JP3943213B2 - 空気浄化方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルームなどのように清浄空気を必要とする設備に有利に適用できる空気浄化方法に関する。
【図1】
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のエアワッシャとしては、例えば、特開平5−44959号公報、特開平7−96122号公報などに開示されるものが知られている。
図3は、従来のエアワッシャを適用した空気浄化調和装置1を示す。
この空気浄化調和装置1は、空気導入口3と空気導出口4を有するケーシング2と、ケーシング2内で空気導入口3側に配されるプレフィルタ5と、プレフィルタ5の下流側に配されるエアワッシャ6と、エアワッシャ6の下流側に配される冷却コイル18と、冷却コイル18の下流側に配される加熱コイル19と、加熱コイル19の下流側に配されるファン20と、このファン20の下流側に配されるケミカルフィルタ21とで構成されている。
【0003】
そして、エアワッシャ6は、空気入口8、空気出口9および水槽10を有するエアワッシャ本体7と、エアワッシャ本体7内に設けられた水噴霧室11と、水噴霧室11に設けられ水噴霧室11内の空気流14とは逆方向に噴霧水13を発生するノズル12と、水槽10からノズル12に水を循環する循環ポンプ15と、空気入口8側および空気出口9側に設けられたエリミネータ16,17を備えている。
【0004】
このように構成された空気浄化調和装置1によれば、外気はファン20によって矢印で示すように空気導入口3からケーシング2内に導入されると、先ず、プレフィルタ5で粗い塵などが除去された後、エアワッシャ6へ流入する。
エアワッシャ6では、水噴霧室11内の略中央には空気流14方向に延びる仕切板(図示せず)が配置され、仕切板にノズル12からの噴霧水13を衝突させる。すると、この噴霧水13に衝突した空気中の塵埃が、噴霧水13とともに仕切板に衝突し仕切板の表面に形成される水膜に捕えられ、水膜の落下とともに仕切板に沿って落下され、水噴霧室11内における塵埃の除去効率が向上される。同時に、エアワッシャ6によって、空気中のSO2、NH3などの化学物質が水に溶け込んで除去される。
【0005】
エアワッシャ6の下流側のエリミネータ17では、水噴霧室11内を通過した空気に含まれる水滴などが除去される。
そして、冷却コイル18、加熱コイル19により熱交換され、さらに、ケミカルフィルタ21によって空気中の有害成分が吸着された後、空気導出口4からケーシング2外に連絡する例えばクリーンルームなどに給送される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこの種のエアワッシャ6においては、空気中のSO2を吸収除去する場合、水槽10内の水に溶け込んだSO2の量が多くなると、SO2の濃度の上昇に伴って空気中のSO2の除去率が低下するという問題があった。そのため、従来のエアワッシャ6では、SO2の所定の除去率を確保するために、補給水を頻繁に補う必要があった。
【0007】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、補給水量を増加することなく空気中のSO2を吸着除去することができる空気浄化方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の空気浄化方法は、空気入口から空気出口に向かってエアワッシャ本体内を流通する空気に、エアワッシャ本体内に設けられた水噴霧室において水噴霧室内の空気流とは逆方向に水をノズルから噴霧し、空気中の塵埃、有害ガスを除去する空気浄化方法において、噴霧水にCa2+イオンを添加するため、水槽とノズルとを循環ポンプにより循環する水に、CaCO3を添加して、空気中のSO2を除去し、かつ、水槽内にCaSO4が粒子として析出しないように、CaSO4のイオン濃度の値がCaSO4のイオン積を超えないように制御することを特徴とする。
【0011】
(作用)
請求項1の空気浄化方法においては、空気入口から空気出口に向かってエアワッシャ本体内を流通する空気に、エアワッシャ本体内に設けられた水噴霧室において水噴霧室内の空気流とは逆方向に噴霧水をノズルから噴霧し、空気中の塵埃、有害ガスを除去するに当たり、噴霧水にCa2+イオンを添加するため、水槽とノズルとを循環ポンプにより循環する水に、CaCO3を添加して、空気中のSO2を除去し、かつ、水槽内にCaSO4が粒子として析出しないように、CaSO4のイオン濃度の値がイオン積を超えないように制御し、空気中のSO2を水槽内においてCaSO4にしてSO2を除去するとともに、水槽内のSO2をCaSO4にして安定化し、噴霧水中のSO2の含有率を低減し、効率よく空気中のSO2を除去することができる。
水噴霧室内を通過した空気に含まれる水滴などは、エリミネータにより除去される。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
図1は、本発明に係る空気浄化方法の一実施形態をエアワッシャを適用した空気浄化調和装置50を用いて説明する説明図である。
この空気浄化調和装置50は、空気導入口53と空気導出口54を有するケーシング52と、ケーシング52内で空気導入口53側に配されるプレフィルタ55と、プレフィルタ55の下流側に配されるエアワッシャ56と、エアワッシャ56の下流側に配される冷却コイル78と、冷却コイル78の下流側に配される加熱コイル79と、加熱コイル79の下流側に配されるファン80と、このファン80の下流側に配されるケミカルフィルタ81とで構成されている。
【0016】
そして、エアワッシャ56は、空気入口58、空気出口59および水槽60を有するエアワッシャ本体57と、エアワッシャ本体57内に設けられた水噴霧室61と、水噴霧室61に設けられ水噴霧室61内の空気流64とは逆方向に噴霧水63を発生するノズル62と、ノズル62と水槽60を連絡する管路66と、管路66中に設けられて水槽60からノズル62に水を循環する循環ポンプ65と、循環ポンプ65の下流側において管路66中に設けられたCa2+イオンの添加量をチェックする電導度計67と、循環ポンプ65の導入側と吐出側を挟んで管路66に連絡する分岐管路68と、この分岐管路68中に設けたCaCO3を充填したタンク69と、タンク69の上流側の分岐管路68中に設けた流量計70と、流量計70の上流側の分岐管路68中に設けた流量調整バルブ71と、開閉弁73を備えて水槽60に連絡する給水管路72と、流量計75を備えて水槽60に連絡する排水管路74と、空気入口58側および空気出口59側に設けられたエリミネータ76,77を備えている。
【0017】
次に、このように構成された本実施形態に係る空気浄化調和装置50を用いた空気浄化方法を説明する(請求項1に対応する)。
ファン80によって外気が矢印で示すように空気導入口53からケーシング52内に導入されると、先ず、プレフィルタ55で粗い塵などが除去された後、エアワッシャ56へ流入する。
【0018】
エアワッシャ56では、空気入口58から空気出口59に向かってエアワッシャ本体57内を流通する空気に、エアワッシャ本体57内に設けられた水噴霧室61において水噴霧室61内の空気流64とは逆方向に噴霧水63をノズル62から噴霧し、空気中の塵埃、有害ガスを除去するに当たり、Ca2+イオンを添加した噴霧水63を空気に噴霧し、空気中のSO2を水槽60内においてCaSO4にしてSO2を除去するとともに、水槽60内のSO2をCaSO4にして安定化し、噴霧水63中のSO2の含有率を低減し、効率よく空気中のSO2を除去することができる。
【0019】
水噴霧室61内を通過した空気に含まれる水滴などは、エリミネータ77により除去される。
そして、冷却コイル78、加熱コイル79により熱交換され、さらに、ケミカルフィルタ81によって空気中の有害成分が吸着された後、空気導出口54からケーシイング52外に連絡する例えばクリーンルームなどに給送される。
【0020】
ここで、噴霧水63中にCa2+イオンを添加する方法を説明する。
管路66に連絡する分岐管路68に設けた流量調整弁71を制御して、水槽60からの水の一部を分岐管路68に取り込み、CaCO3を充填したタンク69を通過させ、Ca2+イオンを添加した水を管路66へ導く。
これにより、管路66内をCa2+イオンを添加した水が循環ポンプ65により送り出される。
【0021】
この時、管路66に設けた電導度計67でCa2+イオン濃度に相当する量を計測し、その値が予め定められた量となるように、流量調整弁71を操作する。
なお、電導度計67を用いずに、流量調整弁71を操作して、CaCO3を充填したタンク69を流れる水量を、予め定めた流量に固定することができる。
次に、水槽60内で空気中から溶け込んだSO2がCaSO4として存在するための維持方法を説明する。
【0022】
空気中のSO2は、水に溶け込んで次の化学式(1)のように平衡になる。
【化1】
この平衡が右に進めば、空気中のSO2は水中に取り込まれ除去できる。そこで、SO4 2-の負イオンの相手としてCa2+の正イオンを添加すると、平衡は右に進み安定する。
【0023】
Ca2+イオンの添加方法として、次の化学式(2)の平衡を利用する。
【化2】
CaCO3はSO4 2-イオンにより弱酸であるCO3 2-イオンとSO4 2-イオンが置き換わり、次の化学式(3)に示す反応が起こる。
【化3】
ここで、CO2が発生するが、CO2は汚染物質ではないことと、微量であることから問題とはならない。例えば、半導体工場におけるクリーンルームに適用しても、CO2が半導体に悪影響を与えることはない。
【0024】
また、次の化学式(4)に示す平衡反応からCaSO4が粒子として析出してこないようにするために、CaSO4のイオン積の値よりイオン濃度が多くならないように、一定量排水し、新しい水をその分供給する。
すなわち、CaSO4のイオン積の値よりイオン濃度が多くならないようにするためには、数式(1)に示すように、新しい供給量(補給水量)を調整する。
【化4】
【数1】
以上のように、本実施形態によれば、外気中に含まれているSO2に対し、Ca2+イオンを添加した水を噴霧水63として噴霧し、空気中のSO2を水槽60内に導き、水槽60においてCaSO4のイオン積の値よりイオン濃度が多くならないように制御することにより、水槽60内にCaSO4が粒子として析出しないようにすることができる。
【0025】
このため、水槽60内に吸収したSO2が水中に導入されても、Ca2+イオンによりSO2を安定なCaSO4として水中に存在させることが可能となり、従来のように水中のSO2によって空気中のSO2を除去し難くなることが無くなる。
例えば、図1の空気浄化調和装置50において、外気の風量10,000m3/hr、SO2濃度10ppb(4×10-3mol/hr)とした場合、CaCO3の添加量は、SO2濃度と等モル(4×10-3mol/hr)となる。
【0026】
すなわち、CaCO3の添加量は、4×10-3mol/hr×100(CaCO3の分子量)=0.4g/hrである。
一方、水槽60内でCaSO4が粒子として析出しないためのCaSO4の濃度は、3.16×10-3mol/lである。
ここで、CaSO4のイオン積は、〔Ca2+〕〔SO4 2-〕=1.0×10-5mol/lである。
【0027】
図2は、循環ポンプ65とCaCO3を充填したタンク69との配列を変えた例を示す。
この場合にも、上記実施形態と同様の作用効果を奏することが可能である。
【0028】
【発明の効果】
請求項1の空気浄化方法においては、空気中の塵埃、有害ガスを除去するに当たり、噴霧水にCa2+イオンを添加するため、水槽とノズルとを循環ポンプにより循環する水に、CaCO3を添加して、空気中のSO2を除去し、かつ、水槽内にCaSO4が粒子として析出しないように、CaSO4のイオン濃度の値がイオン積を超えないように制御するので、空気中のSO2を水槽内においてCaSO4にしてSO2を除去するとともに、水槽内のSO2をCaSO4にして安定化し、噴霧水中のSO2の含有率を低減し、効率よく空気中のSO2を除去することができる。
【0029】
このため、従来の純水を用いた場合に比べて、同様の除去率を得るために必要な補給水量を1/1000にまで低減することができる。
しかも、CaSO4のイオン濃度がイオン積の値を超えないように制御できるので、水槽内にCaSO4が粒子として析出しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る空気浄化方法の一実施形態をエアワッシャを適用した空気浄化調和装置を用いて説明する説明図である。
【図2】 本発明に係る空気浄化方法の一実施形態をエアワッシャを適用した別の空気浄化調和装置を用いて説明する説明図である。
【図3】 従来のエアワッシャを適用した空気浄化調和装置を示す説明図である。
Claims (1)
- 空気入口から空気出口に向かってエアワッシャ本体内を流通する空気に、エアワッシャ本体内に設けられた水噴霧室において水噴霧室内の空気流とは逆方向に水をノズルから噴霧し、空気中の塵埃、有害ガスを除去する空気浄化方法において、
噴霧水にCa2+イオンを添加するため、水槽とノズルとを循環ポンプにより循環する水に、CaCO3を添加して、空気中のSO2を除去し、
かつ、水槽内にCaSO4が粒子として析出しないように、CaSO4のイオン濃度の値がCaSO4のイオン積を超えないように制御する
ことを特徴とする空気浄化方法。
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