JP2005074392A - 光触媒による炭化水素を含む気体の清浄方法と装置及び清浄空間 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 処理空間内の炭化水素を含む気体の清浄方法において、該処理空間内の気体を発光ダイオードで光照射されている光触媒と温度変化させて生じる気流により接触させることとしたものであり、また、処理空間内1の炭化水素3を含む気体の清浄装置Aにおいて、該処理空間内の気体を接触させる光触媒4と、該光触媒表面に光照射する発光ダイオード5と、該処理空間内の気体を光触媒に接触させるための気流を生じさせる加熱源6とを備えたものであり、前記加熱源は、前記処理空間1リットル当り0.02〜2Wとすることがよく、さらに、該清浄空間には、該空間内の気体を冷却する冷却手段7を備えることができる。
【選択図】 図1
Description
本発明の適用分野は、例えば、(1)半導体製造工程におけるウエハの汚染防止、(2)液晶製造工程におけるガラス基板の汚染防止、(3)精密機械製造工程における基材の汚染防止、である。
本発明の清浄方法及び装置、清浄空間の適用箇所の例としては、半導体製造工場、液晶製造工場、精密機械製造工場などにおけるクリーンルーム内の空間、例えば、安全キャビネット、クリーンボックス、貴重品の保管庫、ウエハ保管庫がある。また、別の適用分野としたは、民生における高級カメラ、レンズ、宝石等の高級品の保管庫、また、車、車両等の閉鎖空間がある。
本発明は、空気の他に、N2、Ar等周知の気体の清浄化に好適に適用できる。
クリーンルームにおいては、微粒子(粒子状物質)や、自動車の排気ガスなどに起因する空気中のメタン以外の極低濃度の炭化水素(H.C)などのガス状物質が、汚染物質として問題となる。特に、H.Cは、ガス状有害成分として通常の空気(室内空気及び外気)中の極低濃度のものが汚染をもたらすので、除去する必要がある。
また、最近では、クリーンルームの構成材の高分子樹脂類からの脱ガスが、H.C発生源として問題となっている。すなわち、H.Cの起因として通常のクリーンルームでは、外気から導入されたH.C(クリーンルームでのフィルタでは、H.Cは除去できないので、外気中のH.Cは導入されてしまう)に、前記のクリーンルーム内で発生したH.Cが加わるので、外気に比べてクリーンルーム中のH.Cは高濃度となり、基材や基板を汚染する。
従来のクリーンルームの空気を浄化する方法あるいはそのための装置には、大別して、
(1)機械的ろ過方法(HEPAフィルターなど)、
(2)静電的に微粒子の捕集を行う、高電圧による荷電あるいは導電性フィルターによるろ過方式(HESAフィルターなど)、がある。
これらの方法は、いずれも微粒子の除去を目的としており、メタン以外の炭化水素(H.C)のような、接触角を増大させるガス状の汚染物質の除去に対しては効果がない。
一方、ガス状の汚染物質であるH.Cの除去法としては、燃焼分解法、O3分解法などが知られている。しかし、これらの方法は、クリーンルームヘの導入空気中に含有する極低濃度のH.Cの除去には効果がない。これらに対し、本発明者らは、基材又は基板表面の汚染を防止する方法及び装置として、上記接触角の増大を防止するために吸着材や吸収材などを用いる方法及び装置をすでに提案した(特許第2582706号、特許第3320730号各公報)。
これらの方法及び装置では、H.C除去に吸着材や吸収材を用いるいるので、次のような問題点があった。
(1)被清浄気体の流動化にファンが必要なため、ファンから(二次)汚染物が発生する、(2)H.C種類によってはH.Cの吸着特性により吸着表面で置き換え現象があるので、後方へ放出(流出)する、(3)上記のような高清浄化(空間)には原理的に無理がある、(4)吸着、蓄積のため短ライフであり、このため廃棄物が発生(地球環境問題)する。
上記光触媒の利用では、該触媒への光照射を紫外線ランプ、例えば、棒状ランプで行うため、次のような問題点があった。(1)光触媒への光照射が不均一(平面に対して照射光量が不均一)なため、除去性能にむらがあり、過剰設計が必要となる。(2)ランプからの光は、放射状に放出されるので、適正運転に対して設計に限界がある。(3)コンパクト化に限界がある。(4)ランプ寿命は、通常5,000〜8,000時間(1年以内)程度のため保守が煩雑で実用に難がある。(5)電源回路等、全体システムが大型化する。
また、本発明では、処理空間内の炭化水素を含む気体の清浄装置において、該処理空間内の気体を接触させる光触媒と、該光触媒表面に光照射する発光ダイオードと、該処理空間内の気体を光触媒に接触させるための気流を生じさせる加熱源とを備えたことを特徴とする気体の清浄装置としたものである。
前記清浄方法において、加熱源は、出力が処理空間の容積1リットル当り0.02〜2Wとするのがよく、前記発光ダイオードは、有機物を発生しない材料で設置するのがよい。
さらに、本発明では、気体の清浄装置により、前記処理空間内の気体が清浄化されたことを特徴とする清浄空間としたものである。
前記清浄空間は、該空間内の気体を冷却する冷却手段を備えることができる。
(1)H.Cを含む気体の浄化において、処理空間内あるいは隣接した位置に、光触媒、光照射するLED、及び処理空間容積1L当り0.02〜2Wの加熱源の設置を行うことにより、
(a)処理空間内に、処理空間中のH.Cが光触媒により効果的に分解・除
去される気流が生じ、H.Cが高効率で分解・除去された。
(b)LEDは、光触媒に対向して配置できるので、放射光が対向する光触媒
に照射光量が大となり、光触媒が高効率に使用できた。
(2)加熱源からの熱量が、処理空間の天井及び壁面からの放熱量よりも多い場合、処理空間の天井及び/又は壁面の一部に冷却手段を設けることにより、処理空間上下間に、一定の温度差が保持できるので、処理空間内にH.C除去に効果的な気流ができ、H.Cが高効率に除去できた。
(3)LEDの設置を有機物を発生しない材料で行うことにより、LED設置材料からの発生ガスがなくなったので、高清浄気体が得られた。
(a)ファン(気体流動化部)からの二次汚染物の発生がない。
(b)H.Cが分解・除去される(吸着材や吸収材のように蓄積・捕集されな
い)ので、ライフが長く、廃棄物発生の問題がない。
(c)上記により、信頼性の高い清浄方式となった。
(5)光源としてLEDを用いたので、従来のランプが5,000〜8,000時間(1年以内)のライフに比較し、5万時間(5年以上)に長持ちした。また、電源回路が小型化した。即ち、実用性が向上した。
(6)要求性能によっては、粒子除去を組合せ(併用)することにより、
(a)ガスと粒子の同時除去が可能となった。
(b)上記により、利用分解・用途が広がった。
(7)本発明の構成を一体化(ユニット化)することにより、清浄化装置が小型化されるので、清浄空間の任意の場所に設置できた。
(a) 保守性が簡易になるので実用性が向上した。
(b) 本発明の利用分野、用途が広がった。
(1)H.Cを含む空間中の気体は、該空間に光触媒に対向してLEDをを設置し、空間の光触媒下方部に、処理空間容積L当り、0.02〜2Wの加熱源を設置するとファンレスで効果的に清浄化される。
(2)すなわち、前記加熱源設置により、処理空間の気体は、空間内を効果的に流動化する。これにより、該気体は、LEDからの光が照射された光触媒部を順次通過するので、H.Cを含む気体は、順次分解処理され清浄化される。この加熱による1ワット(W)当りの清浄化気体の流量は、1〜10L/minであるが、実用上は、加熱源位置、形状、流路における熱バランス等によるロスがあるので、1〜6L/minである。好適な加熱源大きさ(W数)は、処理空間の大きさ、要求除去速度等で決めることができる。
(4)半導体のクリーンルームのごとく、極低濃度H.Cが問題になる場合は、LEDの設置を有機物を含有しない材料で行うことが清浄空間創出に重要である。
(5)気体の清浄化では、NH3のような塩基性ガス、NOx、SOx、HCl、HFのような酸性ガスは、フィルタ上に中和反応等で固定化されるので効果的に捕集できる。一方、H.Cはフィルタで捕集されると、炭化水素の種類により吸着特性によってフィルタから流出するので(置き換え現象)、長時間の効果的捕集は困難である。これに対し、光触媒は、H.CをCO2、H2Oのような低分子量ガスに分解するので長時間高効率で除去できる。従って、光触媒と塩基、酸性ガス捕集フィルタを組合せると、多種類の有害成分の効果的除去が可能となり、用途によっては実用効果が大きい。
LED(発光ダイオード)は、後述する光触媒を照射し、光触媒が光触媒作用を発揮するものであれば何れでもよい。
LEDの出力は、0.1mW/cm2以上のものが実用上の効果から好ましい。通常0.1〜20mW/cm2、好ましくは0.5〜5mW/cm2であるが、用途、要求性能、装置形状、規模等で適宜予備試験を行い決めることができる。
光触媒は、前記LEDからの光照射により、光触媒作用を発揮するもので、H.Cを低分子量ガス(例、CO2、H2O)に分解できるものであれば何れでもよく、LEDに対向した位置(LEDからの光が効果的に照射される位置)に設置される。
通常光触媒は、半導体材料が効果的であり、容易に入手でき、加工性も良いことから好ましい。効果や経済性の面から、Se,Ge,Si,Ti,Zn,Cu,Al,Sn,Ga,In,P,As,Sb,C,Cd,S,Te,Ni,Fe,Co,Ag,Mo,Sr,W,Cr,Ba,Pbのいずれか、又はこれらの化合物、又は合金、又は酸化物が好ましく、これらは単独で、また2種類以上を複合して用いる。
また、光触媒作用の向上のために、上記光触媒材に、Pt,Ag,Pd,KOH,RuO2 ,Co3 O4 の様な物質を加えて使用することもできる。該物質の添加は、光触媒によるH.C分解作用が促進されるので好ましい。これらは、一種類又は複数組合せて用いることができる。通常、添加量は、光触媒に対して0.01重量%〜1.0重量%であり、適宜添加物質の種類や要求性能などにより予備実験を行い、適正濃度を選択することができる。添加の方法は、含浸法、光還元法、スパッタ蒸着法、混練法など周知手段を適宜用いることができる。
また、LED表面への光触媒の付加(被覆)がある。LED表面への光触媒の付加は、一体化によりコンパクトされるので、適用先、要求仕様によっては好ましく、適宜使用できる。
LED表面への光触媒の固定法は、ゾルーゲル法、焼結法、蒸着法、スパッタリング法などの周知の付加手段を適宜に用いて行うことができる。この場合の付加の厚さは、光触媒が光源からの光を吸収し、表面の光触媒か、活性化すれば良いので、薄膜状でLEDの光が光触媒表面に到達する程度の厚さで良い。そして、好適な薄膜の厚さは、用いる光触媒の種類(光の透過性)、LED種類(波長)、出力などにより、適宜予備実験を行い決めることができる。
光触媒の設置場所は、密閉空間の壁面部や天井部にLEDに対向して1又は数個所設置すればよい。光触媒の設置場所やその設置面積は、用途、設置形状、規模、要求性能、光触媒やその固定化方法、LEDの種類や光の照射方法などにより、適宜予備試験を行い決めることができる。
すなわち、通常のクリーンルームにおける基板表面の接触角を増加させるH.Cで共通して言えることは、高分子量のH.Cが主であり、その構造として−CO、−COO結合(親水性を有する)を持つことである。このH.Cは、親水部(−CO、−COO結合部)を有する疎水性物質(H.Cの基本構造のC−C−の部分)と考えることができる。具体例で説明すると、通常のクリーンルームにおけるガラス基板などの基板の表面の接触角を増加させるH.Cは、C16〜C20の高分子量H.C、例えばフタル酸エステル、高級脂肪酸フェノール誘導体であり、これらの成分に共通することは化学的構造として、−CO、−COO結合(親水性を有する)を持つ。これらの汚染をもたらすH.Cの起因は、高分子製品の可塑剤、離型剤、酸化防止剤などであり、高分子製品の存在する個所が発生源である(「空気清浄」第33巻、第1号、p16〜21、1995)。
加熱源は、設置により処理空間の気体をファンレスで流動化させるので、これにより、処理空間のH.Cを含む気体は、順次LEDからの光が照射された光触媒設置部に供給され、処理される。
加熱源は、上記流動化を引き起こすものであればよく、周知の加熱源を上記光触媒取付部下方に取付けることで効果的な流動化が得られる。
このような、加熱源として、例えば、電熱ヒーター、ランプ、熱交換器、ヒートパイプがある。これらは、設置の規模によって選択できる。例えば、小型装置は電熱ヒーター、ランプが好適である。発生流量は、加熱源種類、設置方法や位置、装置構造(圧損の程度等)により決まるが、本発明者の検討では、実用上、熱源1W当り、1〜6L/min(L:循環流量、W:加熱源の熱としての電力)である。
冷却手段は、上記のごとくして加えられた入熱(W)を冷却することにより、処理空間における清浄化を、効果的に行う場合に付設して用いる。例えば、要求仕様において、除去速度を早くすべく(処理空間の天井や壁面からの放熱量に比較して)入熱量を多くする場合は、処理空間の温度が上昇してしまう。この様な場合に冷却手段の設置を行う。これにより、処理空間において適切な温度差(例、室温に対して、5〜10℃高い温度差)ができるので、気体の循環が安定に維持され、効果的なH.C除去が長時間安定して行える。
冷却手段における冷却は、処理空間材質や環境条件(例気流の程度)等により影響される放熱量を試算し、入熱量(加熱源大きさ)と差し引きすることにより、必要冷却量を決めることができる。
この様な冷却手段の設置は、一般に、処理空間の材質が金属材(例、SUS,Al)の様に熱伝導率(放熱作用)が大の場合は、冷却は小容量で良いが、プラスチック(例、ポリカーボネイト、フッ素樹脂)の様に熱伝導率が小の場合は、天井や壁面に、冷却手段として予め熱伝導率大の材料、例えば、金属材を設置し、その面を介して冷却すると効果的である。
冷却手段は、上記目的が達成できるものであれば、何れでも良く、周知方式が利用できる。この様な冷却手段として、例えば、ペルチェ素子、熱交換器、冷凍器、冷却塔、ファンコイルユニットがある。
上記加熱源、冷却手段の種類、出力、位置、形状は、用途、要求仕様、処理空間の材質と大きさ、形状、経済性等から適宜予備試験を行うことで決めることができる。
上記の加熱と冷却は、通常、清浄空間の下部が室温程度に対し上部は、用途、要求性能等により5〜15℃、好ましくは10℃以下の差となる様に設定する。即ち、高すぎる温度の設定は、処理空間等の材料からの発生ガスが問題になるので好ましくない。温度は、用途、要求性能、材料等から適宜予備試験を行い、決めることができる。
密閉空間での清浄化では、プラスチック(例、フェノール樹脂)上にLEDを固定すると、LED周辺からの発熱により、プラスチックから発生ガス(高分子量のH.C)が生じ、汚染を引き起こす。
そこで、要求性能、LED種類、用途等によっては、LEDの固定化基板を有機物を発生しない材料とする。この様な材料は、発生ガスがなく、LEDを固定できるものであれば何れでも良く、紙、ガラス、セラミックス、金属がある。この内、紙は軽量で加工が容易なことから好ましい。
上記は、光触媒によるガス汚染物質のH.C除去についてであるが、用途によっては、ガス汚染物質と粒子状物質(微粒子)の同時除去が必要である。この様な場合は、圧損の少ない周知の微粒子除去手段を組み合わせて用いることができる。
次に、光電子を用いる方式を説明する。この方式は、光電子放出材に紫外線照射を行い、光電子を発生させ、該光電子により微粒子を荷電して、荷電微粒子を捕集材を用いて捕集することにより微粒子を除去するものである。
この方式の構成について夫々説明する。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何れでも良く、光電的な仕事関数が小さなもの程好ましい。効果や経済性の面から、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,Ti,Ta,U,B,Eu,Sn,P,W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2種以上を複合して用いることができる。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。
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Al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Al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300〜400℃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。
この例として、紫外線透過性物質(母材)としての石英ガラス上に、光電子を放出し得る物質として、Auを薄膜状に付加したものがある(特公平7−93098号公報)。光電子放出材を母材に付加して使用する場合は、本発明者らがすでに提案しているように、導電性物質の付加を併せて行い用いることができる。(特許第2598730号公報)。
これらの材料の使用形状は、棒状、線状、格子状、板状、プリーツ状、曲面状、円筒状、金網状等の形状が、使用でき紫外線の照射面積の大きな形状のものが良い。
光電子放出材への光照射源は、該照射により光電子放出材から光電子放出されるものであれば何れでも良く、上記LEDも好適に利用できる。光触媒照射用LEDは、LEDからの光で、光触媒によるH.C分解用及び光電子放出材からの微粒子荷電のための光電子放出用として、すなわち設置LEDが複合的(ガス除去用と微粒子除去用)に利用できるので、用途によっては小型化されるので好ましい。
荷電微粒子の捕集材(集じん材)は、荷電微粒子が捕集できるものであれば何れでも使用できる。通常の荷電装置における集じん板、集じん電極等各種電極材が好適に使用できる。
例えば、後述のごとく本発明の構成を一体化(ユニット)して使用する場合は、処理空間に隣接して該ユニットを設置し、これらに開口部を設け、構成することにより本発明の清浄化が達成される。
これは、天然繊維もしくは合成繊維、又はこれらの混合体等の支持体表面に、陽イオン交換体もしくは陰イオン交換体又は陽イオン交換基と陰イオン交換基を併有するイオン交換体を支持させたものであり、その方法としては、繊維状の支持体に直接支持させてもよく、織物状、編物状又は植毛状の形態にした後、これに支持させることもできる。また、ハニカム状母材に、イオン交換体を支持させてもよい。いずれにしても、最終的にイオン交換体を支持した繊維状のような圧損の少ない形状となっていればよい。
前記炭化水素系重合体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリブテン等の脂肪族系重合体、ポリスチレン、ポリα−メチルスチレン等の芳香族系重合体、ポリビニルシクロヘキサン等の脂環式重合体、或いはこれらの共重合体が用いられる。
また、前記含フッ素系重合体としては、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−四フッ化エチレン共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体等が用いられる。
次に、前記イオン交換体としては、特に限定されることなく種々の陽イオン交換体又は陰イオン交換体が使用できる。例えば、カチオン交換の場合を例にとると、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含有体、第一級〜第三級アミノ基、第四アンモニウム基などの陰イオン交換基含有体、或いは上記陽及び陰両者のイオン交換基を併有するイオン交換体が挙げられる。
具体的には、前記繊維上に、例えばアクリル酸、メタクリル酸、ビニルベンゼンスルホン酸、スチレン、ハロメチルスチレン、アシルオキシスチレン、ヒドロキシスチレン、アミノスチレン等のスチレン化合物、ビニルピリジン、2−メチル−5−ビニルピリジン、2−メチル−5−ビニルイミダゾール、アクリロニトリルをグラフト重合させた後、必要に応じ硫酸、クロルスルホン酸、スルホン酸などを反応させることによリ、陽又は陰イオン交換基を有する繊維状イオン交換体が得られる。
これらのイオン交換繊維の内、陽イオン交換基と陰イオン交換基の用い方は、対象処理気体中の被除去成分の種類や濃度によって決めることができる。例えば、被除去成分を予め測定・評価し、それに見合うイオン交換繊維の種類と量を用いればよい。アルカリ性ガスを除去したい場合は、陽イオン交換基(カチオン交換体)を有するもの、また、両者の混合ガスでは、陽と陰の両者の交換基を有する繊維を用いることができる。
(1) 放射線照射によるグラフト重合で製造したイオン交換繊維には、イオン交換体(吸着機能の部分)が均一に付加密度が高く付加するので、吸着速度が早く、かつ吸着量が多い。
(2) 特に、アンモニア、アミン、有機酸(脂肪酸)系の成分の捕集に優れている。これらの成分は人や家畜(ペット)から発生し、極低濃度でも臭気があるが、本フィルタはこれらのガスを臭気が感じなくなるまで捕集できるので実用上有効である。
(3) 乾燥しても、微粒子等のそれ自身からの発生物質が少なく劣化しない。
(4) 流動抵抗が少ない。
例えば、H.Cに共存する気体中に、NOXやSOX濃度が高い場合に使用すると効果的である。
上記発明の構成を一体化(ユニット)すると、保守性が簡易になることから、用途によっては好ましい。
図1は、本発明の清浄装置を半導体製造工場におけるウエハ保管庫に適用した断面構成図である。
ウエハ保管庫1は、クラス10000のクリーンルームに設置され、ウエハ2は、保管庫1に収納することにより、ガスと粒子汚染から保護(汚染防止)される。
ウエハ保管庫1は、保管庫1中のH.C3の分解除去のための光触媒4と、該光触媒4に光照射を行うLED5、保管庫1内にファンレスで気流発生させるための加熱源(ヒータ)6、保管庫1の温度を一定以下に冷却維持するための冷却器(ペルチェ素子)7、保管庫1中粒子状物質(粒子)8を捕集除去のための電極材9より構成される。
保管庫1は、ヒータ6による入熱により、保管庫内上下に温度差、特に、汚染物質除去部A上下に顕著な温度差が生じ、それにより気流10−1、10−2が発生し、保管庫1中の汚染物としてのH.C3及び粒子8は、順次、ヒータ6、光触媒4、LED5、電極9から成る汚染物質除去部Aに移動し、汚染物除去(清浄化)が行われる。11は、ウエハキャリアである。
この様にして、保管庫中のH.C(初期濃度;非メタン炭化水素;0.8〜1.0ppm)は、0.1ppm以下に、また、粒子(初期濃度;クラス1000)はクラス100以下まで捕集・除去され、保管庫1内は、高清浄空間が保持され、ウエハ2を収納しておくと、ウエハ表面は汚染防止される。
なお、ここでの初期濃度は、クリーンルームにおける濃度、クラスは、粒径0.1μm粒子の1ft3中の粒子個数を示す。
図1に示した保管庫を用い、クリーンルームの空気からH.C除去と粒子除去を行い、保管庫におけるH.C及び粒子除去について調べた。
上記保管庫による汚染物(H.C,粒子)除去にあたっては、保管庫のおける加熱源の熱量及び放熱に必要な冷却量等について調べた。
また、長時間運転を行い、性能の安定性を調べた。
試験条件
(1)ウエハ保管庫の大きさ(容積);100L
(2)同上の材質;SUS,ポリカーボネート(PC)
(3)加熱源;ヒータ
(4)冷却器;ペルチェ素子
(5)光触媒;SUSにTiO2を被覆
(6)LED;波長380nmを有する強度0.9mW/cm2のダイオード
(7)クリーンルーム空気;(a)非メタン炭化水素濃度(H.C):0.8pp
m
(b)粒子濃度:クラス1000
(8)汚染物測定方法;非メタン炭化水素:GC法、接触角法
粒子:パーティクルカウンタ
なお、汚染物除去の測定は、保管庫作動30分後に行った。
(1)H.Cを80%以上除去に必要な加熱源の熱量
(a) ヒータにより1W,2W,5W,10W,50W,100W,200W,の熱量を加え、30分間運転後の保管庫内のH.Cを測定した。
表1に結果を除去率で示す。
なお、上記において、SUS製保管庫の放熱は後述検討のごとく、40W(程度)であることから、50W以上の加熱源を使用の場合は、入熱量を冷却するペルチェ素子を用いて行った。
(b) 上記において、ヒータ1W,2W,5Wの場合、30分運転後の保管庫内の粒子濃度を測定した。
表2に結果を示す。
(c)上記において、ヒータ1W,2W,5W,50Wの場合、1週間の連続運転を行い、保管庫内のウエハ表面の接触角を測定した。
図2に結果を示す。
図2中1W:×、2W:○,5W:△,50W:□、また●印は比較としてLEDを作動させない場合を示す。
(a)SUS製保管庫及びPC製保管庫について、放熱量を試算し、冷却器について検討した。
試算は、保管庫をクリーンルームに設置(気流による冷却作用がある)の場合、比較として気流が少ない一般事務室設置の場合について行った。試算は、保管庫材質の熱伝導率と空気の熱伝導率から行った。
表3に、放熱量の試算値(単位:W)の結果を示す。
測定は、クリーンルームにおいて運転開始2時間で行った。
ペルチェ素子の作動では、SUS製保管庫の場合:10Wの冷却量、PC製保管庫の場合:25Wの冷却量を与えた。
LED設置材料として、プラスチック(フェノール樹脂)、紙、Alを用い、1週間の連続運転を行い、保管庫内のウエハ表面の接触角を測定した。
保管庫材質:SUS材
ヒータ:50W
冷却:ペルチェ素子により10W
図3に結果を示す。図3中○:紙、△:Al、×:プラスチック、また●印は比較として紙の場合のLEDを作動させない場合を示す。
図3から、プラスチックは、高分子H.Cの発ガス性が高いので、ウエハ保管庫のように高分子量H.Cが問題となる用途では、使用困難であることが分かる。即ち、この結果は、プラスチックはウエハに有害なフタル酸エステルの様な高分子量H.Cを発生し、この低濃度発生を選択的に検出していると考えられる。
(4)長時間運転の性能の安定性
上記代表条件(ヒータ:5W)で40,000時間(5年以上)の連続運転を行い、同様にH.C除去率を調べたところ、除去率80%以上であった。
図4に、大規模処理空間1に本発明の汚染物質除去部Aを複数台設置した液晶保管庫1の断面構成図を示す。
図4中の符号は、図1と同一符号は同じ意味を示す。
大規模処理空間の清浄化では、図4のごとく複数の汚染物質除去部Aをユニット化し、設置すると保守性が簡易となるので好ましい。
汚染物質除去部(ユニット)の複数台設置の目安は、汚染物質除去速度等の実用上の効果から、保管庫のたての長さ1に対して、横の長さが1.5倍以上、好ましくは1.1倍以上の場合に設置すると効果的である。
これは、ユニットAからの生成清浄空気の移動は、保管庫1の天井に沿って起こるが、横の長さが1.5倍以上の位置になると、小さくなるためである。
図5に、図1において、汚染物質除去部Aにイオン交換繊維12を付加したものでの断面構成図を示す。保管庫1中のNH3のような塩基性ガス、NOXのような酸性ガスも同時除去される。
NOXは、光触媒4により酸化されるので(NOX→NO2)イオン交換繊維に高効率で捕集される。
NOXは、吸着材等周知の方式では効果的な捕集は困難であったが、本発明のごとく光触媒を用いると、NOXは光触媒により酸化されるので(NOX→NO2)、高効率な捕集が可能となり、本例の特徴である。
図5中の符号は、図1と同一符号は同じ意味を示す。
Claims (6)
- 処理空間内の炭化水素を含む気体の清浄方法において、該処理空間内の気体を、発光ダイオードで光照射されている光触媒と、該気体の一部を温度変化させて生じる気体の流れにより接触させることを特徴とする気体の清浄方法。
- 処理空間内の炭化水素を含む気体の清浄装置において、該処理空間内の気体を接触させる光触媒と、該光触媒表面に光照射する発光ダイオードと、該処理空間内の気体を光触媒に接触させるための気流を生じさせる加熱源とを備えたことを特徴とする気体の清浄装置。
- 前記加熱源は、出力が前記処理空間の容積1リットル当り0.02〜2Wとすることを特徴とする請求項2記載の気体の清浄装置。
- 前記発光ダイオードは、有機物を発生しない材料で設置されることを特徴とする請求項2又は3記載の気体の清浄装置。
- 請求項2、3又は4記載の気体の清浄装置により、前記処理空間内の気体が清浄化されたことを特徴とする清浄空間。
- 前記清浄空間は、該空間内の気体を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項5記載の清浄空間。
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