JPH11290653A

JPH11290653A - ガス状汚染物質の除去方法及び除去装置

Info

Publication number: JPH11290653A
Application number: JP10097131A
Authority: JP
Inventors: Minoru Inoue; 実井上; Junichi Wakamatsu; 潤一若松
Original assignee: ERGOTECH CO Ltd; Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: ERGOTECH CO Ltd; Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス状汚染物質の除去方法及び除去装置に関
し、活性化によるガス状汚染物質の除去をより効率良く
行うとともに、清浄化気体からＯ₃を除去する。【解決手段】少なくとも紫外線光源４に対向する内面
が鏡面状内面３となった風洞１の活性化部２において、
被清浄化気体に含まれるガス状汚染物質を紫外線により
活性化したのち、被清浄化気体に含まれる活性化したガ
ス状汚染物質を活性炭とオゾン分解触媒の少なくとも一
方を組み込んだ除去部５で除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガス状汚染物質の除
去方法及び除去装置に関するものであり、特に、半導体
装置等の研究・製造に必要なクリーンルーム等の空気清
浄が特に重要となる空間における、空気中に含まれるガ
ス状汚染物質を効率良く除去するための除去方法及び除
去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気中には塵埃（パーティクル・ダス
ト）といわれる粒子状の汚染物質の他にガス状の汚染物
質が含まれており、この様なガス状の汚染物質が半導体
製造工程の雰囲気に混入し、製品ウェハがその汚染環境
に晒された場合、デバイスの電気的特性の劣化や、形状
特性の劣化を引き起こす虞れがある。

【０００３】また、半導体製造工程、液晶製造工程、或
いは、精密工場で使用される各種の薬品がクリーンルー
ム内に漏洩した場合にも、製品の品質の劣化を生ずるこ
とになる。

【０００４】この様な、ガス状の汚染物質の内で半導体
用クリーンルームで問題となるものは、有機系ガスとし
てはＤＯＰ（ｄｉｏｃｔｙｌｐｈｔｈａｌａｔｅ：フ
タル酸ジオクチル），ＤＢＰ（ｄｉｂｕｔｙｌｐｈｔ
ｈａｌａｔｅ：ジブチルフタレート）等の芳香族エステ
ルやＴＢＰ（ｔｒｉ−ｎ−ｂｕｔｙｌｐｈｏｓｐｈａｔ
ｅ：リン酸トリ−ｎ−ブチル）等のリン酸エステルであ
り、また、非有機系ガスとしてはＮＯ_x，ＳＯ_x，ＮＨ
₃，ＨＦ，ＨＣｌ等である。

【０００５】これらのガス状汚染物質の発生源として
は、外気由来のもの、製造施設内の内装材からの揮発ガ
ス、作業者からの発生ガス、製造装置からの漏洩等が考
えられる。

【０００６】従来においては、これらの空気中に含まれ
るガス状汚染物質を除去するために各種の方法が提案さ
れているが、いずれの方法も多くの欠点があり、非常に
限られた条件下でしか使用されていないのが現状であ
る。

【０００７】例えば、工場等から発生する有害ガスの多
くは、大量の薬液を使用して処理するのが一般的である
が、この様な薬液による処理技術では、処理することの
できる対象成分が使用する薬液によって限定される上、
処理コストも高く、しかも、一般大気中の濃度レベルま
での除去は不可能であった。

【０００８】また、空気中のガス状汚染物質を除去する
方法としては、ガス状汚染物質の濃度が低濃度の場合に
は、活性炭などの吸着剤を利用した方法が用いられてい
るが、このような吸着剤を用いた方法は、吸着剤の寿命
が短く、時間の経過と共に除去効率が低下するので、頻
繁に再生・交換を行う必要があるためコストが高くなる
問題があり、さらに、一般のフィルタの様に交換時期を
知らせる方法が確立していない等の技術的な問題もあ
る。

【０００９】この様な中で、被清浄化雰囲気に対する紫
外線または軟Ｘ線の照射、或いは、コロナ放電によっ
て、被清浄化雰囲気中のガス状汚染物質を粒子化してフ
ィルタで除去する方法が注目されている。

【００１０】例えば、金沢大学の並木は、低分子環状シ
ロキサン（ＬＭＣＳ）がコロナ放電により粒子化するモ
デルを提案しているが（第１３回空気清浄とコンタミネ
ーションコントロール研究大会）、そのメカニズム・反
応経路は必ずしも明らかではなく、コロナ放電により被
清浄化雰囲気中のガス状汚染物質が粒子化したり、或い
は、ガス状汚染物質が減少しているのが経験的に確認さ
れているのが現状である。

【００１１】また、この様な紫外線または軟Ｘ線の照
射、或いは、コロナ放電による粒子化工程においては、
加湿することによって粒子の発生量が増加することが経
験的に知られているが、これは、紫外線または軟Ｘ線の
照射、或いは、コロナ放電によって発生したオゾン（Ｏ
₃）と水分子（Ｈ₂Ｏ）とが反応して、ヒドロキシラジ
カル（ＯＨ・）が発生し、このヒドロキシラジカル（Ｏ
Ｈ・）により粒子化が促進されると考えられており、こ
の様な紫外線または軟Ｘ線の照射、或いは、コロナ放電
による粒子化による除去方法の場合には、特別の薬液や
吸着剤を用いていないので、長時間、低コストで稼働さ
せることが可能になる。

【００１２】そこで、本発明者等は、この様な原理を用
いて効率良くガス状汚染物質を除去するための具体的方
法及び装置を約１年前に提案している（必要ならば、特
願平９−９３３１６号参照）ので、この提案に係わるガ
ス状汚染物質の除去方法及び除去装置を図５を参照して
説明する。

【００１３】図５参照図５は、外気処理用空調機に用いるガス状汚染物質除去
装置の概念的構成図であり、チャンバー５１に空気を吸
い込むための空気流入口５２と浄化した空気をクリーン
ルームへ送り出す空気流出口６３を設けたチャンバー５
１の内部に、空気流入口５２側から順に、外気に含まれ
る塵埃などの粒子を取り除く前処理ユニット５３、チャ
ンバー５１内に導入した外気の流れを作る送風ユニット
５４、送風ユニット５４より送られる空気を整流する整
流ユニット５５、外気に含まれる塵埃を除去すると共に
空気に水を供給する水噴霧ユニット５６、水を十分含ん
でいる空気から余分な水を除去するエリミネーター５
７、空気中に含まれるガス状汚染物質を粒子化する紫外
線ランプ５９を備えたガス−粒子変換ユニット５８、粒
子化したガス状汚染物質含む空気を冷却する凝縮ユニッ
ト６０、及び、粒子化したガス状汚染物質を除去する除
去ユニット６２を備えている。

【００１４】また、この外気処理用空調機においては、
水噴霧ユニット５６、エリミネーター５７、ガス−粒子
変換ユニット５８、及び、凝縮ユニット６０においては
水滴或いは汚染物質を含んだ水滴が滴下するので、滴下
した水滴を回収するためにドレンパン（露うけ）６１を
設ける。

【００１５】チャンバー５１内に導入された外気は、前
処理ユニット５３に組み込まれている中性能フィルタや
高性能フィルタにより外気に含まれる塵埃などを除去し
たのち、送風機が備えられた送風ユニット５４を通過し
て、水噴霧ユニット５６に備えられたエアワッシャーか
らでる水が飛び散るのを防ぐために、整流ユニット５５
内に備えた整流板により乱れた気流を整える。

【００１６】次いで、水噴霧ユニット５６において、水
を供給することによって、空気中に含まれる塵埃を除去
すると共に、ガス−粒子変換ユニット５８における粒子
化を促進するために空気中の水分濃度を高めたのち、エ
リミネーター５７によって、下流側に存在するユニット
を構成する部品等の劣化を防止するために、空気中に含
まれる余分な水分、即ち、空気中に水滴として存在して
いる過剰な水分を除去する。

【００１７】次いで、余分な水分の除去された空気はガ
ス−粒子変換ユニット５８に送られ、ガス−粒子変換ユ
ニット５８において紫外線ランプ５９による紫外線照射
によってガス状汚染物質が活性化されて粒子化されると
共に、ガス状汚染物質を核として、回りに水分子（Ｈ₂
Ｏ）が付着した汚染物質が形成される。

【００１８】なお、このガス−粒子変換ユニット５８
は、チャンバー５１の一方の側面から反対の側面に延在
する横長の紫外線ランプ５９を複数本水平に、且つ、互
いに平行に配置したものであり、また、この紫外線ラン
プ５９から放出される紫外線の波長としては、１８４．
９ｎｍと２５３．７ｎｍにピークを有する紫外線ランプ
５９を用いている。

【００１９】この場合のガス−粒子変換ユニット５８に
おいては、空気を事前に加湿しているので、紫外線の照
射よって発生したオゾン（Ｏ₃）と水噴霧により加えた
水分子（Ｈ₂Ｏ）とが反応して、ヒドロキシラジカル
（ＯＨ・）が発生し、このヒドロキシラジカル（ＯＨ
・）により粒子化がより促進される。

【００２０】即ち、ヒドロキシラジカル（ＯＨ・）の生
成過程の反応式は、Ｏ₂＋ｈν（λ＝２４３ｎｍ）→Ｏ＋ＯＯ＋Ｏ₂＋Ｍ→Ｏ₃＋ＭＯ₃＋ｈν（λ＝３２０ｎｍ）→Ｏ₂＋Ｏ（¹Ｄ）Ｈ₂Ｏ＋Ｏ（¹Ｄ）→２ＯＨ・となり、１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍにピークを有
する紫外線ランプ５９を用いることによって、空気中に
水分が含まれていれば必ずヒドロキシラジカル（ＯＨ
・）が発生するものであり、水噴霧を行うことによって
より効率良くヒドロキシラジカルが発生する。なお、上
記反応式におけるＭは、触媒作用をなすものであり、こ
の場合には、ＭとしてはＯ₂或いはＮ₂が該当し、ま
た、Ｏ（¹Ｄ）は一重項酸素であり、この様な一重項酸
素及びヒドロキシラジカルを総称して活性酸素と言う。

【００２１】また、この場合、発生したオゾン及び活性
酸素は粒子化を促進させると共に、ガス状汚染物質を分
解する効果もあるので、粒子化が促進され、或いは、分
解される。

【００２２】次いで、凝縮ユニット６０において、組み
込まれている冷却コイルにより粒子化されたガス状汚染
物質を含む空気を冷却することによって、冷却によって
空気中に含まれるガス状汚染物質を核として、回りに水
分子が付着した汚染物質が凝縮し、水滴として大きく成
長することによって、液滴として滴下したものはドレン
パン６１によって回収され、滴下しなかったものは除去
ユニット６２において除去されることになる。

【００２３】また、この冷却によって揮発性の高い物質
も凝縮され除去ユニット６０において除去されやすくな
ると共に、粒子化汚染物質或いはガス状汚染物質のうち
水に溶けやすい物質は冷却によって水滴中に溶解しやす
くなり除去が促進される。

【００２４】次いで、冷却されてガス状汚染物質或いは
水滴状の汚染物質を含んだ空気は、除去ユニット６２に
おいて、組み込まれている０．３μｍの粒径のパーティ
クルを９９．９７％以上９９．９９９％未満の補集率で
補集するＨＥＰＡ（ＨｉｇｈＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＰ
ａｒｔｉｃｕｌａｔｅＡｉｒ）フィルタ、或いは、
０．１５μｍの粒径のパーティクルを９９．９９５％以
上の補集率で補集するＵＬＰＡ（ＵｌｔｒａＬｏｗ
ＰｅｎｅｔｒａｔｉｏｎＡｉｒ）フィルタ等の乾式の
高性能フィルタを通過することによって粒子化したガス
状汚染物質及び水滴状の汚染物質が回収され、ガス状汚
染物質がごく少量になった空気が空気流出口６３からク
リーンルーム内に送り出されることになる。

【００２５】この様なガス状汚染物質除去装置を用いる
ことによって、薬液や吸着剤等を用いることなく、外気
中に含まれるガス状汚染物質を非常に効率良く除去する
ことができ、メンテナンスとしては紫外線ランプ５９の
交換と、除去ユニット６２に組み込まれたフィルタの浄
化・交換が必要になるだけである。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この様な粒子
化によるガス状汚染物質の除去方法及び除去装置も、効
率の点で必ずしも充分とは言えず、より効率的な除去方
法及び除去装置が求められている。

【００２７】また、従来のガス状汚染物質除去装置にお
いては、発生したＯ₃の内、ガス状汚染物質の粒子化、
即ち、活性化に用いられなかったものが、自然分解せず
に、浄化気体に含まれそのままクリーンルームの流れ込
み、半導体装置の製造環境や作業者に不所望な影響を与
えるという問題がある。

【００２８】したがって、本発明は、活性化によるガス
状汚染物質の除去をより効率的に行うとともに、清浄化
気体からＯ₃を除去することを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。図１参照（１）本発明は、ガス状汚染物質の除去方法に関し、少
なくとも紫外線光源４に対向する内面が鏡面状内面３と
なった風洞１の活性化部２において、被清浄化気体に含
まれるガス状汚染物質を紫外線により活性化する工程、
被清浄化気体に含まれる活性化したガス状汚染物質を活
性炭とオゾン分解触媒の内の少なくとも一方を組み込ん
だ除去部５で除去する工程を含むことを特徴とする。

【００３０】この様に、ガス状汚染物質を紫外線で活性
化する際に、ケーシングの風洞１の少なくとも紫外線光
源４に対向する内面を鏡面状内面３とすることによっ
て、紫外線を内面で多重反射させ、それによって紫外線
を効率良く利用することができるので、活性化の効率が
高まり、したがって、除去効率が高まる。また、除去部
５に活性炭とオゾン分解触媒の内の少なくとも一方を組
み込んでいるので、オゾンが清浄化気体に含まれて空気
流出口６からクリーンルーム等の中に流入することがな
い。

【００３１】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、紫外線光源４の位置が、風洞１の中心からずれてい
ることを特徴とする。

【００３２】この様に、紫外線光源４の位置を、風洞１
の中心からずらすことによって、紫外線光源から４から
放出された紫外線は、鏡面状内面３によって効率良く多
重反射することになり、活性化の効率が高まる。

【００３３】（３）また、本発明は、上記（１）または
（２）において、被清浄化気体に含まれるガス状汚染物
質を活性化する工程の前或いは後の少なくとも一方に、
ガス状汚染物質を含む被清浄化気体に水を噴霧する工程
を設けたことを特徴とする。

【００３４】この様に、活性化の工程の前にガス状汚染
物質を含む被清浄化気体に水を噴霧することにより、活
性化部２において発生したヒドロキシラジカル（ＯＨ
・）によってガス状汚染物質の活性化が促進される。ま
た、活性化の工程の後にガス状汚染物質を含む被清浄化
気体に水を噴霧することにより、活性化部２において発
生したオゾンを水に溶かし、それにより、効率良くガス
状汚染物質を粒子化、或いは、分解することが可能にな
る。

【００３５】（４）また、本発明は、上記（１）乃至
（３）のいずれかにおいて、オゾン分解触媒が、Ｔｉ，
Ｓｉ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃ
ｕ，Ｆｅ，Ｍｎの酸化物が少なくとも一種類以上含まれ
る触媒であることを特徴とする。

【００３６】この様に、オゾン分解触媒として、Ｔｉ，
Ｓｉ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃ
ｕ，Ｆｅ，Ｍｎの酸化物が少なくとも一種類以上含まれ
る触媒、例えば、ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂二元系複合酸化物
と、Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃ
ｕ，Ｆｅ，Ｍｎの内のいずれかの酸化物とを混合した触
媒、即ち、ＴＳＯ触媒を用いることにより、オゾンを効
率良く分解することができるとともに、ＴＳＯ触媒は触
媒寿命が長く、交換頻度が小さくなるので、メンテナン
スが簡素化される。

【００３７】（５）また、本発明は、被清浄化気体に含
まれるガス状汚染物質を活性化する活性化部２、活性化
したガス状汚染物質を除去する除去部５を備えたガス状
汚染物質の除去装置において、風洞１の活性化部２に設
けた紫外線光源４に対向する内面を鏡面状内面３とする
とともに、除去部５に活性炭とオゾン分解触媒の内の少
なくとも一方を組み込むことを特徴とする。

【００３８】（６）また、本発明は、上記（５）におい
て、紫外線光源４の位置が、風洞１の中心からずれてい
ることを特徴とする。

【００３９】（７）また、本発明は、上記（５）または
（６）において、活性化部２の前段或いは後段の少なく
とも一方に、ガス状汚染物質を含む被清浄化気体に水を
噴霧する水噴霧部を設けたことを特徴とする。

【００４０】（８）また、本発明は、上記（５）乃至
（７）のいずれかにおいて、オゾン分解触媒が、Ｔｉ，
Ｓｉ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃ
ｕ，Ｆｅ，Ｍｎの酸化物が少なくとも一種類以上含まれ
る触媒であることを特徴とする。

【００４１】

【発明の実施の形態】ここで、本発明の第１の実施の形
態を図２及び図３を参照して説明する。図２参照図２は、クリーンルームに導入する空気を外気から取り
入れる際に使用する外気処理用空調機に適用するガス状
汚染物質の除去装置の概念的構成図であり、チャンバ
ー、即ち、ケーシング１１に空気を吸い込むための空気
流入口１２と浄化した空気をクリーンルームへ送り出す
空気流出口２５を設けたケーシング１１の内部に、空気
流入口１２側から順に、外気に含まれる塵埃などの粒子
を取り除く前処理ユニット１３、ケーシング１１内に導
入した外気の流れを作る送風ユニット１４、送風ユニッ
ト１４より送られる空気を整流する整流ユニット１５、
外気に含まれる塵埃を除去すると共に空気に水を供給す
る水噴霧ユニット１６、水を十分含んでいる空気から余
分な水を除去するエリミネーター１７、空気中に含まれ
るガス状汚染物質を活性化して粒子化する紫外線ランプ
１９を備えたガス−粒子変換ユニット１８、粒子化した
ガス状汚染物質含む空気を冷却する凝縮ユニット２１、
冷却された空気の温度・湿度を調整して恒温・恒湿制御
するための再加熱ヒータ２２、及び、粒子化したガス状
汚染物質を除去する除去ユニット２４を備えている。

【００４２】本発明の実施の形態においては、ステンレ
スからなるケーシング１１の紫外線ランプ１９と対向す
る部分の内面を合成石英ガラスで被覆されたアルミニウ
ムからなるコーティング２０を設け、内面の紫外線に対
する反射率を約６０％以上としている。

【００４３】また、除去ユニット２４には、ＨＥＰＡフ
ィルタ、或いは、ＵＬＰＡフィルタ等の乾式の高性能フ
ィルタと共に、ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂二元系複合酸化物と
ＭｎＯ₂を混合したＴＳＯ触媒と活性炭とがオゾン分解
触媒として組み込まれている。なお、この様なＴＳＯ系
のオゾン分解触媒は、オゾン分解効率に優れ、触媒寿命
が長く、燃焼・爆発の危険性がなく、且つ、開口率が大
きいため圧力損失が少ないという特長がある。

【００４４】また、この場合も従来と同様に、水噴霧ユ
ニット１６、エリミネーター１７、ガス−粒子変換ユニ
ット１８、及び、凝縮ユニット２０においては水滴或い
は汚染物質を含んだ水滴が滴下するので、滴下した水滴
を回収するためにドレンパン２３を設ける。

【００４５】さらに、ガス−粒子変換ユニット１８に設
ける紫外線ランプ１９は、紫外線ランプ１９の長手方向
が気流の向きと平行になるように配置しており、ケーシ
ング１１の大きさ、したがって、空気の処理量に応じ
て、複数本直列に配置しても良いし、複数本並列に配置
しても良いし、或いは、複数本直列に配置した組を複数
組並列に配置しても良い。

【００４６】図３（ａ）及び（ｂ）参照図３（ａ）は、ケーシング１１の断面が円形の場合の紫
外線ランプ１９の配置状態を示す図であり、また、図３
（ｂ）は、ケーシング１１の断面が矩形の場合の紫外線
ランプ１９の配置状態を示す図であり、いずれにして
も、紫外線ランプ１９の軸がケーシング１１の中心点２
６からずれるように配置することが望ましい。

【００４７】この様に配置することによって、紫外線ラ
ンプ１９から放出された紫外線はコーティング２０によ
って、効率良く多重反射されるので、紫外線の利用効率
が高まり、したがって、オゾンの発生効率が高まるので
粒子化が促進される。

【００４８】なお、この場合の紫外線ランプ１９の波長
は特段限定されるものではないが、本発明の実施の形態
においては、１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍにピーク
を有する低圧水銀紫外線ランプを用いている。

【００４９】次に、同じく、図２を参照して本発明の実
施の形態のガス状汚染物質の除去方法を説明する。同じく、図２参照送風ユニット１４には送風機が備えられており、送風ユ
ニット１４により空気流入口１２よりケーシング１１内
に導入される外気は、前処理ユニット１３に組み込まれ
ている中性能フィルタや高性能フィルタにより外気に含
まれる塵埃などが除去される。

【００５０】ついで、前処理ユニット１３を通過した空
気は送風ユニット１４を通過して、水噴霧ユニット１６
に備えられたエアワッシャーからでる水が飛び散るのを
防ぐために、整流ユニット１５内に備えた整流板により
乱れた気流を整える。

【００５１】次いで、水噴霧ユニット１６において、水
を供給することによって、空気中に含まれる塵埃を除去
すると共に、ガス−粒子変換ユニット１５における粒子
化を促進するために空気中の水分濃度を高める。

【００５２】次いで、下流側に存在するユニットを構成
する部品等の劣化を防止するために、水噴霧ユニット１
６において水分を十分含んだ空気をエリミネーター１７
を通過させることによって、空気中に含まれる余分な水
分、即ち、空気中に水滴として存在している水分を除去
する。

【００５３】次いで、余分な水分の除去された空気はガ
ス−粒子変換ユニット１８に送られ、ガス−粒子変換ユ
ニット１８において紫外線ランプ１９による紫外線照射
によってガス状汚染物質が活性化され粒子化されると共
に、ガス状汚染物質を核として、回りに水分子が付着し
た汚染物質が形成される。

【００５４】この場合、ガス−粒子変換ユニット１８に
おけるケーシング１１の内面はコーティング２０によっ
て鏡面状になっているので、この内面で紫外線を多重反
射することによって効率良くオゾン（Ｏ₃）を発生さ
せ、オゾンの分解により一重項酸素〔Ｏ（¹Ｄ）〕が発
生するとともに、発生した一重項酸素〔Ｏ（¹Ｄ）〕と
水噴霧により加えた水分子（Ｈ₂Ｏ）とが反応して、ヒ
ドロキシラジカル（ＯＨ・）が発生し、このヒドロキシ
ラジカルや一重項酸素等の活性酸素により粒子化がより
促進されることになる。

【００５５】また、この場合、発生したオゾン及び活性
酸素は粒子化を促進させると共に、ガス状汚染物質を分
解する効果もあるので、粒子化が促進され、或いは、分
解されることになる。

【００５６】次いで、従来と同様に、凝縮ユニット２１
において、組み込まれている冷却コイルにより粒子化さ
れたガス状汚染物質を含む空気を冷却することによっ
て、冷却によって空気中に含まれるガス状汚染物質を核
として、回りに水分子が付着した汚染物質が凝縮し、水
滴として大きく成長することによって、液滴として滴下
したものはドレンパン２３によって回収され、滴下しな
かったものは除去ユニット２４において除去されること
になる。

【００５７】また、この冷却によって揮発性の高い物質
も凝縮され除去ユニット２４において除去されやすくな
ると共に、粒子化汚染物質或いはガス状汚染物質のうち
水に溶けやすい物質は冷却によって水滴中に溶解しやす
くなり除去が促進される。

【００５８】次いで、再加熱ヒータ２２によって空気の
温度・湿度の調整を行ったのち、ガス状汚染物質或いは
水滴状の汚染物質を含んだ空気は、除去ユニット２４に
おいて、組み込まれているＨＥＰＡフィルタ、或いは、
ＵＬＰＡフィルタ等の乾式の高性能フィルタを通過する
ことによって粒子化したガス状汚染物質及び水滴状の汚
染物質が回収される。

【００５９】また、空気に含まれる分解されなかったオ
ゾンは、除去ユニット２４において、組み込まれている
ＴＳＯ触媒及び活性炭によって効率的に除去され、ガス
状汚染物質及びオゾンがごく少量になった空気が空気流
出口２５からクリーンルーム内に送り出されることにな
る。

【００６０】ここで、この外気処理空調機による除去工
程の一例を示すと、空気流入口１２における空気中のガ
ス状汚染物質となる有機化合物、即ち、半導体製造工程
で問題となるＤＯＰやＤＢＰ等の芳香族エステル、或い
は、ＴＢＰ等のリン酸エステル等のトルエン換算含有量
が、５６５．７μｇ／ｍ³の時、空気流出口２５を通過
した後の空気中のガス状の有機化合物のトルエン換算含
有量は、１２０．４μｇ／ｍ³であり、除去効率は約７
８．７％であった。尚、この場合の含有量の測定に際し
ては、ガスクロマトグラフィを用いており、また、紫外
線ランプ１９としては８Ｗのランプを３本直列に配置し
た構成とし、風洞内の風速を０．５ｍ／ｓにしている
が、紫外線ランプ１９の配置密度を高くすることによっ
て、風速を上げることは可能である。

【００６１】この様に、本発明の第１の実施の形態のガ
ス状汚染物質の除去装置を用いることによって、薬液や
吸着剤等を用いることなく、空気中に含まれるガス状汚
染物質を非常に効率良く除去することができ、メンテナ
ンスとしては紫外線ランプ１９の交換と、除去ユニット
２４に組み込まれたフィルタの浄化・交換及び触媒の交
換が必要になるだけである。

【００６２】なお、本発明の第１の実施の形態において
用いた活性炭とＴＳＯ触媒とからなるオゾン分解触媒
は、オゾン分解を主目的としているが、活性化されたガ
ス状汚染物質の一部はオゾン分解触媒によっても除去さ
れるものと考えられ、また、オゾン分解触媒に付着した
汚染物質は、オゾンによって分解されることが期待でき
るので、オゾン分解触媒の再生・高寿命化も期待でき
る。

【００６３】また、上記の第１の実施の形態の説明にお
いては、ケーシング１１をステンレスで構成し、その内
面を鏡面化するために合成石英ガラスで被覆されたアル
ミニウムからなるコーティング２０を施しているが、こ
の様なコーティング２０はフッ化マグネシウムで被覆さ
れたアルミニウムに置き換えても良いものであり、ま
た、基材となるステンレスはインコネルに置き換えても
良いものである。

【００６４】また、上記の第１の実施の形態の説明にお
いては、ケーシング１１の内面の鏡面化のためにコーテ
ィング２０を施しているが、コーティングに代わりに電
解研磨によってステンレス或いはインコネルからなるケ
ーシング１１の内面を鏡面化しても良いものであり、こ
の場合の紫外線反射率は約２０％以上になる。

【００６５】また、上記の第１の実施の形態の説明にお
いては、紫外線ランプ１９に対向する部分の内面のみを
鏡面化しているが、鏡面化によってガス状汚染物質の内
面への付着の減少或いは発生したオゾンの自然分解の低
減が期待できるので、ケーシング１１の内面全体を鏡面
化処理しても良いものである。

【００６６】また、上記の第１の実施の形態において
は、除去対象となるガス状汚染物質を有機化合物として
説明しているが、本発明においては、冷却による凝縮工
程、即ち、凝縮による水滴化工程を設けているので、Ｎ
Ｏ_x，ＳＯ_x，ＮＨ₃，ＨＦ，ＨＣｌ等の非有機系ガス
の除去も可能であると考えられる。

【００６７】次に、図４を参照して、クリーンルームの
循環系統に応用した本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図４参照図４は、本発明の第２の実施の形態の概念的構成図であ
り、外気をクリーンルーム３５内へ導入するための外気
流入口３１及びプレナムチャンバー３２、プレナムチャ
ンバー３２の空気をクリーンルーム３５内に循環させる
とともに、クリーンルーム３５内で生産機械３６等によ
って発生した塵埃等を除去するフィルタを備えたファン
フィルタユニット３４、クリーンルーム３５内で発生し
た塵埃等が堆積しないように開口が設けられたグレーテ
ィング床３７を備えたフリーアクセスフロア３８、クリ
ーンルーム３５内で発生した熱負荷を除去するドライコ
イル３９、フリーアクセスフロア３８とプレナムチャン
バー３２を接続するダクト４３、ダクト４３の所定箇所
に設けられたガス−粒子変換ユニット４０、余分な空気
を排出する排気流出口４５から概略的に構成される。

【００６８】この場合、ファンフィルタユニット３４及
び排気流出口４５の空気流入側には、活性炭とＴＳＯ触
媒とからなるオゾン分解用の触媒３３及び触媒４４が組
み込まれており、また、ガス−粒子変換ユニット４０
は、紫外線ランプ４１（図においては、３本）、及び、
ダクト４２の内壁に設けられ、紫外線ランプ４１から放
出された紫外線を反射する反射板４１から構成される。

【００６９】次に、ガス状汚染物質の除去方法を説明す
ると、生産機械３６等の装置の排気を行うとともに、ク
リーンルーム３５内で作業する作業員への必要な外気量
を補うために、まず、外気流入口３１より所定量の外気
をプレナムチャンバー３２まで導入する。

【００７０】次いで、プレナムチャンバー３２に導入さ
れた空気は、ファンフィルタユニット３４によってクリ
ーンルーム３５内に送られ、この時、ファンフィルタユ
ニット３４に設けられているフィルタによって空気中の
塵埃も併せて取り除かれる。

【００７１】次いで、ファンフィルタユニット３４によ
って送風された空気は、クリーンルーム３５、グレーテ
イング床３７、フリーアクセスフロア３８、ドライコイ
ル３９、ガス−粒子変換ユニット４０、及び、ダクト４
３を順に通過してプレナムチャンバー３２に戻り、この
様な経路の循環を繰り返すことになる。

【００７２】この場合、グレーティング床３７は、クリ
ーンルーム３５内で発生した塵埃等を速やかにフリーア
クセスフロア３８に落とすためのものであり、また、ド
ライコイル３９によってクリーンルーム３５内で発生し
た発熱を除去する。

【００７３】また、ガス−粒子変換ユニット４０におい
ては、ガス−粒子変換ユニット４０を構成する紫外線ラ
ンプ４１から放出された紫外線によって、オゾン、或い
は、ヒドロキシラジカルや一重項酸素等の活性酸素を発
生させ、且つ、空気中に含まれたガス状汚染物質の励起
する。

【００７４】この様に励起されたガス状汚染物質と、オ
ゾン或いは活性酸素とが反応することによってガス状汚
染物質が分解或いは粒子化され、循環経路に設けられた
触媒３３及びファンフィルタユニット３４に備えられた
フィルタによって除去されることになる。

【００７５】この場合、ガス−粒子変換ユニット４０を
構成する反射板４２は、上記の第１の実施の形態のコー
ティングと同様に紫外線を多重反射させて紫外線の利用
効率を高めるためのものであり、それによって、ガス状
汚染物質の励起を促進するとともに、オゾン及び活性酸
素の発生を効率化することが可能になる。

【００７６】なお、図においては、紫外線ランプ４１を
３本図示しているが、紫外線ランプ４１を何本、どの様
に配置するかは、ダクト４３の断面積及び処理空気量に
応じて適宜設定すれば良いものであり、上述の図３に示
した場合と同様に、少なくとも中央に配置される紫外線
ランプ４１はダクト４３の断面の中心点からずれるよう
に配置することが望ましい。

【００７７】また、この場合、ダクト４３内は常にオゾ
ンが存在するため、ダクト４３の内壁に付着した汚染物
質を分解して減少させたり、或いは、ダクト４３の内壁
に付着した細菌などを殺菌して減少させたりすることが
できる。

【００７８】また、循環によりプレナムチャンバー３２
に戻った空気中に含まれるオゾンは、ファンフィルタユ
ニット３４の空気流入側に組み込まれた活性炭やＴＳＯ
触媒からなる触媒３３により確実に除去されるので、ク
リーンルーム３５内の作業環境に悪影響を及ぼすことが
ない。

【００７９】また、排気流出口４５へ流れ込む空気中に
含まれるオゾンは、排気流出口４５の空気流入側に組み
込まれた活性炭やＴＳＯ触媒からなる触媒４４により確
実に除去されるので、クリーンルーム３５外の環境に悪
影響を及ぼすことがない。

【００８０】ここで、循環処理装置の一例を示すと、紫
外線ランプ５１としては８Ｗの紫外線ランプを３本直列
に配列したものを用い、ダクト内の風速を０．５ｍ／ｓ
とした場合、ガス−粒子変換ユニット４０の手前の有機
化合物の含有量がトルエン換算で４２０．７μｇ／ｍ³
の時、ファンフィルタユニット３４の出口では１１１．
４７μｇ／ｍ³であり、約７３．５％の除去効率を示し
た。なお、この場合も、紫外線ランプの配置密度を高く
することによって風速を上げることが可能になる。

【００８１】この様に、本発明の第２の実施の形態にお
いてはガス状汚染物質の除去装置を循環系統に組み込ん
でいるので、空気がガス−粒子変換ユニット４０を繰り
返し通過するため、一度の通過による除去効率が低くて
も最終的には高い除去効率が得られる。

【００８２】なお、上記の第２の実施の形態において
は、第１の実施の形態における凝縮ユニットを設けてい
ないが、必要に応じてダクトの所定位置に凝縮ユニット
を組み込んでも良いものであり、凝縮ユニットを組み込
むことによって粒子化した汚染物質の除去効率を高める
ことができる。

【００８３】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は各実施の形態の説明において記載した構
成に限られるものでなく、各種の変更が可能であり、例
えば、除去ユニット等に組み込むオゾン分解触媒は、活
性炭或いはＴＳＯ触媒のいずれか一方のみでも良く、ま
た、ＴＳＯ触媒としては、ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂二元系複
合酸化物とＭｎＯ₂を混合した触媒を用いているが、こ
の様な構成の触媒に限られるものではなく、Ｔｉ，Ｓ
ｉ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃ
ｕ，Ｆｅの酸化物の内の少なくとも１種類以上を含む触
媒を用いても良いものである。

【００８４】また、上記の第１の実施の形態において
は、ガス−粒子変換ユニットの前段に水噴霧ユニット等
を設けているが、ガス−粒子変換ユニットの後段に設け
ても良いものであり、後段に設けた場合には、ガス−粒
子変換ユニットで発生したオゾンを水に溶かすことによ
り効率良くガス状汚染物質の粒子化或いは分解を行うこ
とができるものであり、さらには、ガス−粒子変換ユニ
ットの前段及び後段の双方に水噴霧ユニットを設けても
良いものである。

【００８５】また、場合によっては、上記の第２の実施
の形態の循環系統においても、ガス−粒子変換ユニット
の前段或いは後段の少なくとも一方に水噴霧ユニットを
設けても良いものであり、それによって、ガス状汚染物
質の粒子化或いは分解を効率良く行うことができる。

【００８６】また、本発明の空調機は半導体製造用或い
は液晶製造用のクリーンルーム用に限られるものではな
く、製薬工場、食品工場、或いは、病院等で、空気中の
ガス状汚染物質が問題となる場合に適用できるものであ
る。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば、ガス状汚染物質の活性
化部となるガス−粒子変換ユニットに設けた紫外線ラン
プと対向する風洞の内面を鏡面化しているので、紫外線
が内面により多重反射され、それによって紫外線の利用
効率が高まるので、ガス状の汚染物質を効率良く活性化
することができ、また、活性化のために使用されなかっ
たオゾンは除去ユニットに組み込まれたオゾン分解触媒
によって効率良く分解されるので、クリーンルーム内に
オゾンが流入して不所望な影響を与えることがなく、清
浄且つ健全な雰囲気下での半導体製造或いは液晶製造等
が可能になり、半導体装置或いは液晶表示装置等の高品
質化、低コスト化に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成の説明図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態のガス状汚染物質除
去装置の概念的構成図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態における紫外線ラン
プの配置位置の説明図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の概念的構成図であ
る。

【図５】従来のガス状汚染物質除去装置の概念的構成図
である。

【符号の説明】

１風洞２活性化部３鏡面状内面４紫外線光源５除去部６空気流入口７空気流出口１１ケーシング１２空気流入口１３前処理ユニット１４送風ユニット１５整流ユニット１６水噴霧ユニット１７エリミネーター１８ガス−粒子変換ユニット１９紫外線ランプ２０コーティング２１凝縮ユニット２２再加熱ヒータ２３ドレンパン２４除去ユニット２５空気流出口２６中心点３１外気流入口３２プレナムチャンバー３３触媒３４ファンフィルタユニット３５クリーンルーム３６生産機械３７グレーティング床３８フリーアクセスフロア３９ドライコイル４０ガス−粒子変換ユニット４１紫外線ランプ４２反射板４３ダクト４４触媒４５排気流出口５１チャンバー５２空気流入口５３前処理ユニット５４送風ユニット５５整流ユニット５６水噴霧ユニット５７エリミネーター５８ガス−粒子変換ユニット５９紫外線ランプ６０凝縮ユニット６１ドレンパン６２除去ユニット６３空気流出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上実愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番２富士通ヴィエルエスアイ株式会社内 (72)発明者若松潤一東京都千代田区三番町８−７株式会社トーヨコ理研内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも紫外線光源に対向する内面が
鏡面状内面となった風洞の活性化部において、被清浄化
気体に含まれるガス状汚染物質を紫外線により活性化す
る工程、前記被清浄化気体に含まれる活性化したガス状
汚染物質を活性炭とオゾン分解触媒の内の少なくとも一
方を組み込んだ除去部で除去する工程を含むことを特徴
とするガス状汚染物質の除去方法。
【請求項２】上記紫外線光源の位置が、上記風洞の中
心からずれていることを特徴とする請求項１記載のガス
状汚染物質の除去方法。
【請求項３】上記被清浄化気体に含まれるガス状汚染
物質を活性化する工程の前或いは後の少なくとも一方
に、前記ガス状汚染物質を含む被清浄化気体に水を噴霧
する工程を設けたことを特徴とする請求項１または２に
記載のガス状汚染物質の除去方法。
【請求項４】上記オゾン分解触媒が、Ｔｉ，Ｓｉ，Ａ
ｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆ
ｅ，Ｍｎの酸化物が少なくとも一種類以上含まれる触媒
であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項
に記載のガス状汚染物質の除去方法。
【請求項５】被清浄化気体に含まれるガス状汚染物質
を活性化する活性化部、活性化したガス状汚染物質を除
去する除去部を備えたガス状汚染物質の除去装置におい
て、風洞の前記活性化部に設けた紫外線光源に対向する
内面を鏡面状内面とするとともに、前記除去部に活性炭
とオゾン分解触媒の内の少なくとも一方を組み込むこと
を特徴とするガス状汚染物質の除去装置。
【請求項６】上記紫外線光源の位置が、上記風洞の中
心からずれていることを特徴とする請求項５記載のガス
状汚染物質の除去装置。
【請求項７】上記活性化部の前段或いは後段の少なく
とも一方に、上記ガス状汚染物質を含む被清浄化気体に
水を噴霧する水噴霧部を設けたことを特徴とする請求項
５または６に記載のガス状汚染物質の除去装置。
【請求項８】上記オゾン分解触媒が、Ｔｉ，Ｓｉ，Ａ
ｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆ
ｅ，Ｍｎの酸化物が少なくとも一種類以上含まれる触媒
であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項
に記載の除去装置。