JPH04190860A

JPH04190860A - 微粒子の荷電方法及び装置

Info

Publication number: JPH04190860A
Application number: JP32078290A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 敏昭藤井; Kazuhiko Sakamoto; 和彦坂本
Original assignee: Ebara Research Co Ltd
Current assignee: Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1992-07-09

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、光電効果による微粒子の荷電方法及び装置に
係り、特に光電子放出材に紫外線及び／又は放射線を照
射することにより発生する光電子による微粒子の荷電方
法及び装置に関する。

そして、微粒子を荷電して利用する分野としては、ａ）荷電微粒子により、空気あるいは排ガス等の気体中
あるいは空間中の微粒子の測定を行う分野。

ｂ）荷電微粒子を補集・除去して、清浄化気体、清浄化
空間、又は薬品類、純水等の清浄化液体を得る分野。

Ｃ）微粒子の分離・分級や表面改質、制御を行う分野、
等がある。

〔従来の技術〕

従来の技術に関して、室内の空気清浄を例に説明する。

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（例えばＨＥＰＡフィルター）（
２）静電的に微粒子の補集を行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（例えば）ＩＢｓＡＢ
ｓ用ター）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、また目づまりによ
る圧損の増加も著しく、フィルターの寿命も短く、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
プする必要があり、復帰ま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）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あった
。

また、静電的に微粒子の補集を行う方式においては、予
備荷電部１こ例えば１５〜７０ｋｖ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発明者は紫外線照射
、又は放射線照射による空気清浄方法を提案した。又、
空気清浄関係以外の利用分野についても種々の提案をし
ている。

本発明者が気体清浄化関係において提案したものの内、
本発明と特に関連性を有するものは次の通りである。

（１）特開昭６１−１７８０５０号、　　（ＵＳ　Ｐａ
ｔｅｎｔ４．７５帆９１７号）（２）特開昭６２−２４４４５９号（３）特開昭６３−７７５５７号（４）特開昭６３−１００９５５号（５）特開平１−２６２９５４号又、測定関係において提案したものには（１）特開昭６
２−２４２８３８号、（２）特開平２−４７５３６号、
（３）特願平１−１３４７８１号がある。

さらに分離・分級関係において提案したものには、特願
平１−１７７１９８号がある。

その他、荷電条件関係において提案したものには、（１
）特願平１−１２０５６３号、（２）特願平１−１２０
５６４号がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらの方式は適用分野によっては有効であるが、特定
の分野の特定の用途においては改善の余地がある。

個人ば、半導体分野の気体浄化への利用においては、一
部の分野では電場が悪影響を及ぼし電場下での紫外線照
射が好ましくない場合があり、電場を用いない紫外線照
射で効果的に荷電する方法の要求があった。

そこで、本発明は、上記のような要求に対して、電場を
用いないで効果的に荷電できる荷電方法及び装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、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発生
する光電子による微粒子の荷電方法において、該荷電を
磁場下で行うことを特徴とする微粒子の荷電方法とした
ものである。

また、本発明では、少なくとも、紫外線源及び／又は放
射線源とこれらの線源からの照射により光電子を放出す
る光電子放出材とからなる微粒子の荷電装置において、
該荷電部に磁場形成手段をもうけたことを特徴とする微
粒子の荷電装置としたものである。

次に、本発明の詳細な説明する。

本発明で用いる光電子放出材の材質は、紫外線及び／又
は放射線の照射により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、Ｂａ、　Ｓｒ、　Ｃａ、　Ｙ
、　Ｇｄ、　Ｌａ、　Ｃｅ、　Ｎｄ、　Ｔｈ。

Ｐｒ、　Ｂｅ、　Ｚｒ、　Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｚｎ、　Ｃ
ｕ、　Ａｇ、　Ｐｔ、　Ｃｄ、　Ｐｂ。

Ａｌ、　Ｃ，Ｍｇ、　Ａｕ、　Ｉｎ、　　Ｂｉ、　Ｎｂ
、　Ｓｉ、　Ｔａ、　Ｔｉ、　Ｌｌ。

Ｂ、　Ｂｕ、　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つる。

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Ｂａｄ、　ＳｒＯ，Ｃａｎ、　Ｙ２Ｏ６，ＧｄＪ
３゜Ｎｄ２Ｌ、　Ｔｈ０ｚ、　ＺｒＬ、　ＦｅｚＯ３，
ｚｎｏ’、　Ｃｕｂ、＾ｇ２０゜ＬａｚＯ３，ｐｔｏ、
　ＰｂＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＩｎｚＯ＋、　Ｂｉｎ
。

ＮｂＯ，Ｂａｏなどがあり、またほう化物にはＹＢ６゜
ＧｄＢｓ、　　Ｌａ５ｓ、　　ＮｄＢｓ、　　ＣｅＢｓ
、　　Ｂ’ＵＢＧ、　　Ｐｒｙｓ、　　ＺｒＬなどがあ
り、さらに炭化物としては、ＩＣ，ＺｒＣ。

ＴａＣ，ＴｉＣ，ＮｂＣなどがある。

また、合金としては黄銅、青銅、リン青銅、ＡｇとＭｇ
との合金（Ｍｇが２〜２０ｗｔ％）　、ＣｕとＢｅとの
合金（Ｂｅが１〜１０ｗｔ％）及びＢａとＡＩとの合金
を用いることができ、上記ＡｇとＭｇとの合金、Ｃｕ（
！：Ｂｅとの合金及びＢａとＡＩとの合金が好ましい。

酸化物は金属表面のみを空気中で加熱したり、或いは薬
品で酸化することによっても得ることができる。

さらに他の方法としては使用前に加熱し、表面に酸化層
を形成して長期にわた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
３００〜４００℃の温度の条件下でその表面に酸化薄膜
を形成させることができ、この酸化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、格子状
、網状等、があり表面の形状を適宜凹凸状とし使用する
ことが出来る。又、凸部の先端を先鋭状あるいは球面状
とすることも出来る。

光電子放出材の形状や構成は、本発明者がすでに提案し
たように、薄膜状としたり、あるいは多重構造とするこ
とも出来る。

これらの最適な形状や構成は、装置規模、形状、照射源
の種類や方法、電子放出材の種類、磁場のかけ方、効果
、経済性等で適宜予備試験を行い決めることが出来る。

次に、紫外線及び／又は放射線の照射について述べれば
、紫外線の光源は、光電子放出材料が紫外線照射により
光電子を放出するものであれば良く、水銀灯、水素放電
管、キセノン放電管、ライマン放電管などを適宜利用出
来る。

放射線を用いる場合の線源も同様に、照射により光電子
を放出するものであれば良く、α線、β線、Ｔ線などが
用いられ、照射手段としてコバルト６０、セシウム１３
７、ストロンチウム９０などの放射性同位元素、又は原
子炉内で生成する放射性廃棄物及びこれに適当な処理加
工した放射性物質など適宜利用出来る。

紫外線あるいは放射線の種類の使用は、装置形状、適用
分野、精度、経済性等で適宜法めることが出来る。

また、光電子放出材への紫外線及び／又は放射線の照射
は磁場において行うと、光電子放出材からの光電子発生
が効果的に起こる。

磁場は、光電子放出材から放出される光電子が効果的に
微粒子に荷電（光電子が磁場の作用で効果的に微粒子と
衝突する）されれば何れの方式や設定法でも用いること
ができる。

磁場方式は、電磁石、永久磁石、超電導コイルを適宜用
いることができる。磁場の強さは、光電子による微粒子
の荷電が効果的に起こる強さであれば良く、通常ｉｏｃ
〜５Ｔ（５０ＫＧ）である。これらは、本荷電法の利用
分野、装置形状、規模、電場併用の有無、効果、経済性
等で適宜予備試験を行い決めることができる。例えば、
静止空間（密閉空間）中機粒子の荷電は、比較的長時間
かけて荷電されれば良いので、磁場の強さは弱くてよい
。

磁場の形成方法としては、磁場の形状、構造成いは期待
する効果（精度）等によって適宜選択することが出来る
。

本発明は、微粒子の荷電に磁場を用いているが、適用分
野、装置によっては磁場に、本発明者がすでに提案した
電場下における荷電を組み合わせて行っても良い。磁場
に電場を加えた場合、弱い電場でも効果的となり適用分
野によっては好ましい。

本例は、空気清浄の例を説明したが、微粒子状物質を荷
電して、利用する分野に何ら限定なく利用できる。

本発明が特に有効な利用分野を次に示す。

ａ）荷電微粒子により、空気あるいは排ガス等の気体中
あるいは空間中の微粒子の測定を行う分野。

ｂ）荷電微粒子を捕集、除去して、清浄化気体、清浄化
空間、又は薬品類、純水等の清浄化液体を得る分野。

ｃ）＠粒子の分離・分級や表面改質、制御を行う分野。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例で具体的に説明するが、本発明は
これに限定されない。

実施例１第１図に基づいて紫外線照射法を用いたクリーンルーム
におけるクリーンベンチ併用方式、即ち、作業領域の１
部のみを高清浄度に保つ方式の空気清浄法について説明
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
粗粒子をプレフィルタ−３で濾過した後、クリーンルー
ム１の空気取り出し口４から取り出された空気と共にフ
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
しかつＨＢＰ＾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）１０．０．
００程度に保持されている。

一方、クリーンルーム１内のファン部８、紫外線照射部
９、フィルター１０を設けたクリーンベンチ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
ン部８のファンにより吸引され、紫外線照射部９で紫外
線を照射することにより空気中の微粒子は荷電されると
共に、ウィルス、バクテリヤ、酵母、かび等の微生物が
殺菌（滅菌）された後、フィルター１０で荷電された微
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。

一クリーンベンチ１１内の作業台１３への器具、製品等
の出し入れは、クリーンベンチ１１に設けた可動シャッ
ター１２により行う。

本発明の特徴である空気流中微粒子の荷電が行われる紫
外線照射部９は、第２図にその概要が示されている。

即ち、ファン部８のファンにより吸引された微粒子を含
む空気２４は、プレフィルタ−２０で濾過された後、主
に光電子放出材２１及び紫外線ランプ２２から成る紫外
線照射部９で空気中の微粒子が荷電された後、荷電微粒
子捕集フィルター２３で荷電微粒子が捕集され清浄な空
気２５が得られる。

紫外線照射部９では、磁場下で光電子放出材２１に紫外
線ランプ２２より紫外線を照射することにより光電子の
放出が促進され、該光電子により、微粒子を含む空気２
４中の微粒子が効率良く荷電される。

２６は、紫外線の透過窓である。

２７は、磁場設置のだ約の永久磁石であり、磁場により
、光電子放出材２１から放出される光電子は、空気中の
微粒子と効果的に衝突し、微粒子の荷電が行われる。

又、紫外線照射部９では、紫外線のエネルギーによりウ
ィルス、バクテリヤ、酵母、かび等の微生物が殺菌滅菌
される。

荷電微粒子捕集フィルター２３は、荷電微粒子が捕集出
来るものであれば何れも使用出来、周知の捕集板、捕集
フィルター、捕集電極が好適に使用出来る。エレクトレ
ット材も好適に使用できる。

又、本発明者がすでに提案したイオン交換フィルター（
又は繊維）を用いて捕集する方法も有効である（特開昭
６３−５４９５９号、同６３−７７５５７号、同６３−
８４６５６号各公報参照）。

〔発明の効果〕

本発明によれば次のような効果を奏する。

（１）光電子放出材に、紫外線及び／又は放射線照射す
ることにより発生する光電子による微粒子の荷電方法及
び装置において、該荷電を磁場下で行うことによって ■　光電子放出材からの光電子放出が、効果的に起こる
ので、微粒子の荷電が効率良くできた。

■　■により、電場をきらう分野においても、光電子を
用いる微粒子の荷電が効率良くできるようになった。

（２）　　（１）により、夫々の利用分野で次の効果が
生じた。

■　測定を行う分野では、ａ、測定精度の良い測定がで
きた。ｂ、特に〈０．１μｍのような超微粒子が精度良
く測定できた。

■　清浄化気体、清浄化空間、又は清浄化液体を得る分
野では、ａ、清浄度の高い、気体、空間又は液体が得ら
れた。

■　分離、分級、表面改質、制御を行う分野では、ａ、性能の良い（向上した）分離、分級、表面改質、制
御ができた。

ｂ、特に〈０．１μｍのような超微粒子に有効となった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の荷電方法を適用したクリーンベンチ
併用方式を示す概略構成図、第２図は、第１図の荷電清
浄化装置の拡大断面図である。１　クリーンルーム、３　フィルター、４空気取り出し
口、５７アン、６　空気調和装置、７　　ＨＢＰＡフィ
ルター、８　ファン部、９紫外線照射邪、１０　フィル
ター、１１　クリーンベンチ、１２　可動シャッター、
１３　作業台、２０　プレフィルター、２１　光電子放
出材、２２　紫外線ランプ、２３　荷電微粒子捕集フィ
ルター、２５　清浄な空気、２６　透過窓、２７　永久
磁石

Claims

【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
ることにより発生する光電子による微粒子の荷電方法に
おいて、該荷電を磁場下で行うことを特徴とする微粒子
の荷電方法。２、前記光電子放出材が、光電的な仕事関数の小さい物
質よりなる請求項１記載の微粒子の荷電方法。３、前記光電子放出材が、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｙ、Ｇｄ
、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｔｈ、Ｐｒ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｆｅ、
Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃ
、Ｍｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、
Ｕ、Ｂ、Ｂｕ、Ｓｎ、Ｐ及びその化合物から選ばれた一
種の材料よりなる請求項２記載の微粒子の荷電方法。４、前記光電子放出材が、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｙ、Ｇｄ
、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｔｈ、Ｐｒ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｆｅ、
Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃ
、Ｍｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、
Ｕ、Ｂ、Ｂｕ、Ｓｎ、Ｐ及びその化合物から選ばれた二
種以上の合金又は混合物又は複合材よりなる、請求項２
記載の微粒子の荷電方法。５、磁場の強さが、１０Ｇ〜５Ｔである請求項１記載の
微粒子の荷電方法。６、少なくとも、紫外線源及び／又は放射線源とこれら
の線源からの照射により光電子を放出する光電子放出材
とからなる微粒子の荷電装置において、該荷電部に磁場
形成手段を設けたことを特徴とする微粒子の荷電装置。７、請求項１記載の方法により、空間中の微粒子の荷電
を行い、該荷電された微粒子を補集・除去することを特
徴とする空間の清浄化方法。８、請求項１記載の方法により、空間中の微粒子の荷電
を行い、該荷電された微粒子の濃度・粒径を測定するこ
とを特徴とする空間中の微粒子の測定方法。９、請求項１記載の方法により、微粒子の荷電を行い、
該荷電された微粒子の分離・分級を行う方法。１０、請求項１記載の方法により、微粒子の荷電を行い
、該荷電された微粒子の表面改質・荷電量の制御を行う
方法。