(57)【要約】  実施形態の光触媒性能のシミュレーション方法は、光触媒の塗布前の部屋内のニオイ成分濃度、部屋の容積、部屋の単位時間あたりの換気回数、部屋内の水蒸気量、部屋内の温度、光触媒の塗布面の照度、および光触媒の塗布面近傍の風速から選ばれる少なくとも１つを、光触媒を塗布する部屋の環境条件として選択する工程（１０１）と、選択した部屋の環境条件に基づいて、光触媒の塗布面密度および光触媒の塗布面積から選ばれる少なくとも１つを、部屋内への光触媒の塗布条件として設定する工程（１０２）と、光触媒の塗布後の部屋内のニオイ成分濃度を、光触媒の基本性能、部屋の環境条件、および光触媒の塗布条件に基づいて算出する工程（１０３）とを具備する。
2017072995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒を部屋内に塗布した後の前記部屋内のニオイ成分濃度を推定する光触媒性能のシミュレーション方法であって、
前記光触媒の塗布前の前記部屋内のニオイ成分濃度Ｃｂ（単位：ｇ／ｍ３）、前記部屋の容積Ｖ（単位：ｍ３）、前記部屋の単位時間あたりの換気回数ｎ（単位：回／ｈ）、前記部屋内の水蒸気量Ｗ（単位：ｇ／ｍ３）、前記部屋内の温度Ｔ（単位：℃）、前記光触媒の塗布面の照度Ｉ（単位：ｌｘ）、および前記光触媒の塗布面近傍の風速Ｓ（単位：ｍ／ｓ）からなる群より選ばれる少なくとも１つを、前記光触媒を塗布する前記部屋の環境条件として選択する工程と、
選択した前記部屋の環境条件に基づいて、前記光触媒の塗布面密度Ａｄ（単位：ｇ／ｍ２）および前記光触媒の塗布面積Ａａ（単位：ｍ２）からなる群より選ばれる少なくとも１つを、前記部屋内への前記光触媒の塗布条件として設定する工程と、
前記光触媒の塗布後の前記部屋内のニオイ成分濃度Ｃａ（単位：ｇ／ｍ３）を、前記光触媒の基本性能、前記部屋の環境条件、および前記光触媒の塗布条件に基づいて算出する工程と
を具備する光触媒性能のシミュレーション方法。
【請求項２】
前記算出した前記部屋内のニオイ成分濃度Ｃａを前記部屋内の前記ニオイ成分濃度の基準値と比較し、前記光触媒の前記塗布面密度Ａｄおよび前記塗布面積Ａａの良否を判定する工程を具備する、請求項１に記載のシミュレーション方法。
【請求項３】
前記部屋の環境条件として、前記光触媒の塗布前の前記部屋内のニオイ成分濃度Ｃｂ、前記部屋の容積Ｖ、前記部屋の単位時間あたりの換気回数ｎ、前記部屋内の水蒸気量Ｗ、前記部屋内の温度Ｔ、前記光触媒の塗布面の照度Ｉ、および前記光触媒の塗布面近傍の風速Ｓを選択し、
前記光触媒の塗布条件として、前記光触媒の塗布面密度Ａｄおよび塗布面積Ａａを設定し、
前記光触媒の基本性能、前記部屋の環境条件、および前記光触媒の塗布条件に基づいて、前記光触媒による前記ニオイ成分の分解速度Ｄ（単位：ｇ／ｈ）を算出し、
前記ニオイ成分の分解速度Ｄおよび前記部屋の環境条件から前記光触媒の塗布後の前記部屋内のニオイ成分濃度Ｃａを算出する、請求項１に記載のシミュレーション方法。
【請求項４】
前記光触媒の塗布後の前記部屋内のニオイ成分濃度Ｃａを、下記の式（１）に基づいて算出する、請求項３に記載のシミュレーション方法。
Ｃａ＝Ｃｂ−Ｄ／（Ｖ×ｎ）  …（１）
式（１）において、Ｃｂは前記光触媒の塗布前の前記部屋内のニオイ成分濃度、Ｄは前記光触媒による前記ニオイ成分の分解速度、Ｖは前記部屋の容積、ｎは前記部屋の単位時間あたりの換気回数である。
【請求項５】
前記光触媒による前記ニオイ成分の分解速度Ｄを、下記の式（２）に基づいて算出する、請求項４に記載のシミュレーション方法。
Ｄ＝ｆ（ｐ，ｑ，ｒ，ｓ，ｔ，ｕ，ｗ）  …（２）
式（２）において、ｐは前記塗布面密度Ａｄに関する補正係数、ｑは前記塗布面積Ａａに関する補正係数、ｒは前記ニオイ成分濃度Ｃｂに関する補正係数、ｓは前記水蒸気量Ｗに関する補正係数、ｔは前記温度Ｔに関する補正係数、ｕは前記照度Ｉに関する補正係数、ｗは前記風速Ｓに関する補正係数である。
【請求項６】
前記光触媒による前記ニオイ成分の分解速度Ｄを、下記の式（３）に基づいて算出する、請求項４に記載のシミュレーション方法。
Ｄ＝Ｄ０×ｐ×ｑ×ｒ×ｓ×ｔ×ｕ×ｗ  …（３）
式（３）において、Ｄ０は前記光触媒による前記ニオイ成分の標準分解速度、ｐは前記塗布面密度Ａｄに関する補正係数、ｑは前記塗布面積Ａａに関する補正係数、ｒは前記ニオイ成分濃度Ｃｂに関する補正係数、ｓは前記水蒸気量Ｗに関する補正係数、ｔは前記温度Ｔに関する補正係数、ｕは前記照度Ｉに関する補正係数、ｗは前記風速Ｓに関する補正係数である。
【請求項７】
前記補正係数ｐを下記の式（４）に基づいて算出し、前記補正係数ｑを下記の式（５）に基づいて算出し、前記補正係数ｒを下記の式（６）に基づいて算出し、前記補正係数ｓを下記の式（７）に基づいて算出し、前記補正係数ｔを下記の式（８）に基づいて算出し、前記補正係数ｕを下記の式（９）に基づいて算出し、および前記補正係数ｗを下記の式（１０）に基づいて算出する、請求項６に記載のシミュレーション方法。
ｐ＝Ｄ１／Ｄ０  …（４）
式（４）において、Ｄ１は前記塗布面密度を変化させた際に求められる前記ニオイ成分の分解速度と前記塗布面密度との関係式から算出される前記塗布面密度Ａｄの設定値における前記ニオイ成分の分解速度である。
ｑ＝Ｄ２／Ｄ０  …（５）
式（５）において、Ｄ２は前記塗布面積を変化させた際に求められる前記ニオイ成分の分解速度と前記塗布面積との関係式から算出される前記塗布面積Ａａの設定値における前記ニオイ成分の分解速度である。
ｒ＝Ｄ３／Ｄ０  …（６）
式（６）において、Ｄ３は前記ニオイ成分濃度を変化させた際に求められる前記ニオイ成分の分解速度と前記ニオイ成分濃度との関係式から算出される前記ニオイ成分濃度Ｃｂの選択値における前記ニオイ成分の分解速度である。
ｓ＝Ｄ４／Ｄ０  …（７）
式（７）において、Ｄ４は前記水蒸気量を変化させた際に求められる前記ニオイ成分の分解速度と前記水蒸気量との関係式から算出される前記水蒸気量Ｗの選択値における前記ニオイ成分の分解速度である。
ｔ＝Ｄ５／Ｄ０  …（８）
式（８）において、Ｄ５は前記温度を変化させた際に求められる前記ニオイ成分の分解速度と前記温度との関係式から算出される前記温度Ｔの選択値における前記ニオイ成分の分解速度である。
ｕ＝Ｄ６／Ｄ０  …（９）
式（９）において、Ｄ６は前記照度を変化させた際に求められる前記ニオイ成分の分解速度と前記照度との関係式から算出される前記照度Ｉの選択値における前記ニオイ成分の分解速度である。
ｗ＝Ｄ７／Ｄ０  …（１０）
式（１０）において、Ｄ７は前記風速を変化させた際に求められる前記ニオイ成分の分解速度と前記風速との関係式から算出される前記風速Ｓの選択値における前記ニオイ成分の分解速度である。
【請求項８】
前記ニオイ成分は、揮発性有機化合物および生活臭原因物質からなる群より選ばれる少なくとも１つである、請求項１に記載のシミュレーション方法。
【請求項９】
前記光触媒の塗布前の前記ニオイ成分濃度Ｃｂは０．０１μｇ／ｍ３以上２０００００μｇ／ｍ３以下である、請求項３に記載のシミュレーション方法。
【請求項１０】
前記部屋の容積Ｖは０．５ｍ３以上５０００ｍ３以下である、請求項３に記載のシミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光触媒性能のシミュレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光触媒は、大気中等で特定波長の光が照射された際に、表面にＯＨ−やＯ＋等のラジカルを生成し、周辺に存在するニオイ成分を分解する性能を持つことが知られている。従来は、紫外線が照射された際に性能を発揮する光触媒が主流であった。近年、可視光が照射された際に性能を発揮する可視光応答型の光触媒の実用化が進んでいる。この性能を応用して、可視光応答型の光触媒を部屋の壁やカーテン等に塗布し、室内光が照射された際に室内に存在するニオイ成分を分解除去することが試みられている。さらに、人々の健康や生活環境への関心が高まることによって、室内に発生する揮発性有機化合物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ：ＶＯＣ）や生活臭の原因物質を分解する効果を持つ光触媒を、部屋の内装に適用する技術が注目されている。【０００３】
可視光応答型光触媒の性能評価については、例えばＪＩＳ  Ｒ１７５１−２、ＪＩＳ  Ｒ１７５１−３、ＪＩＳ  Ｒ１７５１−４、ＪＩＳ  Ｒ１７５１−５等で規定されている。ＪＩＳ（日本工業規格）による性能評価は、標準化された小型容器を用いて、居住空間等の実際の室内環境とはかけ離れた高濃度のガスにより行われる。一方、室内空間のような大きな空間に光触媒を塗布する場合、照度、室内の温度や風速等の変動要因が存在する。このため、ＪＩＳによる評価結果に基づいて光触媒を室内に塗布した場合、ニオイ成分の所望の分解性能が得られなかったり、あるいは十分な分解性能を得るために光触媒を過剰に塗布してコスト高になるといった問題が生じやすい。実際の室内環境における光触媒性能を検証するためには、塗布しようとする環境と同じような空間を設置し、最適な塗布条件を検証する必要があり、多大なコストと時間を要することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３３３６８８号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、コストや時間をかけることなく、実際の室内環境等における光触媒の性能を推定することを可能にした光触媒性能のシミュレーション方法を提供することにある。
【０００６】
実施形態の光触媒性能のシミュレーション方法は、光触媒を部屋内に塗布した後の部屋内のニオイ成分濃度を推定する方法である。実施形態のシミュレーション方法は、光触媒の塗布前の部屋内のニオイ成分濃度Ｃｂ（単位：ｇ／ｍ３）、部屋の容積Ｖ（単位：ｍ３）、部屋の単位時間あたりの換気回数ｎ（単位：回／ｈ）、部屋内の水蒸気量Ｗ（単位：ｇ／ｍ３）、部屋内の温度Ｔ（単位：℃）、光触媒の塗布面の照度Ｉ（単位：ｌｘ）、および光触媒の塗布面近傍の風速Ｓ（単位：ｍ／ｓ）からなる群より選ばれる少なくとも１つを、光触媒を塗布する部屋の環境条件として選択する工程と、選択した部屋の環境条件に基づいて、光触媒の塗布面密度Ａｄ（単位：ｇ／ｍ２）および光触媒の塗布面積Ａａ（単位：ｍ２）からなる群より選ばれる少なくとも１つを、部屋内への光触媒の塗布条件として設定する工程と、光触媒の塗布後の部屋内のニオイ成分濃度Ｃａ（単位：ｇ／ｍ３）を、光触媒の基本性能、部屋の環境条件、および光触媒の塗布条件に基づいて算出する工程とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態による光触媒性能のシミュレーション方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の光触媒性能のシミュレーション方法を実施するための形態について、説明する。実施形態による光触媒性能のシミュレーション方法は、例えば光触媒の塗布前の部屋内のニオイ成分濃度、部屋の容積、部屋の単位時間あたりの換気回数、部屋内の水蒸気量、部屋内の温度、光触媒の塗布面の照度、光触媒の塗布面近傍の風速等の光触媒を塗布する部屋の環境条件、光触媒の塗布面密度、光触媒の塗布面積等の部屋内への光触媒の塗布条件、および光触媒によるニオイ成分の分解速度等の光触媒の基本性能を用いて、光触媒を塗布した部屋の状態をモデル化することによって、光触媒の塗布後の部屋内のニオイ成分濃度を推定する方法である。
【０００９】
従来は光触媒の基本性能を元に、室内の塗布面積に比例した量の光触媒を塗布する等の施工を行っていたが、目的とする性能が得られないといった問題が生じていた。また、塗布量の算定精度が悪いため、実際の室内環境への光触媒の効果的な塗布量を算定することが困難であった。そこで、光触媒によるニオイ成分の分解効果（消臭効果）を実証するために、従来は建物の一部の部屋に光触媒の試験的な塗布（施工）を実施した上で、建物全体への施工の有無や施工条件等を判断することが行われていた。しかし、光触媒が塗布される実際の環境は、基本性能の試験環境とは光触媒性能を発揮させるための条件、例えば光の照度が異なる場合がほとんどである。さらに、一般の室内には窓や扉が存在するため、空気の流れが存在する。空気の流れに対しては、部屋の広さも影響を及ぼすことが想定される。同じ光触媒を一律の条件下で塗布する場合であっても、塗布される環境は部屋ごとに異なるため、光触媒の効果を一律に発揮させることができない。
【００１０】
本発明者等は、居住空間等の実際の室内に光触媒を塗布し、目的とする効果を得るためには、塗布する室内環境により異なる個別の条件を、標準的な光触媒の性能に反映させて光触媒性能をシミュレーションする必要があることを見出した。実施形態の光触媒性能のシミュレーション方法においては、光触媒を塗布する部屋の環境条件、部屋への光触媒の塗布条件、および光触媒の基本性能に基づいて、光触媒の塗布後の部屋内のニオイ成分濃度を算出するため、光触媒を実際に塗布する室内環境における光触媒性能（ニオイ成分の分解性能）を精度よく想定することができる。
【００１１】
従って、実際の室内環境における光触媒性能を、大型の実験設備や経験則に頼ることなく検証することができる。これによって、光触媒を塗布する部屋内を目的のニオイ濃度とするための光触媒の塗布条件を適切に設定することができ、コストや時間をかけることなく、効率的に光触媒の塗装を実施することが可能になる。また、部屋内への光触媒の塗布作業においても、最適な塗布条件で光触媒を塗布することができるため、光触媒の塗布量を削減してコストダウンを図ることが可能になる。さらに、実施形態のシミュレーション方法を光触媒の内装施工等の拡販ツールとして使用することによって、予め顧客に光触媒によるニオイ低減効果を示すことができ、光触媒塗装の実施の有無を含めて実施内容を迅速かつ円滑に決定することが可能になる。
【００１２】
実施形態の光触媒性能のシミュレーション方法について、図１を参照して詳述する。まず、光触媒の塗布前の部屋内のニオイ成分濃度Ｃｂ（単位：ｇ／ｍ３）、部屋の容積Ｖ（単位：ｍ３）、部屋の単位時間あたりの換気回数ｎ（単位：回／ｈ）、部屋内の水蒸気量Ｗ（単位：ｇ／ｍ３）、部屋内の温度Ｔ（単位：℃）、光触媒の塗布面の照度Ｉ（単位：ｌｘ）、および光触媒の塗布面近傍の風速Ｓ（単位：ｍ／ｓ）から選ばれる少なくとも１つを、光触媒を塗布する部屋の環境条件として選択する（図１−１０１）。これら部屋の環境条件は以下に詳述するように、いずれも部屋内のニオイ成分の分解速度に影響を及ぼすため、上記した各条件を全て選択することが好ましい。これらの環境条件は、実際に光触媒を塗布する部屋を想定し、それぞれ具体的な値を選択する。
【００１３】
光触媒の塗布前の部屋内のニオイ成分濃度Ｃｂとは、光触媒により分解反応が開始されるときの部屋内のニオイ成分の濃度である。部屋内のニオイ成分としては、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、トルエン、キシレン、ベンゼン等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）や、アンモニア、酢酸、イソ吉草酸（３−メチルブタン酸）、ノネナール、硫化水素等の生活臭原因物質が挙げられる。これらの物質の濃度が低く、人間に感知されない場合においても、ニオイ成分として扱うものとする。ニオイ成分の濃度が高い場合には、光触媒と接触してニオイ成分が分解される頻度が高くなるため、ニオイ成分の分解速度は速くなる。ニオイ成分の濃度が低い場合には、光触媒と接触してニオイ成分が分解される頻度が低くなるため、ニオイ成分の分解速度は遅くなる。
【００１４】
部屋の容積Ｖとは、光触媒を塗布する部屋の容積である。ニオイ発生源からのニオイ成分の放出速度が同じであっても、部屋の容積Ｖが大きい場合には、ニオイ成分濃度が低くなり、部屋の容積Ｖが小さい場合には、ニオイ成分濃度が高くなる。従って、ニオイ成分濃度Ｃｂが変化するため、光触媒によるニオイ成分の分解速度に影響を及ぼす。
【００１５】
単位時間あたりの部屋の換気回数ｎとは、部屋の内部の空気が全て入れ替わるまでに要する時間の逆数である。ニオイ発生源からのニオイ成分の放出速度が同じであっても、換気回数ｎが多い場合には、ニオイ成分濃度が低くなり、換気回数ｎが少ない場合には、ニオイ成分濃度が高くなる。従って、ニオイ成分濃度Ｃｂが変化するため、光触媒によるニオイ成分の分解速度に影響を及ぼす。
【００１６】
部屋内の水蒸気量Ｗは、光触媒によるニオイ成分の分解性能に影響を及ぼすものである。部屋内の水蒸気量Ｗが少ない場合には、光触媒の吸着性能が増加し、ニオイ成分が分解される頻度が高くなるため、ニオイ成分の分解速度が速くなる。部屋内の水蒸気量Ｗが多い場合には、光触媒の吸着性能が低下し、ニオイ成分が分解される頻度が低くなるため、ニオイ成分の分解速度が遅くなる。
【００１７】
部屋内の温度Ｔは、光触媒によるニオイ成分の分解性能に影響を及ぼすものである。部屋内の温度Ｔが低い場合には、光触媒の吸着性能が増加し、ニオイ成分が分解される頻度が高くなるため、ニオイ成分の分解速度は速くなる。部屋内の温度Ｔが高い場合には、光触媒の吸着性能が低下し、ニオイ成分が分解される頻度が低くなるため、ニオイ成分の分解速度が遅くなる。
【００１８】
光触媒の塗布面の照度Ｉは、光触媒によるニオイ成分の分解性能に影響を及ぼすものである。光触媒の塗布面の照度Ｉが高い場合には、光触媒の表面に生成されるＯＨ−やＯ＋等のラジカルの量が多くなり、ニオイ成分が分解される頻度が高くなるため、ニオイ成分の分解速度は速くなる。光触媒の塗布面の照度Ｉが低い場合には、ＯＨ−やＯ＋等のラジカルの量が少なくなり、ニオイ成分が分解される頻度が低くなるため、ニオイ成分の分解速度が遅くなる。
【００１９】
光触媒の塗布面近傍の風速Ｓは、光触媒によるニオイ成分の分解性能に影響を及ぼすものである。光触媒の塗布面近傍の風速Ｓが速い場合には、光触媒と接触してニオイ成分が分解される頻度が高くなるため、ニオイ成分の分解速度は速くなる。光触媒の塗布面近傍の風速Ｓが遅い場合には、光触媒と接触してニオイ成分が分解される頻度が低くなるため、ニオイ成分の分解速度は遅くなる。
【００２０】
実施形態の光触媒性能のシミュレーション方法は、光触媒を塗布する部屋内のニオイ成分濃度Ｃｂが０．０１〜２０００００μｇ／ｍ３の範囲である場合に有効であり、さらに０．１〜５００００μｇ／ｍ３の範囲である場合により有効である。部屋内のニオイ成分濃度が高すぎても、また低すぎても、光触媒性能の推定精度が低下するおそれがある。同様に、光触媒を塗布する部屋の容積Ｖは０．５〜５０００ｍ３の範囲であることが好ましく、１〜１０００ｍ３の範囲であることがより好ましい。
【００２１】
次に、選択した部屋の環境条件およびその具体的な値（選択値）に基づいて、光触媒の塗布面密度Ａｄ（単位：ｇ／ｍ２）、および光触媒の塗布面積Ａａ（単位：ｍ２）から選ばれる少なくとも１つを、光触媒の塗布条件として設定する（図１−１０２）。これら光触媒の塗布条件は以下に詳述するように、いずれも部屋内のニオイ成分の分解速度に影響を及ぼすため、上記した各条件を全て選択することが好ましい。これらの塗布条件は、選択した部屋の環境条件に基づいて、それぞれ具体的な値を選択する。
【００２２】
光触媒の塗布面密度Ａｄとは、部屋内の壁やカーテン等に対する単位面積あたりの塗布量である。塗布量が同じであっても、塗布面密度Ａｄが低い場合には、光触媒と接触してニオイ成分が分解される頻度が高くなるため、ニオイ成分の分解速度は速くなる。塗布面密度Ａｄが高い場合には、光触媒と接触してニオイ成分が分解される頻度が低くなるため、ニオイ成分の分解速度は遅くなる。
【００２３】
光触媒の塗布面積Ａａとは、部屋内の壁やカーテン等に対して光触媒を塗布する面積の合計（総面積）である。塗布面積Ａａが大きい場合には、光触媒と接触してニオイ成分が分解される頻度が高くなるため、ニオイ成分の分解速度は速くなる。塗布面積Ａａが小さい場合には、光触媒と接触してニオイ成分が分解される頻度が低くなるため、ニオイ成分の分解速度は遅くなる。
【００２４】
実施形態のシミュレーション方法において、光触媒は光触媒活性を有する物質であれば特に限定されないが、可視光応答性を有する光触媒物質であることが好ましい。そのような光触媒物質としては、酸化タングステン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫等の金属酸化物を含む物質が挙げられ、より好ましくは酸化タングステン微粒子を含む物質である。光触媒は、例えば光触媒粒子を水に代表される水系分散液、または有機系分散液に分散させた光触媒分散液、もしくは光触媒分散液に無機バインダや有機バインダのようなバインダ成分を添加した光触媒塗料を用いて、部屋内の壁やカーテン等に塗布される。ただし、光触媒の塗布はこれに限定されるものではなく、各種の塗布法を適用することができる。
【００２５】
次に、光触媒の塗布後の部屋内のニオイ成分濃度Ｃａ（単位：ｇ／ｍ３）を、光触媒の基本性能、工程１０１で選択した部屋の環境条件、および工程１０２で設定した光触媒の塗布条件に基づいて算出する（図１−１０３）。具体的には、光触媒の基本性能、部屋の環境条件、および光触媒の塗布条件に基づいて、光触媒によるニオイ成分の分解速度Ｄ（単位：ｇ／ｈ）を算出し（図１−１０３Ａ）、算出したニオイ成分の分解速度Ｄと部屋の環境条件から光触媒の塗布後のニオイ成分濃度Ｃａを算出する（図１−１０３Ｂ）。
【００２６】
実施形態のシミュレーション方法の工程１０３Ｂにおいて、光触媒の塗布後のニオイ成分濃度Ｃａは、下記の式（１）から算出することができる。
Ｃａ＝Ｃｂ−Ｄ／（Ｖ×ｎ）  …（１）
式（１）において、Ｃｂ、Ｄ、Ｖ、およびｎはいずれも前述した通りであり、Ｃｂは光触媒の塗布前の部屋内のニオイ成分濃度、Ｄは光触媒によるニオイ成分の分解速度、Ｖは部屋の容積、ｎは部屋の単位時間あたりの換気回数である。
【００２７】
光触媒の塗布後のニオイ成分濃度Ｃａは、ニオイ成分の発生源からの放散作用、室内から室外への換気作用、および光触媒によるニオイ成分の分解作用の平衡状態により決定される。ここで、光触媒の塗布前後におけるニオイ成分の放散速度は下記の式で表される。
塗布前の放散速度Ｐｂ＝塗布前の換気速度Ｅｂ
塗布後の放散速度Ｐａ＝塗布後の換気速度Ｅａ＋光触媒による分解速度Ｄ
光触媒の塗布前後の放散速度が一定（Ｐｂ＝Ｐａ）とすると、下記の式が成立する。
Ｅｂ＝Ｅａ＋Ｄ
【００２８】
換気速度とニオイ成分濃度の関係には、下記の式が成立する。
塗布前の換気速度Ｅｂ＝塗布前のニオイ成分濃度Ｃｂ×部屋の容積Ｖ×単位時間当たりの部屋の換気回数ｎ
塗布後の換気速度Ｅａ＝塗布後のニオイ成分濃度Ｃａ×部屋の容積Ｖ×単位時間当たりの部屋の換気回数ｎ
Ｃｂ×Ｖ×ｎ＝Ｃａ×Ｖ×ｎ＋Ｄ
これらの関係から光触媒の塗布後のニオイ成分濃度Ｃａは式（１）で求められる。
Ｃａ＝（Ｃｂ×Ｖ×ｎ−Ｄ）／（Ｖ×ｎ）
＝Ｃｂ−Ｄ／（Ｖ×ｎ）  …（１）
【００２９】
実施形態のシミュレーション方法の工程１０３Ａにおいて、光触媒によるニオイ成分の分解速度Ｄは、塗布面密度Ａｄに関する補正係数ｐ、塗布面積Ａａに関する補正係数ｑ、ニオイ成分濃度Ｃｂに関する補正係数ｒ、水蒸気量Ｗに関する補正係数ｓ、温度Ｔに関する補正係数ｔ、照度Ｉに関する補正係数ｕ、および風速Ｓに関する補正係数ｗの関数であり、下記の式（２）で表される。
Ｄ＝ｆ（ｐ，ｑ，ｒ，ｓ，ｔ，ｕ，ｗ）  …（２）
光触媒によるニオイ成分の分解速度Ｄは、ニオイ成分の標準分解速度Ｄ０（単位：ｇ／ｈ）と上記した各パラメータの補正係数から求められ、具体的には下記の式（３）から算出することができる。
Ｄ＝Ｄ０×ｐ×ｑ×ｒ×ｓ×ｔ×ｕ×ｗ  …（３）
【００３０】
ニオイ成分の標準分解速度Ｄ０とは、塗布面密度Ａｄ、塗布面積Ａａ、ニオイ成分濃度Ｃｂ、水蒸気量Ｗ、温度Ｔ、照度Ｉ、風速Ｓの各パラメータの標準条件を設定し、これら標準条件に基づく実験により得られるニオイ成分の標準分解速度である。想定環境下での光触媒によるニオイ成分の分解速度Ｄは、塗布面密度Ａｄ、塗布面積Ａａ、ニオイ成分濃度Ｃｂ、水蒸気量Ｗ、温度Ｔ、照度Ｉ、および風速Ｓが光触媒性能に及ぼす影響を係数として、ニオイ成分の標準分解速度Ｄ０を補正することによりを求めることができる。
【００３１】
上記した各パラメータの補正係数は、以下のようにして求められる。まず、ニオイ成分の標準分解速度Ｄ０を得るために用いた各パラメータの標準条件下において、補正係数を求めるパラメータのみを変化させてニオイ成分の分解速度を測定し、ニオイ成分の分解速度と補正係数を求めるパラメータとの関係式を得る。この関係式から補正係数を求めるパラメータの設定値または選択値におけるニオイ成分の分解速度Ｄｎを算出し、ニオイ成分の分解速度Ｄｎと標準分解速度Ｄ０との比率により補正係数を決定する。具体的な補正係数の求め方は以下の通りである。
【００３２】
塗布面密度Ａｄに関する補正係数ｐは、塗布面密度を変化させた際の光触媒によるニオイ成分の分解速度Ｄ１の標準分解速度Ｄ０に対する比率を表し、下記の式（４）から算出される。ニオイ成分の分解速度Ｄ１は、具体的には塗布面密度を変化させた実験からニオイ成分の分解速度と塗布面密度との関係式を求め、この関係式から塗布面密度Ａｄの設定値における値として算出される。
ｐ＝Ｄ１／Ｄ０  …（４）
【００３３】
塗布面積Ａａに関する補正係数ｑは、塗布面積を変化させた際の光触媒によるニオイ成分の分解速度Ｄ２の標準分解速度Ｄ０に対する比率を表し、下記の式（５）から算出される。ニオイ成分の分解速度Ｄ２は、具体的には塗布面積を変化させた実験からニオイ成分の分解速度と塗布面積との関係式を求め、この関係式から塗布面積Ａａの設定値における値として算出される。
ｑ＝Ｄ２／Ｄ０  …（５）
【００３４】
ニオイ成分濃度Ｃｂに関する補正係数ｒは、ニオイ成分濃度を変化させた際の光触媒によるニオイ成分の分解速度Ｄ３の標準分解速度Ｄ０に対する比率を表し、下記の式（６）から算出される。ニオイ成分の分解速度Ｄ３は、具体的にはニオイ成分濃度を変化させた実験からニオイ成分の分解速度とニオイ成分濃度との関係式を求め、この関係式からニオイ成分濃度Ｃｂの設定値における値として算出される。
ｒ＝Ｄ３／Ｄ０  …（６）
【００３５】
水蒸気量Ｗに関する補正係数ｓは、水蒸気量を変化させた際の光触媒によるニオイ成分の分解速度Ｄ４の標準分解速度Ｄ０に対する比率を表し、下記の式（７）から算出される。ニオイ成分の分解速度Ｄ４は、具体的には水蒸気量を変化させた実験からニオイ成分の分解速度と水蒸気量との関係式を求め、この関係式から蒸気量Ｗの設定値における値として算出される。
ｓ＝Ｄ４／Ｄ０  …（７）
【００３６】
温度Ｔに関する補正係数ｔは、温度を変化させた際の光触媒によるニオイ成分の分解速度Ｄ５の標準分解速度Ｄ０に対する比率を表し、下記の式（８）から算出される。ニオイ成分の分解速度Ｄ５は、具体的には温度を変化させた実験からニオイ成分の分解速度と温度との関係式を求め、この関係式から温度Ｔの設定値における値として算出される。
ｔ＝Ｄ５／Ｄ０  …（８）
【００３７】
照度Ｉに関する補正係数ｕは、照度を変化させた際の光触媒によるニオイ成分の分解速度Ｄ６の標準分解速度Ｄ０に対する比率を表し、下記の式（９）から算出される。ニオイ成分の分解速度Ｄ６は、具体的には照度を変化させた実験からニオイ成分の分解速度と照度との関係式を求め、この関係式から照度Ｉの設定値における値として算出される。
ｕ＝Ｄ６／Ｄ０  …（９）
【００３８】
風速Ｓに関する補正係数ｗは、風速を変化させた際の光触媒によるニオイ成分の分解速度Ｄ７の標準分解速度Ｄ０に対する比率を表し、下記の式（１０）から算出される。ニオイ成分の分解速度Ｄ７は、具体的には風速を変化させた実験からニオイ成分の分解速度と風速との関係式を求め、この関係式から風速Ｓの設定値における値として算出される。
ｗ＝Ｄ７／Ｄ０  …（１０）
【００３９】
上述したように、光触媒の基本性能、部屋の環境条件、および光触媒の塗布条件に基づいて、式（２）から光触媒によるニオイ成分の分解速度Ｄを算出し、算出したニオイ成分の分解速度Ｄおよび部屋の環境条件に基づいて、式（１）から光触媒の塗布後のニオイ成分濃度Ｃａを算出する。算出したニオイ成分濃度Ｃａを、ニオイ成分濃度の基準値と比較し、光触媒の塗布条件の良否を判定する（図１−１０４）。算出したニオイ成分濃度Ｃａがニオイ成分濃度の基準値を下回っていれば、光触媒の塗布条件が部屋の環境条件に対応していると判断することができる。従って、そのような条件で実際の部屋に光触媒を塗布することによって、ニオイ成分を良好にかつ適切なコストで分解することが可能になる。
【実施例】
【００４０】
次に、実施例およびその評価結果について述べる。【００４１】
（実施例１）
ニオイ成分濃度Ｃｂとしてアセトアルデヒド濃度が１６０μｇ／ｍ３、部屋の容積Ｖが２４．３ｍ３（縦３．６ｍ×横２．７ｍ×高さ２．５ｍ）、部屋の単位時間あたりの換気回数ｎが０．５回／ｈ、部屋内の水蒸気量Ｗが９０００ｍｇ／ｍ３、部屋内の温度Ｔが２０℃、壁面（光触媒の塗布面）の照度Ｉが１０００ｌｘ、壁面近傍の風速Ｓが０．２０ｍ／ｓである環境下において、光触媒を塗布面密度Ａｄが０．３ｇ／ｍ２、塗布面積Ａａが３１．５ｍ２の条件で部屋の内壁に塗布した場合、アセトアルデヒド濃度を日本厚生労働省の指針値の５５μｇ／ｍ３以下にすることが可能かどうかをシミュレーションした。【００４２】
まず、標準分解速度Ｄ０を導出するための基礎実験として、光触媒として酸化タングステン微粒子７５ｍｇをガラス基板（縦５０ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ０．０１ｍｍ）上に単位面積あたりの固形分量が１５ｇ／ｍ２となるように塗布してサンプルを作製し、内容積が３Ｌの密封容器内に設置した。そして、光を照射しつつ、ファンで容器内の空気を循環させた。その際のサンプル上の照度は６０００ｌｘ、風速は０．１０ｍ／ｓであった。また、容器内の温度は１８℃、水蒸気量は１０００ｍｇ／ｍ３であった。この容器内にアセトアルデヒドを濃度が１８１６０μｇ／ｍ３になるように投入し、標準分解速度Ｄ０を測定した。その結果、標準分解速度Ｄ０は３５１２μｇ／ｈであった。【００４３】
次に、上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、光触媒の塗布面密度を０〜３０ｇ／ｍ２の範囲内で変えて、それぞれのアセトアルデヒドの分解速度を測定した。この実験によって、下記に示すアセトアルデヒドの分解速度Ｄと光触媒の塗布面密度Ｘとの関係式を得た。下記の関係式から、塗布面密度Ａｄが０．３ｇ／ｍ２のときの分解速度Ｄ１を算出した。分解速度Ｄ１は７２．１μｇ／ｈであった。これら分解速度Ｄ１と標準分解速度Ｄ０から、前述した式（４）により補正係数ｐが０．０２１であることを導出した。
Ｄ＝−２．７６Ｘ２＋２４１．１Ｘ【００４４】
上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、光触媒の塗布面積のみを変化させて分解速度を測定し、上記と同様にして分解速度と塗布面積との関係式を得た。その関係式から、塗布面積Ａａが３１．５ｍ２のときの分解速度Ｄ２を算出し、さらに前述した式（５）から補正係数ｑが６３１２．８であることを導出した。【００４５】
上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、アセトアルデヒドの初期濃度のみを変化させて分解速度を測定し、上記と同様にして分解速度と初期濃度との関係式を得た。その関係式から、初期濃度Ｃｂが１６０μｇ／ｍ３のときの分解速度Ｄ３を算出し、さらに前述した式（６）から補正係数ｒが０．０２０であることを導出した。【００４６】
上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、水蒸気量のみを変化させて分解速度を測定し、上記と同様にして分解速度と水蒸気量との関係式を得た。その関係式から、水蒸気量Ｗが９０００ｍｇ／ｍ３のときの分解速度Ｄ４を算出し、さらに前述した式（７）から補正係数ｓが０．７９４であることを導出した。【００４７】
上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、温度のみを変化させて分解速度を測定し、上記と同様にして分解速度と温度との関係式を得た。その関係式から、温度Ｔが２０℃のときの分解速度Ｄ５を算出し、さらに前述した式（８）から補正係数ｔが０．９９９であることを導出した。【００４８】
上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、照度のみを変化させて分解速度を測定し、上記と同様にして分解速度と照度との関係式を得た。その関係式から、照度Ｉが１０００ｌｘのときの分解速度Ｄ６を算出し、さらに前述した式（９）から補正係数ｕが０．１６９であることを導出した。【００４９】
上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、ファンの回転速度を変えてサンプル上の風速のみを変化させて分解速度を測定し、上記と同様にして分解速度と風速との関係式を得た。その関係式から、風速Ｓが０．２０ｍ／ｓのときの分解速度Ｄ７を算出し、さらに前述した式（１０）から補正係数ｗが１．０２５であることを導出した。【００５０】
このようにして得た各パラメータの補正係数と標準分解速度Ｄ０とから、前述した式（２）によりアセトアルデヒドの分解速度Ｄを算出した。その結果、選択環境および設定条件におけるアセトアルデヒドの分解速度Ｄは１２７９μｇ／ｈであった。アセトアルデヒドの分解速度Ｄ（１２７９μｇ／ｈ）と部屋の容積Ｖ（２４．３ｍ３）と部屋の単位時間あたりの換気回数ｎ（０．５回／ｈ）とから、前述した式（１）により光触媒の塗布後の部屋内のニオイ成分濃度Ｃａを算出した。その結果、光触媒の塗布後のニオイ成分濃度Ｃａは５４．７μｇ／ｍ３であった。このことから、今回の塗布条件で光触媒を施工すれば、厚生労働省の指針値を達成できることがシミュレーションできた。【００５１】
次に、上記した室内環境において、上述した塗布条件で実際に光触媒を塗布した後のアセトアルデヒド濃度を測定した。その結果、実際の室内環境におけるアセトアルデヒド濃度は５３．９μｇ／ｍ３であった。この測定結果はシミュレーションした結果とよく一致しており、実施例のシミュレーション方法の妥当性が検証された。【００５２】
（実施例２）
ニオイ成分濃度Ｃｂとしての総揮発性有機化合物（Ｔｏｔａｌ  Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ：ＴＶＯＣ）の濃度が４４０μｇ／ｍ３、部屋の容積Ｖが４４．３ｍ３、部屋の単位時間あたりの換気回数ｎが０．３回／ｈ、部屋内の水蒸気量Ｗが１０６９０ｍｇ／ｍ３、部屋内の温度Ｔが２１℃、壁面（光触媒の塗布面）の照度Ｉが５００ｌｘ、壁面近傍の風速Ｓが０．１５ｍ／ｓである環境下において、光触媒を塗布面密度Ａｄが０．２ｇ／ｍ２、塗布面積Ａａが６３ｍ２の条件で部屋の内壁に塗布した場合をシミュレーションした。【００５３】
まず、標準分解速度Ｄ０を導出するための基礎実験として、光触媒として酸化タングステン微粒子７５ｍｇをガラス基板（縦５０ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１ｍｍ）上に単位面積あたりの固形分量が１５ｇ／ｍ２となるように塗布してサンプルを作製し、内容積が３Ｌの密封容器内に設置した。そして、光を照射しつつ、ファンで容器内の空気を循環させた。その際のサンプル上の照度は６０００ｌｘ、風速は０．１０ｍ／ｓであった。また、容器内の温度は１８℃、水蒸気量は１０００ｍｇ／ｍ３であった。この容器内にＴＶＯＣを濃度が４２０００μｇ／ｍ３になるように投入し、標準分解速度Ｄ０を測定した。その結果、標準分解速度Ｄ０は３２１０μｇ／ｈであった。【００５４】
次に、上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、光触媒の塗布面密度を０〜３０ｇ／ｍ２の範囲内で変えて、それぞれのＴＶＯＣの分解速度を測定した。この実験によって、下記に示すＴＶＯＣの分解速度Ｄと光触媒の塗布面密度Ｘとの関係式を得た。下記の関係式から、塗布面密度Ａｄが０．２ｇ／ｍ２のときの分解速度Ｄ１を算出した。分解速度Ｄ１は４７．６μｇ／ｈであった。この分解速度Ｄ１と標準分解速度Ｄ０とから、前述した式（４）により補正係数ｐが０．０１５であることを導出した。
Ｄ＝−２．７１Ｘ２＋２３８．４Ｘ【００５５】
上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、光触媒の塗布面積のみを変化させて分解速度を測定し、上記と同様にして分解速度と塗布面積との関係式を得た。その関係式から、塗布面積Ａａが６３ｍ２のときの分解速度Ｄ２を算出し、さらに前述した式（５）から補正係数ｑが１２６２５．６であることを導出した。【００５６】
上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、ＴＶＯＣの初期濃度のみを変化させて分解速度を測定し、上記と同様にして分解速度と初期濃度との関係式を得た。その関係式から、初期濃度Ｃｂが４４０μｇ／ｍ３のときの分解速度Ｄ３を算出し、さらに前述した式（６）から補正係数ｒが０．０２３であることを導出した。【００５７】
上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、水蒸気量のみを変化させて分解速度を測定し、上記と同様にして分解速度と水蒸気量との関係式を得た。その関係式から、水蒸気量Ｗが１０６９０ｍｇ／ｍ３のときの分解速度Ｄ４を算出し、さらに前述した式（７）から補正係数ｓが０．７３０であることを導出した。【００５８】
上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、温度のみを変化させて分解速度を測定し、上記と同様にして分解速度と温度との関係式を得た。その関係式から、温度Ｔが２１℃のときの分解速度Ｄ５を算出し、さらに前述した式（８）から補正係数ｔが０．９９９であることを導出した。【００５９】
上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、照度のみを変化させて分解速度を測定し、上記と同様にして分解速度と照度との関係式を得た。その関係式から、照度Ｉが５００ｌｘのときの分解速度Ｄ６を算出し、さらに前述した式（９）から補正係数ｕが０．０８５であることを導出した。【００６０】
上記した基礎実験で設定したパラメータの中で、ファンの回転速度を変えてサンプル上の風速のみを変化させて分解速度を測定し、上記と同様にして分解速度と風速との関係式を得た。その関係式から、風速Ｓが０．１５ｍ／ｓのときの分解速度Ｄ７を算出し、さらに前述した式（１０）から補正係数ｗが１．０１４であることを導出した。【００６１】
このようにして得た各パラメータの補正係数と標準分解速度Ｄ０とから、前述した式（２）によりＴＶＯＣの分解速度Ｄを算出した。その結果、選択環境および設定条件におけるＴＶＯＣの分解速度Ｄは８７９μｇ／ｈであった。ＴＶＯＣの分解速度Ｄ（８７９μｇ／ｈ）と部屋の容積Ｖ（４４．３ｍ３）と部屋の単位時間あたりの換気回数ｎ（０．３回／ｈ）とから、前述した式（１）により光触媒の塗布後の部屋内のニオイ成分濃度Ｃａを算出した。その結果、光触媒の塗布後のニオイ成分濃度Ｃａは３７４μｇ／ｍ３であった。このシミュレーションにより得たニオイ成分濃度Ｃａは、光触媒の塗布前のニオイ成分濃度Ｃｂ（４４０μｇ／ｍ３）の約８２％であった。【００６２】
次に、上記した室内環境において、上述した塗布条件で実際に光触媒を塗布した後のＴＶＯＣ濃度を測定した。その結果、実際の室内環境におけるＴＶＯＣ濃度は３６０μｇ／ｍ３であり、光触媒の塗布前のニオイ成分濃度の約８２％であった。この測定結果はシミュレーションした結果とよく一致しており、実施例のシミュレーション方法の妥当性が検証された。【００６３】
（比較例１）
実施例１と同じ部屋の環境条件（アセトアルデヒド濃度＝１６０μｇ／ｍ３、部屋の容積＝２４．３ｍ３、部屋の単位時間あたりの換気回数＝０．５回／ｈ、壁面の照度＝１０００ｌｘ、壁面近傍の風速＝０．２ｍ／ｓ、部屋内の温度＝２０℃、部屋内の水蒸気量＝９０００ｍｇ／ｍ３）において、アセトアルデヒド濃度を５５μｇ／ｍ３以下にすることを目的として、事前にシミュレーションを行うことなく、光触媒を４つの壁面（面積＝３１．５ｍ２）に塗布面密度０．１ｇ／ｍ２で塗布した。光触媒を塗布した後のアセトアルデヒド濃度を測定したところ１２８μｇ／ｍ３であり、目標値には至らなかった。【００６４】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【図１】
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【国際調査報告】
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2017072995.tif 000005
2017072995.tif 000006