(57)【要約】【課題】  光触媒による脱臭の効率を著しく高め、かつ、簡便で低コストな汚染空気の脱臭方法を提供する。【解決手段】  汚染空気中に含まれる臭気物質を、光触媒によって分解および除去をする脱臭方法において、脱臭処理を行う前の汚染空気を加熱部で加熱処理することによって、汚染空気の相対湿度を１５％以下としてから、光触媒で脱臭処理を行う。具体的には、加熱部に入る汚染空気の相対湿度を、湿度センサにより計測し、湿度センサの出力に応じて加熱部の加熱量を制御することで、脱臭処理に導入される汚染空気の相対湿度を調整する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染空気中に含まれる臭気物質を、光触媒によって分解および除去する汚染空気の脱臭方法において、脱臭処理を行う前の汚染空気を加熱部で加熱処理することによって、汚染空気の相対湿度を１５％以下としてから、光触媒で脱臭処理を行うことを特徴とする汚染空気の脱臭方法。
【請求項２】
加熱部に入る汚染空気の相対湿度を、湿度センサにより計測し、湿度センサの出力に応じて加熱部の加熱量を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚染空気の脱臭方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物処理方式生ゴミ処理機等の悪臭発生源から排出される汚染空気から、臭気物質を除去する汚染空気の脱臭方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品臭、生ゴミ臭、たばこ臭などの悪臭の成分は、多種多様であり、代表的なものとして、アンモニア、アミン類、インドール、スカトールなどの窒素化合物、硫化水素、メチルメルカブタン、硫化メチル、二硫化メチル、二硫化ジメチルなどの硫黄化合物、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどのアルデヒド類、アセトンなどのケトン類、メタノール、エタノールなどのアルコール類がある。従来、このような悪臭に対する脱臭方法として、悪臭物質と薬剤とを化学反応させる脱臭方法、芳香剤で悪臭物質をマスキングする脱臭方法、活性炭やゼオライトなどの吸着剤にて悪臭物質を吸着する脱臭方法、または、これらの方法を組み合わせて行う脱臭方法があった。
【０００３】
このような各種の脱臭方法が使用されているが、特開２００２−２８４５１号公報および特開２０００−７０６７１号公報に開示されている、薬剤および芳香剤を使用する脱臭方法は、共に悪臭物質と反応した後での再生がほとんど不可能である。また、同じく特開２００２−２８４５１号公報および特開２０００−７０６７１号公報に開示されている、吸着剤を使用する脱臭方法も、吸着容量が飽和すると、脱臭性能は著しく低下する。従って、従来のいずれの脱臭方法においても、薬剤等の定期的な交換が必要であったり、あるいは、吸収性能や吸着性能を監視するシステムを設置し、所定のレベルに低下するたびごとに交換作業をする必要があった。
【０００４】
一方、脱臭機能を果たすように、光触媒とランプとを用いる脱臭方法が開発されている。光触媒は、光エネルギーを化学エネルギーに変える物質であり、具体的には、酸化タングステン、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛などの金属酸化物の半導体である。この脱臭方法では、ランプから紫外線を光触媒に照射して、その光エネルギーによって光触媒を活性化させ、酸化反応を促進させて悪臭物質を無臭物質に変換する。紫外線照射によって光触媒が励起されると、光触媒から電子が飛び出し、表面に吸着した酸素を攻撃してＯ2-を生成し、また正孔が空気中の水分を攻撃してＯＨラジカルを生成し、これらの活性種により悪臭物質の酸化反応が促進され、最終的に悪臭物質は、水と二酸化炭素等に分解される。
【０００５】
しかしながら、光触媒を用いた脱臭方法は、湿度が高い環境においては十分な脱臭効果が得られ難いという問題があった。これに対して、光触媒によって脱臭処理する前の汚染空気の湿度を下げてから、光触媒による脱臭処理を行うことによって、汚染空気の脱臭処理を高効率に行うことが考えられる。たとえば、特開２００２−２９２２３５号公報、特開２００２−２８４５１号公報または特開２０００−７０６７１号公報には、絶対湿度を調整することにより、すなわち、汚染空気の温度を露点以下に下げることにより、汚染空気に含有される水分を冷却して除去する除湿技術や、吸収または吸着減湿装置や除湿剤などにより水分を除去する除湿技術が開示されている。
【０００６】
しかし、このように、冷却等により水分を除去する方法はきわめてコストが高い。また、冷却自体をその目的の一つとしない限り、これらの冷却技術が一般的に産業上利用されることはまれである。また、吸収または吸着減湿装置や除湿剤などにより水分を除去する方法も、高コストであり維持管理も煩雑である。
【０００７】
本発明者による試験の結果から、汚染空気を冷却して水分を除去し、絶対湿度を調整する従来技術は、水分の存在自体が光触媒の性能劣化を惹起する原因であるとの不正確な認識に基づいており、光触媒による脱臭処理に対して最適とは言い難い対策であることがわかった。特開２０００−７０６７１号公報においては、汚染空気中の相対湿度を低下させることが文言上示されているが、採用されている相対湿度の低下方法は、コストの高い冷却法や、維持管理に人的労力と多額の費用を必要とする吸収法あるいは吸着法であり、汚染空気中に含有される水分を除去するものである。したがって、特開２０００−７０６７１号公報に開示された技術も、光触媒反応に対する水分の影響の本質から外れており、簡便で低コストな方法を提供しうるものではない。
【特許文献１】特開２００２−２９２２３５号公報
【特許文献２】特開２００２−２８４５１号公報
【特許文献３】特開２０００−７０６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、光触媒による脱臭の効率を著しく高めた汚染空気の脱臭方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による汚染空気の脱臭方法は、汚染空気中に含まれる臭気物質を、光触媒によって分解および除去をする脱臭方法であって、脱臭処理を行う前の汚染空気を加熱部で加熱処理することによって、汚染空気の相対湿度を１５％以下としてから、光触媒で脱臭処理を行うことを特徴とする。
【００１０】
具体的には、加熱部に入る汚染空気の相対湿度を、湿度センサにより計測し、湿度センサの出力に応じて加熱部の加熱量を制御することで、脱臭処理に導入される汚染空気の相対湿度を調整する。
【００１１】
なお、本発明による汚染空気の脱臭方法は、具体的にはアセトアルデヒド、その他のアルデヒド類に特に適用可能であるが、窒素化合物、硫黄化合物、ケトン類、アルコール類を含めて、悪臭成分全般に適用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の方法により、空気中の臭気物質、有害物質の分解および除去を、著しく高効率で行うことが可能となり、優れた脱臭効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の脱臭方法は、汚染空気を加熱することで、絶対湿度を調整することなく、すなわち、汚染空気に含有される水分を除去することなく、汚染空気の相対湿度を下げることにより、光触媒表面の臭気物質の吸着および脱離や分解反応を促進して、脱臭性能を著しく改善するものである。また、加熱方法を採用することで、初期コストおよび運転コストが小さい点でも大きなメリットがある。
【００１４】
本発明において、相対湿度を制御因子として、汚染空気の相対湿度は、１５％以下とする。相対湿度が１５％を超えたままでは、光触媒の表面に水分吸着しやすくなり、臭気物質の分解が著しく抑制され、光触媒の表面が水分で覆われると、好ましくない副生成物も生成しやすくなることが挙げられる。
【００１５】
本発明における汚染空気の相対湿度を１５％以下に制御するためには、たとえば、加熱装置の手前に設置された湿度センサと温度センサにより、それぞれ相対湿度信号および温度信号を発生させ、補償装置により、これらの信号に基づいて補償された相対湿度信号を発生させ、制御装置により、補償された相対湿度信号に基づいて、加熱装置に出力信号を送り、汚染空気の温度を上昇させる方法が採用できる。
【００１６】
本発明に使用される光触媒は、０．５〜５ｅＶの禁止帯幅を有し、光触媒反応をもたらす光反応性半導体である。このような光触媒として、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化チタンおよび酸化セリウムなどの金属酸化物粒子が挙げられる。特に、酸化チタンは、その構造安定性、光反応性有害物除去能、さらには取扱い上の安全性などから、生活空間において使用するには最も適しており、本発明に係る光触媒として有利に用いられる。
【００１７】
本発明に係る光触媒は、取扱いの簡便さから、光触媒を担持した部材または光触媒からなる部材に成形することが好ましい。この光触媒部材は、活性炭、ゼオライトなどの吸着剤を含むものが好ましく、特に、光触媒を担持した繊維状シートからなる部材であることが好ましい。
【００１８】
光触媒部材の具体例として、平坦なシート状、平坦な板状、波板状などの多孔質体の他に、通風性を有するハニカム状、コルゲート状、フォーム状などの多孔質体などを挙げることができる。
【００１９】
前記湿度センサおよび湿度センサは、市販品のいずれでも、公知技術を利用した回路のいずれも採用できる。また、前記制御装置も、公知技術を利用した装置のいずれも採用できる。
【００２０】
本発明の汚染空気の脱臭方法においては、光触媒部材に励起光を照射する必要があり、励起光照射の手段としては、専用光源を用いる照射、屋外や窓際での日光の照射、および室内照明光など他の目的で使用される光の利用などを挙げることができる。励起光の照射は、連続または断続のいずれかを採ることも可能である。
【００２１】
本発明の汚染空気の脱臭方法においては、空気を通風させながら脱臭処理をすることが一般的であり、通風手段として、シロッコ型、ターボ型、ラジアル型、軸流型、プロペラ型、クロスフロー型などのファンモーターや熱対流によるものなどを利用してもよい。
【００２２】
本発明の汚染空気の脱臭方法においては、光触媒方式以外の空気浄化手段、たとえば、除塵フィルターや集塵電極ユニットなどによる除塵、活性炭などの吸着剤や二酸化マンガンなどの酸化触媒などを用いた脱臭、抗菌、防黴、抗ウィルスなどのような浄化手段を併用してもよい。
【００２３】
このような浄化手段は、加熱前や、加熱後で光触媒処理前、または、光触媒処理後に、適宜、設けることができる。さらに、複数の浄化手段を集中して設置してもよく、各々分散して設置してもよいが、一般的には、除塵や脱臭などの処理は、光触媒処理前に設置することが好ましく、加熱後で光触媒処理前に設けることがさらに好ましい。
【００２４】
本発明の汚染空気の脱臭方法において、処理前後の空気の温度変化を望まない場合には、光触媒処理後に、適宜、熱交換することによって処理ガスの温度を下げることもできる。
【００２５】
以下、本発明を、アセトアルデヒドを対象とした実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。窒素化合物、硫黄化合物、アルデヒド類、アルコール類などの汚染物質に広く適用可能である。
【実施例】
【００２６】
（実施例１）
汚染空気導入部、汚染空気加熱部、汚染空気の脱臭処理を行う光触媒反応器部、ファンを順次配置した試験用脱臭装置を作製し、汚染空気導入部が吸気側となり、ファンが排気側となるように、汚染空気を通風した。
【００２７】
汚染空気として、温度３５℃、相対湿度５９％、アセトアルデヒド濃度４２ｐｐｍの模擬汚染空気を用いた。この汚染空気を、風量が毎分０．５ｍ3 となるように、通風した。汚染空気加熱部では、汚染空気を加熱し、温度を６４℃まで上昇させた。光触媒は、酸化チタンを担持したコルゲートハニカム（ハニカム容積が４．８リットル）を用いた。光触媒を励起する光源には、ピーク波長３６０ｎｍの紫外光を発するブラックライト（１０Ｗ）１４本を使用した。
【００２８】
汚染空気導入部の入口において、温度および相対湿度を測定し、表１に示した。なお、湿度温度計（ＶＡＩＳＡＬＡ社製、型式ＨＭＩ４１＆ＨＭＰ４５）により測定した。光触媒反応器部の入口において加温された汚染空気の温度を測定し、次の式で相対湿度を計算した。Ｈ２＝Ｈ１×（Ｐ１／Ｐ２）、ここで、Ｈ２は光触媒反応器部の入口における相対湿度、Ｈ１は汚染空気導入部の入口における相対湿度、Ｐ２は光触媒反応器部の入口における飽和水蒸気圧、Ｐ１は汚染空気導入部の入口における飽和水蒸気圧である。なお、測定された温度における飽和水蒸気圧はＪＩＳ８８０６の付表１−１より求めた。さらに、処理ガスのアセトアルデヒド濃度（ｐｐｍ）を、ガスクロマトグラフで分析することにより測定し、アセトアルデヒド除去率を算出して、表１に示した。
【００２９】
（実施例２）
汚染空気加熱部で汚染空気を加熱し、温度を７０℃まで上昇させた以外は、実施例１と同様にして、脱臭装置を運転した。実施例１と同様に諸値を測定して、表１に示した。
【００３０】
（比較例１）
汚染空気加熱部で汚染空気を加熱し、温度を５６℃まで上昇させた以外は、実施例１と同様にして、脱臭装置を運転した。実施例１と同様に諸値を測定して、表１に示した。
【００３１】
（比較例２）
汚染空気加熱部から、加熱装置を外した以外は、実施例１と同様にして、脱臭装置を運転した。実施例１と同様に諸値を測定して、表１に示した。
【表１】
2005080726.tif 000002
実施例１および実施例２では、汚染空気をそれぞれ加熱により、相対湿度を１５％以下としてから、光触媒により脱臭処理を行っている。その結果、９７％以上という高いアセトアルデヒド除去率が得られている。
【００３２】
一方、比較例１でも、同様に汚染空気を加熱しているが、相対湿度が２０．１％までにしか下がっていない。その結果、アセトアルデヒド除去率は７４％であり、実施例１および実施例２に比べて著しく低かった。
【００３３】
また、比較例２では、相対湿度を低下させる処理を一切行わずに、汚染空気を光触媒に通したところ、アセトアルデヒド除去率は４５％であり、実施例１および実施例２に比べて著しく低かった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、生物処理方式生ゴミ処理機の悪臭を有する排気の脱臭処理や、溶剤などの揮発性有害有機化合物で汚染された室内空気などの清浄化にも利用可能である。