日本建築学会中国支部研究報告集　第33巻 419 平成22年3月室内汚染物質の除去に関する実験的研究その 1 実験概要とチャコペイントの効果について正会員 ○清田忠志＊1 正会員清田誠良＊2 河尻義孝＊3 室内環境ホルムアルデヒド実験 2,730 実験室測定位置床面積 10 ㎡ 3,640 652 12 36 平面図 910 CH=2,400 測定地点 Fixｶﾞﾗｽ 838 Fixｶﾞﾗｽ前室実験室将来計画 SUSｶﾞﾗﾘ〔2ヶ所〕 1,000 土台・大引束；ﾌﾟﾗ木ﾚﾝ(PM0A型） a詳細 12 60 2. 実験概要 2.1 実験方法ホルムアルデヒドが充満させた実験室（25℃一定）に木炭塗料注 1）を塗布したアクリル板（以下、木炭ボード）を設置してホルムアルデヒドの除去性能を検討した。実験パターンは換気量を 0 とした場合での検討と換気(換気回数 0.5～2.4 回 /h)した場合である。 2.2 実験室図 1 は実験室の平面図である。床面積 10 ㎡、室容積 25 ㎥、壁面積 25 ㎡である。室内での空気汚染物質の発生および吸着を抑制するために、室内表面は全てステンレス張りとし、気密性を保持するため、室内の隅角部はステンレスの折り返し版で 2 重張りとし、更に接合面はテープにより密着させた。また、大幅な外気の流入をさけるため前室を設けている。 2.2 木炭ボードアクリル板に木炭塗料を塗布した（塗布量 250g/㎡）。木炭ボード面積と占有率の関係を表 1 に示す。また、木炭ボードの設置状況を図 2 に示す。前室 2,500 1. はじめに現在における住宅においては、省エネルギー性を確保するために高気密・高断熱が進められている。その結果、換気不足による空気質の悪化が進んでいるのが現状であり、シックハウス症候群等の悪影響を引き起こしている。これを受けて、シックハウス症候群防止対策として、主な原因の一つとされるホルムアルデヒドの室内濃度を、厚生労働省濃度指針値 0.1mg/㎥以下に維持することを目的とした改正建築基準法が平成 15 年 7 月に試行された 1）。この基準を満たすためには、汚染源対策のほか、換気による排出や吸着等による汚染低減手段が考えられる。特に建材自身に室内濃度低減効果を持たせる建材（パッシブ吸着建材）は、特別な設備の運転も必要としないため換気量を抑える有効な手段と考えられる 2)。地球温暖化防止、二酸化炭素排出抑制との兼ね合いで、室内の換気量を最小化させることは重要である。最近では木炭等のパッシブ吸着建材が多く開発されホルムアルデヒド濃度低減性能の試験がされている 3）。しかしながら、試験はチャンバーを用いた方法が多く、実大模型を用いて試験されたものは見当たらない。そこで、本研究では 6 畳間を想定した実験室によるホルムアルデヒド除去性能について検討した。また、あわせて換気量の削減の検討を行った。立面図図1 表1 木炭ボード面積実験室木炭ボード面積と占有率占有率床面積（10 ㎡）壁面積（25 ㎡）にに対して対して 2.5 ㎡ 25% 10% 5㎡ 50% 20% 7.5 ㎡ 75% 30% 10 ㎡ 100% 40% 20 ㎡ 200% 80% A study on the removal of the indoor pollutant Part 1 The experiment overview and the effect of the Chaco Paint KIYOTA Tadashi,, KIYOTA Nobuyoshi, KAWAJIRI Yashitaka 1 木炭ボード 2.5 ㎡木炭ボード 5 ㎡木炭ボード 7.5 ㎡図2 木炭ボード 10 ㎡木炭ボードの設置状況 2.3 ホルムアルデヒドホルマリン(濃度 38%)をシャーレに移し、実験室にシャーレを置いてホルムアルデヒドを気化発生させ、室内を同濃度に保つように扇風機により拡散させた。 2.4 測定機器ホルムアルデヒドの測定には図 3 に示す光音響マルチガスモニタ[1412 型、（株）INNOVA]を使用した。測定間隔は 10 分とし、測定時間は 24 時間とした。 2.5 測定地点測定地点は図 1 に示すように、実験室の中央とし、高さ 1m とした。図3 測定機器木炭ボードなし 2.5㎡ 5㎡ 7.5㎡ HCHO 無次元濃度 1 3 実験結果 3.1 換気量を 0 とした場合 ①ホルムアルデヒド濃度時間変化換気量を 0 とした場合の室内におけるホルムアルデヒド濃度を図 4 に示す。同図には比較のため、木炭ボードを設置していない場合の結果と設置した場合の結果をプロットしている。また、初期濃度の差異をなくすためホルムアルデヒド濃度は（1）式で示す初期濃度を除去した無次元濃度で示す。なお、初期濃度は 5mg/㎥程度を目安としてある。木炭ボード面積 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 K(t) = k(t) / k(0) K(t):無次元濃度 k(t):測定値木炭ボード 20 ㎡（1） k(0):初期濃度図4 6 9 12 15 18 21 24 経過時間（時間）ホルムアルデヒドの無次元濃度の経時変化 0.7 これによると、経時変化によりホルムアルデヒドの無次元濃度の低減が確認できる。木炭ボード面積が広くなるほど無次元濃度は減少する傾向にある。木炭ボード面積が 7.5 ㎡の 24 時間後では無次元濃度は 0.3 程度を示し、木炭ボードなしと比較すると 0.5 程度の差を示す。 ②木炭ボード面積とホルムアルデヒド濃度との関係図 5 は経過時間 24 時間での木炭ボード面積とホルムアルデヒド濃度との関係を示している。これによると、木炭ボード面積が広くなるほどホルムアルデヒド濃度は減少している。指数近似で表わすと決定係数は 0.98 となり、高い相関を示す。近似式より木炭ボード面積 20 ㎡で計算すると、ホルムアルデヒド濃度は 0.1 となる。 HCHO 無次元濃度 0.6 0.5 0.4 y = 0.593e 0.3 -0.1x 2 R = 0.981 0.2 0.1 0 0 5 10 15 20 25 CPボード面積（㎡）図5 2 3 木炭ボード面積とホルムアルデヒド濃度との関係単位面積当たりのHCHO除去量ｍｇ/㎡・ｈ ③ホルムアルデヒド除去量の検討図 6 はホルムアルデヒド濃度と単位木炭ボード面積あたりのホルムアルデヒド除去量との関係を示す。これによると、木炭ボード面積の違いに関係なく HCHO 濃度が高くなるほど HCHO 除去量は高くなることが確認できる。これは指数近似で表すと決定係数が 0.7 程度を示し、相関関係が認められる。 2.2 換気の検討 ①ホルムアルデヒド濃度の経時変化図 7 図 8 は換気回数別のホルムアルデヒド濃度の経時変化を示す。図中の黒丸は換気回数 0.5 回/h に木炭ボードを 5 ㎡設置した場合である。なお、初期濃度は 5mg/㎥程度である。図 7 は経過時間 24 時間の結果で、図 8 は経過時間 1 時間の結果である。図 7 によると、換気回数が増えるほど、ホルムアルデヒド濃度の減少率は大きくなる傾向にある。換気回数 0.5 回 /h に木炭ボード 20 ㎡を設置した場合、木炭を設置していない場合に比べ、ホルムアルデヒド濃度が減衰していることがわかる。図 8 によると、換気回数が増えるほど、ホルムアルデヒド濃度の減少率は大きくなる傾向にある。換気回数 0.5 回 /h に木炭ボード 20 ㎡を設置した場合、換気回数が 1.2～2.4 回/h の間で推移している。 ②換気回数とホルムアルヒド濃度除去時間の関係図 9 は換気回数とホルムアルデヒド除去時間との関係を示す。ホルムアルデヒド除去時間はホルムアルデヒド濃度が 80％除去するために必要な時間を示している。なお、初期濃度は 5mg/㎥を目安としている。これによると、木炭ボードなしでは換気回数が増えるに従い、ホルムアルヒド濃度削減時間は短くなっている。これは、指数近似で表すと決定係数が 0.97 と高い相関関係を示す。換気回数 0.5 回/h の木炭ボードなしでは 4 時間程度を必要とすることがわかる。一方、換気回数 0.5 回/h の木炭ボードありに着目すると、設置面積 5 ㎡では 2.5 時間程度を示し、設置面積 20 ㎡では 1 時間程度を示している。 ③換気量削減効果更に図 9 に示す木炭ボードありをみると、木炭ボード面積 5 ㎡においては、換気回数が 0.5 回/h でホルムアルヒド濃度削減時間は約 2.5 時間を示し、木炭ボードなしに対応させると、換気回数 0.9 回/h 程度に相当する。これは 2 倍程度の能力に当たる。次に木炭ボード面積 20 ㎡においては、換気回数が 0.5 回/h でホルムアルヒド濃度削減時間は約 1.2 時間を示し、木炭ボードなしに対応させると、換気回数 1.7 回/h 程度に相当する。これは 3 倍程度の能力に当たる。以上の結果より、1 時間でホルムアルデヒド濃度を 80％除去する（例えば、ホルムアルデヒド濃度 0.5mg を厚生労働省濃度指針値 0.1mg/㎥とする）ためには、換気回数 1.5 回/h 以上の換気が必要となるが、木炭ボードを 20 ㎡設置することにより、3 分の 1 に当たる 0.5 回/h 程度の換気でよい。 12 2.5㎡ 10 8 5㎡ 7.5㎡木炭ボード面積 6 4 1.1656x y = 0.0275e 2 R = 0.7047 2 0 0 2 4 6 HCHO濃度ｍｇ/㎥図6 ホルムアルデヒドの濃度と除去量の関係 HCHO 無次元濃度 1 0.9 2.4回/h 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 1.2回/h 0.5回/h 0.4回/h 0.5回/h(木炭20㎡) 0.2 0.1 0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 経過時間（時間）図7 換気回数別のホルムアルデヒド濃度の経時変化（24ｈ） HCHO 無次元濃度 2.4回/h 1.2回/h 0.5回/h 0.5回/h(木炭20㎡) 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 10 20 30 40 50 経過時間（時間）図8 3 換気回数別のホルムアルデヒド濃度の経時変化（1h） 60 HCHO濃度（mg/㎥) K（ｔ） 5 4 3 -0.9808x y = 6.1281e 2 R = 0.9701 2 初期濃度 5mg/㎥ 4 初期濃度 1mg/㎥ 3 初期濃度 0.5mg/㎥ 2 1 0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 経過時間 1 初期濃度の違い別の経時変化 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 1 3 無次元濃度［K（ｔ）/K(0)］ホルムアルデヒド濃度を80%除去する時間（ｈ） 5 木炭ボードなし木炭ボードあり（5㎡）木炭ボードあり（20㎡）換気回数（回/h）図9 換気回数別と残響時間の関係 2.3 ホルムアルデヒド初期濃度の違い別の経時変化図 10 はホルムアルデヒド初期濃度の違い別の経時変化を示しており、上図はホルムアルデヒド濃度を下図はホルムアルデヒドの無次元濃度を示している。また、換気回数は 0.5 回/h、木炭ボード面積は 20 ㎡である。図 8 上図をみると、ホルムアルデヒドの初期濃度が高くなるほど、ホルムアルデヒドの濃度の減衰率が高くなっている。これに対して、無次元化した下 8 右図をみると、初期濃度の違うホルムアルデヒド濃度の減衰傾向はほぼ同様となっている。初期濃度 5mg/㎥ 0.8 初期濃度 1mg/㎥ 0.6 初期濃度 0.5mg/㎥ 0.4 0.2 0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 経過時間無次元化した場合の経時変化図 10 まとめ本研究での結果をまとめると以下のようである。 ① 木炭ボード面積が広くなるほどホルムアルデヒド濃度は減少し、木炭ボード面積 7.5 ㎡の 24 時間後では無次元濃度は 0.3 程度を示し、木炭ボードなしと比較すると 0.5 程度の差を示した。 ② 木炭ボード面積の違いに関係なく HCHO 濃度が高くなるほど HCHO 除去量は高くなった。 ③ 換気回数が増えるほど、ホルムアルデヒド濃度の減少率は大きくなる傾向にある。 ④ 1 時間でホルムアルデヒド濃度を 80％除去するためには、換気回数 1.5 回/h 以上の換気が必要となるが、木炭ボードを 20 ㎡設置することにより、3 分の 1 に当たる 0.5 回/h 程度の換気でよい。 ⑤ 初期ホルムアルデヒド濃度の差異があっても減衰傾向は同様となる。ホルムアルデヒド初期濃度の違い別の経時変化（換気回数 0.5 回/h、木炭ボード面積 20 ㎡） 3. ＊1 ＊2 ＊3 日の丸産業株式会社広島工業大学工学部日の丸産業株式会社注 1）メーカー（日の丸産業株式会社）により取り寄せた木炭を主原料とした塗料（チャコペイント）であり、赤松木炭と高炭素セラミックを配合している。【参考文献】 1) 鳥海吉弘、倉渕隆、熊谷一清、柳沢幸雄：多室間移流を考慮したホルムアルデヒド汚染のメカニズムに関する研究、日本建築学会環境系論文集、第 602 号、pp.47-52、2006.04 2) 安宅勇二、加藤信介、伊藤一秀、朱清宇、村上周三：化学反応型パッシブ吸着建材の濃度低減効果に関する研究、日本建築学会環境系論文集、第 581 号、pp.59-66、2004.07 3) 安宅勇二、加藤信介、徐長厚、朱清宇、長谷川あゆみ：各種建築材料および吸着材の水蒸気およびホルムアルデヒド吸着等温線の測定、日本建築学会環境系論文集、第 595 号、pp.49-55、2005.09 博士（工学）教授工博＊1 ＊2 ＊3 4 Hinomarusangyou Corp., Dr.Eng Prof., Hiroshima Institute of Technology, Dr.Eng Hinomarusangyou Corp.