5787136 空気浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5787136

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年9月30日

(54)【発明の名称】空気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/18 20060101AFI20150910BHJP

   B01J 19/32 20060101ALI20150910BHJP

   A61L 9/16 20060101ALN20150910BHJP

   A61L 9/01 20060101ALN20150910BHJP

【ＦＩ】

   B01D53/18 130

   B01J19/32

   !A61L9/16 Z

   !A61L9/01 E

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-85577(P2011-85577)

(22)【出願日】2011年4月7日

(65)【公開番号】特開2012-217581(P2012-217581A)

(43)【公開日】2012年11月12日

【審査請求日】2014年3月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 良延

(72)【発明者】

【氏名】白谷 毅

(72)【発明者】

【氏名】小松原 正幸

(72)【発明者】

【氏名】長谷部 弥

【審査官】 山本 吾一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０１６０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１３１７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３００１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２５２７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０７９０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０４９１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／１４

Ｂ０１Ｊ １９／３２

Ａ６１Ｌ ９／００

Ｂ０１Ｄ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クリーンルームを対象としてその室内空気を浄化するための空気浄化装置であって、
処理対象空気を下部から導入し上部から導出する充填塔と、
前記充填塔内に充填されて処理対象空気が接触しつつ上向き流として通過可能かつ浄化水を保水可能な親水性を有する充填材と、
前記充填材の上方から浄化水を噴霧して該浄化水を前記充填材に保水せしめる浄化水供給機構とを具備してなり、
処理対象空気を前記充填材に接触させつつ前記充填塔内を通過させることにより、処理対象空気中の汚染物質を前記充填材が保水している浄化水に溶解せしめて処理対象空気を浄化する構成とし、
前記充填材は、布材とメッシュ材とを熱融着してなる成型布と、メッシュ材を波形に成型してなるスペーサとが交互に積層されてなり、前記成型布と前記スペーサとが縦姿勢とされた状態で前記充填塔内に配置されていて、
前記スペーサに形成されている波形が水平な横波とされていることを特徴とする空気浄化装置。

【請求項2】

請求項１記載の空気浄化装置であって、
前記浄化水供給機構はオゾン水を含む浄化水を供給可能に構成されていることを特徴とする空気浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はクリーンルームを対象としてその室内空気を浄化するための空気浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の空気浄化装置としては、たとえば特許文献１に示されるように、多段水スプレー方式によってクリーンルーム内の有機物を除去し、清浄化した空気をクリーンルームに戻す構成のものが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３９４１０２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来の空気浄化装置は、
・液ガス比（処理対象空気量に対する浄化水所要量の比）がたとえば3〜4L/m³程度と大きく、しかも多量の浄化水を循環使用するためにポンプ動力に要するエネルギー使用量が大きい、
・液ガス比が大きいにも関わらず除去効率が必ずしも良くない、
・空気中の有機物を水で除去する場合、微生物の繁殖が著しくメンテナンス費用が嵩む、
・微生物対策として配管経路に水フィルタを設置したり、循環水槽に殺菌灯が必要となるなど、除去装置が複雑になりコスト高である、
といった問題がある。

【0005】

上記事情に鑑み、本発明はイニシャルコストおよびランニングコストの軽減を図りつつ優れた浄化効果の得られる有効適切な空気浄化装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１記載の発明は、クリーンルームを対象としてその室内空気を浄化するための空気浄化装置であって、処理対象空気を下部から導入し上部から導出する充填塔と、前記充填塔内に充填されて処理対象空気が接触しつつ上向き流として通過可能かつ浄化水を保水可能な親水性を有する充填材と、前記充填材の上方から浄化水を噴霧して該浄化水を前記充填材に保水せしめる浄化水供給機構とを具備してなり、処理対象空気を前記充填材に接触させつつ前記充填塔内を通過させることにより、処理対象空気中の汚染物質を前記充填材が保水している浄化水に溶解せしめて処理対象空気を浄化する構成とし、前記充填材は、布材とメッシュ材とを熱融着してなる成型布と、メッシュ材を波形に成型してなるスペーサとが交互に積層されてなり、前記成型布と前記スペーサとが縦姿勢とされた状態で前記充填塔内に配置されていて、前記スペーサに形成されている波形が水平な横波とされていることを特徴とする。

【0009】

請求項２記載の発明は、請求項１記載の空気浄化装置であって、前記浄化水供給機構はオゾン水を含む浄化水を供給可能に構成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明の空気浄化装置は、充填塔内に充填した充填材に浄化水を保水せしめ、その充填材に処理対象空気を接触させつつ通過させることによって、汚染物質を充填材が保水している浄化水に溶解させて除去するので、優れた浄化性能が得られることはもとより、従来一般の水スプレー方式の浄化装置に比べて構成が簡便であり、また少量の浄化水を充填材に対して単に噴霧すれば良いので浄化水の所要水量が格段に少なくて済み、そのためのポンプ動力も大幅に削減でき、したがってイニシャルコストおよびランニングコストを十分に軽減できるものである。
特に、浄化水にオゾン水を添加可能に構成することによって微生物の繁殖も有効に防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態である空気浄化装置およびそれを備えた空調設備全体の概要を示す図である。

【図2】同、空気浄化装置における充填材の概要を示す図である。

【図3】同、空気浄化装置の実施例による効果を示す図である。

【図4】同、空気浄化装置の実施例による効果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の空気浄化装置の実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
図１は本発明の空気浄化装置１０を備えた空調設備１の全体概略構成を示すものである。この空調設備１はクリーンルームを対象とするもので、図１に示すように本実施形態の空気浄化装置１０の前段および後段に一次空調機２および二次空調機５を備え、処理対象空気であるクリーンルームからのリターン空気ＲＡを一次空調機２においてＨＥＰＡフィルタ３に通して微生物粒子を除去するとともに、冷却コイル４に通して露点温度まで冷却した後、本実施形態の空気浄化装置１０に導入して汚染物質を除去し、それを通過して浄化された空気を二次空調機５が備えるファン６により送風してＨＥＰＡフィルタ７に通すとともに必要に応じて加熱コイル８により所望温度に調整したうえで、給気ＳＡとしてクリーンルームに戻るように循環させることを基本とする。

【0013】

上記の空調設備１に備えられている本実施形態の空気浄化装置１０は、処理対象空気としてのリターン空気ＲＡを下部から導入し上向き流として上部から導出する充填塔１１と、充填塔１１内に充填されて処理対象空気が接触しつつ通過可能かつ浄化水を保水可能な親水性を有する充填材１２と、その充填材１２の上方から浄化水を噴霧して充填材１２に浄化水を保水せしめる浄化水供給機構２０とを具備するものである。
なお、図示例の充填塔１１内には最下部に整流板３０が設置され、最上部にはエリミネータ３１が設置されている。また、充填塔１１の下方には充填材１２から流下ないし滴下する浄化水を受けて回収するための排水槽３２が設けられている。

【0014】

本実施形態の空気浄化装置１０において用いる充填材１２としては、図２（ａ）に示すように、ポリエステルからなる布材1３ａとポリプロピレンからなるメッシュ材１３ｂとを一体に熱融着してなる成型布１３と、ポリプロピレンからなるメッシュ材を波形に成型してなるスペーサ１４とが交互に積層されてなるもので、処理対象空気が十分に接触しつつかつ低圧力損失で支障なく通過可能なものである。

【0015】

上記のポリエステルからなる布材１３ａとしては、糸の撚り数が大きく、布の織り方を梨地組織とし、布の仕上げ工程で溶解減量化を図り、空隙率を高くすることで親水性に優れるポリエステル布が好適に採用可能である。
なお、同様に親水性に優れる布材として木綿材を用いることも考えられるが、本実施形態で使用する充填材は親水性のみならずオゾンに対する耐久性も必要であるので、その点で木綿材は適当ではなく上記のようにポリエステル布が最適である。

【0016】

そして、本実施形態では、図２（ａ）に示すように上記の成型布１３と上記のスペーサ１４とをいずれも縦姿勢とし、かつスペーサ１４に形成されている波形を水平な横波１４ａとした状態で（つまり波形を水平横方向に形成した状態で）、それらを交互に積層して（ｂ）に示すように底部に保持メッシュ１５ａを有する角形筒状の収納容器１５内に収納することにより、それら成型布１３とスペーサ１４とを多重に積層した１ユニットの充填材１２を構成し、それを充填塔１１内に交換可能な状態で装着するようにしている。
なお、スペーサ１４に形成されている波形を鉛直な縦波として形成することでも良く、その場合は処理対象空気が縦波に沿ってそのまま上方に流れるので圧力損失の点では有利であるが、上記のように波形を横波１４ａとして形成した方が浄化水の保水性の点で有利であるし、また処理対象空気に対する充填材１２の接触面積をより大きく確保できるので、その点で上記のように波形を横波１４ａとすることが好適である。

【0017】

一方、浄化水供給機構２０は、熱交換器２１と、給水ポンプ２２と、オゾン水発生機２３と、噴霧ノズル２４とを具備し、熱交換器２１によって処理対象空気の露点温度まで冷却された浄化水を給水ポンプ２２によってオゾン発生機２３に通し、オゾン水を添加した浄化水を給水管路２５によって噴霧ノズル２４に供給して充填材１２の上方から噴霧することによって、オゾン水を含む浄化水を充填材１２に保水せしめるようになっている。

【0018】

なお、上記のオゾン発生機２３としては、浄化水を直接的に電解してオゾンを発生させる方式のものが好適に採用可能であるが、気中の酸素をオゾン化して浄化水に溶解させる方式のものも採用可能である。
また、充填塔１１へ給水する浄化水中のオゾン濃度はたとえば1.5〜5ppm程度の低濃度で良く、オゾン水を浄化水に対して必ずしも常時連続的に添加することなく間欠的ないし断続的に添加することでも良いが、いずれにしてもオゾン水の添加量やその濃度を調整可能としておくことが好ましい。そのためには、図示例のようにオゾン水発生機２３にバイパス管路２６およびそれを開閉する電磁弁２７を備えておいて、オゾン水発生機２３を間欠的ないし断続的に運転して浄化水へのオゾン水の添加量やその濃度を最適に調整するように構成としておくと良い。あるいは、それに代えて、オゾン水を貯留するオゾン水槽を別途設けておいて、そこから浄化水に対してオゾン水を適宜供給することによってオゾン水の添加量や濃度を調整するようにしても良い。

【0019】

上記構成の空気浄化装置１０は、充填塔１１内において処理対象空気が上向き流として充填材１２を通過する際に、処理対象空気中の汚染物質が充填材１２に保水されている浄化水に自ずと接触し、それにより汚染物質が浄化水に溶解して除去されることにより処理対象空気が浄化される。
すなわち、処理対象空気であるクリールームからのリターン空気ＲＡは一次空調機２から充填塔１１の下部に導入され、整流板３０により整流されて均一流となって上方に向かって流れて充填材１２を通過するが、その際に浄化水を保水していて濡れ面となっている充填材１２の表面に接触して汚染物質（特に有機物）が浄化水に溶解し、それにより処理対象空気が浄化される。
浄化された空気はエリミネータ３１により微細な水滴が除去されて充填塔１１の上部から導出され、二次空調機５によりクリーンルームに循環する。
一方、充填材１２に噴霧された浄化水は、充填材１２に保水された状態で次第に流下ないし滴下していきつつ処理対象空気と向流接触して上記のように汚染物質を溶解し、汚染物質を溶解した浄化水は最終的には充填塔１１の下部から排水槽３２に回収されて適宜処理され排水される。

【0020】

本実施形態の空気浄化装置１０によれば、処理対象空気を充填材１２に保水せしめた浄化水に接触させてその浄化水に汚染物質を溶解させて除去するので、充填材１２に対して少量の浄化水を噴霧して保水させることのみで、以下に示す実施例で実証されるように優れた浄化効果が得られるものである。

【0021】

（実施例１）
梨地組織のポリエステルからなる布材１３ａと20メッシュのポリプロピレンからなるメッシュ材１３ｂとを熱融着させた成型布１３と、10メッシュのポリプロピレンからなるメッシュ材に横波１４ａを形成したスペーサ１４とを積層した充填材１２を用いる。充填材１２の断面サイズは294mm×294mmとし、その長さ（高さ）を300mm、600mm、900mm、1200mmの４種とした。
処理対象空気量を7.9m³/min、浄化水の噴霧量を0.62L/min（液ガス比は約0.08L/m³）、充填塔１１内の通過風速を1.5m/sとした。

【0022】

浄化対象の汚染物質を空気中の有機溶剤PGMEA（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）成分とした場合における除去性能とドレン温度との関係を図３に示す。図中の直線は充填材１２の長さが300mm、900mm、1200mmの場合における回帰直線である。
本実施例では、ドレン温度が13.5℃の場合において、充填材長さ900mmで除去率80%、充填材長さ1200mmで除去率85%が得られた。また、充填材長さ600mmでは70%程度、300mmでも60%程度の除去率が得られた。
有機溶剤の気液平衡におけるヘンリー定数は吸収液体温度が低いほど小さくなることが知られているので、本実施例による測定結果の除去率はドレン温度に依存しており、吸収理論に整合していることが確認された。

【0023】

なお、上記実施例１に対する比較例として、充填材サイズが同じく294mm×294mm、長さ900mmのユニットに一般の充填塔で使用される汎用のボール状充填材（φ27mm）を充填して同一条件で処理した場合、除去率は35%程度に過ぎず、本発明の空気除去装置の除去性能は格段に優れていることが確認された。

【0024】

（実施例２）
図１に示した空気浄化装置１０において充填材１２は上記実施例１と同様のものとし、充填材１２の断面サイズを300mm×300mm、長さ900mmとしたユニットを8本設置し、処理空気量65.9m³/min、浄化水の噴霧量6.2L/min（液ガス比は約0.09L／m³）、塔内風速を1.5m/sとした場合、ドレン温度10℃においてPGMEA成分の除去率は90%であり、実施例１と同様に従来の充填材による場合に比べて格段に優れた除去率が得られた。

【0025】

（実施例３）
図１に示した空気浄化装置１０において充填材１２は実施例２と同様のものとし、PGMEAを含む空気処理量57.3m³/min、浄化水の噴霧量8L/min（液ガス比は約0.14L/m³）、塔内風速1.3m/sとし、オゾン水発生機２３を使用してオゾン水を間欠的に噴霧した場合（濃度1.5ppmのオゾン水を含む浄化水と、オゾン水を含まない浄化水とを12時間ごとに交互に噴霧した場合）、ドレン中の微生物濃度を継続的に測定した。
その結果、図４に示すように400日間にわたって細菌濃度、真菌濃度のいずれも100cfu/mL以下であった。400日後に充填材を観察したところ、充填材は清浄で微生物の付着は全く見られなかった。このことから、濃度1.5ppmのオゾン水を間欠噴霧することで微生物繁殖を防止できることが確認できた。

【0026】

以上のように、本発明の空気浄化装置は従来一般の浄化装置に比較して格段に優れた浄化性能が得られることはもとより、処理対象空気を単に充填塔１１内を上向き流として通過させ、かつ充填塔１１内の充填材１２に対して少量の浄化水を噴霧して保水せしめるだけの簡便な構成であるので、従来一般の水スプレー方式の浄化装置に比べて構成が遙かに簡便であってイニシャルコストを軽減できるものである。

【0027】

特に本発明の空気浄化装置は、従来の多段水スプレー方式の浄化装置に比べて浄化水の所要水量を大きく削減し得て効率的な運転が可能であり、したがってランニングコストを十分に軽減し得るものである。
すなわち、従来の多段水スプレー方式の浄化装置では多量の浄化水を処理対象空気に対して直接的に噴霧することで浄化効果を得るものであるから、多量の浄化水を必要とするばかりでなく多量の浄化水を循環使用するために多大なポンプ動力を必要とするのに対し、本発明の空気浄化装置は浄化水を保水せしめた充填材１２に処理対象空気を接触させつつ通過させるものであり、したがって多量の浄化水を循環使用することなく少量の浄化水をワンパス方式で単に充填材１２に対して補給水として噴霧するだけで十分である。
それ故に、本発明によれば浄化水の所要量を大幅に削減し得て、液ガス比を従来の3〜4L/m³程度から上記実施例のように0.08L/m³程度と従来の1/30程度にまで大幅に削減できるし、そのためのポンプ動力もわずかで済み、したがってランニングコストを十分に軽減可能である。

【0028】

しかも、上記実施形態のように浄化水供給機構２０にオゾン水発生機２３を備えて浄化水にオゾン水を添加可能に構成することによって、微生物の繁殖を有効に防止でき、それにより空気浄化装置１０を長期にわたって連続運転することも可能であるから、この点においても保守費を軽減することができ、高度の清浄度が要求されるクリーンルームに適用する空気浄化装置として極めて有効なものである。

【0029】

以上で本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜の設計的変更や応用が可能である。

【0030】

たとえば、空気浄化装置１０の構成要素である充填塔１１の形態や大きさ、その内部に充填する充填材１２の具体的な仕様、浄化水供給機構２０の構成等、各部の具体的な構成は、除去すべき汚染物質の種類や汚染程度、要求される清浄度、処理風量その他の諸条件を考慮して最適な処理を行い得るように最適設計すれば良い。

【0031】

特に、浄化水供給機構２０は充填材１２に対して必要最小限の浄化水を噴霧してそれに保水させることが可能なものであれば良いから、その限りにおいて浄化水供給機構２０の構成は任意に設計可能である。
なお、浄化水供給機構２０には上記実施形態のようにオゾン水発生機２３を備えることが好ましく、それにより微生物の繁殖を有効に防止できるのでそのように構成することが最適ではあるが、微生物の繁殖が想定されないような場合等においてオゾン水発生機２３が不要であれば省略しても差し支えない。

【0032】

また、本発明の空気浄化装置は上記実施形態のようにクリーンルームを対象とする空調設備１に組み込んで使用することが現実的であるが、必ずしもそうすることはなく、処理対象空気の循環手段を別途用意すれば本発明の空気浄化装置を単独で使用することも可能である。
勿論、本発明の空気浄化装置を上記のように空調設備に組み込む場合においても、その空調設備全体の構成は、処理対象空気を本発明の空気浄化装置に通しつつ循環させる構成とする限りにおいて任意である。

【符号の説明】

【0033】

１ 空調設備
２ 一次空調機
３ ＨＥＰＡフィルタ
４ 冷却コイル
５ 二次空調機
６ ファン
７ ＨＥＰＡフィルタ
８ 加熱コイル
１０ 空気浄化装置
１１ 充填塔
１２ 充填材
１３ 成型布
１３ａ 布材（ポリエステル）
１３ｂ メッシュ材（ポリプロピレン）
１４ スペーサ（ポリプロピレン）
１４ａ 横波
１５ 収納容器
１５ａ 保持メッシュ
２０ 浄化水供給機構
２１ 熱交換器
２２ 給水ポンプ
２３ オゾン水発生機
２４ 噴霧ノズル
２５ 給水管路
２６ バイパス管路
２７ 電磁弁
３０ 整流板
３１ エリミネータ
３２ 排水槽

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】