(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気入口と空気出口とを有し、空気入口から空気出口に向かって空気流が生じる水噴霧室と、水噴霧室の空気入口に配置する第１ワッシャメディアと、水噴霧室内に空気流を横切って配置する第２ワッシャメディアと、水噴霧室の空気出口に配置する第３ワッシャメディアと、水噴霧室内の第１ワッシャメディアより下流側に位置し、空気流とは逆方向に向けて第１ワッシャメディアに達する噴霧水を噴霧する第１段ノズルと、水噴霧室内の第２ワッシャメディアより下流側に位置し、空気流とは逆方向に向けて、もしくは順方向に向けて噴霧水を噴霧する第２段ノズルと、水噴霧室内に位置して流下する噴霧水を受け止める貯水槽と、貯水槽内の循環水を第１段ノズルに循環供給する循環水供給系と、補給水を第２段ノズルに供給する補給水供給系とを備え、第２段ノズルに補給水を供給する補給水供給系は、補給水として清浄水もしくは純水を供給することを特徴とするエアワッシャ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体工場等における空気調和装置に係り、空気中の塵埃や有害ガスを除去するとともに、飽和効率の高い加湿を行なうエアワッシャに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエアワッシャとしては、例えば特開平７−９６１２２号公報に開示するものがあり、その概要を図１０に示す。図１０において、エアワッシャｌは、空気が上流側から下流側に向けて通過する水噴霧室２を備え、水噴霧室２のほぼ中央に空気の流れ方向（図中に矢印で示す）に延びる仕切板３を設け、仕切板３に対向して水噴霧装置４のノズル４ａを配置している。
【０００３】
このエアワッシャ１において、仕切板３に衝突するように、水噴霧装置４のノズル４ａから清浄水を噴霧水として噴霧すると、水噴霧室２を通過する空気中の塵埃が噴霧水に衝突し、塵埃は噴霧水とともに仕切板３に達して仕切板３の表面に形成する水膜に補えられて、水膜の落下とともに仕切板３に沿って流下する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したエアワッシャ１は、空気中の塵埃の除去を目的としたものであり、このエアワッシャｌで空気を飽和状態付近まで加湿するには、水噴霧室２における空気の流量に対する噴霧水量の割合を、塵埃を除去するための通常の割合より高く設定する必要があり、水噴霧装置４のノズル４ａに清浄水を圧送するためのポンプに大きな出力のものを要することになり、空気に効率よく加湿することができなかった。
【０００５】
ところで、水噴霧室２を通過する空気中の有害ガス成分を噴霧水によって吸収除去しようとする場合には、有害ガスの除去性能を維持するために、噴霧水の清浄度を所定値以上に保つ必要があり、噴霧水を循環利用する場合には、噴霧水に取り込んだ有害ガス成分の濃度が所定値以下を保つように、新たに清浄水を補給する必要がある。
【０００６】
しかし、系内を循環する循環水に対して清浄水を供給するに際し、循環水を一時的に貯留する水槽へ清浄水を供給する場合には、水槽内に滞留する循環水中の有害ガス成分の濃度を希釈することになり、言い換えると補給水として供給する清浄水が水槽中の有害ガス成分によって汚濁されるので、補給する清浄水の清浄性を十分に活用することができなかった。しかも、補給水の全量に純水を使用する場合には多量の純水を要し、純水製造装置に容量の大きなものが必要となり、コストが高くなる問題があった。
【０００７】
本発明は上記した課題を解決するものであり、空気中の塵埃や有害ガスを確実に除去するとともに、清浄水として使用する純水の供給量を低減し、かつ飽和効率の高い加湿を行なうエアワッシャを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係るエアワッシャは、空気入口と空気出口とを有し、空気入口から空気出口に向かって空気流が生じる水噴霧室と、水噴霧室の空気入口に配置する第１ワッシャメディアと、水噴霧室内に空気流を横切って配置する第２ワッシャメディアと、水噴霧室の空気出口に配置する第３ワッシャメディアと、水噴霧室内の第１ワッシャメディアより下流側に位置し、空気流とは逆方向に向けて第１ワッシャメディアに達する噴霧水を噴霧する第１段ノズルと、水噴霧室内の第２ワッシャメディアより下流側に位置し、空気流とは逆方向に向けて、もしくは順方向に向けて噴霧水を噴霧する第２段ノズルと、水噴霧室内に位置して流下する噴霧水を受け止める貯水槽と、貯水槽内の循環水を第１段ノズルに循環供給する循環水供給系と、補給水を第２段ノズルに供給する補給水供給系とを備え、第２段ノズルに補給水を供給する補給水供給系は、補給水として清浄水もしくは純水を供給するものである。
【０００９】
上記した構成により、請求項１に係るエアワッシャにおいて、水噴霧室の空気入口から第１ワッシャメディアを通して流入する空気流に対し、その流れに対向するように貯水槽からの水を第１段ノズルから噴霧すると、噴霧水が空気中の塵埃や有害ガスに衝突し、衝突した空気中の塵埃や有害ガスが噴霧水とともに第１ワッシャメディアに達し、第１ワッシャメディアが塵埃や有害ガスを伴った噴霧水を捕捉する。
【００１０】
第１ワッシャメディアに達した噴霧水は、第１ワッシャメディアに付着した塵埃を洗い流して流下するとともに有害ガスを取り込んで貯水槽へ流入し、流下する過程において蒸発して空気を加湿する。
【００１１】
第ｌワッシャメディアに衝突しなかった噴霧水は、一部が水噴霧室の天井面、壁面または貯水面に衝突するが、それ以外は空気流に乗って移動し、その過程において蒸発して空気を加湿するとともに、空気中の塵埃や有害ガスを取り込んで第２ワッシャメディアに達し、第２ワッシャメディアが塵埃や有害ガスを伴った噴霧水を捕捉する。
【００１２】
第２ワッシャメディアに達した噴霧水は、第２ワッシャメディアに付着した塵埃を洗い流して流下するとともに有害ガスを取り込んで貯水槽へ流入し、流下する過程において蒸発して空気を加湿する。貯水槽に滞留する循環水は、循環水供給系を通って循環し、再び第１段ノズルから噴霧する。
【００１３】
このように、第１段ノズルから噴霧水を空気流に対向するように噴射し、折り返すように空気を加湿するので、空気の流量に対する噴霧水の量の割合を低く設定しても、第ｌおよび第２ワッシャメディアによって空気中の塵埃や有害ガスを十分に除去するとともに効率よく空気を加湿でき、循環水供給系におけるポンプ等のアクチュエータの出力を低減することができる。
【００１４】
第２ワッシャメディアを通過した空気流に対し、清浄な補給水を第２段ノズルから噴霧すると、清浄な水の噴霧水が空気中に残存する塵埃や有害ガスに衝突し、衝突した塵埃や有害ガスが噴霧水とともに第３ワッシャメディアに達し、第３ワッシャメディアが塵埃や有害ガスを伴った噴霧水を捕捉する。
【００１５】
第３ワッシャメディアに達した噴霧水は、第３ワッシャメディアに付着した塵埃を洗い流して流下するとともに有害ガスを取り込んで貯水槽へ流入し、流下する過程において蒸発して空気を加湿する。
【００１６】
このように、第２段ノズルから噴霧する清浄な水は、初期清浄度を保った状態で噴霧水となるので、第１ワッシャメディアおよび第２ワッシャメディアを通過した有害ガスに対して、その清浄性を有効に活かして高い除去性能を発揮することができる。貯水槽へ流入した清浄な水は補給水として循環水に合流し、循環水供給系を通って第１段ノズルから循環水として噴霧する。第３ワッシャメディアを通過した空気は、浄化して十分に加湿した清浄な空気として空気出口から流出する。
【００１７】
補給水は、空気の加湿に伴って減少する循環水の減少量を補うとともに、循環水中の有害ガス濃度を一定値以下に維持するために必要な量を第２段ノズルと貯水槽へ供給し、貯水槽の水位を保つ位置に設けるオーバーフロー管から余分となる水を排出する。
【００１８】
エアワッシャは、第２段ノズルに補給水を供給する補給水供給系が、補給水として純水を供給することにより、純水のより清浄性を活かした有害ガスの除去を行ないつつ、全ての補給水を純水にしなくてもよいので、純水の使用量を低減することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３に示すように、エアワッシャ１０は、矩形の流路断面を有する本体ケーシング１１の内部に、所定長さの水噴霧室１２を有している。水噴霧室１２は、その一端に形成した空気入口１２ａにおいてダクト（図示せず）に接続しており、このダクトから流入する空気Ａが水噴霧室１２の流路を通って他端に形成した空気出口１２ｂから流出する。
【００２０】
水噴霧室１２には、空気入口１２ａに位置して第１ワッシャメディア１３を配置し、水噴霧室１２の流路の途中に位置して第２ワッシャメディア１４を配置し、空気出口１２ｂに位置して第３ワッシャメディア１５を配置しており、第１ワッシャメディア１３と第２ワッシャメディア１４の間を第１段エアワッシャ部１２ｃとし、第２ワッシャメディア１４と第３ワッシャメディア１５の間を第２段エアワッシャ部１２ｄとしている。各ワッシャメディア１３、１４、１５は、噴霧水を補足する線材からなるマット状のもので、空気流の流路断面とほぼ等しい形状を有し、ポリ塩化ビニルデン系繊維やステンレスの線材等からなり、たとえば２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度の厚みを有するマット状のものである。
【００２１】
水噴霧室１２の内部には、後述する循環水供給系に連通する複数の第１段ノズル１６を第１ワッシャメディア１３より下流側に位置して配置するとともに、後述する補給水供給系に連通する複数の第２段ノズル１７を第２ワッシャメディア１４より下流側に位置して配置している。第１段ノズル１６は、空気流とは逆方向に向けて第１ワッシャメディア１３に達する噴霧水を噴霧するものであり、第２段ノズル１７は、空気流とは逆方向に向けて第２ワッシャメディア１４に達しない噴霧水を噴霧するものである。
【００２２】
第１段ノズル１６からの噴霧水の圧力は、水噴霧室１２内に所定流量の空気を流しているときに噴霧水の一部１／３程度）が第１ワッシャメディア１３に衝突する程度に設定する。また、残りの水の一部（１／３程度、全水量の２／９）が、水噴霧室１２内において天井面、壁面等に衝突し、その残りの水（全水量の５／９）が空気の流れに乗って移動し、第２ワッシャメディア１４に衝突するように設定する。
【００２３】
第２段ノズル１７からの噴霧水の圧力は、水噴霧室１２内に所定流量の空気を流しているときに、噴霧水が第２ワッシャメディア１４に衝突する前に、空気の流れに乗って移動して第３ワッシャメディア１５に衝突するように設定する。
【００２４】
水噴霧室１２の下部には、流下する噴霧水を受け止める貯水槽１８が設けてあり、貯水槽１８に滞留する循環水を第１段ノズル１６第１段ノズルに循環供給する循環水供給系１９が水噴霧室１２の下部に連通して設けてある。
【００２５】
循環水供給系１９は、貯水槽１８の下部に開口する吸込管２０と、吸込管２０に接続した循環ポンプ２１と、循環ポンプ２１を駆動するモータ２２と、循環ポンプ２１の吐出口に接続して水噴霧室１２の上方に配置した第１段吐出管２３と、第１段吐出管２３から分岐して水噴霧室１２の第１段エアワッシャ部１２ｃに垂直方向に配設した複数の第１段分岐管２４とからなり、各第１段分岐管２４に前述した複数の第１段ノズル１６を設けている。
【００２６】
第２段ノズルに補給水を供給する補給水供給系２５は、清浄水供給装置（図示せず）もしくは純水供給装置（図示せず）に接続して水噴霧室１２の上方に配置した第２段吐出管２６と、第２段吐出管２６から分岐して水噴霧室１２の第２段エアワッシャ部１２ｄに垂直方向に配設した複数の第２段分岐管２７とからなり、各第２段分岐管２７に前述した複数の第２段ノズル１７を設けている。
【００２７】
貯水槽１８には、オバーフロー管２８と、補給水として清浄水を供給する第２補給水供給管２９が連通し、供給管２９は清浄水供給装置（図示せず）に連通している。
【００２８】
水噴霧室１２の下流側には、水噴霧室１２を通過した空気に含まれる水滴等を除去するエリミネータ３０が配置してあり、水噴霧室１２の空気出口１２ｂには、水噴霧室１２と同様の流路断面形状を有する所定長さの冷却室３１が接続してある。冷却室３１の内部には冷却器として冷却コイル３２が設けてあり、冷却室３１の下方にはドレンパン３３が形成したある。このドレンパン３３の凹みには冷却室３１の外部へ通じるドレンパイプ３４が接続してある。水噴霧室１２の下流側には送風機（図示せず）が配置してあり、この送風機を作動することによって水噴霧室１２の流路に空気を導く。
【００２９】
本実施の形態においては、第２段ノズル１７は、空気流とは逆方向に向けて第２ワッシャメディア１４に達しない噴霧水を噴霧するものであるが、図６から図７に示すように、第２段ノズル１７は、空気流と順方向に向けて噴霧水を噴霧するものであっても良い。
【００３０】
上記した構成における作用を説明する。空気Ａは空気入口１２ａから第１ワッシャメディア１３を通して水噴霧室１２の第１段エアワッシャ部１２ｃに流入する。この空気流に対し、その流れに対向するように貯水槽１８からの循環水を第１段ノズル１６から噴霧する。噴霧水は空気中の塵埃や有害ガスに衝突し、衝突した空気中の塵埃や有害ガスが噴霧水とともに第１ワッシャメディア１３に達し、第１ワッシャメディア１３が塵埃や有害ガスを伴った噴霧水を捕捉する。第１ワッシャメディア１３では、噴霧水が第１ワッシャメディア１３に付着した塵埃を洗い流して流下するとともに、有害ガスを取り込んで貯水槽１８へ流入する。噴霧水は流下する過程において蒸発して空気を加湿する。
【００３１】
第ｌワッシャメディア１３に衝突しなかった噴霧水は、一部が水噴霧室１２の天井面、壁面または貯水面に衝突するが、それ以外は空気流に乗って移動し、その過程において蒸発して空気を加湿するとともに、空気中の塵埃や有害ガスを取り込んで第２ワッシャメディア１４に達し、第２ワッシャメディア１４が塵埃や有害ガスを伴った噴霧水を捕捉する。第２ワッシャメディア１４では、噴霧水が第２ワッシャメディア１４に付着した塵埃を洗い流して流下するとともに、有害ガスを取り込んで貯水槽１８へ流入する。噴霧水は流下する過程において蒸発して空気を加湿する。貯水槽１８に滞留する循環水は、循環水供給系１９を通って循環し、再び第１段ノズル１６から噴霧する。
【００３２】
第２ワッシャメディア１４を通過した空気流は、水噴霧室１２の第２段エアワッシャ部１２ｄに流入する。この空気流に対して、清浄水もしくは純水を第２段ノズル１７から噴霧すると、清浄水もしくは純水の噴霧水が空気中に残存する塵埃や有害ガスに衝突し、衝突した塵埃や有害ガスが噴霧水とともに第３ワッシャメディア１５に達し、第３ワッシャメディア１５が塵埃や有害ガスを伴った噴霧水を捕捉する。
【００３３】
第３ワッシャメディア１５では、噴霧水が第３ワッシャメディア１５に付着した塵埃を洗い流して流下するとともに、有害ガスを取り込んで貯水槽１８へ流入する。噴霧水は流下する過程において蒸発して空気を加湿する。
【００３４】
貯水槽へ流入した清浄水もしくは純水は、補給水として循環水に合流し、循環水供給系１９を通って第１段ノズル１６から循環水として噴霧する。
第３ワッシャメディア１５を通過した空気は、浄化して十分に加湿した清浄な空気として空気出口からエリミネータ３０に流入し、エリミネータ３０において空気中の水滴を除去する。エリミネータ３０から流出する空気は冷却室３１に導き、冷却コイル３２によって冷却する。
【００３５】
上述した過程において、循環水は空気の加湿に伴って減少するので、この循環水の減少量を補うとともに、循環水中の有害ガス濃度を一定値以下に維持するために必要な必要補給水量の補給水を循環水の循環系に補給する。第２段エアワッシャ部１２ｄにおいて清浄水もしくは純水が貯水槽１８へ補給水として流入するので、この水量を必要補給水量から減じ、その量を補給水として第２補給水供給管２９から貯水槽１８に供給する。第２補給水供給管２９から供給する補給水は、純水でなく、適度に浄化した水道水等の清浄水（塩素を除去したもの）を使用する。
【００３６】
図５に示す湿り空気線図は、図４に示すエアワッシャの各位置における空気の状態変化を示しており、図４および図５において、▲１▼〜▲５▼は互いに対応している。すなわち、▲１▼は第１ワッシャメディア１３の直前の状態、▲２▼は第１ワッシャメディア１３を通過直後の状態、▲３▼は第２ワッシャメディア１４を通過直後の状態、▲４▼はエリミネータ２２を通過直後の状態、▲５▼は冷却コイル３２を通過直後の状態を示す。
【００３７】
第１段ノズル１６からの噴霧水は加熱・冷却しないので、▲１▼から▲４▼までの過程において空気は断熱変化し、湿球温度一定の線上をその相対湿度を高めるように変位する。その後、▲４▼から▲５▼までの過程では、冷却コイル３２によって要求する絶対湿度まで飽和線に沿うように冷却する。ここで、▲１▼から▲４▼までの区間Ｂにおける乾球温度（横軸）の温度差と、▲１▼から▲１▼−▲４▼線と飽和線との交点（飽和点Ｃ）までの区間Ａにおける乾球温度（横軸）の温度差との割合がエアワッシャの効率である。
（実施例１）
以下に、アンモニアガスを除去対象ガスとする場合の必要補給水量について説明する。
【００３８】
ここで、ガス除去率η、必要補給水量ＱF（ｍ3／ｓ）、風量ＱG（ｍ3／ｓ）、蒸発（加湿）水量ＱB（ｍ3／ｓ）、噴霧水中のガス濃度ＣW（ｍｏｌ／ｍ3）、第１段エアワッシャ部１２ｃの入口空気のガス濃度ＣG1（ｍｏｌ／ｍ3）、第２段エアッシャ部１２ｄの入口空気のガス濃度ＣG2（ｍｏｌ／ｍ3）とすると、循環水噴霧の場合の必要補給水量ＱF（ｍ3／ｓ）＝ＱG・η・ＣGin／１００ＣW＋ＱBとなる。
【００３９】
また、水・空気比＝噴霧水量（ｋｇ／ｈ）／空気量（ｋｇ／ｈ）、空気量（ｋｇ／ｈ）＝風量（ｍ3／ｈ）×１．２（標準空気の密度ｋｇ／ｍ3）である。
今、風量ＱG＝９０００ｍ3／ｈ（２．５ｍ3／ｓ，１０８００ｋｇ／ｈ）、入口空気のガス濃度ＣG1＝５．０×１０-6ｍｏｌ／ｍ3、乾球温度２０℃、相対湿度４５％とすると、蒸発（加湿）水量ＱB＝０．８×１０-5ｍ3／ｓとなる。循環水噴霧量１０８リッター／分（１．８×１０-3ｍ3ｓ）とすると、水・空気比０．６となる。図８は、水・空気比０．６におけるアンモニアガスのＣW／ＣG1とガス除去率η1の関係を示すものである。第１段エアワッシャ部１２ｃでの目標ガス除去率η1を８５％とした場合に、必要補給水量ＱF＝２．２１×１０-4ｍ3／ｓ（１３．３リッター／分）となる。これは、水・空気比０．０７４に相当する。
【００４０】
図９は、純水噴霧の場合における水・空気比とアンモニアガスのガス除去率η2の関係を示すものであり、第２段エアワッシャ部１２ｄにおける噴霧水量（純水）を７リッター／分とすると、ガス除去率η2は４０パーセントとなり、水・空気比０．０４に相当する。
【００４１】
よって、総合ガス除去率ηT＝η1＋（１００−η1）・η2／１００は９１パーセントとなり、補給水供給管２９による補給水量は、１３．４−７．０＝６．４リッター／分（全補給水の４８％）となる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、第１段ノズルから噴霧水を空気流に対向するように噴射し、折り返すように空気を加湿するので、空気の流量に対する噴霧水の量の割合を低く設定しても、第ｌおよび第２ワッシャメディアによって空気中の塵埃を十分に除去するとともに効率よく空気を加湿でき、循環水供給系におけるポンプ等のアクチュエータの出力を低減することができる。
【００４３】
第２段ノズルから噴霧する清浄水もしくは純水は、初期清浄度を保った状態で噴霧水となるので、第１ワッシャメディアおよび第２ワッシャメディアを通過した有害ガスに対して、その清浄性を有効に活かして高い除去性能を発揮することができる。
【００４４】
第２段ノズルへの補給水を純水とし、貯水槽への補給水を清浄水とすることにより、純水のより清浄性を活かした有害ガスの除去を行ないつつ、全ての補給水を純水にしなくてもよいので、純水の使用量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すエアワッシャの平断面図である。
【図２】同エアワッシャの縦断面図である。
【図３】同エアワッシャの横断面図である。
【図４】同エアワッシャにおける噴霧水の流れを示す模式図である。
【図５】同エアワッシャにおける空気の状態変化を示す湿り空気線図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示すエアワッシャの平断面図である。
【図７】同エアワッシャにおける噴霧水の流れを示す模式図である。
【図８】同エアワッシャの水・空気比０．６におけるアンモニアガスのＣW／ＣG1とガス除去率η1の関係を示すグラフ図である。
【図９】同エアワッシャの純水噴霧における水・空気比とアンモニアガスのガス除去率η2の関係を示すグラフ図である。
【図１０】従来のエアワッシャの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  エアワッシャ
１１  本体ケーシング
１２  水噴霧室
１２ａ  空気入口
１２ｂ  空気出口
１２ｃ  第１段エアワッシャ部
１２ｄ  第２段エアワッシャ部
１３  第１ワッシャメディア
１４  第２ワッシャメディア
１５  第３ワッシャメディア
１６  第１段ノズル
１７  第２段ノズル
１８  貯水槽
１９  循環水供給系
２０  吸込管
２１  循環ポンプ
２２  モータ
２３  第１段吐出管
２４  第１段分岐管
２５  補給水供給系
２６  第２段吐出管
２７  各第２段分岐管
２８  オバーフロー管
２９  第２補給水供給管
３０  エリミネータ
３１  冷却室
３２  冷却コイル
３３  ドレンパン
３４  ドレンパイプ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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