JP6369891B2

JP6369891B2 - 動物の飼育施設

Info

Publication number: JP6369891B2
Application number: JP2014065895A
Authority: JP
Inventors: 雄造田中; 慎松岡; 昌弘土谷
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2018-08-08
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: JP2015190627A

Description

この発明は、臭気が調整外気に残ることを防止する動物の飼育施設に関する。

空調システムの中には、省エネルギーの効果を高めるために、排気熱を回収するようにしているものがある。

また、例えば、動物の飼育施設のような臭気が生じる室の空調システムでは、アンモニア、臭素、硫化水素のような水溶性の大きいガス状成分（臭気成分）が残留した給気を室へ供給しないように、全外気方式が採用されている。また、省エネルギーを目的として熱交換を行う場合においては、還気に含まれる臭気成分が給気に移行しないように、潜熱交換を行わない顕熱交換器や、水を循環させる特殊全熱交換器が使用されている。しかしながら、顕熱交換器や特殊全熱交換器は、一般的な全熱交換器に比べて全熱交換率が低い。具体的には、一般的な全熱交換器の全熱交換率が約６０〜７０％であるのに対して、顕熱交換器の全熱交換率は約２０〜３０％であり、特殊全熱交換器の全熱交換率は約４０〜５０％である。

図４は、従来の顕熱交換器、または、特殊全熱交換器を使用した空調システム２００を示している。空調システム２００は、臭気成分を含む室内還り空気ＲＡを中性能フィルタ２０１を介して取り込み、顕熱交換器や特殊全熱交換器２０２によって空調処理して、送風機２０３から排気ＥＡとして屋外に排出する。また、空調システム２００は、外気供給側の外気ＯＡをプレフィルタ２０４と中性能フィルタ２０５を介して取り込み、顕熱交換器や特殊全熱交換器２０２によって空調処理する。そして、冷却コイル２０６と、加熱再熱兼用コイル２０７と、蒸気加湿２０８を介して、送風機２０９から調整外気ＳＯＡとして室内へ供給するものである。

対象となる施設内に供給する外気の清浄化処理や、特殊施設から発生する排ガスの清浄化処理に利用されるガス不純物の除去装置に関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、ノズルから噴霧させる液体粒子の平均粒径を、１０μｍ〜１００μｍに設定すると共に、下流側に吸水性の素材からなるエリミネータを設置するものである。また、散水下で熱交換する気体間での汚染を確実に防止する熱交換装置に関する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特許第３１７９７００号公報特開平１１−３２５７７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、還気と外気とが直接接触した状態で熱交換を行うものではない。また、特許文献２に記載の技術は、全熱交換器を使用するものではなく、第１気体、第２気体に、タンクからの供給水を散水するものであった。このため、全熱交換器を使用する空調システムで、還気に含まれる臭気成分が調整外気に残ることを防止するシステムが望まれている。

そこで、この発明は、前記の課題を解決し、全熱交換器を使用し、還気に含まれる臭気成分が外気側に移行し、調整外気に残留することを防止する動物の飼育施設を提供することを目的としている。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、臭気成分を生じる室と、臭気成分を含む室内還気と外気との間で全熱交換する、空対空回転式全熱交換器と、前記全熱交換器の下流側で供給外気の供給側に配設された加熱コイルと、前記加熱コイルの下流側に配設された冷却コイルと、前記冷却コイルの下流側に配設された加熱再熱兼用コイルと、前記外気に水を噴霧するためのエアワッシャであって、前記外気の取り込み側で、前記加熱コイルの下流側で前記冷却コイルの上流側に配設されており、前記外気を加湿または冷却するとともに、前記外気に含まれる水溶性の臭気成分を除去する、エアワッシャと、前記加熱再熱兼用コイルの下流側に設置され、非水溶性の臭気成分を除去するためのケミカルフィルタまたは活性炭フィルタから成るフィルタと、を備えることを特徴とする動物の飼育施設である。

この発明によれば、空対空回転式全熱交換器において、還気と外気との間で全熱交換される。また、全熱交換後の外気は、エアワッシャによって臭気成分が除去される。

請求項１に記載の発明によれば、一般的な空対空回転式全熱交換器を使用するため、顕熱交換器や特殊全熱交換器を使用する場合に比べて全熱交換率が高くなる。

また、エアワッシャによって、全熱交換器において還気と外気との間で全熱交換した際に、外気を加湿または冷却するとともに、還気から外気に移行した水溶性の臭気成分を除去することができる。

さらに、エアワッシャによるミストの残余は、フィルタによって除去されるので、より確実に、調整外気に残留する非水溶性の臭気成分を除去することができる。

本発明の実施の形態１に係る全熱交換器システムを示す概略図である。本発明の他の実施の形態に係る全熱交換器システムを示す概略図である。本発明の他の実施の形態に係る全熱交換器システムを示す概略図である。従来の顕熱交換器や特殊全熱交換器を使用した全熱交換器システムを示す概略図である。

図１は、この発明の実施の形態を示している。全熱交換器システム１は、例えば、動物の飼育施設のような臭気成分が生じる室の空調のために使用されるものである。ここで、臭気成分とは、例えば、アンモニア、臭素、硫化水素のような水溶性の大きいガス状成分とする。

全熱交換器システム１は、臭気成分を含む室内還り空気ＲＡを中性能フィルタ１１を介して取り込み、全熱交換器１０によって全熱交換し空調処理して、送風機１２から排気ＥＡとして屋外に排出する。また、全熱交換器システム１は、外気供給側の外気ＯＡをプレフィルタ２１と中性能フィルタ２２を介して取り込み、全熱交換器１０によって全熱交換して空調処理する。そして、加熱コイル２３と、エアワッシャ２４と、冷却コイル２５と、加熱再熱兼用コイル２６を介して、送風機２７から調整外気ＳＯＡとして室内へ供給する。なお、対象室は、工場などの建屋内にあり、別途空調機で温度調整されていてもよい。

ここで、室内還り空気ＲＡは、室内の汚れや臭気成分を含み、夏期は外気よりも低温、低湿であり、冬期は外気よりも高温、高湿である。排気ＥＡは、全熱交換器１０によって熱交換された排気である。外気ＯＡは、夏期は高温、高湿であり、冬期は低温、低湿である。調整外気ＳＯＡは、全熱交換器１０によって熱交換された外気であり、夏期は外気よりも低温、低湿であり、冬期は外気よりも高温、高湿である。

中性能フィルタ１１は、全熱交換器システム１に取り込む室内還り空気ＲＡから、塵埃を除去するためのものであり、約３〜１０μｍの粒子に対して中程度の粒子捕集率を有するエアフィルタである。

全熱交換器１０は、室内還り空気ＲＡの流路である中性能フィルタ１１の下流側、かつ、外気ＯＡの流路であるプレフィルタ２１と中性能フィルタ２２の下流側に配設されており、室内還り空気ＲＡと外気ＯＡとの間で全熱（顕熱と潜熱）を同時に交換するものである。全熱交換器１０は、換気によって失われる空調エネルギーから、顕熱と同時に潜熱を交換回収できるので、高い省エネルギー効果が得られるものである。全熱交換器１０は、建築物における衛生的環境の確保に関する法律（いわゆる、ビル管理法）を含む衛生上の観点から、換気のために排気される室内空気を一方の熱媒とするものである。全熱交換器１０は、具体的には、冬期（暖房時）は、温かく加湿済みの室内還り空気ＲＡに含まれる全熱を熱回収して蓄熱し、冷却減湿された排気ＥＡを屋外に排気する。また、全熱交換器１０は、取り込んだ外気ＯＡを全熱交換して、予熱加湿された調整外気ＳＯＡを室内供給側の加熱コイル２３へ送出する。また、全熱交換器１０は、夏期（冷房時）は、冷たく除湿済みの室内還り空気ＲＡを全熱交換して排気し、予冷減湿した外気ＯＡを室内供給側の加熱コイル２３へ送出する。この全熱交換器１０においては、潜熱（湿度）を交換するため、室内還り空気ＲＡの臭気成分が外気ＯＡに移行する。この全熱交換器１０は、回転式、静止式のいずれの方式でも採用することができる。本発明では、エアワッシャ２４を配設しており臭気成分を十分に除去することができるため、臭気の移行を懸念せずに効率の高い回転式を選択することができる。

送風機１２は、温度と湿度を調整した排気ＥＡを、屋外に吐き出すものである。

プレフィルタ２１は、外気供給側に配設されており、全熱交換器システム１に取り込む外気ＯＡから、約５μｍより大きい粒子（粗じん）を除去するためのエアフィルタである。

中性能フィルタ２２は、プレフィルタ２１の下流側に配設されており、全熱交換器システム１に取り込む外気ＯＡから、塵埃を除去するためのものであり、約３〜１０μｍの粒子に対して中程度の粒子捕集率を有するエアフィルタである。

加熱コイル２３は、全熱交換器１０の下流側で供給外気の流路側に配設されており、全熱交換器１０によって温度と湿度が調整された外気ＯＡを加熱するものである。

エアワッシャ２４は、加熱コイル２３の下流側に配設されており、ケーシングの中にスプレーノズルを設けて水を噴霧させるものである。エアワッシャ２４は、冬期は、気化式加湿器としての機能をも有する。エアワッシャ２４は、噴霧した水の中に外気ＯＡを通過させて、冬期は加湿し、夏期は冷却減湿するとともに、外気ＯＡ中に含まれる水溶性の臭気成分を気液接触により除去する機能を有している。エアワッシャ２４の通過後の外気ＯＡは、特に、夏期は、気化冷却されて低温高湿となるため、等エンタルピであり冷房負荷が大きくならない。また、このエアワッシャ２４は、冬期などは、排熱を利用した温水コイルによって加温するようにすれば、より省エネルギーとなる。また、エアワッシャ２４への給水は、必要に応じて水質調整して、配管を介して散水パンやノズルに供給される。

冷却コイル２５は、エアワッシャ２４の下流側に配設されており、エアワッシャ２４を通過した外気ＯＡを冷却し、調整外気ＳＯＡの温湿度を一定に調整する。

加熱再熱兼用コイル２６は、冷却コイル２５の下流側に配設されており、冬期（暖房時）に、エアワッシャ２４を通過した外気ＯＡを加熱するものであり、調整外気ＳＯＡの温湿度を一定に調整する。

ここで、加熱コイル２３と加熱再熱兼用コイル２６は、図示しないボイラなどの温熱源機器から温水や蒸気などの熱媒が供給され、熱交換後に当該機器に戻されるようになっている。冷却コイル２５は、同様に冷熱源機器に接続されている。

送風機２７は、加熱再熱兼用コイル２６の下流側に配設されており、温度と湿度を調整した調整外気ＳＯＡを、室に吐き出すものである。

次に、このような構成の全熱交換器システム１における空調方法および作用について説明する。

まず、冬期について説明する。

換気が必要な室内からの温かく加湿済みの室内還り空気ＲＡが取り込まれる際に、中性能フィルタ１１によって塵埃が除去される。そして、全熱交換器１０によって室内還り空気ＲＡの全熱が熱回収されて蓄熱され、外気ＯＡとの熱交換により冷却減湿された排気ＥＡが屋外に排気される。

また、屋外からの冷たく乾いた外気ＯＡは、プレフィルタ２１と中性能フィルタ２２によって塵埃が除去されて、全熱交換器１０によって、予熱加湿される。そして、加熱コイル２３によってさらに加温されて、エアワッシャ２４によって空気中の臭気成分が除去されるとともに、加湿される。そして、加熱再熱兼用コイル２６によって、適温、適湿に調節された調整外気ＳＯＡが室に供給される。エアワッシャ２４への給水は、暖房または給湯用の熱媒の使用済み還水と、コージェネレーションや生産装置冷却の還り熱媒とを熱交換させて、昇温させて使用してもよい。

つぎに、夏期について説明する。

換気が必要な室内から低温にされた冷たい除湿済みの室内還り空気ＲＡが取り込まれる際に、中性能フィルタ１１によって塵埃が除去される。そして、全熱交換器１０によって室内還り空気ＲＡの全熱が熱回収されて、外気ＯＡとの熱交換により加熱加湿された排気ＥＡが屋外に排気される。

また、温かく湿った外気ＯＡは、プレフィルタ２１と中性能フィルタ２２によって塵埃が除去されて、全熱交換器１０によって蓄熱され、予冷減湿される。そして、加熱コイル２３によって加温されて、エアワッシャ２４によって空気中の臭気成分が除去されるとともに、冷却される。そして、冷却コイル２５によって、適温、適湿に調節された調整外気ＳＯＡが室に供給される。冷房時は、加熱コイル２３と加熱再熱兼用コイル２６には弁の閉止によって通水されないように制御されている。または、加熱コイル２３と加熱再熱兼用コイル２６をバイパスさせて空気を流すようにしてもよい。このようにして、エアワッシャ２４を経て、冷却コイル２５に至ると、空気は冷却コイル２５表面で水分が凝縮する。

以上のように、この実施の形態に係る発明によれば、一般的な全熱交換器を使用するため、顕熱交換器や特殊全熱交換器を使用する場合に比べて全熱交換率が高くなる。すなわち、全熱交換器１０は、換気によって失われる空調エネルギーから、顕熱（温度）と同時に潜熱（湿度）を交換回収できるため、全熱の熱回収量となるので、高い省エネルギー効果を得ることができる。これに対して、水を熱源として介在させる水対空気熱交換器や顕熱交換器を使用して熱回収した場合は、熱回収は顕熱のみの熱回収量となり、または間接的な熱交換となるので省エネルギー効果は低い。一方、全熱交換器システム１によって、室内還り空気ＲＡと外気ＯＡとの間で全熱（顕熱と潜熱）が同時に交換される。

また、エアワッシャ２４によって、全熱交換器１０の潜熱交換において、室内還り空気ＲＡと外気ＯＡとの間で全熱交換した際に室内還り空気ＲＡから外気ＯＡに移行した臭気成分を除去することができる。

しかも、エアワッシャ２４は、加湿器としての機能を有するので、冬期（暖房時）であっても、外気ＯＡを加湿するために加湿装置を設置する必要がない。また、エアワッシャ２４を散水パンを介して充填材に滴下する構成とすれば、夏期（冷房時）は、水噴霧の場合よりも外気ＯＡを効率的に冷却することができる。すなわち、エアワッシャ２４の通過後の外気ＯＡは、特に、夏期は、気化冷却されて低温高湿となり、等エンタルピであり冷房負荷が大きくならない。このエアワッシャ２４において散水、噴霧、滴下の残余が凝縮するため、より臭気成分を捕捉することができる。

しかも、エアワッシャ２４は、排熱を利用した温水コイルによって加湿することで、省エネルギー効果を高めることができる。これに対して、図３に示すように、従来のような蒸気加湿の場合は、加湿のためにボイラ燃料や電力のようなエネルギーの消費が多く、二酸化炭素排出量が多くなってしまう問題がある。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、室内還り空気ＲＡには、エアワッシャ２４によって除去することができない非水溶性の臭気成分が含まれていたり、エアワッシャ２４によって十分に臭気成分を除去できない場合は、図２に示すように、加熱再熱兼用コイル２６の下流側、かつ、送風機２７の上流側に、フィルタ２８を配設すればよい。このフィルタ２８は、ケミカルフィルタまたは活性炭フィルタで構成されている。このフィルタ２８によって、調整外気ＳＯＡに残留する臭気成分を除去することができるので、より確実に、調整外気ＳＯＡに残留する臭気成分を除去することができる。

図３は、エアワッシャ１２を、室内還り空気ＲＡの取り込み側で、全熱交換器１０の上流側に配設した全熱交換器システム１１０である。この場合は、室内還り空気ＲＡに含まれる臭気成分を、全熱交換器１０において室内還り空気ＲＡと外気ＯＡとの間で全熱交換する前に除去するものである。

また、エアワッシャ２４は、気液接触の手段であれば噴霧式には限定されず、例えば、散水パンによる滴下式であってもよい。さらに、充填材を介して気液接触効率を高めるようにしてもよい。

この全熱交換器システム１は、図２、図３に示すように、１つのケーシングに収容されている必要はなく、中性能フィルタ１１や送風機１２などの各部材をそれぞれ収容したケーシングがダクトを介して接続されていてもよいことはもちろんである。この場合、ダクトを、納まり上の障害物を迂回して延設して、例えば、エアワッシャ２４より下流側の部材は給気先の室内に設置してもよい。また、例えば、全熱交換器１０、加熱コイル２３、エアワッシャ２４、冷却コイル２５、及び加熱再熱兼用コイル２６を備えた乾式減湿装置として構成し、他の部材とダクトを介して接続されていてもよい。

１全熱交換器システム
１０全熱交換器
１１中性能フィルタ
１２送風機
２１プレフィルタ
２２中性能フィルタ
２３加熱コイル
２４エアワッシャ
２５冷却コイル
２６加熱再熱兼用コイル
２７送風機
２８フィルタ
ＲＡ室内還り空気（還気）
ＥＡ排気
ＯＡ外気
ＳＯＡ調整外気

Claims

臭気成分を生じる室と、
臭気成分を含む室内還気と外気との間で全熱交換する、空対空回転式全熱交換器と、
前記全熱交換器の下流側で供給外気の供給側に配設された加熱コイルと、
前記加熱コイルの下流側に配設された冷却コイルと、
前記冷却コイルの下流側に配設された加熱再熱兼用コイルと、
前記外気に水を噴霧するためのエアワッシャであって、前記外気の取り込み側で、前記加熱コイルの下流側で前記冷却コイルの上流側に配設されており、前記外気を加湿または冷却するとともに、前記外気に含まれる水溶性の臭気成分を除去する、エアワッシャと、
前記加熱再熱兼用コイルの下流側に設置され、非水溶性の臭気成分を除去するためのケミカルフィルタまたは活性炭フィルタから成るフィルタと、
を備えることを特徴とする動物の飼育施設。