JP3986502B2 - Air purification system - Google Patents
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Description
本発明は、空気中に含まれる汚染物質を処理するための空気処理システムに関するものである。 The present invention relates to an air treatment system for treating pollutants contained in air.
昨今、シックハウス症候群等を緩和すべく、屋内等における空気清浄が注目されている。特に、ホルムアルデヒドは強い刺激性やシックハウスの誘因物質として指摘されているが、家屋の建材や塗料、家具等から発生するため、屋内における濃度が高くなる問題がある。このようなホルムアルデヒド等の揮発性有機化合物(VOC)やアンモニア等の悪臭物質を除去する方法としては、それら汚染物質を含有する空気を水と接触させて溶け込ませ、空気中から除去するシステムがある。
しかしながら、上述の如き空気中に含有される汚染物質を水に溶け込ませて空気清浄を行うシステムでは、空気清浄に用いられた水は排水として処理されている。そのため、空気清浄に用いられる水は、常に新しい水を供給しなければ成らず、頻繁な給水作業を強いられる問題があった。 However, in a system that cleans air by dissolving contaminants contained in the air as described above, water used for air cleaning is treated as waste water. Therefore, the water used for air cleaning must always be supplied with new water, and there is a problem that forced water supply work is required.
そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、煩雑なメンテナンス作業を簡素化でき、且つ、汚染物質除去効果を向上させた空気清浄システムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the conventional technical problems, and an object thereof is to provide an air cleaning system that can simplify complicated maintenance work and improve the effect of removing contaminants. And
本発明のもう一つの目的は、上記に加えて空気清浄システムを装飾としても利用できるようにすることにある。 Another object of the present invention is to make it possible to use the air cleaning system as a decoration in addition to the above.
請求項1の発明の空気清浄システムは、空気中に含まれる汚染物質を処理するものであって、空気中に含まれる汚染物質を吸着して捕集し、且つ、放出させて再生することが可能な汚染物質吸着装置と、水溶液を貯留する透視可能な水槽と、この水槽内の水溶液中に少なくとも一部が浸漬された少なくとも一対の電解用電極とを備え、水溶液を電気分解により処理すると共に、汚染物質吸着装置から放出された汚染物質を含む空気を水槽内の水溶液中に吐出し、当該水溶液の上部で弾けさせ、弾けた飛沫と共に排気口から排出するものである。 The air cleaning system according to the first aspect of the present invention treats pollutants contained in the air, adsorbs and collects the pollutants contained in the air, and releases and regenerates them. A possible contaminant adsorbing device, a see-through water tank for storing an aqueous solution, and at least a pair of electrodes for electrolysis at least partially immersed in the aqueous solution in the water tank, and treating the aqueous solution by electrolysis The air containing the pollutant released from the pollutant adsorbing device is discharged into the aqueous solution in the water tank, bounced at the upper part of the aqueous solution, and discharged from the exhaust port together with the splashed droplets .
請求項2の発明の空気清浄システムは、上記において汚染物質吸着装置は、汚染物質を含む空気が流通される吸着部と、加熱されて汚染物質を放出する再生部とが連続して構成される回転式の吸着部材により構成されていることを特徴とする。 In the air cleaning system according to the second aspect of the present invention, the pollutant adsorbing device is configured such that the adsorbing portion through which air containing the pollutant is circulated and the regeneration portion that is heated to release the pollutant are configured. It is characterized by comprising a rotary adsorption member.
請求項3の発明の空気清浄システムは、空気中に含まれる汚染物質を処理するものであって、水溶液を貯溜する透視可能な水槽と、この水槽内の水溶液中に少なくとも一部が浸漬された少なくとも一対の電解用電極とを備え、水溶液を電気分解により処理すると共に、汚染物質を含む空気を水槽内の水溶液中に吐出し、当該水溶液の上部で弾けさせ、弾けた飛沫と共に排気口から排出するものである。 An air cleaning system according to a third aspect of the invention treats pollutants contained in the air, and at least a part thereof is immersed in the see-through water tank for storing the aqueous solution and the aqueous solution in the water tank. It includes at least a pair of electrodes for electrolysis, treats the aqueous solution by electrolysis, discharges air containing pollutants into the aqueous solution in the water tank, causes it to repel at the top of the aqueous solution, and discharges it from the exhaust port with the splashed splashes To do .
請求項4の発明の空気清浄システムは、上記において水槽内の水溶液中に光触媒を設け、可視光や紫外光を照射することを特徴とする。
The air purifying system of the invention of
請求項5の発明の空気清浄システムは、上記各発明において電解用電極を構成する導電性材料は、次亜塩素酸、又は、オゾン、酸素、過酸化水素、若しくは、過酸化水素ラジカル、スーパーオキサイドラジカル、ヒドロキシラジカル、一重項酸素ラジカルを生成可能な不溶性金属材料、又は、カーボンであることを特徴とする。
In the air cleaning system according to the invention of
請求項6の発明の空気清浄システムは、上記各発明において水溶液は5mg/L以上のハロゲン化物イオンを含むことを特徴とする。
The air purification system of the invention of
請求項7の発明の空気清浄システムは、上記各発明において電解用電極の極性を切り替えることを特徴とする。
The air purification system of the invention of
請求項8の発明の空気清浄システムは、上記各発明において水溶液中に汚染物質を含む空気を0.01L/min以上の量で供給することを特徴とする。 An air cleaning system according to an eighth aspect of the present invention is characterized in that in each of the above inventions, air containing a pollutant in an aqueous solution is supplied in an amount of 0.01 L / min or more.
請求項9の発明の空気清浄システムは、上記各発明において水溶液のpHをpH4〜pH8の範囲とすることを特徴とする。
The air cleaning system of the invention of
請求項1の発明では、空気中に含まれる汚染物質を処理する空気清浄システムにおいて、空気中に含まれる汚染物質を吸着して捕集し、且つ、放出させて再生することが可能な汚染物質吸着装置と、水溶液を貯留する透視可能な水槽と、この水槽内の水溶液中に少なくとも一部が浸漬された少なくとも一対の電解用電極とを備え、水溶液を電気分解により処理すると共に、汚染物質吸着装置から放出された汚染物質を含む空気を水槽内の水溶液中に吐出し、当該水溶液の上部で弾けさせ、弾けた飛沫と共に排気口から排出するようにしたので、汚染物質吸着装置によって空気中の汚染物質は捕集され、水槽内の水溶液に溶け込んだ後、電極上で直接電解及び電気分解によって生成した次亜塩素酸(以下、電解次亜塩素酸とする)又はオゾン、過酸化水素、過酸化水素ラジカル、スーパーオキサイドラジカル、ヒドロキシラジカル、一重項酸素ラジカルにより分解されるようになる。 According to the first aspect of the present invention, in an air cleaning system for treating pollutants contained in the air, the pollutants that can adsorb, collect, release, and regenerate the pollutants contained in the air. An adsorption device, a see-through water tank for storing an aqueous solution, and at least a pair of electrodes for electrolysis at least partially immersed in the aqueous solution in the water tank are used to treat the aqueous solution by electrolysis and adsorb contaminants. The air containing the pollutant released from the device was discharged into the aqueous solution in the aquarium, bounced at the top of the aqueous solution, and discharged from the exhaust port along with the splashed droplets . contaminants is collected, after melted into solution in the water tank, hypochlorite produced by electrolysis and electrolysis directly on the electrode (hereinafter referred to as electrolytic hypochlorite) or ozone, Hydrogen oxidation, hydrogen peroxide radicals, superoxide radicals, hydroxyl radicals, will be decomposed by singlet oxygen radicals.
これにより、空気中に含まれる汚染物質を効率的に除去することができるようになる。特に、水槽は透視可能とされているので、吐出された空気が泡となって上昇する様子を視覚的に表現することができるようになる。これにより、空気清浄システムをインテリア等の装飾として利用することができるようになる。更に、水溶液中に汚染物質を含む空気をバブリングし、水溶液中を通過した空気を当該水溶液の上部で弾けさせ、弾けた飛沫と共に排気口から排出するので、弾けた飛沫に含まれる次亜塩素酸、オゾンなどによっても周囲の空気中に含まれる汚染物質を分解処理し、殺菌することができるようになる。更に、水溶液に溶け込んだ汚染物質は分解されるので、常に浄化された水溶液を空気清浄に利用することができるようになり、頻繁な水溶液の交換を回避してメンテナンス性を向上させることもできるようになるものである。 Thereby, the contaminant contained in the air can be efficiently removed. In particular, since the water tank can be seen through, it is possible to visually express how the discharged air rises as bubbles. Thereby, an air purifying system can be utilized now as decorations, such as interior. In addition, air containing contaminants in the aqueous solution is bubbled, and the air that has passed through the aqueous solution is bounced at the top of the aqueous solution and discharged from the exhaust port along with the splashed droplets, so hypochlorous acid contained in the splashed splashes Also, ozone and the like can decompose and sterilize pollutants contained in the surrounding air. Furthermore, since the pollutants dissolved in the aqueous solution are decomposed, the purified aqueous solution can always be used for air cleaning, and the maintenance can be improved by avoiding frequent replacement of the aqueous solution. It will be.
請求項2の発明では、上記において汚染物質吸着装置は、汚染物質を含む空気が流通される吸着部と、加熱されて汚染物質を放出する再生部とが連続して構成される回転式の吸着部材により構成されているので、汚染物質吸着装置を交換すること無く、永続的に汚染物質の吸着と放出機能を発揮させることができるようになり、更なるメンテナンス性の向上を図ることができる。 According to a second aspect of the present invention, in the above pollutant adsorbing device, the rotary adsorbing device in which the adsorbing section through which air containing the pollutant is circulated and the regenerating section that is heated to release the pollutant is continuously formed Since it is composed of members, it is possible to permanently exhibit the function of adsorbing and releasing pollutants without exchanging the pollutant adsorbing device, thereby further improving maintainability.
請求項3の発明では、空気中に含まれる汚染物質を処理する空気清浄システムにおいて、水溶液を貯溜する透視可能な水槽と、この水槽内の水溶液中に少なくとも一部が浸漬された少なくとも一対の電解用電極とを備え、水溶液を電気分解により処理すると共に、汚染物質を含む空気を水槽内の水溶液中に吐出し、当該水溶液の上部で弾けさせ、弾けた飛沫と共に排気口から排出するようにしたので、空気中の汚染物質は水槽内の水溶液に溶け込んだ後、電極上で直接電解及び電気分解によって生成した次亜塩素酸(以下、電解次亜塩素酸とする)又はオゾン、過酸化水素、過酸化水素ラジカル、スーパーオキサイドラジカル、ヒドロキシラジカル、一重項酸素ラジカルにより分解されるようになる。 According to a third aspect of the present invention, in an air cleaning system for treating pollutants contained in the air, a see-through water tank for storing an aqueous solution and at least a pair of electrolysis at least partially immersed in the aqueous solution in the water tank Electrodes for processing the aqueous solution by electrolysis, discharging air containing pollutants into the aqueous solution in the water tank, letting it bounce at the top of the aqueous solution, and discharging it from the exhaust port with the splashed splashes Therefore, after pollutants in the air are dissolved in the aqueous solution in the water tank, hypochlorous acid (hereinafter referred to as electrolytic hypochlorous acid) generated by direct electrolysis and electrolysis on the electrode, ozone, hydrogen peroxide, It is decomposed by hydrogen peroxide radicals, superoxide radicals, hydroxy radicals, and singlet oxygen radicals.
これにより、空気中に含まれる汚染物質を円滑に除去することができるようになる。特に、水槽は透視可能とされているので、吐出された空気が泡となって上昇する様子を視覚的に表現することができるようになる。これにより、空気清浄システムをインテリア等の装飾として利用することができるようになる。更に、水溶液中を通過した空気を当該水溶液の上部で弾けさせ、弾けた飛沫と共に排気口から排出するので、弾けた飛沫に含まれる次亜塩素酸によって周囲の空気中に含まれる汚染物質も分解処理されると共に、殺菌も行われることになる。更にまた、水溶液に溶け込んだ汚染物質は分解されるので、常に浄化された水溶液を空気清浄に利用することができるようになり、頻繁な水溶液の交換を回避してメンテナンス性を向上させることもできるようになるものである。 Thereby, the contaminant contained in the air can be removed smoothly. In particular, since the water tank can be seen through, it is possible to visually express how the discharged air rises as bubbles. Thereby, an air purifying system can be utilized now as decorations, such as interior. Furthermore, air that has passed through the aqueous solution is bounced at the top of the aqueous solution and discharged from the exhaust port along with the splashed droplets, so the pollutants contained in the surrounding air are also decomposed by hypochlorous acid contained in the splashed splashes. As well as being treated, sterilization will also take place. Furthermore, since the contaminants dissolved in the aqueous solution are decomposed, the purified aqueous solution can always be used for air cleaning, and frequent maintenance of the aqueous solution can be avoided and maintenance can be improved. It will be like that.
請求項4の発明では、上記において水槽内の水溶液中に光触媒を設け、可視光や紫外光を照射するようにしているので、可視光や紫外光が照射された光触媒による酸化反応によっても水溶液中に溶け込んだ汚染物質を分解除去することができるようになる。特に、紫外光を紫色発光ランプやLEDで照射するようにすれば、視覚効果を一層向上させることができるようになる。
In the invention of
請求項5の発明では、上記各発明において電解用電極を構成する導電性材料は、次亜塩素酸、又は、オゾン、酸素、過酸化水素、若しくは、過酸化水素ラジカル、スーパーオキサイドラジカル、ヒドロキシラジカル、一重項酸素ラジカルを生成可能な不溶性金属材料、又は、カーボンであるので、効率的に水溶液中に溶け込んだ汚染物質を分解処理することができるようになる。
In the invention of
請求項6の発明では、上記各発明において水溶液は5mg/L以上のハロゲン化物イオンを含むので、電気分解によって水溶液中に次亜塩素酸やオゾンなどの活性酸素を効果的に発生させることができ、効率的に水溶液中に溶け込まれた成分を分解処理することができるようになる。
In the invention of
また、電気分解によって生成される次亜塩素酸やオゾンなどの活性酸素は、水溶液中の細菌などを死滅させることができるため、水溶液中に細菌が繁殖し、異臭が発生することを未然に回避することができる。そのため、空気を接触させ清浄化する水溶液を衛生に保つことができるようになり、屋内環境の向上を図ることができるようになる。 In addition, active oxygen such as hypochlorous acid and ozone produced by electrolysis can kill bacteria in the aqueous solution, so it is possible to avoid the occurrence of off-flavors in the aqueous solution. can do. For this reason, the aqueous solution to be cleaned by contacting with air can be kept hygienic, and the indoor environment can be improved.
請求項7の発明では、上記各発明において電解用電極の極性を切り替えるので、電気分解においてカソードとなる電解用電極に生じるカルキ等の物質の固着を防止し、電極の通電効率が低下することを未然に回避することができるようになる。これにより、電解効率が低下してしまう不都合を未然に回避することができるようになる。
In the invention of
請求項8の発明では、上記各発明において水溶液中に汚染物質を含む空気を0.01L/min以上の量で供給するので、最も効率的に水溶液中に溶け込んだ汚染物質を処理することができるようになる。
In the invention of
請求項9の発明では、上記各発明において水溶液のpHをpH4〜pH8の範囲とするので、次亜塩素酸による汚染物質の分解処理を最も効率的に行わせることができるようになる。
In the ninth aspect of the present invention, since the pH of the aqueous solution is in the range of
以下、図面を参照しながら本発明の空気浄化システムを詳述する。 Hereinafter, the air purification system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施例の空気清浄システム1の構成を示す斜視図、図2は同内部透視側面図である。この実施例の空気清浄システム1は、例えば家屋などの屋内に設置可能な寸法を呈しており、ベース2と、このベース2上に立設された例えば透視可能な円筒状(若しくは四角筒状)透明ガラス、或いは、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネイト、又は、半透明ガラス(不透明)から成る水槽3と、この水槽3内底部に設けられた少なくとも一対の電解用電極4、6と、ベース2内に配置された汚染物質吸着装置7等から構成されている。尚、5はベース2の底面四隅に取り付けられた吸盤である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an
水槽3の上面は閉塞されており、その下側における水槽3の上端部側面周囲には、水槽3内と外部とを連通する複数の排気口8・・が形成されている。この水槽3内には例えば5mg/L以上、実施例では200mg/Lのハロゲン化物イオン、実施例では塩化物イオンを含んだ水溶液が所定量貯溜されている。そして、この水槽3内の底部周囲には、複数の空気吐出細口が形成されたリング状の散気管9が水溶液中に配設されており、この散気管9の内側上方に位置して前記電解用電極4、6が水溶液中に浸漬立設されている。
The upper surface of the
この電解用電極4、6は何れも、例えば白金−イリジウム系(Pt−Ir系)などの不溶性金属電極により構成されており、相互の距離は例えば6mmとされている。尚、本発明において、電解用電極とは、被電解水としての水溶液に浸漬され、直接電解に寄与するものをいい、電極の一部分が浸漬されて直接電解に寄与する場合の当該一部分をも含むものとする。また、本実施例では、電解用電極4、6は一対の電極により構成されているが、これ以外に、複数の電解用電極が設けられていてもよいものとする。
Both the
前記汚染物質吸着装置7は、所定速度で回転される円盤状の吸着部材11と、この吸着部材11の吸着部(11Aで示す)に空気流路を介して屋内の空気を積極的に取り込んで通風し、流通させる空気取込用のファン12と、吸着部材11の再生部(11Bで示す)を+60℃〜+120℃に加熱するための電気ヒータ13と、この電気ヒータ13で加熱された空気を前記再生部に通風して循環させるための循環路14と、この循環路14中に設けられた循環用のファン16と、循環路14内に設けられた絞り部17等から構成されている。
The
前記吸着部材11は、例えばVOC吸着ゼオライト(例えば、ユニオン昭和(株)製Hisiv6000(商品名))等の汚染物質吸着剤から構成されており、一部に構成された吸着部(11A)に流通された屋内の空気中に含まれる汚染物質を吸着して捕集する。
The adsorbing
ここで、本発明が除去しようとする空気中の汚染物質には、揮発性有機化合物(VOC)や悪臭物質が含まれる。そして、揮発性有機化合物としては、例えば、ホルムアルデヒド、トルエン、キシレン、パラジクロロベンゼン、エチルベンゼン、スチレン、クロルピリホス、フタル酸ジ−n−ブチル、テトラデカン、ダイアジノン、アセトアルデヒド等があげられ、悪臭物質としては、例えば、アンモニア、メチルメルカプタン、硫化水素、硫化メチル、二硫化メチル、トリメチルアミン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ノルマルブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ノルマルバレルアルデヒド、イソバレルアルデヒド、イソブタノール、酢酸エチル、メチルイソブチルケトン、トルエン、スチレン、キシレン、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸等があげられる。尚、以下の実施例ではホルムアルデヒド(HCHO)を例に説明する。 Here, pollutants in the air to be removed by the present invention include volatile organic compounds (VOC) and malodorous substances. Examples of volatile organic compounds include formaldehyde, toluene, xylene, paradichlorobenzene, ethylbenzene, styrene, chloropyrifos, di-n-butyl phthalate, tetradecane, diazinon, and acetaldehyde. Examples of malodorous substances include , Ammonia, methyl mercaptan, hydrogen sulfide, methyl sulfide, methyl disulfide, trimethylamine, acetaldehyde, propionaldehyde, normal butyraldehyde, isobutyraldehyde, normal valeraldehyde, isovaleraldehyde, isobutanol, ethyl acetate, methyl isobutyl ketone, toluene, Examples thereof include styrene, xylene, propionic acid, normal butyric acid, normal valeric acid, isovaleric acid and the like. In the following examples, formaldehyde (HCHO) will be described as an example.
吸着部材11は所定速度で図1中矢印の方向に回転され、吸着部(11A)で汚染物質を吸着した部分はやがて再生部(11B)に回される。この再生部(11B)には電気ヒータ13で加熱された空気が循環路14内で循環されて効率的に高温とされており、この高温の空気によって再生部(11B)に回ってきた部分は前述の温度に加熱される。吸着部材11は加熱されると吸着した汚染物質を放出する。そして、放出された汚染物質は高温空気に乗って循環路14内の絞り部17に向かう。尚、再生部において汚染物質を放出することで、吸着部材11の汚染物質吸着作用は再生されることになる。そして、これが回転に伴って連続的に行われる。
The adsorbing
一方、前記循環路14には、絞り部17の上流側において取込管路18の一端が連通接続されており、この取込管路18の他端は前記散気管9に連通接続されている。また、取込管路18中にはエアーポンプ19とこのエアーポンプ19の散気管9側に位置した逆止弁21(散気管9方向を順方向とされている)が介設されており、このエアーポンプ9の運転によって循環路14内の絞り部17手前で留められている汚染物質を含んだ空気は取込管路18内に取り込まれ、逆止弁21を介して散気管9に送給される。
On the other hand, one end of an
この散気管9に送給された空気は水槽3内底部の水溶液中に実施例では1.6L/minの量で吐出され(バブリング)、電解用電極4、6間やそれらの周囲を泡となって通過し、上昇してやがて上端の排気口8・・から屋内に排出されることになる。
In this embodiment, the air supplied to the
図中22はマイクロコンピュータなどにより構成された制御装置であり、所定の直流電源を有して前記電解用電極4、6への通電の他、ファン12、16、電気ヒータ13、吸着部材11を回転させるための図示しないモータ及びエアーポンプ19の運転を制御する。
In the figure,
以上の構成で、この場合の実施例の空気清浄システム1の動作を説明する。空気清浄システム1に電源が投入されると、制御装置22はファン12、16及びエアーポンプ19を運転すると共に、吸着部材11の回転用モータを運転して吸着部材11を所定の速度で回転させ、電気ヒータ13に通電して発熱させる。ファン12の運転によって屋内の空気は吸着部材11の吸着部(11A)に流通され、空気中に含まれる汚染物質、例えばホルムアルデヒドが吸着部材11に吸着されて捕集される。
With the above configuration, the operation of the
吸着部(11A)は回転によってやがて再生部(11B)に至り、そこにファン16によって循環されている電気ヒータ13で加熱された高温空気によって加熱される。加熱されることにより、吸着部材11に吸着されていたホルムアルデヒドは放出され、高温空気とともに循環路14の絞り部17に向かう。この放出されたホルムアルデヒドを多量に含む空気はエアーポンプ19によって取込管路18に取り込まれ、逆止弁21を経て散気管9に至る。この散気管9に送給された空気は水槽3内底部の水溶液中に前述の如く1.6L/minの量で吐出され(バブリング)、電解用電極4、6間やそれらの周囲を泡となって通過し、上昇してやがて上端の排気口8・・から屋内に排出される。
The adsorbing part (11A) eventually reaches the regenerating part (11B) by rotation, and is heated by the high-temperature air heated by the
ここで、水溶液中に送出された空気は、水溶液と容易に接触するため、当該空気内に含有されたホルムアルデヒドは水溶液中に溶け込む。これにより、空気中に含有されていたホルムアルデヒドは、水溶液によって処理され、清浄化された状態で排気口8から屋内に放出されるこれにより、空気清浄システム1が設置される屋内の空気が清浄化され、快適なものとなる。
Here, since the air sent into the aqueous solution easily comes into contact with the aqueous solution, the formaldehyde contained in the air dissolves in the aqueous solution. Thereby, the formaldehyde contained in the air is treated with the aqueous solution and released into the indoor state from the
他方、制御装置22は前記電解用電極4、6に電源を供給する。この際+が印加される電解用電極4又は6がアノード、−が印加される電解用電極6又は4がカソードとなる。また、制御装置22は例えば10分ごとに電解用電極4、6の極性を切り替える。そして、ホルムアルデヒドが含有された空気を清浄化した水溶液中には、前述の如く塩化物イオンが200mg/L含有されているため、アノードとなる電解用電極4又は6では、塩化物イオンが電気を放出して塩素を生成する。その後、この塩素は、水溶液に溶解し、次亜塩素酸を生成する。
On the other hand, the
ここで、図5〜図12を用いて水溶液の電気分解を用いたホルムアルデヒドの分解処理メカニズムを説明する。尚、図5はホルムアルデヒドの分解処理メカニズムを説明するための実験装置の斜視図であり、31はビーカーである。このビーカー31内にホルムアルデヒドを含む水溶液を300ml貯溜し、前述同様の白金−イリジウム系の電解用電極4、6を水溶液中に浸漬する。尚、実験に用いた電解用電極4、6の面積は150mm×35mm(浸漬部65mm×35mm)の寸法であり(浸漬部の寸法は図1、図2において同様)、電極間距離は前述同様の6mmである。そして、制御装置22により450mA、電流密度2A/dm2の定電流が各電解用電極4、6に印加されると共に、電解中水溶液はマグネチックスターラー32で撹拌した。水溶液中には後述するように塩化物イオンが含まれており、アノードとなる電解用電極4又は6では、塩化物イオンが電気を放出して塩素(Cl)を生成する。その後、この塩素は、水溶液に溶解し、次亜塩素酸(HClO)を生成する。
Here, the decomposition treatment mechanism of formaldehyde using electrolysis of an aqueous solution will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a perspective view of an experimental apparatus for explaining the mechanism of formaldehyde decomposition, and 31 is a beaker. 300 ml of an aqueous solution containing formaldehyde is stored in the
図6にビーカー31内で生じているホルムアルデヒド(HCHO)の分解反応を示す。このとき、アノードとなる電解用電極4又は6で電極反応により、また、水溶液中では溶液反応により液中に溶け込んだホルムアルデヒドが分解され、水及び二酸化炭素を生成する。このときの反応を反応式AとBに示す。
反応式A HCHO+HClO→HCOOH+HCl
反応式B HCOOH+HClO→CO2+H2O+HCl
尚、上記HCOOHは蟻酸である。そして、これによって水溶液中のホルムアルデヒドは電解次亜塩素酸によって分解処理される。
FIG. 6 shows the decomposition reaction of formaldehyde (HCHO) generated in the
Reaction Formula A HCHO + HClO → HCOOH + HCl
Reaction formula B HCOOH + HClO → CO 2 + H 2 O + HCl
The HCOOH is formic acid. As a result, formaldehyde in the aqueous solution is decomposed by electrolytic hypochlorous acid.
ここで、図7、図8に電気分解により生成された次亜塩素酸によるホルムアルデヒド(HCHO)の分解結果を示す。尚、図7はホルムアルデヒドの濃度と分解反応によって生成される蟻酸(HCOOH)の濃度を示し、図8は分解反応によって生成される二酸化炭素(CO2)の量を示している。また、条件は水溶液中の塩化物イオン濃度1000mg/L、ホルムアルデヒド濃度1500mg/Lである。電解次亜塩素酸によってホルムアルデヒドが円滑に分解されている様子が分かる。 Here, FIGS. 7 and 8 show the results of decomposition of formaldehyde (HCHO) by hypochlorous acid generated by electrolysis. 7 shows the concentration of formaldehyde and the concentration of formic acid (HCOOH) produced by the decomposition reaction, and FIG. 8 shows the amount of carbon dioxide (CO 2 ) produced by the decomposition reaction. The conditions are a chloride ion concentration of 1000 mg / L in the aqueous solution and a formaldehyde concentration of 1500 mg / L. It can be seen that formaldehyde is being decomposed smoothly by electrolytic hypochlorous acid.
次に、図9は水溶液中におけるホルムアルデヒドの濃度ごとの電解次亜塩素酸によるホルムアルデヒドの分解率を示している。この場合、電解によって生じた電解次亜塩素酸の濃度は約170mg/L(塩化物イオン濃度200mg/L)であり、白菱形はホルムアルデヒド濃度20mg/L、白四角は濃度200mg/L、白三角は濃度2000mg/Lの場合を示している。この図から分かる通り、ホルムアルデヒドの濃度が低いほうが分解率は高くなる。前述した水槽3への空気吐出量1.61L/minはこの実験結果をもとに設定されており、係る量でホルムアルデヒドを含む空気を水槽3内の水溶液中に吐出することで、水水溶液中のホルムアルデヒドの濃度を20mg/L以下になるよう制御している。
Next, FIG. 9 shows the decomposition rate of formaldehyde by electrolytic hypochlorous acid for each concentration of formaldehyde in the aqueous solution. In this case, the concentration of electrolytic hypochlorous acid generated by electrolysis is about 170 mg / L (
また、図10は水溶液中の塩化物イオンの濃度ごとの電解次亜塩素酸によるホルムアルデヒドの分解率を示している。この場合、水溶液中のホルムアルデヒドの濃度は200mg/Lとされ、×印は塩化物イオン濃度100mg/L、白四角は濃度200mg/L、白丸は濃度1000mg/Lの場合を示している。この図から分かる通り、塩化物イオン濃度が高いほうが分解率は高くなるが、差は僅かである。前述した水槽3内の水溶液中の塩化物イオン濃度200mg/Lはこの実験結果をもとに設定されており、係る量で水槽3内のホルムアルデヒドを効果的に分解処理する。
FIG. 10 shows the decomposition rate of formaldehyde by electrolytic hypochlorous acid for each chloride ion concentration in the aqueous solution. In this case, the concentration of formaldehyde in the aqueous solution is 200 mg / L, the x mark indicates the
ここで、電解によりカソードとなる電解用電極4又は6にはカルキ等の物質が固着し、電極4、6の通電効率が低下してしまうが、この問題は極性を切り替えることで解消することができる。図11は電解用電極4、6の極性を前述同様に10分ごとに切り替えた場合(白丸)と切り替えない場合(白四角)のホルムアルデヒドの分解率を示している。この図からも明らかな如く、極性を切り替えない場合は時間の経過と共に分解率の延びが止まってしまうが、極性切替を行った場合には分解率の低下は見られなくなる。即ち、極性切替によってカルキ等による通電効率の低下が防止され、それによって、前述した水槽3内のホルムアルデヒドの分解効率の低下が防止されることになる。
Here, a substance such as chalk adheres to the
次に、図12は水溶液のpHがホルムアルデヒドの分解に及ぼす影響を示している。この図からも明らかな如く、pH9以上ではホルムアルデヒドの分解率が急激に低下することが分かる。そこで、前述した水槽3内の水溶液のpHもpH4〜pH8の範囲とし、ホルムアルデヒドの分解率を向上させている。
Next, FIG. 12 shows the influence of the pH of the aqueous solution on the decomposition of formaldehyde. As is apparent from this figure, it can be seen that the decomposition rate of formaldehyde decreases rapidly at
そして、図3は1m3のチャンバー内に拡散したホルムアルデヒド(濃度0.6ppm)を実施例の空気清浄システム1で処理した場合の実験結果を示している。尚、図中白三角は自然減衰量を示し、白菱形は水溶液を模擬水道水(塩素イオン濃度17ppm)とした場合を示し、白四角は水溶液の塩化物イオン濃度を前述した200mg/Lとした場合のチャンバー内のホルムアルデヒド濃度の変化を示している。
And FIG. 3 has shown the experimental result at the time of processing the formaldehyde (concentration 0.6ppm) diffused in the chamber of 1 m < 3 > with the
この図からも明らかな如く、何れの水溶液の場合にも空気清浄システム1により、極めて短い時間でチャンバー内のホルムアルデヒドの濃度を厚生労働省指針値の0.08mg/L以下まで低下させることができた。また、図4は水槽3内の水溶液中のホルムアルデヒド濃度の変化を示している。尚、図中白菱形は水溶液として前記模擬水道水を用いた場合を示し、白四角は水溶液の塩化物イオン濃度を前述した200mg/Lとした場合の水槽3内の水溶液中のホルムアルデヒド濃度の変化を示している。
As is clear from this figure, in any aqueous solution, the
この図からも明らかな如く、水溶液中に200mg/Lの塩化物イオンを投入することで、次亜塩素酸によるホルムアルデヒドの分解効率を改善し、液中濃度の増加を低く抑えることができることが分かった。更に、実施例の電解用電極4、6によれば電解によって水溶液中にオゾン、酸素、過酸化水素、若しくは、過酸化水素ラジカル、スーパーオキサイドラジカル(O2 -)、ヒドロキシラジカル(・OH)、一重項酸素ラジカル(’O2)も生成されるので、これらによっても水溶液中に吐出された空気に含有された汚染物質を分解処理できる。
As is apparent from this figure, it is found that by introducing 200 mg / L of chloride ions into the aqueous solution, the decomposition efficiency of formaldehyde by hypochlorous acid can be improved and the increase in the concentration in the liquid can be kept low. It was. Furthermore, according to the
また、本発明の空気清浄システム1では、水槽3内を泡となって上昇した空気が上部で弾けることにより、弾けた飛沫に含まれる次亜塩素酸が排気口8から屋内に排出されることになる。これにより、周囲の空気中に含まれるホルムアルデヒドも分解処理されると共に、殺菌も行われるようになる。そして、実施例の水槽3は透視可能な透明ガラス製、或いは、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネイト、又は、半透明ガラス(不透明)製であるので、吐出された空気が泡となって上昇する様子を視覚的に表現することができるようになり、装飾としても利用可能である。
Moreover, in the
次に、図13は本発明のもう一つの他の実施例の空気清浄システム1の構成を示す斜視図であり、図14は同内部透視側面図である。尚、各図において図1及び図2中と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。この場合は、循環路14を設けていないこと以外は図1、図2と同様の構成である。循環路14が無いことにより、この場合は、ファン16によって吸引された外気が電気ヒータ13で加熱された後、再生部(11B)に回ってきた部分の吸着部材11を通過することになる。吸着部材11は加熱され、吸着した汚染物質を放出する。そして、放出された汚染物質は高温空気に乗ってエアーポンプ19に吸引され、取込管路18内に取り込まれて逆止弁21を介し、散気管9に送給されることになる。係る構成によっても空気中の汚染物質を捕集し、電解処理することができる。
Next, FIG. 13 is a perspective view showing a configuration of an
次に、図15は本発明のもう一つの他の実施例の空気清浄システム1の構成を示す斜視図であり、図16は同内部透視側面図である。尚、各図において図1及び図2中と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。この場合の実施例の空気清浄システム1も、家屋などの屋内に設置可能な寸法を呈しており、ベース42と、このベース42上に立設された透視可能な円筒状(若しくは四角筒状)透明ガラス、或いは、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネイト、又は、半透明ガラス(不透明)から成る水槽3と、この水槽3内底部に設けられた前述同様の少なくとも一対の電解用電極4、6と、ベース42内に配置されたエアーポンプ19及び逆止弁21等から構成されている。尚、45はベース42の底面四隅に取り付けられた吸盤である。
Next, FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of an
この場合も水槽3の上面は閉塞されており、その下側における水槽3の上端部側面周囲には、水槽3内と外部とを連通する複数の排気口8・・が形成されている。この水槽3内には例えば5mg/L以上、実施例では200mg/Lのハロゲン化物イオン、実施例では塩化物イオンを含み、pH4〜pH8に調整された水溶液が所定量貯溜されている。そして、この水槽43内の底部周囲には、複数の空気吐出細口が形成されたリング状の散気管9が水溶液中に配設されており、この散気管9の内側上方に位置して前記電解用電極4、6が水溶液中に浸漬立設されている。
Also in this case, the upper surface of the
エアーポンプ19と逆止弁21は取込管路18に介設されており、取込管路18の一端は外部に開放している。また、取込管路18の他端は前記散気管9に連通接続されている。このエアーポンプ9の運転によって汚染物質を含んだ屋内空気は取込管路18内に取り込まれ、逆止弁21を介して散気管9に送給される。
The
この散気管9に送給された空気は水槽3内底部の水溶液中に実施例では0.01L/minの量で吐出され(バブリング)、電解用電極4、6間やそれらの周囲を泡となって通過し、上昇してやがて上端の排気口8・・から屋内に排出されることになる。また、水槽3内には光触媒43と紫色発光LED44(若しくは緑色発光ランプ)が取り付けられている。この紫色発光LED44は紫色光線の他、紫外光(UV)を水槽3内に放射する。尚、光触媒43に照射する光は紫色光線の他、通常の可視光であってもよい。
In this embodiment, the air supplied to the
図中22はマイクロコンピュータなどにより構成された制御装置であり、所定の直流電源を有して前記電解用電極4、6への通電の他、エアーポンプ19の運転と紫色発光LED44への通電を制御する。
In the figure,
以上の構成で、この場合の実施例の空気清浄システム1の動作を説明する。空気清浄システム1に電源が投入されると、制御装置22はエアーポンプ19を運転すると共に、紫色発光LED44を発光させる。屋内のホルムアルデヒドを含む空気はエアーポンプ19によって取込管路18に取り込まれ、逆止弁21を経て散気管9に至る。この散気管9に送給された空気は水槽3内底部の水溶液中に前述の如く0.01L/min以上の量で吐出され(バブリング)、電解用電極4、6間やそれらの周囲を泡となって通過し、上昇してやがて上端の排気口8・・から屋内に排出される。
With the above configuration, the operation of the
ここで、水溶液中に送出された空気は、水溶液と容易に接触するため、当該空気内に含有されたホルムアルデヒドは水溶液中に溶け込む。これにより、空気中に含有されていたホルムアルデヒドは、水溶液によって処理され、清浄化された状態で排気口8から屋内に放出されるこれにより、空気清浄システム1が設置される屋内の空気が清浄化され、快適なものとなる。
Here, since the air sent into the aqueous solution easily comes into contact with the aqueous solution, the formaldehyde contained in the air dissolves in the aqueous solution. Thereby, the formaldehyde contained in the air is treated with the aqueous solution and released into the indoor state from the
他方、制御装置22は前記電解用電極4、6に電源を供給する。この際+が印加される電解用電極4又は6がアノード、−が印加される電解用電極6又は4がカソードとなる。また、制御装置22は例えば10分ごとに電解用電極4、6の極性を切り替える。そして、ホルムアルデヒドが含有された空気を清浄化した水溶液中には、前述の如く塩化物イオンが200mg/L含有されているため、アノードとなる電解用電極4又は6では、塩化物イオンが電気を放出して塩素を生成する。その後、この塩素は、水溶液に溶解し、次亜塩素酸を生成する。
On the other hand, the
この次亜塩素酸によって前述同様水槽3内の水溶液中のホルムアルデヒドを効率的に分解処理することができる。また、実施例の電解用電極4、6によれば電解によって水溶液中にオゾン、酸素、過酸化水素、若しくは、過酸化水素ラジカル、スーパーオキサイドラジカル(O2 -)、ヒドロキシラジカル(・OH)、一重項酸素ラジカル(’O2)も生成されるので、これらによっても水溶液中に吐出された空気に含有された汚染物質を分解処理できる。更に、水槽3内を泡となって上昇した空気が上部で弾けることにより、弾けた飛沫に含まれる次亜塩素酸が排気口8から屋内に排出されることになる。これにより、周囲の空気中に含まれるホルムアルデヒドも分解処理されると共に、殺菌も行われるようになる。
With this hypochlorous acid, formaldehyde in the aqueous solution in the
特に、この場合の空気清浄システム1では、特に、水槽3は透視可能な例えば透明ガラス製とすれば、吐出された空気が泡となって上昇する様子を視覚的に表現することができるようになる。これにより、空気清浄システム1をインテリア等の装飾として利用することができるようになる。また、水槽3内の光触媒43は紫色発光LED44から照射された紫外光によって酸化反応を生起するので、水溶液中に溶け込んだホルムアルデヒドはこの光触媒43による酸化反応によっても分解除去される。また、紫色発光LED44によって水槽3全体が紫色に発光することになるので、視覚効果が一層向上する。
In particular, in the
尚、実施例では電解用電極4、6の材料を白金−イリジウム系としたが、それに限らず、カーボンも使用可能である。更に、実施例ではホルムアルデヒドを例にとりあげて説明したが、汚染物質はそれに限らないことは云うまでもない。
In addition, although the material of the
1 空気清浄システム
2、42 ベース
3 水槽
4、6 電解用電極
7 汚染物質吸着装置
8 排気口
9 散気管
11 吸着部材
12、16 ファン
13 電気ヒータ
19 エアーポンプ
22 制御装置
43 光触媒
44 紫色発光LED
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記空気中に含まれる汚染物質を吸着して捕集し、且つ、放出させて再生することが可能な汚染物質吸着装置と、水溶液を貯留する透視可能な水槽と、該水槽内の水溶液中に少なくとも一部が浸漬された少なくとも一対の電解用電極とを備え、
前記水溶液を電気分解により処理すると共に、前記汚染物質吸着装置から放出された汚染物質を含む空気を前記水槽内の水溶液中に吐出し、当該水溶液の上部で弾けさせ、弾けた飛沫と共に排気口から排出することを特徴とする空気清浄システム。 In an air cleaning system for treating pollutants contained in the air,
A contaminant adsorbing device capable of adsorbing, collecting, releasing, and regenerating the contaminant contained in the air, a transparent water tank for storing the aqueous solution, and an aqueous solution in the water tank Comprising at least a pair of electrolyzing electrodes at least partially immersed,
The aqueous solution is treated by electrolysis, and air containing pollutants released from the pollutant adsorbing device is discharged into the aqueous solution in the water tank so as to be repelled above the aqueous solution and from the exhaust port together with the splashed splashes. An air cleaning system characterized by discharging .
水溶液を貯溜する透視可能な水槽と、該水槽内の水溶液中に少なくとも一部が浸漬された少なくとも一対の電解用電極とを備え、
前記水溶液を電気分解により処理すると共に、前記汚染物質を含む空気を前記水槽内の水溶液中に吐出し、当該水溶液の上部で弾けさせ、弾けた飛沫と共に排気口から排出すること特徴とする
ことを特徴とする空気清浄システム。 In an air cleaning system for treating pollutants contained in the air,
A transparent water tank for storing an aqueous solution, and at least a pair of electrolysis electrodes at least partially immersed in the aqueous solution in the water tank,
The aqueous solution is treated by electrolysis, and the air containing the pollutant is discharged into the aqueous solution in the water tank so as to be bounced at the upper part of the aqueous solution and discharged from the exhaust port together with the splashed droplets. Features an air purification system.
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