JPH1015333A - 空気清浄化方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気中に含まれた粒子成分とガス成分とを一
括処理する。 【解決手段】 気液接触処理と、電界内通過処理とを順
に行う。気液接触処理は、ブース４ａ内に設置された超
広角ホロコーンスプレーノズル６から水を噴出して形成
された水膜９に汚染空気を通過させる処理であり、電界
内通過処理は、コロナ放電型イオン発生器１０より発生
させたコロナに気液接触処理後の空気を接触させる処理
である。両処理を順次経由させることにより、空気中の
粒子成分，ガス成分は短時間に除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚染された空気の
清浄化方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気中の汚染物質は、表１（空気清浄化
時における処理対象物質）に示す如くダスト（ヒュー
ム）と呼ばれる固体粒子、及びミストと呼ばれる液体粒
子等の粒子成分と、環境庁が告示している悪臭物質及び
自動車，工場等からの排ガス物質と、その他各種臭気物
質等ガス（分子）成分に区別される。

【０００３】

【表１】

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これら空気中の全ての
処理対象物質を同一処理装置では処理できない。このた
め、固体粒子の処理には電気集塵装置，液体粒子の処理
にはミスト分離装置又は気液分離装置，ガス成分の処理
には、酸アルカリによる湿式洗滌装置，生物処理装置，
ケミカルフィルター装置を用い、処理対象物質毎に処理
装置を使い分けていた。特にガス（分子）成分の処理に
際しては、酸性領域（ｐＨ３以下），アルカリ領域（ｐ
Ｈ１１以上）のように酸，アルカリによる湿式洗浄の使
い分けが必要であり、これらの技術が脱硫，脱硝技術と
して利用されている。

【０００５】有機物成分を含む悪臭物質については、最
近活性炭フィルター等のケミカルフィルターが開発され
ているが、バイオリアクターと呼ばれている生物処理装
置も利用されている。

【０００６】以上のように、空気中の汚染物質毎に処理
方式が異なり、これらを一括して処理する技術は今のと
ころ見当らない。

【０００７】ところで、空気清浄機としての電気式空気
清浄装置（日本電機工業会規格 ＪＥＭ１１７８）は、
電気集塵装置の技術を利用したコロナ放電発生器であ
る。これは、粒子成分の集塵性能は良いが、脱臭性能は
全くないといえる。

【０００８】ちなみに、日本電機工業会規格 ＪＥＭ１
４６７；家庭用空気清浄機（１９９５年３月１７日制
定）に基づいて行われたたばこの煙に関する集塵性能試
験結果及び脱臭試験結果を表２に示す。

【０００９】

【表２】

【００１０】ここで用いた電気式空気清浄装置はカンキ
ヨ製 商品名：リリアベールＥＸであって、粉塵濃度の
試験結果から自然減衰濃度と比較して、非常に優れた集
塵性能を示しているが、アンモニア，アセトアルデヒ
ド，酢酸等のガス成分は全く処理されていない、既ち脱
臭性能は全くないことを示している。

【００１１】ナショナル製の空気清浄器，形式Ｆ−Ｄ０
２ＥＩＷには活性炭フィルターを利用して、アンモニ
ア，アセトアルデヒド，酢酸等のガス成分を活性炭吸着
で除去する方式をとっているが、たばこ等の喫煙が多い
と活性炭が破過して働かなくなる心配がある。ダイキン
製空気清浄機 商品名：クリエールもこれらガス成分に
対して複合型脱臭フィルター（商品名：フラポエース）
で吸着方式であり、ナショナル製の空気清浄器と同じ問
題を抱えている。

【００１２】本発明の目的は、空気中の固体粒子，液体
粒子及びガス成分の除去を一括して行う空気清浄化方法
とその装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による空気清浄化方法においては、気液接触
処理と、電界内通過処理とを有する空気清浄化方法であ
って、気液接触処理は、汚染された空気を微粒子状態の
水膜に通過させる処理であり、電界内通過処理は、コロ
ナ放電を生じさせた電界内に前記気液接触処理後の空気
を通過させる処理である。

【００１４】また電界内通過処理と、気液接触処理とを
有する空気清浄化方法であって、電界内通過処理は、汚
染された空気をコロナ放電を生じさせた電界内に通過さ
せる処理であり、気液接触処理は、コロナ放電を生じさ
せた電界内に通過させた空気を微粒子状態の水膜に通過
させる処理である。

【００１５】また本発明による空気清浄化装置において
は、気液接触装置と、コロナ放電発生器とを有する空気
清浄化装置であって、気液接触装置と、コロナ放電発生
器とは、外部から送入された汚染空気の流動路に沿って
上流側と下流側とに選択的に設置され、気液接触装置
は、水膜形成器を有し、水膜形成器は、流動路に送入さ
れた汚染空気と気液接触させる水膜を形成するものであ
り、コロナ放電発生器は、コロナ放電を生じさせ、その
コロナ放電の電界内に汚染空気を通過させるものであ
る。

【００１６】また水膜形成器は、噴霧ノズルであって、
流動路に微粒子状態の水膜を形成するものである。

【００１７】また水膜形成器は、超広角ホロコーンスプ
レーノズルであり、流通路を横切って、噴射水による水
膜を形成するものである。

【００１８】また水膜形成器は、網状スクリーンであ
り、流動路に設置され、網状スクリーンは、供給された
水分が毛細管現象によって微細粒子の水膜を形成するも
のである。

【００１９】またコロナ放電発生器は、負コロナを発生
させるコロナ放電型イオン発生器である。

【００２０】またコロナ放電発生器は、正コロナを発生
させるコロナ放電型イオン発生器である。

【００２１】

【作用】本発明においては、汚染物質を含んだ空気（汚
染空気）を水膜に接触させ、ついでコロナ放電電界にく
ぐらせるものである。汚染空気は、送風機である気流発
生機を用いて流動路に吸引し、気液接触装置と、コロナ
放電発生装置に強制的に送入している。

【００２２】気液接触処理 水膜を空気が通過する際、水膜破裂を起す。このため、 ａ）水滴，微細水滴，水クラスター等が発生し、ガス
（分子）成分等の水可溶成分は、水分に溶解して除去さ
れる。 ｂ）水膜破裂により、正イオン，負イオン同価の静電電
場が発生し、イオン中和反応が進行し、無荷電で粒子等
は凝集して大きくなる。 ｃ）ダスト，ヒューム等固体粒子に多重層水分子が付着
し、質量増加してこれがミストとしての挙動をする。

【００２３】電界内通過処理 上記気液接触処理後の空気がコロナ放電による電界内を
通過すると、荷電粒子となり、これが集塵極へ分離捕集
される。

【００２４】大型電気集塵装置等では負イオンを発生す
るコロナ型イオン発生器が利用されるが、空気清浄用と
してはオゾン（Ｏ₃）発生量の少ない正イオンを発生す
るコロナ型放電イオン発生器が望ましい。勿論負イオン
を発生するコロナ放電型イオン発生器を用いてもよい。

【００２５】図１において、心線１の放電極を正極，平
板の集塵極２を負極とし、荷電電圧として直流電圧５〜
２０ｋＶの電源３を使用する。

【００２６】放電極周辺は、多数の負イオン，正イオン
が生成されるが、負イオンは直ちに放電極で中和され、
正イオン及び自由電子は集塵極２へ向かって走行し、正
イオンのカーテンを形成する。

【００２７】気液接触処理で処理された粒子成分は、こ
の電界内で瞬間的に荷電され、帯電電子はクーロン力に
より集塵極２に移動して分離捕集される。

【００２８】従って、ガス成分，粒子成分が除去され、
さらに加湿されて相対湿度が４０〜７０％ＲＨに保持さ
れた快適空間が創造される。

【００２９】本発明においては、逆に、電界内通過処理
を先に行い、後に気液接触処理を行うこともできる。こ
の方法によれば、気液接触処理，電界内通過処理の順で
行う方法よりも粒子成分の除去時間，すなわち、清浄度
立上げ時間が、若干長くなるが、空気中の粒子成分，ガ
ス成分はいずれもよく除去される。

【００３０】この方法の特徴は、コロナ放電発生器に発
生する微量のオゾン（Ｏ₃）が気液接触処理で除去され
ることにある。オゾンを吸収した水は、活性炭などを用
いて分解処理する。

【００３１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。

【００３２】（実施例１）図２に示す空気清浄化装置を
用いて汚染空気を処理した。図２において、気液接触装
置４は、ブース４ａ内に水膜形成器としてノズル６を配
管し、ブース４ａ内の水槽１３に溜められた水をポンプ
７で汲み上げてノズル６より噴出し、気流発生機８で空
気をブース４ａ内に吸引してノズル６から噴射される微
細水滴の水膜９に気液接触させるものである。なお、気
液接触装置４には、気液分離用のデミスター５が設置さ
れている。

【００３３】コロナ放電発生器１０には正コロナを発生
するコロナ型イオン発生器ユニットを用いた。１１は放
電極，１２は集塵極であり、各ユニット内に装備されて
いる。

【００３４】コロナ放電発生器１０は、気液接触装置４
の下流側のブース１０ａに設置し、ブース１０ａの吹出
口にフィルタ１４を設置した。

【００３５】以下に、気流発生機，気液接触装置及びコ
ロナ放電発生器の仕様を示す。

【００３６】 気流発生機（８） シロッコファン 風量 ３ｍ³／ｍｉｎ 静圧 １５ｍｍＡｇ 動力 １φ×１００Ｖ×５０Ｈｚ×３０Ｗ 気液接触装置（４） ａ）ブース（４ａ） 寸法 ；奥行（Ｌ）３００ｍｍ×幅（Ｗ）７００ｍｍ× 高さ（Ｈ）５５０ｍｍ ｂ）ポンプ（７） 流量 ；１２．５ｌ／ｍｉｎ 掲程 ；５．５ｍＨ 動力 ；１φ×１００Ｖ×５０Ｈｚ×３０Ｗ ストレーナ付 ｃ）水槽（１３） 寸法 ；奥行２６０ｍｍ×幅（Ｗ）６４０ｍｍ× 高さ（Ｈ）１５０ｍｍ ｄ）ノズル（６）；メーカー，スプレーイング システムス ジャパン（株 ）超広角ホロコーンスプレーノズル ノズル番号 ；１／４ＥＢ 個数 ；４個 スプレー角度；１６４° ｅ）デミスター（５） 寸法 ；奥行（Ｌ）２４０ｍｍ×幅（Ｗ）４６０ｍｍ× 厚み（Ｔ）５０ｍｍ 商品名称 ；サランロックフィルター（ビニロック） コロナ放電発生器（１０） ａ）ブース（１０ａ） 寸法 ；奥行（Ｌ）２４０ｍｍ×幅（Ｗ）４６０ｍｍ× 高さ（Ｈ）１４０ｍｍ ｂ）コロナ型イオン発生器ユニット；７２個 ｃ）電源（１１ＫＶ；１０００ＭΩ負荷） ｄ）フィルタ（１４）；カーボンフィルタ 本装置を日本電機工業会規格 ＪＥＭ−１４６７「家庭
用空気清浄機」の脱臭性能試験法及び集塵性能試験法に
準じて試験を行った。その結果を表３に示す。

【００３７】

【表３】

【００３８】（実施例２）図３に示す空気清浄装置を用
いて汚染空気を処理した。本実施例の空気清浄装置は、
気液接触装置４に霧化室１５とエリミネータ１６との組
合せを用い、エアーアトマイジングユニット１７として
加湿ノズル１８，コンプレッサ１９，水タンク２０の組
合せを用い、水膜形成器には、コンプレッサ１９の高圧
空気をもって水タンク２０内の水を汲み上げ、これを霧
化室１５内の加湿ノズル１８から噴出させた。コロナ放
電発生器１０には、放電極１１として心線を２本と集塵
極１２には４本の平板型集塵極を用いた。以下に気液接
触装置及びコロナ放電発生器の仕様を示す。

【００３９】 気流発生機（８） シロッコファン 風量 ３ｍ³／ｍｉｎ 静圧 １５ｍｍＡｇ 動力 １φ×１００Ｖ×５０Ｈｚ×３０Ｗ 気液接触装置（４） ａ）ブース（４ａ） 寸法 ；奥行（Ｌ）４００ｍｍ×幅（Ｗ）８００ｍｍ× 高さ（Ｈ）５５０ｍｍ ｂ）エアーアトマイジングユニット（１７） メーカー ；スプレーイング システムスジャパン（株） ＜構成部品＞ ｃ）加湿ノズル（１８）；サイフォン型 型式：１／４ＪＨ ｄ）コンプレッサー（１９）；圧力，１．５Ｋｇ／ｃｍ² 流量，１７ｌ／ｍｉｎ ｅ）水タンク（２０）；２０ｌ容ポリ容器 消費量 １．２ｌ／Ｈｒ ｆ）霧化室（１５） 寸法 ；奥行（Ｌ）４００ｍｍ×幅（Ｗ）４００ｍｍ× 高さ（Ｈ）５００ｍｍ ｇ）エリミネーター（１６） 寸法 ；奥行（Ｌ）４００ｍｍ×幅（Ｗ）４００ｍｍ× 高さ（Ｈ）５００ｍｍ コロナ型放電発生器（１０） ａ）ブース（１０ａ） 寸法 ；奥行（Ｌ）４００ｍｍ×幅（Ｗ）３００ｍｍ× 高さ（Ｈ）５５０ｍｍ ＜構成部品＞ ｂ）心線（放電極）（１１）；２個 ０．１ｍｍφ×３００ｍｍ ｃ）平板型集塵極 （１２）；４個 奥行（Ｌ）３０ｍｍ×幅（Ｗ）２６０ｍｍ× 厚み（Ｔ）１ｍｍ 心線／平板間隔；４５ｍｍ ｄ）電源（１１ＫＶ；１０００ＭΩ負荷） 本装置を日本電機工業会規格 ＪＥＭ−１４６７「家庭
用空気清浄機」の脱臭性能試験法及び集塵性能試験法に
準じて試験を行った。その結果を表４に示す。

【００４０】

【表４】

【００４１】（実施例３）図４に示す空気清浄化装置を
用いて汚染空気を処理した。本実施例では、気液接触装
置４の水膜形成器として網状スクリーン２１を用い、無
端状メッシュネット２１ａを対のローラ２２間にかけ渡
し、メッシュネット２１ａに散水管２３から放水し、排
水はドレンパン２４に受けた。

【００４２】コロナ放電発生器１０には実施例２と同じ
型で負コロナを発生させるコロナ放電型イオン発生器を
用いた。処理に際しては、汚染空気の上流側にコロナ放
電発生器１０，下流側に気液接触装置４を設置し、電界
内通過処理，気液接触処理の順に行った。以下にコロナ
放電発生器１０及び気液接触装置４の仕様を示す。

【００４３】 気流発生機（８） シロッコファン 風量 ３ｍ³／ｍｉｎ 静圧 １５ｍｍＡｇ 動力 １φ×１００Ｖ×５０Ｈｚ×３０Ｗ コロナ放電発生機（１０） ａ）ブース（１０ａ） 寸法 ；奥行（Ｌ）４００ｍｍ×幅（Ｗ）３００ｍｍ× 高さ（Ｈ）５５０ｍｍ ｂ）心線（放電極）（１１）；２個 ０．１φ×３００ｍｍ ｃ）平板型集塵極（１２） ；４個 奥行（Ｌ）３０ｍｍ×幅（Ｗ）２６０ｍｍ× 厚み（Ｔ）１ｍｍ 心線／平板間隔；４５ｍｍ ｄ）電源（１１ＫＶ；１０００ＭΩ負荷） 気液接触装置（４） ブース（４ａ） 寸法 ；奥行（Ｌ）４００ｍｍ×幅（Ｗ）３００ｍｍ×高さ （Ｈ）５５０ｍｍ ＜構成部品＞ 網状スクリーン ａ）メッシュネット（２１ａ）；２枚 寸法 ；奥行（Ｌ）３４０ｍｍ×幅（Ｗ）２５〜２７ｍｍ×高 さ（Ｈ）４６０ｍｍ 材質 ；５０ｍｅｓｈステンレスネットにタオル地コットン布 を縫い付けたもの。 稼動 ；散水管とローラーとの間で稼動させる。 ｂ）散水管（２３）；２個 寸法 ２５Ａ×奥行（Ｌ）３６０ｍｍ 散水用小穴：０．２ｍｍφ×１０個 ｃ）ローラー（２２）；２個 寸法 ；３０Ａ×奥行（Ｌ）３６０ｍｍ ｄ）流量調節弁（２５）；１個 ｅ）ドレンパン（２４） 排水バルブ付；１個 寸法 ；奥行（Ｌ）４００ｍｍ×幅（Ｗ）３００ｍｍ 高さ（Ｈ）６０ｍｍ

【００４４】本装置を日本電機工業会規格 ＪＥＭ−１
４６７「家庭用空気清浄機」の脱臭性能試験法及び集塵
性能試験法に準じて試験を行った。本装置でのコロナ放
電発生器は、負コロナ発生器で行ったため、前段処理で
はオゾン（Ｏ₃）の発生量が多いがオゾン（Ｏ₃）は気液
接触により水側に移行するため、ドレンパン２４中に活
性炭を袋づめしたものを入れて排水のオゾン処理を行っ
て排水した。表５に試験結果を示す。

【００４５】

【表５】

【００４６】以上各実施例は、空気中に含まれるガス成
分として、アンモニア，アセトアルデヒド，酢酸の濃度
変化（ｐｐｍ）を測定し、また粉塵の濃度（ｍｇ／
ｍ³）を測定したものである。その測定結果に関し、実
施例１，２では、表３，表４に示すようにガス成分は、
測定開始５分以内にアンモニア，アセトアルデヒド，酢
酸のすべてが測定不能レベルまで濃度が低下し、粉塵に
関しても、測定開始１５分には濃度は、０．０１ｍｇ／
ｍ³のレベルに低下した。もっとも実施例３では、表５
のようにガス成分中、アンモニア，酢酸に関しては短時
間で濃度は低レベルに減少したが、アセトアルデヒドに
関しては検出不能レベルに濃度が低下するまでに２０分
を要した。粉塵に関しては、０．０３ｍｇ／ｍ²の濃度
に低下するまで３０分を要したが、いずれの実施例にお
いても、ガス成分及び粒子成分は短時間で有効に処理さ
れることが分かる。

【００４７】本発明において、気液接触処理において、
空気と水とを接触させる気液接触効率は３以上，好まし
くは２．５〜５で微粒子状態の水膜に空気を接触させる
のがよく、また、電界内通過処理では、コロナ放電発生
器の電極に直流電圧３０００Ｖ以上，好ましくは５，０
００Ｖ〜２２，０００Ｖを印加して発生させたコロナ放
電の電界中に空気を通過させて好ましい結果が得られる
ことが分かった。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によるときには、気
液接触処理と、電界内通過処理との組合せにより、空気
中の汚染物質である粒子成分とガス成分とを同時に処理
することができ、空気中に含まれる固体粒子，液体粒子
の除去はもとより、悪臭の原因となる化学物質，有害な
ガス成分を除去して清浄空間、特に相対湿度４０〜７０
％ＲＨの快適空間を形成できる。

【００４９】本発明において、空気清浄化処理として、
気液接触処理と電界内通過処理とを順に行う方法は、粒
子成分，ガス成分の短時間処理に有効であるが、処理の
順序は逆であっても実用上は十分有効である。

【００５０】また、実施例では、気液接触処理の水膜に
形成に超広角ホロコーンスプレーノズルを用い、電界内
通過処理のコロナ放電発生器に正コロナを用いたときに
優れた効果が得られているが、コロナは負コロナであっ
てもよく、水膜形成には、一流体又は二流体微噴霧ノズ
ル，網状スクリーンを用いても同様の効果が得られ、、
コロナ放電発生器は、正，負のコロナ放電型イオン発生
器を有効利用して相対湿度が４０〜７０％ＲＨに調湿さ
れた清浄な快適空間を創造できる。

【００５１】さらに、本発明装置によれば、使用中の水
温を冷凍器（チラーユニット）で冷却し、処理空気の吹
出口に熱交換器（電気ヒータ）を設置して、空調機とし
ても利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】正コロナ型イオン発生器に電界を形成する様子
を示す図である。

【図２】実施例１の空気清浄化装置を示す図である。

【図３】実施例２の空気清浄化装置を示す図である。

【図４】実施例３の空気清浄化装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 心線 ２ 集塵極 ３ 電源 ４ 気液接触装置 ４ａ ブース ５ デミスター ６ ノズル ７ ポンプ ８ 気流発生機 ９ 水膜 １０ コロナ放電発生器 １０ａ ブース １１ 放電極 １２ 集塵極 １３ 水槽 １４ フィルタ １５ 霧化室 １６ エリミネータ １７ エアーアトマイジングユニット １８ 加湿ノズル １９ コンプレッサ ２０ 水タンク ２１ 網状スクリーン ２１ａ メッシュネット ２２ ローラ ２３ 散水管 ２４ ドレインパン ２５ 流量調節弁

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ０３Ｃ 3/02 Ｂ０３Ｃ 3/01 Ａ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気液接触処理と、電界内通過処理とを有
   する空気清浄化方法であって、 気液接触処理は、汚染された空気を微粒子状態の水膜に
   通過させる処理であり、 電界内通過処理は、コロナ放電を生じさせた電界内に前
   記気液接触処理後の空気を通過させる処理であることを
   特徴とする空気清浄化方法。
2. 【請求項２】 電界内通過処理と、気液接触処理とを有
   する空気清浄化方法であって、 電界内通過処理は、汚染された空気をコロナ放電を生じ
   させた電界内に通過させる処理であり、 気液接触処理は、コロナ放電を生じさせた電界内に通過
   させた空気を微粒子状態の水膜に通過させる処理である
   ことを特徴とする空気清浄化方法。
3. 【請求項３】 気液接触装置と、コロナ放電発生器とを
   有する空気清浄化装置であって、 気液接触装置と、コロナ放電発生器とは、外部から送入
   された汚染空気の流動路に沿って上流側と下流側とに選
   択的に設置され、 気液接触装置は、水膜形成器を有し、 水膜形成器は、流動路に送入された汚染空気と気液接触
   させる水膜を形成するものであり、 コロナ放電発生器は、コロナ放電を生じさせ、そのコロ
   ナ放電の電界内に汚染空気を通過させるものであること
   を特徴とする空気清浄化装置。
4. 【請求項４】 水膜形成器は、噴霧ノズルであって、流
   動路に微粒子状態の水膜を形成するものであることを特
   徴とする請求項３に記載の空気清浄化装置。
5. 【請求項５】 水膜形成器は、超広角ホロコーンスプレ
   ーノズルであり、 流通路を横切って、噴射水による水膜を形成するもので
   あることを特徴とする請求項３に記載の空気清浄化装
   置。
6. 【請求項６】 水膜形成器は、網状スクリーンであり、
   流動路に設置され、網状スクリーンは、供給された水分
   が毛細管現象によって微細粒子の水膜を形成するもので
   あることを特徴とする請求項３に記載の空気清浄化装
   置。
7. 【請求項７】 コロナ放電発生器は、負コロナを発生さ
   せるコロナ放電型イオン発生器であることを特徴とする
   請求項３に記載の空気清浄化装置。
8. 【請求項８】 コロナ放電発生器は、正コロナを発生さ
   せるコロナ放電型イオン発生器であることを特徴とする
   請求項３に記載の空気清浄化装置。