JP2002186832A - 気体・液体の浄化装置、物品の洗浄方法、気体・液体の浄化触媒 - Google Patents

気体・液体の浄化装置、物品の洗浄方法、気体・液体の浄化触媒

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JP2002186832A
JP2002186832A JP2000389326A JP2000389326A JP2002186832A JP 2002186832 A JP2002186832 A JP 2002186832A JP 2000389326 A JP2000389326 A JP 2000389326A JP 2000389326 A JP2000389326 A JP 2000389326A JP 2002186832 A JP2002186832 A JP 2002186832A
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gas
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JP2000389326A
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Yoshihiko Kasai
嘉彦 河西
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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
い固体酸触媒を主体的に用いて、他の光触媒やトルマリ
ン浄化剤と界面化学反応を促進する遠赤外線発生材や電
磁波波長変換機能材とを必要に応じ、組み合わせ有害物
質を含む大排気量の排ガスを工業的に脱臭したり汚染さ
れた水等の浄化を高効率に行える触媒および浄化装置を
提供する。 【解決手段】 混合触媒を担持した粒状担体に電磁波透
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、その隙間から電磁波を照射する。
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、気体・液体の浄化
装置及び気体・液体の浄化触媒に関し、特に、固体酸触
媒・トルマリン（電気石）・光触媒・ルミネッセンス材
料・赤外線発生材料を必要に応じ組み合わせて用い、気
体や液体に含まれる悪臭物質や有害物質を除去する浄化
装置に関する。
【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。その他スクラバー法や燃焼酸化法やプラズマ脱
臭法など広範囲な方法が用いられている。
【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。スクラバーの稼動ではその後の排水処理の負荷が大
きく、燃焼法にしてもランニングコストが高く、循環型
社会を目指す製造業にはともに相応しくない技術である
と言わざるをえない。
【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。光触媒とオゾンの併用などさらに能力を
向上させようという試みがされている。
【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、複合触媒を用いて有害物質および／または悪臭物質
を含む排ガスや、汚れを含む液体を工業的に浄化するこ
とができる浄化装置及びこの浄化装置に用いる浄化触媒
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
有害物質および／または悪臭物質を含む排ガスや塩素系
溶剤などで汚染された水などの浄化に適した触媒を用い
た浄化装置について検討を重ねた結果、固体酸触媒を担
持した粒状担体を浄化エリアに充填することが有効であ
ることを見出した。さらには、固体酸触媒と光触媒、ま
たは固体酸触媒と光触媒と赤外線発生材を混合担持させ
た混合担体、又は固体酸触媒を担持した粒状担体と赤外
線発生材を担持した担体とを混合した混合粒状担体、又
は固体酸触媒を担持した粒状担体と光触媒を担持した担
体と赤外線発生材を担持した担体とを混合した混合粒状
担体といった複合形態の触媒とすることで、単体での触
媒の作用に加えて複合触媒の相互作用により、より有効
に浄化に作用することを見出した。
【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、紫外線などの電磁波をこの
隙間に又は間隙から照射することにより、ハニカム状担
体のほぼ全体に電磁波を照射でき、浄化率を顕著に向上
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
から紫外線などの電磁線を照射することにより、ハニカ
ム状担体のほぼ全体に電磁波を照射でき、浄化率を顕著
に向上させることができることを見い出した。
【００１５】また、触媒を担持した複数個の板状担体が
互いに所定間隔離間して組み合わされた複数板状担体を
用い、この複数板状担体の間隙に紫外線などの電磁線を
照射することによって、担体全体に十分に電磁線を照射
することが可能になり、浄化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、照射源として、一定周期で照射方向
を変える方式とすることによって、広い範囲の触媒に電
磁波を照射することが有効であることを知見した。
【００１７】照射源を照射方向可変式にする場合、赤外
線放射材やルミネッセンス放射材を混合触媒に混在させ
ることで、電磁波の照射が中断した場合でもルミネッセ
ンス放射材が光を放射して触媒を活性化できるため、触
媒の浄化効率を向上させることができることを見い出し
た。ルミネッセンス放射材は無機酸化物で構成されてい
る必要があり、もし有機成分があればガラス成分や四フ
ッ化エチレンで活性なスーパーオキサイドイオンのアタ
ックを避けてやればよい。赤外線は触媒の界面の温度を
高めるために、界面化学反応を著しく促進する事が判明
した。トルマリンは自身で大気・汚染水の浄化作用があ
ると同時に遠赤外線をも発生しているので、浄化触媒に
加え浄化率促進材といえる。赤外線放射材として身近な
ものとしては活性炭があり、有害物質を自身でいったん
取り込むため、補足浄化に多大な役割を果たす。しかし
必須ではない。
【００１８】通常の浄化装置は、予め埃を捕集する除塵
フィルターを備えることにより、更に浄化率を向上させ
ることができる。除塵フィルターで捕集された無機質汚
れは目詰まりを起こすため、逆洗機構を備えることによ
りメンテナンスフリーの浄化装置が実現可能となった。
【００１９】更に、浄化効率を向上させるため、触媒や
担体の検討を行った結果、前述のトルマリンのところで
触れた内容と同様に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、触媒が活性化し、浄化
効率が向上することを見い出した。
【００２０】また、工業的浄化装置では触媒を担持した
担体の層が厚くなるため、担体として電磁波透過性材
料、特に光線透過性粒状体を用いることにより、深い部
分にある担体まで電磁波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に記載の発明は、有害物
質および／または悪臭物質を含む排ガスや、汚れを含む
液体の流路の浄化エリアもしくは気体・液体が接触する
部位に、固体酸触媒を担持した粒状担体、又は固体酸触
媒を担持した担体を備えることを特徴とする気体・液体
の浄化装置を提供する。
【００２２】請求項２記載の発明は、有害物質および／
または悪臭物質を含む排ガスや、汚れを含む液体の流路
の浄化エリアもしくは気体・液体が接触する部位に、固
体酸触媒と光触媒を混合担持させた混合担体、又は固体
酸触媒を担持した粒状担体と光触媒を担持した粒状担体
とを混合した混合粒状担体を備えることを特徴とする気
体・液体の浄化装置を提供する。
【００２３】請求項３記載の発明は、有害物質および／
または悪臭物質を含む排ガスや、汚れを含む液体の流路
の浄化エリアもしくは気体・液体が接触する部位に、固
体酸触媒と赤外線発生材を混合担持させた混合担体、又
は固体酸触媒を担持した粒状担体と赤外線発生材を担持
した粒状担体とを混合した混合粒状担体を備えることを
特徴とする気体・液体の浄化装置を提供する。
【００２４】請求項４記載の発明は、有害物質および／
または悪臭物質を含む排ガスや、汚れを含む液体の流路
の浄化エリアもしくは気体・液体が接触する部位に、固
体酸触媒と赤外線発生材と光触媒を混合担持させた混合
担体、又は固体酸触媒を担持した粒状担体と赤外線発生
材を担持した粒状担体と光触媒を担持した粒状担体とを
混合した混合粒状担体を備えることを特徴とする気体・
液体の浄化装置を提供する。
【００２５】請求項５記載の発明は、請求項３または４
記載の気体・液体の浄化装置において、前記赤外線発生
材がトルマリンであることを特徴とする気体・液体の浄
化装置を提供する。
【００２６】請求項６記載の発明は、有害物質および／
または悪臭物質を含む排ガスや、汚れを含む液体の流路
の浄化エリアもしくは気体・液体が接触する部位に、互
いに間隙を設けて直列に装填された、請求項１〜５いず
れかに記載の粒状担体あるいは混合担体を配した複数個
のハニカム状担体部材を備えることを特徴とする気体・
液体の浄化装置を提供する。
【００２７】請求項７記載の発明は、有害物質および／
または悪臭物質を含む排ガスや、汚れを含む液体の流路
の浄化エリアもしくは気体・液体が接触する部位に、互
いに間隙を設けて直列に装填された、請求項１〜５いず
れかに記載の粒状担体あるいは混合担体を配したハニカ
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
用孔から電磁波を照射する照射源とを備えることを特徴
とする気体・液体の浄化装置を提供する。
【００２８】請求項８記載の発明は、有害物質および／
または悪臭物質を含む排ガスや、汚れを含む液体の流路
の浄化エリアもしくは気体・液体が接触する部位に、請
求項１〜５いずれかに記載の粒状担体あるいは混合担体
を配した複数個の板状担体が互いに所定間隙を設けて組
み合わされた複数板状担体と、前記複数板状担体の所定
間隙内に電磁波を照射する照射源とを備えることを特徴
とする気体・液体の浄化装置を提供する。
【００２９】請求項９記載の発明は、請求項７または８
記載の浄化装置において、電磁波を照射する照射源が一
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
とを特徴とする気体・液体の浄化装置を提供する。
【００３０】請求項１０記載の発明は、請求項９に記載
の浄化装置において、前記混合担体または前記粒状担体
と共に蓄光型光線放射材を担持することを特徴とする気
体・液体の浄化装置を提供する。
【００３１】請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０
いずれかに記載の気体・液体の浄化装置において、前記
浄化エリアの上流側に、除塵のためのフィルタを備える
ことを特徴とする気体・液体の浄化装置を提供する。
【００３２】請求項１２記載の発明は、請求項１〜１０
いずれかに記載の気体・液体の浄化装置において、前記
浄化エリアの上流側に、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気体・液体の浄化装置を提供
する。
【００３３】請求項１３記載の発明は、請求項１１また
は１２記載の気体・液体の浄化装置において、前記除塵
フィルタは逆洗機構を備えていることを特徴とする大気
・液体の浄化装置を提供する。
【００３４】請求項１４記載の発明は、請求項１〜１３
いずれかに記載の気体・液体の浄化装置において、前記
担体の一部または全部が、電磁波の透過性材料で構成さ
れていることを特徴とする気体・液体の浄化装置を提供
する。
【００３５】請求項１５記載の発明は、請求項１〜１４
いずれかに記載の気体・液体浄化装置を通過した気体・
液体を、物品の洗浄に用いることを特徴とする物品の洗
浄方法を提供する。
【００３６】請求項１６記載の発明は、電磁波透過性の
粒状担体の表面に電磁波に励起され浄化作用を生じるま
たは作用効果を増幅する透明媒体層が担持されてなるこ
とを特徴とする気体・液体の浄化触媒を提供する。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の浄化装置の実施の
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。
【００３８】本発明を脱臭技術を代表例として説明する
が、液体の浄化装置についてもほぼ同じ構成で実現可能
である。本発明の浄化（脱臭）装置は、特開平１１−３
２２９３０号公報に示された大気用に発明された一分子
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浄化に用いる
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、固体酸触媒や光
触媒を単独もしくは併用して用いる装置に適した排ガス
である。もちろんトンネル内の車の排気ガスや高速道路
の遮音壁や道路そのもの、工場密集地、建築物の壁・下
水道管内、下水道の終末処理場、ダイオキシン発生箇
所、食品工場、養鶏場等の動物・魚類の飼育場、その他
医療用廃棄物の脱臭・殺菌、プールや風呂の浄化・殺
菌、工業用洗浄機（Ｓｉ基盤・ＬＣＤ基盤・その他電気
部品・機械部品等）など汚染大気・市水・水道水・工業
用水の浄化に用いられる。
【００３９】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、本発明の浄化装置は、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。気体のみならず液体の
汚れ除去にも効力を発揮するものであり、塩素溶剤等で
汚染された地下水の浄化や、物品の清浄化に有効であ
る。工業的には油汚れの機械部品、ＩＣ基盤、ＬＣＤ基
盤等の電気部品、及び殺菌力を生かした食品関係の容器
（食器洗い器）や、衣類のクリーニング（洗濯機用
水）、果物・野菜の消毒薬の代わりや成長促進剤等に利
用可能であり、本願はこれらの応用をも包含するもので
ある。
【００４０】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、脱臭エリア２の中に、触
媒フィルタ３が装填されている。触媒フィルタ３は固体
酸触媒と光触媒を混合し表面に担持した複合担体で構成
されている。これらの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。浄化エ
リア２の外面側に紫外線を照射する光源４が配置されて
いる。浄化エリア２の光源４に対応する部分は、光を透
過するガラス板や透明テフロン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を脱臭エリア２の外部に配置している。
【００４１】また、図２（ｂ）に示す脱臭装置１’は、
脱臭エリア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触媒フィルタ３を装填
し、更に脱臭エリア２の外側にも光源４を配置した構造
となっている。
【００４２】脱臭エリア２内の触媒フィルタ３の上流側
には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が脱臭エリア２内に設置されている。な
お、除塵フィルタ５は脱臭エリア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、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。また、逆
先機構を設けることでメンテナンスは極めて容易なもの
となる。
【００４３】固体酸触媒および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、担体表面の触媒で吸収さ
れるため、触媒フィルタ３の中心部まで紫外線や必要な
光が達しない。従って、脱臭エリア２の内径を大きくす
ると脱臭率は低下してしまう。
【００４４】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、触媒フィルタ３として、固
体酸触媒および光触媒を担持した粒状担体（ハッチング
を施したもの）３１に電磁波透過性の粒状体（無地のも
の）３２を混合した混合粒状体とし、電磁波透過性の粒
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全体に満遍なく必要な紫外線を照射できるよ
うに構成している。これにより、脱臭エリア２の径が大
きくなっても、触媒全体を照射して高い脱臭率を達成す
ることができる。
【００４５】電磁波透過性の粒状体３２は、触媒の酸化
に耐え、かつ必要な電磁波を透過する材料で構成する必
要がある。具体的には、電磁波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。電磁波透過性の
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。
【００４６】また、粒状担体３１も、上述した電磁波透
過性の担体を用いることにより、より電磁波の透過性を
高めて脱臭率を向上させることができる。
【００４７】粒状担体３１と電磁波透過性の粒状体３２
との体積比率は、触媒フィルタ３の厚みにもよるが、電
磁波透過性の粒状体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
電磁波透過性の粒状体３２の混合率が低いと発生源より
遠くにある触媒まで十分に必要光線が到達せず、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、有効な触媒の面積が低下して逆に脱臭率が低下して
しまう。
【００４８】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。
【００４９】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。
【００５０】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。
【００５１】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）の固体酸触媒およ
び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３４は、固体酸触媒および光触媒と共
に、蓄光型紫外線放射材を担持している。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】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、担体が固体
酸触媒および光触媒に加えて蓄光型紫外線放射材を担持
している。
【００５５】蓄光型光放射材は、外部のエネルギーを取
り込み、紫外線・可視光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（ＳｒＡｌ２Ｏ ４）を主成分とする蓄光型
発光セラミックである。蓄光型光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・可視光線の照射が
中断されても、その間に蓄光型光放射材が必要光線を放
射するため、光触媒を含む混合触媒の脱臭機能が持続す
る。
【００５６】そのため、紫外線・可視光線照射方向可変
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、触媒の機
能が低下することがない。
【００５７】第２実施形態の脱臭装置１ｂでは、紫外線
・可視光線等の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、蓄光型光放射材を担体に担持させ
なくてもよい。
【００５８】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。
【００５９】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。
【００６０】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。
【００６１】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、固体酸触媒および光触媒
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３７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。
【００６２】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。
【００６３】なお、ここまでは固定酸触媒と光触媒の混
合担体またはこれらの粒状担体を用いた脱臭装置の構
成、効果を説明したが、混合担体あるいは粒状担体を、
固定酸触媒と赤外線発生材の混合、あるいは固定酸触媒
と赤外線発生材と光触媒の混合として、更に紫外線に加
え電磁波を照射する照射源を備える構成としても、同様
もしくはそれ以上の効果を得ることが可能となる。ま
た、これらの混合担体あるいは粒状担体に蓄光型光放射
材を付加する構成としても良い。また、赤外線発生材と
してはトルマリン等を例示できる。
【００６４】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。
【００６５】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触媒の温度が少し上昇するた
め、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。
【００６６】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。
【００６７】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。
【００６８】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。
【００６９】また、上述した第１実施形態では、触媒フ
ィルタ３として、固定酸触媒と光触媒を担持した粒状担
体３１に電磁波透過性の粒状体３２を混合した混合粒状
体を用いているが、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。
【００７０】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。
【００７１】このような透明性粒状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触媒層
で吸収されるが、大部分の作用光線は担体を透過する。
そのため、触媒フィルタ３の深いところにある複合触媒
に十分に紫外線・可視光線・赤外光線等の作用光線が到
達するため、触媒フィルタ３の厚みが大きくなる工業的
浄化装置に用いても、全体の触媒層に作用電磁波が照射
され、活性化できるため、浄化率が良好である。トルマ
リン自身も大気や水の浄化作用を有しているが、宇宙線
エネルギーをうけ、マイナスイオン発生や遠赤外線を発
生している事から固定酸触媒および光触媒と併用する事
で浄化効率を上昇することが出来た。
【００７２】
【発明の効果】本発明の浄化装置は、複合触媒を用いて
悪臭物質を含む大量の気体を高い脱臭率で脱臭すること
ができ、また有機汚れや有機消毒剤を含むプール用水や
水道水の浄化や工業用水の浄化に使用可能であり、オゾ
ン発生波長の電磁波の照射により安価なオゾン発生器を
も製作できる。
【００７３】また、本発明の気体・液体の浄化触媒は、
電磁波透過性の粒状担体の表面に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浄化装置に
用いても浄化率が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浄化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）は本発明の浄化装置（大気）の
一般的な構成を示す概略構成図である。
【図３】本発明の浄化装置の第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】本発明の浄化装置の第２実施形態を示す概略斜
視図である。
【図５】本発明の浄化装置の第３実施形態を示す概略斜
視図である。
【図６】本発明の浄化装置の第４実施形態を示す概略断
面図である。
【符号の説明】
１，１’ 浄化（脱臭）装置 ２ 脱臭管 ３ 触媒フィルタ ４ 光源 ５ 除塵フィルタ ６ 光源 ３１ 触媒を担持した粒状担体 ３２ 電磁波透過性の粒状体 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
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） Ｂ０８Ｂ 3/04 Ｃ０２Ｆ 1/32 Ｃ０２Ｆ 1/30 1/72 １０１ 1/32 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｂ 1/72 １０１ Ｈ ＺＡＢＪ Ｆターム(参考） 3B201 AA46 BB92 4C080 AA07 AA10 BB02 CC03 CC04 CC05 HH05 JJ03 JJ04 JJ06 KK08 LL03 LL10 MM02 NN02 QQ01 QQ03 QQ17 4D037 AA02 AA09 AB04 BA18 4D048 AA21 AA22 AC07 BA03X BA06X BA07X BA08X BA09X BA10X BA41X BA42X BB01 BB02 BB03 BB05 BB08 BB09 CC32 CC36 CC50 CD05 CD08 CD10 EA01 EA03 4D050 AA01 AA04 AA10 AB04 BC04 BC09

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 有害物質および／または悪臭物質を含む
    排ガスや、汚れを含む液体の流路の浄化エリアもしくは
    気体・液体が接触する部位に、固体酸触媒を担持した粒
    状担体、又は固体酸触媒を担持した担体を備えることを
    特徴とする気体・液体の浄化装置。
  2. 【請求項２】 有害物質および／または悪臭物質を含む
    排ガスや、汚れを含む液体の流路の浄化エリアもしくは
    気体・液体が接触する部位に、固体酸触媒と光触媒を混
    合担持させた混合担体、又は固体酸触媒を担持した粒状
    担体と光触媒を担持した粒状担体とを混合した混合粒状
    担体を備えることを特徴とする気体・液体の浄化装置。
  3. 【請求項３】 有害物質および／または悪臭物質を含む
    排ガスや、汚れを含む液体の流路の浄化エリアもしくは
    気体・液体が接触する部位に、固体酸触媒と赤外線発生
    材を混合担持させた混合担体、又は固体酸触媒を担持し
    た粒状担体と赤外線発生材を担持した粒状担体とを混合
    した混合粒状担体を備えることを特徴とする気体・液体
    の浄化装置。
  4. 【請求項４】 有害物質および／または悪臭物質を含む
    排ガスや、汚れを含む液体の流路の浄化エリアもしくは
    気体・液体が接触する部位に、固体酸触媒と赤外線発生
    材と光触媒を混合担持させた混合担体、又は固体酸触媒
    を担持した粒状担体と赤外線発生材を担持した粒状担体
    と光触媒を担持した粒状担体とを混合した混合粒状担体
    を備えることを特徴とする気体・液体の浄化装置。
  5. 【請求項５】 請求項３または４記載の気体・液体の浄
    化装置において、前記赤外線発生材がトルマリンである
    ことを特徴とする気体・液体の浄化装置。
  6. 【請求項６】 有害物質および／または悪臭物質を含む
    排ガスや、汚れを含む液体の流路の浄化エリアもしくは
    気体・液体が接触する部位に、互いに間隙を設けて直列
    に装填された、請求項１〜５いずれかに記載の粒状担体
    あるいは混合担体を配した複数個のハニカム状担体部材
    を備えることを特徴とする気体・液体の浄化装置。
  7. 【請求項７】 有害物質および／または悪臭物質を含む
    排ガスや、汚れを含む液体の流路の浄化エリアもしくは
    気体・液体が接触する部位に、互いに間隙を設けて直列
    に装填された、請求項１〜５いずれかに記載の粒状担体
    あるいは混合担体を配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電磁波を照射
    する照射源とを備えることを特徴とする気体・液体の浄
    化装置。
  8. 【請求項８】 有害物質および／または悪臭物質を含む
    排ガスや、汚れを含む液体の流路の浄化エリアもしくは
    気体・液体が接触する部位に、請求項１〜５いずれかに
    記載の粒状担体あるいは混合担体を配した複数個の板状
    担体が互いに所定間隙を設けて組み合わされた複数板状
    担体と、前記複数板状担体の所定間隙内に電磁波を照射
    する照射源とを備えることを特徴とする気体・液体の浄
    化装置。
  9. 【請求項９】 請求項７または８記載の浄化装置におい
    て、電磁波を照射する照射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気体・
    液体の浄化装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の浄化装置において、
    前記混合担体または前記粒状担体と共に蓄光型光線放射
    材を担持することを特徴とする気体・液体の浄化装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１〜１０いずれかに記載の気体
    ・液体の浄化装置において、前記浄化エリアの上流側
    に、除塵のためのフィルタを備えることを特徴とする気
    体・液体の浄化装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１〜１０いずれかに記載の気体
    ・液体の浄化装置において、前記浄化エリアの上流側
    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
    とする気体・液体の浄化装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１１または１２記載の気体・液
    体の浄化装置において、前記除塵フィルタは逆洗機構を
    備えていることを特徴とする大気・液体の浄化装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１〜１３いずれかに記載の気体
    ・液体の浄化装置において、前記担体の一部または全部
    が、電磁波の透過性材料で構成されていることを特徴と
    する気体・液体の浄化装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１〜１４いずれかに記載の気体
    ・液体浄化装置を通過した気体・液体を、物品の洗浄に
    用いることを特徴とする物品の洗浄方法。
  16. 【請求項１６】 電磁波透過性の粒状担体の表面に電磁
    波に励起され浄化作用を生じるまたは作用効果を増幅す
    る透明媒体層が担持されてなることを特徴とする気体・
    液体の浄化触媒。
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