空気清浄化装置及びこの装置を用いた空気の清浄化方法
【課題】空気中のＶＯＣ等の汚染物質を少ないスペースでも簡単に除去することができる小型の清浄化装置及びこの装置を用いた清浄化方法を提供する。
【解決手段】空気導入口（ａ）と、汚染物質を含む空気に水性薬剤を噴霧するためのノズル（ｂ）と、デミスター（ｃ）と、回収口（ｄ）とを備えるチャンバー（Ａ）と、薬剤槽（Ｂ）と、前記水性薬剤をノズル（ｂ）に供給するためのポンプ（Ｃ）と、前記汚染物質を含む空気をチャンバー（Ａ）に供給するためのブロワ（Ｄ）とを配置し、空気導入口（ａ）の設置面以外の少なくとも２つの面に、前記水性薬剤を円錐状に噴霧することが可能なノズル（ｂ）をそれぞれ１個以上設置すること、及び前記デミスター（ｃ）を空気導入口（ａ）及びノズル（ｂ）を設置した面以外の面に設置した空気清浄化装置及びこれを用いた空気の清浄化方法に関する。
【解決手段】空気導入口（ａ）と、汚染物質を含む空気に水性薬剤を噴霧するためのノズル（ｂ）と、デミスター（ｃ）と、回収口（ｄ）とを備えるチャンバー（Ａ）と、薬剤槽（Ｂ）と、前記水性薬剤をノズル（ｂ）に供給するためのポンプ（Ｃ）と、前記汚染物質を含む空気をチャンバー（Ａ）に供給するためのブロワ（Ｄ）とを配置し、空気導入口（ａ）の設置面以外の少なくとも２つの面に、前記水性薬剤を円錐状に噴霧することが可能なノズル（ｂ）をそれぞれ１個以上設置すること、及び前記デミスター（ｃ）を空気導入口（ａ）及びノズル（ｂ）を設置した面以外の面に設置した空気清浄化装置及びこれを用いた空気の清浄化方法に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の汚染物質を除去する空気清浄化装置及びこれを用いた空気清浄化方法に関し、特にチャンバー内で薬剤を噴霧し、ＶＯＣ等の汚染物質を薬剤で被覆し落下させることにより、空気中から汚染物質を除去する空気清浄化装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗料や溶剤に含まれるトルエン、キシレン、酢酸ブチルなどの揮発性有機化合物（以下ＶＯＣという）が大気中に放出されると、発ガン性が指摘されている浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）や光化学スモッグの原因物質になる。環境省によると、２０００年度で国内の施設から１５０万トンの揮発性有機化合物が排出され、工場や屋外作業場からの排出が大部分を占めている。
排ガス中の揮発性有機化合物は、大気汚染の観点から確実に処理することが必要であるが、従来はエネルギーを浪費する燃焼法が一般的であった。この燃焼法は、省エネルギーが重要視される時代では、エネルギーを浪費する上にランニングコストが高いことから、環境が重視される時代に適合する排ガス処理方式とは言えない。
そこで内部を改良した排気ダクトを用いるダクト法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
しかし、このダクト法は、排気風量に対し大きい設備と広いスペース等が必要である。
【特許文献１】特開２００７−２３７１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、従来有効な技術が存在しなかった空気中のＶＯＣ等の汚染物質を小型の装置を用いて、少ないスペースでも簡単に除去する装置及び方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、空気中の汚染物質と薬剤との接触効率を上げるには、空気風速を遅くし、チャンバー内の気流を改善する必要があることから、従来技術のうち、静圧がかからず風速を遅くすることができるチャンバー方式に着目し、種々検討を行った結果、本発明を完成させるに至ったものである。
すなわち本発明は、空気導入口（ａ）と、汚染物質を含む空気に水性薬剤を噴霧するためのノズル（ｂ）と、前記噴霧した水性薬剤を捕捉して外部への流出を防ぎ、かつ清浄化された空気を排出するためのデミスター（ｃ）と、汚染物質を回収するための回収口（ｄ）とを備えるチャンバー（Ａ）と、前記水性薬剤を充填してなる薬剤槽（Ｂ）と、前記薬剤槽（Ｂ）から水性薬剤をノズル（ｂ）に供給するためのポンプ（Ｃ）と、前記汚染物質を含む空気を吸入しチャンバー（Ａ）に供給するためのブロワ（Ｄ）とを配置してなる空気清浄化装置であって、前記ノズル（ｂ）が水性薬剤を円錐状に噴霧することが可能なノズルであり、かつチャンバー（Ａ）内の空気導入口（ａ）の設置面以外の少なくとも２つの面に１個以上設置されること、及び前記デミスター（ｃ）が空気導入口（ａ）及びノズル（ｂ）を設置した面以外の面に設置されてなることを特徴とする空気清浄化装置を提供するものであり、また本発明は、空気導入口（ａ）と、汚染物質を含む空気に水性薬剤を噴霧するためのノズル（ｂ）と、前記噴霧した水性薬剤を捕捉して外部への流失を防ぎ、かつ清浄化された空気を排出するためのデミスター（ｃ）と、汚染物質を回収するための回収口（ｄ）とを備えるチャンバー（Ａ）を用いて空気中の汚染物質を除去することにより空気を清浄化する方法であって、供給された空気の流れに交差する少なくとも２つの面に設置されたノズル（ｂ）から水性薬剤を相互に衝突しないように噴霧すること、前記ノズル（ｂ）から平均粒子径が５〜５０μｍの水性薬剤のミストを吐出量１〜３０ｍｌ／ｍｉｎで円錐状に噴霧すること、かつ前記噴霧により形成されたミストの円錐形の底底辺部が接触することを特徴とする空気の清浄化方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の空気清浄化装置及び空気の清浄化方法は、水性薬剤をチャンバー内で効率的に気液接触させて、空気中の汚染物質を被覆し簡単に落下させることにより除去するので、空気中の揮発性有機化合物（以下ＶＯＣという）などの汚染物質を簡単な装置で容易に除去することができる。
本発明の装置及び方法は、チャンバー等を用いることにより、汚染物質を含む空気の風速を小さくし、チャンバー内の気流を改善し水性薬剤の気液接触効率を上げることができ、また装置の形状、設置場所・スペース等の自由度が増し、汚染物質に対する適合性、利便性、経済性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、空気導入口（ａ）と、汚染物質を含む空気に水性薬剤を噴霧するためのノズル（ｂ）と、前記噴霧した水性薬剤を捕捉して外部への流出を防ぎ、かつ清浄化された空気を排出するためのデミスター（ｃ）と、汚染物質を回収するための回収口（ｄ）とを備えるチャンバー（Ａ）と、前記水性薬剤を充填してなる薬剤槽（Ｂ）と、前記薬剤槽（Ｂ）から水性薬剤をノズル（ｂ）に供給するためのポンプ（Ｃ）と、前記汚染物質を含む空気を吸入しチャンバー（Ａ）に供給するためのブロワ（Ｄ）とを配置してなる空気清浄化装置であって、前記ノズル（ｂ）が水性薬剤を円錐状に噴霧することが可能なノズルであり、かつチャンバー（Ａ）内の空気導入口（ａ）の設置面以外の少なくとも２つの面に１個以上設置されること、及び前記デミスター（ｃ）が空気導入口（ａ）及びノズル（ｂ）を設置した面以外の面に設置されてなる空気清浄化装置に関するものである。
前記チャンバー（Ａ）の形状は、立方体、直方体、円柱形等が挙げられ、その大きさ及び形態は、気体、汚染物質の種類に応じて、その都度調整することができる。これらのうち、横長の直方体が好ましい。
前記空気導入口（ａ）は、汚染物質を含む空気を後記ブロワ（Ｄ）で吸入し、ダクト等を通じてチャンバー内に供給し気液接触させるためのものである。
この空気導入口（ａ）は、円形、楕円形、正方形、矩形他種々の形状が選択できる。例えばダクトが円形であれば、この形状に合わせて吸気が漏れないように円形にすればよい。
排気ダクト等からこの空気導入口（ａ）を通じて汚染物質を含む空気を風速１０ｍ／秒以上でチャンバー（Ａ）内に供給することが好ましい。
空気導入口（ａ）は、同一面に１個所でもよいが、チャンバー内に入る気体量とチャンバー内の風速を短時間で均一化するためには、少なくとも２箇所に設置することが好ましい。２箇所以上に設置した場合、チャンバーの形状は、空気導入口（ａ）が設置された面の長い横長の立方体となる。
【０００７】
前記ノズル（ｂ）は、空気に噴霧し汚染物質を被覆するためのものであり、例えば１流体ノズル、２流体ノズル等が挙げられるが、圧搾空気などの高速気流で液体を粉砕し微粒子化し、低圧で微細な霧を噴霧することができる点で２流体ノズルが好ましい。またこのノズル（ｂ）の設置する位置は、空気導入口（ａ）の設置面以外の２つの面であればよく、例えばチャンバーの形状が立方体又は直方体である場合、上部、下部、側面のいずれか２面以上の組み合わせで設置される。ノズルは、汚染物質を含む空気に薬剤を漏れがなく噴霧し気液接触効果を最大限高めるため、同１面に少なくとも１個設置するものである。
またノズルは、同一面において空気導入口（ａ）から導入した空気と合流するような位置に設置するものである。
さらにノズルは、例えば平均粒子径が５〜５０μｍの水性薬剤のミストを吐出量１〜３０ｍｌ／ｍｉｎで円錐状に噴霧したとき、形成された円錐形の底周辺部が接触する状態で設置するものである。底周辺部は同一面で噴霧したときに接触しても、互いに対立する面から噴霧したときに接触するものであってもどちらであってもよい。
ノズルからの水性薬剤の噴霧量は、汚染物質の濃度によっても異なるため、特に限定されるものではないが、例えば1時間当たり０．５〜１リットルが適正である。
また噴霧された水性薬剤ミストの径は、通常５〜５０μｍであるが、気体中の汚染物質を効率よく捕捉する点で１０〜２０μｍであることが好ましい。このミスト径は、ノズルの機種、空気圧と液圧との関係で適宜調整することができる。
ノズルとしては、水性薬剤を汚染物質を含む空気にまんべんなく噴霧できるため、円錐状に噴霧することが可能なノズルであり、例えば広角ラウンドタイプ等が挙げられる。
ノズル（ｂ）は、１個当たり水性薬剤のミストを吐出量１〜３０ｍｌ／ｍｉｎで円錐状に噴霧したとき、形成された円錐形の底周辺部が接触することが好ましい。かかる状態で設置したとき、気液接触効果を最大限に高めることができる。
【０００８】
ノズルの個数は、１面に、１個、２個、必要に応じて３個又はそれ以上とするものである。これらのノズルの個数は、汚染物質の濃度、汚染物質の除去効率、汚染物質の種類に応じて決めることができる。通常ノズルは、チャンバー（Ａ）内で、少なくとも２つの面のそれぞれに少なくとも２個設置することが好ましい。ノズルが少なくとも２個ないと、立方体等のチャンバー内で気液接触効果を十分に向上させることが困難である場合がある。少なくとも２面は、チャンバーが立方体、直方体の場合は相対する２面となる。
本発明は、ノズルから汚染物質を含む気体に対し、相互に衝突しないように水性薬剤を噴霧するものである。ただしノズルから水性薬剤ミストを円錐状に噴霧したとき円錐の底の周辺部分はミストが分散しており、この部分は互いに衝突してもかまわない。特に円錐の先端部分が衝突するように噴霧した場合、噴霧量を多くしても噴霧量の割に気液接触効果が向上しないことになる。ノズルの位置、ノズルの噴出し方向、ノズルとノズルとの距離等を適宜調整して衝突しないようにチャンバー内に満遍なく噴霧することにより、気液接触効果を最大限に高めることができる。
ノズルの噴出し方向は、上向き、下向き、横向き、斜め向き又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。
【０００９】
前記デミスター（ｃ）は、噴霧した水性薬剤ミストを捕捉してミストが外部に排出しないように設置するものであり、また汚染物質を除去した清浄化空気を排出するものである。
デミスター（ｃ）の位置は、特に限定するものではない。例えば汚染物質を含む空気の導入口を有する面及びノズル（ｂ）を設置する面以外の面に設けることができるが、相対する２面に設置することが好ましい。デミスターの大きさは、面の全面であっても面の一部でもよいが、水性薬剤ミストが外部に排出しないようにして、気液接触効果を発揮させるには、全面に設置することが好ましい。
デミスター（ｃ）の材質は、特に限定されるものではないが、親水性で膨潤しにくいものが好ましい。親水性でないと静圧がかかるすぎる場合があるからである。このデミスター（ｃ）の材質としては、ヤシガラ繊維、不織布等の材質で作成されたものが好ましいものとして挙げられる。これらのうち、静圧がかからない点でヤシガラ繊維が好ましい。
デミスター（ｃ）は、チャンバー内に適切な静圧をかけることにより気体を還流させる、また薬剤がＶＯＣなどの汚染物を捕捉した後のミストの液滴化を促進しドレーン排水として回収しやすくする、及びデミスターの組織内に水性薬剤の液滴が付着することでＶＯＣ等の汚染物質と薬剤中のポリマーとの未接触分子もここで補足されるという機能を有するものである。
【００１０】
前記回収口（ｄ）は、薬剤で被覆した汚染物質及び噴霧薬剤がチャンバー内で気体から脱離し落下した汚染物質を回収する場所であり、通常チャンバーの下部に設ける。
回収物は、そのまま廃棄しても、これからさらに汚染物質を分離してもよい。汚染物質を分離した薬剤は、再利用することができる。
回収口（ｄ）の形状は、槽状であってもよく、また廃棄する場合は槽状ではなく単なる排水口のようなものでもよい。槽状の場合、その形は特に限定されるものではなく、立方体、直方体、円柱形、円形、楕円形等が挙げられる。また、その大きさも、汚染物質を含む気体の種類、気体をチャンバー内に導入する風速等により異なるものである。
チャンバー内に適正な静圧をかけ、薬剤が汚染物質を捕捉するためには、チャンバー内で気体の還流を起こさせることが重要である。このためには、適切な材質のデミスターを用いること、及び前記気体導入口（ａ）が１つではなく２以上ありこれらが分散していることが好ましい。
またチャンバー（Ａ）内には、その下部のデミスター(ｃ)の近傍に曲面を有する邪魔板を設けることが好ましい。このことにより、汚染物質を含む空気の還流をさらに促進することができる。
【００１１】
本発明に使用する水性薬剤としては、汚染物質等を含む空気に噴霧したとき、その汚染物質を被覆することができるものであり、例えば水性薬剤として極限粘度法で求めた平均分子量が５×１０６ 以上で、直鎖状のポリ(メタ)アクリルアミド（以下ＰＡＭという）を含む水溶液あるいは水分散液が挙げられ、このＰＡＭ水溶液あるいは水分散液を用いることが好ましい。
この水性薬剤は、薬剤槽（Ｂ）に保存し、後記ポンプ（Ｃ）によりノズル（ｂ）に供給される。
本発明に使用する水性薬剤中のＰＡＭは、薬剤を均一に噴霧することが可能になるように、極限粘度法を用いて測定した値で５×１０６ 以上の平均分子量を有するものである。
本発明に使用するＰＡＭの平均分子量が極限粘度法を用いて測定した値で５×１０６ 以上であれば、他の必須成分と強く抱合し、保水性ゲルの形成能が大きく、本発明の汚染物質除去効果を長期間持続することができる。平均分子量が５×１０６ 未満では、凝集力が不足し、水性薬剤の機能及び持続性が低下する。平均分子量は、１．５×１０７以上であることが好ましい。平均分子量が５×１０６未満のものであっても、平均分子量１．０×１０７ 以上のものに低率で混合することにより使用することができる。
本発明に使用するＰＡＭは、水溶液あるいは水分散液の状態で存在しており、水溶液中で一部分散していても、水に分散しその一部が溶解した状態になっていてもよい。
【００１２】
本発明の水性薬剤中のＰＡＭは、０．０００１〜０．０１重量％の水溶液あるいは水分散液として使用するものである。０．０００１重量％未満では、ポリ（メタ）アクリルアミドの効果が得られない。また０．０１重量％を越えると、粘度が高すぎ、微細な噴霧ミストが得られない。
またＰＡＭ水溶液あるいは水分散液は、前記空気中の汚染物質の除去、浮遊微粉塵の沈降等のゲル形成を伴う用途に用いる場合は、乾燥することにより固形分濃度が上昇し保水性ゲルを形成させることが好ましい。
また本発明のＰＡＭは、分子中に陰性基および陽性基を有する両性荷電重合体であることが好ましい。水性薬剤を噴霧した場合、ミストから水と溶剤が蒸発することにより、陰性基と陽性基とが接近し分子内で造塩架橋し、水不溶性で水膨潤性ゲルとなり、水性薬剤中の除菌・殺菌剤を包摂しマイクロカプセル化するので、除菌・殺菌性及び消臭性を得ることができるとともに、長い持続性を確保することができる。
【００１３】
陰性基としては、例えばカルボキシル基、スルホン酸基、スルホアルキル基、リン酸基、ホスホン酸基、およびこれらのアルカリ塩等が挙げられる。また陽性基としては、例えば第４級アンモニウム塩、ジアルキルアミノアルキル、アミノメチルアクリルアミド、ビニルイミダゾリン等が挙げられる。これらの陰性基と陽性基の合計が例えば３０モル％〜７０％モルで、陰性基と陽性基との比率が等モルのものに汎用性があるため好ましい。本発明に使用するＰＡＭは、分子中にその他非イオン性のアミド基、イミド等の官能基を有する。
【００１４】
かかるＰＡＭは、前記官能基及びエチレン性不飽和結合を有する単量体を水中でラジカル重合することにより、得ることができる。
また油性の汚染物質を吸着させるため、ＰＡＭ分子中に特定の疎水性基を重量で２〜１０％導入することが好ましい。かかる疎水性基としては、炭素数が４〜１８のアルキル基、アラルキル基、フロロアルキル基、及びジアルキルシリル基、及び炭素数４〜１６のシロキサン基等が挙げられる。これらの官能基を１種以上用いるものである。これらの疎水性基は２〜１０重量％含まれることが好ましい。疎水性基の量がこの範囲にあれば前記の効果を発揮することができる。
【００１５】
前記ＰＡＭ水溶液あるいは水分散液は、水溶性無機塩及び／又は除菌・殺菌剤を含むものであることが好ましい。
かかる水溶性無機塩としては、例えば食塩、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等の硫酸のアルカリ金属塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸カルシウム、硝酸亜鉛等の硝酸のアルカリ金属塩、イオウ酸化物の塩、塩化カルシウム等が挙げられる。
イオン性高分子であるＰＡＭは、隣接するイオン間の相互作用を最小限にするように配
座を規制するが、イオンの解離は周囲のイオン濃度に依存し、イオン濃度が高いほど高分子化合物中のイオン基の解離度は抑えられ、イオン対として存在する。したがって、隣接するイオン間の相互作用が減少し、分子内でのゲル様集合体を形成しやすくなるため、水溶液中のイオン濃度を効率的に高めることができる。
【００１６】
また除菌・殺菌剤としては、通常除菌剤、殺菌剤、防カビ剤あるいは静菌剤として使用されているものが挙げられるが、本発明においては、例えば下式で示されるポリ（ポリメチレンビグアナイド）塩酸塩（以下ＰＨＭＢという）が挙げられる。
［−（ＣＨ２）ｍ−ＮＨ−Ｃ（ＮＨ）−ＮＨ−Ｃ（ＮＨ）−ＮＨ−（ＣＨ２）ｎ−］ｐＨＣｌ
（式中、ｍ、ｎが２〜５の整数であり、ｐは５〜１６の整数である。）
本発明に使用するＰＨＭＢは、かぎ括弧で表される繰り返し単位を５〜１６個有するものであるが、１２個有することが好ましい。
また式中のｍ及びｎが３であるポリヘキサメチレングアナミド塩酸塩であることが好ましい。
前記繰返し単位の数が前記範囲であれば、広範囲の微生物に対し強い効力があり、不揮発性であり、低毒性であり、熱安定性に優れる。
前記式で表されるＰＨＭＢの具体例としては、アーチケミカルジャパン（株）の「Ｐｒｏｘｅｌ ｌＢ」等が挙げられる。
本発明に使用する前記ＰＨＭＢは、水性薬剤中０．０００１〜０．１重量％含まれるものであり、０．０００１〜０．１重量％であることが好ましい。
またその他の除菌剤、殺菌剤、防カビ剤あるいは静菌剤として、本発明のＰＨＭＢ以外の化合物を用いることもできる。
【００１７】
本発明に使用するＰＡＭ水溶液あるいは水分散液は、界面活性剤を含むことが好ましい。この界面活性剤としては、市販の界面活性剤が挙げられる。
また本発明のＰＡＭ水溶液あるいは水分散液は、水溶性アクリル系共重合体を含むことが好ましい。水溶性アクリル系共重合体の重量平均分子量は、１万以上であることが好ましい。
この水溶性アクリル系共重合体を含むことにより、汚染物質を包含するゲル化粒子を効率よく被覆することができる。すなわち、いったん捕捉した汚染物質を閉じ込め、再放出することを防ぐことができる。特に本発明のポリ(メタ)アクリルアミド水溶液あるいは水分散液（イ）とポリ（ポリメチレンビグアナイド）塩酸塩（ロ）と化合物（Ｃ）とをダクト内で噴霧した後に、かかる水溶性アクリル系共重合体の水溶液を噴霧すると、効果を最大限に発揮することができ、好ましい方法である。
【００１８】
前記のとおり、本発明に使用するＰＡＭは、両性荷電のＰＡＭであることが好ましいが、さらにゲル形成能を高めるため、このＰＡＭに前記ゲル化剤を併用することが好ましい。
かかるゲル化剤としては、例えばアジピン酸ジアンモニウム、こはく酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、ドデカンジヒドラジド、アミノポリクリルアミド、硝酸マグネシウム、２価のカルボン酸、グリオキザ−ル、グルタルアルデヒド、前記ポリ（メタ）アクリルアミド水溶液と逆荷電を有する（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。これらのゲル化剤の１種以上をＰＡＭの固形分に対して１〜１００重量％を水溶液状で添加するのが好ましいが、２０〜８０重量％の範囲で添加するのが、最も好ましい。
【００１９】
本発明に使用する水性薬剤は、ＰＨＭＢを溶かすための溶剤としてプロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、エチレングリコール及びプロピレングリコールと炭素数が１〜３のアルコールとのエーテル及びこれらの炭素数が１〜３の脂肪酸とのエステル、グリシン及びタウリンからなる群から選ばれる少なくとも1種以上の化合物を含むものであることが好ましい。
これらのうち、前記ＰＨＭＢの溶解性に優れ、除菌、消臭性を効果的に発揮することができる点で、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール又はグリシンであることが好ましく、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、グリシンが最も好ましい。
【００２０】
本発明の空気清浄化装置は、前記チャンバー（Ａ）と、前記水溶液あるいは水分散液を充填してなる薬剤槽（Ｂ）と、前記薬剤槽（Ｂ）から前記水溶液あるいは水分散液をノズル（ｂ）に供給するためのポンプ（Ｃ）と、前記汚染物質を含む空気を吸入しチャンバー（Ａ）に供給するためのブロワ（Ｄ）とを配置するものである。
前記薬剤槽（Ｂ）は、前記水性薬剤を保存しておくための槽であり、この薬剤槽（Ｂ）からポンプ（Ｃ）により、水性薬剤をチャンバー（Ａ）内のノズル（ｂ）に供給することができる。この薬剤槽（Ｂ）は、円柱形、直方体、立方体等種々の形状が選択できる。
【００２１】
ポンプ（Ｃ）は液体ポンプとして用いられるものであれば、いずれのポンプでも使用することができる。またこのポンプは薬液槽（Ｂ）の下方に設置することができる。ポンプの能力は、チャンバー（Ａ）内の広さ、薬剤のノズル（ｂ）からの噴霧量、噴霧速度等に応じて適宜選択することができる。
ブロワ（Ｄ）は、前記汚染物質を含む空気をチャンバー（Ａ）に供給するためのものであり、汚染物質を含む空気を吸引し、送風することができるものであればよい。
【００２２】
また本発明は、前記チャンバー（Ａ）を用いて汚染物質を含む空気を清浄化する方法であって、供給された空気の流れに交差する少なくとも２つの面に設置されたノズル（ｂ）から水性薬剤を相互に衝突しないように噴霧すること、前記ノズル（ｂ）から平均粒子径が５〜５０μｍの水性薬剤のミストを吐出量１〜３０ｍｌ／ｍｉｎで円錐状に噴霧すること、かつ前記噴霧により形成されたミストの円錐形の底周辺部が接触することを特徴とする、汚染物質を含む空気を清浄化する方法である。
かかる条件に設定することにより、水性薬剤が汚染空気に満遍なく噴霧され水性薬剤により汚染物質を被覆し効率よく落下させることができる。
ここで「少なくとも２つの面」とは、向かい合う２つの面でも、向かい合わない２以上の面でもよい。立方体、直方体の場合は、空気に効率よく噴霧することができる点で向かい合う２つの面にノズルを設置することが好ましい。この場合、衝突させないためには、適宜ノズルの位置、ノズルの角度、ノズルからの水性薬剤の噴霧量等を調整することができる。
また「衝突しないように噴霧する」とは、衝突しない方向に噴霧すること又は衝突しないような距離まで噴霧することを意味するものである。
さらに「ミストの円錐形の底周辺部が接触する」とは、同一面で噴霧したときに底周辺部同士が接触する場合、互いに対立する面から噴霧したときに底周辺部同士が接触する場合等を意味するものである。
薬剤を衝突するように噴霧した場合、噴霧量を多くしても噴霧量の割に気液接触効果が向上しないことになる。
【００２３】
また本発明の方法は、ブロワ（Ｄ）によりチャンバー内に風速１０ｍ／秒以上で汚染物質を含む空気を供給し、デミスター（ｃ）から風速１〜３ｍ／秒で吐出させるものである。
これらの風速に調整すれば、チャンバーの底部から空気が跳ね返り還流が起こり水性薬剤により空気中の汚染物質を効率よく捕捉することができる。吐出風速は、このうち２ｍ／秒以下であることが好ましい。
前記の吐出風速は、空気導入口（ａ）に供給する際の風速に対し、デミスター（ｃ）の設置面における大きさ等により調整することができる。
空気導入口（ａ）から供給された汚染物質を含む空気の温度は、特に限定されるものではないが、気体中の汚染物質の薬剤による捕捉効果が高まる点で、摂氏５０℃以下であることが好ましい。この気体の温度は、外気を注入したり、冷却ノズルを経由してチャンバー内に供給したりすることにより適宜調整することができる。
本発明の方法により、空気中から除去することができる汚染物質としては、例えばトルエン、キシレン、スチレン、酢酸エチル等のＶＯＣ、各種腐敗臭、硫化水素、脂肪族アルデヒド、香気成分等が挙げられる。
本発明の方法によれば、汚染物質の種類に応じて適切な水性薬剤を選択することにより空気中から汚染物質を除去することができる。
本発明の空気清浄化装置としては、例えば図１〜図６に記載されたものが挙げられる。
【００２４】
以下図１〜図６に基づいて、本発明を簡単に説明する。
図１は、本発明の空気清浄化装置の模式図を示すものである。
工場から排出された汚染物質を含む空気１をブロワ２で吸入し、チャンバー本体３の上部からチャンバー３内に供給する。チャンバー３に供給された排気は、チャンバー３内の底部に衝突してから上部に浮上して、チャンバー３の内部を還流する。薬液は、薬液タンク９内に水道水供給管１１を通じて送入される水道水を自動希釈装置１０で混合し、希釈薬液として希釈薬液タンク１２に送入・貯蔵される。この希釈薬液タンク１２をポンプ８により液チューブ６を介してチャンバー３内のノズル４に結合し、ノズル７から水性薬剤がチャンバー３内に噴霧される。
図２〜図６は、チャンバー内外の設備、状態を表すものである。チャンバー内には、水性薬剤を噴霧するためのノズル４を対向する二つの２面に２７個備えており、特定の噴霧条件及び噴霧量に調整し、対向するノズル４から噴霧ミストが互いに衝突しないように設計するものである。
【実施例】
【００２５】
実施例１、２及び３
本発明者は、工場内において、トラック車体の塗装工程の２箇所を適宜選定し、ＶＯＣを含む汚染空気を採取した（実施例１；測定臭気濃度４０００、実施例２；測定臭気濃度５０００、実施例３；４００）。この汚染空気を、図１に記載した汚染物質除去装置を用いて、チャンバー（大きさ：長さ５．７ｍ×高さ１．９ｍ×奥行き１．２ｍ）に供給し、供給された汚染空気に薬液を噴霧し、ＶＯＣを除去することにより、ＶＯＣの含有量が低減した空気を回収した。実験条件及び実験結果は以下のとおりであった。
実験は、３点比較式臭袋法に基づいてパネル６人で行い、臭気指数及び測定臭気濃度を測定・算出した。
＜実験条件＞
【００２６】
【表１】
＜実験結果＞
【００２７】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の空気清浄化装置の模式図である。
【図２】本発明に使用するチャンバーの立面図である。
【図３】図２において、Ａ−Ｂ断面から見た左側面図である。
【図４】図２において、Ａ−Ｂ断面から見た右側面図である。
【図５】図２において、Ｃ−Ｄ断面から見た左側面図である。
【図６】図２において、Ｃ−Ｄ断面から見た右側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ ：排気ダクト
２ ：ブロワ
３ ：チャンバー
４ ：ノズル
５ ：デミスター
６ ：希釈薬液タンク１２からの液チューブ
７ ：薬液噴霧ミスト
８ ：ポンプ
９ ：自動希釈装置
１０：薬液タンク
１１：水道管
１２：希釈薬液タンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の汚染物質を除去する空気清浄化装置及びこれを用いた空気清浄化方法に関し、特にチャンバー内で薬剤を噴霧し、ＶＯＣ等の汚染物質を薬剤で被覆し落下させることにより、空気中から汚染物質を除去する空気清浄化装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗料や溶剤に含まれるトルエン、キシレン、酢酸ブチルなどの揮発性有機化合物（以下ＶＯＣという）が大気中に放出されると、発ガン性が指摘されている浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）や光化学スモッグの原因物質になる。環境省によると、２０００年度で国内の施設から１５０万トンの揮発性有機化合物が排出され、工場や屋外作業場からの排出が大部分を占めている。
排ガス中の揮発性有機化合物は、大気汚染の観点から確実に処理することが必要であるが、従来はエネルギーを浪費する燃焼法が一般的であった。この燃焼法は、省エネルギーが重要視される時代では、エネルギーを浪費する上にランニングコストが高いことから、環境が重視される時代に適合する排ガス処理方式とは言えない。
そこで内部を改良した排気ダクトを用いるダクト法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
しかし、このダクト法は、排気風量に対し大きい設備と広いスペース等が必要である。
【特許文献１】特開２００７−２３７１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、従来有効な技術が存在しなかった空気中のＶＯＣ等の汚染物質を小型の装置を用いて、少ないスペースでも簡単に除去する装置及び方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、空気中の汚染物質と薬剤との接触効率を上げるには、空気風速を遅くし、チャンバー内の気流を改善する必要があることから、従来技術のうち、静圧がかからず風速を遅くすることができるチャンバー方式に着目し、種々検討を行った結果、本発明を完成させるに至ったものである。
すなわち本発明は、空気導入口（ａ）と、汚染物質を含む空気に水性薬剤を噴霧するためのノズル（ｂ）と、前記噴霧した水性薬剤を捕捉して外部への流出を防ぎ、かつ清浄化された空気を排出するためのデミスター（ｃ）と、汚染物質を回収するための回収口（ｄ）とを備えるチャンバー（Ａ）と、前記水性薬剤を充填してなる薬剤槽（Ｂ）と、前記薬剤槽（Ｂ）から水性薬剤をノズル（ｂ）に供給するためのポンプ（Ｃ）と、前記汚染物質を含む空気を吸入しチャンバー（Ａ）に供給するためのブロワ（Ｄ）とを配置してなる空気清浄化装置であって、前記ノズル（ｂ）が水性薬剤を円錐状に噴霧することが可能なノズルであり、かつチャンバー（Ａ）内の空気導入口（ａ）の設置面以外の少なくとも２つの面に１個以上設置されること、及び前記デミスター（ｃ）が空気導入口（ａ）及びノズル（ｂ）を設置した面以外の面に設置されてなることを特徴とする空気清浄化装置を提供するものであり、また本発明は、空気導入口（ａ）と、汚染物質を含む空気に水性薬剤を噴霧するためのノズル（ｂ）と、前記噴霧した水性薬剤を捕捉して外部への流失を防ぎ、かつ清浄化された空気を排出するためのデミスター（ｃ）と、汚染物質を回収するための回収口（ｄ）とを備えるチャンバー（Ａ）を用いて空気中の汚染物質を除去することにより空気を清浄化する方法であって、供給された空気の流れに交差する少なくとも２つの面に設置されたノズル（ｂ）から水性薬剤を相互に衝突しないように噴霧すること、前記ノズル（ｂ）から平均粒子径が５〜５０μｍの水性薬剤のミストを吐出量１〜３０ｍｌ／ｍｉｎで円錐状に噴霧すること、かつ前記噴霧により形成されたミストの円錐形の底底辺部が接触することを特徴とする空気の清浄化方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の空気清浄化装置及び空気の清浄化方法は、水性薬剤をチャンバー内で効率的に気液接触させて、空気中の汚染物質を被覆し簡単に落下させることにより除去するので、空気中の揮発性有機化合物（以下ＶＯＣという）などの汚染物質を簡単な装置で容易に除去することができる。
本発明の装置及び方法は、チャンバー等を用いることにより、汚染物質を含む空気の風速を小さくし、チャンバー内の気流を改善し水性薬剤の気液接触効率を上げることができ、また装置の形状、設置場所・スペース等の自由度が増し、汚染物質に対する適合性、利便性、経済性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、空気導入口（ａ）と、汚染物質を含む空気に水性薬剤を噴霧するためのノズル（ｂ）と、前記噴霧した水性薬剤を捕捉して外部への流出を防ぎ、かつ清浄化された空気を排出するためのデミスター（ｃ）と、汚染物質を回収するための回収口（ｄ）とを備えるチャンバー（Ａ）と、前記水性薬剤を充填してなる薬剤槽（Ｂ）と、前記薬剤槽（Ｂ）から水性薬剤をノズル（ｂ）に供給するためのポンプ（Ｃ）と、前記汚染物質を含む空気を吸入しチャンバー（Ａ）に供給するためのブロワ（Ｄ）とを配置してなる空気清浄化装置であって、前記ノズル（ｂ）が水性薬剤を円錐状に噴霧することが可能なノズルであり、かつチャンバー（Ａ）内の空気導入口（ａ）の設置面以外の少なくとも２つの面に１個以上設置されること、及び前記デミスター（ｃ）が空気導入口（ａ）及びノズル（ｂ）を設置した面以外の面に設置されてなる空気清浄化装置に関するものである。
前記チャンバー（Ａ）の形状は、立方体、直方体、円柱形等が挙げられ、その大きさ及び形態は、気体、汚染物質の種類に応じて、その都度調整することができる。これらのうち、横長の直方体が好ましい。
前記空気導入口（ａ）は、汚染物質を含む空気を後記ブロワ（Ｄ）で吸入し、ダクト等を通じてチャンバー内に供給し気液接触させるためのものである。
この空気導入口（ａ）は、円形、楕円形、正方形、矩形他種々の形状が選択できる。例えばダクトが円形であれば、この形状に合わせて吸気が漏れないように円形にすればよい。
排気ダクト等からこの空気導入口（ａ）を通じて汚染物質を含む空気を風速１０ｍ／秒以上でチャンバー（Ａ）内に供給することが好ましい。
空気導入口（ａ）は、同一面に１個所でもよいが、チャンバー内に入る気体量とチャンバー内の風速を短時間で均一化するためには、少なくとも２箇所に設置することが好ましい。２箇所以上に設置した場合、チャンバーの形状は、空気導入口（ａ）が設置された面の長い横長の立方体となる。
【０００７】
前記ノズル（ｂ）は、空気に噴霧し汚染物質を被覆するためのものであり、例えば１流体ノズル、２流体ノズル等が挙げられるが、圧搾空気などの高速気流で液体を粉砕し微粒子化し、低圧で微細な霧を噴霧することができる点で２流体ノズルが好ましい。またこのノズル（ｂ）の設置する位置は、空気導入口（ａ）の設置面以外の２つの面であればよく、例えばチャンバーの形状が立方体又は直方体である場合、上部、下部、側面のいずれか２面以上の組み合わせで設置される。ノズルは、汚染物質を含む空気に薬剤を漏れがなく噴霧し気液接触効果を最大限高めるため、同１面に少なくとも１個設置するものである。
またノズルは、同一面において空気導入口（ａ）から導入した空気と合流するような位置に設置するものである。
さらにノズルは、例えば平均粒子径が５〜５０μｍの水性薬剤のミストを吐出量１〜３０ｍｌ／ｍｉｎで円錐状に噴霧したとき、形成された円錐形の底周辺部が接触する状態で設置するものである。底周辺部は同一面で噴霧したときに接触しても、互いに対立する面から噴霧したときに接触するものであってもどちらであってもよい。
ノズルからの水性薬剤の噴霧量は、汚染物質の濃度によっても異なるため、特に限定されるものではないが、例えば1時間当たり０．５〜１リットルが適正である。
また噴霧された水性薬剤ミストの径は、通常５〜５０μｍであるが、気体中の汚染物質を効率よく捕捉する点で１０〜２０μｍであることが好ましい。このミスト径は、ノズルの機種、空気圧と液圧との関係で適宜調整することができる。
ノズルとしては、水性薬剤を汚染物質を含む空気にまんべんなく噴霧できるため、円錐状に噴霧することが可能なノズルであり、例えば広角ラウンドタイプ等が挙げられる。
ノズル（ｂ）は、１個当たり水性薬剤のミストを吐出量１〜３０ｍｌ／ｍｉｎで円錐状に噴霧したとき、形成された円錐形の底周辺部が接触することが好ましい。かかる状態で設置したとき、気液接触効果を最大限に高めることができる。
【０００８】
ノズルの個数は、１面に、１個、２個、必要に応じて３個又はそれ以上とするものである。これらのノズルの個数は、汚染物質の濃度、汚染物質の除去効率、汚染物質の種類に応じて決めることができる。通常ノズルは、チャンバー（Ａ）内で、少なくとも２つの面のそれぞれに少なくとも２個設置することが好ましい。ノズルが少なくとも２個ないと、立方体等のチャンバー内で気液接触効果を十分に向上させることが困難である場合がある。少なくとも２面は、チャンバーが立方体、直方体の場合は相対する２面となる。
本発明は、ノズルから汚染物質を含む気体に対し、相互に衝突しないように水性薬剤を噴霧するものである。ただしノズルから水性薬剤ミストを円錐状に噴霧したとき円錐の底の周辺部分はミストが分散しており、この部分は互いに衝突してもかまわない。特に円錐の先端部分が衝突するように噴霧した場合、噴霧量を多くしても噴霧量の割に気液接触効果が向上しないことになる。ノズルの位置、ノズルの噴出し方向、ノズルとノズルとの距離等を適宜調整して衝突しないようにチャンバー内に満遍なく噴霧することにより、気液接触効果を最大限に高めることができる。
ノズルの噴出し方向は、上向き、下向き、横向き、斜め向き又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。
【０００９】
前記デミスター（ｃ）は、噴霧した水性薬剤ミストを捕捉してミストが外部に排出しないように設置するものであり、また汚染物質を除去した清浄化空気を排出するものである。
デミスター（ｃ）の位置は、特に限定するものではない。例えば汚染物質を含む空気の導入口を有する面及びノズル（ｂ）を設置する面以外の面に設けることができるが、相対する２面に設置することが好ましい。デミスターの大きさは、面の全面であっても面の一部でもよいが、水性薬剤ミストが外部に排出しないようにして、気液接触効果を発揮させるには、全面に設置することが好ましい。
デミスター（ｃ）の材質は、特に限定されるものではないが、親水性で膨潤しにくいものが好ましい。親水性でないと静圧がかかるすぎる場合があるからである。このデミスター（ｃ）の材質としては、ヤシガラ繊維、不織布等の材質で作成されたものが好ましいものとして挙げられる。これらのうち、静圧がかからない点でヤシガラ繊維が好ましい。
デミスター（ｃ）は、チャンバー内に適切な静圧をかけることにより気体を還流させる、また薬剤がＶＯＣなどの汚染物を捕捉した後のミストの液滴化を促進しドレーン排水として回収しやすくする、及びデミスターの組織内に水性薬剤の液滴が付着することでＶＯＣ等の汚染物質と薬剤中のポリマーとの未接触分子もここで補足されるという機能を有するものである。
【００１０】
前記回収口（ｄ）は、薬剤で被覆した汚染物質及び噴霧薬剤がチャンバー内で気体から脱離し落下した汚染物質を回収する場所であり、通常チャンバーの下部に設ける。
回収物は、そのまま廃棄しても、これからさらに汚染物質を分離してもよい。汚染物質を分離した薬剤は、再利用することができる。
回収口（ｄ）の形状は、槽状であってもよく、また廃棄する場合は槽状ではなく単なる排水口のようなものでもよい。槽状の場合、その形は特に限定されるものではなく、立方体、直方体、円柱形、円形、楕円形等が挙げられる。また、その大きさも、汚染物質を含む気体の種類、気体をチャンバー内に導入する風速等により異なるものである。
チャンバー内に適正な静圧をかけ、薬剤が汚染物質を捕捉するためには、チャンバー内で気体の還流を起こさせることが重要である。このためには、適切な材質のデミスターを用いること、及び前記気体導入口（ａ）が１つではなく２以上ありこれらが分散していることが好ましい。
またチャンバー（Ａ）内には、その下部のデミスター(ｃ)の近傍に曲面を有する邪魔板を設けることが好ましい。このことにより、汚染物質を含む空気の還流をさらに促進することができる。
【００１１】
本発明に使用する水性薬剤としては、汚染物質等を含む空気に噴霧したとき、その汚染物質を被覆することができるものであり、例えば水性薬剤として極限粘度法で求めた平均分子量が５×１０６ 以上で、直鎖状のポリ(メタ)アクリルアミド（以下ＰＡＭという）を含む水溶液あるいは水分散液が挙げられ、このＰＡＭ水溶液あるいは水分散液を用いることが好ましい。
この水性薬剤は、薬剤槽（Ｂ）に保存し、後記ポンプ（Ｃ）によりノズル（ｂ）に供給される。
本発明に使用する水性薬剤中のＰＡＭは、薬剤を均一に噴霧することが可能になるように、極限粘度法を用いて測定した値で５×１０６ 以上の平均分子量を有するものである。
本発明に使用するＰＡＭの平均分子量が極限粘度法を用いて測定した値で５×１０６ 以上であれば、他の必須成分と強く抱合し、保水性ゲルの形成能が大きく、本発明の汚染物質除去効果を長期間持続することができる。平均分子量が５×１０６ 未満では、凝集力が不足し、水性薬剤の機能及び持続性が低下する。平均分子量は、１．５×１０７以上であることが好ましい。平均分子量が５×１０６未満のものであっても、平均分子量１．０×１０７ 以上のものに低率で混合することにより使用することができる。
本発明に使用するＰＡＭは、水溶液あるいは水分散液の状態で存在しており、水溶液中で一部分散していても、水に分散しその一部が溶解した状態になっていてもよい。
【００１２】
本発明の水性薬剤中のＰＡＭは、０．０００１〜０．０１重量％の水溶液あるいは水分散液として使用するものである。０．０００１重量％未満では、ポリ（メタ）アクリルアミドの効果が得られない。また０．０１重量％を越えると、粘度が高すぎ、微細な噴霧ミストが得られない。
またＰＡＭ水溶液あるいは水分散液は、前記空気中の汚染物質の除去、浮遊微粉塵の沈降等のゲル形成を伴う用途に用いる場合は、乾燥することにより固形分濃度が上昇し保水性ゲルを形成させることが好ましい。
また本発明のＰＡＭは、分子中に陰性基および陽性基を有する両性荷電重合体であることが好ましい。水性薬剤を噴霧した場合、ミストから水と溶剤が蒸発することにより、陰性基と陽性基とが接近し分子内で造塩架橋し、水不溶性で水膨潤性ゲルとなり、水性薬剤中の除菌・殺菌剤を包摂しマイクロカプセル化するので、除菌・殺菌性及び消臭性を得ることができるとともに、長い持続性を確保することができる。
【００１３】
陰性基としては、例えばカルボキシル基、スルホン酸基、スルホアルキル基、リン酸基、ホスホン酸基、およびこれらのアルカリ塩等が挙げられる。また陽性基としては、例えば第４級アンモニウム塩、ジアルキルアミノアルキル、アミノメチルアクリルアミド、ビニルイミダゾリン等が挙げられる。これらの陰性基と陽性基の合計が例えば３０モル％〜７０％モルで、陰性基と陽性基との比率が等モルのものに汎用性があるため好ましい。本発明に使用するＰＡＭは、分子中にその他非イオン性のアミド基、イミド等の官能基を有する。
【００１４】
かかるＰＡＭは、前記官能基及びエチレン性不飽和結合を有する単量体を水中でラジカル重合することにより、得ることができる。
また油性の汚染物質を吸着させるため、ＰＡＭ分子中に特定の疎水性基を重量で２〜１０％導入することが好ましい。かかる疎水性基としては、炭素数が４〜１８のアルキル基、アラルキル基、フロロアルキル基、及びジアルキルシリル基、及び炭素数４〜１６のシロキサン基等が挙げられる。これらの官能基を１種以上用いるものである。これらの疎水性基は２〜１０重量％含まれることが好ましい。疎水性基の量がこの範囲にあれば前記の効果を発揮することができる。
【００１５】
前記ＰＡＭ水溶液あるいは水分散液は、水溶性無機塩及び／又は除菌・殺菌剤を含むものであることが好ましい。
かかる水溶性無機塩としては、例えば食塩、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等の硫酸のアルカリ金属塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸カルシウム、硝酸亜鉛等の硝酸のアルカリ金属塩、イオウ酸化物の塩、塩化カルシウム等が挙げられる。
イオン性高分子であるＰＡＭは、隣接するイオン間の相互作用を最小限にするように配
座を規制するが、イオンの解離は周囲のイオン濃度に依存し、イオン濃度が高いほど高分子化合物中のイオン基の解離度は抑えられ、イオン対として存在する。したがって、隣接するイオン間の相互作用が減少し、分子内でのゲル様集合体を形成しやすくなるため、水溶液中のイオン濃度を効率的に高めることができる。
【００１６】
また除菌・殺菌剤としては、通常除菌剤、殺菌剤、防カビ剤あるいは静菌剤として使用されているものが挙げられるが、本発明においては、例えば下式で示されるポリ（ポリメチレンビグアナイド）塩酸塩（以下ＰＨＭＢという）が挙げられる。
［−（ＣＨ２）ｍ−ＮＨ−Ｃ（ＮＨ）−ＮＨ−Ｃ（ＮＨ）−ＮＨ−（ＣＨ２）ｎ−］ｐＨＣｌ
（式中、ｍ、ｎが２〜５の整数であり、ｐは５〜１６の整数である。）
本発明に使用するＰＨＭＢは、かぎ括弧で表される繰り返し単位を５〜１６個有するものであるが、１２個有することが好ましい。
また式中のｍ及びｎが３であるポリヘキサメチレングアナミド塩酸塩であることが好ましい。
前記繰返し単位の数が前記範囲であれば、広範囲の微生物に対し強い効力があり、不揮発性であり、低毒性であり、熱安定性に優れる。
前記式で表されるＰＨＭＢの具体例としては、アーチケミカルジャパン（株）の「Ｐｒｏｘｅｌ ｌＢ」等が挙げられる。
本発明に使用する前記ＰＨＭＢは、水性薬剤中０．０００１〜０．１重量％含まれるものであり、０．０００１〜０．１重量％であることが好ましい。
またその他の除菌剤、殺菌剤、防カビ剤あるいは静菌剤として、本発明のＰＨＭＢ以外の化合物を用いることもできる。
【００１７】
本発明に使用するＰＡＭ水溶液あるいは水分散液は、界面活性剤を含むことが好ましい。この界面活性剤としては、市販の界面活性剤が挙げられる。
また本発明のＰＡＭ水溶液あるいは水分散液は、水溶性アクリル系共重合体を含むことが好ましい。水溶性アクリル系共重合体の重量平均分子量は、１万以上であることが好ましい。
この水溶性アクリル系共重合体を含むことにより、汚染物質を包含するゲル化粒子を効率よく被覆することができる。すなわち、いったん捕捉した汚染物質を閉じ込め、再放出することを防ぐことができる。特に本発明のポリ(メタ)アクリルアミド水溶液あるいは水分散液（イ）とポリ（ポリメチレンビグアナイド）塩酸塩（ロ）と化合物（Ｃ）とをダクト内で噴霧した後に、かかる水溶性アクリル系共重合体の水溶液を噴霧すると、効果を最大限に発揮することができ、好ましい方法である。
【００１８】
前記のとおり、本発明に使用するＰＡＭは、両性荷電のＰＡＭであることが好ましいが、さらにゲル形成能を高めるため、このＰＡＭに前記ゲル化剤を併用することが好ましい。
かかるゲル化剤としては、例えばアジピン酸ジアンモニウム、こはく酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、ドデカンジヒドラジド、アミノポリクリルアミド、硝酸マグネシウム、２価のカルボン酸、グリオキザ−ル、グルタルアルデヒド、前記ポリ（メタ）アクリルアミド水溶液と逆荷電を有する（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。これらのゲル化剤の１種以上をＰＡＭの固形分に対して１〜１００重量％を水溶液状で添加するのが好ましいが、２０〜８０重量％の範囲で添加するのが、最も好ましい。
【００１９】
本発明に使用する水性薬剤は、ＰＨＭＢを溶かすための溶剤としてプロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、エチレングリコール及びプロピレングリコールと炭素数が１〜３のアルコールとのエーテル及びこれらの炭素数が１〜３の脂肪酸とのエステル、グリシン及びタウリンからなる群から選ばれる少なくとも1種以上の化合物を含むものであることが好ましい。
これらのうち、前記ＰＨＭＢの溶解性に優れ、除菌、消臭性を効果的に発揮することができる点で、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール又はグリシンであることが好ましく、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、グリシンが最も好ましい。
【００２０】
本発明の空気清浄化装置は、前記チャンバー（Ａ）と、前記水溶液あるいは水分散液を充填してなる薬剤槽（Ｂ）と、前記薬剤槽（Ｂ）から前記水溶液あるいは水分散液をノズル（ｂ）に供給するためのポンプ（Ｃ）と、前記汚染物質を含む空気を吸入しチャンバー（Ａ）に供給するためのブロワ（Ｄ）とを配置するものである。
前記薬剤槽（Ｂ）は、前記水性薬剤を保存しておくための槽であり、この薬剤槽（Ｂ）からポンプ（Ｃ）により、水性薬剤をチャンバー（Ａ）内のノズル（ｂ）に供給することができる。この薬剤槽（Ｂ）は、円柱形、直方体、立方体等種々の形状が選択できる。
【００２１】
ポンプ（Ｃ）は液体ポンプとして用いられるものであれば、いずれのポンプでも使用することができる。またこのポンプは薬液槽（Ｂ）の下方に設置することができる。ポンプの能力は、チャンバー（Ａ）内の広さ、薬剤のノズル（ｂ）からの噴霧量、噴霧速度等に応じて適宜選択することができる。
ブロワ（Ｄ）は、前記汚染物質を含む空気をチャンバー（Ａ）に供給するためのものであり、汚染物質を含む空気を吸引し、送風することができるものであればよい。
【００２２】
また本発明は、前記チャンバー（Ａ）を用いて汚染物質を含む空気を清浄化する方法であって、供給された空気の流れに交差する少なくとも２つの面に設置されたノズル（ｂ）から水性薬剤を相互に衝突しないように噴霧すること、前記ノズル（ｂ）から平均粒子径が５〜５０μｍの水性薬剤のミストを吐出量１〜３０ｍｌ／ｍｉｎで円錐状に噴霧すること、かつ前記噴霧により形成されたミストの円錐形の底周辺部が接触することを特徴とする、汚染物質を含む空気を清浄化する方法である。
かかる条件に設定することにより、水性薬剤が汚染空気に満遍なく噴霧され水性薬剤により汚染物質を被覆し効率よく落下させることができる。
ここで「少なくとも２つの面」とは、向かい合う２つの面でも、向かい合わない２以上の面でもよい。立方体、直方体の場合は、空気に効率よく噴霧することができる点で向かい合う２つの面にノズルを設置することが好ましい。この場合、衝突させないためには、適宜ノズルの位置、ノズルの角度、ノズルからの水性薬剤の噴霧量等を調整することができる。
また「衝突しないように噴霧する」とは、衝突しない方向に噴霧すること又は衝突しないような距離まで噴霧することを意味するものである。
さらに「ミストの円錐形の底周辺部が接触する」とは、同一面で噴霧したときに底周辺部同士が接触する場合、互いに対立する面から噴霧したときに底周辺部同士が接触する場合等を意味するものである。
薬剤を衝突するように噴霧した場合、噴霧量を多くしても噴霧量の割に気液接触効果が向上しないことになる。
【００２３】
また本発明の方法は、ブロワ（Ｄ）によりチャンバー内に風速１０ｍ／秒以上で汚染物質を含む空気を供給し、デミスター（ｃ）から風速１〜３ｍ／秒で吐出させるものである。
これらの風速に調整すれば、チャンバーの底部から空気が跳ね返り還流が起こり水性薬剤により空気中の汚染物質を効率よく捕捉することができる。吐出風速は、このうち２ｍ／秒以下であることが好ましい。
前記の吐出風速は、空気導入口（ａ）に供給する際の風速に対し、デミスター（ｃ）の設置面における大きさ等により調整することができる。
空気導入口（ａ）から供給された汚染物質を含む空気の温度は、特に限定されるものではないが、気体中の汚染物質の薬剤による捕捉効果が高まる点で、摂氏５０℃以下であることが好ましい。この気体の温度は、外気を注入したり、冷却ノズルを経由してチャンバー内に供給したりすることにより適宜調整することができる。
本発明の方法により、空気中から除去することができる汚染物質としては、例えばトルエン、キシレン、スチレン、酢酸エチル等のＶＯＣ、各種腐敗臭、硫化水素、脂肪族アルデヒド、香気成分等が挙げられる。
本発明の方法によれば、汚染物質の種類に応じて適切な水性薬剤を選択することにより空気中から汚染物質を除去することができる。
本発明の空気清浄化装置としては、例えば図１〜図６に記載されたものが挙げられる。
【００２４】
以下図１〜図６に基づいて、本発明を簡単に説明する。
図１は、本発明の空気清浄化装置の模式図を示すものである。
工場から排出された汚染物質を含む空気１をブロワ２で吸入し、チャンバー本体３の上部からチャンバー３内に供給する。チャンバー３に供給された排気は、チャンバー３内の底部に衝突してから上部に浮上して、チャンバー３の内部を還流する。薬液は、薬液タンク９内に水道水供給管１１を通じて送入される水道水を自動希釈装置１０で混合し、希釈薬液として希釈薬液タンク１２に送入・貯蔵される。この希釈薬液タンク１２をポンプ８により液チューブ６を介してチャンバー３内のノズル４に結合し、ノズル７から水性薬剤がチャンバー３内に噴霧される。
図２〜図６は、チャンバー内外の設備、状態を表すものである。チャンバー内には、水性薬剤を噴霧するためのノズル４を対向する二つの２面に２７個備えており、特定の噴霧条件及び噴霧量に調整し、対向するノズル４から噴霧ミストが互いに衝突しないように設計するものである。
【実施例】
【００２５】
実施例１、２及び３
本発明者は、工場内において、トラック車体の塗装工程の２箇所を適宜選定し、ＶＯＣを含む汚染空気を採取した（実施例１；測定臭気濃度４０００、実施例２；測定臭気濃度５０００、実施例３；４００）。この汚染空気を、図１に記載した汚染物質除去装置を用いて、チャンバー（大きさ：長さ５．７ｍ×高さ１．９ｍ×奥行き１．２ｍ）に供給し、供給された汚染空気に薬液を噴霧し、ＶＯＣを除去することにより、ＶＯＣの含有量が低減した空気を回収した。実験条件及び実験結果は以下のとおりであった。
実験は、３点比較式臭袋法に基づいてパネル６人で行い、臭気指数及び測定臭気濃度を測定・算出した。
＜実験条件＞
【００２６】
【表１】
＜実験結果＞
【００２７】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の空気清浄化装置の模式図である。
【図２】本発明に使用するチャンバーの立面図である。
【図３】図２において、Ａ−Ｂ断面から見た左側面図である。
【図４】図２において、Ａ−Ｂ断面から見た右側面図である。
【図５】図２において、Ｃ−Ｄ断面から見た左側面図である。
【図６】図２において、Ｃ−Ｄ断面から見た右側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ ：排気ダクト
２ ：ブロワ
３ ：チャンバー
４ ：ノズル
５ ：デミスター
６ ：希釈薬液タンク１２からの液チューブ
７ ：薬液噴霧ミスト
８ ：ポンプ
９ ：自動希釈装置
１０：薬液タンク
１１：水道管
１２：希釈薬液タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気導入口（ａ）と、汚染物質を含む空気に水性薬剤を噴霧するためのノズル（ｂ）と、前記噴霧した水性薬剤を捕捉して外部への流出を防ぎ、かつ清浄化された空気を排出するためのデミスター（ｃ）と、汚染物質を回収するための回収口（ｄ）とを備えるチャンバー（Ａ）と、前記水性薬剤を充填してなる薬剤槽（Ｂ）と、前記薬剤槽（Ｂ）から水性薬剤をノズル（ｂ）に供給するためのポンプ（Ｃ）と、前記汚染物質を含む空気を吸入しチャンバー（Ａ）に供給するためのブロワ（Ｄ）とを配置してなる空気清浄化装置であって、前記ノズル（ｂ）が水性薬剤を円錐状に噴霧することが可能なノズルであり、かつチャンバー（Ａ）内の空気導入口（ａ）の設置面以外の少なくとも２つの面に１個以上設置されること、及び前記デミスター（ｃ）が空気導入口（ａ）及びノズル（ｂ）を設置した面以外の面に設置されてなることを特徴とする空気清浄化装置。
【請求項２】
前記水性薬剤が、極限粘度法で求めた平均分子量が５×１０６ 以上で、直鎖状のポリ(メタ)アクリルアミドを含む水溶液あるいは水分散液である請求項１記載の空気清浄化装置。
【請求項３】
前記水性薬剤が、水溶性無機塩及び／又は除菌・殺菌剤を含む請求項１又は２記載の空気清浄化装置。
【請求項４】
前記水性薬剤が、界面活性剤を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気清浄化装置。
【請求項５】
前記空気導入口（ａ）を同一面に少なくとも２個設置してなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気清浄化装置。
【請求項６】
前記ノズル（ｂ）を同一面に少なくとも２個設置してなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気清浄化装置。
【請求項７】
前記チャンバー（Ａ）の下部でデミスター（ｃ）の近傍に、曲面を有する邪魔板を設置してなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気清浄化装置。
【請求項８】
前記ノズル（ｂ）を平均粒子径が５〜５０μｍの水性薬剤のミストを吐出量１〜３０ｍｌ／ｍｉｎで円錐状に噴霧したとき、形成された円錐形の底周辺部が接触する状態で設置する請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気浄化装置。
【請求項９】
空気導入口（ａ）と、汚染物質を含む空気に水性薬剤を噴霧するためのノズル（ｂ）と、前記噴霧した水性薬剤を捕捉して外部への流失を防ぎ、かつ清浄化された空気を排出するためのデミスター（ｃ）と、汚染物質を回収するための回収口（ｄ）とを備えるチャンバー（Ａ）を用いて空気中の汚染物質を除去することにより空気を清浄化する方法であって、供給された空気の流れに交差する少なくとも２つの面に設置されたノズル（ｂ）から水性薬剤を相互に衝突しないように噴霧すること、前記ノズル（ｂ）から平均粒子径が５〜５０μｍの水性薬剤のミストを吐出量１〜３０ｍｌ／ｍｉｎで円錐状に噴霧すること、かつ前記噴霧により形成されたミストの円錐形の底周辺部が接触することを特徴とする空気の清浄化方法。
【請求項１０】
前記汚染物質を含む空気の温度が、摂氏５０℃以下である請求項９記載の空気の清浄化方法。
【請求項１１】
前記水性薬剤が、極限粘度法で求めた平均分子量が５×１０６ 以上で、直鎖状のポリ(メタ)アクリルアミドを含む水溶液あるいは水分散液である請求項９又は１０記載の空気の清浄化方法。
【請求項１２】
前記水性薬剤が、水溶性無機塩及び／又は除菌・殺菌剤を含む請求項９〜１１のいずれか１項に記載の空気の清浄化方法。
【請求項１】
空気導入口（ａ）と、汚染物質を含む空気に水性薬剤を噴霧するためのノズル（ｂ）と、前記噴霧した水性薬剤を捕捉して外部への流出を防ぎ、かつ清浄化された空気を排出するためのデミスター（ｃ）と、汚染物質を回収するための回収口（ｄ）とを備えるチャンバー（Ａ）と、前記水性薬剤を充填してなる薬剤槽（Ｂ）と、前記薬剤槽（Ｂ）から水性薬剤をノズル（ｂ）に供給するためのポンプ（Ｃ）と、前記汚染物質を含む空気を吸入しチャンバー（Ａ）に供給するためのブロワ（Ｄ）とを配置してなる空気清浄化装置であって、前記ノズル（ｂ）が水性薬剤を円錐状に噴霧することが可能なノズルであり、かつチャンバー（Ａ）内の空気導入口（ａ）の設置面以外の少なくとも２つの面に１個以上設置されること、及び前記デミスター（ｃ）が空気導入口（ａ）及びノズル（ｂ）を設置した面以外の面に設置されてなることを特徴とする空気清浄化装置。
【請求項２】
前記水性薬剤が、極限粘度法で求めた平均分子量が５×１０６ 以上で、直鎖状のポリ(メタ)アクリルアミドを含む水溶液あるいは水分散液である請求項１記載の空気清浄化装置。
【請求項３】
前記水性薬剤が、水溶性無機塩及び／又は除菌・殺菌剤を含む請求項１又は２記載の空気清浄化装置。
【請求項４】
前記水性薬剤が、界面活性剤を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気清浄化装置。
【請求項５】
前記空気導入口（ａ）を同一面に少なくとも２個設置してなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気清浄化装置。
【請求項６】
前記ノズル（ｂ）を同一面に少なくとも２個設置してなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気清浄化装置。
【請求項７】
前記チャンバー（Ａ）の下部でデミスター（ｃ）の近傍に、曲面を有する邪魔板を設置してなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気清浄化装置。
【請求項８】
前記ノズル（ｂ）を平均粒子径が５〜５０μｍの水性薬剤のミストを吐出量１〜３０ｍｌ／ｍｉｎで円錐状に噴霧したとき、形成された円錐形の底周辺部が接触する状態で設置する請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気浄化装置。
【請求項９】
空気導入口（ａ）と、汚染物質を含む空気に水性薬剤を噴霧するためのノズル（ｂ）と、前記噴霧した水性薬剤を捕捉して外部への流失を防ぎ、かつ清浄化された空気を排出するためのデミスター（ｃ）と、汚染物質を回収するための回収口（ｄ）とを備えるチャンバー（Ａ）を用いて空気中の汚染物質を除去することにより空気を清浄化する方法であって、供給された空気の流れに交差する少なくとも２つの面に設置されたノズル（ｂ）から水性薬剤を相互に衝突しないように噴霧すること、前記ノズル（ｂ）から平均粒子径が５〜５０μｍの水性薬剤のミストを吐出量１〜３０ｍｌ／ｍｉｎで円錐状に噴霧すること、かつ前記噴霧により形成されたミストの円錐形の底周辺部が接触することを特徴とする空気の清浄化方法。
【請求項１０】
前記汚染物質を含む空気の温度が、摂氏５０℃以下である請求項９記載の空気の清浄化方法。
【請求項１１】
前記水性薬剤が、極限粘度法で求めた平均分子量が５×１０６ 以上で、直鎖状のポリ(メタ)アクリルアミドを含む水溶液あるいは水分散液である請求項９又は１０記載の空気の清浄化方法。
【請求項１２】
前記水性薬剤が、水溶性無機塩及び／又は除菌・殺菌剤を含む請求項９〜１１のいずれか１項に記載の空気の清浄化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１３１８３６（Ｐ２００９−１３１８３６Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７９４７０（Ｐ２００８−２７９４７０）
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（０００１０２５６６）エスポ化学株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（０００１０２５６６）エスポ化学株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
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