JP2001061949A

JP2001061949A - 脱臭装置

Info

Publication number: JP2001061949A
Application number: JP24161099A
Authority: JP
Inventors: Masatake Takashima; 正武高島; Yasuto Hirakawa; 康人平川
Original assignee: Fujitec Co Ltd
Current assignee: Fujitec Co Ltd
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2001-03-13

Abstract

(57)【要約】【課題】光触媒作用により脱臭を行うものであって、
個々に異なる臭気発生源の臭気発生状況に対応しても効
率の良い脱臭機能が果たせるような融通性の高い脱臭装
置、特に畜舎から発する臭気に対し効果的な脱臭装置を
提供することを目的課題とする。【解決手段】励起光光源と受光面に光触媒物質を塗布
した壁面とからなる脱臭室を複数個配置組合せ、該脱臭
室を通過する気体流が乱流となるように該脱臭室間の連
通路を気体流が蛇行するような位置に設置した脱臭ユニ
ットを構成すると共に、設置個所の臭気物質の濃度や排
気量あるいは臭気物質の種類などの状況に応じ、該脱臭
ユニットを１個に限らず複数個直列か並列か若しくは直
列接続したものを並列に接続するなど多様な接続を選択
可能とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光触媒作用により空
気中に漂う臭気を消す脱臭装置に関し、特に鶏舎、豚舎
といった畜舎から発する臭気の脱臭に効果的な脱臭装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】消臭・脱臭機能を有する装置としては、
活性炭による吸着脱臭を利用したものや臭い発生成分を
焼却してしまうもの、オゾンによる分解作用、微生物に
よる分解作用を利用したもの等があった。また、最近で
は酸化チタン等の光触媒を有する金属酸化物の膜をバル
ブ面に形成させたランプを用いたもの、所定波長域の光
を発するランプとその近傍受光部に光触媒物質を介在さ
せた壁部やフィルターを配置したものもある。これは特
定域の波長の光によって励起された触媒物質に、臭気の
元となっている物質を接触させて分解するなどして臭気
の無い他の物質に変えてしまうものである。この動作原
理から脱臭効果を上げるためには臭気の元となる物質を
励起されている光触媒物質に効率よく接触させることが
肝要であるが、大気中に拡散されている臭いの元である
物質を個々に制御してこの光触媒物質と接触させること
は不可能である。そこで、従来は臭気分子が光触媒物質
有効に接触できるように設けるべき該装置の消臭能力と
か配置設置を繰返し実験的に模索しながら設計を行って
いた。

【０００３】近年は宅地化が進み、建設時は居住地区と
距離がとられていた畜舎等施設の近隣にも住宅が建てら
れるようになって、施設から発生する臭気が公害問題と
されるようになってきたことを受け、畜舎から発生する
臭気の脱臭にも上記の技術の適用が試みられるようにな
ってきた。その一つである光触媒作用による脱臭を実行
しようとしても畜舎は個々に構造が異なり、室内の空気
の対流状態は千差万別であり、外気へ排気する口の数や
個々の排気口から出される排気量も異なるためるため、
設置すべき脱臭装置の臭気能力とか配設位置は繰返し実
験的に模索しながら設計を行う他はない状況にある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術の問
題点を解決すること、すなわち光触媒作用により脱臭を
行うものであって、個々に異なる臭気発生状況に対応し
ても効率の良い脱臭機能が果たせるような融通性の高い
脱臭装置を提供することを目的課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、脱臭効率が排
気流速に反比例し臭気気体の装置内滞留時間に比例する
との知見に基づき、励起光光源と受光面に光触媒物質を
塗布した壁面とからなる脱臭室を複数個配置組合せ、該
脱臭室を通過する気体流が乱流となるように該脱臭室間
の連通路を気体流が蛇行するような位置に設置した脱臭
ユニットを構成すると共に、設置個所の臭気物質の濃度
や排気量あるいは臭気物質の種類などの状況に応じ、該
脱臭ユニットを１個に限らず複数個直列か並列か若しく
は直列接続したものを並列に接続するなど多様な接続を
選択可能とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】臭気というものは空気中に含まれ
る臭気物質が人の臭覚神経を刺激して感じるものであ
り、人の感じる臭気物質の分子の濃度領域では悪臭の強
弱はその濃度に比例すると解される。そして、光触媒作
用による脱臭メカニズムは、臭気分子が紫外線域等の特
定波長の光によって励起された金属酸化物等の光触媒物
質に接触することによって電子の授受がなされ、該臭気
分子を分解したり他の物質と結合したりさせて臭いの無
い異なる物質に変化させるというものである。臭気物質
が無臭の他の物質に変化させられるという現象は空気中
に拡散している臭気分子が励起状態にある光触媒物質に
接触しなければ起こらないわけで、この接触を促すこと
が脱臭機能を高めることになる。接触は空気のマクロ的
動きである気体流と該空気を構成する個々の気体分子の
挙動に関係するものであるが、臭気物質の個々の分子を
コントロールして接触を促すことは不可能である。した
がって、気体物理論に基づいて統計的に対処することに
なるのであるが、それは光触媒物質に対する空気の流速
が遅いほど接触確率は高くなり、脱臭装置内での空気の
滞留時間が長いほど接触確率は高くなるという関係にな
る。また、臭気物質の種類によっては一回の接触では分
解が完了せず複数回の接触を要するものもある。

【０００７】さて、励起光光源と受光面に光触媒物質を
塗布した壁面とからなる脱臭室を有する脱臭装置を排気
路中に設置する場合、臭気分子の壁面への衝突が光触媒
物質との接触を意味することになる。したがって、脱臭
室内を流れる気体流は層流ではなく乱流状態で流れるよ
うにすることが衝突の機会を増やし有利となる。そのた
め、本発明では壁面への衝突を促すように脱臭室の流入
方向と流出方向を異ならせるなど流路を非直線状に蛇行
させて気体流を乱流状態とするようにしている。ところ
で、畜舎などでは施設によって設置されている排気口の
数や各排気口からの排気量はまちまちであるため、必要
とされる脱臭能力は異なりそれに対応した脱臭能力を有
する脱臭装置を設備する必要が生じる。基本的に気体中
の臭気物質の濃度と排気の流速あるいは臭気物質の種類
に対応して必要とされる脱臭能力は異なるのであるが、
本発明は、脱臭効率を上げるために該脱臭ユニットを複
数個並列に接続して分流し脱臭室内の流速を低くした
り、直列に連通し臭気分子と光触媒との接触回数を高く
したりして、それぞれの施設に適した接触の仕方を設定
することができる。すなわち本発明では各施設に適した
脱臭装置を個々に設計する必要はなく、同じ装置ユニッ
トを用い複数個の脱臭ユニットを直列に接続したり、並
列に接続したり、または直列と並列を組合せることによ
って幅広い対応が出来るものである。

【０００８】

【実施例１】実施例を図１に示す。図１Ａは脱臭ユニッ
ト１の上面図、Ｂは横側面図、Ｃは縦側面図である。本
発明の脱臭室の基本構造は励起波長域の光を発する光源
と受光面が光触媒物質で被覆された壁面とからなるもの
であるが、この実施例の光源としては一般に誘蛾灯とし
て使用されているピーク出力波長360〜380ｎｍ域の光を
出す円管状の40Ｗ蛍光灯４を用い、脱臭室11〜14は該ラ
ンプを囲む断面正方形（20×20cm）で長さ115cmの筒状
とした。（注：実施例の寸法は適当かどうか要確認事
項）該脱臭室の壁面は光触媒物質としてのアナターゼ型
酸化チタン（ＴiＯ_２）を片面に被覆したフィルムを貼
りつけるが、光触媒の劣化に際しフィルムの張り替えが
可能な貼りつけとする。本実施例ではこの四角筒状の脱
臭室11〜14を４個長手方向が揃うように並べて断面”田
の字状”に隣接させて設置したものを脱臭ユニット１と
する。脱臭室11〜14の側壁17は５mmの塩化ビニル板を使
用し、隣接する脱臭室との境界壁は受光効率を勘案し透
明材を用いるのが好ましい。また脱臭室の端面を形成す
る天板15と底板16は機械的強度を勘案し厚めの８mmの塩
化ビニル板を使用している。図１から判るように脱臭ユ
ニット１は４個の脱臭室11〜14を直列に接続し、吸気口
２は第１の脱臭室11の一端近傍の側壁に、第２室12への
連通路は他端側で両室が相接する壁面部に設けられる。
第２室12から第３室13への連通路は一端側で両室が相接
する壁面部に設けられ、第３室13から第４室14への連通
路は一端側で両室が相接する壁面部に設けられ、第４室
14の排気口３は他端側で外壁部に設けられている。した
がって、空気流は各脱臭室において一端側側面から流入
され、他端側から９０度方向を変えて流出されるように
接続されていることとなり、３次元的に蛇行する流路を
形成している。これは気流体を乱流とし気体分子が壁面
との衝突する確率を高くさせるためである。

【０００９】図３に示されるように脱臭室11の両端面1
5,16は蛍光灯４の端子部41を露出した形態となってい
る。40Ｗ蛍光灯は規格により管の長さ寸法は決まってい
るが、管径寸法は不定であるため、弾性を有する樹脂リ
ング５を介在させ異なる管径の蛍光灯４に対応できる構
造としている。図２に示されるように蛍光灯端部近傍に
管径に合わせた樹脂リング５を嵌めて固定する。該樹脂
リング５の固定は図３から分かるように蛍光灯管外周面
と該樹脂リング５の内面間に、糊状のプラスチック材で
コーキングシール６する。脱臭室11の端面を形成する天
板15または底板16にはＯリング締付け具７を嵌合する円
形の取付け孔18が穿設されており、フランジ部7aと管状
部7bとからなる前記Ｏリング締付け具7の内側部材71が
そのフランジ面7aと脱臭室端面となる天板15が当接する
状態で管状部7bが該孔18に嵌合し気密に一体化されてい
る。その管状部7b外側には雄ねじ7cが切られと共に内側
端部は面取り7dが施されている。前記Ｏリング締付け具
７は該内側部材71と外部部材72とからなり、該外部部材
72は前記内部部材71と同じ内径の環状体であって内側部
材71と接する側には内側部材の雄ねじ7cと螺合する雌ね
じ穴7eが設けられると共に、内径部内側は面取り7fが施
されている。Ｏリング締付け具７に樹脂リング５を嵌め
た蛍光灯４を挿入し前記面取り部7dにＯリング８を介在
させた状態で、外側部材72を内側部材71に螺合させると
内側部材と外側部材の両面取り部7d,7fは環状Ｖ字溝を
形成してＯリング８を圧縮変形させ、該Ｏリング８がＯ
リング締め付け具７と樹脂リング５間のシールを担保す
る。このシールと前記コーキングシール６により蛍光灯
端子部41が外部に延在する構造の脱臭室11の端面部のシ
ールは確保される。外部に延在した蛍光灯の両側端子部
41には点灯回路９からの電源電圧が差込みタイプのコネ
クター10を介して印加されるが、該コネクター10は防水
キャップ10aが被せられ防水構造となっている。また、
天板15と底板16は脱臭室の寸法より大きくされておりそ
の外周部には取付け用のボルト孔が多数設けられてい
て、設備への取付けや他の脱臭ユニットとの組立てが容
易にできるようになっている。更に複数個の脱臭ユニッ
トを組み合わせる際には排気口３と他の脱臭ユニットの
吸気口２間は図示されていないフレキシブルチューブで
適宜接続される。

【００１０】この実施例の脱臭ユニット１は豚舎の排泄
物臭を対象にして１０ｍ^３／minの流量（被処理気体の
脱臭ユニット内滞留時間は約１０秒）では９９％の臭気
分子の分解がなされ、実施上問題のない微臭にまで処理
ができた。また、１ｍ^３／minでは残留臭気分子が0.1％
で人間の臭覚では感知できないまでの無臭の気体に処理
できた。各施設への脱臭装置の設置に際しては、この脱
臭ユニット１の脱臭処理能力を念頭において個々の設備
からの排気中に含まれる臭気分子濃度と排出流量に応
じ、脱臭ユニットの設置台数を割出し、複数台を設置す
るときにはその数台の脱臭ユニットを直列、並列又はそ
の組合せを変えて試行し脱臭効果の高い接続を選択す
る。排気量が同じであれば直列に接続した場合には多数
の脱臭室を高流速で流すことになり、並列に接続した場
合には少ない数の脱臭室を低速で流すことになる。結果
的にいずれも装置内滞留時間は同じとなるが、臭気分子
と光触媒物質との接触形態が異なるため処理効率に差が
出てくる。あまり低流速で使用すると層流状態になりや
すくまたあまり高流速にすると流体抵抗が大きくなって
排気量を減少させてしまうという問題も生じ、この処理
効率は解析的に解明しきれるものではないので個々の設
備において実験的に最適接続形態を決定する。また、並
列接続を選択した場合には臭気分子濃度が低くなってい
る状態では一部の流路を閉止して該当脱臭室の蛍光灯を
消して省エネ稼動を行わせることもできる。

【００１１】上記の実施例では４個の脱臭室を直列に組
み合わせたものを脱臭ユニットとしたが、４個に限らず
３個であっても５個などであってもよい。光触媒の内壁
被覆はフィルム貼りつけとしたがこれに限らず、パネル
貼りつけ形態などであってもよい。ただし、光触媒の劣
化時や他の光触媒に変更が求められる際に新たなものに
容易に変更できる形態が好ましい。この酸化チタン（Ｔ
iＯ_２）を片面に被覆したフィルムは脱臭室内壁に限ら
ず、臭気ガスと接触し励起光の照射を受ける面であれば
用いることができる。また、光源に誘蛾灯として使用さ
れているピーク出力波長360〜380ｎｍ域の光を出す円管
状の40Ｗ蛍光灯を用いたが、これも紫外線域を発光する
殺菌灯やブラックライトなど光触媒物質の励起に有効な
波長域の適宜のライトを選択してよい。

【００１２】

【実施例２】脱臭効率は基本的に臭気物質と触媒物質の
接触効率に依存するので、気体を乱流状態にして触媒物
質の被覆された壁面へ臭気気体の分子が衝突する頻度を
高くすることが有利となる。そのため、この実施例では
図４に示すような脱臭室の壁面に邪魔板19を配置して気
流を一層撹拌されるようにした。この邪魔板19は気流が
渦を巻くように螺旋状のものとしてもよいし、ランダム
な方向に適宜配置されるものであってもよい。この存在
によって臭気物質が触媒に接触することを積極的に促す
ことで脱臭効率を上げることができる。この際、配置す
る邪魔板19自体の表面にも触媒物質を被覆させておくこ
とは更に効果的である。

【００１３】

【実施例３】更に微生物による分解作用や活性炭吸着作
用を利用した他の脱臭装置を前置して脱臭効果を高める
応用も可能であり、この方法は互いの脱臭作用を補完し
合うため臭気物質が多種類含まれている場合など特に有
効である。この実施例はコロナ放電による分解作用を利
用した脱臭装置とを組合せたものである。まず、このコ
ロナ放電方式の脱臭作用について説明する。図５に示す
ように脱臭室20は円筒状（一般には50〜200φ程度）に
形成され中心軸部にタングステンやステンレス等の金属
からなる電極線25が、筒状の脱臭室20の中央内壁にアー
ス電極27が配設され、両電極に高電圧が印加される。脱
臭室20の一端近傍に吸気口28が、他端近傍に排気口29が
設けられ臭気ガスが流される。高圧側電極25からアース
電極27に向けてコロナ放電電流が流れており、この放電
現象が臭気物質に作用し、鎖状高分子からなる臭気物質
を解鎖分解するなりして臭気物質を分解するものであ
る。この実施例では脱臭室20を構成する円筒状の側壁21
と天板22並びに底板23はアクリル材で構成し、円筒径は
80φとしている。前記天板22と底板23の中央部には丸い
孔があいており、碍子24,24'を介して螺旋状に凸部が形
成されたタングステンの高圧側電極25が設置され、前記
円筒状の側壁21の内部中央にはアース電極27が蒸着され
たガラスパイプ26が内挿されている。そして円筒状の側
壁21の底板近傍には吸気口28がまた天板近傍には排気口
29が設けられている。ここで両電極間にガラス層を介在
させるのは放電がアーク放電に進まずコロナ状態を保た
せるためであり、高圧側電極25全体に螺旋状の凸部を形
成させたのは放電個所を全域に亘り均一に分布させると
共に放電個所を肉厚とすることで線状電極の消耗断線を
防止するためである。この凸部は必ずしも螺旋状である
必要は無く全体に亘り均一に分布されておれば適宜のも
のでよい。該吸気口28から排気口29へ臭気ガスが流され
た状態で前記両電極間にネオントランス30から高電圧
（電極間距離にもよるが6000Ｖ程度）が印加されるとコ
ロナ放電現象が起こり、前述した作用により臭気物質の
分解脱臭が行われる。この実施例では酸化チタン光触媒
を用いる脱臭機構の前に、このコロナ放電方式の脱臭装
置を設置し前処理を実行させる。すなわち、図６に示し
たように臭気源タンクＴからブロアーからなる供給臭気
量調整ユニットＢで臭気ガスをコロナ放電脱臭装置Ｃに
供給し、さらにこれを酸化チタン光触媒脱臭装置（脱臭
ユニット１）に送り、十分な脱臭を実行して処理された
排気を排気ル−バーＬの設置された排気口から排気され
る。この脱臭装置は酸化チタン光触媒脱臭装置に較べ、
装置が小型で済むため、臭気源タンクからの排気送風路
の適宜の場所に設置することが可能である。

【００１４】

【発明の効果】本発明では光触媒作用を利用した脱臭ユ
ニットを、複数個の脱臭室を直列に接続し流入口と流出
口の位置と方向を変えることで流路が蛇行する構造と
し、気体流が乱流となって臭気物質と光触媒物質との接
触確率を高くしている。このことによって脱臭効果の高
い装置を提供できる。脱臭装置を取付ける施設は様々に
設計されており、たとえば、ある施設ではいくつもの排
気口から緩やかな流速で排気しており、他の施設では少
数の排気口から高速の気流で排気しているものがあるな
ど外気の取り入れ排気の排出方法は千差万別である。本
発明は単一設計の脱臭ユニットを一つ若しくは複数個直
列か並列かそれともそれらの組合せとするか適宜選択可
能であるので、臭気分子と光触媒との接触形態を最適に
し、異なる条件の施設に広く対応を取ることができるも
のである。しかも単一設計のユニットが使用できるた
め、装置の製造コストは大幅に削減できる。さらに既存
の施設に設置するに際しても排気路に必要ユニットを設
置するだけであるから大幅な改修を要することなく設置
費用も嵩むことはない。

【００１５】消耗の激しい蛍光灯については取替え作業
が簡単であって更に管径の異なる蛍光灯に対応できる取
りつけ方法を採用することで、脱臭室内壁の光触媒被覆
も張り替え容易な手段を採用することで、メンテナンス
を容易にすることが出来る。また、臭気物質の濃度が低
い状態においては並列接続にあっては一部流路を閉止し
て、直列接続にあってはそのままの状態で一部ランプを
消灯して使用し、省エネ稼動が可能である。

【００１６】コロナ放電現象を利用した脱臭装置におい
ては、両電極間にガラス層を介しただけの単純な構造で
アーク放電が防止できる上、筒状の脱臭室を単純に臭気
ガスが通過できる構造としたため、処理が簡単に行え装
置の小型化が図れる。また、コロナ放電現象を利用した
脱臭装置に限らず、本発明の光触媒脱臭装置を他の脱臭
作用を用いた脱臭装置と組み合わせた構成をとればお互
いの脱臭作用を補完し合い、更に効果的な脱臭を実行す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の脱臭ユニットを示す図。

【図２】励起光源として使用する円管状の蛍光灯の取付
け形態を示す図。

【図３】励起光源として円管状の蛍光灯を使用した際の
脱臭室への取付け形態を示す詳細図。

【図４】本発明の脱臭室壁面に邪魔板を配設した実施例
を示す図。

【図５】コロナ放電現象を利用した脱臭装置を示す図。

【図６】コロナ放電現象を利用した脱臭装置を前処理に
採用したシステムの基本配置構成図。

【符号の説明】

１脱臭ユニット７Ｏリング締付け具 11〜14,20 脱臭室 71 内側部材 15,22 天板 72 外側部材 16,23 底板 7a フランジ部 17,21 側壁 7b 管状部 18 円形取付け孔 7c 雄ねじ部２,28 吸気口 7d 面取り部３,29 排気口 7e 雌ねじ部４紫外線域蛍光灯 7f 面取り部 41 端子部 19 邪魔板５樹脂リング 24,24' 碍子６コーキングシール 25 高圧側電極８Ｏリング 26 ガラスパイプ９点灯回路 27 アース電極 10 コネクタ 30 ネオントランス 10a 防水キャップＢ供給臭気量調整ユ
ニットＣコロナ放電脱臭装置Ｌ排気ルーバーＴ脱臭源タンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内壁に光触媒物質を被覆させ励起光光源
を囲うように形成した脱臭室が複数個組み合わされ、各
脱臭室の流入口と流出口は位置と方向が異なるように直
列に接続されて流路が蛇行するようになっている脱臭ユ
ニットを基礎とする脱臭装置。
【請求項２】設備からの排気量、臭気物質の濃度、臭
気物質の種類に応じ、排気路に脱臭ユニットを複数個連
通路によって直列か並列かそれらの組合せかの適宜の接
続形態が選択可能に設置できる請求項１に記載の脱臭装
置。
【請求項３】励起光源は励起光波長域の発光をする管
状の蛍光灯であって、脱臭室端面にはＯリング締付け具
が取付けられ、該Ｏリング締付け具の締付けによりＯリ
ングが圧縮変形して前記蛍光灯に嵌められた弾性リング
を介し該蛍光灯が取替え可能にかつ気密状態で脱臭室に
取りつけられた請求項１または２に記載の脱臭装置。
【請求項４】ピーク出力波長360〜380ｎｍ域の光を出
す円管状の40Ｗ蛍光灯を用い、脱臭室は該蛍光灯を囲む
筒状とし、該脱臭室の壁面は光触媒物質として酸化チタ
ン（ＴiＯ_２）を被覆したもので、脱臭室は４個からな
る脱臭ユニットについて、排気流量が１０ｍ^３／minを
脱臭処理目安とする請求項１乃至請求項３に記載の脱臭
装置。
【請求項５】脱臭室内壁に邪魔板を植設し気体流を激
しい乱流状態にして臭気物質と光触媒物質の接触を促進
させることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の
脱臭装置。
【請求項６】励起光により励起状態とした光触媒物質
との接触により臭気を脱臭処理する脱臭装置に使用され
るものであって、光触媒物質が片面に塗布されたフィル
ムからなり、脱臭室の内壁等の臭気ガスと接触し励起光
の照射を受ける面に張り替えが可能であることを特徴と
するシート。
【請求項７】筒状脱臭室の中心軸部に高圧側電極を、
筒状脱臭室の内壁に円筒状のアース電極をガラス層を介
して配設し、前記筒状脱臭室の両端部近傍にガスの流入
口と流出口を設けて臭気ガスを流した状態で前記両電極
に高電圧を供給する電圧供給源とからなり、高電圧印加
状態でのコロナ放電現象により、臭気分子を分解脱臭す
ることを特徴とする脱臭装置。
【請求項８】励起光により励起状態とした光触媒物質
との接触により臭気を脱臭処理する方式以外の脱臭装置
を前処理手段として採用設置した請求項１乃至請求項４
に記載の脱臭装置。