(57)【要約】【課題】光触媒性部材からなる脱臭フィルターの脱臭能力が受ける空気中の湿度影響を低減すること。【解決手段】送風手段ならびに紫外線照射手段および光触媒性部材からなる脱臭フィルターを有する脱臭デバイスにおいて、少なくとも室温における湿潤雰囲気下で被分解物を含む空気を光触媒性部材からなる脱臭フィルターへ送風開始する過程の前に、湿度によりおよぼされる脱臭速度への影響を低減するために、少なくとも０．２７〜５．４J/ｃｍ２紫外線を照射する過程を有する。【選択図】図２
2008272174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒性部材、紫外線を照射する光源、送風手段を有する空質浄化装置の運転方法であって、
湿潤雰囲気下で、０．２７〜５．４J/ｃｍ２の紫外線を前記光触媒性部材に照射する第一工程と、
それに引き続く、紫外線を照射しながら被分解物を光触媒性部材へ送風する第二工程と、
と含む、空質浄化装置の運転方法。
【請求項２】
前記第一工程の紫外線照射エネルギーが０．８〜２．０J/ｃｍ２であることを特徴とする請求項1に記載の空質浄化装置の運転方法。
【請求項３】
前記第一工程の紫外線照射時間が１．５〜３０分であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空質浄化装置の運転方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の光触媒性部材が、フッ素を含有する酸化チタンであることを特徴とする空質浄化装置の運転方法。
【請求項５】
相対湿度検出部と被分解物濃度検出部とを備えた空質浄化装置であって、前記相対湿度２０〜８０％を検出し、かつ被分解物濃度検出部で規定値以上を検出した時に、請求項１〜４に記載の運転を行う空質浄化装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に悪臭成分の分解除去や殺菌、防汚など光触媒活性を有する酸化チタンを用いた空質浄化装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、酸化チタン光触媒は、殺菌や防汚等の目的で、様々な場面で実用化されており、その用途は、屋外用途に限らず、屋内の殺菌や脱臭等にも応用されつつある。
【０００３】
特に、脱臭、空質浄化技術では、四大臭気成分のアセトアルデヒド、酢酸、アンモニア、硫黄化合物ガス（硫化水素、メチルメルカプタン）を速やかに脱臭、分解する技術が望まれている。大きくは活性炭やゼオライトなどの吸着剤を用い、臭気を濃縮貯蔵する方法と、熱分解法、熱触媒分解法、オゾン分解法、プラズマ放電分解法、光触媒分解法など、臭気を直接分解する方法に分けられる。
【０００４】
吸着剤を用いる方法では、煙草の主流煙、副流煙に多く含まれるアセトアルデヒドの吸着力が乏しく、一旦吸着されても再び臭気を放出する問題があった。また直接分解法の熱分解法、触媒分解法では発熱や消費電力の問題、オゾン分解法、プラズマ放電分解法ではオゾン発生による安全性の問題があったが、光触媒分解法では、紫外線を照射して再生利用することを繰り返すことにより、脱臭フィルターの長寿命化が可能であった。
【０００５】
従来より、光触媒分解においてその活性効率を上げる取組みはなされている（例えば、参考文献１参照）。
【０００６】
しかし、光触媒部材を用いた脱臭フィルターの被分解物除去性能は使用雰囲気中の湿度の影響を強く受けることが知られていた。
【０００７】
従来の湿度対策としての手法は、除湿剤・乾燥剤等を用いて被分解物を含有する空気から水分を除去する方法（例えば、特許文献２参照）、空気中の水分を凝結除去する方法（例えば、特許文献３参照）、被分解物を含有する空気を加熱処理することにより相対湿度を下げる方法（例えば、特許文献４参照）があった。
【特許文献１】特開平１０−２１２２０４号公報
【特許文献２】特開２０００−７０６７１号公報
【特許文献３】特開２００２−２９２２３５号公報
【特許文献４】特開２００５−８０７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１においてファン運転開始１０〜６０秒前に紫外線照射を開始する方法が開示されているが、光触媒性部材が受ける湿度の影響をなんら解決するものではない。
【０００９】
また、特許文献２に記載された除湿剤・乾燥剤を用いる方法では、空気中の水分を吸着することにより容易に吸着飽和に達し、その除湿能力は著しく低下する。仮にその除湿能力を再生させる手法を併用したとしても、そのためにはヒーター等余分の装置が必要となり、コストが大きな問題となる。
【００１０】
特許文献３記載の水分を凝結除去する方法も、特別にリービヒ冷却器等の冷却部を設ける必要があり、高コストである上、デバイスの構成も煩雑なものとなる。
【００１１】
特許文献４記載の空気を加熱する方法も、ヒーターを装備する必要があり、コストが問題となる上、空気を加熱処理するため、常にデバイスから温風が吐出されることとなり、気温も湿度も高い日本の夏場に屋内使用することは難しい。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、湿度の影響を低減することを目的とした光触媒性部材を用いた空質浄化装置の運転方法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】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の運転方法は、少なくとも湿潤雰囲気下で被分解物を含む空気を光触媒性部材へ送風開始する前に、湿度の影響を低減するために少なくとも１．５〜３０分間紫外線を照射する過程を有し、光触媒性部材からなるフィルターで脱臭を行う。
【００１４】
本運転方法によって、光触媒性部性部材が受ける湿度の影響を特別の装置を設けることなく安価に効率よく低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の運転方法によれば、湿潤雰囲気下で従来の脱臭方法と比較して、最大２倍以上の脱臭速度で被分解物を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
本発明において、光触媒とは、紫外線等の光を照射することによって、触媒活性を示す物質をいい、具体的には、光を照射することによって、種々の有機物質や無機物質の分解除去や殺菌等を行うことができ、例えば、アセトアルデヒドやメルカプタン類等の悪臭成分の分解除去、菌類や藻類の殺菌除去、窒素酸化物の酸化分解除去およびガラスの超親水性化による防汚機能の付与等に好適に用いることができる。
【００１８】
本発明では、例えばアセトアルデヒドを分解脱臭して減少するアセトアルデヒドの脱臭速度定数をもって、光触媒活性の優劣を述べる。脱臭速度定数とは、光触媒性部材へファンを用いて送風開始した後の時間に対するアセトアルデヒド濃度を対数表示した時の傾きで表される。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態における脱臭速度評価装置の簡易図である。
【００２０】
開口部の断面が１０ｃｍ×１０ｃｍの筒状筐体１中に約０.１ｇの酸化チタン（アナタース型酸化チタンとフッ素の少なくとも一部が化学結合している酸化チタンで、フッ素の含有量が、３．５重量％である酸化チタン）を塗布したアルミニウム製パンチングメタル（空孔率３７％、大きさ８ｃｍ×１８ｃｍ）を試験試料２として水平に設置した。酸化チタンを塗布する基材としては、酸化チタンにより酸分解されない無機物、または酸化チタンの塗布は蒸留水中に酸化チタンを分散させた塗布液をパンチングメタル上に製膜、乾燥することにより作製した。筒状筐体１の片側にはプロペラファン４を設置し、試験試料２側が吸気側、ファン４側が排気側となるような送風を可能とした。風速は試験試料２表面で１ｍ／ｓとなるようにした。
【００２１】
筒状筐体１の上面は紫外線透過ガラス５で作製し、筐体１中に設置した試験試料２への紫外線の照射を可能とした。
【００２２】
このようにして作製した脱臭ユニットを１００Lの容積を持つアクリル製の密閉容器６中に設置した。密閉容器６中には試験試料に紫外線を照射するための、ブラックライト３（National製６W×５本）を取り付けた。
【００２３】
アクリル製の密閉容器６には湯浴中に浸したバブラーを連結し、湿潤な空気を導入することで、密閉容器６中の湿度制御を行った。
【００２４】
密閉容器６中の湿度を０、２０、４０、６０、７０、８０％に制御した。密閉容器６中の湿度が平衡状態に達するよう、４０分間目的の湿度で維持するとともに、ファン４による送風を開始する前の紫外線照射時間を０分、５又は１０分、４０分と変化させることにより、送風開始前の紫外線照射エネルギーを制御し、脱臭速度定数ｋの紫外線照射エネルギー（J／ｃｍ２）依存性を測定した。
【００２５】
紫外線照射エネルギーは、照射エネルギー／J ｃｍ２＝照射強度／W ｃｍ２×照射時間／秒で計算した。紫外線照射強度は、送風開始前後とも２ｍW／ｃｍ２とした。
【００２６】
ファン４を運転させるタイミングで被分解物質としてアセトアルデヒドガスを密閉容器６内の初期濃度が１０ｐｐｍとなるように導入した。
【００２７】
実施例１における試験結果を図２に示す。
【００２８】
相対湿度０％を除く、相対湿度２０〜８０％の範囲で従来運転方法（送風開始前の紫外線照射エネルギー：０J／ｃｍ２）と比較して向上が見られる結果となった。
【００２９】
（実施の形態２）
脱臭速度評価装置は実施の形態１と同様のものが用いられた。密閉容器６中の湿度を６０％とし、送風開始前の紫外線照射強度を１、２、３ｍW／ｃｍ２で行った。送風開始後の光照射強度はいずれの場合とも２ｍW/cm2で行った。
【００３０】
実施例２における試験結果を図３に示す。
【００３１】
紫外線の照射強度に関係なく、照射エネルギーが０．８〜２．０ J／ｃｍ２となった時点で脱臭性能は飽和する結果が得られた。
【００３２】
実施の形態２において湿度６０％、照射エネルギー１．２ J／ｃｍ２（照射強度：２ｍW／ｃｍ２、照射時間：１０分）の条件で試験を行った際と、従来の運転方法である、湿度６０％、照射エネルギー０ J／ｃｍ２で試験を行った時の脱臭性能の比較を図４に示す。紫外線を照射している間、ファンを止め送風を行わずとも、紫外線照射により脱臭速度が向上し、６０分後には従来の方法よりも優れた脱臭結果となった。
【００３３】
湿度６０％における従来の運転方法における脱臭速度定数と、図３の結果から求めた、投入した照射エネルギーに対する脱臭速度定数を求め、６０分後の濃度を計算した時の比較結果を図５に示す。
【００３４】
照射強度を３ｍW／ｃｍ２とした時、１分間すなわち０．１８  J／ｃｍ２の光照射を行った時に対して、１．５分間すなわち少なくとも０．２７J／ｃｍ２の光照射を行うことにより、６０分後のアセトアルデヒド濃度を比較した時、従来運転方法に対してより顕著な優位差を発現させることができる。
【００３５】
また、同様の照射強度で３０分間すなわち５．４  J／ｃｍ２の光照射を行った場合は、６０分後のアセトアルデヒド濃度を従来例と比較した時優れた脱臭性能を発現させる。
【００３６】
一方３5分間すなわち６．３  J／ｃｍ２の紫外線を照射した時には、60分後の濃度を比較した時に従来例の脱臭能力を上回ることができない。脱臭開始前の紫外線照射時間が長すぎて、脱臭にかける時間が減少したためである。
【００３７】
（実施の形態３）
次に、スイッチがオン状態にされることにより、光触媒性部材に少なくとも０．２７〜５．４J/ｃｍ２紫外線を照射する第一工程と、それに引続く紫外線を照射しながら被分解物を光触媒性部材へ送風を開始する第二工程からなる方法で運転を行うことで、より高速分解する空質浄化装置の形態例について示す。
【００３８】
図６は実施形態３の空質浄化装置１０の側面図である。図において、１１は通気性のフィルター状基材に光触媒層を設けた光触媒性部材である。１２は紫外線を含む光源であり、最大照射強度が３５２ｎｍの波長を発するブラックライトや冷陰極管で、光触媒性部材１１に均質に照射されるように反射板１３が配備されている。また、１４はシロッコファンなどの送風手段であり、空質浄化装置１０へ汚染空気を導入し、また、浄化された空気を装置外へ排出する。
【００３９】
実施形態３の空質浄化装置１０は、最も一般的に用いられる浄化装置の形態であり、空気清浄機、脱臭機、半導体クリーンルームの浄化装置、印刷工場、塗装工場などの産業用ＶＯＣ浄化装置に使うことが出来る。光触媒性部材１１に、光源１２で紫外線照射を行うことで光触媒は活性化する。そこに、送風手段１４を駆動することで、室内の臭いや、ＶＯＣ、菌などの有機物を含む空気が入り口１５から入り、光触媒部材１１に接触すると、空気中の有機物は酸化分解され清浄な空気となって、出口１６より出て行く。これを繰り返すことで、空質浄化装置１０の周囲の空気はきれいになる。
【００４０】
（実施の形態４）
次に、相対湿度検出部と被分解物濃度検出部とを備えた空質浄化装置であって、自動的に相対湿度２０〜８０％を検出し、かつ被分解物濃度検出部で規定値以上を検出した時に、光触媒性部材に少なくとも０．２７〜５．４J/ｃｍ２紫外線を照射する第一工程と、それに引続く紫外線を照射しながら被分解物を光触媒性部材へ送風を開始する第二工程からなる方法で運転を行うことで、より高速分解する空質浄化装置の形態例について示す。
【００４１】
図７は実施形態４の空質浄化装置２０の側面図である。図において、２１は通気性のフィルター状基材に光触媒層を設けた光触媒性部材である。２２は紫外線を含む光源であり、最大照射強度が３５２ｎｍの波長を発するブラックライトや冷陰極管で、光触媒性部材２１に均質に照射されるように反射板２３が配備されている。また、２４はシロッコファンなどの送風手段であり、空質浄化装置２０へ汚染空気を導入し、また、浄化された空気を装置外へ排出する。前記紫外線を照射する第一工程、ならびに第二工程を開始するタイミングを検知するための、湿度検出部２７および被分解物質濃度検出部２８を有している。
【００４２】
実施形態４の空質浄化装置２０は、最も一般的に用いられる浄化装置の形態であり、空気清浄機、脱臭機、半導体クリーンルームの浄化装置、印刷工場、塗装工場などの産業用ＶＯＣ浄化装置に使うことが出来る。光触媒性部材２１に、光源２２で紫外線照射を行うことで光触媒は活性化する。そこに、送風手段２４を駆動することで、室内の臭いや、ＶＯＣ、菌などの有機物を含む空気が入り口２５から入り、光触媒部材２１に接触すると、空気中の有機物は酸化分解され清浄な空気となって、出口２６より出て行く。これを繰り返すことで、空質浄化装置２０の周囲の空気はきれいになる。
【００４３】
実施の形態４に示した運転方法では、送風を開始するタイミングを従来運転方法と同時にすることが可能であり、投入する紫外線照射エネルギーに係わらず従来運転方法よりも優れた脱臭速度を示す。従って従来運転方法よりも優れた特性を得るためには投入する紫外線エネルギーは任意であるが、前記５．４J／ｃｍ２以上のエネルギーの投入は、エネルギーの浪費であり必要ない。
【００４４】
図８に従来運転方法ならびに実施の形態３および実施の形態４における空質浄化装置の運転方法のフローチャート図を示す。
【００４５】
「従来運転方法」では、スイッチがオン状態にされることにより、光触媒性部材への紫外線照射および送風手段の運転が同時に開始される。
【００４６】
一方本発明にかかる「実施の形態３」では、スイッチがオン状態にされることにより、光触媒性部材に少なくとも０．２７〜５．４J/ｃｍ２紫外線を照射する第一工程と、それに引続く紫外線を照射しながら被分解物を光触媒性部材へ送風を開始する第二工程からなる方法で運転がされる。
【００４７】
また本発明にかかる「実施の形態４」では、常に湿度検出器ならびに被分解物質濃度検出器を運転させておき、被分解物濃度検出部で規定値以上になったことを検出し、かつ相対湿度が２０〜８０％となったことを検出した時に、光触媒性部材に少なくとも０．２７〜５．４J/ｃｍ２紫外線を照射する第一工程と、それに引続く紫外線を照射しながら被分解物を光触媒性部材へ送風を開始する第二工程からなる方法で運転がされる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、例えば脱臭、消臭、空気清浄等の目的で使用される空質浄化方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１および２における脱臭速度評価装置の図
【図２】本発明の実施の形態１における従来例との比較／紫外線照射エネルギーの図
【図３】本発明の実施の形態２における脱臭速度定数ｋ／照射エネルギーの図
【図４】本発明の実施の形態１における湿度６０％、紫外線照射強度２ｍW／ｃｍ２、照射時間１０分におけるアセトアルデヒドの脱臭特性ならびに従来例との比較の図
【図５】本発明の実施の形態２における、紫外線照射エネルギー低領域とならびに高領域での従来例との比較の図
【図６】本発明の実施形態３における空質浄化装置の断面図
【図７】本発明の実施形態４における空質浄化装置の断面図
【図８】本発明の実施の形態３および実施の形態４における運転方法のフローチャート
【符号の説明】
【００５０】
１    筒型筐体
２    試験試料
３    ブラックライト
４    プロペラファン
５    紫外線透過ガラス
６    アクリル製密閉容器
１0    空質浄化装置
１1    光触媒性部材
１2    光源
１3    反射板
１4    ファン
１5    プレフィルター
１6    排風口
２0    空質浄化装置
２1    光触媒性部材
２2    光源
２3    反射板
２4    ファン
２5    プレフィルター
２6    排風口
２７    湿度検出部
２８    被分解物質濃度検出部
【図１】
2008272174.tif 000003
【図２】
2008272174.tif 000004
【図３】
2008272174.tif 000005
【図４】
2008272174.tif 000006
【図５】
2008272174.tif 000007
【図６】
2008272174.tif 000008
【図７】
2008272174.tif 000009
【図８】
2008272174.tif 000010