JP2005305214A - 光触媒フィルタの製造方法及び空気清浄装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の空気清浄装置は、光触媒脱臭ユニットとマイナスイオン発生器とが別体に構成されているので、設置スペースが限られた場所に用いるのが困難であるという問題があった。
【解決手段】 光半導体物質及びマイナスイオン発生物質が活性炭繊維フィルタに担持されてなる光触媒フィルタ４と、光触媒フィルタ４に光を照射する光源６とを備える空気清浄装置１である。
【効果】コンパクトな構成により空気を効率よく清浄化することができる空気清浄装置を提供することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】 光半導体物質及びマイナスイオン発生物質が活性炭繊維フィルタに担持されてなる光触媒フィルタ４と、光触媒フィルタ４に光を照射する光源６とを備える空気清浄装置１である。
【効果】コンパクトな構成により空気を効率よく清浄化することができる空気清浄装置を提供することができる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、光触媒フィルタの製造方法及び空気清浄装置に関し、例えば、オフィス、商店、パチンコ・ゲームセンターなどの遊技場、理美容室、病院、老人ホーム、公衆トイレ、一般住居、自動車などの室内における、窒素酸化物、硫黄酸化物などの有害物質、およびウイルス・細菌などを除去するのに好適な、光触媒フィルタの製造方法及び空気清浄装置に関する。
従来の空気清浄装置として、特許文献１に開示されているように、ランプによって励起される光触媒フィルタを備えた光触媒脱臭ユニットと、この光触媒脱臭ユニットによって脱臭された空気中にマイナスイオンを付加するマイナスイオン発生器とを備えた構成が開示されている。
特開２０００−１０２５９６号公報
ところが、上記従来の空気清浄装置は、光触媒脱臭ユニットとマイナスイオン発生器とが別体に構成されているので、設置スペースが限られた場所に用いるのが困難であるという問題があった。
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、コンパクトな構成により空気を効率よく清浄化することができる光触媒フィルタの製造方法及び空気清浄装置の提供を目的とする。
本発明の前記目的は、光触媒機能を有する光半導体物質と、マイナスイオン発生物質とを、液状の分散媒に分散させ、スラリーを調製するステップと、得られたスラリーを活性炭繊維フィルタに塗布し、乾燥させることにより、前記活性炭繊維フィルタに光半導体物質及びマイナスイオン発生物質を担持するステップと、光半導体物質及びマイナスイオン発生物質が担持された前記活性炭繊維フィルタを、１００〜４５０℃で焼成することにより、光触媒フィルタを生成するステップとを備える光触媒フィルタの製造方法により達成される。
また、本発明の前記目的は、光半導体物質及びマイナスイオン発生物質が活性炭繊維フィルタに担持されてなる光触媒フィルタと、前記光触媒フィルタに光を照射する光源とを備える空気清浄装置により達成される。
本発明の光触媒フィルタの製造方法及び空気清浄装置によれば、コンパクトな構成により空気を効率よく清浄化することができる。
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る空気清浄装置の概略構成を示す縦断面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
図１及び図２に示すように、この空気清浄装置１は、縦長のケーシング２の内部に、光触媒フィルタ４、光源６及びファン８を備えており、例えば、図３に示すように、パチンコ店において隣接するパチンコ台Ｐ，Ｐの間に設置することができる。
ケーシング２は、前面に吸気口２１を有する一方、後面に排気口２２を備えている。吸気口２１は、パンチングメタルにより形成され、ガイド部２１ａによって上下に分割されており、タバコの煙などを開口部全体から吸引可能に構成されている。
光触媒フィルタ４は、光半導体物質及びマイナスイオン発生物質が活性炭繊維フィルタに担持されたものであり、光触媒機能を有している。この光触媒フィルタ４は、図２に示すように平面視Ｖ字状となるように形成され、光源６を包囲するように配置されている。
光触媒フィルタ４が含有する光半導体物質としては、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化タングステンなどを使用することができ、光触媒活性、安全性、化学的安定性、コスト及び入手容易性を考慮すると、酸化チタンを好ましく用いることができる。酸化チタンの結晶構造としては、アナタース型、ルチル型、ブルッカイト型があり、いずれも使用可能であるが、光触媒活性及びコスト面からアナタース型を好ましく用いることができる。また、酸素欠損型などの可視光応答型光半導体物質を使用することもできる。更に、光半導体物質として、酸化チタン、酸化亜鉛などの光半導体物質にPt、Au、Pd、Ag、Ni、Fe、Coなど貴金属や遷移金属を微量添加して光触媒活性を向上させた光半導体物質を使用することもでき、これによって空気清浄能力をさらに高めることができる。また、マイナスイオン発生物質としては、トルマリン、医王石、貴陽石、木炭、活性炭の他、放射性物質を微量に含む鉱物などを使用することができる。
光源６は、棒状に形成されており、励起光を照射して光触媒フィルタ４を励起する。光触媒フィルタ４が含有する光半導体物質がアナタース型酸化チタンの場合には３８０ｎｍより短波長の光を発光する光源が好ましく、ルチル型酸化チタンの場合には４００ｎｍより短波長の光を発光する光源が好ましい。このような紫外線を照射する光源としては、ブラックライト、殺菌灯、オゾン線ランプ、冷陰極管、発光ダイオードなどを例示することができる。また、光触媒フィルタ４が可視光応答型の触媒である場合には、４００ｎｍより長波長の可視光線を照射する蛍光灯、白熱電球、水銀灯、キセノンランプ、発光ダイオードなどを用いることもできる。
ファン８は、排気口２２の近傍に上下方向に沿って複数配置されており、吸気口２１から空気を吸引して光触媒フィルタ４を通過させ、排気口２２から排出する。
この空気清浄装置１は、光触媒フィルタ４が、吸着性能が良好な活性炭繊維フィルタに、光触媒機能を有する光半導体物質とマイナスイオン発生物質とを担持させた構成となっているので、吸気口２１から吸引された粉塵、砂塵、ヤニ、悪臭成分などを光触媒フィルタ４において効率よく捕集し、光源６からの照射によりこれらの有害成分を効果的に分解除去することができる。したがって、タバコ臭、体臭、トイレ臭、溶剤臭、生ゴミの腐敗臭などの悪臭の他、シックハウス病を引き起こすホルムアルデヒド、トルエンなどの揮発性有機物や、ＳＯx、ＮＯx、オキシダント、黒煙粒子などの有害成分、また、細菌、ウイルスなど病原菌、花粉など、大気に含まれる悪臭成分や人体に悪影響を及ぼす有害物質の除去性能を、長期間良好に維持することができる。
また、光源６からマイナスイオン発生物質に光が照射されることによりマイナスイオンが効率よく放出されるので、光触媒フィルタ４を通過後の浄化された空気にマイナスイオンを含有させることができ、不安・憂鬱・苛立ちの解消や、識別力・快眠・熟睡の向上、楽な呼吸、空気の更なる清浄化等に良好な作用を与えることができる。排気口２２から排出される空気に含まれるマイナスイオン量は、500個／ｍ3以上であることが好ましく、より好ましくは1000個／ｍ3以上であり、マイナスイオン発生物質の担持量の増減により調整することができる。
本実施形態の空気清浄装置１によれば、上記従来の空気清浄装置に比べてコンパクトな構成で良好な性能を得ることができるので、パチンコ店の他、自動車室内、トイレ、寝台車など比較的小さなスペースに対して好適に用いることができる。
次に、上述した光触媒フィルタ４の製造方法について説明する。まず、光半導体物質とマイナスイオン発生物質とを水や溶媒などの液状の分散媒に分散させ、スラリーを調製する。光半導体物質の１次粒子の粒子径は、１〜100ｎｍのものが好ましい。光半導体物質は、アモルファス状態にあるため、粒子径が1ｎｍより小さいと電子とホールとの再結合が起こり易く、光触媒活性が少なくなる。一方、粒子径が100ｎｍより大きい場合には、結晶粒子が大きく比表面積が小さいことから、吸着性能及び光触媒活性が少なくなる。光半導体物質の１次粒子径としては、5〜80ｎｍがより好ましい。
ついで、スプレーガンなどを用いてこのスラリーをフェルト状の活性炭繊維フィルタに塗布し、常温で乾燥させることにより、活性炭繊維フィルタに光半導体物質及びマイナスイオン発生物質を担持させる。担持量は、いずれも0.1〜100g／ｍ2が望ましい。それぞれの担持量が多すぎると空気の通過抵抗が大きくなり、ファン８の負荷が過大になると共に、光半導体物質やマイナスイオン発生物質の脱落が生じやすくなる。一方、それぞれの担持量が少なすぎると、十分な浄化性能やマイナスイオン発生能力が得られなくなる。光半導体物質及びマイナスイオン発生物質の担持量は、いずれも1〜50ｇ／ｍ2がより好ましい。
次に、光半導体物質及びマイナスイオン発生物質が担持された活性炭繊維フィルタを焼成し、光触媒フィルタを生成する。アモルファスな粒子や欠陥結晶を有する光半導体物質の結晶性を向上させるため、焼成温度は１００℃以上が好ましい。一方、焼成温度が高すぎると、結晶成長による比表面積の低下により活性の低下を招くため、焼成温度は４５０℃以下であることが好ましい。焼成温度は、１５０〜４００℃に設定することがより好ましい。
このような光触媒フィルタの製造方法により、空気清浄化性能に優れると共に、適度なマイナスイオンを発生させる光触媒フィルタを得ることができる。
（実施例）
以下、本発明の実施例及び比較例に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。本実施形態に係る空気清浄装置を用いてタバコの煙を吸気口２１から吸引し、排気口２２から排出される空気の臭気濃度を測定することにより、空気浄化性能を調べた。
以下、本発明の実施例及び比較例に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。本実施形態に係る空気清浄装置を用いてタバコの煙を吸気口２１から吸引し、排気口２２から排出される空気の臭気濃度を測定することにより、空気浄化性能を調べた。
光触媒フィルタ４は、光半導体物質として粒径が７ｎｍのアナタース型酸化チタン（石原産業製ST-01、ST-41）、マイナスイオン発生物質として粉末状のトルマリン鉱石を使用し、水に分散させて、いずれも担持量が５０ｇ／ｍ2となるようにスラリーを調製した。そして、このスラリーを活性炭繊維フィルタ(日本カイノール製カイノール不織布)にスプレーガンで吹き付け、常温で１２時間乾燥させた後、２時間焼成することにより、光触媒フィルタ４を生成した。また、光源６としては、ブラックライトを使用し、光触媒フィルタ４表面での紫外線強度が、360nmの波長基準で2mW/cm2になるように設定した。
光触媒フィルタ４の焼成温度をパラメータとした空気浄化性能の測定結果を表１に示す。空気浄化性能は、吸気口２１及び排気口２２の臭気濃度をニオイセンサー(新日本コスモス製XP-329III)を用いてそれぞれ測定し、各臭気濃度から求めた臭気除去率により評価した。
これに対し、比較例１及び２に示すように、焼成温度が８０℃及び５５０℃の場合は、いずれも運転時間１００時間後の臭気除去率が９０％より低く、また、運転時間５０００時間後における浄化性能の低下は実施例に比べて大きい結果であった。
１ 空気清浄装置
２ ケーシング
４ 光触媒フィルタ
６ 光源
８ ファン
２１ 吸気口
２２ 排気口
２ ケーシング
４ 光触媒フィルタ
６ 光源
８ ファン
２１ 吸気口
２２ 排気口
Claims (4)
- 光触媒機能を有する光半導体物質と、マイナスイオン発生物質とを、液状の分散媒に分散させ、スラリーを調製するステップと、
得られたスラリーを活性炭繊維フィルタに塗布し、乾燥させることにより、前記活性炭繊維フィルタに光半導体物質及びマイナスイオン発生物質を担持するステップと、
光半導体物質及びマイナスイオン発生物質が担持された前記活性炭繊維フィルタを、１００〜４５０℃で焼成することにより、光触媒フィルタを生成するステップとを備える光触媒フィルタの製造方法。 - 前記光半導体物質が酸化チタンである請求項１に記載の光触媒フィルタの製造方法。
- 前記光半導体物質及びマイナスイオン発生物質の担持量を、いずれも０．１〜１００ｇ／ｍ2の範囲とする請求項１又は２に記載の光触媒フィルタの製造方法。
- 光半導体物質及びマイナスイオン発生物質が活性炭繊維フィルタに担持されてなる光触媒フィルタと、
前記光触媒フィルタに光を照射する光源とを備える空気清浄装置。
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