JP2001293071A

JP2001293071A - 脱臭装置及び光触媒

Info

Publication number: JP2001293071A
Application number: JP2000112494A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Kasai; 嘉彦河西
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2001-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】メンテナンスフリーでランニングコストが安
い光触媒を用いて悪臭物質を含む大排気量の排ガスを工
業的に脱臭することができる脱臭装置を提供する。【解決手段】光触媒を担持した粒状担体に紫外線透過
性の粒状体を混合する。ハニカム状担体部材を直列に隙
間を設けて配置し、その隙間から紫外線を照射する。ハ
ニカム状担体に照射用孔を穿設し、この照射用孔から紫
外線を照射する。多数の平行板で構成された担体の隙間
に紫外線を照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脱臭装置及び光触
媒に関し、特に、光触媒を用いて悪臭物質を反応除去す
る脱臭装置及びその装置に用いる光触媒に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラスチック眼鏡レンズをより薄
く、軽くするために、屈折率の高いレンズ材料へのニー
ズが強まり、その実現のために硫黄を含む樹脂が使用さ
れている。

【０００３】屈折率が１．６７のプラスチックレンズで
は、円形のレンズ素材を眼鏡フレームの形状に削る玉摺
り加工時にメルカプタンや硫化水素などの素材中の硫黄
に伴う悪臭物質が発生するという問題がある。この玉摺
り加工時に発生する悪臭は、特開平１１−３２２９３０
号公報に示されているように、活性炭を用いて除去可能
である。

【０００４】このような屈折率が１．６７程度の材料で
は、プラスチックレンズを製造するときの原料調合時や
重合時の臭気はほとんど問題とならなかった。ところ
が、特開平１１−３２２９３０号公報に示されているよ
うな屈折率が１．７１以上にもなる高屈折率素材では、
モノマーの状態はもちろんのこと、原料の調合や重合時
にも従来とは比較にならないほどの高レベルの悪臭が発
生する。

【０００５】玉摺り機の場合にはせいぜい数ｍ³／分程
度の排気に含まれる悪臭成分を除去できればよいので、
活性炭のような吸着剤でも対応可能であった。

【０００６】しかしながら、原料の調合や注入に用いる
ドラフトチェンバーや重合に用いる重合炉（恒温槽）か
らの排気量は１５〜２０ｍ³／分以上であり、脱臭装置
にはこのような大排気量に対応できる能力が要求され
る。

【０００７】活性炭のような吸着方式では、このような
大量の排ガスを処理する場合、活性炭を煩雑に交換する
必要があり、しかも活性炭の交換時期の判断が困難であ
り、メンテナンスが煩雑である上、活性炭の再生又は交
換費用のためランニングコストが高いという問題があ
る。

【０００８】一方、光触媒を用いた脱臭方法が知られて
いる。アナターゼ型のチタニア（ＴｉＯ₂）に代表され
る光触媒は、太陽光や蛍光灯の中に含まれる４００ｎｍ
以下の紫外線が当たると、光電効果で電子を励起して電
子と正孔が発生し、これらの電子と正孔からスーパーオ
キサイドイオンや水酸基ラジカルなどの活性酸素種と呼
ばれるオゾンを上回る強力な酸化剤が発生し、光触媒の
表面で有機物を酸化して二酸化炭素と水に変化させると
いわれている。

【０００９】このような光触媒を用いる脱臭方法は、家
庭用の空気清浄機等に用いられており、活性炭吸着方式
と比較して、メンテナンスフリーであり、ランニングコ
ストも安いという特徴がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が光触媒を用いた工業的脱臭装置について検討した結
果、家庭用の空気清浄機と異なり、大排気量の脱臭では
装置が大型化し、紫外線を全ての光触媒に照射すること
が困難であり、脱臭率が悪いことが分かった。また、工
業的脱臭装置では、家庭用の空気清浄機と異なり、光触
媒に空気を循環させて高い脱臭率を達成するという方法
を採用することができず、一回の処理で高い脱臭率が求
められる。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、光触媒を用いて悪臭物質を含む大排気量の排ガスを
工業的に脱臭することができる脱臭装置及びこの脱臭装
置に用いる光触媒を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、大排気量の
悪臭物質を含む排ガスの脱臭に適した光触媒を用いた脱
臭装置について検討を重ねた結果、光触媒を担持した粒
状担体を脱臭管に充填した脱臭装置では、照射した紫外
線を粒状担体全体に満遍なく行き渡らせるため、紫外線
透過性粒状体を粒状担体に混合することが有効であるこ
とを見い出した。

【００１３】また、担体の圧力損失を小さくするためハ
ニカム状の担体を用いる場合、ハニカム状担体を複数個
直列に間隙を設けて配置し、紫外線をこの隙間に又はこ
の隙間から照射することにより、ハニカム状担体のほぼ
全体に紫外線を照射でき、脱臭率を顕著に向上させるこ
とができることを見い出した。

【００１４】また、ハニカム状担体に軸方向とほぼ垂直
方向に照射用孔を穿設し、この照射用孔に又は照射用孔
から紫外線を照射することにより、ハニカム状担体のほ
ぼ全体に紫外線を照射でき、脱臭率を顕著に向上させる
ことができることを見い出した。

【００１５】また、光触媒を担持した複数個の板状担体
が互いに平行に所定間隔離間して組み合わされた平行板
担体を用い、この平行板担体の間隙に紫外線を照射する
ことによって、担体全体に十分に紫外線を照射すること
が可能になり、脱臭率を顕著に向上させることができる
ことを見い出した。

【００１６】更に、光源として、一定周期で照射方向を
変える方式とすることによって、広い範囲の光触媒に紫
外線を照射することが有効であることを知見した。

【００１７】光源を照射方向可変式にする場合、蓄光型
紫外線放射材を光触媒に混在させることで、紫外線の照
射が中断した場合でも蓄光型紫外線放射材が紫外線を照
射して光触媒を活性化できるため、光触媒の脱臭効率を
向上させることができることを見い出した。

【００１８】通常の脱臭装置は、予め埃を捕集する除塵
フィルターを備えるが、この除塵フィルターに光触媒を
担持させ、除塵フィルタに紫外線を照射することによっ
て、濾過した埃を光触媒を用いて分解させ、除塵フィル
タの寿命を大幅に延長することが可能になることを見い
出した。

【００１９】更に、脱臭効率を向上させるため、光触媒
や担体の検討を行った結果、担体自体を遠赤外線セラミ
ックスにするか又は担体に遠赤外線セラミックスを含有
させることにより、遠赤外線セラミックスから放射され
た遠赤外線の加熱による温度上昇により、光触媒が活性
化し、脱臭効率が向上することを見い出した。

【００２０】また、工業的脱臭装置では光触媒を担持し
た担体の層が厚くなるため、担体として紫外線透過性材
料、特に紫外線透過性粒状体を用いることにより、深い
部分にある担体まで紫外線を照射させることができるこ
とを見い出した。

【００２１】従って、請求項１記載の発明は、悪臭物質
を含む排ガスが流れる脱臭管と、前記脱臭管内に充填さ
れた光触媒を担持した粒状担体と紫外線透過性粒状体と
の混合粒状体と、前記混合粒状体に紫外線を照射する光
源とを備えることを特徴とする脱臭装置を提供する。

【００２２】請求項２記載の発明は、悪臭物質を含む排
ガスが流れる脱臭管と、前記脱臭管内に互いに間隙を設
けて直列に装填された、光触媒を担持した複数個のハニ
カム状担体部材と、これらの前記ハニカム状担体部材間
の前記間隙に向かって又は前記間隙から紫外線を照射す
る光源とを備えることを特徴とする脱臭装置を提供す
る。

【００２３】請求項３記載の発明は、悪臭物質を含む排
ガスが流れる脱臭管と、前記脱臭管内に装填された、光
触媒を担持したハニカム状担体の軸方向とほぼ垂直方向
に穿設された複数個の照射用孔を備えた穴あきハニカム
状担体と、前記穴あきハニカム状担体の前記照射用孔に
向かって又は前記照射用孔から紫外線を照射する光源と
を備えることを特徴とする脱臭装置を提供する。

【００２４】請求項４記載の発明は、悪臭物質を含む排
ガスが流れる脱臭管と、前記脱臭管内に装填された、光
触媒を担持した複数個の板状担体が互いに平行に所定間
隙を設けて組み合わされた平行板担体と、前記平行板担
体の前記間隙に紫外線を照射する光源とを備えることを
特徴とする脱臭装置を提供する。

【００２５】請求項５記載の発明は、請求項１〜４いず
れかに記載の脱臭装置において、前記光源が、一定周期
で照射方向を変化できる照射方向可変式であることを特
徴とする脱臭装置を提供する。

【００２６】請求項６記載の発明は、請求項５に記載の
脱臭装置において、前記担体が、光触媒と共に蓄光型紫
外線放射材を担持することを特徴とする脱臭装置を提供
する。

【００２７】請求項７記載の発明は、請求項１〜６いず
れかに記載の脱臭装置において、前記脱臭管の上流側
に、光触媒が表面に担持された除塵フィルタと前記除塵
フィルタに紫外線を照射する光源とを備えることを特徴
とする脱臭装置を提供する。

【００２８】請求項８記載の発明は、請求項１〜７いず
れかに記載の脱臭装置において、前記担体が、遠赤外線
セラミックスで構成されている又は遠赤外線セラミック
スを含有することを特徴とする脱臭装置を提供する。

【００２９】請求項９記載の発明は、請求項１〜８いず
れかに記載の脱臭装置において、前記担体が、紫外線透
過性材料で構成されていることを特徴とする脱臭装置を
提供する。

【００３０】請求項１０記載の発明は、紫外線透過性の
粒状担体の表面に光触媒層が担持されてなることを特徴
とする光触媒を提供する。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の脱臭装置の実施の
形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に
限定されるものではない。

【００３２】本発明の脱臭装置は、特開平１１−３２２
９３０号公報に示された一分子内に１つ以上のジスルフ
ィド結合を有する（チオ）エポキシ化合物を含有する重
合性組成物のように、原料の調合や重合時にメルカプタ
ン類や硫化水素のような悪臭物質を放出する原料を用い
る場所の排ガスの脱臭に用いることができる。このよう
な場所の排ガス中の悪臭物質の濃度はｐｐｍ〜ｐｐｂ程
度であるため、光触媒を用いる脱臭装置に適した排ガス
である。

【００３３】プラスチックレンズ製造時に発生する悪臭
物質を含む排ガスは、例えば、図１に示すように、原料
モノマーを成形型中で重合させる重合炉１００や原料モ
ノマーを調合して成形型に充填するためのドラフトチェ
ンバー２００のような悪臭発生源から図示しないブロア
ーにより吸引されて生成し、ダクトを介して外部に排気
される。脱臭装置１は、発生源から排気までの途中に配
置され、排ガス中に含まれる悪臭物質の脱臭に用いられ
る。なお、本発明の脱臭装置は、このようなプラスチッ
クレンズ製造以外にも一般的な悪臭物質の脱臭に用いる
ことができることは勿論である。

【００３４】本発明の脱臭装置の一般的な構成を図２に
示す。図２（ａ）に示す脱臭装置１は、脱臭管２の中
に、光触媒フィルタ３が装填されている。光触媒フィル
タ３は光触媒を表面に担持した担体で構成されている。
光触媒は表面で酸化反応が生じるため、比表面積を大き
くする必要がある。そのため、担体の形状としては、ス
ポンジ状、網状、織布状、不織布状、板状、粒状、ハニ
カム状などが採用される。脱臭管２の外面側に紫外線を
脱臭管２内に照射する光源４が配置されている。脱臭管
２の光源４に対応する部分は、紫外線を透過するガラス
板などの窓部になっている。この脱臭装置１では、排ガ
ス処理量を大きくするため光源４を脱臭管２の外部に配
置している。

【００３５】また、図２（ｂ）に示す脱臭装置１’は、
脱臭管２を２重管とし、内側の管の中にも光源４を配置
し、内側と外側の管の空隙に光触媒フィルタ３を装填
し、更に脱臭管２の外側にも光源４を配置した構造とな
っている。

【００３６】脱臭管２内の光触媒フィルタ３の上流側に
は光触媒の寿命を縮める排ガス中の埃を捕集する除塵フ
ィルタ５が配置されている。この除塵フィルタ５には、
光触媒が担持されており、除塵フィルタ５に紫外線を照
射する光源６が脱臭管２内に設置されている。なお、除
塵フィルタ５は脱臭管２内でなく独立した設備とするこ
とができる。除塵フィルタ５は一般的に三次元空隙が存
在する不織布などで構成される。このような除塵フィル
タ５は、光触媒の有機物の分解作用により、捕集された
埃を分解したり、埃の付着力をなくして埃を容易に取り
除くことができ、長い寿命を有する。

【００３７】光触媒を担持する担体として粒状担体を用
いる場合、大きな排気量を処理するために脱臭管２の径
が大きくなり、粒状担体を充填した光触媒フィルタ３の
径（厚み）も大きくなる。その結果、光源４から照射さ
れた紫外線は、担体表面の光触媒で吸収されるため、光
触媒フィルタ３の中心部まで紫外線が達しない。従っ
て、脱臭管２の内径を大きくすると脱臭率は低下してし
まう。

【００３８】そのため、本発明の脱臭装置の第１実施形
態では、図３に示すように、光触媒フィルタ３として、
光触媒を担持した粒状担体（ハッチングを施したもの）
３１に紫外線透過性の粒状体（無地のもの）３２を混合
した混合粒状体とし、紫外線透過性の粒状体３２を紫外
線の通り道として機能させ、充填した粒状担体３１全体
に満遍なく紫外線を照射できるように構成している。こ
れにより、脱臭管２の径が大きくなっても、光触媒全体
に紫外線を照射して高い脱臭率を達成することができ
る。

【００３９】紫外線透過性の粒状体３２は、光触媒の酸
化に耐え、かつ紫外線を透過する材料で構成する必要が
ある。具体的には、紫外線透過性の高い合成石英ガラ
ス、燐酸塩ガラス、フツリン酸塩ガラス等のガラス、ポ
リテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、シリコー
ン樹脂などを例示することができる。紫外線透過性の粒
状体３２の形状としては、球形、円柱状、あるいはこれ
らの中空体、更に円筒状、あるいは空気を通す多孔体な
どを例示することができる。

【００４０】また、粒状担体３１も、上述した紫外線透
過性の担体を用いることにより、より紫外線の透過性を
高めて脱臭率を向上させることができる。

【００４１】粒状担体３１と紫外線透過性の粒状体３２
との体積比率は、光触媒フィルタ３の厚みにもよるが、
紫外線透過性の粒状体３２の体積比率が２０〜８０％の
範囲、特に３０〜７０％の範囲が好ましい。この範囲よ
り紫外線透過性の粒状体３２の混合率が低いと光源より
遠くにある光触媒まで十分に紫外線が到達せず、脱臭率
が低下するおそれがあり、一方、混合比率が高すぎる
と、有効な光触媒の面積が低下して逆に脱臭率が低下し
てしまう。

【００４２】粒状担体を充填した脱臭装置は、比較的圧
力損失が高く、大排気量の排ガスの処理には向かない場
合がある。圧力損失が低く比表面積が大きな形状として
ハニカム形状の担体を用いることが好ましい。

【００４３】家庭用の空気清浄機に用いられている光触
媒を担持したハニカム状担体は、比較的薄く、その開口
部と対向する位置に光源が配置され、ハニカム状担体の
開口部に向かって紫外線が照射されるようになってい
て、紫外線がハニカム状担体全体に満遍なく当たるよう
になっている。

【００４４】工業用の脱臭装置では、脱臭率を高くする
ために、ハニカム状担体の軸方向の長さを大きくしなけ
ればならない。また、処理量が大きくなることから、線
速を小さくするため、ハニカム状担体の径も大きくな
る。従って、工業用の脱臭装置では、家庭用の空気清浄
機のようなハニカム状担体の開口部に光源を対向配置す
る構成は採用が困難である。

【００４５】そのため、図４に示すように、本発明の第
２実施形態の脱臭装置１ｂでは、脱臭管２内に互いに間
隙３３を設けて複数個（図では４個）の光触媒を担持し
たハニカム状担体部材３４を直列に配置すると共に、脱
臭管２の外部のこれらのハニカム状担体部材３４間の間
隙３３に対応する位置に配置された紫外線を照射する光
源４１及び可動式反射板５０を備える構成としている。
可動式反射板５０は回転可能になっており、光源４１か
ら照射される紫外線の照射方向を一定周期で変えること
ができる照射方向可変式となっていて、広い範囲を照射
できるようになっている。また、ハニカム状担体部材３
４は、光触媒と共に、蓄光型紫外線放射材を担持してい
る。

【００４６】このような脱臭装置１ｂによれば、光源４
１からハニカム状担体部材３４間の間隙３３に向かって
照射することにより、ハニカム状担体部材３４のほぼ全
部の光触媒に対して紫外線を供給することができる。そ
のため、接触時間を長くして脱臭率を高くするために各
ハニカム状担体部材３４の軸方向の長さの合計を大きく
し、大量の排ガスを処理するためハニカム状担体部材３
４の径を大きくしても、長さや径に関係なく光触媒の大
部分を活性化して脱臭率を良好にすることができる。脱
臭率を調整する場合、直列に配置するハニカム状担体部
材３４の数を増減することにより容易にできる。また、
本脱臭装置１ｂでは、光源４１が脱臭管２の内部に配置
されておらず、光源４１が排ガスの流れを妨げないた
め、大流量の排ガスを処理することができる。

【００４７】なお、図４に示した脱臭装置１ｂでは、光
源４１を脱臭管２の外部に配置しているが、全方向照射
型の光源４１をハニカム状担体部材３４間の間隙３３に
配置し、間隙３３から紫外線を照射することも可能であ
る。光源４１が排ガスの流れの妨げになるが、紫外線を
より効率的に光触媒に照射することができる。

【００４８】また、第２実施形態の脱臭装置１ｂでは、
紫外線照射方向可変式となっていると共に、担体が光触
媒に加えて蓄光型紫外線放射材を担持している。

【００４９】蓄光型紫外線放射材は、外部のエネルギー
を取り込み、紫外線を発光する材料であり、例えば高純
度のアルミナ、炭酸ストロンチウム、ユウロピウム、ジ
スプロシウムなどの成分を含んだストロンチウムアルミ
ネート（ＳｒＡｌ₂Ｏ₄）を主成分とする蓄光型発光セラ
ミックである。蓄光型紫外線放射材を光触媒層に添加す
ると、光触媒層に対して紫外線の照射が中断されても、
その間に蓄光型紫外線放射材が紫外線を放射するため、
光触媒の脱臭機能が持続する。

【００５０】そのため、紫外線照射方向可変式とし、一
定周期毎に照射方向を変えるようにして間欠的に広い範
囲を照射するようにした場合でも、光触媒の機能が低下
することがない。

【００５１】第２実施形態の脱臭装置１ｂでは、紫外線
照射方向可変式となっているが、通常の固定式としても
よく、蓄光型紫外線放射材を担体に担持させなくてもよ
い。

【００５２】また、図５に示すように、本発明の第３実
施形態の脱臭装置１ｃでは、１個のハニカム状担体の軸
方向とほぼ垂直方向に一方の面から対向する面まで達す
る照射用孔３５を複数個穿設した穴あきハニカム状担体
３６を用い、照射用孔３５に対応する脱臭管２の外面の
箇所に光源４２を配置している。光源４２が配置されて
いる脱臭管２の壁部はガラスなどの紫外線を透過する板
材で構成された窓部になっている。図５では、互いに直
行する方向の照射用孔３５が穴あきハニカム状担体の軸
方向の同じ位置に一列に設けられているが、これらの互
いに直行する照射用孔３５は、相互の位置を異ならしめ
て設けることができる。照射用孔３５の位置や数、大き
さなどは適宜選定できる。

【００５３】このような脱臭装置１ｃによれば、光源４
２から照射用孔３５に向かって紫外線を照射することに
より、照射用孔３５を介してハニカム状担体３６の内部
まで紫外線を照射することができる。そのため、ハニカ
ム状担体の全長が長くなっても、径が大きくなっても大
部分の光触媒を紫外線で活性化でき、脱臭率が良好であ
る。また、光源４２が脱臭管２の内部に配置されておら
ず、光源４２が排ガスの流れを妨げないため、大量の排
ガスを処理することができる。

【００５４】なお、図５に示した脱臭装置１ｃでは、光
源４２を脱臭管２の外部に配置しているが、光源４２を
穴あきハニカム状担体３６に設けられた照射用孔３５の
中に配置し、照射用孔３５から紫外線を照射することも
可能である。光源４２が排ガスの流れの妨げになるが、
紫外線をより効率的に光触媒に照射することができる。
また、第２実施形態で示したように、紫外線の照射方向
を可変式とすると共に、担体に光触媒に加えて蓄光型紫
外線放射材を担持させるようにしてもよい。

【００５５】更に、図６に示すように、本発明の第４の
実施の形態の脱臭装置１ｄは、光触媒を担持した複数個
の板状担体３７が互いに平行に所定間隔離間して組み合
わされた平行板担体３８を用い、光源４３がこれらの平
行板担体３８の間隙に紫外線を照射する位置に配置され
た構造を有する。平行板担体３８を構成する板状担体３
７相互は、紫外線の照射をなるべく妨げず、排ガスの流
路を阻害しないような形状、大きさの図示しない連結部
によって連結されている。

【００５６】このような脱臭装置１ｄによれば、平行板
担体３８の板状担体３７間の間隙が排ガスの流路及び紫
外線の通り道となり、紫外線を内部まで十分に照射し
て、ほとんど全ての光触媒を活性化できる。平行板担体
３８は光触媒の担持面積が広い。そのため、脱臭率が良
好である。平行板担体３８の圧力損失は低く、大排気量
の処理に適している。

【００５７】なお、第４実施形態においても、紫外線の
照射方向を可変式とすると共に、担体に光触媒に加えて
蓄光型紫外線放射材を担持させるようにしてもよい。

【００５８】図７に、上述した光触媒フィルタ３に用い
られる担体と光触媒層の一般的な断面構造を示す。図７
（ａ）に示すように、光触媒層３１１は、例えば担体３
２１の表面に光触媒微粒子と吸着剤微粒子とをバインダ
を用いて形成されている。担体３２１としては、例えば
セラミックス、ガラスなどの無機材料、プラスチック、
ゴムなどの有機材料、アルミニウム、鉄などの金属材料
を用いることができる。この場合、担体として上述した
紫外線透過性の材料を用いることができる。吸着剤は悪
臭物質を迅速に捕捉する機能を有する。吸着剤で捕捉さ
れた悪臭物質は光触媒で分解され、吸着剤の吸着能力が
飽和することがなく、長く使用することが可能である。
吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、
活性炭を例示することができる。光触媒としては、Ｔ
ｉＯ₂、ＳｒＴｉＯ₃、ＦｅＴｉＯ₃、ＭｎＴｉＯ₃、ＫＴ
ａＯ₃、ＺｎＯ、ＺｎＯ₂、ＷＯ₃、ＲｅＯ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、
ＣｄＳ、ＣｄＯ、ＣａＰ、ＣａＡｓ、ＢａＴｉＯ₃、Ｋ₂
ＮｂＯ₃、Ａｇ₂Ｏ、ＭｎＯ ₂、Ｃｕ₂Ｏ、ＲｕＯ₂、Ｎｄ₂
Ｏ₅、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｄｙ₂Ｏ₃、Ｌａ
ＲｈＯ₃、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｖ₂Ｏ₅、ＳｎＯ₂、Ｓｎ
Ｏ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｃｄ₂Ｐ₃、Ｚｎ₂
Ｐ₃、ＩｎＰ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＰｂＩ₂、ＨｇＩ₂、ＢｉＩ₃、
ＡｇＢｒ、ＭｏＳ₂、ＭｏＳ₃の単独又は複合体の光触媒
半導体を例示することができる。これらの中でも、アナ
ターゼ型の結晶構造のチタニア（ＴｉＯ₂）が好まし
い。さらに触媒能を高めるための添加物として、Ｔｉ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ、Ｏ
ｓ、Ｃｏ、Ｂａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｄ、Ｍｏ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔ
ｅ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの金属類があげられる。

【００５９】また、図７（ｂ）に示すように、耐熱性の
担体３２２の上にゾルゲル法で光触媒層３１２を形成す
る場合もある。この場合の担体は、前述した担体以外
に、吸着剤を担体とすることができる。担体３２２とな
る吸着剤としては、粒状のゼオライト、粒状の活性炭、
板状又はハニカム状の活性炭を例示することができる。

【００６０】以上説明した担体と光触媒その他に工夫を
加えることにより、上述した第１実施形態〜第４実施形
態の脱臭装置の脱臭効率を向上させることが可能であ
る。

【００６１】例えば光触媒に金属を添加すると、触媒機
能を発揮する紫外線の波長を変えることができる。具体
的には、ＴｉＯ₂にＣｒやＶを少量添加するとＴｉＯ₂の
吸収帯を長波長側にシフトさせ、可視光にも吸収波長を
有するようにすることができる。その結果、光源として
可視光を放射するものも使用可能になり、より強力な光
源を用いることが可能になる。

【００６２】また、担体自体を遠赤外線セラミックスで
構成するか又は遠赤外線セラミックスを含有した担体を
用いることが好ましい。遠赤外線セラミックスは暖めら
れるとその熱エネルギーを遠赤外線の放出に変化する。
排ガスの温度が暖かいと遠赤外線セラミックスから放射
された遠赤外線を吸収した光触媒の温度が少し上昇する
ため、光触媒の酸化作用が促進され、脱臭効率が向上す
る。そのため、重合炉などのように重合熱が発生する箇
所からの排ガスの熱を有効に利用することができる。遠
赤外線セラミックスとしては、アルミナ、シリカ、ジル
コニア、チタニア、マグネシアとこれらの複合酸化物、
窒化珪素、炭化珪素などを用いることができる。

【００６３】その他、第２実施形態で示したように、担
体に光触媒と共に、蓄光型紫外線放射材を担持させるよ
うにしてもよい。

【００６４】また、脱臭管２の内壁は、紫外線を反射す
る鏡面にしたり、蓄光型紫外線放射材層を設けて紫外線
の有効利用を図るようにしてもよい。更に、光触媒層を
形成して光触媒層の有効面積を増加させるようにするこ
とも有効である。また、脱臭管２の窓部のガラス表面や
脱臭管２の中に配置した光源のガラス表面にも光触媒を
コーティングし、窓ガラスや光源に汚れが付着しないよ
うにすることが好ましい。

【００６５】更に、オゾンを排ガス中に発生させてオゾ
ンの酸化作用と光触媒の酸化作用を併用することも効果
的である。例えば２００ｎｍ以下の波長の紫外線を発生
する紫外線ランプを脱臭管の中に又は脱臭管の上流に設
置することで、排ガス中にオゾンを発生させることがで
きる。この場合、専用の紫外線ランプではなく、光触媒
照射用の光源として、２００ｎｍ以下の波長の紫外線と
光触媒を活性化する３８０ｎｍ程度の波長の紫外線の両
方を放出することができる紫外線ランプを選択すること
が好ましい。

【００６６】なお、オゾンの悪臭物質を酸化する速度は
比較的遅く、数分を必要するため、外部に排気される排
ガス中にオゾンが残留するおそれがある。オゾンは人体
に有害であることから、排ガス中に残留するオゾンを除
去するため、処理した排ガスを外部に放出する前にオゾ
ンを分解する活性炭や二酸化マンガンなどの処理装置を
配置することが好ましい。

【００６７】上述した第１実施形態では、光触媒フィル
タ３として、光触媒を担持した粒状担体３１に紫外線透
過性の粒状体３２を混合した混合粒状体を用いている
が、光触媒フィルタ３として、紫外線透過性の粒状担体
に光触媒層が担持された透明性粒状光触媒を用いても良
い。

【００６８】透明性粒状光触媒における光触媒層の厚さ
は２〜２０００ｎｍ程度である。光触媒層は、担体の種
類によって担体に光触媒微粒子と吸着剤微粒子とをバイ
ンダを用いて形成したり、ゾルゲル法で形成することが
できる。光触媒層は、担体の全面を覆うようにしても一
部を覆うようにしても良い。

【００６９】このような透明性粒状光触媒を用いること
によって、照射された紫外線の一部は担体の表面の光触
媒層で吸収されるが、大部分の紫外線は担体を透過す
る。そのため、光触媒フィルタの深いところにある光触
媒に十分に紫外線が到達するため、光触媒フィルタの厚
みが大きくなる工業的脱臭装置に用いても、全体の光触
媒層に紫外線が照射され、活性化できるため、脱臭率が
良好である。

【００７０】

【発明の効果】本発明の脱臭装置は、光触媒を用いて悪
臭物質を含む大量の排ガスを高い脱臭率で脱臭すること
ができる。

【００７１】また、本発明の光触媒は、紫外線透過性の
粒状担体の表面に光触媒層が担持されているので、粒状
担体層を厚くして用いる工業的脱臭装置に用いても脱臭
率が良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の脱臭装置が設置される箇所を説明する
概念図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明の脱臭装置の一般的な
構成を示す概略構成図である。

【図３】本発明の脱臭装置の第１実施形態における混合
粒状体を説明する概念図である。

【図４】本発明の脱臭装置の第２実施形態を示す概略斜
視図である。

【図５】本発明の脱臭装置の第３実施形態を示す概略斜
視図である。

【図６】本発明の脱臭装置の第４実施形態を示す概略断
面図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ光触媒フィルタの構
造を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１’ 脱臭装置２脱臭管３光触媒フィルタ４光源５除塵フィルタ６光源３１光触媒を担持した粒状担体３２紫外線透過性の粒状体３３空隙３４ハニカム状担体部材３５照射用孔３６穴あきハニカム状担体３７板状担体３８平行板担体４１〜４３光源５０可動式反射鏡１００重合炉２００ドラフトチェンバー３１１光触媒層３２１担体３１２光触媒層３２２担体

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 ＺＡＢＢ０１Ｄ 53/36 Ｈ 35/04 ３０１ＺＡＢＪＦターム(参考） 4C080 AA05 AA10 BB02 BB04 CC04 CC05 CC12 HH05 JJ04 JJ10 KK08 LL03 LL20 MM03 MM04 MM05 MM06 MM08 NN01 NN02 4D048 AA22 AB03 BA06Y BA07X BA13X BA15Y BA16Y BA17Y BA18Y BA20Y BA21Y BA22Y BA23Y BA25Y BA26Y BA27Y BA28Y BA29Y BA33Y BA34Y BA36Y BA39Y BA41X BA43Y BA44Y BA46Y BB02 BB03 BB13 CA01 CC32 CC40 CC63 CD08 EA01 EA03 4D058 JA12 KC04 TA02 TA06 TA07 TA12 4G069 AA03 BA04A BA04B BA14A BA22A BA48A BB04A BB04B BC54A BC54B BC58A BC58B BE32A BE34A CA10 CA17 EA11 EA18 EA25 EA26 EB10 EE07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】悪臭物質を含む排ガスが流れる脱臭管
と、前記脱臭管内に充填された光触媒を担持した粒状担
体と紫外線透過性粒状体との混合粒状体と、前記混合粒
状体に紫外線を照射する光源とを備えることを特徴とす
る脱臭装置。
【請求項２】悪臭物質を含む排ガスが流れる脱臭管
と、前記脱臭管内に互いに間隙を設けて直列に装填され
た、光触媒を担持した複数個のハニカム状担体部材と、
これらの前記ハニカム状担体部材間の前記間隙に向かっ
て又は前記間隙から紫外線を照射する光源とを備えるこ
とを特徴とする脱臭装置。
【請求項３】悪臭物質を含む排ガスが流れる脱臭管
と、前記脱臭管内に装填された、光触媒を担持したハニ
カム状担体の軸方向とほぼ垂直方向に穿設された複数個
の照射用孔を備えた穴あきハニカム状担体と、前記穴あ
きハニカム状担体の前記照射用孔に向かって又は前記照
射用孔から紫外線を照射する光源とを備えることを特徴
とする脱臭装置。
【請求項４】悪臭物質を含む排ガスが流れる脱臭管
と、前記脱臭管内に装填された、光触媒を担持した複数
個の板状担体が互いに平行に所定間隙を設けて組み合わ
された平行板担体と、前記平行板担体の前記間隙に紫外
線を照射する光源とを備えることを特徴とする脱臭装
置。
【請求項５】請求項１〜４いずれかに記載の脱臭装置
において、前記光源が、一定周期で照射方向を変化できる照射方向
可変式であることを特徴とする脱臭装置。
【請求項６】請求項５に記載の脱臭装置において、前記担体が、光触媒と共に蓄光型紫外線放射材を担持す
ることを特徴とする脱臭装置。
【請求項７】請求項１〜６いずれかに記載の脱臭装置
において、前記脱臭管の上流側に、光触媒が表面に担持された除塵
フィルタと前記除塵フィルタに紫外線を照射する光源と
を備えることを特徴とする脱臭装置。
【請求項８】請求項１〜７いずれかに記載の脱臭装置
において、前記担体が、遠赤外線セラミックスで構成されている又
は遠赤外線セラミックスを含有することを特徴とする脱
臭装置。
【請求項９】請求項１〜８いずれかに記載の脱臭装置
において、前記担体が、紫外線透過性材料で構成されていることを
特徴とする脱臭装置。
【請求項１０】紫外線透過性の粒状担体の表面に光触
媒層が担持されてなることを特徴とする光触媒。