JP5552358B2 - 室内除電方法及び室内除電装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造分野でのクリーンルームや病室、食品工場等の低塵埃状態を保持することが求められる空間(以下、単に室内という)の上部にワイヤ電極を張架し、室内の静電気を除電する除電技術に関する。

従来、帯電した物体を除電するものとして、対向配置した針状電極に異なる極性の電圧を印加することで「電気力線」を発生させ、針状電極近傍にある物体を除電するようにしたもの(特許文献１)や、フィルム等の長尺な帯電物体の走行路の上方に走行路と直交する状態で、ワイヤ電極を張架し、このワイヤ電極に高電圧を印加して、帯電物体を除電させるようにしたものが提案されている(特許文献２)。

特開平９−２１９２９４号公報 特開２００２−３６７７９６号公報

クリーンルームや病室等の空間を除電するにあたり、電気力線を発生させるワイヤ電極、ワイヤ電極に電圧を印加する電圧印加器を基本構成とし、正負の極性を持つワイヤ電極を一対として、除電する部屋の上部に複数組を配設し、電気力線を発生させることで部屋全体を除電することができる。

しかし、正負の極性を持つワイヤ電極を一対として、除電する部屋(空間)の天井部に複数組を配設しただけでは、ワイヤ電極間に位置する空間部分については正負どちらの電荷をもった物体でも除電することは可能であるが、ワイヤ電極の直下に位置する空間部分にあっては、ワイヤ電極の極性により除電することが出来る物体が限定(ワイヤ電極の極性と逆の極性の電荷を持つ物体のみ除電できる)されてしまい、結果として空間内の除電効果に偏りが生じるという不都合がある。

本発明は、上述の不都合に鑑み提案されたもので、ワイヤ電極の極性による除電効果の偏りをなくすことを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は室内の除電方法であって、室内の上部に電気力線を生じさせる複数本のワイヤ電極を並設張架し、各電極に対して電圧印加器から正負の電圧を所定の周期で交互に印加するようにし、電圧印加時には電圧印加された状態で隣り合って位置するワイヤ電極同士が異極となるように制御することにより電気力線を生じさせることを特徴としている。また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載した構成に加えて、室内に下向きの空気流を形成するようにしたものである。

更に、請求項３に記載の本発明は室内の除電装置であって、室内の上部に並設張架した電気力線を生じさせる複数本のワイヤ電極と、この各ワイヤ電極に電圧を印加する電圧印加器とを有し、電圧印加器はワイヤ電極への電圧印加時には電圧印加されて隣り合って位置するワイヤ電極同士が異なる極性となるように電圧印加制御するとともに、各ワイヤ電極に供給する電圧の極性を所定の周期で交互に印加するにより電気力線を生じさせるように構成したことを特徴とし、請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載した構成に加えて、室内でのワイヤ電極配設部よりも上方に気流形成手段を配置し、室内に下向きの空気流を形成するようにしたことを特徴とするものである。

本発明では、ワイヤ電極に印加する電圧の極性を所定の周期で切り替えることにより、物体の位置・電荷の正負にかかわらず除電することができ、空間全体を均等に除電することが出来る。これにより、空間に設置される機器や空間全体に浮遊する塵や花粉についても効果的に除電することが出来る。また、ワイヤ電極に対する塵・花粉等の付着も軽減することが出来る。

本発明の実施態様の一例を示す概略構成図である。 除電実験設備の正面図である。 固定した極性の電圧をワイヤ電極に印加した状態での帯電量の経時変化を示すグラフである。 ワイヤ電極に付加する電圧の極性を切替えた状態での帯電量の経時変化を示すグラフである。 ワイヤ電極に電圧を印加すると共に、下降流を作用させた状態での帯電量の経時変化を示すグラフである。

図１は本発明装置を概略的に示しており、半導体製造分野でのクリーンルームや病室、あるいは食品工場等の低塵埃状態を保持することが求められる空間(処理対象室内)(１)の上部空間(２)に電気力線を生じさせる複数本のワイヤ電極(３)を並設張架し、各ワイヤ電極(３)に対して電圧印加器(４)から正負の電圧を印加するようにし、電圧印加時にはワイヤ電極(３)のうち隣り合っているワイヤ電極(３a)(３b)が異なった極性となるようにしてある。そして、この空間(１)内には常時下向きの空気流が形成されている。

なお、図１では、すべてのワイヤ電極(３)に電圧を印加した状態を表示しているが、１本おきに電圧印加するようにしてもよい。この場合でも、電圧印加された状態で隣り合っているワイヤ電極(３a)(３b)が異なった極性となるようにする。

電圧印加器(４)は、一定のサイクルで各ワイヤ電極(３)に印加する電圧の極性を反転切替させるようにさせるように構成してある。

図１中符号(５)は、処理対象室内に存在する帯電体であり、この帯電体(５)としては、半導体製造装置でのデバイスや、人体、あるいは室内に侵入した花粉やウイルス、塵埃等が考えられる。

実験設備として、図２に示すように、幅５ｍ、奥行き３.５ｍ、高さ２.４５ｍのブース(処理対象室)の内部に、床面からの高さ２ｍの位置に４本のワイヤ電極(３)を天井面と平行に１ｍ間隔で配置し、ワイヤ電極(３)を包含する水平面から１.０５ｍの位置に帯電体の帯電量をモニターするものとして、帯電プレート(５)を配置した。また、ワイヤ電極(３)を包含する水平面よりも上側に気流形成手段(６)としてのファンを配置して、ブース内に下降流を形成した。なお、この気流形成手段(６)としては、前述のファンのほかに、空気調和器の吐出口などが考えられる。

除電の効果は、気温、湿度の影響が懸念されることから、本実験例では、気温１５.２〜１５.５℃、相対湿度６９から７０％でほぼ一定条件で行った。

上述のブース内に、隣接して配置されているワイヤ電極(３a)(３b)の直下位置に測定点(a)(b)を位置させるとともに、両ワイヤ電極(３a)(３b)から等距離となる位置に測定点(c)を配置し、各測定点(a)(b)(c)に＋５０００Ｖあるいは−５０００Ｖ帯電させた帯電プレート(５)を設置し、すべてのワイヤ電極(３a)(３b)に正電圧と負電圧とを交互に印加し、時間の経過に対する帯電量の変化状況を測定した。その結果を表１及び図３に示す。なお、表１中「印加なし」の場合は測定点(a)の位置において、ワイヤ電極(３)への電圧供給を遮断した状態で測定した。

上記の結果、
(１) 電気力線であるワイヤ電極(３)に電圧印加がなければ、±５０００Ｖに帯電させた帯電プレートの時間経過に対する帯電圧の低下は、４分経過後で約６％程度の低下であり、きわめて小さい、
(２) また、電気力線下での最終帯電圧は電気力線の極性側で安定となる。したがって、この位置では、電気力線の極性に帯電されてしまう、
(３) 隣り合って位置している電気力線同士のほぼ中間での位置は、帯電プレート＋５０００Ｖ帯電で１分後には＋５５±１５Ｖ、−５０００Ｖ帯電で１分後には＋３８±８Ｖで安定しており、除電の効果が期待できる、
ことがわかる。

次に、４本のワイヤ電極(３)のうち中央に位置するワイヤ電極(３a)(３b)を使用し、帯電プレート(５)を＋５０００Ｖに帯電させた後、供給する電圧の極性を切り替えて、安定した帯電圧の振れ幅を測定した。ここでは、測定位置を図２に測定点(a)の位置とし、極性の切替時間(切替インターバル)を５秒、１０秒、３０秒と変化させて帯電プレート(５)の帯電量変化の様子を測定した。その結果を表２及び図４に示す。

表２及び図４からわかるように、ワイヤ電極(３a)(３b)の極性を変化させないと、−電位の影響を受け、帯電プレート(５)は−１３００Ｖ程度に帯電する。ワイヤ電極の極性を変化させることにより、帯電プレート(５)の帯電電圧は０Ｖに近づくことが確かめられた。更に、切替時間(切替インターバル)が短いほど帯電圧の振れ幅も小さくなると共に、０Ｖに近づくことも確かめられた。そして、その効果は切替時間が短くなるほど効果が高いことがわかる。

そして、風による影響を調べるため、測定点(a)(c)の真上でワイヤ電極(３)を包含する水平面よりも上側にファン(６)を配置し、床に対して垂直方向下向きに風速１.３ｍ／secで空気の流れを形成し、測定点(a)(c)に設置した帯電プレート(５)の帯電量変化の様子を測定した。その結果を表３及び図５に示す。

表３及び図５からわかるように、測定点(a)の−線直下に風を送った場合、−１０００Ｖの飽和帯電圧に到達する時間が短くなった。また、測定点(c)の−＋線から等距離離れた個所では帯電圧が０Ｖに近づく時間の短縮が認められた。

上述のことから、空間内を偏りなく除電するには、供給電圧の極性を交互に切り変えること、及び風の存在が有効であることが確認された。

上記の実験設備では、天井面と平行に複数のワイヤ電極(３)を並設張架し、すべてのワイヤ電極に電圧を印加したものについて説明したが、複数配置されているワイヤ電極(３)を所定のピッチで間引いて使用するようにしてもよい。この場合にも、電圧印加されて隣り合って位置しているワイヤ電極(３a)(3b)同士が異極となるようにする。

また、上記の実験設備では、天井面と平行に複数のワイヤ電極(３)を並設張架するようにしているが、このワイヤ電極(３)は、処理対象室の立ち上がり壁から天井面にわたって並設張架するようにしてもよい。さらに、各ワイヤ電極(３)を包含する状態に想定した仮想面を処理対象室の天井面と平行に形成するだけでなく、天井片が傾斜面に形成されている場合には、少なくとも１対のワイヤ電極で構成した仮想面を階段状に配置するようにしてもよい。

本発明は、半導体製造分野でのクリーンルームだけでなく、病室、食品工場等の空間内を低塵埃状態を保持することが求められる空間(室内)の静電気を除電することに利用することができる。

１…処理対象室内、２…処理対処室内の上方部分、３…ワイヤ電極(３a・３b…隣り合うワイヤ電極)、４…電圧印加器、５…帯電体、６…気流形成手段。

Claims (4)

1. 処理対象室内(１)の上方部分(２)に電気力線を生じさせる複数本のワイヤ電極(３)を並設張架し、各ワイヤ電極(３)に対して電圧印加器から正負の電圧を所定の周期で交互に印加するようにし、電圧印加時には隣り合って位置する電圧印加されたワイヤ電極同士(３a)(３b)が異極となるように制御することにより電気力線を生じさせることを特徴とする室内除電方法。
2. 処理対象室内に下向きの空気流を形成している請求項１に記載した室内除電方法。
3. 処理対象室内(１)の上方部分(２)に並設張架した電気力線を生じさせる複数本のワイヤ電極(３)と、この各ワイヤ電極(３)に電圧を印加する電圧印加器(４)とを有し、電圧印加器(４)はワイヤ電極(３)への電圧印加時には隣り合って位置する電圧印加されたワイヤ電極(３a)(３b)同士が異なる極性となるように電圧印加制御するとともに、各ワイヤ電極(３)に供給する電圧の極性を所定の周期で交互に印加することにより電気力線を生じさせるように構成してあることを特徴とする室内除電装置。
4. 処理対象室内でのワイヤ電極(３)を包含する面よりも上方に気流形成手段(６)を配置し、室内に下向きの空気流を形成している請求項３に記載した室内除電装置。

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