(57)【要約】【課題】光触媒材料による対象物質の分解性能の向上と多孔質吸着材料による対象物質の吸着性能の向上とを両立させ、より多くの対象物質を分解する。【解決手段】流体が流れる流体経路５中に、対象物質を吸着可能な複数の孔を表面に有して光照射の有無に応じて対象物質の吸着量が変動する多孔質吸着材料１３と、この多孔質吸着材料１３に対して照射する光を発光する吸着性能制御光源１８と、多孔質吸着材料１３が吸着可能な物質に対する分解能力を有する触媒材料１６とを設け、吸着性能制御光源１８の消灯中に流体経路５中を流れる流体中に含まれる対象物質を多孔質吸着材料１３によって吸着させるとともに、多孔質吸着材料１３における対象物質の吸着程度に応じて吸着性能制御光源１８を点灯させるようにした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象となる流体が流れる流体経路と、
前記流体経路中に設けられて対象物質を吸着可能な複数の孔を少なくとも表面に有し、光照射の有無に応じて対象物質の吸着量が変動する多孔質吸着材料と、
前記流体経路中で前記多孔質吸着材料よりも流体の流れ方向下流側に設けられて前記多孔質吸着材料が吸着可能な物質に対する分解能力を有する触媒材料と、
前記多孔質吸着材料に対して照射する光を発光する吸着性能制御光源と、
前記吸着性能制御光源の点灯／消灯を制御する吸着性能制御手段と、
を具備する触媒装置。
【請求項２】
前記触媒材料に対して照射する光を発光する分解性能制御光源と、
前記分解性能制御光源の発光動作を制御する分解性能制御手段と、
を具備し、
前記触媒材料は、光が照射されることによって対象物質の分解性能を発揮する光触媒材料である請求項１記載の触媒装置。
【請求項３】
前記吸着性能制御手段は、前記流体経路中への流体の流入に際して前記吸着性能制御光源を消灯させる請求項１または２記載の触媒装置。
【請求項４】
前記多孔質吸着材料は、表面に直径１μｍ以下の孔が形成されている請求項１、２または３記載の触媒装置。
【請求項５】
前記多孔質吸着材料は、対象物質として気体分子を吸着する請求項１、２または３記載の触媒装置。
【請求項６】
前記触媒材料は、酸化亜鉛または酸化チタンであり、
前記分解性能制御光源は、４００ｎｍ以下の波長の光を発光する請求項２記載の触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＮＯｘを含む排気ガス等、有害ガスや悪臭ガスを分解・除去する装置として、各種の技術が提案されている。
【０００３】
例えば、複数の孔を有する多孔質吸着材料の表面に光触媒材料を積層した空気清浄用フィルタがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、例えば、光触媒機能を有する粉体と吸着性能を有する別の粉体とをバインダとともに混合した塗料を光触媒膜として基材表面に設けた臭気ガス分解用基材がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１７９１１８号公報
【特許文献２】
特開２０００−２５４４４９公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光触媒材料に対して、有害ガスや悪臭ガス等の対象物質の分解性能を発揮させるためには、この光触媒材料に対して光を照射しなくてはならない。
【０００７】
一方で、複数の孔によって対象とする物質を吸着する多孔質吸着材料は、光照射の有無に応じてその吸着量が変動し、光が照射されることにより吸着許容量が低下することが知られている。
【０００８】
このため、上述した特許文献１および特許文献２のいずれの技術においても、光触媒材料による対象物質の分解性能を向上させるための光照射が、多孔質吸着材料による対象物質の吸着性能を低下させることとなり、光触媒材料による対象物質の分解性能の向上と多孔質吸着材料による対象物質の吸着性能の向上とを両立させることができない。
【０００９】
本発明の目的は、光触媒材料による対象物質の分解性能の向上と多孔質吸着材料による対象物質の吸着性能の向上とを両立させ、より多くの対象物質を分解することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の触媒装置は、流体が流れる流体経路と、前記流体経路中に設けられて対象物質を吸着可能な複数の孔を少なくとも表面に有し、光照射の有無に応じて対象物質の吸着量が変動する多孔質吸着材料と、前記流体経路中で前記多孔質吸着材料よりも流体の流れ方向下流側に設けられて前記多孔質吸着材料が吸着可能な物質に対する分解能力を有する触媒材料と、前記多孔質吸着材料に対して照射する光を発光する吸着性能制御光源と、前記吸着性能制御光源の点灯／消灯を制御する吸着性能制御手段と、を具備する。
【００１１】
ここで、複数の孔によって対象とする物質を吸着する多孔質吸着材料は、光照射の有無に応じてその吸着量が変動し、光が照射されることにより吸着許容量が低下することが知られている。この性質のため、光の非照射時において吸着許容限度まで対象物質を吸着した多孔質吸着材料は、光が照射されることにより、光照射時の吸着許容量以上の対象物質を放出する。
【００１２】
したがって、吸着性能制御光源の消灯中に流体経路中を流れる流体中に含まれる対象物質を多孔質吸着材料によって吸着させ、多孔質吸着材料における対象物質の吸着程度に応じて吸着性能制御光源を点灯させることにより、吸着した対象物質を放出させることができる。これにより、触媒材料に対して、流体経路中に流入した対象物質を直接分解させるとともに、多孔質吸着材料によって一時的に吸着されていた対象物質を分解させることが可能になる。よって、触媒材料が有する分解許容量以上の対象物質が流体経路中に流入した場合にも、流体経路中から分解されずに流出する対象物質の量を低減し、より多くの対象物質を触媒によって分解することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の触媒装置において、前記触媒材料に対して照射する光を発光する分解性能制御光源と、前記分解性能制御光源の発光動作を制御する分解性能制御手段と、を具備し、前記触媒材料は、光が照射されることによって対象物質の分解性能を発揮する光触媒材料である。
【００１４】
したがって、多孔質吸着材料に対する光照射の有無と光触媒材料に対する光照射の有無とを独立して制御することができるので、光が照射されることによって対象物質の分解性能を発揮する光触媒材料を触媒材料として用いる場合にも、多孔質吸着材料の吸着性能を低下させることがない。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の触媒装置において、前記吸着性能制御手段は、前記流体経路中への流体の流入に際して前記吸着性能制御光源を消灯させる。
【００１６】
したがって、流体経路中へ流体が流入する際には、流体中に含まれる対象物質を多孔質吸着材料によって吸着するとともに光触媒によって対象物質を分解し、流体経路中への流体の流入がない場合に吸着性能制御光源を点灯させることで、多孔質吸着材料が吸着した対象物質を光触媒によって分解することができる。これによって、より確実に対象物質を分解することができる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１、２または３記載の触媒装置において、前記多孔質吸着材料は、表面に直径１μｍ以下の孔が形成されている。
【００１８】
したがって、実用上、対象物質を迅速に吸着することができる。また、実用上、単位面積当たりの良好な吸着量を確保することができる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１、２または３記載の触媒装置において、前記多孔質吸着材料は、対象物質として気体分子を吸着する。
【００２０】
したがって、気体分子を吸着の対象とすることで請求項１、２または３記載の発明の作用をより効果的に発揮させることが可能になる。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項２記載の触媒装置において、前記触媒材料は、酸化亜鉛または酸化チタンであり、前記分解性能制御光源は、４００ｎｍ以下の波長の光を発光する。
【００２２】
したがって、触媒材料による対象物質の分解性能を効果的に発揮させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図１を参照して説明する。本実施の形態は、光触媒装置として、排ガス処理用の光触媒装置への適用例を示す。
【００２４】
図１は、本実施の形態の排ガス処理用の光触媒装置を示す縦断面図である。本実施の形態の光触媒装置１は、排ガス吸入口２から吸入した排ガスを、排ガス処理部３で処理して、排気口４から外部へ排気する流体経路５を備えている。
【００２５】
この流体経路５は、排ガス吸入口２を有する吸入部６、吸入部６に連通された吸着部７、吸着部７に連通されて排気口４を有する排ガス処理部３によって形成されている。
【００２６】
吸入部６は、円筒形状を有しており、円筒の一端側で開口する開口部分が排ガス吸入口２とされている。なお、本実施の形態では、円筒形状を有する吸入部６としたが、吸入部６の形状はこれに限るものではなく、例えば、内側に空洞が形成された角材のように、吸入部６に流入した排ガスの漏れを生じさせることなく、排ガス吸入口２から吸着部７に連通する流体経路５の一部を形成可能な形状を有していればよい。
【００２７】
吸着部７は、吸入部６よりも外径の大きい円筒形状を有しており、円筒の一端側で開口する開口部分８を介して、吸入部６の他端側の開口部分９に連通されている。なお、本実施の形態では、円筒形状を有する吸着部７としたが、吸着部７の形状はこれに限るものではなく、吸着部７に流入した排ガスの漏れを生じさせることなく、開口部分８から排ガス処理部３に連通する流体経路５の一部を形成可能な形状を有していればよい。
【００２８】
吸着部７において、吸入部６に連通される開口部分８は、開口部分８以外の部分が密閉状態となるように、例えば、板１０等によって閉塞されている。また、吸着部７において、排ガス処理部３に連通される他端側の開口部分１１も、排ガス処理部３に連通する開口部分１１以外の部分が密閉状態となるように、例えば、板１２等によって閉塞されている。
【００２９】
吸着部７内には、板状の多孔質吸着材料１３が設けられている。多孔質吸着材料１３は、円板形状の基材１３ａと、この基材１３ａの一面側に設けられた複数の棒状部材１３ｂとによって形成されている。多孔質吸着材料１３は、棒状部材１３ｂが吸入口側に対向するように配置されている。多孔質吸着材料１３は、基材１３ａの外周面と吸着部７の内周面との間に所定寸法の隙間１４が確保されるように、吸着部７内のほぼ中央に配置されている。なお、本実施の形態では、円板形状の多孔質吸着材料１３としたが、これに限るものではなく、例えば、吸着部７内の形状に応じて四角形状等の形状としてもよい。
【００３０】
多孔質吸着材料１３において、少なくとも棒状部材１３ｂの表面には、図示しない複数の孔が形成されている。なお、孔は、基材１３ａにも形成されていてもよく、多孔質材料表面１３においてより多くの孔が設けられていることが好適である。本実施の形態の多孔質吸着材料１３は、直径が１μｍ以下の孔を有している。多孔質吸着材料１３としては、例えば、活性炭等を用いることが可能である。
【００３１】
吸着部７内には、多孔質材料１３表面に対し棒状部材１３ａ側から対向するように配置された複数の紫外光発光ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）１８が設けられている。紫外光発光ＬＥＤ１８は、電圧が供給される図示しない電極を備えており、この電極には、図示しない電源からの電力を供給する図示しない配線が接続されている。紫外光発光ＬＥＤ１８は、紫外領域の波長の光を発光するＬＥＤであり、波長３７０ｎｍにピークを有する発光波形の紫外光を発光する。本実施の形態では、紫外光発光ＬＥＤ１８によって吸着性能制御光源が実現されている。
【００３２】
吸着部７内には、紫外光発光ＬＥＤ１８が発光した紫外光の排ガス処理部３への進入を防止する光遮蔽板１９が設けられている。光遮蔽板１９は、紫外光発光ＬＥＤ１８に対して、多孔質吸着材料１３よりも背面側に設けられている。光遮蔽板１９の外径は、多孔質吸着材料１３の基材１３ａの外径よりも大きく、また、排ガス処理部３の開口部分１５（後述）の開口径よりも大きく設定されている。
【００３３】
排ガス処理部３は、吸入部６よりも外径が大きく吸着部７よりも外径が小さい円筒形状を有しており、円筒の一端側で開口する開口部分１５を介して吸着部７に連通されている。なお、本実施の形態では、円筒形状を有する排ガス処理部３としたが、排ガス処理部３の形状はこれに限るものではなく排ガス処理部３に流入した排ガスの漏れを生じさせることなく、開口部分１５から排気口４に連通する流体経路５の一部を形成可能な形状を有していればよい。排気口４は、排ガス処理部３において開口部分１５とは反対側で開口し、排ガス処理部３の内部と外部とを連通している。
【００３４】
排ガス処理部３内には、触媒材料および光触媒材料としての板状の光触媒１６が設けられている。光触媒１６は、長手方向が排ガス処理部３の軸心方向となるように配置されている。なお、本実施の形態では、板状の光触媒１６としたが、光触媒１６の形状はこれに限るものではなく、例えば、円柱や角柱等のように柱状（棒状）であってもよい。
【００３５】
光触媒１６としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）や酸化チタン（ＴｉＯ２）によって形成されたものを用いることができる。光触媒１６は、全体がＺｎＯやＴｉＯ２によって形成されているものに限るものではなく、例えば、ＺｎＯ以外の材料によって形成された図示しない基材表面をＺｎＯによって被覆することにより形成された光触媒であってもよい。すなわち、本実施の形態の光触媒１６は、表面がＺｎＯやＴｉＯ２によって形成されているものであればよい。
【００３６】
なお、基材を形成する材料としては、例えば、ステンレス、金メッキニッケル合金、銅合金、チタンメッキニッケル、シリコン等が挙げられる。
【００３７】
光触媒１６は、排ガス処理部３に対して着脱自在に設けられている。着脱自在とする構造は、公知の各種技術を適用することが可能であり、ここでは、図示および説明を省略する。
【００３８】
排ガス処理部３内には、光触媒１６の板面に両側から対向するように配置された複数の紫外光発光ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）１７が設けられている。なお、本実施の形態では、光触媒１６を間にして紫外光発光ＬＥＤ１７が対向するように配置したが、紫外光発光ＬＥＤ１７の配置状態はこれに限るものではなく、例えば、光触媒１６が円柱形状である場合には、光触媒１６の全周を取り囲むように、紫外光発光ＬＥＤ１７を排ガス処理部３の内周面全域に亘って配置してもよい。紫外光発光ＬＥＤ１７は、電圧が供給される図示しない電極を備えており、この電極には図示しない電源からの電力を供給する図示しない配線が接続されている。本実施の形態では、紫外光発光ＬＥＤ１７によって分解性能制御光源が実現されている。
【００３９】
紫外光発光ＬＥＤ１７は、紫外光発光ＬＥＤ１８と同様に、紫外領域の波長の光を発光するＬＥＤであり、例えば、波長３７０ｎｍにピークを有する発光波形の紫外光を発光する。
【００４０】
公知の技術であるためＬＥＤの発光メカニズムについては説明を省略するが、本実施の形態における紫外光発光ＬＥＤ１７，１８が発光する紫外領域の波長とは、４００ｎｍ以下の波長を有する光を意味する。
【００４１】
紫外光発光ＬＥＤ１７，１８は、封止コーティング材２０によって、排ガス処理部３の内周側に位置づけられる部分全体に亘って被覆されている。封止コーティング材２０は、また、紫外光発光ＬＥＤ１７，１８の電極および配線のうち排ガス処理部３の内周側に位置づけられる部分を被覆している。封止コーティング材２０は、紫外光発光ＬＥＤ１７，１８およびこれに対応する電極、配線を、密閉するように被覆しており、これにより、紫外光発光ＬＥＤ１７，１８およびこれに対応する電極、配線は、排ガス処理部３の内周側において直接露出することはなく、封止コーティング材２０を介して間接的に臨むようになっている。
【００４２】
加えて、図１中には図示を省略するが、吸入部６または吸着部７には、吸着部７内に流入する排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度に応じて出力が変化するＮＯｘ濃度検出センサ２１（図２参照）が設けられている。
【００４３】
ここで、図２は、光触媒装置１が備える各部の電気的接続を示すブロック図である。光触媒装置１は、光触媒装置が備える各部を駆動制御する制御部２２を備えている。制御部２２は、光触媒装置１が備える各部を駆動制御するＣＰＵと、各種動作に際して実行される制御プログラムを記憶するＲＯＭやＣＰＵのワークエリアとして機能するＲＡＭ等の各種メモリとを接続することによって構成されるマイクロコンピュータを主体として構成されている。制御部２２には、図示しない制御回路を介して、紫外光発光ＬＥＤ１７，１８や、ＮＯｘ濃度検出センサ２１が接続されている。制御部２２は、ＮＯｘ濃度検出センサ２１からの出力値に基づいて吸着部７内に流入する排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度を検出したり、検出したＮＯｘ濃度に応じて紫外光発光ＬＥＤ１７，１８の点灯／消灯を制御したりする。制御部２２による紫外光発光ＬＥＤ１７，１８の点灯／消灯制御は、それぞれ独立して行われる。
【００４４】
このような光触媒装置１においては、排ガス処理に際し、排ガス吸入口２から処理対象となる排ガスを吸着部７内に吸入する。このとき、紫外光発光ＬＥＤ１８は消灯させておく。ここに、吸着性能制御手段としての機能の一部が実現されている。
【００４５】
排ガス吸入口２から吸着部７内に吸入された排ガスは、多孔質吸着材料１３に衝突する際に拡散され、隙間１４を介して排ガス処理部３へ流入する。排ガス吸入口２から吸着部７内に吸入された排ガスを多孔質吸着材料１３に衝突させることにより、排ガス処理部３へ流入する排ガスの流入速度を抑えることができる。
【００４６】
ここで、排ガス吸入口２から吸着部７内に吸入された排ガス中に含まれる対象物質としてのＮＯｘは、多孔質吸着材料１３に衝突する際に、多孔質吸着材料１３によって一部吸着される。
【００４７】
なお、この排ガス処理に際しては、紫外光発光ＬＥＤ１７を点灯させることで、光触媒１６に紫外領域の波長の光を照射する。ここに、分解性能制御手段としての機能が実現される。
【００４８】
光触媒１６は、紫外領域の波長の光が照射されることにより光電効果を生じる。ここで、光電効果とは、光を金属に当てると電子が飛び出す現象である。光触媒１６中の電子は、この光電効果によって励起され、電子と正孔（ホール）とを発生させる。この状態における光触媒１６は、活性化された状態であり、強い酸化能力を有している。
【００４９】
活性化された状態における光触媒１６に排ガス処理部３へ流入した排ガスが接触すると、光触媒１６の表面において排ガス中に含まれるＮＯｘに対する酸化反応が生じ、以下に示すような反応によってＮＯｘが酸化される。本実施の形態では、この酸化反応によって排ガス中に含まれるＮＯｘが酸化される反応を光触媒反応とし、この光触媒反応による効果を光触媒効果とする。
ＺｎＯ＋ｈν（紫外線）  →  ＺｎＯ＋ｅ（電子）＋ｈ（正孔）
ｅ＋Ｏ２  →  ・Ｏ２−
ｈ＋Ｈ２Ｏ  →  ・ＯＨ＋Ｈ＋
ＮＯ＋・Ｏ２−  →  ＮＯ２＋・Ｏ−
ＮＯ２＋・ＯＨ  →  ＨＮＯ３
２Ｈ＋＋・Ｏ−  →  Ｈ２Ｏ
ただし、・Ｏ２−：活性（ラジカル）酸素分子イオン
・ＯＨ：活性（ラジカル）水酸基
・Ｏ−：活性（ラジカル）酸素原子イオン
【００５０】
光触媒反応によって酸化されたＮＯｘおよびこのＮＯｘとともに流体経路５内に流入した排ガスは、排気口４から光触媒装置１の外部へ排気される。
【００５１】
ところで、複数の孔によって対象とする物質を吸着する多孔質吸着材料１３は、光照射の有無に応じてその吸着量が変動し、光が照射されることにより吸着許容量が低下することが知られている。この性質のため、光の非照射時において吸着許容限度までＮＯｘを吸着した多孔質吸着材料１３は、光が照射されることによる吸着許容量の低下に伴い、光照射時の吸着許容量以上のＮＯｘを放出する。
【００５２】
本実施の形態の光触媒装置１は、ＮＯｘ濃度検出センサ２１からの出力値に基づいて、排ガス吸入口２から吸着部７内に吸入された排ガス中に含まれるＮＯｘの濃度が低くなったと判断した場合に、紫外光発光ＬＥＤ１８を点灯させる。ここに、吸着性能制御手段としての機能の一部が実現されている。これにより、多孔質吸着材料１３は、光照射時における吸着許容量に応じて、光照射時に吸着したＮＯｘを放出する。
【００５３】
多孔質吸着材料１３から放出されたＮＯｘは、排ガス処理部３において光触媒による光触媒反応によって上述のように分解され排出される。
【００５４】
ここで、光触媒（触媒材料、光触媒材料）１６によって生じるＮＯｘの分解反応は、２次あるいは３次といった多次の反応であり、反応が完了するまでにある程度の時間を必要とする。
【００５５】
このため、ＮＯｘを含有する流体の流動中にＮＯｘを分解させる本実施の形態の光触媒装置１のような装置であって、多孔質吸着材料１３を有していない装置では、流体経路５中に流入する流体中に含有されるＮＯｘの濃度が高かったり、あるいは、比較的低濃度であっても長時間連続して流入したりして、流体経路５中におけるＮＯｘ量が光触媒が有する分解許容量を超過した場合、この超過分のＮＯｘは分解されずにそのまま流体経路５中から流出することとなる。
【００５６】
ところで、光触媒（触媒材料、光触媒材料）１６によって生じるＮＯｘの分解反応速度に対し、多孔質吸着材料１３がＮＯｘを吸着する速度は非常に早い。多孔質吸着材料１３によるＮＯｘの吸着反応が生じることによって、流体経路５中に流入する流体中に含有されるＮＯｘ濃度に対する流体経路５中から流出する流体中に含有されるＮＯｘ濃度が低減され、見かけ上、ＮＯｘが消え去った状態となる。
【００５７】
しかしながら、この状態では、実際には、まだＮＯｘが存在する。
【００５８】
すなわち、本実施の形態の光触媒装置１によれば、流体が流れる流体経路５と、流体経路５中に設けられてＮＯｘを吸着可能な複数の孔を少なくとも表面に有し、光照射の有無に応じてＮＯｘの吸着量が変動する多孔質吸着材料１３と、流体経路５中で多孔質吸着材料１３よりも流体の流れ方向下流側に設けられて多孔質吸着材料１３が吸着可能な物質に対する分解能力を有する光触媒（触媒材料、光触媒材料）１６と、多孔質吸着材料１３に対して照射する光を発光する吸着性能制御光源としての紫外光発光ＬＥＤ１８と、紫外光発光ＬＥＤ１８の点灯／消灯を制御する吸着性能制御手段と、を具備するため、例えば、紫外光発光ＬＥＤ１８の消灯中に流体経路５中を流れる流体中に含まれるＮＯｘを多孔質吸着材料１３によって吸着させ、多孔質吸着材料１３におけるＮＯｘの吸着程度に応じて紫外光発光ＬＥＤ１８を点灯させることにより、吸着したＮＯｘを放出させることができ、光触媒（触媒材料、光触媒材料）１６に対して、流体経路５中に流入したＮＯｘを直接分解させるとともに、多孔質吸着材料１３によって一時的に吸着されていたＮＯｘを分解させることが可能になるので、光触媒（触媒材料、光触媒材料）１６が有する分解許容量以上のＮＯｘが流体経路５中に流入した場合にも、流体経路５中から分解されずに流出するＮＯｘの量を低減し、流体経路５中に流入したＮＯｘをより多く分解することができる。
【００５９】
また、本実施の形態の光触媒装置１によれば、触媒材料１６に対して照射する光を発光する分解性能制御光源１７と、分解性能制御光源１７の発光動作を制御する分解性能制御手段と、を具備し、触媒材料１６は、光が照射されることによってＮＯｘの分解性能を発揮する光触媒材料であるため、多孔質吸着材料１３に対する光照射の有無と光触媒材料１６に対する光照射の有無とを独立して制御することができるので、光が照射されることによってＮＯｘの分解性能を発揮する光触媒材料を触媒材料１６として用いる場合にも、多孔質吸着材料１３の吸着性能を低下させることがない。
【００６０】
このように、流体経路５中への流体の流入に際して吸着性能制御光源１８を消灯させることで、流体経路５中へ流体が流入する際には、流体中に含まれるＮＯｘを多孔質吸着材料１３によって吸着するとともに光触媒１６によってＮＯｘを分解し、流体経路５中への流体の流入がない場合に吸着性能制御光源１８を点灯させることで、多孔質吸着材料１３が吸着したＮＯｘを光触媒１６によって分解することができ、より確実にＮＯｘを分解することができる。
【００６１】
また、本実施の形態の光触媒装置１によれば、多孔質吸着材料１３は、表面に直径１μｍ以下の孔が形成されているため、実用上、ＮＯｘを迅速に吸着することができ、また、実用上、単位面積当たりの良好な吸着量を確保することができる。
【００６２】
また、本実施の形態の光触媒装置１によれば、多孔質吸着材料１３は、対象物質としてＮＯｘの気体分子を吸着するため、ＮＯｘの分解量を増加し、ＮＯｘの分解機能をより効果的に発揮させることができる。
【００６３】
さらに、本実施の形態の光触媒装置１によれば、触媒材料１６は、酸化亜鉛または酸化チタンであり、分解性能制御光源１８は、４００ｎｍ以下の波長の光を発光するため、触媒材料１６によるＮＯｘの分解性能を効果的に発揮させることができる。
【００６４】
ところで、紫外光発光ＬＥＤ１８の点灯タイミングの制御の一例として、排ガス処理の一例として、上述したように、ＮＯｘ濃度検出センサ２１からの出力値に基づいて、排ガス吸入口２から吸着部７内に吸入された排ガス中に含まれるＮＯｘの濃度が低くなったと判断した場合に、紫外光発光ＬＥＤ１８を点灯させる光触媒装置１について説明した。このような点灯タイミングの制御は、流体経路５中に流入する流体中に含有されるＮＯｘの濃度が一時的に非常に高くなり、その後低くなるような場合に好適である。
【００６５】
なお、紫外光発光ＬＥＤ１８の点灯タイミングはこれに限るものではない。例えば、図３に示すような排ガス処理を実行することによって、点灯タイミングを制御するようにしてもよい。
【００６６】
ここで、図３は、本発明の別の実施の形態の光触媒装置１が実行する排ガス処理について概略的に説明するフローチャートである。特に図示しないが、本実施の形態の光触媒装置１は、一例として、自動車のエンジンから排気される排ガス処理を対象として、自動車に搭載されているものとして説明する。本実施の形態の排ガス処理は、エンジンの駆動開始を判断した場合に実行される。このため、光触媒装置１の制御部２２には、エンジンの駆動開始に応じて出力される駆動開始信号が入力される図示しない入力部が設けられている。
【００６７】
排ガス処理に際し、制御部２２は、エンジンの駆動開始に応じて出力される駆動開始信号に基づいて、エンジンが駆動されたと判断するまで待機しており（ステップＳ１のＮ）、エンジンの駆動開始を判断した場合には（ステップＳ１のＹ）、紫外光発光ＬＥＤ１８を消灯させるとともに紫外光発光ＬＥＤ１７を点灯させる（ステップＳ２）。ここに、吸着性能制御手段としての機能の一部が実現されている。また、紫外光発光ＬＥＤ１８を消灯させてからの時間をカウントする（ステップＳ３）。このとき、前回のカウント値を合わせてクリアするようにしてもよい。
【００６８】
そして、ステップＳ３でカウントを開始したカウンタ値が予め設定された所定時間に到達したと判断するまで待機し（ステップＳ４のＮ）、カウンタ値が予め設定された所定時間に到達したと判断した場合には（ステップＳ４のＹ）、紫外光発光ＬＥＤ１８を点灯させる（ステップＳ５）。ここに、吸着性能制御手段としての機能の一部が実現されている。紫外光発光ＬＥＤ１８を点灯させることにより、多孔質吸着材料１３が吸着したＮＯｘが放出されて、光触媒１６へ到達する。
【００６９】
なお、ステップＳ５においては、ＮＯｘ濃度検出センサ２１からの出力値に基づいて、紫外光発光ＬＥＤ１８の発光強度を適宜調整するようにしてもよい。ここで、例えば、流体経路５中に流入する流体中に含有されるＮＯｘの濃度が高い場合に紫外光発光ＬＥＤ１８を強く発光させてしまうと、多孔質吸着材料１３の機能を十分に発揮させることができず、光触媒装置１としての処理能力を低下させることが懸念される。これに対し、ＮＯｘ濃度検出センサ２１からの出力値に基づいて、紫外光発光ＬＥＤ１８の発光強度を適宜調整することにより、多孔質吸着材料１３の吸着能力を最適なタイミングで復帰させることができる。紫外光発光ＬＥＤ１８の発光強度の調整については公知の技術であるため図示および説明を省略するが、例えば、一例として、紫外光発光ＬＥＤ１８の電源に印加する電圧値を調整してもよい。
【００７０】
また、紫外光発光ＬＥＤ１８を点灯させてからの時間をカウントする（ステップＳ６）。このとき、前回のカウント値を合わせてクリアするようにしてもよい。
【００７１】
そして、ステップＳ６でカウントを開始したカウンタ値が予め設定された所定時間に到達したと判断するまで待機し（ステップＳ７のＮ）、カウンタ値が予め設定された所定時間に到達したと判断した場合には（ステップＳ７のＹ）、ステップＳ２に進み紫外光発光ＬＥＤ１８を消灯させる。これにより、多孔質吸着材料１３の吸着能力が再び高くなり、より多くのＮＯｘを吸着することが可能となる。
【００７２】
ステップＳ６およびステップＳ７でカウントする紫外光発光ＬＥＤ１８を点灯させてからの時間は、適宜設定することが可能である。例えば、流体経路５中に流入する流体中に含まれるＮＯｘの濃度変化のタイミングが予め判っているような場合には、そのタイミングに応じて、紫外光発光ＬＥＤ１８を点灯させてからカウントする時間を設定すればよい。
【００７３】
なお、光触媒装置１は、排ガス処理の実行に際し、図４に示すエンジン停止管理処理を実行しており、エンジン停止の有無を常時監視している（ステップＳ１０）。
このエンジン停止管理処理は、エンジンの駆動停止に応じて出力される駆動停止信号に基づいてエンジン停止が停止したと判断するまで待機し（ステップＳ１０のＮ）、エンジン停止を判断した場合には（ステップＳ１０のＹ）、紫外光発光ＬＥＤ１７，１８を消灯させる（ステップＳ１１）。これにより、エンジン停止時には必ず紫外光発光ＬＥＤ１７，１８が消灯しているので、不必要な電力消費を防止することができる。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の触媒装置によれば、流体が流れる流体経路と、前記流体経路中に設けられて対象物質を吸着可能な複数の孔を少なくとも表面に有し、光照射の有無に応じて対象物質の吸着量が変動する多孔質吸着材料と、前記流体経路中で前記多孔質吸着材料よりも流体の流れ方向下流側に設けられて前記多孔質吸着材料が吸着可能な物質に対する分解能力を有する触媒材料と、前記多孔質吸着材料に対して照射する光を発光する吸着性能制御光源と、前記吸着性能制御光源の点灯／消灯を制御する吸着性能制御手段と、を具備するため、吸着性能制御光源の消灯中に流体経路中を流れる流体中に含まれる対象物質を多孔質吸着材料によって吸着させ、多孔質吸着材料における対象物質の吸着程度に応じて吸着性能制御光源を点灯させることにより、吸着した対象物質を放出させることができるので、例えば、流体経路中に流入する対象物質が減少した場合に吸着性能制御光源を点灯させることにより、触媒材料が有する分解許容量以上の対象物質が流体経路中に流入した場合にも、分解許容量以上の対象物質を多孔質吸着材料によって一時的に吸着して捕捉することができ、より多くの対象物質を触媒によって分解することができる。
【００７５】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の触媒装置において、前記触媒材料に対して照射する光を発光する分解性能制御光源と、前記分解性能制御光源の発光動作を制御する分解性能制御手段と、を具備し、前記触媒材料は、光が照射されることによって対象物質の分解性能を発揮する光触媒材料であるため、多孔質吸着材料に対する光照射の有無と光触媒材料に対する光照射の有無とを独立して制御することができるので、光が照射されることによって対象物質の分解性能を発揮する光触媒材料を触媒材料として用いる場合にも、多孔質吸着材料の吸着性能を低下させることがない。
【００７６】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の触媒装置において、前記吸着性能制御手段は、前記流体経路中への流体の流入に際して前記吸着性能制御光源を消灯させるため、流体経路中へ流体が流入する際には、流体中に含まれる対象物質を多孔質吸着材料によって吸着するとともに光触媒によって対象物質を分解し、流体経路中への流体の流入がない場合に吸着性能制御光源を点灯させることで、多孔質吸着材料が吸着した対象物質を光触媒によって分解することができ、より確実に対象物質を分解することができる。
【００７７】
請求項４記載の発明によれば、請求項１、２または３記載の触媒装置において、前記多孔質吸着材料は、表面に直径１μｍ以下の孔が形成されているため、実用上、対象物質を迅速に吸着することができ、また、実用上、単位面積当たりの良好な吸着量を確保することができる。
【００７８】
請求項５記載の発明によれば、請求項１、２または３記載の触媒装置において、前記多孔質吸着材料は、対象物質として気体分子を吸着するため、請求項１、２または３記載の発明の効果をより効果的に発揮させることができる。
【００７９】
請求項６記載の発明によれば、請求項２記載の触媒装置において、前記触媒材料は、酸化亜鉛または酸化チタンであり、前記分解性能制御光源は、４００ｎｍ以下の波長の光を発光するため、触媒材料による対象物質の分解性能を効果的に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の排ガス処理用の光触媒装置を示す縦断面図である。
【図２】光触媒装置が備える各部の電気的接続を示すブロック図である。
【図３】本発明の別の実施の形態の光触媒装置が実行する排ガス処理について概略的に説明するフローチャートである。
【図４】エンジン停止管理処理について概略的に説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１      触媒装置
５      流体経路
１３      多孔質吸着材料
１６      触媒材料
１８      吸着性能制御光源
【図１】
2004308456.tif 000003
【図２】
2004308456.tif 000004
【図３】
2004308456.tif 000005
【図４】
2004308456.tif 000006