JP2018149060A

JP2018149060A - 空気処理方法

Info

Publication number: JP2018149060A
Application number: JP2017047197A
Authority: JP
Inventors: 敬祐内藤; Keisuke Naito; 賢二谷野; Kenji Yano
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2037-03-13
Also published as: KR102303629B1; KR20190123728A; CN110198745A; WO2018168350A1; JP6905206B2

Abstract

【課題】空気に対して香りを付加できる空気処理方法の提供。【解決手段】光を放射する光源２と、光源２を収容する筐体３と空気が筐体３の内部を流通するためのファン４とを備えた空気処理装置１を用いて、ファン４により取り入れた空気に、光源２より光を放射することでオゾンを生成することと、生成したオゾンにより、ヒドロキシ（ＯＨ）ラジカルが生成され、空気中の有機物と反応することで、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンの少なくとも一つを生成することと、を含む空気処理方法。空気中の安息香酸が６０ｐｐｂ以上、ベンズアルデヒドが２００ｐｐｂ以上、アセトフェノンが４０ｐｐｂ以上となる様に各化合物を生成する、空気処理方法。【選択図】図１

Description

本発明は、空気中の物質を処理する空気処理方法に関する。

従来、空気処理方法として、光を放射することでオゾンを生成し、生成したオゾンで空気中の物質を処理する空気処置方法が、知られている（例えば、特許文献１）。斯かる空気処理方法によれば、空気に対して脱臭や除菌を行うことができる。

実開平７−３６５０号公報

そこで、課題は、空気に対して香りを付加できる空気処理方法を提供することである。

空気処理方法は、光を放射することでオゾンを生成することと、生成したオゾンにより、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンの少なくとも一つを生成することと、を含む。

また、空気処理方法は、空気中の安息香酸の濃度が６０ｐｐｂ以上となるように、安息香酸を生成する、という方法でもよい。

また、空気処理方法は、空気中のベンズアルデヒドの濃度が２００ｐｐｂ以上となるように、ベンズアルデヒドを生成する、という方法でもよい。

また、空気処理方法は、空気中のアセトフェノンの濃度が４０ｐｐｂ以上となるように、アセトフェノンを生成する、という方法でもよい。

以上の如く、空気処理方法は、空気に対して香りを付加できる、という優れた効果を奏する。

一実施形態に係る空気処理装置の全体概要図である。同実施形態に係る空気処理装置の制御ブロック図である。空気中の安息香酸の濃度を評価した表である。空気中のベンズアルデヒドの濃度を評価した表である。空気中のアセトフェノンの濃度を評価した表である。

以下、空気処理方法における一実施形態について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る空気処理装置１は、空気中の酸素からオゾンを生成するために、光を放射する光源２と、光源２を収容する筐体３と、空気が筐体３の内部を流通するためのファン４とを備えている。即ち、空気処理装置１は、光放射式のオゾン生成装置である。

なお、光源２から放射される光のエネルギーは、酸素分子解離エネルギー（５．１ｅＶ）よりも大きく、窒素分子解離エネルギー（９．７ｅＶ）よりも小さい。例えば、光源２は、ピーク波長が１７０ｎｍ〜２３０ｎｍである紫外光を放射している。本実施形態においては、光源２は、ランプ（具体的には、エキシマランプ）であって、ピーク波長が１７２ｎｍである紫外光を放射しており、斯かる１７２ｎｍの紫外光の光エネルギーは、７．２ｅＶである。

また、空気処理装置１は、ユーザから情報が入力される入力部５と、光源２及びファン４を制御する制御部６とを備えている。そして、入力部５には、オゾン生成量に関する情報（例えば、オゾン生成量の程度を示す値）が入力され、制御部６は、入力部５に入力された情報に基づいて、光源２の光の放射量（具体的には、光源２に供給される電力量）や、ファン４による送風量（具体的には、ファン４の回転速度）を制御する。

本実施形態に係る空気処理装置１の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る空気処理方法について説明する。なお、本実施形態に係る空気処理方法は、光放射式の空気処理装置（オゾン生成装置）のみを用い、空気中を放電する（光源の外部で放電する）ことでオゾンを生成する放電式の空気処理装置（オゾン生成装置）を用いない。

本実施形態に係る空気処理装置１は、例えば、会議室、喫煙室などの喫煙可能な部屋１０内に設置されている。なお、空気処理装置１が設置される部屋１０は、斯かる部屋に限られず、人が入れる部屋であればよい。例えば、部屋１０の空間は、２ｍ^３以上であったり、５ｍ^３以上であったりしてもよい。また、例えば、部屋１０の空間は、１００ｍ^３以下であったり、５０ｍ^３以下であったりしてもよい。

部屋１０内の空気中には、水分が含まれている。また、部屋１０内の空気中には、有機物、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどのベンゼン環を有する芳香族系炭化水素が含まれている。例えば、ベンゼン環を有する芳香族系炭化水素の空気中濃度は、４０ｐｐｂ以上である。

まず、光源２が光を放射することで、オゾンが生成される。そして、斯かるオゾンは、酸素原子と酸素分子とになり、酸素原子は、空気中の水分と反応して、ヒドロキシ（ＯＨ）ラジカルとなる。また、空気中の水分に光源２からの光が照射されることによってもＯＨラジカルが生成される。したがって、空気中に、オゾン（酸素原子）及びＯＨラジカルが生成されることになる。なお、光源２が放射する光のエネルギーが、窒素分子解離エネルギーよりも小さいため、窒素分子が解離されることがなく、ＮＯｘは生成されない。

そして、オゾン及びＯＨラジカルが空気中の物質（有機物）と反応することで、空気に対して脱臭や除菌を行う。さらに、空気中の芳香族系化合物などが、ＯＨラジカルと反応することで、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンが生成される。したがって、空気に対して香りが付加される。

このとき、空気中の安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンの濃度が所定の濃度となるように、空気処理装置１が部屋１０の内部の空気を処理している。そして、部屋１０の大きさ、部屋１０内の空気の含有物やその濃度に対応して、空気処理装置１のオゾン発生量（具体的には、光源２の光の放射量、ファン４による送風量など）が適切に設定されている。

これにより、例えば、空気中の安息香酸の濃度は、６０ｐｐｂ以上である。また、例えば、空気中のベンズアルデヒドの濃度は、２００ｐｐｂ以上である。また、例えば、空気中のアセトフェノンの濃度が４０ｐｐｂ以上である。なお、ベンゼン環を有する芳香族系炭化水素の処理前空気中濃度は、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンの処理後空気中濃度よりも高い。

安息香酸及びベンズアルデヒドは、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチレン、パラジクロロベンゼンがＯＨラジカルと反応することで、生成される。アセトフェノンは、例えば、ベンゼンとＯＨラジカルで生成したフェノールが、アセトアルデヒドと反応することで、生成される。また、アセトフェノンは、例えば、ポリスチレンに紫外線を照射することで、生成される。

なお、ベンゼン環を有する芳香族系炭化水素がＯＨラジカルを反応することで、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノン以外の物質も生成される。例えば、水、フェノール、サリチルアルデヒド、ｐ−クレゾール等も生成される。

また、空気中には、ベンゼン環を有する芳香族系炭化水素以外の有機物も存在している。例えば、空気中の、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチルといった有機物は、オゾンやＯＨラジカルと反応し、また、例えば、空気中の、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、イソ吉草酸といった有機物は、ＯＨラジカルと反応する。

以上より、本実施形態に係る空気処理方法は、光を放射することでオゾンを生成することと、生成したオゾンにより、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンの少なくとも一つを生成することと、を含む。

斯かる方法によれば、光を放射することで、オゾンが生成され、オゾンから生じた酸素原子が空気中の水と反応することで、ＯＨラジカルが生成される。そして、ＯＨラジカルが、空気中の芳香族系化合物などと反応することで、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンが生成される。したがって、空気に対して、脱臭や除菌を行うだけでなく、香りを付加することができる。

空気処理方法の効果を具体的に示すため、空気処理方法の実施例とその比較例とについて説明する。具体的には、空気処理方法に使用する空気処理装置、効果の評価方法、及び効果の評価結果の順に説明する。

＜比較例＞
空気処理装置（オーニット株式会社製：ＧＷＤ−１０００ＦＲ）
・方式：空気中を放電することでオゾンを生成する放電式のオゾン生成装置
・オゾン発生量：１０００ｍｇ／Ｈｒ
・風量：１．３７ｍ^３／ｍｉｎ

＜実施例＞
空気処理装置
・方式：光を空気中に放射することでオゾンを生成する光放射式のオゾン生成装置
・光のピーク波長：１７２ｎｍの紫外光
・オゾン発生量：１０００ｍｇ／Ｈｒ
・風量：１．３７ｍ^３／ｍｉｎ

＜評価方法＞
喫煙されていた部屋（約３０ｍ^３）の空気を、実施例及び比較例の空気処理装置で、３０分間オゾンを生成することで処理し、その後、３０分間オゾンを生成せず、送風のみ行った。そして、空気処理装置で処理する前と後の空気を、自動ガス採取装置（株式会社ガステック製：ＧＳＰ−４００ＦＴ）を用いて、吸着管（ジーエルサイエンス株式会社製：ＴｅｎａｘＴＡ６０／８０１５０ｍｇ）に捕集した。

その後、吸着管の内部に捕集された空気を、以下の加熱脱着装置により、吸着管から離脱させ、離脱させた空気を、以下のガスクロマトグラフ及び質量分析計により、ガスクロマトグラフィー質量分析（ＧＣ／ＭＳ分析）をした。
・加熱脱着装置：パーキンエルマー社製ＡＴＤ６５０）
パージ時間：１ｍｉｎ
一次脱着：３００℃、１０ｍｉｎ
二次脱着：３００℃、１０ｍｉｎ
トラップ温度：５℃
出口スプリット：１２ｍＬ／ｍｉｎ
・ガスクロマトグラフ：アジレント・テクノロジー株式会社製７８９０Ｂ
カラム：ＤＢ−６２４６０ｍ，０．２５ｍｍ，１．４ｕｍ
・質量分析計：日本電子株式会社製ＪＭＳ−Ｑ１５００ＧＣ
測定条件：３５℃（３ｍｉｎ）−６℃／ｍｉｎ−２５０℃（１２ｍｉｎ）

＜評価結果＞
実施例及び比較例の空気処理装置で処理される前の空気からは、ベンゼン環を有する芳香族系炭化水素が検出された。

そして、比較例の空気処理装置で処理された後の空気からは、ピリジンが最も高い濃度で検出された。これは、放電式のオゾン生成装置においては、放電子のエネルギーが０．０１ｅＶ〜３０ｅＶであるため、窒素分子も解離されて、窒素原子がベンゼンと反応することで、ピリジンが生成されたためである。そして、比較例の空気処理装置で処理された後の空気は、ピリジンに起因した悪臭を有していた。したがって、比較例に係る空気処理方法によれば、空気に対して、脱臭や除菌を行うことはできているが、香りを付加できず、反対に、悪臭を付加している。

一方、実施例の空気処理装置で処理された後の空気からは、安息香酸、ベンズアルデヒド、アセトフェノンの順で、高濃度に検出された。そして、実施例の空気処理装置で処理された後の空気は、安息香酸、ベンズアルデヒド、アセトフェノンに起因して、フローラル系の爽やかな臭いを有していた。なお、実施例の空気処理装置で処理された後の空気からは、ピリジンは検出されていない。したがって、実施例に係る空気処理方法によれば、空気に対して、脱臭や除菌を行うだけでなく、好ましい香りを付加することができている。

なお、空気処理方法は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、空気処理方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

空気処理方法においては、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンの少なくとも一つの濃度が、手動調節されてもよく、また、自動調節されてもよい。例えば、手動調節においては、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンの少なくとも一つの濃度の測定値や、官能の評価に基づいて、入力部５に情報を入力する（例えば、出力切り替えスイッチを切り替える）ことで、制御部６が光源２やファン４を制御し、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンの少なくとも一つの濃度が調節できる。

また、例えば、自動調節においては、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンの少なくとも一つの濃度を測定可能な測定器が部屋１０内に設置され、測定器が測定した濃度及び濃度の設定値に基づいて、制御部６が光源２やファン４を制御することで、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンの少なくとも一つの濃度が調節できる。このとき、入力部５は、例えば、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンの少なくとも一つの濃度の設定値が入力されるように、構成されていてもよい。

なお、空気中の安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンの好ましい濃度を図３〜図５を参照して説明する。評価方法として、５人のパネラーに対して、空気中に所定の濃度の安息香酸、ベンズアルデヒド、アセトフェノンを含むサンプルの臭いを嗅いでもらい、フローラル系の爽やかな臭いを感知した人数をカウントした。

図３に示すように、安息香酸においては、空気中の濃度が６０ｐｐｂで、１人が感知し、空気中の濃度が７０ｐｐｂで、２人が感知し、空気中の濃度が９０ｐｐｂで、５人全員が感知した。これにより、空気処理方法においては、空気中の安息香酸の濃度が６０ｐｐｂ以上となるように、安息香酸を生成することが好ましく、また、空気中の安息香酸の濃度が７０ｐｐｂ以上となるように、安息香酸を生成することがより好ましく、さらに、空気中の安息香酸の濃度が９０ｐｐｂ以上となるように、安息香酸を生成することが非常に好ましい。

また、図４に示すように、ベンズアルデヒドにおいては、空気中の濃度が２００ｐｐｂで、１人が感知し、空気中の濃度が２５０ｐｐｂで、２人が感知し、空気中の濃度が４００ｐｐｂで、５人全員が感知した。これにより、空気処理方法においては、空気中のベンズアルデヒドの濃度が２００ｐｐｂ以上となるように、ベンズアルデヒドを生成することが好ましく、また、空気中のベンズアルデヒドの濃度が２５０ｐｐｂ以上となるように、ベンズアルデヒドを生成することがより好ましく、さらに、空気中のベンズアルデヒドの濃度が４００ｐｐｂ以上となるように、ベンズアルデヒドを生成することが非常に好ましい。

また、図５に示すように、アセトフェノンにおいては、空気中の濃度が４０ｐｐｂで、１人が感知し、空気中の濃度が４５ｐｐｂで、２人が感知し、空気中の濃度が５５ｐｐｂで、５人全員が感知した。これにより、空気処理方法においては、空気中のアセトフェノンの濃度が４０ｐｐｂ以上となるように、アセトフェノンを生成することが好ましく、また、空気中のアセトフェノンの濃度が４５ｐｐｂ以上となるように、アセトフェノンを生成することがより好ましく、さらに、空気中のアセトフェノンの濃度が５５ｐｐｂ以上となるように、アセトフェノンを生成することが非常に好ましい。

１…空気処理装置、２…光源、３…筐体、４…ファン、５…入力部、６…制御部、１０…部屋

Claims

光を放射することでオゾンを生成することと、
生成したオゾンにより、安息香酸、ベンズアルデヒド、及びアセトフェノンの少なくとも一つを生成することと、を含む、空気処理方法。
空気中の安息香酸の濃度が６０ｐｐｂ以上となるように、安息香酸を生成する、請求項１に記載の空気処理方法。
空気中のベンズアルデヒドの濃度が２００ｐｐｂ以上となるように、ベンズアルデヒドを生成する、請求項１に記載の空気処理方法。
空気中のアセトフェノンの濃度が４０ｐｐｂ以上となるように、アセトフェノンを生成する、請求項１に記載の空気処理方法。