JP2012225588A

JP2012225588A - 空気清浄化装置

Info

Publication number: JP2012225588A
Application number: JP2011094391A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Kajima; 智明梶間; Rei Suzuki; 令鈴木; Tomoharu Fujita; 智治藤田
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-11-15

Abstract

【課題】ＮＯｘに関する高い除去効率を長期間にわたって維持する。
【解決手段】空気清浄化装置１０は、ケーシング１１と、ファン２８と、活性炭を含む活性炭系ケミカルフィルタ２４と、空気に水を接触させて空気中の水溶性の分子状汚染物質を除去する湿式除去機２５とを備えている。ケーシング１１内には、上流側から順に、活性炭系ケミカルフィルタ２４、湿式除去機２５、ファン２８が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気を清浄化する一以上のフィルタを備えている外調機等の空気清浄化装置に関する。

半導体工場や液晶工場等では、空気に含まれている分子状汚染物質が外部から侵入するのを防ぐ必要がある。そこで、これらの工場では、外部からの空気を清浄化する外調機が設置されている。

外調機としては、例えば、以下の特許文献１に記載のものがある。この外調機は、ケーシングと、このケーシング内の配置されている各種フィルタ等を備えている。ケーシング内には、上流側から順に、プレフィルタ、プレヒートコイル、エアワッシャー、冷却コイル、ファン、再加熱コイル、中性能フィルタ、ケミカルフィルタ、高性能フィルタが配置されている。

その他、空気を清浄化するシステムとしては、例えば、以下の特許文献２に記載されたものもある。このシステムは、汚染物質を含む空気に水を接触させて、この空気中の汚染物質を除去する湿式汚染物質除去装置と、この下流側に配置されているケミカルフィルタと、を備えている。

特開２００９−２３６４２１号公報特開２０００−３３２２１号公報図８、図９

上記特許文献１，２に記載の装置のように、空気を清浄化する多くの装置では、ケミカルフィルタや高性能フィルタ等の高価なフィルタの負荷を少なくするため、これらのフィルタを空気流の下流側に配置し、プレフィルタや、エアワッシャー又は湿式汚染物質除去装置を空気流の上流側に配置している。

ところで、分子状汚染物質の中にはＮＯｘがある。このＮＯｘは、その多くが上記装置中のケミカルフィルタで除去される。しかしながら、上記特許文献１，２に記載の装置では、ＮＯｘの除去効率があまり高くない上に、比較的短い使用期間でＮＯｘの除去効率が低下してしまうという問題点がある。

そこで、本発明は、ＮＯｘに関する高い除去効率を長期間にわたって維持することができる空気清浄化装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するための発明に係る空気清浄化装置は、
空気を清浄化する一以上のフィルタを備えている空気清浄化装置において、前記一以上のフィルタが内部に配置され、空気を取り入れる吸気口、及び該一以上のフィルタにより清浄化された空気を吹き出す吹出し口が形成されているケーシングと、前記ケーシング内に配置され、該ケーシング内を通る前記空気に水を接触させて、該空気中の水溶性の分子状汚染物質を除去する湿式除去機を備え、前記一以上のフィルタのうち、一のフィルタは、活性炭を含む活性炭系フィルタであり、該活性炭系フィルタは、前記ケーシング内の前記湿式除去機よりも前記吸気口側の上流側に配置されている、ことを特徴とする。

大気中のＮＯｘは、主として、ＮＯとＮＯ_２で構成されている。このＮＯとＮＯ_２との比率は、温度や天候等により変化するが、基本的に、ＮＯｘ中の比率はＮＯ_２の方が高い。活性炭系ケミカルフィルタは、ＮＯとＮＯ_２とのうち、ＮＯ_２を効率的に除去するが、時間経過に伴ってこのＮＯ_２の吸着量が増加して、この吸着量が一定以上になると、吸着したＮＯ_２の一部をＮＯとして離脱させてしまう。また、活性炭系フィルタは、ＮＯｘ中のＮＯの比率を高め、ＮＯ_２の比率を低くする。

当該空気清浄化装置では、活性炭系フィルタを通過した空気は、湿式除去機で水と接触して、ＮＯｘの一部を含む水溶性汚染物質が除去される。

ＮＯｘは、活性炭系フィルタを通過すると、前述したように、ＮＯｘ中のＮＯの比率が高まり、水に吸収しやすくなる。このため、当該空気清浄化装置では、ケーシング内に取り込まれた空気中のＮＯｘは、活性炭系フィルタを通過することで、湿式除去機で効率的に除去される。さらに、当該空気清浄化装置では、活性炭系フィルタのＮＯ_２の吸着量が一定以上になって、吸着したＮＯ_２の一部がここからＮＯとして離脱しても、このＮＯは、活性炭系フィルタを通過したＮＯ_２と共に湿式除去機で除去される。

よって、当該空気清浄化装置によれば、長期間にわたって、ＮＯｘを高効率で除去することができる。

ここで、前記空気清浄化装置において、前記ケーシング内の前記湿式除去機よりも下流側に配置され、前記吸気口から空気を該ケーシング内に取り入れて、前記吹出し口から空気を吹き出すためのファンを備えてもよい。

当該空気清浄化装置では、ファンが活性炭系フィルタ及び湿式除去機よりも下流側に配置されているので、ファンに至る空気中には、ケミカル汚染物質が極めて少なくなり、ケミカル汚染物質によるファンの腐食を抑えることができる。

また、前記空気清浄化装置において、前記活性炭系フィルタの前記活性炭は、ヤシガラ活性炭であってもよい。

ヤシガラ活性炭は、他の活性炭に比べて安価である。このため、このヤシガラ活性炭を用いることにより、空気清浄化装置のコストを抑えることができる。

本発明では、長期間にわたって、ＮＯｘを高効率で除去することができる。

本発明に係る一実施形態における空気清浄化装置の構成を示す説明図である。参考例としての空気清浄化装置の構成を示す説明図である。本発明に係る一実施形態における空気清浄化装置と参考例の空気正常化装置のＮＯｘ除去性能を示す説明図である。

以下、本発明に係る空気清浄化装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の空気清浄化装置は、外気中の汚染物質を除去すると共に、外気の温度及び湿度を調節する外調機である。図１に示すように、この空気清浄化装置１０は、空気を取り入れる吸気口１２及び空気を吹き出す吹出し口１３が形成されているケーシング１１と、このケーシング１１内に配置されている各種フィルタ等と、このケーシング１１内に配置され、吸気口１２からケーシング１１内に空気を取り入れて吹出し口１３から空気を吹き出すためのファン２８と、を備えている。

ケーシング１１内には、吸気口１２側の上流側から順に、外部から入ってきた空気を予備的にろ過するプレフィルタ２１、プレフィルタ２１より捕集効率の高い中性能フィルタ２２、空気を加熱する温水コイル２３、空気中の分子状汚染物質（ケミカル汚染物質）を除去する活性炭系ケミカルフィルタ２４、ケーシング１１内の空気流路を遮るように水膜を形成して、空気中の水溶性汚染物質等を除去する水膜式加湿機２５、空気を冷却する冷水コイル２６、空気を再び加熱する再熱コイル２７、前述のファン２８、高性能フィルタ（ＨＥＰＡ (High Efficiency Particulate Air)）２９が配置されている。プリフィルタ２１としては、例えば、捕集効率が５０〜８５％のもの、中性能フィルタ２２としては、捕集効率が６０〜９５％程度のもののうちプレフィルタ２１よりも捕集効率の高いものを用いる。

活性炭系ケミカルフィルタ２４は、ヤシガラ活性炭を含み、分子状汚染物質を除去する。なお、ここでは、活性炭として、ヤシガラ活性炭を用いているが、この替わりに、他の植物系活性炭、石炭質系活性炭、石油質系活性炭等を用いてもよい。但し、ヤシガラ活性炭は、他の活性炭と異なり、製造段階で造粒工程等が不要であり低価格であるため、活性炭系ケミカルフィルタ２４の活性炭としてはヤシガラ活性炭を用いることが好ましい。

水膜式加湿機２５は、ある程度水を保持し得る媒体を有し、この媒体中に水を供給し、水で湿った媒体中に空気を通過させることで、空気中の水溶性汚染物質を除去すると共に、空気中の粒子の一部を除去する。なお、ここでは、湿式除去機として、水膜式加湿機２５を用いているが、空気と水とを接触させるものであれば如何なる方式の湿式除去機でもよく、例えば、スプレーノズルを有し、このスプレーノズルから水を膜状に噴霧するエアワッシャーを用いてもよい。

吸気口１２からケーシング１１内に取り入れられた空気は、プレフィルタ２１、中性能フィルタ２２を通過して、ここで、空気中の粉塵の多くが捕集される。プレフィルタ２１及び中性能フィルタ２２を通過した空気は、温水コイル２３で加熱された後、活性炭系ケミカルフィルタ２４で、ＮＯｘを含む分子状汚染物質が除去される。

大気中のＮＯｘは、主として、ＮＯとＮＯ_２で構成されている。このＮＯとＮＯ_２との比率は、温度や天候等により変化するが、基本的に、ＮＯｘ中の比率はＮＯ_２の方が高い。活性炭系ケミカルフィルタ２４は、ＮＯとＮＯ_２とのうち、ＮＯ_２を効率的に除去する。さらに、活性炭系ケミカルフィルタ２４は、ＮＯｘ中のＮＯの比率を高め、ＮＯ_２の比率を低くする。

活性炭系ケミカルフィルタ２４を通過した空気は、水膜式加湿機２５で水と接触して、ＮＯｘの一部を含む水溶性汚染物質が除去される。

ＮＯｘは、活性炭系ケミカルフィルタ２４を通過すると、前述したように、ＮＯｘ中のＮＯの比率が高まり、水に吸収しやすくなる。このため、ケーシング１１内に取り込まれた空気中のＮＯｘは、この水膜式加湿機２５で効率的に除去される。また、活性炭系ケミカルフィルタ２４は、前述したように、ＮＯ_２を効果的に除去するものの、時間経過に伴ってこのＮＯ_２の吸着量が増加して、この吸着量が一定以上になると、吸着したＮＯ_２の一部をＮＯとして離脱させてしまう。水膜式加湿機２５は、活性炭系ケミカルフィルタ２４を通過したＮＯ_２と共に、活性炭系ケミカルフィルタ２４から離脱したＮＯも除去する。

水膜式加湿機２５を通過した空気は、冷水コイル２６及び再熱コイル２７を通ることで、温度及び湿度が調節される。さらに、この空気は、冷水コイル２６を通ることで、この空気中の一部が凝縮して液体に変化することで除去される。冷水コイル２６及び再熱コイル２７を通過した空気は、ファン２８により、下流側へ送られる。ファン２８からの空気中で、これまでで取り残されている粒子やファン２８から発生した粒子等は、高性能フィルタ２９で取り除かれる。そして、高性能フィルタ２９を通過した空気は、ケーシング１１の吹出し口１３から吹き出させる。

ここで、以上で説明した本実施形態の空気清浄化装置１０と、参考例の空気清浄化装置とにおけるＮＯｘの除去性能について説明する。

参考例の空気清浄化装置１０ａは、図２に示すように、上流側から順に、プレフィルタ２１、中性能フィルタ２２、温水コイル２３、水膜式加湿機２５、冷水コイル２６、再熱コイル２７、ファン２８、活性炭系ケミカルフィルタ２４、高性能フィルタ２９がケーシング１１内に配置されている。すなわち、参考例の空気清浄化装置１０ａは、本実施形態の空気清浄化装置１０の活性炭系ケミカルフィルタ２４を、水膜式加湿機２５よりも下流側のファン２８と高性能フィルタ２９との間に配置したものである。

ここでは、使用期間６ヶ月の本実施形態の空気清浄化装置１０と、使用期間６ヶ月の参考例の空気清浄化装置１０ａのＮＯｘ除去性能について試験を行った。この試験では、ケーシング１１から吹き出された空気を、純水が入っているインピジャーに通して、この純水中の成分をイオンクロマトグラフィー法で分析した。空気中のＮＯｘは、前述したように、主としてＮＯとＮＯ_２で構成されているが、これらは水に溶けてイオン化すると、ＮＯ_２ ⁻やＮＯ_３ ⁻になり、ここでは、これらのイオンの濃度をイオンクロマトグラフィー法で分析した。

分析の結果、参考例の空気清浄化装置１０ａでは、図３に示すように、ＮＯｘの濃度がケーシング入口で９１７０（ｎｇ／ｍ^３）のとき、ケーシング出口では１５０２６（ｎｇ／ｍ^３）になった。すなわち、参考例の空気清浄化装置１０ａでは、この空気清浄化装置１０ａを空気が通過すると、却って、ＮＯｘ濃度が増加してしまい、ＮＯｘの除去率が−６４％になってしまった。

これは、前述したように、この参考例の空気清浄化装置１０ａに設けられている活性炭系ケミカルフィルタ２４は、ＮＯ_２の吸着量が一定以上になり、ＮＯｘをさらに吸着できない状態になっていた上に、一旦吸着したＮＯ_２の一部をＮＯとして離脱させた結果、このＮＯが、インピジャー中の純水に溶解したためであると考えられる。

これに対して、本実施形態の空気清浄化装置１０では、ＮＯｘの濃度はケーシング入口で前述の場合と同じ９１７０（ｎｇ／ｍ^３）のとき、ケーシング出口では１７４５（ｎｇ／ｍ^３）になった。すなわち、本実施形態の空気清浄化装置１０では、この空気清浄化装置１０を空気が通過すると、ＮＯｘ濃度が大きく低下し、ＮＯｘの除去率が８１％になった。

これは、前述したように、ＮＯｘが活性炭系ケミカルフィルタ２４を通過することで、その組成が水に吸収しやすい組成に変化して、ＮＯｘの一部が水膜式加湿機２５で除去されたためであると考えられる。さらに、活性炭系ケミカルフィルタ２４から離脱したＮＯが水膜式加湿機２５で除去されたためであると考えられる。

以上のように、本実施形態の空気清浄化装置では、ＮＯｘに関する高い除去率を長期間にわたって維持することができる。

また、本実施形態の空気清浄化装置では、ファン２８を活性炭系ケミカルフィルタ２４及び水膜式加湿機２５の下流側に配置したので、ファン２８に至る空気中には、ケミカル汚染物質が極めて少なくなり、ケミカル汚染物質によるファン２８の腐食を抑えることができる。

１０，１０ａ…空気清浄化装置、１１…ケーシング、１２…吸気口子、１３…吹出し口、２４…活性炭系ケミカルフィルタ、２５…水膜式加湿機（湿式除去機）、２８…ファン、２９…高性能フィルタ

Claims

空気を清浄化する一以上のフィルタを備えている空気清浄化装置において、
前記一以上のフィルタが内部に配置され、空気を取り入れる吸気口、及び該一以上のフィルタにより清浄化された空気を吹き出す吹出し口が形成されているケーシングと、
前記ケーシング内に配置され、該ケーシング内を通る前記空気に水を接触させて、該空気中の水溶性の分子状汚染物質を除去する湿式除去機を備え、
前記一以上のフィルタのうち、一のフィルタは、活性炭を含む活性炭系フィルタであり、該活性炭系フィルタは、前記ケーシング内の前記湿式除去機よりも前記吸気口側の上流側に配置されている、
ことを特徴とする空気清浄化装置。
請求項１に記載の空気清浄化装置において、
前記ケーシング内の前記湿式除去機よりも下流側に配置され、前記吸気口から空気を該ケーシング内に取り入れて、前記吹出し口から空気を吹き出すためのファンを備えている、
ことを特徴とする空気清浄化装置。
請求項１又は２に記載の空気清浄化装置において、
前記活性炭系フィルタの前記活性炭は、ヤシガラ活性炭である、
ことを特徴とする空気清浄化装置。