(57)【要約】【課題】  薄型構造でありながら低圧損かつ高分解効率の光触媒ユニットを提供することを目的とする。【解決手段】  通気性を有する光触媒シート３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと該光触媒を励起させる光源２とからなる光触媒エレメント４をケーシング５内に収容した光触媒ユニット１において、該ケーシング５を薄型とし、該光触媒シート３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを三層以上四層以下として、それぞれを離間して設けた多層構造としたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気性を有する光触媒シートと該光触媒を励起させる光源とからなる光触媒エレメントをケーシング内に収容した光触媒ユニットにおいて、該ケーシングを薄型とし、該光触媒シートを三層以上四層以下として、それぞれを離間して設けた多層構造としたことを特徴とする光触媒ユニット。
【請求項２】
該光触媒シートのうち内層のシートが最外層のシートに対し傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１記載の光触媒ユニット。
【請求項３】
該光源を該光触媒シートの外周近傍に配置することを特徴とする請求項１または２記載の光触媒ユニット。
【請求項４】
内層の光触媒クロスの周囲を通気止め構造とし、光触媒シートの全ての層に処理流体を通過させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光触媒ユニット。
【請求項５】
該光触媒エレメントを多段多列かつ／あるいは多層に配置したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光触媒ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中のガス状汚染物質や浮遊菌等の分解、除去に用いる光触媒ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来光触媒ユニットにおいて、光触媒を担持した基材と光源の位置関係は、基材あるいは基材で構成されたユニットの内部に光源を配置した内部照射方式と、基材あるいは基材で構成されたユニットの外部に光源を配置した外部照射方式とが一般的である。
内部照射方式としては、例えば特許文献１に開示されるとおり、離間して設けられた光触媒を担持した二つの基材の中央に四本の光源を配置したものがある。
外部照射方式としては、例えば特許文献２に開示されるとおり、光触媒を担持したひだ折り状等の異形断面の筒状体の外部に四本の光源を配置したものがある。
【０００３】
近年は製造装置の内部に光触媒ユニットが組み込まれる関係で、よりコンパクトな薄型構造のものが望まれている。これを実現するために、例えば特許文献２に開示されるとおり、ファンと同じ厚みのスペースに、ハニカム状の光触媒担持した一層の基材と多数本の光源を上下に配置したものがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に開示のものは、二つの基材の中央に光源を配置するため、光源の高さ分だけ光触媒ユニットが大きくなり、薄型化できない問題がある。更に、基材は光源の上下二箇所にしか配置できないため、層数が制限され分解効率が制限される問題もある。
また、特許文献２に記載のものは、光源が光触媒反応容器の外部にあるため、光源分だけ装置が大きくなり、薄型化できない問題がある。
また、特許文献３に記載のものは、ファンの高さに収まるように光源とハニカム基材を縦位置に配置したため、コンパクトな薄型構造が実現できるが、ハニカム構造であるため多層にすることは困難であり、所定の分解効率が得られない問題もある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４６２２８号公報
【特許文献２】実登第２６０７６１５号公報
【特許文献３】特開平１１−１６５０３７号公報
【０００６】
そこで、本発明は、薄型構造でありながら低圧損かつ高分解効率の光触媒ユニット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】
【０００７】
本発明の光触媒ユニットは、前記目的を達成するべく、請求項１記載の通り、通気性を有する光触媒シートと該光触媒を励起させる光源とからなる光触媒エレメントをケーシング内に収容した光触媒ユニットにおいて、該ケーシングを薄型とし、該光触媒シートを三層以上四層以下として、それぞれを離間して設けた多層構造としたことを特徴とする。
また、請求項２記載の光触媒ユニットは、請求項１記載の光触媒ユニットにおいて、該光触媒シートのうち内層のシートが最外層のシートに対し傾斜して配置されていることを特徴とする。
また、請求項３記載の光触媒ユニットは、請求項１または２記載の光触媒ユニットにおいて、該光源を該光触媒シートの外周近傍に配置することを特徴とするの光触媒ユニット。
また、請求項４記載の光触媒ユニットは、請求項１乃至３の何れかに記載の光触媒ユニットにおいて、内層の光触媒クロスの周囲を通気止め構造とし、該光触媒シートの全ての層に処理流体を通過させるようにしたことを特徴とする。
また、請求項５記載の光触媒ユニットは、請求項１乃至４の何れかに記載の光触媒ユニットにおいて、該光触媒エレメントを多段多列かつ／あるいは多層に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のエアフィルタは、請求項１記載の通り、光触媒クロスが三層以上四層以下の多層構造であるため、ガスとの接触有効面積を大きくできる。また、請求項２記載の通り、光触媒シートのうち内層のシートを最外層のシートに対し傾斜して配置し、また、請求項３記載の通り、光源を該光触媒シートの外周近傍に配置するようにした場合、光触媒クロスの表裏全域にわたり効率よく光照射できるため、ガスとの接触有効面積を大きくとることができることとの相乗効果として、光触媒ユニットは優れたガス分解効率が得られる。
また、前記光触媒クロスが三層以上四層以下でそれぞれを離間して設けられ、光源を該光触媒シートの外周近傍に配置したために光源が光触媒クロスの投影面にないため、必要以上に圧力損失が上昇することを防ぐことができる、このため、光触媒ユニットは高風量で使用できる。
また、請求項４記載の通り、内層の光触媒クロスの周囲を通気止め構造とし、該光触媒シートの全ての層に処理流体を通過させるようにした場合、分解されないガスが下流側へ抜けることがなく、更に優れたガス分解効率が得られる。
また、請求項５記載の通り、該光触媒エレメントを多段多列かつ／あるいは多層に配置した場合、ガス分解処理量が飛躍的に大きくできる。
更に、光触媒ユニットの上流側は光源設置スペースがデッドスペースとなったが、光触媒ユニットの下流側は光源設置スペースにも光触媒クロスを配置できるため、接触有効面積を増やしてガス分解効率の向上およびガス分解処理量の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明光触媒ユニットの好適な実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の光触媒ユニットの一実施の形態の平面図、図２は図１のＡ―Ａ線断面図、図３は本発明光触媒ユニットの他の実施の形態の平面図、図４は図３のＢ―Ｂ線断面図である。
図１に示すように、本発明の光触媒ユニットの一実施の形態である光触媒ユニット１は、紫外線ランプ（主波長２５４ｎｍ）からなる２本の光源２，２と、厚さ０．７ｍｍ、目付け５００ｇ／ｍ２、朱子織のガラス繊維織布に酸化チタンを非加水分解ゾルゲル法で１５ｇ／ｍ２担持した光触媒クロス３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄからなる光触媒エレメント４を縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×高さ３０ｍｍの寸法からなる鋼板製のケーシング５に収納されている。
具体的には、前記ケーシング５は蓋部５Ａと受部５Ｂからなり、前記蓋部５Ａでは前記光触媒クロス３ｄを蓋部上面５ａで開口９を塞ぐように、リベットで留めて、前記蓋部上面５ａと平行となるよう取り付ける。前記受部５Ｂでは前記光触媒クロス３ａを受部底面５ｃの開口１０を塞ぐように、リベットで留めて、前記受部底面５ｃと平行となるよう取り付ける。また、前記受部５Ｂでは光触媒クロス３ｂ，３ｃを、光触媒クロス支持材取付フレーム６に取り付けた光触媒クロス支持材７，８にリベットで留めて、前記光触媒クロス３ａ，３ｄに対して傾斜して配置されるように取り付ける。尚、前記光源２，２は、前記受部５Ｂの光源支持部材５ｅ，５ｅに取付け固定する。
最後に、前記受部５Ｂに前記蓋部５Ａを被せて、蓋部側面５ｂと受部立上部５ｄとを小ネジで留めて光触媒ユニット１とする。
尚、図中９ａは開口９の中央部を横断するように設けられた補強ステーを示す。
前記光触媒クロス支持材取付フレーム６は、内層の光触媒クロス３ｂの端縁の外方に沿ってその前周を囲むフレームからなり、光触媒支持材７とで、内層の光触媒クロス３ｂの周囲を通気止め構造とし、ガスが光触媒シートのない低抵抗のところを通過するのを防止するようにした。
また、前記光触媒クロス支持材７，８は、光触媒クロス３ｂ，３ｃの端縁に沿ってその全周を囲む枠状部材からなり、内層の光触媒クロス３ｃの周囲を通気止め構造とし、ガスが光触媒シートのない低抵抗のところを通過するのを防止するようにした。
【００１０】
次に、本発明の光触媒ユニット１の動作について説明する。
図示しないがファンによりガスを含んだ空気を前記光触媒ユニット１の受部５Ｂの開口１０へ供給し、まず光触媒クロス３ａ、次に光触媒クロス３ｂ、次に光触媒クロス３ｃ、次に光触媒クロス３ｄの順に通過することで、ガスが分解されて清浄化された空気が、蓋部５Ａの開口９から排出される。
この際に、前記光触媒クロス３ａを通って前記光触媒ユニット１内部に進入した空気は、光触媒クロス支持材取付フレーム６と、光触媒クロス支持材７に当たり通気が遮断されるため、確実に次の前記光触媒クロス３ｂへ進み、次に光触媒クロス支持材７，８に当たり通気が遮断されるため、確実に次の前記光触媒クロス３ｃへ進み、全ての層を通過することができ、光触媒クロス３ｂ，３ｃを通らず通過することを防止できる。
【００１１】
次に、図３に示すように、本発明の光触媒ユニットの他実施例である光触媒ユニット１１は、前記図１の光触媒エレメント４とほぼ同じ大きさの光触媒エレメント１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを縦横４組連結したもので、これら光触媒エレメント１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを縦６００ｍｍ×横６００ｍｍ×高さ３０ｍｍの寸法の鋼板製のケーシング１５に収納するようにしたものである。
具体的には、前記光触媒ユニット１１の一部である前記光触媒エレメント１４Ａにおいて説明すると、前記ケーシング１５は蓋部１５Ａと受部１５Ｂからなり、前記蓋部１５Ａでは前記光触媒クロス１３ｄを蓋部上面１５ａで開口１９を塞ぐように、リベットで留めて、蓋部上面１５ａと平行となるよう取り付ける。前記受部１５Ｂでは前記光触媒クロス１３ａを受部底面１５ｃの開口２０を塞ぐように、リベットで留めて、前記受部底面１５ｃと平行となるよう取り付ける。また、前記受部１５Ｂでは光触媒クロス１３ｂ，１３ｃを、光触媒クロス支持材取付フレーム１６に取り付けた光触媒クロス支持材１７，１８にリベットで留めて、前記光触媒クロス１３ａ，１３ｄに対して傾斜となるよう取り付ける。尚、前記光源１２，１２は、前記受部１５Ｂの光源支持部材１５ｅ，１５ｅに取付け固定する。最後に、前記受部１５Ｂに前記蓋部１５Ａを被せて、蓋部側面１５ｂと受部立上部１５ｄとを小ネジで留めて光触媒ユニット１１とする。
尚、前記光触媒ユニット１１の残りである前記光触媒エレメント１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄにおいても、前記光触媒エレメント１４Ａと全く同一構造である。
前記図１の光触媒ユニット１と異なるところは、光触媒エレメント１４Ａは上下に光源１２，１２があるものの、光触媒エレメント１４Ｂは下に光源１２だけで、前記、光触媒エレメント１４Ａの下方の光源１２を兼用とする。同様に、光触媒エレメント１４Ｄは上下に光源１２，１２があるものの、光触媒エレメント１４Ｃは下に光源１２だけで、前記、光触媒エレメント１４Ｄの下方の光源１２を兼用とする。
尚、図中１９ａは開口１９の中央部を横断するように設けられた補強ステーを示す。
前記光触媒クロス支持材取付フレーム１６は、光触媒クロス１３ａの端縁の外方に沿ってその前周を囲むフレームからなり、光触媒支持材１７とで、内層の光触媒クロス１３ｂの周囲を通気止め構造とし、ガスが光触媒シートのない低抵抗のところを通過するのを防止するようにした。
また、前記光触媒クロス支持材１７，１８は、光触媒クロス１３ｂ，１３ｃの端縁に沿ってその全周を囲む枠状部材からなり、内層の光触媒クロス１３ｃの周囲を通気止め構造とし、ガスが光触媒シートのない低抵抗のところを通過するのを防止するようにした。
【００１２】
次に、本発明の光触媒ユニット１１の動作について説明する。
図示しないがファンによりガスを含んだ空気を前記光触媒ユニット１１の受部１５Ｂの開口２０へ供給し、まず光触媒クロス１３ａ、次に光触媒クロス１３ｂ、次に光触媒クロス１３ｃ、次に光触媒クロス１３ｄの順に通過することで、ガスが分解されて清浄化された空気が、蓋部１５Ａの開口１９から図示しないが製造装置へ供給される。
この際に、前記光触媒クロス１３ａを通って前記光触媒ユニット１１内部に進入した空気は、、光触媒クロス支持材取付フレーム１６と、光触媒クロス支持材１７に当たり通気が遮断されるため、確実に次の前記光触媒クロス１３ｂへ進み、次に光触媒クロス支持材１７，１８に当たり通気が遮断されるため、確実に次の前記光触媒クロス１３ｃへ進み、光触媒クロス１３ｂ，１３ｃを通らず通過することを防止できる。
また、前記光触媒エレメント１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの光触媒クロス１３ｄの下流側で、前記光触媒クロス支持材１８により遮られることなく前後左右に空気が流通するようにする。
【００１３】
前記実施の形態では、光触媒の基材はガラス繊維織布製としたが、これに限定されることなく、ガラス繊維以外のセラミック繊維などの無機繊維などを用いてもよい。
前記実施の形態では、光触媒は酸化チタンとしたが、これに限定されることなく、酸化亜鉛など、光触媒効果を発揮するものであれば前記に限らない。
前記実施の形態では、光触媒の担持方法は、非加水分解ゾルゲル法としたが、これに限定されることなく、他の担持方法を用いてもよい。
前記実施の形態では、光源は、紫外線ランプ（主波長２５４ｎｍ）としたが、これに限定されることなく、該光触媒が励起される波長であればよく、種類も冷陰極管やＬＥＤ光源などを用いてもよい。
また、前記実施の態様では、光源１２は光触媒クロスの外周側に配置したが、外周近傍であれば、内周側に配置しても構わない。
前記実施の形態では、光触媒ユニット１１は光触媒クロス４枚により同一水平面を分割したが、これに限定されることなく、１枚の大型光触媒クロスなどを用いてもよい。
また、光源１２を６本用いたが、左右方向を連続させた３本を用いてもよい。
また、前記実施の態様では、光触媒エレメントを、２段２列の、多段多列に配置するようにしたが、光触媒エレメントを多層に配置するようにしてもよい。この場合、各層ごとにケーシングを備えるようにしても、すべての光触媒エレメント全体を一つのケーシングに収容するようにしてもよい。
また、処理流体の流れ方向は、図２及び図４と逆向きであってもよい。
【実施例】
【００１４】
以下に本発明の実施例の効果を説明するため、実施例及び比較例は、前記実施の形態により、光触媒クロスの層数及び配置方法を変えて、表１の通り光触媒ユニットを作成する。
【００１５】
実施例及び比較例の特性を以下の方法で測定した。
［コンパクト性］  所定の光触媒クロスと光源を収容したとき、可能なユニット高さをもってコンパクト性を規定した。
［ＴＯＣ除去効率］  光触媒ユニットの上流側にファンを設け、風速０．５ｍ／ｓで大気を通気させた。このときの該光触媒ユニットの上流側および下流側の空気をサンプリングし、ＧＣ−ＭＳ分析によりＴＯＣ濃度を測定しＴＯＣ除去効率を算出した。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
コンパクト性は光触媒ユニット高さ寸法が３０ｍｍ以下であれば○、３０ｍｍ超であれば×と評価した。
ＴＯＣ除去効率は効率が２０％以上であれば○、１５％未満であれば×と評価した。
両項目がいずれも○のときに○と評価し、各評価項目においてひとつでも×の評価があれば×と評価した。
【００１８】
表１の通り、実施例１および２はＴＯＣ除去効率、コンパクト性いずれも○で顕著な効果がある。ところが、比較例１は光触媒シートが２層であるためＴＯＣ除去効率が小さいといった問題がある。また、比較例２は３層であるが、３層ともそれぞれが平行に配置されており傾斜させていないため、また、２本の紫外線ランプを内層の光触媒シートの上下流方向に対向配置させたため、紫外線ランプの配置の点で大きなスペースを要しコンパクト性で問題がある。また、比較例３はコンパクト性を達成するためにランプの配置を実施例とほぼ同等としたが、内層の光触媒シートを傾斜させないため収容できるシート面積が小さくなり、さらにシートの側面を空気がリークするためＴＯＣ除去効率の点で問題がある。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、効率のよい薄型の光触媒ユニットを提供できるため、空気中の悪臭成分や有害ガス等のガス汚染物質、浮遊菌やカビ胞子などを除去したい医療施設、工場、事務所などの空調系へ広く適用できる。またこれらの汚染物質を除去したい生産ラインや機械装置への搭載にも適用できる点で、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の光触媒ユニットの一実施例の平面図
【図２】図２は図１のＡ―Ａ線断面図
【図３】図３は本発明の光触媒ユニットの他実施例の平面図
【図４】図４は図３のＢ―Ｂ線断面図
【符号の説明】
【００２１】
１  光触媒ユニット
２  光源
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  光触媒クロス
４  光触媒エレメント
５  ケーシング
５Ａ  蓋部
５ａ  蓋部上面
５ｂ  蓋部側面
５Ｂ  受部
５ｃ  受部底面
５ｄ  立上部
５ｅ  光源支持部材
６  光触媒クロス支持材取付フレーム
７  光触媒クロス支持材
８  光触媒クロス支持材
９  開口
９ａ補強ステー
１０  開口
１１  光触媒ユニット
１２  光源
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ  光触媒クロス
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ  光触媒エレメント
１５  ケーシング
１５Ａ蓋部
１５ａ蓋部上面
１５ｂ蓋部側面
１５Ｂ受部
１５ｃ受部底面
１５ｄ受部立上部
１５ｅ光源支持部材
１６  光触媒クロス支持材取付フレーム
１７  光触媒クロス支持材
１８  光触媒クロス支持材
１９  開口
１９ａ補強ステー
２０  開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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