JP2006263729A - Photocatalytic reaction apparatus - Google Patents

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昇 瀬川
Yutaka Uchida
裕 内田
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武 今村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for removing harmful substances efficiently and stably for a long period by utilizing a relation of a photocatalyst and a discharge light from a three-dimensional discharge electrode discharging effectively and stably. <P>SOLUTION: A photocatalytic reaction apparatus 1 has at least one photocatalyst module 6 supporting the photocatalyst on a ceramic substrate of a three-dimensional network, and a honeycomb electrode 5. The honeycomb electrode is a three-dimensional electrode, and is formed in a honeycomb shape with conductive foil. The shape as viewed from the front and the back faces is honeycomb, and gas containing the harmful substances can pass through from the front face to the back face direction. The sides of the electrode are covered with a conductive outer frame 4. The honeycomb electrode has a predetermined depth from the front face of the electrode to the back face direction, and is constituted by a pair of electrode bodies 3 holding the photocatalyst module 6. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、効果的、かつ安定的に放電する立体形状の放電電極からの放電光(紫外線)と光触媒との関係を利用して、効率的に、かつ安定して物質を除去することのできる光触媒反応装置に関する。   The present invention can efficiently and stably remove a substance by utilizing the relationship between discharge light (ultraviolet light) from a three-dimensional discharge electrode that effectively and stably discharges and a photocatalyst. The present invention relates to a photocatalytic reaction device.

大気中に含まれるダイオキシン類やNOx等の有害物質、汚水中の有害物質等による環境汚染が社会問題となっているのは周知の事実であり、これらの有害物質を効果的に取り除く手法の研究・開発が盛んに行われている。また近年では冷蔵庫内の腐敗ガスであるエチレンガス、シックハウス症候群の原因と言われるホルムアルデヒド、トルエン、キシレン、パラジクロロベンゼン、室内や車内のたばこ臭等、密閉された空間内の有害物質対策が問題となっている。   It is a well-known fact that environmental pollution caused by harmful substances such as dioxins and NOx in the atmosphere and harmful substances in sewage is a social problem, and research on methods to effectively remove these harmful substances・ Development is active. In recent years, countermeasures against harmful substances in sealed spaces such as ethylene gas, which is a septic gas in refrigerators, formaldehyde, toluene, xylene, paradichlorobenzene, which is the cause of sick house syndrome, and tobacco odors in rooms and cars have become a problem. ing.

従来、上述した有害物質を取り除く手法の一例として、放電を用いた放電処理装置によるものや、光触媒を用いた光触媒反応装置によるものが知られている。   Conventionally, as an example of a method for removing the harmful substances described above, a method using a discharge treatment device using discharge or a method using a photocatalytic reaction device using a photocatalyst is known.

図15は従来の光触媒反応装置の一例を示している。   FIG. 15 shows an example of a conventional photocatalytic reaction device.

この光触媒反応装置101は、図15に示すように筐体102内に収納され、酸化チタンを担持する光触媒103と、この光触媒を挟んで対向配置された一対の薄膜状の電極104と、電極104に高電圧を印加させる高圧電源部105とを備え、電極104に印加された高電圧によって両電極104間に放電を発生させ、この放電によって発生した紫外線によって光触媒103(酸化チタンTiO2)を活性化させ、ガス中に含まれる有害物質を取り除く。このとき、電極104の放電により発生した紫外線によって活性化した光触媒103はヒドロキシラジカル(・OH)とスーパーオキサイドアニオン(・O )を生成するが、そのうちのヒドロキシラジカルは強い酸化力があり、各物質の分子結合を分断することができる。このヒドロキシラジカルの酸化力を利用し、有害物質を化学反応により除去する。 As shown in FIG. 15, the photocatalytic reaction device 101 is housed in a housing 102, and includes a photocatalyst 103 that supports titanium oxide, a pair of thin film electrodes 104 that are arranged to face each other with the photocatalyst interposed therebetween, and an electrode 104. And a high voltage power supply unit 105 that applies a high voltage to the electrode 104, a high voltage applied to the electrode 104 generates a discharge between the electrodes 104, and the photocatalyst 103 (titanium oxide TiO 2 ) is activated by the ultraviolet rays generated by the discharge. To remove harmful substances contained in the gas. At this time, the photocatalyst 103 activated by the ultraviolet rays generated by the discharge of the electrode 104 generates a hydroxy radical (.OH) and a superoxide anion (.O 2 ), of which the hydroxy radical has a strong oxidizing power, The molecular bond of each substance can be broken. Using the oxidizing power of this hydroxy radical, harmful substances are removed by chemical reaction.

しかしながら、従来の電極の放電光を利用した光触媒反応装置には以下のような問題があった。   However, the conventional photocatalytic reaction device using the discharge light of the electrode has the following problems.

従来使用されていた電極104は薄膜状であるために、有害物質のうち腐食性ガス、例えば硫化水素,亜硫酸,亜硝酸,塩素,アンモニア等の物質に対しては、電極が腐食されてしまい、耐久性に乏しかった。   Since the electrode 104 that has been used in the past is thin, the electrode is corroded against corrosive gases such as hydrogen sulfide, sulfurous acid, nitrous acid, chlorine, and ammonia among harmful substances, Durability was poor.

また電極がいったん腐食されてしまうと、その腐食された部分では放電が行われなくなってしまい、電極全体で均一な放電光を発生させることができなくなっていた。腐食された部分が広がれば導通が遮断されてしまう部分が発生し、電極のある一部では光触媒を活性化させる程度の放電光を照射することができたが、他の部分では光触媒を活性化させるほどの放電光を照射することができないといったような“ムラ”を生じ、期待するような触媒効果を得ることができなかった。   In addition, once the electrode is corroded, discharge is not performed in the corroded portion, and uniform discharge light cannot be generated in the entire electrode. If the corroded part spreads, the part where the conduction is cut off is generated, and it was possible to irradiate the discharge light to activate the photocatalyst in some part of the electrode, but in the other part the photocatalyst was activated As a result, “unevenness” such that it was impossible to irradiate the discharge light to such an extent that the expected catalytic effect could not be obtained.

さらに両電極104は薄膜状であるために、設置に関して不安定さがあった。触媒効果を効率的に得るためには、両電極104を平行状態に保つことが必要であるが、取り付け方法や流入する有害物質の状態、例えば流速が非常に早い場合や塵や埃等を多く含む場合には、設置場所のずれや電極の変形や破損等が起き、放電光を光触媒に安定して照射できない場合があった。   Further, since both electrodes 104 are in the form of a thin film, there was instability with respect to installation. In order to obtain a catalytic effect efficiently, it is necessary to keep both electrodes 104 in a parallel state. However, the mounting method and the state of harmful substances flowing in, for example, when the flow velocity is very high or when there is a lot of dust or dust In the case where it is included, there are cases where the installation location is displaced, the electrode is deformed or broken, and the photocatalyst cannot be irradiated stably with the discharge light.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、効果的、かつ安定的に放電する立体形状の放電電極からの放電光と光触媒との関係を利用して、効率的に、かつ安定して有害物質を除去することのできる光触媒反応装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and utilizes the relationship between discharge light from a three-dimensional discharge electrode that effectively and stably discharges and a photocatalyst to be efficiently and stably harmful. An object of the present invention is to provide a photocatalytic reaction apparatus capable of removing substances.

上記の目的を達成するために本願発明は、光触媒反応による脱臭、およびガス浄化を行う光触媒反応装置において、光触媒を三次元網目構造のセラミック基体に担持した少なくとも1つの光触媒モジュールと、該光触媒モジュールを挟持する一対の電極が、それぞれ立体形状であって、導電性の箔によって正面および背面形状がハニカム状、格子状、または網目状に形成され、かつ正面から背面方向に所定の奥行き幅を有する電極本体と、前記電極本体の側面を覆う導電性の外枠とから構成される放電電極である放電電極部とから構成されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention relates to a photocatalytic reaction apparatus that performs deodorization and gas purification by a photocatalytic reaction, at least one photocatalytic module having a photocatalyst supported on a ceramic substrate having a three-dimensional network structure, and the photocatalytic module. Each of the pair of electrodes sandwiched is a three-dimensional shape, and the front and back shapes are formed in a honeycomb shape, a lattice shape, or a mesh shape by conductive foil, and have a predetermined depth width from the front to the back It is comprised from the main body and the discharge electrode part which is a discharge electrode comprised from the electroconductive outer frame which covers the side surface of the said electrode main body, It is characterized by the above-mentioned.

本発明による光触媒反応装置により、耐食性が向上し、効率的に、かつ安定して有害物質を除去することができる。   The photocatalytic reaction apparatus according to the present invention improves the corrosion resistance, and can remove harmful substances efficiently and stably.

本願発明である光触媒反応装置について、図1から図7に基づき説明する。   The photocatalytic reaction device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

<第1の実施形態>
まず図1および図2に基づき本願発明の光触媒反応装置の最小構成単位について説明する。図2は図1の光触媒反応装置の模式図である。
<First Embodiment>
First, the minimum structural unit of the photocatalytic reaction device of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of the photocatalytic reaction device of FIG.

図1において光触媒反応装置1(図2中、光触媒反応装置1A)は、単位構造体2とそれを収納する筐体7とから構成されている。筐体7は筒状の構造をしており、有害物質を含む気体が通過できるように流入口と排出口を有している。単位構造体2は一対のハニカム電極5とそれらに挟持される光触媒モジュール6とから構成され、一対のハニカム電極5は図示しない高圧電源部(図2中、高圧電源部8)に接続されている。   In FIG. 1, a photocatalytic reaction device 1 (photocatalytic reaction device 1A in FIG. 2) is composed of a unit structure 2 and a casing 7 for housing it. The casing 7 has a cylindrical structure, and has an inlet and an outlet so that a gas containing harmful substances can pass therethrough. The unit structure 2 is composed of a pair of honeycomb electrodes 5 and a photocatalyst module 6 sandwiched between them, and the pair of honeycomb electrodes 5 is connected to a high voltage power supply unit (not shown) (high voltage power supply unit 8 in FIG. 2). .

ハニカム電極5は、立体形状の電極であって、導電性の箔でハニカム状に形成され、正面および背面から見た形状がハニカム状になっている電極本体3と導電性外枠4とから構成され、正面から奥行き方向にかけてハニカム状に貫通しており、有害物質を含む気体が通過できるようになっている。電極本体3の側面は導電性外枠4で覆われており、電極の正面から背面方向に所定の奥行き幅を有している。   The honeycomb electrode 5 is a three-dimensional electrode which is formed of a conductive foil and is formed into a honeycomb shape, and is composed of an electrode body 3 and a conductive outer frame 4 having a honeycomb shape when viewed from the front and the back. Moreover, it penetrates in a honeycomb shape from the front to the depth direction so that a gas containing harmful substances can pass through. The side surface of the electrode body 3 is covered with a conductive outer frame 4 and has a predetermined depth width from the front side to the back side of the electrode.

図2において、ハニカム電極5は高圧電源部8から供給される電力によって放電を行う。このハニカム電極5を構成する電極本体3と導電性外枠4には、硫化水素等の腐食性ガスに対して耐性のあるステンレスが用いられる。   In FIG. 2, the honeycomb electrode 5 is discharged by electric power supplied from the high voltage power supply unit 8. The electrode body 3 and the conductive outer frame 4 constituting the honeycomb electrode 5 are made of stainless steel that is resistant to corrosive gases such as hydrogen sulfide.

放電によって発生した放電光のうち、185nmの波長を持つ紫外線は大気中の酸素からオゾンを生成してしまう。オゾンは脱臭、脱色、殺菌、減菌作用を持ち、硫化水素やアンモニアのような有害物質を分解除去することもできるが、同時にその強い酸化力のために電極の金属も酸化してしまう。   Of the discharge light generated by the discharge, ultraviolet light having a wavelength of 185 nm generates ozone from oxygen in the atmosphere. Ozone has a deodorizing, decolorizing, sterilizing and sterilizing action and can decompose and remove harmful substances such as hydrogen sulfide and ammonia, but at the same time, the metal of the electrode is oxidized due to its strong oxidizing power.

また有害物質のうち腐食性ガス、例えば硫化水素,亜硫酸,亜硝酸,塩素,アンモニア等の物質によっても、電極は腐食されてしまうので、電極に用いられる金属には、耐食性のあるものや耐食性のコーティング処理を施したものが選定される必要がある。   In addition, corrosive gases such as hydrogen sulfide, sulfurous acid, nitrous acid, chlorine, ammonia, etc. among toxic substances will corrode the electrode, so the metal used for the electrode may be corrosion resistant or corrosion resistant. It is necessary to select one that has been coated.

電極本体3と導電性外枠4に用いられる材質には、ステンレスの他にもアルミニウム、銅等の金属にコーティング処理を施したものや、ハステロイ、白金、金等の耐食性の強い金属(合金)が上げられる。   The materials used for the electrode body 3 and the conductive outer frame 4 include, in addition to stainless steel, metals such as aluminum and copper that have been subjected to coating treatment, and metals (alloys) that have strong corrosion resistance such as hastelloy, platinum, and gold. Is raised.

なお、このハニカム電極5の場合、セルサイズが5mm以上であり、箔厚が1mm以下、望ましくは0.1から0.2mmであることが必要とされる(その理由については後述)。   In the case of the honeycomb electrode 5, the cell size is required to be 5 mm or more, and the foil thickness is required to be 1 mm or less, preferably 0.1 to 0.2 mm (the reason will be described later).

ハニカム電極5に挟持される光触媒モジュール6は、三次元網目構造のセラミック基体であり、基体表面に光触媒作用をもつ半導体TiO2の微粒子を担持している。また光触媒モジュール6の厚さは15mm以下であることが必要とされる(その理由については後述)。 The photocatalyst module 6 sandwiched between the honeycomb electrodes 5 is a ceramic substrate having a three-dimensional network structure, and carries fine particles of semiconductor TiO 2 having a photocatalytic action on the substrate surface. The thickness of the photocatalyst module 6 is required to be 15 mm or less (the reason will be described later).

光触媒作用をもつ半導体微粒子には様々なものが上げられる。光触媒作用をもつ代表的な半導体は酸化チタンTiO2(anatase型,rutile型,brookite型)であるが、その他にもSrTiO3,ZnO,BaTiO3,V2O5,SnO2等の金属酸化物半導体や、Si,GaAs,CdS,ZnS等の単体半導体や化合物半導体が上げられる。 Various kinds of semiconductor fine particles having a photocatalytic action can be mentioned. A typical semiconductor with photocatalytic action is titanium oxide TiO 2 (anatase type, rutile type, brookite type), but other metal oxides such as SrTiO 3 , ZnO, BaTiO 3 , V 2 O 5 , SnO 2, etc. Examples include semiconductors, single semiconductors such as Si, GaAs, CdS, and ZnS, and compound semiconductors.

ハニカム電極5に電力を供給する高圧電源部8は設置環境によって様々な種類が考えられる。直流電源、Duty比0.5以下の短パルスを出力するパルス電源、周波数10kHz以上の交流電源等が上げられる。また各種類の高圧電源に波高値の50〜90%に相当する直流バイアスを重畳したり、間欠動作したりする機能を付加してもよい。   Various types of the high-voltage power supply unit 8 that supplies power to the honeycomb electrode 5 are conceivable depending on the installation environment. A DC power supply, a pulse power supply that outputs a short pulse with a duty ratio of 0.5 or less, an AC power supply with a frequency of 10 kHz or more, and the like are included. Further, a function of superimposing a direct current bias corresponding to 50 to 90% of the peak value or intermittent operation may be added to each type of high-voltage power supply.

本願発明において高圧電源部8に直流電源を用いた場合、電源部構成が単純で済み装置コストを低く抑えることができる。また直流放電の場合、放電に伴う動作音が極めて小さく、静寂な動作が要求される場合では好ましい。   In the present invention, when a DC power source is used for the high-voltage power source unit 8, the configuration of the power source unit is simple, and the apparatus cost can be kept low. In the case of direct current discharge, the operation sound accompanying the discharge is extremely small, which is preferable when a quiet operation is required.

またパルス電源を用いた場合、直流動作に比べ大きなエネルギー投入を容易に行うことができ、装置の小型化が可能である。電源部構成が単純で済み装置コストを低く抑えることもできる。また直流放電に比べ投入エネルギーを大きくすることが容易であり、低価格、中規模の装置を構成する場合では好ましい。   In addition, when a pulse power supply is used, a large amount of energy can be easily input compared to a DC operation, and the apparatus can be downsized. The power supply unit configuration is simple, and the apparatus cost can be kept low. In addition, it is easy to increase the input energy as compared with the direct current discharge, which is preferable when a low-priced and medium-scale apparatus is configured.

また周波数10kHz以上の高周波交流電源を用いた場合、動作周波数の増加に伴い、投入エネルギーを増大することが可能であり、大きなエネルギー投入ができる。大容量の脱臭処理や高濃度の対象に対応する場合は有効な手法となる。   In addition, when a high-frequency AC power source having a frequency of 10 kHz or higher is used, the input energy can be increased with an increase in the operating frequency, and a large amount of energy can be input. This method is effective when dealing with large-volume deodorizing treatments and high-concentration objects.

さらに直流バイアスを重畳した場合、パルス電源などを単独で用いる場合に比べパルス電圧を低減することができ、電源装置を小型化することができる。また、放電発生の元となる偶存電子の個数が安定するため、スパーク移行電圧のばらつきが少なくなり、安定動作が確保できる。   Further, when a DC bias is superimposed, the pulse voltage can be reduced compared to the case where a pulse power supply or the like is used alone, and the power supply device can be reduced in size. In addition, since the number of the surviving electrons that cause the discharge is stabilized, variations in the spark transition voltage are reduced, and a stable operation can be ensured.

図1から図7の光触媒反応装置において、パルス電源あるいは交流電源を用いた場合、1パルスあたり、あるいは1周期あたりの放電入力エネルギーはガス組成、電極形状、電極間隔などの放電部パラメータにより一意的に定まってしまう。   In the photocatalytic reaction apparatus of FIGS. 1 to 7, when a pulse power supply or an AC power supply is used, the discharge input energy per pulse or per cycle is uniquely determined by discharge part parameters such as gas composition, electrode shape, and electrode interval. Will be fixed.

1パルスまたは1周期あたりの放電入力エネルギーがE[J]で、繰返し周期がr[pps]または[Hz]ならば、投入電力はE×r[W]で定義されるが、これを繰り返し数または周期によらず一定にするため、間欠動作を行う。   If the discharge input energy per pulse or cycle is E [J] and the repetition period is r [pps] or [Hz], the input power is defined as E × r [W]. Or in order to make it constant regardless of the period, intermittent operation is performed.

間欠動作に対する動作・非動作の比(変調度)は、必要となる投入電力をP、1パルス(周期)あたりの投入エネルギーがE、繰り返し数がFなら、変調度は、 P/(E×F)で示される。   The ratio of operation to non-operation (modulation degree) with respect to intermittent operation is as follows: if the input power required is P, the input energy per pulse (cycle) is E, and the repetition number is F, the modulation degree is P / (E × F).

投入電力10[W]、1パルスあたりの投入エネルギーが50[mJ]、繰り返し数が20[kHz]なら、変調度は、
〔数1〕
10/(50×10−3×20×10)=0.01
となる。この場合、1秒あたり10ミリ秒間だけ動作するようなモードが必要になる。
If the input power is 10 [W], the input energy per pulse is 50 [mJ], and the number of repetitions is 20 [kHz], the modulation factor is
[Equation 1]
10 / (50 × 10 −3 × 20 × 10 3 ) = 0.01
It becomes. In this case, a mode that operates only for 10 milliseconds per second is required.

この動作モードは「1秒あたり10ミリ秒動作」に限定されるものではなく、例えば「2秒に1度20ミリ秒動作」や「1秒に2度5ミリ秒動作」等でもよい。   This operation mode is not limited to “10 milliseconds operation per second”, and may be, for example, “20 milliseconds operation once every 2 seconds” or “5 milliseconds operation twice per second”.

また直流電源を用いた場合も、投入電力は放電部パラメータによりほぼ一意的に決まるため、間欠動作を行うことにより、電圧を変化させることなく連続動作の場合よりも低電力で動作させることができる。   In addition, even when a DC power supply is used, the input power is almost uniquely determined by the discharge unit parameters. Therefore, by performing intermittent operation, it is possible to operate with lower power than in the case of continuous operation without changing the voltage. .

以上図1(図2)の構成において、高圧電源部8からハニカム電極5に高電圧が印加されると、ハニカム電極5は放電を開始し、この放電により発生した放電光(紫外線)は光触媒モジュール6に均一に照射され、光触媒を活性化させる。この活性化した光触媒は化学的に反応性に富んだヒドロキシラジカル(・OH)を生成し、さらに放電光によってオゾンが生成される。これら活性化学種のヒドロキシラジカル、オゾンと化学反応することによって単位構造体2に流入する有害物質は分解除去される。   In the configuration shown in FIG. 1 (FIG. 2), when a high voltage is applied from the high voltage power source 8 to the honeycomb electrode 5, the honeycomb electrode 5 starts to discharge, and the discharge light (ultraviolet rays) generated by this discharge is the photocatalyst module. 6 is evenly irradiated to activate the photocatalyst. This activated photocatalyst generates chemically reactive hydroxyl radicals (.OH), and ozone is generated by the discharge light. By reacting with these active chemical species of hydroxyl radicals and ozone, harmful substances flowing into the unit structure 2 are decomposed and removed.

この第1の実施形態では、一対のハニカム電極5のそれぞれが導電性外枠4で覆われることにより、また奥行き幅を持つことで従来の薄膜電極より耐食性が向上するため、電極全面に安定した均一の放電光を長期にわたり得ることができるという効果を奏する。   In this first embodiment, each of the pair of honeycomb electrodes 5 is covered with the conductive outer frame 4 and has a depth width, so that the corrosion resistance is improved as compared with the conventional thin film electrode. There is an effect that uniform discharge light can be obtained over a long period of time.

また機械的精度、強度を十分確保できるため、電極間の距離を長期にわたり一定に保つことができるので、放電光を均一に、かつ効果的に光触媒モジュール6に照射することができ、従来の薄膜電極より高い物質分解性能を効率的に、かつ長期間安定して得ることができるという効果を奏する。   In addition, since sufficient mechanical accuracy and strength can be ensured, the distance between the electrodes can be kept constant over a long period of time, so that the discharge light can be uniformly and effectively irradiated onto the photocatalyst module 6. The material decomposition performance higher than that of the electrode can be obtained efficiently and stably for a long time.

さらに放電によって発生したオゾンが、光触媒モジュール6で処理できなかった有害物質と化学反応することによって分解除去される。このオゾンの酸化力によって光触媒反応装置の分解効率が促進されるという効果を奏する。   Furthermore, ozone generated by the discharge is decomposed and removed by chemically reacting with harmful substances that could not be processed by the photocatalyst module 6. The ozone oxidizing power promotes the decomposition efficiency of the photocatalytic reaction device.

なお高圧電源部8が直流電源のように電極が極性をもつ場合、有害物質の流入方向はその電極の正極側、負極側のどちらからでもよく、同じ効果が得られる。   In the case where the electrode has a polarity as in the case where the high voltage power supply unit 8 is a DC power supply, the inflow direction of the harmful substance may be from either the positive electrode side or the negative electrode side, and the same effect can be obtained.

また高周波交流電源を間欠動作させることによって、電力を効率的に投入することができ、連続動作の場合より低電力で放電を行うことができる。   Further, by intermittently operating the high-frequency AC power supply, it is possible to efficiently supply power, and discharge can be performed with lower power than in the case of continuous operation.

<第2の実施形態>
図3は図1(図2)に示された単位構造体2を複数積層したものである。
<Second Embodiment>
FIG. 3 shows a structure in which a plurality of unit structures 2 shown in FIG. 1 (FIG. 2) are stacked.

図3の光触媒反応装置1Bは、4つの単位構造体2とそれらを収納する筐体7と高圧電源部8とから構成されている。単位構造体2は一対のハニカム電極5とそれらに挟持される光触媒モジュール6とから構成され、ハニカム電極5はそれぞれ高圧電源部8に接続されている。   The photocatalytic reaction device 1B shown in FIG. 3 includes four unit structures 2, a housing 7 for housing them, and a high-voltage power supply unit 8. The unit structure 2 is composed of a pair of honeycomb electrodes 5 and a photocatalyst module 6 sandwiched between them, and the honeycomb electrodes 5 are each connected to a high-voltage power supply unit 8.

本実施形態では4つの単位構造体2を並べることによって隣接する電極を、各単位構造体2間で共有する状態となっている。電極を交互に配置することによって電極両面が発光することになり、効果的に放電光を得ることができる。   In this embodiment, the four unit structure bodies 2 are arranged so that adjacent electrodes are shared between the unit structure bodies 2. By alternately arranging the electrodes, both electrode surfaces emit light, and discharge light can be obtained effectively.

なおハニカム電極5の構成、構造および電極に用いられる材質、光触媒モジュール6の構造およびモジュールに用いられる半導体微粒子の材質、および高圧電源部8は、第1の実施形態と同様であるので説明は省略する。   Note that the configuration of the honeycomb electrode 5, the structure and the material used for the electrode, the structure of the photocatalyst module 6, the material of the semiconductor fine particles used for the module, and the high-voltage power supply unit 8 are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted. To do.

以上図3の構成において、高圧電源部8からハニカム電極5に高電圧が印加されると、ハニカム電極5は放電を開始し、この放電により発生した放電光(紫外線)は光触媒モジュール6に均一に照射され、光触媒を活性化させる。この活性化した光触媒は化学的に反応性に富んだヒドロキシラジカル(・OH)を生成し、さらに放電光によってオゾンが生成される。これら活性化学種のヒドロキシラジカル、オゾンと化学反応することによって単位構造体2に流入する有害物質は分解除去される。   3, when a high voltage is applied to the honeycomb electrode 5 from the high-voltage power supply unit 8, the honeycomb electrode 5 starts to discharge, and the discharge light (ultraviolet rays) generated by this discharge is uniformly applied to the photocatalyst module 6. Irradiated to activate the photocatalyst. This activated photocatalyst generates chemically reactive hydroxyl radicals (.OH), and ozone is generated by the discharge light. By reacting with these active chemical species of hydroxyl radicals and ozone, harmful substances flowing into the unit structure 2 are decomposed and removed.

この第2の実施形態で、ハニカム電極5が第1の実施形態と同様の耐食性、および機械的精度、強度を持つことで同様の効果を得るとともに、4つの単位構造体を積層することにより、第1の実施形態と比較して4倍の物質分解性能を得ることができるという効果を奏する。   In the second embodiment, the honeycomb electrode 5 has the same corrosion resistance, mechanical accuracy, and strength as the first embodiment, and the same effect is obtained, and by laminating four unit structures, As compared with the first embodiment, there is an effect that the material decomposition performance four times as high as that of the first embodiment can be obtained.

また第1の実施形態よりも電極が多くなった分、放電によって発生したオゾンも多くなるため、第1の実施形態と比較してオゾンの酸化力による有害物質の分解効率もさらに促進されるという効果を奏する。   In addition, the amount of ozone generated by the discharge increases as the number of electrodes increases compared to the first embodiment, so that the decomposition efficiency of harmful substances due to the oxidizing power of ozone is further promoted compared to the first embodiment. There is an effect.

<第3の実施形態>
図4は図1(図2)の光触媒反応装置1(1A)にオゾン分解触媒9を付加したものである。
<Third Embodiment>
FIG. 4 shows an ozone decomposition catalyst 9 added to the photocatalytic reaction apparatus 1 (1A) of FIG. 1 (FIG. 2).

図4の光触媒反応装置1Cは、単位構造体2とオゾン分解触媒9とを収納した筐体7と高圧電源部8とから構成されている。   The photocatalytic reaction device 1 </ b> C in FIG. 4 includes a housing 7 that houses the unit structure 2 and the ozone decomposition catalyst 9, and a high-voltage power supply unit 8.

単位構造体2は一対のハニカム電極5とそれらに挟持される光触媒モジュール6とから構成され、一対のハニカム電極5は高圧電源部8に接続されている。またオゾン分解触媒9は単位構造体2より、気体の流入方向に対して下流側に配置される。   The unit structure 2 is composed of a pair of honeycomb electrodes 5 and a photocatalyst module 6 sandwiched between them, and the pair of honeycomb electrodes 5 is connected to a high voltage power supply unit 8. The ozone decomposition catalyst 9 is disposed downstream of the unit structure 2 with respect to the gas inflow direction.

なおハニカム電極5の構成、構造および電極に用いられる材質、光触媒モジュール6の構造およびモジュールに用いられる半導体微粒子の材質、および高圧電源部8は、第1の実施形態と同様であるので説明は省略する。   Note that the configuration of the honeycomb electrode 5, the structure and the material used for the electrode, the structure of the photocatalyst module 6, the material of the semiconductor fine particles used for the module, and the high-voltage power supply unit 8 are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted. To do.

第1の実施形態や第2の実施形態において、放電光によって発生したオゾンはその酸化力で有害物質を分解除去するが、有害物質と反応しなかったオゾンは、そのまま放出されてしまう。しかし、オゾンは通常大気中にそのまま放出すると人体にとって有害なため、場合によっては分解しなければならない。オゾン分解触媒9はそうした未反応のオゾンを無害な酸素に分解処理する。   In the first embodiment and the second embodiment, ozone generated by the discharge light decomposes and removes harmful substances with its oxidizing power, but ozone that has not reacted with the harmful substances is released as it is. However, ozone is usually harmful to the human body if released into the atmosphere as it is, so it must be decomposed in some cases. The ozone decomposition catalyst 9 decomposes such unreacted ozone into harmless oxygen.

またオゾンを分解する方法としては、使用状況によって様々なものが考えられるが、代表的なものとして、活性炭吸着分解法、加熱分解法、接触分解法、水洗法、薬液洗浄法(アルカリ洗浄法)、薬液還元法等が上げられる。   There are various methods for decomposing ozone, depending on the conditions of use. Typical examples include activated carbon adsorption decomposition method, thermal decomposition method, catalytic decomposition method, water washing method, chemical solution washing method (alkali washing method). And chemical solution reduction method.

以上図4の構成において、高圧電源部8からハニカム電極5に高電圧が印加されると、ハニカム電極5は放電を開始し、この放電により発生した放電光(紫外線)は光触媒モジュール6に均一に照射され、光触媒を活性化させる。この活性化した光触媒は化学的に反応性に富んだヒドロキシラジカル(・OH)を生成し、さらに放電光によってオゾンが生成される。これら活性化学種のヒドロキシラジカル、オゾンと化学反応することによって単位構造体2に流入する有害物質は分解除去される。またオゾン分解触媒9で未反応のオゾンは無害な酸素に分解処理される。   4, when a high voltage is applied to the honeycomb electrode 5 from the high-voltage power supply unit 8, the honeycomb electrode 5 starts to discharge, and the discharge light (ultraviolet rays) generated by this discharge is uniformly applied to the photocatalyst module 6. Irradiated to activate the photocatalyst. This activated photocatalyst generates chemically reactive hydroxyl radicals (.OH), and ozone is generated by the discharge light. By reacting with these active chemical species of hydroxyl radicals and ozone, harmful substances flowing into the unit structure 2 are decomposed and removed. Further, unreacted ozone is decomposed into harmless oxygen by the ozone decomposition catalyst 9.

この第3の実施形態では、第1の実施形態と同様の物質分解性能を得ることができる。さらにオゾン分解触媒9で有害物質と反応しなかったオゾンを分解処理することにより、大気中に人体に有害なオゾンを放出しないようにすることができるという効果を奏する。   In the third embodiment, the same material decomposition performance as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, by decomposing ozone that has not reacted with harmful substances by the ozone decomposition catalyst 9, there is an effect that ozone harmful to the human body can be prevented from being released into the atmosphere.

なお本実施形態では、オゾン分解触媒9は最下流部に1つ設置したが、排オゾンを効率的に除去できるものであれば、特に配置位置および数を限定するものではない。   In the present embodiment, one ozone decomposition catalyst 9 is installed at the most downstream portion, but the arrangement position and number are not particularly limited as long as exhaust ozone can be efficiently removed.

<第4の実施形態>
図5は図3の光触媒反応装置1Bにオゾン分解触媒9を付加したものである。
<Fourth Embodiment>
FIG. 5 shows an ozone decomposition catalyst 9 added to the photocatalytic reaction device 1B of FIG.

図5の光触媒反応装置1Dは、4つの単位構造体2とオゾン分解触媒9とを収納した筐体7と高圧電源部8とから構成されている。単位構造体2は一対のハニカム電極5とそれらに挟持される光触媒モジュール6とから構成され、ハニカム電極5はそれぞれ高圧電源部8に接続されている。またオゾン分解触媒9は単位構造体2より、気体の流入方向に対して下流側に配置される。   The photocatalytic reaction device 1D shown in FIG. 5 includes a casing 7 that houses four unit structures 2 and an ozone decomposition catalyst 9, and a high-voltage power supply unit 8. The unit structure 2 is composed of a pair of honeycomb electrodes 5 and a photocatalyst module 6 sandwiched between them, and the honeycomb electrodes 5 are each connected to a high-voltage power supply unit 8. The ozone decomposition catalyst 9 is disposed downstream of the unit structure 2 with respect to the gas inflow direction.

なお単位構造体2の構成、ハニカム電極5の構成、構造および電極に用いられる材質、光触媒モジュール6の構造およびモジュールに用いられる半導体微粒子の材質、および高圧電源部8は、第2の実施形態と同様であるので説明は省略する。   The structure of the unit structure 2, the structure of the honeycomb electrode 5, the structure and the material used for the electrode, the structure of the photocatalyst module 6, the material of the semiconductor fine particles used for the module, and the high-voltage power supply unit 8 are the same as those in the second embodiment. The description is omitted because it is similar.

以上図5の構成において、高圧電源部8からハニカム電極5に高電圧が印加されると、ハニカム電極5は放電を開始し、この放電により発生した放電光(紫外線)は光触媒モジュール6に均一に照射され、光触媒を活性化させる。この活性化した光触媒は化学的に反応性に富んだヒドロキシラジカル(・OH)を生成し、さらに放電光によってオゾンが生成される。これら活性化学種のヒドロキシラジカル、オゾンと化学反応することによって単位構造体2に流入する有害物質は分解除去される。またオゾン分解触媒9で未反応のオゾンは無害な酸素に分解処理される。   In the configuration shown in FIG. 5, when a high voltage is applied to the honeycomb electrode 5 from the high voltage power supply unit 8, the honeycomb electrode 5 starts to discharge, and the discharge light (ultraviolet rays) generated by this discharge is uniformly distributed to the photocatalyst module 6. Irradiated to activate the photocatalyst. This activated photocatalyst generates chemically reactive hydroxyl radicals (.OH), and ozone is generated by the discharge light. By reacting with these active chemical species of hydroxyl radicals and ozone, harmful substances flowing into the unit structure 2 are decomposed and removed. Further, unreacted ozone is decomposed into harmless oxygen by the ozone decomposition catalyst 9.

この第4の実施形態では、第2の実施形態と同様の物質分解性能を得ることができる。さらにオゾン分解触媒9で有害物質と反応しなかったオゾンを分解処理することにより、大気中に人体に有害なオゾンを放出しないようにすることができるという効果を奏する。   In the fourth embodiment, the same material decomposition performance as in the second embodiment can be obtained. Furthermore, by decomposing ozone that has not reacted with harmful substances by the ozone decomposition catalyst 9, there is an effect that ozone harmful to the human body can be prevented from being released into the atmosphere.

なお本実施形態では、オゾン分解触媒9は最下流部に1つ設置したが、排オゾンを効率的に除去できるものであれば、特に配置位置および数を限定するものではない。   In the present embodiment, one ozone decomposition catalyst 9 is installed at the most downstream portion, but the arrangement position and number are not particularly limited as long as exhaust ozone can be efficiently removed.

<第5の実施形態>
図6は図1(図2)の光触媒反応装置1(1A)に送風機10を付加したものである。
<Fifth Embodiment>
FIG. 6 is obtained by adding a blower 10 to the photocatalytic reaction device 1 (1A) of FIG. 1 (FIG. 2).

図6の光触媒反応装置1Eは、単位構造体2と送風機10と、それらを収納する筐体7と高圧電源部8とから構成されている。単位構造体2は一対のハニカム電極5とそれらに挟持される光触媒モジュール6とから構成され、一対のハニカム電極5は高圧電源部8に接続されている。   The photocatalytic reaction device 1E of FIG. 6 includes a unit structure 2, a blower 10, a housing 7 that houses them, and a high-voltage power supply unit 8. The unit structure 2 is composed of a pair of honeycomb electrodes 5 and a photocatalyst module 6 sandwiched between them, and the pair of honeycomb electrodes 5 is connected to a high voltage power supply unit 8.

単位構造体2は一対のハニカム電極5とそれらに挟持される光触媒モジュール6とから構成され、一対のハニカム電極5は高圧電源部8に接続されている。また送風機10は気体流入部に設置されている。   The unit structure 2 is composed of a pair of honeycomb electrodes 5 and a photocatalyst module 6 sandwiched between them, and the pair of honeycomb electrodes 5 is connected to a high voltage power supply unit 8. Moreover, the air blower 10 is installed in the gas inflow part.

なおハニカム電極5の構成、構造および電極に用いられる材質、光触媒モジュール6の構造およびモジュールに用いられる半導体微粒子の材質、および高圧電源部8は、第1の実施形態と同様であるので説明は省略する。   Note that the configuration of the honeycomb electrode 5, the structure and the material used for the electrode, the structure of the photocatalyst module 6, the material of the semiconductor fine particles used for the module, and the high-voltage power supply unit 8 are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted. To do.

送風機10は有害物質を含む気体の流速が遅い場合や、気流の強制循環を必要とする場合に使用される。自然対流によって気体の循環を行っている場合は、状況によっては対流が止まる場合が考えられる。その際、送風機10を使用することで強制的に対流を起し、ある程度の流速を確保する。   The blower 10 is used when the flow rate of a gas containing a harmful substance is slow or when forced circulation of the airflow is required. When gas is circulated by natural convection, convection may be stopped depending on the situation. At that time, convection is forcibly caused by using the blower 10 to ensure a certain flow velocity.

設置場所は気体流入部または気体排出部が上げられるが、特に装置の出入り口に限定するものではない。単位構造体2を複数積層した場合、各単位構造体の間や、装置の設置環境によっては放電電極と光触媒モジュール6の間や、オゾン分解触媒の前に設置してもよい。   The installation location can be a gas inflow part or a gas exhaust part, but is not limited to the entrance / exit of the apparatus. When a plurality of unit structures 2 are stacked, they may be installed between the unit structures, between the discharge electrode and the photocatalyst module 6 or before the ozone decomposition catalyst depending on the installation environment of the apparatus.

以上図6の構成において、送風機10によって有害物質を含む流体は強制的に筐体7へ送り込まれる。また高圧電源部8からハニカム電極5に高電圧が印加されると、ハニカム電極5は放電を開始し、この放電により発生した放電光(紫外線)は光触媒モジュール6に均一に照射され、光触媒を活性化させる。この活性化した光触媒は化学的に反応性に富んだヒドロキシラジカル(・OH)を生成し、さらに放電光によってオゾンが生成される。これら活性化学種のヒドロキシラジカル、オゾンと化学反応することによって単位構造体2に流入する有害物質は分解除去される。   In the configuration shown in FIG. 6, the fluid containing harmful substances is forcibly sent to the housing 7 by the blower 10. When a high voltage is applied to the honeycomb electrode 5 from the high-voltage power supply unit 8, the honeycomb electrode 5 starts to discharge, and the discharge light (ultraviolet rays) generated by this discharge is uniformly irradiated to the photocatalyst module 6 to activate the photocatalyst. Make it. This activated photocatalyst generates chemically reactive hydroxyl radicals (.OH), and ozone is generated by the discharge light. By reacting with these active chemical species of hydroxyl radicals and ozone, harmful substances flowing into the unit structure 2 are decomposed and removed.

この第5の実施形態では、第1の実施形態と同様の物質分解性能を得ることができる。さらに送風機を利用することにより、ある程度の流速を確保することができ、一定の処理能力を断続して得ることが可能となり、本実施形態の光触媒反応装置1Eの物質分解性能を長期間維持させるという効果を奏する。   In the fifth embodiment, the same material decomposition performance as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, by using a blower, it is possible to ensure a certain flow rate, to obtain a certain processing capacity intermittently, and to maintain the substance decomposition performance of the photocatalytic reaction device 1E of this embodiment for a long period of time. There is an effect.

<第6の実施形態>
図7は図6の光触媒反応装置1Eにフィルター11を付加したものである。
<Sixth Embodiment>
FIG. 7 is obtained by adding a filter 11 to the photocatalytic reaction device 1E of FIG.

図7の光触媒反応装置1Fは、単位構造体2と送風機10とフィルター11と、それらを収納する筐体7と高圧電源部8とから構成されている。単位構造体2は一対のハニカム電極5とそれらに挟持される光触媒モジュール6とから構成され、高圧電源部8に接続されている。   The photocatalytic reaction device 1F in FIG. 7 includes a unit structure 2, a blower 10, a filter 11, a housing 7 that houses them, and a high-voltage power supply unit 8. The unit structure 2 is composed of a pair of honeycomb electrodes 5 and a photocatalyst module 6 sandwiched between them, and is connected to a high voltage power supply unit 8.

単位構造体2は一対のハニカム電極5とそれらに挟持される光触媒モジュール6とから構成され、一対のハニカム電極5は高圧電源部8に接続されている。また送風機10は気体流入部に設置され、フィルター11は送風機10の流入側に設置されている。   The unit structure 2 is composed of a pair of honeycomb electrodes 5 and a photocatalyst module 6 sandwiched between them, and the pair of honeycomb electrodes 5 is connected to a high voltage power supply unit 8. The blower 10 is installed in the gas inflow portion, and the filter 11 is installed on the inflow side of the blower 10.

なおハニカム電極5の構成、構造および電極に用いられる材質、光触媒モジュール6の構造およびモジュールに用いられる半導体微粒子の材質、および高圧電源部8は、第1の実施形態と同様であるので説明は省略する。   Note that the configuration of the honeycomb electrode 5, the structure and the material used for the electrode, the structure of the photocatalyst module 6, the material of the semiconductor fine particles used for the module, and the high-voltage power supply unit 8 are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted. To do.

埃や塵の多い環境での使用は、光触媒モジュール6やハニカム電極5の目詰まりや破損を引き起こす可能性が十分に考えられる。埃や塵といった電極や光触媒を覆うことでそれらの性能を低下させるものや機能を阻害するもの、本実施形態では分解処理できないものをまずフィルター11を用いて取り除き、継続して安定した物質分解性能を確保する。   When used in an environment with a lot of dust or dust, the photocatalyst module 6 or the honeycomb electrode 5 may be clogged or damaged. Covering electrodes and photocatalysts such as dust and dust, those that degrade their performance, those that impede their functions, and those that cannot be decomposed in this embodiment are first removed using the filter 11, and stable and stable material decomposition performance Secure.

以上図7の構成において、フィルター11によって塵や埃等を除去された有害物質を含む流体は、送風機10によって強制的に筐体7へ送り込まれる。また高圧電源部8からハニカム電極5に高電圧が印加されると、ハニカム電極5は放電を開始し、この放電により発生した放電光(紫外線)は光触媒モジュール6に均一に照射され、光触媒を活性化させる。この活性化した光触媒は化学的に反応性に富んだヒドロキシラジカル(・OH)を生成し、さらに放電光によってオゾンが生成される。これら活性化学種のヒドロキシラジカル、オゾンと化学反応することによって単位構造体2に流入する有害物質は分解除去される。   In the configuration shown in FIG. 7, the fluid containing a harmful substance from which dust or dust has been removed by the filter 11 is forcibly sent to the housing 7 by the blower 10. When a high voltage is applied to the honeycomb electrode 5 from the high-voltage power supply unit 8, the honeycomb electrode 5 starts to discharge, and the discharge light (ultraviolet rays) generated by this discharge is uniformly irradiated to the photocatalyst module 6 to activate the photocatalyst. Make it. This activated photocatalyst generates chemically reactive hydroxyl radicals (.OH), and ozone is generated by the discharge light. By reacting with these active chemical species of hydroxyl radicals and ozone, harmful substances flowing into the unit structure 2 are decomposed and removed.

この第6の実施形態では、第1の実施形態と同様の物質分解性能を得ることができる。さらにフィルター11を用いて予め有害物質中の本願発明では分解できないものを取り除くことによって、物質分解性能を安定して確保することが可能となり、本実施形態の光触媒反応装置1Fの物質分解性能を長期間維持させるという効果を奏する。   In the sixth embodiment, the same material decomposition performance as in the first embodiment can be obtained. Further, by removing in advance harmful substances that cannot be decomposed by the present invention using the filter 11, it becomes possible to stably ensure the substance decomposition performance, and the substance decomposition performance of the photocatalytic reaction device 1F of the present embodiment is prolonged. There is an effect of maintaining the period.

<他の構成例>
ここまではハニカム電極を用いた例を示したが、本願発明はこれらの例に限定されるものではない。
<Other configuration examples>
So far, examples using honeycomb electrodes have been shown, but the present invention is not limited to these examples.

また、ハニカム状の電極、格子状の電極、網目状の電極を使用する場合、正極、負極の電極に同じ物を使用する必要はなく、片方はハニカム状の電極、片方は格子状の電極といった組み合わせも考えられる。   In addition, when using a honeycomb electrode, a grid electrode, or a mesh electrode, it is not necessary to use the same material for the positive electrode and the negative electrode. One is a honeycomb electrode, and the other is a grid electrode. Combinations are also possible.

さらに正極、負極の電極にセルサイズの異なる物を用いることも使用法として考えられる。例えば、正極はセルサイズ5mmのハニカム状の電極、負極はセルサイズ10mmの格子状の電極といった組み合わせも可能である。   Furthermore, it is also considered as a usage method to use a thing with different cell sizes for the positive electrode and the negative electrode. For example, a combination of a honeycomb electrode having a cell size of 5 mm and a grid electrode having a cell size of 10 mm can be used for the positive electrode.

一方、図7のフィルター11以外に他種の触媒や吸着材といった特定物質を取り除くような物をさらに組み合わせて使用することも考えられる。ある特定物質を他の触媒や吸着材で除去し、残存物質を本願発明で分解除去する場合や、本願発明で分解除去できなかった残存物質を、他の触媒や吸着材で取り除くというような場合も、使用方法としては十分に考えられる。本願発明の性能を向上させる手段として有効である。   On the other hand, in addition to the filter 11 of FIG. 7, it is also conceivable to use a combination of substances that remove specific substances such as other types of catalysts and adsorbents. When a specific substance is removed by another catalyst or adsorbent and the remaining substance is decomposed and removed by the present invention, or when a remaining substance that could not be decomposed and removed by the present invention is removed by another catalyst or adsorbent However, it can be considered as a method of use. This is effective as means for improving the performance of the present invention.

本願発明の用途としては、図2や図3の光触媒反応装置では、産業用の排ガス処理機や空気清浄器等が想定される。また、図4や図5の光触媒反応装置では、室内用エアコン、車載用エアコン、掃除機、冷蔵庫等に組み込まれることが想定される。さらに図6の場合においては、自然対流の冷蔵庫等に組み込まれることが想定され、図7の場合においては、室内用空気清浄器(この場合オゾン分解触媒付きで用いられる)や分煙機等が想定される。   As an application of the present invention, industrial exhaust gas treatment machines, air purifiers, and the like are assumed in the photocatalytic reaction apparatus of FIGS. Moreover, in the photocatalytic reaction apparatus of FIG.4 and FIG.5, it is assumed that it integrates in an indoor air conditioner, a vehicle-mounted air conditioner, a cleaner, a refrigerator, etc. Furthermore, in the case of FIG. 6, it is assumed that it is incorporated in a natural convection refrigerator or the like, and in the case of FIG. 7, an indoor air purifier (used in this case with an ozone decomposition catalyst), a smoke separator, or the like is provided. is assumed.

<ハニカム電極の説明>
ここで本発明の光触媒反応装置で用いる放電電極、特にハニカム電極の特性を検証するために行った試験結果について述べる。なお比較試験は図1に示す単位構造体2を用いて行った。
<Description of honeycomb electrode>
Here, the results of tests conducted to verify the characteristics of the discharge electrode, particularly the honeycomb electrode, used in the photocatalytic reaction device of the present invention will be described. The comparative test was performed using the unit structure 2 shown in FIG.

<従来品との性能比較>
(1)電極構造の違いによる発光強度の比較
光触媒を用いて高い物質分解性能を得るためには、光触媒を活性化するために強い放電光(紫外線、波長380nm以下)を発生する光源が必要である。放電は電界が強いほど生じ易くなり、電界は電極の形状に大きく依存することが知られている。
<Performance comparison with conventional products>
(1) Comparison of light emission intensity due to difference in electrode structure In order to obtain high material decomposition performance using a photocatalyst, a light source that generates strong discharge light (ultraviolet light, wavelength 380 nm or less) is necessary to activate the photocatalyst. is there. It is known that discharge is more likely to occur as the electric field is stronger, and the electric field greatly depends on the shape of the electrode.

図8は同一電源(入力エネルギーが同じ)を使用し、同一面積における放電光の発光強度を比較したものである。図8から分かる通り、本願発明品は従来型に比べ1.5倍から2倍程度の強い放電光を発生した。つまり、同一の電力で、1.5倍から2倍程度高い物質分解性能を得ることができた。   FIG. 8 compares the emission intensity of discharge light in the same area using the same power source (same input energy). As can be seen from FIG. 8, the product of the present invention generated strong discharge light about 1.5 to 2 times that of the conventional type. In other words, a material decomposition performance that is about 1.5 to 2 times higher can be obtained with the same power.

(2)電極構造の違いによる発光強度の分布比較
図9および図10は同一電源(入力エネルギーが同じ)を使用し、同一面積における放電光の発光強度を面内の分布として示したものである。
(2) Comparison of emission intensity distribution due to difference in electrode structure FIGS. 9 and 10 show the emission intensity of discharge light in the same area as an in-plane distribution using the same power source (same input energy). .

図9では電極の周辺部では光触媒を活性化させるために必要十分な発光強度を得たが、中央部では光触媒を活性化させるほどの発光強度は得られていなかった。この様にばらつきが生じるため、十分な触媒効果を得ることができなかった。   In FIG. 9, the light emission intensity necessary and sufficient for activating the photocatalyst was obtained in the peripheral part of the electrode, but the light emission intensity sufficient to activate the photocatalyst was not obtained in the central part. Because of such variations, a sufficient catalytic effect could not be obtained.

逆に図10では、電極全面に渡って均一な発光強度が得られた。そのため従来品に比べて、安定した触媒効果が期待でき、高い物質分解性能を得ることができた。   On the other hand, in FIG. 10, uniform light emission intensity was obtained over the entire surface of the electrode. Therefore, compared with the conventional product, a stable catalytic effect can be expected, and high material decomposition performance can be obtained.

<セルの形状について>
(1)セルサイズの違いによる性能比較
ハニカム形状の電極を用いた場合、ハニカムのセルサイズ12(桝目の大きさ(図11))の違いにより、放電光の発光強度に違いを生じる。図12はセルサイズ12と発光強度の関係を示したものである。セルサイズ12が5mm以上になると急激に放電光の発光強度が増加し、高い物質分解性能を得ることができた。
<About cell shape>
(1) Performance comparison due to difference in cell size When honeycomb-shaped electrodes are used, the emission intensity of the discharge light varies depending on the difference in honeycomb cell size 12 (mesh size (FIG. 11)). FIG. 12 shows the relationship between the cell size 12 and the light emission intensity. When the cell size 12 was 5 mm or more, the emission intensity of the discharge light increased rapidly, and high material decomposition performance could be obtained.

(2)箔の厚さの違いによる性能比較
ハニカム電極5を用いた場合、ハニカムを構成する金属箔の厚さの違いにより、放電光の発光強度に違いを生じる。図13は箔厚13と発光強度の関係を示したものである。箔厚13が0.1〜0.2mmであると急激に放電光の強さが増加し、高い物質分解性能を得ることができた。
(2) Performance comparison due to difference in foil thickness When the honeycomb electrode 5 is used, the emission intensity of the discharge light varies depending on the difference in the thickness of the metal foil constituting the honeycomb. FIG. 13 shows the relationship between the foil thickness 13 and the emission intensity. When the foil thickness 13 was 0.1 to 0.2 mm, the intensity of the discharge light increased rapidly, and high material decomposition performance could be obtained.

<放電光の到達距離>
光触媒を用い高い物質分解性能を得るためには、光触媒を活性化させる放電光を触媒面に均一に、かつ光触媒の内部まで照射する必要がある。図14は光触媒モジュール6の表面に放電光を照射したときの発光強度と到達距離の関係を示したものである。
<Distance of discharge light>
In order to obtain high substance decomposition performance using a photocatalyst, it is necessary to irradiate the catalyst surface uniformly with the discharge light for activating the photocatalyst and to the inside of the photocatalyst. FIG. 14 shows the relationship between the emission intensity and the reach distance when the surface of the photocatalyst module 6 is irradiated with discharge light.

一般に光触媒の活性化に必要な発光強度は10−6W/cmとされている。図14から明らかなように、15mmより厚い部分については、光触媒を活性化させるほどの放電光が到達していないことが分かった。よって光触媒を挟持する本願発明の構成では、光触媒モジュール6の厚さは15mm以下にすることで、光触媒全体に渡って高い物質分解性能を得ることができた。 In general, the emission intensity required for the activation of the photocatalyst is 10 −6 W / cm 2 . As is clear from FIG. 14, it was found that the discharge light enough to activate the photocatalyst did not reach the portion thicker than 15 mm. Therefore, in the configuration of the present invention in which the photocatalyst is sandwiched, the photocatalyst module 6 has a thickness of 15 mm or less, so that high substance decomposition performance can be obtained over the entire photocatalyst.

導電性外枠とハニカム電極と光触媒モジュールと、それらを収納する筐体から構成される光触媒反応装置を示す図である。It is a figure which shows the photocatalyst reaction apparatus comprised from a conductive outer frame, a honeycomb electrode, a photocatalyst module, and the housing | casing which accommodates them. 図1の光触媒反応装置と高圧電源部から構成される光触媒反応装置の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a photocatalytic reaction device including the photocatalytic reaction device of FIG. 1 and a high-voltage power supply unit. 複数積層した単位構造体と高圧電源部から構成される光触媒反応装置の模式図である。It is a schematic diagram of the photocatalytic reaction device comprised from the unit structure and the high voltage power supply part which were laminated | stacked two or more. 単位構造体と高圧電源部とオゾン分解触媒から構成される光触媒反応装置の模式図である。It is a schematic diagram of the photocatalytic reaction apparatus comprised from a unit structure, a high voltage power supply part, and an ozone decomposition catalyst. 複数積層した単位構造体と高圧電源部とオゾン分解触媒から構成される光触媒反応装置の模式図である。It is a schematic diagram of the photocatalytic reaction apparatus comprised from the unit structure laminated | stacked two or more, the high voltage power supply part, and the ozone decomposition catalyst. 単位構造体と高圧電源部と送風機から構成される光触媒反応装置の模式図である。It is a schematic diagram of the photocatalytic reaction apparatus comprised from a unit structure, a high voltage power supply part, and a fan. 単位構造体と高圧電源部と送風機とフィルターから構成される光触媒反応装置の模式図である。It is a schematic diagram of the photocatalytic reaction device comprised from a unit structure, a high voltage power supply part, a fan, and a filter. 電極の構造の違いによる発光強度の差を示す図である。It is a figure which shows the difference in the emitted light intensity by the difference in the structure of an electrode. 従来型の薄膜電極の発光強度の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the emitted light intensity of the conventional thin film electrode. ハニカム電極の発光強度の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the emitted light intensity of a honeycomb electrode. セルサイズと箔厚の説明図である。It is explanatory drawing of cell size and foil thickness. セルサイズと発光強度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between cell size and emitted light intensity. 箔厚と発光強度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between foil thickness and emitted light intensity. 放電光の到達距離(光触媒モジュールの厚さ)とその発光強度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the reach | attainment distance (thickness of a photocatalyst module) of discharge light, and the emitted light intensity. 従来の電極と光触媒を利用した光触媒反応装置の模式図である。It is a schematic diagram of the photocatalyst reaction apparatus using the conventional electrode and photocatalyst.

符号の説明Explanation of symbols

1 光触媒反応装置
2 単位構造体
3 電極本体
4 導電性外枠
5 ハニカム電極
6 光触媒モジュール
7 筐体
8 高圧電源部
9 オゾン分解触媒
10 送風機
11 フィルター
12 セルサイズ
13 箔厚
101 光触媒反応装置
102 筐体
103 光触媒
104 電極
105 高圧電源部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photocatalytic reaction apparatus 2 Unit structure 3 Electrode main body 4 Conductive outer frame 5 Honeycomb electrode 6 Photocatalyst module 7 Case 8 High voltage power supply part 9 Ozone decomposition catalyst 10 Blower 11 Filter 12 Cell size 13 Foil thickness 101 Photocatalytic reaction apparatus 102 Case 103 Photocatalyst 104 Electrode 105 High voltage power supply

Claims (1)

光触媒反応による脱臭、およびガス浄化を行う装置において、
光触媒を三次元網目構造のセラミック基体に担持した少なくとも1つの光触媒モジュールと、
該光触媒モジュールを挟持する一対の電極が、それぞれ立体形状であって、導電性の箔によって正面および背面形状がハニカム状、格子状、または網目状に形成され、かつ正面から背面方向に所定の奥行き幅を有する電極本体と、前記電極本体の側面を覆う導電性の外枠とから構成される放電電極である放電電極部と、
から構成されることを特徴とする光触媒反応装置。
In a device that performs deodorization by photocatalytic reaction and gas purification,
At least one photocatalyst module having a photocatalyst supported on a ceramic substrate having a three-dimensional network structure;
The pair of electrodes sandwiching the photocatalyst module is three-dimensionally formed, and the front and back shapes are formed in a honeycomb shape, a lattice shape, or a mesh shape by conductive foil, and have a predetermined depth from the front to the back. A discharge electrode portion which is a discharge electrode composed of an electrode body having a width and a conductive outer frame covering a side surface of the electrode body;
A photocatalytic reaction device comprising:
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