JP2554155B2 - 室内空気の浄化装置 - Google Patents

室内空気の浄化装置

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JP2554155B2 JP64000255A JP25589A JP2554155B2 JP 2554155 B2 JP2554155 B2 JP 2554155B2 JP 64000255 A JP64000255 A JP 64000255A JP 25589 A JP25589 A JP 25589A JP 2554155 B2 JP2554155 B2 JP 2554155B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、室内の空気浄化により快適な居住環境を得
るための室内空気の浄化装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の室内空気の浄化機は、フィルターにより、空気
中の塵芥,バクテリヤ,煙等を吸着していたが、人間,
動物の呼吸作用で生成する二酸化炭素(以後CO2と記
す)、石油ストーブ等より発生する一酸化炭素(以後CO
と記す)等の除去は不可能であった。
また、従来、吸着剤を用いた酸素富化器を使用して室
内空気の酸素濃度を高める方法であって、室外からの
大気空気を酸素富化器に取入れること、酸素富化器か
らの窒素富化空気を室外へ放出すること、酸素富化器
からの酸素富化空気を室内に導入すること、及びその
導入された酸素富化空気を別の空気の流れと混合して少
なくとも0.1m/秒の風速をもって室内へ解放せしめるこ
とを特徴とするものが、特開昭57−144019号として提案
されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の室内空気の浄化機は、上記のように、空気中の
約0.3μm以上のじんあいをフィルターで除去すること
により、タバコの煙、バクテリア,カビ,花粉,じんあ
い,ダニ,臭気等を減じて、室内を浄化するものであ
る。
しかし乍ら、この空気浄化機では、室内に居住する人
やペット等の呼吸作用および化石燃料暖房器具より発生
するCO2の増加及びO2の減少、これに伴なうN2の相対的
増加をコントロールすることができず、またCO,CO2,SO2
等の有害成分を除去できないため、特に密閉状態に近い
室内では、度々換気が必要である。
更に、前述した特開昭57−144019号によれば、室内空
気の酸素濃度は高め得るが、CO,CO2,亜硫酸ガス(以後,
SO2と記す)等の有害成分の室外への排出が積極的に行
なわれないため、時間と共にこれらの有害成分が蓄積増
加される欠点があり、特に密閉状態に近い室内では、度
々換気が必要である。
この結果、外部から、多量の空気が侵入するため、冷
暖房の効果も減少し冷暖房エネルギーがより多く必要と
なる。
本発明は、上記の従来の空気浄化機及び酸素富化装置
を用いた空気浄化装置の欠点を解消した室内空気の浄化
装置を提供しようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
そこで本発明は、室内の雰囲気における酸素濃度を全
体に亘って均一に高めると共に、有害成分を室外に排出
し得る簡単で、安全であり衛生的でしかも経済的な装置
を開発したものである。すなわち、本発明は、湿分,窒
素及びCO,CO2,SO2等の有害成分の吸着を行なう圧力スイ
ング式ガス分離装置と、室内から空気をフィルタを介し
て同圧力スイング式ガス分離装置へ取り入れる手段と、
同圧力スイング式ガス分離装置で吸着された湿分,窒素
及び有害成分を室外へ放出する手段と、残りのO2濃度が
高い成分を室内の別の空気の流れと混合して室内へ還流
せしめる手段と、室内空気のCO,CO2及びO2の濃度センサ
の計測値によって圧力スイング式ガス分離装置のサイク
ルタイム及び循環ポンプ、空気ブロワ、真空ポンプの風
量の調節を行うコントローラとを具えたことを特徴とす
る室内空気の浄化装置に係り、さらには、この空気浄化
装置において、圧力スイング式ガス分離装置より室外へ
放出される吸着成分に相当する体積の室外空気を、自然
流入によって室内に導入する手段を具えたことを特徴と
する室内空気の浄化装置に係るものである。
〔作 用〕
本発明では、圧力スイング式ガス分離装置に空気循環
ファン等からの室内空気の一部が導入され、ここで湿分
とN2及びCO,CO2,SO2等の有害成分が吸着され浄化されO2
の濃度の高い状態になったり残りの成分が空気循環ファ
ン等による室内の別の流れの空気と混合して均一な濃度
となって室内に供給される。
この場合、圧力スイング式ガス分離装置へはフィルタ
を介して室内からの空気が取り入れられるので、圧力ス
イング式ガス分離装置の汚れ特にその吸着塔内の吸着剤
の汚れと劣化を発生させることはない。
また、室内空気中のCO,CO2及びO2の濃度センサによっ
て室内空気中のCO,CO2及びO2の濃度が計測され、その計
測値によって圧力スイング式ガス分離装置のサイクルタ
イム及び循環ポンプ、空気ブロワ、真空ポンプの風量の
調節が行なわれる。これによって、煤塵や煙の量によ
り、かつ、室内空気中のCO,CO2及びO2の濃度が良好とな
るように、圧力スイング式ガス分離装置における吸着量
と室内へ導入される空気流量の調節が行なわれる。
このようにして、室内の空気は清浄に保たれると共に
所要の酸素濃度が保たれることになる。
また、圧力スイング式ガス分離装置におけるガスの吸
着量が一定量以上になったときは、同分離装置内を減圧
してガスを脱着させた上、これを室外に排出することに
よって、同分離装置の吸着能力を回復させることができ
る。
更に、本発明では、室内に補充する空気の量は、圧力
スイング式ガス分離装置によって吸着され室外へ排出さ
れたガス量に見合うだけでよいために、室の窓,扉,
壁,天井,床等の隙間等を通って自然に流入する外部空
気によってそれを補うため、特別な換気装置等を必要と
せず、これによって高い冷暖房効果が得られる。
しかも、所要の能力をもつ圧力スイング式ガス分離装
置を出たガスは、室内循環空気に混合されて均一な濃度
となった上で室内に供給されるために、室内の空気は均
一な濃度に維持される。
〔実施例〕
本発明の一実施例を第1図によって説明する。18はほ
ぼ密閉された室であり、室18内には、フィルタ13を経て
室内に連絡された循環ポンプ14が設けられ、同ポンプ14
は通路19を経て室内への循環空気送出部である空気分配
器15に連絡されている。
1a,1bは室内空気を浄化する能力をもつ圧力スイング
式ガス分離装置の吸着塔であって、それぞれの入口側は
入口弁6を経て上記通路19からの分岐通路20に連絡さ
れ、またその出口側は出口弁8を経て空気分配器15内に
設けられた多数の吹出し穴を備えた噴出管16に連絡され
ていて、この二個の吸着塔1a,1bは分岐通路20及び噴出
管16の間に並列に配置されている。また、上記分岐通路
20には、空気ブロワ4が設けられている。上記吸着塔1
a,1bの入口側は、排気弁7を介して、真空ポンプ5をも
ち室18外に開口する排気管12に連絡されている。
また、上記吸着塔1a,1b内には、脱湿分,脱CO2用の吸
着剤2、及び脱CO,脱SO2,脱N2用の吸着剤3が、入口側
から出口側に向って装置されている。上記吸着剤2,3と
しては、それぞれ脱湿分,脱CO2及び脱CO,脱SO2,脱N2を
行なうNa,Ba,Ca等を添加したゼオライト系吸着剤を用い
ることができる。
9,10,11は、それぞれ室内の適当な場所に設けられたC
O,CO2,O2の濃度センサであって、これらの計測値はコン
トローラ21に入力され、同コントローラ21は圧力スイン
グ式ガス分離装置としての吸着塔1a,1bのサイクルタイ
ム、及び循環ポンプ14,空気ブロワ4,真空ポンプ5の風
量の調節等を行なうようになっている。
本実施例は以上のように構成されているので、循環ポ
ンプ14によって、フィルタ13を経て微小ばいじんの除去
された空気が通路19より分配器15に供給されて室内に送
り出される。一方、通路19から分岐通路20に入った添環
空気の一部は、空気ブロワ4によって昇圧された上、入
口弁6を経て一方の吸着塔、例えば1aに入り、ここで吸
着剤2によって脱湿分,脱CO2が行なわれ、次に吸着剤
3によって脱CO,脱SO2及び脱N2が行なわれ、湿分及び有
害成分であるCO,CO2,SO2が除去され、またN2の濃度が低
下した上で、噴出管16から分配器15内に流入する。
この際、噴出管16は多数の吹出し穴を備えているため
に、同噴出管16から出る吸着塔で処理されたガスは、通
路19から同分配器15へ入る循環空気と十分に混合し、均
一な濃度となって室内へ送り出される。なお、この時
に、上記一方の吸着塔1aの排気弁7は閉じられた状態に
保持されている。
一方、他方の吸着塔、例えば1bにおいては、入口弁6
と出口弁8とを閉じ排気弁7を開いて、真空ポンプ5に
よって同吸着塔1b内を減圧することによって、吸着剤2,
3に吸着されている湿分,CO,CO2,SO2,N2は脱着され通路1
2を経て室外に排出される。
以上のようにして、一方の吸着塔で有害ガス、湿分塔
を吸着した上で室内に空気を循環させると共に、他方の
吸着塔における吸着ガスの脱着が同時に行なわれ、吸着
塔の切換えを行なうことによって、空気の清浄化が連続
して行なわれる。
この時、循環する空気量は、吸着塔で吸着されたガス
量だけ減少するが、これは室18の窓,扉,壁,天井,床
等の隙間から自然に流入する外部空気17によって補償さ
れる。吸着塔で吸着されるガスの量はそれ程多量ではな
く、従って室18の窓,扉,壁,天井,床等の隙間から自
然に流入する外部空気17の量は、全体の循環空気量の数
%程度であるにすぎず、またこれが常時コンスタントに
補給されているために、窓開放等の大幅な換気を必要と
せず、この結果高い冷暖房効果を得ることができる。し
かも、吸着塔を出たガスは、上記のように分配器5にお
いて、通路19から同分配器5に流入する循環空気と混合
して均一な濃度となるために、比較的小容量の吸着塔を
用いても室内の全体の均一な濃度が維持される。
また、圧力スイング式ガス分離装置へはフィルタ13を
経て室18内の空気が取り入れられるので、圧力スイング
ガス分離装置の汚れ、特にその吸着塔1a,1b内の吸着剤
2,3の汚れと劣化が発生することがない。
また更に、室内の適当な場所に設けられたCO,CO2,O2
の濃度センサ9,10,11によって室内空気中のこれらの濃
度が良好となるように、同センサ9,10,11の計測値によ
ってコントローラ21を介してガス分離装置のサイクルタ
イム変更・調節、循環ポンプ14、空気ブロワ4及び真空
ポンプ5の風量調節が行なわれ、これによって吸着塔に
おける吸着量と室内へ送られる空気流量の調節が行なわ
れる。
一般に人に対する各種ガスの許容濃度は、概略CO2 5,
000ppm、CO 50ppm、SO2 5ppmとされている。また、住的
環境を良好に保つにはO2濃度21%以上が必要であるが、
更に頭脳の活性化及び健康維持のためには、O2容積濃度
22ないし23%が最適とされている。
本実施例では、上記の通り、吸着塔においてCO,CO2,S
O2等の有害成分を室外に排出し、また大気中に約79vol
%含まれているN2を部分的に吸着し、室外に排出するこ
とにより、室内において呼吸作業、燃焼反応等により減
少したO2を補償し、かつ、必要に応じて、O2濃度を21%
以上に増加せしめるようにすることができる。
また更に、室内のじんあい、煙等の状況により、循環
ファン14の風量を調節して、フィルタ通過風量を変え、
空気をろ過する。
以上のように、本実施例によれば、室内の空気は常に
最適成分比にコントロールすることができるため、良好
な居住環境を得ることができると共に、必要に応じて、
酸素濃度を高め、更に健康増進に役立つ酸素富化環境に
保つことも可能である。
なお、本実施例においては、室18の窓,扉,天井,床
等の隙間から外部空気17を自然流入させるようにしてい
るが、微小じんあいをろ過するフィルタを取付けた通気
孔を室18に設けて、外気を室18内へ自然に流入させるよ
うにしてもよい。
以下、本発明の一実施例の効果を特開昭57−144019号
発明(以下、従来発明と記す)と比較しながら第2図〜
第5図に示す実験結果に基づいて説明する。
この実験は、従来発明が酸素富化器への空気供給源と
して、屋外空気を使用するのに対し、本発明は圧力スイ
ング式ガス分離装置への空気供給源として室内空気を使
用し、次の条件にて実施したもので、経時毎に室内の
O2,N2,H2O,CO2ガス濃度を測定し表にしたものが第2図
〜第5図である。
設定条件 (1) 室内スペース 6畳 224m3 (2) 酸素富化器(圧力スイング式ガス分離装置)の
入口流量294/min 室内への出口流量62/min(50%酸素濃度空
気) (3) 吸着剤性能 酸素49.6% 窒素86.6% CO2,H2Oは100%吸着と仮定した。
(4) 在室人数 3名 (5) 換気 無 (6) 室条件 温度30℃、 湿度60% (7) 在室員による 酸素消費量 47Nl/H H2O発生量 46.7Nl/H CO2発生量 39Nl/H 第2図及び第3図は室内の酸素及び窒素濃度の経時的
変化を示す、これによれば、従来発明の酸素濃度は時間
の経過と共に増加し続け、これに相対し窒素濃度は低下
していく。これに対して、本発明の酸素濃度は6時間ぐ
らいまでは増加していくがその後29%程度を維持する。
これに相対して、本発明では窒素濃度は68%程度まで低
下する。
また、第4図及び第5図は室内のH2O,CO2濃度の経時
的変化を示す。これによれば、従来発明のH2O,CO2は共
に時間が経過とともに増加し続ける。これは室内の空気
が排出されることがないために起こるものであり、CO2
濃度は3時間後1.2%程度,6時間後は1.9%程度となり、
在室員が気分が悪くなったり頭痛の原因となったりす
る。これに対して本発明は、H2O,CO2は共に一定値以上
は増加せず、特にCO2濃度は1%以下を保ち続ける。こ
れを総合すると、従来の発明はO2濃度は高くなるが、同
時に湿分,CO2等の有害成分も高くなり換気が必要である
と言える。これに対して本発明はO2濃度は従来発明より
やや低くなるが湿分,CO2等の有害成分は一定以上、増加
しないから、換気は不要と言える。
なお、上記実施例では、有害成分としてのCO,CO2及び
SO2を吸着塔で吸着し室外へ排出するようにしている
が、室内環境によってはそのいづれかを吸着するように
してもよく、また他の有害成分を吸着するようにしても
よい。また、上記実施例では、吸着塔を2個用い、同時
に一方で吸着、他方で脱着を行なって連続稼動できるよ
うにしているが、吸着塔を1個とし、ガスの脱着時には
同吸着塔による空気浄化を一時停止するようにしてもよ
い。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、圧力スイング式ガス
分離装置の汚れを発生させることなく、室内におけるCO
2,CO,SO2等有害ガスを許容値内に減少させ、またN2の濃
度を低下させて、O2濃度を維持し、更には、これを高め
ることができるので、より快適な環境を造出することが
できる。
また、外気との換気量は従来のものに比し、大巾に減
少するので、冷暖房エネルギーを節約することができ
る。
また、ガス分離装置で吸着され室外に排出される有害
ガス量に見合う量の外部空気を自然流入させて室内に導
くようにしたため、特別な換気装置を必要とせず、装置
の製造コストを低減することができる。
更に、ガス分離装置より室内に放出するガスは、室内
の別の空気の流れと混合された上、室内へ送り出され、
必要な吸着能力をもつ小容量の圧力スイング式ガス分離
装置を用いても、室内全体の均一な濃度を維持すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る室内空気の浄化装置の一実施例の
説明図、第2図〜第5図はそれぞれ本発明と従来発明の
実験による室内の酸素,窒素,湿分及び二酸化炭素の濃
度変化を表わす図である。 1a,1b……圧力スイング式吸着塔、 2,3……吸着剤、4……空気ブロワ、 5……真空ポンプ、6……入口弁、 7……排気弁、8……出口弁、 9……CO濃度センサ、10……CO2濃度センサ、 11……O2濃度センサ、12……排気管、 13……フィルタ、14……空気循環ポンプ、 15……分配器、16……噴出管、 17……外部空気、18……室 19……循環空気通路、20……分岐通路、 21……コントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阪上 敏博 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重 工業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 脇本 直彦 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重 工業株式会社長崎造船所内 (56)参考文献 特開 平1−67221(JP,A) 実開 昭61−147121(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】湿分、窒素及び一酸化炭素,二酸化炭素,
    亜硫酸ガス等の有害成分の吸着を行なう圧力スイング式
    ガス分離装置と、室内からの空気をフィルタを介して同
    圧力スイング式ガス分離装置へ取り入れる手段と、同圧
    力スイング式ガス分離装置で吸着された湿分,窒素及び
    有害成分を室外へ放出する手段と、残りの酸素濃度が高
    い成分を室内の別の空気の流れと混合して室内に還流せ
    しめる手段と、室内空気の一酸化炭素,二酸化炭素及び
    酸素の濃度センサの計測値によって圧力スイング式ガス
    分離装置のサイクルタイム及び循環ポンプ、空気ブロ
    ワ、真空ポンプの風量の調節を行うコントローラとを具
    えたことを特徴とする室内空気の浄化装置。
  2. 【請求項2】圧力スイング式ガス分離装置より室外へ放
    出される吸着成分に相当する体積の室外空気を、自然流
    入によって室内に導入する手段を具えたことを特徴とす
    る請求項1に記載の室内空気の浄化装置。
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