JP2009207811A - 空気清浄モジュール及びそれを用いた空気清浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理対象となる空気を加熱することなく、効率的にＶＯＣ等の特定のガスを分解処理することができる空気清浄モジュール及びそれを用いた空気清浄装置を提供する。
【解決手段】本発明の空気清浄装置１に用いられる空気清浄モジュール２は、特定のガス、例えば、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）のみを選択的に透過させると共に、透過したＶＯＣを溶液中に取り込ませるための中空糸膜１１と、該中空糸膜１１によりＶＯＣが取り込まれた溶液を電気化学的に処理する電解装置３とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気中のＶＯＣ等の特定のガスを除去処理し、清浄された空気を供給する空気清浄モジュール及びこれを用いた空気清浄装置に関するものである。

昨今では、空気中の浮遊粒子状物質による人の健康への影響が懸念され、例えば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ（ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ））の処理が問題視されている。ＶＯＣとは、揮発性を有し大気中で気体状となる有機化合物の総称であり、トルエン、キシレン、酢酸エチルなどの種々の物質が含まれる。

そのため、空気中の揮発性有機化合物を含む有害物質を除去処理するため空気清浄機が用いられている。一般に空気清浄機は、内部に微孔が形成されるフィルタが内蔵されており、エアポンプによって処理対象となる空気を空気清浄機本体内に取り込み、フィルタにて有害物質を除去し、空気を清浄化して環境に放出させている。

特に、ＶＯＣの処理に用いられる空気清浄機では、例えば、本体内に非生物粒子トラップ用フィルタと、当該フィルタを通過する温風温度を上げる熱源機を備えており、フィルタに補足されたＶＯＣを高熱によって分解処理しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１１５４４４号公報

しかしながら、上述した如き空気清浄機では、ＶＯＣを含む空気を順次本体内に取り込み、熱処理によって当該ＶＯＣの分解処理を行っていたため、ＶＯＣの濃度にかかわらず、処理対象となる空気すべてを所定の温度以上にまで加熱する必要がある。そのため、処理効率が悪く、適切なＶＯＣ処理を行うことができないという問題がある。また、室内の空気処理能力を高めるためには、物理的にフィルタの面積を大きくする必要があり、装置全体が大型化する問題がある。

本発明は従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、処理対象となる空気を加熱することなく、効率的に特定のガスを分解処理することができる空気清浄モジュール及びそれを用いた空気清浄装置を提供する。

本発明の空気清浄モジュールは、特定のガスのみを選択的に透過させると共に、透過した特定のガスを溶液中に取り込ませるための中空糸膜と、該中空糸膜により特定のガスが取り込まれた溶液を電気化学的に処理する電解手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明の空気清浄モジュールは、上記発明において、中空糸膜を収納する束着管を備え、溶液は中空糸膜の外側において束着管内にあり、電解手段は束着管内の溶液に浸漬される電解用電極から構成されることを特徴とする。

請求項３発明の空気清浄モジュールは、特定のガスのみを選択的に透過させると共に、透過した特定のガスを溶液中に取り込ませるための中空糸膜と、中空糸膜の外側において溶液に浸漬された電解用電極とを備え、中空糸膜は導電性を有し、該中空糸膜と電解用電極を用いて特定のガスが取り込まれた溶液を電気化学的に処理することを特徴とする。

請求項４の発明の空気清浄モジュールは、上記発明において、中空糸膜を収納する束着管を備え、溶液は中空糸膜の外側において束着管内にあり、電解用電極は、当該束着管の内壁に設けられることを特徴とする。

請求項５の発明の空気清浄モジュールは、上記請求項３又は請求項４の発明の何れかにおいて、中空糸膜は内部に長手方向に延在する複数の空気通路を有することを特徴とする。

請求項６の発明の空気清浄モジュールは、上記請求項３乃至請求項５の発明において、中空糸膜は、非導電性基材に導電性材料を被覆して構成されていることを特徴とする。

請求項７の発明の空気清浄装置は、上記各発明の空気清浄モジュールを用いたものであって、中空糸膜内の空気通路に被処理空気を圧送する空気圧送手段を備えたことを特徴とする。

請求項８の発明の空気清浄装置は、上記発明において、空気清浄モジュールを経た被処理空気が通過する経路に吸着剤を設けたことを特徴とする。

請求項９の発明の空気清浄モジュールは、上記請求項７又は請求項８の発明において、溶液を循環させるための溶液循環手段と、該溶液中で発生したガスを排出する排気手段を備えたことを特徴とする。

本発明の空気清浄モジュールによれば、特定のガスのみを選択的に透過させると共に、透過した特定のガスを溶液中に取り込ませるための中空糸膜と、該中空糸膜により特定のガスが取り込まれた溶液を電気化学的に処理する電解手段とを備えたので、中空糸膜により濃縮されて溶液中に取り込まれた特定のガスを、電気化学的処理によって効率的に分解処理することが可能となる。

これにより、被処理空気中に分散した特定のガスを効率的に濃縮し、電気化学的処理によって生成されるオゾンやヒドロキシラジカルなどの活性酸素種により、当該特定のガスを酸化分解処理することができる。

従って、ＶＯＣ等の特定のガスを効率的に分解処理することが可能となり、空気清浄効率の向上を実現することができる。

請求項２の発明によれば、上記発明において、中空糸膜を収納する束着管を備え、溶液は中空糸膜の外側において束着管内にあり、電解手段は束着管内の溶液に浸漬される電解用電極から構成されるので、中空糸膜により濃縮されて束着管内の溶液中に取り込まれた特定のガスを、当該束着管内に設けられる電解用電極による電気化学的処理によって効率的に分解処理することが可能となる。

これにより、上記発明に加えて、空気清浄モジュールを小型化することが可能となり、利便性の向上を図ることができる。

請求項３の発明の空気清浄モジュールによれば、特定のガスのみを選択的に透過させると共に、透過した特定のガスを溶液中に取り込ませるための中空糸膜と、中空糸膜の外側において溶液に浸漬された電解用電極とを備え、中空糸膜は導電性を有し、該中空糸膜と電解用電極を用いて特定のガスが取り込まれた溶液を電気化学的に処理するので、中空糸膜により濃縮されて溶液中に取り込まれた特定のガスを、当該中空糸膜と電解用電極とによって、電解処理することが可能となる。

即ち、中空糸膜を透過した特定のガスは、導電性を有する中空糸膜と電解用電極との電気化学的処理によって生成されるオゾンやヒドロキシラジカルなどの活性酸素種と接触することで、効率的に分解処理される。

特に、電気化学的処理によって生成される活性酸素種は、それ自体が分解しやすいものであるが、電気化学的処理によって生成された直後に、中空糸膜を透過した特定のガスと接触することが可能となるため、当該特定のガスの酸化分解処理効率を著しく向上させることができる。従って、ＶＯＣ等の特定のガスを効率的に分解処理することが可能となり、空気清浄効率の向上を実現することができる。

また、中空糸膜を電解用電極として用いることで、省スペース化を実現することができ、モジュール自体の小型化を実現することが可能となる。

また、請求項４の発明の如く中空糸膜を収納する束着管を備え、溶液は中空糸膜の外側において束着管内にあり、電解用電極は、当該束着管の内壁に設けることで、より一層、空気清浄モジュールを小型化することが可能となり、利便性の向上を図ることができる。

請求項５の発明によれば、上記各発明の何れかに加えて、中空糸膜は内部に長手方向に延在する複数の空気通路を有するので、特定のガスが透過する表面積を増大させることができ、特定のガスのみを選択的に透過する処理効率を向上させることができる。

従って、特定のガスの処理効率を更に向上させることができ、空気清浄効率を向上させることができる。

請求項６の発明によれば、上記請求項３乃至請求項５の発明に加えて、中空糸膜は、非導電性基材に導電性材料を被覆して構成されているので、中空糸膜それ自体の特定ガスの選択的透過を実現しつつ、中空糸膜に導電性を持たせることが可能となる。

従って、上記各発明のように、中空糸膜を電極として使用することができ、効率的な活性酸素種の生成を実現することが可能となる。

請求項７の発明によれば、上記各発明の空気清浄モジュールを用いた空気清浄装置において、中空糸膜内の空気通路に被処理空気を圧送する空気圧送手段を備えたので、効率的に特定のガスを含む被処理空気を中空糸膜内の空気通路に圧送することが可能となり、特定のガスの中空糸膜への透過、及び溶液中への移行を効率的に行うことができる。

従って、特定のガスの濃縮効率を向上でき、空気の清浄効率を高めることができる。

請求項８の発明によれば、上記発明において、空気清浄モジュールを経た被処理空気が通過する経路に吸着剤を設けたので、空気清浄モジュールを経た被処理空気に含まれる物質を吸着剤によって確実に吸着処理することが可能となる。

これにより、空気清浄モジュールを経た被処理空気に残留する物質をも効果的に吸着剤によって除去処理することが可能となるため、より清浄な空気とすることができる。

請求項９の発明によれば、上記請求項７又は請求項８の発明において、溶液を循環させるための溶液循環手段と、該溶液中で発生したガスを排出する排気手段を備えたので、溶液を均一とすることができると共に、溶液中に発生したガスを円滑に外部に排出することができる。

従って、溶液中における電気化学的処理を円滑に実行することが可能となり、空気浄化装置における特定のガスの処理効率を向上できる。

以下、図面を参照して、本発明の空気清浄モジュール及びそれを用いた空気清浄装置の各実施例について説明する。

まず、図１の空気清浄モジュール２の概略構成図を参照して実施例１としての空気清浄モジュール２について説明する。本実施例における空気清浄モジュール２は、被処理空気中の特にＶＯＣを処理する装置である。空気清浄モジュール２は、気密性を有する束着管１０と、当該束着管１０内に収容される複数の中空糸膜１１と、電解手段としての少なくとも一対の電解用電極２１、２２とから構成される。

中空糸膜１１は、内部に空気通路が形成される外径が数ミリ乃至数ミクロンレベルの微細なチューブ状のイオン交換膜から構成されている。本実施例では、当該中空糸膜１１は、ＶＯＣを処理対象とするため、ＶＯＣを選択的に透過する、即ち、ＶＯＣの流通は許容するが、それ以外のガス（例えば、酸素分子、窒素分子など）の透過性が低い性質を有するものを採用する。本実施例では、永柳工業株式会社性のＭ４０−６０００ 型式０７１２２６−１を採用した。

束着管１０は、上下に開口する筒状の部材により構成されており、上下端には空気供給口１２又は空気排出口１３が形成されたカバー部材１４、１５が設けられている。そして、当該中空糸膜１１は、開口するその上下端が束着管１０のカバー部材１４及び１５内にて開口するように収容されている。束着管１０内とカバー部材１４内とは、仕切部材１７によって気密的に仕切られる。同様に束着管１０内とカバー部材１５内とは、仕切部材１８によって気密的に仕切られる。そして、当該束着管１０内には、中空糸膜１１の外側において、水道水などの溶液Ｗが収納される。

電解手段を構成する電解用電極２１、２２は、束着管１０内の溶液内に少なくとも一部が浸漬されて設けられると共に、図示しない電源に接続され、これにより当該電極２１、２２に給電が行われる。本実施例では、アノードを構成する電極２１は、電解により容易にオゾン等の活性酸素種を生成可能とする金属材料、例えば、白金とタンタルの焼成電極を用い、カソードを構成する電極２２は白金電極を用いる。これらの電極間距離を４ｍｍ程度、もしくは、電極２１、２２間に陽イオン交換膜を設けてもよい。

係る構成により、エアポンプ（空気圧送手段）５が運転されると、カバー部材１４に形成される空気供給口１２を介して、当該空気清浄モジュール２が設置される室内の空気（被処理空気）が束着管１０内に収容される中空糸膜１１内に流入する。

ここで、中空糸膜１１は、特定のガス、本実施例では、ＶＯＣを選択的に透過可能とする材料により構成されているため、ＶＯＣのみが各中空糸膜１１を透過して束着管１０内（且つ、中空糸膜１１外）に拡散する。ＶＯＣ以外のガス（空気）は、中空糸膜１１の透過性が低いため、そのまま束着管１０内に拡散されることなくカバー部材１５に形成される空気排出口１３から室内に排出される。これにより、当該空気清浄モジュール２を通過する被処理空気は、ＶＯＣが除去処理された清浄な空気とされる。なお、当該空気排出口１３から排出される清浄化された空気は、図１に示すように、排気経路６０に設けられる吸着剤７により処理した後、室内に排出してもよい。このとき、吸着剤７は、例えば活性炭、シリカゲル、メソポーラスシリカなどの吸着能力を有する材料により構成する。そのため、当該吸着剤７によって残留するＶＯＣ等の除去処理を行うことが可能となる。

そして、被処理空気から選択的に分離され濃縮されたＶＯＣ（特定ガス）は束着管１０内に収容される溶液Ｗ内に取り込まれる。

束着管１０内では、電源２３により各電極２１、２２に所定の電流値が印加されることで、束着管１０内の水道水（溶液Ｗ）は、電解処理される。なお、本実施例において用いられる水道水は、例えば約３０ｐｐｍ以上の塩化物イオンが含有されている。

これら電極２１、２２が通電されると、束着管１０内の水道水は電気分解（電気化学的処理）され、アノードを構成する電極２１では、塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する。その後、この塩素は、水に溶解し、次亜塩素酸を生成する。また、水分子が酸化され酸素が生成される過程でオゾン等の活性酸素種を生成する。

ここで、活性酸素種とは、例えば、通常の酸素よりも高い酸化活性を有する酸素分子と、その関連物質を示す活性酸素種であり、スーパーオキシドアニオン、一重項酸素、ヒドロキシラジカル、あるいは過酸化水素といった所謂狭義の活性酸素に、オゾン、次亜ハロゲン酸（例えば、次亜塩素酸）等といった所謂広義の活性酸素及び活性水素を含むものとする。活性酸素には、促進酸化（ＡＯＰ）により発生する活性酸素種（Ｏ₃＋Ｈ₂Ｏ₂）を含むものとする。

これにより、中空糸膜１１を透過して束着管１０内の溶液中に取り込まれたＶＯＣは、活性酸素種を含む電解水に拡散することで、当該活性酸素種の酸化分解能力により分解処理される。

特に、本発明によれば、ＶＯＣ等の特定のガスは、中空糸膜１１によって当該ガスのみを選択的に透過させ、透過した当該ガスを溶液Ｗ（電解水）に取り込ませる構成としているため、被処理空気に分散したＶＯＣを効率的に濃縮した状態で、電解水に取り込ませることが可能となる。

従って、ＶＯＣが含まれる被処理空気すべてを電解水に取り込ませてこれに含まれるＶＯＣを分解処理する場合に比べて、電解水に含まれるオゾンやヒドロキシラジカルなどの活性酸素種によるＶＯＣの酸化分解処理効率を著しく向上させることが可能となる。これにより、ＶＯＣ等の特定のガスを効率的に分解処理することが可能となり、空気清浄効率の向上を実現することができる。

なお、空気清浄モジュール２の上部となるカバー部材１４及び仕切部材１７には、水補充口を兼ねた排気孔１９が形成されているものとする。これにより、当該排気孔１９を介して束着管１０内にて生成されたガス（ＶＯＣが分解処理されたことにより生成されたガスを含む）を大気中に放出することが可能となる。

また、図１に示すように、排気孔１９に排気経路６１を設け、当該経路６１に上記吸着剤７を設けてもよい。これにより、空気清浄モジュール２の束着管１０内にて生成されたガス（ＶＯＣが分解処理されたことにより生成されたガスを含む）更には、処理しきれなかったＶＯＣ（例えばオゾン等により酸化分解処理が困難なホルムアルデヒドなど）を当該吸着剤７によって確実に吸着処理することが可能となる。従って、空気清浄モジュール２から排出される空気に残留する物質をも効果的に吸着剤７によって除去処理することが可能となるため、より清浄な空気とすることができる。なお、当該吸着剤７における処理物質は、空気清浄モジュール２にて処理しきれなかったものが対象となるため、当該吸着剤７を空気清浄モジュール２の処理の補助を目的として用いることが可能となる。そのため、当該吸着剤７の小型化、更には、メンテナンス時期の延長を図ることができる。

また、本実施例では、空気清浄モジュール２に設けられる中空糸膜１１を透過したＶＯＣを、同一の束着管１０内に収容されると共に電解用電極２１、２２によって生成される電解水（溶液Ｗ）に取り込み分解処理しているので、モジュール２自体の小型化を実現でき、利便性の向上を図ることが可能となるが、これに限定されるものではなく、図２に示されるものとしてもよい。

図２は上記空気清浄モジュール２を備えた空気清浄装置１の概略構成図を示している。当該空気清浄装置１は、上記空気清浄モジュール２と、被処理空気を空気清浄モジュール２に供給（圧送）するエアポンプ（空気圧送手段）５と、電解装置３と、空気清浄モジュール２にて濃縮された特定ガス（ここではＶＯＣ）を搬送する搬送ポンプ４が介設された搬送経路６とから構成される。

この場合における束着管１０は、内部に溶液を収容するものではなく、上記構成に加え、側面に束着管１０内と外部とを連通する導出部１６が形成されている。当該導出部１６には、搬送経路６の一端が接続されている。

一方、電解装置３は、水道水などの溶液を貯留すると共に、電解槽２０と、当該電解槽２０内に浸漬される複数対の電極（上記電解用電極２１、２２と略同様の構成）と、これら電極に給電する電源２３から構成されている。

そして、当該電解槽２０内下部には、前記搬送経路６の他端が開口されており、当該搬送経路６端部には、搬送されるＶＯＣ（特定ガス）を効率的に電解槽２０内の電解水と接触させるための多孔質部材（例えば、エアーストーン）２４が設けられている。また、電解槽２０の上部には、槽内の空気を排出する排気孔６３が形成されており、当該排気孔６３には、排気経路６４が接続されている。この排気経路６４の端部には、吸着剤６５が設けられている。

係る構成により、エアポンプ５が運転されると、カバー部材１４に形成される空気供給口１２を介して、当該空気清浄装置１が設置される室内の空気（被処理空気）が束着管１０内に収容される中空糸膜１１内に流入する。

ここで、中空糸膜１１は、特定のガス、本実施例では、ＶＯＣを選択的に透過可能とする材料により構成されているため、ＶＯＣのみが各中空糸膜１１を透過して束着管１０内（且つ、中空糸膜１１外）に拡散し、ＶＯＣ以外のガス（空気）は、中空糸膜１１の透過性が低いため、そのまま束着管１０内に拡散されることなくカバー部材１５に形成される空気排出口１３から排気経路６６を介して吸着剤６５に送出された後、室内に排出される。これにより、当該空気清浄モジュール２を通過する被処理空気は、ＶＯＣが除去処理された清浄な空気とされ、且つ、吸着剤６５において、残存するＶＯＣ等が吸着除去された後、室内に排出される。

そして、被処理空気から選択的に分離され濃縮されたＶＯＣ（特定ガス）は導出部１６により搬送経路６を介して電解水が生成される電解槽２０に搬送される。なお、電解槽２０では、上記実施例と同様に、電源２３により各電極２１、２２に所定の電流値を印加することで、電解槽２０内の水道水（溶液）は、電解処理され、酸素又はオゾン等の活性酸素種が生成されている。

これにより、空気清浄モジュール２から搬送経路６を介して供給されるＶＯＣは、活性酸素種を含む電解水が貯留される電解槽２０に供給されることで、上記実施例と同様に、当該活性酸素種の酸化分解能力により分解処理される。

なお、係る場合には、空気清浄モジュール２により濃縮されたＶＯＣを搬送経路６に設けられた搬送ポンプ４によって積極的に電解槽２０に搬送するため、空気清浄モジュール２の束着管１０内を負圧とすることができ、中空糸膜１１におけるＶＯＣの透過効率を向上させることができる。従って、空気清浄モジュール２における空気処理効率を向上させることができる。

また、当該電解槽２０内においてＶＯＣを分解処理することで生成されたガスや、未処理のＶＯＣは、電解槽２０上部に形成される排気孔６３より排気経路６４に導出され、除去しきれなかったＶＯＣ等を当該吸着剤６５によって確実に吸着処理され、室内に排出される。

従って、空気清浄モジュール２を経た被処理空気に残留する物質をも効果的に吸着剤６５によって除去処理することが可能となるため、より清浄な空気とすることができる。

次に、図３乃至図５を参照して実施例２としての空気清浄装置３０について説明する。図３は空気清浄装置３０の概略構成図、図４は空気清浄モジュール３１の横断面図、図５は空気清浄モジュール３１の縦断面図をそれぞれ示している。

係る実施例における空気清浄装置３０も上記実施例と同様に被処理空気中の特にＶＯＣを処理する装置である。当該空気清浄装置３０は、空気清浄モジュール３１と、被処理空気を空気清浄モジュール３１に供給（圧送）するエアポンプ（空気圧送手段）３２と、空気清浄モジュール３１内の溶液Ｗ（電解水）を循環させる循環ポンプ３３と、気液分離器３４とから構成される。

空気清浄モジュール３１は、気密性を有する束着管１０と、中空糸膜３５と、中空糸膜３５を所定間隔を存して囲繞する電解用電極３７から構成される。中空糸膜３５は、膜形成型高分子物質の有機溶媒中に導電性を有し、電解により容易にオゾン等の活性酸素種を生成可能とする金属材料、例えば、セラミックス粉末を高充填した紡糸原液を用いて乾湿式紡糸により得られる複合中空糸膜を焼成することにより構成される。当該中空糸膜３５は、外径が数ミリ乃至数ミクロンレベルの断面筒状に構成されており、内部には図４に示すように長手方向に延在する複数の空気通路３６が形成されている。

本実施例では、当該中空糸膜３５は、上記実施例と同様、ＶＯＣを処理対象とするため、ＶＯＣを選択的に透過する、即ち、ＶＯＣの流通は許容するが、それ以外のガス（例えば、酸素分子、窒素分子など）の透過性が低い性質を有するものを採用する。

電解用電極３７は、通水性を有する構造、例えばメッシュ構造とされた白金板により構成されている。なお、当該中空糸膜３５と電解用電極３７との距離は例えば４ｍｍ程度であるものとする。本実施例では、中空糸膜３５に図示しない電源により正電位が印加されると共に、電解用電極３７には、負電位が印加される。

そして、束着管１０は、上記実施例と同様に上下端にはカバー部材１４、１５が設けられ、束着管１０の側面には、束着管１０内と外部とを連通する導出部１６と導入部３８が形成されている。そして、当該束着管１０内には、電解水を生成するための溶液Ｗ（本実施例では水道水）が充填されている。

当該導出部１６には、循環経路３９の一端が接続されている。当該循環経路３９には、循環ポンプ３３が介設されていると共に、溶液Ｗ中に発生したガスを当該溶液Ｗから分離する気液分離器３４が設けられている。この気液分離器３４の溶液排出部３４Ａは、循環経路３９を構成する配管４０を介して束着管１０の導入部３８に接続されている。他方、気液分離器３４の排気部３４Ｂは、配管４１を介して空気清浄モジュール３１の空気供給口１２に接続されている。

係る構成により、エアポンプ３２が運転されると、カバー部材１４に形成される空気供給口１２を介して、当該空気清浄装置３０が設置される室内の空気（被処理空気）が束着管１０内に収容される中空糸膜３５の各空気通路３６内に流入する。ここで、中空糸膜１１は、特定のガス、本実施例では、ＶＯＣを選択的に透過可能とする材料により構成されているため空気通路３６内を通過する被処理空気のうちＶＯＣのみが中空糸膜３５を透過して中空糸膜３５の外側において収容される束着管１０内の溶液に取り込まれ、ＶＯＣ以外のガス（空気）は、中空糸膜３５の透過性が低いため、そのまま束着管１０内に拡散されることなくカバー部材１５に形成される空気排出口１３から排気経路６６を介して吸着剤６５に送出された後、室内に排出される。これにより、当該空気清浄モジュール２を通過する被処理空気は、ＶＯＣが除去処理された清浄な空気とされ、且つ、吸着剤６５において、残存するＶＯＣ等が吸着除去された後、室内に排出される。

一方、中空糸膜３５において、被処理空気から選択的に分離され濃縮されたＶＯＣ（特定ガス）は、束着管１０内の溶液中に取り込まれる。このとき、前記電源により中空糸膜３５に正電位が印加されると共に、電極３７に負電位が印加されることにより、束着管１０内の水道水（溶液）は、電解処理される。なお、本実施例において用いられる水道水は、例えば約３０ｐｐｍ以上の塩化物イオンが含有されている。

これにより、束着管１０内の水道水（溶液）は電気分解（電気化学的処理）され、アノードを構成する導電性の中空糸膜３５では、塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する。その後、この塩素は、水に溶解し、次亜塩素酸を生成する。また、水分子が酸化され酸素が生成される過程でオゾン等の活性酸素種を生成する。

これにより、中空糸膜３５を透過したＶＯＣは、活性酸素種を含む電解水に取り込まれれることで、当該活性酸素種の酸化分解能力により分解処理される。

特に、本発明によれば、ＶＯＣ等の特定のガスは、空気清浄モジュール２の中空糸膜１１によって当該ガスのみを選択的に透過させ、透過した当該ガスを溶液（電解水）に取り込ませる構成としているため、被処理空気に分散したＶＯＣを効率的に濃縮した状態で、溶液（電解水）に取り込ませることが可能となる。

従って、ＶＯＣが含まれる被処理空気すべてを電解水に取り込ませて含まれるＶＯＣを分解処理する場合に比べて、電解水に含まれるオゾンやヒドロキシラジカルなどの活性酸素種によるＶＯＣの酸化分解処理効率を著しく向上させることが可能となる。

特に、電気化学的処理によって生成される活性酸素種は、それ自体が分解しやすいものであるが、導電性の中空糸膜３５とその周囲に配設される電極３７による電気化学的処理によって生成された直後に、当該中空糸膜３５近傍において、該膜３５を透過したＶＯＣと接触することが可能となるため、ＶＯＣの酸化分解処理効率を著しく向上させることができる。従って、ＶＯＣを効率的に分解処理することが可能となり、より一層空気清浄効率の向上を実現することができる。

また、中空糸膜３５を電解用電極の一方（この場合アノードを構成する電極）として用いることで、省スペース化を実現することができ、モジュール３１自体の小型化を実現することが可能となる。

更に、本実施例では、中空糸膜３５は内部に複数の空気通路３６を有するので、ＶＯＣが透過する表面積を増大させることができ、ＶＯＣのみを選択的に透過する処理効率を向上させることができる。従って、ＶＯＣの処理効率を更に向上させることができ、空気清浄効率を向上させることができる。

また、中空糸膜３５内の空気通路３６への被処理空気の供給は、圧送するエアポンプ３２を使用しているため、効率的にＶＯＣを含む被処理空気を中空糸膜３５内の空気通路３６に圧送することが可能となり、ＶＯＣの中空糸膜３５への透過、及び溶液中への移行を効率的に行うことができる。従って、ＶＯＣの濃縮効率を向上でき、空気の清浄効率を高めることができる。

そして、上述した如く中空糸膜３５を透過したＶＯＣを分解処理した束着管１０内の溶液（電解水）は、循環ポンプ３３が運転されることにより、導出部１６から循環経路３９に設けられる気液分離器３４に送られる。気液分離器３４では、前記電気分解によって生成されたガスやＶＯＣの分解により生成されたガスが含まれる溶液の気液分離が行われ、ガスが除去された溶液は、再び配管４０を介して導入部３８より束着管１０内に返送される。他方、気液分離器３４にて分離されたガスは、配管４１を介して再度空気供給口１２より空気清浄モジュール３２に返送される。

そのため、ＶＯＣの酸化分解処理が行われる束着管１０内の溶液を均一とすることができると共に、当該溶液中に発生したガスを円滑に外部に排出することができる。従って、溶液中における電気化学的処理を円滑に実行することが可能となり、空気浄化装置３０におけるＶＯＣの処理効率を向上できる。

なお、係る実施例では、図３に示すように束着管１０の下部に形成された導出部１６から当該束着管１０内の溶液を外部（循環経路３９内）に導出し、気液分離器３４を経た溶液を束着管１０の上部に形成された導入部３８より返送しているが、これに限定されるものではなく、図６に示すように導出部１６を束着管１０上部に構成し、導入部３８を束着管１０下部に構成してもよい。これにより、束着管１０内を流れる溶液の流通方向と、中空糸膜３５内を流通する被処理空気の流通方向とを対向流とすることができ、処理効率の向上を図ることができる。

また、上記実施例では、導電性の中空糸膜３５と対を成す電極３７を中空糸膜３５の近傍に設けているが、これに限定されるものではなく、図７に示すように、束着管１０の内壁に近接させてもよく、また、内壁を電極材料でコーティングして電極３７として使用してもよい。

上記各実施例において、束着管１０内にてＶＯＣを分解処理した溶液を導出部１６から循環ポンプ３３により循環経路３９に導出し、当該束着管１０内の溶液を均一なものとしているが、これに限定されるものではなく、図７に示すように、束着管１０の上部（カバー部材１４）に排気孔１９を形成し、当該分解によって生成されたガスを外部に排気する構成としてもよい。これにより、空気清浄装置自体の構成を簡略化、且つ、小型化することが可能となる。

なお、係る場合においても図１に示す場合と同様に、排気孔１９に排気経路６１を介して吸着剤７を設けている。これにより、空気清浄モジュール３１の束着管１０内にて生成されたガス（ＶＯＣが分解処理されたことにより生成されたガスを含む）更には、処理しきれなかったＶＯＣを当該吸着剤７によって確実に吸着処理することが可能となる。従って、空気清浄モジュール３１から排出される空気に残留する物質をも効果的に吸着剤７によって除去処理することが可能となるため、より清浄な空気とすることができる。

また、このとき、図１と同様に、空気排出口１３から排出される清浄化された空気は、排気経路６０に設けられる吸着剤７により処理した後、室内に排出してもよい。そのため、当該吸着剤７によって残留するＶＯＣ等の除去処理を行うことが可能となる。

また、上記実施例では、中空糸膜３５に複数の空気通路３６を構成しているが、これに限定されるものではない。例えば、図８の空気清浄モジュール３２の横断面図及び図９の中空糸膜４７の縦断面図に示すように、内部に空気通路４８が形成される外径が数ミリ乃至数ミクロンレベルの微細なチューブ状のイオン交換膜により構成される中空糸膜４７を複数設け、それぞれの中空糸膜４７を上記実施例のように導電性を有する中空糸膜により構成し、それぞれの中空糸膜４７の外側に対応する電解用電極４９（例えば、それぞれの中空糸膜４７を囲繞する円筒状、且つ、通水性を有する電解用電極４９）を配置してもよい。

これにより、各電解用電極４９及び導電性の中空糸膜４７への通電によって生成される活性酸素種により、それぞれの中空糸膜４７を透過した直後のＶＯＣを分解処理することが可能となる。従って、電気化学的処理によって生成される活性酸素種によるＶＯＣの処理効率をより一層向上させることができ、空気清浄効率の向上を実現することが可能となる。

また、図１０の空気清浄モジュール３２の横断面図及び図１１の中空糸膜５０の縦断面図に示すように、内部に空気通路５１が形成される外径が数ミリ乃至数ミクロンレベルの微細なチューブ状の非導電性基材（例えばシリコン製）５２の外面に、導電性材料（例えばセラミックス）５３を被覆して中空糸膜５０を構成し、中空糸膜５０それ自体がＶＯＣを選択的に透過可能とし、且つ、中空糸膜５０に導電性を持たせる構成としてもよい。

そして、それぞれの中空糸膜５０の外側に対応する電解用電極４９（例えば、それぞれの中空糸膜５０を囲繞する円筒状、且つ、通水性を有する電解用電極４９）を配置してもよい。

これによっても、中空糸膜５０を電解用電極として使用することができ、上記各実施例と同様に効率的な活性酸素種の生成を実現することが可能となる。

なお、上記各実施例において、中空糸膜側をアノードとし、対となる電解用電極をカソードとして電気化学的処理に用いているが、構成する材料を変更することにより、中空糸膜側をカソード、対となる電解用電極をアノードとして電気化学的処理に用いてもよい。

なお、上記各実施例では、処理対象物質としてＶＯＣを挙げているが、これに限定されるものではなく、特定のガスを選択的に透過させることができる中空糸膜を変更することで、例えば、図１２に示すような酢酸、アセトアルデヒド、ピリジン、硫化水素、メチルメルカプタンを主成分とするタバコ臭や、ＭＩＢやジオスミンを主成分とするカビ臭、酢酸、イソ吉草酸、アンモニア、メチルメルカプタン、硫化水素、トリメチルアミンを主成分とするペット臭、スカトール、インドール、酢酸、アンモニア、メチルメルカプタン、硫化水素を主成分とする老人臭、酢酸、イソ吉草酸、アンモニア、ノネナールを主成分とする加齢臭なども処理対象とすることができる。

この場合、図１２に電気化学的処理によって溶液中に生成される次亜塩素酸、オゾン、ヒドロキシラジカルに対する各成分の分解性の度合いを示すように、いずれの成分においても、上記各実施例において溶液中に生成される次亜塩素酸、オゾン、ヒドロキシラジカルによって、有効に酸化分解処理することが可能となる。

空気清浄モジュールの概略構成図である。（実施例１） 実施例１の空気清浄モジュールを用いた他の実施例としての空気清浄装置の概略構成図である。 空気清浄装置の概略構成図である。(実施例２) 空気清浄モジュールの横断面図である。(実施例２） 空気清浄モジュールの縦断面図である。（実施例２） 実施例２の他の実施例としての空気清浄装置の概略構成図である。 実施例２の他の実施例としての空気清浄装置の概略構成図である。 他の実施例の空気清浄モジュールの横断面図である。 図８の中空糸膜の縦断面図である。 他の実施例の空気清浄モジュールの横断面図である。 図１０の中空糸膜の縦断面図である。 特定のガスに対する酸化分解物質の分解性の度合いを示す図である。

符号の説明

Ｗ 溶液
１、３０ 空気清浄装置
２ 、３１ 空気清浄モジュール
３ 電解装置
４ 搬送ポンプ
５、３２ エアポンプ（空気圧送手段）
６ 搬送経路
７、６５ 吸着剤
１０ 束着管
１１、４７、５０ 中空糸膜
１２ 空気供給口
１３ 空気排出口
１４、１５ カバー部材
１６ 導出部
１７、１８ 仕切部材
１９ 排気孔
２０ 電解槽
２１ 電極（アノード）
２２ 電極（カソード)
３３ 循環ポンプ
３４ 気液分離器
３５ 中空糸膜（導電性）
３６、４８、５１ 空気通路
３７、４９ 電解用電極
３８ 導入部
３９ 循環経路
４３ 吸着剤
５２ 非導電性基材
５３ 導電性材料
６０、６１、６４、６６ 排気経路

Claims (9)

1. 特定のガスのみを選択的に透過させると共に、透過した前記特定のガスを溶液中に取り込ませるための中空糸膜と、
   該中空糸膜により前記特定のガスが取り込まれた前記溶液を電気化学的に処理する電解手段とを備えたことを特徴とする空気清浄モジュール。
2. 前記中空糸膜を収納する束着管を備え、前記溶液は前記中空糸膜の外側において前記束着管内にあり、前記電解手段は前記束着管内の溶液に浸漬される電解用電極から構成されることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄モジュール。
3. 特定のガスのみを選択的に透過させると共に、透過した前記特定のガスを溶液中に取り込ませるための中空糸膜と、
   前記中空糸膜の外側において前記溶液に浸漬された電解用電極とを備え、
   前記中空糸膜は導電性を有し、該中空糸膜と前記電解用電極を用いて前記特定のガスが取り込まれた前記溶液を電気化学的に処理することを特徴とする空気清浄モジュール。
4. 前記中空糸膜を収納する束着管を備え、前記溶液は前記中空糸膜の外側において前記束着管内にあり、前記電解用電極は、当該束着管の内壁に設けられることを特徴とする請求項３に記載の空気清浄モジュール。
5. 前記中空糸膜は内部に長手方向に延在する複数の空気通路を有することを特徴とする請求項３又は請求項４の何れかに記載の空気清浄モジュール。
6. 前記中空糸膜は、非導電性基材に導電性材料を被覆して構成されていることを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れかに記載の空気清浄モジュール。
7. 前記中空糸膜内の空気通路に被処理空気を圧送する空気圧送手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の空気清浄モジュールを用いた空気清浄装置。
8. 前記空気清浄モジュールを経た前記被処理空気が通過する経路に吸着剤を設けたことを特徴とする請求項７に記載の空気清浄装置。
9. 前記溶液を循環させるための溶液循環手段と、該溶液中で発生したガスを排出する排気手段を備えたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の空気清浄装置。

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