JP2014018641A - Air cleaner by cavitation bubbled water stream - Google Patents
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Abstract
Description
大気中の揮発性有機化合物や悪異臭成分、そして気化した油性成分などを、マイクロバブル含有の水滴群により、吸着分解する、空気浄化装置に関する。 The present invention relates to an air purification apparatus that adsorbs and decomposes volatile organic compounds, bad odor components, vaporized oily components, and the like in the atmosphere with a group of water droplets containing microbubbles.
マイクロバブルの働き。
円筒2内を流れる流体に超音波4を照射してキャビテーションバブルを発生する方式は、米国特許7,718,073号公報に開示されており、図6に示す。エミッター3から粒径50以下のマイクロバブルバブルを発生して、バブル発生効率の向上を図る。同公報4欄55行目ないし5欄23行目には、「本発明によると、マイクロ有機組織はラジカルH.OH、HOO.により除去できる。これらのラジカルはマイクロ有機組織には有害である。high−frequency ultrasound(超音波)により酸素雰囲気下で下式の反応を起こす。
H2O → H.+.OH
H.+ O2 → HOO.
HOO.+HOO.→ H2O2 + O2
.OH + .OH → H2O2
これらラジカル等(toxic species)製造に要するエネルキーは、マイクロバブルの併用により低下する。超音波により形成されるキャビテーション・バブル(cavitat−ion bubbles)に、マイクロバブルが重ね合わさることで、蛍光現象(sonoluminescence)の増加をもたらすためである。この蛍光現象によりラジカル種は増加する。つまり、超音波4中を通過する際に、マイクロバブル5は破砕(fragmentation)され、蛍光現象は活発になる。特に、複数の超音波発信源をマイクロバブル通路中に配置すると破砕は一層活発になる。」Microbubbles work.
A method of generating cavitation bubbles by irradiating the fluid flowing in the
H 2 O → H. +. OH
H. + O 2 → HOO.
HOO. + HOO. → H 2 O 2 + O 2
. OH +. OH → H 2 O 2
The energy required for the production of these radicals and the like decreases with the use of microbubbles. This is because the microbubbles are superimposed on cavitation-ion bubbles formed by ultrasonic waves, thereby increasing the fluorescence phenomenon. This fluorescent phenomenon increases radical species. That is, when passing through the
マイクロバブルを水中に発生するには、気泡を細断する方法よりも、前項のように、キャビテーション方式が省エネであり、キャビテーション気泡ノズルとして空気浄化装置に採用されている(特開2011−581号、特願2011−176381号)。 In order to generate microbubbles in water, the cavitation method is more energy-saving than the method of chopping bubbles, as described in the previous section, and is employed in an air purification device as a cavitation bubble nozzle (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-581). , Japanese Patent Application No. 2011-176281).
サイクロン集塵機
フィルター不要なサイクロン集塵機が普及している。円筒サイクロン室の上部接線方向に吸気管2を臨ませ、排気管4から吸引排気する(図5−−特開2008−29769号)。吸気管2を経て、接線方向に円筒3内に吸引された塵埃気流100は、円筒3内壁面に沿う旋回気流として降下し、底隔壁10に達してから反転上昇し、排気管4から排出される。旋回時の遠心力により塵埃は円筒3壁面に押し付けられ、重力により底隔壁10に溜まる。この出願発明は、抗菌剤を含んだ水滴流を誘導管9を経て、旋回気流と混流し、塵埃をこの水滴群により捕捉し、塵埃凝集物300として底隔壁10に貯める。抗菌作用により凝集物の殺菌や脱臭を行う。Cyclone dust collectors Cyclone dust collectors that do not require filters are in widespread use. The
塗装ガンからの揮発性有機化合物や有機樹脂塗料をマイクロバブル水滴流で捕捉するには、円筒内の上昇気流と、下方向きのスプレー水滴流により、旋回向流流域を発生させている(特開2011−581号)。向流ではない平行流方式では、処理経路が長くならざるをえない(特願2011−176381号)。有機樹脂塗料フリーの軽い気流を低ファン容量で脱臭・洗浄しようと、サイクロン空気洗浄方式に着眼した。 In order to capture volatile organic compounds and organic resin paints from a paint gun with microbubble water droplets, a swirling counterflow region is generated by the upward airflow in the cylinder and the downward spraying waterdrop (JP, A, JP) 2011-581). In the parallel flow method that is not counterflow, the processing path must be long (Japanese Patent Application No. 2011-176181). We focused on the cyclone air cleaning method to deodorize and clean organic resin paint-free light airflow with low fan capacity.
経路断面が急拡大する乱流領域を有するキャビテーション気泡ノズルを採用し、乱流領域で発生したキャビテーション気泡核を成長させ、先端ノズルから大気に触れて減圧する噴流内でマイクロバブル(50〜2μm)へとこの気泡を成長させる。 このキャビテーション気泡ノズルを円筒サイクロン室内の上部に下向きに臨ませる。ノズルからスプレー(噴霧)される水滴群に、脱臭・浄化すべき空気気流との接触時間を長くすべく、サイクロン室内の上部に空気導入口を配置し、サイクロン室の下部に内部の空気を排出する排出口を配置し、上部導入口からサイクロン室内に吸引される気流を内周壁面に沿ってをゆっくりと旋回させる。マイクロバブル内包の飛散水滴群は、旋回気流と共にゆっくりと降下し、気流内の異臭成分、揮発化合物などを水滴群により捕捉し、マイクロバブル消滅により分解する。 A cavitation bubble nozzle with a turbulent flow region with a rapidly expanding path cross section is used to grow cavitation bubble nuclei generated in the turbulent flow region, and microbubbles (50 to 2 μm) in a jet that depressurizes by touching the atmosphere from the tip nozzle Grow this bubble. This cavitation bubble nozzle faces downward in the upper part of the cylindrical cyclone chamber. In order to extend the contact time of the water droplets sprayed from the nozzle with the air flow to be deodorized and purified, an air inlet is arranged at the top of the cyclone chamber and the air inside the cyclone chamber is discharged. A discharge port is arranged, and the airflow sucked into the cyclone chamber from the upper introduction port is slowly swung along the inner peripheral wall surface. The scattered water droplets contained in the microbubbles descend slowly along with the swirling airflow, trapping off-odor components, volatile compounds, etc. in the airflow by the water droplets and decomposing by the disappearance of the microbubbles.
サイクロン室内をゆっくりと旋回しつつ降下する気流は、マイクロバブルを内包する噴霧水滴群に接触する。気流内の揮発化合物や異臭成分の多くはこの水滴群に吸着される。マイクロバブル消滅時の水酸基ラジカルなどによりこれらの吸着物質は分解される。旋回降下する気流中の水滴群は弱い遠心力により壁面に付着しやすい。特に、サイクロン室下部に絞り部を設けておけば、更なる遠心力により水滴群は壁面に付着する。サイクロン集塵機のように強力な吸引ファンは必要なく、家庭用換気ファンで気流を吸引するのが特徴である。 The airflow descending while slowly swirling in the cyclone chamber contacts the sprayed water droplet group containing the microbubbles. Most of the volatile compounds and off-flavor components in the airflow are adsorbed by the water droplet group. These adsorbed substances are decomposed by hydroxyl radicals or the like when the microbubbles disappear. Water droplets in the swirling airflow tend to adhere to the wall surface due to weak centrifugal force. In particular, if a constricted part is provided at the lower part of the cyclone chamber, the water droplet group adheres to the wall surface by further centrifugal force. Unlike a cyclone dust collector, there is no need for a powerful suction fan, and it is characterized by sucking airflow with a home ventilation fan.
経路断面が急拡大する乱流領域11を有するキャビテーション気泡ノズル2を採用する(図2)。水道水圧の循環水流は流路10を通過し、乱流領域11内でキャビテーション気泡を発生する。このキャビテーション気泡は気泡成長流路12を通過し、水流を扇カーテン状に噴霧する周知のデフレクタ13を経て、拡散噴霧される。この噴霧水滴流内の気泡粒径分布は、気泡径分布は、10ないし20μm(ミクロン)にピーク特性を有し、2μm付近にもピークを呈する。デフレクタ13を除去し、ノズル先端から10cmほど離れた位置に、凹凸面を有する飛散プレート14を置く(図3)。キャビテーション気泡を含んだ水流はこの凹凸面にて衝撃力を受け、微細な水滴群として激しく四方へと飛散する。飛散水滴群の気泡粒径分布を図4に示す。10ないし20μmのピーク特性は半減し、その分、2μmのピークが突出している。10ないし20μmの気泡が衝撃エネルギーを受けて2μmへと細断された、と解釈できる。また、使用した気泡径測定器がサブミクロン(1μm以下)を検出できないことを鑑みると、1μm以下のサブミクロン気泡の大量発生の可能性は高い。事実、飛散水滴群の近くではオゾン臭を感じ、有機塗装物質の変色を招く。水酸基などのフリーラジカル大量発生を推測させる。 A
このキャビテーション気泡ノズル2を、円筒サイクロン室1内の上部に下向きに臨ませる(図1)。外壁筒4の底部に溜まる循環水をポンプ6にてキャビテーション気泡ノズル2へと循環させる。ノズル2へは4kgほどの水圧力が加わり、デフレクタ13を経て、扇カーテン状にマイクロバブル内包の水滴群が噴霧される。
この円筒サイクロン室1内の上部に、異臭成分や有害物質を含んだ空気を導く、空気流入管3を臨ませる。円筒の接線方向にその端部を臨ませるのが好ましい。円筒サイクロン室1の下部をテーパー形状にする。この下部排出口よりサイクロン室1内の空気を強制排出するために、空気流入管3から室1内に流入した気流は旋回しながら降下するが、テーパー内壁面に沿って旋回流が流速を増すので、サイクロン室1内の旋回流は一層活発になる。恰も、洗面台内の水が、その底栓口に近づくにつれて急速に渦流速を増し、ここでの渦流が洗面台内全体にゆっくりとした渦流を惹起するように。円筒サイクロン室1内をゆっくりと旋回しながら降下する旋回気流と共に、噴霧水滴群もゆっくりと降下し、気流内の異臭成分や揮発・蒸発物質を吸着する。水滴内のマイクロバブルはその消滅時に水酸基ラジカラなどのフリーラジカル種を発生して、これら吸着物質を酸化あるいは分解する。酸素雰囲気下でのフリーラジカル発生は。過酸化水素やオゾンを生成する。これらの強い酸化力で、塗装工場内での揮発性有機化合物や、家庭新建材に含まれるホルムアルデヒド、旋盤作業中での蒸発した機械油、食品工場での異臭、などを酸化処理する。This
An
円筒サイクロン室1のテーパー部での旋回流の流速増加は、遠心力を増加させ、水滴群をテーパー内壁面に付着させる。重力により内壁面に沿って降下する水滴群は、外壁筒4の底に溜まる。外壁筒4の上部に、排出ファン5を取り付ける。排出ファン5の空気取り入れ口を、この外壁筒4ではなく、円筒サイクロン室1内に臨ませても良い。この場合は、外壁筒4は不要になる。
図3のように、デフレクタ13を廃して、飛散プレート14をキャビテーション気泡ノズル2の下流には配置すれば、水滴内のマイクロバブルはこのプレートから受ける衝撃エネルギーにより更に細かいサブミクロン気泡へと細断され、強い酸化力を有する水滴群を得ることができる。The increase in the flow velocity of the swirling flow at the tapered portion of the cylindrical cyclone chamber 1 increases the centrifugal force and causes the water droplets to adhere to the tapered inner wall surface. A group of water drops that fall along the inner wall surface due to gravity accumulates at the bottom of the
If the
1 円筒サイクロン室
2 キャビテーション気泡ノズル
3 空気流入管
4 外壁筒
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6 ポンプDESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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