JP2005211289A - Toxic gas removing apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有害ガス除去装置及び有害ガス除去方法に関し、特に、大気中に含まれる有害ガスを除去するために用いて好適なものである。 The present invention relates to a harmful gas removal apparatus and a harmful gas removal method, and is particularly suitable for use in removing harmful gas contained in the atmosphere.
従来から、室内環境を快適にしたいという要望に応えるために、大気中に存在する有害ガスを除去する技術が提案されている。
例えば、オゾン灯から発生したオゾンと、水蒸気とを混合させ、混合させた領域に空気を導入して、上記空気を清浄する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。このように、オゾン灯を利用することで、オゾンによる高湿度下での空気清浄を容易に実現することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, techniques for removing harmful gases present in the atmosphere have been proposed in order to meet the demand for a comfortable indoor environment.
For example, a technique has been proposed in which ozone generated from an ozone lamp and water vapor are mixed and air is introduced into the mixed region to clean the air (see, for example, Patent Document 1). Thus, by using an ozone lamp, air cleaning under high humidity by ozone can be easily realized.
ところで、近年、分煙化が至る所で実施されていること等の理由から、煙草から発せられる有害ガスを除去するようにする技術が強く求められている。
しかしながら、本願発明者らは、上述したような従来の技術では、煙草から発せられる有害ガスを確実に除去することが困難であるという知見を得た。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、大気中の有害ガスを、容易に且つ確実に除去することができるようにすることを目的とする。
By the way, in recent years, there has been a strong demand for a technique for removing harmful gases emitted from cigarettes, for example, because smoke separation is being carried out everywhere.
However, the inventors of the present application have found that it is difficult to reliably remove harmful gases emitted from cigarettes with the conventional techniques described above.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to make it possible to easily and reliably remove harmful gases in the atmosphere.
かかる目的を達成するため、本発明の有害ガス除去装置は、短波長紫外線を照射する紫外線照射手段を有し、上記紫外線照射手段により短波長紫外線が照射される領域に、大気中の気体を通して上記気体内の有害ガスを除去する有害ガス除去装置であって、上記紫外線照射手段により短波長紫外線が照射される領域の酸素ガスの濃度を低減させる酸素濃度低減手段を有することを特徴とする。 In order to achieve such an object, the harmful gas removal apparatus of the present invention has ultraviolet irradiation means for irradiating short wavelength ultraviolet rays, and passes the gas in the atmosphere to the region irradiated with short wavelength ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation means. A harmful gas removing device for removing harmful gas in a gas, characterized by comprising oxygen concentration reducing means for reducing the concentration of oxygen gas in a region irradiated with short wavelength ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation means.
本発明の有害ガス除去方法は、短波長紫外線を照射する紫外線照射ステップを有し、上記紫外線照射ステップにより短波長紫外線が照射される領域に、大気中の気体を通して上記気体内の有害ガスを除去する有害ガス除去方法であって、上記紫外線照射ステップにより短波長紫外線が照射される領域の酸素ガスの濃度を低減させる酸素濃度低減ステップを有することを特徴とする。 The harmful gas removal method of the present invention has an ultraviolet irradiation step for irradiating short wavelength ultraviolet rays, and removes harmful gases in the gas through a gas in the atmosphere to the region irradiated with short wavelength ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation step. A noxious gas removing method comprising: an oxygen concentration reduction step of reducing the concentration of oxygen gas in a region irradiated with short-wavelength ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation step.
本発明によれば、短波長紫外線を照射し、上記照射した領域に、大気中の気体を通して上記気体内の有害ガスを除去するに際し、上記短波長紫外線の照射領域の酸素ガスの濃度を低減させるようにしたので、短波長紫外線が酸素ガスに吸収されることを可及的に防止することができる。これにより、上記有害ガスの酸化反応に上記短波長紫外線を効率よく寄与させることができ、上記有害ガスを容易に且つ確実に除去することができる。 According to the present invention, the concentration of oxygen gas in the irradiation region of the short-wavelength ultraviolet light is reduced when the harmful gas in the gas is passed through the gas in the atmosphere through irradiation with the short-wavelength ultraviolet light. Since it did in this way, it can prevent as much as possible that a short wavelength ultraviolet-ray is absorbed by oxygen gas. Thereby, the short wavelength ultraviolet rays can be efficiently contributed to the oxidation reaction of the harmful gas, and the harmful gas can be easily and reliably removed.
また、本発明の他の特徴によれば、上記短波長紫外線を照射した領域に、水蒸気を常休するようにしたので、上記領域にＯＨラジカルを生成することができる。これにより、上記有害ガスの酸化反応に上記ＯＨラジカルが効率よく寄与するようになり、上記有害ガスをより確実に除去することができる。 According to another feature of the present invention, water vapor is constantly rested in the region irradiated with the short wavelength ultraviolet rays, so that OH radicals can be generated in the region. As a result, the OH radicals contribute efficiently to the oxidation reaction of the harmful gas, and the harmful gas can be more reliably removed.
次に、添付の図面を参照しながら、本発明の有害ガス除去装置及び有害ガス除去方法の実施の形態について詳細に説明する。 Next, embodiments of the harmful gas removal apparatus and the harmful gas removal method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１は、本実施の形態における有害ガス除去装置の構成の一例を示した図である。
図１において、有害ガス除去装置１０は、酸素濃度低減用ガス供給装置１２と、加湿装置１３と、エキシマランプ１４と、送風機１５とを有している。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the harmful gas removal device in the present embodiment.
In FIG. 1, the harmful
送風機１５は、通風路１１の下流側に配設されており、通風路１１内を通風させるためのものである。すなわち、本実施形態の有害ガス除去装置１０は、有害ガスを含む大気中の空気を通風路１１に流入させ、通風路１１内で上記有害ガスを除去し、上記有害ガスが除去された空気を大気中に放出する構成となる。
The
酸素濃度低減手段として配設される酸素濃度低減用ガス供給装置１２は、送風機１５によって通風されている通風路１１に、酸素濃度低減用ガスを供給するためのものである。
この酸素濃度低減用ガスは、例えば、アルゴンガス（Ａｒガス）、ヘリウムガス（Ｈｅガス）、ネオンガス（Ｎｅガス）、キセノンガス（Ｘｅガス）、クリプトンガス（Ｋｒガス）などの希ガス、または窒素ガス（Ｎ2ガス）である。
このように酸素濃度低減用ガスが通風路１１内に供給されると、後述するエキシマランプ１４により通風路１１内に形成される紫外線領域の酸素濃度が低減する。
The oxygen concentration reducing
This oxygen concentration reducing gas is, for example, a rare gas such as argon gas (Ar gas), helium gas (He gas), neon gas (Ne gas), xenon gas (Xe gas), krypton gas (Kr gas), or nitrogen. Gas (N 2 gas).
When the oxygen concentration reducing gas is supplied into the
水蒸気供給手段として配設される加湿装置１３は、送風機１５によって通風されている通風路１１に水蒸気を供給するためのものである。
このように水蒸気が通風路１１内に供給されると、後述するエキシマランプ１４により通風路１１内に形成される紫外線領域の湿度が上昇する。
The
When water vapor is supplied into the
エキシマランプ１４は、通風路１１内に短波長紫外線（ＵＶ−Ｃ）を照射するためのものである。ここで、短波長紫外線とは、波長が１００［ｎｍ］以上、２８０［ｎｍ］以下の光である。
The
そして、本実施の形態の有害物質除去装置１０では、加湿装置１３によって加湿された、上記大気中の空気及び上記酸素濃度低減用ガスを、エキシマランプ１４により照射された短波長紫外線によって形成される紫外線領域に供給するようにしている。
In the harmful
このように、短波長紫外線が照射されることにより形成された紫外線領域に、大気中の空気が供給されると、上記大気中の空気に含まれている一酸化炭素ガスやＶＯＣ（揮発性有機化合物）ガスなどの有害ガスの酸化反応が促進する。なお、上記ＶＯＣガスは、例えば、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド及びベンゼンなどである。 As described above, when air in the atmosphere is supplied to the ultraviolet region formed by irradiating short wavelength ultraviolet rays, carbon monoxide gas and VOC (volatile organic compounds) contained in the air in the atmosphere are supplied. Compound) The oxidation reaction of harmful gases such as gas is promoted. The VOC gas is, for example, acetaldehyde, formaldehyde or benzene.
また、上記紫外線領域に水蒸気が供給されると、ＯＨラジカルが発生する。この発生したＯＨラジカルにより、大気中の空気に含まれている一酸化炭素ガスやＶＯＣガスなどの有害ガスの酸化反応が一層促進する。 When water vapor is supplied to the ultraviolet region, OH radicals are generated. The generated OH radical further promotes the oxidation reaction of harmful gases such as carbon monoxide gas and VOC gas contained in the air in the atmosphere.
また、短波長紫外線は、酸素に吸収されやすい。例えば１７２［ｎｍ］の波長を有する短波長紫外線を大気中に照射すると、その短波長紫外線は、１０〜２０［ｍｍ］程度で減衰してしまう。したがって、上述したようにして酸素濃度低減用ガスを供給して、上記紫外線領域における酸素ガスの濃度を低減させると、短波長紫外線を可及的に遠方まで照射させることができ、一酸化炭素ガスやＶＯＣガスなどの有害ガスに、短波長紫外線が寄与する度合いが低減してしまうことを可及的に防止することができる。 Moreover, short wavelength ultraviolet rays are easily absorbed by oxygen. For example, when short wavelength ultraviolet rays having a wavelength of 172 [nm] are irradiated into the atmosphere, the short wavelength ultraviolet rays are attenuated by about 10 to 20 [mm]. Therefore, when the oxygen concentration reducing gas is supplied as described above to reduce the concentration of oxygen gas in the ultraviolet region, short wavelength ultraviolet rays can be irradiated as far as possible, and carbon monoxide gas It is possible to prevent as much as possible that the degree of contribution of short wavelength ultraviolet rays to harmful gases such as VOC gas and VOC gas is reduced.
本実施の形態の有害ガス除去装置１０では、以上のようにして、一酸化炭素ガスやＶＯＣガスなどを酸化させて有害ガスが除去されるようにし、この有害ガスが除去された空気が、送風路１１の下流から大気中に放出されるようにしている。
In the harmful
（試験例）
本願発明者らは、上述したようにして構成される有害ガス除去装置１０が、大気中の空気に含まれている有害ガスをどの程度除去するのかを詳細に調査した。
(Test example)
The inventors of the present application investigated in detail how much the harmful
（試験装置）
図２は、図１に示した有害ガス除去装置１０の性能を確認するための試験装置の構成の一例を示した図である。
図２において、試験装置２０は、除去対象ガスボンベ２１ａと、空気ボンベ２１ｂと、添加ガスボンベ２１ｃと、除去対象ガス流量調節器２２と、空気流量調節器２２ｂと、添加ガス流量調節器２２ｃと、通風路２３と、流量計２４と、加湿装置１３と、エキシマランプ１４と、アクリル製の箱２５と、濃度測定器２６と、流量計２７と、ポンプ２８ａ、２８ｂとを有している。
(Test equipment)
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a test apparatus for confirming the performance of the harmful
In FIG. 2, the
除去対象ガスボンベ２１ａには、除去対象ガス（上記有害ガス）が入っている。除去対象ガスボンベ２１ａから流出する上記除去対象ガスは、除去対象ガス流量調節器２２ａによって流量が調節されて、通風路２３に供給される。なお、試験装置２０では、従来では殆ど除去することができなかった一酸化炭素ガスを上記除去対象ガスとして用いた。また、ＶＯＣガスであるアセトアルデヒドも上記除去対象ガスとして用いた。
The removal target gas cylinder 21a contains the removal target gas (the harmful gas). The removal target gas flowing out from the removal target gas cylinder 21 a is supplied to the
空気ボンベ２１ｂには、７９［％］の窒素ガスと、２１［％］の酸素ガスとの混合ガスが入っている。空気ボンベ２１ｂから流出する混合ガスは、空気流量調節器２２ｂによって流量が調節されて、通風路２３に供給される。以下、空気ボンベ２１ｂに入っている混合ガスを、必要に応じて空気と称する。
The
添加ガスボンベ２１ｂには、上記酸素濃度低減用ガスが入っている。添加ガスボンベ２１ｂから流出する上記酸素濃度低減用ガスは、添加ガス流量調節器２２ｂによって流量が調節されて、通風路２３に供給される。なお、試験装置２０では、窒素ガスまたはアルゴンガスを上記酸素濃度低減用ガスとして通風路２３に添加した。
The
このように、試験装置２０では、除去対象ガスボンベ２１ａと、除去対象ガス流量調節器２２ａと、空気ボンベ２１ｂと、空気流量調節器２２ｂとによって、図１に示した通風路１１の上流側から下流側に通風される、有害ガスを含む空気に相当する構成が得られるようにしている。
また、添加ガスボンベ２１ｃと、添加ガス流量調節器２２ｃとによって、図１に示した酸素濃度低減用ガス供給装置１２から通風路１１に供給される酸素濃度低減用ガスに相当する構成が得られるようにしている。
As described above, in the
In addition, the additive gas cylinder 21c and the additive
流量計２４は、除去対象ガスボンベ２１ａ、空気ボンベ２１ｂ、及び添加ガスボンベ２１ｃから供給されたガスの流量を計測するためのものである。
加湿装置１３は、図１に示したものと同じものであり、除去対象ガスボンベ２１ａ、空気ボンベ２１ｂ、及び添加ガスボンベ２１ｃから、アクリル製の箱２５に供給されるガスを加湿するためのものである。
The
The
エキシマランプ１４は、図１に示したものと同じものであり、短波長紫外線１４ａを照射して、アクリル製の箱２５の内部の少なくとも一部の領域に、上記紫外線領域を形成するためのものである。試験装置２０では、１７２［ｎｍ］の波長を有する短波長紫外線を照射するようにした。
The
アクリル製の箱２５は、概ね中空直方体形状を有している。アクリル製の箱２５の一端面の一部には、除去対象ガスボンベ２１ａ、空気ボンベ２１ｂ、及び添加ガスボンベ２１ｃから供給されたガスをアクリル製の箱２５の内部に流入させるための気体流入口２５ａが形成されている。また、アクリル製の箱２５の他端面の一部には、上記除去対象ガスが除去されたガスを流出させるための気体流出口２５ｂが形成されている。また、アクリル製の箱２５の側面の一部には、エキシマランプ１４を装着するための開口部が形成されている。
The
このように、試験装置２０では、アクリル製の箱２５が通風路２３の一部を形成するようにしている。なお、アクリル製の箱２５の形状は、中空直方体形状に限定されず、例えば、中空円筒形状などであってもよいということは言うまでもない。
As described above, in the
以上のようにして構成されたアクリル製の箱２５の気体流出口２５ｂから流出されたガスは、２つの経路に分かれて大気中に放出される。
これら２つの経路のうちの一方の経路には、濃度測定器２６と、流量計２７と、ポンプ２８ａとが配設されている。試験装置２０では、除去対象ガスボンベ２１ａから通風路２３に供給された上記除去対象ガスが、どの程度除去されたのかを、この濃度測定器２６を用いて計測するようにしている。この濃度測定器２６は、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光分析計：Fourier Transform Infrared Spectrophotometer）と称されているものであり、アクリル製の箱２５から流出したガスに含まれる上記除去対象ガスの濃度を測定して表示する装置である。
The gas flowing out from the
A
ポンプ２８ａは、アクリル製の箱２５から流出したガスを濃度測定器２６に供給するためのものである。試験装置２０では、濃度測定器２６に供給されるガスの流量を、流量計２７により監視するようにしている。
The
一方、上記２つの経路のうちの他方の経路には、ポンプ２８ｂが配設されている。このポンプ２８ｂは、アクリル製の箱２５から流出したガスを大気中に放出するためのものである。このように、試験装置２０では、ポンプ２８ｂによって、図１に示した送風機１５に相当する構成が得られるようにしている。
On the other hand, a
本願発明者らは、以上のような構成を有する試験装置２０を種々の条件で動作させて、上記除去対象ガスの除去率を調査した。
The inventors of the present application operated the
（第１の試験例）
本試験例では、上記除去対象ガスを一酸化炭素ガスとし、上記紫外線領域に流入する一酸化炭素ガスの流量と、その除去率との関係について試験を行った。
具体的に説明すると、添加ガス流量調節器２２ｃによって、添加ガスボンベ２１ｃから上記酸素濃度低減用ガスが通風路２３に供給されないようにするとともに、加湿装置１３を動作させてアクリル製の箱２５内の相対湿度が略６０［％］になるようにした。
(First test example)
In this test example, carbon monoxide gas was used as the removal target gas, and the relationship between the flow rate of carbon monoxide gas flowing into the ultraviolet region and the removal rate was tested.
More specifically, the oxygen concentration reducing gas is prevented from being supplied from the additive gas cylinder 21c to the
そして、除去対象ガス流量調節器２２ａと、空気流量調節器２２ｂとを調節することによって、除去対象ガスボンベ２１ａから通風路２３に供給される一酸化炭素ガスと、空気ボンベ２１ｂから通風路２３に供給される空気との流量を変えて、一酸化炭素ガスの除去率を濃度測定器２６で測定した。なお、一酸化炭素ガスと空気の流量は、流量計２４で計測するようにした。また、一酸化炭素ガスのアクリル製の箱２５内における濃度が１００［ｐｐｍ］で一定になるように、一酸化炭素ガスと空気との総流量を変えるようにした。
Then, by adjusting the removal target
このような条件で試験装置２０を動作させたときの一酸化炭素ガスの除去率の測定結果を図３に示す。図３は、上記紫外線領域に流入するガスの流量と、一酸化炭素ガスの除去率との関係を示した図である。
FIG. 3 shows the measurement result of the carbon monoxide gas removal rate when the
本願発明者らは、二酸化マンガン粒子などの固形触媒を用いたオゾン分解装置では、一酸化炭素ガスの除去率が最大でも７［％］程度であるという知見を得ている。これに対し、図３に示す特性線３１から分かるように、本試験例では、一酸化炭素ガスの除去率は、最低でも１５［％］となった。このことは、上記のようなオゾン分解装置よりも試験装置２０（有害ガス除去装置１０）の方が、一酸化炭素ガスを確実に除去することができることを裏付けている。
The inventors of the present application have found that in a ozonolysis apparatus using a solid catalyst such as manganese dioxide particles, the removal rate of carbon monoxide gas is at most about 7%. On the other hand, as can be seen from the
また、上記紫外線領域に流入するガス（一酸化炭素ガス）の流量が小さいほど、一酸化炭素ガスの除去率が向上する。すなわち、一酸化炭素ガスの除去率が、上記紫外線領域に流入する一酸化炭素ガスの流量に反比例する。このことから、上記紫外線領域に流入する一酸化炭素ガスの流量を調節することにより、より確実に一酸化炭素ガスを除去することができることが分かった。 Moreover, the removal rate of carbon monoxide gas improves as the flow rate of the gas (carbon monoxide gas) flowing into the ultraviolet region decreases. That is, the removal rate of carbon monoxide gas is inversely proportional to the flow rate of carbon monoxide gas flowing into the ultraviolet region. From this, it was found that the carbon monoxide gas can be more reliably removed by adjusting the flow rate of the carbon monoxide gas flowing into the ultraviolet region.
（第２の試験例）
本試験例では、上記除去対象ガスを一酸化炭素ガスとし、上記紫外線領域における湿度と、上記紫外線領域に流入した一酸化炭素ガスの除去率との関係について試験を行った。
具体的に説明すると、添加ガス流量調節器２２ｃによって、添加ガスボンベ２１ｃから上記酸素濃度低減用ガスが通風路２３に供給されないようにするとともに、除去対象ガス流量調節器２２ａと、空気流量調節器２２ｂとを調節することによって、除去対象ガスボンベ２１ａから通風路２３に供給される一酸化炭素ガスと、空気ボンベ２１ｂから通風路２３に供給される空気との総流量が略２５［リットル／分］になるようにした。そして、加湿装置１３によりアクリル製の箱２５内の相対湿度を変えて、一酸化炭素ガスの除去率を濃度測定器２６で測定した。なお、一酸化炭素ガスと空気との総流量を、流量計２４で計測するようにした。また、また、一酸化炭素ガスのアクリル製の箱２５内における濃度が１００［ｐｐｍ］で一定になるようにした。
(Second test example)
In this test example, carbon monoxide gas was used as the removal target gas, and the relationship between the humidity in the ultraviolet region and the removal rate of the carbon monoxide gas flowing into the ultraviolet region was tested.
More specifically, the oxygen concentration reducing gas is not supplied from the additive gas cylinder 21c to the
このような条件で試験装置２０を動作させたときの一酸化炭素ガスの除去率の測定結果を図４に示す。図４は、上記紫外線領域における相対湿度と、一酸化炭素ガスの除去率との関係を示した図である。
図４に示す特性線４１のように、本試験例では、紫外線領域における相対湿度が高いほど、一酸化炭素ガスの除去率が向上することが確認された。このことは、水蒸気を上記紫外線領域に供給するほど、（水（Ｈ2Ｏ）と短波長紫外線とが反応して）多量のＯＨラジカルが発生し、このＯＨラジカルが一酸化炭素ガスの酸化反応を促進させることを裏付けている。
FIG. 4 shows the measurement results of the carbon monoxide gas removal rate when the
As in the
（第３の試験例）
本試験例では、上記除去対象ガスを一酸化炭素ガスとし、上記紫外線領域における酸素濃度と、上記紫外線領域に流入した一酸化炭素ガスの除去率との関係を、上記酸素濃度低減用ガスとして窒素ガスを用いた場合について試験した。
具体的に説明すると、除去対象ガス流量調節器２２ａと、空気流量調節器２２ｂと、添加ガス流量調節器２２ｃとを調節することによって、除去対象ガスボンベ２１ａから通風路２３に供給される一酸化炭素ガスと、空気ボンベ２１ｂから通風路２３に供給される空気と、添加ガス流量調節器２２ｃから通風路２３に供給される窒素ガスとの総流量が略５［リットル／分］になるようにするとともに、加湿装置１３を動作させてアクリル製の箱２５（上記紫外線領域）内の相対湿度が略６０［％］になるようにした。そして、添加ガス流量調節器２２ｃによって、添加ガスボンベ２１ｃから通風路２３に供給される窒素ガスの流量を調節して、アクリル製の箱２５の内部の酸素濃度を変えるようにした。なお、本試験例においては、一酸化炭素ガスのアクリル製の箱２５内における濃度が１００［ｐｐｍ］で一定になるようにした。また、一酸化炭素ガスと空気と窒素ガスとの総流量を、流量計２４で計測するようにした。
(Third test example)
In this test example, the gas to be removed is carbon monoxide gas, and the relationship between the oxygen concentration in the ultraviolet region and the removal rate of the carbon monoxide gas that has flowed into the ultraviolet region is defined as nitrogen gas as the oxygen concentration reducing gas. The case where gas was used was tested.
More specifically, carbon monoxide supplied from the removal target gas cylinder 21a to the
このような条件で試験装置２０を動作させたときの一酸化炭素ガスの除去率の測定結果を図５に示す。図５は、上記紫外線領域における酸素濃度と、一酸化炭素ガスの除去率との関係を示した図である。
図５に示す特性線５１のように、本試験例では、上記紫外線領域における酸素濃度が低いほど、一酸化炭素ガスの除去率が向上することが確認された。このことは、上記紫外線領域における酸素ガスの濃度を低減させるほど、短波長紫外線が一酸化炭素ガスに寄与する度合いが高くなることを裏付けている。
FIG. 5 shows the measurement result of the carbon monoxide gas removal rate when the
As in the
また、本試験例では、上記紫外線領域における酸素濃度が１０［％］以下になると、一酸化炭素ガスの除去率が６５［％］を超えることが確認された。さらに、上記紫外線領域における酸素濃度が２［％］以上１２．５［％］以下の範囲における特性線５１の傾きは、上記紫外線領域における酸素濃度が１２．５［％］以上２０［％］以下の範囲における特性線５１の傾きよりも急峻になることが確認された。
Further, in this test example, it was confirmed that the removal rate of carbon monoxide gas exceeded 65 [%] when the oxygen concentration in the ultraviolet region was 10 [%] or less. Further, the slope of the
さらに、上記紫外線領域における酸素濃度が１［％］以下になると、一酸化炭素ガスの除去率が９０［％］を超え、一酸化炭素ガスを略除去することができることが確認された。これは、上記紫外線領域に水蒸気が供給されることにより、水蒸気が水素と酸素とに分解され、この分解された酸素と一酸化炭素ガスとの酸化反応に、アクリル製の箱２５内に照射された短波長紫外線が、殆ど酸素に吸収されることなく寄与することができるためであると考えられる。
Furthermore, when the oxygen concentration in the ultraviolet region is 1 [%] or less, the removal rate of carbon monoxide gas exceeds 90 [%], and it was confirmed that the carbon monoxide gas can be substantially removed. This is because when the water vapor is supplied to the ultraviolet region, the water vapor is decomposed into hydrogen and oxygen, and the oxidation reaction between the decomposed oxygen and the carbon monoxide gas is irradiated into the
このように、本試験例により、本願発明者らは、上記紫外線領域に酸素を供給しなくても、水蒸気を供給すれば一酸化炭素ガスを酸化させるのには十分な量の酸素が得られるとともに、短波長紫外線が、殆ど酸素に吸収されることなく、アクリル製の箱２５内に照射され、上記紫外線領域が、より広範囲に形成され、一酸化炭素ガスを高い除去率で除去することができるという知見を得た。
Thus, according to this test example, the present inventors can obtain a sufficient amount of oxygen to oxidize the carbon monoxide gas by supplying water vapor without supplying oxygen to the ultraviolet region. At the same time, the short wavelength ultraviolet ray is irradiated into the
（第４の試験例）
本試験例では、上記除去対象ガスを一酸化炭素ガスとし、上記紫外線領域における酸素濃度と、上記紫外線領域に流入した一酸化炭素ガスの除去率との関係を、上記酸素濃度低減用ガスとして窒素ガスを用いた場合とアルゴンガスを用いた場合との２つの場合について試験した。
(Fourth test example)
In this test example, the gas to be removed is carbon monoxide gas, and the relationship between the oxygen concentration in the ultraviolet region and the removal rate of the carbon monoxide gas that has flowed into the ultraviolet region is defined as nitrogen gas as the oxygen concentration reducing gas. Two cases were tested: using gas and using argon gas.
具体的に説明すると、第１に、除去対象ガス流量調節器２２ａと、空気流量調節器２２ｂと、添加ガス流量調節器２２ｃとを調節することによって、除去対象ガスボンベ２１ａから通風路２３に供給される一酸化炭素ガスと、空気ボンベ２１ｂから通風路２３に供給される空気と、添加ガス流量調節器２２ｃから通風路２３に供給される窒素ガスとの総流量が略２５［リットル／分］になるようにするとともに、加湿装置１３を動作させてアクリル製の箱２５（上記紫外線領域）内の相対湿度が略６０［％］になるようにした。そして、添加ガス流量調節器２２ｃによって、添加ガスボンベ２１ｃから通風路２３に供給される窒素ガスの流量を調節して、アクリル製の箱２５の内部の酸素濃度を変えるようにした。なお、本試験例においては、一酸化炭素ガスのアクリル製の箱２５内における濃度が１００［ｐｐｍ］で一定になるようにした。また、一酸化炭素ガスと空気と窒素ガスとの総流量を、流量計２４で計測するようにした。
More specifically, first, the removal target
第２に、除去対象ガス流量調節器２２ａと、空気流量調節器２２ｂと、添加ガス流量調節器２２ｃとを調節することによって、除去対象ガスボンベ２１ａから通風路２３に供給される一酸化炭素ガスと、空気ボンベ２１ｂから通風路２３に供給される空気と、添加ガス流量調節器２２ｃから通風路２３に供給されるアルゴンガスとの総流量が略２５［リットル／分］になるようにするとともに、加湿装置１３を動作させてアクリル製の箱２５（上記紫外線領域）内の相対湿度が略６０［％］になるようにした。そして、添加ガス流量調節器２２ｃによって、添加ガスボンベ２１ｃから通風路２３に供給されるアルゴンガスの流量を調節して、アクリル製の箱２５の内部の酸素濃度を変えるようにした。なお、本試験例においては、一酸化炭素ガスのアクリル製の箱２５内における濃度が１００［ｐｐｍ］で一定になるようにした。また、一酸化炭素ガスと空気とアルゴンガスとの総流量を、流量計２４で計測するようにした。
Second, the carbon monoxide gas supplied from the removal target gas cylinder 21a to the
このような条件で試験装置２０を動作させたときの一酸化炭素ガスの除去率の測定結果を図に示す。図６は、上記紫外線領域における酸素濃度と、一酸化炭素ガスの除去率との関係を示した図である。
図６に示す特性線６１は、酸素濃度低減用ガスとして窒素ガスを用いた場合の特性線であり、特性線６２は、酸素濃度低減用ガスとしてアルゴンガスを用いた場合の特性線である。
The measurement results of the carbon monoxide gas removal rate when the
A
これらの特性線６１、６２から分かるように、本試験例では、アクリル製の箱２５の内部（上記紫外線領域）における酸素濃度を低減させるために、アルゴンガスなどの希ガスをアクリル製の箱２５の内部（上記紫外線領域）に供給しても、一酸化炭素ガスを除去することができ、窒素ガスを用いた場合と略同等の効果が得られることが確認された。
As can be seen from these
（第５の試験例）
本試験例では、上記除去対象ガスを、ＶＯＣガスであるアセトアルデヒドとし、上記紫外線領域に流入するアセトアルデヒドの流量と、その除去率との関係を、上記紫外線領域を加湿した場合としない場合との２つの場合ついて試験した。
(Fifth test example)
In this test example, the gas to be removed is acetaldehyde, which is a VOC gas, and the relationship between the flow rate of acetaldehyde flowing into the ultraviolet region and the removal rate thereof is 2 with and without humidifying the ultraviolet region. Two cases were tested.
具体的に説明すると、第１に、添加ガス流量調節器２２ｃによって、添加ガスボンベ２１ｃから上記酸素濃度低減用ガスが通風路２３に供給されないようにするとともに、加湿装置１３を動作させてアクリル製の箱２５内の相対湿度が略６０［％］になるようにした。そして、除去対象ガス流量調節器２２ａと、空気流量調節器２２ｂとを調節することによって、除去対象ガスボンベ２１ａから通風路２３に供給されるアセトアルデヒドと、空気ボンベ２１ｂから通風路２３に供給される空気との流量を変えて、アセトアルデヒドの除去率を濃度測定器２６で測定した。なお、アセトアルデヒドと空気の流量を、流量計２４で計測するようにした。また、アセトアルデヒドのアクリル製の箱２５内における濃度が１００［ｐｐｍ］で一定になるように、アセトアルデヒドと空気との総流量を変えるようにした。
Specifically, first, the additive gas
第２に、添加ガス流量調節器２２ｃによって、添加ガスボンベ２１ｃから上記酸素濃度低減用ガスが通風路２３に供給されないようにするとともに、加湿装置１３を動作させずに、アクリル製の箱２５内の相対湿度が測定環境と同程度（＝略２０［％］）になるようにした。そして、除去対象ガス流量調節器２２ａと、空気流量調節器２２ｂとを調節することによって、除去対象ガスボンベ２１ａから通風路２３に供給されるアセトアルデヒドと、空気ボンベ２１ｂから通風路２３に供給される空気との流量を変えて、アセトアルデヒドの除去率を濃度測定器２６で測定した。なお、アセトアルデヒドと空気の流量を、流量計２４で計測するようにした。また、アセトアルデヒドのアクリル製の箱２５内における濃度が１００［ｐｐｍ］で一定になるように、アセトアルデヒドと空気との総流量を変えるようにした。
Secondly, the additive
このような条件で試験装置２０を動作させたときのアセトアルデヒドの除去率の測定結果を図に示す。図７は、上記紫外線領域に流入するガスの流量と、アセトアルデヒドの除去率との関係を示した図である。
図７に示す特性線７１は、加湿した場合の特性線であり、特性線７２は、加湿しない場合の特性線である。
The measurement results of the acetaldehyde removal rate when the
A
これらの特性線７１から分かるように、本試験例では、試験装置２０（有害ガス除去装置１０）を用いると、一酸化炭素ガスだけでなく、アセトアルデヒド（ＶＯＣガス）も除去することができ、さらに、上記紫外線領域を加湿した方が、加湿しない場合よりもアセトアルデヒドをより確実に除去することができることが確認された。
As can be seen from these
（第６の試験例）
本試験例では、上記除去対象ガスをアセトアルデヒドとし、上記紫外線領域における酸素濃度と、上記紫外線領域に流入したアセトアルデヒドの除去率との関係を、上記酸素濃度低減用ガスとして窒素ガスを用いた場合について試験した。
具体的に説明すると、除去対象ガス流量調節器２２ａと、空気流量調節器２２ｂと、添加ガス流量調節器２２ｃとを調節することによって、除去対象ガスボンベ２１ａから通風路２３に供給されるアセトアルデヒドと、空気ボンベ２１ｂから通風路２３に供給される空気と、添加ガス流量調節器２２ｃから通風路２３に供給される窒素ガスとの総流量が略１０［リットル／分］になるようにするとともに、加湿装置１３を動作させてアクリル製の箱２５（上記紫外線領域）内の相対湿度が略６０［％］になるようにした。そして、添加ガス流量調節器２２ｃによって、添加ガスボンベ２１ｃから通風路２３に供給される窒素ガスの流量を調節して、アクリル製の箱２５の内部の酸素濃度を変えるようにした。なお、本試験例においては、アセトアルデヒドのアクリル製の箱２５内における濃度が１００［ｐｐｍ］で一定になるようにした。また、アセトアルデヒドと空気と窒素ガスとの総流量を、流量計２４で計測するようにした。
(Sixth test example)
In this test example, the removal target gas is acetaldehyde, and the relationship between the oxygen concentration in the ultraviolet region and the removal rate of acetaldehyde that has flowed into the ultraviolet region is the case where nitrogen gas is used as the oxygen concentration reducing gas. Tested.
More specifically, by adjusting the removal target gas
このような条件で試験装置２０を動作させたときのアセトアルデヒドの除去率の測定結果を図８に示す。図８は、上記紫外線領域における酸素濃度と、アセトアルデヒドの除去率との関係を示した図である。
FIG. 8 shows the measurement result of the acetaldehyde removal rate when the
図８に示す特性線８１のように、本試験例では、上記紫外線領域における酸素濃度が低いほど、アセトアルデヒドの除去率が向上することが確認された。このことは、上記紫外線領域における酸素ガスの濃度を低減させるほど、短波長紫外線がＶＯＣガスに寄与する度合いが高くなることを裏付けている。また、本試験例では、上記紫外線領域における酸素濃度が２１［％］でも（すなわち、酸素濃度が大気中に含まれている酸素濃度と同じ濃度であっても）、アセトアルデヒドの除去率は７０［％］を超える。このことは、一酸化炭素ガスの方が、アセトアルデヒドなどのＶＯＣガスよりも除去しにくい有害ガスであることを裏付けている。
As shown by the
また、上記紫外線領域における酸素濃度が５［％］以下になると、一酸化炭素ガスの除去率が９０［％］を超え、一酸化炭素ガスを略除去することができることが確認された。 Further, it was confirmed that when the oxygen concentration in the ultraviolet region is 5% or less, the carbon monoxide gas removal rate exceeds 90%, and the carbon monoxide gas can be substantially removed.
このように、本試験例により、一酸化炭素ガスだけでなく、アセトアルデヒド（ＶＯＣガス）についても、上記紫外線領域における酸素濃度を低くするほど、除去率が高くなることが確認された。 Thus, according to this test example, it was confirmed that not only carbon monoxide gas but also acetaldehyde (VOC gas), the lower the oxygen concentration in the ultraviolet region, the higher the removal rate.
以上のように、本実施の形態では、エキシマランプ１４から照射される短波長紫外線により通風路１１内に形成される紫外線領域に大気中の空気を通して、上記大気中の空気に含まれている一酸化炭素やＶＯＣガスなどの有害ガスを除去するに際し、酸素濃度低減用ガス供給装置１２から窒素ガスや希ガスを上記紫外線領域に供給して上記紫外線領域における酸素濃度を低減させるようにしたので、短波長紫外線が酸素に吸収されることを可及的に防止することができる。これにより、一酸化炭素ガスやＶＯＣガスなどの有害ガスの酸化反応に短波長紫外線を効率よく寄与させることができ、一酸化炭素ガスやＶＯＣガスなどの有害ガスを容易に且つ確実に除去することができる。
As described above, in the present embodiment, air in the atmosphere passes through the ultraviolet region formed in the
また、上記紫外線領域に水蒸気を供給することにより、上記紫外線領域を加湿するようにしたので、上記紫外線領域でＯＨラジカルを生成させることができる。これにより、上記ＯＨラジカルが、一酸化炭素ガスやＶＯＣガスなどの有害ガスの酸化反応に寄与し、これらの有害ガスをより確実に除去することができる。また、上記紫外線領域に水蒸気を供給することにより、上記紫外線領域で酸素を生成させることができる。これにより、上記紫外線領域に酸素を供給しなくても（或いは上記紫外線領域に供給する酸素を少なくしても）、有害ガスを適切に酸化反応させることができる。したがって、短波長紫外線が酸素に吸収されることをより確実に防止することができ、一酸化炭素ガスやＶＯＣガスなどの有害ガスの酸化反応に短波長紫外線を、より一層効率よく寄与させることができる。 Moreover, since the ultraviolet region is humidified by supplying water vapor to the ultraviolet region, OH radicals can be generated in the ultraviolet region. Thereby, the OH radical contributes to the oxidation reaction of harmful gases such as carbon monoxide gas and VOC gas, and these harmful gases can be more reliably removed. Further, oxygen can be generated in the ultraviolet region by supplying water vapor to the ultraviolet region. Thereby, even if oxygen is not supplied to the ultraviolet region (or even if oxygen supplied to the ultraviolet region is reduced), the harmful gas can be appropriately oxidized. Therefore, it is possible to more reliably prevent short wavelength ultraviolet rays from being absorbed by oxygen, and to make short wavelength ultraviolet rays contribute more efficiently to the oxidation reaction of harmful gases such as carbon monoxide gas and VOC gas. it can.
なお、本実施の形態（上述した試験例）では、アクリル製の箱２５内に短波長紫外線を照射するようにしたが、上記紫外線領域を形成することができれば、必ずしもアクリル製の箱を用いる必要はない。例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂製の箱などを用いるようにしてもよい。すなわち、通風路を形成するための材料は、必ずしもアクリルでなくてもよい。
In the present embodiment (the test example described above), the
また、本実施の形態（上述した試験例）では、エキシマランプ１４から照射される短波長紫外線の波長を１７２［ｎｍ］としたが、エキシマランプ１４から照射される短波長紫外線の波長は、これに限定されない。例えば、１８５［ｎｍ］又は１２６［ｎｍ］の波長を有する短波長紫外線を照射するエキシマランプを用いるようにしてもよい。
Further, in the present embodiment (the above-described test example), the wavelength of the short wavelength ultraviolet ray irradiated from the
なお、本願発明者らは、短波長紫外線であっても、２２２［ｎｍ］以上の波長を有する短波長紫外線では、上述した試験例で示した程の有害ガスの除去効果を得ることができないという知見を得ている。これは、照射する光の波長が長い（すなわち照射する光のエネルギーが低い）と、当該光が有害ガスの酸化反応へ余り大きく寄与しなくなることに起因すると考えられる。一方、短波長紫外線よりも波長の短い光を用いても、有害ガスの除去効果は余り高くならないという知見も得ている。これは、照射する光の波長が短いほど、当該光の気体中における到達距離（発光源から光の強度が０（ゼロ）になるまでの距離）が短くなることに起因すると考えられる。以上のことから、本願発明者らは、短波長紫外線、好ましくは１８５［ｎｍ］以下の波長を有する短波長紫外線を照射するようにするのが好ましいと結論付けた。なお、このような範囲の波長を有する光を通風路内に照射することができれば必ずしもエキシマランプを用いる必要もないということは言うまでもない。 In addition, even if it is a short wavelength ultraviolet ray, the inventors of this application say that the short wavelength ultraviolet ray which has a wavelength of 222 [nm] or more cannot acquire the harmful gas removal effect as shown in the test example mentioned above. We have knowledge. This is considered to be because when the wavelength of the light to be irradiated is long (that is, the energy of the light to be irradiated is low), the light does not contribute to the oxidation reaction of the harmful gas. On the other hand, it has been found that the use of light having a wavelength shorter than that of short-wavelength ultraviolet light does not increase the harmful gas removal effect. This is considered to be due to the fact that the shorter the wavelength of light to be irradiated, the shorter the reach distance of the light in the gas (the distance from the light emitting source until the light intensity becomes zero). From the above, the inventors of the present application concluded that it is preferable to irradiate short wavelength ultraviolet rays, preferably short wavelength ultraviolet rays having a wavelength of 185 [nm] or less. Needless to say, it is not always necessary to use an excimer lamp as long as light having a wavelength in such a range can be irradiated into the air passage.
また、本実施の形態（上述した試験例）では、窒素ガスや希ガスを上記酸素濃度低減用ガスとして用いるようにしたが、上記紫外線領域における酸素濃度を低減させることができれば、必ずしも窒素ガスや希ガスを上記酸素濃度低減用ガスとして用いる必要はない。例えば、異なる希ガスの混合ガスを添加ガスとして用いるようにしてもよい。 Further, in the present embodiment (the test example described above), nitrogen gas or rare gas is used as the oxygen concentration reducing gas. However, if the oxygen concentration in the ultraviolet region can be reduced, nitrogen gas or It is not necessary to use a rare gas as the oxygen concentration reducing gas. For example, a mixed gas of different rare gases may be used as the additive gas.
また、本実施の形態（上述した試験例）では、加湿装置１３を用いて水蒸気を供給するようにしたが、必ずしも水蒸気を供給する装置を独立させて設ける必要はない。
例えば、上記酸素濃度低減用ガスと水蒸気との混合ガスを酸素濃度低減用ガス供給装置１２で生成し、生成した混合ガスを通風路１１供給するようにしてもよい。
In the present embodiment (the test example described above), the
For example, a mixed gas of the oxygen concentration reducing gas and water vapor may be generated by the oxygen concentration reducing
さらに、上述したように、上記紫外線領域に水蒸気を供給しなくても、有害ガスを除去することができるので（図７の特性線７１などを参照）、加湿装置１３を設けずに有害ガス除去装置を構成するようにしてもよい。
Further, as described above, since harmful gas can be removed without supplying water vapor to the ultraviolet region (see the
１０ 有害物質除去装置
１１、２３ 通風路
１２ 酸素濃度低減用ガス供給装置
１３ 加湿装置
１４ エキシマランプ
１５ 送風機
２０ 試験装置
２１ ボンベ
２２ 流量調節器
２４、２７ 流量計
２５ アクリル製の箱
２６ 濃度測定器
２８ ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (18)
上記紫外線照射手段により短波長紫外線が照射される領域に、大気中の気体を通して上記気体内の有害ガスを除去する有害ガス除去装置であって、
上記紫外線照射手段により短波長紫外線が照射される領域の酸素ガスの濃度を低減させる酸素濃度低減手段を有することを特徴とする有害ガス除去装置。 Having ultraviolet irradiation means for irradiating short wavelength ultraviolet rays,
A harmful gas removing device that removes harmful gas in the gas through a gas in the atmosphere to a region irradiated with short wavelength ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation means,
A harmful gas removing device comprising oxygen concentration reducing means for reducing the concentration of oxygen gas in a region irradiated with short wavelength ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation means.
上記紫外線照射ステップにより短波長紫外線が照射される領域に、大気中の気体を通して上記気体内の有害ガスを除去する有害ガス除去方法であって、
上記紫外線照射ステップにより短波長紫外線が照射される領域の酸素ガスの濃度を低減させる酸素濃度低減ステップを有することを特徴とする有害ガス除去方法。 An ultraviolet irradiation step of irradiating short wavelength ultraviolet rays;
A harmful gas removal method for removing harmful gas in the gas through the gas in the atmosphere to the region irradiated with short wavelength ultraviolet light by the ultraviolet irradiation step,
A harmful gas removal method comprising an oxygen concentration reduction step of reducing the concentration of oxygen gas in a region irradiated with short wavelength ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation step.
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