JPH09206531A

JPH09206531A - 不純物除去装置

Info

Publication number: JPH09206531A
Application number: JP8015066A
Authority: JP
Inventors: Toshio Mukai; 俊男向; Masami Takasuka; 正己高須賀
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1997-08-12
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JP3227367B2

Abstract

(57)【要約】【課題】気体中のガス状汚染物を、除去手段を交換す
ることなく除去することができなかった。【解決手段】空気が通過する複数の多孔質ポリテトラ
フルオロエチレンチューブ１５を備え、且つ、多孔質ポ
リテトラフルオロエチレンチューブ１５の周囲を純水１
４が循環する第１ユニット２ａと、粒径が０．３μｍの
粒子に対し、９９．７％以上の捕集率を有するＨＥＰＡ
フィルタ１と、複数の多孔質ポリテトラフルオロエチレ
ンチューブ１５を備え、且つ、多孔質ポリテトラフルオ
ロエチレンチューブ１５の周囲を純水１４が循環する第
２ユニット２ｂとに順次空気を通過させる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーンルーム、
クリーンブース、クリーンベンチ等の清浄閉空間におけ
る汚染防止するためのもの、即ち、固体微粒子や揮発性
有機物等の気体を含む汚染物質を除去する気体の清浄な
空気を得るための空気中の不純物除去装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子工業分野やバイオケミカル分
野、特に半導体製造分野では、極微量の汚染物質が影響
する高度技術が大幅に発達している。これらの高度技術
は、極めて清浄な空気の閉空間内で実施しなければなら
ないので、空気の清浄化方法、閉空間の清浄度を維持す
る方法やエアフィルタの性能向上、高度の清浄閉空間の
形成が大きな課題になっている。この種の清浄閉空間
は、通常循環浄化経路を設けて、内部の気体の一部を導
入して汚染物質を除去し、もとの閉空間に戻して清浄度
を維持している。清浄閉空間の清浄度を高めるためる必
要が生じたときは、閉空間の気体の循環浄化回数を増や
したり、粒径が０．３μｍの粒子に対し、９９．７％以
上の捕集率を有する高性能フィルタ、例えばＨＥＰＡ
（ＨｉｇｈＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＰａｒｔｉｃｕｌ
ａｔｅＡｉｒ）フィルタの開発を進め、微粒子や菌に
対する捕集性能を大幅に向上させたりして対応してい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＨＥＰ
Ａフィルタ等の高性能フィルタなど使用する従来の汚染
物質除去方法は、主に気体中の固体微粒子の分離に主眼
がおかれていたので、ＮＯ_X、ＳＯ_Xや揮発性有機物等の
気体の化学的汚染物質の除去にはあまり効果がなかっ
た。ところが、例えば電子工業分野で使用するクリーン
ルームやクリーンベンチ内では酸やアルカリの薬液を使
用することが多く、酸性物質やアルカリ性物質から汚染
気体が発生しやすい。この場合、清浄閉空間の清浄度を
維持するため、循環浄化経路に高性能フィルタを挿入し
ても、気体の汚染物質の除去効果はほとんどないので、
清浄度を維持できない。また、フッ酸等を扱う洗浄装置
がある場合、洗浄槽からリークするフッ酸等がクリーン
ルーム内を循環する空気中に含まれ、高性能フィルタを
構成する濾材であるガラス繊維を侵し、ガラス繊維を構
成しているボロンＢやアルミニウムＡｌ等本来存在し得
ないイオンや元素が検出されていた。このような汚染に
は、多量の新しい清浄化した気体を外部から取り入れ、
清浄閉空間内の空気と交換する必要があった。

【０００４】最近、酸やアルカリ塩を含むミスト、酸性
気体等の化学的汚染物質を雰囲気気体から分離するため
に中和反応剤を活性炭に担持させた活性炭フィルタが提
案されている。しかし、活性炭フィルタは反応の結果、
活性炭面に生成した中和塩類などが気体中に脱離飛散す
ることがあり、逆に清浄空間を汚染する恐れがあって、
そのままでは簡単に採用できないという問題があった。

【０００５】また、従来の不純物除去装置の構成図であ
る図５に示すように、特開平６−１９８１２３号公報に
はこの問題点を解決すべく陽イオン及び陰イオン交換繊
維ならびにアルカリを添着した活性炭繊維を組み合わせ
たフィルタ３３が提案されている。このフィルタ３３で
は酸性ガスや有機気体などの気体汚染物質は主に活性炭
層で、ミスト中に含まれる酸性物質、アルカリ性物質、
あるいは活性炭層で生成した中性塩などは主にイオン交
換繊維層のおいて除去されるので、空気中への再飛散が
ない。ところが、このイオン交換繊維は交換容量が限ら
れており、交換容量が一杯になると除去能力はなくな
り、装置を止めてイオン交換繊維を交換する必要がある
という問題点があった。

【０００６】尚、図５において、３０はクリーンルー
ム、３１はＨＥＰＡフィルタ、３２は粗じんフィルタ、
３４は吸引ブロワ、３５はプレフィルタ、３６は熱交換
器、３７は加湿器、３８は循環ブロワ、３９はプレフィ
ルタ、４０は循環浄化経路を示す。

【０００７】本発明は、気体中のガス状汚染物を、装置
を止めて不純物除去手段を交換することなく除去できる
不純物除去装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明の
不純物除去装置は、粒径が０．３μｍの粒子に対し、９
９．７％以上の捕集率を有する高性能フィルタを備え
た、空気中の不純物を除去する不純物除去装置におい
て、気体は通過するが液体は通過しない材料から成る上
記空気が導入される管を一又は複数備え、且つ、該管の
表面を接するように純水を循環させる循環手段を有す
る、上記空気が通過する第１ユニットを備え、且つ、該
第１ユニットを通過した上記空気が上記高性能フィルタ
に導入されることを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項２記載の本発明の不純物除去
装置は、気体は通過するが液体は通過しない材料から成
る上記高性能フィルタを通過した空気が導入される管を
一又は複数備え、且つ、該管表面を接するように純水を
循環させる手段を有する、上記空気が通過する第２ユニ
ットとを備えたことを特徴とする、請求項１記載の不純
物除去装置である。

【００１０】更に、請求項３記載の本発明の不純物除去
装置は、上記循環手段が、上記純水と上記管とが接する
領域において、上記空気の上記管を流れる方向と逆の方
向に純水を循環させることを特徴とする、請求項１又は
請求項２記載の不純物除去装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態に基づい
て本発明について詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の一の実施の形態の不純物除
去装置を有するクリーンルームの構成を示す図であり、
図２は図１におけるＡ−Ａ断面を示す図であり、図３は
本発明の原理の説明に供する図であり、図４は本発明の
評価を行うための実験装置の構成を示す図である。図１
乃至図４において、１はＨＥＰＡフィルタ、２ａ、２ｂ
は周りを純水１４で満たした多孔質ポリテトラフルオロ
エチレンチューブ１５を束ねた第１及び第２ユニット、
３はシリカゲル等で構成される吸湿材、４は純水循環用
ポンプ、５は配管、６はフィルタ、７は２つのユニット
２ａ、２ｂ内を循環させる純水１４の供給ライン、８は
２つのユニット２ａ、２ｂ内を循環させる純水１４の廃
液ライン、９はクリーンルーム、１０は排気孔を有する
床部、１１ａ、１１ｂ、１１ｃは空気循環経路、１２は
吸引ブロワ、１３は空気供給口、１４は純水、１５は多
孔質ポリテトラフルオロエチレンチューブ、１６は粒子
状不純物、１７はガス状不純物を示す。

【００１３】尚、本発明は多孔質で表面張力の大きい液
体は通過させないが、気体は容易に通過させる性質をも
っている材料でできた管状のものであればよく、多孔質
ポリテトラフルオロエチレンチューブ１５に限定される
ものではない。また、本実施の形態で用いる多孔質ポリ
テトラフルオロエチレンチューブ１５は外径が５ｍｍ、
内径が４ｍｍ、気孔率が７０％のものを使用し、長さは
５０ｃｍとした。

【００１４】また、本発明は、図３に示すように、多孔
質ポリテトラフルオロエチレンチューブ１５のような、
孔部１５ａから気体は通すが液体は通さない材料からな
る管に、粒子状不純物１６及びガス状不純物１７を有す
る気体を通し、この管の周りに純水１４を循環させ、管
からガス状不純物１７を純水１４に吸収させることを特
徴とするものである。この不純物の補集メカニズムは不
純物の拡散係数により決まり、拡散係数の大きいガス状
不純物１７は多孔質ポリテトラフルオロエチレンチュー
ブ１５内の空気の流れに逆らって純水１４に吸収される
が、拡散係数の小さい粒子状不純物１６は多孔質ポリテ
トラフルオロエチレンチューブ１５を通過することがで
きず、純水１４には捕集されない。

【００１５】また、本発明は、図２に示すように、上記
周りを純水１４で満たした多孔質の管を束ねた第１ユニ
ット２ａの後段又はこの第１ユニットと周りを純水１４
で満たした多孔質の管を束ねた第２ユニット２ｂとの間
に粒子状不純物を除去する高性能フィルタを設けたこと
を特徴とするものである。尚、本発明の高性能フィルタ
は、ＨＥＰＡフィルタ１に限定されるものではなく、
０．３μｍの粒子に対し、９９．７％以上の捕集率を有
するフィルタであれば適用可能である。

【００１６】更に、図１に示す、本発明の不純物除去装
置を用いたクリーンルーム９の構成は、第１ユニット２
ａ、高性能フィルタ１、第２ユニット２ｂ及び吸湿材３
を直列に接続し、これらを介して空気をクリーンルーム
９に導入し、クリーンルーム９に設けた床部の排気孔か
ら、空気循環経路１１ａ、１１ｂ、１１ｃへ上記空気を
排出する。そして、この空気は吸引ブロワ１２を用い
て、再び第１ユニット２ａに送られる。この際、第１ユ
ニット２ａ及び第２ユニット２ｂ内の多孔質ポリテトラ
フルオロエチレンチューブ１５の周りの純水１４は、空
気が送られる方向と逆方向に純水循環用ポンプ４を用い
て循環させているが、空気の流れと同じ方向に純水１４
を循環させてもよい。しかし、逆行させた方が純水１４
とガス状不純物１７との接触効率が向上するので、望ま
しい。

【００１７】また、第１ユニット２ａ及び第２ユニット
２ｂを流れる純水１４を供給する配管５の途中にフィル
タ６を装着し、配管５を流れる純水１４に含まれる不要
な異物を取り除く。更に、一定期間毎に純水１４を交換
するため、供給ライン７より清浄な純水１４が供給さ
れ、廃液ライン８より空気中のガス状不純物１７を含ん
だ純水１４を廃液する。

【００１８】以下、図１乃至図３を用いて、本発明の不
純物除去装置を用いた空気中の不純物除去工程を説明す
る。

【００１９】まず、空気供給口１３からの空気を吸引ブ
ロワ１２で第１ユニット２ａに供給する。この空気は、
第２ユニット２ａ内の多孔質ポリテトラフルオロエチレ
ンチューブ１５を通り、ＨＥＰＡフィルタ１を介して第
２ユニット２ｂに達する。この多孔質ポリテトラフルオ
ロエチレンチューブ１５を空気が通過する際、空気中に
含まれるガス状不純物１７のみが純水１４に吸収され、
空気中から除去される。そして、ＨＥＰＡフィルタ１を
通過する際、空気中に含まれている粒子状不純物１６が
空気中から除去される。

【００２０】次に、第２ユニット２ｂに達した空気は、
更に空気中に含まれているガス状不純物１７が除去さ
れ、第２ユニット２ｂの後段に接続されたシリカゲル等
で構成される吸湿材３を介してクリーンルーム９に送ら
れる。この吸湿材３により、清浄空気の水分含有量が増
加するのを防いでいる。

【００２１】次に、クリーンルーム９の空気は、床部１
０に設けられた排気孔を通して、空気循環経路１１ａ、
１１ｂ、１１ｃに送られ、再び、吸引ブロワ１２によ
り、第１ユニット２ａに送られる。

【００２２】本実施の形態では、本発明の不純物除去装
置は、第１ユニット２ａ、高性能フィルタ（ＨＥＰＡ）
１及び第２ユニット２ｂとが順次接続された構成になっ
ているが、第１ユニット２ａ及び高性能フィルタ１が接
続された構成でもよい。但し、高性能フィルタ１に付着
した粒子状不純物の塩から発生するガス状汚染物を除去
できる点で、第１ユニット２ａ、高性能フィルタ１及び
第２ユニット２ｂとが順次接続された構成の方が望まし
い。

【００２３】以下に、図４を用いて、本発明を用いた不
純物除去装置のガス汚染物除去能力について標準ガス発
生装置を用いて評価した結果を説明する。図４におい
て、２０はダイアフロムポンプ、２１はシリカゲル充填
槽、２２はモレキュラシーブス槽、２３は活性炭充填
槽、２４はＮａＣＯ₃含浸フィルタ及びＨ₃ＰＯ₄含浸フ
ィルタ、２５は標準ガス発生装置、２６は混合チャン
バ、２７ａは第１拡散スクラバ、２７ｂは第２拡散スク
ラバ、２８は流量計を示す。

【００２４】標準ガス発生装置２５に、パーミエーショ
ンチューブ或いはディフュージョンチューブを装着し、
３５℃恒温下において、標準ガスを発生させた。尚、デ
ィフュージョンチューブ用の標準ガスの試薬原液は、Ｈ
ＮＯ₃を６１％、ＨＣｌを３５％としている。

【００２５】そして、標準ガス発生装置２５から発生し
た標準ガスの希釈には、シリカゲル充填槽２１、モレキ
ュラシーブス槽２２、活性炭充填槽２３、ＮａＣＯ₃含
浸フィルタ及びＨ₃ＰＯ₄含浸フィルタ２４を通すことに
よって得られた清浄空気を用いた。また、大気吸引流量
は１１ｃｍ³／ｍｉｎとした。

【００２６】また、２本の直列に接続した第１及び第２
拡散スクラバ２７ａ、２７ｂに標準ガスを一定時間吸引
した後、第１スクラバ２７ａの吸収液２９ａ、第２拡散
スクラバ２７ｂの吸収液２９をそれぞれ一定容量に希釈
し、イオンクロマトアナライザで分析した。標準ガスの
濃度を変えた２種類（表１におけるＮｏ．１及びＮｏ．
２）で除去を検討した分析結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】尚、表１での除去効率（測定値）、理論値
は以下の式で算出した。除去効率（測定値）（％）＝［Ｃ_D1／（Ｃ_D1＋Ｃ_D2）］×１００・・（１）理論値（Ｃ／Ｃｏ）（％）＝０．８１９ｅｘｐ（−３．６５７Ｚ）＋０．０９７ｅｘｐ（−２２．３Ｚ）＋０．０３３ｅｘｐ（−５７Ｚ）・・（２）尚、式（１）における、Ｃ_D1は第１拡散スクラバで除去
されたガス成分濃度であり、Ｃ_D2は第２拡散スクラバで
除去されたガス成分濃度である。また、理論値はゴーム
リー・ケネディ（Ｇｏｒｍｌｙ−Ｋｅｎｎｅｄｙ）式
（Ｚ≧０．０３１２）から求められ、式（２）におけ
る、ＺはＺ＝πＤＬ／Ｑであり、Ｄは拡散係数（ｃｍ²
／ｓｅｃ）であり、Ｃｏは着目成分の管入口での濃度で
あり、Ｃは着目成分の管出口での濃度、Ｌは管の有効長
（ｃｍ）、Ｑは大気吸引流量（ｃｍ³／ｓｅｃ）であ
る。

【００２９】そして、表１に示すように、拡散スクラバ
２７ａ、２７ｂを用いて酸性、塩基性ガスの除去効率を
測定した結果、測定したガスすべてが除去率９７％以上
であり、理論値とほぼ一致していることから、この周囲
を純水で満たした多孔質ポリテトラフルオロエチレンチ
ューブ１５内に空気通過させることにより、十分に空気
内のガス状不純物が除去できることがわかる。その他、
有機性ガスについてもギ酸は９８％以上、酢酸は９７％
以上の除去効率が得られ、有機ガスも無機ガス同様ほと
んど除去できることが分かった。

【００３０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明を
用いることにより、循環させた純水でガス状不純物を除
去するので、装置を停止して不純物除去手段を交換する
ことなく、除去工程時間が短縮できる。また、酸性のガ
ス状不純物が除去された後に、高性能フィルタに空気が
導入されるので、高性能フィルタの寿命が延びる。

【００３１】また、請求項２記載の本発明を用いること
により、高性能フィルタにより、空気中の粒子状不純物
が除去され、高性能フィルタに付着した粒子状不純物の
塩から発生するガス状汚染物も純水に捕集することによ
り、空気から除去することができる。

【００３２】更に、請求項３記載の本発明を用いること
により、ガス状不純物の捕集効率を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一の実施の形態の、不純物除去装置を
有するクリーンルームの構成を示す図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面を示す図である。

【図３】本発明の原理の説明に供する図である。

【図４】本発明の評価を行うための実験装置の構成を示
す図である。

【図５】従来の不純物除去装置の構成図である。

【符号の説明】１ＨＥＰＡフィルタ２ａ、２ｂユニット３吸湿材４純水循環用ポンプ５配管６フィルタ７純水供給ライン８純水廃液ライン９クリーンルーム１０排気孔を有する床部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ空気循環経路１２吸引ブロワ１３空気供給口１４純水１５多孔質ポリテトラフルオロエチレンチューブ１５ａ孔部１６粒子状不純物１７ガス状不純物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒径が０．３μｍの粒子に対し、９９．
７％以上の捕集率を有する高性能フィルタを備えた、空
気中の不純物を除去する不純物除去装置において、気体は通過するが液体は通過しない材料から成る上記空
気が導入される管を一又は複数備え、且つ、該管の表面
を接するように純水を循環させる循環手段を有する、上
記空気が通過する第１ユニットを備え、且つ、該第１ユニットを通過した上記空気が上記高性能
フィルタに導入されることを特徴とする不純物除去装
置。
【請求項２】気体は通過するが液体は通過しない材料
から成る上記高性能フィルタを通過した空気が導入され
る管を一又は複数備え、且つ、該管表面を接するように
純水を循環させる手段を有する、上記空気が通過する第
２ユニットとを備えたことを特徴とする、請求項１記載
の不純物除去装置。
【請求項３】上記循環手段が、上記純水と上記管とが
接する領域において、上記空気の上記管を流れる方向と
逆の方向に純水を循環させることを特徴とする、請求項
１又は請求項２記載の不純物除去装置。