JP2007136415A - オゾン脱臭装置及びオゾン脱臭方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オゾン分解触媒法による脱臭及びオゾン分解触媒からの二次臭気発生の防止をし、オゾン濃度を安全な水準にまで下げることができるオゾン脱臭装置を提供する。
【解決手段】オゾン脱臭装置１０は、吸込ダクト１内に設けられたオゾン発生器２及び拡散板４と、吸込ダクト１に取り付けられたフィルタケーシング６とを備え、フィルタケーシング６には上流側にオゾン分解触媒フィルタ８と、下流側に活性炭フィルタ１２とが設けられており、オゾン分解触媒フィルタ８の出口側のオゾン濃度を５０ｐｐｂ以上とし、活性炭フィルタ１２の出口側オゾン濃度を１００ｐｐｂ以下にしている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、オゾン分解触媒法による脱臭及びオゾン分解触媒からの二次臭気発生の防止をし、オゾン濃度を安全な水準にまで下げるオゾンによる脱臭装置及び脱臭方法に関する。

従来、硫化水素や硫化メチルなどの悪臭物質は、オゾンにより脱臭されることが知られている。
図１５はオゾンと悪臭物質の反応時間を示すものであるが（非特許文献１）、硫化水素では等量のオゾンと混合しても、濃度が半減するまで１５０時間を要する。

また、悪臭物質とオゾンの直接反応は緩慢で、悪臭空気にオゾンを吹き込んでも悪臭物質はほとんど分解されない。オゾンそのものには臭気の分解作用がほとんどない。
しかし、オゾンには嗅覚を麻痺させるマスキング効果があるため、臭気成分は分解されていないにもかかわらず、その臭いを感じなくなるという効果がある。
この効果は人体に有害であり、図１６（非特許文献１）に示されるように、日本の環境基準ではオゾン濃度の上限を０．０６ｐｐｍ（６０ｐｐｂ）と定められている。

この種のオゾンによる脱臭装置及び脱臭方法として以下の提案がある。
特開平９−２９９７５６号公報に示す例では、住宅、事務所、工場、遊技場及び車内等に存在する微量の不快な臭い成分を室温付近で低濃度のオゾンにより酸化又は分解することを目的として、ガス中のオゾン濃度を０．０５〜５ｐｐｍとし、触媒によるガス処理の空間速度を毎時６〜３０万とし、室温条件下で銀とマンガンを含有する触媒に接触させて、１ｐｐｍ以下の低濃度の臭い成分を低濃度のオゾンを用いて効率よく除去することができ、しかも、排出される余剰のオゾン濃度を０．１ｐｐｍ以下にしている（特許文献１）。

また、特開２００２−２２４２０７号公報に示す例では、殺菌速度及び脱臭速度を向上させる共に脱臭フィルタの寿命を延ばすことを目的として、円筒状を呈した金属製の収納筒内部に形成される空気の流路の入口側端部にオゾンを発生する紫外線ランプが配設され、出口側端部には脱臭フィルタがこの出口いっぱいに配設され、脱臭フィルタとして、酸化白金、酸化マグネシウム、酸化マンガン、二酸化チタニウム、酸化パラジウム、酸化銀の金属触媒から選択される１種類又は２種類以上の組み合わせのものを吸着剤、例えばゼオライト又は活性炭などの吸着剤に担持させた円筒形状を呈したハニカム状のフィルタを用いている（特許文献２）。

このような従来のオゾン分解触媒法では、悪臭の２〜３倍のオゾンと混合した悪臭空気がオゾン分解触媒フィルタを通過すると、硫化水素の場合、次の反応が瞬時に起こる。

Ｈ₂Ｓ＋Ｏ₃→Ｈ₂Ｓ＋Ｏ₂＋Ｏ^*→Ｓ＋Ｈ₂Ｏ＋Ｏ₂
ここで、Ｏ^*は活性酸素を示す。

オゾンそのものは臭気を緩慢にしか分解できないが、オゾン分解触媒により生じた活性酸素は臭気を瞬時に分解できる。
活性酸素の寿命はサブミリセカンド（ｍｓｅｃの１／１０）と短く、触媒内で瞬時に消滅する。しかも触媒下流側には有害なオゾンは残存しない。

オゾン分解触媒フィルタには、特許文献２に示されているように、オゾン分解触媒素材である二酸化マンガン、酸化ニッケル、四三酸化鉄、酸化銅、炭酸コバルト、炭酸ニッケル、炭酸銅のいずれか一種又は複数種からなる粉末を、シリカゾルやアルミナゾルの無機バインダで成型したペレットを充填した濾過層や、上記粉末を、ハニカム形状の通気体の接ガス表面に同じくシリカゾルやアルミナゾルの無機バインダで固着させた濾過層がある。
無機バインダにはシリカゲルやアルミナゲルやゼオライトなどの無機粉末が混合される場合もある。

これらの濾過層の接ガス表面は、図１７に示すような０．００１ミクロンから１０ミクロンの細孔と呼ばれる小さな穴で覆われている。なお、図１７は悪臭成分が触媒の細孔に吸着され無臭化される様子を示す図である。
細孔には、オゾン分解触媒素材の粉末そのものが形成するものと、ペレット成型や通気体表面固着のために使用される無機バインダやその混合物である無機粉末が形成するものとがある。

図１８は悪臭成分が無機バインダ又は無機粉末の細孔に吸着された様子を示す図である。
図１７及び図１８に示すように、オゾンと混合した悪臭成分及びオイルミストを含む無臭有機物が、オゾン分解触媒素材の細孔に吸着される場合と、触媒素材の成型や表面固着に使用される無機バインダやその混合物である無機粉末の細孔に吸着される場合では、その様子が全く異なる。

ここで、無臭有機物とは、空気中に含まれるガス状悪臭成分以外のガス状物質或いは、固体状及びミスト状のいずれかの成分をいう。
具体的には、調理排気の場合、悪臭成分はアルデヒド系の高分子ガス状有機物であり、無臭有機物は悪臭の原因にならないガス状有機物とオイルミストである。

オゾン分解触媒素材の細孔に吸着される場合、図１７に示すように、細孔内に吸着又は濃縮された悪臭ガス及び無臭有機物は、オゾン分解触媒の作用で発生する酸素ラジカルで分解される。この際、オゾン濃度が薄ければ細孔内の悪臭は分解しきれずに、未分解の状態で細孔内に留まる。
また無機バインダや無機粉末の細孔に吸着される場合、図１８に示すように、細孔内に吸着又は濃縮された悪臭ガス及び無臭有機物は、未分解の状態で細孔内に留まる。

太田静行著「新版オゾン利用の新技術」三秀書房、１９９３年 特開平９−２９９７５６号公報 特開２００２−２２４２０７号公報

しかしながら、オゾン分解触媒素材の細孔で吸着される場合では、周囲環境の相対湿度が急激に増加すると、細孔内に留まっている未分解ガスが水蒸気に置換されて二次臭気(異臭)として飛び出す。
また無機バインダや無機粉末の細孔で吸着される場合では、周囲環境の相対湿度が急激に増加すると、オゾン濃度が薄ければ細孔内の悪臭ガス及び無臭有機物は、オゾンが水蒸気に溶け込んだオゾン水によって分解しきれずに、水蒸気に置換されて二次臭気(異臭)として飛び出す。

したがって、オゾンの労働衛生的許容濃度０．１ｐｐｍ以下という制限の下で、悪臭ガス及び無臭有機物を完全に分解し、二次臭気の発生を防止するには、従来技術を改善する必要がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、オゾン分解触媒法による脱臭及びオゾン分解触媒からの二次臭気発生の防止をし、オゾン濃度を安全な水準にまで下げることができるオゾン脱臭装置及び脱臭方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のオゾン脱臭装置のうち請求項１記載の発明は、オゾン発生器と、オゾン分解触媒フィルタとを気流方向に沿って上流側から順に備え、オゾン分解触媒フィルタ出口側のオゾン濃度を、被処理空気の相対湿度の上昇に少なくとも対応して５０ｐｐｂ以上１００ｐｐｂ以下にし、臭気を分解する構成を有している。
また請求項２記載の発明は、オゾン発生器と、オゾン分解触媒フィルタと、活性炭を含むフィルタとを気流方向に沿って上流側から順に備え、被処理空気の相対湿度の上昇に少なくとも対応して、オゾン分解触媒フィルタ出口側のオゾン濃度を５０ｐｐｂ以上とし、活性炭を含むフィルタ出口のオゾン濃度を１００ｐｐｂ以下にして、臭気を分解する構成を有する。

さらに請求項３記載の発明は、上記構成に加え、オゾン発生器の上流側に湿度センサを設け、湿度センサにより検出した相対湿度の急増に基づいてオゾン発生量を調節可能にしたことを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、オゾン発生器とオゾン分解触媒フィルタとの間に冷却コイルを備えたことを特徴とする。
請求項５記載の発明は、臭気が、調理排気に含まれる臭気であることを特徴とするものである。

請求項６記載の発明は、オゾン分解触媒フィルタが、疎水性高分子繊維に金属酸化物触媒粒子を添着したフィルタ濾材を有していることを特徴とする。

本発明のオゾン脱臭方法のうち請求項７記載の発明は、少なくとも、悪臭ガスを分解し、かつ、二次臭気の発生がない濃度のオゾンを発生する発生過程と、オゾンと悪臭ガスとを均一にする拡散過程と、オゾンと触媒とにより臭気を分解する分解過程と、残留オゾンを環境許容濃度にまで下げる酸化過程とを備える構成を有している。
また請求項８記載の発明は、上記構成に加え、発生過程のオゾン濃度が５０ｐｐｂ以上であり、分解過程後のオゾン濃度が１００ｐｐｂ以下であることを特徴とするものである。

さらに請求項９記載の発明は、発生過程において、相対湿度に基づいてオゾン発生量を調節したことを特徴とする。

本発明のオゾン脱臭装置及びオゾン脱臭方法では、オゾン濃度を高くして適切に管理しているので、オゾン分解触媒により脱臭して、オゾン分解触媒からの二次臭気発生を防止することができ、しかもオゾン濃度を安全な水準にまで下げることができるという効果を有する。
さらに、本発明のオゾン脱臭装置では、湿度の変動に関わりなく脱臭性能を維持することができるという効果を有する。

なお、本発明のオゾン脱臭装置における「相対湿度の上昇」の程度は、例えば、２日で２５％の上昇率をいう。これよりも相対湿度の上昇が急激な場合が予想される場合は、湿度センサによる急増検知に頼ることなく、常時オゾン分解触媒フィルタの出口側のオゾン濃度は、５０ｐｐｂ以上１００ｐｐｂ以下にしておくと、オゾン分解触媒からの二次臭気発生のリスクを軽減することができる。

また、本発明のオゾン脱臭方法では、気流の偏り等による脱臭ムラがなくなるという効果を有する。

本発明のオゾン脱臭装置１０は、処理空気の流れ方向に、上流側からオゾン発生器２、オゾン分解触媒フィルタ８の順に配置した脱臭装置であって、オゾン分解触媒フィルタ８の出口側濃度が５０ｐｐｂ以上にされている（図１を参照）。
なお、後述するように、オゾン分解触媒フィルタ８の下流側に、活性炭フィルタ１２を設けるのが望ましい。

相対湿度が急上昇した場合、周囲環境の水蒸気濃度も急激に上がり、触媒細孔に入り込んで吸着水となるが、オゾン分解触媒フィルタの下流側に十分なオゾンが供給されていない場合（オゾン濃度＜５０ｐｐｂ）、吸着水に溶け込むオゾン量も少ないため、細孔内の悪臭成分及び無臭有機物は分解しきらずに、分解途上の中間生成物に留まる。
したがって、相対湿度が急上昇した場合には、触媒細孔への水蒸気の置換吸着作用で悪臭成分及び無臭有機物の未分解状態の中間生成物が、二次臭気（異臭）として放出される。このような無臭有機物も未分解状態の中間生成物になると悪臭成分になることがある。

しかし、オゾン分解触媒フィルタの下流部分に十分なオゾンが供給されていると（オゾン濃度≧５０ｐｐｂ）、相対湿度が急上昇した場合、周囲環境の水蒸気が細孔内に入り込んで吸着水となり、この吸着水にオゾンが溶け込んだオゾン水の作用で、細孔内の悪臭成分及び無臭有機物は、無臭成分に完全に分解されているから、細孔内に入り込んだ吸着水に置換されて放出されても、二次臭気（異臭）の発生はない。

従来は、オゾン分解性能を高めて、出口側オゾン濃度を極力小さくすることが行われていたが、相対湿度の急上昇時にオゾン分解触媒フィルタから異臭の発生をかえって促進することになっていたのに対し、本発明では、下流側のオゾン濃度を５０ｐｐｂ以上として異臭の発生を防止している。その代わり、下流側には活性炭を含むフィルタを入れて、意図的に高めたオゾン濃度を下げ、環境基準を満たすようにしている。

以下、図１から図１４に基づき、実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いて本発明のオゾンによる脱臭装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、第１の実施形態に係るオゾン脱臭装置を示す模式図である。
図２は、本発明に係るオゾン分解触媒フィルタと活性炭フィルタの構造図である。
図１を参照して、第１の実施形態に係るオゾン脱臭装置１０は、吸込ダクト１内に設けられたオゾン発生器２及び拡散板４と、吸込ダクト１に取り付けられたフィルタケーシング６とを備え、フィルタケーシング６には上流側にオゾン分解触媒フィルタ８と、下流側に活性炭フィルタ１２とが設けられている。

オゾン脱臭装置１０は、吸込ダクト１を介して外気処理空調機３に接続されており、この空調機３は、中性能フィルタ１１と、冷却コイル７とを備え、外気導入ダクト９から外気を吸い込むようになっている。もっとも、冷却コイル７と送風機５との間に、空調機３に内蔵して設けてもよい。
オゾン脱臭装置１０の吸込ダクト１は、送風機５の出口に設けられている。さらに、このオゾン脱臭装置１０の下流出口側には、吐出チャンバが連設されている。

図２に示すように、本実施形態に係るフィルタケーシング６は、上流側から順に、オゾン分解触媒フィルタ８と、これを支持するスティ１４と、活性炭を含むフィルタ１２と、これを支持するスティ１４とを有し、ダクト１内に設置可能になっている。
以下、活性炭を含むフィルタを活性炭フィルタと呼ぶ。

オゾン分解触媒フィルタ８は、疎水性高分子繊維としてのポリオレフィン系繊維に金属酸化物触媒粒子を熱溶着して接着したフィルタ濾材であり、オゾン分解触媒が構成されている。
ポリオレフィン繊維は、重量で少なくとも８５％のエチレン、プロピレン、或いは、その他のオレフィンで構成された長鎖状のポリマー（重合体）であり、ポリエチレン及びポリプロピレンは商品として用いられている。
ポリオレフィン繊維は、きわめて疎水性が高く、反応性が低い。その伸展性は、炭素或いはアラミド繊維よりもかなり低く、比較的可燃性であり、融点は１００〜２００℃の間である。

このようなポリオレフィン繊維の特徴を備えたオゾン分解触媒フィルタは次のようにして作製される。
先ず、１０〜２０μｍのポリオレフィン繊維に粒径５〜６μｍの電解二酸化マンガンを添着する。この電解二酸化マンガンの細孔表面積は６０ｍ²／ｇである。
添着法は、１０〜２０μｍポリオレフィン繊維を高周波加熱器を用いた瞬間加熱によって表面温度を１５０℃にする。この際、ポリオレフィン繊維の表面は局部的に溶解する。同時に粒径５〜６μｍの電解二酸化マンガンを降り掛けると、ポリオレフィン繊維の表面には電解二酸化マンガンの粉末がびっしり固着する。

そして、溶解したポリオレフィン繊維表面が冷却固化する際に、その表面に接触した電解二酸化マンガンの粉末が接着する。

このような電マン（以下、電解二酸化マンガンを略称の「電マン」と呼ぶ）固着のポリオレフィン繊維で、不織布を作製したところ、電マン添着量は１５ｇ／ｍ²となった。この電マン添着不織布を図２に示すようにプリーツ形状に加工して使用した。
なお、具体的には、プリーツピッチは５ｍｍであり、プリーツの高さは３０ｍｍとしたが、適宜大きさは選択可能である。

本実施形態では、図１に示すように、健康への悪影響をより軽減するため、オゾンを酸化して炭酸ガスに変える活性炭を含むフィルタ１２が、オゾン分解触媒フィルタ８の下流側に配置されている。
活性炭フィルタは、不織布の表面に活性炭の微細粉を接着したもので、１３０ｇ／ｍ²の添着量である。なお、プリーツの形状は電マン不織布と全く同じである。

オゾンの濃度変化は、図１に示すように、オゾン分解触媒フィルタ上流側が２００ｐｐｂとなるようにオゾン発生器２を調節することにより、オゾン分解触媒フィルタ８の下流が８０ｐｐｂ、活性炭フィルタ１２の下流が３０ｐｐｂとしている。

オゾン分解触媒フィルタの不織布はポリオレフィン繊維であるが、活性炭フィルタ内ではオゾンが炭酸ガスＣＯ₂に変化するだけで酸素ラジカルを発生しないから、吸着された悪臭ガス及び無臭有機物が分解されて二次臭気（異臭）を出すことはない。
したがって、活性炭フィルタの不織布の材質は疎水性高分子繊維である必要はなく、活
性炭を担持可能なものであればよい。

本実施形態における活性炭のオゾン酸化反応は次のようになる。

２Ｏ₃ ＋ ３Ｃ → ３ＣＯ₂

活性炭は、オゾン分解触媒の二酸化マンガン、酸化ニッケル、四三酸化鉄、酸化銅、炭酸コバルト、炭酸ニッケル、炭酸銅や、それらの無機バインダであるシリカゾルやアルミナゾルの親水性表面とは異なり、疎水性表面を有する。

活性炭処理では多くの疎水性物質を良く物理吸着するが、親水性物質に関しては親和性などの問題により良好な吸着を望めない。活性炭への吸着物質は、相対湿度急上昇の折もその疎水性表面の特性から水分との置換吸着が起こりにくく、異臭発生は起きにくい。

つまり、オゾン分解触媒フィルタの下流側に置かれた活性炭を含むフィルタは、オゾン分解触媒フィルタの下流側からリークした５０ｐｐｂ以上のオゾンを炭酸ガス化するだけで、異臭発生は生じない。

また、疎水性物質を良く物理吸着すると言っても、厨房排気のようなアルデヒド系悪臭物質を数十ｐｐｂ含む空気を処理する場合、数ヶ月で吸着飽和（いわゆる破過現象）するので、脱臭はあくまでも上流側のオゾン分解触媒フィルタによる半永久的な脱臭効果に到底及ぶものではない。

このような構成の第１の実施形態では、温度を２５℃でほぼ一定とした空調機で、図１で示した設備により試験したところ、相対湿度が約２日間で４５％→８０％、５５％→８０％に単調増加する際にも異臭は発生しなかった。
なお、図３に、図１で示した設備（但し、活性炭フィルタを除いたもの）でオゾン分解触媒フィルタの厚さを増してオゾン分解触媒フィルタの下流のオゾン濃度を１０ｐｐｂとした場合の異臭が発生した日を示した。
なお、オゾン濃度を抑制する手段はいくつかあるが、ここではオゾン分解触媒フィルタの厚さを、より厚くしたもので試験した。

第１の実施形態では、オゾン分解触媒である金属酸化物触媒粒子、例えば電解二酸化マンガン粉末をポリオレフィン繊維に添着して不織布に加工したが、疎水性が高く、反応性が低い疎水性高分子繊維であればどのようなものでもよい。
例えば、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等も利用できる。また、本実施形態のように、必ずしも熱溶着法で添着しなくても、オゾン耐性に優れた接着剤で添着してもよい。

オゾン分解触媒フィルタが、アルミニウム素材のハニカムに金属酸化物触媒粒子を添着して構成した場合、アルミニウムハニカムは、従来のシリカ及びアルミナ素材からなるセラミックスハニカムのように多大な細孔表面積を有する親水性素材を含まないから、相対湿度が急激に変化しても水分置換吸着によって異臭を発生することはない。

次に異臭発生のメカニズムについて説明する。
空調取り入れ外気に混入する調理臭の悪臭物質は、アルデヒド類であり、とりわけイソバレルアルデヒドが主である。
イソバレルアルデヒドの「楽に検知できるにおい」は５９ｐｐｂの濃度であり、供給オゾン濃度を２００ｐｐｂにすれば、オゾン分解触媒において完全な脱臭を行うことができ、オゾン分解触媒フィルタ出口側のオゾン濃度は１０ｐｐｂである。

オゾン分解触媒フィルタの主な仕様は、シリカ及びアルミナ素材からなる内径が２ｍｍで１００メッシュの通気方向厚さが８０ｍｍのセラミックスハニカムに、オゾン分解触媒素材である５〜６ミクロンの大きさの二酸化マンガン粒子を、ハニカム通気面積当り６ｋｇ／ｍ²の割合で添着したものである。処理面風速は１．５ｍ／ｓである。

参考に、図４にオゾン濃度と厨房排気複合臭のマスキング効果を示す。
マスキング法では厨房排気複合臭を完全に消すために２００ｐｐｂものオゾンを含む空気を吸入しなければならない。この濃度は、日本の環境基準を３倍以上上回る濃度であり、健康障害を引き起こす。一方、オゾン分解触媒法では、処理後の空気のオゾン濃度が、わずか１０ｐｐｂであり、このような空気を吸引しても健康上、何ら問題ない。

外調機下流側の処理外気の温湿度変化を図３に示す。
図３に示すように、温度は２５℃でほぼ一定であるが、夏場の相対湿度は大きく変動している。相対湿度が約２日間で４５％→８０％、５５％→８０％に単調増加する際に、調理臭とは明らかに異なる「銀杏の実を押しつぶしたような」異臭が発生した。
これは、オゾン分解触媒に流入した調理臭とは異なり、オゾン分解触媒自体から発生した二次臭気である。

この異臭発生の原因を調べるため、異臭の発生した厚み８０ｍｍのセラミックスハニカムを通気方向に直交する断面でスライスし（図５）、１０、２０、３０、４０、４５、５０、６０、７０、８０ｍｍの異なる厚みのハニカムに対して、出口側における異臭の有無とオゾン濃度を調べ、図６と図７に示した。
図６と図７に示すように、オゾン分解触媒の厚みが４５ｍｍ以下、つまり出口側オゾン濃度が５０ｐｐｂ以上においては、異臭の発生はない。

異臭発生のメカニズムは次のようである。
相対湿度が急激に上昇すると、オゾン分解触媒細孔内の吸着成分と水分の置換吸着が起こり、水分に押し出される形態で細孔内の吸着ガス成分が飛び出す。
この際、周囲空気に含まれるオゾン濃度が５０ｐｐｂ以上の場合には、置換吸着前の細孔内の悪臭成分及び無臭有機物はオゾンによって完全分解されているから、置換吸着によって悪臭成分は出ない（図８）。

５０ｐｐｂ以下の場合には、置換吸着前の細孔内には悪臭成分の未分解状態の中間生成物が形成され、水分の置換吸着によって異臭として飛び出す（図９）。

さらに、オゾン分解触媒フィルタを構成する触媒以外の成分である無機バインダ又は無機粉末の細孔内に吸着及び濃縮された悪臭成分及び無臭有機物は、未分解の状態で細孔内に留まる。

周囲環境の相対湿度が急激に増加すると、周囲環境の水蒸気濃度も急激に上がり、細孔に入り込んで吸着水となる。周囲環境のオゾン濃度が高ければ、この吸着水にオゾンが溶け込んだオゾン水の作用で、細孔内の悪臭成分及び無臭有機物は、無臭成分に分解しきっており、この無臭成分は、細孔内に入り込んだ吸着水に追い出されて、つまり、置換されて細孔内から細孔外へ放出される。

したがって、オゾン濃度が高い場合には、水蒸気が細孔に置換吸着しても二次臭気（異臭）の発生はない（図１０）。

周囲環境のオゾン濃度が低ければ、吸着水に溶け込むオゾン量も少ないため、細孔内の悪臭成分及び無臭有機物は、分解しきらずに、分解途上の中間生成物に留まる。この中間生成物は、細孔内に入り込んだ吸着水に追い出されて、つまり、置換されて細孔内から細孔外へ放出され、二次臭気（異臭）の原因となる（図１１）。

したがって、二次臭気の発生を防止するためには、無機バインダやその混合物である無機粉末の細孔内に吸着された悪臭成分及び無臭有機物を分解するに足りうるオゾン濃度にしなければならない。

次に第２の実施形態について説明する。
図１２は第２の実施形態に係るオゾン脱臭装置を示す模式図である。
図１２を参照して、第２の実施形態に係るオゾン脱臭装置２０は、オゾン発生器２とオゾン分解触媒フィルタ８を分散して、つまり両者の間に冷却コイル７を有する空調機３を介装して配置されたものであり、フィルタケーシング６及びオゾン濃度は第１の実施形態と同様である。

第２の実施形態では、オゾン発生器２で発生したオゾンの一部が、冷却コイル７表面のドレイン水に溶け込み、コイルフィン表面で発生するカビを死滅または増殖抑制して、カビ臭およびカビからの胞子の発生を防止できる。
さらに、不幸にしてカビ臭が発生しても、冷却コイル７を通過した余剰オゾンがオゾン分解触媒フィルタにおいて酸素ラジカルを発生して脱臭を行うので、下流側にカビ臭がいたることはない。

次に第３の実施形態について説明する。
湿度変化の少ない常時は従来技術で対応し、湿度急増時にオゾン分解触媒からの二次臭気の発生の懸念がある場合には、ここで示す第３の実施形態による脱臭方法を取り入れるようにしたものである。

図１３は第３の実施形態に係るオゾン脱臭装置を示す模式図である。
図１３を参照して、第３の実施形態に係るオゾン脱臭装置３０は、吸込ダクト１の上流側であって空調機３の送風機５出口側に半導体式温湿度センサ２２を設け、この温湿度センサ２２の温度及び湿度に基づいてオゾン発生器２を制御してオゾン発生量を調節するものである。その他の構成は第１の実施形態と同様である。

図１３に示すように、オゾン発生器２は沿面放電式であり、沿面放電素子２４のオゾン発生量は、放電電圧調整部２６により放電電圧の大きさを調整して増減する。沿面放電素子２４としては、例えば、本出願人による特開２００５−１４２０４５号公報記載のものが使用できる。

オゾン発生器２の上流側には半導体式温湿度センサ２２が設置され、相対湿度の変化をモニタリングしながら、オゾン発生量を加減する。相対湿度の変化が少ない常時は、オゾン分解触媒フィルタ８の上流側のオゾン濃度は６０ｐｐｂであり、オゾン分解触媒フィルタ８によって４０％が分解され、下流側で３６ｐｐｂとなる。

さらに、健康への安全のため、オゾン分解触媒フィルタ８の下流側には活性炭フィルタ１２が設けられているが、ここで３６ｐｐｂのオゾンは７５％が炭酸ガス化して下流側で９ｐｐｂとなる。

相対湿度の急増が検出されると、放電電圧の大きさを調整してオゾン発生量を増やす。この場合、オゾン分解触媒フィルタ８の上流側のオゾン濃度を２００ｐｐｂとし、オゾン分解触媒フィルタによって４０％が分解され、下流側で１２０ｐｐｂとなる。この濃度は、本実施形態においてオゾン分解触媒フィルタからの二次臭気（異臭）の発生がない濃度である。

オゾン分解触媒フィルタの下流側の活性炭フィルタで１２０ｐｐｂのオゾンは、７５％が炭酸ガス化して下流側で３０ｐｐｂの安全な濃度となる。
このように、湿度センサ２２と放電電圧調整部２６とを備えることで， 相対湿度の急増時のみ本発明の脱臭方法を適用することもできる。

第１〜第３の実施形態における拡散板について説明する。
図１４は拡散板を示す模式図である。
図１（第１の実施形態）、図１２（第２の実施形態）及び図１３（第３の実施形態）で示した拡散板４は、空気流れ中のオゾンの拡散を促してその濃度ムラをなくして均一にするためのものである。このような機能があればどのような形状であってもよく、例えば、パンチングメタル、オリフィス、又は図１４のような切り欠き板３２、３４を間隔を空けて重ね合わせる構造としてもよい。
また、拡散板４の材質は、１ｐｐｍ程度のオゾンの酸化劣化に対する耐性のあるものであれば良く、材質の種類を問わない。

次にオゾンによる脱臭方法について説明する。
本発明に係るオゾン脱臭方法は、少なくとも、悪臭ガスを分解し、かつ、二次臭気の発生がない濃度のオゾンを発生する過程と、オゾンと悪臭ガスとを均一にする拡散過程と、オゾンと触媒とにより悪臭ガスを分解する過程と、残留オゾンを環境許容濃度にまで下げる酸化過程とを備える。

本オゾン脱臭方法では、処理空気の流れ方向に、上流側からオゾン発生器、オゾン分解触媒フィルタの順に配置したオゾン脱臭装置を利用し、オゾン分解触媒フィルタの出口側濃度が５０ｐｐｂ以上１００ｐｐｂ（０．１ｐｐｍ）以下であることが好ましい。

さらに、処理空気の流れ方向に、上流側からオゾン発生器、オゾン分解触媒フィルタ、活性炭（を含む）フィルタの順に配置したオゾン脱臭装置を利用する場合には、オゾン分解触媒フィルタの出口側濃度が５０ｐｐｂ以上、活性炭フィルタの出口濃度が１００ｐｐｂ（０．１ｐｐｍ）以下であることが好ましい。

オゾン分解触媒は、二酸化マンガン、酸化ニッケル、四三酸化鉄、酸化銅、炭酸コバルト、炭酸ニッケル、炭酸銅、のいずれか一種又は複数種からなるものが望ましい。
悪臭ガスには調理排気に含まれる臭気を含む。調理排気の場合には、悪臭成分はアルデヒド系の高分子ガス状有機物である。

このようなオゾン脱臭方法では、悪臭ガス及び無臭有機物が触媒の細孔に吸着され、オゾン分解触媒の作用で発生する酸素ラジカルで分解されるが、オゾン濃度が高いので細孔内の悪臭ガス及び無臭有機物を完全に分解することができる。

また周囲環境の相対湿度が急激に増加した場合、周囲環境の水蒸気濃度も急激に上がり、細孔に入り込んで吸着水となるが、周囲環境のオゾン濃度が高ければ、この吸着水にオゾンが溶け込んだオゾン水の作用で、細孔内の悪臭成分及び無臭有機物は、無臭成分に分解しきっており、この無臭成分は、細孔内に入り込んだ吸着水に追い出されて、つまり、置換されて細孔内から細孔外へ放出され、水蒸気が細孔に置換吸着しても二次臭気（異臭）の発生を生じることがない。

なお、嗅覚測定法は近年の多様化した悪臭苦情等に対して的確な対応が可能なため臭気指数規制に移行する自治体が増加しつつある。臭気指数の測定方法は悪臭防止法で三点比較式臭袋法が定められている。しかし、判定試験の実施にあたりパネルの人件費や消耗品等に高価なコストがかかることや、現場で直ちに数値が得られない等の迅速性に関する課題もあり、簡易な評価方法の開発が望まれている。
そこで本発明の効果判定では、これら要望の改善を試みた臭気簡易評価方法として、６−４選択法を採用した。

６−４選択法は、６個のにおい袋のうち、４個の袋に希釈倍数が３倍系列になるように原臭を注入し、残りの２個は無臭とするもので、パネラーは６個の袋の中からにおいがあると思われる４個の袋を選び出し回答する。つまり、臭気を確認できる濃度と回答不能と予想される濃度を一括試験するものである。

以上のように、本発明に係るオゾン脱臭装置及びオゾン脱臭方法は、臭気を分解し、二次臭気の発生を防止するものとして極めて有用である。

第１の実施形態に係るオゾン脱臭装置を示す模式図である。 本発明に係るオゾン分解触媒フィルタと活性炭フィルタの構造図である。 外調機下流側の処理外気の温湿度変化を示す図である。 オゾン濃度と厨房排気複合臭のマスキング効果を示す図である。 オゾン分解触媒フィルタの切断を示す図である。 オゾン分解触媒の厚みと下流側オゾン濃度と二次臭気の臭気指数を示す図である。 下流側オゾン濃度及び二次臭気の臭気指数とオゾン分解触媒の厚みとの関係を示す図である。 オゾン濃度が５０ｐｐｂ以上で、相対湿度の急激な上昇におけるオゾン分解触媒下流側の細孔を示す図である。 オゾン濃度が５０ｐｐｂ以下で、相対湿度の急激な上昇におけるオゾン分解触媒下流側の細孔を示す図である。 オゾン濃度５０ｐｐｂ以上で、無機バインダ又は無機粉末の細孔を示す図である。 オゾン濃度５０ｐｐｂ以下で、無機バインダ又は無機粉末の細孔を示す図である。 第２の実施形態に係るオゾン脱臭装置を示す模式図である。 第３の実施形態に係るオゾン脱臭装置を示す模式図である。 本発明に係る拡散板を示す模式図である。 従来のオゾンと悪臭物質の反応時間を示す図である。 国別のオゾン作業環境許容濃度を示す図である。 従来の悪臭成分が触媒の細孔に吸着され無臭化される様子を示す図である。 従来の悪臭成分が無機バインダ又は無機粉末の細孔に吸着された様子を示す図である。

符号の説明

１ 吸込ダクト
２ オゾン発生器
３ 空調機
４ 拡散板
５ 送風機
６ フィルタケーシング
７ 冷却コイル
８ オゾン分解触媒フィルタ
９ 外気導入ダクト
１０、２０、３０ オゾン脱臭装置
１１ 中性能フィルタ
１２ 活性炭フィルタ
１４ スティ
２２ 温湿度センサ
２４ 沿面放電素子
２６ 放電電圧調整部
３２、３４ 切り欠き板

Claims (9)

1. オゾン発生器と、オゾン分解触媒フィルタとを気流方向に沿って上流側から順に備え、
   上記オゾン分解触媒フィルタ出口側のオゾン濃度を、被処理空気の相対湿度の上昇に少なくとも対応して５０ｐｐｂ以上１００ｐｐｂ以下にし、臭気を分解するオゾン脱臭装置。
2. オゾン発生器と、オゾン分解触媒フィルタと、活性炭を含むフィルタとを気流方向に沿って上流側から順に備え、
   被処理空気の相対湿度の上昇に少なくとも対応して、上記オゾン分解触媒フィルタ出口側のオゾン濃度を５０ｐｐｂ以上とし、上記活性炭を含むフィルタ出口のオゾン濃度を１００ｐｐｂ以下にして、臭気を分解するオゾン脱臭装置。
3. 前記オゾン発生器の上流側に湿度センサを設け、この湿度センサにより検出した相対湿度の急増に基づいてオゾン発生量を調節可能にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のオゾン脱臭装置。
4. 前記オゾン発生器と前記オゾン分解触媒フィルタとの間に冷却コイルを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のオゾン脱臭装置。
5. 前記臭気が、調理排気に含まれる臭気であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のオゾン脱臭装置。
6. 前記オゾン分解触媒フィルタが、疎水性高分子繊維に金属酸化物触媒粒子を添着したフィルタ濾材を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のオゾン脱臭装置。
7. 少なくとも、悪臭ガスを分解し、かつ、二次臭気の発生がない濃度のオゾンを発生する発生過程と、オゾンと悪臭ガスとを均一にする拡散過程と、オゾンと触媒とにより臭気を分解する分解過程と、残留オゾンを環境許容濃度にまで下げる酸化過程とを備えるオゾン脱臭方法。
8. 前記発生過程のオゾン濃度が５０ｐｐｂ以上であり、前記分解過程後のオゾン濃度が１００ｐｐｂ以下であることを特徴とする請求項７記載のオゾン脱臭方法。
9. 前記発生過程において、相対湿度に基づいてオゾン発生量を調節したことを特徴とする請求項７又は８記載のオゾン脱臭方法。