JP3940749B2 - 脱臭装置及び脱臭装置付処置台 - Google Patents
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Description
しかし、人が活動する環境においては、臭い、カビ、細菌、ウィルス、塵埃、たばこの煙、花粉といった汚染物質による様々な問題がある。
また、工場の製造現場、廃棄物処理施設等にあっては、有害ガスを含む汚染空気が発生する場合がある。汚染空気を処理せずに排出すれば環境問題となる。
このため、エアコン等の空調設備の他に、種々の方式の換気装置や脱臭殺菌装置といった環境を改善する各種機器が使用されている。
フィルタ方式の空気清浄機にあっては、タバコの煙を含む塵埃等は高い効率で捕集できる。しかし、臭い成分であるガス(有害ガス)については好適に除去できなかった。
有害ガスを除去する方法としては、燃料を燃焼させて有害物質を焼き切るというアフターバーナー方式がある。これには極めて多くの燃料を消費するという問題がある。また、吸着剤を使用する方法もあるが、保守管理に労力と費用がかかる。
そこで本発明の目的は、高い脱臭性能を有し、好適にコンパクト化、或いは所定の大きさの装置で処理空気量を好適に増大できる脱臭装置及び脱臭装置付処置台を提供することにある。
本発明にかかる脱臭装置の一形態によれば、送風手段と、該送風手段によって送られる汚染空気を加熱する加熱部と、該加熱部の下流に設けられ加熱された汚染空気を触媒の作用によって脱臭する酸化触媒部と、該酸化触媒部を通過して排出される清浄空気の熱を吸収して装置内へ吸入される汚染空気に熱を与える熱交換部とを備える脱臭装置であって、前記加熱部と前記酸化触媒部とがセットになって構成された脱臭部が収納され、箱体状に設けられた脱臭部ケースを備え、前記熱交換部が、前記脱臭部ケースとは別の箱体状に設けられ前記脱臭部ケースの上側に隣接される上側熱交換部と、前記脱臭部ケース及び前記上側熱交換部とは別の箱体状に設けられ前記脱臭部ケースの下側に隣接される下側熱交換部とから構成され、前記上側熱交換部及び前記下側熱交換部は、汚染空気が通過するように設けられた箱体状のケースと、該箱体状のケースに内包されて清浄空気が内部空間を通過して汚染空気が外部空間を通過するように設けられた筒体とから形成され、前記上側熱交換部では、前記脱臭部ケースを通過した直後の清浄空気と、吸気口から吸入された直後の汚染空気との間で熱交換がされるべく、前記脱臭部ケースを出た清浄空気を前記上側熱交換部の前記筒体の内部空間である上側筒体内流路へ導くように、前記脱臭部ケースと前記上側筒体内流路とが接続空間からなる流路によって接続されると共に、前記吸気口が前記上側熱交換部の箱体状のケースに接続され、前記下側熱交換部では、前記上側熱交換部を通過した清浄空気と、前記上側熱交換部を通過した汚染空気との間で熱交換がされるべく、前記上側筒体内流路を出た清浄空気を前記下側熱交換部の前記筒体の内部空間である下側筒体内流路へ導くように、前記上側筒体内流路と前記下側筒体内流路とが清浄空気接続ダクトからなる流路によって接続されると共に、前記上側熱交換部の箱体状のケースと前記下側熱交換部の箱体状のケースとが汚染空気接続ダクトからなる流路によって接続され、前記下側熱交換器部の箱体状のケース内を通過した汚染空気が前記脱臭部ケース内へ導かれるべく、前記下側熱交換器部の箱体状のケースと前記脱臭部ケースとが連通部からなる流路によって接続され、且つ、前記下側筒体内流路が排気口に接続されていることを特徴とする。
また、本発明にかかる脱臭装置の一形態によれば、前記下側熱交換部、前記脱臭部ケース、前記上側熱交換部の順に箱体を下から積み重ねた形態に設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる脱臭装置の一形態によれば、前記脱臭部ケース及び前記熱交換部を内包する外側ケースの上板と、前記上側熱交換部の上面との間に、断熱空間を設けたことを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる脱臭装置付処置台の一形態によれば、前記台部の上方に、下降空気流を発生させる送風機が設置され、前記台部の両側部に、前記下降空気流によって供給された空気を取り込んで前記脱臭装置へ送るべく、吸入口が設けられたことを特徴とすることができる。
また、熱交換部が脱臭部を上下から挟む形態であるからスペースを好適に活用して、装置全体をコンパクト化できる。また、同一の大きさの装置では処理空気量を好適に増大できるという有利な効果を奏する。
図1は本発明にかかる脱臭装置を示す側面図であり、図2はその脱臭装置の平面図である。
この脱臭装置は、工場内で発生する有害ガスを除去するためのもので、2つの脱臭ユニット15が並列されて構成されている。なお、本形態例においては、標準性能として毎分5立方メートル程度(汚染濃度等の条件によって異なる)の汚染空気を清浄化できる脱臭装置となっている。
24は酸化触媒部であり、加熱部22の下流に設けられ加熱された汚染空気を触媒の作用によって脱臭する部分となっている。
この加熱部22と酸化触媒部24とがセットで設けられ、汚染空気を清浄化する脱臭部20が構成されている。
21は脱臭部ケースであり、脱臭部20を構成する加熱部22と酸化触媒部24を収容するケーシングとなっている。この脱臭部ケース21に、本形態例では複数(4つ)の脱臭部20が、水平方向へ直列に設置されている。このように複数段に脱臭部20を配することにより、消臭性能を向上させている。また、汚染濃度が低い場合には脱臭部20の段数を減らすことができる。つまり、使用条件に対応させて脱臭部20の段数を適宜調整できる構造となっている。なお、消臭作用と同時に、加熱と酸化触媒の作用によって副次的に殺菌作用が生じることになる。
また、本形態例の加熱部22は、セラミック体によって形成したボビン23の外周に、つる巻き状のニクロム線等からなるヒータ線を螺旋状に巻回した形態となっている。そのヒータ線が巻回されたボビン23は、図1の図面上において軸心が奥行き方向に延びるように、脱臭部ケース21内で水平に固定されている。従って、処理される汚染空気は、脱臭部ケース21内でボビン23の上下の空間を通過する間に所定の温度まで過熱される。なお、ヒータ線の温度自体はより高温に達しており、それによっても臭い成分の分解がなされ、空気中に存在する細菌及びウィルスは加熱殺菌される。
この加熱部22としては、汚染空気を所定の温度まで加熱できるものであれば、本形態に限定されるものではない。例えば、自らがサーモスタット機能を有するヒータ装置(シーズヒータ)等を使用することもできる。
触媒ブロック25は、脱臭部ケース21の長手方向(図1の図面上では左右方向)へ多数の矩形孔が貫通するハニカム状のセラミック体を母体として形成されている。具体的には、多孔質コージライト等のセラミックからなる担体(セラミック体)にγアルミナを塗布し、表面に白金、パラジウム、ロジウムなどの触媒を分散させてコーティングしたものを使用している。
但し、汚染物質の濃度が低い条件下で使用される場合は、触媒ブロック25を一層に設置してもよい。さらに条件の良いところでは、より薄い触媒ブロック25を設置してもよく、触媒ブロック25の配列を調整することで処理性能を好適に変化させることができる。
また、セラミック体の代わりに、アルミニウム合金などの金属性のワイヤ状の担体に同様に触媒を分散させてコーティングしたものを使用してもよい。さらに、通気性のある多孔質のセラミックの担体に触媒を担持させたものを使用してもよく、酸化触媒部の形態は特に限定されるものではない。
そして、脱臭部20の上に設けられた上側熱交換部31では、脱臭部20を通過した直後の清浄空気と、吸気口(1)から吸入された直後の汚染空気との間で熱交換がされるべく流路が接続されている。
また、脱臭部20の下に設けられた下側熱交換部32では、上側熱交換部31を通過した清浄空気と、上側熱交換部31を通過した汚染空気との間で熱交換がされるべく流路が接続されている。
これにより、廃熱を好適に回収し、装置内へ導入される汚染空気を小さなエネルギーで好適に加熱することができる。
また、高温空気は上昇するため、脱臭部20から上側交換部31へは高温の清浄空気がスムースに流れる。従って、通気抵抗を低く抑えることができる。
これによれば、偏平に形成された脱臭部ケース21が、上側熱交換部31及び下側熱交換部32によって、包まれるように装置の上下方向の略中央に位置される。つまり、上側熱交換部31及び下側熱交換部32は、熱が逃げにくい脱臭部ケース21の側部を覆うことはないが、実質的に脱臭部ケース21を真ん中にして包み込む形態となっている。脱臭部ケース21が装置の中央部にあるため、加熱部22が好適に保温され、加熱効率を高めることができる。
また、筒体35の外側35aを汚染空気が通過して内側35bを清浄空気が通過するように各空気流路に接続されている。
このように上側熱交換部31及び下側熱交換部32が設けられることで、熱交換の効率を向上させることができる。これによれば、汚染空気を効率良く加熱でき、脱臭性能を向上できると共に、エネルギー消費を好適に削減できる。
これにより、上側熱交換部31の上面31aから外側ケース50の上板51への伝導伝熱を小さく抑え、その上板51が加熱することを防止できる。従って、加熱され易い外側ケース50の上板51からの放熱を抑制して熱効率を向上できる。
このようにユニット化することで、使用現場に適合した処理能力のある脱臭装置を容易に製作することができる。
吸気口(1)から吸入された低温の汚染空気は、吸気ダクト(2)及びそこから分岐して各脱臭ユニット15に接続された吸気分岐ダクト(3)を通って、上側熱交換部31の筒体35の外部空間(上側筒体外部空間(4))へ導入される。
このように導入された汚染空気は、上下の熱交換部31、32間を接続する汚染空気接続ダクト(5)を通って、下側熱交換部32の筒体35の外部空間(下側筒体外部空間(6))へ導入される。
そして、上側筒体外部空間(4)及び下側筒体外部空間(6)で熱交換がされて加温された汚染空気は、下側熱交換部32と脱臭部ケース21を接続する連通部(7)を介して
脱臭部ケース内空間(8)へ流入する。この脱臭部ケース21内で汚染空気は、水平方向(図面上では右から左へ)に流れ、複数(4つ)の脱臭部20を通過する。これにより、加熱されて触媒作用で脱臭される。
さらに、清浄空気は、上下の熱交換部31、32間を接続する清浄空気接続ダクト(11)を通過し、下側熱交換部32の筒体35の内部空間(下側筒体内流路(12))へ導入される。下側筒体内流路(12)は水平に配設されており、清浄空気は水平方向(図面上では右から左へ)に流れる。
そして、上下の熱交換部31、32を通過する間に熱交換がなされて冷却された清浄空気は、排気ダクト13を通って排気口14に接続されたブロア(B)に吸引されて排出される。
特に前述したように、脱臭部20を上下の熱交換部31、32で包む形態となって、脱臭部20を好適に保温できる。さらに放熱される熱(廃熱)を上下の熱交換部31、32で好適に吸収して熱交換がなされる。このため、汚染空気が加熱部22に送られる前に、その汚染空気を予め好適に加温できる。従って、装置全体の熱効率を極めて高めることができる。
60は水分の凝集分離部であり、吸入する汚染空気中に浮遊する霧状の水滴や湿分を凝集して除去するために設けられている。処理する汚染空気が湿分を多く含む場合に吸気口に装着して使用すればよい。
この凝集分離部60としては、複数の有孔板を所定の間隔で配置した構造を用いることができる。空気流路が曲げられ、湿分が板面に衝突する際に、湿分が凝集され水滴となって捕集される。
また、62はプレクリーナー部であり、濃度の高い気化物質等、凝集する性質のあるフューム状物質を捕集して除去するために設けられている。処理する汚染空気が濃度の高い気化物質等を含む場合に吸気口に装着して使用すればよい。
このプレクリーナー部62としては、洗浄可能な粗い目のフィルタを用いることができる。また、シャワー状に滴下した水の中に汚染空気を通過させる湿式の捕集装置を採用してもよい。これにより、高濃度の例えばタール等のフュームを効率よく捕集して除去できる。以上のように汚染空気を予め処理することで、触媒による脱臭処理の負担を軽減できる。これによれば、より高い清浄効率でより大量の汚染空気を、装置全体として好適に清浄化できる。
ここで金属材とは、樹脂材等の他の素材と比較して熱伝導率が高い材料であって、構造材として一定の強度を有するものであれば、特に限定されることはない。例えば、アルミニウム材、ステンレススチール材、鉄鋼材、銅材等を適宜選択的に用いればよい。
この金属板状体37、38が、筒材36の各側壁36cに設けられたスリット39に差し込まれて固定されることで所定の位置に設けられている。なお、筒材36と金属板状体37、38は、スポット的な溶接などの固定手段によって、所定の強度を得て適切に固定することができる。
スリット39は、プレス打ち抜き等によって透孔状に形成される。このスリット39は、金属板状体37、38が好適且つ容易に嵌まる程度に、金属板状体37、38の厚さ及び幅に対して所定のクリアランスを設けて形成されている。
これによれば、筒材36の内部36bと外部36aとの間のリークが防止され、脱臭性能及び熱交換効率を向上できる。なお、リークが発生しやすい原因としては次のことが考えられる。本形態例の脱臭装置では汚染空気及び清浄空気の流れる流路の断面が順次変化する。断面積が広くなる部分では、ベンチュリ効果によって負圧が発生し易い。また、流路の断面積が小さくなる部分や屈曲する部分では圧力が高まる。従って、スリット39と金属板状体37、38との間が小さな隙間であっても、汚染空気が清浄空気側へ漏れることがある。これに対して、耐熱塗料等によって形成された被膜70によれば、その耐熱塗料等が隙間に入り込むことで好適且つ容易に気密できる。なお、本形態例の脱臭装置の場合、筒材36の内外の圧力差はそれほど大きくなるものではなく、高い気密性能が要求されるわけではない。
また、筒体35の外部については、放熱フィン(熱交換用のフィン37a、38a、38c)を含めてその表面の一部又は全面に、カーボンナノチューブを含有する被膜を形成してもよい。例えば、カーボンナノチューブを塗料に混ぜて塗布すればよい。これによれば、気密と同時に熱交換効率が向上し、脱臭装置を小型化できる。
また、第2の金属板状体38は、断面矩形に形成された筒材36の内部36bを、一方の外面側から反対の外面側へ突き抜けて、架け渡される形状となっている。すなわち、対向する側壁36c、36cを貫くように形成されている。これに対して第1の金属板状体37は、第2の金属板状体38に干渉することのない程度に筒材36の内部36b内に突き出る形状となっている(図5及び図6参照)。
このように、第2の金属板状体38を用いない段を多く設けたのは、通気抵抗を低減するためである。第2の金属板状体38は、筒材36の内部36bを横断しており、空気流を乱して伝熱効率を高めるために配置されている。しかしながら、通気抵抗を増大させて処理風量を低下させるようにも作用する。このため、使用条件に対応させて通気抵抗を下げたい場合は、本形態例のように適宜、第2の金属板状体38を用いない段を多く設置すればよい。
なお、図5及び図6に示すように、第1の金属板状体37の二枚と第2の金属板状体38の一枚とが一組でフィンの一つの段を構成する部分は、段ごとにその配置を角度90°ずらしてある。これにより、筒材36の内部36bを偏りなく空気が通過でき、熱交換性能を向上できる。
このように傾斜しているのは、所定の容積内でより大きな表面積を得ると共に空気の流れを複雑にして熱交換性能を向上させるためである。また、その際の通気抵抗の上昇を抑制して効率良く送風するためでもある。
さらに、熱交換性能を向上させるよう、放熱フィン(熱交換用フィン37a、38a、38c)については、その外縁にスリット状の切り込み部37f、38fが形成されている。なお、吸熱フィン(熱交換フィン37b、38b)についても同様であるが、各フィン37a、37b、38a、38b、38cには、熱交換性能を向上させるため適宜にスリット状或いは、矩形状又は円形状等の透孔を設けてもよい。
また、通気抵抗を下げるために、例えば、図6に示すように内側の熱交換用フィン38bに矩形の孔38gを設けてもよい。
図8は、脱臭装置付処置台を中央で切断して側方から見た断面図であり、内部構造の模式図になっている。図9は、図8のX−X断面図である。
この脱臭装置付処置台は、人体の解剖等をする前に検体である被処置物75を処理するための設備であり、被処置物75が載置されて処理される台部77を有し、その台部77上の汚染空気を吸引して脱臭すべく、前述した脱臭装置(脱臭ユニット15)を備える。
また、各送風機80には、図8及び図9に示すように、空気の吹き出し口に空気の下方への流れをガイドすべく、鉛直面となるように配設された板材からなる案内部が設けられている。その案内部は、各送風機80の吹き出し口を仕切るように形成された枠形の案内側板81と、吹き出し口を2分割する中央案内板82とから構成されている。これにより、送風機80から吹き出される空気流が側方へ拡散することを抑制し、矢印で示すように被処置物75へ向かって好適に下降できる。
なお、86は第1の通気空間であり、吸入口85と中間の送風機88の吸気口とを接続する通気路となっている。また、89は第2の通気空間であり、中間の送風機88の排気口と補助熱交換器90吸気口とを接続する通気路となっている。
なお、この脱臭ユニット15内での空気の流れと脱臭及び熱交換の作用については、前述の通りであり、詳細な説明を省略する。また、図8及び図9では、脱臭ユニット15を模式的に見やすく説明するため、図1及び図2に示したものと比べて、熱交換部31、32内の筒体35の本数や脱臭部20内の加熱部と酸化触媒部の数を少なくして図示してあるが、その構成は本質的に相違するものではない。
また、補助熱交換器90が、台部77の下側であって、脱臭ユニット15の上側に配設されていることで、加温されて上昇気流となった周囲空気のエネルギーを好適に受けることができる。従って、そのエネルギーを失わずに汚染空気の予熱のために熱交換ができ、装置全体としてのエネルギー効率を向上できる。
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
1 吸気口
2 吸気ダクト
3 吸気分岐ダクト
4 上側筒体外部空間
5 汚染空気接続ダクト
6 下側筒体外部空間
7 連通部
8 脱臭部ケース内空間
9 接続空間
10 上側筒体内流路
11 清浄空気接続ダクト
12 下側筒体内流路
13 排気ダクト
14 排気口
15 脱臭ユニット
20 脱臭部
21 脱臭部ケース
22 加熱部
24 酸化触媒部
31 上側熱交換部
31a 上面
32 下側熱交換部
33 熱交換部のケース
35 筒体
35a 外側
35b 内側
37a、38a、38c 放熱フィン
37b、38b 吸熱フィン
40 断熱材
42 断熱空間
50 外側ケース
51 上板
77 台部
80 送風機
85 吸入口
Claims (9)
- 送風手段と、該送風手段によって送られる汚染空気を加熱する加熱部と、該加熱部の下流に設けられ加熱された汚染空気を触媒の作用によって脱臭する酸化触媒部と、該酸化触媒部を通過して排出される清浄空気の熱を吸収して装置内へ吸入される汚染空気に熱を与える熱交換部とを備える脱臭装置であって、
前記加熱部と前記酸化触媒部とがセットになって構成された脱臭部が収納され、箱体状に設けられた脱臭部ケースを備え、
前記熱交換部が、前記脱臭部ケースとは別の箱体状に設けられ前記脱臭部ケースの上側に隣接される上側熱交換部と、前記脱臭部ケース及び前記上側熱交換部とは別の箱体状に設けられ前記脱臭部ケースの下側に隣接される下側熱交換部とから構成され、
前記上側熱交換部及び前記下側熱交換部は、汚染空気が通過するように設けられた箱体状のケースと、該箱体状のケースに内包されて清浄空気が内部空間を通過して汚染空気が外部空間を通過するように設けられた筒体とから形成され、
前記上側熱交換部では、前記脱臭部ケースを通過した直後の清浄空気と、吸気口から吸入された直後の汚染空気との間で熱交換がされるべく、前記脱臭部ケースを出た清浄空気を前記上側熱交換部の前記筒体の内部空間である上側筒体内流路へ導くように、前記脱臭部ケースと前記上側筒体内流路とが接続空間からなる流路によって接続されると共に、前記吸気口が前記上側熱交換部の箱体状のケースに接続され、
前記下側熱交換部では、前記上側熱交換部を通過した清浄空気と、前記上側熱交換部を通過した汚染空気との間で熱交換がされるべく、前記上側筒体内流路を出た清浄空気を前記下側熱交換部の前記筒体の内部空間である下側筒体内流路へ導くように、前記上側筒体内流路と前記下側筒体内流路とが清浄空気接続ダクトからなる流路によって接続されると共に、前記上側熱交換部の箱体状のケースと前記下側熱交換部の箱体状のケースとが汚染空気接続ダクトからなる流路によって接続され、
前記下側熱交換器部の箱体状のケース内を通過した汚染空気が前記脱臭部ケース内へ導かれるべく、前記下側熱交換器部の箱体状のケースと前記脱臭部ケースとが連通部からなる流路によって接続され、
且つ、前記下側筒体内流路が排気口に接続されていることを特徴とする脱臭装置。 - 前記脱臭部ケース内には、複数の前記脱臭部が、水平方向へ直列に設置されたことを特徴とする請求項1記載の脱臭装置。
- 前記下側熱交換部、前記脱臭部ケース、前記上側熱交換部の順に箱体を下から積み重ねた形態に設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の脱臭装置。
- 前記脱臭部ケースは、断面が四角で少なくとも高さが幅と奥行きに比較して短く設けられ、断面が四角に形成された前記上側熱交換部及び前記下側熱交換部との間に挟まれて設けられていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の脱臭装置。
- 前記脱臭部ケース及び前記熱交換部を内包する外側ケースの上板と、前記上側熱交換部の上面との間に、断熱空間を設けたことを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の脱臭装置。
- 前記上側熱交換部及び前記下側熱交換部は、前記箱体状のケースと、該箱体状のケースに内包されて外側に放熱用のフィンを備えると共に内側に吸熱用のフィンを備える複数の筒体とから形成され、前記筒体の外側を汚染空気が通過して内側を清浄空気が通過するように空気流路に接続されていることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の脱臭装置。
- 前記脱臭部ケース及び前記熱交換部によって一つの脱臭ユニットが形成され、該脱臭ユニットが複数並列に接続されて前記外側ケースに内蔵されていることを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載の脱臭装置。
- 被処置物が載置されて処理される台部を有し、該台部上の汚染空気を吸引して脱臭すべく、請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の脱臭装置を備えることを特徴とする脱臭装置付処置台。
- 前記台部の上方に、下降空気流を発生させる送風機が設置され、前記台部の両側部に、前記下降空気流によって供給された空気を取り込んで前記脱臭装置へ送るべく、吸入口が設けられたことを特徴とする請求項8記載の脱臭装置付処置台。
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