JPH0674909B2 - 気体の清浄方法及びその装置 - Google Patents

気体の清浄方法及びその装置

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JPH0674909B2
JPH0674909B2 JP63156681A JP15668188A JPH0674909B2 JP H0674909 B2 JPH0674909 B2 JP H0674909B2 JP 63156681 A JP63156681 A JP 63156681A JP 15668188 A JP15668188 A JP 15668188A JP H0674909 B2 JPH0674909 B2 JP H0674909B2
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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、安全キヤビネ
ツト、無菌室、バスボツクス、無菌エアカーテン、クリ
ーンチユ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ための装
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)機械的濾過方式(例えばHEPAフイルター) (2)静電的に微粒子の捕集を行なう高電圧による荷電
及び導電性フイルターによる濾過方式(例えばMESAフイ
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つ
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イルターを使用する
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、フイルターの寿命も短かく、
フイルターの維持、管理或いは交換が面倒であるばかり
でなく、フイルターの交換を行う場合、その間作業をス
トツプする必要があり、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。
また、空気の清浄度を上げる為に換気回数(フアンによ
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つた。
また、従来のフイルターによる方法は微粒子の除去だけ
を目的といているので、工業用クリーンルーム用として
は使用できるが、フイルターには必ずと言つてよい程ピ
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つ
た。
また、静電的に微流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
題があつた。
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
による空気清浄方法を提案した(特開昭61−178050、特
願昭61−226792、特願昭61−293395、特願昭61−24427
5、特願昭61−293394)。
これらの方式を実用化するに際しては、適用分野、用途
に好適な運転条件(好適な紫外線照射条件)で実施する
必要がある。すなわち、これらの方式の実用運転におい
ては、実用性が向上し実用的により有利となる様行う必
要がある。
実用性を増すには、微粒子への荷電と微生物類の殺菌
(滅菌)を同時に行うのが好ましい。
特に、微生物の存在が問題となるバイオテクノロジー分
野では重要である。
〔発明の目的〕
本発明は、光電子放出材に紫外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該粒子を除去する
空気等の気体の清浄方法及び装置に関し、これらの課題
に対し紫外線として主たる波長が200〜350nmで線量とし
て5〜200mWs/cm2の範囲のものを用いることにより、微
粒子への荷電と微生物類の殺菌を同時に効果的に行うも
のである。
〔発明の構成〕
本発明は、 1.光電子放出材に紫外線を照射して光電子を放出せし
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、紫外線として主たる波長が200〜360nmの
紫外線を照射することを特徴とする気体の清浄方法。
2.紫外線量が5〜200mWs/cm2、好ましくは5〜40mWs/cm
2の範囲内である特許請求の範囲第1項記載の気体の清
浄方法。
3.気体の吸入口から排出口までの気体の流路上に、光電
子放出材に主たる波長が200〜360nmの紫外線を、5〜20
0mWs/cm2の線量で照射する光電子放出部及び荷電粒子捕
集部を設けてなる気体の清浄装置。
である。
以下、図面に基いて本発明を説明する。
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、紫外線照射による光電子放出部の実施例を示
す概略図である。
クリーンルーム1内には、配管2から導入される外気の
粗粒子をブレフイルタ3で濾過した後、クリーンルーム
1の空気取出し口4から取り出された循環空気と共にフ
アン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フイルター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内のフアン及び電圧供給部材
8、光電子放出材上への紫外線照射部9、フイルター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程度の空気がフアン8のフ
アンにより吸引され、光電子放出部材上へ紫外線を照射
することにより発生した光電子により空気中の微粒子は
荷電されると共に、紫外線エネルギによりウイルス、バ
クテリヤ、酵母、かび等の微生物が殺菌された後、フイ
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。
紫外線照射による光電子放出部は、その概略図が第2図
に示されている如く、主として電極20、光電子放出材2
1、紫外線ランプ22からなり、電極20と光電子放出材21
との間にフアン及び電圧供給部8から電圧を負荷し、又
光電子放出材21に紫外線の照射を行い、電極20と光電子
放出材21の間に空気50を通すことにより、空気50中の微
粒子が効率良く荷電される。
電極20と光電子放出材21の距離は、装置の形状にもよる
が、一般的には2〜20cmが好ましく、特に3〜10cmが好
ましい。
電極20の材料と、その構造は通常の荷電装置に使用され
ているものでよい。通常タングステンが用いられてい
る。第2図中、符号23は粗フイルタ、符号24は静電フイ
ルターである。
次に光電子放出材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,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,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、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、ほう化物、炭化物があ
り、酸化物にはBaO,SrO,CaO,Y2O6,Gd2O3,Nd2O3,ThO2,Fe
2O3,ZnO,CuO,Ag2O,PtO,PbO,Al2O3,MgO,In2O3,BiO,NbO,B
eOなどがあり、またほう化物にはYB6,GdB6,NaB6,CeB6,P
rB6,ZrB2などがあり、さらに炭化物としてはZrC,TaC,Ti
C,NbCなどがある。
また、合金としては#銅、青銅、リン青銅、AgとMgとの
合金(Mgが2〜20wt%)、CuとBeとの合金(Beが1〜10
wt%)及びBa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。酸化物としては金属を空気中で加熱したり、或
いは薬品で酸化することにより、金属板の表面のみを酸
化物としたものを用いてもよい。
さらに他の方法としては使用前に加熱し、表面に酸化物
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MgとAgとの合金を水蒸気中で30
0〜400℃の温度の条件下でその表面に酸化物薄膜を形成
させることができ、この酸化物薄膜は長期間にわたつて
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、網状等
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。
光電子放出材の使用の形状及びその表面の形状は装置の
形状、構造あるいは希望する効率等により異なり、装置
の規模、形状、効果、光電子放出材の種類、経済性等に
より適宜決めることが出来る。尚、光電子放出材の表面
の形状は本発明者が別に提案している。
印加する電圧は、0.1〜10kV、好ましくは0.1〜5kV、よ
り好ましくは0.1〜3kVであるが、該電圧は装置の形状、
使用する電極或いは光電子放出材の材質、構造等により
異なる。
紫外線は、その照射により光電子放出材が光電子を放出
し、同時にウイルス、バクテリヤ、酵母、カビ等の微生
物類の殺菌(滅菌)作用を有するものであれば良いが本
発明者は、この様な紫外線を種々検討したところ、次の
結果を見い出した。
すなわち、紫外線の主たる波長として200〜360nm、好ま
しくは240〜280nmを用いると、微粒子への荷電作用と微
生物類の殺菌作用が同時に効果的に起きるので実用上好
都合である。
紫外線の(平均照射)線量は、5〜200mWs/cm2、好まし
くは5〜40mWs/cm2で実用上効果的である。
紫外線量は、多い方が微粒子の荷電と微生物類の殺菌に
効果的であるが経済的に問題がある(照射コストが高く
なる)。従つて、紫外線量は適用分野、装置形状、規
模、効果、経済性等で適宜決める必要がある。例えば、
バイオテクノロジー分野で使用されるクリーンベンチの
如く、かなりの高清浄を要する装置の場合は、多めの線
量を必要とするが、病院等の待合室用の空気清浄器の場
合は10〜30mWs/cm2(比較的弱い線量)で良い。
紫外線源は、上述の波長、線量を有するものであれば何
れでも良い。通常、水銀ランプ、特に殺菌ランプ、低圧
ランプ、中圧ランプが効果、簡便性から好ましい。
第2図に示す具体例においては紫外線量は40mWs/cm2
殺菌ランプを用いたものである。
死滅した生物を含む荷電された微粒子はフイルター10,2
4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
フイルター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電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イルターを
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イルタ
ー方式例えばイオン交換フイルター(アニオン交換フイ
ルター、カチオン交換フイルター)方式、静電フイルタ
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。
フイルター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ツジ構造とし、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
間にわたつて安定した運転が可能となる。
尚、本実施例における光電子放出材21及び紫外線ランプ
22の位置は、空気流に対して平行の位置であるが、空気
流に対して直角の位置あるいは、平行と直角の間の任意
の位置においてもよい、又紫外線ランプをクリーンベン
チの気流の外側に設置しても良い。
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。
又、本実施例では、電場において、光電子放出材に紫外
線照射しているが、電場がない場合でも実施し得る。こ
れらは、装置の形状、規模、種類、形状、適用分野、電
極の種類、形状、効果、経済性等で適宜決めることが出
来る。
第3図は、病院用空気清浄器の例を示すものである。
符号5001は入口空気、230は粗フイルタ、100はフアン、
200は電極、210は格子状光電子放出材、220は殺菌ラン
プ(30mWs/cm2)、240は静電フイルタ、5002は出口の清
浄化された空気を示す。
夫々の作用は、上述の如くである。
実施例 第3図に示した形状の空気清浄器を用いて試験を行つ
た。ただし、紫外線ランプ;水銀ランプ,30W(主な波
長254nm)又は高圧ランプ,30W(主な波長300〜600n
m) 電子放出材;黄銅に金メッキしたもの,10cm×20cm 電場電圧;1kV,荷電微粒子捕集フイルタ;静電フイルタ 発生微粒子は煙草の煙(平均粒径0.3〜0.4μm)を用
い、適宜希釈し20/minで送気して、入口(粗フイルタ
後方)及び出口(静電フイルタ後方)で粒子測定器を用
い濃度を測定した。
又、発生微生物は、レイ菌又は枯草菌をネブライザで発
生させ微粒子と同様に流路に供給して入口及び出口(静
電フイルタ前方)で試料空気の採取を微生物測定用アン
ダセンサンプラで行い、培養して微生物濃度を測定し
た。尚、紫外線ランプの紫外線量は2,8,40mWs/cm2であ
る。
結果を第1表に示す。
〔発明の効果〕 紫外線波長が200〜360nmの紫外線を用いることによ
り、 i.微粒子への荷電と微生物類の殺菌が同時に効果的に起
こる。
紫外線波長200〜360nmの紫外線を5〜200mWs/cm2
線量で用いることにより、 i.実用上効果的に、微粒子の荷電と微生物類の殺菌が同
時に起こる。
ii.殺菌クリーン気体が簡便に得られ、実用性が向上す
る。
iii.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対して実用上有効な気体清浄装置を
提供出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はバイオロジカルクリーンルームのク
リーンベンチ併用方式の本発明の気体の清浄方法及びそ
の装置を説明するための図面、第3図は本発明を適用し
た病院用空気清浄装置の1例を示す図面である。 1……クリーンルーム、6……空気調和装置、8……フ
アン及び電圧供給部、9……紫外線照射部、10……フイ
ルター、11……クリーンベンチ、13……作業台、20,200
……電極、100……フアン、21,210……光電子放出材、2
2,220……紫外線ランプ、24,240……静電フイルター

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光電子放出材に紫外線を照射して光電子を
    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、紫外線として主たる波長が200
    〜360nmの紫外線を照射することを特徴とする気体の清
    浄方法。
  2. 【請求項2】紫外線量が5〜200mWs/cm2、好ましくは5
    〜40mWs/cm2の範囲内である特許請求の範囲第1項記載
    の気体の清浄方法。
  3. 【請求項3】気体の吸入口から排出口までの気体の流路
    上に、光電子放出材に主たる波長が200〜360nmの紫外線
    を、5〜200mWs/cm2の線量で照射する光電子放出部及び
    荷電粒子捕集部を設けてなる気体の清浄装置。
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US5154733A (en) * 1990-03-06 1992-10-13 Ebara Research Co., Ltd. Photoelectron emitting member and method of electrically charging fine particles with photoelectrons

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