JPS63147566A - 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、クリーンペンチ、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業、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ＨＫＰＡフィルター）（
２）静電的に微粒子の捕集を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ＭＫＳＡフ
ィルター） があるが、これらの方式には夫々次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、また目づまりによ
る圧損の増加も著るしく、フィルター寿命も短かく、フ
ィルターの維持、管理或いは交換が面倒であるばかりで
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、工業用クリーンルーム用として
は使用できるが、フィルター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を行う方式においては、予
備荷電部に例えば１５〜７０ｋＶ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
願昭６０−１８７２５、特１頭昭６１−８５９９６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。改善に際し
ては、実用性が一層向上し実用的により有利な方式とな
る様行なう必要がある。

先に提案したこれらの清浄化方法は、気体中の微粒子を
、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り荷電せしめ、該荷電し
た粒子を捕集除去する方法である。

即ち、この方法は微粒子を荷電し、荷電された粒子の捕
集を行なう方法であるから原理的には無荷電の微粒子が
存在する気体の清浄化に特に有効な方法であると言える
。

〔発明の目的〕

本発明は、気体中に存在する無荷電の微粒子を荷電させ
る前に、荷電している微粒子を予め除去することにより
、効率よくホーの装置で無荷電の粒子を荷電させ、該荷
電された粒子を除去して気体を清浄化する方法並びにそ
の装置を提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

本発明は、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該荷電され
た微粒子を気体より除去する気体の清浄方法において、
気体中の荷電微粒子を予め除去しておくことを特徴とす
る気体の清浄方法及びその装置である。

一般に、気体中、例えば空気中には、正、負、中性（無
帯電）の微粒子が共存している。これらの微粒子の存在
割合は、微粒子の発生起因やその存在する環境等で異な
るが、例えば室内における煙草の煙中の正、負に帯電し
ている微粒子の全発生微粒子濃度に対する存在割合は６
〜８割に達する場合がある。

従って、これらの正、負に帯電している微粒子を予め気
体中から捕集、除去しておけば、本発明方法で捕集、除
去すべき対象徴粒子は減少するので、実用上有利となる
。

即ち、微粒子濃度が減少するので、紫外線及び／又は放
射線照射部が簡易、小型化され、運転管理が容易となる
。

又、先に提案した方法による正、負、中性（無帯電）の
微粒子が混合されたま＼荷電する方法においては、荷電
雰囲気や荷電条件により正あるいは負に荷電され、後部
の荷電微粒子の捕集部として正、負の２種類の微粒子捕
集部が必要となるなど、その取扱いが面倒となる場合が
あった。

これに対し、予め荷電微粒子、例えば正、負の荷電微粒
子の捕集、除去を行なえば中性（無帯電）の微粒子のみ
を荷電すれば良いので、荷電が容易となり、取扱いやす
くなる。即ち、中性（無帯電）の微粒子のみの荷電は、
負のみに荷電させることが出来るので取扱いが容易であ
る。

本発明は、気体中の正及び／又は負の荷電微粒子を予め
捕集、除去した後、捕集されず通過した無荷電の微粒子
のみの荷電を行ない、後部で該荷電微粒子を捕集、除去
するものである。

以下、図面に基いて本発明を更に詳しく説明する。

第１図に基いて紫外線照射法を用いたりＩＪ−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
粗粒子をプレフィルタ−５で濾過した後、クリーンルー
ム１の空気取出し口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ＨＥＰＡ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）１０，０００
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、予備捕集フィ
ルター９、紫外線照射部１０．フィルター１１を設けた
クリーンペンテ１２内の作業台１３上は、高清浄度（ク
ラス１０）の無菌雰囲気に保持される。

即ち、クリーンペンチ１２においては、クリーンルーム
１内の清浄度（り・ラス）ＩＱ、０００程度の空気がフ
ァン部８のファンにより吸引され、予備捕集フィルター
９により空気中で自然に荷１！（帯電）して伝る正及び
負の微粒子が捕集、除去される。

次に、予備捕集フィルター９で捕集、除去されず、通過
する空気中の微粒子は、紫外線照射部１０で光電子放出
材に紫外線を照射することにより放出される光電子によ
り荷電されると共に、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
れた微粒子を除去することにより、作業台１５上は高清
浄度に保持される。

クリーンベンチ１２内の作業台１５への器具、製品等の
出し入れは、クリーンペンチ１２に設けた可動シャッタ
ー１４によυ行う。

本発明の特徴である空気中で自然に荷電（帯電）してい
る微粒子の捕集が行なわれる予備捕集フィルター９、主
に中性（無帯電）微粒子の荷電が行なわれる紫外線照射
部１０、荷電微粒子の捕集フィルター１１は、第２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荷電（帯電
）微粒子を含む空気２４は、予備捕集フィルター９によ
り空気２４中の正及び負の微粒子の捕集、除去が行なわ
れた後、主に光電子放出材２１及び紫外線ランプ２２か
ら成る紫外線照射部１０で空気中の中性（無帯電）の微
粒子が荷電された後、荷電微粒子捕集フィルター２５で
荷電微粒子が捕集され清浄な空気２５が得られる。

紫外線照射部１０では、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が放出さ
れ、該光電子により、空気２４中の微粒子が効率良く荷
電される。

予備捕集フィルター９は、空気中の正及び／又は負の荷
電微粒子が捕集出来るものであれば何れでも良く、周知
の方式が適宜使用出来る。

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を構成する構造のものも
有効である。

又、エレクトレット材も好適に使用出来る。

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

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

これらの捕集方式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）、静電フィルターを
用いる方式が高効率で、かつ確実に荷電微粒子の捕集を
行なうことができるので好都合である。

特に、イオン交換フィルターは、微粒子の他に酸性ガス
（例、”を日、ＥＣ／）、アルカリ性ガス（例、Ｎ”ｌ
ｓタール類、臭気性物質も同時に捕集、除去出来るので
、本装置の適用分野、用途によっては有効な方式である
。

光電子放出材２１ば、紫外線照射により光電子？放出す
るものであれば何れでも良く、光電的な仕事関数の小さ
いもの程好ましい。効果や経済性の面から、Ｂａ、Ｓｒ
、Ｃａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｃｏ、Ｎｃｌ。

Ｔｈ、Ｐｒ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａ
ｇ、Ｐｔ、Ｃｄ、Ｐｂ　、ＡＩ。

Ｃ、Ｍｇ、　Ａｕ　、Ｉｎ、Ｂｉ　、Ｎ’ｂ、Ｓｉ、Ｔ
ｉ、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
ムの如く物理的な複合材も用いうる。

例えば、化合物としては酸化物、はう化物、炭化物があ
り、酸化物にはＢａＯ，ＳｒＯ，ＯａＯ，Ｙ２Ｏ６。

Ｇｄｖｏｓ　ｒ　Ｎｄ１０３　＊　Ｔｈ０１　ＨＺｒ０
１　、　Ｆｅ、０３１　ＺｎＯ、ＯｕＯｌＡｇ２０　。

ＰｔＯ、ＰｂＯ、ＡＩ、○ｓ　＊　Ｍｇｏ　＋工ｎ１ｏ
１　、　ＢｉＯ、Ｎｂ０　、１３ｅＯなどがあシ、また
ほう化物にはＹＢ、　、　ＧｄＢ、　、　ＬａＢ６．　
ＣｅＢ、　。

ＰｒＥｓ　、　ＺｒＢ、などがちシ、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２〜２０　ｗｔ％　）　、ＣｕとＢｅ
　　との合金（Ｂｅが１〜１０　ｗｔ％）及びＢａとＡ
Ｉ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
５００〜４００℃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。

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
よう全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。

光電子放出材からの光電子の放出は、本発明者がすでに
提案したように、反射面、曲面状の反射面等を適宜用い
ることで効果的に実施することが出来る。

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よいが、殺菌作用を
併せてもつものが好ましい。

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。

死滅した微生物を含む荷電された微粒子はフィルター１
１，２５で捕集される。

荷電された微粒子の捕集器は、何れでも良い。

予備捕集フィルター９と同じでも良い。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
集部自体が電極を構成する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。

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
を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）、静電フィルターを
用いる方式が高効率で、かつ確実に荷電微粒子の捕集を
行なうことができるので好都合である。

予備捕集フィルター９及び荷電された微粒子の捕集器１
１．２５は、装置の適用分野、構造、微粒子の荷電状態
、効果、経済性等で適宜選択して用いることが出来る。

例えば、予備捕集フィルター９及び荷電された微粒子の
捕集器１１．２３に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）を用いる場合
を次に説明する。

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、充填量及びその比率は、ガス流中の荷電
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。

例えば、アニオン交換フィルターは負荷電機粒子や酸性
ガスの捕集に、またカチオン交換フィルターは正荷電の
微粒子やアルカリ性ガスの捕集に効果的である。フィル
ターの充＊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
形状、構造、圧損等を前窓して適宜決めれば良い。

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
りを生ずるので、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く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。

また、空気中の微粒子への荷電方式として、荷電部に電
場を形成せずに荷電する方式について説明したが、比較
的高電圧を印加した電場において光電子放出材に紫外線
を照射することばより、光電子を効率良く放出せしめ、
ガス流中の微粒子を効率よく荷電せしめることも出来る
。

また、紫外線を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。

また、予備捕集フィルター９は、本実施例のように、正
、負の両方の微粒子の捕集を行っても良いが、微粒子の
荷電（帯電）が正、負のいずれか一方に片寄っている場
合等においては、一方のみの捕集でも良い。

予備捕集フィルター９の設置にあたり、前方に比較的粗
大な粒子の捕集を行なう粗フィルターを設置しても良い
。

尚、本実施例（第２図）における光電子放出材２１及び
紫外線ランプ２２の位置は、空気流に対して直角の位置
であるが、空気流に対して平行に設けてもよく、又紫外
線ランプ２２をクリーンペンチ１２の（空気流の）外側
に設置してもよい。

又、光電子放出材２１への紫外線の照射は、スポット（
レンズ等で絞り込んで）照射あるいは全面照射を装置構
造、分野、規模、光電子放出材の材質、形状、効果、経
済性等で適宜選択して使用できる。

又、光電子放出材２１からの光電子放出は、本発明者が
すでに提案した様に、反射面を利用して打力うことも出
来る。

〔発明の効果〕

１、　気体中に存在している既に荷電している微粒子を
予め捕集、除去することにより ■　荷電すべき微粒子濃度が少なくなるので微粒子への
光電子の作用を効果的に行うことが出来る。又紫外線又
は放射線のエネルギーを有効に利用できる。

■　微粒子への荷電を確実にかつ高効率で行いうるので
、後流側に適当な荷電粒子の捕集部例えば静電フィルタ
ーあるいはイオン交換フィルターを設置するのみで高清
浄な気体を得ることができる。

■　超微粒子も荷電され捕集できるので、超高清浄空気
室をつくることが出来る。

■　装置、特に荷電部、荷電微粒子捕集部が　１簡易に
、かつ小型化でき、運転管理が容易となり、実用性が向
上する。

λ　予備捕集フィルター又は荷電された微粒子の捕集器
にフィルタ一方式を用いることにより、 ■　荷電微粒子の捕集が確実かつ高効率となり、実用性
が向上し、実用的に有利な方法となる。

■　フィルタ一方式として、特にイオン交換フィルター
を用いることで、酸性ガス（例、Ｈ，Ｓ、ＨＯ／）、ア
ルカリ性ガス（例、ＮＩＩ！、　）、タール類、臭気性
物質も同時に捕集、除去できるので、適用分野、用途に
よっては実用的に一層有利な方式となる。

五　紫外線又は放射線を照射することにより■　殺菌さ
れたクリーンな気体が得られる。

■　バイオテクノロジー分野の如く微生物の存在が特に
影響を及ぼす分野において特に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一例を説明するだめの図面、第２
図は本発明荷電微粒子の予備捕集部、荷電部、荷電微粒
子の捕集部を説明するだめの図面である。 １−クリーンルーム、３・・−プレフィルタ−１４−・
・空気取出し口、６−・・空気調和装置、７−・・ＨＥ
ＰＡフィルター、８−・・ファン部、９・・・・予備捕
集フィルター、１０−・・・紫外線照射部、１１・・・
・フィルター、１２−クリーンペンチ、１５・・・・作
業台、２１　・・・・光電子放出材、２２−・・・紫外
線ランプ、２５−フィルター、 特許出願人　　株式会社荏原総合研究所同　　　　株式
会社荏原製作所

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該荷電された微粒
   子を気体より除去する気体の清浄方法において、気体中
   の荷電微粒子を予め除去しておくことを特徴とする気体
   の清浄方法。 ２、電場において、前記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発生する光電子により、
   前記気体中の微粒子を荷電させる、特許請求の範囲第１
   項記載の気体の清浄方法。 ３、前記光電子放出材が、光電的な仕事関数の小さい物
   質より成る、特許請求の範囲第１項又は第２項記載の気
   体の清浄方法。 ４、前記光電子放出材が、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｙ、Ｇｄ
   、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｔｈ、Ｐｒ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｆｅ、
   Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃ
   、Ｍｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、
   Ｓｎ、Ｐ及びその化合物から選ばれた材料の１つより成
   る、特許請求の範囲第３項記載の気体の清浄方法。 ５、前記光電子放出材が、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｙ、Ｇｄ
   、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｔｈ、Ｐｒ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｆｅ、
   Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃ
   、Ｍｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、
   Ｓｎ、Ｐ及びその化合物から選ばれた材料の少なくとも
   二種以上の合金又は混合物又は複合材より成る、特許請
   求の範囲第３項記載の気体の清浄方法。 ６、前記光電子放出材が、ＡｇとＭｇとの合金である、
   特許請求の範囲第３項記載の気体の清浄方法。 ７、前記光電子放出材が、ＣｕとＢｅとの合金である、
   特許請求の範囲第３項記載の気体の清浄方法。 ８、前記光電子放出材が、ＢａとＡｌとの合金である、
   特許請求の範囲第３項記載の気体の清浄方法。 ９、前記光電子放出材が、黄銅、青銅、りん青銅から選
   ばれた材料の１つより成る、特許請求の範囲第３項記載
   の気体の清浄方法。 Ｉ０、前記光電子放出材が網状である、特許請求の範囲
   第１項乃至第９項の何れか１項記載の気体の清浄方法。 １１、前記電場電圧が、０．１〜１０ｋＶ、好ましくは
   ０．１〜５ｋＶ、より好ましくは０．１〜１ｋＶである
   、特許請求の範囲第２項乃至第１０項の何れか１つに記
   載の気体の清浄方法。 １２、予め気体中の荷電微粒子をイオン交換フィルター
   又は静電フィルターを用いて捕集、除去する、特許請求
   の範囲第１項乃至第１１項の何れか１つに記載の気体の
   清浄方法。 １３、気体吸入口から気体排出口までの気体流路上に、
   予備捕集部、紫外線又は放射線照射部、光電子放出部及
   び荷電微粒子捕集部を設けてなる気体の清浄装置。 １４、気体吸入口から気体排出口までの気体流路上に、
   予備捕集部、紫外線又は放射線照射部、電場、光電子放
   出部及び荷電微粒子捕集部を設けてなる特許請求の範囲
   第１３項記載の気体の清浄装置。