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    • 专利摘要:

    公开号:WO1986004529A1
    申请号:PCT/JP1986/000044
    申请日:1986-02-04
    公开日:1986-08-14
    发明作者:Toshiaki Fujii
    申请人:Ebara Corporation；
    IPC主号:B03C3-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 紫外線照射による空気清浄方法及びその装置 技術分野
    [0002] 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清浄方法 及びその装置に関する。
    [0003] 背景技術
    [0004] 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、
    [0005] (1) 機械的濾過方式 （例えば H E P Aフ ィ ルタ ー）
    [0006] (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 M S A フ ィ ルタ ー）
    [0007] があるが、 これらの方式には夫々次のような欠点があ つた。
    [0008] 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增加も著るし 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 であるばかりでなく、 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 長時間を要しており、 生産能率が悪いという欠点があ つた。
    [0009] また、 空気の清浄度を上げる為に換気面数 （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。
    [0010] 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 よい程ビンホールがあり、 汚染空気の一部がリ ークす るため、 ノ 'ィ ォロジカルク リ ーンルームでの使用には 限界があった。
    [0011] 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 1 5 〜 7 0 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。
    [0012] これらの問題点を解決するために本発明者は紫外線 照射による空気清浄方式を提案したが （日本国特願昭 5 9 - 2 1 6 2 9 3号） 、 この方式は適用分野、 用途 によっては有効であるが、 超微細な粒子を舍む空気の 浄化や特定の分野への適用においては未だ十分とは言 えない。 発明の開示
    [0013] 本発明は、 紫外線を照射することにより、.空気中の 微粒子を荷電させ、 その後、 該荷電した微粒子を空気 中より除去する空気清浄方法に於て、 紫外線を光電子 放出材に照射すること、 該照射により発生する光電子 により前記微粒子を荷電させること、 そして前記光電 子により荷電した微粒子を前記空気中より除去するこ と、 より成る空気清浄方法である。
    [0014] 更に、 上記方法を実施するため、 本発明により、 空 気吸入口から空気排出口までの空気流路上に、 紫外線 照射部、 光電子放出部及び荷電微粒子捕集部を設けて なる空気清浄装置が開示されている。 . 好ま しい実施例として、 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、 前記空気中の微粒子を荷電させる方法及びそ の装置が提供されている。
    [0015] 光電子放出材として好ましく は光電的な仕事関数の 小さい物質、 これらの化合物又は合金が選択され、 こ れらは単独で又は 2種以上を複合した複合材として用 いられる。
    [0016] 発明の効果
    [0017] 1. 光電子放出材に紫外線を照射することにより、 或 いは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、 (1) 従来の静電的濾過方式に比較して空気中の微粒 子への荷電を効率良く行う ことができる。
    [0018] (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 一を設置するのみで、 高清浄度の空気を得ること ができる。
    [0019] (3) 超微細粒子も荷電することにより捕集できるの— で、 超高清浄空気室 （スーパーク リ ーンルーム） を得ることが可能である。
    [0020] (4) 従来の静電的に微粒子の捕集を行う方式に比較 して、 高電圧を必要としないので安全であり、 維 持管理が容易でありコス ト も低減しう る。
    [0021] 紫外線に殺菌作用を持たせることにより、
    [0022] (1) 殺菌ク リ一ン空気が得られる。
    [0023] (2) 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。
    [0024] (3) バイ オテクノ ロジー関係では荷電粒子の捕集は 厳密なものでなくても良く 、 少しのリ ークは許容 され、 それ故コス トの安い装置ができる。
    [0025] 従来技術によっては、 超高清浄度 （ク ラス 1、 ク ラス 1 0 ) を得るのは西難であつたが、 本発明では 容易に得ることができる。
    [0026] 本発明のその余の特徴及び効果は、 添付図面に示 す本発明を実施するための最良の形態についての以 下の説明より明らかとなるであろう。
    [0027] 図面の簡単な説明
    [0028] 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。
    [0029] 第 2図は、 紫外線照射部及び光電子放出部の実施例 を示す概略図である。
    [0030] 発明を実施するための最良の形態
    [0031] 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、 Η Ε Ρ Αフ ィ ルタ — 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） 1 0 , 0 0 0程度に保持されている。
    [0032] —方、 ク リ ー ンルーム 1 内のフ ァ ン及び電圧供給部 8、 紫外線照射部 9 、 フ ィ ルタ ー 1 0を設けたク リ一 ンベンチ 1 1 内の作業台 1 3上は、 高清浄度 （ク ラス 1 0 ) の無菌雰囲気に保持される。
    [0033] 即ち、 ク リ ー ンベンチ 1 1 においては、 ク リ ー ンル ーム 1内の清浄度 （クラス） 1 0 , 0 0 0程度の空気が フ ァ ン及び電圧供袷部 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 ルス、 バクテリ ャ、 酵母、 かび等の微生物が殺菌された後、 フ ィ ルタ— 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。
    [0034] 紫外線照射部及び光電子放出部は、 その概略図が第 2図に示されている如く、 主として放電電極 2 0、 光 電子放出材の金属面 2 1 、 紫外線ランプ 2 2からなり、 放電電極 2 0 と金属面 2 1 との間にファ ン及び電圧供 給部 8から電圧を負荷し、 又、 金属面 2 1 に紫外線ラ ンプ 2 2により紫外線照射を行い、 放電電極 2 0 と金 属面 2 1間に空気 5 0を通すことにより、 空気 5 0中 の微粒子が効率良く荷鼋される。
    [0035] 放電電極 2 0 と金属面 2 1 の距離は、 装置の形状に もよるが、 単位セルあたり一般的には 2 〜 2 0 cmであ り、 本例では 5 cmである。
    [0036] 放電電極 2 0 の材料と、 その搆造は通常の荷電装置 に使用されているものでよ く 、 本実施例においてもタ ンダステン線が用いられている。 第 2図中、 符号 2 3 は粗フ ィルタ、 符号 2 4は静電フ ィルタである。
    [0037] なお、 第 2図の例では電場を形成するために、 光電 子放出材としての金属面 2 1 と放電電極 2 0 とを別部 材として構成してあるが、 勿論光電子放出材の金属面 2 1を放電電極として兼用させても良い。 この場合に は、 第 2図の例から放電電極 2 0が省略され、 ファ ン 及び電圧供給部 8から電圧を光電子放出材の金属面 21 に印加する こ ととなる。
    [0038] 次に金属面 2 1 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, し 3 , Ce, Nd, Th, Pr, Be, Zr， Fe, Ni, Zn, Cu, Ag, Pt, Cd, Pb, A S, , C, Mg, Au, In, Bi, Nb.Si, Ti, Ta, 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、 ァマル ガムの如く物理的な複合材も用いうる。
    [0039] 例えば、 化合物としては酸化物、 ほう化物、 炭化物 があり、 酸化物には BaO, SrO, CaO, Y20 Gd 203, Nd203, Th02 l Zr02 ) Fe203. ZnO, CuO, Ag20, PtO, PbO, k & 2 3 , MgO, ln203 ) BiO, NbO, BeOなどがあ 、 またほう化物には YB6, GdB6, LaB6, CeB6, PrB6 l ZrB2などがあり、 さ らに炭化物としては ZrC, TaC, TiC, NbC などがある。
    [0040] 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 〜 2 0 wt% ) 、 Cuと Beとの合金 （Be が 1 〜 1 O wt% ) 及び Baと Α £ 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 Α 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 つ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つて安定な酸化層を得るこ ともできる。 この例としては M gと A gとの合金を水蒸気 中で 3 0 0 〜 4 0 O '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。
    [0041] これらの材料の使用形状は、 板状、 ブリ ーフ状、 網 状等何れの形伏でもよいが、 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祅のものが好ま しい。
    [0042] 印加する電圧は、 0. 1 〜 1 0 k V、 好ましく は 0 . 1〜 5 k V、 より好ましく は 0 . 1〜 1 kVであるが、 該電圧は. 装置の形状、 使用する電極或いは金属の材質、 構造或 いは効率等により異なる。
    [0043] 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。 例えば、 バイオロジカル分野においては、 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。
    [0044] 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 1 0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） ゃ静電フ ィ ルター方式が一般的であるが、 スチールゥール電極としたような捕集部自体が電極を 構成する構造のものも有効である。 静電フ 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。
    [0045] ク リ ー ンベンチ 1 1内の作業台 1 3への器具、 製品 等の出し入れは、 ク リ ーンベンチ 1 1 に設けた可動シ ャ ッター 1 2により行う。
    [0046] 空気中の微粒子への荷電方式として、 比較的高電圧 •を印加した電場において、 光電子放出材金属面に紫外 線を照射し光電子を放出させて行う方式について説明 したが、 電場を形成することなく光電子放出材料に紫 外線を照射することにより、 空気中の微粒子に荷電さ せることができる。 この場合には、 第 1図乃至第 2図 の実施例において、 電場を形成する構成は省略するこ とができる。
    [0047] 尚、 本発明におけるフ ァ ン、 紫外線ラ ンプ、 電場、 光電子放出材料の位置関係は、 空気清浄方式の種類や 規模、 気流の方法などにより異なり、 限定されるもの ではない。
    [0048] 空気清浄方式の種類としては、 作業領域内の一部を 高清浄度にする方式や室全体を高清浄度にする方式等 があるが、 一般に前者の方が径済的である。
    [0049] バイオテクノ ロジ一の分野で本発明を用いる場合に は、 本発明者が先に提案した窒素富化空気を用うれば より有効である （日本国特願昭 5 9 — 2 1 6 2 9 3号 参照） 。
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1. 紫外線を照射するこ とにより、 空気中の微粒子を 荷電させ、 その後、 該荷電した微粒子を空気中より 除去する空気清浄方法に於て、
    紫外線を光電子放出材に照射すること、
    前記照射により発生する光電子により前記微粒子 を荷電させること、 そして
    前記光電子により荷電した微粒子を前記空気中よ り除去するこ と、 より成る空気清浄方法。
    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、 前記空気中 の微粒子を荷電させる， 請求の範囲第 1項記載の空 気清净方法。
    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、 請求の範囲第 1項又は第 2項記載の 空気清净方法。
    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, A i , 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、 請求の範囲第 3項記載の空気清浄方法。
    5. 前記光電子放出材が、 Ba, Sr, Ca, Y, Gd, La, Ce, d, Th, Pr, Be, Zr, Fe, Ni , Zn, Cu, Ag, Pt, Cd, Pb, A & , 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、 請求の範囲第 3項記載の空気清浄方法。
    6. 前記光電子放出材が、 Ag と Mg との合金である、 請求の範囲第 3項記載の空気清浄方法。
    7. 前記光電子放出材が、 Cu と Be との合金である、 請求の範囲第 3項記載の空気清浄方法。
    8. 前記光電子放出材が、 Ba と A J2 との合金である、 請求の範囲第 3項記載の空気清淨方法。 '
    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、 請求の範囲第 3項記 載の空気清浄方法。
    10. 前記光電子放出材が網状である、 請求の範囲第 1 項乃至第 9項の何れか 1項記載の空気清浄方法。
    11 前記電場電圧が、 0.1 〜 ： L 0 kV、 好まし く は 0.1 〜 5 kV、 より好ましく は 0.1 〜 1 kVである、 請求の 範囲第 2項乃至第 1 0項の何れか 1項記載の空気清 浄方法。
    12. 空気吸入口から空気排出口までの空気流路上に、 紫外線照射部、 光電子放出部及び荷電微粒子捕集部 を設けてなる空気清浄装置。
    13. 空気吸入口から空気排岀口までの空気流路上に、 紫外線照射部、 電場、 光電子放出部及び荷電微粒子 捕集部を設けてなる空気清浄装置。
    类似技术:
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