JP5073325B2 - Ion generator - Google Patents
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Description
本発明はコロナ放電によって正および負のイオンを生成するイオン生成装置に関する。 The present invention relates to an ion generator that generates positive and negative ions by corona discharge.
半導体デバイスの組立工程や検査工程では、静電気による半導体デバイスの損傷や誤動作を防止するために、半導体デバイスやその周辺の部材の除電を行なうためのイオン生成装置(除電装置)が使用されている。 In an assembly process and an inspection process of a semiconductor device, in order to prevent damage and malfunction of the semiconductor device due to static electricity, an ion generating device (static eliminating device) is used for removing static electricity from the semiconductor device and its peripheral members.
このような除電用のイオン生成装置としては、一般に、放電電極に交流高電圧を印加して、該放電電極の近辺にコロナ放電を発生させ、そのコロナ放電によって、空気をイオン化する交流式のコロナ放電型のイオン生成装置が従来より広く使用されている(例えば特許文献1を参照)。この交流式のコロナ放電型のイオン生成装置では、放電電極に正の高電圧、負の高電圧が印加されているときにそれぞれ正のイオン、負のイオンが生成される。すなわち、正のイオン、負のイオンが交互に生成される。そして、それらの正のイオン、負のイオンが除電対象物に供給される。 As such an ion generating apparatus for static elimination, generally, an AC high voltage is applied to a discharge electrode, a corona discharge is generated in the vicinity of the discharge electrode, and air is ionized by the corona discharge. Discharge-type ion generators have been widely used in the past (see, for example, Patent Document 1). In this AC type corona discharge type ion generator, positive ions and negative ions are generated when a positive high voltage and a negative high voltage are applied to the discharge electrodes, respectively. That is, positive ions and negative ions are generated alternately. And those positive ions and negative ions are supplied to the static elimination object.
ところで、この種のイオン生成装置では、放電電極に正負の高電圧が交互に印加されるため、該放電電極の周辺に高強度の電界が形成され、その電界に除電対象物が晒される。また、放電電極に印加する交流高電圧の周波数が比較的低い場合には、交互に生成される正のイオンと負のイオンとによってそれぞれ形成される電界が十分に相殺されず、除電対象物の近辺に、それらのイオンによる電界が形成される。 By the way, in this kind of ion generator, since positive and negative high voltages are alternately applied to the discharge electrode, a high-intensity electric field is formed around the discharge electrode, and the object to be neutralized is exposed to the electric field. In addition, when the frequency of the alternating high voltage applied to the discharge electrode is relatively low, the electric fields formed by the positive ions and the negative ions generated alternately are not sufficiently offset, and the static elimination object In the vicinity, an electric field is formed by these ions.
そして、これらの電界は、電気的に絶縁された導体を誘導帯電させる作用があり、除電対象物としての半導体デバイスの誤動作、あるいは、損傷を発生させる原因となる場合がある。例えば、除電対象物がMOSFETである場合には、放電電極あるいは生成されたイオンから発生する電界によって、MOSFETのゲートの電位が上昇し、ひいては、MOSFETの誤動作や酸化膜の損傷が発生する場合がある。このように、放電電極、あるいは、生成されたイオンから除電対象物の近辺に発生する電界は、該除電対象物としての半導体デバイスに対してノイズとして機能し、以降、電界ノイズという。 And these electric fields have the effect | action which carries out induction charging of the electrically insulated conductor, and may cause the malfunctioning of the semiconductor device as a static elimination object, or generating a damage. For example, when the object to be neutralized is a MOSFET, the potential of the gate of the MOSFET rises due to the electric field generated from the discharge electrode or the generated ions, which may cause malfunction of the MOSFET or damage to the oxide film. is there. As described above, the electric field generated in the vicinity of the discharge object from the discharge electrode or the generated ions functions as noise for the semiconductor device as the discharge object, and hereinafter referred to as electric field noise.
このような電界ノイズを低減する手法として、前記特許文献1に見られる如く、放電電極およびこれに対向する対向電極と、除電対象物との間に、静電遮蔽部材(シールド部材)としての接地された網状体を配置し、この網状体により放電電極やイオンから発生する電界ノイズを除電対象物に対して遮蔽する手法が知られている。
As a technique for reducing such electric field noise, as seen in
しかしながら、この手法では、網状体などのシールド部材を設置するスペースが必要となって、イオン生成装置の使用環境が制限を受ける。あるいは、その使用環境によっては、シールド部材を適切に設置することが困難である場合もある。また、生成された正負のイオンのうち、除電対象物に到達する前にシールド部材で捕捉されてしまうものが多くなり、イオン生成装置の除電能力が低下してしまうという不都合があった。 However, in this method, a space for installing a shield member such as a mesh body is required, and the use environment of the ion generator is limited. Or it may be difficult to install a shield member appropriately depending on the use environment. In addition, among the generated positive and negative ions, many of the ions that are captured by the shield member before reaching the static elimination object increase, and there is a disadvantage that the static elimination capability of the ion generation device is reduced.
また、生成されたイオンにより発生する電界ノイズを低減する技術として、例えば特許文献2に見られる技術が提案されている。
As a technique for reducing electric field noise generated by the generated ions, for example, a technique found in
この特許文献2の技術では、近接配置した放電電極の対に対して、その対をなす二つの放電電極の間に単一の交流電源から交流電圧を印加することによって、一方の放電電極で正のイオンを生成すると同時に他方の放電電極で負のイオンを生成する。そして、その生成された正および負のイオンに気流を作用させることによって、正負のイオン群が交互に近接して並ぶような多重極子的、あるいは多重層的なイオン雲を生成するようにして、該イオン雲から形成される電界ノイズが小さくなるようにする技術が記載されている。この場合、この技術では、交流電圧の周波数は、1kHz〜100kHzの範囲で効率が良いとしている。
In the technique of
しかしながら、この特許文献2に見られる技術では、対をなす二つの放電電極の間に単一の交流電源から高電圧を印加するようにしているため、生成される正負のイオン量のアンバランスに起因して、交流電源の中性点の電位(交流電圧の中心電位)が正または負の電位に偏る場合がある。そして、このような場合には、放電電極の対から直流の電界ノイズが発生してしまい、それが、除電対象物の誤動作や損傷の原因となる恐れがあった。
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、シールド部材を必要とすることなく、交流高電圧を印加する電極や生成されたイオンから発生する電界ノイズを効果的に低減できるイオン生成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and an ion generator that can effectively reduce electric field noise generated from an electrode for applying an alternating high voltage or generated ions without the need for a shield member. The purpose is to provide.
本発明のイオン生成装置の第1の態様は、かかる目的を達成するために、交流高電圧を使用してコロナ放電を発生させ、そのコロナ放電により正および負のイオンを生成し、該イオンにより除電対象物の除電を行なうイオン生成装置において、互いに隣接して設けられた第1放電電極および第2放電電極からなる放電電極対を少なくとも1つ備えると共に、各放電電極対の第1放電電極および第2放電電極に近接して対向するように設けられて接地された1つ以上の対向電極と、振幅および周波数が実質的に互いに同一であると共にそれぞれの振幅の中心電位が実質的に接地電位に一致し、且つ、互いに半周期の位相差を有すると共に前記周波数が10kHz〜100kHzの範囲内の高周波である第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧をそれぞれ出力する第1高周波交流高電圧発生手段および第2高周波交流高電圧発生手段とを備え、各放電電極対の第1放電電極と該第1放電電極に対向する前記対向電極との間に前記第1高周波交流高電圧発生手段から第1高周波交流高電圧を印加することにより該第1放電電極からコロナ放電を発生させると共に、第2放電電極と該第2放電電極に対向する前記対向電極との間に前記第2高周波交流高電圧発生手段から第2高周波交流高電圧を印加することにより該第2放電電極からコロナ放電を発生させるようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the first aspect of the ion generating apparatus of the present invention generates a corona discharge using an alternating high voltage, generates positive and negative ions by the corona discharge, and uses the ions. In an ion generating apparatus that performs static elimination on a static elimination object, the ion generation apparatus includes at least one discharge electrode pair including a first discharge electrode and a second discharge electrode provided adjacent to each other, and includes a first discharge electrode of each discharge electrode pair, and One or more counter electrodes provided to be close to and opposed to the second discharge electrode and grounded are substantially the same in amplitude and frequency, and the center potential of each amplitude is substantially the ground potential. And the first high-frequency alternating current high voltage and the second high-frequency alternating current having a half-phase phase difference and a high frequency within the range of 10 kHz to 100 kHz. And a first high-frequency AC high-voltage generating means and the second high-frequency AC high-voltage generating means for outputting a high voltage respectively, and the counter electrode facing the first discharge electrode and the first discharge electrodes of each discharge electrode pairs A corona discharge is generated from the first discharge electrode by applying a first high-frequency AC high voltage from the first high-frequency AC high voltage generating means, and the second discharge electrode and the second discharge electrode are opposed to each other. A corona discharge is generated from the second discharge electrode by applying a second high frequency AC high voltage from the second high frequency AC high voltage generating means to the counter electrode .
かかる本発明の第1の態様によれば、前記第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧は、それらの振幅および周波数が実質的に互いに同一である。すなわち、それらの高周波交流高電圧の振幅の差、および周波数の差が0であるか、もしくは微小である。また、それらの高周波交流高電圧の振幅の中心電位は実質的に接地電位に一致する。すなわち、該中心電位と接地電位との電位差が0であるか、もしくは微小である。さらに、第1および第2高周波交流高電圧は、互いに半周期の位相差を有する。従って、一方の高周波交流高電圧が接地電位に対して正極性となるときには、他方の高周波交流高電圧が接地電位に対して負極性となる。このため、前記第1および第2高周波交流高電圧をそれぞれ各放電電極対の第1放電電極および第2放電電極に印加したときに、該高周波交流高電圧によって形成される各放電電極毎の電界は、放電電極対からある程度離れた位置(例えば10cm程度以上離れた位置)では互いに相殺されるようになる。その結果、放電電極対から発生する電界ノイズを低減できることとなる。 According to the first aspect of the present invention, the first high-frequency AC high voltage and the second high-frequency AC high voltage have substantially the same amplitude and frequency. That is, the difference in amplitude and the difference in frequency between the high-frequency alternating current and high voltage are 0 or very small. Further, the center potential of the amplitude of the high-frequency alternating current high voltage substantially matches the ground potential. That is, the potential difference between the center potential and the ground potential is 0 or very small. Furthermore, the first and second high-frequency AC high voltages have a half-cycle phase difference from each other. Therefore, when one high-frequency AC high voltage is positive with respect to the ground potential, the other high-frequency AC high voltage is negative with respect to the ground potential. For this reason, when the first and second high-frequency AC high voltages are applied to the first discharge electrode and the second discharge electrode of each discharge electrode pair, respectively, the electric field for each discharge electrode formed by the high-frequency AC high voltage Are offset from each other at a certain distance from the discharge electrode pair (for example, a position separated by about 10 cm or more). As a result, electric field noise generated from the discharge electrode pair can be reduced.
なお、第1および第2高周波交流高電圧は、それぞれ、別個の第1高周波交流高電圧発生手段および第2高周波交流高電圧発生手段から出力されるので、各高周波交流高電圧発生手段の接地を適切に採ることによって、それらの高周波交流高電圧の振幅の中心電位を接地電位に十分に一致させることができる。 The first and second high-frequency AC high voltage generating means and the second high-frequency AC high voltage generating means are output from separate first and second high-frequency AC high voltage generating means. By adopting appropriately, the center potential of the amplitude of the high-frequency alternating current high voltage can be made to sufficiently match the ground potential.
また、各放電電極対の第1放電電極および第2放電電極にそれぞれ印加される前記第1および第2高周波交流高電圧は、高周波であるため、該放電電極対の各放電電極から発生するコロナ放電によって生成される正および負のイオンのうち、該放電電極対から離れていく(放電電極対の近傍箇所からその外部に放出される)正および負の空気イオンは、空間的に離散的な分布になることがなく、比較的高密度で混合したイオン群を形成する。そして、その混合状態のイオン群が発生する電界は巨視的には相殺されるようになり、該イオン群がその外部に対して形成する電界が微小なものとなる。その結果、各放電電極対の近傍箇所からその外部に放出される正および負のイオンから発生する電界ノイズを低減できることとなる。 Further, since the first and second high-frequency AC high voltages applied to the first discharge electrode and the second discharge electrode of each discharge electrode pair are high-frequency, corona generated from each discharge electrode of the discharge electrode pair. Among positive and negative ions generated by the discharge, positive and negative air ions that are separated from the discharge electrode pair (released to the outside from the vicinity of the discharge electrode pair) are spatially discrete. A group of ions mixed at a relatively high density is formed without being distributed. Then, the electric field generated by the mixed ion group is canceled macroscopically, and the electric field formed by the ion group on the outside becomes minute. As a result, it is possible to reduce electric field noise generated from positive and negative ions emitted to the outside from the vicinity of each discharge electrode pair.
従って、本発明の第1の態様によれば、シールド部材を必要とすることなく、交流高電圧を印加する電極や生成されたイオンから発生して、除電対象物に作用する電界ノイズを効果的に低減できる。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, it is possible to effectively generate electric field noise that is generated from an electrode to which an alternating high voltage is applied and generated ions without acting on a shield member, and acts on a static elimination object. Can be reduced.
補足すると、本発明の第1の態様では、各放電電極対の各放電電極に近接して設けられた対向電極が接地されているので、前記第1および第2高周波交流高電圧は、それぞれ第1放電電極、第2放電電極と対向電極との間に作用し、各放電電極とこれに近接する対向電極との間に電界(高周波交流の電界)を形成する。そして、この電界によって各放電電極からその近傍にコロナ放電が発生し、このコロナ放電によって正および負のイオンが生成される。さらに、その生成されたイオンの一部は各放電電極と反発して、放電電極対の近傍箇所から外部に放出される。 Supplementally, in the first aspect of the present invention, since the counter electrode provided in the vicinity of each discharge electrode of each discharge electrode pair is grounded, the first and second high-frequency AC high voltages are respectively It acts between the first discharge electrode, the second discharge electrode, and the counter electrode, and forms an electric field (high-frequency AC electric field) between each discharge electrode and the counter electrode adjacent thereto. Then, a corona discharge is generated in the vicinity of each discharge electrode by this electric field, and positive and negative ions are generated by this corona discharge. Further, some of the generated ions repel each discharge electrode and are discharged to the outside from the vicinity of the discharge electrode pair.
なお、本発明の第1の態様では、前記第1および第2高周波交流高電圧の周波数は、生成されて放電電極対の近傍箇所から放出される正および負のイオンを混合させるために10kHz〜100kHzの範囲の高周波であるが、より好適には、30〜70kHzの範囲の周波数であることが望ましい。このことは、後述する本発明の第2の態様でも同様である。 In the first aspect of the present invention, the frequency of the first and second high-frequency alternating current high voltages is 10 kHz to 5 in order to mix positive and negative ions generated and emitted from the vicinity of the discharge electrode pair. The high frequency is in the range of 100 kHz, but more preferably the frequency is in the range of 30 to 70 kHz. The same applies to the second aspect of the present invention described later.
また、第1放電電極および第2放電電極は、前記対向電極との間の電界が集中しやすい尖鋭な部分を有する電極であり、例えば針状の電極が挙げられる。また、第1および第2高周波交流高電圧の振幅値は、各放電電極からコロナ放電を発生させ得るのに必要十分な電圧値であればよい。 Further, the first discharge electrode and the second discharge electrode are electrodes having a sharp portion where the electric field between the counter electrode and the counter electrode tend to concentrate, and examples thereof include a needle-like electrode. The amplitude values of the first and second high-frequency AC high voltages may be any voltage values that are necessary and sufficient to generate corona discharge from each discharge electrode.
次に、本発明のイオン生成装置の第2の態様は、前記の目的を達成するために、交流高電圧を使用してコロナ放電を発生させ、そのコロナ放電により正および負のイオンを生成し、該イオンにより除電対象物の除電を行なうイオン生成装置において、互いに近接して設けられ、少なくともいずれか一方が放電電極として機能する第1電極および第2電極から成る電極対を少なくとも1つ備えると共に、振幅および周波数が実質的に互いに同一であると共にそれぞれの振幅の中心電位が実質的に接地電位に一致し、且つ、互いに半周期の位相差を有すると共に前記周波数が10kHz〜100kHzの範囲内の高周波である第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧をそれぞれ出力する第1高周波交流高電圧発生手段および第2高周波交流高電圧発生手段を備え、各電極対の第1電極に前記第1高周波交流高電圧発生手段から第1高周波交流高電圧を印加し、第2電極に前記第2高周波交流高電圧発生手段から第2高周波交流高電圧を印加することにより各電極対の第1電極および第2電極のうちの放電電極として機能する電極からコロナ放電を発生させるようにしたことを特徴とする。 Next, a second embodiment of the ion generating device of the present invention, in order to achieve the object, using the high AC voltage to generate a corona discharge to generate positive and negative ions by the corona discharge In the ion generation apparatus for removing the charge removal object with the ions, the ion generation apparatus includes at least one electrode pair that is provided close to each other and at least one of which functions as a discharge electrode and includes a first electrode and a second electrode. The amplitude and the frequency are substantially the same as each other, the center potential of each amplitude substantially matches the ground potential, and has a half-cycle phase difference from each other, and the frequency is in the range of 10 kHz to 100 kHz. the first high-frequency AC high-voltage generating means and the second high-frequency outputs a first high-frequency AC high voltage and the second high-frequency alternating high voltage is a high frequency, respectively A flow high voltage generating means, applying a first high frequency AC high voltage from the first high frequency AC high voltage generating means to the first electrode of each electrode pair, and applying a second high frequency AC high voltage generating means to the second electrode; A corona discharge is generated from an electrode functioning as a discharge electrode of the first electrode and the second electrode of each electrode pair by applying a second high-frequency AC high voltage.
かかる本発明の第2の態様によれば、前記第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧は、本発明の第1の態様と同様に、振幅および周波数が実質的に互いに同一であると共にそれぞれの振幅の中心電位が実質的に接地電位に一致し、且つ、互いに半周期の位相差を有する。このため、前記第1および第2高周波交流高電圧をそれぞれ前記電極対の第1電極および第2電極に印加したときに、該高周波交流高電圧によって形成される各電極毎の電界は、電極対からある程度離れた位置(例えば10cm程度以上離れた位置)では互いに相殺されるようになる。その結果、電極対から発生する電界ノイズを低減できることとなる。 According to the second aspect of the present invention, the first high-frequency AC high voltage and the second high-frequency AC high voltage are substantially the same in amplitude and frequency as in the first aspect of the present invention. In addition, the center potentials of the respective amplitudes substantially coincide with the ground potential and have a half-cycle phase difference from each other. For this reason, when the first and second high-frequency AC high voltages are applied to the first electrode and the second electrode of the electrode pair, respectively, the electric field for each electrode formed by the high-frequency AC high voltage is The positions cancel each other at a certain distance (for example, a position separated by about 10 cm or more). As a result, electric field noise generated from the electrode pair can be reduced.
なお、本発明の第2の態様においても、第1の態様と同様に、各高周波交流高電圧発生手段の接地を適切に採ることによって、第1および第2の高周波交流高電圧のそれぞれの振幅の中心電位を接地電位に十分に一致させることができる。 In the second aspect of the present invention, similarly to the first aspect, the respective amplitudes of the first and second high-frequency alternating high voltages are obtained by appropriately grounding each high-frequency alternating high voltage generating means. Can be made to be sufficiently coincident with the ground potential.
また、各電極対の第1電極および第2電極にそれぞれ印加される前記第1および第2高周波交流高電圧は、高周波であるため、該放電電極対のうちの放電電極として機能する電極から発生するコロナ放電によって生成される正および負のイオンのうち、該電極対から離れていく(電極対の近傍箇所からその外部に放出される)正および負の空気イオンは、前記第1の態様と同様に、比較的高密度で混合したイオン群を形成し、該イオン群がその外部に対して形成する電界が微小なものとなる。その結果、各電極対の近傍箇所からその外部に放出される正および負のイオンから発生する電界ノイズを低減できることとなる。 In addition, the first and second high-frequency alternating current high voltages applied to the first electrode and the second electrode of each electrode pair are high-frequency, and therefore are generated from the electrode functioning as the discharge electrode of the discharge electrode pair. Among positive and negative ions generated by corona discharge, positive and negative air ions that are separated from the electrode pair (released to the outside from the vicinity of the electrode pair) are the same as in the first aspect. Similarly, an ion group mixed at a relatively high density is formed, and the electric field formed by the ion group on the outside becomes minute. As a result, it is possible to reduce electric field noise generated from positive and negative ions emitted from the vicinity of each electrode pair to the outside.
従って、本発明の第2の態様によれば、第1の態様と同様に、シールド部材を必要とすることなく、交流高電圧を印加する電極や生成されたイオンから発生して、除電対象物に作用する電界ノイズを効果的に低減できる。 Therefore, according to the second aspect of the present invention, as in the first aspect , the object to be neutralized is generated from the electrode to which the AC high voltage is applied and the generated ions without requiring a shield member . It is possible to effectively reduce the electric field noise acting on the .
さらに、本発明の第2の態様では、各電極対の第1電極および第2電極が近接しているので、これらの第1および第2の電極の間の電位差に起因して、該電極間に形成される電界によって、該第1および第2の電極のうちの放電電極として機能する電極からコロナ放電が発生し、このコロナ放電によって正および負のイオンが生成される。さらに、その生成されたイオンの一部は放電電極と機能する電極と反発して、電極対の近傍箇所から外部に放出される。この場合、第1電極と第2電極との間の電位差は、第1高周波交流高電圧と第2高周波交流高電圧との差分の電位差であり、その電位差は、それらの高周波交流高電圧の振幅の2倍の振幅を有する交流電圧となる。このため、第1電極と第2の電極との間に形成される電界によってコロナ放電を発生させる上で必要な第1および第2高周波交流高電圧のそれぞれの振幅値は、前記第1の態様の場合よりも、小さくできる。その結果、前記第1および第2高周波交流高電圧発生手段の出力電圧を前記第1の態様よりも小さくでき、ひいては、それらの高周波交流高電圧発生手段の構成を小型化することが可能となる。また、第1および第2高周波交流高電圧のそれぞれの振幅値をより小さくできることから、それらの高周波交流高電圧の振幅値もしくは瞬時値の誤差が多少あっても、それに起因して電極対から発生する電界ノイズを小さくできる。 Furthermore, in the second aspect of the present invention, since the first electrode and the second electrode of each electrode pair are close to each other, due to the potential difference between these first and second electrodes, Corona discharge is generated from the electrode functioning as the discharge electrode of the first and second electrodes, and positive and negative ions are generated by the corona discharge. Further, a part of the generated ions repels the electrode functioning as the discharge electrode, and is discharged to the outside from the vicinity of the electrode pair. In this case, the potential difference between the first electrode and the second electrode is the difference in potential between the first high-frequency AC high voltage and the second high-frequency AC high voltage, and the potential difference is the amplitude of the high-frequency AC high voltage. AC voltage having twice the amplitude of Therefore, the amplitude values of the first and second high-frequency AC high voltages necessary for generating corona discharge by the electric field formed between the first electrode and the second electrode are the first mode. It can be smaller than the case of. As a result, the output voltage of the first and second high-frequency alternating current high voltage generating means can be made smaller than that of the first aspect, and the configuration of the high-frequency alternating current high voltage generating means can be downsized. . In addition, since the amplitude values of the first and second high-frequency AC high voltages can be made smaller, even if there are some errors in the amplitude values or instantaneous values of these high-frequency AC high voltages, they are generated from the electrode pairs. Electric field noise can be reduced.
なお、本発明の第2の態様では、放電電極として機能する電極は、本発明の第1の態様における第1放電電極および第2放電電極と同様に、前記対向電極との間の電界が集中しやすい尖鋭な部分を有する電極であり、例えば針状の電極が挙げられる。また、第1および第2高周波交流高電圧の振幅値は、それらの総和の電圧値が、放電電極として機能する電極からコロナ放電を発生させ得るのに必要十分な電圧値であればよい。 In the second aspect of the present invention, the electrode functioning as the discharge electrode concentrates the electric field between the counter electrode and the first discharge electrode and the second discharge electrode in the first aspect of the present invention. It is an electrode having a sharp portion that is easy to do, for example, a needle-like electrode. Further, the amplitude values of the first and second high-frequency AC high voltages may be voltage values that are sufficient and sufficient for the corona discharge to be generated from the electrode that functions as the discharge electrode.
以上説明した本発明の第1の態様または第2の態様においては、前記第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧よりも振幅が小さく、且つ、第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧の周波数と同一の周波数を有する単一の高周波交流低電圧を、その振幅の中心電位を接地電位に一致させて出力する高周波交流低電圧発生手段を備えると共に、前記第1高周波交流高電圧発生手段および第2高周波交流高電圧発生手段はそれぞれ前記高周波交流低電圧を互いに同一の昇圧率で昇圧する各別の圧電トランスにより構成され、前記第1高周波交流高電圧発生手段および第2高周波交流高電圧発生手段のそれぞれの圧電トランスのうちの一方の圧電トランスが前記高周波交流低電圧をこれと同位相に昇圧するように前記高周波交流低電圧発生手段に接続され、他方の圧電トランスが前記高周波交流低電圧をこれと逆位相に昇圧するように前記高周波交流低電圧発生手段に接続されていることが好ましい。 In the first aspect or the second aspect of the present invention described above, the first high-frequency AC high voltage and the second high-frequency voltage are smaller in amplitude than the first high-frequency AC high voltage and the second high-frequency AC high voltage. High frequency AC low voltage generating means for outputting a single high frequency AC low voltage having the same frequency as the frequency of the AC high voltage with the center potential of the amplitude matched to the ground potential is provided, and the first high frequency AC high voltage is provided. The voltage generating means and the second high-frequency alternating current high-voltage generating means are respectively constituted by separate piezoelectric transformers that boost the high-frequency alternating current low voltage at the same step-up rate, and the first high-frequency alternating current high-voltage generating means and the second high-frequency alternating-current generating means One of the piezoelectric transformers of the AC high voltage generating means boosts the high-frequency AC low voltage in the same phase as the high-frequency AC. Is connected to the voltage generating means, it is preferred that the other of the piezoelectric transformer is connected to the high frequency AC low-voltage generating means so as to boost the high frequency AC low voltage to the opposite phase.
これによれば、前記第1高周波交流高電圧発生手段および第2高周波交流高電圧発生手段のそれぞれの圧電トランスのうちの一方の圧電トランスが前記高周波交流低電圧をこれと同位相に昇圧するように前記高周波交流低電圧発生手段に接続され、他方の圧電トランスが前記高周波交流低電圧をこれと逆位相に昇圧するように前記高周波交流低電圧発生手段に接続されているので、前記高周波交流低電圧発生手段から出力される単一の高周波交流低電圧から、振幅および周波数が実質的に互いに同一であると共にそれぞれの振幅の中心電位が実質的に接地電位に一致し、且つ、互いに半周期の位相差を有する第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧を適切に生成できる。また、圧電トランスを使用することにより、第1および第2高周波交流高電圧発生手段を小型に構成することができる。 According to this, one of the piezoelectric transformers of the first high-frequency alternating current high voltage generating means and the second high-frequency alternating current high voltage generating means boosts the high-frequency alternating current low voltage in the same phase. Is connected to the high-frequency alternating current low voltage generating means, and the other piezoelectric transformer is connected to the high-frequency alternating current low voltage generating means so as to boost the high-frequency alternating current low voltage in the opposite phase to the high-frequency alternating current low voltage generating means. From a single high-frequency AC low voltage output from the voltage generating means, the amplitude and frequency are substantially the same as each other, the center potential of each amplitude is substantially equal to the ground potential, and the half-cycle of each other A first high-frequency AC high voltage and a second high-frequency AC high voltage having a phase difference can be appropriately generated. In addition, by using the piezoelectric transformer, the first and second high-frequency AC high voltage generating means can be made compact.
また、本発明の第1の態様または第2の態様では、前記第1高周波交流高電圧と前記第2高周波交流高電圧とは、その一方の高周波交流高電圧の波形の正負を反転させてなる波形と他方の高周波交流高電圧の波形とが実質的に合致する交流高電圧であることが好ましい。 In the first aspect or the second aspect of the present invention, the first high-frequency AC high voltage and the second high-frequency AC high voltage are obtained by inverting the polarity of one of the high-frequency AC high voltage waveforms. It is preferable that the AC high voltage substantially matches the waveform of the other high-frequency AC high voltage.
これによれば、第1高周波交流高電圧と第2高周波交流高電圧とは、その任意の時刻における瞬時値の絶対値が実質的に互いに一致する(それらの絶対値の差が0であるか、もしくは微小となる)。また、それらの瞬時値の接地電位に対する極性は互いに逆極性である。この結果、放電電極対または電極対から発生する電界ノイズを定常的に微小なものとすることができる。 According to this, the first high-frequency AC high voltage and the second high-frequency AC high voltage substantially coincide with each other in the absolute value of the instantaneous value at an arbitrary time (whether the difference between the absolute values is 0). Or it will be very small). The polarities of these instantaneous values with respect to the ground potential are opposite to each other. As a result, electric field noise generated from the discharge electrode pair or the electrode pair can be constantly made minute.
なお、このような第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧を生成するためには、例えば前記高周波交流低電圧を正弦波にし、これを前記各圧電トランスに入力するようにすればよい。 In order to generate such a first high-frequency AC high voltage and a second high-frequency AC high voltage, for example, the high-frequency AC low voltage may be a sine wave and input to each piezoelectric transformer. .
また、本発明の第1の態様または第2の態様では、前記コロナ放電により生成されたイオンを除電対象物に向かわせる気流を発生させる送風手段を備えることが好ましい。 Moreover, in the 1st aspect or 2nd aspect of this invention, it is preferable to provide the ventilation means which generate | occur | produces the airflow which directs the ion produced | generated by the said corona discharge toward the static elimination object.
これによれば、前記放電電極対または電極対の近傍箇所で生成されて放出される正および負のイオンが除電対象物との間でより適切に混合されたイオン群を生成することができ、そのイオン群からの除電対象物に対する電界ノイズをより一層低減できる。また、除電対象物を放電電極対または電極対からより遠ざけることができるので、放電電極対または電極対からの除電対象物への電界ノイズをより一層低減できる。同時に、除電対象物に十分な量の正および負のイオンを供給できるので、該除電対象物の除電を短時間で行なうことができる。 According to this, it is possible to generate an ion group in which positive and negative ions generated and released at a location near the discharge electrode pair or the electrode pair are more appropriately mixed with the static elimination object, It is possible to further reduce the electric field noise with respect to the charge removal object from the ion group. In addition, since the static elimination object can be further away from the discharge electrode pair or electrode pair, electric field noise from the discharge electrode pair or electrode pair to the static elimination object can be further reduced. At the same time, since a sufficient amount of positive and negative ions can be supplied to the static elimination object, the static elimination object can be neutralized in a short time.
本発明の第1実施形態を図1を参照して説明する。図1は本実施形態のイオン生成装置の概略構成を示す図である。なお、本実施形態は、本発明の第1の態様の実施形態である。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an ion generation apparatus according to the present embodiment. This embodiment is an embodiment of the first aspect of the present invention.
図1を参照して、本実施形態のイオン生成装置1aは、第1放電電極2および第2放電電極3から成る1つの放電電極対4と、2つの対向電極5,6と、高周波交流低電圧発生手段としての高周波交流低電圧電源7と、第1高周波交流高電圧発生手段8および第2高周波交流高電圧発生手段9とを備える。
Referring to FIG. 1, an
第1放電電極2および第2放電電極3は、いずれも尖鋭な先端部を有する針状の導体(放電針)であり、その軸心を同方向(図1では上下方向)に向けて互いに隣接して配置されている。なお、これらの放電電極2,3は、図示しない絶縁部材に保持されている。また、これらの放電電極2,3の軸心の間隔は、例えば50mmである。
Each of the
対向電極5,6は、本実施形態ではいずれもリング状に形成された導体である。対向電極5,6は、それぞれ第1放電電極2、第2放電電極3に対応しており、対向電極5は、放電電極2の先端部の周囲を囲むようにして、該放電電極2と同軸心に配置されている。同様に、対向電極6は、放電電極3の先端部の周囲を囲むようにして、該放電電極3と同軸心に配置されている。この場合、各対向電極5,6の半径、すなわち、各対向電極5,6の軸心と、それに対応する対向電極5,6との距離は、放電電極2,3の間隔よりも短いものとされている。従って、これらの対向電極5,6はそれぞれに対応する放電電極2,3に近接して設けられている。そして、これらの対向電極5,6はいずれも接地され、該対向電極5,6の電位が、接地電位とほぼ同等の電位に保持されている。なお、図示の例では、対向電極5,6が各別に接地されているが、それらの対向電極5,6を導線を介して互いに導通させた上で、共用のアース線により一括して接地するようにしてもよい。
In the present embodiment, the
補足すると、本実施形態では、対向電極5,6はリング状のものであるが、対向電極5,6の形態はこれに限られるものではない。例えば、放電電極2,3の両者の軸心方向と直交し、且つその両者の軸心を含む平面と平行な方向に延在するロッド状の2つの対向電極を、当該平面の両側で放電電極2,3に近接させて配置するようにしてもよい。この場合、それらの2つの対向電極は、放電電極2,3のそれぞれに対して共通の対向電極となる。また、単一の対向電極を放電電極2,3の両者に近接させて設け、その単一の対向電極を放電電極2,3で共用するようにしてもよい。
Supplementally, in the present embodiment, the
前記高周波交流低電圧電源7は、一対の出力端子7a,7bの間に高周波交流低電圧を出力するものである。その高周波交流低電圧は、本実施形態では正弦波であり、その周波数は、例えば70kHzの高周波である。この場合、出力端子7a,7bのうちの一方、例えば出力端子7bが接地されている。従って、高周波交流低電圧電源7は、出力端子7aから、接地電位を中心電位とする正弦波の高周波交流低電圧を出力する。
The high-frequency AC low
前記第1高周波交流高電圧発生手段8および第2高周波交流高電圧発生手段9は、本実施形態では、それぞれ圧電トランス10,11により構成されている。圧電トランス10,11は、昇圧率(入力電圧に対する出力電圧の比率)などの仕様が互いに同一のものであり、それぞれ、一対の入力端子12a,12bと出力端子13とを有する。各圧電トランス10,11は、入力端子12a,12bの間に前記高周波交流低電圧を印加したとき、それを所定の昇圧率で昇圧してなる高周波交流高電圧(本実施形態では正弦波)を入力端子12a,12bの一方と、出力端子13との間に出力する。
In the present embodiment, the first high-frequency AC high voltage generating means 8 and the second high-frequency AC high voltage generating means 9 are constituted by
この場合、入力端子12aの電位を基準電位(入力される高周波交流低電圧の中心電位)としたとき、該基準電位に対する出力端子13の電位は、入力端子12bの電位と同位相の高周波交流高電圧(基準電位を中心電位とする交流高電圧)となる。すなわち、入力端子12aに対する出力端子13の電位は、入力端子12aに対する入力端子12bの電位が正極性または負極性となる各半周期の期間で、該入力端子12bの電位と同極性の電位になるように変化する交流高電圧となる。また、入力端子12bの電位を基準電位としたとき、該基準電位に対する出力端子13の電位は、入力端子12aの電位と逆位相の高周波交流高電圧となる。すなわち、入力端子12bに対する出力端子13の電位は、入力端子12bに対する入力端子12aの電位が正極性または負極性となる各半周期の期間で、該入力端子12aの電位と同極性の電位になるように変化する交流高電圧となる。
In this case, when the potential of the
本実施形態では、圧電トランス10は、その入力端子12aを基準電位として、該入力端子12aが高周波交流低電圧電源7の出力端子7bに接続され(接地され)、入力端子12bが高周波交流低電圧電源7の出力端子7aに接続されている。これにより、圧電トランス10は、接地電位を中心電位として、前記高周波交流低電圧(高周波交流低電圧発生電源7の出力端子7aの電位)をこれと同位相に昇圧してなる高周波交流高電圧(第1高周波交流高電圧)を該圧電トランス10の出力端子13から出力する。そして、該圧電トランス10の出力端子13が第1放電電極2に接続されている。これにより、該第1放電電極2に接地電位(≒対向電極5,6の電位)を振幅の中心電位とする前記第1高周波交流高電圧が印加されるようになっている。
In this embodiment, the
一方、圧電トランス11は、圧電トランス10の場合とは逆に、その入力端子12bを基準電位として、該入力端子12bが高周波交流低電圧電源7の出力端子7bに接続され(接地され)、入力端子12aが高周波交流低電圧電源7の出力端子7aに接続されている。これにより、圧電トランス11は、接地電位を中心電位として、前記高周波交流低電圧をこれと逆位相に昇圧してなる高周波交流高電圧(第2高周波交流高電圧)を該圧電トランス11の出力端子13から出力する。そして、該圧電トランス11の出力端子13が第2放電電極3に接続されている。これにより、該第2放電電極3に接地電位(≒対向電極5,6の電位)を振幅の中心電位とする前記第2高周波交流高電圧が印加されるようになっている。
On the other hand, in contrast to the
なお、第1高周波交流高電圧と第2高周波交流高電圧とは、いずれも共通の高周波交流低電圧を圧電トランス10,11により同一の昇圧率で昇圧したものである。従って、それらの振幅および周波数は、互いに実質的に同一となる。その振幅は、本実施形態では12kVである。また、その周波数は、前記高周波交流低電圧の周波数(本実施形態では70kHz)と同一である。そして、第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧は、それぞれ前記高周波交流低電圧と同位相、逆位相のものであるので、互いに半周期の位相差を有するものとなる。また、本実施形態では、各圧電トランス10,11に入力する高周波交流低電圧は正弦波であるので、第1高周波交流高電圧および第2高周波交流電圧の波形も、ひずみの小さい正弦波となる。このため、第1高周波交流高電圧と前記第2高周波交流高電圧とは、その一方の高周波交流高電圧の波形の正負を反転させてなる波形と他方の高周波交流高電圧の波形とが実質的に合致するものとなる。ひいては、任意の時刻における第1高周波交流高電圧および第2高周波交流電圧のそれぞれの瞬時値の絶対値は、互いにほぼ一致するものとなる。
Note that the first high-frequency AC high voltage and the second high-frequency AC high voltage are boosted at the same step-up rate by the
また、放電電極対4の上方には、図示を省略するファンなどの送風手段が設けられており、その送風手段によって、図1の矢印Yで示す気流が放電電極対4を経由して流されるようになっている。その気流Yの向きは、各放電電極2,3の軸心方向でその基端側から先端側に向かう向きであり、放電電極2,3の先端側に後述するように配置される除電対象物Wに向かう気流である。なお、気流Yは、空気流でよいが、例えば窒素ガスの気流であってもよい。
Further, an air blowing means such as a fan (not shown) is provided above the
補足すると、図1中のC2、C4、C5は浮遊静電容量を示しており、これについては後述する。 Supplementally, C2, C4, and C5 in FIG. 1 indicate stray capacitances, which will be described later.
以上のように構成されたイオン生成装置1aにより、半導体デバイスなどの除電対象物Wの除電を行なう場合には、図1に示す如く、該除電対象物Wが前記気流Yの下流側で放電電極対4の放電電極2,3の先端に対向するように配置される。そして、この状態で、イオン生成装置1aの運転が行なわれる。
When the
このとき、第1放電電極2に、圧電トランス10から、前記した如く、接地電位を中心電位とする第1高周波交流高電圧が印加される。その第1高周波交流高電圧によって第1放電電極2と対向電極5との間で第1放電電極2の先端部に集中するような電界(交流の電界)が形成される。その電界によって、第1放電電極2の先端部近傍でコロナ放電が発生し、そのコロナ放電によって、正のイオン、負のイオンが第1高周波交流高電圧の周波数と同等の高周波で交互に生成される。正のイオンは、第1高周波交流高電圧が接地電位に対して正極性となる期間に生成され、負のイオンは、第1高周波交流高電圧が接地電位に対して負極性となる期間に生成される。
At this time, the first high-frequency AC high voltage having the ground potential as the center potential is applied to the
同時に、第2放電電極3に、圧電トランス11から、前記した如く、接地電位を中心電位とする第2高周波交流高電圧が印加される。それにより、第1放電電極2側と同様に、第2放電電極3の先端部近傍でコロナ放電が発生し、そのコロナ放電によって、正のイオン、負のイオンが第2高周波交流高電圧の周波数(=第1高周波交流高電圧の周波数)と同等の高周波で交互に生成される。
At the same time, as described above, the second high-frequency alternating high voltage having the ground potential as the center potential is applied to the
なお、前記したように、第1高周波交流高電圧と第2高周波交流高電圧とは、互いに半周期の位相差を有する。このため、第1放電電極2側で正のイオンが生成される期間では、同時に第2放電電極3側で負のイオンが生成される。また、第1放電電極2側で負のイオンが生成される期間では、同時に第2放電電極3側で正のイオンが生成される。
As described above, the first high-frequency AC high voltage and the second high-frequency AC high voltage have a half-cycle phase difference from each other. For this reason, in the period in which positive ions are generated on the
上記の如く第1放電電極2の先端部近傍で交互に生成された正のイオンおよび負のイオンの一部は、第1放電電極2との反発力や気流Yによって除電対象物Wに向かって移動する。同様に、第2放電電極3の先端部近傍で交互に生成された正のイオンおよび負のイオンの一部は、第2放電電極3との反発力や気流Yによって除電対象物Wに向かって移動する。そして、除電対象物Wに到達した正のイオンおよび負のイオンによって、該除電対象物Wの帯電電荷が中和され、該除電対象物Wの除電がなされる。
As described above, the positive ions and some of the negative ions generated alternately near the tip of the
この場合、各放電電極2,3の先端部近傍での正のイオン、負のイオンの生成は高周波(本実施形態では70kHzの高周波)で交互に行なわれる。さらに、それらの正のイオン、負のイオンは、気流Yによる撹乱を受けながら、除電対象物Wに向かって移動する。
In this case, generation of positive ions and negative ions in the vicinity of the tips of the
このため、除電対象物Wと放電電極対4との間で、正のイオン群と、負のイオン群とが離散的に分布するようなことが防止され、除電対象物Wと放電電極対4との間で、正のイオンと負のイオンとが比較的高密度で混合されたようなイオン群が形成される。そして、そのイオン群の各イオンが発生する電界ノイズが、巨視的には相殺されるようになる。その結果、生成されて除電対象物Wに向かう正および負のイオンから除電対象物Wへの電界ノイズを低減できる。
For this reason, it is prevented that a positive ion group and a negative ion group are distributed discretely between the static elimination object W and the
また、第1放電電極2および第2放電電極3にそれぞれ印加される第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧は、前記したように互いに半周期の位相差を有する。また、それらの高周波交流高電圧は、接地電位を中心電位として、互いにほぼ同一の振幅を有する正弦波である。このため、各放電電極2,3への高周波交流高電圧の印加に起因してそれぞれ発生する電界は、放電電極対4の近傍を除いて、相殺されるようになる。その結果、放電電極対4による除電対象物Wに対する電界ノイズを十分に低減できる。
Further, the first high-frequency AC high voltage and the second high-frequency AC high voltage applied to the
より具体的には、図1に示す如く、第1放電電極2と除電対象物Wとの間の浮遊静電容量をC4、第2放電電極3と除電対象物Wとの間の浮遊静電容量をC5、接地電位に対する除電対象物Wの浮遊静電容量をC2とおく。また、第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧の振幅、および角周波数をそれぞれVp、ωとおく。このとき、任意の時刻tにおける除電対象物Wの接地電位に対する誘導電位Viは、次式(1)により表される。なお、ここでは、第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧の両者の値が0となる時刻をt=0の時刻としている。
More specifically, as shown in FIG. 1, the floating electrostatic capacitance between the
Vi=(C4/(C4+C2))・Vp・sin(ω・t)
+(C5/(C5+C2))・Vp・sin(ω・t+π)……(1)
Vi = ( C4 / (C4 + C2)). Vp.sin (.omega..t)
+ ( C5 / (C5 + C2)) · Vp · sin (ω · t + π) (1)
ここで、C4≒C5であり、また、sin(ω・t+π)=−sin(ω・t)であるから、式(1)によって、Vi≒0となる。従って、除電対象物Wには、実質的に放電電極対4から電界ノイズが作用しないこととなる。
Here, since C4≈C5 and sin (ω · t + π) = − sin (ω · t), Vi≈0 according to the equation (1). Accordingly, the electric field noise from the
以上のように、本実施形態によれば、生成されるイオンや放電電極対4から除電対象物Wに作用する電界ノイズを十分に低減できる。その結果、除電対象物Wが半導体デバイスであっても、該半導体デバイスの誤作動や損傷が生じるのを防止しつつ、該半導体デバイスの除電を効果的に行なうことができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to sufficiently reduce electric field noise that acts on the static elimination object W from the generated ions and the
次に、本発明の第2実施形態を図2を参照して説明する。図2は本実施形態のイオン生成装置1bの概略構成を示す図である。なお、本実施形態の説明では、第1実施形態と同一の構成要素については、第1実施形態と同一の参照符号を用いて詳細な説明を省略する。そして、第1実施形態と相違する事項を中心に説明する。また、本実施形態は、本発明の第1の態様の実施形態である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the ion generator 1b of the present embodiment. In the description of the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted. And it demonstrates centering on the matter which is different from 1st Embodiment. The present embodiment is an embodiment of the first aspect of the present invention.
本実施形態のイオン生成装置1bは、放電電極対4と、その放電電極対4を構成する第1放電電極2および第2放電電極3にそれぞれ近接して設けられた対向電極5,6との組を複数備えている。各放電電極対4とそれに対応する対向電極5,6との各組において、該放電電極対4の放電電極2,3の構成、対向電極5,6の構成、およびそれらの配置構成は、第1実施形態と同じである。
The ion generator 1b according to the present embodiment includes a
この場合、イオン生成装置1bに備えた複数の放電電極対4は、各第1放電電極2および第2放電電極3の軸心を同方向に向けて、該軸心と直交する方向に1列に並ぶように配列されている。また、本実施形態では、対向電極5,6は、互いに隣り合うもの同士が導線14によって接続されている。そして、これらの対向電極5,6の全てが、単一のアース線15により一括して接地されている。なお、対向電極5,6は各別に接地してもよい。また、対向電極5,6は、リング状のものに限らず、前記第1実施形態で補足説明したロッド状の対向電極を使用してもよい。
In this case, the plurality of discharge electrode pairs 4 provided in the ion generating device 1b are arranged in one row in a direction perpendicular to the axis center of the
また、本実施形態のイオン生成装置1bは、前記第1実施形態と同一の高周波交流低電圧電源7(高周波交流低電圧発生手段)を備えると共に、各放電電極対4にそれぞれ対応する第1高周波交流高電圧発生手段8および第2高周波交流高電圧発生手段9の組を、放電電極対4の個数と同数備えている。各放電電極対4に対応する第1高周波交流高電圧発生手段8および第2高周波交流高電圧発生手段9は、前記第1実施形態のものと同一であり、それぞれ圧電トランス10,11により構成されている。
The ion generator 1b of the present embodiment includes the same high frequency AC low voltage power supply 7 (high frequency AC low voltage generating means) as that of the first embodiment, and the first high frequency corresponding to each
この場合、各放電電極対4に対応する圧電トランス10,11のそれぞれと、該放電電極対4の第1放電電極2および第2放電電極3のそれぞれとの接続構成、並びに、各圧電トランス10,11と高周波交流低電圧電源7との接続構成は、第1実施形態と同じである。
In this case, the connection structure between each of the
また、第1実施形態と同様に、図示しないファンなどの送風手段が備えられ、その送風手段によって、各放電電極対4を経由して、その上方から下方に向かう気流Yが生成されるようになっている。
Further, similarly to the first embodiment, a blowing unit such as a fan (not shown) is provided, and the blowing unit generates an air flow Y from the upper side to the lower side via each
以上説明した如く構成されたイオン生成装置1bでは、除電対象物の除電を行なうときの各放電電極対4毎のイオン生成動作は前記第1実施形態と同様に行なわれる。このため、本実施形態のイオン生成装置1bにおいても、生成されるイオンや各放電電極対4から除電対象物に作用する電界ノイズを十分に低減できる。その結果、除電対象物が半導体デバイスであっても、該半導体デバイスの誤作動や損傷が生じるのを防止しつつ、該半導体デバイスの除電を効果的に行なうことができる。
In the ion generating apparatus 1b configured as described above, the ion generating operation for each
なお、本実施形態では、各放電電極対4毎に、圧電トランス10,11の組を備えるようにしたが、圧電トランス10,11の出力容量が十分に確保できるような場合には、1つの圧電トランス10から2つ以上の放電電極対4の第1放電電極2に第1高周波交流高電圧を印加すると共に、1つの圧電トランス11から2つ以上の放電電極対4の第2放電電極3に第2高周波交流高電圧を印加するようにして、圧電トランス10,11の組の個数を放電電極対4の個数よりも少なくしてもよい。
In the present embodiment, each
次に、本発明の第3実施形態を図3を参照して説明する。図3は本実施形態のイオン生成装置1cの概略構成を示す図である。なお、本実施形態の説明では、第1実施形態と同一の構成要素については、第1実施形態と同一の参照符号を用いて詳細な説明を省略する。そして、第1実施形態と相違する事項を中心に説明する。また、本実施形態は、本発明の第1の態様の実施形態である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the ion generator 1c of the present embodiment. In the description of the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted. And it demonstrates centering on the matter which is different from 1st Embodiment. The present embodiment is an embodiment of the first aspect of the present invention.
本実施形態のイオン生成装置1cは、2つの放電電極対4,4を備えている。各放電電極対4を構成する第1放電電極2および第2放電電極3は第1実施形態のものと同じである。
The ion generator 1c of this embodiment includes two discharge electrode pairs 4 and 4. The
この場合、本実施形態では、一方の放電電極対4の放電電極2,3および他方の放電電極対4の放電電極2,3は、筒状の絶縁部材16に取り付けられている。より詳しくは、各放電電極対4の放電電極2,3は、筒状の絶縁部材16の外周面から該絶縁部材16の直径方向に突出し、且つ、絶縁部材14の周方向に所定角度の位相差を存して互いに隣接するように絶縁部材16に取り付けられている。本実施形態では、各放電電極対4の放電電極2,3は、絶縁部材16の周方向に90度の位相差を存して互いに隣接されている。また、一方の放電電極対4の放電電極2,3のそれぞれと、他方の放電電極対4の放電電極2,3のそれぞれとが、絶縁部材16の周方向で180度の位相差を有して配列されている。換言すれば、一方の放電電極対4の第1放電電極2と他方の放電電極対4の第1放電電極2とが、絶縁部材16の直径方向の1つの軸線上で該絶縁部材16の外周面から互いに反対の向きに突出し、且つ、一方の放電電極対4の第2放電電極3と他方の放電電極対4の第1放電電極3とが、絶縁部材16の直径方向で第1放電電極2,2の軸心に対して直交する軸線上で該絶縁部材16の外周面から互いに反対の向きに突出するように絶縁部材16に取り付けられている。
In this case, in this embodiment, the
なお、筒状の絶縁部材16の周方向における各放電電極対4の放電電極2,3の位相差は、90度よりも小さくてもよい。
The phase difference between the
また、イオン生成装置1cは、接地された単一の対向電極17を有する。この対向電極17は、リング状に形成された導体である。この場合、対向電極17の半径は、前記絶縁部材16の軸心から各放電電極2,3の先端までの距離よりも若干大きいものとされている。そして、該対向電極17は、その内周部を各放電電極対4の放電電極2,3の先端に近接させて対向させるようにして、前記絶縁部材16と同軸心に配置されている。
Moreover, the ion generator 1c has a
なお、対向電極17は、筒状のものであってもよい。また、各放電電極2,3毎に、第1実施形態と同様の対向電極を備えるようにしてもよい。
The
イオン生成装置1cは、さらに、前記第1実施形態と同一の高周波交流低電圧電源7(高周波交流低電圧発生手段)を備えると共に、各放電電極対4にそれぞれ対応する第1高周波交流高電圧発生手段8および第2高周波交流高電圧発生手段9の組を2組備えている。各放電電極対4に対応する第1高周波交流高電圧発生手段8および第2高周波交流高電圧発生手段9は、前記第1実施形態のものと同一であり、それぞれ圧電トランス10,11により構成されている。
The ion generator 1c further includes the same high-frequency AC low-voltage power supply 7 (high-frequency AC low-voltage generating means) as that in the first embodiment, and first high-frequency AC high-voltage generation corresponding to each
この場合、各放電電極対4に対応する圧電トランス10,11のそれぞれと、該放電電極対4の第1放電電極2および第2放電電極3のそれぞれとの接続構成、並びに、各圧電トランス10,11と高周波交流低電圧電源7との接続構成は、第1実施形態と同じである。なお、この場合、各放電電極対4の放電電極2,3のそれぞれと、該放電電極対4に対応する圧電トランス10,11のそれぞれとを接続するための接続線は、例えば絶縁部材16の内部を通して配線される。
In this case, the connection structure between each of the
また、本実施形態では、筒状の絶縁部材16の内部には、その一端側から図示しないファンなどの送風手段により空気(あるいは窒素ガスなど)が供給され、それにより、放電電極対4,4を経由して絶縁部材16内を流れる気流が生成されるようになっている。その気流の向きは、例えば図3の紙面の表側から裏側の向きである。
Further, in the present embodiment, air (or nitrogen gas or the like) is supplied into the cylindrical insulating
以上説明した如く構成されたイオン生成装置1cでは、除電対象物の除電を行なうときに、図示を省略する除電対象物が、前記絶縁部材16の軸心方向で、放電電極対4,4の下方(図3の紙面の裏側)に配置され、この状態で、イオン生成装置1cの運転が行なわれる。このとき、各放電電極対4毎のイオン生成動作は前記第1実施形態と同様に行なわれる。このため、本実施形態のイオン生成装置1cにおいても、生成されるイオンや各放電電極対4から除電対象物に作用する電界ノイズを十分に低減できる。その結果、除電対象物が半導体デバイスであっても、該半導体デバイスの誤作動や損傷が生じるのを防止しつつ、該半導体デバイスの除電を効果的に行なうことができる。
In the ion generating apparatus 1c configured as described above, when the static elimination object is neutralized, the static elimination object (not shown) is below the discharge electrode pairs 4 and 4 in the axial direction of the insulating
なお、本実施形態では、放電電極対4を2つ備えたが、さらに多くの放電電極対を備えるようにしてもよい。また、圧電トランス10,11の出力容量が十分に確保できるような場合には、一組の圧電トランス10,11のそれぞれから、各放電電極対4の第1放電電極2、第2放電電極3に高周波交流高電圧を印加するようにしてもよい。
In the present embodiment, two discharge electrode pairs 4 are provided, but more discharge electrode pairs may be provided. Further, when the output capacity of the
次に、本発明の第4実施形態を図4を参照して説明する。図4は本実施形態のイオン生成装置1dの概略構成を示す図である。なお、本実施形態の説明では、第1実施形態と同一の構成要素については、第1実施形態と同一の参照符号を用いて詳細な説明を省略する。そして、第1実施形態と相違する事項を中心に説明する。また、本実施形態は、本発明の第2の態様の実施形態である。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the ion generating apparatus 1d of the present embodiment. In the description of the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted. And it demonstrates centering on the matter which is different from 1st Embodiment. This embodiment is an embodiment of the second aspect of the present invention.
本実施形態のイオン生成装置1dは、第1電極18および第2電極19から成る1つの電極対20を備える。本実施形態では、第1電極18および第2電極19は、いずれも尖鋭な先端部を有する針状の導体、すなわち、前記第1実施形態の放電電極2,3と同様の放電針であり、放電電極として機能するものである。そして、電極18,19は、その先端を互いに近接させて対向させた状態で同軸心に配置されている。これらの電極18,19の先端の間隔は、例えば10mmである。
The ion generating apparatus 1 d according to the present embodiment includes one
この場合、電極18,19は、本実施形態では、筒状の絶縁部材21に取り付けられている。より詳しくは、電極18,19は、筒状の絶縁部材21の内周面から該絶縁部材21の軸心に向かって、該絶縁部材21の直径方向に突出するように絶縁部材21に取り付けられている。
In this case, the
なお、電極18,19は、必ずしも同軸心に配置する必要はなく、それらの軸心が、絶縁部材21の軸心上で交差するように配置してもよい。また、電極18,19は必ずしも、筒状の絶縁部材21に取り付ける必要はなく、例えば、各別の絶縁部材に取り付けるようにしてもよい。
The
イオン生成装置1dは、さらに、高周波交流低電圧電源7(高周波交流低電圧発生手段)、第1高周波交流高電圧発生手段8、および第2高周波交流高電圧発生手段9を備えている。これらは、第1実施形態のものと同一であり、第1高周波交流高電圧発生手段8および第2高周波交流高電圧発生手段9は、それぞれ圧電トランス10,11により構成されている。
The ion generator 1d further includes a high frequency AC low voltage power source 7 (high frequency AC low voltage generating means), a first high frequency AC high voltage generating means 8, and a second high frequency AC high voltage generating means 9. These are the same as those in the first embodiment, and the first high-frequency AC high voltage generating means 8 and the second high-frequency AC high voltage generating means 9 are constituted by
この場合、高周波交流低電圧電源7と、圧電トランス10,11との接続構成は、前記第1実施形態と同じである。また、圧電トランス10と第1電極18との接続構成、並びに、圧電トランス11と第2電極19との接続構成は、それぞれ、前記第1実施形態における圧電トランス10と第1放電電極2との接続構成、並びに、圧電トランス11と第2放電電極19との接続構成と同じである。
In this case, the connection configuration between the high-frequency AC low-
また、本実施形態では、筒状の絶縁部材21の内部には、その一端側から図示しないファンなどの送風手段により空気(あるいは窒素ガスなど)が供給され、それにより、図4に矢印Yで示す如く、電極対20を経由して絶縁部材21の内部を流れる気流Yが生成されるようになっている。その気流Yの向きは、図示の例では下向きである。
Further, in the present embodiment, air (or nitrogen gas or the like) is supplied from one end side to the inside of the cylindrical insulating
補足すると、本実施形態では、後述する如く、圧電トランス10,11の昇圧率は、前記第1実施形態のものよりも低くてもよく、例えば、前記第1実施形態のものの半分程度の昇圧率のものでもよい。
Supplementally, in this embodiment, as will be described later, the step-up rate of the
以上のように構成されたイオン生成装置1dにより、半導体デバイスなどの除電対象物Wの除電を行なう場合には、図4に示す如く、該除電対象物Wが前記気流Yの下流側で絶縁部材21の端部に対向するように配置される。そして、この状態で、イオン生成装置1dの運転が行なわれる。 In the case where the ionization target W such as a semiconductor device is neutralized by the ion generating apparatus 1d configured as described above, the neutralization target W is an insulating member on the downstream side of the airflow Y as shown in FIG. It arrange | positions so that the edge part of 21 may be opposed. In this state, the ion generator 1d is operated.
このとき、圧電トランス10から第1電極18に、接地電位を中心電位とする第1高周波交流高電圧が印加されると同時に、圧電トランス11から第2電極19に、接地電位を中心電位とする第2高周波交流電圧が印加される。ここで、第1高周波交流高電圧と第2高周波交流高電圧とは、前記第1実施形態で説明した如く半周期の位相差を有するので、第1電極18と第2電極19との間の電位差は、第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧の振幅の2倍の振幅を有する交流電圧となる。
At this time, a first high-frequency AC high voltage having a ground potential as a central potential is applied from the
そして、この電極18,19は、いずれも放電針であるので、第1電極18と第2電極19との電位差によって、各電極18,19の先端部に集中するような電界(交流の電界)が形成される。その電界によって、各電極18,19の先端部近傍でコロナ放電が発生し、そのコロナ放電によって、正のイオン、負のイオンが第1および第2の高周波交流高電圧と同等の高周波で交互に生成される。すなわち、第1電極18が接地電位に対して正極性、負極性となる期間において、それぞれ該第1電極18の先端部近傍で正のイオン、負のイオンが生成される。同様に、第2電極19が接地電位に対して正極性、負極性となる期間において、それぞれ該第2電極19の先端部近傍で正のイオン、負のイオンが生成される。なお、第1高周波交流高電圧と第2高周波交流高電圧とは、互いに半周期の位相差を有するので、第1電極18の先端部近傍で正のイオンが生成される期間では、同時に第2電極19の先端部近傍で負のイオンが生成される。また、第1電極18の先端部近傍で負のイオンが生成される期間では、同時に第2電極19の先端部近傍で正のイオンが生成される。
Since both the
上記の如く第1電極18の先端部近傍で交互に生成された正のイオンおよび負のイオンの一部は、第1電極2との反発力や気流Yによって除電対象物Wに向かって移動する。同様に、第2電極19の先端部近傍で交互に生成された正のイオンおよび負のイオンの一部は、第2電極19との反発力や気流Yによって除電対象物Wに向かって移動する。そして、除電対象物Wに到達した正のイオンおよび負のイオンによって、該除電対象物Wの帯電電荷が中和され、該除電対象物Wの除電がなされる。
As described above, some of the positive ions and the negative ions generated alternately near the tip of the
この場合、各電極18,19の先端部近傍での正のイオン、負のイオンの生成は高周波(本実施形態では70kHzの高周波)で交互に行なわれる。さらに、それらの正のイオン、負のイオンは、気流Yによる撹乱を受けながら、除電対象物Wに向かって移動する。
In this case, generation of positive ions and negative ions in the vicinity of the tips of the
このため、第1実施形態と同様に、除電対象物Wと電極対20との間で、正のイオンと負のイオンとが比較的高密度で混合されたような状態になり、ひいては、各イオンが発生する電界ノイズが、巨視的には相殺される。その結果、生成された正および負のイオンによる除電対象物Wに対する電界ノイズを低減できる。
For this reason, as in the first embodiment, positive ions and negative ions are mixed at a relatively high density between the static elimination object W and the
また、第1電極18および第2電極19にそれぞれ印加される第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧は、前記したように互いに半周期の位相差を有し、また、接地電位を中心電位として、互いにほぼ同一の振幅を有する正弦波である。このため、第1実施形態と同様に、各電極18,19への高周波交流高電圧の印加に起因してそれぞれ発生する電界は、電極対20の近傍を除いて、相殺されるようになる。その結果、電極対20による除電対象物Wに対する電界ノイズを十分に低減できる。
Further, as described above, the first high-frequency AC high voltage and the second high-frequency AC high voltage applied to the
さらに、本実施形態では、各電極18,19でコロナ放電を発生させる電界は、両電極18,19間の電位差に起因する電界であり、その電位差は前記したように第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧の振幅の2倍の振幅を有する交流電圧である。そして、当該電位差の振幅が、各電極18,19でコロナ放電を発生させる上で十分な電圧になっていればよい。このため、第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧の振幅は、前記第1実施形態の場合の半分程度の振幅で十分である。従って、本実施形態の圧電トランス10,11として、第1実施形態のものよりも最大出力電圧や昇圧率が小さい圧電トランスを使用することができ、ひいては、圧電トランス10,11の小型化、コスト低減を図ることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the electric field that generates corona discharge in each of the
補足すると、本実施形態では、電極対20の両者の電極18,19が放電電極として機能するようにしたが、電極18,19のいずれか一方のみが、放電電極として機能するようにしてもよい。この場合の例を変形例として、図5(a)〜(c)を参照して説明する。図5(a)〜(c)はそれぞれ、その変形例における電極対20を示している。
Supplementally, in the present embodiment, both the
例えば、図5(a),(b)に示すように、第2電極19だけを針状の放電針にすると共に、第1電極18を円柱状の電極にして、該第1電極18でコロナ放電が発生しにくいか、もしくは発生しないようにしてもよい。図5(a)の変形例では、円柱状の第1電極18の外周面が第1電極18の先端に対向し、図5(b)の変形例では、円柱状の第1電極18の一端面が第1電極18の先端に対向する。また、例えば、図5(c)に示すように、第2電極19だけを針状の放電針にすると共に、第1電極18を、その第2電極19に対向する部分に丸みを持たせた棒状の電極にしてもよい。
For example, as shown in FIGS. 5A and 5B, only the
これらの例の電極対20を使用した場合には、基本的には、第2電極19の先端部近傍だけでコロナ放電が発生して、該先端部近傍で正負のイオンが交互に生成される。この場合であっても、正負のイオンは、第1および第2高周波交流高電圧の周波数と同等の高周波で交互に生成され、また、気流Yによる撹乱を受けながら、除電対象物Wに向かって移動するので、前記第4実施形態の場合と同様に、除電対象物Wと電極対20との間で、正のイオンと負のイオンとが比較的高密度で混合され、ひいては、生成された正および負のイオンによる除電対象物Wに対する電界ノイズを低減できる。また、各電極18,19にそれぞれ印加される第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧は、前記第4実施形態の場合と同じであるので、電極対20による除電対象物Wに対する電界ノイズを十分に低減できる。
When the electrode pairs 20 of these examples are used, basically, corona discharge occurs only in the vicinity of the tip of the
なお、図5(a)〜(c)では、第2電極19だけを放電電極としたが、第1電極18だけを放電電極としてもよいことはもちろんである。
5A to 5C, only the
次に、本発明の第5実施形態を図6を参照して説明する。図5は本実施形態のイオン生成装置1eの概略構成を示す図である。なお、本実施形態の説明では、第1実施形態または第4実施形態と同一の構成要素については、第1実施形態または第4実施形態と同一の参照符号を用いて詳細な説明を省略する。そして、第1実施形態または第4実施形態と相違する事項を中心に説明する。また、本実施形態は、本発明の第2の態様の実施形態である。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the ion generator 1e of the present embodiment. In the description of the present embodiment, the same components as those in the first embodiment or the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment or the fourth embodiment, and detailed description thereof is omitted. And it demonstrates centering on the matter which is different from 1st Embodiment or 4th Embodiment. This embodiment is an embodiment of the second aspect of the present invention.
本実施形態のイオン生成装置1eは、2つの電極対20,20を備えている。各電極対20を構成する第1電極18および第2電極19は第4実施形態のものと同じであり、いずれも放電針である。
The ion generator 1e of the present embodiment includes two electrode pairs 20 and 20. The
この場合、本実施形態では、一方の電極対20の電極18,19および他方の電極対20の電極18,19は、次のように筒状の絶縁部材21に取り付けられている。なお、絶縁部材21は、前記第4実施形態のものと同じであるが、図6に示す絶縁部材21は、その軸心に直交する横断面で表している。
In this case, in this embodiment, the
各電極対20の電極18,19は、筒状の絶縁部材21の外周面から該絶縁部材21の軸心に向かって該絶縁部材21の直径方向に突出し、且つ、絶縁部材21の周方向に所定角度の位相差を存して互いに隣接するように絶縁部材21に取り付けられている。本実施形態では、各電極対20の電極18,19は、絶縁部材21の周方向に90度の位相差を存して配置され、電極18,19の先端が近接されている。また、一方の電極対20の放電電極18,19のそれぞれと、他方の電極対20の放電電極18,19のそれぞれとが、絶縁部材21の周方向で180度の位相差を有して配列されている。換言すれば、一方の電極対20の第1電極18と他方の電極対20の第1電極18とが、絶縁部材21の直径方向の1つの軸線上で該絶縁部材21の内周面から該絶縁部材21の軸心に向かって突出し、且つ、一方の電極対20の第2電極19と他方の電極対21の第2電極19とが、絶縁部材21の直径方向で第1電極18,18の軸心に対して直交する軸線上で該絶縁部材21の内周面から該絶縁部材21の軸心に向かって突出するように絶縁部材21に取り付けられている。
The
なお、筒状の絶縁部材21の周方向における各電極対20の電極18,19の位相差は、90度よりも小さくてもよい。
The phase difference between the
イオン生成装置1eは、さらに、高周波交流低電圧電源7(高周波交流低電圧発生手段)、第1高周波交流高電圧発生手段8、および第2高周波交流高電圧発生手段9を備えている。これらは、第1実施形態または第4実施形態のものと同一であり、第1高周波交流高電圧発生手段8および第2高周波交流高電圧発生手段9は、それぞれ圧電トランス10,11により構成されている。
The ion generator 1e further includes a high frequency AC low voltage power source 7 (high frequency AC low voltage generating means), a first high frequency AC high voltage generating means 8, and a second high frequency AC high voltage generating means 9. These are the same as those in the first embodiment or the fourth embodiment, and the first high-frequency AC high voltage generating means 8 and the second high-frequency AC high voltage generating means 9 are constituted by
この場合、高周波交流低電圧電源7と、圧電トランス10,11との接続構成は、前記第1実施形態と同じである。また、圧電トランス10と第1電極18との接続構成、並びに、圧電トランス11と第2電極19との接続構成は、それぞれ、前記第1実施形態における圧電トランス10と第1放電電極2との接続構成、並びに、圧電トランス11と第2放電電極3との接続構成と同じである。
In this case, the connection configuration between the high-frequency AC low-
なお、前記第4実施形態と同様に、圧電トランス11,12の昇圧率は、第1実施形態のものよりも小さくてよい。
As in the fourth embodiment, the step-up rate of the
また、筒状の絶縁部材21の内部に、気流が生成されることは、前記第4実施形態と同じである。
Further, the airflow is generated inside the cylindrical insulating
以上説明した如く構成されたイオン生成装置1eでは、除電対象物の除電を行なうときの各電極対20毎のイオン生成動作は前記第4実施形態と同様に行なわれる。このため、本実施形態のイオン生成装置1eにおいても、生成されるイオンや各放電電極対4から除電対象物に作用する電界ノイズを十分に低減できる。その結果、除電対象物が半導体デバイスであっても、該半導体デバイスの誤作動や損傷が生じるのを防止しつつ、該半導体デバイスの除電を効果的に行なうことができる。また、第4実施形態と同様に、圧電トランス10,11として、第1実施形態のものよりも最大出力電圧や昇圧率が小さい圧電トランスを使用することができ、ひいては、圧電トランス10,11の小型化、コスト低減を図ることができる。
In the ion generating apparatus 1e configured as described above, the ion generating operation for each
なお、本実施形態では、電極対20を2つ備えたが、さらに多くの電極対を備えるようにしてもよい。また、圧電トランス10,11の出力容量が十分に確保できるような場合には、一組の圧電トランス10,11のそれぞれから、各電極対20の第1電極18、第2電極19に高周波交流高電圧を印加するようにしてもよい。また、各電極18,19は必ずしも、筒状の絶縁部材21に取り付ける必要はなく、例えば、各別の絶縁部材に取り付けるようにしてもよい。また、例えば、前記図5に示した変形例と同様に、各電極対20の電極18,19のいずれか一方だけを放電電極とするようにしてもよい。
In the present embodiment, two electrode pairs 20 are provided, but more electrode pairs may be provided. Further, when the output capacity of the
また、以上説明した各実施形態では、高周波交流低電圧並びに、第1および第2高周波交流高電圧の周波数を70kHzに設定したが、その周波数は、10kHz〜100kHzの範囲内、望ましくは、30kHz〜70kHzの範囲内で設定すればよい。 Further, in each of the embodiments described above, the frequency of the high-frequency alternating current low voltage and the first and second high-frequency alternating current high voltages is set to 70 kHz, but the frequency is within the range of 10 kHz to 100 kHz, preferably 30 kHz to What is necessary is just to set within the range of 70 kHz.
次に、前記第1実施形態のイオン生成装置1aに関する動作試験について図7〜図10を参照して説明する。
Next, an operation test relating to the
本願発明者は、前記した各実施形態のイオン生成装置1a〜1eのうち、例えばイオン生成装置1aに関する動作試験(第1および第2の動作試験)を行なった。また、その動作試験結果と比較するために、比較例のイオン生成装置の動作試験を行なった。図7は、イオン生成装置1aの第1の動作試験に関するシステム構成の概要を示す図、図8はイオン生成装置1aの第2の動作試験に関するシステム構成の概要を示す図、図9は比較例のイオン生成装置Xの概略構成を示す図、図10は該動作試験により得られたデータを示すグラフである。なお、図7および図8では、イオン生成装置1aは、その要部構成のみを図示している。
This inventor performed the operation test (1st and 2nd operation test) regarding the
図7を参照して、イオン生成装置1aの第1の動作試験は、帯電プレートモニタ装置50を使用した動作試験である。この帯電プレートモニタ装置50は、その本体筐体部51上に、複数の絶縁部材52を介して支持された金属製(導電性)の帯電プレート53を有する。帯電プレート53は、150mm角の金属プレート(20pF)である。そして、帯電プレートモニタ装置50は、その本体筐体部51内に、+1000Vまたは−1000Vの直流高電圧(接地電位に対する電圧)を帯電プレート53に印加可能な高圧電源54と、帯電プレート53の電位(接地電位に対する電位)を測定する電位測定器55と、計時タイマ56とを備えている。
Referring to FIG. 7, the first operation test of
イオン生成装置1aの第1の動作試験では、図7に示す如く、帯電プレート53の上方に、該帯電プレート53と所定の間隔DESを存して放電電極対4が位置するように帯電プレートモニタ装置50とイオン生成装置1aとを設置する。そして、この状態で、帯電プレートモニタ装置50を高圧電源54によって所定の電位(以下、初期帯電電位という)に帯電させた後、イオン生成装置1aの運転を行って、帯電プレート53の除電を行う。このとき、帯電プレート53の電位の時間的変化率(微小時間当たりの電位変化量または電位の時間微分値)を電位測定器55と計時タイマ56とを使用して計測する。
In the first operation test of the
そして、この第1の動作試験では、帯電プレート53とイオン生成装置1aの放電電極対4との間隔DES(図7参照)を、100mm、150mm、200mm、250mmの4種類に設定した。また、それぞれ間隔DESに対して、帯電プレート53の初期帯電電位を+1000Vと−1000Vとの2種類に設定し、その初期帯電電位のそれぞれに対応して計測された時間的変化率から、平均除電電流INAを測定した。ここで、帯電プレート53を+1000Vに帯電した場合と−1000Vに帯電した場合とのそれぞれおける電位の時間的変化率の計測値の絶対値をV+'(≡|dV/dt|V=+1000V)、V-'(≡|dV/dt|V=−1000V)とおき、帯電プレート53の接地電位に対する静電容量をCpとおいたとき、上記平均除電電流INAは、次式(2)により定義されるものであり、イオン生成装置1aから、帯電プレート53に供給される平均イオン電流を意味する。なお、Cpは、20pFである。
In this first operation test, the distance D ES (see FIG. 7) between the charging
INA=((V+'/Cp)+(V-'/Cp))/2 ……(2)
この平均除電電流INAは、イオン生成装置1aの放電電極対4から帯電プレート53(+1000Vまたは−1000V)に単位時間当たりに供給される正および負のイオン量の平均値、換言すれば、除電に寄与するイオンの単位時間当たりの平均的な生成量を意味する。
I NA = ((V + ' / Cp) + (V -' / Cp)) / 2 ...... (2)
This average static elimination current I NA is an average value of positive and negative ion amounts supplied per unit time from the
また、図8を参照して、イオン生成装置1aの第2の動作試験は、電界センサ60を使用した動作試験である。この電界センサ60は、図8に示す如く、その本体筐体部61上に金属製(導電性)のアンテナプレート62を有する。アンテナプレート62は、直径45mmの円板である。本体筐体部61には、MOSFET63(以下、単にFET63という)と、抵抗素子64,65と、定電圧の直流電源66とを備える。FET63のドレインは直流電源66の正極に接続され、FET63のソースが抵抗素子65を介して直流電源66の接地された負極に接続されている。また、FET63ゲートとソースとの間に抵抗素子64が接続されている。そして、FET63のゲートがアンテナプレート62に接続(導通)されている。
Referring to FIG. 8, the second operation test of
この電界センサ60は、アンテナプレート62に作用する電界の強度に応じた正弦波状の電圧Voを抵抗素子65の両端間に発生し、その電圧Voを電界強度の検出信号として出力する。なお、直流電源66の電圧は例えば5V、抵抗素子65の抵抗値は例えば300Ωである。また、抵抗素子64は、電界センサ60の感度を調整するためのものであり、その抵抗値は、本動作試験では例えば2kΩである。
The
この電界センサ60を使用した第2の動作試験では、図8に示す如く、アンテナプレート62の上方に、該アンテナプレート62と所定の間隔DESを存して放電電極対4が位置するように電界センサ60とイオン生成装置1aとを設置する。そして、この状態で、イオン生成装置1aの運転を行って、電界センサ60の出力電圧Vo(より詳しくは、Voの振幅値あるいはpeak-to-peak値)を測定する。この出力電圧Voが高いほど、アンテナプレート62の位置での電界強度が高い(電界ノイズが大きい)ことを意味する。
In the second operation test using the
そして、この第2の動作試験では、アンテナプレート62とイオン生成装置1aの放電電極対4との間隔DESを、前記第1の動作試験の場合と同一の4種類の値に設定した。
In the second operation test, the distance D ES between the
なお、イオン生成装置1aの放電電極対4の放電電極2,3の間隔DEE(図7を参照)は50mm、第1および第2高周波交流高電圧の周波数は70kHz、気流Yの速度(風速)は0.3m/sとした。
The distance D EE (see FIG. 7) between the
また、図9を参照して、比較例のイオン生成装置Xは、イオン生成装置1aと同じ放電電極対4、対向電極5,6、高周波交流低電圧電源7、および圧電トランス10,11を備えるものである。ただし、このイオン生成装置Xは、圧電トランス11と、高周波交流低電圧電源7との接続構成だけが前記イオン生成装置1aと相違している。
Referring to FIG. 9, the ion generator X of the comparative example includes the same
すなわち、圧電トランス11の入力端子12aが高周波交流低電圧電源7の出力端子7bに接続されて接地され、入力端子12bが高周波交流低電圧電源7の出力端子7aに接続されている。これ以外は、イオン生成装置1aと全く同じである。
That is, the
従って、比較例のイオン生成装置Xは、両圧電トランス10,11を互いに同じ形態で、高周波交流低電圧電源7に接続したものである。このため、比較例のイオン生成装置Xでは、放電電極2,3の両者に互いに同位相の高周波交流高電圧が印加されるようになっている。このようなイオン生成装置Xは、従来の一般的なイオン生成装置に相当するものである。
Therefore, the ion generator X of the comparative example is one in which both
この比較例のイオン生成装置Xの動作試験では、イオン生成装置1aの動作試験(第1および第2の動作試験)と全く同様に、帯電プレートモニタ装置50を使用した平均除電電流INAの測定と、電界センサ60の出力電圧Voの測定とを行なった。
In the operation test of the ion generation device X of this comparative example, the average static elimination current I NA is measured using the charged
なお、比較例のイオン生成装置Xの放電電極対4の放電電極2,3の間隔、高周波交流高電圧の周波数、および気流Yの風速は、イオン生成装置1aと同じである。
In addition, the distance between the
以降の説明では、イオン生成装置1aの動作試験で得られた平均除電電流、電界センサ60の出力電圧にそれぞれINA(1a)、Vo(1a)を付し、比較例のイオン生成装置Xの動作試験で得られた平均除電電流、電界センサ60の出力電圧にそれぞれINA(X)、Vo(X)を付する。
In the following description, I NA (1a) and Vo (1a) are attached to the average static elimination current obtained in the operation test of the
図10は、以上説明したイオン生成装置1aの動作試験により得られたデータを示すグラフである。図中のグラフaは、INA(1a)とINA(X)との比(=INA(1a)/INA(X))と、DESとの関係を示すグラフ、グラフbは、Vo(1a)とVo(X)との比(=Vo(1a)/Vo(X))と、DESとの関係を示すグラフ、グラフcは、INA(1a)/Vo(1a)とINA(X)/Vo(X)との比(=(INA(1a)/Vo(1a))/(INA(X)/Vo(X)))と、DESとの関係を示すグラフである。ここで、平均除電電流INAは、放電電極対4から帯電プレート53に単位時間当たりに供給される平均的なイオン量を意味し、出力電圧Voは、アンテナプレート62の位置における電界ノイズの強度を示すものであるから、INA(1a)/Vo(1a)、INA(X)/Vo(X)は、それぞれイオン生成装置1a、XのS/N比に相当するものである。そこで、以降、INA(1a)/Vo(1a)、INA(X)/Vo(X)をS/N比という。
FIG. 10 is a graph showing data obtained by the operation test of the
図10のグラフaに見られるように、INA(1a)/INA(X)は、0.96〜0.8であった。従って、イオン生成装置1aの平均除電電流INA(1a)と、比較例のイオン生成装置Xの平均除電電流INA(X)とは、概ね同等であることが判る。一方、グラフbに見られるように、Vo(1a)/Vo(X)は、0.18〜0.23であった。従って、アンテナプレート62の位置での電界ノイズは、比較例のイオン生成装置Xに対して、イオン生成装置1aでは、概ね1/5に低減されていることが判る。そして、グラフcに見られるように、イオン生成装置1aのS/N比と、イオン生成装置XのS/N比との比に相当する(INA(1a)/Vo(1a))/(INA(X)/Vo(X))は、5.1〜3.4であった。このことから、第1実施形態のイオン生成装置1aの如く、半周期の位相差を有する第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧をそれぞれ放電電極対4の第1放電電極2および第2放電電極3に印加することによって、電界ノイズを効果的に低減できることが判る。
As can be seen from graph a in FIG. 10, I NA (1a) / I NA (X) was 0.96 to 0.8. Therefore, it can be seen that the average static elimination current I NA (1a) of the
次に、前記第4実施形態のイオン生成装置1dの動作試験について図11および図12を参照して説明する。 Next, an operation test of the ion generator 1d of the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
本願発明者は、例えば、前記第4実施形態のイオン生成装置1dについても、動作試験(第1および第2の動作試験)を行なった。図11はイオン生成装置1dの第1の動作試験に関するシステム構成の概要を示す図、図12は該動作試験により得られたデータを示すグラフである。なお、図11では、イオン生成装置1dは、その要部構成のみを図示している。 The inventor of the present application, for example, performed an operation test (first and second operation tests) also on the ion generation apparatus 1d of the fourth embodiment. FIG. 11 is a diagram showing an outline of a system configuration related to the first operation test of the ion generator 1d, and FIG. 12 is a graph showing data obtained by the operation test. In addition, in FIG. 11, the ion generator 1d has shown only the principal part structure.
図11を参照して、イオン生成装置1dの第1の動作試験は、前記帯電プレートモニタ装置50を使用した動作試験である。この第1の動作試験では、帯電プレート53の上方に、該帯電プレート53と所定の間隔DPSを存して前記イオン生成装置1dの筒状の絶縁部材21の下端(気流Yの出口)が位置するように帯電プレートモニタ装置50とイオン生成装置1dとを設置する。また、イオン生成装置1dの絶縁部材21の下端の周囲に、接地された導電性の接地プレート70を配置し、この接地プレート70によって、絶縁部材21の外部の電界が帯電プレート53に作用するのを遮蔽する。この状態で、前記したイオン生成装置1aの第1の動作試験の場合と同様に、帯電プレートモニタ装置50およびイオン生成装置1dを動作させ、平均除電電流INAを測定する。
Referring to FIG. 11, the first operation test of ion generator 1 d is an operation test using charged
このイオン生成装置1dの第1の動作試験では、該帯電プレート53と筒状の絶縁部材21の下端との間隔DPSは、100mmに設定した。また、この第1の動作試験では、絶縁部材21の内部に流す気流Yの速度(風速)を0m/s、1m/s、2m/s、3m/s、4m/s、5m/sの5種類に設定した。
In the first operation test of the ion generating device 1d, distance D PS between the lower end of the charging
また、イオン生成装置1dの第2の動作試験は、図11のシステムにおいて、帯電プレートモニタ装置50の代わりに、前記電界センサ60を使用した動作試験である。この第2の動作試験では、前記電界センサ60のアンテナプレート62の上方に、該アンテナプレート62と所定の間隔DPSを存して前記イオン生成装置1dの筒状の絶縁部材21の下端(気流Yの出口)が位置するように電界センサ60とイオン生成装置1dとを設置する。そして、この状態で、前記したイオン生成装置1aの第2の動作試験の場合と同様に、イオン生成装置1dを動作させ、電界センサ60の出力電圧Voを測定する。なお、イオン生成装置1dの第2の動作試験では、前記電界センサ60の前記抵抗素子64の抵抗値は1MΩに設定した。このため、イオン生成装置1aの第2の動作試験の場合と電界センサ60の感度が相違している。
Further, the second operation test of the ion generator 1d is an operation test using the
そして、この第2の動作試験では、アンテナプレート62とイオン生成装置1dの絶縁部材21の下端との間隔DPSを、帯電プレートモニタ装置50を使用した第1の動作試験と同一(100mm)に設定した。また、絶縁部材21の内部に流す気流Yの風速を、第1の動作試験の場合と同一の5種類の値に設定した。
Then, in the second operation test, the distance D PS between the lower end of the insulating
なお、イオン生成装置1dの電極対20の電極18,19の先端の間隔DEE(図11を参照)は10mm、第1および第2高周波交流高電圧の周波数は70kHz、絶縁部材21の内径は38mmである。また、前記接地プレート70は、例えば200mm角の方形板である。
The distance D EE (see FIG. 11) between the tips of the
図12は、以上説明したイオン生成装置1dの動作試験により得られたデータを示すグラフである。図中のグラフdは、平均除電電流INAと気流Yの速度との関係を示すグラフ、グラフeは、電界センサ60の出力電圧Voと気流Yの速度との関係を示すグラフ、グラフfは、イオン生成装置1dのS/N比(=INA/Vo)と気流Yの速度との関係を示すグラフである。グラフd,eに見られるように、気流Yの速度が0m/sから5m/sまで上昇するに伴い、帯電プレート53への単位時間当たりのイオンの平均的な供給量を示す平均除電電流INAが増加する一方、電界ノイズの強度を示す電界センサ60の出力電圧Voは、十分に低レベルでほぼ一定に維持される。このため、グラフfに見られるように、気流Yの速度が上昇するに伴い、S/N比(=INA/Vo)が高くなる。このことから、イオン生成装置1dの如く、電極対20の箇所に除電対象物に向かう気流を発生させることで、イオン生成装置1dの除電性能を高めることができることが判る。
FIG. 12 is a graph showing data obtained by the operation test of the ion generator 1d described above. The graph d in the figure is a graph showing the relationship between the average static elimination current I NA and the velocity of the airflow Y, the graph e is a graph showing the relationship between the output voltage Vo of the
1a〜1e…イオン生成装置、2,3…放電電極、4…放電電極対、5,6…対向電極、7…高周波交流低電圧電源(高周波交流低電圧発生手段)、8,9…高周波交流高電圧発生手段、10,11…圧電トランス、18,19…電極、20…電極対、Y…気流、W…除電対象物。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
互いに隣接して設けられた第1放電電極および第2放電電極からなる放電電極対を少なくとも1つ備えると共に、各放電電極対の第1放電電極および第2放電電極に近接して対向するように設けられて接地された1つ以上の対向電極と、振幅および周波数が実質的に互いに同一であると共にそれぞれの振幅の中心電位が実質的に接地電位に一致し、且つ、互いに半周期の位相差を有すると共に前記周波数が10kHz〜100kHzの範囲内の高周波である第1高周波交流高電圧および第2高周波交流高電圧をそれぞれ出力する第1高周波交流高電圧発生手段および第2高周波交流高電圧発生手段とを備え、各放電電極対の第1放電電極と該第1放電電極に対向する前記対向電極との間に前記第1高周波交流高電圧発生手段から第1高周波交流高電圧を印加することにより該第1放電電極からコロナ放電を発生させると共に、第2放電電極と該第2放電電極に対向する前記対向電極との間に前記第2高周波交流高電圧発生手段から第2高周波交流高電圧を印加することにより該第2放電電極からコロナ放電を発生させるようにしたことを特徴とするイオン生成装置。 In an ion generating apparatus that generates a corona discharge using an alternating high voltage, generates positive and negative ions by the corona discharge, and performs static elimination of a static elimination object using the ions.
At least one discharge electrode pair composed of a first discharge electrode and a second discharge electrode provided adjacent to each other is provided, and so as to face the first discharge electrode and the second discharge electrode of each discharge electrode pair in proximity to each other One or more counter electrodes provided and grounded, and the amplitude and frequency are substantially the same as each other, the center potential of each amplitude substantially matches the ground potential, and a half-cycle phase difference from each other And a first high-frequency AC high voltage generating means and a second high-frequency AC high voltage generating means for outputting a first high-frequency AC high voltage and a second high-frequency AC high voltage, respectively, having a high frequency within a range of 10 kHz to 100 kHz. with the door, the first high-frequency exchange from said first high-frequency AC high-voltage generating means between said counter electrode opposed to the first discharge electrode and the first discharge electrodes of each discharge electrode pairs Together to generate a corona discharge from the first discharge electrodes by applying a high voltage, from the second high-frequency AC high-voltage generating means between said counter electrode facing the second discharge electrode and the second discharge electrode An ion generator, wherein a corona discharge is generated from the second discharge electrode by applying a second high-frequency alternating current high voltage.
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