(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外套管内に複数の短い伝熱性分割内管がそれらの各端面に少なくとも外套管内壁に達する伝熱性多孔板を当接させつつ軸線方向に積層配置されてなり、それによって各分割内管の外側及び内側に各々管外室及び管内室が画成されると共に各多孔板を挟んで隣接する両管外室及び両管内室が該多孔板の各細孔群を介して各々互いに連通させられるようにした複合管と、複合管の一端に位置する管外室及び管内室にそれらと各々連通するように連結された吸気室及び排気室と、複合管の他端に位置する管外室及び管内室にそれらを互いに連通させるように連結された端室と、端室及び／又はそれに近接した管内室内にそれらを加熱室として設置されたヒータとからなり、
吸気室に導入された空気が、各多孔板の細孔群を介して各管外室を順次通過すると共に端室に至り、端室から各多孔板の細孔群を介して各管内室を順次通過すると共に排気室から排出される間に、加熱室内においてヒータで加熱されると共に、各管外室を通過する空気と各管内室を通過する空気との間で、向流状態下に、各分割内管壁及び各多孔板を介して熱交換が行われるようにしたことを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
外套管が、各分割内管の周囲を囲む複数の短い分割外套管からなり、複合管は、複数対の分割外套管及び分割内管がそれらの各端面に伝熱性多孔板を当接させつつ軸線方向に積層配置されてなる請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項３】
ヒータが、微粒子を捕捉し得るフィルター機能と該微粒子の加熱燃焼によるフィルター再生機能を備えた抵抗加熱ヒータからなる請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項４】
抵抗加熱ヒータが、金属シート材料に波形状又は凹凸形状のプレス成形を施すと同時に周縁に破断状突起を有する多数の貫通孔を前記波形状又は凹凸形状の山部及び／又は谷部に穿設させてなる多孔性金属シートを多重に積層すると共に、積層された多孔性金属シートの対向面間に多孔性電気絶縁膜を介在させ、且つ前記多孔性金属シートに通電による抵抗加熱可能に電気配線を施してなり、
加熱室内への抵抗加熱ヒータの設置に際して、積層された多孔性金属シートの対向面間にその一端側から他端側へと空気が通過し得るように抵抗加熱ヒータを配向させた請求項３に記載の空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、特に、空気中に浮遊する結核菌その他の細菌を含む感染性飛沫や塵埃等を高温で加熱、燃焼させると共に前記細菌を死滅させるために有用な空気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、医療施設における結核院内集団感染が大きな社会問題となっているが、このような院内感染は、医療施設内の空気中に浮遊する結核菌等の細菌を含んだ感染性飛沫を吸い込むことにより発生するものである。
【０００３】
前記問題の解決手段として、前記感染性飛沫を捕捉し得るフィルターを備えた空気浄化装置を医療施設内に設置すると共に、医療施設内の空気をフィルターに通しつつ循環させることにより、空気中に含まれる感染性飛沫の量を減少させる方法が知られている。しかし、前記方法では、除菌効率の低下した使用済みフィルターを未使用のものと交換する必要があり、その交換時に、感染性細菌で汚染された使用済みフィルターから生じる感染性細菌を含んだ飛沫や塵埃を誤って交換作業者が吸入したり、医療施設内の空気中に飛散させてしまう危険が伴う上に、該使用済みフィルターの密閉下における保管及び特殊な消毒処理を必要とする等の問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の解決すべき課題は、医療施設内等の空気中に浮遊する結核菌その他の細菌を含む感染性飛沫や塵埃等を加熱、燃焼により確実に減少させると共に前記細菌を死滅させることができ、しかも従来技術にみられる使用済みフィルターの交換のように危険且つ工数を要する作業を必要としない空気浄化装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空気浄化装置は、外套管内に複数の短い伝熱性分割内管がそれらの各端面に少なくとも外套管内壁に達する伝熱性多孔板を当接させつつ軸線方向に積層配置されてなり、それによって各分割内管の外側及び内側に各々管外室及び管内室が画成されると共に各多孔板を挟んで隣接する両管外室及び両管内室が該多孔板の各細孔群を介して各々互いに連通させられるようにした複合管と、複合管の一端に位置する管外室及び管内室にそれらと各々連通するように連結された吸気室及び排気室と、複合管の他端に位置する管外室及び管内室にそれらを互いに連通させるように連結された端室と、端室及び／又はそれに近接した管内室内にそれらを加熱室として設置されたヒータとからなり、
吸気室に導入された空気が、各多孔板の細孔群を介して各管外室を順次通過すると共に端室に至り、端室から各多孔板の細孔群を介して各管内室を順次通過すると共に排気室から排出される間に、加熱室内においてヒータで加熱されると共に、各管外室を通過する空気と各管内室を通過する空気との間で、向流状態下に、各分割内管壁及び各多孔板を介して熱交換が行われるようにしたことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
前記構成の空気浄化装置では、既述のように、吸気室に導入された空気が、各多孔板の細孔群を介して各管外室を順次通過すると共に端室に至り、端室から各多孔板の細孔群を介して各管内室を順次通過すると共に排気室から排出される間に、加熱室内においてヒータで加熱されると共に、各管外室を通過する空気と各管内室を通過する空気との間で、向流状態下に、各分割内管壁及び各多孔板を介して熱交換が行われる。
【０００７】
前記のような両空気間の熱交換性能は、分割内管の積層段数の増減等により容易に調節することができる。また、分割内管の積層段数の増減作業を容易にするために、外套管が、各分割内管の周囲を囲む複数の短い分割外套管からなり、複合管は、複数対の分割外套管及び分割内管がそれらの各端面に伝熱性多孔板を当接させつつ軸線方向に積層配置されていてもよく、この場合、熱交換性能の調節に際して分割内管の積層段数が対応する分割外套管と対になって増減されることになる。また、前記熱交換性能を高めるために、前記複合管における外套管又は分割外套管内に複数の分割内管が多管状に並設されると共に、端室からの空気が分流して複数に並設された各管内室を順次通過すると共に排気室から排出されるようにすることもできる。
【０００８】
吸気室に導入された空気は、各管外室を順次通過し、加熱室内においてヒータで好ましくは４００℃以上の高温に加熱されることにより、その空気に含まれる感染性飛沫や塵埃等が燃焼させられる。加熱室通過後における高温の空気は、各管内室を順次通過して排気室に至るが、その間に各管外室を通過する低温側の空気との間の熱交換により漸次冷却され、排気室から排出されるときは、好ましくは、吸気室に導入された空気に近い温度に戻されている。これに対して、各管外室を通過する空気は、各管内室を通過する高温側の空気との間の熱交換により漸次加熱されて加熱室に至るので、ここではヒータから生じる熱が有効に利用されることになる。
【０００９】
前記熱交換に際して、各管外室を通過する空気及び各管内室を通過する空気の各流れは、各多孔板の各細孔群を通過するときに激しく撹拌され、それによって各管外室及び各管内室における各空気分子が伝熱部材である各分割内管壁及び各多孔板と複雑に衝突すると共に、各空気分子と伝熱部材との衝突回数が従来の二重管型等のように内管壁のみを伝熱部材とする熱交換の場合に比べて著しく増加し、その結果として各管外室内の空気と各管内室内の空気との間の熱伝達、熱交換が促進されると共に、ヒータから生じる熱の前記有効利用が促進される。
【００１０】
前記ヒータとして、空気中の感染性飛沫や塵埃等との加熱下の衝突及び接触を促進させて前記作用をより効果的に奏し得るように、微粒子を捕捉し得るフィルター機能と該微粒子の加熱燃焼によるフィルター再生機能を備えた抵抗加熱ヒータを用いることが好ましい。
【００１１】
前記のような抵抗加熱ヒータとして、例えば特開平９−２４５９３８号公報及び特開平１１−２５７０４８号公報に開示されるように、金属シート材料に波形状又は凹凸形状のプレス成形を施すと同時に周縁に破断状突起を有する多数の貫通孔を前記波形状又は凹凸形状の山部及び／又は谷部に穿設させてなる多孔性金属シートを多重に積層すると共に、積層された多孔性金属シートの対向面間に多孔性電気絶縁膜を介在させ、且つ前記多孔性金属シートに通電による抵抗加熱可能に電気配線を施してなるものを好適に使用することができる。前記の場合、加熱室内への抵抗加熱ヒータの設置に際して、抵抗加熱ヒータは、空気が積層された多孔性金属シートの対向面間にその一端側から他端側へと通過し得るように配向させられる。
【００１２】
前記構造の多孔性抵抗加熱ヒータによれば、積層された多孔性金属シートの対向面間に、波形状又は凹凸形状の山部及び谷部、並びにそれらに穿設された、周縁に破断状突起を有する貫通孔による複雑に屈曲した流路空間が形成されているので、このような対向面間に流入した空気は前記流路空間内部で複雑に拡散、衝突し、その間に空気中の微粒子や感染性飛沫及び塵埃等が高温に抵抗加熱された多孔性金属シートとの複雑な衝突、接触により一部捕捉されつつ加熱、燃焼させられる。
【００１３】
前記多孔性抵抗加熱ヒータは、例えば、多孔性金属シートを渦巻き状に多孔性電気絶縁膜を介して積層してなるものでもよく、また多孔性金属シートをジグザグ状に多孔性電気絶縁膜を介して積層してなるものでもよい。前記多孔性金属シートには、耐熱性のステンレス鋼が好適に使用可能である。また、前記多孔性電気絶縁膜は、積層された多孔性金属シートの対向面間が通電加熱時に電気接触しないようにするものであり、多孔性金属シート表面に形成された絶縁皮膜であってもよいが、好ましくは例えば耐熱性の無機繊維のように、排気微粒子のフィルター機能を有するものが好適に介設される。前記多孔性抵抗加熱ヒータにおける多孔性金属シート及び／又は多孔性電気絶縁膜に、酸化触媒等の触媒を、必要に応じて所要の坦持層を介して坦持させてもよい。
【００１４】
なお、前記構造の多孔性金属シートは、周縁に破断状突起を有する多数の貫通孔を有することから、隣接する両管外室及び隣接する両管内室の各間に介設される伝熱性多孔板としても好適に使用することができ、それによって、前記貫通孔を通過する空気の流れをより激しく撹拌させることが可能である。
【００１５】
また、既述のように、各管外室を通過する空気と各管内室を通過する空気との間の熱交換を促進させるべく、各管外室及び各管内室における各空気分子が伝熱部材である各分割内管壁及び各多孔板とさらに複雑に衝突し得るように、各管外室及び／又は各管内室内に、前記構造の多孔性金属シートを渦巻き状やジグザグ状等に多孔性電気絶縁膜の介設なしに積層してなるものを、空気が積層された多孔性金属シートの対向面間にその一端側から他端側へと通過し得るように配設することもできる。
【００１６】
【実施例】
〔実施例１〕
図１は本発明の実施例に係る空気浄化装置の縦断面図である。
同図において、複合管１は、分割外套管２内に伝熱性分割内管３が同心に配置された１２個の短い二重円管ユニットをそれらの各端面に伝熱性多孔板４を当接させつつ上下の軸線方向に積層して構成されている。各分割内管３の外側に環状の管外室５が形成されると共に各分割内管３の内側には円形の管内室６が画成され、各多孔板４を挟んで隣接する両管外室５、５及び両管内室６、６が該多孔板４の各各細孔群７、８を介して各々互いに連通させられている。
【００１７】
前記の各分割外套管２は、内径１７２ｍｍ、高さ５０ｍｍのステンレス製パイプからなり、上下面にフランジを有している。各分割内管３は、内径１００ｍｍ、高さ５０ｍｍのステンレス製パイプからなり、上下面にフランジを有している。また、各多孔板４は、縦２６０ｍｍ、横２６０ｍｍ、厚さ２ｍｍの矩形銅板からなり、それには、前記管外室５及び管内室６と各々対向する各区域に直径２．０ｍｍの細孔が約１０％の穿孔率で穿設されると共に各細孔群７、８が形成されている。
【００１８】
複合管１の一端に位置する第１２段目の管外室５及び管内室６には、それらと多孔板４の各細孔群７、８を介して各々連通するように吸気室１１及び排気室１２が連結され、それらの吸気室１１及び排気室１２は二重円管構造により画成されている。前記吸気室１１には、外部から空気を導入するための吸気口１３と吸気ファン１４が側部に設けられ、前記排気室１２には、外部に空気を排出するための排気口１５と排気ファン１６が頂部に設けられている。
【００１９】
複合管１の他端に位置する第１段目の管外室５及び管内室６には、それらを互いに連通させるように二重円管状の端室２１が延設されている。前記端室２１において、管外室５及び管内室６と多孔板４の各細孔群７、８を介して各々連通するように空気流転向路２２及び加熱室２３が設けられ、それら両者は端室２１内で連通している。前記端室２１の基端には、端室２１の基端開口部を閉塞すると共に端室２１及び複合管１等の部材を支持するようにステンレス製基台２４が設けられている。また、第１段目、第４段目、第８段目及び第１２段目の各管外室５及び各管内室６には、温度計測点として熱電対からなる温度計２５が挿入されている。
【００２０】
前記端室２１における加熱室２３内には、厚さ５０μｍのステンレス鋼からなる金属シート材料に波形ピッチ１．８ｍｍ、振幅（波の深さ）０．６ｍｍの波形状のプレス成形を施すと同時に周縁に高さ０．２ｍｍの破断状突起（バリ）を有する多数の貫通孔を前記波形状の山部及び谷部に穿設させてなる多孔性金属シートを渦巻き状に膜厚０．２ｍｍのシリカ系多孔性電気絶縁膜を介して外径１００ｍｍ、高さ５０ｍｍとなるように積層してなる既述形態の多孔性抵抗加熱ヒータからなるヒータ２６が設置され、ヒータ２６は電源装置２７に接続されている。
【００２１】
前記構成の空気浄化装置において、前記ヒータ２６を電源装置２７からの５００Ｗの電力供給により約４００℃に加熱すると共に、吸気室１１に吸気口１３から流量約２．２ｍ3／分の空気を導入し、その状態下に各温度計測点における定常状態での温度を各温度計２５で計測して、各管外室５内の空気と各管内室６内の空気との間の熱交換状況を試験した。図２の図表は、図１に示す空気浄化装置を用いた熱交換試験の試験結果を示している。
【００２２】
前記試験結果によれば、吸気室１１から最上位における第１２段目の管外室５に流入した２３．３℃の温度（ｔｂ１）の低温空気は、各管内室６内の空気と熱交換しつつ各管外室５を下方に通過し、最下位における第１段目の管外室５では１１１．６℃の温度（ｔｂ２）にまで加温されている。第１段目の管外室５内の前記加温空気は加熱室２３内のヒータ２６で加熱され、第１段目の管内室６に流入する。第１段目の管内室６における２０１．３℃の温度（ｔａ１）の高温空気は、各管外室５内の空気と熱交換しつつ各管内室６を上方に通過し、第１２段目の管内室６では、前記２３．３℃の温度（ｔｂ１）に比較的近い３２．２℃の温度（ｔａ２）にまで冷却されている。
【００２３】
管外室５内の低温側空気の温度効率（ηc）及び管内室６内の高温側空気の温度効率（ηh）は各々下記のように算出され、それによれば高温側空気の温度効率が０．９５という極めて高い数値を示した。
ηc  ＝（ｔｂ２−ｔｂ１）／（ｔａ１−ｔｂ１）＝０．５
ηh  ＝（ｔａ１−ｔａ２）／（ｔａ１−ｔｂ１）＝０．９５
【００２４】
〔実施例２〕
図３は本発明の別の実施例に係る空気浄化装置の要部縦断面図である。
同図に示す複合管１では、共通の長い外套管２’内に複数の短い伝熱性分割内管３がそれらの各端面に外套管２’内壁に達する伝熱性多孔板４を当接させつつ軸線方向に積層配置され、それによって各分割内管３の外側及び内側に各管外室５及び管内室６が画成されると共に各多孔板４を挟んで隣接する両管外室５、５及び両管内室６、６が該多孔板４の各細孔群７、８を介して各々互いに連通させられている。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係る空気浄化装置は以上のように構成されるので、医療施設内等の空気中に浮遊する結核菌その他の細菌を含む感染性飛沫や塵埃等を加熱、燃焼により確実に減少させると共に前記細菌を死滅させることができ、しかも従来技術にみられる使用済みフィルターの交換のように危険且つ工数を要する作業を必要としない。
【００２６】
ヒータが、微粒子を捕捉し得るフィルター機能と該微粒子の加熱燃焼によるフィルター再生機能を備えた抵抗加熱ヒータからなるものでは、空気中の感染性飛沫や塵埃等との加熱下の衝突及び接触を促進させて前記作用をより効果的に奏することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る空気浄化装置の縦断面図である。
【図２】図１に示す空気浄化装置を用いた熱交換試験の試験結果を示す図表である。
【図３】本発明の別の実施例に係る空気浄化装置の要部縦断面図である。
【符号の説明】
１  複合管
２  分割外套管
３  分割内管
４  多孔板
５  管外室
６  管内室
７、８  細孔群
１１  吸気室
１２  排気室
２１  端室
２３  加熱室
２６  ヒータ
【図１】
0004547072.tif 000002
【図２】
0004547072.tif 000003
【図３】
0004547072.tif 000004