JPH028639A - 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、
ｆｆ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、クリーンベンチ、安全キャビ
ネット、無菌室、バスボックス、無菌エアカーテン、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櫨工業、産業か
ら排出される気体の清浄化方法。

■　家庭、事業所、病院等における空気清浄方法０ 並びに、■、■及び■記載の方法を実施する友めの装置
。

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
、 ＋１１　　機械的濾過方式（例えばＨＥＰＡフィルター
）（２）　　静電的に微粒子の摘果を行なう高電圧によ
る荷電及び導電性フィルターによる濾過方式（声」えば
ＭＥＳＡフィルター） がおるが、これらの方式には夫々次のような欠点がめつ
几。

即ち、機械的濾過方式においては、空気の清′ｆｐ度（
クラス）をめげる次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、ま皮目づま〕
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おるば
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り、復帰までには長時間を要し
ておシ、生産能率が悪いという欠点がｂつ次。

また、空気の清浄度を上げる為に換気回数（ファンによ
る空気楯環回数）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う几。

ま友、従来のフィルターによる方法に微粒子の除去だけ
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
ンホールがろり、汚染空気の一部がリークするため、バ
イオロジカルクリーンルームでの使用には限界がめった
。

ｌ九、静電的に微流子の摘果を行う方式においては、予
備荷電部にクリえば１５〜７０　ｋＶ　という高電圧を
必要とするため、装置が大型となり、ま九安全性、維持
管理の面で問題がわった。

これらの問題点を解決するために本発明者は紫外線照射
による望見清浄方法を提案した（特開昭６１−１７８０
５０、特願昭６１−２２６７９２、特願昭６１−２９３
５９５、特願昭６１−２４４２７５、特願昭６ｌ−２９
３３９４）。

これらの方式を実用化するに際しては、適用分野を用途
に好適な運転条件（好適な紫外線照射条件）で実施する
必要がｂる。すなわち、これらの方式の実用連転におい
ては、実用性が向上し実用的により有利となる様行う必
要がるる。

実用性を増すには、微粒子への荷電と微生物類の殺菌（
滅菌）を同時に行うのが好ましい。

特に、微生物の存在が問題となるバイオテクノロジー分
野では重要である。

〔発明の目的〕

本発明は、光電子放出材に紫外線照射を行ない放出され
九九電子で気体中の粒子を荷電した後膣粒子を除去する
空気等の気体の清浄方法及び装置に関し、これらの課題
に対し紫外線として主する波長が２００〜５５０　ｎｍ
　で線量として５〜２００　ｍＷｅ　／６Ｈ２の範囲の
ものを用いることにより、微粒子への荷電と微生物類の
殺菌を同時に効果的に行うものである。

〔発明の構成〕

本発明は、 １、　光電子放出材に紫外線を照射して光電子を放出せ
しめ、該光電子により気体中に含１れている微粒子を荷
電させた後荷電し几微粒子を気体よシ除去する気体の清
浄方法において、紫外線として主几る波長が２００〜３
６０ｎｍの紫外線を照射することを特徴とする気体の清
浄方法。

２　紫外線量が５〜２００　ｍｉｓ　／（−ｙＨ”、好
−！Ｌ（は５〜４０　ｍＷｓ／ｃｍ２ｃＭ”の範囲内で
ある特許請求の範囲第１項記載の気体の清浄方法。

五　気体の吸入口から排出口までの気体の流路上に、光
電子放出材に生皮る波長が２００〜３６０　ｎｍ　の紫
外線を、５〜２００　ｍＷｓ　／ｚ２の線量で照射する
光電子放出部及び荷電粒子捕集部を設けてなる気体の清
浄装置。

である。

以下、図面に基いて本発明を説明する。

第１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を高清
浄度にした方式の概略図を示すものである。

第２図は、紫外線照射による光電子放出部の実施例を示
す概略図である。

クリーンルーム１内には、配管２から導入される外気の
粗粒子をプレフィルタ５で濾過し次後、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フ
ァン５を介して空気調和装置６にて温度及び湿度を調節
した後、ＨＥＰＡフィルター７により微粒子を除去した
空気が循環供給されており、清浄度（クラス）１ｏ、ｏ
ｏｏ程度に保持されている〇 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線照射部９、フィルター１０
を設は友クリーンペンチ１１内の作業台１３上は、高清
浄度（クラス１０）の無菌雰囲気に保持される。

即チ、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）ｔｏ、ｏｏ。

程度の空気がファン８のファンにより吸引され、光電子
放出部材上へ紫外線を照射することにより発生し九九電
子により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
生物が殺菌された後、フィルター１０で荷電され危機粒
子を除去することによシ、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２図
に示されている如く、主として電極２０、光電子放出材
２１、紫外線ランプ２２からなシ、電極２０と光電子放
出材２１との間にファン及び電圧供給部８から電圧を負
荷し、又光電子放出材２１に紫外線の照射を行い、電極
２０と光電子放出材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と光電子放出材２１の距離は、装置の形状にも
よるが、−膜内には２〜２０ｃＩｎが好ましく、特に５
〜１０ｃ！Ｒ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２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。

次に元１１子放出材２１は、紫外線照射によυ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
の小さいもの程好ましい。効果や経済性の面から、　Ｂ
ａ　、　Ｓｒ　、　Ｃａ　、　Ｙ　、　Ｇｄ　、　Ｌａ
　。

Ｃｅ　、　Ｎ（１、Ｔｈ　、　Ｐｒ　、　Ｂｅ　、　Ｚ
ｒ　、　Ｆｅ　、　Ｎｉ　、　Ｚｎ　、　Ｃｕ　。

Ａｇ、　Ｐｔ　、　Ｃ６、Ｐ’ｂ　、　Ａｔ　、　Ｃ、
Ｍｇ　、　Ａｕ　、　Ｉｎ　、　Ｂｉ　、　Ｎｂ。

Ｓｉ　、　Ｔｉ　、　Ｔａ　、　Ｓｎ　、　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Ｏ 例えば、化合物としては酸化物、はう化物、炭化物があ
り、酸化物にはＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ。

Ｙ２Ｏ２、Ｇｄ２Ｏ３、Ｎｄ４０３　、　Ｔｈ０１　、
　Ｆｅ１０３　、　ＺｎＯ、ＣｕＯ。

Ａｇ２Ｏ、ＰｔＯ、Ｐ’ｂＯ、Ａｔ２０ｇ　、　ＭｇＯ
、Ｉｎ１０１　、　ＢｉＯ。

ＮｂＯ、ＢｅＯなどがあり、ま友はう化物にｈ　ＹＢｓ
　ｅＧｄＢ＠　、　ＬａＢ６　、　ＣａＢ６　、　ｐｒ
Ｂ＠　、　ＺｒＢ１などがあり、さらに炭化物としては
ＺｒＣ、ＴａＣ、ＴｉＣ、ＮｂＣなどがある。

ま友、合金としては黄銅、青銅、リン青銅。

ＡｇとＭｇとの合金（Ｍｇが２〜２０　ｗｔ％）、Ｃｕ
とＢｅとの合金（Ｂｅが１〜１０ｗｔ％）及びＢａとＡ
ｔ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ｋｌ　　との
合金が好ましい。酸化物としては金属を空気中で加熱し
九シ、或いは薬品で酸化することにより、金属板の表面
のみを酸化物とし友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
層を形成して長期にわ次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５００〜４００Ｃ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。

これらの材料の使用形状は、板状、プリーツ状、網状等
何れの形状でもよいが、紫外線の照射面積及び空気との
接触面積の大きな形状のものが好ましく、このような観
点からは網状のものが好ましい。

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シ異なり、装置
の規模、形状、効果、光電子放出材種類、経済性等によ
り適宜決めること△ が出来る。尚、光電子放出材の表面の形状は本発明者が
別に提案している。

印加する電圧は、ＣＬ１〜ｌ０ｋＶ、好ましくは１１〜
５ｋＶ、より好ましくはＩ１１〜５　ｋＶであるが、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、構造等により異なる。

紫外線は、その照射により光電子放出材が光電子を放出
し、同時にウィルス、バクテリヤ、酵母、カビ等の微生
物類の殺菌（滅菌）作用を有するものであれば良いが本
発明者は、この様な紫外線を種々検討し次ところ、次の
結果を見い出し友。

すなわち、紫外線の生皮る波長として２００〜３６０ｎ
ｍ１好ましくは２４０〜２８０　ｎｍを用いると、微粒
子への荷電作用と微生物類の殺菌作用が同時に効果的に
起きるので実用上好都合でおる。

紫外線の（平均照射）線量は、５〜２００ｍ１ｓ　１０
ｎ”、好ましくは５〜４０　ｍｉｓ／−で実用上効果的
である。

紫外線量は、多い方が微粒子の荷電と微生物類の殺菌に
効果的であるが経済的に問題がある（照射コストが高く
なる）。従って、紫外線量は適用分野、装置形状、規模
、効果、経済性等で適宜決める必要がある。例えば、バ
イオテクノロジー分野で使用されるクリーンペンチの如
く、かなりの高清浄を要する装置の場合は、多めの線量
を必要とするが、病院等の待合室用の空気清浄器の場合
は１０〜５０　ｍＷｓ／ｃｒｎ”　（比較的弱い線りで
良い。

紫外線源は、上述の波長、線量を有するものであれば何
れでも良い。通常、水銀ランプ、特に殺菌ランプ、低圧
ランプ、中圧ランプが効果、簡便性から好ましい。

第２図に示す具体例においては紫外線量は４０ｍ１ｓ　
／備寞の殺菌ランプを用い念ものである。

死滅し九生物を含む荷電され念微粒子はフィルターＩＱ
、２４で捕集される。

荷電され九粒子の捕集器は、何れでも良い。

通常の荷電装置における集じん板（集じん電極）や静電
フィルタ一方式が一般的であるが、スチールウール電極
とし次ような捕集部自体が電極を構成する構造のものも
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。

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

これらの捕集方法のうち好ましい方式としてｄ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）方式、静電フィルタ
ーを用いる方式が高効率で、かつ確実に荷電微粒子の捕
集を行なうことができるので好都合である。

フィルタ一方式は取り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ま
シを生ずるので、必要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
間にわ九って安定し九運転が可能となる。

尚、本実施例における光電子放出材２１及び紫外線ラン
プ２２の位置は、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け、平行と直角の間の
任意の位置においてもよい、又紫外線ランプをクリーン
ペンチの気流の外側に設置しても良い。

又、光電子放出材２１からの光電子放出は、本発明者が
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。

又、本実施例では、１！場において、光電子放出材に紫
外線照射しているが、電場がない場合でも実施し得る。

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。

第５図は、病院用空気清浄器の例を示すものである。

符号５００１は入口空気、２５０は粗フィルタ、１００
はファン、２００は電極、２１０は格子状光電子放出材
、２２０は殺菌ランプ（５０ｍｉｓ／ｃ！ｎ”　）、２
４０は静電フィルタ、５００．　　は出口清浄化され次
空気を示す。

夫々の作用は、上述の如くである。

実施例 第３図に示し友形状の空気清浄器を用いて試験を行った
。友だし、紫外線ランプ；■水銀ランプ、ｓｏｗ（主な
波長２５４　ｎｍ　）　　又は■高圧ランプ、５ＯＷ（
主な波長５００〜６００ｎｍ）電子放出材：黄銅に金メ
ツキし念もの、１０ｃｒｎ×　２０　α を場電圧：　１　ｋＶ、荷電微粒子捕集フィルタ：静電
フィルタ 発生微粒子は煙草の煙（平均粒径（Ｌ３〜（１４μｍ）
を用い、適宜希釈し２０１７　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を測定し念。

又、発生微生物は、レイ菌又は枯草菌をネプライザで発
生させ微粒子と同様に流路に供給して入口及び出口（静
電フィルタ前方）で試料空気の採取を微生物測定用アン
ダセンサンプラで行い、培養して微生物濃度を測定した
。尚、紫外線ランプの紫外線量は２　、　８　、　４０
　ｍＷｅ／ａｎ”である。

結果を第１表に示す。

〔発明の効果〕

■　紫外線波長が２００〜３６０　ｎｍ　の紫外線を用
いることにより、 １、微粒子への荷電と微生物類の殺菌が同時に効果的に
起こる。

■　紫外線波長２００〜３６０　ｎｍの紫外線を５〜２
００　ｍＷｓ／ｃＩｎ”の線量で用いることにより一 １、実用上効果的に、微粒子の荷電と微生物類の殺菌が
同時に起こる。

１１、殺菌クリーン気体が簡便に得られ、実用性が向上
する。

１１１、バイオテクノロジー分野の如く微生物の存在が
特に影響を及ぼす分野に対して実用上有効な気体清浄装
置を提供出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はバイオロジカルクリーンルームのク
リーンベンチ併用方式の本発明の気体の洗浄方法及びそ
の装置を説明する几めの図面、第５因μ本発明を適用し
友病院用空気清浄装置の１例を示す図面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光電子放出材に紫外線を照射して光電子を放出せし
   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、紫外線として主たる波長が２００〜３６
   ０ｎｍの紫外線を照射することを特徴とする気体の清浄
   方法。 ２、紫外線量が５〜２００ｍＷｓ／ｃｍ＾２、好ましく
   は５〜４０ｍＷｓ／ｃｍ＾２の範囲内である特許請求の
   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出口までの気体の流路上に、光
   電子放出材に主たる波長が２００〜３６０ｎｍの紫外線
   を、５〜２００ｍＷｓ／ｃｍ＾２の線量で照射する光電
   子放出部及び荷電粒子捕集部を設けてなる気体の清浄装
   置。