CN104244995B - 净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种净化装置。净化装置(1)在蓄积于水箱(10)内的蓄积水(11)中利用气泡发生器(20)形成含有有机物的空气的微小的气泡(12)，利用振动件(50)向蓄积水照射超声波而使气泡压坏，在气泡的周围生成羟自由基。利用在气泡的周围生成的羟自由基，分解气泡内的有机物。上述净化装置通过利用在蓄积水中产生的羟自由基来分解气泡内的有机物，从而提高对净化对象气体进行净化的性能。

Description

净化装置

本申请基于2012年4月16日申请的日本专利申请2012-93001而将其发明内容以参照的方式编入本申请中。

技术领域

本发明涉及一种将包含于净化对象气体中的有机物通过羟自由基来分解的净化装置。

背景技术

作为现有技术，具有下述专利文献1所公开的空气净化器。在该空气净化器中，向作为羟自由基产生构件的承载有苯胺的蜂窝构造体流通空气，从加湿喷嘴将水呈雾状喷出而向蜂窝构造体的表面供给水。由此，苯胺将水氧化而生成羟自由基，对附着在蜂窝构造体的表面上的异味物质进行分解。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4120299号公报

发明的概要

基于本申请的发明人的研究，在上述现有技术的空气净化器中，虽然与蜂窝构造体的表面接触的空气中的有机物被分解，但是难以分解通过离开蜂窝构造体的表面的位置的空气中的有机物。因此，可能难以可靠地净化在空气净化器内流动的空气，无法得到充分的净化性能。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而作出的，其目的在于提供一种能够提高对净化对象气体进行净化的性能的净化装置。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，根据本发明的一个方式例，净化装置具备：

蓄水槽，其在内部积存蓄积水；

气泡形成装置，其在蓄积水中形成含有有机物的净化对象气体的微小的气泡；以及

自由基生成装置，其在蓄积水中生成羟自由基，

通过在气泡的周围生成的羟自由基来分解气泡内的有机物。

根据该结构，在蓄积水中将净化对象气体作为微小的气泡取入，利用借助自由基生成装置在气泡的周围生成的羟自由基，能够分解气泡中的有机物。由此，从包围净化对象气体的微小气泡的气液界面的整个区域，进行基于羟自由基的有机物的分解，能够将净化对象气体可靠地净化。如此一来，能够提高对净化对象气体进行净化的性能。

例如，在本发明中，自由基生成装置也可以是向蓄积水照射超声波的超声波照射装置。

根据该结构，利用由超声波照射装置向蓄积水照射的超声波，产生以微小气泡作为空穴种的空穴。在利用该空穴来压坏微小气泡时，能够在微小气泡的周围容易地生成羟自由基。因而，能够容易提高对净化对象气体进行净化的性能。

附图说明

图1A是表示应用本发明的第一实施方式中的净化装置的概略结构的示意图。

图1B是第一实施方式中的控制装置的概略图。

图2是表示吸引器的概略结构的剖视图。

图3是用于说明基于超声波照射的气泡的压坏现象的示意图。

图4是表示第二实施方式中的净化装置的概略结构的示意图。

图5是表示第三实施方式中的净化装置的概略结构的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明用于实施本发明的多个方式。在各方式中，有时向与在先方式说明过的事项对应的部分标注相同的附图标记而省略重复的说明。在各方式中仅说明结构的一部分的情况下，结构的其他部分与在先说明的方式相同。不仅可以将在各实施方式中具体说明的部分组合，只要不会特别地在组合中产生障碍，还可以将实施方式彼此局部地组合。

(第一实施方式)

参照图1A～图3对适用于本发明的第一实施方式进行说明。

本实施方式的净化装置1用于净化例如集装箱8的室内9的空气。如图1A以及图1B所示，净化装置1具备水箱10、气泡发生器20、振动件50、送风通道60以及控制装置100等。

水箱10例如为金属制，是上部开口的容器体。水箱10在内部积存有蓄积水11，相当于本实施方式中的蓄水槽。气泡发生器20配置在水箱10内的底部附近。气泡发生器20具备例如金属制的吸引器(aspirator)21以及水泵28。水泵28将吸入的蓄积水11经由导水管26而向吸引器21排出。

如图2中例示的那样，吸引器21具有对水的流路进行节流的喷嘴部22。在喷嘴部22的图示右侧端的导入口23处连接有所述导入管26。从导入口23导入的水通过喷嘴部22的前端开口，从图示左侧端的喷出口24向水箱10内喷出。

在吸引器21内，在喷嘴部22的前端开口所面向的空间中连通有图示上端的吸入口25。在吸入口25连接有图1A所示的吸气管27的下游端。吸气管27的上游端与室内9连通，室内9的空气能够流入吸气管27中。在吸气管27的上游端配置有过滤器30，从向吸气管27吸入的空气中去除比较大的异物。另外，在吸气管27上配置有送气用的泵29。

如图2所示，对于吸引器21，当在其内部形成从导入口23朝向喷出口24的水流时，在内径缩小的喷嘴部22的前端处水的流速增大。与此相伴，通过文丘里效应降低水的压力。向该压力降低的水流中卷入从吸入口25吸入的空气。而且，在从喷出口24喷出的水中含有许多微小的气泡12。气泡发生器20相当于在蓄积水11中形成微小的气泡的气泡形成装置。气泡12是例如直径为100μm以下的所谓微气泡。

如图1A所示，在水箱10内，沿着水箱10的侧壁面而配置有振动件50。振动件50通过进行振动而振荡超声波。振动件50相当于向蓄积水11照射超声波的超声波照射装置。振动件50并不限于设置在水箱10的侧壁面，例如也可以配置在水箱10的底部。另外，振动件50并不限于一个也可以设置多个。另外，振动件50并不限于振荡一个频率的超声波，也可以同时振荡多个频率的超声波。

在水箱10的上方，配置有例如金属制或者树脂制的送风通道60。送风通道60的上游端与水箱10的上部开口相连接。送风通道60的下游端与例如集装箱8的侧壁部相连接而开口。送风通道60的下游端的开口成为将空气向室内9吹出的吹出口61。在送风通道60内，配置有用于将空气从上游端朝向下游端送气的送风风扇62。

在室内9设有用于对室内9进行空气调节的空气调节装置70。虽省略详细图示，但空气调节装置70具备能够冷却室内9的空气的例如冷却用换热器。空气调节装置70相当于冷却室内9的空气的冷却装置。空气调节装置70在冷却室内9的空气时，使包含在空气中的水蒸气冷凝而生成冷凝水。空气调节装置70具有用于将生成的冷凝水向室外排出的排液管71。排液管71的下游端与水箱10内连通。

在室内9，配置有用于检测室内9的环境状态的环境传感器80。环境传感器80例如构成对室内9的温度、湿度、尘埃、细菌以及乙烯气体等有机物的浓度进行检测的检测装置。乙烯气体是在例如室内9中储藏的货物为蔬菜和水果等的情况下，蔬菜和水果等产生的所谓老化气体。

如图1B所示，控制装置100输入环境传感器80检测到的环境状态信息，基于该输入信息和预先设定好的设定条件，对水泵28、泵29、振动件50、送风风扇62以及空气调节装置70等进行动作控制。

接下来，基于上述结构而说明净化装置1的动作。

控制装置100在室内9的温度偏离设定温度范围的情况下，驱动空气调节装置70以使室内9的温度达到设定温度范围内的方式进行调节。在空气调节装置70冷却室内9的空气时生成的冷凝水经由排液管71向水箱10内导入。排液管71相当于将冷凝水向存积槽内导入的冷凝水导入装置。

控制装置100在室内9的湿度低于设定湿度的情况下，例如使振动件50以加湿模式振动而进行所谓的超声波加湿。在此，加湿模式是指，例如振荡1MHz～5MHz的频率的超声波。此时，例如使送风风扇62动作，将加湿的空气向室内9送风。

室内9的加湿例如也可以通过驱动水泵28来进行。当驱动水泵28时，通过所述的吸引器21的作用，能够在蓄积水11中形成许多微小的气泡12。此时，在比表面积较大的气泡12内，相对迅速地取入水蒸气。由此，在从蓄积水11的水面上升的空气内，包含大量的水蒸气。将该空气向室内9送风，也能够进行室内9的加湿。此时，送风风扇62也可以进行驱动以辅助送风。另外，泵29也可以进行驱动以辅助室内9的空气吸入。

控制装置100在室内9的空气所含的有机物的量多于设定值的情况下，驱动水泵28，并且使振动件50以空穴模式振动。在此，空穴模式是指，例如振荡几kHz～3MHz、优选为20kHz～1MHz的频率的超声波。

通过驱动水泵28，利用所述的吸引器21的作用，在蓄积水11中生成许多微小的气泡12。在此基础上，通过利用振动件50向蓄积水11照射超声波，使蓄积水11中的微小的气泡12产生空穴(cavitation)。在利用空穴而压坏气泡12时，气泡12内的有机物被分解，气泡12内的空气被净化。

具体来说，当利用振动件50向蓄积水11照射超声波时，如图3的上段所例示的那样，蓄积水11中的压力与时间一并发生变动。与此相伴，如图3的下段所示的那样，微小的气泡12反复进行隔热压缩以及隔热膨胀。在气泡12隔热压缩时，气泡12的内部以及气泡12与蓄积水11的气液界面成为高温且高压的反应场所，将气泡12压坏。即，气泡12在压力的作用下发生崩坏。气泡12内的压力例如上升至5MPa～100MPa。

在将气泡12压坏时，位于气泡12与蓄积水11的气液界面的水分子进行热分解而成为氧化力强的羟自由基。通常羟自由基的氧化电位高于有机物的结合能。由此，将包含在气泡12内的乙烯、细菌等迅速分解，生成二氧化碳、水等。此时，从包含在气泡12内的水蒸气的水分子也生成羟自由基，有助于有机物的分解。振动件50相当于在蓄积水11中生成羟自由基的自由基生成装置。

通过上述的作用，将内部的有机物分解后的气泡12在蓄积水11中上升。具体来说，例如成为通过气泡12的压坏而形成的气泡组而在蓄积水11中上升。然后，从蓄积水11的水面朝向上方而作为被净化的空气进行脱离。如此，在水箱10内被净化的空气在送风通道60内流动且从吹出口61向室内9吹出。此时，送风风扇62也可以进行驱动以辅助送风。另外，泵29也可以进行驱动以辅助室内9的空气向吸引器21的吸入。

吸入室内9的空气且在蓄积水11内净化而向室内9吹出的净化装置1内的空气循环能够通过水泵28、泵29以及送风风扇62中的任一者的驱动或多者驱动的组合来进行。

根据上述的结构以及动作，利用气泡发生器20将作为净化对象气体的室内9的空气作为微小的气泡12而取入到蓄积水11中，利用由振动件50在气泡12的周围生成的羟自由基，能够分解气泡12中的有机物。因而，能够从包围微小的气泡12的气液界面的整个区域进行基于羟自由基的有机物的分解，可靠地净化空气。如此一来，能够提高空气净化性能。

另外，羟自由基的生成能够通过从振动件50向蓄积水11照射超声波而容易地进行。即，利用通过振动件50的驱动而向蓄积水11照射的超声波，产生以微小的气泡12作为空穴种的空穴。在利用该空穴来压坏微小的气泡12时，能够在气泡12的周围容易地生成羟自由基。由此，能够容易地提高空气净化性能。

羟自由基的寿命虽短至例如100万分之1秒左右，但由于在微小的气泡12的周围生成羟自由基，因此能够可靠地分解有机物。

作为现有技术，具有例如日本特开2005-261428号公报所公开的乙烯气体的改质方法。在该方法中，利用紫外线发光管向附着有水滴的透气性保水体照射紫外线，且使含有乙烯气体的气体通过透气性保水体，利用在水滴中生成的羟自由基将乙烯气体改质为乙烷和水。

在该方法中，由于紫外线容易被水吸收，因此使紫外线发光管与透气性保水体接近配置在极近距离、例如10mm以内的距离。另外，由于紫外线发光管在10℃以下发光强度降低，因此在紫外线发光管与透气性保水体之间设置加热器。

基于上述结构，在上述现有方法中，含有乙烯气体的气体的通气可能容易受到阻碍。另外，由于基于加热器的加热而使净化的空气的温度上升，室内的温度也可能容易上升。在室内保管蔬菜等生鲜农产品等的情况下，变得难以维持新鲜度。

根据本实施方式的净化装置1，具有如下优点：作为净化对象气体的空气的通气不易受到阻碍，并且向室内9吹出的空气温度也不易上升。

另外，空气调节装置70具有排液管71，在空气调节装置70冷却室内9的空气时生成的冷凝水经由排液管71向水箱10内导入。

由此，将在水箱10内净化的空气从吹出口61向室内9供给时，空气与蓄积水11接触，因此将水蒸气从水箱10内向室内9带出。然后，在空气调节装置70对室内9的空气进行冷却时，室内9的水蒸气成为冷凝水，冷凝水通过排液管71向水箱10内导入。由此，能够使从水箱10内带出的水向水箱10内回流。

(第二实施方式)

接下来，基于图4对第二实施方式进行说明。

第二实施方式与所述第一实施方式相比较，在具有使臭氧混入气泡内的结构这点是不同的。需要说明的是，对于与第一实施方式相同的部分，标注相同的附图标记而省略其说明。

如图4所示，本实施方式的净化装置具备臭氧发生器90。臭氧发生器90可以是例如具有紫外线灯的臭氧发生装置。由臭氧发生器90生成的臭氧例如经由泵29而混入到在吸气管27中流动的空气。因而，在驱动水泵28而从吸引器21产生气泡12时，在气泡12的内部混入有臭氧。

根据本实施方式的结构，能够获得与第一实施方式相同的效果。另外，通过向气泡12内混入臭氧，也可以使臭氧与气泡12周围的蓄积水11发生反应，从而能够生成羟自由基。臭氧在单独的情况下也具有高氧化力，而通过与水共存，即通过成为臭氧水，生成氧化力更高的羟自由基。

因而，能够增大羟自由基的生成量而更加可靠地净化空气。另外，也能够将蓄积水11所含的有机物容易地分解成二氧化碳、水等，也能够可靠地净化蓄积水11。

(第三实施方式)

接下来，基于图5对第三实施方式进行说明。

第三实施方式与所述第一实施方式相比较，在具有也进行收容水生生物的收容水槽内的水的净化的结构这点是不同的。需要说明的是，对于与第一实施方式相同的部分，标注相同的附图标记而省略其说明。

如图5所示，在本实施方式的集装箱8内，配置有用于收容作为水生生物的鱼贝类102的作为收容水槽的水槽101。在本实施方式的净化装置中，水泵28将水槽101内的水经由导水管126向吸引器21供给。

另外，在送风通道60内，配置有用于使水从水箱10内向水槽101内回流的导水管226。导水管226的上游端向水箱10内的上部的蓄积水11中开口。另一方面，导水管226的下游端向水槽101内的水中开口。

水泵28以及导水管126相当于将收容水槽内的水向蓄水槽内导入的水槽水导入构件。导水管226相当于将蓄水槽内的蓄积水向收容水槽内导出的蓄积水导出构件。导水管226并不限于配置在送风通道60内，也可以是在送风通道60的外部连通水箱10内与水槽101内的结构。

另外，导水管226的下游端并不限于向水槽101内的上部的水中开口。例如，导水管226的下游端也可以位于比水槽101的水面靠上方的位置。在这样的配置结构的情况下，优选在导水管226上设置泵部，或在导水管226的下游端设置止回阀等。

另外，在本实施方式的净化装置中，也可以采用在第一实施方式中说明的泵29、送风风扇62、空气调节装置70、排液管71以及环境传感器80等。另外，也可以采用在第二实施方式中说明的臭氧发生器90。

在上述结构的净化装置中，当驱动水泵28时，通过吸引器21的作用，在蓄积水11中生成许多微小的气泡12。此时，在吸引器21中，经由导水管126被供给水槽101内的含有有机物的水，并且经由吸气管27吸入室内9的含有有机物的空气。因而，从吸引器21向水箱10内喷出形成有许多含有有机物的微小气泡12的、含有有机物的水流。

在水箱10内，在通过利用振动件50向蓄积水11照射超声波而使蓄积水11中的微小的气泡12压坏时，在蓄积水11中生成羟自由基。利用该羟自由基，将气泡12内的有机物分解，并且将从水槽101内带入的蓄积水11中的有机物也分解。如此一来，净化了气泡12内的空气以及蓄积水11。

内部的有机物被分解后的气泡12在蓄积水11中上升，从蓄积水11的水面向上方作为净化后的空气进行脱离。这样在水箱10内被净化的空气在送风通道60内流动而从吹出口61向室内9吹出。另一方面，在水箱10内上升的过程中含有的有机物被分解的蓄积水11在水箱10内的上部向导水管226流入，作为被净化的水而返回到水槽101内。

此时，被净化的气泡12的一部分也流入到导水管226内，能够进行水槽101内的换气(aeration)。需要说明的是，即使没有气泡12向导水管226内流入，由于在蓄积水11中形成有许多微小的气泡12，因此也能够将溶解氧浓度极高的水向水槽101供给。

根据本实施方式的净化装置，能够获得与第一实施方式相同的效果。另外，水箱10内的蓄积水11含有有机物，利用通过振动件50振荡的超声波生成的羟自由基，将蓄积水11中的有机物也分解。即，在水箱10内，能够同时进行空气的净化与水的净化。

另外，具备将收容鱼贝类102的水槽101内的水向水箱10内导入的导水管126、以及将蓄积水11向水槽101内导出的导水管226。并且，通过借助导水管126将水槽101内的水向水箱10内导入，蓄积水11变得含有有机物，导水管226将利用羟自由基将含有的有机物分解后的蓄积水11向水槽101内导出。

根据该结构，能够同时进行集装箱8的室内9的空气的净化、水槽101内的水的净化。由于在水箱10内生成的羟自由基的寿命极短，因此不会将羟自由基带入室内9、水槽101内。因而，羟自由基不会对水槽101内的鱼贝类102给予不良影响。

另外，导水管226将含有气泡12的蓄积水11向水槽101内导出。根据该结构，能够利用在水箱10内被净化的清洁的气泡12，对水槽101内的水进行换气。

水槽101内的水生生物是作为水产动物的鱼贝类102，但不限于此。例如，也可以是海草等植物。

另外，作为水槽水导入构件以及蓄积水导出构件分别采用了管构件，但不限于此。例如，在水箱10与水槽101在室内9内相邻配置的情况下，也可以作为水槽水导入构件以及蓄积水导出构件而使用具有透水性的多孔的分隔板。

(其他实施方式)

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不受到上述实施方式的任何限制，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形而实施。

在上述各实施方式中，作为自由基生成装置而采用了振荡超声波的振动件50，但不限于此。例如，也可以采用将利用气泡发生器产生的气泡形成为直径小于1μm的所谓纳米气泡的结构。纳米气泡的比表面积极大，因此利用界面张力进行自我压坏。在纳米气泡压坏时生成羟自由基，纳米气泡内的有机物被分解而将纳米气泡内的空气净化。

另外，在上述各实施方式中，作为气泡发生器20而使用了吸引器21，但不限于此。也可以例如使由泵压送的室内的空气经由多孔体而向蓄积水中喷出，在蓄积水中形成气泡。

另外，在上述各实施方式中，作为净化对象气体的空气为移动式的集装箱8的室内9的空气，但不限于此。可以是例如安置式的仓库、房屋的室内的空气，也可以是移动式的车辆的室内的空气。

另外，在上述各实施方式中，净化装置是净化室内9的空气而向室内9返回的结构，但不限于此。例如，也可以是净化室外的空气而向室内吹出的结构。

另外，在上述各实施方式中，净化装置配置在室外，但不限于此。也可以将净化装置配置在室内。

另外，在上述各实施方式中，净化对象气体是空气，但不限于此。例如，也可以是被吹扫到机械装置的腔室内等的氮气、氦气等气体。

Claims (8)

1.一种净化装置，其中，具备：

蓄水槽(10)，其在内部积存蓄积水(11)；

气泡形成装置(20)，其在所述蓄积水中形成含有有机物的净化对象气体的微小的气泡(12)；以及

自由基生成装置(50)，其在所述蓄积水中生成羟自由基，

通过在所述气泡的周围生成的羟自由基来分解所述气泡内的所述有机物，

所述净化装置具备：

吹出口(61)，其将从所述蓄积水中脱离的所述净化对象气体向室内(9)吹出；

冷却装置(70)，其冷却所述室内的气体；以及

冷凝水导入构件(71)，其将所述冷却装置冷却所述室内的气体时生成的冷凝水向所述蓄水槽内导入。

2.根据权利要求1所述的净化装置，其中，

所述自由基生成装置是向所述蓄积水照射超声波的超声波照射装置。

3.根据权利要求1所述的净化装置，其中，

所述气泡形成装置使臭氧混入到形成的所述气泡的内部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的净化装置，其中，

所述蓄积水含有有机物，

通过所述自由基生成装置生成的羟自由基而将所述蓄积水中的有机物也分解。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的净化装置，其中，

还具备控制装置(100)，

根据有机物的量来控制所述自由基生成装置的动作。

6.一种净化装置，其中，具备：

蓄水槽(10)，其在内部积存蓄积水(11)；

气泡形成装置(20)，其在所述蓄积水中形成含有有机物的净化对象气体的微小的气泡(12)；以及

自由基生成装置(50)，其在所述蓄积水中生成羟自由基，

通过在所述气泡的周围生成的羟自由基来分解所述气泡内的所述有机物，

所述蓄积水含有有机物，

通过所述自由基生成装置生成的羟自由基而将所述蓄积水中的有机物也分解，

所述净化装置具备：

水槽水导入构件(126)，其将收容水生生物(102)的收容水槽(101)内的水向所述蓄水槽内导入；以及

蓄积水导出构件(226)，其将所述蓄积水向所述收容水槽内导出，

通过借助所述水槽水导入构件将所述收容水槽内的水向所述蓄水槽内导入，从而所述蓄积水含有有机物，

所述蓄积水导出构件将通过羟自由基使含有的有机物被分解了的所述蓄积水向所述收容水槽内导出。

7.根据权利要求6所述的净化装置，其中，

所述蓄积水导出构件将包含所述气泡的所述蓄积水向所述收容水槽内导出。

8.根据权利要求6或7所述的净化装置，其中，

还具备控制装置(100)，

根据有机物的量来控制所述自由基生成装置的动作。