JPH0210034A - 気体の清浄方法及びその装置 - 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〕 本発明は、 ■　電子工業、薬品工業、食品工業、農林産業、医療、
精密機械工業等におけるクリーンルーム、クリーンブー
ス、クリーントンネル、クリーンベンチ、安全キャビネ
ット、無菌室、バスボックス、無菌エアカーテン、クリ
ーンチューブ等における空気、酸素、窒素等の気体の清
浄化方法。

■　煙道排ガスや自動車排ガスの様な各種工免産業から
排出される気体の清浄化方法。

■　家庭、事業所、病院等における空気清浄方法。

並びに、■、■及び■記載の方法を実施するための装置
。

に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来の室内の空気清浄方法或いはその装置を大別すると
、 （１）　　機械的濾過方式（例えばＨＥＰＡフィルター
）（２）　　静電的に微粒子の捕集全行なう高電圧によ
る荷電及び導電性フィルターによる濾過方式（例えばＭ
ＥＳＡフィルター）があるが、これらの方式には夫々法
のような欠点があった。

即ち、機械的濾過方式においては、空気の清浄度（クラ
ス）をあげるためには目の細かいフィルターを使用する
必要があるが、この場合圧損が高く、捷た目づ甘りによ
る圧損の増加も著るしく、フィルターの寿命も短かく、
フィルターの維持、管理或いは交換が面倒であるばかシ
でなく、フィルターの交換を行う場合、その間作業をス
トップする必要があり、復帰までには長時間を要してお
り、生産能率が悪いという欠点があった。

また、空気の清浄度を上げる為に換気回数（ファンによ
る空気循環回数）を増加することも行われているが、こ
の場合動力費が高くつくという欠点があった。

また、従来のフィルターによる方法は微粒子の除去だけ
を目的としているので、工業用クリンルーム用としては
使用できるが、フィルタには必ずと言ってよい程ピンホ
ールがあり、汚染空気の一部がリークするため、バイオ
ロジカルクリーンルームでの使用には限界があったまた
、静電的に微粒子の捕集全行う方式においては、予備荷
電部に例えば１５〜７０　ｋＶという高電圧を必要とす
るため、装置が大型となり、また安全性、維持管理の面
で問題があったこれらの問題点を解決するために本発明
者は紫外線照射、又は放射線照射による空気清浄方法を
提案した（特開昭６１−　＋、７　Ｂ　０．５０、特開
昭６２−２４４４５９号）。

これらの方式は適用分野によっては有効であるが、特定
の分野、用途においては改善の余地がある。

これらの方法の改善の余地としては、次のような点があ
る。例えば、紫外線照射法の場合、紫外線ランプを気流
内に設置（気流と接触し設置）した場合は、ランプが空
気中の微粒子等で汚れ、性能が劣化する恐れがあると、
ラングの交換時に外部から汚染空気が内部に入り復帰ま
でに時間がかかること、ランプの交換（維持管理）が面
倒なことがある。

又、ランプ全長時間使用すると、ラング及びその取付部
周辺から汚染物の発生がある場合があり、超クリーンを
要するような分野では問題であることなどである。

このような点を改善するに際しては、実用性が一層向上
し実用的によジ有利な方式となる様行なう必要がある。

実用性を増すためには、微粒子捕集、除去性能（効率）
′ｔ−高効率かつ安定に保つこと（長時間安定運転）、
維持管理が容易なこと、処理容器内で微粒子を発生させ
ないこと、光電子放出材からの光電子の放出を一層効果
的に行ない、微粒子への荷ｔを効率良く行なうこと、又
バイオテクノロジー分野の如く微生物類の存在が間７題
となる分野では微生物類の殺菌を完全に行なうことが必
要である。

〔発明の目的〕

本発明は、光電子放出材に紫外線又は放射線照射を行な
い放出された光電子で気体中の粒子を荷電した後該粒子
を除去する空気等の気体の清浄方法及び装置に関し、上
記の課題に対し紫外線及び／又は放射線源を処理気体と
分離した位置に設置し、該線源を適宜反射面を用いて光
電子放出材に効果的に照射することにより、光電子放出
材からの光電子の放出を長時間安定運転い、微粒子への
荷電を効率良く長時間安定して行なうと共に、維持管理
が容易な実用的により有利な方法及び装置を提供するも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は １　光電子放出材に紫外線及び／又は放射線を照射する
ことにより光電子を放出せしめ、該光電子により気体中
に含まれている微粒子を荷電させた後、荷電した微粒子
を気体より除去する気体の清浄方法において、光電子放
出材に紫外線及び／又は放射線を照射するに当り、紫外
線及び／又は放射線を処理気体の流路外から照射するこ
とを特徴とする気体の清浄方法。

２、　紫外線及び／又は放射線の線源の処理気体流路の
反対側に設けられた反射面から反射する紫外線及び／又
は放射線をも処理気体流路上に照射する前記第１項記載
の気体の清浄方法。

五　光電子放出材に紫外線及び／又は放射線を照射する
ことにより放出される光電子によって気体中に含まれて
いる微粒子を荷電させ、（力 該荷電された粒子を荷電粒子捕集部で捕集するように構
成した気体の清浄装置において、紫外線及び／又は放射
線の照射源を処理気体流路外に設けてなる気体の清浄装
置。

４、　紫外線及び／又は放射線照射源の処理気体流路の
反対側に紫外線及び／又は放射線の反射面を更に設けて
ガる前記第３項記載の気体の清浄装置。

つぎに図面に基いて本発明を説明する。

第４図に基いて紫外線照射法を用いたクリンルームにお
けるクリーンベンチ併用方式、即ち作業領域の１部のみ
を高清浄度に保つ方式の空気清浄法について説明する。

クリーンルーム１内には、配管２から導入される外気の
粗粒子をブレフィルター３で濾過した後、クリーンルー
ム１の突気取出し口４から取り出された空気と共にファ
ン５を介して空気調和装置６にて温度及び湿度を調節し
かつＨＲＰＡフィルター７により微粒子を除去した空気
が循環供給されており、清浄度（クラス）ｔｏ、ｏｏ。

程度に保持されている。

一方、クリーンルーム１内のファン部８、紫外線照射部
９、フィルター１０を設けたタリフベンチ１１内の作業
台１５上は、高清浄度（クラス１０）の無菌雰囲気に保
持される。

即ち、クリーンベンチ１１においては、クリーンルーム
１内の清浄度（クラス）　＋　ｏ、ｏ　ｏ　。

程度の空気がファン部８のファンにより吸引され、紫外
線照射部９で紫外線全照射することにより空気中の微粒
子は荷電されると共に、ウィルス、バクテリヤ、酵母、
かび等の微生物が殺菌された後、フィルター１０で荷電
された微粒子全除去することによρ、作業台１３上は高
清浄度に保持される。

クリーンベンチ１１内の作業台１６への器具、製品等の
出し入れは、クリーンベンチ１１に設けた可動シャッタ
ー１２により行う。

本発明の特徴である突気流中微粒子の荷電及び微生物類
の殺菌が行なわれる紫外線照射部９は、第１図にその概
要が示されている。

即ち、ファン部８のファンにより吸引された微生物を含
む空気は、プレフィルタ−２０で濾過された後、光電子
放出材２１、気体流路の外側に設置された紫外線ランプ
２２、紫外線反射面２３、紫外線通過材２４、電極２５
から成る紫外線照射部９で紫外＃Ｓを照射することによ
り光電子放出材から放出される光電子により荷電された
空気中の微粒子は荷電微粒子捕集フィルター１０で捕集
され清浄な空気２６が得られる。

紫外線照射部９では、ｙｔ、を子放出材２１と電極２５
との間に電圧供給部（図示せず）よ！ｌｌ電圧を負荷し
、電場が形成されており光電子放出材２１に紫外線ラン
プ２２より紫外線を照射することにより光電子の放出が
促進され、該光電子により、微粒子を含む空気中の微粒
子が効率良く荷電される。

第２図に、上記紫外線照射部９の横断面図が示されてい
る。すなわち、紫外線照射部９は、光電子放出材２１、
空気の流れる流路Ａ（空気清浄空間）の外側に処理空気
と分離して設置された紫外線ランプ２２、紫外線反射面
２３、紫外線通過材２４、電極２５より成る。

気体処理　容器Ｂは、紫外線通過材より成り空気清浄空
間Ａと、紫外線ラング２ｏを分離しＱ ている。気体処理容器Ｂ＆＝４４に設置された紫外線ラ
ンプによる紫外線照射は、反射面の利用により効果的に
行われる。

紫外線照射において、光電子放出材２１、紫外線ランプ
２２、あるいは反射面２３を適宜の位置、方向にするこ
とにより、光電子放出材の表裏両面に紫外線が効果的に
照射され、効率良く光電子が放出される。

紫外線ランプによる照射を、反射面を用いて行うか否か
は、装置種類、形状、ランプの種類、位置、効果、経済
性等で適宜選択することが出来る。本図示例のようにラ
ンプ全処理気体流路の外側に設置した場合には効果の面
で反射面の使用が好ましい。

紫外線ランプ２２の交換は、適宜の方法により外枠を兼
ねた反射面２３を開閉し、迅速かっ簡便に行うことが出
来る。

紫外線又は放射線の種類は、その照射により光電子放出
材が光電子を放出しつるものであれば何れでもよいが、
バイオロジカル分野においては殺菌作用を併せて持つも
のが好ましい。

紫外線の光源は、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１種又は２種以上を組合せ
て利用することが出来適用分野、作業内容、用途、経済
性などにより適宜法めることができる。例えば、バイオ
ロジカル分野においては、殺菌作用、効率の面から遠赤
外線を有する光源を用いるのが好ましい。紫外線量は、
通常５〜２００ｍｗ５／ＣＭＬ２であり、適用分野、用
途、経済性、効果等より適宜法めることが出来る。

放射線としてはα線、β線、ｒ線などが用いられ、照射
手段としてコバルト６０、セシウム３７、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ｌ
Ｘ全線源として用いる方法がある。

光電子放出材は、紫外線照射により光電子を放出するも
のであれば倒れでも良く、光電的な仕事関係の小さいも
の程好ましい。効果や経済性の而から、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃ
ａ、Ｙ、ｆ）ｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｔｈ、Ｐｒ。

Ｂ　ｅ　＋　Ｚ　ｒ　ｒ　Ｆ　ｅ　＊　Ｎ　１＋　Ｚ　
ｎ　ｒ　Ｃｕ　＋　Ａ　ｇ　＋　Ｐ　ｔ　＊　Ｃｄ　ｒ
　Ｐ　ｂ　ｒ　Ａｌ　ｒ　Ｃｒ　Ｍｇ　ｒ　ＡｕｘＩｎ
、Ｂｉ、Ｎｂ、８１．Ｔｉ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐ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す複合材も用
いうる。

化合物としては、例えば酸化物、はう化物、炭化物があ
り、酸化物にばＢａＯ，ＳｒＯ，ＣａＯ，Ｙ２Ｏ５゜Ｇ
ｄ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ３，Ｔｈ○２．ＺｒＯ２，Ｆｅ２Ｏ
３，ＺｎＯ，ＣｕＯ，Ａｇ、、Ｏ。

ＰｔＯ，ＰｂＯ，ＡＪ２０３．ＭｇＯ，Ｉｎ２Ｏ３，Ｂ
ｉＯ，ＮｂＯ，ＢｅＯなどがあジ、またほう化物にはＹ
Ｂ５．ＧｄＢ５．ＬａＢ５．ＣｅＢ５゜ＰｒＢ５．Ｚｒ
Ｂ２などがあり、さらに炭化物としてはＺｒＣ，ＴａＣ
，Ｔｉｃ、ＮｂＣなどがある。

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２〜２０ｖｒｔ％）、ＣｕとＢｅとの
合金（Ｂｅが＋　〜Ｉ　Ｏｗｔ％　）及びＢａとＡＩ！
　　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ＡＩ！　　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、表面に酸化物
Ｎｉを形成することにより長期にわたって安定な酸化物
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３００〜４００Ｃの温度の榮件下でそ
の表面に酸化物薄膜を形成させることができ、この酸化
物薄膜は長期間にわたって安定なものである。

これらの材料の使用形状は、板状、プリーツ状、曲面状
、網状等測れの形状でもよいが、紫外線の照射面積及び
空気との接触面積の大きな形状のものが好ましく、この
ような観点からは網状のものが好ましい。

光電子放出材の形状は装置の形状、構造あるいは希望す
る効率等により異なる。

電極２５と光電子放出材２１の距離は、装置の形状にも
よるが、一般的には２〜２０ＣｒＩＬが好ましく、特に
３〜１０ｃｒＩＬが好ましい。

電極２５の材料と、その構造は通常の荷電装置に使用さ
れているものでよい。通常タングステンが用いられてい
る。

印加する電圧は、０．１〜ｌ０ｋＶ、好ましくは０．１
−５　ｋＶ、より好ましくは０．＋　〜３　ｋＶである
が、該電圧は装置の形状、使用する電極或いは光電子放
出材の材質、構造等により異なる。

反射面２３の材質としては紫外線を反射するものであれ
ば良く、鏡（ガラス質）、金属材料等を、又形状として
は紫外線全効果的に光電子放出材に照射出来る形状を適
宜用いることが出来る。

反射面の好ましい材料として、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ　　が
ある。又、反射性に欠ける材料は、適宜研摩加工等の加
工を行なうことにより使用可能となる。

好ましい形状は、反射面の少なくとも一部が曲面、例え
ば円状の曲面で、光電子放出材への紫外線照射が効果的
に行われる形状であれば良い。

反射面２３の材質や形状は、装置の構造、種類、用途、
効果、経済性、照射源の種類、照射の方法、光電子放出
材の形状、設置の方法等により適宜状めることが出来る
。

紫外線通過材２４は、紫外線を通過する材料であれば何
でも良く、照射源の種類、装置の種類、形状、効果、経
済性等で適宜選択出来る。

紫外線ランプの場合の紫外線通過材としては一般にガラ
ス質、例えばパイレックス、石英ガラスが用いられる。

死滅した生物を含む荷電された微粒子はフィルター１０
で捕集される。

荷電された粒子の捕集器は、何れでも良い。

通常の荷電装置における集じん板（集じん電極）や静電
フィルタ一方式が一般的であるが、スチールウール電極
としたような捕集部自体が電極全構成する構造のものも
有効である。

又、本発明者がすでに提案したイオン交換フィルターを
用いて捕集する方法も有効である。

捕集は、これらの捕集方法を単独で、又はこれらの方法
全２種類以上組合せて適宜用いることが出来る。

これらの捕集方法のうち好ましい方式としてはフィルタ
一方式例えばイオン交換フィルター（アニオン交換フィ
ルター　カチオン交換フィルター）方式、静電フィルタ
ーを用いる方式が高効率で、かつ確実に荷’ＦＩｔ１粒
子の捕集全行なうことができるので好都合である。

フィルタ一方式は取り扱いが容易であることや、性能、
経済性の点で有効であるが、一定期間使用すると目詰ま
り音生ずるので、必要に応じカートリッジ構造とし、圧
力損失の検出により交換するようにすることにより長期
間にわたって安定した運転が可能となる。

空気中の微粒子への荷電方式として、比較的高電圧全印
加した電場において、光電子放出材としての金属面に紫
外線全照射し光電子を放出させて行う方式について説明
したが、電場全形成することなく光電子放出材料に紫外
線を照射することにより、空気中の微粒子に荷電させる
ことができる。この場合には、第２〜第３図に示す実施
例において、電場を形成する構成は省略することができ
る。

また、紫外線全照射する代りに放射線の照射によっても
同様に微粒子に荷電せしめ同様の効果を得ることができ
る。

尚、本実施例における光電子放出材２１及び紫外線ラン
プ２２の位置は、空気流に対して平行の位置であるが、
空気流に対して直角の位置あるいは、平行と直角の間の
任意の位置においてもよく、装置の形状、規模、照射源
の種類、形状、反射面の種類、形状、電極の種類、形状
、効果、経済性等により適宜決めることが出来る。

すなわち、光電子放出材２１、紫外線ランプ２２、反射
面２３のそれぞれの位置、数量、形状は、本実施例にと
られれず適宜の位置、数量、形状で用いることが出来る
。

又、本実施例では、紫外線ラングの設ｆを気体処理容器
の外側に設置したが、紫外線ランプの設置位置は紫外線
透過材を介して気体処理容器（気体流路）の内部に置い
ても良いことは言うまでもない。第３図はこのような例
を示すものであり、ファン部８０、紫外線照射部９０、
プレフィルタ−２００、光電子放出材２１０、紫外線ラ
ンプ２２０、紫外線通過材２４０、電極２５０、荷電微
粒子捕集フィルタ１００、清浄化空気２６０を示し、夫
々の作用は前述のごとくである。尚、本発明の利用分野
として気体清浄の分野について説明したが、本発明者が
すでに提案したｒ光電効果を利用した微粒子測定器（特
願昭６　＋　−８５９９７）Ｊにも同様に適用できる。

〔発明の効果〕

ｔ　紫外線又は放射線の線源を処理気体と分離して設置
することにより、 ■　線源と気体が接触しないので、 ｆａｌ　　線源の気体中の微粒子や汚染ガス、ミスト等
による汚れがなくなジ、かつ、線源交換時にあった汚染
物質の流入がなくなるので、高効率な性能が長時間安定
して得られる。

Ｃｂｌ　　線源をカートリッジ式等で外部より適宜簡便
に交換出来るので、高清浄な気体が長時間安定して得ら
れる。

■　線源から汚染物が発生してもその影響（例、ランプ
の長時間使用で、ランプ周辺より微粒子が発生する場合
がある）がなくなるので、高清浄な気体が長時間安定し
て得られる。

■　維持管理が容易になった。

２、　紫外線又は放射線の照射を反射面に用いて行うこ
とにより、 ■　光電子放出材への紫外線又は放射線照射が効果的に
行なわれ、光電子の放出が促進され微粒子への荷電が効
果的に行なわれる。

３、　反射面の少なくとも一部を曲面状とすることによ
り、上記２．■が効果的に行なわれる。

４、　本方法による気体の清浄方法により、■　気流中
の微粒子等の汚染物質は後流への流れが実質的に無視で
きる位高効率で安定に、長時間捕集され、殺菌された超
高清浄度の気流が得られる。

■　各分野、用途への適用が可能であり、特に従来法で
は限界があり、かつ、困難であったクリーンルーム関連
の、なかでもバイオテクノロジー関連の如く微生物の存
在が特に影響を及ぼす分野に特に有効な設備を提供でき
る。

４図面の簡単な説明 第１図は本発明の空気清浄装置の断面概略図、第２図は
第１図のＡ−Ａ′線における断面図、第３図は第１図に
示すものとは異なる本発明の空気清浄装置の断面図、第
４図は紫外線照射法を用いたクリーンルームにおけるク
リーンベンチ併用方式の空気清浄法並びに装置の概略を
説明するための図面である。

１・・・クリーンルーム、６・・・プレフィルタ−６・
・・空気調和室、８．８０・・・ファン部、９・・・紫
外線照射部、１０・・・荷電微粒子捕集フィルタ２０．
２００・・・プレフィルタ−２１，２１０・・・光電子
放出材、２２，２２０・・・紫外線照射ランプ、２３・
・・紫外線反射面、２４，２４０・・・紫外線透過材、
２５．２５０・・・電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光電子放出材に紫外線及び／又は放射線を照射する
   ことにより光電子を放出せしめ、該光電子により気体中
   に含まれている微粒子を荷電させた後、荷電した微粒子
   を気体より除去する気体の清浄方法において、光電子放
   出材に紫外線及び／又は放射線を照射するに当り、紫外
   線及び／又は放射線を処理気体の流路外から照射するこ
   とを特徴とする気体の清浄方法。 ２、紫外線及び／又は放射線の線源の処理気体流路の反
   対側に設けられた反射面から反射する紫外線及び／又は
   放射線をも処理気体流路上に照射する特許請求の範囲第
   １項記載の気体の清浄方法。 ３、光電子放出材に紫外線及び／又は放射線を照射する
   ことにより放出される光電子によつて気体中に含まれて
   いる微粒子を荷電させ、該荷電された粒子を荷電粒子捕
   集部で捕集するように構成した気体の清浄装置において
   、紫外線及び／又は放射線の照射源を処理気体流路外に
   設けてなる気体の清浄装置。 ４、紫外線及び／又は放射線照射源の処理気体流路の反
   対側に紫外線及び／又は放射線の反射面を更に設けてな
   る特許請求の範囲第３項記載の気体の清浄装置。