(57)【要約】【課題】廃棄物がほとんどなく、浄化速度の大きい脱臭装置を提供する。【解決手段】ファン１３１の回転により、吸気口１０より気体を捕集し、気体に含まれる臭気成分を反応室１１２内に充填された水に溶解させ、溶解した臭気成分を反応室１１２内に浸水して設置された光触媒担持多孔体１１３により分解する。水に溶解しなかった臭気成分は気中光触媒反応部１２を通過する際に光触媒担持多孔体１２１により分解され、気体は排気口１３より排気される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を導くように形成された流路と、
この流路の前段に設置され前記気体と接触させる水を充填した容器と、
前記容器内の水中に埋没して設置され前記気体中の水溶性臭気成分を分解する光触媒と、
前記水溶性臭気成分を分解する光触媒を励起させる光源と、
前記流路の後段に設置され気体臭気成分を分解する光触媒と、
前記気体臭気成分を分解する光触媒を励起させる光源と
を備えたことを特徴とする脱臭装置。
【請求項２】
気体を導くように形成された流路と、
この流路の前段に設置され前記気体と接触させる水を充填した容器と、
前記容器内の水中に埋没して設置され前記気体中の水溶性臭気成分を分解する光触媒と、
前記流路の後段に設置され気体臭気成分を分解する光触媒と、
前記水溶性臭気成分を分解する光触媒と気体臭気成分を分解する光触媒とを励起させる光源と
を備えたことを特徴とする脱臭装置。
【請求項３】
気体を導くように形成された流路と、
この流路の前段に設置され気体臭気成分を分解する光触媒と、
前記気体臭気成分を分解する光触媒を励起させる光源と、
前記流路の後段に設置され前記気体と接触させる水を充填した容器と、
前記容器内の水中に埋没して設置され前記気体中の水溶性臭気成分を分解する光触媒と、
前記水溶性臭気成分を分解する光触媒を励起させる光源と
を備えたことを特徴とする脱臭装置。
【請求項４】
気体を導くように形成された流路と、
この流路の前段に設置され気体臭気成分を分解する光触媒と、
前記流路の後段に設置され前記気体と接触させる水を充填した容器と、
前記容器内の水中に埋没して設置され前記気体中の水溶性臭気成分を分解する光触媒と、
前記気体臭気成分を分解する光触媒と水溶性臭気成分を分解する光触媒とを励起させる光源と
を備えたことを特徴とする脱臭装置。
【請求項５】
前記捕集された気体は前記容器内に充填された水の中を通過してから排気されることを特徴とする請求項１乃至４に記載の脱臭装置。
【請求項６】
前記水を充填した容器内で水中光触媒の下方に微細な孔を有する気体分割手段を設置し、水の中を通過する気体を微細に分割することを特徴とする請求項５に記載の脱臭装置。
【請求項７】
前記光触媒は酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムからなる群より少なくとも１つ選択されることを特徴とする請求項１乃至６に記載の脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体中の臭気成分を捕集し、捕集した臭気成分を光触媒により分解脱臭する脱臭装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
酸化チタン等に代表される光触媒は、その光触媒が持つバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光が照射されることにより光触媒内部で正孔や電子が発生し、これらが光触媒表面に拡散して、光触媒表面に吸着した物質、あるいは光触媒表面の近傍に存在する物質と反応する。この光触媒の性質を空気浄化装置、脱臭装置等に利用して実用化したものや、空気浄化装置、脱臭装置等について特許出願され開示された技術が多数ある。
【０００３】
例えば、図１０はオゾンと光触媒とを併用した空気清浄器の平面図である。被処理流体である空気の流路の上流から下流へ向けて、順にフィルタ部、オゾン発生部、光触媒装置および活性炭部を備え光触媒装置は空気の流路を形成するケース部材と、ケース部材の内部に設けられた多数の空孔を有する基体に光触媒機能層を担持させてなる光触媒フィルタと、光触媒フィルタを照射する紫外線照射手段とを有し、処理される空気の全量が光触媒フィルタを透過して流れるように光触媒フィルタが配置されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、図１１は活性炭、ゼオライトの少なくとも１種を含む吸着剤と光触媒とを併用した空気浄化装置の縦断面図である。光触媒をふくむ筒状の脱臭フィルタと、脱臭フィルタの上流側に脱臭フィルタに近接して励起光源を配置するとともに、脱臭フィルタを励起光源からの光の照射位置が変化するように回転させる構成とすることにより、脱臭フィルタ全体に吸着したガスを処理分解することができるので脱臭フィルタの再生率を向上させることができ、初期の優れた性能を長期間持続させる構成となっている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２７２８２４号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−２６３１７５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
光触媒を空気浄化装置、脱臭装置などに用いた場合、光触媒表面または表面近傍でしか被処理物の分解反応が進行しないため、多くの場合は悪臭成分等の被処理成分が光触媒表面に拡散する過程が浄化速度を支配する。光触媒で最も多く利用されている酸化チタンは、活性炭のような吸着剤と比べると比表面積が小さいため、被処理成分が光触媒表面へ拡散する拡散速度や吸着速度を十分に大きくすることができず、浄化速度が遅くなるという欠点がある。これはその他の光触媒（例えば、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等）についても同様である。
【０００８】
また、上記図１０に記載のオゾンと光触媒との併用による空気清浄器においては、オゾンと光触媒との併用による浄化速度の向上は必ずしも明確にされていない。
【０００９】
また、上記図１１に記載の活性炭、ゼオライトの少なくとも１種を含む吸着剤と光触媒とを併用した空気浄化装置では、被処理成分の吸着剤への吸着が飽和に達した後は浄化作用が失われ、吸着剤の交換が必要になる。使用済みの吸着剤は一般廃棄物や産業廃棄物となり、廃棄物が増加するという点に問題がある。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、上記の問題を解決した、廃棄物を発生せず、浄化速度の大きい脱臭装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、前記課題を解決するための、請求項１記載の脱臭装置は、気体を導くように形成された流路と、この流路の前段に設置され前記気体と接触させる水を充填した容器と、前記容器内の水中に埋没して設置され前記気体中の水溶性臭気成分を分解する光触媒と、前記水溶性臭気成分を分解する光触媒を励起させる光源と、前記流路の後段に設置され気体臭気成分を分解する光触媒と、前記気体臭気成分を分解する光触媒を励起させる光源とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の脱臭装置は、気体を導くように形成された流路と、この流路の前段に設置され前記気体と接触させる水を充填した容器と、前記容器内の水中に埋没して設置され前記気体中の水溶性臭気成分を分解する光触媒と、前記流路の後段に設置され気体臭気成分を分解する光触媒と、前記水溶性臭気成分を分解する光触媒と気体臭気成分を分解する光触媒とを励起させる光源とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の脱臭装置は、気体を導くように形成された流路と、この流路の前段に設置され気体臭気成分を分解する光触媒と、前記気体臭気成分を分解する光触媒を励起させる光源と、前記流路の後段に設置され前記気体と接触させる水を充填した容器と、前記容器内の水中に埋没して設置され前記気体中の水溶性臭気成分を分解する光触媒と、前記水溶性臭気成分を分解する光触媒を励起させる光源とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の脱臭装置は、気体を導くように形成された流路と、この流路の前段に設置され気体臭気成分を分解する光触媒と、前記流路の後段に設置され前記気体と接触させる水を充填した容器と、前記容器内の水中に埋没して設置され前記気体中の水溶性臭気成分を分解する光触媒と、前記気体臭気成分を分解する光触媒と水溶性臭気成分を分解する光触媒とを励起させる光源とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の脱臭装置は請求項１乃至４に記載の脱臭装置において、前記捕集された気体は前記容器内に充填された水の中を通過してから排気されることを特徴とする。
【００１６】
請求項６載の脱臭装置は請求項５に記載の脱臭装置において、前記水を充填した容器内で水中光触媒の下方に微細な孔を有する気体分割手段を設置し、水の中を通過する気体を微細に分割することを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の脱臭装置は請求項１乃至６記載の脱臭装置において、前記光触媒は酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムからなる群より少なくとも１つ選択されることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（第１実施の形態）
図１は本発明の第１実施の形態を示す脱臭装置の断面図である。臭気成分を含有した気体の流路には該流路の上流から下流へ向けて吸気口１０と、光触媒を励起するための光源１１４を備えた水中光触媒反応部１１と、光触媒を励起するための光源１２２を備えた気中光触媒反応部１２と、ファン１３１を具備する排気口１３とを備えている。
【００２０】
水中光触媒反応部１１は気体ガイド壁１１１と、反応室１１２と、反応室１１２内に充填された水と、反応室１１２内の水中に埋没して設置された光触媒担持多孔体１１３と、反応室１１２の上方に位置し光触媒が励起する光を光触媒担持多孔体１１３に照射する光源であるブラックライトランプ１１４とからなる。光触媒担持多孔体１１３は多孔性の触媒担体に光触媒を担持したもので、触媒担体にはアルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライト、粘土、炭化ケイ素、またはこれらの触媒担体を適宜組み合わせた化合物を使用することができる。光触媒には酸化チタンが最も好ましいが、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、またはこれらの光触媒を適宜組み合わせた化合物を使用することができる。
【００２１】
気中光触媒反応部１２は光触媒担持多孔体１２１と、光触媒担持多孔体の上方に位置し光触媒が励起する光を照射する光源であるブラックライトランプ１２２とからなる。光触媒担持多孔体１２１には前記光触媒担持多孔体１１３と同様のものを用いることができる。
【００２２】
図１の脱臭装置において、ファン１３１の回転で生じた吸引力により臭気成分を含んだ気体が吸気口１０から吸引される。吸引された気体は水中光触媒反応部１１に導入され、気体ガイド壁１１１と反応室１１２との間を移動し、反応室１１２内に充填された水と接触することで気体中の水溶性の臭気成分が水中に溶解する。溶解した水溶性の臭気成分は光触媒担持多孔体１１３の表面に拡散する。この時、光触媒担持多孔体１１３の表面に担持されている光触媒をブラックライトランプ１１４により光を照射することで、光触媒中で光励起反応が起こり光触媒の表面に正孔、励起電子、ＯＨラジカル等の反応種が生成する。これらの反応種と水溶した臭気成分とが反応し臭気成分は分解される。
【００２３】
水中光触媒反応部１１を通過した気体は通路２０を通って気中光触媒反応部１２に導入される。この時、光触媒担持多孔体１２１の表面に担持されている光触媒をブラックライトランプ１２２により光を照射することで、光触媒中で光励起反応が起こり光触媒の表面に正孔、励起電子、ＯＨラジカル等の反応種が生成する。これらの反応種と気体中の臭気成分とが反応し臭気成分は分解される。
【００２４】
上記のように水中光触媒反応部１１と気中光触媒反応部１２とを通過し臭気成分が分解され除去された気体は排気口１３から大気中に放出される。
【００２５】
第１実施の形態によれば、気中光触媒反応部１２に加えて、水中で臭気成分を分解する水中光触媒反応部１１を設置したことで水溶性の臭気成分の除去速度を向上することができる。
【００２６】
（第２実施の形態）
図２は第２実施の形態を示す脱臭装置の断面図である。第２実施の形態は第１実施の形態の脱臭装置の一部を変形したもので、気体ガイド壁１１１の素材にブラックライトランプの光を透過するものを選択し（光触媒が持つバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光のみを透過する素材でもよい）、水中光触媒反応部１１のブラックライトランプと気中光触媒反応部１２のブラックライトランプとを共通化したものである。共通化したブラックライトランプ１４は水中光触媒反応部１１の光触媒と気中光触媒反応部１２の光触媒との両方に光照射することができるように、水中光触媒反応部１１の光触媒担持多孔体１１３の上方で、且つ気中光触媒反応部１２の光触媒担持多孔体１２１の下方に位置する。このようにブラックライトランプを共通化することで省電力化を計ることができる。
【００２７】
（第３実施の形態）
図３は第３実施の形態を示す脱臭装置の断面図である。第３実施の形態は第２実施の形態の脱臭装置の一部を変形したもので、水中光触媒反応部１１の反応室１１２の水中に埋没して設置されている光触媒担持多孔質１１３の上方に羽根車１１５を設置したものである。上記装置に気体が導入されると気体の推進力により前記羽根車１１５が回転し、反応室１１２内に充填された水と気体とを攪拌混合することで、水と気体との接触効率が向上する。その結果、水溶性の臭気成分の溶解速度が向上し浄化速度も向上する。
【００２８】
（第４実施の形態）
図４は第４実施の形態を示す脱臭装置の断面図である。第４実施の形態は第２実施の形態の脱臭装置の一部を変形したもので、ファン１０１を吸気口１０の位置に設置して、ファン１０１による吸引力により吸気口１０から臭気成分を含む気体を吸引し、その気体を反応室１１２内の水中に導入して水中曝気する。この水中曝気によって気体内の水溶性の臭気成分が水中に溶解し、光触媒担持多孔体１１３の表面に担持されている光触媒により分解される。
【００２９】
第４実施の形態によれば吸引された気体は水中を通過するので気体に含まれる水溶性の臭気成分がより水に溶解しやすくなる。
【００３０】
（第５実施の形態）
図５は第５実施の形態を示す脱臭装置の断面図である。第５実施の形態は第４実施の形態の脱臭装置の一部を変形したもので、水中光触媒反応部１１の反応室１１２の水中に埋没して設置されている光触媒担持多孔質１１３の下方に気体拡散板１１６を設置したものである。前記気体拡散板１１６は微細な孔を有する板であり、気体は前記孔を通過し、細かい気泡となって、臭気成分の溶解速度がより向上する。
【００３１】
（第６実施の形態）
図６は第６実施の形態を示す脱臭装置の断面図である。第６実施の形態は第５実施の形態の脱臭装置の一部を変形したもので、前記気体拡散板に換えて散気管１１７を設置したものである。前記散気管１１７は微細な孔を有する管であり気体は前記孔を通過し、細かい気泡となって、臭気成分の溶解速度がより向上する。
【００３２】
なお、第１〜６実施の形態に記載の脱臭装置について、気体の流路の上流側に気中光触媒反応部を設置し、下流側に水中光触媒反応部を設置する構造にしてもよい。
【００３３】
【実施例】
（実施例１）
実施例１では第１実施の形態に記載の脱臭装置と、比較例として第１実施の形態に記載の脱臭装置の水中光触媒反応部を取り除いた脱臭装置とについてアンモニアを含んだ気体と硫化水素を含んだ気体とを被処理流体に用いて臭気成分の処理実験を行った。
【００３４】
実験は前記脱臭装置を設置し密閉した部屋の大気中に被処理流体を拡散させ、拡散後の被処理流体の濃度をＧＣ、またはＧＣ−ＭＳ等の装置を用いて算出した。その後前記脱臭装置を稼動させ部屋の大気中に拡散するアンモニア濃度および硫化水素濃度の経時変化を求めた。
【００３５】
図７は第１実施の形態と比較例とにおける大気中のアンモニア濃度と処理時間との関係特性図、図８は第１実施の形態と比較例とにおける大気中の硫化水素濃度と処理時間との関係特性図である。図７においてアンモニアの浄化速度についてはほとんど差異は認められなかった。図８において硫化水素の浄化速度については第１実施の形態の浄化速度のほうが著しく大きいことが確認できる。このことから水中光触媒反応部の効果により被処理物の浄化速度が大きく向上したことがわかる。
【００３６】
（実施例２）
実施例１では第１、３〜６実施の形態に記載の脱臭装置について硫化水素を含んだ気体を被処理流体に用いて実施例１と同様の実験を行った。
【００３７】
図９は９大気中の硫化水素濃度と処理時間との関係特性図である。硫化水素の浄化速度については第６実施の形態に記載の装置が最も大きく、その他の実施の形態に記載の装置についても第１実施の形態に記載の装置と同様またはそれ以上の浄化速度が確認できた。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【００３９】
光触媒を利用した脱臭装置において、気相中で臭気成分を処理する気中光触媒反応部に加えて、水中で臭気成分を処理する水中光触媒反応部を設置することで、水溶性の臭気成分の除去速度を向上できる。
【００４０】
気体が水中を通過する構成にすることで、気体中の臭気成分がより水に溶けやすくなり臭気成分の除去速度を向上できる。
【００４１】
気体を水中曝気させるようにしたので臭気成分の水への溶解性が向上し臭気成分の浄化速度を向上できる。
【００４２】
吸着剤を使用していないので、装置の使用により廃棄物が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態を示す脱臭装置の断面図。
【図２】第２実施の形態を示す脱臭装置の断面図。
【図３】第３実施の形態を示す脱臭装置の断面図。
【図４】第４実施の形態を示す脱臭装置の断面図。
【図５】第５実施の形態を示す脱臭装置の断面図。
【図６】第６実施の形態を示す脱臭装置の断面図。
【図７】アンモニア濃度と処理時間との関係特性図。
【図８】硫化水素濃度と処理時間との関係特性図。
【図９】硫化水素濃度と処理時間との関係特性図。
【図１０】オゾンと光触媒との併用による空気清浄器の平面図。
【図１１】活性炭、ゼオライトの少なくとも１種を含む吸着剤と光触媒とを併用した空気浄化装置の縦断面図。
【符号の説明】
１０…吸気口、１０１…ファン
１１…水中光触媒反応部、１１１…気体ガイド壁、１１２…反応室、
１１３…光触媒担持多孔体、１１４…ブラックライト、１１５…羽根車、
１１６…気体拡散板、１１７…散気管
１２…気中光触媒反応部、１２１…光触媒担持多孔体、１２２…ブラックライト、
１３…排気口、１３１…ファン
１４…共通化したブラックライト
２０…通路
【図１】
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【図２】
2004313435.tif 000004
【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】
2004313435.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004313435.tif 000011
【図１０】
2004313435.tif 000012
【図１１】
2004313435.tif 000013