JP2006014964A

JP2006014964A - 浄化装置

Info

Publication number: JP2006014964A
Application number: JP2004196194A
Authority: JP
Inventors: Michio Kato; 道大加藤; Akio Mukai; 昭雄向井; Akihiro Kato; 陽弘加藤; Shigeru Obara; 茂小原
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2006-01-19

Abstract

【課題】光触媒の表面積を大きく確保することのできる浄化装置を実現する。
【解決手段】光触媒活性化作用を有する波長の紫外線を放射する紫外線ランプ12を、多数の連通孔30を備えた略円筒状の網状容器14で囲繞すると共に、上記網状容器14内に、光触媒を保持して成る多数の透光性の多孔質吸着材16を収納したことを特徴とする浄化装置10。上記多孔質吸着材16は、例えば、シリカゲルや多孔質ガラスで構成される。上記多孔質吸着材16と共に反射材42を、上記網状容器14内に収納するようにしても良い。
【選択図】図１

Description

この発明は、光触媒と、該光触媒を活性化させる光源を備えた浄化装置に係り、特に、光触媒の表面積を大きく確保することのできる浄化装置に関する。

酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の光触媒は、紫外線等の光の照射を受けると活性化して強力な酸化還元作用を生じ、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）、硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）等の有害化合物や汚濁物等を効果的に分解する作用を発揮するものであることから、この光触媒と、該光触媒を活性化させる光源を備えた浄化装置が従来から用いられている。
ところで、上記光触媒による有害化合物や汚濁物等の分解は、これら有害化合物や汚濁物等が光触媒に接触することによって生じる作用である。従って、光触媒による空気や水の浄化能力を向上させるためには、光触媒の表面積をできるだけ拡大することが望ましい。

このため、本出願人は、先に、吸気口及び排気口を備えた筐体内に、紫外線ランプを収納すると共に、該紫外線ランプで生成される紫外線の照射範囲内に、表面を光触媒で被覆された多数の繊維状体を、基体表面に対して立設状態で被着して構成した光触媒担持体を配置して成る空気浄化装置を提案した（特開２００３−２２０１２３号）。
この空気浄化装置にあっては、紫外線ランプで生成される紫外線の照射範囲内に、光触媒で被覆された多数の繊維状体を、基体表面に対して立設状態で被着して構成した光触媒担持体を配置したことから、光触媒の配置される基体の表面積が、被着された多数の繊維状体の表面積分増大することとなり、光触媒の表面積を飛躍的に拡大することができるようになっている。
特開２００３−２２０１２３号

しかしながら、光触媒による空気や水の浄化能力を向上させるためには光触媒の表面積をできるだけ拡大することが望ましいことから、光触媒の表面積を、より一層大きく確保できる浄化装置の出現が望まれていた。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光触媒の表面積を大きく確保することのできる浄化装置の実現にある。

上記の目的を達成するため、本発明に係る浄化装置は、光触媒活性化作用を有する波長の光を放射する光源を、多数の連通孔を備えた網状容器で囲繞すると共に、該網状容器内に、光触媒を保持して成る多数の透光性の多孔質吸着材を収納したことを特徴とする。

上記多孔質吸着材と共に反射材を、上記網状容器内に収納するようにしても良い。

上記多孔質吸着材としては、シリカゲル又は多孔質ガラスが該当する。

本発明の浄化装置にあっては、光源を囲繞する網状容器内に、比表面積が極めて大きい多数の多孔質吸着材を収納すると共に、これら多孔質吸着材の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、光触媒の表面積を大きく確保することができる。

尚、上記多孔質吸着材と共に反射材を、上記網状容器内に収納した場合には、光触媒を活性化させる光を様々な方向に反射させて光触媒への照射効率を向上させることができる。

以下、図面に基づき、本発明に係る浄化装置の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る浄化装置10の模式的断面図であり、この浄化装置10は、光源としての紫外線ランプ12と、該紫外線ランプ12を囲繞する略円筒状の網状容器14と、該網状容器14内に収納された光触媒（図示せず）を保持して成る多数の透光性の多孔質吸着材16を備えている。
上記紫外線ランプ12は、略円筒状の網状容器14の中心軸線上に配置されている。

上記紫外線ランプ12は、図２に示すように、石英ガラス等の紫外線透過ガラスより成る略円筒状の一対の直管部18，18と、両直管部18，18を連通接続する曲管部20と、上記直管部18，18の開口を溶融封止して成る封止部22とから構成される気密容器24と、該気密容器24内の封止部22近傍にそれぞれ配置された一対の放電電極26，26と、各放電電極26に接続されたリード線28とを備えて成る。
上記気密容器24内には、アルゴンと水銀とを混合してなる紫外線放射ガス、或いは、キセノンを主体とした紫外線放射ガス、アルゴンとキセノンとを混合してなる紫外線放射ガスが充填されている。
上記放電電極26は、モリブデン、タングステン等より成り、先端部は直管部18内に露出すると共に、基端部は気密容器24の封止部22内に埋設されている。封止部22内に埋設された放電電極26の基端部には、リード線28の一端が接続され、該リード線28の他端は、気密容器24の外部に導出されている。

上記網状容器14は、多数の連通孔30を備えた内筒32と、該内筒32より大径と成され、多数の連通孔30を備えた外筒34を有すると共に、上記内筒32と外筒34間の下端開口を閉塞する略環状の底蓋36と、上記内筒32と外筒34間の上端開口及び内筒32の上端開口を閉塞する略円盤状の天蓋38を有している。
上記多孔質吸着材16は、網状容器14の内筒32と外筒34間に形成された空間内に収容されている。
上記内筒32及び外筒34は、金属や樹脂等の適宜な材料で構成することができる。尚、光触媒への紫外線の照射効率を向上させるため、上記網状容器14を透光性樹脂等の透光性材料で構成し、紫外線ランプ12から放射される紫外線が網状容器14によって遮られないようにしても良い。
上記天蓋38は、内方に向けて傾斜する断面略Ｖ字状の傾斜部40が形成されており、該傾斜部40の内面は、紫外線ランプ12から放射される紫外線を反射する反射面40ａと成されている。反射面40ａを有する天蓋38は、アルミニウム等の光反射率の高い材料で構成することができる。また、光反射率の高い白色と成された部材で天蓋38を構成しても良い。
尚、光触媒の表面積を拡大させるため、上記網状容器14にも光触媒を担持させるようにしても良い。

上記透光性の多孔質吸着材16は、径が１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の細孔を多数有する直径０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度のビーズ状のシリカゲルで構成されており、細孔の比表面積が５０ｍ^２／ｇ〜３００ｍ^２／ｇ程度と極めて大きいものである。光触媒は、上記多孔質吸着材16の表面のみならず、細孔内にも吸着保持されている。
光触媒としては、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３等、光触媒作用を有する種々の金属酸化物を用いることができるが、アナターゼ型の酸化チタンが、光触媒活性に優れており最も好適に使用できる。
上記多孔質吸着材16の表面及び細孔内に光触媒を保持させるには、例えば、粒径が多孔質吸着材16の細孔径より小さい光触媒微粒子の分散液中に、多孔質吸着材16を浸漬した後、乾燥・焼成させることにより行うことができる。

本発明の浄化装置10にあっては、紫外線ランプ12の一対の放電電極26，26間で放電が生成されると、電子が紫外線放射ガスに衝突して様々な波長の紫外線が生成される。生成された紫外線は気密容器24を透過した後、連通孔30を通過して網状容器14内に収納された多孔質吸着材16に保持された光触媒に照射される。この結果、光触媒が活性化して空気や水の浄化を行うことができるのである。
而して、本発明の浄化装置10は、紫外線ランプ12を囲繞する網状容器14内に、比表面積が極めて大きい多数の多孔質吸着材16を収納すると共に、これら多孔質吸着材16の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、光触媒の表面積を大きく確保することができる。
上記紫外線ランプ12は、略円筒状の網状容器14の中心軸線上に配置されているので、紫外線ランプ12から放射される紫外線を、効率良く多孔質吸着材16に保持された光触媒に照射することができる。

上記の通り、多孔質吸着材16は透光性を有していることから、多孔質吸着材16の表面及び細孔内に保持した光触媒に紫外線を十分に照射することが可能である。また、多数の細孔を有する多孔質吸着材16は、通気性、通水性に優れていることから、光触媒と、空気や水との接触効率が良好である。
尚、紫外線ランプ12から放射された紫外線の一部は、網状容器14へ向かわず、天蓋38の方向へ向かうが、上記の通り、天蓋38には断面略Ｖ字状の傾斜部40が形成され、該傾斜部40の内面が反射面40ａと成されているので、紫外線を反射して網状容器14内の多孔質吸着材16へ導くことができる。

上記紫外線ランプ12としては、光触媒活性化作用に優れた３００〜４００ｎｍ（特に３６０ｎｍ）の波長の紫外線を発光するものを好適に用いることができる。
また、紫外線ランプ12として、殺菌作用が顕著な２５４ｎｍの波長の紫外線を発光するものを用いた場合には、光触媒による脱臭・殺菌効果と共に、２５４ｎｍ波長の紫外線による殺菌効果を得ることができる。
さらに、紫外線ランプ12として、オゾン生成作用が顕著な１８５ｎｍ波長の紫外線及び殺菌作用が顕著な２５４ｎｍの波長の紫外線を発光するものを用いた場合には、光触媒による脱臭・殺菌効果、２５４ｎｍ波長の紫外線による殺菌効果及び１８５ｎｍ波長の紫外線で生成されたオゾンによる殺菌・脱臭効果を得ることができる。

図３は、上記浄化装置10の変形例を示すものであり、該浄化装置10の変形例は、網状容器14内に、多数の多孔質吸着材16と共に複数のビーズ状の反射材42を収納した点に特徴を有するものである。
上記反射材42は、アルミニウム等の光反射率の高い材料で構成することができる。また、表面が光反射率の高い白色と成された部材で反射材42を構成しても良い。
このように、多孔質吸着材16と共に反射材42を網状容器14内に収納することにより、紫外線ランプ12から放射される紫外線を様々な方向に反射させて、多孔質吸着材16に保持された光触媒への照射効率を向上させることができる。

図４は、本発明の浄化装置10を用いて構成した空気浄化装置50を示すものである。この空気浄化装置50は、ガラス等の透光性材料より成る筒状体52の内部に、本発明の浄化装置10を配置すると共に、これら筒状体52及び浄化装置10を、筐体54上に載置して成る。

上記筒状体52の内壁面には、紫外線ランプ12から放射される紫外線で励起されて所定色の可視光を発光する蛍光体56が被着されている。筒状体52の上端には、フランジ部58が形成されており、該フランジ部58には排気口60が形成されている。また、筒状体52のフランジ部58には、芳香を発するエッセンシャルオイル用の蒸発皿62が載置され、該蒸発皿62によって筒状体52の上端開口が閉塞されている。この蒸発皿62には、通気孔64が形成されている。

上記筐体54の下面には、空気を筐体54内部に取り入れるための吸気口66が形成され、筐体54の上面には、吸気口66から取り入れた空気を筒状体52内部へ送るための開口68が形成されている。また、筐体54内部には、ファン70と、ファン70及び紫外線ランプ12の駆動を制御する駆動部72が収納されている。

以下において、上記空気浄化装置50を用いて、空気の浄化処理を行う手順を説明する。
先ず、駆動部72から上記ファン70及び浄化装置10の紫外線ランプ12に電源供給することにより、ファン70を駆動させると共に紫外線ランプ12を点灯させる。
上記ファン70の駆動により、外部の空気が吸気口66より筐体54内に導入され、吸気口66から、上記筒状体52の排気口60及び蒸発皿62の通気孔64へ向かう空気の流路が形成される。
また、上記紫外線ランプ12の点灯によって生成された紫外線の照射を受けて、網状容器14内に収納された多孔質吸着材16に保持された光触媒が活性化することとなる。
筐体54内部に導入された空気は、排気口60及び通気孔64に向かって上昇していく過程で、活性化した上記光触媒と接触することにより、該空気中の有害化合物や汚濁物等が分解されて浄化されるのである。

また、紫外線ランプ12から放射された紫外線の一部は、筒状体52の内壁面の蛍光体56に照射され、その結果、蛍光体56から所定色の可視光が発光され、この可視光が筒状体52を透過して外部へ放射されることとなる。このため、この空気浄化装置50は、放射される可視光によって、照明、或いは室内装飾等にも利用することができる。
さらに、上記蒸発皿62に、エッセンシャルオイルを所定量垂らしたり、或いはエッセンシャルオイルを含浸させた不織布等を載置しておけば、紫外線ランプ12の熱で暖められた空気によってエッセンシャルオイルの蒸発が促進され、芳香が放出される。

尚、本発明の浄化装置10を空気浄化のために用いる場合には、上記多孔質吸着材16の表面をシリコン樹脂や、テトラフルオロエチレンの重合体（ポリテトラフルオロエチレン、ＰＴＦＥ）であるテフロン（登録商標）等の撥水性のある気体透過性樹脂で被覆しても良い。
このように、多孔質吸着材16の表面を撥水性のある気体透過性樹脂で被覆すると、多孔質吸着材16が空気中の水分を細孔内に吸着することが抑制され、その結果、浄化対象の空気を効率よく細孔内に吸着して、細孔内の光触媒と接触させることができる。

上記においては、透光性の多孔質吸着材16をシリカゲルで構成した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バイコールガラス等のｎｍ単位の多数の細孔を有する多孔質ガラスで上記多孔質吸着材16を構成しても良い。

また、上記光触媒は、紫外線の照射を受けて活性化する光触媒だけでなく、可視光の照射を受けて活性化する可視光型光触媒を用いることもできる。この場合、光源には、上記紫外線ランプ12に代えて可視光型光触媒を活性化させる波長の可視光を放射する放電管を用いれば良い。
尚、光源は、光触媒活性化作用を有する波長の紫外線や可視光等の光を放射するものであれば良く、上記紫外線ランプ12に限らず、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いることもできる。

本発明に係る浄化装置を模式的に示す概略断面図である。本発明の紫外線ランプを示す正面図である。本発明に係る浄化装置の変形例を模式的に示す概略断面図である。本発明に係る浄化装置を用いて形成した空気浄化装置を模式的に示す概略断面図である。

符号の説明

10 浄化装置
12 紫外線ランプ
14 網状容器
16 多孔質吸着材
30 連通孔
32 内筒
34 外筒
36 底蓋
38 天蓋
40 傾斜部
40ａ反射面
42 反射材
50 空気浄化装置

Claims

光触媒活性化作用を有する波長の光を放射する光源を、多数の連通孔を備えた網状容器で囲繞すると共に、該網状容器内に、光触媒を保持して成る多数の透光性の多孔質吸着材を収納したことを特徴とする浄化装置。
上記多孔質吸着材と共に反射材を、上記網状容器内に収納して成ることを特徴とする請求項１に記載の浄化装置。
上記多孔質吸着材が、シリカゲル又は多孔質ガラスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の浄化装置。