JPS63100956A

JPS63100956A - 気流の清浄装置

Info

Publication number: JPS63100956A
Application number: JP24538086A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 敏昭藤井
Original assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1986-10-17
Filing date: 1986-10-17
Publication date: 1988-05-06

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、コ掌工業、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、クリーントンネル、クリーンベンチ、安全キ
ャビネット、無菌室、バスボックス、無菌エアカーテン
、クリーントンネル等における空気、酸素、窒素、等の
気流の清浄に用いられる清浄装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の例えば、室内の空気清浄装置に用いられている方
式を大別すると、（１１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％式％）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１員の増加も著しく、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りで
なく、フィルターの交換を行なう場合、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なわれているが
、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、静電的に微粒子の捕集を行なう方式においては、
予備荷電部に例えば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。（例
えば特願昭６０−１１３７２３　。

特願昭６ｌ−８５９９６）。

〔発明が解決すべき問題点〕

提案したこれらの方法は、実施するにあたり、実用的に
運転するには清浄度を測定しモニターしながら運転を行
なう形態が好ましい。これは、適正な清浄度で運転出来
、又不側の事態に対応出来るからである。

清浄度を測定する方法として、光散乱法、凝縮核法、重
量法等による機器測定が知られている。しかしながら、
これらの方法はサンプリングに伴う測定誤差が生じやす
く、サンプリングから検出までに時間を要するので測定
時間が長いこと、又空気清浄装置と微粒子測定器が別々
に設置されるため微粒子測定器の設置場所が別途必要と
なり、設置場所が広くなること等の問題点を有するもの
であった。

本発明は、これらの問題点を解決し、サンプリングによ
る誤差を避け、測定時間が短く、装置のスペースも小さ
な気流の°清浄装置を提供することを目的とするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記の問題点を解決する手段として、光電子
放出材に紫外線又は放射線を照射して気流中の微粒子に
荷電量行う荷電部と、該荷電された微粒子を捕集する捕
集部とを有する気流の清浄装置において、前記捕集部に、捕集された微粒子の荷電量を測定する荷
電量測定装置を備えたことを特徴とする気流の・清浄装
置を提供せんとするものである。

〔実施例〕

第１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、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２図は、光電子を放出して気流中の微粒子に荷電量行
う荷電部としての光電子放出部９（紫外線照射部）、及
び荷電微粒子の荷電量を測定する荷電量測定装置を兼ね
備えた荷電微粒子の捕集部１０の概略図を示す。

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
した後、ＨＥＰＡ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、光電子放出部
９、荷電微粒子の測定部を兼ねた荷電微粒子の捕集部ｌ
Ｏ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８の
ファンにより吸引され、光電子放出部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され
た後、荷電微粒子の測定部を兼ねた微粒子捕集部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により行う、光電子放出部９は、その概略図が第
２図に示されている如（、主として反射面２０、光電子
放出面として綱状の金属面を有する光電子放出材２１、
紫外線ランプ２２から成り、網状の光電子放出材２１に
紫外線ランプ２２からの紫外線が直接又は反射面２０に
より裏面から紫外線照射が行なわれ、金属の表及び裏面
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により粗フイルタ−２４を介した空気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
電された微粒子は荷電微粒子の測定部を兼ねた荷電微粒
子の捕集部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２１を紫外線ランプ２２と反射面２
０の空間に適宜の位置、個数、形状で設置することによ
り、空間における微粒子への荷電が効果的に行なわれる
。

実施例の光電子放出材２１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２１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
で微粒子への荷電が効果的に行なわれる。

反射面２０は、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２１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である。

すなわち、反射作用に加え、それ自体光電子放出材であ
るから一石二鳥となる。

反射面の好ましい材料として、Ａ１．　Ａｇ、Ａｕがあ
る。又、反射性に欠ける材料は、適宜研磨加工等の加工
を行なうことで使用出来る。

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２１への紫外線照射が効
果的に行なわれる形状であれば良い。

例として、第３図に第２図に示した光電子放出部９の断
面図を示す。これらの形状に関しては、本発明者がすで
に提案しており、円状、楕円形状等も適宜用いることが
出来る。又、網状の光電子放出材２１をプリーツ状や波
状等として用いることも出来る。

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、設置の方法等で適宜法めることが出来
る。

本例は、反射面２０と光電子放出材２１が個別に設置さ
れた場合であるが、これらを兼ねて行なっても良い、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、荷電が効
果的に行なわれる。

すなわち、反射面や光電子放出面を曲面とす蔦ことで、
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。

次に、光電子放出材２１について説明する。

光電子放出材２１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、　Ｓ
ｒ、　Ｃａ、　Ｙ、　Ｇｄ、　Ｌａ、　Ｃｅ。

Ｎｄ、　Ｔｈ＋　Ｐｒ＋　Ｂｅ、　Ｚｒ＋　Ｆｅ、　Ｎ
ｉ＋　Ｚｎ　　Ｃｕｔ　Ａｇ＋　ｐｔＣｄ＋　Ｐｂ、Ａ
　ｊ！　＋　Ｃ＋　Ｍｇ＋　Ａｕ、　Ｉｎ＋　Ｂ＋、　
Ｎｂ＋　Ｓｉ＋Ｔｉ、　Ｔａ、ζ−ｎ、　Ｐ　　のいず
れか又はこれらの化合物又は合金又は混合物が好ましく
、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
ろる。

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Ｂａｄ、　ＳｒＯ，Ｃａｂ、　ｙ２゜ｂ
　ＧｄＪ３＋　Ｎｄ、ｏ、、　Ｔｈ０ｚ＋　Ｚｒ０ｔ＋
　Ｆｅ１０３＋　ＺｎＯ，ＣｕＯ＋ＡｇＪ＋　　ｐｔｏ
、　　ｐｂｏ、　　　Ａ７！２０３．　　ＭｇＯ，＋ｎ
２０３．　　Ｂｉｂ。

、ＮｂＯ，ＢｅＯなどがあり、またほう化物にはＹＢ。

ＧｄＢｂ＋　ＬａＢ６＋　ＣｅＢ６＋　ＰｒＢａ＋　Ｚ
ｒＢ２などがあり、さらに炭化物としては　ＺｒＣ，Ｔ
ａＣ＋　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２〜２０ｉｓｔ％）　、ＣｕとＢ
ｅとの合金（Ｂｅが１〜１０ｗｔ％）及びＢａ、　　と
Ａ１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止の合金及びＢａと＾ｌ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’Ｃ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
、網状等の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用いるか、又は光電子放出材とし
て個別で用いるか等で適宜法めることが出来る。

紫外線の種類は、その照射により光電子放出材が光電子
を放出しうるち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法め
ることができる。

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。

次に、荷電微粒子の荷電量を測定する荷電量測定装置を
兼ね備えた荷電微粒子の捕集部１０をその概略図第２図
により説明する。

光電子放出部９で荷電された微粒子は、捕集部１０にて
、微粒子が捕集されると同時に微粒子の荷電量の測定が
行なわれる。

捕集部１０は、荷電微粒子の捕集フィルターとして静電
フィルター３０とその後流に粒子の荷電量を計測しうる
複数のセグメント（分割された部分）３１．３２．３３
で構成されており、各セグメントでは夫々粒子の荷電量
を計測できる構造となっている。

各セグメントにおける荷電量の計測は、荷電粒子の荷ｔ
ｉｃｋを計測できるものであればどのような方式のもの
でも良く、周知の方式のものを適用できる。

集塵板（集塵電極）や集塵フィルターを用い発生電流を
計測する方式のものが構造が簡単であり、従って保守が
容易であり、かつ、作業性が良好であるので実用上好ま
しい。

本実施例は、集塵板を用いた場合である。

電極部としての各セグメント３１．３２．３３にはそれ
ぞれ電場が形成されている。これらの各セグメント部分
の電場の強さは、夫々印加電圧が同一でもよく、又適当
な勾配の強さとしてもよい。

本例は、電場の強さが空気の入口から出口方向に向って
強から弱の順序になっている。微粒子は粒径の大きさや
荷電量に従って順次セグメントに捕Ｉ足される。

電場の印加電圧は５Ｖ〜１５ｋＶ、好ましくは５０Ｖ　
〜５ｋＶ、更に好ましくは５０Ｖ　〜２ｋＶＴ、電場の
強さや電場の強さの勾配の程度は装置の形状、ｔｉ造、
期待する効果、使用目的などにより適宜法めることがで
きる。

荷電された微粒子は、その大きさくの分布）により対応
する電場のセグメント３１．３２．３３に捕捉される。

各セグメント３１．３２．３３においては微粒子の荷電
量がエレクトロメータで計測され、荷電量から夫々の微
粒子（の分布）の濃度が測定される。すなわち、微粒子
の粒径（の分布）とそれに対応する濃度が測定できる。

セグメントの数は微粒子の測定目的により任意に選ぶこ
とが出来、微粒子の測定区分を多くとりたい場合には、
多くのセグメントを設けることによりその目的を達成す
ることができる。

４常は２〜４区分程度のセグメントを設けるのが保守、
操作性等の面から好ましい。

本実施例においては、集塵板（集塵電極）方式のセグメ
ントを用いているが、電場を形成した複数の集塵フィル
ターを同様に設け、フィルターの電荷量をエレクトロメ
ータで計測することにより微粒子の濃度或いは濃度分布
を同様に測定することが出来る。又、これらを適宜組合
わせて用いることも出来る。

本実施例においては、気流の流れ方向は上から下方向で
あるが、装置の形状、構造成いは使用目的等に応じ、下
から上方向へ、或いは横方向の流れとすることも出来る
。

どの粒径の微粒子がどこのセグメントの部分に捕捉され
るかは、装置の形状、構造、条件即ちガスの流速、電場
の強さ、電場の勾配の程度、気流の流れ方向、すなわち
、上向流か下向流か横向流かなどによって異なるので、
予め予備試験等で粒径等のわかっている粒子を用いて調
べておくとか、又は捕捉された微粒子を顕微鏡観察等に
より決めることが出来る。

本実施例では、光電子放出部には電場をかけていないが
、本発明者がすでに提案したように光電子放出部に電場
をかけて行なうことも出来る。

本実施例では、光電子放出部９からの荷電微粒子を含む
空気を全量捕集部１０に導入する場合であるが、空気の
一部、例えば１０％のみを導入し、測定を行なうことで
も良い。

−ａに、小型装置は空気の全量導入を行ない、大型装置
は空気の一部の導入を行なうが、装置の構造、種類、規
模、効果、経済性等で適宜法めることが出来る。

本実施例では、光電子放出部９からの荷電微粒子の捕集
は静電フィルター３０で捕集する場合であるが、これは
荷電微粒子を捕集するものであれば何でも良い。例えば
、本発明者がすでに提案した通常の荷電装置における集
じん板（集じん電極）、スチールウール電極、イオン交
換フィルターを用いることが出来る。又、実施例のよう
な静電フィルター３０の設置はせずに、光電子放出部９
からの荷電微粒子を含む空気を直接思人して行なっても
良い、これらの選択は、装置の構造、種類、規模、効果
、経済性等で適宜法めることが出来る。

本実施例では、微粒子の荷電量紫外線又は放射線を用い
て行なう場合について述べたが、微粒子への荷電量コロ
ナ放電等の電気的に行なう場合も同様に実施出来る。

クリーンベンチ１１（第２図）を説明すると、ファン８
により、クリーンルーム１　（第１図）の空気が吸引さ
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中微粒子は、紫
外線ランプ２２により直接に、及び反射面２０により裏
面から紫外線照射されたキＮ状の光電子放出材２１から
の光電子の作用により、効率良く荷電される。

又、空気中の微性物は、ここで紫外線エネルギーにより
殺菌作用を受ける。荷電微粒子は静電フィルター３０で
捕集され、極一部の捕集されずリークする微粒子は複数
のセグメント３１．３２．３３で構成される集じん板で
捕集されると同時に、微粒子の荷電量が測定され、適正
な清浄度の無菌空気２５が得られるようモニターされ、
長時間安定な運転が行なわれる。イ・Ｒ浄度が適正でな
い場合は、クリーンベンチ１１の運転条件、例えば静電
フィルターへの帯電量、送風量、紫外線照射量を清浄度
に対応させて適宜変化させることで適正な清浄度の無菌
空気２５が得られる。

〔発明の効果〕

本発明は、微粒子の捕集部が微粒子の測定部を兼ね備え
ているので、サンプリング部が不要となり、その結果、
サンプリングに伴う測定誤差を防いで測定精度が向上し
、かつ測定時間が短くなり、さらに装置全体のスペース
を小とする気流の清浄装置を提供することができ、実用
上極めて大なる効果を奏する。しかして、このような優
れた特性を存し、ｔ〃浄度の測定を同時に行いながら気
流の清浄化を行うことにより、清浄度をモニターしなが
ら清浄運転を行うので、適正な清浄度で運転を行い、ま
た、事故による汚染度の増大などの不測の事態に際して
も、これを早期に正確に発見して迅速な対応を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に関するもので、第１図はフロー
図、第２図は捕集部の概略図、第３図はそのｒ−１線の
断面図である。１・・・クリーンルーム、２・・・配管、３・・・プレ
フィルタ−１４・・・空気取出し口、５・・・ファン、
６・・・空気調和装置、７・・・ＨＥＰＡフィルター、
８・・・ファン部、９・・・光電子放出部、１０・・・
捕集部、１１・・・クリーンベンチ、１２・・・可動シ
ャッター、１３・・・作業台、２０・・・反射面、２１
・・・光電子放出材、２２・・・紫外線ランプ、２３・
・・空気、２４・・・粗フイルタ−，２５・・・高清浄
な空気、３０・・・静電フィルター、３１・・・セグメ
ント、３２・・・セグメント、３３・・・セグメント。特許出願人　　株式会社　荏原総合研究所特許出願人　
株式会社荏原製作所代理人　弁理士　　　薬　　師　　　　稔代理人　弁理
士　　　依　１）孝　次　部代理人　弁理士　　　高　
木　正　行ヒコー」　５−］−一ゝ ■　　　　　　　　９

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光電子放出材に紫外線又は放射線を照射して気流
中の微粒子に荷電を行う荷電部と、該荷電された微粒子
を捕集する捕集部とを有する気流の清浄装置において、前記捕集部に、捕集された微粒子の荷電量を測定する荷電量測定装置を備えたことを特徴とする気流の清浄装置。
（２）前記荷電量測定装置が複数の電場を形成する電極
部を備えている特許請求の範囲第１項記載の装置。
（３）前記複数の電場がそれぞれ異なる強さの電場であ
る特許請求の範囲第２項記載の装置。