JP2017000927A - 微粒子除去処理装置及び微粒子除去処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
請求項1記載の発明は、微粒子を含有する微粒子含有気体から当該微粒子を除去処理して清浄気体を得る微粒子除去処理装置に係るものである。ここで、微粒子含有気体を送風する送気口と清浄気体を排気する排気口を有する除去処理室と、当該送気口に微粒子含有気体を送風する送風装置と、当該微粒子含有気体が含有する微粒子を一方の極性に帯電させる微粒子帯電装置と、当該除去処理室内に除去液ミストを噴霧する噴霧装置と、当該噴霧される除去液を当該一方の極性と逆極性である他方の極性に帯電させる除去液帯電装置と、を含む、ことを特徴とする。なお、送風装置と微粒子帯電装置は、これらを一体化させ、1つの装置に送風と帯電を行わせてもよい。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明の好ましい態様として、前記噴霧装置は、前記除去処理室の外部に配された送液ポンプと、当該除去処理室の内部に配された噴霧ノズルと、使用済みの除去液ミストを捕獲して使用済み除去液を得る通気性ブロックと、を含み、前記除去処理室の内部もしくは外部に、当該通気性ブロックが捕捉した使用済み除去液を貯留するための貯留タンクを有し、当該貯留タンクに貯留されている当該処理済み除去液は、当該貯留タンクと当該送液ポンプとの間に配されたフィルターを通過する際にろ過され、当該送液ポンプによって当該噴霧ノズルに送液されることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明の好ましい態様として、前記噴霧ノズルは、前記除去液帯電装置の機能を兼ね備えた静電噴霧ノズルによって構成されていることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1または2記載の発明の好ましい態様として、前記通気性ブロックは、ポリウレタンフォームを含むことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、微粒子を含有する微粒子含有気体から当該微粒子を除去処理して清浄気体を得る微粒子除去処理方法にかかるものである。当該除去処理を、一方の極性に帯電させた当該微粒子に、当該一方の極性と逆極性である他方の極性に帯電させた除去液ミストを出会わせることにより行うことを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項5記載の発明の好ましい態様として、使用済みの処理液ミストを捕獲して得た使用済み処理液を、フィルターろ過した後に静電噴霧ノズルから噴霧することにより前記除去液ミストを生成することを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項6記載の発明の好ましい態様として、前記処理液ミストの捕獲は、ポリウレタンフォームで行うことを特徴とする。
本願において使用する重要用語の定義は、次のとおりである。まず「微粒子」とは、たとえば「大気」のような気体の中で浮遊可能な粒子の総称をいう。気体の性状との相対関係において浮遊可能であれば、形状や粒径を問わない。微粒子は1種類に限られず、複数種が混在している場合もある。たとえば、花粉、ホコリ、塵、砂塵、PM2.5などが含まれる。PM2.5は、2.5?以下の微粒子(微小粒子)の総称である。より小さな粒径を示す場合にはPM1.0、PM0.5およびPM0.1などと呼ばれることもある。粒径2.5?を超える微粒子も、本願における「微粒子」に含まれることはいうまでもない。「気体」は大気が一般的であるが、大気以外の気体を妨げるものではない。また、「除去液」は、他の液体を排除するものではないが、一般的に水を意味する。導電率の高低などは問わない。「清浄気体」は、本願発明に係る装置・方法を用いて微粒子含有気体から当該気体を除去した後の気体のことをいい、必ずしも微粒子が完全に除去されたものを意味しない。
図1ないし3を参照しながら、第1の実施形態について説明する。図1の符号1は、微粒子pを含有する微粒子含有気体Gp(以下、「含有気体Gp」と略称する。)から当該微粒子pを除去処理して清浄気体Gcを得る微粒子除去処理方法に好適な微粒子除去処理装置を示す。この微粒子除去処理装置1のことを、以下において単に「処理装置1」と呼ぶことにする。なお、以下の説明は、含有気体Gpは大気を意味し、含有される微粒子はPM2.5を含む様々なものを意味することを前提とする。
図1に示すように、処理装置1は、除去処理室3と、送風装置5と、微粒子帯電装置6と、噴霧装置7と、を備えている。除去処理室3は、円筒形の筒体であって、上部も閉鎖されそこに排気口3bが設けられている。排気口3bは、浄化気体Gcを排気するための開口である。除去処理室3の底部は閉鎖され、そこには、使用済みの処理液Ldを貯留するための貯留タンク11となっている。つまり、貯留タンク11は除去処理室3と一体となっている。貯留タンク11の上方領域における除去処理室3の側方には、含有気体Gpを送風する送気口3aが開口されている。除去処理室3の底部には使用済み処理液Ldを取り出すための取水口が貫通形成されているが、図1では使用済み処理液に隠れて見えない。除去室3の中には、静電噴霧ノズル7cと通気性ブロック9が配されているが、これらについては後述する。
引き続き図1において、符号5は、含有気体Gpを取り込み除去処理室3の送気口3aに向かって送風する送風装置を示す。送風装置5と送気口3aとの間には、微粒子帯電装置6が配されている。微粒子帯電装置6は、いわゆるイオナイザーとも呼ばれるコロナ放電式帯電器を示す。図2に示す様に針状の電極針5aに電圧をかけ、針電極5aと接地面との間にコロナ放電を起こさせる。電極針5aに(−)を印加すれば(−)のイオン、(+)を印加すれば(+)のイオンが瞬時に発生する。本実施形態では、電極針を(+)に印加しておき含有気体(大気)Gp中の微粒子pは(+)に帯電させられ、ノズル先端から噴出される。通常、帯電装置として使用するイオナイザーは交流高圧電源を使用して(+)と(−)にイオン化した空気を調製するが、本実施形態では、大気中の微粒子pを(+)に帯電させるので、(+)のみに印加する直流高圧電源を使用する。
ここでは、図1および図3に基づいて説明する。噴霧装置7は、除去処理室3の外部に配された送液ポンプ7aと、除去処理室3の内部に配された静電噴霧ノズル7cと、送液ポンプ7aから噴霧ノズル7cへ除去液を送液する送液パイプ7bと、を備えている。噴霧ノズル7cは、微粒子pが帯電する極性(ここでは(+))と逆極性である極性(ここでは(−))に帯電させる機能を有する。この機能は、いわゆるレナード効果だけで果たさせることもできるが、より確実な帯電のため第1の実施形態では、ノズル先端にPS(電源)7pから供給される高電圧を印加する静電噴霧ノズル(図3)を使用する。
通気性ブロック9は、使用済みの除去液のミストを捕獲して使用済み除去液Ldを得るためのブロック(トラップ)である。図1に示すように、通気性ブロック9は、噴霧され微粒子pを吸着除去した除去液ミストwを捕獲して使用済み除去液Ldを生成する役目を担う。捕獲された使用済み除去液Ldは、重力により落下したり、除去室3の内壁をつたって降下したりして貯留タンク11内に回収貯留される。通気性ブロック9には、疎水性のテフロンフィルター(商標)なども使用可能であるが、ポリウレタンフォーム(多孔体スポンジ)を使用することが好ましい。テフロンフィルターは高価であるうえに通気抵抗が大きく大量の気体処理には適さないが、ポリウレタンフォームであれば軽く安価であり、空隙率が97%と大きく通気抵抗が少ないと行った利点を持つからである。なお、通気性を必要とするのは、清浄空気Gcを通過させて排気口3bから排気できるようにするためである。
貯留タンク11に貯留された使用済み除去液Ldの中には、含有ガスGpから除去され凝集された微粒子が浮遊している。この使用済み除去液Ldを貯留タンク11の底部の取水口(図示を省略)から取り出し、フィルター13でろ過してから再利用に供することができる。すなわち、処理済み除去液Ld、フィルター13で簡単にろ過処理することができ、除去した粒子の再揮散の問題が起こらないという利点がある。さらに、含有気体Gp(大気)と使用済み処理液Ldという2種類の微粒子媒体(気体/液体)の間において、同じ質量に対する体積が1000倍異なるので、大気から体積が1/1000と小さくなる除去液(液体)に微粒子を取り込む本発明のプロセスにより、微粒子のろ過処理が飛躍的に簡便になることが理解されよう。
図4を参照しながら、第2の実施形態について説明を行う。微粒子の除去処理の原理に関し第2の実施形態は、先に説明した第1の実施形態と異ならない。構造的に異なるのは、第2の実施形態に係る処理装置51の処理室53は横置きの筒体であって、その長さ方向に沿って複数(ここでは3個)の静電噴霧ノズル57cが配されている点である。以下、詳細を説明する。ここでは、第1の実施形態の説明に用いた部材と同じ機能を持つ部材については、第2の実施形態でも同じ部材名を用いることにする。つまり、両実施形態間で用いられる共通の部材名は機能も異ならないので、第2の実施形態において、これら共通する部材の説明は可能な範囲で省略する。なお、図5および6に示す符号57pは、静電雲霧ノズル57cに印加する電圧を供給するPS(電源)を示す。
本発明に係る除去処理装置1(除去処理装置51)の除去性能を評価するには、微粒子の発生装置が必要不可欠である。大気を使用しても環境大気中粒子濃度と粒径分布は絶えず変化しており、除去処理装置の性能評価のために、安定した粒子濃度と粒径分布を保つことは困難である。しかしながら、安定した粒子濃度と粒径分布を保つ微粒子発生装置は市販されておらず、発明者ら自身により、微粒子発生装置を試作する必要がある。そこで、発明者らは、線香の煙を用いた微粒子発生装置を試作した。大気(通気流量:1L/min)を供給しながらろ過鐘容器内で線香を燃やし、その煙を送風ファン(通気流量750L/min)へ導入し希釈混合することで微粒子発生装置とした。送風装置から排気された空気中粒子をパーティクルカウンターで粒径別に粒子数を測定した結果を図5に示した。本微粒子発生装置により、粒径1μmを中心とした微小粒子を発生することが確認でき、粒子密度を2g/cm3と仮定すると全体の重量濃度は1200μg/m3となり、PM2.5除去処理装置の性能評価を行う上で十分な粒子濃度であることも確認できた。また、本微粒子発生装置により複数回微小粒子を発生させたが、粒子濃度と粒径分布の変動は小さく(10%程度)、微小粒子発生装置の再現性も得られた。以下に述べる2つの実施例では、本微粒子発生装置を用いた。
3 除去処理室
3a 送気口
3b 排気口
5 送風装置
5a 電極針
6 微粒子帯電装置
7 噴霧装置
7a 送液ポンプ
7b 送液パイプ
7c 静電噴霧ノズル(噴霧ミスト帯電装置)
7p PS(電源)
9 通気性ブロック
11 貯留タンク
11a 排液パイプ(図示を省略)
11b 送液パイプ
13 フィルター(使用済み除去液中の微粒子ろ過)
51 微粒子除去処理装置(除去処理装置)
53 除去処理室
53a 送気口
53b 排気口
53h 取水口
55 送風装置(微粒子帯電装置)
57 噴霧装置
57a 送液ポンプ
57b 送液パイプ
57c 静電噴霧ノズル(噴霧ミスト帯電装置)
57p PS(電源)
59 通気性ブロック
61 貯留タンク
61a 排液パイプ
61b 送液パイプ
63 フィルター(使用済み除去液中の微粒子ろ過)
Gp 微粒子含有気体
Gc 清浄気体
p 微粒子(帯電したとき(+)を併記)
w 除去液ミスト
Claims (7)
- 微粒子を含有する微粒子含有気体から当該微粒子を除去処理して清浄気体を得る微粒子除去処理装置であって、
微粒子含有気体を送風する送気口と清浄気体を排気する排気口を有する除去処理室と、
当該送気口に微粒子含有気体を送風する送風装置と、
当該微粒子含有気体が含有する微粒子を一方の極性に帯電させる微粒子帯電装置と、
当該除去処理室内に除去液ミストを噴霧する噴霧装置と、
当該噴霧される除去液を当該一方の極性と逆極性である他方の極性に帯電させる除去液帯電装置と、を含む、
ことを特徴とする微粒子除去処理装置。 - 前記噴霧装置は、前記除去処理室の外部に配された送液ポンプと、当該除去処理室の内部に配された噴霧ノズルと、
使用済みの除去液ミストを捕獲して使用済み除去液を得る通気性ブロックと、を含み、
前記除去処理室の内部もしくは外部に、当該通気性ブロックが捕捉した使用済み除去液を貯留するための貯留タンクを有し、
当該貯留タンクに貯留されている当該処理済み除去液は、当該貯留タンクと当該送液ポンプとの間に配されたフィルターを通過する際にろ過され、当該送液ポンプによって当該噴霧ノズルに送液される
ことを特徴とする請求項1記載の微粒子除去処理装置。 - 前記噴霧ノズルは、前記除去液帯電装置の機能を兼ね備えた静電噴霧ノズルによって構成されている
ことを特徴とする請求項1または2記載の微粒子除去処理装置。 - 前記通気性ブロックは、ポリウレタンフォームを含む
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載の微粒子除去処理装置。 - 微粒子を含有する微粒子含有気体から当該微粒子を除去処理して清浄気体を得る微粒子除去処理方法であって、
当該除去処理を、一方の極性に帯電させた当該微粒子に、当該一方の極性と逆極性である他方の極性に帯電させた除去液ミストを出会わせることにより行う
ことを特徴とする微粒子除去処理方法。 - 使用済みの処理液ミストを捕獲して得た使用済み処理液を、フィルターろ過した後に静電噴霧ノズルから噴霧することにより前記除去液ミストを生成する
ことを特徴とする請求項5記載の微粒子除去処理方法。 - 前記処理液ミストの捕獲は、ポリウレタンフォームで行う
ことを特徴とする請求項6記載の微粒子除去処理装置。
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