(57)【要約】【課題】基材の材質に関係なく簡便な構成で光触媒性能を評価することが可能な装置を提供すること。【解決手段】 パルス式流通型光触媒評価装置における光照射容器内に設置した光触媒上流の流通系に種種の揮発性有機化合物（VOC）や悪臭物質をマイクロシリンジで注入できるインジェクションポートを有するポリテトラフルオロエチレン製の混合容器を設ける。これにより，流量制御がキャリアガスのみになり，装置的にも試薬的にも低コストになり，また評価方法としても簡略化できる。【選択図】図１
2005274483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス式流通型光触媒評価装置における光照射容器内に設置した光触媒上流の流通系に種種の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）や悪臭物質をマイクロシリンジで注入できるインジェクションポートを有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の混合容器を設けたことを特徴とする光触媒性能評価装置。
【請求項２】
流路及び光照射容器には全てＰＴＦＥを使用し、汚染物質の吸着を抑える構成を特徴とする請求項１に記載の光触媒性能評価装置。
【請求項３】
インジェクションポートにはリボンヒーターを巻きつけ、温度制御機能を有することを特徴とする請求項１に記載の光触媒性能評価装置。
【請求項４】
キャリアガスを通じるＰＴＦＥチューブにはリボンヒーターを巻きつけ、温度制御機能を有することを特徴とする請求項１に記載の光触媒性能評価装置。
【請求項５】
光触媒を設置した光照射容器上部には光透過ガラス窓板（３００ ｎｍ以上の波長領域で光吸収の小さいもの）を設け、上方より光照射可能な構造を有すること特徴とする請求項１に記載の光触媒性能評価装置。
【請求項６】
光触媒を設置した光照射容器内のガス漏れを防ぐため、光透過ガラス窓板の上部に金属板を乗せ、四方を固定化し光照射できる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の光触媒性能評価装置。
【請求項７】
キャリアガスを流量制御する工程、キャリアガスにパルス的に一定量の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）や悪臭物質をマイクロシリンジでインジェクションポートより注入する工程、これら混合ガスを光照射容器内の光触媒試料上を通過させる工程、光照射容器下流に流れ出たガスのＶＯＣ及び悪臭物質濃度と分解生成物であるＣＯ２濃度を測定する工程より成る光触媒性能評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒性能を評価する装置及びその評価方法に関するものであり、光照射容器上流のインジェクションポートよりパルス的に一定量の汚染物質（VOC及び悪臭物質）を注入できる混合容器を設けた装置である。
【背景技術】
【０００２】
光触媒の代表的機能である（１）セルフクリーニング、（２）空気浄化、（３）水質浄化、（４）抗菌・防かびの４テーマについての性能試験方法の標準化が進められており、特に空気浄化の分野では平成１６年１月２０日付けで窒素酸化物（ＮＯｘ）除去に対する空気浄化性能試験方法のJIS規格としてＪＩＳ  Ｒ１７０１−１（図６及び図７参照）が制定された。
【０００３】
具体的なＪＩＳ  Ｒ１７０１−１の内容として光触媒基材上に、1 ppm程度のNOｘ混入空気を流し、NOｘがどの程度除去されるかを測定する試験方法を既定している。これにより、光触媒基材のNOｘ除去性能の正確な測定が可能となる。
【０００４】
また光触媒性能評価方法として、目視によって光触媒塗膜の性能評価及び光触媒の存在の確認を行うことができる方法（例えば、特許文献１参照）や光触媒の分離回収の操作を必要としない有害ガス処理方法（例えば、特許文献２参照）がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１８１９４
【特許文献２】特開平１１−１０４４６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＪＩＳ  Ｒ１７０１−１では連続的にＮＯｘを流通させる系による測定を、流通式反応容器を使用した方法で評価を行っており、これは1 ppm程度のＮＯｘを絶えず流し続け、その減少率を追跡することで分解性能の評価されているが、この方法では対象汚染物質のＮＯは亜硝酸および硝酸まで酸化され、このものは光触媒基材に吸着するので、反応後に基材を取りだし、溶出試験を行い、これらの濃度から汚染物質除去性能を求める手順となっている。このため、流通式反応容器を用いた試験方法では、試験操作が複雑になり、試験が長時間におよぶだけでなくコスト的にも試薬的にも高価になり更に分解対象物質についての正確な測定を行うことが困難となる。また流量制御も混入空気およびＮＯｘの両者について行う必要があるため、操作が煩雑化される。
【０００７】
また特許文献１では目視による光触媒性能評価を行っているが、この方法では光触媒反応による中間生成物の確認操作を行うことが困難となり、さらに汚染物質が実際に分解されているかどうかわからない。
【０００８】
更に特許文献２では光触媒の分離回収の操作を必要としない方法、とされているが光触媒は繰り返し使用することにより、その性能は低下することがいわれているため、光触媒を分離回収または交換せず長期間使用することは困難であると予想される。
【０００９】
上述した問題を克服するため、特に光触媒性能を有する材料を検査する必要からは、簡単な設備と容易な操作によりできるだけ短時間で、精度よく評価ができることが望まれている。
【００１０】
このような観点から本発明は、試料の基材の材質に関係なく簡単な構成で光触媒性能を評価できる軽便な装置および簡略化された評価方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的を達成するために、第１の発明は、パルス式流通型光触媒評価装置における光照射容器内に設置した光触媒上流の流通系に種種の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）や悪臭物質をマイクロシリンジで注入できるインジェクションポートを有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の混合容器を設けたことを特徴とする光触媒性能評価装置の提供。
【００１２】
第２の発明は、流路及び光照射容器には全てＰＴＦＥを使用し、汚染物質の吸着を抑える構成を特徴とする請求項１に記載の光触媒性能評価装置の提供。
【００１３】
第３の発明は、インジェクションポートにはリボンヒーターを巻きつけ、温度制御機能を有することを特徴とする請求項１に記載の光触媒性能評価装置の提供。
【００１４】
第４の発明は、キャリアガスを通じるＰＴＦＥチューブにはリボンヒーターを巻きつけ、温度制御機能を有することを特徴とする請求項１に記載の光触媒性能評価装置の提供。
【００１５】
第５の発明は、光触媒を設置した光照射容器上部には光透過ガラス窓板（３００ ｎｍ以上の波長領域で光吸収の小さいもの）を設け、上方より光照射可能な構造を有すること特徴とする請求項１に記載の光触媒性能評価装置の提供。
【００１６】
第６の発明は、光触媒を設置した光照射容器内のガス漏れを防ぐため、光透過ガラス窓板の上部に金属板を乗せ、四方を固定化し光照射できる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の光触媒性能評価装置の提供。
【００１７】
第７の発明は、キャリアガスを流量制御する工程、キャリアガスにパルス的に一定量の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）や悪臭物質をマイクロシリンジでインジェクションポートより注入する工程、これら混合ガスを光照射容器内の光触媒試料上を通過させる工程、光照射容器下流に流れ出たガスのＶＯＣ及び悪臭物質濃度と分解生成物であるＣＯ２濃度を測定する工程より成る光触媒性能評価方法の提供。
【００１８】
以上をまとめると本発明では、光照射容器内に設置した光触媒上流の流通系に種種の揮発性有機化合物（VOC）や悪臭物質をマイクロシリンジでパルス的に一定量注入できるインジェクションポートを有するポリテトラフルオロエチレン製の混合容器を設けたことにより，流量制御が混入空気などのキャリアガスのみになり，装置的にも軽便化され、また試薬的にも注入する汚染物質のみとなるため低コスト化が実現され，また評価方法としても簡略化されたものの提供である。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明によるときは、光照射容器内に設置した光触媒上流の流通系に種種の揮発性有機化合物（VOC）や悪臭物質をマイクロシリンジでパルス的に一定量注入できるインジェクションポートを有するポリテトラフルオロエチレン製の混合容器を設けたことにより，流量制御が混入空気などのキャリアガスのみになり，装置的にも軽便化され、また試薬的にも注入する汚染物質のみとなるため低コスト化が実現され，また評価方法としても簡略化でき、更には分解対象物質および中間生成物についても調べることが可能な評価システムが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態を図面を図１に基づき説明する。図１中の符号１はキャリアガス、符合２はキャリアガス流量を制御するためのマスフローコントローラー、符合３はVOCおよび悪臭物質を注入するインジェクションポート、符合４はインジェクションポートの温度を制御するための温度コントローラー、符号５はインジェクションポートを加温するためのリボンヒーター、符号６は光触媒基材、符号７は光源、符号８は光触媒基材を設置する光照射容器、符号９はＶＯＣおよび悪臭物質を測定するための測定器、符号１０はＶＯＣ分解において生成する二酸化炭素を測定するための測定器を示している。なお符号９及び符号１０の順序は入れ替えることも可能である。
【００２１】
符号８の光照射容器において、上部にパイレックス（登録商標）製ガラス窓板を設け、上方より光照射可能にし、また光照射容器内のガス漏れを防ぐため、パイレックス（登録商標）製ガラス板の上部に金属板を乗せ、四方を固定化し光照射できる構造とした。
【００２２】
符合３、符号８および流路はポリテトラフルオロエチレン製とし、汚染物質の吸着を抑える構成とした。
【００２３】
符号４の汚染物質をマイクロシリンジで注入するインジェクションポートの注入口にはシリコン製のセプタムを設置した。
【実施例１】
【００２４】
図２には光源としてブラックライト（紫外線強度１．０ ｍＷ ／ ｃｍ２）を使用し、ＶＯＣとしてはホルマリン（ホルムアルデヒド：３６〜３８%、メタノール：５〜１０％）１ μLをインジェクションポートより注入したときのＣＯ２生成量をあらわしたグラフを示す。なおキャリアガスの流量は２００ ｍＬ ／  ｍｉｎとし、リボンヒーターの温度は６０℃とした。光触媒は光照射容器の中心部に設置し、ＳＴ−０１（石原産業製）、Ｐ−２５（日本エアロジル社製）の０．１ ｇを純水数滴を加えてスラリー状にし、３００ ｎｍ以上の波長領域で光吸収の小さいガラス板（５ ｃｍ×５ ｃｍ）上に均一に塗布し、乾燥したもの２枚を試料片としたものの他、光触媒担持白色標準試験紙（５ ｃｍ×１０ ｃｍ、三菱製紙製）を使用した。
【００２５】
図２の結果より、どの試料においてもブラックライト照射下、ホルムアルデヒドが基材の光触媒により分解されＣＯ２生成が確認できた。
【００２６】
図２のような結果となったが注入したホルマリン中のホルムアルデヒド全てが基材の光触媒に吸着されておらず、光照射容器下流に流れ出たホルムアルデヒドも若干ではあるが確認できた。その濃度をあらわすグラフを図３示す。ＳＴ−０１及びＰ−２５においてほぼ同程度の取りこぼしが確認できた。ＣＯ２生成量に比べると取りこぼしの総量は無視できるほど微量なものであった。なお白色標準試験紙を用いた場合の光照射容器下流に流れ出たホルムアルデヒドは０であり、注入したホルマリン中のホルムアルデヒドの１００％が吸着していることがわかった。これは基材である紙の影響が強く反映されたためであると予想できる。
【００２７】
また、試験後の試料の色彩を観察するとＰ−２５では全く変化がなかったのに対し、ＳＴ−０１および光触媒担持白色標準試験紙では測定前には観察できなかった黄変が確認できた。特に色彩変化が顕著であった光触媒担持白色標準試験紙の反射率曲線測定結果を図４に示す。
【００２８】
これより、測定前後のスペクトルを比較すると，測定後の表面の色彩は青色領域の光の反射率が低下していることから，黄色を呈していることが分かる。光触媒担持
白色標準試験紙及びＳＴ−０１表面上ではホルムアルデヒドが直接二酸化炭素へ酸化されるものもあれば，光触媒表面上に中間生成物として存在するものも形成したと考えられる。これは光触媒の種類により違いがあることがわかった。
【００２９】
図５には光源として青色ＬＥＤ（可視光強度２．８ ｍＷ ／ ｃｍ２）を使用し、ＶＯＣとしてはホルマリン０．００１ｍLをインジェクションポートより注入したときのＣＯ２量をあらわしたグラフを示す。試験方法はブラックライトの時と同様とした。なおキャリアガスの流量は５０〜２００ mL / minとし、リボンヒーターの温度は60℃とした。光触媒としてはチタニウムイソプロポキシド（ＴＴＩＰ）にアンモニアを反応させて得られた水酸化物を空気中３７５℃の温度で焼成することにより調製した可視光応答型酸化チタン光触媒ＡＮＨ−Ｈｙｃａｌ及びＰ−２５を使用した。
【００３０】
図４の結果よりＢ−ＬＥＤのような可視光照射下においてもＣＯ２生成が確認できた。
【００３１】
以上の結果から、本発明の汚染物質をパルス的にインジェクションポートから注入する方式を採用することにより、分解生成物の確認が可能となり、更に中間生成物存在についての確認も同時に行うことができる。
【００３２】
光触媒基材の材質は、光触媒が担持されていればどのようなものでも構わない。例えば、壁紙、カーテンなど。
【００３３】
ＶＯＣとしてはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチレン、パラジクロロベンゼン、テトラデカン、クロルピリホス、フェノブカルブ、ダイアジノン、フタル酸ジ−ｎ−ブチル、フタル酸ジ−２−エチルへキシルなどが挙げられる。
【００３４】
悪臭物質としてはアンモニア、トリメチルアミン、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル、プロピオンアルデヒド、ノルマルブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ノルマルバレルアルデヒド、イソバレルアルデヒド、イソブタノール、酢酸エチル、メチルイソブチルケトン、スチレン、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸などが挙げられる。
【００３５】
上述以外の化学物質として、メタノールやエタノールなどのアルコール類やアセトンなどのケトン類、更には酢酸などのカルボン酸などが挙げられる。
【００３６】
光源としてブラックライト、青色ＬＥＤの他、白色蛍光灯、緑色ＬＥＤ、キセノンランプ、ＵＶ蛍光灯、水銀灯などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】パルス式流通型光触媒評価装置の概略図
【図２】ブラックライト照射における二酸化炭素生成濃度の光触媒による比較
【図３】光照射容器下流に流れ出たホルムアルデヒド濃度
【図４】光触媒担持白色標準試験紙の測定前後における反射率曲線測定結果
【図５】Ｂ−ＬＥＤ照射における二酸化炭素生成濃度の流量変化による比較
【図６】ＪＩＳ  Ｒ１７０１−１の流通式光触媒性能評価装置の概略図
【図７】ＪＩＳ  Ｒ１７０１−１の流通式光触媒性能評価装置の光照射容器の断面図
【符号の説明】
【００３８】
１  キャリアガス
２  マスフローコントローラー
３  インジェクションポート
４  温度コントローラー
５  リボンヒーター
６  光触媒基材
７  光源
８  光照射容器
９  ＶＯＣ及び悪臭物質測定器
１０  ＣＯ２測定器
【図１】
2005274483.tif 000003
【図２】
2005274483.tif 000004
【図３】
2005274483.tif 000005
【図４】
2005274483.tif 000006
【図５】
2005274483.tif 000007
【図６】
2005274483.tif 000008
【図７】
2005274483.tif 000009