JPH03230499A - イオン発生装置およびこれを用いた清浄空間内の帯電物品の除電設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本願発明は、改善された交流式イオン発生器を用いて清
浄空間内の帯電物品を除電する設備に係り、詳しくは、
コロナ放電を行わせる交流式イオン発生器のエミッタが
セラミックスの誘電体で被覆され、このエミッタの多数
が清浄空気の流れの中に配置されると共に、その或るも
のにはマイナスのバイアス電圧が付加された交流の高電
圧が印加され、他のものにはそれよりも正の側に偏った
バイアス電圧が付加された交流の高電圧が印加されるこ
とによって、前者は負イオン濃度の高い空気を発生させ
る擬似陰極エミッタとして機能し。

後者は正イオン濃度の高い空気を発生させる擬似陽極エ
ミッタとして機能するようにした。特に半導体製造用ク
リーンルームに適用される帯電物品の除電設備に関する
。

〔発明の背景〕

例えば半導体素子を製造するクリーンルームでは、静電
気の帯１ｉ現象に起因する種々の障害が問題視されるよ
うになった。このような障害には。

半導体デバイスの破壊と性能劣化、微粒子の吸着による
製品の表面汚染、エレクトロニクス機器の誤動作等があ
る。

半導体素子の高集積化、高速、省電力化が進むにつれて
酸化絶縁膜の厚みもどんどん薄くなり配線や金属電極が
極小化し、このために、静電気による放電が発生すると
、孔があいたり、金属成分が溶融または蒸発したりして
、半導体デバイスの破壊や性能劣化を引き起こす、ＭＯ
Ｓ−ＦＥＴやＧａ　Ａ　ｓでは１００〜２００ボルトの
電圧にも耐えられない場合があり、その素子の表面電位
を２０ボルト以下に下げる必要のある場合もある。半導
体素子が完全に破壊した場合は出荷検査の段階でそれを
発見できるが、性能劣化は見分けるのが非常に困難であ
る。したがって静電破壊の障害を少なくするには、半導
体が静電気に出会う機会をできるだけ少なくすること、
すなわち素子および素子が組み込まれた基板に帯電物を
できるだけ近づけないこと、帯電物はことごとく除電し
ておくことである。ところが、これを完全に遂行するこ
とは従来の技術では殆んど不可能であった。半導体製造
工程における各種物体の表面電位の測定例としてウェハ
ー５　ｋＶ、　　ウェハキャリヤ：　３５ｋＶ、　　ア
クリルカバー：８ｋＶ、　　テーブル表面・ｌｏｋν、
保管キャビネット：　３０ｋＶ、作業着：　１０ｋＶ、
石英バレット：１．５ｋＶであったという報告例もある
。

方、最近のクリーンルームでは室内に供給する清浄空気
流中には０．０３μ−以上の大きさの粒子は検出されな
いと言った超清浄度を維持するものまで登場した。しか
し、クリーンルーム内に存在するオペレータ、ロボット
、更には種々の製造装置類から微粒子が不可避的に発生
する。このような内部発生微粒子の大きさは０．１μｍ
から数１０７１ｍにもおよび、かような粒子が最小線幅
が１μ翔といった最近のＬＳＩ、ＶＬＳＩ等のウェハ上
に付着すれば、格落ち品となって製品歩留りを低下させ
る。かような微粒子のウェハ表面への沈着は大部分は静
電気力によって起こり、その付近の気流形状とはほとん
ど無関係であることが明らかとなっできた。したがって
、この微粒子の吸着による製品の表面汚染の防止には、
クリーンルームの清浄度を高める技術およびフィルター
の性能向上技術とは直接的には関係のない静電気の除電
技術の開発を待たねばならない。

また、クリーンルーム内にエレクトロニクス機器が存在
する場合に１例えば帯電した人体やプリンタ用紙が放電
したりすると、その放電電流が静電ノイズとなって電子
機器の誤動作を引き起こすこともある。これの防止にも
、クリーンルーム内に存在する帯電物体の除電が必要と
なる。

以上のようなりリーンルーム内での静電気の帯電現象に
起因する各種の障害を除去するには　クリーンルーム内
に存在する帯電した物体から帯電負荷を除去すること５
つまり静電気を除電すればよい。この除電は、帯電物体
が電気の良導体である場合には接地すればよく、これに
よって帯電した静電気を素早く逃がすことができる。し
かしクリーンルーム内の全ての導体物品を接地すること
は事実上不可能であるし、帯電物体が絶縁体の場合では
接地しても除電できず無意味となる。ウェハについて言
えば、ウェハ自身は導体であっても絶縁物であるカセッ
トケースやバレントに入れて搬送されるために、接地に
よって帯電を除去することは困難である。このようなこ
とから、イオナイザによる除電方式が提案された。

クリーンルーム内はフィルターで浄化された清浄空気流
がほぼ一方向性に流れているので、この清浄空気流の上
流側（通常はフィルターの空気吹出し面に近い位置）に
コロナ放電によって空気をイオン化するイオナイザ（イ
オン発生器）を配置し、ここでイオン化した空気の流れ
を帯電物体の表面と触れさせることにより、帯電物体上
の静電気を中和しようとするものである。すなわち、物
体表面がプラスに帯電していればマイナスにイオン化し
た空気によって中和し、マイナスに帯電していればプラ
スにイオン化した空気によって中和して、物体表面の静
電気を除電しようとするものである。

これまで、かようなコロナ放電によるイオン発生器とし
て、　Ｐｕ１ｓｅｄ−ＤＣタイプ、ＤＣタイプおよびＡ
Ｃタイプのものが知られている（ＤＣは直流ＡＣは交流
を意味する）。いずれにしても、空気中に配置した電極
（Ｅｍｉｔｔｅｒ）近傍で発生する電界強度が、空気の
絶縁破壊電界強度以上となるような直流または交流の高
電圧を該電極に印加することによってコロナ放電を行わ
せるものであり、それぞれ次のような特徴を有する。

Ｐｕ１ｓｅｄ−ＤＣタイプ；これは、第１９図に図解的
に示したように、所定の間隔（例えば数１０ｃ＋＊の間
隔）を開けて対向配置された一対の針状エミッタ　（タ
ングステン電極）　１００ａと１００ｂに１　例えば＋
１３〜＋２０ｋＶまたは−１３〜−２０ｋＶの直流を９
例えば１〜１１秒間隔秒間用ス）で交互に印加してエミ
ッタ１００ａと１００ｂから交互に正と負のイオン（ａ
ｉｒ　１ｏｎｓ）を発生させ、このエアイオンを気流に
乗せて帯電物体１０１に運び、帯電物体の帯電電荷と反
対掻性のイオンで中和する仕組みである。そのパルス波
形の例を第２０図に示した。

ＤＣタイプ：これは、第２１図に図解的に干したように
、絶縁被覆された一対の導電性のバー１０２ａと１０２
ｂ　（これらのバーには多数本の針状エミッタ１０３ａ
、　１０３ｂが１〜２ｃｍ間隔でそれぞれ埋めこまれて
いる）を所定の間隔（例えば数１０ｃｍ間隔）でバー軸
を平行にして対向配置し、一方のバー１０２ａの各エミ
ッタ１０３ａに＋１２〜＋３０ｋＶ、　他方のバー１０
２ｂの各エミッタ１０３ｂに−１２〜−３０ｋＶの直流
電圧を印加し、空気をイオン化する仕組みである。

ＡＣタイプ：これは針状エミッタに高電圧の交流（周波
数は商用の５０／６０Ｈｚ）を印加するものであり２例
えば第２２図に示すように、多数本のエミッタ１０４を
二次元的拡がりをもって配置すると共にこれらを交流高
圧電ａ　１０５に対して絶縁被覆されたフレーム状の導
電性バー１０６によって接続し各エミッタ１０４の放電
端を取り囲むように放電端から離してグリッド１０７を
対極として配置し、このグリッド１０７を接地する構造
のものが知られている。これによると、各エミッタ１０
４と接地グリッド１０７との間で交流サイクルに応じて
極性が反転する電界が形成され、各エミッタ１０４から
イオン空気が発生する。

ところが、これらいずれのタイプの公知のイオン発生器
も、クリーンルーム内の帯電物品の除電に使用しようと
すると、以下のような問題に遭遇する。

先ず第一は、いずれのタイプでも、エミッタ自身による
クリーンルームの汚染の問題である。放電極である針状
エミッタの材質はタングステンが最も好ましいとされて
いるが、このエミ・ツタに高電圧を印加してコロナ放電
を行わせると、スバ・ンタリング現象によって正イオン
発生時におびただしい微粒子（０，１μｍ以下の粒径の
ものが殆んどである）がエミッタ先端から発生し、これ
が清浄空気流に運ばれてクリーンルーム内を汚染する。

第二に、いずれのタイプでも、クリーンルーム内で長時
間稼働するとエミッタの放電端に主として５ｉＯｚから
なる白色の粉塵が目視できるほど付着堆積する。これは
、クリーンルームに清浄空気を供給するためのフィルタ
素材にその原因があると考えられる。この堆積粉塵によ
ってイオン発生量が低下したり、またこの堆積粉塵がク
リーンルーム内に再飛散したりする問題を起こす。した
がって、エミッタの洗浄が怠れず、また前記のスパッタ
リング現象はエミッタ先端を損傷させるので頻繁な取り
換えを必要とする。

第三に、クリーンルームの天井面に多数のイオン発生器
を取付けると、クリーンルーム内のオゾン濃度が高くな
ることがある。その濃度は人体に影響を与えるほどでは
なくても、オゾンは反応性に冨むので半導体製造には好
ましくない。

そして、前記の各タイプそれぞれ次のような個別の問題
がある。

ＤＣタイプでは一方のエミッタ　（第２１図の例ではバ
ー１０２ａ側のエミッタ）からは正にイオン化した空気
が、他方のエミッタ　（同バー１０２ｂ側のエミッタ）
からは負にイオン化した空気が空気流にのって流れるの
で、正と負の何方かに偏ったイオンが帯電物品に到達す
ることになりかねない、このため、帯電物品の帯電負荷
の極性と同じ極性のイオンが供給される機会も多く、こ
の場合には除電されることはない、逆に、帯電していな
いか若しくは帯電量が小さい物品に対しては、搬送され
た空気イオンによって帯電を助成する事態も起こり得る
。この現象は特に正負の電極間距離を離した場合に起こ
り易いが、電極間距離をあまり短くするとスパークが生
じるといった問題がある。

Ｐｕ１ｓｅｄ−ＤＣタイプでは所定の周期でこのイオン
の極性を反転させるのでその発生周期毎に交互に正負イ
オンが帯電物品に供給されることになり。

ＤＣタイプのように正負どちらかのイオンが連続して送
られるといったことは避けられるが、その周期をあまり
短くすると正と負のイオンが搬送気流中で混ざり合って
帯電物品に到達する前に結合してイオンが消滅する度合
いが多くなる。また逆に周期をあまり長くすると、正負
イオンの結合の割合は低下する代わりに、正と負のイオ
ンの大きな塊が交互に帯電表面に到達することになる０
Ｍ。

Ｂ１１ｔｓｈｔｅｙｎ、ｅｔ、ａｌ、＋はＡｓｓｅｓｓ
ｉｎｇ　Ｔｈｅ　Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ−ｎｅｓｓ　　ｏ
ｆ　　Ｃｌｅａｎｒｏｏｍ　　Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ　
　Ｓｙｓｔｅｍｓ、　　Ｍｉｃｒ。

ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ、　Ｍａｒｃｈ　１９８５
．　Ｐ、４６〜５２＋７６においてＰｕ１ｓｅｄ−ＤＣ
タイプでは帯電表面の電位は例えば第２３図に示すよう
に正と負を交互に繰り返して減衰することを報告してい
る。この結果では、帯電表面は帯電電荷が無くなること
はなく、正または負に５００ｖ程度の帯電が交互に生し
ることになる。

近年の超ＬＳＩが数１０Ｖの表面電位でも破壊されるご
とを考えると、かような５００ｖの如き表面電位が生し
ることは、かえって製品歩留りを低下することにもなり
かねない。

ＡＣタイプは、正イオンと負イオンの発生量が異なると
いう基本的な問題がある。エミッタに高電圧の交流を印
加すると、正イオンの発生量は負イオンの発生量の１０
倍以上となることもある。

鈴木政典はかは２第６回空気清浄とコンタミ不ンヨンコ
ントロール研究大会予稿集（１９８７）　、　Ｐ２６９
〜２７６およびこれに対応する英文文献、　Ｍ、５ｕｚ
ｕｋｉｅｔ、ａｌ、　Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｏ
ｆ　Ａｉｒ　Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　
ｉｎ　Ｃ１ｅａｎ　Ｒｏｏｍｓ＋　１９８８　Ｐｒｏｃ
ｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＴｈｅＩＥＳ　Ａｎｎｕａｌ　
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ＭｅｅＮｎｇ、　Ｉｎ５ｔｉｔｕ
ｔｅ　ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　５ｃｉｅｎｃ
ｅｓ、　Ｍｔ、Ｐｒｏｓｐｅｃｔ、ｌ１ｌｉｎｏｉｓｐ
、　４０５〜４１２において３例えば第２４図に示すよ
うな、ＡＣタイプのイオン発生器で発生するイオン濃度
の測定例を報告しているが、負イオンの濃度は正イオン
のそれに比べて著しく少なくなっている。なお第２４図
の測定は水平方向に設置した）ＩＥＰＡフィルタから下
方に清浄空気が一様に流れる空間内にＡＣタイプのイオ
ン発生器を設置して行われたものであり３図中のｄはイ
オン発生器から測定点までの鉛直距離、　　！！はイオ
ン発生器中心軸（鉛直線）から測定点までの水平距離を
表しており。

ＢＡＣＫＧＲＯＩＩＮＤはイオン発生器をＯＦＦにした
ときの。

もともと気流中に含まれていたイオン濃度を表している
。このように、従来のＡＣタイプのイオン発生器では正
イオン濃度の高いイオン空気が供給されるので、帯電表
面は中和されるどころか数１０ボルトから２００ボルト
程度の正の電位に帯電したままになることすらある。

〔発明の目的〕 したがって１本発明の目的とするところは、静電気によ
って引き起こされる。特に半導体製造時の各種の静電気
障害を、公知のイオン発生器が有する先述のような弊害
を起こさないように、取り除くことにある。特に本発明
は、ＡＣタイプのイオン発生器の先述の問題を解決し、
且つ公知のエミッタが有する共通した問題、すなわち発
塵によるクリーンルーム汚染、粉塵の付着堆積およびオ
ゾンの発生といった問題をも解決して、半導体製造環境
の静電気の帯電を効果的に防止しようとすることろにあ
る。

〔発明の構成〕

本発明は、針状の放電極に高電圧を印加してコロナ放電
により該放電極周辺の空気をイオン化するイオン発生装
置において、導電性の接地グリッド又は適宜間隔で配置
された複数の接地リングと該接地グリッド又は接地リン
グの夫々の内側空間に配置された針状の放電極と、これ
らの放電極に対し正又は負に偏った不平衡交流高電圧（
正または負に偏ったバイアス電圧が印加された交流高電
圧）を印加する高圧電源と、該不平衡交流高電圧の大き
さと正又は負の偏りの大きさと場合によっては周期も調
節できるコントローラとで構成したことを特徴とするイ
オン発生装置を提供するものである。そのさい、針状の
放電極はその放電端に石英が被着されたものを使用する
こともできる。

また本発明は、このようなイオン発生装置を用いて清浄
空間内の帯電物品を除電する設備、特に半導体製造時に
おける既述のような問題の解決を図った設備を提供する
ものである。

この設備の要旨とするところは、針状の放電極に交流の
高電圧を印加してコロナ放電を行わせる交流式イオン発
生器を、フィルタを通過した清浄空気の流れの中に設置
し、このイオン発生器によってイオン化された空気の流
れを静電気を帯びた物体に供給して該帯電物体上の静電
気を中和する設備において。

該イオン発生器における該放電極の放電端がセラミック
スの誘電体材料で被覆されており。

該放電端が、グリッド状またはループ状の接地された対
極に対して所定の距離を離して空気中に配置されること
によって　１個の放電対が形成され この放電対が前記の清浄空気の流れを横切る方向に二次
元的な拡がりをもって多数配置され５このように配置さ
れた多数の放電対のうち、或る放電対の放電極が、マイ
ナスのパイ・アス電圧が付加された交流の高電圧電源に
接続されることによって擬似陰極エミッタを構成し２他
の放電対の放電極が、前記のマイナスのバイアス電圧よ
りもプラスの側に偏ったバイアス電圧が付加された交流
の高電圧電源に接続されることによってＦＭ僚陽極エミ
ッタを構成し これら擬似陰極エミッタと擬似陰極エミッタが前記の二
次元的な拡がりをもった配置のなかで分散して配置され
ていることを特徴とする。

すなわち本発明者らは、コロナ放電用の金属製（最も普
通にはタングステン製）の放電極（エミッタ）の放電端
を誘電体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）であるセラミックス
の薄膜で被覆した場合には、これに交流の高電圧を印加
してコロナ放電を行わせると該被覆なしの場合に比べて
空気をイオン化する能力はそれほど低下させないで、放
電端からの発塵をほぼ皆無にすることができ、しかも、
このセラミック放電部にはクリーンルーム内での使用に
よっても粉塵が付着することがなく、加えてオゾンの発
生も低下させることができることを見い出した。

８３　Ｗ体としてのセラミックスは１石英特に透明石英
が好適であり、そのほか、アルミナ磁器、アルミナ−シ
リカ系磁器、さらには耐熱ガラス等が使用できる。この
誘電体セラミックスの厚みは２ｆｆｉａ＋以下、透明石
英を使用した場合には、好ましくは０．０５〜０．５ｍ
ｍ　とする、なお、このような誘電体のセラミックスの
ｙｉ膜で金属エミッタの先端を被覆した放電極に１本来
の使用態様とは異なるが直流の高電圧を印加した場合に
は、電圧を印加した瞬間はエミッタ先端部の電界によっ
て空気は電離され、正と負のイオンが発生するが、印加
後一定時間が経過すると（例えば、　０．３ｍ／ｓｅｅ
の気流中では０．１秒後）、印加電圧と反対極性の空気
イオンがエミッタの回りを取り囲み、エミッタ先端部の
電界強度を弱めてしまい、持続的なイオンの発生は望め
ないので、交流の高電圧を印加する必要がある。

さらに本発明者らは、ＡＣタイプのイオン発生器の基本
的な問題であった既述の正イオン濃度と負イオン濃度の
大きな差、並びに正負の極性が経時的に周波数に応して
変化することによる空気移動中での中和の問題は、印加
する交流の高電圧に所定のバイアス電圧を付加すること
によってほぼ完全に無くすることができ、交流の電圧を
エミッタに印加するにも拘わらず、或るエミッタ（［ｆ
ｌｕ陽極エミッタ）からは正イオン濃度の高い空気を継
続的に、また、他のエミッタ（擬似陰極エミッタ）から
は負イオン濃度の高い空気を継続的に生成させることが
できることを見い出した。したがって、この擬似陽極エ
ミッタと擬似陰極エミッタの配置を分散させることによ
って、正イオンと負イオンをバランスして含む空気を帯
電物品に送り込むことができ、既述の半導体製造におけ
る静電気障害を除くのに大きく貢献できることがわがっ
た。

この場合、擬似陰極エミッタを構成している放電極の放
電端は、グリッド状またはループ状の接地された対極に
対し所定の距離だけ気流の下流側に位置しているのが好
ましい。また多数の放電対のうち、或る放電対の放電極
が、マイナスのバイアス電圧が付加された共通の交流の
高電圧電源に接続されることによって擬似陰極エミッタ
を構成し、他の放電対の放電極が、プラスのバイアス電
圧が付加された共通の交流の高電圧電源に接続されるこ
とによって擬似陽極エミッタを構成するのが有利である
。このような所定のバイアス電圧が付加された交流の高
電圧電源を得るには、商用の交流を入力してこれを所定
の高電圧の交流に昇圧する手段およびこの昇圧した交流
に所定の正または負の直流のバイアス電圧を付加する手
段を備えた電圧コントロール装置を使用すればよく、特
に該交流電圧の大きさおよびバイアス電圧の大きさを自
在に調整できる操作部を備えた装置に構成されたちのが
よい。

〔発明の具体的態様〕

以下に図面に示した本発明の具体的態様を説明する。

第１図は、矢印１で示す清浄空気の流れの中に配置され
た本発明に従うイオン発生器の例を示したものであり、
針状のエミッタ２とループ形状の接地対極３との対から
なる放電部４が、清浄空気の流れを横切る方向に二次元
的な拡がりをもって多数配置されている。図示されては
いないが、このイオン発生器が配置された位置より空気
流れの上流側にはＩＩ　Ｅ　Ｐ　ＡまたはＵ　Ｌ　Ｐ　
Ａフィルターが設置されており、該フィルターによって
浄化された空気がこのイオン発生器を通過する。そして
、このイオン発生器を通過した一方向性の空気流が帯電
物品の表面に向けて流れる。図示の例では１各針状エミ
、り２は、その先端を気流の下流方向に向けて配回され
、そして真円状のリングからなる対極３がその気流を横
切る方向に配置されており、各エミッタ２の先端は、対
極３のリングの中心を貫通ずる仮想線上にほぼ位置して
いる。また図の例では、エミ、り２と対極３の対からな
る放電部４をほぼ同間隔で６個並べて一つの列を構成し
、この列が、はぼ平行に且つほぼ同一平面内に４列配置
されている。すなわち１図の最上部の第１列目の各エミ
ッタ２ａと、上から第３列目の各エミ、り２ａは、絶縁
被覆された共通の導線６ａによって電圧コントローラ装
置５のＯＵＴ　ＰＵＴ　７ａに通じ、他方１　上から第
２列目の各エミッタ２ｂと、上から第４列目の各エミッ
タ２ｂには、絶縁被覆された共通の導線６ｂによって電
圧コントローラ装置５のＯＵＴ　ＰＩＩＴ　７ｂに通し
ている。後で詳述するように、　ＯＵＴ　ＰＵＴ　７ｂ
からはマイナス側に所定のバイアス電圧が付加された交
流の高電圧が印加され、　０ＩＩＴ　ＰＩＪＴ　７ａか
らはＯＵＴ　ＰＩ丁７ｂよりもマイナス側への偏りの少
ない場合によってはプラス側に偏ったバイアス電圧が付
加された交流の高電圧が印加される。８は電圧コントロ
ーラ装置５の電圧操作部を示す。またリング状の対極３
は、どの列のものであるとは問わず、その全てが絶縁被
覆された共通の導線９によってグラウンド１０にアース
されている。

？８２関は、第１図の各放電部４を構成しているエミッ
タ２の詳細を示したものである。本発明に従うエミッタ
は放電極の放電端が薄いセラミフクスの誘電体材料で被
覆されている点に特Φがあるが、第２図の例では、放電
極として先細りの針部１３を先端にもつタングステン棒
１２をセラミックス製のチューブ１４内に同心的に収容
している。そのさい　セラミックス製のチューブ１４の
先端も先細りの針部１５をもつ封鎖された形状とし、タ
ングステン棒の針部１３の先端が、このセラミックスチ
ユブの針部１５の内面と接触するようにする。これによ
って、タングステン棒の針部１３はセラミックスチュー
ブの薄い層で覆われる。第２図の例ではタングステン棒
１２の外径がセラミックス製のチューブ１４の内径より
もやや小さく、また、タングステン棒の針部１３のテー
パー角度は、セラミンクスチューブの針部１５のテーパ
ー角度よりも鋭角となっているので、タングステンの針
部１３がセラミンクスチューブの針部１５の内面に接す
るようにタングステン棒にセラミックスチューブを被着
させれば、タングステン棒の針部１３の先端中心が、セ
ラミックスチューブの針部１５の内面中心に自然に整合
して接することになる。タングステン棒１２の他方の端
部１６は金属導体１７に導通接続されている。

この接続は、タングステン棒１２よりも径大の金属導体
１７の端部に同心的にタングステン棒の端部１６を緊密
に所定の距離だけ挿入することによって達成される。こ
の金属導体１７は絶縁材料例えばガラスのチューブ１８
内に納められ、この絶縁チューブ１８に対してセラミッ
クスチューブ１４の他方の端部１９もノール部材２０を
介して接続されている。このようにして構成された本発
明のエミッタ２は第３図に示すように１第１図で説明し
たリング状の接地対極３に対して、セラミックスカバー
付きの放電端２１が所定の距離を離して（該放電端２１
が対極リング３の仮想中心線上にほぼ位置するところに
）配置されるが、その位置の固定は、充分な強度をもち
、従ってそれ自身がかようなエミッタＩ造を支持するフ
レーム材として機能する絶縁被覆導体６に吊るすことに
よって行われ得る０例えばこの絶縁被覆導体６は、太め
の金属導体１７を絶縁性樹脂２２（例えば商品名　テフ
ロン）で被覆することによって、これに多数のエミッタ
構造物を吊るしても充分な強度をもつフレーム材として
ＩＩＩ能する。

またこれによって、絶縁被覆導体６は対極３を支持する
（絶縁支持部材を介して支持する）ためのフレーム材と
しても機能する。したがって第３図に示すように絶縁被
覆導体６に対して第２図のエミッタ構造物をジヨイント
部材２３を介して意図する位置に適宜接続することζよ
って、エミッタ２は空気の流れの中に空気流れをそれほ
ど乱すことなく配置できる。

本発明のエミッタの放電端２１を被覆するセラミックス
は誘電体材料からなることが必要であり。

具体的には石英、アルミナ、アルミナ−シリカ。

耐熱ガラス等のセラミックス材料が使用できるが。

石英特に透明石英が好適である。タングステン棒の針部
１３を覆うその厚みは２謂潜以下、好ましくは０．５Ｗ
ｌ−以下で０．０５ｍｍ以上であるのがよい、そのさい
、被覆セラミックスも針部（例えば第２図の１５で示す
ような鋭角的な先端）を有することが必要である。タン
グステン棒のうち通常は放電部とはならない針部以外の
個所９例えばタングステン棒１２の胴部などは必ずしも
セラミックスで被覆する必要はない、第４図および第５
図はそのような例を示したもので、第４図のものは、タ
ングステン棒１２の先端部だけをセラミンクスチューブ
１４で被着した例を示している。すなわち、タングステ
ン棒１２の針部１３の外側に、セラミックスチューブ１
４の針部１５を密着して被覆し、タングステン棒１２の
胴部には他の絶縁材料（例えば絶縁性の樹脂）２５を被
覆しである。セラミックスチューブ１４はタングステン
棒１２に接着材（例えばエポキシ樹脂系接着材）２６を
用いて固定し、この固定部にはシール材（例えばシリコ
ン系シール材）２７がタングステンが露出しないように
覆われている。なお、この例ではタングステンの針部１
３の外表面と、セラミンクスチューブの針部１５の内表
面との間に隙間が生じないような針部構造としである。

第５図の例ではセラミックスチューブ１４の針部１５と
タングステン棒１２の端２８との間に導電性の接着剤２
９を充填した例を示している。すなわち、タングステン
棒１２の端部２８を絶縁被覆２５から若干突出させ、こ
の突出部に、針部１５をもつセラミックスチューブ１４
を隙間をもって被せ、この隙間に導電性接着剤２９を充
填したものである。２７は第４図と同様のシール材を示
している。充填する導電性接着剤２９としてはｍ粉末を
エポキシ系樹脂に分散させたちの２黒鉛粉末をコロイド
としたもの１等が使用できる。

第５図の例ではタングステン棒の端部２８は針状に尖っ
ていないが、尖っていてもよい。

第６図は、第１図の各放電部４を構成しているループ形
状の接地対極３の一部を拡大して示したものである。こ
の例の対極３は金属の真円状リングからなり、このリン
グ状の対極３が、絶縁被覆を施した導体９によって、必
要数だけほぼ同一面内に二次元的な拡がりをもって所定
の間隔を開けて、互いに接続されている。絶縁被覆を施
した導体９は各リング状対極３を空間内に支持できるに
充分な強度を有したものが使用され、したがってこの導
体９自身が各リング状対極３を空間内の所定の位置に配
列するためのフレームとしても機能している。そして、
いずれのリング状対極３もこの導体９を通してｇｒｏｕ
ｎｄ　１０にアースされる。この導体９が対ｉ３を支持
するフレームとしても機能することから、別途に対極３
を空中に支持する支持部材を特に必要とせず、したがっ
て、ここを流れる清浄空気流がその流れが乱されること
が少なくなる。なお、対極３は回倒のように真円状のリ
ングであるのが好ましいが、必ずしも真円でなくとも楕
円形などであってもよい、また、従来のＡＣタイプで使
用されたような平行な多数の直線を二次元的にクロスさ
せたグリッド状であってもよく、また場合によっては、
多角形の導体の輪を絶縁被覆した導体で接続したもので
もよい、いずれにしても、対極３の表面は、前記のエミ
ッタのようにセラミックスで被覆したりはせず、金属表
面を露出したままで使用する。

第７図と第８図は、第１図の放電部４を形成するエミッ
タ２と対極３との位置関係を示したもので、いずれも、
矢印で示す気流ｌの流れに沿う方向にエミッタ２がそし
て流れを横切る方向に対極３が配置され、且つエミッタ
２は対極３のほぼ仮想中心軸線に沿って配置されるので
あるが、第７図の例ではエミッタ２のセラミックスカバ
ー付き放電端２１が、対極３よりも気流の上流側の方向
に距ＭＧだけ離れた位置に設置された状態を、また第８
図の例では、該放Ｔｌ端２１が対極３よりも気流の下流
側の方向に距ＮＧだけ離れた位置に設置された状態を示
している。すなわち第７図の例ではエミッタ２がリング
状対極３を突き抜けず、第８図の例ではエミッタ２がリ
ング状対極３を突き抜けている。本発明設備を稼働する
にさいし、どちらの態様を採るかは、後述の電圧付与条
件によって決定される。

さて、交流式イオン発生器において１本発明では前述の
ようにセラミックスカバー付きのエミッタを使用するこ
とを第一の特徴とすれば、第二の特徴は、各エミッタへ
の交流電圧の印加の仕方にある。すなわち本発明者らは
、前記のセラミ、クスエミノクに交流の高電圧を印加す
るさいに、その交流に所定のバイアス電圧を付加するこ
とを試みた結果、その付加するバイアス電圧の極性（プ
ラスかマイナスか）並びにその大きさを適正にするなら
ば、交流を印加するにも拘わらず、或るエミッタからは
正イオン濃度の高い空気を継続的に生成させ、或るエミ
ッタからは負イオン濃度の高い空気を継続的に生成させ
ることができることを見出した。すなわち、従来のＡＣ
タイプのイオン発生器は、正イオンと負イオンが、その
発生濃度には差があるものの、交流の周波数に応じて交
互に発生ずることを原則とするものであった。またセラ
ミックスカバー付きのエミッタに直流の高電圧を印加し
たのでは、既述のように、電圧を印加した瞬間では正と
負のイオンが発生するが、直ぐに印加電圧と反対権性の
空気イオンがエミッタの放電部を取り囲んでエミッタ先
端部の電界強度を弱めるので持続的なイオンの発生は望
めないので高電圧は交流にすることが必要であった。本
発明は、ＡＣタイプのイオン発生器において、或るエミ
ッタからは正イオンを継続的に発生させ３他のエミッタ
からは負イオンを継続的に発生させる点に大きな特徴が
ある。すなわち、交流周波数に応して正と負のイオンを
交互に発生させるのではなく、交流の高電圧を印加する
にも拘わらず、或るエミッタからは実質的に正イオンだ
けを　他のエミッタからは実質的に負イオンだけを発生
させるのである。最も代表的な例で言えば、或るエミッ
タへは或る大きさのマイナスのバイアス電圧を付加した
高電圧交流を、また他のエミッタへはプラスのバイアス
電圧を付加した高電圧交流を印加するのである。第１図
に帰って説明すると　エミッタ２ｂで示す群にはマイナ
スのバイアス電圧を付加した高電圧の交流を印加するこ
とによって負イオン濃度の高い空気を継続的に発生させ
、エミッタ２ａで示す群には、プラスのバイアス電圧ま
たはマイナスであっても前者のものよりもその絶対値が
低いバイアス電圧を付加した高電圧の交流を印加するこ
とよって正イオン濃度の高い空気を継続的に発生させる
のである。

いずれのエミッタにも交流電圧が印加されることには変
わりはないので、各エミッタは厳密な意味では陽極とも
また陰極ともなり得るものであるが２本発明の説明の都
合上、マイナスのバイアス電圧を付加して負イオン濃度
の高い空気を継続的に発生させるエミッタを“擬似陽極
エミッタ”と呼び、他方、これよりは正の側に偏ったバ
イアス電圧を付加して正イオン濃度の高い空気を継続的
に発生させるエミッタを“擬似陽極エミッタ゛と呼ぶこ
とにする。この定義に従うと、第１図において、エミッ
タ２ａの群は擬似陽極エミッタ、エミッタ２ｂの群は擬
似陰極エミッタを示しており、擬似陽極エミッタ２ａの
全ては被覆導線６ａによって電圧コントローラ装置５の
０ＬＩＴ　ｆ’ＬＩＴ　７ａに通じ、他方擬似陰極エミ
ッタ２ｈの全ては被覆導線６ｂによって電圧コントロー
ラ装置５のＯＵＴ　ＰＵＴ　７ｂに通じている。ＯＵＴ
　ＰＵＴ　７ａと７ｂからは、それぞれ極性または大き
さの異なるバイアス電圧が付加された高電圧の交流が出
力する。第１図における８は、各０ＵＴＰＩＩＴ　７ａ
と７ｂに出力する交流の電圧の形態を操作する操作部を
表している。

第９図は、第１図の電圧コントローラ装置５および操作
部８の回路を示したものである０図示のように商用のＡ
Ｃ（回倒では＾Ｃ１００ν）のＩＮＰＵＴ　３１を共通
にして、４個のトランス３２，３３．３４および３５が
並列に配置されている。そして、これら各トランスの入
力側には、それぞれ可変抵抗器（スライダック）　Ｔ、
Ｔｚ、ＴｚおよびＴ４が備えられている。これらのスラ
イダックが第１図の操作部８を構成する。トランス３２
は、前述の擬似陽極エミッタ２ａに通じるＯＵＴ　ＰＵ
Ｔ　１ａニ、商用電圧（１００Ｖ）を例えば８にν以上
に昇圧して出力し、トランス３３は、前述のＦｕ偵陰極
エミッタ２ｂに通じるＯＵＴ　ＰＬＩＴ　７ｂに、同じ
く商用電圧（１００ｖ）を例えば８にν以上に昇圧して
出力する。したがってトランス３２と３３は、商用交流
を周波数をそのままにして昇圧する通常の交流トランス
である。一方、トランス３４と３５は、いずれも整流器
を内装したトランスであり、商用交流を整流したうえ昇
圧する。したがってこれらを直流トランスと呼ぶことに
する。直流トランス３４は昇圧したマイナスの直流電圧
を出力し、これはトランス３３の二次巻線の片側に接続
される。したかって、　ＯＵＴ　ＰＵＴ　７ｂからは、
交流トランス３３で昇圧した交流成分に所定のマイナス
のバイアス電圧が付加された合成電圧が印加される。他
方、直流トランス３５は昇圧したプラスの直流電圧を出
力しこれはトランス３２の二次巻線の片側に接続される
。

これにより、０υＴ　ＰＩＪＴ　７ａからは、交流トラ
ンス３２で昇圧した交流成分に所定のプラスのバイアス
電圧が付加された合成電圧が印加される。なお第９図に
おいて、Ｆはヒユーズ、ｓｗは電源スインチ５Ｚ、およ
びＺ２は電源投入時におけるノイズを吸収してパルス成
分供給を少なくするためのスパークキラーを示す、この
構成になる回路によれば、スライダックＴＩとＴ４の操
作によってＯＵＴ　ＰＵＴ　７ａから擬伯陽極エミッタ
２ａに出力する交流電圧およびプラス側のバイアス電圧
の大きさを自在に調節できまたスライダックＴ２とＴ３
の操作によってＯＵＴ　ＰＵＴ７ｂから擬僚陰極エミッ
タ２ｂに出力する交流電圧およびマイナス側のバイアス
電圧の大きさを自在に調節できる。

第１Ｏ図は、第１図の電圧コントローラ装置５および操
作部８を構成する一層好ましい回路を示したものである
。この回路装置は、商用の交流（ＡＣｌｏｏＶ）の端子
３１にトランス３７を取付けたうえ、その二次側に整流
回路３８．定電圧回路３９．インバータ回路４０．高圧
変換トランス４１．高圧ブロック４２を順に接続したも
のである。整流回路３８ではトランス３７で得られた交
流を全波整流し直流に変換する。定電圧回路３９は出力
電圧を一定にするものである。入力する商用交流の電圧
が変動した場合には整流回路３８で得られる直流電圧も
それに伴って変動し、後続の高圧変換トランス４１の入
力電圧が変化して最終的な出力電圧を一定にできなくな
るので、この定電圧回路３９を挿入する。インバータ回
路４０には発振回路が組み込まれており、定電圧回路３
９から出力する定電圧直流を方形波にチョッパする。こ
の方形波の電圧は高圧変換トランス４１によって昇圧さ
れ２例えば第１１図（ａ）の４３に示すような方形波の
交流を得る。該高圧変換トランス４１は、絶縁トランス
の後段にスライダックを入れた構成とすることにより、
交流電圧の大きさを可変にできる。この交流電圧は高圧
整流器（ダイオード）ＤＩ−Ｄ２および高圧抵抗Ｒ１〜
Ｒ６を組み込んだ高圧ブロック４２を経てＯＵＴ　ＰＵ
Ｔ　７ａおよび７ｂに出力する。そのさい、この高圧ブ
ロック４２内において、トランス４１の二次巻線は１片
側がアースされた接地線４４．他方の側がＯＵＴ　ＰＵ
Ｔ　７ａと７ｂに通ずる出力線４５と４６に分岐し、　
０ＬＩＴ　ＰＵＴ　７ａに通ずる出力線４５と接地線４
４の間にプラス側の電流は流さずマイナス側の電流だけ
を流すダイオードＤ１が介装され、また、ＯＵＴ　ＰＵ
Ｔ　７ｂに通ずる出力線４６と接地線４４の間にマイナ
ス側の電流は流さずプラス側の電流だけを流すダイオー
ドＤ２が介装されておりまた抵抗Ｒ１〜Ｒ６が図示のよ
うに組み込まれていることから、　０ＬＩＴ　ＰＵＴ　
７ａに対しては、トランス４１で昇圧されたプラス側の
電圧はそのまま加わるがマイナス側の電圧は、ＤＩによ
りアース側に流れる分だけゼロ側に近づいた値となる。

このアース側に流れるマイナスの電流はＲ１とＲ５の抵
抗比率によって調整される。したがってＯＵＴ　ＰＵＴ
　７ａには。

例えば第１１図（ｂ）の４７の波形に示されるようなプ
ラス側に偏った　（バイアスした）電圧が印加される。

この場合にはプラス側のバイアス電圧■、が加わってい
ると言い得る。他方ＯＵＴ　ＰＵＴ　７ｂ側には全く同
様にして９例えば第１１図（Ｃ）の４８の波形に示され
るようなマイナス側に偏った（バイアスした）電圧が印
加される。この場合には、マイナス側のバイアス電圧■
８が加わっていると言い得る。この第１０メの回路装置
の場合には、高圧変換トランス４１のスライダックの部
分で擬似陽極エミッタ２ａと擬（以陰極エミッタ２ｂに
出力する交流電圧の大きさを自在に調整でき、また抵抗
Ｒ１とＲ５の比率正確にはＲ５／（Ｒ１＋Ｒ５）の比率
を調整することによって、　０ＩＩＴ　ＰＬＩＴ　７ａ
から擬似陽極エミッタ２ａに出力するプラス側のバイア
ス電圧■、の大きさを自在に調節できる。同様に、抵抗
Ｒ２とＲ６の比率正確にはＲ６／（Ｒ２＋Ｒ６）の比率
を調整することによって、　ＯＵＴ　ＰＵＴ　７ｂから
擬似陰極エミッタ２ｈに出力するマイナス側のバイアス
電圧■、の大きさを自在にｉＡ節できる。

この第９図と第１０１１ｆｆｌに示した電圧コントロー
ラ装置５および操作部８を構成する電気回路は本発明の
実施において好ましいものであるが１重要なことは、　
０ＩＪＴ　ＰＵＴ　７ｂからは商用交流を例えば８にＶ
以上に昇圧したうえ、マイナス側に偏ったバイアス電圧
を付加したバイアス付き高電圧交流を、その昇圧量およ
びバイアス量を調節可能にして印加でき、他方、ＯＵＴ
　ＰＵＴ　７ａ　からは商用交流を例えば８Ｋｖ以上に
昇圧したうえ、　ＯＵＴ　ＰＵＴ　７ｂとは異なる（マ
イナス側への偏りの少なく、場合によってはプラス側に
偏った）バイアス電圧を付加したバイアス付き高電圧交
流を、その昇圧量およびバイアス量を調節可能にして印
加できるような電気回路を構成することであり、このよ
うな電気回路であれば、第９図と第１Ｏ図のもの以外の
ものも本発明の実施に使用できる。

このような回路をもつ電圧コントローラ装置５を使用す
ることによって、擬似陰極エミッタ２ｂには交流電圧が
印加されるにも拘わらず負イオン濃度が高く正イオン濃
度はゼロに等しいようなイオン化された空気が継続的に
生成し、これが清浄空気の流れに運ばれて帯電物品に到
達し、他方擬似陽極エミッタ２ａにも交流電圧が印加さ
れるにも拘わらず正イオン濃度が高く負イオン濃度の少
ないイオン化された空気が継続的に生成し、これが清浄
空気の流れに運ばれて帯電物品に到達する。したがって
、気流を横切る方向に二次元的な拡がりをもって多数配
置する擬似陰極エミッタ２ｂと擬似陰極エミッタ２ａの
配置態様を適切にすることによって９例えば第１図のよ
うにそれらの列を交互にしたり２場合によっては個々に
２ｂと２８を互い違いに隣接させたり、更には千鳥状に
したり、　２ｂの少数の群と２８の少数の群を交互に配
置したりすることによって、このイオン発生器の下流側
に存在する帯電物品に対して、その状況に最も望ましい
ように、負イオンと正イオンをバランスさせて供給する
ことができる。

〔発明の作用効果〕

以下に本発明者らが行った代表的な試験例を挙げて１本
発明に従う交流式イオン発生器の作用効果を具体的に説
明しよう。

第１２図は試験に供した設備の略図であり、垂直層流式
クリーンルーム内の上から下に向かう流速が０．３ｍ１
ｓｅｃの一様清浄空気流れの中に、第２図に示した構造
の石英カバー付きのエミッタ２の一本をその軸を鉛直方
向にして配置する。その寸法は。

第２図の符号で説明すれば、タングステン棒１２の直径
は］、５ｍｍ、石英管１４は外径３．０ｍｍ、内径２．
０ｍｍ　テあり１石英管１４の先細りの針部１５の長さ
が５−一である。またガラス管１８は外径８ｍｍ、内径
６■であり。

その中に３ＩＩＩ１１径の金属導体１７が通っている。

このエミッタ２は鉛直方向のガラス管１８および横方向
に延びる樹脂被覆管２２内を経て電圧コントローラ５に
導体で接続される。ステンレス鋼の真円のリング状接地
対極３がその仮想中心軸線を鉛直方向にして配置され、
この仮想中心軸にエミッタ２の軸をほぼ一致させ、接地
対極３を上下方向にスライドさせることによってエミッ
タ２の放電＠２１と接地対極３の中心までの距ＮＧをコ
ントロールする。このＧは、放電端２１が対極３よりも
気流の上流側に位置するとき（第７図に示した状態）は
ブラスの値、他方、放電端２１が対極３のリングを突き
抜けて、対極３よりも気流の下流側に位置するとき（第
８図に示した状態）にマイナスの値となる。またＤは対
極３のリング直径を表す、このように構成した放電部の
エミッタ２にバイアス電圧を付加した高電圧の交流を印
加し、エミッタ２の放電端２１から１２００ｓ＋ｍ離れ
た下方にイオン濃度計５０を配置して、ここに到達する
正イオン濃度および負イオン濃度（単位：　Ｘ　１０’
／ｃｃ）を測定する。そしてエミッタ２に印加する交流
電圧の交流成分実効値を■、バイアス電圧をＶ、とする
、交流成分実効値Ｖは、第１３図に示すように、交流波
形のゼロから片側ピークまでの電圧の１／汀倍の大きさ
である。またバイアス電圧■、は、第１４図に示すよう
に、交流波形に付加する直流成分の大きさを示し、プラ
ス側にバイアスを付加した場合には正の値、マイナス側
にバイアスを付加した場合には負の値となる。

第１５図は、Ｄ＝８０ｍｓの接地対極３を使用し、Ｇ＝
　　２５ｍ−として、エミッタに周波数−５Ｈｚで、■
＝１１Ｋｖの高電圧の交流を、■、を変化させて印加し
た場合に、イオン濃度計５０で測定されたプラスおよび
マイナスイオン濃度を示したものである。

第１５図の結果は、交流をエミッタに印加するにも拘わ
らず、■、のコントロールによって正イオンまたは負イ
オンに著しく偏ったイオン化空気が得られるという極め
て興味深い事実を示している。

すなわち、正イオン濃度について見ると、■、−＋２Ｋ
Ｖ付近で極大値を示し、■、が一２〜ＯＫν付近で正イ
オン濃度は急激に減少する。一方、負イオン濃度は、■
８ζ−４Ｋｖ付近で極大値を示し。

これより■８が高くなると負イオン濃度は急激に低下す
る。この試験条件下では、■、を適切にコントロールさ
えすれば、実質的に正イオンだけまたは実質的に負イオ
ンだけを発生さセることかできる０例えば、■、をＯよ
り正の側に印加すれば負イオンは殆んど発生せず高い濃
度の正イオンだけを発生させることができる。また■、
を−３にνよりも、好ましくは−４にνよりもさらに負
の側に印加すれば正イオンは殆んど発生させずに高い濃
度の負イオンだけを発生させることができる。

この試験条件下では■、が一３〜ＯＫｖの領域では、正
負両イオンが発生する。したがって、このＶ、の領域で
は１個のエミッタから正負両イオンを発生させることも
可能である。そのさい、印加する交流の周波数に対応し
て正イオンと負イオンが交互に発生することになる。し
かし、このように高い周波数で正イオンと負イオンを同
一のエミッタから交互に発生させる方式では、帯電物品
に届くまでの空中移動中に中和してしまって帯電物品の
除電に供される有効イオンの量が減少すること、さらに
は、このＶ、の領域では僅かにＶ、が変化しても正負の
イオン濃度が大きく変化するので■、のコントロールが
し難いことから必ずしも有利な除電方式とは言いえない
。

他方、この試験条件下では、或るエミッタにはｖｌをＯ
より正の側に強く印加すれば正イオンだけが発生するエ
ミッタ（つまり、擬似陽極エミッタ２ａ）となり、或る
エミッタにはＶ、を例えば３Ｋｖよりもさらに負の側に
強く印加すれば殆んど負イオンだけが発生するエミッタ
（つまり、擬似陰極エミッタ２ｂ）となるから、この両
エミッタを気流の流れを横切る方向にその配列を適切に
して分散して配置すれば、帯電物品には正イオンと負イ
オンのバランスのとれたイオン化空気を連続して供給す
ることができることになる。

第１６〜１８図は、前記のようなバイアス電圧の効果を
説明しようとするものであり、第１６図のようにマイナ
スのバイアス電圧■１が印加された交流では図中の（ａ
）で示す正の電圧の大きさは、実効値Ｖより１Ｖｓｌだ
け低い（Ｖ−１ｖ、ｌ）’？ｌ’あるのに対し、　（ｂ
）で示す負の電圧の大きさは、実効値■よりｌ　Ｖ、ｌ
だけ高い（Ｖ＋ｌＶｍｌ）　　となる。したがって、こ
の交流電圧がエミッタ２に印加されると、その先端付近
の電界強度は、（ａ）よりも（ｂ）の方が大きくなり、
正イオンを下方に移動させようとするクーロン力よりも
、負イオンを下方に移動させようとするクーロン力の方
が一層大きくなる。

第１７図は（ａ）の正の電圧が印加されているときの状
態を、また第１８図は（ｂ）の負の電圧が印加されてい
るときの状態を図解的に示したものであり、イオンに示
した矢印はクーロン力の大きさを表すものである。した
がって、この場合には、正負の電圧がエミッタ２に印加
されるにも拘わらず、全体としては正イオンと比較する
と、より多くの負イオンがイオン濃度計５０に到達する
ことになる。

本発明者らは、前記の試験において、Ｖ、Ｃ。

Ｄ等の因子を変えてＶ８の影響を種々調べたが気流の速
度が０．１５〜０．６ｍ／ｓｅｃにおいて正イオンを発
生させる原像陽極エミッタ２ａの条件としては３Ｋｖ≦
　■ ８０ｍｍ≦Ｇ≦８０ｍｍ ５０ｍｍ≦Ｄ≦１５０ｍｍ ８にシ≦■、≦８にＶ の範囲が好ましく、他方、負イオンを発生させる擬伯陰
極エミッタ２ｂの条件としては。

８　Ｋν≦　■ ８０１１Ｉｌ≦　Ｇ　≦Ｑｍ＋＊。

５０ｍ閘≦Ｉ）”１５０１Ｉｍ ８にシ≦■、≦ＯＫν の範囲が好ましいことがわかった。

両者においてＧと■、の違いが目立つが、擬似陰極エミ
ック２ｂの場合には、Ｇは第８図の態様のようにエミッ
タの先端２１が対極３よりも気流の下流側に突き抜けて
いるのが好ましく、且つＶ、はマイナス側に限られるの
に対し、擬似陽極エミッタ２ａではＧは第７図のように
エミッタの先端２１が対極３よりも気流の上流側に位置
していても、また第８図のように気流の下流側に位置し
ていてもよく、またＶ、は必ずしもプラス側だけには限
らないと言うことである。

また９本発明者らは、第１２図の試験設備においてエミ
ッタに２０Ｋｖの高電圧の交流を印加してもこの放電部
からの発塵は全く検出できなかった。これに対して、第
２図で示した石英管１４を取り除いてタングステン捧１
２を露出した状態での試験を実施したところ、コロナ開
始電圧６にν以上になると発塵し始め、空気中に含まれ
る０、０３μｍ以上の粒子数を、エミッタの端部から鉛
直下方へ１６０＋＊ｍ離れた位置で計測したところ、６
Ｋｖでは７．４　Ｘ　１０”（個／ｆＬ’）、　　１０
　Ｋｖでは２．５　　ＸＩＯ’（個／ｆＬ”＞、　　２
０にＶでは２．９Ｘ１０’（個／ｆｔ：ｌ）の発塵が生
した。また１石英管１４を付けた本発明に従うエミッタ
を１０５０時間使用後に、その放電端部を顕微鏡観察し
たが、使用後の形態は使用前のものと全く区別が付かず
、粉塵の耐着も損傷も全くなかった。さらに１本発明に
従うエミッタに１１．５にνの交流を印加してエミッタ
端部から１２．５ｃ−下方のオゾン濃度を測定したが１
　ｐｐｂ以下の検出不能な値となった。

以上説明したように９本発明によると、既述の従来技術
において内蔵していた問題の殆んどが解決され、特に半
導体製造における静電気障害を効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従うイオン発生器の配置状態の概略を
示す斜視図、第２図は第１図の各放電部を構成している
エミッタの例を示した断面図、第３図は第１図の放電部
を構成しているエミッタと対極の拡大図、第４図は第１
図の各放電部を構成するエミッタの他の例を示した断面
図、第５図は第１図の各放電部を構成するエミッタのさ
らに他の例を示した断面図、第６図は第１図の各放電部
を構成する対極の例を示した斜視図、第７図は第１図の
各放電部を構成するエミッタと対極との位置関係の例を
示した図、第８図は第１図の各放電部を構成するエミッ
タと対極との位置関係の他の例を示した図、第９図は第
１図の電圧コントローラ装置およびその操作部の電気回
路の例を示した回路図、第１０図は第１図の電圧コント
ローラ装置およびその操作部の電気回路の他の例を示し
た回路図、第１１図は第１０図の電気回路によって得ら
れる方形波の例を示した図、第１２図は本発明に従うイ
オン発生器の試験に供した設備の配置図、第１３図は第
１２図の試験において印加する高電圧の交流成分実効値
を説明する波形図、第１４図は第１２図の試験において
印加するバイアス電圧を説明する波形図、第１５図は第
１２図の試験設備において所定の条件下でバイアス電圧
■、を変化させて印加した場合にイオン濃度計で測定さ
れたプラスおよびマイナスイオン濃度を示した図、第１
６図はバイアス電圧の効果を説明するための交流波形図
、第１７図は第１６図の波形における（ａ）の正の電圧
が印加されているときの放電部の状態を図解的に示した
図。 第１８図は第１６図の波形における（ｂ）の負の電圧が
印加されているときの放電部の状態を図解的に示した図
、第１９図は従来のＰｕ１ｓｅｄ−ＤＣタイプのイオン
発生器の要部を示す概略図、第２０図は第１９図のイオ
ン発生器に印加する電圧の波形を示す図、第２１図は従
来のＤＣタイプのイオン発生器の要部を示す概略図、第
２２図は従来のＡＣタイプのイオン発生器の要部を示す
概略図、第２３図は従来のＰｕ１ｓｅｄＤＣタイプのイ
オン発生器を用いた場合の帯電表面電位の経時変化の例
を示した図１　そして第２４図は従来のＡＣタイプのイ
オン発生器で発生するイオン濃度の測定例を示す図であ
る。 ２・・エミッタ（針状の放電極） ２ａ・・擬似陽極エミッタ。 ２ｂ・・擬似陰極エミッタ ３・・接地対極。 ４・・放電対。 ５・・電圧コントローラ装置。 ６・・絶縁被覆された導線。 ７ｂ・・マイナス側にバイアス電圧が付加された交流の
高電圧の出力端子。 ７ａ・・７ａよりもプラス側に偏ったバイアス電圧が付
加された交流の高電圧の出力端子 ８・・電圧コントローラ装置の操作部。 ９・・対極の接地導線。 １２・・タングステン棒。 １３・・セラミックス製チューブ。 １５・・セラミックス製チューブの針部。 ２１・・エミッタの放電端。 ３２．３３　　・・交流トランス。 ３４．３５　　・・直流トランス。 ３８・・整流回路。 ３９・・定電圧回路。 ４０・・インバータ回路 ４１・・スライダンク付きの高圧変換トランス。 ４２・・高圧ブロック。 第 ２ 図 第 図 ２ 第 図 ２ 第 図 第 図 第 図 第 ２ 図 気流０．３ｍ／ｓ 　１１ 第 １３ 図 第 ９ 図 ＋０１ 第 ２０ 図 第 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）針状の放電極に高電圧を印加してコロナ放電によ
   り該放電極周辺の空気をイオン化するイオン発生装置に
   おいて、導電性の接地グリッド又は適宜間隔で配置され
   た複数の接地リングと、該接地グリッド又は接地リング
   の夫々の内側空間に配置された針状の放電極と、これら
   の放電極に対し正又は負に偏った不平衡交流高電圧（正
   または負に偏ったバイアス電圧が印加された交流高電圧
   ）を印加する高圧電源と、該不平衡交流高電圧の大きさ
   と正又は負の偏りの大きさと場合によっては周期も調節
   できるコントローラとで構成したことを特徴とするイオ
   ン発生装置。 （２）針状の放電極の放電端には石英が被着されている
   請求項１に記載のイオン発生装置。 （３）針状の放電極に交流の高電圧を印加してコロナ放
   電を行わせる交流式イオン発生器を、フィルタを通過し
   た清浄空気の流れの中に設置し、このイオン発生器によ
   ってイオン化された空気の流れを静電気を帯びた物体に
   供給して該帯電物体上の静電気を中和する設備において
   、 該イオン発生器における該放電極の放電端がセラミック
   スの誘電体材料で被覆されており、該放電端が、グリッ
   ド状またはループ状の接地された対極に対して所定の距
   離を離して空気中に配置されることによって、１個の放
   電対が形成され、 この放電対が前記の清浄空気の流れを横切る方向に二次
   元的な拡がりをもって多数配置され、このように配置さ
   れた多数の放電対のうち、或る放電対の放電極が、マイ
   ナスのバイアス電圧が付加された交流の高電圧電源に接
   続されることによって擬似陰極エミッタを構成し、他の
   放電対の放電極が、前記のマイナスのバイアス電圧より
   もプラスの側に偏ったバイアス電圧が付加された交流の
   高電圧電源に接続されることによって擬似陽極エミッタ
   を構成し、 これら擬似陰極エミッタと擬似陽極エミッタが前記の二
   次元的な拡がりをもった配置のなかで分散して配置され
   ていることを特徴とする清浄空間内に存在する帯電物品
   の除電設備。 （４）清浄空間は半導体製造のための空間である請求項
   ３に記載の帯電物品の除電設備。（５）セラミックスの
   誘電体材料は石英である請求項３または４に記載の帯電
   物品の除電設備。 （６）擬似陰極エミッタを構成している放電極の放電端
   は、グリッド状またはループ状の接地された対極に対し
   気流の下流側に位置している請求項３、４または５に記
   載の帯電物品の除電設備。 （７）多数の該放電対のうち、或る放電対の放電極が、
   マイナスのバイアス電圧が付加された共通の交流の高電
   圧電源に接続されることによって擬似陰極エミッタを構
   成し、他の放電対の放電極が、プラスのバイアス電圧が
   付加された共通の交流の高電圧電源に接続されることに
   よって擬似陽極エミッタを構成している請求項３、４ま
   たは５に記載の帯電物品の除電設備。 （８）バイアス電圧が付加された交流の高電圧電源は、
   商用の交流を入力してこれを所定の高電圧の交流に昇圧
   する手段およびこの昇圧した交流に所定の正または負に
   バイアスした直流電圧を付加する手段を備えた電圧コン
   トロール装置からなり、この電圧コントロール装置は、
   該交流電圧の大きさおよびバイアス電圧の大きさを自在
   に調整できる操作部を備えている請求項３、４、５、６
   または７に記載の帯電物品の除電設備。 （９）擬似陰極エミッタを構成している放電極と擬似陽
   極エミッタを構成している放電極は、二次元的な拡がり
   の中で少なくとも一次元方向には互い違いに分散して配
   置されている請求項３、４、５、６、７または８に記載
   の帯電物品の除電設備。 （１０）放電対は該清浄空気の流れの方向に直角な方向
   に二次元的な拡がりをもって多数配置される請求項３、
   ４、５、６、７、８または９に記載の帯電物品の除電設
   備。