(57)【要約】【課題】簡単な装置構成で、空気中の被処理物を迅速に無害化し空気を浄化する空気浄化装置を提供する。【解決手段】光増感色素を含有する液体１３を保有し、送気される被処理物を含む空気と前記液体１３とを気液接触させる気液接触部１９を有する光増感反応装置３、５と、前記光増感反応装置３、５内の前記液体１３に光増感色素を励起させる光を照射する照射手段７、９とを含み、前記空気中の被処理物を前記液体１３に取込むと共に、光増感反応により一重項酸素を発生させ前記被処理物を無害化し空気を浄化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光増感色素を含有する液体を保有し、送気される被処理物を含む空気と前記液体とを気液接触させる気液接触部を有する光増感反応装置と、
前記光増感反応装置内の前記液体に光増感色素を励起させる光を照射する照射手段とを含み、
前記空気中の被処理物を前記液体に取込むと共に、光増感反応により一重項酸素を発生させ前記被処理物を無害化し空気を浄化することを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
前記被処理物は、少なくともウイルス、バクテリア、臭気物質のいずれか一種以上であることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項３】
前記光増感色素は、ローズベンガルであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気浄化装置。
【請求項４】
前記被処理物を含む空気は、密閉空間内の空気であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空気浄化装置。
【請求項５】
前記密閉空間は、バス、電車、飛行機、船を含む公共交通機関の交通具内の空間、又は病院、デパート、畜舎を含む建物内の空間であることを特徴とする請求項４に記載の空気浄化装置。
【請求項６】
前記交通具又建物は、交通具内又建物内の空気を循環させながら空気調和を行なう空気調和システムを有し、
前記空気浄化装置は、前記空気調和システムの循環空気の戻りラインに組込まれ、戻り循環空気中の被処理物を無害化し密閉空間内の空気を浄化することを特徴とする請求項５に記載の空気浄化装置。
【請求項７】
前記空気調和システムは、循環空気が流通する空気ダクトを有し、
前記光増感反応装置は、光増感色素を含有する液体を保有する多数の布からなる気液接触部と、前記布に光増感色素を含有する液体を補給する液体補給手段とを有し、
前記布が循環空気の戻りラインの空気ダクト内に循環空気の流れ方向と平行に取付けられていることを特徴とする請求項６に記載の空気浄化装置。
【請求項８】
前記空気調和システムは、循環空気が流通する空気ダクトを有し、
前記光増感反応装置は、多数の光ファイバと、前記光ファイバの側壁面に沿って光増感色素を含有する液体を流下させる液体供給手段と、光ファイバに沿って流下した光増感色素を含有する液体を回収する液体回収手段とを有し、
前記光ファイバは、先端部が循環空気の戻りラインの空気ダクト内の中間部に位置するように前記空気ダクト内に取付けられ、
前記照射手段は、前記光ファイバに光を供給する光源を備えることを特徴とする請求項６に記載の空気浄化装置。
【請求項９】
前記空気調和システムは、循環空気が流通する空気ダクトを有し、
前記光増感反応装置は、光ファイバを内部に有し光ファイバを覆うように設けられた多数の棒状発光体と、前記棒状発光体の側壁面に沿って光増感色素を含有する液体を流下させる液体供給手段と、前記棒状発光体に沿って流下した光増感色素を含有する液体を回収する液体回収手段とを有し、
前記棒状発光体は、循環空気の戻りラインの空気ダクト内に位置するように取付けられ、
前記照射手段は、前記光ファイバに光を供給する光源を備えることを特徴とする請求項６に記載の空気浄化装置。
【請求項１０】
前記循環空気の戻りラインの空気ダクト内の側壁面に光を反射する反射板を備えることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の空気浄化装置。
【請求項１１】
被処理物を含む空気と洗浄液とを気液接触させ、前記洗浄液中に前記被処理物を取込み空気を洗浄する空気洗浄装置と、
前記空気洗浄装置が取込んだ被処理物を含む洗浄液を受入れ、光増感反応により一重項酸素を発生させ前記被処理物を無害化する光増感反応装置と、
前記光増感反応装置に所定の波長の光を照射する照射手段と、
前記光増感反応装置に被処理物を含まない空気を供給する空気供給装置と、
を備えることを特徴とする空気浄化装置。
【請求項１２】
被処理物を含む空気と光増感色素を含有する液体とを気液接触させ、前記被処理物を前記液体に取込むと共に、前記液体に光増感色素を励起させる光を照射し一重項酸素を発生させ、該一重項酸素により被処理物を無害化し空気を浄化することを特徴とする空気浄化方法。
【請求項１３】
光増感色素に光を照射し一重項酸素を発生させ、該一重項酸素によりウイルスを不活化させることを特徴とするウイルスの不活化方法。
【請求項１４】
前記ウイルスが、エンベロープを有するウイルスであることを特徴とする請求項１３に記載のウイルスの不活化方法。
【請求項１５】
前記ウイルスが、エンベロープを有さないウイルスであることを特徴とする請求項１３に記載のウイルスの不活化方法。
【請求項１６】
光増感色素に光を照射し一重項酸素を発生させ、該一重項酸素により臭気物質を脱臭させることを特徴とする脱臭方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中のウイルス、バクテリアあるいは臭気物質などを一重項酸素で無害化し空気を浄化する空気浄化装置、空気浄化方法、ウイルスの不活化方法及び脱臭方法に関する。本発明で密閉空間とは、病院内の空間、電車内の空間など外気の出入が制限された空間を言う。
【背景技術】
【０００２】
近年、病院内での院内感染、鳥インフルエンザウイルスによる家きんの集団感染が多く発生し、さらに現在では、豚由来の新型インフルエンザが流行するなど、呼吸器感染症を引き起こすウイルスの対策が求められている。また胃腸炎を引き起こすノロウイルスに対する対策も求められているが、ノロウイスルは、広く一般的に用いられているアルコール系消毒薬では死滅させることが容易ではない。また悪臭による被害も多く、空気中の悪臭物質の除去対策も求められている。
【０００３】
従来、空気中のウイルス、悪臭成分を除去する技術として、オゾンを使用する方法が用いられていたけれども、人体への悪影響、取り扱いの困難性が指摘されていた。近年、これに代わる技術として、一重項酸素を用いてウイルスを殺菌、悪臭成分を酸化分解する技術が多く提案されている。例えば、基底状態酸素雰囲気中のＮ型半導体金属酸化物に近紫外線を照射し、一重項酸素を生成させた後、可視光、近赤外線、近赤外線レーザを照射し、一重項酸素を電磁波の誘導放出で基底状態酸素に遷移させ、その遷移エネルギーを利用して、殺菌・脱臭・浄化を行なう技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、ファンで室内の空気を吸引し、集塵電極フィルターに塵埃を電気集塵し、塵埃に付着したウイルス、細菌を一重項酸素とコロナ放電現象で放出される電子を照射し、スーパーオキサイドに反応変化させ不活化し、さらに吹き出し側から浄化され吹き出される空気に一重項酸素と空気マイナスイオンを乗せて室内に還流せしめ、搬送過程で一重項酸素に空気マイナスイオンから電子を付与することで、スーパーオキサイドに反応変化させ、浮遊菌、付着菌を不活化させる技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。ここでは、プラズマ現象を発生させ一重項酸素を発生させている。
【０００４】
さらに、光増感色素を利用して一重項酸素を発生させ、これを利用し空気中の汚染物質を分解する技術も提案されている（例えば特許文献３参照）。この技術は、通気性を有する部材の表面に、可視光を吸収して三重項励起状態となりうる色素を担持し、この通気性部材に可視光を照射し、ここを通過する空気中の酸素を一重項酸素とし、これにより空気中の汚染分子を分解するものであり、車内の空気浄化への適用が予定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４９３０６２号公報
【特許文献２】特開２００３−２１０５６４号公報
【特許文献３】特開２００６−８１６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２に記載の技術は、一重項酸素を利用してウイルス等を不活化させるに際し、多くの部材、装置を必要とし殺菌装置として構成が複雑である。また製造コストも安価とは言い難い。一方、特許文献３に記載の技術は、一重項酸素の発生に光増感色素を利用するものであり、装置構成は比較的単純である。空気中のウイルスの不活化、汚染物質の分解をより迅速に、より効率的に行なうには、ウイルス又は汚染物質と一重項酸素との接触機会を増やし、接触時間を長くする必要がある。特許文献３に記載の技術では、通気性部材の表面に光増感色素を担持させているので、通気性部材料の表面積等から光増感色素の担持量を十分に大きくすることは容易ではない。また通気性部材と空気とを接触させる必要があることから、通気性部材料の表面積を大きくすると通気性部材を通過させる際の空気の圧力損失も大きくなる。このように一重項酸素を利用してウイルス等を不活化させる技術に関しては、装置の構造又は構成、不活化速度等も含め、改善すべき余地は多い。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な装置構成で、空気中の被処理物を迅速に無害化し空気を浄化する空気浄化装置及び空気浄化方法を提供することである。さらに本発明は、簡単な操作でウイルスを不活化させる方法、臭気物質を脱臭させる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、光増感色素を含有する液体を保有し、送気される被処理物を含む空気と前記液体とを気液接触させる気液接触部を有する光増感反応装置と、前記光増感反応装置内の前記液体に光増感色素を励起させる光を照射する照射手段とを含み、前記空気中の被処理物を前記液体に取込むと共に、光増感反応により一重項酸素を発生させ前記被処理物を無害化し空気を浄化することを特徴とする空気浄化装置である。
【０００９】
本発明は、前記空気浄化装置において、前記被処理物は、少なくともウイルス、バクテリア、臭気物質のいずれか一種以上であることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、前記空気浄化装置において、前記光増感色素は、ローズベンガルであることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、前記空気浄化装置において、前記被処理物を含む空気は、密閉空間内の空気であることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、前記空気浄化装置において、前記密閉空間は、バス、電車、飛行機、船を含む公共交通機関の交通具内の空間、又は病院、デパート、畜舎を含む建物内の空間であることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、前記空気浄化装置において、前記交通具又建物は、交通具内又建物内の空気を循環させながら空気調和を行なう空気調和システムを有し、前記空気浄化装置は、前記空気調和システムの循環空気の戻りラインに組込まれ、戻り循環空気中の被処理物を無害化し密閉空間内の空気を浄化することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、前記空気浄化装置において、前記空気調和システムは、循環空気が流通する空気ダクトを有し、前記光増感反応装置は、光増感色素を含有する液体を保有する多数の布からなる気液接触部と、前記布に光増感色素を含有する液体を補給する液体補給手段とを有し、前記布が循環空気の戻りラインの空気ダクト内に循環空気の流れ方向と平行に取付けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、前記空気浄化装置において、前記空気調和システムは、循環空気が流通する空気ダクトを有し、前記光増感反応装置は、多数の光ファイバと、前記光ファイバの側壁面に沿って光増感色素を含有する液体を流下させる液体供給手段と、光ファイバに沿って流下した光増感色素を含有する液体を回収する液体回収手段とを有し、前記光ファイバは、先端部が循環空気の戻りラインの空気ダクト内の中間部に位置するように前記空気ダクト内に取付けられ、前記照射手段は、前記光ファイバに光を供給する光源を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、前記空気浄化装置において、前記空気調和システムは、循環空気が流通する空気ダクトを有し、前記光増感反応装置は、光ファイバを内部に有し光ファイバを覆うように設けられた多数の棒状発光体と、前記棒状発光体の側壁面に沿って光増感色素を含有する液体を流下させる液体供給手段と、前記棒状発光体に沿って流下した光増感色素を含有する液体を回収する液体回収手段とを有し、前記棒状発光体は、循環空気の戻りラインの空気ダクト内に位置するように取付けられ、前記照射手段は、前記光ファイバに光を供給する光源を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明は、前記空気浄化装置において、前記循環空気の戻りラインの空気ダクト内の側壁面に光を反射する反射板を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明は、被処理物を含む空気と洗浄液とを気液接触させ、前記洗浄液中に前記被処理物を取込み空気を洗浄する空気洗浄装置と、前記空気洗浄装置が取込んだ被処理物を含む洗浄液を受入れ、光増感反応により一重項酸素を発生させ前記被処理物を無害化する光増感反応装置と、前記光増感反応装置に所定の波長の光を照射する照射手段と、前記光増感反応装置に被処理物を含まない空気を供給する空気供給装置と、を備えることを特徴とする空気浄化装置である。
【００１９】
本発明は、被処理物を含む空気と光増感色素を含有する液体とを気液接触させ、前記被処理物を前記液体に取込むと共に、前記液体に光増感色素を励起させる光を照射し一重項酸素を発生させ、該一重項酸素により被処理物を無害化し空気を浄化することを特徴とする空気浄化方法である。
【００２０】
本発明は、光増感色素に光を照射し一重項酸素を発生させ、該一重項酸素によりウイルスを不活化させることを特徴とするウイルスの不活化方法である。
【００２１】
本発明は、前記ウイルスの不活化方法において、前記ウイルスが、エンベロープを有するウイルスであることを特徴とする。
【００２２】
本発明は、前記ウイルスの不活化方法において、前記ウイルスが、エンベロープを有さないウイルスであることを特徴とする。
【００２３】
本発明は、光増感色素に光を照射し一重項酸素を発生させ、該一重項酸素により臭気物質を脱臭させることを特徴とする脱臭方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、本発明に係る空気浄化装置は、光増感色素を含有する液体と被処理物を含む空気と気液接触させ、空気中の被処理物を液体に取込むと共に、光増感反応により一重項酸素を発生させ被処理物を無害化し空気を浄化するので、装置構成が簡単で空気中の被処理物を迅速に無害化することができる。光増感色素を含有する液体と被処理物を含む空気とを接触させることで、被処理物を液体中に取込むことができる。これにより被処理物は、空気中のほか、液体中でも一重項酸素と接触するので、被処理物を迅速に無害化することができる。また被処理物は直ちに液体中で無害化されなくても、被処理物が液体に吸収、捕集などにより取込まれれば空気は浄化されるので、無害化されにくい被処理物を含む空気であっても、迅速に空気を浄化することができる。
【００２５】
また液体中に光増感色素を溶解、又は分散させることで、従来の固体表面に光増感色素を担持させる方法に比較して光増感色素の濃度を高めることが容易であり、かつ被処理物と光増感色素との接触機会、接触時間も高めることが可能であり、被処理物を迅速に無害化することができる。さらに固体表面に光増感色素を担持させる方法では、固体表面上の光増感色素が剥離したような場合には、光増感色素を補給することは容易ではなく、被処理物の無害化速度が低下するけれども、本願発明にあっては、液体中に光増感色素を供給することは簡単であり、被処理物の無害化速度を維持することができる。
【００２６】
本発明によれば、空気中に含まれる被処理物は、少なくともウイルス、バクテリア、臭気物質のいずれか一種以上であるので、本発明に係る空気浄化装置を用いて、高病原性鳥インフルエンザ、豚由来新型インフルエンザやＳＡＲＳ（Ｓｅｖｅｒｅ  Ａｃｕｔｅ  Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  Ｓｙｎｄｒｏｍｅ）等の新興ウイルスや空気を介して感染が拡大するウイルスやバクテリア、又は糞便臭気成分等を無害化することができる。
【００２７】
本発明によれば、前記光増感色素は、ローズベンガルであるので安全に空気を浄化することができる。
【００２８】
本発明によれば、前記被処理物を含む空気は、密閉空間内の空気であるので、建物内の空気等を浄化することができる。
【００２９】
本発明によれば、前記密閉空間は、バス、電車、飛行機、船を含む公共交通機関の交通具内の空間、又は病院、デパート、畜舎を含む建物内の空間であるので、本発明に係る空気浄化装置を使用することでインフルエンザの集団感染、院内感染等を防止することができる。
【００３０】
本発明によれば、前記交通具又建物は、空気調和システムを有し、前記空気浄化装置は、前記空気調和システムの循環空気の戻りラインに組込まれているので、交通具内又建物内の空気を効率的に浄化することができる。空気浄化装置を空気調和システムの循環空気の戻りラインに組込むことで、空気浄化装置から排出される浄化空気の湿度が高くても、空気調和システムにより湿度調整が行なわれるため、湿度調整を行なうための装置を別途用意する必要がなく装置コストを抑制することができる。
【００３１】
本発明によれば、前記空気調和システムは、循環空気が流通する空気ダクトを有し、前記光増感反応装置は、光増感色素を含有する液体を保有する多数の布からなる気液接触部と、前記布に光増感色素を含有する液体を補給する液体補給手段とを有し、前記布が循環空気の戻りラインの空気ダクト内に循環空気の流れ方向と平行に取付けられているので、簡単な装置構成で空気を浄化することができる。例えば、布の一端を光増感色素を含有する液体に浸せば、毛管作用で簡単に布全体を塗らすことが可能であり、布に含まれる液体が蒸発しても、自然に液体が補給されるので、特別の装置を必要としない。また、多数の布が空気ダクト内に設置されているので、気液接触面積が広く、迅速に空気中の被処理物を無害化することができる。さらに多数の布が空気ダクト内に循環空気の流れ方向と平行に設けられているので、圧力損失も小さく、循環空気を循環させるための特別なファンを必要としない。
【００３２】
本発明によれば、前記空気調和システムは、循環空気が流通する空気ダクトを有し、前記光増感反応装置は、多数の光ファイバと、前記光ファイバの側壁面に沿って光増感色素を含有する液体を流下させる液体供給手段と、光ファイバに沿って流下した光増感色素を含有する液体を回収する液体回収手段とを有し、前記光ファイバは、先端部が循環空気の戻りラインの空気ダクト内の中間部に位置するように前記空気ダクト内に取付けられ、前記照射手段は、前記光ファイバに光を供給する光源を備えるので、迅速に空気中の被処理物を無害化することができる。光ファイバの側壁面を流下する光増感色素を含有する液体は、流下する過程で空気と接触し、被処理物を取込み、取込まれた被処理物は、光ファイバの先端で一重項酸素と接触し無害化されるので、効率的かつ迅速に空気中の被処理物を無害化することができる。さらに液体回収手段に光を照射することで、ここでも液体に取込まれた被処理物を無害化させることが可能となり、より迅速に被処理物を無害化させることができる。
【００３３】
本発明によれば、前記空気調和システムは、循環空気が流通する空気ダクトを有し、前記光増感反応装置は、光ファイバを内部に有し光ファイバを覆うように設けられた多数の棒状発光体と、前記棒状発光体の側壁面に沿って光増感色素を含有する液体を流下させる液体供給手段と、前記棒状発光体に沿って流下した光増感色素を含有する液体を回収する液体回収手段とを有し、前記棒状発光体は、循環空気の戻りラインの空気ダクト内に位置するように取付けられ、前記照射手段は、前記光ファイバに光を供給する光源を備えるので、迅速に空気中の被処理物を無害化することができる。棒状発光体の側壁面を流下する光増感色素を含有する液体は、流下する過程で空気と接触し、被処理物を取込み、取込まれた被処理物は、流下途中で一重項酸素と接触し無害化されるので、効率的かつ迅速に空気中の被処理物を無害化することができる。さらに液体回収手段に光を照射することで、ここでも液体に取込まれた被処理物を無害化させることが可能となり、より迅速に被処理物を無害化させることができる。
【００３４】
本発明によれば、前記循環空気の戻りラインの空気ダクト内の側壁面に光を反射する反射板を備えるので、光エネルギーをより効率的に光増感色素に照射することが可能であり、効率的かつ迅速に空気中の被処理物を無害化することができる。
【００３５】
本発明によれば、空気中の被処理物を洗浄液に取込み、その後洗浄液に取込まれた被処理物を一重項酸素により無害化することもできるので、被処理物の種類に応じて無害化に適した使用装置、方法を選択することもできる。
【００３６】
本発明によれば、被処理物を含む空気と光増感色素を含有する液体とを気液接触させ、前記被処理物を前記液体に取込むと共に、前記液体に光増感色素を励起させる光を照射し一重項酸素を発生させ、該一重項酸素により被処理物を無害化し空気を浄化するので、請求項１と同様の作用効果を奏する。
【００３７】
本発明によれば、光増感色素に光を照射し一重項酸素を発生させ、該一重項酸素によりウイルスを不活化させるので、簡単な操作でウイルスを不活化させることができる。
【００３８】
本発明によれば、光増感色素に光を照射し一重項酸素を発生させ、該一重項酸素によりエンベロープを有するウイルスを不活化させることができるので、多くのウイルスに適用することができる。
【００３９】
本発明によれば、アルコール系消毒薬では死滅させにくいノロウイルス等のエンベロープを有さないウイルスを、光増感色素に光を照射し発生させた一重項酸素により不活化させることができるので、本発明をノロウイルス系ウイルスの不活化に好適に使用することができる。
【００４０】
本発明によれば、光増感色素に光を照射し一重項酸素を発生させ、該一重項酸素により臭気物質を脱臭させるので、本発明を臭気物質の脱臭に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態である空気浄化装置１の概略的構成を示すプロセスフロー図である。
【図２】本発明の第２実施形態である空気浄化装置３５の概略的構成を示すプロセスフロー図である。
【図３】本発明の第３実施形態である空気浄化装置７０を空調システム４０に組み込んだ系統図である。
【図４】図３中の空気浄化装置７０の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態である空気浄化装置９５の概略的構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態である空気浄化装置１００の概略的構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態である空気浄化装置１２０の概略的構成を示すプロセスフロー図である。
【図８】本発明の実施例１の実験結果を示す図である。
【図９】本発明の実施例２の実験結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施例３の実験結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施例４の実験結果を示す図である。
【図１２】本発明の実施例５の実験結果を示す図である。
【図１３】本発明の実施例６の実験結果を示す図である。
【図１４】本発明の実施例７の実験結果を示す図である。
【図１５】本発明の実施例８で使用した実験装置の概略的構成を示すプロセスフロー図である。
【図１６】本発明の実施例１０で使用した実験装置の概略的構成を示すプロセスフロー図である。
【図１７】本発明の実施例１１で使用した実験装置の概略的構成を示すプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、本発明の第１実施形態である空気浄化装置１の概略的構成を示すプロセスフロー図である。空気浄化装置１は、光エネルギーを吸収して励起し一重項酸素を発生させる光増感反応を利用して、空気中に含まれるウイルス等の被処理物を無害化させることで空気を浄化する装置であり、直列に配置された２塔の光増感反応塔３、５、各光増感反応塔３、５塔の内部に光を照射する照明装置７、９、光増感反応塔３に被処理物を含む空気を送込むファン１０及び後段の光増感反応塔５の空気出口部に設けられた冷却器１１を有する。
【００４３】
光増感反応塔３は、気泡塔タイプの反応装置であり、円筒状の塔本体１５を有する。塔本体１５内に、水に光増感色素を溶解させた光増感色素溶液１３を保有し、塔本体１５の下部にはファン１０を介して送込まれるウイルスなどの被処理物を含む空気を吹込む空気吹込ノズル１７を有する。空気吹込ノズル１７は、多孔質材料からなり、光増感色素溶液１３中に吹込まれた被処理物を含む空気は、微細な気泡となり、光増感色素溶液１３と気液接触する。光増感反応塔３では、光増感色素溶液１３全体が吹込まれた空気と接触するため、塔本体１５の底部から光増感色素溶液１３の液位までが気液接触部１９となる。塔本体１５の気液接触部１９に該当する部分は、外部の照明装置７から照射される光を取り込むため透明な材料で形成されている。もちろん塔本体１５全体をガラスなど透明な材料で形成してもよい。また、塔本体１５の上部には、吹込まれた空気を後段の光増感反応塔５に送る送気管２１が接続する。
【００４４】
光増感反応塔５は、光増感反応塔３の後段に位置するスプレー塔タイプの反応装置であり、円筒状の塔本体２３を有する。塔本体２３の下部には、水に光増感色素を溶解させた光増感色素溶液１３を貯留する液貯留部２５を有し、塔本体２３の上部近傍には光増感色素溶液１３を噴霧するためのスプレーノズル２６が取付けられている。液貯留部２５とスプレーノズル２６とは循環ライン２７で接続され、循環ライン２７に介装された循環ポンプ２９を介してスプレーノズル２６から光増感色素溶液１３が噴霧される。前段の光増感反応塔３で処理された空気は、送気管２１を通じて塔本体２５の下部に送気され、送り込まれた空気は、塔本体２３を上昇し、スプレーノズル２６から噴霧される光増感色素溶液１３と向流接触する。光増感反応塔５では、スプレーノズル２６から液貯留部２５の液位の範囲２４が基本的な気液接触部となる。但し、液貯留部２５に貯留する光増感色素溶液１３も落下する液滴が衝突する際に空気を巻込むため、気液接触部として機能する。スプレーノズル２６から塔本体底部までは、外部の照明装置７から照射される光を取り込むため透明な材料で形成されている。また塔本体２３上部には、デミスタ３０が装着され、ミストを除去する。光増感反応塔５に送り込まれ浄化された空気は、塔本体２３の上部の排気管３１を介して冷却器１１に送られる。
【００４５】
冷却器１１は、隔壁式の冷却器であり、冷却管内を冷却水が流れ、冷却管外を排気管３１から送られる空気が流通する。冷却器１１は、排気管３１から送られる空気が冷却され、空気中の水蒸気が凝縮した凝縮水を光増感反応塔３に送る凝縮水送水管３３を備える。
【００４６】
照明装置７、９は、光増感色素溶液１３に可視光を照射し、光増感色素を励起させるための装置であり、白色灯からなる。照明装置７、９は、光増感反応塔３、５内の光増感色素溶液１３全体に可視光を照射できるように配置されている。光増感色素溶液１３に可視光を照射すると、光増感色素が励起状態となり、励起状態の光増感色素が空気（酸素）が接触することで空気中の酸素が励起され、一重項酸素となる。この一重項酸素は、空気に同伴する被処理物を酸化し無害化する。
【００４７】
上記構成からなる空気浄化装置１において、ウイルス等の被処理物を含む空気を前段の光増感反応塔３の空気吹込ノズル１７を介して光増感色素溶液１３に送り込むと、被処理物を含む空気は光増感色素溶液１３中で微細な気泡となる。吹込まれた空気中の被処理物の一部は、光増感色素溶液１３に取込まれる。光増感色素溶液１３に取込まれた被処理物は、光増感色素溶液１３中の溶存酸素、又は光増感色素溶液１３中に分散する気泡中の酸素が励起され発生する一重項酸素で酸化される。一方、光増感色素溶液１３に取込まれなかった被処理物は気泡中に存在し、気泡中の被処理物は、気泡中の酸素が光増感色素と接触し発生する一重項酸素で酸化される。
【００４８】
光増感反応塔３で無害化されなかった被処理物は、送込まれた空気と一緒に後段の光増感反応塔５に送られ、前段の光増感反応塔３と同様、光増感反応で発生する一重項酸素で酸化、無害化される。浄化された空気は、光増感反応塔５の上部に設けられたデミスタ３０でミストが除去された後、冷却器１１を経由して系外に排出される。冷却器１１に送られる浄化された空気は、光増感反応塔５で気液接触をしていることから飽和水蒸気又は飽和水蒸気に近い水蒸気を含む。この水蒸気を含む空気は冷却器１１で冷却され、水蒸気の一部は凝縮水として回収され、この凝縮水は、光増感反応塔３に送られる。光増感反応塔３の光増感色素溶液１３の一部は、水蒸気となって空気と一緒に光増感反応塔５に送られるため、水分補給を行なわないと光増感色素溶液１３の量が減少する。一方、光増感反応塔５には、水蒸気を多く含む空気が送り込まれるため、光増感反応塔５の光増感色素溶液１３の量はほぼ一定である。このため冷却器１１で回収する凝縮水を光増感反応塔３に返送することで、液量をほぼ一定に保持することができる。
【００４９】
上記の通り空気浄化装置１は、水を分散媒として使用する湿式方式の光増感反応を用いた空気浄化装置である。湿式方式の光増感反応を用いた空気浄化装置は、水を使用しない固体表面に光増感色素を担持した乾式方式の光増感反応を用いた空気浄化装置に比較し、空気浄化速度を高めることができる。光増感色素を含有する液体と被処理物を含む空気とを接触させることで、被処理物を液体中に取込むことができる。この場合、被処理物を液体中に直接取込むことができることはもちろん、空気中の埃などに付着したウイルスなどの被処理物を、埃といっしょに液体中に取込むことができる。こられにより被処理物は、空気中のほか、液体中でも一重項酸素と接触するので、被処理物を迅速に無害化することができる。また被処理物は直ちに液体中で無害化されなくても、被処理物が液体に取込まれれば空気は浄化されるので、無害化されにくい被処理物を含む空気であっても、迅速に空気を浄化することができる。
【００５０】
乾式法では、固体表面に担持した光増感色素は酸素と接触し有効に機能するものの、内部の光増感色素は、表層の光増感色素がじゃまとなり酸素と接触することができないため、必ずしも有効に機能しない。これに対して湿式法では、水に光増感色素を溶解、分散、懸濁又は乳化させた光増感色素溶液と空気とを気液接触させるので、全ての光増感色素を有効に利用することができる。また容易に気液接触を大きくすることが可能であり、乾式法に比較して光増感色素と酸素、発生する一重項酸素と被処理物の接触機会を大幅に増加させることができる。さらに光増感色素の濃度を高めることも容易であり、光増感色素の補充も簡単に行なうことができる。
【００５１】
第１実施形態での、光増感色素としては、ローズベンガルが挙げられるがこれに限定されるものではない。光増感色素としては、ローズベンガルのほか、フラーレン、メチレンブルーなど公知の光増感色素を使用することが可能であり、一種類の光増感色素を単独で使用可能なことはもちろんのこと、２種類以上の光増感色素を同時に使用してもよい。ローズベンガルは、食紅に使用されることから分かるように安全性が高い物質ゆえ、好適に使用することができる。
【００５２】
光増感色素を分散させる液体は水に限定されるもではなく、他の液体又は２種類以上の液体を混合した液体であってもよい。また光増感色素は必ずしも液体に溶解した状態で使用する必要はなく、分散、懸濁、乳化した状態であってもよい。さらに光増感色素を分散させる液体に、光増感反応の性能を低下させない範囲において、薬剤を添加してもよい。例えば、液体中に空気との界面張力を低下させる界面活性剤を添加することで、液体中に空気を吹き込んだ際、気泡が非常に小さくなり気液接触面積が増大する。さらに、被処理物の液体への吸収、捕集を高める薬剤を添加してもよい。例えば、被処理物の液体への吸収速度がｐＨに依存する場合には、ｐＨを調整するための薬剤を添加してもよい。これらにより被処理物を迅速に無害化させることができる。光増感色素の濃度は、高い方が好ましいが、実用的な範囲を示せば１〜１００μＭ程度である。
【００５３】
光増感色素を励起させ一重項酸素を発生させるために照射する光は、光増感色素の最大吸収波長の光又はこれを中心した一定範囲の波長を有する光が好ましく、さらに光増感色素をできるだけ劣化させない光であることが好ましい。例えば、ローズベンガルの最大吸収波長は５８０ｎｍ、メチレンブルーは６６５ｎｍであるから、これらに適した光は、波長が５５０〜７００ｎｍの光が好ましく、紫外線波長領域の光を含まないことが好ましい。照明手段は、蛍光灯、太陽光を使用することができるが、紫外線の発生量が比較的少ないＬＥＤが好ましい。
【００５４】
光増感色素を励起させ一重項酸素を発生させるために照射する光の照度は、高い方が好ましいが、実用的な範囲を示せば３５００〜１０万ルクス程度である。
【００５５】
また上記実施形態では、型式の異なる光増感反応塔を２段直列に設ける例を示したけれども、光増感反応塔は１塔又は３塔以上であってもよく、同じ型式の光増感反応塔を使用してもよい。
【００５６】
図２は、本発明の第２実施形態である空気浄化装置３５の概略的構成を示すプロセスフロー図である。本実施形態に示す空気浄化装置３５も第１実施形態に示す空気浄化装置１と同様、水に溶解させた光増感色素と被処理物を含む空気とを気液接触させ、かつ気液接触部に光増感色素を励起させる光を照射し、光増感反応を利用して一重項酸素を発生させ、空気中の被処理物を無害化させる装置である。図１に示す空気浄化装置１と同一の構成には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図２に示す空気浄化装置３５は、一塔式の空気浄化装置であり、光増感反応塔３６は、塔本体３７の下部が気泡塔形式の気液接触部、塔本体３７の中央から上部にかけてスプレー塔形式の気液接触部を有し、図１に示す空気浄化装置１の光増感反応塔３の上部に光増感反応塔５を結合したような型式の光増感反応塔３６である。照明装置３８を光増感反応塔３６の気液接触部全体に可視光が照射されるように配置する点も図１に示す空気浄化装置１と同一である。なお、液貯留部２５に直接、被処理物を含む空気を吹込むため、光増感色素溶液１３中に含まれる気泡により循環ポンプ２９がキャビテーションを起こさないように、液貯留部２５の一部に気液分離部３９が設けられている。
【００５７】
光増感反応塔は、図１及び図２に示す光増感反応塔３、５、３６に限定されるものではなく、気液接触性能に優れる装置であれば、特定の反応塔、反応装置に限定されるものではない。気泡塔、スプレー塔以外に、公知の濡れ壁塔、充填塔、スクラバー、回転噴霧塔、液柱塔、ベンチュリー装置、ポンプの吸引側で液体と同時に空気を吸引し、機械的にせん断力を加え微細な気泡を発生させるマイクロバブル発生装置を使用することができる。但し、気液接触部又は気液共存部に光増感色素を励起させるための光を照射させる必要があることから、気液接触部又は気液共存部に容易に光を照射可能な型式の反応塔、反応装置が好ましい。
【００５８】
また上記実施形態では、光増感色素を励起させる光を塔の外部から照射する例を示したけれども、塔の内部に光源を設置してもよく、また光ファイバを利用して光を照射してもよい。また空気浄化装置１、３５において、必要に応じて空気及び／又は光増感色素溶液の温度を調整可能な温度調節装置を設けてもよい。
【００５９】
図３は本発明の第３実施形態である空気浄化装置７０を空調システム４０に組み込んだ系統図である。図４は図３中の空気浄化装置７０の構成を示す断面図である。本実施形態に示す空気浄化装置７０も第１及び第２実施形態に示す空気浄化装置１、３５と同様、水に溶解させた光増感色素と被処理物を含む空気とを気液接触させ、かつ気液接触部に光増感色素を励起させる光を照射し、光増感反応を利用して一重項酸素を発生させ、空気中の被処理物を無害化させる装置である。図１及び図２に示す空気浄化装置１、３５と同一の構成には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６０】
空調システム４０は、建屋４２内の空気の温度、湿度、清浄度を適正に維持するシステムであって、空気調和機４４、空気調和機４４に接続し、建屋４２内の各部屋４６（４６ａ、４６ｂ、４６ｃ）に調和空気を送る給気ライン４８、建屋４２内の各部屋４６の空気を空気調和機４４に導く還気ライン５０、外気を取込む外気ダクト５２を有する。空気調和機４４は、外気ダクト５２に近い方から順番にエアフィルタ５４、冷却器５６、加熱器５８、加湿器６０及び送風機６２を備え、還気ライン５０を介して戻る建屋４２内の各部屋４６の空気に一部外気を混合し、清浄、温度調節、湿度調節した空気を、給気ライン４８を介して建屋４２内の各部屋４６に送る。さらに還気ライン５０の途中であって、空気調和機４４に近接する位置に空気浄化装置７０が組み込まれている。空気浄化装置７０を除く空調システム４０は、従来から病院等の空調に使用されている空調システムと同じであり、基本的に建屋４２内の空気を循環使用する。
【００６１】
空気浄化装置７０は、還気ライン５０を構成する還気ダクト７２内に設置された複数の光ファイバ７４、光ファイバ７４に光増感色素溶液１３を供給する光増感色素溶液供給タンク７６、光ファイバ７４に沿って流下する光増感色素溶液１３を回収する光増感色素溶液回収タンク７８のほか、回収した光増感色素溶液１３を光増感色素溶液供給タンク７６に返送する液返送ライン８０、光ファイバ７４に光を供給する光源８２、還気ダクト７２内の両側壁に設置された光を反射する反射板８４を有する。
【００６２】
光ファイバ７４は、複数の光ファイバからなり、光ファイバ７４の先端部８５は還気ダクト７２内に位置する。他端部８６は、複数の光ファイバ７４が集合した状態で還気ダクト７２の天井を貫通した状態で、還気ダクト７２の外に位置する。光ファイバ７４の先端部８５は、還気ダクト７２の中央から上部に先端位置が異なるようにランダムに取付けられている。還気ダクト７２の長手方向（空気流れ方向）についても同じである。ここで使用する光ファイバ７４は、従来から光の伝送に使用されている一般的な光ファイバである。
【００６３】
光増感色素溶液供給タンク７６は還気ダクト７２内の天井部に設けられ、光増感色素溶液供給タンク７６の底部には光ファイバ７４が貫通する多数の貫通孔８８が設けられている。この貫通孔８８とここを挿通する光ファイバ７４との間にはわずかな隙間が設けられている。一の貫通孔８８を貫通する光フィアバ７４は、一本であっても複数本が束なった状態であってもよい。
【００６４】
光増感色素溶液回収タンク７８は、還気ダクト７２内の底部に設けられ、光ファイバ７４に沿って流下する光増感色素溶液１３を回収する。液返送ライン８０の途中には、液返送ポンプ９０が介装され、回収された光増感色素溶液１３は、光増感色素溶液回収タンク７８と光増感色素溶液供給タンク７６とを結ぶ液返送ライン８０を介して、光増感色素溶液供給タンク７６に返送される。
【００６５】
上記構成からなる空気浄化装置７０において、光増感色素溶液１３は、光増感色素溶液供給タンク７６に底部に設けられた貫通孔８８から還気ダクト７２に向けて流下する。このとき貫通孔８８内をわずかな隙間を有した状態で光ファイバ７４が挿通するので、貫通孔８８から流下する光増感色素溶液１３は、光ファイバ７４の外壁に沿って流下する。光ファイバ７４に沿って流下する光増感色素溶液１３は、還気ダクト７２を通過する被処理物を含む空気と接触し、空気中の被処理物の一部を取込む。これら被処理物を含む光増感色素溶液１３は、光ファイバ７４の先端部８５で発光する光を吸収し光増感色素溶液１３中の酸素、還気ダクト７２を通過する酸素を励起させ一重項酸素を発生させ、光増感色素１３溶液に取込まれた被処理物、空気中の被処理物を無害化する。光ファイバ７４から離れた光増感色素溶液１３は、落下途中で光ファイバ７４の先端部８５から照射される光、反射板８４で反射した光を吸収し、上記同様、被処理物を無害化する。また、光ファイバ７４は、先端部８５の高さが異なるように取付けられているので、光ファイバ７４に沿って流下中の光増感色素溶液１３は、他の光フィイバ７４から照射される光を吸収して上記同様、被処理物を無害化する。また光増感色素溶液回収タンク７８内の光増感色素溶液１３にも上部から光ファイバ７４からの光が照射されるので、この部分においても被処理物を無害化させることができる。必要に応じて、光増感色素溶液回収タンク７８内に別途、照明装置を設置してもよい。
【００６６】
光ファイバ７４の直径は、非常に細いため、光ファイバ７４を流下する光増感色素溶液１３の気液接触面積は非常に大きく、迅速に被処理物を無害化することができる。さらに光ファイバ７４の先端部８５で、光増感色素、酸素、被処理物及び光を確実に接触させることが可能であり、効率的に空気中の被処理物を無害化させることができる。
【００６７】
また本実施形態に示す空気浄化装置７０は、還気ダクト７２内に気液接触部が位置し、かつ気液接触方法が単純であり、気液接触に伴う圧力損失は非常に小さく、被処理物を含む空気を搬送する装置、例えばファンを別途用意する必要がなく効率的である。
【００６８】
また空気浄化装置７０を還気ライン５０に取付けることで、浄化後の空気中の湿度が増加してもこの空気は空気調和機４４に送られ、ここで温度、湿度等が調節されるため建屋４２内に送られる空気の湿度が極端に上昇することはない。これからも分かるように空気浄化装置７０を空調システム４０に組込む場合は、空気浄化装置７０を還気ライン５０に組み込むことが好ましい。さらに空気浄化装置７０は還気ライン５０の途中であって、空気調和機４４に近接する位置に組込むことがより好ましい。空気浄化装置７０から排出される浄化後の空気中の湿度が高く、空気調和機４４までの距離が長い場合、還気ライン５０内でドレンが発生する恐れがあるけれども、空気調和機４４までの距離を短くすることでドレン発生を抑制することができる。
【００６９】
また本実施形態では、空気調和機４４にエアフィルタ５４、冷却器５６、加熱器５８、加湿器６０を備える例を示したけれども、空気調和装置は温度調節が可能な温度調節装置のみであってもよいことはもちろんである。
【００７０】
図５は本発明の第４実施形態である空気浄化装置９５の構成を示す断面図である。図５に示す空気浄化装置９５も図４に示す空気浄化装置７０と同様、空調システム４０に組み込み使用する例である。空調システム４０の構成、空気浄化装置９５の空調システム４０への組込み要領は、第３実施形態に示す空気浄化装置７０と同一であるので、この部分の説明は省略する。また図１から図４に示す空気浄化装置１、３５、７０と同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図５に示す空気浄化装置９５は図４に示す空気浄化装置７０と類似の構成からなるので、相違点を中心に説明する。
【００７１】
空気浄化装置９５は、図４に示す空気浄化装置７０と同様、還気ライン５０の途中であって、空気調和機４４に近接する位置に組み込まれている。図４に示す空気浄化装置７０では、光ファイバ７４の先端部８５が還気ダクト内７２に位置するように設置され、光ファイバ７４の先端部８５のみが発光するけれども、空気浄化装置９５では、各光ファイバ７４を覆うように光を透過可能な棒状発光体９６が多数取付けられている。
【００７２】
一の棒状発光体９６の内部には、複数本の光ファイバ７４が先端位置を異ならせた状態で位置し、棒状発光体９６は、光ファイバ７４から照射される光により自身全体を発光させる。棒状発光体９６の一端９７は、光増感色素溶液供給タンク７６に設けられた貫通孔８８とわずかな隙間を有した状態で、光増感色素溶液供給タンク７６側にわずかに貫通し、棒状発光体９６の他端９８は、光増感色素溶液回収タンク７８に貯留された光増感色素溶液１３に接する。
【００７３】
上記構成からなる空気浄化装置９５において、光増感色素溶液１３は、光増感色素溶液供給タンク７６に底部に設けられた貫通孔８８から還気ダクト７２に向けて流下する。このとき貫通孔８８内をわずかな隙間を有した状態で棒状発光体９６が挿通するので、貫通孔８８から流下する光増感色素溶液１３は、棒状発光体９６の外壁に沿って流下する。棒状発光体９６に沿って流下する光増感色素溶液１３は、還気ダクト７２を通過する被処理物を含む空気と接触し、空気中の被処理物の一部を取込む。これら被処理物を含む光増感色素溶液１３は、棒状発光体９６から光を吸収し光増感色素溶液１３中の酸素、還気ダクト７２を通過する酸素を励起させ一重項酸素を発生させ、光増感色素溶液１３に取込まれた被処理物、空気中の被処理物を無害化する。なお、棒状発光体９６の長さをランダムとし、図４に示す空気浄化装置７０の光ファイバ７４と同様に、還気ダクト７２の中央から上部にかけて棒状発光体９６の先端位置が異なるように取付けてもよい。
【００７４】
図６は、本発明の第５実施形態である空気浄化装置１００の概略的構成を示す断面図である。本実施形態に示す空気浄化装置１００も第１から第４実施形態に示す空気浄化装置１、３５、７０、９５と同様、水に溶解させた光増感色素と被処理物を含む空気とを接触させ、かつ気液接触部に光増感色素を励起させる光を照射し、光増感反応を利用いて一重項酸素を発生させ、空気中の被処理物を無害化させる装置である。以下、空気浄化装置１００を第３、第４実施形態に示す空気浄化装置７０、９５と同様に空調システム４０に組込み使用する場合を例に採り説明する。空調システム４０の構成、空気浄化装置１００の空調システム４０への組込み要領は、第３、第４実施形態に示す空気浄化装置７０、９５と同一であるので、この部分の説明は省略する。
【００７５】
空気浄化装置１００は、第３実施形態に示す空気浄化装置７０と同様、還気ライン５０を構成する還気ダクト７２内に設置された複数の布１０２、布１０２の下端１０３と接続し、布１０２に光増感色素溶液１３を補給する光増感色素溶液補給体１０４、還気ダクト７２の天井部に取付けられ、布１０２に光を照射する照明装置１０６を備える。
【００７６】
布１０２は、還気ダクト７２の長手方向に所定の長さを有し、下端１０３を光増感色素溶液補給体１０４と接触するように還気ダクト７２内に吊り下げられている。布１０２は、光増感色素溶液補給体１０４と下端１０３を接続させることで、光増感色素溶液補給体１０４が保有する光増感色素溶液１３を毛管作用により吸引、保有し、保有する光増感色素溶液１３と還気ダクト７２内を流通する被処理物を含む空気とを接触させる。このように布１０２は吸水性、毛管作用を示す部材であれば特定の布に限定されるのではなく、不織布であってもよい。布１０２は、光増感色素溶液１０３を始め、光増感色素溶液と接触するので、これら溶液に耐性を示すものでなければならないことは言うまでもない。布１０２は、複数の布１０２が還気ダクト７２内の空気の流れに平行に取付けられている。これにより還気ダンク７２内を流通する空気の抵抗が少なく、被処理物を含む空気を搬送する装置を別途用意する必要がない。
【００７７】
光増感色素溶液補給体１０４は、布１０２に光増感色素溶液１３を補給する部材であって、保水性を有する固体材料からなる。光増感色素溶液補給体１０４は、内部に光増感色素溶液１３を保有することが可能であり、保有する光増感色素溶液１３を容易に排出でき固体材料であればよく、例えばスポンジ、布などを使用することができる。内部により多くの光増感色素溶液１３を保有できることが好ましい。
【００７８】
第５実施形態に示す空気浄化装置１００において、布１０２が保持する光増感色素溶液１３は、還気ダクト７２を通過する被処理物を含む空気と接触し、空気中の被処理物の一部を取込む。これら被処理物を含む光増感色素溶液１３は、照明装置１０６が照射する光を吸収し光増感色素溶液１３中の酸素、還気ダクト７２を通過する酸素を励起させ一重項酸素を発生させ、光増感色素溶液１３に取込まれた被処理物、空気中の被処理物を無害化する。布１０２は還気ダクト７２内を流通する循環空気と接触することで、水が蒸発するけれども、接触する光増感色素溶液補給体１０４から、光増感色素溶液１３を吸引するので、布１０２は常時光増感色素溶液１３を保持することができる。なお、必要に応じて光ファイバ、ＬＥＤ等を併用して照度をアップさせてもよいことは言うまでもない。
【００７９】
第５実施形態に示す空気浄化装置１００の基本的構成、浄化メカニズムは、上記の通り第１から第４実施形態に示す空気浄化装置１、３５、７０、９５と同じである。しかしながら、第５実施形態に示す空気浄化装置１００においては、光増感色素溶液１３が布１０２、光増感色素溶液補給体１０４により保持された状態となっている。このため外部から振動、衝撃を受けても、光増感色素溶液１３が還気ダクト７２内にこぼれたり、外部に漏洩する危険性が少ない。このため振動を受ける新幹線等の電車、飛行機、船舶など交通具の空調システムに好適に組み込む、空気浄化を行なうことができる。
【００８０】
図７は本発明の第６実施形態である空気浄化装置１２０の概略的構成を示すプロセスフロー図である。第１から第５実施形態に示す空気浄化装置１、３５、７０、９５、１００と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。第１から第５実施形態に示す空気浄化装置１、３５、７０、９５、１００では、一つの装置、例えば光増感反応塔を用いて、空気中の被処理物の一部を光増感色素溶液１３で取込む共に、捕集した被処理物、空気中の被処理物を光増感反応を利用して無害化するが、空気浄化装置１２０は、空気中の被処理物を洗浄液を用いて取込む装置と、取込んだ洗浄液中の被処理物を光増感反応を使用して無害化する装置が完全に分離している点が異なる。
【００８１】
空気浄化装置１２０は、被処理物を含む空気と洗浄液とを接触させ、洗浄液中に被処理物を取込み空気を洗浄する空気洗浄装置１２２、空気洗浄装置１２２が取込んだ被処理物を含む洗浄液を受入れ、光増感反応により一重項酸素を発生させ被処理物を無害化する光増感反応塔１２４、光増感反応塔１２４内に所定の波長の光を照射する照射装置１２６、光増感反応塔１２４に被処理物を含まない空気を供給する空気供給装置（図示省略）を有する。
【００８２】
空気洗浄装置１２２は、充填塔タイプの反応装置であり、円筒状の塔本体１３０を有する。塔本体１３０内には気液接触効率を高める充填材１３２が充填され、充填材１３２の上部には洗浄液をスプレーするスプレーノズル１３４が取付けられている。スプレーノズル１３４は、塔本体１３０の下部と循環ライン１３６を介して接続し、循環ライン１３６に介装された循環ポンプ１３８がスプレーノズル１３４に洗浄液１４０を送液する。洗浄液１４０は、塔本体１３０内を落下する間に、塔本体１３０下部から送込まれ塔本体１３０内を上昇する被処理物を含む空気と気液接触する。これにより空気中の被処理物は洗浄液１４０に吸収又は捕集される。浄化された空気は、塔本体１３０の上部に設けられたデミスタ１４２でミストが捕集された後、排気ライン１４３を介して系外に放出される。なお排気ライン１４３に循環ライン１４４を設け、空気を循環させてもよい。
【００８３】
ここで使用する洗浄液は、空気中の被処理物を吸収又は捕集又は他の方法で取込むことが可能であり、光増感色素に悪影響を与えないものであれば、特に種類は問われない。例えば、水、有機溶剤と水との混合溶液などを使用することが可能であり、被処理物をより迅速に取込めればより好ましい。必要に応じて洗浄液に、被処理物の吸収、捕集を促進する薬剤を添加してもよい。
【００８４】
光増感反応塔１２４は、気泡塔タイプの反応装置であり、基本的構成は第１実施形態に示す光増感反応塔５と同じである。塔本体１４６内に、水に光増感色素を溶解させた光増感色素溶液１３を保有し、空気洗浄装置１２２から被処理物を含む洗浄液が、供給管１４８を通じて送られる。また光増感反応塔１２４内には、図示を省略した空気供給装置から供給される被処理物を含まない空気が、空気吹込ノズル１５０を介して供給され、光増感反応塔１２４内では被処理物を含まない空気、照射装置１２６から照射される光により光増感反応が起こり、洗浄液中の被処理物は無害化される。空気洗浄装置１２２から送り込まれた洗浄水は、ここで無害化されオーバーフロー管１５２から排出される。
【００８５】
第６実施形態に示す空気浄化装置１２０において、光増感反応塔１２４では被処理物は液中に存在するため、光増感反応塔１２４内での被処理物の平均滞留時間が長く確実に被処理物を無害化することができる。さらに空気浄化装置１２０は、空気中の被処理物を除去する空気洗浄装置１２２と被処理物を一重項酸素により無害化する装置が完全に分離されているので、空気中の被処理物を除去する工程と被処理物を一重項酸素により無害化する工程とを分離することが可能である。これにより一重項酸素による酸化速度の遅い被処理物であっても、光増感反応塔１２４において、被処理物を時間をかけて無害化することができる。さらに、光増感反応塔１２４をコンパクト化することが可能であり、装置コストを抑えることができる。
【００８６】
第２から第６実施形態に示す空気浄化装置３５、７０、９５、１００、１２０において、光増感色素がローズベンガルに限定されないこと、光増感色素を分散させる液体は水に限定されないこと、光の照射装置の設置要領等を変更可能なことは、第１実施形態に示す空気浄化装置１と同じである。
【００８７】
本発明に係る空気浄化装置は、一重項酸素を利用して空気中の被処理物を無害化するため、一重項酸素で無害化可能であれば被処理物は特に限定されない。被処理物としては、高病原性鳥インフルエンザやＳＡＲＳ、豚由来新型インフルエンザウイルス等の新興ウイルス、空気を介して感染が拡大するウイルスやバクテリア、メチルメルカプタンなどの臭気物質が例示される。後述の実験に使用したポリオウイルスは、ピコルナウイルス科に属するエンベロープを持たない一本鎖ＲＮＡウイルスであり、各種の消毒液に対して比較的強いウイルスである。この実験において、光増感反応を用いてポリオウイルスを不活化させることが可能なことが確認できた。さらにインフルエンザウイルス等のエンベロープを有するウイルスに対しても、高い不活化効果を確認した。この結果から本発明を空気浄化装置、空気浄化方法、ウイルスの不活化方法、臭気物質の脱臭方法として好適に使用することができる。
【実施例】
【００８８】
実施例１
超純水にローズベンガルを溶解させた１０μＭ濃度のローズベンガル水溶液２５ｍｌを、円筒状のガラス製容器に充填した。ガラス製容器の上部からガラス細管からなる空気供給管を液中に挿入し、さらにガラス製容器の外壁から約５ｃｍ離れた場所に光源を設置した。ローズベンガル水溶液にポリオウイルス１型（Ｓａｂｉｎｌ型ワクチン株）を約５×１０６ＰＦＵ／ｍｌの濃度になるように添加すると同時に、空気供給管から１００ｍｌ／ｍｉｎの空気を供給し、さらにローズベンガル水溶液に光を照射させた。この時を０分として、以降、空気の供給及び光の照射を継続し、この間、ローズベンガル水溶液の一部を採取しウイルスの感染価をＶｅｒｏ細胞を用いたＰｌａｑｕｅ法で測定した。比較例１として遮光をした実験を行なった。他の条件は実施例１と同じである。また比較例２として、ローズベンガルを添加せず、水を用いた場合での実験を行なった。他の条件は実施例１と同じである。
【００８９】
実験の結果を図８に示した。実施例１では、時間経過と共にウイルス感染価は徐々に低低下し、添加直後（０分）には１．０×１０６ＰＦＵ／０．２ｍｌであったものが、実験終了の１８０分には７．０×１０３ＰＦＵ／０．２ｍｌであった。比較例１では、実験終了の１８０分のウイルス感染価は３．５×１０５ＰＦＵ／０．２ｍｌであった。比較例２では、ウイルス感染価の低下は認められなかった。
【００９０】
実施例２
ローズベンガルの濃度を実施例１の濃度の１０倍である１００μＭ濃度として実験を行なった。他の条件は実施例１と同一である。比較例３として遮光をした実験を行なった。他の条件は実施例２と同じである。
【００９１】
実験の結果を図９に示した。実施例２では、時間経過と共にウイルス感染価は低下し、実験終了の１８０分後には検出限界未満（＜１．０ＰＦＵ／０．２ｍｌ）であった。比較例３では、ウイルス感染価の低下は認められなかった。
【００９２】
実施例３
ウイルスにＡソ連型インフルエンザウイルスを使用し、初期濃度６．０×１０３ＰＦＵ／０．２ｍｌとした以外、他の条件は実施例１と同じである。比較例４は、比較例２に対応する。
【００９３】
実験の結果を図１０に示した。実施例３では、実験開始後５分で検出限界未満（＜５．０ＰＦＵ／０．２ｍｌ）となった。
【００９４】
実施例４
ウイルスにＢ型インフルエンザウイルスを使用し、初期濃度１．５×１０５ＰＦＵ／０．２ｍｌとした以外、他の条件は実施例１と同じである。比較例５は、比較例２に対応する。
【００９５】
実験の結果を図１１に示した。実施例４では、実験開始後５分で１．０×１０ＰＦＵ／０．２ｍｌ、実験開始後１０分で検出限界未満（＜５．０ＰＦＵ／０．２ｍｌ）となった。
【００９６】
実施例５
ウイルスに単純ヘルペスウイルスを使用し、初期濃度１．０×１０５ＴＣｌＤ５０／０．２ｍｌとした以外、他の条件は実施例１と同じである。比較例６は、比較例２に対応する。
【００９７】
実験の結果を図１２に示した。実施例５では、実験開始後５分で検出限界未満（＜５．０ＰＦＵ／０．２ｍｌ）となった。
【００９８】
実施例６
ウイルスにカリシウイルスを使用し、初期濃度１．２×１０５ＰＦＵ／０．２ｍｌとした以外、他の条件は実施例１と同じである。比較例７、比較例８は、比較例１、比較例２に対応する。
【００９９】
実験の結果を図１３に示した。実施例６では、実験開始後５分で３．０×１０３ＰＦＵ／０．２ｍｌ、実験開始後１５分で検出限界未満（＜５．０ＰＦＵ／０．２ｍｌ）となった。
【０１００】
実施例７
ウイルスに豚由来新型インフルエンザウイルス（Ｈ１ｐｄｍ）を使用し、初期濃度２．０×１０４ＰＦＵ／０．２ｍｌとした以外、他の条件は実施例１と同じである。比較例９は、比較例２に対応する。
【０１０１】
実験の結果を図１４に示した。実施例７では、実験開始後５分で３．０×１０ＰＦＵ／０．２ｍｌに、１５分後には検出限界未満（＜５．０ＰＦＵ／０．２ｍｌ）となった。
【０１０２】
実施例８
実験装置の概略的構成を図１５に示した。光増感反応塔は、スプレー塔タイプの光増感反応塔１６０と気泡塔タイプの光増感反応塔１６２からなり、各々外部に照明装置１６４、１６６を有する。光増感反応塔１６０、１６２の塔本体は、無色透明アクリル樹脂製で内径２００ｍｍ、高さ１４００ｍｍの円筒容器である。照明装置１６４、１６６には、それぞれ可視光源として長さ１２００ｍｍ、３２Ｗの白色蛍光灯４本を使用し、光増感反応塔１６０、１６２の周囲に均等に配置した。白色蛍光灯と光増感反応塔１６０、１６２の塔本体との距離は約１００ｍｍとした。また、２塔の光増感反応塔１６０、１６２は、液循環ライン１６８、液循環ポンプ１７０を介して接続し、２塔の光増感反応塔１６０、１６２の間で光増感色素溶液を循環させた。被処理物を含む空気は、内容積約４０Ｌのタンク１７２に充填し、被処理物を含む空気をブロワー１７４で光増感反応塔１６０に送り、光増感反応塔１６０から排出される空気は、ガス循環ライン１７６を介してガスタンク１７２に戻した。光増感反応塔１６２には、ガラス細管１７８を用いて被処理物を含まない空気を吹込んだ。
【０１０３】
光増感色素溶液には、１０μＭ濃度のローズベンガル水溶液を使用し、ローズベンガル水溶液の全液量は５０Ｌ、液循環ポンプ１７０の吐出量は１２Ｌ／ｍｉｎとした。被処理物はメチルメルカプタン、濃度は４０ｐｐｍとし、メチルメルカプタンの濃度は、ポケッタブルマルチガスモニターＧＸ−２００１（理研計器製社製）で計測した。光増感反応塔１６２に吹込む空気量は０．５Ｌ／ｍｉｎとした。ブロワー１７４の送風量は３ｍ３／ｍｉｎである。
【０１０４】
ブロワー１７４、液循環ポンプ１７０及び照明装置１６４、１６６を起動させ、メチルメルカプタンをローズベンガル水溶液に吸収させつつ、一重項酸素を発生させメチルメルカプタンを分解させた。実験開始から５分以内にタンク１７２内のメチルメルカプタン濃度は７．５ｐｐｍに減少した。ローズベンガル水溶液中のメチルメルカプタンの濃度は１．５時間で１／３に低下した。
【０１０５】
実施例９
光増感反応塔１６２に吹込む空気量を８Ｌ／ｍｉｎとした。他の条件は、実施例８と同一である。実験の結果、ローズベンガル水溶液中のメチルメルカプタンの濃度は１分間で完全に分解された。
【０１０６】
実施例１０
実験装置の概略的構成を図１６に示した。光増感反応塔は、スプレー塔タイプの光増感反応塔１８０と気泡塔タイプの光増感反応塔１８２からなり、各々外部に照明装置１８４、１８６を有する。光増感反応塔１８０、１８２の塔本体は、無色透明アクリル樹脂製で光増感反応塔１８０は、内径８０ｍｍ、高さ２１０ｍｍの円筒容器、光増感反応塔１８２は、内径８０ｍｍ、高さ２６０ｍｍの円筒容器である。照明装置１８４、１８６には、それぞれ可視光源として白色蛍光灯を使用し、光増感反応塔１８０、１８２の周囲に均等に配置した。また、２塔の光増感反応塔１８０、１８２は、液循環ライン１８８、液循環ポンプ１９０を介して接続し、２塔の光増感反応塔１８０、１８２の間で光増感色素溶液を循環させた。光増感反応塔内の空気は、光増感反応塔１８０の外部に設置したブロワー１９２で、光増感反応塔１８０内を空気が上昇流となるように光増感反応塔１８０内で循環させた。光増感反応塔１８２には、ガラス細管１９８を用いて被処理物を含まない空気を吹込み、頂部に設けたサンプル採取口１９６から外部に排出した。
【０１０７】
光増感色素溶液には、１０μＭ濃度のローズベンガル水溶液を使用し、ローズベンガル水溶液の全液量は２．４Ｌとした。照度は、光増感反応塔１８０で３５００ルクス、光増感反応塔１８２で６０００ルクスである。
【０１０８】
装置を作動させながら、サンプル採取口からＡソ連型インフルエンザウイルスを、水溶液中の最終濃度が２．５×１０２ＰＦＵ／０．２ｍｌになるように添加した。添加５分、１５分、３０分後に水溶液１ｍｌを採取し、それらにおけるウイルスの感染価を測定した。比較例１０では、ローズベンガル水溶液の代わりに純水を使用した。
【０１０９】
結果を表１に示した。ローズベンガル水溶液中では、ウイルス添加５分後でも感染性ウイルスは検出されなかった。一方、比較例１０では、ウイルス添加３０分後においても、感染価の低下はわずかであった。
【０１１０】
【表１】
2010057908.tif 000003
【０１１１】
実施例１１
実験装置の概略的構成を図１７に示した。図１７に示す実験装置は、図１６の実験装置が閉鎖系であるのに対して開放系である。図１６と同一の部材には同一の符号を付して、説明を省略する。Ａソ連型インフルエンザウイルスは、光増感反応塔１８０の気相部に、霧化器２００を用いてＡソ連型インフルエンザウイルスを含む空気を流入することで行い、また光増感反応塔１８０の頂部から流出した空気を、ウイルス維持培地４０ｍｌを充填したイーピンジャー２０２を通過させ、そこに流出した空気中のウイルスを捕捉、回収した。
【０１１２】
装置を作動させながら、３．０×１０２ＰＦＵ／０．２ｍｌ濃度のＡソ連型インフルエンザウイルスを、霧化器を用いて１２０分間、合計４０ｍｌのウイルス液を連続的に噴霧した。噴霧１５分、３０分、４５分、６０分、７５分、９０分、１０５分及び１２０分後に、循環しているローズベンガル水溶液１ｍｌをサンプル採取口１９６から採取すると共に、イーピンジャー２０２内の維持培地も一部採取し、それらのウイルス感染価を測定した。
【０１１３】
結果を表２に示した。霧化状態で添加したウイルスは、その大部分が光増感反応塔１８０内でシャワー状に噴霧したローズベンカル水溶液に捕捉されることで、装置内を循環している水溶液に分散したと考えられた。一方、光増感反応塔１８０内でローズベンガル水溶液と接触しなかった空気中のウイルスは、最終的にイーピンジャー２００内にトラップされるが、その量は極めて少量で、噴霧開始後１２０分後のイーピンジャー内維持培地内１２ｍｌ中に、感染性ウイルスは２個（２．０ＰＦＵ）しか確認されず、本実験では、光増感反応塔１８０に導入された空気中のウイルスのほとんどが装置内で捕捉され、水溶液中で不活化されたと考えられた。
【０１１４】
【表２】
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【０１１５】
可視光条件下で、１０μＭ濃度のローズベンガル水溶液３００ｍｌを用いて、空気の通気量を５０ｍＬ／ｍｉｎとし、当該水溶液中の臭気化合物の分解速度を測定した。測定結果を表３に示した。メチルメルカプタンは、１０分以内に、スカトールは６０分以内に完全に分解し、硫化メチルは６０分以内に分解率９６％となった。
【０１１６】
【表３】
2010057908.tif 000005
【符号の説明】
【０１１７】
１      空気浄化装置
３、５  光増感反応塔
７、９  光増感反応塔
１３    光増感色素溶液
１９    気液接触部
３５    空気浄化装置
３６    光増感反応塔
３８    照明装置
４０    空調システム
４２    建屋
４６    部屋
４８    給気ライン
５０    還気ライン
７０    空気浄化装置
７２    還気ダクト
７４    光ファイバ
７６    光増感色素溶液供給タンク
７８    光増感色素溶液回収タンク
８２    光源
８４    反射板
８５    光ファイバ先端部
９５    空気浄化装置
９６    棒状発光体
１００  空気浄化装置
１０２  布
１０４  光増感色素溶液補給体
１０６  照明装置
１２０  空気浄化装置
１２２  空気洗浄装置
１２４  光増感反応塔
１２６  照射装置
１４０  洗浄液
１６０  光増感反応塔
１６２  光増感反応塔
１６４  照明装置
１６６  照明装置
１８０  光増感反応塔
１８２  光増感反応塔
１８４  照明装置
１８６  照明装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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