JPH04262247A - 脱臭・消臭性能測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、脱臭・消臭材料の脱
臭・消臭性能を測定する装置に関するものであり、特に
低濃度臭気ガス気流中における上記材料の脱臭・消臭性
能を精度良く測定する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の脱臭・消臭材料の性能測定装置は
、一定容積の容器の中に高濃度（数百〜数千ｐｐｍ　）
の臭気ガスを満たし、その中に脱臭・消臭材料を入れて
一定時間毎に容器の中の空気をサンプリングし、ガスク
ロマトグラフィを用いて臭気ガス濃度の減衰速度を測定
するものであった。又、最近は、容器の中に臭気センサ
を設置し、臭気ガス濃度の経時変化を測定する装置もあ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来装置おいては、臭気ガス濃度が経時変化するため
、一定濃度における脱臭・消臭性能を測定することがで
きなかった。又、実際の臭気濃度はｐｐｍ　の１／１０
００のｐｐｂ　のオーダであり、低濃度で一定濃度の臭
気ガス条件における脱臭・消臭性能の測定装置を用いる
ことが望ましかった。さらに、脱臭・消臭材料を空調機
器に応用する場合には、数十ｃｍ／秒から数ｍ／秒の気
流が存在し、脱臭・消臭材料の性能は風速に大きく依存
するため、所定の風速における脱臭・消臭性能を測定で
きる装置が要求された。又、脱臭・消臭材料を用いる場
合、脱臭・消臭性能と共にその寿命も重要な設計データ
であるため、その寿命を短時間に推測できる装置があれ
ば極めて有用である。

【０００４】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、所定の風速で、低濃度かつ一
定濃度の臭気ガスにおける脱臭・消臭材料の脱臭・消臭
性能を測定でき、しかも脱臭・消臭材料の寿命の推測が
可能な脱臭・消臭性能測定装置を得ることを目的とする
。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明による脱臭・消
臭性能測定装置の基本構成を図１に示す。コンプレッサ
あるいはブロアで生成した圧縮空気１をエアフィルタ等
の空気浄化装置２及び流量計３を通して一定流量の洗浄
空気を供給する。一方、臭気ガスとして硫化水素、メチ
ルメルカプタン、アンモニア等の悪臭標準ガス（濃度１
００ｐｐｍ　〜１％）４を収納した標準ガスボンベより
臭気ガスをシリンジに取り、マイクロフィーダ５より微
少流量の臭気ガスを供給するか、あるいは上記標準ガス
ボンベと流量計５を直接つないで一定流量の臭気ガスを
供給し、均一混合６することにより濃度が既知（１〜１
０００ｐｐｂ　）で一定流量の気流を断面積が一定の風
洞の中に形成する。この風洞の下流側には脱臭・消臭材
料７と臭気ガスに感度を持つ臭気センサ８とを順に設置
して上記気流を流して排気９し、臭気センサ８の出力信
号を臭気センサ８の駆動回路１０を介してＡＤコンバー
タ１１でデジタル変換してコンピュータ（パソコン）１
２に取り込み、データ処理することにより脱臭・消臭性
能をディスプレイ上に表示する。

【０００６】臭気センサ８の出力信号は、図２に示すよ
うに抵抗値ＲＳ　の臭気センサ８と抵抗値ＲＬ　の定抵
抗１３とを直列に接続し、この直列体に定電圧（例えば
５Ｖ）を印加したときの定抵抗１３の電位として取り出
す。この電位は臭気センサ８の抵抗値ＲＳ　が定抵抗１
３の抵抗値ＲＬ　に比べて十分大きければ０Ｖとなり、
逆に十分小さければ５Ｖとなる。臭気センサ８は半導性
金属酸化膜の微粒子焼結体の粒界ポテンシャルバリアが
臭気ガスの吸着により可逆的に変化することを利用して
おり、例えば４０〜１００ｋΩの定抵抗１３を接続し、
濃度１〜１０００ｐｐｂ　の硫化水素を含む空気を臭気
センサ８に送風したときの出力信号を図３に示す。この
出力信号は清浄空気で０．２〜０．３Ｖ、高濃度臭気ガ
スを含む空気で４〜５Ｖ程度であった。臭気センサ８の
出力信号Ｖから臭気ガス濃度Ｃを算出するためには、Ｖ
とＣの関係式が必要であり、出力信号Ｖは臭気ガスの吸
着量に依存するため、ラングミアの気体吸着式を基にし
て次式で表すことを考えた。 　　　　　　Ｖ＝αＣ／（β＋Ｃ）＋γ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）

【０００７】（１）　式での、α，β，γは臭気ガス８
の種類及び測定条件等により異なる定数である。（１）
　式にα＝４．５、γ＝０．３、β＝０．３，０．４，
０．５，０．６を代入してＶとＣの関係を求めた結果を
図４に示す。図４に図３の実測データをプロットすると
、β＝０．４の曲線にほぼ良く載ることを確認した。

【０００８】上記したように、脱臭・消臭材料７の性能
測定は臭気センサ８の出力信号をＡＤコンバータ１１で
デジタル変換してパソコン１２に取り込み、データ処理
することにより行なう。そのため、用いられる臭気ガス
や測定条件により異なるα，β，γの値を予め設定して
おく必要がある。図５は脱臭・消臭性能測定用プログラ
ムのフローチャートを示し、ステップ１００でプログラ
ムを起動し、ステップ１０１の初期設定では臭気ガス名
及び臭気センサ８の感度特性パラメータα，β，γを入
力設定する。ステップ１０２の試料及び測定条件の設定
では、試料の名前、重量、厚さ、風量（風速）及び入口
側の臭気濃度Ｃｉｎを入力設定する。又、測定中に臭気
センサ８の感度特性パラメータのうちβが多少変動する
場合があるため、βの値を変更できるようにした。ステ
ップ１０３では臭気センサ８による測定を開始し、臭気
センサ８の出力信号ＶをＡＤコンバータ１１によりＡ／
Ｄ変換してＡ／Ｄ変換値Ｄに変換し、このＤをパソコン
１２に取り込む。ステップ１０４では、Ｄを再び出力信
号値Ｖに変換し、（１）　式をＣについて求めた次式に
より出口側の臭気濃度を算出する。 　　　　　　Ｃ＝β（γ−Ｖ）／（Ｖ−α−γ）　　　
　　　　　　　　　　　　　　　（２）

【０００９】脱
臭・消臭材料７の下流側の臭気ガス濃度Ｃｏｕｔ　　を
上記のようにして毎秒繰り返して測定し、このＣｏｕｔ
　と上流側の臭気ガス既知濃度Ｃｉｎとにより脱臭・消
臭効率＝（Ｃｉｎ−Ｃｏｕｔ　）／Ｃｉｎ×１００を算
出し、また単位時間当りの脱臭・消臭量＝（Ｃｉｎ−Ｃ
ｏｕｔ　）×１０−９×風量×臭気ガスの分子量／２２
．４及びこの単位時間当りの脱臭・消臭量を加え合せた
積算脱臭・消臭を算出し、表示する。その結果の一例を
図６に示し、図より脱臭・消臭材料７の性能の経時変化
がよく判る。ステップ１０５では、このように測定され
たデータをセーブする。

【００１０】

【作用】例えば濃度が１００ｐｐｍ　から１％の悪臭標
準ガスを毎分数ミリリットルと清浄空気を毎分数十から
数百リットルとを均一混合することにより、１〜１００
０ｐｐｂ　の低濃度臭気ガスの気流が所定流量で得られ
、所定の風速で低濃度かつ一定濃度の臭気ガスにおける
脱臭・消臭材料の脱臭・消臭性能が測定される。又、生
活環境における臭気濃度は数ｐｐｂ　のオーダであり、
数百から数千ｐｐｂ　の臭気ガスを送風することは数百
から数千倍の加速試験をしていることになる。さらに、
脱臭・消臭材料の性能の経時変化を解析することにより
、脱臭・消臭材料の寿命が推測される。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面とともに説明
する。図１に示すこの発明装置の基本構成において、圧
縮空気１を供給するコンプレッサとしてはオイルレスタ
イプのものが好ましい。送風量が毎分数百リットルのコ
ンプレッサあるいはブロワで生成した圧縮空気１を活性
炭エアフィルタ等の空気浄化装置２を通して無臭化し、
フロートタイプ等の流量計３を通して毎分数十から数百
リットルの清浄空気を供給する。一方、臭気ガスとして
は種々の悪臭標準ガス４のボンベが市販されており、ガ
スの種類と濃度を指定すれば注文生産も行なわれるが、
脱臭・消臭材料７の性能評価の場合には、硫化水素、メ
チルメルカプタン、アンモニアの三大悪臭又はこれにト
リメチルアミンを加えた四大悪臭が多く用いられる。そ
の濃度としては１００ｐｐｍ　から１％程度が適当と思
われ、毎分数ミリリットルの臭気ガスを清浄空気との混
合により１００００〜１０００００倍に希釈することに
より、１〜１０００ｐｐｂ　の悪臭空気を生成すること
ができる。この臭気ガスの供給にシリンジタイプのマイ
クロフィーダ５を用いると、悪臭空気の濃度の設定をよ
り精密に行なうことができる。清浄空気により希釈され
た悪臭空気は適当な断面積を持ち、断面が円形または矩
形の風洞（ダクト）に送風される。

【００１２】断面が一辺５センチの正方形をした風洞を
用いた場合の一例を図７に示す。風洞１４の一端側部か
らは清浄空気と臭気ガスが混合した悪臭空気が供給され
るとともに、該端部からは脱臭・消臭材料７が挿入され
、試料ホルダ１５により支持される。臭気センサ８は脱
臭・消臭材料７の下流側で風洞１４の内側から固定され
、センサ駆動回路１０、ＡＤコンバータ１１を介してパ
ソコン１２に接続される。臭気センサ８としては半導体
金属酸化物の微粒子焼結体を用いたものが市販されてい
るが、酸化スズを母材とする超感度ガスセンサ“臭い・
香り用”ＴＧＳＥ７０１Ｎ（フイガロ技研製）は硫化水
素、メチルメルカプタンに対して高感度であり、酸化イ
ンジウムを母材とする臭気センサ（根本特殊化学製）は
アンモニアに対して高感度である。臭気センサ８は特性
が異なるものを複数設置し、用いる臭気ガスに応じて切
り換えるのが好ましい。臭気センサ８を通過した悪臭空
気は、例えばフレキシブルダクトタイプの局所排気装置
を風洞１４に接続して室外に放出する。

【００１３】次に、臭気ガスとしてメチルメルカプタン
を用いた場合を例にとって、この発明の実施例をさらに
詳細に説明する。即ち、図７に示した装置において、毎
分１５０リットルの清浄空気に対して１００ｐｐｍ　の
メチルメルカプタン標準ガスを毎分７５，１５０，３０
０，４５０，６００及び７５０ミリリットル供給するこ
とにより、５０，１００，２００，３００，４００及び
５００ｐｐｂ　の悪臭空気を生成した。脱臭・消臭材料
７を挿入していない風洞１４に上記悪臭空気を送風し、
臭気センサ８の感度特性の確認を行なった。清浄空気及
び高濃度空気（悪臭空気）に対する臭気センサ８の出力
信号はそれぞれ０．５Ｖ、３．５Ｖであったので、α＝
３．０，γ＝０．５を（１）　式に代入し、パラメータ
βの値を０．３，０．４，０．５，０．６と変えたとき
の臭気濃度Ｃと出力信号Ｖの関係を図８に示す。図中に
実測値をプロットした結果、β＝０．５の曲線に良く載
ることを確認した。

【００１４】次に、図５のフローチャートに従って臭気
センサ８の感度特性パラメータを入力し、脱臭・消臭材
料７を挿入せずに風量を毎分１５０リットル、入口濃度
を５００ｐｐｂ　に設定し、１００ｐｐｍ　のメチルメ
ルカプタン標準ガスを毎分７５，１５０，３００，４５
０，６００及び７５０ミリリットル供給しながら出口濃
度及び脱臭・消臭効率を算出し、ディスプレイ上に表示
した結果を図９に示す。図９より、臭気センサ８によっ
てメチルメルカプタンの出口濃度が精度良く測定されて
いることを確認した。なお、臭気ガスとして硫化水素、
アンモニアを用いた場合にも、臭気センサ８の感度特性
パラメータを設定することにより精度良く測定されるこ
とも同様にして確認した。

【００１５】次に、脱臭・消臭材料７の一例として市販
の活性炭繊維（重量は０．４５ｇ、厚さは３ミリメート
ル）の脱臭・消臭性能を測定した例を図６に示す。入口
濃度を５００ｐｐｂ　に設定した後風洞１４の一端を開
けて速やかに脱臭・消臭材料７を挿入し、測定を開始す
る。 出口濃度が５００ｐｐｂ　から０ｐｐｂ　に低下するに
連れて脱臭・消臭効率も０％から１００％に上昇した。 単位時間当りの脱臭・消臭量及び積算脱臭・消臭量も同
時に算出して表示した。入口濃度が５００ｐｐｂ　と生
活環境濃度の１００倍以上であるため、約３０分後に脱
臭・消臭材料７の破過現象が起こり、出口濃度の上昇と
共に脱臭・消臭効率の低下が測定された。入口濃度を変
えて同様の測定を行ったが、破過時間が変わるだけで図
６と同様な測定結果が得られた。

【００１６】以上の測定結果より、上記活性炭繊維の生
活環境濃度（数ｐｐｂ以下）におけるメチルメルカプタ
ンの脱臭・消臭効率は１００％であり、硫化水素及びア
ンモニアを用いて同様な測定を行った結果、脱臭・消臭
効率はそれぞれ１００％及び５０％であった。又、風速
を毎秒１０〜１００センチの範囲で変えて同様な測定を
行った結果、ほぼ一定の脱臭・消臭効率を示した。金属
イオンを担持させた反応タイプの脱臭・消臭材料７の脱
臭・消臭効率を同様にして測定したところ、高風速にな
るほど低下した。脱臭・消臭のメカニズムが活性炭のよ
うな物理吸着の場合、吸着速度が極めて速いため風速依
存性をほとんど示さないが、触媒のような化学反応の場
合反応速度が極めて遅いため風速依存性を示す。

【００１７】又、脱臭・消臭材料７の寿命の推定ができ
れば極めて有用である。破過時間あるいは積算脱臭・消
臭量と入口濃度との関係について解析を試みたが、複数
な関係にあり、現時点では寿命の絶対値を推定すること
はできないが、同一測定条件における破過時間を測定し
て比較することにより、寿命の相対比較は可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、一定流
量の清浄空気と一定流量の濃度既知臭気ガスとを混合し
て臭気ガスの気流を形成しており、所定の風速で低濃度
かつ一定濃度の臭気ガスにおける脱臭・消臭材料の脱臭
・消臭性能を測定することができ、脱臭・消臭性能を精
度良く測定することができる。又、この脱臭・消臭性能
の経時変化を解析することにより、脱臭・消臭材料の寿
命を推測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明装置の基本構成図である。

【図２】この発明による臭気センサの出力回路図である
。

【図３】この発明による臭気センサの出力特性図である
。

【図４】計算により求めた臭気センサの出力特性図であ
る。

【図５】この発明装置の動作を示すフローチャートであ
る。

【図６】この発明装置の性能測定例を示す図である。

【図７】この発明装置の実施例による構成図である。

【図８】計算による臭気センサの出力特性図てある。

【図９】この発明装置の性能測定例を示す図である。

【符号の説明】

１　　圧縮空気 ２　　空気浄化装置 ３　　流量計 ４　　悪臭標準ガス ５　　マイクロフィーダまたは流量計 ７　　脱臭・消臭材料 ８　　臭気センサ １２　　パソコン １４　　風洞

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一定流量の清浄空気と一定流量の濃度
   既知臭気ガスを混合して臭気ガスの気流を形成する手段
   と、この気流中に設置された脱臭・消臭材料の下流側に
   設置され、臭気ガス濃度を検出する臭気センサと、臭気
   センサの出力をデータ処理して脱臭・消臭材料の脱臭・
   消臭性能を測定する手段と、測定結果を表示する表示手
   段を備えたことを特徴とする脱臭・消臭性能測定装置。