JPS6397247A - 紫外線照射による空気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、パスボックス、無菌エアカーテン
、クリーンチューブ等における空気清浄方法及びその装
置に関する。

〔従来の技術〕

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Ｍ
ＥＳＡ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ａ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、また目づまジによ
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全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先に紫外線
照射による空気清浄方式を提案した（特願昭６０−１８
７２５号）。

紫外線照射方式でハ、光電子放出材への紫外線照射を効
率良く、かつ簡易な維持管理下で行う必要がある。

〔発明の目的〕

本発明は、紫外線照射方式における光電子放出材への紫
外線照射全効率良く、かつ維持管理を簡易に行う方法及
びその装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、 ｆｉ＋　　紫外線を光電子放出材上に照射することによ
り放出される光電子により空気中の微粒子を荷電させた
後、荷電した微粒子を空気中よジ除去する空気清浄方法
において、紫外線を元ファイバにより光電子放出材上に
照射することを特徴とする空気の清浄方法。及び（２ン
を気流入口から９気排出口までの空気流路上に少くとも
光電子放出材上に元ファイバーにより紫外線を照射する
元電子放出部並びにその後流側に荷電粒子捕集部を設け
てなる空気の清浄装置である。

つぎに図面に基いて本発明の詳細な説明する。

第３図はバイオロジカルクリーンルームにおけるクリー
ンベンチ併用方式、即ち、作業領域内の一部だけを高清
浄度にした方式の概略図を示すものである。

第１図は、紫外線照射部の実施例を示す概略図である。

第３図において、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−６で濾過した
後、クリーンルーム１の空気散出し口４から取ｐ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
及び湿度を調節した後、ＨＥＰＡフィル：ｐ−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、紫外線照射部
９、荷電微粒子捕集部１０を設けたクリーンベンチ１１
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）１０，０００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
線を照射することによＶ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を除
去することにより、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１５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。

紫外線照射部９は、その概略図が第１図に示されている
如く、主として紫外線ランプ２２（紫外線放出部）、元
ファイバー２０（元ファイバ一部）、及び光電子放出材
２１（光電子放出部）からなり、光電子放出材面にクリ
ーンベンチ１１の外側に設置された紫外線ランプ２２か
らの紫外線を元ファイバー２０により照射することによ
り放出される光電子により空気２３中の微粒子が効率良
く荷電される。

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、効率の面から遠紫外線を併用するのが好
ましい。

本例の紫外線は、重水素ランプからの紫外線であり、紫
外線ランプ２２の概略を第２図に示す。

電極は、陰極２４と陽極２５、及び両者を包囲する遮へ
い箱２６から成り、外周容器は石英ガラス２７、窓は紫
外線透過ガラス２８、管内には純度の高い重水素ガスが
数ｔｏｒｒ封入されている。

２９は元軸を示し、紫外線ランプからの紫外線の進行方
向を示す。

紫外線ランプの紫外線は、クリーンベンチ１１外側の複
数本の元ファイバーより成る元ファイバー束３０を通し
て照射される。元ファイバー束の紫外ｍは元ファイバー
を通り、クリーンベンチ１１内側の個々の元ファイバー
２０により光電子放出材２１に照射される。

光電子放出材２１への元ファイバー２０による紫外線照
射は、通常、光フアイバー１本当たりＱ、５６ｎから５
ｃＰｎ程度（直径）の円状のスポット照射で行われる。

従って、元ファイバー束３０を構成する元ファイバー２
０の個数は、光電子放出材２１の面積とスポット照射の
面積により適宜法めることが出来る。

元ファイバーの種類は、紫外線ランプ２２の紫外線を光
電子放出材２１上に効率良く、照射出来るものであれば
何でも良い。元ファイバーの種類は、ガラスファイバー
、石英ファイバー、プラスチックファイバーなどあるが
、上記の目的から石英ファイバーが好ましい。

束ねた元ファイバー３０を構成する光フアイバー１本当
たりの直径は、１０μ〜２０ｍ＋であり、紫外線ランプ
から紫外線の導入方法、機械的強度、元ファイバーによ
る照射面積等で適宜選択出来る。

好ましい光フアイバー１本当たりの直径は、（Ｌ１〜１
０■である。

紫外線の元ファイバーへの導入は、紫外線ランプ２２の
紫外線を元ファイバー束３０に［ｉ照射し行う方法や紫
外線を集光レンズ又は曲面状の集九部を介して元ファイ
バー束３０に照射し行う方法などにより実施出来る。

紫外線の元ファイバーへの導入方法は、紫外線ランプの
種類、型式、形状や元ファイバーの種類、形状及び効果
等により適宜法めることが出来る。

次に、光電子放出材について説明すると、光電子放出材
２１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。

Ｎｄ　、　Ｔｈ　、　Ｐｒ　、　Ｂｅ　、　Ｚｒ　、　
Ｆｅ　、　Ｎｉ　、　Ｚｎ　、　Ｃｕ　、　Ａｇ　。

Ｐｔ　、　Ｃｄ、　Ｐｂ　、　Ａｔ、　Ｃ、Ｍｇ、　Ａ
ｕ　、　Ｉｎ　、　Ｂｉ　、　Ｎｂ　、　Ｓｉ。

Ｔｉ　、　Ｔａ　、　Ｓｎ　、　Ｐのいずれか又はこれ
らの化合物又は合金が好ましく、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、ＹｚＯ＠　。

Ｇｄ４０３　、　Ｎｄ４０３　、　Ｔｈ０２　、　Ｚｒ
０１　、　Ｆｅ１０３　、　ＺｎＯ、ＣｕＯ。

Ａｇｚ○、　ｐｔｏ　、　ｐｂ○、　Ａｌ４０Ｂ　、　
ＭｇＯ、Ｉｎ２Ｏ，、ＢｉＯ、Ｎ１）Ｏ。

ＢｅＯなどがあり、またほう化物にはＹＢｓ　、　Ｇｄ
Ｅ、　。

ＬａＢ５　、　ＣｅＢ６　、　ＰｒＢ６　、　Ｚ！”Ｂ
！などがアク、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２〜２０ｗｔ％）、Ｃｕと
Ｂｅ　　との合金（Ｂｅが１〜１０ｗｔ％）及びＢａと
Ａｔ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Ａｔ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
薄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、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′ｌ！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。

一〇 一 第１図に基いてクリーンペンテ１１を説明すると、３１
はクリーンルームからファン８により吸引される空気で
あり、吸引された空気中の比較的粗い微粒子は粗フイル
タ−３２で、予め捕集、除去される。

比較的粗い微粒子を除去された空気２３中の微粒子は、
上記のように元ファイバー２０により紫外線照射された
光電子放出材２１から放出される光電子の作用により、
効率良く荷電される。

又、空気中の微生物は、ここで紫外線エネルギーにより
殺菌作用を受ける。

死滅した生物を含む荷電された微粒子は静電フィルター
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を構成する構造
のものも有効である０静電フイ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５９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。５３は、高清浄度（クラス１０）の無菌空
気である。

〔発明の効果〕

１、　紫外線放出部の紫外線を元ファイバーにより光電
子放出材に照射することにより、■　光電子放出材への
紫外線照射が効率良く行える。

ａ）微粒子の分布（流れの分布）に対応する効果的な照
射が出来る。

ｂ）光電子放出材の形状に対応した効果的な照射が出来
る。

２　紫外線放出部（紫外線ラング）をクリーンルーム設
備（例、クリーンベンチ）の外側に設備することにより
、 ■　紫外線ランプの寿命時の変換が容易であるなど維持
管理が容易となった。

■　紫外線ランプをクリーンベンチ内側に設置した場合
、紫外線ランプの又換時に外部からの汚染があること及
び紫外線ランプ設置部近傍からの発塵があることから改
善の必要があったが、紫外線ランプやその近傍からの汚
染が無くなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を説明するための概略図、第２図は
本発明に使用する紫外線放出部の概略図、第３図はバイ
オロジカルクリーンルームにおけるクリーンベンチ併用
式の空気清浄装置を説明するための概略図である。 １・・・クリーンルーム、３・・・プレフィルタ、６・
・・空気調和装置、７・・・ＨＥＰＡフィルター、８・
・・ファン部、９・・・紫外線照射部、１０・・・荷電
微粒子捕集部、１１・・・クリーンベンチ、１３−・作
業台、２０・・・元ファイバー、２１・・・光電子放出
材、２２・・・紫外線ランプ、２４・・・陰極、２５・
・・陽極、２６・・・遮へい箱、２７・・・外周容器、
２９・・・元軸、３０・・・元ファイバー束、６１・・
・空気、３２・・・粗フィルター 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、紫外線を光電子放出材上に照射することにより放出
   される光電子により空気中の微粒子を荷電させた後、荷
   電した微粒子を空気中より除去する空気清浄方法におい
   て、紫外線を光ファイバーにより光電子放出材上に照射
   することを特徴とする空気の清浄方法。 ２、光ファイバーが石英ファイバーである特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３、１本当りの直径が０．１〜１０ｍｍの光ファイバー
   を束ねたものを使用する特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の方法。 ４、空気流入口から空気排出口までの空気流路上に少く
   とも光電子放出材上に光ファイバーにより紫外線を照射
   する光電子放出部並びにその後流側に荷電粒子捕集部を
   設けてなる空気の清浄装置。