(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理水を収容してなる貯水部と、外部から前記貯水部へと空気を取り込む吸気部と、前記貯水部における空気を外部に排出する排気部とを有する空気清浄装置であって、
一端が前記貯水部に接続されるとともに、他端が前記吸気部の内側に設けられてなる送水管と、
前記送水管の一端から他端へと処理水を送水するとともに貯水部に収容された処理水を１分以内に全て循環させる循環ポンプと、
前記送水管の他端に設けられ、処理水を噴射させる水噴射ノズルと、
前記処理水にオゾンガスを供給し、かつオゾンガスが供給されてなる処理水に紫外線を照射するオゾン発生分解装置と、を備え、
前記吸気部は、前記空気と前記処理水とが並流状に移動可能であることを特徴とする空気清浄装置。
【請求項２】
前記オゾン発生分解装置は、１４０ｎｍ以上３４０ｎｍ以下の波長の紫外線を照射することを特徴とする請求項１に記載の空気清浄装置。
【請求項３】
前記水噴射ノズルは、口径が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である噴出口を備え、
前記噴出口において１．０ＭＰａ以上１．３ＭＰａ以下の大きさの噴出圧力を処理水に押圧可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気清浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気清浄装置に関し、さらに詳しくは、空気中における浮遊菌類等を殺菌することができ、処理水に汚れが蓄積することを防止することができ、かつ空気の脱臭能力の高い空気清浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、脱臭機能を備えた空気清浄装置が提供されている。空気清浄機による脱臭方法として、水と空気とを接触させることにより、空気中に存在し、かつ悪臭の原因となる物質を取り除く湿式脱臭法が広く知られている。湿式脱臭法により空気を脱臭する湿式脱臭装置の具体例として、スクラバーが挙げられる。
【０００３】
湿式脱臭装置の一例として、接触材を充填した塔内において、接触材に処理水を散水する装置が挙げられる。この装置では、塔内において処理水を流下させることにより接触材に処理水が接触させられる。次に、処理水が付着した接触材中を、下から上向きに被清浄対象空気が通る。被清浄対象空気が接触材中を通る間に、接触材の表面に付着した処理水の液滴と被清浄対象空気とが気液接触する。気液接触の際に、被清浄対象空気に存在する臭いの元となる物質は水中に溶解し、被清浄対象空気は脱臭される。尚、このように処理水の進行方向と被清浄空気の進行方向とが逆である装置は、向流式の湿式脱臭装置と称されることがある。
【０００４】
特許文献１には、充填剤の一例である吸着フィルタを備える湿式脱臭装置が開示されている。具体的には、「吸気口から吸気された前記空気に含まれる前記悪臭成分を吸着する吸着フィルタが、前記散水管から散水された前記水が掛けられる態様で配設され」（特許文献１の請求項３参照）、「吸気口から吸着された空気に含まれる悪臭成分は、ケース内に配設されている吸着フィルタによって吸着される」（特許文献１の段落番号００１０欄参照）ことが開示されている。しかし、接触材を備えた湿式脱臭装置は大型であり、装置の製造コスト・運転コストが高く、装置の設置場所が限られるという問題がある。また、接触材の表面及び内側には微細な隙間が多数形成されている。被清浄対象ガスがこのような微細な隙間を縫うように移動することにより、被清浄対象空気が処理水の液滴と接触することなく接触材中を通過してしまうことがある。よって、接触材を備えた湿式脱臭装置では、十分に脱臭されていない空気が排気されることがあり、脱臭効率が低いという問題がある。そこで、接触材を備えない湿式脱臭装置が開発されている。
【０００５】
湿式脱臭装置の他の一例として、塔内には接触材を設けずに、被清浄対象ガスを塔内の上部から下部へと通気すると共に、処理水を塔内の上部から下部へと散水する装置が挙げられる。このように処理水の進行方向と被清浄空気の進行方向とが同じである装置は、並流式の湿式脱臭装置と称されることがある。接触材を備えない湿式脱臭装置は、気液接触効率が十分でなく、空気清浄が十分になされないことがある。そこで、処理水に、酸若しくはアルカリ、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム、又はオゾン等を溶解させることにより、空気の清浄機能を向上させることが従来行われている。
【０００６】
例えば、特許文献２には、「水の電気分解装置で造水した強酸性水と強アルカリ水を使用して、強酸性水で空気中の悪臭や細菌の脱臭殺菌を行い、強アルカリ水で空気中の浮遊塵やタンパク質系及び脂質系の汚れた空気を清浄することを特徴とした脱臭殺菌空気清浄装置」が開示されている（特許文献２の請求項１参照）。
【０００７】
しかし、強酸性水及び強アルカリ水を用いた湿式脱臭法は、有機物の分解を十分に行うことができず、水と接触した後の空気に臭いが残留してしまうという問題点がある。また、強酸性水は水溶状態でアルカリ性を示すアンモニア等のアルカリ性ガスを溶解させることができるが、水溶状態で酸性を示す硫化水素等の酸性ガスを溶解させることができない。強アルカリ水は酸性ガスを溶解させられるが、アルカリ性ガスを溶解させられない。よって、空気中における臭いの元となる物質を完全に除去するには、強酸性水と強アルカリ水との両方を使用しなければならず、装置の構造が複雑化するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−６９５６号
【特許文献２】特開２００９−４８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、空気中における浮遊菌類等を殺菌することができ、処理水に汚れが蓄積することを防止することができ、かつ空気の脱臭能力の高い空気清浄装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段は、
（１）処理水を収容してなる貯水部と、外部から前記貯水部へと空気を取り込む吸気部と、前記貯水部における空気を外部に排出する排気部とを有する空気清浄装置であって、一端が前記貯水部に接続されるとともに、他端が前記吸気部の内側に設けられてなる送水管と、前記送水管の一端から他端へと処理水を送水するとともに貯水部に収容された処理水を１分以内に全て循環させる循環ポンプと、前記送水管の他端に設けられ、処理水を噴射させる水噴射ノズルと、前記処理水にオゾンガスを供給し、かつオゾンガスが供給されてなる処理水に紫外線を照射するオゾン発生分解装置と、を備え、
前記吸気部は、前記空気と前記処理水とが並流状に移動可能であることを特徴とする空気清浄装置、
（２）前記オゾン発生分解装置は、１４０ｎｍ以上３４０ｎｍ以下の波長の紫外線を照射することを特徴とする前記（１）に記載の空気清浄装置、
（３）前記水噴射ノズルは、口径が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である噴出口を備え、
前記噴出口において１．０ＭＰａ以上１．３ＭＰａ以下の大きさの噴出圧力を処理水に押圧可能であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の空気清浄装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の空気清浄装置では、処理水に紫外線が照射されることによって、水中におけるオゾンが分解され、活性酸素種が発生する。活性酸素種は、オゾン及び塩素等よりも高い酸化力を有する。また、本発明においては、前記活性酸素種を含む水が、極微細な粒径を有する霧状の水滴として水噴射ノズルから勢いよく噴射される。このように噴射された霧状の水滴は、体積当たりの表面積の割合が大きく、気体との接触効率が高い。よって、微細な水滴の表面において、空気中に存在する悪臭の原因となる物質（以下、「悪臭原因物質」と称することがある。）、及び空気中に浮遊する細菌類及び真菌類等（以下、「浮遊菌類」と称することがある。）が捕捉されやすい。さらに、水滴中に存在する活性酸素種によって、空気中に存在する悪臭原因物質が強力に酸化される。本発明に係る空気清浄装置を用いることによって、悪臭原因物質をより確実に酸化分解することができ、臭気の少ない空気が得られる。
【００１２】
本発明に係る空気清浄装置においては、水滴中に存在する活性酸素種によって、空気中における浮遊菌類は強力に酸化され、殺菌される。よって、本発明に係る空気清浄装置を用いることにより、浮遊菌類をより確実に酸化殺菌することができ、浮遊菌類の数の少ない清潔な空気が得られる。
【００１３】
長期間、空気清浄装置を運転させることにより、装置内を循環する処理水には徐々に汚れが蓄積する。具体的に、空気から取り込まれた有機物及び浮遊菌類等の微生物が処理水中に蓄積する。処理水に汚れが蓄積すると空気を浄化する処理水の能力が落ちるので、汚れの蓄積した処理水を清浄な新しい処理水に交換する必要がある。また、処理水に汚れが蓄積することによって、貯水部の底部及び送水管の内壁面にスラッジが形成され、空気清浄装置内部の洗浄を行う必要が生じる。本発明の空気清浄装置は、処理水中に酸化力の強い活性酸素種を発生させることにより、処理水中に存在する有機物を分解し、処理水中に存在する微生物を殺すことができる。よって、長期間、空気清浄装置を使用する際に、処理水の交換頻度や装置内部の洗浄作業の頻度を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明に係る空気清浄装置の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明に係るオゾン発生分解装置の一例を示す模式図である。
【図３】図３は、図２におけるＡ−Ａ´断面図である。
【図４】図４は、本発明における水噴出ノズルの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の空気清浄装置は、貯水部、送水管、循環ポンプ、吸気部、及び排気部を備える。
【００１６】
貯水部は、内部に処理水を収容する機能を有する。貯水部に収容された処理水の一部は、送水管及び循環ポンプにより吸気部へと送られ、その後再び貯水部に戻される。これにより、処理水が装置内部を循環する。貯水部の形状及び大きさは、本発明の効果を奏する限りにおいて、適宜設計変更することができる。貯水部は、例えば、８０Ｌ以上４００Ｌ以下の処理水を収容可能な大きさであればよい。
【００１７】
送水管は、一端が前記貯水部に設けられてなり、他端が前記吸気部の内側に設けられてなる。処理水が送水管内部を通ることができるように、送水管の一端は、貯水部に貯められた処理水の水面よりも低い位置に設けられていればよい。吸気部は、貯水部の上方に設けられることが好ましい。よって、送水管の他端は、送水管の一端よりも高い位置に設けられることがある。送水管の一端から送水管の他端へと処理水を汲み上げることができるように、循環ポンプが設けられる。前記循環ポンプは、送水管の途中に設けられていればよい。送水管の一端は、貯水部の底面又は底部近傍の側面に接続され、送水管の他端は、吸気部の内側に位置し、水噴射ノズルに接続される。
【００１８】
循環ポンプは、貯水部に収容される処理水を汲み上げ、吸気部に処理水を供給する。循環ポンプによって吸気部へと供給された処理水は、吸気部において空気と接触した後に、再び貯水部へと戻される。このように、処理水は繰り返し装置内部を循環し、空気清浄のために利用されることができるので、節水効果がある。循環ポンプとして、従来公知のポンプが用いられていればよい。循環ポンプによる循環水量は、清浄対象空気の臭気濃度及び風量等によって適宜設計変更することができるが、例えば、循環ポンプによる循環水量は、２００Ｌ／分以上１０００Ｌ／分以下であればよい。また、循環ポンプによる循環水量は、貯水部に収容された処理水を１分以内に全て循環させることのできる水量であることが望ましい。例えば、貯水部に収容された水量が８０Ｌであり、循環ポンプの循環水量が２００Ｌ／分であると、８０／２００を計算することにより、計算上は約２４秒、つまり１分以内に貯水部に収容された処理水が全て循環させられる。処理水中に発生する活性酸素種は比較的短時間で消滅することがある。上述のように処理水を１分以内に全て循環させることにより、処理水が貯水部に長時間滞留する間に活性酸素種が分解されることを防止し、吸気部に送水された処理水の酸化機能が低下することを防止することができる。
【００１９】
吸気部は、装置の外部から空気を吸入する。吸入された空気は、吸気部を移動し、貯水部へと到達する。吸気部は、通常、筒状体を形成する。吸気部の平面形状は特に制限されず、吸気部の形状は例えば円筒状及び角筒状等であってもよい。吸気部は、筒状体における一方の端部において貯水部と連通し、他方の端部において外部の空気を取り込むことのできる開口部として吸気口を備えていればよい。吸気部の吸気口は、吸気部の前記一方の端部よりも、高い位置に設けられることが好ましい。これにより、吸気口から吸入された空気は、吸気部の内側を下向きに移動する。また、吸気部の内側には、送水管の他端及び送水管の他端に接続された水噴射ノズルが設けられる。また、吸気部において外部の空気が取り込まれる態様は特に制限されない。一例として、吸気部の一部に吸気ファンを設け、強制的に空気が取り込まれるようにしてもよい。他の一例として、後述するように排気部に排風機を設け、排風機を作動することによって吸気部の内部を負圧とし、吸気口から吸気部の内部へと空気が吸引されるようにしてもよい。さらに、水噴射ノズルから高速、高圧状態の水流を形成するように処理水が噴射されると、強力な水流の圧力によって吸気口近傍が負圧となり、吸気部に空気が引き込まれる。吸気部に空気が引き込まれることによって、排気口より貯水部における空気が押し出される。よって、水噴射ノズルから高圧、高圧状態の水流を形成するように処理水が噴出されることにより、吸気ファン及び排気ファンを用いずに、装置内における吸気及び排気が可能になる。
【００２０】
水噴射ノズルは、微細な水滴を噴射させることができる。水噴射ノズルから噴射される処理水の粒径は特に制限されないが、１μｍ以上１０μｍ以下であることが特に好ましい。処理水の粒径が前記数値範囲内にあることにより、水滴における体積当たりの表面積の割合が大きくなり、水滴と空気との接触効率が高まるので、空気中における悪臭原因物質及び浮遊菌類と水滴に存在する活性酸素種及びオゾンとが反応しやすくなる。また、水噴射ノズルは、口径が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である噴出口を備え、前記噴出口において１．０ＭＰａ以上１．３ＭＰａ以下の大きさの噴出圧力を処理水に押圧可能であることが特に好ましい。水噴射ノズルが前記大きさの噴出口から、前記大きさの噴出圧力によって噴射されると、微細な水滴が、高圧及び高速状態であるジェット状の水流を形成しながら、噴出口から噴出する。ジェット状の水流と空気とは気液接触効率が高く、空気が水滴と接触することなく吸気部を通過することが防止される。
【００２１】
排気部は、通常、筒状体を形成していればよい。排気部の平面形状は特に制限されず、排気部の形状は例えば円筒状及び角筒状等であってもよい。排気部は、筒状体における一方の端部において貯水部と連通し、他方の端部において外部へと空気を排出することのできる開口部として排気口を備える。吸気部から取り込まれた空気は、吸気部内において水滴と接触した後に貯水部へと到り、次に排気部を通って外部へと排出される。吸気部において気液接触が起こることにより、悪臭原因物質や浮遊菌類の含有量の少ない清浄な空気が得られる。よって、排気部から装置の外部に清浄な空気が供給される。排気部において空気を排出させるには、例えば、排気部の一部にファン、又はブロア等の排風機を設け、この排風機を運転させればよい。
【００２２】
尚、貯水部、送水管、循環ポンプ、吸気部、及び排気部を備えた装置として、市販されている集塵機を使用することができる。例えば、有限会社リッケンの製造するケスマックと称される製品を使用することができる。
【００２３】
オゾン発生分解装置は、処理水中にオゾンガスを供給し、かつオゾンが供給されてなる処理水に紫外線を照射する。オゾンガスは、オゾンを含むガスであればよく、大気中の酸素の一部又は全部をオゾンに置換してなるガスであることが好ましい。具体的には、オゾン発生分解装置は、貯水部の外部に設けられ、貯水部に収容された処理水の一部を取り込み、取り込んだ処理水にオゾンガスを吹き込んだ後に処理水に紫外線を照射する装置であればよい。さらに具体的には、オゾン発生分解装置は、１４０ｎｍ以上３４０ｎｍ以下の波長の紫外線を照射することが好ましい。このような波長の紫外線は、酸素分子からオゾンを発生させることができるとともに、オゾンを分解し活性酸素種を発生させることができる。
【００２４】
オゾン発生分解装置において、紫外線が照射されることにより起こる反応の一例を以下に示す。
【００２５】
まず、１４０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の比較的短波長の紫外線が照射されることにより、以下の（１）式及び（２）式で示される反応が起こる。
Ｏ２    →  ２Ｏ                          ・・・（１）
Ｏ    ＋  Ｏ２  ＋  Ｍ  →  Ｏ３  ＋  Ｍ   ・・・（２）
【００２６】
上記式（１）では、酸素分子Ｏ２が光解離することによって、基底状態の酸素原子Ｏが生成する。式（２）で示されるように、この酸素原子Ｏは、余分なエネルギーを吸収する第三の物質Ｍ、例えば窒素分子又は酸素分子等、を介して酸素分子Ｏ２と反応し、オゾンＯ３が生成する。
【００２７】
次に、２４０ｎｍ以上３４０ｎｍ未満の比較的長波長の紫外線が照射されることにより、以下の（３）式及び（４）式で示される反応が起こる。
Ｏ３  →  Ｏ２  ＋  Ｏ                ・・・（３）
Ｏ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ２（・ＯＨ）     ・・・（４）
【００２８】
（３）式において、オゾンは比較的長波長の紫外線によって、励起状態の酸素分子Ｏ２と励起状態の酸素原子Ｏとに光解離する。励起状態の酸素分子及び励起状態の酸素原子は、それぞれ電子の収容されていない空の電子軌道を有し、強い酸化力を備える。また、式（３）で発生した励起状態の酸素原子は、式（４）のように水分子と反応することにより、水酸基ラジカル・ＯＨが生成することがある。水酸基ラジカルは、不対原子を有し、他の原子から電子を奪う性質に優れ、酸化能力が高い。励起状態の酸素分子、励起状態の酸素原子、及び水酸基ラジカル等は、特に、オゾン分子よりも酸化能力が高い。よって、オゾン発生分解装置において産生されうる励起状態の酸素分子、励起状態の酸素原子、及び水酸基ラジカル等を含有する処理水は、悪臭原因物質を分解する能力、及び浮遊菌類を殺菌する能力が高い。
【００２９】
上記（３）式及び（４）式で示される反応機構以外に、高濃度のオゾンが水に溶出することによっても、ヒドロキシラジカル（ＯＨ・）が生成することがある。
【００３０】
オゾン発生分解装置において発生する活性酸素種には、前述した励起状態の酸素分子、励起状態の酸素原子、及び水酸基ラジカル以外の活性酸素種の他に、Ｏ２・−で示されるスーパーオキシドアニオンラジカル、ＨＯ２・で示されるヒドロキシペルオキシラジカル等が挙げられる。ＯＨ・、ＨＯ２・及びＯ２・−は、不対原子を有しており、他の物質を酸化する能力が高いフリーラジカルの一種である。尚、本発明における活性酸素種には、オゾンは含まれない。
【００３１】
図１乃至図４には示されていないが、処理水中に吹き込まれたオゾンガスの気泡を細分化し、処理水中にオゾンガスのマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生器が設けられていてもよい。オゾンガスのマイクロバブルを処理水中に発生させることにより、オゾンの分解が促進される。
【００３２】
本発明において酸化分解される悪臭原因物質の具体例としては、特に制限されない。悪臭原因物質の具体例として、堆肥化施設等において発生するノルマル酪酸、生ごみの悪臭の元であるトリメチルアミン及び硫化水素等の硫化物系化合物、トイレにおける悪臭の元であるアンモニア、塗料から発生する炭化水素族化合物等が挙げられる。各種有機物が酸化分解されると、水、二酸化炭素、及び有機物中における含有元素に応じて硫酸、硝酸等が発生する。硫化水素及びアンモニアが酸化分解されると、それぞれ硫酸及び硝酸が発生する。
【００３３】
また、空気清浄装置によって殺菌される浮遊菌類の具体例として、大腸菌等の細菌類及び糸状菌類等の真菌が挙げられる。
【００３４】
次に、図２を用いて、オゾン発生分解装置の一例について具体的に説明する。
【００３５】
図２に示されるオゾン発生分解装置２１は、流入配管２２、紫外線照射槽２３、及び戻り配管２４を有する。流入配管２２及び戻り配管２４は、それぞれ貯水部に接続され、紫外線照射槽２３に処理水を流入させること及び紫外線照射槽２３から処理水を排出することができる。紫外線照射槽２３は、有底筒状体を形成する。紫外線照射槽２３は、流入配管２２及び戻り配管２４と連通し、内側には処理水が収容される。また、筒状体における上面の中心近傍から下方へ向かって中空部２５が形成される。中空部２５には、紫外線照射ランプ２６が配される。また、紫外線照射槽２３において、中空部２５を形成する内壁面には、紫外線透過ガラス２７が設けられる。紫外線照射ランプ２６によって発生する紫外線は、紫外線透過ガラス２７を通って、紫外線照射槽２３における処理水に照射される。紫外線照射ランプ２６としては、１４０ｎｍ以上３４０ｎｍ以下の波長の紫外線を照射することのできる従来公知のランプを使用すればよい。また、紫外線透過ガラス２７は、１４０ｎｍ以上３４０ｎｍ以下の波長の紫外線を透過させることのできる部材であればよく、通常、石英ガラスが用いられる。
【００３６】
図２及び断面図である図３に示されるように、紫外線照射槽２３の形状は、内側に略円柱形状の中空部を備えた略円筒形である。紫外線照射槽の平面形状は図３で示されるような円形には限定されず、楕円形状、及び多角形状等であってもよい。
【００３７】
オゾン発生分解装置２１を起動させると、紫外線照射ランプ２６から紫外線が照射される。紫外線照射ランプ２６から照射された２４０ｎｍ未満の比較的低波長の紫外線によって、中空部２５に存在する空気中の酸素分子からオゾンが生成し、オゾンを含んだオゾンガスが発生する。中空部２５で発生したオゾンガスは、エアーポンプ３１によって、中空部２５に一端が収容されたオゾンガス配管３２に吸引される。中空部２５は、エアーポンプ３１の吸引によって負圧状態となる。負圧状態の中空部２５には、オゾン発生分解装置２１の外部から酸素を含んだ大気が取り込まれる。中空部２５に大気が取り込まれるように、上蓋３３には空気穴が設けられていてもよいし、上蓋３３自体が空気交換可能な多孔質体であってもよい。
【００３８】
オゾンガス配管３２の他端は、流入配管２２に接続される。オゾンガス配管３２中を移動したオゾンガスは、流入配管２２との分岐部において、流入配管２２における処理水に圧入される。オゾンガスが処理水に圧入されることにより、処理水中にはオゾンガスの気泡３０が発生する。オゾンガスの気泡３０を含んだ処理水は、紫外線照射槽２３に到り、紫外線照射槽２３中を戻り配管２４に向かって上昇する。尚、処理水の進む方向は、図２における実線矢印で示される。オゾン発生分解装置２１において、処理水を、流入配管２２、紫外線照射槽２３、及び戻り配管２４をこの順に通過するように通水させる方法は特に制限されず、例えば、送水ポンプを用いればよい。
【００３９】
紫外線照射槽２３を処理水が上昇する過程において、紫外線照射ランプ２６から発生する紫外線が、紫外線透過ガラス２７を透過して処理水に照射される。紫外線の照射方向は、図２における点線矢印で示される。２４０ｎｍ以上の比較的長波長の紫外線によって、処理水中に存在するオゾンが分解され、活性酸素種が発生する。オゾン及び活性酸素種を含有する処理水が、戻り配管２４を通って、貯水部に戻される。尚、オゾン発生分解装置２１に通水される処理水の流量は、特に制限されず、適宜設計変更することができる。
【００４０】
次に、本発明に係る水噴射ノズルの具体例について、図４に示される例を参照して説明する。
【００４１】
水噴射ノズル９は、先細の筒状体を形成し、一方の端面９Ａが送水管８と接続され、他方の端面９Ｂは外部に露出する。水噴射ノズル９の内側には、中空状に処理水導通路４１が形成される。処理水導通路４１は一方の端面９Ａにおいて入射口４１Ａを形成し、他方の端面９Ｂにおいて噴出口４１Ｂを形成する。
【００４２】
入射口４１Ａは、噴出口４１Ｂよりも大きい口径を有することが望ましい。例えば、図４に示されるように、処理水導通路４１は、断面形状において内壁面がＹ字形状を形成するように、先細状のテーパー部と平行部とを備える。処理水導通路４１を、テーパー部と平行部とを備えた構成とすることにより、水噴出ノズル９内部において乱流が発生することを防止することができる。テーパー部の一端は、送水管８と略同一径を有し、送水管の他端８Ｂと面接合する。また、テーパー部の他端は、送水管８よりも小さく、噴出口４１Ｂと略同一の大きさの口径を有し、平行部の一端と面接合する。平行部は、略同一の大きさの口径を保ったまま下方向に延在し、他端において噴出口４１Ｂを形成する。送水管８を流れる処理水は、入射口４１Ａより処理水導通路４１に入り、先細状のテーパー部を進行する間に高圧となり、噴出口４１Ｂよりジェット状の水流として噴出される。噴出口４１Ｂ及び入射口４１Ａの口径は、循環水量及び送水管８の口径等によって適宜設計変更されるが、例えば、入射口４１Ａの口径が２５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、噴出口４１Ｂの口径が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが望ましい。また、噴出口４１Ｂにおける噴出圧力は、１．０ＭＰａ以上１．３ＭＰａ以下であることが望ましい。入射口４１Ａ及び噴出口４１Ｂの口径は、従来公知であるノズルの口径の測定法を用いることにより測定される。また、入射口４１Ａ及び噴射口４１Ｂの平面形状が円形である場合には、それぞれの円の直径を、入射口４１Ａの口径及び噴出口４１Ｂの口径とすることができる。
【００４３】
噴出口４１Ｂから噴射される処理水は、微細な液滴となり、高圧及び高速であるジェット状の水流を形成する。また、処理水は、噴出口４１Ｂから放射状に噴射される。図４における複数の矢印で示されるように、噴出口４１Ｂから噴射される処理水の水流を水噴射ノズル９の軸線方向とは垂直な横方向から観察すると、処理水の水流は略扇形状を形成するように観察される。この水流によって形成される略扇形状の中心角度θ１は、４０°以上５０°以下であることが好ましい。尚、中心角度θ１は、噴射角度又はスプレー角度と称されることもある。中心角度が４０°以上であることにより、比較的広範囲に処理水の水流が形成され、処理水と同じ下方向に移動する空気が処理水と接触する可能性が高まり、空気が処理水と接触せずに吸気部を移動することが防止される。さらに、中心角度が５０°以下であることにより、高圧状態にあるジェット状の処理水の水流が吸気部の内壁面に直接当たり、吸気部の内壁面が破損してしまうことが防止される。さらに、水噴射ノズル９の軸線方向における長さＴ１は、８ｃｍ以上１２ｃｍ以下であることが好ましい。尚、前記中心角度θ１及び長さＴ１は、各種条件に応じて適宜設計変更することができる。
【００４４】
水噴射ノズル９において、噴出口４１Ｂは１つのみ設けられることが好ましい。水噴射ノズル９に複数の噴出口４１Ｂを設けると、圧力損失が生じ、１．０ＭＰａ以上１．３ＭＰａ以下という高い噴出圧力を生じさせることができないことがある。さらに、複数の噴出口４１Ｂを設け、処理水が噴射される領域が広がることにより、高圧状態にあるジェット状の処理水の水流が吸気部の内壁面に直接当たり、吸気部の内壁面が破損してしまうことがある。
【００４５】
次に、本発明の空気清浄装置の作用について、図１を用いて具体的に説明する。
【００４６】
まず、本発明の空気清浄装置１を運転するために、排風機２を起動させる。排風機２により、吸気口３が負圧となり、外部の空気が吸気口３を通って、吸気部４へと取り込まれる。吸気口３から吸入された空気は、吸気部４の内部を貯水部６に向かって下降する。尚、図１において、空気の移動経路は点線の矢印にて示される。水噴射ノズル９から処理水が高圧噴射されることにより、吸気口３が負圧となって吸気部４における吸気がなされる場合には、排風機２を用いなくてもよい。また、空気清浄装置１の起動前に、貯水部６に収容される処理水の水質は特に制限されず、例えば水道水を処理水として貯水部に収容してもよい。
【００４７】
貯水部６には、オゾン発生分解装置２１が接続される。貯水部６に収容された処理水は、流入配管２２を通ってオゾン発生分解装置２１へと取り込まれ、オゾンの圧入及び紫外線の照射が行われた後に、戻り配管２４を通って貯水部６へと戻される。オゾン発生分解装置２１において、処理水中にはオゾン及び活性酸素種が発生する。よって、貯水部６に戻された処理水中には、オゾン及び活性酸素種が存在する。尚、図１において、処理水の移動経路は実線の矢印にて示される。
【００４８】
戻り配管２４の一部には、ストレーナー１２が設けられることが好ましい。ストレーナー１２において処理水中に存在する粉塵等の固形物が除去されることにより、戻り配管２４の出口から固形物が放出され、気泡とともに固形物が水中を浮上することが防止される。また、戻り配管２４の出口は、送水管の一端８Ａの近傍に設けられることが好ましい。これにより、戻り配管２４から放出される活性酸素種を含有する処理水が、素早く送水管８に取り込まれた後に、水噴射ノズル９から噴射される。よって、戻り配管２４から戻された処理水が貯水部６に滞留する間に、活性酸素種が分解されることを防止することができる。さらに具体的には、戻り配管２４の出口と、送水管の一端８Ａとが向かい合うように、戻り配管２４が設けられることが好ましい。
【００４９】
貯水部６における処理水は、循環ポンプ７によって送水管８中を移動する。送水管の他端８Ｂには水噴射ノズル９が設けられる。処理水は水噴射ノズル９から放出され、高圧及び高速状態であるジェット状の水流を形成する。処理水は、吸気部４において外部から取り込まれた空気と同じ向きに、上方向から下方向に向って移動し、貯水部６へと到る。吸気部４において、処理水と空気とは、同じ向きに、並流状に移動することが望ましい。本発明においては、水噴射ノズル９により高圧及び高速状態である処理水の水流が形成されるので、処理水と空気とが逆向きに、向流状に移動させることが難しい。処理水と空気とを並流状に移動させると、処理水の水流に空気が巻き込まれ、これにより空気と処理水とは確実に接触することができる。処理水は貯水部６に収容された後に、再び送水管８を通って水噴射ノズル９から噴射される。一方で、貯水部６に到達した空気は、排風機２により、排気部５を通って装置の外部へ放出される。尚、図１には示されていないが、外部から貯水部６に処理水を補給することができるように、補給水路が貯水部６に設けられていてもよい。貯水部６に補給される処理水の水質は特に制限されず、水道水を処理水として補給してもよい。処理水が装置内で繰り返し循環するうちに、徐々に水が蒸発し、水蒸気が排気部から排出されることにより、処理水中における不純物が濃縮する。貯水部６に処理水を補給することにより、処理水中の不純物の濃縮が防止され、処理水の水質が維持されるので、処理水による空気清浄機能が劣化することを防止することができる。また、図１には示されていないが、貯水部における処理水を外部に排出することのできる排水路が設けられていてもよい。排水路から処理水中に含まれる浮遊物等の不純物を処理水と共に外部に排出することにより、貯水部６に収容された処理水の水質を一定に保つことができる。
【００５０】
水噴射ノズル９から放出される処理水は、微細な水滴を形成するので、空気との接触効率が高い。水滴と空気とが接触すると、空気中に存在する悪臭原因物質は、水滴中に存在する活性酸素種によって酸化され、分解される。よって、吸気部４において、空気中に存在する悪臭原因物質は効率よく分解され、吸気部４から貯水部６へと空気が移動する間に、臭気の少ない清浄な空気が得られる。
【００５１】
処理水の水滴と空気とが接触する際に、空気中における浮遊菌類は、活性酸素種によって酸化され、殺菌される。よって、吸気部４において、空気中に存在する浮遊菌類は効率よく殺菌され、吸気部４から貯水部６へと空気が移動する間に、浮遊菌類の少ない清浄な空気が得られる。具体的には、本発明に係る空気清浄装置を用いることにより、浮遊菌数が１０５個／ｍｌ程度の空気から、浮遊菌数が１０２個／ｍｌ程度の清浄な空気が得られる。
【００５２】
装置の外部から取り込まれる空気中には、比較的粒度の大きい塵や砂等に粉塵が浮遊していることがある。これらの粉塵は、吸気部４の内部で処理水に吸着し、貯水部６へと落下し、貯水部６における処理水中にトラップされる。本発明においては、水噴射ノズル９から細かな粒の水滴が高圧及び高速状態で下方向に噴射されるので、空気中における粉塵が水流とともに強力に落下する。よって、吸気部４において、空気中に存在する粉塵は効率よく処理水中にトラップされ、吸気部４から貯水部６へと空気が移動する間に、粉塵の少ない清浄な空気が得られる。
【００５３】
上述のように、吸気口３から取り込まれた空気から、悪臭原因物質、浮遊菌類、及び粉塵等の少ない清浄な空気が得られる。清浄な空気は、排気部５から外部に放出される。よって、本発明の空気清浄装置１により装置外部へ清浄な空気を供給することができる。
【００５４】
処理水は、空気清浄装置１の内部を循環する。処理水が繰り返し循環することにより、吸気部において処理水中に吸着された汚れが、徐々に処理水中に蓄積されていく。通常、汚れの蓄積された処理水は、吸気部における空気の清浄機能が劣化するので、汚れの少ない新しい処理水と交換される必要がある。本発明の空気清浄装置１では、貯水部６における処理水中に、活性酸素種が含まれる。この活性酸素種が、処理水中における汚れの元となる有機物等を酸化分解するとともに、処理水中における細菌等の微生物を殺菌することができる。さらに、オゾン発生分解装置２１において紫外線が照射されることにより、前記有機物等及び微生物が酸化される。特に、２０ｍＪ／ｃｍ２以上の量の紫外線を照射することによって、水中における枯草菌は約９９．９％が死滅することが知られている。よって、本発明の空気清浄装置は、長時間運転し、繰り返し処理水を循環させても、処理水中に汚れが蓄積しにくい。本発明に係る空気清浄装置は、処理水を長期間交換しなくとも、空気の清浄機能が劣化しにくい。
【００５５】
貯水部６中における処理水に溶存する悪臭原因物質は、処理水中に存在する活性酸素種によって酸化分解される。よって、貯水部６中における処理水に溶存する悪臭成分が揮発し、排気部５から外部へと放出されることが防止される。さらに、活性酸素種は殺菌機能を有するので、貯水部６、送水管８、吸気部４、及び排気部５等の内壁面に、微生物が増殖することによって粘着性のあるスライムが形成されることを防止することができる。
【００５６】
本発明の空気清浄装置１では、オゾン発生分解装置において紫外線を照射することによって、十分な脱臭効果及び殺菌効果を奏する処理水が得られる。よって、処理水に次亜塩素酸及び過酸化水素等の薬液を注入する必要がない。本発明では、薬液タンク及び薬注ポンプ等の薬注設備を別途設ける必要がないのでイニシャルコストが低減され、また継続的に処理水に薬液を注入する必要がないのでランニングコストも低減される。
【００５７】
また、本発明における処理水は十分な脱臭効果及び殺菌効果を奏する一方で、比較的長波長の紫外線の照射によって処理水におけるオゾンの一部が分解される。よって、吸気部において処理水と接触した後の空気中に、大量のオゾンガスが残存することを防止することができる。これにより、本発明における空気清浄装置１を人間の居住する領域に設置しても、排気部からオゾンガスを大量に含むガスが排気され、人体の健康に悪影響を及ぼすことがない。
【００５８】
本発明の空気清浄装置１の吸気口３には、清浄前の空気を通す吸気ダクトが接続されていてもよい。また、本発明に係る空気清浄装置の排気口１０には、清浄後の空気を通す排気ダクトが接続されていてもよい。吸気口と排気口とに、吸気ダクトと排気ダクトとを設けることによって、空気清浄装置が設置された場所から離れた場所において発生した汚染ガスを清浄化することができる。例えば、臭いを発する調理室の隣の部屋に空気清浄装置１を設置し、吸気ダクト及び排気ダクトの一端を調理室内に設け、吸気ダクト及び排気ダクトの他端を隣の部屋に設けられた吸気口３及び排気口１０と接続する。これにより、調理室における清浄前の空気が吸気ダクト、空気清浄装置１、及び排気ダクトを順に通過し、調理室に清浄な空気が供給される。
【００５９】
次に、実施例について説明する。
【００６０】
（１）実施例１
ニンニク、こしょう、オリーブオイル、及びチーズ等を用いて調理した後の調理場における空気を被清浄空気とした。この被清浄空気の臭気指数と、臭気濃度とを、後述する方法によって測定した。測定結果を、以下の表１における番号１の欄に示す。本発明における貯水部、吸気部、排気部、循環ポンプ、送水管、及び水噴射ノズルを備えた装置である、有限会社リッケン製のケスマックに、前記被清浄空気を取り込ませた。また、ケスマックの貯水部に図２で示されるオゾン発生分解装置２１を接続し、貯水部における処理水の一部をオゾン発生分解装置に取り込ませた。オゾン発生分解装置においては、オゾンガスが処理水に吹き込まれ、次いでオゾンガスを含む処理水に紫外線が照射された。照射された紫外線は、約３４０ｎｍ以下の波長の光線を含み、特に１８５ｎｍと２５２ｎｍとの波長にピークが確認された。オゾン発生分解装置に処理水を取り込ませる水量は、３０Ｌ／分程度であった。また、貯水部における処理水を、吸気部の内側において水噴射ノズルから下方に向かって噴射させ、装置外部から取り込んだ被清浄空気を下方に向かって移動させる過程で、気液接触をさせた。排気部から排出された後の空気について、後述する方法を用いて、臭気指数と、臭気濃度とを測定し、さらに脱臭効率を計算した。結果を、以下の表１における番号３の欄に示す。
【００６１】
（２）比較例１
オゾン発生分解装置を用いて処理水を処理しなかったこと以外は、実施例１と同様にして実験を行った。結果を、以下の表１における番号２の欄に示す。
【００６２】
（３）実施例２
玉ねぎのみじん切りを行った後の調理場における空気を被清浄空気としたこと以外は、実施例１と同様にして実験を行った。被清浄空気についての結果を以下の表１における番号４の欄に示し、ケスマックにより清浄した後の清浄空気についての結果を以下の表１における番号５の欄に示す。
【００６３】
（４）実施例３
漢方薬工場の製剤室における空気を被清浄空気としたこと以外は、実施例１と同様にして実験を行った。被清浄空気についての結果を以下の表１における番号６の欄に示し、ケスマックにより清浄した後の清浄空気についての結果を以下の表１における番号８の欄に示す。
【００６４】
（５）比較例２
漢方薬工場の製剤場における空気を被清浄空気としたこと以外は、比較例１と同様にして実験を行った。結果を、以下の表１における番号７の欄に示す。
【００６５】
（６）実施例４
堆肥を発酵させる堆肥舎中の空気を被清浄空気としたこと以外は、実施例１と同様にして実験を行った。被清浄空気についての結果を以下の表１における番号９の欄に示し、ケスマックにより清浄した後の清浄空気についての結果を以下の表１における番号１０の欄に示す。
【００６６】
（臭気指数、臭気濃度の測定）
臭気指数及び臭気濃度の測定には、三点比較式臭袋法を用いた。具体的には、６人の臭い判定者の全員が、臭いを感じなくなった際の、臭気の希釈倍率を測定することにより、臭気濃度を求めた。また、この臭気濃度の常用対数を１０倍した値を計算し、臭気指数とした。
【００６７】
（脱臭効率の計算）
以下の式（５）を用いることにより、実施例及び比較例について、処理前の被清浄空気に対する脱臭効率を計算した。
脱臭効率（％）＝（処理前の臭気濃度−処理後の臭気濃度）／処理前の臭気濃度×１００
・・・  （５）
【００６８】
【表１】
0005808030.tif 000002
【００６９】
表１における番号３、５、８、及び１０の結果より、紫外線を照射した処理水を気体と接触させることにより、いずれの被清浄空気の例においても、臭気指数及び臭気濃度が低下していることが分かる。紫外線を照射しない処理水を気体と接触させた番号２及び７の結果と、紫外線を照射した処理水を気体と接触させた番号３及び８の結果とを比較すると、番号３及び８においては、臭気指数及び臭気濃度をより低下させることができ、脱臭効率がよいことが示された。
【符号の説明】
【００７０】
１        空気清浄装置
２        排風機
３        吸気口
４        吸気部
５        排気部
６        貯水部
７        循環ポンプ
８        送水管
８Ａ      送水管の一端
８Ｂ      送水管の他端
９        水噴射ノズル
１０      排出口
１１      処理水の水面
１２      ストレーナー
２１      オゾン発生分解装置
２２      流入配管
２３      紫外線照射槽
２４      戻り配管
２５      中空部
２６      紫外線照射ランプ
２７      紫外線透過ガラス
２８      コネクター
２９      制御装置
３０      気泡
３１      エアーポンプ
３２      オゾンガス配管
３３      上蓋
４１      処理水導通路
４１Ａ    入射口
４１Ｂ    噴出口
【要約】
【課題】空気中における浮遊菌類等を殺菌することができ、処理水に汚れが蓄積することを防止することができ、かつ空気の脱臭能力の高い空気清浄装置を提供すること。
【解決手段】処理水を収容してなる貯水部と、外部から前記貯水部へと空気を取り込む吸気部と、前記貯水部における空気を外部に排出する排気部とを有する空気清浄装置であって、一端が前記貯水部に接続されるとともに、他端が前記吸気部の内側に設けられてなる送水管と、前記送水管の一端から他端へと処理水を送水する循環ポンプと、前記送水管の他端に設けられ、処理水を噴射させる水噴射ノズルと、前記処理水にオゾンガスを供給し、かつオゾンが供給されてなる処理水に紫外線を照射するオゾン発生分解装置と、を備えることを特徴とする空気清浄装置。
【選択図】図３【図１】
0005808030.tif 000003
【図２】
0005808030.tif 000004
【図３】
0005808030.tif 000005
【図４】
0005808030.tif 000006