WO1999000175A1

WO1999000175A1 - Dispositif adsorbant, procede de desodorisation utilisant ce dispositif, et procede d'apport d'oxygene a haute concentration

Info

Publication number: WO1999000175A1
Application number: PCT/JP1998/002948
Authority: WO
Inventors: Takeshi Fukunaga; Takuya Noro; Takenori Hirano
Original assignee: Sanyo Electric Co., Ltd.
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 1999-01-07
Also published as: EP1018358A4; US6379435B1; EP1018358A1; CA2294477A1

Description

明細書 - 吸着装置、それを用いた脱臭方法及び

高濃度酸素供給方法技術分野

この発明は吸着装置、それを用いた脱臭方法及び高濃度酸素供給方法に関し、更に詳しくはガス状の特定物質を吸着しうる吸着組成物を備えると共に、吸着組成物の再生手段及び特定物質を検出しうるセンサを備えることによって、吸着組成物の特定物質を吸着できる能力を自動的に回復させ、さらに吸着組成物の劣化を防止できる吸着装置、それを用いた脱臭方法及び高濃度酸素供給方法に関する。このような吸着装置は特定物質を、臭気とする場合には化学工場、病院などの環境浄化装置として、酸素とする場合には、食品の保存装置として、更にその酸素め放出を逆に利用して救急医療装置としてそれぞれ用いられる。背景技術

産業の発達に伴って、環境汚染防止対策の必要性が叫ばれるようになって久しいが、近年はより快適な住環境への要求が強まりつつあり、適用性に優れた高度な環境浄化技術が必要になりつつある。この環境浄化技術において、特に脱臭技術は重要な位置を占めている。

脱臭技術に使用される脱臭装置としては、例えば活性炭のような吸着剤、オゾン及び臭気分解触媒（鉄錯体、金等）を使用 - した装置が知られている。

活性炭を使用した装置では、例えばハニカム状に成形された活性炭にガスを接触させ、ガス中の臭気物質を活性炭の微細孔に物理的に吸着させて脱臭が行われている。

また、オゾンを使用した装置では、ォゾンの酸化能力により臭気物質を分解させて脱臭を行い、オゾンで分解されなかった残りの臭気物質を酸化マンガン等に吸着させることにより脱臭が行われている。このようなオゾンを使用した装置は、その装置自体の構造が複雑であり、コストが高くなるという問題があっ。

上記の内、活性炭は臭気物質を吸着することにより脱臭を行うため、使用時間が経過するに従って吸着量が増加し、最終的に吸着飽和となり脱臭効果がなくなり、交換する必要がある。また交換せずに放置すると、この活性炭が逆に臭気発生源となる

一方、臭気分解触媒は、常温での分解速度が極めて遅く、その脱臭効果がほとんど吸着によるものであり、上記活性炭と同様に脱臭効果が低下する。

このような問題を解決する方法として、特開平 7 — 2 2 7 4 2 0号公報には、マイクロ波を照射することにより吸着剤の吸着能力を回復させることが記載されている。しかしながら、この方法では、吸着能力が低下した吸着剤を一旦取り出した後、電子レンジ等でマイクロ波を照射する必要があるため、その操 • 作が煩雑であるという問題があった。一発明の開示

かくしてこの発明の主要な目的の 1 つは、ガスの特定物質を吸着する能力を回復させるための操作が簡単で、自動化可能な吸着装置、脱臭方法及び高濃度酸素供給方法を提供することにめ O

この発明のもう i つの主要な目的は、吸着剤の劣化を防止できる吸着装置、脱臭方法及び高濃度酸素供給方法を提供するこごにの o

この発明の更にもう 1 つの具体的な目的は、安定した脱臭効果を得ることができる脱臭装置及び脱臭方法を提供することにめ O o

かくしてこの発明は、吸気口及び排気口を有し、内部にガス状の特定物質を吸着しうる吸着組成物を備えた本体と、この本体に装着され吸着組成物から特定物質を放出させる再生手段と、本体の排気口の近傍に少なくとも設置される特定物質を検出しうるセンサとからなり、このセンサが予め設定された値以上の特定物質を検出すると、前記再生手段に作動を指合する制御部を備えてなる吸着装置を提供する。

すなわち、この発明は、本体に吸着組成物の再生手段及び特定物質を検出するセンサを内蔵することによって吸着組成物の再生操作を簡便にすると共に自動化可能とし、しかも吸着性能か低下したときのみ吸着組成物を加熱再生させることにより吸着組成物の劣化防止を図ろうとするものである。この発明において、ガス状の特定物質としては、 H ₂ S、 Ν ' Η ;のごとき臭気物質が挙げられ、更に食品を酸化させるために除去される酸素や、逆に救急医療や呼吸補助などに必要で供給される酸素が挙げられる。

この発明において、吸着組成物は、吸着剤、この吸着剤に任意に添加される付形剤、マイクロ波吸収性無機物質などから構成される組成物を意味する。

臭気物質を吸着しうる吸着組成物としては、ゼォライト、金属酸化物及び炭素物質のいずれか 1 つを主体として含む吸着組成物が挙げられる。

酸素を吸着しうる吸着組成物としては、ゼォライトとマイク口波吸収性無機物質とからなるもの、ハロゲン化銅を担持させた活性炭からなるものが挙げられる。このような組合せからなる吸着組成物は、一旦吸着された酸素の放出又は脱臭組成物の再生を容易にすることができる。

この発明においてこれらの吸着組成物から特定物質を放出させる再生手段としては、吸着組成物を加熱する加熱手段、吸着組成物に光を照射する光照射手段などが挙げられる。

加熱手段としてはマイク口波照射により吸着組成物をマグネトロン、赤外放射（遠赤外 · 近赤外放射を含む）により吸着組成物を加熱再生させる赤外ヒータ又はランプ、通常の抵抗加熱により吸着組成物を再生させる電気ヒータなどが挙げられる。

この発明においては、本体の排気口の近傍に少なくとも特定物質を検出しうるセンサが設置される。ここで排気口の近傍とは、本体内、外を問わず排気口から排出されるガス体中の特定一物質を検出できる場所を意味する。

センサは、ガス状の臭気物質を検出しうるセンサや、酸素を検出しうるセンサが用いられる。センサそれ自体は公知のセンザから選択利用される。

この発明においては、前記センサが予め設定された値以上の特定物質を検出すると、再生手段に作動を指令する電子回路、マイクロコンピュータのごとき制御部を備えている。

この発明は、別の観点からすれば、臭気を吸着組成物に吸着させ、しかる後センサによりガス体中に予め設定された値以上の臭気を検出すると吸着組成物を加熱して吸着組成物に吸着された臭気成分を分解させることよりなる脱臭方法を提供する。更にこの発明は、酸素を吸着したゼォライトとマイクロ波吸収性無機物質とを含有する吸着組成物にマイク π波を照射して加熱することにより酸素を放出させることよりなる高濃度酸素酸素供給方法及びその高濃度酸素供給装置を提供する。図面の簡単な説明

図 1 は、この発明に係る脱臭装置の 1 つの実施の形態を示す構成説明図である。

図 2 は、その脱臭装置の臭気センサの拡大構成説明図である。図 3 は、その脱臭装置の回路構成を示す概略図である。

図 4 は、その脱臭装置の脱臭運転のフローチャートである。図 5 は、同じく再生運転のフローチャートである。図 6 は、他の実施の形態を示す図 1 相当図である。

図 7 は、もう 1 つの他の実施の形態を示す図 1 相当図である。図 8 は、実施例 2 において酸素吸着剤の酸素吸収量の測定に用いた閉鎖循環系装置の概略図である。

図 9 は、実施例 2 における酸素の平衡圧力と酸素吸着量の関 ί糸 ¾r表 9 クラフでめ。

図 1 0 は、実施例 6 における各金属イオン担持ゼオライトの酸素吸着量を表すグラフである。

図 1 1 は、実施例 8 において組成物のマイクロ波による酸素脱着試験に用いたマイクロ波加熱酸素脱着試験装置の概略図での O 発明を実施するための最良の形態

〔 1 〕ガス状の特定物質が臭気物質である場合

この発明に係る吸着装置は、臭気物質を吸着しうる吸着組成物を用いることにより、脱臭装置として使用することができる。臭気物質を吸着しうる吸着組成物は、マイクロ波吸収能力を有するものに限定されず、当該分野で公知のものを適宜使用することができる。特に、マイクロ波吸収能力を有するものがより好ましい。具体的には、臭気物質の吸着能力の比較的高いゼォライト、金属酸化物、炭素物質等が挙げられる。また、この発明においては、ゼォライト、金属酸化物、炭素物質の内、いずれか 1 種が含まれた吸着組成物（又は吸着剤）を使用することが好ましい。ゼォライトとしては、 Z S M— 5、 C u — Z S M— 5、 P t —— 一 Z S M— 5、 /3—ゼオライト、モレキュラーシーブ 3 S , 4 A及び 1 3 X、モルデナイト（以下、 M 0 R と称す）等が挙げられる。特に、好ましいゼォライトは、 Z S M— 5、 /3—ゼォライ卜である。なお Z S M— 5 は M 0 b i 1 社の "Zeolite of Socony obil-5" という商品で、その組成は N a _n A 1 „

S i 9 G - _n 0 , 9 2 〜 1 6 H ₂〇（ n く 2 7代表的には 3 ) であ Q o

次に、金属酸化物としては、亜鉛、銅、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄、スズ、チタン、珪素等の酸化物、これら酸化物の混合物、前記金属の複合酸化物（例えば、ベロブスカイ卜型）等が挙げられる。この内、マンガン酸化物が好ましく、具体的には、 M n O、 M n 02 及び M n ₂ 〇 ₃ の酸化マンガン単体、酸化銅，酸化鉄並びに酸化ニッケルから少なくとも 1 種選択される金属酸化物と酸化マンガンとの複合酸化物（例えば、ベロブスカイト型）である。なお、酸化銅（酸化鉄及び酸化ニッケルも同様）は、酸化第 1 銅及び第 2銅のどちらでもよい。次に、炭素物質としては、グラファイト、活性炭、カーボンブラック等が挙げられる。上記ゼォライト、金属酸化物及び炭素物質は、単独でも組み合わせて使用してもよい。

上記吸着組成物の内、特に好ましい組み合わせは、ゼォライ卜と酸化マンガンである。ゼォライ卜と酸化マンガンの混合比 (重量比）は、 1 〜 5 ： 1 が好ましく、 2〜 3 ： 1 が特に好ましい。上記吸着組成物は、極性の高い臭気物質の除去に特に有用で一あり、例えば卜リメチルアミン又はェチルメルカブタンのような窒素原子又は硫黄原子を含む臭気物質に対して有用である。一方、上記吸着組成物は再生時にマイクロ波を照射すると、このような極性の高い物質は、吸着が効率がよい。これは上記物質がマイクロ波を吸収すると共に、吸着された臭気物質を活性化して分解すると考えられる。

なお、吸着組成物は、使用目的に応じて、粒状、粉末状や、ペレット状、夕ブレット状、ハニカム状に成型して使用してもよい。また多数の通孔（丸孔、スリット状の孔等）を形成した板、多数の細長い板片を組み合わせるか又は一体成型した格子状体又は棚状体として使用してもよい。また粒状、粉末状、ぺレット状、タブレット状の吸着組成物を使用する場合、ガス体、つまり空気が流通可能な容器に保持させるのがよい。

吸着組成物にマイクロ波を照射し吸着組成物を加熱再生する際、マイクロ波は吸着組成物の温度が 5 0 0 °C以下となるように照射することが好ましい。これ以上の温度となると、吸着組成物自体が変質、燃焼等してしまい吸着能力が低下するからである。また、吸着組成物が、炭素物質を含む場合、 3 5 0 °C以下となるようにマイクロ波を照射することが好ましい。特に好ましい、照射時の吸着組成物の温度は、 5 0〜 3 0 0 °Cである。マイクロ波は、例えば周波数 1 〜 1 0 G H z、出力 1 0 0〜 1 0 0 0 Wのマイクロ波を使用することができ、一般的には、 2 . 4 5 G H zが使用される。マイクロ波が、吸着組成物全体 • に均一に照射されるようマグネトロンを配置することが好まし一い '

マイクロ波の照射時間は、吸着組成物の種類、臭気物質の量、マイクロ波の周波数及び出力等により相違するが、連続的に照射する場合は、例えば 1 〜 2 0分間の照射時間が好適である。

この発明の吸着装置は、空気清浄器、冷蔵庫等の家庭用や、畜産業、食品加工業等の業務用の排気または給気に適用することができる。

この発明においてセンサは、臭気物質を検出する目的には、具体的には焼結エージング処理を施した金属酸化物（例えば S n 0 ₂ ) からなる n型半導体の焼結体内部に、 1 対の白金属合金線（ P d — I r ) コイルを内蔵した半導体センサが挙げられる。なお、この半導体センサは 1 つのコイルに電圧を加えてヒータ兼用とし、更にセンサ電流（ジュール熱）により約 3 5 0 °Cに加熱して使用される。そして臭気に触れると表面の酸素と反応して酸素をうばい、表面酸素イオン濃度が減少し電子の通路が広くなつて電流が流れやすくする。

以下、図に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳述する。なお、これによつてこの発明が限定されるものではない。

図 1 はこの発明に係る吸着装置としての脱臭装置の 1 つの実施の形態を示す構成説明図、図 2 はその臭気センサの拡大構成説明図、図 3 はその脱臭装置の回路構成を示す概略図、図 4及び 5 はフローチャートである。

まず図 1 において、脱臭装置 1 は、吸気口 2及び排気口 3 を ■ 形成すると共に内部に吸着組成物としての吸着剤 4及びファン一 5 を収納した本体 6 と、この本体に装着されたマグネトロン 7 と、吸気口 2近傍に設置された第 1 センサとしての臭気センサ A ( 8 ) と、排気口 3近傍に設置された第 2センサとしての臭気センサ B ( 9 ) と、制御部としての制御回路 1 0 とから主とし" Iなる。

なお、 1 1 はキー入力部、 1 2 は除塵フィノレ夕、 1 3 はセラミック製ホルダである。

制御回路 1 0 は、主として図 3 においてセンサ A ( 8 ) とセンサ B ( 9 ) からの出力信号を受け入れる入力ポート 1 4 と、マグネトロン 7 、ファン（モータ） 5 及び図示省略したターンテーブル（モータ）に作動を指令する出力ポート 1 5 とを備えたマイクロコンピュータ 1 6 力、らなる。

ここでセンサ A ( 8 ) は、その基本構成としては特に図 2 において長期の焼結エージング処理工程を施した金属酸化物（ S n 0 ₂ ) からなる n型半導体の焼結体 1 7内部に、 1 対の白金属合金線（ P A— I r ) コイル 1 8 · 1 9 を内蔵した半導体式センサであり、そのうち 1 つのコイル 1 9 に電圧を加えヒー夕兼用とし、更にセンサ電流（ジュール熱）により約 3 5 0でに加熱して使用する。

次に、以上の構成を備えた脱臭装置 1 の作動を図 1 〜 5、特に図 1 及び図 5 を参照しつつ説明する。

まず脱臭装置 1 のファン 5 を作動させると、外部のガス体 (例えば屋内空気）が吸気口 2から吸入され、吸着剤（脱臭触媒) 4 を介して排気口 3から排出され、ガス体中の臭気物質一 (例えば H ₂S , N H ₃など）が吸着剤 4 に吸着される。この脱臭運転が続いて吸着剤 4 の吸着性能が低下し、臭気センサ A ( 8 ) の出力電圧値（V_A) と臭気センサ B ( 9 ) のそれ（V B) との差が予め設定され値（V' L, しきい値）より小さくなると、ファン 5が停止され脱臭運転が終了する（図 4参照）。次いで、特に図 1 及び図 5 においてマグネトロン 7 とファン 5 とを作動させると、吸着剤 4がマグネトロン 7 によるマイク口波の照射を受けて加熱再生される。そして臭気センサ A ( 8 ) と臭気センサ B ( 9 ) との出力電圧差が予め設定された電圧値（V_R，吸着剤の脱臭触媒が加熱再生されたと判断するためのしきい値）を越えると、マグネトロン 7 とファン 5が停止され、吸着剤の再生運転が終了する。

以上の実施の形態とは異なり、吸着剤を粒状とし、攪拌できるようにすることもできる。

図 6 は他の実施の形態を示す図 1 相当図である。

図 6 において吸着剤 4 は粒状で（例えば 6隱径， 6 mra長さのペレツ卜）、これらの吸着剤 4 を収納する容器 2 2 と、この容器を回転させる駆動モータ軸 2 4 とからなり、容器 2 2 は透明な耐熱ガラス製カラム 2 5 と多数の通孔を有する円板 2 6 とからなる。なお、 2 7 はセンサ A , 2 8 はセンサ B , 3 1 - 3 2 はシール用摺動材、 2 3 はファンケースである。

かくしてセンサ A 2 7及びセンサ B 2 8 からの出力電圧値がしきい値 Vしより小さくなると、図 1 〜 5 に示した実施の形態 • と同様、ファン 2 9 が停止され脱臭運転が終了する。そしてグネトロン 3 0 とファン 2 9 とを作動させると、粒状の吸着剤 4 が回転により攪拌されながらマグネトロン 3 0 によるマイク口波の照射を受けて均一に加熱再生される。

なお、ファンケース 2 3 は、合成樹脂製材料の弾性による係合を解除することにより、本体 3 3 より取りはずすことができる。またファン 2 9 も駆動モータ軸 3 4 と羽根部 3 5 と、軸受 3 6 とからなり、これらの各部品も各ねじ結合を解除することにより分解でき、汚れを簡単に洗浄できる。また 3 7 はプレフィル夕であり、係合部 3 8 の弾性係合を解除することにより取りはずすことができ、それによつて内部の吸着剤の状態を確

5'じ、さ o

図 6 のその他の構成及び作動は図 1 〜 5 のものと同様につき、説明を省略する。

更に以上の実施例とは異なり、粒状の吸着剤の攪拌を攪拌スクリューで行うことができる。

図 7 はもう 1 つの他の実施の形態を示す図 1 相当図である。図 7 において、吸着剤 4 0 は粒状で、これらの吸着剤を収納する容器 4 2 と、この容器のうち、底部の多孔板 4 i に回転可能に軸支された金属製攪拌スクリュー 4 3及びその回転駆動モータ軸 4 4 とからなる。かくして粒状の吸着剤 4 0 は、マイク口波照射による加熱再生時に攪拌スクリュ一 4 3 の回転により攪拌され、加熱厶ラを防止し均一に加熱再生される。特に攪拌スクリュー 4 3が金属製であるので、マイクロ波を反射させることができ、それによつて効率よく吸着剤を加熱できる。 - 以上のごとく、この発明の脱臭装置によれば、少なくとも排気口近傍に臭気センサを設置することによって、吸着組成物の吸着性能（又は脱臭性能）の低下を検知したときにマグネトロンに作動を指令し、それによつて実質的に吸着性能が低下したときのみ吸着組成物の加熱再生を行い、しかも吸着組成物の劣化防止を図ることができる。また、吸着組成物に吸着された臭気物質は、加熱再生において、臭気のない異種物質に分解されるので、臭気再放出がない。

〔 2 〕ガス状の特定物質が酸素である場合

この発明に係る吸着装置は、酸素を吸着しうる吸着組成物を用いることにより、脱酸素装置及び酸素供給装置として使用す ό こと力でさる。

酸素を吸着しうる吸着組成物（又は酸素吸着剤）としては、ハロゲン化銅を担持させた活性炭およびゼオラィトとマイクロ波吸収無機物質を含有する組成物が挙げられる。この発明の吸着組成物として、吸着装置は、前者を用いた場合には脱酸素装置、後者を用いた場合には酸素供給装置として用いることができる。

〔 2〕一 i ) 脱酸素装置

まず、脱酸素装置について説明する。

ハロゲン化銅を担持させた活性炭は、活性炭単独に比べて高い酸素吸着能と高い酸素/窒素吸着選択性を示し、かつ吸着した酸素を加熱処理により炭酸ガスとして放出して酸素吸着能を回復することができる。一ハロゲン化銅の「ハロゲン」としては、フッ素、塩素、臭素および沃素が挙げられるが、酸素吸着能の点ではフッ素および塩素が好ましい。また、ハロゲン化銅の「銅」としては一価または二価いずれでもよいが、酸素吸着能の点では二価の銅が好ましい。

したがって、ノヽロゲン化銅としては、フッ化第二銅、フッ化第一銅、塩化第二銅、塩化第一銅、臭化第二銅、臭化第一銅、沃化第二銅および沃化第一銅が挙げられるが、酸素吸着能の点ではフッ化第二銅および塩化第二銅が好ましい。

活性炭は、椰子殻活性炭のような活性炭で、ペレツト、不定形 (破砕品) 、ハニカムなどいずれの形状であってもよい。例えば、ペレットの場合、その大きさは 0 1 〜 1 0 mm x i 〜 5 m m、好ましくは 0 2 〜 4 1111^ 1 〜 2 111111でぁる。

ここで用いられる吸着組成物は、これらのハロゲン化銅を活性炭に担持させることにより得られる。ハロゲン化銅を活性炭に担持させる方法としては、含浸法、ソーキング法、スプレー法など公知の方法が挙げられる。含浸法の場合には、前記のハロゲン化銅の 1 〜 5 0 %水溶液に活性炭を 0 〜 6 0 °Cで 5 〜 2 5 時間常圧下に浸潰したのち、 5 0 〜 1 0 0 °Cで 2 〜 1 5 時間乾燥することにより吸着組成物が得られる。なお、ハロゲン化銅が水に難溶性であるときは、少量の塩酸を添加することによりハロゲン化銅を溶解してもよい。

吸着組成物中のハロゲン化銅の含量は、銅として 1 0 〜 5 0 ' 重量％、好ましくは銅として 2 0 〜 4 0重量％である。ノ、口ゲ— - ン化銅の含量がこの範囲であれば、良好な酸素吸着能が得られるが、この範囲より多いとハロゲン化銅が活性炭の有効表面を被覆して、外気と接触する活性炭の有効面積が相対的に減少して、酸素吸着能が低下するので好ましくない。

このようにしてなる吸着組成物は、使用前に加熱処理すれば、より高い酸素吸着能とより高い酸素 Z窒素吸着選択性を具備したものとなる。

二の加熱再生方法は、マイクロ波照射、ヒーター加熱などが挙げられる力、、マイクロ波照射は加熱が瞬時にできるので好ましい。

加熱処理の温度および時間は、通常 2 0 0 〜 3 0 0 で、 1 〜 3 0 分間で十分である。また、加熱時の雰囲気は特に限定されないが、酸素濃度は低い方が好ましく、真空または不活性ガス (例えば、窒素ガス）雰囲気がより好ましい。

次に、酸素吸着後の吸着組成物の再生は、上記の加熱処理の場合と全く同様に行うことができる。なお、吸着組成物の再生は、加熱により発生する炭酸ガスの量により、確認することができる。すなわち、酸素を吸着したのちの吸着組成物を上記の方法で加熱し、吸着した酸素量と同等以上の炭酸ガス量が得られた時を吸着組成物の再生完了とすることができる。

この吸着組成物は、活性炭単独の場合と比較して酸素吸着能および酸素吸着選択性が高く、加熱によりその酸素吸着能を容易に回復させることができる。したがって、この吸着組成物を • 用いた装置は、食品などの酸化を防止する脱酸素装置として使—— 用することができる。具体的には、家庭用冷蔵庫（特に野菜専用室）、業務用野菜倉庫や食品ショーケースなどでの食品の酸化による劣化を防止することができる。また、衣類保管庫で使用すれば、衣類付着物の酸化による変色（黄変）防止、および嫌気性雰囲気による防虫効果が得られる。

吸着組成物の酸素吸着能は、用いる活性炭とハロゲン化銅の種類、およびそれらの使用割合などにより異なるが、例えば、この発明の酸素吸着剤約 1 . 8 k gは、容量 1 0 0 リットルの容器内における酸素濃度を 2 1 %から 3 %に低下させることができる。

〔 2 〕 - i i ) 酸素供給装置

次に、酸素を吸着しうる吸着組成物として、ゼォライトとマイク口波吸収無機物質と含有する組成物を用いる場合について説明する。この吸着組成物を〔 1 〕で述べた吸着装置に用いると、高濃度酸素供給装置として使用できる。

さて、吸着組成物として好適に用いられる吸着剤のゼォライトとしては、〔 1 〕で述べたゼォライ卜の他にフヱリエライト (以下、 F E R と称す）およびホージャサイト（以下、 N a Y と称す）が挙げられ、なかでも酸素吸着量の多い F E Rが特に好ましい。

ゼォライトは単独で用いることもできるが、金属イオンを担持させたゼォライトは、ゼォライト単独の場合に比較して、窒素ガス吸着に対する酸素ガスの吸着の比率が高いので好ましい。ゼォライトに担持させる金属としては、銅、ランタン、クロ— 厶、銀が好ましく、なかでも銀がより好ましい。したがって、この発明において用いられる金属イオン担持ゼオライトとしては、銅イオン担持フェリエライト（ C u — F E R ) 、ランタンイオン担持フヱリエライト（ L a — F E R ) 、クロムイオン担持フェリエライト（ C r — F E R ) 、銀イオン担持フェリエライト（ A g — F E R ) 、銀イオン担持モルデナイト（ A g - M O R ) 、銀イオン担持ホージャサイト（A g— N a Y) 、銀ィオン担持 Z S M— 5 ( A g - Z S M - 5 ) などが好ましく、なかでも A g — F E Rが特に好ましい。

金属イオン担持ゼォライトは、ゼォライトを所望の金属の硝酸塩、酢酸塩あるいはアンミン錯塩のような金属塩水溶液に浸漬してイオン交換し、このゼォライトを 4 0 0 〜 6 0 0 °Cで焼成することにより製造することができる。

マイクロ波吸収性無機物質としては、〔 1 〕で述べた金属酸化物および複合酸化物の他に炭化珪素が挙げられる。複合酸化物は、例えば、 C u 0 ： M n 〇 = 2 ： 1 〜 1 ： 1 0、 F e ₂ 〇： M n 0 = 5 ： 1 〜 1 ： 5 のものが挙げられ、なかでも C u 0 ： M n 0 = 2 2 ： 5 0 (日産ガ一ドラ—触媒株式会社製、 N 1 4 0 ) が好ましい。

ゼォライトとマイク口波吸収性無機物質との組成割合は、重量比で 1 ： 1 〜 1 0 ： 1 が好ましく、 1 ： 1 〜 5 ： 1 がより好ましい。ここで、 1 ： 1 よりゼォライトの割合が小さいと、酸素放出量が少なくなるので好ましくない。また、 1 0 ： 1 よりゼォライ卜の割合が大きいと、マイクロ波を照射したときに充— 分な加熱が得られないので好ましくない。

吸着組成物は、例えばゼォライト単独または金属イオン担持ゼォライ卜とマイクロ波吸収性無機物質とを混合し、使用目的に応じて、〔 1 〕で述べたような形状に成形することができる。例えば、顆粒状の場合、その粒径は 2〜 1 0 m m程度が適当で

C

酸素の放出機構は、まず組成物中のマイクロ波吸収性無機物質がマイクロ波照射により発熱し、その熱によりゼォライト力加熱され、吸着している酸素をそのまま放出することからなる。ここでマイク口波の照射方法は特に限定されず、酸素放出中に間欠的に、あるいはゼォライトが酸素で飽和された後で照射される。酸素放出中に照射する場合は、例えば周波数 1 〜 1 0 G H z、 5 0 〜 1 5 0 0 Wのマイクロ波を 0 . 1 〜 1 0秒間隔で印加すればよい。また、酸素飽和後に照射する場合は、例えば周波数 1 〜 1 0 G H z、 5 0 〜 1 5 0 0 Wのマイクロ波を 5〜 1 0 分間印加すればよい。

このような高濃度酸素供給装置は、従来の T S A法や P S A 法を利用した酸素供給装置と比較して、小型軽量化が可能であり、必要時に瞬時にかつ手軽に高濃度の酸素を供給することができる。

さらに、酸素脱着後の酸素再吸着が早いので、吸脱着サイクルが短く、短時間に繰り返し高濃度の酸素を供給することができる。 • したがって、瞬時に高濃度の酸素を必要とする救急医療や呼 - 吸補助などの利用に適している。また、石油ヒ一夕一、ガスヒーターなどの使用による室内酸欠時の酸素補給などの分野においての応用が期待できる。

この発明を以下の実施例により具体的に説明するが、これらはこの発明を限定するものではない。

実施例 1 (酸素吸着組成物としての酸素吸着剤の製造）塩化第二銅（ C u C 1 ₂ - 2 H ₂ 0 ) 6. 7 gを水に溶解し、塩化第二銅水溶液 1 0 0 m l を得た。この水溶液に活性炭（クラレケミカル社製、椰子殻活性炭の破砕品、表面積約 1 0 0 0 m ² Z g、以下、 G G と称す） 1 0 gを室温で一夜浸漬し、活性炭に塩化第二銅を担持させた。次いで、活性炭の水分をエバポレーターで蒸発させ、さらに 8 0 てで 5 時間乾燥して塩化第二銅を銅として 2 0重量％含む酸素吸着剤（ 2 0 % C u C 1 2 - G G ) を得た。

また、塩化第二銅をそれぞれ 1 . 4 g、 3. 0 g、 1 7. 9 g とする以外は上記と同様にして、 5 % C u C l ₂ — G G、 1 0 % C υ C 1 2 — G G、 4 0 % C u C 1 2 — G Gを得た。さらに、塩化第二銅の代わりにそれぞれフッ化第二銅（ C u F ₂ ) 9 . 3 g、塩化第一銅（ C u C 1 ) 6 . 6 gを用いる以外は上記と同様にして、 3 0 % C u F ₂ — G G、 3 0 % C u C 1 - G Gを得た。なお、フッ化第二銅水溶液と塩化第一銅水溶液の調製時には少量の塩酸を添加した。

参考例 1 塩化第二銅の代わりにそれぞれ硫酸銅（ C u S 〇 - 5 H - 0 ) 6 . 2 g、塩化第一鉄（ F e C l ₂ · 4 H ₂ 0 ) 7 . 8 gを用いる以外は実施例 1 と同様にして、 2 0 % C u S 〇 ₄ 一 G G、 2 0 % F e C 1 一 G Gを得た。

実施例 2 (酸素吸着剤の酸素吸着量と表面積の測定）

アイストラップと電気炉からなる温度制御機構 5 3 を備えた吸着管（吸収管） 5 2、水銀マノメーター 5 4、循環ポンプ 5 5、真空ポンプ 5 6、酸素ガス供給系 5 7、窒素ガス供給系 5 8、バルブおよびそれらを接続する配管からなる図 8 の閉鎖循環系装置 1 を用いて各酸素吸着剤の酸素吸着量（酸素吸収量）を測定した。

実施例 1 で得られた酸素吸着剤 5 9 を 5 g または 1 0 g抨量し、吸着管 5 2 に充塡し、真空ポンプ 5 6で装置 5 1 内を脱気しながら、電気炉を用いて酸素吸着剤 5 9 を 3 0 0 °Cで 1 5分間加熱処理した。次いで、アイストラップを用いて酸素吸着

5 9 を 0 てまで冷却し、酸素ガス供給系 5 7 より所定圧力の酸素ガスを導入し、酸素吸着剤 5 9 の酸素吸着が平衡に達するまで保持し、酸素吸着量を測定した。

また、実施例 1 で得られた酸素吸着剤の加熱処理後の表面積を、液体窒素温度（一 1 9 8 °C) における窒素吸着（ B E T 法）により測定した。

得られた結果を表 1 および図 9 に示す。

参考例 2

参考例 1 で得られた 2 0 % C u S 0 — G G と 2 0 % F e C 1 2 — G Gにて、実施例 2 と同様にして、酸素吸着量と加熱処理後の表面積を測定した。

得られた結果を表 1 に示す。

表 1 および図 9 より、この発明で用いる酸素吸着剤は活性炭単独（未処理品）に比べて、高い酸素吸着能を有することがわ力、る。

実施例 3 (繰り返し再生時の酸素吸着量の測定）

実施例 1 で得られた 2 0 % C u C 1 ₂ — G Gを用いて、加熱による酸素吸着と再生を 5 回繰り返し、図 8 の閉鎖循環系装置で実施例 2 と同様にして各回の再生後の酸素吸着量を測定した, 得られた結果を表 1 に示す。

表 2 より、この発明の酸素吸着剤は、酸素吸着後の加熱処理により酸素吸着能がほぼ完全に回復していることがわかる表 2

実施例 4 (酸素吸着剤の酸素 Z窒素吸着選択性の则定）実施例 1 で得られた 2 0 % C u C 1 ₂ — G Gを、図 8 の閉鎖循環系装置で実施例 2 と同様に、加熱処理した。次いで、酸素吸着剤 5 9 を 0てまで冷却し、酸素ガス供給系 5 7 より酸素ガスまたは窒素ガス供給系 5 8 より窒素ガスを導入し、酸素吸着剤 5 9 のガス吸着が平衡に達するまで保持し、各ガス吸着量測定した。得られた各ガス吸着量より酸素 Z窒素吸着選択比を求めた。また、 2 0 % C u C 1 ₂ — G Gの代わりに未処理の活性炭を用いて同様に測定し、酸素/窒素吸着選択比を求めた。

得られた酸素 Z窒素吸着選択比は、未処理の活性炭のし 1 に対して、 2 0 % C u C 1 ₂ — G Gが 2 . 9であり、この発明の酸素吸着剤が酸素/窒素吸着選択性に優れていることがわか

O

以上のごとく酸素吸着剤は、ハロゲン化銅を担持させた活性炭からなるので、脱酸素剤として優れた酸素吸着能および酸素吸着選択性を有し、再生可能な酸素吸着剤を提供することかで一さる。

また、これらの酸素吸着剤は、酸素吸着後に加熱するだけで酸素吸着能を回復することができるので、経済的である。

実施例 5 (金属イオン担持ゼオライトの製造）

各種ゼォライト（いずれも東ソー株式会社製）を、各種金属の硝酸塩水溶液に浸潰してイオン交換し、 5 0 0 °Cで焼成することにより、表 3 に記載の金属イオン担持ゼォライ卜を得た。実施例 6 (金属イオン担持ゼオライトの酸素吸着量の測定）図 8 のアイストラップと電気炉からなる温度制御機構 5 3 を備えた吸着管 5 2、水銀マノメーター 5 4 、循環ポンプ 5 5、真空ポンプ 5 6、酸素ガス供給系 5 7、窒素ガス供給系 5 8、バルブおよびそれらを接続する配管からなる閉鎖循環系装置 5 1 と同様の装置を用いて、実施例 5 で得た各金属イオン担持ゼオライトの酸素吸着量を測定した。 - 実施例 5 で得られた金属イオン担持ゼォライト 5 9 を 5 または 1 0 g抨量し、吸着管 5 2 に充塡し、真空ポンプ 5 6 で装置 5 1 内を脱気しながら、電気炉を用いて金属イオン担持ゼォライト 5 9 を 3 0 0 °Cで 1 5分間加熱処理した。次いで、アイス卜ラップを用いて金属イオン担持ゼォライト 5 9 を 0 °Cまで冶却し、酸素ガス供給系 5 7 より所定圧力の酸素ガスを導入し、金属イオン担持ゼォライト 5 9 の酸素吸着が平衡に達するまで保持し、酸素吸着量を则定した。

得られた結果を表 3 および図 1 0 に示す。表 3

実施例 7 (組成物の製造）

ゼォライト単独または実施例 5で得られた金属イオン担持ゼォライ卜と、マイクロ波吸収性無機物質としての銅—マンガン化合物（N 1 4 0 ) とを混合、加圧成形することにより、顆粒状の組成物（粒径 2〜 5 mm) を得た。

実施例 8 (吸着組成物のマイク口波照射による酸素脱着試験） -- 電子レンジ 6 1 (周波数 2. 4 5 G H z , 5 0 0 W ) および熱電対 6 2を備えた試料容器 6 3、空気または窒素のガス供給系 6 4、循環ポンプを備え、ジルコニァセルを検出部とする酸素分析計 6 5 (日本ガイシ社製、 S C P— X ) およびそれらを接続する配管からなる図 1 1 のマイク口波加熱酸素脱着試験装置 6 0を用いて、吸着組成物 6 6の酸素脱着量を測定した。実施例 7で得られた吸着組成物、 A g— F E R/N 1 4 0 (重量比 5 / 1 ) を 9. 7 9 g秤量し、試料容器 6 3 に充填し、ガス供給系 6 4 より 3 0 0 ΙΏ 1 /分で空気を流通させた。次いで、マイクロ波を 1 秒〇 N— 1 0秒〇 F Fを 1 、。ルスとして照射した。熱電対 6 2 と酸素計 6 5でそれぞれ測定された各パルス毎の温度と酸素放出量を表 4 に示す。なお、表 4 における各パルス毎の温度は上段がマイク口波照射前、下段がマイクロ波照射後を示す。

空気を流通させる代わりに、空気を循環、または窒素を流通させ、上記と同様に温度と酸素放出量を測定した。なお、空気を循環させる場合は、図 1 1 の点線の部分を接続した。得られた結果を表 4 に示す。

(以下余白、次頁へつづく）表 4

表 4 より、吸着組成物は、酸素の吸脱着を繰り返してもその性能が低下しないことがわかる。したがって、吸着組成物にイク口波を照射して加熱することにより繰り返し高濃度の酸素を供給できることがわかる。

以上のごとく高濃度酸素供給方法は、酸素を吸着したゼオラィ卜とマイクロ波吸収性無機物質を含有する吸着組成物にマイクロ波を照射して加熱することにより高濃度の酸素を放出させることを特徴とする。したがって、必要時に瞬時に高濃度の酸素を供給することができる。また、酸素脱着後の酸素吸着が早い（吸脱着サイクルが短い）ので、短時間に繰り返し高濃度の酸素を供給することができる。

Claims

請求の範囲 ―

1 . 吸気口及び排気口を有し、内部にガス状の特定物質を吸着しうる吸着組成物を備えた本体と、この本体に装着され吸着組成物から特定物質を放出させる再生手段と、本体の排気口の近傍に少なくとも設置され、特定物質を検出しうるセンサとからなり、

このセンサが予め設定された値以上の特定物質を検出すると、前記再生手段に作動を指令する制御部を備えてなる吸着装置。

2 . 特定物質が酸素であり、吸着組成物がゼォライトとマイク口波吸収性無機物質とからなり、再生手段がマイク口波を放射しうるマグネトロンである請求の範囲 1 の吸着装置。

3 . ゼォライト力、'、フェリライト、モルデナイト、ホージャサイト又は Z S M— 5 であり、マイク口波吸収性無機物質が、マンガン、ニッケル若しくは鉄の酸化物、又は炭化珪素である If 求の範囲 2の吸着装置。

4 . 特定物質が酸素であり、吸着組成物がハロゲン化銅を担持させた活性炭からなり、再生手段が前記活性炭を加熱する加熱手段である請求の範囲 1 の吸着装置。

5 . ハロゲンが、塩素又はフッ素である請求の範囲 4 の吸着装

6 . 銅が、二価の銅である請求の範囲 4 又は 5 の吸着装置。

7 . 加熱手段が、マイクロ波を放射しうるマグネトロンである請求の範囲 4 の吸着装置。

8 . 特定物質が臭気であり、吸着組成物がゼォライト、金属酸化物及び炭素物質のいずれか 1 つからなり、再生手段が前記吸着剤を加熱する加熱手段である請求の範囲 1 の吸着装置。

9 . 加熱手段がマイクロ波を放射しうるマグネトロンである請求の範囲 8 の吸着装置。

1 0 . 本体が、外部のガス体を吸気口から吸入し吸着組成物を介して排気口から排出させるファンを備えてなる請求の範囲 1 の吸着装置。

1 1 . センサが、排気口近傍に設置された第 1 センサと、吸気口近傍に設置された第 2センサとからなり、制御部が、第 1 センサの検出値と、第 2センサの検出値との相対的な差異に基づいてマグネトロンに作動を指合する請求の範囲 1 の吸着装置。

1 2 . 制御部が、再生手段の最大連続作動時間を規制するタイマを備えてなる請求の範囲 1 の吸着装置。

1 3 . センサが、焼結エージング処理を施した金属酸化物からなる n型半導体の焼結体内部に 1 対の白金属合金線コイルを内蔵した半導体センサである請求の範囲 1 の吸着装置。

1 4 . 吸着組成物が粒状で、更に吸着組成物を収納する容器と、この容器又はその容器の一部を回転又は揺動させることにより吸着組成物を攪拌する攪拌手段とを具備してなる請求の範囲 1 の吸着装置。

1 5 . 吸着組成物が粒状で、更にその吸着組成物を収納する容器と、この容器に設けられ回転により吸着組成物を攪拌可能な攪拌スクリユー及びその駆動手段とを具備してなる請求の範囲 1 の吸着装置。 ― 1 6 . 攪拌スクリュ一が、マイク口波を反射する金属で形成されてなる請求の範囲 1 5 の吸着装置。

1 7 . 本体が、そ吸気口にフィルタを具備し、このフィルタ及びファンが着脱可能に構成されてなる請求の範囲 1 0 の吸着装

1 8 . 臭気を吸着組成物に吸着させ、しかる後センサによりガス体中に予め設定された値以上の臭気を検出すると吸着組成物を加熱して吸着組成物に吸着された臭気成分を分解させることよりなる脱臭方法。

1 9 . 吸着組成物が、ゼォライト、金属酸化物及び炭素物質のいずれか 1 つからなる請求の範囲 1 8 の脱臭方法。

2 0 . 吸着組成物の加熱が、マグネトロンから放射されるマイクロ波加熱である請求の範囲 1 9 の脱臭方法。

2 1 . 酸素を吸着したゼォライトとマイク口波吸収性無機物質とを含有する吸着組成物にマイクロ波を照射して加熱することにより酸素を放出させることよりなる高濃度酸素供給方法。