(57)【要約】【課題】残留廃ガスをコンパクトなシステムで完全に無害化することができ、かつ処理後のガスを系外に排出する必要のない、環境に優しい残留廃ガスの無排気式無害化処理方法及びその装置を提供する。【解決手段】滅菌使用済み残留廃ガスを無害化する方法であって、該残留廃ガスに酸化又は還元ガス発生器２で発生させたガスを加えて混合廃ガスとし、該混合廃ガスを触媒反応器４で加熱・酸化還元し、分解されたガスを中和冷却槽５で中和冷却処理を行った後、除湿乾燥して前記酸化又は還元ガス発生器２に還流し、ここで発生させたガスと再度混合して、前記混合廃ガスとする工程に戻すことからなる循環サイクルを所定の時間繰り返すことを特徴としている。なお、酸化又は還元ガス発生器２において、滅菌乾燥庫１の残留廃ガスが酸化性ガスの場合は還元性ガスを発生させ、その他のガスの場合は酸化性ガスを発生させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
滅菌使用済み残留廃ガスを無害化する方法であって、該残留廃ガスに酸化又は還元ガス発生器で発生させたガスを加えて混合廃ガスとし、該混合廃ガスを触媒反応器で加熱・酸化還元し、分解されたガスを中和冷却槽で中和冷却処理を行った後、除湿乾燥して前記酸化又は還元ガス発生器に還流し、ここで発生させたガスと再度混合して、前記混合廃ガスとする工程に戻すことからなる循環サイクルを所定の時間繰り返すことを特徴とする残留廃ガスの無排気式無害化処理方法。
【請求項２】
酸化又は還元ガス発生器において、残留廃ガスが酸化性ガスの場合は還元性ガスを発生させ、その他のガスの場合は酸化性ガスを発生させる請求項１に記載の残留廃ガスの無排気式無害化処理方法。
【請求項３】
中和冷却槽で使用する中和剤には、触媒反応器での酸化還元反応で、酸性分解物が優位生成される場合は塩基性物質を使用し、塩基性分解物が優位生成される場合には酸性物質を使用する請求項１に記載の残留廃ガスの無排気式無害化処理方法。
【請求項４】
残留廃ガスが比較的低濃度の場合、酸化又は還元ガス発生器で発生させたガスを加えて混合廃ガスとする工程、又は触媒反応器で加熱・酸化還元する工程のいずれか一方を省略する請求項１乃至３のいずれかに記載の残留廃ガスの無排気式無害化処理方法。
【請求項５】
滅菌使用済み残留廃ガスを無害化する装置であって、殺菌剤で被滅菌物を滅菌する滅菌乾燥庫と、該残留廃ガスに酸化性又は還元性ガスを加えて混合廃ガスとする酸化又は還元ガス発生器と、該混合廃ガスを加熱・酸化還元する触媒反応器と、分解されたガスの中和冷却処理を行う中和冷却槽と、中和冷却したガスを除湿乾燥する除湿器とを備え、除湿乾燥したガスを前記酸化又は還元ガス発生器を経て前記滅菌乾燥庫に戻す循環サイクル可能に設備されていることを特徴とする残留廃ガスの無排気式無害化処理装置。
【請求項６】
酸化又は還元ガス発生器が、触媒反応器の手前側に設置されている請求項５に記載の残留廃ガスの無排気式無害化処理装置。
【請求項７】
残留廃ガスが比較的低濃度の場合、酸化又は還元ガス発生器又は触媒反応器のいずれか一方を省略してなる請求項５又は６に記載の残留廃ガスの無排気式無害化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療機関及び試験研究施設等における装置・設備を使用して生じた、比較的高濃度の残留廃ガスの無害化処理に係り、この廃ガスを完全無害化する残留廃ガスの無排気式無害化処理方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、医療機関等において行われている寝具類、衣類、各種医療用器具等の滅菌には、高圧蒸気滅菌器、ガス滅菌器、紫外線殺菌器等が使用されているが、その中でも、ガス滅菌器が、設備費が安く、殺菌力も強いことから多用されている。
【０００３】
ガス滅菌器の廃ガス処理については、代表的方法として、滅菌乾燥庫で被滅菌物を滅菌した後、系外から新鮮な空気を取り入れ、入れ替わりに廃ガス（殺菌ガス）を触媒反応器に送り込み、加熱・酸化分解し、排気ダクトにより系外に排出される。さらに、滅菌乾燥庫での新鮮な空気による気流の置換が進み、廃ガスが低濃度となった時点で、中和ガスで中和し、生じた混合廃ガスをさらに触媒反応器で加熱・酸化分解し、系外に排出する方法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そのほか、廃ガスを滅菌乾燥庫→触媒反応器→滅菌乾燥庫と循環させ、この循環サイクルを一定時間繰り返すことにより、廃ガスの酸化分解を徹底させるという方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−５７０２７号公報（第１−３頁、図１）
【特許文献２】
登録実用新案第３０６０６６１号公報（第１−３頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、廃ガスを触媒反応器を通して直接系外に排出する場合、必ずしもすべての廃ガスが完全に酸化分解されるとは限らず、ごく僅かではあるが、廃ガスの一部は、未処理状態で大気中に放出される。
【０００７】
また、特許文献１に記載の方法で、滅菌処理後、一旦酸化分解処理して系外に排出した後、低濃度となった残留廃ガスを同じ滅菌乾燥庫内で、中和ガスを発散させて中和するにしても、気体同士の反応は効率が悪く、さらに、中和した量に相当する中和生成物が滅菌乾燥庫内の被滅菌物に付着する、という問題があった。
【０００８】
そこで、特許文献２に記載の方法で、中和処理を省いて、廃ガスを滅菌乾燥庫内と触媒反応器との間で完全に酸化分解するまで無排気的に循環させる方法も検討したが、触媒反応器からの発熱があり、その排熱処理が問題となった。これは、作業室内に空調設備の設置を強いることになり、廃ガス処理コストをさらに押し上げることになる。
さらに、酸化分解をいくら徹底して行っても完全に無害化されるとは限らず、一般的には、有害分解物の発生は避けられない。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、上記課題を克服し、廃ガスをコンパクトなシステムで完全に無害化することができ、かつ処理後の廃ガスを系外に排出することのない、環境に優しい残留廃ガスの無排気式無害化処理方法及びその装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による残留廃ガスの無排気式無害化処理方法は、滅菌使用済み残留廃ガスを無害化する方法であって、滅菌乾燥庫において、酸化性又はその他の性質を有する殺菌剤で被滅菌物を滅菌した後、この滅菌廃ガスに酸化又は還元ガス発生器で発生させたガスを加えて混合廃ガスとし、該混合廃ガスを触媒反応器で加熱・酸化還元し、分解されたガスを中和冷却槽で中和冷却処理を行った後、除湿乾燥して前記酸化又は還元ガス発生器に還流し、ここで発生させたガスと再度混合して、前記混合廃ガスとする工程に戻すことからなる循環サイクルを所定の時間繰り返すことを特徴としている。
【００１１】
上記酸化又は還元ガス発生器については、残留廃ガスが酸化性ガスの場合は還元性ガスを発生させ、その他のガスの場合は酸化性ガスを発生させて、酸化還元分解を促進させる。
また、中和冷却槽で使用する中和剤には、触媒反応器での酸化還元反応で、酸性分解物が優位生成される場合は塩基性物質を使用し、塩基性分解物が優位生成される場合には酸性物質を使用するものとする。
残留廃ガスが比較的低濃度の場合、酸化又は還元ガス発生器で発生させたガスを加えて混合廃ガスとする工程、又は触媒反応器で加熱・酸化還元する工程のいずれか一方を省略してもよい。
【００１２】
さらに、本発明による残留廃ガスの無排気式無害化処理装置は、滅菌使用済み残留廃ガスを無害化する装置であって、殺菌剤で被滅菌物を滅菌する滅菌乾燥庫と、この滅菌廃ガスに酸化性又は還元性ガスを加えて混合廃ガスとする酸化又は還元ガス発生器と、この混合廃ガスを加熱・酸化還元する触媒反応器と、分解されたガスの中和冷却処理を行う中和冷却槽と、中和冷却したガスを除湿乾燥する除湿器とを備え、除湿乾燥したガスを前記酸化又は還元ガス発生器を経て前記滅菌乾燥庫に戻す循環サイクル可能に設備されていることを特徴としている。なお、酸化又は還元ガス発生器を触媒反応器の手前側に設置してもよい。また、残留廃ガスが比較的低濃度の場合、酸化又は還元ガス発生器又は触媒反応器のいずれか一方を省略することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、殺菌剤で被滅菌物を滅菌した後、この廃ガスを酸化性又は還元性ガスと混合して、触媒反応器で酸化還元反応（低温燃焼）させ、その結果生じる種々の酸性あるいは塩基性の有害分解物や、地球温暖化の原因となる二酸化炭素ＣＯ2（酸性酸化物）を中和冷却槽で中和塩として固定し、除去するものであり、このサイクルを所定時間繰り返して、廃ガスを完全に無害化した後、系外に排出することなく装置を開放できる、環境に優しいシステムである。
【００１４】
以下、本発明による廃ガス処理の方法および装置について、その実施態様を例示した図１〜図３に基づいて説明する。
図１は、本発明による残留廃ガスの無排気式無害化処理装置を示す系統説明図である。
寝具類、衣類、各種医療用器具等の滅菌乾燥される被滅菌物は、滅菌乾燥庫１内に搬入され、酸化性又はその他の性質を有する殺菌力の強い殺菌剤により滅菌される。滅菌後、この廃ガスに酸化又は還元ガス発生器２で発生させたガスを加えて混合廃ガスとされる。この混合廃ガスは、循環ブロワー３で、加熱室及び触媒反応室からなる触媒反応器４に供給され、加熱・酸化還元される。
【００１５】
触媒反応室では、例えば、シリカ、アルミナ、マグネシアの複合酸化物であるコージーライトを担体とした白金触媒が使用される。一般的に触媒反応器４で分解された混合廃ガスには、各種の酸性あるいは塩基性の有害分解物や二酸化炭素等が含まれ、中和冷却槽５に送られて中和冷却処理が行われ、無害化される。
【００１６】
その後、無害化された水蒸気を含む混合廃ガスは、除湿器６で除湿乾燥され、循環ブロワー７により上記酸化又は還元ガス発生器２に還流され、さらにここで発生させたガスが加えられて、滅菌乾燥庫１に戻されるという、循環サイクルが所定の時間繰り返される。このようにして、混合廃ガスは、逆指数関数的に無害化処理される。
【００１７】
酸化又は還元ガス発生器２で発生させるガスは、滅菌乾燥庫１で使用される殺菌剤が酸化性ガスの場合は還元性ガスであり、その他のガスが使用される場合には酸化性ガスである。
なお、符号８は、沈殿した中和生成物を濾し取るための濾過器であり、符号９は、劣化した中和液を定期的に排水するための排水バルブである。
【００１８】
図２は、他の装置例であり、酸化又は還元ガス発生器２を触媒反応器４の手前側に設置した例を示している。
また、残留廃ガスが比較的低濃度の場合には、酸化又は還元ガス発生器２又は触媒反応器４のいずれか一方を省略しても差し支えない。図３は、触媒反応器４を省略した例である。
【００１９】
次に、この残留廃ガスの処理方法について、図１に基づいてさらに詳細に説明する。
滅菌工程完了と同時に、酸化又は還元ガス発生器２、循環ブロワー３、７、触媒反応器４及び除湿器６を同時に作動させる。廃ガスの分解が完了した時点で、冷却乾燥工程に移行するが、移行と同時に、酸化又は還元ガス発生器２及び触媒反応器４を停止し、以後、廃ガス処理が終了するまで、循環ブロワー３、７及び除湿器６のみを作動し続けるものとする。
【００２０】
滅菌後、酸化又は還元ガス発生器２により滅菌乾燥庫１に発散された還元性ガス又は酸化性ガスは、酸化性の殺菌ガス又はその他の殺菌ガスと混合されて、循環ブロワー３により滅菌乾燥庫１から触媒反応器４に送られる。
混合廃ガスは、触媒反応器４の加熱室で活性化温度に加熱され、触媒反応室で触媒により酸化還元反応が惹起される。この酸化還元反応により有害分解物を含む種々の分解物が生成される。
【００２１】
そこで、これら有害分解物を含む混合気流を中和冷却槽５に導き、中和液中でバブリングさせて中和冷却処理を行う。なお、混合廃ガスの分解で生じた分解物の種別は、酸性、塩基性、両性の３種に類別されるが、分解物が酸性優位の場合は塩基性中和剤を使用し、塩基性優位の場合は酸性中和剤を使用する。このとき、中和塩類が有害物質となることのないよう、薬剤の選定には予め配慮する。中和塩類は、中和液中で溶解又は沈殿して廃ガス気流から除去される。
【００２２】
触媒反応器４及び中和冷却槽５で処理されきれずに、これらを通過した混合廃ガスは、除湿器６で除湿乾燥され、循環ブロワー７により酸化又は還元ガス発生器２に還流される。
酸化又は還元ガス発生器２に還流された気流は、そこで発生される酸化性又は還元性ガスと混合されて、再び滅菌乾燥庫１に戻される。
【００２３】
滅菌乾燥庫１の混合残ガスは、さらに、循環ブロワー３により触媒反応器４に送られ、以下、同様の処理が繰り返される。
このような循環サイクル処理を所定時間繰り返すことにより、有害分解物を含む種々の分解生成物は中和除去され、廃ガスは、逆指数関数的に低減され、最終的には消滅し、残ガスはクリーンな空気の成分のみとなる。
【００２４】
なお、中和液は、pＨ（ペー・ハー）計により管理することとし、必要に応じて中和剤を補充するが、中和液中には、溶解した中和塩類の濃度が次第に高くなるため、劣化した中和液は、ほぼ中性（pＨ＝７+ε）の状態で定期的に排水バルブ９を開いて排水するものとする。また、濾過器８に沈殿した中和塩類も定期的に濾過器８を外して洗浄するものとする。
以下、本発明の具体的態様を実施例にもとづいて説明する。
【００２５】
【実施例】
図１に示した構成を有する廃ガス処理装置を使用した。
先ず、容積３．７４ｍ3の滅菌乾燥庫１に寝具類や衣類を格納し、設定温度４０℃のもとで、６，０００ｐｐｍのホルムアルデヒドガスを発散し、６０分間燻蒸して滅菌工程を完了した。
ここで、酸化又は還元ガス発生器（本例では、オゾンガス発生器）２、循環ブロワー３，７、触媒反応器４及び除湿器６を同時に作動させて、触媒反応器４及び中和冷却槽５（中和液；２５％アンモニア水を精製水で２０倍に希釈）において、還元性廃ガス（ホルムアルデヒドガス）の酸化分解及び中和冷却処理を開始した。
【００２６】
４０分後に、廃ガス処理工程を完了して滅菌乾燥庫１の扉を開け、ガス濃度測定器（目盛範囲０．０５〜１．０ｐｐｍ）を用いてホルムアルデヒドガスの残留濃度を測定したところ、約０．０３ｐｐｍ未満と目視され、ホルムアルデヒドガス特有の刺激臭は全く感じられなかった。これは、０．０８ｐｐｍ以下という無害性の指針値をはるかに下回っており、満足すべき結果であった。
【００２７】
但し、廃ガス処理工程では、この工程の開始後２０分を経過した時点で、触媒反応器４の加熱室のヒーター及びオゾンガス発生器２のオゾナイザーへの通電を停止し、以後２０分間、中和冷却及び除湿乾燥のみによる運転を行った。
工程開始後２０分を経過した時点でのホルムアルデヒドガスの濃度は１．３５ｐｐｍであった。処理後半の２０分間においても、廃ガス濃度が１．３５ｐｐｍから０．０３ｐｐｍへと減少するのは、ホルムアルデヒドガスの場合、直接アンモニアと容易に反応してヘキサメチレンテトラミンという無害な物質となるためである。
【００２８】
化学反応の種類は、次のとおりである。
▲１▼触媒反応器４における反応；
ＨＣＨＯ+２/３Ｏ3（又はＯ2）→ Ｈ2Ｏ+ＣＯ2（二酸化炭素）
ＨＣＨＯ+１/３Ｏ3（又は１/２Ｏ2）→ ＨＣＯＯＨ（蟻酸）
▲２▼中和冷却槽５における反応；
ＣＯ2+２ＮＨ3+２Ｈ2Ｏ →（ＮＨ4)2ＣＯ3・Ｈ2Ｏ（炭酸アンモニウム）
ＨＣＯＯＨ+ＮＨ3 → ＨＣＯＯＮＨ4（蟻酸アンモニウム）
ＨＣＨＯ+２/３ＮＨ3 → Ｈ2Ｏ+１/６Ｎ4(ＣＨ2)6（ヘキサメチレンテトラミン）
【００２９】
次に、本発明に基づく廃ガス処理装置の性能を調べたところ、以下の通りであった。
１）廃ガス処理工程開始ｔ分後の廃ガス濃度をｘｐｐｍとして、工程開始後２０分間の廃ガスの毎分減衰率をμ1とすると、ｔ分後の廃ガス濃度ｘと廃ガスの毎分減衰率μ1との間には、次式が成り立つ。
【００３０】
【数１】
2004187931.tif 000003
さらに、変数分離して積分すると、下記［数２］式から［数３］式が得られる。
【００３１】
【数２】
2004187931.tif 000004
【数３】
2004187931.tif 000005
ここで、上記初期条件Ｃ1＝６，０００ｐｐｍで、２０分後の廃ガス濃度ｘは１．３５ｐｐｍであったから、これらを［数３］式に代入して計算すると、下記［数４］式から［数５］式の数値が得られる。
【００３２】
【数４】
2004187931.tif 000006
【数５】
2004187931.tif 000007
【００３３】
２）同様に、工程開始後２０分を経過した時点以後２０分間の廃ガスの毎分減衰率をμ2とすれば、下記［数６］式が成り立つ。
【００３４】
【数６】
2004187931.tif 000008
ここで、工程開始後２０分を経過した時点での廃ガス濃度Ｃ2は１．３５ｐｐｍ、４０分後の工程終了時点での廃ガス濃度は０．０３ｐｐｍであったから、これらを上記［数６］式に代入して計算すると、下記［数７］式から［数８］式の数値が得られる。
【００３５】
【数７】
2004187931.tif 000009
【数８】
2004187931.tif 000010
このように本発明によれば、廃ガスは上記減衰率で分解・中和され、完全に無害化される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の廃ガス処理の方法及び装置によれば、
▲１▼．廃ガス処理が、酸化還元反応と中和反応との一連の循環サイクルで行われるため、様々な廃ガスの無害化が可能である。
▲２▼．装置がコンパクトで、廃ガス処理を円滑かつ迅速に行うことができる。
▲３▼．循環無排気式のため排気ダクトを必要とせず、附帯工事に伴うコスト削減に役立つ。
▲４▼．酸化還元触媒による低温燃焼と水冷中和式を採用しているため、比較的低温下での廃ガス処理が可能となり、排熱処理の問題が発生しない。
▲５▼．産業上、他分野への適用も可能である。適用例として、医療機関他各種福祉施設、ホテル、マンション等の各部各室の浮遊菌や花粉等の除菌、除去をはじめ、建材等より発生する微量の有害ガス、人が生活することにより発生する二酸化炭素や一酸化炭素、アンモニアやエチレンガスといった不快なガスを徹底的に除去、無害化して、クリーンな空気として各部各室に還流させ、衛生的空間を実現するための中央処理システムとしての運用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の残留廃ガスの無排気式無害化処理装置の一実施態様を示す系統説明図である。
【図２】本発明の残留廃ガスの無排気式無害化処理装置の他の例を示す系統説明図である。
【図３】本発明の残留廃ガスの無排気式無害化処理装置のさらに他の例を示す系統説明図である。
【符号の説明】
１………滅菌乾燥庫、
２………酸化又は還元ガス発生器、
３、７…循環ブロワー、
４………触媒反応器、
５………中和冷却槽、
６………除湿器、
８………濾過器、
９………排水バルブ。
【図１】
2004187931.tif 000011
【図２】
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【図３】
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