JPH028638A - 気体の清浄方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、 ■　電子工業、薬品工業、食品工業、農林産業、医療、
精密機械工業等におけるクリーンルーム、クリーンブー
ス、クリーントンネル、クリーンペンチ、安全キャビネ
ット、無菌室、バスボックス、無田エアカーテン、クリ
ーンチューブ等における空気、酸素、窒素等の気体の清
浄化方法。

■　煙道排ガスや自動車排ガスの様な各ね工業、産業か
ら排出される気体の清浄化方法。

■　家庭、事業所、病院等ＶＣおける空気清浄方法。

並びに、■、■及び■記載の方法を実施するための装置
。

に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来の室内の空気清浄方法或いはその装置を大別すると
、 （１）　　機械的濾過方式（別えはＨＴＬＰｋフィルタ
ー）（２）　　静電的に微粒子の捕集全行なう高電圧に
よる荷電及び導′酸注フィルターによる濾過方式（レリ
えばＭＥＳＡフィルター）があるが、これらの方式には
夫々次のような欠点があった。

即ち、機械的濾過方式においては、空気の清浄度（クラ
ス）をあげるためには目の細かいフィルターを使用する
必要があるが、この場合圧損が高く、また目づ１りによ
る圧損の増加も著るしく、フィルターの寿命も短かく、
フィルターの維持、管理或いは交換が面倒であるばかり
でなく、フィルターの交換を行う場合、その間作業をス
トップする必要があジ、復ｌ＠１でには長時間を要して
おり、生産能率が悪いという欠点があった。

また、空気の清浄度を上げる為に換気回数（ファンによ
る空気循環回数ンを増加することも行われているが、こ
の場合動力費が高くつくという欠点があった。

また、従来のフィルターによる方法は微粒子の除去だけ
を目的としているので、工業用クリーンルーム用として
は使用できるが、フィルターには必ずと言ってよい程ピ
ンホールがあシ、汚染空気の一部かリークするため、バ
イオロジカルクリーンルームでの使用には限界があった
。

また、静電的に微粒子の捕集を行う方式においては、予
備荷電部に例えば１５〜７０にマという高電圧を必要と
するため、装置が大型となり、また安全性、維持管理の
面で問題があった。

これらの問題点’を解決するために本兄明者は紫外線照
射、又は放射線照射による空気清浄方法ｔ−提案した（
特開昭６１−１７８０５０、特開昭６２−２４４４５９
号）。

これらの方式は適用分野によっては有効であるか、特定
の分野、用途においては改善の余地がある。改善するに
際しては、実用性が一層向上し実用的によシ有利な方式
とする必要がある。

実用性を増すためには、光電子放出材からの光電子の放
出を一層効果的に行ない、微粒子への荷ａｔ効率良く行
なうことや、バイオテクノロジー分野の如く微生物類の
存在が問題となる分野では微生物類の殺菌を完全に行な
う必要がある。

〔発明の目的〕

本発明は、光電子放出材１ｃ紫外線又は放射線照射を行
ない放出された光電子で気体中の粒子全荷電した後該粒
子を除去する空気等の気体の清浄方法及び装置に関し、
これらの課題に対し光電子放出材の表面に多数の凹突部
を設けた形状とし、特に凸部を先鋭状及び／又は球面状
にすることにより光電子放出材からの光電子の放出を促
進させて微粒子への荷ｉを効率良く行なうものである。

〔発明の溝底〕

本発明は、 １、　光電子放出材に紫外線及び／又は放射線金朋射す
ることにより光電子を放出せしめ、核元或子により気体
中に含１れている微粒子を荷電させた後、荷電した微粒
子を気体よジ除去する気体の清浄方法において、表面に
多数の凹凸が形成されている光電子放出材を使用するこ
とを特徴とする気体の清浄方法。

２　凸部が先鋭状及び／又は球面状の光電子放出材と便
用する前記第１項記載の気体の清浄方法。

五　気体の吸入口から排口１での気体流路上に表面に多
数の凹凸が形成されている光電子放出材への紫外線及び
／又は放射＝＋Ｓ射部及び荷′砥粒子捕果都′（ｉｌ−
設けてなる気体の清浄装応尤　光電子放出材の凸部が先
鋭状及び／又は球面状である前記第３項記載の気体の清
浄装＋１゜である。

図面に基いて本発明を主として紫外線全照射する場合に
ついて説明する。

第１図は、紫外＃ａ照射による光電子放出部の実施例金
示す概略図を示し、第２図はバイオロジカルクリーンル
ームにおけるクリーンベンチ併用方式、即ち、作業領域
内の一部だけ金高清浄度にした方式の概略図を示すもの
である。

先づ、第２図に基いてバイオロジカルクリーンルームに
おけるクリーンベンチ併用方式の気体の清浄方法につい
て説明する。

クリーンルーム１内には、配管２から導入される外気の
粗粒子をブレフィルタ３で濾過した後、クリーンルーム
１の空気取出し口４から取り出された循環空気と共に７
７ン５を介して空気調和装ｒｔ６にて温度及び湿度全調
節した後、ＨＥＰＡフィルター７により＠粒子を除去し
た空気が循環供給されており、清浄度（クラス）１０．
０００程度に保持されている。

一方、クリーンルーム１内のファン及び電圧供給部材８
、光電子放出材上への紫外り照射部９、フィルター１０
を設けたクリーンベンチ１内の作業台１３上は、亮清浄
度（クラス１０）の無菌雰囲気に保持される。

即ち、クリーンベンチ１１においては、クリーンルーム
１内の清浄度（クラス）　１０，０００程度の空気がフ
ァン８のファンにより吸引され、ｊｆ、電子放出部材上
へ紫外線ｆｅｗＡ射することによジ発生した光電子によ
ジ空気中の微粒子は荷電されると共に、紫外線エネルギ
によりウィルス、バクテリヤ、酵母、かび等の微生物が
殺菌されｆ：、後、フィルター１０で荷′成された＠粒
子を除去することにより、作業台１３上は高清浄度に保
持される。

紫外線照射による光電子放出部は、その概略図が第１図
に示されている如く、主として電極２０、表面が山伏の
光電子放出材２１、紫外線ランプ２２からなり、１！極
２０と表面が山伏の光電子放出材２１との間にファン及
び隠圧供給部８から電圧を負荷し、又表面が山状の光電
子放出材２１ＶＣ紫外線の照射２行い、電極２０と表面
が山伏の光電子放出材２１０間に空気５０を通すことに
より、空気５０中の微粒子が効率良く荷電される。

電極２０と表面が山状の光電子放出材２１の距離は、装
置の形状にもよるが、一般的には２〜２０ｍが好１しく
、特に３〜１０市が好ましい。

電極２０の材料と、その構造は通常の荷電装置に使用さ
れているものでよい。通常タングステンが用いられてい
る。第１図中、符号２５は粗フィルタ、符号２４は静電
フィルターである。

次に光電子放出材２１は紫外線照射により光に子を放出
するものであれば何れでも良く、光電的な仕事関数の小
さいもの程好ましい。効果や経済性の面から、Ｂａ、　
Ｓｒ、　Ｃａ、　Ｙ、　Ｇ（１，Ｌａ。

Ｃｅ、　Ｎｄ、　Ｔｈ、　Ｐｒ、　Ｂｅ、　Ｚｒ、　Ｆ
ｅ、　Ｎｉ、　Ｚｎ、　Ｃｕ、Ａｇ。

Ｐｔ、　Ｃｄ、　Ｐｂ、　Ａｌ、　Ｃ，Ｍｇ、　Ａｕ、
　Ｉｎ、　Ｂｉ、　Ｎｂ、　ａｔ。

Ｔｉ、　Ｔａ、　８ｎ、　Ｐのいずれか又はこれらの化
合物又は合金が好ましく、これらは単独で又は二種以上
を複合して用いられる。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。

化合物としては例えば酸化物、はう化物、炭化物がらり
、酸化物にはＢａｄ、　８ｒＯ，ＣａＯ，Ｙ２Ｏ５゜Ｇ
ｄ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ５，Ｔｈｅ２．　Ｆｅ２Ｏ３，Ｚｎ
Ｏ，Ｃｕｂ、　Ａｇ２Ｏ。

ＰｔＯ，ＰｂＯ，Ａ／２０３．　ＭｇＯ，Ｉｎ２Ｏ，、
Ｂｉｂ、　ＮｂＯ，Ｂｅ０などがあり、またほう化物に
はＹＢ６．　ＧｄＢｅ。

ＬａＢ５．　ＣｅＢ６．　ＰｒＢ６．　ＺｒＢ２　　な
どがあり、さらに炭化物としてはＺｒＣ，ＴａＣ，Ｔｉ
Ｃ，ＮｂＣなどがある。

また、合金としては、黄銅、青銅、リン青銅、ＡｇとＭ
ｇとの合金（Ｍｇが２〜２　ｏ　ｗｔ　Ａ　）、Ｃｕと
Ｂｅとの合金（Ｂｅが１％　１０　Ｗｔ、％　）及びＢ
ａとＡ／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Ａ／　　との
合金が好ｌしい。酸化物としては金鵬を空気中で加熱し
たり、或いは薬品で酸化することにより、金楠板の表面
のみを酸化物としたものを用いてもよい。

さらに他の方法としては使用前に加熱し、表面に酸化物
層を形成することにより長期にわたって安定な酸化物層
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ｉｏへ４００℃の温度の条件下でその表
面に酸化物薄膜を形成させることができ、この酸化物薄
膜は長期間にわたって安定なものである。

本発明は、これらの材料の使用において、その表面に多
数の凹凸を設けたもの特に凸部を先説伏又は球面状とし
たものを使用することである。例えば、多数の山状凸部
を設けたもの、剣山型、釘型、球面型があり適宜一種類
又は２徨類以上組合せて用いることが出来る。すなわち
、光′α子放出伺の表面を該形状にすると、先鋭部（第
３図の山型の場合は、山頂部分〕の電界が密となること
や、光電子放出材の実質的表面勧；増えることから光電
子の発生が効果的となり、その結果ｅＬ粒子の荷電効率
が向上する。

光電子放出材表面の該形状は、適宜の方法で加工、形成
することが出来る。例えば、球面球の形状は粒子状光電
子放出材料を適宜の形状の材料にコーティングあるいは
付着させて作ることが出来る。

これらの最適な形状は、装置規模、形状、電子放出材の
機知、１１Ｌ場のかけ方、効果、経済性咎で適宜予備試
験を行い決めることが出来る。

、＠３図に、先鋭状の凸部を設けた光電子放出材の一例
として山型のもの金示す。

光電子放出材の使用の形状及びその表面の形状は装置の
形状、構造あるいは希望する効率等により異なり、装置
の規模、形状、効果、光電子放出材種類、経済性等によ
り適宜央めることが出来る。

電場を形成する丸めに印加する電圧は、０．１〜１０に
マ、好１しくは０．１〜５にマ、よジ好１しくは０．１
〜３０であるか、該電圧は装置の形状、使用する電極或
いは光電子放出材の材質、構造等によシ異なる。

紫外線又は放射線の種類は、その照射により光電子放出
材が光電子を放出しうるものであれば倒れでもよいが、
バイオロジカル分野においては殺ぎ作用を併せて持つも
のが好ましい。

紫外線の光源は、水銀灯、水素放心管、キセノン放′胤
管、ライマン放電管などを適宜１種又は２極以上を組合
せて利用することが出来、適用分野、作業内容、用途、
経済性などにより適宜決めることができる。例えば、バ
イオロジカル分野においては、殺菌作用、効率の面から
遠紫外線を有する光源を用いるのが好ましい。

放射線としてはα線、β線、γ線などが用いられ、闇討
手段としてコバルト６０、セシウム１５７、ストロンチ
ウム９０々どの放射性同元素、又は原子炉内で作られる
放射性廃棄物及びこれに適当な処理ｌＪＤ工した放射性
物質を線源として用いる方法がめる。

死滅した生物を含む荷′屯された微粒子はフィルター１
０．２４で捕集される。

荷電された教子の抽集器は、例れでも艮い。

通常の荷４装置における集じん＆（果しん電＋！＃、Ｌ
？＃電フィルタ一方式が一般的であるが、スチールウー
ル電極としたような捕集部自体が４極を溝底する１１１
造のものも有効である。

又、本発明者がすでに提案したイオン交換フィルターを
用いて捕集する方法も有効である。

捕集は、これらの捕集方法を単独で、又はこれらの方法
を２棟類以上組合せて適宜用いることか出来る。

これらの捕集方法のうち好ましい方式としてはフィルタ
一方式例えばイオン交換フィルター（アニオン交換フィ
ルター　カチオン交換フィルター）、静電フィルターを
用いる方式が高効率で、かつ確実に荷！微粒子の捕集を
行ならことができるので好都合でめる。

フィルタ一方式は取ジ扱いが容易であることや、性能、
経済性の点で有効であるが、一定期間使用すると目詰１
ジを生ずるので、必俄に応じカートリッジ構造とし、圧
力損失の検出により交換するようにすることにより長期
間にわたって安定した運転が可能となる。

尚、本実施例における光電子放出材２１及び紫外線ラン
プ２２０位置は、空気流に対して平行の位置であるが、
空気流に対して直角の位置あるいは、平行と直角の間の
任意の位置においてもよい、又紫外線ラングをクリーン
ベンチの気流の外側に設置しても艮い。

又、光′４子放出材２１への紫外線の照射は、スポット
（絞り込んで）照射あるいは全面朋射がある。

又、光電子放出材２１からの光電子放出は、本発ＢＡ省
がすでに提案した様に、反射面を利用して行なうことも
出来る。これらは、装置の形状、規模、種類、形状、適
用分野、電極の種類、形状、効果、経済性等で適宜決め
ることが出来る。

又、紫外線’ｋＭ封する代りに放射線の闇討によっても
同様に微粒子に荷電せしめ同様の効果を得ることができ
る。

尚、本発明の利用分野として気体清浄の分野について説
明したが、本発明省がすでに提案した［光電効果を利用
した慮教子測定器（％開昭６２−２４２８！５８５）Ｊ
の電子放出材にも同様に適用できる。

実施例 第１図に示した形状の空気清浄器を用いて試験を行った
。

ただし、 紫外線ランプ；水銀ラング　３ＯＷ 電場電圧；２１ 荷電粒子捕粂フィルタ；靜ｔフィルタ 発生微教子は、煙草の煙（平均粒径０．３〜０．４μｍ
１）ｔ−用い、適宜希釈し２０ｎ／ｍｉｎで送気して、
入口（粗フイルタ後方）及び出口（静電フィルタ後方）
で粒子測定器を用い濃度１ｃ測定した。

結果を第１表に示す。

比較例 実施例において、元′電子放出材が黄銅（８ａａ×２０
ｃｍの表面が平らな平板）で金メツキをしたものを用い
、同様に試験した。

出口ａ度は、２，５２０１ｆ！Ｉ／ノであった。

〔発明の効果〕

光電子放出材の表面の形状を先鋭状及び／又は凹凸状及
び／又は球面状にすることにより■　光電子の放出が促
進され、＠粒子の荷電が効果的となった。

■　ａ粒子の荷電が効果的となったので、装置の小型化
（コンパクト化）が可能となり又、処理容量が増加した
。

■　気流中の微粒子等の汚染物質は後流への流れが夷貝
的に無視できる位高効率で捕集さ汰殺菌された超高清浄
度のガス流が得られた。

■　各分野、用途への適用が可能であり、特に従来法で
は限界が′ｊｂり、かつ、困難であったクリーンルーム
関連の、なかでもバイオテクノロジー関連の如く微生物
の存在が特に影響を及ぼす分野に特に有効な設備を提供
でき良。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気体清浄方法及びその装置を説明する
ための概略図、第２図はバイオロジカルクリーンルーム
におけるクリーンベンチ併用方式の気体清浄装置を説明
する丸めの概略図、第３図は山型の先鋭部を設けた光電
子放出材の斜視図を示す図面である。 １・・・クリーンルーム、６・・・空気ｆＡ和表装置８
・・・ファン及び電圧供給部、９・・・光電子放出材上
への紫外線照射部、１０・・・フィルター　１１・・・
クリーンベンチ、１３・・・作業台、２０・・・電極、
２１・・・元′電子放出材、２２・・・紫外線ランプ、
２４・・・靜ＩＥフィルター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光電子放出材に紫外線及び／又は放射線を照射する
   ことにより光電子を放出せしめ、該光電子により気体中
   に含まれている微粒子を荷電させた後、荷電した微粒子
   を気体より除去する気体の清浄方法において、表面に多
   数の凹凸が形成されている光電子放出材を使用すること
   を特徴とする気体の清浄方法。 ２、凸部が先鋭状及び／又は球面状の光電子放出材を使
   用する特許請求の範囲第１項記載の気体の清浄方法。 ３、気体の吸入口から排口までの気体流路上に表面に多
   数の凹凸が形成されている光電子放出材への紫外線及び
   ／又は放射線照射部及び荷電粒子捕集部を設けてなる気
   体の清浄装置。 ４、光電子放出材の凸部が先鋭状及び／又は球面状であ
   る特許請求の範囲第３項記載の気体の清浄装置。