JP2014104371A5

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Publication number: JP2014104371A5
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Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2032-11-22

Description

空気浄化装置

本発明は、光触媒の機能によって空気を浄化する空気浄化装置に関する。

酸化チタンを始めとする光触媒は、光が照射されることにより有機物の分解機能等を発現する。光触媒のこの機能を利用した様々な製品が数多く提案されている。これらの製品の中でも、特に空気中の臭気（有機物）成分を光触媒により分解し、空気を浄化するデバイスやフィルタの開発が盛んに行われている。このようなものとしては、例えば、光触媒を吸着剤と組み合わせることにより脱臭速度を向上させるものや（特許文献１参照）、光触媒とゼオライトとを組み合わせることによりエチレンの分解速度を向上させるもの（特許文献２参照）が提案されている。

特開平１−１８９３２２号公報特開平７−１６４７３号公報

しかしながら、従来の空気浄化装置は、光触媒が付着されている基材に空気を通過させる構造であることから、多くの触媒を基材に付着させることができず、浄化性能が不十分である。また、ブラックライト等の光源を用いて光触媒の機能を発現させているため、ランニングコストの点から改良が望まれている。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、優れた浄化性能を有し、ランニングコストを抑えることができる空気浄化装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る空気浄化装置は、空気取込口及び空気排出口を側板に有し、天板が光取込窓となった函体と、前記空気取込口からの空気を浄化して前記空気排出口から排出する板材とを備える空気浄化装置において、
前記板材は、疎水性ゼオライト（吸着剤）を７０質量％以上、バインダーとしてセメントを５質量％以上３０質量％以下含む多孔質状の基板と、該基板の一方の面に溶射処理で分散付着された光触媒として機能する二酸化チタンとを有し、
仕切板で前記函体内に形成された空気流通経路に沿って前記板材が配設され、前記二酸化チタンが付着している一方の面を前記光取込窓と対向するようにして前記板材が空気流通方向視して波状に配置され、更に波状に配置された前記板材の上下は上側固定部材及び下側固定部材で固定されて、前記基板の他方の面側に吸着した有機物は前記一方の面側から放出し前記二酸化チタンで分解される。

本発明に係る空気浄化装置によれば、板材が吸着剤及び光触媒を有するため、排ガス等の空気に含まれる有機物等を吸着させつつ、光触媒により分解することができる。特に、板材が空気流通経路に沿って配設されている、つまり、浄化される空気はこの板材に沿って流通する構造となっているため、十分な量の光触媒が付着した板材を使用することができ、浄化性能を高めることができる。また、太陽光を取り込んで光触媒の機能を発現させることができるため、ランニングコストを抑えることができる。なお、「板材の一方の面側が光取込窓と対向する」とは、光取込窓の外側から板材を見た場合、この板材の一方の面側が視認できるように配置されることをいい、板材の一方の面が光取込窓に対して平行に向き合っている状態に限定されるものではない。

本発明に係る空気浄化装置において、前記板材が空気流通方向視で波状又はジグザグ状に配設されていることが好ましい。このようにすることで、板材への光の照射面積及び流通する空気との接触面積を共に増加させることができ、浄化性能をさらに高めることができる。ここで、「板材が波状又はジグザグ状に配設されている」とは、複数枚の板が波状又はジグザグ状に配設されていることに限定されず、その他一枚の波板等がそのまま配設されていることも含む。

本発明に係る空気浄化装置において、前記函体が、内面側に露出し、前記吸着剤より比熱の小さい金属部材を有することが好ましい。本発明に係る空気浄化装置は、通常、太陽光により作動させるため屋外に設置される。そのため、昼夜の寒暖差等により函体内部に結露が生じる可能性が高く、この結露が吸着剤に吸着され、吸着剤及び光触媒の機能が低下する場合がある。そこで、このように函体に比熱の小さい金属部材を配置しておくことにより、優先的に結露をこの金属部材表面に発生させ、板材への結露の発生を抑えることができる。また、比熱の小さい金属製の金属部材を有することで、朝方等の気温の上昇や高温の排ガスの供給の際、函体内部の温度上昇が速くなり、生じた結露を比較的短い時間で蒸発させることができる。

本発明に係る空気浄化装置において、前記金属部材が、前記函体の側板及び底板のいずれか一方又は双方であることが好ましい。このように、ある程度の大きさを有する側板及び／又は底板を金属部材とすることで、前記作用を効果的に発現させることができる。

本発明に係る空気浄化装置において、前記金属部材が、前記板材を固定する固定部材であることも好ましい。このようにすることで、板材の安定性が高まると共に、前述の作用を十分に発現させることができる。

本発明に係る空気浄化装置において、前記板材が、前記吸着剤を含む基板を有し、前記光触媒が前記基板の一方の面側への塗布又は溶射により前記板材の前記一方の面側に付着していることが好ましい。このようにすると、基板における他方の面側は、吸着剤は十分に存在する一方、光触媒の付着が無い又は少なくなる。従って、結露等が生じた場合も、基板の他方の面側に優先的に水分が吸着し、一方の面側に付着している光触媒への影響を抑えることができる。

本発明に係る空気浄化装置は、前記吸着剤が疎水性を有するので、吸着剤への水分の吸着が抑制され、浄化性能を高めることができる。

本発明に係る空気浄化装置において、前記函体が傾斜して配置されることが好ましい。このようにすることで、太陽光の取込効率を高めることができる。また、函体の底板も傾斜するため、底板上に発生した結露を効率的かつ容易に函体外へ排出することができる。

本発明に係る空気浄化装置は、高い浄化性能を有し、ランニングコストを抑えることができる。

本発明の一実施の形態に係る空気浄化装置の模式的平面図である。同空気浄化装置のＡ−Ａ矢線視模式的断面図である。同空気浄化装置の設置状態を示す模式的側面図である。同空気浄化装置の製造に用いられる高速溶射装置の模式図である。

続いて、添付した図面を参照しながら本発明を具体化した実施の形態について説明する。図１及び図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る空気浄化装置１０は、函体１１、並びに函体１１内に配設される３枚の仕切板１２ａ〜１２ｃ、及び吸着剤と光触媒とを有する１６枚の板材１３を主に備える。

函体１１は略直方体であり、天板となる光取込窓１４、４枚の側板１５ａ〜１５ｄ及び底板１６を有する。さらに、函体１１は、一の側板１５ａに設けられた空気取込口１７と空気排出口１８とを有する。

函体１１のサイズとしては、特に限定されず、設置する場所や処理する空気（排ガス等）の量等に応じて適宜設定することができる。例えば縦５０ｃｍ〜２ｍ、横１ｍ〜１０ｍ、高さ５ｃｍ〜３０ｃｍとすることができる。

光取込窓１４は、透明材料から形成されている長方形の板状体である。光取込窓１４の材質としては、透明でありかつ所定の強度、耐久性を有するものであれば特に限定されず、例えばガラスや、アクリル樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリオレフィン樹脂等の合成樹脂等を挙げることができる。

４枚の側板１５ａ〜１５ｄは長方形の板状体であり、光取込窓１４の各端縁と、底板１６の各端縁とを連結するようにそれぞれ配置されている。側板１５ａ〜１５ｄの材質としては、特に限定されず、また透明でも不透明でもよい。側板１５ａ〜１５ｄの具体的材質としては、例えば、金属、セラミックス、ガラス、合成樹脂、木材等を挙げることができるが、金属が好ましく、板材１３が有する吸着剤より比熱が小さい金属がより好ましい。側板１５ａ〜１５ｄにこのような金属部材を用いることで、夜間等において優先的に結露をこの側板１５ａ〜１５ｄ表面に発生させ、板材１３への結露の発生を抑えることができる。また、比熱の小さい金属製の側板１５ａ〜１５ｄを有することで、朝方等の気温の上昇や高温の排ガスの供給の際、函体１１内部の温度上昇が速くなり、生じた結露を比較的短い時間で蒸発させることができる。

側板１５ａ〜１５ｄに用いられる金属部材としては、鉄、アルミニウム、銅、チタン又はこれらの合金（ステンレス鋼、ガルバリウム鋼等）を挙げることができる。また、この金属部材は、腐食防止のためめっきや樹脂の塗布等の表面処理が施されていてもよい。

一の側板１５ａの両端部分には、空気（排ガス等）を函体１１内に取り込む空気取込口１７と、一旦取り込んだこの空気を函体１１外へ排出する空気排出口１８とが設けられている。空気取込口１７は、工場の排ガス用のダクト２４と連結している。この空気取込口１７は、取り込む空気の量を調整するための流量調整弁が備え付けられていてもよい。空気排出口１８は、底板１６側（図１における裏側）が開口し、略下向きに空気が排出されるように形成されている。

底板１６は、光取込窓１４（天板）と対向配置され、光取込窓１４と同形状（長方形）の板状体である。底板１６の材質としては、例えば、金属、セラミックス、ガラス、合成樹脂、木材等を挙げることができるが、側板１５ａ〜１５ｄと同様の理由から、金属が好ましく、板材１３が有する吸着剤より比熱が小さい金属がより好ましい。底板１６に用いられる金属部材としては、鉄、アルミニウム、銅、チタン又はこれらの合金（ステンレス鋼、ガルバリウム鋼等）を挙げることができる。また、この金属部材は、腐食防止のためめっきや樹脂の塗布等の表面処理が施されていてもよい。

底板１６の内側表面において側板１５ｄが積層している部分（図３に示すように傾斜して配置した際の下端縁部分）には、略等間隔に複数のドレン溝が形成されている。このドレン溝と側板１５ｄの底面とでドレン孔が形成され、傾斜して配置した際に底板１６の内側表面に生じる結露を系外（函体１１の外）へ排出することができる。

底板１６の内側表面全面には、１又は複数の微細な溝が形成されていてもよい。この溝は、結露の流通路として機能することができる。この溝は、前記のドレン溝と一体に形成されていてもよい。底板１６がこのように内側表面全面に溝を有することで、底板１６表面に生じた結露を効率的にこの溝を通じて系外（函体１１の外）へ排出することができる。この溝は、例えば函体１１の傾斜方向（幅方向）と同一又は傾斜させて形成することができる。

３枚の仕切板１２ａ〜１２ｃは、函体１１の長手方向に沿って（一の側板１５ａに垂直な方向に）互いに平行にかつ等間隔に設けられている。また、仕切板１２ａ〜１２ｃは、底板１６に対して垂直に配設されている。仕切板１２ａ〜１２ｃの長さは、底板１４の長手方向長さよりやや短くなっている。仕切板１２ａ及び１２ｃは、側板１５ａと連結し、側板１５ａに対向する位置にある側板１５ｃとは連結しないように配設される。また、仕切板１２ｂは、側板１５ａとは連結せず、側板１５ａに対向する位置にある側板１５ｃと連結するように配設される。このように仕切板１２ａ〜１２ｃが配設されることで、空気取込口１７から取り込まれる空気が、函体１１内において、側板１５ａと１５ｃとの間を往復するようにジグザグに流通し、最終的に空気排出口１８から排出されるように空気流通経路が形成される。

仕切板１２ａ〜１２ｃの厚さとしては特に限定されず、例えば３ｍｍ以上３ｃｍ以下程度とすることができる。また、仕切板１２ａ〜１２ｃの高さは、函体１１の光取込窓１４と底板１６とに共に接触するような高さとなっている。すなわち、仕切板１２ａ〜１２ｃの高さは、函体１１の側板１５ａ〜１５ｄの高さと等しくなっている。

仕切板１２ａ〜１２ｃの材質としては、特に制限されず、金属、セラミックス、ガラス、合成樹脂、木材等を挙げることができる。なお、側板１５ａ〜１５ｄと同様の理由から、金属製とすることができる。また、吸着剤及び／又は光触媒を有する仕切板としてもよい。吸着剤及び／又は光触媒を有する仕切板としては、後に詳述する板材１３と同様の板材等を用いることができる。

各板材１３は、吸着剤及び光触媒を有するが、この光触媒は少なくとも一方の面側に付着されている。各板材１３は、函体１１の長手方向に沿って、つまり仕切板１２ａ〜１２ｃと平行に配設されている。このように配設されることで、板材１３は、それぞれ函体１１と仕切板１２ａ〜１２ｃとで形成される空気流通経路に沿って（平行に）配設されていることとなる。板材１３は、側板１５ｂと仕切板１２ａとの間、仕切板１２ａと仕切板１２ｂとの間、仕切板１２ｂと仕切板１２ｃとの間、及び仕切板１２ｃと側板１５ｄとの間にそれぞれ４枚ずつ配置されている。各４枚の板材１３は、２枚ずつで山（尾根）を形成するように配置されている。このようにすることで、複数の板材１３が空気流通方向視（函体１１における長手方向視、図２の断面形状）でジグザグ状に配設されることとなる。また、光触媒が付着している一方の面側が光取込窓１４（天板）と対向するように（一方の面が図１における表側及び図２における上側になるように）配置されている。

側板１５ｂと仕切板１２ａとの間に配置される板材１３の長さは、仕切板１２ａ〜１２ｃと同じであり、これらは側板１５ａと接し、かつ側板１５ｃと接しないように配置されている。仕切板１２ｃと側板１５ｄとの間に配置される板材１３の長さも、仕切板１２ａ〜１２ｃと同じであり、これらは側板１５ａと接し、かつ側板１５ｃと接しないように配置されている。また、仕切板１２ａと仕切板１２ｂとの間、及び仕切板１２ｂと仕切板１２ｃとの間に配置される板材１３の長さは、仕切板１２ａ〜１２ｃより短く、これらは側板１５ａ及び１５ｃに接しないように配置されている。

板材１３の厚みとしては、特に制限されず、例えば１ｍｍ以上２ｃｍ以下とすることができる。

板材１３としては、ガラス、セラミックス、金属、合成樹脂等で形成されている基板の少なくとも一方の面側に吸着剤及び光触媒を付着させて形成したもの、吸着剤を含む基板の少なくとも一方の面側に光触媒を付着させて形成したもの等を用いることができるが、後者（吸着剤を含む基板を有し、光触媒がこの基板の一方の面側に付着しているもの）が好ましい。このようにすると、基板における他方の面側は吸着剤は十分存在する一方光触媒の付着が無い又は少なくなっている。従って、結露等が生じた場合も、基板の他方の面側に優先的に水分が吸着し、一方の面側に付着している光触媒への影響を抑えることができる。

吸着剤としては、活性炭、シリカゲル、ゼオライト等の公知のものを用いることができるが、これらの中でもゼオライトが好ましい。ゼオライトとしては、例えば嵩比重が０．６〜０．８ｇ／ｃｍ^３、比表面積が２００〜４００ｍ^２／ｇ、細孔径が５〜１０Åのものを用いることができる。

また、吸着剤としては、疎水性を有するものが好ましい。このようにすることで、吸着剤への水分の吸着が抑制され、浄化性能を高めることができる。疎水性を有する吸着剤としては、シリカ／アルミナ比が高い疎水性ゼオライト（例えば、東ソー社製のＨＳＺシリーズ等）や、ゼオライト等の吸着剤に対して撥水剤により疎水化処理したものなどを用いることができる。撥水剤としては、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等のシラザンなどを挙げることができる。なお、吸着剤を含む基板に対して、この撥水剤による疎水化処理を施してもよい。

吸着剤を含む基板としては、シリカゲルやゼオライト等の吸着剤のみからなる基板や、シリカゲルやゼオライト等の吸着剤と他の無機材料（セメント、パーライト等）等とを含む基板等を挙げることができる。なお、他の無機材料としてセメントを含む場合、このセメントが吸着剤のバインダーとして機能する。また、パーライトを含む場合、多孔質性の向上及び軽量化を図ることができる。基板におけるゼオライト等の吸着剤の含有量としては、５０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましい。基板におけるセメントの含有量としては、５質量％以上３０質量％以下が好ましい。セメント含有量が５質量％未満の場合は、バインダー機能を十分に発揮できないおそれがある。逆に、セメント含有量が３０質量％を超える場合は、吸着性等が低下するおそれがある。基板には、さらに他の成分、例えば古紙等が含有されていてもよい。

なお、この基板としては、多孔質状であることが好ましい。このような多孔質状の基板を用いると、光触媒が付着していない他方の面側に吸着した有機物を、光触媒が付着している一方の面側から放出することができ、この有機物の分解を効果的に行うことができる。

光触媒としては、光触媒機能を有する化合物である限り特に限定されず、公知のものを用いることができる。ここで、光触媒機能とは、光半導体物質であって、価電子帯と伝導帯との間のバンドギャップエネルギーより大きなエネルギーを有する光が照射された際、価電子帯の電子が励起されて伝導帯に遷移して励起電子となり、価電子帯に形成される正孔と励起電子との間で電子−正孔対を生成して、酸化還元反応を誘起する機能を意味する。このような化合物としては、例えば二酸化チタン、酸化タングステン、酸化スズ等を挙げることができるが、二酸化チタンが好ましい。二酸化チタンとしては、ルチル型の結晶構造を有するものや、アナターゼ型の結晶構造を有するもの等が挙げられる。

なお、板材１３としては、吸着剤としてゼオライトを含む多孔質状の基板に対して、光触媒として二酸化チタンを溶射等により分散させて付着させたものが好ましい。多孔質状のゼオライトに分散状態で付着した二酸化チタンは、その局所構造と電子状態とが連続的に変化するため光触媒活性が向上する。

光触媒としては、可視光応答性を有する光触媒であることが好ましい。このように可視光応答性を有する光触媒を用いることで、浄化作用の際に太陽光をより効果的に活用することができる。

可視光応答性を有する光触媒とは、紫外光領域の光に加えて、可視光（３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ）領域の光の照射により触媒活性を発現する光触媒をいう。このような可視光応答性光触媒としては、（１）二酸化チタン結晶格子中に、窒素、炭素及び硫黄原子のいずれか１種以上をドープしたものや、（２）増感剤を担持した光触媒などを挙げることができる。

前記（１）の可視光応答性光触媒は、公知の製造方法で得ることができる。例えば、チオ尿素等の硫黄源を混合したチタンアルコキシドを原料としたゾル−ゲル法により硫黄ドープに酸化チタンを得ることができる。

前記（２）の可視光応答性光触媒が担持する増感剤とは、可視光により励起電子を生成し、二酸化チタン等の光触媒にその励起電子を供給する増感機能を有するものをいう。増感剤としては、例えば鉄、銅、クロム、ニッケル等の金属の水酸化物、オキシ水酸化物、酸化物等を挙げることができ、具体的には、例えばＣｕＯ、Ｃｕ（ＯＨ）_２、ＦｅＯ（ＯＨ）、Ｆｅ（ＯＨ）_３、Ｎｉ（ＯＨ）_２、ＮｉＯ（ＯＨ）、Ｃｒ（ＯＨ）_３、Ｃｒ_２Ｏ（ＯＨ）_４、Ｃｒ_２Ｏ_３等を挙げることができる。

基板に対して、吸着剤や光触媒を付着させる方法としては、塗布や溶射等の公知の方法を用いることができる。これらの中でも溶射により付着させることが好ましい。溶射法を用いることで、バインダー成分等の使用を抑え、また、光触媒が、溶射した基板表面から基板内部に浸透することで光触媒の露出量や付着量を増やすことができ、分解性能が向上する。なお、溶射法を用いた場合の具体的手順の一例は後述する。

函体１１は、さらに複数の棒状の上側固定部材１９と複数の棒状の下側固定部材２０とを有している。各上側固定部材１９及び下側固定部材２０は、函体１１における幅方向においては、側板１５ｂと仕切板１２ａとの間、仕切板１２ａと仕切板１２ｂとの間、仕切板１２ｂと仕切板１２ｃとの間、及び仕切板１２ｃと側板１５ｄとの間にそれぞれ４つずつ配置されている。また、各上側固定部材１９及び下側固定部材２０は、函体１１における長手方向においては、４つが略等間隔に配置されている。さらに、各上側固定部材１９は、平面視にて仕切板１２ａ〜１２ｃ及び板材１３と垂直な向きに、かつこの上側固定部材１９の下側に設けられる溝構造部２２により板材１３を上側から固定するように配設される。また、各下側固定部材２０は、平面視において仕切板１２ａ〜１２ｃ及び板材１３と垂直な向きに、かつこの下側固定部材２０の上側に設けられる溝構造部２３により板材１３を下側から固定するように配設される。

この上側固定部材１９及び下側固定部材２０の材質としては、特に限定されず、例えば金属、セラミックス、ガラス、合成樹脂、木材等を挙げることができるが、金属が好ましく、板材１３が有する吸着剤より比熱が小さい金属がより好ましい。上側固定部材１９及び下側固定部材２０にこのような金属部材を用いることで、夜間等において優先的に結露をこの上側固定部材１９及び下側固定部材２０表面に発生させ、板材１３への結露の発生を抑えることができる。また、比熱の小さい金属製の上側固定部材１９及び下側固定部材２０を有することで、朝方等の気温の上昇や高温の排ガスの供給の際、函体１１内部の温度上昇が速くなり、生じた結露を比較的短い時間で蒸発させることができる。

図３に示すように、空気浄化装置１０は、使用の際、函体１１が傾斜するように、傾斜台２１の上に配置される。この際、空気取込口１７が上側に、空気排出口１８が下側になるように、函体１１の幅方向に傾斜させて配置される。なお、この傾斜角θとしては、使用される場所（緯度）や、季節等に応じて適宜設定すればよいが、例えば１０°以上５０°以下とすることができる。

空気浄化装置１０によれば、板材１３が吸着剤及び光触媒を有するため、空気取込口１７から取り込まれる排ガス等の空気に含まれる有機物等を吸着させつつ、光触媒により分解することができる。特に、板材１３が函体１１及び仕切板１２ａ〜１２ｃにより形成される空気流通経路に沿って配設されている、つまり、浄化される空気はこの板材１３に沿って流通する構造となっているため、十分な量の光触媒が付着した板材１３を使用することができ、浄化性能を高めることができる。また、太陽光を取り込んで光触媒の機能を発現させることができるため、ランニングコストを抑えることができる。なお、太陽光は光取込窓１４から取り込まれ、各板材１３において光触媒が付着している一方の面側（図２における上側の面側）を照射する。

なお、函体１１内に取り込まれる空気は、板材１３と底板１６とに囲まれ、板材１３における一方の面側と逆側の空間も流通する。但し、空気流通経路中の仕切板１２ａ〜１２ｃ及び板材１３が存在しない領域（図１における函体１１の左右両端部分）において、空気が混ざるため、分解は十分に進行する。また、板材１３は、空気流通方向視（図１における左右方向視、図２の断面形状）でジグザグ状に配設されている。このため、板材１３への光の照射面積及び流通する空気との接触面積を共に増加させることができ、浄化性能をさらに高めることができる。

ここで、板材１３の形成方法の一例として、スラリー調製工程及び溶射工程を有する溶射法を用いた場合の具体的手順を詳説する。

１．スラリー調製工程
本工程においては、光触媒を含む粒子及び分散媒を容器（例えば、攪拌槽）に供給してスラリーを調製する。

光触媒を含む粒子としては、通常光触媒からなる粒子（光触媒粒子）を含み、その他の粒子（バインダー粒子等）が含まれていてもよい。

スラリーにおける光触媒粒子（二酸化チタン粒子等）の含有量としては、通常１質量％以上３０質量％以下であり、３質量％以上１５質量％以下が好ましく、５質量％以上１０質量％以下がより好ましい。光触媒粒子の含有量が１質量％未満の場合は、溶射により得られる膜の厚みが小さくなりすぎ、十分な機能が発現できないおそれがある。逆に、この含有量が３０質量％を超える場合は、溶射により得られる膜と基板との熱膨張率の違いに起因して溶射により得られる膜の内部に応力が発生し、亀裂が生じやすくなる。

光触媒粒子の直径（二次粒子径）としては、例えば０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、１μｍ以上５μｍ以下がより好ましい。光触媒粒子の直径が０．５μｍ未満の場合は、粒子の運動エネルギーが低下し製膜性が低下するおそれがある。逆に、この直径が１０μｍを超える場合は、分散性が低下するおそれがある。光触媒粒子の一次粒子径としては、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下が好ましい。このような範囲の一次粒子径からなる光触媒粒子を用いることで、製造コストを抑えつつ、十分な製膜性等を発揮することができる。なお、本明細書における粒子の直径は、動的光散乱法により測定される値をいう。

光触媒に増感剤を担持させることにより可視光応答性を発現させる場合は、鉄、銅、クロム、ニッケル等の水溶性金属錯体や水溶性金属塩をスラリーに含有させるとよい。これらの水溶性金属錯体や水溶性金属塩は、溶射した際に水と反応し前述した水酸化物、オキシ酸化物又は酸化物となり、光触媒粒子に増感剤として担持される。

水溶性金属錯体としては、具体的には［Ｃｕ（ＮＨ_３）_４］^２＋、［Ｆｅ（ＣＮ）_６］^４−、［Ｆｅ（ＣＮ）_６］^３−等を挙げることができ、水溶性金属塩としては、具体的にはＦｅＣｌ_３、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３、Ｆｅ（ＮＯ_３）_３、ＣｕＳＯ_４、Ｃｕ（ＮＯ_３）_２、ＣｕＣｌ_２、Ｎｉ（ＮＯ_３）_２、ＮｉＣｌ_２、ＮｉＳＯ_４、Ｃｒ（ＮＯ_３）_３等を挙げることができる。

水溶性金属錯体及び水溶性金属塩のスラリーにおける含有量としては、光触媒粒子中の金属成分量（例えばチタン成分量）１００質量部に対する金属成分量として、０．０５質量部以上０．５質量部以下とすることができる。

スラリーに用いられる分散媒としては、通常水が用いられるが、その他アルコール等の有機溶媒や、水と有機溶媒との混合物を用いることもできる。

スラリーには、分散性を高めるために、界面活性剤をさらに含有させることができる。界面活性剤としては、ポリカルボン酸系高分子界面活性剤等のアニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。界面活性剤の含有量としては、光触媒を含む粒子１００質量部に対して０．５質量部以上３質量部以下が好ましい。

スラリーの調製は、容器へ光触媒を含む粒子及び分散媒を供給し、攪拌することにより行うことができる。なお、攪拌とともに又は攪拌の代わりに超音波照射を行ってもよい。

２．溶射工程
本工程においては、スラリー調整工程で調製した光触媒を含む粒子を含有するスラリーを基板表面に溶射する。この溶射は公知の方法で行うことができるが、高速溶射装置を用い、低温度の高速溶射を行うことが好ましい。このような溶射を行うことで、例えば光触媒粒子としてアナターゼ型の二酸化チタン粒子を用いた場合、溶射の際のルチル型への変態が抑制され、触媒活性の高い溶射皮膜を得ることができる。以下、図４を参照に高速溶射装置の一例を説明する。

図４に示す高速溶射装置３０は、溶射ガン３１及びこの溶射ガン３１の先端に取り付けられたスラリー混合部３２を主に備える。スラリー混合部３２は、溶射ガン３１の先端から噴出する溶射フレームが通過する筒状のフレームガイド部３３（バレル）と、このフレームガイド部３３内を通過する溶射フレーム中に前記スラリー（光触媒を含む粒子等）を噴出させ、溶射フレーム中に前記スラリーを混入させるスラリー噴出ノズル３４とを有している。

高速溶射装置３０を用い、溶射ガン３１から溶射フレームを噴出させながら、ポンプ３５によりスラリータンク３６に貯留されているスラリーをスラリー混合部３２に供給させる。なお、溶射フレームは、溶射ガン３１内の燃焼室にて高圧の燃焼支援ガス（例えば空気＋酸素）と燃料ガス（例えば灯油）とを混合し、この混合ガスに点火することで形成される。また、溶射フレームの噴出先に基板を配置しておく。このようにすることで、フレームガイド部３３の先端から噴出する溶射フレームの流れに乗ってスラリー（光触媒を含む粒子等）を基板に対して高速で衝突させることができ、基板に溶射皮膜を形成することができる。

溶射の条件としては、フレーム温度が７００℃以上２，０００℃以下が好ましく、７５０℃以上１，５００℃以下がさらに好ましい。また、フレーム噴出速度が８００ｍ／秒以上２，０００ｍ／秒以下が好ましい。溶射フレームの温度が７００℃未満の場合、フレーム温度が低くなり過ぎるため、基板表面に安定的に皮膜を形成することが困難となる。一方、溶射フレームの温度が２０００℃を超える場合、フレーム温度が高くなり過ぎるため、例えばアナターゼ型二酸化チタンを用いた場合、アナターゼ型からルチル型へと変態する二酸化チタンの量が増加し、二酸化チタンが十分な光触媒機能を発揮できないおそれがある。なお、フレーム温度は、溶射フレーム中心線上で、溶射ガン３１の先端から２００ｍｍの位置で測定した温度とする。また、温度の測定は、熱電対（例えば、１，０００℃まではアルメル／クロメル、１，０００℃を超えるとタングステン／タングステン・レニウム）を用い、熱電対の先端部を溶射フレームに挿入して行った値とする。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。例えば、仕切板及び板材の枚数は、適宜変更することができる。板材として、複数枚の平板を用いること以外に、一枚の波板等を用いることもできる。板材の両面に光触媒が付着していてもよい。また、光取込窓が天板ではなく、又は天板と共に側板に形成されていてもよい。

以下、実施例を挙げて、本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図１及び図２に示す形状の空気浄化装置を作製し、図３に示すように傾斜させて屋外に設置した。なお、傾斜角θは３０°とした。また、板材としては、以下のゼオライトボードを処理液（撥水剤：信越シリコーン社製ＫＢＭ−１３、メチルトリメトキシシラン）に浸漬させて疎水化処理した基板を用い、この基板の一方の面側に高速フレーム溶射により二酸化チタンを付着させたものを使用した。
ゼオライトボード（組成）
・ゼオライト（新東北化学社製）：７７質量％
・ホワイトセメント（太平洋セメント社製）：１５質量％
・パーライト（三井金属鉱業社製）：４質量％
・古紙（新聞紙）：４質量％
ゼオライト物性
・粒度：０．２ｍｍ以下８０％、０．１ｍｍ以下７０％
・嵩比重：０．６５〜０．７ｇ／ｃｍ^３
・比表面積２５０〜３００ｍ^２／ｇ
・細孔径：６．５〜７Å
・吸水率：６０〜８０質量％
ゼオライト組成
・ＳｉＯ_２：７２．１質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：１２．９質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．７質量％、ＣａＯ：２．６質量％、Ｋ_２Ｏ：２．１質量％、Ｎａ_２Ｏ：１．８質量％、Ｈ_２Ｏ：７．０質量％、その他：０．８質量％
供給する空気として、塗装工程で生じるＶＯＣを含む排ガスを用いた。この排ガスの流量を流量調整弁によって調整し、６．５ｍ／ｓ及び５．６ｍ／ｓの２条件にて、空気浄化装置への供給の際のＶＯＣ濃度（ｐｐｍ）と、排出の際のＶＯＣ濃度（ｐｐｍ）とを測定した。測定には、フィガロ技研製ハンディＴＶＯＣモニターＦＴＶＲ−０２を使用した。測定結果を表１に示す。

表１に示されるように、流量が６．５ｍ／ｓ及び５．６ｍ／ｓのいずれの場合も約６０〜６５％のＶＯＣを除去できることが確認できた。

本発明に係る空気浄化装置は、脱臭、消臭等を目的とした工場排ガス、豚舎、下水処理場等の空気の浄化装置として好適に用いることができる。

１０：空気浄化装置、１１：函体、１２ａ〜１２ｃ：仕切板、１３：板材、１４：光取込窓、１５ａ〜１５ｄ：側板、１６：底板、１７：空気取込口、１８：空気排出口、１９：上側固定部材、２０：下側固定部材、２１：傾斜台、２２：溝構造部、２３：溝構造部、２４：ダクト、３０：高速溶射装置、３１：溶射ガン、３２：スラリー混合部、３３：フレームガイド部、３４：スラリー噴出ノズル、３５：ポンプ、３６：スラリータンク

Claims

空気取込口及び空気排出口を側板に有し、天板が光取込窓となった函体と、前記空気取込口からの空気を浄化して前記空気排出口から排出する板材とを備える空気浄化装置において、
前記板材は、疎水性ゼオライトを７０質量％以上、バインダーとしてセメントを５質量％以上３０質量％以下含む多孔質状の基板と、該基板の一方の面に溶射処理で分散付着された光触媒として機能する二酸化チタンとを有し、
仕切板で前記函体内に形成された空気流通経路に沿って前記板材が配設され、前記二酸化チタンが付着している一方の面を前記光取込窓と対向するようにして前記板材が空気流通方向視して波状に配置され、更に波状に配置された前記板材の上下は上側固定部材及び下側固定部材で固定されて、前記基板の他方の面側に吸着した有機物は前記一方の面側から放出し前記二酸化チタンで分解されることを特徴とする空気浄化装置。
請求項１記載の空気浄化装置において、前記函体の側板及び底板は金属部材によって構成されていることを特徴とする空気浄化装置。
請求項１又は２記載の空気浄化装置において、前記空気取込口が上側に、かつ前記空気排出口が下側になるように、前記函体が１０度以上５０度以下の範囲で傾斜して配置されていることを特徴とする空気浄化装置。
請求項１〜３のいずれか１記載の空気浄化装置において、前記光触媒は紫外光領域の光に加えて可視光領域の光の照射によって触媒活性を発現することを特徴とする空気浄化装置。