JP2005037111A - 空気浄化方法およびシステム、並びに揮発性有機化合物の処理方法および処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 有害ガスや病原菌などの異物を含む空気を、効率良く浄化することのできる廉価な空気浄化システムを提案すること。
【解決手段】 医療施設などに設置される空気浄化システム１では、各部屋３からの排気が吸引されて、自動車用ガソリンエンジン２の吸気装置２２に燃焼用空気として供給される。自動車用ガソリンエンジン２のエンジン本体２１の燃焼室での燃焼サイクルにより、供給された空気に含まれている塵が焼却され、また、空気に含まれている細菌やウイルスが死滅する。さらに、麻酔ガスなどのガス成分が熱分解される。エンジン本体２１からの排気は排気浄化装置２３を通って浄化された後に大気中に放出される。ＣＯ₂やＮＯ_xなどの有害物質の排出規制の厳しい自動車用ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの燃焼および排気浄化性能をそのまま利用して、空気の浄化を効率良く行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、病院施設などで用いるのに適した空気浄化方法およびシステムに関するものである。また、本発明は、回収されたトルエン、キシレンなどの揮発性有機化合物を処理するのに適した揮発性有機化合物の処理方法および処理システムに関するものである。

病院などでは麻酔ガスや滅菌用のガスが多用されており、これらのガスは濃度が低くそのまま放出しても安全性に問題がない場合には、一般的な空調設備の排気系を経由して大気中にそのまま放出されている。また、病原菌などを含む空気を排出する場合には、専用の空気浄化装置によって有害成分を除去した後に排出するようにしている。同様に、化学プラントなどにおいて有害ガスを取り扱う場合においても専用の空気浄化装置により有害成分を除去した後の空気を排出するようにしている。

このような空気浄化装置としては、目の細かなろ過装置を用いて排出される空気中に含まれている塵や細菌、ウイルスを捕捉するものや、排出される空気中に含まれているこれらの異物を燃焼して除去するものが一般的に知られている。

また、塗料や、プラスチック製品の接着剤などに用いられる揮発性有機溶剤などの揮発性有機化合物には有害物質が含まれているものがある。したがって、回収された揮発性有機化合物を処分する際にも有害成分を除去する必要がある。

しかしながら、排出される空気から有害ガスや病原菌などを除去するための空気浄化装置は一般に高価であり、処理能力も低く、異物の除去効率も満足すべきものではない。また、従来においては、トルエンやキシレンなどの揮発性有機化合物を効率良く処理する方法やシステムが知られていない。

本発明の課題は、この点に鑑みて、医療施設などで用いるのに適した、処理能力が高く、異物の除去効率が高く、しかも廉価に実現可能な空気浄化方法およびシステムを提案することにある。

また、本発明の課題は、揮発性有機化合物を、効率良く、しかも廉価に処理することのできる揮発性有機化合物の処理方法および処理システムを提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の空気浄化方法は、異物が含まれている空気を回収し、回収した空気を、排気浄化装置を備えた内燃機関に対して、燃焼用空気として供給し、前記内燃機関における燃焼により、前記空気に含まれている異物を燃焼あるいは熱分解して、前記空気から異物を除去することを特徴としている。

本発明において、前記内燃機関は自動車用エンジンを用いることが望ましい。

ここで、本発明の空気浄化方法においては、前記内燃機関から得られる回転出力を利用して発電を行うことができる。この場合、得られた電力を、前記空気を回収するための送風ファンなどの空気回収機構の駆動電源として利用すれば、ランニングコストの少ない経済的な空気浄化方法を実現できる。

本発明の空気浄化方法によれば、空気に含まれる麻酔ガス、滅菌用ガス、あるいはその他の有害ガス、または病原菌などの異物を除去できる。したがって、本発明の方法は、病院施設などの医療施設の空気浄化方法として採用するのに適している。

次に、本発明は上記方法により空気を浄化する空気浄化システムに関するものであり、異物が含まれた空気を回収する空気回収手段と、前記空気回収手段により回収された空気を燃焼用空気として用いる、排気浄化装置を備えた内燃機関とを有していることを特徴としている。前記内燃機関として自動車用エンジンを用いることが望ましい。

また、前記内燃機関により駆動される発電機を有していることが望ましく、また、前記空気回収手段は、前記発電機により得られる電力を駆動電力とすることが望ましい。さらには、前記発電機の排熱を熱源とする給湯システムを備えていれば、内燃機関の燃焼エネルギを効率良く利用できるので望ましい。

一方、本発明は揮発性有機化合物の処理方法であって、トルエン、キシレンなどの揮発性有機化合物を回収し、回収した前記揮発性有機化合物を含む空気を、燃焼用空気として、排気浄化装置を備えた内燃機関に供給し、前記内燃機関における燃焼によって、前記空気に含まれている前記揮発性有機化合物を燃焼あるいは熱分解することを特徴としている。

ここで、前記内燃機関として自動車用エンジンを用いることが望ましい。また、前記内燃機関から得られる回転出力を利用して発電を行うことができる。

次に、本発明は揮発性有機化合物の処理システムであって、トルエン、キシレンなどの揮発性有機化合物を貯留したタンクと、排気浄化装置を備えた内燃機関と、前記タンクから供給される揮発性有機化合物を含む混合空気を燃焼用空気として前記内燃機関の吸気管に供給する燃焼用空気供給手段とを有することを特徴としている。

ここで、前記内燃機関として自動車用エンジンを用いることが望ましい。また、前記内燃機関により駆動される発電機を備えた構成とすることもできる。さらに、前記発電機の排熱を熱源とする給湯システムを備えた構成とすることもできる。

本発明では、市販の自動車用エンジンなどの内燃機関が備えている排気浄化装置の機能に着目し、これをそのまま利用して、医療施設などから排出される有害ガスなどの異物を含む空気を浄化するようにしている。すなわち、本発明者は、ＣＯ₂やＮＯ_xなどの有害物質の排出規制の厳しい自動車用ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに着目し、かかる自動車用内燃機関に代表される内燃機関による燃焼および排気浄化性能をそのまま利用して、空気の浄化を効率良く行う方法を見出したのである。自動車用内燃機関における燃焼室の燃焼温度は８００ｒｐｍ程度のアイドリング時において１０００℃を超えるので、麻酔ガスや滅菌用ガスを確実に熱分解することができ、細菌やウイルスなどを完全に死滅させることができ、さらには塵などを完全に焼却できる。また、燃焼室からの排出ガスは、触媒装置などの排気浄化装置を介して排出されるので、ＮＯ_xなどの有害物質も確実に除去されることは、自動車用内燃機関が厳しい排気浄化基準を満たしていることからも実証済みである。

本発明者等の実験によれば、トヨタ製のプリウスに搭載されているミラーサイクルエンジンを利用して、麻酔ガスを含む空気を燃焼用空気としてミラーサイクルエンジンに供給し、排出ガスに含まれる麻酔ガス濃度を測定した。この結果、９９．９９％以上の割合で麻酔ガスが除去されていることが確認された。したがって、本発明によれば、異物の除去効率が高く、しかも処理能力の高い廉価な空気浄化システムを実現できる。

次に、本発明の揮発性有機化合物の処理方法およびシステムにおいても、自動車用エンジンなどの内燃機関をそのまま利用して、揮発性有機化合物を効率良く、しかも廉価な構成により燃焼あるいは熱分解して無害化できる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した空気浄化システムの実施の形態を説明する。

なお、以下の説明では内燃機関として自動車用ガソリンエンジンを使用した例を説明するが、本発明は、自動車用ガソリンエンジン以外の内燃機関も同様に利用可能である。また、燃料としてもガソリンの他、ディーゼル、軽油、ＬＰＧ、ＬＮＧなどの燃料を利用できることも勿論である。

(実施の形態１)
図１は本実施の形態に係る空気浄化システムの全体構成図である。空気浄化システム１は、医療施設の空気浄化に用いるものであり、自動車用ガソリンエンジン２と、医療施設の各部屋３（３（１）、３（２）、３（３）・・・）等から排気を回収して燃焼用空気として自動車用ガソリンエンジン２に供給する空気回収機構４と、自動車用ガソリンエンジン２の出力回転によって駆動して発電を行う発電機５と、これら各部分を駆動制御する制御部６とを有している。

自動車用ガソリンエンジン２は、エンジン本体２１と、その燃焼室に混合燃料を供給する燃料供給装置を含む吸気装置２２と、燃焼室からの排気を浄化する触媒装置、ろ過装置などを備えた排気浄化装置２３を備えている。すなわち、一般に市販されている自動車のガソリンエンジンをそのまま利用したものである。

空気回収機構４は、各部屋３（１）、３（２）、３（３）・・・の天井などに取り付けられた排気口４１と、排気口４１に取り付けた排気ファン４２と、吸気ファン４３と、各排気口４１から吸引した排気を吸気ファン４３を介して自動車用ガソリンエンジン２の吸気装置２２に導くための排気通路４４を備えている。排気ファン４２および吸気ファン４３を駆動するための補助電源として発電機５を利用可能となっている。

この構成の空気浄化システム１において、制御部６によって自動車用ガソリンエンジン２を駆動し、排気ファン４２および吸気ファン４３を駆動すると、各部屋３（１）、３（２）、３（３）・・・からの排気が吸引されて、自動車用ガソリンエンジン２の吸気装置２２に燃焼用空気として供給される。自動車用ガソリンエンジン２のエンジン本体２１の燃焼室での燃焼サイクルにより、供給された空気に含まれている塵が焼却され、また、空気に含まれている細菌やウイルスが死滅する。さらに、麻酔ガスなどのガス成分が熱分解される。エンジン本体２１からの排気は排気浄化装置２３を通って浄化された後に大気中に放出される。

発電機５による発電量が安定化した後は、吸気ファン４３、排気ファン４２の電源を商用電源から発電機５に切り替えて、これらの駆動を継続する。

この構成の空気浄化システム１において、自動車用ガソリンエンジンとして、例えば、２０００ｃｃクラスのものを用いた場合には、その１回転当たりの吸気量が１リットル程度であり、８００ｒｐｍ程度のアイドリング時においては、排気処理量が８００リットル／分になる。エンジン回転数を上げれば、より高い処理能力を得ることができるが、エンジン騒音などを考慮すると、アイドリング状態で使用することが望ましい。勿論、遮音構造の区画室内にエンジンを設置するなどの騒音対策を講ずればこの限りではない。

なお、自動車用ガソリンエンジン２からの排熱を給湯システムの熱源として利用することもできる。

また、本発明で利用する内燃機関としては自動車用エンジンが適しているが、それ以外のものであっても良いことは前述の通りである。燃料としてＬＰＧを用いる場合には、ボンベまたはバルク供給ができるので、ガソリンのように頻繁な給油の手間を省くことができる。また、ＬＮＧの場合にも都市ガスラインから供給ができるので、給油の手間が全く不要になるという利点がある。

(実施の形態２)
次に、図２は、本発明を適用した揮発性有機化合物の処理システムを示す全体構成図である。揮発性有機化合物の処理システム１Ａは、自動車用ガソリンエンジン２と、処分対象の揮発性有機化合物が収容されたタンク７と、タンク７内の揮発成分に空気を混合して回収し、燃焼用空気として自動車用ガソリンエンジン２に供給する燃焼用空気供給機構４Ａと、自動車用ガソリンエンジン２の出力回転によって駆動して発電を行う発電機５Ａと、これら各部分を駆動制御する制御部６Ａとを有している。

自動車用ガソリンエンジン２は、実施の形態１と同様のものであり、エンジン本体２１と、その燃焼室に混合燃料を供給する燃料供給装置を含む吸気装置２２と、燃焼室からの排気を浄化する触媒装置、ろ過装置などを備えた排気浄化装置２３を備えている。すなわち、一般に市販されている自動車のガソリンエンジンをそのまま利用したものである。

燃焼用空気供給機構４Ａは、タンク７の排出口７１に接続されている連通管４５と、連通管４５を介してタンク７から供給される揮発性有機化合物を空気に混合する混合器４６と、混合器４６に空気を取り込むための吸気ファン４７と、混合器４６で形成された揮発性有機化合物が所定割合で含まれている混合気を燃焼用空気として自動車用ガソリンエンジン２の吸気装置２２に導く供給管４８を備えている。混合器４６は、吸気ファン４７を介して導入される空気の量を調整するための絞り弁４６ａを備えており、燃焼用空気に混合される揮発性有機化合物の割合を調整可能である。また、吸気ファン４７を駆動するための補助電源として発電機５Ａが利用可能となっている。

この構成の揮発性有機化合物の処理システム１Ａにおいて、制御部６Ａによって自動車用ガソリンエンジン２および吸気ファン４７を駆動すると、エンジン吸気系（吸気装置２２、供給管４８、混合器４６、連通管４５）は負圧状態になり、連通管４５に連通しているタンク７内から揮発性有機化合物７ａが蒸発して、混合器４６において外部から導入された空気に混合される。揮発性有機化合物の混合気は、燃焼用空気としてエンジン本体２１に供給される。自動車用ガソリンエンジン２のエンジン本体２１の燃焼室での燃焼サイクルにより、供給された燃焼用空気に含まれている揮発性有機化合物が燃焼あるいは熱分解される。エンジン本体２１からの排気は排気浄化装置２３を通って浄化された後に大気中に放出される。

このように、処理システム１Ａによれば、回収された揮発性有機化合物を、既存の内燃機関を利用した簡単かつ廉価な構成により、効率良く燃焼あるいは熱分解して、無害化することができる。

本発明を適用した医療施設の空気浄化システムを示す概略構成図である。 本発明を適用した揮発性有機化合物の処理システムを示す概略構成図である。

符号の説明

１ 空気浄化システム
２ 自動車用ガソリンエンジン
２１ エンジン本体
２２ 吸気装置
２３ 排気浄化装置
３（１）、３（２）、３（３） 部屋
４ 空気回収機構
４１ 排気口
４２ 排気ファン
４３ 吸気ファン
４４ 空気通路
５、５Ａ 発電機
６、６Ａ 制御部
１Ａ 揮発性有機化合物の処理システム
４Ａ 燃焼用空気供給機構
４５ 連通管
４６ 混合器
４６ａ 絞り弁
４７ 吸気ファン
４８ 供給管
７ タンク

Claims (18)

1. 異物が含まれている空気を回収し、
   回収した空気を、排気浄化装置を備えた内燃機関に対して、燃焼用空気として供給し、
   前記内燃機関における燃焼により、前記空気に含まれている異物を燃焼あるいは熱分解して、
   前記空気から異物を除去する空気浄化方法。
2. 請求項１において、
   前記内燃機関として自動車用エンジンを用いる空気浄化方法。
3. 請求項１または２において、
   前記内燃機関から得られる回転出力を利用して発電を行う空気浄化方法。
4. 請求項３において、
   得られた電力を、前記空気を回収するための送風ファンなどの空気回収機構の駆動電源として利用する空気浄化方法。
5. 請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
   前記空気に含まれている異物は、麻酔ガス、滅菌用ガス、あるいはその他の有害ガス、または病原菌である空気浄化方法。
6. 請求項１ないし５のうちのいずれかの項に記載の空気浄化方法により空気を浄化する病院施設などの医療施設の空気浄化方法。
7. 異物が含まれた空気を回収する空気回収手段と、
   前記空気回収手段により回収された空気を燃焼用空気として用いる、排気浄化装置を備えた内燃機関とを有する空気浄化システム。
8. 請求項７において、
   前記内燃機関は自動車用エンジンである空気浄化システム。
9. 請求項７または８において、
   前記内燃機関により駆動される発電機を有している空気浄化システム。
10. 請求項９において、
    前記空気回収手段は、前記発電機により得られる電力を駆動電力としている空気浄化システム。
11. 請求項９または１０において、
    前記発電機の排熱を熱源とする給湯システムを有している空気浄化システム。
12. トルエン、キシレンなどの揮発性有機化合物を回収し、
    回収した前記揮発性有機化合物を含む空気を、燃焼用空気として、排気浄化装置を備えた内燃機関に供給し、
    前記内燃機関における燃焼によって、前記空気に含まれている前記揮発性有機化合物を燃焼あるいは熱分解する揮発性有機化合物の処理方法。
13. 請求項１２において、
    前記内燃機関として自動車用エンジンを用いる揮発性有機化合物の処理方法。
14. 請求項１２または１３において、
    前記内燃機関から得られる回転出力を利用して発電を行う揮発性有機化合物の処理方法。
15. トルエン、キシレンなどの揮発性有機化合物を貯留したタンクと、
    排気浄化装置を備えた内燃機関と、
    前記タンクから供給される揮発性有機化合物を含む混合空気を燃焼用空気として前記内燃機関の吸気管に供給する燃焼用空気供給手段と
    を有する揮発性有機化合物の処理システム。
16. 請求項１５において、
    前記内燃機関は自動車用エンジンである揮発性有機化合物の処理システム。
17. 請求項１５または１６において、
    前記内燃機関により駆動される発電機を有している揮発性有機化合物の処理システム。
18. 請求項１７において、
    前記発電機の排熱を熱源とする給湯システムを有している揮発性有機化合物の処理システム。

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