JPH0398658A - 空気清浄装置、空気清浄方法及びクリーンルーム - 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、半導体工場や遺伝子組換え施設のクリーンル
ーム等に用いる空気清浄装置に関する。

（従来の技術） 空気清浄用エアフィルターは、集塵性能に応して、粗悪
用から微塵用まで種々のものがあるが、高い空気清浄度
が要求されるクリーンルームでは一般に微塵用の超高性
能フィルターが用いられている。この超高性能フィルタ
ーは、平均繊維径１μｍ以下の極微細ガラス繊維濾紙を
空気の流れ方向にほぼ直角に配列して厚さ１ｍｍ以下の
繊維層に形成したもので、繊維層の空間率が９５％程度
と高いため、空気の流れの圧力損失が小さい。

しかしながら、クリーンルームでも最も厳しい清浄度を
必要とする超ＬＳＩ製造環境、例えば集積度４Ｍｂｉｔ
対応の製造環境では、サブミクロン粒子が不良品発生の
原因となり、これを除去する必要があるが、直径０．０
８μｍ以上の粒子は除去することができるものの、０．
０１μｍ以下のエアロゾル粒子は上記超高性能フィルタ
ーによっても完全に捕集することができないという問題
があった。

このため、エアロゾル粒子の捕集効率が高いμｍオーダ
ーの綱孔を有するメンブレンフィルターが考えられてい
るが、これは空間率が９０％以下と低く圧力損失が大き
いため、現状では微細粒子のサンプリング用又は高圧中
の微細粒子の除去等としては使用されているが、一般に
は実用化することができる段階に至っていない。

また、粒子を静電気引力によって集塵する静電フィルタ
ーも種々のものが開発されている。代表的なものとして
は、２段電気集塵フィルター，粒子荷電式フィルター、
外部電界式フィルター等がある。

しかし、これらの静電フィルターは、集塵部に粒子が堆
積するに伴って静電気効果が低下するという欠点があり
、性能上の信頼性も前記超高性能フィルターほど高くな
いため、家庭用等の簡略な空気清浄装置としては実用化
されているが、クリーンルームに採用されるまでには至
っていない。

従って、現状の技術では、空気中のエアロゾル粒子を高
効率で捕集することができる空気清浄装置は、未だ満足
すべきものがなく、従来から超ＬＳＩ製造環境等のクリ
ーンルームに適応することができる空気清浄装置が要望
されていた。

一方、本発明者は、このような実状に鑑み、空気中のエ
アロゾル粒子を除去することを種々検討した。

超高性能フィルターで濾過した空気を０．０１μｍの微
粒子の検出が可能な凝縮核式微粒子濃度計（通称、ＣＮ
Ｃカウンタ）で測定すると、ゼロという値が得られる。

従って、空気中の０．０１７１ｍ以上の粒子は完全に除
去されたことになる。

しかし、超高性能フィルターで濾過した空気を更に静電
気対策用のコロナ放電式イオン発住器に通過させると、
その放電電極針の先端へ塵埃が付着してくることを見い
出した。

これは、凝縮核式微粒子濃度計によっても検出すること
ができない空気中の微細なエアロゾル粒子が、超高性能
フィルターを透過して放電電極針引力と放電電極針から
のコロナ放電による化学的作用とによって、吸引され大
きな粒子に＆Ｅ集するものと考えられる。この放電電極
針に付着する塵埃を含む空気を再度、超高性能フィルタ
ーで濾過することにより、これらを除去することができ
ることを知見して、本発明を完成した。

（発明が解決しようとする課Ｂ） 本発明は、空気中のエアロゾル粒子を高効率で捕集する
ことができ、超ＬＳＩ製造環境等のクリーンルームに適
応することができ、長時間の使用に耐える空気清浄装置
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、２．５　ｋｖ乃
至５ｋＶが電圧印加される高電圧電極に多数の突起状の
電極針が備えられ、該電極針に対向して接地電極が配置
された不平等電界発生装置と、該不平等電界発生装置を
通過した空気を濾過する超高性能フィルターとを備える
ことを特徴とする。

また、本発明は、前記高電圧電極の電極針が導電材料の
針からなることを特徴とする。

更に、本発明は、前記高電圧電極がその表面に突起する
多数の繊維を電極針とする導電性繊維層からなることを
特徴とする。

（作用） 本発明は、上記手段によれば、上記高電圧電極に電圧を
印加すると、接地電極に対向する突起状の電極針近傍に
は不平等電界が形成されるが、ごの印加電圧を高くする
に伴い不平等電界内に生ずる静電気引力が強くなるばか
りでなく、電極針からはコロナ放電が発生する。通常、
コロナ放電が発生する２．５　ｋＶ以上の電圧を印加し
て、空気中のエアロゾル粒子を高電圧電極に凝集させ、
これを超高性能フィルターで濾過可能な大きさに成長さ
せることによってエアロゾル粒子を浦集ずる。

また、印加電圧を高くすると、空気中のエアロゾル粒子
を凝集させる効率が向上するが、他方、コロナ放電が激
しくなり、これにより電極針が消耗してその塵埃が多量
に発生し、超高性能フィルターが塵埃を吸着してフィル
ターとしての機能が損なわれる。このため、印加電圧を
５．ＯＫＶ以下とすることによって、電極針の消耗を防
止し、塵埃の発注を少なくする。

上記電極針は、導電材料により針形状としたものが好適
であり、その内でもタングステンが発塵が少ない点で好
適である。

上記導電性繊維層としては、ステンレス鋼繊維又は炭素
鋼繊維より成る繊維層により構成することができるが、
これら繊維層の表面には微視的に多数の繊維の突起ある
ので、突起繊維の近傍に均一な不平等電界を形成するこ
とができる。

（実施例） 本発明の実施例を第１図及び第３図を参照して説明する
。

第１図は、高電圧電極の電極針が導電材料からなる針状
電極を用いた第ｌ実施例の空気清浄装置を模式的に示し
、第２図は、高電圧電極が導電性繊維層から成る第２実
施例の空気？ｎ浄装置を模式的に示す。

第１実施例の空気清浄装置ｌは、第１図のように、高電
圧発生装置２と、該高電圧発生装置２に接続され複数の
突起状の電極針３を備えた高電圧電極４と、該高電圧電
極４の電極針３に対向して配置された接地電極５とから
或る不平等電界発生装置６と、該不平等電界発生装置６
を通過した空気の流れを濾過する位置に設けられた高性
能フィルター７とからなる。

不平等電界発生装置６は、枠体８の中央空間部に金属棒
から成る高電圧電極４が配置されている。

高電圧電極４は、金属棒の上下対称位置に電極針３が多
数突設されており、金属棒の他端側が高電圧ケーブル９
を介して交流高電圧を発生ずる高電圧発生装置２に接続
されている。また、高電圧電極４に対向した接地電極５
は、金属捧から戒り、各電極針３に対向して枠体８の上
下面にそれぞれ並列して接続されており、これらはリー
ド線１０により接地されている。

超高性能フィルター７は、一般にクリーンルームフィル
ター系の最終段階に使用されているＵＬＰＡフィルター
が用いられ、上記の不平等電界発生装置６を通過した空
気を濾過する。該フィルター７は、平均繊維径１μｍ以
下の極薇細ガラス繊維濾紙を空気の流れ方向にほぼ直角
に配列した厚さ１ｍｍ以下の繊維層に形威したもので、
繊維層の空間率が９５％程度であり、バインダーの添加
によってフィルター強度が保たれている。ＵＬＰＡフィ
ルターは、定格風量で０．１　μｍのＤＯＰ粒子のｂｔ
ｉ集効率が９９．　９９９５％以上の性能を有している
。

このように構成される第１実施例の空気清浄装置１は、
高電圧発生装置２から高電圧電極４に４ｋＶの交流高電
圧が印加されて、電極針３の近傍には不平等電界が形威
されると共に、不平等電界の局部の高電界範囲にコロナ
放電が発生する。この不平等電界発生装置６に図示しな
い手段により空気を流すと、空気中のエアロゾル粒子は
、電界の強い走極針３に向かって吸引され、凝集作用を
受け大きな粒子に成長ずる。

これにより、不平等電界発生装置６を通過して大きな粒
子に凝集されたエアルゾル粒子は、超高性能フィルター
７を透過することが少なくなり、ほとんどが超高性能フ
ィルター７に捕集することができる。

なお、不平等電界の形戒には、針状電極が一般的である
が、線状、刃状電極等を用いることができることは勿論
である。

上記高電圧電極４への印加電圧について説明する。第３
図に示すグラフはステンレス針（ＳＵＳ３０４）に交流
高電圧を印加したときの実験結果で、印加電圧毎のコロ
ナ放電の発生量とコロナ放篭によるステンレス針の消耗
による塵埃の発生量を示す。

コロナ放電の開始電圧は２．５ｋνであり、５ｋν以上
となるとコロナ放電によりステンレス針が消耗して急激
に塵埃が発生しだす。このように塵埃が多量に発生する
と、超高性能フィルター７に塵埃が付着してフィルター
繊維層の空間率が急激に減少するため、フィルターの寿
命が短くなる。

従って、印加電圧は、コロナ放霊の開始電圧以上．塵埃
の発生電圧以下が適切であり、２．５　ｋＶ乃至５ｋＶ
の範囲内にすることが必要である。また、印加電圧は、
直流高電圧であっても、交流高電圧と同様の効果が得ら
れるが、この場合は不平等電界発生装置６に高電圧電極
４を正と負の２セットを設置することが好ましい。

尚、不平等電界発生装置６を多段に設けることによって
、エアロゾル粒子の凝集作用を更に高めて、その捕集効
率を向上させることができることは勿論である。

次に、第２実施例について説明する。これは、第２図の
ように、高電圧電極１２と接地電極１３とをステンレス
鋼繊維又は炭素鋼繊維より成る導電性繊維層により構成
した空気清浄装置１４であり、前記第１実施例と同様に
、高電圧電極１２が枠体８の中央空間部に設置され、高
電圧ケーブル９を介して高電圧発生装置２に接続され、
接地電極ｌ３が枠体８の上下面に高電圧電極１２に対向
して配置されている。

このように構或にあっては、導電性繊維層の表面には多
数の微細繊維が突起し、これらが電極針ｌ５として作用
するもので、繊維層表面に均一な不平等電界ｐ＜形成さ
れて、空気中のエアロゾル粒子を凝集させて超高性能フ
ィルター７に捕集することができる。また、導電性繊維
層は空隙率が太きいので、空気流中に設置しても圧力１
１−１失を生ずることがない。

（発明の効果） 本発明は、前記説明から明らかなように、高電圧電極に
複数の突起状の電極針が備えられ、該電極針に対向して
接地電極が配置された不平等電界発生装置と、該不平等
電界発生装置を通過した空気を濾過する超高性能フィル
ターとから成り、前記高電圧電極に２．５　ｋｖ乃至５
ｋＶが電圧印加されることによって、電極針近傍に不平
等電界が形成されると共に、電極針が塵埃を生しない範
囲でコロナ放電を発生させ、空気中のエアロゾル粒子を
大きな粒子に凝集させて超高性能フィルターに捕集する
ことができ、長時間の使用に耐える空気清浄装置を提供
する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の実施例を示し、第１図は第
１実施例の空気清浄装置の説明図、第２図は高電圧電極
が導電性繊維層から成る第２実施例の空気清浄装置の説
明図、第３図は電極針への電圧印加によるコロナ放電と
電極針の塵埃発生量を示すグラフである。 １．１４　　・・空気清浄装゜置 ３，１５　・・電極針 ４，ｌ２　・・高電圧電極 ５，ｌ３　・・接地電極 ６・・・・不平等℃界発生装置 ７・・・・超高性能フィルター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２．５ｋＶ乃至５ｋＶが電圧印加される高電圧電極
   に多数の突起状の電極針が備えられ、該電極針に対向し
   て接地電極が配置された不平等電界発生装置と、該不平
   等電界発生装置を通過した空気を濾過する超高性能フィ
   ルターとを備えることを特徴とする空気清浄装置。 ２、前記高電圧電極の電極針が導電性材料の針からなる
   ことを特徴とする請求項１記載の空気清浄装置。 ３、前記高電圧電極がその表面に突起する多数の繊維を
   電極針とする導電性繊維層からなることを特徴とする請
   求項１記載の空気清浄装置。