(57)【要約】【課題】  本発明は、酸素含有雰囲気において使用しても、オゾンの発生を抑制することができる放電型光触媒反応装置の提供を目的とする。【解決手段】光触媒モジュール２ａと、一対の金属電極３、３と、電源４と、電線５を備え、一対の電極３、３間に電圧を印加して発生する紫外線によって光触媒モジュール２ａに担持された光触媒を活性化させ、気体、液体または気液混合体の媒体６に含まれる分解対象物質を分解する光触媒反応装置において、光触媒モジュール２ａは光触媒に蓄光体を配合した混合物を担持しており、電極に印加する電圧がパルス電圧であることを特徴とするものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス基体に光触媒を担持した光触媒モジュールと、一対の電極と、電源手段を有し、前記電源手段により前記一対の電極間に電圧を印加して発生させた放電光を前記光触媒モジュールに照射して前記光触媒モジュールの内部あるいは近傍にある気体、液体または気液混合体の分解対象物質媒体に含まれる分解対象物質を分解する放電型光触媒フィルタよりなる光触媒反応装置において、紫外線に反応する蓄光体を光触媒に配合した混合物を前記光触媒モジュールに担持させることを特徴とする光触媒反応装置。
【請求項２】
電源手段により一対の電極間に印加する電圧をパルス電圧とした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】
蓄光体はカルシウムアルミネートまたはストロンチウムアルミネートの少なくとも１種類を含む化合物に、ユーロピウム、ジスプロシウム、イットリウム、ネオジウムまたはサマリウムの少なくとも１種類の元素を加えた混合物からなることを特徴とする請求項１また２記載の光触媒反応装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光触媒反応装置を、冷蔵庫内の冷気の循環経路の途中に設置し、循環経路内の冷気を浄化することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光触媒反応装置を、冷蔵庫に設けられた製氷装置の給水タンクから製氷皿までの給水経路の途中に設置し、前記給水タンクから前記製氷皿へ流れる製氷用水を浄化することを特徴とする冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電により発生する紫外線を照射し光触媒を活性化させることで、気体、液体または気液混合体などの分解対象物質媒体に含まれる分解対象物質を分解除去して当該媒体を浄化する光触媒反応装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光触媒反応によって気体に含まれる分解対象物質を分解するものとして、波長が約４００ｎｍの短波長光線を発生するランプを、光触媒モジュールの近傍に設けた構成の光触媒反応装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記構成の光触媒反応装置は、ランプを光源としているため、光の陰陽が生じ、大きな触媒活性面積を得ることができない。つまり、同一方向から入射する光に対しては常に影になる部分が生じ、当該部分は触媒の利用率を低下させるため、光触媒による分解が進まない問題があった。
【０００４】
そこで、光触媒モジュールを絶縁体で構成し、その表面に高電圧を印加し放電させた場合に生じる紫外線を光源とする放電型光触媒反応装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
この光触媒反応装置１０は、図６に示すように、多孔質セラミックス基体に光触媒を担持させた光触媒モジュール２と、一対の金属電極３、３と、電源４と、電線５とを有し、光触媒モジュール２は一対の金属電極３、３で挟持され、分解対象物質を含む気体、液体または気液混合体の媒体６の流路７内に設けられ、電源４が電線５を介して金属電極３、３に接続された構成である。
【０００６】
電源４によって、一対の金属電極３、３の間に所要の電圧が印加されることで放電が起き、紫外線が発生する。光触媒モジュール２に担持された光触媒は紫外線が照射されることで活性化され、光触媒モジュール２の内部または近傍の媒体６に含まれる分解対象物質を分解し、媒体６を浄化することができる。
【０００７】
この光触媒反応装置１０では光触媒モジュール２が多孔質セラミックスであるため、その内部孔の表面でも放電が起き紫外線が発生する。そして、この光触媒モジュール２の内部孔位置に光触媒を存在させることによって、光触媒反応を光触媒モジュール２の内部で直接的な光照射をもって、影の発生することなく効率よく進めることができる。
【特許文献１】特開平８−２９００５２公報
【特許文献２】特開２０００−１４０６２４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記光触媒反応装置１０を酸素を含む気体、液体または気液混合体の媒体を浄化するために用いると、酸素含有雰囲気で放電が起こるため、人体に有害なオゾンが大量に発生する。したがって、前記媒体の浄化に前記光触媒反応装置１０を用いるためには、オゾンの発生量を抑制し人体に影響のないオゾン濃度にする必要がある。
【０００９】
従来、オゾン発生量を抑制するには、前記光触媒反応装置１０の電極に印加する電圧を下げる方法が採られていたが、印加電圧を下げるとオゾン発生量は抑制されるが、紫外線の発生量も抑制されるため、前記光触媒反応装置１０の浄化能力が低下することとなり、効果的ではなかった。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑み、酸素を含む気体、液体または気液混合体の媒体の浄化において、オゾンの発生を抑制しつつ、紫外線の発生量を増加させ、浄化能力を向上させることができる放電型光触媒反応装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光触媒反応装置は、セラミックス基体に光触媒を担持した光触媒モジュールと、一対の電極と、電源手段を有し、前記電源手段により前記一対の電極間に電圧を印加して発生させた放電光を前記光触媒モジュールに照射して前記光触媒モジュールの内部あるいは近傍にある気体、液体または気液混合体の分解対象物質媒体に含まれる分解対象物質を分解する放電型光触媒フィルタよりなる光触媒反応装置において、紫外線に反応する蓄光体を光触媒に配合した混合物を前記光触媒モジュールに担持させることを特徴とするのである。
【００１２】
このような構成にすることにより、電極に電圧が印加されている間、光触媒モジュールに担持された蓄光体は照射された紫外線を蓄光する。そして、印加電圧が断たれた後は、蓄光体に蓄光された紫外線を含む光を光触媒モジュールに相当時間照射することができ、オゾンを発生させることなく、酸素を含む気体、液体または気液混合体の媒体を浄化することができる。
【００１３】
また、本発明に係る光触媒反応装置において、一対の電極間に印加する電圧をパルス電圧とする構成であってもよい。
【００１４】
このような構成にすると、電極間には断続的に電圧が印加されることとなり、オゾンの発生を抑えながら、効率よく紫外線を発生させ、光触媒反応を進めることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明による冷蔵庫は、請求項１乃至３のいずれかに記載の光触媒反応装置を、空気の循環経路の途中に設置し、循環経路内の空気を浄化することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５記載の発明による冷蔵庫は、請求項１乃至３のいずれかに記載の光触媒反応装置を、製氷装置の給水タンクから製氷皿までの給水経路の途中に設置し、前記給水タンクから前記製氷皿へ流れる製氷用水を浄化することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、酸素を含む気体、液体または気液混合体の媒体を浄化する際に発生するオゾン量を抑制しつつ、紫外線の発生量を増加させ浄化能力を向上した放電型光触媒反応装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の１実施形態を図１および図２に基づいて説明する。なお、前記従来例と共通する構成要素については同一の符号を付すこととする。
【００１９】
図１は本実施形態の光触媒反応装置１の構造を模式的に示す構造図であって、光触媒モジュール２ａは光触媒に蓄光体を配合した混合物を担持している点で前記従来例と相違する。
【００２０】
ここで、蓄光体とは照射された紫外線の一部を取り込み発光するもので、例えば、カルシウムアルミネート（ＣａＡｌ２Ｏ４）やストロンチウムアルミネート（ＳｒＡｌ２Ｏ４）等に賦活剤として、ユーロピウム、ジスプロシウムやイットリウム等の希土類元素を加えたもの、あるいは共賦活剤としてネオジウムやサマリウム等を加えたものが用いられる。
【００２１】
電源４には幅広いパルス波の範囲でパルス電圧を選択的に発生できるものが適用され、本実施形態では、図２に模式的に示したような、短時間だけ電圧を印加するパルス電圧が電極３、３間に印加されるように選択される。
【００２２】
以上のような構成の本実施形態では、図１において矢印で示すように、分解対象物質を含む気体、液体または気液混合体の媒体６を流路７内に供給し、光触媒モジュール２ａに通過させる。そして、電源４から一対の電極３、３の間にパルス電圧を印加し、電極３、３と光触媒モジュール２ａとの間で放電による放電光を発生させる。この放電光に含まれる紫外線が光触媒モジュール２ａに担持されている光触媒に照射されることで、光触媒反応を行わせ、媒体６に含まれる分解対象物質を分解する。
【００２３】
本発明の光触媒反応装置において、光触媒モジュール２ａに光触媒と蓄光体を配合した混合物を担持させ、電極間にパルス電圧を印加する構成となる理由について説明する。
【００２４】
光触媒反応装置１をこのような構成にすると、印加電圧が断たれている間は、放電が起きずオゾンが発生しないため、オゾン濃度が抑えることができる。一方、電極３、３の間に電圧が印加されている時に光触媒モジュール２ａに照射された紫外線の内、その一部が蓄光体に蓄光されるため、印加電圧が断たれている間も紫外線を照射することができ、光触媒反応を行わせ、媒体６に含まれる分解対象物質を分解することができる。
【００２５】
図４は比較例、実施例１、実施例２のそれぞれの実施例におけるオゾン濃度と紫外線量の実験結果を示した表である。比較例は光触媒のみを担持させた光触媒モジュールを採用し、印加電圧の波形が図３に示すような定常電圧が印加された構成で、この構成は従来の光触媒反応装置と同一である。
【００２６】
実施例１は光触媒に蓄光体を配合した混合物を担持させた光触媒モジュールを採用し、印加電圧の波形が図３に示すような定常電圧が印加された構成である。
【００２７】
本実施形態である実施例２は光触媒に蓄光体を配合した混合物を担持させた光触媒モジュールを採用し、印加電圧の波形が図２に示すようなパルス電圧が印加された構成である。なお、実施例１および２において上記に示した構成以外の構成については比較例の構成と同一である。
【００２８】
実施例１の場合、同一のオゾン濃度であっても、比較例に比べて１０％多い紫外線を発生することができた。さらに、実施例２の場合、比較例に比べて、１／１０倍にオゾン濃度を抑えつつ、２倍の紫外線を発生することができた。よって、本実施形態である実施例２の構成を採用することにより、オゾン濃度を抑えながら紫外線発生量を著しく増加させることができ、前記従来例が有する問題を顕著に改善することができる。
【００２９】
本発明の応用例について説明する。図５は、光触媒反応装置１を用いた冷蔵庫を示す縦断面図であり、上方から冷蔵空間である冷蔵室１０、野菜室１１を配置し、冷蔵空間の下方に冷凍空間である製氷室１２、冷凍室１３、図示していないが多温度の雰囲気に切り替えて冷却することができる温度切換室が設けられており、野菜室１１の背面には冷蔵空間を冷却する冷却器１４および冷却ファン１５を配置し、冷蔵空間を冷却制御している。冷蔵室１０の底面部には、前記製氷室１２に配置した製氷皿１６へ給水管１７を介して製氷用水を供給する給水タンク１８を設置しており、給水タンク１８から製氷皿１６へ供給された製氷用水は冷気により製氷が完了後、製氷皿１６を回転離氷して氷を貯氷ボックス１９に落下させる。
【００３０】
光触媒反応装置１は、図５に示すように、冷蔵室１０の底面部に設けられ、冷却器１４で冷却された冷気は冷蔵室１０を冷却し、光触媒反応装置１を通って野菜室１１へ流れ込み、野菜室１１を冷却した後、再び冷却器１４へ取り込まれ冷却される。このように、冷蔵空間を循環する冷気を光触媒反応装置１に通過させることで、冷気に含まれる老化ホルモンであるエチレンガスや臭いの原因物質等を光触媒反応によって分解することができる。
【００３１】
また、図示していないが、光触媒反応装置１を給水タンク１８から製氷皿１６へ製氷用水を供給する給水管１７の途中に設置することで、光触媒反応装置１を通過する製氷用水に含まれる臭いの原因物質を分解することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の光触媒反応装置は、空気の浄化や排気処理などをオゾンの発生を抑えて安全に行うことができ有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の１実施形態における光触媒反応装置の構造を示す構造図である。
【図２】電源によって印加させるパルス電圧の波形を模式的に示したグラフである。
【図３】電源によって印加させる定常電圧の波形を模式的に示したグラフである。
【図４】比較例、実施例１、実施例２のそれぞれの実施例におけるオゾン濃度と紫外線量の実験結果を示した表の図である。
【図５】光触媒反応装置１を用いた冷蔵庫を示す縦断面図である。
【図６】従来の光触媒反応装置１０の構造を示す構造図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    光触媒反応装置                      ２  光触媒モジュール  
２ａ  蓄光体を担持した光触媒モジュール    ３  電極            
４    電源                                ５  電線
６    媒体                                ７  流路
１０    冷蔵室                            １１  野菜室
１２    製氷室                            １３  冷凍室
１４    冷却器                            １５  冷却ファン      
１６    製氷皿                            １７  給水管        
１８    給水タンク                        １９  貯氷ボックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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