(57)【要約】      （修正有）【課題】エネルギー消費を最小にしながら排出ガスを浄化するための、改良された空気浄化システムを提供する。【解決手段】空気供給装置１１は、その中に汚染物質を含有する空気流を空気浄化装置１２に送入するように構成される。空気浄化装置は、発電機１２１を含み、空気流から電気エネルギーを発生させるように構成される。空気浄化装置は、オゾン発生器１２２も含み、電気エネルギーによって駆動され、オゾンを生成して空気流から汚染物質を除去するように構成される。空気浄化装置は、外部から供給される電気エネルギーを利用することなく動作し、空気流から汚染物質を除去するために汚染物質捕捉材料も利用することなく浄化する。【選択図】図１
2020146607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気供給装置と空気浄化装置とを含む空気浄化システムであって、
前記空気供給装置は、その中に汚染物質を含有する空気流を前記空気浄化装置に送入するように構成され、
前記空気浄化装置は、
前記空気流から電気エネルギーを発生させるように構成された発電機と、
前記電気エネルギーによって駆動され、オゾンを生成して前記空気流をそれから前記汚染物質を除去することによって浄化するように構成されたオゾン発生器と、を含む、
空気浄化システム。
【請求項２】
前記空気浄化装置は、前記空気供給装置から前記空気流を受け取り、前記オゾン発生器から発生したオゾンを収容するように構成された容器をさらに含む、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項３】
前記容器内に収容されるオゾンは、約３００ｐｐｍから４９０ｐｐｍの濃度を有する、請求項２に記載の空気浄化システム。
【請求項４】
前記空気供給装置は、湿式スクラバーまたは乾式スクラバーである、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項５】
前記空気流は、約１０ｍ／秒から１４ｍ／秒の速度を有する、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項６】
前記発電機は、水平軸風力タービンまたは垂直軸風力タービンである、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項７】
前記オゾン発生器は、紫外線オゾン発生器、コロナ放電オゾン発生器、低温プラズマオゾン発生器または電解オゾン発生器である、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項８】
前記汚染物質は、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、イソプレン、ヘキセン、ベンゼン、トルエン、ジクロロジフルオロメタン、エタノール、トリクロロフルオロメタン、アセトン、ジクロロメタン、クロロトリフルオロメタン、２−メチルペンタン、２−メチルヘキサン、ｍ−キシレン、１，２，４−トリメチルベンゼン、イソプロパノール、塩化メチレンおよびそれらの組み合わせからなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物で構成される、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項９】
前記空気浄化装置は、
前記発電機によって作り出された電気エネルギーを貯蔵するように構成された電気エネルギー貯蔵装置と、
前記発電機と前記電気エネルギー貯蔵装置とに接続された充電制御装置であって、前記充電制御装置は、前記発電機または前記電気エネルギー貯蔵装置からの充電および放電を制御するように構成された、充電制御装置と、
をさらに含む、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項１０】
前記発電機は、直流（ＤＣ）発電機である、請求項９に記載の空気浄化システム。
【請求項１１】
前記電気エネルギー貯蔵装置は、約１０ボルトから１５ボルトの電位と、約５Ａｈから１０Ａｈの容量とを有する、請求項１０に記載の空気浄化システム。
【請求項１２】
前記発電機によって発生した電気エネルギーは、０．３ｋＷｈ／日より大きい、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項１３】
前記オゾンは、前記空気浄化システムによって約５ｇ／ｋＷｈから１５０ｇ／ｋＷｈの効率で生成される、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項１４】
前記空気浄化装置は、実質的に、前記空気浄化システムの外部から供給されるいかなる追加電気エネルギーも利用することなく動作し；前記空気流は、実質的に、前記空気流から前記汚染物質を除去するためにいかなる汚染物質捕捉材料も利用することなく浄化される、請求項１に記載の空気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全体として、空気浄化システムの分野に関する。より詳しくは、本開示は、オゾンを生成して空気流中に含まれる汚染物質を浄化する空気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理は、都市下水から人間の活動によって生じた汚染物質を除去するプロセスである。下水処理時の有機物質の分解プロセスには好気性生物および嫌気性生物を含むさまざまな微生物が関与し、この分解プロセスは、バイオガスおよび毒性化学物質を作り出す。有害な化合物を除去するために湿式スクラバーが広く用いられ、下水処理プラントにおいて典型的に建設される。湿式スクラバーは、チャンバー内の標的汚染物質または化合物と洗浄溶液（特定の標的化合物と反応することができる水ミストおよび／または液体化学品を含む）との接触によって、さまざまな汚染物質を、それらが環境に放出される前に排出ガスから除去するように設計される。最終的に、専用の処分とその後の処理のために十分に噴霧された液体によって標的汚染物質または化合物が集められ、浄化されたガスは、湿式スクラバーの出口を通って排出される。
【０００３】
湿式スクラバーの機能の進歩にも関わらず、汚染物質が環境に入ることを防ぐ効率は、装置全体が適切にまたは頻繁に保全されなければ漸減する。かなりの臭気物質が排出される場合があり、このことが近隣住民にとってのトラブルの原因となる。さらに、下水処理のプロセスは、大量のエネルギーを消費し、このことがエネルギー効率への現代の要求を満たさない。
【０００４】
以上を考慮すると、関連分野において、エネルギー消費を最小にしながら排出ガスを浄化するための改良されたシステムが求められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下は、読者に基本的な理解を提供するために、本開示の簡略化された要約を示す。この要約は、本開示の詳細に及ぶ概要ではなく、本発明の主な要素／重要な要素を特定するものでも本発明の範囲を詳述するものでもない。その唯一の目的は、本明細書に開示されるいくつかの概念を、後に示されるより詳細な記載への前触れとして、簡略化された形で示すことである。
【０００６】
本明細書において具体化され広義に記載されるように、本開示は、エネルギー消費を最小にしながら排出ガスを浄化するための自己駆動型装置を有する改良された浄化システムを提供することを目的とする。
【０００７】
したがって、本開示の一側面は、空気供給装置と空気浄化装置とを含む空気浄化システムを目的とする。本空気浄化システムの空気供給装置は、その中に汚染物質を含む空気流を空気浄化装置の中に供給するように構成される。空気浄化装置は、発電機とオゾン発生器とを含む。発電機は、前記空気流から電気エネルギーを発生させるように構成される。オゾン発生器は、この電気エネルギーによって駆動され、オゾンを生成して前記空気流を、それから汚染物質を除去することによって浄化するように構成される。
【０００８】
本開示の実施形態によれば、空気浄化装置は、実質的に、空気浄化システムの外部から供給されるいかなる追加の電気エネルギーも利用することなく動作する。空気流は、実質的に、空気流から汚染物質を除去するためにいかなる汚染物質捕捉材料も利用することなく浄化される。
【０００９】
いくつかの任意選択の実施形態において、空気浄化装置は、空気供給装置から空気流を受け取り、オゾン発生器から発生したオゾンを収容するように構成された容器をさらに含む。これらの実施形態において、容器内に収容されるオゾンは、約３００ｐｐｍから４９０ｐｐｍの濃度を有する。
【００１０】
本開示のいくつかの実施形態によれば、空気供給装置は、湿式スクラバーまたは乾式スクラバーである。
【００１１】
本開示の好ましい実施形態によれば、空気流は、約１０ｍ／秒から１４ｍ／秒の速度を有する。
【００１２】
本開示の特定の実施形態によれば、発電機は、水平軸風力タービンまたは垂直軸風力タービンである。
【００１３】
本開示の実施形態によれば、オゾン発生器は、紫外線オゾン発生器、コロナ放電オゾン発生器、低温プラズマオゾン発生器または電解オゾン発生器である。
【００１４】
いくつかの実施形態において、汚染物質は、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、イソプレン、ヘキセン、ベンゼン、トルエン、ジクロロジフルオロメタン、エタノール、トリクロロフルオロメタン、アセトン、ジクロロメタン、クロロトリフルオロメタン、２−メチルペンタン、２−メチルヘキサン、ｍ−キシレン、１，２，４−トリメチルベンゼン、イソプロパノール、塩化メチレンおよびそれらの組み合わせからなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物で構成される。
【００１５】
本開示のいくつかの任意選択の実施形態において、空気浄化装置は、発電機によって発生した電気エネルギーを貯蔵するように構成された電気エネルギー貯蔵装置と、発電機および電気エネルギー貯蔵装置に接続された充電制御装置とをさらに含む。このような場合、充電制御装置は、発電機または電気エネルギー貯蔵装置からの充電および放電を制御するように構成される。これらの実施形態において、発電機は直流（ＤＣ）発電機である。
【００１６】
本開示の特定の実施例によれば、電気エネルギー貯蔵装置は、約１０ボルトから１５ボルトの電位と、約５Ａｈから１０Ａｈの容量とを有する。
【００１７】
本開示の特定の実施例によれば、発電機によって発生する電気エネルギーは、０．３ＫＷｈ／日より大きい。
【００１８】
本開示の特定の実施例によれば、オゾンは、空気浄化システムによって約５ｇ／ｋＷｈから１５０ｇ／ｋＷｈの効率で生成される。
【００１９】
上記の構成によって、本開示の空気浄化システムは、自己駆動型空気浄化システムを含み、自己駆動型空気浄化システムにおいて、オゾン発生器は、空気流から変換された電気によって駆動されるだけであり、オゾン発生器は、いかなる外部電気も利用することなくオゾンを生成して空気流を浄化し、それによって本システムの省エネルギーをもたらす。
【００２０】
本開示の付随的な特徴および利点の多くは、添付の図面と関連して考慮される以下の詳細な記載を参照すればよりよく理解される。
【００２１】
本発明は、添付の図面と関連付けて読まれる以下の詳細な記載から、より良好に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本開示の第１の実施形態による空気浄化システム１を例示する図である。
【図２】本開示の第２の実施形態による空気浄化装置２２を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
慣例に従って、記載されているさまざまな特徴／要素は、一定の比率で描かれておらず、その代りに本発明に関連する特定の特徴／要素を最もよく例示するように描かれている。また、さまざまな図面中の類似の参照番号および記号は、類似の要素／部品を示すために用いられる。
【００２４】
添付の図面と関連付けて下に提供される詳細な記載は、本実施例の記載として意図され、本実施例を構築または利用することができる唯一の形を表すものではない。本記載は、実施例の機能と実施例を構築および動作させるための工程の配列とを示す。しかし、異なる実施例によって同じまたは同等な機能および配列が実現されてもよい。
【００２５】
Ｉ．定義
便宜上、明細書、実施例および添付の請求項中で使用される特定の用語がここに集められている。本明細書中で特に断らない限り、本開示において使用される科学用語および技術用語は、当業者によって普通に理解および使用される意味を有するものである。また、状況によって必要とならない限り、単数形の用語は、同じ用語の複数形を含み、複数形の用語は、単数形を含むと理解される。詳しくは、本明細書および請求項中で使用されるとき、単数形「ａ」および「ａｎ」は、状況が明確に異ならない限り、複数の参照物を含む。また、本明細書および請求項中で使用されるとき、用語「少なくとも１つの」および「１つ以上」は、同じ意味を有し、１、２、３または４以上を含む。
【００２６】
本発明の広義の範囲を示す数値範囲およびパラメータは近似であるにもかかわらず、特定の実施例中で示される数値は、できるだけ正確に報告されている。しかし、いずれの数値も、それぞれの試験測定値に見いだされる標準偏差の結果として必然的に生じる特定の誤差を固有に含む。また、本明細書中で用いられるとき、用語「約」は一般に、与えられた値または範囲の１０％、５％、１％または０．５％の範囲内を意味する。あるいは、用語「約」は、当業者によって考慮されるとき、許容可能な平均値の標準誤差の範囲内を意味する。運転例／実施例中を除き、または特に断らない限り、本明細書中に開示される材料の量、時間の長さ、温度、運転条件、量の比およびそれらの類似物についてのものなどの数値範囲、量、値および百分率のすべては、すべての事例において用語「約」によって修飾されると理解されるべきである。よって、特に断らない限り、本開示および添付の請求項中に示される数値パラメータは、所望のように変動させることができる近似値である。少なくとも各数値パラメータは、少なくとも、報告される有効桁数を考慮し、かつ通常の丸め技法を適用することによって解釈されるべきである。
【００２７】
本明細書において使用される用語「汚染物質」は、本来ある筈のない空気中にあって人間および生態系に悪影響を及ぼすことができるあらゆる物質を指す。この物質は、固体粒子、液滴またはガスであってよい。本開示において、汚染物質は詳しくは、下水処理時に生成される揮発性有機化合物（ＶＯＣ）などの臭気化合物を指す。ＶＯＣの例は、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、イソプレン、ヘキセン、ベンゼン、トルエン、ジクロロジフルオロメタン、エタノール、トリクロロフルオロメタン、アセトン、ジクロロメタン、クロロトリフルオロメタン（Ｒ−１３）、２−メチルペンタン、２−メチルヘキサン、ｍ−キシレン、１，２．４−トリメチルベンゼン、イソプロパノールおよび塩化メチレンを含む。
【００２８】
本明細書中で用いられる用語「汚染物質捕捉材料」は、物理的手段または化学的手段によって環境中の汚染物質を捕捉するか、捕獲するか、吸収するかまたは反応することができるあらゆる材料を指す。浄化システムにおいて普通に利用される汚染物質捕捉材料は、さまざまな形および組織を備える。たとえば、汚染物質を捕捉する手段の例は、ガラス繊維、ポリプロピレン、ポリウレタンフォーム、活性炭または綿で作られた布フィルター；金属（たとえば銀イオン、コバルトイオンおよびニッケルイオン等）で構成された静電集塵機；光触媒（たとえばＴｉＯ２、ＧａＰおよびＧａＡｓ）；および高電圧によって生成されるイオン性空気分子（たとえばＮ２−またはＯ２−）を含むがそれらに限定されない。
【００２９】
ＩＩ．発明の記載
本発明は、エネルギー消費を最小にしながら排出ガスを浄化するための自己駆動型装置を有する空気浄化システムを提供することを目的とする。
【００３０】
したがって、本開示の第１の側面は、空気浄化システム１を目的とする。図１を参照すると空気浄化システム１が示されている。空気浄化システム１は、空気供給装置１１と空気浄化装置１２とを含む。空気供給装置１１は、空気流（図１において「Ａ」として示される）を発生させ空気浄化装置１２の中に供給するように構成される。この例示的実施において、空気流は、空気供給装置１１中で機械的手段（たとえばファン、タービンまたは空気ポンプ）によって能動的／受動的に作り出すことができ、続いて空気浄化装置１２の中に導かれる。いくつかの実施形態において、空気供給装置１１は、煙道、スクラバー、排気口または排気管であってよいがそれらに限定されない。好ましい実施形態において、本空気供給装置１１は、スクラバー（湿式スクラバーまたは乾式スクラバーを含む）であり；内部に配置された空気ポンプのファンによって作り出された空気流（または風）によって、能動的にガスを排出する。スクラバーの通常の構成は、当分野において周知であり、したがって簡潔さを目的として本明細書においては省略される。いくつかの実施形態において、空気流は、約１０ｍ／秒から１４ｍ／秒、好ましくは約１０．１ｍ／秒から１３ｍ／秒、より好ましくは約１０．５ｍ／秒から１２．９ｍ／秒の速度でスクラバーから放出される。
【００３１】
空気供給装置１１によって提供される空気流が汚染物質を含有することは注意に値する。本開示の実施形態によれば、汚染物質は、空気流とともに排出ガスとして移動する。典型的には、空気流中の汚染物質は、気相物質、たとえば炭素酸化物（ＣＯＸ；式中、ｘは、１と２との間の範囲の整数である）、硫黄酸化物（ＳＸＯＹ；式中、ｘは、１と７との間の範囲の整数であり；ｙは、１と３との間の範囲の整数である）、窒素酸化物（ＮＯＸ；式中、ｘは、１と２との間の範囲の整数である）および揮発性有機化合物（ＶＯＣ）；ならびに固体物質または液体物質、たとえば粒子を含む。本開示のいくつかの実施形態によれば、空気供給装置１１によって提供される排出ガス中の汚染物質は、ＶＯＣを含み、ＶＯＣは、典型的には臭気物質である。ＶＯＣの例は、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、イソプレン、ヘキセン、ベンゼン、トルエン、ジクロロジフルオロメタン、エタノール、トリクロロフルオロメタン、アセトン、ジクロロメタン、クロロトリフルオロメタン（Ｒ−１３）、２−メチルペンタン、２−メチルヘキサン、ｍ−キシレン、１，２，４−トリメチルベンゼン、イソプロパノールおよび塩化メチレンを含むが、これらに限定されない。
【００３２】
空気浄化装置１２は、空気供給装置１１の下流に配置される。いくつかの任意選択の実施形態において、空気供給装置１１と空気浄化装置１２とは、空気流を空気浄化装置１２の中に導く管または空気通路によって互いに物理的に接続することができる。特定の実施形態において、空気浄化装置１２は、空気供給装置１１から少し離して、物理的に接続されることなく配置される。好ましくは、空気浄化装置１２と空気供給装置１１とは、互いに１．２メートル以下、たとえば１．１メートル以下、１メートル以下、０．９メートル以下、０．８メートル以下、０．７メートル以下、０．６メートル以下、０．５メートル以下、０．４メートル以下、０．３メートル以下、０．２メートル以下または０．１メートル以下離される。あるいは、空気供給装置１１と空気浄化装置１２とは、それらの間にまったく空間なく互いに隣接している。いくつかの実施形態において、空気供給装置１１と空気浄化装置１２とは、互いから１メートルを超えては離されない。特定の好ましい実施形態において、空気供給装置１１と空気浄化装置１２とは、互いから７０センチメートルを超えては離されない。
【００３３】
空気浄化装置１２は、発電機１２１とオゾン発生器１２２とを含む。発電機１２１は、空気供給装置１１によって提供される前記空気流から電気エネルギーを発生させるように構成される。いくつかの実施形態において、発電機１２１は、空気浄化装置１２の入口（図示せず）の隣に配置される。運転時、空気供給装置１１からの空気流は、入口を通って空気浄化装置１２、次に発電機１２１に入り、発電機１２１は、通過する空気流によって起動され、それによって電気エネルギーを発生させる。好ましくは、発電機１２１は、風の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する風力エネルギー変換機である。風力エネルギー変換機の例は、水平軸風力タービンおよび垂直軸風力タービンを含むがそれらに限定されない。好ましい実施形態において、発電機１２１は、水平軸風力タービンである。本開示によれば、発電機によって発生する電気エネルギーは、０．３ｋＷｈ／日より大きいか、または好ましくは０．３５ｋＷｈ／日より大きい。
【００３４】
依然として図１を参照すると、オゾン発生器１２２は、オゾン（図１においては「Ｏ」として示される）を生成して空気流中に存在する汚染物質を除去し、それによって空気供給装置１１から送られる空気流を浄化するように構成される。本開示によれば、オゾン発生器１２２は、電気的に発電機１２１に接続され、それから作り出される電気エネルギーによって駆動される。いくつかの実施形態において、オゾン発生器１２２は、通常の空気（特に酸素分子および水分子）をオゾンに変え、オゾンは、ＶＯＣと反応し、続いてＶＯＣの分解という結果を生じ、空気供給装置１１から提供される排出ガスを浄化する。オゾンは、当分野において知られている任意の化学反応および原理に従って発生させるかまたは合成することができる。オゾン発生器の例は、紫外線オゾン発生器、コロナ放電オゾン発生器、低温プラズマオゾン発生器および電解オゾン発生器を含むがそれらに限定されない。一つの好ましい実施形態において、オゾン発生器は、コロナ放電オゾン発生器である。オゾン発生器１２２は、発電機１２１によって作り出される電気エネルギーによって駆動されるので、空気浄化システム１のオゾン生成効率は、２４時間の範囲内での発電の総量に対するオゾン収量の総量の比として計算することができる。本実施形態によれば、空気浄化システム１は、約５から１５０ｇ／ｋＷｈ、たとえば５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５および１５０ｇ／ｋＷｈのオゾン生成効率を有する。一つの好ましい実施形態において、効率は、約１０ｇ／ｋＷｈである。別の好ましい実施形態において、効率は、約１４６ｇ／ｋＷｈである。
【００３５】
要するに、空気浄化装置１２の発電機１２１は、空気流を電気エネルギーに変換し、こうして作り出される電気エネルギーによってのみ駆動されるオゾン発生器１２２は、空気流中の存在する汚染物質を除去するのに十分な量のオゾンを生成する。したがって、本開示の空気浄化装置１２は、それが自身の作り出したエネルギーを消費するだけなので、自己駆動型または自己持続可能装置であると言うことができる。この構成によって、本開示の空気浄化装置１２は、実質的に、空気浄化システム１の外部から供給されるいかなる追加電気エネルギーも利用することなく運転される。
【００３６】
空気浄化装置１２に送入される空気流は、実質的に、オゾンによってのみ浄化されることに留意すべきである。一般に、物理的原理または化学反応による浄化能力を含む多くの物質（たとえば活性炭、銀イオン、およびアニオン）を通常の空気浄化システムにおいて汚染物質捕捉材料として利用することができる。しかし、本開示の空気浄化装置１２は、いかなる前記汚染物質捕捉材料を含有することも生成することもなく、その結果、その中に送入された空気流は、実質的に、空気流から汚染物質を除去するためにいかなる汚染物質捕捉材料も利用することなく浄化される。言い換えると、本開示の空気浄化装置１２の空気浄化作用は、オゾン（Ｏ３）分子だけを用いて実現することができる。したがって、本開示の空気浄化システム１は、最小のエネルギー消費で最大の空気浄化作用を実現することができる。
【００３７】
本開示のその他の実施形態によれば、空気浄化システムの代替構成が提供される。構造の点から考えると、この実施形態における空気浄化システムも、空気浄化装置が異なる構成となることを除けば、空気供給装置と空気浄化装置とを含む。
【００３８】
図２を参照すると本開示の別の実施形態による空気浄化装置２２が示されている。空気浄化装置２２は、少なくとも発電機２２１、オゾン発生器２２２、電気エネルギー貯蔵装置２２３および充電制御装置２２４によって構成され、これらは、すべて容器２２０の中に収容されている。さらに、周囲の環境からまたは上記の空気供給装置（図２に示さず）から空気流（図２にＡとして示す）を受け取るために、および空気浄化装置２２によって浄化された空気（図２にＡ’として示す）を排出するために、容器２２０の壁に入口２２０１と出口２２０２とがそれぞれ作り出される。実際には、本開示の発電機２２１（すなわち風力タービン）は、入口２２０１の下流に、好ましくは入口２２１０の近くに、または隣接して配置され、その結果、発電機２２１は、入口２２０１を通って入る空気流によって直ちに起動することができる。オゾン発生器２２２は、発電機２２１から発生した電気がオゾン発生器２２２からのオゾンの生成を駆動することができるような仕方で発電機２２１に結合される。こうして生成されたオゾンは、今度は、空気流とともにやって来るあらゆる汚染物質を分解することができる。このようにして、容器２２０の中にオゾンが次第に蓄積し、容器２２０の中では、容器２２０の中の蓄積オゾンの増加とともに汚染物質の分解が増加する。本開示の実施形態によれば、容器２２０の中に蓄積したオゾンは、約３００から４９０ｐｐｍの範囲内、たとえば３００、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０、４００、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０、４８０または４９０ｐｐｍであってよい。いくつかの好ましい実施形態において、蓄積したオゾンは約３１０から４７０ｐｐｍ、より好ましくは約３３２から４６５ｐｐｍ；さらに好ましくは約３９８から４５９ｐｐｍである。容器２２０の中に収容された空気流は、蓄積したオゾンと十分な時間接触した後に、浄化される。清浄な空気（図２にＡ’として示す）は、次に出口２２０２を通って容器２２０を出る。
【００３９】
本開示の実施形態によれば、容器２２０は、プラスチック、ガラス、ポリマー樹脂、木材等を含むがそれらに限定されないいずれの周知材料で作られてもよい。一つの好ましい実施形態において、容器２２０は、透明アクリルで作られている。
【００４０】
依然として図２を参照すると、空気浄化装置２２０は、電気エネルギー貯蔵装置２２３と充電制御装置２２４とをさらに含んでよい。電気エネルギー貯蔵装置２２３は、電気的に発電機２２１に接続されてそれから作り出される電気エネルギーを貯蔵する。充電制御装置２２４は、発電機２２１と電気エネルギー貯蔵装置２２３との両方に結合され、発電機２２１と電気エネルギー貯蔵装置２２３との電気の充電と放電とを制御するように構成される。実際には、発電機２２１は、前述のように水平軸風力タービンであってよく、電気エネルギー貯蔵装置２２３は、予め定められた電位を有するバッテリーであってよく、充電制御装置２２４は、強風時に負荷（すなわちバッテリーの電位）の過充電を回避するために入って来る空気流の速度に応じて電気回路を制御する風力タービン制御装置であってよい。典型的には、充電制御装置２２４が、バッテリーは過充電されつつあることを検出したら、デューティーサイクルを低下させ、そのことがバッテリーと発電機２２１との間の充電電流を低下させる。これは、また負荷から発電機２２１を切り離し、それがより速く回転する原因となる。発電機２２１が最大速度に近ければ、代りに捨て負荷を加えることができ、次に充電制御装置２２４が発電機２２１を減速させ、その電力生産を低下させる。一つの好ましい実施形態において、発電機２２１は、直流（ＤＣ）を発生する。他の好ましい実施形態において、電気エネルギー貯蔵装置２２３の電位は、１０ボルトから１５ボルトであり、その容量は５Ａｈから１０Ａｈである。
【００４１】
本開示の目的は、エネルギー消費を最小にすることであるから、充電制御装置２２４が発電機２２１によって作り出される電気エネルギーだけによって駆動されることに注意する価値がある。言い換えると、空気浄化装置２２に含まれるすべての要素は、いかなる外部電気によっても駆動されない。
【００４２】
上記構成によって、本開示の本空気浄化システムは、電力を効率的に利用することによって排気ガスを浄化する目的を実現し、省エネルギーをもたらす。
【００４３】
以下の実施例は、本発明の特定の側面を明らかにするため、および本発明の実施において当業者を助けるために提供される。これらの実施例は、いかなる仕方でも本発明の範囲を限定するとは決して見なされるべきでない。これ以上委曲を尽さなくても、当業者は、本明細書における記載に基づいて本発明をその最大限まで利用することができると考えられる。本明細書に引用されたすべての刊行物は、参照によってそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
【実施例】
【００４４】
実施例１  空気浄化装置の構築
空気浄化装置を収容し、空気を収容するために透明アクリルボックス（サイズ：３０ｃｍ×４０ｃｍ×４５ｃｍ）を準備した。空気の入口および出口として使用するためにボックスの左側と右側とに２つの開口をそれぞれ作った。入口の隣に水平軸風力タービンを配置した。さらに、アクリルボックスの中に風力タービン制御装置（５０Ｗ抵抗器、３４２４Ｄ１１０、ＨＯＰＯＯＬを含む）、バッテリー（ＧＴＸ７Ａ−Ｂｓ、ＧＳバッテリー）およびセラミックコロナ放電オゾン発生器（ＤＣ１２Ｖ２ｇＣ、Ｓｈｅｎｇｙａｏ）を配置した。各要素の詳細仕様を以下のように表示する。
【００４５】
水平軸風力タービン
−定格電圧：直流１２〜１２０Ｖ
−定格電力：５０Ｗ
−重量：４１１ｇ
−定格速度：１０００〜３０００ｒｐｍ
−ローター直径：２７．５ｃｍ
【００４６】
風力タービン制御装置
−定格電圧：１２Ｖ
−最大出力電流：１５Ａ
−待機電流：２ｍＡ
−カットオフ電圧：１４Ｖ
−寸法：７０×１１０×３５ｍｍ３
【００４７】
バッテリー
−出力電圧：１２Ｖ
−電流：６Ａ
−サイズ：１５１×８８×９１ｍｍ
【００４８】
セラミックコロナ放電オゾン発生器
−オゾン出力：３３．３ｇ／分
−セラミック寸法：１１０×５０×２５ｍｍ３
−出力電圧：２．５〜３ｋＶ。
【００４９】
よって、風力タービン制御装置を水平軸風力タービンおよびバッテリーに接続し、セラミックコロナ放電オゾン発生器を水平軸風力タービンに接続し、したがって空気浄化装置を構築した。
【００５０】
実施例２  実施例１の空気浄化装置の特性評価
この実施例においては、実施例１の空気浄化装置をＤｉｈｕａ（迪化）下水処理施設（台北、台湾）の湿式スクラバーと接続し、この湿式スクラバーを空気供給装置として使用して装置の発電およびオゾン生成効率を検討した。
【００５１】
このために、実施例１の空気浄化装置を下水処理施設の排気口の下流に少し離して配置し、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する空気流（風として）を排気口から空気浄化装置の中に放出した。排気口において、測定した最大風速は、１４ｍ／秒であり、測定した平均風速は、１２．９ｍ／秒であった。
【００５２】
放出された空気流は、実施例１の空気浄化装置に入り、水平軸風力タービンからの電力生産を行う結果となった。湿式スクラバーの排気口の間の距離を０から１００センチメートルまで変化させた。水平軸風力タービンによって作り出された電力は、９．６５Ｗから１５．３９Ｗであった。表１は、電力効率に影響を及ぼすさまざまな因子の間の相関を表示する。
【００５３】
【表１】
2020146607.tif 000003
【００５４】
空気浄化システムが動作し始めたとき、オゾン発生器は、電気の電圧が１１Ｖより高い限りは風力タービンからの電気によって駆動されただけであった。空気浄化システムは、オゾン以外のいかなる汚染物質捕捉材料も有しなかった。オゾンの初期収量は、毎分３４ｐｐｍ（０．１６ｇ／時間）であった。３０分間の運転後、オゾン生成は、安定期に達し、最終的には毎分４５９ｐｐｍ（毎時２．１９ｇ）の出力を安定させた。
【００５５】
他方、水平軸風力タービンは、湿式スクラバーが空気流を排出し続ける限りは時間制限なしで動作することもでき、したがってその発電量は、２４時間で０．３ｋＷｈを上回り、０．３６ｋＷｈ／日に達することさえできた。そのような場合、本空気浄化システムのオゾン生成の効率、すなわち発電単位あたりのオゾン収量は、１０．６７から１４６ｇ／ｋＷｈである。
【００５６】
実施例３  実施例１の空気浄化装置の空気浄化効率
この実施例においては、ＶＯＣとしてトルエンを含有する空気流の使用によって本空気浄化装置の空気浄化効率を検討した。開始時（時点＝０分）におけるトルエンの初濃度は、アクリルボックス中で８ｐｐｍであった。３０分間オゾン（４５９ｐｐｍ）と反応した後に、残存するトルエンの濃度は、１．２４ｐｐｍという低いレベルに低下した。有機揮発性化合物の除去率は、８０％を上回った。
【００５７】
上記の結果から実施例１の空気浄化装置によって生成されるオゾンは、他の汚染物質捕捉材料を含むことなく、ＶＯＣの除去に対して優れた効果を及ぼすことが分る。
【００５８】
実施形態の上記記載は、例としてだけ示されること、および当業者によってさまざまな改変が施され得ることが理解される。上記明細書、実施例およびデータは、本発明の実施形態例の構造および使用の完全な記載を提供する。ある程度の特異性をもってまたは一つ以上の個別実施形態を参照して本発明のさまざまな実施形態を上記に記載してきたが、当分野において通常の知識を有する者は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、開示された実施形態に多数の改変を施すことができよう。
【図１】
2020146607.tif 000004
【図２】
2020146607.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月24日(2020.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気供給装置と空気浄化装置とを含む空気浄化システムであって、
前記空気供給装置は、その中に汚染物質を含有する空気流を前記空気浄化装置に送入するように構成され、
前記空気浄化装置は、前記空気供給装置の下流に配置され、
前記空気供給装置により送られる空気流が通って前記空気浄化装置に入る入口と、
前記入口の次に配置されて、前記空気浄化装置に入る前記空気流から電気エネルギーを発生させるように構成された風力タービンと、
前記電気エネルギーによって駆動され、オゾンを生成して前記空気浄化装置に入る前記空気流をそれから前記汚染物質を除去することによって浄化するように構成されたオゾン発生器と、を含み、
前記空気浄化装置は、前記空気浄化装置の外部から供給されるいかなる追加の電気エネルギーも利用することなく実質的に動作する、
空気浄化システム。
【請求項２】
前記空気浄化装置は、前記空気供給装置から前記空気流を受け取り、前記オゾン発生器から発生したオゾンを収容するように構成された容器をさらに含む、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項３】
前記オゾン発生器は、３００ｐｐｍから４９０ｐｐｍの範囲のオゾンを発生する、請求項２に記載の空気浄化システム。
【請求項４】
前記空気供給装置は、湿式スクラバーまたは乾式スクラバーである、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項５】
前記空気供給装置は、１０ｍ／秒から１４ｍ／秒の速度で前記空気流を送る、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項６】
前記風力タービンは、水平軸風力タービンまたは垂直軸風力タービンである、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項７】
前記オゾン発生器は、紫外線オゾン発生器、コロナ放電オゾン発生器、低温プラズマオゾン発生器または電解オゾン発生器である、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項８】
前記汚染物質は、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、イソプレン、ヘキセン、ベンゼン、トルエン、ジクロロジフルオロメタン、エタノール、トリクロロフルオロメタン、アセトン、ジクロロメタン、クロロトリフルオロメタン、２−メチルペンタン、２−メチルヘキサン、ｍ−キシレン、１，２，４−トリメチルベンゼン、イソプロパノール、塩化メチレンおよびそれらの組み合わせからなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物で構成される、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項９】
前記空気浄化装置は、
前記風力タービンによって作り出された電気エネルギーを貯蔵するように構成された電気エネルギー貯蔵装置と、
前記風力タービンと前記電気エネルギー貯蔵装置とに接続された充電制御装置であって、前記充電制御装置は、前記風力タービンまたは前記電気エネルギー貯蔵装置からの充電および放電を制御するように構成された、充電制御装置と、
をさらに含む、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項１０】
前記風力タービンは、直流（ＤＣ）発電機である、請求項９に記載の空気浄化システム。
【請求項１１】
前記電気エネルギー貯蔵装置は、１０ボルトから１５ボルトの電位と、５Ａｈから１０Ａｈの容量とを有する、請求項１０に記載の空気浄化システム。
【請求項１２】
前記風力タービンによって発生した電気エネルギーは、０．３ｋＷｈ／日より大きい、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項１３】
前記オゾンは、前記空気浄化システムによって５ｇ／ｋＷｈから１５０ｇ／ｋＷｈの効率で生成される、請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項１４】
前記空気流は、前記空気流から前記汚染物質を除去するためにいかなる汚染物質捕捉材料も利用することなく実質的に浄化される、請求項１に記載の空気浄化システム。
【外国語明細書】
2020146607000001.pdf