JPH10149893A - 除電装置及び除電方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】大きな帯電量の霧を簡単に発生させる除電装置
の提供を目的とする。 【構成】本発明は、電気抵抗値が１×１０５Ωｃｍ以上
である高純度水が貯留された容器に圧力を加えて該水を
ノズルから、ノズル径（単位ｍｍ）の対する水の流速
（単位ｍ／秒）の比が５以上となる条件で噴出させる
か、該容器から定量ポンプを用いて該高純度水を金属ま
たはテフロン製の二流体ノズルに供給し、１．０気圧以
上の加圧空気または窒素とともに噴出させて該純水を流
動摩擦によって帯電した微少水滴とし、これを静電気が
帯電した物質と接触させる事を特徴とする静電気除去方
法であり、またこの除電に用いる帯電した微小水滴（霧
状）を発生させる除電装置である。大きな帯電量の霧を
簡単に発生させる除電装置の提供を目的とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は所定の電気抵抗値以上の
高純度水を加圧ノズルまたは２流体ノズルから微小液滴
として噴霧し、霧化された純水を帯電物質と接触させる
除電方法とそのための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電気による障害や災害はあらゆる産業
分野において問題となっている。対策としては製品材質
自体の電気抵抗値を低くする方法、帯電防止剤を使用す
る方法、環境湿度を高くする方法、電圧印加式の除電器
を使用する方法、自己放電式除電器を用いる方法、放射
線式除電器を用いる方法などが知られているこれらのう
ち、空気をイオン化して帯電物体を中和させる電圧印加
式の除電器はあらゆる産業分野に適用でき、取扱も容易
で且つ比較的安価であるという理由から多用されてい
る。

【０００３】コロナ放電を発生させて空気をイオン化す
る電圧印加式除電器には直流高電圧式、交流高電圧式と
があるが、直流式はプラス・マイナス何れか一方のイオ
ンを生成するので適用範囲が狭く、過剰に供給し過ぎて
除電すべき物体を逆極性に帯電させてしまうなどの欠点
があるので、一般には交流式が多く使われている。この
方式の除電器は数ＫＶの商用周波数の交流高電圧を放電
電極に印加してコロナ放電を発生させ、除電に必要なプ
ラス・マイナスの空気イオンを２０ｍｓｅｃの間隔（５
０Ｈｚのとき）で交互に発生させているものである。し
かし、この方式では安全範囲内でのイオン発生量に限界
があり、有効イオンの到達距離が短く、帯電物質との距
離が３ｃｍ以上になると除電能力が半減し、１０ｃｍ以
上離れると殆ど除電出来なくなる欠点がある。又離間距
離が３ｃｍ以内であっても秒速３０ｃｍ以上で移動する
帯電物体の除電に際しては除電ムラが生じ効果が極めて
小さくなってしまう。

【０００４】空気中での放電によって生じたイオン化空
気をノズルから噴射させた蒸気状の微小水滴と接触させ
て蒸気を帯電させ、これをクリーンルーム内に注入して
除電出来る事が知られている（特開平５−４７４８８
号）。この方法は１ＫＨｚもの高周波の交流電源を用い
ている上に蒸気を間接的に帯電させているので消費電力
が大きくなってしまう。又放電電極が汚れ易くメンテナ
ンスも大変である。更に、水に高電圧を印加しながら霧
化させるとイオン化したベーパーが得られ、これによっ
て静電気除去する方法も知られている（特開平７−２９
６９８５）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方で生産工程では生
産効率の向上に伴う移動の高速化が進み、高速移動する
帯電物質の除電が特に望まれるようになってきている。
本発明は、除電器と帯電物質との距離が離れていても、
或いは帯電物質が高速で移動していても速やかに除電出
来る極めて簡単な除電装置の提供を目的とし、高い電気
抵抗値を有する高純度水を使用すると直流もしくは交流
の高電圧を印加しなくても帯電した霧状の微小水滴を容
易に発生させることが出来ることを見いだし、これによ
って目的を達成しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気抵抗値が
１×１０５Ωｃｍ以上である高純度水が貯留された容器
に圧力を加えて該水をノズルから、ノズル径（単位ｍ
ｍ）の対する水の流速（単位ｍ／秒）の比が５以上とな
る条件で噴出させるか、該容器から定量ポンプを用いて
該高純度水を金属またはテフロン製の二流体ノズルに供
給し、１．０気圧以上の加圧空気または窒素とともに噴
出させて該純水を流動摩擦によって帯電した微少水滴と
し、これを静電気が帯電した物質と接触させる事を特徴
とする静電気除去方法であり、またこの除電に用いる帯
電した微小水滴（霧状）を発生させる除電装置である。

【０００７】以下に本発明の技術内容について詳しく説
明する。本発明はプラスチックまたは金属製の清浄な容
器内に電気抵抗値が１×１０５Ωｃｍ以上好ましくは５
×１０５Ωｃｍ以上である高純度水を貯留し、これに圧
力を加えて微小径のノズルから、または別の供給口から
供給される加圧気体例えば加圧空気もしくは窒素によっ
て誘導される２流体ノズルから噴出させると帯電した霧
状の微細な水滴が得られる。この様にして得られた微小
水滴は静電気を帯びた物質に対し、電気抵抗値が１×１
０４Ωｃｍ未満である水道水やミネラル水を用いた場合
には得られないような除電効果を示す。

【０００８】本発明で用いる高純度水は、イオン交換
水、蒸留水など水中のイオンを極力少なくしたものが使
われる。たとえイオン交換水であっても大気と長時間接
触して空気中の炭酸ガス等を吸収して１×１０５Ωｃｍ
未満の電気抵抗値を示すようになったものは除電効果が
低下し、好ましくない。

【０００９】本発明で用いられる高純度水を霧化する装
置としては加圧気体によって噴霧する加圧式二流体ノズ
ルを用いるのが好ましい。噴霧する気体の圧力はノズル
の構造や口径によって変わる。通常は１．０〜５気圧程
度の空気をコンプレッサーからノズルに供給し、純水貯
留タンクからの水を霧化するのが好ましい。１．０気圧
以下の気体を用いると微小水滴への帯電量が少なく、除
電の目的に効果的に作用しない。また、高純度水を加圧
し、微細な径のノズルから高速で噴出させるだけでも帯
電した霧状の微小水滴を得ることが出来る。このとき、
除電に適する程度に帯電した水滴を得るには、ノズル径
（単位ｍｍ）に対する高純度水の流速（単位ｍ／秒）の
比が５以上であることが必要となる。例えばノズル径が
１ｍｍの場合、水の噴出流速は５ｍ／秒以上であること
が必要で、また０．５ｍｍのノズルでは２．５ｍ／秒以
上の流速とすることが必要となる。

【００１０】本発明の方法で帯電物質の除電をするとき
霧化装置と帯電物質との距離はノズルの構造および加圧
気体の圧力によって異なり、口径が０．２ｍｍ程度の二
流体ノズルを用いたときはこの距離を４０ｃｍ程度に離
しても優れた除電効果を発揮できる。移動している帯電
物質を対象とするときは、その移動速度に応じてノズル
を近づける事で完全な除電ができる。また、二流体ノズ
ルを用いずに単純に加圧のみによって水をノズル口から
噴出させる方式では０．３ｍｍの径のノズルで２ｍ程度
の距離があっても優れた除電効果を発揮できる。なお、
通常の金属製ノズルを用いたときの帯電は正（プラス）
であるが、この帯電霧によって正負いずれの帯電物質の
除電も可能である。

【００１１】本発明による装置を用いた除電は卷き取
り、卷き戻しなどで走行しているフィルム、紙、布、糸
などの表面帯電の除去に適している。また静置している
物体や加圧、剥離、摩擦が行われる物体、例えば硬質塩
化ビニル板のつや付けの為の多段ホットプレス作業にお
いてつや付けをされた帯電ビニル板の除電にも適してい
る。静置している物体の例としては、乾燥室内でのフィ
ルム、紙などの張り付け作業を行う漫画やアニメーショ
ン製作などのときがあり、大きな効果を発揮する。ま
た、プラスチック粉末、金属粉、穀物などの粉粒体をダ
クト、コンベアーなどで移送したり容器類へ投入する過
程で生じる静電気の除電にも適用する事が出来る。ま
た、半導体の基板となるシリコンウェハーは高純度水で
高圧洗浄されるがこの時にウェハーはかなり帯電する事
がある。この様な帯電物体を除電するには高純度水を用
いる本発明の方法が最適である。

【００１２】ＩＣやＬＳＩなどの半導体は埃、塵などを
極度に嫌うのでのその製造はエアーコンディッショニン
グされたクリーンルームで行われるが、ここでの大敵は
静電気の発生である。半導体デバイスは益々小型化さ
れ、これらは静電気に弱いため従来から空気のイオナイ
ザーが用いられているが、本発明の装置はこの分野にも
使う事が出来る。但し、この時に使う高純度水は超純水
と言われる電気抵抗値が１×１０６Ωｃｍ以上のレベル
のものを用いるのが好ましい。

【００１３】本発明の装置を用いた静電気除去の具体例
について説明する。

【実施例１】先ず、ポリエチレンシートを綿ネルで摩擦
帯電させ、帯電圧を測定しこれを被除電物体とする。電
気抵抗値が７×１０５Ωｃｍのイオン交換水を貯留容器
から２０ｍｌ／分の量で口径が０．２ｍｍの二流体ノズ
ルに供給し、圧力２気圧の空気を使って霧化し、前記帯
電物体に噴霧した。噴霧時間は２秒で、ノズルと帯電物
体の距離は２０，３０，４０ｃｍと変化させた。実験は
各々３回づつ繰り返した。帯電物体の初期帯電圧はマイ
ナス７ｋｖ〜マイナス１０ｋｖであったが、２秒噴霧後
には何れもマイナス０．２ないし０．３ｋｖに減衰して
いた。

【００１４】

【実施例２】ポリエチレンシートをＰＴＦＥのシートで
摩擦してプラス７〜１０ｋｖに帯電した。実施例１と同
じ様にしてイオン交換水を霧化し、噴霧時間２秒で、ノ
ズルと帯電物体の距離を３０ｃｍと一定にして除電し
た。実験を２回繰り返したが、除電処理後の残存帯電圧
は何れもプラス０．２〜０．３ｋｖを示し、有効に除電
されていた。

【００１５】

【比較例】実施例１で用いたと同じポリエチレンシート
を同様にして帯電させ、これに電気抵抗値が４×１０３
Ωｃｍの水道水を実施例１と同じ条件で霧化し、前記帯
電物体に噴霧した。ノズルと帯電物体の距離は２０，３
０，４０ｃｍと変化させた。実験は各々３回づつ繰り返
した。帯電物体の初期帯電圧はマイナス７ｋｖ〜マイナ
ス１０ｋｖであり、２秒噴霧後には何れもマイナス２．
２ないし４．０ｋｖに減衰したが高純度水を用いた場合
に比し明らかに除電効果は劣っていた。

【００１６】

【実施例３】容量が約８００ｍｌのポリエチレン製の容
器をイオン交換水でよく洗浄し、これに電気抵抗値が５
×１０５Ωｃｍのイオン交換水を貯留した。この容器を
ピストン式の加圧器で加圧し、０．３ｍｍのノズルから
約１６ｍ／秒の流速で噴出させた。発生した霧を絶縁状
態に保持された金属プレートにあて、そこに生じた電圧
を測定したところ９００ボルト以上であり、霧化された
液滴が帯電していることが確認された。この発生霧を用
いて実施例１と同様に帯電させたポリエチレンシートの
除電を試みたところ、１．８ｍ離れた距離からでも９０
％以上の除電が出来ることを確認した。なお、イオン交
換水の代わりに水道水及び市販のミネラル水を用いて同
様に霧化した液滴は全く帯電されず、除電効果もきわめ
て悪かった。

【発明の効果】本発明により、極めて簡単でかつ小型化
された装置で帯電した霧を発生させることができ、離間
距離の大きい、或いは高速で移動する帯電物体の除電を
効果的に行うことができる。また、帯電霧の生成に際し
オゾンが全く発生しないので人体への悪影響も全く無い
利点もある。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気抵抗値が１×１０５Ωｃｍ以上である
   高純度水が貯留された容器に圧力を加えて該水をノズル
   から、ノズル径（単位ｍｍ）の対する水の流速（単位ｍ
   ／秒）の比が５以上となる条件で噴出させて、該純水を
   流動摩擦によって帯電した微少液滴とし、これを静電気
   が帯電した物質と接触させる事を特徴とする静電気除去
   方法
2. 【請求項２】電気抵抗値が１×１０５Ωｃｍ以上である
   高純度水が貯留された容器から定量ポンプを用いて該高
   純度水を金属またはテフロン製の二流体ノズルに供給
   し、１．０気圧以上の加圧空気または窒素とともに噴出
   させて該純水を流動摩擦によって帯電した微少液滴と
   し、これを静電気が帯電した物質と接触させる事を特徴
   とする静電気除去方法。
3. 【請求項３】電気抵抗値が１×１０５Ωｃｍ以上である
   高純度水を貯留する容器と、金属またはテフロン製のノ
   ズルからなり、ノズル径（単位ｍｍ）に対する水の流速
   （単位ｍ／秒）の比が５以上となる条件で噴出させて該
   高純度水を帯電霧化させる装置とからなることを特徴と
   する除電装置。
4. 【請求項４】電気抵抗値が１×１０５Ωｃｍ以上である
   高純度水を貯留する容器と、金属またはテフロン製の二
   流体ノズルからなり、１．０気圧以上の加圧空気または
   窒素とともに噴出させて該高純度水を帯電霧化させる装
   置とからなることを特徴とする除電装置。
5. 【請求項５】水の貯留容器に電気抵抗値が１×１０５Ω
   ｃｍ以上である高純度水を連続的に供給できる供給口を
   設置した請求項３または４の除電装置
6. 【請求項６】供給口がイオン交換塔を有しているもので
   ある請求項５の除電装値