(57)【要約】【課題】主排風機が空気浄化手段よりも下流側に設置される外気浄化装置において、未浄化空気の空気浄化手段の下流側への流入を抑制する。【解決手段】外気浄化装置１は、空気取り込み部２１と空気取り出し部２２とを備え、空気取り込み部２１から導入された空気を浄化する空気浄化手段５と、空気浄化手段５と空気取り出し部２２との間に位置し浄化された空気を空気取り出し部２２まで排出する主排風機９と、を収容する内側筺体２と、外気導入口３１と空気排出口３２とを備え内側筺体２を包囲する外側筺体３であって、内側筺体２の外面と外側筺体の内面との間の筺体間空間１１に、外気導入口３１と空気取り込み部２１とを結ぶ空気導入路が形成されるとともに、空気排出口３２は筺体間空間１１を介さずに、空気取り出し部２２と連通している外側筺体３と、筺体間空間１１を負圧に維持する負圧形成手段４２ａと、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気取り込み部と空気取り出し部とを備え、前記空気取り込み部から導入された空気を浄化する空気浄化手段と、前記空気浄化手段と前記空気取り出し部との間に位置し浄化された空気を前記空気取り出し部まで排出する主排風機と、を収容する内側筺体と、
外気導入口と空気排出口とを備え前記内側筺体を収容する外側筺体であって、該内側筺体の外面と該外側筺体の内面との間の筺体間空間に、前記外気導入口と前記空気取り込み部とを結ぶ空気導入路が形成されるとともに、前記空気排出口は前記筺体間空間を介さずに、前記空気取り出し部と連通している外側筺体と、
前記筺体間空間の、少なくとも前記外気導入口と前記空気取り込み部との間の領域を負圧に維持する負圧形成手段と、
を有する、外気浄化装置。
【請求項２】
前記負圧形成手段は、前記筺体間空間に設置され、前記外気導入口から流入した空気の一部を前記外側筺体の外部へ排気する補助排風機である、請求項１に記載の外気浄化装置。
【請求項３】
前記筺体間空間に、前記空気導入路として、前記外気導入口と前記空気取り込み部とを連結するダクトが設けられ、前記外側筺体には該外側筺体の前記内面と外面とを連通する開口が設けられている、請求項２に記載の外気浄化装置。
【請求項４】
前記筐体間空間に、前記空気導入路として、前記外気導入口と前記空気取り込み部とを連結するダクトが設けられ、前記空気取り出し部の下流側の流路と前記筐体間空間とを連結させる流路が設けられている、請求項２に記載の外気浄化装置。
【請求項５】
前記負圧形成手段は、前記筺体間空間に設置され、前記外気導入口から流入した空気を前記空気取り込み部から前記内側筺体の内部に押し込む補助送風機である、請求項１に記載の外気浄化装置。
【請求項６】
前記空気浄化手段は、前記空気取り込み部から導入された空気を洗浄水と接触させる気液接触部を有している、請求項１から５のいずれか１項に記載の外気浄化装置。
【請求項７】
前記内側筺体は、前記主排風機と前記空気浄化手段との間に位置する湿度調整手段を収容している、請求項６に記載の外気浄化装置。
【請求項８】
前記湿度調整手段はデシカントロータである、請求項７に記載の外気浄化装置。
【請求項９】
前記内側筺体は、前記主排風機と前記空気浄化手段との間に位置する温度調整手段を収容している、請求項１から８のいずれか１項に記載の外気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は外気浄化装置に関し、特に主排風機が空気浄化手段よりも下流側に設置される外気浄化装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
外気には、花粉、粉じんなどの粒子性物質や、窒素酸化物、硫黄酸化物、悪臭成分などのガス状化学物質が含まれている。これらの外気由来の汚染物質や住宅建材などから発生する室内空気汚染物質を除去するため、水を用いた外気浄化装置が知られている。
【０００３】
非特許文献１に記載の外気浄化システムは、外気浄化手段が収納された内部筺体と、内部筺体を覆う外部筺体と、を備える二重筺体構造を有している。空気は外部筺体の上部側面に設けられた外気導入口から流入し、外部筺体と内部筺体との間の筺体間空間を立ち下がって、内部筺体の下部側面に設けられた空気取り込み部から内部筺体の内側に流入する。内部筺体の上部には主排風機が設けられているため、空気は負圧に引かれ、空気取り込み部から主排風機に向けて、内部筺体の内部を上昇する。内部筺体の底部には水が収納された循環タンクが設けられており、水はポンプによって、内部筺体に設けられた気液接触部に散水される。下方から上昇してくる空気は気液接触部で気液接触を行い、外気中の粒子性物質やガス状化学物質が除去される。浄化された空気は気液接触部を通過することで高湿度となっているため、デシカントロータを用いた調湿機構で湿度調整され、主排風機によって内部筺体から排出される。空気はさらに内部筺体と外部筺体をつなぐダクトを介して、外部筺体の空気排出口から外部に排出される。
【０００４】
このような外気浄化装置は、従来の外気浄化装置に設けられていたろ過フィルターや吸着材の交換、再生等のメンテナンスが不要であり、かつ必要な浄化性能の維持が容易である。また、主排風機を気液接触部の下流側に設置しているため、主排風機には浄化された空気が送られる。このため、主排風機の汚染が最小限度に抑えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】藤田雅司、外２名、「水を用いた家庭用導入外気浄化システムの開発」、空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集、２００８年８月２７日、ｐ．１２５７−１２６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に内部筺体は、空気の流路を画定し、気液接触部や循環タンク、調湿機構等の必要な設備を収容することができれば十分である。また内部筺体は、設備の取り付けや内部のメンテナンスのために容易に分解可能であることが望ましい。これらのことから、内部筺体は例えば、複数の金属製枠をボルト締め等の簡易な方法で組み立てる構成がとられている。このため、内部筺体の気密性は必ずしも十分とはいえない。ところで、主排風機を気液接触部の下流側に設置しているため、内部筺体の内側は負圧となっている。このため、外気導入口から流入した空気は、内部筺体の空気取り込み部だけでなく、内部筺体の負圧に引かれて、内部筺体の継目からも内部筺体の内部に流入する。この結果、浄化されていない空気が空気浄化手段をバイパスする現象が生じ、主排風機からは浄化された空気と未浄化の空気の混合気体が排出され、空気浄化性能が悪化する。さらには、主排風機の汚染を最小限度に抑えるために主排風機を気液接触部の下流側に設置した効果が低減する。
【０００７】
本発明は、主排風機が空気浄化手段よりも下流側に設置される外気浄化装置において、空気浄化性能の悪化と主排風機の汚染を抑制することができる構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の外気浄化装置は、空気取り込み部と空気取り出し部とを備え、空気取り込み部から導入された空気を浄化する空気浄化手段と、空気浄化手段と空気取り出し部との間に位置し浄化された空気を空気取り出し部まで排出する主排風機と、を収容する内側筺体と、外気導入口と空気排出口とを備え内側筺体を包囲する外側筺体であって、内側筺体の外面と外側筺体の内面との間の筺体間空間に、外気導入口と空気取り込み部とを結ぶ空気導入路が形成されるとともに、空気排出口は筺体間空間を介さずに、空気取り出し部と連通している外側筺体と、筺体間空間を負圧に維持する負圧形成手段と、を有している。
【０００９】
このように構成された外気浄化装置では、空気は外側筺体の外気導入口から流入し、筺体間空間を通って、内側筺体の空気取り込み部から内側筺体の内側に導入される。空気浄化手段と空気取り出し部との間に位置する主排風機によって、内側筺体の内部は、少なくとも空気浄化手段と主排風機との間では負圧の状態に維持されるが、筺体間空間もまた、負圧形成手段によって負圧に維持される。従って、未浄化の空気が筺体間空間から空気浄化手段の下流側に内部筺体の継目を通って流入することが抑えられ、空気浄化性能の悪化を抑制することができる。また、主排風機が未浄化の空気と直接接触しにくくなるため、主排風機の汚染を抑えることも容易となる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、主排風機が空気浄化手段よりも下流側に設置される外気浄化装置において、未浄化空気の空気浄化手段の下流側への流入を抑制し、よって空気浄化性能の悪化と主排風機の汚染を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の外気浄化装置の第１の実施形態の構成を示す概要図である。
【図２】デシカントロータの概要を示す模式的斜視図である。
【図３】本発明の外気浄化装置の第２の実施形態の構成を示す概要図である。
【図４】本発明の外気浄化装置の第３の実施形態の構成を示す概要図である。
【図５】本発明の外気浄化装置の第４の実施形態の構成を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の外気浄化装置の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
外気浄化装置１は、内側筺体２と、内側筺体２を包囲して収容する外側筺体３と、を有している。内側筺体２は空気の流路を画定し、以下に述べる設備を収容する筺体である。内側筺体２は金属製が好ましいが、適切な強度が確保できれば樹脂等の他の材料を用いることもできる。内側筺体２の内部の設備の取り付けやメンテナンスのため、内側筺体２は分解可能な構造となっている。その構造は設備の取り付けやメンテナンスが可能であれば特に限定されず、複数の金属製枠を上下に互いに接続する形態でもよく、内側筺体２の各面を別々の金属板で構成する形態でもよい。分解可能な構成とするために、これらの金属製枠あるいは金属板はボルトなどによって相互に分離可能であることが望ましい。
【００１４】
内側筺体２の底部には空気浄化手段５の一部を構成する循環タンク４が設置され、その上方に、空気浄化手段５の他の一部を構成する充填塔１３及び散水ノズル１４と、第１の熱交換器６と、デシカントロータ７（湿度調整手段）と、第２の熱交換器８と、主排風機９とが、この順で設置されている。内側筺体２の下部側面には空気取り込み部２１が、上部側面には空気取り出し部２２が設けられ、空気取り込み部２１から導入された空気が主排風機９によって駆動力を与えられ、内側筺体２の内部を下から上へ、空気取り出し部２２に向かって流れる。空気取り込み部２１から空気取り出し部２２までの、空気が上方に向かって流れる空間を、以降外気処理空間２３という。
【００１５】
外側筺体３は、洗浄水の装置外部への飛散防止、内側筺体２の保護、好適な外観の付与等の目的で設けられている。外側筺体３の上部側面には外気導入口３１が設けられ、反対側の上部側面には空気排出口３２が設けられている。空気排出口３２は浄化空気の供給先まで延びるダクト（図示せず）に接続されていてもよい。
【００１６】
内側筺体２の外面２ａと外側筺体３の内面３ａとの間には、筺体間空間１１が形成されている。筺体間空間１１は、外気導入口３１と空気取り込み部２１とを結ぶ空気導入路を構成している。空気排出口３２は筺体間空間１１を介さずに、すなわちダクト１２によって空気取り出し部２２と直接連通している。
【００１７】
空気は外側筺体３の外気導入口３１から導入され、空気導入路として機能する筺体間空間１１を下降して、内側筺体２の空気取り込み部２１から内側筺体２の内部に導入される。浄化、湿度調整等の空調処理を受けた空気は内側筺体２の空気取り出し部２２から排出され、内側筺体２と外側筺体３とを結ぶダクト１２を通して、外側筺体３の空気排出口３２から外気浄化装置１の外部へと排出される。
【００１８】
以下、外気浄化装置１の個々の要素についてさらに詳細に説明する。
【００１９】
空気浄化手段５は、空気取り込み部２１から内側筺体２に導入された空気を洗浄水と接触させることで浄化する。このため、空気浄化手段５は、気液接触部を構成する充填塔１３と、洗浄水を貯蔵する循環タンク４と、充填塔１３の上方に設けられた散水ノズル１４と、洗浄水を循環させる循環ポンプ１５と、を有している。
【００２０】
充填塔１３にはラシヒリングが充填されている。充填材としては他にも、レッシングリング、ポールリング、サドル、スルザーパッキン等の、充填塔において一般的に用いられる充填材を用いることができる。充填塔１３の代わりに棚段塔を用いることもできる。散水ノズル１４から散水された洗浄水がラシヒリングの表面に付着し、ラシヒリングの表面で、下方から上昇してくる空気との気液接触が行われる。
【００２１】
循環タンク４は内側筺体２の底部に設けられており、側面に設けられた配管５１を介して循環ポンプ１５に接続されている。循環タンク４の内部には水温調整のためのヒータ１０が設けられており、外部の熱源１７と接続されている。ヒータ１０は例えば冬季の洗浄水の凍結防止のために用いられる。循環タンク４の底面には水抜き用の排水口１８が設けられている。外部水源１９からは弁７１の制御により、配管５２を介して、洗浄水の補充及び交換が可能となっている。
【００２２】
循環ポンプ１５の吐出側は配管５３，５４を介して散水ノズル１４に接続されている。散水ノズル１４は例えば、多数の孔のあけられた配管であり、孔を通して洗浄水が充填塔１３に散水される。配管の形状は特に限定されず、充填塔１３に洗浄水が均一に散水されれば、直線状または同心円状の複数の管、らせん状の管など、任意の形状の管を選択できる。散水ノズル１４は、ジョロ、シャワー、スプリンクラー、スプレイタイプ等、公知の散水ノズルの中から適宜用いることができるが、好ましくはスプレイタイプである。スプレイタイプは、散布される水が霧状で、粒径が細かい。そのため、充填塔１３の充填剤を効率よく濡らすことができるだけでなく、スプレイから散布される霧状の水自体が被処理空気と接触して被処理空気を浄化することができ、結果として、気液接触効率が高くなる。また、一つのノズルから広範囲に水を散水することができるため、部品点数を少なくすることができる。
【００２３】
空気浄化手段５の上方には第１の熱交換器６（温度調整手段）が設けられている。第１の熱交換器６は配管５３，５５を介して、循環タンク４の洗浄水を熱交換媒体として用いる。空気浄化手段５によって浄化された空気は、第１の熱交換器６によって温度調整され、適切な給気温度が実現される。循環タンク４内の水温を適切に制御することによって、夏場は浄化された空気を冷却し、冬場は浄化された空気を加温する。第１の熱交換器６で熱交換した洗浄水は、配管５６，５７を介して、循環タンク４に回収される。なお、熱交換媒体としては外部水源１９を用いることも可能であり、弁７２の制御により、循環タンク４と外部水源１９とを、水温に応じて適宜に切り替えることができる。
【００２４】
第１の熱交換器６の上方には湿度調整手段が設けられている。気液接触方式により浄化された空気は大量の湿分を含んでいるため、湿度調整手段によってその湿分が除去される。本実施形態では、湿度調整手段としてデシカントロータ７を用いている。図２には、デシカントロータ７の概念的斜視図を示す。デシカントロータ７の回転するロータ７１の内部には乾燥剤（図示せず）が保持されており、ロータ７１の回転中心Ｃ−Ｃに関し一定の角度範囲αが吸湿領域７２となっている。空気浄化手段５を通過した湿分を大量に含む空気は、吸湿領域７２に、上方（方向Ｄ１）に向けて引かれ、ロータ７１の厚み方向にロータ７１を通過しながら、ロータ７１の内部に保持された乾燥剤によって湿分が吸収される。一方、残りの角度範囲βは再生領域７３となっており、吸湿した乾燥剤に再生用ヒータ１６からの高温空気が下向き（方向Ｄ２）に送風され、乾燥剤に含まれる湿分が除去される。ロータ７１は一定の回転速度で回転しているため、ロータ７１の各角度位置は吸湿領域７２と再生領域７３との間を一定時間ごとに切り替えられる。再生用ヒータ１６は外気処理空間２３と空間的に分離された再生ヒータ室２４に収納されているため、吸湿中の乾燥剤に再生用の高温空気が接触することはない。
【００２５】
デシカントロータ再生用の高温空気は、デシカントロータ７を出た乾燥した空気の一部を分岐ファン４１によって再生ヒータ室２４に取り入れ、再生ヒータ室２４に取り入れられた空気を再生ヒータ室２４の再生用ヒータ１６で加熱することによって得られる。高温空気に吸収されたデシカントロータ７の湿分は、一部が充填塔１３に回収され、洗浄水として再利用される。残りは再生ヒータ室２４に還流され、その一部は大気放出され、残りは廃熱を再利用するため、熱源１７に回収され、循環タンク４内の洗浄水の温度調整に使用される。
【００２６】
デシカントロータ７の上部には第２の熱交換器８（温度調整手段）が設けられている。第２の熱交換器８は、配管５３，５８を介して、第１の熱交換器６と同様、循環タンク４の洗浄水を熱交換媒体として用いる。デシカントロータ７によって湿度調整された空気は各種要因によって温度が上昇するため、第２の熱交換器８によってさらに温度調整され、適切な給気温度が実現される。空気の温度上昇要因としては、主排風機９及び分岐ファン４１の作動による発熱や、デシカントロータ７の吸着熱（吸水時に発生する吸着熱）が考えられる。また、デシカントロータ７の再生操作の影響も考えられる。すなわち、外気処理空間２３で水分を吸収したデシカントロータの吸湿領域７２は、デシカントロータ７の回転によって再生ヒータ室２４に入り再生領域７３となり、再生ヒータ室２４で加熱再生され、外気処理空間２３に戻って再び吸湿領域７２となるが、このような再生操作の過程で、再生ヒータ室２４から外気処理空間２３に熱が連行されるため、空気が暖められるのである。第２の熱交換器８で熱交換した洗浄水は、配管５９，５７を介して、循環タンク４に回収される。なお熱交換媒体としては、第１の熱交換器６と同様、外部水源１９を用いることもできる。
【００２７】
主排風機９は、空気浄化手段５、デシカントロータ７、及び第１、第２の熱交換器６，８の上方であって、空気取り出し部２２の手前に設置され、浄化された空気を空気取り出し部２２まで排出する。
【００２８】
筺体間空間１１には、筺体間空間１１を負圧に維持する負圧形成手段が設けられている。負圧形成手段は、筺体間空間１１の、少なくとも外気導入口３１と空気取り込み部２１との間の領域４３で負圧を維持できればよい。負圧形成手段としては例えば、小型の補助排風機４２ａを用いることができる。補助排風機４２ａを、外気導入口３１と空気取り込み部２１との間の領域４３に設け、外気導入口３１から流入した空気の一部を外側筺体３の外部へ排気する。これによって外気導入口３１と空気取り込み部２１との間の領域４３は第３種換気の状態となり、筺体間空間１１の領域４３を負圧に維持することができる。負圧形成手段としてあまり大容量の排風機を用いると、外気導入口３１から導入された空気のほとんどがそのまま排気されてしまい、内側筺体２への空気の供給に支障をきたす恐れもあるため、負圧形成手段としては小容量の排風機を用いることが望ましい。内側筺体２の外気処理空間２３は主排風機９の作動によって負圧となっているが、筺体間空間１１の領域４３も負圧に維持されているため、筺体間空間１１の領域４３から内側筺体２の外気処理空間２３への未浄化空気の流入が抑制される。特に、充填塔１３の出口側の負圧とその外側の筺体間空間１１の負圧とが概ね一致していることが好ましい。これによって、浄化された空気と未浄化の空気との混合が防止され、また、浄化された空気の筺体間空間１１への逆流も防止されるため、空気浄化性能の低下が抑制される。また、浄化された空気はさらに湿度調整と温度調整を受け、適温・適湿度の空気となっているが、筺体間空間１１の空気が内側筺体２に混入することによる湿度調整性能及び温度調整性能の低下も防止される。さらに、補助排風機４２ａを設けることにより、内側筺体２の内側で発生した熱を筺体間空間１１を介して排熱することも可能であり、第１の熱交換器６及び第２の熱交換器８の熱交換容量の低減が可能である。
【００２９】
図３には、本発明の外気浄化装置の第２の実施形態の概要を示す。本実施形態は負圧形成手段の構成を除いて第１の実施形態と同様である。本実施形態では、負圧形成手段は、筺体間空間１１に設置され、外気導入口３１から流入した空気を空気取り込み部２１から内側筺体２の内部に押し込む補助送風機４２ｂである。外気導入口３１から導入された空気の全量を内側筺体２に供給することができるため、外気の浄化効率が高まる。本実施形態では、筺体間空間１１は第１の実施形態と同様、第３種換気に相当する状態であるが、外気処理空間２３は充填塔１３の入口側の領域の圧力が増加しており、第１種換気に近い状態となっている。このため、充填塔１３の出口側の圧力も第１の実施形態と比べて高くなり、内側筺体２への未処理空気の流入をより確実に抑制することができる。
【００３０】
図４には、本発明の外気浄化装置の第３の実施形態の概要を示す。本実施形態は、以下に述べる構成を除いて第１の実施形態と同様である。筺体間空間１１には、空気導入路として、外気導入口３１と空気取り込み部２１とを連結するダクト６１が設けられている。外側筐体３には小穴、スリットなどの、外側筺体３の内面３ａと外面３ｄとを連通する開口部３ｂが形成されている。未処理空気は外気導入口３１から筺体間空間１１を通らずに、直接空気取り込み部２１に送られる。一方、補助排風機４２ａが作動すると、筺体間空間１１には外側筐体３の外側から開口部３ｂを通って空気が流入し、補助排風機４２ａによって排出される。この結果、筺体間空間１１は開口部３ｂにおける圧力損失の分だけ外側筐体３の外部空間に対して負圧となる。開口部３ｂの大きさや個数は、筺体間空間１１を必要な負圧に維持し、かつ補助排風機４２ａの容量や動力費が過大とならないように設定される。
【００３１】
図５には、本発明の外気浄化装置の第４の実施形態の概要を示す。本実施形態も、以下に述べる構成を除いて第１の実施形態と同様である。本実施形態では、第３の実施形態と同様、空気導入路として、外気導入口３１と空気取り込み部２１とを連結するダクト６１が設けられている。また、第３の実施形態とは異なり、外側筐体３に小穴等の開口３ｃが開けられ、開口３ｃと空気排出口３２の下流に接続されたダクト６２とが、配管、ダクト等の流路６３で接続されている。筺体間空間１１には、浄化され湿度調節された空気だけが導入される。このため、もし筺体間空間１１内の空気が内部筐体２に流入しても、内部筐体２内の処理中の空気あるいは処理後の空気への悪影響がない。本実施形態では、空気取り出し部２２の下流側に、浄化された空気を筺体間空間１１に戻す手段が設けられていればよい。つまり、空気取り出し部２２の下流側の流路と筺体間空間１１とが所定の流路で接続されていればよい。従って、ダクト６２を設ける代わりに、例えば、ダクト１２の一部に開口を設け、直接ダクト１２と筺体間空間１１とが連通するようにしても構わない。
【００３２】
本実施形態において、第３の実施形態と同様の、外側筺体３の内面３ａと外面３ｄとを連通する開口部３ｂがさらに形成されていてもよい。この場合、未処理空気と処理された空気の混合気が補助排風機４２ａによって排出される。筺体間空間１１内の空気は、浄化され湿度調節された空気が導入されることで、未処理の外気と比べて良好な状態にあるため、もし筺体間空間１１内の空気が内部筐体２（空気取り込み部２１より下流側の区間）に流入しても、内部筐体２内の処理中の空気あるいは処理後の空気への悪影響が軽減される。
【符号の説明】
【００３３】
１  外気浄化装置
２  内側筺体
３  外側筺体
４  循環タンク
５  空気浄化手段
６  第１の熱交換器
７  デシカントロータ（湿度調整手段）
８  第２の熱交換器
９  主排風機
１１  筺体間空間
１３  充填塔
１４  散水ノズル
１５  循環ポンプ
２１  空気取り込み部
２２  空気取り出し部
３１  外気導入口
３２  空気排出口
４２ａ  補助排風機（負圧形成手段）
４２ｂ  補助送風機（負圧形成手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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