JPH11123316A

JPH11123316A - 超清浄空気製造装置

Info

Publication number: JPH11123316A
Application number: JP9289843A
Authority: JP
Inventors: Yasue Nojima; 康恵野島; Kenichi Futami; 賢一二見; Akihiro Arikawa; 彰浩有川
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】クリーンルーム内等へ供給される大気中に複
合して存在する汚染化学物質、即ちガス状の中性物質、
酸性ガス、アルカリガスを、粒子状物質と共に安全に効
率よく一括で捕集・除去する装置を提供する。【解決手段】化学物質を含む被処理空気２が導入され
る側から順に粒子濾過層４、光触媒保持層６、イオン交
換繊維充填層７を有し、かつ該被処理空気を各層に順次
通すための手段３を有することを特徴とする超清浄空気
製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超清浄空気製造装
置に関するものである。より詳しくは、クリーンルーム
等の清浄閉空間における大気中に発生した汚染物質、即
ち複合して存在する化学物質を安全に効率よく捕集・除
去することができ、かつ、捕集成分の再放出による二次
汚染が起こらない超清浄空気製造装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】高度の清浄閉空間の形成が大きな課題に
なっている半導体製造工場等における汚染物質である、
大気中に存在する化学物質は下記の通りに大別できる。１）粒子状物質（例：NaCl, CaCO₃, Fe₂0₃, Si0₂）２）ガス状物質：中性物質（例：SO_x, NO_x, 有機溶媒）酸性ガス（例：塩酸, 硝酸, 酢酸）アルカリガス（例：アンモニア, アミン類）従来、上記の物質の除去方法としては、単独成分あるい
は性状が類似の数種混合成分については、１）は機械的
な濾過機能を利用した物理的捕捉フィルタ、２）は化学
反応を利用したケミカルフィルタによる捕集・除去方法
が実用化されている。一方、大気のように複合して化学
物質が存在する場合は、単独成分あるいは性状が類似の
数種混合成分での除去方法が提案されているが、いずれ
も大気中に存在する複合化学物質の一括捕集・除去効果
が十分ではなく要求を満たすものとはなっていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】汚染物質である、大気
中に複合して存在する化学物質は、粒子状物質、中性・
酸性・アルカリ性の化学物質等、性状の異なる多くの成
分が存在する。従って、各成分の性状毎に除去対策を設
けている。例えば、半導体製造工場では、粒子状物質を
ＨＥＰＡ（high efficienncy particulate air) フィル
タ、あるいはＵＬＰＡ(ultra low penetration air) フ
ィルタ等の高性能フィルタにより除去し、有機溶媒を活
性炭素フィルタで除去し、酸性ガスとアルカリ性ガスは
イオン交換繊維で除去する等、性状が同等な成分毎に個
別捕集・除去を行っている。また、従来用いられている
活性炭フィルタおよび／または活性炭素系繊維フィルタ
は一度捕集・除去した成分を再放出することが懸念され
る。

【０００４】従って、本発明の目的は、上記の問題を解
決し、クリーンルーム内等へ供給される大気中に複合し
て存在する汚染化学物質、即ちガス状の中性物質、酸性
ガス、アルカリガスを、粒子状物質と共に安全に効率よ
く一括で捕集・除去する装置を提供しようとするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、従来から
用いられているＨＥＰＡフィルタ、あるいはＵＬＰＡフ
ィルタ、イオン交換繊維層および／または活性炭素系繊
維層に加えて、光触媒保持層およびこの光触媒保持層の
前段に紫外線照射部を設け、各充填層に順次化学物質を
含む被処理空気を通す手段を有する超清浄空気製造装置
により、捕集・除去効果を上げ、かつ、捕集成分の再放
出による二次汚染が起こらないことが可能であることを
見出し、本発明に到達した。

【０００６】すなわち、本発明は、（１）化学物質を含む被処理空気が導入される側から順
に粒子濾過層、光触媒保持層、イオン交換繊維充填層を
有し、かつ該被処理空気を各層に順次通すための手段を
有することを特徴とする超清浄空気製造装置。（２）化学物質を含む被処理空気が導入される側から順
に粒子濾過層、光触媒保持層、活性炭素系繊維充填層を
有し、かつ該被処理空気を各層に順次通すための手段を
有することを特徴とする超清浄空気製造装置。（３）化学物質を含む被処理空気が導入される側から順
に粒子濾過層、光触媒保持層、イオン交換繊維と活性炭
素系繊維との混合充填層を有し、かつ該被処理空気を各
層に順次通すための手段を有することを特徴とする超清
浄空気製造装置である。

【０００７】これら前記光触媒保持層の前段または一体
化して紫外線照射部を有することが好ましい、また、前
記被処理空気の流路に紫外線照射部分を設けることによ
り、前記被処理空気中に存在する微生物を殺菌する効果
を奏することができる。なお、光触媒は低温（常温）で
作動することができるため、優れた方法を提供するとい
う効果を奏する。また、前記光触媒保持層の基材が、ハ
ニカム状基材、繊維状基材または活性炭素系基材とする
ことができる。更に、前記イオン交換繊維はグラフト重
合法により合成されたものが好ましい。

【０００８】本発明で捕集・除去できる大気中の化学物
質としては、粒子状物質（例：NaCl, CaCO₃, Fe₂0₃, Si
0₂）および／またはガス状物質である中性物質（例：SO
_x, NO_x, 有機溶媒）、酸性ガス（例：塩酸, 称賛, 酢
酸）、アルカリガス（例：アンモニア, アミン類）があ
り、これらの化学物質が複合して存在するような大気を
一括で捕集・除去することにより効率よく清浄にするこ
とができる。かつ、捕集成分の再放出による二次汚染が
起こらないので、確実に大気を清浄にすることができ
る。なお、本発明の前記超清浄空気製造装置において、
光触媒保持層の前段に粒子濾過層を有することが好まし
い。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の光触媒保持層としては、
光触媒の粉末を成型したもの、またはハニカム状基材や
繊維状基材や活性炭素系基材に保持させたものが好適に
使用できる。また、光触媒の劣化の抑制、低温域での性
能防止や活性向上のために適宜、金属や金属化合物等の
化合物を付加した光触媒を用いることもできる。

【００１０】また、光触媒保持層の担持層として活性炭
及び／又は活性炭素繊維のような物理吸着フィルムを用
いることにより、吸着した成分を光触媒の紫外線照射に
より分解するので、除去効率低下を防ぎ、かつ、半永久
的に使用できる。本発明の光触媒保持層に用いられる光
触媒としては、特に限定されないが、好ましくはチタン
化合物、更に好ましくは酸化チタンである。酸化チタン
は２価（一酸化チタン）、３価（三酸化二チタン）、４
価（二酸化チタン）チタンの酸化物および過酸化物が知
られているが、一般的には４価の二酸化チタンが挙げら
れる。活性炭としては、活性炭及び／又は活性炭素系繊
維等の周知のものを適宜用いることができる。光触媒活
性作用を有する紫外線照射手段としては、自然光、蛍光
灯、紫外線ランプ等の周知のものを用いることが出来
る。

【００１１】イオン交換繊維としては、天然繊維や合成
繊維の糸状、織状あるいは紙状の基材にグラフト重合を
施し、それらにカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸
基、フェノール性水酸基などの陽イオン交換基を付加し
た陽イオン交換繊維と、第一級〜第三級アミノ基、第四
級アンモニウム基等の陰イオン交換基を付加した陰イオ
ン交換繊維、あるいは上記陽及び陰両者のイオン交換基
を付加した両性繊維を適宜用いることが出来る。

【００１２】イオン交換基を導入した高分子繊維は、有
機高分子で構成される基材、例えばポリエチレン、ポリ
プロピレン等のポリマーや綿、羊毛等の天然高分子繊維
や織布等に、先ず電子線やガンマー線等の電離放射線を
照射して多くの活性点を発生させ、これにスルホン基、
カルボキシル基、アミノ基等を持つ単量体を化学結合さ
せることにより得ることができる。

【００１３】上記の電離放射線の照射で発生した活性点
は、非常に反応性が高くラジカルと云われ、上記のよう
な遊離基を持つ単量体を化学結合させることにより、基
材の性質とは別に単量体の持つ性質を付与することがで
き、この技術は、基材に単量体を接ぎ足すようになるた
め、グラフト重合法と呼ばれている。上記、放射線グラ
フト重合法によって、例えばポリエチレン不織布基材に
イオン交換基であるスルホン基、カルボキシル基、アミ
ノ基等を持つ単量体として、例えばスチレンスルホン酸
ナトリウム、アクリル酸及びアリールアミン酸等を結合
させると、脱塩や純水の製造等に使用されるビーズ状の
イオン交換樹脂と呼ばれるイオン交換体よりも格段にイ
オン交換速度の高い不織布様のイオン交換体を得ること
ができ、また、イオン交換基を導入可能な単量体とし
て、例えばスチレン、クロルメチルスチレン、グリシジ
ルメタクリレート、アクリロニトリル及びアクロレイン
等を基材として、放射線グラフト重合させた後、イオン
交換基を導入しても同様に基材の形状を保持した状態の
イオン交換体とすることもできる。

【００１４】活性炭素系繊維としては、例えばセルロー
ス系繊維を燒結賦活した構成のものを使用することがで
きるが、これに制限されるものではなく、エアフィルタ
ー向けとして、発塵が少なく、加工性が良く、粒状活性
炭よりも細孔が微小で比表面積の大なるものであれば市
販品を含めていずれの素材のものを用いてもよく、粒状
の活性炭と同様に、有機、無機性の硫黄化合物、油分及
び臭気成分等を吸着除去する。

【００１５】被処理空気を各層に通すための手段として
は、送風ファンを通常使用するが、下記のような公知の
手段が使用し得る。なお、ここで言う送風とは、気体の
移送であり、押し込みだけでなく、誘引ファンも意味し
ている。１）超清浄空気製造装置の二次側（処理空気排出側）に
エアーポンプ等の低圧装置を接続することにより、自然
に空気が流れる。２）超清浄空気製造装置の一次側（導入側）がガスボン
ベまたはコンプレッサ等で供給される場合、一次側が高
圧に保持されているので、上記１）と同様に接続するこ
とにより、自然に空気が流れる。３）超清浄空気製造装置が小規模（イメージとして実験
台で使用する程度）である場合、この場合、送風ファン
以外に小型のポンプ、シリンジ（注射器）等も同様な手
段に用いることが可能である。

【００１６】上記のような構成を採用したことにより、
大気中に複合して存在する化学物質を安全に効率よく一
括で捕集・除去することに効果的であるが、それぞれの
構成の作用について以下に詳細を述べる。粒子濾過層に
ＨＥＰＡまたはＵＬＰＡを採用することにより、大気中
に複合して存在する化学物質の内、粒子状物質を捕集・
除去できる。また、例えば、光触媒保持層の担持層に活
性炭を採用することにより、大気中に複合して存在する
化学物質の内、中性物質（例：SO_x, NO_x, 有機溶媒）を
捕集・除去する事が出来る。イオン交換繊維は、大気中
に複合して存在する化学物質の内、酸性ガス（例：塩
酸、硝酸、酢酸）及び／又はアルカリガス（例：アンモ
ニア、アミン類）を捕集・除去することが出来る。

【００１７】光触媒に紫外線を照射することにより、光
触媒に強力な酸化力が発生することが知られている。こ
の光触媒の強力な酸化力を用いて、光触媒保持層に捕集
・除去された中性物質（例：SO_x, NO_x, 有機溶媒）のう
ち有機物質を二酸化炭素と水に分解することにより無害
化し、SO_x, NO_xはSO₄ ^2- _、NO₃ ^-にイオン化され、後段に設
けられたイオン交換繊維の化学吸着により、確実に捕集
・除去される。その結果、活性炭の寿命は捕集・除去し
た化学物質が分解することにより延命され、また、有機
物質の一部は無害化されて放出され、中性物質の一部は
イオン化されることにより後段のイオン交換繊維に確実
に捕集・除去される。この効果により、従来、解決され
なかった、活性炭による捕集成分の脱離現象による被処
理空気の汚染も防止することが出来る。

【００１８】つぎに、本発明をより具体的に説明するた
めに、クリーンルームでの実施態様例をあげ、図面を参
照して説明する。図１は本発明の利用した超清浄空気製
造装置を設置した半導体工場の概略模式図である。クリ
ーンルーム１内で発生した汚染物質を含む被処理空気２
は、連続的に送風ファン３により超清浄空気製造装置８
に吸い込ませ、まず、粒子濾過層４（ＨＥＰＡ，ＵＬＰ
Ａフィルタ）を通過させて、粒子状物質を捕集・除去す
る。

【００１９】次に、清浄化経路中に設けた紫外線光源照
射室５を通過させた後、光触媒保持層６を通過させて、
汚染化学物質の内の中性物質（例：SO_x, NO_x, 有機溶
媒）を捕集・除去する。次いで、経路中に設けたイオン
交換繊維層７を通過させて、汚染化学物質の内の酸性ガ
ス及び／又はアルカリガス及び６でイオン化された成分
を捕集・除去する。

【００２０】上記のように、直列の経路に設けた前処理
層４、紫外線光源照射室５、光触媒保持層６およびイオ
ン交換繊維層７から構成される超清浄空気製造装置８に
連続的に送風ファン３の手段により吸い込ませ、粒子状
物質、中性物質、酸性ガス（例：塩酸, 硝酸, 酢酸）及
び／又はアルカリガス（例：アンモニア, アミン類）を
捕集・除去した超清浄空気９はクリーンルーム１へと循
環される。

【００２１】

【実施例】以下に本発明を実施例によって更に具体的に
説明するが、勿論本発明の範囲は、これらによって限定
されるものではない。〔実施例１〕前記の図１に示した本発明の超清浄空気製
造装置を設置した半導体工場の概略模式図において、超
清浄空気製造装置８の前方に、一酸化窒素（ＮＯ）の調
製ガス（室内空気＋一酸化窒素）を封入した容器を設置
し、容器の排気孔を超清浄空気製造装置の送風ファン３
に接続して吸い込ませ、約０．０３ｍ／ｓｅｃで光触媒
保持層６およびイオン交換繊維充填層７を通し、通過後
の処理空気の一酸化窒素濃度と、ブランクとして、同じ
く約０．０３ｍ／ｓｅｃで、酸化チタン保持層６は通気
せずに、イオン交換繊維充填層７を通した空気の一酸化
窒素濃度とを測定し（ＪＩＳＢ９６５２に準拠）、比
較評価した。なお、光触媒保持層の仕様は粉末酸化チタ
ン（ＴｉＯ₂）をチューブの中に封入したものである。

【００２２】測定した結果、光触媒保持層６を通した処
理空気は一酸化窒素が検出限界（０．５ｐｐｍ）以下で
あったが、光触媒保持層６を通さなかったブランクの空
気は、一酸化窒素が当初の調製ガスの一酸化窒素濃度と
同じである１００ｐｐｍを検出した。この結果より、光
触媒保持層の一酸化窒素除去率は９９．５％以上であっ
た。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる超
清浄空気製造装置は、粒子状物質（例：NaCl, CaCO₃, F
e₂0₃, Si0₂）、ガス状物質である中性物質（例：SO_x, N
O_x, 有機溶媒）、酸性ガス（例：塩酸, 称賛, 酢酸）お
よびアルカリガス（例：アンモニア, アミン類）等の化
学物質が複合して存在するような大気を一括で捕集・除
去することにより効率よく清浄にすることができ、特
に、光触媒保持層および、この前段または一体化して紫
外線照射部を有することにより、被処理空気中に存在す
る微生物を半永久的に殺菌する効果を奏し、また、光触
媒は低温（常温）で作動することができるため、優れた
方法を提供するという効果を奏し、クリーンルーム内等
で発生した汚染物質を含む空気等の清浄化装置として極
めて高い実用性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超清浄空気製造装置を設置したクリー
ンルームの概略模式図である。

【符号の説明】

１．クリーンルーム２．被処理空気３．送風ファン４．粒子濾過層５．紫外線光源６．光触媒保持層７．イオン交換繊維充填層８．超清浄空気製造装置９．超清浄空気

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化学物質を含む被処理空気が導入される
側から順に粒子濾過層、光触媒保持層、イオン交換繊維
充填層を有し、かつ該被処理空気を各層に順次通すため
の手段を有することを特徴とする超清浄空気製造装置。
【請求項２】化学物質を含む被処理空気が導入される
側から順に粒子濾過層、光触媒保持層、活性炭素系繊維
充填層を有し、かつ該被処理空気を各層に順次通すため
の手段を有することを特徴とする超清浄空気製造装置。
【請求項３】化学物質を含む被処理空気が導入される
側から順に粒子濾過層、光触媒保持層、イオン交換繊維
と活性炭素系繊維との混合充填層を有し、かつ該被処理
空気を各層に順次通すための手段を有することを特徴と
する超清浄空気製造装置。