JPH06269491A - 空気清浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極めて良好な清浄効果を得ることができる健
康にもよい空気清浄装置を提供する。 【構成】 水道水は、矢印Ｆ１のようにレベルコントロ
ールバルブ１０を介して純水器１２内に導入され、イオ
ン交換樹脂１４によって純水化処理されてサイクロンス
クラバー２０の霧化水槽２４に送られる。そして、超音
波振動子３６が駆動用発振器３８で発振駆動されると、
純水は霧化して塔２２内に飛散する。空気入口２６から
矢印Ｆ２のように導入された汚れた空気は、塔２２内で
飛散した純水の水滴が混合接触して、空気の清浄が行わ
れるようになる。清浄された空気は、空気出口２８から
送風機３０の作用によって矢印Ｆ５で示すように送り出
される。純水を使用しているため、霧化水滴中に多量の
マイナスイオンが含まれ、これによって空気の清浄作用
が効率的に行われ、人体にも健康上よい影響を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気清浄装置に関し、更
に具体的には、空気などの気体に水などの液体を混合し
て気体の清浄を行うスクラバーを用いた空気清浄装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液体とガスとを混合してガスの清浄を行
うスクラバーとしては、種々のものが知られており実用
化されている。図２には、それらのうちの代表的なもの
が示されている。

【０００３】同図（Ａ）に示すものはサイクロンスクラ
バーといわれるもので、清浄すべきガスは矢印ＦＡで示
すように接線方向から塔１００内に送り込まれる。ガス
は、塔１００の側壁に沿って螺旋状に回転しながら上昇
し、矢印ＦＢで示すように送り出される。このとき、矢
印ＦＣで示すように、塔１００の下方中心のスプレーノ
ズル１０２に清浄用の液体が注入される。この液体は、
スプレーノズル１０２から塔１００内に噴霧される。す
ると、霧状の液体とガスとが混合し、ガス中の不要粒子
が液滴に補足されるようになる。液滴は、ガスの旋回運
動によって遠心力を与えられて塔１００の側壁で捕集さ
れ、矢印ＦＤで示すように塔１００から排出される。清
浄されたガスは、矢印ＦＢで示すように塔１００から送
り出される。

【０００４】次に、同図（Ｂ）に示すものは、ベンチュ
リースクラバーといわれるもので、管１１０の細径部を
設けるとともにここにスロート部１１２を設ける。矢印
ＦＥの方向からガスを管１１０内に導入すると、スロー
ト部１１２でその流速が高くなるので、矢印ＦＦで示す
ように液体が管１１０内に導入されることになる。液体
はガス中に噴霧，混合してガスの清浄が行われる。その
後、液体はタンク１１４内に貯留され、ガスは矢印ＦＧ
で示すように排出される。

【０００５】次に、同図（Ｃ）に示すものは、流動式ス
クラバーといわれるもので、塔１２０内に複数段にわた
って球１２２を多数充填する。そして、塔１２０の下方
から矢印ＦＨで示すようにガスを導入し、塔１２０の上
方から矢印ＦＩで示すように液体を落下させる。する
と、ガス流によって球１２２が流動状態となり、ガスと
液体とが混合するようになる。清浄されたガスは、ミス
ト除去用のフィルタ１２４を通過して、矢印ＦＪで示す
ように塔１２０外に送り出される。その他、スクラバー
としては、ジェット式，濡れ壁式，段塔式，濡れ棚式，
気泡式，十字流接触式など、各種のものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなスクラバー
を利用した空気清浄には、従来液体として水道水などの
中水が用いられているが、中水は、カルシウムやマグネ
シウムなどのイオンが多量に含まれている。このため、
一般市販の加湿器などで水道水を使った場合、吹き出し
た霧が器物などに付着して乾燥すると、水道水に溶けて
いたカルシウムなどのイオン物質が結晶して汚れが生ず
る。また、この霧が空気中で乾けば、空気中にイオン物
質の微細結晶が浮遊することになる。

【０００７】他方、一般に、上述したスクラバーの気液
分離能力は数μｍ程度であり、数μｍ以下の微細水滴は
スクラバーの出口から空気とともに排出される。この微
細水滴が空気中で蒸発乾燥すると、水に溶けていたカル
シウムなどのイオン物質が結晶して微細粒子となり、清
浄空気中に混ざってしまう。すなわち、一般的なスクラ
バーを用いた空気清浄装置では、一方において水で空気
を洗って空気を清浄にするが、他方においては、水に溶
けているイオン物質によって清浄にされた空気を再びよ
ごす結果となっている。

【０００８】また、このようなイオン物質は、清浄装置
やダクトなどの内壁に付着して固化し、それらの空気通
路を狭めるだけでなく、送風機のローターなどにも付着
してバランスを失わしめることになる。そして更には、
それらイオン物質の固着物に細菌やカビなどの微生物が
繁殖し、これらは清浄空気に混入して清浄空気を汚染す
ることになる。

【０００９】次に、スクラバーの洗浄液体として水道水
などの中水を利用した場合、スクラバーの清浄能力は必
ずしも高くない。中水を用いて洗い取れる物質は、水に
濡れやすい微粒子，水に溶けやすいガス，水に溶けやす
いイオン物質などである。水に濡れにくい微粒子，水に
溶けにくいガス，水に溶けにくいイオン物質は、その大
部分がクラバーから清浄空気とともに排出されてくる。
これが、水道水などの中水を用いたスクラバーによる清
浄の限界である。

【００１０】次に、一般にスクラバーでは、液体をガス
に噴霧する必要性から、相当の高圧でガスや液体をスク
ラバー内に導入する必要がある。例えば、図２のサイク
ロンスクラバーでは、ポンプ（図示せず）で水を加圧
し、この圧力の加わった水をスプレーノズル１０２で塔
１００内へ吹き込むとともに、ガスについても圧力をか
けて塔１００内に導入して水滴と混合接触し、その清浄
が行われる。

【００１１】ここで、洗浄に使用されて矢印ＦＤのよう
に排出された水は、再度ポンプで加圧して洗浄に用いら
れるようになっており、この循環の過程で汚れた空気か
ら洗い取ったごみや粒子が水に混入するようになる。す
ると、そのごみや粒子の影響でスプレーノズル１０２に
目詰まりが生じるようになる。装置が小型になればなる
ほどスプレーノズルのオリフィスが小さくなるので、余
計に目詰まりしやすくなり、性能の維持，管理に手数が
かかることになる。

【００１２】加えて、水の加圧噴霧によって生成される
水滴は、一般に粒が大きい。清浄効果の高い霧状や微小
水滴とするには、高圧のポンプを用いる必要がある。と
ころが、このようにすると、装置全体の重量も重くな
り、場所もとるようになって、小型軽量化には不向きで
ある。また、ポンプを高圧にすればするほど騒音も高く
なる。

【００１３】以上のように、従来のスクラバーを利用し
た清浄装置によれば、中水を使用しているため、水の中
に溶けていたイオン物質が清浄空気を汚す原因となる。
また、清浄装置の気道内壁などに固着して、色々なトラ
ブルが発生する原因ともなる。また、イオン物質の影響
によって洗浄能力も低い。水道水などの中水を利用した
加湿器でも、同様の不都合が生ずる。加えて、噴霧ノズ
ルの目詰まりなど維持管理に手数がかかるとともに、装
置の重量が大きく、広い設置場所を必要とし、また騒音
も高いという不都合もある。

【００１４】本発明は、これらの点に着目したもので、
その第１の目的は、極めて良好な清浄効果を得ることが
できる空気清浄装置を提供することである。第２の目的
は、維持管理が容易で、小型，軽量化に好適なスクラバ
ー装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の空気清浄装置は、純水を得るための純水製
造手段と、これによって得られた純水を霧化するととも
に、空気を混合して空気の清浄を行い、気液分離を行っ
て清浄空気を得るスクラバー手段とを備えたことを特徴
とする。他の発明は、水を霧化して空気と混合すること
によって、その空気の清浄を行う空気清浄装置におい
て、前記水の霧化を超音波振動手段によって行うことを
特徴とする。

【００１６】

【作用】第１の発明によれば、空気の清浄を行う液体と
して純水が用いられる。これによって、マイナスのイオ
ンが多量に発生するようになる。第２の発明によれば、
水の霧化に超音波が用いられ、小型軽量化を図ることが
できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照しながら詳細に説明する。 ＜実施例＞図１には、実施例の構成が示されている。同
図において、水道水などの中水は、矢印Ｆ１で示すよう
にレベルコントロールバルブ１０を介して純水器１２に
供給されている。純水器１２内には、中水の入口側にイ
オン交換樹脂１４が設けられており、タンク側にレベル
スイッチ１６が設けられている。このレベルスイッチ１
６の水位検出側は、前記レベルコントロールバルブ１０
に接続されている。このような純水器１２で生成された
純水は、サイクロンスクラバー２０の塔２２下部の霧化
水槽２４に供給されている。

【００１８】サイクロンスクラバー２０の塔２２は、円
筒状又は頭切円錐筒状に形成されている。そして、この
塔２２の下部側方には内壁に沿って接線方向に空気を導
入して旋回流を作るための空気入口２６が設けられてお
り、頂部には空気出口２８が設けられている。空気出口
２８には、塔２２内に空気を吸い込むとともに洗浄が終
った空気を送り出すための送風機３０が設けられてい
る。また、塔２２の底部には排水口３２が設けられてお
り、排水口３２には排水バルブ３４が設けられている。
更に、前記霧化水槽２４の底には超音波振動子３６が取
り付けられており、この超音波振動子３６には駆動用発
振器３８から高周波電圧が供給されている。

【００１９】本実施例のサイクロンスクラバー２０で
は、旋回気流との接触によって回転した水滴や霧が遠心
力で塔壁に捕集されるようになっており、気液混合と気
液分離の両方の機能を持っている。次に、以上のように
構成された本実施例の清浄装置の動作を説明する。水道
水は、矢印Ｆ１で示すようにレベルコントロールバルブ
１０を介して純水器１２内に導入される。このとき、イ
オン交換樹脂１４によって水道水の純水化処理が行われ
る。処理後の純水は、純水器１２内に貯留される。

【００２０】ここで、純水の貯留水位は、レベルスイッ
チ１６によって監視されており、所定水位以下となった
場合にはその旨がレベルスイッチ１６からレベルコント
ロールバルブ１０に伝達される。すると、レベルコント
ロールバルブ１０が開いて水道水が純水器１２に供給さ
れ、イオン交換樹脂１４によって純水が生成される。こ
のようにして、純水器１２内の水位レベルが一定に保た
れている。次に、このようにして得られた純水は、サイ
クロンスクラバー２０の霧化水槽２４に供給される。な
お、純水器１２と霧化水槽２４とはパイプで接続されて
いるので、霧化水槽２４内の水位は純水器１２内の水位
に一致する。

【００２１】次に、霧化水槽２４には超音波振動子３６
が設けられており、駆動用発振器３８によって発振駆動
されている。これによって、霧化装置が形成され、霧化
水槽２４内の純水が霧化して塔２２内に飛散するように
なる。他方、サイクロンスクラバー２０の空気入口２６
には、矢印Ｆ２で示すように汚れた空気が導入されてい
る。この汚れた空気は、塔２２の接線方向に沿って進
み、塔２２内を旋回しながら上昇するが、このとき、霧
化水槽２４から飛散した純水の水滴が混合接触して、空
気の清浄が行われるようになる。

【００２２】旋回気流に接触した水滴や霧は遠心力で塔
壁にぶつかって捕集され、塔壁を伝って塔２２の底部に
溜るようになる。そして、一定量以上溜ると、霧化水槽
２４の壁を乗り越えて霧化水槽２４内に入り、ここで再
び超音波振動子３６の振動によって霧化して旋回気流中
へ飛散する。このように、水は塔２２内で循環し、ある
程度汚れると排水バルブ３４を開いて、矢印Ｆ３で示す
ように排水口３２から装置外へ排出する。なお、この排
出した水を、矢印Ｆ４，Ｆ１で示すように、ろ過した後
純水器１２に戻して再生使用するようにしてもよい。

【００２３】塔２２内で純水の霧と混合接触して清浄さ
れた空気は、塔２２の空気出口２８から送風機３０の作
用によって矢印Ｆ５で示すように吐出され、清浄空気を
必要とする部屋に送られる。

【００２４】次に、純水による空気清浄の作用につい
て、更に詳細に説明する。空気中で水が微細水滴となる
場合、微細水滴はプラス（＋）とマイナス（−）にイオ
ン化すると考えられる。これらのうち、プラスの微細水
滴は、大きな水滴に付着吸収されて重力や遠心力で速や
かに塔２２の底側に落下し、マイナスの微細水滴は、空
気中にしばらく浮遊してマイナスの空気イオンとなる。
マイナスの微細水滴は、酸素原子（Ｏ^-）と水分子数個
［（Ｈ₂ Ｏ）_n］が結合したもの［Ｏ^-（Ｈ₂Ｏ）_n］と考
えられている。

【００２５】具体的に説明すると、水分子は一般に酸素
側がマイナス，水素側がプラスに分極している。そし
て、静的な状態では、ある水分子の酸素と隣接する水分
子の水素とが電気的に引き合っており、６つの水分子の
環状の配列が連鎖することで、安定した状態になってい
ると考えられる。そして、マイナスイオンは、このよう
な水分子の連鎖に（Ｏ^-）が結合したものと考えること
ができる。

【００２６】このようなマイナスイオン化した微細水滴
は、空気中の汚染物質である微細粒子に付着して肥大し
捕集しやすくなる。また、マイナスイオン化した微細水
滴が空気中の微細粒子に付着すると、水に濡れにくかっ
た微粒子の濡れ性が向上し、水に微細粒子が補足される
ようになって集塵効率が向上する。次に、マイナスイオ
ン化した微細水滴［Ｏ^-（Ｈ₂Ｏ）_n］は過酸化水素（Ｈ₂
Ｏ₂）ともなって、酸化，還元作用も奏するようにな
る。マイナスイオン化した微細水滴［Ｏ^-（Ｈ₂Ｏ）_n］
から一部分の結合が切れて分離変換すると、これが過酸
化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）となる。

【００２７】この過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）の酸化，還元
作用によって、においのある物質のなかのかなりのもの
が脱臭されるようになる。また、酸化，還元作用によっ
て、水に溶けにくい物質のなかのかなりのものが水に溶
けやすくなると考えられる。この過酸化水素水（Ｈ
₂Ｏ₂）の酸化・還元作用が、脱臭，吸収，捕集の効率を
上げている。更に、過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）は、消毒薬と
しても用いられているように殺菌作用があるので、清浄
空気の殺菌も行われるようになる。

【００２８】一方、マイナスイオン化した空気は、サイ
クロンスクラバー２０の空気出口２８からも出てくるよ
うになる。このマイナスの空気イオンは、人間の健康向
上にも大いに役立つと言われている（例えば、日本空気
清浄協会発行の「空気イオンの動・植物に及ぼす影響と
その作用機序について」（昭和５５年１０月３０日発
行）参照）。具体的に示すと、マイナスの空気イオンは
気管支ぜん息に有効である，血液のＰＨをアルカリ側に
する，血液凝固時間を増大する，血中のカルシウムを減
少させる，白血球の喰細胞力の増大に効果がある，など
の医学上の報告がある。

【００２９】このように、マイナスイオンは、空気の清
浄効果を高めるのみならず、人体の健康にも極めて有効
である。本実施例によれば、純水を用いるとともに、こ
れを微細水滴化してサイクロンスクラバー２０でダイナ
ミックに空気と混合するので、マイナスイオンが効率的
に多量に発生する。例えば、水道水を用いたとすると、
水道水中のカルシウムイオンなどがマイナスイオンの発
生を妨げ、本実施例のような多量のマイナスイオンは得
られない。

【００３０】以上のように、 （１）空気清浄を行うための水からカルシウムなどのイ
オン物質が除去されているので、サイクロンスクラバー
から出てくる微細水滴が蒸発しても、これらのイオン物
質が清浄空気中に混入して汚染することがない。また、
イオン物質が存在しないことから、装置の気道内壁にイ
オン物質が付着して固着することもない。更に、このよ
うな付着物がないため、清浄装置の気道内で細菌類が繁
殖することもなく、清浄空気が細菌類で汚されることも
ない。

【００３１】（２）自然界では、滝つぼの周り，急流河
川，海岸などのような水が微細水滴となって飛び散ると
ころで空気がマイナスにイオン化していることが観察さ
れている。本実施例によれば、このような環境が純水を
用いたサイクロンスクラバーによる空気清浄によっても
たらされ、マイナスイオンが多量に出るので効率的な空
気清浄が行われるとともに、健康にも優れた効果が得ら
れるようになる。

【００３２】（３）サイクロンスクラバー２０におい
て、超音波によって純水の霧化を行うこととしたので、
従来のように噴霧ノズルが目詰まりを起こすというよう
なことがなく、性能の維持管理が容易である。また、水
滴の粒が小さくイオン化に好適であるのみならず、ポン
プ類を使用しないため、小型，軽量で場所をとらず、騒
音も小さくなるという利点がある。

【００３３】＜実験例＞次に、本発明に関係して行った
純水と水道水によるマイナスイオン発生量の差違の実験
例について説明する。サイクロンスクラバーとして、上
部吸込み，上部吐出型で超音波霧化式のものを用い、純
水と水道水を用いて空気清浄を行った。そして、空気清
浄装置の出口から３００ｍｍ前方の位置で、空気量を一
定とし目盛を上げて水の霧化量を増やしながらイオンカ
ウンター（ダン科学社製，型番「８３−１００１Ａ」）
でイオン数を計測した。その結果、マイナスイオン数＋
プラスイオン数（＝相殺数）＝吐出イオン数は、次の表
１に示すようになった。なお室内の空気イオンは±０近
辺であった。

【００３４】

【表１】

【００３５】この結果によれば、例えば目盛２の場合、
抵抗率１ＭΩ−ｃｍの純水の場合はマイナスイオンが２
８万ケ／ｃｍ³発生した。具体的には、マイナスイオンが
４３万ケ発生したのに対し、プラスイオンは１５万ケ発生
したので、吐出マイナスイオン数は４３−１５＝２８万
ケとなる。これに対し、抵抗率２５ＫΩ−ｃｍの水道水
の場合はマイナスイオンが２００ケ／ｃｍ³しか発生しな
かった。この表１の結果から明らかなように、純水を用
いた場合は、水道水を用いた場合よりも１０００倍以上
のマイナスイオンを観測できた。

【００３６】＜他の実施例＞なお、本発明は、何ら上記
実施例に限定されるものではなく、例えば次のようなも
のも含まれる。 （１）前記実施例では、サイクロンスクラバーの出口側
に送風機を配置したが、送風機の前と後にそれぞれサイ
クロンスクラバーを配置し、前のサイクロンスクラバー
で空気の洗浄を行い、後のサイクロンスクラバーで気液
分離を行うようにしてもよい。図示した下部流入上部吐
出型のサイクロンスクラバーの他に、上部流入上部吐出
型のサイクロンスクラバーを用いてもよい。その他、空
気と水とがダイナミックに混合される他のタイプのスク
ラバー装置を用いてよい。

【００３７】（２）前記実施例では、純水の噴霧を塔内
の下側から行っているが、サイクロンスクラバーの入口
から噴霧を行うようにしてもよい。また、噴霧ノズルで
塔内へ純水を噴霧することを妨げるものではないが、超
音波装置を利用すると上述したような各種の利点があ
る。なお、この超音波によってスクラバーにおける液体
の霧化を行う点は、純水を利用することとは無関係に実
施できる。

【００３８】（３）前記実施例ではイオン交換樹脂によ
る純水器を用いたが、逆浸透膜などを用いた純水器でも
よく、また、水の使用量が多い大型装置の場合は、純水
器のかわりに純水製造装置を用いてもよい。すでに、工
場などに純水製造設備を備えているような場合は、それ
を利用してよい。 （４）本発明の用途としては、集塵用の空気清浄装置の
みならず、ガス吸収装置，脱臭装置，あるいは健康増進
用のマイナスイオン発生装置としての用途も可能であ
る。つまり、多用途の空気清浄装置として用いることが
できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による空気
清浄装置によれば、次のような効果がある。 （１）純水器又は純水製造装置などで得た純水を使用
し、これを霧化してスクラバー装置で空気の清浄を行う
こととしたので、効率の高い空気洗浄を行うことができ
る。また、カルシウムなどによる清浄空気の汚染や装
置，ダクトなどの内壁の汚れも良好に防止される。更
に、多量のマイナスイオンの発生によって、健康にも良
好な影響を与える。

【００４０】（２）超音波を利用してスクラバー装置に
おける液体の霧化を行うこととしたので、性能の維持管
理が容易となるとともに、水滴の粒が小さくイオン化に
好適であるのみならず、ポンプ類を使用しないため、小
型，軽量で場所をとらず、騒音も小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空気清浄装置の一実施例を示す構
成図である。

【図２】スクラバー装置の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…レベルコントロールバルブ １２…純水器 １４…イオン交換樹脂 １６…レベルスイッチ ２０…サイクロンスクラバー ２２…塔 ２４…霧化水槽 ２６…空気入口 ２８…空気出口 ３０…送風機 ３２…排水口 ３４…排水バルブ ３６…超音波振動子 ３８…駆動用発振器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 純水を得るための純水製造手段と、これ
   によって得られた純水を霧化するとともに、空気を混合
   して空気の清浄を行い、気液分離を行って清浄空気を得
   るスクラバー手段とを含むことを特徴とする空気清浄装
   置。
2. 【請求項２】 水を霧化して空気と混合することによっ
   て、その空気の清浄を行う空気清浄装置において、前記
   水の霧化を超音波振動手段によって行うことを特徴とす
   る空気清浄装置。