JP2017503642A - Ｐｃｏ反応を実行するための方法及び装置、並びに該装置を有する空気清浄器 - Google Patents

Abstract

本発明は、光触媒酸化（ＰＣＯ）反応を実行するための方法及び装置に関する。該方法は、ＰＣＯ反応のための光触媒を含むＰＣＯ反応器に、空気流をガイドするステップと、前記空気流を第１のストリームと第２のストリームとに分割するステップであって、前記第１のストリームの量は、前記第２のストリームの量よりも小さいステップと、前記光触媒の湿度を取得するステップと、前記取得された前記光触媒の湿度に応じて、前記第１のストリームの湿度を制御するステップと、前記第１のストリームを前記光触媒にガイドすることにより、前記光触媒の湿度を調節するステップと、前記第２のストリームを前記光触媒を通るようガイドするステップと、前記光触媒に光を照射するステップと、を有する。前記取得された光触媒の湿度に基づいて、光触媒酸化を通過する空気の湿度を制御することにより、ＰＣＯ反応が効果的に実行されることができる。

Description

本発明は、ＰＣＯ反応を実行するための方法及び装置に関し、特にＰＣＯ反応の間に光触媒の湿潤性を調節するための方法及び装置に関する。本発明は更に、該ＰＣＯ反応を実行するための装置を利用する空気清浄器に関する。

屋内環境における汚染物質のレベルが実際には屋外環境におけるよりも高いことを示す研究に一部依って、１９９０年代前半から、屋内の空気の質が大きな関心を集めている。加えて、人々は一般に８０％よりも多くの時間を屋内で過ごし、このことが屋外よりも高い汚染物質の吸入のリスクに寄与している。１９９５年には、ＵＳＥＰＡ（米国環境保護庁）は、屋内の空気汚染は、最も高い環境リスクのひとつであると認定した。屋内の空気汚染物質は、３つのグループ、即ち：
−揮発性有機化合物（ＶＯＣ）及び無機化合物を含む気体の汚染物質及び蒸気、
−放射性粒子及び受動喫煙を含む粒子状物質、及び
−細菌、菌類、ウイルスを含む生物学的汚染物質
に分類され得る。屋内の空気汚染を制御する一般的な方法は、汚染源を制御すること、換気の頻度を上げること、及び空気清浄器を利用することを含む。現在、空気清浄器の使用は、屋内の空気汚染物質を取り除くためにますます人気が高くなっている。従来の空気清浄器は、粒子状物質を取り除くためにフィルタを利用するか、又は気体又は匂いを吸着するために吸着物質を利用する。しかしながら、これらの手法は、汚染物質を他の段階へ移すだけであって、汚染物質を取り除くわけではなく、更なる排気又は処理ステップが後続して必要となる。例えば、気体の汚染物質を取り除くために活性炭フィルタが利用される場合には、該フィルタは非常に頻繁に交換される必要があり、コストがかかり消費者にとっては不便である。従来の手法に対して幾つかの利点を提供する、代替となる改善方法は、不均一系光触媒酸化（ＰＣＯ）の利用である。ＰＣＯ反応は、少ない電力消費で、種々のＶＯＣ汚染物質をＣＯ_２及びＨ_２Ｏといった無害な生成物へと分解することができる。

ＰＣＯの原理が、図１に示される。ＰＣＯは一般に、半導体光触媒及び紫外（ＵＶ）光を利用して、有機化合物を、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ_２）のような無害で無臭な組成物に分解する。光触媒がＵＶ光に照射されると、価電子帯（ＶＢ）における電子が空きのある伝導帯（ＣＢ）へと励起され、ＶＢにおいて正孔（ｈ^＋）を生成する。この反応式は以下のように記述できる：
ＴｉＯ_２＋ｈν→ｈ^＋＋ｅ⁻ （１）

正孔（ｈ^＋）及び電子（ｅ⁻）は、それぞれ強力な酸化剤及び還元剤である。これらは、以下の反応を通して、効率的にＯＨ・（ヒドロキシルラジカル）及びＯ_２ ⁻を生成する。
酸化反応：ｈ^＋＋ＯＨ⁻→ＯＨ・ （２）
還元反応：ｅ⁻＋Ｏ_２ａｄｓ→Ｏ⁻ _２ａｄｓ （３）

ＯＨ・は、非常に強力な酸化性物質である。該物質は、吸着された水又は吸着されたＯＨ・⁻の参加から導出される。ＯＨ・が空気中のＶＯＣと遭遇すると、以下の分解反応が起こる：

ＯＨ・＋ＶＯＣ＋Ｏ_２→ｎＣＯ_２＋ｍＨ_２Ｏ （４）

ＰＣＯの主な限定要因は、不完全な酸化と低速な反応速度を含み、いずれも種々の副生成物に帰着し、これら副生成物の幾つかは有毒なものとなり得る。研究は、最良のＰＣＯ結果を達成するための最適な湿潤度範囲があることを示している。湿潤度が低すぎると、ヒドロキシルラジカルを生成するためには不十分な水分子しかない状況となり得るし、湿潤度が高すぎると、吸着位置に対して水蒸気がＴｉＯ_２と競合し、ＰＣＯの速度を減少させてしまう。反応速度を向上させ、不完全な酸化中間体を最小化するため、光触媒の表面における湿潤度レベルが、最適なウィンドウのなかに維持される必要がある。例えば、ＰＣＯによるトルエン及びホルムアルデヒドを取り除くための最適な湿潤度範囲は、ＴｉＯ_２をＰＣＯ触媒とすると、約１０００ｐｐｍｖ乃至４０００ｐｐｍｖであり得る。

国際特許出願公開WO97/09073A1は、微生物を含む空気ストリームを殺菌するための方法及び装置を開示している。具体的には、ＰＣＯ反応が相対湿度が過度に低くないことを要求することに鑑み、該空気ストリームが、例えば約４０％よりも高い、特定の相対湿度を持たされる。しかしながら、国際特許出願公開WO97/09073A1は、一般的に空気ストリームの湿度が制御されることしか言及しておらず、実装に関しての詳細を示していない。

欧州特許出願公開EP1980317A1は、特に低温プラズマに基づいた、消臭機能を回復するための装置を開示している。しかしながら、欧州特許出願公開EP1980317A1は、ＶＯＣの光触媒酸化に関するものではなく、空気流の湿度がどのように制御されるかについての開示がない。

国際特許出願公開WO2010/093796A1は、ＵＶに基づく空気処置装置を開示している。国際特許出願公開WO2010/093796A1は、ＰＣＯ反応が空気の相対湿度に依存することに言及しているが、空気自体の相対湿度を変更するのではなく、特定の相対湿度により装置を設計するための、又は所与の湿度に応じて反応系のパラメータを調節する方法を開示するのみである。

光触媒反応による汚染物質の分解において、湿度は重要な役割を担う。現在、ＰＣＯ反応器において湿度を制御するための効果的な方法がない。

斯くして、光触媒の湿度が所望の範囲に調節されることができる、ＰＣＯ反応を実行するための方法及び装置を提供することが、有利となり得る。

この目的のため、本発明の実施例は、ＰＣＯ反応を実行するための方法であって、ＰＣＯ反応のための光触媒を含むＰＣＯ反応器に、空気流をガイドするステップと、前記空気流を第１のストリームと第２のストリームとに分割するステップであって、前記第１のストリームの量は、前記第２のストリームの量よりも小さいステップと、前記光触媒の湿度を取得するステップと、前記取得された前記光触媒の湿度に応じて、前記第１のストリームの湿度を制御するステップと、前記第１のストリームを前記光触媒の表面にガイドすることにより、前記光触媒の湿度を調節するステップと、前記第２のストリームを前記光触媒を通るようガイドするステップと、前記光触媒に光を照射するステップと、を有する方法を提供する。

取得された光触媒の湿度に基づいて、光触媒の酸化を通過する空気の湿度を制御することにより、ＰＣＯ反応が効果的に実行されることができる。空気流が分割され、該空気流の少ない部分のみが必要に応じて加湿／除湿されることにより、光触媒の湿度が所望の範囲に調節されることができ、更に、排出される空気の湿度が、不変に保たれるか、又は少なくとも大きくは変化させられないこととなる。

本文脈において、「第１のストリームの湿度を制御する」とは、第１のストリームを加湿する機能、第１のストリームの湿度を不変に保つ機能、又は第１のストリームを除湿する機能を示す。それ故、同様に「光触媒の湿度を調節する」とは、光触媒を加湿する機能、光触媒の湿度を不変に保つ機能、又は光触媒を除湿する機能を示す。

好適には、前記制御するステップは、前記取得された前記光触媒の湿度と所定の光触媒の湿度との差に応じて、前記第１のストリームの湿度を、目標湿度に調整するステップを有する。

該取得された前記光触媒の湿度を、所定の光触媒の湿度と比較することによって、第１のストリームの湿度が、直接フィードバックの態様で制御されることができる。即ち、第１のストリームについての湿度の調節量が、自動的に修正されることができる。

好適には、前記方法は更に、前記空気流の湿度を検出するステップと、前記取得された前記光触媒の湿度、前記検出された前記空気流の湿度、及び所定の光触媒の湿度に応じて、前記第１のストリームの湿度を、目標湿度に調整するステップと、を有する。

空気流の湿度を検出することにより、第１のストリームの量に基づいて第１のストリームの湿度の調節量が算出されることができ、光触媒が最適な湿度を実現するための適切な量の湿度を受けることができるようになる。

本発明の好適な実施例においては、前記制御するステップにおいて、前記取得された前記光触媒の湿度が、前記所定の光触媒の湿度よりも小さい場合には、前記第１のストリームが加湿され、前記取得された前記光触媒の湿度が、前記所定の光触媒の湿度と等しい場合には、前記第１のストリームの湿度が不変に保たれ、前記取得された前記光触媒の湿度が、前記所定の光触媒の湿度よりも大きい場合には、前記第１のストリームが除湿される。

好適には、前記第１のストリームの湿度は、前記第１のストリームを湿度制御チャネルを通るようガイドすることにより制御され、前記湿度制御チャネルは、並列な３本のチャネルを有し、これら３本のチャネルの各々が、前記第１のストリームを加湿するため、前記第１のストリームの湿度を不変に保つため、又は前記第１のストリームを除湿するために、それぞれ適合されている。

本発明の他の好適な実施例においては、前記ＰＣＯ反応器は、第１の開口及び第２の開口を有する内側管を有し、前記内側管は穿孔されており、前記光触媒は前記内側管の内側面に配置され、前記ＰＣＯ反応器は更に、第３の開口及び第４の開口を有する外側管を有し、前記外側管は、前記内側管を被覆して、前記第１の開口と前記第３の開口との間に被覆室開口を有する被覆室を形成し、前記ＰＣＯ反応器は更に、前記第２の開口と前記第４の開口との間に延在する封止面と、前記光触媒を照射するための前記内側管内に配置された光源と、を有する。

好適には、前記第１のストリームは、前記制御するステップの後に、前記被覆室開口から前記被覆室へとガイドされ、前記第２のストリームは、前記第１の開口から前記内側管へとガイドされる。

本発明はまた、ＰＣＯ反応を実行するための装置であって、前記装置は、ＰＣＯ反応のための光触媒を含むＰＣＯ反応器と、ＰＣＯ反応のための空気流をガイドするための空気流チャネルと、前記空気流を第１のストリームと第２のストリームとに分割するための空気分割ユニットであって、前記第１のストリームの量は、前記第２のストリームの量よりも小さい空気分割ユニットと、前記光触媒の湿度を取得するための湿度計と、前記第１のストリームの湿度を制御し、前記第１のストリームを前記光触媒の表面にガイドすることにより、前記光触媒の湿度を調節するための、湿度制御チャネルと、前記第２のストリームを前記光触媒を通るようガイドするための主ストリームチャネルと、を有する装置を提案する。

該空気流を分割することにより、第１のストリームの湿度のみが調節される。ＰＣＯ反応は、光触媒の最適な湿度により、効果的に実行されることができる。更に、排出される空気の湿度が不変に保たれるか、大きくは変化しないこととなる。

好適には、前記第１のストリームの湿度は、前記取得された前記光触媒の湿度と、前記光触媒の所定の湿度と、の差に応じて、目標湿度に制御される。

該取得された前記光触媒の湿度を、光触媒の所定の湿度と比較することにより、第１のストリームの湿度が、直接フィードバックの態様で制御されることができる。即ち、第１のストリームについての湿度の調節量が、自動的に調整されることができる。

好適には、前記装置は更に、前記空気流の湿度を検出するための湿度センサを有し、前記第１のストリームの湿度は、前記取得された前記光触媒の湿度、前記検出された前記空気流の湿度、及び前記光触媒の所定の湿度に応じて、目標湿度に制御される。

空気流の湿度を検出することにより、第１のストリームについての湿度の調節量が、第１のストリームの量に基づいて算出されることができ、これにより光触媒が、最適な湿度を達成するための適切な量の湿気を受けることができる。

本発明の好適な実施例においては、前記取得された前記光触媒の湿度が、前記光触媒の所定の湿度よりも小さい場合には、前記第１のストリームが加湿され、前記取得された前記光触媒の湿度が、前記所定の光触媒の湿度と等しい場合には、前記第１のストリームの湿度が不変に保たれ、前記取得された前記光触媒の湿度が、前記所定の光触媒の湿度よりも大きい場合には、前記第１のストリームが除湿される。

好適には、前記湿度制御チャネルは、並列な３本のチャネルを有し、これら３本のチャネルの各々が、前記第１のストリームを加湿するため、前記第１のストリームの湿度を不変に保つため、又は前記第１のストリームを除湿するために、それぞれ適合されている。

本発明の他の好適な実施例においては、前記ＰＣＯ反応器は、第１の開口及び第２の開口を有する内側管を有し、前記内側管は穿孔されており、前記光触媒は前記内側管の内側面に配置され、前記ＰＣＯ反応器は更に、第３の開口及び第４の開口を有する外側管を有し、前記外側管は、前記内側管を被覆して、前記第１の開口と前記第３の開口との間に被覆室開口を有する被覆室を形成し、前記ＰＣＯ反応器は更に、前記第２の開口と前記第４の開口との間に延在する封止面と、前記光触媒を照射するための前記内側管内に配置された光源と、を有する。

好適には、前記第１のストリームは、前記制御するステップの後に、前記被覆室開口から前記被覆室へとガイドされ、前記第２のストリームは、前記第１の開口から前記内側管へとガイドされる。

また、本発明のいずれかの実施例によるＰＣＯ反応を実行するための装置を有する空気清浄器も提案される。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

本発明は、添付図面を参照しながら、種々の実施例に基づいて説明される。

光触媒酸化の原理を示す。 本発明の実施例によるＰＣＯ反応を実行するための装置の模式的な図を示す。 本発明の実施例による動作原理の模式的な図を示す。

以下、本発明の実施例への参照が為され、その１つ以上の例が図に示される。これら実施例は、本発明の例として示されるものであって、本発明の限定として意図されるものではない。例えば、或る実施例の一部として示される又は説明される特徴は、他の実施例と共に用いられて、更なる実施例を導出しても良い。本発明は、これらの及びその他の変更及び変形を、本発明の範囲及び精神内のものとして含むことを意図している。

光触媒の湿度の調節は、空気流の比較的小さな部分により実現されることができ、取得された光触媒の湿度に基づいて実行される。該小さな空気のストリームは、触媒の表面にガイドされ、触媒の表面における湿度レベルに対して直接の影響を及ぼす。

本発明の実施例によれば、ＰＣＯ反応を実行するための方法は、ＰＣＯ反応のための光触媒を含むＰＣＯ反応器に、空気流をガイドするステップと、前記空気流を第１のストリームと第２のストリームとに分割するステップであって、前記第１のストリームの量は、前記第２のストリームの量よりも小さいステップと、前記光触媒の湿度を取得するステップと、前記取得された前記光触媒の湿度に応じて、前記第１のストリームの湿度を制御するステップと、前記第１のストリームを前記光触媒の表面にガイドすることにより、前記光触媒の湿度を調節するステップと、前記第２のストリームを前記光触媒を通るようガイドするステップと、前記光触媒に光を照射するステップと、を有する。

本発明の実施例によれば、該方法は、図２に示された、ＰＣＯ反応を実行するための装置により実行されることができる。装置１００は、ＰＣＯ反応のための光触媒１０２を含むＰＣＯ反応器１０１と、ＰＣＯ反応のための空気流１０４をガイドするため空気流チャネル１０３と、空気流１０４を第１のストリーム１０６と第２のストリーム１０７とに分割するための空気分割ユニットであって、第１のストリーム１０６の量は、第２のストリーム１０７の量よりも小さい空気分割ユニット１０５と、光触媒１０２の湿度を取得するための取得ユニット（例えば湿度計）１０８と、第１のストリーム１０６の湿度を制御し、第１のストリーム１０６を光触媒１０２にガイドすることにより、光触媒１０２の湿度を調節するための、湿度制御チャネル１０９と、第２のストリーム１０７を光触媒１０２を通るようガイドするための主ストリームチャネル１０９'と、を有する。

本発明の実施例においては、取得ユニット１０８は、以下の態様のいずれかで実装されることができる：
光触媒１０２の表面の近くに配置され、光触媒１０２の表面における湿度を直接に検出するよう構成された湿度計
空気流１０４又は周囲の空気の湿度を検出するように構成され、検出された湿度が、光触媒の湿度とみなされる、湿度計
外部源と通信することが可能であり、該外部源から光触媒（１０２）の湿度の推定／予測を得るモジュール。

典型的には、光触媒１０２の湿度調節は、該光触媒の表面における局所的な湿度を変化させることにより実装される。当業者には理解されるように、制御ユニット（例えばプロセッサ又は制御モジュールにより実装される）が、制御のための湿度制御チャネル１０９に組み込まれても良い。図３は、本発明の実施例による動作原理の模式的な図を示す。

湿度センサは、光触媒の湿度（Ｈ_{ｃａｔａｌｙｓｔ}）を検出し（２０１）、その結果を制御ユニットに送信する（２０２）。理想的な湿度値（Ｈ_{ｉｄｅａｌ}）は、予め決定される。該湿度センサは、非常に正確である必要はない（例えば５％の誤差が許容可能である）。当業者には理解されるように、２０１において、光触媒の湿度が、幾つかの関連するパラメータから導出されることもできる。例えば、光触媒の湿度は、ＰＣＯ反応器における湿度から導出されることもできる。

第１のストリームの湿度が変更されるべき場合には、第１のストリームに乾燥器／加湿器を通過させることにより、第１のストリームの湿度が制御されることができる。

Ｈ_{ｃａｔａｌｙｓｔ}＝Ｈ_{ｉｄｅａｌ}である場合（又は最適範囲内である場合）、第１のストリームの湿度は不変のまま保たれる（２０３）。代替の実施例においては、分割することなく全ての空気流が光触媒を通過し、事前の工程が必要とされない。

Ｈ_{ｃａｔａｌｙｓｔ}＜Ｈ_{ｉｄｅａｌ}である場合には、加湿モードが起動される（２０４）。湿度の差に基づいて、制御ユニットは、ＰＣＯ反応チャネルを通過する第１のストリームの量／割合に応じて、湿度調節の量を算出する。乾燥器への弁は閉じられる。これに応じて、加湿器への弁が開き、空気が通過することを可能とする。例えば水容器を通過させること、圧電加湿器、水タンクを加熱すること、又は水を空気ストリームに噴霧することといった、多くの加湿方法が本発明のために利用可能である。

Ｈ_{ｃａｔａｌｙｓｔ}＞Ｈ_{ｉｄｅａｌ}である場合には、除湿モードが起動される（２０５）。湿度の差に基づいて、制御ユニットは、ＰＣＯ反応チャネルを通過する第１のストリームの量／割合に応じて、湿度調節の量を算出する。加湿器への弁は閉じられる。これに応じて、乾燥器への弁が開き、空気が通過することを可能とする。本発明のため多くの除湿方法が利用可能であるが、乾燥器を通過させることが好適である。

第１のストリームの量／割合が一定である場合には、第１のストリームに対する湿度調節の量が調節されても良く、第１のストリームに対する湿度調節が一定である場合には、第１のストリームの量／割合（即ち第１のストリームと第２のストリームとの量の割合）が調節されても良く、更に、第１のストリームに対する湿度調節と、第１のストリームの量／割合と、の両方が調節可能であっても良い。

本明細において、湿度調節の量とは、湿度調節により引き起こされる湿度変化（即ち第１のストリームに為される湿度の変化の度合い）を指す。斯くして、空気流に対する第１のストリームの量は、湿度調節の量に応じて決定されることができる。それ故、湿度調節の量が大きい場合には、第１のストリームの量は比較的小さくなるよう調節されることができる。

取得された光触媒の湿度に基づいて光触媒酸化を通過する空気の湿度を制御することにより、ＰＣＯ反応が効果的に実行され得る。空気流は分割され、該空気流の少ない部分だけが処置され、これにより光触媒の湿度が所望の範囲に調節されることができ、更に、排出される空気の湿度が不変に保たれるか、又は大きくは変化させられない。

空気流を分割した後、光触媒の最適な湿度を実現するためには、該空気流の小さな部分（即ち第１のストリーム）のみで十分である。光触媒を通過する塊の空気によりヒドロキシルラジカルが消費され、該消費されたヒドロキシルラジカルが最終的にＨ_２Ｏを生成し、該Ｈ_２Ｏは次いで後続するＰＣＯ反応のために光触媒により利用され、清浄された空気と共に排出はされない。ＶＯＣ濃度は典型的には、空気中においては非常に低い。斯くして、分解により生成される水分子は、周囲の湿度を大きくは変更させない。それ故、排出される空気（従って周囲の湿度）は、略不変となる。

好適には、第１のストリームの湿度は、前記取得された光触媒の湿度と、光触媒の所定の湿度との差に応じて、目標湿度へと制御される。該取得された光触媒の湿度を、光触媒の所定の湿度と比較することにより、第１のストリームの湿度が、直接的なフィードバックの態様で制御されることができる。即ち、第１のストリームについての湿度の調節量が、自動的に調整されることができる。

好適には、該装置は更に、空気流の湿度を検出するための湿度センサ（図２には示されていない）を有し、第１のストリームの湿度は、前記取得された光触媒の湿度、該検出された空気流の湿度、及び光触媒の所定の湿度に応じて、目標湿度へと制御される。

空気流の湿度を検出することにより、第１のストリームの量に基づいて第１のストリームの湿度の調節量が算出されることができ、光触媒が最適な湿度を実現するための適切な量の湿度を受けることができるようになる。

本発明の好適な実施例においては、前記取得された前記光触媒の湿度が、前記所定の光触媒の湿度よりも小さい場合には、前記第１のストリームが加湿され、前記取得された前記光触媒の湿度が、前記所定の光触媒の湿度と等しい場合には、前記第１のストリームの湿度が不変に保たれ、前記取得された前記光触媒の湿度が、前記所定の光触媒の湿度よりも大きい場合には、前記第１のストリームが除湿される。

斯かる構成により、空気流についての分割構成を変更することなく、光触媒の湿度が理想的な値（又は最適な範囲内）に調節されることができる。それにもかかわらず、以上に説明されたように、代替の実施例においては、空気流の全体が、分割することなく、光触媒を通過しても良い。

好適には、前記第１のストリームの湿度は、前記第１のストリームを湿度制御チャネル１０９を通るようガイドすることにより制御され、湿度制御チャネル１０９は、並列な３本のチャネルを有し、これら３本のチャネルの各々が、前記第１のストリームを加湿するため、前記第１のストリームの湿度を不変に保つため、又は前記第１のストリームを除湿するために、それぞれ適合されている。

斯かる３つのチャネルを配置することにより、第１のストリームの湿度は、前記取得された光触媒の湿度に応じて動作させられる、切り換え可能な態様で制御されることができる。

本発明の他の好適な実施例においては、前記ＰＣＯ反応器は、第１の開口１１１及び第２の開口１１２を有する内側管１１０を有し、内側管１１０は穿孔されており、光触媒１０２は内側管１１０の内側面に配置され、前記ＰＣＯ反応器は更に、第３の開口１１４及び第４の開口１１５を有する外側管１１３を有し、外側管１１３は、内側管１１０を被覆して、第１の開口１１と第３の開口１１４との間に被覆室開口１１７を有する被覆室１１６を形成し、前記ＰＣＯ反応器は更に、第２の開口１１２と第４の開口１１５との間に延在する封止面１１８と、光触媒１０２を照射するための内側管１１０内に配置された光源１１９と、を有する。

好適には、第１のストリーム１０６は、第１のストリーム１０６の湿度が制御された後に、被覆室開口１１７から被覆室１１６へとガイドされ、第２のストリーム１０７は、第１の開口１１０から内側管１１１へとガイドされる。

本発明の実施例は、光触媒の表面の近傍における湿度を調節するため、流入してくる空気流を利用する。例えばＴｉＯ_２、表面修飾ＴｉＯ_２、ＷＯ_３又は金属酸化物の混成物のような、多くの光触媒が選択肢となり得る。これに加えて、内側管１１０は、第１のストリームの流れのために穿孔されている。第２のストリーム１０７が光触媒の近くの小さな穴から出てくる第１のストリーム１０６と混合されると、排出される空気の全体的な湿度に大きな変化を及ぼさずに、光触媒の表面における湿度が変化させられる。ＰＣＯ反応器１０１の形状及び構造も、変更されても良い。

本発明の実施例においては、ＰＣＯ反応のために最終的に湿度を変化させる、典型的な方法があり、以下に更に説明される。

・加湿器／除湿器の出力湿度が制御可能である場合
斯かる場合には、以上に説明されたように、周囲の空気の全体的な湿度に影響を及ぼさないため、例えば空気流１０４の１０％といったように、第１のストリーム１０６の量が小さいべきである。ＰＣＯ反応のための目標湿度が４０００ｐｐｍｖであり、吸入される空気の湿度が２０００ｐｐｍｖであるとすると、第１のストリーム１０６が加湿される必要がある。加湿器の出力湿度が４０００ｐｐｍｖに調整される限り、第１のストリーム１０６は、加湿のため加湿器に向けられ得る。

・加湿器／除湿器からの出力湿度が比較的固定されている場合
加湿器／除湿器からの出力湿度が比較的固定されているとは、入ってくる空気がどの程度乾いているか／湿っているかにかかわらず、加湿器／除湿器を通過した後、空気の結果的な湿度が、常におよそ特定の値となるか、又は特定の範囲内となり得ることを意味する。

空気流全体の流束が２００ｍ^３／ｈであるとすると、該空気流の大部分（即ち第２のストリーム）が、主ストリームチャネル１０９を通ることとなり、非常に少量（例えば２０ｍ^３／ｈ以下）が該空気流全体から分離された第１のストリーム１０４を形成する。２０ｍ^３／ｈが光触媒１０２の表面へとガイドされる流束であるとすると、最適な湿度Ｈ_{ｉｄｅａｌ}は４０００ｐｐｍｖである（予め決定される）。検出された湿度（周囲の空気の湿度）Ｈ_ａｉｒが１６０００ｐｐｍｖである場合、Ｈ_ａｉｒ＞Ｈ_{ｉｄｅａｌ}であるから、第１のストリーム１０６が乾燥させられる必要がある。どれだけの空気が乾燥させられる必要があるか（即ち第１のストリーム１０４の量）を決定するため、以下のアルゴリズムが利用されることができる。乾燥器を通過した後、第１のストリーム１０４の湿度が１０００ｐｐｍｖであるとすると、
Ｘ・１０００＋（２０−Ｘ）・１６０００＝２０・４０００、よってＸ＝１６ｍ^３／ｈ

それ故、空気流全体のうち１６ｍ^３／ｈが乾燥させられる必要がある。乾燥させられた後、空気流全体の１６ｍ^３／ｈが、残りの処理されていない空気（４ｍ^３／ｈ）と混合されても良い。空気の小さなストリーム（４０００ｐｐｍｖ、２０ｍ^３／ｈ）が、触媒の表面にガイドされる。

任意に、第１のストリームと第２のストリームとの比が、算出の結果に応じて調節されても良い。即ち、以上に説明されたような算出の後、１６ｍ^３／ｈの流束を持つストリームが、第１のストリーム１０６として、空気全体から直接に分離されても良い。

本発明のいずれかの実施例によるＰＣＯ反応を実行するための装置を有する空気清浄器も提案される。１つの空気清浄器に、複数のＰＣＯ反応器が存在しても良い。ＰＣＯ反応器同士が、互いに接続されていても良い。

当業者は、触媒１０２の加湿／除湿が、非常に頻繁に反復される必要はないことを、理解するであろう。幾つかの例においては、本明細において説明された光触媒の湿度制御は、１時間に１回若しくは２時間に１回繰り返されても良いし、又は実際の必要性（例えば触媒への水が過度に高速に揮発する場合など）に応じて繰り返されても良い。当業者は、付加的な大きな労力なく、種々の状況に対処するために、本発明を実装することができる。

本発明は図面及び以上の記述において説明され記載されたが、斯かる説明及び記載は説明するもの又は例示的なものであって限定するものではないとみなされるべきであり、本発明は開示された実施例に限定されるものではない。

図面、説明及び添付される請求項を読むことにより、請求される本発明を実施化する当業者によって、開示された実施例に対する他の変形が理解され実行され得る。請求項において、「有する（comprising）」なる語は他の要素又はステップを除外するものではなく、「１つの（a又はan）」なる不定冠詞は複数を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。請求項におけるいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (14)

1. 光触媒酸化反応を実行するための方法であって、
   光触媒酸化反応のための光触媒を含む光触媒酸化反応器に、空気流をガイドするステップと、
   前記光触媒の湿度を取得するステップと、
   前記空気流を第１のストリームと第２のストリームとに分割するステップであって、前記第１のストリームの量は、前記第２のストリームの量よりも小さいステップと、
   前記取得された前記光触媒の湿度に応じて、前記第１のストリームの湿度を制御するステップと、
   前記第１のストリームを前記光触媒にガイドすることにより、前記光触媒の湿度を調節するステップと、
   前記第２のストリームを前記光触媒を通るようガイドするステップと、
   前記光触媒に光を照射するステップと、
   を有する方法。
2. 前記制御するステップは、前記取得された前記光触媒の湿度と所定の光触媒の湿度との差に応じて、前記第１のストリームの湿度を、目標湿度に調整するステップを有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記方法は更に、前記空気流の湿度を検出するステップと、前記取得された前記光触媒の湿度、前記検出された前記空気流の湿度、及び所定の光触媒の湿度に応じて、前記第１のストリームの湿度を、目標湿度に調整するステップと、を有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記制御するステップにおいて、
   前記取得された前記光触媒の湿度が、前記所定の光触媒の湿度よりも小さい場合には、前記第１のストリームが加湿され、
   前記取得された前記光触媒の湿度が、前記所定の光触媒の湿度と等しい場合には、前記第１のストリームの湿度が不変に保たれ、
   前記取得された前記光触媒の湿度が、前記所定の光触媒の湿度よりも大きい場合には、前記第１のストリームが除湿される、
   請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記第１のストリームの湿度は、前記第１のストリームを湿度制御チャネルを通るようガイドすることにより制御され、前記湿度制御チャネルは、並列な３本のチャネルを有し、これら３本のチャネルの各々が、前記第１のストリームを加湿するため、前記第１のストリームの湿度を不変に保つため、又は前記第１のストリームを除湿するために、それぞれ適合された、請求項１に記載の方法。
6. 光触媒酸化反応を実行するための装置であって、前記装置は、
   光触媒酸化反応のための光触媒を含む光触媒酸化反応器と、
   光触媒酸化反応のための空気流をガイドするための空気流チャネルと、
   前記光触媒の湿度を取得するための取得ユニットと、
   前記空気流を第１のストリームと第２のストリームとに分割するための空気分割ユニットであって、前記第１のストリームの量は、前記第２のストリームの量よりも小さい空気分割ユニットと、
   前記第１のストリームの湿度を制御し、前記第１のストリームを前記光触媒にガイドすることにより、前記光触媒の湿度を調節するための、湿度制御チャネルと、
   前記第２のストリームを前記光触媒を通るようガイドするための主ストリームチャネルと、
   を有する装置。
7. 前記湿度制御チャネルは、前記第１のストリームの湿度が、前記取得された前記光触媒の湿度と、前記光触媒の所定の湿度と、の差に応じて、目標湿度に制御されるように構成された、請求項６に記載の装置。
8. 前記装置は更に、前記空気流の湿度を検出するための湿度センサを有し、前記第１のストリームの湿度は、前記取得された前記光触媒の湿度、前記検出された前記空気流の湿度、及び前記光触媒の所定の湿度に応じて、目標湿度に制御される、請求項６に記載の装置。
9. 前記湿度制御チャネルは、前記取得された前記光触媒の湿度が、前記光触媒の所定の湿度よりも小さい場合には、前記第１のストリームが加湿されるように構成され、
   前記湿度制御チャネルは、前記取得された前記光触媒の湿度が、前記所定の光触媒の湿度と等しい場合には、前記第１のストリームの湿度が不変に保たれるように構成され、
   前記湿度制御チャネルは、前記取得された前記光触媒の湿度が、前記所定の光触媒の湿度よりも大きい場合には、前記第１のストリームが除湿される、
   請求項７又は８に記載の装置。
10. 前記湿度制御チャネルは、並列な３本のチャネルを有し、これら３本のチャネルの各々が、前記第１のストリームを加湿するため、前記第１のストリームの湿度を不変に保つため、又は前記第１のストリームを除湿するために、それぞれ適合された、請求項６に記載の装置。
11. 前記光触媒酸化反応器は、
    第１の開口及び第２の開口を有する内側管であって、前記内側管は穿孔されており、前記光触媒は前記内側管の内側面に配置された、内側管と、
    前記光触媒酸化反応器は更に、第３の開口及び第４の開口を有する外側管であって、前記外側管は、前記内側管を被覆して、前記第１の開口と前記第３の開口との間に被覆室開口を有する被覆室を形成する、外側管と、
    前記第２の開口と前記第４の開口との間に延在する封止面と、
    前記光触媒を照射するための前記内側管内に配置された光源と、
    を有する、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記第１のストリームは、前記制御するステップの後に、前記被覆室開口から前記被覆室へとガイドされ、前記第２のストリームは、前記第１の開口から前記内側管へとガイドされる、請求項１１に記載の装置。
13. 前記空気分割ユニットは、前記第１のストリームと前記第２のストリームとの比が前記光触媒の湿度に依存するように、前記空気流を前記第１のストリームと前記第２のストリームとに分割する、請求項６に記載の装置。
14. 請求項６乃至１３のいずれか一項に記載の光触媒酸化反応を実行するための装置を有する空気清浄器。

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