特許 6265623 イオナイザー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6265623

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】イオナイザー

(51)【国際特許分類】

   H05F 3/04 20060101AFI20180115BHJP

   H01T 19/04 20060101ALI20180115BHJP

   H01T 23/00 20060101ALI20180115BHJP

【ＦＩ】

   H05F3/04 J

   H01T19/04

   H01T23/00

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-96547(P2013-96547)

(22)【出願日】2013年5月1日

(65)【公開番号】特開2014-220041(P2014-220041A)

(43)【公開日】2014年11月20日

【審査請求日】2016年4月22日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000236160

【氏名又は名称】株式会社テクノ菱和

(73)【特許権者】

【識別番号】304027349

【氏名又は名称】国立大学法人豊橋技術科学大学

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 政典

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 朋且

(72)【発明者】

【氏名】水野 彰

【審査官】 高橋 学

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５６−１５４７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３２５８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５１３４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２６２９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２６０８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３４３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１１４３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−００５３８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｆ ３／０４

Ｈ０１Ｔ １９／００−１９／０４

Ｈ０１Ｔ ２３／００

Ｈ０１Ｊ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イオナイザー電極への不純物の析出を熱泳動力により防止するために、前記イオナイザー電極を加熱する加熱装置を有するイオナイザーにおいて、
前記イオナイザー電極は、
先端側が円錐状に形成された円柱状の部材であり、
前記イオナイザー電極の先端部分は、前記イオナイザー電極が設けられるケースから空気中に露出するように設けられ、
前記加熱装置は、
誘導加熱を用いる加熱装置であり、
前記イオナイザー電極との間の電界強度が３０ｋＶ／ｃｍ以下になるように、前記イオナイザー電極の周囲に空間を介して設けられた加熱部を有し、
前記加熱部は、前記イオナイザー電極を周囲温度より２０〜１００℃高くなるように加熱することを特徴とするイオナイザー。

【請求項2】

前記加熱部は導体を有し、
前記導体は、高周波電源に接続され、前記イオナイザー電極の周囲に空間を介して巻回されていることを特徴とする請求項１記載のイオナイザー。

【請求項3】

前記加熱部は導体を有し、
前記導体は、高周波電源に接続され、前記イオナイザー電極の側部に空間を介して配置されていることを特徴とする請求項１記載のイオナイザー。

【請求項4】

前記導体が絶縁物で覆われていることを特徴とする請求項２又は３記載のイオナイザー。

【請求項5】

前記導体が、銅線、アルミ線、ホルマル線、ポリウレタン線、エナメル線のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項２〜４いずれか一項記載のイオナイザー。

【請求項6】

前記イオナイザー電極が、強磁性体で被覆されていることを特徴とする請求項１〜５何れか一項記載のイオナイザー。

【請求項7】

前記強磁性体が、鉄、ニッケル、コバルトのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項６記載のイオナイザー。

【請求項8】

イオナイザー電極への不純物の析出を熱泳動力により防止するために、前記イオナイザー電極を加熱する加熱装置を有するイオナイザーにおいて、
前記イオナイザー電極は、
先端側が円錐状に形成された円柱状の部材であり、
前記イオナイザー電極の先端部分は、前記イオナイザー電極が設けられるケースから空気中に露出するように設けられ、
誘電体で被覆され、
前記加熱装置は、
マイクロ波加熱を用いる加熱装置であり、
前記イオナイザー電極との間の電界強度が３０ｋＶ／ｃｍ以下になるように、前記イオナイザー電極の周囲に空間を介して設けられた加熱部を有し、
前記加熱部は、前記イオナイザー電極を周囲温度より２０〜１００℃高くなるように加熱し、
前記加熱部は導波管を有し、
前記導波管は、マイクロ波発振器に接続され、
前記導波管の開口部が、前記イオナイザー電極の側部に空間を介して配置されていることを特徴とするイオナイザー。

【請求項9】

前記導波管が、金属製であることを特徴とする請求項８記載のイオナイザー。

【請求項10】

前記導波管は、中心軸が第１の誘電体から形成され、当該中心軸の周囲に、前記第１の誘電体よりも屈折係数の低い第２の誘電体が設けられていることを特徴とする請求項８記載のイオナイザー。

【請求項11】

前記第１の誘電体がフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１０記載のイオナイザー。

【請求項12】

前記第２の誘電体がガラス、空気、プラスチックのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項１０又は１１記載のイオナイザー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電極の放電により空気をイオン化させ、このイオンにより物体表面の静電気を中和させる、イオナイザーに関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路の製造工程においては、埃などの浮遊微粒子がウェハやガラス基板上に付着し、回路パターン作成時に回路の断線や短絡が発生する原因となっていた。このような浮遊微粒子を減少させるべく、クリーンルームが導入されているが、クリーンルーム内は低湿度に保たれているため静電気が発生しやすい。さらに、ウェハやガラス基板のハンドリングに絶縁体であるプラスチック等が多数使用されているため、さらに静電気が発生しやすくなる。

【0003】

製造工程において静電気が発生すると、それにより帯電したウェハやガラス基板が、クリーンルーム内に僅かに残った微粒子を集めることによる、品質の劣化、静電気放電による回路の破壊、電磁波等の発生という不具合が生じる。このような静電気による障害を防ぐために、従来、クリーンルーム内の空気をイオン化し、それにより静電気を中和する方法が行われている。

【0004】

空気をイオン化する方法としては、コロナ放電式イオナイザーを用いる方法がある。このイオナイザーは、イオナイザー電極に高電圧を印加したときに生じるコロナ放電によってイオンを発生させ、このイオンによって静電気を中和する装置である。しかし、このようなイオナイザーを長期間運転すると、イオナイザー電極にＳｉＯ_２を主成分とする物質が析出し、この析出物が電極から飛散してクリーンルーム内を汚染する。

【0005】

そこで、イオナイザー電極の先端における析出物を減少させるために、イオナイザー電極を加熱する加熱装置を設ける技術が適用されていた。この加熱装置は、イオナイザー電極端部に例えばガラス繊維などの絶縁材を介して接触するように設けられた加熱部を有していた。この構成により、イオナイザー電極を加熱することでその電極周囲に発生する熱泳動力によって、イオナイザー電極の先端にＳｉＯ_２を主成分とする物質が析出することを防止していた（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平６−３２５８９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、加熱装置を備えたイオナイザーを用いるには、加熱装置の電源を絶縁トランスのような高電圧耐圧電源とする必要があった。それは、イオナイザー電極を、ガラス繊維のような薄い絶縁物を介して、ニクロム線等の加熱部と接触させているため、イオナイザー電極に印加される高電圧が、イオナイザー電極から薄い絶縁物を貫通して加熱部に放電し、絶縁材が破壊され、高電圧が加熱装置の電源に印加されて電源が破損するのを防止するためである。

【0008】

しかし、高電圧耐圧電源を用いた場合であっても、イオナイザー電極に印加される高電圧が、イオナイザー電極から薄い絶縁材を貫通して加熱部に放電し、絶縁材の破壊や高電圧耐圧電源の破損が生じ、高電圧がリークする恐れがあった。そうするとコロナ放電電流が減少して除電性能が低下する可能性がある。コロナ放電電流は、元々μＡオーダーの微少電流であるため、わずかにリークしただけで、除電性能が著しく低下する恐れがある。

【0009】

本発明は、上記のような問題点を解決するために提案されたものである。本発明の目的は、加熱されたイオナイザー電極を用いた場合であっても除電性能の低下を防止することができるイオナイザーを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明のイオナイザーは、次の構成を有することを特徴とする。

【0011】

（１） イオナイザー電極への不純物の析出を熱泳動力により防止するために、前記イオナイザー電極を加熱する加熱装置を有するイオナイザーにおいて、前記イオナイザー電極は、先端側が円錐状に形成された円柱状の部材であり、前記イオナイザー電極の先端部分は、前記イオナイザー電極が設けられるケースから空気中に露出するように設けられ、前記加熱装置は、誘導加熱を用いる加熱装置であり、前記イオナイザー電極との間の電界強度が３０ｋＶ／ｃｍ以下になるように、前記イオナイザー電極の周囲に空間を介して設けられた加熱部を有し、前記加熱部は、前記イオナイザー電極を周囲温度より２０〜１００℃高くなるように加熱する。

【0012】

本発明の一態様であるイオナイザーは、さらに以下の構成を有していても良い。
（２）前記加熱部は導体を有し、前記導体は、高周波電源に接続され、前記イオナイザー電極の周囲に空間を介して巻回されていても良い。また、前記加熱部は導体を有し、前記導体は、高周波電源に接続され、前記イオナイザー電極の側部に空間を介して配置されていても良い。前記導体が、銅線、アルミ線、ホルマル線、ポリウレタン線、エナメル線のうち少なくとも一つであっても良い。

【0013】

（３）前記イオナイザー電極が、強磁性体で被覆されていても良い。前記強磁性体が、鉄又はニッケル、コバルトのうち少なくとも一つであっても良い。

【0014】

また、本発明の一態様であるイオナイザーは、さらに以下の構成を有していて良い。
（４）イオナイザー電極への不純物の析出を熱泳動力により防止するために、前記イオナイザー電極を加熱する加熱装置を有するイオナイザーにおいて、前記イオナイザー電極は、先端側が円錐状に形成された円柱状の部材であり、前記イオナイザー電極の先端部分は、前記イオナイザー電極が設けられるケースから空気中に露出するように設けられ、誘電体で被覆され、前記加熱装置は、マイクロ波加熱を用いる加熱装置であり、前記イオナイザー電極との間の電界強度が３０ｋＶ／ｃｍ以下になるように、前記イオナイザー電極の周囲に空間を介して設けられた加熱部を有し、前記加熱部は、前記イオナイザー電極を周囲温度より２０〜１００℃高くなるように加熱し、前記加熱部は導波管を有し、前記導波管は、マイクロ波発振器に接続され、前記導波管の開口部が、前記イオナイザー電極の側部に空間を介して配置されていても良い。

【0015】

（５）前記導波管が、金属製であっても良い。

【0016】

（６）前記導波管は、中心軸が第１の誘電体から形成され、当該中心軸の周囲に、前記第１の誘電体よりも屈折係数の低い第２の誘電体が設けられていても良い。前記第１の誘電体がフッ素樹脂であっても良い。前記第２の誘電体がガラス、空気、プラスチックのうち少なくとも一つであっても良い。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、コロナ放電電流の減少や加熱装置の破損を防止し、除電性能の低下を防止することができるイオナイザーを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るイオナイザーの構成を示す模式図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係るイオナイザーの加熱構成を示す模式図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係るイオナイザーの加熱構成を示す模式図である。

【図4】本発明の第１の実施形態に係るイオナイザーの加熱構成を示す模式図である。

【図5】本発明の第１の実施形態の変形例に係るイオナイザーの加熱構成を示す模式図である。

【図6】本発明の第２の実施形態に係るイオナイザーの構成を示す模式図である。

【図7】本発明の第２の実施形態に係るイオナイザーの加熱構成を示す模式図である。

【図8】本発明の第２の実施形態に係るイオナイザーの加熱構成に用いられる導波管の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

［１．第１の実施形態］
［１−１．構成］
（１）イオナイザーの概略構成
以下、本発明に係るイオナイザーの実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態のイオナイザーの構成を示す図である。クリーンルーム等の除電対象室内の天井には、本体ケース１が設けられている。本体ケース１内には、交流高圧電源２および高周波電源３が設けられている。交流高圧電源２は、コロナ放電用の電源であり、図示しないイオナイザー電源供給トランスを介して交流１００Ｖ電源に接続されている。高周波電源３は、例えば周波数５０Ｈｚ〜４００ｋＨｚ、数ｍＡ〜数Ａの交流電流を流す電源であり、図示しない交流１００Ｖ電源に接続されている。

【0020】

本体ケース１には、複数のイオナイザー電極４が着脱可能に設けられている。イオナイザー電極４は例えばタングステンやトリウムタングステンなどの金属からなる円柱状の部材であり、先端側が円錐状に形成されている。イオナイザー電極４の根元側は交流高圧電源２に接続されている。

【0021】

本実施形態のイオナイザーは、イオナイザー電極４への不純物の析出を熱泳動力により防止するために、イオナイザー電極４を加熱する加熱装置を有しており、加熱装置は、イオナイザー電極４の周囲に空間を介して設けられた加熱部を有している。本実施形態は、誘導加熱を用いる加熱装置に関するものである。すなわち本実施形態の加熱部は導体５を有し、この導体５は、高周波電源３に接続され、イオナイザー電極４の周囲に空間を介して巻回されている。以下、本実施形態の加熱構成について、詳細に説明する。

【0022】

（２）加熱構成
図２に示すイオナイザー電極４の一例は、イオナイザー電極４の長手方向の長さが２３ｍｍ、直径が２ｍｍとなるように形成されている。導体５はイオナイザー電極４に接触していない。例えば、イオナイザー電極４の周囲には、所定の空間（１ｍｍ）を介して導体５が巻回されているため、巻回された導体５の直径は４ｍｍとなる。所定の空間は、イオナイザー電極４の周面においてほぼ均一となるように設けられている。導体５は、イオナイザー電極４の長手方向の長さが１２ｍｍとなるように巻回されている。以上の寸法は実施形態を説明するための一例に過ぎないため、本実施形態はこれに限定されるものではない。

【0023】

導体５としては、アルミ線又は銅線等、電気伝導率の高い導体を用いることが好ましい。また、これらの導体が絶縁物で被覆されたホルマル線、ポリウレタン線、エナメル線を用いることもできる。高周波電源３から供給される電流によって、所望の温度にイオナイザー電極４を加熱できるように、イオナイザー電極４の抵抗を鑑みて、導体５の断面積や巻回する長さを調整しておく。電極は、周囲温度（常温）より２０〜１００℃高く加熱されることが好ましい。

【0024】

（３）実験例
ここで、実験例を示して本実施形態をさらに説明する。実験に用いられたイオナイザー電極と導体は以下の通りである。
・イオナイザー電極：タングステン合金製、直径２ｍｍ、長さ２３ｍｍ
・導体：ホルマル線、直径０．６ｍｍ

【0025】

実験例では、イオナイザー電極の周囲に空間を介してホルマル線を１９周巻回した。イオナイザー電極の長手方向における、巻回された導体（ホルマル線コイル）の長さは１２ｍｍで、直径は５ｍｍであった。ホルマル線コイルを高周波電源に接続して、電流を供給した。ホルマル線コイルに流れる電流（以下、コイル電流という）は３Ａｒｍｓ、周波数は８０．８ｋＨｚであった。また、実験日の室温は２２．６℃であった。イオナイザー電極に温度測定用の熱電対を取り付けて、経時的にイオナイザー電極の温度を測定した結果を表１に示す。

【0026】

【表1】

【0027】

表１からも明らかな通り、実験開始２分後には、イオナイザー電極の温度が１０５℃を超えていた。イオナイザー電極は、特に、１００℃以上に加熱されれば、熱泳動力により不純物の析出を十分に防止することができる。よって、イオナイザー電極に空間を介して加熱装置の加熱部を設置した場合であっても、所望のイオナイザー電極温度を得られることが明らかになった。また、コイル電流値を変化させて、イオナイザー電極の飽和温度を測定した結果を表２に示す。

【0028】

【表2】

【0029】

表２からも明らかな通り、実用レベルの高周波電源（３Ａｒｍｓ、８０．８ｋＨｚ）を用いて、本実施形態のイオナイザーにより、イオナイザー電極を１００℃付近まで加熱できることが分かった。なお、この実験例では、コイル電流を３Ａｒｍｓとしたが、コイルの巻数、イオナイザー電極とコイルとの距離を調節することにより、ｍＡオーダーのコイル電流でも同様に加熱することが可能である。

【0030】

（４）絶縁物
図３（ａ）はイオナイザーの加熱構成を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ’断面図である。本実施形態のイオナイザーでは、イオナイザー電極４の周囲に巻回された導体５を絶縁物６により覆っても良い。絶縁物６は、イオナイザー電極４に接触していない。すなわち、イオナイザー電極４に空間を介して配置されている導体５の周囲をのみ覆うように形成されている。絶縁物６は、モールド成形により形成することができる。絶縁物６としては、エポキシ、シリコン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等の樹脂を用いることができる。他にも、石英等のガラスや、炭化珪素やアルミナ等のセラミックス等、より電気抵抗率が高い材料を用いても良い。

【0031】

（５）強磁性体
また、図４に示すように、イオナイザー電極４の外周面が強磁性体７で被覆されていても良い。この場合、導体５は、イオナイザー電極４に被覆された強磁性体７に接触しないように、空間を介して巻回されることとなる。強磁性体７としては、鉄やニッケル等、透磁率が高い材料を用いることが好ましい。絶縁物６と強磁性体７は、それぞれ独立して適用することもできるし、組み合わせて用いても良い。すなわち、イオナイザー電極４に被覆された強磁性体７の周囲に空間を介して導体５を巻回し、この導体５を絶縁物６で覆うこともできる。

【0032】

［１−２．作用］
以上のような構成を有する本実施形態の作用を、電流の流れに沿って以下に説明する。図１に示すように、交流１００Ｖ電源からの電流は、交流高圧電源２を介して数μＡの交流高圧電流に変換され、イオナイザー電極４に流される。

【0033】

図１に示すように、イオナイザー電極４に到達した電流は、イオナイザー電極４の根元から先端部に向かって流れる。この電流により、イオナイザー電極４の先端部からコロナ放電が発生し、イオナイザー電極４の先端周囲の空気がイオン化される。このイオン化された空気Ａが帯電した物体Ｂにクリーンルームの下降整流Ｃ（０．３ｍ／ｓ）により供給され、そのイオンによって、イオンと逆極性の帯電物体Ｂ上の静電荷Ｄが中和される。

【0034】

また、イオナイザー電極４の周囲に巻回された導体５には、高周波電源３から５０Ｈｚ〜４００ｋＨｚの交流電流が供給される。導体５に電流が流れると、その周囲に磁力線が発生する。この磁力線の影響を受けて、イオナイザー電極４内には渦電流が流れることとなる。金属からなるイオナイザー電極４は電気抵抗を有するため、イオナイザー電極４に
渦電流が流れることによりイオナイザー電極４が自己発熱する。

【0035】

従来のように、加熱対象に絶縁材を介して直接導体５を巻回した場合には、イオナイザー電極４にかかる高電圧により、絶縁材と高周波電源３が破損する可能性があった。しかし、本実施形態の導体５は、イオナイザー電極４に空間を介して巻回されているため、イオナイザー電極４と導体５の距離が従来例に比べて長くなる。よって、イオナイザー電極４から導体５へ向かう放電の発生が抑制される。

【0036】

導体５を絶縁物６で覆うことにより、さらにその放電の発生が低減される。すなわち、イオナイザー電極４に高電圧を印加した際、イオナイザー電極４と導体５の間の電界強度が３０ｋＶ／ｃｍ以上になると、イオナイザー電極４から導体５に向かって放電が生じる。しかし、導体５を電気抵抗率の高い絶縁物６で覆った場合には、１０ｋＶ／ｍｍまでイオナイザー電極４から導体５への放電を防止できる。

【0037】

イオナイザー電極４を強磁性体７で被覆することにより、導体５周囲の磁力線により、強磁性体７に渦電流が流れ、強磁性体７も自己発熱することになる。強磁性体７は、透磁率が高い材料で形成されているため、効率よく自己発熱する。よって、イオナイザー電極４が透磁率の低い材料で形成されていた場合であっても、強磁性体７の自己発熱によってイオナイザー電極４が加熱される。よって、イオナイザー電極４の加熱効率が向上される。

【0038】

以上のようにして加熱されたイオナイザー電極４では、先端部の周囲に熱泳動力の作用が生じる。すなわち、温度勾配のある環境に微粒子が存在する場合には、微粒子は低温側に向かう力を受け移動することとなる。従って、先端部の周囲に生じた熱泳動力の作用によって、イオナイザー電極４の先端における微粒子の析出が軽減される。

【0039】

［１−３．効果］
以上のような本実施形態の効果は以下の通りである。
（１）本実施形態のイオナイザー電極４の周囲には、加熱装置の加熱部が空間を介して設けられている。従って、イオナイザー電極４と加熱部の距離を長くすることができ、イオナイザー電極４から加熱部に向かう放電が低減されるため、コロナ放電電流の減少、加熱装置の破損が生じることがなく、除電性能の低下を防止することができる。

【0040】

（２）従来では電極を加熱するために数Ａ以上の電流が必要だったが、本実施形態のイオナイザーでは、イオナイザー電極を数ｍＡの電流で加熱を行うこともできるため、実用性に富んでいる。

【0041】

（３）イオナイザー電極４の周囲に空間を介して導体５を設けているため、コロナ放電電流の減少や加熱装置の破損を生じさせることなく誘導加熱によりイオナイザー電極４を効率的に加熱することができる。イオナイザー電極４が空間を介して加熱されることにより除電性能の低下を防止することができ、かつ、熱泳動力による不純物の析出を防止することができる。また、より電気伝導率が高い材料で導体５を形成した場合には、イオナイザー電極４の自己発熱効率をさらに向上させることができる。

【0042】

（４）導体５を絶縁物６で覆うことにより、イオナイザー電極４から導体５へ向かう放電を防止することができるため、コロナ放電電流の減少や加熱装置の破損が生じることがなく、除電性能の低下を防止することができる。

【0043】

（５）イオナイザー電極４を強磁性体７で被覆することにより、イオナイザー電極４を効率的に加熱することができる。イオナイザー電極４が透磁率の低い材料で形成されている場合であっても、イオナイザー電極４を空間を介して加熱することができる。よって、除電性能の低下を防止することができ、かつ、熱泳動力による不純物の析出を防止することができる。

【0044】

［第１の実施形態の変形例］
第１の実施形態の変形例であるイオナイザーの加熱構成を図５に示す。第１の実施形態の変形例は、導体５の配置にかかるものである。第１の実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明は省略する。

【0045】

第１の実施形態の変形例における導体５は、イオナイザー電極４の少なくとも一部に対して、空間を介して配置されている。導体５は、例えばイオナイザー電極４の側部に沿うように、空間を介して配置されていても良い。導体５は、イオナイザー電極４の近傍において、Ｚ字状やコイル状に形成することができる。すなわち、導体５の形状や長さは、高周波電源３から供給される電流によって、所望の温度にイオナイザー電極４を加熱できるように、イオナイザー電極４の抵抗を鑑みて調整しておく。

【0046】

図５では、強磁性体７と組み合わせた例を示しているが、上記実施形態と同様に、絶縁物６および強磁性体７はそれぞれ独立して適用することもできるし、組み合わせて用いても良い。

【0047】

以上のような第１の実施形態の変形例によると、イオナイザーの寸法や設置環境によりイオナイザー電極４の周囲に導体５を巻回できない場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、導体５はイオナイザー電極４の近傍に配置すれば良いため、設置が容易になる。

【0048】

［２．第２の実施形態］
［２−１．構成］
第２の実施形態のイオナイザーの断面図を図６および７に示す。第２の実施形態は、マイクロ波加熱を用いる加熱装置に関するものである。すなわち、本実施形態の加熱部は導波管９を有しており、この導波管９は、マイクロ波発振器８に接続されている。この導波管９の開口部が、イオナイザー電極４の側部に空間を介して配置されている。また、イオナイザー電極４は誘電体１０で被覆されている。第１の実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明は省略する。

【0049】

本実施形態のイオナイザーの本体ケース１内には、交流高圧電源２およびマイクロ波発振器８が設けられている。マイクロ波発振器８は、例えば２．５４ＧＨｚのマイクロ波を発するマグネトロンであり、図示しない交流１００Ｖ電源に接続されている。マイクロ波発振器８には、導波管９が取り付けられている。

【0050】

イオナイザー電極４には、マイクロ波損失係数の大きな誘電体で形成されている誘電体１０が被覆されている。誘電体１０としては、ゴムやウレタンなどを用いることができる。図７に示すイオナイザー電極４の一例は、イオナイザー電極４の長手方向の長さが２３ｍｍ、直径が２ｍｍとなるように形成されている。誘電体１０は、イオナイザー電極４の長手方向の長さが１２ｍｍとなるように被覆されている。本実施形態はこれに限定されるものではない。

【0051】

誘電体１０は、マイクロ波発振器８から供給されるマイクロ波によって、所定の温度にイオナイザー電極４を加熱できるように、誘電体１０の被覆面積を調整しておく。電極は、周囲温度（常温）より、２０〜１００℃高く加熱されることが好ましい。

【0052】

導波管９の開口部は、イオナイザー電極４の少なくとも一部に対して、空間を介して配置されている。導波管９の開口部は、例えばイオナイザー電極４の側部の一部に対して、空間を介して配置されている。すなわち、導波管９の開口部はイオナイザー電極４に接触していない。

【0053】

導波管９は、一端がマイクロ波発振器８に接続され、他端である開口部が各イオナイザー電極４に空間を介して配置されている。従って、導波管９は複数の分岐点を有し、当該分岐点において、複数の導波管９が接続されている。導波管９としては、中空の金属導波管を用いることができる。例えば、アルミパイプや鉄パイプを用いることができる。導波管９の直径は、例えば４ｍｍ程度とすることが好ましい。なお、金属導波管としては、断面が円形のものに代えて方形のものを用いることもできる。

【0054】

他にも、導波管９としては、誘電体導波管を用いることができる。誘電体導波管は、同軸ケーブル構造を有しており、図８に示すように中心軸が第１の誘電体９ａであるマイクロ波損失係数の小さい誘電体から形成されている。中心軸の周囲には、第２の誘電体９ｂである第１の誘電体９ａよりも、マイクロ波の屈折計数が低い誘電体が設けられている。

【0055】

第１の誘電体９ａとしては、高性能誘電体であるポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂を用いることができる。第２の誘電体９ｂとしては、ガラス、空気、プラスチック等を用いることができる。第２の誘電体９ｂを空気とする場合には、第１の誘電体９ａの周囲に、中空のプラスチック管を設ければ良い。

【0056】

［２−２．作用］
以上の様な構成を有する本実施形態特有の作用を以下に説明する。イオナイザー電極４の少なくとも一部に対して配置された導波管９の開口部には、マイクロ波発振器８から２．５４ＧＨｚのマイクロ波が供給される。このマイクロ波が導波管９を伝播してイオナイザー電極４側に供給されると、イオナイザー電極４に被覆されている誘電体１０にマイクロ波が吸収され、誘電体１０が加熱される。従って、イオナイザー電極４が加熱されることとなる。

【0057】

以上のようにして加熱されたイオナイザー電極４では、先端部の周囲に熱泳動力の作用が生じる。すなわち、温度勾配のある環境に微粒子が存在する場合には、微粒子は低温側に向かう力を受け移動することとなる。従って、先端部の周囲に生じた熱泳動力の作用によって、イオナイザー電極４の先端における微粒子の析出が軽減される。

【0058】

［２−３．効果］
以上のような第２の実施形態によると、第１の実施形態の効果の（１）および（２）に加えて、以下のような作用・効果を得ることが可能となる。

【0059】

（１）イオナイザー電極４の周囲に空間を介して導波管９の開口部を設けているため、コロナ放電電流の減少や加熱装置の破損を生じさせることなくマイクロ波加熱によりイオナイザー電極４を効率的に加熱することができる。

【0060】

（２）導波管９を金属製導波管とした場合には、金属製導波管は中空であるため、中心導体による導体損がなくなる。また、誘電体が空気であることから誘電体損を低減できるため、低損失でマイクロ波を伝播することができる。

【0061】

（３）導波管９を誘電体導波管とした場合には、イオナイザー本体１内での配線を容易にすることができる。すなわち、誘電体導波管は屈曲可能であるため、イオナイザー電極４の配置に併せて適宜配線することが可能となる。

【0062】

［その他の実施の形態］
（１）上記の実施形態では、高周波電源３およびマイクロ波発振器８は、本体ケース１内に設けられる構成としたが、本体ケース１の外部に設けられていても良い。高周波電源３およびマイクロ波発振器８を、本体ケース１の外部に配置する場合には、導体５や導波管９の配線を適宜変更すれば良い。本体ケース１の外部に配置することにより、イオナイザー本体をコンパクト化し、例えば既存のスペースに取り付けることが可能になる。

【0063】

（２）上記の実施形態では、マイクロ波発振器８を一つ設ける構造としたが、マイクロ波発振器８は複数設けても良い。すなわち、イオナイザー電極４が多数配置されている場合には、減衰によりマイクロ波がすべてのイオナイザー電極４まで伝播しない場合がある。この場合には、複数配置されたイオナイザー電極４を挟むように、イオナイザー本体１の両端にマイクロ波発振器８を一つずつ設けても良い。もちろん、一つのマイクロ発振器８が伝播できるマイクロ波の距離を鑑みてイオナイザー電極４の個数を変更しても良い。

【符号の説明】

【0064】

１ 本体ケース
２ 交流高圧電源
３ 高周波電源
４ イオナイザー電極
５ 導体
６ 絶縁体
７ 強磁性体
８ マイクロ波発振器
９ 導波管
９ａ 第１の誘電体
９ｂ 第２の誘電体
１０ 誘電体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】