JP6445284B2 - 除電用空気発生装置 - Google Patents
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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)での静電気を除電する除電技術に関し、特に防爆対応の除電用空気発生装置に関する。
本出願人の一方は先に、クリーンルームや病室などの室内を除電するものとして、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とを基本構成とし、室内の上部に複数本のワイヤを併設張架し、隣り合うワイヤ電極同士が異なる極性となるように通電制御するとともに、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切換えることにより室内全体を除電するものを提案した。(特許文献１)
先に提案した室内除電技術では、除電処理の対象室内に、複数対の電極ワイヤが併設張架されることになるから、防爆仕様が求められる処理対象室では、使用が制限されることがある。
本発明は、供給空気系でイオン化した空気(以下、除電用空気という)を作成して、その除電用空気を処理対象室に送給することで、防爆仕様の処理空間内を効率よく除塵できるようにすることを目的とする。
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、除電処理室内に除電用空気を供給する空気供給路に、導電性繊維製撚糸で編んだテープの長手方向に沿う両端部を解してブラシ状としたテープ体を絶縁材で形成された枠体に張設することで形成した電極装置をテープ張設面が供給空気の流線と交差する姿勢に平面内で間隔を隔てて少なくとも一対並設し、一方の電極装置に正電圧を、他方の電極装置に負電圧を作用させたことを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、除電処理室内に除電用空気を供給する空気供給路に、絶縁材で形成された額縁状枠体に導電性ワイヤを網目状に巻回した網体で構成した電極装置を網目面が供給空気の流線と交差する姿勢に平面内で間隔を隔てて少なくとも一対並設し、一方の電極装置に正電圧を、他方の電極装置に負電圧を作用させてイオン化空気を生成することを特徴とする。
本発明では、空気供給路に電極装置を配置し、ここで生成した除電用空気を空気供給路から処理対象室に送給していることから、送り込まれた除電用空気で処理対象室内を除電することができる。
また、導電性の空気供給路に除電用空気を通過させても、イオンの減少は見られるが、除電するに十分なイオンは維持し、空気供給路通過後のイオンバランスはきわめて良好で、イオン発生部へのガス逆流を防止することにより、防爆への対応は可能である。
本発明の実施形態の一つとして、図１(ａ)に示すようなクリーンルームを例として取り上げる。本発明の除電設備は、室内除電を要求されるクリーンルームである処理室(１)と、処理室(１)に空気を供給する空気供給路(３)及び、空気供給路(３)内に設置された除電装置(６)を有している。
外気は、ブロワー(図示略)を有する空調機によりフィルター塔(10)に送給され、フィルター塔(10)内にある粗塵フィルター(７)、中性能フィルター(８)、高性能フィルター(９)を通過することで、クリーンルームである処理室(１)の基準に見合った清浄空気となる。清浄空気は、空気供給路(３)内に配置された電極装置(６)を通過することで除電用空気となり、処理室(１)の天井部分から供給される。
この実施形態の場合、電極装置(６)に取付けられている電極(11)のみを空気供給路(３)の末端と、処理室(１)の天井部分との接続部に配置し、処理室(１)に除電用空気を供給する形にすることもできる。
除電用空気の異なる供給方法として、除電用空気発生装置(２)を別途設けた場合を図１(ｂ)に示す。除電用空気発生装置(２)は、空気を取り入れるブロワー(４)と、ブロワー(４)の吐出側に装着したフィルター(５)と、フィルター(５)よりも吐出空気下流側に配置された電極装置(６)とを有している。そして、取り入れた空気は電極装置(６)を通過することで除電用空気となり、前記空気供給路(３)に送給され、フィルター塔(10)からの空気と合流し処理室(１)に供給される。
電極装置(６)に装着される電極(11)の形態を図２に示す。図２(ａ)に示すものは、直径８〜１２μｍのステンレス製繊維を２００本まとめることで１束とした繊維束を３束撚り合わせて撚糸とし、この撚糸を縦横に編んで形成したテープ(12)を２５ｍｍ幅に切断し、その幅方向中央部を幅１０ｍｍのアルミニウム製の帯板(13)で挟持し、アルミニウム製帯板(13)で挟持されていない両端部分を端から５ｍｍの幅で長手方向に組まれている縦糸を抜き取り、ブラシ状に形成したものである。なお、電極(11)には、電圧を印加するためのリード線(33)が接続されるとともに、電極(11)と空気供給路(３)との間には、電気的絶縁を図るための碍子(32)が配置される。
図２(ｂ)に示すものは、１０ｍｍＬ型アルミニウム材で、４００ｍｍ×１５０ｍｍの額縁状枠(16)を形成し、この枠(16)を１０ｍｍ間隔で上下２段に配置し、この上下２段に配置した枠体(16)の外側に、直径８〜１２μｍのステンレス製繊維を２００本まとめることで１束とした繊維束を３束撚り合わせて撚糸としたワイヤ(15)を１０ｍｍ間隔で縦横に巻回したものである。したがって、網は１０ｍｍの間隔で２段に位置することになる。
前述の電極(11)は、例えば図３に示す状態で除電用空気供給路(３)と連通する除電用空気発生装置(２)に組み込まれる。図３ａはブラシ状に形成した電極(11)の配設状態を示すもので、絶縁材で形成した区画壁(18)に矩形状の一対の窓孔(19)を並設し、各窓穴(19)部分に前述の構成からなるブラシ状に形成した電極(11)を絶縁材製の枠体(20)に２本平行に配置し、このブラシ状電極(11)を平行に張設している枠体(20)を前記窓穴(19)にそれぞれ装着し、一方の窓穴(19ａ)に装着した電極(11)に正電圧を、他方の窓穴(19ｂ)に装着した電極(11)に負電圧を作用させるようにしている。
なお、一つの窓穴(19)部分に配置するブラシ状の電極(11)は、１つの枠体(20)当り１本張設したものでも、３本以上張設したものでも良い。
図３(ｂ)は、額縁状枠(17)に導電性ワイヤを縦横に巻回した網状に形成した電極(11)の配設状態を示すもので、絶縁材で形成した区画壁(18)に矩形状の一対の窓孔(19)を並設し、各窓穴(19)部分に前述の構成からなる網状に形成した電極(11)を配置し、一方の窓穴(19ａ)に配置した電極(11)に正電圧を、他方の窓穴(19ｂ)に配置した電極(11)に負電圧を作用させるようにしている。は角柱枠(14)に導電性ワイヤを螺旋巻回してなる電極(11)の配設状態を示すもので、空気通路内に一対のスパイラル電極(11)を並設し、スパイラル電極(11)同士の対向面間に絶縁材製の区画壁(21)を配置したもので、一方のスパイラル電極(11) に正電圧を、他方のスパイラル電極(11) に負電圧を作用させるようにしている。
前記した電極を用いて生成された除電用空気の移動を、図４に示す実験装置で確認した。この実験装置は、上流端上面に空気取り入れ口(23)を形成したＴ型ダクト(24)と、このＴ型ダクト(24)の下流端に接続した縦向きエルボ管(25)と、このエルボ管(25)の下端に接続する排出用Ｔ型ダクト(26)で除電用空気の移送路を形成し、Ｔ型ダクト(24)の空気取り入れ口に電極(11)を配置するとともに、この空気取り入れ口(23)に対向するＴ型ダクト(24)内の底面部分に入口側帯電プレートモニタ(27)を位置させ、また、エルボ管(25)の下端開口に対向する排出用Ｔ型ダクト(26)内の底面部分に出口側帯電プレートモニタ(28)を配置している。図中符号(29)は電極(11)に電圧を供給する電圧供給電源、(30)は排出用Ｔ型ダクト(25)内で出口側帯電プレートモニタ(28)よりも下流側に配置した流量調整用のダンパ、(31)はダンパの下流側に配置した排出ファンである。
電極の種類による除電効果の違いを検証する為、上述の実験装置を用いて、１つの窓穴当り１本のブラシ状電極を配置した場合、1つの窓穴当り２本のブラシ状電極を並設配置した場合、網状電極を配置した場合、スパイラル電極を配置した場合について、入り口側での帯電量の時間的変化を測定した。その結果を図５に示す。
この結果、網状電極およびスパイラル電極と比較して、ブラシ状電極を用いた方が帯電プレートの帯電量の減衰時間が最小であリ、除電効果が最も高いことが分かる。
移送路における通過した後の除電用空気内の除電効果を調べるため、移送路出入り口での帯電量の時間的変化を測定した。入り口側での結果を図６に、出口側での結果を図７に示す。
この結果、一定の時間経過した後は、出口側の帯電量もほぼゼロとなっており、除電用空気を移送で搬送してもイオン量は維持され、十分な除電効果があることが分かる。
次に、移送路の長さによる除電効果の変化を調べるため、帯電量の減衰時間の変化と、出口での帯電量の変化を、ダクト長５.３ｍ、６.８ｍ、８.８ｍとし、風速１.５ｍ／ｓ、３ｍ／ｓ、４.５ｍ／ｓの条件で測定した。その結果を表１及び風速３ｍ／ｓの場合について図８に示す。
例えば、帯電量の減衰時間の目安を６０秒、ダクト内を流れる空気の風速を３ｍ／ｓとし、表１の結果に基づき試算すると、長さ１２ｍまで除電に有効なイオンを移送可能であることが分かる。
また、除電用空気内のイオンバランスが偏ると、静電気を中和した後に逆帯電の恐れがあることから、除電用空気中でのイオンバランス状態をみるため、入口側及び出口側それぞれの帯電プレートでの帯電量の振幅を測定をした。その結果を、表２に示す。
この結果、入口側の帯電量の振幅(入口振幅)は数十Ｖの幅があるのに対し、出口側の帯電量の振幅(出口振幅)は数Ｖの幅と大幅に減少しており、移送路通過で、過剰なイオンは中和され、適正なイオンバランス状態になっていることが確認できた。これにより、搬送を続ければ処理室内にイオンが充満し、処理室内全体での除電効果が期待できる。
本発明は、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のみならず防爆仕様の処理空間にも適用することができる。
１…除電処理室、３…空気供給路、６…電極装置、12…テープ、14…角柱枠、15…導電性ワイヤ、16…額縁状枠体、20…枠体、32…碍子、33…リード線。
Claims (2)
- 除電処理室(１)内に除電用空気を供給するに当り、除電用空気の空気供給路(３)に、導電性繊維製撚糸で編んだテープ(12)の長手方向に沿う両端部を解してブラシ状としたテープ体を絶縁材で形成された枠体(20)に張設することで形成した電極装置(６)をテープ張設面が供給空気の流線と交差する姿勢に平面内で間隔を隔てて少なくとも一対並設し、一方の電極装置(６)に正電圧を、他方の電極装置(６)に負電圧を作用させてイオン化空気を生成することを特徴とする除電用空気発生装置
- 除電処理室(１)内に除電用空気を供給するに当り、除電用空気の空気供給路(３)に、絶縁材で形成された額縁状枠体(16)に導電性ワイヤ(15)を網目状に巻回した網体で構成した電極装置(６)を網目面が供給空気の流線と交差する姿勢に平面内で間隔を隔てて少なくとも一対並設し、一方の電極装置(６)に正電圧を、他方の電極装置(６)に負電圧を作用させてイオン化空気を生成することを特徴とする除電用空気発生装置。
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