ケミカルフィルタ及びクリーンルーム
【課題】低湿度の空気に対してもこの空気に含まれる汚染物質を効果的に吸着除去することが可能なケミカルフィルタ及びこれを備えたクリーンルームを提供する。
【解決手段】通過する空気に含まれた汚染物質を吸着除去する吸着体２１を備え、この吸着体２１で清浄化した空気２７を供給するためのケミカルフィルタ６において、清浄化した空気２７を供給する空気環境下で生産あるいは使用され、汚染物質が吸着することにより悪影響が生じる保護対象物を加工し、この加工した保護対象物を吸着体２１として備える。また、吸着体２１及び／又は吸着体２１に供給する空気２８を冷却する冷却装置２２を備える。
【解決手段】通過する空気に含まれた汚染物質を吸着除去する吸着体２１を備え、この吸着体２１で清浄化した空気２７を供給するためのケミカルフィルタ６において、清浄化した空気２７を供給する空気環境下で生産あるいは使用され、汚染物質が吸着することにより悪影響が生じる保護対象物を加工し、この加工した保護対象物を吸着体２１として備える。また、吸着体２１及び／又は吸着体２１に供給する空気２８を冷却する冷却装置２２を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケミカルフィルタ及びこれを備えたクリーンルームに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体や液晶デバイスの生産・開発用クリーンルームでは、各種の分子状・ガス状汚染物質の室内空気中濃度を低減させる必要がある。特に、クリーンルームの構成材料、室内装置、使用薬品等から室内に拡散するＤＢＰやＤＯＰ等の樹脂用可塑剤、ＢＨＴなどの酸化防止剤、リン酸エステル類などの難燃材、低分子環状シロキサン類は、シリコンウエハや液晶パネル用ガラス基板（保護対象物）の表面に吸着しやすく、リーク電流の増大や絶縁耐圧の低下など電気的特性に悪影響を及ぼすため、空気中から除去することが求められている。
【０００３】
そして、これらの分子状・ガス状汚染物質を除去するために、活性炭などの吸着剤を備えたケミカルフィルタで空気をろ過してクリーンルーム内への給気を行うようにしている。しかしながら、活性炭などをケミカルフィルタの吸着剤に用いた場合には、シリコンウエハやガラス基板に吸着しにくい物質も除去対象の汚染物質とともに吸着除去される。このため、吸着剤の性能が早期に低下し、頻繁に吸着剤の交換が必要になって、ランニングコストの増大を招くという問題があった。
【０００４】
これに対し、本願の発明者らは、シリコンウエハやガラス基板の半導体（保護対象物）を微細化し、このチップをケミカルフィルタの吸着剤（吸着体）として用いることを提案している（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。そして、このケミカルフィルタにおいては、汚染物質を含む空気が通過するとともに、シリコンウエハやガラス基板に悪影響を及ぼす汚染物質のみが選択的に吸着剤に吸着して除去される。これにより、クリーンルームの空気中の汚染物質の濃度を低減させつつ、吸着剤の性能が早期に低下することを防止できる。
【特許文献１】特開２００４−８４９７１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１８７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、フラットパネルディスプレイの技術動向から、有機ＥＬの普及が期待されている。また、携帯機器類の普及により高性能な電池類の開発が急ピッチで進められている。そして、これら有機ＥＬや高性能電池類などの製造には、分子状・ガス状汚染物質を除去することに加えて、低湿度に制御されたクリーンルームが必要になる。
【０００６】
このようにクリーンルームを低湿度に制御する場合には、低湿度の空気がケミカルフィルタを通過することで、吸着剤の表面水分量が減少し、汚染物質の除去効果が低下するおそれがある。すなわち、シリコンウエハやガラス基板を微細化してなる吸着剤への汚染物質の吸着現象は、吸着剤の表面の水分（吸着水）が一種のバインダーとして機能することにより生じるため、低湿度の空気が通過し、吸着剤の表面から吸着水が奪われることで、吸着剤の性能（汚染物質の除去効果）が低下するおそれが生じる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、低湿度の空気に対してもこの空気に含まれる汚染物質を効果的に吸着除去することが可能なケミカルフィルタ及びこれを備えたクリーンルームを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明のケミカルフィルタは、通過する空気に含まれた汚染物質を吸着除去する吸着体を備え、該吸着体で清浄化した空気を供給するためのケミカルフィルタであって、前記清浄化した空気を供給する空気環境下で生産あるいは使用され、前記汚染物質が吸着することにより悪影響が生じる保護対象物を加工し、該加工した保護対象物を前記吸着体として備えるとともに、前記吸着体及び／又は前記吸着体に供給する空気を冷却する冷却装置を備えていることを特徴とする。
【００１０】
この発明においては、清浄化した空気を供給する空気環境下で生産あるいは使用（開発）されるシリコンウエハやガラス基板などの保護対象物を加工し、この加工した保護対象物を吸着体として用いている。これにより、汚染物質を含む空気が通過するとともに、悪影響を及ぼす汚染物質のみを選択的に吸着体に吸着して除去することができ、クリーンルームなどの空気中の汚染物質の濃度を低減させつつ、吸着体の性能が早期に低下することを防止できる。
【００１１】
また、吸着体への汚染物質の吸着現象は、発熱現象であり、低温にするほど吸着体への汚染物質の吸着速度及び吸着量が増大する。このため、冷却装置で吸着体及び／又は吸着体に供給する空気を冷却することにより、汚染物質の吸着速度及び吸着量が増大し、吸着性能を高め、確実に汚染物質を除去することが可能になる。
【００１２】
さらに、このとき、吸着体に供給する空気が低湿度である場合においても、冷却装置で吸着体及び／又はこの吸着体に供給する空気を冷却して、ケミカルフィルタを通過する空気を露点付近まで冷却させることによって、吸着体の表面から吸着水が奪われることを防止でき、吸着体の性能（汚染物質の除去効果）を確保することが可能になる。また、このように低湿度の空気を冷却装置で露点付近まで冷却させることにより、この低湿度の空気中の水分が微量ながらケミカルフィルタ内で結露する。このため、ケミカルフィルタが水分トラップとしても機能し、低湿度の空気環境の維持にも有効となる。
【００１３】
また、本発明のケミカルフィルタにおいては、前記吸着体に供給する空気及び／又は前記通過する空気の温度及び湿度を計測する温湿度センサーと、該温湿度センサーの計測結果に基づいて前記冷却装置の駆動を制御する制御装置とを備えていることが望ましい。
【００１４】
この発明においては、温湿度センサーの計測結果に基づいて制御装置により冷却装置の駆動、すなわち、吸着体及び／又はこの吸着体に供給する空気の温度ひいてはケミカルフィルタを通過する空気の温度が制御される。これにより、空気中から保護対象物に悪影響を及ぼす汚染物質を確実に且つ高精度で除去することが可能になる。
【００１５】
本発明のクリーンルームは、上記のケミカルフィルタを備えて構成されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明においては、上記のケミカルフィルタを備えて構成されていることにより、このクリーンルームを低湿度で制御する場合においても、空気中の汚染物質の濃度を確実に低減させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のケミカルフィルタ及びクリーンルームによれば、ケミカルフィルタが、加工した保護対象物を吸着体として備えていることにより、活性炭などをケミカルフィルタの吸着剤（吸着体）に用いた場合と比較し、シリコンウエハやガラス基板などの保護対象物に吸着しやすい汚染物質を選択的に除去することが可能になる。これにより、吸着体の性能が早期に低下することがなく、ランニングコストを低減することが可能になる。
【００１８】
また、ケミカルフィルタが冷却装置を備えていることにより、汚染物質の吸着速度及び吸着量が増大し、吸着性能を高め、確実に汚染物質を除去することが可能になるとともに、吸着体に供給する空気が低湿度である場合においても、吸着体の表面から吸着水が奪われることを防止でき、汚染物質の除去効果を確保することが可能になる。さらに、ケミカルフィルタが水分トラップとしても機能し、低湿度の空気環境の維持にも有効となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係るケミカルフィルタ及びこれを備えたクリーンルームについて説明する。本実施形態は、例えば半導体や液晶デバイスの生産・開発用クリーンルームの空気環境を所定の清浄度で保持するためのケミカルフィルタ及びこれを備えたクリーンルームに関するものである。
【００２０】
本実施形態のクリーンルーム１（１ａ）は、図１に示すように、空調機２の駆動とともに外気３が中性能フィルタ４を介して空調機２に吸入され、さらに、この外気３が空調機２からＵＬＰＡ、ＨＥＰＡ等の第１高性能フィルタ５、ケミカルフィルタ６、第２高性能フィルタ７で順にろ過され、清浄化した空気が供給されるように構成されている。また、クリーンルーム１ａ（１）から一部の空気が排気８されるとともに、このクリーンルーム１ａ（１）内の多くの空気が送風機９の駆動とともに循環空気１０として給気側に返還されており、この循環空気１０が第３高性能フィルタ１１を介して浄化されて新しく吸入された外気３に合流するように構成されている。
【００２１】
一方、本実施形態のケミカルフィルタ６は、図１に示すように、第２高性能フィルタ７に付属した状態で設けられ、図２に示すように、ケーシング２０と吸着体２１と冷却装置２２と制御装置２３と温湿度センサー２４（温度センサー２４ａ、２４ｂ、湿度センサー２４ｃ、２４ｄ）とを備えて構成されている。
【００２２】
ケーシング２０は、例えば金属などの熱伝導性に優れた材料を用いて形成されており、第１高性能フィルタ５に繋がるダクト（空調機側ダクト２５）が一端側に、第２高性能フィルタ７に繋がるダクト（クリーンルーム側ダクト２６）が他端側に、互いに連通して接続されている。
【００２３】
吸着体２１は、清浄化した空気を供給する空気環境下で生産あるいは使用される保護対象物を加工したものであり、すなわち、本実施形態では、クリーンルーム１ａ（１）内で生産あるいは使用されるシリコンウエハやガラス基板等を板状に加工したり、破砕加工するなどして微細化したものであり、ケーシング２０の内部に適度な隙間を形成した状態で充填されている。なお、この吸着体２１は、吸着性能が比表面積に比例するため、微細に加工するほどに優れた吸着性能を発揮することになるが、あまり細かすぎると前記隙間を通過する空気の圧力損失が増加してエネルギー負荷が大きくなる。このため、吸着体２１は、０．１ｍｍ〜３ｍｍ程度の粒径で形成されていることが望ましい。
【００２４】
冷却装置２２は、例えばペルチェ素子などを用いて形成され、ケーシング２０を囲繞するように設けられている。また、冷却装置２２は、その冷却装置用電源２２ａが例えばパソコンなどの制御装置２３に繋げられ、この制御装置２３によって駆動が制御されている。さらに、温度センサー２４ａ、２４ｂと湿度センサー２４ｃ、２４ｄの一対の温湿度センサー２４が空調機側ダクト２５内とケーシング２０内とにそれぞれ配設されるとともに、制御装置２３に繋げられている。
【００２５】
ついで、上記構成からなるケミカルフィルタ６及びこれを備えたクリーンルーム１の作用及び効果について説明する。
【００２６】
本実施形態のクリーンルーム１においては、空調機２の駆動により外気３が中性能フィルタ４を介して空調機２に吸入され、この外気３が第１高性能フィルタ５でろ過されるとともに、送風機９の駆動によりクリーンルーム１ａ（１）から返還された循環空気１０が合流し、空調機側ダクト２５を通じてケミカルフィルタ６に供給される。
【００２７】
このとき、ケミカルフィルタ６の吸着体２１が、クリーンルーム１ａ（１）内で生産あるいは使用されるシリコンウエハやガラス基板等の細片であるため、この吸着体２１に供給される分子状・ガス状汚染物質を含んだ空気２８が吸着体２１の前記隙間を通過するとともに、シリコンウエハやガラス基板に吸着する汚染物質のみが選択的に吸着される。これにより、シリコンウエハやガラス基板に吸着して悪影響を及ぼす汚染物質が確実に吸着除去され、悪影響を及ぼすことのない他の物質が吸着体２１に吸着することがないため、吸着体２１の性能が早期に低下することがない。
【００２８】
また、本実施形態においては、空調機側ダクト２５を流通する空気（吸着体２１に供給する空気）と、吸着体２１の隙間を通過する空気（ケミカルフィルタ６を通過する空気）のそれぞれの温度と湿度が温湿度センサー２４で計測されている。さらに、これら温湿度センサー２４の計測結果に基づいて制御装置２３により冷却装置２２の駆動が制御され、冷却装置２２によってケーシング２０ひいては吸着体２１、さらに吸着体２１の隙間を通過する空気が所定の温度に冷却される。そして、吸着体２１への汚染物質の吸着現象は、低温であるほどに吸着速度及び吸着量が増大するため、冷却装置２２で吸着体２１を冷却することにより、汚染物質の吸着速度及び吸着量が増大し、吸着性能が高められ、確実に汚染物質が除去されることになる。
【００２９】
さらに、このように温湿度センサー２４の計測結果に基づき、制御装置２３により冷却装置２２の駆動（吸着体２１の温度、ケミカルフィルタ６を通過する空気の温度）が制御されることにより、シリコンウエハやガラス基板等に吸着して悪影響を及ぼす汚染物質が確実に且つ高精度で空気中から除去される。そして、このようにケミカルフィルタ６を通過した空気が第２高性能フィルタ７でろ過され、高精度で清浄化した空気がクリーンルーム１ａ（１）に供給される。
【００３０】
一方、例えば、空調機により、あるいは第１高性能フィルタ５とケミカルフィルタ６の間に設けた図示せぬ湿度調整装置により、空気の湿度を調整して、クリーンルーム１ａ（１）を低湿度に制御する場合には、例えば露点が−４０℃、２３℃における相対湿度が１％以下の超低湿度の空気２８がケミカルフィルタ６を通過することになり、吸着体２１の表面水分量が減少し、汚染物質の除去効果が低下するおそれが生じる。
【００３１】
これに対し、本実施形態においては、吸着体２１に供給される低湿度の空気２８の温度及び湿度が温湿度センサー２４で計測されているため、この温湿度センサー２４の計測結果に基づいて、制御装置２３がケミカルフィルタ６を通過する空気を露点付近まで冷却させるように冷却装置２２の駆動を制御する。そして、このように冷却装置２２で露点付近まで冷却された空気がケーシング２０内（吸着体２１の隙間）を通過すると、この空気が超低湿度である場合においても吸着体２１の表面に微量な結露水による被膜が形成される。これにより、吸着体２１の表面から吸着水が奪われることがなく、この結露水をバインダーとして汚染物質の吸着除去が促進され、吸着体２１の性能（汚染物質の除去効果）が確保される。また、このように低湿度の空気２８中の水分が微量ながらケミカルフィルタ６（ケーシング２０）内で結露することによって、ケミカルフィルタ６が水分トラップとしても機能することになり、クリーンルーム１ａ（１）の低湿度の空気環境の維持にも有効となる。
【００３２】
ここで、一般室内では、湿度の変化が大きいため、このように空気を露点近傍まで冷却すると、場合によっては大量の結露水が発生し不具合が生じるおそれもあるが、本実施形態においては、温湿度センサー２４で空気の温度及び湿度を計測し、この計測結果に基づき、制御装置２３によって冷却装置２２の駆動ひいては空気の冷却温度が制御されている。また、クリーンルーム１ａ（１）では、本来均一な温湿度制御が実施されていることから、結露を生じさせる露点の制御が比較的容易に行える。このため、吸着体２１の表面に汚染物質の吸着を阻害するほど大量の結露水が発生することはなく、確実に吸着体２１によって汚染物質が選択的に吸着除去される。
【００３３】
したがって、本実施形態のケミカルフィルタ６及びこれを備えたクリーンルーム１においては、ケミカルフィルタ６が、清浄化した空気を供給する空気環境下で生産あるいは使用（開発）されるシリコンウエハやガラス基板（保護対象物）を加工し、この加工した保護対象物を吸着体２１として備えていることにより、汚染物質を含む空気２８が通過するとともに、悪影響を及ぼす汚染物質のみを選択的に吸着体２１に吸着して除去することができ、クリーンルーム１の空気中の汚染物質の濃度を低減させつつ、吸着体２１の性能が早期に低下することを防止できる。これにより、活性炭などをケミカルフィルタの吸着剤（吸着体）に用いた場合と比較し、吸着体２１を頻繁に交換する必要がなく、ランニングコストを低減することが可能になる。
【００３４】
また、冷却装置２２で吸着体２１を冷却することにより、汚染物質の吸着速度及び吸着量が増大し、吸着性能を高め、確実に汚染物質を除去することが可能になる。
【００３５】
さらに、吸着体２１に供給する空気２８が低湿度である場合においても、冷却装置２１で吸着体２１を冷却して、ケミカルフィルタ６を通過する空気を露点付近まで冷却させることによって、吸着体２１の表面から吸着水が奪われることを防止でき、吸着体２１の性能を確保することが可能になる。また、このように低湿度の空気を冷却装置２２で露点付近まで冷却させることにより、この低湿度の空気中の水分が微量ながらケミカルフィルタ６内で結露する。このため、ケミカルフィルタ６が水分トラップとしても機能し、低湿度の空気環境の維持にも有効となる。
【００３６】
また、温湿度センサー２４の計測結果に基づいて制御装置２３により冷却装置２２の駆動、すなわち、吸着体２１及び／又はこの吸着体２１に供給する空気８の温度ひいてはケミカルフィルタ６を通過する空気の温度が制御されることにより、空気中から保護対象物に悪影響を及ぼす汚染物質を確実に且つ高精度で除去することが可能になる。
【００３７】
以上、本発明に係るケミカルフィルタ及びこれを用いたクリーンルームの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、冷却装置２２がケーシング２０を囲繞するように設けられ、この冷却装置２２によって吸着体２１を冷却することにより、ケミカルフィルタ６を通過する空気を冷却するものとしたが、空調機側ダクト２５（吸着体２１に対して空気の流通方向上流側）に冷却装置２２を設け、吸着体２１に供給する空気２８を予め冷却するように構成してもよい。この場合においても、ケミカルフィルタ６を通過する空気が冷却されているため、本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００３８】
また、必ずしも吸着体２１をケーシング２０内に充填してケミカルフィルタ６を構成することに限定しなくてもよく、例えば高性能フィルタ（第２高性能フィルタ７）に接着剤を用いて吸着体２１を一体に固着してケミカルフィルタを構成するなどしてもよい。
【００３９】
また、例えば吸着体２１と光触媒を混合してケーシング２０内に収容したり、光触媒を固定化した吸着体２１をケーシング２０内に充填するようにしてもよく、この場合には、照明器具から適宜光を照射することにより、吸着体２１に吸着された汚染物質を分解除去することが可能になり、吸着体２１の寿命を長期化してランニングコストをさらに低減することが可能になるとともに、ケミカルフィルタ６の維持管理の効率化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係るクリーンルームを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るケミカルフィルタを示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ クリーンルーム
１ａ クリーンルーム
２ 空調機
３ 外気
４ 中性能フィルタ
５ 第１高性能フィルタ
６ ケミカルフィルタ
７ 第２高性能フィルタ
８ 排気
９ 送風機
１０ 循環空気
１１ 第３高性能フィルタ
２０ ケーシング
２１ 吸着体
２２ 冷却装置
２２ａ 冷却装置用電源
２３ 制御装置
２４ 温湿度センサー
２５ 空調機側ダクト
２６ クリーンルーム側ダクト
２７ 清浄化した空気
２８ 吸着体に供給する空気
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケミカルフィルタ及びこれを備えたクリーンルームに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体や液晶デバイスの生産・開発用クリーンルームでは、各種の分子状・ガス状汚染物質の室内空気中濃度を低減させる必要がある。特に、クリーンルームの構成材料、室内装置、使用薬品等から室内に拡散するＤＢＰやＤＯＰ等の樹脂用可塑剤、ＢＨＴなどの酸化防止剤、リン酸エステル類などの難燃材、低分子環状シロキサン類は、シリコンウエハや液晶パネル用ガラス基板（保護対象物）の表面に吸着しやすく、リーク電流の増大や絶縁耐圧の低下など電気的特性に悪影響を及ぼすため、空気中から除去することが求められている。
【０００３】
そして、これらの分子状・ガス状汚染物質を除去するために、活性炭などの吸着剤を備えたケミカルフィルタで空気をろ過してクリーンルーム内への給気を行うようにしている。しかしながら、活性炭などをケミカルフィルタの吸着剤に用いた場合には、シリコンウエハやガラス基板に吸着しにくい物質も除去対象の汚染物質とともに吸着除去される。このため、吸着剤の性能が早期に低下し、頻繁に吸着剤の交換が必要になって、ランニングコストの増大を招くという問題があった。
【０００４】
これに対し、本願の発明者らは、シリコンウエハやガラス基板の半導体（保護対象物）を微細化し、このチップをケミカルフィルタの吸着剤（吸着体）として用いることを提案している（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。そして、このケミカルフィルタにおいては、汚染物質を含む空気が通過するとともに、シリコンウエハやガラス基板に悪影響を及ぼす汚染物質のみが選択的に吸着剤に吸着して除去される。これにより、クリーンルームの空気中の汚染物質の濃度を低減させつつ、吸着剤の性能が早期に低下することを防止できる。
【特許文献１】特開２００４−８４９７１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１８７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、フラットパネルディスプレイの技術動向から、有機ＥＬの普及が期待されている。また、携帯機器類の普及により高性能な電池類の開発が急ピッチで進められている。そして、これら有機ＥＬや高性能電池類などの製造には、分子状・ガス状汚染物質を除去することに加えて、低湿度に制御されたクリーンルームが必要になる。
【０００６】
このようにクリーンルームを低湿度に制御する場合には、低湿度の空気がケミカルフィルタを通過することで、吸着剤の表面水分量が減少し、汚染物質の除去効果が低下するおそれがある。すなわち、シリコンウエハやガラス基板を微細化してなる吸着剤への汚染物質の吸着現象は、吸着剤の表面の水分（吸着水）が一種のバインダーとして機能することにより生じるため、低湿度の空気が通過し、吸着剤の表面から吸着水が奪われることで、吸着剤の性能（汚染物質の除去効果）が低下するおそれが生じる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、低湿度の空気に対してもこの空気に含まれる汚染物質を効果的に吸着除去することが可能なケミカルフィルタ及びこれを備えたクリーンルームを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明のケミカルフィルタは、通過する空気に含まれた汚染物質を吸着除去する吸着体を備え、該吸着体で清浄化した空気を供給するためのケミカルフィルタであって、前記清浄化した空気を供給する空気環境下で生産あるいは使用され、前記汚染物質が吸着することにより悪影響が生じる保護対象物を加工し、該加工した保護対象物を前記吸着体として備えるとともに、前記吸着体及び／又は前記吸着体に供給する空気を冷却する冷却装置を備えていることを特徴とする。
【００１０】
この発明においては、清浄化した空気を供給する空気環境下で生産あるいは使用（開発）されるシリコンウエハやガラス基板などの保護対象物を加工し、この加工した保護対象物を吸着体として用いている。これにより、汚染物質を含む空気が通過するとともに、悪影響を及ぼす汚染物質のみを選択的に吸着体に吸着して除去することができ、クリーンルームなどの空気中の汚染物質の濃度を低減させつつ、吸着体の性能が早期に低下することを防止できる。
【００１１】
また、吸着体への汚染物質の吸着現象は、発熱現象であり、低温にするほど吸着体への汚染物質の吸着速度及び吸着量が増大する。このため、冷却装置で吸着体及び／又は吸着体に供給する空気を冷却することにより、汚染物質の吸着速度及び吸着量が増大し、吸着性能を高め、確実に汚染物質を除去することが可能になる。
【００１２】
さらに、このとき、吸着体に供給する空気が低湿度である場合においても、冷却装置で吸着体及び／又はこの吸着体に供給する空気を冷却して、ケミカルフィルタを通過する空気を露点付近まで冷却させることによって、吸着体の表面から吸着水が奪われることを防止でき、吸着体の性能（汚染物質の除去効果）を確保することが可能になる。また、このように低湿度の空気を冷却装置で露点付近まで冷却させることにより、この低湿度の空気中の水分が微量ながらケミカルフィルタ内で結露する。このため、ケミカルフィルタが水分トラップとしても機能し、低湿度の空気環境の維持にも有効となる。
【００１３】
また、本発明のケミカルフィルタにおいては、前記吸着体に供給する空気及び／又は前記通過する空気の温度及び湿度を計測する温湿度センサーと、該温湿度センサーの計測結果に基づいて前記冷却装置の駆動を制御する制御装置とを備えていることが望ましい。
【００１４】
この発明においては、温湿度センサーの計測結果に基づいて制御装置により冷却装置の駆動、すなわち、吸着体及び／又はこの吸着体に供給する空気の温度ひいてはケミカルフィルタを通過する空気の温度が制御される。これにより、空気中から保護対象物に悪影響を及ぼす汚染物質を確実に且つ高精度で除去することが可能になる。
【００１５】
本発明のクリーンルームは、上記のケミカルフィルタを備えて構成されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明においては、上記のケミカルフィルタを備えて構成されていることにより、このクリーンルームを低湿度で制御する場合においても、空気中の汚染物質の濃度を確実に低減させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のケミカルフィルタ及びクリーンルームによれば、ケミカルフィルタが、加工した保護対象物を吸着体として備えていることにより、活性炭などをケミカルフィルタの吸着剤（吸着体）に用いた場合と比較し、シリコンウエハやガラス基板などの保護対象物に吸着しやすい汚染物質を選択的に除去することが可能になる。これにより、吸着体の性能が早期に低下することがなく、ランニングコストを低減することが可能になる。
【００１８】
また、ケミカルフィルタが冷却装置を備えていることにより、汚染物質の吸着速度及び吸着量が増大し、吸着性能を高め、確実に汚染物質を除去することが可能になるとともに、吸着体に供給する空気が低湿度である場合においても、吸着体の表面から吸着水が奪われることを防止でき、汚染物質の除去効果を確保することが可能になる。さらに、ケミカルフィルタが水分トラップとしても機能し、低湿度の空気環境の維持にも有効となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係るケミカルフィルタ及びこれを備えたクリーンルームについて説明する。本実施形態は、例えば半導体や液晶デバイスの生産・開発用クリーンルームの空気環境を所定の清浄度で保持するためのケミカルフィルタ及びこれを備えたクリーンルームに関するものである。
【００２０】
本実施形態のクリーンルーム１（１ａ）は、図１に示すように、空調機２の駆動とともに外気３が中性能フィルタ４を介して空調機２に吸入され、さらに、この外気３が空調機２からＵＬＰＡ、ＨＥＰＡ等の第１高性能フィルタ５、ケミカルフィルタ６、第２高性能フィルタ７で順にろ過され、清浄化した空気が供給されるように構成されている。また、クリーンルーム１ａ（１）から一部の空気が排気８されるとともに、このクリーンルーム１ａ（１）内の多くの空気が送風機９の駆動とともに循環空気１０として給気側に返還されており、この循環空気１０が第３高性能フィルタ１１を介して浄化されて新しく吸入された外気３に合流するように構成されている。
【００２１】
一方、本実施形態のケミカルフィルタ６は、図１に示すように、第２高性能フィルタ７に付属した状態で設けられ、図２に示すように、ケーシング２０と吸着体２１と冷却装置２２と制御装置２３と温湿度センサー２４（温度センサー２４ａ、２４ｂ、湿度センサー２４ｃ、２４ｄ）とを備えて構成されている。
【００２２】
ケーシング２０は、例えば金属などの熱伝導性に優れた材料を用いて形成されており、第１高性能フィルタ５に繋がるダクト（空調機側ダクト２５）が一端側に、第２高性能フィルタ７に繋がるダクト（クリーンルーム側ダクト２６）が他端側に、互いに連通して接続されている。
【００２３】
吸着体２１は、清浄化した空気を供給する空気環境下で生産あるいは使用される保護対象物を加工したものであり、すなわち、本実施形態では、クリーンルーム１ａ（１）内で生産あるいは使用されるシリコンウエハやガラス基板等を板状に加工したり、破砕加工するなどして微細化したものであり、ケーシング２０の内部に適度な隙間を形成した状態で充填されている。なお、この吸着体２１は、吸着性能が比表面積に比例するため、微細に加工するほどに優れた吸着性能を発揮することになるが、あまり細かすぎると前記隙間を通過する空気の圧力損失が増加してエネルギー負荷が大きくなる。このため、吸着体２１は、０．１ｍｍ〜３ｍｍ程度の粒径で形成されていることが望ましい。
【００２４】
冷却装置２２は、例えばペルチェ素子などを用いて形成され、ケーシング２０を囲繞するように設けられている。また、冷却装置２２は、その冷却装置用電源２２ａが例えばパソコンなどの制御装置２３に繋げられ、この制御装置２３によって駆動が制御されている。さらに、温度センサー２４ａ、２４ｂと湿度センサー２４ｃ、２４ｄの一対の温湿度センサー２４が空調機側ダクト２５内とケーシング２０内とにそれぞれ配設されるとともに、制御装置２３に繋げられている。
【００２５】
ついで、上記構成からなるケミカルフィルタ６及びこれを備えたクリーンルーム１の作用及び効果について説明する。
【００２６】
本実施形態のクリーンルーム１においては、空調機２の駆動により外気３が中性能フィルタ４を介して空調機２に吸入され、この外気３が第１高性能フィルタ５でろ過されるとともに、送風機９の駆動によりクリーンルーム１ａ（１）から返還された循環空気１０が合流し、空調機側ダクト２５を通じてケミカルフィルタ６に供給される。
【００２７】
このとき、ケミカルフィルタ６の吸着体２１が、クリーンルーム１ａ（１）内で生産あるいは使用されるシリコンウエハやガラス基板等の細片であるため、この吸着体２１に供給される分子状・ガス状汚染物質を含んだ空気２８が吸着体２１の前記隙間を通過するとともに、シリコンウエハやガラス基板に吸着する汚染物質のみが選択的に吸着される。これにより、シリコンウエハやガラス基板に吸着して悪影響を及ぼす汚染物質が確実に吸着除去され、悪影響を及ぼすことのない他の物質が吸着体２１に吸着することがないため、吸着体２１の性能が早期に低下することがない。
【００２８】
また、本実施形態においては、空調機側ダクト２５を流通する空気（吸着体２１に供給する空気）と、吸着体２１の隙間を通過する空気（ケミカルフィルタ６を通過する空気）のそれぞれの温度と湿度が温湿度センサー２４で計測されている。さらに、これら温湿度センサー２４の計測結果に基づいて制御装置２３により冷却装置２２の駆動が制御され、冷却装置２２によってケーシング２０ひいては吸着体２１、さらに吸着体２１の隙間を通過する空気が所定の温度に冷却される。そして、吸着体２１への汚染物質の吸着現象は、低温であるほどに吸着速度及び吸着量が増大するため、冷却装置２２で吸着体２１を冷却することにより、汚染物質の吸着速度及び吸着量が増大し、吸着性能が高められ、確実に汚染物質が除去されることになる。
【００２９】
さらに、このように温湿度センサー２４の計測結果に基づき、制御装置２３により冷却装置２２の駆動（吸着体２１の温度、ケミカルフィルタ６を通過する空気の温度）が制御されることにより、シリコンウエハやガラス基板等に吸着して悪影響を及ぼす汚染物質が確実に且つ高精度で空気中から除去される。そして、このようにケミカルフィルタ６を通過した空気が第２高性能フィルタ７でろ過され、高精度で清浄化した空気がクリーンルーム１ａ（１）に供給される。
【００３０】
一方、例えば、空調機により、あるいは第１高性能フィルタ５とケミカルフィルタ６の間に設けた図示せぬ湿度調整装置により、空気の湿度を調整して、クリーンルーム１ａ（１）を低湿度に制御する場合には、例えば露点が−４０℃、２３℃における相対湿度が１％以下の超低湿度の空気２８がケミカルフィルタ６を通過することになり、吸着体２１の表面水分量が減少し、汚染物質の除去効果が低下するおそれが生じる。
【００３１】
これに対し、本実施形態においては、吸着体２１に供給される低湿度の空気２８の温度及び湿度が温湿度センサー２４で計測されているため、この温湿度センサー２４の計測結果に基づいて、制御装置２３がケミカルフィルタ６を通過する空気を露点付近まで冷却させるように冷却装置２２の駆動を制御する。そして、このように冷却装置２２で露点付近まで冷却された空気がケーシング２０内（吸着体２１の隙間）を通過すると、この空気が超低湿度である場合においても吸着体２１の表面に微量な結露水による被膜が形成される。これにより、吸着体２１の表面から吸着水が奪われることがなく、この結露水をバインダーとして汚染物質の吸着除去が促進され、吸着体２１の性能（汚染物質の除去効果）が確保される。また、このように低湿度の空気２８中の水分が微量ながらケミカルフィルタ６（ケーシング２０）内で結露することによって、ケミカルフィルタ６が水分トラップとしても機能することになり、クリーンルーム１ａ（１）の低湿度の空気環境の維持にも有効となる。
【００３２】
ここで、一般室内では、湿度の変化が大きいため、このように空気を露点近傍まで冷却すると、場合によっては大量の結露水が発生し不具合が生じるおそれもあるが、本実施形態においては、温湿度センサー２４で空気の温度及び湿度を計測し、この計測結果に基づき、制御装置２３によって冷却装置２２の駆動ひいては空気の冷却温度が制御されている。また、クリーンルーム１ａ（１）では、本来均一な温湿度制御が実施されていることから、結露を生じさせる露点の制御が比較的容易に行える。このため、吸着体２１の表面に汚染物質の吸着を阻害するほど大量の結露水が発生することはなく、確実に吸着体２１によって汚染物質が選択的に吸着除去される。
【００３３】
したがって、本実施形態のケミカルフィルタ６及びこれを備えたクリーンルーム１においては、ケミカルフィルタ６が、清浄化した空気を供給する空気環境下で生産あるいは使用（開発）されるシリコンウエハやガラス基板（保護対象物）を加工し、この加工した保護対象物を吸着体２１として備えていることにより、汚染物質を含む空気２８が通過するとともに、悪影響を及ぼす汚染物質のみを選択的に吸着体２１に吸着して除去することができ、クリーンルーム１の空気中の汚染物質の濃度を低減させつつ、吸着体２１の性能が早期に低下することを防止できる。これにより、活性炭などをケミカルフィルタの吸着剤（吸着体）に用いた場合と比較し、吸着体２１を頻繁に交換する必要がなく、ランニングコストを低減することが可能になる。
【００３４】
また、冷却装置２２で吸着体２１を冷却することにより、汚染物質の吸着速度及び吸着量が増大し、吸着性能を高め、確実に汚染物質を除去することが可能になる。
【００３５】
さらに、吸着体２１に供給する空気２８が低湿度である場合においても、冷却装置２１で吸着体２１を冷却して、ケミカルフィルタ６を通過する空気を露点付近まで冷却させることによって、吸着体２１の表面から吸着水が奪われることを防止でき、吸着体２１の性能を確保することが可能になる。また、このように低湿度の空気を冷却装置２２で露点付近まで冷却させることにより、この低湿度の空気中の水分が微量ながらケミカルフィルタ６内で結露する。このため、ケミカルフィルタ６が水分トラップとしても機能し、低湿度の空気環境の維持にも有効となる。
【００３６】
また、温湿度センサー２４の計測結果に基づいて制御装置２３により冷却装置２２の駆動、すなわち、吸着体２１及び／又はこの吸着体２１に供給する空気８の温度ひいてはケミカルフィルタ６を通過する空気の温度が制御されることにより、空気中から保護対象物に悪影響を及ぼす汚染物質を確実に且つ高精度で除去することが可能になる。
【００３７】
以上、本発明に係るケミカルフィルタ及びこれを用いたクリーンルームの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、冷却装置２２がケーシング２０を囲繞するように設けられ、この冷却装置２２によって吸着体２１を冷却することにより、ケミカルフィルタ６を通過する空気を冷却するものとしたが、空調機側ダクト２５（吸着体２１に対して空気の流通方向上流側）に冷却装置２２を設け、吸着体２１に供給する空気２８を予め冷却するように構成してもよい。この場合においても、ケミカルフィルタ６を通過する空気が冷却されているため、本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００３８】
また、必ずしも吸着体２１をケーシング２０内に充填してケミカルフィルタ６を構成することに限定しなくてもよく、例えば高性能フィルタ（第２高性能フィルタ７）に接着剤を用いて吸着体２１を一体に固着してケミカルフィルタを構成するなどしてもよい。
【００３９】
また、例えば吸着体２１と光触媒を混合してケーシング２０内に収容したり、光触媒を固定化した吸着体２１をケーシング２０内に充填するようにしてもよく、この場合には、照明器具から適宜光を照射することにより、吸着体２１に吸着された汚染物質を分解除去することが可能になり、吸着体２１の寿命を長期化してランニングコストをさらに低減することが可能になるとともに、ケミカルフィルタ６の維持管理の効率化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係るクリーンルームを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るケミカルフィルタを示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ クリーンルーム
１ａ クリーンルーム
２ 空調機
３ 外気
４ 中性能フィルタ
５ 第１高性能フィルタ
６ ケミカルフィルタ
７ 第２高性能フィルタ
８ 排気
９ 送風機
１０ 循環空気
１１ 第３高性能フィルタ
２０ ケーシング
２１ 吸着体
２２ 冷却装置
２２ａ 冷却装置用電源
２３ 制御装置
２４ 温湿度センサー
２５ 空調機側ダクト
２６ クリーンルーム側ダクト
２７ 清浄化した空気
２８ 吸着体に供給する空気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通過する空気に含まれた汚染物質を吸着除去する吸着体を備え、該吸着体で清浄化した空気を供給するためのケミカルフィルタであって、
前記清浄化した空気を供給する空気環境下で生産あるいは使用され、前記汚染物質が吸着することにより悪影響が生じる保護対象物を加工し、該加工した保護対象物を前記吸着体として備えるとともに、
前記吸着体及び／又は前記吸着体に供給する空気を冷却する冷却装置を備えていることを特徴とするケミカルフィルタ。
【請求項２】
請求項１記載のケミカルフィルタにおいて、
前記吸着体に供給する空気及び／又は前記通過する空気の温度及び湿度を計測する温湿度センサーと、該温湿度センサーの計測結果に基づいて前記冷却装置の駆動を制御する制御装置とを備えていることを特徴とするケミカルフィルタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のケミカルフィルタを備えて構成されていることを特徴とするクリーンルーム。
【請求項１】
通過する空気に含まれた汚染物質を吸着除去する吸着体を備え、該吸着体で清浄化した空気を供給するためのケミカルフィルタであって、
前記清浄化した空気を供給する空気環境下で生産あるいは使用され、前記汚染物質が吸着することにより悪影響が生じる保護対象物を加工し、該加工した保護対象物を前記吸着体として備えるとともに、
前記吸着体及び／又は前記吸着体に供給する空気を冷却する冷却装置を備えていることを特徴とするケミカルフィルタ。
【請求項２】
請求項１記載のケミカルフィルタにおいて、
前記吸着体に供給する空気及び／又は前記通過する空気の温度及び湿度を計測する温湿度センサーと、該温湿度センサーの計測結果に基づいて前記冷却装置の駆動を制御する制御装置とを備えていることを特徴とするケミカルフィルタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のケミカルフィルタを備えて構成されていることを特徴とするクリーンルーム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２９１６７５（Ｐ２００９−２９１６７５Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４５３６５（Ｐ２００８−１４５３６５）
【出願日】平成２０年６月３日（２００８．６．３）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３日（２００８．６．３）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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