(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水噴射システムと、
前記水噴射システムの後方に設置され、少なくともその表面が光線又は電気的エネルギーによって電子を放出する電子放出材から成る捕集装置と、を含むことを特徴とする気体清浄化システム。
【請求項２】
前記光線は、可視光線及び紫外線のうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の気体清浄化システム。
【請求項３】
前記電子放出材がＺｎＯ、ＣｄＳ、ＷＯ3、ＴｉＯ2及びこれらの組合せから成った群から選択された少なくとも一つの成分から成ることを特徴とする請求項１に記載の気体清浄化システム。
【請求項４】
前記電子放出材が鉄及びシリコンのうちのいずれか一つをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の気体清浄化システム。
【請求項５】
前記捕集装置は、前記電子放出材で製造された捕集プレートを所定の間隔に多数個積層、配列して製造されることを特徴とする請求項１に記載の気体清浄化システム。
【請求項６】
前記捕集装置は、前記電子放出材でコーティングされた捕集プレートを所定の間隔に多数個積層、配列して製造されることを特徴とする請求項１に記載の気体清浄化システム。
【請求項７】
前記捕集プレートは、多数のホールが形成された多孔性プレートであることを特徴とする請求項５に記載の気体清浄化システム。
【請求項８】
前記捕集プレートは、ワイヤを格子模様に交差形成して製造されるメッシュ形（ｍｅｓｈ−ｓｈａｐｅ）プレートであることを特徴とする請求項５に記載の気体清浄化システム。
【請求項９】
前記捕集プレートは、ワイヤを六角形に形成して製造されるハニカム形（ｈｏｎｅｙ  ｃｏｍｂ−ｓｈａｐｅ）プレートであることを特徴とする請求項８に記載の気体清浄化システム。
【請求項１０】
前記水噴射システムは、加湿器であることを特徴とする請求項１に記載の気体清浄化システム。
【請求項１１】
前記捕集装置は、電気的なエネルギー印加手段をさらに具備していることを特徴とする請求項１に記載の気体清浄化システム。
【請求項１２】
前記水噴射システムと前記捕集装置との間には、紫外線ランプ及び前記紫外線ランプから放射された紫外線によって光電子を放出する紫外線光電子放出材がさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気体清浄化システム。
【請求項１３】
前記紫外線光電子放出材は、石英ガラス、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＣｄＳ、ＷＯ3、ＴｉＯ2及びこれらの組合せから成った群から選択された少なくとも一つの成分により形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の気体清浄化システム。
【請求項１４】
前記捕集装置は、電気的なエネルギー印加手段をさらに具備していることを特徴とする請求項１２に記載の気体清浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は気体清浄化システムに関するものであり、より具体的には、各種生産装備、人体、大気などによる汚染源を高い効率で除去することができる気体清浄化システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体を含んだ各種部品、電子製品などの生産工程では各種粒子汚染物質による問題が内在されている。特に、半導体素子の生産のためには高い純度の気体状環境が要求されるが、ウェーハなどの基板表面及び界面での超微細粒子、原子、分子水準のガス状汚染物資の制御が相当に大事な要因になる。汚染物質の発生源は生産現場の各種生産装備、内蔵材、空気清浄化用フィルタ類、人体、大気、工程用ガス、酸、塩基などのような化学薬品、有機汚染物などのように相当に多様であり、広範囲である。
【０００３】
このように、工程に影響を及ぼす汚染源が多様化することにつれて、汚染を除去するためのシステムもやはり制御対象と設置方法とによって多様に発展されてきた。前記したような、多様な汚染物質の制御のために半導体装置は清浄室（ｃｌｅａｎ  ｒｏｏｍ）で製造されて管理されるが、清浄室には汚染物質の捕集及び除去のために各種フィルタ、ＷＳＳ（ｗａｔｅｒ  ｓｈｏｗｅｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）などが採用されている。
【０００４】
清浄室で採用される代表的なフィルタとしては大きく活性炭素フィルタと、ＩＥＦ（ｉｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｆｉｂｅｒ）フィルタがある。活性炭素フィルタは活性炭素を細かく破砕して圧縮成形し、ここに特定成分を捕集することができる沈着物をコーティングしたもので、主にオゾン、有機物、ＳＯｘ、ＮＯｘなどを除去するための目的として使用される。ＩＥＦフィルタは繊維質に多様な作用基（functional group）を沈着させて製造され、イオンを捕集するための目的として使用されるが、主にアンモニアのような正イオンを除去する。このように、多様な汚染物を除去するためには多様な種類のフィルタが一つの清浄室に対して約４００〜６００枚程度設置される。
【０００５】
ＷＳＳシステムはノズルを通じて噴射された水が形成する微細な大きさの液滴と浮遊粉塵との衝突吸着原理によって汚染物を除去することで、気流に含まれた浮遊粉塵が液滴に接近して衝突しながら捕集されて除去される原理を利用する。
【０００６】
図１及び図２には従来のＷＳＳを概略的に示したが、図１は側面図であり、図２は図１の１−１´線に沿って切断した部分上面図である。図面を参考にして、従来のＷＳＳの構造及びこれによる汚染物の除去原理に対して詳細に説明する。
【０００７】
従来のＷＳＳは、概して、水を微細な大きさの液滴に噴射させるための多数のノズルを具備した水噴射システム１０、噴射された液滴のサイズを小さく分けるためのクラッシュプレート２０、液滴がぶつかって下方に落ちるようにするエリミネータ３０及び落ちる水を収集し、収集された水を水噴射システム１０に提供される時まで貯蔵するためのタンク５０から成る。この時、流入空気Ａｉは水噴射システム１０に流入されてクラッシュプレート２０を経てエリミネータ３０を通過する矢印方向に流れた後、清浄化された排出空気Ａｏとして排出される。
【０００８】
水噴射システム１０は、垂直方向に多数個配列された水移送管１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，．．．，１２ｎ、前記水移送管１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，．．．，１２ｎに垂直方向に多数個具備されたノズル１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，．．．，１４ｎ及び前記水移送管１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，．．．，１２ｎを支持するための水移送管支持体１６から成る。ポンプ６０によってタンク５０から供給された水は多数個の水移送管１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，．．．，１２ｎに沿って上方に移動した後、前記水移送管１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，．．．，１２ｎの両側面に９０°以上の所定角度を置いて、二列で形成された多数個のノズル１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，．．．，１４ｎを通じて早い速力で噴射される。噴射された水滴のサイズはノズル１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，．．．，１４ｎのサイズ及び水圧によって決定されるが、これを適切に調節することによって水が所望のサイズで噴射されるようにする。望ましくには、約１００μｍ以下のサイズで噴射することが汚染源を除去するために望ましい。
【０００９】
各ノズル１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，．．．，１４ｎで噴射された水滴は噴射される方向に対してこれと対応されるように垂直に長く設置された多数のプレート２２ａ，２２ａ´，２２ｂ，２２ｂ´，．．．，２２ｎ，２２ｎ´から成ったクラッシュプレート２０にぶつかって一層小さいサイズを有するように分離される。水滴のサイズが小さくなると、それだけ水の表面積が広がるので、汚染物の吸着効果が増加することになる。多数のプレート２２ａ，２２ａ´，２２ｂ，２２ｂ´，．．．，２２ｎ，２２ｎ´がクラッシュプレート支持体２６によって支持され、これらは図２に示すように水移送管１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，．．．，１２ｎに形成されたノズルによって水が噴射される方向に垂直となるように設置され、一つの水移送管に対して二つずつ設置される。
【００１０】
クラッシュプレート２０を通過した水滴はエリミネータ３０にぶつかるようになる。エリミネータ３０はプラスチックやＳＵＳ（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  ｓｔｅｅｌ）材質で製造され、望ましくは多孔性プレート形状を有する。これは図面に示すように、多数のプレート３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，．．．，３２ｎを積層して成り、隣接するプレートに形成された気孔同士互いに行き違うように設置して、前方に設置されたプレート３２ａにぶつからない水滴及び汚染物を捕集した水滴が後方に設置されたプレート３２ｂ，３２ｃ，．．．，３２ｎによって捕集されることができるようにする。エリミネータ３０を構成する多数のプレート３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，．．．，３２ｎはエリミネータ支持体３６によって支持される。図２で、各プレート３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，．．．，３２ｎを上面から見ると、実際には直線で表れるが、気孔があるプレート間の配列方式を示すために点線で図示した。
【００１１】
水噴射システム１０、クラッシュプレート２０及びエリミネータ３０が配置された空間の下部にはタンク５０が設置され、構成部材を過ぎながらぶつかったり汚染物を捕集した後、これにぶつかって落ちる水滴を収集するようになっている。収集された水は、再び水噴射システム１０に提供されるときまでタンク５０内に貯蔵される。循環される水の交換時期はタンク５０内の水の電気抵抗を周期的に測定して決定するが、汚染物の量が多くなると、水の電気抵抗が高まるので、一定値を維持させて汚染物を捕集するために十分な程度の純度を維持させるようにする。通常は、一定量の純水を注入することと同時に、同一量を排出させる方式で水の電気抵抗を適正水準に維持する。
【００１２】
以上のような既存の各種フィルタ、ＷＳＳなどを使用した気体の清浄システムによると、浮遊粉塵物質、水溶性汚染物などを含む多様な汚染物を容易に除去することができるが、非水溶性汚染物や有機性汚染物の除去には効果が十分でない。これは慣性衝突、凝縮成長、沈着による方式の限界を示しており、特に風量が多くて流れが速い気体の処理をするときには、粒子が速い速度で通過するために、液滴と接触が難しい。かつ、非水溶性有機性ガス状汚染物とサブミクロン単位の微細粒子の場合、除去効果に限界がある。従って、多様な汚染物の除去率を向上させるためには一層優れた効果を提供することができる新しい清浄システムが要求される。
【００１３】
特に、現在半導体収率低下原因の８０％以上が微粒子による影響であると考えられているが、半導体素子の集積度が向上されるにつれてガス状汚染物質に対して高い水準の制御が要求される。これに加えて、前記した各種フィルタ及びＷＳＳは寿命が限定されているために、これに従うフィルタの交換、ノズル、エリミネータなどに対する維持管理が要求される。これに従って、前記した交換、維持管理にかかる努力と費用を最小化することができる新しいシステムに対する要求がまた内在されている。
【００１４】
一方、紫外線を照射することで発生する光電子が空気中の微粒子に付着し、電極によって捕集される原理を利用して、気体を清浄化する装置に関する研究が多様に行われている。
【００１５】
日本国特開平６−２５２２４２号公報は、密閉された空間内に光電子放出材、紫外線源及び/または放射線源及び電極を有する気体清浄化手段を開示している。これは、紫外線源などの照射によって発生された光電子によって空気中の微粒子が荷電微粒子になって電極に捕集される原理を利用するものである。かつ、日本国特開平４−２３９１３１号公報は、ウェーハに紫外線を照射し、ウェーハ表面及び近接した領域の微粒子を荷電させて微粒子を捕集、除去する方法に関して開示している。
【００１６】
米国特許第５，３８０，５０３号明細書は、電極と光電子放出材間に電界を形成し、紫外線ランプによって光電子放出材から発生される光電子と空間中の微粒子とを互いに付着させて電極に捕集させる方式により隔離された空間を清浄化させる技術を開示している。
【００１７】
しかし、前記した方式は密閉された空間に対してのみ適用されるために設備自体が小型であり、局所空間内に高純度を維持すべきものである場合に活用され、主に物体を貯蔵するための貯蔵装置の概念として使用されるという限界を有している。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、前記したような従来技術の問題点を解決して、特に非水溶性汚染物及び有機性汚染物を含む分子性汚染物の除去が容易である気体清浄化システムを提供するものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記した本発明の目的を達成するための本発明では、水噴射システムと、水噴射システムの後方に設置され、少なくともその表面が可視光線、紫外線又は電気的エネルギーによって電子を放出する電子放出材から成る捕集装置とを含む気体清浄化システムを提供する。
【００２０】
本発明によると、微細な水滴によって１次で水溶性汚染物、浮遊粉塵物質などを除去し、２次で水分と電子の連係された作用によって有機性汚染物及び非水溶性汚染物を除去することができるようにして優れた清浄効果を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。
【００２２】
図３乃至図５には本発明の第１実施形態による気体清浄化システムを概略的に示したが、図３は側面図であり、図４は図３の２−２´線に沿って切断した部分上面図であり、図５は捕集装置部分の拡大正面図である。本発明の気体清浄化システムは、概して、図１及び図２に示す従来のＷＳＳと、これの後方に設置され、可視光線、紫外線または電気的エネルギーによって電子放出が可能である捕集装置とにより構成される。
【００２３】
本実施形態による気体清浄化システムは、概して、水を微細な大きさの液滴として噴射させるための多数のノズルを具備した水噴射システム１１０、噴射された液滴のサイズをさらに小さくするためのクラッシュプレート１２０、液滴がぶつかって下方に落ちるエリミネータ１３０、汚染源を捕集、除去するための捕集装置１４０及び落ちる水を収集し、収集された水を水噴射システム１１０に供給されるときまで貯蔵するためのタンク１５０から成る。この時、流入空気Ａｉは水噴射システム１１０へ導入されてクラッシュプレート１２０を経てエリミネータ１３０及び捕集装置１４０を通過する矢印方向に流れた後、排出空気Ａｏとして排出される。
【００２４】
水噴射システム１１０は、垂直方向に多数個配列された水移送管１１２、水移送管１１２に垂直方向に多数個具備されたノズル１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，．．．，１１４ｎ及び水移送管１１２を支持するための水移送管支持体１１６から成る。ポンプ１６０によってタンク１５０から供給された水は多数個の水移送管１１２に沿って上方向に移動した後、水移送管１１２の両側面に９０°以上の所定角度を置いて、二列で形成された多数個のノズル１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，．．．，１１４ｎを通じて速い速度で噴射される。噴射された水滴のサイズは多数個のノズル１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，．．．，１１４ｎのサイズ及び水圧によって決定されるが、これらを適切に調節することによって水を所望のサイズで噴射させるようにする。望ましくは約１００μｍ以下のサイズで水滴を噴射することがよい。
【００２５】
各ノズル１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，．．．，１１４ｎで噴射された水滴は噴射される方向に対してこれと対応されるように垂直方向に長い矩形形態により設置された多数のプレート１２２ａ，１２２ａ´，１２２ｂ，１２２ｂ´，．．．，１２２ｎ，１２２ｎ´から成ったクラッシュプレート１２０にぶつかって小さいサイズを有するように分離される。水滴のサイズが小さくなると、それだけ水の表面積が広がるので、汚染物の吸着効果が増加することになる。多数のプレート１２２ａ，１２２ａ´，１２２ｂ，１２２ｂ´，．．．，１２２ｎ，１２２ｎ´はクラッシュプレート支持体１２６によって支持され、これは図４に示すように水移送管１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，．．．，１１２ｎに形成されたノズルによって水が噴射される方向に垂直となるように設置される。かつ、クラッシュプレートは一つの水移送管に対して二つずつ設置され、望ましくにはＳＵＳ（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  ｓｔｅｅｌ）で製造される。
【００２６】
クラッシュプレート１２０を通過した水滴はエリミネータ１３０にぶつかるようになる。エリミネータ１３０はプラスチックやＳＵＳ（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  ｓｔｅｅｌ）材質で製造され、望ましくは多孔性プレート形状を有する。これは図４に示すように、多数のプレート１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，．．．，１３２ｎを積層して成り、隣接するプレートに形成された気孔同士互いに行き違うように設置して、前方に設置されたプレート１３２ａにぶつからない水滴及び汚染物が捕集された水滴が後方に設置されたプレート１３２ｂ，１３２ｃ，．．．，１３２ｎによって捕集されることができるようにする。エリミネータ１３０を構成する多数のプレート１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，．．．，１３２ｎはエリミネータ支持体１３６によって支持される。図４で、各プレート１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，．．．，１３２ｎを上面から見ると、実際には、直線で表れるが、気孔があるプレート間の配列方式を示すために点線で図示した。
【００２７】
エリミネータ１３０の後方には捕集装置１４０が設置される。捕集装置１４０は可視光線、紫外線または電気的エネルギーによって電子放出が可能であるＺｎＯ、ＣｄＳ、ＷＯ3、ＴｉＯ2などのような成分により形成されたり、このような成分によりコーティングされた捕集プレート１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，．．．，１４２ｎを所定の間隔に離隔されるように多数個積層、配列して製造されることが望ましい。
【００２８】
捕集プレート１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，．．．，１４２ｎは形状の制限なしに多様な形態で形成することができるが、ワイヤを平行に配列してプレート形状で製造したり、多数のホールが形成された多孔性プレート、ワイヤを格子模様に交差形成して製造されるメッシュ形プレートまたはワイヤを六角形に形成して製造されるハニカム形（ｈｏｎｅｙ  ｃｏｍｂ−ｓｈａｐｅ）プレートなどで製造して使用することができる。図４及び図５には、ワイヤを格子模様に交差形成して製造されたメッシュ形捕集プレート１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，．．．，１４２ｎを適用した場合を図示した。
【００２９】
メッシュ形捕集プレート１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，．．．，１４２ｎでは、各メッシュの間隔ｄ及びプレートの積層個数によって汚染源の捕集効率は異なる。各捕集プレート１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，．．．，１４２ｎを配列するときに、可能であれば、多量の空気がワイヤとぶつかることができるように隣接する捕集プレート同士は、前方プレートの交差点ｃが、その後方のプレート空間ｓに位置するように配置することが望ましい。メッシュ間の間隔ｄが狭くなるほど汚染源の捕集効果は上昇するが、これを無制限で狭く形成することはできなく、空気の流れ速度と費用を考慮して適切な水準で選択すべきものである。捕集プレート１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，．．．，１４２ｎの積層個数は多いほど汚染源の捕集効率が増加するが、これも設置される空間と費用などの問題を考慮して適切な水準で選択すべきものである。
【００３０】
水噴射システム１１０、クラッシュプレート１２０及びエリミネータ１３０及び捕集装置１４０が配置された空間の下部にはタンク１５０が設置され、構成部材を過ぎながら汚染物を捕集した後、これにぶつかって落ちる水滴を収集するようになっている。収集された水は、再び水噴射システム１１０に供給されるときまでタンク１５０内に貯蔵される。循環される水の交換時期はタンク１５０内の水の電気抵抗を周期的に測定して決定するが、汚染物の量が多くなると、水の電気抵抗が高まるので、一定値を維持させて汚染物を捕集することに十分な程度の純度を維持させるようにする。通常は、一定量の純水を注入することと同時に、同一量を排出させる方式で水の電気抵抗を適正水準に合わせて使用する。
【００３１】
図６及び図７には図１及び図２に示す従来のＷＳＳによるオゾン除去効率を示すグラフ（図６）及び図３乃至図５に示す本発明の第１実施形態による気体清浄化システムによるオゾン除去効率を示すグラフ（図７）である。捕集装置はＴｉＯ2で製造されたメッシュ形捕集プレートをメッシュ間１ｃｍ間隔を有するように製造し、１０ｃｍの厚みに積層して製造されたものである。
【００３２】
図６で、折れ線ａはＷＳＳを通過する前の気体に対するオゾン濃度をｐｐｂ単位で示したものであり、折れ線ｂはＷＳＳを通過した後の気体に対したオゾン濃度をｐｐｂ単位で示したものであり、プロットｃはオゾン除去効率を示したものである。オゾン除去効率は約−１２〜４５％として平均１６．８％であり、外気水準と対比するときに不規則的なオゾン除去性能を示すことを確認することができる。
【００３３】
図７で、折れ線ａは本発明の第１実施形態による気体清浄化システムを通過する前の気体に対するオゾン濃度をｐｐｂ単位で示したものであり、折れ線ｂは通過した後の気体に対するオゾン濃度をｐｐｂ単位で示したものであり、プロットｃはオゾン除去効率を示したものである。オゾン除去効率は約３７〜７５％として平均５６．８％である。既存のＷＳＳに比べて大きく向上されたオゾン除去効率を示すことを確認することができる。
【００３４】
以上のような構成を有する気体清浄化システムは１次的にノズルによって微細なサイズの水滴を生成させて表面接触方式により微粒子を凝縮、捕集してこれをエリミネータに衝突させて除去することになる。このような過程を経た後、２次的に、除去されずに残ったガス状汚染物をエリミネータ後方に設置された捕集装置により捕集除去することになる。捕集装置１４０による汚染物の捕集原理は、下記する第２実施形態で詳細に説明する。
【００３５】
図８は本発明の第２実施形態に従う気体清浄化システムを概略的に示した側面図である。本実施形態によると、第１実施形態による気体清浄化システムで捕集装置１４０に電気的エネルギー印加装置１７０及び接地装置１８０がさらに具備されている。望ましくは、電気的エネルギーの印加を容易にするために捕集装置１４０を構成する多数の捕集プレート１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，．．．，１４２ｎを電気的に連結させるようにする。変更形態として、捕集装置支持体１４６を導電性物質で製造していずれか一ヶ所へのみ電気エネルギーを印加することができるようにする。捕集装置１４０からは電子が放出され、前方のＷＳＳで放出される水分との相互作用によって汚染物を捕集することになるが、捕集装置１４０からの電子放出量を増加させることによって汚染物の捕集効率をさらに向上させることができる。このような効果を得るために本実施形態では、電気エネルギーを印加するものである。表１には、電圧の印加有無、あるいは、交流または直流の電圧印加によって得られる汚染物の除去効率を示した。
【表１】
0003722721.tif 000002
【００３６】
前記表１で、湿度条件は相対湿度（ＲＨ：ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｈｕｍｉｄｉｔｙ）で示したが、湿度が高まるとオゾンの除去効率が向上されることを確認することができる。与えられた温度条件は常温条件を考慮して設定したものとして、温度差異によるオゾンの除去効率は大きく差異がないことが分かる。標準は流入される気体に既に含まれたオゾンの量を意味し、電圧印加条件は印加しない場合、交流を印加した場合及び直流を印加した場合の三つに分けて各々実験した。
【００３７】
実験を通じて電圧を印加しない場合に比べて、電圧を印加した場合さらに向上されたオゾン除去効率が得られることを確認することができ、最大８７．４％までのオゾン除去効率が得られることが分かる。電圧印加時には、交流と直流とで、得られる効果には大きな差異がないことを確認することができる。
【００３８】
以下、捕集装置による汚染物質の除去原理を詳細に説明する。
【００３９】
可視光線、紫外線、電気的なエネルギーなどによって電子を放出するＺｎＯ、ＣｄＳ、ＷＯ3、ＴｉＯ2などは触媒として作用することになる。触媒は化学反応において自身は変化せず、反応速度を変化させたり反応を開始させる役割をする化合物であり、触媒は光又は電気エネルギーによって触媒作用を実現する。化合物は約４００Å付近の光エネルギーによって光電子を放出することになる。この波長領域は近紫外線または可視光線領域に対応し、このようなエネルギーを受けると、電子放出材は励起されて光電子を放出する。従って、別途のエネルギーを適用しなくても自然光によっても電子が放出されてある程度の汚染物質除去効果を得ることができる。
【００４０】
捕集装置１４０に別途の紫外線ランプを設置して、触媒に紫外線を放射させれば、優れた効果を得ることができるが、これは別途の設備を必要にし、設備のサイズを大きくするために、得られる効果に比べると、あまり望ましくないと判断される。これよりは、電子放出材に微量の鉄、シリコンなどを注入すると、蛍光燈白熱燈などのような光線下でも電子放出効率が増加して優れた汚染除去効果を得ることができる。変更形態として、電子放出材に電圧を印加して電子放出効率を高めて、これを通じて優れた汚染源除去効果を得ることができる。このような結果は前記第２実施形態を通じて確認した。
【００４１】
光電子は光によるイオン化または外部光電効果によって原子、分子または固体から外部へ出た電子を意味する。光の振動数が限界振動数以上である場合、従って波長が限界波長以下である場合に光電子放出現象が表れる。放出された光電子が水及び汚染源と反応する正確なメカニズムは糾明し難しいが、水中の溶存酸素または過酸化水素と反応してＯＨラジカルを形成し、また電子放出材の表面に形成されたホールによってＯＨラジカルを形成するものと理解される。このようなＯＨラジカルは、塩素（Ｃｌ2）より約２．０７倍、オゾン（Ｏ3）より約１．１６倍高い酸化力を有し、このような高い酸化力によって難分解性有機物質を二酸化炭素と水とに分解して処理するだけでなく、重金属イオンも酸化沈澱させるものと思われる。これに加えて、バクテリア、かびなどの細胞膜を酸化、破壊させることができて殺菌、防臭効果も提供してくれる。結局、捕集装置はこれから発生される電子と周囲環境で供給される水との連係反応によって各種汚染物質を容易に除去することができる。
【００４２】
上述した役割を実現する触媒はこのような反応を実施しても自身は変化しないために、半永久的に使用することができて一旦製造すれば、これを交換する必要もないし、これの維持管理のための費用の発生も殆どない。
【００４３】
第２実施形態のような構成を有する気体清浄化システムは１次的にノズルによって微細なサイズの水滴を生成させて表面接触方式で微粒子を凝縮、捕集してこれをエリミネータに衝突させて除去する。このような過程を経た後、除去されずに残ったガス状汚染物を、２次的に、電子放出材から生成された電子によって負イオンに荷電させて両電極に付着させることで除去してくれる。
【００４４】
このような、捕集装置１４０はそれ自体のみでも適切に設置することによって空気清浄効果を得ることができるが、特に湿度が高いほど優れた効果を得ることができるために、ＷＳＳ、清浄室内の湿度を調節する加湿器の一種であるＡＨＵ（ａｉｒ  ｈａｎｄｌｉｎｇ  ｕｎｉｔ）のｈｕｍｉｄｉｆｉｅｒなどの後方に設置することが望ましい。かつ、捕集装置１４０を既存のフィルタと代替することができ、外部空気が流入される地点に設置することによって既存フィルタの寿命を大きく向上させることもできる。
【００４５】
図９及び図１０には、本発明の第３実施形態による気体清浄化システムを概略的に示したが、図９は側面図であり、図１０は図９の部分拡大図である。
【００４６】
図面から、本実施形態では、図３及び図４に示す気体清浄化装置のエリミネータ１３０及び捕集装置１４０の間に紫外線/光電子放出システム１９０が追加されていることが分かる。紫外線/光電子放出システム１９０は少なくとも一つの紫外線ランプ、望ましくは多数の紫外線ランプ１９２ａ，１９２ｂ，１９２ｃ，．．．，１９２ｎ、紫外線ランプ１９２ａ，１９２ｂ，１９２ｃ，．．．，１９２ｎから放射された紫外線によって光電子を放出する紫外線電子放出材１９４、紫外線ランプシステムを支持するための支持体１９６、紫外線ランプ１９２ａ，１９２ｂ，１９２ｃ，．．．，１９２ｎに電圧を印加するための電圧印加装置１９７及び接地装置１９８を含んでいる。捕集装置１４０にも電気的エネルギー印加装置１７０が具備されるが、この時には捕集装置１４０に正電位が印加されるようにする。
【００４７】
紫外線電子放出材１９４には石英ガラス（ｑｕａｒｔｓ  ｇｌａｓｓ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＣｄＳ、ＷＯ3、ＴｉＯ2などが好適に使用できる。これらは、それぞれ単独で、または複合形態で使用することができる。このような、電子放出材は、紫外線ランプ１９２ａから放射される紫外線に露出されることができる位置にコーティングなどの方式によって設置されることができる。
【００４８】
従来技術で説明したように、閉じた系内で紫外線/光電子による汚染物質の除去に関しては、既に多様に研究されている。本発明では、このような紫外線/光電子システムを導入することで、汚染物質の除去効果をさらに増加させるようにした。これの原理を簡単に説明すれば次のごときものである。
【００４９】
電子放出材に光電数値より高いエネルギーの紫外線を照射すると、光電効果によって光電子が放出される。光電子が放出された空間に光電子放出材が低電位になって電場を形成し、放出された光電子または空気と光電子とによって形成された負イオンは、正電極に向かうように移動しながら空間内の汚染物質で拡散されてこれを付着させ、汚染物質は負に荷電される。荷電された汚染物質は電界によって正極方向に移動することになり、正極上に付着、捕集されて閉じた系の内部空間を清浄化させる。即ち、光電子から負イオンの生成、汚染物質の荷電、帯電汚染物質の電界による捕集の三つ過程によって汚染物質が除去されることが分かる。
【００５０】
本実施形態では、このようなシステムを本発明に導入することで、汚染除去効果をさらに増進させるようにしたが、このような実施形態では捕集装置に正電位を印加して負に荷電された粒子を容易に捕集することが望ましい。
【００５１】
以上のような構成を有する気体清浄化システムは１次的にノズルによって微細なサイズの水滴を生成させて表面接触方式で微粒子を凝縮、捕集してこれをエリミネータに衝突させて除去することになる。以後、２次的に、紫外線/光電子システムによって生成された光電子が正電極に移動した後、隣接空間のガス状汚染物に付着してこれを負イオンに荷電させ、荷電された粒子は正電極に付着されて除去される。このような過程を経た後、除去されずに残ったガス状汚染物は、３次的に、捕集装置に含まれた電子放出材から生成された電子によって負イオンに荷電されて除去される。
【００５２】
以上、本発明を実施形態によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できるであろう。
【００５３】
【発明の効果】
以上のような本発明の気体清浄化システムは、水溶性汚染物、各種浮遊粉塵などを容易に除去できるＷＳＳと、有機性汚染物及び非水溶性汚染物の除去に特に効果的な捕集装置とを含んで成るために、各種汚染源に対する除去効果が優れたシステムである。
【００５４】
各種汚染源を除去するために使用された多様な種類の既存のフィルタを本発明の気体清浄化システムに一括的に代替して使用することもでき、一般排気、熱排気、有機排気、酸排気、アルカリ排気、砒素排気、などのようにフィルタを通過させた後、そのまま外部へ排出させてきた排気を本発明による気体清浄化システムを通過させると、汚染物質の除去効果が優れるために再循環させて再使用することができるようになる。
【００５５】
かつ、本発明によるシステムは特に有機物とオゾンに対する浄化機能が優れ、ＷＳＳと共に用いられる場合には、ギガ級半導体装置の製造のための清浄室への適用が期待される優れたシステムである。これに加えて、捕集装置を構成する捕集プレートの積層面積と積層数を調節することによって装置のサイズを容易に調節することができるために設計自由度が大きく、大型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のＷＳＳを概略的に示す側面図である。
【図２】  図１の１−１´線に沿って切断した部分上面図である。
【図３】  本発明の第１実施形態による気体清浄化システムを概略的に示す側面図である。
【図４】  図３の２−２´線に沿って切断した部分上面図である。
【図５】  本発明の第１実施形態による気体清浄化システムにおける捕集装置部分の拡大正面図である。
【図６】  従来のＷＳＳによるオゾン除去効率を示すグラフである。
【図７】  本発明の第１実施形態の気体清浄化システムによるオゾン除去効率を示すグラフである。
【図８】  本発明の第２実施形態に従う気体清浄化システムを概略的に示す側面図である。
【図９】  本発明の第３実施形態による気体清浄化システムを概略的に示す側面図である。
【図１０】  図９の部分拡大図である。
【符号の説明】
１１０  水噴射システム
２０，１２０  クラッシュプレート
３０，１３０  エリミネータ
１４０  捕集装置
５０，１５０  タンク
６０，１６０  ポンプ
１７０  電源印加装置
１９０  紫外線/光電子放出装置
【図１】
0003722721.tif 000003
【図２】
0003722721.tif 000004
【図３】
0003722721.tif 000005
【図４】
0003722721.tif 000006
【図５】
0003722721.tif 000007
【図６】
0003722721.tif 000008
【図７】
0003722721.tif 000009
【図８】
0003722721.tif 000010
【図９】
0003722721.tif 000011
【図１０】
0003722721.tif 000012