KR100912981B1 - 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치 - Google Patents

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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

챔버 내에 공급된 이온 반송 가스의 일부를 이온화하는 이온화부와, 대전체를 향해 이온 반송 가스를 공급하는 취출부를 갖는 챔버를 구비하고, 이온화부를 챔버에 내장된 이온화원과, 이 이온화원과 고전압 케이블을 거쳐서 접속된 제어 장치로 구성하고, 이온화원으로서 연 X선 발생 장치의 발생부, 저에너지 전자선 발생 장치의 발생부 또는 자외선 발생 장치의 발생부 중 어느 하나를 이용하여 제어 장치, 제어 장치와 고전압 케이블의 접속부 및 이온화원과 고전압 케이블의 접속부를 방폭 구조로 한다.
Figure R1020037015508
챔버, 이온화원, 고전압 케이블, 자외선 발생 장치, 제어 장치

Description

이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치{Ionized Air Flow Discharge Type Non-Dusting Ionizer}
본 발명은, 정전기를 제거하기 위한 이온화 장치에 관한 것으로, 특히 이온화된 기류를 정전기 제거 대상물을 향해 방출하는 타입의 이온화 장치이며, 방폭 시설이나 장치에서의 사용을 가능하게 한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치에 관한 것이다.
최근, 위험물 취급 시설 등의 방폭 시설에서는 가연 분체의 공기 반송시의 막힘이나 체의 막힘, 내면을 테프론 코팅한 유기 용제 등의 교반 탱크 내의 대전 및 방전 등이 문제가 되고 있다. 종래, 이와 같은 교반 탱크 안의 대전 및 방전은 N2 가스로 공기를 퍼지하여 착화로 이어지는 산소를 제거함으로써, 유기 용제의 착화를 방지하고 있었다. 그러나, 이와 같은 정전기 제거 방법은 급배기 설비 등의 부대 설비의 초기 비용 및 운전 비용이 고가여서 바람직하지 않았다.
한편, 종래부터 반도체나 액정 디스플레이(이하, LCD) 등을 제조하는 클린 룸 등의 생산 환경에서 정전기를 제거하는 장치로서, 이온에 의해 대전체의 전하를 중화하는 공기 이온화 장치가 이용되고 있다. 이와 같은 공기 이온화 장치로서는 코로나 방전식 이온화 장치가 범용되고 있고, 이 코로나 방전식 이온화 장치는 정 또는 부의 전극에 정 또는 부의 고전압을 각각 인가함으로써 코로나 방전을 발생시키고, 상기 전극 선단부 주위의 공기를 정과 부로 이온화하여 이 이온을 기류에 의해 반송하여 대전체 상의 전하를 역극성의 이온으로 중화하는 것이다.
그러나, 반도체나 액정 제조 장치는 해마다 소형화가 진행되어 종래부터 이용되고 있는 이온화 장치에서는 가장 적절한 설치 공간을 확보하는 것이 곤란하게 되었다. 또한, 카세트 안의 유리 기판의 간극 등의 좁은 공간에서의 정전기 대책에 대한 요구도 높아지고 있다.
[해결해야 할 과제]
따라서, 본 발명자들은 상술한 바와 같은 공기 이온화 장치의 소형화와, 방폭 시설이나 장치로의 적용에 대해 검토하여, 이하와 같은 문제점이 있는 것을 알 수 있었다. 즉, 종래부터 범용되고 있는 코로나 방전식 이온화 장치는 코로나 방전 자체가 착화원이 될 위험성이 높기 때문에, 위험물 취급 시설 등의 방폭 시설에서 사용할 수는 없었다.
또한, 코로나 방전식 이온화 장치는 이온의 발생을 쉽게 하고, 발생한 이온의 소모를 방지하기 위해, 정전기 제거 대상물 근처에서 전극을 노출시킨 상태로 공기를 이온화하고 있었으므로 다음과 같은 문제도 발생시키고 있었다.
(1) 오존의 발생
정전기 제거 대상물 근방의 공기를 코로나 방전에 의해 이온화하고 있으므로 공기 중의 질소나 수증기가 이온화되는 것 이외에 산소가 오존이 되는 반응도 일어 난다. 이 오존의 산화 작용에 의해 실리콘 웨이퍼의 표면이 산화되거나, 공기 중의 미량의 불순물과 반응하여 2차 입자가 발생하는 원인이 된다.
(2) 전자 소음의 발생
방전시에 방전극으로부터 발생하는 불규칙한 전자파가 반도체 소자를 내장한 정밀 기기나 컴퓨터 등의 오동작을 일으키는 원인이 된다.
(3) 이온 발생 전극으로부터의 발진
코로나 방전을 일으킬 때마다 전극이 마모되어 마모된 전극재가 비산한다. 또한, 공기 중의 미량 가스 성분이 코로나 방전에 의해 입자화되어 이온 발생 전극 상에 석출되고, 이것이 어느 정도의 크기가 되면 재비산한다. 이와 같은 발진에 의해, 수율이 저하된다.
또한, 최근, 연 X선을 이온화원으로 하는 이온화 장치가 개발되고 있지만, 이온화 장치와 전기 케이블의 접속부나 이온화원의 제어 장치가 방폭 사양이 아니어서 위험물 취급 시설 등의 방폭 시설에서 사용할 수 없었다.
[발명의 목적]
본 발명은, 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 오존이나 전자기적 노이즈 및 발진 등의 발생 없이 좁은 공간에서의 정전기에 대한 대책이 가능하고, 또한 방폭 시설이나 장치로의 사용을 가능하게 한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 챔버 내에 공급된 이온 반송 가스의 일부를 이온화하는 이온화부와, 대전체를 향해 이온 반송 가스를 공급하는 취출부를 갖는 챔버를 구비하고, 상기 이온화부가 상기 챔버에 내장된 이온화원과, 상기 챔버의 외부에 설치되어 고전압 케이블을 거쳐서 상기 이온화원에 의한 이온 발생량을 제어하는 제어 장치로 구성된 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치에 있어서, 상기 이온화원이 연 X선 발생 장치의 발생부, 저에너지 전자선 발생 장치의 발생부 또는 자외선 발생 장치의 발생부 중 어느 하나이고, 상기 챔버가 원주형으로 형성되어 그 측단부로부터 상기 챔버 내의 이온화원의 근방에 상기 이온 반송 가스가 공급되도록 구성되고, 상기 이온화원과 취출부 사이에 상기 이온화원으로부터 발생하는 연 X선 또는 저에너지 전자선을 차폐하기 위한 차폐부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치에 따르면, 이온화원으로서 착화 요인이 되는 코로나 방전을 이용하고 있지 않으므로 유기 용제 등의 가연물에의 착화를 방지할 수 있다. 또한, 이온화원과 제어 장치를 분리하여 배치하는 동시에, 챔버를 원주형으로 형성하여 그 측단부로부터 챔버 내의 이온화원의 근방에 이온 반송 가스를 공급하도록 구성함으로써 챔버의 내경을 작게 할 수 있고, 좁은 공간에서의 정전기 제거가 가능해진다. 또한, 이온화원과 취출부 사이에 이온화원으로부터 발생하는 연 X선 또는 저에너지 전자선을 차폐하기 위한 차폐부를 형성함으로써, 이온만을 대전체에 공급할 수 있다.
도1은 본 발명에 관한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치의 제1 실시 형태의 구성을 도시한 개략도이다.
도2의 (A)는 고전압 케이블과 제어 장치의 접속부의 구성을 도시한 단면도이고, 도2의 (B)는 전극 지지부의 기단부에 패킹을 설치한 상태를 도시한 도면이고, 도2의 (C)는 이온화원과 고전압 케이블의 접속부의 구성을 도시한 단면도이다.
도3은 본 발명에 관한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치의 제2 실시 형태의 구성을 도시한 개략도이다.
도4는 본 발명에 관한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치의 제3 실시 형태의 구성을 도시한 개략도이다.
도5는 본 발명에 관한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치의 제4 실시 형태의 구성을 도시한 개략도이다.
도6은 본 발명에 관한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치의 제5 실시 형태의 구성을 도시한 개략도이다.
도7은 본 발명에 관한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치의 제6 실시 형태의 구성을 도시한 개략도이다.
도8은 본 발명에 관한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치의 제7 실시 형태의 구성을 도시한 개략도이다.
도9는 본 발명에 관한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치의 제8 실시 형태의 구성을 도시한 개략도이다.
도10은 본 발명에 관한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치의 제9 실시 형태의 구성을 도시한 개략도이다.
도11은 본 발명의 제9 실시 형태의 취출구의 차폐부의 구성을 도시한 도면이며, 도11의 (A)는 차폐부가 2매의 펀칭된 판으로 구성되어 있는 경우, 도11의 (B)는 차폐부에 알루미늄 허니컴을 설치한 경우, 도11의 (C)는 차폐부에 슬리브가 달린 펀칭된 판을 설치한 경우를 도시한 도면이다.
도12는 본 발명에 관한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치의 다른 실시 형태의 구성을 도시하는 개략도이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.
(1) 제1 실시 형태
(1-1) 구성
(1-1-1) 전체 구성
도1은 본 실시 형태에 의한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치의 전체 구성을 도시하는 개략도이다. 도1에 있어서, 부호 1은 원주형의 이온화 챔버(이하, 챔버라 함)이며 알루미늄, 스테인레스 등의 금속, 염화비닐 등의 수지로 구성되어 있다. 또한, 이 챔버(1)는 크게 구별하여 이온화부, 차폐부 및 취출부로 구성되고, 챔버(1)의 내부에는 이온화원(4)이 배치되어 이 이온화원(4)이 고전압 케이블(6)을 거쳐서 이온화원(4)에 의한 이온 발생량을 제어하는 제어 장치(5)에 접속되어 있다.
또한, 본 발명에 관한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치는 제어 장치(5)의 구성, 제어 장치(5)와 고전압 케이블(6)의 접속부(도1의 A부)의 구성, 상기 이온화원(4)과 고전압 케이블(6)의 접속부(도1의 B부)의 구성에 그 특징을 갖는다. 이하, 각 부의 구성에 대해 상세하게 서술한다.
(1-1-2) 제어 장치의 구성
제어 장치(5)는 도1에 도시한 바와 같이 방폭 기능을 갖는 기밀 챔버(51)로 구성되어 있다. 또한, 제어 장치(5)의 내부에는 상기 이온화원(4)으로부터 연 X 선, 저에너지 전자선 혹은 자외선을 발생시키기 위한 제어부인 제어 기판(53)과, 냉각된 공기 등을 순환시키는 순환 팬(54)과, 장치 내부를 일정 온도로 제어하는 냉각 장치(55)가 설치되어 있다. 또한, 상기 제어 기판(53)에는 전원 케이블(56)이 접속되어 외부에 설치된 방폭 콘센트(도시 생략)에 접속할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 상기 냉각 장치(55)는 예를 들어, 알루미늄제의 방열판에 펠티어 소자(열전 냉동 소자)를 부착하여 구성되어 있다.
(1-1-3) 고전압 케이블과 제어 장치의 접속부의 구성
도2의 (A)는 상기 제어 장치(5)와 고전압 케이블(6)의 접속부(도1의 A부)의 구성을 도시한 확대 단면도이다. 또한, 이 접속부는 이하에 서술하는 바와 같이 방폭 사양이 되어 있다.
즉, 고전압 케이블(6)의 선단부에는 플러그(61)가 부착되어 제어 장치(5)의 측벽에 배치된 콘센트(71)와 착탈 가능하게 접속할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 상기 플러그(61)는 3심 구조로 되어 소정의 길이 "L"을 갖는 전극 지지부(62)의 선단부에 전극(63)이 부착되어 있다. 또한, 상기 플러그(61)의 기초부(61a)의 외측에는 내벽에 나사부(64)가 형성된 캡 너트(65)가 회전 가능하게 부착되어 있다.
한편, 제어 장치(5)의 측벽에 배치된 콘센트(71)에는 상기 플러그(61)에 형성된 전극 지지부(62)와 결합하는 삽입 구멍(72)이 마련되고, 그 가장 안쪽에 상기 플러그측의 전극(63)과 접속되는 전극(73)이 설치되어 있다. 또한, 콘센트(71)의 플랜지부(71a)에는 외주면에 나사부(74)가 형성되어 상기 플러그(61)에 부착된 캡 너트(65)의 나사부(64)와 결합하도록 구성되어 있다.
또한, 삽입 구멍(72)의 길이는 플러그측의 전극 지지부(62)에 대응하여 "L"이 되고, 이 길이 "L"은 양 전극의 착탈을 플러그(61)의 전극 지지부(62)와 콘센트(71)의 삽입 구멍(72)으로 구성되는 기밀성을 갖는 공간에서 수행할 수 있는 길이로 설정되어 있다. 또한, 도2의 (B)에 도시한 바와 같이, 플러그(61)와 콘센트(71)의 접속부의 기밀성 유지를 위해, 전극 지지부(62)의 기단부에 O링 등의 패킹(66)을 설치할 수 있다.
(1-1-4) 이온화원과 고전압 케이블의 접속부의 구성
이온화원(4)과 고전압 케이블(6)의 접속부(도1의 B부)는, 도2의 (C)에 도시한 바와 같이 전기 절연성을 갖는 염화비닐, 폴리프로필렌 및 아크릴 등의 수지제의 파이프(41)를 챔버(1)의 측면에 관통 배치하고, 그 파이프의 내부에 에폭시 등의 절연성 수지(42)를 매립하여 구성되어 있다.
(1-1-5) 이온화부의 구성
도1에 도시한 바와 같이, 챔버(1)의 측단부(도면의 우측 측단부)에는 튜브 피팅(2)을 거쳐서 가는 튜브(도시 생략)가 접속되고, 이 튜브를 통해 챔버(1) 안의 정전기 제거 대상인 실내의 공기, 또는 고순도 N2 가스 등의 비반응성 가스(이하, 이온 반송 가스라 함)가 공급되도록 구성되어 있다. 또한, 여기서「고순도 N2 가스」라 함은, 부이온을 형성할 정도의 산소나 수증기를 포함하고, 또한 그 산소 농도가 오존을 발생하지 않을 정도(5 ％ 정도 이하)인 N2 가스를 말한다.
또한, 챔버(1) 내의 튜브 피팅(2)이 배치된 위치 근방에는 이온화원(4)이 설치되어 있다. 또한, 이 이온화원(4)과 상기 제어 장치(5)에 의해 이온 발생 장치가 구성되어 있다.
또한, 상기 이온화원(4)은 연 X선 발생 장치의 발생부, 저에너지 전자선 발생 장치의 발생부, 또는 자외선 발생 장치의 발생부 등으로 이루어지고, 챔버(1) 안을 흐르는 이온 반송 가스를 이온화하도록 구성되어 있다.
(1-1-6) 차폐부의 구성
도1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는 챔버(1)의 차폐부가 개구부[예를 들어, 직경 3 ø 정도의 가는 구멍(11)]가 다수 마련된 복수의 차폐 부재[예를 들어, 2매의 펀칭된 판(10a, 10b)]에 의해 구성되고, 이들 2매의 펀칭된 판(10a, 10b)은 서로 3 ㎜ 정도 이격되고, 또한 가는 구멍(11)이 포개어지지 않도록 어긋나게 설치되어 있다.
(1-1-7) 취출부의 구성
챔버(1)의 선단부는 개방되어 정전기 제거 대상이 되는 대전체의 근방에 배치되고, 상기 이온 발생 장치에 있어서 발생한 정, 부 이온을 이 대전체를 향해 공급하도록 구성되어 있다.
(1-1-8) 이온화원
다음에, 이온화원(4)에 대해 설명한다.
연 X선은 3 keV 내지 9.5 keV 정도의 에너지를 갖는 약한 X선으로, 2 ㎜ 두께 정도의 염화비닐판으로 용이하게 차폐할 수 있다. 또한, 저에너지 전자선은 예를 들어, 우시오 덴끼 가부시끼가이샤제의 초소형 전자빔 조사관 튜브 등에 의해 수십 kV의 낮은 동작 전압으로 취출된 전자빔(소프트 일렉트론)으로, 공기 속에서는 5 ㎝ 정도의 도달 거리 뿐이며, 이 영역의 공기 혹은 가스를 이온화된다.
또한, 저에너지 전자선은 산소를 포함하는 기체 속에서는 오존을 발생하는 동시에 연 X선도 발생하므로 차폐가 필요하다. 이로 인해, 이온화원으로서 저에너지 전자선을 이용하는 경우에는, 이온 반송 가스로서 고순도 N2 가스 등과 같이 오존이 발생하지 않을 정도의 산소를 포함하는 비반응성 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 자외선 발생 장치로부터 발생하는 자외선은 파장은 400 ㎚ 이하의 단파장이며, 출력은 30 w 정도이다.
이온화원(4)이 연 X선의 발생부인 경우에는 챔버(1)에 공급하는 이온 반송 가스로서 공기 및 비반응성 가스 중 어느 하나를 이용할 수 있지만, 이온화원(4)이 저에너지 전자선의 발생부 또는 자외선의 발생부인 경우에는 고순도 N2 가스 등과 같이 오존이 발생하지 않을 정도의 산소를 포함하는 비반응성 가스를 이용하는 것이 바람직하다.
(1-2) 작용 및 효과
계속해서, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치는 착화 요인이 되는 코로나 방전을 이온화원으로서 이용하지 않고, 연 X선 발생 장치의 발생부, 저에너지 전자선 발생 장치의 발생부 및 자외선 발생 장치의 발생부 등을 이온화원으로서 이용하기 때문에 유기 용제 등의 가연물로의 착화를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치에 있어서는 상기한 이온화원에 의한 이온 발생량을 제어하는 제어 장치(5) 내에 펠티어 소자(열전 냉각 소자) 등으로 이루어지는 냉각 장치(55)를 배치하여, 제어 장치 내에 설치된 전원 및 제어 기판으로부터의 발열을 흡수하여 장치 안을 일정한 온도로 제어할 수 있어, 제어 장치를 기밀 구조로 하는 것이 가능해진다. 그 결과, 장치 안에 설치된 전원 및 제어 기판에 의한 유기 용제 등의 가연물로의 착화를 방지할 수 있다.
또한, 고전압 케이블(6)과 제어 장치(5)의 접속부를 도2에 도시한 바와 같은 방폭 구조로 한 것에 의해, 전극의 착탈을 플러그(61)의 전극 지지부(62)와 콘센트(71)의 삽입 구멍(72)으로 기밀성을 갖는 공간에서 행할 수 있으므로, 플러그 착탈시 방전에 의한 유기 용제 등의 가연물로의 착화를 방지할 수 있다. 또한, 이온화원(4)과 고전압 케이블(6)의 접속부도 도1에 도시한 바와 같은 방폭 구조로 한 것에 의해, 이 접속부에서의 유기 용제 등의 가연물로의 착화를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치에 있어서, 도시 생략된 튜브 및 튜브 피팅(2)을 거쳐 챔버(1)로 공급된 이온 반송 가스는 챔버(1) 안에 내장된 이온화원(4)에 의해 연 X선, 저에너지 전자선 및 자외선 등이 조사됨으로써 정, 부의 이온이 된다. 또한, 이들 정, 부 이온은 이온화부의 하류측에 설치된 차폐부를 통과하여 챔버(1)의 선단부로부터 정전기 제거 대상이 되는 대전체로 공급되어 대전체 상의 정부의 역극성의 전하를 각각 중화할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치에 있어, 이온화원(4)이 연 X선의 발생부인 경우, 이온 반송 가스로서 공기 혹은 비반응성 가스 중 어느 하나를 이용해도 오존이 발생하지 않는다. 또한, 전극재의 비산이나 공기 중의 불순물 퇴적 및 재비산과 같은 발진이 없고, 또한 전자기적 노이즈의 발생도 없다.
또한, 이온화원(4)이 저에너지 전자선 또는 자외선의 발생부인 경우, 이온 반송 가스로서 고순도 N2 가스 등과 같이 오존이 발생하지 않을 정도의 산소를 포함하는 비반응성 가스를 사용함으로써, 이온화하는데 있어 오존의 발생이 없어 발진 및 전자기적 노이즈의 발생도 일어나지 않는다.
또한, 연 X선 및 저에너지 전자선은 얇은 염화비닐판 등으로 충분히 차폐할 수 있고, 반사가 거의 없으므로 도1에 도시한 바와 같은 간단한 구조로 차폐할 수 있다. 또한, 이온화원(4)으로부터 챔버 출구까지의 거리가 짧기 때문에 정, 부 이온의 재결합에 의한 이온의 감소가 거의 없다는 이점이 있다.
또한, 상기와 같은 차폐부를 설치한 것에 의해, 챔버 취출구에서의 기류의 혼란을 작게 할 수 있으므로, 기류의 혼란에 기인하는 이온량의 감소를 적게 할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이온화원(4)과 그 전원부 및 제어부인 제어 장치(5)를 고전압 케이블(6)을 거쳐서 별도로 설치하여 이온화원(4)만을 챔버(1) 안에 설치함으로써, 챔버(1)의 내경을 작게 할 수 있으므로, 매우 좁은 장소에서 이온을 발생시킬 수 있는 동시에 예를 들어, 카세트 내에 수납한 유리 기판의 간극 등의 좁은 공간에서도 정전기를 제거할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치에 따르면, 오존이나 전자기적 노이즈 및 발진 등의 발생 없이 좁은 공간의 정전기에 대한 대책이 가능하고, 또한 방폭 시설이나 장치로의 사용이 가능한 이온화 장치를 얻을 수 있다.
(2) 제2 실시 형태
본 실시 형태는 상기 제1 실시 형태의 차폐부의 구성을 변경한 변형예이다.
도3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는 챔버(1)의 차폐부가 반원형의 2매의 격벽(7, 7)으로 구성되고, 이들 격벽(7, 7)은 챔버(1)의 상부와 하부에 일정한 간격을 두고 교대로 형성되어 있다. 즉, 이온화원(4)이 연 X선의 발생부 또는 저에너지 전자선의 발생부인 경우, 직진하는 연 X선 또는 전자선이 격벽(7, 7)에 닿도록 구성되고, 그들이 외부로 누설되지 않도록 차폐되는 구성으로 되어 있다. 또한, 이온화원(4)이 자외선의 발생부인 경우에는 이 차폐부는 불필요하다. 그 밖의 구성은 상기 제1 실시 형태와 동일하므로 설명은 생략한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치는 상기 제1 실시 형태와 같은 작용 및 효과를 갖고, 방폭 시설이나 장치에 사용할 수 있는 동시에, 간단하고 용이한 구성으로 챔버(1)의 이온화부의 하류측 주변을 차폐 구조로 할 수 있다.
(3) 제3 실시 형태
본 실시 형태는 상기 제1 실시 형태의 취출부의 구성을 변경한 변형예이다. 또한, 본 실시 형태의 취출구는 상기 제2 실시 형태에서도 적용할 수 있다.
도4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서, 챔버(1)의 차폐부의 하류측에 이온화 기류를 분출시키기 위한 노즐(20)이 설치되어 있다. 이 노즐(20)로서는, 예를 들어 SILVENT사제의 노즐(216), 플랫 노즐(920), 에어 커튼(302-306), 에어 나이프(392-396) 등이 이용된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치에 있어서, 상기 제1 실시 형태 혹은 제2 실시 형태와 같은 작용 및 효과를 얻을 수 있고, 취출부에 원하는 형상 및 크기를 갖는 노즐(20)을 부착함으로써, 이온화 기류를 고속으로 대전체에 송풍하여 정전기를 제거하면서 대전체에 부착된 먼지 등을 고효율로 제거할 수 있다. 또한, 다양한 노즐(20)을 선택함으로써 이온화 기류를 원뿔형으로 넓은 각으로 확장하거나, 에어 커튼형으로 확장할 수 있으므로, 정전기 제거 대상에 따라 이온화 기류를 제어할 수 있다. 또한, 개구를 조정할 수 있는 노즐을 사용함으로써, 이온화 기류의 분출 속도를 용이하게 변경할 수 있다.
(4) 제4 실시 형태
본 실시 형태는 상기 제3 실시 형태의 취출부 구성을 더 변경한 변형예이다.
도5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태는 챔버(1)의 취출부에 가요성 호스(30)가 부착되고, 그 선단부에 노즐(31)이 부착되어 있다. 또한, 이 노즐(31)로는, 상기 제3 실시 형태와 동일하게 예를 들어, SILVENT사제의 노즐(216), 플랫 노즐(920), 에어 커튼(302-306), 에어 나이프(392-396) 등이 이용된다. 또한, 이 가요성 호스(30)는 비닐 튜브 등과 달리 설정한 형상을 유지할 수 있는 구조로 되어 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치에 있어서는 취출부에 가요성 호스(30)를 부착하고, 또한 그 선단부에 노즐(31)을 부착함으로써 상기 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태와 같은 작용 및 효과를 얻을 수고, 이온화 기류를 고속으로 대전체에 송풍하여 정전기를 제거하면서 대전체에 부착된 먼지 등을 고효율로 제거할 수 있다. 또한, 다양한 노즐(31)을 선택함으로써 이온화 기류를 원뿔형으로 넓은 각으로 확장하거나, 에어 커튼형으로 확장할 수 있으므로, 정전기 제거 대상에 따라 이온화 기류를 제어할 수 있다. 또한, 노즐의 개구를 조정할 수 있는 노즐을 사용함으로써, 이온화 기류의 분출 속도를 용이하게 변경할 수 있다.
(5) 제5 실시 형태
본 실시 형태는 차폐부 및 취출부를 일체화하여 구성한 것이다.
도6에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는 이온화원(4)의 하류측 챔버의 일부(예를 들어, 측면)에 X선 등을 차폐할 수 있을 정도의 개구(직경 1 ø 정도의 구멍)(40)가 정전기 제거 대상에 따라 1개 혹은 복수개 형성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 이들 개구(40)가 차폐부 및 취출부로서 기능하고 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치는 이온화원(4)의 하류측 챔버의 일부에 X선 등을 차폐할 수 있을 정도의 개구(40)를 복수로 형성함으로써, 차폐와 동시에 정전기 제거 대상을 향해 이온화 기류를 분출할 수 있다. 또한, 본 실시 형태는, 이하에 서술하는 바와 같이 카세트 안의 유리 기판 간극 등의 좁은 장소에 이온화 기류를 안으로 흡입시켜 정전기를 제거하는 경우에 매우 유효하다.
(6) 제6 실시 형태
본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치는 취출구의 구성에 특징을 갖는다. 즉, 본 실시 형태의 취출구(81)는 도7에 도시한 바와 같이 원주형 혹은 각주형으로 형성되고, 그 상류측에는 챔버(82) 및 덕트(83)가 접속되어 있다. 또한, 덕트(83)는 상기 챔버(82) 및 취출구(81)를 거쳐서 방폭 시설의 정전기 제거 대상에 공기 또는 고순도 N2 가스 등의 비반응성 가스(이하, 이온 반송 가스라 함)를 공급하기 위한 배관이며, 또한 챔버(82)는 하류측의 단면적이 상류측으로부터 커지도록 예를 들어, 원뿔형이나 사각뿔형으로 형성되어 그 상류측의 단부가 상기 덕트(83)에 연결되고, 하류측의 단부가 상기 취출구(81)에 연결되어 있다. 또한, 챔버(82)와 취출구(81)를 일체로 구성할 수도 있다.
또한, 상기 취출구(81)의 선단부 근방에는 차폐부(84)가 설치되어 있다. 이 차폐부(84)는 예를 들어, 도7에 도시한 바와 같이 직경이 약 5 ㎜ø, 개구 피치 12 ㎜ 정도의 가는 구멍(85)이 다수 마련된 두께 1 ㎜의 2매의 펀칭된 판(86a, 86b)으로 구성되고, 이들 2매의 펀칭판(86a, 86b)은 서로 3 ㎜ 정도 이격되어 상기 가는 구멍(85)이 포개어지지 않도록 어긋나게 설치되어 있다. 또한, 취출구(81)의 선단 부는 개방되어 대전체(S) 근방에 배치되어 있고, 이온 발생 장치에서 발생한 정, 부 이온을 이 대전체(S)를 향해 공급하도록 구성되어 있다.
또한, 상기 취출구(81)의 측부에는 이온 발생 장치가 설치되어 있다. 이러한 이온 발생 장치는 취출구(81)의 측부에 배치된 이온화원(4) 및 이온화원(4)에 의한 이온 발생량을 제어하는 제어 장치(5)로 구성되어 있다. 또한, 제어 장치(5)는 취출구(81)의 외부에 배치되어 이온화원(4)으로부터 연 X선 또는 자외선을 발생시키기 위한 전원부 및 제어부로 이루어지고, 고전압 케이블(6)에 의해 이온화원(4)과 접속되어 있다.
또한, 이 제어 장치(5)의 구성, 고전압 케이블(6)과 제어 장치(5)의 접속부의 구성, 이온화원(4)과 고전압 케이블(6)의 접속부의 구성은 상기 제1 실시 형태와 동일하므로 설명은 생략한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치는 방폭 시설이나 장치에 사용할 수 있는 동시에, 취출구(81)의 출구부 근방에 이온화원(4)을 내장함으로써 취출구(81)의 근방에서 이온 반송 가스를 이온화하여 이온화된 공기 등을 원하는 정전기 제거 대상에 공급할 수 있다. 또한, 취출구(81)의 측부에 이온화원(4)을 내장하여 취출구와 수평으로 연 X선 등의 방사선을 조사함으로써 하나의 이온화원으로 넓은 범위를 커버할 수 있다. 또한, 취출구(81)의 출구부 근방에 이온화원(4)이 내장되어 있으므로, 이온화원(4)으로부터 취출구의 출구까지의 거리가 짧아 정, 부 이온의 재결합에 의한 이온의 감소가 적어지는 효과도 얻을 수 있다.
(7) 제7 실시 형태
본 실시 형태는 상기 제6 실시 형태의 이온화원의 설치 위치를 변경한 변형예이다. 즉, 본 실시 형태에 있어, 도8에 도시한 바와 같이 이온화원(4)이 원뿔형이나 사각뿔형으로 형성된 챔버(82)의 중앙부에 설치되어 있다. 그 밖의 구성은 상기 제6 실시 형태와 동일하므로 설명은 생략한다. 또한, 도8에 도시한 바와 같이 배치할 수 있는 이온화원은 연 X선과 자외선 발생부이다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치는 상기 제6 실시 형태와 같은 작용 및 효과를 얻을 수 있고, 넓은 각으로 연 X선 등을 방사할 수 있는 이온화원의 경우, 적은 이온화원으로 넓은 범위를 이온화할 수 있으므로 이온화 효율이 좋고, 발생 이온량이 많아져서 정전기 제거 성능이 향상된다. 또한, 차폐판으로의 방사선 입사각이 차폐판의 근방에서 수평으로 조사하는 경우보다 커지기 때문에, 차폐가 용이해져 세로 구멍을 갖는 차폐판 등이 불필요해진다.
(8) 제8 실시 형태
본 실시 형태는 상기 제6 실시 형태의 변형예이며, 취출구의 상류측에 HEPA 필터 혹은 ULPA 필터가 설치되어 있는 경우이다. 즉, 본 실시 형태에 있어서는, 도9에 도시한 바와 같이 취출구(81)의 상류측에 HEPA 필터 혹은 ULPA 필터 등의 층류 형성용 필터(91)가 배치되어 덕트(83) 및 챔버(82)를 거쳐서 송입되는 이온 반송 가스가 취출구(81)의 전체면에 걸쳐서 균일한 유속 분포를 갖는 기류가 되도록 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서, 이온화원(4)은 상기 층류 형성용 필터(91)와 차폐부(84) 사이의 측벽부 근방에 설치되어 있다. 그 밖의 구성은 상기 제6 실시 형태와 동일하므로 설명은 생략한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치는 상기 제6 실시 형태와 같은 작용 및 효과를 얻을 수 있고, 취출구(81)의 상류측에 층류 형성용 필터(91)를 배치한 것에 의해, 챔버(82)로부터 송입되는 이온 반송 가스를 층류로 할 수 있다. 그 결과, 난류(분류)가 취출구에 공급된 경우에, 그 믹싱 효과에 의해 정부 이온의 재결합이 촉진되어 이온량이 감소하고, 정전기 제거 성능이 저하되는 등의 결점을 방지할 수 있게 되어, 보다 효율적으로 이온화를 실시할 수 있어 우수한 정전기 제거 성능을 얻을 수 있다.
(9) 제9 실시 형태
본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치는 상기 제6 실시 형태의 변형예이며, 도10 및 도11에 도시한 바와 같이 취출구(81)의 상류측에 HEPA 필터 혹은 ULPA 필터 등의 층류 형성용 필터(91)를 설치하는 동시에, 취출구(81)의 차폐부(84)에 배치되는 2매의 펀칭된 판(86a, 86b)의 상류측에 세로 구멍을 갖는 알루미늄 허니컴(92)을 배치한 것이다. 또한, 세로 구멍을 갖는 알루미늄 허니컴(92)을 설치하는 대신에, 도11의 (C)에 도시한 바와 같은 슬리브가 달린 펀칭된 판(93)을 배치해도 좋다. 그 밖의 구성은 상기 제6 실시 형태와 동일하므로 설명은 생략한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 실시 형태의 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치는 방폭 시설이나 장치에서 사용할 수 있는 동시에, 취출구(81)의 상류측에 층 류 형성용 필터(91)를 배치한 것에 의해, 챔버(82)로부터 송입되는 이온 반송 가스를 층류로 할 수 있다. 그 결과, 난류(분류)가 취출구에 공급된 경우, 그 믹싱 효과에 의해 정, 부 이온의 재결합이 촉진되어 이온량이 감소하고, 정전기 제거 성능이 저하되는 등의 결점을 방지할 수 있어, 보다 효율적으로 이온화를 실시할 수 있어 우수한 정전기 제거 성능을 얻을 수 있다.
또한, 도11의 (A)에 도시한 바와 같이, 2매의 펀칭판(86a, 86b)을 소정의 간격으로 각각에 형성된 가는 구멍이 포개어지지 않도록 어긋나게 설치한 경우, 경사 상방으로부터 펀칭된 판(86a, 86b)의 가는 구멍으로 입사하는 연 X선 등의 방사선을 완전히 차폐하는 것이 곤란하다. 그러나, 도10에 도시한 바와 같은 본 실시 형태의 취출구에서, 경사 상방으로부터 입사하는 연 X선 등은 도11의 (B)에 도시한 바와 같이 알루미늄 허니컴(92)의 세로 구멍의 측벽에 닿음으로써 완전히 차폐되고, 또한 도11의 (C)에 도시한 바와 같이 슬리브가 달린 펀칭된 판(93)의 슬리브의 측벽에 닿음으로써 완전히 차폐된다.
(10) 다른 실시 형태
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 이하에 도시한 바와 같은 각종 태양도 가능하다. 즉, 구체적인 각 부재의 형상, 혹은 부착 위치 및 방법은 적절하게 변경 가능하다. 예를 들어, 차폐부의 형상은 상기한 각 실시 형태에 도시한 바와 같은 펀칭된 판에 한정되지 않고, 직진하는 연 X선 또는 저에너지 전자선 등이 외부로 누설되지 않고, 또한 발생하는 정, 부의 이온이 반송될 수 있는 형상이면 어떠한 것도 가능하다.
또한, 이온화원(4)은 연 X선, 저에너지 전자선 및 자외선에 한정되지 않고, 이온화에 의해 오존의 발생, 발진 및 전자기적 노이즈의 발생이 없는 것이면 다른 전자파 또는 빔 등을 사용할 수 있다. 또한, 도12에 도시한 바와 같이 공기 공급용 팬(94)을 내장하는 구성일 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 오존이나 전자기적 노이즈 및 발진 등의 발생 없이 좁은 공간에서의 정전기에 대한 대책이 가능하고, 또한 방폭 시설이나 장치에서의 사용을 가능하게 한 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치를 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. 챔버 내에 공급된 이온 반송 가스의 일부를 이온화하는 이온화부와, 대전체를 향해 이온 반송 가스를 공급하는 취출부를 갖는 챔버를 구비하고, 상기 이온화부가 상기 챔버에 내장된 이온화원과, 상기 챔버의 외부에 설치되어 고전압 케이블을 거쳐서 상기 이온화원에 의한 이온 발생량을 제어하는 제어 장치로 구성된 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치에 있어서,
    상기 이온화원이 연 X선 발생 장치의 발생부, 저에너지 전자선 발생 장치의 발생부 또는 자외선 발생 장치의 발생부 중 어느 하나이고,
    상기 챔버가 원주형으로 형성되어 그 측단부로부터 상기 챔버 내의 이온화원의 근방에 상기 이온 반송 가스가 공급되도록 구성되고,
    상기 이온화원과 취출부 사이에 상기 이온화원으로부터 발생하는 연 X선 또는 저에너지 전자선을 차폐하기 위한 차폐부가 형성되고,
    상기 차폐부는 상기 이온화원으로부터 발생하는 이온을 통과시키는 개구부를 갖는 서로 이격된 복수의 차폐 부재로 구성되고,
    상기 복수의 차폐 부재는 이웃한 2개의 차폐 부재의 개구부가 서로 포개어지지 않도록 이온의 흐름 방향으로 나열되어 배치된 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  2. 챔버 내에 공급된 이온 반송 가스의 일부를 이온화하는 이온화부와, 대전체를 향해 이온 반송 가스를 공급하는 취출부를 갖는 챔버를 구비하고, 상기 이온화부가 상기 챔버에 내장된 이온화원과, 상기 챔버의 외부에 설치되어 고전압 케이블을 거쳐서 상기 이온화원에 의한 이온 발생량을 제어하는 제어 장치로 구성된 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치에 있어서,
    상기 이온화원이 연 X선 발생 장치의 발생부, 저에너지 전자선 발생 장치의 발생부 또는 자외선 발생 장치의 발생부 중 어느 하나이고,
    상기 챔버가 하류측의 단면적이 상류측보다 큰 원뿔형 혹은 사각뿔형으로 형성되고, 상기 챔버의 하류측에 원주형 또는 각주형의 취출부가 설치되고, 상기 이온화원이 상기 취출부의 출구부 근방에 배치되고,
    상기 취출부의 선단부 근방에 상기 이온화원으로부터 발생하는 연 X선 또는 저에너지 전자선을 차폐하기 위한 차폐부가 형성되고,
    상기 차폐부는 상기 이온화원으로부터 발생하는 이온을 통과시키는 개구부를 갖는 서로 이격된 복수의 차폐 부재로 구성되고,
    상기 복수의 차폐 부재는 이웃한 2개의 차폐 부재의 개구부가 서로 포개어지지 않도록 이온의 흐름 방향으로 나열되어 배치된 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  3. 챔버 내에 공급된 이온 반송 가스의 일부를 이온화하는 이온화부와, 대전체를 향해 이온 반송 가스를 공급하는 취출부를 갖는 챔버를 구비하고, 상기 이온화부가 상기 챔버에 내장된 이온화원과, 상기 챔버의 외부에 설치되어 고전압 케이블을 거쳐서 상기 이온화원에 의한 이온 발생량을 제어하는 제어 장치로 구성된 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치에 있어서,
    상기 이온화원이 연 X선 발생 장치의 발생부, 저에너지 전자선 발생 장치의 발생부 또는 자외선 발생 장치의 발생부 중 어느 하나이고,
    상기 챔버가 하류측의 단면적이 상류측보다 큰 원뿔형 혹은 사각뿔형으로 형성되고, 상기 챔버의 하류측에 원주형 또는 각주형의 취출부가 설치되어 상기 이온화원이 상기 챔버의 중앙부에 배치되고,
    상기 취출부의 선단부 근방에 상기 이온화원으로부터 발생하는 연 X선 또는 저에너지 전자선을 차폐하기 위한 차폐부가 형성되고,
    상기 차폐부는 상기 이온화원으로부터 발생하는 이온을 통과시키는 개구부를 갖는 서로 이격된 복수의 차폐 부재로 구성되고,
    상기 복수의 차폐 부재는 이웃한 2개의 차폐 부재의 개구부가 서로 포개어지지 않도록 이온의 흐름 방향으로 나열되어 배치된 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치가 기밀 구조를 갖고, 장치 안을 일정 온도로 유지할 수 있는 냉각 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 냉각 수단이 열전 냉동 소자에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고전압 케이블과 제어 장치의 접속부가 착탈 가능한 플러그 및 콘센트로 구성되고, 상기 플러그에는 소정의 길이를 갖는 전극 지지부가 설치되고, 이 전극 지지부의 선단부에 전극이 배치되고, 상기 콘센트에는 상기 전극 지지부가 삽입되는 삽입 구멍이 형성되고, 이 삽입 구멍의 가장 안쪽에 전극이 배치되고,
    상기 플러그의 베이스부의 외측에는 상기 콘센트와의 결합을 유지하기 위한 빠짐 방지용 부재가 배치되는 동시에, 상기 전극 지지부의 기단부에는 기밀성 유지 부재가 배치되고,
    상기 고전압 케이블과 제어 장치의 전기적 접속은 상기 플러그의 선단부에 배치된 전극과 콘센트의 삽입 구멍의 가장 안쪽에 배치된 전극에 의해 이루어지고,
    상기 전극의 착탈은 상기 플러그의 전극 지지부를 콘센트의 삽입 구멍 내에서 기밀성을 유지한 상태에서 행해지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온화원과 고전압 케이블의 접속부가 절연성을 갖는 통형의 수지와, 그 내부에 충전된 절연성의 수지에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차폐부가 상기 챔버의 내벽에 소정의 간격을 두고 교대로 배치된 복수의 격벽으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차폐부가 복수개의 가는 구멍이 형성된 적어도 2매의 차폐판으로 구성되고, 상기 차폐판이 상기 가는 구멍이 포개어지지 않도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  10. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 차폐부가 허니컴 구조를 갖는 차폐판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  11. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 차폐부가 슬리브가 달린 차폐판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취출부가 상기 챔버의 개구단부에 부착된 소정의 형상을 갖는 노즐로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취출부가 상기 챔버의 개구단부에 부착된 굴곡 가능한 호스와, 그 선단부에 부착된 소정의 형상을 갖는 노즐로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 챔버의 하류측 측면의 일부에 복수개의 개구가 형성되고, 이 개구에 의해 상기 이온화원으로부터 발생하는 연 X선 또는 저에너지 전자선이 차폐되는 동시에, 이 개구를 거쳐서 대전체로 이온 반송 가스가 공급되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
  15. 제2항에 있어서, 상기 이온화원의 상류측에 층류 형성용 필터가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 기류 방출형 무발진 이온화 장치.
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