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発明の名称 清浄空気供給装置およびそれに用いる通気性部材
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−286437
公開日 平成10年(1998)10月27日
出願番号 特願平9−110268
出願日 平成9年(1997)4月12日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】池内 寛幸 (外2名)
発明者 田丸 眞司 / 山本 勝年 / 楠見 智男
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 光触媒機能を有する通気性部材と、浮遊微粒子除去機能を有するエアフィルターユニットとを、空気流路に配置した清浄空気供給装置。
【請求項2】 エアフィルターユニットが、ポリテトラフルオロエチレン多孔膜製フィルター濾材を用いたエアフィルターユニットである請求項1記載の清浄空気供給装置。
【請求項3】 光触媒機能を有する通気性部材が、その表面に光触媒を担持する通気性部材である請求項1または2記載の清浄空気供給装置。
【請求項4】 光触媒が酸化チタンである請求項3記載の清浄空気供給装置。
【請求項5】 通気性部材が、ハニカム構造である請求項1〜4のいずれか一項に記載の清浄空気供給装置。
【請求項6】 通気性部材が、ポリエステル繊維、フッ素樹脂繊維および無機繊維からなる群から選択された少なくとも一つの繊維を用いたペーパーをハニカム構造に形成した通気性部材である請求項5記載の清浄空気供給装置。
【請求項7】 通気性部材が、光触媒を担持する繊維の集合体が支持材により支持された通気性部材である請求項1〜4のいずれか一項に記載の清浄空気供給装置。
【請求項8】 繊維が、ポリエステル繊維、フッ素樹脂繊維および無機繊維からなる群から選択された少なくとも一つの繊維である請求項7記載の清浄空気供給装置。
【請求項9】 通気性部材が、光触媒を担持する繊維の集合体が支持材により支持されプリーツ加工された通気性部材である請求項7または8記載の清浄空気供給装置。
【請求項10】 繊維の集合体が、ウエブ、織布および不織布からなる群から選択された少なくとも一つである請求項7〜9のいずれか一項に記載の清浄空気供給装置。
【請求項11】 フッ素樹脂繊維が、ポリテトラフルオロエチレン繊維であり、その繊維形状が、幹繊維から枝繊維が分岐した形状である請求項8〜10のいずれか一項に記載の清浄空気供給装置。
【請求項12】 通気性部材がガス吸着剤を含む請求項1〜11のいずれか一項に記載の清浄空気供給装置。
【請求項13】 ポリテトラフルオロエチレン多孔膜が、ポリテトラフルオロエチレンが繊維化され相互に絡み合った延伸多孔膜である請求項2〜12のいずれか一項に記載の清浄空気供給装置。
【請求項14】 電子デバイス製造用環境空間を作るために設置する請求項1に記載の清浄空気供給装置。
【請求項15】 光触媒を担持するポリテトラフルオロエチレン繊維の集合体が支持材により支持されプリーツ加工された通気性部材。
【請求項16】 繊維の集合体が、ウエブ、織布および不織布からなる群から選択された少なくとも一つである請求項15記載の通気性部材。
【請求項17】 ポリテトラフルオロエチレン繊維が、幹繊維から枝繊維が分岐した形状である請求項15または16記載の通気性部材。
【請求項18】 枠体に収納された請求項15〜17のいずれか一項に記載の通気性部材。
【請求項19】 通過風速0.5m/秒のときの圧力損失が10mmH2 O以下である請求項15〜18のいずれか一項に記載の通気性部材。
【請求項20】 光触媒がアナターゼ型酸化チタンである請求項15〜19のいずれか一項に記載の通気性部材。
【請求項21】 光触媒に加えガス吸着剤も担持する請求項15〜20のいずれか一項に記載の通気性部材。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、清浄空気供給装置およびそれに用いる通気性部材に関するものであり、詳しくは、半導体製造用、電気電子機器製造用、医療用等のクリーンルーム等に使用される清浄空気供給装置およびそれに用いる通気性部材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体や、液晶デバイス等の電気電子機器製造等において使用されるクリーンルームでは、ULPA、HEPAといった高性能エアフィルターにより、空気中の塵埃が除去されている。他方、近年、半導体の高集積化や電子機器の性能向上等に伴い、クリーンルーム内のガス状有機物による汚染が問題となっており、主要汚染物質として、ジオクチルフタレート(DOP)等があげられている(「空気清浄」第32巻、第3号、第229頁、平成6年9月30日発行)。
【0003】ガス状有機物による汚染の問題を解決するために、活性炭等のガス吸着剤を用いたケミカルフィルターの使用が提案されている(例えば、「クリーンテクノロジー」1996年12月発行)。しかしながら、ケミカルフィルターは、その寿命が通常1年と短く、その交換のためにクリーンルームの可動を停止させる必要があり、この結果、半導体や電気電子機器等の製造効率が低下するおそれがある。また、特開平7−284523号公報には、フィルターの前後の少なくとも一方に、光触媒が光を受けるように配置された空気調和装置が記載されている。しかし、この空気調和装置は、殺菌、滅菌を目的とするものであり、半導体、液晶等の電子デバイスの製造で問題となる有機物、特にDOP等を除去できる旨の記載は前記公報になく、また前記フィルターとして、特にポリテトラフルオロエチレン(以下「PTFE]という)多孔膜製フィルター濾材を用いたフィルターについての記載もない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的は、空気中に浮遊する塵埃および有機物を除去することが可能な清浄空気供給装置およびそれに用いる通気性部材を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、本発明の清浄空気供給装置は、光触媒機能を有する通気性部材と、浮遊微粒子除去機能を有するエアフィルターユニットとを、空気流路に配置したという構成を有する。前記エアフィルターユニットは、PTFE多孔膜製フィルター濾材を用いたエアフィルターユニットであることが好ましい。
【0006】光触媒機能は、光の照射により発現し、有機物を酸化分解する機能である。このため、ガス吸着剤と異なり、光触媒機能による有機物除去機能は、理論的には寿命がない。したがって、本発明の清浄空気供給装置は、長期間に渡りDOPをはじめとする有機物を除去することが可能である。
【0007】また、本発明の清浄空気供給装置において、化学的に安定なPTFE多孔膜製フィルター濾材を用いた場合、光触媒機能の発現に必要な紫外線等の光照射や、光触媒機能の発現の結果生じる活性酸素種等により、本発明にかかる前記フィルター濾材は劣化することがなく、長期間に渡って空気中の浮遊塵埃を除去することができる。またPTFE多孔膜は、他の材質(ガラス繊維からなる)のフィルター濾材と異なり、ボロン等の不純物の発生がない。このため、本発明の清浄空気供給装置において、PTFE多孔膜製フィルター濾材を用いたエアフィルターユニットを用いた場合、それ自身から有機物や不純物が発生するという恐れがない。
【0008】そして、本発明の清浄空気供給装置において、光触媒機能を有する通気性部材を空気流路の上流側に配置し、前記エアフィルターユニットを空気流路の下流側に配置することが好ましく、例えば、前記通気性部材が光触媒を担持するものである場合、光触媒が脱落したとしてもエアフィルターユニットにより捕捉されるため、清浄空気中に混入する恐れがない。
【0009】さらに、前記光触媒機能を有する通気性部材は、その有機物の酸化分解機能により、殺菌機能も有する。したがって、本発明の清浄空気供給装置は、医療用、製薬用、食品製造用等のクリーンルーム等にも適用できる。
【0010】本発明において、光触媒機能を有する通気性部材は、その表面に光触媒を担持する通気性部材であることが好ましい。前記光触媒としては、酸化チタンが好ましく、特に好ましくはアナターゼ型酸化チタンである。アナターゼ型酸化チタンは、光触媒の中でも、特に光触媒機能が強く化学的にも安定だからである。なお、本発明に用いる光触媒は特に制限されず、前記アナターゼ型酸化チタンの他に、二酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、硫化カドニウム、酸化タングステン、セレン化カドニウム等があげられる。
【0011】前記光触媒の有機物分解除去機構は、つぎのように推定されている。すなわち、酸化チタンなどの光触媒の価電子が紫外線等の光により励起されて移動が自由になり、この電子が酸素と反応し、この結果、過酸化水素等の活性酸素種が生成し、これが有機物を酸化分解して除去する。
【0012】本発明の清浄空気供給装置において、通気性部材は、ハニカム構造であることが好ましい。前記ハニカム構造の通気性部材は、フッ素樹脂繊維(好ましくはPTFE繊維)、ポリエステル繊維および無機繊維からなる群から選択された少なくとも一つの繊維を用いたペーパーをハニカム構造に形成した通気性部材であることが好ましい。
【0013】本発明の清浄空気供給装置において、通気性部材は、光触媒を担持する繊維の集合体が支持材により支持された通気性部材であっても好ましい。また、前記繊維の集合体は、ポリエステル繊維、フッ素樹脂繊維および無機繊維からなる群から選択された少なくとも一つの繊維の集合体であってもよい。前記フッ素樹脂繊維としては、PTFE繊維が好ましい。
【0014】本発明の清浄空気供給装置において、通気性部材は、光触媒を担持するPTFE繊維の集合体が支持材により支持されプリーツ加工された通気性部材であっても好ましい。これらの通気性部材は、プレフィルターとしての機能をも有する。前記繊維の集合体としては、ウエブ、織布および不織布からなる群から選択された少なくとも一つであることが好ましい。さらに、前記PTFE繊維が、幹繊維から枝繊維が分岐した形状であることが好ましい。このような形状のPTFE繊維は、交絡性に富み、緻密なウエブ等の繊維集合体を作製できるからである。また、この通気性部材は、枠体に収納されたものであることが好ましい。前記枠体としては、例えば、これと組み合わせて用いるエアフィルターユニットの枠体と同じものを使用できる。また、この通気性部材は、通過風速0.5m/秒のときの圧力損失が10mmH2 O以下であることが好ましく、特に好ましくは前記圧力損失が2mmH2 O以下である。
【0015】なお、前記光触媒担持PTFE繊維の集合体を用いた通気性部材は、前記本発明の清浄空気供給装置に使用することが好ましいが、他のフィルターユニットと組み合わせて使用してもよいし、単独で使用してもよい。
【0016】本発明の清浄空気供給装置において、通気性部材がガス吸着剤を含むことが好ましい。ガス吸着剤の併用により、除去対象となるガス状有機物が前記通気性部材に効率良く捕捉され、この結果、光触媒による有機物除去が効率的となるからである。前記ガス吸着剤としては、例えば、活性炭、活性炭繊維、ゼオライト、イオン交換繊維などがあげられ、このなかでも、活性炭が好ましい。
【0017】本発明の清浄空気供給装置において、エアフィルターユニットに使用されるフィルター濾材については特に制限するものではなく、例えば、ガラス繊維製フィルター濾材、ポリプロピレン(PP)エレクトレット製フィルター濾材、PTFE多孔膜製フィルター濾材等が使用できる。このなかで、PTFE多孔膜製フィルター濾材を使用することが好ましい。前記PTFE多孔膜は、PTFEが繊維化され相互に絡み合った延伸多孔膜であることが好ましい。このPTFE延伸多孔膜は、ボロンの発生がなく、また圧力損失が小さく塵埃除去性能に優れているからである。
【0018】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
【0019】図1の断面図に、本発明の清浄空気供給装置の一例の構成を示す。図示のように、この例では、矢印で示す空気の流れの上流側に光触媒機能を有する通気性部材10が配置され、前記空気の流れの下流側にエアフィルターユニット20が配置されている。なお、この図には示していないが、光触媒機能を有する通気性部材10の対面に紫外線等の光を照射するための光源を設けてもよい。さらに、本発明の清浄空気供給装置では、光乱反射板を備えることも好ましい。光乱反射板を備えることにより、光触媒機能を有する通気性部材に効率的に光を照射することができるからである。
【0020】前記光触媒を有する通気性部材の形態としては、例えば、前記ハニカム構造タイプ、前記プリーツ構造タイプ等があげられる。
【0021】図2の斜視図に、ハニカム構造タイプの一態様であるコルゲートタイプの通気性部材の一例を示す。なお、このハニカム構造タイプの通気性部材において、通気孔の形状は、特に制限されず、例えば、円、楕円、多角形、その他の形状があげられ、また、これらの形状の組み合わせであってもよい。図示のように、この通気性部材10aは、波状に屈曲している複数の湾曲シート13が、水平シート11を介して隣接しているという構造である。この通気性部材の厚み(空気流通方向の厚み)は約10mmであり、前記水平シート11および湾曲シート13の厚みは、双方とも約0.5mmであり、前記水平シート11相互の距離は約2mmであり、前記湾曲シートの湾曲の1ピッチ(波のピッチ)は約6mmである。この通気性部材の材質としては、例えば、アルミニウム、フッ素樹脂、ステンレス鋼、ポリエステル、カーボン、セラミック、ガラス等があげられる。
【0022】ハニカムタイプの通気性部材は、表面積が大きいため、光触媒とガス状有機物との接触面積を大きくとることができ、また、空気が透過する際の抵抗(圧力損失)を小さくすることができるため、好ましい。この通気性部材の形成材料としては、フッ素樹脂繊維、ポリエステル繊維、無機繊維を主体とし、パルプ繊維の使用を極力排除したペーパーが好ましい。パルプ繊維は、光触媒や紫外線により劣化するおそれがあるからである。前記無機繊維としては、例えば、セラミック繊維、ガラス繊維、カーボン繊維等があげられる。また、前記PTFE繊維および無機繊維の割合は、通常、ペーパー全体の50〜100重量%の範囲である。
【0023】このハニカム構造タイプの通気性部材表面には光触媒等が接着されているが、その接着方法は、例えば、光触媒等を含有する分散液に通気性部材を含浸したのち乾燥、熱処理することにより、通気性部材表面に光触媒等を接着させることができる。前記分散液の媒体としては、例えば、水、イソプロピルアルコール(IRA)等があげられ、前記分散液の光触媒の濃度は、通常5〜75重量%である。また、前記熱処理条件は、媒体の沸点や通気性部材の種類等により適宜決定されるが、通常、温度100〜700℃で処理時間0.1〜10時間である。
【0024】つぎに、図3の断面図に、プリーツ構造タイプの通気性部材の一例の構成を示す。図示のように、この通気性部材10bは、2つの支持材14a,14bにより、光触媒を担持するPTFE繊維の集合体15が支持固定され、全体がプリーツ加工されたものである。なお、本発明において、前記繊維の集合体を支持体で支持した通気性部材は、必ずしもプリーツ加工する必要はなく、例えば、光触媒を担持する繊維の集合体のウエブまたは不織布等であってもよい。
【0025】前記支持材としては、通気性を有し、かつプリーツ加工した際の形状を保持できるようなものが好ましく、例えば、PP製のメッシュ、ポリエチレンテレフタレート(PET)製のメッシュ、フッ素樹脂製のメッシュ、金属製のメッシュ等があげられる。前記支持材が、メッシュの場合、その網目の大きさは、通常、1〜200メッシュの範囲である。
【0026】前記光触媒を担持したPTFE繊維の集合体は、例えば、以下のようにして作製できる。
【0027】まず、乳化重合PTFE粒子の水性分散液と、酸化チタンの水性分散液とを準備する。前記乳化重合PTFE粒子は、通常、数平均分子量が200〜100万であり、平均粒径が0.1〜0.4μmである。また、乳化重合PTFE粒子の濃度は、通常、10〜30重量%である。一方、前記酸化チタンは、通常、平均粒径5〜100nmの粉末であり、その水性分散液の濃度は、通常、10〜30重量%である。そして、前記二つの水性分散液を、撹拌翼と温度調節ジャケットを備えた凝析槽に入れて撹拌し、PTFE粒子と酸化チタンとが均一に凝集した二次凝集粒子を生成させる。そして、前記二次凝集粒子をメッシュ等を利用して水相から分離し、これをオーブン等により乾燥して、酸化チタン含有PTFE粉末を調製する。このように、前記両分散液から共凝析して酸化チタン含有PTFE粉末を作製すると、後述の延伸がしやすく、酸化チタンが均一にPTFE繊維表面に露出しやすくなるので好ましい。このPTFE粉末は、通常、酸化チタンを1〜50重量%の割合で含有しており、平均粒径が300〜2000μmとなるように造粒調整することが好ましく、また見掛密度は、概ね300〜700g/リットルである。
【0028】つぎに、前記酸化チタン含有PTFE粉末を、従来公知のペースト押出法等により、所定の形状に成形する。この成形の際、前記酸化チタン含有PTFE粉末100重量部に対し、通常、20〜35重量部の割合で、成形助剤(液状潤滑剤)が配合される。前記成形助剤としては、例えば、ペースト押出法で従来から用いられているものを使用できる。また、前記ペースト押出に先立って、予備成形を行ってもよい。一般には、前記PTFE粉末と成形助剤との混合物を予備成形の後、ペースト押出機により棒状に押出成形し、この押出成形物を圧延ロール等で圧延してフィルム状に成形し、さらに成形助剤を乾燥除去して、酸化チタン含有未焼成PTFEフィルムを得る。このフィルムの厚みは、通常50〜250μmである。
【0029】つぎに、このフィルムを焼結する。焼結温度は、通常、350〜380℃である。そして、この酸化チタン含有焼結PTFEフィルムを、ロール延伸装置等を用いて長手方向に、約2.5〜10倍延伸する。
【0030】つぎに、このようにして得られた酸化チタン含有焼結PTFE一軸延伸フィルム(以下「原反PTFEフィルム」という)を、解繊装置を用いて解繊することにより、ウエブを製造することができる。このウエブにおいて、繊維の太さは、通常、0.1〜500μmであり、好ましくは0.5〜200μmである。なお、このように解繊により製造したPTFE繊維の形状は、幹繊維から枝繊維が分岐した形状である。このウエブまたは不織布の目付は、通常、10〜2000g/m2 であり、好ましくは、50〜500g/m2 である。
【0031】なお、この方法は、スプリット法と呼ばれる方法であるが、この他に、原反フィルムをスリットして繊維化する方法(例えば、特公昭36−22915号公報、特公昭48−8769号公報に記載の方法)によっても、酸化チタン含有PTFE繊維の不織布が作製できる【0032】また、光触媒を担持するPTFE繊維に活性炭繊維等の他の繊維を混合若しくは積層して使用してもよい。
【0033】そして、2つの前記支持材の間に前記PTFE繊維のウエブ等を挟み込みプリーツ加工すれば、図3に示すような、通気性部材が得られる。この通気性部材の大きさは、通常、全体厚みが1〜50mm、支持材の厚み0.1〜2mmである。また、折り幅は、通常、5〜300mmである。この通気性部材は、枠体の中に収容して使用してもよいし、または通気性部材に形状保持性を持たせて枠体なしでそのまま使用してもよい。枠体内に収容して通気性部材を使用する場合、前記枠体はエアフィルターユニットに用いた枠体と同じものを使用することが好ましい。このようにすれば、本発明の清浄空気供給装置がコンパクトになり、これを設置する時の取り扱い性などに優れるようになる。また、通気性部材と枠体は、ウレタン等のシール剤でシールされる場合もあるし、シール剤を使用しせず、枠体内に単に収納しただけで使用する場合もある。前記枠体の材質は、アルミニウム、ポリ塩化ビニル板等があげられ、その大きさは、収容する通気性部材の大きさなどにより適宜決定される。
【0034】以上、本発明にかかる光触媒機能を有する通気性部材について2つの例を上げて説明したが、本発明はこれらの例に制限されるものではない。この他にも、光触媒を担持させた不織布や織布等の多孔質体を通気性部材として本発明に用いることができる。なお、前記不織布や織布は、例えば、前述のプリーツタイプの通気性部材で説明した方法により作製できる。
【0035】つぎに、本発明にかかるエアフィルターユニットについて説明する。
【0036】図4の斜視図に、本発明にかかるエアフィルターユニットの一例を示す。図示のように、このエアフィルターユニットは、ミニプリーツタイプと称されるものであり、フィルター濾材1が、通常、25〜50mm幅の波状に折曲されており、その波の間隙(波の山と山との間)は、通常、2〜5mmである。この間隙は、ホットメルト接着剤(例えば、ダイアボンド(商品名))を用いてリボン状または帯状に形成された複数のスペーサー5により保持されている。スペーサー5相互の距離は、通常、25〜50mm程度である。そして、フィルター濾材1は、4つの枠材6,7,8,9で構成される枠体内に収納されており、枠体とフィルター濾材1との間隙は気密を保持するためシールされている。このシールは、例えば、サイドシールとエンドシールに大別される。また、これに用いるシール剤としては、例えば、ホットメルト接着剤(例えば、ダイアボンド(商品名))があげられる。前記枠体の材質は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、ポリ塩化ビニル等があげられる。本発明のエアフィルターユニットの大きさは、その用途に応じ適宜決定することができる。
【0037】図5に、前記エアフィルターユニットにおけるフィルター濾材1のスペーサー5部分の断面図を示す。図示のように、スペーサー5は、波状に折曲されたフィルター濾材1の波の各山毎に形成され、その断面形状がフィルター濾材の波状に沿った略V字状となっている。このスペーサー5の長さは、フィルター濾材1の折り曲げ幅により適宜決定されるが、通常、前記略V字の片方の足の長さが前記折り曲げ幅の約半分の長さとなることが好ましく、例えば、フィルター濾材1の折り曲げ幅が約40mmの場合、スペーサー5の略V字の片方の足の長さは約20mmが好ましい。スペーサー5の形成により、フィルター濾材1の波状が保持され、空気を均一に通過させることが可能となる。
【0038】つぎに、前記フィルター濾材は、PTFE多孔膜を用いたものが好ましい。また、フィルター濾材の構成としては、PTFE多孔膜の片面に通気性支持材を備えたもの、PTFE多孔膜の両面に通気性支持材を備えたもの、PTFE多孔膜と通気性支持材を交互に若しくはランダムに積層したもの等をあげることができる。特に、PTFE多孔膜の両面に通気性支持材を備えたフィルター濾材は、PTFE多孔膜にピンホール等の傷が付くことを防止できるので好ましい。
【0039】また、前記フィルター濾材において、前記PTFE多孔膜は特に限定されず、公知のものが使用できる。なかでも、半導体、液晶等の製造用のクリーンルームやこれら製造装置に用いられるフィルターユニットに要求される浮遊微粒子の捕集効率、圧力損失等の性能(HEPAフィルター、ULPAフィルターと同等以上の性能)を達成可能なものが好ましい。例えば、5.3cm/秒の流速で空気を透過させたときの圧力損失が10〜100mmH2O の範囲であり、0.10〜0.12μmのジオクチルフタレート(DOP)の捕集効率が、99.0%以上であることが好ましい。このようなPTFE多孔膜は、特開平5−202217号公報、WO94/16802号公報等に記載されている。
【0040】本発明で用いる前記PTFE多孔膜は、公知の製法により得ることができる。例えば、PTFEファインパウダーを押出助剤とともにペースト押出し、圧延によってテープを得、このテープを未焼成のまま、または半焼成した後、二軸方向に延伸することにより得られる。詳細は、特開平5−202217号公報、WO94/16802号公報等に記載されている。この製造方法により得られたPTFE多孔膜は、PTFEが繊維化して相互に絡み合った構造を有するPTFE延伸多孔膜である。このPTFE延伸多孔膜は、表面積が大きい高性能のものである。
【0041】また、前記フィルター濾材において、通気性支持材は、実質的にポリエステル繊維で形成されている通気性支持材であることが好ましい。また、前記通気性支持材はポリエステル繊維で形成され、かつポリオレフィンを含まない通気性支持材であることが好ましい。そして、前記通気性支持材は、少なくとも2つの融点を有する通気性支持材であることが好ましい。前記ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等が好ましい。このような通気性支持材は、それ自身からの有機物の発生が極めて少ないことを、本発明者らは見出している。
【0042】また前記フィルター濾材においては、ポリエステル繊維材料は、不織布であることが好ましく、とくに長繊維を用いた不織布が好ましい。長繊維を用いた不織布は、溶融紡糸の際に不織布を形成でき(紡糸直結不織布)、最初から清浄な状態に保つことができるからである。
【0043】前記長繊維を用いた不織布としては、例えば、スパンボンド法、フラッシュ紡糸法、メルトブロー法により製造された不織布などがある。このなかで、スパンボンド法により製造された不織布が好ましい。ポリエステル長繊維スパンボンド不織布においては、目付は10〜600g/m2 、好ましくは15〜300g/m2 、更に好ましくは15〜100g/m2 である。100g/m2 を越えると、フィルター濾材を、例えば、プリーツ型のエアフィルターに加工する際に加工がしにくくなり(例えば、折りにくくなり)、またコスト高となる傾向があるからである。
【0044】ポリエステル繊維不織布の種類としては、例えば、PET繊維不織布、PBT繊維不織布、芯成分がPETで鞘成分がPBTである芯鞘構造繊維製の不織布(PET/PBT芯鞘構造不織布)、芯成分が高融点PETで鞘成分が低融点PETである芯鞘構造繊維製の不織布(高融点PET/低融点PET芯鞘構造不織布)、PET繊維およびPBT繊維の複合繊維からなる不織布、高融点PET繊維および低融点PET繊維の複合繊維からなる不織布等があげられる。
【0045】なお、前記低融点PETとは、イソフタル酸、アジピン酸、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール等を共重合した共重合ポリエチレンテレフタレートをいい、前記高融点PET及び単にPETとは、実質的にテレフタル酸成分とエチレングリコール成分とからなる融点約260℃のレギューラー品をいう。また、前記PBTは他の共重合可能な成分との共重合体であってもよい。
【0046】また、前記フィルター濾材において、PTFE多孔膜と通気性支持材とは接着されて一体化されている。この接着方法としては、通気性支持材の一部を溶融して行う熱融着、ポリエステル、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等のホットメルト接着剤を用いた接着が好ましい。これらの一体化の態様は、通気性支持材の種類等に応じ、適宜選択して用いられる。
【0047】前記接着剤による一体化において、例えば、ポリエステル系ホットメルト接着剤を用いると有機物の発生が低く押さえられ、かつコスト的に有利である。前記ホットメルト接着剤を用いて接着する態様において、好ましく使用するポリエステル繊維材料は、高融点PET繊維、低融点PET繊維、高融点PET繊維と低融点PET繊維との混合繊維、高融点PET/低融点PET芯鞘繊維からなる不織布などのようなPET製不織布である。接着方法は、特に制限されず、公知の方法が適用できるが、通気性支持材の通気量を損なわないという理由により、スプレー塗布方式、スパイラルスプレー塗布方式、スロットスプレー塗布方式、メルトブローン塗布方式、プリントホイール塗布方式、リボンリップ塗布方式などの方法によるのが好ましい。
【0048】図6の断面図に、PTFE多孔膜2の両面に通気性支持材3、4を備えたフィルター濾材1の一例を示す。このフィルター濾材1において、前記PTFE多孔膜2の厚さは、通常、約2〜100μmであり、通気性支持材3、4としては、例えば、ポリエステル長繊維スパンボンド不織布(例えば東洋紡製品、繊度(単繊維の太さ):2デニール、目付が15〜100g/m2 、好適には20〜70g/m2 )から形成された通気性支持材が使用される。前記PTFE多孔膜と通気性支持材とは、例えば、ポリエステル系ホットメルト接着剤(例えば、ダイアボンド(商品名))を1〜20g/m2 、好適には2〜10g/m2 で塗布し、温度:160〜200℃の範囲で熱接着させることにより接着される。また、フィルター濾材全体の厚さは、通常、100〜1500μm好ましくは、100〜700μmである。また、フィルター濾材1の性能としては、圧力損失が10〜100mmH2O (空気透過流速条件:5.3cm/秒)、粒子径0.10〜0.12μmのDOPの捕集効率が99.0%以上(空気透過流速条件:5.3cm/秒)、孔径が0.2〜3μmの範囲が好ましい。本発明において、特に好ましいフィルター濾材は、ニューロファインR(商品名、ダイキン工業社製)である。
【0049】つぎに、本発明の清浄空気供給装置は、例えば、クリーンルームの空気ダクト管の排出口付近に取り付けて使用することができる。また、この他に、例えば、ファンと組み合わせて、半導体製造装置の空気取り入れ口や空気循環系に取り付けることができる。
【0050】本発明の清浄空気供給装置の用途は、特に制限されず、例えば、半導体製造用、電気電子機器製造用のクリーンルーム、医療、製薬、食品、バイオ関連産業等のクリーンルーム、家庭用空気清浄機、拡散熱処理炉、洗浄装置、ステッパーチャンバー、レジスト塗布現像装置、ストッカー、CMP装置等があげられる。
【0051】
【実施例】つぎに、実施例について説明する。
【0052】(実施例1)まず、エアフィルターユニットとして、ニューロファインR(ダイキン工業社製)を準備した。このエアフィルターユニットは、フィルター濾材にPTFE多孔膜を用いており、その性能は、以下に示すとおりである。
寸法:610mm×610mm×150mm圧力損失:10mmH2 O(空気透過流速条件:0.5cm/秒)
捕集効率:99.9999%(粒子径0.1〜0.12μDOPの場合)
【0053】他方、ハニカム構造タイプの一態様であるコルゲートタイプの通気性部材として、光触媒酸化チタンを担持したP−ST Bタイプ(ケージーパック株式会社製)を準備した(図2参照)。この通気性部材は、空気流通方向の厚みが10mmであり、前記水平シート11相互の距離は2.8mmであり、1ピッチ(波のピッチ)は5.9mmである。他方、前記エアフィルターユニットで用いた枠体と同じ寸法の枠体を作製し、この内部に前記通気性部材を収容した。そして、前記エアフィルターユニットの空気流路上流側に前記通気性部材を配位した状態で前記両者を組み合わせて、目的とする清浄空気供給装置を得た。
【0054】つぎに、この清浄空気供給装置の有機物除去性能を以下に示す方法により調べた。
【0055】図7に示すような密閉可能な空気循環系に、エアフィルターユニット20および光触媒機能を有する通気性部材10を配置した。図示のように、この空気循環系は、六方が壁64で覆われた四角い箱形状であり、変速駆動装置62と連結するファン61と、一つの壁64に取り付けられた1つの蛍光灯(20w)66と、グレーチング65と、気流の流路を形成する案内板68とを備える。そして、通気性部材10が前記蛍光灯66と対面しかつ空気流路の上流側に位置し、エアフィルターユニット20が空気流路の下流側に位置した状態で、前記両者10、20が流路途中に配置されている。また、前記グレーチング65も前記流路途中に配置されている。また、エアフィルターユニット20とグレーチング65との間には、ガスモニター(1302型、B&K社製)の検知部分67が位置している。この空気循環系の全容積は約2m3 である。また、この空気循環系における空気の循環は、つぎのとおりである。すなわち、変速駆動装置62によりファン61を回転させると気流が発生する。発生した気流は、案内板68および壁64に沿って流れて通気性部材10およびエアフィルターユニット20をこの順序で通過し、さらにグレーチング65を通過して、ファン61の位置まで戻るという順序で循環する(図中の矢印参照)。なお、エアフィルターユニット20の通過風速は、0.5m/分に調整されている。
【0056】この空気循環系を用い、以下のようにして有機物除去性能を調べた。まず、蛍光灯66が無灯火の状態で、ガスモニターの検知部分67からアセトアルデヒドを濃度が10ppmになるように空気循環系内に導入した。その30分後、アセトアルデヒド濃度を測定した結果、前記濃度は10ppmであり、24時間後の濃度も10ppmであった。つぎに、蛍光灯66を点灯して前記濃度の経時変化をガスモニターで測定した結果、24時間後のアセトアルデヒド濃度は8ppmに減少し、さらに24時間後(蛍光灯点灯48時間後)では6ppmに減少していた。
【0057】(実施例2)エアフィルターユニットとして、実施例1と同じものを準備した。
【0058】他方、以下に示すようにしてプリーツタイプの通気性部材を作製した。まず、酸化チタン(平均粒径21nm、日本エアロジル社製、酸化チタンP25)20重量%含有する焼結PTFEフィルムを5倍に一軸延伸した後、解繊装置を用い、平均繊維径20μm、平均長さ30mmの分岐を有する短繊維を作製した。つぎに、この端繊維をカード機を用い、目付100g/m2 、幅600mmのウエブを作製した。そして、このウエブを2枚のポリエチレンメッシュ(20メッシュ、NBC工業社製)で挟み、プリーティングマシンで高さ25mmの50ピッチ折り返し加工を行い、前記エアフィルターユニットの枠体とほぼ同じ寸法(600×600×25mm)の通気性部材を得た。この通気性部材において、全体厚みは約4mmであり、0.5m/秒の透過風速における圧力損失が1mmH2Oである。
【0059】そして、前記エアフィルターユニットの空気流路上流側に通気性部材を配置する状態で両者を組み合わせ、目的とする清浄空気供給装置を得た。
【0060】このようにして得られた清浄空気供給装置について、蛍光灯66に代えてブラックライト(ネオルミスーパー、15W、三菱電気社製)2本を備えた空気循環系(実施例1で使用)を用い、以下に示す方法で有機物除去性能を調べた。
【0061】まず、ブラックライト66が無灯火の状態で、ガスモニターの検知部分67からアセトアルデヒドを濃度が10ppmになるように空気循環系内に導入した。その24時間後、アセトアルデヒド濃度を測定した結果、前記濃度は10ppmであった。つぎに、2本のブラックライト66を点灯して前記濃度の経時変化をガスモニターで測定した結果、24時間後のアセトアルデヒド濃度は9ppmに減少し、さらに24時間後(ブラックライト点灯48時間後)では7ppmに減少し、ブラックライト点灯1000時間経過後には、アセトアルデヒドは検出されなかった。また、ブラックライト点灯1000時間経過後にフィルターユニットの性能を調べた結果、圧力損失が10mmH2 O(空気透過流速条件:0.5m/秒)、捕集効率が99.9999%(粒子径0.1〜0.12μmDOP)であった。
【0062】(実施例3)通気性部材として、実施例2と同じものを準備した。
【0063】他方、エアフィルターユニットとして、PPエレクトレットフィルター(ニューアトモスシリーズ、対フッ化水素酸用ULPAフィルター、日本無機社製)を準備した。この性能は、以下に示すとおりである。
寸法:610mm×610mm×150mm圧力損失:9mmH2 O(空気透過流速条件:0.5cm/秒)
捕集効率:99.999%(粒子径0.1〜0.12μDOPの場合)
【0064】そして、前記エアフィルターユニットの空気流路上流側に通気性部材を配置する状態で両者を組み合わせ、目的とする清浄空気供給装置を得た。このようにして得られた清浄空気供給装置について、実施例2で使用した空気循環系を用い、実施例2と同様の方法により有機物除去性能を調べた。
【0065】すなわち、初期のアセトアルデヒド濃度が10ppmになるように調整し、その後、2本のブラックライト66を点灯して、アセトアルデヒド濃度の経時変化をガスモニターで測定した。その結果、24時間後のアセトアルデヒド濃度は9ppmに減少し、さらに24時間後(ブラックライト点灯48時間後)では8ppmに減少し、ブラックライト点灯1000時間経過後には、アセトアルデヒドは検出されなかった。また、ブラックライト点灯1000時間経過後にフィルターユニットの性能を調べた結果、圧力損失が9mmH2 O(空気透過流速条件:0.5m/秒)、捕集効率が99.99%(粒子径0.1〜0.12μmDOP)であった。
【0066】なお、この結果を、実施例2と比較すると、PTFE多孔膜製フィルター濾材に用いたエアフィルターユニットを使用した本発明の清浄空気供給装置は、紫外線照射があっても、エアフィルターユニットの性能が経時的に維持されるという効果があるといえる。
【0067】
【発明の効果】以上のように、本発明の清浄空気供給装置は、光触媒機能を有する通気性部材と、浮遊微粒子除去機能を有するエアフィルターユニットとが、空気流路に配置されているものである。前記光触媒機能を有する通気性部材は、光照射があれば有機物を除去することができ理論的にはその機能に寿命がないため、本発明の装置は、長期間に渡ってDOP等の有機物を除去することができる。また、本発明の装置では、殺菌作用も有するため、医療用、製薬用、食品製造用等のクリーンルーム等のように微生物を排除する必要がある用途にも有効に使用できる。
【0068】そして、PTFE多孔膜を用いたフィルター濾材は、化学的に安定であり、前記光触媒機能発現のための紫外線が照射等されても性能低下がなく、また不純物の発生がなく、しかも優れたフィルター性能を有する。したがって、本発明の装置において、PTFE多孔膜製フィルター濾材を用いれば、有機物や不純物の発生なく長期間に渡って清浄空気を供給することができる。このため、本発明の清浄空気供給装置を、例えば、クリーンルームに適用すれば、その可動を停止することなく清浄状態を長期間保つことができ、製品の品質向上およびコスト低減に寄与できる。
【0069】また、本発明の光触媒を担持するPTFE繊維の集合体が支持材により支持されプリーツ加工された通気性部材は、従来のケミカルフィルターと異なり、長期間に渡ってガス状有機物を分解でき、殺菌作用を有し、またプレフィルターとしての機能をも有する。したがって、この通気性部材は、本発明の清浄空気供給装置に用いる他、他のエアフィルターと組み合わせて使用したり、単独で使用しても、空気の浄化に有用である。




 

 


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