JP4168881B2 - 脱臭装置 - Google Patents

Description

本発明は、病院や高齢者施設等で寝たきりの方の介護時や用便時などに発生する複合臭気を除去する脱臭装置に関するものである。

従来は、吸着剤を担持した脱臭材を流通させることにより、排便臭の脱臭を行っていた。Ｍｎ系の酸化物により硫化水素を除去し、ゼオライトなどの物理吸着作用を有する吸着剤により、アンモニアや二硫化ジメチルなどを除去することで、効率よく排便臭を除去することができていた（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００１−７９３５０号公報 特開２００１−２１９０６０号公報

しかしながら従来の脱臭体では、病院や高齢者施設で使用される消毒液中に含まれるエタノールやイソプロピルアルコールなどのアルコール類や、人体、特に要介護者から大量に発生するアセトアルデヒドなどが、脱臭体の吸着剤に吸着することで蓄積、濃縮され、例えば高湿空気が脱臭体に吹き込まれることにより、これらが離脱し、高濃度のアルコールやアセトアルデヒドなどを含む空気が部屋中に充満するという課題があった。さらには、吸着剤表面上でアルコール類がエステル類、アルデヒド類、ケトン類などに変質し、高濃度に濃縮されたものが放出されたり、または床や家具用の洗剤等に含む化学物質を吸着し、濃縮したものを放出したりするという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、アルコールやアルデヒド類などを濃縮、放出することのない、病院や高齢者施設等で寝たきりの方の介護時や用便時などに発生する複合臭気を除去する脱臭装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の脱臭装置は、少なくとも硫化水素に対して化学吸着作用を有する吸着剤と物理吸着作用を有する吸着剤とをハニカム体に担持させた脱臭体と、前記脱臭体へ送風する送風手段とを備え、前記化学吸着作用を有する吸着剤と前記物理吸着作用を有する吸着剤との配合比が９：１〜２：１の範囲としたものである。

これによって、アルコール類やアセトアルデヒドなどの吸着量が少ないため、濃縮され、放出されることがほとんど無く、また吸着量が少ないため他の物質へ変質する量も非常に小さい。したがって、病院や高齢者施設等で寝たきりの方の介護時や用便時などに発生する複合臭気を除去する脱臭装置を実現できる。

本発明の脱臭装置は、アルコール類やアセトアルデヒドを濃縮し、放出することがなく、また吸着量が少ないため他の物質へ変質する量も非常に小さい。したがって、病院や高齢者施設等で寝たきりの方の介護時や用便時などに発生する複合臭気を除去する脱臭装置を実現できる。

第１の発明は、少なくとも硫化水素に対して化学吸着作用を有する吸着剤と物理吸着作用を有する吸着剤とをハニカム体に担持させた脱臭体と、前記脱臭体へ送風する送風手段とを備え、前記化学吸着作用を有する吸着剤と前記物理吸着作用を有する吸着剤との配合比が９：１〜２：１の範囲である脱臭装置とすることにより、アルコール類やアセトアルデヒド等の吸着量を抑えることができるため、濃縮され、放出されることが少なく、また吸着量が少ないため他の物質へ変質する量も非常に小さい。したがって、病院や高齢者施設等で寝たきりの方の介護時や用便時などに発生する複合臭気を除去する脱臭装置を実現できる。

第２の発明は、特に、第１の発明の吸着材の担持量をハニカム体１立方センチメートルあたり０．０５ｇ以上０．２ｇ以下とすることにより、硫化水素は化学吸着作用を有する吸着剤により、長期間除去することができ、またアルコール類やアセトアルデヒド等が濃縮され、放出されることを抑えた、病院や高齢者施設等で寝たきりの方の介護時や用便時などに発生する複合臭気を除去する脱臭装置を実現できる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明のハニカム体のセル数は１平方インチあたり８０以上３５０以下とすることにより、小さな通気抵抗で、より効果的に臭気を除去することができる、病院や高齢者施設等で寝たきりの方の介護時や用便時などに発生する複合臭気を除去する脱臭装置を実現できる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の化学吸着作用を有する吸着剤は触媒作用を備え、かつマンガン、銅、コバルト、亜鉛の少なくとも一種類を含む金属酸化物もしくは複合酸化物であり、物理吸着作用を有する吸着剤は疎水性ゼオライトとすることにより、アルコール類からの変質による副生成物を抑えた状態で、例えば閾値の低いメチルメルカプタンを閾値の高い二硫化ジメチルに転化させる触媒作用を持たせることにより、脱臭効果をより向上させた、病院や高齢者施設等で寝たきりの方の介護時や用便時などに発生する複合臭気を除去する脱臭装置を実現できる。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における脱臭装置の模式図である。脱臭装置は、筐体１と脱臭体４と送風手段３から構成され、筐体１には吸気口２、排気口５が備えられている。

脱臭体４は、セラミックファイバーを成型しハニカム構造体にしたものを担体として用い、少なくとも硫化水素に対して化学吸着作用を有する吸着剤（以下、本実施の形態では化学吸着剤という）と物理吸着作用を有する吸着剤（本実施の形態では、物理吸着剤という）とをハニカム構造体に担持した。化学吸着剤や物理吸着剤とハニカム構造体はアンカー効果もしくは物理的な結合もしくは化学的な結合などの作用により結合されているが、結合を強固なものにするためにバインダを用いることが望ましい。

バインダはコロイダルシリカ、水ガラスのような無機バインダが望ましい。セルロース系や酢酸ビニル系などの有機バインダを用いることもできるが、無機バインダと比較して吸着剤表面を覆いやすく、吸着能力を低下させる傾向にある。また、バインダの量を増加させると、接着強度は上昇するが、吸着能力が低下するため、吸着剤に対して１〜１０ｗｔ％程度の量が望ましい。

送風手段３は、シロッコファン、ターボファン、プロペラファン、クロスフローファン、貫流ファン等が一般の送風手段として使用され、特に限定するものではない。本発明によるセル数のハニカム構造体を用いる場合、通気抵抗が小さいため、より静音なクロスフローファンを用いることが望ましい。

各種ハニカム構造体のセル数における通気風量とノイズレベルの関係を図２に示す。脱臭装置は、排便臭がない通常の場合は５m³／分程度で運転することが望ましく、このとき図書館の静かさであると言われている４０ｄＢ以下のノイズレベルが望ましい。したがって、図２より３５０セル以下のセル数にすることが望ましく、また８０セル以下になると、比表面積が小さくなるため、除去率が悪くなり、脱臭性能が落ちることとなる。したがって、１平方センチメートルあたり８０以上３５０以下とすることが適当である。なお、本実施の形態では、脱臭体４は１平方インチあたり２０５のセル数を有するハニカム構造体を用いた。

次に化学吸着剤について説明する。本実施例では、化学吸着剤にマンガン、銅、コバルトの複合酸化物（以下、本実施例では複合酸化物Ａという）を用いた。なお、本実施の形態ではマンガン、銅、コバルトの複合酸化物を用いたが、これに限定するものではなく、マンガン、銅、亜鉛、コバルトのいずれかを含む酸化物、水酸化物、複合酸化物あるいはその混合物とすることにより、同様に硫化水素に対する強力な化学吸着作用を有する脱臭体とすることができる。

本実施の形態で用いた複合酸化物Ａは、特に硫化水素の除去に優れ、硫化水素を最終的に硫酸塩の形や硫黄単体として化学吸着するものである。また、同じ硫黄系臭気であるメチルメルカプタンを、より閾値の高い二硫化ジメチルに転化する触媒作用も有する。この作用のため、脱臭されたのと同等の効果を感じうることができる。複合酸化物Ａは０．０１〜１μｍ程度の大きさであり、また化学吸着剤の形状も特に限定されるものではない。

物理吸着剤の役割は、排便臭に含まれる硫化水素を化学吸着作用により除去したあとに残るアンモニアや二硫化ジメチルを物理吸着作用により除去することである。これにより、排便臭が全般的に除去することが可能となる。また、メチルメルカプタンを二硫化ジメチルに転化する触媒作用を有する化学吸着作用を有する吸着剤を用いることにより、排便臭に含まれるメチルメルカプタンは二硫化ジメチルとなり、物理吸着剤に吸着されることで、さらに排便臭が全般的に除去することが可能となる。本発明では、物理吸着剤として、シリカ分の多い疎水性ゼオライトを用いたが、その他のゼオライト、セピオライト、シリカ、アルミナ等を用いてもほぼ同様な効果が得られる。

通常、吸着剤表面にはヒドロキシル基を有しており、水など極性の高い分子を吸着しやすい傾向にある。極性が比較的高いエタノールやアセトアルデヒドも吸着されやすいが、エタノール等が吸着した状態の吸着剤に多湿空気を流すと、水が吸着されエタノール、アセトアルデヒド等が脱着されることとなる。したがって、吸着していたエタノール、アセトアルデヒド等が濃縮され、放出されることとなる。

上記現象は、化学吸着剤よりも物理吸着剤に起こりやすいが、本発明では、物理吸着剤に疎水性ゼオライトを用いているため、上記現象は比較的起こりにくい。しかしながら、やはり物理吸着剤の量が多いと上記現象が起こることとなる。一般に疎水性ゼオライトとは、シリカ／アルミナ比が大きいものを指し、水を吸着しにくいものとなっているが、シリカ表面にはやはりヒドロキシル基があり、上記現象を起こす。

本発明はこの課題を解決するために、化学吸着作用を有する吸着剤と物理吸着作用を有する吸着剤との配合比が９：１〜２：１の範囲としたものである。これは、排便臭の成分から化学吸着剤と物理吸着剤との配合比が９：１以上必要であり、一方で２：１を越えると上記問題が顕著に発生することとなる。

本実施の形態の脱臭体４の化学吸着剤と物理吸着剤との比率による効果を検証する実験結果について説明する。本実験では、脱臭体４として、セラミックファイバーで成型したハニカム構造体に、複合酸化物Ａと疎水性ゼオライトを１８：１、９：１、５：１、２：１、１：１、１：２の各比率で担持を行ったものを使用した（以下、それぞれを１８：１品、９：１品、５：１品、２：１品、１：１品、１：２品という）。それぞれの担持量の合計は０．１ｇ／ｃｃであり、これらを脱臭機にセットし、介護施設（４人部屋）で約２週間運転を行った。その後、これらを要介護者の排便直後に運転し、排気口から排出される二硫化ジメチルについて官能評価を行った。さらにその後、空運転を行った場合の排気口から排出されるエタノール、アセトアルデヒドについて官能評価を行った。

この結果を表１に示す。

化学吸着剤と物理吸着剤が９：１〜２：１の範囲であれば、二硫化ジメチルが閾値以上のレベルで排出されることなく、またエタノール、アセトアルデヒドも問題となるレベルの臭気濃度ではない。

化学吸着剤が触媒作用を有する場合、例えば吸着したエタノールをアセトアルデヒド、酢酸、酢酸エチル等に変化させる場合があり、これら物質が濃縮され、放出されることとなる。これは、病院や高齢者施設などエタノール濃度が高い環境で脱臭装置を用いる場合、特に問題となり、その他の場合でも例えば洗剤に含まれる成分や建材などに含まれるＶＯＣを吸着し、濃縮され、放出されるという問題となる。したがって、化学吸着剤と物理吸着剤の比率を９：１〜２：１の範囲とすることにより、この問題も解決されることとなる。

さらには、物理吸着剤に吸着されたエタノールなどが表面を移動し、化学吸着剤に吸着したり、物理吸着剤から再放出後、すぐに化学吸着剤に吸着されたりして、アセトアルデヒドなどに変化することがあるが、化学吸着剤と物理吸着剤の比率を９：１〜２：１の範囲とすることにより、これら現象が発生しても、閾値を大幅に超えるような濃度になることがない。

次に、吸着剤のハニカム構造体への担持量について説明する。担持量は多い方が１パスの除去率が高くなり、また寿命も長寿命化する。特に化学吸着剤の場合、いったん吸着すると通常の状態では脱着が起こらないため、担持量と寿命は比例する。しかしながら、担持量が多すぎると、表面に出ていない吸着剤が多くなり、これは臭気と接触することがないため、吸着にはあまり寄与しない。したがって、ある程度以上の量の吸着剤を担持させることはあまり意味がない。また、担持量が多いと、作製時にハニカム構造体のセルが目詰まりをおこしたり、輸送中や使用中に少しのショックで吸着剤がハニカム構造体から剥がれ落ちたりすることがある。一方で、担持量が少ないと１パスの除去率が小さくなり、また寿命も短くなり、脱臭装置としては実用的ではない。

本実施の形態の脱臭体４の担持量による効果を検証する実験結果について説明する。本実験では、脱臭体４として、セラミックファイバーで成型したハニカム構造体に、複合酸化物Ａと疎水性ゼオライトを５：１の比率で、それぞれ０．０１、０．０５、０．１０、０．２０、０．３０ｇ／ｃｃ担持したものを作製した。担持量が０．３０ｇ／ｃｃのものについては、セルの一部が目詰まりした。これらそれぞれに、硫化水素を流通させ、入口側の濃度と出口側の濃度を測定することで、初期除去率と５年間相当の耐久後の除去率とを算出した。

実験結果を表２に示す。

担持量が０．０１ｇ／ｃｃのサンプルは吸着剤の量が少ないため、初期除去率、５年間相当の耐久後の除去率ともに悪く、実用的ではない。また、担持量０．３０ｇ／ｃｃのサンプルは作製時に目詰まりを起こし、そのため通気できる箇所が減少したため、初期除去率、５年間相当の耐久後の除去率ともに悪くなり、実用的ではない。

アンモニアや二硫化ジメチル等のガスを吸着し吸着作用を喪失した物理吸着剤に、アンモニアや二硫化ジメチル等のガスを含まない空気を流通させることにより、吸着したガスを放出させ、吸着作用を再生させることができる。また、温度を上げることによっても、吸着作用を喪失した物理吸着作用を有する吸着剤の吸着作用を再生させることができる。

以上により、病院や高齢者施設等で寝たきりの方の介護時や用便時などに発生する複合臭気を除去する脱臭装置を実現できる。

以上のように、本発明にかかる脱臭装置は、硫化水素、アンモニア、二硫化ジメチル等の複合臭気を、殺菌・消毒などに用いられるアルコール類等を濃縮、そして放出させることなく除去することが可能となるので、下水処理場、し尿処理場、養豚場、養鶏場などで発生する硫化水素等の硫黄系臭気を除去する脱臭体等の用途や、ペットの臭気を除去する脱臭体等の用途にも利用できる。

本発明の実施の形態１における脱臭体の模式図 同実施の形態１における各種ハニカム構造体のセル数における通気風量とノイズレベルの関係を示したグラフ

符号の説明

２ 吸気口
３ 送風手段
４ 脱臭体
５ 排気口

Claims (4)

1. 少なくとも硫化水素に対して化学吸着作用を有する吸着剤と物理吸着作用を有する吸着剤とをハニカム体に担持させた脱臭体と、前記脱臭体へ送風する送風手段とを備え、前記化学吸着作用を有する吸着剤と前記物理吸着作用を有する吸着剤との配合比が９：１〜２：１の範囲である脱臭装置。
2. 吸着材の担持量はハニカム体１立方センチメートルあたり０．０５ｇ以上０．２ｇ以下とした請求項１記載の脱臭装置。
3. ハニカム体のセル数は１平方インチあたり８０以上３５０以下である請求項１または２に記載の脱臭装置。
4. 化学吸着作用を有する吸着剤は触媒作用を備え、かつマンガン、銅、コバルト、亜鉛の少なくとも一種類を含む金属酸化物もしくは複合酸化物であり、物理吸着作用を有する吸着剤は疎水性ゼオライトである請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱臭装置。

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