JP5011862B2

JP5011862B2 - 脱臭システム

Info

Publication number: JP5011862B2
Application number: JP2006197710A
Authority: JP
Inventors: 潔横井; 吉巳村松
Original assignee: 横井工業株式会社
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: JP2007098384A

Description

この発明は、要処理ガスから水蒸気を除去することができる除湿機構に関するものである。

従来より、ガスから悪臭を除去するため活性炭やゼオライトなどの吸着剤で吸収する方法、悪臭成分を燃焼させて分解する方法、薬剤洗浄による化学反応によって除去する方法、オゾンによる酸化力で分解する方法などが知られている。このうち、比較的低濃度な臭気でしかも大風量の用途については活性炭などの吸着剤を使用する脱臭装置がシステムも単純で普及している。

ところで、排水処理設備、屎尿処理場、下水処理場、ビルやマンションのディスポーザーシステムなどで発生する悪臭ガスは、ガスの温度や湿度が高く飽和水蒸気を含んでおり、脱臭処理前にミストセパレータによって水分の除去を試みている。具体的には臭気をエアフィルター、ミストセパレータ、脱臭ファン、活性炭吸着塔の順で処理している（例えば、非特許文献１参照）。

しかし、エアフィルターで夾雑物やミストセパレータで霧状の水滴は除去できても水蒸気は殆どそのまま通過していたので、水蒸気を多く含むガスは活性炭吸着の際に外気温によって冷却され結露水を発生し、吸着性能が低下してしまうことがあった。
中外炉工業株式会社ホームページ、"活性炭脱臭装置"、[2005/8/1検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.chugai.co.jp/env/06_deo/04.html＞

そこでこの発明は、要処理ガスから水蒸気を除去することができる除湿機構を提供しようとするものである。

前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
（１）この発明の脱臭システムは除湿機構４と、前記除湿機構４を収納する除湿室１２と、脱臭機構５と、前記除湿機構４と前記脱臭機構５を接続する排出管１１と、を有する脱臭システムであって、前記除湿機構４は倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路６を有し、前記略Ｕ字状の方向転換域７が上方側となるように配設され、要処理ガスを前記管路６に取り入れて、下方側の入口端側Ｉから上方側の方向転換域７を介して出口端側Ｏへと通過させ、次いで排出管１１を介して脱臭機構５に取り入れるようになっており、前記除湿室１２には外気取入口１２ａを設けると共に、孔１３ａを有する冷却空気収入管１３が配置され、前記冷却空気収入管１３の少なくとも一端は、前記排出管１１に接続されており、前記外気取入口１２ａから前記除湿室１２に流入した外気が、前記孔１３ａから前記冷却空気収入管１３に流入し、前記冷却空気収入管１３を通り、前記排出管１１の管内で要処理ガスと合流することを特徴とする。

この除湿機構では、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路を有し、前記管路の下方側の入口端側から上方側の方向転換域を介して出口端側へと要処理ガスを通過させるようにしたので、要処理ガス中の水蒸気は管路の内壁に接触して液化することとなる。そして、略Ｕ字状の方向転換域が上方側となるように配設されたので、管路の内壁で液化した水分は管路内を出口端側等へ流下し、例えば下方の水分貯留タンクに貯留したり地面や下水に直接廃棄したりすることができる。

ここで、前記管路の材質として、プラスチック製、ステンレス製、チタニウム製などを例示することが出来る。プラスチック製（塩化ビニールやポリプロピレン等）やステンレス製とすると要処理ガスに対して耐蝕性を発揮する。また、前記管路は自然冷風で冷却したり、強制冷風で冷却したり、水やその他液体で温度交換して冷却することも出来る。略Ｕ字状に湾曲された管路は湾曲より屈曲に近いものであってもよい。

前記管路の断面は、円形状でも多角形状でもよい。前記管路の断面の面積は、２０〜２００００ｍｍ２の範囲が液化効率や通気抵抗の点から好ましい。前記管路の断面が円形の場合、内径としてはその直径が５〜５０ｍｍの範囲が液化効率や通気抵抗の点から好ましい。また、前記管路の肉厚としては、管路の冷却によって要処理ガスの飽和蒸気圧を下げるために薄い方が伝熱性に優れ好ましく、プラスチック製の場合には強度との関係で実用的には１〜３ｍｍの範囲が好ましい。管路の長さは、略Ｕ字状の全長が５００〜１５００ｍｍの範囲が通気抵抗の点から好ましい。

さらに、要処理ガスに対し出口端側から負圧をかけることにより管路にガスを通過させることが出来る。このように構成すると、入口端側から正圧をかけて押し込んだ場合のような悪臭ガスの漏洩が発生し難い。また、出口端側から吸引ファン等で吸引することにより、吸引ファン等の機器は除湿後のガスを吸うことになるので機器の保護となる。

（２）脱臭システムには吸引ファンＦを備えており、前記吸引ファンＦは、外気取入口ｆを有したファンケースＦＣ内に収容されており、前記ファンケースＦＣと、前記排出管１１とが空気取入管１４を介して接続されており、外気取入口ｆからファンケースＦＣ内に流入した外気が、空気取入管１４を介して排出管１１の管内で、要処理ガス及び前記除湿室１２に流入した外気と合流することが好ましい。

（３）脱臭システムによって脱臭されたガスが放出される出口側に、吸引ファンＦを備えていることが好ましい。

この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。

要処理ガス中の水蒸気は管路の内壁に接触して液化することとなるので、要処理ガスから水蒸気を除去することができる除湿機構を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１に示すように、マンションの各部屋のキッチンの流し１で発生する生ゴミを集合配管２で収集して地下に形成されたディスポーザーシステムのピット３に貯留し微生物処理するようにしたものが開発されているが、この実施形態では、前記生ゴミの微生物による発酵処理の際に発生する悪臭ガスを先ず除湿機構４で除湿し、次いで脱臭機構５（前記除湿機構４の上段に形成した）により活性炭（図示せず）で脱臭するようにした。前記悪臭ガスは、ガスの温度（８月に４３℃程度であった）や湿度が高く飽和水蒸気を含んでいるものであった。また前記ガスにはアンモニアや硫化水素などの成分が含まれていた。

図１乃至図５に示すように、この除湿機構４は、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路６（プラスチック製の細径パイプ）を有し、前記略Ｕ字状の方向転換域７が上方側となるように配設した。前記倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路６は複数本（１５本）を２列にして少しずらして配設し（それぞれの管路６に外気がより当たり易くなり冷却効率が向上する）、要処理ガスを分散通過処理させるようにした。

管路６の入口端側Ｉには未処理ガスの導入空間８を形成し、ディスポーザーシステムのピット３から導入管９で要処理ガス（悪臭ガス）を導くようにしている。また、出口端側Ｏに処理済みガスの排出空間10を形成し、前記排出空間から処理済みのガスを脱臭機構５へと排出管11で供給すると共に液化した水分は地面に廃棄するようにしている。

そして、前記管路６の下方側の入口端側Ｉから上方側の方向転換域７を介して出口端側Ｏへと要処理ガスを通過させるようにした。具体的には、この除湿機構４の次に脱臭機構５を設けており、この脱臭機構５に配設した吸引ファンＦによりガスを誘引して負圧により引っ張るようにした。すなわち、要処理ガスに対し出口端側Ｏから負圧をかけることにより管路６にガスを通過させるようにした。

この除湿機構４は室外に設置し、管路６を外気温（自然冷風）により冷却するようにしたが、前記管路６は機械的な冷風で強制冷却したり、水やその他液体で温度交換して冷却することも出来る。

前記管路６の断面は、円形状とした。前記管路６の材質は、要処理ガスの成分（アンモニアや硫化水素）に対して耐蝕性を有する塩化ビニール樹脂のプラスチック製とした。前記管路６の内径の直径は２２ｍｍとし、その断面の面積は３８０ｍｍ２とした。前記管路６の肉厚は、２ｍｍとした。管路６の長さは、略Ｕ字状の全長が１１２０ｍｍ（高さ５００ｍｍ）とした。略Ｕ字状の方向転換域７の曲率半径は、１００ｍｍとした。

次に、この実施形態の除湿機構の使用状態を説明する。

この除湿機構４では、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路６を有し、前記管路６の下方側の入口端側Ｉから上方側の方向転換域７を介して出口端側Ｏへと要処理ガス（悪臭ガス）を通過させるようにしたので、要処理ガス中の水蒸気は管路６の内壁に接触して液化することとなり、水蒸気を除去することができる。また、略Ｕ字状の方向転換域７が上方側となるように配設されたので、管路６の内壁で液化した水分は管路６内を入口端側Ｉと出口端側Ｏへ流下し、地面に直接廃棄することができる。

また、前記倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路６を複数本（１５本）配設し、要処理ガスを分散通過させるようにしたので、多くのガス容量を一遍に処理することができ、またガスを分散させて整流された状態で処理することができるという利点がある。さらに、要処理ガスに対し出口端側Ｏから負圧をかけることにより管路６にガスを通過させるようにしており、入口端側Ｉから正圧をかけて押し込んだ場合のような悪臭ガスの漏洩が発生し難い。また、出口端側Ｏから吸引ファンＦで吸引することにより、吸引ファンＦ等の機器は除湿後のガスを吸うこととになるので機器の保護となるという利点がある。

この除湿機構４により、飽和水蒸気と悪臭成分（アンモニアや硫化水素）を含む温度が４３℃のガスを外気温３５℃の雰囲気下で処理したところ、４０％の水蒸気を除去することが出来た。具体的には、略Ｕ字状に湾曲された管路６の前半の上行き路と後半の下行き路で水蒸気が管路６内壁に液化し、ぽたぽたぽたぽたとよく取れた。この取れ方は全く予想外のことであった。このように水蒸気が非常によく取れる理由は、上行き路では主としてガス温度の低下効果によるものであり、下行き路では略Ｕ字状の方向転換域７を通過時のガス流に乱れが生じてスパイラル流（スモークガスを流すとスパイラル流〔渦巻き流〕が観測された）が発生することにより管路６内壁に沿った気流導線が長くなって冷却効率が向上していることによるものと考えられる。

そして、この除湿機構４を通過後、脱臭機構５の吸着材付近での結露は殆どなくなり、吸着剤の性能低下は認められなかった。また、この除湿機構４によるガス通過抵抗は少なく後ろの脱臭機構５内の吸引ファンＦを大型化する必要はなかった。

（実施形態２）
実施形態２の除湿機構は、略Ｕ字状の頂部を縦方向に少し押し潰したような偏平に形成した点で前記実施形態１と異なる。

図１に示すように、マンションの各部屋のキッチンの流し１で発生する生ゴミを集合配管２で収集して地下に形成されたディスポーザーシステムのピット３に貯留し微生物処理するようにしたものが開発されているが、この実施形態では、前記生ゴミの微生物による発酵処理の際に発生する悪臭ガスを先ず除湿機構４で除湿し、次いで脱臭機構５（前記除湿機構４の上段に形成した）により活性炭（図示せず）で脱臭するようにした。前記悪臭ガスは、ガスの温度（８月に４３℃程度であった）や湿度が高く飽和水蒸気を含んでいるものであった。また前記ガスにはアンモニアや硫化水素などの成分が含まれていた。

図６に示すように（図１乃至図４参照）、この除湿機構４は、倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路６（プラスチック製の細径パイプ）を有し、前記略Ｕ字状の方向転換域７が上方側となるように配設した。前記倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路６は複数本（１５本）を２列にして少しずらして配設し（それぞれの管路６に外気がより当たり易くなり冷却効率が向上する）、要処理ガスを分散通過処理させるようにした。

前記管路６の断面は、方向転換域近傍以外は円形状とした。前記管路６の材質は、要処理ガスの成分（アンモニアや硫化水素）に対して耐蝕性を有する塩化ビニール樹脂のプラスチック製とした。前記管路６の内径の直径は２２ｍｍとし、その断面の面積は３８０ｍｍ２とした。前記管路６の肉厚は、２ｍｍとした。管路６の長さは、略Ｕ字状の全長が１１２０ｍｍ（高さ５００ｍｍ）とした。略Ｕ字状の方向転換域７の曲率半径は１００ｍｍとした。

前記略逆Ｕ字状の管路６は、方向転換域７近傍では偏平な形状とした。具体的には、偏平の度合いは管路６の内径が縦方向が２０ｍｍ、横方向が２５ｍｍ（偏平率２５％）とした。

次に、この実施形態の除湿機構の使用状態を説明する。

また、前記倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路６を複数本（１５本）配設し、要処理ガスを分散通過させるようにしたので、多くのガス容量を一遍に処理することができ、またガスを分散させて整流された状態で処理することができるという利点がある。さらに、要処理ガスに対し出口端側Ｏから負圧をかけることにより管路６にガスを通過させるようにしており、入口端側Ｉから正圧をかけて押し込んだ場合のような悪臭ガスの漏洩が発生し難い。また、出口端側Ｏから吸引ファンＦで吸引することにより、吸引ファンＦ等の機器は除湿後のガスを吸うことになるので機器の保護となるという利点がある。

また、前記略逆Ｕ字状の管路６は方向転換域７近傍で偏平な形状であることとしており、管路６の方向転換域７近傍は断面積が減少しており、要処理ガス中の水蒸気が管路６の内壁に接触し易いので液化効率（除湿性）を向上させることができる。また、方向転換域７近傍でのみ偏平な形状とすることにより、低管内抵抗と高液化効率を両立させることが出来ると共に、略Ｕ字状の方向転換域７を通過時のガス圧変化による乱流発生の増大効果が期待できるという利点がある。

この除湿機構４により、飽和水蒸気と悪臭成分（アンモニアや硫化水素）を含む温度が４３℃のガスを外気温３５℃の雰囲気下で処理したところ、４３％の水蒸気を除去することが出来た。具体的には、略Ｕ字状に湾曲された管路６の後半の下行き路で水蒸気が管路６内壁に液化し、ぽたぽたぽたぽたとよく取れた。この取れ方は全く予想外のことであった。このように水蒸気が非常によく取れる理由は、上行き路では主としてガス温度の低下効果によるものであり、下行き路では略Ｕ字状の方向転換域７を通過時のガス流に乱れが生じてスパイラル流（スモークガスを流すとスパイラル流〔渦巻き流〕が観測された）が発生することにより管路６内壁に沿った気流導線が長くなって冷却効率が向上していることによるものと考えられる。また、実施形態１よりも水蒸気の除去効率が向上しているのは、偏平な略Ｕ字状の方向転換域７を通過時のガス圧変化による乱流発生の増大効果によってスパイラル流が強くなり、このスパイラル流に起因する管路６内壁の気流導線がより長くなって冷却効率が向上していることによるものと考えられる。

ところでこれらは夏場に行ったが、冬場には雰囲気温度が下がるので水蒸気の除去効率はより向上するものと考えられる。

（実施形態３）
この実施形態３は、上記実施形態１や２と同様に、生ゴミの微生物処理の際に発生する悪臭ガスを脱臭放出させるべく、除湿機構４、脱臭機構５及び吸引ファンＦを備えているが、このものでは前記脱臭機構５の入口における相対湿度を低く抑え得るようにしている。

この実施形態３では、図７に示すように、外気取入口１２ａを有した除湿室１２内に、除湿機構４を収容すると共に孔１３ａを有した冷却空気取入管１３を配置し、前記冷却空気取入管１３の一端側と脱臭機構５の入口近傍の排出管１１とを調整用ダンパー１５を介して接続している。この追加した構成により、外気取入口１２ａから除湿室１２内の流入した空気（略Ｕ字状の管路と効率良く暖められた外気）は、孔１３ａ→冷却空気取入管１３→調整用ダンパー１５→脱臭機構５の入口近傍の排出管１１→脱臭機構５を経て大気へ放出される。

また、この実施例３では、図７に示すように、外気取入口ｆを有したファンケースＦＣ内に、吸引ファンＦを収容すると共に、前記ファンケースＦＣと脱臭機構５の入口近傍の排出管１１とを調整用ダンパー１６を介して空気取入管１４で接続している。この追加した構成により、外気取入口ｆからファンケースＦＣ内の流入して吸引ファンＦのモータが発生する熱により暖められた外気は、空気取入管１４→調整用ダンパー１６→脱臭機構５の入口近傍の排出管１１→脱臭機構５を経て大気へ放出される。

なお、上記外気は、通常、結露の原因となる臭気ガス（３５℃〜４０℃、湿度約１００％より低い温度と乾燥状態である。

ここで、加温された冷却空気取入管１３及び空気取入管１４からの乾燥外気を、処理ガス風量の約５％程度とした状態では、臭気ガスの相対湿度が１００％の場合、脱臭機構５の入口では相対湿度が７５〜８０％程度である。そのため、臭気機構５（活性炭吸着塔）内では全く結露が発生しないものとなった。なお、加温された冷却空気取入管１３及び空気取入管１４からの乾燥外気の混合量は約５％であればガス処理性能に関して実用上全く問題とならない。

また、上記した外気の取り入れは、最終的にダクトのサクション側（大気圧より低い）の吸引力による強制吸引であり、自然換気と比べて除湿性能が向上する。

さらに、外気取入口ｆからファンケースＦＣ内に流入してきた外気により吸引ファンＦのモータが発生する熱が吸熱され、その結果ベアリング塔の寿命延命効果がある。

上述した全ての内容から、実施形態３のものでは、強制吸引用、あるいは冷却用の別の装置を新たに加えることなく除湿性能と装置の信頼性が格段に向上するという優れた特徴を有することが明らかである。

要処理ガス中の水蒸気は管路の内壁に接触して液化することとなり、要処理ガスから水蒸気を除去することができることによって、種々の除湿機構の用途に適用することができ、種々の脱臭機構やその他の機構と組み合わせて利用することができる。

この発明の除湿機構の実施形態で利用の仕方の一例を説明する図。実施形態１の除湿機構と脱臭機構の正面図。図２の除湿機構と脱臭機構の側面図。図２の除湿機構と脱臭機構のＡ−Ａ線矢視図。図２の除湿機構の管路近傍の拡大説明図。実施形態２の除湿機構の管路近傍の拡大説明図。実施形態３の除湿機構、脱臭機構及び吸引ファン等の説明図。

符号の説明

６管路
７方向転換域
Ｉ入口端側
Ｏ出口端側

Claims

除湿機構（４）と、
前記除湿機構（４）を収納する除湿室（１２）と、
脱臭機構（５）と、
前記除湿機構（４）と前記脱臭機構（５）を接続する排出管（１１）と、を有する脱臭システムであって、
前記除湿機構（４）は倒立した略Ｕ字状に湾曲された管路（６）を有し、前記略Ｕ字状の方向転換域（７）が上方側となるように配設され、
要処理ガスを前記管路（６）に取り入れて、下方側の入口端側（Ｉ）から上方側の方向転換域（７）を介して出口端側（Ｏ）へと通過させ、次いで排出管（１１）を介して脱臭機構（５）に取り入れるようになっており、
前記除湿室（１２）には外気取入口（１２ａ）を設けると共に、孔（１３ａ）を有する冷却空気収入管（１３）が配置され、
前記冷却空気収入管（１３）の少なくとも一端は、前記排出管（１１）に接続されており、
前記外気取入口（１２ａ）から前記除湿室（１２）に流入した外気が、前記孔（１３ａ）から前記冷却空気収入管（１３）に流入し、前記冷却空気収入管（１３）を通り、前記排出管（１１）の管内で要処理ガスと合流することを特徴とする脱臭システム。
前記脱臭システムには吸引ファン（Ｆ）を備えており、
前記吸引ファン（Ｆ）は、外気取入口（ｆ）を有したファンケース（ＦＣ）内に収容されており、
前記ファンケース（ＦＣ）と、前記排出管（１１）とが空気取入管（１４）を介して接続されており、
外気取入口（ｆ）からファンケース（ＦＣ）内に流入した外気が、空気取入管（１４）を介して排出管（１１）の管内で、要処理ガス及び前記除湿室（１２）に流入した外気と合流することを特徴とした請求項１記載の脱臭システム。
前記脱臭システムによって脱臭されたガスが放出される出口側に、吸引ファン（Ｆ）を備えている請求項１又は請求項２記載の脱臭システム。