(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状物の表面に多数の粒状物を接着して、その表面に光触媒を形成した光触媒フィルタ素材を多数束ねることによって、各光触媒フィルタ素材どうしの間に間隙を有するフィルタ束を形成し、被処理流体を前記フィルタ束の一方の端面から導入して、前記被処理流体に含まれる汚染物を各フィルタ素材の表面に捕捉すると共に、前記各光触媒フィルタ素材に光を導入して前記捕捉した汚染物を光触媒作用によって分解する光触媒フィルタであって、
前記粒状物は、その径が前記線状物の径より小さいものであり、かつ、前記線状物の表面に複数段に重ねられて島状に接着固定されているものであることを特徴とする光触媒フィルタ。
【請求項２】
前記線状物がガラスファイバであり、前記粒状物がガラス球であることを特徴とする請求項１に記載の光触媒フィルタ。
【請求項３】
光触媒フィルタと、前記光触媒フィルタを収納するフィルタケース本体と、前記フィルタケース本体の両側に設けられたフランジ部とを有し、前記一方の側のフランジ部の側部に前記被処理流体の導入口が設けられ、前記他方の側のフランジ部の側部に前記被処理流体の排出口が設けられ、前記一方の側のフランジ部の正面部に前記光触媒フィルタに光を入射させるためのガラス窓が設けられているとともに、
前記光触媒フィルタとして、請求項１又は２に記載の光触媒フィルタを用いたことを特徴とする光触媒フィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の線状物のそれぞれの表面に粒状物が接着されてなるフィルタ素材を用いた光触媒フィルタ及び光触媒フィルタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、導光性の線状あるいは繊維状のフィルタ素材の表面に二酸化チタン等の光触媒を形成し、これらを互いに所定の隙間ができるようにして多数束ねてフィルタ束を構成し、このフィルタ束内部の上記隙間に被処理流体を流通させ、この被処理流体に含まれる汚染物を各フィルタ素材の表面に捕捉すると共に、各光触媒フィルタ素材に光を導入して、上記捕捉した汚染物を光触媒作用によって分解するようにした光触媒フィルタが提案されている（例えば、特開平９−２２５２６２号公報等参照）。
【０００３】
上述のような光触媒フィルタにあっては、線状あるいは繊維状のフィルタ素材どうしの間に適切な隙間を形成すると同時に、フィルタ素材表面に可能な限り凹凸を設けて汚染物を捕捉しやすくすることが重要である。この点は、光触媒フィルタ以外の通常のフィルタにおいても同じである。
【０００４】
線状あるいは繊維状のフィルタ素材の表面に凹凸を形成する方法として、線状あるいは繊維状物の表面に適度の粒径の多数の粒状物を接着する方法が考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、線状あるいは繊維状物の表面に適度の粒径の多数の粒状物を接着して、フィルタ素材にする適当な方法はいまだ開発されていないのが実情である。そして、フィルタ素材として用いるためには、線状物等に多数の粒状物が接着されたものが大量に必要になる。このため、多数の線状物のそれぞれに多数の粒状物を迅速に接着する必要がある。
【０００６】
その方法としては、例えば、多数の線状物を束ねてその間に多数の粒状物を存在させて接着剤を供給し、その後、個々の線状物に分けて硬化させることが考えられる。しかし、この方法では、束を解除して個々の線状物に分ける際に、粒状物が大量に付着する線状物と粒状物がほとんど付着しない線状物とができてしまい、均一なフィルタ素材を製造できないことが分かった。
【０００７】
本発明は上述の背景のもとでなされたものであり、表面に多数の粒状物が接着された均質の線状物からなるフィルタ素材を用いた高性能の光触媒フィルタ及び光触媒フィルタ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための手段に関連する手段としてのフィルタ素材の製造方法は、線状物の表面に多数の粒状物が接着されたフィルタ素材を多数製造する方法であって、多数の線状物の間に、前記線状物の径よりも小径の多数の粒状物が介在するとともに、これら線状物及び粒状物の間に接着剤が介在してなる混合物を形成する前処理工程と、この混合物に振動または揺動等の加速運動を加えて、前記線状物どうしが相対的に運動するようにしながら、前記接着剤を乾燥または硬化させることによって、前記粒状物が前記線状物の表面に複数段に重ねられて島状に接着固定される接着剤硬化工程とを有する。
【０００９】
上述の課題を解決するための手段に関連する手段としての光触媒フィルタ素材の製造方法は、ガラスファイバの表面に多数のガラス球を接着して、その表面に光触媒フィルタ素材を多数製造する方法であって、多数のガラスファイバの間に、前記ガラスファイバの径よりも小径の多数のガラス球が介在するとともに、これらガラスファイバの間に接着剤が介在してなる混合物を形成する前処理工程と、この混合物に振動または揺動等の加速運動を加えて、前記ガラスファイバどうしが相対的に運動するようにしながら、前記接着剤を乾燥または硬化させることによって、前記ガラス球が前記ガラスファイバの表面に複数段に重ねられて島状に接着固定される接着剤硬化工程とを有する。
【００１０】
上述の課題を解決するための手段として、本発明に係る光触媒フィルタは、線状物の表面に多数の粒状物を接着して、その表面に光触媒を形成した光触媒フィルタ素材を多数束ねることによって、各光触媒フィルタ素材どうしの間に間隙を有するフィルタ束を形成し、被処理流体を前記フィルタ束の一方の端面から導入して、前記被処理流体に含まれる汚染物を各フィルタ素材の表面に捕捉すると共に、前記各光触媒フィルタ素材に光を導入して前記捕捉した汚染物を光触媒作用によって分解する光触媒フィルタであって、前記粒状物は、その径が前記線状物の径より小さいものであり、かつ、前記線状物の表面に複数段に重ねられて島状に接着固定されているものであることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る光触媒フィルタ装置は、光触媒フィルタと、前記光触媒フィルタを収納するフィルタケース本体と、前記フィルタケース本体の両側に設けられたフランジ部とを有し、前記一方の側のフランジ部の側部に前記被処理流体の導入口が設けられ、前記他方の側のフランジ部の側部に前記被処理流体の排出口が設けられ、前記一方の側のフランジ部の正面部に前記光触媒フィルタに光を入射させるためのガラス窓が設けられているとともに、前記光触媒フィルタとして、前記本発明に係る光触媒フィルタを用いたことを特徴とする。
【００１２】
本発明に用いられるフィルタ素材の製造方法を、その具体的事例を挙げて説明すると、次の通りである。まず、上記の前処理工程は、接着液中に多数本のガラスファイバ（導光性の線状物）と必要量の石英ガラス球（導光性の粒状物）とを混ぜておき、石英ガラス球をガラスファイバの間に挟むようにして、ガラスファイバの長手方向を揃えてすくい上げ、石英ガラス球や接着液がこぼれ落ちないように、ガラスファイバ束に圧縮力を加えて、この状態を維持するようにする。
【００１３】
この外に、上記の前処理工程は、ガラスファイバと石英ガラス球とを先に混ぜておき、その隙間に接着液を浸透させる方法でも構わない。この方法では、まず、ガラスファイバと石英ガラス球を空気中で混合する。その際、雰囲気の湿度を低下させて、静電気によって石英ガラス球をガラスファイバにまとわり付かせる方法が有用である。その後、石英ガラス球がガラスファイバからこぼれ落ちないように、ガラスファイバの向きを揃えて集め、束にして圧縮力を掛け、束の下部に接着液を接触させることで、接着液がガラスファイバと石英ガラス球とで形成される網目状の毛細管中に浸透する現象を利用する。あるいは、ガラスファイバ、石英ガラス球及び接着液を容器にいれて撹拌する方法でもよい。
【００１４】
上記のようにして、ガラスファイバの束の中に、石英ガラス球と接着液を含有させることができる。石英ガラス球と接着液は、ガラスファイバに対して均一に混ざっていることが望ましい。
【００１５】
次に、上記の接着剤硬化工程は、ガラスファイバ、ガラス球及び接着剤の混合物に振動または揺動等の加速運動を加えることによって、前記ガラスファイバどうしが相対的に運動するようにしながら、前記接着剤を乾燥または硬化させる工程である。
【００１６】
この接着剤硬化工程によって、それぞれのガラスファイバに付着している多数の石英ガラス球は、それぞれのガラスファイバに接着される一方で、任意のガラスファイバに接着される石英ガラス球と、このガラスファイバに隣接する他のガラスファイバに接着される石英ガラス球とは、接着されないようにすることが可能である。
【００１７】
この場合、上記の接着剤硬化工程の硬化後には、前記粒状物（石英ガラス球）が複数段に重ねて接着されている部分を有するようにすることが比較的容易である。特に、粒状物の径を前記線状物の径に比較して小径にした場合、そのことが容易にできる。この点は、次の意味を有する。
【００１８】
すなわち、粒状物の径が線状物の径と同等レベル程度に大きい場合には、これを線状物に接着することが著しく困難である。しかし、例えば、線状のフィルタ素材を多数束ねて構成されるフィルタにおいては、線状のフィルタ素材間に所定以上の大きさの間隙を確保したい場合がある。このような場合には、その大きな間隙を確保するために、線状物の表面に大きな径の粒状物を接着する必要が生ずる。このような場合、大きな径の粒状物を接着する代わりに、小さな径の粒状物を多段に重ねて接着することで同様の作用効果を得ることができ、上記手段（接着硬化工程）が極めて有用である。
【００１９】
特に、粒状物の径が線状物の径に比較して小径である場合、上記の接着剤硬化工程の硬化後に、粒状物が複数段に重ねて接着されている部分が形成されるのは、以下の作用によるものと考えられる。
まず、粒状物の径が線状物と同等レベルである場合には、粒状物を線状物に接着しようとしても、線状物と粒状物の接触は点接着であるため接着強度がなく、粒状物が容易に落下してしまい、接着が著しく困難である。
【００２０】
これに対し、小径の複数の粒状物を塊状にすることにより、線状物との間の接着面積が増大し、接着強度を増し、接着可能となる。その結果、複数段の粒状物接着が可能となり、複数段の粒状物を接着した線状物を束ねたとき、所望の線状物の隙間を形成することができる。
【００２１】
複数の小径の粒状物を多段に接着するために、多数の線状物の間に多数の粒状物を介在させ、これら線状物及び粒状物の間に接着剤が存在する混合物を形成させる。これにより、これらの混合物は、接着剤の表面張力・毛細管現象により一体的に付着する。
【００２２】
線状物の質量は、粒状物の質量と比較して非常に大きいため、付着を維持するために必要な付着力は、接着量が少量であると、線状物の付着力の方が粒状物のそれより圧倒的に大きい。このように付着力の大きい線状物の長手方向と垂直に揺動等の加速運動を加えることにより、線状物と粒状物は圧縮、引張りの力を受ける。同時に熱風を吹き付ける等して接着剤を乾燥させると、接着剤量は減少し、その付着力は減少する。そうすると、間に粒状物を介した線状物の束は、付着維持に最も付着力が強く必要なところの線状物間の粒状物間で切り離される。
【００２３】
さらに、揺動等の加速運動を加え、熱風を吹き付ける等して接着剤の乾燥を進めると、接着剤量は減少し、切り離された時、線状物面に残った粒状物は格子構造のように付着力が強い構造で形成された塊状のみが残存する。さらに、接着剤が乾燥され、粘性上昇とともに接着性が生じると、塊状に付着していた粒状物は線状物面に接着される。
【００２４】
なお、線状物は線径が細いため、長手方向と垂直な方向の局部的な荷重や衝撃（曲げ）と捻れに弱い。これを防ぐためには、直方体形状の容器に線状物と粒状物を入れ、線状物の自由度を長手方向と垂直な方向だけに制限し、長手方向と垂直な方向に揺動等の加速運動を行うことにより、線状物の折れのない接着を実現することができる。
【００２５】
粒状物の重ね段数を多くするには、線状物間に介在させる粒状物の量を多くし、重ね段数を少なくするには、線状物間の粒状物の量を削減し、さらに、揺動の量（揺動の幅、速度、回数等）を大きくする。
揺動の条件、乾燥の条件（熱風温度、風量、時間等）等は、これらをパラメータに分解し、これらパラメータを機械化することで、容易に再現性のある条件を作り出すことができる。これにより、小径の粒状物を多段にして線状物に接着したものを大量に生産することが可能になった。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は、本発明に係る実施例１の光触媒フィルタに用いられる光触媒フィルタ素材の製造方法の説明図である。以下、この図１を参照にしながら、実施例１による光触媒フィルタ素材の製造方法を説明し、併せて、実施例１による光触媒フィルタ素材の製造方法、光触媒フィルタ及び光触媒フィルタ装置を説明する。
【００２７】
実施例１による光触媒フィルタの製造方法は、（１）前処理工程、（２）接着剤硬化工程、（３）光触媒フィルタ形成工程、からなる。以下、これら各工程を詳細に説明する。
【００２８】
（１）前処理工程
この前処理工程は、多数のガラスファイバの間に多数のガラス球が介在するとともに、これらガラスファイバの間に接着剤が存在する混合物を形成する工程である。図１に示されるように、まず、線状体として、直径１２５μｍ、長さ２６０ｍｍの石英製のガラスファイバ１（又はＨＯＹＡ株式会社製の商品名「ＰＦＧ１ガラスファイバ」）を６０００本用意する。このガラスファイバ１を長手方向を揃えて全て適当な容器２（例えば、株式会社ニシヤマ化学製の商品名「ナチュラルパックＮ−１０」、寸法８０×６０×２８０ｍｍ）に入れる。次に、粒状物として、平均粒径５０μｍの石英ガラス球（株式会社龍森製の商品名「ＳＳＶ−４３」）を４０ｇ用意し、上記容器２に入れる。
【００２９】
次に、接着液４（常磐電機株式会社製の商品名「ＦＪ−８０３」）を、ガラスファイバ１及びガラス球３が収容された上記容器２に４０ｍｌ（ミリ・リットル）投入し、蓋を閉め、往復運動（ストローク８０ｍｍ、５往復／秒）させて撹拌し、ガラスファイバ２、石英ガラス球３及び接着液４からなる混合物を形成する。
【００３０】
（２）接着剤硬化工程
ガラスファイバ１、石英ガラス球３及び接着液４の混合物を、底部に綿布５ａが張られた乾燥容器５（寸法２００×８０×３００ｍｍ）に収納し、上側にも綿布５ｂを張って蓋をする。
【００３１】
次に、上記乾燥容器５を揺動又は振動させる。この揺動又は振動は、ガラスファイバ１がその長手方向に加速運度するように、ストローク１００ｍｍ、４往復／秒の往復運動とする。このとき、同時に、接着液４を乾燥させるために熱風（８０℃）を吹き付ける。これにより、ガラスファイバ１どうしは接着されることなく、石英ガラス球３のみが各ガラスファイバ１の表面に接着される。接着液４が完全に乾燥するまで約１０分揺動と熱風吹き付けを行う。
【００３２】
こうして接着されたら、表面に石英ガラス球３が接着されたガラスファイバ１を容器５から取り出し、さらに接着力を高めるために加熱炉６によって、加熱処理（３００℃、２時間）を行う。これにより、ガラスファイバ１の表面に多数の石英ガラス球が接着された光触媒用のフィルタ素材が得られる。このフィルタ素材は、図２に示されるように、ガラスファイバ１の表面に石英ガラス球３が複数段に重なった状態で接着剤４によって、島状に接着固定されており、この島状体がガラスファイバ１の表面に多数形成されている。
【００３３】
図３は、石英ガラス球３の重なりの態様を示す図である。この図３に示されるように、下段（土台）、すなわち、ガラスファイバ１側にある複数の石英ガラス球３の上に上段の石英ガラス球３が乗るようにして重なっている。この場合、図３（ａ）は下段が３個で上段が１個の場合、図３（ｂ）は下段が４個で上段が１個の場合、図３（ｃ）は下段が４個で上段が２個の場合、図３（ｄ）は下段が５個で上段が２個の場合の例である。
【００３４】
この実施例１では、下段の石英ガラス球がガラスファイバ１の表面の全面積のうちの約６０％を覆い、上段の石英ガラス球３は約２０％覆っている。このように複数段重ねられた石英ガラス球３が母体となって、後述するように、その表面に光触媒を形成した光触媒フィルタ素材を多数束ねて光触媒フィルタを製作した場合、空間率６０％の光触媒フィルタを構成することができる。
【００３５】
（３）光触媒フィルタ形成工程
次に、上記接着剤硬化工程によって得た光触媒用のフィルタ素材の表面に光触媒を形成する。この光触媒として、二酸化チタン光触媒膜をディップ法等で形成する。このディップ法は、上記フィルタ素材を光触媒の塗布できる液体中に入れ、所定の速度で引き上げることで所定の光触媒膜を素材表面に形成する方法である（例えば、特開２０００−５６９１号公報参照）。また、上記フィルタ素材を光触媒の塗布できる液体中に入れた後に所定の気流で余分な液体を除去するようにした、いわゆるブローアウエイ法（特開２０００−５６９１号号公報参照）を用いてもよい。図４は、表面に光触媒を塗布形成した光触媒フィルタ素材を示す図である。図４に示されるように、接着剤４によって島状に接着固定された石英ガラス球３の表面と、石英ガラス球３が接着されていないガラスファイバ１の表面とに光触媒７が形成されている。
【００３６】
次に、光触媒を形成した光触媒フィルタ素材を多数束ねてフィルタ束を形成する。このフィルタ束を適当なフィルタケースに設置し、被処理流体を前記フィルタ束の一方の端面から導入して、被処理流体に含まれる汚染物を各フィルタ素材の表面（すなわち、光触媒７の表面）に捕捉すると共に、各光触媒フィルタ素材に光を導入して，上記捕捉した汚染物を光触媒作用によって分解できるようにして光触媒フィルタを完成する。
【００３７】
図５は、上記した光触媒フィルタを用いた光触媒フィルタ装置１００の構成を示す図である。光触媒フィルタ装置１００は、図５に示されるように、光触媒膜を形成した光触媒フィルタ素材を多数（本例：６０００本）束ねて形成したフィルタ束１０が、筒状のフィルタケース本体１１内に収納されている。フィルタケース本体１１の両側には、フランジ部１２及び１３が形成されている。フランジ部１２の側部には流体導入口１２ａが設けられ、フランジ部１２の正面部には、入射させる光Ｌ０を導入するためのガラス窓１２ｂが設けられている。フランジ部１３の側部には流体排出口１３ａが設けられている。被処理流体を処理するときは、ガラス窓１２ｂを通じて光Ｌ０を入射しつつ、流体導入口１２ａから被処理流体を導入してフィルタ束１０中の間隙に流通させる。
【００３８】
そして、フィルタ束１０においては、ガラスファイバ１どうしが複数段に重ねて接着固定された石英ガラス球３が母体となって、上述した通り空間率６０％の光触媒フィルタを得ていることから、十分な間隙を確保している。図６は石英ガラス球３による間隙確保の作用の説明図である。図６（ａ）に示されるように、２段重ねの石英ガラス球の塊が隣接して間隙を確保する場合や、図６（ｂ）に示されるように、２段重ねの石英ガラス球３の塊の間に１段の石英ガラス球の塊が存在して間隙を確保する場合等がある。
【００３９】
上述の実施例１によれば、ガラスファイバと石英ガラス球と接着剤とを交ぜた混合物を揺動し、乾燥させるという、極めて単純な工程により、複数段に重ねられた石英ガラス球を島状にガラスファイバの表面に接着固定したことから、比較的大きな石英ガラス球（平均粒径５０μｍ）を多量にかつ多数本のガラスファイバに同時に接着することができる。しかも、ガラスファイバ等に強い力が加わるおそれが少ないので、ガラスファイバ等を破損するおそれがなく、歩留り良く光触媒フィルタを製造することができる。
【００４０】
なお、上述の実施例１では、線状物がガラスファイバであり、粒状物が石英ガラス球である場合の例を掲げたが、線状物としては、他に、例えば、プラスチックファイバ、針金、粒状物としては、プラスチック球、球状シリカゲル、ガラス球、中空ガラス球等が挙げられる。
【００４１】
さらに、上記実施例１では、接着工程と光触媒工程とを別に設ける例を掲げたが、接着剤自体に光触媒効果のあるものを用いれば、上記工程は１つにすることも可能である。
【００４２】
（実施例２）
図７は、本発明に係る実施例２の光触媒フィルタに用いられるフィルタ素材の製造方法の説明図である。以下、この図７を参照にしながら、実施例２による光触媒フィルタ素材製造方法を説明する。なお、この実施例２は、前処理工程及び接着剤硬化工程において、ドラム状の容器８のみを用いて行うようにした外は、実施例１と同様の構成を有するので、以下では実施例１との相違点を説明する。
【００４３】
図７において、横置きに設置されたドラム状容器８（直径２１０ｍｍ、長さ３００ｍｍ）にガラスファイバ１（６００本）、石英ガラス球３（５０ｇ）及び接着液４（４０ｍｌ）を入れる。ドラム状容器８の容量は、上記ガラスファイバ１、（６００本）、石英ガラス球３（５０ｇ）及び接着液４（４０ｍｌ）の混合物のトータル容積に比較して極めて大きいので、これらの混合物は、ドラム状容器８の底部にほとんど張り付くように収容される。
【００４４】
次に、ドラム状容器８を回転ローラ８ａ，８ａ上に乗せて、回転駆動させる（回転速度約６０回／分程度）。なお、ここで、ドラム状容器８の上部付近の内周面部には、図示しない固定機構によって外部に固定されている掻取バー８ｂが設置されている。
【００４５】
したがって、ドラム状容器８の回転によって、底部に張り付いて上部に上がろうとする混合物は、この掻取バー８ｂに阻止されて、底部に戻される。これにより、良好な撹拌がなされると共に、ガラスファイバ１どうしにも揺動又は振動に相当する加速運動が加わり、適度な相対運動が与えられる。
【００４６】
次いで、上記ドラム状容器８を回転しながら、ブローワー９等を用いて上記ドラム状容器８内に熱風を約２０分程度吹き付け、乾燥し、接着剤４を乾燥し、硬化させる。このようにして、表面に石英ガラス球３が接着されたら、ガラスファイバ１を容器５から取り出し、さらに接着力を高めるために、実施例１と同様に加熱炉６によって、加熱処理（３００℃、２時間）を行う。これにより、ガラスファイバ１の表面に多数の石英ガラス球が接着された光触媒用のフィルタ素材が得られる。
【００４７】
上記実施例２によれば、実施例１と比較して、より一層単純な工程とすることができ、より一層迅速にして、かつ、大量に光触媒用のフィルタ素材を製造することが可能となる。
【００４８】
次に、上述の実施例１に用いた光触媒フィルタ素材の製造方法によって製造したフィルタ束１０を用いて光触媒フィルタ装置１００（図５参照）を構成し、その性能試験を行った。図８は光触媒フィルタ装置の性能試験を行うためのシステムの構成図である。図８に示されるように、分解対象ガスを純空気により稀釈し、所定の濃度ガスを作り出す。それぞれのボンベからマスフローコントローラーにより一定流量づつガス混合器を通して混合した。そのガスを一旦バッファータンクで溜め、円筒タイプの光触媒フィルタに送った。連結はステンレスパイプとテフロン（登録商標）チューブを併用して用いた。光触媒フィルタ装置１００の前と後それぞれでガス濃度を検知した。検知器はガスクロマトグラフィ（以下、「ＧＣ」という。）を用いた。紫外線強度は１０ｍＷ／ｃｍ２、流量は１リットル／分に固定して測定した。
【００４９】
上述の試験システムを用いて空気中に含まれる成分の除去能力を調べた結果を以下に説明する。
図９はアセトアルデヒド２０ｐｐｍのガスを本発明の光触媒フィルタ装置１００に通過させたときの入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。この図９に示されるように、入口側約２０ｐｐｍのガスが滞留時間２．７秒で出口側濃度がＧＣの検出限界（０．０８ｐｐｍ）以下まで減少していた。それも５００分連続して除去し続けた。２０ｐｐｍのアセトアルデヒドを含むガス中のアセトアルデヒドをその濃度が１／１００以下になるまで一挙に除去したことになる。
【００５０】
図１０は量子効率を探るためアセトアルデヒドの濃度を７０ｐｐｍまでにした場合の光触媒フィルタ装置１００の入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。
入口側濃度が初期の低いときはガス混合し始めた時から測定していることを示す。この７０ｐｐｍでもワンパスで０．０８ｐｐｍ以下まで減少した。アセトアルデヒドは１電子反応で分解すると仮定すると、量子効率は実に５０％を示した。
【００５１】
図１１は、トリクロロエチレン２０ｐｐｍのガスを光触媒フィルタ装置１００に通過させたときの入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。２０ｐｐｍは、環境規制値３４ｐｐｂの約１，０００倍の濃度である。入口側約２０ｐｐｍのガスが滞留時間２．７秒で、アセトアルデヒドと同様、出口側濃度が検出限界０．０８ｐｐｍ以下まで減少した。トリクロロエチレン２０ｐｐｍのガス中のトリクロロエチレンを、その濃度が一挙に１／１００以下になるまで除去したことになる。これも５００分連続して除去し続けた。フィルタ寿命の考えに立つと、５００，０００分（約１４０日）持つことが確認されたことに相当する。
【００５２】
トリクロロエチレンは有害大気汚染指定物質４種のうちのひとつである。また、トリクロロエチレンは構造式から酸化分解によりホスゲン等の有毒物質を生成する可能性がある。そこで、上記した出口側濃度の０．０８ｐｐｍ以下について、ＴＥＮＡＸによる精密分析を行った。その結果、トリクロロエチレンは０．２ｐｐｂ以下まで除去されていたことが確認された。
【００５３】
図１２は、ベンゼン１ｐｐｍのガスを光触媒フィルタ装置１００に通過させたときの入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。１ｐｐｍは環境規制値０．９ｐｐｂの約１，０００倍の濃度である。入口側約１ｐｐｍのガスが滞留時間２．７秒で出口側濃度が０．２ｐｐｍまで減少した。光量、滞留時間等、上記アセトアルデヒド、トリクロロエチレンと同条件での測定であるが、１００％分解には至らなかった。このことはベンゼンが安定物質で分解し難い為か、もしくは分解に使用する電子数多いが為の要因かは今後詰めて明らかにしていきたい。ただし、８０％分解が１６日間連続している。このことから２つのことが考察できる。１つが、環境中のベンゼンフィルターとして１６，０００日（約４３年）以上の寿命がある、もしくは除去率という性能が維持されていることである。もう１つが、ベンゼン自体の吸着特性から考えて、ベンゼンが光触媒上にどんどん堆積していき、将来的に吸着フィルタに起こる破過現象については、本件光触媒フィルタ装置では起きないことを示している。そして、分解生成物の堆積による破過現象も起こらないであろうことを示していると考えられる。
【００５４】
ベンゼンはトリクロロエチレンと同様、有害大気汚染指定物質４種のうちの１つである。また、発癌性の非常に高い物質としても知られている。そこで、除去率８０％程度では十分ではない。少し条件を変更して、１００％除去率でのベンゼン残量および分解生成物の分析を行った。条件は紫外線強度を２倍の２０ｍＷ／ｃｍ２ に上げ、滞留時間も２倍の５．４秒にした。その結果を図１３に示す。入口側濃度の１ｐｐｍのベンゼンがワンパスでＧＣの検出限界以下まで減少した。完全分解しているか調べるため、出口側濃度をＴＥＮＡＸ分析した。ベンゼンはＴＥＮＡＸ検出限界以下の０．２ｐｐｂ以下まで除去されていた。分解生成物も検出されない状態であった。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る光触媒フィルタ及び光触媒フィルタ装置によれば、高性能の光触媒フィルタ及び光触媒フィルタ装置を容易に得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の光触媒フィルタに用いられる光触媒フィルタ素材の製造方法の説明図である。
【図２】実施例１の光触媒フィルタに用いられる光触媒フィルタ素材を示す図である。
【図３】実施例１の光触媒フィルタに用いられる石英ガラス球３の重なりの態様を示す図である。
【図４】表面に光触媒を塗布形成した実施例１の光触媒フィルタ素材を示す図である。
【図５】光触媒フィルタ装置１００の構成を示す図である。
【図６】石英ガラス球による間隙確保の作用の説明図である。
【図７】実施例２に係る光触媒フィルタに用いられる光触媒フィルタ素材の製造方法の説明図である。
【図８】光触媒フィルタ装置の性能試験を行うためのシステムの構成図である。
【図９】アセトアルデヒド２０ｐｐｍのガスを光触媒フィルタ装置に通過させたときのフィルタ装置の入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。
【図１０】量子効率を探るためアセトアルデヒドの濃度を７０ｐｐｍまでにした場合の入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。
【図１１】トリクロロエチレン２０ｐｐｍのガスを光触媒フィルタ装置に通過させたときの入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。
【図１２】ベンゼン１ｐｐｍのガスを光触媒フィルタ装置に通過させたときの入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。
【図１３】ベンゼン１ｐｐｍのガスを光触媒フィルタ装置に通過させたときの入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。
【図１】
0003715591.tif 000002
【図２】
0003715591.tif 000003
【図３】
0003715591.tif 000004
【図４】
0003715591.tif 000005
【図５】
0003715591.tif 000006
【図６】
0003715591.tif 000007
【図７】
0003715591.tif 000008
【図８】
0003715591.tif 000009
【図９】
0003715591.tif 000010
【図１０】
0003715591.tif 000011
【図１１】
0003715591.tif 000012
【図１２】
0003715591.tif 000013
【図１３】
0003715591.tif 000014