JP2011218299A - 空気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクト且つシンプルな構成でありながら、除去効率および安全性が向上された空気浄化装置を提供する。
【解決手段】空気に含まれるＶＯＣを捕捉して除去する空気浄化装置であって、空気を通過させる収容空間１２ａと、収容空間１２ａ中に配設されて、収容空間１２ａを流れて通過する空気のＶＯＣを捕捉して、ＶＯＣが除去された空気を収容空間１２ａから排出させる流入側捕捉部１０とを有し、流入側捕捉部１０が、ＶＯＣを捕捉可能な多孔質構造を有する材料が積層されて形成された上流側捕捉層２１と、上流側捕捉層２１の材料を担持させて難燃性を持たせた波板状のプリーツフィルタ３５と、収容空間１２ａにおける上流側捕捉層２１の下流側に配設されて、上流側捕捉層２１の材料よりも小さな多孔質構造を有する材料が積層されて形成された下流側捕捉層３１とを備え、円筒状のハニカム基部８３およびハニカム芯部８４からなる排出側捕捉部８０も備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空気中に含まれる揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds、以下、単に「ＶＯＣ」と称する）を捕捉除去するための空気浄化装置に関する。

上記ＶＯＣの一例としては、例えばトルエン、ベンゼン、ホルムアルデヒド等が挙げられ、これらは常温常圧において空気中に容易に揮発する性質を有している。このようなＶＯＣは、例えば塗装や印刷等の作業現場において製品として用いられたり、塗料製造現場において溶剤として用いられたりすることが多い。このような作業現場において、揮発したＶＯＣを大量に吸い込むと健康に影響を及ぼすことがあるため、従来、空気浄化装置を設置して空気中のＶＯＣを捕捉して除去することで、作業者や周辺環境に影響を及ばさないように配慮がなされている。

従来の空気浄化装置として、設置場所やＶＯＣの種類等に応じた種々の構成のものが提案されており、その中でも、ＶＯＣを含んだ空気を吸引してフィルタを通過させることでＶＯＣを捕捉除去する構成の装置が広く知られている。例えば特許文献１には複数の光触媒フィルタを設けた装置が開示され、また特許文献２にはオゾン発生素子により酸化分解させる装置が開示されており、このようにＶＯＣの除去効率を高める様々な工夫が以前からなされている。

特開２００４−１６７０５号公報 特開２００７−１５２０２６号公報

最近、作業環境の改善促進や化学物質の排出規制強化に伴って、大規模製造現場のみならず中小の作業現場においても、外部へのＶＯＣの排出を抑制すべく空気浄化装置の導入が進みつつある。このような中小の作業現場においては、設置スペースの関係等から、コンパクト且つシンプルな構成でありながら高い除去効率が確保された空気浄化装置が要求される場合が多い。このような要求に対し、例えば特許文献１に開示された空気浄化装置は、塵埃フィルタ７および光触媒フィルタ９を合計３層分設け、このフィルタ間に光源８が挟まれた構成となっているために、一定の除去効率を達成できるとしても多くの構成部材が必要とされるために装置全体が大型化しやすく、コンパクト且つシンプルに構成することが困難であった。このように、高い除去効率を確保しようとすると、必然的に装置が複雑化して大型化しがちであるために、コンパクト且つシンプルな構成でありながら高い除去効率が確保された空気浄化装置を実現することが難しいという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、コンパクト且つシンプルな構成でありながら除去効率および安全性が向上された空気浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る空気浄化装置は、浄化対象気体に含まれる捕捉対象物を捕捉して除去する空気浄化装置であって、浄化対象気体を通過させる気体流路（例えば、実施形態における収容空間１２ａ、排気ダクト７０）と、前記気体流路中に配設されて、前記気体流路を流れて通過する浄化対象気体の捕捉対象物を捕捉して、捕捉対象物が除去された浄化対象気体を前記気体流路から排出させる捕捉部材（例えば、実施形態における流入側捕捉部１０）とを有し、前記捕捉部材が、捕捉対象物を捕捉可能な多孔質構造を有する材料からなる上流側捕捉用粒状物が積層されて形成された上流側固形捕捉部材（例えば、実施形態における上流側捕捉層２１）と、前記気体流路における前記上流側固形捕捉部材の下流側に配設されて、前記上流側捕捉用粒状物の材料よりも小さな多孔質構造を有する材料からなる下流側捕捉用粒状物が積層されて形成された下流側固形捕捉部材（例えば、実施形態における下流側捕捉層３１）とを備える。

上述の空気浄化装置において、前記気体流路には、前記上流側固形捕捉部材および前記下流側固形捕捉部材を収容するとともに、前記上流側固形捕捉部材および前記下流側固形捕捉部材に対して内部に取り込んだ浄化対象気体を通過させる収容筐体が配設されており、前記収容筐体は、浄化対象気体を前記収容筐体の内部に取り込む吸入部（例えば、実施形態における吸入筒１１）と、前記吸入部から取り込まれて前記上流側固形捕捉部材および前記下流側固形捕捉部材を通過した浄化対象気体を、前記収容筐体の下流側の前記気体流路に導く接続部（例えば、実施形態における流入ダクト１６）とを備えて構成され、前記吸入部に対して所定間隔をおいて前記上流側固形捕捉部材が位置するように、前記上流側固形捕捉部材を収容し、前記接続部が、下流側に向けて狭まるように形成されていることが好ましい。

なお、前記気体流路における前記上流側固形捕捉部材と前記下流側固形捕捉部材との間に、捕捉対象物を捕捉可能な多孔質構造を有する材料の成分をシート状の不織布に含有させて形成されたシート状捕捉部材（例えば、実施形態におけるプリーツフィルタ３５）が配設されたことが好ましい。

上述の空気浄化装置において、前記上流側捕捉用粒状物の材料、前記下流側捕捉用粒状物の材料および前記シート状捕捉部材に含有される材料が、高い放熱性を備えていることが好ましい。

また、前記上流側捕捉用粒状物の材料、前記下流側捕捉用粒状物の材料および前記シート状捕捉部材に含有される材料が、ゼオライト、活性炭、二酸化ケイ素および酸化アルミニウムのいずれか、またはこれらのうちの２つ以上を混合して生成されるものであることが好ましい。

さらに、前記気体流路における前記捕捉部材の下流側に、円筒状となってその軸を浄化対象気体の流れ方向と略一致させて配設された排出側捕捉部材（例えば、実施形態における排出側捕捉部８０）が配設されており、前記排出側捕捉部材が、捕捉対象物を捕捉可能な多孔質構造を有する材料の成分をシート状の不織布に含有させて形成された第１排出側捕捉部材（例えば、実施形態におけるハニカム基部８３）と、捕捉対象物を捕捉可能な多孔質構造を有する材料の成分をシート状の不織布に含有させて波板状に形成された第２排出側捕捉部材（例えば、実施形態におけるハニカム芯部８４）とを備え、前記第１排出側捕捉部材と前記第２排出側捕捉部材とを積層させた状態で円筒状とされて配設されたことが好ましい。

本発明に係る空気浄化装置は、捕捉対象物を捕捉可能な多孔質構造を有する材料からなる上流側固形捕捉部材と、この上流側固形捕捉部材を構成する材料よりも小さな多孔質構造を有する材料からなる下流側固形捕捉部材とを備えて構成される。そのため、上流側固形捕捉部材および下流側固形捕捉部材の各々において、構成する材料の多孔質構造に応じた分子サイズの捕捉対象物（ＶＯＣ）が効率良く除去されるので、構成部材を必要以上に追加して設ける必要がない。よって、装置全体をコンパクト且つシンプルに構成しつつ、高い除去効率を確保可能となる。

上述の空気浄化装置において、吸入部に対して所定間隔をおいて上流側固形捕捉部材が位置するように、収容筐体内に上流側固形捕捉部材が収容されるとともに、接続部が下流側に向けて狭まるように形成された構成が好ましい。このように構成することで、上流側固形捕捉部材および下流側固形捕捉部材の全体に対して均一に浄化対象気体を通過させることができるので、効率良く捕捉対象物を捕捉でき除去効率を一層高めることが可能となる。

なお、上流側固形捕捉部材と下流側固形捕捉部材との間に、シート状捕捉部材が配設された構成が好ましい。このように構成すると、装置を大型化させることなくコンパクトに構成したままで、さらに捕捉対象物の除去効率を高めることが可能となる。

上述の空気浄化装置において、上流側捕捉用粒状物の材料、下流側捕捉用粒状物の材料およびシート状捕捉部材に含有される材料が、高い放熱性を備えた構成が好ましい。このような特性を有した材料を用いて構成することで、捕捉対象物を捕捉する部分の温度上昇を防止でき、引火等の虞がない安全性の高い空気浄化装置を実現可能となる。

また、上流側固形捕捉部材、下流側固形捕捉部材およびシート状捕捉部材に含有される成分が、ゼオライト、活性炭、二酸化ケイ素および酸化アルミニウムのいずれか、またはこれらのうちの２つ以上を混合して生成されるものであることが好ましい。このように、表面に微小孔が形成されて多孔質構造を有した物質を用いることで、空気中の捕捉対象物をこの微小孔で捕捉させて、捕捉対象物を効率良く除去できるようになる。

さらに、気体流路における捕捉部材の下流側に、円筒状となった排出側捕捉部材が配設された構成が好ましい。このように構成した場合、捕捉部材において捕捉対象物を一部捕捉できない場合であっても、排出側捕捉部材で捕捉して効率的に除去することができるので、装置全体としての除去効率を高めることが可能となる。

本発明を適用した空気浄化装置の（ａ）は正面図を、（ｂ）は左側面図を、（ｃ）は平面図をそれぞれ示す。 図１（ｃ）におけるII−II部分の断面図である。 図２におけるIII−III部分の断面図である。

以下、図面を参照ながら、本発明の実施形態について説明する。まず、図１〜３を参照しながら、本発明を適用した空気浄化装置１の全体構成について説明する。

空気浄化装置１は、図１に示すように、略直方体に形成された本体枠８の上部に設置された流入側捕捉部１０、本体枠８の内部に配設された吸引ファン５０、サイレンサー６０および排出側捕捉部８０から構成される。

そして、流入側捕捉部１０の下端部と吸引ファン５０の吸引口とが流入ダクト１６によって接続されて、流入側捕捉部１０を通過した空気が吸引ファン５０に吸入されるようになっている。吸引ファン５０の排出口とサイレンサー６０の流入口とが流出ダクト５５によって接続されて、吸引ファン５０から排出された空気がサイレンサー６０に流入するようになっている。サイレンサー６０の排出口には、上方に延びて本体枠８から突出した排気ダクト７０が接続されており、この排気ダクト７０の内部に排出側捕捉部８０が配設されている。なお、以下に説明する空気浄化装置１は、特に流入側捕捉部１０および排出側捕捉部８０の構成に特徴を有している。

流入側捕捉部１０は、図１および２に示すように、収容筐体１２、上流側捕捉部材２０および下流側捕捉部材３０から構成される。

収容筐体１２は、内部に収容空間１２ａが形成されており、この収容空間１２ａ内に上流側捕捉部材２０および下流側捕捉部材３０が収容保持される。また、収容筐体１２の上部には、上方に突出して収容空間１２ａに連通した例えば直径が約２００mmの吸入筒１１が形成されている。この吸入筒１１から流入したＶＯＣ含有空気は、上流側捕捉部材２０の上部に設けられた導入空間１２ｂにおいて拡散されて、上流側捕捉部材２０および下流側捕捉部材３０を通過する（詳しくは後述）。

上流側捕捉部材２０は、ＶＯＣを捕捉するための上流側捕捉層２１、この上流側捕捉層２１の外周部を覆って包む不織布シート２２、および上流側捕捉層２１を収容保持するための空間を有した収容カセット２３から構成される。

上流側捕捉層２１は、粉末状のハイシリカゼオライト（例えば、ユニオン昭和（株）社製）と無機系バインダーとの混練物を押し出して形成された例えば直径が約１ｍｍ、高さが約４ｍｍの円柱状のペレットを、多数積層させて形成されたものである。このように、ハイシリカゼオライトのペレットからなる上流側捕捉層２１は、不織布シート２２で包まれた状態で収容カセット２３に収容され、収容カセット２３に形成された空間（例えば、縦幅が約３５０ｍｍ、横幅が約３５０ｍｍ、高さが約１００ｍｍの直方体）の形状に保持される。この上流側捕捉層２１の材料としてのハイシリカゼオライトは、吸着熱を蓄えにくい（放熱性の高い）材料であって、捕捉されたＶＯＣが堆積しても引火等することがなく安全性が向上されている。

なお、本実施形態における上流側捕捉層２１の材料としてのハイシリカゼオライトは、微細孔を含めた表面積全体が４００ｍ^２／ｇ以上で、その表面に形成された微細孔の平均径が約０.６〜０.９nmに形成されている。また、本実施形態においては、以下に説明する上流側捕捉層２１以外に用いられるハイシリカゼオライトについても、ユニオン昭和（株）社製のハイシリカゼオライトを用いた構成を例示している。

不織布シート２２は、例えば有機系天然繊維（例えば不織布）に、上流側捕捉層２１の材料としてのハイシリカゼオライトの粉末を担持させ難燃性を持たせた上で、シート状に形成したゼオライトシート（例えば、日清紡ホールディングス（株）社製）である。また、上述したように、この不織布シート２２は上流側捕捉層２１を包むことで、上流側捕捉層２１を構成するペレット状のハイシリカゼオライトが、収容カセット２３の外部に飛散しないように保持する機能も有している。

収容カセット２３は、上述したように、不織布シート２２に包まれた上流側捕捉層２１を収容保持するための空間が内部に形成されており、上流側捕捉層２１を収容保持可能な強度を有して構成される。また、収容カセット２３の上下両面には、上下に貫通した複数の通気孔２３aが形成されている。

下流側捕捉部材３０は、ＶＯＣを捕捉するための下流側捕捉層３１、この下流側捕捉層３１の外周部を覆って包む外側不織布シート３２、収容カセット３３、プリーツフィルタ３５および内側不織布シート３６から構成される。

プリーツフィルタ３５は、上述のように上流側捕捉層２１の材料としてのハイシリカゼオライトの粉末を担持させた不織布シート２２に対して、プリーツ成形を施すことにより波板状に形成されたシートであり、不織布シート２２と同様の吸着性能を有している。このプリーツフィルタ３５は波板状に形成されているため、例えば図２に示すように上から下へ空気が通過する際、空気とプリーツフィルタ３５とをより広い面積で接触させることが可能となり、単に波板状に形成するという簡易な構成でありながら、空気に含まれるＶＯＣの除去効率を向上させることができる。

内側不織布シート３６は、上述した不織布シート２２と同様にして形成されるＶＯＣを捕捉する機能を有したシートであり、プリーツフィルタ３５の周囲を取り囲んで配設される。なお、プリーツフィルタ３５は、例えば厚みが約０.４ｍｍとなって薄く形成されているが、内側不織布シート３６によって囲まれているために吸引圧力によって破損等することがない。

下流側捕捉層３１は、上述した上流側捕捉層２１と同様に、ハイシリカゼオライトを材料としたペレットを積層させて形成されたものであり、内側不織布シート３６で囲まれたプリーツフィルタ３５と一体的に外側不織布シート３２によって囲まれて収容カセット３３に収容され、収容カセット３３に形成された空間（例えば、縦幅が約３５０ｍｍ、横幅が約３５０ｍｍ、高さが約１００ｍｍの直方体）の形状に保持される。この下流側捕捉層３１の材料として用いられるハイシリカゼオライトは、微細孔を含めた表面積全体が４００ｍ^２／ｇ以上に形成され、その微細孔の平均径が約０.６nmのものが用いられる。すなわち、下流側捕捉層３１は、上流側捕捉層２１と比較して小さな多孔質構造を有している。

外側不織布シート３２は、上述した不織布シート２２と同様にして形成されるＶＯＣを捕捉する機能を有したシートであり、内側不織布シート３６（プリーツフィルタ３５）および下流側捕捉層３１を一体的に包んで配設される。この外側不織布シート３２は下流側捕捉層３１を包むことで、下流側捕捉層３１を構成するペレット状のハイシリカゼオライトが、収容カセット３３の外部に飛散しないように保持する機能も有している。

収容カセット３３は、外側不織布シート３２に包まれた内側不織布シート３６（プリーツフィルタ３５）および下流側捕捉層３１を収容保持するための空間が内部に形成されており、これらを収容保持可能な強度を有して構成される。また、収容カセット３３の上下両面には、上下に貫通した複数の通気孔３３aが形成されている。なお、プリーツフィルタ３５は、この収容カセット３３に収容されているので、下流側捕捉部材３０が収容空間１２ａに収容された状態においても、プリーツ形状が崩れて平坦になることがなく波板形状が維持される。

このような構成部材からなる流入側捕捉部１０は、図２に示すように、収容筐体１２に対して上流側捕捉部材２０と下流側捕捉部材３０とが上下に重なった状態で収容される。この収容状態において、上流側捕捉部材２０の上側に、吸入筒１１から吸入された空気を上流側捕捉部材２０の上側表面全体に導くための高さ５０mm程度の導入空間１２ｂが形成されている。

流入ダクト１６は、流入側捕捉部１０の下端部に繋がるストレート部１３、このストレート部１３に繋がるテーパ部１４、このテーパ部１４に繋がるとともに吸引ファン５０の吸引口と繋がるダクト本体部１５とから構成される。

吸引ファン５０は、電動モータ５１により駆動されて、収容空間１２ａに負圧を作用させることで吸入筒１１から収容空間１２ａに空気を吸入させるとともに、吸入した空気を、流出ダクト５５およびサイレンサー６０を介して排気ダクト７０から外部に排出させるようになっている。

サイレンサー６０は、内部に例えば膨張室が形成されるとともに吸音材が充填されており、サイレンサー６０内に空気を通過させることで、低周波数域から高周波数域までの騒音が減衰されるようになっている。

排出側捕捉部８０は、上段ハニカムフィルタ８１ａ、中段ハニカムフィルタ８１ｂ、下段ハニカムフィルタ８１ｃ、およびこれらのハニカムフィルタ８１ａ，８１ｂ，８１ｃを収容保持するためのハニカム用カセット７５から構成され、例えば直径１５０ｍｍ程度の円筒状の排気ダクト７０の先端内部に挿入されている。この３つのハニカムフィルタは、高さが例えば５０ｍｍ程度で互いに同一構成となっているため、下段ハニカムフィルタ８１ｃを例にあげて説明する。下段ハニカムフィルタ８１ｃは、図３に示すように、円筒状となった内側フィルタ部８２ａと、この内側フィルタ部８２ａの外側に位置して円筒状となった外側フィルタ部８２ｂとから構成される。

内側フィルタ部８２ａは、シート状の不織布からなるハニカム基部８３の表面に、シート状の不織布を波板状にコルゲートしたハニカム芯部８４を貼り付けて、これらを一体的に円筒状にしたものである。ハニカム基部８３には、下流側捕捉層３１の材料としてのハイシリカゼオライトの粉末が担持されており、一方、ハニカム芯部８４には、上流側捕捉層２１の材料としてのハイシリカゼオライトの粉末が担持されている。外側フィルタ部８２ｂも同様に、ハニカム基部８３とハニカム芯部８４とから構成されている。なお、ここでは、内側フィルタ部８２ａと外側フィルタ部８２ｂとからなる３つのハニカムフィルタを例示して説明したが、本発明はこの個数構成に限定されるものではなく、空気中に含まれるＶＯＣの種類や濃度に応じて任意に変更可能である。

ハニカム用カセット７５は、排気ダクト７０の内部形状に合わせて形成されており、蓋部７５ａと底部７５ｂとの間に３つのハニカムフィルタ８１ａ，８１ｂ，８１ｃを挟持して保持する構成となっている。蓋部７５ａおよび底部７５ｂには、複数の通気穴（図示せず）が開口形成されている。そのため、サイレンサー６０からの空気が、底部７５ｂの通気穴から流入してハニカムフィルタ８１ｃ，８１ｂ，８１ａを通過し、蓋部７５ａの通気穴から外部に放出される。また、ハニカム用カセット７５は、排気ダクト７０に挿入されることで、排気ダクト７０の内部に突出形成されたストッパー７０ａに当接し、上部が排気ダクト７０の上方に突出している。このような構成のため、ハニカムフィルタ８１ａ，８１ｂ，８１ｃを交換する場合には、排気ダクト７０の上方に突出した部分を掴んでハニカム用カセット７５を取り出すことができ、交換作業を簡便に行うことができる。

このようにして形成される３つのハニカムフィルタ８１ａ，８１ｂ，８１ｃは、その円筒軸を排気ダクト７０の軸に略一致させるようにして、排気ダクト７０の内部に配設されている。また、上下に重なるハニカムフィルタ同士（上段ハニカムフィルタ８１ａと中段ハニカムフィルタ８１ｂ、および中段ハニカムフィルタ８１ｂと下段ハニカムフィルタ８１ｃ）は、互いの円筒軸の位置をずらして配設されている。そのため、排出側捕捉部８０における圧力損失を抑えつつ、流入側捕捉部１０で捕捉できなかったＶＯＣを効率良く捕捉可能である。

以上、空気浄化装置１の全体構成について説明した。ところで、近年において作業環境の改善促進や化学物質の排出規制強化に伴って、例えば中小企業の有機溶剤を使用する作業現場においても、外部へのＶＯＣの排出を抑制すべく空気浄化装置の導入が進みつつある。このような作業現場においては、設置スペースの関係等から、コンパクト且つシンプルな構成でありながら除去効率および安全性が向上された空気浄化装置が要求される場合が多い。しかし従来、除去効率および安全性を向上させようとすると、どうしても空気浄化装置の構成が複雑となって大型化しがちであったために、コンパクト且つシンプルな構成でありながら除去効率および安全性が向上された空気浄化装置を実現することが困難であった。

上記の従来の課題に対し、本発明を適用した空気浄化装置１は、特に流入側捕捉部１０、流入ダクト１６および排出側捕捉部８０に特徴構成を有することにより、「コンパクト且つシンプルな構成」および「除去効率および安全性の向上」の要求を満たしている。それでは以下において、吸入筒１１から吸入された空気に含まれるＶＯＣが、空気浄化装置１における流入側捕捉部１０および排出側捕捉部８０でどのようにして捕捉されるのかについて詳しく説明する。

電動モータ５１により吸引ファン５０を稼動させて、収容空間１２ａおよび流入ダクト１６に負圧を作用させることにより、吸入筒１１から収容空間１２ａに空気を吸入させる。このとき、流入側捕捉部１０には、吸入筒１１と連通した導入空間１２ｂが形成されており、この導入空間１２ｂによって、吸入された空気を上流側捕捉部材２０の上側表面全体に均一に導いた上で、上流側捕捉部材２０内を上から下へと通過させることができるようになっている。このように、上流側捕捉部材２０の全体を利用してＶＯＣを効率良く捕捉できるので、上流側捕捉部材２０をコンパクトに構成しつつ除去効率を向上させることが可能である。

上流側捕捉部材２０に吸入された空気は、不織布シート２２、上流側捕捉層２１および不織布シート２２の順に、上流側捕捉部材２０内を上から下へと通過していく。この上流側捕捉部材２０を通過する際、空気に含まれるＶＯＣのうち比較的分子サイズの大きな物質が、上流側捕捉層２１に形成された微細孔で捕捉されて除去される。また、上流側捕捉層２１の上面側および下面側に位置した不織布シート２２を通過する際にも、不織布シート２２に練りこまれたハイシリカゼオライトの微細孔においてＶＯＣが捕捉されて除去されるので、ＶＯＣの除去効率をより高めることが可能となっている。

このようにして、上流側捕捉部材２０を上から下へと通過することで、ＶＯＣのうち主として比較的分子サイズの大きい物質が捕捉されて除去されるが、一方、ＶＯＣのうち比較的分子サイズの小さいものが含まれているとき、上流側捕捉層２１を形成するハイシリカゼオライトの微細孔の大きさとＶＯＣの分子サイズとの関係から、それを上流側捕捉部材２０において除去することが困難な場合がある。そこで、このような比較的分子サイズの小さいＶＯＣを捕捉して除去するために、上流側捕捉部材２０とは別に下流側捕捉部材３０が設けられている。

上流側捕捉部材２０を上から下へと通過した空気は、上流側捕捉部材２０の下方に位置した下流側捕捉部材３０に流入する。この下流側捕捉部材３０に流入した空気は、外側不織布シート３２、内側不織布シート３６、プリーツフィルタ３５、内側不織布シート３６、下流側捕捉層３１、外側不織布シート３２の順に、下流側捕捉部材３０内を上から下へと通過する。上記部材うち、外側不織布シート３２、プリーツフィルタ３５、内側不織布シート３６には、上述したように上流側捕捉層２１を形成するハイシリカゼオライトが担持されているので、これらの部材を通過する際に上流側捕捉部材２０で捕捉しきれなかった比較的分子サイズの大きなＶＯＣが捕捉されて除去される。

プリーツフィルタ３５においては、上流側捕捉層２１では捕捉困難であるが下流側捕捉層３１で捕捉可能な分子サイズのＶＯＣを、下流側捕捉層３１に流入する前に捕捉可能となっている。また、下流側捕捉層３１を形成するハイシリカゼオライトは、上流側捕捉層２１を形成するハイシリカゼオライトよりも微細孔で平均径が小さいため、上流側捕捉層２１では捕捉困難な比較的分子サイズの小さなＶＯＣを捕捉除去可能である。このように、上流側捕捉層２１、プリーツフィルタ３５および下流側捕捉層３１のそれぞれにおいて、分子サイズの異なるＶＯＣを分担して効率良く除去することができるので、装置全体を小型化しつつ十分な除去効率を実現できる。

図２から分かるように、下流側捕捉部材３０を通過した空気はストレート部１３に達した後、テーパ部１４において断面積が絞られて流速が高められた状態でダクト本体部１５に導かれる。ここで、ストレート部１３は、下流側捕捉部材３０の下面全体を覆うように下流側捕捉部材３０に接続されるとともに、このストレート部１３とダクト本体部１５とが、テーパ部１４によって繋がれている。このように、テーパ部１４を形成することにより、下流側捕捉部材３０の下面全体に均一に負圧を作用させることができるので、下流側捕捉部材３０をコンパクトに構成しつつＶＯＣの除去効率を高めることが可能である。

ダクト本体部１５から吸引ファン５０に吸引された空気は、流出ダクト５５を介してサイレンサー６０に流入して騒音が低減された後、排気ダクト７０に導かれる。この排気ダクト７０に導かれた空気は、排出側捕捉部８０を通過する際に、流入側捕捉部１０（上流側捕捉部材２０および下流側捕捉部材３０）において捕捉しきれなかったＶＯＣが除去されて、ＶＯＣ濃度が低いクリーンな空気となって排気ダクト７０から外部に排出される。このように、流入側捕捉部１０において高濃度のＶＯＣを除去し、さらに排出側捕捉部８０において流入側捕捉部１０を通過した低濃度のＶＯＣを除去することで、空気浄化装置１から外部にクリーンな空気を排出可能となる。

このようにして、吸入筒１１から吸入した空気を、空気浄化装置１の内部を通過させて排気ダクト７０から排出させることにより、空気中に含まれるＶＯＣをどの程度捕捉して除去できるかについて試験を行い、その試験結果の一例を以下に示す。本発明に係る空気浄化装置１により、例えばトルエンの９８.８８％、ホルムアルデヒドの９８.４６％、トリクロロエチレンの９６.１１％、ジクロロメタンの９５.８６％、ラッカーシンナーの９９.１３％を除去することができた。なお、上記の試験結果は、各物質につきそれぞれ２回試験を実施し、それらの結果のうち除去効率の低い方を例示したものである。また、上記試験は、温度１４.４℃、湿度３８％の条件下で実施するとともに、上記物質のうち、アルデヒド類については高速液体クロマトグラフ法、それ以外の物質についてはガスクロマトクロマトグラフ法に基づいて分析することにより行った。

ところで、上流側捕捉部材２０、下流側捕捉部材３０は、それぞれ収容カセット２３、収容カセット３３に収容されて構成されているので、交換する際には収容カセットごと取り外して交換作業が行えるので、作業性が良い。また、排出側捕捉部８０は、本体枠８から上方に突出した排気ダクト７０の先端部近傍に配設されているので、各ハニカムフィルタ８１ａ，８１ｂ，８１ｃの交換作業を行いやすい構成となっている。

上述の実施形態では、上流側捕捉層２１、下流側捕捉層３１を形成するペレットの材料、および不織布シート２２等の各不織布に含有させる粉末として、吸着熱を蓄えにくく（放熱性が高く）安全性が向上されたハイシリカゼオライトを用いた構成を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。このハイシリカゼオライト以外に、例えば、ゼオライト、活性炭、二酸化ケイ素および酸化アルミニウムのいずれか、またはこれらのうちの２つ以上を混合して生成される多孔質構造を有した材料であって、吸着熱を蓄えにくく安全性が向上された材料を用いることも可能である。

上述の実施形態において、流入側捕捉部１０および排出側捕捉部８０でＶＯＣを捕捉する構成を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。空気中に含まれるＶＯＣの種類や濃度に応じて、例えばプリーツフィルタ３５を取り除いた構成、すなわち、不織布シート２２に包まれた上流側捕捉層２１、外側不織布シート３２に包まれた下流側捕捉層３１、および排出側捕捉部８０においてＶＯＣを捕捉除去する構成も可能である。また、例えば排出側捕捉部８０を取り除いた構成、すなわち、不織布シート２２に包まれた上流側捕捉層２１、内側不織布シート３６に包まれたプリーツフィルタ３５、および外側不織布シート３２に包まれた下流側捕捉層３１においてＶＯＣを捕捉除去する構成も可能である。さらには、例えばプリーツフィルタ３５および排出側捕捉部８０を取り除いた構成、すなわち、不織布シート２２に包まれた上流側捕捉層２１、および外側不織布シート３２に包まれた下流側捕捉層３１においてＶＯＣを捕捉除去する構成も可能である。このように、必要に応じて内側不織布シート３６に包まれたプリーツフィルタ３５、および排出側捕捉部８０を用いた構成とすることにより、必要とされる除去性能を実現させることが可能になる。

上述の実施形態において、上流側捕捉層２１および下流側捕捉層３１を、それぞれ１種類のハイシリカゼオライトから構成した例について説明したが、本発明はこの構成に限定して解釈されるものではない。例えば、微細孔の平均径が異なる複数の多孔質物質を混合して上流側捕捉層２１に用いるとともに、複数の多孔質物質が混合されて上流側捕捉層２１に用いたものよりも小さい平均径となった多孔質物質を下流側捕捉層３１に用いる構成でも良い。

上述した本発明に係る空気浄化装置１は、有機溶剤を使用する現場以外にも、例えば塵や埃等の異物が完全に排除されたクリーンルームを形成する場合にも利用可能である。

１ 空気浄化装置
１０ 流入側捕捉部（捕捉部材）
１１ 吸入筒１１（吸入部）
１２ａ 収容空間（気体流路）
１６ 流入ダクト（接続部）
２１ 上流側捕捉層（上流側固形捕捉部材）
３１ 下流側捕捉層（下流側固形捕捉部材）
３５ プリーツフィルタ（シート状捕捉部材）
７０ 排気ダクト（気体流路）
８０ 排出側捕捉部（排出側捕捉部材）
８３ ハニカム基部（第１排出側捕捉部材）
８４ ハニカム芯部（第２排出側捕捉部材）

Claims (6)

1. 浄化対象気体に含まれる捕捉対象物を捕捉して除去する空気浄化装置であって、
   浄化対象気体を通過させる気体流路と、
   前記気体流路中に配設されて、前記気体流路を流れて通過する浄化対象気体の捕捉対象物を捕捉して、捕捉対象物が除去された浄化対象気体を前記気体流路から排出させる捕捉部材とを有し、
   前記捕捉部材が、
   捕捉対象物を捕捉可能な多孔質構造を有する材料からなる上流側捕捉用粒状物が積層されて形成された上流側固形捕捉部材と、
   前記気体流路における前記上流側固形捕捉部材の下流側に配設されて、前記上流側捕捉用粒状物の材料よりも小さな多孔質構造を有する材料からなる下流側捕捉用粒状物が積層されて形成された下流側固形捕捉部材とを備えることを特徴とする空気浄化装置。
2. 前記気体流路には、前記上流側固形捕捉部材および前記下流側固形捕捉部材を収容するとともに、前記上流側固形捕捉部材および前記下流側固形捕捉部材に対して内部に取り込んだ浄化対象気体を通過させる収容筐体が配設されており、
   前記収容筐体は、
   浄化対象気体を前記収容筐体の内部に取り込む吸入部と、
   前記吸入部から取り込まれて前記上流側固形捕捉部材および前記下流側固形捕捉部材を通過した浄化対象気体を、前記収容筐体の下流側の前記気体流路に導く接続部とを備えて構成され、
   前記吸入部に対して所定間隔をおいて前記上流側固形捕捉部材が位置するように、前記上流側固形捕捉部材を収容し、
   前記接続部が、下流側に向けて狭まるように形成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. 前記気体流路における前記上流側固形捕捉部材と前記下流側固形捕捉部材との間に、
   捕捉対象物を捕捉可能な多孔質構造を有する材料の成分をシート状の不織布に含有させて形成されたシート状捕捉部材が配設されたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気浄化装置。
4. 前記上流側捕捉用粒状物の材料、前記下流側捕捉用粒状物の材料および前記シート状捕捉部材に含有される材料が、高い放熱性を備えていることを特徴とする請求項３に記載の空気浄化装置。
5. 前記上流側捕捉用粒状物の材料、前記下流側捕捉用粒状物の材料および前記シート状捕捉部材に含有される材料が、
   ゼオライト、活性炭、二酸化ケイ素および酸化アルミニウムのいずれか、またはこれらのうちの２つ以上を混合して生成されるものであることを特徴とする請求項３または４に記載の空気浄化装置。
6. 前記気体流路における前記捕捉部材の下流側に、円筒状となってその軸を浄化対象気体の流れ方向と略一致させて配設された排出側捕捉部材が配設されており、
   前記排出側捕捉部材が、捕捉対象物を捕捉可能な多孔質構造を有する材料の成分をシート状の不織布に含有させて形成された第１排出側捕捉部材と、捕捉対象物を捕捉可能な多孔質構造を有する材料の成分をシート状の不織布に含有させて波板状に形成された第２排出側捕捉部材とを備え、前記第１排出側捕捉部材と前記第２排出側捕捉部材とを積層させた状態で円筒状とされて配設されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気浄化装置。

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