(57)【要約】【課題】汚染物質を含む空気から、より効率的に汚染物質を除去することのできる空気清浄化装置を提供することのできる空気清浄化装置を提供する。【解決手段】空気導入口、及び、空気導入口が空気を導入する方向と略平行な方向に第一の水性薬剤を噴霧する複数の第一のノズルを有し、空気導入口が空気を導入する方向と略垂直な方向に空気を排出する接触チャンバと、接触チャンバに接続され、接触チャンバが排出する空気の方向と略平行な方向に第二の水性薬剤を噴霧する複数の第二のノズル、及び、接触チャンバが排出する空気の方向とは略垂直な方向に空気を排出する排出口を有する濾過チャンバと、を備えた空気清浄化装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気導入口、及び、前記空気導入口が空気を導入する方向と略平行な方向に第一の水性薬剤を噴霧する複数の第一のノズルを有し、前記空気導入口が空気を導入する方向と略垂直な方向に空気を排出する接触チャンバと、
前記接触チャンバに接続され、前記接触チャンバが排出する空気の方向と略平行な方向に第二の水性薬剤を噴霧する複数の第二のノズル、及び、前記接触チャンバが排出する空気の方向とは略垂直な方向に空気を排出する排出口を有する濾過チャンバと、を備えた空気清浄化装置。
【請求項２】
前記第二のノズルの前段及び後段に、フィルター兼第一のデミスタ層及び第二のデミスタ層がそれぞれ設けられている請求項１記載の空気清浄化装置。
【請求項３】
前記濾過チャンバにおいて、前記第二のデミスタ層と壁面との間に間隙が設けられており、前記排出口は前記間隙に接続されている請求項１記載の空気清浄化装置。
【請求項４】
前記接触チャンバにおいて、前記空気導入口が空気を導入する方向の長さは、前記第一のノズルの噴霧距離よりも長い請求項１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、空気清浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗料や溶剤に含まれるトルエン、キシレン、酢酸ブチルなどの揮発性有機化合物（以下「ＶＯＣ」という）は、大気中に放出されると、発癌性が指摘されている浮遊粒子状物質（以下「ＳＰＭ」という。）や光化学スモッグの原因物質になるといわれている。
【０００３】
２００３年度の環境省の報告によると、２０００年度で国内の施設から１５０万トンのＶＯＣが排出されており、その中でも工場や屋外作業場からの排ガスに含まれるＶＯＣが大部分を占めている。
【０００４】
従来、排ガスに含まれるＶＯＣ等の汚染物質を除去する方法としては、いわゆる燃焼法が一般的であった。しかしながら、この燃焼法はエネルギーを浪費する上にランニングコストが高く、また、環境が重視される時代に適合する排ガス処理方式とはいえない。
【０００５】
一方、ノズルを有するチャンバを用い、このチャンバに排ガスを導入して空気を清浄化しようとする技術が、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１３１８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術であっても、汚染物質排出量の更なる削減のためには改善の余地がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題を鑑み、汚染物質を含む空気からより効率的に汚染物質を除去することのできる空気清浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を鑑み鋭意検討を行なったところ、ノズルを多段に分け、更にそれらの噴霧方向を異ならせることで、導入された空気に乱流を起こし、より気液接触効率を高めることができる点を発見し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、本発明の一観点に係る空気清浄化装置は、（１）空気導入口、及び、空気導入口が空気を導入する方向と略平行な方向に第一の水性薬剤を噴霧する複数の第一のノズルを有し、空気導入口が空気を導入する方向と略垂直な方向に空気を排出する接触チャンバと、（２）接触チャンバに接続され、接触チャンバが排出する空気の方向と略平行な方向に第二の水性薬剤を噴霧する複数の第二のノズル、及び、接触チャンバが排出する空気の方向とは略垂直な方向に空気を排出する排出口を有する濾過チャンバと、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上、本発明により、汚染物質を含む空気から、より効率的に汚染物質を除去することのできる空気清浄化装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る空気清浄化装置の外観の概略図である。
【図２】実施形態に係る空気清浄化装置の断面の概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態、実施例の記載にのみ限定されるわけではない。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る空気清浄化装置の概略斜視図であり、図２は、本実施形態に係る空気清浄化装置の概略断面図である。
【００１５】
これらの図で示すように、本実施形態に係る空気清浄化装置（以下「本装置」という。）１は、（１）空気導入口２１、及び、空気導入口２１が空気を導入する方向２２と略平行な方向に第一の水性薬剤を噴霧する複数の第一のノズル２３を有し、空気導入口２１が空気を導入する方向２２と略垂直な方向２４に空気を排出する接触チャンバ２と、（２）接触チャンバ２に接続され、接触チャンバ２が排出する空気の方向（空気導入口２１が空気を導入する方向２２と略垂直な方向２４）と略平行な方向３１に第二の水性薬剤を噴霧する複数の第二のノズル３２、及び、接触チャンバ２が排出する空気の方向２４とは略垂直な方向３４に空気を排出する排出口３３を有する濾過チャンバ３と、を備えている。
【００１６】
また、本空気清浄化装置は、上記第二のノズル３２の前段及び後段に、フィルター兼第一のデミスタ層３５及び第二のデミスタ層３６を有している。
【００１７】
また、本実施形態においては、濾過チャンバ３において、第二のデミスタ層３６と壁面３７との間に間隙３８が設けられており、排出口３３はこの間隙３８に接続されている。
【００１８】
本実施形態に係る接触チャンバ２は、導入される汚染物質を含む空気に対し、最初の汚染物質除去処理を行うことができるものであり、空気導入口２１と複数の第一のノズル２３を有して構成される。
【００１９】
本実施形態において空気導入口２１は、接触チャンバ２に汚染物質を含む空気を導入するためのものであり、いわゆる配管で実現することができる。空気導入口２１は、途中で曲がっていてもよいが、接触チャンバ２内に空気を導入する部分では直線状であることが好ましく、空気導入口２１が、設置される接触チャンバ２の壁面２５に対し略垂直な方向で配置されていることが好ましい。ここで「略垂直」とは、完全に垂直である場合を含むことはもちろんであるが、設計上の誤差や多少のずれを含む角度を意味し、具体的には空気導入口２１が設置される接触チャンバ２の壁面に対し８０°以上１００°以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは８５°以上９５°以下の範囲である。
【００２０】
また本実施形態において空気導入口２１の位置は、接触チャンバ２に空気を導入することができる限りにおいて限定されるわけではないが、接触チャンバ２と濾過チャンバ３の接続位置から離れて配置されていることが好ましく、接触チャンバ２と濾過チャンバ３の接続部分が面（接続面）２６によって接続されている場合、この接続面２６と対向する接触チャンバ２の他方の面２７側に配置されていることが好ましく、より好ましくは空気導入口２１の中心と接続面２６の距離が、空気導入口２１の中心と他方の面２７の距離の２倍より大きく１０倍以下、更に好ましくは３倍以上８倍以下の範囲内である。このようにすることで、乱気流を発生させて効率的に気液接触効率を向上させることができる。
【００２１】
また本実施形態において接触チャンバ２には水性薬剤を噴霧することのできる複数の第一のノズル２３が設けられている。複数の第一のノズル２３は、ノズル設置面２３１に線状又は面状に複数配置されており、水性薬剤を噴霧する方向は、空気導入口２１が空気を導入する方向２２と略平行な方向であることが好ましい。なお第一のノズル２３は、噴出した水性薬剤がノズルから遠ざかるに連れて均等に広がり略円錐形状となるように噴霧するものであり、「噴霧する方向」とは、この形成される略直円錐形状の垂線の方向をいう。
【００２２】
また本実施形態の接触チャンバ２において、空気導入口２１が空気を導入する方向の長さＨは、第一のノズル２３の噴霧距離よりも長いことが好ましい。このようにすることで、チャンバ内に噴霧されない領域２８が形成され、この位置が存在することで乱気流を発生させることができるようになる。この長さとしては、特に限定されるわけではないが、ノズル設置面２３１から測定するノズルの噴霧距離Ｈを１とした場合、空気導入口が設置された面２５とその対向する面２９の間の距離は１．４以上２．１以下であることが好ましい。
【００２３】
また本実施形態において、第一のノズル２３から噴出される第一の水性薬剤は、汚染物質を含む空気に噴霧したとき、その汚染物質を吸着または被覆することができるものであり、この限りにおいて限定されるわけではないが、水性溶媒に、荷電がアニオン性、カチオン性及び両性のいずれかであって疎水性基を有する、極限粘度法で求めた平均分子量が５×１０６以上で、直鎖状のポリ(メタ)アクリルアミド系共重合体（以下「ＰＡＭ系共重合体」という。）を含んだものであることが好ましく、これに更に、水溶性無機塩、殺菌剤、界面活性剤、水溶性アクリル系共重合体、及び水溶性両親媒性有機化合物の少なくともいずれかを含んでいることが好ましい。
【００２４】
また本実施形態において、接触チャンバ２は、空気導入口２１が空気を導入する方向２２と略垂直な方向２４に空気を排出することができる。具体的には、本実施形態において空気導入口２１により導入された空気は、第一のノズル２３が噴出させる水性溶剤の方向と略平行であるため、この方向に沿って勢いをつけられた空気は壁面２９に衝突する。一方、この壁面２９衝突した空気は接触チャンバ２内に跳ね返り、更に第一のノズル２３から噴出され水性薬剤の勢いにより再び壁面２９に衝突する。これが繰り返され、空気は乱流となって濾過チャンバ３に排出されることとなる。なお、乱気流であるが、接触チャンバ２から濾過チャンバ３に排出する空気の流れは、全体として、第一のノズル２３が噴出させる水性溶剤の方向２２と略垂直な方向２４となる。ここで「略垂直」とは、完全に垂直な方向を含むことはもちろんであるが、設計上の誤差や多少のずれを含む角度を意味し、具体的には空気導入口２１が設置される接触チャンバ２の壁面からの垂線に対し８０°以上１００°以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは８５°以上９５°以下の範囲である。
【００２５】
また、本実施形態において、濾過チャンバ３は、上記接触チャンバ２により排出された空気を濾過するために設けられるチャンバであって、接触チャンバ２が排出する空気の方向（空気導入口２１が空気を導入する方向２２と略垂直な方向２４）と略平行な方向３１に第二の水性薬剤を噴霧する複数の第二のノズル３２と、接触チャンバ２が排出する空気の方向２４とは略垂直な方向３４に空気を排出する排出口３３と、を有する。濾過チャンバを設けることで、接触チャンバ内で第一のノズル２３によって噴出されるミストと接触しなかった汚染物質を確実に補足、吸着することができ、汚染物質の削減率を挙げることができる。
【００２６】
また本実施形態における濾過チャンバ３には、水性薬剤を噴霧することのできる複数の第二のノズル３２が設けられている。複数の第二のノズル３２は、ノズル設置面３２１に線状又は面状に複数配置されており、水性薬剤を噴霧する方向は、濾過チャンバ３が空気を導入する方向３１と略平行な方向に第二の水性薬剤を噴霧することができる。なお第二のノズル３２は、噴出した水性薬剤がノズルから遠ざかるに連れて均等に広がり略円錐形状となるように噴霧するものであり、「噴霧する方向」とは、この形成される略直円錐形状の垂線の方向をいう。また、濾過チャンバ３も、上記接触チャンバ２と同様、ノズル設置面３２１と第二のデミスタ層３６の長さは、第二のノズル３２の噴霧距離よりも長いことが好ましい。
【００２７】
また本実施形態において、第二のノズル３２によって噴出される第二の水性薬剤は、上記第一の水性薬剤と同じものを採用することができる。具体的には、水性溶媒に、荷電がアニオン性、カチオン性及び両性のいずれかであって疎水性基を有する、極限粘度法で求めた平均分子量が５×１０６以上で、直鎖状のポリ(メタ)アクリルアミド系共重合体（以下「ＰＡＭ系共重合体」という。）を含んだものであることが好ましく、これに更に、水溶性無機塩、殺菌剤、界面活性剤、水溶性アクリル系共重合体、及び水溶性両親媒性有機化合物の少なくともいずれかを含んでいることが好ましい。なお、第一の水性薬剤と第二の水性薬剤は同じものであってもよく、異なっていてもよい。
【００２８】
また本実施形態において、濾過チャンバ３は、第二のノズル３２の前段に、フィルター兼第一のデミスタ層３５を有している。このデミスタ層３５を配置することで、噴霧され霧状となった水性薬剤を液滴化し、接触チャンバ２に導入された空気中に含まれる汚染物質を空気から分離し、回収することが可能となる。なお第一のデミスタ層３５としては、フィルターとして機能させることができる限りにおいて限定されるわけではないが、例えば不織布を有して構成されていることは好ましい。
【００２９】
また本実施形態において、濾過チャンバ３は、第二のノズル３２の後段に、第二のデミスタ層３６を有している。このデミスタ層３６を配置することで、噴霧され霧状となった水性薬剤を液滴化し、濾過チャンバ２に導入された空気中に残された汚染物質を空気から分離し、回収することが可能となる。これにより、より確実に空気の清浄化を行なうことができる。
【００３０】
また本実施形態において、濾過チャンバ３は、空気を導入する方向３１と略垂直な方向３３に空気を排出する。具体的には、本実施形態において接触チャンバ２から導入された空気は、第二のノズル３２が噴出させる水性薬剤の方向と略平行であるため、方向にそって勢いをつけられた空気が壁面３７に衝突する。一方、この壁面３７に衝突した空気は濾過チャンバ３内に跳ね返り、更に第二のノズル３２から噴出され水性薬剤の勢いにより再び壁面３７に衝突する。これが繰り返され、濾過チャンバ３の排出口３３より排出されることとなる。
【００３１】
また本実施形態においては、濾過チャンバ３において、第二のデミスタ層３６と壁面３７との間に間隙３８が設けられており、排出口３３はこの間隙３８に接続されている。この間隙３８を配置することで、接触チャンバ２から導入される乱流を確実に発生させることが可能となり、汚染物質を含む空気から、より効率的に汚染物質を除去することができる。
【００３２】
以上、本実施形態の空気清浄化装置は、汚染物質を含む空気から、より効率的に汚染物質を除去することができる。
【実施例】
【００３３】
ここで、実際に上記空気清浄化装置を作製し、その効果を確認した。以下具体的に説明する。
【００３４】
まず、高さ１．５ｍ×幅１．５ｍ×長さ４．７ｍの容積を有する容器を用意し、その内部を長さ方向で２ｍと２．７ｍとに区分けし、２ｍに区分けした部分の天井面に対し垂直な方向から空気導入口（大きさ６０ｃｍ×６０ｃｍ）を接続し、他方の天井面に排出口（大きさ６０ｃｍ×６０ｃｍ）を接続した。なお、空気導入口の中心の位置は、端の壁面から４０ｃｍの位置に配置した。
【００３５】
また本実施例では、１６個の第一のノズルを天井面から７．５ｃｍ下の位置に配置した。なお第一のノズルは市販の２流体広角ラウンドタイプのものを用い、噴霧距離１ｍ、噴霧ミストの平均径１６．２μｍになるように、空気圧、水圧を調節した。
【００３６】
また本実施例では、内部空間の中心に、フィルター兼第一のデミスタ層を設け、二つの領域を接触チャンバ、濾過チャンバとして明確に区分した。なおここでフィルター兼第一ｌのデミスタ層としては、不織布フィルターを使用した。
【００３７】
また本実施例では、９個の第二のノズルを、側壁面に平行な面状に配置した。なお第一のデミスタ層からは１０ｃｍ距離をおき配置した。なお、第二のノズルも第一のノズルと同様、市販の２流体広角ラウンドタイプのものを用い、噴霧距離１ｍ、噴霧ミストの平均径１６．２μｍになるように、空気圧、水圧を調節した。
【００３８】
また本実施例では、第二のノズルの噴出方向において、側壁面に平行となるよう第二のデミスタ層を設け、幅７０ｃｍの間隙を形成し、この間隙が排出口に接続されるよう作製した。
【００３９】
そして、上記作製した空気清浄化装置に対し、ＶＯＣ削減試験を行い、削減した全ＶＯＣ(以下Ｔ−ＶＯＣという)とＶＯＣの含有成分について評価を行なった。ＶＯＣの含有成分については下記表１に結果を示す。なお、このＴ−ＶＯＣは、ＦＩＤ−ＴＨＣ法により行い、ＶＯＣ含有成分測定法はＧＣ−ＭＳ法で行った。ここで、排気風量、即ち空気導入口２１から導入される空気量は２７０ｍ３／ｍｉｎで、温度は７０℃であった。なお、Ｔ−ＶＯＣ削減試験において処理前排ガスは１８５０ｐｐｍＣであり、本装置による処理後は２４０ｐｐｍＣとなっており、削減率は８７％と非常に高性能であった。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
この結果、いずれも１００％に近い削減率を達成することができており、本発明の効果を確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、空気清浄化装置として産業上の利用可能性がある。
【図１】
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【図２】
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