JP5349747B2

JP5349747B2 - 脱臭方法

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Publication number: JP5349747B2
Application number: JP2006284950A
Authority: JP
Inventors: 総一郎阪田
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2026-10-19
Also published as: JP2008100169A

Description

本発明は、オゾン分解で発生させた活性酸素により処理空気中の悪臭成分を分解して脱臭する脱臭装置に関する。

例えば調理排気などの処理空気中には、悪臭成分として硫化水素、硫化メチルなどが含まれている。従来、このような処理空気中に含まれる悪臭成分を除去する方法として、オゾンによる脱臭方法が提案されている（特許文献１）。また、オゾンを混合した悪臭空気をオゾン分解触媒フィルタに通過させ、オゾン分解触媒フィルタで発生させた活性酸素による脱臭方法が提案されている（特許文献２）。

特開平９−２９９７５６号公報特開２００２−２２４２０７号公報

（オゾンによる脱臭方法の問題点）
上記特許文献１の方法は、硫化水素、硫化メチルなどの悪臭成分を次の式（１）、（２）によって酸化反応させることを基本としている。
硫化水素の脱臭：H₂S＋Ｏ₃→S+H₂Ｏ+Ｏ_{2 （１）}
硫化メチルの脱臭：CH₃SH＋Ｏ₃→CH₃ＯH +SＯ₂ （２）

しかながら、ガス状悪臭物質のオゾンによる直接脱臭は時間がかかる。即ち、図１５から明らかなように、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時間も要する。図１５に示されるように、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はほとんどない。

ただし、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。しかし、この効果は人体に有害であり、図１６、１７に示すように、日本の環境基準は人体に有害なオゾン濃度の上限を0.06ppm=60ppbと定めている。

参考に、図１８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。

（オゾン分解触媒フィルタによる脱臭方法の問題点）
図１９に示すように、オゾン分解触媒フィルタを用いた脱臭方法は、オゾンと混合した処理空気をオゾン分解触媒フィルタに通過させることを基本とする。例えば悪臭成分として硫化水素を含む処理空気にオゾンを混合してオゾン分解触媒フィルタに通過させると、次の式（３）に示す反応が瞬時に起こる。
H₂S＋Ｏ₃→H₂S+Ｏ_２＋Ｏ*→S+H₂Ｏ+Ｏ_{2 （}Ｏ*は活性酸素）（３）

オゾンそのものは臭気を緩慢にしか分解できないが、オゾン分解触媒フィルタで発生し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。

このようにオゾンを分解して活性酸素を発生させるオゾン分解触媒フィルタとしては、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、のいずれか一種また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、前記粉末を、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。

悪臭成分と無臭有機物が細孔内に吸着された様子を、図２０、２１に示す。これらの濾過層の接ガス表面は、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。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（図２０）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（図２１）がある。オゾンと混合した悪臭成分およ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（図２０）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（図２１）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および固体状／ミスト状成分と定義する。具体的には、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と硫黄化合物、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は、図２０に示すように、細孔内に吸着・濃縮された悪臭ガスおよび無臭有機物は、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か、ないしは後述するように、周囲環境の相対湿度が急激に増加すると、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。従って、二次臭気の発生を防止するためには、触媒細孔内に吸着された悪臭ガスおよ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。

一方、無機粉末の細孔に吸着される場合は、図２１に示すように、細孔内に吸着・濃縮された悪臭ガスおよび無臭有機物は、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、オゾン濃度が薄ければ細孔内の悪臭ガスおよび無臭有機物は、オゾンと水蒸気が結合して形成された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。オゾン濃度が高ければ細孔内の悪臭ガスおよび無臭有機物は、オゾンと水蒸気が結合して形成されたオゾン水によって分解しきって、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。従って、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ガスおよ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。

したがって本願発明の目的は、オゾン分解で発生させた活性酸素により処理空気中の悪臭成分を分解して脱臭するにあたり、例えば日本の環境基準である0.06ppm=60ppbといった低オゾン濃度のもとでも、悪臭成分を確実に分解することにある。

かかる課題を解決するために、本発明によれば、オゾン分解触媒でオゾンを分解して発生させた活性酸素により処理空気中の悪臭成分を分解して脱臭する脱臭装置であって、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、塩基性薬品を添着した活性炭フィルタを順に配置し、前記オゾン分解触媒フィルタの出口側におけるオゾン濃度が10体積ppb以上50体積ppb未満であり、前記活性炭フィルタの出口側におけるオゾン濃度が10体積ppb(0.01体積ppm)以下であることを特徴とする、脱臭装置が提供される。

例えば、前記オゾン分解触媒フィルタが、例えば、二酸化マンガン、過マンガン酸カリ、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、のいずれか一種または複数種からなるオゾン分解触媒を含む。また、処理空気中の悪臭成分が、例えば、調理排気に含まれる臭気である。

前記オゾン発生器と前記オゾン分解触媒フィルタの間に冷却コイルを有しても良い。また、前記オゾン発生器の上流側に処理空気の相対湿度を検出する湿度センサを設け、前記湿度センサで検出した相対湿度に基づき、相対湿度が高くなった場合は、前記オゾン発生器のオゾン発生量を増加させ、相対湿度が低くなった場合は、前記オゾン発生器のオゾン発生量を減少させるように、前記オゾン発生器の稼動が制御されても良い。

本発明によれば、処理空気中の悪臭成分を、オゾン分解触媒フィルタで発生させた活性酸素により分解すると共に、オゾン分解触媒フィルタの下流側に配置した塩基性薬品添着の活性炭フィルタで中和反応させて除去することができる。本発明によれば、活性酸素により分解しきれなかった処理空気中の悪臭成分を、下流側の活性炭フィルタで除去できるので、オゾン分解触媒フィルタでの活性酸素による分解能力を低くすることができる。このため、オゾン発生器で発生させるオゾン濃度を低減でき、脱臭装置の出口側オゾン濃度を安全なレベルにすることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照にして説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（活性酸素による脱臭作用の基本原理）
先ず、図１を参考にして、活性酸素による脱臭作用の基本原理を説明する。この脱臭装置１（従来品）は、処理空気の流れ方向に上流側からオゾン発生器１０、オゾン分解触媒フィルタ１１を設けている。オゾン発生器１０は、ダクト１２の内部に配置され、オゾン分解触媒フィルタ１１は、ダクト１２の下流側に接続されたフィルタケーシング１３の内部に配置されている。ダクト１２の内部には、オゾン分解触媒フィルタ１１下流側に配置された拡散板１４が設けてある。ダクト１２の上流側には、空調機１５が接続され、空調機１５内には、中性能フィルタ１６、冷却コイル１７、送風機１８が設けてある。

この脱臭装置１は、送風機１８の稼動により、外気などの処理空気が空調機１５内に取り込まれ、中性能フィルタ１６および冷却コイル１７を経て、オゾン発生器１０、オゾン分解触媒フィルタ１１の順に通過していく。処理空気中には、調理臭の悪臭物質であるアルデヒド類と硫黄化合物などの悪臭成分が含まれている。悪臭成分は、とりわけイソバレルアルデヒドが主である。

そして、オゾン発生器１０において処理空気中にオゾンが供給され、拡散板１４で処理空気中にオゾンを混合させた後、オゾン分解触媒フィルタ１１を通過する際に、処理空気中に含まれていたオゾンを分解し、活性酸素を発生させる。こうして発生させた活性酸素の作用により、処理空気中に含まれていた悪臭成分を分解して無臭化させることを基本としている。

悪臭の主成分であるイソバレルアルデヒドの“らくに検知できる濃度”は59体積ppbであり、オゾン発生器１０の供給オゾン濃度を200体積ppbにして、オゾン分解触媒フィルタ１１において完全な脱臭を行うことができた。オゾン分解触媒フィルタ１１の出口側のオゾン濃度は10体積ppbであった。このような空気を吸引しても健康上、何ら問題ない。なお、オゾン分解触媒フィルタ１１の主な仕様は、シリカ・アルミナ素材からなる内径2mm・100メッシュの通気方向厚み100mm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であった。

（相対湿度の変化による異臭発生）
空調機１５の下流側における処理空気の温湿度変化を図２に示す。処理空気の温度は25℃でほぼ一定であるが、夏場の処理空気の相対湿度は大きく変動している。処理空気の相対湿度が約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、オゾン分解触媒フィルタ１１に流入した調理臭とは異なり、オゾン分解触媒フィルタ１１自体から発生した二次臭気である。

そこで、この異臭発生の原因を調べるため、異臭の発生した厚み100mmのセラミックスハニカムからなるオゾン分解触媒フィルタ１１を、図３に示すように、通気方向に直交する断面でスライスし、10、20、30、40、45、50、60、70、80、90、100mmの異なる厚みのハニカムからなるオゾン分解触媒フィルタ１１をそれぞれ構成して、各厚さのオゾン分解触媒フィルタ１１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た。その結果、図４、５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50体積ppb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。即ち、処理空気の相対湿度が急激に上昇すると、オゾン分解触媒の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50体積ppb以上の場合には、置換吸着前の細孔内の悪臭成分およ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6）。一方、オゾン濃度が50ppb体積未満の場合には、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7）。さらに、オゾン分解触媒フィルタ１１を構成する触媒以外の成分である無機バインダまたは無機粉末の細孔内に吸着・濃縮された悪臭成分および無臭有機物は、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、オゾン濃度が高ければ細孔内の悪臭成分および無臭有機物は、オゾンと水蒸気が結合して形成されたオゾン水によって分解しきって、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8）。一方、オゾン濃度が薄ければ細孔内の悪臭成分および無臭有機物は、オゾンと水蒸気が結合して形成された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（図9）。従って、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および無臭有機物を分解するに足りうるオゾン濃度にする方法がある。

（本出願人による先願発明）
そこで本出願人は、オゾン分解触媒法による脱臭を効率良く行い、なおかつ相対湿度の急上昇時の異臭発生を防止するために、図１０に示す脱臭装置２にかかる発明を提案した（特願２００５−３３６９０４）。この脱臭装置２は、処理空気の流れ方向に、上流側からオゾン発生器１０、オゾン分解触媒フィルタ１１、活性炭（を含む）フィルタ２０の順に配置した構成である。そして、オゾン分解触媒フィルタ１１の出口側濃度を50体積ppb以上、活性炭フィルタ２０の出口濃度を100体積ppb(0.1体積ppm)以下とした。

この図１０に示す脱臭装置２によれば、相対湿度が急上昇した場合でも、オゾン分解触媒フィルタ１１の下流部分に十分なオゾンが供給され（オゾン濃度≧50体積ppb）、水蒸気が細孔内に置換吸着しても、悪臭成分およ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、二次臭気（異臭）の発生はない。また、この図１０に示す脱臭装置２では、活性炭フィルタ２０のオゾン分解性能を高めて、活性炭フィルタ２０の出口側オゾン濃度を極力小さくさせ（100体積ppb以下）、健康への悪影響をより軽減させている。

活性炭フィルタ２０は、次式（４）の反応により、オゾンを酸化して炭酸ガスに変えることができる。
２Ｏ_３+３Ｃ → ３ＣＯ_２（４）

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１１の下流側に置かれた活性炭フィルタ２０は、オゾン分解触媒フィルタ１１の下流側からリークした50体積ppb以上のオゾンを炭酸ガス化するだけで、異臭発生と言う“悪さ”は行わない。

しかし、活性炭そのものがオゾンで酸化されて炭酸ガス化・消耗していくので、オゾン分解性能が低下する前に活性炭フィルタ２０を交換しなければならない。交換時期は、例えば活性炭フィルタ２０の出口側オゾン濃度を定期的に測定して、濃度が高くなったときに劣化が進行したと判断して交換するわけであるが、通常、数ヶ月ごとの交換が必要である。

（本発明の提案）
先ず、本発明者は、オゾン分解触媒フィルタ１１の下流側で発生する二次臭気（異臭）の成分をガスクロマトグラフィ質量分析（GC-MS）で調べた。すると、異臭成分は、メチルスルフォン酸、ジメチルスルフォン、ジメチルスルホキシドといった硫黄化合物が主体であることがわかった。元の臭気としてメチルメルカプタン、ジメチルサルファイド、ジメチルジサルファイドを含んでいる場合、オゾン分解触媒フィルタ１１においてオゾンが分解されて発生する酸素ラジカル（活性酸素）と、これらの元の臭気が反応して、完全に酸化されない未分解の中間生成物としてメチルスルフォン酸、ジメチルスルフォン、ジメチルスルホキシドといった硫黄化合物が形成されたと推定できる。

このように、二次臭気の成分を分析した結果、硫黄系酸性化合物であることを明らかにした。このため、相対湿度が急上昇した場合、オゾン分解触媒フィルタ１１の下流部分に、塩基性薬品添着活性炭フィルタ２１を配置すれば、硫黄系酸性化合物である二次臭気成分を、塩基性薬品と中和反応させて脱臭できる。

そこで本発明では、オゾン発生器１０によるオゾン発生量を低減させてオゾン濃度を低く抑え、その代わりに、オゾン分解触媒フィルタ１１の細孔内から多少の二次臭気が発生しても、その下流側に二次臭気の原因である硫黄化合物を除去できる塩基性薬品を添着した活性炭（を含む）フィルタ２１を設置して、二次臭気を除去すると同時に、上流側のオゾン分解触媒フィルタ１１を通過した残存余剰オゾンも活性炭で炭酸ガス化して、オゾン濃度を安全な濃度まで低減することとした。

図１１を参考にして、本発明の実施の形態にかかる脱臭装置３を説明する。この脱臭装置３は、処理空気の流れ方向に上流側からオゾン発生器１０、オゾン分解触媒フィルタ１１、塩基性薬品を添着した活性炭フィルタ２１を順に配置している。オゾン発生器１０は、ダクト１２の内部に配置され、オゾン分解触媒フィルタ１１は、ダクト１２の下流側に接続されたフィルタケーシング１３の内部に配置されている。オゾン発生器１０は、例えば沿面放電式であり、オゾン発生量を放電電圧の大きさを調整して増減することができる。ダクト１２の内部には、オゾン発生器１０の下流側に配置された拡散板１４が設けてある。ダクト１２の上流側には、空調機１５が接続され、空調機１５内には、中性能フィルタ１６、冷却コイル１７、送風機１８が設けてある。

オゾン分解触媒フィルタ１１の主な仕様は、シリカ・アルミナ素材からなる内径2mm・100メッシュの通気方向厚み100mm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。

塩基性薬品を添着した活性炭フィルタ２１は、塩基性薬品である炭酸カリウムK₂CＯ₃を椰子殻活性炭に対して重量比で1%添着した“塩基性薬品添着活性炭”を、図１２に示すプリーツ形状不織布２３に対して、130g/m²の割合で固着した。

この脱臭装置３は、送風機１８の稼動により、外気などの処理空気が空調機１５内に取り込まれ、中性能フィルタ１６および冷却コイル１７を経て、オゾン発生器１０、オゾン分解触媒フィルタ１１、活性炭フィルタ２１の順に通過していく。処理空気中には、調理臭の悪臭物質であるアルデヒド類と硫黄化合物などの悪臭成分が含まれている。

オゾン分解触媒フィルタ１１によるオゾン発生量は、オゾン分解触媒フィルタ１１の出口側濃度が10体積ppb以上50体積ppb(0.05体積ppm)未満、塩基性薬品を添着した活性炭フィルタ２１の出口濃度が10体積ppb(0.01体積ppm)以下となるように制御する。

本発明によれば、オゾン分解触媒フィルタ１１で発生する二次臭気の成分を明らかにし、二次臭気を中和反応によって除去できる塩基性薬品を添着した活性炭フィルタ２１を設けたことにより、オゾン分解触媒フィルタ１１において二次臭気が多少発生しても、塩基性薬品を添着した活性炭フィルタ２１で無臭化できる。そのため、オゾン分解触媒フィルタ１１の下流側に意図的に残すオゾン濃度を、本出願人による先願発明と比較してかなり小さくできる。それは、オゾン分解触媒フィルタ１１の下流側に設けた塩基性薬品を添着した活性炭フィルタ２１のオゾン分解能力を、本出願人による先願発明の活性炭フィルタ２０ほどには高くする必要はないことを意味する。

オゾン分解触媒フィルタ１１の内部においては、オゾン分解触媒フィルタ１１の下流側に進むに従ってオゾン濃度が低下し、それだけ未分解の悪臭成分がより濃く貯留されることになる。一例として、オゾンの濃度変化は、オゾン分解触媒フィルタ１１の内部で、オゾン分解触媒フィルタ１１上流側100体積ppb→下流側30体積ppbとなった。また、活性炭フィルタ２１下流側では5体積ppbであった。

先に図２で説明したように、処理空気の温度は25℃でほぼ一定であるが、相対湿度が約2日間で45%→80%、55%→80%に単調増加する条件下で、本発明のように、オゾン分解触媒フィルタ１１の出口側濃度が10体積ppb以上50体積ppb(0.05体積ppm)未満となるようにオゾン発生量を調整した。すると、オゾン分解触媒フィルタ１１の出口側においては、臭気指数10〜20（臭気指数＝10log(臭気濃度)の関係から臭気濃度10〜100）のわずかな強さの異臭が発生した。しかし、この異臭は下流側の塩基性薬品を添着した活性炭フィルタ２１で脱臭されたため、塩基性薬品を添着した活性炭フィルタ２１の下流側では臭気指数はゼロであった。このように、本発明の脱臭装置３は、オゾン分解触媒フィルタ１１の出口側におけるオゾン濃度を10体積ppb以上50体積ppb(0.05体積ppm)未満としているため、オゾン分解触媒フィルタ１１の出口側では多少の臭気が残るが、下流に配置した塩基性薬品を添着した活性炭フィルタ２１によって残りの臭気を除去できる。しかも、活性炭フィルタ２１には50体積ppb(0.05体積ppm)未満のオゾン分解負荷しかかからないので、活性炭フィルタ２１は寿命が長持ちし、交換頻度が少ない。

なお、本発明実施例では、活性炭フィルタ２１に添着した塩基性薬品として、炭酸カリウムを使用したが、要は二次臭気の原因物質である硫黄系酸性ガスを脱臭できるものであればどのようなものを選択してもよく、例えば、アルカリ金属炭酸塩やアルカリ土類金属炭酸塩がある。アルカリ金属は、周期表上で1族に属する、リチウム・ナトリウム・カリウム・ルビジウム・セシウム・フランシウムの六つの金属元素の総称である。銀白色で軟らかく、比重は小さい。特有の炎色反応を示す。電気的陽性・イオン化傾向とも最も強く、一価の陽イオンになりやすい。水と反応して強塩基性の水酸化物を生じる。アルカリ土類金属は、周期表２（２Ａ）族のベリリウム・マグネシウム・カルシウム・ストロンチウム・バリウム・ラジウムの6元素の総称である。単体はいずれも灰白色の金属である。

（本発明の変形例１）
図１３に、本発明の実施の形態の変形例１にかかる脱臭装置４を示す。この脱臭装置４においても、処理空気の流れ方向に上流側からオゾン発生器１０、オゾン分解触媒フィルタ１１、塩基性薬品を添着した活性炭フィルタ２１を順に配置している。但し、オゾン発生器１０は、空調機１５の内部において、中性能フィルタ１６と冷却コイル１７の間に配置することにより、オゾン発生器１０とオゾン分解触媒フィルタ１１の間に冷却コイル１７が位置するように構成している。また、オゾン分解触媒フィルタ１１のすぐ上流側に拡散板１４が設けてある。なお、オゾン発生器１０とオゾン分解触媒フィルタ１１の間に冷却コイル１７を位置させた点を除けば、この図１３に示した脱臭装置４は、先に図１１で説明した脱臭装置３と同様の構成を有している。

この脱臭装置４によっても、先に図１１で説明した脱臭装置３と同様に、オゾン分解触媒フィルタ１１の出口側に残った臭気を下流に配置した塩基性薬品を添着した活性炭フィルタ２１で除去でき、活性炭フィルタ２１の寿命を長持ちさせることができる。加えて、オゾン発生器１０が冷却コイル１７の上流側にあるため、オゾン発生器１０で発生したオゾンの一部が冷却コイル１７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、カビ臭およびカビからの胞子の発生を防止できる。また、不幸にしてカビ臭が発生しても、冷却コイル１７を通過した余剰オゾンがオゾン分解触媒フィルタ１１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。

（本発明の変形例２）
図１４に、本発明の実施の形態の変形例２にかかる脱臭装置５を示す。この脱臭装置５においても、処理空気の流れ方向に上流側からオゾン発生器１０、オゾン分解触媒フィルタ１１、塩基性薬品を添着した活性炭フィルタ２１を順に配置している。また、先に図１１で説明した脱臭装置３と同様に、オゾン発生器１０は、ダクト１２の内部に配置されている。但し、この脱臭装置５にあっては、オゾン発生器１０の上流側において処理空気の相対湿度を測定する湿度センサ２５が設けられている。湿度センサ２５は例えば半導体式温湿度センサであり、処理空気の相対湿度の変化をモニタリングしながら、オゾン発生器１０によるオゾン発生量を加減する構成である。なお、湿度センサ２５の検出値に基づいてオゾン発生器１０を制御する点を除けば、この図１４示した脱臭装置５は、先に図１１で説明した脱臭装置３と同様の構成を有している。

この脱臭装置５にあっては、例えば処理空気の湿度変化の少ない常時と湿度急増時の運転を変更することができる。即ち、湿度センサ２５の検出値に基づいて、処理空気の湿度変化の少ない常時は、オゾン分解触媒フィルタ１１の上流側のオゾン濃度を例えば60体積ppbとする。この場合、オゾン分解触媒フィルタ１１によって70%のオゾンが分解され、オゾン分解触媒フィルタ１１の下流側でオゾン濃度が18体積ppb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１１の下流側には活性炭フィルタ２１が設けられているが、ここで18体積ppbの濃度であったオゾンは83%が炭酸ガス化して、下流側でオゾン濃度が3体積ppbとなる。

一方、湿度センサ２５によって処理空気の相対湿度の急増が検知されると、オゾン発生器１０は、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１１の上流側のオゾン濃度を例えば100体積ppbとし、オゾン分解触媒フィルタ１１によって70%が分解され、オゾン分解触媒フィルタ１１の下流側で30体積ppbのオゾン濃度となる。この濃度は、オゾン分解触媒フィルタ１１からの二次臭気（異臭）の発生がほとんどない濃度である。さらに、健康への安全のため、オゾン分解触媒フィルタ１１の下流側には活性炭フィルタ２１が設けられているが、ここで30体積ppbの濃度のオゾンは83%が炭酸ガス化して下流側で5体積ppbの安全なオゾン濃度となる。このように、湿度センサ２５の検出値に基づいてオゾン発生器１０のオゾン発生量を制御することで、相対湿度の急増時に脱臭能力を強化することもできる。

以上、本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、例えば調理排気などの処理空気の脱臭に適用できる。

活性酸素による脱臭作用の基本原理を説明するための、脱臭装置の構成図である。脱臭装置運転時の処理空気の経時的な温湿度変化を示すグラフである。厚みの異なるハニカムで構成したオゾン分解触媒フィルタの説明図である。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表である。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グラフである。オゾン濃度が50体積ppb以上で、処理空気の相対湿度が急激に上昇した場合の、オゾン分解触媒の細孔内の様子の説明図である。オゾン濃度が50体積ppb未満で、処理空気の相対湿度が急激に上昇した場合の、オゾン分解触媒の細孔内の様子の説明図である。オゾン濃度が高く、処理空気の相対湿度が急激に上昇した場合の、無機バインダまたは無機粉末の細孔内の様子の説明図である。オゾン濃度が低く、処理空気の相対湿度が急激に上昇した場合の、無機バインダまたは無機粉末の細孔内の様子の説明図である。本出願人による先願発明にかかる脱臭装置の構成図である。本発明の実施の形態にかかる脱臭装置の構成図である。塩基性薬品を添着した活性炭フィルタの説明図である。本発明の実施の形態の変形例１にかかる脱臭装置の構成図である。本発明の実施の形態の変形例２にかかる脱臭装置の構成図である。オゾンと悪臭物質の反応時間を示す表である（太田静行著・新版オゾン利用の新技術・三秀書房1993年より抜粋）。国別のオゾン作業環境許容濃度を示す表である。オゾン濃度と人体影響を示す表である。オゾン濃度と厨房排気複合臭のマスキング効果を示す表である。オゾン分解触媒フィルタを用いた脱臭装置の基本構成図である。悪臭成分がオゾン分解触媒素材の細孔に吸着されて無臭化される状態の説明図である。悪臭成分が無機粉末の細孔に吸着されて蓄積し、一部が再放出される状態の説明図である。

符号の説明

１、２、３、４、５脱臭装置
１０オゾン発生器
１１オゾン分解触媒フィルタ
１２ダクト
１３フィルタケーシング
１４拡散板
１５空調機
１６中性能フィルタ
１７冷却コイル
１８送風機
２０活性炭フィルタ
２１塩基性薬品を添着した活性炭フィルタ
２５湿度センサ

Claims

オゾン分解触媒でオゾンを分解して発生させた活性酸素により処理空気中の悪臭成分を分解して脱臭する脱臭装置であって、
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、塩基性薬品を添着した活性炭フィルタを順に配置し、
前記オゾン分解触媒フィルタの出口側におけるオゾン濃度が10体積ppb以上50体積ppb未満であり、前記活性炭フィルタの出口側におけるオゾン濃度が10体積ppb(0.01体積ppm)以下であることを特徴とする、脱臭装置。
前記オゾン分解触媒フィルタが、二酸化マンガン、過マンガン酸カリ、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、のいずれか一種または複数種からなるオゾン分解触媒を含むことを特徴とする、請求項１に記載の脱臭装置。
処理空気中の悪臭成分が、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または２に記載の脱臭装置。
前記オゾン発生器と前記オゾン分解触媒フィルタの間に冷却コイルを有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の脱臭装置。
前記オゾン発生器の上流側に処理空気の相対湿度を検出する湿度センサを設け、前記湿度センサで検出した相対湿度に基づき、相対湿度が高くなった場合は、前記オゾン発生器のオゾン発生量を増加させ、相対湿度が低くなった場合は、前記オゾン発生器のオゾン発生量を減少させるように、前記オゾン発生器の稼動が制御されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の脱臭装置。