JP6832219B2

JP6832219B2 - 空気浄化装置

Info

Publication number: JP6832219B2
Application number: JP2017080286A
Authority: JP
Inventors: 慎二金子
Original assignee: 慎二金子
Priority date: 2017-04-14
Filing date: 2017-04-14
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2037-04-14
Also published as: JP2018176078A

Description

本発明は、粉じん、汚染物質等の微粒子を含んだ空気を浄化する空気浄化装置に関する。

従来、空気中に含まれる悪臭や汚染物質を水で除去する空気浄化装置としては、「上部にオーバーブローパイプの基部を連設する水槽本体と、この水槽本休の下方に水を補給する給水パイプと、水槽本体内の水を外部に循環させる第１送水パイプと、この第１パイプからの送水を吸い込むポンプと、このポンプからの高圧水流を噴射ノズルへ送る第２送水パイプと、この第２送水パイプの先端に設けられ、かつ第２送水パイプからの高圧水流を噴射することができるように第１ダクトの開口部の近傍に臨ませたノズルと、下端部を水槽本体に連設し、上端部に前記ノズルを有し、かつ空気の汚染物質を吸引する開口部を有する第１ダクトと、下端部を水槽本体に連設するとともに、前記噴射ノズルの噴射により浄化された空気を上端部から外部に排出する第２ダクトから構成されている。

上記構成にあっては、前記噴射ノズルから噴射される高圧水流の流速が、空気中の汚染物質を空気と共に第１ダクト内に吸引し、次いで、水槽本体の水で汚染物質を除去した後、浄化された空気を第２ダクトを通らせ、大気に新鮮な空気を排出することができるものである」（特許文献１）。

しかしながら、上記の公知発明は、高圧水流の流速が、空気を外部から開口部を介して第１ダクト内に素早く吸引するため、空気が水流に乗って第１ダクトをそのまま通過する。したがって、水がすぐに水槽にストレートに落ちてしまう。それ故に浄化したい空気と水の接触時間が短く、空気中の悪臭や汚染物質が十分に除去できないという問題点があった。

付言すると、水は第１ダクトから水槽へ真っ直ぐ落ちていくため、空気と十分に接触しないので、浄化が不十分になってしまうという欠点があった。

特開平７−１１２１１０号公報

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、微粒子を含んだ空気と水を混合するように長時間接触させ、空気中の微粒子を水に吸着させ、空気を浄化する空気浄化装置を得ることを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の空気浄化装置は、上部に空間を有する水槽本体と、該水槽本体の上部に設けられていると共に、上端部に空気吸入部を備える筒状の浄化ダクトと、前記水槽本体の上部に設けられ、前記空気吸入部から吸入された空気を大気へ排出する排出ダクトと、前記水槽本体にポンプ及び該ポンプに接続する循環路を介して接続され、前記浄化ダクト内に水を噴射する噴射ノズルを備える空気浄化装置であって、前記噴射ノズルの下方には、該噴射ノズルから噴射された水と前記空気吸入部から吸入された空気とが混合した混合流体を、さらにらせん状に拡散させて撹拌する撹拌部材を有する撹拌部を備え、前記撹拌部材は、前記噴射ノズルから噴射された水が衝突する円形又は多角形状の底板と、該底板の外周部に立設された屈曲を有する複数個の水流案内板とで構成されている。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
（１）請求項１に記載の発明においては、噴射ノズルから噴射された水と吸入した空気を撹拌する撹拌部を浄化ダクト内に備えるので、上部の空気吸入部から下部の水槽方向へ流れる空気と、水が確実に混ざり合うとともに、複雑な流れになって水槽方向へ落下するため、空気を長時間水と接触させることができる。
したがって、空気中に含まれる粉塵、悪臭や汚染物質等を水で除去することができる。
（２）拡散部材に衝突し、水流案内板によってらせん状（渦巻状）のに水と空気が流れることにより、撹拌部材周囲の水と空気が乱流状態で混ざり合い、空気中の汚染物質等の吸着効果を向上させることができる。
（３）請求項２に記載された発明も前記（１）〜（２）と同様な効果が得られると共に、空気及び水が底板及び水流案内板に複数回衝突するため、空気と水が確実に混ざり合い、空気中の汚染物質等の吸着効果を向上させることができる。
（４）請求項３に記載された発明も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られると共に、大径の撹拌部で乱流状態で渦を巻くように水が旋回し、その水に空気が混合されるので、空気を長時間水と接触させることができ、空気中に含まれる粉塵、悪臭や汚染物質等を水で除去することができる。

図１乃至図７は本発明の第１の実施形態を示す説明図である。
図８乃至図１０は本発明の第２の実施形態を示す説明図である。
第１実施形態の空気浄化装置の概要説明図。撹拌部材の平面図。撹拌部材の斜視説明図。拡散部の説明図。（ａ）拡散部の正面図。（ｂ）（ａ）のｂ−ｂ線断面図。使用状態の概要説明図。撹拌部付近の空気及び水の流れを示す平面視からの概要説明図。撹拌部付近の空気及び水の流れを示す正面視からの概要説明図。第２実施形態の空気浄化装置の概要説明図。撹拌部材の平面図。撹拌部材の斜視説明図。

以下、図面に示す本発明を実施するための形態により、本発明を詳細に説明する。
図１乃至図７に示す本発明を実施するための第１の形態において、１は本発明の空気浄化装置である。

この空気浄化装置１は、例えば図１に示すように、上部に空間を有する水槽本体２と、該水槽本体２の上部に連通するように設けられ、上方へ突出するとともに、上端部に空気吸入部３を備える筒状の浄化ダクト４と、前記水槽本体２の上部に連通するように設けられ、前記浄化ダクト４から吸入された空気を大気へ排出する排出ダクト５と、前記水槽本体２にポンプ６を介して接続され、前記浄化ダクト４内に水を噴射する噴射ノズル７と、該噴射ノズル７の下方に、噴射ノズル７から噴射された水と衝突し、浄化ダクト４内に噴射された水と前記空気吸入部３から吸入された空気をらせん状に拡散させて撹拌する撹拌部材８を有する撹拌部９とで構成されている。

水槽本体２は、箱型に形成されており、本実施形態においては、上部には浄化ダクト４と排出ダクト５が接続される接続空間１０を有している。浄化ダクト４と排出ダクト５は、この接続空間１０を介して間接的に接続されている。なお、この排出ダクト５は上向きで排出するものでもよく、また、メッシュフィルター等を備えてもよい。
本実施形態においては、水槽本体２の上部に浄化ダクト４を取付けるためのフランジ部２ａが形成されている。なお排出ダクト５は、水槽本体２の上部に一体的に設けられている。

接続空間１０の下部には、貯水部１１が形成されており、この貯水部１１に噴射ノズル７から噴射された水が落下する。貯水部１１にはポンプ６を備える循環路１２が接続されており、貯水部１１の水はこの循環路１２を通って噴射ノズル７へ供給される。なお、水槽本体２にはポンプ６が空転することを防止する空転防止センサー１３を設けることが望ましい。

この接続空間１０と貯水部１１は説明の便宜上区別しているが、接続空間１０は貯水部１１の水面よりも上の部位を意味するものであって、必ずしも隔壁等が設けられている必要はない。本実施形態では、貯水部１１の水面が一定以上上昇しないように、接続空間１０の下端となる部位にオーバーフロー口１１ａを備えている。

また、水槽本体２の底面には貯水部１１の水を排出する排出口２ｂが設けられている。浄化ダクト４は、図１に示すように、上下端が開放されるとともにフランジ部４ａが形成された筒状の部材であって、その上端部の開口は前記空気吸入部３となっており、その下端部は水槽本体２の接続空間１０に連通されている。

この浄化ダクト４の上端部よりの部位には、下向きに水を噴射する噴射ノズル７が取り付けられており、この噴射ノズル７の下方には、前記撹拌部材８が設けられている。本実施形態では、浄化ダクト４は、この撹拌部材８が設けられる部位が他の部位よりも大径に形成されている。

この噴射ノズル７は、前述のように水槽本体２の貯水部１１からポンプ６を介して供給された水を浄化ダクト４の下方に向かって噴射し、空気中の汚染物質や粉じん等を水に吸着させるためのものである。

この噴射ノズル７から水が浄化ダクト４の下方へ噴射されると膜状に広がるとともに、浄化ダクト４の内部は負圧となり、浄化ダクト４の上部の空気吸入部３より空気が吸入され、水と吸入された空気が接触し、空気中の異物は水流中に抱き込まれ、空気と水とが混合した混合流体となる。

撹拌部材８は、図２及び図３に示すように、本実施形態においては、噴射ノズル７から噴射された水（混合流体）が衝突する平面視円形（円盤形状）の底板１４と、該底板１４の外周部に立設された鈍角状の屈曲１５を有する４個の水流案内板１６とで構成されている。

本実施形態では、撹拌部９は浄化ダクト４よりも大径に形成されており、このフランジ状の撹拌部９の天面９ａに前記水流案内板１６の上端部１６ａを固定することにより撹拌部材８を取り付けている。

この底板１４は、本実施形態では平面視円形に形成されているが、例えば六角形や八角形、四角形等の平面視多角形状に形成してもよい。

４個の水流案内板１６の先端部１６ｂは、隣り合う水流案内板１６の基端部１６ｃの半径方向外側の位置（線ｒ）よりも先端部側にそれぞれ位置している。このように水流案内板１６を立設することにより、狭い流路１７が４つ形成された状態となり、底板１４に衝突した水が横方向に流れ、その後、水流案内板１６に必ず衝突してから撹拌部９（浄化ダクト４の大径部分）内に拡散されるので、らせん状の旋回流を発生させ、水と空気を撹拌する効果を向上させることができる。

また、水流案内板１６には本実施形態では鈍角状の屈曲１５を形成しているので、噴射された水は、底板１４、水流案内板１６の基端部付近及び水流案内板１６の屈曲１５付近に衝突し、水と空気が混合するので、汚染物質の吸着効果を高めることができる。
なお、本実施形態では、水流案内板１６の上端部１６ａは撹拌部９の天面９ａに固定されているので、水や空気が確実に流路１７を通過し、水と空気を撹拌する効果を向上させることができる。

撹拌部９は、図４に示すように、本実施形態においては、浄化ダクト４の上下端部よりも大径で、かつ、外方にフランジ状に突出するように形成されている。このように撹拌部９を形成することにより、撹拌部９の底面９ｂ付近に水と空気が激しく回転しながら一定時間とどまり、水と空気をより長時間混合し、汚染物質の吸着効果を高めることができる。

なお、この撹拌部９を大径にせず、浄化ダクト４の直径と同径としても、前記撹拌部材８の撹拌作用により、一定の汚染物質の吸着効果を得ることができる。

噴射された水は、撹拌部材８の底板１４、水流案内板１６の基端部付近及び水流案内板１６の屈曲１５付近に衝突することにより水の流れる方向が変わるだけではなく細かい粒子状となるため、空気と撹拌された場合に、汚染物質や粉じん等の吸着効果を高めることができるとともに、拡散部材に衝突することによりレナード効果により還元イオン電子が発生し、汚染物質等の吸着効果をさらに高めることができる。

この空気浄化装置１を使用する場合には、ポンプ６を作動させ、噴射ノズル７から水を勢い良く噴射する。そうすると、浄化ダクト４内が負圧となり、空気吸入部３から浄化すべき空気が吸入される。

噴射された水は、略円錐状に浄化ダクト４の内部に膜状に広がるとともに、浄化ダクト４へ流れた空気と混ざり合いながら、撹拌部９と浄化ダクト４の上方の連通部分４ｂより撹拌部９に流入し、撹拌部材８の底板１４に衝突する。その後、水と吸入された空気は横方向に流れるとともに、例えば図６に示すように、流路１７を通過することにより旋回しながら、らせん状に混じり合い、空気中に含まれる汚染物質等が水に吸着される。

この時、大径の撹拌部９では、図７に示すように、らせん状に旋回しながら混じり合った空気と水は、遠心力により撹拌部９の底面９ｂ付近で回転しながらその壁面を上昇し、撹拌部材８から放出された水及び空気は回転しながら撹拌部９の底面９ｂ方向へ向かうため、遠心力による水面を上昇する力（図７中の黒塗り矢印）と、撹拌部材８から放出された水及び空気が撹拌部９の底面９ｂ方向へ向かう力（図７中の二点鎖線矢印）が衝突し、この撹拌部９の底面９ｂ付近でも高さ方向にも乱流状態の流れ（図７中の白抜き矢印）が発生し、空気と水とが激しく混合される。

このように混合された水と空気は、旋回しながら激しく撹拌され、撹拌部９と浄化ダクト４の下方の連通部分４ｃから水槽本体２へと流れ落ちる。
なお、この時、吸入される空気量と遠心力によって押し上げられた水の水量のバランスによって、撹拌部９の底面９ｂ付近で撹拌する度合を調整し、水と空気の吸着度合を調整する。

その後空気は接続空間１０に流れ、排出ダクト５から大気に解放される。汚染物質等を吸着した水は、貯水部１１へ流れ込む。貯水部１１に流れ込んだ水は、再度循環路１２を通り、噴射ノズル７等から噴射される。

なお、図示しないが貯水部１１には、汚染物質と水を分離する装置等を設け、循環路１２を通る前に汚染物質と水を分離する事が望ましい。

[発明を実施するための異なる形態]
次に、図８乃至図１０に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図８乃至図１０に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、底板１４の外周部に３個の水流案内板１６を立設した撹拌部材８Ａにした点で、このような撹拌部材８Ａを用いた空気浄化装置１Ａにしても、前記本発明を実施するための第１の形態の収納容器と同様な作用効果が得られる。本実施形態においては、水流案内板１６の先端部１６ｂは、隣り合う水流案内板１６の基端部１６ｃの半径方向外側の位置（線ｒ）よりも先端部側に位置していないものの、水流のほとんどが水流案内板１６に衝突し、その先端部１６から撹拌部９へ放出されるため、水流全体として渦巻状（らせん状）の水流が発生し、第１の実施形態と同様に、水と空気が激しく撹拌される。

なお、本発明の実施形態においては、水流案内板を３枚又は４枚用いるものについて説明したが、それ以上の枚数、例えば４〜８枚程度設けてもよい。

また、大径に形成された撹拌部の天面に水流案内板を固定し、撹拌部材を取付ける形態について説明したが、例えば底板を撹拌部の側壁にバー部材で固定して取り付けたり、ノズルに吊り下げ部材により吊り下げ固定して撹拌部材を設けてもよい。撹拌部の天面に水流案内板を固定しない場合、撹拌部の天面と水流案内板の上端部は当接することが望ましいが、この間に隙間ができるように設けてもよい。

本発明の空気浄化装置は、空気浄化装置を製造する産業で利用される。

１、１Ａ：空気浄化装置、２：水槽本体、
３：空気吸入部、４：浄化ダクト、
５：排出ダクト、６：ポンプ、
７：噴射ノズル、８、８Ａ：撹拌部材、
９：撹拌部、１０：接続空間、
１１：貯水部、１２：循環路、
１３：空転防止センサー、１４：底板、
１５：屈曲、１６：水流案内板、
１７：流路。

Claims

上部に空間を有する水槽本体と、該水槽本体の上部に設けられていると共に、上端部に空気吸入部を備える筒状の浄化ダクトと、前記水槽本体の上部に設けられ、前記空気吸入部から吸入された空気を大気へ排出する排出ダクトと、前記水槽本体にポンプ及び該ポンプに接続する循環路を介して接続され、前記浄化ダクト内に水を噴射する噴射ノズルを備える空気浄化装置であって、
前記噴射ノズルの下方には、該噴射ノズルから噴射された水と前記空気吸入部から吸入された空気とが混合した混合流体を、さらにらせん状に拡散させて撹拌する撹拌部材を有する撹拌部を備え、前記撹拌部材は、前記噴射ノズルから噴射された水が衝突する円形又は多角形状の底板と、該底板の外周部に立設された屈曲を有する複数個の水流案内板とで構成される空気浄化装置。
前記複数個の水流案内板は、隣り合う前記水流案内板の間に流路が形成されるように立設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。
前記撹拌部は浄化ダクトの上下端部よりも大径で、かつ、外方にフランジ状に突出するように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の空気浄化装置。