JP2007289382A

JP2007289382A - 有害物質分解部屋

Info

Publication number: JP2007289382A
Application number: JP2006120200A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Miki; 慎一郎三木; Hiroyuki Omura; 浩之大村; Koichi Matsumura; 浩一松村; Kenji Sakamoto; 顕士坂本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】特別な装置の設置の必要がなく、有害物質の分解作用に優れ、部屋自体が有害物質を分解する機能を有する、全く新しい有害物質分解部屋を提供すること。
【解決手段】内壁２によって囲繞されるとともに、天井３および床４によって区画形成され、床に設備機器５が設置され、設備機器から天井に至る高さ方向に空間６が形成された部屋において、少なくとも内壁面に光触媒を含有する光触媒膜が形成され、光触媒膜に水分を供給する水供給手段７および光触媒膜に光触媒反応に必要な励起波長域の光子を供給する光源１０が配設され、水供給手段から水分８が、空間中の有害物質を捕捉しながら光触媒膜に供給され、光触媒膜に付着した有害物質を光源による光の照射下に分解する。
【選択図】図１

Description

本願発明は、空間中の有害物質を分解する有害物質分解部屋に関する。

近年、シックハウス症候群を引き起こす一因と指摘されているホルムアルデヒドなどの揮発性有機化合物、不快な臭いを発するアンモニアなどの臭気物質、さらに、細菌やウィルスなどの有害微生物を分解して無害化する手段として、酸化チタンなどに代表される光触媒の利用が有望視されている。

たとえば、光触媒とオゾンを併用したガス処理装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１に記載されたガス処理装置は、被処理ガスにオゾンガスを供給するためのオゾンガス供給手段と、オゾンガスを含んだ被処理ガスと接触させるための光触媒層と、光触媒層に光を照射するための光源とを備えた第一処理手段、第一処理手段から供給されるガスにＨ_２Ｏミストを供給するためのＨ_２Ｏミスト供給手段を備えた第二処理手段、第二処理手段から供給されるガスと接触させるための光触媒層と、光触媒層に一定波長の光を照射する光源とを備えた第３処理手段とからなっている。

また、光触媒を含む構造体と、通電により発熱する基材の表面に吸湿材層を形成した水分供給手段と、水分供給手段に電流を供給する電源ユニットと、水分供給手段を通過させ、構造体へ送風するための送風手段と、構造体へ紫外線を照射する照射手段とから構成された触媒体が提案されている（特許文献２）。
特開２００２−２２４２００号公報特開２００５−２１１２７８号公報

しかしながら、住宅の部屋内における有害物質の分解を考慮する場合、特許文献１に記載されたガス処理装置は大掛かりなものであるため、設置スペースの確保、設備投資などの点で問題がある。特許文献２に記載された触媒体はコンパクトなものであり、部屋に容易に組み込むことが可能である。だが、光触媒に供給する水分は大気から集めたものを利用しているため、光触媒による有害物質の分解作用が必ずしも十分であるとはいえない。光触媒による有害物質の分解作用は、光触媒の表面に有害物質が吸着されて初めて発生するからである。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、特別な装置の設置の必要がなく、有害物質の分解作用に優れ、部屋自体が有害物質を分解する機能を有する、全く新しい有害物質分解部屋を提供することを課題としている。

本願発明は、上記の課題を解決するために、第１に、内壁によって囲繞されるとともに、天井および床によって区画形成され、床に設備機器が設置され、設備機器から天井に至る高さ方向に空間が形成された部屋において、少なくとも内壁面に光触媒を含有する光触媒膜が形成され、光触媒膜に水分を供給する水供給手段および光触媒膜に光触媒反応に必要な励起波長域の光子を供給する光源が配設され、水供給手段から水分が、空間中の有害物質を捕捉しながら光触媒膜に供給され、光触媒膜に付着した有害物質を光源による光の照射下に分解することを特徴としている。

本願発明は、第２に、部屋がトイレであることを特徴としている。

本願発明は、第３に、水供給手段から供給される水分が粒子径１μｍ以下の微粒子水であることを特徴としている。

本願発明は、第４に、光源は、波長３００〜４５０ｎｍの範囲における照射強度積分値が全照射強度積分値の９０％以上である光を発光することを特徴としている。

本願発明は、第５に、人体感知センサーが部屋内に配設され、人体を非検知の場合のみ光源を発光させることを特徴としている。

本願の第１の発明によれば、部屋内において、水供給手段から供給される水分が、空間中の有害物質を捕捉しながら、少なくとも内壁面に形成された光触媒を含有する光触媒膜に供給され、光触媒反応に必要な励起波長域の光子が光源から光触媒膜に供給されて光触媒膜に付着した有害物質を分解することができる。有害物質の効率的な分解が可能であり、有害物質の分解を部屋そのものが行うことができる。装置の設置についての問題が解消される。

本願の第２の発明によれば、トイレは臭気物質の主な発生源であるため、有害物質の分解に有効である。また、２４時間換気システムでは、各部屋からの排気をすべてトイレに導き、トイレに配設されたファンにより強制排気しているため、トイレは、他の部屋に比べ、空気中の有害物質の濃度が高い。したがって、有害物質分解部屋をトイレとすることは、有害物質の分解にきわめて有効となる。

本願の第３の発明によれば、水分が粒子径１μｍ以下の微粒子水であるため、移動度が大きく、より効率的に有害物質を光触媒膜に付着させることができる。また、内壁面などの表面に付着しても水滴を形成することがなく、水濡れが生じない。水濡れにともなう不快感や絶縁不良などの不具合が解消される。

本願の第４の発明によれば、光触媒反応に必要な励起波長域の光子が光触媒膜に潤沢に供給され、有害物質をより効率的に分解することができる。また、光源に用いられるエネルギーが最大限有効に利用される。

波長３００〜４５０ｎｍの範囲における照射強度積分値が全照射強度積分値の９０％以上である光は、紫外線から近紫外線の領域にあたる。したがって、人が存在する間に上記光を照射することは人体安全上好ましくない。

本願の第５の発明によれば、人体検知センサーが部屋内に配設され、人体を非検知の場合のみ光源を発光させるため、人に対する安全性を確保しつつ、有害物質を分解することができる。

図１は、本願発明の有害物質分解部屋の一実施形態を示した斜視図である。

本実施形態では、有害物質分解部屋Ａはトイレ１である。トイレ１は、内壁２によって囲繞されるとともに、天井３および床４によって区画形成されている。床４には、水洗便器５が設備機器として設置されている。トイレ１内には、水洗便器５から天井３に至る高さ方向に空間６が形成されている。

トイレ１の少なくとも内壁２の表面には、光触媒を含有する光触媒膜が形成されている。光触媒膜は、内壁２の表面の全面または一部に形成することができる。また、内壁２ばかりでなく、天井３などの表面にも形成することができる。光触媒の種類は、特に限定されないが、酸化チタンが特に好ましいものとして例示される。そして、部屋内での使用という観点から、酸素欠陥型酸化チタン、色素増感型酸化チタン、金属担持型酸化チタンなどの可視光型光触媒が中でも好ましいものとして例示される。光触媒膜は、たとえば、光触媒をレジンに添加分散させ、内壁２などの表面にスプレー塗装するなどによって形成することができる。この場合のレジンも特に限定されないが、光触媒作用により塗膜自体が分解されることを防止するためには、シリカ結合を主とした無機系レジンであることが好ましい。光触媒膜の形成は、特に塗装に限定されない。光触媒を含有する光触媒膜を形成可能な適宜な手法を採用することができる。

光触媒膜によって、光照射下において、内壁２などの表面にたとえばヒドロキシラジカル、スーパーオキサイドイオンなどの活性酸素種が発生する。これらの活性酸素種は強力な酸化作用を有するものであり、内壁２などの表面に付着する有害物質を酸化し、無害な物質に分解する。

トイレ１の下端四隅部に水供給手段７が配設されている。水供給手段７は、少なくとも内壁２の表面に形成された光触媒膜に水分８を供給するものである。水供給手段７は、図１に示したようなスポット状のものとすることができる他、長尺状のものであってもよい。配設部位は床４をはじめ、内壁２または天井３とすることができる。いずれの場合にも、水供給手段７は、人の足元、身の回り、頭などの邪魔にならない部位に配設することが好ましい。配設個数は任意である。

水供給手段７により、光触媒が光照射下に発生させる活性酸素種の発生源となる水分８を光触媒膜に潤沢に供給することができ、有害物質の分解作用が促進される。また、水分８は、空間６中のホルムアルデヒドやアンモニアなどの水に可溶な有害物質を溶かし込むことができ、空間６中の有害物質を捕捉して光触媒膜に供給されるので、有害物質を効率的に分解することができる。

このような水供給手段７から供給される水分８は、粒子径が１μｍ以下の微粒子水とするのが好ましい。粒子径１μｍ以下の微粒子水は、移動度が大きく、より効率的に有害物質を光触媒膜に移動させることができる。また、内壁２、天井３および床４の表面に付着した場合に水滴を形成しない。このため、内壁２、天井３および床４の表面に水濡れが生じることはなく、不快感や絶縁不良などの不具合を解消することができる。このような粒子径１μｍ以下の微粒子水を供給することのできる水供給手段７としては、たとえば静電霧化装置などが例示される。

トイレ１の上端の一隅部には、天井３に配設された一般照明用の照明器具９とは別に、光触媒膜に光触媒反応に必要な励起波長域の光子を供給する光源１０が配設されている。光源１０の配設部位も、光触媒膜に光触媒反応に必要な励起波長域の光子を供給することができる限り、特に限定されない。光源１０としては、たとえば、ブラックライト、発光ダイオードなどが例示される。好ましくは、光源１０は、波長３００〜４５０ｎｍの範囲における照射強度積分値が全照射強度積分値の９０％以上の光を発光するものとする。このような光の照射によって、光触媒膜に光触媒反応に必要な励起波長域の光子が潤沢に供給され、有害物質を効率的に分解することができる。光源１０に用いられるエネルギーが最大限に有効利用される。３００ｎｍに満たない波長の光は、低波長の紫外線であり、内壁２、天井３および床４の表面やその表面に形成された光触媒膜を劣化させるおそれがあり、好ましくない。また、光触媒は、４５０ｎｍを超える波長の光を有効に利用しにくい。さらに、光源１０は、照明用途ではなく、光触媒を光励起するためのものであるので、４５０ｎｍを超える強度の強い光は、エネルギー利用効率という観点からは不利となる。

以上のトイレ１は、水供給手段７から水分８が、空間６中の有害物質を捕捉しながら、内壁２などの表面に形成された光触媒膜に供給され、光触媒膜に付着した有害物質を光源１０による光照射下に効率的に分解することができる。有害物質を分解するための装置を設置する必要がなく、トイレ１という部屋そのものが有害物質を分解する機能を有している。トイレ１は、臭気物質の主な発生源であるため、有害物質の分解に有効である。また、２４時間換気システムでは、各部屋からの排気をすべてトイレ１に導き、トイレ１の天井３に配設されたファン１１により強制排気しているため、トイレ１は、他の部屋に比べ、空気中の有害物質の濃度が高い。したがって、有害物質分解部屋Ａをトイレ１とすることは、有害物質の分解にきわめて有効である。

なお、有害物質を分解する際には、ファン１１を作動させ、空間６内に気流を生じさせ、有害物質を空間６へと移動させ、水洗便器５の影による影響を極力低減させることが好ましい。

また、波長３００〜４５０ｎｍの範囲における照射強度積分値が全照射強度積分値の９０％以上の光を発光するものを光源１０として採用する場合、発光する光は紫外線から近紫外線領域にあたるため、人がトイレ１内にいるときに照射することは人体安全上好ましくない。そこで、トイレ１には、内部に人体検知センサー１２を配設し、人体を非検知の場合のみ光源１０を発光させるようにして安全性を確保する。人体検知センサー１２は、トイレ１の内部であれば、配設部位は特定されない。たとえば、内壁２、天井３などの人体を確実に検知することのできる適所に設けることができる。

そして、以上の実施形態はトイレ１としたが、有害物質分解部屋Ａとしては、トイレ１に限定されることはなく、キッチン、リビング・ダイニングルーム、浴室、洗面所などとすることもできる。その場合、設備機器としては、キッチンキャビネット、テーブル、ソファ、浴槽、洗面化粧台などが例示される。

次に、本願発明の有害物質分解部屋についての試験例を示す。
（試験例１）
テトラエトキシシラン（商品名：エチルシリケート２８コルコート株式会社製）３４重量部にメタノール６０重量部を加え、さらに水３重量部および０.０１Ｎの塩酸３重量部を混合し、ディスパーを用いてよく混合し、６０℃の恒温槽中で２時間加熱することにより、無機系塗膜のレジンとなる有機ケイ素アルコキシドの加水分解物および部分加水分解物を得た。このレジンに光触媒であるアナターゼ型酸化チタン（商品名：ＳＴ−０１石原産業株式会社製）２０重量部を添加した後、全固形分が５重量％になるようにメタノールで希釈して光触媒含有無機系塗料を得た。この光触媒含有無機系塗料を脱脂洗浄した亜鉛鋼板にスプレーで２０ｇ／ｍ^２塗布し、１５０℃１分の条件で乾燥させ、表面に光触媒を含有する塗膜を有する亜鉛鋼板を得た。

この亜鉛鋼板を用い、光触媒塗膜表面を内側に向けて、１ｍ×１ｍ×１ｍのチャンバを作製した。

チャンバの内部に、水供給手段として、粒径が１０〜１００ｎｍの微粒子水を０.５ｇ／ｈ発生させる静電霧化装置を設置した。

また、チャンバの内部に、波長３００〜４５０ｎｍの範囲における照射強度積分値が全照射量積分値の９９％以上であることをスペクトロラジオメータ（ＵＳＲ−４０Ｖウシオ電機株式会社製）により確認したブラックライトを設置した。ブラックライトの点灯時にチャンバ内壁面の光触媒塗膜表面における紫外線強度を、ＴＯＰＣＯＮ社製紫外線強度計ＵＶＲ−２に同社製受光部ＵＤ−３６を装着して測定したところ、平均０.５ｍＷ／ｃｍ^２であった。

容量１０ｍｌのバイアル瓶に市販のホルマリン（３７％ホルムアルデヒド水溶液）を５ｍｌ入れたものを蓋を開けた状態でチャンバ内部に静置して、有害物質の発生源とした。

静置から２４時間経過後のチャンバ内の気中ホルムアルデヒド濃度を、ガステック社製のホルムアルデヒド検知管により測定した結果、０.１ｐｐｍであった。
（試験例２）
亜鉛鋼板の表面に光触媒含有無機系塗料を塗装しなかったこと以外は試験例１と同様にしてチャンバを作製し、試験例１と同様の評価を行った。気中ホルムアルデヒド濃度は１０ｐｐｍだった。
（試験例３）
静電霧化装置を設置しなかったこと以外は試験例１と同様にした。試験例１と同様の評価を行った結果、気中ホルムアルデヒド濃度は３ｐｐｍだった。

試験例１で作製したチャンバは、有害物質であるホルムアルデヒドを効率的に分解していることが、試験例２、３との比較から確認される。

本願発明の有害物質分解部屋の一実施形態を示した斜視図である。

符号の説明

Ａ有害物質分解部屋
１トイレ
２内壁
３天井
４床
５水洗便器
６空間
７水供給手段
８水分
９照明器具
１０光源
１１ファン
１２人体検知センサー

Claims

内壁によって囲繞されるとともに、天井および床によって区画形成され、床に設備機器が設置され、設備機器から天井に至る高さ方向に空間が形成された部屋において、少なくとも内壁面に光触媒を含有する光触媒膜が形成され、光触媒膜に水分を供給する水供給手段および光触媒膜に光触媒反応に必要な励起波長域の光子を供給する光源が配設され、水供給手段から水分が、空間中の有害物質を捕捉しながら光触媒膜に供給され、光触媒膜に付着した有害物質を光源による光の照射下に分解することを特徴とする有害物質分解部屋。
部屋がトイレである請求項１記載の有害物質分解部屋。
水供給手段から供給される水分が粒子径１μｍ以下の微粒子水である請求項１または２記載の有害物質分解部屋。
光源は、波長３００〜４５０ｎｍの範囲における照射強度積分値が全照射強度積分値の９０％以上である光を発光する請求項１ないし３いずれか１項に記載の有害物質分解部屋。
人体感知センサーが部屋内に配設され、人体を非検知の場合のみ光源を発光させる請求項４記載の有害物質分解部屋。