JP2004537399A

JP2004537399A - 暖房、換気又は空調水精製装置

Info

Publication number: JP2004537399A
Application number: JP2003510399A
Authority: JP
Inventors: シモンオーク
Original assignee: Ozone Manufacturing Pty Ltd
Current assignee: Ozone Manufacturing Pty Ltd
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-12-16
Also published as: WO2003004422A1; AUPR620701A0; EP1414754A4; US20040262240A1; EP1414754A1

Abstract

HVAC系、例えば、蒸発クーラー、冷却塔及び熱水／温水系中の水の連続的又は規則的な洗浄及び精製のための方法及び装置。酸化剤及び酸化剤ラジカルが空気の流れ中で電気的に生成され、得られるガスがHVAC系中を流れる水の流れに注入され、この場合、更なる酸化剤が水のこの下流中で生成されてもよい。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は暖房、換気又は空調水精製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
HVAC水精製装置は暖房、換気又は空調(HVAC)系中の水品質を調節する製品である。これは蒸発クーラー、冷却塔及び熱水／温水系を含む。これらの三つの用途では、水の流れがそのプロセスに重要である。レジオネラ細菌及びスケールの如き汚染物質がこれらの用途で生じる。
【０００３】
蒸発クーラーは空気を冷却するのに水を使用する製品である。こうして、水及び空気が作用流体であり、冷却された空気が換気のために分配される。蒸発クーラーはまた空気の湿度を増大する。それらは家庭及び商用構内で使用され、そこでそれらはビルディングの屋根にしばしば配置される。多くの用途では、それらは下流のダクトに連結されて冷却された空気をビルディング中の種々の部屋に供給する。しかしながら、それらは戻りダクトを含まず、それ故、循環冷却空調系ではない（また、このような冷却系は水の流れを利用しない）。それらは周囲の気候が比較的暑く、乾燥している領域、例えば、オーストラリア、中東、米国南部、インド及びヨーロッパ南部では普通である。このような領域では、それらはダクト付き循環系及びスプリット系を含む、冷却空調系に対し競合する。
【０００４】
HVAC水精製装置を備えた蒸発クーラーが図１に概念的に示される。典型的な蒸発クーラーは以下のように稼動する。水がクーラーそれ自体内のパイプワーク中を規則的に循環する。水がパイプワークを通って１で蒸発皿３を出て、水ポンプ２により、蒸発皿からそれが４でクーラーの上部に入る位置までポンプ輸送される。次いでそれが空気の流れにより蒸発皿に比重により再度落下する。補給水５が蒸発クーラーに供給されて蒸発される水を置換する。一部の水（“ブリードもしくはダンプ又はパージ或いはブローダウン水”として知られている）が塩及びその他の汚染物質を除去するように系６を出る。クーラーの側面は透過性パッド７を含む。水がこれらのパッドを通って下方に少しずつ流れる。比較的温かい空気が外部の周囲環境から、パッドを通って、クーラーの内部に吸引される。空気がクーラー内に配置される大きいファン８により移動される。空気が湿ったパッドを通過するにつれて、蒸発プロセスが起こり、空気温度が低下し、空気湿度レベルが増大する。次いで比較的冷たい空気が同じファンによりビルディングの内部に分配される。しばしば、これは供給ダクト系中で起こるが、時として空気がクーラーの下のスペースに直接吹き込まれる。また、蒸発クーラーは種々の制御装置及び増進された特徴をしばしば含む。ビルディングそれ自体では、一部の窓もしくはドアー又は同様のものが開けられたままにされ、その結果、蒸発クーラーにより供給された、加湿冷空気が周囲の環境に再度逃げ得ることが必要である。
【０００５】
HVAC水精製装置９はあらゆる位置、好ましくは蒸発クーラー内に締結され、又は懸けられ、その結果、冷空気がそれの上に流れて、精製装置から蓄熱を除去する。それは図１に示されるように配置されてもよく、又はそれはクーラー水ポンプ及び電気装置を収容する制御ベイ中の下部の位置に配置されてもよい。精製装置は好ましくは空気が比較的乾燥している位置、例えば、製品の外部から、空気をそれに送出する入口管10を有する。精製装置はまた酸化剤を好ましくは蒸発皿（そこでそれが多孔拡散装置12、又はベンチュリ及び水ポンプ配置を使用することにより水に溶解される）中の水に送出するための出口管11を有する。精製装置は電源、例えば、クーラーの水ポンプ又はファンのターミナルに連結される。
【０００６】
冷却塔（また、冷却水系又は水冷却系として知られている）は水を冷却するのに空気を使用する製品である。それらは蒸発クーラーと密接に関連し、実際にはリバース蒸発クーラーである。こうして、水及び空気が作用流体であり、冷却された水が種々の目的、例えば、ビルディング内の換気装置の冷却のために分配される。それらは商用構内で使用され、そこでそれらはビルディングの屋根にしばしば配置される。それらはまた工業で使用され、そこで水が熱交換機、機械、プロセス又は製品を冷却するのに使用される。
【０００７】
HVAC水精製装置を備えた冷却塔が図２に概念的に示される。その構成部分は以下のように蒸発クーラーと同様である。補給水５が冷却塔に供給されて蒸発される水を置換する。一部の水（“ブリードもしくはダンプ又はパージ或いはブローダウン水”として知られている）が塩及びその他の汚染物質を除去するように系６を出る。冷却塔の垂直構造は透過性パッドもしくはラック又はスラット７を含む。比較的温かい“プロセス水”が冷却塔４の上部でパイプワーク中に入り、次いでこれらのパッドを通って下方に蒸発皿３に少しずつ流れる。空気が外部の周囲環境から、パッドを通って、冷却塔の内部に吸引される。空気が冷却塔内に配置される大きいファン８により移動される。水が通気パッドを通過するにつれて、伝熱が起こり、水温が低下する。次いで比較的冷たい“プロセス水”がパイプワーク１を通って蒸発皿から出る。それがパイプワークを通って水ポンプ２により分配されて換気系を冷却する等の必要とされる仕事を行なう。また、冷却塔は種々の制御装置及び増進された特徴を含む。
【０００８】
HVAC水精製装置９はあらゆる位置、例えば、冷却塔の外部に配置される。比較的小さい直径の専用パイプ13が設置され、これが蒸発皿付近の水を精製装置に循環する。精製装置は典型的にはベンチュリ14及び小さい水ポンプ配置15を使用することにより酸化剤を送出し、水に溶解するための出口管11を有する。また、ベンチュリ及び小さい水ポンプは水精製装置の一体部分である。次いで処理された水がパイプ13に戻され、そこでそれが水と混合し、次いで蒸発皿に戻る。精製装置は好ましくはタイマーを備えた、電源に連結され、その結果、冷却塔運転が開始する前にそれが“オン”である。
【０００９】
熱水／温水系はガスもしくは油又は電気或いは日光を使用して水を加熱する製品である。それらはまた熱ポンプ装置中で冷却流体又はその他の流体を使用して水を加熱し得る。こうして、水が主たる作用流体であり、加熱された水が使用のために蛇口及びその他の出口位置に分配される。それらは家庭及び商用構内で使用される。通常、殆どの居住構内及び商用構内は熱水系を使用する。しかしながら、或る種の商用構内、例えば、看護ホーム及び病院は蛇口又は出口位置で使用者をやけどさせるリスクを回避するように、専用循環温水系を使用する。更に最近、多くの居住構内は現在調節熱水系を利用し、そこでは熱水が造り出され、次いで若干の冷水と混合されて温水を生じ、その後に蛇口及び出口位置に分配される。“熱水／温水系”という用語は上記の三つの型の系を表すのに使用される。
【００１０】
HVAC水精製装置を備えた熱水／温水系が図３に概念的に示される。示された例は調節熱水系である。比較的冷たい水が16でその系に供給される。次いでそれがタンク又はパイプワークのアレイ17の如き加熱装置に入り、そこでそれが日光、電気、ガス又は油の如き種々の手段18により加熱される。例えば、熱水温度は75℃であってもよい。次いで熱水がパイプワーク19、蛇口が開けられる場合には“オン-ディマンド”、又は循環パイプ系を通って加熱装置から出る。次いで熱水が混合弁の如き混合装置20に入り、そこでそれが冷水21と混合されて温水22を生じる。例えば、温水温度は40℃であってもよい。次いで温水が蛇口及びその他の位置で出て、その場合、勿論、使用者が温水及び冷水を更に所望の温度まで混合し得る。これらの出口位置で、水が空気中を通過し、こうして水エアゾールが生成することがあり、この場合、水滴が空気中に懸濁される。熱水／温水系はまた種々の制御装置及び増進された特徴を含んでもよい。
【００１１】
HVAC水精製装置９はあらゆる位置、好ましくは混合弁の付近で、締結され、又は懸けられる。精製装置は空気をそれに送出する入口管10を有する。また、精製装置は酸化剤をパイプワーク（そこでそれがベンチュリ又はその他の接触装置14を使用することにより水に溶解される）中の水に送出するための出口管11を有する。精製装置は水が混合弁中を流れている時にはいつでもそれが運転するように連結されることが好ましい。それ故、それは混合弁中の電気ソレノイド、又はパイプワーク付近に配置されたフロースイッチに連結されてもよく、その結果、電気信号が精製装置に送られる。
【００１２】
当業界はHVAC系中の水品質調節装置に関心があり、この場合、水が常に作用流体として存在し、冷却又は加熱され、空気がまた作用流体として存在し、又はその系からの出口位置に存在する。水に通される空気（蒸発クーラー及び冷却塔の場合）は、勿論、冷却されたスペース中の人又は屋外環境に存在する人により吸入されてもよい。系出口位置にある空気（熱水／温水系の場合）は水／空気エアゾールの形態で使用者により吸入されてもよく、又は、勿論、水が摂取されてもよい。それ故、空気及び水の品質が人の健康及び安全性の理由のために重要であり、それらはまたHVAC装置の有効な運転に関する理由のために重要である。
【００１３】
細菌、ウイルス、原生動物、藻類及び菌類を含む、広範囲の微生物が水及びパッド中で繁殖し得る。微生物として、レジオネラ性疾患を生じ得るレジオネラ細菌並びにまた致死性であり得るクリプトスポリジウム及びジアルジア属原生動物が挙げられる。冷却塔、蒸発クーラー及び熱水／温水系の温水部分中の水温は、全てレジオネラ細菌及び危険な原生動物の増殖を可能にする。
【００１４】
塩が供給水中に存在する場合、これらの塩の濃度が系中で経時蓄積し得る。塩が表面（湿潤表面及び下流の乾燥表面の両方）に付着することがあり、こうして無機スケール又は石灰を生成し得る。このスケールは移動部分を汚染させることができ、また腐蝕を生じ得る。これが構成部分の寿命を短縮し、サービスの必要を増大し、欠損率を増大し、白色のしみ等の形成の如き美観上の問題を生じる。また、それはパッドの冷却効率を低下し、また電気又は燃料の使用量を増大し得る。
【００１５】
また、有機スケールがパイプ、蒸発皿及び容器中で蓄積し得る。これは生物膜、生物スライム、菌類、藻類、細菌及び原生動物を含み、これらが表面に付着する。これらの物質は周期的に除去される必要があり、さもないと表面が許容できない程にきたなくなり、また装置が詰まらされるようになる。
【００１６】
概して不十分な水衛生と関連する、不快な臭気が生じ得る。これが占有者だけでなく、隣接居住者に影響し得る。
水の色が不快になり得る。これは占有者が系中の水を見る場合もしくはクーラーを出るブリード水の場合又は熱水／温水系により摂取された水の場合の問題である。
水は系中で許容し得ない腐蝕の速度を生じ得る。
水使用量が過度になることがあり、不十分な水保存及び過度の廃水のために“環境にやさしくない”条件を生じる。
運転コストが高い水使用量、及び規則的な管理の必要のために高いことがあり得る。
パージ水及び薬品を含む、種々の方法が水品質を調節するためにHVAC系中で現在使用されている。
【００１７】
パージ水はまた使用される方法に応じて、ブリード、ダンプ又はブローダウン水と称される。水は系からのオーバーフローとして連続的又は半連続的にブリード又は放出し得る。この方法では、許容し得ない濃度の塩もしくは微生物又は臭気が、レギュラー基準でその系から出る。例えば、住宅の蒸発クーラーは下記の流量で運転し得る：90リットル／時間の補給水（水道本管系供給から）、50リットル／時間の系から出る蒸発水及び40リットル／時間の系から出るブリード水。また、水は系から周期的に空にされることがあり、その結果、一時的な瞬間に、又は“オフシーズン”中に水が系中にない。例えば、住宅の蒸発クーラーはクーラーが家屋居住者により止められて、20リットルの水の蒸発皿を空にする場合に毎日一度空になることがある。水塩分測定により誘発される方法を含む、パージのその他のハイブリッド方法がまた存在する。
【００１８】
パージ水は高価な水使用量及び廃棄量をもたらす。例えば、単一居住蒸発クーラーが40リットル／時間のブリード水を使用する場合、年間10％の利用で、廃水は家庭当り約40,000リットルである。パージ水が塩、微生物、臭気、着色及び腐蝕を有効に調節する能力が制限される。典型的には、これらの問題が望ましくないレベルで、或る程度まで依然として生じる。
【００１９】
多くのHVAC系は周期的に洗浄され、精製される。“洗浄”という用語は表面の内部からの付着物及びデブリ並びにスケールの除去を表すのに使用し得る。“精製”という用語は表面の内部の微生物の死滅を表すのにかなり異なって使用し得る。それ故、洗浄し、かつ精製する両方の目的を達成することが必要である。蒸発クーラー及び冷却塔は商用の熱水／温水系であり、例えば、毎年洗浄し得る。薬品だけでなく、機械的方法又は手動の方法が使用される普通の方法である。
【００２０】
種々の製品及び特別な装置がまた連続の“インプロダクト”洗浄及び精製に利用できる。殆どが薬品投与ポンプ装置、例えば、遠心ポンプに供給される液体薬品を使用する。さもないと、薬品が水道本管系の水中の塩素の形態でその系に入る。“非薬品”製品は紫外線であり、この場合、UV装置が水パイプワーク中に配置し得る。
【００２１】
薬品は消耗品であり、それ故、それらは頻繁に購入され、輸送され、貯蔵され、また分配される必要がある。これはかなり継続する購入コスト及びロジスティックスコストを生じる。薬品は性質が有害である。これが輸送、貯蔵及び取扱中に職業上の健康問題及び安全性問題を生じる。取扱は薬品を屋根の上に輸送する必要を含み得る。薬品及び汚染物質は、洗浄後に、廃棄問題を生じる。典型的には、それらはドレーン又は下水管に流されるべきではない。何とならば、それらは毒性であるからである。それらがそうではない場合、別の廃棄コストが高い。それらがそうである場合、作業者が法律をやぶりがちである。或る種の薬品は、特にクリプトスポリジウム及びジアルジアの如き原生動物の場合、またレジオネラ細菌の場合に有効に洗浄せず、また有効に精製しない。或る種の薬品は過度に腐食性である。
【００２２】
紫外線は水の濁度が放射線が透過し得るようなものである場合にその放射線の場中を通過する水を精製し得る。しかしながら、紫外線は下流の表面を洗浄せず、また下流の水を精製しない。何とならば、それが水の流れに入る持続性の薬剤を生じないからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明の目的はHVAC系中の水品質の調節と関連する上記問題の一つ以上を解決することである。
本発明の別の目的は消耗品が購入される必要がなく、また汚染物質又は有害物質が使用されない、HVAC系中の水並びに湿潤表面及び乾燥表面の品質を調節するための系を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
こうして、本発明によれば、空気をコロナ放電チャンバーの如き酸化チャンバーに通すことにより酸化剤を電気的に生成する工程、酸化剤を水の流れと混合し、それによりHVAC系中を通過する水中の酸化剤がスケール及び微生物を含む、系中の汚染物質を除去、酸化、死滅又は凝集及び濾過させる工程を含むことを特徴とするHVAC系中の水及び表面を洗浄し、精製する方法が提供される。
【００２５】
また、本発明によれば、HVAC系中を流れて水中及び表面の汚染物質と反応し、汚染物質を除去するオゾン及び／又はヒドロキシルラジカルを水中で生成する工程を含むことを特徴とする、HVAC系を洗浄し、精製する方法が提供される。
【００２６】
更に、本発明によれば、酸素及び水蒸気を含む空気を酸化チャンバーに通してオゾン、過酸化水素、ヒドロキシルラジカル、ヒドロキシルイオン、原子状酸素、及び原子状酸素イオンの形態の一種以上の酸化剤を生成する工程及び酸化剤をHVAC系中の水の流れに注入し、混合する工程を含むことを特徴とする、HVAC系を洗浄し、精製する方法が提供される。
【００２７】
また、HVAC系を洗浄し、精製するための装置が提供され、前記装置は空気入口、空気入口に連結された入口を有する酸化剤又はオゾン発生装置、及び水入口と出口の間の通路に連結された出口を有し、それにより酸化剤又はオゾン発生装置からの生成物が水に流入され、水と混合されてHVAC系を洗浄し、精製する。
【００２８】
また、HVAC系を洗浄し、精製するための装置が提供され、前記装置は水中の塩を微小凝集する装置、空気を摩擦管を通して水に吹き込むことにより原動力を水中に生じる装置、及びこの凝集物質及び水を水フィルターに通し、こうして塩を捕獲する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
HVAC水精製装置は強力な酸化剤を空気から生じる。これらの酸化剤は電気エネルギーを使用することにより、例えば、水蒸気を含んでもよい空気をコロナ放電電界に通すことにより造り出される。造り出される酸化剤は下記の一種以上を含んでもよい：オゾン（３原子酸素）、ヒドロキシルラジカル、ヒドロキシルイオン、過酸化水素、原子状酸素、原子状酸素イオン、２原子酸素イオン、水素イオン、窒素イオン及び同様のもの。次いでこれらの酸化剤が多孔拡散装置又はベンチュリの如き接触メカニズムを使用することにより水に溶解される。次いで“水中の酸化剤”又は“酸化水”のこの混合物がHVAC系に流入する。HVAC系それ自体中に、オゾンが過酸化水素の如き中間体酸化剤と反応し、これが更なるヒドロキシルラジカルを生じる更なる現象があり得る。
【００３０】
酸化水は下記のものを含んでもよい。
i. 水に適当に溶解され、液相中で有効である或る種の酸化剤。
ii. 溶解されず、気相中に依然としてあり、例えば、水表面から排出する水中の気泡として見られるかもしれない或る種の酸化剤。また、気泡は製品を出る前に除去され、再注入し得る。
iii. 空気調製装置の効率が100％未満であるので存在する或る種の残留空気（２原子酸素分子及び窒素分子並びに水蒸気）。
【００３１】
酸化水はHVAC系からの汚染物質を洗浄するとともに精製する。
i. 洗浄は主として水中及びHVAC系表面の無機物質及び非生活有機物質の酸化のプロセスによるものであり、また表面のその他の汚染物質の基質として作用する微生物を死滅するプロセスによるものであり、また酸化水が表面を過ぎて流れる摩擦のプロセスによるものである。
ii. 洗浄はまた水中の塩の微小凝集次いで水フィルター中の凝集体の捕獲のプロセスによるものである。
iii. 精製は微生物中のタンパク質構造の変性を生じ、それによりそれらを死滅させる酸化剤のプロセスによるものである。
【００３２】
典型的には、水精製装置はHVAC系が運転している時にはいつでも運転している。それ故、水処理は周期的ではなく、連続的又は半連続的である。
図４は本発明の第一実施態様を示し、これは居住者の蒸発クーラーに適するコンパクトな水精製装置である。空気供給原料が周囲空気から空気入口10を通って供給されてもよく、コンプレッサー23に直接流入し、次いで酸化チャンバー24に流入し得る。周囲空気は若干の自然水蒸気を含む。また、空気供給原料は周囲空気から別の空気入口25を通って供給されてもよく、次いでそれがコンプレッサー及び酸化チャンバーに流入する前に水蒸気を除去するように乾燥機26に流入する。酸化チャンバーはコロナ放電電界を利用して強い酸化剤を生じる。酸化剤は気相中にあり、また蒸気又は液体エアゾールとして水相中にあってもよい。次いでそれらは管11を通ってコンタクター12に流入する。コンタクターは蒸発クーラーの蒸発皿中に離れて配置される多孔拡散装置であることが好ましい。
【００３３】
図５は本発明の別の形態を示し、これはまた居住者の蒸発クーラー又は居住者の熱水／温水系に適したコンパクトな水精製装置である。その装置は図４と同様であるが、コンタクターがベンチュリインジェクター14である。次いで蒸発クーラーの既存の循環ポンプが原動力を与えるのに使用される。水がベンチュリ中を流れるにつれて、真空がベンチュリのガスポート中で造り出され、これが酸化チャンバー24を通ってガスを吸引する。こうして、コンプレッサー構成部分は必要とされない。本発明の一つのバージョンでは、図５に示された部分が埋め込み物中に完全に封入される。破線27はベンチュリがこの埋め込み物中に含まれてもよく、又は離れて配置し得ることを示す。破線は図６〜８で同様の意味を有する。
【００３４】
図６は酸素濃縮装置（また、酸素発生装置としても知られている）を使用することにより、酸化剤の濃度を増大するための本発明の別の形態を示す。製品は、冷却塔もしくは商用の熱水／温水系又は大きい商用の蒸発クーラーに適した一層大きいユニットである。空気供給原料が周囲空気から入口10を通って供給されてもよく、次いで空気調製系、例えば、コンプレッサー28を通り、管を通り、酸素発生装置29に流入して窒素30を除去し、高い酸素濃度を得る。また、空気供給原料は周囲空気から別の空気入口25を通って供給されてもよく、次いで乾燥機20を通過し、その後にそれがコンプレッサー28に流入する。酸素発生装置からのアウトプットが酸化チャンバー24に流入する。次いで水精製系の残部は図４及び５を参照して既に記載されたとおりである。コンタクター装置は多孔拡散装置12であってもよく、又はベンチュリ14であってもよい。
【００３５】
図７は酸化剤出口中の高濃度の酸化剤を生じ、また製品の効率及び寿命を最適化するための本発明の更に別の形態を示す。供給原料空気が空気入口25に入り、圧縮され28、酸素化される29前に乾燥される26。それ故、ガスは主として乾燥酸素を含む。しかしながら、このガスが酸化チャンバー24に流入する前に、それが加湿装置31により加湿される。水の流れが主水流からライン32を通って加湿装置31（これはエアゾールもしくは液滴又は蒸気形態の水をガス（これは酸素発生装置から酸化チャンバーに流れている）と混合する）に流出される。加湿装置は膜接触装置を含むことが好ましく、これは加圧された水が膜の小さい孔を通過し、こうして酸素の流れに入ることを可能にする。こうして、水蒸気又はエアゾール(H2O)及び酸素(O2)並びに少量の残留空気が酸化チャンバーに流入する。次いで水精製装置系の残部は図４及び５を参照して既に記載されたとおりである。コンタクター装置は多孔拡散装置12であってもよく、又はベンチュリ14であってもよい。
【００３６】
図８は有効な混合、脱気及び再注入を含む本発明の別の形態を示す。主水流が水入口33を通って入り、次いで水ソレノイド弁34を通過する。水供給原料は加圧された水道本管系からのものであってもよく、又はそれはタンクもしくは小たる又はダムからのものであってもよく、その場合、水ポンプが水精製製品とともに含まれてもよい。任意のソレノイド34は逆流防止装置として、またフロースイッチ35（それからそれが電気信号を受け取る）に連結された場合のHVAC水精製装置の電気装置を始動するための自動方法として両方で利用できる。酸化剤が水と接触された後に、それらが混合コイル36により水中で混合される。
【００３７】
混合コイル中の酸化水は溶解される若干の酸化剤と依然として気泡の形態である若干のものを含む。この“未溶解”成分は通常廃棄され、最初の機会に空気に排出されるであろう。本発明において、酸化水はその後に脱気チャンバー37を通過し、そこで気泡が水から分離される。気泡はガスとして排出口38に押しやられ、一方、酸化水は酸化水出口39で製品から出る。脱気チャンバーの一つの形態は酸化水が入る加圧容器又はタンクを含み、こうして水の速度が遅くなり、気泡が水の表面に上昇することを可能にし、これがチャンバーの上部にガス空間を生じる。このガスが蓄積するにつれて、チャンバー中の水レベルが低下し、フロートスイッチ40が電気信号を脱気ソレノイド41に送り、フロートスイッチがソレノイドを閉じた位置に逆に移動するまで、これが開いてガスが管38中を排出することを可能にする。排出管38はオゾンガスを含む。それはチェック弁もしくはソレノイド42の丁度下流のガスラインに連結され、又はコンタクター14の第二ガスポート、或いは第二コンタクター（これは第一コンタクターの上流又は下流に配置されてもよい）のガスポートに連結されることが好ましい。この方法では、オゾンガスが有効に使用される。
【００３８】
図９は特別な水フィルター及び摩擦管構成部分がHVAC水精製装置に追加される本発明の別の変化を示す。この構成部分は或る種の汚染物質又は物質を水から除去する。特に、それは“凝集塩”を水から除去し得る。
【００３９】
酸化剤は塩に以下のような微小凝集のプロセスを受けさせて塩成分を溶解形態から未溶解形態に変化させる。水中の酸化剤は水中の有機汚染物質を極性になるようにする。次いでこれらの極性汚染物質が塩と結合して複雑な有機／無機化合物を生じる。これらの化合物が水から凝集し、フィルター中に捕獲し得る。このプロセスはサイクリカルタイマーを使用することにより増進されて水精製装置を反復してオン及びオフにすることにより部分酸化を随時生じさせ、その結果、水中の酸化剤濃度が経時変化し、この時間の少なくとも一部にわたって、レベルが完全酸化と異なるように、部分酸化が生じるようなものであることが確実にされる。
【００４０】
好適なミクロンサイズの水フィルターが水中に置かれて微小凝集物を水から濾過することが好ましい。次いで更に必要とされる全てのことは水にフィルターを通過させる原動力である。これはスタンド単独ポンプであってもよく、又はそれはHVAC系中の既存の主水ポンプであってもよい。或いは、下記の点に記載される革新が利用し得る。
【００４１】
摩擦管が水にコスト有効様式でこのフィルター中を流れさせるのに使用されてもよく、これは現在記載されるようなこの原動力を与えるための更なる構成部分を必要としない。水精製装置は典型的には空気コンプレッサー又は空気ポンプを既に含み、これが酸化剤を管11を通って水蒸発皿３中に配置された多孔拡散装置12に送出する。この多孔拡散装置は気泡43をその孔から放出し、これらの一部が水に溶解し、またこれらの一部が水表面に迅速に上昇する。拡散装置12は円筒形カートリッジフィルター44内に配置される。本発明の一変化において、摩擦管又は管状形状がこのカートリッジフィルター内に更に配置されてもよい。気泡がカートリッジから上に上昇するにつれて、摩擦効果が生じ、これが水45にフィルターに連行されるようにさせる。こうして、水が低流量であるが連続基準でカートリッジの外部から内部に吸引される。それ故、HVAC系中に有効な“水ポンプ及び水フィルター”があり、これはコスト有効である。何とならば、水移動のための原動力が水精製装置中に既存する加圧ガスの流れを使用することにより造り出されるからである。
【００４２】
HVAC系が一般的なサービスを受ける場合のような周期的基準で水フィルターを交換又は洗浄することにより、塩が凝集され、濾過され、次いでその系から完全に除去されることがわかる。
【００４３】
上記本発明は使用される空気入口に応じて２組の酸化剤を生じ得ることが試験及び研究により実証された。
i. 図４及び５において、空気入口25が使用される場合、供給原料空気が乾燥され、水蒸気が除去され、酸素及び窒素が残る。こうして、得られる供給原料は水素原子を含まない。次いで酸化チャンバーにより生じた主酸化剤は中間濃度のオゾンである。
ii. 図４及び５において、空気入口10が使用される場合、供給原料空気は水蒸気、酸素及び窒素を含む。酸化チャンバーにより生じた主酸化剤は中間濃度の気相中のオゾン、及びまた水相中の過酸化水素並びにヒドロキシルラジカル（両方ともかなりの濃度である）である。
iii. 図６において、空気入口25が使用される場合、水蒸気が乾燥機により除去され、窒素が酸素発生装置により除去され、高濃度の酸素が残る。次いで酸化チャンバーにより生じた主酸化剤は高濃度のオゾンである。
iv. 図６において、空気入口10が使用される場合、窒素が除去されるが、水蒸気及び高濃度の酸素が残る。酸化チャンバーにより生じた主酸化物は高濃度の気相中のオゾン、並びに水相中の過酸化水素及びヒドロキシルラジカル（両方とも中間濃度）である。
v. 図７において、空気入口25が使用される。乾燥機が水蒸気を除去し、酸素発生装置が窒素を除去し、高濃度の酸素が酸素発生装置29の下流に残る。次いで加湿装置31が微細なエアゾール形態の水蒸気を加える。酸化チャンバーにより生じた主酸化剤は高濃度の気相中のオゾン、並びに水相中の過酸化水素及びヒドロキシル（両方とも高濃度）である。
【００４４】
ヒドロキシルラジカルを生じることの利点はそれらが非常に強い酸化剤であり、進歩した酸化プロセスを与えることである。例えば、ボルトで測定して、塩素ガスの酸化電位は1.36であり、オゾンは2.07であり、ヒドロキシルラジカルは2.80である。或る種の合成及び天然の有機薬品を含む、多くの物質があり、これらはオゾンとの遅い反応速度を有するが、ヒドロキシルとの速い反応速度を有し、このような場合、ヒドロキシルは優れた酸化剤である。ヒドロキシルは１秒たらずである短い半減期を有し、一方、オゾンはきれいな水中で30分までである、長い半減期を有する。それ故、微生物殺菌のために、残留酸化剤レベルが時間の或る期間にわたって必要とされる場合、オゾンが優れた酸化剤である。その他の例がまた存在し、この場合、ヒドロキシルもしくはオゾン又はその両方が最適酸化剤処方を与えるのに選ばれる。
【００４５】
更に、本発明は水の下流中でヒドロキシルラジカルを生じることができる。図７において、例えば、湿潤酸素が酸化チャンバー（これは気相中のオゾン及び水相中の過酸化水素を生じ、また或る種のヒドロキシルラジカルを生じる）への供給原料として使用される。オゾン及び過酸化水素は互いに独立に、かつ同時に、しかも単一操作で造り出され、その間に供給原料がエミッター中の放電ギャップを通過している。次いでオゾン及び過酸化水素がコンタクターで主水流に混合される。次いで過酸化水素が中間体として作用する。それはこの下流の流れ中でオゾンの一部と次第に反応して、更なるヒドロキシルラジカルを生じる。こうして、本発明は下流、例えば、蒸発クーラーもしくは冷却塔の蒸発皿又は熱水／温水系の分配パイプワーク中で造り出され、又は造り出されるオゾン及びヒドロキシルを与える。ヒドロキシルが酸化チャンバーそれ自体中でのみ造り出された場合、それらは下流の水流中で有益な仕事をすることができないであろう。何とならば、それらが１秒たらずであるそれらの短い半減期のために迅速に消失するからであろう。しかしながら、本発明はそれらが下流中で生成されることを可能にするので、この制限が解決され、酸化剤が水の大部分そしてまたHVAC装置の表面に作用し得る。
【００４６】
オゾンは自然半減期で水中で分解する。それがそうする場合、ヒドロキシルラジカルが一時的な副生物として生成される。しかしながら、過酸化水素を伴う、上記プロセスは別の現象であり、オゾンと過酸化水素の間の反応からの多量のヒドロキシルラジカルの生成を伴う。
【００４７】
酸化チャンバーの放電空間中の水蒸気の存在はオゾン産出速度及びオゾン濃度（これはそうしないとその空間が乾燥した場合に得られるであろう）を低下するように作用する。しかしながら、この作用は過酸化水素の生成（これは順に多量のヒドロキシルラジカルの生成を可能にする）により相殺される。
【００４８】
酸化チャンバーはそれが湿潤（湿った）空気又は湿潤（湿った）酸素を受け取ることにより、オゾン及び過酸化水素並びにヒドロキシルを生じ得るように設計される。コロナ放電電界が発生される。水道本管系の電気入力が２原子酸素及び水蒸気分子を原子状酸素及び水素に解離し、次いで必要とされる酸化剤への再結合を可能にするように、電圧、周波数及び波形の最適の組み合わせに変換される。
【００４９】
本発明はヒドロキシルラジカル及びオゾンが必要とされ、それ故、湿潤空気又は湿潤酸素供給原料が使用される適用について、腐蝕速度を最小にし、構成部分寿命を延長するように設計される。
i. 図４及び５において、入口10が使用される場合、水蒸気及び窒素が酸化チャンバー中のコロナ電界中を流れる。痕跡レベルの物質、例えば、硝酸が生成するかもしれず、これらがガス流中にある酸化チャンバー中の構成部分（ステンレス鋼を含む）の表面を徐々に腐蝕し得る。酸化チャンバーはそれが非腐食性であるように設計される。酸化チャンバーはエミッター、電力源、印刷回路板等を含む。所望の酸化剤産出及び濃度を得るように、平行又は直列の、多くのエミッターがあり得る。コロナ電界はエミッター中で造り出され、供給原料がこの電界中を流れる。エミッターは高電圧電極、アース電極及び誘電体を含む。電極はステンレス鋼を含む金属又は電導性であるその他の材料からつくられていてもよく、このような材料は或る程度まで腐食性である。誘電体はガラスを含む、ケイ素もしくはマイカ又はセラミックをベースとする材料からつくられ、これらは高い耐食性を有する。エミッターデザインは誘電体が高電圧電極の上にあるように積層され、又は高電圧電極が誘電体中に封入される。それ故、この電極は供給原料流に隣接せず、こうして、それは腐蝕しない。加えて、又は別に、アース電極はまた第二誘電体をそれに対し位置決めすることにより積層でき、又はそれは誘電体により封入し得る。こうして、一つ又は両方の電極がエミッター中を流れている供給原料から完全に離されることができ、こうして腐蝕が低減され、酸化チャンバーの効率が維持される。
ii. 図６において、窒素を除去する酸素発生装置があり、こうして硝酸の如き物質が酸化チャンバー中で生成せず、こうして腐蝕が調節される。しかしながら、入口10の場合、酸素生成装置中のモレキュラーシーブ媒体を損傷し、媒体寿命を減少し、又は酸素濃縮の効率を低下し得る水蒸気が酸素発生装置中を流れる。酸素発生装置はそれが過剰量のモレキュラーシーブ媒体を含むように設計され、この場合、この媒体は規則的な使用間隔で容易に交換し得る。
iii. 図７はHVAC精製装置の好ましい形態を示す。乾燥機26が水蒸気を除去し、その結果、酸素発生装置29中のモレキュラーシーブ材料が損傷されず、また酸素濃縮効率が維持される。酸素発生装置は窒素を除去し、その結果、硝酸の如き物質が酸化チャンバー中で生成しない。水蒸気が最適位置、即ち、加湿装置31で、その系に添加され、その結果、ヒドロキシルラジカルが酸化チャンバーそれ自体中で、又は過酸化水素中間体を介して下流のライン中で造り出される。酸化チャンバーはまた特別なレベルの腐蝕保護を与えるように、既に記載されたような積層電極を備えたエミッターデザインを利用し得る。
【００５０】
本発明は、下記のものを含む、種々の構成部分選択肢及び形態を使用することにより構成し得る。
タイマー装置が連結されてその装置をオン及びオフでサイクルさせてもよい。本発明の一変化において、このサイクル運転は有機汚染物質（これらはその後に塩と化合する）の部分酸化を得ることにより利益の獲得に向けて重要な寄与をし、微小凝集として知られているプロセスをもたらし得る。乾燥機構成部分26は蓄熱ヒーター回路を備え、又はそれを備えないで、乾燥剤媒体を含んでもよく、もしくは冷凍乾燥機であってもよく、又はコエレスサー(coelescer)もしくは水トラップ装置或いはミストフィルターであってもよい。粒状物フィルターが加えられて汚染物質を除去してコンプレッサー及び酸素発生装置並びに酸化チャンバーを保護してもよい。酸素発生装置はモレキュラーシーブ、もしくは圧力スイング吸着デザイン、又は膜デザインを利用してもよい。コンプレッサーはロータリーもしくは往復装置又は空気ポンプ又は隔膜ポンプであってもよい。コンプレッサー28及び酸素発生装置29はびん詰酸素で置換し得る。加湿機は多孔質膜又はあらゆるその他の方法（これは酸素が100％の相対湿度まで水で部分又は完全飽和されるようになることを可能にする）を利用してもよい。酸化チャンバーはコロナ放電、プラズマ放電、無音放電、誘電バリヤーAC放電もしくは紫外線又は酸化剤を生じるその他の電気的方法を含んでもよい。酸化チャンバーは触媒表面に適用される電位を用いて、又は用いずに二酸化チタンの如き触媒を含んでもよい。酸化チャンバー中のエミッターは形状が管形であり、又は平行な板形を利用する電極を含んでもよい。電極は一体もの材料であってもよく、又は顆粒状であってもよい。コンタクターはベンチュリ、もしくは多孔質拡散装置（これは蒸発皿もしくは接触タワー又はパイプにあわ立てる）、又は膜装置を含んでもよい。或いは、コンタクターはぜん動ポンプ（その中を酸化ガスが通る）を利用してもよく、その結果、このポンプがガスを多孔質拡散装置を通って水流へと押しやる。或いは、水道本管系の水圧が使用されない場合、二重ヘッドのぜん動ポンプが利用されてもよく、この場合、一つのポンプヘッドが主水流の目的のために加圧水を生じ、別のヘッドが加圧酸化ガスを生じ、次いでこれが多孔質拡散装置を通って水流に押しやられる。混合コイルはパイプの部分に配置された固定混合装置により置換されてもよく、又はそれと連係して使用されてもよい。製品は既に記載された別の空気入口を備えて、又は備えないで構成でき、オゾン単独ではなく、中間体としての過酸化水素を含む、ヒドロキシルラジカルとオゾンが造り出されることをもたらす入口のみを含むことが好ましいであろう。酸化チャンバーは多くのエミッターを含み、これらのエミッターはエポキシの如き注封材料中に夫々封入されることが好ましい。これは低い電磁気干渉、安全な電気絶縁及び防水性を得る方法を与える。冷却フィンが注型形状に成形されてもよい。
【００５１】
本発明の利点は下記のものを含む。
i. ヒドロキシルラジカル及びオゾンがHVAC系中の下流の水流中で造り出される。こうして、これらの酸化剤は有益な仕事、例えば、HVAC系の水及び表面の主本体の洗浄及び精製をすることができる。ヒドロキシルラジカルは、オゾンと中間体酸化剤、例えば、過酸化水素（これらは製品の酸化チャンバー中で既に造り出され、次いで主水流に混合される）の間の反応のために、HVAC系それ自体中で造り出される。ヒドロキシルラジカルは無機物及び非生活有機物を酸化するのに理想的である非常に強い酸化剤であり、一方、オゾンは微生物を死滅させるのに理想的である一時的な残留酸化レベルを生じる。
ii. その方法は全電気の進歩した酸化方法である。薬品がなく、また消耗品がない。これはかなりの継続する購入及びロジスティックスの節減を生じる。ライン中で下流で生成されるヒドロキシルと一緒のこの全電気方法の組み合わせ（上記の点iによる）は、特異かつ革新的な組み合わせである。
iii. 表面におけるスケール蓄積（スケールもしくは石灰又は生物膜と称される）が低減される。これは無機スケール及び有機膜を含む。これは移動部分の汚損を低減することができ、また腐蝕を低減し得る。これは構成部分の寿命を増大し、サービスの必要を低減し、破損率を低下し、白色のしみ等の形成の如き美観上の問題を低減する。それはまたパッドの冷却効率を増大し、電気使用量を低減する。
iv. 有害な薬品がない。これは輸送、貯蔵及び取扱中に職業上の健康及び安全性の利点、並びにロジスティックス利点を生じる。
v. 酸化剤が有効に洗浄し、有効に精製する。レジオネラ細菌並びにジアルジア及びクリプトスポリジウム原生動物を含む、広範囲の微生物が死滅される。
【００５２】
vi. 不快な臭気が低減される。これは占有者だけでなく隣接居住者に有利である。
vii. 水の色が改善し、一層透明になる。これは占有者が蒸発クーラー中に水を位置させる場合又はクーラーを出るブリード水の場合に有利である。それは摂取される水の場合に明らかな利点である。
viii. 水使用量が減少し、これは“環境にやさしい”。何とならば、それが水保存に寄与し、廃水を減少するからである。これはパージ水が減少され、又は完全に省かれるので生じる。
ix. 運転コストが低い水使用量及び低減された規則的な管理のために低減し得る。これはパージ水が減少され、又は完全に省かれるためであり、また少ないスケール蓄積及び腐蝕のためである。
x. 酸化剤がHVAC系フィッティングを過度に腐蝕しない。腐蝕速度は塩素化水道本管系の水の場合に生じるよりも小さい。
xi. 装置は酸化プロセスが起こっているか否かの充分に正確な指示を与えるのに使用し得る。一つの方法は酸化還元又はORPメーター（また、酸化還元電位メーターとして知られている）を使用することである。
【００５３】
こうして、HVAC系中の水及び表面の品質、及び得られる空気品質が、有効に調節でき、薬品もしくは紫外線を使用しないで、又は水道本管系の水中の塩素に頼らないで連続的に洗浄され、精製し得ることがわかる。進歩した酸化方法を与えるユニットを連結し、酸化水をHVAC系に通すことにより、洗浄及び精製の有効かつ安全な系が提供される。加えて、本発明は居住用もしくは商用又は工業用プロセスにおいて循環水を使用して空気を冷却し、もしくは空気を使用して水を冷却し、又はその他の流体伝熱を使用するあらゆる装置に適用し得る。
【００５４】
本発明の別の形態が実現すべく詳しく記載されたが、本発明はそれらに限定されるべきではないが、本発明の精神及び範囲内にある変化及び改良を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】蒸発クーラー中に配置された水精製装置の例である。
【図２】冷却塔中に配置された水精製装置の例である。
【図３】熱水／温水系中に配置された水精製装置の例である。
【図４】拡散装置を含む、本発明のコンパクトな形態である。
【図５】ベンチュリを含む、本発明のコンパクトな形態である。
【図６】酸素発生装置を含む、本発明の別の形態である。
【図７】加湿装置を含む、本発明の別の形態である。
【図８】脱気装置を含む、本発明の別の形態である。
【図９】摩擦管及び水フィルターを含む、本発明の別の形態である。

Claims

空気をコロナ放電チャンバーの如き酸化チャンバーに通すことにより酸化剤を電気的に生成する工程、酸化剤を水の流れと混合し、それによりHVAC系中を通過する水中の酸化剤がスケール及び微生物を含む、系中の汚染物質を除去、酸化、死滅又は凝集及び濾過させる工程を含むことを特徴とするHVAC系中の水もしくは表面又は空気を洗浄し、精製する方法。
HVAC系中を流れて汚染物質と反応し、汚染物質を除去するオゾン及び／又はヒドロキシルラジカルを水中で生成する工程を含むことを特徴とする、HVAC系中の水もしくは表面又は空気を洗浄し、精製する方法。
酸素及び水蒸気を含む空気を酸化チャンバーに通してオゾン、過酸化水素、ヒドロキシルラジカル、ヒドロキシルイオン、原子状酸素、及び原子状酸素イオンの形態の一種以上の酸化剤を生成する工程及び酸化剤をHVAC系中の水の流れに注入し、混合する工程を含むことを特徴とする、HVAC系中の水もしくは表面又は空気を洗浄し、精製する方法。
オゾン及び過酸化水素を酸化チャンバー中で生成し、次いで水に注入し、過酸化水素がその後に中間体として作用し、オゾンと反応して酸化水が流れるHVAC系中を含む水の流れへの注入の位置の下流でヒドロキシルラジカルを生成する、請求項３記載のHVAC系中の水もしくは表面又は空気を洗浄し、精製する方法。
酸化剤を電気的手段のみにより生成する工程を含む、請求項２、３又は４のいずれか１項記載のHVAC中の水もしくは表面又は空気を洗浄し、精製する方法。
空気をオゾン発生装置に通す工程、次いでHVAC系中を流れている水を洗浄し、精製するためにオゾンをその水に注入し、混合する工程を含むことを特徴とする、HVAC系中の水もしくは表面又は空気を洗浄し、精製する方法。
空気を乾燥させ、圧縮する工程、乾燥圧縮空気を酸素発生装置に通して窒素を空気から除去する工程、エアゾールもしくは蒸気又はミスト或いは液滴の形態の水をガスに添加する工程、高濃度の酸素及び水蒸気を有するこのガスを電気的酸化チャンバーに通す工程及び得られる酸化剤を水の流れに注入する工程を含むことを特徴とする、HVAC系中の水もしくは表面又は空気を洗浄し、精製する方法。
HVAC系を洗浄し、精製するための装置であって、前記装置が空気入口、空気入口に連結された入口を有する酸化剤又はオゾン発生装置、及び水入口と出口の間の通路に連結された出口を有し、それにより酸化剤又はオゾン発生装置からの生成物が水に流入され、水と混合されてHVAC系を洗浄し、精製することを特徴とする、前記装置。
酸素発生装置が酸化剤又はオゾン発生装置の前に空気ライン中に配置され、それにより酸素に富む空気が酸化剤又はオゾン発生装置に流入されて水流中で下流に生成されたオゾン及び／又はヒドロキシルラジカルを生じることを特徴とする、請求項８記載の装置。
空気乾燥機が空気導入ライン中に配置されることを特徴とする、請求項８又は９記載の装置。
導入空気を加圧するための空気コンプレッサーにより特徴付けられる、請求項１０記載の装置。
加湿機が酸素発生装置と酸化剤又はオゾン発生装置の間でガスライン中に配置されてガスを水噴霧、水エアゾール、ミスト、液滴又はスチームにより加湿することを特徴とする、請求項９記載の装置。
酸化水流がHVAC系に入る前にミキサーを通過することを特徴とする、請求項８から１２のいずれか１項記載の装置。
酸化水流を脱気装置に通して未溶解ガスを除去し、これらのガスをその装置から出て、HVAC系に入る前に水流に再度注入することを特徴とする、請求項８から１３のいずれか１項記載の装置。
HVAC系を洗浄し、精製するための装置であって、前記装置が水中の塩を微小凝集する装置、空気を摩擦管を通して水に吹き込むことにより原動力を水中に生じる装置、及びこの凝集物質及び水を水フィルターに通し、こうして水中の塩の濃度を低下する装置を含むことを特徴とする前記装置。
HVAC系を洗浄し、精製するための装置であって、前記装置がコロナ放電又は同様の電界を生じるエミッターを含み、この場合、エミッターが誘電材料により封入又は積層される一つ以上の導電性電極を含み、その結果、電極がガス流に暴露されず、又は隣接しないことを特徴とする、前記装置。
HVAC系が蒸発クーラー、冷却塔及び熱水系又は温水系を含む系から選ばれることを特徴とする、HVAC系又は請求項１から１６のいずれか１項記載の装置中の水もしくは表面又は空気を洗浄し、精製する方法。