JP3582802B2

JP3582802B2 - 気体清浄装置

Info

Publication number: JP3582802B2
Application number: JP17776695A
Authority: JP
Inventors: 康弘富田; 雄二白柳
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2015-07-13
Also published as: JPH0924295A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、気体清浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
微粉末を取り扱う様々な技術分野では、微粉末を捕集するフィルタが重要な役割を果たしている。例えば、半導体製造用のクリーンルーム内における粒子捕集には、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどの高性能エアフィルタが利用されており、これによってクリーンルーム内の清浄度を維持している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなど、絶縁性材料からなるフィルタでは、気体がフィルタを通過する際に気体とフィルタとの摩擦によってフィルタが著しく静電気を帯びることになる。この現象は、クリーンルーム内の湿度が低い場合に特に起こりやすい。一方、上記のフィルタを備えた気体清浄装置は、クリーンルームに接続されたエアダクトの端部に配置され、エアダクトからクリーンルームに流入する気体を清浄化するように設置される場合があるが、このとき、エアダクトを循環する気体は一般に湿度が低いことから、気体中の粒子は静電気を帯びている。
【０００４】
この場合、静電気を帯びた粒子が帯電したエアフィルタを通過することになる。フィルタと反対極性に帯電した粒子は電気的な引力によりフィルタに引き寄せられるが、フィルタと同一極性に帯電した粒子に対してはフィルタから斥力が作用することになる。斥力が作用する粒子はフィルタに捕集されずにフィルタを通過してしまう確率が高い。このように、フィルタの帯電現象が起こるとフィルタの捕集効率が著しく低下する。また、フィルタに過大な静電気が蓄積されると、火花放電により爆発を起こす危険性もある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、フィルタに蓄積された静電気を除去しながら気体を清浄化する気体清浄装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明の気体清浄装置は、（ａ）気体導入口及び気体排出口を有する筐体と、（ｂ）この筐体外の気体を気体導入口から吸入し、気体導入口から気体排出口へ向かう気体流を生じさせる気体流生成手段（ファン等）と、（ｃ）筐体内を流通する気体に対しＸ線を照射するＸ線照射手段と、（ｄ）筐体内に設置されたフィルタであって、Ｘ線が照射された気体の通過位置に配置されたものとを備えている。
【０００７】
なお、Ｘ線照射手段によるＸ線の照射は、連続的でも間欠的でも良い。いずれの照射方式を選択するかは、具体的な装置の構成や装置の使用条件等に応じて決定すれば良い。
【０００８】
上記のフィルタとしては、ＨＥＰＡフィルタ（ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅａｉｒｆｉｌｔｅｒ）やＵＬＰＡフィルタ（ｕｌｔｒａｌｏｗｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅａｉｒｆｉｌｔｅｒ）を用いることができる。
【０００９】
【作用】
本発明の気体清浄装置の筐体内に導入された気体は、Ｘ線照射手段からのＸ線が照射されることによりイオン化する。イオン化した導入気体は筐体内の気体流通経路に沿って流れ、フィルタに到達する。イオン化した気体がフィルタを通過することで、イオンとフィルタ上の電荷が結合し、フィルタに蓄積される静電気が除去される。このように、本発明の気体清浄装置では、フィルタに蓄積される静電気を除去しながら気体中の粒子を捕集、除去するので、静電気を帯びた粒子をフィルタによって効率良く除去することができるとともに、火花放電による爆発を防止することができる。
【００１０】
本発明の気体清浄装置のうち、上記のフィルタとしてＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタを備えるものでは、これらのフィルタが高い集塵効率を有していることから、上記の作用と相まって、極めて高い清浄度を実現することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していない。
【００１２】
図１は本実施例の気体清浄装置１００の内部構造を示す側断面図であり、図２は同じ装置の内部構造を示す平面図である。この気体清浄装置１００は、プレフィルタ１０、４個の軟Ｘ線照射装置２０、主フィルタ３０、インターロック３５、ファン４０及びこれらを収容する筐体５０から構成されている。
【００１３】
筐体５０は金属材料から構成された中空の略直方体であり、その内部には主フィルタ３０やファン５０を収容する主室５０ａと、軟Ｘ線照射装置２０を収容する分室５０ｂが設けられている。筐体５０の一側部には導入口１１が形成されており、この導入口から主室５０ａ内に外部のガスが導入されるようになっている。また、筐体５０の下部には排出口１２が形成されており、主室５０ａ内のガスがここから排出されるようになっている。
【００１４】
ファン４０は単相コンデンサ誘導型の電動機ターボファンであり、導入口１１の内部に設置されている。このファン４０は、図示しない電源からの電力の供給を受けて回転し、筐体５０の外部のガスを導入口１１から筐体５０内に吸入すると共に、このガスを排出口１２から排出する。すなわち、ファン４０の回転により、筐体５０内において導入口１１から排出口１２へ向かうガス流が生成される。
【００１５】
プレフィルタ１０は、導入口１１を覆うように取り付けられている。このプレフィルタ１０は、導入口１１から導入されるガス中の粗粒子を濾過する機能を有している。
【００１６】
軟Ｘ線照射装置２０は、軟Ｘ線源２２、軟Ｘ線透過窓２４及び高圧電源２６から構成されている。軟Ｘ線源２２は、主室５０ａと分室５０ｂの間の隔壁に取り付けられており、軟Ｘ線源２２から出射する軟Ｘ線が主室５０ａの内部に入射するようになっている。軟Ｘ線透過窓２４は、主室５０ａと分室５０ｂの間の隔壁に埋設されており、軟Ｘ線源２２から出射する軟Ｘ線がこの軟Ｘ線透過窓２４を透過して主室５０ａ内に入射するようになっている。高圧電源２６は軟Ｘ線源２２に駆動電圧を印加するもので、この印加によって軟Ｘ線源２２から軟Ｘ線が出射するようになっている。
【００１７】
主フィルタ３０は排出口１２の内部に設けられており、主室５０ａ内のガスがフィルタ３０を通過してから排出されるようになっている。また、主フィルタ３０は、取り外して新しいフィルタと交換することが可能なように設置されている。この主フィルタ３０は、ガラスファイバ材からなる機械的濾過方式の集塵フィルタである。ガラスファイバ材は絶縁性の材料であることから、このフィルタ３０は、ガスが通過する過程でのガス中の微粒子との摩擦により静電気を帯びやすい性質を有している。なお、主フィルタ３０としては、極めて高い捕集性能を有する公知のＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタを用いるのが好適である。
【００１８】
インターロック３５は、主フィルタ３０の交換時におけるＸ線の漏洩を防止するためものであり、主フィルタ３０が取り外されることに応じて軟Ｘ線照射装置２０のＸ線照射を停止させるようになっている。
【００１９】
次に、本実施例の気体清浄装置の動作を説明する。まず、図示しない電源からの電力の供給を受けてファン４０が回転し、これによって空気等のガスがプレフィルタ１０を通過して筐体５０の内部に導入される。このとき、ガス中の粗粒子はプレフィルタ１０によって濾過される。導入ガスは流通経路に沿って主フィルタ３０に到達し、高速でこの主フィルタ３０を通過する。主フィルタ３０はガスの通過時にガス中の微粒子を捕集し、ガスから除去する。これによって、ガスの清浄化が行われる。
【００２０】
図１及び図２に示すように、４個の軟Ｘ線照射装置２０は主フィルタ３０の上方の導入ガスに四方から軟Ｘ線を照射するようになっている。導入ガスは軟Ｘ線の照射を受けることによりイオン化する。これにより、主フィルタ３０の上方ではプラスイオンの電荷量とマイナスイオンが電荷量がつりあった平衡帯電状態が形成される。このような平衡帯電状態のガスが主フィルタ３０を通過すると、主フィルタ３０の表面に帯電した電荷とイオンとが結合する。これにより、主フィルタ３０に蓄積された静電気が除去されることになる。
【００２１】
なお、ガスに照射する軟Ｘ線としては、１０ｋｅＶ以下の弱いエネルギーのものを用いるのが、遮蔽が容易な点から好適である。また、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタ等の集塵フィルタは、通常、軟Ｘ線を遮蔽するのに十分な厚みを有しているため、主フィルタ３０が取り付けられた状態でフィルタの下方に軟Ｘ線が漏洩することはない。さらに、本実施例の気体清浄装置は、インターロック３５を備えているため、安全性は極めて高い。なお、主フィルタ３０を構成するフィルタ紙の厚さは５ｍｍであって１０ｋｅＶの軟Ｘ線を遮蔽するのに十分な厚さであり、１０ｋｅＶの軟Ｘ線を１００％遮蔽することができる。
【００２２】
なお、ラジオアイソトープ（ＲＩ）などを線源として用い、ここから出射する放射線を利用してガスのイオン化を行うことも考えられるが、安全管理の点を考慮すれば、スイッチのオンオフ制御や線量調節の可能なＸ線源を用いる方が実用上優れている。
【００２３】
上記のように、本実施例の気体清浄装置１００では、主フィルタ３０に蓄積される静電気を除去しながら微粒子の捕集、除去を行う。これにより、静電気を帯びた微粒子と主フィルタ３０に蓄積された静電気との斥力により粒子の捕集効率が低下する現象を防止することができる。また、主フィルタ３０に蓄積される静電気を除去することで、火花放電による爆発を防止することもできる。
【００２４】
また、本実施例の気体清浄装置では、軟Ｘ線を用いてガスのイオン化を行い、このイオンを用いてフィルタの除電を行うため、発塵やオゾンの発生がなく、空気圧損などの影響も少ないという利点もある。
【００２５】
すなわち、フィルタの除電方法としては、コロナ放電等のイオナイザーを用いる方法や、導電性材料をフィルタに添加あるいは塗付してフィルタ自体に導電性を持たせる方法も考えられるが、イオナイザーを用いる方法では発塵やオゾン発生などの問題があり、導電性材料をフィルタに添加あるいは塗付する方法ではフィルタの粒子捕集効率を低下させてしまう問題がある。これに対し、本実施例の装置によれば、発塵やオゾン発生、フィルタの性能低下といった問題は生じないので極めて好適である。
【００２６】
また、Ｘ線照射によるイオン化はイオンバランスが良く、平衡帯電状態を形成するのに好適であり、主室５０ａ内の風量が比較的高い場合でも、平衡帯電状態を形成しやすいという利点を有している。
【００２７】
本発明者らは、本実施例の気体清浄装置の性能を確認するため、フィルタ３０として、グラス紙からなるＨＥＰＡフィルタ及びＵＬＰＡフィルタを用いた場合について、各フィルタの集塵効率を測定した。ここで、各フィルタの寸法は、ともに幅６１０ｍｍ、長さ６１０ｍｍ、厚さ５０ｍｍである。また、ファン４０の回転速度を調節して、主室５０ａ内の風量を約８〜１０ｍ^３／ｍｉｎとした。
【００２８】
軟Ｘ線源を照射しない状態では、ＨＥＰＡフィルタ及びＵＬＰＡフィルタとも表面で１〜１０ｋｖ、内部で０．５〜５ｋｖの電位に帯電していた。次に、Ｘ線管電圧１０ｋｖで軟Ｘ線を照射したところ、各フィルタの帯電量はともに１００ｖ以下に減少した。ＨＥＰＡフィルタの集塵効率は、Ｘ線照射の前後で９９．５％から９９．９９％以上（但し、除去する粒子の直径は０．３μｍである。）に向上し、ＵＬＰＡフィルタの集塵効率は、Ｘ線照射の前後で９９．９３％から９９．９９９％以上（但し、除去する粒子の直径は０．１μｍである。）に向上した。
【００２９】
このように、本実施例の気体清浄装置によれば、集塵効率を高めることができる。従来の装置では集塵効率はフィルタの帯電により時間とともに低下したが、本実施例の装置では集塵効率の低下が抑えられることになる。
【００３０】
次に、本発明の気体清浄装置の他の例について簡単に説明する。図３はこの装置の内部構造を示す側断面図であり、図４はこの装置の外観図である。この気体清浄装置１０１は、プレフィルタ１０、４個の軟Ｘ線照射装置２０、主フィルタ３０、インターロック３５、ファン４１及びこれらを収容する筐体５１から構成されている。この装置の場合、導入口１１は筐体５１の上部に、排出口１２は筐体５１の下部に設けられている。
【００３１】
この気体清浄装置１０１でも、導入口１１から導入されたガスが軟Ｘ線照射装置２０によるＸ線照射よりイオン化し、このイオン化したガスが主フィルタ３０を通過するので、主フィルタ３０の除電を行いながらガス中の微粒子を除去することができる。
【００３２】
図５は、気体清浄装置１０１を、クリーンルームに接続された空調エアダクト内に配置した例を示す図である。空調ダクトを循環する空気は気体清浄装置１０１を通過してからクリーンルーム内に流入するので、クリーンルーム内を十分清浄な状態に維持することができる。また、気体清浄装置１０１を用いれば、軟Ｘ線源を空調エアダクト内に配置する必要はないのでエアダクト内の気流を乱さずに、フィルタの性能劣化を防止することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明の気体清浄装置では、フィルタに蓄積される静電気を除去しながら気体中の粒子を捕集、除去することで、静電気を帯びた粒子をフィルタによって効率良く除去するとともに、火花放電による爆発を防止することができる。したがって、本発明の気体清浄装置によれば、極めて効率が良く、しかも安全に気体を清浄化することができる。
【００３４】
本発明の気体清浄装置のうちＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタを備えるものでは、上記の効果とこれらのフィルタの高い集塵効率とが相まって、極めて高い清浄度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の気体清浄装置１００の内部構造を示す側断面図である。
【図２】気体清浄装置１００の内部構造を示す平面図である。
【図３】本発明の気体清浄装置の他の例を示す側断面図である。
【図４】図３の気体清浄装置の外観を示す斜視図である。
【図５】図３の気体清浄装置の設置例を示す図である。
【符号の説明】
１０…プレフィルタ、１１…導入口、１２…排出口、２０…軟Ｘ線照射装置、２２…軟Ｘ線源、２４…軟Ｘ線透過窓、２６…高圧電源、３０…主フィルタ、４０…ファン、５０…筐体。

Claims

気体導入口及び気体排出口を有する筐体と、
前記筐体外の気体を前記気体導入口から吸入し、前記気体導入口から前記気体排出口へ向かう気体流を生じさせる気体流生成手段と、
前記筐体内を流通する気体に対しＸ線を照射して、前記気体をイオン化するＸ線照射手段と、
前記筐体内において前記イオン化された気体の通過位置に配置され、前記イオン化された気体中の粒子を捕集する機械的濾過方式のフィルタと、
を備え、
前記Ｘ線照射手段は、前記気体流生成手段の下流側かつ前記フィルタの上流側において前記気体にＸ線を照射し、
前記フィルタは、前記Ｘ線照射手段によって前記気体にＸ線が照射される位置と前記フィルタとの間に他のフィルタを介在させることなく配置されており、
前記イオン化された気体が前記フィルタを通過することで前記フィルタの静電気が除去される気体清浄装置。
前記フィルタは、ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタであることを特徴とする請求項１記載の気体清浄装置。