JP2008200627A - 空気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 酸素供給装置を必要とせず、分解処理時に処理ユニット内で必要な酸素量を確保し、連続的に空気中の有機ガス分子を浄化できる空気浄化装置を提供することを目的としている。
【解決手段】 筒状筐体内に高圧電極と有機ガス分子を吸着する吸着材を含む接地電極とからなる放電用電極対を有し、筒状筐体に吸気および排気の開口部を有する少なくとも一対の処理ユニットと、放電用電極対の前後に設けられ、処理ユニット間を連通する第一の流路および第二の流路と、放電用電極対に接続されプラズマを発生させるための高圧電源と、処理ユニット内に空気を導入するためのファンと、開口部を遮蔽する可動式シャッタと、を備えている。それぞれの処理ユニットの吸着と分解処理の動作を時間的に交互に入れ替えて行っているので、被処理気体の浄化作業を中断させることなく連続して処理することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばトルエンやキシレン、スチレンなど大気に放出すると環境に影響を与える有機溶剤やその他有機化合物の蒸気すなわち揮発性有機化合物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ：以下ＶＯＣと略す）や、環境汚染物質ガス分子の分解に用いられる空気浄化装置に関するものである。

塗装工場や半導体工場、あるいは印刷工場などは多量の有機溶剤を使用している。このような工場から大気に排出されるＶＯＣは、太陽光やオゾンなどとの反応により炭化水素系微粒子を形成したり、大気中のオゾン濃度を増大させたりするなど大気環境に重大な影響を与えることが知られている。このため、ＶＯＣを回収し分解処理することが強く求められている。また、室内では、化粧品、薬品、建材、接着剤、タバコなどから放出されるホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）やアセトアルデヒド（ＣＨ_３ＣＨＯ）、芳香族炭化水素などの化学物質を分解処理する技術が生活環境を改善する上で望まれている。

特許文献１による有機ガス処理装置では、有機ガスを吸着剤に吸着、乾燥除去し、空気を清浄化している。吸着剤は有機分子を吸着できる量が決まっているため、所定の量を吸着するとそれ以上有機ガスを吸着できなくなる。この吸着できなくなる状態を吸着剤が破過するという。そのため、引き続き吸着させるために、ある一定量の有機ガスが吸着されると、吸着剤を再生するためにプラズマにより吸着した有機ガスを分解処理している。このプラズマ処理時に生成される副生成物と未分解物の装置外への放出を抑えるために循環によって、吸着剤に再吸着させるというものである。

また、特許文献２による有機物質の処理装置では、ハニカムロータ型の吸着剤で揮発性有機物質を除去して、脱着濃縮した後、放電処理により酸化させ、分解を行う、放電処理後、ガスを吸着工程の入口に戻すものである。

さらに、特許文献３による排ガス浄化装置では、吸着剤が充填された低温プラズマ反応器で吸着された揮発性有機物質を分解処理する。複数のプラズマ反応器が並列に配置された排ガス浄化装置であり、プラズマによる分解処理時、酸素供給装置により酸素を供給することで窒素酸化物の副生成物を抑えている。
特開２００４−３２１９５４号公報 特開平１０−２０２０３８号公報 特開２００５−２３０６２７号公報

しかしながら、上記、従来の空気浄化装置においては、吸着した有機ガス分子などの被処理ガスをプラズマで分解処理する際、被処理ガスの物質や濃度によっては、充分な酸素が供給されないと、酸素不足による不完全燃焼により完全に分解処理できないという問題があった。このため、空気浄化装置の中には、プラズマ分解処理時に酸素を供給する酸素供給装置を備え、これから補助的に酸素を供給するようにしたものがあった。

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、酸素供給装置を必要とせず、分解処理時に処理ユニット内で必要な酸素量を確保し、連続的に空気中の有機ガス分子を浄化できる空気浄化装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る空気浄化装置は、筒状筐体内に高圧電極と有機ガス分子を吸着する吸着材を含む接地電極とからなる放電用電極対を有し、筒状筐体に吸気口および排気口を有する少なくとも一対の処理ユニットと、放電用電極対の前後に設けられ、一対の処理ユニット間を連通する第一の流路および第二の流路と、放電用電極対に接続されプラズマを発生させるための高圧電源と、処理ユニット内に被処理空気を導入するためのファンと、吸気口および排気口を遮蔽する可動式のシャッタと、を備え、処理ユニットの一方に有機ガス分子の吸着動作を、他方にプラズマによる分解処理動作をさせ、時間的にそれぞれ分解処理動作と吸着動作とに交互に切り替えて作動させることを特徴とするものである。

この課題解決手段によれば、一対の処理ユニットにおいて、一方の処理ユニットで有機ガス分子の吸着を、他方の処理ユニットで吸着された有機ガス分子の分解処理を行い、それぞれの処理ユニットで吸着と分解処理の動作を時間的に交互に入れ替えて行っているので、被処理空気の浄化作業を中断させることなく連続して処理することができる。また、分解処理を行っている処理ユニット内の酸素が不足しないように、吸着を行っている処理ユニット側から吸着処理後の被処理空気の一部を連結管により分解処理を行っている処理ユニット側に供給しているので、分解処理時の不完全燃焼が抑制できる。

本発明の空気浄化装置によれば、一対の処理ユニットを吸着あるいは分解処理装置として、交互に入れ替えて使用しているため、有機ガス分子の吸着と分解処理が連続的にできるので、浄化作業を中断させることなく被処理空気中の有機ガス分子を連続的に処理できる効果がある。さらに、酸素供給装置を使用することなく、不完全燃焼を起こさせずに有機ガス分子を完全に分解処理できる効果もある。

以下、本発明の実施の形態に係る空気浄化装置の構成と動作について、図を参照しながら説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気浄化装置の構成断面図を示すものである。図２は、処理ユニットの放電電極部の構成斜視図である。
図１に示すように、第一の処理ユニット１の筒状筐体２の中央部には、高圧電極３ａおよび接地電極３ｂからなる複数の放電用電極対で構成される放電電極部３が配置され、放電電極部３はプラズマを発生させるための高圧電源４にスイッチ５を介して接続され、同様に、第二の処理ユニット１０１の中央部には、筒状筐体１０２の中央部にも、高圧電極１０３ａおよび接地電極１０３ｂからなる放電用電極対で構成される放電電極部１０３が配置され、放電電極部１０３はプラズマを発生させるための高圧電源１０４にスイッチ１０５を介して接続されている。第一の処理ユニット１と第二の処理ユニット１０１とが一対で並置され、放電電極部３および放電電極部１０３の前後で第一の流路である連結管１３および第二の流路である連結管１４により、第一の処理ユニット１と第二の処理ユニット１０１とは互いに連結されている。筒状筐体２および１０２の吸気口１０と１１０側には、狭窄部１２および１１２が設けられている。また、第一の処理ユニット１と第二の処理ユニット１０１の吸気口１０、１１０および排気口１１、１１１には可動式のシャッタ８および９が取り付けられ、第一の処理ユニット１と第二の処理ユニット１０１のいずれかが遮蔽されるように設けられている（図１では、第二の処理ユニット１０１の吸気口１１０および排気口１１１が遮蔽されている）。さらに、吸気口１０、１１０の入口側には除塵フィルタ１５が取り付けられ、排気口１１、１１１の出口側には、被処理空気を導入するファン７および１０７が設置されている。

図２で示すように、放電電極部３は、誘電体３ｄで被覆された高圧電極３ａと、金属やその酸化物あるいはその複合体からなる触媒を添加したゼオライトＸ_ａ（ＳｉＯ_２）_ｂ（Ａｌ_２Ｏ_３）_ｃ（ただし、Ｘは陽イオン、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ整数）をハニカム形状やメッシュ形状のセラミック基台に添着した吸着材３ｈの側面周囲に帯状の金属などの導電体３ｔを接合した接地電極３ｂから構成されている。また、放電電極部３は、高圧電極３ａと接地電極３ｂとの放電用電極対を、少なくとも一対を単位として構成されるが、ここでは、三対の放電用電極対で構成された例を示す。放電電極部１０３についても同様である。高圧電極３ａと誘電体３ｄが必ずしも接触している必要はなく空隙があってもよい。

具体的には、誘電体３ｄは、アルミナ、石英、ガラス、セラミックスであり、吸着材３ｈは、空気を流した時の圧力損失を減らすために１ｃｍ^２あたり１６〜１５５個のハニカムもしくはコルゲート形状のセルを持つセラミック基台に、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３からなるＦＡＵ構造やＭＦＩ構造をもつゼオライトなどの吸着剤と、マンガン、銅、銀、ニッケル、亜鉛、鉄やこれらの酸化物あるいはその複合体からなる触媒との混合物を添着したものである。ここでＦＡＵ、ＭＦＩは国際ゼオライト学会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩＺＡ）で決定された構造コードであり、ＦＡＵはフォージャサイトとも呼ばれ、細孔径１．２ｎｍ程度の比較的大きな細孔を持つ１２員環のゼオライトであり、ＭＦＩ構造はＺＳＭ５ともよばれ１０員環、細孔０．５〜０．６ｎｍの細孔を持つゼオライトである。また、触媒は有機ガス分子の酸化分解反応を促進する作用を持つ。ゼオライトは、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３の組成比によって疎水性と親水性のものがある。有機ガス分子に対して吸着効率のよいＳｉＯ_２の組成比率が高い疎水性のゼオライトが好ましい。

また、吸着材３ｈの別の製法として、ゼオライトの粉末と粘土やアルミナなどのつなぎ（バインダー）でハニカムやコルゲート状に押し出し成型後、焼成したものを基台として、これにマンガン、銅、銀、ニッケル、亜鉛、鉄から選ばれる少なくとも１種類以上の金属やこれらの酸化物やその複合体からなる触媒をイオン交換や含浸により添着したものであってもよい。一般的にゼオライトなどの吸着剤はポーラスであるため、空気中の水分を吸着して導電性を持つ。しかし、疎水性ゼオライトにイオン交換により触媒を添着した場合には、吸湿性が低いため導電性が低くなるので、金属粒子をハニカム基台に混ぜる、もしくは、金属基台に吸着剤を添着させることによって導電性を持たせることができる。さらに、金属粒子に粒径数ナノメートルの粒子を利用する、あるいは、チタン、亜鉛、白金、金、銀などの金属で基台を作ることによりに金属自体に触媒作用をもたせることもできる。

次に、実施の形態１に係る空気浄化装置の動作について、図３を参照して説明する。一対以上の処理ユニットが吸着動作と放電分解動作を交互に繰り返している。
まず、図３（ａ）で示す第一の処理ユニット１を吸着動作、第二の処理ユニット１０１を分解処理動作させる場合について説明する。シャッタ８および９は第二の処理ユニット１０１側にある。ファン７により被処理空気が第一の処理ユニット１に導入される。被処理空気は除塵フィルタ１５により、空気中に浮遊している塵や埃、ペンキカスなどの粒子が取り除かれた後、第一の処理ユニット１の吸気口１０から筒状筐体２に導かれ、狭窄部１２を経て、放電電極部３の接地電極３ｂの吸着材３ｈにより被処理空気から有機ガス分子が吸着、除去され、排気口１１から清浄空気として外部に排出される。一方、第一の処理ユニット１が吸着動作を行っている間、第二の処理ユニット１０１では、スイッチ１０５がＯＮにされ、高圧電源１０４から高圧電極１０３ａと接地電極１０３ｂ間に高電圧が印加され放電により、プラズマが発生し、予め接地電極１０３ｂの吸着材１０３ｈに吸着されていた有機ガス分子が式（１）から式（６）で示される反応により、酸化され、二酸化炭素と水に分解処理される。

放電により発生されたプラズマによる被処理空気中に含まれる炭化水素やアルデヒドなどの有機ガス分子の分解に関わる主な反応は、式（１）から式（６）で表される。具体的には、有機ガス分子の分解は、放電により生成されたオゾン（Ｏ_３）による分解、酸素原子（Ｏ）による分解、およびペルオキシドラジカル（ＯＨ）による分解とに別けられる。
まず、式（１）から（３）で示すオゾンによる分解では、式（１）で示されるように、酸素分子（Ｏ_２）が電子（ｅ）により酸素原子（Ｏ）に分解される。次に、式（２）で示されるように、酸素原子（Ｏ）と酸素分子（Ｏ_２）とによりオゾン（Ｏ_３）が生成される。続いて、式（３）に示されるように、このオゾン（Ｏ_３）により有機ガス分子（Ｃ_ｋＨ_ｍＯ_ｎ）は二酸化炭素（ＣＯ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）とに分解される。式（４）で示す酸素原子（Ｏ）による分解では、式（１）で示される酸素原子（Ｏ）により有機ガス分子（Ｃ_ｋＨ_ｍＯ_ｎ、ただし、ｋ、ｍ、ｎは整数）は二酸化炭素（ＣＯ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）に分解される。また、式（５）と式（６）に示すペルオキシドラジカル（ＯＨ）による分解では、式（５）で示されるように、水（Ｈ_２Ｏ）と酸素分子（Ｏ_２）が反応してペルオキシドラジカル（ＯＨ）が生成され、次に、式（６）で示されるように、このペルオキシドラジカル（ＯＨ）により有機ガス分子（Ｃ_ｋＨ_ｍＯ_ｎ）は二酸化炭素（ＣＯ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）とに分解される。
ｅ＋Ｏ_２ → ｅ＋Ｏ＋Ｏ （１）
ここで、ｅは電子を表し、電子は放電により生じる。
Ｏ＋Ｏ_２ → Ｏ_３ （２）
Ｃ_ｋＨ_ｍＯ_ｎ＋（２ｋ＋ｍ／２−ｎ）Ｏ_３ → ｋＣＯ_２＋（ｍ／２）Ｈ_２Ｏ
＋（２ｋ＋ｍ／２−ｎ）Ｏ_２ （３）
Ｃ_ｋＨ_ｎＯ_ｎ＋（２ｋ＋ｍ／２−ｎ）Ｏ → ｋＣＯ_２＋（ｍ／２）Ｈ_２Ｏ （４）
Ｈ_２Ｏ＋１／２Ｏ_２ → ２ＯＨ （５）
Ｃ_ｋＨ_ｍＯ_ｎ＋（４ｋ＋ｍ−２ｎ）ＯＨ →
ｋＣＯ_２＋（２ｋ＋ｍ−ｎ）Ｈ_２Ｏ （６）

いずれの反応においても、有機ガス分子の分解には酸素が必要であり、充分な酸素が供給されないと不完全燃焼が生じ、有機ガス分子が完全に分解されない。被処理空気が、第一の処理ユニット１の狭窄部１２を通る際、流速が速くなり、圧力が低下し、第二の処理ユニット１０１内の空気が第一の流路となる連結管１３を通して第一の処理ユニット１内に引き込まれる。これに伴い、第一の処理ユニット１の放電電極部３を通過した被処理空気の一部が第二の流路となる連結管１４を通して第二の処理ユニット１０１内に導入される。この現象を利用して、第一の処理ユニット１から第二の処理ユニット１０１に被処理空気の一部が供給されることにより酸素不足は解消されるので、第二の処理ユニット１０１での放電分解処理によって、有機ガス分子が二酸化炭素と水に完全に分解処理される。

分解に伴って生成された二酸化炭素は、吸着されることなく第一の処理ユニット１を通って外部に排出される。また、分解に伴って生成された水は、第二の処理ユニット１０１内の温度によって水蒸気となり、連結管１３を通って第一の処理ユニット１に導入される。このとき、第二の処理ユニット１０１内を流れる空気流量に比べて、第一の処理ユニット１内を流れる空気流量の方が大きいため、第一の処理ユニット１内で結露することなく、吸着材３ｈに一部吸着されるが、大半は空気浄化装置外に排出される。放電分解処理後の被処理空気を再び、吸着処理を行っている第一の処理ユニット１に戻しているため、放電時の中間生成物を空気浄化装置外に漏洩させることはなく、常に清浄な空気だけを空気浄化装置外に排出することができる。

図３（ｂ）で示すように、第一の処理ユニット１において、有機ガス分子が所定の量吸着され、吸着材が破過した段階で、第一の処理ユニット１と第二の処理ユニット１０１動作を入れ替える。すなわち、シャッタ８およびシャッタ９が第一の処理ユニット１側に移動され、ファン７が停止され、ファン１０７が動作され、さらに、スイッチ１０５がＯＦＦにされ、次に、スイッチ５がＯＮにされて放電電極部３に高圧電源４から高電圧が印加され、放電により発生したプラズマで、接地電極３ｂの吸着材３ｈに吸着されていた有機ガス分子が酸化され、二酸化炭素と水に分解処理される。被処理空気が、第二の処理ユニット１０１の狭窄部１１２を通る際、流速が速くなり、圧力が低下し、第一の処理ユニット１内の空気が連結管１３を通して第二の処理ユニット１０１内に引き込まれる。これに伴い、第二の処理ユニット１０１の放電電極部１０３を通過した被処理空気の一部が連結管１４を通して第一の処理ユニット１内に流入される。分解に伴って生成された二酸化炭素と水は、連結管１３から第二の処理ユニット１０１を通って、外部に排出される。第一の処理ユニット１と第二の処理ユニット１０１の処理動作を交互に入れ替え、繰り返すことにより、連続的に空気中の有機ガス分子が分解処理される。なお、一対の処理ユニットの吸着と放電分解の切り替え時には、放電分解処理の処理ユニットのみシャッタが閉じられるように切り替ることにより自動的に連結管１４を通過する空気の流れる方向は変わる。

ここで、シャッタの役割は、放電分解処理の処理ユニットに被処理空気が流入することを防止するとともに放電により発生する熱が処理ユニット外に逃げるのを抑え、触媒の温度を上げることによって吸着物質の分解を促進させるためである。

第一の処理ユニット１の破過した接地電極３ｂの吸着材３ｈを再生するため、放電電極部３は高圧電源４により発生させた波高値１〜３０ｋＶ、周波数５０〜１０，０００Ｈｚの正弦波もしくは矩形波交流電圧、または、パルス的に発生する正負両極性もしくは正また負のみの単極性電圧を印加して、高圧電極３ａと吸着材３ｈを含む接地電極３ｂの間で放電させる。なお、放電させる印加電圧と周波数は、高圧電極３ａと接地電極３ｂ間の距離、吸着した有機ガス分子物質を分解するために必要な投入エネルギーにより決定される。第二の処理ユニット１０１の破過した接地電極１０３ｂの吸着材１０３ｈを再生する場合も同様である。高圧電極３ａと吸着材３ｈとの間に誘電体３ｄが存在することにより、放電が開始されると誘電体表面に電荷の移動が起こり、電極表面に一様に放電を発生させることが可能になる。また、この誘電体３ｄにより高圧電極３ａと吸着材３ｈとの間での短絡が抑制される。

狭窄部１２により他の処理ユニットへ空気が吸引される動作を第一の処理ユニット１を例に図４により説明する。吸着動作を行っている第一の処理ユニット１から放電分解動作を行っている第二の処理ユニット１０１側に連結管１４を通して、空気を供給するためには、吸気口１０での圧力に対する狭窄部１２での圧力差は、接地電極３ｂを透過する際に生じる圧力損失以上である必要がある。例えば、使用する接地電極３ｂの圧力損失が１００Ｐａであるとすると、吸気口１０での圧力Ｐ_０を大気圧（１００ｋＰａ）とすると、狭窄部１２での圧力Ｐとの比Ｐ／Ｐ_０が、０．９９９以下となれば第二の処理ユニット１０１側から、連結管１３を通して、第一の処理ユニット１側に空気を引き込むことができる。
図５は、図４において風速に対する吸気口１０の断面積Ａと狭窄部１２の断面積Ｂとの面積比Ｂ／Ａ（横軸）と圧力比Ｐ／Ｐ_０を（縦軸）との関係を示したものである。この縦軸の圧力比Ｐ／Ｐ_０が０．９９９以下であれば、接地電極３ｂの圧力損失より圧力降下が大きくなり、連結管１３を通して第二の処理ユニット１０１から第一の処理ユニット１に空気を引き込むことができる。なお、図５では、風速が１ｍ／秒、２ｍ／秒と５ｍ／秒の場合の例を示している。風速１ｍ／秒の場合であれば、面積比Ｂ／Ａが０．０６以下、風速２ｍ／秒であれば、０．１２以下、風速５ｍ／秒であれば、Ｂ／Ａが０．３以下であれば圧力比Ｐ／Ｐ_０が０．９９９以下となり、第一の処理ユニット１に空気を引き込むことができる。第一の処理ユニット１に空気が引き込まれると、連結管１３を通って、第二の処理ユニット１０１に同量の空気が引き込まれる。この結果、放電分解処理を行っている第二の処理ユニット１０１に酸素が補充されるので、酸素供給装置は不要である。

図６は、シャッタ８の動作機構の例を示すものである。図６（ａ）は、図１の実施の形態１に示したシャッタ８で、第一の処理ユニット１と第二の処理ユニット１０１の間をスライドされて開閉する方式のものであり、図６（ｂ）は、各処理ユニットの筒状筐体２と１０２の吸気口部１０に取り付けられた軸１６を中心にシャッタ８が被処理空気の流れに対して平行に開く方式のものであり、図６（ｃ）は、シャッタ８が第一の処理ユニット１と第二の処理ユニット１０１との間に設けられたピン１７で固定され、このピン１７を中心に回転して処理ユニット間を交互に回転して開閉する方式のものであり、図６（ｄ）は、カメラの絞りで採用されている方式のシャッタ８で、各処理ユニットのそれぞれに取り付けられた絞り羽根１８が開閉するものを示す。いずれの方式であっても本発明のシャッタとして同様の効果を奏する。

図１および図２の実施の形態１では、被処理空気の導入のためのファン７およびファン１０７は第一の処理ユニット１および第二の処理ユニット１０１の排気口１１および排気口１１１側に設けられていたが、図７に示す第二の例のように、吸気口１０および吸気口１１０側に設置しても同様の効果が期待できる。また、図１および図２では、ファン７とファン１０７の２台が第一の処理ユニット１と第二の処理ユニット１０１のそれぞれに設けられていたが、図８に示す第三の例のように、第一の処理ユニット１と第二の処理ユニット１０１の両方をカバーするファン７の１台であってもよく、同様の効果が期待できる。

このように、実施の形態１に係る空気浄化装置によれば、一対の処理ユニットを吸着あるいは分解処理装置として、交互に入れ替えて使用しているため、有機ガス分子の吸着と放電分解処理が連続的にできるので、浄化作業を中断させることなく被処理空気中の有機ガス分子を連続的に処理できる効果がある。また、放電分解処理後の空気を再び、吸着を行っている処理ユニットに戻すため、放電時の副生成物や放電開始時の温度上昇により脱着する有機ガス分子物質を空気浄化装置外に漏洩させることはなく、常に清浄な空気だけを装置外に排出することができる効果がある。さらに、酸素供給装置を使用することなく、不完全燃焼を起こさせずに空気中の有機ガス分子を完全に分解処理できる効果もある。

実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る空気浄化装置の構成断面図を示すものである。
図において、放電分解処理動作を行っている第二の処理ユニット１０１の排気口１１１側のシャッタ９が、少し隙間１９を残して閉じられている点を除けば、実施の形態１の図１と同様であるので、他の符号の説明を省略する。

次に、実施の形態２に係る空気浄化装置の動作について説明する。ファン７により導入された被処理空気により、吸着処理動作を行っている第一の処理ユニット１の狭窄部１２で圧力低下が発生し、これにより連結管１３を通して、第二の処理ユニット１０１内から第一の処理ユニット１に空気が引き抜かれる。これに応じて、第一の処理ユニット１の排出口１１から出た被処理空気の一部が、シャッタ９の間隙１９から同量の空気が吸い込まれる。この際、間隙１９が第二の流路を形成し、実施の形態１の第二の流路である連結管１４に相当する機能を果たす。これにより、放電分解処理動作を行っている第二の処理ユニット１０１での放電分解処理に必要な酸素が供給されるので、吸着材１０３ｈに吸着されていた有機ガス分子は酸化され、二酸化炭素と水に完全に分解される。分解に伴って生成された二酸化炭素と水は、連結管１３から第一の処理ユニット１を通って、外部に排出される。第一の処理ユニット１と第二の処理ユニット１０１の吸着と放電分解処理動作を交互に入れ替え、繰り返すことにより、連続的に空気中の有機ガス分子が分解処理される。
なお、一対の処理ユニットの吸着と放電分解処理の切り替え動作については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

このように、実施の形態２に係る空気浄化装置によれば、一対の処理ユニットを吸着あるいは分解処理装置として、交互に入れ替えて使用しているため、有機ガス分子の吸着と放電分解処理が連続的にできるので、浄化作業を中断させることなく被処理空気中の有機ガス分子を連続的に処理できる。さらに、酸素供給装置を使用することなく、不完全燃焼を起こさせずに空気中の有機ガス分子を完全に分解処理できるという実施の形態１の効果を有するとともに、各処理ユニット間を接続している排気口側の連結管が不要になり、構成が簡単で実施の形態１と同様の効果が期待できる。

実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係る空気浄化装置の構成断面図を示すものである。
図において、第一の処理ユニット１と放電分解処理を行っている第二の処理ユニット１０１との間の第二の流路である連結管１４にプロペラファン型の送風ファン２０が設けられている点と筒状筐体２、１０２に狭窄部がない点を除けば、実施の形態１の図１と同様であるので、他の符号の説明を省略する。

次に、実施の形態３に係る空気浄化装置の動作について説明する。送風用ファン２０により吸着処理動作を行っている第一の処理ユニット１の空気の一部を第二の流路となる連結管１４を通して、放電分解処理動作を行っている第二の処理ユニット１０１に放電分解処理に必要な酸素が供給されるので、吸着材１０３ｈに吸着されていた有機ガス分子は酸化され、二酸化炭素と水に完全に分解される。分解処理によって生成された二酸化炭素および水は、第一の流路となる連結管１３を通して、第一の処理ユニット１に送られ、第一の処理ユニット１を通って、空気浄化装置外に排出される。
なお、一対の処理ユニットの吸着と放電分解処理を切り替えて、第一の処理ユニット１に放電分解処理させる場合は、送風ファン２０のプロペラファンの回転方向を反転させて第二の流路である連結管１４の空気の流れる方向を反転させる。他の処理動作については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。送風ファンは、第一の流路である連結管１３にも設けてもよく、連結管のいずれか一方に備えたものであってもよい。また、図１と同様、連結管１３に送風ファンを設けず、筒状筐体２および１０２に狭窄部が設けられていてもよい。

このように、実施の形態３に係る空気浄化装置によれば、一対の処理ユニットを吸着あるいは分解処理装置として、交互に入れ替えて使用しているため、有機ガス分子の吸着と放電分解処理が連続的にできるので、浄化作業を中断させることなく被処理空気中の有機ガス分子を連続的に処理できる。さらに、酸素供給装置を使用することなく、不完全燃焼を起こさせずに空気中の有機ガス分子を完全に分解処理できるという実施の形態１の効果を有するとともに、連結管に送風ファンを設けることにより、吸着を行っている処理ユニット側から放電分解処理を行っている処理ユニットへ効率良く空気を供給することができる効果がある。

実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４に係る空気浄化装置の構成断面図を示すものである。
図において、第一の処理ユニット１と放電分解処理を行っている第二の処理ユニット１０１との間の第二の流路である連結管１４ａ、１４ｂにポンプ２１、流路の切替バルブ２２ａ、２２ｂが設けられている点と筒状筐体２、１０２に狭窄部がない点を除けば、実施の形態１の図１と同様であるので、他の符号の説明を省略する。

次に、実施の形態４に係る空気浄化装置の動作について説明する。ポンプ２１により吸着処理動作を行っている第一の処理ユニット１の空気の一部を第一の流路となる連結管１４ａから１４ｂを通って、放電分解処理動作を行っている第二の処理ユニット１０１に放電分解処理に必要な酸素が供給されるので、吸着材１０３ｈに吸着されていた有機ガス分子は酸化され、二酸化炭素と水に完全に分解される。分解処理によって生成された二酸化炭素および水は、第一の流路である連結管１３を通って、第一の処理ユニット１に送られ、第一の処理ユニット１を通って、空気浄化装置外に排出される。また、処理ユニットの吸着と放電分解処理を切り替える場合は、切替バルブ２２ａ、２２ｂを切り替えることにより、連結管１４ｂから１４ａの向きに空気の流れる方向が反転され、第二の流路が形成される。なお、連結管１４ａ、１４ｂと同様、連結管１３を２本としてポンプと切替バルブを設けてもよく、また、ポンプはいずれか一方の流路に備えたものであってもよい。あるいは、図１と同様、連結管１３にポンプを設けず、筒状筐体２および１０２に狭窄部が設けられていてもよい。
ポンプを備えることにより、放電分解処理を行っている処理ユニット内の圧力を調整することができる。これにより、放電開始時に圧力を下げて放電開始電圧を下げ、放電発生中に徐々にガス圧力を上昇させることにより、オゾンなどの活性種の生成効率を上げて分解効率を上げることができる。

このように、実施の形態４に係る空気浄化装置によれば、一対の処理ユニットを吸着あるいは分解処理装置として、交互に入れ替えて使用しているため、有機ガス分子の吸着と放電分解処理が連続的にできるので、浄化作業を中断させることなく被処理空気中の有機ガス分子を連続的に処理できる。さらに、酸素供給装置を使用することなく、不完全燃焼を起こさせずに空気中の有機ガス分子を完全に分解処理できるという実施の形態１の効果を有するとともに、連結管にポンプを設けることにより、放電分解処理を行っている処理ユニット内の圧力を調整することができ、オゾンなどの活性種の生成効率を上げて分解効率を上げることができる効果がある。

実施の形態５．
図１２は、本発明の実施の形態５に係る空気浄化装置の構成断面図を示すものである。
図において、第一の処理ユニット１および第二の処理ユニット１０１の筒状筐体２および１０２の外周部が断熱材２３で覆われている点を除けば、実施の形態１の図１と同じであるので、他の符号の説明を省略する。

筒状筐体２および１０２の外周部が断熱材２３で覆われていることにより、放電分解処理時に発生する熱を外部に逃さないようにしたものである。この結果、疎水性ゼオライトの吸着剤に、白金、ジルコニア、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウムなどのの貴金属酸化触媒を混ぜた吸着材３ｈを、１５０℃まで温度を上昇させることにより、さらに酸化作用が高まる。放電分解処理時の温度をあげることにより、吸着材３ｈに吸着された有機ガス分子は効率良く酸化され、二酸化炭素と水に完全に分解される。

このように、実施の形態５に係る空気浄化装置によれば、処理ユニットの外部を断熱材で覆うことにより、放電分解処理時の温度を上げることが可能となり、吸着材に吸着された有機ガス分子を効率良く酸化させ、二酸化炭素と水に完全に分解することができるという効果がある。

なお、上記実施の形態では、一対の処理ユニットで動作させる場合について説明したが、二対以上の処理ユニットで構成することによって、処理能力をあげることができる。

また、上記実施の形態では、吸着剤としてゼオライトを使用する場合について述べたが、同じＭＦＩ構造を持つＳｉＯ_２が主成分であるシリカライトを用いても同様の効果が期待できる。

また、上記実施の形態では、個々の処理ユニットを組合わせて一対としたが、一対の処理ユニットの機能を一つの筐体内に収め一体のもとしてもよい。

また、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。

実施の形態１に係る空気浄化装置を示す構成断面図である。 実施の形態１に係る空気浄化装置の放電電極部を示す略斜視図である。 実施の形態１に係る空気浄化装置の動作を説明するための構成断面図である。 実施の形態１に係る空気浄化装置における狭窄部による吸引動作を説明するための略斜視図である。 実施の形態１に係る空気浄化装置における風速に対する狭窄部面積比と吸引の効果を示す特性図である。 実施の形態１に係る空気浄化装置におけるシャッタを示す構成図である。 実施の形態１に係る空気浄化装置の第二の例を示す構成断面図である。 実施の形態１に係る空気浄化装置の第三の例を示す構成断面図である。 実施の形態２に係る空気浄化装置を示す構成断面図である。 実施の形態３に係る空気浄化装置を示す構成断面図である。 実施の形態４に係る空気浄化装置を示す構成断面図である。 実施の形態５に係る空気浄化装置を示す構成断面図である。

符号の説明

１ 第一の処理ユニット
１０１ 第二の処理ユニット
２，１０２ 筒状筐体
３，１０３ 放電電極部
３ａ，１０３ａ 高圧電極
３ｂ，１０３ｂ 接地電極
３ｄ 誘電体
３ｈ 吸着材
４，１０４ 高圧電源
７，１０７ ファン
８，９ シャッタ
１０，１１０ 吸気口
１１，１１１ 排気口
１２，１１２ 狭窄部
１３，１４，１４ａ，１４ｂ 連結管
１５ 除塵フィルタ
２０ 送風ファン
２１ ポンプ
２３ 断熱材

Claims (9)

1. 筒状筐体内に高圧電極と有機ガス分子を吸着する吸着材を含む接地電極とからなる放電用電極対を有し、前記筒状筐体に吸気口および排気口を有する少なくとも一対の処理ユニットと、
   前記放電用電極対の前後に設けられ、前記一対の処理ユニット間を連通する第一の流路および第二の流路と、
   前記放電用電極対に接続されプラズマを発生させるための高圧電源と、
   前記処理ユニット内に被処理空気を導入するためのファンと、
   前記吸気口および排気口を遮蔽する可動式のシャッタと、
   を備え、
   前記処理ユニットの一方に前記有機ガス分子の吸着動作を、他方にプラズマによる分解処理動作をさせ、時間的にそれぞれ分解処理動作と吸着動作とに交互に切り替えて作動させることを特徴とする空気浄化装置。
2. 高圧電極は、誘電体で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
3. 吸着材は、マンガン、銅、銀、ニッケル、亜鉛、鉄から選ばれる少なくとも１種類以上の金属やその酸化物、またはこれらの複合体からなる触媒を添加したゼオライトを基台に添着したものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気浄化装置。
4. 筒状筐体の吸気口側に狭窄部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空気浄化装置。
5. 狭窄部に第一の流路が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の空気浄化装置。
6. 第一の流路および第二の流路のいずれか一方もしくは両方に送風ファンが設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空気浄化装置。
7. 第一の流路および第二の流路のいずれか一方もしくは両方にポンプが設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空気浄化装置。
8. 吸気口入口に除塵フイルタを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の空気浄化装置。
9. 処理ユニットの外周部が断熱材で覆われていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の空気浄化装置。

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