JP3479345B2 - 空気中に存在するガス状不純物の除去方法と装置 - Google Patents
空気中に存在するガス状不純物の除去方法と装置Info
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状不純物を吸収液と気液接触させることにより、吸収液
で吸収して除去する方法と装置に関する。
に、微量ではあるが酸系ガスや塩基系ガス、あるいは有
機系ガスといったガス状の不純物も含まれる。このよう
なガス状不純物は、例えば取り入れ外気と一緒に室内に
混入し、また、室内においても各種製造分野において使
用される薬液の蒸気やプロセスガスなどが雰囲気中に混
入することによって発生する。更に、半導体製造工場、
精密機械製造工場、薬品製造工場、食品製造工場などと
いった各種の製造工場や、その他動物飼育舎等からも様
々な種類のガス状不純物が混入した排気ガスが排出され
る。かかるガス状不純物は人体に有害であるばかりか、
半導体等の製造を行うクリーンルームなどの雰囲気にガ
ス状不純物が混入していると、製品の性状が劣化され
る。
除去するために、吸収法や吸着法といった方法が、従来
より行われている。吸収法は、水やその他の吸収液と空
気を気液接触させることにより空気中に存在しているガ
ス状不純物を吸収液で吸収して除去する湿式の方法であ
り、主に酸系や塩基系のガス状不純物を除去する場合に
適用されている。また吸着法は、活性炭などのガス吸着
剤を充填含浸させたフィルタを用いて空気中に存在して
いるガス状不純物を吸着剤に吸着させる乾式の方法であ
って、主に有機系のガス状不純物を除去する場合に適用
されている。
塩基系ガスの不純物と有機系ガスの不純物が混在してい
る空気を処理する場合は、吸収法と吸着法の両方を併用
しなければならないといった問題がある。即ち、アルコ
ール系の有機ガスなどのように、水による吸収法で除去
できるものもあるが、特に芳香族、ハロゲン系、エステ
ル系などの有機系ガスは水に対する溶解度が小さく難溶
性であり、吸着法や燃焼による方法でしか除去できな
い。このため、例えば外気の如く、酸系ガスや塩基系ガ
スの不純物の他に、様々な難溶性の不純物ガスが混在し
ている空気を処理するためには、吸収法による除去機能
と吸着法による除去機能の両方を備えた除去装置が必要
となり、除去装置が大型となり、設備コストや処理コス
トが上昇する。
吸収法によって除去することを可能にし、これにより小
型かつ低廉でありながら性能の高い除去を行うことがで
きる手段を提供することにある。
に存在するガス状不純物を吸収液と気液接触させること
により該吸収液で吸収して除去する方法であって、吸収
液と気液接触させる前に空気中に軟X線を照射して、空
気中に存在するガス状不純物の化学結合を解離させるこ
とを特徴とする空気中に存在するガス状不純物の除去方
法が提供される。
の温度に冷却または加熱した後、吸収液と気液接触させ
て空気中に存在するガス状不純物の除去を行っても良
い。
るガス状不純物を吸収液と気液接触させることにより、
該吸収液で吸収して除去する吸収器が空気の流路中に配
設されたものであって、該吸収器よりも上流側に空気中
に存在するガス状不純物の化学結合を解離させるための
軟X線照射装置が配設されていることを特徴とする空気
中に存在するガス状不純物の除去装置が提供される。
て、吸収器内を通過する空気と吸収液を気液接触させる
構成であっても良い。この場合、前記吸収器は吸水性と
保水性を備えた素材で構成されており、吸収液を素材中
に含浸させて保有することが好ましい。
ガスは水に対する溶解度が小さく難溶性であり、通常は
吸収液を用いた吸収法によってこれら難溶性の不純物ガ
スを除去することはできないが、これらに紫外線や軟X
線を照射することにより有機物を揮発性の二酸化炭素
(CO2)や水蒸気(H2O)、その他の親水性の高い化
学構造物に変化させることができる。そこで、本発明に
あっては、吸収液と気液接触させる前に空気中に紫外線
や軟X線を照射して、そのような難溶性の不純物ガスを
分解して可溶性に改質してから、吸収液で吸収する。
は、波長が約185nmと約254nmの紫外線を含ん
でいることが望ましい。図11に示すように、低圧水銀
ランプによって照射される紫外線のエネルギは、波長が
254nmの場合は約133kcal/molであり、
波長が185nmの場合は約155kcal/molで
ある。また、図12に示すように、軟X線の場合は、紫
外線の数百倍以上のエネルギを有している。一方、空気
中に存在する有機系ガスの大半をしめる分子の化学結合
エネルギは表1に示す通りである。
に対して、ガス中における分子の化学結合エネルギより
も大きいエネルギをもった紫外線や軟X線を照射するこ
とによって、それらの化学結合を解離させ、難溶性の有
機物を可溶性の物質に変化させることが可能となる。本
発明において、空気中に紫外線を照射する光源として
は、殺菌ランプのような低圧水銀ランプが好適に使用さ
れるが、その他、例えば重水素ランプなどの他の紫外線
ランプを用いることもできる。また、これら紫外線ラン
プの他、短波長で高エネルギの光を照射できる軟X線照
射装置を用いることもできる。
中に照射することにより、オゾン(O3)や原子状酸素
が生成され、また、約254nmの紫外線を空気中に照
射することによりオゾンが分解し、励起酸素原子が生成
される。このように生成されたオゾンなどは紫外線と共
に空気中に浮遊している真菌や細菌、ウイルス類を殺菌
し、不活性化させる作用を発揮する。従って、波長が約
185nmと約254nmの紫外線を空気中に照射する
ことにより、空気中に存在する不純物ガスを取り除くと
同時に、空気中に浮遊している微生物を殺菌することも
できる。なお、軟X線によっては、オゾンはほとんど生
成されない。
対して、ガス中における分子の化学結合エネルギよりも
大きいエネルギをもった紫外線や軟X線を照射すること
により、有機物が分解して生成されたフリーラジカル
(遊離基)や強い酸化力を持った原子状酸素等が化学反
応を起こし、二酸化炭素(CO2)や水蒸気(H2O)等
の揮発性物質や、カルボニル基(=CO)やカルボキシ
ル基(=COOH)等の親水基を持った低分子有機化合
物が生成される。このように親水性の低分子化合物とな
った有機系ガスは、吸収液と気液接触させられて当該吸
収液で吸収、除去されることとなる。このように、本発
明によれば、従来吸収法で除去できなかった芳香族、ハ
ロゲン系、エステル系などの有機系ガスを吸収法によっ
て除去することが可能となる。
する。図1は、半導体の製造などに好適に用いられるク
リーンルームの外気処理用の空調機1の概略を示す図面
である。チャンバ2の両端に空気の取入口3と、この空
調機1で製造された清浄な空気を吐き出す出口4が開口
する。図示のものでは、空気は右向きに流れる。チャン
バ2の内部には、上流(図中左)から順に、中性能フィ
ルタ10、予熱ヒータ11、除塩フィルタ12、紫外線
及び/または軟X線を照射する照射装置13、露点温度
調整用の冷却コイル14、吸収器15、オゾン分解器1
6、送風機17、高性能フィルタ18がそれぞれ配設さ
れる。
20の内部には複数本の紫外線ランプ21が配置され
る。この紫外線ランプ21は波長が約185nmと約2
54nmの紫外線を照射できるもので構成され、例えば
殺菌ランプのような低圧水銀ランプや重水素ランプなど
で構成される。ケース20の前面22には、空気の流れ
を紫外線ランプ21に指向させるガイド23が設けられ
る。紫外線や軟X線の強度は、ほぼ光源からの距離の二
乗に反比例して減少するので、最も紫外線強度が強い紫
外線ランプの表面や軟X線照射装置の照射部付近に空気
の流れを指向させることによって、空気に対して紫外線
や軟X線を効果的に供給できる構成とすることが望まし
い。
において紫外線ランプ21を空気の流れを横切る位置に
多数配設した実施例を示している。この実施例のように
多数の紫外線ランプ21を空気の流れを横切るように配
置することによって、ガイドを用いないでも紫外線ラン
プ21の表面に空気の流れを指向させることが可能とな
る。
ス20の前面22に空気の流れを紫外線ランプ21に指
向させるガイド23を設けると共に、更に、ケース20
の内部に向かって空気の流れに直交して軟X線を照射す
る一対の軟X線照射装置24を配設した実施例を示して
いる。この実施例のように空気の流れに直交して軟X線
を照射する構成とすると、空気中にむらなく軟X線を効
果的に供給できるようになる。また、図7に示す照射装
置13のように、図5と同様にケース20の内部におい
て紫外線ランプ21を空気の流れを横切る位置に多数配
設したものについて、更に一対の軟X線照射装置24を
配設した構成としても良い。
体が吸水性と保水性を備えた素材25で構成されてお
り、上部から供給管26を介して供給される吸収液を素
材25中に含浸させて保有している。図8は平板形状の
素材25を平行に配設した実施例であり、図9は平板形
状の素材25をハニカム構造に配設した実施例であっ
て、何れの場合も極力小さい圧力損失で空気が吸収器1
5内を通過できる構成になっている。素材25の飽和容
量以上に供給された吸収液は下部の排水管27から排出
される。従って、吸収器15には常に適当な量の吸収液
が連続的に流通しており、吸収器15内を通過する空気
と吸収液を気液接触させることにより、空気中に存在す
るガス状不純物を吸収液で吸収して除去することが可能
である。また、このように、素材25中に吸収液が連続
的に流通されることにより、常に新鮮な吸収液を用いる
ことによって飽和を起こすこと無く高い吸収率でガス状
不純物を吸収、除去することができる構成になってい
る。
オゾン分解物質を備えた担体プレート30をハニカム構
造に配設した構成になっている。オゾン分解物質として
はオゾン分解性能が最も優れている活性炭や、安定かつ
長寿命である金属酸化物触媒が好適に用いられる。担体
プレート30は極力小さい圧力損失で空気がオゾン分解
器16内を通過できるように、例えばハニカム構造とす
るのが良い。
て、取入口3からチャンバ2内に取り入れられた空気
は、中性能フィルタ10と除塩フィルタ11で粗塵およ
び海塩粒子が除去された後、照射装置13に導入され
る。この照射装置13においては、空気に紫外線や軟X
線が照射されることにより原子状酸素が生成され、更に
この原子状酸素と芳香族、ハロゲン系、エステル系など
の有機系ガスのフリーラジカルが化学反応し、親水性の
ガス状有機物質や二酸化炭素(CO2)、水蒸気(H
2O)などが生成される。
された紫外線、及びその紫外線によって発生されたオゾ
ンは、空気中に浮遊している細菌や真菌などの微生物、
浮遊塵埃に付着している微生物に作用し、それらを殺
菌、もしくは不活性化させ、空気を無菌清浄化させる。
コイル14により、所定の温度に冷却または加熱された
後、吸収器15に導入される。この吸収器15におい
て、空気と吸収液の気液接触が行われ、空気中に存在し
ている酸系や塩基系のガス不純物、及びアルコール系有
機ガスの可溶成分が除去され、更に、照射装置13によ
って紫外線や軟X線を照射されて分解、改質された有機
系ガスの不純物も除去されるようになる。なお、吸収器
15は常時吸収液によって湿潤されているが、吸収器1
5には微量の水や吸収液が連続的に循環されているの
で、空気中から付着した微生物の滞留や増殖はほとんど
発生しない。また、そのような微生物の滞留や増殖を完
全に発生させないことは不可能であるが、上記したよう
に、照射装置13においては空気中の微生物の殺菌も併
せて行われることとなるので、極めて無菌度の高い清浄
な空気を作り出すことができるようになる。
通過する冷却コイル14において、高湿度空気が所定の
露点温度まで冷却除湿される。そのような場合には、冷
却コイル14の表面に結露することも多く、空気中に存
在している可溶性のガス不純物は冷却コイル14表面の
結露水によっても吸収、除去されることとなる。従っ
て、夏期にあっては冷却コイル14が吸収器15と同様
の役割を発揮する場合がある。一方、冬期は外気の露点
温度が低いため冷却コイル14は稼働させない場合も多
いが、冬期にあってはこの冷却コイル14を用いて空気
を予熱し、吸収器15を通過した際に空気を加湿させる
ようにすることもできる。
除去された空気は、次にオゾン分解器16へ導入され、
オゾンの除去が行われる。照射装置13における紫外線
照射によって発生したオゾンは強力な酸化力で殺菌や脱
臭等に利用できる反面、人体への悪影響もあり、特に呼
吸器系に対しては低濃度から有害である。従って、照射
装置13でオゾンを発生させる場合は、このオゾン分解
器16でオゾンを除去することが望ましい。
され、製造された清浄な空気は、最後に高性能フィルタ
18において微粒子成分が除去された後、出口4を介し
て室内へ供給される。
の他、適宜の変形実施が可能である。例えば、図2に示
す空調機40のように、送風機17と高性能フィルタ1
8の間に再熱コイル41を配置することによって、室内
へ供給する空気を予め空調機40の内部において温度調
節できるように構成することもできる。また、図3に示
す空調機45のように、室内の空気を戻り管46を介し
て照射装置13の上流側に循環供給することによって、
室内で発生したガス状不純物を再度、空調機45によっ
て処理するように構成することもできる。なお、図2に
示す空調機40及び図3に示す空調機45の他の構成
は、図1で説明したものと同様であり、共通するものに
は同じ符号を付しているので、詳細な説明は省略する。
できなかった芳香族、ハロゲン系、エステル系などの有
機系ガスも除去でき、装置の大型化やコスト上昇を招く
ことなく、単一の除去方法によって各種のガス状不純物
の除去ができるようになる。また、紫外線照射により空
気中の微生物の殺菌も行えるので、無菌かつ清浄な空気
を供給でき、吸収器やフィルタにおける微生物の増殖も
抑制される。
配設した照射装置の説明図
施例の説明図
施例の説明図
フ図
図
Claims (2)
- 【請求項1】 空気中に存在するガス状不純物を吸収液
と気液接触させることにより該吸収液で吸収して除去す
る方法であって、吸収液と気液接触させる前に空気中に
軟X線を照射して、空気中に存在するガス状不純物の化
学結合を解離させることを特徴とする空気中に存在する
ガス状不純物の除去方法。 - 【請求項2】 空気中に存在するガス状不純物を吸収液
と気液接触させることにより、該吸収液で吸収して除去
する吸収器が空気の流路中に配設されたものであって、
該吸収器よりも上流側に空気中に存在するガス状不純物
の化学結合を解離させるための軟X線照射装置が配設さ
れていることを特徴とする空気中に存在するガス状不純
物の除去装置。
Priority Applications (1)
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JP20130294A JP3479345B2 (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 空気中に存在するガス状不純物の除去方法と装置 |
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JP20130294A Expired - Lifetime JP3479345B2 (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 空気中に存在するガス状不純物の除去方法と装置 |
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Cited By (1)
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1994
- 1994-08-02 JP JP20130294A patent/JP3479345B2/ja not_active Expired - Lifetime
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