JPH05500926A - 衛生的閉鎖環境を与える空気制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 衛生的閉鎖環境を与える空気制御システム発明の背景 本発明は、閉鎖構造体における人間の生活、作業、旅行または他の余暇時間のた めの衛生的な閉鎖環境を与える環境制御システムに関するものである。この環境 制御システムは、人間が極端な温度、望ましくない湿度レベル、汚染された空気 、気圧の突然変化、並びに住民の健康および安住に悪影響のある他の条件を回避 することを可能にする。

多くの人間は生活し、作業し、旅行し、さらに余暇活動を行なう健康的な制御環 境を望み或いは必要とする。これは老人およびたとえばアレルギー、呼吸問題、 循環器問題、関節炎もしくはリューマチのような健康問題を有する人に当てはま る。たとえばザ・コロンビア・ユニバージティー・カレッジ・オブ・フィジシャ ンス・アンド・サージオンス・コンプリート・ホーム・メジカル・ガイド、ドナ ルドＦ、タプレー医学博士編（１９８８）に認められるように、屋内の空気汚染 物はオゾン、炭化酸化物、窒素酸化物、ホルムアルデヒドおよびエアロゾル噴射 剤を包含し、これらは全て健康問題を生ぜしめることが判明している。多くの人 間がアレルギーから経験する問題も周知されている。ｒ１９９０年５月９日、Ｕ ＳＡツデイの第１Ａ頁に見られる「現在は罹患者にとって極めて希望の持てる時 である」と題する「表紙記事」は、この種の問題およびそれを回避し或いは解消 するためになされた努力につき記載している。

閉鎖構造体内の空気の温度および湿度を制御すると共に機械的もしくは電子的フ ィルタを設けて空気から花粉および微粒子を除去することが一般的な慣例である 。しかしながら、空気中には他の不純物もしばしば見られる。たとえば、千ャー ルスＪ、ウニシュラ−、ヘレンＣ，シールドおよびダッタ■、ノイクによりザ・ ジャーナル・オブ・ザ・エアー・アンド・ウェイスト・マネージメント・アラシ エーション、第３９巻、第１２号、１９８９年１２月、第１５６２〜１５６８頁 に「インドア・オゾン・エクスポージャ」の論文で報告されたように、多くの人 間に対し屋内オゾン露出（すなわち濃度Ｘ露出時間）は屋外オゾン露出よりも大 であると研究は示している。窒素酸化物の望ましくないレベルも、しばしば建造 物および他の閉鎖構造体の内部で遭遇する。したがって、これらおよび他の汚染 形態物を空気から減少させ或いは制御することが望ましい。

さらに、この種の湿度制御は一般に、種々異なる温度に関し長時間にわたって最 適な湿度レベルを与えていない。医学的経験が示す所では、たとえば関節炎に罹 患した患者の大多数は、約３５〜約５５％の範囲の湿度レベルを有する大気中に 長時間にわたり留まることができれば不快感がより少なくなる。

発明の要点 本発明は、各種の構造体に一体化するのに適した環境制御システムである。１例 として本発明の環境制御システムは、産業構造物、すなわち事務建造物として或 いは住居建造物、すなわち１家族住居またはアパート建造物としての用途を含む 多くの用途を持った建造物に一体化することができる。建造物はセットとして外 壁と屋根とを備え、外側の建造物外辺部を形成すると共に建造物の外部および内 部を規定する。外壁は、人間を建造物に対し出入させうる少なくとも１個の通路 開口部を有する。内部には内壁および／または１個もしくはそれ以上の床を設け て、建造物がマルチユニットおよび／または多層式の建造物を構成することもで きる。他の例として、環境制御システムをたとえば遠洋定期船、バス、鉄道客車 、自動車またはトラックのような乗物に組込むこともできる。

環境制御システムは健康的な閉鎖環境を確保する。好ましくは環境制御システム は、閉鎖構造体内の温度および湿度を制御しうると共に閉鎖構造体の内部を加圧 しうる加熱用、通気用および空調用ユニットと空気清浄システムとを備える。

空気清浄システムは空気供給ファンと計測装置と各種のフィルタとを備えて、空 気流から汚染物を捕獲し、吸着し或いは付着させる。空気清浄システムは０．１ ２μｍ程度に小さいたとえば粉塵、細菌、黴、花粉、植物胞子、肺損傷性粒子、 酵母細胞および多くのウィルスを含む粒子の約９９．９％程度を空気から清浄す る能力を有する。さらに、これはたとえば窒素酸化物、オゾンを含む酸化性物質 、二酸化硫黄のような有害ガスおよびたとえばホルムアルデヒドのような化学ヒ ユームをも抑制する。

空気清浄システムは、空気をフィルタユニット中に圧入してフィルタユニットに より生じた静圧を克服するのに充分な能力を持ったファンを備える。プレフィル タユニットを設けて、汚染物の実質的部分を占める大型微粒子を除去する。一般 にプレフィルタはパッドの形態の繊維質材料で形成され、粉塵を集めた際に廃棄 して交換することができる。適するプレフィルタユニットはアメリカンφエア。

フィルタ・カンパニー社から入手することができる。

中動率（５０〜９０％）のフィルタメジア装置を設け、これは好ましくは拡大表 面型であって空気ができるだけ媒体と大きく接触するようにする。各種の粉塵吸 収材を使用することができる。適するこの種のフィルタ装置はファール・カンパ ニー社から入手することができる。薬剤および／または活性炭フィルタ装置を中 動率フィルタメジア装置の下流に設ける。

このフィルタ装置は化学収着フィルタ媒体を利用する。空気がこのフィルタ装置 を通過する際、気相の空気精製と洗浄との組合せにより不純物を吸着しかっ／ま たは吸収して空気品質を向上させる。適する薬剤／活性炭フィルタ装置はブラフ イル・インコーポレーション社から入手することができる。

０．１２μω程度に小さい微視的粒子を空気流から捕獲するには、高効率の微粒 子空気（ＨＥ　Ｐ　Ａ）フィルタ装置を薬剤／活性炭フィルタ装置の下流に装着 する。ＨＥＰＡフィルタ装置は、サブミクロンガラス繊維紙よりなるディープ・ スペース・フォールドの拡大表面積構成で作成される。適するＨＥＰＡフィルタ 装置はケンブリッジ・フィルタ・カンパニー社から入手することができる。

所望ならば、電子空気フィルタ装置も設けることができる。

電気集塵を用いることにより、このフィルタ装置は微視的微粒子を除去する。電 子フィルタ装置はイオン化セクションと収集板セクションとで構成される。電子 フィルタ装置の頻繁な清浄が望ましく、これはセルを除去したり或いは内蔵型洗 浄システムにより行なうことができる。

空気品質測定ユニットは、システムから流出する空気の清浄度をたとえば光電式 に監視する。この濾過システムで可能な最大の効率を維持するには圧力低下測定 装置を各種のフィルタ装置に対し装着して、特定フィルタ装置の部品を清浄しお よび／または交換する必要性をユニットに対する正常よりも高い圧力低下から決 定しうるようにする。

図面の簡単な説明 以下、添付図面を特に参照して本発明のこれらおよび他の特徴および利点を一層 詳細に説明し、同じ部品は同じ参照符号を有する。

第１図は本発明による環境制御システムを一体化した建造物の斜視図であり、 第２図は第１図の建造物の２−２線断面図であり、第３図は本発明による環境制 御システムの好適実施例のブロック図であり、 第４図は本発明による第３図の環境制御システムの内部に使用するのに適した空 気清浄システムのブロック図であり、第５図は本発明による環境制御システムを 一体化した自動車の斜視図であり、 第６図は本発明による環境制御システムを一体化した遠洋定期船の斜視図であり 、 第７図は本発明による環境制御システムを一体化した飛行機の斜視図である。

好適実施例の詳細な説明 第１図は、本発明による環境制御システムを一体化した建造物１０を示している 。例として、建造物１０はアパート建造物、産業建造物または専業もしくは事務 建造物とすることができる。第１図および第２図に見られるように、建造物１０ はセットとして外壁１２を備え、外側の建造物外辺部を形成すると共に建造物の 外部を規定する。慣用の設計とじつる実質的に剛性の屋根１８を外壁１２によっ て支持し、外壁と連携して建造物の内部を規定する。多数の床２０を、建造物１ ０の内部に異なる垂直レベルで設けることができる。第２図における建造物１０ の４階で示したように、各床には数個の壁２２を設けて、床２０と壁部２２とが 多層のマルチユニット建造物として建造物を規定するようにする。或いは建造物 １０は１階式建造物もしくは単一ユニット建造物またはその両者とすることもで きる。多数の窓２４を建造物の各床２０における外壁１２に設けることができる 。人間の入口２８を１階レベルの外壁１２の１つに設けて、人間が建造物１０に 出入しうるようにする。所望ならば、乗物入口３０もたとえば地下レベルのガレ ージ３２に設けることができる。

第２図は、１つの外壁１２に隣接して建造物１０の数個の床２０に到達しうる垂 直移動するエレベータ３４を示している。エレベータ３４は、屋根１８における ペンハウス３８内の装置に接続するケーブル線３６によって懸垂されかつ制御さ れる。勿論、エレベータシステムは建造物内部のより中央に位置せしめることも でき、たとえば液圧ジヤツキ式のような他の種類のエレベータも所望に応じ利用 することができる。

第３図は、たとえば建造物１０のような構造体に一体化するのに適した本発明の 好適実施例による環境制御システムのブロック図である。気圧センサ４０は建造 物１０の外部の包囲大気圧を検知して、制御装置４２に対しその大気圧を表示す る。建造物の加熱用、通気用および空調用システムのための慣用のファンとしう る加圧装置４４は、制御装置４２により制御されて建造物１０内の空気圧力を所 望レベルに維持する。所望ならば、米国特許第４．６０８．７８５号（その開示 を参考のためここに引用する）に開示されたように、内部の空気圧力を外部の包 囲大気圧より若干高く維持することもできる。

加熱および空調ユニット４６は湿度制御器４７および空清浄器４８を介し加圧装 置４４に接続される。Ｈ／ＡＣユニット４６により温度が制御されかつ必要に応 じ湿度制御器４７により約３５〜約５５％の範囲内に湿分含有量が制御された空 気を空気清浄器４８により清浄して不純物の約９９．９％程度を空気から除去し 、このように処理された空気を次いで加圧装置４４に供給する。制御器４２は加 圧装置４４を制御して、建造物１０内の空気圧力を包囲大気圧より若干高く維持 する一方、加熱用および／または冷却用空気を建造物１０の内部に分配する。好 ましくは、窓２４を閉鎖することにより圧力差を維持する。しかしながら、建造 物１０は気密でないため、建造物の内部と包囲大気圧との間の空気圧力差は建造 物からこの建造物の外部への実質的に連続した空気の流れをもたらす。これは建 造物中への花粉または他の汚染物の流入を阻止する。

建造物１０の内部と包囲大気圧との間の圧力差を維持するには、１個もしくはそ れ以上の空気ロックを設ける。この目的で、建造物１０への入口２８は第１セツ トのドア５０と第２セツトのドア５２とを備えることができる。所望ならば、こ れらセットのドア５０．５２の一方もしくは両者は回転ドアとすることができる 。或いは所望ならばエレベータ３４の内部を米国特許第４．６３７．１７６号（ その開示を参考のためここに引用する）に示したように空気ロックとして作用さ せることもできる。その場合、エレベータ３４内部の圧力をエレベータが地下レ ベル３２から離れる際に大気圧より高く上昇させると共に、エレベータ３４が地 下レベル３２に戻る際に大気圧に近く戻すことができる。駐車用ガレージおよび ／または他の地下レベル３２における施設は、所望ならば包囲大気圧にすること ができる。

第４図は、本発明の環境制御システム内に空気清浄器４８として使用するのに適 した空気清浄システムを示すブロック図である。ファン６０は空気を入口６２か らプレフィルタユニット６６中に圧入する。プレフィルタユニットはより大きい 微粒子を空気から除去すると共に、この空気を拡大表面型空気フィルタである中 動率の空気フィルタ装置６８まで移送して、空気をできるだけフィルタ媒体の表 面と大きく接触させる。フィルタ装置６８がら空気は薬剤および活性炭フィルタ 装置７０まで移送され、ここでさらに不純物が除去される。

次いで空気は高効率の微粒子空気フィルタ装置７２を通過し、ここで微視的粒子 が捕獲される。所望ならば、次いで空気を電子空気フィルタ装置７４に通過させ 、ここでさらに微視的微粒子（たとえば花粉）を電気集塵により除去することも できる。高効率の微粒子空気フィルタ装置７２から、或いは使用する場合には電 子空気フィルタ装置７４から処理空気は出ロア８を介し加圧装置４４まで移送さ れる。計測ユニット７６は放出空気の清浄度を監視する。フィルタ装置６６．６ ８．７０．７２および７４の順次の組合せは不純物の約９９．９％程度を空気か ら除去して、本発明の環境制御された建造物に適する空気を流出させる。

好ましくは空気圧力測定装置６４を各フィルタ装置６６〜７４の各側に設けて、 第４図に示したようにフィルタユニットから出入する空気圧力を表示する。これ らの表示を監視すると共に、各フィルタ装置に対する圧力低下をユニット８０に よって表示する。フィルタ装置に対する圧力低下が所定量を越えた際、この装置 内の各部品を所要に応じ清浄し或いは交換することができる。

第３図の環境制御システムは、建造物以外の構造体の内部における環境を制御す べく使用することができる。たとえば環境制御システムを用いて、たとえば第５ 図に示したバス８０のような自動車、たとえば第６図に示した遠洋定期船８２の ようなボートもしくは船舶または第゛１図に示したような飛行機８４或いは他の 任意の構造体における環境を制御することもできる。

以上好適実施例につき本発明を説明したが、本発明の範囲内において多くの設計 変更も可能である。

要約書 環境制御システムは、閉鎖構造体（１０）内における人間の生活、作業、旅行ま たは余暇時間を過ごすため構造体（１０）内に衛生的環境を与える。環境制御シ ステムは構造体（１０）内の空気の温度および湿度を制御すると共に構造体（１ ０）の内部を加圧するための加熱、通気および空調ユニット（４６）と、空気清 浄システムとを備えることができる。好ましくは、空気清浄システムは大きい微 粒子を除去するためのプレフィルタユニット（６６）と、小さい微粒子を捕獲す るための中動率の拡大表面型フィルタ装置（６８）と、気相空気の精製および洗 浄を行なうための薬品および／または活性炭フィルタ装置（７０）と、高効率の 微粒子空気フィルタ装置（７２）とを備える。所望ならば、電子空気フィルタ装 置（７４）をも備えることができる。空気品質測定装置（７６）は、このシステ ムから流出する空気の清浄度を監視する。圧力測定装置（６４）を各フィルタユ ニット（６６〜７４）に対し装着して、特定フィルタユニットを清浄し或いは交 換する必要性をユニットに対する正常より高い圧力低下から決定することができ る。

国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．外側の建造物外辺部を規定する共に人間が通過するための少なくとも１個の 窓割を有する外壁と；前記外壁により支持されると共にこれと連携して建造物の 外部および内部を規定する屋根と； 前記建造物の内部における環境を制御する環境制御システムと からなり、前記環境制御システムは前記空気制御システム中へ引込まれた空気の 温度を制御するための空気入口を有する加熱および空調ユニットと；前記空気制 御システム内の空気の湿度を制御するための前記加熱および空調ユニットに接続 された入口を有する湿度制御ユニットと；空気を前記環境制御システムから前記 建造物内部に圧入するための空気ブロワーと；前記湿度制御ユニットに接続され た入口および前記ブロワーに接続された出口を有する空気濾過システムとを備え 、前記空気濾過システムは通過する空気から微粒子および不純物を除去するため 前記湿度制御ユニットからの空気を順次に通過させうるよう接続した複数の異な る空気濾過装置と、複数の空気圧力検知手段とを備え、１個の空気圧力検知手段 を前記空気濾過装置の各側に設けて前記各空気濾過装置の各側における空気圧力 を検知し、さらに前記空気圧力検知手段に連結されて前記各空気濾過装置の圧力 低下を表示する手段を備えることを特徴とする環境制御された建造物。
2. ２．前記複数の空気濾過装置が： 前記湿度制御ユニットに接続された入口を備えて、そこから放出される空気から 大きい微粒子を濾過するプレフィルタユニットと； 前記プレフィルタユニットに接続された入口を備えて、そこから放出される空気 から小さい微粒子を除去する中効率の拡大表面空気フィルタ装置と； 前記拡大表面空気フィルタ装置に接続された入口を備えて、そこから放出される 空気から不純物を吸着する化学空気フィルタ装置と； 前記化学空気フィルタ装置に接続された入口を備えて、そこから放出される空気 から微視的微粒子を除去する高効率の微粒子空気フィルタ装置と を備える請求の範囲第１項に記載の建造物。
3. ３．前記複数の空気濾過装置が、前記高効率の微粒子空気フィルタ装置に接続さ れた入口を備えて、そこから放出される空気から微視的微粒子を電気集塵する電 子空気フィルタ装置をさらに備える請求の範囲第２項に記載の建造物。
4. ４．前記ブロワーが、前記空気濾過システムから放出される空気を加圧すると共 に加圧空気を実質的に不純物のない空気として前記建造物内部に供給する空気加 圧システムを備える請求の範囲第１項に記載の建造物。
5. ５．前記建造物の外部における包囲大気圧を検知する圧力検知手段と； 前記建造物の内部における空気圧力を前記建造物の外部における包囲大気圧に対 し所定の関係に維持するよう前記空気加圧システムを制御する圧力制御手段とを さらに備える請求の範囲第４項に記載の建造物。
6. ６．前記少なくとも１個の窓割と連携して、前記建造物の内部から空気圧力を実 質的に損失することなく人間を前記建造物の内部に出入させうる空気ロック手段 をさらに備える請求の範囲第４項に記載の建造物。
7. ７．空気入口を有して環境制御システム中に引込まれた空気の温度を制御する加 熱および空調ユニットと；前記環境制御システムからの空気を閉鎖構造体の内部 に圧入する空気ブロワーと； 前記加熱および空調ユニットに連結された入口と前記ブロワーに接続された出口 とを有する空気濾過システムとからなり、前記空気濾過システムは通過する空気 から不純物を除去するため前記加熱および空調ユニットからの空気を順次に通過 させうるよう接続した複数の異なる空気濾過装置と、複数の空気圧力検知手段と を備え、１個の空気圧力検知手段を前記各空気濾過装置の各側に設けて前記各空 気濾過装置の各側における空気圧力を検知し、さらに前記空気圧力検知手段に連 結されて前記各空気濾過装置の圧力低下を表示する手段を備えることを特徴とす る閉鎖構造体用の環境制御システム。
8. ８．前記複数の空気濾過装置が： 前記湿度制御ユニットに接続された入口を備えて、そこから放出される空気から 大きい微粒子を濾過するプレフィルタユニットと： 前記プレフィルタユニットに接続された入口を備えて、そこから放出される空気 から小さい微粒子を除去する中効率の拡大表面空気フィルタ装置と； 前記拡大表面空気フィルタ装置に接続された入口を備えて、そこから放出される 空気から不純物を吸着する化学空気フィルタ装置と； 前記化学空気フィルタ装置に接続された入口を備えて、そこから放出される空気 から微視的微粒子を除去する高効率の微粒子空気フィルタ装置と を備える請求の範囲第７項に記載の環境制御システム。
9. ９．前記複数の空気フィルタ装置が、前記高効率の微粒子空気フィルタ装置に接 続された入口を備えて、そこから放出される空気から微視的微粒子を電気集塵す る電子空気フィルタ装置をさらに備える請求の範囲第８項に記載の環境制御シス テム。
10. １０．前記加熱および空調ユニットに接続された入口と前記空気濾過システムの 入口に接続された出口とを備えて、前記環境制御システムから放出された空気の 湿度を制御する湿度制御ユニットをさらに備える請求の範囲第７項に記載の環境 制御システム。
11. １１．閉鎖構造体と；前記ブロワーを前記構造体の内部に連結して前記環境制御 システムからの空気を前記構造体の内部に放出する手段とをさらに備える請求の 範囲第７項に記載の環境制御システム。
12. １２．前記構造体が建造物である請求の範囲第１１項に記載の環境制御システム 。
13. １３．前記構造体が乗物である請求の範囲第１１項に記載の環境制御システム。
14. １４．前記乗物が遠洋定期船である請求の範囲第１３項に記載の環境制御システ ム。
15. １５．前記乗物が飛行機である請求の範囲第１３項に記載の環境制御システム。
16. １６．前記乗物が自動車である請求の範囲第１３項に記載の環境制御システム。
17. １７．前記自動車がバスである請求の範囲第１６項に記載の環境制御システム。
18. １８．前記ブロワーが、前記空気濾過システムから放出された空気を加圧すると 共に加圧空気を実質的に微粒子および不純物のない空気として前記構造体の内部 に供給する空気加圧システムを備える請求の請求の範囲第１１項に記載の環境制 御システム。
19. １９．内部に引込まれた空気から大きい微粒子を濾過するための入口を備えたプ レフィルタ装置と；前記プレフィルタ装置に接続された入口を備えて、そこから 放出される空気から小さい微粒子を除去する中効率の拡大表面空気フィルタ装置 と； 前記拡大表面空気フィルタ装置に接続された入口を備えて、そこから放出される 空気から不純物を吸着する化学空気フィルタ装置と； 前記化学空気フィルタ装置に接続された入口を備えて、そこから放出される空気 から微視的微粒子を除去する高効率の微粒子空気フィルタ装置と； 前記各空気フィルタ装置の各側における１個の空気圧力検知手段が前記各空気フ ィルタ装置の各側における空気圧力を検知する複数の空気圧力検知手段と；前記 空気圧力検知手段に連結されて前記各空気フィルタ装置の圧力低下を表示する手 段と からなることを特徴とする環境制御システム用の空気濾過システム。
20. ２０．前記高効率の微粒子空気フィルタ装置に接続された入口を備えて、そこか ら放出される空気から微視的微粒子を電気集塵する電子空気フィルタ装置をさら に備える請求の請求の範囲第１９項に記載のシステム。