JPH11221414A - Air purifying filter unit - Google Patents
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- JPH11221414A JPH11221414A JP10027260A JP2726098A JPH11221414A JP H11221414 A JPH11221414 A JP H11221414A JP 10027260 A JP10027260 A JP 10027260A JP 2726098 A JP2726098 A JP 2726098A JP H11221414 A JPH11221414 A JP H11221414A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、空気清浄用のフィ
ルタユニットに関し、特に、半導体製造プロセスで要求
される極めて低い濃度レベルまで化学汚染物質と粉塵の
両方を低減でき、しかも、寿命の極めて高いフィルタユ
ニットに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a filter unit for purifying air, and more particularly to a filter unit capable of reducing both chemical contaminants and dust to a very low concentration level required in a semiconductor manufacturing process and having a very long life. Regarding the filter unit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体製造工場においては、空気や雰囲
気に高清浄度を要求されるクリーンルームや製造装置に
おいては、室内等の空気浄化のために、従来から、集塵
用濾紙エアフィルタと共に、ケミカルフィルタが設けら
れ、ＮＨ3 等のアルカリ性ガス、ＨＣｌ、ＨＦ等の酸性
ガス、有機ガス、ＮＯｘやＳＯｘガス等の化学汚染物質
が吸着除去されていた。このケミカルフィルタには、活
性炭、炭素繊維、イオン交換樹脂等が利用されていた。
さらに、これらの吸着剤は、化学的に修飾されて、その
用途に適するように調製されていた。2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing plant, in a clean room or a manufacturing apparatus where high cleanliness is required for air and atmosphere, a chemical filter together with a filter paper filter for dust collection is conventionally used for purifying air in a room or the like. A filter was provided, and an alkaline gas such as NH 3 , an acid gas such as HCl and HF, an organic gas, and a chemical pollutant such as a NOx or SOx gas were adsorbed and removed. Activated carbon, carbon fiber, ion exchange resin, and the like have been used for this chemical filter.
In addition, these adsorbents have been chemically modified and prepared to be suitable for their use.
【０００３】また、この分野に使用されている集塵用濾
紙エアフィルタには、ＨＥＰＡ（High Effective Parti
culate Air) フィルタやＵＬＰＡ(Ultra Low Penetrate
Air) フィルタがあり、これらのフィルタは、丈夫に枠
組みされたフレームに濾紙を折り込んで取りつけた乾式
フィルタで、ＨＥＰＡフィルタは、定格の風量下で、粒
径が０．３μｍの粒子に対して９９．９％以上の捕集率
の乾式フィルタとされ、ＵＬＰＡは、さらに、粉塵捕集
能力が改良されて、粒径が０．１２μｍ以上の粒子に対
して９９．９９９％以上の極めて高い捕集率を有するも
のである。[0003] In addition, HEPA (High Effective Parti-
culate Air) filter and ULPA (Ultra Low Penetrate)
Air) filters. These filters are dry filters in which filter paper is mounted in a sturdy frame, and HEPA filters are 99% for particles with a particle size of 0.3 μm under rated air flow. It is a dry filter with a collection rate of 9.9% or more, and ULPA is further improved in dust collection ability, and has an extremely high collection rate of 99.999% or more for particles having a particle diameter of 0.12 μm or more. It has a rate.
【０００４】上記のケミカルフィルタは、粉塵に対する
吸着性能が弱く粉塵捕集能力では、劣り、さらに上記の
ケミカルフィルタはそれ自体からの粉塵の発散もあった
ために、ケミカルフィルタの下流側にＨＥＰＡフィルタ
等の集塵用フィルタが配置されていた。[0004] The above-mentioned chemical filter has poor adsorption performance to dust and is inferior in dust-collecting ability. Further, since the above-mentioned chemical filter also emits dust from itself, a HEPA filter or the like is provided downstream of the chemical filter. The dust collection filter was arranged.
【０００５】ケミカルフィルタの吸着性能は、フィルタ
母材の表面積により決まり、市場で入手可能な活性炭、
炭素繊維、イオン交換樹脂は、その表面積が、最大で１
０ｍ3 ／ｇ程度である。活性炭や炭素繊維の寸法は、１
０μｍ以上であり、表面にｎｍ−レベルの細孔を形成す
る工夫がなされているが、汚染分子が、細孔内部に到達
しないので、吸着表面積を増加させるには限界である。
半導体製造プロセスにおいては、通常は、従来の活性炭
や炭素繊維等は、寸法粒径が０．５μｍ以上の大きいも
のは、その空気中の浮遊量の上限が規制されている。
０．５μｍ未満の微細粒子は、特に規制されていない。[0005] The adsorption performance of a chemical filter is determined by the surface area of the filter base material, and activated carbon, which is commercially available,
Carbon fiber and ion exchange resin have a maximum surface area of 1
It is about 0 m 3 / g. The size of activated carbon or carbon fiber is 1
Although it is not less than 0 μm and a device for forming nanometer-level pores on the surface has been devised, since contaminant molecules do not reach the inside of the pores, there is a limit to increasing the adsorption surface area.
In the semiconductor manufacturing process, the upper limit of the floating amount in the air is usually regulated for conventional activated carbon, carbon fiber and the like having a large size particle size of 0.5 μm or more.
Fine particles having a size of less than 0.5 μm are not particularly restricted.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記したケミカルフィ
ルタが、上記の化学汚染物質を全ての種類にわたって除
去するには、アルカリ性ガス用、酸性ガス用、及びその
他有機ガス用にそれぞれ適したケミカルフィルタが必要
で、従来は、少なくとも３種類のフィルタユニットを準
備するか、あるいは、単一のフィルタユニットを各種の
フィルタの３層構造とする必要があって、フィルタユニ
ットが大きな面積を占めていた。In order for the above-mentioned chemical filter to remove the above-mentioned chemical contaminants in all kinds, chemical filters suitable for an alkaline gas, an acidic gas, and other organic gases are required. Conventionally, it is necessary to prepare at least three types of filter units or to form a single filter unit into a three-layer structure of various filters, and the filter unit occupies a large area.
【０００７】従来のケミカルフィルタにつき、フィルタ
母材の活性炭の例では、表面積が最大で１０ｍ3 ／ｇ、
ＮＨ3 ガスに対して濃度１０ｐｐｂ、風速０．３ｍ／ｓ
の条件では、フィルタ厚み１００ｍｍが必要であった。
活性炭の代わりに炭素線維又はイオン交換樹脂の使用の
場合には、同様の条件で、１５０ｍｍのフィルタ厚みが
必要であった。さらに、ＮＨ3 ガスの他に、酸性ガスと
有機ガスに対しても、除去するとすれば、ケミカルフィ
ルタの厚みはその３倍、おおよそ３００〜４００ｍｍ程
度が必要であった。また、メンテナンスの点から、ケミ
カルフィルタの寿命を、集塵用フィルタの寿命と同程度
にするには、更に、ケミカルフィルタの厚みを大きくす
る必要があった。For a conventional chemical filter, in the case of activated carbon as a filter base material, the surface area is at most 10 m 3 / g,
Concentration 10 ppb, wind speed 0.3 m / s for NH 3 gas
Under the conditions, a filter thickness of 100 mm was required.
In the case of using carbon fiber or ion exchange resin instead of activated carbon, a filter thickness of 150 mm was required under the same conditions. Furthermore, if acid gas and organic gas were to be removed in addition to the NH 3 gas, the thickness of the chemical filter was required to be three times that of the chemical filter, that is, about 300 to 400 mm. In addition, from the viewpoint of maintenance, it is necessary to further increase the thickness of the chemical filter in order to make the life of the chemical filter almost equal to the life of the dust collecting filter.
【０００８】このようなフィルタユニットを、例えば、
クリーンルームに設置する場合には、空気導入口に、必
要数の大きなフィルタユニットを配置しなければなら
ず、そのために大きな空間を必要とする。具体的な問題
として、既存のクリーンルームの天井部にフィルタ装置
を配設するには、他の給水、ガス、電気などの配管のユ
ティリティーが存在するために、余裕がないことがあ
る。新規にクリーンルームを増設・新設するにも、フィ
ルタ装置の設置空間を確保する必要がある。このよう
に、空気清浄フィルタ装置のコンパクト化を図り、従っ
て、フィルタユニットの薄くする必要が大きく、集塵用
フィルタと共に、ケミカルフィルタを改良する必要があ
った。[0008] Such a filter unit is, for example,
When the filter unit is installed in a clean room, a necessary large number of filter units must be arranged at the air inlet, and therefore a large space is required. As a specific problem, there is a case where there is no room to install a filter device on the ceiling of an existing clean room due to the presence of other utilities for piping such as water supply, gas, and electricity. It is necessary to secure the installation space for the filter device even when newly adding or installing a new clean room. As described above, it is necessary to reduce the size of the air purifying filter device, and accordingly, it is necessary to reduce the thickness of the filter unit, and it is necessary to improve the chemical filter together with the dust collecting filter.
【０００９】本発明は、以上の空気清浄化における問題
に鑑み、粉塵とともに、化学汚染物質に対しても優れた
捕集能力を維持しながら、フィルタ装置のコンパクト化
を図り、かつ、フィルタの長寿命化を図ることを目的と
するものである。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in air purification, and has been made to reduce the size of a filter device while maintaining an excellent trapping ability for not only dust but also chemical contaminants. The purpose is to extend the life.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の空気清浄フィル
タユニットは、カーボンナノチューブから成る吸着層と
集塵用濾紙エアフィルタとを同一フィルタケース内に保
持して成り、カーボンナノチューブと濾紙エアフィルタ
の両方に、空気を通過させることにより、それぞれ該空
気中の化学ガス汚染成分と粉塵とを除去する機能を有す
るものである。The air purifying filter unit of the present invention comprises an adsorption layer made of carbon nanotubes and a filter paper air filter for dust collection held in the same filter case. Both have the function of removing chemical gas contaminants and dust in the air by passing the air through.
【００１１】本発明は、カーボンナノチューブは、吸着
性能が極めて高く、且つそれ自体からの発塵性が少ない
ので、空気清浄フィルタユニットは、カーボンナノチュ
ーブを吸着層に利用して、フィルタを通過する空気等の
ガス中の化学汚染ガス物質を吸着して除去し、フィルタ
ユニット通過後のガスには、汚染ガス物質も粉塵も極め
て少なくできる。化学汚染と粉塵汚染とを同時に防止す
る一体型のフィルタユニットを実現でき、且つ、そのコ
ンパクト化と長寿命化を達成する。According to the present invention, since the carbon nanotube has extremely high adsorption performance and little dust generation from itself, the air purifying filter unit uses the carbon nanotube for the adsorption layer to remove air passing through the filter. The gas after passing through the filter unit is adsorbed and removed of the chemical contaminant gas substances in the gas and the like, so that the contaminant gas substances and dust can be extremely reduced. An integrated filter unit that simultaneously prevents chemical contamination and dust contamination can be realized, and its compactness and long life can be achieved.
【００１２】本発明の空気清浄フィルタユニットは、上
記のカーボンナノチューブが、上記のフィルタケースの
入口側と出口側との濾紙エアフィルタの間に保持されて
成るものである。特に、上記吸着層と濾紙エアフィルタ
とは、濾紙エアフィルタが上記吸着層の表裏に接して積
層体を成すようにしたフィルタユニットが好ましい。[0012] The air cleaning filter unit of the present invention comprises the carbon nanotubes held between the filter paper air filters on the inlet side and the outlet side of the filter case. In particular, it is preferable that the adsorbing layer and the filter paper air filter be a filter unit in which the filter paper air filter is in contact with the front and back of the adsorbing layer to form a laminate.
【００１３】この積層体においては、その吸着層のカー
ボンナノチューブが、酸性ガス及び／又はアルカリ性ガ
スに対する吸収性を高めるための化学的修飾されている
のが利用できる。空気清浄フィルタユニットは、少なく
とも２つの積層体より成り、１つの積層体が酸性ガス吸
着用の化学的修飾がされたカーボンナノチューブを含む
ことができる。他の積層体には、アルカリ性ガス用の化
学的修飾がされたカーボンナノチューブを含むことがで
きる。２つの積層体は、これにより、空気中の酸性ガス
成分とアルカリ性ガスとをフィルタユニット通過の際に
確実に吸着して除去することが容易になる。さらに、フ
ィルタユニットには、第３積層体を含みその吸着層が修
飾されたか若しくは修飾されていないカーボンナノチュ
ーブを含んでもよい。In this laminate, it is possible to use the carbon nanotubes in the adsorption layer which have been chemically modified to enhance the absorbability to acidic gas and / or alkaline gas. The air purification filter unit is composed of at least two laminates, and one laminate may include carbon nanotubes chemically modified for acid gas adsorption. Other laminates can include chemically modified carbon nanotubes for alkaline gases. This makes it easy for the two laminates to reliably adsorb and remove the acidic gas component and the alkaline gas in the air when passing through the filter unit. Further, the filter unit may include carbon nanotubes including the third laminate and having its adsorption layer modified or unmodified.
【００１４】さらに、上記の空気清浄フィルタユニット
と、さらに、その下流側に設けた濾紙エアフィルタユニ
ットと、から成る空気清浄フィルタシステムとすること
ができる。Further, an air cleaning filter system comprising the above air cleaning filter unit and a filter paper air filter unit provided downstream thereof can be provided.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】本発明のフィルタユニットには、
吸着層にカーボンナノチューブを使用し、集塵用濾紙エ
アフィルタとともに、同一フィルタ枠体に保持して成る
ものである。カーボンナノチューブは、直径がｎｍオー
ダで、たとえば数ないし数十ｎｍを有し、その長さがお
およそ０．１〜１０μｍのオーダーのチューブ状の形態
をなし、外周面が環状の結晶構造を形成している物質で
ある。このようなカーボンナノチューブは、１０4 ｍ2
／ｇ程度の表面積を有し、中空部も含めて、その吸着面
積が大きく、従来の活性炭や炭素線維の１０倍以上であ
るので、カーボンナノチューブの使用は、フィルタの吸
着効率を高めることができ、化学吸着フィルタとしての
長寿命化とコンパクト化に有効である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A filter unit according to the present invention includes:
The carbon nanotube is used for the adsorption layer, and is held in the same filter frame together with the filter paper air filter for dust collection. The carbon nanotube has a diameter of the order of nanometers, for example, several to several tens of nanometers, and has a tubular shape with a length on the order of about 0.1 to 10 μm, and an outer peripheral surface having a ring-shaped crystal structure. Substance. Such carbon nanotubes are 10 4 m 2
/ G surface area and its adsorption area, including the hollow area, is large and 10 times or more that of conventional activated carbon or carbon fiber. Therefore, the use of carbon nanotubes can increase the adsorption efficiency of the filter. This is effective for extending the life and reducing the size of the chemical adsorption filter.
【００１６】カーボンナノチューブは、特開平７−１８
５３２７号公報に掲載されているように、外観上は細長
い、アスペクト比の大きい、針状結晶で、互いの絡み合
った集合体を形成し易い性質がある。本発明において
は、適当な支持体で、カーボンナノチューブの緻密な層
を形成すると、固体微粒子に対しても吸着性ないし沈着
性を示すので、集塵性を発現する。本発明は、この性質
を利用して、カーボンナノチューブの集積体を以て集塵
用フィルタを兼ねることができる。カーボンナノチュー
ブも微細な形状をするので、本発明においては、カーボ
ンナノチューブ自体の飛散を防止するために、上記の支
持体として、微細粒子の集塵用の濾紙エアフィルタを使
用して、２層の濾紙エアフィルタの間にカーボンナノチ
ューブを充填して、同一フィルタ枠体に保持し、フィル
タユニットとする。[0016] Carbon nanotubes are disclosed in
As described in Japanese Patent No. 5327, it is a needle-like crystal having a slender appearance and a large aspect ratio in appearance, and has a property of easily forming an entangled aggregate. In the present invention, when a dense layer of carbon nanotubes is formed on an appropriate support, the carbon nanotubes exhibit an adsorptive property or a deposition property even to solid fine particles, and thus exhibit dust collecting properties. In the present invention, by utilizing this property, an aggregate of carbon nanotubes can also serve as a dust collecting filter. Since carbon nanotubes also have a fine shape, in the present invention, a filter paper air filter for collecting fine particles is used as the above-mentioned support in order to prevent the carbon nanotubes from scattering. The carbon nanotubes are filled between the filter paper air filters and held in the same filter frame to form a filter unit.
【００１７】本発明において、集塵用濾紙エアフィルタ
には、ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタが好まし
く使用される。ＨＥＰＡフィルタは、定格風量において
０．３μｍの粒子に対して最低９９．９７％の捕集率を
有し、初期圧力損失が２５ｍｍＨ2 Ｏ以下で、丈夫な枠
体に濾布を折り込んで取り付けた使い捨ての乾式フィル
タである。これらの濾紙には、ガラス繊維、セラミック
スや有機繊維が使用され、セパレータ型フィルタでは、
通常は、濾紙をフレーム内に多数のセパレータで分離し
て折り込まれている。In the present invention, a HEPA filter or an ULPA filter is preferably used as the filter paper air filter for dust collection. The HEPA filter has a minimum collection rate of 99.97% for particles of 0.3 μm at the rated air flow, has an initial pressure loss of 25 mmH 2 O or less, and is attached by folding a filter cloth into a strong frame. It is a disposable dry filter. Glass fibers, ceramics and organic fibers are used for these filter papers.
Normally, the filter paper is folded into the frame by being separated by a number of separators.
【００１８】さらに、ＵＬＰＡフィルタは、さらに高性
能なフィルタで、粒径０．１２μｍ以上の粒子に対して
９９．９９９５％以上の捕集率を有し、同様に濾紙を丈
夫な枠体に濾布、即ち濾紙、を折り込んで取り付けたフ
ィルタであり、本発明の濾紙エアフィルタに好ましく利
用される。Further, the ULPA filter is a higher-performance filter having a collection rate of 99.9995% or more for particles having a particle size of 0.12 μm or more, and similarly filtering the filter paper into a strong frame. The filter is obtained by folding a cloth, that is, a filter paper, and is preferably used for the filter paper air filter of the present invention.
【００１９】実施の形態１．カーボンナノチューブとＨ
ＥＰＡフィルタとを使用したもっとも基本的なフィルタ
ユニットを図１に示すが、フィルタユニットは、表裏１
対のＨＥＰＡフィルタ４、４の間にカーボンナノチュー
ブ吸着層５を充填して、その周りの外縁を単一の枠体３
により固定したものである。Embodiment 1 Carbon nanotubes and H
FIG. 1 shows the most basic filter unit using an EPA filter.
The carbon nanotube adsorption layer 5 is filled between the pair of HEPA filters 4 and 4, and the outer periphery thereof is surrounded by a single frame 3.
It is fixed by.
【００２０】このフィルタユニット１の表裏一対のＨＥ
ＰＡフィルタ４、４は、濾紙として一層の緻密なガラス
繊維布を波型に折った構造で、このような隔設した一対
のＨＥＰＡフィルタの間にカーボンナノチューブを層状
に充填し、これらを共通の枠体３に収められて一体化し
ている。A pair of front and back HEs of the filter unit 1
Each of the PA filters 4 and 4 has a structure in which one layer of dense glass fiber cloth is folded into a corrugated shape as filter paper, and carbon nanotubes are filled in layers between such a pair of spaced HEPA filters, and these are shared. It is housed in the frame 3 and integrated.
【００２１】この構成で、カーボンナノチューブ層５が
化学的汚染ガス物質を吸着し、その吸着能力は、充填密
度に依存するが、単位層厚み当たり従来の活性炭の１０
倍以上とすることは容易である。また、ＨＥＰＡフィル
タ４、４が粉塵粒子を除去するが、カーボンナノチュー
ブ層５も集塵機能を有するので、前後のＨＥＰＡフィル
タ層は、それぞれ単層でよい。そこで、単一の薄いフィ
ルタユニットとすることができる。従来は、活性炭のケ
ミカルフィルタユニットとＨＥＰＡ又はＵＬＰＡのフィ
ルタユニットから成る２つユニットが必要であったもの
が、この実施形態のものは、厚みの小さい１つのフィル
タユニットにより充分な能力が得られる。In this configuration, the carbon nanotube layer 5 adsorbs the chemical pollutant gas, and its adsorption ability depends on the packing density.
It is easy to make it twice or more. Although the HEPA filters 4 and 4 remove dust particles, since the carbon nanotube layer 5 also has a dust collecting function, each of the front and rear HEPA filter layers may be a single layer. Thus, a single thin filter unit can be provided. Conventionally, two units including a chemical filter unit of activated carbon and a filter unit of HEPA or ULPA were required. However, in this embodiment, sufficient performance can be obtained by one filter unit having a small thickness.
【００２２】実施の形態２．この形態のフィルタユニッ
トは、その模式的断面図を図２に示すが、１つのユニッ
ト中にカーボンナノチューブ吸着層５を、本例では、３
層を配置したものであり、各層は、それぞれ表裏に、Ｈ
ＥＰＡフィルタ、４、４により挟まれて保持されて積層
体２をなし、これら３つの積層体２１、２２、２３が１
つの枠体３に固定されて、単一フィルタユニット１をな
している。Embodiment 2 FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the filter unit of this embodiment, and the carbon nanotube adsorption layer 5 is provided in one unit.
The layers are arranged, and each layer has H
The laminated body 2 is sandwiched and held by the EPA filters 4, 4 to form a laminated body 2, and these three laminated bodies 21, 22, 23 are 1
The single filter unit 1 is fixed to the three frames 3.
【００２３】各積層体は、本例では上流側にある第１吸
着層６が、アルカリ性ガス吸着性のカーボンナノチュー
ブ層６であり、中間の第２吸着層７は、酸性ガス吸着層
カーボンナノチューブ層７で、最下流側の第３吸着層５
は、専ら有機ガス用としてのカーボンナノチューブ層で
ある。In each of the laminates, in this example, the first adsorbing layer 6 on the upstream side is a carbon nanotube layer 6 having an alkaline gas adsorbing property, and an intermediate second adsorbing layer 7 is an acid gas adsorbing layer a carbon nanotube layer. 7, the third adsorption layer 5 on the most downstream side
Is a carbon nanotube layer exclusively for organic gas.
【００２４】この実施形態では、最初の吸着層６のカー
ボンナノチューブは、アルカリ性ガス吸着用とするため
に酸処理、本例では、燐酸処理がされており、これによ
り、空気中、或いは、通過ガス中のアルカリ性ガス、例
えば、アンモニアガスを優先的な吸着により除去する。In this embodiment, the carbon nanotubes in the first adsorption layer 6 are subjected to an acid treatment, in this case, a phosphoric acid treatment, for the purpose of adsorbing an alkaline gas. The alkaline gas therein, for example, ammonia gas is removed by preferential adsorption.
【００２５】次の吸着層７のカーボンナノチューブは、
酸性ガス吸着用とするためにアルカリ処理、本例では、
炭酸カリウム処理がされ、これにより、カーボンナノチ
ューブは、ＨＣｌ、ＨＦ等酸性ガスやＮＯｘやＳＯｘガ
スの優先的な吸着を行う。The carbon nanotubes of the next adsorption layer 7 are as follows:
Alkali treatment to absorb acid gas, in this example,
Potassium carbonate treatment is performed, whereby the carbon nanotubes preferentially adsorb acidic gases such as HCl and HF and NOx and SOx gases.
【００２６】第３の吸着層５のカーボンナノチューブ
は、この例では、特別な酸処理もアルカリ処理もなされ
ないで、使用され、上記２層で吸着しきれずに透過した
活性なガス成分、例えば、有機ガスを吸着するのに適し
ている。In this example, the carbon nanotubes of the third adsorption layer 5 are used without being subjected to any special acid treatment or alkali treatment, and are used as active gas components which have been completely absorbed and permeated by the two layers, for example, Suitable for adsorbing organic gas.
【００２７】上記の例は、吸着層を、上流側から、カー
ボンナノチューブの酸処理された層６、アルカリ処理さ
れた層７及び、特段の酸・アルカリ処理などをしない層
５とした配列が、この例に拘らず、他の配置でもよい。In the above example, the arrangement of the adsorbing layers is such that, from the upstream side, the layer 6 which has been subjected to the acid treatment of the carbon nanotubes, the layer 7 which has been subjected to the alkali treatment, and the layer 5 which has not undergone any particular acid or alkali treatment. Regardless of this example, another arrangement may be used.
【００２８】実施の形態３．この実施の形態において
は、上流側の吸着層のフィルタユニットと、下流側のＨ
ＥＰＡ又はＵＬＰＡフィルタによる濾紙エアフィルタの
フィルタユニットとの組合せから成るフィルタシステム
の例である。Embodiment 3 In this embodiment, the filter unit of the adsorption layer on the upstream side and the H
1 is an example of a filter system comprising a filter paper air filter in combination with a filter unit by an EPA or ULPA filter.
【００２９】このフィルタシステムは、吸着層のフィル
タユニット、即ちケミカルフィルタは、上記のカーボン
ナノチューブの両面を濾紙又は濾布を使用して保持して
枠体により固定化したものであり、濾紙又は濾布には、
空気に対する透過性があり、カーボンナノチューブを保
持できる程度の瀘過能力があれば良いが、上記のＨＥＰ
Ａ又はＵＬＰＡフィルタを、例えば、一層だけ用いても
よい。この吸着層のフィルタユニットは、専ら、化学的
吸着によるガス成分の除去に使用される。他方、濾紙エ
アフィルタユニットは、多層のＨＥＰＡ又はＵＬＰＡフ
ィルタを重積してユニット化しているので、除塵能力は
高い。In this filter system, the filter unit of the adsorbent layer, that is, the chemical filter, is one in which both surfaces of the carbon nanotubes described above are fixed using a filter paper or filter cloth and fixed by a frame. On the cloth,
It suffices if it has permeability to air and has a filtering ability enough to hold carbon nanotubes.
An A or ULPA filter may be used, for example, only one layer. The filter unit of the adsorption layer is used exclusively for removing gas components by chemical adsorption. On the other hand, since the filter paper air filter unit is formed by stacking multiple HEPA or ULPA filters into a unit, the dust removal ability is high.
【００３０】この実施の形態では、カーボンナノチュー
ブの吸着層フィルタユニットと、濾紙エアフィルタユニ
ットとを別体に構成したので、通過処理すべき空気の化
学汚染ガス量と粉塵量とを考慮して吸着層フィルタユニ
ットと濾紙エアフィルタユニットを別個に決めて採用す
ることができる利点がある。In this embodiment, since the carbon nanotube adsorption layer filter unit and the filter paper air filter unit are formed separately, the adsorption is carried out in consideration of the amount of chemically polluted gas and the amount of dust of the air to be passed through. There is an advantage that the layer filter unit and the filter paper air filter unit can be separately determined and adopted.
【００３１】実施の形態４．従来の活性炭のケミカルフ
ィルタと、本発明のフィルタユニットに使用したカーボ
ンナノチューブの吸着層との吸着性能試験を行った。図
４には、試験に使用した装置を示すが、両端がフランジ
９３で接続されたシリンダ９０の一端側の内部に、下記
の試料フィルタ５を配置し、フランジに結合供給管９４
から、窒素とベンゼンの混合ガスを供給し、試料のフィ
ルタ５を通過したガスを他端の排出管９５から排出しな
がら、排出ガスをサンプリングして、大気圧イオン質量
分析計（ＡＰＩＭＳ）に導いてベンゼン含有量を測定
し、通過中のその時間的経過を調べた。使用した混合ガ
スは、窒素ガスに、ベンゼン２０ｍｇ／ｍ3 を添加し
て、混合し、その混合ガスを５．３×１０-2ｍ／Ｓの面
風速で、シリンダ内を移動させ、試料を通過させ、排出
ガスの残留ベンゼン量を質量分析により調べた。Embodiment 4 FIG. An adsorption performance test was conducted between a conventional activated carbon chemical filter and an adsorption layer of carbon nanotubes used in the filter unit of the present invention. FIG. 4 shows an apparatus used for the test. The sample filter 5 described below is disposed inside one end of a cylinder 90 having both ends connected by a flange 93, and a coupling supply pipe 94 is connected to the flange.
, A mixed gas of nitrogen and benzene is supplied, and while the gas that has passed through the sample filter 5 is exhausted from the exhaust pipe 95 at the other end, the exhaust gas is sampled and guided to an atmospheric pressure ion mass spectrometer (APIMS). The benzene content was measured to determine its time course during the passage. The mixed gas used was prepared by adding 20 mg / m 3 of benzene to nitrogen gas and mixing the mixture. The mixed gas was moved in a cylinder at a surface wind speed of 5.3 × 10 −2 m / S, and the sample was removed. The exhaust gas was passed and the amount of residual benzene in the exhaust gas was examined by mass spectrometry.
【００３２】試料フィルタについては、実施例は、カー
ボンナノチューブ（ＭＥＲ社（Materials & Electroche
mical Research Corporation) 製造、炭素純度９５％以
上、中空状、平均線径１９．６ｎｍ、比表面積１×１０
4 ｍ2 ／ｇ以上）を厚み５ｍｍにして用いた。また、比
較例のフイルタには、活性炭に、市販品として、粒径
０．５ｍｍで、、マイクロポアが無数に存在したオープ
ンポーラス構造のウレタンフォームに担持させた球状の
活性炭（活性炭比表面積１×１０3 ｍ2 ／ｇ以上）を使
用して、厚み２０ｍｍにして用いた。As for the sample filter, the example is based on the carbon nanotube (Materials & Electroche
mical Research Corporation) Manufacture, carbon purity 95% or more, hollow, average wire diameter 19.6 nm, specific surface area 1 × 10
4 m 2 / g or more) with a thickness of 5 mm. In addition, the filter of the comparative example has a spherical activated carbon (active carbon specific surface area of 1 ×), which is supported on open carbon urethane foam having an infinite number of micropores having a particle size of 0.5 mm as a commercial product on activated carbon. 10 3 m 2 / g or more) and a thickness of 20 mm.
【００３３】試験結果を図６に示すが、従来の活性炭の
ケミカルフィルタは、通気開始後６０ｈ（時間）程度ま
では、排出ガス中にベンゼンは実質的に検出されず、他
方のカーボンナノチューブ吸着層は、厚みが、活性炭の
ケミカルフィルタの１／４に対して、通気開始後８０ｈ
程度までは、ベンゼンは検出されない。このことから、
上記の試験に使用したケミカルフィルタとカーボンナノ
チューブの吸着層の厚みを考慮すると、カーボンナノチ
ューブは、活性炭の５倍以上の吸着寿命があることが判
る。このようにして、本発明のフィルタユニットは、吸
着層にカーボンナノチューブを使用することにより、フ
ィルタユニットのコンパクト化と、高寿命を実現するこ
とができる。FIG. 6 shows the test results. In the conventional activated carbon chemical filter, benzene was not substantially detected in the exhaust gas until about 60 hours (hour) after the start of aeration, and the other carbon nanotube adsorption layer was not detected. Is 80 hours after the start of ventilation for 1/4 of the activated carbon chemical filter.
To the extent benzene is not detected. From this,
Considering the thickness of the chemical filter and the adsorption layer of carbon nanotubes used in the above test, it can be seen that carbon nanotubes have an adsorption life of at least 5 times that of activated carbon. In this way, the filter unit of the present invention can realize a compact filter unit and a long life by using carbon nanotubes for the adsorption layer.
【００３４】[0034]
【発明の効果】本発明の空気清浄フィルタユニットは、
吸着層と集塵用の濾紙エアフィルタとから成り、吸着層
にカーボンナノチューブを含むので、フィルタユニット
に空気を通過させることにより、それぞれ該空気中の化
学ガス汚染成分と粉塵とを効果的に除去でき、厚みを薄
くして、コンパクトなフィルタユニットを構成すること
ができる。The air purifying filter unit of the present invention comprises:
Consists of an adsorbent layer and a filter paper air filter for collecting dust. Since the adsorbent layer contains carbon nanotubes, air is passed through the filter unit to effectively remove chemical gas contaminants and dust in the air, respectively. It is possible to make the filter unit thinner and compact.
【００３５】上記の濾紙エアフィルタがフィルタユニッ
トの入口側及び出口側に設けられ、上記の吸着層が該濾
紙エアフィルタの間に保持されて積層体を成すので、吸
着層が同時に、集塵にも利用できるので、本発明の空気
清浄フィルタユニットは、エアフィルタを薄くでき、こ
れにより、コンパクトなフィルタユニットとすることが
できる。The above filter paper air filters are provided on the inlet side and the outlet side of the filter unit, and the above-mentioned adsorbing layer is held between the filter paper air filters to form a laminated body. Since the air purification filter unit of the present invention can also be used, the air filter unit of the present invention can make the air filter thinner, and thus can be a compact filter unit.
【００３６】上記の積層体の吸着層とエアフィルタと
が、外周縁部を保持する共通の枠体により一体化された
ので、枠体を利用して、装置やクリーンルームの送風口
に単独に取付けと取外しができるコンパクトな空気清浄
フィルタユニットにすることができる。Since the adsorbing layer of the laminate and the air filter are integrated by a common frame that holds the outer peripheral edge, the frame is used to independently attach the air filter to an air blow port of an apparatus or a clean room. And a compact air purifying filter unit that can be removed.
【００３７】さらに、本発明のフィルタユニットは、特
に、積層体の吸着層のカーボンナノチューブが、酸性ガ
ス及び／又はアルカリ性ガスに対する吸収性を高めるた
めに化学的修飾されておれば、特に、これらの酸性ガス
及び／又はアルカリ性ガスに対する優れた吸着性能を有
するフィルタユニットすることができる。Furthermore, the filter unit of the present invention is particularly preferable if the carbon nanotubes in the adsorbent layer of the laminate are chemically modified in order to increase the absorbability to acidic gas and / or alkaline gas. A filter unit having excellent adsorption performance for an acidic gas and / or an alkaline gas can be obtained.
【００３８】さらにまた、何れかの積層体の吸着層が酸
性ガス用の化学的修飾がされたカーボンナノチューブを
含み、他の積層体の吸着層がアルカリ性ガス用の化学的
修飾がされたカーボンナノチューブを含むようにすれ
ば、空気清浄フィルタユニットは、酸性ガスとアルカリ
性ガスの両方の除去に特に有効である。Furthermore, the adsorption layer of any one of the laminates contains a carbon nanotube chemically modified for an acidic gas, and the adsorption layer of the other laminate has a carbon nanotube chemically modified for an alkaline gas. The air cleaning filter unit is particularly effective for removing both acidic gas and alkaline gas.
【００３９】本発明のフィルタユニットは、上記の濾紙
エアフィルタにＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタ
を使用すると、極めて微細な粉塵に対しても、集塵性能
を発揮することができる。また、このようなフィルタユ
ニットと、さらに、濾紙エアフィルタユニットとから空
気清浄フィルタシステムを構成することもでき、化学汚
染物質と粉塵の除去を一層確実にすることができる。When a HEPA filter or an ULPA filter is used as the filter paper air filter, the filter unit of the present invention can exhibit dust collection performance even for extremely fine dust. Further, an air cleaning filter system can be constituted by such a filter unit and further by a filter paper air filter unit, and the removal of chemical contaminants and dust can be further ensured.
【図１】本発明の実施の形態に係るフィルタユニットの
模式的断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view of a filter unit according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施の形態に係るフィルタユニッ
トの図１同様図。FIG. 2 is a view similar to FIG. 1, illustrating a filter unit according to another embodiment of the present invention.
【図３】本発明の他の実施の形態に係るフィルタシステ
ムの模式的断面図。FIG. 3 is a schematic sectional view of a filter system according to another embodiment of the present invention.
【図４】フィルタの吸着性能を調べるための装置の断面
図。FIG. 4 is a sectional view of an apparatus for examining the adsorption performance of a filter.
【図５】フィルタの通気時間と排出ガス中のベンゼンの
含有量との関係を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the ventilation time of the filter and the content of benzene in the exhaust gas.
１ フィルタユニット ３ 枠体 ４ 濾紙エアフィルタ ５ 吸着層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Filter unit 3 Frame 4 Filter paper air filter 5 Adsorption layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒川 博志 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Kurokawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation
Claims (8)
と、から成り、 該吸着層が、カーボンナノチューブを含み、 該吸着層と濾紙エアフィルタとに、空気を通過させるこ
とにより、それぞれ該空気中の化学ガス汚染成分と粉塵
とを除去することを特徴とする空気清浄フィルタユニッ
ト。1. An adsorbent layer and a filter paper air filter for collecting dust, wherein the adsorbent layer contains carbon nanotubes, and the air is passed through the adsorbent layer and the filter paper air filter, respectively. An air purification filter unit for removing chemical gas pollutants and dust in air.
ットの入口側及び出口側に設けられ、上記の吸着層が該
濾紙エアフィルタの間に保持されて積層体を成す請求項
１記載の空気清浄フィルタユニット。2. The air cleaning filter according to claim 1, wherein said filter paper air filter is provided on an inlet side and an outlet side of a filter unit, and said adsorbing layer is held between said filter paper air filters to form a laminate. unit.
縁部を保持する共通の枠体により一体化されたことを特
徴とする請求項１又は２に記載の空気清浄フィルタユニ
ット。3. The air purification filter unit according to claim 1, wherein the adsorption layer of the laminate and the filter paper are integrated by a common frame holding an outer peripheral edge.
が、酸性ガス及び／又はアルカリ性ガスに対する吸収性
を高めるために化学的修飾されている請求項１ないし３
のいずれかに記載の空気清浄フィルタユニット。4. The carbon nanotube of the adsorption layer of the laminate is chemically modified in order to increase the absorbability to an acidic gas and / or an alkaline gas.
An air purification filter unit according to any one of the above.
層の積層体より成り、何れかの積層体の吸着層が酸性ガ
ス用の化学的修飾がされたカーボンナノチューブを含
み、他の積層体の吸着層がアルカリ性ガス用の化学的修
飾がされたカーボンナノチューブを含む請求項１ないし
３のいずれかに記載の空気清浄フィルタユニット。5. The method according to claim 1, wherein the filter unit is at least two.
The stack of layers, the adsorbent layer of any of the stacks contains carbon nanotubes chemically modified for acidic gas, and the adsorbent layer of the other laminates is chemically modified carbon for alkaline gas. The air purification filter unit according to any one of claims 1 to 3, further comprising a nanotube.
ィルタ又はＵＬＰＡフィルタである請求項１ないし５の
いずれかに記載の空気清浄フィルタユニット。6. The air cleaning filter unit according to claim 1, wherein the filter paper air filter is a HEPA filter or a ULPA filter.
気清浄フィルタユニットと、さらに、濾紙エアフィルタ
ユニットと、から成る空気清浄フィルタシステム。7. An air purifying filter system comprising the air purifying filter unit according to claim 1, and a filter paper air filter unit.
ィルタが、ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタであ
る請求項７に記載の空気清浄フィルタシステム。8. The air purification filter system according to claim 7, wherein the filter paper air filter of the filter paper air filter unit is a HEPA filter or a ULPA filter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10027260A JPH11221414A (en) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | Air purifying filter unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10027260A JPH11221414A (en) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | Air purifying filter unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11221414A true JPH11221414A (en) | 1999-08-17 |
Family
ID=12216118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10027260A Pending JPH11221414A (en) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | Air purifying filter unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11221414A (en) |
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- 1998-02-09 JP JP10027260A patent/JPH11221414A/en active Pending
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