(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力を発生する送風機（１１０）と、
上記送風機の風下で上記送風機に隣接して配置され上記送風機にて送風される空気に含まれる塵埃を除去するフィルタ（１２０）と、
上記フィルタの風下で上記フィルタに隣接して配置され上記送風機にて送風され上記フィルタを通過した空気に対して、上記被除電物に帯電している電荷を中和して上記被除電物の除電を行なうイオンを発生させる放電電極（１３０）と、
上記放電電極の風下で上記放電電極に隣接して設けられ、上記送風機による風力を補助的に増す第２送風機（１３２）と、を備えたポータブル型の静電気除去装置であって、
当該静電気除去装置は、上記送風機、上記フィルタ、上記放電電極、及び上記第２送風機を一列状に配置して上記第２送風機の風下で上記第２送風機に隣接して吹出口（１３５）を設けた一体構造であり、当該静電気除去装置内における空気の流れの中には配置されず当該静電気除去装置の外側で吹出口側の局所的領域に配置された被除電物（１９０）に対して上記吹出口からイオン化した空気を吹き付ける、
ことを特徴とする静電気除去装置。
【請求項２】
上記フィルタは、当該フィルタの空気出口側における塵埃濃度を０．１〜０．３ｐｐｂにする除去性能を有するフィルタである、請求項１記載の静電気除去装置。
【請求項３】
上記送風機が８０〜３２０Ｐａの風圧を生じるとき、上記フィルタにおける上記塵埃濃度と、上記被除電物の除電に要する時間とを乗算して得られる塵媒暴露量が０．０９〜１６．６である、請求項２記載の静電気除去装置。
【請求項４】
上記放電電極へ供給する電力は、当該放電電極自体から発塵を生じさせない電力である、請求項１から３のいずれかに記載の静電気除去装置。
【請求項５】
上記放電電極へ印加する電圧は約５千ボルトであり、電流は１ｍＡ以下である、請求項４記載の静電気除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の空気清浄度を確保すべき場所、例えば半導体製造における自動組立ラインにおいて、該組立ラインの局所的領域に配置された被除電物に対してイオン化した空気を吹き付けて上記被除電物の除電を行なうポータブル型の静電気除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
導体が帯電したときには該導体を接地することで容易に除電が可能であるが、被帯電物が絶縁体であるときには絶縁体ゆえ接地しても除電は容易に行なえない。又、上記絶縁体を扱う、例えば半導体製造工場においては、製造工程中に製造物に帯電した静電気により上記製造物が損傷する場合があることから、上記製造物の静電気を除去する必要がある。又、半導体製造工程においては、空気中の塵埃が製造物に作用し該製造物の機能が失われることもあることから、いわゆるクリーンルーム内での製造が行なわれる。
そこで例えば実用新案登録第２５４５７０５号に開示されるように、コロナ放電式にてクリーンルーム内全体に正イオン及び負イオンを発生させる放電電極を当該クリーンルームの天井に備えるとともに、上記放電電極に隣接して上記天井に設けられ当該クリーンルーム内に供給される空気に含まれる塵埃を除去するフィルタを備えたクリーンルーム用除電器が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記クリーンルーム用除電器では、上記フィルタから送出された空気の風下に上記放電電極は配置されていない。又、クリーンルーム内の空気全体をイオン化し、該正イオン及び負イオンにて、製造工程中の製造物に帯電した電荷を中和し該製造物の除電を行なうものであることから、正イオン及び負イオンの濃度が低く、効率的な除電は困難である。又、クリーンルーム内の空気全体をイオン化させるために上記放電電極に印加する電力が大きく、放電電極の素材自体が放出される、いわゆるスパッタリング現象が生じる等による放電電極からの発塵も問題となる。
【０００４】
一方、コロナ放電式によりイオン化した空気を被除電物へ局所的に送風する、ポータブル型の小型静電気除去器も存在する。該小型静電気除去器では、被除電物に対してイオン化した空気を被除電物に直接に送風することができることから、上記クリーンルーム用除電器に比べて効率的な除電が可能である。
しかしながら、上記送風は、当該小型静電気除去器に設けたファンにより当該小型静電気除去器の背面側の空気を前面側に送り出すことで行なわれることから、上記送風とともに空気中に浮遊する塵埃をも被除電物に吹き付けることになり、除電は行なえるが塵埃等の異物を被除電物に付着させてしまうことがある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、局所的領域に配置された被除電物に対して異物を付着させることなく効率的な除電を行なう静電気除去装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様の静電気除去装置は、風力を発生する送風機と、
上記送風機の風下で上記送風機に隣接して配置され上記送風機にて送風される空気に含まれる塵埃を除去するフィルタと、
上記フィルタの風下で上記フィルタに隣接して配置され上記送風機にて送風され上記フィルタを通過した空気に対して、上記被除電物に帯電している電荷を中和して上記被除電物の除電を行なうイオンを発生させる放電電極と、
上記放電電極の風下で上記放電電極に隣接して設けられ、上記送風機による風力を補助的に増す第２送風機と、を備えたポータブル型の静電気除去装置であって、
当該静電気除去装置は、上記送風機、上記フィルタ、上記放電電極、及び上記第２送風機を一列状に配置して上記第２送風機の風下で上記第２送風機に隣接して吹出口を設けた一体構造であり、当該静電気除去装置内における空気の流れの中には配置されず当該静電気除去装置の外側で吹出口側の局所的領域に配置された被除電物に対して上記吹出口からイオン化した空気を吹き付ける、
ことを特徴とする。
【０００７】
上記フィルタは、当該フィルタの空気出口側における塵埃濃度を０．１〜０．３ｐｐｂにする除去性能を有するフィルタであってもよい。
【０００８】
上記送風機が８０〜３２０Ｐａの風圧を生じるとき、上記フィルタにおける上記塵埃濃度と、上記被除電物の除電に要する時間とを乗算して得られる塵媒暴露量が０．０９〜１６．６であってもよい。
【０００９】
上記放電電極へ供給する電力は、当該放電電極自体から発塵を生じさせない電力であってもよい。
【００１０】
上記放電電極へ印加する電圧は約５千ボルトであり、電流は１ｍＡ以下であってもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態である静電気除去装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
図１及び図２に示すように、本実施形態の静電気除去装置１０１は、コロナ放電式で、局所的領域に配置された被除電物に対してイオン化した空気を吹き付けて上記被除電物の除電を行なうポータブル型の小型静電気除去器に属し、大別して、送風機１１０と、フィルタ１２０と、放電電極１３０とを備える。このような静電気除去装置１０１は、上記フィルタ１２０を通過した清浄な空気を上記放電電極１３０にてイオン化し、被除電物１９０に作用させるように構成することで、被除電物１９０に対して異物を付着させることなく被除電物１９０の除電を可能にする。以下により詳しく説明する。
【００１２】
上述のようにフィルタ１２０を通過させて空気を流す必要があることから、上記送風機１１０は、被除電物１９０に対してイオン化した空気を吹き付け可能な程度の風力を発生する装置であり、モータによりファンを回転させる一般的な構造を有し、本実施形態では、８０Ｐａ〜３２０Ｐａの風圧を発生させる。このときの送風機１１０の送風口における開口部の直径は、約１００〜２００ｍｍである。
【００１３】
上記風圧値は、被除電物１９０に対して空気を吹き付けるために必要な値である。即ち、当該静電気除去装置１０１は、例えば半導体製造工程におけるクリーンルーム内で使用するもので、該クリーンルーム内での使用に要求されるフィルタ１２０については、例えば、ＨＥＰＡフィルタを使用するときには、粒径０．３μｍ以上の塵埃が９９．９７％以上除去可能とか、ケミカルフィルタの場合では空気入口側の塵埃濃度の３０ｐｐｂを出口側塵埃濃度で１．０ｐｐｂ以下にすることができる、という仕様が要求される。このような仕様を満足するためには、フィルタ１２０の厚みは、２５〜１００ｍｍ程度必要となり、該厚みのフィルタ１２０に空気を通過させるためには上述のような能力を有する送風機１１０が必要となる。よって、風圧が８０Ｐａ未満の送風機では、フィルタ１２０を空気が通過できなかったり被除電物１９０に対して効果的な空気の吹き付けが行なえない。一方、風圧が３２０Ｐａを超えると、風速、風量が過剰になり二次的に塵埃を巻き上げる原因にもなり好ましくない。よって、上記８０Ｐａ〜３２０Ｐａが好ましい。より好ましい除電効果を得るためには、２４０〜３２０Ｐａ程度の風圧がより好ましい。
【００１４】
尚、本実施形態では、送風機１１０は、作動中、常にほぼ同じ回転数にて回転し、除電動作との関係において上記回転数の制御は行っていないが、上記回転数制御を行うようにしてもよい。
【００１５】
上記フィルタ１２０は、上記送風機１１０の風下に配置され上記送風機にて送風される空気に含まれる塵埃を除去するもので、本実施形態で使用しているものは、図１の空気の流れ方向１９１に沿った厚みが約１００ｍｍにてなる。該フィルタ１２０は、空気入口側の塵埃濃度が２５〜４５ｐｐｂのときに、空気出口側における塵埃濃度を０．１〜０．３ｐｐｂにする除去性能を有し、かつアルカリ系ガスを除去可能なケミカルフィルタであり、活性炭素繊維をベース材にして構成されている。本実施形態の静電気除去装置１０１は、例えば半導体製造工程にて使用されることから、フィルタ１２０は、特に作業者の体から放出されるアンモニアガスを除去可能なように上記ベース材にリン酸系の添着物質を有したものである。尚、当該静電気除去装置１０１にて使用する、このようなケミカルフィルタとしては、例えば近藤工業（株）製、型番ＣＨ−Ｎ、寸法２００×２５０×１００ｍｍのものが使用可能である。
【００１６】
又、フィルタ１２０における塵埃の除去性能には、フィルタ１２０の面積及び厚みが関係し、例えば２５ｍｍ厚ならば約１ヶ月、１００ｍｍ厚ならば約１年以上、上記除去性能を維持可能である。よって、本実施形態では、１００ｍｍ厚を使用し、フィルタ１２０の取り換え頻度を低減している。
【００１７】
尚、本実施形態ではフィルタ１２０として上述のようにケミカルフィルタを使用しているが、これに限定されるものではなく、除去対象に応じて、所望の種類のフィルタ、例えばＨＥＰＡフィルタや、アンモニアガス以外のガスを除去可能なケミカルフィルタ等を使用することができる。
又、図示するように、本実施形態では、上記送風機１１０及びフィルタ１２０は、一つの筐体１４０内に収められる。
【００１８】
上記放電電極１３０は、上記フィルタ１２０の風下に配置され上記送風機１１０にて送風され上記フィルタ１２０を通過した空気に対して、上記被除電物１９０に帯電している電荷を中和して上記被除電物１９０の除電を行なうイオンを、いわゆるコロナ放電にて発生させる電極である。フィルタ１２０の風下に放電電極１３０を配置するのは、フィルタ１２０の風上に放電電極１３０を配置すると、放電電極１３０にて生成したイオンがフィルタ１２０にて除去されてしまうからである。このような放電電極１３０は、本実施形態では、第２送風機１３２及び電源部１３３を有するイオナイザー部１３１に備わり、図３に示すように、第２送風機１３２による円環状の送風領域１３４を形成する外周１３４１から内周１３４２へ直径方向に沿い、かつ上記空気の流れ方向１９１に直交する方向に沿って上記送風領域１３４へ突出し、上記送風領域１３４において等間隔にて、４本設けられている。
【００１９】
尚、放電電極１３０の数は、４本に限定するものではなく、例えば被除電物１９０の静電気量に応じて設定すればよい。
又、上記第２送風機１３２は、上記送風機１１０にてフィルタ１２０を通過し、かつ上記放電電極１３０にてイオン化された空気を、被除電物１９０に対してより効果的に吹き付けるために補助的に設けたものである。よって、第２送風機１３２を設けるか否か、設けたときには発生させる風力等については、送風機１１０の風力に応じて決定すればよい。即ち、フィルタ１２０を通過しイオン化された空気の被除電物１９０に対する風速が例えば後述の図７に示す程度、又は被除電物１９０の電荷減衰時間が後述の図６に示す程度となるような能力を送風機１１０が有するならば、必ずしも第２送風機１３２は設ける必要はない。一方、送風機１１０のみでは例えば図６及び図７に示す効果が得られないときには、該効果が得られるような風力を発生する第２送風機１３２を補助的に設ければ良い。
尚、本実施形態では、上記第２送風機１３２にて発生する風圧は、約１０〜１００Ｐａである。
【００２０】
上述の放電電極１３０は、金属、例えばタングステン合金製にてなり、その寸法は、例えば直径０．５ｍｍ、長さ２０ｍｍの棒状にてなる。又、送風領域１３４における放電電極１３０の突出量、つまり上記長さ寸法は、送風領域１３４の直径方向に沿った幅１３４３寸法のほぼ半分から２／３程度が好ましい。これは、余り短いと、上記被除電物１９０の除電を行なうのに十分なイオンを生成できないし、長過ぎると誤って何かを引っかけ曲げてしまう可能性が高くなるからである。
尚、本実施形態では、図１に示すように、空気の流れ方向１９１に沿って放電電極１３０の風下に第２送風機１３２を設けているが、放電電極１３０の風上に第２送風機１３２を設けても良く、両者の位置関係は本実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
このような放電電極１３０へ供給する電力は、当該放電電極１３０自体から発塵を生じさせない電力であり、具体的には、放電電極１３０へ印加する電圧は約＋、−５千ボルトであり、電流は１ｍＡ以下である。
上述した実用新案登録第２５４５７０５号に開示されるように、クリーンルーム全体にイオン化空気を生成するためには、放電電極へ流す電流値は大きくならざるを得ず、具体的には従来一般的に数百ｍＡを流している。その結果、該放電電極自体からの発塵が生じてしまう。
これに対して本実施形態の静電気除去装置１０１は、上述のように、イオン化した空気を局所的に送風するポータブル型の小型静電気除去装置であることから、生成させるイオン量は少なくて良く、よって、放電電極１３０へ流す電流は、上述のように１ｍＡ以下でよい。該１ｍＡを超える電流を流すと、放電電極１３０自体からの発塵が生じ、又、オゾンを発生し、さらに作業者が万一触れたときには感電し易くなる。そこで、本実施形態では上述のように１ｍＡ以下、好ましくは０．２ｍＡ程度の電流を流すようにしている。
【００２２】
以上のように構成される静電気除去装置１０１の除電作用について、図４及び図５に示す方法にて測定した。尚、該方法は、ＡＮＳＩにて規定されている、イオン化空気を送風する装置のテスト方法である、ＥＯＳ／ＥＳＤ  ＳＴＤ．３．１  １９９１に従っている。
即ち、金属板１８１を１０００Ｖに帯電させることができる被測定物１８０を、上記静電気除去装置１０１におけるイオン化空気の吹出口１３５と上記金属板１８１とが平行になるようにして、図４に示すように、それぞれの測定位置１８１−１〜１８１−１２に順次配置する。各測定位置１８１−１〜１８１−１２は、図５における上下、左右方向にそれぞれ３００ｍｍずつ離れてマトリックス状に配置された位置である。そして、各測定位置１８１−１〜１８１−１２に被測定物１８０を順次配置し、静電気除去装置１０１を動作させて、上記金属板１８１の帯電量が上記±１０００Ｖから±１００Ｖに減衰するのに要する電荷減衰時間（秒）を測定する。
【００２３】
このような測定方法による測定結果を図６に示している。尚、図６では、上記測定結果を送風機１１０の出力毎に示している。又、送風機１１０の各出力における「＋」、「−」は、被除電物１９０が正（＋）に帯電した場合、及び負（−）に帯電した場合を表す。又、図６及び図７における「従来の状態」とは、送風機１１０を設けず、上記フィルタ１２０及び上記イオナイザー１３１のみを設けた構成において、イオナイザー１３１の第２送風機１３２を動作させてイオン化空気の吹き付けを行なった場合である。又、「ｏｖｅｒ」とは、上述の電荷減衰時間が１０００秒以上であることを示し、実質上、除電作用なしとみなせることを意味する。又、図６に示される各測定値は、当該静電気除去装置１０１による除電効果があると判断された測定値であり、単に測定データを列挙したものではない。
又、図７には、上記イオン化空気吹出口１３５から上記金属板１８１までの各距離における風速（ｍ／ｓｅｃ）が送風機１１０の出力毎に示されている。
【００２４】
上記被除電物１９０における帯電量は、被除電物１９０の種類等により様々である。例えば、ハードディスクドライブでは、そのケーシング表面で約±１０００Ｖの帯電量であり、又、ハードディスクの読取ヘッド部における静電気に対する耐電圧は、約５Ｖであり５Ｖ未満の帯電量に抑える必要がある。このように帯電量は、被除電物１９０の種類等により様々であるが、測定により、又、経験上から、各種の被除電物１９０における大よその帯電量は予め分かっている。したがって、図６及び図７に示す測定データに基いて、被除電物１９０に対する当該静電気除去装置１０１の設置位置、及び送風機１１０の風圧を定めることができる。
【００２５】
又、図６に示す測定データから、当該静電気除去装置１０１の性能を示す一つの情報である塵媒暴露量を決定することができる。該塵媒暴露量とは、フィルタ１２０の上記空気出口側における塵埃濃度と、被除電物１９０を目標の帯電量、上述のように本例では±１００Ｖ、まで除電するのに要する時間とを乗算して得られる値である。
具体的には、フィルタ１２０における上記空気出口側における塵埃濃度は、上述のように０．１〜０．３ｐｐｂであり、一方、上記被除電物１９０の除電に要する時間は、本実施形態の場合、図７に示すように最小０．９秒（距離３００ｍｍ、送風機３２０Ｐａ）から最大５５．３秒（距離１２００ｍｍ、送風機８０Ｐａ）である。よって、当該静電気除去装置１０１における上記塵媒暴露量は、０．０９（＝０．１×０．９）〜１６．６（＝０．３×５５．３）と求めることができる。
【００２６】
尚、従来の除電装置における上記塵媒暴露量は、上述のように、従来ではフィルタ１２０を設けていないこと、図６に示すように上記電荷減衰時間が１０００秒以上であること、及び図７に示すように被測定物１８０において風速が測定不能である程度に低いことから、算出不能である。
【００２７】
以上のように構成される静電気除去装置１０１の使用態様の一例を説明する。
当該静電気除去装置１０１は、ポータブル型であるので、例えば半導体製造工程におけるクリーンルーム内にて、各被除電物１９０に対するような、局所的な除電動作を行なう装置として使用される。
まず、上述のように被除電物１９０の大よその帯電量は予め分かっており、又、静電気除去装置１０１の送風機１１０の風圧も予め分かっているので、例えば図６及び図７に示すデータに基いて、被除電物１９０に対する静電気除去装置１０１の配置位置、及びイオン化空気の吹き付け時間を予め定める。そして、製造ラインに沿って搬送されてくる被除電物１９０に対して上記配置位置に当該静電気除去装置１０１を設け、上記吹き付け時間にて動作させる。
【００２８】
該動作により、送風機１１０が作動し、上記クリーンルーム内の空気が静電気除去装置１０１に取り込まれ送風され、フィルタ１２０を通過する。このとき、フィルタ１２０にて、送風されてくる空気に含まれる塵埃が除去されるとともに、作業者の体から放出されたアンモニアガスも除去される。
又、被除電物１９０に帯電している電荷の極性に応じた極性のイオンが発生するように、放電電極１３０には、正、負、又は正負両方の電圧が印加される。よって、フィルタ１２０を通過した清浄空気は、放電電極１３０にてコロナ放電にてイオン化される。
又、本実施形態ではさらに上記第２送風機１３２が作動し、上記イオン化された空気は、上記第２送風機１３２にてさらに加速され、吹出口１３５から送出され、上記吹き付け時間にて被除電物１９０に吹き付けられる。
したがって、被除電物１９０の静電気は、吹き付けられたイオン化空気にて電気的に中和され、被除電物１９０の除電が行なわれる。
尚、静電気除去装置１０１は、各被除電物１９０に対する除電作業毎に、オン、オフを繰り返しても良いし、常時オン状態として連続的に動作させてもよい。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態の静電気除去装置１０１によれば、局所的な領域に対して除電が行なえ、かつ送風機１１０を設けたことでフィルタ１２０を通して空気を流すことができる。よって、被除電物１９０に異物を付着させることなく効率的な除電を行なうことができる。又、上記フィルタ１２０は、人体から放出されるアンモニアガスをも除去するので、より清浄な状態にて被除電物１９０の除電を行なうことができる。又、静電気除去装置１０１は局所的な領域の除電を行なうものであるので、放電電極１３０に流す電流は、従来のクリーンルーム全体用の除電装置に比べると小さい。よって、放電電極１３０自体からの発塵はなく、さらに被除電物１９０への異物の付着を防止することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１態様の静電気除去装置によれば、局所的な領域に配置された被除電物の除電を行なうポータブル型の静電気除去装置において、フィルタを設け、かつ上記フィルタを設けることによる空気の流れの抵抗の増加を補うために送風機を設けたことにより、上記フィルタを通過した清浄な空気をイオン化して被除電物に吹き付けることができる。よって、局所的領域に配置された被除電物に異物を付着させることなく効率的な除電を行なうことが可能となる。したがって、当該静電気除去装置における塵媒暴露量を０．０９〜１６．６とすることができる。
【００３１】
上記フィルタとしてケミカルフィルタを使用することで、単に塵埃を除去するのみならず、人体から放出されるアンモニアガスをも除去できるので、上記被除電物への異物の付着をさらに防止することができる。
【００３２】
又、当該静電気除去装置は、上記ポータブル型であることから、放電電極へ供給する電力は、放電電極自体から発塵を生じさせない電力であり、該電力で十分な除電能力を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態における静電気除去装置の概略的な分解斜視図である。
【図２】  図１に示す静電気除去装置の一部断面図である。
【図３】  図１に示す静電気除去装置に備わる第２送風機及び電極を示す図である。
【図４】  図１に示す静電気除去装置の除電能力を測定するための測定方法を説明するための図であり、静電気除去装置及び被測定物の配置状態を側方から見た図である。
【図５】  図１に示す静電気除去装置の除電能力を測定するための測定方法を説明するための図であり、静電気除去装置及び被測定物の配置状態を上方から見た図である。
【図６】  図４及び図５に示す測定方法にて得られた結果の内、電荷減衰時間を示した図である。
【図７】  図４及び図５に示す測定方法にて得られた結果の内、被測定物での風速を示した図である。
【符号の説明】
１０１…静電気除去装置、１１０…送風機、１２０…フィルタ、
１３０…放電電極、１９０…被除電物。
【図１】
0004488608.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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