JPH01500880A - 空気中浮遊粒子の酸化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 空気中浮遊粒子の酸化装置 本発明は、両端部が開いた複数個のダクトに抵抗ワイヤを設置して構成される、 空気中浮遊粒子の酸化装置に関する。

本発明者のブラジル特許出願ＰＩ３３０２２５５は、高い温度勾配の、好適には 円筒形のダクトの内側にニッケルークロム抵抗ワイヤを軸方向に挿入して構成さ れた空気消毒システムを開示している。

実験の示すところによれば、そのようなシステムは、上記出願では考慮されてい ない幾つかのパラメータが認められる場合にのみ成立する。

本発明の目的は、比較的少ない全電力の供給と高い効率とをもって、空気中浮遊 粒子の迅速な酸化を可能とするような、改良されたシステムを提供することにあ る。

この目的は、本発明によれば、該ダクト５が１０−　ｗ”の最大容積と１ｄの最 大断面積とを有し、その長さと断面積との寸法が、ダクト５内の空気の最小滞留 時間が０．０１秒であり、そしてダクト内の最小電力密度が５０ＸＷ／ａ＋３で あるようにされることによって達せられる。

実験の示すところでは、上記パラメータを維持することにより、閉じた環境内で の高い効率と低いコストの消毒を行うことができる。

本発明は、環境内の空気中に浮遊した生物または無生物の粒子の酸化を行い、ま た著しく効率的に相対湿度を低減する新規な方法を提供する。ダクト内で得られ る高い酸化率は、蛍白質の酸化による空気からの微生物の除去を促進し、また匂 いを消し、そしてＣＯ（中毒性）のようなある分子形態のガスを酸化させてＣｏ 、（人間の生体に不活性）へ変換する。それは、殺菌方法、汚染防止、芸術作品 の保存、農産物の保存等に非常に大きな改良を加える。

１つの好適な実施例によれば、本発明は基本的に３つのシステムで構成される。

即ち、第１のシステムは、１００個以上の毛細管を備え、これによって高い電力 密度を作ることができる耐火材料のブロックであり、第２は制御システムであり 、そして第３は推進システムである。

それらシステムは相互に連結され、そのセットが単一のシステムとして働くよう にされる。

１つの好適な実施例が、ボックスの内側に置かれた耐火ブロックに円筒形貫通孔 の形のダクトを設け、そのボックスのブロックの下側に空気流量制御ファンを備 え、そのブロック内に置かれた温度センサに接続する電子回路で上記ファンを作 動するようにして構成される。この実施例は後に更に詳述されよう。

１の実施例では、約２．０から２．５　ｍｍ直径の円筒形貫通ダクトを１２０個 備えた７■厚の耐火材料ブロックを用い、それらダクトに、２４Ω／、の抵抗を 有するＮｉＣｒフィラメントを軸方向に通し、ｓｏｏ　ｗの全電力を分配する。

各ダクトで分配される電力は全長１０ｍのＮｉＣｒフィラメントに対して３．５ Ｗである。

耐火材料ブロックは好適には下記の重量組成を有する。即ち、４５％５ｉＯｔ＋ 　４２％ＡＩｚＯｉ、４％ＺｒＯ２、１％Ｔｉ（ｈ　、６％Ｃａｂ。

そして２％ＭｇＯである。この耐火材料は、６００″Ｃの温度においてＫ　＝０ ．３００Ｋｃａｌ／ｈ″Ｃｍ／ｍ”の熱伝導係数を有する。

上記実施例の計算から次のことが知られる。

ａ）　各ダクト内の電力密度（ｕｐ）　：ｕｐ＝＝ダクト電力／ダクト容積、こ こでダクト電力＝３．５　Ｗ ＝２．２　Ｘｌ０−’ｍ’ ｕｐ−１５，９０ＸＩＯ’　Ｗ／ｓｒ３、これは非常ニ高イ値テアル。

ｂ）各ダクト内で変換されるエネルギー密度（ｕＥｔｄ）　：ｕＥｔｄ＝ｕｐＸ 　ｔ　、ここでｔはダクト内の空気の平均滞留時間、　ｔ＝０．１ｓに対して、 ｕＥｔｄ＝１．５９Ｘ１０’　Ｊ／ｖａ３粒子の酸化プロセスにおける赤外線帯 の放射の大きさを考察すると、 Ｃ）赤外線帯のエネルギー密度（ｕＥｉｒ）　：ｕＥｉｒ＝１．５９Ｘ１０’　 Ｊ　／ｌａ”、＋Ｊｔｄの１％が赤外線帯にあるものとする。

ｄ）　その波長で発生する各光子のエネルギーλ、□（Ｅ、□）： ｈ　＝６．６３Ｘ１０−’　Ｊｓ Ｃ−３ＸＩＯ”　ｒａｇｓ Ｔ−５００°Ｃ＝７７３　°Ｋ ＥＩＩＩＩＸ　＝５．３０Ｘ１０−”　Ｊｅ）立方メートル当たり光子数（Ｎλ 、□）：Ｎλ、、、　＝３．０ＯＸ１０”光子／ｒａ　３、これはむしろ高い数 値である。

以上の結果と科学知識とを合せて判断すると、浮遊する粒子を含む空気に熱と赤 外線を当てた場合、フィラメントのニッケルの触媒作用とも相俟うて、それら粒 子が確実に酸化されることが分かる。

環境条件に影響されることのないダクト内の空気滞留時間と温度とを得るために 、ダクトに通される空気流量の制御が行われる。この制御は、コンスタンタン鉄 センサ、即ち熱電対（その他の種類の熱センサも使用できよう）で発生する制御 信号を電子回路に送り、この回路の出力でファンの流量を制御するようにして行 われる。

以下、図面に概略的に示す実施例に基いて本発明の酸化装置の説明を続ける。

第１図は酸化装置の断面側面図、 第２図は第１図の装置の基本的な電気回路の図面、第３図はブラジル保健省によ って行われた実験のグラフである。

第１図に示される酸化装置は、上部と下部の保護ネットワークスクリーン１と１ ２を備えた金属ボックス７の中に設置される。

小容積のダクト５を設けられた耐火ブロック４がボックス７に固定部品８によっ て固定される。部品６は電気ワイヤを固定するものである。ワイヤはＦニードル ワーク」技術によって緊張させてダクト５に通される０図面の複雑を避けるため ワイヤは第１図に示していない。

電子制御回路１０が、ブロック４内に置かれた熱センサ９に接続される。センサ はまたダクトの出口に設置してもよい、このファンモータ１１の制御システムは 連続制御方式にもできるが、この実施例では、第２図に示されるような、ヒステ リシスを利用するオン−オフ型制御を行う。

直径約２腸の貫通孔を備えたステンレス鋼のプレート３がボックス７内のブロッ ク４の上方に固定され、熱交換器として働いて、ボックスから出ていく空気を冷 却する。孔明きプレート３の上方にサーモスタットまたは熱回路ブレーカ２が設 けられ、ボックス７から出ていく空気の温度がある所定限界値を超えると、酸化 装置を停止させる。

ヒユーズ１３が装置を過負荷から保護する。

第２図の回路図において、５アンペアのスロープロウ型ヒユーズ１４、オン−オ フ型スイッチ１５．７０゛Ｃで作動するサーモスタット１６．１１０　Ｖ電圧用 の２４．２Ω／ｍＸ５００ＷのＮｉ−Ｃｒフィラメント１７、熱電対型の熱セン サ９、そしてファンモータ１１と電子制御回路１０が示されている。

電子制御回路１０の操作は、ブロック４の温度がある所定の最高値に達したこと を示す熱センサ９からの信号を回路１０が受けると、ファンモータ１１を作動さ せてブロックの下側の圧力Ｐ１を上昇させ、これによってダクトを通る空気の流 速を太き（するように行われる。ブロックの上側の圧力Ｐ２はＰｌより小さい。

空気流速の増大は、ブロック温度をある所定最低値まで下げる。

そこで電子制御回路１０はファンを停止させる。このようなシステムによって、 ダクト内の空気の温度と滞留時間を所定値内に維持することができる。

上記実施例に基いたモデルで、室温３０°Ｃと相対湿度８５％の室に、平均流率 ３５ｍ３／ｈの消毒した空気を送給した。

ダクトにおける最低地点と最高地点での温度変化は、ダクトの下部分で９５℃、 この下部分の上方６ｃ１１の個所で４５０℃、そして７１のダクト出口の個所で ３００℃であった。

このモデルは、容積２５０立方メートルの室内の空気中の微生物の活動を減少す るのに十分であることを証明した。即ち、本発明は、室温を上昇させることなく 、空気処理だけに働いて、相対湿度と微生物活動を低減することが確認されたの である。

例えば、成人の平均熱放射は約１００ワツトであるといってよい。従って本発明 の５００Ｗモデルは熱的に、約１００平方メートルで２．５メートル高さの室内 に５人の人間がいる場合に等しい。

このことは冷却システムに掛かる負荷が大きくなく、従って空気浄化装置をもた ない室で高い利用価値のあることを示すものである。

空気単位容積当りの電力が少ないために室温を著しく上昇させることがないので 、本発明は気候風土に関係なく、融通性を以って応用できる。

２１．２ｍ３（３，６７ｍＸ２．８８ｍ　Ｘ２．ＯＯｎ＋）の廃物室内で本発明 の型式の装置を使った、ブレーメン大学Ｃドイツ連邦共和国）での実験の結果を 以下に示す。

実験パラメータ ー装置の操作時間：６４ｈ −装置の数　：２ 結果の表： ム　、　ノ　？　小 全細菌含有数　１４　１０　２８％ イースト＋かび　５　１　８０％ 腸内菌　４１００％ ｂａｃ、ｃｅｒｅｕｓ　１５　３　０゜−実験時間＝７日間 結論：各装置が、例えば１０ｍ３の室についてイースト＋かび発生率を８０％減 らすことができた。一般的に、その実験で使用した装置は優れた滅菌効果をもつ ものといえよう。

また、ブラジル保健省−オスワルドクルツ財団−国立健康管理研究所で行われた 別の実験は、第３図に示されるような粒子減少の結果を得ている。この実験のパ ラメータは下記の通りである。

一仕様：流率＝　９　ｍ”／ｈ −試験室の容積：　２５．８０ｍ＋２ −消毒装置の数：３ 一実験方法；環境に１５分間曝露した血液培養基及びサバランド培養基を備えた ベトリ皿内で微生物（ファンガスおよびバクテリヤ）のコロニーを成長させる。

このプロセスは様々に異なるセット操作時間（１分、１５分、７５分、１３５分 、１９５分）で繰返し行われる。

その結論と判断は下記の如くであった。

セラ）ｆｆ１作時間に対する生存粒子の減少度を表示するのには、指数パターン ｅＶ　ｍ　Ｑ　”・１″′・Ｘ−１１−１３が適当である。

両ファクタ、セット操作時間と、また実験が行われた日とは重要である。実験者 が室にずっと在室したままでいたか、または周期的に出入していたかということ よりも、（継続的な）日によって生じる結果の差を判別すべきである。

継続した日に実験を行ったところ、実験■で、生存粒子の明らかな大きい減少が 得られた。この差は十分に意味のあることである。

グラフから分かるように、第２日目において、粒子の数は、時間と共に減少はす るが、ずっと安定しており、従って環境内の粒子の全体的なレベルが安定した状 態になっている。各実験（日ごとの）の間の差は開始時（０′）と１３５′のと ころで著しく大きい、後者の場合、電圧の変動が生じ、これが粒子数の予想に反 した増大をもたらすものと思われる。

各セット操作時間ごとの変化が、実験の行われた日（第１日目か、または第２日 目か）によって生じることから、相互作用の重大なことが知られる。

従って、環境内の粒子の全体的なレベルが粒子の初期密度の関数として変化する と結論付けられよう、第２日目では、ｔｌ−０′において粒子密度はずっと小さ く（非常に差がある）、そして粒子数は操作時間と共に減少するが、それほど急 激ではない。

一般的な分析の結果として、該セットは環境内の生存粒子の数を効果的に減らす ということができる。

そこで分析の第２段階の目的は、その粒子数の減少が、消毒された環境と特定で きるような最低密度レベルに達しているかどうかを知ることになろう。

Ｎ、Ａ、Ｓ、Ａ、の仕様によれば、消毒環境は、１リットル当り０．００３５個 以上の生存粒子を含んではならない。

セット中の流率が毎時９立方メートルであり、そして室の容積が２５．８０立方 メートルであるから、室の消毒はセット操作の約２時間５２分後または１７２分 後に行われることになろう。

当該実験は、同時に操作するセットを３基使って行われ、従って室消毒時間は１ ７２分割る３、即ち５７分、約１時間に短縮されていた。

曝露されたペトリ皿の面の上方の容積が約１立方メートルとすれば、生存粒子の １立方メートル当り３．５個の指標は該環境に対する正当な消毒指標を表すとい えよう。

実験ｌにおいて、値は７５′　と１３５′で５％レベルで大きく、そして１９５ ′で可成り大きい（しかしそれ以後は大きくない）。

従って、室が、環境の最初の自然の粒子密度を有する第１日目では、該セットが その環境空気を消毒状態と認められるレベルまでにするのは操作の３時間後であ った。

実験■、即ち第２日目においては、粒子密度はずっと小さく、差は大きくなかっ た。この場合、空気は消毒されたと認められよう。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２ 浄曇し？；−ｃｒｔ：変更なし） ＆験工 ｆ跳■ 手続補正書（方つ １、事件の表示 ＰＣＴ／ＢＲ８６１０００１４ ２６発明の名称 空気中浮遊粒子の酸化装置 ３、補正をする者 名　称　クローベル・ニレトロ二カ・リミターダ４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 ５、補正命令の日付　昭和６３年１２月１３日　■送日）６、補正の対象 （１）出願人の名称を正確に記載した国内書面（２）委任状及び翻訳文 （３）図面翻訳文 国際調査報告 入ＮＮＥＸ　τＯ’＝ニア＋　ＩＮＴＥＲＢＩ入Ｔ　工ＯＡｒ、＊　Ｓ三ＡＲＣ ＨＲＥ？ＯＲτ　ｕＮＦＲ−Ａ−２５７４２９８１３１０６／８６　Ｎｏｎｅ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．両端部が開いた複数個のダクト内に抵抗ワイヤを設置して構成される、空気 中浮遊粒子の酸化装置において、該ダクト（５）が１０−３ｍ３の最大容積と１ ｃｍ２の最大断面積とを有し、その長さと断面積との寸法が、該ダクト（５）内 の空気の最小滞留時間が０　．０１秒であり、そして該ダクト内の最小電力密度 が５０ｋｗ／ｍ３であるようにされることを特徴とする酸化装置。
2. ２．該ダクト（５）が５×１０−５ｍ３の最大容積と０．１ｃｍ２の最大断面積 とを有し、該ダクト（５）内の空気の最小滞留時間が０．１秒であり、そして該 ダクト内の最小電力密度が２５０ｋｗ／ｍ３であることを特徴とする請求項１に 記載の酸化装置。
3. ３．該ダクト（５）が３から５ｍｍ２の断面積と約７ｃｍの長さを有することを 特徴とする請求項１に記載の酸化装置。
4. ４．該ダクト（５９が、直径２．０から２．５ｍｍの円形断面を有する円筒形で あることを特徴とする請求項１または３に記載の酸化装置。
5. ５．全ての該ダクト（５）に、約２４．２Ω／ｍの相対抵抗を有する１本のＮｉ Ｃｒワイヤが軸方向に通されることを特徴とする請求項１に記載の酸化装置。
6. ６．該ダクト（５）が耐火材料ブロック（４）に貫通して形成されることを特徴 とする請求項１に記載の酸化装置。
7. ７．該ブロック（４）の耐火材料が、４５％ＳｉＯ２，４２％Ａｌ２Ｏ３，４％ ＺｒＯ２，１％ＴｉＯ２，６％ＣａＯ，および２％ＭｇＯの重量組成を有するこ とを特徴とする請求項６に記載の酸化装置。
8. ８．該耐火材料ブロック（４）が、ファンを備えたボックス（７）内に設置され 、該ファンのモータ（１１）が、該耐火材料ブロック（４）内に設置された熱セ ンサ（９）に接続された電子制御回路（１０）によって制御されることを特徴と する請求項６または７に記載の酸化装置。
9. ９．該電子制御回路（１０）がオン−オフ型制御によって該ファンモータ（１１ ）の作動と停止を行い、該電子制御回路（１０）は、該耐火材料ブロック（４） の温度がある所定最大値に達すると該ファンモータ（１１）を作動させ、そして 該温度がある所定最小値まで下がると該モータを停止させることを特徴とする請 求項８に記載の酸化装置。
10. １０．該電子回路（１０）が、該耐火材料ブロック（４）の温度に応じて様々な 速度で該ファンモータ（１１）を作動させる連続型制御を行うことを特徴とする 請求項８に記載の酸化装置。
11. １１．該ボックス（７）が、該耐火材料ブロック（４）の上方に設置される孔明 きプレート（３）を有し、該孔明きプレート（３）が直径約２ｍｍの複数個の貫 通孔を備えることを特徴とする請求項８に記載の酸化装置。