JP3333892B2 - 有害ガス除去装置 - Google Patents

有害ガス除去装置

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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速道路等に沿った周
囲の環境空気中からNOx,SOxなどの大気汚染物質
を除去するための有害ガス除去装置に関する。
【0002】
【従来の技術】頭記した有害ガス成分の除去に好適な光
触媒として、二酸化チタンを主成分とした活性炭との混
合物からなる光触媒が開発され、特許第1613301
号として既に取得されている。かかる光触媒は波長30
0〜400nm程度の近紫外光を照射することにより、
二酸化チタンが活性化して大気との接触反応により有害
ガス成分(NOxなどの大気汚染物質)を酸化(窒素酸
化物を硝酸に変える)し、その酸化生成物を活性炭で吸
着,捕集するように機能する。なお、光触媒層の表面が
汚染物質の酸化生成物で覆われるようになると汚染物質
の吸着能力が低下するが、水洗浄などにより光触媒の表
面に捕集した酸化生成物を洗い流すことにより光触媒の
活性が再生する。
【0003】また、かかる光触媒をパネル状ベース板の
表面に被着形成し、これを太陽光の照射と雨水による洗
浄が直接受けられるように屋外,例えば自動車専用道路
の側壁,あるいは自動車道路の沿線に沿った建屋の外壁
などに貼り巡らし、自動車から排気される大気汚染物質
を殆どメンテナンスフリーのまま除去するようにした有
害ガス除去装置が特願平5−77746号として提案さ
れている。図3はかかる有害ガス除去装置を自動車専用
道路に設置した使用例を示すものであり、光触媒で被覆
した有害ガス除去パネル1が高架道路2の側壁を利用し
て太陽光の照射を受けるように取付けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
に有害ガス除去装置を屋外に設置して使用する場合に、
日中は太陽光を利用して光触媒を活性機能させることが
できるが、日没後にも機能させるためには、光触媒に近
紫外光を照射する光源ランプ,およびその給電設備が必
要となるほか、商用電源から給電すると電気料金が加わ
るためにランニングコストが嵩むことになる。
【0005】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、太陽光の照射の下で有害ガス成分の除去と発電
が同時に行えるよう光触媒と太陽電池とを巧みに組合わ
せ、併せて太陽電池の発電電力を利用して日没後も継続
して光触媒を活性機能させることができるよう構成した
有害ガス除去装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の有害ガス除去装置は次記のように構成する
ものとする。 (1)太陽電池の透明基板をベース板として、その表面
に焼結処理により透明化した二酸化チタンの光触媒層を
被覆形成する。そして、光触媒層に向けて近紫外光を照
射する補助ランプを配備するとともに、該補助ランプを
太陽電池の出力で充電する蓄電池に接続し、日中は太陽
光の照射の下で有害ガスを除去しつつ、太陽電池の発電
出力で蓄電池を充電し、日没後は蓄電池を電源として補
助ランプの点灯により有害ガス成分の除去を継続して行
うよう構成する。
【0007】(2)太陽電池の透明基板をベース板とし
て、その表面に焼結処理により透明化した二酸化チタン
の光触媒層,および二酸化チタンを主成分とする活性炭
の混合物からなる光触媒層を分散して被覆形成する。 (3)前項(2)の有害ガス除去装置において、光触媒
層に向けて近紫外光を照射する補助ランプを配備すると
ともに、該補助ランプを太陽電池の出力で充電する蓄電
池に接続し、日中は太陽光の照射の下で有害ガスを除去
しつつ、太陽電池の発電出力で蓄電池を充電し、日没後
は蓄電池を電源として補助ランプの点灯により有害ガス
成分の除去を継続して行うよう構成する。
【0008】
【作用】光触媒としての二酸化チタンは、ゾル,ゲル法
によりガラスなどのセラミック,あるいはアルミなどの
金属の表面に被覆が可能であり、かつ焼結処理を施すこ
とにより二酸化チタン自身が透明になる性質を有してい
る。また、光学的には波長500nm程度までの近紫外
線を吸収し、それより波長の長い可視光,赤外光を透過
させる性質を有することが知られている。
【0009】そこで、太陽電池の透明基板(例えばガラ
ス)の表面全域に二酸化チタンの薄膜層をゾル,ゲル法
により形成し、焼結処理により透明化させた光触媒/太
陽電池の複合体に対し、太陽光を照射すると光触媒が環
境空気中の有害ガス成分を除去するように活性化すると
ともに、同時に二酸化チタンの薄膜層を透過した太陽光
で太陽電池が発電する。
【0010】また、二酸化チタンと活性炭との混合物か
らなる光触媒は、二酸化チタン単独の光触媒に比べて活
性炭の働きで有害ガス成分の捕集能力が高くなるが、活
性炭が可視光を吸収するために太陽光は光触媒を透過で
きない。そこで、前記のように透明化させた二酸化チタ
ンの光触媒層と、二酸化チタンと活性炭の混合物からな
る光触媒層を例えばストライプ状に分散配列して太陽電
池の透明基板上に被覆させることにより、高い有害ガス
除去機能を確保しつつ、同時に太陽電池の発電も可能な
光触媒/太陽電池の複合体としてなる有害ガス除去装置
が得られる。
【0011】そして、前記した光触媒/太陽電池の複合
体に対し、光触媒層に向けて近紫外光を照射する補助ラ
ンプを配備するとともに、該補助ランプを太陽電池の出
力で充電する蓄電池に接続することにより、日中は太陽
光の照射の下で有害ガス成分を除去しつつ、太陽電池の
発電出力を蓄電池に充電し、日没後は蓄電池を電源とし
て補助ランプの点灯により有害ガス成分の除去を継続し
て行うことが可能となる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 実施例1: 図1は本発明の請求項1に対応する実施例を示すもので
あり、図において、3は大形パネル状に作られた太陽電
池(例えばアルモファス・シリコン太陽電池)、4は太
陽電池1のガラス基板1aの表面に被覆して透明化させ
た二酸化チタンの光触媒層、5は光触媒層2の前方に配
備した補助ランプ(ブラックライトなどの近紫外線ラン
プ)、5aは補助ランプの点灯回路、6は太陽電池1の
出力端子間に接続した蓄電池、7は補助ランプ5と蓄電
池6との間の回路に接続したスイッチである。なお、太
陽電池3は周知のように前記のガラス基板3a,透明電
極3b,半導体のp−i−n接合,金属電極(バック電
極)3dからなる。ここで、二酸化チタンの光触媒層4
は、ゾル,ゲル法によりガラス基板1aの表面に二酸化
チタンの薄膜(厚さサブミリ程度)を成層した後、焼結
処理により透明化させて形成する。
【0013】前記のように、光触媒/太陽電池の複合体
として作られた有害ガス除去装置を、補助ランプ,蓄電
池と組合わせて、例えば自動車専用道路の側壁に沿って
布設(図3参照)することにより、日中は太陽光の照射
の下で光触媒層4が環境空気中の大気汚染物質を除去す
るよう機能するとともに、透明な二酸化チタンの光触媒
層4を透過した太陽光で太陽電池3が発電し、その出力
が蓄電池6に蓄電される。なお、日中は補助ランプ5は
消灯しておく。そして、日没後はタイマ制御などにより
スイッチ7をONにして蓄電池6からの給電により補助
ランプ5を点灯することにより、近紫外線のランプ光を
光触媒層4に照射して有害ガス成分の除去を日中に引き
続いて日没後にも行うことができる。
【0014】なお、太陽電池の基板としてフレキシブル
基板を用いれば、道路の側壁が曲面である場合にも、当
該装置を容易に取付けることができる。 実施例2: 図2(a),(b)は本発明の請求項2、3に対応する
実施例を示すものである。なお、図示されてないが当該
装置は実施例1と同様に補助ランプ,蓄電池を組合わせ
て使用するものとする。この実施例においては、太陽電
池3の基板3aに対し、その表面上に実施例1で述べた
透明二酸化チタンの光触媒層4と、二酸化チタンを主成
分とする活性炭との混合物からなる光触媒層8とがスト
ライプ状に交互に分散配列して被覆形成されている。
【0015】かかる光触媒/太陽電池の複合体よりなる
有害ガス除去装置に太陽光を照射すると、光触媒層4,
8が活性化して環境空気中の大気汚染物質を除去するよ
うに機能するとともに、透明な光触媒層4を透過した太
陽光の可視光で太陽電池3が発電する。そして、そして
実施例1と同様に蓄電池,補助ランプを併設することに
より、日中に太陽電池3で発電した電力を蓄電池に貯
え、日没後には補助ランプを点灯して有害ガスの除去を
継続して行うことができる。また、この実施例では、活
性炭を混合した光触媒層8が可視光を吸収して太陽光の
一部をカットするるために太陽電池3の有効面積,した
がって発電能力が低下するが、活性炭の働きにより実施
例1と比べて汚染物質の捕集機能が向上する。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の有害ガス除
去装置によれば、透明な二酸化チタンの光触媒と太陽電
池とを巧みに組合わせて複合化したことにより、日中に
は太陽光の照射の下で大気中に含まれている有害ガス成
分の除去と同時に光触媒層を透過した太陽光を利用して
発電が行える。また、太陽電池で発電した電力を蓄電池
に貯え、日没後には蓄電池からの給電で補助ランプを点
灯して光触媒層に近紫外光を照射させることにより、商
用電源からの給電を受けずに日中に続いて日没後も継続
的に稼働させることができ、これにより例えば自動車道
路沿いの大気浄化用として、経済的に昼夜稼働が可能と
なる実用的価値の高い有害ガス除去装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に対応する有害ガス除去装置
の構成図
【図2】本発明の実施例2に対応する有害ガス除去装置
の構成図であり、(a)は要部の断面図、(b)は全体
の外観斜視図
【図3】自動車専用道路への適用例を示す有害ガス除去
装置の配置図
【符号の説明】
3 太陽電池 3a 太陽電池のガラス基板 4 透明化した二酸化チタンの触媒層 5 補助ランプ 6 蓄電池 8 二酸化チタン,活性炭混合の光触媒層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 武男 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 審査官 繁田 えい子 (56)参考文献 特開 平7−33697(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/86 B01J 21/00 - 37/36

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】大気中から大気汚染物質を除去するための
    有害ガス除去装置であり、パネル状ベース板の表面に光
    触媒を被着し、これに近紫外光を照射して有害ガスを捕
    捉させるものにおいて、太陽電池の透明基板をベース板
    として、その表面に焼結処理により透明化した二酸化チ
    タンの光触媒層を被覆形成し、該光触媒層に向けて近紫
    外光を照射する補助ランプを配備するとともに、該補助
    ランプを太陽電池の出力で充電する蓄電池に接続し、日
    中は太陽光の照射の下で有害ガスを除去しつつ、太陽電
    池の発電出力で蓄電池を充電し、日没後は蓄電池を電源
    として補助ランプの点灯により有害ガス成分の除去を継
    続して行うことを特徴とする有害ガス除去装置。
  2. 【請求項2】大気中から大気汚染物質を除去するための
    有害ガス除去装置であり、パネル状ベース板の表面に光
    触媒を被着し、これに近紫外光を照射して有害ガスを捕
    捉させるものにおいて、太陽電池の透明基板をベース板
    として、その表面に焼結処理により透明化した二酸化チ
    タンの光触媒層、および二酸化チタンを主成分とした活
    性炭の混合物からなる光触媒層を分散して被覆形成した
    ことを特徴とする有害ガス除去装置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の有害ガス除去装置におい
    て、光触媒層に向けて近紫外光を照射する補助ランプを
    配備するとともに、該補助ランプを太陽電池太陽電池の
    出力で充電する蓄電池に接続し、日中は太陽光の照射の
    下で有害ガスを除去しつつ、太陽電池の発電出力で蓄電
    池を充電し、日没後は蓄電池を電源として補助ランプの
    点灯により有害ガス成分の除去を継続して行うことを特
    徴とする有害ガス除去装置。
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