(57)【要約】【課題】ガス成分の濃度変動の大きい環境に使用される湿式空気浄化装置の循環水の水質維持システムであって、節水及び節エネルギーに貢献するものを提供する。【解決手段】 循環式空調空気路内の湿式空気浄化装置を通る洗浄水の循環路に対して、給排水を可能に設けた水質維持システムにおいて、上記循環路４は、給水手段36で給水される主タンク６と、主タンクから空気浄化装置へ至る往路８と、空気浄化装置から主タンク６に戻る復路12とを具備し、更にこの復路12の一部である主流部16と並行して、電気透析機24を途中に設置したバイパス流路18を設け、これら主流部16とバイパス流路18との流路の切換えが可能に形成している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環式空調空気路内の湿式空調空気浄化装置を通る洗浄水の循環路に対して、給排水を可能に設けた循環水供給システムにおいて、
上記循環路４は、給水手段36で給水される主タンク６と、主タンクから空調空気浄化装置Ｂへ至る往路８と、空調空気浄化装置から主タンク６に戻る復路12とを具備し、
かつこの復路12の一部である主流部16と並行して、電気透析機24を途中に設置したバイパス流路18を設け、
これら主流部16とバイパス流路18との流路の切換えが可能に形成した、湿式空調空気浄化装置用の循環水供給システム。
【請求項２】
上記主タンク６内で測定されたガス成分の濃度に応じて、給水手段36及び電気透析機24の各動作と流路の切換えとを制御できる制御部40を設けたことを特徴とする、請求項１記載の湿式空調空気浄化装置用の循環水供給システム。
【請求項３】
上記制御部40は、効率的に電気透析を行うためのガス成分の最低限濃度として任意に設定された下方基準濃度を用いて、復路12に入る水のガス成分濃度が下方基準濃度以上であるときにはバイパス流路18に通水するとともに電気透析機24を作動させ、上記測定濃度が下方基準濃度未満であるときには、バイパス流路18を閉鎖するとともに電気透析機24を停止させるように構成したことを特徴とする、請求項２記載の湿式空調空気浄化装置用の循環水供給システム。
【請求項４】
上記制御部40は、更に、適切な空気浄化処理を行うためのガス成分濃度の上限値として任意に設定された上方基準濃度を用いて、主タンク６内のガス成分の測定濃度が上方基準濃度以下であるときには、電気透析機24から排出する濃縮水の量に応じて補給水を給水し、上記測定濃度が上方基準濃度を超えたときには、測定濃度が上方基準濃度以下になるまで給水するように給水手段36を制御することを特徴とする、請求項３記載の湿式空調空気浄化装置用の循環水供給システム。
【請求項５】
上記電気透析機は、電極及びイオン交換膜を、陰極28、陽イオン交換膜30、陰イオン交換膜32、陽イオン交換膜30、陽極34の順序で配列したことを特徴とする、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の湿式空調空気浄化装置用の循環水供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿式空調空気浄化装置用の循環水供給システム、特に動物飼育室や食品倉庫などの空調に用いられる循環水供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製薬会社の動物飼育施設などでは、アンモニアやメチルメルカプタンなどによる動物臭が発生し、同様に食品倉庫でも素材の臭い（魚臭・果実臭など）が生ずる。更に、外気を飼育室等に導入するときには、二酸化硫黄や窒化酸化物などの大気汚染物質が流入する可能性がある。こうした物質を除去するため、外気処理空調機や循環空気処理空調機において、可溶性ガス除去用水を空中に噴霧するエアワッシャーを導入することが行われている（特許文献１及び特許文献２）。
【０００３】
また、空調システムではないが、半導体工場などで発生する有害ガスを分解除去するために、その有害ガスと酸性の吸収液とをスクラバーで接触させ、ガスを含有した液体を電気透析機に送って、アルカリ性廃液と酸性吸収液とに分解し、この吸収液をスクラバーに送るように構成したものが知られている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平11−173600号
【特許文献２】特開2002−081691号
【特許文献３】特開2001−145819号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び特許文献２の如く外気処理調和機にエアワッシャーを組み込んだ場合において、水量削減のために噴霧水を回収して循環する構成を採ったときには、循環水にガスが溶解して濃縮されるので、その水を再び噴霧したときに、その噴霧粒子が空気通路の下流側に飛散し、空気の浄化性能が低下するという問題点がある。
【０００５】
又、エアワッシャーを循環空気処理調和機に組み込んだ場合でも、噴霧水を循環させると、溶解した臭気成分が濃縮されて脱臭効果が低下する。このため、循環水は一定量を排水し、蒸発した水量を含めて補給水を循環系の適所に入れる。しかしながら、これではガスを溶解した水と清浄な水とが混合してしまい、水質維持の効率が悪い。
【０００６】
そこで本出願人は、単に補給水によるガス成分の希釈化とは異なる方法により、具体的には電気透析により循環水系の水質を維持することを考えた。しかしながら、本出願人が鋭意検討したところ、特許文献３で述べた工業的なプロセスで排ガスを電気透析で処理する手法を、そのまま、空調システム、特に動物飼育室などの空調システムに転用するには数多くの問題点があることが判明した。
【０００７】
まず動物飼育施設では、飼育する動物の入れ替えにより、動物の種類や数が変化し、更に同じ動物でも時間帯により排せつまたは、排尿等の代謝量が変わるため、発生するガスの量が変動し易く、かつ変動量が予測し難い。
【０００８】
これに対して、一日の臭気ガスのピークに対応して電気透析機の処理能力を設定することもできるが、ピーク以外の時間帯でエネルギーの無駄を生ずるし、前述の如く動物の種類や数の変更に対して適切に対応できない。また、空気調和機内にガスセンサを設けて臭気ガスの濃度に応じて電気透析機の処理能力を調整することも可能であるが、ガスセンサが故障したときなどにはガスの処理も停止してしまう。動物飼育施設の空調システムは24時間稼働するため、例えば人手の少ない夜間に故障が生じても一定時間は浄化性能を維持できる柔軟性のあるシステムが必要である。
【０００９】
そこで本発明は、ガス成分の濃度変動の大きい環境に使用される湿式空調空気浄化装置用の循環水供給システムであって、節水及び省エネルギーに貢献するものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の手段は、循環式空調空気路内の湿式空調空気浄化装置を通る洗浄水の循環路に対して、給排水を可能に設けた循環水供給システムにおいて、
上記循環路４は、給水手段36で給水される主タンク６と、主タンクから空調空気浄化装置Ｂへ至る往路８と、空調空気浄化装置から主タンク６に戻る復路12とを具備し、
かつこの復路12の一部である主流部16と並行して、電気透析機24を途中に設置したバイパス流路18を設け、
これら主流部16とバイパス流路18との流路の切換えが可能に形成している。
【００１１】
本手段では、循環路の一部を主タンクとし、この主タンクの上流側に電気透析機を設置し、主タンクと電気透析機とが協働して循環路内の水質を維持している。例えば電気透析機を主タンク下流側の往路に設置することも可能であるが、そうなると、空調空気浄化装置を透過した汚水が主タンクに流入し、この主タンクに新たに給水した水と混ざり合って、給水による水質向上効果を減殺する。また、上記汚水は主タンクで希釈された後に電気透析機内に流入するから、電気透析によりガス成分を効率的に除去することが困難となる。そこで本手段では電気透析により可能な限りガス成分を除去し、生成水に残ったガス成分を主タンクで希釈化し、更に必要により給水するという最適の手順で水質を浄化し、最小限の水量及びエネルギーで効率的に水質を高める。
【００１２】
更に本手段では、主流部と電気透析機を途中に有するバイパス流路とを切換え可能として、空気浄化装置の負荷が小さいときには、電気透析機を通さずに循環水を供給できるようにしている。
【００１３】
第２の手段は、第１の手段を有し、かつ上記主タンク６内で測定された、溶解したガス成分の濃度に応じて、給水手段36及び電気透析機24の各動作と流路の切換えとを制御できる制御部40を設けている。
【００１４】
本手段では、主タンク内のガス成分の測定濃度に応じて給水及び電気透析を行う。復路内のガス成分の測定濃度が基準値を超えたときに電気透析機の動作をオンとすることもできるが、基準値付近で測定濃度が増減すると電気透析機が無為にオン・オフを繰り返して電力の無駄を生ずるおそれがある。そこで主タンク内での測定濃度に基づき、安定した電気透析及び給水を実現している。
【００１５】
第３の手段は、第２の手段を有し、かつ上記制御部40は、効率的に電気透析を行うためのガス成分の最低限濃度として任意に設定された下方基準濃度を用いて、復路12に入る水のガス成分濃度が下方基準濃度以上であるときにはバイパス流路18に通水するとともに電気透析機24を作動させ、上記測定濃度が下方基準濃度未満であるときには、バイパス流路18を閉鎖するとともに電気透析機24を停止させるように構成している。
【００１６】
このような構成とすることで、効率的な電気透析を行うことが可能な濃度となるまで待って電気透析機を作動させることができ、節電が可能となる。「下方基準濃度」とは、本発明のシステムにおいて電気透析を行う濃度範囲の下限値という意味である。「任意に設定された」としたのは、電気透析機の性能や周囲の環境などに応じて濃度の値を設計者が自由に定めることができるということであり、例えば各電気透析機の実用的な使用濃度範囲の下限値を下方基準濃度として選択しても良い。濃度の測定対象であるガス成分としては、単一のガス成分（例えばアンモニア）のみを測定しても良く、また、複数のガス成分を測定するときには、空気中での導電率やペーハー値などを計測することで複数成分の総量を測定しても良い。
【００１７】
第４の手段は、第３の手段を有し、かつ上記制御部40は、更に、適切な空気浄化処理を行うためのガス成分濃度の上限値として任意に設定された上方基準濃度を用いて、主タンク６内のガス成分の測定濃度が上方基準濃度以下であるときには、電気透析機24から排出する濃縮水の量に応じて補給水を給水し、上記測定濃度が上方基準濃度を超えたときには、測定濃度が上方基準濃度以下になるまで給水するように給水手段36を制御している。
【００１８】
本手段では、ガス成分の濃度が上方基準濃度以下のときに、電気透析による水質維持を主として、透析機の作動に最小限必要な水量を供給し、上方基準濃度を超えたときには補給水の給水によりガス成分の濃度を低下するようにして、節水を図るようにしている。即ち、「上限基準濃度」とは、電気透析を主体として水質維持を行う濃度範囲の上限値という意味である。測定濃度がそれ以上となったときには処理すべき臭気成分の量が電気透析機の処理能力を超えているので、補給水の大量給水により、強制的にガス成分の濃度を下げるのである。「任意に設計された」の意味は基本的に下限基準濃度と同じである。尚、ガス成分の濃度の測定場所としては、空気清浄装置下流の循環空気路部分も考えられるが、これではセンサを設置した位置により測定濃度にばらつきを生じ易い。主タンク内で測定すれば一つのセンサでより平均値に近い測定濃度が得られる。
【００１９】
第５の手段は、第１の手段乃至第４の手段を有し、かつ上記電気透析機は、電極及びイオン交換膜を、陰極28、陽イオン交換膜30、陰イオン交換膜32、陽イオン交換膜30、陽極34の順序で配列している。
【００２０】
本手段では、アンモニアや二酸化硫黄の除去に適した電気透析機の構成を提供している。
【発明の効果】
【００２１】
第１の手段に係る発明によれば次の効果を奏する。
○空調空気浄化装置Ｂを通過した水を一旦電気透析機24で浄化してから主タンク６内へ戻すことができるから、主タンク６内の水質が向上し、従って空調領域内のガス成分の濃度が不規則であっても、安定したガス吸着性能が得られる。
○電気透析機24を通った水を主タンク６を経由して空調空気浄化装置Ｂへ送るから、故障などにより透析が停止し又は不十分となっても洗浄水の水質が直ちに劣化しない。
○空調空気浄化装置Ｂの負荷が減少したときには主流部16へ通水することで循環路４は閉鎖水路となり、電気透析機24も停止できるから、節水及び省エネルギーに貢献する。
○電気透析を停止するときには、バイパス流路18から主流部16へ切り替えることで電気透析機24を通さずに水を循環するようにするから、流路抵抗が小さい。
【００２２】
第２の手段に係る発明によれば、給水手段36及び電気透析機24の動作を、主タンク６のガス成分の測定濃度に応じて制御することとしたから、循環路全体のガス成分含有量を反映してバランス良くよく節水及び省エネルギーを実現することができる。
【００２３】
第３の手段に係る発明によれば、復路に入る水のガス成分濃度が下方基準濃度となるまで電気透析機24を停止するから、消費エネルギーを節約することができる。
【００２４】
第４の手段に係る発明によれば、次の効果を生ずる。
○制御部40は、主タンク６内のガス成分の濃度が上方基準濃度以下のときに、電気透析機24から排出する濃縮水の量に応じて補給水を給水するようにしており、これにより測定濃度が上述の上方基準濃度を超えるまでは電気透析機24の作用により主タンク内のガス成分濃度の上昇が抑制されるから、水の消費量を更に節約することができる。
○主タンク内のガス成分の濃度を測定するから、一つのセンサで主タンク内の平均濃度に近い測定値がリアルタイムで得られる。
【００２５】
第５の手段に係る発明によれば、電気透析機24は、電極及びイオン交換膜を、陰極28、陽イオン交換膜30、陰イオン交換膜32、陽イオン交換膜30、陽極34の順序で配列したから、効率良く透析を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１から図２は、本発明の実施形態に係る湿式空調空気浄化装置用の循環水供給システム２を示している。尚、図１に記載されている設備のうち、Ａは循環空気路、Ｂは従来公知の湿式空調空気浄化装置である。湿式空調空気浄化装置としては、空気路内に水を噴霧するエアワッシャー方式や、空気路内に設置したエレメントの表面を水が流下するようにした濡れ性エレメント方式などを採用することができる。この湿式空調空気浄化装置の下方には、水溜め部（補助タンク）を形成している。
【００２７】
循環水供給システム２は、循環路４と、給水手段36と、測定手段38a,38ｂと、制御部40とで構成されている。
【００２８】
循環路４は、主タンク６と往路８と復路12とバイパス流路18とで構成されている。
【００２９】
上記主タンク６は、水位の調整が可能な開放型であり、給水手段により注水可能としている。主タンクの容量は、電気透析機を所定時間作動させなくとも水質維持機能を担保できる程度の容量に設計することが望ましい。
【００３０】
上記往路８は、主タンク６から湿式空調空気浄化装置Ｂへ送水する流路である。この往路の途中には、制御部により制御される駆動ポンプ10を設置すると良い。もっとも駆動ポンプの位置は適宜変更することができ、例えば主流部及びバイパス流路を除く復路部分に設置しても良い。尚、図４は、濡れ性エレメントタイプの従来公知の湿式空気浄化装置へ送水量と脱臭性能との相関関係を表すグラフであるが、送水量が15Ｌ／分未満となると、アンモニアのワンパス除去率（一度の通過で除去できる率）が80％以下となってしまうことが判る。従って、駆動ポンプ10は少なくとも毎分15Ｌ程度の送水能力を有することが望ましい。
【００３１】
上記復路12は、湿式空調空気浄化装置Ｂから主タンク６へ戻る流路である。復路12の基端部は、湿式空調空気浄化装置Ｂの下方に位置する受水部（補助タンク）14として、循環空気路Ｂの底部内に形成している。
【００３２】
この復路12の一部である主流部16に並行して、主流部両端の分岐点及び合流点に接続したバイパス流路18を設けている。その分岐点には流路切換え弁20を付設している。バイパス流路18の途中には、上流側からフィルター22と電気透析機24とを順次設置している。電気透析機24は、濃縮水を外部に廃棄するとともに、生成水を復路12に戻すように設けられている。図２に示す例では、電気透析機の透析部分を、陰極28、陽イオン交換膜30、陰イオン交換膜32、陽イオン交換膜30、陽極34の順序に配列されている。これにより、アンモニウムイオンＮＨ４+などの陽イオンと、硫酸イオンＳＯ４２−などの陰イオンとを効果的に分離することができる。
【００３３】
給水手段36は、外部の水源と連続する給水管として形成されている。
【００３４】
測定手段としては、第1濃度センサ38ａを主タンク６内に、第２濃度センサ38ｂを水溜め部内にそれぞれ設置されており、測定したガス成分の濃度を制御部に送信するように設けられている。上記循環空気路内にはさまざまなガス成分が流入するが、少なくともアンモニア濃度を測定することが望ましい。上記濃度センサとしては、イオンメータなどを用いることができる。
【００３５】
制御部40は、主として第1濃度センサ38ａの測定濃度に応じて、給水手段36及び電気透析機24の各動作と流路の切換えとを制御するように設ける。制御部の基本的な機能の一つは、流路切換え弁20の操作に応じて、循環水が主流部16を流れるときには、電気透析機24を停止させ、循環水がバイパス流路18を流れるときには、電気透析機24を作動させることである。他の基本的な機能は、次の通りである。
(a)主タンク内のガス濃度が下方基準値ＣＬを超えたときに、電気透析機24を作動させること。
(b)上方基準値ＣＨ（＞ＣＬ）を超えたときに、電気透析機24が作動したままで、測定濃度がＣＨに下がるまで主タンクに対して給水をすること。
【００３６】
尚、工程(a)においては、電気透析機24から排水された濃縮水と同量の補給水を、給水手段から主タンク６へ給水することが望ましい。
【００３７】
下方基準値ＣＬを設定する理由は、電気透析機の実用的な濃度範囲に比べて復路内の水のアンモニア濃度が低すぎる場合に電気透析機に投入する電力が無駄となるからである。下方基準値は、そうした経済性を考慮して適宜定めることができるが、一例として、電気透析機の実用的濃度範囲の下限濃度と通常運転時の空調空気浄化装置における濃度の増加分との和として設定しても良い。尚、第１センサ38ａの測定値に代えて、第２センサ38ｂの測定値を用い、これが実用的濃度範囲の下限濃度を超えたときに電気透析機24が作動するようにしても良い。
【００３８】
上方基準値ＣＨは、空調空気浄化装置におけるガス除去率との関係で定めると良い。図５は、濡れ性エレメント方式における、アンモニアのワンパス除去率と主タンク内のアンモニア濃度との関係を示しており、これより主タンク内のアンモニア濃度が上昇するとアンモニアワンパス除去率が低下することが判る。好適なワンパス除去率を90％程度とすると、アンモニアの上方基準濃度ＣＨは、図５のグラフにより、５mg／Ｌ程度とすることが望ましい。
【００３９】
上記構成において、主タンク６内のガス成分の測定濃度が所定の下限濃度よりも低いときには、循環空気路Ａからの還水が主流部16を流れるようにして、通常の循環水のシステムとして空調空気浄化装置Ｂに洗浄水を供給する。上記測定濃度が下限濃度を超えると、還水がバイパス流路18を通るように流路切換え弁20を切り替えるとともに、電気透析機24を作動させ、空調空気浄化装置Ｂからの還水を電気透析して、濃縮水を排水するとともに、生成水を主タンク６に戻すようにする。ここで主タンク６から空調空気浄化装置Ｂへの送水量を15Ｌ／分とすると、排水量が１Ｌ／分，生成水の量が14Ｌ／分であることが望ましい。この場合には、排水量と同じく１Ｌ／分の補給水を主タンク６に給水するものとする。更に主タンク６内のガス成分の測定濃度が上方基準濃度を超えたときには、給水手段36を介して主タンク６内に補給水を給水する。
【実施例】
【００４０】
図３は、本発明の実施例であり、循環空気路Ａを介して動物飼育室Ｃへ空調空気を送風するように構成したものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第1の実施形態に係る循環水供給システムの全体構成図である。
【図２】図１のシステムの電気透析機の要部の説明図である。
【図３】図１のシステムの実施例である。
【図４】従来公知の空調空気浄化装置の脱臭性能と循環水量との関係の実験結果を表すグラフである。
【図５】従来公知の空調空気浄化装置の脱臭性能とタンク内のアンモニア濃度との関係の実験結果を示す実験グラフである。
【符号の説明】
【００４２】
２…循環水供給システム  ４…循環路  ６…主タンク  ８…往路
10…駆動ポンプ  12…復路  14…受水部  16…主流部  18…バイパス流路
20…流路切換え弁  
22…フィルター  24…電気透析機  28…陰極  30…陽イオン交換膜
32…陰イオン交換膜  34…陽極  36…給水手段  38,38ａ,38ｂ…濃度センサ
40…制御部  
Ａ…循環空気路  Ｂ…空調空気浄化装置
【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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