JP2006141864A

JP2006141864A - 空気浄化装置

Info

Publication number: JP2006141864A
Application number: JP2004339018A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Arai; 優章荒井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】より微細な粒子の水蒸気を発生させると共に空気中の浮遊物質の捕捉効率をさらに高めるようにする。
【解決手段】空気中に浮遊する物質を除去し浄化する空気浄化装置及び方法であって、空気と処理液とを混合するエジェクター４と、エジェクター４に接続して混合流体を噴射させるノズル１６と、外側円筒１１と１乃至複数の中間円筒１２と内側円筒１３からなる径の異なる複数の円筒を同軸配置して各円筒間で形成する円筒状空間を上下交互に連通する導入口を各円筒に設けると共に、外側円筒１１の下部に導入口を設けてノズル１６を接続し内側円筒１３に送風管１７を接続する多重円筒サイクロンとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気中に浮遊する物質を除去し浄化する空気浄化装置及び方法に関する。

空気中には、屋外、屋内において工場や焼却炉等から排出される排煙、車から排出される排気ガス、植物の花粉、部屋の中で発生する粉塵（ハウスダスト）、ダニ、ペット動物の***物、また、病院内における雑菌等、様々な有害な浮遊物質が含まれる。そこで、環境汚染対策、日常の生活環境における健康の維持を目的として、このような空気中の様々な浮遊物質を除去するための方法や装置が提案されている。

例えばノズルから溶液を細かい霧状の粒子にして筒状のケーシング内に急速に噴射させ、その噴射エネルギーによって粉塵、煙、気体分子等（浮遊物質）を含んだ汚れた空気の取り入れを促進すると共に、それらを霧状の溶液に付着させ捕捉し除去するのもその１つである（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２９６３０７号公報

しかし、溶液のジェット噴射流による霧状の溶液（水蒸気）で空気中の浮遊物質を捕捉する上記従来のものは、粉塵、煙、気体分子等の浮遊物質を除去する点では一定の効果はあるが、ジェット噴射流だけでは、水蒸気の粒子をそれほど微細にすることができず、水蒸気の粒子と浮遊物質との接触機会（接触面積）が少ないため、粉塵、煙、気体分子等の浮遊物質を付着、捕捉して除去する効率が高められないという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するものであって、より微細な粒子の水蒸気を発生させると共に空気中の浮遊物質の捕捉効率をさらに高めるようにするものである。

そのために本発明は、空気中に浮遊する物質を除去し浄化する空気浄化装置及び方法として、空気と処理液とを混合するエジェクターと、前記エジェクターに接続して前記エジェクターにより混合された混合流体を噴射させるノズルと、外側円筒と１乃至複数の中間円筒と内側円筒からなる径の異なる複数の円筒を同軸配置して前記各円筒間で形成する円筒状空間を上下交互に連通する導入口を前記各円筒に設けると共に、前記外側円筒の下部に導入口を設けて前記ノズルを接続し前記内側円筒に送風管を接続する多重円筒サイクロンとを備え、前記ノズルから前記混合流体を高速で送り込み前記多重円筒サイクロンの外側円筒と１乃至複数の中間円筒と内側円筒との間に形成される複数の円筒状空間を渦巻状に回流させるようにしたことを特徴とする。

前記ノズルは、ジェット噴射するノズルと霧状噴射するノズルからなる複数のノズルを有し、前記多重円筒サイクロンの前記外側円筒の下部に前記各ノズルに対応する導入口を設けて接続し、前記エジェクターと前記ノズルとの間に、前記エジェクターにより混合された混合流体の乱流を発生させ攪拌する乱流攪拌手段を備え、前記処理水として電解水を用いたことを特徴とする。

前記処理液を収容するタンクを備え、前記多重円筒サイクロンは、少なくとも前記外側円筒の下端を前記タンクの前記液面以下に沈めて前記液面により前記外側円筒の下端を覆うように配置すると共に、前記ノズルは、前記混合流体を液面に斜め方向からジェット噴射させるようにし、前記タンクから前記エジェクターに送水するポンプを備え、前記多重円筒サイクロンの送風管にさらに他の多重円筒サイクロンを多段に連結してなることを特徴とする。

本発明によれば、空気と処理液とを混合した混合流体をノズルから高速で噴射させて微細な粒子の水蒸気を発生させ、多重円筒サイクロンの複数の円筒状空間を渦巻状に回流させるので、遠心力も作用して浮遊物質と水蒸気の粒子との接触機会を高めることができ、浮遊物質を水蒸気の粒子に付着させ、捕捉し、その水蒸気の粒子を空気と分離する割合を高めることができる。さらに、ノズルからの混合流体を液面に斜め方向からジェット噴射させることにより、加熱時における水蒸気の発生よりも極微細な粒子の水蒸気を発生させることができ、多重円筒サイクロンの複数の円筒状空間を渦巻状に回流する間で水蒸気の粒子と浮遊物質との接触機会（接触面積）をより高めることができる。したがって、空気中の浮遊物質を効率よく水蒸気の粒子に付着させ、捕捉することができると共に、回流に伴う遠心力の作用により簡便に効率よく浄化された空気と水蒸気との分離を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る空気浄化装置の実施の形態を示す図であり、１、２は多重円筒サイクロン、３はタンク、４はエジェクター、５はブロア、６はポンプ、７はスターテック、１１、１４は外側円筒、１２は中間円筒、１３、１５は内側円筒、１６はノズル、１７、１８は送風管を示す。

図１において、多重円筒サイクロン１は、同軸配置された外側円筒１１、中間円筒１２、内側円筒１３からなり、各円筒間で円筒状空間を形成しそれら及び内側円筒１３の空間を連通させた三重円筒サイクロンである。外側円筒１１は、上端を覆い、下端を開口となってタンク３の液面より下方の位置になるように沈めて配設し、下端近傍に導入口を有するものであり、その導入口にノズル１６を接続して混合流体を噴射させる。つまり、外側円筒１１の下端は、タンク３の液面により覆うようにしている。中間円筒１２は、外側円筒１１の内周と一定の間隙をおいて配置し、上端近傍に混合流体の導入口を有し、上下端を覆うようにするものである。なお、上端は外側円筒１１の上端と一体にし、下端は外側円筒１１と同様に開口としてタンク３の液面より下方の位置になるように配設することにより、下端を液面により覆うようにしてもよい。内側円筒１３は、中間円筒１２の内周との間に一定の間隙をおいて配置し、上端を外側円筒１１、中間円筒１２の上端面を貫通させて送風管１７に接続し、下端開口を中間円筒１２の底面との間に一定の間隙をおいて配置するものである。

多重円筒サイクロン２は、同軸配置された外側円筒１４、内側円筒１５からなり、外側円筒１４と内側円筒１５との間で円筒状空間を形成し円筒状空間と内側円筒１５の空間を連通させた二重円筒サイクロンである。外側円筒１４は、上端、下端とも覆い、上端近傍に送風管１７が接続される混合流体の導入口を有し、内側円筒１５は、外側円筒１４の内周との間に一定の間隙をおいて配置し、上端を外側円筒１４の上面を貫通させて送風管１８に接続し、下端開口を外側円筒１４の底面との間に一定の間隙をおいて配置するものである。

上記の構成により、多重円筒サイクロン１では、外側円筒１１の導入口から円筒状空間、内側円筒１３の空間を通して送風管１７に接続され、その送風管１７が外側円筒１４の導入口に接続される多重円筒サイクロン２では、円筒状空間から内側円筒１５の空間を通して送風管１８に接続される。

タンク３は、処理液として例えば無塩電解水を収容し、その液面以下に多重円筒サイクロン１の下端を沈めて設置するものである。エジェクター４は、空気と電解水とを、例えば７対３の割合で混合するものであり、スターテック７は、内部に例えば乱流・攪拌用の羽根を取り付けてエジェクター４により混合された混合流体の乱流を発生させ攪拌する乱流攪拌手段である。ブロア５は、浮遊物質を含む浄化しようとする空気を導入するものであり、その導入した空気をエジェクター４に送り込み、ポンプ６は、タンク３から電解水をエジェクター４に送り込むものである。このようにブロア５とポンプ６により高圧を掛けて浄化しようとする空気とタンク３から還流させた電解水とをエジェクター４に送り込んで混合流体とし、スターテック７でこの混合流体の乱流を発生させてさらに攪拌して多重円筒サイクロン１の導入口に接続したノズル１６から液面に向けて斜めにジェット噴射させ送り込む。ドレン排水は、それぞれタンク３からの余剰排水と多重円筒サイクロン１、２で分離された排水である。

本実施形態において、多重円筒サイクロン１は、複数の円筒により形成される複数の円筒状空間に空気と電解水（処理液）とを混合させた混合流体を噴射させて超微細な粒子の水蒸気を発生させ、連通する複数の円筒状空間を渦巻状に高速で回流させることにより、空気に含まれる浮遊物質を水蒸気の粒子に付着させて捕捉し、空気を浄化する第１段のサイクロンであり、多重円筒サイクロン２は、第１段の多重円筒サイクロン１で浄化された空気と浮遊物質の付着した水蒸気の粒子をさらに円筒状空間で高速回流させることにより、浄化した空気を浮遊物質が付着した水蒸気と分離して取り出す第２段のサイクロンである。

上記のようにエジェクター４からの混合流体は、さらにスターテック７で乱流にし攪拌して多重円筒サイクロン１において外側円筒１１の導入口に接続したノズル１６からジェット噴射させるが、ノズル１６は、多重円筒サイクロン１の外側円筒１１と中間円筒１２との間の液面に向け、角度を小さくし斜め方向から混合流体をジェット噴射させるようになっている。混合流体がノズル１６からジェット噴射されると、電解水の大小の粒子が液面に衝突して飛沫現象によりさらに極微細（０．１ミクロン以下）な粒子の水蒸気を発生させることができる。この浮遊物質を含む空気と極微細な粒子の水蒸気が外側円筒１１と中間円筒１２との間で形成する円筒状空間を渦巻状に回流して上昇し、さらに中間円筒１２の上部に設けた導入口から中間円筒１２と内側円筒１３との間で形成する円筒状空間を渦巻状に回流して下降するので、その間に、遠心力も作用して浮遊物質が極微細な粒子の水蒸気に付着し捕捉され、内側円筒１３を通して上端開口から送風管１７に送り出される。

さらに本実施形態における空気の浄化について説明する。ブロア５、ポンプ６を運転することにより、浄化の対象となる浮遊物質を含む空気と電解水がエジェクター４に送り込まれ空気と電解水が混合される。エジェクター４で混合された空気と電解水との混合流体は、さらにスターテック７で乱流とし攪拌されて多重円筒サイクロン１の外側円筒１１に設けた導入口のノズル１６からタンク３の液面に向け斜めにジェット噴射される。

多重円筒サイクロン１では、このように混合流体をノズル１６から液面に向けて斜めにジェット噴射させることにより、加熱時における水蒸気の発生よりも極微細な粒子（０．１ミクロン以下）の水蒸気を常温で発生させることができる。水蒸気をより微細な粒子とすることにより浮遊物質を効率よく水蒸気の粒子に付着させることができる。これら空気と水蒸気の粒子は、液面近傍から外側円筒１１と中間円筒１２との間で形成する円筒状空間を渦巻状に回流しながら上昇して、中間円筒１２の上端近傍の導入口から中間円筒１２と内側円筒１３との間で形成する円筒状空間に導入され、さらにその円筒状空間を渦巻状に回流しながら下降して、内側円筒１３の下端開口から内側円筒１３の空間を通り送風管１７に送り出される。

多重円筒サイクロン２では、多重円筒サイクロン１から送風管１７を通して浮遊物質が付着した水蒸気の粒子と空気が外側円筒１４の上端近傍の導入口に導入されると、内側円筒１５の下端開口に向かって外側円筒１４と内側円筒１５との間で形成する円筒状空間を渦巻状に回流しながら下降することにより、浮遊物質が付着した水蒸気の粒子は、遠心力の作用により外側円筒１４の内壁面に付着して流下してドレン排水として排出され、残った空気は、水蒸気から分離されて内側円筒１５の下端開口から内側円筒１５、送風管１８を通して送り出される。

図２は本発明に係る空気浄化装置の他の実施の形態を示す図、図３はエジェクターからスターテックを通してノズルで多重円筒サイクロンに混合流体を噴射させる構成の変形例を示す図である。

上記実施形態では、多重円筒サイクロン１の下端が処理液を収容したタンク３の液面以下に沈めて配置され、液面で多重円筒サイクロン１の円筒の下端面を覆われるようになっているが、図２に示す実施形態は、多重円筒サイクロン１の外側円筒１１の下端を上端と同様に部材で覆うようにしたものである。また、エジェクター４から混合流体をスターテック７−１、７−２の２系統に分岐してそれぞれのノズル１６−１、１６−２から噴射させるようにしている。したがって、この場合、多重円筒サイクロン１は、処理液を収容したタンク３と関係なく設置され、タンク３は、エジェクター４に供給する処理液を収容するものとして備えるものである。このように乱流を発生させ攪拌した混合流体を複数のノズル１６−１、１６−２から噴射させると、それぞれから噴射された混合流体の粒子同士が衝突することにより、図１に示した実施形態と同様に極微細な粒子の水蒸気を発生させることができる。

上記実施形態によれば、電解水を使用し、エジェクターで空気と電解水を混合させた混合流体をさらにスターテックを通して高速で液面近傍に導入して、常温で極微細な粒子の水蒸気を発生させ、空気中に浮遊する物質を水蒸気の粒子に付着させるので、空気中に浮遊する塵芥、細菌、臭気物質を効率よく水蒸気の粒子に付着させ、捕捉して除去し、その水蒸気を分離することにより浄化した空気を取り出すことができる。この場合、図３（Ａ）に示すようにジェット噴射するノズル１６−１と霧状噴射するノズル１６−２からなる複数のノズルを組み合わせ使用し、ジェット噴射した比較的大きい粒子を含む高運動エネルギーの水蒸気と噴霧による水蒸気の各粒子を衝突させ混合させると、極微細な粒子の水蒸気の発生をより効率よく促進することができる。ノズル１６−１と１６−２は、図示のように上下に配置してもよいが、ほぼ同じ高さで周方向に並べ、霧状噴射するノズル１６−２をノズル１６−１の下流側に配置してもよい。

また、ノズル１６は、図３（Ｂ）に示すように多重円筒サイクロン１の中心、つまり中間円筒１２の壁面に向け、その前方に気流を制御し案内する案内羽根１９を設けて渦巻状に回流させる方向に誘導するように構成してもよいし、図３（Ｃ）に示すように渦巻状に回流させる方向に向けるようにしてもよい。ジェット噴射により液面や案内羽根１９に粒子を衝突させ、あるいは粒子同士を衝突させると、いずれにしてもマイナスイオンの発生が促され、マイナスイオンを多く含む空気を送り出すことができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、１段目を三重円筒サイクロン、２段目を二重円筒サイクロンとしたが、複数の円筒を同軸配置して上下交互に導入口を設けることにより、各円筒間で形成される円筒状空間を上から下へ、下から上へ混合流体が渦巻状に流れるように四重、五重と多重に円筒を組み合わせてもよいし、二重円筒サイクロンを２段目、３段目と複数段に連結してもよい。また、タンクに収容する処理水として電解水を使用し、その電解水として酸性水を使用すると、殺菌、脱臭効果の高いオゾンの発生を促すことができ、アルカリ水を使用すると、マイナスイオンの発生を促すことができる。さらに、これら酸性水とアルカリ水の２つのタンクによる処理系を２連に従属接続してそれぞれの処理を行うようにしてもよいし、塩素化合物を含ませる手段を併用してもよい。タンクに収容する処理水としては、電解水以外の溶液を用いてもよい。また、案内羽根は、多重円筒サイクロンのノズルの前方に設けるだけでなく、円筒状空間の中間位置にも適宜設け、円筒状空間における渦巻状の円滑な流れを制御、形成できるようにしてもよい。

本発明に係る空気浄化装置の実施の形態を示す図である。本発明に係る空気浄化装置の他の実施の形態を示す図である。エジェクターからスターテックを通してノズルで多重円筒サイクロンに混合流体を噴射させる構成の変形例を示す図である。

符号の説明

１、２…多重円筒サイクロン、３…タンク、４…エジェクター、５…ブロア、６…ポンプ、７…スターテック、１１、１４…外側円筒、１２…中間円筒、１３、１５…内側円筒、１６…ノズル、１７、１８…送風管

Claims

空気中に浮遊する物質を除去し浄化する空気浄化装置であって、
空気と処理液とを混合するエジェクターと、
前記エジェクターに接続して前記エジェクターにより混合された混合流体を噴射させるノズルと、
外側円筒と１乃至複数の中間円筒と内側円筒からなる径の異なる複数の円筒を同軸配置して前記各円筒間で形成する円筒状空間を上下交互に連通する導入口を前記各円筒に設けると共に、前記外側円筒の下部に導入口を設けて前記ノズルを接続し前記内側円筒に送風管を接続する多重円筒サイクロンと
を備え、前記ノズルから前記混合流体を高速で送り込み前記多重円筒サイクロンの外側円筒と１乃至複数の中間円筒と内側円筒との間に形成される複数の円筒状空間を渦巻状に回流させるようにしたことを特徴とする空気浄化装置。
前記ノズルは、ジェット噴射するノズルと霧状噴射するノズルからなる複数のノズルを有し、前記多重円筒サイクロンの前記外側円筒の下部に前記各ノズルに対応する導入口を設けて接続することを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
前記エジェクターと前記ノズルとの間に、前記エジェクターにより混合された混合流体の乱流を発生させ攪拌する乱流攪拌手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の空気浄化装置。
前記処理水として電解水を使用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気浄化装置。
前記処理液を収容するタンクを備え、前記多重円筒サイクロンは、少なくとも前記外側円筒の下端を前記タンクの前記液面以下に沈めて前記液面により前記外側円筒の下端を覆うように配置すると共に、前記ノズルは、前記混合流体を液面に斜め方向からジェット噴射させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気浄化装置。
前記タンクから前記エジェクターに送水するポンプを備えたことを特徴とする請求項５に記載の空気浄化装置。
前記多重円筒サイクロンの送風管にさらに他の多重円筒サイクロンを多段に連結してなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の空気浄化装置。
空気中に浮遊する物質を除去し浄化する空気浄化方法であって、空気と処理液とを混合し、該混合した混合流体を複数の円筒状空間からなる多重円筒サイクロンに導入して前記円筒状空間を渦巻状に高速で回流させることにより、前記処理液の水蒸気を発生させて前記空気中に浮遊する物質を前記水蒸気の粒子に付着させて、水蒸気を分離した空気を送り出すようにしたことを特徴とする空気浄化方法。