JP2006026508A

JP2006026508A - 光触媒ユニット

Info

Publication number: JP2006026508A
Application number: JP2004208000A
Authority: JP
Inventors: Zhonghua Zhou; 忠華周; Fumio Tokutake; 文夫徳岳; Tatsuya Ishii; 辰也石井; Hien Yo; 斐渊姚; Takashi Suzuki; 崇鈴木
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】光触媒作用による脱臭性能等に優れたセラミックスフィルタを用いて、効率的に、かつ、最大限の光触媒効果を発揮させることができる光触媒ユニットを提供する。
【解決手段】セラミックス骨格の表層に膜厚１μｍ以下の酸化チタン膜が形成され、表面積が５ｍ²／ｃｍ³以上である光触媒を担持させたセラミックス多孔体と、紫外線ランプとの距離が３ｍｍ以下となるように配置した光触媒ユニットにより、光触媒効果を向上させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、光触媒ユニットに関し、特に、タバコ臭、トイレ臭、ペット臭、厨房における臭い等の様々な臭いを除去するためのセラミックスフィルタを用いた脱臭装置、空気清浄機等に好適な光触媒ユニットに関する。

従来から、福祉・医療施設、ホテル等の宿泊関連施設、レストラン等の比較的大型の商業・サービス施設等の不特定多数の者が利用し、臭いが気になるような場所においては、脱臭装置が用いられている。また、近年、家庭用のエアコンや空気清浄機等においても、脱臭フィルタが設けられているものが増えている。

上記の家庭用の脱臭フィルタは、通常、紙や不織布等に活性炭やセラミックス等を吸着させたひだ折りシート状のものが一般的であった。
また、比較的大型の脱臭装置用の脱臭フィルタとしては、セラミックスフィルタが一般に使用されていた。例えば、特許文献１に開示されているような、セラミックス多孔体を骨格として、シリカ等の無機バインダを添加した酸化チタン膜を表層に形成して焼成したものが用いられていた。

上記のような脱臭フィルタとしては、近年、光触媒機能を付与させたセラミックスを用いたものが多用されるようになり、さらに、このような光触媒フィルタの光触媒作用を発揮させるために、内部に光源を備えた光触媒脱臭装置も採用されるようになってきている。
特開２００１−２４６２２８号公報

上記のような光触媒フィルタは、臭い成分や粒子を吸着するだけでなく、光を照射することにより、有害成分を分解除去することもできるものであり、従来の活性炭等による吸着フィルタよりも優れた機能を有している。

しかしながら、従来の紙や不織布等を骨格とするフィルタは、光源からの熱によって発火するおそれがあり、また、光触媒作用で劣化が生じるため、フィルタと光源との距離を接近させることができず、光源能力を最大限に活用することができるものではなかった。

また、上記のような酸化チタン膜を表層に形成した従来のセラミックフィルタは、その酸化チタン膜が、膜厚数十μｍと厚く、表面積が２ｍ²／ｃｍ³前後と低いものであったため、脱臭性能に優れているとは言い難いものであった。
さらに、光源を内蔵した従来の光触媒脱臭装置も、光触媒フィルタの光照射表面における光強度のばらつきが大きく、光触媒フィルタの脱臭性能を十分に引き出せるものではなかった。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、光触媒作用による脱臭性能等に優れたセラミックスフィルタを用いて、効率的に、かつ、最大限の光触媒効果を発揮させることができる光触媒ユニットを提供することを目的とするものである。

本発明に係る光触媒ユニットは、光触媒を担持したセラミックス多孔体と紫外線ランプとの距離が３ｍｍ以下となるように配置されていることを特徴とする。
前記セラミックス多孔体と紫外線ランプとをできる限り接近させることにより、光源能力を最大限に活用し、受光面における光強度を大きくすることができ、光触媒作用による脱臭等の効果を最大限に引き出すことができる。
また、骨格をセラミックスとすることにより、光源から受ける熱によってフィルタが発火するような事態を防止することができる。

前記光触媒ユニットにおいては、前記紫外線ランプが、光触媒を担持したセラミックス多孔体中に埋入されていることが好ましい。
セラミックス多孔体は、光源から受ける熱による発火のおそれがなく、上記のように、光源を埋入すれば、受光面との距離をより短くすることが可能となり、光触媒効果の向上が図られる。

また、前記セラミックス多孔体は、セラミックス骨格の表層に膜厚１μｍ以下の酸化チタン膜が形成され、表面積が５ｍ²／ｃｍ³以上であることが好ましい。
酸化チタン膜を薄くすることにより、セラミックス多孔体の表面積を大きくすることができ、また、該表面積は大きいほど、光触媒作用による脱臭性能等の向上を図ることができる。

上述のとおり、本発明に係る光触媒ユニットによれば、光触媒作用によって、タバコ臭、トイレ臭、ペット臭、厨房における臭い等の様々な臭いを除去する脱臭性能等を効率的に、かつ、最大限に発揮することができる。
このため、本発明に係る光触媒ユニットは、家庭用のエアコンや空気清浄機等のみならず、大型施設等の脱臭装置等にも好適に応用することができる。

以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明に係る光触媒ユニットは、光触媒を担持したセラミックス多孔体と紫外線ランプとの距離が３ｍｍ以下となるように配置されていることを特徴とするものである。
図１に、本発明に係る光触媒ユニットの代表例として、セラミックス多孔体からなるフィルタを備えた光触媒脱臭装置の一例の概略図を示す。
図１に示す光触媒脱臭装置は、２枚の板状のセラミックス多孔体からなるフィルタ１が、１０本の紫外線ランプ２を両面から挟み込むように配置されており、金属製の固定フレーム３によりそれぞれ固定されているものである。
前記光触媒脱臭装置において、フィルタ１と紫外線ランプ２との距離は、３ｍｍ以下となるように配置されている。
なお、ランプは、端子の数を減らすために、直線状に限らず、ジグザグ状や円等の曲線状等に形成してもよい。

なお、上記図１においては、フィルタ１であるセラミックス多孔体は平板状であるが、フィルタ１と紫外線ランプ２との距離が３ｍｍ以下であれば、その形状は特に限定されるものではなく、例えば、紫外線ランプ２の周面に則して、凹凸状または波形状等としてもよい。また、該セラミックス多孔体は、板状に限らず、例えば、円筒状体とし、その内側に螺旋状に紫外線ランプを形成したようなものであってもよい。

図２は、４Ｗの紫外線ランプ１０本を２０ｍｍ間隔で並べた状態で紫外線を照射した場合の光源からの所定の距離（１．７５ｍｍ，３ｍｍ，５ｍｍ，１０ｍｍ，２０ｍｍ）での表面照度および受光量との関係を示したグラフである。
受光量（光強度）は光源からの距離の２乗に反比例し、かつ、光触媒の効果は、その受光量にほぼ比例することから、図２のグラフにおいては、光源からの距離が１．７５ｍｍの場合に受光量が最も大きく、光触媒の効果も最も大きくなる。
このため、同じ本数の紫外線ランプで光触媒に紫外線を照射する場合、少し離れた位置から全体を照射するよりも、できるだけ接近して、一部であっても強い光強度で照射される方が、光触媒作用の効率はよいと考えられる。

したがって、本発明においては、光触媒を担持したセラミックス多孔体と紫外線ランプとの距離は、できる限り短いことが好ましく、少なくとも、３ｍｍ以下であることが好ましい。前記距離は、２ｍｍ以下であることが好ましく、１．８ｍｍ以下であることがより好ましく、さらに好ましくは、０．１ｍｍ以下である。

上記のように、光触媒と光源との距離をより一層短くするため、本発明に係る光触媒ユニットは、紫外線ランプが、光触媒を担持したセラミックス多孔体中に埋入されるように構成されていることが好ましい。
本発明においては、光触媒の担体は、セラミックス多孔体であるため、光源から受ける熱による発火のおそれはなく、このような構成によれば、光源能力を最大限活用することができる。

また、本発明に係る光触媒ユニットにおいては、前記セラミックス多孔体は、セラミックス骨格の表層に膜厚１μｍ以下の酸化チタン膜が形成され、表面積が５ｍ²／ｃｍ³以上であることが好ましい。
セラミックス多孔体に担持させる光触媒は、このような酸化チタン膜として構成することが好ましい。

本発明における酸化チタン膜としては、本出願人による特願２００４−６８６７３に記載されているような酸化チタンを用いることが好ましい。具体的には、ＯＨ基を有し、窒素がドープされた酸化チタンを用いることが好ましい。
このような酸化チタン粒子は、セラミックス表面への付着性に優れているため、バインダを用いることなく、上記のような膜厚１μｍ以下の薄い酸化チタン膜を形成することができる。
また、骨格をセラミックスで構成することにより、耐熱性、耐火性を付与することができ、光源から受ける熱による発火のおそれはない。

上記のように、膜厚１μｍ以下の薄い酸化チタン膜が形成されることにより、表面積が５ｍ²／ｃｍ³以上の光触媒を担持したセラミックス多孔体が容易に得られる。
前記セラミックス多孔体の表面積は大きいほど、光触媒作用による脱臭性能等を向上させることができる。前記フィルタの表面積が５ｍ²／ｃｍ³未満の場合は、セラミックス多孔体表層における光触媒効果を十分に発揮させることができない。

上記のように、セラミックス骨格の表層に酸化チタン膜が形成されたセラミックス多孔体は、以下のようにして得ることができる。代表として、アルミナをセラミックス多孔体の骨格とする場合を例として説明する。
まず、アルミナからなる多孔体を製造するが、該多孔体の製造には、一般的なセラミックス多孔体の製造方法を適用することができる。
例えば、アルミナ原料粉末を溶媒に分散させてスラリーを調製し、該スラリーをウレタンフォームに浸透させて、骨格表面に前記スラリー層を形成させた後、焼成してウレタンを焼き抜くことにより、前記多孔体が得られる。
あるいはまた、前記スラリーに架橋重合性樹脂を混合撹拌し、泡状として架橋させた後、焼成する方法等によっても、前記多孔体が得られる。

そして、上記のようにして得られたアルミナからなる多孔体を、例えば、ルチル型酸化チタンと、炭素、水素、窒素、硫黄から選ばれた少なくとも２種類がドープされているアナターゼ型酸化チタンとの混合物からなる酸化チタン微粒子が含まれるスラリーに浸漬等して、前記多孔体表面に前記酸化チタン微粒子を配置し、熱処理することにより、アルミナを骨格とする本発明に係るセラミックス多孔体を得ることができる。

また、前記紫外線ランプには、冷陰極管の管壁の蛍光体を外したものを用いることが好ましい。
冷陰極管は、１００００時間と長寿命であり、しかも、直径６ｍｍ前後と細径のものもあるため、冷陰極管を用いた紫外線ランプによれば、光触媒ユニット全体をコンパクトな構成とすることができ、しかも、セラミックス多孔体に担持された光触媒の性能を最大限に引き出し、かつ、ユニットの長寿命化を図ることができる。

本発明に係る光触媒ユニットの一例の概略を示した斜視図である。４Ｗの紫外線ランプ１０本を２０ｍｍ間隔で並べた状態で紫外線を照射した場合の光源からの所定の距離（１．７５ｍｍ，３ｍｍ，５ｍｍ，１０ｍｍ，２０ｍｍ）での表面照度および受光量との関係を示したグラフである。

符号の説明

１フィルタ
２紫外線ランプ
３固定フレーム

Claims

光触媒を担持したセラミックス多孔体と紫外線ランプとの距離が３ｍｍ以下となるように配置されていることを特徴とする光触媒ユニット。
前記紫外線ランプが、光触媒を担持したセラミックス多孔体中に埋入されていることを特徴とする請求項１記載の光触媒ユニット。
前記セラミックス多孔体が、セラミックス骨格の表層に膜厚１μｍ以下の酸化チタン膜が形成され、表面積が５ｍ²／ｃｍ³以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光触媒ユニット。