼ同一内径とすることを特徴とするイオナイザー用ノズル。
3. 請求項１記載のイオナイザー用ノズルにおいて、前記外側噴出孔の内径を前記内側噴出孔の内径よりも大きくするとともに前記外側噴出孔と前記内側噴出孔とのノズル先端側の内周面をほぼ一致させることを特徴とするイオナイザー用ノズル。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオナイザー用ノズルにおいて、前記内側パイプを金属製とし、前記外側パイプを樹脂製とするとともに前記外側パイプと前記内側パイプとの組み付け時に前記内側パイプが入り込むスリットを前記外側パイプに形成することを特徴とするイオナイザー用ノズル。
   

Images