(57)【要約】【課題】  悪臭や有害成分で汚染された空気の浄化装置【解決手段】  サイクロン集塵機では強力な吸引ファンを必要とするが、家庭用換気扇ほどの排出ファンで円筒サイクロン室内に緩やかな旋回流を発生させ、この円筒サイクロン室内上部に、キャビテーション気泡ノズルを臨ませ、このノズルより噴霧されるマイクロバブル内包の水滴群を、旋回気流内に分散させる。ゆっくりと旋回降下する空気内の悪臭・有害成分は、水滴群に捕捉され、マイクロバブル消滅により酸化・分解される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乱流領域を設けてキャビテーション気泡を発生するキャビテーション気泡ノズルと、旋回流を発生させるサイクロン室と、このサイクロン室内の上部にその先端を臨ませる空気流入管と、サイクロン室内の空気を排出する排出ファンと、からなり、上記キャビテーション気泡ノズルをサイクロン室内の上部に臨ませ、噴霧される水滴群を、旋回気流とともにゆっくり降下させる、キャビテーション気泡水流による空気浄化装置。
【請求項２】
流路断面が急拡大する乱流領域を有するキャビテーション気泡ノズルと、下部出口にテーパーを具えるサイクロン室と、このサイクロン室内の上部にその先端を臨ませる空気流入管と、サイクロン室内の空気をテーバーから排出する排出ファンと、からなり、上記キャビテーション気泡ノズルをサイクロン室内の上部に臨ませ、噴霧される水滴群を、旋回気流とともにゆっくり降下させる、キャビテーション気泡水流による空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  大気中の揮発性有機化合物や悪異臭成分、そして気化した油性成分などを、マイクロバブル含有の水滴群により、吸着分解する、空気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  マイクロバブルの働き。
円筒２内を流れる流体に超音波４を照射してキャビテーションバブルを発生する方式は、米国特許７，７１８，０７３号公報に開示されており、図６に示す。エミッター３から粒径５０以下のマイクロバブルバブルを発生して、バブル発生効率の向上を図る。同公報４欄５５行目ないし５欄２３行目には、「本発明によると、マイクロ有機組織はラジカルＨ．ＯＨ、ＨＯＯ．により除去できる。これらのラジカルはマイクロ有機組織には有害である。ｈｉｇｈ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ（超音波）により酸素雰囲気下で下式の反応を起こす。
Ｈ２Ｏ  →  Ｈ．＋．ＯＨ
Ｈ．＋  Ｏ２  →  ＨＯＯ．
ＨＯＯ．＋ＨＯＯ．→  Ｈ２Ｏ２  ＋  Ｏ２
．ＯＨ  ＋  ．ＯＨ  →  Ｈ２Ｏ２
これらラジカル等（ｔｏｘｉｃ  ｓｐｅｃｉｅｓ）製造に要するエネルキーは、マイクロバブルの併用により低下する。超音波により形成されるキャビテーション・バブル（ｃａｖｉｔａｔ−ｉｏｎ  ｂｕｂｂｌｅｓ）に、マイクロバブルが重ね合わさることで、蛍光現象（ｓｏｎｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）の増加をもたらすためである。この蛍光現象によりラジカル種は増加する。つまり、超音波４中を通過する際に、マイクロバブル５は破砕（ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）され、蛍光現象は活発になる。特に、複数の超音波発信源をマイクロバブル通路中に配置すると破砕は一層活発になる。」【０００３】  マイクロバブルを水中に発生するには、気泡を細断する方法よりも、前項のように、キャビテーション方式が省エネであり、キャビテーション気泡ノズルとして空気浄化装置に採用されている（特開２０１１−５８１号、特願２０１１−１７６３８１号）。【０００４】  サイクロン集塵機
フィルター不要なサイクロン集塵機が普及している。円筒サイクロン室の上部接線方向に吸気管２を臨ませ、排気管４から吸引排気する（図５−−特開２００８−２９７６９号）。吸気管２を経て、接線方向に円筒３内に吸引された塵埃気流１００は、円筒３内壁面に沿う旋回気流として降下し、底隔壁１０に達してから反転上昇し、排気管４から排出される。旋回時の遠心力により塵埃は円筒３壁面に押し付けられ、重力により底隔壁１０に溜まる。この出願発明は、抗菌剤を含んだ水滴流を誘導管９を経て、旋回気流と混流し、塵埃をこの水滴群により捕捉し、塵埃凝集物３００として底隔壁１０に貯める。抗菌作用により凝集物の殺菌や脱臭を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  塗装ガンからの揮発性有機化合物や有機樹脂塗料をマイクロバブル水滴流で捕捉するには、円筒内の上昇気流と、下方向きのスプレー水滴流により、旋回向流流域を発生させている（特開２０１１−５８１号）。向流ではない平行流方式では、処理経路が長くならざるをえない（特願２０１１−１７６３８１号）。有機樹脂塗料フリーの軽い気流を低ファン容量で脱臭・洗浄しようと、サイクロン空気洗浄方式に着眼した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  経路断面が急拡大する乱流領域を有するキャビテーション気泡ノズルを採用し、乱流領域で発生したキャビテーション気泡核を成長させ、先端ノズルから大気に触れて減圧する噴流内でマイクロバブル（５０〜２μｍ）へとこの気泡を成長させる。  このキャビテーション気泡ノズルを円筒サイクロン室内の上部に下向きに臨ませる。ノズルからスプレー（噴霧）される水滴群に、脱臭・浄化すべき空気気流との接触時間を長くすべく、サイクロン室内の上部に空気導入口を配置し、サイクロン室の下部に内部の空気を排出する排出口を配置し、上部導入口からサイクロン室内に吸引される気流を内周壁面に沿ってをゆっくりと旋回させる。マイクロバブル内包の飛散水滴群は、旋回気流と共にゆっくりと降下し、気流内の異臭成分、揮発化合物などを水滴群により捕捉し、マイクロバブル消滅により分解する。
【発明の効果】
【０００７】  サイクロン室内をゆっくりと旋回しつつ降下する気流は、マイクロバブルを内包する噴霧水滴群に接触する。気流内の揮発化合物や異臭成分の多くはこの水滴群に吸着される。マイクロバブル消滅時の水酸基ラジカルなどによりこれらの吸着物質は分解される。旋回降下する気流中の水滴群は弱い遠心力により壁面に付着しやすい。特に、サイクロン室下部に絞り部を設けておけば、更なる遠心力により水滴群は壁面に付着する。サイクロン集塵機のように強力な吸引ファンは必要なく、家庭用換気ファンで気流を吸引するのが特徴である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】  サイクロン室の断面図である。
【図２】  キャビテーション気泡ノズルの断面図である。
【図３】  キャビテーション気泡ノズルからのマイクロバブル噴流を、サブミクロン気泡飛散流へと分解する、飛散プレートを配置した実施例の説明図である。
【図４】  図３の実施例でのサブミクロン気泡の粒径分布グラフである。
【図５】  特開２００８−２９７６９号に開示されているサイクロン集塵機の説明図であり、サイクロン室底部には噴霧した抗菌水滴が滞っている。
【図６】  米国特許７，７１８，０７３号公報のキャビテーション気泡を超音波により生成する公知技術の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  経路断面が急拡大する乱流領域１１を有するキャビテーション気泡ノズル２を採用する（図２）。水道水圧の循環水流は流路１０を通過し、乱流領域１１内でキャビテーション気泡を発生する。このキャビテーション気泡は気泡成長流路１２を通過し、水流を扇カーテン状に噴霧する周知のデフレクタ１３を経て、拡散噴霧される。この噴霧水滴流内の気泡粒径分布は、気泡径分布は、１０ないし２０μｍ（ミクロン）にピーク特性を有し、２μｍ付近にもピークを呈する。デフレクタ１３を除去し、ノズル先端から１０ｃｍほど離れた位置に、凹凸面を有する飛散プレート１４を置く（図３）。キャビテーション気泡を含んだ水流はこの凹凸面にて衝撃力を受け、微細な水滴群として激しく四方へと飛散する。飛散水滴群の気泡粒径分布を図４に示す。１０ないし２０μｍのピーク特性は半減し、その分、２μｍのピークが突出している。１０ないし２０μｍの気泡が衝撃エネルギーを受けて２μｍへと細断された、と解釈できる。また、使用した気泡径測定器がサブミクロン（１μｍ以下）を検出できないことを鑑みると、１μｍ以下のサブミクロン気泡の大量発生の可能性は高い。事実、飛散水滴群の近くではオゾン臭を感じ、有機塗装物質の変色を招く。水酸基などのフリーラジカル大量発生を推測させる。【００１０】  このキャビテーション気泡ノズル２を、円筒サイクロン室１内の上部に下向きに臨ませる（図１）。外壁筒４の底部に溜まる循環水をポンプ６にてキャビテーション気泡ノズル２へと循環させる。ノズル２へは４ｋｇほどの水圧力が加わり、デフレクタ１３を経て、扇カーテン状にマイクロバブル内包の水滴群が噴霧される。
この円筒サイクロン室１内の上部に、異臭成分や有害物質を含んだ空気を導く、空気流入管３を臨ませる。円筒の接線方向にその端部を臨ませるのが好ましい。円筒サイクロン室１の下部をテーパー形状にする。この下部排出口よりサイクロン室１内の空気を強制排出するために、空気流入管３から室１内に流入した気流は旋回しながら降下するが、テーパー内壁面に沿って旋回流が流速を増すので、サイクロン室１内の旋回流は一層活発になる。恰も、洗面台内の水が、その底栓口に近づくにつれて急速に渦流速を増し、ここでの渦流が洗面台内全体にゆっくりとした渦流を惹起するように。円筒サイクロン室１内をゆっくりと旋回しながら降下する旋回気流と共に、噴霧水滴群もゆっくりと降下し、気流内の異臭成分や揮発・蒸発物質を吸着する。水滴内のマイクロバブルはその消滅時に水酸基ラジカラなどのフリーラジカル種を発生して、これら吸着物質を酸化あるいは分解する。酸素雰囲気下でのフリーラジカル発生は。過酸化水素やオゾンを生成する。これらの強い酸化力で、塗装工場内での揮発性有機化合物や、家庭新建材に含まれるホルムアルデヒド、旋盤作業中での蒸発した機械油、食品工場での異臭、などを酸化処理する。【００１１】  円筒サイクロン室１のテーパー部での旋回流の流速増加は、遠心力を増加させ、水滴群をテーパー内壁面に付着させる。重力により内壁面に沿って降下する水滴群は、外壁筒４の底に溜まる。外壁筒４の上部に、排出ファン５を取り付ける。排出ファン５の空気取り入れ口を、この外壁筒４ではなく、円筒サイクロン室１内に臨ませても良い。この場合は、外壁筒４は不要になる。
図３のように、デフレクタ１３を廃して、飛散プレート１４をキャビテーション気泡ノズル２の下流には配置すれば、水滴内のマイクロバブルはこのプレートから受ける衝撃エネルギーにより更に細かいサブミクロン気泡へと細断され、強い酸化力を有する水滴群を得ることができる。
【符合の説明】
【００１２】１        円筒サイクロン室
２        キャビテーション気泡ノズル
３        空気流入管
４        外壁筒
５        排出ファン
６        ポンプ
【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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