JP2006296980A - Harmful substance treatment device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a harmful substance treatment device, capable of effectively treating gas including harmful substances such as VOC and odor at high concentration. <P>SOLUTION: This harmful substance treatment device 1 for treating harmful substances included in target gas is provided with a photocatalyst unit 21 comprising a UV-ray lamp 210 and a photocatalyst filter 222 surrounding the UV-ray lamp 210, that is activated by UV-ray radiated from the UV-ray lamp 21, and having gas permeability. The photocatalyst unit 21 is disposed in such a way that the target gas passes it roughly perpendicularly to the longer axis of the UV-ray lamp 210. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、揮発性有機化合物(ＶＯＣ：Volatile Organic Compounds)や悪臭などの有害物質を処理する技術に関する。   The present invention relates to a technique for treating harmful substances such as volatile organic compounds (VOCs) and malodors.

一般に、有害物質には揮発性有機化合物（以下、ＶＯＣという）や悪臭などがある。ＶＯＣは大気中に気体として存在する有機化合物の総称であり、このような有機化合物としては、例えば芳香族有機炭素のトルエンやキシレン、ハロアルカン類のジクロロメタンおよびハロアルケン類のトリクロロエチレンなどが挙げられる。かかるＶＯＣは一般に塗料、印刷および接着などの用途に幅広く利用されているものの、大気汚染の直接的原因である浮遊粒子状物質(ＳＰＭ：Suspended Particulate Matter)や光化学オキシダント(略してＯｘ:Oxidantとも呼ばれる)などの発生に起因する物質とされている。   In general, toxic substances include volatile organic compounds (hereinafter referred to as VOC) and malodors. VOC is a general term for organic compounds that exist in the atmosphere as a gas. Examples of such organic compounds include aromatic organic carbon toluene and xylene, haloalkanes dichloromethane, and haloalkenes trichloroethylene. Although such VOCs are generally widely used for applications such as paint, printing and adhesion, they are also called suspended particulate matter (SPM) and photochemical oxidants (abbreviated as Ox: Oxidant for short) that are the direct cause of air pollution. ), Etc.

また、悪臭は、いやな臭いや不快な臭いの総称と考えられ、悪臭の主要な原因物質は、一般的に、（１）アンモニア等の窒素化合物、（２）ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類、（３）硫化水素などのイオウ化合物、（４）トルエンなどの炭化水素、（５）酪酸などの脂肪酸類、（６）塩素などのハロゲン元素などが挙げられる。また、悪臭防止法では、「特定悪臭物質」として、悪臭公害の主要な原因物質であり濃度測定可能なアンモニアなどの２２種類の物質が指定されている。   Further, malodor is considered a general term for unpleasant odor and unpleasant odor, and the main causative substances of malodor are generally (1) nitrogen compounds such as ammonia, (2) aldehydes such as formaldehyde, (3 ) Sulfur compounds such as hydrogen sulfide; (4) hydrocarbons such as toluene; (5) fatty acids such as butyric acid; and (6) halogen elements such as chlorine. In the malodor prevention method, 22 types of substances such as ammonia, which are the main causative substances of malodor pollution and whose concentration can be measured, are designated as “specific malodor substances”.

有害物質を処理する方法としては、従来から燃焼法や吸着法、生物法などの方法が知られている。燃焼法はＶＯＣを含むガスを燃焼させ酸化分解により除去する方法でであり、直接燃焼法や蓄熱式燃焼法、触媒燃焼法などが知られている。これらの燃焼法は、原理および機構が簡単であり、有害物質の除去効率も高く、信頼性の高い方法であるものの、ランニングコストが高く、施設規模も大きくなるという欠点がある。   As methods for treating harmful substances, methods such as a combustion method, an adsorption method, and a biological method are conventionally known. The combustion method is a method of burning a gas containing VOC and removing it by oxidative decomposition, and a direct combustion method, a regenerative combustion method, a catalytic combustion method, and the like are known. These combustion methods are simple in principle and mechanism, have high harmful substance removal efficiency, and are highly reliable, but have the disadvantages of high running cost and large facility scale.

また、吸着法は、活性炭などの吸着剤にＶＯＣを吸着させて除去する方法でであり、設備と運転操作が簡単であり信頼性も高いものの、高濃度のＶＯＣの除去に対しては不向きであり、吸着剤の定期的な交換が必要であるため吸着剤の廃棄・交換費用などのランニングコストが高いという欠点がある。   The adsorption method is a method of removing VOC by adsorbing it on an adsorbent such as activated carbon. Although the equipment and operation are simple and reliable, it is not suitable for removing high-concentration VOC. In addition, since it is necessary to periodically replace the adsorbent, there is a disadvantage that the running cost such as the disposal / replacement cost of the adsorbent is high.

生物法は、生物の作用(主に微生物)を利用し生化学的反応によってＶＯＣを除去する方法でであり、運転コストが安く、維持管理が比較的容易であるものの、有害物質の除去能力が低く、設備規模が大きくなり広い敷地面積を必要となるなどの欠点がある。   Biological method is a method that removes VOC by biochemical reaction using the action of living organisms (mainly microorganisms), has low operating cost and is relatively easy to maintain, but has the ability to remove harmful substances. There are drawbacks such as low size, large equipment, and a large site area.

そこで近年では、ＶＯＣや悪臭の処理方法として光触媒技術を利用した脱臭装置や空気清浄機が開発されてきている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２４６２２８号公報 In recent years, therefore, deodorizing apparatuses and air purifiers that use photocatalytic technology have been developed as treatment methods for VOCs and offensive odors (see, for example, Patent Document 1).
JP 2001-246228 A

しかしながら、光触媒を用いた装置は、装置規模のコンパクト化が可能であるものの、ＶＯＣや悪臭に対する除去能力が低く、特に、高濃度のＶＯＣや悪臭に対しては除去能力が極めて低下するといった問題があった。   However, although the apparatus using the photocatalyst can be downsized on the scale, the ability to remove VOCs and odors is low, and in particular, the ability to remove highly concentrated VOCs and odors is extremely low. there were.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ＶＯＣや悪臭などの有害物質を高濃度に含むガスを効果的に処理することのできる有害物質処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a hazardous substance processing apparatus capable of effectively treating a gas containing a high concentration of harmful substances such as VOC and bad odor. .

上記目的を達成するために、本発明は、被処理ガスに含まれる有害物質を処理する有害物質処理装置において、紫外線ランプと、前記紫外線ランプを囲み前記紫外線ランプが放射する紫外線により活性化される、通気性を有する光触媒フィルタとを有する光触媒ユニットを備え、前記紫外線ランプの長軸に対して前記被処理ガスが略垂直に通過するように前記光触媒ユニットを配置したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention is a hazardous substance treatment apparatus for treating a harmful substance contained in a gas to be treated, and is activated by an ultraviolet lamp and ultraviolet rays that surround the ultraviolet lamp and radiate from the ultraviolet lamp. The photocatalytic unit having a photocatalytic filter having air permeability is provided, and the photocatalytic unit is arranged so that the gas to be treated passes substantially perpendicularly to the long axis of the ultraviolet lamp.

また本発明は、上記発明において、前記紫外線ランプは高圧水銀ランプであることを特徴とする。   In the present invention, the ultraviolet lamp is a high-pressure mercury lamp.

また本発明は、上記発明において、前記光触媒ユニットが前記紫外線ランプの長軸方向に複数連設されていることを特徴とする。   Moreover, the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, a plurality of the photocatalytic units are connected in the longitudinal direction of the ultraviolet lamp.

また本発明は、上記発明において、前記光触媒ユニットが前記紫外線ランプの長軸に対する垂直方向に複数段連設されていることを特徴とする。   Moreover, the present invention is characterized in that, in the above invention, the photocatalyst unit is provided in a plurality of stages in a direction perpendicular to the long axis of the ultraviolet lamp.

また本発明は、上記発明において、前記光触媒フィルタは、３次元網目構造を有したセラミックスであることを特徴とする。   In the present invention, the photocatalytic filter is a ceramic having a three-dimensional network structure.

また本発明は、上記発明において、前記光触媒フィルタ表面の紫外線強度が少なくとも１０ｍＷ／ｃｍ2以上となるように、前記紫外線ランプと前記光触媒フィルタとを配置したことを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that, in the above invention, the ultraviolet lamp and the photocatalytic filter are arranged so that the ultraviolet intensity of the surface of the photocatalytic filter is at least 10 mW / cm 2 or more.

また本発明は、上記発明において、前記被処理ガスの流れ方向における前記光触媒ユニットの風上側に、活性酸素発生用の紫外線ランプを備えることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that in the above invention, an ultraviolet lamp for generating active oxygen is provided on the windward side of the photocatalytic unit in the flow direction of the gas to be treated.

本発明によれば、紫外線ランプと、前記紫外線ランプを囲み前記紫外線ランプが放射する紫外線により活性化される通気性を有する光触媒フィルタとを有する光触媒ユニットを備え、前記紫外線ランプの長軸に対して前記被処理ガスが略垂直に通過するように前記光触媒ユニットを配置する構成としたため、紫外線ランプから放射される紫外線が外部にほとんど漏れることなく光触媒フィルタの表面に照射されて当該光触媒フィルタを効果的に活性化することができる。また、被処理ガスの流れに対し光触媒フィルタを約４５度の角度に配置し、光触媒フィルタが被処理ガスの流れに対し水平にならないようにすることで、光触媒フィルタ上の最も紫外線ランプの光を強く受ける部分に有効的に被処理ガスを通過させることができる。このような構造をとることにより、有害物質除去率を向上できる。さらに、空気が光触媒ユニットを通過する際には、光触媒フィルタを少なくとも２回通過するため、有害物質の除去率が高められる。したがって、空気中にＶＯＣや悪臭などの有害物質が高濃度に含まれている場合でも、その有害物質を十分かつ効果的に処理することができる。   According to the present invention, there is provided a photocatalyst unit having an ultraviolet lamp and a photocatalytic filter having air permeability that is surrounded by the ultraviolet lamp and is activated by ultraviolet rays emitted from the ultraviolet lamp, with respect to the major axis of the ultraviolet lamp. Since the photocatalyst unit is arranged so that the gas to be treated passes substantially vertically, the photocatalyst filter is effectively irradiated by irradiating the surface of the photocatalyst filter with almost no ultraviolet light emitted from the ultraviolet lamp. Can be activated. In addition, the photocatalytic filter is disposed at an angle of about 45 degrees with respect to the flow of the gas to be treated, and the photocatalytic filter is not leveled with respect to the flow of the gas to be treated. The gas to be treated can be effectively passed through the strongly receiving portion. By taking such a structure, the harmful substance removal rate can be improved. Furthermore, when air passes through the photocatalytic unit, it passes through the photocatalytic filter at least twice, so that the removal rate of harmful substances is increased. Therefore, even when a harmful substance such as VOC or bad odor is contained in the air at a high concentration, the harmful substance can be treated sufficiently and effectively.

以下図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は本発明の一実施の形態を示す有害物質処理装置１の外観図であり、図２は有害物質処理装置１の内部構成を示す正面図、図３はその側面図である。有害物質処理装置１は空気（被処理ガス）に含まれるＶＯＣや悪臭などの有害物質を分解除去するものであり、図１乃至図３に示すように、箱型の筐体２を備え、筐体２の下方正面には吸気口３が形成された下段パネル４が設けられ、また、筐体２の上方正面には排気口５が形成された上段パネル６が設けられている。   FIG. 1 is an external view of a hazardous substance processing apparatus 1 showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing an internal configuration of the hazardous substance treatment apparatus 1, and FIG. 3 is a side view thereof. The toxic substance treatment apparatus 1 decomposes and removes toxic substances such as VOC and bad odor contained in the air (gas to be treated), and includes a box-shaped casing 2 as shown in FIGS. A lower panel 4 in which an air inlet 3 is formed is provided on the lower front side of the body 2, and an upper panel 6 in which an exhaust port 5 is formed is provided on the upper front side of the housing 2.

図２および図３に示すように、筐体２の内部には、オゾン発生ランプユニット１０と、光触媒ユニット装置２０と、オゾン分解ユニット３０と、送風ファン４０とが収容されている。オゾン発生ランプユニット１０は吸気口３に対応して配置され、これらのオゾン発生ランプユニット１０の上方に光触媒ユニット装置２０とオゾン分解ユニット３０とがこの順に配設され、また、排気口５に対応して送風ファン４０が配置される。   As shown in FIGS. 2 and 3, an ozone generation lamp unit 10, a photocatalytic unit device 20, an ozone decomposition unit 30, and a blower fan 40 are accommodated in the housing 2. The ozone generation lamp unit 10 is disposed corresponding to the intake port 3, the photocatalytic unit device 20 and the ozone decomposition unit 30 are disposed above the ozone generation lamp unit 10 in this order, and correspond to the exhaust port 5. And the ventilation fan 40 is arrange | positioned.

送風ファン４０には、吸入口４０Ａおよび吐出口４０Ｂを有するシロッコファンが用いられ、吸入口４０Ａが筐体２の下方、吐出口４０Ｂが排気口５に向けて配置される。したがって、送風ファン４０の駆動によって、筐体２下方の吸気口３から空気が吸い込まれ、オゾン発生ランプユニット１０、光触媒ユニット装置２０およびオゾン分解ユニット３０を経由して排気口５から排気される。   As the blower fan 40, a sirocco fan having a suction port 40A and a discharge port 40B is used. The suction port 40A is disposed below the housing 2 and the discharge port 40B is directed toward the exhaust port 5. Therefore, air is sucked in from the intake port 3 below the housing 2 by driving the blower fan 40, and is exhausted from the exhaust port 5 via the ozone generation lamp unit 10, the photocatalytic unit device 20, and the ozone decomposition unit 30.

図３に示すように、筐体２内部下方には、吸気口３と対向する箇所に傾斜板５０が配設され、この傾斜板５０の傾斜により吸気口３から吸い込まれた空気が上方にスムーズに向かうように構成されている。また、吸気口３には防塵用フィルタ５１が配設され、空気から塵や埃が取り除かれるようになっている。   As shown in FIG. 3, an inclined plate 50 is disposed in a lower portion inside the housing 2 at a position facing the intake port 3, and air sucked from the intake port 3 due to the inclination of the inclined plate 50 is smoothly upward. Configured to head towards. In addition, a dustproof filter 51 is disposed at the air inlet 3 so that dust and dirt are removed from the air.

上記オゾン発生ランプユニット１０は、活性酸素を発生させるものであり、活性酸素発生用の複数の紫外線ランプ１０Ａを有している。これらの紫外線ランプ１０Ａは、真空紫外域(波長２００ｎｍ以下)の波長帯の紫外線を放射するものであり、その外球が当該紫外線を透過可能な例えば溶融石英製・合成石英製または特殊ガラス等の材質から形成されている。そして、オゾン発生ランプユニット１０が空気中の酸素に真空紫外域の紫外線を照射することで酸素分子を活性化し、いわゆる「活性酸素」を発生させる。   The ozone generating lamp unit 10 generates active oxygen and has a plurality of ultraviolet lamps 10A for generating active oxygen. These ultraviolet lamps 10A emit ultraviolet rays having a wavelength in the vacuum ultraviolet region (wavelength of 200 nm or less), and the outer sphere can transmit the ultraviolet rays, for example, made of fused silica, synthetic quartz, special glass, or the like. It is made of material. The ozone generation lamp unit 10 activates oxygen molecules by irradiating oxygen in the air with ultraviolet rays in a vacuum ultraviolet region, and generates so-called “active oxygen”.

活性酸素とは、酸素の放電や放射線の照射時に生じる反応性の高い一群の酸素活性種を指し、酸素原子や励起酸素分子、オゾン、または、ヒドロキシラジカルや過酸化水素、アルコキシラジカルなどの活性種も含まれる。このような活性酸素は、反応性が高く、空気中に含まれるＶＯＣや悪臭などの有害物質と即座に結合・酸化分解し、最終的には有害物質を水と二酸化炭素に分解する。したがって、オゾン発生ランプユニット１０によって生成された活性酸素により、吸気口３から吸い込まれた空気に含まれる有害物質が酸化分解されることになる。   Active oxygen refers to a group of highly reactive oxygen active species that are generated during oxygen discharge or radiation, such as oxygen atoms, excited oxygen molecules, ozone, or active species such as hydroxy radicals, hydrogen peroxide, and alkoxy radicals. Is also included. Such active oxygen is highly reactive and immediately binds to and oxidatively decomposes harmful substances such as VOC and bad odor contained in the air, and finally decomposes the harmful substances into water and carbon dioxide. Therefore, the toxic substances contained in the air sucked from the intake port 3 are oxidized and decomposed by the active oxygen generated by the ozone generation lamp unit 10.

光触媒ユニット装置２０は、活性酸素により分解しきれなかった残りの有害物質を光触媒を用いて除去するものである。具体的には、図４に示すように、光触媒ユニット装置２０は、紫外線ランプ２１０と、この紫外線ランプ２１０を囲うように配置された光触媒フィルタユニット２２０とを有する光触媒ユニット２１を有し、２つの光触媒ユニット２１が紫外線ランプ２１０の長軸方向に連設されて構成されている。さらに、この光触媒ユニット２１は、紫外線ランプ２１０の長軸に対して垂直な方向にも複数段（本実施の形態では２段）連設されている。   The photocatalytic unit device 20 removes the remaining harmful substances that could not be decomposed by active oxygen using a photocatalyst. Specifically, as shown in FIG. 4, the photocatalytic unit device 20 includes a photocatalytic unit 21 having an ultraviolet lamp 210 and a photocatalytic filter unit 220 arranged so as to surround the ultraviolet lamp 210. The photocatalyst unit 21 is configured to be connected in the long axis direction of the ultraviolet lamp 210. Further, the photocatalytic unit 21 is connected in a plurality of stages (two stages in the present embodiment) in a direction perpendicular to the long axis of the ultraviolet lamp 210.

光触媒フィルタユニット２２０は、略矩形に形成された板状の４枚の光触媒フィルタ２２２と、これらの光触媒フィルタ２２２を断面視略正方形の中空四角柱状に組むためのフィルタフレーム２２１とを有して構成され、光触媒フィルタユニット２２０の略中心Ｏに紫外線ランプ２１０が配置されて光触媒ユニット２１が構成されている。   The photocatalyst filter unit 220 includes four plate-like photocatalyst filters 222 formed in a substantially rectangular shape, and a filter frame 221 for assembling these photocatalyst filters 222 into a hollow square column shape having a substantially square cross-sectional view. The photocatalytic unit 21 is configured by disposing an ultraviolet lamp 210 substantially at the center O of the photocatalytic filter unit 220.

光触媒フィルタ２２２は、三次元網目構造を有するセラミック多孔体の表面に表層用セラミック粒子によって形成した凹凸表面層を有してなると共に、この凹凸表面層に光触媒を担持させてなる、通気性を有する板状材であり、光触媒として二酸化チタン（ＴｉＯ2）が用いられている。 The photocatalytic filter 222 has a rugged surface layer formed of surface ceramic particles on the surface of a ceramic porous body having a three-dimensional network structure, and has air permeability formed by supporting a photocatalyst on the rugged surface layer. It is a plate-like material, and titanium dioxide (TiO 2 ) is used as a photocatalyst.

紫外線ランプ２１０は、周囲に向けて紫外線を放射して、当該紫外線ランプ２１０を囲む各光触媒フィルタ２２２に紫外線を照射し、光触媒フィルタ２２２に担持された光触媒を活性化させるものである。本実施の形態では、かかる紫外線ランプ２１０として波長３６０ｎｍの紫外域の波長を中心とした幅広い紫外線を放射する高圧水銀ランプが用いられている。この高圧水銀ランプは、一般的な低圧水銀ランプに比べて入力電力を何倍にも高めることが可能であり、その紫外線強度が低圧水銀ランプの１０００倍以上にすることが可能である。また、高圧水銀ランプは、低圧水銀ランプからの発光紫外線が波長２５４ｎｍに集中するのに対して、図５に示すように、その発光波長分布が４００ｎｍ以下に幅広く分布するため、４００ｎｍ以下の紫外線ならどの波長でも有効に作用する、例えば二酸化チタンなどの光触媒の活性化光源として大変適している。   The ultraviolet lamp 210 emits ultraviolet rays toward the periphery, irradiates each photocatalytic filter 222 surrounding the ultraviolet lamp 210 with ultraviolet rays, and activates the photocatalyst carried on the photocatalytic filter 222. In the present embodiment, a high-pressure mercury lamp that emits a wide range of ultraviolet rays centering on the wavelength in the ultraviolet region of 360 nm is used as the ultraviolet lamp 210. This high-pressure mercury lamp can increase input power many times as compared with a general low-pressure mercury lamp, and its ultraviolet intensity can be 1000 times or more that of a low-pressure mercury lamp. Further, in the high-pressure mercury lamp, the emission ultraviolet light from the low-pressure mercury lamp is concentrated at a wavelength of 254 nm, whereas the emission wavelength distribution is widely distributed below 400 nm as shown in FIG. It is very suitable as an activation light source for photocatalysts such as titanium dioxide, which works effectively at any wavelength.

本実施の形態では、このような高圧水銀ランプを紫外線ランプ２１０として用いるとともに、当該紫外線ランプ２１０の周囲を光触媒フィルタ２２２により囲む構成とすることで、紫外線ランプ２１０から放射される紫外線を含む光を外部にほとんど漏らすことなく光触媒フィルタ２２２の表面に照射させることができ、当該光触媒フィルタ２２２に担持される光触媒を効果的に活性化させることができる。   In the present embodiment, such a high-pressure mercury lamp is used as the ultraviolet lamp 210, and the ultraviolet lamp 210 is surrounded by the photocatalytic filter 222 so that light including ultraviolet rays emitted from the ultraviolet lamp 210 is emitted. The surface of the photocatalytic filter 222 can be irradiated with little leakage outside, and the photocatalyst carried on the photocatalytic filter 222 can be effectively activated.

さらに、高圧水銀ランプを紫外線ランプ２１０として用いることで、光触媒フィルタ２２２が担持する二酸化チタンの担持密度を向上させた場合であっても、この担持密度に応じた十分に高い密度（紫外線強度）の紫外線を光触媒フィルタ２２２に照射可能となり、有害物質の除去率を向上させることが可能となる。さらに、光触媒フィルタ２２２として、その表層のみならず内部にも光触媒が含まれる部材を用いた場合、高圧水銀ランプを紫外線ランプ２１０として用いることで、光触媒フィルタ２２２の内部にまで紫外線を浸透させることができるため、光触媒フィルタ２２２の表層のみならず内部の光触媒も活性化させて、有害物質の除去率をより高めることが可能となる。   Furthermore, even when the carrying density of titanium dioxide carried by the photocatalytic filter 222 is improved by using a high pressure mercury lamp as the ultraviolet lamp 210, a sufficiently high density (ultraviolet intensity) corresponding to the carrying density is obtained. It becomes possible to irradiate the photocatalytic filter 222 with ultraviolet rays, and it is possible to improve the removal rate of harmful substances. Furthermore, when a member containing a photocatalyst not only on the surface layer but also inside is used as the photocatalyst filter 222, ultraviolet rays can penetrate into the photocatalyst filter 222 by using a high-pressure mercury lamp as the ultraviolet lamp 210. Therefore, not only the surface layer of the photocatalyst filter 222 but also the internal photocatalyst can be activated to further increase the harmful substance removal rate.

なお、高圧水銀ランプは低圧水銀ランプなどの一般的な紫外線ランプと比べて発熱量が大きいため、当該高圧水銀ランプを紫外線ランプ２１０として用いる場合には、高圧水銀ランプの点灯を送風ファン４０の駆動と連動させ、高圧水銀ランプの点灯時には、送風ファン４０により高圧水銀ランプが空冷される構成とすることが望ましい。   Since the high-pressure mercury lamp generates a larger amount of heat than a general ultraviolet lamp such as a low-pressure mercury lamp, when the high-pressure mercury lamp is used as the ultraviolet lamp 210, the high-pressure mercury lamp is turned on to drive the blower fan 40. It is desirable that the high-pressure mercury lamp be air-cooled by the blower fan 40 when the high-pressure mercury lamp is lit.

ここで、図４に示す紫外線ランプ２１０の長軸Ｎから光触媒フィルタ２２２表面までの距離Ｌは、光触媒フィルタ２２２の表面上の紫外線強度(３６０ｎｍ中心感度)が約１０ｍＷ／ｃｍ2となる距離が最適であることが実験的に求められている。すなわち、紫外線強度がそれ以下であると、強度の低下に伴って光触媒フィルタ２２２の有害物質の除去率が低下し、また、それ以上の紫外線強度では有害物質の除去率が略一定となり飽和することが実験的に求められている。 Here, the distance L from the major axis N of the ultraviolet lamp 210 shown in FIG. 4 to the surface of the photocatalytic filter 222 is optimally the distance at which the ultraviolet intensity (360 nm central sensitivity) on the surface of the photocatalytic filter 222 is about 10 mW / cm 2. It is experimentally required to be. That is, when the UV intensity is lower than that, the removal rate of the harmful substance of the photocatalytic filter 222 is lowered with the reduction of the intensity, and when the UV intensity is higher than that, the removal rate of the harmful substance is substantially constant and becomes saturated. Is experimentally sought.

しかしながら、光触媒フィルタ２２２の隅部Ｐ１、Ｐ２は紫外線ランプ２１０からの距離が最遠方に位置するため、当該隅部Ｐ１、Ｐ２における紫外線強度が他の箇所よりも低くなる。そこで、本実施の形態では、光触媒フィルタ２２２の隅部Ｐ１、Ｐ２での紫外線強度が約１０ｍＷ／ｃｍ2となるように、紫外線ランプ２１０の長軸Ｎ方向の光触媒フィルタ２２２の長さＷが設計されており、これにより、光触媒フィルタ２２２の表面の各部で紫外線強度が少なくとも約１０ｍＷ／ｃｍ2以上になされている。 However, since the corners P1 and P2 of the photocatalytic filter 222 are located at the farthest distance from the ultraviolet lamp 210, the ultraviolet intensity at the corners P1 and P2 is lower than the other portions. Therefore, in the present embodiment, the length W of the photocatalytic filter 222 in the major axis N direction of the ultraviolet lamp 210 is designed so that the ultraviolet intensity at the corners P1 and P2 of the photocatalytic filter 222 is about 10 mW / cm 2. Thus, the ultraviolet intensity at each part of the surface of the photocatalytic filter 222 is at least about 10 mW / cm 2 or more.

以上のことを踏まえ、紫外線ランプ２１０として、１２５Ｗの高圧水銀ランプを用いた場合、高圧水銀ランプの外球表面から光触媒フィルタ２２２の表面までの距離Ｌを約５ｃｍとするのが適当である。   Based on the above, when a 125 W high-pressure mercury lamp is used as the ultraviolet lamp 210, it is appropriate that the distance L from the outer sphere surface of the high-pressure mercury lamp to the surface of the photocatalytic filter 222 is about 5 cm.

また、図３に示すように、本実施の形態では、光触媒ユニット装置２０を筐体２に配設する際に、処理対象となる空気の流れが紫外線ランプ２１０の長軸Ｎに略垂直であり、かつ、空気が光触媒ユニット２１の断面対角方向に流れるように配置される。これにより、光触媒ユニット２１の各側面を構成する光触媒フィルタ２２２が空気の流れに対して傾斜する姿勢で配置され、空気が光触媒ユニット２１を通過する際に光触媒フィルタ２２２の表面のみならず内部をも必ず通過するようになるため、有害物質の除去率が高められる。これに加えて、空気が光触媒ユニット装置２０を通過する際に、紫外線ランプ２１０の上下側の側面を構成する各光触媒フィルタ２２２を合わせて２回通過するため、光触媒フィルタ２２２を１回だけ通過する構成に比べて、有害物質の除去率を高められる。   As shown in FIG. 3, in the present embodiment, when the photocatalytic unit device 20 is disposed in the housing 2, the air flow to be processed is substantially perpendicular to the long axis N of the ultraviolet lamp 210. And it arrange | positions so that air may flow into the cross-sectional diagonal direction of the photocatalyst unit 21. FIG. Thereby, the photocatalyst filter 222 which comprises each side surface of the photocatalyst unit 21 is arrange | positioned with the attitude | position which inclines with respect to the flow of air, and when air passes the photocatalyst unit 21, not only the surface of the photocatalyst filter 222 but the inside is also included. Since it always passes, the removal rate of harmful substances is increased. In addition to this, when the air passes through the photocatalytic unit device 20, each photocatalytic filter 222 constituting the upper and lower side surfaces of the ultraviolet lamp 210 passes through the photocatalytic filter 222 twice. Compared with the configuration, the removal rate of harmful substances can be increased.

図２および図３に示すオゾン分解ユニット３０は、オゾン発生ランプユニット１０によって生成されたオゾンを分解するものであり、例えばマンガン触媒などのオゾン分解触媒をフィルタ材に担持させてなるフィルタユニットを備えて構成されている。ここで、オゾンガスはＶＯＣなどの有害物質の酸化処理に重要な役割を果たすが、活性酸素(オゾン)自体は、有臭であり、また、人体に悪影響を及ぼすことが知られているため、極力空気に含まれない形で排出するようオゾン分解触媒の量を調節することが望ましい。   The ozone decomposition unit 30 shown in FIGS. 2 and 3 decomposes ozone generated by the ozone generation lamp unit 10 and includes a filter unit in which an ozone decomposition catalyst such as a manganese catalyst is supported on a filter material. Configured. Here, ozone gas plays an important role in the oxidation treatment of toxic substances such as VOC, but active oxygen (ozone) itself is odorous and is known to adversely affect the human body. It is desirable to adjust the amount of the ozonolysis catalyst so that it is discharged without being contained in the air.

以上のような構成の下、送風ファン４０の駆動に伴って、トルエン等のＶＯＣや悪臭等の有害物質を含む空気が吸気口３から吸入されると、オゾン発生ランプユニット１０により生成されたオゾンなどの活性酸素と有害物質が反応して酸化される。活性酸素との反応により有害物質が完全に酸化された場合、当該有害物質は最終的に二酸化炭素（ＣＯ2）と水（Ｈ2Ｏ）に至り、また、酸化途中の有害物質や酸化されなかった有害物質は後段の光触媒ユニット装置２０を通過する際に更に酸化され、これにより空気中の有害物質が完全に処理されて排気口５から排出される。 With the above configuration, when air containing harmful substances such as VOC and bad odor such as toluene is inhaled from the intake port 3 as the blower fan 40 is driven, ozone generated by the ozone generating lamp unit 10 is generated. Oxygen such as active oxygen reacts and is oxidized. When a harmful substance is completely oxidized by reaction with active oxygen, the harmful substance finally reaches carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O), and is not oxidized or oxidized during oxidation. The harmful substances are further oxidized when passing through the photocatalyst unit device 20 at the subsequent stage, whereby the harmful substances in the air are completely processed and discharged from the exhaust port 5.

また、オゾン発生ランプユニット１０によって生成されたオゾンを含む活性酸素のうち、有害物質との酸化反応に寄与しなかった活性酸素は、光触媒ユニット装置２０の光触媒フィルタ２２２の光触媒と反応して自己分解し、また、オゾン分解ユニット３０を通過する際にも除去され、これにより、排気口５から排出される空気中にオゾンガスを含まない形で排出され、オゾンにより人体に悪影響が及ぶことが防止される。   Further, among the active oxygen containing ozone generated by the ozone generation lamp unit 10, the active oxygen that has not contributed to the oxidation reaction with harmful substances reacts with the photocatalyst of the photocatalytic filter 222 of the photocatalytic unit device 20 to self-decompose. In addition, it is also removed when passing through the ozonolysis unit 30, thereby preventing the air discharged from the exhaust port 5 from containing ozone gas and preventing the human body from being adversely affected by ozone. The

以上説明したように、本実施の形態によれば、紫外線ランプ２１０と、この紫外線ランプ２１０を囲むように配置され通気性を有する光触媒フィルタ２２２とを有する光触媒ユニット２１を、紫外線ランプ２１０の長軸に対して空気が略垂直に通過するように配置する構成としたため、紫外線ランプ２１０から放射される紫外線を含む光を外部にほとんど漏らすことなく光触媒フィルタ２２２の表面に照射させて当該光触媒フィルタ２２２に担持される光触媒を効果的に活性化することができる。また、空気（被処理ガス）の流れに対し光触媒フィルタ２２２を約４５度の角度に配置し、光触媒フィルタ２２２が空気の流れに対し水平にならないようにすることで、光触媒フィルタ２２２上の最も紫外線ランプ２１０の光を強く受ける部分に有効的に空気を通過させることができる。このような構造をとることにより、有害物質除去率を向上できる。また、空気が光触媒ユニット２１を通過する際に、紫外線ランプ２１０の上下側の側面を構成する各光触媒フィルタ２２２のそれぞれを通過するため、有害物質の除去率が高められる。したがって、空気中にＶＯＣや悪臭などの有害物質が高濃度に含まれている場合でも、その有害物質を十分かつ効果的に処理することができる。   As described above, according to the present embodiment, the photocatalytic unit 21 having the ultraviolet lamp 210 and the photocatalytic filter 222 disposed so as to surround the ultraviolet lamp 210 and having air permeability is used as the long axis of the ultraviolet lamp 210. Therefore, the surface of the photocatalyst filter 222 is irradiated with light including ultraviolet rays emitted from the ultraviolet lamp 210 almost without leaking outside, so that the photocatalytic filter 222 is irradiated with light. The supported photocatalyst can be activated effectively. In addition, the photocatalytic filter 222 is disposed at an angle of about 45 degrees with respect to the flow of air (the gas to be treated), and the photocatalytic filter 222 is not leveled with respect to the air flow. Air can be effectively passed through the portion of the lamp 210 that receives the light strongly. By taking such a structure, the harmful substance removal rate can be improved. In addition, when air passes through the photocatalyst unit 21, it passes through each of the photocatalyst filters 222 constituting the upper and lower side surfaces of the ultraviolet lamp 210, so that the harmful substance removal rate is increased. Therefore, even when a harmful substance such as VOC or bad odor is contained in the air at a high concentration, the harmful substance can be treated sufficiently and effectively.

また、本実施の形態によれば、紫外線ランプ２１０として高圧水銀ランプを用いたため、十分に高い密度（紫外線強度）の紫外線を光触媒フィルタ２２２に照射可能となり、光触媒フィルタ２２２の内部にまで紫外線を浸透させることができるため、光触媒フィルタ２２２の表層のみならず内部をも活性化させて有害物質の除去率を向上させることが可能となる。   Further, according to the present embodiment, since the high-pressure mercury lamp is used as the ultraviolet lamp 210, it is possible to irradiate the photocatalytic filter 222 with ultraviolet rays having a sufficiently high density (ultraviolet intensity), and the ultraviolet rays penetrate into the photocatalytic filter 222. Therefore, not only the surface layer of the photocatalytic filter 222 but also the inside can be activated to improve the removal rate of harmful substances.

また、本実施の形態によれば、光触媒フィルタ２２２表面における紫外線強度が少なくとも１０ｍＷ／ｃｍ2以上となるように、紫外線ランプ２１０と光触媒フィルタ２２２とを配置する構成としたため、効率良く光触媒を活性化させることができる。 In addition, according to the present embodiment, since the ultraviolet lamp 210 and the photocatalytic filter 222 are arranged so that the ultraviolet intensity on the surface of the photocatalytic filter 222 is at least 10 mW / cm 2 or more, the photocatalyst is efficiently activated. Can be made.

また、本実施の形態によれば、空気の流れ方向における光触媒ユニット２１の風上側に活性酸素発生用の紫外線ランプ１０Ａを配設し、当該紫外線ランプ１０Ａにより発生された活性酸素と、上記光触媒ユニット２１とのそれぞれで有害物質を分解する構成としたため、有害物質の除去率が高められ、空気中に有害物質が高濃度に含まれている場合であっても、有害物質を十分に除去することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, the ultraviolet lamp 10A for generating active oxygen is disposed on the windward side of the photocatalytic unit 21 in the air flow direction, and the active oxygen generated by the ultraviolet lamp 10A and the photocatalytic unit are arranged. Since the hazardous substances are decomposed with each of 21, the removal rate of harmful substances is increased, and even if harmful substances are contained in the air at a high concentration, the harmful substances should be sufficiently removed. Is possible.

このように、本実施の形態の有害物質処理装置１は、空気中に有害物質が高濃度に含まれている場合であっても、その有害物質を十分かつ効率的に除去することが可能であるため、塗装工場などの高濃度なＶＯＣを発生する場所や、それに隣接する事務所や居住空間の空気の浄化に有効である。また、有害物質処理装置１は、有害物質の高い除去率（除去能力）を有するため、工場などの広い空間の空気の浄化に用いても十分に有効である。   As described above, the hazardous substance treatment apparatus 1 of the present embodiment can sufficiently and efficiently remove the harmful substance even when the harmful substance is contained in the air at a high concentration. Therefore, it is effective for purifying air in places where high-concentration VOCs are generated, such as paint factories, offices adjacent to them, and living spaces. Moreover, since the harmful substance processing apparatus 1 has a high removal rate (removability) of harmful substances, it is sufficiently effective even when used for purifying air in a wide space such as a factory.

なお、上述した実施の形態はあくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形可能である。   Note that the above-described embodiment is merely an example of the present invention, and can be arbitrarily modified within the scope of the present invention.

例えば上述した実施の形態において、光触媒ユニット２１が備える紫外線ランプ２１０として高圧水銀ランプを用いた場合について例示したが、これに限らず、他の紫外線光源を用いても良い。例えば紫外線光源として、３６０ｎｍ中心波長のブラックライトや冷陰極ランプ、また、２５４ｎｍ中心波長の殺菌用ランプ、更に１７２ｎｍの波長などの紫外線を放射するエキシマランプなどが紫外線ランプ２１０に使用可能である。   For example, in the above-described embodiment, the case where a high-pressure mercury lamp is used as the ultraviolet lamp 210 provided in the photocatalyst unit 21 is exemplified, but the present invention is not limited to this, and other ultraviolet light sources may be used. For example, a black light or cold cathode lamp with a central wavelength of 360 nm, a sterilizing lamp with a central wavelength of 254 nm, an excimer lamp that emits ultraviolet light with a wavelength of 172 nm, or the like can be used as the ultraviolet light source.

また例えば、上述した実施の形態では、４枚の光触媒フィルタ２２２を組み合わせて断面視正方形の中空四角柱の光触媒フィルタユニット２２０を構成し、この光触媒フィルタユニット２２０の内部に紫外線ランプ２１０を配置して、当該紫外線ランプ２１０の周囲を光触媒フィルタ２２２が囲む構成としたが、光触媒フィルタユニット２２０の形状は、これに限らない。すなわち、紫外線ランプ２１０の周囲を囲む形状であり、かつ、紫外線ランプ２１０の長軸に対して空気が略垂直に通過するように光触媒ユニット２１を配置した際に、光触媒フィルタユニット２２０が構成する光触媒ユニット２１の側面が当該空気の流れと並行な面を有しない形状であれば、任意の形状とすることが可能である。   Further, for example, in the above-described embodiment, a hollow square column photocatalyst filter unit 220 having a square cross section is configured by combining four photocatalyst filters 222, and an ultraviolet lamp 210 is disposed inside the photocatalyst filter unit 220. Although the photocatalyst filter 222 surrounds the ultraviolet lamp 210, the shape of the photocatalyst filter unit 220 is not limited to this. That is, the photocatalyst filter unit 220 is configured when the photocatalyst unit 21 is arranged so as to surround the ultraviolet lamp 210 and so that air passes substantially perpendicularly to the major axis of the ultraviolet lamp 210. Any shape can be used as long as the side surface of the unit 21 does not have a surface parallel to the air flow.

また、上述した実施の形態では、光触媒フィルタ２２２として、三次元網目構造を有するセラミック多孔体に光触媒を担持させたフィルタを例示したが、これに限らない。すなわち、光触媒フィルタ２２２として、アルミニウムやステンレスなどの金属をハニカム状に形成してなる構造体に光触媒を塗布又は蒸着したものや、二酸化チタン自体をシート状にした光触媒シートといった、表層のみならず内部にも光触媒が含まれるものを用いることができる。特に、紫外線ランプ２１０として高強度を有する高圧水銀ランプを用いることで、その内部の光触媒をも活性化させて、光触媒フィルタ２２２の有害物質の除去率の向上を図ることができる。   In the above-described embodiment, the photocatalyst filter 222 is exemplified by a filter in which a photocatalyst is supported on a ceramic porous body having a three-dimensional network structure, but is not limited thereto. That is, as the photocatalyst filter 222, not only the surface layer but also the inside such as a photocatalyst sheet obtained by applying or vapor-depositing a photocatalyst to a structure formed by forming a metal such as aluminum or stainless steel into a honeycomb shape, or a photocatalytic sheet in which titanium dioxide itself is formed into a sheet shape. Also, those containing a photocatalyst can be used. In particular, by using a high-pressure mercury lamp having high intensity as the ultraviolet lamp 210, the internal photocatalyst can be activated and the removal rate of harmful substances in the photocatalytic filter 222 can be improved.

本発明の実施の形態に係る有害物質処理装置の正面図である。It is a front view of the hazardous substance processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 有害物質処理装置の内部構造を示す正面図である。It is a front view which shows the internal structure of a hazardous substance processing apparatus. 有害物質処理装置の内部構造を示す側面図である。It is a side view which shows the internal structure of a hazardous substance processing apparatus. 光触媒ユニット装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a photocatalyst unit apparatus. 紫外線ランプに用いられた高圧水銀ランプの波長分布を示す図である。It is a figure which shows the wavelength distribution of the high pressure mercury lamp used for the ultraviolet lamp.

符号の説明Explanation of symbols

１ 有害物質処理装置
２ 筐体
３ 吸気口
５ 排気口
１０ オゾン発生ランプユニット
１０Ａ 紫外線ランプ（活性酸素発生用の紫外線ランプ）
２０ 光触媒ユニット装置
２１ 光触媒ユニット
３０ オゾン分解ユニット
２１０ 紫外線ランプ
２２０ 光触媒フィルタユニット
２２２ 光触媒フィルタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Toxic substance processing apparatus 2 Case 3 Intake port 5 Exhaust port 10 Ozone generation lamp unit 10A UV lamp (UV lamp for generating active oxygen)
20 Photocatalyst unit device 21 Photocatalyst unit 30 Ozone decomposition unit 210 UV lamp 220 Photocatalyst filter unit 222 Photocatalyst filter

Claims (7)

被処理ガスに含まれる有害物質を処理する有害物質処理装置において、
紫外線ランプと、
前記紫外線ランプを囲み前記紫外線ランプが放射する紫外線により活性化される、通気性を有する光触媒フィルタとを有する光触媒ユニットを備え、
前記紫外線ランプの長軸に対して前記被処理ガスが略垂直に通過するように前記光触媒ユニットを配置したことを特徴とする有害物質処理装置。 In hazardous substance processing equipment that processes hazardous substances contained in the gas to be treated,
With UV lamp,
A photocatalytic unit having a breathable photocatalytic filter that is surrounded by the ultraviolet lamp and is activated by ultraviolet rays emitted from the ultraviolet lamp;
The hazardous substance processing apparatus, wherein the photocatalyst unit is arranged so that the gas to be processed passes substantially perpendicularly to a long axis of the ultraviolet lamp. 前記紫外線ランプは高圧水銀ランプであることを特徴とする請求項１に記載の有害物質処理装置。   The hazardous substance processing apparatus according to claim 1, wherein the ultraviolet lamp is a high-pressure mercury lamp. 前記光触媒ユニットが前記紫外線ランプの長軸方向に複数連設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有害物質処理装置。   The hazardous substance processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the photocatalyst units are connected in a long axis direction of the ultraviolet lamp. 前記光触媒ユニットが前記紫外線ランプの長軸に対する垂直方向に複数段連設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有害物質処理装置。   The hazardous substance processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the photocatalyst unit is connected in a plurality of stages in a direction perpendicular to a major axis of the ultraviolet lamp. 前記光触媒フィルタは、３次元網目構造を有したセラミックスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有害物質処理装置。   The hazardous substance processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the photocatalytic filter is a ceramic having a three-dimensional network structure. 前記光触媒フィルタ表面の紫外線強度が少なくとも１０ｍＷ／ｃｍ2以上となるように、前記紫外線ランプと前記光触媒フィルタとを配置したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の有害物質処理装置。 6. The hazardous substance processing apparatus according to claim 1, wherein the ultraviolet lamp and the photocatalytic filter are arranged so that the ultraviolet intensity of the surface of the photocatalytic filter is at least 10 mW / cm 2 or more. . 前記被処理ガスの流れ方向における前記光触媒ユニットの風上側に、活性酸素発生用の紫外線ランプを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の有害物質処理装置。

The hazardous substance processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising an ultraviolet lamp for generating active oxygen on the windward side of the photocatalytic unit in the flow direction of the gas to be processed.

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