(57)【要約】【課題】実験動物飼育施設などを換気する際に、排気中の悪臭物質を除去し、その排気からの熱回収を十分に行える実験動物飼育施設などの脱臭換気装置を提供する。【解決手段】飼育室内の空気を排気する排気通路１２を有する外気ユニット１１Ｅと飼育室内に外気を導入する外気導入通路１３を有する給気ユニット１１Ｏとを独立して形成し、その外気導入通路１３と排気通路１２とを横断するように多数のヒートパイプ１４からなる顕熱熱交換器１５を配置し、その顕熱熱交換器１５の上流側と下流側の排気通路１２内に気液接触材１６，１７を設けると共にその各上流側にスプレーノズル１８，１９を設け、夏期に、上流側のスプレーノズル１８から水を上流側気液接触材１６に噴射し、冬期に、下流側のスプレーノズル１９から水を下流側気液接触材１７に噴射するようにしたものである。【選択図】　　　　図１
2004135599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実験動物飼育施設などの飼育室内を換気しつつその排気中の悪臭物質を除去する脱臭換気方法において、飼育室内の空気を排気する排気通路を有する外気ユニットと飼育室内に外気を導入する外気導入通路を有する給気ユニットとを独立して形成し、その外気導入通路と排気通路とを横断する多数のヒートパイプからなる顕熱熱交換器を配置し、その顕熱熱交換器の上流側と下流側の排気通路内に気液接触材を設けると共にその各上流側にスプレーノズルを設け、夏期に、上流側のスプレーノズルから水を上流側気液接触材に噴射して飼育室からの排気中の悪臭物質を除去した後、その排気を顕熱熱交換器を通して外気と熱交換して排気すると共に導入外気を冷却して飼育室に導入し、冬期に、下流側のスプレーノズルから水を下流側気液接触材に噴射し、飼育室内からの排気を顕熱熱交換器を通して導入外気を加熱した後、下流側気液接触材で排気中の悪臭物質を除去して排気することを特徴とする実験動物飼育施設などの脱臭換気方法。
【請求項２】
実験動物飼育施設などの飼育室内を換気しつつその排気中の悪臭物質を除去する脱臭換気装置において、飼育室内の空気を排気する排気通路を有する外気ユニットと飼育室内に外気を導入する外気導入通路を有する給気ユニットとを独立して形成し、その外気導入通路と排気通路とを横断するように外気と排気を熱交換する多数のヒートパイプからなる顕熱熱交換器を設け、顕熱熱交換器の上流側と下流側の排気通路に気液接触材を設けると共に、その各気液接触材の上流側にスプレーノズルを設け、その上流側と下流側の気液接触材の下方に位置して水槽を形成し、その水槽に循環ポンプを接続し、その循環ポンプと上流側と下流側のスプレーノズルに、夏期に、上流側のスプレーノズルから水を上流側気液接触材に噴射し、冬期に、下流側のスプレーノズルから水を下流側気液接触材に噴射するバルブ切換手段を接続したことを特徴とする実験動物飼育施設などの脱臭換気装置。
【請求項３】
水槽に、排水処理装置を接続し、その排水処理装置に水槽内の水を排水処理装置を通して水槽に戻すポンプを接続した請求項２記載の実験動物飼育施設などの脱臭換気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実験動物飼育施設などで生じた悪臭物質を脱臭しつつ換気するための実験動物飼育室などの脱臭換気方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
実験動物飼育施設などでは、実験動物の糞尿・体臭からアンモニアや低級脂肪酸のような昜水溶性の臭気が連続して発生する。
【０００３】
従って、実験動物の飼育環境を良好に保つためには、アンモニア等の悪臭物質が施設内に充満しないよう換気が必要である。
【０００４】
しかし、施設外に悪臭物質の放出したのでは、周辺住民に迷惑をかけることとなり、悪臭対策が必要である。
【０００５】
実験動物飼育施設の換気で、排出される排気中、もっとも濃度の高い悪臭物質は、アンモニアである。
【０００６】
アンモニアの除去方法としては、化学吸着があるが、吸着材の維持費が高いという問題がある。
【０００７】
アンモニアが、易水溶性であるため、排気を水スクラバを通し、水洗いによる除去が考えられる。また、高濃度処理あるいは高効率除去が必要とされる場合には、次亜塩素酸ソーダ等の薬液を添加する必要がある。
【０００８】
また換気のために取り入れる外気量が多く、大量の排気からアンモニア等の悪臭物質を効率よく除去し、しかも換気用の外気の温度調整も必要とするため、コストが高くなる問題がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１４２５９１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者等は、特開２００２−１４２５９１号公報（特願平１２−３４０８８６号、発明の名称；実験動物飼育施設などの脱臭換気装置）を提案した。
【００１１】
この脱臭換気装置は、飼育室内の空気を充填式水スクラバを通して排気し、その排気と取り入れる外気とを熱交換させた後、外気を飼育室内に導入するようにしたもので、水スクラバにより臭気成分を除去して排気すると共にその排気と飼育室に導入する外気を熱交換することで熱回収を図れるようにしたものである。
【００１２】
しかしながら、冬期においては、スクラバを通った排気の温度が低くなり充分な熱回収が行えない問題がある。
【００１３】
さらに、飼育室内の排気と飼育室内に導入する外気とは熱交換して熱回収することが好ましいが、装置の小型化を図るために一体型としたが、完全気密性を要求された場合、コンタミネーション防止を証明することが困難であった。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、実験動物飼育施設などを換気する際に、排気中の悪臭物質を除去し、その排気からの熱回収を十分に行える実験動物飼育施設などの脱臭換気装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、実験動物飼育施設などの飼育室内を換気しつつその排気中の悪臭物質を除去する脱臭換気方法において、飼育室内の空気を排気する排気通路を有する外気ユニットと飼育室内に外気を導入する外気導入通路を有する給気ユニットとを独立して形成し、その外気導入通路と排気通路とを横断する多数のヒートパイプからなる顕熱熱交換器を配置し、その顕熱熱交換器の上流側と下流側の排気通路内に気液接触材を設けると共にその各上流側にスプレーノズルを設け、夏期に、上流側のスプレーノズルから水を上流側気液接触材に噴射して飼育室からの排気中の悪臭物質を除去した後、その排気を顕熱熱交換器を通して外気と熱交換して排気すると共に導入外気を冷却して飼育室に導入し、冬期に、下流側のスプレーノズルから水を下流側気液接触材に噴射し、飼育室内からの排気を顕熱熱交換器を通して導入外気を加熱した後、下流側気液接触材で排気中の悪臭物質を除去して排気するようにした実験動物飼育施設などの脱臭換気方法である。
【００１６】
請求項２の発明は、実験動物飼育施設などの飼育室内を換気しつつその排気中の悪臭物質を除去する脱臭換気装置において、飼育室内の空気を排気する排気通路を有する外気ユニットと飼育室内に外気を導入する外気導入通路を有する給気ユニットとを独立して形成し、その外気導入通路と排気通路とを横断するように外気と排気を熱交換する多数のヒートパイプからなる顕熱熱交換器を設け、顕熱熱交換器の上流側と下流側の排気通路に気液接触材を設けると共に、その各気液接触材の上流側にスプレーノズルを設け、その上流側と下流側の気液接触材の下方に位置して水槽を形成し、その水槽に循環ポンプを接続し、その循環ポンプと上流側と下流側のスプレーノズルに、夏期に、上流側のスプレーノズルから水を上流側気液接触材に噴射し、冬期に、下流側のスプレーノズルから水を下流側気液接触材に噴射するバルブ切換手段を接続した実験動物飼育施設などの脱臭換気装置である。
【００１７】
請求項３の発明は、水槽に、排水処理装置を接続し、その排水処理装置に水槽内の水を排水処理装置を通して水槽に戻すポンプを接続した請求項２記載の実験動物飼育施設などの脱臭換気装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１は、本発明の実験動物飼育施設などの脱臭換気装置の分解斜視図を示し、図２は、外気導入通路の断面図を示したものである。
【００２０】
先ず、飼育室は、図示していないが、マウスやラットなどの小動物、うさぎなどの中型動物、猿や犬など比較的大型の実験動物を飼育するもので、空調装置で、適宜温湿度制御される。
【００２１】
この飼育室には、換気のために脱臭換気装置１０が接続される。
【００２２】
脱臭換気装置１０は、箱形に形成され、飼育室からの悪臭物質を含む空気を水平方向に排気する排気通路１２を区画する横置き型の排気ユニット１１Ｅと、飼育室に外気ＯＡを水平方向に導入する外気導入通路１３を区画する横置き型の給気ユニット１１Ｏとが独立して形成される。
【００２３】
各ユニット１１Ｅ、１１Ｏは、図１では、説明の便宜上５分割して示しているが箱形で一体に形成され、排気通路１２の一端には、飼育室の排気口と接続する排気ＥＡの導入口１２ａが形成され、他端には排気ＥＡを大気に排出する排気口１２ｂが形成される。また、外気導入通路１３の一端には、飼育室に外気ＯＡを供給する供給口１３ａが形成され、他端には外気ＯＡを導入する導入口１３ｂが形成される。
【００２４】
排気ユニット１１Ｅと給気ユニット１１Ｏとは、０．５〜１ｍ程度離れるように設けられ、そのユニット１１Ｅ，１１Ｏには、外気導入通路１２と排気通路１３を横断し、排気ＥＡと外気ＯＡとを熱交換する多数のヒートパイプ１４からなる顕熱熱交換器１５が設けられる。
【００２５】
このヒートパイプ１４からなる顕熱熱交換器１５の取り付け構造は、後で図３により詳細に説明する。
【００２６】
排気通路１２内に位置した顕熱熱交換器１５の上流側には上流側気液接触材１６が設けられ、下流側には、下流側気液接触材１７が設けられる。
【００２７】
上流側気液接触材１６の上流側には、その気液接触材１６に水をスプレーするスプレーノズル１８が設けられ、同様に下流側気液接触材１７の上流側にもスプレーノズル１９が設けられる。
【００２８】
気液接触材１６，１７は、ミストエリミネータなどからなり、スプレーノズル１８，１９から噴射された水を順次下方に落下させつつその間に排気ＥＡと水とを気液接触させるようになっている。
【００２９】
スプレーノズル１８，１９は、気液接触材１６，１７の全面に水を噴射すべく複数のノズル２０，２１からなっている。
【００３０】
また排気通路１２に位置した顕熱熱交換器１５にも、その顕熱熱交換器１５に水をスプレーするスプレーノズル１８ａが設けられる。
【００３１】
上流側気液接触材１６から下流側気液接触材１７にかけた排気ユニット１１Ｅの下部には水槽２２が形成され、その水槽２２に、水槽２２内の水をスプレーノズル１８，１９に供給する循環ポンプ２３が接続されると共に循環ポンプ２３の吐出側にスプレーノズル１８，１９に給水するための給水管２４，２５が接続される。
【００３２】
給水管２４，２５には、バルブ２６，２７とそのバルブ２６，２７を開閉制御するコントローラ２８からなるバルブ切換手段２９が設けられる。
【００３３】
また、水槽２２には、循環ライン３０が接続され、その循環ライン３０に、排水処理剤が充填された排水処理装置３１とポンプ３２が接続され、ポンプ３２にて水槽２２内の水を排水処理装置３１に導入して浄化し、その浄化した水をポンプ３２を介して水槽２２に戻すようになっている。
【００３４】
外気導入通路１３の外気ＯＡの導入口１３ｂには、プレフィルタ３４が設けられ、外気導入通路１３内の顕熱熱交換器１５の上流側には電気ヒータ３５が、また下流側にはミストエリミネータ３６が設けられる。
【００３５】
外気導入通路１３側の顕熱熱交換器１５には、その顕熱熱交換器１５に水を噴霧するスプレーノズル３９とそれに給水する給水ライン３７が設けられ、そのライン３７にバルブ３８が接続される。
【００３６】
次に図３により、顕熱熱交換器１５を構成するヒートパイプ１４の取り付け構造を説明する。
【００３７】
図３において、外気ユニット１１Ｅと給気ユニット１１Ｏとは、０．５〜１ｍの間隔をおいて配置され、ヒートパイプ１４は、その排気ユニット１１Ｅと給気ユニット１１Ｏの対向する壁４２を挿通するように設けられ、その排気通路１２と外気導入通路１３に位置して多数のフィン４３が設けられて顕熱熱交換器１５が構成される。
【００３８】
このヒートパイプ１４は、ユニット１１Ｅ、１１Ｏの壁４２に設けた穴４４を挿通するよう設けられ、その穴４４に樹脂４５でシールされる。
【００３９】
また、ユニット１１Ｅ，１１Ｏ間に位置してたヒートパイプ１４には、４枚の内外側端板４７、４８が予め嵌挿されて設けられ、外側端板４７と壁４２間にシール用発泡剤層４９が形成される。
【００４０】
内側端板４８、４８間には保温用発泡剤層５０が形成され、その内側端板４８に樹脂５１でシールされる。さらにユニット１１Ｅ，１１Ｏ間には、ヒートパイプ１４の上下を挟むように補強材５２が設けられる。
【００４１】
次に本発明の作用を説明する。
【００４２】
先ず、夏期においては、バルブ切換手段２９で、上流側のバルブ２６を開、下流側のバルブ２７を閉とし、水槽２２内の水を循環ポンプ２３より、バルブ２６、給水管２４を介して上流側のスプレーノズル１８から気液接触材１６に水を噴射する。
【００４３】
飼育室内の空気（約２３℃）は、導入口１２ａから排気通路１２に排気ＥＡとして導入される。一方、排気ＥＡに見合った外気ＯＡ（約３３℃）が、導入口１３ｂからプレフィルタ３４を通して外気導入通路１３内に導入される。
【００４４】
排気通路１２の排気ＥＡは、上流側の気液接触材１６を通る間に気液接触材１６にスプレーされた水と接触し、排気中のアンモニアなどの悪臭物質が吸収除去されると共に冷却される。
【００４５】
その後、排気ＥＡは、顕熱熱交換器１５を通り、そこでヒートパイプ１４により冷熱が回収され、外気導入通路１３側の顕熱熱交換器１５を通る外気ＯＡが、ヒートパイプ１４により冷却されて飼育室内に供給される。この場合、外気導入通路１３側の顕熱熱交換器１５にスプレーノズル１８ａより水をスプレーして排気を冷却すると共に気液接触材１６で除去できなかった悪臭物質をさらに除去するようにする。
【００４６】
このヒートパイプ１４からなる顕熱熱交換器１５での排気ＥＡと外気ＯＡとを熱交換するにおいて、排気ユニット１１Ｅと給気ユニット１１Ｏとはそれぞれ独立して形成され、かつ十分に間隔を置いて設けられており、臭気成分を伴った排気ＯＡが導入外気ＯＡ側に混入する汚染を完全に防止できる。
【００４７】
特に、多数のヒートパイプ１４を、排気通路１２と外気導入通路１３を挿通するように設けるため、そのシール性が問題となるが、上述のようにユニット１１Ｅ，１１Ｏを離し、外気に開放した隙間を設けることでコンタミネーションを防止することが可能となる。
【００４８】
この夏期運転を図４の空気線図により説明する。
【００４９】
図４は、夏期のエネルギ回収を空気線図で示したものである。
【００５０】
先ず導入外気の外気条件を、３３℃、相対湿度６２％、流量３０００ｍ３　／ｈ、室内空気の還気条件を、２３℃、相対湿度５５％、流量３０００ｍ３　／ｈ、スプレーノズル１８から噴射する水の循環水温を、１８℃、ｐＨ６．２、循環水量を、５０Ｌ／ｍｉｎとした場合の例を示している。
【００５１】
図４において、排気処理前の排気は、点ａ（２３℃，５５％）から水のスプレーにて点ｂ（約１８℃，９５％）と飽和空気となり、さらに顕熱熱交換器で外気を冷却することで点ｃ（約２１℃，９５％）から点ｄ（２３．５℃、８２％）となって排気される。
【００５２】
一方外気ＯＡは、点ｆ（３３℃，６２％）から、顕熱熱交換器で排気により冷却されることで、点ｇから点ｃ（２４℃，９５％）まで冷却されて飼育室に導入される。
【００５３】
この夏期でのエネルギ回収性能は、顕熱熱交換器１５での顕熱回収を８．７℃とすると、全熱回収は、４９．２％、熱量で６５．３ｋＪ／ｋｇとなる。
【００５４】
また、排気の脱臭性能は、実測の結果、
臭気濃度　　　　　　　７３　　→　　４１　　　　［−］
アンモニア　　　　　０．０６　→　　０．０３０　［ｐｐｍ］
トリメチルアミン　　０．０００１［ｐｐｍ］未満
メチルメルカプタン　０．０００２［ｐｐｍ］未満
硫化水素　　　　　　０．０００２［ｐｐｍ］未満
ノルマル酪酸　　　　０．０００２　→　０．０００２［ｐｐｍ］未満
酢酸　　　　　　　　０．００１５　→　０．０００２［ｐｐｍ］未満
ギ酸　　　　　　　　０．０００９７→　０．０００４９［ｐｐｍ］未満
であった。
【００５５】
次に、冬期においては、バルブ切換手段２９で、上流側のバルブ２６を閉、下流側のバルブ２７を開とし、水槽２２内の水を循環ポンプ２３より、バルブ２７、給水管２５を介して下流側のスプレーノズル１９から気液接触材１７に水を噴射する。
【００５６】
飼育室内の空気（約２３℃）は、導入口１２ａから排気通路１２に排気ＥＡとして導入される。一方、排気ＥＡに見合った外気ＯＡが、導入口１３ｂからプレフィルタ３４を通して外気導入通路１３内に導入される。
【００５７】
外気ＯＡの温度が低い場合、電気ヒータ３５で加熱されてエンタルピーが１８．４（ｋＪ／ｋｇ’）にされ、顕熱熱交換器１５を通り、そこで排気通路１２側の顕熱熱交換器１５を通る排気ＥＡとヒートパイプ１４を介して熱交換され、排気ＥＡから熱回収がなされると共にその回収熱で、外気ＯＡが加熱されて飼育室内に供給される。その際、バルブ３８が開放され、給水ライン３７から、それが外気導入通路１３内の顕熱熱交換器１５正面にスプレーされ、熱回収効率を高めると共に導入外気ＯＡを加湿することができる。
【００５８】
また、顕熱熱交換器１５を通った排気ＥＡは、下流側の気液接触材１７にスプレーされた水と接触し、排気中のアンモニアなどの悪臭物質が吸収除去される。この場合、スプレーノズル１９から噴射される水の温度は、約１４℃と低いが、水と接触させる前にその上流側で熱回収することで、その回収熱で外気ＯＡを加熱することができる。
【００５９】
図５は、冬期のエネルギ回収を空気線図で示したものである。
【００６０】
先ず導入外気の外気条件を、１３．２℃、相対湿度２０％、流量３０００ｍ３　／ｈ、室内空気の還気条件を、２３℃、相対湿度５５％、流量３０００ｍ３　／ｈ、スプレーノズル３９から噴射する水の温度を、１３．８℃、水量を、０．５２Ｌ／ｍｉｎとした場合の例を示している。
【００６１】
図５において、排気処理前の排気は、点ｊ（２３℃，５５％）から、顕熱熱交換器で外気を加熱冷却することで点ｋ（約１４．５℃，約９２％）となる。
【００６２】
一方外気ＯＡは、点ｑ（０℃、５０％）と低い場合には、プレヒータ等にて加温されて、点ｍ（１３．２℃，２０％）され、水スプレーで加湿されて、点ｎ（約５℃，１００％）となり、顕熱熱交換器で排気により加熱されることで、点ｐ（約１３．４℃，約５７％）となり、飼育室に導入される。
【００６３】
図６は、外気の温度変化による運転モードの切り替えを空気線図で説明したものである。
【００６４】
図６において、外気エンタルピーＩｏａ（ｋＪ／ｋｇ’）が、
Ｉｏａ＞５２．８（ｋＪ／ｋｇ’）のとき、夏期運転
４２．７（ｋＪ／ｋｇ’）≦Ｉｏａ≦５２．８（ｋＪ／ｋｇ’）のとき中間期運転、
Ｉｏａ＜４２．７（ｋＪ／ｋｇ’）のとき冬期運転、
この場合、夏期運転のときには、バルブ２６を開、バルブ２７とバルブ３８を閉として運転し、中間期運転のときには、バルブ２７を開、バルブ２６とバルブ３８を閉として運転し、冬期運転のとき、バルブ２７とバルブ３８を開、バルブ２６を閉として運転することで、有効に熱回収が行える。
【００６５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、飼育室内を脱臭換気するに際して、顕熱熱交換器で、飼育室内からの排気と外気とを熱交換して導入するにおいて、その排気から水スプレーにて悪臭物質を除去する際に、夏期においては、水スプレーの後に顕熱を回収し、冬期においては排気から顕熱を回収した後、その排気中の悪臭物質を吸収除去することで、有効な熱回収が行え、排気の脱臭と同時に空調熱負荷の低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】図１における顕熱熱交換器のヒートパイプの取り付けの詳細を示す断面図である。
【図４】本発明において、夏期における脱臭換気を説明するための空気線図である。
【図５】本発明において、冬期における脱臭換気を説明するための空気線図である。
【図６】本発明において、外気条件により運転モードを切り替えを説明するための空気線図である。
【符号の説明】
１２　排気通路
１３　外気導入通路
１５　顕熱熱交換器
１６，１７　気液接触材
１８，１９　スプレーノズル
ＥＡ　排気
ＯＡ　外気
【図１】
2004135599.tif 000003
【図２】
2004135599.tif 000004
【図３】
2004135599.tif 000005
【図４】
2004135599.tif 000006
【図５】
2004135599.tif 000007
【図６】
2004135599.tif 000008