(57)【要約】【課題】電極の強度や信頼性を低下させることなく、より低い電圧でエネルギの高い放電を発生させて効率的に気体を反応させることが可能な光触媒反応装置および放電電極である。【解決手段】光触媒反応装置１０は、気体Ｙの流路１４上に設けられ、気体Ｙが通過可能な３次元構造の基体に光触媒を担持させた光触媒モジュール１６と、この光触媒モジュール１６の上流側と下流側の気体Ｙの流路１４上に設けられ、気体Ｙが通過可能な立体形状の放電電極１５、１５と、これら放電電極１５、１５間に電圧を印加して放電させる電源１３とを備える。放電電極１５、１５の少なくとも一方の放電側には、電界集中を形成させるための鋭利形状部が設けられ、放電電極１５、１５間に生じた放電光を光触媒に照射することにより光触媒を活性化するように構成した。【選択図】  図１
2005034270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の流路上に設けられ、前記気体が通過可能な３次元構造の基体に光触媒を担持させた光触媒モジュールと、この光触媒モジュールの上流側と下流側の前記気体の流路上に設けられ、前記気体が通過可能な立体形状の放電電極と、これら放電電極間に電圧を印加して放電させる電源とを備え、前記放電電極の少なくとも一方の放電側には、電界集中を形成させるための鋭利形状部が設けられ、前記放電電極間に生じた放電光を前記光触媒に照射することにより前記光触媒を活性化するように構成したことを特徴とする光触媒反応装置。
【請求項２】
前記鋭利形状部は、切欠であることを特徴とする請求項１記載の光触媒反応装置。
【請求項３】
前記鋭利形状部は、一様なパターンを繰り返す立体形状の放電電極の一部を除去して形成された断続部位であることを特徴とする請求項１記載の光触媒反応装置。
【請求項４】
前記鋭利形状部は、凹凸部位であることを特徴とする請求項１記載の光触媒反応装置。
【請求項５】
気体の流路上に設けられ、前記気体が通過可能な３次元構造の基体に光触媒を担持させた光触媒モジュールと、この光触媒モジュールの上流側と下流側の前記気体の流路上に設けられた放電電極と、これら放電電極間に電圧を印加して放電させる電源とを備え、前記放電電極は、前記気体が通過可能な孔を有するシート状の導体にシート厚さ方向の高さを有する突起部位を設けた構造であり、前記放電電極間に生じた放電光を前記光触媒に照射することにより前記光触媒を活性化するように構成したことを特徴とする光触媒反応装置。
【請求項６】
前記突起部位を、前記シート状の導体に切込を入れて曲げ成形することにより形成したことを特徴とする請求項５記載の光触媒反応装置。
【請求項７】
気体が通過可能な立体形状の電極本体と、電界集中を形成させるための鋭利形状部とを備えたことを特徴とする放電電極。
【請求項８】
気体が通過可能な孔を有するシート状の導体と、このシート状の導体のシート厚さ方向の高さを有する突起部位とを備えたことを特徴とする放電電極。
【請求項９】
前記突起部位を、前記シート状の導体に切込を入れて曲げ成形することにより形成したことを特徴とする請求項８記載の放電電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光触媒と放電により生じたオゾンの作用により空気等の気体を浄化する光触媒反応装置および放電電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光触媒と放電により生じたオゾンの作用により空気等の気体の脱臭、脱色、殺菌、減菌を行う装置として図１３に示す光触媒反応装置が提案される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
従来の光触媒反応装置１は、空気等の気体Ｘが通過できるように筒状に形成された筐体２に単位構造体３を収納した構成である。単位構造体３は、一対のハニカム電極４，４と、これら２つのハニカム電極４，４間に設けられた３次元網目構造の光触媒モジュール５とを有する。さらに、各ハニカム電極４、４は、図示しない高圧電源部と接続され、ハニカム電極４、４間に放電を行うことができるように構成される。
【０００４】
ハニカム電極４は図１４に示すように例えば断面が６角形の複数の筒状部を整列配置した形状となるように薄板を成型して構成される。このため、ハニカム電極４の内部を、気体Ｘが通過することができるとともに、所要の強度を備えることができる。
【０００５】
そして、従来の光触媒反応装置１では、筐体２の一端側から筐体２内部に流入した気体Ｘが、気体Ｘの上流側のハニカム電極４内を通過した後、光触媒モジュール５に導かれる。さらに、２つのハニカム電極４、４間には、高圧電源部から電圧が印加されて放電が生じ、放電とともに紫外線を含む放電光が発生して光触媒モジュール５を照射する。
【０００６】
このため、光触媒モジュール５は、放電光により活性化状態となる一方、ハニカム電極４、４間には、紫外線と気体Ｘに含まれる酸素とが反応してオゾンが生成される。
【０００７】
この結果、ハニカム電極４、４間において、気体Ｘに含まれる有害物質は、活性化された光触媒およびオゾンの作用により分解されて浄化される。浄化された気体Ｘは、下流側のハニカム電極４内を通過して筐体２の流出側から外部に排出される。
【０００８】
尚、従来の光触媒反応装置１において、ハニカム電極４、４間において生じたオゾンは有害であるため、単位構造体３よりも下流側にオゾン分解触媒を設ける構成や、気体Ｘの浄化容量を向上させるために単位構造体３を複数個積層した構成が提案される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３３６６５４号公報（第１頁−第４頁、図１参照）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光触媒反応装置１は、ハニカム電極４、４間に生じた放電光により光触媒モジュール５を活性化させる構成であるため、光触媒モジュール５の活性化あるいは気体Ｘの浄化に十分なオゾンの生成に必要な量の放電をハニカム電極４、４間に発生させることが重要となる。
【００１１】
このため、放電は、ハニカム電極４において筒状部の端部から生じるが、ハニカム電極４、４間の放電のエネルギを増加させるために、印加すべき動作電圧を増大させることが必要となる。
【００１２】
一方、電界集中を形成してより低電圧でエネルギの高い放電を発生させるために、ハニカム電極４の代わりに細線や薄板をメッシュ状に成形して電極を用いる方法も考えられるが、電極の強度の低下に伴って、電極の寿命や信頼性の低下といった問題が生じる。
【００１３】
すなわち、放電集中によりスパーク状放電が発生した場合には、電極に損傷や溶断が生じる恐れがあるのみならず、気体Ｘ中に腐食性物質を含むような場合には、比較的短時間に電極の材料となる金属の腐食が進行して断線に到る恐れもある。
【００１４】
また、細線やメッシュ状に形成された薄板を電極として用いた場合には、電極の損傷を抑制するために、電極に入力する電圧が一定の値を超えないように制限する必要が生じる。
【００１５】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、電極の強度や信頼性を低下させることなく、より低い電圧でエネルギの高い放電を発生させて効率的に気体を反応させることが可能な光触媒反応装置および放電電極を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、気体の流路上に設けられ、前記気体が通過可能な３次元構造の基体に光触媒を担持させた光触媒モジュールと、この光触媒モジュールの上流側と下流側の前記気体の流路上に設けられ、前記気体が通過可能な立体形状の放電電極と、これら放電電極間に電圧を印加して放電させる電源とを備え、前記放電電極の少なくとも一方の放電側には、電界集中を形成させるための鋭利形状部が設けられ、前記放電電極間に生じた放電光を前記光触媒に照射することにより前記光触媒を活性化するように構成したことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、気体の流路上に設けられ、前記気体が通過可能な３次元構造の基体に光触媒を担持させた光触媒モジュールと、この光触媒モジュールの上流側と下流側の前記気体の流路上に設けられた放電電極と、これら放電電極間に電圧を印加して放電させる電源とを備え、前記放電電極は、前記気体が通過可能な孔を有するシート状の導体にシート厚さ方向の高さを有する突起部位を設けた構造であり、前記放電電極間に生じた放電光を前記光触媒に照射することにより前記光触媒を活性化するように構成したことを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明に係る放電電極は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、気体が通過可能な立体形状の電極本体と、電界集中を形成させるための鋭利形状部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明に係る放電電極は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、気体が通過可能な孔を有するシート状の導体と、このシート状の導体のシート厚さ方向の高さを有する突起部位とを備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光触媒反応装置および放電電極の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明に係る光触媒反応装置の第１の実施形態を示す構成図である。
【００２２】
光触媒反応装置１０は、単位構造体１１、筐体１２および電源の一例である高圧電源部１３を備える。
【００２３】
筐体１２は、筒状構造であり、筐体１２の内部には臭気物質や有害物質等の分解対象体を含む空気等の気体Ｙの流路１４が形成される。筐体１２の内部に形成された気体Ｙの流路１４には、単位構造体１１が設けられる。
【００２４】
単位構造体１１は、放電電極の一例である一対の切欠ハニカム電極１５、１５と光触媒モジュール１６とを有する。そして、筐体１２内の気体Ｙの流路１４の上流側から単位構造体１１の一方の極側の切欠ハニカム電極１５、光触媒モジュール１６および他方の極側の切欠ハニカム電極１５が順に設けられる。
【００２５】
単位構造体１１の各切欠ハニカム電極１５、１５は高圧電源部１３と接続され、切欠ハニカム電極１５、１５間に電圧を印加して放電を行なうことができるように構成される。
【００２６】
また、単位構造体１１の切欠ハニカム電極１５は、電極本体１７と導電性外枠１８とを有する。切欠ハニカム電極１５の導電性外枠１８は筒状に形成され、電極本体１７が収納されて保護される。
【００２７】
切欠ハニカム電極１５の電極本体１７は、導電性の薄板あるいは箔でハニカム状に形成される。すなわち、切欠ハニカム電極１５は、気体Ｙが通過可能な立体形状であり気体Ｙの流路１４方向に対する厚さを有する。このため、電極本体１７および導電性外枠１８は、放電に対する十分な強度を備えている。
【００２８】
切欠ハニカム電極１５の電極本体１７および導電性外枠１８には、必要に応じて硫化水素等の腐食性ガスに対して耐食性を有する金属や、金属に耐食性を有するコーティング処理を施したものが用いられる。
【００２９】
電極本体１７および導電性外枠１８の例としては、ステンレス、アルミニウム、銅等の金属にコーティング処理を施したものや、ハステロイ、白金、金等の耐食性の良好な金属あるいは合金が挙げられる。
【００３０】
切欠ハニカム電極１５の電極本体１７は、例えば、気体Ｙの流れ方向からの矢視形状が六角形の筒状体２０を整列配置した形状である。このため、切欠ハニカム電極１５の電極本体１７の内部を気体Ｙが通過可能に構成される。
【００３１】
また、切欠ハニカム電極１５の電極本体１７端部には、鋭利形状部の一例として切欠が設けられる。
【００３２】
図２は、図１に示す切欠ハニカム電極１５に設けられた切欠の形状の一例を示す斜視図である。
【００３３】
切欠ハニカム電極１５の電極本体１７は、例えば気体Ｙの流れ方向からの矢視形状が六角形の筒状体２０を整列配置したハニカム形状である。切欠ハニカム電極１５の電極本体１７の端部のうち、他方の極の切欠ハニカム電極１５側には、例えば、図２に示すように溝状の切欠２１が整列配置される。
【００３４】
このため、対となる切欠ハニカム電極１５、１５間に電圧を印加すると、切欠ハニカム電極１５の切欠２１近傍には、集中電界が形成される。すなわち、切欠ハニカム電極１５の端部には、より低電圧で切欠ハニカム電極１５、１５間に放電が生じるような形状に切欠２１が形成される。
【００３５】
従って、切欠ハニカム電極１５に設けられる切欠２１の形状は任意であり、例えばＶ字状あるいはＵ字状であってもよい。さらに、切欠２１の位置や数も切欠ハニカム電極１５、１５間に所要の集中電界が形成されるような位置や数であれば任意である。
【００３６】
このため、切欠ハニカム電極１５端部の切欠２１の位置や数を任意に設定することにより、切欠ハニカム電極１５、１５間に形成する集中電界、換言すれば切欠ハニカム電極１５、１５間に放電を発生させるために必要な電力を調節することができる。さらに、切欠ハニカム電極１５に設けられる切欠２１の位置や数を調節することにより、より空間的に均一で良好な放電を得ることもできる。
【００３７】
また、切欠ハニカム電極１５に設ける切欠２１は、気体Ｙの上流側および下流側の各切欠ハニカム電極１５、１５のうち互いに向き合う一方の端部に設けられればよい。さらに、上流側および下流側の電極の一方のみを切欠ハニカム電極１５として、他方を切欠２１のないハニカム電極としてもよい。
【００３８】
尚、切欠２１を規則的に設けることにより、切欠ハニカム電極１５の製造コストを低減させることができる。すなわち、一般にハニカム形状は、帯状あるいは板状の金属を成形することにより製造されるため、予め帯状あるいは板状の金属の縁に規則的に凹みを設けるのみで、通常のハニカム製造工程で容易に切欠ハニカム電極１５を製造することができる。
【００３９】
ただし、ハニカム製造工程でハニカム形状に形成した後に切欠２１を設ける方法で切欠ハニカム電極１５を製造してもよい。
【００４０】
一方、単位構造体１１の光触媒モジュール１６は、気体Ｙが通過可能な３次元構造の基体に光触媒を担持して構成される。光触媒モジュール１６は、例えば３次元網目構造のセラミック基体の表面に光触媒作用を有する半導体微粒子を担持させた構成である。ただし、光触媒モジュール１６の基体は、気体Ｙが通過可能でかつ光触媒を担持できれば、格子状、ハニカム状、多孔構造等の３次元構造であってもよい。
【００４１】
光触媒作用を有する半導体微粒子の例としては、酸化チタンＴｉＯ２（ａｎａｔａｓｅ型、ｒｕｔｉｌｅ型、ｂｒｏｏｋｉｔｅ型）、ＳｒＴｉＯ３，ＺｎＯ，ＢａＴｉＯ３，Ｖ２Ｏ５，ＳｎＯ２等の金属酸化物半導体、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＺｎＳ等の単体半導体や化合物半導体が挙げられる。
【００４２】
また、高圧電源部１３としては、例えば直流電源、Ｄｕｔｙ比０．５以下の短パルスを出力するパルス電源、周波数１０ｋＨｚ以上の交流電源等の電源が挙げられる。さらに、各種高圧電源に波高値の５０％から９０％に相当する直流バイアスを重畳する構成や、間欠動作する機能を備える構成としてもよい。
【００４３】
高圧電源部１３として直流電源を用いると電源構成が簡易となり装置コストを低減できるとともに、動作音を比較的小さく抑えることができる。
【００４４】
また、高圧電源部１３としてパルス電源を用いると直流電源に比べて大きな電力投入を容易に行うことができるため、装置の小型化を図ることができるとともに、電源構成が簡易となり装置コストを低減できる。さらに、直流電源に比べて投入電力を大きくすることが容易できるため、低価格かつ中規模の光触媒反応装置１０を構成する場合に有効である。
【００４５】
また、高圧電源部１３として周波数１０ｋＨｚ以上の交流電源を用いた場合には、動作周波数の増加に伴って、投入電力を大きくすることができる。このため、大容量の気体Ｙを対象とする光触媒反応装置１０に有効である。
【００４６】
さらに、高圧電源部１３に直流バイアスを重畳すると、パルス電源を単独で用いた場合に、パルス電圧を低減できるため、光触媒反応装置１０を小型化できる。さらに、放電発生の元となる偶存電子の個数が安定するため、スパーク移行電圧のばらつきを抑えて安定した電源動作を確保することができる。
【００４７】
次に光触媒反応装置１０の作用について説明する。
【００４８】
まず、筐体１２の一端の入口から筐体１２内に形成された気体Ｙの流路１４に浄化しようとする空気等の気体Ｙが流入される。筐体１２内に流入された気体Ｙは、単位構造体１１の上流側の切欠ハニカム電極１５に導かれる。切欠ハニカム電極１５に導かれた気体Ｙは、切欠ハニカム電極１５のハニカム形状により形成された気体Ｙの流路１４を通って、切欠ハニカム電極１５内部を通過する。
【００４９】
一方、上流側と下流側の切欠ハニカム電極１５、１５間に、高圧電源部１３から電圧が印加される。このため、上流側と下流側の切欠ハニカム電極１５、１５間には、電界が形成される。
【００５０】
ここで、上流側の切欠ハニカム電極１５の電極本体１７の下流側端部あるいは下流側の切欠ハニカム電極１５の電極本体１７の上流側端部には切欠２１が設けられているため、切欠２１近傍の電界は密となり、電界集中が生じる。
【００５１】
この結果、高圧電源部１３からより低い電圧を上流側と下流側の切欠ハニカム電極１５、１５間に印加するのみで、容易に放電を行うことができる。さらに、切欠ハニカム電極１５に適切な位置に設けられた切欠２１の作用により、より空間的に均一で良好な放電が得られる。上流側と下流側の切欠ハニカム電極１５、１５間には、放電に伴って紫外線を含む放電光が生じる。
【００５２】
上流側と下流側の切欠ハニカム電極１５、１５間に生じた放電光は、上流側と下流側の切欠ハニカム電極１５、１５間の光触媒モジュール１６に照射される。この結果、光触媒モジュール１６の基体表面に担持された光触媒は活性化せしめられる。
【００５３】
また、上流側と下流側の切欠ハニカム電極１５、１５間に生じた紫外線と空気等の気体Ｙに含まれる酸素とが反応して上流側の切欠ハニカム電極１５よりも下流にはオゾンが生成される。
【００５４】
ここで、オゾンは強い酸化作用を有するが、切欠ハニカム電極１５には、耐食性が付加されているため、酸化が抑制される。さらに、気体Ｙに腐食性ガス、例えば硫化水素、亜硫酸、亜硝酸、塩素、アンモニア等の物質が含まれている場合であっても、切欠ハニカム電極１５の腐食が抑制される。
【００５５】
一方、上流側の切欠ハニカム電極１５内部を通過した気体Ｙは、放電光により活性化された光触媒モジュール１６に導かれ、光触媒モジュール１６内部に流入する。そして、光触媒モジュール１６内部に流入した気体Ｙに含まれる酸素と水が活性化された光触媒に作用により反応し、過酸化水素と水酸基ラジカルとが生成される。
【００５６】
光触媒モジュール１６近傍に生成されたオゾン、過酸化水素および水酸基ラジカルは酸化力が強く、物質の分子結合を分断する機能、すなわち脱臭、脱色、殺菌、減菌作用等の機能を有する。
【００５７】
このため、光触媒モジュール１６内部に流入した気体Ｙに含まれる臭気物質や有害物質等の分解対象体は、活性化状態となった光触媒の作用で生じた過酸化水素および水酸基ラジカル並びにオゾンの作用により分解される。
【００５８】
尚、分解対象体の例としては、例えば、臭いの発生要因であるホルムアルデヒド等の臭い発生物質、浮遊菌等の菌類および細菌類、汚れの成分を構成する物質、有害物質、トリハロメタン等の有機塩素化合物、内分泌撹乱化学物質やその他オゾンおよび水酸基ラジカルの酸化力の作用で分解可能な物質、化合物、混合物、生物が挙げられる。
【００５９】
また、上流側と下流側の切欠ハニカム電極１５、１５間に生じた放電も、臭いの発生要因であるホルムアルデヒド等の物質あるいは有害物質の分解、浮遊菌の除菌および不活性化に作用し、浄化および脱臭に寄与する。
【００６０】
そして、光触媒モジュール１６内部を通過し、浄化された気体Ｙは、下流側の切欠ハニカム電極１５内を通過して筐体１２の流出側から外部に排出される。
【００６１】
すなわち光触媒反応装置１０は、光触媒モジュール１６に放電光を照射して光触媒を活性化させるための電極を、ハニカム形状に切欠２１を設けた構造の切欠ハニカム電極１５とすることで、電極の強度や信頼性を維持しつつ、かつより低電圧でエネルギの高い放電を発生させて効率的に気体Ｙを反応させて浄化させる装置である。
【００６２】
光触媒反応装置１０によれば、高圧電源部１３から切欠ハニカム電極１５、１５間に印加する放電開始に必要な電圧を従来の装置よりも低く設定することができる。このため、エネルギ効率を向上させることができるのみならず、高圧電源部１３の構成をより安価かつ簡易にできる。さらに、光触媒反応装置１０全体の小型化、簡素化に繋げて、より安価に構成することが可能となる。
【００６３】
また、光触媒反応装置１０では、切欠ハニカム電極１５に設けられる切欠２１の位置を調節することにより、より空間的に均一で良好な放電を得ることができる。
【００６４】
一方、光触媒反応装置１０では、従来求められた電極の放電に対する強度や信頼性も維持することができる。このため、光触媒反応装置１０の寿命を従来通り維持することができる。
【００６５】
尚、単位構造体１１を複数個直列に積層する構成や、並列に設ける構成としてもよい。単位構造体１１を直列に複数個設ける場合には、放電される側の電極本体１７端部に切欠２１が設けられればよい。
【００６６】
図３は本発明に係る光触媒反応装置の第２の実施形態を示す斜視図であり、図４は、図３に示す断続ハニカム電極３０の気体Ｙの流れ方向からの矢視図である。
【００６７】
図３に示された、光触媒反応装置１０Ａでは、切欠ハニカム電極１５を放電電極の一例である断続ハニカム電極３０に置換した点が図１に示す光触媒反応装置１０と相違する。他の構成および作用については図１に示す光触媒反応装置１０と実質的に異ならないため断続ハニカム電極３０の形状のみを図示して説明する。
【００６８】
光触媒反応装置１０Ａの断続ハニカム電極３０の電極本体１７は、例えば気体Ｙの流れ方向からの矢視形状が六角形の筒状体２０を整列配置したハニカム形状である。ただし、断続ハニカム電極３０の電極本体１７の一部には、ハニカム形状の板状あるいは箔状部分が取り除かれる。すなわち、一様なパターンを繰り返す立体形状の一例であるハニカム形状の一部が除去されて断続的となった断続部位３１が鋭利形状部の一例として設けられる。
【００６９】
このため、断続ハニカム電極３０の断続部位３１には、他の部位よいも鋭利な部分が形成され、断続ハニカム電極３０、３０間に電圧を印加すると、断続ハニカム電極３０の断続部位３１近傍には、集中電界が形成される。すなわち、断続ハニカム電極３０には、より低電圧で断続ハニカム電極３０、３０間にエネルギの大きい放電が生じるような形状となるように、一部が取り除かれて断続部位３１が形成される。
【００７０】
従って、断続ハニカム電極３０に設けられる断続部位３１の形状は任意であり、例えば六角形のセル全体を取り除いた形状でもよい。さらに、断続部位３１を設ける位置や数も断続ハニカム電極３０、３０間に所要の集中電界が形成されるような位置や数であれば任意である。
【００７１】
このため、断続ハニカム電極３０に設ける断続部位３１の位置や数を任意に設定することにより、断続ハニカム電極３０、３０間に形成する集中電界、換言すれば断続ハニカム電極３０、３０間に発生させる放電のエネルギを調節することができる。さらに、断続ハニカム電極３０に設けられる断続部位３１の位置や数を調節することにより、より空間的に均一で良好な放電を得ることもできる。
【００７２】
また、上流側および下流側の電極の一方のみを断続ハニカム電極３０として、他方を断続部位３１のないハニカム電極としてもよい。
【００７３】
すなわち、光触媒反応装置１０Ａは、電極本体１７端部に切欠２１を設ける代わりに一部を取り除いてハニカム形状が断続的になるように形成した構成である。
【００７４】
このため、光触媒反応装置１０Ａでは、光触媒反応装置１０と同等の効果を得ることができる。
【００７５】
尚、単位構造体１１を複数個直列に積層する構成や、並列に設ける構成としてもよい。単位構造体１１を直列に複数個設ける場合には、電極本体１７の両端に電界集中が形成できるため、気体Ｙの流れ方向の厚さが比較的短ければ両端にハニカムの両端に切欠２１を設けて切欠ハニカム電極１５を製造するよりも断続ハニカム電極３０を製造するほうが容易となる場合がある。
【００７６】
図５は本発明に係る光触媒反応装置の第３の実施形態を示す構造図であり、図６は図５に示す端部加工ハニカム電極４０のＡ−Ａ断面図である。
【００７７】
図５に示された、光触媒反応装置１０Ｂでは、切欠ハニカム電極１５を放電電極の一例である端部加工ハニカム電極４０に置換した点が図１に示す光触媒反応装置１０と相違する。他の構成および作用については図１に示す光触媒反応装置１０と実質的に異ならないため端部加工ハニカム電極４０の形状のみを図示して説明する。
【００７８】
光触媒反応装置１０Ｂの端部加工ハニカム電極４０の電極本体１７は、例えば気体Ｙの流れ方向からの矢視形状が六角形の筒状体２０を整列配置したハニカム形状である。ただし、端部加工ハニカム電極４０の電極本体１７の放電が行われる側には、鋸状の凹凸部位４１が任意方向に鋭利形状部の一例として設けられる。
【００７９】
このため、端部加工ハニカム電極４０、４０間に電圧を印加すると、端部加工ハニカム電極４０の凹凸部位４１近傍には集中電界が形成される。すなわち、端部加工ハニカム電極４０には、より低電圧で端部加工ハニカム電極４０、４０間にエネルギの大きい放電が生じるような形状となるように、放電が行われる側の端部に凹凸部位４１が形成される。
【００８０】
従って、端部加工ハニカム電極４０、４０間に所要の集中電界が形成されれば、端部加工ハニカム電極４０に設けられる凹凸部位４１の形状は任意であり、幅や凹凸部位４１の深さ、数、向きは限定されない。すなわち凹凸部位４１の形状の向きは、端部加工ハニカム電極４０の気体Ｙの流れ方向に対して垂直方向からの矢視が一様となる向きであってもよく、またはハニカムを構成する板状あるいは箔の厚さ方向に対して一様であってもよい。
【００８１】
また、対をなす電極のうち一方のみを端部加工ハニカム電極４０として他方は、凹凸部位４１のないハニカム電極としてもよい。
【００８２】
このため、端部加工ハニカム電極４０端部の凹凸部位４１の形状を任意に設定することにより、端部加工ハニカム電極４０、４０間に形成する集中電界、換言すれば端部加工ハニカム電極４０、４０間に発生させる放電のエネルギを調節することができる。さらに、端部加工ハニカム電極４０に設けられる凹凸部位４１の形状を調節することにより、より空間的に均一で良好な放電を得ることもできる。
【００８３】
すなわち、光触媒反応装置１０Ｂは、電極本体１７端部に切欠２１を設ける代わりに凹凸部位４１を設けた構成である。
【００８４】
このため、光触媒反応装置１０Ｂでは、光触媒反応装置１０と同等の効果を得ることができる。さらに、端部加工ハニカム電極４０においても、予め帯状あるいは板状の金属の縁に規則的に凹凸部位４１を設けて、通常のハニカム製造工程で成形することにより容易に板状あるいは箔の厚さ方向に対して一様な凹凸部位４１を有する端部加工ハニカム電極４０を製造することができる。
【００８５】
一方、光触媒反応装置１０Ｂでは、既に製造されて入手が容易なハニカム状の金属端部に簡易に凹凸部位４１を付加するのみで気体Ｙの流れ方向に対して垂直方向からの矢視が一様となる凹凸部位４１を有する端部加工ハニカム電極４０を製造することもできる。
【００８６】
尚、単位構造体１１を複数個直列に積層する構成や、並列に設ける構成としてもよい。単位構造体１１を直列に複数個設ける場合には、電極本体１７の両端に凹凸部位４１を設けてもよい。
【００８７】
図７は図５に示す光触媒反応装置１０Ｂの第１の変形例を示す図であり、図８は図５に示す光触媒反応装置１０Ｂの第２の変形例を示す図である。
【００８８】
図５に示す光触媒反応装置１０Ｂにおいて、端部加工ハニカム電極４０端部の凹凸部位４１の形状は鋸状に限らず、図７に示すように矩形の凹凸を繰り返す構造や図８に示すように凸部のみを設ける構造としてもよい。
【００８９】
すなわち、端部加工ハニカム電極４０の端部に鋭利な部分が形成されれば、電界集中が引き起こされて、端部加工ハニカム電極４０からより低電圧でエネルギの大きい放電を行うことができる。
【００９０】
端部加工ハニカム電極４０端部の形状は、必要とされる放電のエネルギや製造の容易さに応じて、より適切な形状を選択することにより、高効率化あるいは低コスト化を図ることができる。
【００９１】
端部加工ハニカム電極４０端部を図８に示すように凸部を設ける構造とすれば、例えば帯状の金属薄板の片側を一定間隔で突起が出来るように切断しその後ハニカム状に成形する製法、突起付きの金属薄板をハニカム状に成形する製法、ハニカム状に予め成形された金属の端部に、凸状の部材を溶射、はんだ付け、ろう付け、溶接等の接着手段により設ける製法等の製法で製造することができる。
【００９２】
図９は本発明に係る光触媒反応装置の第４の実施形態を示す斜視図であり、図１０は図９に示すシート電極５０の気体Ｙの流れ方向からの矢視図、図１１は、図１０に示すシート電極５０のＢ−Ｂ方向からの矢視図である。
【００９３】
図５に示された、光触媒反応装置１０Ｃでは、切欠ハニカム電極１５を放電電極の一例でわるシート電極５０に置換した点が図１に示す光触媒反応装置１０と相違する。他の構成および作用については図１に示す光触媒反応装置１０と実質的に異ならないためシート電極５０の形状のみを図示して説明する。
【００９４】
光触媒反応装置１０Ｃのシート電極５０は、例えばシート状の導体５１に任意形状に切込を入れて、対をなすシート電極５０側に曲げ加工して製造される。シート電極５０は、例えば図５に示すように、シート状の導体５１から複数の四辺形状部分を一様に折り曲げて整列配置した形状である。
【００９５】
すなわち、シート電極５０は気体Ｙが通過可能な孔を有するシート状の導体５１にシート厚さ方向の高さを有する突起部位５２を設けた構造となる。そして、シート電極５０の曲げられた四辺形状部分の縁は、放電が行われる側に位置し、鋭利な形状となる。このため、シート電極５０、５０間に電圧を印加すると、シート電極５０の四辺形状部分近傍には集中電界が形成される。
【００９６】
すなわち、シート電極５０は、より低電圧でシート電極５０、５０間にエネルギの大きい放電が生じるような形状となるように、シート状の導体５１から放電が行われる側に四辺形状部分等の突起部位５２が曲げられて形成される。この際、四辺形状部分等の突起部位５２が曲げられることにより、シート電極５０の強度が向上し、シート電極５０の放電に対する信頼性を確保することができる。
【００９７】
従って、シート電極５０、５０間に所要の集中電界が形成され、かつシート電極５０に所要の強度および信頼性が得られれば、シート電極５０の突起部位５２の形状および数、位置、向きは任意である。
【００９８】
このため、シート電極５０の突起部位５２の形状や数を任意に設定することにより、シート電極５０、５０間に形成する集中電界、換言すればシート電極５０、５０間に発生させる放電のエネルギとシート電極５０の強度とを調節することができる。
【００９９】
また、対をなす電極の一方のみをシート電極５０として、他方を気体Ｙが通過可能な電極、例えばハニカム電極としてもよい。
【０１００】
すなわち、光触媒反応装置１０Ｃは、従来強度並びに信頼性の観点から利用が困難であった、二次元的なシート状の導体５１に切込を入れて折り曲げることにより、強度並びに信頼性を向上させ、併せて電界集中をも形成させるようにしたものである。
【０１０１】
このため、光触媒反応装置１０Ｃでは、光触媒反応装置１０と同等の効果を得ることができるのみならず、シート状の導体５１から切断、曲げ加工のみで容易にシート電極５０を製造できるため製造コストを低減させることができる。さらに、光触媒反応装置１０Ｃの用途や浄化対象となる気体Ｙの種類に応じて、安価かつ簡易に多彩な形状にシート電極５０を形成させることが可能となる。
【０１０２】
尚、シート電極５０をシート状の導体５１から切断、曲げ加工により製造するものとしたが、シート状の導体５１から任意形状の部分を打ち抜き加工や切削加工等の加工により取り除いた後、別途、鋭利な形状の補強材を接合させる方法でシート電極５０の突起部位５２を製造してもよい。
【０１０３】
尚、単位構造体１１を複数個直列に積層する構成や、並列に設ける構成としてもよい。単位構造体１１を直列に複数個設ける場合には、シート電極５０の両側に突起部位５２を曲げて設けてもよい。例えば、隣接する突起部位５２を交互に曲げ方向を変えて曲げることにより、両側に突起部位５２を有するシート電極５０を製造してもよい。
【０１０４】
図１２は、図９に示すシート電極５０の変形例を示す気体Ｙの流れ方向からの矢視図である。
【０１０５】
例えば図１２の一点鎖線に示すように、シート状の導体５１にクロスした複数の切込を入れて、切込の端部を結んだ線に沿って曲げ加工を行うと、突起部位５２の先端を鋭利な形状とできるのみならず、シート状の導体５１に形成された縁の全周に渡って強度を向上させることができる。
【０１０６】
尚、光触媒反応装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを複合的に組み合わせて構成してもよい。例えば、シート電極５０の突起部位５２の縁先端に凹凸部位４１を設ける構成、ハニカム電極に切欠２１、断続部位３１および凹凸部位４１を設けた構成、一方の電極をシート電極５０、他方の電極を切欠ハニカム電極１５としてもよい。
【０１０７】
また、光触媒反応装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを、単位構造体１１において生じたオゾンを分解するためにオゾン分解触媒を設ける構成、あるいは気体Ｙの流れを加速するための送風機、予め大きな塵や埃を除去するためのフィルタ手段等の機器を気体Ｙの流路１４上に設ける構成としてもよい。
【０１０８】
また、光触媒反応装置１０、１０Ａ、１０Ｂにおいて、切欠ハニカム電極１５、断続ハニカム電極３０、あるいは端部加工ハニカム電極４０の気体Ｙの流れ方向からの矢視形状は、六角形を整列配置した形状に限らず、気体Ｙが切欠ハニカム電極１５の内部を流れることが可能であれば、断面が任意形状の複数の筒状体２０を整列配置した形状であってもよい。さらに、気体Ｙが電極内部を流れることが可能で、かつ気体Ｙの流れ方向に厚みを有する立体的な形状あれば、ハニカム形状に限らず、例えば柱状体、厚みを有する板状体あるいはブロック体に複数の貫通孔を設けた形状、同軸上に複数の筒状体２０を配置した形状、螺旋状形状、格子状形状、三次元網目状形状等の形状であってもよい。
【０１０９】
また、電極本体１７を、断面が六角形のハニカム形状とした場合には、セルサイズが５ｍｍ以上で箔厚が１ｍｍ以下、望ましくは０．１ｍｍから０．２ｍｍのハニカム形状とすると、より発行強度が強い放電光を発生させることができるということが実験的に確認されている。
【０１１０】
また、光触媒モジュール１６の気体Ｙの流れ方向の厚さを、１５ｍｍ以下とすると光触媒の活性化に必要な放電光が十分に光触媒モジュール１６の内部に到達することが実験的に確認されている。
【０１１１】
また、放電電極は、光触媒反応装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに使用する場合のみならず、放電電極内部に気体Ｙや液体等の流体を通過させる必要がある装置やシステムに使用すれば、より低電圧でかつ空間的に適切な放電を行うことができる。
【０１１２】
【発明の効果】
本発明に係る光触媒反応装置および放電電極においては、電極の強度や信頼性を低下させることなく、より低い電圧でエネルギの高い放電を発生させて効率的に気体を反応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光触媒反応装置の第１の実施形態を示す構成図。
【図２】図１に示す切欠ハニカム電極に設けられた切欠の形状の一例を示す斜視図。
【図３】本発明に係る光触媒反応装置の第２の実施形態を示す斜視図。
【図４】図３に示す断続ハニカム電極の気体の流れ方向からの矢視図。
【図５】本発明に係る光触媒反応装置の第３の実施形態を示す構造図。
【図６】図５に示す端部加工ハニカム電極のＡ−Ａ断面図。
【図７】図５に示す光触媒反応装置の第１の変形例を示す図。
【図８】図５に示す光触媒反応装置の第２の変形例を示す図。
【図９】本発明に係る光触媒反応装置の第４の実施形態を示す斜視図。
【図１０】図９に示すシート電極の気体の流れ方向からの矢視図。
【図１１】図１０に示すシート電極のＢ−Ｂ方向からの矢視図。
【図１２】図９に示すシート電極の変形例を示す気体の流れ方向からの矢視図。
【図１３】従来の光触媒反応装置の構成図。
【図１４】図１３に示すハニカム電極の斜視図。
【符号の説明】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  光触媒反応装置
１１  単位構造体
１２  筐体
１３  高圧電源部
１４  流路
１５  切欠ハニカム電極
１６  光触媒モジュール
１７  電極本体
１８  導電性外枠
２０  筒状体
２１  切欠
３０  断続ハニカム電極
３１  断続部位
４０  端部加工ハニカム電極
４１  凹凸部位
５０  シート電極
５１  シート状の導体
５２  突起部位
Ｙ  気体
【図１】
2005034270.tif 000003
【図２】
2005034270.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005034270.tif 000008
【図７】
2005034270.tif 000009
【図８】
2005034270.tif 000010
【図９】
2005034270.tif 000011
【図１０】
2005034270.tif 000012
【図１１】
2005034270.tif 000013
【図１２】
2005034270.tif 000014
【図１３】
2005034270.tif 000015
【図１４】
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