(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス導入口を有する反応容器と、
前記ガス導入口から前記反応容器内に導入されたガスにＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記反応容器内に電界を生じさせる電界発生手段と、
前記電界内に配置された光触媒であって前記Ｘ線照射手段からのＸ線が照射されるものと、
を備える光触媒反応装置。
【請求項２】
前記電界発生手段は、前記光触媒を保持する第１及び第２の保持部材であって前記Ｘ線照射手段からのＸ線がそれぞれ照射されるものと、前記第１及び第２の保持部材の間に電圧を印加する電圧印加手段とを含んでいる、請求項１記載の光触媒反応装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の保持部材は、導電性の材料からなるものであり、
前記電圧印加手段は、前記第１及び第２の保持部材に接続された電圧源を含んでいる、請求項２記載の光触媒反応装置。
【請求項４】
前記電圧印加手段は、前記第１及び第２の保持部材にそれぞれ取り付けられた第１及び第２の電極と、この第１及び第２の電極に接続された電圧源とを含んでおり、
前記第１及び第２の電極は、前記第１及び第２の保持部材が前記第１及び第２の電極の間に挟まれるように互いに対向している、請求項２記載の光触媒反応装置。
【請求項５】
前記電界発生手段は、前記光触媒を保持する保持部材であって前記Ｘ線照射手段からのＸ線が照射されるものと、前記反応容器内に設置された第１の電極と、前記保持部材と前記第１の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを含んでいる、請求項１記載の光触媒反応装置。
【請求項６】
前記保持部材は、導電性の材料からなるものであり、
前記電圧印加手段は、前記保持部材及び前記第１の電極に接続された電圧源を含んでいる、請求項５記載の光触媒反応装置。
【請求項７】
前記電圧印加手段は、前記保持部材に取り付けられた第２の電極と、前記第１及び第２の電極に接続された電圧源とを含んでおり、
前記第２の電極は、前記保持部材が前記第１及び第２の電極の間に挟まれるように前記第１の電極と対向している、請求項５記載の光触媒反応装置。
【請求項８】
前記導電性の材料は、活性炭であることを特徴とする請求項３又は６記載の光触媒反応装置。
【請求項９】
前記電界発生手段は、前記反応容器内に設置された第１の電極と、前記反応容器の外面上に取り付けられた第２の電極と、前記第１及び第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを含んでおり、
前記光触媒は、前記反応容器の内面上に保持されている、請求項１記載の光触媒反応装置。
【請求項１０】
ガス流生成手段を更に備える請求項１記載の光触媒反応装置であって、
前記反応容器は、ガス排出口をさらに有しており、
前記ガス流生成手段は、前記ガス導入口から前記反応容器外のガスを導入し、前記ガス導入口から前記ガス排出口へ向かうガスの流れを生じさせる、請求項１記載の光触媒反応装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光触媒反応により気体中の汚染物質や浮遊菌等を分解、殺菌する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光触媒反応装置としては、特開平１−２６６８６４号公報に開示されるものが知られている。これは、光電子放出材及び光触媒上に紫外線又は放射線を照射し、放出された光電子によってガス流中の粒子状物質を荷電せしめ、荷電された粒子を荷電粒子捕集部で捕集して除去するとともに、光触媒の作用によりガス状汚染物質や悪臭物質を分解除去し、さらに、紫外線エネルギ−と光触媒の作用により微生物、細菌類を死滅させ除去する装置である。
【０００３】
また、これ以外にも、光触媒反応を利用した気体処理方法として、特公平４−００５４８５号公報に開示されているような方法が知られている。これは、電界中において紫外線が照射されている光触媒上に廃オゾン含有ガスを通ずることにより廃オゾンを分解処理する方法である。廃オゾンは、光触媒上への紫外線照射により放出された電子の作用により分解、除去され、電子の作用で分解されなかった廃オゾンは、光触媒表面で分解、除去される。光触媒を電界内におくことにより光触媒表面がオゾンに対して還元作用を持つようになり、光触媒のオゾンの分解性が向上する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の技術は、いずれも光電子放出材や光触媒に光を照射することで放出された光電子の作用によりガス中の汚染物質や粒子を分解、除去するとともに、光照射によって活性化された光触媒の作用によって汚染物質や細菌類を分解、殺菌するものである。しかし、これらの技術では、汚染物質と光触媒の接触は汚染物質等を含むガス流の作用によるものであったため、光触媒と汚染物質との接触確率は低く、光触媒と汚染物質との吸着率も十分でなかった。また、光電子放出材から放出される電子の飛程距離は短いので、この電子による汚染物質の分解効果や粒子の帯電効果は十分でない。したがって、従来の技術では、ガス中の汚染物質を効率良く除去することは困難である。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みなされたもので、気体中の汚染物質や悪臭物質、浮遊菌等を効率良く分解、除去する光触媒反応装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明の光触媒反応装置は、（ａ）ガス導入口を有する反応容器と、（ｂ）ガス導入口から反応容器内に導入されたガスにＸ線を照射するＸ線照射手段と、（ｃ）反応容器内に電界を生じさせる電界発生手段と、（ｄ）電界内に配置された光触媒であってＸ線照射手段からのＸ線が照射されるものとを備えている。
【０００７】
本発明の第１の実施態様としては、上記の電界発生手段が、▲１▼光触媒を保持する第１及び第２の保持部材であってＸ線照射手段からのＸ線がそれぞれ照射されるものと、▲２▼第１及び第２の保持部材の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備えることを特徴とするものがある。
【０００８】
この場合、第１及び第２の保持部材が導電性の材料からなり、なおかつ、電圧印加手段が第１及び第２の保持部材に接続された電圧源であっても良い。この導電性材料は、活性炭であると良い。
【０００９】
また、電圧印加手段が、第１及び第２の保持部材にそれぞれ取り付けられた第１及び第２の電極であって第１及び第２の保持部材を挟んで互いに対向するもの、並びにこの第１及び第２の電極に接続された電圧源から構成されるものであっても良い。
【００１０】
本発明の第２の実施態様としては、上記の電界発生手段が、▲１▼光触媒を保持する保持部材であってＸ線照射手段からのＸ線が照射されるものと、▲２▼反応容器内に設置された第１の電極と、▲３▼保持部材と第１の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備えることを特徴とするものがある。
【００１１】
この場合、保持部材が導電性の材料からなり、なおかつ、電圧印加手段が保持部材及び第１の電極に接続された電圧源であっても良い。この導電性材料は、活性炭であると良い。
【００１２】
また、電圧印加手段が、保持部材に取り付けられた第２の電極であって保持部材を挟んで第１の電極と対向するもの、並びに第１及び第２の電極に接続された電圧源から構成されるものであっても良い。
【００１３】
本発明の第３の実施態様としては、上記の電界発生手段が、反応容器内に設置された第１の電極と、反応容器の外面上に取り付けられた第２の電極と、この第１及び第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備えるものであり、光触媒が反応容器の内面上に保持されていることを特徴とするものがある。
【００１４】
また、本発明の光触媒反応装置は、上記の反応容器がガス排出口をさらに有しており、反応容器のガス導入口から反応容器外のガスを導入し、ガス導入口からガス排出口へ向かうガスの流れを生じさせるガス流生成手段をさらに備えているものであっても良い。
【００１５】
【作用】
本発明の光触媒反応装置では、反応容器内に導入されたガスにＸ線が直接照射されるため、ガス中に含まれるガス状汚染物質や浮遊菌が効率良く電離あるいは帯電する。また、Ｘ線は、空気中を適度に透過し、空気による吸収は少ないので、光触媒に効率良く照射され、光触媒を良好に活性化させる。
【００１６】
一方、本発明の反応容器内では電界が発生しているため、イオン化したガス状汚染物質や帯電した浮遊菌は電界の電気的引力により光触媒に引き寄せられる。これにより、ガス状汚染物質や浮遊菌は光触媒に効率良く吸着し、光触媒作用によって分解あるいは殺菌される。
【００１７】
本発明の第１の実施態様では、電圧印加手段が印加する電圧により第１及び第２の保持部材の間に電界が発生する。イオン化したガス状汚染物質や帯電した浮遊菌はこの電界の電気的引力により第１及び第２の保持部材に引き寄せられ、効率良く光触媒に吸着して分解あるいは殺菌される。
【００１８】
第１及び第２の保持部材が導電性の材料からなる上記の装置では、電圧源から保持部材に直接電圧が印加され、第１及び第２の保持部材の間に電界が発生する。
【００１９】
また、電圧印加手段が第１及び第２の電極、並びに電圧源を有している場合は、電圧源から印加される電圧によってこの第１及び第２の電極の間に電界が発生する。第１及び第２の電極は、第１及び第２の保持部材を挟んで対向しているから、これにより第１及び第２の保持部材の間に電界が発生する。
【００２０】
本発明の第２の実施態様では、電圧印加手段が印加する電圧により保持部材と第１の電極との間に電界が発生する。イオン化したガス状汚染物質や帯電した浮遊菌はこの電界の電気的引力により保持部材に引き寄せられる。これにより、ガス状汚染物質や浮遊菌は保持部材が保持する光触媒に効率良く吸着し、分解あるいは殺菌される。
【００２１】
保持部材が導電性の材料からなる上記の装置では、電圧源から保持部材に直接電圧が印加され、保持部材と第１の電極との間に電界が発生する。
【００２２】
電圧印加手段が第２の電極及び電圧源を有している場合は、電圧源から印加される電圧によってこの第２電極と上記の第１電極との間に電界が発生する。第２電極は保持部材を挟んで第１電極と対向しているから、第１の電極と保持部材との間に電界が発生する。
【００２３】
本発明の第３の実施態様では、反応容器の内外に配置された第１及び第２の電極に電圧印加手段によって電圧が印加され、第１及び第２の電極の間に電界が発生する。Ｘ線照射によりイオン化したガス状汚染物質や帯電した浮遊菌はこの電界の電気的引力により反応容器の内面に引き寄せられる。これにより、ガス状汚染物質や浮遊菌は反応容器の内面上に保持された光触媒に効率良く吸着し、分解あるいは殺菌される。
【００２４】
本発明のうち光触媒装置のうちガス流生成手段を備えるものでは、ガス流生成手段が生じさせた流路に沿ってガスは流れ、光触媒の周囲を通過する。このとき上述したような作用によって、このガスに含まれるガス状汚染物質や浮遊菌は効率良く光触媒に吸着し、光触媒作用によって分解あるいは殺菌される。これにより、ガス排出口からは極めて清浄なガスが排出される。
【００２５】
【実施例】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していない。
【００２６】
実施例１
図１は、本実施例の光触媒反応装置の構成を示す断面図である。本実施例のこの光触媒反応装置は、プレフィルタ１０、Ｘ線照射装置２０、光触媒フィルタ３０〜３２、高電圧源４０、ファン５０及び絶縁性材料で形成された反応容器６０に収容されている。
【００２７】
反応容器６０の上部には導入口１１が形成されており、プレフィルタ１０は、この導入口１１を覆うように取り付けられている。このプレフィルタ１０は、導入口から導入されるガス中の粗粒子を濾過するためのものである。
【００２８】
Ｘ線照射装置２０は、Ｘ線源２２及びＸ線透過窓２４から構成されている。Ｘ線源２２は、反応容器６０の上壁に取り付けられており、Ｘ線源２２から出射するＸ線が反応容器６０の内部に入射するようになっている。Ｘ線透過窓２４は、反応容器６０の上壁の内面に設置されており、Ｘ線源２２から出射するＸ線がこのＸ線透過窓２４を透過して反応容器６０内に入射するようになっている。
【００２９】
光触媒フィルタ３０〜３２は、いずれもハニカム状のフィルタ本体（光触媒の保持部材）の表面に光触媒が付着したフィルタである。各フィルタの厚さは、約２ｃｍである。これらの光触媒フィルタ３０〜３２は、Ｘ線照射装置２０の下方に位置するように反応容器６０の内壁に取り付けられている。各フィルタ３０〜３２は、いずれもその上面をＸ線照射装置２０に向け、互いに約５ｍｍの間隔をおいて平行に配置されている。
【００３０】
図２は、光触媒フィルタ３０〜３２のフィルタ本体３５の構造を示す斜視図である。フィルタ本体３５は、活性炭を材料とする炭素繊維ペーパーで構成されている。このフィルタ本体は、平面状の炭素繊維ペーパーの上に断面が波形状の炭素繊維ペーパーを貼り付けた段ボール紙を作製し、この段ボール紙を数段にわたって積層してから、図２のＡ−Ａ′方向に沿って厚さ２ｃｍに切り出すことで得ることができる。本実施例の場合、波形紙の波ピッチは４．２ｍｍ、波高は２．５ｍｍとなっている。
【００３１】
図示の通り、フィルタ本体３５は、平面紙と波形紙の間の空隙からガスが通過するようなハニカム構造となっている。このフィルタ本体３５の表面に光触媒を付着させれば、本実施例の光触媒フィルタ３０〜３２が得られる。
【００３２】
なお、フィルタ本体としては、図３のように平面状の炭素繊維ペーパーの上に断面が波形状の炭素繊維ペーパーを貼り付けた段ボール紙を丸めて筒状にした後、所定の厚さに切り出したものを用いることもできる。
【００３３】
光触媒は、Ｘ線照射により励起され、ガス状汚染物質を分解したりガス中の浮遊菌を殺菌することができるものであればどれでも良い。通常は、半導体材料が効果的であり、入手も容易なので好ましい。効果や経済性の面からは、Ｓｅ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｄ，Ｓ，Ｔｅ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｍｏ，Ｓｒ，Ｗ，Ｃｒ，Ｐｂ等の化合物、合金または酸化物が好ましく、これらは単独で、又は２種類以上を複合して用いることができる。
【００３４】
例えば、化合物としてはＡｌＰ，ＡｌＡｓ，ＧａＰ，ＡｌＳｂ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＳｂ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＺｎＳ，ＭｏＳ2 ，ＷＳ2 ，酸化物としてはＴｉＯ2 ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＣｕＯ，ＣｕＯ2 ，ＺｎＯ，ＭｏＯ3 ，ＩｎＯ3 ，Ａｇ2 Ｏ，ＰｂＯ，ＳｒＴｉＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 ，Ｃｏ3 Ｏ4 ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，ＮｉＯがある。
【００３５】
次に、高電圧源４０は約１０ｋＶの出力を有するもので、反応容器６０の外部に設置されており、光触媒フィルタ３０〜３２のフィルタ本体３５に差し込まれた導線を介してこれらのフィルタに接続されている。上述のようにフィルタ本体３５は活性炭から構成されており、活性炭は導電性の材料であるから、高圧電源４０と光触媒フィルタ３０〜３２とは電気的に接続されていることになる。最も上方に位置する光触媒フィルタ３０と、最も下方に位置する光触媒フィルタ３２は、ともにグランド電位（ゼロ電位）を保持している。これらのフィルタの中間に位置する光触媒フィルタ３１には、高電圧源４０から約１０ｋＶの高電圧が印加される。
【００３６】
反応容器６０の下部には排出口１２が形成されており、ファン５０は排出口１２の内部に設置されている。ファン５０は、図示しない電源からの電力の供給を受けて回転し、反応容器６０の外部のガスを導入口１１から反応容器６０内に導入すると共に、このガスを排出口１２から排出する。すなわち、ファン５０の回転によって、反応容器６０内において導入口１１から排出口１２へ向かうガス流が生成される。
【００３７】
次に、本実施例の光触媒反応装置の動作を説明する。まず、図示しない電源からの電力の供給を受けてファン５０が回転し、これによって空気等のガスがプレフィルタ１０及び導入口１１を通過して反応容器６０の内部に導入される。このとき、ガス中の粗粒子は、プレフィルタ１０によって濾過される。
【００３８】
導入されたガスには、硫黄含有化合物（ＳＯX、Ｈ2 Ｓ）、窒素化合物（ＮＯX 、ＮＨ3 ）、Ｏ3 、不飽和アルデヒドやタール状物質等のガス状の汚染物質、浮遊菌、タバコ粒子など、プレフィルタ１０では除去されないような物質が含まれている。本実施例の光触媒反応装置は、主に光触媒反応によってこのような物質の分解、殺菌等を行う。
【００３９】
導入ガスは、Ｘ線照射装置２０の下方でＸ線の照射を受ける。これにより、導入ガスに含まれるガス状汚染物質はイオン化する。また、ガス状汚染物質から離脱した電子や光触媒へのＸ線照射により放出された電子が、導入ガスに含まれる浮遊菌やタバコ等の粒子を帯電させる。なお、イオン化には、約１ｋｅＶ〜１０ｋｅＶの軟Ｘ線を用いるのが好適である。
【００４０】
本実施例の装置では、上述のようにＸ線を導入ガスに直接照射してガス状汚染物質をイオン化するのでイオン化の効率は極めて良好であり、光電子放出材から放出された電子によりイオン化を行う従来の技術に比較しても、イオン化の効率は極めて高い。これにより、導入ガスに含まれるガス状汚染物質の大部分がイオン化されることになる。
【００４１】
上述のようにしてイオン化されたガス状汚染物質や帯電した浮遊菌やタバコ等の粒子は反応容器６０内を流れ、光触媒フィルタ３０〜３２に到達する。上述のように隣り合うフィルタの間には電界が生じており、この電界の電気的引力によってガス状汚染物質、浮遊菌、タバコ等の粒子は各フィルタに引き寄せられ、フィルタ本体３５の表面に付着した光触媒に吸着される。
【００４２】
光触媒にはＸ線照射装置２０からのＸ線が照射されており、これによって光触媒は活性化されている。これによって光触媒反応が生じるため、光触媒は自らに吸着したガス状汚染物質を分解し、浮遊菌を殺菌する。さらに、本実施例のフィルタ本体３５は活性炭から構成されているので、このフィルタ本体３５も悪臭物質などのガス状汚染物質を吸収し、除去する。
【００４３】
本実施例の装置では、光触媒フィルタ３０〜３２の間に電界を生じさせるため、ガス状汚染物質、浮遊菌、タバコ等の粒子が光触媒やフィルタ本体３５に極めて効率良く吸着する。したがって、本実施例の装置によれば、これらの物質を効率良く分解あるいは殺菌し、除去することができる。
【００４４】
本発明者らは、光触媒フィルタ３０〜３２への吸着率の高さを実際に確認した。以下では、これを具体的に説明する。
【００４５】
本実施例の光触媒フィルタ３０〜３２は、空隙率が７５〜８０％であり、平均流速１ｍ／ｓｅｃ時で厚さ２ｃｍの場合、圧力損失は０．４４ｍｍＨ2 Ｏの特性を有している。この特性から明らかなように、本実施例の光触媒フィルタ３０〜３２は、極めて通気抵抗の低いものである。本実施例の装置において、電圧を印加しない場合、ガス状汚染物質の一種であるアンモニアの吸着率はガスの風速３．０ｍ／ｓｅｃ時で約３０％である。これは、ガス流の作用によって自然に光触媒に吸着したものである。
【００４６】
これに対し、Ｘ線を照射し、かつ、フィルタ本体３５に電圧を印加した場合は、吸着率は約９０％に向上した。電圧を印加することで光触媒フィルタ３０〜３２間に生じた電界により、Ｘ線によってイオン化したガス状汚染物質等が光触媒フィルタ３０〜３２に引き寄せられるため、ガス状汚染物質等を極めて効率良く光触媒に吸着させることができ、光触媒反応によってこれらの物質を極めて効率良く分解、殺菌等することができる。
【００４７】
なお、本発明者らの知見によれば、ガス状汚染物質等を好適に補集するために、光触媒フィルタ間に生じる電界強度は約５〜２０ｋＶ／ｃｍとするのが好ましい。
【００４８】
また、光触媒反応の速度を高めるために、Ｘ線照射装置２０に加えて紫外線ランプを反応容器６０に取り付け、Ｘ線とともに紫外線を光触媒に照射するようにしても良い。
【００４９】
光触媒フィルタ３０〜３２を通過したガスは、ファン５０により生成された流路にしたがって排出口１２へ向かって進行し、排出口１２から排出される。ガスに含まれていたガス状汚染物質や浮遊菌は、その大部分が光触媒フィルタ３０〜３２によって除去されているので、排出されるガスは、導入されたガスに比べて極めて清浄なものとなっている。
【００５０】
以上、説明したように、本実施例の光触媒反応装置によれば、Ｘ線照射により導入ガス中のガス状汚染物質や浮遊菌等が効率良くイオン化あるいは帯電され、光触媒フィルタ３０〜３２の間に生じた電界によりガス状汚染物質等が光触媒やフィルタ本体に効率良く吸着し、しかも光触媒はＸ線照射により活性化されているので、ガス状汚染物質や浮遊菌等を極めて効率良く分解あるいは殺菌し、除去することができる。本実施例では、活性炭から構成されるフィルタ本体３５自体もガス状汚染物質を吸収、除去するので、ガス状汚染物質の除去を一層好適に行うことができる。
【００５１】
なお、Ｘ線は、空気等のガス中を適度な透過率で透過するので、ガスに含まれるガス状汚染物質を良好にイオン化するとともに、光触媒にも十分に照射されて光触媒を良好に活性化するという利点を有している。Ｘ線の代わりに紫外線を用いることも考えられるが、波長の長い紫外線は、気体をイオン化するにはエネルギーが小さく、一方、気体をイオン化することが可能な高いエネルギーを持った紫外線（波長の短い紫外線）は空気等のガスを透過する能力に乏しいため、光触媒に十分に照射されないという問題点を有しており、本実施例のようにＸ線を用いるのが好適である。
【００５２】
また、Ｘ線は活性炭等の固体を透過する能力も紫外線より優れているため、この点からもＸ線を用いるのが好適と思われる。例えば、光触媒が繊維状のフィルタ本体に保持された構造の光触媒フィルタを用いる場合を考えると、紫外線の場合は、フィルタ本体の内部の光触媒を十分に活性化させるためにはフィルタ本体の目を粗くする必要がある。しかし、目を粗くすればそれだけ光触媒に吸着されずにフィルタを通過するガスが増加することになり、全体としてガス状汚染物質等を効率良く除去することは困難である。これに対し、Ｘ線を用いる場合は、Ｘ線の透過力の高さゆえに、目の細かいフィルタを用いてもフィルタ本体内部の光触媒を十分に活性化することができ、しかもガス状汚染物質の光触媒への吸着率を高めることができる。
【００５３】
次に、図４〜図６は、本実施例の光触媒反応装置を空気清浄器に適用した場合の構成例を示す図であり、図４は空気清浄器の外観図、図５は空気清浄器の内部構造を示す斜視図、図６は空気清浄器の内部構造を示す断面図である。
【００５４】
図４及び図５に示されるように、空気清浄器の筐体６１には、本実施例の光触媒反応装置を構成するプレフィルタ１０、Ｘ線照射装置２０、光触媒フィルタ３０〜３２、高圧電源４０、ファン５０及び反応容器６０が収容されている。筐体６１に設けられた空気吸入口１６は本実施例の光触媒反応装置の導入口１１に、空気吹出し口１７は排出口１２にそれぞれ相当する。
【００５５】
図６に示されるように、光触媒フィルタ３０〜３２には導線を介して高圧電源４０が接続されている。Ｘ線照射装置２０、光触媒フィルタ３０〜３２及びファン５０は反応容器６０の内部に設置されている。反応容器６０内にＸ線照射装置２０も反応容器６０内に設置されており、この点で本実施例の光触媒反応装置と相違するが、装置の作用は同様である。
【００５６】
この空気清浄器は、タバコの煙等を吸入し、光触媒フィルタ３０〜３２によってガス状汚染物質やタバコの粒子を分解、除去することにより、空気吹出し口１７から清浄な空気を排出する。
【００５７】
実施例２
図７は、本実施例の光触媒反応装置の構成を示す断面図である。本実施例の装置は、Ｘ線照射装置２０、複数の光触媒フィルタ３３、高圧電源４０及び箱型の反応容器６０を備えている。反応容器６０の上部には導入口１１が形成されており、導入口１１の内部にはバルブ５１が設置されている。反応容器６０の下部には、排出口１２が設置されている。
【００５８】
複数の光触媒フィルタ３３は、いずれも平行平板の導電性電極の上面及び下面に光触媒が付着したものである。これらの光触媒フィルタ３３の上下面は反応容器６０の側面を向いており、一方の側面から他方の側面に向かって所定の間隔をおいて平行に配置されている。
【００５９】
光触媒フィルタ３３を構成する平板電極には、導線を介して高圧電源４０が接続されている。図示の通り、複数の光触媒フィルタ３３の電極には、高圧電源４０の高圧側端子と低圧側端子とが交互に接続されており、隣り合う電極が交互に高電位と低電位（グランド電位）になるように保持される。これによって、隣り合う電極の間に電圧が印加され、隣り合う光触媒フィルタ３３の間に電界が生じることになる。
【００６０】
本実施例の装置をガスの流れがある場所に設置し、バルブ５１を開放状態にすれば、導入口１１から反応容器６０の内部にガスが導入される。導入されたガスに含まれるガス状汚染物質はＸ線照射装置２０からのＸ線の照射を受けてイオン化された後、導入口１１から排出口１２へ向かう流路に沿って相隣る光触媒フィルタ３３間の空隙を通過する。このとき、イオン化されたガス状汚染物質は隣り合う光触媒フィルタ３３間の電界により各光触媒フィルタ３３に引き寄せられ、光触媒に吸着されて分解、除去される。ガスに含まれる浮遊菌なども光触媒フィルタ３３に至るまでに帯電し、光触媒フィルタ３３間の電界の作用により光触媒に吸着して殺菌、除去される。なお、実施例１と同様に、光触媒はＸ線照射装置２０のＸ線照射により活性化している。
【００６１】
このように、本実施例の装置においても、Ｘ線照射により導入ガス中のガス状汚染物質等が効率良くイオン化あるいは帯電され、光触媒フィルタ３３の間に生じた電界によりガス状汚染物質等が光触媒に効率良く吸着し、しかも光触媒はＸ線照射により活性化されているので、ガス状汚染物質等を極めて効率良く分解あるいは殺菌し、除去することができる。
【００６２】
実施例３
図８は、本実施例の光触媒反応装置の構成を示す断面図である。本実施例の装置は、Ｘ線照射装置２０、光触媒フィルタ３４及び７０、高圧電源４０及び筒状の反応容器６０を備えている。反応容器６０の上部には導入口１１が形成されており、導入口１１の内部にはバルブ５２が設置されている。このバルブ５２は、反応容器６０へのガスの流入及び流出を制御するためものである。
【００６３】
光触媒フィルタ７０は、反応容器６０の下壁の中心に立設された導電性の棒状電極と、この表面に付着した光触媒からなるものである。光触媒フィルタ３４は、反応容器６０の側壁及び下壁の内面に自らの下面を密着させて取り付けられた板状電極と、この板状電極の上面に付着した光触媒からなるものである。
【００６４】
図示の通り、光触媒フィルタ７０を構成する棒状電極には高圧電源４０の高圧側端子が、光触媒フィルタ３４を構成する板状電極には低圧側端子がそれぞれ接続されており、光触媒フィルタ７０と光触媒フィルタ３４との間に電界が発生するようになっている。
【００６５】
本実施例の装置をガスの流れがある場所に設置し、バルブ５２を開放状態にすれば、導入口１１から反応容器６０の内部にガスが導入される。導入されたガスに含まれるガス状汚染物質はＸ線照射装置２０からのＸ線の照射を受けてイオン化された後、光触媒フィルタ７０と光触媒フィルタ３４との間に生じた電界により光触媒フィルタ３４に引き寄せられ、光触媒に吸着されて分解、除去される。ガスに含まれる浮遊菌などもガス状汚染物質から離脱した電子や光触媒へのＸ線照射により放出された電子を受けて帯電し、光触媒フィルタ７０と光触媒フィルタ３４との間の電界の作用により光触媒に吸着して殺菌、除去される。なお、上記実施例と同様に、光触媒はＸ線照射装置２０のＸ線照射により活性化している。
【００６６】
バルブ５２は、適当な量のガスが反応容器６０内に導入された後で、閉じておく。これにより反応容器６０は密閉され、ガスは逃げ場をなくすので、時間とともにガス状汚染物質や浮遊菌の吸着率が高まり、この結果、上記実施例の装置に比べてガスの清浄効果が高まることになる。
【００６７】
このように、本実施例の装置では、Ｘ線照射により効率良くイオン化等された導入ガス中のガス状汚染物質等を光触媒フィルタ３３の間に生じた電界により光触媒に効率良く吸着させてガス状汚染物質等を極めて効率良く除去できるうえ、密閉された反応容器内で時間をかけて汚染物質等の除去を行うので、極めて清浄なガスを得ることができる。
【００６８】
実施例４
図９は、本実施例の光触媒反応装置の構成を示す断面図である。本実施例の装置は、導入口１１、バルブ５２、Ｘ線照射装置２０、棒状電極７１、光触媒３８、高圧電源４０、筒状の反応容器６０及び板状電極７２から構成されている。棒状電極７１は、反応容器６０の下壁の中心に立設された導電性の電極である。光触媒３８は、反応容器６０の側壁及び下壁の内面に付着している。板状電極７２は、反応容器６０の側壁及び下壁の外面に自らの下面を密着させて取り付けられた導電性の電極である。他の構成要素については、実施例３と同様である。
【００６９】
図示の通り、棒状電極７１には高圧電源４０の高圧側端子が、板状電極７２には低圧側端子がそれぞれ接続され、さらに板状電極７２は接地されており、棒状電極７１と板状電極７２との間に電界が発生するようになっている。
【００７０】
本実施例の装置の動作は、実施例３と同様である。帯電したガス状汚染物質や浮遊菌は、棒状電極７１と板状電極７２との間の電界の電気的引力を受けることになるが、棒状電極７１と板状電極７２との間には光触媒３８が存在しているため、ガス状汚染物質等は光触媒３８に引き寄せられ、ここで除去されることになる。
【００７１】
本実施例の装置も、実施例３と同様に、導入ガス中のガス状汚染物質等を光触媒フィルタ３３の間に生じた電界により光触媒に効率良く吸着させてガス状汚染物質等を極めて効率良く除去できるうえ、密閉された反応容器内で汚染物質等の除去を行うことで極めて清浄なガスを得ることができる。
【００７２】
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、光触媒装置の反応容器内に帯電した粒子を除去するための静電フィルタを設け、ガスの清浄効果を高めても良い。また、光触媒を付着させるフィルタ本体（電極の場合もある。）としては、実施例で用いたハニカム状や板状のもの以外に、スポンジ状、網状、繊維状、粒状等のものを用いることもできる。なお、光触媒が直接付着している部分は、取り替えが容易なようにカートリッジ型になっていることが好ましい。
【００７３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明の光触媒反応装置によれば、Ｘ線照射によりガス中のガス状汚染物質や浮遊菌等は効率良く電離あるいは帯電された後、電界の電気的引力により光触媒に効率良く吸着されるので、Ｘ線照射により活性化された光触媒の光触媒反応によりガス状汚染物質や浮遊菌等を極めて効率良く分解あるいは殺菌し、除去することができる。このように、本発明の光触媒反応装置は極めて優れた清浄効果を有しているので、空気清浄器等として好適な使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の光触媒反応装置の構成を示す断面図である。
【図２】フィルタ本体３５の構造を示す斜視図である。
【図３】フィルタ本体の他の例を示す斜視図である。
【図４】実施例１の光触媒反応装置を適用した空気清浄器の外観図である。
【図５】実施例１の光触媒反応装置を適用した空気清浄器の内部構造を示す斜視図である。
【図６】実施例１の光触媒反応装置を適用した空気清浄器の内部構造を示す断面図である。
【図７】実施例２の光触媒反応装置の構成を示す断面図である。
【図８】実施例３の光触媒反応装置の構成を示す断面図である。
【図９】実施例４の光触媒反応装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…プレフィルタ、１１…導入口、１２…排出口、２０…Ｘ線照射装置、２２…Ｘ線源、２４…Ｘ線透過窓、３０〜３４…光触媒フィルタ、４０…高圧電源、５０…ファン、６０…反応容器。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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