(57)【要約】  空気粒子フィルタを少なくとも用いて、汚染空気（Ａｐｏｌ）を処理するように構成される、空気処理システム（１）であって、空気処理システムは、空気粒子フィルタの上流側に配置されるとともに、汚染空気（Ａｐｏｌ）のサブフロー（Ａｓｕｂ）を空気処理ユニット（２）に通し、サブフロー（Ａｓｕｂ）に光酸化プロセスを施すように構成された、空気処理ユニットを備える。空気処理ユニット（２）における光酸化プロセスは非常に効率的であり、そのため、混合空気流Ａｃｏｍのガス汚染物質の合計濃度が顕著に低減されることにより、多量の汚染空気を高速で安価、かつ効率的な方式で処理することができる。【選択図】図１
2021504076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気粒子フィルタ、例えば静電集塵器（３）を少なくとも用いて、汚染空気（Ａｐｏｌ）を処理するように構成され、少なくとも１つのＵＶランプ（７）を備える空気処理ユニット（２）を備え、前記空気処理ユニット（２）が、前記空気粒子フィルタの上流側および／または下流側に配置されるとともに、前記汚染空気（Ａｐｏｌ）のサブフロー（Ａｓｕｂ）を前記空気処理ユニット（２）に通し、前記サブフローに光酸化プロセスを施すように構成された、空気処理システム（１）。
【請求項２】
前記空気処理ユニット（２）が少なくとも１つの触媒（１１）を含む、請求項１に記載の空気処理システム（１）。
【請求項３】
前記空気処理ユニット（２）に通される前記サブフロー（Ａｓｕｂ）が、前記汚染空気（Ａｐｏｌ）の１／１０から２／３、好ましくは約１／５から１／３である、請求項１または２に記載の空気処理システム（１）。
【請求項４】
前記ＵＶランプ（７）が、１２６ｎｍから２４０ｎｍの範囲、好ましくは約１７２ｎｍの波長を放射するように構成されるエキシマーランプである、請求項１から３のいずれか一項に記載の空気処理システム（１）。
【請求項５】
前記ユニットを通って流れる前記サブフロー（Ａｓｕｂ）が、前記少なくとも１つのＵＶランプ（７）の表面の上、および／または前記ランプの表面の近くを流れ、それによって前記サブフローの少なくとも９０％が照射に暴露されるように、前記空気処理ユニット（２）が構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の空気処理システム（１）。
【請求項６】
前記空気処理システム（１）に入る前記汚染空気（Ａｐｏｌ）の流量よりも少ない流量で、前記サブフロー（Ａｓｕｂ）が前記空気処理ユニット（２）を通過するように、前記システムが構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の空気処理システム（１）。
【請求項７】
前記サブフロー（Ａｓｕｂ）の流量が前記汚染空気（Ａｐｏｌ）の流量の約１／５である、請求項６に記載の空気処理システム（１）。
【請求項８】
前記空気処理システム（１）が、前記システムを通して空気を循環させる手段を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の空気処理システム（１）。
【請求項９】
前記空気処理システム（１）が、静電集塵器（３）を備える暖房および／または換気および／または空調システムであり、前記空気処理ユニット（２）が、前記静電集塵器（３）の上流側の前記暖房および／または換気および／または空調システムのダクト（４）内に配置された別個のユニットである、請求項１から８のいずれか一項に記載の空気処理システム（１）。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の前記空気処理システムを使用して、汚染空気を処理する方法であって、
前記汚染空気のサブフローを、少なくとも１つのＵＶランプ（７）を備える空気処理ユニット（２）に通すステップと、
前記空気処理ユニット（２）から送達される清浄な前記サブフロー（Ａｃｌｅａｎ）を、前記汚染空気（Ａｐｏｌ）の残りと混合して、混合空気流（Ａｃｏｍ）を提供するステップと、
前記混合空気流（Ａｃｏｍ）を、空気粒子フィルタ、例えば静電集塵器（３）に通すステップとの連続ステップを含む、方法。
【請求項１１】
前記サブフロー（Ａｓｕｂ）が、前記残りの汚染空気（Ａｐｏｌ）および／または前記混合空気流（Ａｃｏｍ）の流量よりも少ない流量で、前記空気処理ユニット（２）に通される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記汚染空気のサブフローが前記空気処理ユニット（２）に入る前に、前記汚染空気が前記空気粒子フィルタ（３）に通される、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
粒子およびＶＯＣなどの有機化合物の形態の汚染物質を含む汚染空気流を処理するための、請求項１から９のいずれか一項に記載の空気処理システムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気処理システム、および空気処理システムの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
良く知られている問題として、家庭、職場、または工業製品の生産ルームなどの様々な施設内の空気が、例えば、揮発性有機化合物、アレルゲン、および微生物など、室内空気の質に、またしたがって上記施設内にいる人の快適さおよび健康に影響を及ぼす、望ましくない化合物および／または汚染物質によって汚染されるという問題がある。
【０００３】
通常、この問題に対処する最善の方法は、汚染物質源を制御または排除し、施設を清浄な外気で換気することである。
【０００４】
既存の暖房、換気、および空調（ＨＶＡＣ）システムは、循環空気、ならびに周囲の「清浄で新鮮な」空気の取込みの組み合わせに基づくが、周囲空気は、実際には、汚染物質、発がん性化合物、自動車排気からの揮発性有機化合物、および無数の工業発生源からの多くの有毒化学物質を含む、様々な不純物および微粒子物質を含有することがある。
【０００５】
これらの物質を除去するために、上記ＨＶＡＣシステムは、良くてもほこり粒子のみを除去する、乾式静電集塵器およびフィルタなどの空気清浄化デバイスを用いる。かかる従来のＨＶＡＣシステムは、フィルタ媒体を手動で清浄化し周期的に交換する必要があり、機械的濾過によって必然的にコンダクタンスが限定され圧力が低下するので、大型ファンが必須であり、したがって多量のエネルギーを要する。静電集塵は大きい圧力低下を引き起こさないが、前から存在する粒子しか除去せず、ガス相汚染には作用しない。
【０００６】
これに関して、ＵＶ放射線および／またはオゾンを利用するＵＶ空気処理システムが、非常に有利であることが実証されている。この技術を使用すると、空気を殺菌すると同時に、全ての有機化合物、例えばＶＯＣを分解させることが可能である。
【０００７】
かかる空気処理システムは、例えば、ＷＯ９７／３４６８２およびＷＯ９９／１３９５６によって知られており、それらにおいては、空気をＵＶ放射線に暴露することによって空気を殺菌することができ、例えばＵＶ放射中に作られたオゾンによって、有機化合物を除去することができる。異なる波長を放射するようにランプを構成することができるので、ＵＶ光およびオゾンは同じＵＶランプから生成されてもよい。上記特許出願により、周囲環境へと放出されるオゾン濃度を制御し調整することも知られている。
【０００８】
しかしながら、かかるシステムの主な問題の１つは、システムが非常に複雑であり、反応時間が非常に長いことである。更に、システムを通過する空気を処理するために、多数のＵＶランプを適用しなければならない。これにより、機器および設置の点だけでなく、保守管理および運用の点においても、システムが高価になる。
【０００９】
別の問題は、空気の処理を支援することによって光触媒システムを提供するために、または例えば、オゾン吸収材料、もしくはオゾンを例えば酸素に変換するオゾン触媒を使用することによって、処理済み空気中のオゾン量を低減するために、既知の空気処理システムが触媒ユニットを組み込んでいる場合が多いことである。かかる触媒は、空気流に影響を及ぼし、システムの大きい圧力低下をもたらすので、大型ファンが必要になり、したがって高いエネルギー消費を伴う。
【００１０】
したがって、現在、高速、単純、かつ安価な方式で、多量の室内空気を清浄化することができるシステムは存在しない。したがって、圧力低下を引き起こさずに空気中の汚染物質を効率的に低減することができる、方法およびシステム、ならびに濾過効率に影響を与えない、または著しい費用もしくは追加の機器を必要としないシステムが求められている。
【発明の概要】
【００１１】
したがって、本発明の第１の態様は、従来のシステムおよび方法と比較して処理プロセスに使用するエネルギーがはるかに少ない、高速で効率的な方式で空気を処理するように構成された、空気処理方法およびシステムを提供することである。
【００１２】
本発明の第２の態様は、コンパクトな構造を有し、システムを通した圧力低下が低減され、例えば既存の暖房および／または換気および／または空調（ＨＶＡＣ）システムで利用することができる、空気処理システムを提供することである。
【００１３】
本発明の第３の態様は、過酸化水素などの高価な酸化剤を追加する必要がなく、それによって格納施設のコストおよびスペースの両方が低減される、空気処理システムを提供することである。
【００１４】
本発明の第４の態様は、室温で高濃度の汚染物質を除去するように構成された、空気処理システムを提供することである。
【００１５】
本発明の第５の態様は、単純で信頼性高く使用できる空気処理方法およびシステムを提供することである。
【００１６】
本発明によるこれらおよび更なる態様が達成される新規かつ固有の特徴は、少なくとも空気粒子フィルタを、例えば静電集塵器を用いて汚染空気を処理するように構成された、空気処理システムを提供することによるものであり、上記空気処理システムは、空気粒子フィルタの上流側および／または下流側に配置され、汚染空気のサブフローを空気処理ユニットに通し、サブフローに光酸化プロセスを施すように構成された、空気処理ユニットを備える。
【００１７】
単に汚染空気のサブフローに光酸化処置を施すことによって、特に単純で安価なシステムが提供される。光酸化プロセスは主に、有機汚染物質、例えばＶＯＣを、空気処理ユニットを通過するサブフローから除去するが、本発明の発明者らは、光酸化プロセスが非常に効率的であり、そのため、混合空気流の、即ち空気処理ユニット後の空気流の有機汚染物質の含量全体が顕著に低減されて、システムから放出される空気は上記汚染物質を許容できる濃度しか含まないことを発見している。
【００１８】
更に、空気処理ユニットはサブフローだけを処理すればよいので、効率的な光酸化プロセスを提供するのに必要なＵＶランプの数は、汚染空気流全体を処理しなければならない従来のシステムと比較して低減される。したがって、本発明によるシステムは、例えば、機器、保守管理、およびエネルギー消費に関して、単純で安価なシステムを提供する。
【００１９】
空気処理ユニットで行われる光酸化プロセスは、多数の利点を有する。第一に、空気処理ユニットの少なくとも１つのＵＶランプからのＵＶ光は、天然の酸素との組み合わせで、反応性の高いラジカルおよび潜在的にはオゾンを作り出し、それが悪臭、溶媒などの有機汚染物質を酸化し、酸化プロセスにおいて排除する。これに関して、光酸化は、結果として得られる生成物が二酸化炭素、水、および不活性塩である分解プロセスであり、プロセス残留物は更なる処理を何ら要しない。
【００２０】
第二に、ＵＶ光は、省エネルギーで環境に優しい解決策であり、紫外線放射は多くの共有結合を壊すのに十分に強力である。単独で、ＰＣＢ、ダイオキシン、多環芳香族化合物などを分解することができる。
【００２１】
最後に、ＵＶランプがオゾンを発生させるように構成された場合、オゾンは強力な酸化剤なので、処理ステップはより一層効率的になる。更に、オゾンはＵＶランプによって発生させることができるので、オゾンは現場で発生し、貯蔵エリアを要しない。したがって、一実施形態では、オゾンを生成するＵＶスペクトルで、即ち約１８５ｎｍのＵＶスペクトルで動作するように、ＵＶランプが構成されることが好ましい。これは、少なくとも１つのＵＶランプが従来の水銀ランプである場合に、特に関連性がある。
【００２２】
汚染空気は、空気処理ユニットの上流側および／または下流側に配置されてもよい、空気粒子フィルタ、例えば静電集塵器を少なくとも用いて処理される。しかしながら、好ましい実施形態では、サブフローは、空気処理ユニットで光酸化を行った後、空気処理ユニットを迂回した汚染空気と混合され、混合空気流は次に、フロー方向で見て空気処理ユニットの後に配置された、空気粒子フィルタに通される。空気粒子フィルタは、粒子状物質を空気流から除去するように構成された任意の種類の適切なフィルタデバイス、例えば、非常に微細な粒子を捕らえるように設計された、粒子空気（ＨＥＰＡ）フィルタおよび／または超低粒子空気（ＵＬＰＡ）フィルタであってもよい。しかしながら、好ましい実施形態では、空気粒子フィルタは、空気流に電界を印加することによって粒子が収集される、静電集塵器（ＥＳＰ）である。電界は、粒子を帯電させて、当該粒子がＥＳＰの収集プレート上に収集されるようにすることで、ガスを浄化する。かかるＥＳＰシステムは、当該分野で良く知られており、本出願ではこれ以上詳細に考察しない。
【００２３】
好ましい実施形態では、空気処理ユニットは、少なくとも１つのＵＶランプに加えて、少なくとも１つの触媒を含む。上記触媒は、光触媒として空気を処理するように適合されてもよく、または周囲環境に放出されるオゾンの濃度を低減してもよい。しかしながら、触媒の目的とは関係なく、汚染空気のサブフローのみが空気処理ユニットを通過し、したがって触媒を通るという事実により、本発明によるシステム全体の圧力低下が低減されるか、または最小限に抑えられる。
【００２４】
触媒が空気を処理するように適合された場合、空気処理ユニットは、好ましくは、触媒にＵＶ光が照射されるようにして、少なくとも１つのＵＶランプおよび光触媒が相互に配置される、光触媒ユニットとして構成される。様々な光触媒が光触媒ユニットに使用されてもよいが、二酸化チタンが一般に、軽量で強度があり、耐腐食性の化合物として受け入れられており、擦傷または損傷が生じた場合に、空気または水の存在下で即座に酸化物を再生するので、二酸化チタンが好ましい。光酸化プロセスには、化学物質も高温も必要としないという利点があり、多種多様な汚染因子および濃度を処理することができる。
【００２５】
あるいは、触媒は、例えばオゾンを酸素に変換することによって、処理済み空気中のオゾンの含量を低減するように構成される。かかる触媒は当該分野で知られており、例えば、プラチナおよび卑金属を含む触媒など、オゾン分解のための当該分野で知られているタイプの触媒材料を含む基材であってもよい。
【００２６】
本発明の発明者らは、空気処理ユニットに通されるサブフローが汚染空気の１／１０〜１／３、好ましくは約１／５であった場合、光酸化プロセスで分解される有機化合物の濃度は好ましいレベルにまで低減されており、即ち、混合空気流に残っている汚染物質は、上記混合空気流が空気粒子フィルタを、例えば静電集塵器を通った後、周囲環境に放出することが容認できる濃度まで低減されていることを見出している。しかしながら、汚染空気の約２／３のサブフローも、本発明の範囲内であることが想到される。
【００２７】
好ましい実施形態では、少なくとも１つのＵＶランプはエキシマーランプである。エキシマーランプは、紫外（ＵＶ）および真空紫外（ＶＵＶ）スペクトル領域内にある広範囲の波長にわたって利用可能な準単色光源である。エキシマーランプの動作は、励起ダイマ−（エキシマー）の形成に基づく。これらのエキシマー形成は不安定であり、数ナノ秒以内で壊変して、特徴波長の光子（放射線）の形態であるそれらの励起（結合）エネルギーが中断される。
【００２８】
単一のガスのみがエキシマーランプで使用されるので、エキシマーランプによる放射出力は狭いＵＶ波長範囲内に制限される。これによって、空気から除去される汚染物質／化合物の吸収スペクトルと完全に合致することが可能になり、即ち、空気処理ユニットのエキシマーランプは、処理される空気中の汚染物質の吸収スペクトルに合致するように選択されてもよい。異なる波長を放射する所望のいくつかのエキシマーランプが空気処理ユニット内に配置されてもよい。
【００２９】
本発明による好ましい実施形態では、エキシマーは、希ガス、即ちＨｅ２、Ｎｅ２、Ａｒ２、Ｋｒ２、およびＸｅ２、または希ガスハロゲン化物（例えば、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣＬ、およびＸｅＦ）を使用して生成される。しかしながら、ハロゲンおよび水銀ハロゲン混合物（例えば、ＨｇＣｌ、ＨＧＢｒ、またはＨｇＩ）も、本発明の範囲内にあることが想到される。
【００３０】
放射光子の波長は、エキシマーを提供するのに使用されるガスに応じて決まる。これは、関心のガスを含むエキシマーランプを選択することによって、異なる波長の光子が得られることを意味する。例えば、キセノンエキシマーランプは波長１７２ｎｍの放射線を発生させ、アルゴンエキシマーランプは１２９ｎｍの波長を提供し、フッ化クリプトンエキシマーランプは２２２ｎｍの波長を提供する。関連波長の完全なリストは文献に見出すことができる。
【００３１】
エキシマーランプを使用することには、既定の波長において高強度であること、自己吸収がないこと、および本発明による空気処理システムの構造において柔軟であることといった、多数の利点がある。更に、エキシマーランプはほとんど熱を発生しないので、処理済み空気を周囲環境に放出する前に冷却を必要としないため、空調および／または換気目的に非常に適している。したがって、本発明によるシステムは、室温で、即ち約１０〜４０℃、好ましくは約２０〜２５℃で使用されてもよい。
【００３２】
それに加えて、エキシマーランプは、電極が放出ガスと直接接触しておらず、したがって、動作寿命が短くなる従来の水銀ランプで良くあるような、放出プロセス中の腐食が回避され、エキシマーガスの汚染がないので、長い寿命を有する。最後に、非毒性材料がエキシマーランプに使用され、したがって本質的に環境上の問題がない。
【００３３】
好ましくは、１２６ｎｍ〜２４０ｎｍの範囲で放射される光子は、汚染物質のほぼ完全な除去を担保するだけでなく、ＮＯｘなどの更なる汚染物質の発生も防ぐので、本発明で使用されるエキシマーランプは、この範囲の波長を有する光子を放射する。
【００３４】
１つの有利な実施形態では、少なくとも１つのエキシマーランプは約１７２ｎｍの波長を放射する。本発明の発明者らは、この波長は、非常にエネルギー効率のよい形で、光分解を用いてほぼ全ての有機化合物を、例えばＶＯＣを除去すると同時に、微生物およびウィルスを不活化することによって、空気を殺菌できることを示している。更に、上記波長は酸化剤オゾンも生成し、それが続いて空気中に存在する有機汚染因子を酸化する。
【００３５】
好ましい実施形態では、空気処理ユニットは、好ましくは、当該ユニットを通って流れる汚染空気が、ＵＶランプの表面の上および／または当該ランプの表面近くを流れ、それによって、空気処理ユニットを通って流れる汚染空気の少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、更により好ましくはほぼ全てが、少なくとも１つのＵＶランプからの照射に暴露されることを担保するように構成される。
【００３６】
これは、例えば好ましい実施形態では、少なくとも１つのＵＶランプが空気処理ハウジングの壁の近くに配置されて、当該壁の近くを通る空気も放射光子に暴露されることを担保することによって得られる。ユニットの壁とＵＶランプの表面との間の直接距離は、好ましくは２ｃｍ未満、好ましくは１．５ｃｍ未満、より好ましくは１ｃｍ未満である。
【００３７】
１つを超えるＵＶランプが空気処理ユニットに配置された場合、ＵＶランプはまた、好ましくは、大きい放射面積を担保し、また処理されるほぼ全ての空気が放射ＵＶ光に晒されるように、互いに近接して配置される。本発明の発明者らは、これは、２つの隣接したＵＶランプの表面間の直接（即ち、最短）距離（断面で取った距離）が、４ｃｍ未満、好ましくは更に短い、２ｃｍ未満またはより好ましくは１ｃｍ未満などのときに達成されることを示している。
【００３８】
空気処理ユニット内における反応時間を延長するために、好ましくは、システムは、空気処理システムに入る／を通過する汚染空気の流量よりも少ない流量で、サブフローを空気処理ユニットに通すように構成される。かかる構成は、ＵＶ光が空気中のほぼ全ての汚染物質と接触し、放射する照射が空気中で光分解プロセスを開始する際に、空気を効率的に清浄／処理することを事実上担保し、ならびに／あるいはオゾンが空気中に存在する酸素から発生することを担保する。
【００３９】
汚染空気の大部分は空気処理ユニットを迂回し、大きい圧力低下などを伴わない空気粒子フィルタを、例えば静電集塵器を通り過ぎさえすればよいので、本発明による空気処理システムを使用して多量の空気を効率的に処理することができる。
【００４０】
本発明の発明者らは、サブフローの流量がシステムに入る汚染空気の流量の約１／５である場合、混合空気中のガス汚染物質の濃度が許容レベルまで低減されることを見出している。一例として、汚染空気の流量が２５０ｍ３／ｈの場合、サブフローの流量は５０ｍ３／ｈであると述べることができる。
【００４１】
それぞれの流量は、従来の手段によって簡単に調節することができる。一例として、汚染空気の流れが第１のファンによって制御され、サブフローの流れが空気処理ユニット内に配置された第２のファンによって制御される場合、上記２つのファンの速度を所望の流量に合わせて調節することができると述べることができる。あるいは、単一のファンを使用し、例えば、異なる流量を調整するために異なる寸法を有する空気チューブ、戦略的に配置されたそらせ板、および／または流量を調整する他の既知の手段を用いて、流量を調整することができる。システムの流れを調整するファンは、システムの入口またはシステムの出口のどちらかに配置されてもよく、唯一の要件は、ファンが空気をシステムに吸い込み、処理後に吐き出せることである。空気処理ユニットもファンを備える場合、当該ファンも上記ユニットの入口または出口に配置されてもよい。
【００４２】
少なくとも１つのＵＶランプが細長く、当該ＵＶランプが、空気の流れる方向に実質的に平行な長手方向で空気処理ユニット内において構成された場合、これは、サブフローがＵＶランプからの照射に晒される期間を増加させるだけでなく、少なくとも１つのＵＶランプが空気流を実質的に妨げないという利点を有する。
【００４３】
汚染空気のより一層効率的な空気清浄を担保するために、本発明によるシステムは、好ましくは、当該システムを通して空気を循環させる手段を備える。これは、汚染空気が、例えば、汚染物質が継続的に空気に追加される、家庭、職場、または飛行機内の室内空気である場合に、特に関連性がある。本発明による空気処理システムを通る空気の循環によって、ガス汚染物質および粒子が空気から継続的に除去されることが担保される。
【００４４】
好ましい実施形態では、空気処理システムはＨＶＡＣシステムであり、空気処理ユニットは、例えばＨＶＡＣシステムのダクト内の空気粒子フィルタの、例えば静電集塵器の上流側で上記システムに組み込まれ、即ち、ＨＶＡＣシステムのダクトは本発明によるシステムの一部となる。これに関して、好ましくは、空気処理ユニットは、ＨＶＡＣシステムの上記ダクトシステム内に簡単に配置することができる、個別のユニットである。
【００４５】
既存のＨＶＡＣシステムは、例えば加熱または冷却した、空気処理システムからの空気を循環させ、空気処理システムに戻す手段を備え、空気処理ユニットがかかる従来のＨＶＡＣシステム内に配置される場合、本発明による特に単純で安価なシステムが提供される。
【００４６】
本発明によるシステムは、空気を処理する更なる手段、例えば機械的フィルタを備えてもよいが、好ましくは、かかる追加手段は動作中の圧力低下をもたらさないことを、当業者であれば理解するであろう。
【００４７】
本発明はまた、好ましくは本発明による空気処理システムを使用して、汚染空気を処理する方法に関し、本方法は、
汚染空気のサブフローを、少なくとも１つのＵＶランプを備える空気処理ユニットに通すステップと、
処理済みのサブフローを汚染空気と混合するステップと、
混合空気流を、静電集塵器などの空気粒子フィルタの上に通すステップとの連続ステップを含む。
【００４８】
これによって、上述したように、粒子および有機汚染物質の両方が効率的に分解され、したがって、汚染空気中の汚染物質が周囲環境に放出される前に十分に除去される。
【００４９】
修正された実施形態では、汚染空気は、サブフローが空気処理ユニットに入る前に、空気粒子フィルタ（静電集塵器）を通るか、あるいは汚染空気および混合空気流は両方とも、空気粒子フィルタ（静電集塵器）に、即ち、空気処理ユニットの上流側および／または下流側に配置された空気粒子フィルタに通される。
【００５０】
以下、本発明について、唯一の図面を参照して、排気ガス処理システムおよび方法の例示的な実施形態のみを、更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による空気処理システムの第１の好ましい実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明による空気処理システムの第２の実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明による空気処理システムの第３の実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
空気処理システムがＨＶＡＣシステムであり、空気粒子フィルタが静電集塵器であるという仮定で、本発明について以下に記載する。しかしながら、システムは独立システムとしても使用することができ、ならびに／または空気粒子フィルタは他の任意の種類の従来の空気粒子フィルタであることができるので、この仮定は限定として解釈されるべきではない。
【００５３】
図１は、本発明による空気処理システム１の単純化した実施形態を示している。システム１は、ＨＶＡＣシステムの通気ダクト４内にある静電集塵器３の上流側に位置する空気処理ユニット２を備え、ファン５は、ダクト／システムの第１の端部６ａで汚染空気ＡＰｏｌをシステムに吸い込む／引き込むため、処理済み空気Ａｔｒｅａｔをダクト／システム１の他端６ｂから吹き出すため、出口に配置される。
【００５４】
空気処理ユニット２は、ユニット２の壁８に近接して配置されたＵＶランプ７と、汚染空気ＡｐｏｌのサブフローＡｓｕｂをユニット２の第１の端部１０ａに吸い込み、当該ユニットの他端１０ｂで清浄なサブフローＡｃｌｅａｎを吐き出すためのファン９と、余分なオゾンを酸素に分解するように構成された触媒１１とを備える。
【００５５】
ＵＶランプ７は、空気処理ユニットのフロー方向（矢印で示される）で配置された長手方向軸線Ｘを有する細長い円筒状のチューブであり、即ち、空気はＵＶランプ７の長さに沿って流れ、それによって、ユニット２に入るサブフローＡｓｕｂがＵＶランプ７と、したがって当該ランプから放射されるＵＶ光と、最も長時間接触する可能性があることが担保される。
【００５６】
２つのファン５、９の速度は、空気処理システム１を通過する汚染空気Ａｐｏｌの流量よりも少ない流量で、サブフローＡｓｕｂが空気処理ユニット２を通過するように調節される。かかる構成は、ＵＶ光がサブフローＡｓｕｂ中のほぼ全ての汚染物質と接触し、放射する照射が空気中で光酸化プロセスを開始する際に、上記サブフローを効率的に清浄／処理することを事実上担保し、ならびに／あるいはオゾンが空気中に存在する酸素から発生することを担保する。
【００５７】
ファン５、９は、図１では、システム１の出口および空気処理ニット２の入口に配置されるが、当業者であれば、一方または両方のファンを別の任意の適切な位置に配置することもできることを理解するであろう。
【００５８】
光酸化プロセスは基本的に、有機汚染物質を、例えばＶＯＣをサブフローＡｓｕｂから除去するが、光酸化プロセスは効率的なので、混合空気流Ａｃｏｍの、即ち空気処理ユニット２で処理された空気Ａｔｒｅａｔが汚染空気Ａｐｏｌの残りと混合された後の気流中の、有機汚染物質の全含量が大幅に低減される。
【００５９】
汚染空気Ａｐｏｌの大部分は空気処理ユニット２を迂回し、大きい圧力低下などを伴わない静電集塵器３だけを通ればよいので、高速で効率的な方式で、本発明による空気処理システム１を使用して多量の空気を処理することができる。
【００６０】
図示される実施形態の空気処理ユニット２は、ＨＶＡＣシステム内に配置されるので、好ましくは、空気処理ユニット２は、ＨＶＡＣシステムのダクトシステム４に簡単にレトロフィットすることができる個別のユニットである。
【００６１】
既存のＨＶＡＣシステムは、汚染空気が、例えば、汚染物質が継続的に空気に追加される、家庭、職場、または飛行機内の室内空気である場合に関連性がある、当該システムを通して空気を循環させる手段を備える。したがって、本発明による空気処理システムを通して空気を循環させることで、ガス汚染物質および粒子両方が低レベルで継続的に維持されることが担保される。
【００６２】
本発明で使用されるＵＶランプは、光酸化プロセスを開始することができる任意のＵＶランプであってもよい。しかしながら、好ましい実施形態では、少なくとも１つのＵＶランプはエキシマーランプであり、それによって、既定の波長において高強度であること、自己吸収がないこと、および本発明による空気処理システムの構造において柔軟であることといった、多数の利点が提供される。更に、エキシマーランプはほとんど熱を発生しないので、処理済み空気を周囲環境に放出する前に冷却を必要としないため、空調および／または換気目的に非常に適している。
【００６３】
図１は、単一のＵＶランプを使用することのみを示しているが、当業者であれば、空気処理ユニットは、より大きいＵＶ放射面積が望ましい場合、またはＵＶランプが異なる波長を放射するように構成された場合、２つまたは３つ以上のＵＶランプを備えてもよいことを理解するであろう。したがって、本発明によるシステムは、大面積の工業用途および家庭使用の両方で使用されるように適合させることができる。
【００６４】
更に、当業者であれば、本発明によるシステムでは触媒が好ましいが、触媒は図１の実施形態で省略できることを理解するであろう。
【００６５】
代替実施形態が図２および３に示されており、これらの実施形態は図１に示される実施形態に対応するが、静電集塵器３の配置が修正されている。図２に示される実施形態は、空気処理ユニットの前に配置されたものと、当該ユニットの後に配置されたものとの、２つの静電集塵器３を備える。図３の実施形態では、静電集塵器３は、フロー方向で見て、空気処理ユニットの前に配置されている。
【００６６】
上述の原理および設計の修正および組み合わせが、本発明の範囲内で予想される。
【図１】
2021504076.tif 000003
【図２】
2021504076.tif 000004
【図３】
2021504076.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月21日(2020.1.21)
【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】
空気粒子フィルタ（３）を少なくとも用いて汚染空気（Ａｐｏｌ）を処理するように構成された空気処理システム（１）であって、空気を前記空気処理システムに通し、処理後に吐き出すための、少なくとも１つのダクトとファンとを備える、空気処理システム（１）において、前記空気処理システムが、少なくとも１つのＵＶランプ（７）を備える空気処理ユニット（２）を備え、前記空気処理ユニット（２）が、前記空気粒子フィルタの上流側に配置されるとともに、前記汚染空気（Ａｐｏｌ）のサブフロー（Ａｓｕｂ）を前記空気処理ユニット（２）に通し、前記サブフローに光酸化プロセスを施すように構成され、前記サブフローが、前記空気処理ユニット内で光酸化を施された後に、前記空気処理ユニットを迂回する前記汚染空気と混合され、次に混合空気流が、フロー方向で見て前記空気処理ユニットの後に配置された前記空気粒子フィルタに通されるように前記システムが構成されていることを特徴とする、空気処理システム（１）。
【請求項２】
前記空気処理ユニット（２）が少なくとも１つの触媒（１１）を含み、前記触媒が、光触媒として前記空気を処理するように適合されるか、または周囲環境に放出されるオゾンの濃度を低減する、請求項１に記載の空気処理システム（１）。
【請求項３】
前記空気処理ユニット（２）に通される前記サブフロー（Ａｓｕｂ）が、前記汚染空気（Ａｐｏｌ）の１／１０から２／３、好ましくは約１／５から１／３である、請求項１または２に記載の空気処理システム（１）。
【請求項４】
前記ＵＶランプ（７）が、１２６ｎｍから２４０ｎｍの範囲、好ましくは約１７２ｎｍの波長を放射するように構成されるエキシマーランプである、請求項１から３のいずれか一項に記載の空気処理システム（１）。
【請求項５】
前記空気処理ユニット（２）が、壁を有する空気処理ハウジングを備え、前記ユニットの前記壁と前記ＵＶランプの表面との間の直接距離が２ｃｍ未満であり、それによって、前記ユニットを通って流れる前記サブフロー（Ａｓｕｂ）が、前記少なくとも１つのＵＶランプ（７）の表面の上および／または前記ランプの表面の近くを通って流れることにより、前記サブフローの少なくとも９０％が照射に暴露されることが担保される、請求項１から４のいずれか一項に記載の空気処理システム（１）。
【請求項６】
前記空気処理システム（１）に入る前記汚染空気（Ａｐｏｌ）の流量よりも少ない流量で、前記サブフロー（Ａｓｕｂ）が前記空気処理ユニット（２）を通過するように、前記システムが構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の空気処理システム（１）。
【請求項７】
前記サブフロー（Ａｓｕｂ）の流量が前記汚染空気（Ａｐｏｌ）の流量の約１／５である、請求項６に記載の空気処理システム（１）。
【請求項８】
前記空気処理システム（１）が、前記システムを通して空気を循環させる手段を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の空気処理システム（１）。
【請求項９】
前記空気処理システム（１）が、静電集塵器（３）を備える暖房および／または換気および／または空調システムであり、前記空気処理ユニット（２）が、前記静電集塵器（３）の上流側の前記暖房および／または換気および／または空調システムのダクト（４）内に配置された別個のユニットである、請求項１から８のいずれか一項に記載の空気処理システム（１）。
【請求項１０】
前記空気粒子フィルタが静電集塵器（３）である、請求項１から９のいずれか一項に記載の空気処理システム（１）。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の空気処理システムを使用して、汚染空気を処理する方法であって、
前記汚染空気のサブフローを、少なくとも１つのＵＶランプ（７）を備える空気処理ユニット（２）に通すステップと、
前記空気処理ユニット（２）から送達される清浄な前記サブフロー（Ａｃｌｅａｎ）を、前記汚染空気（Ａｐｏｌ）の残りと混合して、混合空気流（Ａｃｏｍ）を提供するステップと、
前記混合空気流（Ａｃｏｍ）を、空気粒子フィルタ、好ましくは静電集塵器（３）に通すステップとの連続ステップを含むことを特徴とする、方法。
【請求項１２】
前記サブフロー（Ａｓｕｂ）が、前記残りの汚染空気（Ａｐｏｌ）および／または前記混合空気流（Ａｃｏｍ）の流量よりも少ない流量で、前記空気処理ユニット（２）に通される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記汚染空気のサブフローが前記空気処理ユニット（２）に入る前に、前記汚染空気が前記空気粒子フィルタ（３）に通される、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
粒子およびＶＯＣなどの有機化合物の形態の汚染物質を含む汚染空気流を処理するための、請求項１から１０のいずれか一項に記載の空気処理システムの使用。
【国際調査報告】
2021504076.tif 000006
2021504076.tif 000007