(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気を流通させる風路内に設置され、大気中の窒素酸化物を除去して該大気を浄化するための大気浄化装置であって、
前記風路内を流通する前記大気中に露出し、前記大気中へ水を直接噴霧するための複数の噴霧ノズルを備える加湿装置と、
鉛直方向に一定間隔で設けられ、前記大気を取り込むための複数の取込口と、鉛直方向に一定間隔で設けられ、上部が開放され、底部に複数の孔を有する複数の充填容器と、各前記取込口から取り込まれた前記大気を各前記充填容器の前記底部に向けて案内する複数のガイド部と、各前記充填容器内に充填され、前記複数の孔を通して前記大気を流通させることにより前記大気中の窒素酸化物を吸着して除去する吸着剤と、鉛直方向に一定間隔で設けられ、前記窒素酸化物が除去された大気を排出するための複数の排出口とを含み、前記加湿装置の後流側に離間して設置される脱硝装置と、
前記脱硝装置と前記風路の内壁とに隣接して設置され、前記複数の取込口を除いて該風路を閉鎖する遮蔽板とを含み、
前記ガイド部は、前記取込口の上部と前記充填容器の取込口側側壁の上部とを接続し、水平方向に対して第１角度で傾斜するように設けられる第１傾斜板と、前記充填容器の取込口側側壁の上部と１段上の充填容器の排出口側側壁の下部とを接続し、水平方向に対して第２角度で傾斜するように設けられる第２傾斜板とを含み、前記充填容器の取込口側側壁が、水平方向に対して前記第１傾斜板と同じ角度で傾斜していて、前記第１傾斜板の下方に向いた面と前記充填容器の取込口側側壁の下方に向いた面とが面一となるように設置される、大気浄化装置。
【請求項２】
前記脱硝装置の前記複数の取込口を覆うように取り付けられる流量を制御するための流量制御手段をさらに備える、請求項１に記載の大気浄化装置。
【請求項３】
前記大気中の浮遊物質を捕集するための捕集装置をさらに備える、請求項１または２に記載の大気浄化装置。
【請求項４】
前記加湿装置は、前記複数の噴霧ノズルを支持し、前記複数の噴霧ノズルを前記大気の流通方向に対して交差する平面に沿って回転させる回転部を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の大気浄化装置。
【請求項５】
前記回転部は、脚部と、前記複数の噴霧ノズルが一定間隔で離間して取り付けられ、前記脚部に回転可能に支持された回転フレームと、前記回転フレームを回転させる駆動源とを備える、請求項４に記載の大気浄化装置。
【請求項６】
前記回転部は、脚部と、前記脚部に回転可能に支持され、前記大気の流れによって回転する羽根部と、前記複数の噴霧ノズルが一定間隔で離間して取り付けられ、前記脚部に回転可能に支持された回転フレームとを備え、前記羽根部の回転に追従して前記回転フレームが回転する、請求項４に記載の大気浄化装置。
【請求項７】
前記回転部は、脚部と、前記複数の噴霧ノズルが一定間隔で離間して取り付けられる径が異なる外円部および内円部と、前記外円部と前記内円部とを連結する支柱部とを備え、前記支柱部が前記脚部に回転可能に支持された回転フレームとを備え、前記回転フレームに、前記大気の流れによって前記回転フレームを回転させるための回転翼が取り付けられた、請求項４に記載の大気浄化装置。
【請求項８】
前記複数の噴霧ノズルが、前記大気の流通方向に対して交差する一平面上に一定間隔で離間して配列される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の大気浄化装置。
【請求項９】
前記加湿装置の上流側に、前記大気を旋回流とする旋回手段を備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の大気浄化装置。
【請求項１０】
前記噴霧ノズルは、前記大気の流通方向に対する噴射角度が調整可能とされる、請求項８に記載の大気浄化装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の大気浄化装置と、風路内の大気の流通経路を、排煙時に、前記大気浄化装置を通過させる径路から該大気浄化装置を通過させない別の径路へ切り替えるための切替手段とを備える、換気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中の窒素酸化物を除去して大気を浄化する大気浄化装置およびその大気浄化装置を含む換気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が通行するトンネル内や屋内駐車場等では、大気中に車両から排出される排気ガスが含まれ、その排気ガス中には、大気を汚染する煤等の浮遊物質や一酸化窒素を主成分とする窒素酸化物が含まれている。
【０００３】
窒素酸化物を除去するための技術として、吸着剤に吸着させて除去する技術が数多く提案されている。例えば、活性炭を処理容器内に充填し、その処理容器に、５０℃以下、相対湿度９０％以下で一酸化窒素含有気体を通して一酸化窒素を吸着せしめ、次いでその処理容器を１００〜２００℃に加熱し、吸着した一酸化窒素を脱離させる方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
脱硝装置入口の最前段に設けた電気集じん機と、ＮＯをＮＯ２に酸化するために必要なオゾンを発生するオゾナイザと、電気集じん機の次段に設けたオゾン供給ノズルと、オゾン供給ノズルの次段に設けたファン又は撹拌装置と、ファン又は撹拌装置の次段に設けたＮＯ２吸収フィルタを備えた装置も提案されている（特許文献２参照）。この特許文献２では、装置入口の排ガス湿度が低下しても、ＮＯ２浄化能力が低下しないように、オゾン供給ノズルとＮＯ２吸収フィルタの間に加湿装置を設けた装置も提案されている。
【０００５】
また、被処理ガスを、相対湿度８５％以上に調湿した後、活性炭含有ハニカム状吸着剤と接触させる技術も提案されている（特許文献３参照）。この技術では、相対湿度８５％以上に調湿することで、被処理ガスが活性炭含有ハニカム状吸着剤との接触においてハニカム状吸着剤の表面に薄い水の被膜が均一に生じ、窒素酸化物がハニカム状吸着剤表面で酸化され、水に溶解する化合物である硝酸を生成し、活性炭含有ハニカム状吸着剤からそれが溶出し脱離する。これにより、活性炭含有ハニカム状吸着剤が自己再生され、処理寿命の大幅な延長を実現している。
【０００６】
また、固体吸着材層に通過させることにより除去して排出口から排出する窒素酸化物吸着手段を備える装置や、官能基を有する担体に吸湿性塩を担持させてなり、窒素酸化物を吸着する吸着材を備え、吸着材は、水蒸気を吸収して、官能基により還元される吸着した窒素酸化物の還元速度を低下させる装置等も提案されている（特許文献４〜８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２６２０２５号公報
【特許文献２】特開平７−１２７４００号公報
【特許文献３】特開２００４−０８９９６３号公報
【特許文献４】特開２００４−２９０９０１号公報
【特許文献５】特開２００４−２９０９０２号公報
【特許文献６】特開２００４−２９０９０３号公報
【特許文献７】特開２００４−２９０９０４号公報
【特許文献８】特開２００８−２２１１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した窒素酸化物の除去装置（脱硝装置）は、例えば、排気ガスを含む大気をトンネル内や屋内駐車場から外部へ排出するために構築される風路内に設置される。この脱硝装置は、窒素酸化物を除去し、その窒素酸化物が外部へ排出されないようにすることを目的として設置されるため、大気のすべてがこの脱硝装置を通過するようにしなければならない。
【０００９】
窒素酸化物を吸着して除去するための吸着剤は、その性能を確保するために、特許文献２、３、５、７および８に記載のように、その上流側で加湿制御することが好ましい。そのため、加湿装置を設置する場合には、その脱硝装置の上流側に設置される。
【００１０】
加湿装置および脱硝装置を風路内に設置する場合、図１に示すように、加湿装置１００が有する加湿槽１０１と風路の壁面１１０との間の隙間を、遮蔽板１２０により閉鎖し、加湿装置１００と脱硝装置１３０とを連結して設置する。加湿槽１０１が有する大気の取入口には、取り入れた大気を適切に加湿するために、その流量を制御するためのダンパ１０２が設けられる。
【００１１】
これにより、窒素酸化物を含む大気のすべてが、ダンパ１０２を介して適切な流量で加湿槽１０１内へ入り、加湿槽１０１でほぼ均一に加湿された大気が脱硝装置１３０の取入口１３１を介して脱硝装置１３０内へ入り、窒素酸化物が除去された後、排出口１３２から後方へ排出される。
【００１２】
図１では、脱硝装置１３０が、加湿装置１００を通過した大気を取り入れるための複数の取入口１３１と、各取入口１３１に対応して設けられた吸着剤１３３を充填するための脱硝トレイ１３４と、各取入口１３１から各吸着剤１３３まで大気を案内する複数のガイド部１３５と、吸着剤１３３を下方から上方へと通過した大気を外部へ排出する複数の排出口１３２とを備えるものとされている。
【００１３】
加湿装置１００が有する加湿槽１０１の取入口の開口面積は、風路の流路面積に比較して小さく、また、その取入口の面積に適合したダンパ１０２が設けられているので、流路面積の急縮小およびダンパ１０２の影響を受けて比較的大きい圧力損失を生じる。また、加湿槽１０１内に入るとすぐに流路面積が急拡大し、脱硝装置１３０の取入口１３１で急縮小し、再び脱硝装置１３０内に入って急拡大するので、これらの影響を受けて圧力損失を生じる。
【００１４】
圧力損失が大きくなると、加湿装置１００および脱硝装置１３０を通過した後の大気を吸引するファンやブロワといった換気設備の負荷が大きくなる。これは、電力消費量を増加させ、ランニングコストを増加させる。また、窒素酸化物を充分に除去するためには、吸着剤１３３との接触時間を充分に確保することが望ましいが、換気設備の負荷が大きくなると、吸引力の増大に伴い、加湿装置１００内および脱硝装置１３０内での大気の流速が速くなり、この接触時間を充分に確保することができなくなってしまう。その結果、窒素酸化物の除去効率が低下してしまう。
【００１５】
このため、窒素酸化物を充分に除去することができ、かつ圧力損失を低減させることにより換気設備の負荷を軽減させることができる装置やシステムの提供が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するべく、大気を流通させる風路内に設置され、大気中の窒素酸化物を除去して該大気を浄化するための大気浄化装置であって、風路内を流通する大気中に露出し、該大気中へ水を直接噴霧するための複数の噴霧ノズルを備える加湿装置と、鉛直方向に一定間隔で設けられ、大気を取り込むための複数の取込口と、鉛直方向に一定間隔で設けられ、上部が開放され、底部に複数の孔を有する複数の充填容器と、各取込口から取り込まれた大気を各充填容器の底部に向けて案内する複数のガイド部と、各充填容器内に充填され、複数の孔を通して大気を流通させることにより大気中の窒素酸化物を吸着して除去する吸着剤と、鉛直方向に一定間隔で設けられ、窒素酸化物が除去された大気を排出するための複数の排出口とを含み、加湿装置の後流側に離間して設置される脱硝装置と、脱硝装置と風路の内壁とに隣接して設置され、複数の取込口を除いて風路を閉鎖する遮蔽板とを含む、大気浄化装置が提供される。
【００１７】
ガイド部は、取込口の上部と充填容器の取込口側側壁の上部とを接続し、水平方向に対して第１角度で傾斜するように設けられる第１傾斜板と、充填容器の取込口側側壁の上部と１段上の充填容器の排出口側側壁の下部とを接続し、水平方向に対して第２角度で傾斜するように設けられる第２傾斜板とを含み、充填容器の取込口側側壁が、水平方向に対して第１傾斜板と同じ角度で傾斜していて、該第１傾斜板の下方に向いた面と充填容器の取込口側側壁の下方に向いた面とが面一となるように設置されることが望ましい。
【００１８】
また、大気浄化装置は、脱硝装置の複数の取込口を覆うように取り付けられる流量を制御するための流量制御手段を備えることができる。さらに、大気浄化装置は、大気中の浮遊物質を捕集するための捕集装置を備えることができる。
【００１９】
加湿装置は、複数の噴霧ノズルを支持し、該複数の噴霧ノズルを大気の流通方向に対して交差する平面に沿って回転させる回転部を備えることができる。回転部は、脚部と、複数の噴霧ノズルが一定間隔で離間して取り付けられ、脚部に回転可能に支持された回転フレームと、回転フレームを回転させる駆動源とを備えることができる。
【００２０】
回転部は、上記構成のほか、脚部と、脚部に回転可能に支持され、大気の流れによって回転する羽根部と、複数の噴霧ノズルが一定間隔で離間して取り付けられ、脚部に回転可能に支持された回転フレームとを備え、羽根部の回転に追従して回転フレームが回転するものとすることもできる。
【００２１】
また、回転部は、脚部と、複数の噴霧ノズルが一定間隔で離間して取り付けられる径が異なる外円部および内円部と、外円部と内円部とを連結する支柱部とを備え、支柱部が脚部に回転可能に支持された回転フレームとを備え、回転フレームに、大気の流れによって回転フレームを回転させるための回転翼が取り付けられたものとすることも可能である。この回転翼は、その取り付け角度が一方向にのみ調整可能なものであってもよいし、二方向に調整可能なものであってもよい。
【００２２】
また、上記のような回転部を備える構成に限られるものではなく、複数の噴霧ノズルが、大気の流通方向に対して交差する一平面上に一定間隔で離間して配列されているだけのものであってもよい。例えば、複数の噴霧ノズルが、大気の流通方向に対して直交する平面に沿ってマトリクス状に配列されたものとすることができる。
【００２３】
単に複数の噴霧ノズルを配列した構成である場合、充分に加湿するためには数多くの噴霧ノズルが必要となるが、出来るだけその数を少なくしつつ、加湿効率を高めることができるように、加湿装置の上流側に、大気を旋回流とする旋回手段を設けることができる。また、噴霧ノズルは、大気の流通方向に対する噴射角度を調整可能とされ、すべての噴霧ノズルが一方向にのみ噴霧するのではなく、それぞれが異なった方向に噴霧することができるようにすることもできる。
【００２４】
本発明は、上記の大気浄化装置のほか、この大気浄化装置を含む換気システムも提供することができる。換気システムは、風路内の大気の流通経路を、排煙時に、大気浄化装置を通過させる径路から該大気浄化装置を通過させない別の径路へ切り替えるための切替手段を備えることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の大気浄化装置を提供することにより、窒素酸化物を充分に除去することができ、かつ圧力損失を低減させることができ、この圧力損失の低減により、換気設備の負荷を軽減させることができる。その結果、換気設備の寿命を延ばし、ランニングコストも下げることができる。
【００２６】
また、上記のようなガイド部の構造を採用することにより、さらに圧力損失を低減させることができる。図１に示すような加湿装置１００にダンパ１０１を設ける従来の構成に比較して、脱硝装置にダンパを設けることで、圧力損失を低減させることができる。さらに、捕集装置をさらに備えることで、大気中の浮遊物質も除去することが可能となる。
【００２７】
加湿装置を上記のような構成にすることで、噴霧ノズルの数を少なくしても、加湿効率を向上させることができる。
【００２８】
本発明の換気システムを提供することにより、窒素酸化物を充分に除去することができ、かつ圧力損失を低減させることができ、この圧力損失の低減により、換気設備の負荷を軽減させることができる。その結果、換気設備の寿命を延ばし、ランニングコストも下げることができる。また、脱硝時だけではなく、排煙時の圧力損失も低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の大気浄化装置の１つの構成例を示した図。
【図２】本発明の大気浄化装置の１つの構成例を示した図。
【図３】脱硝装置の充填トレイを拡大して示した図。
【図４】ダンパを取り付けたところを示した図。
【図５】本発明の大気浄化装置の別の構成例を示した図。
【図６】加湿装置の第１実施形態を示した図。
【図７】噴霧ノズルの概略構成を示した断面図。
【図８】噴霧ノズルの先端部を示した正面図。
【図９】加湿装置の第２実施形態を示した図。
【図１０】加湿装置の第３実施形態を示した図。
【図１１】加湿装置の第４実施形態を示した図。
【図１２】本発明の換気システムの１つの構成例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図２は、本発明の大気浄化装置の１つの構成例を示した図である。風路２００は、車両が通行するトンネルや屋内駐車場等と外部とを接続する大気が流れる通路である。この風路２００は、例えば、コンクリートにより構築される。
【００３１】
大気浄化装置は、この風路２００内に設置され、大気を加湿するための加湿装置２１０と、大気中に含まれる窒素酸化物を除去するための脱硝装置２２０と、脱硝装置２２０が備える複数の取込口２２１を除き、風路２００を閉鎖する遮蔽板２３０とを含んで構成される。
【００３２】
加湿装置２１０は、風路２００内を流通する大気中に露出し、大気中へ水を噴霧するための複数の噴霧ノズル２１１を備える。この加湿装置２１０は、図１に示す従来の加湿装置１００のように加湿槽１０１という収納容器を持たないので、大気の流路面積の急縮小や急拡大がなくなり、これらに伴い発生していた圧力損失を削減することができる。
【００３３】
脱硝装置２２０は、図１に示す従来の脱硝装置１３０と同様の構成および構造のものとすることができる。具体的には、脱硝装置２２０は、鉛直方向に一定間隔で設けられ、大気を取り込むための複数の取込口２２１と、鉛直方向に一定間隔で設けられ、上部が開放され、底部に複数の孔を有する複数の充填容器としての充填トレイ２２２と、各取込口２２１から取り込まれた大気を各充填トレイ２２２の底部に向けて案内する複数のガイド部２２３とを備える。
【００３４】
また、脱硝装置２２０は、各充填トレイ２２２内に充填され、複数の孔を通して大気を流通させることにより大気中の窒素酸化物を吸着して除去する活性炭等の吸着剤２２４と、鉛直方向に一定間隔で設けられ、窒素酸化物が除去された大気を排出するための複数の排出口２２５とを備える。この脱硝装置２２０は、加湿装置２１０の後流側に離間して設置される。
【００３５】
遮蔽板２３０は、加湿された大気が脱硝装置２２０を通過することなく、脱硝装置２２０の後流側へ流通するのを防止するように、複数の取込口２２１を除き、風路２００を閉鎖するように設けられる。このため、加湿された大気はすべて、複数の取込口２２１から取り込まれ、窒素酸化物が吸着除去された後、複数の排出口２２５から排出される。
【００３６】
図２では、加湿装置２１０が、風路２００の床から鉛直方向に延びる管２１２に、一定間隔で複数の噴霧ノズル２１１が設けられ、後流側に設置されている脱硝装置２２０に向けて水を噴霧している。噴霧ノズル２１１の形状や構造は、水を霧状に噴射させることができれば、いかなるものであってもよい。一例では、先端に多数の小孔を有する高圧スプレーノズルを挙げることができる。
【００３７】
高圧スプレーノズルは、ポンプにより加圧された水がノズル内へ供給されると、例えば多数の小孔を通して霧状に噴射する。霧状の小さい各水粒子は、流通する大気との熱交換により蒸発しやすく、その大気を効果的に加湿することを可能にする。このため、高圧スプレーノズルを採用した高圧噴霧方式は、高い気化率の加湿を実現することができる。
【００３８】
このように加湿槽をもたない構成とし、高い気化率の加湿を実現することができる高圧噴霧方式を採用することで、充分な加湿を実現できるとともに、最大２０Ｐａもの圧力損失を削減することができる。
【００３９】
脱硝装置２２０が備えるガイド部２２３は、図３（ａ）に示すように、取込口２２１ａの上部と充填トレイ２２２ａの取込口側側壁２２６の上部とを接続し、水平方向に対して第１角度で傾斜するように設けられる第１傾斜板２２３ａと、充填トレイ２２２ａの取込口側側壁２２６の上部と１段上の充填トレイ２２２ｂの排出口側側壁２２７の下部とを接続し、水平方向に対して第２角度で傾斜するように設けられる第２傾斜板２２３ｂとを含む構成とされる。図３（ａ）には、１段下に、さらに、第１角度で傾斜するように第１傾斜板２２３ｃが設けられ、第２角度で傾斜するように第２傾斜板２２３ｄが設けられているのが示されている。
【００４０】
大気は、取込口２２１ａから取り込まれ、充填トレイ２２２ａの取込口側側壁２２６に衝突し、下方にある第１傾斜板２２３ｃへ向けて流れる。そして、大気は、第１傾斜板２２３ｃに衝突して流れる方向を変え、第２傾斜板２２３ｄへ向けて流れる。その後、大気は、第２傾斜板２２３ｄに衝突して流れる方向を変え、充填トレイ２２２ａの底部へ向けて流れ、その底部に設けられた多数の小孔を通り抜け、吸着剤２２４間を通り抜ける際に窒素酸化物が吸着され、窒素酸化物が除去された大気が、排出口２２５ａから排出される。
【００４１】
このような充填トレイ２２２ａの構造である場合、取込口２２１ａから取り込まれた大気が、充填トレイ２２２ａの取込口側側壁２２６に衝突し、その後、第１傾斜板２２３ｃに衝突するため、また、その側壁２２６が、下方に突出し、流路断面積がその突出した箇所において縮小するため、比較的大きい圧力損失を生じてしまう。そこで、図３（ｂ）に示すように、充填トレイ２２２ａの取込口側側壁２２６が、水平方向に対して第１傾斜板２２３ａと同じ角度で傾斜するように、充填トレイ２２２ａを作製することができる。
【００４２】
側壁２２６は、第１傾斜板２２３ａと同じ角度で傾斜しているため、第１傾斜板２２３ａの下方に向いた面と、充填トレイ２２２ａの取込口側側壁２２６の下方に向いた面とが面一となり、取込口２２１ａから取り込まれた大気をスムーズに第２傾斜板２２３ｄへと案内することができる。このような大気の衝突が生じにくく、流路断面積の拡大および縮小を出来るだけ少なくした構造にすることで、最大５０Ｐａもの圧力損失を削減することができる。
【００４３】
大気浄化装置では、加湿装置で大気を充分に加湿して脱硝効率を高めた上で、脱硝装置へ大気を送り、脱硝装置で充分に吸着剤の表面に接触させて窒素酸化物を吸着除去するため、大気を適切な流量で加湿装置および脱硝装置へ送る必要がある。その流量を制御するために、流量制御手段としてのダンパが設けられる。
【００４４】
従来の装置では、図４（ａ）に示すように、加湿装置１００の加湿槽１０１に形成された開口を塞ぐようにダンパ１０２が取り付けられる。このダンパ１０２により、加湿槽１０１内へ適切な流量で大気を供給することができ、引き続いて、後流側の脱硝装置へその適切な流量で大気を供給することができる。
【００４５】
加湿槽１０１に形成される開口は、一度に大量の大気が流入し、すぐに排出されてしまうと充分な加湿を行うことができないことから、適切なサイズとして形成されている。このため、その開口はあまり大きく形成することはできない。その結果、ダンパ１０２の開口面積が制限されることになる。
【００４６】
本発明の大気浄化装置では、図２に示すように、加湿装置２２０が大気中に露出していて、風路２００内を流れる大気全体を適切に加湿することができるため、図４（ｂ）に示すように、ダンパ２４０は、脱硝装置２２０の取込口側に、複数の取込口２２１全体を覆うように設けられる。このダンパ２４０により、脱硝装置２２０内へ適切な流量で大気を供給することができる。
【００４７】
脱硝装置２２０の各取込口２２１のサイズは予め決められており、それら全部の取込口２２１の開口面積は、加湿槽１０１の開口面積より大きい。このため、ダンパ２４０の開口面積を大きくとることができ、ダンパ２４０を通過する大気の流速を低下させ、最大１０Ｐａもの圧力損失を削減することができる。
【００４８】
本発明の大気浄化装置は、さらに、浮遊物質を捕集するための捕集装置を備えることができる。捕集装置としては、大気中に浮遊する浮遊物質を捕集し、大気中から除去することができるものであれば、これまでに知られたいかなる装置であってもよい。例えば、フィルタや集塵装置等が挙げられる。捕集装置は、図５に示すように、加湿装置２１０の前流側に設置することが望ましい。これは、浮遊物質が加湿装置２１０の噴霧ノズル２１１や脱硝装置２２０の充填トレイ２２２の底部や吸着剤２２４に付着し、目詰まりを生じさせたり、吸着性能を低下させるおそれがあるためである。
【００４９】
捕集装置として電気集塵装置２５０を用いる場合、電気集塵装置２５０は、帯電極２５１により大気中の浮遊物質を帯電させ、帯電した浮遊物質を集塵極２５２へクーロン力（静電引力）により集塵させる。例えば、電気集塵装置２５０は、帯電極２５１のコロナ放電により負イオンを発生させ、その負イオンが浮遊物質に付着して負に帯電させ、その負イオンに帯電した浮遊物質をクーロン力により集塵極２５２へ引き付けて集塵させる。このような電気集塵装置２５０等の捕集装置を備えることで、大気中に含まれる浮遊物質も除去することができる。なお、浮遊物質を含む大気をすべてこの電気集塵装置２５０へ供給するために、電気集塵装置２５０の前面には、電気集塵装置２５０の大気取込口を除き、風路２００を閉鎖する閉鎖板２６０が設けられる。
【００５０】
加湿装置２１０は、図２に示したように、複数の噴霧ノズル２１１から水を噴霧することにより加湿することができ、その噴霧ノズル２１１の設置個数を増やすことにより、充分な加湿を実現することができる。しかしながら、近年、コスト削減のため、噴霧ノズル２１１の設置個数を低減しつつ、加湿効率を向上させることが望まれている。
【００５１】
そこで、加湿装置２１０は、例えば、図６（ａ）の側面図および図６（ｂ）の正面図に示すように複数の噴霧ノズル２１１を支持し、当該複数の噴霧ノズル２１１を大気の流通方向に対して交差する平面に沿って回転させる回転部２１３を備えるものとすることができる。回転部２１３は、鉛直方向に立設した脚部２１４と、脚部２１４に取り付けられ、複数の噴霧ノズル２１１を支持する回転フレーム２１５と、回転フレーム２１５を駆動させる駆動源２１６とを備えている。
【００５２】
回転フレーム２１５は、中空の棒状部材により構成され、その中央部分が駆動源２１６の回転軸に連結され、脚部２１４の上部に回転可能に支持される。回転フレーム２１５には、回転軸を中心として、その中心から両端へ向けて２つずつ噴霧ノズル２１１が一定間隔で取り付けられている。水は、図示しないポンプから、脚部２１４および回転フレーム２１５の内部を通して各噴霧ノズル２１１へ供給され、各噴霧ノズル２１１から噴射される。
【００５３】
噴霧ノズル２１１は、一例では、図７に示すように、筒状の本体３００と、その本体３００の噴射側壁３０１の内面に固定されたノズルチップ３０２とから構成される。本体３００は、中空円筒状の周壁３０３の一端を噴射側壁３０１で閉鎖し、その中央に噴口３０４を備え、他端は開口３０５とされる。開口３０５は、水の供給路と連通していて、この開口３０５を介して本体３００内の中空部３０６へ水を受け入れることができるようになっている。
【００５４】
ノズルチップ３０２は、略円板形状とされ、本体３００の成形時にモールドして、本体３００の噴射側壁３０１の内面に固定される。このノズルチップ３０２は、本体３００の噴射側壁３０１の中心の噴口３０４と連通する噴射孔を中央に備えていて、噴射孔から噴口３０４を介して水を霧状にして噴射する。この噴射孔は、水の流入側から縮径するテーパ状穴部３０７と、そのテーパ状穴部３０７に連続して噴口３０４へと連通する小径穴部３０８とから構成される。
【００５５】
ノズルチップ３０２は、その内面に、図８に示すような旋回溝３０９を形成したものを用いることができる。図８には、旋回溝３０９が、略９０度の間隔で円弧状に湾曲した４つの溝から構成されていて、その内周端がテーパ状穴部３０７の周縁と連通しているものが示されている。
【００５６】
このような旋回溝３０９を備える噴霧ノズル２１１を採用することで、本体３００へ流入した水は、中空部３０６を通してノズルチップ３０２へ送り、ノズルチップ３０２の旋回溝３０９を通って旋回流となり、噴射孔のテーパ状穴部３０７へ送られ、その内周面に沿って旋回しながら衝突して水滴が微細化される。このため、小径穴部３０８からは、微細化された水滴が噴射される。このときの水滴の径は、約１０〜３０μｍである。
【００５７】
この噴霧ノズル２１１へ供給する水の圧力は、０．１〜１０ＭＰａが好ましい。図７および図８に示した噴霧ノズル２１１は、あくまで一例を示したものであるので、水を適切に霧状に噴射させることができるものであれば、上述した先端に多数の小孔を備えるノズル等、これまでに知られたいかなるノズルでも採用することができる。
【００５８】
図６に示す実施形態では、回転フレーム２１５を駆動源２１６により駆動させる構成を例示したが、回転フレーム２１５を回転軸に支持するのみで、大気の流れにより回転フレーム２１５を駆動させることも可能である。その一例として、図９に示すように、脚部２１４の上部に回転可能に設けられた回転軸に、回転フレーム２１５に加えて、少なくとも２枚の羽根部２１７を備えたものを採用することができる。この加湿装置２１０では、少なくとも２枚の羽根部２１７が大気の流れを受けて回転し、それに追従して回転フレーム２１５が回転する。このようにして駆動源２１６を用いなくとも、回転フレーム２１５を回転させることができるため、電力消費量を削減することができる。
【００５９】
また、加湿装置２１０と脱硝装置２２０との間で加湿を充分に行うために、大気が水粒子と接触する時間を長くとるべく、大気を旋回流にするための旋回手段を設けることができる。この旋回手段は、加湿装置２１０の前流側に設置され、大気の流通方向とは反対の方向に突出する複数のフィンを備え、回転フレーム２１５とは反対方向に回転するものであることが好ましい。
【００６０】
このような旋回手段を設けることで、駆動源２１６の回転速度を高めなくても、大気の流れに対する回転フレーム２１５の回転速度を相対的に高めることができる。駆動源２１６の回転速度を高めなくてもよいため、駆動源２１６の劣化を抑制することができ、長期にわたって駆動源２１６の使用が可能となる。また、駆動源２１６の回転速度を抑制することができるため、駆動源２１６へ供給する電力の消費量も削減することが可能となる。
【００６１】
回転フレーム２１５は、その中央部分を中心として回転させるほか、一端部を回転軸に連結し、その一端部を中心として回転させることも可能である。例えば、大気の流れの方向と同じ方向および反対方向に延びる２つの回転軸を脚部２１４の上部に回転可能に設け、２つの回転フレーム２１５の一端部を各回転軸に連結し、互いに反対方向へ回転させることができる。このような構成を採用し、水を噴霧させると、互いの相対的な回転速度が高速化されるため、個々の回転フレーム２１５の回転速度が遅くても、一平面上の多数の噴霧ノズル２１１を配列させた状態を擬似的に形成することができる。これにより、駆動源２１６の負担を軽減し、駆動源２１６の劣化を抑制して長期にわたって使用することが可能となる。
【００６２】
また、回転部２１３は、図１０に示すように、脚部２１４と、複数の噴霧ノズル２１１が一定間隔で離間して取り付けられる径が異なる外円部２１８ａおよび内円部２１８ｂと、外円部２１８ａと内円部２１８ｂとを連結する支柱部２１９とを備え、その支柱部２１９が、脚部２１４に回転可能に支持された回転フレーム２１５とを備えることができる。回転部２１３は、回転フレーム２１５に、大気の流れによって回転フレーム２１５を回転させるための回転翼２７０が取り付けられたものとすることも可能である。
【００６３】
回転翼２７０は、例えば、鉛直方向における下端部を固定し、上端部を前方へ飛び出させる長さに応じて、その取り付け角度を調整することができる。水平方向も同様に、例えば、水平方向における向かって左端部を固定し、右端部を前方へ飛び出させる長さに応じて、その取り付け角度を調整することができる。回転翼２７０は、このように取り付け角度を一方向にのみ調整可能なものとすることもできるし、鉛直方向と水平方向の二方向に調整可能なものとすることもできる。
【００６４】
図１０では、回転翼２７０のすべてが、翼面を正面に向けた形で取り付けられているが、回転翼２７０は、鉛直方向に延びる支柱部２１９に対しては左右のいずれかの方向に任意の角度に調整することができ、水平方向に延びる支柱部２１９に対しては上下のいずれかの方向に任意の角度に調整することができる。このように細かな調整を可能にすることで、大気の流れをより効果的に受けることができる取り付け角度に調整することができる。なお、回転翼２７０の取り付け角度を調整するための機構としては、上記のものに限定されるものではなく、これまでに知られたいかなる機構でも採用することができる。
【００６５】
また、加湿装置２１０は、図１１に示すように、複数の噴霧ノズル２１１が、単に、大気の流通方向に対して交差する一平面上に所定の間隔で配列されたものであってもよい。この場合、その平面に沿ってマトリクス状に配列されたものとすることができる。
【００６６】
噴霧ノズル２１１は、固定されていてもよいが、大気が流通する方向に対する噴射角度を調整することができるように、支持フレーム２８０に対して回転可能に取り付けられることが好ましい。例えば、噴射角度は、支持フレーム２８０を中心として、４５度ごとに回転させることができる。
【００６７】
単に複数の噴霧ノズル２１１を配列した構成である場合、充分に加湿するためには数多くの噴霧ノズル２１１が必要となるが、出来るだけその数を少なくしつつ、加湿効率を高めることができるように、加湿装置２１０の上流側に、大気を旋回流とする旋回手段を設けてもよい。また、噴霧ノズル２１１は、上記のように大気の流通方向に対する噴射角度を調整可能とされ、すべての噴霧ノズルが一方向にのみ噴霧するのではなく、それぞれが異なった方向に噴霧することができるようにすることが好ましい。
【００６８】
本発明は、上記の大気浄化装置のほか、この大気浄化装置を含む換気システムも提供することができる。換気システムは、上記の加湿装置２１０、脱硝装置２２０および遮蔽板２３０を含む大気浄化装置を含む。また、換気システムは、図１２に示すように、風路２００内の大気の流通経路を、排煙時に、大気浄化装置を通過させる径路から該大気浄化装置を通過させない別の径路へ切り替えるための切替手段を備えることができる。ここでは、その切替手段が、バイパスダンパ４００とされている。
【００６９】
大気浄化装置が、送気口４０１からの大気のすべてを流入させるために、風路２００は、大気浄化装置が備える電気集塵装置２５０の大気取込口を除き、閉鎖板２６０により閉鎖される。図１２に示す実施形態では、この閉鎖板２６０とバイパスダンパ４００により閉鎖されている。また、電気集塵装置２５０と脱硝装置２２０との間、脱硝装置２２０の周囲空間が遮蔽板２３０により遮蔽される。これにより、送気口４０１からの大気のすべてが大気浄化装置を通過するか、バイパスダンパ４００を開いて通過させる以外、排気口４０２へ向けて流通されない。
【００７０】
排気口４０２には、図示しないファンあるいはブロワが換気設備として設置され、換気設備の運転により、風路２００内の大気が吸引され、それに続いて送気口４０１から大気が吸引される。
【００７１】
通常運転時（脱硝時）は、実線の矢印で示すように、このように吸引された大気が、電気集塵装置２５０へ流入され、まず、電気集塵装置２５０により大気中の浮遊物質が帯電し、クーロン力により集塵極へ集塵して除去される。その後、加湿装置２１０による水の噴霧により大気が加湿され、脱硝装置２２０内へ送られる。脱硝装置２２０では、吸着剤間を大気が通過することにより、大気中に含まれる窒素酸化物が吸着除去される。脱硝装置２２０を出た大気は、風路２００内を排気口４０２へ向けて移動し、排気口４０２を通してファンあるいはブロワ内へ吸引され、外部へ排出される。
【００７２】
その一方、火災等が発生した場合、送気口４０１からの排煙を外部へ排出するために、バイパスダンパ４００が開かれる。このため、排煙は、点線の矢印で示すように、電気集塵装置２５０へ送られるのではなく、バイパスダンパ４００へ送られ、風路２００内を排気口４０２へ向けて移動し、排気口４０２を通してファンあるいはブロワ内へ吸引され、外部へ排出される。
【００７３】
このようにバイパスダンパ４００を設け、脱硫時と排煙時とにおいて大気を流通させる経路を変えることにより、排煙時の圧力損失を低減させることができ、いち早く排煙を外部へ排出させることが可能となる。なお、このようなバイパス風路を独立して設けることにより、圧力損失を最大５０Ｐａも削減することが可能となる。
【００７４】
このように各所において圧力損失を削減することで、換気設備の負荷を軽減し、換気設備の寿命を延ばすとともに、ランニングコストを下げることができる。また、換気設備の設計時において、能力の小さい換気設備を選定することが可能となり、コストダウンを図ることができる。さらに、電気集塵装置２５０や吸着剤を通過させる大気の流速を下げることができるため、充分に浮遊物質および窒素酸化物を除去することが可能となる。
【００７５】
これまで本発明の大気浄化装置および換気システムについて図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。したがって、吸着剤は、窒素酸化物を吸着して除去することができるものであれば、活性炭以外のものであってもよく、その粒径の適切なサイズのものを採用することができる。また、各装置の材質やそのサイズ等も、風路や流通する大気の成分等に合わせて適切な材質やサイズのものを採用することができるものである。
【符号の説明】
【００７６】
１００…加湿装置、１０１…加湿槽、１０２…ダンパ、１１０…壁面、１２０…遮蔽板、１３０…脱硝装置、１３１…取入口、１３２…排出口、１３３…吸着剤、１３４…脱硝トレイ、１３５…ガイド部、２００…風路、２１０…加湿装置、２１１…噴霧ノズル、２１２…管、２１３…回転部、２１４…脚部、２１５…回転フレーム、２１６…駆動源、２１７…羽根部、２１８ａ…外円部、２１８ｂ…内円部、２１９…支柱部、２２０…脱硝装置、２２１、２２１ａ…取込口、２２２、２２２ａ、２２２ｂ…充填トレイ、２２３…ガイド部、２２３ａ、２２３ｃ…第１傾斜板、２２３ｂ、２２３ｄ…第２傾斜板、２２４…吸着剤、２２５、２２５ａ…排出口、２２６、２２７…側壁、２３０…遮蔽板、２４０…ダンパ、２５０…電気集塵装置、２５１…帯電極、２５２…集塵極、２６０…閉鎖板、２７０…回転翼、２８０…支持フレーム、３００…本体、３０１…噴射側壁、３０２…ノズルチップ、３０３…周壁、３０４…噴口、３０５…開口、３０６…中空部、３０７…テーパ状穴部、３０８…小径穴部、３０９…旋回溝、４００…バイパスダンパ、４０１…送気口、４０２…排気口
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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