JP2005204936A - 空気浄化装置及び空気浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 有害物質濃度、或いは、オゾン濃度が低くても、優れた浄化性能を発揮しうる空気浄化装置を提供する。
【解決手段】 空気浄化装置(10)は、空気に含まれた有害物質をオゾンによって酸化分解する。空気浄化装置(10)は、有害物質含有空気を給気するための給気口(19)と、オゾン含有ガスを発生するオゾン発生手段(12)と、給気口(19)から給気した有害物質含有空気とオゾン発生手段(12)によって発生したオゾン含有ガスとを強制混合する強制混合手段(15)と、オゾンによって有害物質を酸化分解した空気を排気するための排気口(24)と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気に含まれた有害物質をオゾンによって酸化分解する空気浄化装置及び空気浄化方法に関する。

水産加工場などでは、魚類臭（トリメチルアミン）による悪臭が作業環境問題の原因となっている。また、住宅などでは、建築部材の接着剤に含まれるホルムアルデヒドがシックハウス症候群の原因となっている。

そこで、空気に含まれたトリメチルアミンやホルムアルデヒドなどの有害物質をオゾンによって酸化分解する技術が開発されている。

例えば、特許文献１には、オゾンと触媒との組合わせによって悪臭成分を吸着捕集して分解除去する脱臭装置において、オゾンを分解しにくくかつ悪臭成分を吸着する疎水性ゼオライトの吸着層と、余分なオゾンを分解する触媒層とを含んだものが開示されている。そして、これによれば、吸着層と触媒層とがそれぞれ悪臭成分の吸着捕集と余分な有害なオゾンの分解とをすることによって、充分な脱臭効果を得ることができ、また、未反応のオゾンを分解させたのち排気するため、二次公害の心配はなくなると同時に、特にオゾンの消費量を低減することができる、と記載されている。

特許文献２には、オゾンを吸着し、かつ有害物質を吸着する高シリカ吸着剤の吸着剤層を設けた吸着剤充填塔と、その吸着剤充填塔に有害物質を含有するガスを供給する供給管と、その供給管に接続され、ガス中にオゾンを添加するオゾン発生器と、吸着剤充填塔から処理済みの処理ガスを排出する排出管とを備えてなる有害物質含有ガスの処理装置において、高シリカ吸着剤が高シリカペンタシルゼオライト、脱アルミニウムフォージャサイト及びメソポーラスシリケートからなる群から選ばれる１種以上の高シリカ吸着剤であるものが開示されています。そして、これによれば、有害物質を含有するガスのオゾンによる処理を効率よく行うことができ、また、処理ガスを再び有害物質含有ガスの供給元（食品工場等）へ戻して循環させることにより、食品工場等に備えた空調装置の負荷を増加すること無く、食品工場等の主プラント内の空気の脱臭や殺菌が行え、さらに、内気戻し配管内には、オゾンが流出しないため、主プラント内でオゾンによる作業環境の低下は起こらない、と記載されている。

特許文献３には、便器内から臭気を吸引する通風路に、集塵フィルタ−と、オゾン発生部と、吸着部と、オゾン分解触媒と、通風手段とを備えて、脱臭性能と吸着部の長寿命化を図ることが開示されている。
特許第２６９９６６６号公報 特許第３３８２８５７号公報 特開２００１−２６２６６３号公報

ところで、オゾンによる有害物質含有空気の浄化は、有害物質がオゾンによって酸化されて分解することにより行われる。そして、その前提として、有害物質分子とオゾン分子とが衝突して反応する必要がある。

ところが、酸化分解すべき有害物質が空気中にｐｐｂの濃度レベル、つまり、１０億分の１の確率でしか存在しない場合があり、そのような場合、有害物質分子とオゾン分子との衝突確率が非常に低い。

これに対して、有害物質含有空気に高濃度のオゾンを混合することが考えられるが、そうすると浄化後の空気に未反応の残留オゾンが多量に含まれることとなってしまう。オゾンは、酸化作用が非常に強く、空気中に高濃度に含まれた場合には有害である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、有害物質濃度、或いは、オゾン濃度が低くても、優れた浄化性能を発揮しうる空気浄化装置及び空気浄化方法を提供することにある。

本発明は、有害物質含有空気とオゾン含有ガスとを強制的に混合して均一化させ、それによって有害物質分子とオゾン分子との衝突確率を高めたものである。

具体的には、本発明の空気浄化装置(10)は、空気に含まれた有害物質をオゾンによって酸化分解するものであって、
有害物質含有空気を給気するための給気口(19)と、
オゾン含有ガスを発生するオゾン発生手段(12)と、
上記給気口(19)から給気した有害物質含有空気と、上記オゾン発生手段(12)によって発生したオゾン含有ガスと、を強制混合する強制混合手段(15)と、
オゾンによって有害物質を酸化分解した空気を排気するための排気口(24)と、
を備える。

上記の構成によれば、強制混合手段(15)によって有害物質含有空気とオゾン含有ガスとを強制混合するので、有害物質やオゾンが偏在しない均一な混合ガスが得られる。そのため、有害物質分子とオゾン分子との衝突確率が高められるので、仮に有害物質濃度、或いは、オゾン濃度が低くても優れた浄化性能を得ることができる。

上記強制混合手段(15)は、特に限定されるものではないが、有害物質含有空気とオゾン含有ガスとを攪拌することにより強制混合するものが最も一般的である。例えば、上記強制混合手段(15)として羽根型攪拌機(15)を挙げることができる。

上記オゾン発生手段(12)は、例えば、空気中の酸素からオゾンを生成してオゾン含有空気にするオゾナイザー(12)である。

この場合、本発明の空気浄化装置(10)は、上記オゾン発生手段(12)であるオゾナイザー(12)で生成したオゾンによって有害物質が酸化分解された空気をオゾン生成用空気として該オゾナイザー(12)に供給する浄化空気供給手段(25)をさらに備えたものであることが望ましい。

オゾナイザー(12)のオゾン生成用空気として浄化対象の有害物質含有空気を用いたのでは、オゾナイザー(12)が有害物質により損傷を受ける虞があり、一方、オゾン生成用空気を供給するためのボンベ等を設けたのでは、装置構成が大型化してしまう。しかしながら、上記構成によれば、装置運転開始初期には、有害物質含有空気がオゾン生成用空気として使用されざるを得ないものの、定常運転時には、有害物質が酸化分解された空気がオゾン生成用空気として使用されるので、オゾナイザー(12)が有害物質により損傷を受ける虞がなく、また、ボンベ等の必要がないので、装置が大型化することもない。

上記オゾン発生手段(12)は、上記給気口(19)から給気した有害物質含有空気に非接触に設けられ、発生したオゾン含有ガスをオゾン供給路(14)を介して上記強制混合手段(15)に供給するものであることが好ましい。

オゾン発生手段(12)が有害物質含有空気に接触するように設けられ、その周りの有害物質含有空気にオゾンを供給する構成の場合、空気に含まれている硫黄系や窒素系の有害物質がオゾンによって酸化されると、硫黄酸化物や窒素酸化物が生成し、それに水が加わると硫酸雰囲気や硝酸雰囲気が形成され、そして、オゾン発生手段(12)がそのような酸雰囲気に曝されて損傷を受ける虞がある。しかしながら、上記の構成によれば、オゾン発生手段(12)が給気口(19)から給気した有害物質含有空気に非接触に設けられ、発生したオゾン含有ガスをオゾン供給路(14)を介して強制混合手段(15)に供給するので、オゾン発生手段(12)が酸雰囲気に曝されて損傷を受けるということがない。

上記オゾン発生手段(12)は、上記強制混合手段(15)によって強制混合された有害物質含有空気とオゾン含有ガスとの混合ガス中のオゾン濃度が１ｐｐｍ以下（０．１〜１ｐｐｍ）となるように、オゾン含有ガスを発生するものであってもよい。

上記の構成によれば、オゾン発生手段(12)が混合ガス中のオゾン濃度が１ｐｐｍ以下となるようにオゾン含有ガスを発生するものの、このようにオゾン濃度が低くても優れた浄化性能を得ることができ、また、有害である未反応の残留オゾンの量を少なく抑えることができる。

本発明の空気浄化装置(10)は、上記給気口(19)から上記排気口(24)に向かって流れる空気流を形成する空気流形成手段(15)をさらに備えたものであることが好ましい。

上記の構成によれば、給気口(19)を上流側及び排気口(24)を下流側として空気流が形成され、給気口(19)からの有害物質含有空気の給気、強制混合手段(15)による有害物質含有空気とオゾン含有ガスとの強制混合、及び、排気口(24)からの有害物質を酸化分解した空気の排気が順次連続的に営まれるので、効率よく空気の浄化を行うことができる。

上記空気流形成手段(15)は、給気口(19)から装置内に有害物質含有空気を強制給気する給気装置で構成されていても、また、排気口(24)から装置内の浄化空気を強制排気する排気装置で構成されていてもよいが、装置構成の簡素化の観点からは、上記強制混合手段(15)を兼ねて構成されていることが好ましい。

本発明の空気浄化装置(10)は、上記強制混合手段(15)によって強制混合された有害物質含有空気とオゾン含有ガスとの混合ガスが接触するように設けられた有害物質吸着手段(21)をさらに備えたものであることが望ましい。

上記の構成によれば、有害物質吸着手段(21)が設けられているので、強制混合手段(15)によって混合均一化した混合ガスが今度は有害物質吸着手段(21)周辺の狭い空間に偏在することとなって、広い空間に散在するよりも有害物質分子とオゾン分子との衝突確率がより高くなり、それによって一層優れた浄化性能を得ることができる。

上記有害物質吸着手段(21)としては、例えば、多孔質材で形成されているものを挙げることができる。多孔質材では、実質的に閉鎖された空間内に混合ガスが閉じ込められた状態となって、有害物質分子とオゾン分子との衝突確率がより高められ、高い浄化性能を得ることができる。多孔質材のうちでも特にハニカム構造材では、顕著に高い浄化性能が得られることが確認されている。また、有害物質吸着手段(21)がハニカム構造材の場合、ハニカムの細孔の延びる方向とガス流動方向とを一致させれば、通気抵抗を低くすることができるので、浄化効率の点で好ましい。

上記有害物質吸着手段(21)の具体的材質としては、例えば、ゼオライトを挙げることができる。しかしながら、それに限定されるものではなく、アルミナやシリカゲルも用いることができる。

本発明の空気浄化装置(10)は、オゾンによって有害物質が酸化分解された空気が接触するように設けられたオゾン分解手段(22)をさらに備えたものであることが好ましい。

オゾン濃度が低い場合であっても未反応のオゾンが残ってしまうと、それがそのまま排気口(24)から排気されてしまうこととなる。しかしながら、上記の構成によれば、オゾン分解手段(22)を備えているので、そのような残留オゾンの排出を有効に抑制することができる。

上記オゾン分解手段(22)としては、例えば、還元剤であるＭｎＯ₂やＦｅＯの卑金属物質で形成されているものや、安価である活性炭で形成されているものを挙げることができる。

本発明の空気浄化方法は、空気に含まれた有害物質をオゾンによって酸化分解するものであって、
有害物質含有空気にオゾン含有ガスを攪拌することにより強制混合し、オゾンによって有害物質を酸化分解するものである。

上記のようにすれば、有害物質含有空気とオゾン含有ガスとを強制混合するので、有害物質やオゾンが偏在しない均一な混合ガスが得られる。そのため、有害物質分子とオゾン分子との衝突確率が高められるので、仮に有害物質濃度、或いは、オゾン濃度が低くても優れた浄化性能を得ることができる。

本発明の空気浄化方法は、オゾン濃度が低い場合に特に有効であり、例えば、上記有害物質含有空気とオゾン含有ガスとの混合ガス中のオゾン濃度が１ｐｐｍ以下（０．１〜１ｐｐｍ）となるように、上記オゾン含有ガスを混合する場合である。この場合、有害である未反応の残留オゾンの量を少なく抑えることができる。

以上説明したように、本発明によれば、有害物質含有空気とオゾン含有ガスとを強制混合するので、有害物質やオゾンが偏在しない均一な混合ガスが得られ、そのため、有害物質分子とオゾン分子との衝突確率が高められ、仮に有害物質濃度、或いは、オゾン濃度が低くても優れた浄化性能を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る空気浄化装置(10)を示す。

この空気浄化装置(10)は、空気中の有害物質分子とオゾン分子とを衝突させて有害物質を酸化分解することにより空気の浄化を図るものであり、例えば、一般のオフィスビル、病院、ホテル、食品工場、地下鉄構内、遊戯場、電車内などの空気の脱臭及び殺菌浄化、印刷工場、射出成形工場、クリーンルーム、塗料工場などの微量有機物を含む空気の浄化、ごみ焼却炉等の排ガスの浄化、水産加工場の作業場の空気浄化、発酵工場、生ごみ処理場等の排気の脱臭浄化、或いは、し尿、下水処理プロセスにおける悪臭浄化などに適用されるものである。

この空気浄化装置(10)は、縦長の直方体に形成されたケーシング(11)を備え、その内部が下側及び上側隔壁Ｗ１，Ｗ２によって上下方向に３つの部分に区画されており、下から順にオゾン発生部Ａ、ガス混合部Ｂ及び空気浄化部Ｃにそれぞれ構成されている。

オゾン発生部Ａには、オゾナイザー(12)（オゾン発生手段）及びそれに接続されたエアポンプ(13)が設けられている。エアポンプ(13)は、空気を連続的にオゾナイザー(12)に送る。オゾナイザー(12)は、エアポンプ(13)からの空気中の酸素からオゾンを生成してオゾン含有空気として発生する。また、オゾナイザー(12)からはオゾン供給管(14)（オゾン供給路）が延びている。オゾナイザー(12)は、そのオゾン供給管(14)を介してオゾン含有空気を排気供給する。

ガス混合部Ｂには、羽根型攪拌機であるシロッコファンユニット(15)（強制混合手段）が設けられている。このシロッコファンユニット(15)は、シロッコファン(16)及びそれを回転させるモータ（図示せず）並びにシロッコファン(16)を覆う略円柱状のファンケース(17)からなり、シロッコファン(16)が水平方向を軸にして回転し、それによって空気を攪拌すると共に上方への空気流を形成するように、下側隔壁Ｗ１直上に載置されている。ファンケース(17)には、それと同軸に設けられた円筒状の空気供給管(18)の一端が取り付けられており、その空気供給管(18)の他端がケーシング(11)の側面に形成された金網で塞がれた給気口(19)を内側から覆うように取り付けられている。空気供給管(18)の中間部には、オゾン発生部Ａから下側隔壁Ｗ１を貫通して延びたオゾン供給管(14)が接続されている。シロッコファンユニット(15)は、シロッコファン(16)が回転することにより、空気供給管(18)を介して空気浄化装置(10)外の有害物質含有空気及びオゾン供給管(14)からのオゾン含有空気をファンケース(17)内に供給し、その中でそれらを連続的に攪拌により強制混合する。ファンケース(17)の排気部には、上方に行くに従って開口面積が広く形成された混合ガス通路(20)の下側開口部が取り付けられており、その混合ガス通路(20)の上側開口部が上側隔壁Ｗ２に形成された開口部を下側から覆うように取り付けられている。シロッコファンユニット(15)は、その混合ガス通路(20)を介して強制混合した混合ガスを排気供給する。

オゾン発生部Ａのオゾナイザー(12)は、ガス混合部Ｂのシロッコファンユニット(15)から排気供給される混合ガス中のオゾン濃度が１ｐｐｍ以下（０．１〜１ｐｐｍ）、つまり、極めて低濃度となるようにオゾン含有空気を発生する。

空気浄化部Ｃには、パネル状の有害物質吸着材(21)（有害物質吸着手段）及びパネル状のオゾン分解材(22)（オゾン分解手段）、並びに、パネル状の化学吸着材(23)が下側から順に層をなし、また、空気浄化部Ｃを複数の部屋にさらに区画するように設けられ、ガス混合部Ｂから排気供給された混合ガスは、有害物質吸着材(21)、オゾン分解材(22)及び化学吸着材(23)の順に接触する。

有害物質吸着材(21)は、上側隔壁Ｗ２の直上に配置され、ケーシング(11)内側に設けられた支持部材によって支持されている。有害物質吸着材(21)は、例えば、ゼオライト、アルミナ、シリカゲル等からなる孔径２〜１０Åの多数の細孔を有する多孔質材で形成されており、シロッコファンユニット(15)によって混合均一化した混合ガスを今度は有害物質吸着材(21)の周辺の狭い空間に偏在させて、広い空間に散在するよりも有害物質分子とオゾン分子との衝突確率を高め、有害物質分子のオゾン分子による酸化分解反応を促進する。有害物質吸着材(21)が多孔質材の場合、実質的に閉鎖された空間内に混合ガスが閉じ込められた状態となって、有害物質分子とオゾン分子との衝突確率がより高められ、高い浄化性能を得ることができる。多孔質材のうちでも特にハニカム構造材では、顕著に高い浄化性能を得ることができる。また、有害物質吸着材(21)がハニカム構造材の場合、ハニカムの細孔の延びる方向と厚さ方向、つまり、ガス流動方向とを一致させれば、通気抵抗を低くすることができるので、浄化効率の点で好ましい。

オゾン分解材(22)は、有害物質吸着材(21)の上方に間隔をおいて配置され、その空間で、有害物質吸着材(21)を通気した空気が一旦均一化する。オゾン分解材(22)は、ケーシング(11)内側に設けられた支持部材によって支持されている。オゾン分解材(22)は、例えば、ＦｅＯ、ＭｎＯ₂等の卑金属化合物や活性炭からなる多孔質材、例えば、厚さ方向に延びる多数の貫通孔を有するハニカム構造材で形成されており、有害物質吸着材(21)を通気した空気に含まれる未反応の残留オゾンを分解還元する。オゾン分解材(22)がハニカム構造材の場合、ハニカムの細孔の延びる方向と厚さ方向、つまり、ガス流動方向とを一致させれば、通気抵抗を低くすることができるので、分解効率の点で好ましい。

化学吸着材(23)は、オゾン分解材(22)の上方に間隔をおいて配置され、その空間で、オゾン分解材(22)を通気した空気が一旦均一化する。化学吸着材(23)は、ケーシング(11)内側に設けられた支持部材によって支持されている。化学吸着材(23)は、例えば、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂、強塩基性アニオン交換樹脂、或いは、弱塩基性アニオン交換樹脂等のイオン交換樹脂からなる多孔質材で形成されており、オゾン分解材(22)を通気した空気に含まれる未浄化物質を捕らえる。

化学吸着材(23)の上方のケーシング(11)上面には、複数の長孔で構成された排気口(24)が設けられている。化学吸着材(23)を通気した浄化された空気は、その排気口(24)から排気される。

化学吸着材(23)の上側の空間とオゾン発生部Ａのエアポンプ(13)との間には、それらを連通する浄化空気供給管(25)が設けられている。浄化された空気の一部は、その浄化空気供給管(25)を介してエアポンプ(13)に供給される。オゾナイザー(12)のオゾン生成用空気として浄化対象の有害物質含有空気を用いたのでは、オゾナイザー(12)が有害物質により損傷を受ける虞があり、一方、オゾン生成用空気を供給するためのボンベ等を設けたのでは、装置構成が大型化してしまう。しかしながら、このように浄化された空気の一部をオゾナイザー(12)のオゾン生成用空気とすれば、装置運転開始初期には、有害物質含有空気がオゾン生成用空気として使用されざるを得ないものの、定常運転時には、有害物質が酸化分解された清浄な空気がオゾン生成用空気として使用されるので、オゾナイザー(12)が有害物質により損傷を受ける虞がなく、また、ボンベ等の必要がないので、装置が大型化することもない。

次に、この空気浄化装置(10)における空気浄化メカニズムについて説明する。

この空気浄化装置(10)のスイッチをオンにするとエアポンプ(13)及びオゾナイザー(12)並びにシロッコファンユニット(15)の運転が開始される。

エアポンプ(13)及びオゾナイザー(12)の運転が開始されると、エアポンプ(13)から空気が連続的にオゾナイザー(12)に送り込まれ、オゾナイザー(12)によってエアポンプ(13)からの空気中の酸素がオゾンにされ、それによってオゾン含有空気が作り出される。そして、このオゾン含有空気はオゾン供給管(14)を介して空気供給管(18)に排気される。

シロッコファンユニット(15)の運転が開始されると、シロッコファン(16)が回転し、給気口(19)から空気供給管(18)を介してファンケース(17)に給気し、ファンケース(17)から上方に有害物質吸着材(21)、オゾン分解材(22)及び化学吸着材(23)を介してさらに排気口(24)から排気する空気流が形成される。つまり、シロッコファンユニット(15)は、給気口(19)から排気口(24)に向かって流れる空気流を形成する空気流形成手段(15)をも構成している。

以上により、ファンケース(17)には、空気供給管(18)を介して有害物質含有空気が給気されると共にオゾン供給管(14)及び空気供給管(18)を介してオゾン含有空気が給気される。そして、ファンケース(17)内でシロッコファン(16)が回転することにより、有害物質含有空気とオゾン含有空気とが攪拌により強制的に混合されて均一化した混合ガスとなる。このような有害物質やオゾンが偏在しない均一な混合ガスでは、有害物質分子とオゾン分子との衝突確率が高められる。ここで、この混合ガスにおけるオゾン濃度は１ｐｐｍ以下（０．１〜１ｐｐｍ）の極めて低濃度であり、これによって、排気される空気に含まれることとなる有害なオゾンの量が少なく抑えられる。

有害物質含有空気とオゾン含有空気との混合ガスは、ファンケース(17)から上方に排気されて有害物質吸着材(21)に接触する。有害物質分子とオゾン分子との衝突は、空気供給管(18)内やファンケース(17)内でも生じるが、このように混合ガスを有害物質吸着材(21)に接触させれば、混合ガスが今度は有害物質吸着材(21)周辺の狭い空間に偏在することとなって、広い空間に散在するよりも有害物質分子とオゾン分子との衝突確率がより高くなる。

有害物質分子とオゾン分子とが衝突すると、有害物質分子がオゾン分子によって酸化分解され、これによって空気が浄化される。例えば、トリメチルアミン（（ＣＨ₃）₃Ｎ）の場合、それがオゾンによって酸化されると炭酸ガス（ＣＯ₂）と水（Ｈ₂Ｏ）と窒素酸化物（ＮＯｘ）と有機化合物とに分解される。なお、有害物質吸着材(21)は、分解された炭酸ガス等の低分子物質を吸着せず、分子量の大きい有害物質を選択的に吸着するので、有害物質のオゾンによる分解反応は有害物質吸着材(21)上で連続的に営まれる。

有害物質吸着材(21)を通気して有害物質が分解された空気は、オゾン分解材(22)に接触する。オゾン濃度が低いものの、有害物質吸着材(21)を通気した空気には、未反応のオゾンが残ってしまう場合がある。そのようなオゾンは、オゾン分解材(22)によって酸素に還元され、これによって、有害な残留オゾンの排出が抑制される。

オゾン分解材(22)を通気して残留オゾンが分解された空気は、化学吸着材(23)に接触する。有害物質吸着材(21)及びオゾン分解材(22)を通気した空気は、有害物質及び残留オゾンが分解されているものの、有害物質吸着材(21)及びオゾン分解材(22)によっては除去できないものが残ってしまう場合がある。そのようなものは、化学吸着材(23)によって捕らえられ、空気のより一層の清浄化が図られる。

化学吸着材(23)を通気して清浄化された空気は、大部分が排気口(24)から排気されるものの、一部が浄化空気供給管(25)を介してエアポンプ(13)に供給され、オゾナイザー(12)のオゾン形成用空気として活用される。

以上に説明した構成の空気浄化装置(10)によれば、シロッコファンユニット(15)によって有害物質含有空気とオゾン含有ガスとを強制混合するので、有害物質やオゾンが偏在しない均一な混合ガスが得られる。そのため、有害物質分子とオゾン分子との衝突確率が高められるので、混合ガス中有のオゾン濃度が低いにも関わらず、また、仮に有害物質濃度が低くても優れた浄化性能を得ることができる。具体的には、上記空気浄化装置(10)によれば、有害物質が体臭、生ゴミ臭、トイレ臭、汗や尿の臭い等の原因となる塩基性化合物（例えば、アンモニアやトリメチルアミン）の場合には、ＪＩＳ Ｋ ０８０４の検知管式ガス測定器により検知される有害物質濃度が検知できない程度まで、有害物質が刺激的な酸臭の原因となるアルデヒド化合物（例えば、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒド）の場合には、厚生労働省より簡易測定器として平成１５年６月１日から適用されたホルムアルデヒド検知器（理研計器株式会社製 商品番号ＦＰ−３０（指定番号１５０１））により検知される有害物質濃度が空気中に０．０１ｐｐｍ以下となる程度まで、有害物質が腐った玉ねぎや卵の臭いや温泉臭の原因となる硫黄化合物（例えば、硫化水素やメチルメルカプタン）の場合には、ＪＩＳ Ｋ ０８０４の検知管式ガス測定器により検知される有害物質濃度が検知できない程度まで、有害物質が焼き肉臭などの原因となる有機酸化合物の場合には、ＪＩＳ Ｋ ０８０４の検知管式ガス測定器により検知される有害物質濃度が検知できない程度まで浄化することができる。ここで、「検知できない程度」とは、通常１００ｍｌのサンプルにて測定することになっているが、通常の１０倍の１０００ｍｌのサンプルを測定した場合においても検知できない程度である。

また、オゾナイザー(12)が有害物質含有空気に接触するように設けられて、その周りの有害物質含有空気にオゾンを供給するような構成である場合、空気に含まれている硫黄系や窒素系の有害物質がオゾンによって酸化されると、硫黄酸化物や窒素酸化物が生成して、それに水が加わると硫酸雰囲気や硝酸雰囲気が形成され、そして、オゾナイザー(12)がそのような酸雰囲気に曝されて損傷を受ける虞がある。しかしながら、上記の空気浄化装置(10)によれば、オゾナイザー(12)が給気口(19)から給気した有害物質含有空気に非接触に設けられ、発生したオゾン含有ガスをオゾン供給管(14)を介して供給するので、オゾナイザー(12)が酸雰囲気に曝されて損傷を受けるということがない。

なお、上記実施形態では、強制混合手段としてシロッコファンユニット(15)を用いたが、特にこれに限定されるものではなく、プロペラファンを備えたユニット等、気体を強制混合するものであれば他の構成であってもよい。

また、上記実施形態では、オゾン供給手段としてオゾナイザー(12)を用いたが、特にこれに限定されるものではなく、他のものであってもよい。

また、上記実施形態では、混合ガス中のオゾン濃度が１ｐｐｍ以下となるようにオゾナイザー(12)からオゾンを生成するようにしたが、特にこれに限定されるものではなく、有害物質の除去性能だけを追求するのであれば、混合ガス中のオゾン濃度が１ｐｐｍよりも高くなるようにオゾナイザー(12)からオゾンを生成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、強制混合手段としてシロッコファンユニット(15)が空気流形成手段(15)を兼ねた構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、独立した空気流形成手段を、給気口(19)から装置内に有害物質含有空気を強制給気する給気装置で構成してもよく、また、排気口(24)から装置内の浄化空気を強制排気する排気装置で構成してもよい。

（試験評価１）
＜試験１−１＞
上記実施形態と同一構成の空気浄化装置を用い、試験風量を９００ｍ³／ｈとして、トリメチルアミン０．３５ｐｐｍを含有する空気にオゾン１ｐｐｍとなるようにオゾンを混合したものを浄化した。そして、有害物質吸着材の上流側及び下流側のそれぞれにおけるトリメチルアミンの濃度を測定した。

なお、上記空気浄化装置では、有害物質吸着材としてシリカ／アルミナ比が約９０である疎水性ゼオライトの粒径３００メッシュパスに粉砕したものをセラミクス繊維で構成されたハニカム構造材で形成されたものを用いた。有害物質吸着材は、外形寸法が４５０ｍｍ×２５０ｍｍ×２００ｍｍ、ハニカムのサイズ相当直径が１．９ｍｍφ、及び、ＳＶ値が４００００であった。ここで、ＳＶ値は、流れて来る空気と有機物質吸着剤が接触する時間の逆数であり、流れてくる風量と吸着剤容量の比で表され、これが高いと接触時間が短く、これが低いと接触時間が長いということを表す。

オゾン分解材としてＭｎＯ₂をコーティングした薄板状のアルミナ系セラミクス製のハニカム構造材を１８層積層したものを用いた。オゾン分解材は、各ハニカム構造材（セル数２．５４ｃｍ四方当たり２００）の外形寸法が１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×５０ｍｍ、及び、ＳＶ値が４５０００であった。

化学吸着材であるイオン交換樹脂として、反応性モノマーを含浸させて電子線を照射することによりグラフト重合させ、さらにスルフォン酸基を付加したポリオレフィン繊維製の不織布をプリーツ状に加工したものを用いた。

＜試験１−２＞
上記実施形態と同一構成の空気浄化装置において、シロッコファンユニットを運転せず、排気口の外側に装置内の浄化空気を強制排気する排気装置を設けて試験１と同一の空気流を形成させ、試験１−１と同一の試験１−２を行った。

＜試験２−１＞
トリメチルアミン０．３５ｐｐｍを含有する空気にオゾン０．５ｐｐｍとなるようにオゾン含有空気を混合したものを浄化したことを除いて試験１−１と同一の試験２−１を行った。

＜試験２−２＞
トリメチルアミン０．３５ｐｐｍを含有する空気にオゾン０．５ｐｐｍとなるようにオゾン含有空気を混合したものを浄化したことを除いて試験１−２と同一の試験２−２を行った。

＜試験３−１＞
トリメチルアミン０．３５ｐｐｍを含有する空気にオゾン５ｐｐｍとなるようにオゾン含有空気を混合したものを浄化したことを除いて試験１−１と同一の試験３−１を行った。

＜試験３−２＞
トリメチルアミン０．３５ｐｐｍを含有する空気にオゾン５ｐｐｍとなるようにオゾン含有空気を混合したものを浄化したことを除いて試験１−２と同一の試験３−２を行った。

＜試験評価結果＞
試験結果を表１に示す。

表１によれば、強制混合を行った試験１−１、２−１及び３−１では、有害物質吸着材の上流側及び下流側のいずれの側も、強制混合を行わなかった試験１−２、２−２及び３−２よりもトリメチルアミンの濃度が低いことが分かる。これは、強制混合することによってトリメチルアミンやオゾンが偏在しない均一な混合ガスが得られ、トリメチルアミン分子とオゾン分子との衝突確率が高められるためであると考えられる。

強制混合を行った試験１−１、２−１及び３−１を比較してみると、オゾン濃度が高いほどトリメチルアミンの濃度が低くなる傾向が伺われるものの、オゾン濃度１ｐｐｍと５ｐｐｍとでは差が見られない。一方、強制混合を行っていない試験１−２、２−２及び３−２を比較してみると、オゾン濃度が高いほどトリメチルアミンの濃度が低くなっており、オゾン濃度１ｐｐｍと５ｐｐｍとでもトリメチルアミンの濃度に差がある。つまり、これらの結果より、オゾン濃度が低くても強制混合すれば浄化性能が高められるということが分かる。これも、トリメチルアミン分子とオゾン分子との衝突確率が高められるためであると考えられる。

（試験評価２）
＜試験評価方法＞
容積９０ｍ³の空間で常時パラフォルムアルデヒドを１００℃で熱分解させ、風量３５ｍ³のサーキュレーターを２台運転することによってホルムアルデヒド濃度０．２±０．０５ｐｐｍの雰囲気を作り、その中で上記実施形態と同一構成の空気浄化装置を運転させた。

なお、上記空気浄化装置は、試験評価１で用いたのと同一のものを用いた。

＜試験評価結果＞
図２は、空気浄化装置の運転を開始後のホルムアルデヒド濃度の経時変化を示す。

図２によれば、ホルムアルデヒド濃度は、最初０．２ｐｐｍであったものが、３０分後には０．１６ｐｐｍ、１時間後には０．０４ｐｐｍ、１時間３０分後には０．０２ｐｐｍ、そして、２時間後には０．０１ｐｐｍ以下（検出限界以下）まで低下しているのが分かる。

以上説明したように、本発明は、空気に含まれた有害物質をオゾンによって酸化分解する空気浄化装置及び空気浄化方法について有用である。

本発明の実施形態に係る空気浄化装置の構成を模式的に示す図である。 ホルムアルデヒド濃度の経時的変化を示すグラフである。

符号の説明

(10) 空気浄化装置
(11) ケーシング
(12) オゾナイザー（オゾン発生手段）
(13) エアポンプ
(14) オゾン供給管（オゾン供給路）
(15) シロッコファンユニット（強制混合手段、羽根型攪拌機、空気流形成手段）
(16) シロッコファン
(17) ファンケース
(18) 空気供給管
(19) 給気口
(20) 混合ガス通路
(21) 有害物質吸着材（有害物質吸着手段）
(22) オゾン分解材（オゾン分解手段）
(23) 化学吸着材
(24) 排気口
(25) 浄化空気供給管
Ａ オゾン発生部
Ｂ ガス混合部
Ｃ 空気浄化部
Ｗ１ 下側隔壁
Ｗ２ 上側隔壁

Claims (18)

1. 空気に含まれた有害物質をオゾンによって酸化分解する空気浄化装置(10)であって、
   有害物質含有空気を給気するための給気口(19)と、
   オゾン含有ガスを発生するオゾン発生手段(12)と、
   上記給気口(19)から給気した有害物質含有空気と、上記オゾン発生手段(12)によって発生したオゾン含有ガスと、を強制混合する強制混合手段(15)と、
   オゾンによって有害物質を酸化分解した空気を排気するための排気口(24)と、
   を備えた、空気浄化装置。
2. 請求項１に記載された空気浄化装置(10)において、
   上記強制混合手段(15)は、有害物質含有空気とオゾン含有ガスとを攪拌することにより強制混合する、空気浄化装置。
3. 請求項２に記載された空気浄化装置(10)において、
   上記強制混合手段(15)が羽根型攪拌機(15)である、空気浄化装置。
4. 請求項１に記載された空気浄化装置(10)において、
   上記オゾン発生手段(12)は、空気中の酸素からオゾンを生成してオゾン含有空気にするオゾナイザー(12)である、空気浄化装置。
5. 請求項４に記載された空気浄化装置(10)において、
   上記オゾン発生手段(12)であるオゾナイザー(12)で生成したオゾンによって有害物質が酸化分解された空気をオゾン生成用空気として該オゾナイザー(12)に供給する浄化空気供給手段(25)をさらに備えた、空気浄化装置。
6. 請求項１に記載された空気浄化装置(10)において、
   上記オゾン発生手段(12)は、上記給気口(19)から給気した有害物質含有空気に非接触に設けられ、発生したオゾン含有ガスをオゾン供給路(14)を介して上記強制混合手段(15)に供給する、空気浄化装置。
7. 請求項１に記載された空気浄化装置(10)において、
   上記オゾン発生手段(12)は、上記強制混合手段(15)によって強制混合された有害物質含有空気とオゾン含有ガスとの混合ガス中のオゾン濃度が１ｐｐｍ以下となるように、オゾン含有ガスを発生する、空気浄化装置。
8. 請求項１に記載された空気浄化装置(10)において、
   上記給気口(19)から上記排気口(24)に向かって流れる空気流を形成する空気流形成手段(15)をさらに備えた、空気浄化装置。
9. 請求項８に記載された空気浄化装置(10)において、
   上記強制混合手段(15)が上記空気流形成手段(15)を兼ねている、空気浄化装置。
10. 請求項１に記載された空気浄化装置(10)において、
    上記強制混合手段(15)によって強制混合された有害物質含有空気とオゾン含有ガスとの混合ガスが接触するように設けられた有害物質吸着手段(21)をさらに備えた、空気浄化装置。
11. 請求項１０に記載された空気浄化装置(10)において、
    上記有害物質吸着手段(21)が多孔質材で形成されている、空気浄化装置。
12. 請求項１１に記載された空気浄化装置(10)において、
    上記有害物質吸着手段(21)の多孔質材がハニカム構造材である、空気浄化装置。
13. 請求項１０に記載された空気浄化装置(10)において、
    上記有害物質吸着手段(21)がゼオライトで形成されている、空気浄化装置。
14. 請求項１に記載された空気浄化装置(10)において、
    オゾンによって有害物質が酸化分解された空気が接触するように設けられたオゾン分解手段(22)をさらに備えた、空気浄化装置。
15. 請求項１４に記載された空気浄化装置(10)において、
    上記オゾン分解手段(22)が卑金属物質で形成されている、空気浄化装置。
16. 請求項１４に記載された空気浄化装置(10)において、
    上記オゾン分解手段(22)が活性炭で形成されている、空気浄化装置。
17. 空気に含まれた有害物質をオゾンによって酸化分解する空気浄化方法であって、
    有害物質含有空気にオゾン含有ガスを攪拌することにより強制混合し、オゾンによって有害物質を酸化分解する、空気浄化方法。
18. 請求項１７に記載された空気浄化方法において、
    上記有害物質含有空気とオゾン含有ガスとの混合ガス中のオゾン濃度が１ｐｐｍ以下となるように、上記オゾン含有ガスを混合する、空気浄化方法。

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