JP2007152012A

JP2007152012A - ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2007152012A
Application number: JP2005355093A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kanai; 博行金井; Tadao Machida; 忠男町田
Original assignee: GPE KK; HACHIKO SEISAKUSHO KK; S-PARK KK
Current assignee: GPE KK; HACHIKO SEISAKUSHO KK; S-PARK KK
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2007-06-21

Abstract

【課題】光触媒フィルタの取替え作業が不要であり、かつ、装置の小型化が可能なガス浄化装置を提供する。
【解決手段】ガス入口部とガス出口部とを有する筐体と、該筐体内に前記ガス入口部側から前記ガス出口部側に向かって該順に、ガスが通過するように設けられた、洗浄フィルタおよび、光触媒を含浸する光触媒フィルタと、前記洗浄フィルタの少なくともガス入口部側の表面を洗浄する洗浄手段と、前記光触媒を活性化する光を照射する光照射手段とを有する、ガス浄化装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスを浄化するガス浄化装置に関する。特に、装置の小型化が可能なガス洗浄装置に関する。

従来から汚染ガスの浄化装置が検討されている。例えば、特許文献１には、汚染ガスのガス入口部及び浄化ガスのガス出口部が設けられ、かつ、吸引手段を有する筐体に、筐体内のガス流路を遮るように光触媒フィルタが設けられ、さらに、光触媒フィルタに照射する紫外線光源を取り付けたものが提案されている。このガス浄化装置は、汚染ガスを光触媒フィルタに通して、汚染ガス中の汚染源を、紫外線照射により励起した光触媒で分解するというものである。
しかしながら、この種の装置では、光触媒フィルタが筐体内に固定されているため、光触媒フィルタの取替え作業が大変であり、コストが高かった。
そこで、特許文献２等に示されるように、光触媒フィルタの取替えを容易にする試みがなされている（特許文献２）。

特開平３−１０６４２０号公報特開２００１−１４９４５２号公報

しかしながら、光触媒フィルタの取替え作業は、メンテナンス費用を考えると好ましくない。さらに、取替え作業を容易にするために、装置が拡大化する傾向にある。
また、ガス浄化装置は、通常、粉塵除去用装置、臭気・有害ガス除去用装置、光触媒装置等を組み合わせて洗浄装置として用いられている。この結果、装置が大型化し、より運転費用がかさむ傾向にある。
本発明は、上記課題を解決することを目的としたものであって、光触媒フィルタの取替え作業が不要であり、かつ、装置の小型化が可能なガス浄化装置を提供することを目的とする。

かかる状況のもと、発明者が鋭意検討した結果、下記手段により上記課題を解決しうることを見出した。
（１）ガス入口部とガス出口部とを有する筐体と、該筐体内に前記ガス入口部側から前記ガス出口部側に向かって該順に、ガスが通過するように設けられた、洗浄フィルタおよび、光触媒を含浸する光触媒フィルタと、前記洗浄フィルタの少なくともガス入口部側の表面を洗浄する洗浄手段と、
前記光触媒を活性化する光を照射する光照射手段とを有する、ガス浄化装置。
（２）前記洗浄手段は、前記洗浄フィルタのガス入口部側の表面に洗浄液を接触させることにより行うものである、（１）に記載のガス浄化装置。
（３）前記ガス浄化装置の最大長が、５ｍ以下である、（１）または（２）に記載のガス浄化装置。
（４）ガス吸引手段を筐体内に有する（１）〜（３）のいずれか１項に記載のガス浄化装置。

本発明により、光触媒フィルタの取替え作業が不要なガス浄化装置であって、小型化可能なものが得られた。
この結果、狭い作業場や研究室等においても、邪魔にならずに十分なガス洗浄効果を有するガス洗浄装置が得られた。これに併せて、本発明のガス洗浄装置では、洗浄フィルタや光触媒フィルタを半永久的に使用することが可能になったため、取り合え部品代や取替え作業員の費用等のランニングコストが著しく削減された。

以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。

本発明の好ましい実施形態を図１に従って説明する。図１中、１は筐体を、２は洗浄フィルタを、３は光触媒フィルタを、４は洗浄手段を、５は光照射手段を、６はガス入口部を、７はガス出口部を、８は洗浄液回収手段を、それぞれ示している。より具体的には、筐体１内に、ガス入り口部６に近い側から順に、洗浄フィルタ２、および、光触媒を含浸する光触媒フィルタ３が設けられている。さらに、洗浄フィルタ２の少なくともガス入口部６側の表面を洗浄する洗浄手段４と、光触媒を活性化する光を照射する光照射手段５とが設けられている。
ガス浄化装置の筐体１内に、汚染ガス（図１中の内部に黒点が付された矢印）が、ガス入口部６から入り、最初に洗浄フィルタ２を通過する。洗浄フィルタ２には洗浄手段４が設けられており、洗浄フィルタ２を通過する際に、洗浄手段４により、粉塵などが除去される。その後、ガスは、光触媒フィルタ３を通過する。光触媒フィルタ３を通過したガスは、光照射手段５により活性化された光触媒により、脱臭・除菌等がなされ、最終的にクリーンなガス（図１中の内部が白い矢印）として、ガス出口部７側から排出される。
このように、従来別々の装置で行われていた粉塵等の除去と、脱臭除菌等の作業を一の筐体１内で行うことができる。本発明では、一の筐体１内でこれら一連の工程を行うことを可能にするために、洗浄フィルタ２において洗浄手段４を設けている。すなわち、洗浄手段４を用いることにより、光触媒フィルタを通過するガスが、従来のガス浄化装置におけるガスよりも著しくクリーンなガスとなり、光触媒フィルタの劣化を防止できるのである。
以下、本発明について詳細に説明する。

筐体１
筐体１は、ガス入口部６と、ガス出口部７とを有し、本発明のガス浄化装置の本体となる。ガスは、筐体１内において、ガス入口部６から入り、洗浄フィルタ２および光触媒フィルタ３を通過して、ガス出口部７から出る。このように、２種類のフィルタを１つの筐体１内に収めることにより、装置の小型化が図れる。特に、従来の方法では、洗浄フィルタ２や光触媒フィルタ３の頻繁な取替え作業が必要であったため、１つの筐体１内に収めることには制約が多かったが、本発明では半永久的に洗浄フィルタ２や光触媒フィルタ３の取替えが不要であるため、このような構成が可能となったものである。
筐体１の材質は、特に定めるものではないが、ステンレス等が好ましい。
筐体１の形状は特に定めるものではないが、例えば、円筒、角筒型が挙げられる。
さらに、本発明の筐体１は、長手方向に垂直な方向に開閉可能な構造としてもよい。このような構造とすることにより、光照射手段５の消耗品の取替えが容易となり好ましい。尚、光照射手段５の消耗品とは、通常、紫外線を照射する蛍光灯であり、従来のガス洗浄装置における、洗浄フィルタ２や光触媒フィルタ３の取替えに比して、頻度・手間のいずれにおいても容易なものである。

洗浄フィルタ２および洗浄手段４
洗浄フィルタ２では、汚染ガスに含まれる油性、湿性、高温のダストミスト等の汚染源の一部を除去する。通常は、後述する光触媒により除去できないものは、すべて、この段階において除去できる。このような除去は、洗浄手段４により汚染源を洗浄することにより行われる。すなわち、洗浄フィルタ２のガス入口部６側表面を洗浄することにより、洗浄フィルタ２を通過するガスがよりクリーンなものとなる。そのため、後述する光触媒フィルタ３の負担を軽くし、光触媒フィルタ３の性能の劣化を防ぎ、効率よく汚染源を除去することが可能になる。
ここで、洗浄フィルタ２は、筐体１内に、ガスが該洗浄フィルタ２を通過するように設けられており、通常、筐体１内に、ガスの流路方向に垂直に嵌められた構成である。洗浄手段４は、洗浄フィルタ２のガス入口部６側の表面を洗浄するように設けられる。

洗浄フィルタ２
洗浄フィルタ２は、本発明の趣旨を逸脱しない限り特に定めるものではないが、圧力損失を少なくした構造、例えば、ハニカムデッキ多層体であることが好ましい。このような洗浄フィルタ２としては、金属製のものが挙げられ、特に、ステンレス製のものが好ましい。
洗浄フィルタ２のフィルタ面積は、浄化するガスの種類等に応じて適宜定めることができる。洗浄フィルタ２に対するガスの通過風速は、０．８〜１．３ｍ／ｓｅｃが好ましい。
洗浄フィルタ２の数は、１枚でもよく、２枚以上でもよい。２枚以上のフィルタを設ける場合、それぞれのフィルタは同一のフィルタであってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。例えば、ガス入口部６からガス出口部７に向かって順にフィルタの孔径が小さくなる構成とすることができる。また、後述する洗浄液との関係を考慮してフィルタの素材をそれぞれ変えてもよい。
本発明では、汚染ガスの種類（汚染源の種類）や汚染の度合いに応じてフィルタを調節し、適宜、状況に応じたガス浄化装置とすることができる。
洗浄フィルタ２を２枚以上設ける場合、洗浄フィルタ２間の間隔は特に定めるものでないが、例えば、０．３〜１ｍとすることができる。
洗浄フィルタ２の枚数は、特に定めるものではないが、例えば、１〜１０枚である。

洗浄手段４
本発明における洗浄手段４は、洗浄フィルタ２のガス入口部６側の表面を洗浄する。本洗浄手段４により、汚染ガス中の汚染源を除去することができる。
洗浄手段４は、少なくとも、洗浄フィルタ２のガス入口部６側の表面を洗浄する。従って、通常は図１に示すように、ガス入口部６側から洗浄液を付加することにより行う。複数枚の洗浄フィルタ２が設けられている場合は、各洗浄フィルタ２に、それぞれ、洗浄液を接触させることが好ましい。もちろん、ガス出口側から洗浄液を接触させてもよい。この場合、洗浄液が洗浄フィルタ２のガス入口部６側の表面を洗浄できるよう、洗浄液の圧力を高くする等の手段を採用するとよい。

洗浄手段４は、通常、洗浄フィルタ２のガス入口部６側の表面に洗浄液を付加することにより行う。付加の方法は特に定めるものではないが、噴霧、シャワーリング等が挙げられる。また、洗浄液の付加される量は、汚染ガスの種類や洗浄液の洗浄フィルタ２に対する圧力等に応じて適宜定めることができる。通常、洗浄フィルタ２の面積１ｍ²に対し、０．１〜２０Ｌ／ｍとすることができる。このように、本発明は、所要水量がサイクロン遠心力に比べて１／３〜１／４程度と少なくて済むという利点がある。また、洗浄水の圧力は、０．０５〜０．７Ｍｐａが好ましい。
洗浄液は、洗浄フィルタ２面に平行な方向から、吹き付けることが好ましい。このような手段を採用することにより、湿潤な状態をより効果的に保つことができ、本発明の浄化効果がより顕著なものとなる。また、洗浄フィルタ２面に対して角度を持って流れるようにしてもよい。例えば、洗浄液が上から下に流れるように、洗浄フィルタ２の上部に吹き付けてもよい。洗浄液の流速は、５〜１００ｃｍ／ｓｅｃが好ましい。
さらに、本実施形態では、洗浄液回収手段８を設けている。洗浄液回収手段８は、本発明の必須要件ではないが、洗浄液を回収するほうが好ましい。回収した洗浄液は、そのまま、または、中和等の処理を行った後、廃液として処理してもよいし、再利用してもよい。再利用する場合、汚染源を取り除いてから用いることが好ましい。さらにまた、洗浄液のうち、汚染物を多く含む洗浄液と、汚染物をあまり含まない若しくは全く含まない洗浄液を別々に回収し、後者のみを再利用することも可能である。ここで、汚染物を多く含む洗浄液とは、例えば、洗浄フィルタ２のガス入口部６側の面から回収される洗浄液や、洗浄フィルタ２を複数枚設けた場合のガス入口部６により近い側の洗浄液が挙げられ、汚染物をあまり含まない若しくは全く含まない洗浄液とは、例えば、洗浄フィルタ２のガス出口部７側の面から回収される洗浄液や、洗浄フィルタ２を複数枚設けた場合のガス出口部７により近い側の洗浄液をいう。
また、複数の洗浄フィルタ２および洗浄手段４を設け、汚染ガス中のターゲットとなる汚染源ごとにそれに応じた洗浄液の成分および洗浄フィルタ２を選択してもよい。例えば、第１の洗浄フィルタでは有機物を除去しやすい洗浄フィルタ２および洗浄液を選択し、第２のフィルタでは無機物を除去しやすい洗浄フィルタ２および洗浄液を選択するといった手段を採用できる。

洗浄液は、特に定めるものではないが、例えば、水、有機溶媒等が挙げられ、水が好ましい。また、洗浄液には、酸またはアルカリ等を含めてもよい。このような手段を採用することにより、回収後の洗浄液がアルカリまたは酸になる場合に、中和でき好ましい。

光触媒フィルタ３
光触媒フィルタ３は、光触媒を含む。
光触媒の種類は、汚染ガスの種類等に応じて適宜定めることができ、酸化チタン等を挙げることができる。
また、光触媒フィルタ３は、光触媒を含浸させ、かつ、光照射による光触媒の活性化が阻害されないものである限り特に定めるものではない。このような光触媒フィルタ３として、多孔質板が挙げられる。多孔質板は、圧力損失、軽量、高剛性という観点からも好ましい。光触媒フィルタ３の材質としては、セラミック、焼結金属等が挙げられる。
光触媒フィルタ３は１枚でもよいし、２枚以上を併用してもよい。２枚以上併用する場合、光触媒フィルタ３間の距離は、光照射手段５が設けられるスペースがあればよい。例えば、１５０ｃｍ〜３００ｃｍである。さらに、光触媒フィルタ３毎に異なる光触媒を含浸させてもよい。
本発明では、洗浄フィルタ２により光触媒フィルタ３の負担は軽くなっているので、光触媒フィルタ３は実質的に半永久的に使用でき、光触媒フィルタ３のメンテナンスが不要となる。

光照射手段５
本発明では、光触媒は、光照射手段５による光照射により活性化する。光照射により照射される光は、光触媒を活性化させる光であれば特に定めるものではなく、紫外線照射が例示される。本発明においては、光照射手段５に用いるランプ（蛍光灯）以外の交換を必要としない。そして、このようなランプは特別の作業員でなくても取替え可能であるため、メンテナンスは実質的に不要に等しい。
さらに、光照射手段５により、筐体１内部の温度を変えてもよい。このような手段を採用することにより、より性能を高めることができる。
光照射手段５は、２枚以上の光触媒フィルタ３を用いる場合、光触媒フィルタ３毎に設けることが好ましい。

ガス浄化装置
上記実施形態では、筐体１、洗浄フィルタ２、光触媒フィルタ３、洗浄手段４、光照射手段５、洗浄液回収手段８を有するガス浄化装置として開示しているが、これ以外の構成要素を含んでいてもよい。
例えば、本発明のガス浄化装置においては、洗浄フィルタ２と光触媒フィルタ３の間に第３のフィルタを設けてもよい。洗浄液が光触媒フィルタ３に移動し、光触媒の反応性を低くするのを抑止できる。但し、洗浄フィルタ２と光触媒フィルタ３の間を十分に設ける等の手段を採用することによりこの要件は回避することもできる。第３のフィルタを設ける場合、該第３のフィルタは取替え可能に設けてもよいし、固定式にしてもよい。
また、洗浄フィルタ２と光触媒フィルタ３の間に、乾燥ゾーンを設けてもよい。乾燥ゾーンを設けることにより、洗浄液を揮発させることができる。

さらに、本発明のガス浄化装置は、ガス吸引手段を有していてもよい。ガス吸引手段を設けることにより、ガス風速を一定にしたり、汚染ガスをガス浄化装置に吸収させたりすることができる。ガス吸引手段は、筐体内に設けてもよいし、筐体外に設けてもよい。装置の小型化の観点からは、筐体内である。また、機械の汚染ガス吹き出し口に接続して用いる場合や他のガス吸引装置に接続して用いる場合等、ガス吸引手段を必要としない場合には、該手段は設けなくてもよいことは言うまでもない。

本発明のガス浄化装置内のガスの風速は、略一定であることが好ましく、全体を通して風速の差は、±０．５ｍ／ｓ以下であることが好ましい。
ガスの風速は、好ましくは１．３ｍ／ｓ以下、より好ましくは１．０〜１．３ｍ／ｓである。このようにガスの風速を調整するための手段として、ガス吸引手段によって調節する方法、ガス入口部６の口径を調整する方法、機械全体の大きさの調整する方法等が挙げられる。
本発明のガス浄化装置は、小規模であっても、ガス洗浄力は高く、例えば、３６００ｍ³／ｈ以上の量のガスを、１時間の時間で処理できる。
本発明のガス浄化装置の大きさは、特に定めるものではないが、例えば、２０ｍ³／ｍｍ程度の規模の作業場や研究室で採用する場合、最大長が３ｍ以下のもの、より具体的には、長手方向（通常は、ガスの進行方向）が２．２〜３ｍ、長手方向に垂直な方向が１．５〜２ｍのものが挙げられる。

図１は、本発明のガス浄化装置の実施形態の一例を示す。

符号の説明

１筐体
２洗浄フィルタ
３光触媒フィルタ
４洗浄手段
５光照射手段
６ガス入口部
７ガス出口部
８洗浄液回収手段

Claims

ガス入口部とガス出口部とを有する筐体と、
該筐体内に前記ガス入口部側から前記ガス出口部側に向かって該順に、ガスが通過するように設けられた、洗浄フィルタおよび、光触媒を含浸する光触媒フィルタと、
前記洗浄フィルタの少なくともガス入口部側の表面を洗浄する洗浄手段と、
前記光触媒を活性化する光を照射する光照射手段とを有する、ガス浄化装置。
前記洗浄手段は、前記洗浄フィルタのガス入口部側の表面に洗浄液を接触させることにより行うものである、請求項１に記載のガス浄化装置。
前記ガス浄化装置の最大長が、５ｍ以下である、請求項１または２に記載のガス浄化装置。
ガス吸引手段を筐体内に有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス浄化装置。