(57)【要約】【課題】  光触媒を用いて大量の空気を取り入れ直ちに排出基準値以下として室外に排出する浄化装置に関し、装置を大きくしないで光触媒担持体フィルタの有効面積を確保し分解する物質による最適な流速が得られ、光触媒フィルタユニットを通過する空気流が均一となり効率良く分解できるようにする。【解決手段】  複数本の細長い紫外線光源12を平行に配置し、その紫外線光源12を挟むように光触媒担持体フィルタを平行に設けた光触媒フィルタユニット10により空気を浄化する装置において、流入する空気流７に対して光触媒フィルタユニット10を傾斜させて設け、細長い紫外線光源12の長手方向を光触媒フィルタユニット10の傾斜方向に対して直交する方向として空気流９に直交させた。【選択図】        【図２】
2007130042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の細長い紫外線光源を平行に配置し、その紫外線光源を挟むように光触媒担持体フィルタを平行に設けた光触媒フィルタユニットにより空気を浄化する装置において、流入する空気流に対して光触媒フィルタユニットを傾斜させて設けた光触媒を用いた空気浄化装置。
【請求項２】
細長い紫外線光源の長手方向を光触媒フィルタユニットの傾斜方向に対して直交する方向として空気流に直交させた請求項１記載の光触媒を用いた空気浄化装置。
【請求項３】
傾斜させた光触媒フィルタユニット二個を「ヘ」の字状に配置し、一方の光触媒フィルタユニットを通過した空気流の全量がもう一方の光触媒フィルタユニットを直列に通過する請求項２記載の光触媒を用いた空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒を用いて有害化学物質や悪臭を分解して無害化や脱臭を行なう空気浄化装置に関し、特に大量の空気を取り入れ直ちに排出基準値以下として室外に排出することができる浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸化チタンなどの光反応性半導体（以下光触媒という）に紫外線光源（ブラックライト、水銀灯など）を当てて励起させてＯＨラジカルを生成し、その活性化した光触媒に浄化すべき空気を通過させて汚染物質を分解し、無害化や脱臭あるいは殺菌をする空気浄化装置は知られている。
【０００３】
そのような空気浄化装置には、例えば光触媒をセラミック質の多孔性基材に塗工し、乾燥凝固させた膜を焼成して微細孔性の膜を形成した光触媒担持体が用いられる。
【０００４】
このような光触媒担持体を用いた空気浄化装置では、空気中の有機物を分解する工程において、空気が光触媒担持体を通過する速度が一番の問題点となっている。例えば空調などのダクトの流速は５ｍ／秒以上であるが、光触媒で空気中の有機物を分解するにはこの流速は速すぎる。
【０００５】
最適な流速は分解する物質により異なるが、トルエンなどの有機溶剤では約０．４ｍ／秒、アンモニアなどでは０．７〜０．８ｍ／秒、スーパーマーケットなどから排出される空気の浄化では１．２〜１．３ｍ／秒である。
【０００６】
また、装置として組み込む場合には、紫外線光源として直管蛍光灯形状のブラックライトなどを使用しその保持枠などを必要とするため、装置断面積が光触媒担持体フィルタの有効面積の２倍程度になってしまう。光触媒担持体フィルタの通過速度を中間速度のアンモニア（ｖ＝０．７ｍ／秒）で考えてみると、ダクト流速を５ｍ／秒とした場合
５ｍ／秒÷０．７ｍ／秒×２＝１４．３
となり、ダクト断面積の１５倍程度もの装置断面積が必要となってくる。
【０００７】
この問題では、ダクト断面積に対して装置断面積を４〜５倍程度に押えることが要望されている。そのため、装置を大きくしないで、いかにして光触媒担持体フィルタの有効面積を確保するかが、重要な課題となっている。
【０００８】
例えば、特開２００３−２３０８０６号公報に示されるように、ガス処理体フィルタを用いて筒状に形成されたガス処理体と、筒状ガス処理体の一端側開口を閉じる閉塞手段と、ガス処理体を覆うケーシングとにより、ケーシング内のガス処理体の閉塞手段側から導入されたガスがガス処理体側面のガス処理体フィルタを通過してガス処理体の内側から排出されるようにして、有効面積を確保するものが知られている。
【０００９】
このガス処理装置では、ガス処理体フィルタが脱臭用の光触媒フィルタであり、光触媒フィルタは光源と組み合わされて一定形状の光触媒カートリッジを形成している。
【００１０】
また、特開平１０−２５８１１８号公報に示されるように、空気が流入される上流光触媒板状フィルタと、上流光触媒板状フィルタの下流に配置されて空気が流出される下流光触媒板状フィルタと、上流光触媒板状フィルタと下流光触媒板状フィルタの間に奥行き方向に沿って配置されて上流光触媒板状フィルタ，下流光触媒板状フィルタに向けて紫外線を照射する触媒励起用ランプとを備え、上流光触媒板状フィルタまたは下流光触媒板状フィルタの少なくとも一方は空気の流入方向に対して斜めに配置されるようにして、有効面積を確保するものが知られている。この光触媒フィルタユニットは、そのものの断面積を小さくして光触媒担持体フィルタの有効面積を確保するものである。
【００１１】
この光触媒フィルタユニットでは、上流光触媒板状フィルタおよび下流光触媒板状フィルタの各表面は、一本の触媒励起用ランプからの紫外線により励起される光励起触媒物質で構成されている。なお、この光触媒フィルタユニットは一段で設けられているが、室内の空気を浄化装置内に何回も通過させて浄化する場合には、一度の通過で分解されなかったものも徐々に分解が進むので、光触媒フィルタユニットが一段でも良いものである。
【００１２】
次の問題点として、光触媒担持体フィルタのメンテナンスの問題がある。
【００１３】
光触媒で空気中の有機物を分解すると、分解された有機物が塩に変わり、それが光触媒担持体フィルタの表面に付着し、時間の経過とともに分解性能が低下してくる。例えば、アンモニアを含むガスを分解すると硝酸塩が生成され、フィルタの表面に付着する。
【００１４】
これを解決するには、光触媒担持体フィルタに付着した塩を水洗するのが良いが、光触媒担持体フィルタを取り付けたまま水洗するには、構造的に蛍光灯形状の光源を使用していることから適当でない。光触媒担持体フィルタを取り外し、水あるいはお湯で洗浄し、再度取り付ける方法以外は考えられない。分解する有機物の濃度にもよるが、一般的に処理しなければならない高濃度ガスでは１ヶ月に１回程度のメンテナンスが必要となってくる。
【００１５】
光触媒担持体フィルタを多段に設けた場合には、上流側の光触媒担持体フィルタほどメンテナンスの回数が多くなる。
【００１６】
さらに、ブラックライトなどの紫外線光源も寿命があり、定期的な交換が必要となる。
【００１７】
このため、光触媒担持体フィルタと紫外線光源を一体とした光触媒フィルタユニット（カートリッジ）とし、その大きさは人が手で持てる範囲（重量は２０Kg／個以内）とすることが望ましい。
【００１８】
上記した特開２００３−２３０８０６号公報に示されるものでも、ケーシングに開閉扉のメンテナンス用の開口を設け、光触媒カートリッジを取り外して装置外へ取り出せるようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２３０８０６号公報
【特許文献２】特開平１０−２５８１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
大量の高濃度ガスを取り入れ直ちに排出基準値以下として室外に排出するためには、光触媒担持体フィルタと紫外線光源からなる光触媒フィルタユニットを多段に設け、そこに被処理空気を直列に通過させて確実に有機物を分解する必要がある。被処理空気中のガスの濃度にもよるが、高濃度ガスでは最低でも二段の光触媒フィルタユニットを直列に通過させることが必要となる。
【００２０】
前記した特開２００３−２３０８０６号公報のものでも、筒状ガス処理体の中に更に筒状ガス処理体を設けて多段とすることは可能であるが、中の筒状ガス処理体は小さくなってしまい光触媒担持体フィルタの有効面積を確保できなくなる。または、同等のものを直列につなぐと、その分だけ装置が長くなる。
【００２１】
また、特開平１０−２５８１１８号公報のものを多段にすると、その分だけ装置が大きくなる。
【００２２】
次に、光触媒担持体フィルタを空気流に対して単に傾斜させて設けると、フィルタ中心部の流速が大きくなり、端部の流速が小さくなり、このため圧損も大きくなる傾向がある。フィルタが斜めだと空気流にとってはそれだけで抵抗であり、流れ易い部分に集中して流れようとするためと考えられる。流速の速い部分と遅い部分があると、分解する物質による最適な流速を得ることが困難となる。
【００２３】
前記した特開平１０−２５８１１８号公報のものでも、流れ易い部分に集中して流れるものと思われるが、それに対する対処法は記載されていない。
【００２４】
そこで本発明は、装置を大きくしないで光触媒担持体フィルタの有効面積を確保し分解する物質による最適な流速が得られ、光触媒担持体フィルタや紫外線光源のメンテナンスを容易とし、装置断面を大きくしないで光触媒フィルタユニットを多段に設けられ、光触媒フィルタユニットを通過する空気流が均一となり効率良く分解できる、光触媒を用いた空気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
請求項１の発明による光触媒を用いた空気浄化装置は、複数本の細長い紫外線光源12を平行に配置し、その紫外線光源12を挟むように光触媒担持体フィルタ13を平行に設けた光触媒フィルタユニット10により空気を浄化する装置において、流入する空気流７に対して光触媒フィルタユニット10を傾斜させて設けたものである。
【００２６】
請求項２の発明による光触媒を用いた空気浄化装置は、細長い紫外線光源12の長手方向を光触媒フィルタユニット10の傾斜方向に対して直交する方向として空気流９に直交させたものである。
【００２７】
請求項３の発明による光触媒を用いた空気浄化装置は、傾斜させた光触媒フィルタユニット10二個を「ヘ」の字状に配置し、一方の光触媒フィルタユニット10を通過した空気流９の全量がもう一方の光触媒フィルタユニット10を直列に通過するものである。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の発明によれば、複数本の細長い紫外線光源12を平行に配置し、その紫外線光源12を挟むように光触媒担持体フィルタ13を平行に設けた光触媒フィルタユニット10により空気を浄化する装置において、流入する空気流７に対して光触媒フィルタユニット10を傾斜させて設け、光触媒フィルタユニット10を収容する装置の断面積に対して光触媒担持体フィルタ13の有効面積を大きくすることができるから、装置を大きくしないで分解する物質による最適な流速を得ることができる。
【００２９】
また、複数本の細長い紫外線光源12を平行に配置し、その紫外線光源12を挟むように光触媒担持体フィルタ13を平行に設けた光触媒フィルタユニット10としたから、光触媒担持体フィルタ13や紫外線光源12のメンテナンスを容易とできる。
【００３０】
請求項２の発明によれば、細長い紫外線光源12の長手方向を光触媒フィルタユニット10の傾斜方向に対して直交する方向として空気流９に直交させ、紫外線光源12により光触媒担持体フィルタ13を通過する空気流９が整流されるから、光触媒フィルタユニット10を通過する空気流が均一となり効率良く分解できる。
【００３１】
請求項３の発明によれば、傾斜させた光触媒フィルタユニット10二個を「ヘ」の字状に配置し、一方の光触媒フィルタユニット10を通過した空気流９の全量がもう一方の光触媒フィルタユニット10を直列に通過するから、装置断面を大きくしないで光触媒フィルタユニット10を多段に設けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、本発明の一実施例に係る空気浄化装置１の側面図であって、大量の高濃度ガスを取り入れ、二段の光触媒フィルタユニット10を直列に通過させ、直ちに排出基準値以下として室外に排出するのに適したものである。
【００３３】
空気浄化装置１には両端開口の箱状の密閉された筐体２と、筐体２の両端のレジュウサー３，４を設け、流入する空気流７は水平方向にレジュウサー３から入り、筐体２内を通ってレジュウサー４から排出する空気流８として水平方向に排出される。
【００３４】
筐体２内に多数の光触媒フィルタユニット10を設置するが、光触媒フィルタユニット10は光触媒ユニット枠５に挿入して保持される。実施例では、上下方向に７段、図１の前後方向に３列の光触媒ユニット枠５を配置し、各光触媒ユニット枠５に２個の光触媒フィルタユニット10が配置され、全部で４２個の光触媒フィルタユニット10が設置される。
【００３５】
光触媒ユニット枠５は両端開口の箱状で、その底板5aは「ヘ」の字状に中央部が高くなる一対の傾斜面とし、底板5aの一対の傾斜面には各々に空気が流通する開口5bを設ける。光触媒ユニット枠５には両端開口の両側上方に案内体5cを設け、案内体5cの下面は底板5aの傾斜に合わせて平行とし、案内体5cと底板5aの間に光触媒フィルタユニット10が納まる間隔を開けておく。実施例では底板5aの傾斜角度は水平から１５度とした。
【００３６】
筐体２内の光触媒ユニット枠５が設置される上流側と下流側には、光触媒フィルタユニット10が取り出せるメンテナンス用の空間を設け、その空間に対応した筐体２に扉を設ける。
【００３７】
光触媒フィルタユニット10には、略方形の枠である光触媒ユニット枠11を設け、光触媒ユニット枠11内に複数本の紫外線光源12を平行に等間隔に配置する。光触媒ユニット枠11の大きさは、幅が約７５cm、奥行きが約６０cm、厚さが約８．５cmのものである。
【００３８】
紫外線光源12は細長い直管蛍光灯形状の２０Ｗのブラックライト（または捕虫器用蛍光灯なども含む）を平行に等間隔に８本配置し、その間隔は紫外線光源12の管直径程度を開ける。
【００３９】
上記複数本の紫外線光源12を上下に挟むように板状の光触媒担持体フィルタ13を平行に設ける。光触媒担持体フィルタ13はセラミック質の多孔性基材の表面に酸化チタンなどの光触媒を担持させたもので、片面に４枚の光触媒担持体フィルタ13が隙間無く配置される。
【００４０】
片面の光触媒担持体フィルタ13の上にプレフィルタ14を重ね、プレフィルタ14は流入する空気流７側とする。
【００４１】
光触媒ユニット枠11の紫外線光源12と平行な一側面に取手15を設け、光触媒フィルタユニット10のメンテナンス時に取手15を持って光触媒ユニット枠５から出し入れする。光触媒フィルタユニット10の重量は約１８kg程度で、人が手で持てる範囲とする。
【００４２】
光触媒フィルタユニット10は光触媒ユニット枠５に保持され、流入する空気流７に対して光触媒フィルタユニット10を傾斜させて設ける。実施例では、流入する空気流７の上流から下流に向けて一端が高くもう一端が低くなるように配置した。また、光触媒フィルタユニット10の傾斜角度は１５度としたが、光触媒担持体フィルタ13の有効面積を確保するためには４５度以下（好ましくは３５度以下）の傾斜とすると良い。
【００４３】
細長い紫外線光源12の長手方向を光触媒フィルタユニット10の傾斜方向に対して直交する方向として空気流９に直交させた。実施例では複数本の水平方向の紫外線光源12が上下方向に１５度の傾斜に配置される。
【００４４】
光触媒フィルタユニット10を通過する空気流９は、空気流９に直交する狭い紫外線光源12の間を通って整流される。つまり実施例では水平方向の流入する空気流７が紫外線光源12の間を通ることにより上下方向の流れに変更され、Ｓの字状の流路となる。
【００４５】
もしも紫外線光源12を空気流９に平行に配置すると、流れは紫外線光源12に無関係に近道を通り、その向きもほとんど変えられない。
【００４６】
互いに反対方向に傾斜させた二個の光触媒フィルタユニット10の高い方を合わせて「ヘ」の字状に光触媒ユニット枠５内に配置する。一方の光触媒フィルタユニット10を通過した空気流９は底板5aの開口5bを通り全量がもう一方の光触媒フィルタユニット10を直列に通過する。
【００４７】
図６に示すのは、低濃度ガスに対応する装置で、流入する空気流７が一段の光触媒フィルタユニット10を通過する場合の構成を示す。上下方向に複数段の光触媒ユニット枠25に各一個の光触媒フィルタユニット10が保持され、流入する空気流７に対して光触媒フィルタユニット10を傾斜させて設ける。
【００４８】
図７に示すのは、特に高濃度ガスに対応する装置で、流入する空気流７が三段の光触媒フィルタユニット10を通過する場合の構成を示す。このものでは、図２に示した光触媒ユニット枠５による二段の光触媒フィルタユニット10と、図６に示した一段の光触媒フィルタユニット10を直列に通過させる。
【００４９】
二段の光触媒ユニット枠５における光触媒フィルタユニット10の取手15の上から一段の光触媒ユニット枠25における光触媒フィルタユニット10の取手15の上に水平に流量保持板６を設け、光触媒フィルタユニット10から出た排出する空気流８が上方に向かうのを押え、メンテナンス時には取り外し可能とする。流量保持板６は光触媒フィルタユニット10を３段以上とする場合には設けた方が良く、流量保持板６を設けないと上下方向の流量流速に隔たりが生ずる。
【００５０】
以上の実施例では、流入する空気流７が水平方向の例を示したが、流入する空気流７は上下方向としても良い。
【００５１】
また、流入する空気流７が光触媒フィルタユニット10を直列に三段通過する例までを示したが、光触媒フィルタユニット10を直列に四段以上通過するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】光触媒を用いた空気浄化装置の一実施例を示す側面図である。
【図２】その一部を切り欠いた要部を示す部分拡大図である。
【図３】光触媒ユニット枠の斜視図である。
【図４】光触媒フィルタユニットの平面図である。
【図５】図４の側面図である。
【図６】図２の別な実施例を示す図である。
【図７】図２の更に別な実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
７  流入する空気流
９  空気流
10  光触媒フィルタユニット
12  紫外線光源
13  光触媒担持体フィルタ
【図１】
2007130042.tif 000003
【図２】
2007130042.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007130042.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007130042.tif 000008
【図７】
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