JP2003038622A

JP2003038622A - 空気清浄装置並びに光触媒ユニット

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Publication number: JP2003038622A
Application number: JP2001235554A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tsutsumi; 理包; Hitoshi Niinuma; 仁新沼; Ryuji Masuda; 竜司増田; Takayuki Nokura; 隆行野倉; Masahiro Watanabe; 誠浩渡辺
Original assignee: Nippon Muki Co Ltd
Current assignee: Nippon Muki Co Ltd
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2003-02-12
Anticipated expiration: 2021-08-02
Also published as: JP5153979B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ケミカルフィルタが有する不都合をなくした
空気清浄装置を提供する。【解決手段】除塵フィルタと光触媒ユニットとを含む
空気清浄装置であって、前記光触媒ユニットの上流側に
１次側除塵フィルタを設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケミカルフィルタ
の代替として用いることができる光触媒ユニットと、こ
の光触媒ユニットを備えた空気清浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、除塵だけでなく各種ガス状汚染物
質も除去する必要が有る場合、除塵フィルタが各種ガス
状汚染物質に対する除去機能を有していないため、除塵
フィルタにケミカルフィルタを組み合わせて用いるよう
にしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ケミカルフィルタは確
かに各種ガス状汚染物質の除去機能に優れているもの
の、寿命が短く、メンテナンスに手間がかかり、また、
捕集したガス状汚染物質が離脱してせっかくの清浄環境
を再び汚染してしまうということがあった。詳しく云え
ば、寿命の短いケミカルフィルタは定期交換が必要であ
ることに加え、そのほとんどが再生ができないため、ラ
ンニングコストの大幅な増大を招くという不都合があっ
た。また、ケミカルフィルタにはガス状汚染物質に対す
る分解機能がなく、また、上流ガスの種類や濃度の特異
変動により、ケミカルフィルタに一旦吸着したガス状汚
染物質（有機ガス）や反応副生成物（ＮＯ₂ ^-）の再放出
等に起因する２次汚染が発生することがあった。また、
薬剤添着ケミカルフィルタの場合、有機ガスに対する除
去機能が低く、添着した薬剤の脱離（ＫＭｎＯ₄からの
Ｋ）等に起因する２次汚染が発生することがあった。そ
こで、本発明は、このようなケミカルフィルタが有する
不都合をなくした空気清浄装置を提供することを目的と
する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記要望に
応えるべく鋭意検討の結果、光触媒ユニットの上流側に
一次側除塵フィルタを設けることにより、ケミカルフィ
ルタに代替可能なガス状汚染物質捕捉機能が得られ、し
かも、長寿命でメンテナンス性に優れ、一旦捕捉された
ガス状汚染物質も不用意に離脱しないことを知見した。
本発明の空気清浄装置は、かかる知見に基づきなされた
もので、請求項１記載の通り、除塵フィルタと光触媒ユ
ニットとを含む空気清浄装置であって、前記光触媒ユニ
ットの上流側に１次側除塵フィルタを設けたことを特徴
とする。また、請求項２記載の空気清浄装置は、請求項
１記載の空気清浄装置において、前記光触媒ユニットは
ガラスクロスに光触媒を坦持させてなる通気性シート状
光触媒体から構成されることを特徴とする。また、本発
明の光触媒ユニットは、請求項３記載の通り、ユニット
本体内に、気流の通過方向に積層された複数枚の通気性
シート状光触媒体と、光源とを収容し、空気清浄装置の
ケーシングに載置自在とした光触媒ユニットであって、
前記ユニット本体の上流側に１次側除塵フィルタを付設
したことを特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の空気清浄装置は、例え
ば、ファンフィルタユニットなど、少なくとも除塵フィ
ルタと光触媒ユニットとを含む空気清浄装置であれば、
特にその種類や構成は限定されるものではない。また、
既存のクリーンルームとその空調設備、ミニエンバイロ
メント等の局所制御空間、クリーンベンチ、エアシャワ
ー装置、パスボックス、トンネルユニット、クリーンス
トッカ、クリーンブース、クリーンセル（清浄空気吹出
装置）等の空気清浄設備や装置に前記光触媒ユニットを
組み込んで構成する場合も本発明の空気清浄装置として
含まれるものである。

【０００６】前記除塵フィルタとしては、ＵＬＰＡフィ
ルタ、ＨＥＰＡフィルタ、中性能エアフィルタ、粗塵用
エアフィルタ等、所望の清浄度に応じ、任意のフィルタ
が使用される。

【０００７】前記光触媒ユニットに用いる光源として
は、紫外線ランプ、低圧水銀灯、殺菌灯、ブラックライ
ト蛍光灯等が用いられるが、その内、低波長２５４ｎｍ
の殺菌灯は、光触媒への有効照射光量を強くでき、光触
媒作用が強くなることや、オゾンレスであることから好
ましい。特に、医療、薬品、食品などバイオロジカル分
野においては、殺菌灯と光触媒の併用は除菌効果が高い
ことから好ましい。更に、クリーンルームにおいて、菌
や微生物の除去にも対応でき、殺菌灯の使用は好まし
い。

【０００８】前記光触媒としては、光照射により励起さ
れ、ガス状汚染物質を分解できるものであればいずれで
もよい。酸化チタンや酸化亜鉛など、数多くのものが提
案されているが、分解効率や、安全性、安定度の点から
は酸化チタンが好ましい。この酸化チタンは、ルチル
型、アナターゼ型あるいはこれらの共存形のいずれでも
構わないが、低エネルギの光を反応させるには、ルチル
型が適しており、また、反応の活性を高めるには、アナ
ターゼ型が適している。また、前記光触媒に、Ｐｔ，Ａ
ｇ，Ｐｄ，ＲｕＯ₂，Ｃｏ₃Ｏ₄の添加が、ガス状汚染物
質の分解作用が促進されるので好ましい。

【０００９】前記光触媒体の形状は、クロス状、ハニカ
ム状、ペーパ状等があり、いずれの形状でも構わない
が、光触媒ユニットの増設による圧損上昇を低く抑えら
れ、且つ紫外線の漏洩がなく各種ガス状汚染物質の分解
が安全に行われることから、１０〜５０％の開口率を有
する網目状基材に光触媒を固定化させてなる通気性シー
トとすることが好ましい。前記開口率が１０％未満とな
ると、光透過性が低下することに加え、通気性も悪くな
り、光触媒ユニットの圧損が大きくなるおそれがあり、
開口率が５０％を超えると、光触媒の効果が低減するこ
とに加え、紫外線が光触媒ユニットから外部へ漏洩し光
触媒ユニットの安全性が問題となる。また、光触媒自体
は加熱再生が容易であることから、耐熱性基材の使用が
好ましい。更に、ガス状汚染物質の吸着機能の点から
は、基材表面が酸処理等により多孔質化されたものの使
用が好ましい。いずれにしても、光触媒ユニットを構成
する光触媒体は、通気性シートの形状に構成し、これら
を複数枚、離間状態に積層して配置するのが好ましい。
ここでいう離間状態とは、通気性シート状光触媒体の大
部分が接することなく、好ましくは１〜１０ｍｍ程度の
間隙を有するような積層状態をいうものである。

【００１０】また、前記光触媒ユニットを長寿命化する
観点から、前記光触媒ユニットの上流側に１次側除塵フ
ィルタを設ける必要がある。このような除塵フィルタと
しては、粗塵用エアフィルタ、中性能エアフィルタ、Ｈ
ＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ等のフィルタが使用
される。

【００１１】次に、図面に基づき本発明空気清浄装置の
一実施の形態につき、説明する。図１は、本発明の光触
媒ユニット１０を備えたファンフィルタユニット３０を
示すもので、シロッコファンからなるファン３２を備え
た外形寸法が５７３ｍｍ×１１７３ｍｍ×２６０ｍｍの
ファンユニット３１の空気吹き出し口３３に５７０ｍｍ
×１１７０ｍｍ×７５ｍｍのＵＬＰＡフィルタからなる
除塵フィルタ３５を備え、ファンユニット３１のファン
３２で吸引された空気が除塵フィルタ３５で清浄化さ
れ、清浄空気として下方に吹き出されるようになってい
る。

【００１２】また、ファンユニット３１の天井部３４に
は、ケミカルフィルタに代え、光触媒ユニット１０が載
置固定されている。この光触媒ユニット１０の詳細を説
明すれば、図２乃至図７に示すように、下方から順に、
ダミーボックス１１と、触媒ボックス１２と、光源ボッ
クス１３と、触媒ボックス１２とが、４段に積層され、
互いにキャッチクリップ１４で連結自在となっている。
尚、図中１５は取っ手を示す。

【００１３】ダミーボックス１１はファンフィルタユニ
ット３０のファン３２の収容空間を確保するために用い
られるもので、このような空間を特に必要としない場合
には、省略することもできる。

【００１４】触媒ボックス１２，１２間に介装される光
源ボックス１３内には、光源１３ａとして、波長２５４
ｎｍの紫外線ランプが４本並行に等間隔に配列されてい
る。尚、図略の安定器やグローランプなどの前記光源１
３ａについての電気補助系統はファンフィルタユニット
３０の天井部３４に設けた電気ボックス３６内に収容す
るようにした。

【００１５】前記各触媒ボックス１２は、後記詳述する
触媒ホルダー２０を１２個備えるもので、図面で上下方
向に３個ずつ、左右方向４列の配置とされている。そし
て各列毎に、ガイドレール１２ａが左右両側に設けられ
ており、触媒ホルダー２０はこのガイドレール１２ａに
案内されて、シール剤を用いることなくメカニカルシー
ルされた状態で触媒ボックス内１２内に収容されること
となる。尚、触媒ホルダー２０を触媒ボックス１２内に
収容したり、取り出したりする際には、上側のガイドレ
ール１２ａを固定しているビス１２ｂを弛めて、ガイド
レール１２ａの一部を取り外すことで、簡単に行える。

【００１６】前記触媒ホルダー２０は、図６及び図７に
詳細を示したとおり、枠体２０ａの一部をビス２０ｂで
取り外し自在とされ、また、枠体２０ａ内にはガイドレ
ール２０ｃが設けられ、アナターゼ型の酸化チタンから
なる光触媒を繊維径９μｍのＥガラス繊維からなる開口
率２５％のガラスクロスに５質量％坦持させてなる１９
５×１４５ｍｍ×０．６ｍｍの通気性シート状光触媒体
２０ｄを４枚、ガイドレール２０ｃに案内されて、シー
ル剤を用いることなくメカニカルシールされた状態で触
媒ホルダー２０内に収容できるようになっている。

【００１７】かくして、図３乃至図５に示すように、下
方から順に、ダミーボックス１１と、触媒ボックス１２
と、光源ボックス１３と、触媒ボックス１２とをキャッ
チクリップ１４で留めて、４段に積層し、通気性シート
状光触媒体２０ｄを光源１３ａを挟んで上下方向に４層
ずつ、それぞれ気流の通過方向に離間状態で積層配置し
た状態に構成する。このように構成された外形寸法５４
３ｍｍ×８４３ｍｍ×２４０ｍｍの光触媒ユニット１０
の気流の通過方向上流側に５４３ｍｍ×８４３ｍｍ×７
５ｍｍの中性能フィルタからなる１次側除塵フィルタ３
７を設ける。このように気流の通過方向上流側に１次側
除塵フィルタ３７を設けることにより、光触媒の表面へ
の塵埃付着が軽減され、光触媒の寿命が長寿命化する。

【００１８】このようにして上流側に１次側除塵フィル
タ３７が付設された光触媒ユニット１０は、ファンフィ
ルタユニット３０の天井部３４に載置して固定するだけ
で、簡単に取り付けることができる。また、従来のケミ
カルフィルタを備えたファンフィルタユニットのケミカ
ルフィルタと前記上流側に１次側除塵フィルタが付設さ
れた光触媒ユニットとを交換し、本発明の光触媒ユニッ
トを備えた空気清浄装置に組み立てることもできる。

【００１９】前記空気清浄装置の上流側に１次側除塵フ
ィルタが付設された光触媒ユニットは、空調系に設置
し、ファンが駆動されると、空気が上流側の１次側除塵
フィルタで除塵されてから気流方向に積層された通気性
シート状光触媒体を通過して流れることになる。この空
気が通気性シート状光触媒体に接触し、空気中の有機ガ
ス等の汚染物質が通気性シート状光触媒体に一旦捕捉さ
れ、更に坦持された光触媒によって分解されて無害化さ
れ、その後、空気は下流の除塵フィルタで更に清浄化さ
れることになる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の空気清浄装置の具体的な実施
例を比較例と共に説明する。（実施例１）前記図１に示す空気清浄装置の光触媒ユニ
ットの通気性シート状光触媒体を、光源ボックスを挟ん
で配置される上下の触媒ボックス内に光源に近接させて
１２枚ずつ１層だけ、即ち、上下に２層、合計で２４枚
収容し、これを実施例１とした。

【００２１】（実施例２）前記図１に示す空気清浄装置
の光触媒ユニットの通気性シート状光触媒体を、光源ボ
ックスを挟んで配置される上下の触媒ボックス内に１２
枚ずつ４層、即ち、上下に８層、合計で９６枚収容し、
これを実施例２とした。

【００２２】（比較例１）実施例１の光触媒ユニットに
代え、５００ｍｍ×８００ｍｍ×１２０ｍｍのケミカル
フィルタを、５４３ｍｍ×８４３ｍｍ×１２０ｍｍのダ
ミーボックス上に取り付けたものに交換し、これを比較
例１とした。

【００２３】（比較例２）前記図１に示す空気清浄装置
において、光触媒ユニットの上流側の１次側除塵フィル
タを取り除いた上で、光触媒ユニットの通気性シート状
光触媒体を、光源ボックスを挟んで配置される下方の触
媒ボックス内のみに光源に近接させて、１層だけ、即
ち、合計で１２枚収容し、これを比較例２とした。

【００２４】（比較例３）光触媒ユニットの上流側の１
次側除塵フィルタを取り除いたこと以外は実施例１と同
様にして空気清浄装置を構成し、これを比較例３とし
た。

【００２５】次に、このようにして得られた実施例１及
び２並びに比較例１乃至３の各空気清浄装置について、
下記の特性につき試験・評価した。（ウエハー表面ＤＢＰ吸着量測定）上記各空気清浄装置
を、６００ｍ³で空気循環率９５％の実験用クリーンル
ームの空調系に据え付け、ファン風量２０ｍ³／分で運
転した。そして、直径１５ｃｍ、厚み６００μｍの円盤
型シリコンウエハー（通称６インチウエハー）を不活性
ガス２８０℃×３時間で加熱清浄化処理した後、前記ク
リーンルーム雰囲気内及び前記空気清浄装置の直下に２
４時間放置し、ウエハー加熱脱着／ＧＣ−ＭＳ法によ
り、ウエハー表面のＤＢＰ吸着量を測定し、その結果を
表１に示した。尚、空気清浄装置運転前のウエハー表面
のＤＢＰ吸着量は、１．３３ｎｇ／ｃｍ ²であった。 (圧力損失)前記運転中の圧力損失をＪＩＳＢ９９０８
所定の測定方法によって測定した。

【００２６】（寿命評価）寿命Ａ前記ＤＢＰ吸着量測定における空気清浄装置直下のウエ
ハー表面のＤＢＰ吸着量を０．２ｎｇ／ｃｍ²未満に維
持できる時間を寿命Ａとして評価した。寿命Ｂ前記ＤＢＰ吸着量測定におけるクリーンルーム雰囲気内
でのウエハー表面のＤＢＰ吸着量を０．２ｎｇ／ｃｍ²
未満に維持できる時間を寿命Ｂとして評価した。尚、ウ
エハー表面のＤＢＰ吸着量が０．２ｎｇ／ｃｍ²未満で
あると、ゲート酸化膜の絶縁破壊などが起こらないレベ
ル、即ち、ウエハーに不良が生じないレベルとされてい
る。

【００２７】（ワンパスによるＤＢＰ吸着量コントロー
ル性）次に、前記ＤＢＰの吸着量測定において、空気清
浄装置をワンパスで運転した際のウエハー表面のＤＢＰ
吸着量を測定し、空気清浄装置直下での吸着量を０．２
ｎｇ／ｃｍ²未満に制御できる場合を○、制御できない
場合を×として表１に示した。

【００２８】（循環運転によるＤＢＰ吸着量コントロー
ル性）次に、前記ＤＢＰの吸着量測定において、クリー
ンルーム内に清浄な外気を導入しながら空気清浄装置を
連続循環運転した際のウエハー表面のＤＢＰ吸着量を測
定し、クリーンルーム雰囲気内での吸着量を０．２ｎｇ
／ｃｍ²未満に制御できる場合を○、制御できない場合
を×として表１に示した。

【００２９】（メンテナンスフリー性）光触媒を寿命が
きたら交換と廃棄が必要な場合を×、不活性ガス中で１
８０℃、1時間の加熱再生処理でメンテナンス可能な場
合を△、そのような加熱再生処理を必要とせずメンテナ
ンスフリーが可能な場合を○として評価し、表１に示し
た。

【００３０】

【表１】

【００３１】前記表１から明らかなように、本発明実施
例の場合、従来のケミカルフィルタと同程度ないしは１
０％ダウン程度のＤＢＰの吸着性を圧力損失を小さくし
て達成でき、ケミカルフィルタの代替として利用できる
ことが明らかである。しかも、本発明実施例の場合、ケ
ミカルフィルタに比べて、極めて寿命が長く、しかも、
メンテナンス性にも非常に優れることが確認できた。

【００３２】

【発明の効果】このように、本発明の空気清浄装置によ
れば、従来のケミカルフィルタの代替として光触媒ユニ
ットを用いることができ、長寿命で、メンテナンス性に
優れ、しかも、吸着物質の離脱による飛散の恐れがな
い、空気清浄装置を提供できる。また、本発明の光触媒
ユニットによれば、ファンフィルタユニット等に簡単に
取り付けることができ、また、既設のケミカルフィルタ
と取り替え自在であるため、前記空気清浄装置を簡単に
構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明空気清浄装置の正面図

【図２】上流側に１次側除塵フィルタが付設されてい
ない状態の本発明光触媒ユニットの平面図

【図３】上流側に１次側除塵フィルタを付設した状態
の同正面図

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図

【図５】図４の要部拡大断面図

【図６】本発明光触媒ユニットに装着される触媒ホル
ダーの斜視図

【図７】同分解状態で示した斜視図

【符号の説明】

１０光触媒ユニット１１ダミーボックス１２触媒ボックス１２ａガイドレール１２ｂビス１３光源ボックス１３ａ光源１４キャッチクリップ１５取っ手２０触媒ホルダー２０ａ枠体２０ｂビス２０ｃガイドレール２０ｄ通気性シート状光触媒体３０ファンフィルタユニット３１ファンユニット３２ファン３３空気吹き出し口３４天井部３５除塵フィルタ３６電気ボックス３７１次側除塵フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者増田竜司岐阜県不破郡垂井町630 日本無機株式会社垂井事業所内 (72)発明者野倉隆行茨城県結城市作の谷415番地日本無機株式会社結城事業所内 (72)発明者渡辺誠浩茨城県結城市作の谷415番地日本無機株式会社結城事業所内Ｆターム(参考） 4C080 AA07 BB02 CC01 CC12 HH05 JJ03 KK08 LL10 MM02 NN01 QQ11 4D048 AA21 BA07X BA12X BA30Y BA31Y BA32Y BA34Y BA37Y BA41X BB08 BB18 CA02 CA06 CC08 CC40 CD05 CD08 EA01 4G069 AA03 BA04A BA04B BA14A BA14B BA48A BB02A BB04A BC32A BC67A BC70A BC72A BC75A CA11 CA17 EA13 EB14Y EE07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】除塵フィルタと光触媒ユニットとを含む
空気清浄装置であって、前記光触媒ユニットの上流側に
１次側除塵フィルタを設けたことを特徴とする空気清浄
装置。
【請求項２】前記光触媒ユニットはガラスクロスに光
触媒を坦持させてなる通気性シート状光触媒体から構成
されることを特徴とする請求項１記載の空気清浄装置。
【請求項３】ユニット本体内に、気流の通過方向に積
層された複数枚の通気性シート状光触媒体と、光源とを
収容し、空気清浄装置のケーシングに載置自在とした光
触媒ユニットであって、前記ユニット本体の上流側に１
次側除塵フィルタを付設したことを特徴とする光触媒ユ
ニット。