JPH08243339A

JPH08243339A - 地下空間の空気浄化装置

Info

Publication number: JPH08243339A
Application number: JP7081716A
Authority: JP
Inventors: Hiroichi Shioda; 博一塩田; Kazuo Kurihara; 和夫栗原
Original assignee: V M C KK; Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: V M C KK; Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1996-09-24
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JP3645613B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電解オゾン水を使用して、トンネル等の地下
空間内での運転にも適し、コンパクトでき、保守点検も
簡易で、安全なトンネル等の地下空間の空気浄化装置を
提供する。【構成】固形電解質膜の一面に、オゾン発生触媒機能
を有する金属を所定の開口率を有する多孔材となした陽
極電極を重ね、他面に同じく所定の開口率を有する多孔
材となした陰極電極を重ね、陽極電極と陰極電極とを覆
う陽極側ジャケットと陰極側ジャケットとには夫々水流
入口と水流出口とを設けてオゾン水生成セルを構成し、
陽極電極と陰極電極とを直流電圧電源に連結し、水流入
口には水供送管を連結し、陽極側ジャケッの水流出口は
トンネル等の地下空間内の空気が流過する処理槽に設け
た第一噴射ノズル群に、陰極側ジャケットの水流出口は
処理槽に設けた第二噴射ノズル群に夫々連結してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトンネル・地下街・地下
駐車場・地下室等の地下空間の空気を浄化するに適した
地下空間の空気浄化装置に関するもので、特に自動車ト
ンネル・地下駐車場等の排気中の一酸化窒素を脱硝する
に適した地下空間の空気浄化装置に関するものである。
但し、本発明は地下空間の空気浄化のみに限定されるも
のではなく、地上の無菌室やクリーンルームへの適用を
も妨げるものではない。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネル等の地下空間の空気浄化
装置は種々提案されているが、これら地下空間の空気浄
化は通常処理容量が多い反面、限られた狭い空間内に大
型の装置を設置できないことから、大規模な地下空間で
は、パイロットトンネルや地下空間を掘削時に掘削した
立坑等を換気用に使用し、地下空間内の空気を単に換気
する「換気法」にとどまっているのが一般的である。

【０００３】なお、従来提案されている具体的なトンネ
ル等の地下空間の空気浄化装置としては、比較的大容量
処理に適したものとして、バッグフィルター方式、湿式
スクラバー方式、電気集塵機等が提案され一部ですでに
実用化もされている。

【０００４】また、従来、前記のような各種空気浄化装
置は、粉塵捕集には効果的であるが、窒素酸化物（ＮＯ
_x）・臭気物質等の物質を効果的に捕集できないため、
放電式オゾナイザーで生成したオゾンと空気とを気気接
触させ、自動車トンネル、地下駐車場等で充満する一酸
化窒素（ＮＯ）を水に溶け易い二酸化窒素（ＮＯ₂）と
なし、湿式スクラバー（シャワーリングタワー）等の気
液接触装置で一酸化窒素及び粉塵を捕集・除去するとと
もに、オゾンの強力な酸化力で脱臭・殺菌する「オゾン
処理空気浄化装置」も提案されている。

【０００５】なお、地下室は湿度が高く、温度変化が少
ないので、細菌等の微生物が繁殖し易いが、比較的小容
量の地下空間の空気を殺菌する適当な装置はほとんどな
く、特に衛生に注意しなくてはならない施設は地下利用
を避けるのが望ましいとされている。なお、手術室等を
地下に設置する場合は、常時外気を細菌等が通過できな
いフィルター等で濾過して、地下室全体が多少加圧され
る程度に外気を供送し続ける方法も採用されている。

【０００６】なお、従来公知な脱硝法として次の「表
１」のものが知られている。（平成４年１０月２５日
社団法人産業環境管理協会発行三訂・公害防止対策要
説［大気編］）（以下、公知資料という。）

【０００７】

【表１】

【０００８】また、上記公知資料には、一酸化窒素のオ
ゾン酸化が以下のように行なわれると記載されている。ＮＯ＋Ｏ₃ → ＮＯ₂＋Ｏ₂・・・・・（１）２ＮＯ＋Ｏ₃ → Ｎ₂Ｏ₅＋Ｏ₂・・・・（２）なお、上記（１）の反応は速やかに進むが、（２）の反
応は遅い。

【０００９】そして、本発明法は「表１」の酸化吸収
法、すなわち、前項（２）の反応を使用し反応性の乏し
い一酸化窒素を二酸化窒素となした後、水等の吸収液に
効率的に吸収するものに最も類似するものであるが、こ
の方法はオゾン発生機が高価で、吸収速度が遅い欠点を
有するとされている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、地下空間内の
空気を処理せずに特定の場所より排気する前記従来の換
気法は、有害物質が処理されないこと自体、自然環境に
悪影響を及ぼす課題を有し、さらには、この方式は有害
物質を特定地域に集めて連続的に排気することになり、
自然環境に及ぼす影響が特定地域において集中して特に
大きな悪影響を与えるという課題を有している。

【００１１】もっとも、従来の換気法で、換気口で排気
を処理することも提案されているが、排気量が多くなる
とその浄化に要する経費は累進的に高騰し、大規模トン
ネル等ではその排気を浄化することが経済的に不可能と
されている課題を有するものである。

【００１２】また、従来のバッグフィルター方式、湿式
スクラバー方式、電気集塵機等は、技術が古くより確立
されたものであるが、特に地下空間の空気を浄化するに
は、空気の湿潤、カビ等の微生物の殺菌、臭気の脱臭等
の諸条件をいずれも満足できるものがなく、例えば、バ
ッグフィルター方式は脱臭できず、微生物は濾過できな
いという課題を有し、電気集塵機は集塵効率が高いがバ
ッグフィルター方式と共に保守点検が煩雑であり、湿式
スクラバー方式は保守点検が容易であるが、脱臭や殺菌
はできないという課題を有している。なお、これらのい
ずれの方式も脱硝効果はほとんど期待できない。

【００１３】そこで、保守点検が容易な、湿式スクラバ
ー方式の前段処理にオゾンガスと地下空間内の空気とを
接触させ、オゾンで脱臭、殺菌、さらには一酸化窒素等
を捕集し易い分子に酸化して、次いで湿式スクラバーで
これらを捕集する「オゾン処理空気浄化装置」（前記し
た、酸化吸収法の相当する。）が注目されるようになっ
てきた。特に、この方式は自動車トンネルや地下駐車場
の空気浄化装置に効果的であるとして最近注目されてい
るが、従来の放電式のオゾナイザーをトンネル等の地下
空間内において運転することは、前記したようにオゾン
発生機が効果である課題、二酸化窒素の吸収液への吸収
速度が遅いので大型な処理槽が必要となる課題以外に以
下のごとき課題を有するものである。１、放電式オゾナイザーは大型で大きなスペースを占
有する。２、トンネル等の地下空間内の湿潤した空気を原料気
体に使用すると、オゾン発生効率が著しく低下し窒素酸
化物の発生が増える。３、トンネル等の地下空間内の湿潤した空気でオゾナ
イザ−の高電圧部位での短絡事故が発生し易い。４、万が一高濃度の気相のオゾンが漏出すると、オゾ
ンガスは人間にとって有害物質であり危険性を内包する
ものである。特に密閉率の高い地下空間に漏れた気相の
オゾンが溜ると大きな事故が発生することが想定でき
る。５、放電式オゾナイザーは頻繁な保守・点検を行わな
いと、所定のオゾン発生効率を維持できない。

【００１４】また、地下室等の比較的小容量の空気浄化
装置には、前記したようなフィルターで外気等を濾過す
るのが適しているとされるが、フィルターは細菌等を捕
集するのみであるので、保守・点検作業を順守しない
と、一箇所に集めた細菌が不意にこぼれ落ちたり、フィ
ルターの捕集面とは反対側面にまで細菌等が繁殖して高
い信頼性を有するものでないという課題を有することが
知られている。

【００１５】そこで本発明は上記課題に鑑みなされたも
ので、水を電気分解して発生する酸素中にオゾンが混入
することに着目し、このオゾンを電気分解中の水に溶解
させたオゾン水を使用して、トンネル等の地下空間内で
の運転にも適すると共に小容量処理・大容量処理のいず
れにもコンパクトな装置で対応でき、保守点検も簡易
で、安全なトンネル等の地下空間の空気浄化装置を提供
することを目的としたものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的に沿い、先述
特許請求の範囲を要旨とする本発明の構成は前述課題を
解決するために、固形電解質膜３１の一面に、オゾン発
生触媒機能を有する金属を所定の開口率を有する多孔材
となした陽極電極３２を重ね、他面に同じく所定の開口
率を有する多孔材となした陰極電極３３を重ね、上記陽
極電極３２と陰極電極３３とを覆う陽極側ジャケット３
４と陰極側ジャケット３５とには夫々水流入口３６ａ，
３６ｂと水流出口３７ａ，３７ｂとを設けてオゾン水生
成セル３０を構成し、上記陽極電極３２と陰極電極３３
とを直流電圧電源３８に連結し、上記水流入口３６ａ，
３６ｂには水供送管４０ａ，４０ｂを連結し、陽極側ジ
ャケット３４の水流出口３７ａはトンネル等の地下空間
内の空気が流過する処理槽１０に設けた第一噴射ノズル
群１１ａに、陰極側ジャケット３５の水流出口３７ｂは
上記処理槽１０に設けた第二噴射ノズル群１１ｂに夫々
連結してなる技術的手段を講じたものである。

【００１７】また、「請求項２」の発明は、「請求項
１」記載の第二噴射ノズル群１１ｂが、処理槽１０内の
第一噴射ノズル群１１より空気の流過下流側に位置させ
たことを特徴とする技術的手段を講じたものである。

【００１８】また、「請求項３」の発明は、固形電解質
膜３１の一面に、オゾン発生触媒機能を有する金属を所
定の開口率を有する多孔材となした陽極電極３２を重
ね、他面に同じく所定の開口率を有する多孔材となした
陰極電極３３を重ね、上記陽極電極３２と陰極電極３３
とを覆う陽極側ジャケット３４と陰極側ジャケット３５
とには夫々水流入口３６ａ，３６ｂと水流出口３７ａ，
３７ｂとを設けてオゾン水生成セル３０を構成し、左右
一端側に空気流入口１２を左右他端側に空気流出口１３
を設けたトンネル等の地下空間内の空気が流過する処理
槽１０内に、空気の流路を屈曲すると共に処理槽１０の
底部においてドレーン水の通過を阻止しない邪魔板１７
を設け、この邪魔板１７より空気流入口１２側に第一噴
射ノズル群１１ａを、空気流出口１３側に第二噴射ノズ
ル群１１ｂを収納し、さらに該処理槽１０の底部には排
水口１８を設け、上記オゾン水生成セル３０の陽極電極
３２と陰極電極３３とを直流電圧電源３８に連結し、水
流入口３６ａ，３６ｂには水供送管４０ａ，４０ｂを連
結し、陽極側ジャケット３４の水流出口３７ａは前記第
一噴射ノズル群１１ａに、陰極側ジャケット３５の水流
出口３７ｂは前記第二噴射ノズル群１１ｂに夫々連結し
てなる技術的手段を講じたものである。

【００１９】

【作用】それ故本発明地下空間の空気浄化装置は、オゾ
ン水生成セル３０の陽極側ジャケット３４と陰極側ジャ
ケット３５とに水を供送し、陽極電極３２と陰極電極３
３との間に直流電圧を印加すると、陽極電極３２と陰極
電極３３との間に固形電解質膜３１を介して電子の移動
が生じ、その結果、水は電気分解され、陽極側ジャケッ
ト３４内に酸素が発生し、陰極側ジャケット３５内に水
素が発生する。そして、陽極側ジャケット３４内では陽
極電極３２が一種の触媒として作用し、発生する酸素の
一部をオゾン化し、あるは直接オゾンを発生して、酸素
と共にオゾンを発生させる。そして、この発生したオゾ
ンは、酸素に比べ約１０倍程度水に溶解するので陽極側
ジャケット３４内を流過する水に溶け込み、オゾン水
（オゾンが溶け込んだ水をオゾン水と言う。）を生成す
るものである。

【００２０】なお、陽極側ジャケット３４内の水には発
生した水素が細かな気泡となって混入し水素気泡入り水
を生成するものである。

【００２１】そして本発明地下空間の空気浄化装置は、
処理槽１０内で第一噴射ノズル群１１ａより噴射される
オゾン水とトンネル等の地下空間内の空気とが気液接触
し、また、第二噴射ノズル群１１ｂより噴射される水素
気泡入り水とトンネル等の地下空間内の空気とが気液接
触し、トンネル等の地下空間内の空気に混入する粉塵は
オゾン水と水素気泡入り水とによりに捕集される作用を
呈する。

【００２２】また、地下空間の空気に一酸化窒素が混入
する場合、これらはオゾン水で酸化され二酸化窒素（Ｎ
Ｏ₂）となり水に解け易くなり、水中に溶解して捕集さ
れる作用を呈する。なお、気相の一酸化窒素を気相のオ
ゾンで酸化して二酸化窒素となし、次いで、この気相の
二酸化窒素を水に吸収させると、吸収に時間を要する
が、液相のオゾンと気相の一酸化窒素を接触させると、
二酸化窒素への酸化と同時に水が存在するので直ちに水
に溶け込み水への吸収時間は非常に効率的に行なえる作
用を呈するものである。

【００２３】また、トンネル等の地下空間内の空気に細
菌・カビ等の微生物や臭気物質混入する場合、オゾン水
は強力な酸化力でこれらを酸化して殺菌、分解して無毒
化・無臭化する作用を呈する。

【００２４】さらに、トンネル等の地下空間内の空気
に、その他人間にとって有害な物質等、例えば種々の炭
化水素等の疎水性物質が混入する場合、これらを酸化し
て親水性を向上させ、オゾン水及び水素気泡入り水に捕
集し易くなす作用を呈するものである。

【００２５】なお、電気分解に際して水中の塩素等のマ
イナスイオンの一部は固形電解質膜３１を通過して陽極
側ジャケット３４側に移動するので、陽極側ジャケット
３４側のオゾン水は酸性を呈し、陰極側ジャケット３５
側の水素気泡入り水はアルカリ性を呈する。したがっ
て、両者の水を噴霧することで排水は略中和される作用
を呈するものである。

【００２６】また、「請求項２」の発明は、先に第一噴
射ノズル群１１ａよりオゾン水を噴霧して気流中に混入
する物質の親水性を向上する酸化工程と、次いで第二噴
射ノズル群１１ｂより噴霧される水素気泡入り水による
還元捕集工程とが行われるので疎水性物質をも効率的に
捕集できる作用を呈するものである。

【００２７】さらに「請求項２」の発明は、オゾン水中
のオゾンが消費されずに気相のオゾンとなったり、ミス
トの状態でこれが処理槽１０より流出する前に水素気泡
入り水と接触して、水素とオゾンとを反応させオゾンの
漏出を防ぐ作用を呈するものである。

【００２８】また、「請求項３」の発明は、邪魔板１７
より空気流入口１２側に第一噴射ノズル群１１ａを、空
気流出口１３側に第二噴射ノズル群１１ｂを収納して、
処理槽１０を横形となしたため、第二噴射ノズル群１１
ｂより噴霧されたアルカリ性の水素気泡入り水が、第一
噴射ノズル群１１ａのオゾン水噴射範囲に滴下すること
がなく、第一噴射ノズル群１１ａのオゾン水噴射による
酸化を妨げないように作用するものである。

【００２９】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面にしたがっ
て説明する。図中、３０がオゾン水生成セルで、このオ
ゾン水生成セル３０は、固形電解質膜３１の一面にオゾ
ン発生触媒機能を有する金属を所定の開口率を有する多
孔材となした陽極電極３２を重ね、他面に同じく所定の
開口率を有する多孔材となした陰極電極３３を重ねてあ
る。

【００３０】上記固形電解質膜３１は、耐オゾン性を有
するフッ素系イオン交換膜が使用される。またオゾン発
生触媒機能を有する金属としては、二酸化鉛（Ｐｂ
Ｏ₂）がその代表例として知られているが、二酸化鉛を
所定の開口率を有する多孔材に加工することは比較的困
難で従来は焼成法等によって微小な通孔を有したポーラ
ス材が提案されているが、このポーラスな二酸化鉛は脆
弱で使用中に構成部材が崩れたりするので本実施例で
は、陽極電極３２に同じくオゾン発生触媒機能を有する
ことが知られている白金（Ｐｔ）を使用した。なお、オ
ゾン発生触媒機能を有する金属としてはその他に金（Ａ
ｕ）等の貴金属が知られておりこれらを使用してもよい
ものである。

【００３１】また、上記陽極電極３２を所定の開口率を
有する多孔材となすには、本実施例では白金の線を編ん
で金網となし、その網目を開口部となしているが、その
他金属板に多数の小通孔やスリットを設けたものを使用
してもよい。

【００３２】なお、陰極電極３３には、白金、金、銀
（Ａｇ）、イリジュウム（Ｉｒ）等がオゾン生成に有利
であることが実験の結果確認されており、本実施例では
銀の金網を使用した。

【００３３】そして、上記陽極電極３２と陰極電極３３
とを覆う陽極側ジャケット３４と陰極側ジャケット３５
とには、夫々水流入口３６ａ，３６ｂと水流出口３７
ａ，３７ｂとを設けてある。

【００３４】上記陽極側ジャケット３４と陰極側ジャケ
ット３５は、両者で二つ割り容器状に構成され、両者の
開口部を合わせる際に、固形電解質膜３１と陽極電極３
２と陰極電極３３とを中央に挟持するようになしてあ
る。なお、この陽極側ジャケット３４と陰極側ジャケッ
ト３５とは、耐オゾン水性の材質、例えばテフロンで構
成し両者の開口部を合わせて図示しない締着螺子等で締
結すると水流入口３６ａ，３６ｂと水流出口３７ａ，３
７ｂとを除いて密閉できるようになし、中央部を固形電
解質膜３１で仕切って、陽極側ジャケット３４の水流入
口３６ａより流入した水は該陽極側ジャケット３４の水
流出口３７ａより流出し、陰極側ジャケット３５の水流
入口３６ｂより流入した水は該陰極側ジャケット３５の
水流出口３７ｂより流出するようになしてある。

【００３５】そして、上記陽極電極３２と陰極電極３３
とを直流電圧電源３８に連結し、上記水流入口３６ａ，
３６ｂには水供送管４０ａ，４０ｂを連結し、陽極側ジ
ャケット３４の水流出口３７ａは、トンネル等の地下空
間内の空気が流過する処理槽１０に設けた第一噴射ノズ
ル群１１ａに、陰極側ジャケット３５の水流出口３７ｂ
は上記処理槽１０に設けた第二噴射ノズル群１１ｂに夫
々連結してなる。

【００３６】上記直流電圧電源３８は、商用交流電源を
直流に整流する従来公知なもを使用すればよい。なお、
本発明に使用される直流電源は陽極電極３２と陰極電極
３３との間隙が狭い（この間隙は固形電解質膜３１の厚
みであり、実施例では４００ミクロン）ため数十ボルト
（実施例では２０〜４０ボルト）の比較的低い電圧でよ
いものである。

【００３７】上記水供送管４０ａ，４０ｂは、その上流
端を水道水供給源に連結し、水道水が供送されるように
なしてもよいが、トンネル内では地下水が利用できる例
が多く、地下水を利用する場合は、地下水をためる図示
しない水槽より上記水供送管４０ａ，４０ｂを延設し、
この水供送管４０ａ，４０ｂの途中にポンプ４１，４１
（水道推理用の場合は、このポンプ４１，４１は不要に
ことが多い。）を介装するようになせばよい。なお、水
供送管４０ａ，４０ｂの途中にはフィルター４２，４２
を夫々介装しておくとよいのは無論である。

【００３８】上記オゾン水生成セル３０の陽極側ジャケ
ット３４と陰極側ジャケット３５とに水を供送し、陽極
電極３２と陰極電極３３との間に直流電圧を印加する
と、前記したように、陽極側ジャケット３４内を流過す
る水がオゾン水となり、陽極側ジャケット４内の水には
発生した水素が細かな気泡となって混入し水素気泡入り
水となるものである。

【００３９】なお、電気分解に際して、水中に溶解して
いる塩素（Ｃｌ）・カリュウム（Ｋ）等のマイナスイオ
ンの一部は、電界によって吸引され固形電解質膜３１を
通過して陽極側ジャケット３４側に移動するので、陽極
側ジャケット３４側の水は酸性水となり、陰極側ジャケ
ット３５側の水はアルカリ性水となるものである。

【００４０】そして、上記第一噴射ノズル群１１ａは一
端を陽極側ジャケット３４の水流出口３７ａに連結した
下流側の水供送管４０ａより夫々分岐されて連結され、
処理槽１０の一断面全面に渡って均一な分布で液滴（オ
ゾン水）を噴霧するようになしてあり、二噴射ノズル群
１１ｂは一端を陰極側ジャケット３５の水流出口３７ｂ
に連結した下流側の水供送管４０ｂより夫々分岐されて
連結され、同じく処理槽１０の一断面全面に渡って均一
な分布で液滴（水素気泡入り水）を噴霧するようになし
てある。

【００４１】なお、図示実施例ではこの陽極側ジャケッ
ト３４と陰極側ジャケット３５とには陽極電極３２また
は陰極電極３３と重ねてラス網体３９を夫々密入してあ
る。このラス網体３９は耐食性金属板（実施例ではチタ
ン板）に千鳥状に多数のスリットを入れ各スリット部が
網目となるように引き伸ばして構成されたもので、「図
３」に示すａが最高段部でその上部に低段部または上方
に向かって低くなる傾斜面部ｂを有し、この傾斜面部ｂ
より斜め上方に延設される網線部ｃ，ｃが上段の最高段
部ａに連結するようになっている。

【００４２】上記ラス網体３９を陽極側ジャケット３４
と陰極側ジャケット３５とに収納した理由は、発生した
オゾンと水との接触頻度を向上するためと、電気分解で
発生した酸素・オゾン・水素を直ちに水中に取り込み両
電極間の導電性の低下を防止するためである。

【００４３】上記のごとき陽極電極３２と陰極電極３３
とを構成する金網及びラス網体３９はその面と直交方向
には網目によって通水性を有すると共に、面方向にも通
水性を有する。すなわち、ラス網体３９の両面を二枚の
板で挟みその間に水を圧送すると、ラス網体３９の両面
は凹凸となっているので両板と間隙を有する部分から水
は次の網目に流入することになり、結果として面方向に
も通水性が確保される。そして、この面方向の通水は網
の交点部や網線部等に順次衝突しながら方向を転換し進
行するので、非常に複雑な迷路状の流路を、衝突・方向
転換・分流・合流を繰り返しながら流過することにな
る。したがって、水が複雑な迷路状の流路を通過するこ
とで、流過距離を長くすると共に攪拌作用を得て気液の
接触頻度が向上するものである。

【００４４】またラス網体３９を面方向に流過する水
は、上記のように衝突・方向転換を行い小さな渦流を多
数発生させることになる。すなわち、「図４」に矢印Ｙ
１で示した網線部ｃを潜った流れは網目部内で渦流Ｙ２
となる。そしてこの渦流Ｙ２は陽極電極３２と固形電解
質膜３１との間に発生し気泡状となった酸素及びオゾン
をその部位より掃引することになる。上記気泡は電気的
には不良導体であるので、気泡が陽極電極３２と固形電
解質膜３１との間に介在すると電流が流れづらくなり、
結果として活発な電気分解が行われないことになるが、
発生直後にこの気泡を渦流Ｙ２で掃引すると電流値の低
下が無く効率的な電気分解が行えるものである。なお、
陰極電極３３側も上記と同じである。

【００４５】また、前記した処理槽１０は、一端に空気
流入口１２を他端に空気流出口１３を設け、空気流入口
１２と空気流出口１３とにはそれぞれ先端をトンネル等
の地下空間内に開口する気流流路２０ａ，２０ｂを設
け、この気流流路２０ａ，２０ｂの途中にはブロア２０
ｃが介装され、トンネル内の空気は該ブロア２０ｃによ
って処理槽１０内を流過してトンネル等の地下空間内に
戻るようになしてある。

【００４６】そして、この処理槽１０内には前記第一噴
射ノズル群１１ａと第二噴射ノズル群１１ｂとが設けら
れ、この第一噴射ノズル群１１ａ及び第二噴射ノズル群
１１ｂより噴霧された水滴とトンネル等の地下空間内の
空気とが接触して、地下空間内の空気中に混入する粉塵
等が噴霧液滴に捕集されて浄化された空気が地下空間内
に戻されるようになしてあるのは従来の湿式スクラバー
と略同様である。なお、該処理槽１０は地下空間内に設
置してもよく、地下空間と仕切られた場所（地上をも含
む）に設置してもよい。

【００４７】従来の湿式スクラバーは、大容量の空気浄
化装置として汎用され、粉塵等は効率的に捕集されるこ
とが確認されているが、ＮＯ_Xや炭化水素等の疎水性物
質はほとんど捕集できないとされている。しかし、本発
明はオゾン水が噴霧されるため、オゾン水の液滴に接触
したこれらの疎水性物質はオゾンの強力な酸化力で酸化
され水に溶け易い、言い換えると液滴に捕集し易い性状
に変化し効率的に捕集されることになる。また、臭気成
分はオゾンで酸化され脱臭され、微生物はオゾンによっ
て死滅するものである。

【００４８】なお、図示例では上記処理槽１０内に充填
接触層１４を設けてある。図示例ではこの充填接触層１
４（コンタクトベッドとも称する。）は金網を複数枚重
ねたものを使用しているが、この充填接触層１４は表面
積を大きくして噴霧したオゾン水の液滴の一部がその表
面に付着してより効率的な気液接触がなされるようにな
すものである。なお、この充填接触層１４は金網の他の
小石等の小片を使用してもよいが、従来この種の充填物
に汎用されている活性炭は、「図１」例ではオゾン水が
気流と共に上昇して付着すると消耗するので本発明では
ここでの使用には向いていない。なお、この充填接触層
１４は上記以外の従来知られている他の方式のものを使
用してもよいのは無論である。

【００４９】上記充填接触層１４は、図示例では第一噴
射ノズル群１１ａの上方に設けてあるが、上下いずれか
一方または双方に配してもよく、第一噴射ノズル群１１
ａの上方に設けたものは、噴霧されるオゾン水の液滴が
細かく、気流に随伴して上昇したものがこの、表面積の
大きな充填接触層１４に接触して捕集され、大きな液滴
となって滴下するようになすもので噴霧液滴の細かい場
合に使用するに適するとされている。また、第一噴射ノ
ズル群１１ａの下方に設けた充填接触層１４は噴霧液滴
が直接降りかかるようにして使用するもので、比較的噴
霧液滴の粒径が大きく噴霧量を多くして使用する場合に
適するとされている。そして、本発明ではオゾン水によ
る酸化に多少の反応時間（数秒乃至十数秒）を要するの
と、気流の流過速度は遅くして、気液接触頻度を増すた
め噴霧液滴の粒径は細かくするのが効率的であるので、
前者の第一噴射ノズル群１１ａの上方に充填接触層１４
を配する方式を採用するのが望ましい。

【００５０】なお、上記充填接触層１４は図示例では第
二噴射ノズル群１１ｂ側にも同様に設けてある。そし
て、この充填接触層１４は図示例では斜設してあるが、
これは表面に付着した液滴が液層となって処理槽１０の
内面側に移動し易くし、該処理槽１０の内面を液層とな
って伝わって流下するようになすためである。

【００５１】また、「図１」図示例では、処理槽１０の
空気流出口１３近くにミストエリミネータ１５を設けて
ある。このミストエリミネータ１５は図示例では衝突板
方式が採用され、気流に随伴して上昇する細かなミスト
が衝突して捕集されるようになしてあるが、前記充填接
触層１４と同じ構造のものを使用してもよく、この部位
ではオゾンが流過する頻度は少ないので活性炭を充填物
として使用してもよく、万が一オゾンが流過しようとし
た場合、活性炭との接触でオゾンを分解するようになし
てもよいものである。

【００５２】また、「請求項２」の発明では、上記第二
噴射ノズル群１１ｂが、処理槽１０内の第一噴射ノズル
群１１ａより空気の流過下流側に位置させたことを特徴
としている。

【００５３】すなわち、本発明では気流への噴霧液滴を
複数段で行うようになしてる。このように複数段での気
液接触を行なったのは、第一の目的はオゾン水のオゾン
濃度を所定に保つためで、オゾン水はオゾン濃度が一定
以上でないと窒素の酸化が円滑に行なえず実験の結果で
は７〜１０ｐｐｍ程度のオゾン濃度が必要であり、同じ
場所でオゾン水とそうでない水とを噴霧すると両者が混
ざってオゾン濃度が低下するためである。

【００５４】また、気流への噴霧液滴を複数段で行う第
二の目的は、オゾン水は所定以上の濃度でないと殺菌・
脱臭に効果がなく、例えば２〜３ｐｐｍのオゾン水で大
腸菌は死滅するが、抗生の大きい細菌は５ｐｐｍ以上の
オゾン水でないと死滅しないし、脱臭にも３〜５ｐｐｍ
以上の濃度が必要で、殺菌・脱臭を目的とする気液接触
部では先にオゾン水を接触させることが有利なためであ
る。

【００５５】また、気流への噴霧液滴を複数段で行う第
三の目的は、水を有効利用するため、水素気泡入り水を
も利用することが望ましいが、この水素気泡入り水はオ
ゾン水と接触するとオゾンと水素とが激しく反応して、
結果としてオゾンを無駄に消費してしまう。そこで、こ
の水素気泡入り水はオゾン水と接触しないようにして利
用するためである。

【００５６】さらに気流への噴霧液滴を複数段で行う第
四の目的、特に水素気泡入り水の噴霧を後段となした目
的は、気流中に疎水性物質がある場合これを従来の単な
る湿式スクラバーでは捕集しずらいが、オゾン酸化して
水に溶け易くして、さらに次段で気液接触を行なうのが
捕集に効率的であるためであり、さらにはオゾン水ミス
トやオゾン水から気相のオゾンとなったものが万一漏れ
出ようとする場合、オゾンを水素と反応させてそれを防
ぐためである。

【００５７】なお、「図１」図示例では、上記処理槽１
０に縦形のものを使用したが、収納スペースに十分な高
さが得られない場合等は横形のものを使用してもよいの
は無論で、「請求項３」の発明では、左右一端側に空気
流入口１２を左右他端側に空気流出口１３を設けたトン
ネル等の地下空間内の空気が流過する処理槽１０内に、
空気の流路を屈曲すると共に処理槽１０の底部において
ドレーン水の通過を阻止しない邪魔板１７を設け、この
邪魔板１７より空気流入口１２側に第一噴射ノズル群１
１ａを、空気流出口１３側に第二噴射ノズル群１１ｂを
収納し、さらに該処理槽１０の底部には排水口１８を設
けたものを使用した。

【００５８】上記のように横形の処理槽１０の採用は、
高さスペースには充分な余裕がなく長さ方向にスペース
の余裕があるトンネル内への設置に特に適しているが、
そればかりか、第一噴射ノズル群１１ａの処理空間と第
二噴射ノズル群１１ｂの処理空間とをより確実に画定で
きるという利点を有するものである。

【００５９】すなわち、「図１」実施例のように第一噴
射ノズル群１１ａと第二噴射ノズル群１１ｂとを上下に
設けた場合、前記した充填接触層１４，１４によって第
二噴射ノズル群１１ｂより噴霧した液滴が下降して第一
噴射ノズル群１１ａの液滴噴霧領域までは侵入しないよ
うになすことは可能（たとえば、前記したように、第二
噴射ノズル群１１ｂより噴霧した液滴は処理槽１０の内
面側を伝わって流下するようになす。）であるが、液滴
の噴霧量が多かったり、噴霧液滴の粒径が大きいと第一
噴射ノズル群１１ａと第二噴射ノズル群１１ｂとの両液
滴噴霧領域が重なってしまうことがあるが、本項発明の
ように邪魔板１７で両液滴噴霧領域を仕切るとより確実
に液滴噴霧領域を区分できるものである。

【００６０】なお、上記邪魔板１７は従来公知なものを
使用すればよく、図示例では、処理槽１０の底面より立
設しその上辺を該処理槽１０の上面との間に所定の間隔
を設けた下方仕切１７ａと、処理槽１０の上面より吊り
下げその下辺を該処理槽１０の底面との間に所定の間隔
を設けた上方仕切１７ｂとで構成し、この下方仕切１７
ａと上方仕切１７ｂとは一定の間隔を有して平行状態と
なしてある。なお、この下方仕切１７ａと上方仕切１７
ｂとは一方を省略したり３枚以上を使用してもよい。

【００６１】したがって、上記邪魔板１７は気流の流路
を屈曲ないし蛇行させることになるが、同時に処理槽１
０の底部を仕切る場合がある。処理槽１０の底部を仕切
ると、第一噴射ノズル群１１ａより噴霧された酸性水の
ドレーンと第二噴射ノズル群１１ｂより噴霧されたアル
カリ性のドレーンとが別個に溜ることになり、これらを
自然界に排出すると自然環境を損なうし、処理して排水
するにも処理工程が複雑化するので、本発明では両ドレ
ーンが混ざるように、邪魔板１７はドレーン水の通過を
阻止しないものを使用している。なお、ドレーン水の通
過を阻止しないようになすには、邪魔板１７底部に通孔
を設けたり、邪魔板１７の下辺と処理槽１０の底面との
間に多少の間隙を設ければよいのは無論である。

【００６２】なお、「図５」実施例では下方仕切１７ａ
と上方仕切１７ｂとの間に充填接触層１４を設けてあ
る。

【００６３】

【発明の効果】本発明は上記のごときで、オゾン発生源
に電気分解を応用しているので、トンネル等の地下空間
内でも容易に入手できる水よりオゾンを得られ、その装
置も極めて簡易、小型、安価な地下空間の空気浄化装置
を提供できるものである。

【００６４】また、固形電解質膜３１を挟んでの電気分
解は１０〜３０Ｖ程度の低電圧で良く、直流電圧電源２
０も小型でよく、湿潤したトンネル内等の地下空間で使
用しても電気的短絡事故が発生しずらいトンネル空気浄
化装置を提供できるものである。

【００６５】さらに本発明は得られるオゾンはただちに
水に溶解され液相となっているので取扱が容易で、オゾ
ンガスの漏出は全くなく、万が一漏出ても安全性が非常
に高いオゾン水であるから、トンネル内等の地下空間の
人に悪影響を及ぼすことは、気相のオゾンを取り扱う場
合に比べて極端に少ない地下空間の空気浄化装置を提供
できるものである。

【００６６】さらに、本発明は処理槽１０は従来公知な
湿式スクラバーが使用でき、噴霧水にオゾン水を使用す
るので、コンパクトな装置で脱硝・脱臭・殺菌が可能
で、さらに疎水性物質をも効率的に捕集できる地下空間
の空気浄化装置を提供できるものである。

【００６７】また、「請求項２」の発明は、第二噴射ノ
ズル群１１ｂを第一噴射ノズル群１１ａの下流側に別途
設けたので、前記「００５３」乃至「００５６」の項で
説明した目的を達成でき、オゾン酸化がより効率的に行
なえ、結果として効果的な空気浄化が行なえる地下空間
の空気浄化装置を提供できるものである。

【００６８】また、「請求項３」の発明は、処理槽１０
を横形となしたのでトンネル内への設置に特に適し、さ
らには、第一噴射ノズル群１１ａの処理空間と第二噴射
ノズル群１１ｂの処理空間とをより確実に画定し、より
効率的なオゾン酸化（脱硝）・粉塵除去・殺菌・脱臭の
できる地下空間の空気浄化装置を提供できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明トンネル空気浄化装置の一実施例を示す
縦断面図である。

【図２】本発明に使用されるオゾン水製造部の縦断面図
である。

【図３】本発明に使用されるラス網の平面図である。

【図４】本発明に使用されるオゾン水製造部の部分拡大
断面図である。

【図５】別の実施例要部縦断面図である。

【符号の説明】

１０処理槽１１ａ第一噴射ノズル群１１ｂ第一噴射ノズル群１２空気流入口１３空気流出口１７邪魔板１８排水口３０オゾン水生成セル３１固形電解質膜３２陽極電極３３陰極電極３４陽極側ジャケット３５陰極側ジャケット３６ａ水流入口３６ｂ水流入口３７ａ水流出口３７ｂ水流出口３８直流電圧電４０ａ水供送管４０ｂ水供送管

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｄ 53/56 Ｂ０１Ｄ 53/34 １１６Ｆ 53/77 １３０ＢＣ０１Ｂ 13/10 Ｃ２５Ｂ 1/04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固形電解質膜（３１）の一面に、オゾン
発生触媒機能を有する金属を所定の開口率を有する多孔
材となした陽極電極（３２）を重ね、他面に同じく所定
の開口率を有する多孔材となした陰極電極（３３）を重
ね、上記陽極電極（３２）と陰極電極（３３）とを覆う
陽極側ジャケット（３４）と陰極側ジャケット（３５）
とには夫々水流入口（３６ａ，３６ｂ）と水流出口（３
７ａ，３７ｂ）とを設けてオゾン水生成セル（３０）を
構成し、上記陽極電極（３２）と陰極電極（３３）とを直流電圧
電源（３８）に連結し、上記水流入口（３６ａ，３６
ｂ）には水供送管（４０ａ，４０ｂ）を連結し、陽極側
ジャケット（３４）の水流出口（３７ａ）はトンネル等
の地下空間内の空気が流過する処理槽（１０）に設けた
第一噴射ノズル群（１１ａ）に、陰極側ジャケット（３
５）の水流出口（３７ｂ）は上記処理槽（１０）に設け
た第二噴射ノズル群（１１ｂ）に夫々連結してなる地下
空間の空気処理装置。
【請求項２】上記第二噴射ノズル群（１１ｂ）が、処
理槽（１０）内の第一噴射ノズル群（１１ａ）より空気
の流過下流側に位置させたことを特徴とする「請求項
１」記載の地下空間の空気浄化装置。
【請求項３】固形電解質膜（３１）の一面に、オゾン
発生触媒機能を有する金属を所定の開口率を有する多孔
材となした陽極電極（３２）を重ね、他面に同じく所定
の開口率を有する多孔材となした陰極電極（３３）を重
ね、上記陽極電極（３２）と陰極電極（３３）とを覆う
陽極側ジャケット（３４）と陰極側ジャケット（３５）
とには夫々水流入口（３６ａ，３６ｂ）と水流出口（３
７ａ，３７ｂ）とを設けてオゾン水生成セル（３０）を
構成し、左右一端側に空気流入口（１２）を左右他端側に空気流
出口（１３）を設けたトンネル等の地下空間内の空気が
流過する処理槽（１０）内に、空気の流路を屈曲すると
共に処理槽（１０）の底部においてドレーン水の通過を
阻止しない邪魔板（１７）を設け、この邪魔板（１７）
より空気流入口（１２）側に第一噴射ノズル群（１１
ａ）を、空気流出口（１３）側に第二噴射ノズル群（１
１ｂ）を収納し、さらに該処理槽（１０）の底部には排
水口（１８）を設け、上記オゾン水生成セル（３０）の陽極電極（３２）と陰
極電極（３３）とを直流電圧電源（３８）に連結し、水
流入口（３６ａ，３６ｂ）には水供送管（４０ａ，４０
ｂ）を連結し、陽極側ジャケット（３４）の水流出口
（３７ａ）は前記第一噴射ノズル群（１１ａ）に、陰極
側ジャケット（３５）の水流出口（３７ｂ）は前記第二
噴射ノズル群（１１ｂ）に夫々連結してなる地下空間の
空気処理装置。