JPS63147565A - 気体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
ーンチューブ等における空気、酸素、窒素等の気体の清
浄化方法。

■　煙道排ガスや自動車排ガスの様な各種工業、産業か
ら排出される気体の清浄化方法。

■　家庭、事業所、病院等における空気清浄方法。

並びに、■、■及び■記載の方法を実施するだめの装置
。

に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

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−過方式（例えば［ＰＡ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（例えばＭＩＩＣ８Ａ
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、機械的押通方式においては、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、フィルターの寿命も短かく、
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う場合、その間作条をス
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）？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、静電的に微粒子の捕集を行う方式においては、予
備荷電部に例えば１５〜７０ｋＶという高電圧な必要と
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（特願
昭６０−１８７２５、特り’Ｊｊｌ昭６１−８５９９６
号）。

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、用途においては改善の余地がある。改善するに
際しては、実用件が−１．４向上し実用的により有利な
方式となる様行なう必要がある。

実用性を増すためＫは、光電子放出材からの光電子の放
出を一層効果的に行ない、微粒子への荷電を効率良く行
なうことや、バイオテクノロジー分野の如く微生物類の
存在が問題となる分野では微生物類の殺菌を完全に行な
う必要がある。

〔発明の目的〕

本発明は、光電子放出材に紫外線又は放射線照射を行な
い放出された光電子で気体中の粒子を荷電した後肢粒子
を除去する空気等の気体の清浄方法及び装置に関し、こ
れらの課題に対し光電子放出材又はその近傍を加熱する
ことにより、光電子放出材からの光電子の放出を促進さ
せて微粒子への荷電を効率良く行ない、又紫外線エネル
ギーあるいは放射線エネルギーに加えて熱エネルギーに
より微生物類の殺菌を行ない、殺菌をも完全に行うもの
である。

第２図に基いて紫外線照射法を用いたりＩＪ　−ンルー
ムにおけるクリーンペンチ併用方式、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−５で濾過した後、クリーンルー
ム１の空気取出し口４が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
かっＨＫＰＡ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）１０，０００
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を設けたクリーンペンチ１１内の作
業台１５上は、高清浄度（クラス１０）の無菌雰囲気に
保持される。

即ち、クリーンペンチ１１においては、クリーンルーム
１内の清浄度（クラス）１ｏ、ｏｏ。

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で紫外線分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、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。

クリーンペンチ１１内の作業台１５への器具、製品等の
出し入れは、クリーンペンチ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及び微生物類
の殺菌が行なわれる紫外線照射部９は、第１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生物を含
む空気２４は、プレフィルタ−２０で濾過された後、主
に加熱用ヒータが一体化された光電子放出材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２５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、加熱された光電子放出材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
２４中の微粒子が効率良く荷電される。

又、紫外線照射部９では、紫外線のエネルギーに加えて
、加熱された光電子放出材２１の熱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され
る。

ここでの殺菌作用は、紫外線エネルギーと熱エネルギー
によるので微生物の特性によらずあらゆる微生物類が完
全に殺菌される。

加熱ヒータが一体化された光電子放出材２１は、光電子
放出材と加熱用ヒータから成る。加熱用ヒータは、後述
の光電子放出材又はその近傍を加熱出来るものであれば
何れでも良く、周知のものが光電子放出材の種類、形状
等で適宜使用出来る。

例えば、平板状、曲面状、棒状、糸状の加熱ヒータ（％
Ｊ、ニクロム線、タングステン％Ｊ　）　を光電子放出
材（（内蔵させたり、表面あるいは表面近傍に付設する
ことで実施される。

又、加熱ヒータを気体の流路の外部に設置し、反射面を
利用して光電子放出材又はその近傍を加熱しても良い。

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、Ｏ
ａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｔｈ、Ｐｒ。

Ｂｅ、Ｚｒ、ＩＰｅ　、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ
、Ｃｄ、Ｐｔ＞、Ａ／、Ｃ！、Ｍｇ、Ａｕ。

Ｉｎ、Ｂｉ、Ｗｂ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｓｎ、　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
用いうる。

例えば、化合物としては酸化物、はう化物、炭化物があ
シ、酸化物にはＢｅＯ，ＳｒＯ，ＣａＯ，Ｙ２０ａ　。

Ｇｄ、Ｏ，、Ｎ（１，０８，Ｔｈｅ、　、ＺｒＯ，、Ｆ
ｅ１Ｏ１、ＺｎＯ，ＣｕＯ，Ａｇ２０　。

ＰｔＯ、ＰｂＯ、Ａｌ、Ｏ，、ＭｇＯ、Ｘ＄Ｏ，、Ｂｉ
Ｏ、ＮｂＯ、ＢｅＯなどがあり、またほう化物にはＹＢ
、　、　ＧｃｌＢ、　、　ＬａＢ、　、　Ｃ！ｅＢ、　
。

ＰｒＢａ　、　ＺｒＢ！などがあり、さらに炭化物とし
てはＺｒＯ、ＴａＯ、Ｔ１０　、　ＮｂＯなどがある。

また、合金としては黄銅、青銅、リン！銅、ＡｇとＭｇ
との合金（Ｍｇが２〜２０　ｖｒｔ％　）、ＯｕとＢｅ
との合金（Ｂｅが１〜１ｏ　ｗｔ％　）及びＢａと１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Ａ／との合金が好ましい
。酸化物は金属表面のみ？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
５００〜４００℃の温度の東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、曲面状
、網状等例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。

光電子放出材の使用の形状は装置の形状、構造あるいは
希望する効率等により異なる。

加熱ヒータが一体化された光電子放出材２１又はその近
傍の加熱温度は、加熱により光電子放出材からの光電子
の放出が促進され、又微生物類の殺菌が行なわれれば良
く、本方式の適用分野、装置構造、光電子放出材の材質
、形状、紫外線の種類（波長）、効果、任済性等により
適宜選択することが出来る。

加熱温度は、一般に空気中の微生物類の殺菌効果のみで
あれば高い温度は必要とせず１１０〜１３０℃でよいが
、光電子放出材からの光電子の放出を促進し、殺菌効果
を更に高める場合は、更に高い温度例えば５００〜６０
０℃の温度とするのが好ましい。

加熱温度は、前述の適用分野、光電子放出材の種類、形
状、効果等により予備試験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法め
ることができる。例えば、バイオロジカル分野例おいて
は、殺菌作用、効率の面から遠紫外線を併用するのが好
ましい。

死滅した生物を含む荷電された微粒子はフィルター２５
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、スチールウール電極
としたような捕集部自体が？１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を
用いて捕集する方法も有効である。

捕集は、これらの捕集方法を単独で、又はこれらの方法
を２種類以上組合せて適宜用いることが出来る。

これらの捕集方法のうち好ましい方式としてはフィルタ
一方式例えばイオン交換フィルター（アニオン交換フィ
ルター、カチオン交換フイルター）、静電フィルターを
用いる方式が高効率で、かつ確実に荷電微粒子の捕集を
行なうことができるので好都合である。

つぎにイオン交換フィルターについて説明する。

イオン交換フィルターは、適宜の薄膜状の布、好ましく
はネット状、織物状又は繊維状の空隙性支持体にイオン
交換体が支持（担持）されたもので、周知の方法により
適宜作成することができる。

例えば支持体に紫外線又はα線、β線、電子線、γ線な
どの電離性放射線の照射線の照射、或いは酸素、オゾン
、クロルスルホン酸、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、
過酢酸などによる処理、あるいはこれらのうちの２種以
上による処理を行った後、イオン交換体（イオン交換基
を有するモノマー）又はこれらを形成しうるモノマーを
グラフトせしめこれを支持体に支持せしめる方法、例と
して、ポリエチレン（支持体）に電離性放射線を照射し
た後アクリル酸及び／又はメタクリル酸水溶液を反応さ
せてグラフト共重合体を得、これを水酸化ナトリウム水
溶液で処理することによりイオン交換フィルターが得ら
れる。

このようにして、磯椎状又は織物状のアニオン交換フィ
ルター及びカチオン交換フィルターが得られる。

使用するアニオン交換フィルター及びカチオン交換フィ
ルターの種類、充填量及びその比究はガス流中の荷電微
粒子の荷電状態やその濃度、或いは同伴する酸性ガス、
アルカリ性ガス、臭気性ガスの種類、濃度等に応じて適
宜決めることができる。例えば、アニオン交換フィルタ
ーは負荷電微粒子や酸性ガスの捕集に、またカチオン交
換フィルターは正荷電の微粒子やアルカリ性ガスの捕集
に効果的である。フィルターの充填量やその比率は、上
述の捕集すべき物質の濃度や濃度比率に対応して、これ
らに見合う量を、装置の形状、構造、圧損等を前室して
適宜決定すればよい。

フィルタ一方式は取り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。

また、空気中の微粒子への荷電方式として、荷電部に電
場を形成せずに荷電する方式について説明したが、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
を照射することにより、光電子を効率良く放出せしめ、
ガス流中の微粒子を効率よく荷電せしめることも出来る
。

また、紫外線を照射する代シに放射線の照射によっても
同様に徹汐子に荷電せしめ同様の効果を得ることができ
る。

尚、本実施例（第１図）における光電子放出材２１及び
紫外線ランプ２２の付性は、空気流に対して直角の位置
であるが、空気流に対して平行の位置においてもよく、
又、紫外線ランプ２２をクリーンペンチ１１の空気流の
外側に設置してもよい。

又、光電子放出材２１への紫外線の照射は、スポット（
絞り込んで）照射あるいは全面照射を装置構造、分野、
規模、光電子放出材の材質、形状、効果、経済性等によ
り適宜選択して使用できる。

又、光電子放出材２１からの光電子放出は、本発明者が
すでに提案した様に、反射面を利用して行なうことも出
来る。

つぎに本発明の実施例を記載する。

実施例１ 第１図に示した如き空気清浄器（だソしファン８及び粗
フイルタ−２０はなし）を用いて試験を行った。

紫外線光源：水銀−キセノンランプ 光電子放出材；黄銅 （ヒータを内蔵し、５５０℃に加熱） 発生機粒子としては、煙草の煙（平均粒径Ｑ、５〜α４
μｍ）を用い、適宜清浄空気で希釈し１゜／／ｌ！ｆｉ
ｎで送気して、光電子放出材を加熱した場合と加熱しな
い場合について、入口及び出口で粒子測定器で微粒子濃
度を測定した。

又、５種供試菌（下表）の菌液を滅菌蒸留水で１０６〜
７／−に調整し超音波ネプライザで微粒子と同様、流路
に供給して、捕集フィルター２３の前方で微生物測定用
アンダー七ンサンブラーで菌を捕集し、同様に、光電子
放出材の加熱の有無の場合について調べた。測定は、寒
天平板をふ卵器で培養し、発育したコロニー数を計測す
ることによった。

結果を表１に示す。

表　　　１ 〔発明の効果〕 １、　光電子放出材又はその近傍を加熱し光電子放出材
に紫外線又は、放射線を照射することにより、或いは電
場において、該光電子放出材に紫外線又は放射線を照射
することにより、（１）光電子放出材からの光電子放出
が促進され、気体中の微粒子への荷電を効率良く行うこ
とかできる。

（２）微粒子への荷電を高効率で行いうるので、後流側
に適当な荷電粒子の捕集部例えば静電フィルターあるい
はイオン交換フィルターを設置するのみで、高清浄な気
体を得ることができる。

（３）超微細粒子も荷電され、捕集できるので、超高清
浄空気室（スーパークリーンルーム）が出来る。

ｚｔ’ｘ子放出材又はその近傍を加熱することにより、
紫外線による殺菌作用に熱エネルギーによる微生物類の
殺菌作用が加わり、（１）殺菌が完全に行なわれる。

（２）　　殺菌によるクリーンな気体が得られる。

（３）　　バイオテクノロジー分野の如く微生物の存在
が特に影響を及ぼす分野において特に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１！！２１は本発明の紫外線照射部を詳しく説明する
だめの概略図、第２図は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ペンチ併用方式の空気清浄法？
説明するだめの概略図である。

Claims (1)

1. 【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
   ことにより光電子を放出せしめ、該光電子により気体中
   に含まれている微粒子を荷電させた後、荷電した微粒子
   を気体より除去する気体の清浄方法において、光電子放
   出材に紫外線及び／又は放射線を照射する際光電子放出
   材又はその近傍を加熱することを特徴とする気体の清浄
   方法。 ２、電場において、前記光電子放出材に紫外線を照射す
   ることにより発生する光電子により、前記気体中の微粒
   子を荷電させる、特許請求の範囲第１項記載の気体の清
   浄方法。 ３、前記光電子放出材が、光電的な仕事関数の小さい物
   質より成る、特許請求の範囲第１項又は第２項記載の気
   体の清浄方法。 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、
   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３項記載の気体の清浄方法。 ５、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、
   Ｓｎ、Ｐ及びその化合物から選ばれた材料の少なくとも
   二種以上の合金又は混合物又は複合材より成る、特許請
   求の範囲第３項記載の気体の清浄方法。 ６、前記光電子放出材が、ＡｇとＭｇとの合金である、
   特許請求の範囲第３項記載の気体の清浄方法。 ７、前記光電子放出材が、ＣｕとＢｅとの合金である、
   特許請求の範囲第３項記載の気体の清浄方法。 ８、前記光電子放出材が、ＢａとＡｌとの合金である、
   特許請求の範囲第３項記載の気体の清浄方法。 ９、前記光電子放出材が、黄銅、青銅、りん青銅から選
   ばれた材料の１つより成る、特許請求の範囲第３項記載
   の気体の清浄方法。 １０、前記光電子放出材が網状である、特許請求の範囲
   第１項乃至第９項の何れか１項記載の気体の清浄方法。 １１、電場電圧が、０．１〜１０ｋＶ、好ましくは０．
   １〜５ｋＶ、より好ましくは０．１〜１ｋＶである、特
   許請求の範囲第２項乃至第１０項の何れか１項記載の気
   体の清浄方法。 １２、光電子放出材又はその近傍を加熱用ヒータで加熱
   する、特許請求の範囲第１項乃至第１１項の何れかの１
   つに記載の気体の清浄方法。 １３、気体の吸入口から気体排出口までの気体流路上に
   、紫外線又は放射線照射部、加熱された光電子放出部及
   び荷電微粒子捕集部を設けてなる気体の清浄装置。 １４、気体吸入口から気体排出口までの気体流路上に、
   紫外線又は放射線照射部、電場、加熱された光電子放出
   部及び荷電微粒子捕集部を設けてなる、特許請求の範囲
   第１５項記載の気体の清浄装置。