JP2000279761A - 空気浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、光触媒励起光源に投入される
電気エネルギーを効率良く脱臭や抗菌などの空気浄化作
用に変換する空気浄化方法の提供である。 【解決手段】光触媒および該光触媒を励起する光を発す
る光源を用いた空気浄化方法において、少なくとも該光
源の発熱部に近接して熱エネルギーを有機物の分解反応
に変換する物質、好ましくは二酸化マンガンを主成分と
する酸化触媒を配置することを特徴とする空気浄化方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭、事業所、車
室内などの各種建造物内の悪臭を脱臭するために用いら
れる脱臭抗菌機能を有する空気浄化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品臭、たばこ臭、ペット臭、便所臭な
どの悪臭の成分は、多種多様であり、代表的なものとし
て、アンモニア、アミン類、インドール、スカトールな
どの窒素化合物、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化
メチル、二硫化メチル、二硫化ジメチルなどの硫黄化合
物、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどのアルデ
ヒド類、アセトンなどのケトン類、メタノール、エタノ
ールなどのアルコール類がある。

【０００３】従来、このような悪臭を脱臭する方法とし
て、悪臭物質と薬剤とを化学反応させる方法、芳香剤で
悪臭物質をマスキングする方法、活性炭、ゼオライトな
どの吸着剤にて悪臭物質を吸着する方法、または、これ
らの方法を組み合わせて行う方法があった。このような
各種の脱臭方法が使用されているが、薬剤及び芳香剤
は、共に悪臭物質と反応した後での再生はほとんど不可
能である。また、吸着剤の場合も、吸着容量が飽和する
と脱臭性能は著しく低下する。従って、どのような方法
においても、新しいものと定期的に交換しなければなら
ない。

【０００４】そこで、光触媒とランプとを用いて、脱臭
機能を果たすようにした空気浄化方法が開発されてい
る。光触媒は光エネルギを化学エネルギに変える物質で
あり、この空気浄化方法では、ランプから紫外線を光触
媒に照射してその光エネルギーにて光触媒を活性化さ
せ、酸化反応を促進させて悪臭物質を無臭物質に変換す
る。紫外線照射によって光触媒が励起されると、光触媒
から電子が飛び出し表面に吸着した酸素を攻撃してＯ₂ ^-
を生成し、また、正孔が空気中の水分を攻撃して、ＯＨ
ラジカルを生成し、これらの活性種により悪臭物質の酸
化反応が促進され、種々の悪臭物質が、具体的には水蒸
気、二酸化炭素などの無臭物質まで最終的に分解され
る。

【０００５】このような空気浄化方法の一例として、山
型の光反射板を設置することによって、ハニカム体への
紫外線放射ランプが発する紫外線照射面積を増大し、浄
化効果を向上させる技術が実開平１−１４８７１９号公
報に開示されており、光エネルギーの有効利用が図られ
ている。

【０００６】しかしながら、市販の紫外線ランプは、例
えば２０Ｗのブラックライトの紫外線強度が３Ｗ、２０
Ｗの殺菌灯の紫外線強度が４Ｗであり、光源に投入され
る電気エネルギーの精々数十％が光エネルギーに転換さ
れるのみで、その大半は熱として散逸して空気清浄には
利用されておらず、総エネルギーとしての効率向上が望
まれていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、光触
媒励起光源に投入される電気エネルギーを効率良く脱臭
や抗菌などの空気浄化作用に変換する空気浄化方法の提
供である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した
ものである。

【０００９】（１）光触媒および該光触媒を励起する光
を発する光源を用いた空気浄化方法において、少なくと
も該光源の発熱部に近接して熱エネルギーを有機物の分
解反応に変換する物質を配置することを特徴とする空気
浄化方法。

【００１０】（２）上記の発明（１）において、熱エネ
ルギーを有機物の分解反応に変換する物質が二酸化マン
ガンを主成分とする酸化触媒であることを特徴とする空
気浄化方法。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、光触媒を用いた空気浄
化方法において、光触媒励起光源が発する光だけではな
く、熱をもエネルギーとして利用する効率が優れた空気
浄化方法を提供する。

【００１２】本発明に係わる光触媒とは、０．５〜５ｅ
Ｖ、好ましくは１〜４ｅＶの禁止帯幅を有する、光触媒
反応をもたらす光反応性半導体である。本発明に係わる
このような光触媒としては、酸化亜鉛、酸化タングステ
ン、酸化チタン、及び酸化セリウム等の金属酸化物粒子
が挙げられるが、殊に酸化チタンはその構造安定性、光
反応性有害物除去能、更には取扱い上の安全性等から生
活空間において使用するには最も適しており、本発明に
係わる光触媒として有利に用いられる。

【００１３】本発明に係わる光触媒を励起する光とは、
光触媒の禁止帯幅以上のエネルギーを有する光であり、
該光触媒を活性化させ、脱臭性や抗菌性を発現させる光
である。光触媒を励起する光を発する光源の具体例とし
て、ブラックライト、捕虫灯、健康ランプ、殺菌灯、一
般照明用の蛍光灯、高圧水銀ランプ、メタルハライドラ
ンプ、高圧ナトリウムランプなどが挙げられる。

【００１４】本発明に係わる熱エネルギーを有機物の分
解反応に変換する物質とは、加熱によって脱臭や抗菌な
どの機能を発現する物質であり、酸化触媒や遠赤外線セ
ラミクスなどが挙げられる。

【００１５】本発明に係わる酸化触媒とは、空気中に含
まれる酸素などによる酸化反応を促進させる物質であ
り、二酸化マンガン、五酸化バナジウム、四酸化オスミ
ウム、三酸化ビスマスなどの金属酸化物や白金、パラジ
ウムまたはイリジウムなどの塩化物等が挙げられる。

【００１６】中でも二酸化マンガンを主成分とする酸化
触媒は室温に比較的近い温度において機能を発揮するた
め、特に好ましい。二酸化マンガンを主成分とする酸化
触媒として、二酸化マンガンおよび二酸化マンガンにＮ
ｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｂ、
Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｎｉ、Ｂ
ｉ、Ｗなどの種々の金属、そのイオンまたはその酸化物
などの化合物を複合した物質が挙げられる。

【００１７】本発明に係わる遠赤外線セラミクスとは、
加熱によって近赤外線を放射する物質であり、抗菌や脱
臭などの機能を有するものが知られている。このような
遠赤外線セラミクスとしては、炭化珪素、窒化珪素、珪
酸カルシウム、アルミナ・シリカ系、ジルコニア系など
の合成セラミクス、麦飯石、フェルソング石、電気石、
トルマリンなどの天然セラミクスおよびこれら種々のセ
ラミクスをブレンドした複合セラミクスが挙げられる。

【００１８】本発明に係わる光触媒および熱エネルギー
を有機物の分解反応に変換する物質は基材に担持するこ
とが好ましい。光触媒または熱エネルギーを有機物の分
解反応に変換する物質、所望により後述の脱臭剤や抗菌
剤を基材に担持する方法としては、基材の原料に練り混
み等によって担持する方法、塗工や印刷、含浸などによ
って担持する方法、湿式抄造によって担持する方法、２
枚以上の基材の間に封入する方法などが挙げられる。

【００１９】本発明に係わる光触媒または熱エネルギー
を有機物の分解反応に変換する物質を担持する基材は特
に限定されるものではなく、各種の紙、不織布、樹脂フ
ィルム、金属箔などのシート、セラミクス、カーボン、
ガラス、金属、木材などを用いることができる。本発明
においては、例えば紙、不織布、布帛などの繊維状シー
トは多孔質構造であり、光触媒または熱エネルギーを有
機物の分解反応に変換する物質と臭気物質との接触の機
会が多いため好ましい。

【００２０】これらの基材の形状は、シート状、平板
状、波板状、プリーツ状、フィルター状、フォーム状、
ハニカム状、フェルト状、ネット状などが挙げられる
が、特にこれらに限定されるものではない。

【００２１】本発明に係わる脱臭剤は主に悪臭を除去す
る目的で用いられる薬剤であり、具体的には、活性炭、
添着活性炭、ゼオライト、セピオライト、活性アルミ
ナ、活性白土、イオン交換樹脂、鉄アスコルビン酸、鉄
フタロシアニン誘導体などの吸着脱臭剤、マンガン系酸
化物やペロブスカイト型触媒などの低温酸化触媒、酸化
チタンや酸化亜鉛などの光触媒剤、植物抽出成分に含ま
れる化合物であるフィトンチット、カテキン、タンニ
ン、フラボノイド等を用いた消臭剤などが挙げられる。
これらの脱臭剤は必要に応じて複数のものを併用しても
良く、また、これらの脱臭剤を複合化したハイブリット
脱臭剤としても良い。

【００２２】本発明に係わる抗菌剤は、細菌、黴類また
はウイルスなどの有害微生物および病原体の除去、殺
滅、失活または繁殖抑制などの目的で用いられる薬剤で
あり、具体的には、銀や亜鉛または燐酸カルシウムなど
を主成分とする無機系抗菌剤、ベンツイミダゾール系、
イソチアゾリン系、ピリチオン系、クロロヘキシジン系
などの有機系抗菌剤、キチンやキトサンなどの高分子系
抗菌剤、茶や柿などから抽出されるカテキンや孟宋竹抽
出エキス、ヒノキチオールなどの天然物由来の抗菌剤お
よびこれらを複合したハイブリット抗菌剤などが挙げら
れる。

【００２３】本発明に係わる光触媒と熱エネルギーを有
機物の分解反応に変換する物質の配置は特に限定される
ものではないが、本発明は、熱エネルギーを有機物の分
解反応に変換する物質を光触媒励起光を発する光源の発
熱部に近接して配置することを特徴とする。

【００２４】熱エネルギーを有機物の分解反応に変換す
る物質の配置は、光触媒への励起光の照射を大幅に遮ら
ないようにすることが好ましく、例えば直管型の熱陰極
光源を用いる場合には、相対的に発熱が多く光量が少な
い光源両端部に熱エネルギーを有機物の分解反応に変換
する物質の配置し、相対的に発熱が少なく光量が多い光
源中央部に光触媒を配置しても良い。一方、熱エネルギ
ーを有機物の分解反応に変換する物質が光触媒励起光を
透過する場合には、光源に近接して熱エネルギーを有機
物の分解反応に変換する物質を配置し、その外縁に光触
媒を配置しても良い。

【００２５】本発明の空気浄化方法は、臭気物質や細菌
などの有害物質が光触媒または熱エネルギーを有機物の
分解反応に変換する物質と接触する機会を増して除去効
果を高めるために、通風することが好ましく、特に送風
手段を用いることが好ましい。本発明に係わる送風手段
の具体例として、シロッコ型、軸流型、プロペラ型、タ
ーボ型、ラジアル型、クロスフロー型などの各種ファン
モータなどの送風機を用いる方法、自然風または換気扇
等の排気ファンやエアコン等の空調機などが発する風を
利用する方法、熱対流による方法、乗用車などの移動に
伴って生じる気流を利用する方法などを挙げることがで
きる。

【００２６】本発明の空気浄化方法は、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて活性炭やゼオライトなどの吸着
剤等を用いた脱臭フィルターなどの脱臭手段またはエレ
クトレットフィルターやＨＥＰＡフィルターなど除塵フ
ィルターや集塵電極ユニットなどの除塵手段を併用して
も良く、これらの脱臭手段および除塵手段、中でも集塵
手段は、一般的に光触媒、熱エネルギーを有機物の分解
反応に変換する物質および光源よりも風上に設置される
ことが好ましい。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、実施例に限定
されるものではない。

【００２８】実施例１ 図１に示すように、本発明の一実施例を示す空気浄化方
法に該当する装置は、円筒形状の筐体１、円筒形状の筐
体内に設置された円筒形の通気性光触媒部材２、円筒形
の通気性光触媒部材２の中心部に設置された紫外線ラン
プ３、該紫外線ランプ３の両端部付近に近接して配置さ
れた円筒形の通気性加熱脱臭部材４、筐体１の内部で通
気性光触媒部材２の下部に設置された送風機５より構成
され、筐体１はスリット状の通気孔６を有しており、外
気と装置内の空気が換気される。この図１に示す空気浄
化方法を実施例１の空気浄化方法とした。

【００２９】円筒形の通気性光触媒部材２は、光触媒と
して酸化チタンを担持した光触媒シートのハニカム加工
品（ラジット光触媒ハニカム、三菱製紙製）を円筒形に
展長して枠加付け工したものであり、紫外光を照射する
ことによって脱臭、抗菌などの作用を発現すると共に、
高い通気性を有するものである。

【００３０】紫外線ランプ３は、波長３５０ｎｍ付近に
ピークを持つ近紫外光を発する光源であり、酸化チタン
光触媒の励起光源として好適なものである。光源の中央
部と比較してその両端部は特に発熱量が多い。

【００３１】円筒形の通気性加熱脱臭部材４は、熱エネ
ルギーを有機物の分解反応に変換する物質として二酸化
マンガンをウレタンフォームに担持し、円筒形に加工し
てなる通気性の酸化触媒フィルターである。

【００３２】送風機５は軸流ファンモーターであり、空
気清浄化装置内の空気と外気の換気、または空気清浄化
装置内部の通気を改善するために設置されるものであ
る。

【００３３】実施例２ 実施例１において、円筒形の通気性加熱脱臭部材４を、
熱エネルギーを有機物の分解反応に変換する物質として
二酸化マンガンをウレタンフォームに担持し、円筒形に
加工してなる通気性の酸化触媒フィルターに代えて、２
枚の乾式不織布の間に熱エネルギーを有機物の分解反応
に変換する物質として麦飯石の粉砕粒を封入し、円筒形
に加工してなる通気性の遠赤外線セラミクスフィルター
とする以外は全て実施例１と同様とし、これを実施例２
の空気浄化方法とした。

【００３４】比較例１ 実施例１において、円筒形の通気性加熱脱臭部材４を除
く以外は全て実施例１と同様とし、これを比較例１の空
気浄化方法とした。

【００３５】次いで、実施例１、２および比較例１の空
気浄化方法の脱臭性能を以下の方法で測定し、その結果
を表１に示した。

【００３６】［脱臭試験１］実施例および比較例の空気
浄化方法に該当する装置を１立米の密閉容器内に設置し
て、アセトアルデヒド３０ｐｐｍを注入した後に運転
し、アセトアルデヒド濃度の変化をガスクロマトグラフ
ィーで定量して除去速度（％／分）を求め、この結果を
脱臭性１とした。

【００３７】［脱臭試験２］上記の脱臭試験１におい
て、実施例および比較例の空気浄化方法に該当する装置
の運転時に紫外線ランプ３を点灯しないようにする以外
は全て脱臭試験１と同様にしてアセトアルデヒドの除去
速度（％／分）を求め、この結果を脱臭性２とした。

【００３８】［分解性能］吸着および分解による脱臭性
１（紫外線ランプを点灯した場合のアセトアルデヒドの
除去速度（％／分））から吸着による脱臭性２（紫外線
ランプを消灯した場合のアセトアルデヒドの除去速度
（％／分））を差し引いて主に分解による脱臭性を求
め、分解性能とした。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【発明の効果】本発明の空気浄化方法は、光触媒を励起
する光を発する光源の発熱部に近接して熱エネルギーを
有機物の分解反応に変換する物質を配置することによ
り、空気清浄の効率を高めることが可能である。中で
も、熱エネルギーを有機物の分解反応に変換する物質が
二酸化マンガンを主成分とする酸化触媒である場合に
は、空気清浄の効率が一層高く、特に優れた空気浄化方
法が得られる。このように本発明の空気浄化方法は光触
媒励起光源に投入される電気エネルギーを効率良く脱臭
や抗菌などの空気浄化作用に変換する空気浄化方法を提
供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気浄化方法の一実施例に該当する装
置を示す正面の断面図および上面の断面図である。

【符号の説明】

１ 円筒形状の筐体 ２ 円筒形の通気性光触媒部材 ３ 紫外線ランプ ４ 円筒形の通気性加熱脱臭部材 ５ 送風機 ６ スリット状の通気孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 23/34 Ｂ０１Ｊ 23/34 Ａ 35/02 35/02 Ｊ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｊ Ｃ Ｆターム(参考） 4C080 AA07 AA10 BB02 BB05 CC01 HH05 JJ06 JJ10 KK04 KK08 LL03 MM02 NN01 NN03 NN04 NN05 NN12 QQ15 QQ17 4D048 AA01 AA03 AA05 AA08 AA19 AA20 AA22 AB01 AB03 BA07X BA16Y BA19Y BA22Y BA23Y BA27Y BA28X BA30Y BA31Y BA33Y BA41X BB05 BB09 CC32 CC40 CC46 CC48 CC52 EA01 4G069 AA03 BA04A BA04B BA48A BB04A BB04B BC62A BC62B CA01 CA07 CA10 CA17 DA06 EA06 EA18

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光触媒および該光触媒を励起する光を発
   する光源を用いた空気浄化方法において、少なくとも該
   光源の発熱部に近接して熱エネルギーを有機物の分解反
   応に変換する物質を配置することを特徴とする空気浄化
   方法。
2. 【請求項２】 熱エネルギーを有機物の分解反応に変換
   する物質が二酸化マンガンを主成分とする酸化触媒であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化方法。