JPH067905B2 - 光触媒による脱臭装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、家庭やオフィス内の悪臭（調理臭・食品臭・
たばこ臭・体臭・ペットおよびトイレの臭いなど）の臭
気対策のため用いる光触媒による脱臭装置に関するもの
である。

従来の技術 家庭やオフィス内で発生する悪臭（調理臭・食品臭・た
ばこ臭・ペットおよびトイレ臭いなど）の成分は、窒素
化合物（アンモニア・アミン類・インドール・スカトー
ルなど）、硫黄化合物（硫化水素・メチルメルカプタン
・硫化メチル・二硫化メチル・二硫化ジメチル等）、ア
ルデヒド類（ホルムアルデヒド・アセトアルデヒドな
ど）、ケトン類（アセトンなど）、アルコール類（メタ
ノール・エタノールなど）、脂肪酸および芳香族化合物
など、多種多様である。

従来、このような悪臭を脱臭する方法として、悪臭物質
と薬剤とを化学反応させる方法、芳香剤で悪臭物質をマ
スキングする方法、活性炭やゼオライトなどで悪臭物質
を吸着する方法および、これらの方法を組み合わせて用
いる方法があった。

以上のように様々な脱臭方法が使用されているが、薬剤
・芳香剤共に悪臭物質と反応した後、再生はほとんど不
可能である。また、吸着剤の場合も吸着容量が飽和する
と脱臭性能は著しく低下する。従って、どの場合におい
ても、定期的に新しいものとの交換が必要になってく
る。

このような煩わしい操作の頻度を大幅に減少、あるいは
この操作そのものが必要でなくなる脱臭方法として、酸
化チタン等の半導体に紫外線を照射し、それによって励
起された半導体が有機物などを酸化分解する光触媒の利
用が試みられている。

発明が解決しようとする課題 光触媒を用いた脱臭方法では、一般的によく使用されて
いる活性炭で脱臭が困難なアセトアルデヒド類およびそ
の他の悪臭物質を効果的に脱臭し、また、長期間その性
能の維持が可能になった。ところが、家庭およびオフィ
ス内で発生する悪臭は、ガス成分と共に例えばたばこの
煙りの中に含まれる高分子物質（ニコチン、その他アル
カロイド・フェノール類・炭化水素など）や塵埃が混ざ
りあって存在する。これら高分子物質や塵埃は悪臭を発
生しないものが多いが、光触媒反応をおこす触媒である
半導体表面に付着し、これを覆ってしまうため、触媒ま
で紫外線が達せず、触媒がエネルギーを受けにくくな
り、光触媒反応が低化し反応劣化を引き起こす。従来の
光触媒を用いた脱臭方法は、このような解決課題を有す
るものであった。

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、光
触媒反応を起こす半導体表面に付着した高沸点物質や塵
埃を速やかに取り除き、再び元の脱臭性能を取り戻す、
光触媒による脱臭装置を得ることを目的とするものであ
る。

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は、半導体からなる光
触媒層と、それに対向して設けられた紫外線灯および発
熱体と、送風機からなり、光触媒層全体が順次加熱され
るように、光触媒層あるいは発熱体、または光触媒層及
び発熱体が移動する光触媒による脱臭装置とするもので
ある。

作 用 本発明者などは、光触媒反応による悪臭分解・無臭化を
検討中であるが、以前より悪臭と共存することの多い高
沸点物質（たばこの煙り中のニコチン、その他のアルカ
ロイド・フェノール類・炭化水素など）や塵埃が、触媒
表面上に付着し、紫外線照射が妨げられることによる光
触媒反応の劣化に悩まされていた。このような付着した
触媒表面上の高沸点物質は、３８０℃〜６００℃の高温
で加熱されることにより、揮発すると共に分解され、触
媒表面から取り除かれる事がこれ迄に分かっている。ま
た、触媒表面に付着している塵埃も同様に分解され除去
される。さらに、この半導体触媒に白金を担持すること
でその触媒活性により再生温度が２４０℃まで下げるこ
とができる。これらの触媒活性法について、実際に応用
する方法を種々検討してきた。触媒を脱臭装置より取り
外して、加熱装置で加熱する方法は繁雑であり、又、家
庭では４００℃付近まで加熱できるものは準備しにく
い。一方、触媒を脱臭装置に装着したままで全体を加熱
しようとすると、大電力が必要であると共に、紫外線灯
さらに装置全体の温度上昇が大きく、耐久性や安全性が
問題である。

本発明は、触媒を固定して発熱体を移動させるか、発熱
体を固定して触媒を移動させることにより、劣化した触
媒を順次４００℃付近まで加熱して、最終的に全体が再
生されるようにしたものである。このようにすることに
よって、触媒の一部が加熱されるだけの電力で良く、
又、紫外線灯や脱臭装置の異常な昇温も抑えられるの
で、安全であり耐久性も問題はない。

実施例 以下、本発明の実施例について第１図〜第４図に基づい
て説明する。第１図、第２図において、１は光触媒層
で、円筒状のドラム５の内面に固定してある。２は紫外
線灯で、ドラム５の中心にあり、光触媒層１に対向して
いる。３は発熱体で光触媒層１に対向して、且つ接近し
て設けてある。発熱体３の内側には反射板４があり、加
熱効率を高めると共に、紫外線灯２の温度上昇を防いで
いる。又、加熱効率を高めるために、ドラム５の外側に
は断熱材６を巻いている。７・８は共にドラム５のガイ
ドであって、その間に紫外線灯２・発熱体３・反射板４
を支持しており、また空気が光触媒層１に沿って流れる
ように、邪魔板７ａ・８ａを有している。ドラム５はガ
イド７・８に設けられたベアリング９によって支えられ
ている。一方、ドラム５の一端には大径ギア５ａが設け
られ、駆動モータ１０と小径ギア１１で連結されてドラ
ム５を回転するようになっている。１３は送風機でフー
ド１２ａ・１２ｂによって、ドラム５の中に送風する。
１４は送風機の支持板、１５は全体を固定する架台であ
る。光触媒層１は、ここではアナターゼ型酸化チタンよ
り成っているが、これは例えば次のようにして作る。円
筒形に成型した0.5mmの厚さのアルミナ−シリカ質のセ
ラミックペーパに、チタニアゾルをディップして含浸し
た後、乾燥後400℃〜700℃で熱処理して酸化チタンを担
持した光触媒層とする。そしてこの光触媒層１は水ガラ
ス等の接着剤で、ドラム５の内面に貼り付けられる。
又、発熱体３の真上に当たる部分は、紫外線が照射され
ないので触媒は設けない。触媒としては、ルチル型酸化
チタン・白金添着酸化チタン・酸化チタンと酸化タング
ステンの混合酸化物でも良い。ここでの、酸化チタンの
担持量は300ｇ／m²、光触媒層３の寸法は内径100mm、長
さ250mmであって、面積は785cm²である。紫外線灯２と
しては紫外線を含む光を照射しうるものであれば良く、
照射される紫外線としては遠紫外線でも近紫外線でも良
い。そのような電灯としては、例えば低圧水銀灯・高圧
水銀灯・超高圧水銀灯等がある。これらの電灯は単独で
使用しても良く、併用しても良い。ここでは、８Ｗの殺
菌灯（紫外線出力1.6Ｗ、主波長253.7ｎｍ）を使用し
た。発熱体３は、光触媒層１を350℃以上に加熱できる
ものであれば良く、ここでは昇温の早いコルツ赤外線管
100Ｖ、600Ｗ（外径10mm、長さ215mm）を光触媒層１か
ら10mm離して設けた。これは、ミラクロンヒータやシー
スヒータでも良い。反射板４はアルミニウムやステンレ
スの反射率の良いものを用いる。断熱材６としてはセラ
ミックウール等を用いる。駆動モータ１０によるドラム
５の回転は、約１５分で１回転するものである。送風機
１３によって送られる風の量は、約０．５m³／分であ
る。

上記構成において、通常の動作を説明する。まず、脱臭
を行うときは、送風機１３・紫外線灯２をＯＮにする。
すると、悪臭を含んだ空気はフード１２ａ・１２ｂ及び
邪魔板７ａ・８ａによって、光触媒層１に沿って流れ、
そこに紫外線灯２から紫外線が照射されることによって
悪臭成分が分解され無臭化される。しかし、大気中の物
質には、光触媒反応が遅い物質もある。これは、光触媒
層３の表面に吸着され、徐々に紫外線を妨害するように
なり、悪臭物質の分解も悪くなる。そこで次の操作を行
って、光触媒層３を再生する。

装置を正常な空気の所に置き、送風機１３・発熱体３・
駆動モータ１０をＯＮする。すると、ドラム５がゆっく
り回転し始めると同時に、光触媒層１が加熱される。１
回転することによって、光触媒層１は全て再生される。
このとき、マイクロスイッチなどによって１回転したこ
とを自動的に検知して、スイッチを切ると良い。次に、
具体的な再生の例を説明する。

まず、上記脱臭装置をアルミニウムで出来た１m³の箱に
入れる。箱を密閉して、注入口よりアセトアルデヒドの
飽和ガスを注射器で注入し、濃度が８〜９ppmになるよ
うにする。初期濃度を分析した後、脱臭装置の送風機１
３と紫外線灯２をＯＮする。そして、１０分間隔で箱の
中のアセトアルデヒドの濃度を分析する。分析は、ガス
クロ分析で、ＦＩＤ検出器を使用した。このようにして
測定した初期のアセトアルデヒド分解曲線を第３図Ｉに
示す。次に、脱臭装置の送風機１３を運転しながら、箱
のなかでたばこ（セブンスター）６本を自然燃焼させ
る。この状態で４５分放置し、光触媒層１の表面にたば
この煙り、および臭気を吸着させる。この操作の後、初
期の分解曲線の測定と同じ手順で、アセトアルデヒドの
分解曲線を測定する。この結果を、第３図のIIに示す。
この第３図のIIの結果により、光触媒層１にはほとんど
分解能力が無くなっていることが分かる。そこで次の再
生操作を行う。脱臭装置を正常な雰囲気の所に置き、送
風機１３と発熱体３及び駆動モータ１０をＯＮして、約
１５分運転する。すると、光触媒層１は１回転して全体
が４００℃付近まで加熱される。この時の、光触媒層１
の昇温曲線の例を第４図に示す。これは、紫外線灯２に
対して発熱体３の反対側の入口から２０mm（ａ）、中央
（ｂ）、出口から20mm（Ｃ）の点の、再生時の昇温曲線
である。この昇温操作後、脱臭装置が冷却して常温に達
した時点で、再びアセトアルデヒドの分解曲線を測定す
ると、第３図IIIに示すようになる。このように本実施
例の脱臭装置は、苛酷な劣化をさせた後でも９６％の性
能まで復活している。

発明の効果 以上のように本発明の脱臭装置は、大気中に浮遊する高
沸点物質や塵埃に汚染された光触媒を、簡単な操作で順
次４００℃付近まで加熱して、最終的に全体が再生され
るものである。また本発明によれば、家庭またはオフィ
ス内といった一般の住環境で光触媒による脱臭性能を劣
化させることなく、長期にわたりその脱臭性能を維持す
ることができるようになる。さらに、触媒の一部が加熱
されるだけの電力で良く、又、紫外線灯や脱臭装置の異
常な昇温も抑えられるので、安全であり耐久性にも優れ
たものを得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明脱臭装置の一実施例の縦断面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ′断面図、第３図は同脱臭装置のアセ
トアルデヒドの分解曲線図、第４図は同脱臭装置の加熱
再生時に於ける光触媒層の昇温曲線図である。 １…光触媒層、２…紫外線灯、３…発熱体、１０…駆動
モータ、１３…送風機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体からなる光触媒層と、それに対向し
   て設けられた紫外線灯および発熱体と、送風機からな
   り、光触媒層全体が順次加熱されるように、光触媒層あ
   るいは発熱体、または光触媒層及び発熱体が移動する光
   触媒による脱臭装置。