JP5747844B2 - 充填材、充填材ユニット、及び空気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、汚染空気中に含まれる汚染物質を吸収させる液体を保持する充填材、充填材ユニット、及び汚染空気を液体と接触させて清浄化する空気浄化装置に関する。

クリーンルームの空気中に存在する汚染物質を含む空気を、液体と接触させることにより除去し、空気を浄化するシステムが、特許文献１に開示されている。

また、充填材によって水又は薬液と汚染空気との接触効率を向上させた空気浄化装置が、特許文献２に開示されている。

さらに、布地とプラスチックメッシュとからなる充填材が、特許文献３に開示されている。

特開２０００−３３２２１号公報 特開２００４−３０５９１９号公報 特開２０１１−０１６０４３号公報

本発明は、有機物除去性を向上させると共に、手間のかからない簡単な作業により製造することができ、コストの低減が図れると共に、耐久性も向上させた充填材、充填材ユニット、及び空気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決する充填材であって、ガラス繊維を含み表面が４００℃以上で１日以上加熱され、端部が溶融処理又はミシン縫いされたロービングクロスと、前記ロービングクロスの間にそれぞれ挟持され、ポリプロピレンからなるメッシュを波型に形成したスペーサと、を有することを特徴とする。

また、前記ロービングクロスを交互に折り畳み、交互に折り畳まれた前記ロービングクロスの間にそれぞれ前記スペーサを挟持することを特徴とする。

さらに、充填材ユニットは、前記充填材と、下方で前記充填材を支持するメッシュ、前記充填材の側面を囲む側面部、及び前記側面部に囲まれていない面の蓋をする蓋部を有するケースと、を備えることを特徴とする。

さらに、空気浄化装置は、筒状の充填塔と、ガラス繊維を含み表面が４００℃以上で１日以上加熱され、端部が溶融処理又はミシン縫いされたロービングクロス及び前記ロービングクロスの間にそれぞれ挟持され、ポリプロピレンからなるメッシュを波型に形成したスペーサを有し、前記充填塔の内部に水平又は略水平に上下を仕切るように配置される充填材と、前記充填材の上方から液体を供給する液体供給部と、を備え、前記充填塔の下方から汚染空気を導入し、前記液体供給部から供給された液体で濡れた前記充填材に前記空気を通過接触させて、前記充填塔の上方から浄化空気として送風することを特徴とする。

また、前記液体はオゾンを含むことを特徴とする。

本発明にかかる充填材は、ガラス繊維を含み表面が４００℃以上で１日以上加熱され、端部が溶融処理又はミシン縫いされたロービングクロスと、前記ロービングクロスの間にそれぞれ挟持され、ポリプロピレンからなるメッシュを波型に形成したスペーサと、を有するので、ガラス繊維表面の付着物を加熱により分解・揮発させて、ガラスそのものの表面を露出させることで、元々高親水性であるのに加えて、表面張力の効果も加わり、極めて高い親水性を有することにより有機物除去性が向上し、さらに高温で加熱するため、無菌状態となり、微生物の増殖を防止できる。

また、前記ロービングクロスを交互に折り畳み、交互に折り畳まれた前記ロービングクロスの間にそれぞれ前記スペーサを挟持するので、手間のかからない簡単な作業により製造することができ、コストの低減が図れる。

さらに、充填材ユニットは、前記充填材と、下方で前記充填材を支持するメッシュ、前記充填材の側面を囲む側面部、及び前記側面部に囲まれていない面の蓋をする蓋部を有するケースと、を備えるので、容易に運搬することができ、他の装置等へ簡単に取り付けることが可能となる。

さらに、空気浄化装置は、筒状の充填塔と、ガラス繊維を含み表面が４００℃以上で１日以上加熱され、端部が溶融処理又はミシン縫いされたロービングクロス及び前記ロービングクロスの間にそれぞれ挟持され、ポリプロピレンからなるメッシュを波型に形成したスペーサを有し、前記充填塔の内部に水平又は略水平に上下を仕切るように配置される充填材と、前記充填材の上方から液体を供給する液体供給部と、を備え、前記充填塔の下方から汚染空気を導入し、前記液体供給部から供給された液体に浸漬された前記充填材に前記空気を通過させて、前記充填塔の上方から浄化空気として送風するので、ガラス繊維表面の付着物を加熱により分解・揮発させて、ガラスそのものの表面を露出させることで、元々高親水性であるのに加えて、毛管現象の効果も加わり、極めて高い親水性を有することにより有機物除去性が向上し、さらに高温で加熱するため、無菌状態となり、微生物の増殖を防止できる。

また、前記液体はオゾンを含むので、充填材中の微生物の増殖を防止でき、長期間の使用が可能となる。

空気浄化装置を示す図である。 充填材ケースを示す図である。 充填材を示す図である。 ロービングクロスを示す図である。 充填材ユニットを示す図である。 図５の充填材ユニットの蓋を取り外して見た図である。 充填材として本実施形態のロービングクロス片を使用した場合と、ポリエステル片を使用した場合のオゾン水に対する耐久性を示すグラフである。 充填材として本実施形態のロービングクロスを使用した充填材の空気中の有機物の除去率を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明にかかる空気浄化装置による有機物質の除去の実施形態を説明する。

図１は、空気浄化装置を示す図である。

本実施形態の空気浄化装置１は、図１に示すように、送風側空調機２と、空気浄化部３と、排気側空調機４と、液体供給部５、排水部６と、を備える。

送風側空調機２は、クリーンルームから第１通路１１を介して汚染されたレターン空気ＲＡを取り入れる部分である。送風側空調機２は、通過するレターン空気ＲＡ内の微生物、ごみ、又は塵埃等を除去する第１ＨＥＰＡフィルタ２１と、第１ＨＥＰＡフィルタ２１を通過したレターン空気ＲＡを冷却する冷却コイル２２と、を有する。冷却コイル２２にはコイル用冷水導入路１５から冷水が導入され、レターン空気ＲＡを冷却した後、コイル用冷水排水路１６から排水される。

空気浄化部３は、第２通路１２を介して送風側空調機２からレターン空気ＲＡが導入されてレターン空気ＲＡを浄化した後、第３通路１３を介して排気側空調機４へ浄化されたサプライ空気ＳＡを送風する部分である。空気浄化部３は、筒状の充填塔３０と、充填塔３０の内部の下方に水平又は略水平に上下を仕切るように配置されて整流用の孔が設けられた整流板３１と、整流板３１の上方で充填塔３０の内部に水平又は略水平に上下を仕切るように配置されて親水性の充填材を含む充填材ユニット３２と、充填材ユニット３２の上方で充填塔３０の内部に水平又は略水平に上下を仕切るように配置されてミストの除去を行うエリミネータ３４と、を有する。

排気側空調機４は、第３通路１３を介して空気浄化部３から送風された浄化されたサプライ空気ＳＡをクリーンルームへ第４通路１４を介して送風する部分である。排気側空調機４は、浄化されたサプライ空気ＳＡをクリーンルームへ送風するファン４１と、ファン４１を通過したサプライ空気ＳＡをクリーンルームに要求される所定温度に温める加熱コイル４２と、サプライ空気ＳＡ内の微生物、ごみ、又は塵埃等をさらに除去する第２ＨＥＰＡフィルタ４３と、を有する。加熱コイル４２にはコイル用温水導入路１７から温水が導入され、サプライ空気ＳＡを加熱した後、コイル用温水排水路１８から排水される。

液体供給部５は、空気浄化部３の充填材ユニット３２に空気を浄化するための液体を供給する部分である。液体供給部５は、補給水が供給される第１供給管５１と、熱交換器用冷水導入路１９から導入された冷水によって第１供給管５１内の補給水を冷却する熱交換器５２と、熱交換器５２によって冷却された補給水を送るポンプ５３と、ポンプ５３によって送られた補給水を浄化液としてのオゾン水に変換するオゾン水発生機５４と、オゾン水発生機５４で生成されたオゾン水を空気浄化部３へ送る第２供給管５５と、ポンプ５３によって送られた補給水をオゾン水発生機５４を通さずに迂回させるバイパス管５６と、バイパス管５６を通る補給水の量を調整しオゾン水発生機５４で生成されたオゾン水の濃度を調整する電磁バルブ５７と、空気浄化部３の充填材ユニット３２の上方に複数配置されて第２供給管５５から送られたオゾン水を充填材ユニット３２に噴射するノズル５８と、を有する。

オゾン水濃度の設定又はオゾン水散水時間の設定は、電磁バルブ５７の設定により行われる。

第１の方法は、電磁バルブ５７をon-off制御で運転する方法である。１日のうちｔ時間でオゾン水を散水し、残りの（２４−ｔ）時間で補給水のみ散水する方法が第１の方法である。

第２の方法は、電磁バルブ５７の開度により、オゾン水発生機５４から送水されるオゾン水と補給水とを混合させて、一定濃度のオゾン水とし、このオゾン水を散水する方法である。一日中一定濃度のオゾン水を散水する方法が第２の方法である。

第３の方法は、第２の方法に時間スケジュール管理の制御を組み込んだ電磁バルブ５７により、一日のｔ時間で比較的濃度の高いオゾン水を散水し、補給水及び充填材を殺菌する時間帯とし、残りの（２４−ｔ）時間で低濃度のオゾン水を散水し、補給水を殺菌する時間帯とする。

第１、第２及び第３の方法の選択は、補給水中に含まれる微生物生菌数濃度及び充填材３２内で繁殖する微生物増殖速度を勘案して決められる。なお、補給水中の微生物濃度は、補給水を平板希釈法等により、細菌濃度、真菌濃度として求めることができる。また、充填材３２内の微生物増殖速度は、排水部６の排水中の微生物濃度を、補給水中の微生物濃度と同様の方法で継続的に測定することにより求めることができる。

なお、本実施形態では、レターン空気ＲＡ内の汚染物質の除去のために水を使用したが、レターン空気ＲＡ内の汚染物質の種類に応じて、アルカリ性液剤、酸性液剤等を使用してもよい。また、オゾン水は、微生物殺菌のために用いている。

排水部６は、空気浄化部３の充填塔３０から流れる使用後の汚染水を貯留する貯留部材６１と、貯留部材６１に貯留した汚染水を排水する排水管６２と、を有する。

なお、排水部６には、空気浄化部３から流れる使用後の汚染水の状態をモニタリングするセンサ等のモニタリング部材を設置してもよい。そして、汚染水の状態に応じて、送水ポンプ５３及び電磁バルブ５７を制御し、散水量を調整することが好ましい。例えば、汚染水の汚染度が所定の指標値よりも高い場合には、散水量を増し、汚染水の汚染度が所定の指標値よりも低い場合には、散水量を減らすと省エネの運転が可能となる。

次に、空気浄化部３の充填材ユニット３２について詳しく説明する。

図２は、充填材ユニット３２のケース３２１を示す図である。また、図３は、充填材３２２を示す図である。

図１に示した充填材ユニット３２は、図２に示すようなケース３２１と、図３に示すような充填材３２２と、を有する。

図２に示すように、ケース３２１は、下方で充填材３２２を支持し空気及び液体を通過させるメッシュ３２１ａと、充填材３２２の側面を囲む側面部３２１ｂと、側面部３２１ｂに囲まれていない面の蓋をする蓋部３２１ｃと、を有する。

図３に示すように、充填材３２２は、無機物の素材からなるロービングクロス３２２ａと、ポリプロピレンのメッシュを波型に折り曲げたスペーサ３２２ｂと、を有する。スペーサ３２２ｂは、特許文献３に記載されたものと同様に作製されたものを使用してよい。なお、スペーサ３２２ｂは、図３に示すように、波の頂部が横方向に平行な横波型としてもよいし、波の頂部が縦方向に平行な図示しない縦波型としてもよい

図４は、ロービングクロス３２２ａを示す図である。

ロービングクロス３２２ａは、繊維を横に並べて太い束としたよこ束３２２ａ₁と、繊維をたてに並べて太い束としたたて束３２２ａ₂と、を有し、よこ束３２２ａ₁とたて束３２２ａ₂とを平織りした布である。

ロービングクロス３２２ａは、製造工程でガラス繊維に有機物などを付着させて製造するために、一般には撥水性を有する。このロービングクロス３２２ａを４００℃以上で１日以上加熱することによって、ガラス繊維表面の付着物を分解・揮発させて、ガラスそのものの表面を露出させることができる。ガラスは、元々高親水性であるのに加えてガラス細繊維間の毛管現象による効果も加わる。つまり、ロービングクロス３２２ａは、高親水性を有する。また、ロービングクロス３２２ａは、高温で加熱するため、無菌状態となる。さらに、ガラスは、無機物であるので、ロービングクロス３２２ａは、耐オゾン性が強い。したがって、ロービングクロス３２２ａは、充填材として好適なものである。

なお、ロービングクロス３２２ａは、上下の端部をガスバーナ等で焼き、端部がほつれないように溶融処理をすると好ましい。また、ほつれを防止するために上下端部をミシン縫いしてもよい。

図５は、ケース３２１に充填材３２２を充填した充填材ユニット３２を上方から見た図である。また、図６は、蓋部３２１ｃを開放した充填材ユニット３２を側方から見た図である。

充填材３２２は、図３に示すように、ロービングクロス３２２ａを交互に折り畳んでスペーサ３２２ｂを包み形成する。ロービングクロス３２２ａを交互に折り畳み、交互に折り畳まれたロービングクロス３２２ａの間にそれぞれスペーサ３２２ｂを挟持することで、ロービングクロス３２２ａを切断する工程を少なくすることが可能となり、手間のかからない簡単な作業により製造することができ、コストの低減を図ることが可能となる。

なお、図５に示すように、折り畳む際にケース３２１と当接する部分は、ロービングクロス３２２ａとすることが好ましい。

次に、ロービングクロス３２２ａ及びスペーサ３２２ｂをＳＵＳ（Steel Use Stainless）棒３２３によって串刺しにする。このように、ＳＵＳ棒３２３によって充填材３２２を串刺しにすることによって、ロービングクロス３２２ａやスペーサ３２２ｂが変形したり、ケース３２１に対してずり落ちたりすることを低減する。

次に、図５に示すように、折り畳まれた充填材３２２をケース３２１に入れる。この時、ロービングクロス３２２ａのケース３２１からはみ出た部分は、切断される。次に、蓋部材３２１ｃを閉めビス等で止めて充填材ユニット３２が完成する。なお、充填材３２２をケース３２１に入れた後、ＳＵＳ棒３２３によって充填材３２２を串刺しにしてもよい。

このように、充填材ユニット３２は、充填材３２２と、下方で充填材を支持するメッシュメッシュ３２１ａ、充填材メッシュ３２１の側面を囲む側面部３２１ｂ、及び側面部３２１ｂに囲まれていない面の蓋をする蓋部３２１ｃを有するケース３２１と、を備えるので、容易に運搬することができ、他の装置等へ簡単に取り付けることが可能となる。

次に、このような充填材３２２を使用した空気浄化装置１の作動について説明する。

まず、ノズル５８から噴射する液体の流れについて第２の方法で説明する。

第１供給管５１から供給される補給水が熱交換器５２及びポンプ５３を経てオゾン水発生機５４に送られる。オゾン水発生機５４に注水された補給水は、オゾン水となって第２供給管５５からノズル５８へ送られる。ここで、オゾン水発生機５４を迂回しバイパス管５６に通る補給水は、電磁バルブ５７によって流量を調整されて第２供給管５５へ送られる。すなわち、第２供給管５５でオゾン水と補給水が混合されてノズル５８へ送られる。そして、濃度の調整されたオゾン水が充填材ユニット３２の上方に配置されたノズル５８から充填材ユニット３２へ噴射される。

充填材ユニット３２に噴射されたオゾン水は下方に流れて整流板３１を通過し、排水部６の貯留部材６１に貯留される。その後、排水管６２から排水される。

次に、レターン空気ＲＡとして導入し、浄化されて、サプライ空気ＳＡとして送風されるまでの空気の流れについて説明する。

まず、クリーンルームから第１通路１１を介して送風側空調機２にレターン空気ＲＡを取り入れる送風側空調機２では、第１ＨＥＰＡフィルタ２１でレターン空気ＲＡ内のごみや塵埃等を除去し、冷却コイル２２でレターン空気ＲＡを冷却する。

次に、送風側空調機２から第２通路１２を介して空気浄化部３の充填塔３０の下方にレターン空気ＲＡが導入される。レターン空気ＲＡは、下方からまず整流板３１を通過する。整流板３１を通過したレターン空気ＲＡは、充填材ユニット３２に入る。

充填材ユニット３２には、ノズル５８から噴射されたオゾン水がロービングクロス表面に濡れ面を形成し流下する。したがって、充填材ユニット３２は、レターン空気ＲＡが通過する際に、レターン空気ＲＡ内の有機物を除去することが可能となる。

充填材ユニット３２を通過して浄化された空気は、エリミネータ３４でミストを除去される。そして、充填塔３０から排出され空気浄化部３を出る。

次に、空気浄化部３で浄化された空気は、サプライ空気ＳＡとして第３通路１３を介して、排気側空調機４に送風される。排気側空調機４では、ファン４１によって送風され、加熱コイル４２でクリーンルームに要求される所定温度に温められ、第２ＨＥＰＡフィルタ４３でごみや塵埃等をさらに除去されたサプライ空気ＳＡを、第４通路１４を介してクリーンルームへ送風する。

次に、このような充填材を使用した実施例について説明する。

まず、実施例の仕様について説明する。

本実施例では、まず、ロービングクロス３２２ａを４００℃で７日間焼成し表面の付着物を取り除いて親水性を高くした。ロービングクロス３２２ａの幅は、１０００mm、長さ５０ｍである。充填材３２２のケース３２１は、断面３００×３００mm、長さ１０４０mmとした。スペーサ３２２ｂの波の高さは５mm、目開きは２mmとした。ＳＵＳ棒は、先端を鋭角に研磨しれ充填材３２２に１２本横刺しした。

このような充填材３２２に使用したロービングクロス３２２ａの耐オゾン性を測定した。本実施例では、オゾン１０ppmの液を２．５Ｌ/minで供給した容器の中に、ロービングクロス片及びポリエステル片を浸漬させて、両者の重量の変化を測定した。

図７は、充填材として本実施形態のロービングクロス片を使用した場合と、ポリエステル片を使用した場合のオゾン水に対する耐久性を示すグラフである。図７の●はロービングクロス片、■はポリエステル片の場合を示している。

図７に示すように、ポリエステル片は、浸漬時間が長くなるにつれて重量減少率が高くなるのに対し、ロービングクロス片は、浸漬時間が長くても重量減少率がほとんど増加していないことがわかる。したがって、明らかに、ロービングクロス片は、ポリエステル片よりもオゾンに対する耐久性が強く、長期間の使用が可能である。

次に、ロービングクロスを使用した充填材の空気中の有機物の除去率を測定した。上述した空気浄化部３に対して、有機溶剤ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）を含む露点約１０℃の空気を、充填塔３０内での風速が１．５m/sとなるように送風する。また、ロービングクロスを使用した充填材ユニット３２の上方からノズル５８によって、１０℃の水を液ガス比が０．１２Ｌ/m³になるように散水した。そして、運転の経過時間５１２時間まで有機物除去性能を測定した。

図８は、充填材として本実施形態のロービングクロスを使用した充填材の空気中の有機物の除去率を示すグラフである。

その結果、図８に示すように、有機物の除去率は、運転時間中、９０％以上で安定していた。また、散水量を変えて、液ガス比を０．１Ｌ/m³や、０．０８Ｌ/m³としても有機物の除去率は、運転時間中、９０％以上で安定していた。

すなわち、本実施形態のロービングクロスを使用した充填材の空気中の有機物の除去率は、安定して高い除去率を保持することができた。

このように、本実施形態にかかる充填材３２２は、表面が加熱されたガラス繊維を含むロービングクロス３２２ａと、ロービングクロス３２２ａの間にそれぞれ挟持され、ポリプロピレンからなるメッシュを波型に形成したスペーサ３２２ｂと、を有するので、ガラス繊維表面の付着物を加熱により分解・揮発させて、ガラスそのものの表面を露出させることで、元々高親水性であるのに加えて、表面張力の効果も加わり、極めて高い親水性を有すると共に、高温で加熱するため、無菌状態となり、有機物除去性が向上する。

また、ロービングクロス３２２ａを交互に折り畳み、交互に折り畳まれたロービングクロス３２２ａの間にそれぞれスペーサ３２２ｂを挟持するので、手間のかからない簡単な作業により製造することができ、コストの低減が図れる。

さらに、充填材ユニット３２は、充填材３２２と、下方で充填材を支持するメッシュ３２１ａ、充填材３２２の側面を囲む側面部３２１ｂ、及び側面部３２１ｂに囲まれていない面の蓋をする蓋部３２１ｃを有するケース３２１と、を備えるので、容易に運搬することができ、他の装置等へ簡単に取り付けることが可能となる。

さらに、空気浄化装置１は、筒状の充填塔３０と、ガラス繊維を含むロービングクロス３２２ａ及びロービングクロス３２２ａの間にそれぞれ挟持され、ポリプロピレンからなるメッシュを波型に形成したスペーサ３２２ｂを有し、充填塔３０の内部に水平又は略水平に上下を仕切るように配置される充填材３２２と、充填材３２２の上方から液体を供給する液体供給部５と、を備え、充填塔３０の下方から汚染空気を導入し、液体供給部５から供給された液体に浸漬された充填材３２２に空気を通過させて、充填塔３０の上方から浄化空気として送風するので、ガラス繊維表面の付着物を加熱により分解・揮発させて、ガラスそのものの表面を露出させることで、元々高親水性であるのに加えて、毛管現象の効果も加わり、極めて高い親水性を有することにより有機物除去性が向上し、さらに、高温で加熱するため、無菌状態となり、微生物の増殖を防止できる

また、液体はオゾンを含むので、有機物除去性がさらに向上すると共に、充填材３２２のオゾンに対する耐久性が向上し、長期間の使用が可能となる。

なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えないことは理解できよう。従って、本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。

１…空気浄化装置
２…送風側空調機
３…空気浄化部
３０…充填塔
３２…充填材ユニット
３２１…ケース
３２２…充填材
４…排気側空調機
５…液体供給部
６…排水部

Claims (5)

1. ガラス繊維を含み表面が４００℃以上で１日以上加熱され、端部が溶融処理又はミシン縫いされたロービングクロスと、
   前記ロービングクロスの間にそれぞれ挟持され、ポリプロピレンからなるメッシュを波型に形成したスペーサと、
   を有する
   ことを特徴とする充填材。
2. 前記ロービングクロスを交互に折り畳み、交互に折り畳まれた前記ロービングクロスの間にそれぞれ前記スペーサを挟持する
   ことを特徴とする請求項１に記載の充填材。
3. 請求項１又は請求項２に記載の前記充填材と、
   下方で前記充填材を支持するメッシュ、前記充填材の側面を囲む側面部、及び前記側面部に囲まれていない面の蓋をする蓋部を有するケースと、
   を備える
   ことを特徴とする充填材ユニット。
4. 筒状の充填塔と、
   ガラス繊維を含み表面が４００℃以上で１日以上加熱され、端部が溶融処理又はミシン縫いされたロービングクロス及び前記ロービングクロスの間にそれぞれ挟持され、ポリプロピレンからなるメッシュを波型に形成したスペーサを有し、前記充填塔の内部に水平又は略水平に上下を仕切るように配置される充填材と、
   前記充填材の上方から液体を供給する液体供給部と、
   を備え、
   前記充填塔の下方から汚染空気を導入し、前記液体供給部から供給された液体で濡れた前記充填材に前記空気を通過接触させて、前記充填塔の上方から浄化空気として送風する
   ことを特徴とする空気浄化装置。
5. 前記液体はオゾンを含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気浄化装置。

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