JP7232428B2 - 気体処理装置 - Google Patents
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Description
筒状の筐体と、
酸素及び水分を含む被処理気体を前記筐体の内側に導入する吸気口と、
前記筐体の内側に収容され、放電用ガスが充填されてなり、第一方向に延伸する管体を含むエキシマランプと、
前記エキシマランプから出射された紫外線が照射された前記被処理気体を、前記筐体の外側に導出する排気口と、
前記第一方向から見たときに、前記管体を取り囲むように、又は前記管体を挟み込むように配置された遮風部材とを備え、
前記エキシマランプは、160nm以上180nm未満の範囲内に含まれる第一波長帯の成分を含む前記紫外線を出射する構成であり、
前記遮風部材は、少なくとも、前記管体の前記第一方向に係る端部のうちの前記吸気口に近い側の端部と、前記管体の前記第一方向の中央部との間の位置に配置されており、
前記遮風部材は、前記第一方向から見て前記管体を覆うように開口された第一開口部と、前記第一開口部よりも外側の領域であって、開口が設けられていない遮蔽部とを有し、
前記被処理気体は、前記第一開口部の内側に位置する前記管体と、前記遮蔽部の前記第一開口部側の内縁との間に設けられた離間領域を通じて、前記排気口に向かって通流することを特徴とする。
前記第一方向から見て前記管体を覆うように開口された第一開口部と、前記第一開口部よりも外側の領域であって、開口が設けられていない遮蔽部とを有し、
前記第一開口部の内側に位置する前記管体と、前記遮蔽部の前記第一開口部側の内縁との離間距離が1mm以上10mm以下であるものとしても構わない。
前記遮風部材は、前記第一方向に離間して2つ以上が配置され、
前記第一方向に隣接する2つの前記遮風部材のうちの前記吸気口に近い側に位置する第一遮風部材が備える前記第一開口部の少なくとも一部と、前記2つの前記遮風部材のうちの前記排気口に近い側に位置する第二遮風部材が備える前記遮蔽部とが、前記第一方向から見たときに、互いに重なり合うものとしても構わない。
前記第一開口部は、回転非対称な形状を有し、
前記第一遮風部材を所定の角度だけ回転すると、前記第一遮風部材が備える前記遮蔽部の前記第一開口部側の内縁と、前記第二遮風部材が備える前記遮蔽部の前記第一開口部側の内縁とが、前記第一方向から見たときに重なり合うものとしても構わない。
前記第一方向から見たときに、前記管体を挟んで離間した2箇所以上の位置に配置された、開口が設けられていない遮蔽部と、
2箇所以上の前記遮蔽部に挟まれた空間領域である第一開口部とを有してなり、
前記第一開口部内に位置する前記管体と、前記遮蔽部の前記第一開口部側の外縁との離間距離が1mm以上10mm以下であるものとしても構わない。
前記第一方向に隣接する2つの前記遮風部材のうちの前記吸気口に近い側に位置する第一遮風部材が備える前記第一開口部の少なくとも一部と、前記2つの前記遮風部材のうちの前記排気口に近い側に位置する第二遮風部材が備える前記遮蔽部とが、前記第一方向から見たときに、互いに重なり合うものとしても構わない。
前記第一方向に離間して2つ以上が配置されており、
前記第一方向から見て前記管体を覆うように開口された第一開口部と、
前記第一開口部よりも外側の領域であって、開口が設けられていない遮蔽部と、
前記遮蔽部の領域内において、部分的に複数の開口が分散して設けられた第二開口部とを備え、
前記吸気口に最も近い位置に配置された前記遮風部材に設けられた前記第二開口部は、前記第一方向に関して、少なくともいずれか一つの前記遮風部材に設けられた前記遮蔽部と、少なくとも一部分が重なり合う位置に配置されているものとしても構わない。
複数の前記第二開口部は、前記遮風部材の前記面上において同心円状に配置されているものとしても構わない。この場合、遮風部材を単に回転させることで、複数の遮風部材に設けられた第二開口部同士の相対的な位置関係を調整することができる。
すなわち、前記気体処理装置は、
前記第一方向と交差する方向を長手方向とする長尺形状を示し、前記第一方向に離間して配置された複数の前記エキシマランプを備え、
複数の前記エキシマランプのうち、少なくとも2本の前記エキシマランプは、前記長手方向に係る部分が、異なる前記遮風部材に設けられた前記長手方向に平行な方向に延伸する形状を示す前記第一開口部内に位置するように配置されることができる。
前記遮風部材が、複数の前記エキシマランプのそれぞれが備える前記管体を取り囲むように、又は前記管体を挟み込むように配置されているものとしても構わない。
本発明の気体処理装置の第一実施形態について、説明する。
図1は、本実施形態の気体処理装置の構造を模式的に示す断面図である。図2は、図1内の領域A1部分を拡大した模式的な斜視図である。
本実施形態の気体処理装置1によれば、従来の装置と比べて悪臭成分の分解性能が向上する点につき、以下において説明する。
O2 + hν(λ1) → O(1D) + O(3P) ‥‥(1)
O(3P) + O2 → O3 ‥‥(2)
O(1D) + H2O → ・OH + ・OH ‥‥(3)
気体処理装置1は、複数本のエキシマランプ10を備えていても構わない(図7A、図7B参照)。図7Aは、気体処理装置1が、2本のエキシマランプ10を備える場合において、遮風部材20aの近傍のみを抽出して模式的に図示した斜視図である。また、図7Bは、気体処理装置1が、4本のエキシマランプ10を備える場合において、遮風部材20aの近傍のみを抽出して模式的に図示した斜視図である。いずれの場合においても、遮風部材20aは、エキシマランプ10の本数に応じた数の第一開口部21を備え、各エキシマランプ10が各第一開口部21を貫通するように配置されるものとして構わない。
本発明の気体処理装置の第二実施形態について、第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
本実施形態の気体処理装置1の変形例について説明する。
本発明の気体処理装置の第三実施形態について、説明する。
図11は、本実施形態の気体処理装置の構造を模式的に示す断面図である。気体処理装置1は、筐体3と、吸気口5と、エキシマランプ10と、排気口7と、複数枚の遮風部材20(20a,20b,20c,20d,20e)とを備える。なお、以下では、吸気口5から排気口7に向かう方向をX方向とし、このX方向に直交する平面をYZ平面として規定する。図11には、X、Y、及びZの3方向が、気体処理装置1と共に図示されている。ここでは、X、Y、及びZの3方向が、右手系の座標系であるとして示されている。
本実施形態の気体処理装置1によれば、従来の装置と比べて悪臭成分の分解性能が向上する点につき、以下において説明する。
O2 + hν(λ1) → O(1D) + O(3P) ‥‥(1)
O(3P) + O2 → O3 ‥‥(2)
O(1D) + H2O → ・OH + ・OH ‥‥(3)
O3 + hν(λ2) → O2 + O(1D) ‥‥(4)
O2 + hν (185nm) → O(3P) + O(3P) ‥‥(5)
O3 + hν (254nm) → O2 + O(1D)・・・(6)
本実施形態の気体処理装置1の変形例について、図面を参照して説明する。なお、各変形例同士を組み合わせることで気体処理装置1を実現することも可能である。
本発明の気体処理装置の第四実施形態について、上記各実施形態と異なる箇所のみを説明する。
本実施形態の気体処理装置1の変形例について、図面を参照して説明する。なお、各変形例同士を組み合わせることで気体処理装置1を実現することも可能である。
本発明に係る気体処理装置1によれば、従来構成よりも処理能力が向上する点につき、実施例を参照して説明する。
第一実施形態の気体処理装置1(実施例1-1)、第二実施形態の気体処理装置1(実施例1-2)、第三実施形態の気体処理装置1(実施例1-3)、及び、気体処理装置1から遮風部材20を取り外した装置(比較例1-1)による、処理対象物質の分解能力をシミュレーションによって評価した。
・筐体3の吸気口5側のYZ平面の断面積:7854mm2
・筐体3の排気口7側のYZ平面の断面積:7854mm2
・筐体3のX方向に係る長さ:485mm
・エキシマランプ10のX方向に係る長さ:185mm(ベース部35を含む)、115mm(ベース部35を除く管体14)
・エキシマランプ10のYZ平面上の外径に係る長さ(直径):16mm
・エキシマランプ10の吸気口5側の端部と、筐体3の吸気口5との離間距離:500mm
・エキシマランプ10の排気口7側の端部と、筐体3の排気口7との離間距離:500mm
・エキシマランプ10の管体14内に充填された放電用ガス:Xe
・X方向に離間して配置される遮風部材20の枚数:2枚(20a,20b)
・遮風部材20のYZ平面上の寸法:半径48mmの円形状
・遮風部材20のX方向に係る長さ(厚み):2mm
・遮風部材20の遮蔽部23とエキシマランプ10との離間距離:最大値5mm、最小値3mm
・X方向に関して、エキシマランプ10の吸気口5側の端部と、吸気口5側の遮風部材20aとの離間距離:50mm
・X方向に関して、吸気口5側の遮風部材20aと排気口7側の遮風部材20bとの離間距離:145mm
・X方向に関して、排気口7側の遮風部材20bと、エキシマランプ10の排気口7側の端部との離間距離:100mm
・X方向に離間して配置される遮風部材20の枚数:4枚(20a,20b,20c,20d)
・各遮風部材20が有する遮蔽部23の数:2枚
・遮風部材20のYZ平面上の寸法:遮蔽部23と第一開口部21と合わせると、半径80mmの円形状(図10A参照)
・遮蔽部23のX方向に係る長さ(厚み):2mm
・各遮風部材20が有する遮蔽部23同士の離間距離(図10A参照):26mm
・各遮風部材20が有する遮蔽部23とエキシマランプ10との離間距離:5mm
・X方向に関して、エキシマランプ10の吸気口5側の端部と、吸気口5側の遮風部材20aとの離間距離:100mm
・X方向に関して、遮風部材20aと遮風部材20bとの離間距離:34mm
・X方向に関して、遮風部材20bと遮風部材20cとの離間距離:34mm
・X方向に関して、遮風部材20cと遮風部材20dとの離間距離:34mm
・X方向に関して、排気口7側の遮風部材20dと、エキシマランプ10の排気口7側の端部との離間距離:100mm
・X方向に離間して配置される遮風部材20の枚数:3枚(20a,20b,20c)
・遮風部材20のYZ平面上の寸法:半径70mmの円形状(図12A参照)
・遮風部材20のX方向に係る長さ(厚み):2mm
・遮風部材20の遮蔽部23とエキシマランプ10との離間距離:10mm
・遮風部材20が有する第二開口部22:面積50mm2で放射状に6箇所形成
・X方向に関して、エキシマランプ10の吸気口5側の端部と、吸気口5側の遮風部材20aとの離間距離:100mm
・X方向に関して、吸気口5側の遮風部材20aと排気口7側の遮風部材20bとの離間距離:35mm
・X方向に関して、遮風部材20bと遮風部材20cとの離間距離:35mm
・X方向に関して、排気口7側の遮風部材20cと、エキシマランプ10の排気口7側の端部との離間距離:150mm
遮風部材20を備えない点を除けば、各実施例1-1~1-3の気体処理装置1と共通の条件とした。
実施例1-1~1-3、及び比較例1-1の各気体処理装置に対し、エキシマランプ10を同一の照度で点灯しながら、1ppmのHCHOを含む被処理気体G1を100LPM(L/分)の流量で吸気口5から筐体3内に導入した。そして、排気口7側から取り出された処理済の気体G2に含まれるHCHOの濃度を評価した。評価結果を下記表1に示す。
下記の実験ユニットを用いて、実際に実験を行った。実験ユニットは、以下の表2の通りである。
《ステップS1》φ10の穴が開いた、容積110リットルの実験用容器に、気体処理装置1を模擬した実験ユニット#1、VOCモニタ(理研計器(株)製、商品名「Tiger」、11.7eVランプタイプ)、及び撹拌用のファンを設置した。実験ユニット#1の排気口7から排気される気体がVOCモニタによって検出できるように配置した。なお、実験ユニット#1は、第三実施形態の気体処理装置1が用いられた。
実験ユニット#1を実験ユニット#2~#5に代えて、実施例1と同様に、上記各ステップS1~S6を実行し、VOCモニタの指示値を記録した。なお、実施例2-2、比較例2-2、及び比較例2-3の各ユニットが備える遮風部材としては、いずれも、実施例2-1と同様に、第二開口部22を有する遮風部材20(図12A参照)が用いられた。
実験ユニットを実験用容器に入れないこと以外は、実施例1と同様にして、VOCモニタの指示値を記録した。ホルムアルデヒド(以下、「HCHO」と記載)が時間の経過と共に自然的に分解するため、この分解速度を検出することで比較基準を設定する意図で、この参考例に係るデータが取得されている。
図23は、上記の方法で記録された指示値の比較結果を示すグラフである。図23において、横軸は運転時間を示し、縦軸はVOCモニタの指示値を示す。図23によれば、実施例2-1~2-2、比較例2-1~2-3共に、参考例と比べるとHCHOの分解速度が速く、分解効果を有していることが分かる。
以下、別実施形態につき説明する。
3 : 筐体
5 : 吸気口
6 : ファン
7 : 排気口
10 : エキシマランプ
10G : 放電用ガス
11 : 外部電極(第一電極)
12 : 内部電極(第二電極)
13 : 発光管
14 : 管体
14a,14b : 管体
15 : 第一封止部
16 : 第二封止部
17 : 金属箔
18 : 外部リード
19 : 光路部
20 : 遮風部材
20a,20b,20c,20d,20e : 遮風部材
21 : 第一開口部
22 : 第二開口部
23 : 遮蔽部
35(35a,35b) : ベース部
G1 : 被処理気体
G2 : 処理後の気体
L1 : エキシマランプからの出射光(紫外線)
Claims (5)
- 筒状の筐体と、
酸素及び水分を含む被処理気体を前記筐体の内側に導入する吸気口と、
前記筐体の内側に収容され、放電用ガスが充填されてなり、第一方向に延伸する管体を含むエキシマランプと、
前記エキシマランプから出射された紫外線が照射された前記被処理気体を、前記筐体の外側に導出する排気口と、
前記第一方向から見たときに、前記管体を取り囲むように、又は前記管体を挟み込むように配置された遮風部材とを備え、
前記エキシマランプは、160nm以上180nm未満の範囲内に含まれる第一波長帯の成分を含む前記紫外線を出射する構成であり、
前記遮風部材は、少なくとも、前記管体の前記第一方向に係る端部のうちの前記吸気口に近い側の端部と、前記管体の前記第一方向の中央部との間の位置に配置されており、
前記遮風部材は、前記第一方向から見て前記管体を覆うように開口された第一開口部と、前記第一開口部よりも外側の領域であって、開口が設けられていない遮蔽部とを有し、
前記遮風部材は、前記筐体の内壁に固定されており、
前記被処理気体は、前記遮風部材と前記筐体の内壁との間を通流せず、前記第一開口部の内側に位置する前記管体と、前記遮蔽部の前記第一開口部側の内縁との間に設けられた離間領域を通じて、前記排気口に向かって前記第一方向に通流することを特徴とする、気体処理装置。 - 前記遮風部材は、前記第一方向に離間して2つ以上が配置され、
前記第一方向に隣接する2つの前記遮風部材のうちの前記吸気口に近い側に位置する第一遮風部材が備える前記第一開口部の少なくとも一部と、前記2つの前記遮風部材のうちの前記排気口に近い側に位置する第二遮風部材が備える前記遮蔽部とが、前記第一方向から見たときに、互いに重なり合うことを特徴とする、請求項1に記載の気体処理装置。 - 前記第一開口部の内側に位置する前記管体と、前記遮蔽部の前記第一開口部側の内縁との離間距離が1mm以上10mm以下であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の気体処理装置。
- 前記放電用ガスは、Xeを含み、
前記エキシマランプから出射される前記紫外線は、160nm以上180nm未満の範囲内に含まれる第一波長帯の成分と、180nm以上200nm未満の範囲内に含まれる第二波長帯の成分とを含むことを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載の気体処理装置。 - 複数の前記エキシマランプを備え、
前記遮風部材が、複数の前記エキシマランプのそれぞれが備える前記管体を取り囲むように、又は前記管体を挟み込むように配置されていることを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載の気体処理装置。
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