JPS63100955A - 紫外線又は放射線照射による空気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、精密機械工業等におけるクリーンルーム、クリー
ンブース、クリーントンネタ１クリーンベンチ、安全キ
ャビネット、無菌室、パスボックス、無菌エアカーテン
、クリーンチューブ等における空気清浄方法及びその装
置に関する。

〔背景的技術〕

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ＨＢＰＡフィルタ（２）
　　静電的に微粒子の捕集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（例えばＭＨ８Ａフ
ィルター） 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
る圧損の増加も著るしく、フィルター寿命も短かく、フ
ィルターの維持、管理或いは交換が面倒であるばかシで
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μがアリ、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μｍムでの使用には限界があった
。

また、静電的に微粒子の捕集を行う方式においては、予
備荷電部に例えば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光電子放出
材上への紫外線照射、又は放射線照射による空気清浄方
法を提案した（特願昭６０−１８７２３、特酊昭６ｌ−
８５９９６）。

この方式を効果的に行なうためには、光電子放出材から
の光電子の放出をいかに効率良く行ない微粒子を荷電す
るかが課題であった。例えば、通常平板状の光電子放出
材へ紫外線又は放射線照射を行なう場合、光電子放出材
の先端部や四隅部は十分に作用しておらず、微粒子のシ
ョートパスにより荷冒せず、流出するなど、性能低下を
招く原因となり、改善の余地があった。

例えば、クリーンベンチ１１（第１図）の断面図を示す
第６図において、２１は光電子放出材、２２は紫外線ラ
ンプ、Ａは四隅部を示すものであるが、この様な装置°
の場合、四隅部Ａへの紫外線照射は不十分となシ、光電
子放出が効果的に起こらず、この部分の微粒子の一部は
荷電されずショートパスする恐れがあった。又、光電子
放出面は、微粒子が多く存在する空気流れの中心部から
離れているため、荷電が効果的に行なわれない場合があ
った。

この種の装置は、かなりの高効率な性能、例えば９９％
以上、好ましくは９９．９４以上で微粒子除去を行なう
必要があるので数倍の余地があった。

本発明は、光電子放出材に紫外線又は放射線照射を行な
う空気清浄方法及び装置に関し、反射面、好ましくは曲
面状の反射面を利用して、又必要により光電子放出材を
空気流れの任意の空間部に設置して光電子放出を効果的
に行ない、発生する光電子により微粒子を効率良く荷電
する方法及び装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、 （１）光電子放出材上に紫外線又は放射線を照射するこ
とにより光電子放出材より光電子を放出せしめ、該光電
子により空気量の微粒子を荷電せしめた後、該荷電した
粒子を捕集することにより空気を清浄にする方法におい
て反射面を利用して光電子の放出を効率良く行なうこと
を特徴とする空気の清浄方法。及び（２）空気吸入口か
ら空気排出口までの空気流路上に、少なくとも光電子放
出材上への紫外線又は放射線照射部、反射面部及び光電
子放出材により放出された光電子により荷電された微粒
子を捕集する荷ｗＬ微粒子捕集部を設けてなる空気清浄
装置 である。

つぎに、図面に基いて本発明の詳細な説明する。

第２図はバイオロジカルクリーンμｍ上におけるクリー
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１図は、紫外線照射部の概略図を示す。

先づ、第２図に基いて説明する。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
５で濾過した後、クリーンベンチ１の空気取出し口４．
から取シ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た後、ＨｇＰＡフイｐ
ターフ　Ｋ−より微粒子を除去した空気が循環供給され
ておシ、清浄度（クラス）　１ａ、　ｏ　ｏ　ｏ’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μ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）の無菌界囲気に
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．　ＯＯＯ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μス、バクテリヤ、酵母、かび等の微
生物が殺菌された後、フィμ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。

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により行なう。

紫外線照射部９は、その概略図が第１図に示されている
如く、主として反射面２Ｑ、網状の光電子放出材２１、
紫外線ランプ２２から成シ、網状の光電子放出材面に紫
外線ランプ２２−がらの紫外線が直接又は反射面２０に
より裏面からも照射され、光電子放出材の表及び裏面上
で効率良く光電子が放出される。これらの空間にファン
８により粗フィルター２４を介して導入された空気２３
を通すことにより、空気中の微粒子が光電子により荷電
され、荷電された微粒子はフィμター１０で捕集され、
高清浄な空気２５が得られる。網状の光電子放出材より
なる金属面２１を紫外線ランプ２２と反射面２ｏの空間
に適宜の位置、個数、形状で設置することにょシ、空間
における微粒子へ・の荷電が効果的に行なわれる。

第１図に示す例における光電子放出材は、空間に１個設
置した場合であるが、複数個設置し、又は光電子放出材
の形状を適宜の形状とすることにより、空間における光
電子を任意に分布させることが出来る。これにより、例
えば光電子の放出を微粒子濃度分布等に対応させて行な
うことにより微粒子への荷電が効果的に行なわれる。

反射面２０の材質としては紫外線を反射するものであれ
ば良く、鏡（ガラス質）、金属材料等を、又形状として
は紫外線を効果的に光電子放出材に照射出来る形状を適
宜用いることが出来る。

好ましい材質は、後述の仕事関数の小さい材料が好まし
い。すなわち、反射作用に加え、それ自体光電子放出材
となシうるから一石二鳥となる。反射面の好ましい材料
として、Ａｌ、　Ａｇ。

Ａｕがある。又、反射性に欠ける材料は、適宜研摩加工
等の加工を行なうことにより使用可能となる。

好ましい形状は、反射面の少なくとも一部が曲面、例え
ば円状の曲面で、光電子放出材への紫外線照射が効果的
に行われる形状であれば良い。

例として、第３図、第４図及び第５図に第１図に示した
紫外線照射部の新面図を示す。＃ＩＪｓ図は、網状の光
電子放出材２１をプリーツ状に形成した場合である。反
射面は、第３図、第４図及び第５図の符号２０で示した
形状の他に楕円形等の第３図と第４図に示す反射面の中
間的な形状、又はこれらの図に示されている右又は左半
分の形状であっても良い事は言う迄もない。

反射面２０の材質や形状は、装置の構造、種類、用途、
効果、経済性、光源の種類、紫外線の照射の方法、光電
子放出材の形状、設置の方法等により適宜決めることが
出来る。

これらの例は、反射面２０と光電子放出材２１とが個別
に設置された場合を示すものであるが、これらを兼ねて
行なって鬼良い。この場合の形状は、前述のごとく、少
なくとも一部が曲面、例えば円状の曲面とすることで、
光電子放出材から放出された光電子は、効果的に微粒子
に作用し、荷電が行なわれる。

すなわち、反射面を兼ねた光電子放出面を曲面とするこ
とで、従来の光電子放出面の先端部や四隅部が有効に利
用され、光電子が流路中心部方向へシャワー状に注がれ
微粒子への荷電が効果的に行なわれる。

反射面と光電子放出材を個別に設置するか、又はこれら
を兼ねて行なうかは、装置の構造、種類、用途、規模、
効果、経済性等で適宜法めることが出来る。

例えば、通常反射面と光電子放出材が個別の装置は、か
なりの高性能な装置（例、クラス１０以下）や大型の装
置に、又反対面が光電子放出材を兼ねた装置は、比較的
高性能な装置（例、クフス１０〜１００）や小型の装置
に向いている。

次に、光電子放出材について説明する。光電子放出材は
、紫外線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、　Ｆｅ１Ｎｉ、Ｚｎ、　ＣｕｌＡｇ、　
Ｐｔ、　Ｃｄ％Ｐｂ、　Ａｌ。

Ｃ，Ｍｇ％Ａｕ、　Ｉｎ％Ｂｉ、Ｎｂ１Ｓｉ、Ｔ１、Ｔ
ａ、　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。

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Ｂａ０％５ｒＯ１ＣａＯ１Ｙ２０６、Ｇ
ｄ！０３　、ＮｄｚＯＨ、Ｔｈ０１　、Ｚｒ０１　％Ｆ
ｅ１０３　、ｚｎｏ、ＣｕＯｌＡｇ、０１ＰｔＯ５Ｐｂ
Ｏ，ｋ４０Ｂ　、ＭｇＯ，Ｉｎ２Ｏ３、Ｂｉｂ。

ＮｂＯ，ＢｅＯなどがあシ、またほう化物にはＹＢ、、
ＧｄＢ＠　、ＬａＢ６　、ＣｅＢ６　、　ＰｒＢ６　、
　ＺｒＢｚなどがあ夛、さらに炭化物としてはＺｒＣ，
ＴａＣ５ＴｉＣ，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　、！：　Ｂ
ｅとの合金（Ｂｅが１〜１０　ｖｉ％）及びＢ＆とＡｌ
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Ａｌ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シ、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、曲面状、板状、プリーツ
状、閑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が、光電子放
出材を反射面と兼ねているか、又は光電子放出材として
個別で用いるか等で適宜決めることが出来る。

クリーンベンチ１１（第１図）を説明すると、ファン８
によりフリーンルーム１（第２図）から空気が吸引され
、空気中の比較的粗い微粒子は粗フイルタ−２４で捕集
、除去される。

比較的粗い微粒子を除去された空気２３中微Δ 粒子は、紫外線ランプ２１により直接に、及び反射面２
０により裏面から紫外線照射された網状の光電子放出材
よりなる金属面２１から放出される光電子の作用により
、効率良く荷電される。

又、空気中の微生物は、ここで紫外線エネルギーにより
殺菌作用を受ける。

死滅した生物を含む荷電された微粒子は静電フィルター
１０で捕集される。荷電された粒子の捕集器は、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μウ
ー１ｖｔａとしたような捕集部自体が！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による方式も有効である。フィル
タ一方式は取シ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りを生
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
たって安定した運転が可能となる。

２５は、高清浄な無菌空気（クラス１０）である。

紫外線の種類は、その照射により光電子放出材が光電子
を放出しうるものであれば何れでもよいが、殺菌作用を
併せてもつものが好ましい。

適用分野、作業内容、用途、経済性などにより適宜決め
ることができる。

空気中の微粒子への荷電方式として、光電子放出材に電
場が存在しない方式にろいて説明したが、本発明者がす
でに提案した様に、比較的高電圧を印加した電場におい
て、光電子放出材に紫外線又は放射線照射を行なうこと
によりより効率よく空気中の微粒子に荷電させることが
出来る。

〔発明の効果〕

１、　光電子放出に際し、反射面を利用することにより
、 ■　光電子放出材への紫外線又は放射線照射が効果的に
行なわれ、光電子の放出が促進され微粒子への荷電が効
果的に行なわれる。

■　反射面を曲面状とすることによυ、従来有効に利用
されていなかった光電子放出材の先端部や四隅部（従来
この部分はショートパスが多く効率低下をもたらす原因
であった）等も有効に利用され、光電子の放出が促進さ
れ微粒子への荷電が効果的に行なわれた。

２　反射面と光電子放出材を個別に設置することにより
、 ■　紫外線又は放射線照射が光電子放出材の表面や裏面
等から行なわれ、光電子の放出が効果的に行なわれ、微
粒子への荷電が効果的に行なわれる。

■　光電子放出材を空気流の空間に任意の位置、個数、
形状で設置出来るから、空餐流の空間における光電子放
出を空気流中微粒子濃度の分布等に対応させるなど効果
的に行える。これによυ、荷電が高効率で行なえる。

五　反射面の少なくとも一部を曲面状の光電子放出材と
することにより、 紫外線又は放射線照射によυ放出された光電子は、流路
（空気流）中心部に向ってシャワー状に注がれ、微粒子
への荷電が効果的に行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したクリーンベンチを説明するだ
めの断面概略図、第２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を説明するだめの概
略図、第３図、第４図及び第５図は本発明における光電
子放出材及び反射面の形状を説明するための図面、第６
図は従来のクリーンベンチにおいて光電子放出が効果的
に起こらない部分を説明するための図面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光電子放出材上に紫外線又は放射線を照射すること
   により光電子放出材より光電子を放出せしめ、該光電子
   により空気中の微粒子を荷電せしめた後該荷電した粒子
   を捕集することにより空気を清浄にする方法において反
   射面を利用して光電子の放出を効率良く行なうことを特
   徴とする空気の清浄方法。 ２、反射面の少なくとも一部が曲面である特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３、反射面が仕事関数の小さい物質より成る特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の方法。 ４、反射面が金属より成る特許請求の範囲第１項、第２
   項又は第３項記載の方法。 ５、反射面と光電子放出材が別個に設置されている特許
   請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４項記載の方
   法。 ６、光電子放出材の形状が網状である特許請求の範囲第
   ５項記載の方法。 ７、反射面が光電子放出材を兼ねている特許請求の範囲
   第１項、第２項又は第３項記載の方法。 ８、反射面及び／又は光電子放出材が、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃ
   ａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｔｈ、Ｐｒ、Ｂｅ、
   Ｚｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｄ、Ｐ
   ｂ、Ａｌ、Ｃ、Ｍｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｓｉ、
   Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｐ及びその化合物から選ばれた材料
   の１つより成る特許請求の範囲第１項乃至第７項の何れ
   か１つに記載の方法。 ９、反射面及び／又は光電子放出材が、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃ
   ａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｔｈ、Ｐｒ、Ｂｅ、
   Ｚｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｄ、Ｐ
   ｂ、Ａｌ、Ｃ、Ｍｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｓｉ、
   Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｐ及びその化合物から選ばれた材料
   の少なくとも二種以上の複合材より成る特許請求の範囲
   第１項乃至第７項の何れか１つに記載の方法。 １０、反射面及び／又は光電子放出材が、ＡｇとＭｇの
   合金又はＣｕとＢｅの合金又はＢａとＡｌとの合金より
   構成されたものである特許請求の範囲第１項乃至第７項
   の何れか１つに記載の方法。 １１、反射面及び／又は光電子放出材が黄銅、青銅又は
   リン青銅により構成されたものである特許請求の範囲第
   １項乃至第７項の何れか１つに記載の方法。 １２、空気吸入口から空気排出口までの空気流路上に、
   少なくとも光電子放出材上への紫外線又は放射線照射部
   、反射面部及び光電子放出材により放出された光電子に
   より荷電された微粒子を捕集する荷電微粒子捕集部を設
   けてなる空気清浄装置。