JP5779288B1 - 自壊性二酸化炭素発生体および二酸化炭素発生システム - Google Patents
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/30—Tungsten
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
-
- B01J35/30—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/50—Carbon dioxide
Abstract
Description
[1] 光触媒と、前記光触媒が混練された有機物バインダを主成分とする固体状の混練物を備え、以下の(i)、(ii)を満たす自壊性二酸化炭素発生体。
(i)前記有機物バインダは、前記光触媒の光触媒作用によって自壊して二酸化炭素を発生する。
(ii)前記混練物に、前記光触媒に対する活性光線を0.8mJ/cm2・secの強度で照射した場合に、常温・常圧で二酸化炭素が、活性光線が照射される単位面積あたり0.1nL/cm2・sec以上発生する。
[2] [1]に記載の自壊性二酸化炭素において、
前記(ii)が、以下の(iia)を満たす自壊性二酸化炭素発生体。
(iia)前記混練物に、前記光触媒に対する活性光線を0.8mJ/cm2・secの強度で照射した場合に、常温・常圧で二酸化炭素が、活性光線が照射される単位面積あたり1nL/cm2・sec以上発生する。
[3] 前記混練物は、ビーズ、フィルム、シートおよびゲルのいずれかである[1]または[2]に記載の自壊性二酸化炭素発生体。
[4] 担持体に、前記混練物が担持されている[1]〜[3]のいずれかに記載の自壊性二酸化炭素発生体。
[5] 前記有機物バインダは、飽和炭化水素樹脂または/および水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、イソシアネート基、エーテル結合、グリコシド結合、エステル結合、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合、グアニジノ基、イミダゾリル基、インドリル基、メルカプト基、カーボネート結合、アセタール結合およびイミド結合の少なくともいずれかを含む樹脂を主成分とする[1]〜[4]のいずれかに記載の自壊性二酸化炭素発生体。
[6] 前記光触媒は、助触媒を有していてもよいTiO2,ZnO,SrTiO3,SnO2およびWO3から選ばれる少なくとも一つを含む金属酸化物半導体であり、
前記助触媒が、Pt,Pd,Cu(II)、Fe(III)、Au,Ag,RuおよびNiの少なくとも一つが含まれる物質である[1]〜[5]のいずれかに記載の自壊性二酸化炭素発生体。
[7] 蚊の捕獲に用いる[1]〜[6]のいずれかに記載の自壊性二酸化炭素発生体。
[8] 植物生長促進に用いる[1]〜[7]のいずれかに記載の自壊性二酸化炭素発生体。
[10] 更に、前記光触媒を励起し得る光源を備える[9]に記載の二酸化炭素発生システム。
[11] 前記自壊性二酸化炭素発生体から発生した二酸化炭素を滞留させる滞留空間を設け、前記滞留空間から外部に600ppm以上の前記二酸化炭素を放出する[9]または[10]に記載の二酸化炭素発生システム。
[12] 光触媒と、前記光触媒が混練された有機物バインダを主成分とする固体状の混練物を備えた自壊性二酸化炭素発生体が搭載された二酸化炭素発生システムであって、
前記有機物バインダは、前記光触媒の光触媒作用によって自壊して二酸化炭素を発生するものであり、前記自壊性二酸化炭素発生体から発生した前記二酸化炭素を滞留させる滞留空間を設け、前記滞留空間から外部に600ppm以上の前記二酸化炭素を放出する二酸化炭素発生システム。
[第1実施形態]
第1実施形態に係る自壊性二酸化炭素発生体(以下、「二酸化炭素発生体」ともいう)は、光触媒と、光触媒が混練された有機物バインダとを主成分とする固体状の混練物を備え、以下の(i)、(ii)を満たすものである。
(i)有機物バインダは、光触媒の光触媒作用(酸化作用)によって自壊して二酸化炭素を発生する。
(ii)混練物に、光触媒に対する活性光線を0.8mJ/cm2・secの強度で照射した場合に、常温・常圧で二酸化炭素が、活性光線が照射される単位面積あたり0.1nL/cm2・sec以上発生する。
次に、二酸化炭素発生体および二酸化炭素発生システムの適用例について説明する。
図3は、第2実施形態に係る二酸化炭素発生システムを蚊捕集用途に用いた一例を示す模式的斜視図である。二酸化炭素発生システムたる蚊捕集器2は、内部に空間が形成された箱型の構成を成し、底部に蚊捕集ユニット11、頂部に光源ユニット13が設けられ、これらの間に二酸化炭素発生ユニット12が設置されている。蚊捕集ユニット11および光源ユニット13は、二酸化炭素発生ユニット12に対して着脱自在に構成されている。光源ユニット13の側方下部には、蚊を誘引するための開口部である蚊侵入口14が設けられている。二酸化炭素発生ユニット12の側面には、二酸化炭素を高濃度で排出する排気口15が複数設けられている。
光源30のオン・オフの判定は、太陽光・室内光強度測定部18の結果に基づいて行われる。光源ユニット13内には、光源30や太陽光・室内光強度測定部18を作動させるための電気回路等が内蔵されている。なお、光強度測定に代えて、二酸化炭素濃度を検知して、光源30の照射条件を決定してもよい。
次に、二酸化炭素発生体または二酸化炭素発生システムを、植物生長促進用途に用いる例について説明する。図7に第3実施形態に係る二酸化炭素発生システム5の一例を示す模式的側面図を、図8に図7のVIII−VIII切断部断面図を示す。二酸化炭素発生システム5は、ボンベ状の円筒筐体70から配管71を介して所望の濃度の二酸化炭素が、植物栽培容器73に供給されるようになっている。植物栽培容器73内には、二酸化炭素の濃度を測定する濃度センサ74が設けられ、配管71には調節弁72が設けられ、濃度センサ74の測定結果に基づいて植物栽培容器73内の二酸化炭素濃度が一定に保たれるようになっている。円筒筐体70の側面の下方には、円筒筐体70内で発生した高濃度二酸化炭素を含む空気をスムーズに植物栽培容器73に送れるように吸気口76が複数設けられている。
第3実施形態において、円柱状の光源30eと二酸化炭素発生体22eに代えて、LEDシート等とシート状の二酸化炭素発生体とを積層させ、捲回させた構造を円筒筐体70内に内蔵させてもよい。また、図4に示したようなカートリッジ状の二酸化炭素発生体や、シート状の二酸化炭素発生体を、箱型の植物工場内の壁面等に直接設置してもよい。例えば、図1のような形態において、支持体33として粘着シートを用い、植物工場内の壁面に貼り付ける方法が例示できる。また、箱型の植物工場内の壁面に直接、本発明の混練物を塗工してもよい。また、図2で説明した様なビーズ状の混練物からなる二酸化炭素発生体あるいはカートリッジに充填した二酸化炭素発生体を、植物の近接位置であって且つ活性光線が照射可能な位置に任意に設置してもよい。また、植物工場用途に限定されず、野菜や花等の植物栽培キット内に、小型の二酸化炭素発生体を設置してもよい。また、屋外の畑において使用することもできる。例えば、植物を支える支柱棒を太陽光の透過材料で構成し、且つ空気の出入り孔を設け、内部に混練物たるビーズを詰めて二酸化炭素が発生するようにしてもよい。
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。但し、本発明は、以下の実施例により何ら限定されるものではない。
紫外光の照射強度を0.4mJ/cm2・secに変更した以外は、実施例1のサンプルを用いて同様の実験を行った。
滞留部寸法:CO2滞留部外径=19cm、
CO2滞留部内径=触媒外径=17cm,
滞留部幅=1cm、触媒層厚さ=1cm、
CO2滞留部高さ=15cm
換気回数N=1時間あたりの滞留部の空気の流量/滞留部体積
滞留部から放出されるCO2濃度
=1時間で触媒から発生するCO2の量/(滞留部体積×換気回数)
(1)紫外線の強度0.8mJ/cm2・secの場合、紫外線を照射してから5分で、滞留部から放出されるCO2濃度は、蚊を誘引可能な600ppmを超える。
(2)二酸化炭素滞留部の換気回数を1時間で5回とし、二酸化炭素発生体22から内筒側にはCO2が流れない構造とした場合には、紫外線を照射してから1時間後の滞留部から放出されるCO2濃度は、2200ppm、放出量は4240cm3/hとなる。また、紫外線照射から100時間後の滞留部から放出されるCO2濃度は、1140ppm、紫外線照射から450時間後の滞留部から放出されるCO2濃度は、800ppmとなる。
3〜4 蚊捕集器
5 二酸化炭素発生システム
9 蚊
11 蚊捕集ユニット
12 二酸化炭素発生ユニット
13 光源ユニット
14 蚊侵入口
15、16 排気口
18 太陽光・室内光強度測定部
20 内部空間
21 滞留空間
23 空気循環ファン
24 テーパー部
25 低通気性網
26 内筒
27 外筒
28 微細孔
30 光源
31 入り口部
33 支持体
50 ビーズ
51 光触媒
52 有機物バインダ
55 フィルム
62 粘着テープ巻取り部
70 円筒筐体
71 配管
72 調節弁
73 植物栽培容器
74 濃度センサ
75 排出口
76 吸気口
Claims (12)
- 光触媒と、
前記光触媒が混練された有機物バインダを主成分とする固体状の混練物とを備え、
以下の(i)、(ii)を満たす自壊性二酸化炭素発生体。
(i)前記有機物バインダは、前記光触媒の光触媒作用によって自壊して二酸化炭素を発生する。
(ii)前記混練物に、前記光触媒に対する活性光線を0.8mJ/cm2・secの強度で照射した場合に、常温・常圧で二酸化炭素が、活性光線が照射される単位面積あたり0.1nL/cm2・sec以上発生する。 - 請求項1に記載の自壊性二酸化炭素発生体において、
前記(ii)が、以下の(iia)を満たす自壊性二酸化炭素発生体。
(iia)前記混練物に、前記光触媒に対する活性光線を0.8mJ/cm2・secの強度で照射した場合に、常温・常圧で二酸化炭素が、活性光線が照射される単位面積あたり1nL/cm2・sec以上発生する。 - 前記混練物は、ビーズ、フィルム、シートおよびゲルのいずれかである請求項1又は2に記載の自壊性二酸化炭素発生体。
- 担持体に、前記混練物が担持されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の自壊性二酸化炭素発生体。
- 前記有機物バインダは、
飽和炭化水素樹脂または/および
水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、イソシアネート基、エーテル結合、グリコシド結合、エステル結合、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合、グアニジノ基、イミダゾリル基、インドリル基、メルカプト基、カーボネート結合、アセタール結合およびイミド結合の少なくともいずれかを含む樹脂を主成分とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の自壊性二酸化炭素発生体。 - 前記光触媒は、助触媒を有していてもよいTiO2,ZnO,SrTiO3,SnO2およびWO3から選ばれる少なくとも一つを含む金属酸化物半導体であり、
前記助触媒が、Pt,Pd,Cu(II)、Fe(III)、Au,Ag,RuおよびNiの少なくとも一つが含まれる物質である請求項1〜5のいずれか1項に記載の自壊性二酸化炭素発生体。 - 蚊の捕獲に用いる請求項1〜6のいずれか1項に記載の自壊性二酸化炭素発生体。
- 植物生長促進に用いる請求項1〜6のいずれか1項に記載の自壊性二酸化炭素発生体。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の自壊性二酸化炭素発生体を用いた二酸化炭素発生システム。
- 更に、前記光触媒を励起し得る光源を備える請求項9に記載の二酸化炭素発生システム。
- 前記自壊性二酸化炭素発生体から発生した二酸化炭素を滞留させる滞留空間を設け、
前記滞留空間から外部に600ppm以上の前記二酸化炭素を放出する請求項10に記載の二酸化炭素発生システム。 - 光触媒と、前記光触媒が混練された有機物バインダを主成分とする固体状の混練物とを備えた自壊性二酸化炭素発生体が搭載された二酸化炭素発生システムであって、
前記有機物バインダは、前記光触媒の光触媒作用によって自壊して二酸化炭素を発生するものであり、
前記自壊性二酸化炭素発生体から発生した前記二酸化炭素を滞留させる滞留空間を設け、
前記滞留空間から外部に600ppm以上の前記二酸化炭素を放出する二酸化炭素発生システム。
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