JP2010071507A - 除菌システム及び空気調和除菌システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一つの大空間としての映画館に開口した複数の吹出口に給気ダクトを介して接続され、該給気ダクトを介して各吹出口に調和空気を供給する空気調和機を設け、この空気調和機から複数の吹出口に向かう送風路に除菌室120を設け、この除菌室120内に、調和空気と電解水とを接触させて該調和空気を除菌するエレメントユニット40A〜40Fと、エレメントユニット40A〜40Fを通過する調和空気の気流に対して通風抵抗を与えるエリミネータ部80とを設けた。
【選択図】図5
Description
実現可能性の高い態様としては、空気を清浄化する機能を備えた設備を、既設の空気調和機に増設する形態や、従来の空気調和機に上記設備を付加したシステムを、上述した施設に新たに設置する態様が考えられる。しかしながら、上記設備を空気調和機に付加的に設置する場合、空気調和機が送出する調和空気の風量や風速が、上記設備の通風性能と適合するとは限らない。このため、上記設備と空気調和機とを組み合わせるにあたって送風性能に起因する制約が生じる可能性があった。
この構成によれば、大空間に開口した複数の吹出口に給気ダクトを介して接続されるチャンバを設け、このチャンバ内に、空気と電解水とを接触させて該空気を除菌する気液接触部材と、気液接触部材を通過する気流に対して通風抵抗を与える抵抗部とを設けたので、抵抗部によって通風抵抗を与えることで、チャンバに供給される空気の風速を抑制できる。これにより、気液接触部材を通る気流の風速を、気液接触部材の通風性能に適した速度に抑えることが可能になるので、チャンバに風を吹き込む空気調和機等の仕様に関わらず気液接触部材を好適な条件で使用できる。従って、大空間に供給される空気を除菌する除菌システムを、空気調和機の送風性能による制約を受けることなく、例えば空気調和機と組み合わせて容易に設置することができ、大量の空気を効率よく除菌して大空間に行き渡らせることができる。
この構成によれば、気液接触部材とともに送風機と連通部との間に設けた抵抗部によって、送風機により送風されて給気ダクトに流れる気流の流速を抑えることが可能になるので、気液接触部材を通る風の速度を確実に抑制できる。これにより、例えば送風機の送風能力が気液接触部材の通風性能を超えている場合であっても、風速を好適な速度に抑えることが可能になる。従って、気液接触部材を好適な条件で使用でき、大量の空気を効率よく除菌して大空間に行き渡らせることができる。
この構成によれば、抵抗部を気液接触部材の下流側に設けることにより、仮に気液接触部材から電解水が飛散したとしても、この電解水は下流側の抵抗部に当たって、抵抗部の下方に設けられた水受け部に入るので、例えば電解水が給気ダクトへ達してしまう心配がない。これにより、気液接触部材を通る風の風速を抑制する作用と合わせて、気液接触部材から電解水が系外に出てしまう事態をより確実に予防でき、空気除菌システムの信頼性をより高めることができる。
前記抵抗部を、上下に並ぶ複数のユニットにより構成し、下部を構成するユニットを、上部を構成するユニットよりも上流側に配置した構成としても良い。
この構成によれば、複数の気液接触部材を送風路にまとまりよく配列して、送風路の開口面積よりも総面積が広い気液接触部材によって、大量の空気を効率よく除菌でき、さらに、複数の抵抗部を気液接触部材の配列状態に合わせて配置することで、各気液接触部材を通過する風の風速を確実に抑制できる。
さらに、前記チャンバ内の送風路のほぼ全面を覆うように前記抵抗部を配置した構成としても良い。この構成によれば、抵抗部がチャンバ内の送風路のほぼ全面を覆うように配置されているため、送風路を通る風の風速を確実かつ効果的に抑制できる。
この構成によれば、大空間に開口した複数の吹出口に給気ダクトを介して接続され、該給気ダクトを介して各吹出口に調和空気を供給する空気調和機を設け、該空気調和機から複数の吹出口に向かう送風路にチャンバを設け、該チャンバ内に、調和空気と電解水とを接触させて該調和空気を除菌する複数の気液接触部材と、前記気液接触部材を通過する調和空気の気流に対して通風抵抗を与える抵抗部とを設けたので、チャンバ内を通る調和空気に対して抵抗部によって通風抵抗を与えることで、チャンバ内における調和空気の風速を抑制できる。これにより、気液接触部材を通る風速を、気液接触部材の通風性能に適した速度に抑えることが可能になるので、調和空気を送風する送風機等の仕様に関わらず気液接触部材を好適な条件で使用できる。従って、大空間に供給される空気を除菌する除菌システムを、空気調和機の送風性能による制約を受けることなく、例えば空気調和機と組み合わせて容易に設置することができ、大量の空気を効率よく除菌して大空間に行き渡らせることができる。
本実施の形態では、大空間施設の一例としての映画館100に、ルーフトップ型空気調和機(以下、空気調和機という)110を設置した場合について説明する。図1は、映画館100と空気調和機110の概略図である。
図1に示すように、映画館100には、前方にスクリーン101が配置され、スクリーン101の後方に階段状に客席部102が設けられている。一方、映画館100の天井部103には、空気調和機110から供給された調和空気を館内に吹き出す複数の吹出口104が設けられている。これら吹出口104は、給気ダクト105を介して、空気調和機110の供給口111に連結されている。
また、映画館100の床部106には、床部106付近の館内空気(内気)を吸い込む吸込口107が設けられている。吸込口107は、客席部102から見てスクリーン101の背面側に設けられ、スクリーン101の背後空間を上方に延びる吸気ダクト108を介して、空気調和機110の内気導入口112に連結されている。また、空気調和機110には、空気調和機110内に屋外の空気(外気)を導入するための外気導入口113が形成されている。
映画館100内の空気(内気)は、矢印Xで示すように、吸込口107から吸い込まれ、吸気ダクト108及び内気導入口112を通じて、空気調和機110内に導かれる。ここで、空気調和機110内には、外気導入口113を通じて外気が導かれているため、この外気と上記内気とが当該空気調和機110内で混合される。この混合された空気は、空気調和機110が備える利用側熱交換器(後述する)で熱交換された後、供給口111及び給気ダクト105を通じて、吹出口104から調和空気として映画館100内に供給される。
図2及び図3は空気調和機110の構成を示す図であり、図2は空気調和機110の概略構成を示す図、図3(A)は空気調和機110の外観斜視図、図3(B)は空気調和機110における空気の出入りを示す模式図である。
具体的には、筐体114内は、仕切板115によって区分けされており、一方の室(機械室)116に熱源側ユニット1が配置され、他方の室117に利用側ユニット2が配置されている。これら熱源側ユニット1及び利用側ユニット2は、冷媒配管10で連結されて冷媒回路を形成している。
熱源側ユニット1は、図2に示すように、冷媒配管10に設けられた圧縮機11を備え、圧縮機11の吸込側に、アキュムレータ12が接続され、その吐出側には四方弁13と熱源側熱交換器14と電動膨張弁15とが順に接続されている。また、熱源側ユニット1には、熱源側熱交換器14へ向かって送風する熱源側送風機16が配設されている。
一方、利用側ユニット2は、上記冷媒配管10を介して電動膨張弁15に接続される利用側熱交換器21と、利用側熱交換器21へ向かって送風する利用側送風機22とを備えて構成され、当該利用側熱交換器21は、上記冷媒配管10を介して上記四方弁13に接続されている。
また、暖房運転時には、図2に示す破線矢印の方向に冷媒が流れるように、四方弁13が切り換えられる。圧縮機11から吐出された高圧の冷媒は、利用側熱交換器21に送られ、利用側熱交換器21において凝縮することにより、利用側ユニット2内に導入された空気を加温する。利用側熱交換器21で凝縮した冷媒は、電動膨張弁15で膨張して熱源側熱交換器14に流入し、熱源側熱交換器14で蒸発した後、四方弁13を介してアキュムレータ12に送られ、圧縮機11の吸込側に戻る。
除菌ユニット150は、図2に示すように、利用側ユニット2に導入された空気に活性酸素種を含む電解水を接触させて空気の除菌を行う空気除菌部4と、所定のイオン種を含む水を電気分解して活性酸素種を含む当該電解水を生成し、この電解水を上記空気除菌部4に循環供給する電解水循環供給部5とを備えている。
熱交換室119には、上記した内気導入口112及び外気導入口113が形成され、これら内気導入口112及び外気導入口113の下流側に利用側熱交換器21が筋交い状に配置されている。熱交換室119には内気導入口112から映画館100の館内空気が流入する一方、外気導入口113から外気が流入するので、利用側熱交換器21は、内気導入口112からの内気及び外気導入口113からの外気が全て利用側熱交換器21を通過するように配置されている。具体的には、利用側熱交換器21は、上記2つの開口部と利用側送風機22との間に位置するように配置され、図3(B)の例では筋交いのように位置する。
また、仕切板118には、熱交換室119と除菌室120とを連通させる開口118Aが形成されている。開口118Aには利用側送風機22が取り付けられ、利用側送風機22の運転により、熱交換室119内の空気が開口118Aを通じて除菌室120に送風される。除菌室120には利用側送風機22の下流側に空気除菌部4が配置され、空気除菌部4の下流側には、供給口111を介して給気ダクト105(図1)に連通する後室121が形成されている。利用側ユニット2に導入された空気は、除菌室120を通過する際に空気除菌部4で電解水と接触することにより除菌され、除菌された空気が後室121、供給口111及び給気ダクト105を通じて、映画館100内に循環供給される。
図4は、除菌ユニット150の概略構成を示す図である。
図4に示すように、除菌ユニット150は、除菌室120内に配置される空気除菌部4と上記除菌室120に隣接して配置される電解水循環供給部5とを備える。電解水循環供給部5は、除菌能を有する電解水を生成して空気除菌部4に循環供給し、空気除菌部4は、電解水循環供給部5から供給される電解水と空気とを接触させて空気を除菌する。
空気除菌部4は、6つのエレメントユニット40A、40B、40C、40D、40E、40Fを備えている。エレメントユニット40A〜40Fは、それぞれ、2枚の気液接触部材を組み合わせて構成されており、本実施形態では合わせて12枚の気液接触部材41A1〜41F1、41A2〜41F2が用いられている。6つのエレメントユニット40A〜40Fは、後述するように、除菌室120内の送風路のほぼ全面を覆うように並べて配設され、除菌室120内を通る空気が漏れなく気液接触部材41A1〜41F2を通過する構成となっている。
気液接触部材41A1〜41F2は、ハニカム構造に似た3次元構造を持ったフィルタ部材であり、気体に接触するエレメント部をフレームにより支持する構造を有する。エレメント部は、図示を省略するが、波板状の波板部材と平板状の平板部材とが積層されて構成され、これら波板部材と平板部材との間に略三角状の多数の開口が形成されている。従って、エレメント部に空気を通過させる際の気体接触面積が広く確保され、電解水の滴下が可能で、目詰まりしにくい構造になっている。
エレメント部には、電解水による劣化が少ない素材、例えば、ポリオレフィン系樹脂(ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等)、PET(ポリエチレン・テレフタレート)樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂(PTFE、PFA、ETFE等)又はセラミックス系材料等の素材が使用され、本構成では、PET樹脂を用いるものとする。また、エレメント部には親水性処理が施され、電解水に対する親和性が高められており、これによって、気液接触部材41A1〜41F2の電解水の保水性(湿潤性)が保たれ、後述する活性酸素種(活性酸素物質)と空気との接触が長時間持続される。
本構成では、貯水タンク51には、井戸水等の塩化物イオン濃度の希薄な水を使用した場合であっても、この水に塩化物イオンを添加するために、予め所定の濃度に調整された食塩水タンク59が設けられ、この食塩水タンク59に接続される食塩水供給管60には、供給ポンプ61と逆止弁62とを介して貯水タンク51に接続されている。この供給ポンプ61は、例えば、電解ユニット52で検出される導電率に基づいて制御部65の制御によって動作するように構成されている。
ここで、活性酸素種とは、通常の酸素よりも高い酸化活性を持つ酸素分子と、その関連物質のことであり、スーパーオキシドアニオン、一重項酸素、ヒドロキシルラジカル、或いは過酸化水素といった、いわゆる狭義の活性酸素に、オゾン、次亜ハロゲン酸等といった、いわゆる広義の活性酸素を含めたものとする。
上記電極72、73間に電圧を印加すると、カソード電極(陰極)では、下記式(1)に示すように反応する。
2H2O+2e-→H2+2OH- ・・・(1)
アノード電極(陽極)では、下記式(2)に示すように反応する。
2H2O→O2+4H++4e- ・・・(2)
これらカソード電極及びアノード電極での反応を合わせると、下記式(3)に示すように水が電気分解される。
2H2O→2H2+O2 ・・・(3)
この反応とともに、アノード電極においては、水に含まれる塩素イオン(塩化物イオン:Cl-)が下記式(4)に示すように反応し、塩素(Cl2)が発生する。
2Cl-→Cl2+2e- ・・・(4)
さらに、この塩素は下記式(5)に示すように水と反応し、次亜塩素酸(HClO)と塩化水素(HCl)が発生する。
Cl2+H2O→HClO+HCl ・・・(5)
また、電解水中の活性酸素種の濃度は、制御部65の制御下、除菌するウイルス等を不活化させる濃度となるように調整される。活性酸素種の濃度の調整は、電極72、73間に印加する電圧を調整して、電極72、73間に流す電流値を調整することにより行われる。例えば、電極72に正の電位を与えて、電極72、73間に流れる電流値を、電流密度で20mA(ミリアンペア)/cm2(平方センチメートル)とすると、所定の遊離残留塩素濃度(例えば1mg(ミリグラム)/l(リットル))を発生させる。また、電極72、73間に印加する電圧を変更して、電流値を高くすることで、電解水中の次亜塩素酸の濃度を高い濃度に調整できる。
図5に示すように、他方の室117の除菌室120には、6つのエレメントユニット40A〜40Fが、上下方向に並べて配置され、これらエレメントユニット40A〜40Fに電解水を供給する電解水供給管56、及び、エレメントユニット40A〜40Fから流下した電解水を貯水タンク51(図4)に戻す循環水戻り管55が、除菌室120の床に配設されている。
電解水供給管56は、除菌室120の外部に位置する貯水タンク51から、外装管50Aに包まれて除菌室120まで引き込まれ、除菌室120内で分岐コネクタ50Cにより電解水供給管56A〜56Fに分岐される。また、分岐コネクタ50Cの上流において電解水供給管56には流量調整弁50Bが取り付けられ、エレメントユニット40A〜40Fに供給される電解水の流量を調整可能である。分岐コネクタ50Cにより6本に分岐された電解水供給管56は、3本ずつまとめられて断熱材ホース50Dの中を通され、エレメントユニット40A〜40Fに接続される。除菌室120の内部には、除菌室120内の気流による断熱材ホース50Dの振動を防止するため、断熱材ホース50Dを支持する2本の振動防止金具50Eが取り付けられている。
また、気液接触部材41A1、41A2の上面には、散水ボックスから滴下される電解水をエレメント部に効率よく分散させるため、分流シート(図示略)が配設されている。分流シートは、液体の浸透性を有する繊維材料からなるシート(織物、不織布等)であり、気液接触部材41A1、41A2の厚み方向断面に沿って一または複数設けられる。
また、気液接触部材41A1、41A2の下部には、これら気液接触部材41A1、41A2から流下した水を受ける電解水トレーが取り付けられ、電解水トレーの底面には、受けた水をドレンパン44に導くドレンホースが取り付けられている。
このように構成されるエレメントユニット40Aは、除菌室120の送風路(図4の送風路120A)の側方に位置する壁面に、該壁面とエレメントユニット40Aとの間に隙間を生じないようにブラケット等を介して固定される。同様に、エレメントユニット40Bは、2枚の気液接触部材41B1、41B2に、散水ボックス、電解水トレー、及び連結部材を組み合わせて構成され、ブラケット等により除菌室120内に固定される。エレメントユニット40C〜40Fも同様に、それぞれ、2枚の気液接触部材41C1〜41F1、41C2〜41F2、散水ボックス、電解水トレー、及び連結部材を組み合わせて構成され、ブラケット等により除菌室120内に固定される。
また、このドレンパン44とは別に、エレメントユニット40A〜40Fが配設された領域の床面には底部ドレンパン46が配設されている。底部ドレンパン46は、エレメントユニット40A〜40Fから飛散するなどして、電解水トレー43A〜43Fの外へ出た電解水を受けて貯留する略長方形の水受け部状部材であり、エレメントユニット40A〜40Fの真下を含む広い領域を覆うように配設されている。底部ドレンパン46にはドレン水配管48が接続され、ドレン水配管48の先端は、除菌室120外の排水管(図示略)等に接続されており、底部ドレンパン46に溜まった水はドレン水配管48を通して系外へ排水される。ドレンパン44は底部ドレンパン46の上に配置されている。
そこで、空気調和機110は、空気除菌部4の下流側にエリミネータ部80を設け、エリミネータ部80の通風抵抗を利用して、除菌室120に吹き込まれる調和空気の風速を抑える構成を有する。これにより、気液接触部材41A1〜41F2を通過する風速を抑制し、空気除菌部4を好ましい風速で調和空気が通過する状態を実現できるので、上述した好ましくない事象の発生を確実に防止し、効果的に大量の調和空気を除菌できる。
エリミネータ81の下流側は、供給口111(図3(B))を介して給気ダクト105(図1)に繋がる後室121となっており、空気除菌部4及びエリミネータ部80を通過した調和空気が後室121を通って給気ダクト105へ供給される。
図6に示すように、エリミネータ部80は、複数のユニット80A、80B、80C、80Dを上下に連結して構成される。
ユニット80Aは、ブラケット82によって除菌室120の内壁に固定された枠83に、エリミネータ81を嵌め込み、押さえ金具84によってエリミネータ81を枠83に固定して構成される。枠83は、エリミネータ81を収める厚みを有する側壁と、この側壁から張り出す突起とを備えている。また、押さえ金具84は弾性を有する金属または合成樹脂製の線材をループ形状に成形したものであり、エリミネータ81を枠83に収めた上で枠83に嵌め込まれると、その弾性によって、枠83の突起に嵌合した状態を保つ。
ユニット80B〜80Dも同様に枠83にエリミネータ81及び押さえ金具84を嵌め込んで構成される。
そして、エレメントユニット40A〜40Fを構成する気液接触部材41A1〜41F2は、除菌室120内の送風方向に対して斜めに配置されている。このため、気液接触部材41A1〜41F2の横幅は、除菌室120の横幅よりも長くなっているので、調和空気と電解水との接触面積が、より広く確保されている。
そして、大空間に供給される空気を除菌する除菌ユニット150を、利用側送風機22の送風性能による制約を受けることなく、空気調和機110と組み合わせて容易に設置することができ、大量の空気を効率よく除菌して大空間に行き渡らせることができる。
また、除菌室120内の送風路のほぼ全面を覆うようにエリミネータ部80を配置したので、送風路を通る風の風速を確実かつ効果的に抑制できる。
また、本実施形態では、ドレンパン44で受けた水を、循環水戻り管55を通じて貯水タンク51に戻す水循環方式としているが、このドレンパン44で受けた水をそのまま、例えばドレン水配管48を通じて排出する構成としても良い。この構成では、水使用量が水循環方式に比べて増加するものの、循環路63を設ける必要がなくなるため、設備コストの低減を図ることが可能となる。
また、本実施形態では、エレメントユニット40A〜40Fは上下に並べて配列され、送風路120Aの下部領域を覆うエレメントユニット40Fは、上部領域を覆うエレメントユニット40Aよりも送風路120Aの上流側に順次ずらして配列されている構成としたが、これに限るものではなく、送風路120Aの下部領域を覆うエレメントユニット40Fを、上部領域を覆うエレメントユニット40Aよりも送風路120Aの下流側に順次ずらして配列する構成としても良く、その他の細部構成についても任意に変更可能であることは勿論である。
2 利用側ユニット
4 空気除菌部
5 電解水循環供給部
11 圧縮機
14 熱源側熱交換器
21 利用側熱交換器
22 利用側送風機(送風機)
40A、40B、40C、40D、40E、40F エレメントユニット
41A1、41A2、41B1、41B2、41C1、41C2、41D1、41D2、41E1、41E2、41F1、41F2 気液接触部材
51 貯水タンク
51A 開口部
52 電解ユニット
54 分岐管
56 電解水供給管
80 エリミネータ部(抵抗部)
80A、80B、80C、80D ユニット
81 エリミネータ
83 枠
84 押さえ金具
100 映画館(大空間)
104 吹出口
105 給気ダクト
110 空気調和機
116 一方の室(機械室)
119 熱交換室
120 除菌室(チャンバ)
120A 送風路
121 後室(連通部)
150 除菌ユニット
200 ビル
Claims (7)
- 一つの大空間に開口した複数の吹出口に給気ダクトを介して接続されるチャンバを設け、
該チャンバ内に、空気と電解水とを接触させて該空気を除菌する複数の板状の気液接触部材と、前記気液接触部材を通過する気流に対して通風抵抗を与える抵抗部とを設けたこと、
を特徴とする除菌システム。 - 前記チャンバの一方側に送風機を設け、他方側に、前記給気ダクトに連通する連通部を設けた構成とし、
前記送風機と前記連通部との間に、前記気液接触部材と前記抵抗部とを設けたこと、
を特徴とする請求項1記載の除菌システム。 - 前記抵抗部を、前記気液接触部材を通過する気流に対して前記気液接触部材よりも下流側に設け、
前記抵抗部の下方に水を受ける水受け部を設けたこと、
を特徴とする請求項1または2記載の除菌システム。 - 複数の前記気液接触部材を上下に配列するとともに、送風路の下部領域を覆う気液接触部材を、上部領域を覆う気液接触部材よりも該送風路の上流側にずらして配列し、
前記抵抗部を、上下に並ぶ複数のユニットにより構成し、下部を構成するユニットを、上部を構成するユニットよりも上流側に配置したこと、
を特徴とする請求項3記載の除菌システム。 - 前記チャンバ内の送風路のほぼ全面を覆うように前記抵抗部を配置したこと、
を特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の除菌システム。 - 一つの大空間に開口した複数の吹出口に給気ダクトを介して接続され、該給気ダクトを介して各吹出口に調和空気を供給する空気調和機を設け、
該空気調和機から複数の吹出口に向かう送風路にチャンバを設け、
該チャンバ内に、調和空気と電解水とを接触させて該調和空気を除菌する複数の気液接触部材と、前記気液接触部材を通過する調和空気の気流に対して通風抵抗を与える抵抗部とを設けたこと、
を特徴とする空気調和除菌システム。 - 前記空気調和機が、筐体内を分割し、一室に熱交換器及び送風機を収納した熱交換室を設け、別の室に圧縮機を収納した機械室を設け、また別の室に前記チャンバを設け、該チャンバを介して調和空気を環流すること、
を特徴とする請求項6記載の空気調和除菌システム。
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