JP2007032974A

JP2007032974A - 汚染粒子状物質の回収方法

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Publication number: JP2007032974A
Application number: JP2005218845A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Amo; 則博天羽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】レナード効果によりマイナスイオンを多量に発生させることができ、身体に良好な効果を生じさせる室内環境を得ると同時に汚染粒子状物質を原因とする室内の汚れを防止する。
【解決手段】水を衝突破砕して０．５μｍ〜１８μｍの微細化水粒子の噴霧水の製造後、直ちに０．２ｍ／ｓｅｃ〜０．４５ｍ／ｓｅｃの速度により該噴霧水１ｍＬ／ｍｉｎ〜２０ｍＬ／ｍｉｎを室内空間に噴出させ、該室内空間に浮遊している汚染粒子状物質である０．５μｍ〜３０μｍの臭い成分、各種雑菌類、微細塵芥等と該微細化水粒子とを該室内空間において付着、吸収させ、該汚染粒子状物質を付着した微細化水粒子を吸込ユニットを通じて速やかに吸引し、該汚染粒子状物質が付着した微細化水粒子と空気とに気液分離処理をし、該微細化水粒子は別途回収処理してなることを特徴とする臭い・雑菌等の汚染粒子状物質の回収方法。
【選択図】図７

Description

本発明は、室内空間に浮遊している臭い・雑菌等の汚染粒子状物質を微細化水粒子に付着吸収させ、その汚染粒子状物質を付着吸収した微細化水粒子を速やかに回収する方法に関するものである。

室内空間には各種雑菌を含め汚染粒子状物質が浮遊しており、その主なものとして細菌、酵母、カビ、微細塵芥等が上げられる。更に、タバコの煙によるタバコ粉塵も浮遊している。また、喫煙する場所では喫煙を原因とするタバコ臭が生じている。上記タバコ臭の原因は主としてアンモニアの微細粒子によるものである。

上記汚染粒子状物質を除去する方法としては換気により室内空気を入れ替えること、汚染粒子状物質を含む空気をフィルタを通過させて取り除くこと、プラズマ放電・光触媒により捕集すること及び紫外線やオゾンを利用して殺菌すること等が従来より行なわれている。

上記換気による室内空気の入れ替えでは、排気手段により汚染粒子状物質が外部に流出されるにすぎず、且つ微細な浮遊汚染粒子状物質を排気することはできなかった。これは該物質は微細で極めて軽く、単なる気流現象では当該流れに乗ることができず、かえって主となる気流から飛ばされ、室内の隅部や天井面、壁面等に追いやられ、当該箇所に留まることになるからである。

その結果、例えば喫煙室にあってはタバコの煙からのニコチンやタールが室内の天井面や壁面に付着し、黄ばみ現象を生じさせていた。また、該浮遊汚染粒子状物質は気密性の悪いドア周り等から室外や他の室へ漏れ出すことも生じていた。

上記室内に留まっている浮遊汚染粒子状物質を外部に排出するためには、一方側から他方向側へ向けて高風速状態で室内全体の空気が移動するような気流現象を発生させ、且つ相当数の換気回数を行なわなければ該浮遊汚染粒子状物質を室内から排除することはできなかった。

上記のような相当数の換気回数が行なわれると、室内の冷気や暖気及び適度な湿度は全て失われ、冷・暖房及び加湿を常時行なっていないと室内の適温・適湿が維持できないことになり、そのランニングコストは極めて高くつくことになる。

また、上記フィルタは、遮り効果、慣性衝突効果、拡散効果、静電気力等により汚染粒子状物質を除去するものであり、粒子径の比較的小さな雑菌類を取り除くことが可能であるが、捕集が進むにつれて目詰まり現象を生じること、同時に捕集した各種雑菌類がフィルタ内で生存し続けていることが近年わかってきている。それらにより該フィルタは一定のサイクルで取り替える必要があり、その廃棄処分が環境上問題を生じている。

更に、上記プラズマ放電は、それによって精製された酸素原子を含むラジカルは酸化力が強いため雑菌類を破壊することができ、脱臭や除菌を可能としている。しかしプラズマ放電現象を在室者が多数存在する室内空間で発生させることはできず、室内空気を回収して空調機器内や他の箇所においてプラズマ放電現象を生じさせて雑菌類等の処理を行なうことになる。しかし、その処理方法は、処理能力が小さく、多くの換気回数を必要とする室内空間の雑菌類等の処理としては適していなかった。

また、光触媒の場合は、壁等に塗布した酸化チタン材料等の仕上面で各種雑菌類を捕集し、且つ紫外線を照射する必要があり、酸化チタンと接触することや紫外線の存在が不可欠となっており、室内空間に浮遊している汚染粒子状物質の除菌処理手段としては適していなかった。
特開２００３−３４３８７７号公報

そこで上記特許文献に示すように、微細化水粒子と空気中の微粒子とを接触させ、それにより汚染粒子状物質を取り除くことが行なわれているが、上記方法は浮遊している汚染粒子状物質を室内空気とともにそのままの状態で強制的に別途浄化装置に吸い込み、該浄化装置内において汚染粒子状物質の取り除き処理が行なわれるもので、室内空気を入れ替える換気装置が浄化処理能力を具備しているにすぎなかった。従って、在室者の身体への加・除湿、或いは加温、冷却等は別途手段で行なう必要があり、しかも室内空間は強い風により浮遊汚染粒子状物質がそのままの状態で室内を移動或いは浮遊するだけであり、快適な室内環境を得ることは到底できなかった。

そこで本発明の汚染粒子状物質の回収方法は、室内空間に微細化水粒子を噴出し、その噴出した微細化水粒子により室内空間に浮遊している汚染粒子状物質を捕捉すると同時に、噴出する直前に水の衝突現象に基づいて微細化水粒子が製造されるので、レナード効果によるマイナスイオンを多量に発生させることができ、身体に良好な効果を生じさせる室内環境を得ると同時に汚染粒子状物質を原因とする室内の汚れを防止することを目的とするものである。

本発明は、上記目的を達成するため、水を衝突破砕して０．５μｍ〜１８μｍの微細化水粒子の噴霧水の製造後、直ちに０．２ｍ／ｓｅｃ〜０．４５ｍ／ｓｅｃの速度により該噴霧水１ｍＬ／ｍｉｎ〜２０ｍＬ／ｍｉｎを室内空間に噴出させ、該室内空間に浮遊している汚染粒子状物質である０．５μｍ〜３０μｍの臭い成分、各種雑菌類、微細塵芥等と該微細化水粒子とを該室内空間において付着、吸収させ、該汚染粒子状物質を付着した微細化水粒子を吸込ユニットを通じて速やかに吸引し、該汚染粒子状物質が付着した微細化水粒子と空気とに気液分離処理をし、該微細化水粒子は別途回収処理してなる臭い・雑菌等の汚染粒子状物質の回収方法を特徴とする。

また、汚染粒子状物質をタバコを原因とする粉塵及び臭い成分とした臭い・雑菌等の汚染粒子状物質の回収方法を特徴とする。

更に、汚染粒子状物質を大腸菌を主とした細菌とした臭い・雑菌等の汚染粒子状物質の回収方法を特徴とする。

また、微細化水粒子と空気とに気液分離処理された該空気は、再度噴霧水の噴出手段の圧力空気として循環するようにしてなる臭い・雑菌等の汚染粒子状物質の回収方法を特徴とする。

本発明によるタバコ臭及び雑菌類等の汚染粒子状物質の回収方法は、主として室内での喫煙状態下において浮遊している煙、雑菌及び臭い成分等を室内において直ちに捕捉し、回収することができ、それらが室内で漂っている状態を回避することができ、在室者がそれら汚染粒子状物質を吸い込むことがなく、且つタバコの煙から生じる衣服や肌、髪等に臭いとして付着することや、目にチカチカ現象を起こすアンモニア臭やヤニを原因とする黄ばみが天井や壁に付着することがない。それらにより、喫煙者或いは非喫煙者にとって快適な室内空間を得ることを可能とした。

また、微細化水粒子による噴霧水は、喫煙室に噴出される直前の水の衝突現象により製造されるので、マイナスイオンを含んだ清浄空気が多量に該喫煙室に蔓延することになり、レナード効果による在室者の身体へのリラクゼーションを促進することが可能となった。

更に、室内に噴出される微細化水粒子の噴霧水は、室内全体を水煙状態にして加湿することができ、クラスタにより皮膚を構成する細胞への加湿が十分に行なわれ、身体の乾燥を防止することができる。

また、室内の煙、雑菌及び臭い成分等を速やかに捕捉回収し、気液分離した流体中に含まれる汚染粒子状物質をまとめて処理することができ、該煙、雑菌及び臭い成分等の汚染粒子状物質がそのまま外部へ排出されることがなく、タバコの煙や雑菌による大気汚染を防止することが可能となり、汚染粒子状物質が除去された空気は再度室内への噴出手段として利用することもでき、循環型のシステムを提供することが可能となった。

更に、上記タバコの煙を原因とする臭い成分の除去の他、汗、体臭等の臭いも除去することが可能となった。

また、室外からの吸気により室内に取り込まれた大気中に含まれる大腸菌やＶＯＣ、排気ガス等から生じる窒素、硫黄酸化物及びペットの臭い等も除去することが可能となった。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

図１は、本発明のタバコ臭及び雑菌類等の汚染粒子状物質の回収方法において、その実験に使用された喫煙ユニットの平面図を示している。
喫煙ユニット１は、床２、壁３、天井４とで囲まれた空間を構成し、喫煙室５と加除湿装置室６とよりなり、該喫煙室５と加除湿装置室６とは隔壁７により分離されている。上記加除湿装置室６には喫煙室５を加湿するため図２に示すように水煙ユニット８並びに加湿した空気や噴霧水及び該噴霧水に付着した汚染粒子状物質等を回収する吸込ユニット９を配置している。更に、喫煙室５の中央部に、灰皿付テーブル１０を設けている。

該隔壁７は、喫煙室５と加除湿装置室６との境界壁となるが、該隔壁７の加除湿装置室６側には水煙ユニット８及び吸込ユニット９とが取着される。また、必要に応じて吹出ユニット１１が取着される。該水煙ユニット８は隔壁７のほぼ中央部に取着され、吸込ユニット９は隔壁７の上部に取着される。

該水煙ユニット８は、加湿を行なうための微細化水粒子の噴霧水を造り、それらを直ちに喫煙室５へ噴出するためのユニットである。一例として図３に示すように、新鮮水補給装置１２から配管１３を通じ水煙ユニット８内の噴霧ノズル１４へと連結され、コンプレッサー１５の圧力により該噴霧ノズル１４から微細化水粒子となる噴霧水を水煙ユニット８内に噴出する。

該水煙ユニット８は、上記した噴霧ノズル１４、該噴霧ノズル１４を囲むようにして天井面から下方へ延出した筒状のコア隔壁１６、該コア隔壁１６下端の開口部１７、該開口部１７に対向する中心部に向かって傾斜する傾斜板１８、該コア隔壁１７、傾斜板１８及び水煙ユニット８の内壁１９によって囲まれた微細化水粒子浮遊空間２０、該傾斜板１８の下方に設けられたコンプレッサー１５により吸気口２１より取り入れた空気を該コンプレッサー１５の圧力により該浮遊空間２０へ送り込むための通路となる通気口２２並びに微細化水粒子を水煙として喫煙室５へ噴出する吐出口２３とより構成している。

該噴霧ノズル１４は、水煙ユニット８内の天井面から中心部に向かって斜め下方に向け、筒状コア隔壁１６の上部隅部に並設して適数個を設置し、上記適数個の噴霧ノズル１４から噴出された噴霧水は、各々中心部に向かって吐出し、相互に衝突することになる。

該噴霧ノズル１４は、そこからの噴霧水の水粒径が少なくとも約５０μｍ以下のものが噴出される細孔ノズルとし、上記衝突により噴霧水の破砕を行なう。更に、該噴霧水は下方へ向かい、コア隔壁１６の内壁とも衝突しながら開口部１７からコア隔壁１６外へ吐出させ、底部に設置した傾斜板１８に衝突し再破砕が行なわれる。

該再破砕によって多くの水粒子は８μｍ以下の微細化水粒子となり、浮遊空間２０で浮遊状態の水煙となるが、そのようにならなかった大粒径水粒子は、傾斜板１８に沿ってその底部開口部２４より排出される。
上記再破砕により、噴霧ノズル１４からの噴出時点では８μｍ以下の水粒子の量は８〜１６％であったが、空中衝突により３０〜４３％とその量が増加され、傾斜板１８への衝突による再破砕効果により４０〜４６％へと増加された。また、８μｍ以上の大粒子径の凡そ７３％は排出され、新鮮水補給装置１２へ戻り水として回収することができた。

上記により、必要とする８μｍ以下の微細化水粒子の量を大幅に増加させ、コンプレッサーにより０．２ｍ／ｓｅｃ〜０．４５ｍ／ｓｅｃの速度で１ｍＬ／ｍｉｎ〜２０ｍＬ／ｍｉｎの該微細化水粒子の噴霧水を水煙として噴出して喫煙室５を加湿する。

上記のように、噴霧ノズルから噴出された水は相互に衝突をした後、上記内壁や板体の他、丸棒状体及び球状体等の各種衝突物体にも衝突し、主として０．５〜１８μｍ程度の噴霧状微細化水粒子として室内空間へ噴出させることができる。

上記水煙ユニット８における吐出口２３はほぼ人の頭部の高さを中心位置とする箇所に設け、喫煙者から出る煙の粒子等を空気中で捕捉することになる。また、図２に示すように、水煙の噴出口となる該吐出口２３の上下の位置に吹出ユニット１１を配置し、その出口を喫煙室に開口し、コンプレッサー１５の送圧力により水煙の流れを対向する側壁側へ拡散しながら向かわせることを加速することができる。また、その水煙の流れは、その主流による風向き及び拡散現象により、その上下左右の空気に含まれる浮遊しているタバコ粒子等を捕捉することができる。

上記噴出直前に行なわれた水の衝突により周囲の空気は負イオン化し、微細化水粒子は負イオンと等量の正電荷を得ることになる。この正電荷を得た微細化水粒子を直ちに室内空間へ噴出させるため、該室内空気中に浮遊している図５に示す０．５〜３０μｍの大きさの各種細菌、カビ、酵母及びタバコの粉塵や臭い成分等の汚染粒子状物質は、上記正電荷を得た微細化水粒子による気液接触効果により捕捉される。

他方、吸込ユニット９は、上記微細化水粒子によって捕捉した喫煙室５内の汚染粒子状物質を吸い込み排出するユニットで、図４に示すように、加湿を行なう水煙ユニット８から喫煙室５へ噴出され、捕捉した汚染粒子状物質を含む微細化水粒子をまず室内空気とともに吸引する。

更に、吸込口２５よりコンプレッサー１５の負圧吸引力により吸引した空気及び汚染粒子状物質を捕捉した微細化水粒子を冷却コイル２６を介して冷却し、減温すると同時に気液分離処理をしている。そして該汚染粒子状物質を含む水粒子は除湿水受け皿２７及び排水管２８を通じて排水タンク２９に貯留され、同時に、空気は浄化されて該コンプレッサー１５の吸引力により排気口３０より排出される。

上記排水タンク２９に溜まった雑菌等の汚染粒子状物質を含む回収水は、抜き取りポンプ３１の作動により漸次タンク外へ排出処理される。
該排水タンク２９内には紫外線を使用した殺菌灯３２を設置し、該殺菌灯３２を点灯させることにより回収水に含まれる雑菌等の除菌或いはその繁殖を防止することができる。

上記図３、４において、吸気口２１及び排気口３０は、加除湿装置室６の空間へ開放した状態として示しているが、両者をダクトにより連結することができ、喫煙室における循環型の加湿、除湿、消臭及び雑菌、塵埃等の処理等のシステムを構築することができる。

上記水煙ユニット８で採用される水は通常の水の他、イオン発生鉱物を通過或いはそれらに浸漬された水、又は人体無害な殺菌作用を有する物質を添加すること等により積極的に菌からの無害化を図ることも可能である。

上記構成よりなる喫煙室５において、加除湿装置室６の広さを除いた約３０ｍ^３の室内空間にその多くの微細化水粒子を８μｍ以下とした０．５〜１８μｍの微細化水粒子の噴霧水を０．２〜０．４５ｍ／ｓｅｃの速度で５ｍＬ／ｍｉｎを壁面より噴出させた。その際、喫煙者は灰皿付テーブル１０において、
（１）６本／２０分のペースで喫煙した場合 … 条件１
（２）４本／２０分のペースで喫煙した場合 … 条件２
の各々についてそのタバコの煙から生じる粉塵粒子の除去の実験をした。ノズル：ＨＭ−３Ｐ（２個）からの噴霧水を衝突させ、湿度：６０％ＲＨ、噴霧水量：５ｍＬ／ｍｉｎとして喫煙を開始してから１０分後に微細化水粒子を噴出した。

図７のグラフは、タバコの煙から排出された粉塵と臭気成分であるアンモニアの除去の状態を示したものである。測定は室内の中心部（高さ１２０ｃｍ）で行なったものである。このグラフより明らかな通り、上記（１）及び（２）の条件とも微細化水粒子の噴出開始後１０分程よりタバコ粉塵が減少し始め、喫煙の終了後１時間以内にタバコ粉塵粒子はほぼ完全に排除できた。

また、タバコの煙に基づく臭気成分であるアンモニアも噴出開始後約１０分後には検出限界濃度以下にまで除去され、臭気強度は、臭気強度５（著しく強い臭い）或いは臭気強度４（強い臭い）から臭気強度２（タバコの残り香と判断できる程度の気にならない臭い）に下げることができた。

上記実験は、換気が行なわれない室内で測定したものである。その結果、微細化水粒子がタバコの煙より放出される臭いを含む粉塵を捕捉し、臭気を取り去ったことを明らかにしている。

また、上記実験では、喫煙を２０分で止めた状態であるが、条件１を上回る条件下で継続的に喫煙が続けられ、且つ室内の環境を良好な状態を維持するためには排気量４８６ｍ^３／ｈとし、換気回数を約１６回／ｈとするのみで可能となった。

これに対し、同じく約３０ｍ^３の室内において換気装置のみによって上記実験と同様の効果を生じさせるためには最低約１１，０００ｍ^３／ｈの排気が必要となり、従って、換気回数は約３６６回／ｈとなり、室内空間の風圧はもとより、取り入れられる空気が室内空間を蔓延し、温度や湿度が室内に取り入れられた外気と同じ状態となり快適な空間を維持できる状態ではなくなった。

上記のように、従来の単なる換気装置のみによって室内の汚染粒子状物質を取り除く手段と比較して極めて大きな差が生じることとなる。その結果、本発明によれば上記汚染粒子状物質の除去の他、室内の温度や湿度が容易に維持でき、冷・暖房費を著しく節約することが可能となった。

本発明の汚染粒子状物質の回収方法の測定のために使用した加除湿装置室及び喫煙室の平面図。本発明の汚染粒子状物質の回収方法の測定のために使用した喫煙室の気流を示す側断面図。本発明の汚染粒子状物質の回収方法の測定のために使用した喫煙室への水煙ユニットの一実施例を示す断面図。本発明の汚染粒子状物質の回収方法の測定のために使用した喫煙室の汚染粒子状物質を微細化水粒子とともに吸引する吸込ユニットの一実施例を示す断面図。本発明の汚染粒子状物質の回収方法において捕捉除去される汚染粒子状物質の大きさを示す表。本発明の汚染粒子状物質の回収の実験を図１の喫煙室において行なう際に該喫煙室へ噴出させた微細化水粒子径の分布を示すグラフ。本発明の汚染粒子状物質の回収の実験を図１の喫煙室において行なった結果を示すグラフ。

符号の説明

１喫煙ユニット
２床
３壁
４天井
５喫煙室
６加除湿装置室
７隔壁
８水煙ユニット
９吸込ユニット
１０灰皿付テーブル
１１吹出ユニット
１２新鮮水補給装置
１３配管
１４噴霧ノズル
１５コンプレッサー
１６コア隔壁
１７開口部
１８傾斜板
１９内壁
２０浮遊空間
２１吸気口
２２通気口
２３吐出口
２４底部開口部
２５吸込口
２６冷却コイル
２７除湿水受け皿
２８排水管
２９排水タンク
３０排気口
３１抜き取りポンプ
３２殺菌灯

Claims

水を衝突破砕して０．５μｍ〜１８μｍの微細化水粒子の噴霧水の製造後、直ちに０．２ｍ／ｓｅｃ〜０．４５ｍ／ｓｅｃの速度により該噴霧水１ｍＬ／ｍｉｎ〜２０ｍＬ／ｍｉｎを室内空間に噴出させ、該室内空間に浮遊している汚染粒子状物質である０．５μｍ〜３０μｍの臭い成分、各種雑菌類、微細塵芥等と該微細化水粒子とを該室内空間において付着、吸収させ、該汚染粒子状物質を付着した微細化水粒子を吸込ユニットを通じて速やかに吸引し、該汚染粒子状物質が付着した微細化水粒子と空気とに気液分離処理をし、該微細化水粒子は別途回収処理してなることを特徴とする臭い・雑菌等の汚染粒子状物質の回収方法。
汚染粒子状物質をタバコを原因とする粉塵及び臭い成分としたことを特徴とする請求項１に記載の臭い・雑菌等の汚染粒子状物質の回収方法。
汚染粒子状物質を大腸菌を主とした細菌としたことを特徴とする請求項１に記載の臭い・雑菌等の汚染粒子状物質の回収方法。
微細化水粒子と空気とに気液分離処理された該空気は、再度噴霧水の噴出手段の圧力空気として循環するようにしてなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の臭い・雑菌等の汚染粒子状物質の回収方法。