JP7390084B1 - 空気浄化装置、および空気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】長期に渡り室内空気を良好な状態に維持できて、しかも構造が簡単で大きな設置スペースを要さない空気浄化装置、および空気浄化システムを提供する。【解決手段】空気浄化システム１００は、屋外空気ＯＡを取り込んで浄化した後に室内１１０に放出する空気浄化装置１、および室内空気ＩＡを屋外１２０に排出する排気装置５０で構成される。空気浄化装置１は、ベンチュリー管１０、吸気装置２０、フィルター部３０、および送風装置４０を備える。フィルター部３０は、送風装置４０を介して第２開口部１２に接続する。吸気装置２０は、吸気管２２の一端がスロート部１３に接続し、他端がシェルターの天井１５１から突出している。吸気管２２の中間部には吸気弁２１が取り付けられている。排気装置５０は、排気管５２の一端が室内１１０に位置し、他端がシェルターの天井１５１から突出している。排気管５２の中間部には排気弁５１が取り付けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、屋外空気を室内に取り込んで浄化する空気浄化装置、およびこの空気浄化装置を用いた空気浄化システムに関する。

近年の国際状況は、軍事的な緊張関係が高まっており、ミサイル攻撃による建物破壊や、場合によっては核を使用した攻撃等がなされるリスクがある。諸外国では、このような軍事攻撃等から身を守るために、シェルターが多数設置されている。

緊迫する国際状況に鑑みて、我が国においても、戦争や天変地異等の緊急事態が発生した場合に備えて、放射線遮蔽性能を具備するいわゆる核シェルターの設置要望が高まっている。

核シェルターは、放射性物質を遮断する必要があるため、極めて高い気密性が求められる。この場合、シェルター内に避難する人々が生命を維持するために、所定量の酸素の供給が必要となる。避難が長期に及ぶ場合は、屋外からの放射性物質を含んだ空気を取り入れて、浄化した後に室内に取り入れる浄化装置を導入することが考えられる。

特許文献１、２は送流路中にプレフィルターとＨＥＰＡフィルターと活性炭よりなる放射性物質除去部を備える空気清浄装置が提案されている。

特開２０１９－２１９４０３号公報 特開２０２０－１２６０７２号公報

しかしながら、特許文献１、２で提案される空気清浄装置は構造が複雑で、大きな設置スペースが必要となる。また、仮に屋外からの放射性物質を含んだ空気を取り入れて、浄化した後に室内に取り入れたとしても、浄化後の空気に微量の放射性物質が含まれる可能性は否定できない。長期に渡る避難を余儀なくされる場合は、微量の放射性物質がシェルター内に蓄積されて避難環境が悪化する一因となりうる。さらに、避難者の活動によってシェルター室内に浮遊物質が充満して室内環境が悪化することも懸念される。

上述した通り、空気浄化装置で屋外空気を浄化して単に室内に取り込むことのみで、シェルター内部の良好な環境は維持できないと考えられる。

本発明は、これらの問題点に着目してなされたものであり、長期に渡り室内空気を良好な状態に維持できて、しかも構造が簡単で大きな設置スペースを要さない空気浄化装置、および空気浄化システムを提供するものである。

上記課題を解決するための発明は、空気浄化装置であって、第１開口部と、スロート部と、第２開口部とを有するベンチュリー管と、屋外空気を室内に取り入れるための吸気装置と、空気を浄化するためのフィルター部と、室内空気を第１開口部から、スロート部を経由して第２開口部の方向に向かって送風する送風装置と、を備え、吸気装置は、スロート部に接続し、スロート部に導入された屋外空気および室内空気はフィルター部を通過して室内に放出されることを特徴とする。

この構成によれば、送風装置を動作したとき第１開口部に取り込まれた室内空気は、スロート部を経由して第２開口部に送風される。送風される過程で、スロート部で風速が増加するとともに気圧が低下する。一方、屋外空気は、吸気装置を経由して気圧が低下したスロート部に吸い込まれて、第１開口部に取り込まれた室内空気とともに、第２開口部に向かって送風される。開口部に取り込まれた室内空気、およびスロート部に吸い込まれた屋外空気の双方はフィルター部を通過することで浄化される。このように、空気浄化装置は室内の二酸化炭素濃度を屋外空気と同等に維持することができるとともに、室内の空気を浄化することができる。

好ましくは、フィルター部は、送風装置を介して第２開口部に接続することを特徴とする。

この構成によれば、フィルター部は、送風装置を介して第２開口部に接続するので、第２開口部を通過する屋外空気および室内空気を、直接にフィルター部を通過させることができる。

好ましくは、送風装置は、ファンの外周を覆う覆い枠を有し、第２開口部は、覆い枠に接続することを特徴とする。

この構成によれば、送風装置は、ファンの外周を覆う覆い枠を有し、第２開口部は、覆い枠に接続するので、第２開口部を通過する屋外空気および室内空気は、フィルター部を通過することなく、室内に放出されることはない。室内空気は第１開口部からのみ取り込むので送風装置の効率的な送風が可能となる。

好ましくは、フィルター部は、少なくとも放射性物質を除去する性能を具備するフィルターを有することを特徴とする。

この構成によれば、フィルター部は、少なくとも放射性物質を除去する性能を具備するフィルターを有するので、放射性物質が拡散している屋外空気を浄化できる。

好ましくは、吸気装置は、屋外空気の流入を抑制するための吸気弁が設けられることを特徴とする。

この構成によれば、吸気装置は、屋外空気の流入を抑制するための吸気弁が設けられるので、吸気弁を状況に応じて適宜に調整することで、適量となる外気を室内に導入できる。また、送風装置の非作動時に、屋外空気がスロート部と第１開口部を経由してフィルター部を経ずに室内に流入するのを防ぐことができる。

上記課題を解決するための他の態様の発明は、空気浄化システムであって、上述した空気浄化装置と、室内空気を屋外に排出するための排気装置と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、屋外空気を室内に取り込んで浄化する空気浄化装置と、室内空気を排出する排気装置を備えるので、室内の気圧を所定値に維持できる。また、空気浄化装置は室内に取り込んだ屋外空気および、室内空気の双方を浄化するので、安定的な空気浄化が維持できる。

好ましくは、排気装置は、室内空気の排出を抑制するための排気弁が設けられることを特徴とする。

この構成によれば、排気装置は、室内空気の排出を抑制するための排気弁が設けられるので、排気弁を操作することで、状況に応じて、適宜・適切に室内の気圧を調整できる。また、室内が屋外より十分高圧でない場合に、屋外から室内への空気の流入を防ぐことができる。

空気浄化システムの配置を模式的に表した図である。 空気浄化装置の部分断面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図１のＢ－Ｂ断面図である。 吸気装置の部分断面図である。 排気装置の部分断面図である。

以下、図１～５を参照して本発明の空気浄化システムの実施形態を詳述する。

図１に示す通り、空気浄化システム１００は、屋外空気ＯＡを取り込んで浄化した後に室内１１０に送風する空気浄化装置１、および室内空気ＩＡを屋外１２０に排出する排気装置５０で構成されている。本実施形態で例示する空気浄化システム１００は、地下シェルターの室内空気ＩＡを清浄な状態に維持する装置である。具体的には自然災害や、戦争災害で汚染された外気を室内１１０に取り込んで浄化した後に室内１１０に送風すると同時に、室内空気ＩＡを屋外１２０に放出するシステムであるが、これに限るものではない。例えば、地上に設置されるシェルターに設置してもよい。さらに、一般の家屋、工場建屋、クリーンルーム等に設置してもよい。また、単に外気を取り込んで、室内環境の向上を図る目的で使用してもよい。

空気浄化装置１は、ベンチュリー管１０、吸気装置２０、フィルター部３０、および送風装置４０を備えている。ベンチュリー管１０は、地下シェルターに設置されている。ベンチュリー管１０は、第１開口部１１、スロート部１３、および第２開口部１２を有している。第１開口部１１、第２開口部１２はスロート部１３を挟んで対向して設けられており、スロート部１３の方向に向かって開口断面が絞りこまれ、スロート部１３の端部に接続している。

フィルター部３０は、送風装置４０を介して第２開口部１２に接続しているが、これに限るものではない。例えば、フィルター部３０を第２開口部１２に直接接続し、送風装置４０を第１開口部１１に直接接続してもよい。

吸気装置２０は、円管形状の吸気管２２の一端がスロート部１３に接続するとともに、他端がシェルターの天井１５１から突出している。天井１５１から突出した部分は吸気カバー２３で覆われている。吸気カバー２３は、屋外空気ＯＡを取り込むための通気孔２３ａが設けられている。また、吸気管２２の中間部には空気の流入・流出を抑制するための吸気弁２１が取り付けられている。

排気装置５０は、円管形状の排気管５２の一端がシェルターの室内１１０に位置するとともに、他端がシェルターの天井１５１から突出している。天井１５１から突出した部分は排気カバー５３でおおわれている。排気カバー５３は、室内空気ＩＡを排出するための通気孔５３ａが設けられている。また、排気管５２の中間部には空気の流入・流出を抑制するための排気弁５１が取り付けられている。

送風装置４０を動作すると、室内空気ＩＡは第１開口部１１に取り込まれ、スロート部１３を経由して第２開口部１２に流入していく。室内空気ＩＡがスロート部１３に流入する過程で流入速度が増加して、同時に圧力が低下する。このスロート部１３の圧力低下によって、屋外１２０の気圧はスロート部１３の気圧よりも高くなる。この気圧差により、屋外空気ＯＡはスロート部１３に流入して、第１開口部１１から取り込まれた室内空気ＩＡと混じりあう。

室内空気ＩＡと混じりあった屋外空気ＯＡはフィルター部３０を通過して室内１１０に送風される過程で、浄化される。すなわち、送風装置４０を動作することで、室内空気ＩＡ、屋外空気ＯＡを同時に浄化できる。

屋外空気ＯＡが室内１１０に取り込まれることで、室内１１０の気圧が上昇し、屋外１２０の気圧よりも高い状態となる。この気圧差によって、室内空気ＩＡは排出装置を経由して屋外１２０に排出される。これにより、室内１１０の気圧を所定値に維持できる。

図２、３に示す通り、第１開口部１１は矩形であり、先端部にプレフィルター３５が取り付けられている。プレフィルター３５は、粗い粉塵をあらかじめ除去するためのものである。

図２、４に示す通り、第２開口部１２は矩形であり、先端部に送風装置４０が取り付けられている。また送風装置４０の先端面にフィルター部３０が取り付けられている。

本実施形態において、送風装置４０に用いる送風機として、プロペラ型ファン送風機を例示しているが、これに限るものではない。例えば、ターボファン送風機であってもよい。

送風装置４０は、ファン４５の外周部が覆い枠４１で覆われている。送風装置４０のモータ４６は覆い枠４１に接続する支持部４３によって支持されている。覆い枠４１の外縁は、第２開口部１２の外縁と同形であって、第２開口部１２の外縁に接続している。また、フィルター３１を収容するための外枠３２とも同形であって、外枠３２の外縁に接続している。このような構成とすることで、第１開口部１１から取り入れられた室内空気ＩＡ、および吸気装置２０から取り入れられた屋外空気ＯＡは、ベンチュリー管１０を通過した後、外部に漏れることなくフィルター３１を通過する。

本実施形態で例示するフィルターは、ＨＥＰＡフィルターであるが、これに限るものではない。例えば、活性炭素繊維フィルターを用いてもよいし、ＨＥＰＡフィルターと活性炭素繊維フィルターを重層して用いてもよい。フィルターの種類は、外気の汚染の程度を想定したうえで、適宜に定めればよい。

図５に示す通り、吸気管２２の先端部はシェルターの天井１５１から上方に突出しており、開口端に異物の侵入防止を目的とするメッシュ２５が取り付けられている。突出した部分の吸気管２２の外周は風雨の影響を回避するために、吸気カバー２３で覆われている。吸気カバー２３は、有天井の円筒であり、吸気管２２の上方および側方を覆っている。また、吸気カバー２３の側面は、通気孔２３ａが設けられている。通気孔２３ａから流入する屋外空気ＯＡは、吸気管２２を経由して室内１１０に流入する。また、吸気カバー２３を設けることで、吸気管２２からの雨水の侵入を防止することができる。

図６に示す通り、排気管５２の先端部はシェルターの天井１５１から上方に突出しており、開口端に異物の侵入防止を目的とするメッシュ５５が取り付けられている。突出した部分の排気管５２の外周は風雨の影響を回避するために、排気カバー５３で覆われている。排気カバー５３は、有天井の円筒であり、排気管５２の上方および側方を覆っている。また、排気カバー５３の側面は、通気孔５３ａが設けられている。排気管５２から排出された空気は、通気孔５３ａを経由して屋外１２０に排出される。また、排気カバー５３を設けることで、排気管５２からの雨水の侵入を防止することができる。

屋外１２０の空気が放射性物質で汚染されたとき、室内１１０の空気が浄化された状態を保つための、空気浄化システム１００の操作手順の一例について説明する。

屋外１２０が放射性物質で汚染されることが予見されるとき、例えば周辺で核爆弾の被弾が予測されるとき、排気弁５１を閉じるとともに、吸気弁２１を開放し、送風装置４０を動作する。これにより屋外空気ＯＡが強制的に室内１１０に取り込まれ、室内１１０は屋外１２０に比べて気圧の高い状態を保ち得る。室内１１０の気圧が所定値に達したとき吸気弁２１を閉じる。吸気弁２１を閉じることで、屋外空気ＯＡが室内１１０に取り込まれることはない。この状態で、仮に屋外１２０が放射性物質で汚染されたとしても、室内１１０と屋外１２０の気圧差によって放射性物質が室内１１０に侵入することはない。一方、室内空気ＩＡは第１開口部１１から取り込まれて、フィルター部３０を経由して再び室内１１０に送風されることで、浄化される。

周辺での核爆弾の被弾後、室内１１０の二酸化炭素濃度が上昇して、換気が必要であると判断されるとき、吸気弁２１、および排気弁５１を開放する。これにより、屋外空気ＯＡは吸気装置２０から取り入れられて、フィルター部３０を経由することで浄化されて室内１１０に取り込まれる。一方、室内１１０に滞留していた空気は排気装置５０を経由して屋外１２０に排出される。

本実施形態は例示であり、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で改変できることは勿論である。例えば、上述した、操作手順はあくまでも一例であり、状況に応じて適宜変更してもよい。また、排気弁、吸気弁は、完全に閉鎖、あるいは全開である必要はなく状況に応じて適宜調整すればよい。

本発明に係る空気浄化装置は、シェルターから一般の家屋に至るまで幅広く適用できる。また、屋外空気を浄化しながら室内に取り込むと同時に室内空気の浄化も行うことで、アレルギーの原因となる花粉除去効果も期待できることから産業上の利用可能性は大である。

１ ：空気浄化装置
１０ ：ベンチュリー管
１１ ：第１開口部
１２ ：第２開口部
１３ ：スロート部
２０ ：吸気装置
２１ ：吸気弁
３０ ：フィルター部
３１ ：フィルター
４０ ：送風装置
４１ ：覆い枠
４５ ：ファン
５０ ：排気装置
５１ ：排気弁
１００ ：空気浄化システム
１１０ ：室内
１２０ ：屋外
ＩＡ ：室内空気
ＯＡ ：屋外空気

Claims (6)

1. 第１開口部と、スロート部と、第２開口部とを有するベンチュリー管と、
   屋外空気を室内に取り入れるための吸気装置と、
   空気を浄化するとともに放射性物質を除去するためのフィルター部と、
   室内空気を前記第１開口部から、前記スロート部を経由して前記第２開口部の方向に向かって送風する送風装置と、を備え、
   前記吸気装置は、前記スロート部に接続し、
   前記フィルター部は、前記第１開口部に取り付けられるプレフィルターと、前記第２開口部に取り付けられる放射性物質を除去する性能を具備するフィルターとを有し、
   室内空気は前記プレフィルターを経由して前記スロート部に導入され、前記スロート部に導入された屋外空気および室内空気は前記フィルターを通過して室内に放出されることを特徴とする空気浄化装置。
2. 前記フィルターは、前記送風装置を介して前記第２開口部に接続することを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
3. 前記送風装置は、ファンの外周を覆う覆い枠を有し、前記第２開口部は、前記覆い枠に接続することを特徴とする請求項２に記載の空気浄化装置。
4. 前記吸気装置は、屋外空気の流入を抑制するための吸気弁が設けられることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の空気浄化装置と、室内空気を屋外に排出するための排気装置と、を備えることを特徴とする空気浄化システム。
6. 前記排気装置は、室内空気の排出を抑制するための排気弁が設けられることを特徴とする請求項５に記載の空気浄化システム。

Images