JP2001137665A - 光触媒ユニットと同ユニットを用いた有害ガス除去装置 - Google Patents

光触媒ユニットと同ユニットを用いた有害ガス除去装置

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JP2001137665A JP32567599A JP32567599A JP2001137665A JP 2001137665 A JP2001137665 A JP 2001137665A JP 32567599 A JP32567599 A JP 32567599A JP 32567599 A JP32567599 A JP 32567599A JP 2001137665 A JP2001137665 A JP 2001137665A
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Satoshi Nishikata
聡 西方
Tomoaki Nishimura
智明 西村
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Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 量産性や取り扱いが便利なシート状の光触媒
シートであっても、有害ガスと光触媒の接触効率を高く
して有害ガスの分解効率の向上が可能な光触媒ユニット
と同ユニットを用いた有害ガス除去装置を提供可能とす
る。 【解決手段】 光触媒ユニット１１は、粉末状の光触媒
を結着材とともに少なくとも一方の主面にシート状に固
定化した光触媒シート３と、このシートを支持するため
の支持部材１とを有し、この支持部材１は、固定化した
光触媒が被処理ガスと接触するための開口部６と、被処
理ガスの流れＧに乱れを生じさせるための乱流付与部
材，例えば棒状部材２とを備えたものとする。有害ガス
除去装置は、光触媒ユニット１１をモジュール枠内に複
数個配設した光触媒モジュールと、光触媒の励起用光源
を内臓したランプモジュールとを備えたものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光触媒によりガ
ス中の窒素酸化物（ＮＯX）や、アンモニア，硫化水素
などの悪臭物質等々の有害成分を分解除去するための光
触媒ユニットおよび同ユニットを用いた有害ガス除去装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】大都市域では、自動車台数の増加や、渋
滞等の交通事情の悪化などによって、環境基準を達成で
きない地域が数多く出現するようになっている。このよ
うなことから、周辺地域の負荷を軽減するために、発生
源対策以外にも、排出後のＮＯ Xを除去する方法に関し
て、様々な研究がなされている。
【０００３】また家庭やオフィスなどでは、たばこ臭、
ペット臭、さらには建材から放出され化学物質過敏症の
原因物質とされるホルムアルデヒドの問題があり、これ
ら物質の効率的な除去が望まれている。
【０００４】上記窒素酸化物や悪臭物質等の除去方法と
しては、活性炭、ゼオライト等による吸着法が知られて
いる。この吸着法は悪臭物質等が吸着剤の飽和吸着量を
超えると除去できなくなり、吸着剤の再生、交換作業が
必要となる問題がある。
【０００５】このような作業の煩わしさを解消する方法
として、最近、二酸化チタン（ＴｉＯ2）を主成分とす
る光触媒による分解方法が注目を浴びてきている。二酸
化チタンは約４００ｎｍ以下の紫外光により励起され
て、電子，正孔対を発生する。正孔は、二酸化チタン表
面の水酸基（ＯＨ基）と反応しＯＨラジカルを発生し、
電子は酸素(Ｏ2)と反応し、スーパーオキシドアニオン
（Ｏ2 -）を発生させる。これらの活性酸素種は非常に強
い酸化力を持ち、上記悪臭物質を分解、無害化する。こ
のため二酸化チタン表面には悪臭物質等が蓄積せず、吸
着剤の交換のような作業は必要なくなる。
【０００６】二酸化チタンは粉末であり、実用上はこれ
を光触媒活性を低下させることなく固定化して用いる必
要がある。固定化手法としては、無機系塗料やコーティ
ング剤に混合してプラスチックフィルム上に塗布する方
法やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂と混
合・圧延してシート化する方法等が知られている。
【０００７】このＰＴＦＥ樹脂でシート化する方法は、
二酸化チタンの担持量を大きくすることができ、また多
孔質の材料であるためシート内部の二酸化チタンも反応
に寄与でき、光触媒活性が高い。上記シート化した光触
媒あるいはプラスチックフィルム上にコーティング剤で
二酸化チタンを担持した光触媒シートは、量産化にも好
適であり、部品としての取り扱い性も良好である。従
来、このような光触媒シートを有害ガス除去装置に適用
する場合には、有害ガス除去装置を構成する容器の壁や
支持体に光触媒シートを貼りつけて使用されている。
【０００８】ところで、光触媒による有害ガスの分解に
おいて、分解効率を決定する要因はいくつかあるが、有
害ガス成分と光触媒をいかに効率よく接触させるかも大
きな要因の一つである。接触効率を上げるための手段と
して、従来、波状に成型したセラミックペーパに二酸化
チタンを担持した材料を用いるもの（特開平３−９４８
１３号公報参照）やほうけい酸ガラスクロスに二酸化チ
タンを担持した網状の材料を用いるもの（特開平３−１
０６４２０号公報参照）が知られている。これらのもの
においては、基材となる波板状または網状材料を水、ア
ルコール等に二酸化チタン粒子を分散させたチタニアゾ
ルに含浸して乾燥後、４００〜７００℃の熱処理をして
二酸化チタンを担持させている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記含浸により二酸化
チタンを担持したものは、基材がどのような形状をして
いてもチタニアゾルを含浸させさえすれば、二酸化チタ
ンが担持され接触効率のよい材料となり得る。
【００１０】しかしながら、プラスチックフィルム上に
二酸化チタンを担持させた材料、またはフッ素樹脂粉末
と二酸化チタンを混合後、圧延してシート状に成形した
前述のような光触媒シートを、接触効率向上のために波
板状基材や網状基材と組み合わせて用いることは困難で
ある。波板上に密着させて貼りつけるのには手間がかか
りすぎるし、また、網状基材の場合には、網状基材の空
孔部を覆ってしまうことになるからである。
【００１１】この発明の課題は、上記のような点に鑑み
てなされたもので、光触媒材料が前述のように量産性や
取り扱いに便利なフィルム状もしくはシート状の光触媒
シートであって，平滑な面を持つ平板状のシートであっ
ても、有害ガスと光触媒の接触効率を高くして有害ガス
の分解効率の向上が可能な光触媒ユニットと同ユニット
を用いた有害ガス除去装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、この発明では、被処理ガス中の窒素酸化物や悪臭物
質などの有害物質を分解除去するための光触媒ユニット
において、粉末状の光触媒を結着材とともに少なくとも
一方の主面にシート状に固定化した光触媒シートと、こ
のシートを支持するための支持部材とを有し、この支持
部材は、固定化した光触媒が被処理ガスと接触するため
の開口部と、被処理ガスの流れに乱れを生じさせるため
の乱流付与部材（以下、乱流素子ともいう。）とを備え
たものとする（請求項１の発明）。
【００１３】前記請求項１のものにおいて、光触媒シー
トの両主面に光触媒を固定化したものに対しては、この
シートを両側から二つの前記支持部材で挟んで一体化し
たものとするのが望ましい（請求項２の発明）。
【００１４】また、請求項１または２に記載のものにお
いて、前記支持部材は、光触媒シートの主面外周縁部と
当接する額縁状の固定枠を有し、この固定枠の内側開口
部に乱流付与部材を備えたものとするのが、構造上好適
である（請求項３の発明）。
【００１５】さらに、請求項３記載のものにおいて、前
記乱流付与部材は、固定枠の内側に跨って設けた棒状部
材または格子状部材としたものとするのが、構造上およ
び特性上好適である（請求項４の発明）。
【００１６】上記構成によれば、固定枠内の部材により
光触媒材料表面近傍のガスの流れが乱され、平滑な光触
媒材料表面でも有害物質と光触媒の接触効率が高くな
る。なお、光触媒材料表面近傍のガスの流れが乱される
ような構成であれば、棒状部材または格子状部材に限定
されるものではなく、突起を有する目の粗い網状部材な
どを含めて、この技術思想の範囲内で適宜の構成を採用
し得る。また、乱流付与部材と光触媒シートの主面は接
触させずに、若干の隙間を有するように構成する方が、
特性上好ましい。
【００１７】また、請求項３または４記載のものにおい
て、前記棒状部材または格子状部材の構成材料は、透光
性材料，反射性材料または光触媒材料の内のいずれかと
したものとすることが望ましい（請求項５の発明）。こ
の構成により、被処理ガスの流れを乱すと同時に、励起
用ランプの光を無駄なく利用することができる。
【００１８】請求項１ないし５のいずれかに記載のもの
において、前記光触媒は、二酸化チタン（ＴｉＯ2）を
主成分とするのが好適である（請求項６の発明）。
【００１９】次に、有害ガス除去装置の構成としては、
請求項７の発明のように、光触媒とこの光触媒を励起す
るための光源とを有し、被処理ガス中の窒素酸化物や悪
臭物質などの有害物質を分解除去するための有害ガス除
去装置において、請求項１ないし５のいずれかに記載の
光触媒ユニットをモジュール枠内に複数個配設した光触
媒モジュールと、前記光源を内臓したランプモジュール
とを備えたものとする。これにより、構造がシンプル
で、かつ高い有害物質分解除去性能を有する装置が提供
できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図面により、この発明の実施の形
態について以下にのべる。
【００２１】（実施例１）図１は、この発明の光触媒ユ
ニットの構成に関わる実施例の斜視図である。
【００２２】図１において、光触媒ユニット１１は、粉
末状の光触媒を両主面に固定化した光触媒シート３を、
両側から額縁状の固定枠５を有する支持部材１で挟ん
で、貫通孔４を介してネジなどの固定手段により一体化
したものである。前記支持部材１は、固定化した光触媒
が被処理ガスと接触するための開口部６と、被処理ガス
の流れＧに乱れを生じさせるための乱流付与部材として
の棒状部材２を複数本備える。棒状部材２はガスの流れ
に直角な方向に設置した方が大きな乱流効果が得られ
る。
【００２３】前記棒状部材（乱流素子）２を設けること
により、有害物質の除去効率にどの程度影響があるかに
ついて実験した結果の一例を以下に述べる。光触媒シー
トとしては、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオレチレン)樹脂
と二酸化チタンを混合・圧延して成形したシートを用
い、光化学用ランプの照射下、ＮＯx(ＮＯとＮＯ2)を含
むガスを流し、光触媒材料表面近傍のＮＯx濃度、ガス
の流速分布を測定した。
【００２４】これらの測定結果から光触媒シート表面か
ら２０ｃｍの空間でのＮＯx減少割合を求め、乱流素子
の効果をみた。ガスの流れを乱す乱流素子を設けた実験
では、光触媒シート表面にガスの流れ方向と直角に０．
５ｃｍ角の角材を５ｃｍ間隔で設置し、これを乱流素子
とした。光触媒シート表面に乱流素子がなく平滑な場合
には、ＮＯ減少率、ＮＯ2減少率がそれぞれ４．１３
％、１．２６％であったのに対し、乱流素子を設けた場
合には、ＮＯ減少率、ＮＯ2減少率はそれぞれ７．８３
％、２．０８％になった。
【００２５】このように０．５ｃｍ角の棒を５ｃｍ間隔
で設置したことにより光触媒面積が１０％減少したにも
かかわらず、ＮＯ、ＮＯ2減少率が２倍近くとなった。
この結果から、乱流素子である角材によるガスと光触媒
との接触効率の向上の効果が非常に大きいことが明らか
となった。
【００２６】なお、図１の実施例において、光触媒シー
ト３に強度が必要な場合には、片面に光触媒を固定した
シートの非固定面側に、塩ビ板等の基材を挟んで補強
し、さらにこれを支持部材１で一体化して光触媒ユニッ
ト１１としてもよい。また、乱流素子の材質は、鉄、ス
テンレス等の金属材料、塩ビなどのプラスチック材料で
構成するとランプからの光が遮られ、励起光が照射され
ない光触媒部分が生ずる。そこで、乱流素子の材質は、
ガラスなどの透光性材料か、表面をミラー状に加工され
た反射材料が望ましく、あるいは乱流素子自体も光触媒
材料とすることにより、照射された光を有効に利用する
ことができる。
【００２７】（実施例２）図２は、この発明の光触媒ユ
ニットの構成に関わる図１とは異なる実施例の斜視図で
ある。
【００２８】図２において、光触媒ユニット１１は、粉
末状の光触媒を片側の主面に固定化した光触媒シート３
を、光触媒を固定化した側に、支持部材２１を上下端部
に設けた固定板２５部で当接して、貫通孔４を介してネ
ジなどの固定手段により一体化したものである。前記支
持部材２１は、固定化した光触媒が被処理ガスと接触す
るための開口部６と、被処理ガスの流れに乱れを生じさ
せるための乱流付与部材としての格子状部材２２を備え
る。格子状部材２２は、両側端部に補強材２４を備え
る。この実施例においても、乱流素子である格子状部材
２２により、ガスと光触媒との接触効率の向上を図るこ
とができる。
【００２９】（実施例３）図３に、前記光触媒ユニット
１１をモジュール枠１２内に複数個配設した光触媒モジ
ュール３０と、励起用ランプ１３をランプ枠１４内に複
数個内臓したランプモジュール３１とを備えた有害ガス
除去装置の実施例を示す。
【００３０】励起用ランプ１３としては、光触媒として
二酸化チタンを使用するときには、二酸化チタンは約４
００ｎｍ以下の紫外光で励起されることから、光化学用
ランプ(中心波長は３５２ｎｍ)が好適である。この光触
媒モジュール３０とランプモジュール３１とを、図３の
ように光触媒シートに紫外光が照射されるように対向さ
せて配置することにより、有害物質が効率的に分解除去
可能な装置が構成できる。このような有害ガス除去装置
においては、所定の除去効率を得るために、ランプモジ
ュール３１と光触媒モジュール３０とを複数、交互に配
置することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、被処
理ガス中の窒素酸化物や悪臭物質などの有害物質を分解
除去するための光触媒ユニットであって、粉末状の光触
媒を結着材とともに少なくとも一方の主面にシート状に
固定化した光触媒シートと、このシートを支持するため
の支持部材とを有し、この支持部材は、固定化した光触
媒が被処理ガスと接触するための開口部と、被処理ガス
の流れに乱れを生じさせるための乱流付与部材とを備え
たものとすることにより、量産性や取り扱いに便利なフ
ィルム状もしくはシート状の光触媒シートであって，平
滑な面を持つ平板状のシートであっても、有害ガスと光
触媒の接触効率を高くして、有害ガスの分解効率を約２
倍にできる光触媒ユニットと同ユニットを用いた有害ガ
ス除去装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光触媒ユニットの構成に関わる実施
例の斜視図
【図２】この発明の異なる光触媒ユニットの構成に関わ
る実施例の斜視図
【図３】この発明の有害ガス除去装置の構成に関わる実
施例の斜視図
【符号の説明】
１，２１：支持部材、２：棒状部材、３，２３：光触媒
シート、４：貫通穴、５：固定枠、６：開口部、１１：
光触媒ユニット、１２：モジュール枠、１３：励起用ラ
ンプ、１４：ランプ枠、２２：格子状部材、２４：補強
材、２５：固定板、３０：光触媒モジュール、３１：ラ
ンプモジュール。
───────────────────────────────────────────────────── 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 35/02 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｊ Ｆターム(参考） 4C080 AA07 BB02 CC01 CC04 CC07 CC08 HH05 JJ06 KK08 LL10 MM02 NN22 NN27 QQ17 4D048 AA03 AA06 AA08 AA22 AB01 AB03 BA07X BA13X BB03 CA01 CC29 CC36 CC40 EA01 4G069 AA01 AA04 AA08 AA09 AA11 BA04A BA04B BA04C BA48A BA48C BB04A BB04B BB04C CA01 CA07 CA10 CA13 CA17 DA06 EA08 EE07 FB66

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理ガス中の窒素酸化物や悪臭物質な
    どの有害物質を分解除去するための光触媒ユニットであ
    って、粉末状の光触媒を結着材とともに少なくとも一方
    の主面にシート状に固定化した光触媒シートと、このシ
    ートを支持するための支持部材とを有し、この支持部材
    は、固定化した光触媒が被処理ガスと接触するための開
    口部と、被処理ガスの流れに乱れを生じさせるための乱
    流付与部材とを備えたことを特徴とする光触媒ユニッ
    ト。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、前記光触
    媒シートは両主面に固定化した光触媒を備え、このシー
    トを両側から二つの前記支持部材で挟んで一体化したこ
    とを特徴とする光触媒ユニット。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のものにおい
    て、前記支持部材は、光触媒シートの主面外周縁部と当
    接する額縁状の固定枠を有し、この固定枠の内側開口部
    に乱流付与部材を備えたことを特徴とする光触媒ユニッ
    ト。
  4. 【請求項４】 請求項３記載のものにおいて、前記乱流
    付与部材は、固定枠の内側に跨って設けた棒状部材また
    は格子状部材としたことを特徴とする光触媒ユニット。
  5. 【請求項５】 請求項３または４記載のものにおいて、
    前記棒状部材または格子状部材の構成材料は、透光性材
    料，反射性材料または光触媒材料の内のいずれかとした
    ことを特徴とする光触媒ユニット。
  6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載のも
    のにおいて、前記光触媒は、二酸化チタン（ＴｉＯ2）
    を主成分とすることを特徴とする光触媒ユニット。
  7. 【請求項７】 光触媒とこの光触媒を励起するための光
    源とを有し、被処理ガス中の窒素酸化物や悪臭物質など
    の有害物質を分解除去するための有害ガス除去装置にお
    いて、請求項１ないし５のいずれかに記載の光触媒ユニ
    ットをモジュール枠内に複数個配設した光触媒モジュー
    ルと、前記光源を内臓したランプモジュールとを備えた
    ことを特徴とする有害ガス除去装置。
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