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JP2000042338A - 空気清浄化方法と空気清浄化装置 - Google Patents

空気清浄化方法と空気清浄化装置

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JP2000042338A
JP2000042338A JP10211195A JP21119598A JP2000042338A JP 2000042338 A JP2000042338 A JP 2000042338A JP 10211195 A JP10211195 A JP 10211195A JP 21119598 A JP21119598 A JP 21119598A JP 2000042338 A JP2000042338 A JP 2000042338A
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JP
Japan
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air
air flow
water
partition
ultrafine mist
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JP10211195A
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Motonori Yanagi
基典 柳
Shigemi Shimizu
惠己 清水
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Nomura Micro Science Co Ltd
Original Assignee
Nomura Micro Science Co Ltd
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Publication date
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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Separation Of Particles Using Liquids (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプレー塔方式による空気清浄化装置と設備
コスト、ランニングコストが同等で、しかもサイクロン
スクラバー方式の空気清浄化装置に匹敵するケミカル物
質の除去能力を有する空気清浄化方法および装置を提供
すること。 【解決手段】この発明の空気清浄化方法は、空気流を発
生させる工程と、空気流中に水滴を噴射する工程と、水
滴を含む空気流を該空気流中の衝立の背後に生じる減圧
領域に導入して水滴を減圧膨張により超微細ミストに分
裂させる工程と、超微細ミストを含む空気流を冷却固体
表面と接触させて超微細ミストを凝縮除去する工程とを
有することを特徴とする。また、この発明の空気清浄化
装置は、隔壁で囲まれた空気流路と、空気流路内に配置
された水噴射ノズルと、水噴射ノズルの下流に配設され
た多数の衝立と、空気流路内に水噴射ノズルから衝立側
に向かう空気流を形成させて衝立の背面側に減圧領域を
形成させる送気ファンと、衝立の下流側に配置された空
気流中の超微細ミストを凝縮除去する冷却手段とを有す
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、クリ−ン
ルームや局所クリーントンネルなどの電子部品の製造工
場で用いられる局所清浄化用の空気清浄化方法と空気清
浄化装置に係り、特に、設備コスト、ランニングコスト
が安価で、しかもケミカル物質の除去能力に優れた空気
清浄化方法および空気清浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】空気中の微小、微量不純物を除去する装
置としてエアーワッシャ−方式の空気清浄化装置が知ら
れている(平成10年4月16日、17日開催、第16
回空気清浄とコンタミネーションコントロール大会、
(A−2)エアーワッシャの無機成分除去性能の実態調
査、(A−3)エアーワッシャによる大気中ケミカル物
質の除去(その2)除去効果におよぼす水質の影響
等)。
【0003】エアーワッシャー方式による空気清浄化装
置は、高濃度のガス成分を除去する目的で一般に使用さ
れている湿式スクラバー方式の一部に分類されるもの
で、湿式スクラバー方式として知られる空気清浄化方法
としては次のようなものが挙げられる。
【0004】モレタナ塔:塔内に堰や溢流部の多孔板を
数段取りつけ、排ガスと向流接触させる。 充填塔:表面積の大きい充墳物の表面に吸収液を流し、
ガスを低速で向流接触させる。 スプレー塔:空塔内に吸収流を噴霧し、ガスを低速度で
向流接触させる。 サイクロンスクラバー:吸収塔にガスをサイクロン流で
導入し、塔内で噴霧させる。 ベンチュジースクラバ−:ガスをベンチュリー部に高速
で流し、小量の水で併流混合する。 ジエットスクラバ−:ガスをスロット部にやや高速で流
し、大量の水で併流混合する。 流動式吸収塔:塔内に充填したプラスチック球が、流動
層をなし、流れと向流接触する。
【0005】上記した各種の方式のうち空気清浄化装置
として実用化しているのは、スプレ−塔方式とサイクロ
ンスクラバ−方式である。
【0006】スプレー塔方式は、エア一ワッシャ−方式
に類似する方式であり、サイクロンスクラバー方式は、
例えば、特公平3−76993号公報、特公平3−76
994号公報、特開昭62−685105号公報、特開
平4−118068号公報、特開平10一113525
号公報等に開示された空気清浄化装置に類似するもので
ある。
【0007】各方式は、それぞれ次表のような特性およ
び長所、短所を有している。
【0008】
【表1】
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上表から明らかなよう
に、ケミカル物質の除去を考えた場合、スプレー塔方式
の空気清浄化方法では除去効率が不確実で、ケミカル物
質の少ない空気を安定に供給することが困難であるとい
う問題がある。
【0010】また、サイクロンスクラバ−方式の空気清
浄化装置は、特開平10−113525号公報にも開示
されるように、ケミカル物質の少ない空気を安定に供給
することは可能であるが、スプレー塔方式の空気清浄化
方法に比べると、液ガス比を多くとっているため、設備
コストとランニングコストが高くなるという問題があ
る。
【0011】本発明はかかる従来の問題を解消すべくな
されたもので、サイクロンスクラバ一方式の空気清浄化
装置においてケミカル物質の除去率の高い理由が、超微
細ミストを多量に発生させている点にあることに着目し
て、スプレー塔方式に水噴射機構に超微細ミスト発生機
構を付加することで上記問題を解消したものである。す
なわち、本発明は、従来のスプレー塔方式による空気清
浄化装置と設備コスト、ランニングコストが同等で、し
かもサイクロンスクラバー方式の空気清浄化装置に匹敵
するケミカル物質の除去能力を有する空気清浄化方法お
よび空気清浄化装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の空気清浄化方法
は、空気流を発生させる工程と、前記空気流中に水滴を
噴射する工程と、前記水滴を含む空気流を減圧領域に導
入して前記水滴を減圧膨張により超微細ミストに分裂さ
せる工程と、前記超微細ミストを含む空気流を冷却固体
表面と接触させて前記超微細ミストを凝縮除去する工程
とを有することを特徴としている。
【0013】供給水としては純水や超純水が好適してい
る。なお、超微細ミストを冷却固体表面と接触させて生
じた凝縮水は再生循環して使用することが望ましい。
【0014】上記の空気流中に噴射された水滴はおよそ
10μmより大きい粒子径であることが好ましく、減圧
膨張により分裂された超微細ミストはおよそ0.3μm
より小さい粒子径であることが好ましい。
【0015】上記の空気流中に噴射された水滴は主とし
て噴射による慣性運動を主体とした動きにより空気中の
不純物を捕捉し、減圧膨張により分裂された超微細ミス
トはブラウン運動を主体とした動きにより空気中の不純
物、特にケミカル物質を捕捉する。
【0016】空気流の流速は3m/秒以上、好ましくは
3〜15m/秒の範囲である。
【0017】空気流の流速は3m/秒より遅いと衝立背
後に生ずる減圧領域が水滴を分裂させ難くなる。なお、
空気流の流速が15m/秒を超えても効果はそれ以上向
上せず、かえって各種の構成素材に風圧に絶える強度が
必要となってコストアップの要因となる。
【0018】水滴の噴射量(l)は空気量(m3 )に対
して0.5〜0.7 l/m3 の範囲にあることが望ま
しく、また、水滴の噴射圧f0.5〜2.0kg/cm
2 Gの範囲にあることが望ましい。
【0019】本発明の空気清浄化装置は、隔壁で囲まれ
た空気流路と、前記空気流路内に配置された水噴射ノズ
ルと、前記水噴射ノズルの下流に配設された多数の衝立
と、前記空気流路内に前記水噴射ノズルから前記衝立側
に向かう空気流を形成させて前記衝立の背面側に減圧領
域を形成させる送気ファンと、前記衝立の下流側に配置
された空気流中の超微細ミストを凝縮除去する冷却手段
とを有することを特徴としている。
【0020】この空気清浄化方法には、前記冷却手段に
より凝縮された水の不純物の量を計測する計測装置を設
けることもできる。凝縮水の不純物量は被処理空気の供
給源であるクリ−ンルームや局所クリーントンネル内の
空気のクリーン度と関連するから凝縮水の不純物量を監
視することによりクリ−ンルームや局所クリーントンネ
ル内の空気のクリーン度を監視することができる。冷却
手段としては、例えば冷却コイルを用いることができ
る。
【0021】本発明の空気清浄化装置には、冷却手段に
より凝縮された水を浄化して水噴射ノズルの供給水に供
給する再循環システムを設けることが望ましい。このと
き再生水の不純物濃度も上述した計測装置により計測し
て水質を管理することが望ましい。
【0022】本発明の空気清浄化装置において空気流中
に減圧領域を形成するために用いられる多数の衝立は、
背面側に減圧領域を形成し得るものであればよく、特に
形状は限定されない。一般には、衝立として、空気流の
流線を遮るように配置された矩形、その他任意形状の平
板が用いられる。
【0023】これらの平板は、空気流路を横切るように
間隔をおいて多数配列した組を空気流路に沿って、多段
に、かつ前の組の平板間の間隙に後の組の平板が位置す
るように配列することが好ましい。
【0024】これらの多数の衝立の組は、3段以上、好
ましくは3〜7段に配列されて用いられる。
【0025】空気流は各組の衝立を通過するにつれて圧
力が低下するので、後段の衝立の組を通過する空気流に
よっても減圧領域が形成されるようにするため、各組相
互の間隔は、下流にいくに従って順次狭くすることが望
ましい。
【0026】本発明においては、水噴射ノズルから噴射
された水滴は、慣性運動により空気中の微小な塵埃と衝
突して水滴中に取り込み、一部は衝立と衝突し凝縮して
除去される。他の水滴は衝立の背面側に形成される減圧
領域において分裂して超微細ミストを形成する。超微細
ミストはブラウン運動により空気中の、特にガス状のケ
ミカル物質を取り込む。
【0027】このようにして空気中の塵埃やガス状のケ
ミカル物質を取り込んだ超微細ミストは冷却手段により
凝縮除去され、塵埃やケミカル物質の除かれた空気が送
り出される。
【0028】本発明は、例えば、クリ−ンルームや局所
クリーントンネルなどの空気清浄化に好適している。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について詳細に説明する。なお、各図面に
おいて、同一の構成には同一の符号を付し、図面ごとの
重複する説明は省略する。
【0030】
【実施例】図1は、本発明の空気清浄化装置の一実施例
を概略的に示す図である。
【0031】同図において、空気ダクト1の例えばクリ
ーンルームに連結した空気取入口近傍には除塵のための
プレフィルタ2が装着され、その下流に噴射ノズル3が
多数の噴射口を下流側に向けて配置されている。噴射ノ
ズル3の下流には多数のステンレス板からなる衝立板4
が空気ダクト1の長手方向に直交する方向に等間隔で、
かつ多段に配設されている。
【0032】各段の衝立板4は前段の衝立板4の間隙に
次の段の衝立板4が位置するように互い違いに配置され
ている。
【0033】多段に配置された衝立板4の下方にはバッ
ファタンク5が配置され、噴射ノズル3から噴射され衝
立板4に衝突し超微細ミストとならずに衝立板4を伝っ
て流下した水をポンプ6により冷却器7を介して再び噴
射ノズル3から噴射するようになっている。
【0034】さらに、衝立板4の下流には超微細ミスト
を冷却し凝縮して除去する冷却コイル8が配設されてい
る。冷却コイル8の表面で凝縮した水は、バッファタン
ク5に導かれ衝立板4から流下した水とともに再び噴射
ノズル3から噴射される。
【0035】冷却コイル8の下流には空気ダクト1内に
3m/秒以上の空気流を生じさせる送気ファン9が設置
されている。
【0036】この実施例の装置では、送気ファン9を駆
動させると空気ダクト1内に3m/秒以上の流速の空気
流が形成される。
【0037】この状態で、図2に模式的に示すように、
噴射ノズル3から噴射圧0.5〜2.0kg/cm
2 G、流量0.5〜0.7 l/m3 で粒子径10〜1
00μmの水滴Pを噴射させると、この水滴は塵埃等の
微粒子と衝突してこれらを取り込みつつ一部は最初の衝
立板4Aに衝突し凝縮して流下し、残りは空気流に乗っ
て衝立板4Aを回って衝立板4Aの背面に形成される減
圧領域に至って分裂してガス状の超微細ミストMとな
る。水滴Pは、噴射による慣性運動により塵埃と衝突し
て塵埃を取り込むが、超微細ミストMはブラウン運動が
支配的となる。この時の粒子密度は、約105 〜107
個/ccと高いため、ブラウン運動をしながら気流にの
ってガス状のケミカル物質と接触する確率が極めて高く
なる。衝立板4Aの間隙を塞ぐように配置された次の段
の衝立板4B、さらにその後段の衝立板4C、4Dによ
っても同様にして超微細ミストMが生成される。なお、
同図において、衝立板4Aの組と衝立板4Bの組との間
隔A、衝立板4Bの組と衝立板4Cの組との間隔B、衝
立板4Cの組と衝立板4Dの組との間隔C、衝立板4D
の組と衝立板4Eの組との間隔Dは、A>B>C>Dと
されて、後段の衝立板によっても減圧領域が形成される
ようにされている。
【0038】したがって、空気流中のガス状のケミカル
物質は超微細ミストM中に溶け込んで除去されることに
なる。ガス状のケミカル物質を取り込んだ超微細ミスト
Mは、冷却コイル8に到達し、冷却されて凝集し、大さ
な水滴となって系外へ排水として排除される。
【0039】このようにして塵埃やガス状のケミカル物
質の除去された空気は、空気ダクト1の排気口から排出
され、例えばクリーンルームに送られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の空気清浄化装置を概略的に示
す図である。
【図2】本発明の実施例の超微細ミストの生成過程を模
式的に示す図である。
【符号の説明】
1……空気ダクト、2……プレフィルタ、3……噴射ノ
ズル、4……衝立板、5……バッファタンク、6……ポ
ンプ、7……冷却器、8……冷却コイル、9……送気フ
ァン9。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01D 53/77 Fターム(参考) 4D002 AA40 AC10 BA02 CA01 GB01 GB20 4D020 AA10 BA08 CB25 CB27 DA01 DA03 DB01 DB11 DB20 4D032 AC01 AC08 AE04 BA03 BB01 BB20 CA01

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気流を発生させる工程と、 前記空気流中に水滴を噴射する工程と、 前記水滴を含む空気流を該空気流中の衝立の背後に生じ
    る減圧領域に導入して前記水滴を減圧膨張により超微細
    ミストに分裂させる工程と、 前記超微細ミストを含む空気流を冷却固体表面と接触さ
    せて前記超微細ミストを凝縮除去する工程とを有するこ
    とを特徴とする空気清浄化方法。
  2. 【請求項2】 前記空気流中に噴射された水滴はおよそ
    10μmより大きい粒子径であり、減圧膨張により分裂
    された超微細ミストはおよそ0.3μmより小さい粒子
    径であることを特徴とする請求項1記載の空気清浄化方
    法。
  3. 【請求項3】 空気流中に噴射された水滴は主として慣
    性運動を主体とした動きにより空気中の不純物を捕捉
    し、減圧膨張により分裂された超微細ミストはブラウン
    運動を主体とした動きにより空気中の不純物を捕捉する
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の空気清浄化方
    法。
  4. 【請求項4】 空気流の流速が3m/秒以上である請求
    項1乃至3のいずれか1項記載の空気清浄化方法。
  5. 【請求項5】 水滴の噴射圧が0.5〜2.0kg/c
    2 Gである請求項1乃至5のいずれか1項記載の空気
    清浄化方法。
  6. 【請求項6】 隔壁で囲まれた空気流路と、 前記空気流路内に配置された水噴射ノズルと、 前記水噴射ノズルの下流に配設された多数の衝立と、 前記空気流路内に前記水噴射ノズルから前記衝立側に向
    かう空気流を形成させて前記衝立の背面側に減圧領域を
    形成させる送気ファンと、前記衝立の下流側に配置され
    た空気流中の超微細ミストを凝縮除去する冷却手段とを
    有することを特徴とする空気清浄化装置。
  7. 【請求項7】 前記冷却手段により凝縮された水の不純
    物の量を計測する計測装置を有することを特徴とする請
    求項6記載の空気清浄化装置。
  8. 【請求項8】 前記冷却手段により凝縮された水を浄化
    して前記水噴射ノズルの供給水として供給する再循環シ
    ステムを有することを特徴とする請求項6又は7記載の
    空気清浄化装置。
  9. 【請求項9】 前記多数の衝立は、前記空気流の流線を
    遮るように空気流路に沿って多段に配設されていること
    を特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項記載の空気
    清浄化装置。
  10. 【請求項10】 前記多数の衝立は、平板を空気流路を
    横切るように間隔をおいて多数配列した組を空気流路に
    沿って多段に、かつ前の組の平板間の間隙に後の組の平
    板が位置するように配列したものであることを特徴とす
    る請求項6乃至9のいずれか1項記載の空気清浄化装
    置。
  11. 【請求項11】 前記多数の衝立の組は、3〜7段に配
    列されていることを特徴とする請求項9又は10記載の
    空気清浄化装置。
  12. 【請求項12】 前記各組の衝立相互の間隔は、下流に
    向かって順次狭くされていることを特徴とする請求項9
    乃至11のいずれか1項記載の空気清浄化装置。
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