JP2016221084A - 光触媒装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガス分解性能の向上と、処理能力の向上を図ることができる光触媒装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係る光触媒装置は、発光素子を有する光源部と；前記光源部と対峙させて設けられ、光触媒粒子を有する光触媒部と；前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向と交差する方向において、前記光触媒部の一方の端部よりは外側に設けられた突起部と；を具備している。前記突起部は、前記外側に向けて突出し、先端側に向かうに従い、前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向において、前記光触媒部から離れる方向に傾斜する第１の斜面を有する。【選択図】図１
Description
本発明の実施形態は、光触媒装置に関する。
健康意識の高まりを反映して、車内、冷蔵庫内、居住空間などの所謂、準閉鎖空間における空気の清浄化の要望が高まっている。例えば、食物から発生するアンモニアやエチレンの除去、タバコ煙として発生するアセトアルデヒドなどのＶＯＣ(Volatile Organic Compounds；揮発性有機化合物）の除去、あるいは除菌やウイルスの不活性化などの要求が高まっている。
そのため、発光ダイオードと、光触媒粒子が坦持された光触媒シートを具備した光触媒装置が提案されている。
ここで、ガスの流れを遮ることでガスをトラップし易くすると、ガス分解性能を高めることができる。
しかしながら、ガスの流れを遮ると、圧力損失が大きくなるので高流速化や大流量化が困難となる。
一方、単に、ガスの流れを遮るものを減らして高流速化や大流量化を図ると、光触媒粒子が坦持された光触媒シートに近づかずに、光触媒装置の内部を単に通過するガスの量が増えるおそれがある。光触媒装置の内部を単に通過するガスの量が増えると、ガス分解性能が低下するおそれがある。
そのため、ガス分解性能の向上と、処理能力の向上を図ることができる光触媒装置の開発が望まれていた。
そのため、発光ダイオードと、光触媒粒子が坦持された光触媒シートを具備した光触媒装置が提案されている。
ここで、ガスの流れを遮ることでガスをトラップし易くすると、ガス分解性能を高めることができる。
しかしながら、ガスの流れを遮ると、圧力損失が大きくなるので高流速化や大流量化が困難となる。
一方、単に、ガスの流れを遮るものを減らして高流速化や大流量化を図ると、光触媒粒子が坦持された光触媒シートに近づかずに、光触媒装置の内部を単に通過するガスの量が増えるおそれがある。光触媒装置の内部を単に通過するガスの量が増えると、ガス分解性能が低下するおそれがある。
そのため、ガス分解性能の向上と、処理能力の向上を図ることができる光触媒装置の開発が望まれていた。
本発明が解決しようとする課題は、ガス分解性能の向上と、処理能力の向上を図ることができる光触媒装置を提供することである。
実施形態に係る光触媒装置は、発光素子を有する光源部と；前記光源部と対峙させて設けられ、光触媒粒子を有する光触媒部と；前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向と交差する方向において、前記光触媒部の一方の端部よりは外側に設けられた突起部と；を具備している。
前記突起部は、前記外側に向けて突出し、先端側に向かうに従い、前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向において、前記光触媒部から離れる方向に傾斜する第１の斜面を有する。
前記突起部は、前記外側に向けて突出し、先端側に向かうに従い、前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向において、前記光触媒部から離れる方向に傾斜する第１の斜面を有する。
本発明の実施形態によれば、ガス分解性能の向上と、処理能力の向上を図ることができる光触媒装置を提供することができる。
実施形態に係る発明は、発光素子を有する光源部と；前記光源部と対峙させて設けられ、光触媒粒子を有する光触媒部と；前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向と交差する方向において、前記光触媒部の一方の端部よりは外側に設けられた突起部と；を具備した光触媒装置である。
前記突起部は、前記外側に向けて突出し、先端側に向かうに従い、前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向において、前記光触媒部から離れる方向に傾斜する第１の斜面を有する。
この触媒装置によれば、光触媒部に向かうガスの流れを形成することができる。
また、光源部と光触媒部との間の空間がガスが流通する流路となる。
ガスの流れを遮るものが少ないので、圧力損失を低減させることができる。ガスの高流速化や大流量化を図ることが容易となる。
そのため、ガス分解性能の向上と、処理能力の向上を図ることができる。
前記突起部は、前記外側に向けて突出し、先端側に向かうに従い、前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向において、前記光触媒部から離れる方向に傾斜する第１の斜面を有する。
この触媒装置によれば、光触媒部に向かうガスの流れを形成することができる。
また、光源部と光触媒部との間の空間がガスが流通する流路となる。
ガスの流れを遮るものが少ないので、圧力損失を低減させることができる。ガスの高流速化や大流量化を図ることが容易となる。
そのため、ガス分解性能の向上と、処理能力の向上を図ることができる。
前記第１の斜面と、前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向と交差する方向と、がなす角度は、３０°以上７５°以下とすることができる。
この様にすれば、圧力損失の増加を抑制することができるとともに、ガスの流れを変える機能を向上させることができる。
この様にすれば、圧力損失の増加を抑制することができるとともに、ガスの流れを変える機能を向上させることができる。
また、前記突起部は、前記先端側に向かうに従い、前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向において、前記光源部から離れる方向に傾斜する第２の斜面をさらに有することができる。
この様にすれば、光触媒部に向かうガスの量を増加させることができる。
この様にすれば、光触媒部に向かうガスの量を増加させることができる。
また、前記第１の斜面と、前記第２の斜面と、がなす角度は、６０°以上１５０°以下とすることができる。
この様にすれば、圧力損失の増加を抑制することができるとともに、ガスの流れを変える機能を向上させることができる。
この様にすれば、圧力損失の増加を抑制することができるとともに、ガスの流れを変える機能を向上させることができる。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施の形態に係る光触媒装置１を例示するための模式斜視図である。
図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
図３は、光触媒部４を例示するための模式斜視図である。
図１は、本実施の形態に係る光触媒装置１を例示するための模式斜視図である。
図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
図３は、光触媒部４を例示するための模式斜視図である。
図１および図２に示すように、光触媒装置１には、筐体２、光源部３、光触媒部４、および風向変換部５が設けられている。
筐体２は、筒状を呈している。
筐体２の外形形状には、特に限定はない。ただし、光源部３および光触媒部４の取り付けやすさを考慮すると、筐体２の外形形状は直方体とすることが好ましい。
筐体２の端部２ａと端部２ｂは、開口している。
図１に例示をしたものの場合には、端部２ａは、ガスの流入側となる。端部２ｂは、ガスの流出側となる。
筐体２の外形形状には、特に限定はない。ただし、光源部３および光触媒部４の取り付けやすさを考慮すると、筐体２の外形形状は直方体とすることが好ましい。
筐体２の端部２ａと端部２ｂは、開口している。
図１に例示をしたものの場合には、端部２ａは、ガスの流入側となる。端部２ｂは、ガスの流出側となる。
筐体２の材料には、特に限定はない。
ただし、筐体２の材料を熱可塑性樹脂とすれば、射出成形法を用いて筐体２を形成することができる。
この場合、筐体２の材料をアクリル樹脂（ポリメタクリル酸メチル樹脂）とすれば、光源部３から照射される紫外線に対する耐性と、ガスに含まれるＶＯＣに対する耐性を向上させることができる。なお、アクリル樹脂の重合度を１００００〜１５０００程度とすれば、発臭を抑制することができる。
また、筐体２の材料をＡＢＳ樹脂（アクリルニトリルーブタジエンースチレン共重合合成樹脂）とすれば、成形性の向上と低コスト化を図ることができる。この場合、筐体２の材料を強化ＡＢＳ樹脂とすれば、筐体２の強度を向上させることができる。なお、強化ＡＢＳ樹脂は、ＡＢＳ樹脂にガラス繊維などを混合させたものである。
ただし、筐体２の材料を熱可塑性樹脂とすれば、射出成形法を用いて筐体２を形成することができる。
この場合、筐体２の材料をアクリル樹脂（ポリメタクリル酸メチル樹脂）とすれば、光源部３から照射される紫外線に対する耐性と、ガスに含まれるＶＯＣに対する耐性を向上させることができる。なお、アクリル樹脂の重合度を１００００〜１５０００程度とすれば、発臭を抑制することができる。
また、筐体２の材料をＡＢＳ樹脂（アクリルニトリルーブタジエンースチレン共重合合成樹脂）とすれば、成形性の向上と低コスト化を図ることができる。この場合、筐体２の材料を強化ＡＢＳ樹脂とすれば、筐体２の強度を向上させることができる。なお、強化ＡＢＳ樹脂は、ＡＢＳ樹脂にガラス繊維などを混合させたものである。
また、発光素子３ｂの発熱量が多い場合には、放熱性の観点から熱伝導率の高い材料を用いて筐体２を形成することもできる。
熱伝導率の高い材料としては、例えば、金属、高熱伝導性樹脂、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックスなどを例示することができる。
高熱伝導性樹脂は、例えば、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）やナイロン等の樹脂に、熱伝導率の高い酸化アルミニウム等の繊維や粒子を混合させたものである。
熱伝導率の高い材料としては、例えば、金属、高熱伝導性樹脂、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックスなどを例示することができる。
高熱伝導性樹脂は、例えば、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）やナイロン等の樹脂に、熱伝導率の高い酸化アルミニウム等の繊維や粒子を混合させたものである。
光源部３は、光触媒部４に向けて所定の波長を有する光を照射する。
光源部３は、筐体２の内部に設けられている。
光源部３は、筒状の筐体２の面２ｃに設けられている。光源部３に設けられた発光素子３ｂの発光面は、光触媒部４に設けられた光触媒シート４ｂと対峙している。
光源部３は、基板３ａおよび発光素子３ｂを有する。
基板３ａは、板状を呈している。基板３ａの一方の主面には、配線パターンが設けられている。
基板３ａの材料や構造には特に限定はない。例えば、基板３ａは、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどの無機材料（セラミックス）、紙フェノールやガラスエポキシなどの有機材料などから形成することができる。また、基板３ａは、金属板の表面を絶縁体で被覆したものであってもよい。なお、金属板の表面を絶縁体で被覆する場合には、絶縁体は、有機材料からなるものであってもよいし、無機材料からなるものであってもよい。
光源部３は、筐体２の内部に設けられている。
光源部３は、筒状の筐体２の面２ｃに設けられている。光源部３に設けられた発光素子３ｂの発光面は、光触媒部４に設けられた光触媒シート４ｂと対峙している。
光源部３は、基板３ａおよび発光素子３ｂを有する。
基板３ａは、板状を呈している。基板３ａの一方の主面には、配線パターンが設けられている。
基板３ａの材料や構造には特に限定はない。例えば、基板３ａは、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどの無機材料（セラミックス）、紙フェノールやガラスエポキシなどの有機材料などから形成することができる。また、基板３ａは、金属板の表面を絶縁体で被覆したものであってもよい。なお、金属板の表面を絶縁体で被覆する場合には、絶縁体は、有機材料からなるものであってもよいし、無機材料からなるものであってもよい。
発光素子３ｂの発熱量が多い場合には、放熱性の観点から熱伝導率の高い材料を用いて基板３ａを形成することが好ましい。熱伝導率の高い材料としては、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス、高熱伝導性樹脂、金属板の表面を絶縁体で被覆したものなどを例示することができる。
また、基板３ａは、単層であってもよいし、多層であってもよい。
また、基板３ａは、単層であってもよいし、多層であってもよい。
発光素子３ｂは、基板３ａの一方の主面に設けられている。
発光素子３ｂは、例えば、ＣＯＢ（Chip on Board）方式を用いて、基板３ａの表面に設けられた配線パターンの上に実装することができる。
また、発光素子３ｂは、外囲器に設けられたリードに電気的に接続され、リードを介して配線パターンの上に実装することができる。例えば、発光素子３ｂは、ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）型のパッケージに内蔵されたものとすることができる。
また、発光素子３ｂは、例えば、砲弾型の発光ダイオードなどとし、配線パターンに実装することができる。
また、配線パターンを介して発光素子３ｂに電力を供給する電源１０を設けることができる。
その他、配線パターンと電源１０を電気的に接続するための配線やコネクタなどを適宜設けることができる。
発光素子３ｂは、例えば、ＣＯＢ（Chip on Board）方式を用いて、基板３ａの表面に設けられた配線パターンの上に実装することができる。
また、発光素子３ｂは、外囲器に設けられたリードに電気的に接続され、リードを介して配線パターンの上に実装することができる。例えば、発光素子３ｂは、ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）型のパッケージに内蔵されたものとすることができる。
また、発光素子３ｂは、例えば、砲弾型の発光ダイオードなどとし、配線パターンに実装することができる。
また、配線パターンを介して発光素子３ｂに電力を供給する電源１０を設けることができる。
その他、配線パターンと電源１０を電気的に接続するための配線やコネクタなどを適宜設けることができる。
発光素子３ｂは、例えば、発光ダイオードとすることができる。
発光素子３ｂは、複数設けることができる。
複数の発光素子３ｂの配設形態には、特に限定はない。
発光素子３ｂは、複数設けることができる。
複数の発光素子３ｂの配設形態には、特に限定はない。
複数の発光素子３ｂは、例えば、マトリクス状に並べて設けることができる。複数の発光素子３ｂを並べて設ける場合には、複数の発光素子３ｂを等ピッチ間隔で並べることもできるし、複数の発光素子３ｂを異なるピッチ寸法で並べることもできる。
ここで、光触媒反応の速度は、光触媒の吸収波長領域と光強度（光量）によって変化する。
そのため、複数の発光素子３ｂの配設形態や数は、１つの発光素子３ｂが照射する光の光量と、光触媒粒子を坦持している光触媒シート４ｂの面積と、発光素子３ｂの発光面と光触媒シート４ｂとの間の距離とに基づいて決定することができる。
例えば、光触媒シート４ｂ上における光照射強度が１ｍＷ／ｃｍ２以上となるように、複数の発光素子３ｂの配設形態や数などを設定することができる。
そのため、複数の発光素子３ｂの配設形態や数は、１つの発光素子３ｂが照射する光の光量と、光触媒粒子を坦持している光触媒シート４ｂの面積と、発光素子３ｂの発光面と光触媒シート４ｂとの間の距離とに基づいて決定することができる。
例えば、光触媒シート４ｂ上における光照射強度が１ｍＷ／ｃｍ２以上となるように、複数の発光素子３ｂの配設形態や数などを設定することができる。
また、光触媒の材料や組成が変われば、光触媒の吸収波長領域が変化する。そのため、発光素子３ｂは、光触媒の吸収波長領域に応じて、適宜選択される。
例えば、光触媒が酸化チタンのような紫外光応答型の光触媒である場合には、発光素子３ｂは、ピーク波長が３８０ｎｍ以下の光を照射するものとすることができる。
また、光触媒が可視光応答型の光触媒である場合には、発光素子３ｂは、ピーク波長が３８０ｎｍ以上（例えば、４００ｎｍ〜６００ｎｍ程度）の光を照射するものとすることができる。
例えば、光触媒が酸化チタンのような紫外光応答型の光触媒である場合には、発光素子３ｂは、ピーク波長が３８０ｎｍ以下の光を照射するものとすることができる。
また、光触媒が可視光応答型の光触媒である場合には、発光素子３ｂは、ピーク波長が３８０ｎｍ以上（例えば、４００ｎｍ〜６００ｎｍ程度）の光を照射するものとすることができる。
光触媒部４は、光触媒粒子を有している。光触媒部４は、光触媒作用により、ガスに含まれる有害物質の分解除去、除菌、ウイルスの不活性化などを行う。
光触媒部４は、筐体２の内部に設けられている。
光触媒部４は、筐体２の面２ｄに設けられ、光源部３と対峙している。光触媒シート４ｂは、発光素子３ｂの発光面と対峙している。
この場合、光源部３と、光触媒部４との間の空間が、ガスが流通する流路となる。
光触媒部４は、筐体２の内部に設けられている。
光触媒部４は、筐体２の面２ｄに設けられ、光源部３と対峙している。光触媒シート４ｂは、発光素子３ｂの発光面と対峙している。
この場合、光源部３と、光触媒部４との間の空間が、ガスが流通する流路となる。
図３に示すように、光触媒部４は、枠部４ａおよび光触媒シート４ｂを有する。
枠部４ａは、枠状を呈し、光触媒シート４ｂの周縁を保持する。枠部４ａの中央部分は、光触媒シート４ｂが露出する窓部４ａ１となっている。
また、光触媒シート４ｂの面積が大きい場合などには、光触媒シート４ｂの中央領域における撓みを抑制するための梁４ａ２を設けることができる。
枠部４ａは、枠状を呈し、光触媒シート４ｂの周縁を保持する。枠部４ａの中央部分は、光触媒シート４ｂが露出する窓部４ａ１となっている。
また、光触媒シート４ｂの面積が大きい場合などには、光触媒シート４ｂの中央領域における撓みを抑制するための梁４ａ２を設けることができる。
枠部４ａは、一対設けられている。一対の枠部４ａにより、光触媒シート４ｂを挟み込むことで、光触媒シート４ｂが保持される。
この場合、一方の枠部４ａの周縁部に突起部を設け、他方の枠部４ａの周縁部に突起部に対応する凹部を設けることができる。そして、一対の枠部４ａにより、光触媒シート４ｂを挟み込んだ際に、突起部を凹部に嵌め合わせて一対の枠部４ａ同士を固定するようにすることができる。
なお、超音波溶着法などを用いて、一対の枠部４ａ同士を固定するようにしてもよい。
この場合、一方の枠部４ａの周縁部に突起部を設け、他方の枠部４ａの周縁部に突起部に対応する凹部を設けることができる。そして、一対の枠部４ａにより、光触媒シート４ｂを挟み込んだ際に、突起部を凹部に嵌め合わせて一対の枠部４ａ同士を固定するようにすることができる。
なお、超音波溶着法などを用いて、一対の枠部４ａ同士を固定するようにしてもよい。
光触媒シート４ｂは、例えば、ガラス繊維織物と、光触媒粒子を有する。
ガラス繊維織物は、例えば、透明なガラス繊維を束ねた横糸群と縦糸群とからなる織物とすることができる。
多数の光触媒微粒子は、ガラス繊維同士の間に坦持されている。
この場合、光触媒シート４ｂは、例えば、以下の様にして作成することができる。
まず、純水に燐酸を加えて、ＰＨ（水素イオン濃度）を２〜７に調整した水溶液を生成し、光触媒を加えてエマルジョン溶液を生成する。
次に、ガラス繊維織物をエマルジョン溶液に１０分間程度浸漬させる。
次に、エマルジョン溶液からガラス繊維織物を引き上げて乾燥させる。
この様にして、ガラス繊維同士の間に多数の光触媒微粒子が坦持された光触媒シート４ｂを作成することができる。
ガラス繊維織物は、例えば、透明なガラス繊維を束ねた横糸群と縦糸群とからなる織物とすることができる。
多数の光触媒微粒子は、ガラス繊維同士の間に坦持されている。
この場合、光触媒シート４ｂは、例えば、以下の様にして作成することができる。
まず、純水に燐酸を加えて、ＰＨ（水素イオン濃度）を２〜７に調整した水溶液を生成し、光触媒を加えてエマルジョン溶液を生成する。
次に、ガラス繊維織物をエマルジョン溶液に１０分間程度浸漬させる。
次に、エマルジョン溶液からガラス繊維織物を引き上げて乾燥させる。
この様にして、ガラス繊維同士の間に多数の光触媒微粒子が坦持された光触媒シート４ｂを作成することができる。
また、光触媒シート４ｂは、例えば、セラミックス基板と、光触媒粒子を有するものとすることもできる。
セラミックス基板は、例えば、多孔質のアルミナ基板とすることができる。
多数の光触媒微粒子は、孔の内部や基板表面に坦持されている。
この場合、光触媒シート４ｂは、例えば、以下の様にして作成することができる。
まず、前述したものと同様にしてエマルジョン溶液を生成する。
次に、セラミックス基板をエマルジョン溶液に浸漬させる。
次に、エマルジョン溶液からセラミックス基板を引き上げて１００℃で２時間程度加熱する。
この様にして、孔の内部や基板表面に多数の光触媒微粒子が坦持された光触媒シート４ｂを作成することができる。
セラミックス基板は、例えば、多孔質のアルミナ基板とすることができる。
多数の光触媒微粒子は、孔の内部や基板表面に坦持されている。
この場合、光触媒シート４ｂは、例えば、以下の様にして作成することができる。
まず、前述したものと同様にしてエマルジョン溶液を生成する。
次に、セラミックス基板をエマルジョン溶液に浸漬させる。
次に、エマルジョン溶液からセラミックス基板を引き上げて１００℃で２時間程度加熱する。
この様にして、孔の内部や基板表面に多数の光触媒微粒子が坦持された光触媒シート４ｂを作成することができる。
光触媒粒子は、光触媒を含む。
光触媒は、光触媒装置１の用途などに応じて適宜選択することができる。
例えば、光触媒は、紫外光応答型の光触媒や可視光応答型の光触媒などとすることができる。
紫外光応答型は、例えば、酸化チタンなどとすることができる。
可視光応答型の光触媒は、例えば、酸化タングステン、窒素などをドープした酸化チタン、異種金属をイオン注入した酸化チタンなどとすることができる。
光触媒は、光触媒装置１の用途などに応じて適宜選択することができる。
例えば、光触媒は、紫外光応答型の光触媒や可視光応答型の光触媒などとすることができる。
紫外光応答型は、例えば、酸化チタンなどとすることができる。
可視光応答型の光触媒は、例えば、酸化タングステン、窒素などをドープした酸化チタン、異種金属をイオン注入した酸化チタンなどとすることができる。
風向変換部５（突起部５ｂ）は、光触媒部４（光触媒シート４ｂ）に向かうガスの流れを形成する。
風向変換部５は、筐体２の端部２ａに設けられている。
風向変換部５は、基部５ａおよび突起部５ｂを有する。
基部５ａおよび突起部５ｂは、例えば、射出成形法などを用いて一体に形成することができる。
なお、筐体２と風向変換部５とを一体に形成することもできる。
風向変換部５は、筐体２の端部２ａに設けられている。
風向変換部５は、基部５ａおよび突起部５ｂを有する。
基部５ａおよび突起部５ｂは、例えば、射出成形法などを用いて一体に形成することができる。
なお、筐体２と風向変換部５とを一体に形成することもできる。
基部５ａは、枠状を呈し、端部２ａの縁に設けられている。基部５ａは、端部２ａの開口に嵌め合わせてもよいし、接着剤や超音波溶着法などを用いて端部２ａに固定してもよい。
基部５ａの光触媒部４側の縁５ａ１と、突起部５ｂとの間の開口５ｃ１、および、基部５ａの光源部３側の縁５ａ２と、突起部５ｂとの間の開口５ｃ２が、ガスの流入口となる。
基部５ａの光触媒部４側の縁５ａ１と、突起部５ｂとの間の開口５ｃ１、および、基部５ａの光源部３側の縁５ａ２と、突起部５ｂとの間の開口５ｃ２が、ガスの流入口となる。
突起部５ｂは、基部５ａに設けられ、基部５ａから筐体２の外側に向けて突出している。
突起部５ｂは、光源部３と光触媒部４が対峙する方向と交差する方向において、光触媒部４の一方の端部よりは外側に設けられている。
突起部５ｂは、先端が尖った形状を有する。
突起部５ｂは、光触媒部４が設けられる面２ｄの縁２ｄ１と平行な方向に延びている。
突起部５ｂは、光源部３と光触媒部４が対峙する方向と交差する方向において、光触媒部４の一方の端部よりは外側に設けられている。
突起部５ｂは、先端が尖った形状を有する。
突起部５ｂは、光触媒部４が設けられる面２ｄの縁２ｄ１と平行な方向に延びている。
突起部５ｂは、光触媒部４側に設けられ、縁２ｄ１が延びる方向に延びる斜面５ｂ１(第１の斜面の一例に相当する)、および、光源部３側に設けられ、縁２ｄ１が延びる方向に延びる斜面５ｂ２（第２の斜面の一例に相当する）を有する。
斜面５ｂ１は、突起部５ｂの先端側に向かうに従い、光源部３と光触媒部４が対峙する方向において、光触媒部４から離れる方向（軸線１ａに近づく方向）に傾斜している。
斜面５ｂ２は、突起部５ｂの先端側に向かうに従い、光源部３と光触媒部４が対峙する方向において、光源部３から離れる方向（軸線１ａに近づく方向）に傾斜している。
斜面５ｂ１および斜面５ｂ２は、平坦な面であってもよいし、曲面であってもよい。
斜面５ｂ１は、突起部５ｂの先端側に向かうに従い、光源部３と光触媒部４が対峙する方向において、光触媒部４から離れる方向（軸線１ａに近づく方向）に傾斜している。
斜面５ｂ２は、突起部５ｂの先端側に向かうに従い、光源部３と光触媒部４が対峙する方向において、光源部３から離れる方向（軸線１ａに近づく方向）に傾斜している。
斜面５ｂ１および斜面５ｂ２は、平坦な面であってもよいし、曲面であってもよい。
ここで、光源部３と光触媒部４は、対峙して設けられ、光源部３と光触媒部４との間の空間が、ガスが流通する流路となる。
この様な構成とすれば、ガスの流れを遮るものが少ないので、圧力損失を低減させることができる。そのため、ガスの高流速化や大流量化を図ることが容易となる。
ところが、ガスの流れを遮るものが少ないためにガスの流れが円滑になると、光触媒粒子が坦持された光触媒シート４ｂに近づかずに、筐体２の内部を単に通過するガスの量が増えるおそれがある。筐体２の内部を単に通過するガスの量が増えると、ガス分解性能が低下するおそれがある。
この様な構成とすれば、ガスの流れを遮るものが少ないので、圧力損失を低減させることができる。そのため、ガスの高流速化や大流量化を図ることが容易となる。
ところが、ガスの流れを遮るものが少ないためにガスの流れが円滑になると、光触媒粒子が坦持された光触媒シート４ｂに近づかずに、筐体２の内部を単に通過するガスの量が増えるおそれがある。筐体２の内部を単に通過するガスの量が増えると、ガス分解性能が低下するおそれがある。
図４は、比較例に係る光触媒装置１０１を例示するための模式断面図である。
図４に示すように、光触媒装置１０１には、筐体２、光源部３、および光触媒部４が設けられている。この場合、光触媒装置１０１には、風向変換部５が設けられていない。
光源部３と光触媒部４との間に形成されるガス流Ｇ１〜Ｇ３は、ガスの流れを遮るものが少ないので、乱れが少なくなる。
この場合、ガス流Ｇ１は、光触媒部４の近くを流れるので、光触媒作用により、ガスに含まれる有害物質の分解除去などを行うことができる。
ところが、ガス流Ｇ２、Ｇ３は、光触媒部４の近くを流れることなくそのまま筐体２の内部を通過する。そのため、ガス流Ｇ２、Ｇ３に対しては、ガスに含まれる有害物質の分解除去などを行うことができない。
そのため、ガス流Ｇ２、Ｇ３に対する分だけガス分解性能が低下するおそれがある。
図４に示すように、光触媒装置１０１には、筐体２、光源部３、および光触媒部４が設けられている。この場合、光触媒装置１０１には、風向変換部５が設けられていない。
光源部３と光触媒部４との間に形成されるガス流Ｇ１〜Ｇ３は、ガスの流れを遮るものが少ないので、乱れが少なくなる。
この場合、ガス流Ｇ１は、光触媒部４の近くを流れるので、光触媒作用により、ガスに含まれる有害物質の分解除去などを行うことができる。
ところが、ガス流Ｇ２、Ｇ３は、光触媒部４の近くを流れることなくそのまま筐体２の内部を通過する。そのため、ガス流Ｇ２、Ｇ３に対しては、ガスに含まれる有害物質の分解除去などを行うことができない。
そのため、ガス流Ｇ２、Ｇ３に対する分だけガス分解性能が低下するおそれがある。
そこで、本実施の形態においては、風向変換部５を設けて、光触媒シート４ｂに向かうガスの流れが形成されるようにしている。
外部から筐体２の端部２ａ側（流入口側）に向かい、斜面５ｂ１に当たったガスは、斜面５ｂ１により光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
斜面５ｂ１に当たったガスの流れが変われば、斜面５ｂ１と光触媒部４との間を流れるガスも巻き込まれて光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
外部から筐体２の端部２ａ側（流入口側）に向かい、斜面５ｂ１に当たったガスは、斜面５ｂ１により光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
斜面５ｂ１に当たったガスの流れが変われば、斜面５ｂ１と光触媒部４との間を流れるガスも巻き込まれて光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
一方、外部から筐体２の端部２ａ側（流入口側）に向かい、斜面５ｂ２に当たったガスは、斜面５ｂ２により光源部３に向かう方向に流れが変えられる。
そして、光源部３に当たったガスは、光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
すなわち、斜面５ｂ１は、光触媒部４に向かう方向に直接的に流れを変える。
一方、斜面５ｂ２は、光触媒部４に向かう方向に間接的に流れを変える。
そのため、斜面５ｂ１および斜面５ｂ２は、少なくともいずれかが設けられていればよい。
ただし、斜面５ｂ１を設けることが好ましく、斜面５ｂ１および斜面５ｂ２を設けることがさらに好ましい。
そして、光源部３に当たったガスは、光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
すなわち、斜面５ｂ１は、光触媒部４に向かう方向に直接的に流れを変える。
一方、斜面５ｂ２は、光触媒部４に向かう方向に間接的に流れを変える。
そのため、斜面５ｂ１および斜面５ｂ２は、少なくともいずれかが設けられていればよい。
ただし、斜面５ｂ１を設けることが好ましく、斜面５ｂ１および斜面５ｂ２を設けることがさらに好ましい。
また、本発明者の得た知見によれば、斜面５ｂ１と斜面５ｂ２とがなす角度θが６０°未満となれば、ガスの流れを変える機能が低くなり、ガス分解性能の向上が図れなくなるおそれがある。
斜面５ｂ１と斜面５ｂ２とがなす角度θが１５０°を超えれば、圧力損失が大きくなりすぎて、処理能力の向上を図れなくなるおそれがある。
そのため、斜面５ｂ１と斜面５ｂ２とがなす角度θは、６０°以上１５０°以下とすることが好ましい。
なお、斜面５ｂ１および斜面５ｂ２のいずれかが設けられる場合には、斜面５ｂ１（斜面５ｂ２）と、光源部３と光触媒部４が対峙する方向と交差する方向（軸線１ａが延びる方向）とがなす角度（θ／２）は、３０°以上７５°以下とすればよい。
本実施の形態に係る光触媒装置１によれば、ガス分解性能の向上と、処理能力の向上を図ることができる。
斜面５ｂ１と斜面５ｂ２とがなす角度θが１５０°を超えれば、圧力損失が大きくなりすぎて、処理能力の向上を図れなくなるおそれがある。
そのため、斜面５ｂ１と斜面５ｂ２とがなす角度θは、６０°以上１５０°以下とすることが好ましい。
なお、斜面５ｂ１および斜面５ｂ２のいずれかが設けられる場合には、斜面５ｂ１（斜面５ｂ２）と、光源部３と光触媒部４が対峙する方向と交差する方向（軸線１ａが延びる方向）とがなす角度（θ／２）は、３０°以上７５°以下とすればよい。
本実施の形態に係る光触媒装置１によれば、ガス分解性能の向上と、処理能力の向上を図ることができる。
図５は、アセトアルデヒドに対する分解性能および処理時間を例示するためのグラフ図である。
なお、図５中の２００は、光触媒装置１の場合である。図５中の２０１は、比較例に係る光触媒装置１０１の場合である。
斜面５ｂ１と斜面５ｂ２とがなす角度θは、９０°とした。
光源部３から照射される光のピーク波長は、４００ｎｍとした。
光触媒シート４ｂ上における光照射強度は１ｍＷ／ｃｍ２以上となるようにした。
なお、図５中の２００は、光触媒装置１の場合である。図５中の２０１は、比較例に係る光触媒装置１０１の場合である。
斜面５ｂ１と斜面５ｂ２とがなす角度θは、９０°とした。
光源部３から照射される光のピーク波長は、４００ｎｍとした。
光触媒シート４ｂ上における光照射強度は１ｍＷ／ｃｍ２以上となるようにした。
光触媒シート４ｂは、多孔質のアルミナ基板と、酸化タングステンからなる光触媒粒子を有するものとした。
光触媒シート４ｂの面積は、５０ｃｍ２とした。
アセトアルデヒドの初期濃度は、３０ｐｐｍとした。
アセトアルデヒドに対する分解性能の測定においては、一辺が５０ｃｍ程度の密閉箱を用いた。
光触媒装置１または光触媒装置１０１は、送風装置とともに密閉箱の内部に設置した。
光触媒シート４ｂの面積は、５０ｃｍ２とした。
アセトアルデヒドの初期濃度は、３０ｐｐｍとした。
アセトアルデヒドに対する分解性能の測定においては、一辺が５０ｃｍ程度の密閉箱を用いた。
光触媒装置１または光触媒装置１０１は、送風装置とともに密閉箱の内部に設置した。
アセトアルデヒドの濃度測定には、光音響効果型のマルチガスモニター INNOVA 1312（Innova 社製）を用いた。
そして、アセトアルデヒド濃度の時間変化を調べることにより、アセトアルデヒドに対する分解性能と処理能力を評価した。
図５から分かるように、風向変換部５を備えた光触媒装置１とすれば、アセトアルデヒドに対する分解性能および処理能力を向上させることができる。
図６は、他の実施形態に係る光触媒装置１１を例示するための模式断面図である。
図６に示すように、光触媒装置１１には、筐体２、光源部３、光触媒部４、および風向変換部１５が設けられている。
図１に例示をした光触媒装置１には、光源部３および光触媒部４が１組設けられていた。
これに対して、図６に例示をした光触媒装置１１には、光源部３および光触媒部４が２組設けられている。
図６に示すように、光触媒装置１１には、筐体２、光源部３、光触媒部４、および風向変換部１５が設けられている。
図１に例示をした光触媒装置１には、光源部３および光触媒部４が１組設けられていた。
これに対して、図６に例示をした光触媒装置１１には、光源部３および光触媒部４が２組設けられている。
風向変換部１５は、光触媒シート４ｂに向かうガスの流れを形成する。
風向変換部１５は、筐体２の端部２ａに設けられている。
風向変換部１５は、基部５ａおよび突起部１５ｂを有する。
突起部１５ｂは、前述した突起部５ｂと同様とすることができる。
風向変換部１５は、筐体２の端部２ａに設けられている。
風向変換部１５は、基部５ａおよび突起部１５ｂを有する。
突起部１５ｂは、前述した突起部５ｂと同様とすることができる。
ただし、斜面１５ｂ１（第１の斜面の一例に相当する）および斜面１５ｂ２（第１の斜面の一例に相当する）は、突起部１５ｂの先端側に向かうに従い、それぞれが対応する光触媒部４から離れる方向（軸線１１ａに近づく方向）に傾斜している。
すなわち、斜面１５ｂ１および斜面１５ｂ２は、前述した斜面５ｂ１の作用と効果を有する。
すなわち、斜面１５ｂ１および斜面１５ｂ２は、前述した斜面５ｂ１の作用と効果を有する。
外部から筐体２の端部２ａ側（流入口側）に向かい、斜面１５ｂ１に当たったガスは、斜面１５ｂ１により対応する光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
斜面１５ｂ１に当たったガスの流れが変われば、斜面１５ｂ１と光触媒部４との間を流れるガスも巻き込まれて光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
また、外部から筐体２の端部２ａ側（流入口側）に向かい、斜面１５ｂ２に当たったガスは、斜面１５ｂ２により対応する光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
斜面１５ｂ２に当たったガスの流れが変われば、斜面１５ｂ２と光触媒部４との間を流れるガスも巻き込まれて光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
斜面１５ｂ１に当たったガスの流れが変われば、斜面１５ｂ１と光触媒部４との間を流れるガスも巻き込まれて光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
また、外部から筐体２の端部２ａ側（流入口側）に向かい、斜面１５ｂ２に当たったガスは、斜面１５ｂ２により対応する光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
斜面１５ｂ２に当たったガスの流れが変われば、斜面１５ｂ２と光触媒部４との間を流れるガスも巻き込まれて光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
すなわち、斜面１５ｂ１および斜面１５ｂ２は、光触媒部４に向かう方向に直接的にガスの流れを変える。
そのため、本実施の形態に係る光触媒装置１１によれば、ガス分解性能の向上と、処理能力の向上を図ることができる。
そのため、本実施の形態に係る光触媒装置１１によれば、ガス分解性能の向上と、処理能力の向上を図ることができる。
図７は、他の実施形態に係る光触媒装置２１を例示するための模式断面図である。
図７に示すように、光触媒装置２１には、筐体２、光源部３、光触媒部４、および風向変換部２５が設けられている。
光触媒装置２１の場合には、光源部３は２つ設けられている。
また、光触媒部４は、筐体２の内部の中央領域に設けられている。
図３に示すように、光触媒シート４ｂを挟む２つの枠部４ａには、窓部４ａ１が設けられている。
そのため、一方の光源部３から照射された光は光触媒シート４ｂの一方の面に入射することができる。他方の光源部３から照射された光は光触媒シート４ｂの他方の面に入射することができる。
この様にすれば、光触媒部４の数の低減や省スペース化を図ることができる。
図７に示すように、光触媒装置２１には、筐体２、光源部３、光触媒部４、および風向変換部２５が設けられている。
光触媒装置２１の場合には、光源部３は２つ設けられている。
また、光触媒部４は、筐体２の内部の中央領域に設けられている。
図３に示すように、光触媒シート４ｂを挟む２つの枠部４ａには、窓部４ａ１が設けられている。
そのため、一方の光源部３から照射された光は光触媒シート４ｂの一方の面に入射することができる。他方の光源部３から照射された光は光触媒シート４ｂの他方の面に入射することができる。
この様にすれば、光触媒部４の数の低減や省スペース化を図ることができる。
前述した光触媒装置１および光触媒装置１１の場合には、風向変換部５、１５は筐体２に設けられていた。
これに対して、図７に例示をした光触媒装置２１の場合には、風向変換部２５は基板３ａの端部に設けられている。
なお、風向変換部２５は、筐体２の縁２ｄ１などに設けてもよい。
これに対して、図７に例示をした光触媒装置２１の場合には、風向変換部２５は基板３ａの端部に設けられている。
なお、風向変換部２５は、筐体２の縁２ｄ１などに設けてもよい。
風向変換部２５は、光触媒シート４ｂに向かうガスの流れを形成する。
風向変換部２５は、突起部２５ｂを有する。
突起部２５ｂは、斜面２５ｂ１（第１の斜面の一例に相当する）を有する。
斜面２５ｂ１は、突起部２５ｂの先端側に向かうに従い、光触媒部４から離れる方向に傾斜している。
すなわち、斜面２５ｂ１は、前述した斜面５ｂ１の作用と効果を有する。
風向変換部２５は、突起部２５ｂを有する。
突起部２５ｂは、斜面２５ｂ１（第１の斜面の一例に相当する）を有する。
斜面２５ｂ１は、突起部２５ｂの先端側に向かうに従い、光触媒部４から離れる方向に傾斜している。
すなわち、斜面２５ｂ１は、前述した斜面５ｂ１の作用と効果を有する。
外部から筐体２の端部２ａ側（流入口側）に向かい、斜面２５ｂ１に当たったガスは、斜面２５ｂ１により光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
斜面２５ｂ１に当たったガスの流れが変われば、斜面２５ｂ１と光触媒部４との間を流れるガスも巻き込まれて光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
すなわち、斜面２５ｂ１は、光触媒部４に向かう方向に直接的にガスの流れを変える。 そのため、本実施の形態に係る光触媒装置２１によれば、ガス分解性能の向上と、処理能力の向上を図ることができる。
斜面２５ｂ１に当たったガスの流れが変われば、斜面２５ｂ１と光触媒部４との間を流れるガスも巻き込まれて光触媒部４に向かう方向に流れが変えられる。
すなわち、斜面２５ｂ１は、光触媒部４に向かう方向に直接的にガスの流れを変える。 そのため、本実施の形態に係る光触媒装置２１によれば、ガス分解性能の向上と、処理能力の向上を図ることができる。
なお、以上においては、光源部３または光触媒部４を１つあるいは２つ設ける場合を例示したが、光源部３または光触媒部４を３つ以上設ける場合も同様とすることができる。
また、風向変換部を筐体２の流入口の中央領域や周縁領域に設ける場合を例示したが、風向変換部の配設位置は、光触媒部４との距離、ガス流量、ガス流速、流入口の大きさなどに応じて適宜変更することができる。
この場合、実験やシミュレーションを行うことで風向変換部の配設位置を決定することができる。
また、風向変換部を筐体２の流入口の中央領域や周縁領域に設ける場合を例示したが、風向変換部の配設位置は、光触媒部４との距離、ガス流量、ガス流速、流入口の大きさなどに応じて適宜変更することができる。
この場合、実験やシミュレーションを行うことで風向変換部の配設位置を決定することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
１ 光触媒装置、２ 筐体、２ａ 端部、２ｃ 面、３ 光源部、３ａ 基板、３ｂ 発光素子、４ 光触媒部、４ａ 枠部、４ａ１ 窓部、４ｂ 光触媒シート、５ 風向変換部、５ａ 基部、５ｂ 突起部、５ｂ１ 斜面、５ｂ２ 斜面、１０ 電源、１１ 光触媒装置、１５ 風向変換部、１５ｂ 突起部、１５ｂ１ 斜面、１５ｂ２ 斜面、２１ 光触媒装置、２５ 風向変換部、２５ｂ 突起部、２５ｂ１ 斜面
Claims (4)
- 発光素子を有する光源部と；
前記光源部と対峙させて設けられ、光触媒粒子を有する光触媒部と；
前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向と交差する方向において、前記光触媒部の一方の端部よりは外側に設けられた突起部と；
を具備し、
前記突起部は、前記外側に向けて突出し、先端側に向かうに従い、前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向において、前記光触媒部から離れる方向に傾斜する第１の斜面を有する光触媒装置。 - 前記第１の斜面と、前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向と交差する方向と、がなす角度は、３０°以上７５°以下である請求項１記載の光触媒装置。
- 前記突起部は、前記先端側に向かうに従い、前記光源部と前記光触媒部が対峙する方向において、前記光源部から離れる方向に傾斜する第２の斜面をさらに有する請求項１または２に記載の光触媒装置。
- 前記第１の斜面と、前記第２の斜面と、がなす角度は、６０°以上１５０°以下である請求項１記載の光触媒装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015112117A JP2016221084A (ja) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | 光触媒装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2015112117A JP2016221084A (ja) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | 光触媒装置 |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2016221084A true JP2016221084A (ja) | 2016-12-28 |
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ID=57746149
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2015112117A Pending JP2016221084A (ja) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | 光触媒装置 |
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| JP (1) | JP2016221084A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019017855A (ja) * | 2017-07-20 | 2019-02-07 | 大阪ライティング株式会社 | 脱臭装置 |
| JP2019165849A (ja) * | 2018-03-22 | 2019-10-03 | スタンレー電気株式会社 | 空気清浄器 |
| JP2020044488A (ja) * | 2018-09-18 | 2020-03-26 | 株式会社東芝 | 光触媒複合材料、光触媒複合材料の製造方法および光触媒装置 |
| JP2020044527A (ja) * | 2018-09-21 | 2020-03-26 | 東芝ライテック株式会社 | 光触媒フィルタ、および光触媒装置 |
-
2015
- 2015-06-02 JP JP2015112117A patent/JP2016221084A/ja active Pending
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