(57)【要約】 【課題】回転機構を利用して触媒による浄化効率を向上させる触媒装置を提供する。【解決手段】触媒装置１は、光源２０と、多孔質フィルタ３０と、多孔質フィルタ３０を回転させる駆動装置４０とを備える。多孔質フィルタ３０は、支持部材５０に形成された載置部５１に固定され、多孔質フィルタ３０が接する領域の載置部５１の少なくとも一部には穴７０が設けられている。支持部材５０には、多孔質フィルタ３０の回転に連動して、回転軌道を描くように移動する連動部材６０が設けられている。連動部材６０の回転により気体（気流）が乱され、結果的に多孔質フィルタ３０と気体分子の衝突回数が増して多孔質フィルタ３０の触媒機能（ガス分解）が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質基材および当該多孔質基材の表面に設けられた光触媒層を備えた多孔質フィルタと、
前記多孔質フィルタを回転させる駆動装置と、
前記多孔質フィルタの主面より外側に位置するとともに、前記駆動装置による前記多孔質フィルタの回転に連動して、回転軌道を描くように移動する連動部材と、
を備える触媒装置。
【請求項２】
請求項１に記載の触媒装置であって、
前記連動部材が、前記多孔質フィルタの外縁から、当該多孔質フィルタの平面視における外側へ突出するように設けられている、触媒装置。
【請求項３】
請求項２に記載の触媒装置であって、
前記多孔質フィルタの上面を画定する平面と、前記連動部材の最も高い位置の間の距離が１〜５０ｍｍである、触媒装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の触媒装置であって、
前記多孔質フィルタの外縁に沿った外縁方向において、当該多孔質フィルタの上面を画定する平面と、前記連動部材の外縁方向における厚みの中心を通過する中心線との間に規定される角度の最大値が１０°〜７５°である、触媒装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の触媒装置であって、
前記駆動装置が前記多孔質フィルタを支持する支持部材を有し、
当該支持部材の前記多孔質フィルタが接する領域の少なくとも一部は、穴が設けられている、触媒装置。
【請求項６】
揮発性有機化合物を分解する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光触媒は、セルフクリーニング、空気および水の浄化ならびに多くの他の興味深い用途に展開することができ、注目されている。特に近年は、より一層の浄化効率の向上が求められている。
【０００３】
特許文献１は、光触媒と吸着剤とを基材に担持した脱臭フィルタと、再生を行うヒータ部と、熱交換器と、再生風路とを備えた除湿部からなる脱臭装置の下流側に送風機を備えた脱臭機であり、室内空間や車内空間において温湿度環境に影響を受けることなく汚染物質除去に適していることが開示されている。特許文献２は、光触媒と吸着剤とをセラミックハニカム基材に担持した脱臭ロータと、除湿ロータと、脱臭ロータに回転を伝える回転機構と、ヒータを備えた再生部と、脱臭ロータと除湿ロータの間に配置された熱交換器と、脱臭ロータの下流に配置された送風機を備えた脱臭機であり、室内空間や車内空間において温湿度環境に影響を受けることなく汚染物質除去に適していることが開示されている。
【０００４】
特許文献３は、被処理空気が通気する筐体内に、光触媒を担持した光触媒シートを中心軸から放射状に等間隔角度で配置してなる羽根車を並列に複数配置したフィルタ部と、風路板と、励起光源とを備えた光触媒ユニットであり、励起光源に被処理空気が直接接触しないことが開示されている。特許文献４は、空気清浄シートを、羽根の送風面を覆う正規装着位置に正確に装着することができるとともに、該空気清浄シートの羽根に対する貼り替えが簡易に行える空気清浄装置、及び空気清浄用の羽根体である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２４１１１号公報
【特許文献２】特開２００８−２３７４６２号公報
【特許文献３】特開２０１１−１０４４９０号公報
【特許文献４】特開２０１５−１９９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１から特許文献４は、いずれも、光触媒を利用しつつ回転機構を持つ脱臭装置、空気清浄装置を開示しているが、回転機構を利用して触媒による浄化効率を向上させるアイデアは実現されていないという課題がある。
【０００７】
本発明は、回転機構を利用して触媒による浄化効率を向上させる触媒装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の触媒装置は、多孔質基材および当該多孔質基材の表面に設けられた光触媒層を備えた多孔質フィルタと、前記多孔質フィルタを回転させる駆動装置と、前記多孔質フィルタの主面より外側に位置するとともに、前記駆動装置による前記多孔質フィルタの回転に連動して、回転軌道を描くように移動する連動部材と、を備える。
【０００９】
本発明の触媒装置として、例えば、前記連動部材が、前記多孔質フィルタの外縁から、当該多孔質フィルタの平面視における外側へ突出するように設けられている。
【００１０】
本発明の触媒装置として、例えば、前記多孔質フィルタの上面を画定する平面と、前記連動部材の最も高い位置の間の距離が１〜５０ｍｍである。
【００１１】
本発明の触媒装置として、例えば、前記多孔質フィルタの外縁に沿った外縁方向において、当該多孔質フィルタの上面を画定する平面と、前記連動部材の外縁方向における厚みの中心を通過する中心線との間に規定される角度の最大値が１０°〜７５°である。
【００１２】
本発明の触媒装置として、例えば、前記駆動装置が前記多孔質フィルタを支持する支持部材を有し、当該支持部材の前記多孔質フィルタが接する領域の少なくとも一部は、穴が設けられている。
【００１３】
本発明の触媒装置は、揮発性有機化合物の分解に特に有用である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の触媒装置は、回転軌道を描くように移動する連動部材を設けることにより、光触媒と気体分子の衝突回数を積極的に増加させることができるため、ガス分解効率を高めて浄化効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る触媒装置の一例を示す概略断面図。
【図２】本発明に係る触媒装置の支持部材の一例を示す正面斜視図、（ａ）実施例１、（ｂ）実施例２。
【図３】連動部材の多孔質フィルタに対する取り付けの角度（傾き）の定義を示す図、（ａ）多孔質フィルタの中心から外縁へ向かう径方向に沿って、多孔質フィルタと連動部材の第１の中心線との間に規定される第１の角度θ１、（ｂ）多孔質フィルタの外縁方向に沿って、多孔質フィルタと連動部材の第２の中心線との間に規定される第２の角度θ２。
【図４】本発明に係る多孔質フィルタの一例を示し、（ａ）斜視図、（ｂ）光源との関係を示す模式図。
【図５】本発明に係る多孔質フィルタの回転数の相違による除去率を時間経過と共に表したグラフ。
【図６】本発明に係る触媒装置の連動部材を装着していない場合と装着した場合との比較表であり、ＡＣＤ濃度の変化を示す。
【図７】本発明に係る触媒装置の連動部材を装着していない場合と装着した場合との比較表であり、ＡＣＤの除去率を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る触媒装置の好適な実施形態を、図１〜図７に基づいて詳述する。
【００１７】
図１は、本発明に係る触媒装置の一例を示す概略断面図である。図２は、本発明に係る触媒装置の支持部材の一例を示す正面斜視図で、（ａ）は支持部材の実施例１、（ｂ）は支持部材の実施例２である。図１及び図２を用いて触媒装置を詳述する。
【００１８】
本実施形態の触媒装置１は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ；Volatile Organic compounds）等の有害物質を光触媒フィルタにより分解する装置であり、所定の位置に配置された光源２０と、光源２０から発光された光を受光可能な位置に配置された多孔質フィルタ３０と、多孔質フィルタ３０を回転させるモータ等の駆動装置４０とを備える。
【００１９】
光源２０は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）、有機ＥＬ（electroluminescence）等により構成され、所定の波長を有する光を発光し、多孔質フィルタ３０を照射する。
【００２０】
また、多孔質フィルタ３０は、多孔質基材および当該多孔質基材の表面に設けられた光触媒層を備えており、支持部材５０に形成された載置部５１に固定される。支持部材５０には、駆動装置４０による多孔質フィルタ３０の回転に連動して、回転軌道を描くように移動する連動部材６０が設けられている。本実施形態では、連動部材６０は多孔質フィルタ３０と支持部材５０により挟み込まれて位置決めされているが、連動部材６０は支持部材５０に固定してもよく、多孔質フィルタ３０の外縁に固定しても良い。また、連動部材６０の支持部材５０に対する取り付けの方法も特に限定されない。
【００２１】
支持部材５０には、多孔質フィルタ３０を載置する載置部５１が設けられ、多孔質フィルタ３０が接する領域の載置部５１の少なくとも一部には穴７０が設けられている。穴７０を設けることにより多孔質フィルタ３０に入った気体が反対側に抜けやすくなり、気体の移動が促進され浄化効率は向上する。図２（ａ）の実施例１では、載置部５１の４隅に台座５２が設けられ、それ以外が穴７０である。また、図２（ｂ）の実施例２では、穴７０が複数のスリット状になっている。穴７０の形状は本実施例に限らず複数の円形状、四角形状等があり、特定の形状に限定しない。  
穴７０の面積は、多孔質フィルタ３０の面積の２０％〜９０％であることが好ましい。穴７０の面積が前記範囲であると、気体の移動を十分促進することができ、浄化効率がより向上する。
【００２２】
多孔質フィルタ３０に直接的又は間接的に、共に回転する連動部材６０を設け、連動部材６０の回転により気体（気流）が乱され、結果的に多孔質フィルタ３０と気体分子の衝突回数が増して多孔質フィルタ３０の触媒機能（ガス分解）が向上する。連動部材６０が多孔質フィルタ３０の回転に連動して、多孔質フィルタ３０の周りに軌道を描くように移動するため、機構を簡素化しつつ、浄化効率を上げることが可能である。
【００２３】
連動部材６０は、本実施形態において支持部材５０の外周上に固定されているが、触媒装置１周辺の気体が撹拌され、多孔質フィルタ３０に照射する光源２０の光路を妨げない領域に設置されていれば良い。よって連動部材６０は、後述する多孔質フィルタ３０のセル（穴）３２が形成され、多孔質フィルタの主たる形状をなす主面より外側に位置するように形成される。本実施形態では、連動部材６０は、多孔質フィルタ３０の外縁から、当該多孔質フィルタ３０の平面視における外側へ突出するように設けられている。
【００２４】
光源２０からの光が、連動部材６０によって多孔質フィルタ３０に影を作ることがないため、浄化効率を最大限に発揮させることが可能となる。
【００２５】
本実施形態において、連動部材６０は多孔質フィルタ３０、ひいては支持部材５０の外縁の近傍に略９０度間隔に載置される羽根形状を成す薄板状部材であるが、傾斜面形状、突起形状、凹凸形状等、触媒装置１周辺の気体が撹拌できれば特に連動部材６０の形状を限定しない。
【００２６】
また、連動部材６０の形状そのもののみならず、連動部材６０の多孔質フィルタ３０に対する取り付けの相対的な位置関係も特に限定はされないが、連動部材６０の回転により発生する気体の乱流の態様、光源２０の位置等の諸要因を考慮して、好適な位置関係を決定することができる。図３は、連動部材６０と多孔質フィルタ３０の相対的な位置関係の例として、連動部材６０の多孔質フィルタ３０に対する取り付けの角度（傾き）の定義を示している。
【００２７】
図３（ａ）は、図１に示したように、連動部材６０が、多孔質フィルタ３０の中心から外側へ向かう拡径方向において、多孔質フィルタ３０の上面を画定する平面３０ａから離れるように傾いた状態で設けられる例を示す。この場合、第１の角度θ１が、平面３０ａと、連動部材６０の第１の中心線Ｌ１の間に規定される。第１の中心線Ｌ１は、薄板状の連動部材６０の拡径方向における厚みの中心を通過する線に相当する。拡径方向は、多孔質フィルタ３０の形状に応じて適宜規定すればよい。例えば多孔質フィルタ３０が円形状である場合、拡径方向は当該円の直径方向に相当する。
【００２８】
図３（ｂ）は、図１、図２の例と同様に、連動部材６０が、多孔質フィルタ３０の外縁に沿った一の外縁方向（図では左から右へ向かう方向）において、多孔質フィルタ３０の平面３０ａから離れるように傾いた状態で設けられる例を示す。この場合、第２の角度θ２が、平面３０ａと連動部材６０の第２の中心線Ｌ２の間に規定される。第２の中心線Ｌ２は、薄板状の連動部材６０の外縁方向に沿った厚みの中心を通過する線に相当する。外縁方向は、多孔質フィルタ３０の形状に応じて適宜規定すればよい。例えば多孔質フィルタ３０が円形状である場合、外縁方向は当該円の円周方向に相当する。
【００２９】
薄板状の連動部材６０の場合、第１の中心線Ｌ１と第２の中心線Ｌ２は、それぞれの方向における厚みの中心を通過する線により規定される。他の形状の連動部材６０についても、各方向における厚みを疑似的に定義し、その中心線を規定することができるため、あらゆる形状に中心線の概念を適用することが可能である。例えば連動部材６０が波型（凹凸）の如き形状を有する場合、波の最高点（凸部分）と最低点（凹部分）の距離を厚さとみなし、これら二つの点の間を通過するような中心線を規定することができる。
【００３０】
第１の角度θ１は、特に好ましい範囲はなく、任意の値に設定することができる。第２の角度θ２は、１０°〜７５°の範囲に設定することが好ましい。特に連動部材６０が波型（凹凸）の如き形状を有する場合、第２の中心線Ｌ２の引き方によって第２の角度θ２の値が変わり得るが、第２の角度θ２が最大値をとるように第２の中心線Ｌ２を引いた場合、すなわち第２の角度θ２の最大値が１０°〜７５°の範囲に設定することが好ましい。角度θ２が前記範囲であると、連動部材６０が回転する際に、より効率よく触媒装置１周辺の気体を攪拌することができ、気体分子と光触媒の衝突回数が増加する。ただし、第１の角度θ１、第２の角度θ２は、触媒装置１の種類、揮発性有機化合物の如き分解対象の種類等、条件に応じて適宜適切な値を設定することができる。連動部材６０が、第１の角度θ１と第２の角度θ２の両方を持つように（θ１≠０かつθ２≠０）設けてもよい。
【００３１】
また、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す様に、多孔質フィルタ３０の上面の平面３０ａ（本例では平面３０ａを外側に延長した延長面）と連動部材６０の最も高い位置の間の距離Ｄを定義することができる。この距離Ｄは１〜５０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。距離Ｄがこの範囲であると、連動部材６０が回転する際に、より効率よく触媒装置１周辺の気体を攪拌することができ、気体分子と光触媒の衝突回数が増加する。
【００３２】
図４は、本発明に係る多孔質フィルタの一例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は光源との関係を示す模式図である。
【００３３】
多孔質フィルタ３０は、縦および横方向に形成されたリブ（壁）３１が互いに垂直に交差し、リブ３１の間には正方形状のセル（穴）３２が形成されている。多孔質フィルタ３０は多孔質基材と、多孔質基材の表面に形成された光触媒を含む光触媒層とを有する。尚、本明細書における「多孔質フィルタ」とは、面方向に垂直方向に貫通する複数の流路（セル３２）を有するフィルタであり、浄化対象物が流れる各流路の面方向における断面形状は特に限定されないが、四角形、六角形などの多角形、円形、楕円形等が挙げられ、特に四角形または六角形が好ましい。多孔質フィルタ３０のセル３２の断面形状が四角形または六角形であると、気体がセル３２を通過しやすくなり、浄化効率が向上する。
また、多孔質フィルタ３０の厚みは５ｍｍ〜１５ｍｍであることが好ましい。多孔質フィルタ３０の厚みが前記範囲であると、気体がセル３２を通過する際、光触媒により十分に分解される。
【００３４】
多孔質基材は、例えばセラミックス（ＳｉＣ、アルミナ等の焼結体）の素材より構成されるが、その種類は特に限定されず、金属、樹脂などにより構成してもよい。光触媒層は、リブ３１の表面において、光触媒が層状に塗布されて形成されている。光触媒と多孔質基材の接合の状態例として、光触媒層を構成する光触媒粒子が、多孔質基材の表面に担持されている。光触媒層の形成方法なども特に限定はされない。
【００３５】
触媒装置１は、浄化対象物の典型例である気体を浄化する。光源２０からの照射光Ｌにより、多孔質フィルタ３０の表面の光触媒層が活性化され、多孔質フィルタ３０は気体浄化用のフィルタとして効果を発揮する。ただし、光源２０の種類や、照射光の波長などは特に限定はされない。また、光源２０と、多孔質フィルタ３０の相対的な位置関係（光源２０と多孔質フィルタ３０の距離、光源２０に対する多孔質フィルタ３０の角度等）も特に限定はされない。
【００３６】
触媒装置１は、工場、オフィス、家庭、自動車等において、光触媒によって浄化される浄化対象物である排気ガスなどの気体が通過する所定の箇所に設けられる。特に多孔質フィルタ３０は厚みＴを有しており、厚みの方向は気体の流路であるセル３２が延びる方向である。気体はこの厚み方向に沿って流れ、セル３２の内部を通過する過程で浄化される。一方、光源２０からの照射光は、厚み方向に沿って反射しながら進む。すなわち、図４（ｂ）に示すように、光源２０に対向する多孔質フィルタ３０の表面においては、厚みＴ＝Ｔ０＝０である。厚みＴ０の位置においては、理論上光源２０からの照射光Ｌの全てが多孔質フィルタ３０に照射された後、光の一部が反射されるとともに、一部が吸収され、さらに他の一部が、厚みＴの方向に進み、さらに反射、散乱されるとともに、多孔質フィルタ３０に吸収される。吸収される照射光Ｌが多ければ多いほど、光触媒層が活性化され、気体の浄化性能が向上する。
【００３７】
光触媒層における光触媒の種類は特に限定はされない。また、必要に応じて光触媒の光触媒特性を向上させる助触媒を追加することもできる。特表２０１５−５１３３０６号公報は、光触媒および助触媒の例を開示しており、ここに参照として取り込まれる。
【００３８】
光触媒は、光、例えば紫外線、可視光等への曝露の結果として化学反応を活性化するまたは化学反応速度を変化させることができる任意の材料を含む。一部の実施形態において、光触媒材料は、紫外線または可視光を吸収する無機固体、例えば固体無機半導体、であることがある。一部の材料についての光触媒反応は、前記電磁線吸収によって光触媒の大部分において発生する電子・正孔対から該光触媒の表面で形成される（還元および酸化を行うことができる）反応性化学種に起因することがある。一部の実施形態において、前記光触媒は、標準水素電極と比較して、約１ｅＶから約０ｅＶ、約０ｅＶから約−１ｅＶ、または約−１ｅＶから約−２ｅＶのエネルギーでの伝導を有する。一部の光触媒は、標準水素電極と比較して、約３ｅＶから約３．５ｅＶ、約２．５ｅＶから約３ｅＶ、または約２ｅＶから約３．５ｅＶ、または約３．５ｅＶから約５．０ｅＶのエネルギーでの価電子帯を有することがある。
【００３９】
一部の光触媒には、酸化物半導体、例えばＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＳｎＯ２など、およびそれらの修飾体が挙げられる。考えられる修飾としては、ドーピングおよび／または担持が挙げられる。他の材料、例えば、複合酸化物（ＳｒＴｉＯ３、ＢｉＶＯ４）および一部の硫化物（ＣｄＳ、ＺｎＳ）、窒化物（ＧａＮ）および一部のオキシ窒化物（例えば、ＺｎＯ：ＧａＮ）も光触媒特性を示し得る。当業者は、固相反応、燃焼、溶媒熱合成、火炎熱分解、プラズマ合成、化学蒸着、物理蒸着、ボールミリングおよび高エネルギー粉砕をはじめとする様々な方法によって、光触媒を合成することができる。
【００４０】
一部の実施形態において、前記光触媒は、酸化物半導体であり得る。一部の実施形態において、前記光触媒は、チタン（Ｔｉ）化合物、例えば、酸化、オキシ炭化、オキシ窒化、オキシハロゲン化またはハロゲン化チタンであり得、該チタン化合物には、＋１、＋２、＋３、＋４、＋５もしくは＋６酸化状態もしくは形式電荷、または約＋１から約＋６、約＋２から約＋４、約＋１から約＋２、もしくは約＋４から約＋６の平均酸化状態もしくは形式電荷を有するチタン化合物または酸化チタンが含まれる。
【００４１】
一部の実施形態において、前記光触媒は、タングステン（Ｗ）化合物、例えば、酸化、オキシ炭化、オキシ窒化、オキシハロゲン化またはハロゲン化タングステンであり得、該タングステン化合物には、＋１、＋２、＋３、＋４、＋５、＋６、＋７もしくは＋８酸化
状態もしくは形式電荷、または約＋１から約＋８、約＋４から約＋８、約＋６から約＋８、もしくは約＋１から約＋４の平均酸化状態もしくは形式電荷を有するタングステン化合物または酸化タングステンが含まれる。
【００４２】
一部の実施形態において、前記それぞれのＴｉまたはＷ化合物は、それぞれの酸化物、オキシ炭化物、オキシ窒化物、オキシハロゲン化物、ハロゲン化物、塩、ドープまたは担持化合物であり得る。一部の実施形態において、前記それぞれのＴｉまたはＷ化合物は、ＴｉＯ２、ＷＯ３、Ｔｉ（Ｏ，Ｃ，Ｎ）２：Ｓｎ、例えば、Ｔｉ：Ｓｎのモル比が約９０：１０から約８０：２０、約８５：１５から約９０：１０、または約８７：１３であるＴｉ（Ｏ，Ｃ，Ｎ）２：Ｓｎであり得る。一部の実施形態において、前記それぞれのＴｉまたはＷ化合物は、ナノ粉末、ナノ粒子、およびまたはそれらを含む層であり得る。一部の実施形態において、前記光触媒には、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、Ｉｎ２Ｏ３、ＣｕｘＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＳ、Ｂｉ２Ｏ３、またはＢｉＶＯ４を挙げることができる。一部の実施形態において、前記光触媒は、ＴｉＯ２を含む。一部の実施形態において、前記光触媒は、アナターゼＴｉＯ２を含む。一部の実施形態において、前記光触媒は、ＴｉＯｘを含まない。一部の実施形態において、前記光触媒は、ＴｉＯ２を含まない。
【００４３】
助触媒は、光触媒の光触媒特性を向上させる材料を含む。本書類を通して助触媒を一般にＴ−バインダーとも呼ぶことがある。一部の実施形態において、助触媒は、触媒性能を向上させることができる。例えば、助触媒は、触媒反応の速度を少なくとも約１．２倍、少なくとも約１．５倍、少なくとも約１．８倍、少なくとも約２倍、少なくとも約３倍、または少なくとも約５倍、増加させることができる。触媒反応速度の１つの定量方法としては、アセトアルデヒドなどの有機化合物の分解速度の判定を挙げることができる。例えば、アセトアルデヒドの濃度が、光触媒により１時間後にその元の値の８０％に減少された、すなわち２０％減少された場合、約２のその触媒反応速度の増加が、結果として、アセトアルデヒドの量を１時間後にその元の値の６０％に減少させる、すなわち４０％減少させる。触媒反応の速度を、所与の時点、例えば、光触媒反応を開始させた後約０．５時間、１時間、１．５時間、２時間、２．５時間、３時間または５時間の時点で、組成に起因するアセトアルデヒドなどの化合物の減少として測定することができる。
【００４４】
助触媒である一部の金属酸化物は、Ｏ２を還元することが可能であると考えられる。例えば、ＣｅＯ２は、電子移動によってＯ２ガスを還元することができると考えられる。そうする場合、Ｃｅ３＋は、電子をＯ２に移動し、結果としてＣｅ４＋に転化されると考えられる。光触媒組成物中の光触媒は、電子をＣｅＯ２に移動させ、かくしてＣｅ４＋をＣｅ３＋に転化させることができ、その後、そのＣｅ３＋はＯ２を還元することができる。Ｃｅ３＋は、ＣｅＯ２およびＯ２と、スーパーオキシドラジカルイオン（Ｏ２・−）とに関わる平衡プロセスの結果として存在することもある。かかる平衡プロセスにおけるＯ２およびスーパーオキシドラジカルイオンは、固体ＣｅＯ２表面に吸着されることもあり、または大気中に存在することもある。意図的に添加されることもあり、不純物として存在することもある、異なる酸化状態のセリウム化学種との酸化・還元反応の結果として、Ｃｅ３＋が存在することもある。
【００４５】
本発明者らは、酸化タングステンと併用でのＣｅＯ２は、これらの材料の相対バンド位置のため、有用であるだろうと考える。さらに、ＣｅＯ２の屈折率が酸化タングステンと実質的に同じ、約９０％から約１１０％、であることは、注目に値する。別の実施形態では、約９５％から約１０５％である。一部の実施形態では、前記光触媒組成物の高い透明度により、約５０％、６０％、６５％および／または７０％より高い透明度の組成物／層／要素を得ることができる。屈折率整合による低い散乱損失は、透明組成物に直接寄与する。
【００４６】
触媒装置１の浄化性能を向上させる方法について、考慮すべき点がある。即ち、分子量と気体分子の運動速度との関係である。理想気体においては、分子量が増加すると分子運動速度も低下することが理論的に証明されており、また、光触媒を用いて際の実験では分子量が増加すると除去率が下がることも実験的に得られている。そこで発明者は、分子量の増加による除去率の低下は気体分子の光触媒への衝突回数の減少が影響していると考え、気体をかき乱せば多孔質フィルタ３０に分子の接触頻度が増えると判断し、多孔質フィルタ３０を回転させることに着眼した。
【００４７】
（実施例）
光触媒として酸化タングステンを使用し、助触媒である酸化セリウムとともに水懸濁液とし塗布することで多孔質フィルタ３０の表面に光触媒層を形成した。具体的には、酸化タングステン１５．３ｇと酸化セリウム１１．４ｇを水４０ｇに加えて振とうすることで水懸濁液とした。この水懸濁液の中に多孔質フィルタをディッピングし４００℃１時間で乾燥させることで光触媒フィルタを得た。フィルタに担持された酸化タングステンと酸化セリウムの総量は０．７ｇであった。
【００４８】
図５は、セラミックス製の多孔質フィルタ３０（形状：１ｍｍ角のセルが９００個形成された５０ｍｍ角、厚み８ｍｍ）の回転数の相違による除去率を時間経過と共に表した棒グラフである。本実施例では、穴７０の面積は多孔質フィルタ３０の面積の３０％であった。棒グラフにおいて、直線が静止状態、破線が回転数２６００ｒｐｍ、斜線が回転数３７５０ｒｐｍである。このグラフから、回転数が増加すると除去率も増加することが理解できる。即ち、多孔質フィルタ３０を回転させ、浄化対象の媒体（気体）との相対速度を上げ、衝突回数を増やせば浄化性能が向上することを見出した。
【００４９】
更に発明者は、これをより発展させ、気体を撹拌すればより接触頻度が増えると考え、多孔質フィルタ３０を回転させると共に、多孔質フィルタ３０と共に動く連動部材６０を設けた。実験では、連動部材６０を羽根形状にして、多孔質フィルタ３０の外周に取り付けた。図３（ａ）に示す第１の角度θ１は１０°であり、図３（ｂ）に示す第２の角度θ２は３０°であった。図６及び図７は、連動部材６０を装着していない場合と装着した場合との比較表であり、図６はＡＣＤ濃度の変化、図７は除去率を示している。これらの表からも理解されると通り、多孔質フィルタ３０を回転させ、連動部材６０で積極的に気体を撹拌することにより、触媒と気体分子との衝突回数が増え、ＡＣＤ濃度より下がり易くなり、除去率もさらに増加することが導き出せる。
【００５０】
多孔質フィルタ３０を駆動装置４０で回転させると共に多孔質フィルタ３０の回転に連動して、回転軌道を描くように移動する連動部材６０を設けることにより、光触媒と気体分子の衝突回数を積極的に増加させ、ガス分解効率を高めて浄化効率を向上させることができる触媒装置１を提供できる。
【００５１】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る触媒装置は、浄化効率の向上を要求する分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  触媒装置
２０  光源
３０  多孔質フィルタ
４０  駆動装置
５０  支持部材
６０  連動部材
７０  穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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