JP3139591B2

JP3139591B2 - 負イオンの発生方法と装置、微粒子の荷電方法、気体中の微粒子の捕集装置及びストッカ

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Publication number: JP3139591B2
Application number: JP21482293A
Authority: JP
Inventors: 敏昭藤井; 信之工藤; 和彦坂本
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1993-08-09
Filing date: 1993-08-09
Publication date: 2001-03-05
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JPH0757643A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、負イオンの発生方法及
びその装置に関する。本発明により発生された負イオン
は次のような分野に利用できる。（１）半導体、液晶、精密機械工業等における電気的に
安定な空間の創出。例えば、クリーンルーム、クリーン
ブース、クリーンベンチ、クリーントンネル、クリーン
チューブ、安全キャビネット、搬送空間、ストッカ（保
管庫）に負イオンを供給し、過剰な正イオンを中和して
電気的に安全な空間（電位が低い）を作る。

【０００２】（２）生体の代謝機能や生理機能を衰えさ
せない生体に対して快適な作業空間（アメニティ）の創
出。（３）負イオンにより、気体中あるいは空間中の微粒子
を荷電し、次の〜に利用する。荷電微粒子により、空気中あるいは排ガス等の気体
中の微粒子の測定を行う分野。荷電微粒子を捕集、除去して清浄化気体あるいは清
浄化空間を得る分野。微粒子の分離、分級や表面改質、制御を行う分野、
等がある。

【０００３】

【従来の技術】従来の技術を負イオンを主に電気的に安
定な空間を得る分野について説明する。従来、負（陰）
イオンを発生せしめる方法としては、電極にマイナスの
高電圧を印加する方法が知られているが、この方法はオ
ゾンの発生や微粒子の発生の問題があった。また、高電
圧の電気を用いるので安全性に問題があり、またコスト
が高いという問題があった。

【０００４】一方、現在、作業雰囲気は、微粒子の存在
しない、かつ電気的に安定した（電位が低い）超高度清
浄度空間が要求されている。また、例えばバイオテクノ
ロジーの分野では生体の代謝機能や生理機能を衰えさせ
ない作業空間が要求されている。半導体分野や液晶分野
では電気的に安定な（電位が低い）静電気の発生の恐れ
のない作業空間が要求され、過剰な正（陽）イオンは中
和する必要がある。

【０００５】現状の技術による作業空間においては、正
負の両イオンが存在するが、作業内容や自然現象等によ
り正イオンが過剰となる場合が多かった。この原因の１
つとして、負イオンは正イオンに比べて移動度が大きい
（移動速度が早い）ので、負イオンは早く移動するので
消費されてしまう。その結果として、正イオンが過剰に
なってしまうと考えられる。即ち、（１）密閉された室内や作業空間では負イオンが極端に
減少する。（２）気流により通常の浮遊微粒子は正に帯電する。（３）半導体工場のクリーンルームでは高圧電源による
空間放電や作業場での分子摩擦等で正に帯電した微粒子
や空気分子が多い。

【０００６】この様な雰囲気では、生体は新陳代謝を悪
くし、生理機能の衰えの原因となる欠点があった。すな
わち、生体内、例えば人体を例にとれば負イオンが減少
すれば体調に変化を生ずると言われる。人体は無数の細
胞から形成されており、個々の細胞は細胞膜で包まれて
いて、細胞はその膜を通して栄養分を吸収したり、老廃
物を排出したりして活動を行っている。この細胞は外側
が正イオン、内側が負イオン性を帯び、負イオンが減少
し正イオンが過剰となると、栄養分の吸収や老廃物の排
出が困難となる現象が起き、新陳代謝を悪くし、生理機
能の衰えの原因となる。

【０００７】このような現状に対して、本発明者らは光
電子放出材を用いた負（陰）イオン発生とその利用、光
電子から負イオンを発生させ微粒子を荷電させ利用する
方法及び装置を提案した。提案した発明を次に例示す
る。（１）負イオンの発生；特開昭６３−７８４７１号（２）荷電；荷電条件：特開平２−３０３５５７
号、微粒子の測定：特開昭６２−２４２８３８号、特開
平２−４７５３６号、特開平３−２５５８号、清浄気体、あるいは清浄化空間：特公平３−５８５
９（ＵＳ patent No.４，７５０，９１７号）、特開平
４−１７１０６１号、分級：特開平３−４２０５７号各公報

【０００８】提案したこれらの方法及び装置は、利用先
によっては効果的であるが、利用先によっては、更に改
善を行い実用性を向上させる必要がある。例えば、図１
１はクリーンルームにおける空気清浄を行う装置の構成
図である。図１１において、クリーンルームの微粒子を
含む空気１は、紫外線ランプ２、光電子放出材３、電極
４により構成される微粒子の荷電部５で、空気１中の微
粒子が荷電され、該荷電微粒子は後流の荷電微粒子捕集
材６で捕集される。ここでの荷電は光電子放出材から生
じた光電子（図示せず）及び／又は光電子により生じた
負イオンが微粒子に付着することによる。これにより入
口空気１は、清浄化され清浄化空気８が得られる。９は
粗フィルタである。

【０００９】このような構成の場合、光電子放出材３か
ら生じた光電子及び／又は光電子から生じた負イオンを
光電子放出材３と電極４間の微粒子にまで運ぶ必要があ
るので、電場電圧は比較的強く必要となり、電場電圧は
２Ｖ／ｃｍ〜２ｋＶ／ｃｍ（特開平２−３０３５５７号
公報）であり、装置が大型化した場合などにおいては印
加電圧が比較的高くなるので、利用先によっては改善の
余地があった。次の例として、図１２は空間に負イオン
を発生させて快適な空間（負イオンが富化されることに
よる森林浴のような空間）を作る装置（負イオン放出装
置）の構成図である。

【００１０】図１２において、リフレッシュルームの空
気１は、紫外線ランプ２、光電子放出材３、電極４によ
り構成される負イオン発生部５で、負イオンが富化され
る。これにより、入口空気１は、負イオン富化空気８と
なる。９は粗フィルタであり、空気中の微粒子がＨＥＰ
Ａフィルタで捕集される。ここで、光電子放出材３は、
石英ガラス上に薄膜状Ａｕを被覆したものであり（特開
平４−１７１０６２号公報）、光電子放出材と電極間に
１００Ｖ／ｃｍの電場が形成されている。この様な構成
の場合、光電子放出材３表面の光電子を光電子放出材３
と電極４間の空気に運び空気を負イオンにするために電
場の強さを比較的強くする必要がある。

【００１１】また、光電子放出材３から生じた光電子
（図示せず）により生成した負イオン（図示せず）は、
比較的強い電場のため、負イオン発生部５には多く存在
するが、該負イオン発生部５の外には効率よく放出され
にくかった。即ち電極４により、電極４と光電子放出材
３間に比較的強い電場が形成されるので、生じた負イオ
ンは該電極４の方向に動き、外部８への放出効率あるい
は外部の任意の方向への放出には限界があった。そこ
で、弱い電場で負イオンを効果的に放出する方法及び装
置に対して改善の余地があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を改善し、電場の設定を行なわず、又は極く
微弱な電場設定のみで、負イオンを効率的に空間中に発
生できる負イオンの発生方法及びその装置を提供するこ
とを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、気体通過性の光電子放出材の前面に、
紫外線及び／又は放射線を照射しながら、該光電子放出
材の後面より気体を導入して該光電子放出材の前面に負
イオンを発生させることによる負イオンの発生方法とし
たものである。前記負イオンの発生は、２０Ｖ／ｃｍ以
下の電場下で行うことができる。前記、光電子放出材の
前面とは、紫外線及び／又は放射線が照射される面をい
い、この面を以下表面といい、また、照射されていない
面を後面といい、この面を以下裏面という。

【００１４】また、本発明では、気体通過性の光電子放
出材と、該光電子放出材の表面に紫外線及び／又は放射
線を照射する照射源と、前記光電子放出材の裏面から気
体を導入する負イオン発生装置とを有することによる負
イオンの発生装置としたものである。前記装置におい
て、さらに、２０Ｖ／ｃｍ以下の電場をかける装置を備
えていてもよい。

【００１５】更に、本発明は、気体通過性の光電子放出
材の表面に、紫外線及び／又は放射線を照射しながら、
該光電子放出材の裏面より気体を導入して、該光電子放
出材の表面に負イオンを発生させ該発生負イオンで気体
中の微粒子を荷電することを特徴とする微粒子の荷電方
法としたものである。

【００１６】また、本発明では、気体通過性の光電子放
出材と、該光電子放出材の表面に紫外線及び/又は放射
線を照射する照射源と、前記光電子放出材の裏面から気
体を導入する負イオン発生装置と、該発生負イオンで荷
電された微粒子を捕集する装置とを有する気体中の微粒
子の捕集装置としたものである。さらに、本発明では、
気体通過性の光電子放出材と、該光電子放出材の表面に
紫外線及び／又は放射線を照射する照射源と、前記光電
子放出材の裏面から気体を導入する負イオン発生装置
と、該発生負イオンで荷電された微粒子を捕集する装置
とを有するストッカとしたものである。

【００１７】次に、本発明の夫々の構成を詳細に説明す
る。光電子放出材は、紫外線照射により光電子を放出す
るものであれば何れでも良く、光電的な仕事関数が小さ
なもの程好ましい、効果や経済性の面から、Ｂａ，Ｓ
ｒ，Ｃａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｔｈ，Ｐｒ，
Ｂｅ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃ
ｄ，Ｐｂ，Ａｌ，Ｃ，Ｍｇ，Ａｕ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｎｂ，
Ｓｉ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｕ，Ｂ，Ｂｕ，Ｓｎ，Ｐ，Ｗのいず
れか又はこれらの化合物又は合金又は混合物が好まし
く、これらは単独で又は二種以上を複合して用いられ
る。複合材としては、アマルガムの如く物理的な複合材
も用いうる。

【００１８】例えば、化合物としては酸化物、ほう化
物、炭化物があり、酸化物にはＢａＯ，ＳｒＯ，Ｃａ
Ｏ，Ｙ₂Ｏ₅，Ｇｄ₂Ｏ₃，Ｎｄ₂Ｏ₃，ＴｈＯ₂，Ｚ
ｒＯ₂，Ｆｅ₂Ｏ₃，ＺｎＯ，ＣｕＯ，Ａｇ₂Ｏ，Ｌａ
₂Ｏ₃，ＰｔＯ，ＰｂＯ，Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，Ｉｎ₂
Ｏ₃，ＢｉＯ，ＮｂＯ，ＢｅＯなどがあり、またほう化
物には、ＹＢ₆，ＧｄＢ₆，ＬａＢ₅，ＮｄＢ₆，Ｃｅ
Ｂ₆，ＢｕＢ₆，ＰｒＢ₆，ＺｒＢ₂などがあり、さら
に炭化物としてはＵＣ，ＺｒＣ，ＴａＣ，ＴｉＣ，Ｎｂ
Ｃ，ＷＣなどがある。

【００１９】また、合金としては黄銅、青銅、リン青
銅、ＡｇとＭｇとの合金（Ｍｇが２〜２０ｗｔ％）、Ｃ
ｕとＢｅとの合金（Ｂｅが１〜１０ｗｔ％）及びＢａと
Ａｌとの合金を用いることができ、上記ＡｇとＭｇとの
合金、ＣｕとＢｅとの合金及びＢａとＡｌとの合金が好
ましい。酸化物は金属表面のみを空気中で加熱したり、
或いは薬品で酸化することによっても得ることができ
る。さらに他の方法としては使用前に加熱し、表面に酸
化層を形成して長期にわたって安定な酸化層を得ること
もできる。この例としてはＭｇとＡｇとの合金を水蒸気
中で３００〜４００℃の温度の条件下でその表面に酸化
膜を形成させることができ、この酸化薄膜は長期間にわ
たって安定なものである。

【００２０】また、本発明者が、すでに提案したように
光電子放出材を多重構造としたものも好適に使用できる
（特開平１−１５５８５７号公報）。また、適宜の母材
上に薄膜状に光電子を放出し得る物質を付加し、使用す
ることもできる（特願平２−２７８１２３号）。この例
として、紫外線透過性物質（母材）としての繊維状ガラ
ス上に光電子を放出し得る物質として、Ａｕを薄膜状に
付加したものがある（特願平２−２９５４２３号）。

【００２１】本発明の特徴である光電子放出材の形状に
ついて述べる。光電子放出材の使用形状は、気体通過性
でかつ紫外線及び／又は放射線の照射面積が広いもので
あればいずれでも良い。使用形状は、通常金網状、ハニ
カム状、線状、格子状、繊維状のものが圧損が少なく加
工性が良いことから好ましい。光電子放出材からの光電
子放出のための照射源は、照射により光電子を放出する
ものであればいずれでも良い。本例で述べた紫外線の他
に電磁波、レーザ、放射線が適宜に適用分野、装置規
模、形状、効果等で選択し、使用できる。この内、効
果、操作面の面で、紫外線及び／又は放射線が通常好ま
しい。

【００２２】紫外線の種類は、その照射により光電子放
出材が光電子を放出しうるものであれば何れでも良く、
適用分野によっては、殺菌（滅菌）作用を併せてもつも
のが好ましい。紫外線の種類は、適用分野、作業内容、
用途、経済性などにより適宜決めることができる。例え
ば、バイオロジカル分野においては、殺菌作用、効率の
面から遠紫外線を併用するのが好ましい。該紫外線源と
しては、紫外線を発するものであれば何れも使用でき、
適用分野、装置の形状、構造、効果、経済性等により適
宜選択し用いることができる。例えば、水銀灯、水素放
電管、キセノン放電管、ライマン放電管などを適宜使用
できる。バイオロジカル分野では、殺菌（滅菌）波長２
５４ｎｍを有する紫外線を用いると、殺菌（滅菌）効果
が併用でき好ましい。

【００２３】放射線の照射は、その照射により光電子放
出材が光電子を放出しうるものであれば何れでもよく、
従来周知の方法で照射出来る。例えば、放射線としては
α線、β線、γ線などが用いられ、照射手段としてコバ
ルト６０，セシウム１３７，ストロンチウム９０などの
放射性同位元素、又は原子炉内で作られる放射性廃棄物
及びこれに適当な処理加工した放射性物質を線源として
用いる方法、原子炉を直接線源として用いる方法、電子
線加速器などの粒子加速器を用いる方法などを利用す
る。

【００２４】加速器で電子線照射を行う場合は、低出力
で行うことで、高密度な照射が出来、効果的となる。加
速電圧は、５００ｋＶ以下、好ましくは、５０ｋＶ〜３
００ｋＶである。利用分野によっては、殺菌作用を併せ
てもつものが好ましい。例えは、殺菌作用を持つ¹³⁷Ｃ
ｓ，⁶⁰Ｃｏ線源が好ましい。また、放射線は一般的には
しゃへい等取扱いに難があり実用には障害となっている
が、この様な場合には簡易なしゃへい、例えば紙による
しゃへいで効果がある軟Ｘ線（ソフトＸ線）が有効であ
る。

【００２５】照射源は、適用分野、作業内容、用途、経
済性などにより適宜決めることができる。例えば、バイ
オロジカル分野においては、殺菌作用も併用した照射を
行うのが好ましい。また、人の近傍で行う場合は上記の
ごとくしゃへいが簡便にできる照射源が好ましい。光電
子放出材への該照射は、表面に適用分野、装置形状、規
模、要求性能などにより、適宜に選択して行うことがで
きる。

【００２６】電場の形成に用いる電極は、被処理気体が
通過する空間に電極と光電子放出材の間に電場が形成で
きるものであれば何れでもよく、周知のものが使用で
き、光電子放出材（−）と電極（＋）間に電場（電界）
を形成する。該電場の作用及び光電子放出材の裏面から
導入された気流により光電子放出材から光電子が光電子
放出材の表面に効率よく放出され、該光電子により気体
中に負イオンが生成する。形状は、ロッド状、板状、金
網状、粒子状など適宜の形状のものを利用分野、装置構
造、規模、要求性能等により適宜選択して使用できる。

【００２７】電極又は光電子放出材の位置は、被処理気
体が通過する空間に適宜に設置でき、電場のための印加
電圧が低くできて光電子放出材からの光電子及び／又は
光電子から生ずる負イオンを空間中の任意の方向に放出
させることができれば何れでもよく、利用分野、装置規
模、形状、効果、経済性等を考慮して、適宜予備試験等
により決めることができる。電極と光電子放出材の間の
設置距離は、近いほど印加電圧が低くてよいので好まし
い。一般に２０ｃｍ以内好ましくは５ｃｍ以内であるが
装置規模、利用分野などで適宜に決めることができる。

【００２８】電場の強さは、微弱で効果的であるところ
に本発明の特徴がある。すなわち、気体通過性の光電子
放出材の表面に放出された光電子は、該光電子放出材の
裏面より導入される気流により該光電子放出材の表面に
負イオンを生成するが、該電場を形成することにより該
光電子放出材表面の光電子生成量が増えるので、その結
果負イオン生成量が増える（加速される）。電場設定の
有無や電場の強さは、利用分野、装置大きさ、形状、要
求性能、経済性などにより適宜予備試験を行い決めるこ
とができる。

【００２９】電場を設定する場合の電場の強さは、一般
に５０Ｖ／ｃｍ以下、通常２０Ｖ／ｃｍ以下で効果があ
る。電場の強さが弱くてよいので、電極の配置と気流の
送風方向によって負イオンを適宜の方向に放出させるこ
とができる。次に、負イオンを微粒子の荷電に利用し、
荷電微粒子を捕集・除去して清浄化気体あるいは清浄化
空間を得る分野における荷電微粒子の捕集材（集じん
材）について説明する。

【００３０】荷電微粒子の捕集材（集じん材）は、荷電
微粒子が捕集できものであればいずれでも使用できる。
通常の荷電装置における集じん板、集じん電極等各種電
極材や静電フィルター方式が一般的であるが、スチール
ウール電極、タングステンウール電極のような捕集部自
体が電極を構成するウール状構造のものも有効である。
エレクトレット材も好適に使用できる。また、本発明者
がすでに提案したイオン交換フィルター（又は繊維）を
用いて捕集する方法も有効である（特開昭６３−５４９
５９号、同６３−７７５５７号、同６３−８４６５６号
公報）。

【００３１】イオン交換フィルターは、荷電微粒子の捕
集に加えて、共存する酸性ガス、アルカリ性ガス、臭気
性ガス等も同時に捕集できるので実用上好ましい。使用
するアニオン交換フィルター及びカチオン交換フィルタ
ーの種類、使用量及びその比率は、気体中に荷電微粒子
の荷電状態やその濃度或いは同伴する酸性ガス、アルカ
リ性ガス、臭気性ガスの種類、濃度等に応じて適宜決め
ることができる。

【００３２】例えば、アニオン交換フィルターは負荷電
微粒子や酸性ガスの捕集に、またカチオン交換フィルタ
ーは正電荷の微粒子やアルカリ性ガスの捕集に効果的で
ある。フィルターの使用量やその比率は、上述の捕集す
べき物質の濃度や濃度比率に対応して、これらに見合う
量を、装置の適用分野、形状、構造、効果、経済性等を
考慮して適宜決めれば良い。捕集は、これらの捕集方法
を単独で、又はこれらの方法を２種類以上組合せて適宜
用いることが出来る。

【００３３】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例１図１は、本発明の負イオンの発生方法を密閉空間の清浄
化に利用したものであり、クラス１０００のクリーンル
ームで用いるウェハ保管庫（ストッカ）１の構成図であ
る。図１において、ストッカ１は網状の光電子放出材
２、紫外線ランプ３、荷電微粒子捕集材４より成る微粒
子の荷電・捕集部５にて、ストッカ１中の微粒子６が捕
集・除去され、ストッカ１内は超クリーン化される。７
_-1〜７_-3は、ストッカ内における気流を示し、荷電捕集
部５中における紫外線ランプ３の照射により該荷電捕集
部上下に温度差を生じることにより起こる。

【００３４】ストッカ内の微粒子６は、上述気流（７_-1
→７_-2→７_-3）により荷電・捕集部５に運ばれる。ここ
では、網状の光電子放出材２に紫外線ランプ３から紫外
線が照射され、光電子放出材表面（紫外線の照射面側）
に光電子が放出される。該光電子は網状の光電子放出材
の裏面より導入される空気に接触し、該空気の流れ８に
より、該光電子放出材の表面方向に空気中に負イオンが
効果的に生成する。次いで、該負イオンは荷電・捕集部
に運ばれた近傍の微粒子と付着し、微粒子は荷電され
る。帯電微粒子は、後流の集塵板４よりなる荷電・微粒
子捕集材４で捕集され、荷電・捕集部５の出口気流７_-1
は清浄化される。９はウエハ、１０はウエハケースであ
り、１１は遮光板である。

【００３５】実施例２図２は、図１のストッカの荷電・捕集部における光電子
放出材からの光電子の放出を電場下で行う例の構成図で
ある。図２において、網状光電子放出材２とロッド状電
極１２間には、電場が設定されている。該電場の強さ
は、微弱で良い所に特徴がある。すなわち、網状光電子
放出材の表面に放出された光電子は該光電子放出材の裏
面より導入される気流８により効果的に負イオンになる
が、上記のごとく電場を形成することにより放出光電子
量が増加し、その結果として負イオンの生成量が増え、
微粒子の荷電・捕集が更に一層効果的になる。ここでの
電場の強さは、１．０Ｖ／ｃｍである。なお、図２の記
号で図１と同一のものは、同一の意味を示す。

【００３６】実施例３図３は、流通系気体の清浄化への利用であり、クラス１
０，０００のクリーンルーム１７で用いるクリーンベン
チ１内における微粒子の荷電・捕集部５の構成図を示
す。図３において、微粒子の荷電・捕集部５は、主に網
状の光電子放出材２、紫外線ランプ３、荷電微粒子の捕
集材１３により成り、１４は、クリーンルーム内の空気
７_-4を荷電・捕集部５に送るためのファン、１５は粗フ
ィルタである。クリーンルーム内の微粒子を含む空気７
_-4は、ファン１４により粗フィルタ１５を介して微粒子
の荷電・捕集部５に送られ、該荷電・捕集部５にて先ず
微粒子が光電子により生じた負イオンによって荷電され
る。荷電微粒子は後方の荷電微粒子捕集材１３にて捕集
され、清浄空気７_-5となり作業台１６の近傍は高清浄に
保持される。

【００３７】微粒子の荷電・捕集部５では、網状の光電
子放出材２に紫外線ランプ３から紫外線が照射され、光
電子放出材表面（紫外線照射される面側）に光電子が放
出される。該光電子は、網状の光電子放出材の裏面より
導入される空気に接触し、該空気の流れ８により該光電
子放出材の表面方向に負イオンが効果的に生成する。該
負イオンは、荷電・捕集部５の入口から入った近傍の微
粒子と付着し、微粒子は荷電される。帯電微粒子は、後
流の荷電・微粒子捕集材（本例では静電フィルタ）１３
にて捕集される。

【００３８】実施例４図４は、図３のクリーンベンチの荷電・捕集部における
光電子放出材からの光電子放出を電場下で行うための構
成図である。図４において、網状の光電子放出材２とロ
ット状電極１２の間には、電場が設定されている。すな
わち、網状光電子放出材の表面に放出された光電子は該
光電子放出材の裏面より導入される気流８により効果的
に負イオンになるが、上記のごとく電場を形成すること
により放出光電子量が増加し、その結果として負イオン
の生成量が増え、微粒子の荷電・捕集が更に一層効果的
になる。ここでの電場の強さは、１０．０Ｖ／ｃｍであ
る。なお、図４の記号で図３と同一のものは、同一の意
味を示す。

【００３９】実施例５図５は、流通系気体の清浄化への利用であり、クラス１
０，０００のクリーンルームにおけるクリーンガス供給
装置１における微粒子の荷電・捕集部５の構成図を示
す。図５において、微粒子の荷電・捕集は、クリーンガ
ス供給装置１の側面に設置した主に、粗フィルタ１
５_-1、光電子放出材２、紫外線ランプ３より成る負イオ
ン供給装置Ａから負イオンがクリーンガス供給装置１の
本流に供給されることにより実施される。クリーンルー
ム内の微粒子を含む空気７_-4は、ファン１４により粗フ
ィルタ１５_-2を介して微粒子の荷電・捕集部５における
荷電部Ｂに送られる。一方、負イオン供給装置Ａでは、
網状の光電子放出材２に紫外線ランプ３から紫外線が照
射され、光電子放出材表面（紫外線照射される面側）に
光電子が放出される。該光電子は、網状の光電子放出材
の裏面より導入される空気に接触し、該空気の流れ８に
より該光電子放出材の表面方向に空気負イオンが効果的
に生成する。

【００４０】この様にして生成した負イオンは、微粒子
の荷電・捕集部５における荷電部Ｂに供給され、ここで
微粒子が荷電される。帯電微粒子は、後流の荷電微粒子
捕集材１３にて捕集され、清浄空気７_-5が得られる。７
_-6は、負イオン供給装置Ａへのクリーンルーム空気の供
給流れを示し、該空気７_-6は、先ずＨＥＰＡフィルタ１
５_-1で除塵される。これは、負イオン供給装置Ａでは清
浄空気を用いることにより光電子放出材２から放出され
た光電子が効果的に空気負イオンとなり、荷電部Ｂにお
ける微粒子の荷電が効率良く実施されるためである。

【００４１】実施例６図６は、図５のクリーンガス供給装置１の荷電・捕集部
における光電子放出を電場下で行うための構成図であ
る。図６において、網状光電子放出材２とロッド状電極
１２間には、電場が設定されている。該電場電圧は、微
弱で効果がある所に特徴がある。すなわち、網状光電子
放出材の表面に放出された光電子は該光電子放出材の裏
面より導入される気流８により効果的に負イオンになる
が、上記のごとく電場を形成することにより放出光電子
量が増加し、その結果として負イオンの生成量が増え、
微粒子の荷電・捕集が更に一層効果的になる。ここでの
電場の強さは、５．０Ｖ／ｃｍである。なお、図６の記
号で図５と同一のものは、同一の意味を示す。

【００４２】実施例７図７は、負イオンの快適空間（アメニティ）への利用で
あり、リフレッシュルーム１７における負イオン発生器
１の構成図を示す。図７において、負イオンは、主に光
電子放出材２、紫外線ランプ３、送気ファン１４、除塵
フィルタ１５より成る負イオン発生器１にて発生され
る。リフレッシュルーム１７内の空気７_-4は、送気ファ
ン１４により、先ず除塵フィルタ１５により除塵され、
微粒子が除去された清浄空気となる。

【００４３】一方、網状の光電子放出材２は紫外線ラン
プ３より紫外線照射されており、該光電子放出材表面
（紫外線照射される面側）に光電子が放出される。該光
電子は、網状の光電子放出材の裏面より導入される清浄
空気に接触し、該清浄空気の流れ８により、該光電子放
出材の表面方向に負イオンが効果的に放出され、負イオ
ン富化空気が負イオン発生器１の出口７_-5より放出され
る。１８は、人であり、負イオン富化空気により人は快
適になり作業能率が向上する。

【００４４】負イオン発生のための空気は、先ずフィル
タ及び／又は本発明者が提案した光電子を用いる荷電・
捕集方式（例：特公平３−５８５９号公報）により除塵
を行う。これは、除塵された清浄空気を用いることによ
り光電子放出材２から放出された光電子が効果的に空気
負イオンとなるためである。本例における放出負イオン
濃度は２×１０⁴個／ｍｌ〜６×１０⁴個／ｍｌであ
る。

【００４５】実施例８図８は、図７の負イオン発生を電場下で行うための構成
図である。図８において、網状光電子放出材２とロット
状電極１２間には、電場が設定されている。該電場の強
さは、微弱で良い所に特徴がある。すなわち、網状光電
子放出材の表面に放出された光電子は該光電子放出材の
裏面より導入される気流８により負イオンになるが、上
記のごとく電場を形成することにより放出光電子量が増
加し、その結果として負イオンの生成量が増える。ここ
での電場の強さは５．０Ｖ／ｃｍである。なお、図８の
記号で図７と同一のものは、同一の意味を示す。

【００４６】実施例９図９は、クリーンルームの搬送空間へ負イオンの放出を
行い（除電を行い）、電気的に安定な空間への利用であ
り、ウェハの搬送装置１７に一体化された除電用負イオ
ン発生器１の構成図を示す。図９において、負イオン
は、主に光電子放出材２、紫外線ランプ３、送気ファン
１４、フィルタ１５より成る負イオン発生器１にて発生
される。クラス１，０００内の空気７_-4は、送気ファン
１４により、先ずＨＥＰＡフィルタ１５により除塵さ
れ、微粒子が除去された清浄空気となる。

【００４７】一方、網状の光電子放出材２は紫外線ラン
プ３より紫外線照射されており、該光電子放出材表面
（紫外線照射される面側）に光電子が放出される。該光
電子は、網状の光電子放出材の裏面より導入される清浄
空気に接触し、該清浄空気の流れ８により、該光電子放
出材の表面方向に負イオンが効果的に放出され、負イオ
ン富化空気が負イオン発生器１の出口７_-5より放出され
る。１７は、搬送装置１７で搬送中のウェハであり、除
電前（Ａの位置）では３，０００〜３，５００Ｖの電位
を有するが、除電後（Ｂの位置）では１０Ｖ以下まで下
がる。

【００４８】実施例１０図１０は、図９の負イオンの発生を電場下で行うための
構成図である。図１０において、網状光電子放出材２と
ロッド状電極１２間には、電場が設定されている。該電
場の強さは、微弱で良い所に特徴がある。すなわち、網
状光電子放出材の表面に放出された光電子は該光電子放
出材の裏面より導入される気流８により負イオンになる
が、上記のごとく電場を形成することにより放出光電子
量が増加し、その結果として負イオンの生成量が増え、
微粒子の荷電・捕集が更に効果的になる。ここでの電場
の強さは、５．０Ｖ／ｃｍである。なお、図１０の記号
で図９と同一のものは、同一の意味を示す。

【００４９】実施例１１図２に示した構成の保管庫に下記条件で下記試料ガスを
入れ、電場用電圧の印加の有無について、光電子放出材
に紫外線照射を行い、微粒子測定器（パーティクルカウ
ンター）を用い、保管庫内の微粒子濃度を調べた。保管庫大きさ；３０リットル光電子放出材；金網状Ｃｕ−ＺｎにＡｕメッキしたも
の。電場用電極材；金網状Ｃｕ−Ｚｎを光電子放出材から
１ｃｍの位置

【００５０】荷電微粒子捕集材；電極材紫外線ランプ；殺菌灯電場電圧；２．０Ｖ／ｃｍ試料ガス（入口ガス）；媒体ガス・・・空気濃度（クラス）・・・１０，０００（クラス；１ｆｔ³中の０．１μｍ以上の微粒子の個
数）照射時間；３０分、１時間、１６時間

【００５１】結果０．１μｍ以上の微粒子濃度を測定器で測定した。その
結果を１ｆｔ³中の微粒子の個数（クラス）で表１に示
す。

【表１】尚、ブランクとして紫外線照射なし、電圧の印加なしの
場合の１時間放置後の保管庫内の微粒子濃度を調べたと
ころ、初期濃度（入口濃度）に対して８５％が認められ
た（測定された）。

【００５２】実施例１２図８に示した構成の負イオン発生器に下記条件で下記試
料ガスを導入し、電場用電圧の印加の有無について、光
電子放出材に紫外線照射を行い、負イオン測定器を用
い、負イオン発生器出口の負イオン濃度を調べた。負イオン発生器の大きさ；２０×２０×４０ｃｍ光電子放出材；金網状Ｃｕ−ＺｎにＡｕメッキしたも
の電場用電極材；金網状Ｃｕ−Ｚｎを光電子放出材から
１ｃｍ

【００５３】紫外線ランプ；殺菌灯電場電圧；０．１Ｖ／ｃｍ除塵フィルタ；ＨＥＰＡフィルタ試料ガス；媒体ガス・・・空気微粒子濃度（クラス）・・・１０，０００（個／ｆ
ｔ³）負イオン測定器；イオンテスタを用いて、０．４ｃｍ
²／Ｖ・Ｓ以上の電気移動度を持つ負イオンを測定

【００５４】結果その結果を表２に示す。

【表２】

【００５５】実施例１３図１０に示した構成の除電用負イオン発生器に下記条件
で下記試料ガスを導入し、電場用電圧の印加の有無につ
いて、光電子放出材に紫外線照射を行い、除電用負イオ
ン発生器出口に予め帯電させた試験Ｂを置き、該負イオ
ン発生器からの放出イオンを暴露させ、電位を調べた。除電用負イオン発生器大きさ；２０×２０×４０ｃｍ光電子放出材；金網状Ｃｕ−ＺｎにＡｕメッキしたも
の電場用電極材；金網状Ｃｕ−Ｚｎを光電子放出材から
１ｃｍ

【００５６】紫外線ランプ；殺菌ランプ電場電圧；５．０Ｖ／ｃｍ除塵フィルタ；ＨＥＰＡフィルタ試料ガス；媒体ガス・・・空気微粒子濃度（クラス）・・・１０，０００（個／ｆ
ｔ³）暴露試料；予め銅製のローラで摩擦して帯電させたア
クリル樹脂試料の電位の測定；表面電位計

【００５７】結果その結果を表３に示す。

【表３】

【００５８】

【発明の効果】本発明においては、下記の効果を奏する
ことができた。（１）光電子放出材を気体通過性として表面より紫外線
及び／又は放射線照射して該光電子放出材の裏面より気
体を導入することにより電場の設定を行わなくても
光電子放出材の表面方向に負イオンが放出された。
微弱の電場の設定のみで、負イオンの放出が一層効果的
にできた。上記により、実用性が向上した。

【００５９】（２）電場の配置と気体を流す方向によ
り、適宜の方向に負イオンを放出することができた。（３）上記により、負イオンを利用する次の分野の実用
性が向上した。電気的に安定な空間を作る分野生体の代謝機能や生理機能を衰えさせない生体に対
する快適な作業空間を作る分野気体中あるいは空間中の微粒子を荷電して利用する
分野、例えば清浄化気体あるいは清浄化空間を得る分
野、微粒子の測定を行う分野、微粒子の分離、分級や表
面改質、制御を行う分野

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の負イオンの発生装置を設けたストッカ
の構成図。

【図２】図１の電場設定用電極を設けたストッカの構成
図。

【図３】本発明の負イオンの発生装置を設けたクリーン
ルームの構成図。

【図４】図３の電場設定用電極を設けたクリーンルーム
の構成図。

【図５】本発明の負イオンの発生装置を設けたクリーン
ガス供給装置の構成図。

【図６】図５の電場設定用電極を設けたクリーンガス供
給装置の構成図。

【図７】本発明の負イオンの発生装置を設けたリフレッ
シュルームの構成図。

【図８】図７の電場設定用電極を設けたリフレッシュル
ームの構成図。

【図９】本発明の負イオンの発生装置を設けたウェハ搬
送装置の構成図。

【図１０】図９の電場設定用電極を設けたウェハ搬送装
置の構成図。

【図１１】公知の空気清浄を行う装置の構成図。

【図１２】公知の負イオン発生装置の構成図。

【符号の説明】

１：ストッカ、２：光電子放出材、３：紫外線ランプ、
４、１３：荷電微粒子捕集材、５：荷電・捕集部、６：
微粒子、７：空気の流れ、８：気流、９、１９：ウェ
ハ、１０：ウェハケース、１１：遮光板、１２：電極、
１４：ファン、１５：粗フィルタ、１６：作業台、１
７：クリーンルーム、１８：人、Ａ：負イオン供給装
置、Ｂ：荷電部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B03C 3/00 - 3/88

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気体通過性の光電子放出材の前面に、紫
外線及び／又は放射線を照射しながら、該光電子放出材
の後面より気体を導入して該光電子放出材の前面に負イ
オンを発生させることを特徴とする負イオンの発生方
法。
【請求項２】前記負イオンの発生を、２０Ｖ／ｃｍ以
下の電場下で行うことを特徴とする請求項１記載の負イ
オンの発生方法。
【請求項３】気体通過性の光電子放出材と、該光電子
放出材の前面に紫外線及び／又は放射線を照射する照射
源と、前記光電子放出材の後面から気体を導入する負イ
オン発生装置とを有することを特徴とする負イオンの発
生装置。
【請求項４】前記負イオンの発生装置に、２０Ｖ／ｃ
ｍ以下の電場をかける装置を備えていることを特徴とす
る請求項３記載の負イオンの発生装置。
【請求項５】気体通過性の光電子放出材の前面に、紫
外線及び／又は放射線を照射しながら、該光電子放出材
の後面より気体を導入して、該光電子放出材の前面に負
イオンを発生させ、該発生した負イオンで気体中の微粒
子を荷電することを特徴とする微粒子の荷電方法。
【請求項６】気体通過性の光電子放出材と、該光電子
放出材の前面に紫外線及び／又は放射線を照射する照射
源と、前記光電子放出材の後面から気体を導入する負イ
オン発生装置と、該発生負イオンで荷電された微粒子を
捕集する装置とを有することを特徴とする気体中の微粒
子の捕集装置。
【請求項７】気体通過性の光電子放出材と、該光電子
放出材の前面に紫外線及び／又は放射線を照射する照射
源と、前記光電子放出材の後面から気体を導入する負イ
オン発生装置と、該発生負イオンで荷電された微粒子を
捕集する装置とを有することを特徴とするストッカ。