JP3722721B2 - 気体清浄化システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は気体清浄化システムに関するものであり、より具体的には、各種生産装備、人体、大気などによる汚染源を高い効率で除去することができる気体清浄化システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体を含んだ各種部品、電子製品などの生産工程では各種粒子汚染物質による問題が内在されている。特に、半導体素子の生産のためには高い純度の気体状環境が要求されるが、ウェーハなどの基板表面及び界面での超微細粒子、原子、分子水準のガス状汚染物資の制御が相当に大事な要因になる。汚染物質の発生源は生産現場の各種生産装備、内蔵材、空気清浄化用フィルタ類、人体、大気、工程用ガス、酸、塩基などのような化学薬品、有機汚染物などのように相当に多様であり、広範囲である。
【0003】
このように、工程に影響を及ぼす汚染源が多様化することにつれて、汚染を除去するためのシステムもやはり制御対象と設置方法とによって多様に発展されてきた。前記したような、多様な汚染物質の制御のために半導体装置は清浄室(clean room)で製造されて管理されるが、清浄室には汚染物質の捕集及び除去のために各種フィルタ、WSS(water showering system)などが採用されている。
【0004】
清浄室で採用される代表的なフィルタとしては大きく活性炭素フィルタと、IEF(ion exchange fiber)フィルタがある。活性炭素フィルタは活性炭素を細かく破砕して圧縮成形し、ここに特定成分を捕集することができる沈着物をコーティングしたもので、主にオゾン、有機物、SOx、NOxなどを除去するための目的として使用される。IEFフィルタは繊維質に多様な作用基(functional group)を沈着させて製造され、イオンを捕集するための目的として使用されるが、主にアンモニアのような正イオンを除去する。このように、多様な汚染物を除去するためには多様な種類のフィルタが一つの清浄室に対して約400〜600枚程度設置される。
【0005】
WSSシステムはノズルを通じて噴射された水が形成する微細な大きさの液滴と浮遊粉塵との衝突吸着原理によって汚染物を除去することで、気流に含まれた浮遊粉塵が液滴に接近して衝突しながら捕集されて除去される原理を利用する。
【0006】
図1及び図2には従来のWSSを概略的に示したが、図1は側面図であり、図2は図1の1−1´線に沿って切断した部分上面図である。図面を参考にして、従来のWSSの構造及びこれによる汚染物の除去原理に対して詳細に説明する。
【0007】
従来のWSSは、概して、水を微細な大きさの液滴に噴射させるための多数のノズルを具備した水噴射システム10、噴射された液滴のサイズを小さく分けるためのクラッシュプレート20、液滴がぶつかって下方に落ちるようにするエリミネータ30及び落ちる水を収集し、収集された水を水噴射システム10に提供される時まで貯蔵するためのタンク50から成る。この時、流入空気Aiは水噴射システム10に流入されてクラッシュプレート20を経てエリミネータ30を通過する矢印方向に流れた後、清浄化された排出空気Aoとして排出される。
【0008】
水噴射システム10は、垂直方向に多数個配列された水移送管12a,12b,12c,...,12n、前記水移送管12a,12b,12c,...,12nに垂直方向に多数個具備されたノズル14a,14b,14c,...,14n及び前記水移送管12a,12b,12c,...,12nを支持するための水移送管支持体16から成る。ポンプ60によってタンク50から供給された水は多数個の水移送管12a,12b,12c,...,12nに沿って上方に移動した後、前記水移送管12a,12b,12c,...,12nの両側面に90°以上の所定角度を置いて、二列で形成された多数個のノズル14a,14b,14c,...,14nを通じて早い速力で噴射される。噴射された水滴のサイズはノズル14a,14b,14c,...,14nのサイズ及び水圧によって決定されるが、これを適切に調節することによって水が所望のサイズで噴射されるようにする。望ましくには、約100μm以下のサイズで噴射することが汚染源を除去するために望ましい。
【0009】
各ノズル14a,14b,14c,...,14nで噴射された水滴は噴射される方向に対してこれと対応されるように垂直に長く設置された多数のプレート22a,22a´,22b,22b´,...,22n,22n´から成ったクラッシュプレート20にぶつかって一層小さいサイズを有するように分離される。水滴のサイズが小さくなると、それだけ水の表面積が広がるので、汚染物の吸着効果が増加することになる。多数のプレート22a,22a´,22b,22b´,...,22n,22n´がクラッシュプレート支持体26によって支持され、これらは図2に示すように水移送管12a,12b,12c,...,12nに形成されたノズルによって水が噴射される方向に垂直となるように設置され、一つの水移送管に対して二つずつ設置される。
【0010】
クラッシュプレート20を通過した水滴はエリミネータ30にぶつかるようになる。エリミネータ30はプラスチックやSUS(stainless steel)材質で製造され、望ましくは多孔性プレート形状を有する。これは図面に示すように、多数のプレート32a,32b,32c,...,32nを積層して成り、隣接するプレートに形成された気孔同士互いに行き違うように設置して、前方に設置されたプレート32aにぶつからない水滴及び汚染物を捕集した水滴が後方に設置されたプレート32b,32c,...,32nによって捕集されることができるようにする。エリミネータ30を構成する多数のプレート32a,32b,32c,...,32nはエリミネータ支持体36によって支持される。図2で、各プレート32a,32b,32c,...,32nを上面から見ると、実際には直線で表れるが、気孔があるプレート間の配列方式を示すために点線で図示した。
【0011】
水噴射システム10、クラッシュプレート20及びエリミネータ30が配置された空間の下部にはタンク50が設置され、構成部材を過ぎながらぶつかったり汚染物を捕集した後、これにぶつかって落ちる水滴を収集するようになっている。収集された水は、再び水噴射システム10に提供されるときまでタンク50内に貯蔵される。循環される水の交換時期はタンク50内の水の電気抵抗を周期的に測定して決定するが、汚染物の量が多くなると、水の電気抵抗が高まるので、一定値を維持させて汚染物を捕集するために十分な程度の純度を維持させるようにする。通常は、一定量の純水を注入することと同時に、同一量を排出させる方式で水の電気抵抗を適正水準に維持する。
【0012】
以上のような既存の各種フィルタ、WSSなどを使用した気体の清浄システムによると、浮遊粉塵物質、水溶性汚染物などを含む多様な汚染物を容易に除去することができるが、非水溶性汚染物や有機性汚染物の除去には効果が十分でない。これは慣性衝突、凝縮成長、沈着による方式の限界を示しており、特に風量が多くて流れが速い気体の処理をするときには、粒子が速い速度で通過するために、液滴と接触が難しい。かつ、非水溶性有機性ガス状汚染物とサブミクロン単位の微細粒子の場合、除去効果に限界がある。従って、多様な汚染物の除去率を向上させるためには一層優れた効果を提供することができる新しい清浄システムが要求される。
【0013】
特に、現在半導体収率低下原因の80%以上が微粒子による影響であると考えられているが、半導体素子の集積度が向上されるにつれてガス状汚染物質に対して高い水準の制御が要求される。これに加えて、前記した各種フィルタ及びWSSは寿命が限定されているために、これに従うフィルタの交換、ノズル、エリミネータなどに対する維持管理が要求される。これに従って、前記した交換、維持管理にかかる努力と費用を最小化することができる新しいシステムに対する要求がまた内在されている。
【0014】
一方、紫外線を照射することで発生する光電子が空気中の微粒子に付着し、電極によって捕集される原理を利用して、気体を清浄化する装置に関する研究が多様に行われている。
【0015】
日本国特開平6−252242号公報は、密閉された空間内に光電子放出材、紫外線源及び/または放射線源及び電極を有する気体清浄化手段を開示している。これは、紫外線源などの照射によって発生された光電子によって空気中の微粒子が荷電微粒子になって電極に捕集される原理を利用するものである。かつ、日本国特開平4−239131号公報は、ウェーハに紫外線を照射し、ウェーハ表面及び近接した領域の微粒子を荷電させて微粒子を捕集、除去する方法に関して開示している。
【0016】
米国特許第5,380,503号明細書は、電極と光電子放出材間に電界を形成し、紫外線ランプによって光電子放出材から発生される光電子と空間中の微粒子とを互いに付着させて電極に捕集させる方式により隔離された空間を清浄化させる技術を開示している。
【0017】
しかし、前記した方式は密閉された空間に対してのみ適用されるために設備自体が小型であり、局所空間内に高純度を維持すべきものである場合に活用され、主に物体を貯蔵するための貯蔵装置の概念として使用されるという限界を有している。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、前記したような従来技術の問題点を解決して、特に非水溶性汚染物及び有機性汚染物を含む分子性汚染物の除去が容易である気体清浄化システムを提供するものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
前記した本発明の目的を達成するための本発明では、水噴射システムと、水噴射システムの後方に設置され、少なくともその表面が可視光線、紫外線又は電気的エネルギーによって電子を放出する電子放出材から成る捕集装置とを含む気体清浄化システムを提供する。
【0020】
本発明によると、微細な水滴によって1次で水溶性汚染物、浮遊粉塵物質などを除去し、2次で水分と電子の連係された作用によって有機性汚染物及び非水溶性汚染物を除去することができるようにして優れた清浄効果を得ることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。
【0022】
図3乃至図5には本発明の第1実施形態による気体清浄化システムを概略的に示したが、図3は側面図であり、図4は図3の2−2´線に沿って切断した部分上面図であり、図5は捕集装置部分の拡大正面図である。本発明の気体清浄化システムは、概して、図1及び図2に示す従来のWSSと、これの後方に設置され、可視光線、紫外線または電気的エネルギーによって電子放出が可能である捕集装置とにより構成される。
【0023】
本実施形態による気体清浄化システムは、概して、水を微細な大きさの液滴として噴射させるための多数のノズルを具備した水噴射システム110、噴射された液滴のサイズをさらに小さくするためのクラッシュプレート120、液滴がぶつかって下方に落ちるエリミネータ130、汚染源を捕集、除去するための捕集装置140及び落ちる水を収集し、収集された水を水噴射システム110に供給されるときまで貯蔵するためのタンク150から成る。この時、流入空気Aiは水噴射システム110へ導入されてクラッシュプレート120を経てエリミネータ130及び捕集装置140を通過する矢印方向に流れた後、排出空気Aoとして排出される。
【0024】
水噴射システム110は、垂直方向に多数個配列された水移送管112、水移送管112に垂直方向に多数個具備されたノズル114a,114b,114c,...,114n及び水移送管112を支持するための水移送管支持体116から成る。ポンプ160によってタンク150から供給された水は多数個の水移送管112に沿って上方向に移動した後、水移送管112の両側面に90°以上の所定角度を置いて、二列で形成された多数個のノズル114a,114b,114c,...,114nを通じて速い速度で噴射される。噴射された水滴のサイズは多数個のノズル114a,114b,114c,...,114nのサイズ及び水圧によって決定されるが、これらを適切に調節することによって水を所望のサイズで噴射させるようにする。望ましくは約100μm以下のサイズで水滴を噴射することがよい。
【0025】
各ノズル114a,114b,114c,...,114nで噴射された水滴は噴射される方向に対してこれと対応されるように垂直方向に長い矩形形態により設置された多数のプレート122a,122a´,122b,122b´,...,122n,122n´から成ったクラッシュプレート120にぶつかって小さいサイズを有するように分離される。水滴のサイズが小さくなると、それだけ水の表面積が広がるので、汚染物の吸着効果が増加することになる。多数のプレート122a,122a´,122b,122b´,...,122n,122n´はクラッシュプレート支持体126によって支持され、これは図4に示すように水移送管112a,112b,112c,...,112nに形成されたノズルによって水が噴射される方向に垂直となるように設置される。かつ、クラッシュプレートは一つの水移送管に対して二つずつ設置され、望ましくにはSUS(stainless steel)で製造される。
【0026】
クラッシュプレート120を通過した水滴はエリミネータ130にぶつかるようになる。エリミネータ130はプラスチックやSUS(stainless steel)材質で製造され、望ましくは多孔性プレート形状を有する。これは図4に示すように、多数のプレート132a,132b,132c,...,132nを積層して成り、隣接するプレートに形成された気孔同士互いに行き違うように設置して、前方に設置されたプレート132aにぶつからない水滴及び汚染物が捕集された水滴が後方に設置されたプレート132b,132c,...,132nによって捕集されることができるようにする。エリミネータ130を構成する多数のプレート132a,132b,132c,...,132nはエリミネータ支持体136によって支持される。図4で、各プレート132a,132b,132c,...,132nを上面から見ると、実際には、直線で表れるが、気孔があるプレート間の配列方式を示すために点線で図示した。
【0027】
エリミネータ130の後方には捕集装置140が設置される。捕集装置140は可視光線、紫外線または電気的エネルギーによって電子放出が可能であるZnO、CdS、WO3、TiO2などのような成分により形成されたり、このような成分によりコーティングされた捕集プレート142a,142b,142c,...,142nを所定の間隔に離隔されるように多数個積層、配列して製造されることが望ましい。
【0028】
捕集プレート142a,142b,142c,...,142nは形状の制限なしに多様な形態で形成することができるが、ワイヤを平行に配列してプレート形状で製造したり、多数のホールが形成された多孔性プレート、ワイヤを格子模様に交差形成して製造されるメッシュ形プレートまたはワイヤを六角形に形成して製造されるハニカム形(honey comb−shape)プレートなどで製造して使用することができる。図4及び図5には、ワイヤを格子模様に交差形成して製造されたメッシュ形捕集プレート142a,142b,142c,...,142nを適用した場合を図示した。
【0029】
メッシュ形捕集プレート142a,142b,142c,...,142nでは、各メッシュの間隔d及びプレートの積層個数によって汚染源の捕集効率は異なる。各捕集プレート142a,142b,142c,...,142nを配列するときに、可能であれば、多量の空気がワイヤとぶつかることができるように隣接する捕集プレート同士は、前方プレートの交差点cが、その後方のプレート空間sに位置するように配置することが望ましい。メッシュ間の間隔dが狭くなるほど汚染源の捕集効果は上昇するが、これを無制限で狭く形成することはできなく、空気の流れ速度と費用を考慮して適切な水準で選択すべきものである。捕集プレート142a,142b,142c,...,142nの積層個数は多いほど汚染源の捕集効率が増加するが、これも設置される空間と費用などの問題を考慮して適切な水準で選択すべきものである。
【0030】
水噴射システム110、クラッシュプレート120及びエリミネータ130及び捕集装置140が配置された空間の下部にはタンク150が設置され、構成部材を過ぎながら汚染物を捕集した後、これにぶつかって落ちる水滴を収集するようになっている。収集された水は、再び水噴射システム110に供給されるときまでタンク150内に貯蔵される。循環される水の交換時期はタンク150内の水の電気抵抗を周期的に測定して決定するが、汚染物の量が多くなると、水の電気抵抗が高まるので、一定値を維持させて汚染物を捕集することに十分な程度の純度を維持させるようにする。通常は、一定量の純水を注入することと同時に、同一量を排出させる方式で水の電気抵抗を適正水準に合わせて使用する。
【0031】
図6及び図7には図1及び図2に示す従来のWSSによるオゾン除去効率を示すグラフ(図6)及び図3乃至図5に示す本発明の第1実施形態による気体清浄化システムによるオゾン除去効率を示すグラフ(図7)である。捕集装置はTiO2で製造されたメッシュ形捕集プレートをメッシュ間1cm間隔を有するように製造し、10cmの厚みに積層して製造されたものである。
【0032】
図6で、折れ線aはWSSを通過する前の気体に対するオゾン濃度をppb単位で示したものであり、折れ線bはWSSを通過した後の気体に対したオゾン濃度をppb単位で示したものであり、プロットcはオゾン除去効率を示したものである。オゾン除去効率は約−12〜45%として平均16.8%であり、外気水準と対比するときに不規則的なオゾン除去性能を示すことを確認することができる。
【0033】
図7で、折れ線aは本発明の第1実施形態による気体清浄化システムを通過する前の気体に対するオゾン濃度をppb単位で示したものであり、折れ線bは通過した後の気体に対するオゾン濃度をppb単位で示したものであり、プロットcはオゾン除去効率を示したものである。オゾン除去効率は約37〜75%として平均56.8%である。既存のWSSに比べて大きく向上されたオゾン除去効率を示すことを確認することができる。
【0034】
以上のような構成を有する気体清浄化システムは1次的にノズルによって微細なサイズの水滴を生成させて表面接触方式により微粒子を凝縮、捕集してこれをエリミネータに衝突させて除去することになる。このような過程を経た後、2次的に、除去されずに残ったガス状汚染物をエリミネータ後方に設置された捕集装置により捕集除去することになる。捕集装置140による汚染物の捕集原理は、下記する第2実施形態で詳細に説明する。
【0035】
図8は本発明の第2実施形態に従う気体清浄化システムを概略的に示した側面図である。本実施形態によると、第1実施形態による気体清浄化システムで捕集装置140に電気的エネルギー印加装置170及び接地装置180がさらに具備されている。望ましくは、電気的エネルギーの印加を容易にするために捕集装置140を構成する多数の捕集プレート142a,142b,142c,...,142nを電気的に連結させるようにする。変更形態として、捕集装置支持体146を導電性物質で製造していずれか一ヶ所へのみ電気エネルギーを印加することができるようにする。捕集装置140からは電子が放出され、前方のWSSで放出される水分との相互作用によって汚染物を捕集することになるが、捕集装置140からの電子放出量を増加させることによって汚染物の捕集効率をさらに向上させることができる。このような効果を得るために本実施形態では、電気エネルギーを印加するものである。表1には、電圧の印加有無、あるいは、交流または直流の電圧印加によって得られる汚染物の除去効率を示した。
【表1】
【0036】
前記表1で、湿度条件は相対湿度(RH:relative humidity)で示したが、湿度が高まるとオゾンの除去効率が向上されることを確認することができる。与えられた温度条件は常温条件を考慮して設定したものとして、温度差異によるオゾンの除去効率は大きく差異がないことが分かる。標準は流入される気体に既に含まれたオゾンの量を意味し、電圧印加条件は印加しない場合、交流を印加した場合及び直流を印加した場合の三つに分けて各々実験した。
【0037】
実験を通じて電圧を印加しない場合に比べて、電圧を印加した場合さらに向上されたオゾン除去効率が得られることを確認することができ、最大87.4%までのオゾン除去効率が得られることが分かる。電圧印加時には、交流と直流とで、得られる効果には大きな差異がないことを確認することができる。
【0038】
以下、捕集装置による汚染物質の除去原理を詳細に説明する。
【0039】
可視光線、紫外線、電気的なエネルギーなどによって電子を放出するZnO、CdS、WO3、TiO2などは触媒として作用することになる。触媒は化学反応において自身は変化せず、反応速度を変化させたり反応を開始させる役割をする化合物であり、触媒は光又は電気エネルギーによって触媒作用を実現する。化合物は約400Å付近の光エネルギーによって光電子を放出することになる。この波長領域は近紫外線または可視光線領域に対応し、このようなエネルギーを受けると、電子放出材は励起されて光電子を放出する。従って、別途のエネルギーを適用しなくても自然光によっても電子が放出されてある程度の汚染物質除去効果を得ることができる。
【0040】
捕集装置140に別途の紫外線ランプを設置して、触媒に紫外線を放射させれば、優れた効果を得ることができるが、これは別途の設備を必要にし、設備のサイズを大きくするために、得られる効果に比べると、あまり望ましくないと判断される。これよりは、電子放出材に微量の鉄、シリコンなどを注入すると、蛍光燈白熱燈などのような光線下でも電子放出効率が増加して優れた汚染除去効果を得ることができる。変更形態として、電子放出材に電圧を印加して電子放出効率を高めて、これを通じて優れた汚染源除去効果を得ることができる。このような結果は前記第2実施形態を通じて確認した。
【0041】
光電子は光によるイオン化または外部光電効果によって原子、分子または固体から外部へ出た電子を意味する。光の振動数が限界振動数以上である場合、従って波長が限界波長以下である場合に光電子放出現象が表れる。放出された光電子が水及び汚染源と反応する正確なメカニズムは糾明し難しいが、水中の溶存酸素または過酸化水素と反応してOHラジカルを形成し、また電子放出材の表面に形成されたホールによってOHラジカルを形成するものと理解される。このようなOHラジカルは、塩素(Cl2)より約2.07倍、オゾン(O3)より約1.16倍高い酸化力を有し、このような高い酸化力によって難分解性有機物質を二酸化炭素と水とに分解して処理するだけでなく、重金属イオンも酸化沈澱させるものと思われる。これに加えて、バクテリア、かびなどの細胞膜を酸化、破壊させることができて殺菌、防臭効果も提供してくれる。結局、捕集装置はこれから発生される電子と周囲環境で供給される水との連係反応によって各種汚染物質を容易に除去することができる。
【0042】
上述した役割を実現する触媒はこのような反応を実施しても自身は変化しないために、半永久的に使用することができて一旦製造すれば、これを交換する必要もないし、これの維持管理のための費用の発生も殆どない。
【0043】
第2実施形態のような構成を有する気体清浄化システムは1次的にノズルによって微細なサイズの水滴を生成させて表面接触方式で微粒子を凝縮、捕集してこれをエリミネータに衝突させて除去する。このような過程を経た後、除去されずに残ったガス状汚染物を、2次的に、電子放出材から生成された電子によって負イオンに荷電させて両電極に付着させることで除去してくれる。
【0044】
このような、捕集装置140はそれ自体のみでも適切に設置することによって空気清浄効果を得ることができるが、特に湿度が高いほど優れた効果を得ることができるために、WSS、清浄室内の湿度を調節する加湿器の一種であるAHU(air handling unit)のhumidifierなどの後方に設置することが望ましい。かつ、捕集装置140を既存のフィルタと代替することができ、外部空気が流入される地点に設置することによって既存フィルタの寿命を大きく向上させることもできる。
【0045】
図9及び図10には、本発明の第3実施形態による気体清浄化システムを概略的に示したが、図9は側面図であり、図10は図9の部分拡大図である。
【0046】
図面から、本実施形態では、図3及び図4に示す気体清浄化装置のエリミネータ130及び捕集装置140の間に紫外線/光電子放出システム190が追加されていることが分かる。紫外線/光電子放出システム190は少なくとも一つの紫外線ランプ、望ましくは多数の紫外線ランプ192a,192b,192c,...,192n、紫外線ランプ192a,192b,192c,...,192nから放射された紫外線によって光電子を放出する紫外線電子放出材194、紫外線ランプシステムを支持するための支持体196、紫外線ランプ192a,192b,192c,...,192nに電圧を印加するための電圧印加装置197及び接地装置198を含んでいる。捕集装置140にも電気的エネルギー印加装置170が具備されるが、この時には捕集装置140に正電位が印加されるようにする。
【0047】
紫外線電子放出材194には石英ガラス(quarts glass)、ITO(indium tin oxide)、ZnO、CdS、WO3、TiO2などが好適に使用できる。これらは、それぞれ単独で、または複合形態で使用することができる。このような、電子放出材は、紫外線ランプ192aから放射される紫外線に露出されることができる位置にコーティングなどの方式によって設置されることができる。
【0048】
従来技術で説明したように、閉じた系内で紫外線/光電子による汚染物質の除去に関しては、既に多様に研究されている。本発明では、このような紫外線/光電子システムを導入することで、汚染物質の除去効果をさらに増加させるようにした。これの原理を簡単に説明すれば次のごときものである。
【0049】
電子放出材に光電数値より高いエネルギーの紫外線を照射すると、光電効果によって光電子が放出される。光電子が放出された空間に光電子放出材が低電位になって電場を形成し、放出された光電子または空気と光電子とによって形成された負イオンは、正電極に向かうように移動しながら空間内の汚染物質で拡散されてこれを付着させ、汚染物質は負に荷電される。荷電された汚染物質は電界によって正極方向に移動することになり、正極上に付着、捕集されて閉じた系の内部空間を清浄化させる。即ち、光電子から負イオンの生成、汚染物質の荷電、帯電汚染物質の電界による捕集の三つ過程によって汚染物質が除去されることが分かる。
【0050】
本実施形態では、このようなシステムを本発明に導入することで、汚染除去効果をさらに増進させるようにしたが、このような実施形態では捕集装置に正電位を印加して負に荷電された粒子を容易に捕集することが望ましい。
【0051】
以上のような構成を有する気体清浄化システムは1次的にノズルによって微細なサイズの水滴を生成させて表面接触方式で微粒子を凝縮、捕集してこれをエリミネータに衝突させて除去することになる。以後、2次的に、紫外線/光電子システムによって生成された光電子が正電極に移動した後、隣接空間のガス状汚染物に付着してこれを負イオンに荷電させ、荷電された粒子は正電極に付着されて除去される。このような過程を経た後、除去されずに残ったガス状汚染物は、3次的に、捕集装置に含まれた電子放出材から生成された電子によって負イオンに荷電されて除去される。
【0052】
以上、本発明を実施形態によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できるであろう。
【0053】
【発明の効果】
以上のような本発明の気体清浄化システムは、水溶性汚染物、各種浮遊粉塵などを容易に除去できるWSSと、有機性汚染物及び非水溶性汚染物の除去に特に効果的な捕集装置とを含んで成るために、各種汚染源に対する除去効果が優れたシステムである。
【0054】
各種汚染源を除去するために使用された多様な種類の既存のフィルタを本発明の気体清浄化システムに一括的に代替して使用することもでき、一般排気、熱排気、有機排気、酸排気、アルカリ排気、砒素排気、などのようにフィルタを通過させた後、そのまま外部へ排出させてきた排気を本発明による気体清浄化システムを通過させると、汚染物質の除去効果が優れるために再循環させて再使用することができるようになる。
【0055】
かつ、本発明によるシステムは特に有機物とオゾンに対する浄化機能が優れ、WSSと共に用いられる場合には、ギガ級半導体装置の製造のための清浄室への適用が期待される優れたシステムである。これに加えて、捕集装置を構成する捕集プレートの積層面積と積層数を調節することによって装置のサイズを容易に調節することができるために設計自由度が大きく、大型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のWSSを概略的に示す側面図である。
【図2】 図1の1−1´線に沿って切断した部分上面図である。
【図3】 本発明の第1実施形態による気体清浄化システムを概略的に示す側面図である。
【図4】 図3の2−2´線に沿って切断した部分上面図である。
【図5】 本発明の第1実施形態による気体清浄化システムにおける捕集装置部分の拡大正面図である。
【図6】 従来のWSSによるオゾン除去効率を示すグラフである。
【図7】 本発明の第1実施形態の気体清浄化システムによるオゾン除去効率を示すグラフである。
【図8】 本発明の第2実施形態に従う気体清浄化システムを概略的に示す側面図である。
【図9】 本発明の第3実施形態による気体清浄化システムを概略的に示す側面図である。
【図10】 図9の部分拡大図である。
【符号の説明】
110 水噴射システム
20,120 クラッシュプレート
30,130 エリミネータ
140 捕集装置
50,150 タンク
60,160 ポンプ
170 電源印加装置
190 紫外線/光電子放出装置
Claims (14)
- 水噴射システムと、
前記水噴射システムの後方に設置され、少なくともその表面が光線又は電気的エネルギーによって電子を放出する電子放出材から成る捕集装置と、を含むことを特徴とする気体清浄化システム。 - 前記光線は、可視光線及び紫外線のうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項1に記載の気体清浄化システム。
- 前記電子放出材がZnO、CdS、WO3、TiO2及びこれらの組合せから成った群から選択された少なくとも一つの成分から成ることを特徴とする請求項1に記載の気体清浄化システム。
- 前記電子放出材が鉄及びシリコンのうちのいずれか一つをさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の気体清浄化システム。
- 前記捕集装置は、前記電子放出材で製造された捕集プレートを所定の間隔に多数個積層、配列して製造されることを特徴とする請求項1に記載の気体清浄化システム。
- 前記捕集装置は、前記電子放出材でコーティングされた捕集プレートを所定の間隔に多数個積層、配列して製造されることを特徴とする請求項1に記載の気体清浄化システム。
- 前記捕集プレートは、多数のホールが形成された多孔性プレートであることを特徴とする請求項5に記載の気体清浄化システム。
- 前記捕集プレートは、ワイヤを格子模様に交差形成して製造されるメッシュ形(mesh−shape)プレートであることを特徴とする請求項5に記載の気体清浄化システム。
- 前記捕集プレートは、ワイヤを六角形に形成して製造されるハニカム形(honey comb−shape)プレートであることを特徴とする請求項8に記載の気体清浄化システム。
- 前記水噴射システムは、加湿器であることを特徴とする請求項1に記載の気体清浄化システム。
- 前記捕集装置は、電気的なエネルギー印加手段をさらに具備していることを特徴とする請求項1に記載の気体清浄化システム。
- 前記水噴射システムと前記捕集装置との間には、紫外線ランプ及び前記紫外線ランプから放射された紫外線によって光電子を放出する紫外線光電子放出材がさらに設けられていることを特徴とする請求項1に記載の気体清浄化システム。
- 前記紫外線光電子放出材は、石英ガラス、ITO(indium tin oxide)、ZnO、CdS、WO3、TiO2及びこれらの組合せから成った群から選択された少なくとも一つの成分により形成されていることを特徴とする請求項12に記載の気体清浄化システム。
- 前記捕集装置は、電気的なエネルギー印加手段をさらに具備していることを特徴とする請求項12に記載の気体清浄化システム。
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