(57)【要約】【課題】  光触媒部で有害汚染物質を効率良く吸着し、分解、除去できるとともに、光触媒部の下流側に攪拌蔓延させることのないこと、また、高温多湿の浄化対象に対しても優れた浄化性を発揮する浄化装置を提供する。【解決手段】  光触媒を保持した多孔質体からなるビーズ３Ａの層からなる光触媒部３内に複数の光源３０を設けてむらなく光を照射する。このことにより、光触媒部３に空気Ｗを一度通過させるだけで有害汚染物質を効率良く捕獲することができる。また、ビーズ３Ａに充分な光が照射されることにより光触媒の励起が促進されるので、有害汚染物質の分解除去が速やかに行われて浄化性を向上させることができる。【選択図】      図２
2005034776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒を用いて有害汚染物質の分解除去を行う浄化装置において、
粒状の基体に前記光触媒を保持した光触媒粒子の層からなる光触媒部と、
前記光触媒部内に設けられて前記光触媒を励起する光を照射する光源とを有することを特徴とする浄化装置。
【請求項２】
光触媒を用いて有害汚染物質の分解除去を行う浄化装置において、
多孔質体からなる粒状の光透過性基体に前記光触媒を保持した光触媒粒子の層からなる光触媒部と、
前記光触媒部内に設けられて前記光触媒を励起する光を照射する光源とを有することを特徴とする浄化装置。
【請求項３】
光触媒を用いて有害汚染物質の分解除去を行う浄化装置において、
粒状の基体に前記光触媒を保持した光触媒粒子の層からなる光触媒部と、
前記光触媒部内に設けられて前記光触媒を励起する光を照射する光源と、
前記光触媒部に導入される被浄化媒体の冷却除湿を行う冷却部とを有することを特徴とする浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光触媒を用いた浄化装置に関し、特に、臭気成分等の有害汚染物質の除去効率に優れる浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気中の悪臭、有害汚染物質を二酸化チタン等の光触媒を利用して分解・除去する清浄装置が知られており、光触媒の微粉末を薄膜として基体表面に担持し、紫外線を照射して光触媒を励起させることにより生じる高い酸化力を有機化合物等の分解に利用したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１１は、特許文献１に示された空気清浄装置を示す。
【０００４】
この空気清浄装置５０は、容器５１と、光触媒を有する吸着剤よりなる脱臭粒子５２と、容器５１の内部に収容されて紫外線を照射する紫外線光源５３と、容器５１の内部に矢印方向から空気を送り込むファン５４とを有し、ファン５４の回転に基づいて送り込まれる空気によって容器５１内の脱臭粒子５２を攪拌し、空気中の臭気成分を脱臭粒子５２に吸着させるとともに、紫外線光源５３の照射領域に移動させた脱臭粒子５２の光触媒を励起させることにより臭気成分を分解させる。
【特許文献１】特開２０００−２０２０１５号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の光触媒を用いた清浄装置によると、以下の問題がある。
（１）高濃度の有害汚染物質が空気とともに容器に送り込まれた場合、脱臭粒子の吸着能力を超えてしまうため、有害汚染物質を除去しきれずに容器の下流に攪拌蔓延させてしまうという問題がある。
（２）有害汚染物質の吸着性を高めるために脱臭粒子を高密度で容器に充填すると、光触媒に光が届きにくくなって光触媒が充分に励起されないため、容器の下流に有害汚染物質を含む空気が排出されることがある。
（３）脱臭粒子は、有害汚染物質を含む空気の状態によって吸着性が変動することから、例えば、浄化対象の空気が高温多湿であると脱臭粒子が薄い水膜によって覆われてしまい、有害汚染物質の分解除去性が著しく低下することがある。
【０００６】
従って、本発明は、第１の目的として、光触媒部で有害汚染物質を効率良く吸着し、吸着、分解できるとともに、光触媒部の下流側に攪拌蔓延させることのない浄化装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明は、第２の目的として、高温多湿の浄化対象に対しても優れた吸着分解性を発揮する浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記第１の目的を達成するため、光触媒を用いて有害汚染物質の分解除去を行う浄化装置において、粒状の基体に前記光触媒を保持した光触媒粒子の層からなる光触媒部と、前記光触媒部内に設けられて前記光触媒を励起する光を照射する光源とを有することを特徴とする浄化装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、上記第１の目的を達成するため、光触媒を用いて有害汚染物質の分解除去を行う浄化装置において、多孔質体からなる粒状の光透過性基体に前記光触媒を保持した光触媒粒子の層からなる光触媒部と、前記光触媒部内に設けられて前記光触媒を励起する光を照射する光源とを有することを特徴とする浄化装置を提供する。
【００１０】
また、本発明は、上記第２の目的を達成するため、光触媒を用いて有害汚染物質の分解除去を行う浄化装置において、粒状の基体に前記光触媒を保持した光触媒粒子の層からなる光触媒部と、前記光触媒部内に設けられて前記光触媒を励起する光を照射する光源と、前記光触媒部に導入される被浄化媒体の冷却除湿を行う冷却部とを有することを特徴とする浄化装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の浄化装置によれば、多孔質体を基体として光透過性を有する光触媒粒子の層からなる光触媒部に光源を設けるようにしたため、光触媒粒子への光照射性が向上して光触媒部で有害汚染物質を効率良く吸着し、分解、除去できるとともに、光触媒部の下流側に攪拌蔓延させることがない。
【００１２】
また、本発明の浄化装置によれば、光触媒部に導入される被浄化媒体を冷却除湿するようにしたため、光触媒粒子が乾燥状態に保たれて有害汚染物質の吸着が阻害されることを防ぐことができ、高温多湿の浄化対象に対しても優れた吸着分解性を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、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。
【００１４】
なお、以下の説明で述べる「浄化」とは、殺菌、除菌、抗菌、および脱臭の意味を含むものとする。
【００１５】
図１および図２は、第１の実施の形態に係る浄化装置であり、図１は平面図、図２は図１のＡ−Ａ部における浄化装置の縦断面図である。
【００１６】
この浄化装置１０は、本体部１と、本体部１の下部に設けられる基台部２と、本体部１の内部に設けられる光触媒部３と、光触媒部３の内部に埋設される光源３０と、基台部２の側面に設けられてごみ等の通過を阻むプレフィルタ４Ａとを有する。
【００１７】
本体部１は、金属材料によって円筒状に形成されており、上部に臭気物質等の有害汚染物質を除去された空気Ｗを排気する排気孔１Ａが形成された排気部１Ｂを有している。また、光触媒部３には光触媒を励起するブラックライトが光源３０として所定の間隔で複数埋設されており、３００〜４００ｎｍの近紫外線を主として空気Ｗの通過する方向と直交する方向に放射する。なお、本実施の形態ではＵ字型のブラックライトを光源３０として用いているが、直管のブラックライトを用いることも可能である。また、光源３０の間隔は使用する光触媒の種類、量、および発光波長によって適切な値に設定することができる。
【００１８】
また、本体部１は、光触媒部３の下部にフィルタ４を有する。このフィルタ４は、光触媒部３のビーズ３Ａが脱落しないように保持するための網状の部材であり、外部から導入する空気Ｗの通過を許容する図示しない多数の孔を有する。なお、本体部１を構成する材料は金属に限定されず、耐紫外線性を有する樹脂材料によって形成されても良い。
【００１９】
基台部２は、外部から空気Ｗを導入するための吸気孔２Ａを有するとともに、光源３０の配線３２を収容している。なお、光触媒部３への空気Ｗの導入を促すものとして、ファン等の外気導入器を基台部２内に設けるようにしても良い。
【００２０】
光触媒部３は、シリカゲルを基体とするビーズ３Ａに二酸化チタンを保持した光触媒粒子を層状に設けることによって形成されており、ビーズ３Ａの粒径は１〜２ｍｍである。このビーズ３Ａは、多数の細孔を有する多孔質体であり、比表面積が大であるとともに細孔で有害汚染物質を物理吸着する。このビーズ３Ａを光触媒に基づく分解、除去を有効に機能させるのに充分な密度で充填することにより光触媒部３を形成している。
【００２１】
また、光触媒部３には、ビーズ３Ａの層中に空気Ｗを導入するための吸気管３１を有し、吸気管３１の中間部にはフィルタ４側から導入した空気Ｗを光触媒部３に放出するための掃気孔３１Ｂが設けられている。また、吸気管３１の上部（排気部１Ｂ側）は栓３１Ａによって封止されている。
【００２２】
以下に、第１の実施の形態の動作について説明する。
【００２３】
まず、浄化対象空間に浄化装置１０を配置する。このとき、空気Ｗの循環経路に位置してプレフィルタ４Ａから空気Ｗが効率良く導入されるように配置することが好ましい。また、必要に応じて空気Ｗをプレフィルタ４Ａに誘導するダクト等の外気誘導部材を設けても良い。
【００２４】
次に、配線３２を介して光源３０と接続された図示しない電源部を駆動して光源３０を点灯させる。光触媒部３は、光源３０の点灯に基づいて光照射される。このとき、本体部１に充填されたビーズ３Ａにむらなく光が照射されて光触媒が励起される。
【００２５】
次に、光触媒部３に被浄化媒体である空気Ｗを通過させる。空気Ｗに含まれる有害汚染物質はシリカゲルの多孔質部に吸着される。有害汚染物質が分離された空気Ｗは光触媒部３を通過して排気孔１Ａから本体部１の外部に放出される。シリカゲルに吸着された有害汚染物質は、二酸化チタンの光触媒作用に基づいて分解され、除去される。
【００２６】
上記した第１の実施の形態によると、光触媒を保持したシリカゲルのビーズ３Ａ層からなる光触媒部３内に複数の光源３０を設けてむらなく光を照射するようにしたので、光触媒部３に空気Ｗを一度通過させるだけで有害汚染物質を効率良く捕獲することができる。また、ビーズ３Ａに充分な光が照射されることにより光触媒の励起が促進されるので、有害汚染物質の分解除去が速やかに行われて浄化性を向上させることができる。
【００２７】
なお、第１の実施の形態では、排気孔１Ａ、気孔２Ａとして径の小なる複数の孔を多数設ける構成を説明したが、複数でなくとも良く、大径の孔をひとつ開口する構成としても良い。
【００２８】
図３から図６は、第２の実施の形態に係る浄化装置を示す図であり、図３は浄化装置の斜視図、図４は浄化装置の平面図、図５は図３のＢ−Ｂ部における断面図、図６は図４のＣ−Ｃ部における断面図である。なお、以下の説明において、前述の部分と同一の機能を有する部分については共通する引用数字を付している。
【００２９】
この浄化装置１０は、金属材料によって形成されて円筒状の外形を有する扁平状の本体部１と、本体部１の上部を覆う蓋部５と、蓋部５にねじ部６によって取り付けられたファン７と、脚部孔１１Ａを有して本体部１の底部に設けられる脚部１１とを有する。
【００３０】
本体部１は、近紫外線の光を放射する発光ダイオード（Light-Emitting Diode：以下「ＬＥＤ」という。）を発光源とし、ＬＥＤから放射される光を反射する光反射部と一体化された複数の光源３０を内部に有している。また、光源３０は、２個の光源３０を対向させた光源ユニット３０Ａを複数環状に配置して構成されている。図５においては、環状の光源ユニット３０Ａを３層設けている。また、本体部１の内壁にも光源３０が連続的に配置されている。環状の光源ユニット３０Ａによって区切られた各空間３０Ｂにはビーズ３Ａが層状に充填されて光触媒部を形成している。
【００３１】
また、本体部１は、図６に示すように光源ユニット３０Ａの上下に設けられてビーズ３Ａを保持するフィルタ４と、底部に設けられるプレフィルタ４Ａとを有しており、プレフィルタ４Ａを介して底部の吸気口１Ｅから導入した空気Ｗをファン７の回転に基づいて排気部１Ｂから外部に排気するようになっている。
【００３２】
上記した第２の実施の形態によると、ＬＥＤを発光源とする光源３０を用いることにより、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて浄化装置１０の小型化を図ることができる。また、ファン７を設けたことにより空気Ｗの循環性が向上し、空気Ｗを効率良く浄化することができる。
【００３３】
図７および図８は、第３の実施の形態に係る浄化装置を示す図であり、図７は浄化装置の側面図、図８は図７のＤ−Ｄ部における断面図である。
【００３４】
この浄化装置１０は、金属材料によって形成される本体上部１Ｃおよび本体下部１Ｄからなる本体部１と、本体上部１Ｃと本体下部１Ｄとの間に配置される光触媒部３とを有して構成されている。
【００３５】
本体上部１Ｃは、ファンモータ７Ａによって回転駆動されるファン７を収容しており、逆台形状の側面形状を有する。ファンモータ７Ａは、支持部材１Ｆによって本体上部１Ｃに支持固定されている。
【００３６】
本体下部１Ｄは、空気Ｗを光触媒部３に導入するための吸気口１Ｅと、底部に設けられて本体部１の移動を可能にする車輪１３とを有し、光触媒部３への空気Ｗの導入性を高めるために台形状の側面形状を有する。
【００３７】
光触媒部３は、直管のブラックライトからなる複数の光源３０を平行に配置して構成されており、光源３０間の隙間にビーズ３Ａが充填されている。また、光触媒部３の上下には網４Ｂが設けられて空気Ｗの通過を許容するとともにビーズ３Ａを保持している。また、光触媒部３の下部にはプレフィルタ４Ａが設けられている。なお、光触媒部３の両端部にはブラックライトの電極部を覆って保護する図示しないカバー部材が設けられる。
【００３８】
上記した第３の実施の形態によると、本体下部１Ｄに設けた車輪１３によって浄化装置１０を浄化対象空間に容易に配置することができる。また、台形状の本体下部１Ｄから光触媒部３へ空気Ｗを効率良く誘導することができ、有害汚染物質の捕獲性をより向上させることができる。また、このような形態とすることにより、ホテルの客室等において短時間で脱臭・除菌を行うといった用途に適する。
【００３９】
図９は、第４の実施の形態に係る浄化装置の部分断面図である。
【００４０】
この浄化装置１０は、本体部１と、ビーズ３Ａおよび光源（ブラックライト）３０からなる光触媒部３と、ファンモータ７Ａによって回転駆動されるファン７と、光触媒部３に導入される空気Ｗを除湿冷却する冷却部とを有する。
【００４１】
本体部１は、空気Ｗを導入する吸気口１Ｅと、光触媒部３を通過した空気Ｗを排気する排気部１Ｂと、排気部１Ｂから分岐して設けられる掃気部１Ｇとを有し、光触媒部３を通過した空気Ｗの一部は掃気部１Ｇを介して蒸発器２２、凝縮器２４、および光触媒部３に再度導入されるようになっている。吸気口１Ｅは、例えば、生ゴミ処理装置等の異臭源に接続される。
【００４２】
冷却部は、コンプレッサ２０と、冷媒配管２１Ａおよび２１Ｂと、冷媒を蒸発させる蒸発器２２と、冷媒減圧用の毛細管２３と、冷媒を凝縮させる凝縮器２４と、除湿に基づいて生じる水分をドレンタンク２５に送る配管２６とを有し、吸気口１Ｅから本体部１に導入した空気Ｗを減湿再熱するように形成されている。なお、冷却部における冷媒の蒸発および凝縮に基づくヒートサイクルについては公知であるので説明を省略する。
【００４３】
上記した第４の実施の形態によると、光触媒部３に導入される空気Ｗを冷却、除湿するので、ビーズ３Ａを構成するシリカゲルの多孔質部が水膜によって覆われることを防止し、有害汚染物質の吸着性が低下することを防げる。このことにより生ゴミ等の腐敗に伴って生じる臭気成分を含んだ多湿高温の空気Ｗについても、光触媒部３の機能が損なわれることなく安定的に浄化することができる。
【００４４】
また、コンプレッサ２０等の熱源を本体部１の内部に収容する構成であっても、光源３０の寿命を熱によって低下させることがないので、光触媒部３の浄化機能を長期に渡って維持することができる。
【００４５】
図１０は、第５の実施の形態に係る浄化装置の縦断面図である。
【００４６】
この浄化装置１０は、本体部１と、排気部１Ｂに収容されてビーズ３Ａおよび光源（ブラックライト）３０からなる光触媒部３と、光触媒部３の空気導入側および空気導出側に設けられるフィルタ４と、光触媒部３に導入される空気Ｗを冷媒の蒸発に基づいて除湿冷却する蒸発器２２と、吸気口１Ｅから本体部１に導入した空気Ｗのゴミ等を除去するプレフィルタ４Ａと、蒸発器２２で生じる水滴を受容して配管２６を介して外部に排出させるドレン部２７と、本体部１の下部に設けられる外気導入口１Ｈと、外気導入口１Ｈから導入された空気を通過させるように設けられる凝縮器２４と、光源３０への通電およびヒートサイクルを制御する制御部４０を有する。
【００４７】
本体部１は、光触媒部３を収容した排気部１Ｂを着脱自在に形成されており、例えば、光源３０およびビーズ３Ａの保守点検時には排気部１Ｂを開放することによって対応できるようになっている。吸気口１Ｅは、例えば、生ゴミ処理装置等の異臭源に接続される。
ビーズ３Ａの光触媒機能が低下したときは、排気部１Ｂを開放して光触媒部３からビーズ３Ａを取り出し、約５００℃の温度条件下で１〜２時間の乾燥処理を行うことにより復元することができる。
【００４８】
また、本体部１は、光触媒部３に導入される空気Ｗを冷却する冷却部を下部に収容しており、冷却部は、コンプレッサ２０、蒸発器２２、および凝縮器２４がそれぞれ独立した空間に配置されて図示しない配管によって接続されている。
【００４９】
制御部４０は、コンプレッサ２０の回転速度をインバータ制御に基づいて制御する。また、冬季等で外気温度が低いような場合にファンモータ７Ａの駆動を制御することで凝縮器２４の機能を調節し、そのことによって所定のヒートサイクルを維持するようになっている。
【００５０】
以下に、第５の実施の形態の動作について説明する。
【００５１】
吸気口１Ｅから導入された空気Ｗは、プレフィルタ４Ａでゴミ等を除去された後、蒸発器２２を通過することによって所定の温度に冷却されるとともに除湿される。この冷却除湿された空気Ｗは、フィルタ４を介して光触媒部３に導入される。光触媒部３は、空気Ｗに含まれる臭気成分等の有害汚染物質をビーズ３Ａで吸着する。ビーズ３Ａは、多孔質部に吸着した有害汚染物質を光触媒作用に基づいて分解することにより空気Ｗを浄化する。浄化された空気Ｗは排気部１Ｂの排気孔１Ａから外部に放出される。
【００５２】
上記した第５の実施の形態によると、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて、着脱自在な排気部１Ｂから光触媒部３を容易に取り出せるようにしたので、例えば、光源３０の寿命やビーズ３Ａの機能低下に際して交換や保守点検を容易に行うことができる。
【００５３】
なお、各実施の形態で説明したフィルタ４については、ビーズ３Ａが脱落しないように保持するための網状の部材であるものとしたが、ビーズ３Ａが脱落したりこぼれたりすることを防げるものであれば網の形態に限定されず、細いスリットを多数形成された薄板等の部材であっても良い。
【００５４】
上記した各実施の形態から把握できる請求項記載以外の技術思想について、以下にその効果とともに記載する。
（１）複数の光源とビーズ状多孔質体の光触媒粒子を同一容器に層状に収容して被浄化媒体の流路に配置する。このことによって被浄化媒体を一度通過させるだけで光触媒粒子に有害汚染物質が捕獲され、光触媒作用に基づいて分解除去できるようになる。
（２）（１）に記載したビーズ状多孔質体の光触媒粒子が光透過性を有することを特徴とする。このことによって光触媒粒子が層状に設けられても光源からの光がむらなく光触媒粒子全体に照射されるようになり、光触媒作用を促進させることができる。
（３）（１）に記載したビーズ状多孔質体の光触媒粒子がシリカゲルからなることを特徴とする。このことによって被浄化媒体に含まれる有害汚染物質がシリカゲルの多孔質部に効率良く捕獲され、光触媒作用に基づいて分解除去できるようになる。
（４）（１）に記載した光源が紫外線を放射するＬＥＤ光源であることを特徴とする。このことによって光源のサイズを小にできるとともに、長期にわたって安定した光照射性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１の実施の形態に係る浄化装置の上部を開放した平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ部における浄化装置の縦断面図である。
【図３】第２の実施の形態に係る浄化装置の斜視図である。
【図４】第２の実施の形態に係る浄化装置の平面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ部における断面図である。
【図６】図４のＣ−Ｃ部における断面図である。
【図７】第３の実施の形態に係る浄化装置の側面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る浄化装置のＤ−Ｄ部における断面図である。
【図９】第４の実施の形態に係る浄化装置の部分断面図である。
【図１０】第５の実施の形態に係る浄化装置の縦断面図である。
【図１１】従来の空気清浄装置を示す全体図である。
【符号の説明】
【００５６】
１、本体部  １Ａ、排気孔  １Ｂ、排気部  １Ｄ、本体下部
１Ｃ、本体上部  １Ｅ、吸気口  １Ｆ、支持部材  １Ｇ、掃気部
１Ｈ、外気導入口  ２、基台部  ２Ａ、吸気孔  ３、光触媒部
３Ａ、ビーズ  ４、フィルタ  ４Ａ、プレフィルタ  ４Ｂ、網  ５、蓋部
６、ねじ部  ７、ファン  ７Ａ、ファンモータ  １０、浄化装置
１１、脚部  １１Ａ、脚部孔  １３、車輪  ２０、コンプレッサ
２１Ａ、冷媒配管  ２１Ｂ、冷媒配管  ２２、蒸発器  ２３、毛細管
２４、凝縮器  ２５、ドレンタンク  ２６、配管  ２７、ドレン部
３０、光源  ３０Ａ、光源ユニット  ３０Ｂ、空間  ３１、吸気管
３１Ａ、栓  ３１Ｂ、掃気孔  ３２、配線  ４０、制御部
５０、空気清浄装置  ５１、容器  ５２、脱臭粒子  ５３、紫外線光源
５４、ファン
【図１】
2005034776.tif 000003
【図２】
2005034776.tif 000004
【図３】
2005034776.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005034776.tif 000007
【図６】
2005034776.tif 000008
【図７】
2005034776.tif 000009
【図８】
2005034776.tif 000010
【図９】
2005034776.tif 000011
【図１０】
2005034776.tif 000012
【図１１】
2005034776.tif 000013