JP2007125501A

JP2007125501A - 光触媒式気体浄化装置、及び制御盤用光触媒式気体浄化装置

Info

Publication number: JP2007125501A
Application number: JP2005320581A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Noguchi; 寛野口; Teruhisa Anpo; 輝久安保; Takashi Sato; 隆史佐藤
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2007-05-24

Abstract

【課題】光触媒の適切な洗浄時期を知らせることが可能な光触媒式気体浄化装置を提供する。
【解決手段】制御盤の隙間から侵入してくるガス量を自動演算し、制御盤の扉スイッチから扉の開閉信号を受け取り、扉の開閉回数から扉の開閉によって制御盤内に進入してくるガス量を自動演算し、制御盤の隙間から侵入してくるガス量と扉の開閉によって制御盤内に進入してくるガス量の積算値の和が一定値に達した時点で光触媒の洗浄時期を知らせる。この際に、制御盤周辺のガス濃度と制御盤の容積を入力し、それらの値を演算に使用してガス量を自動演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光触媒の洗浄時期を知らせる洗浄警報機能を有した光触媒式空気浄化技術に関するものである。

光触媒による空気浄化装置は実用化されているもの、特許出願されているものが多数ある。

例えば、ケース部材の内部に設けられた多数の空孔を有する基体に光触媒機能層を担持させてなる光触媒フィルタと、光触媒フィルタを照射する紫外線照射手段とを配置した光触媒反応装置が開示されている(例えば、特許文献１参照。)。

また、光触媒を含む筒状の脱臭フィルタと、光触媒を活性化させる励起光源を備えた光触媒反応装置が開示されている。光触媒では、そのバンドギャップ以上の光照射によって光触媒内部で発生した正孔や電子が光触媒表面に拡散し、光触媒表面に吸着した物質あるいは面近傍に存在する物質と反応して空気浄化作用を発揮する(例えば、特許文献２参照。)。

光触媒による空気浄化では、対象ガスが硫化水素などの硫黄化合物や一酸化窒素などの窒素化合物である場合には、正孔との反応によって対象ガスが酸化され、硫酸イオン若しくは硫酸塩、又は硝酸イオン若しくは硝酸塩などの酸化生成物が光触媒上に蓄積する。酸化生成物の蓄積量が増加してくると、光触媒反応を阻害し、浄化速度が低下する現象が起こる。

ガスの浄化によって蓄積する硫酸イオンなどの酸化生成物は、光触媒を水で洗浄することで除去することができ、浄化速度を回復させることができる(例えば、非特許文献１参照。)。したがって、所定のガス量を浄化して硫酸イオンなどの酸化生成物が一定量蓄積した時点で水洗いをすれば、一定の浄化速度を維持しながら光触媒を繰り返し使用することができる。
特開２００２−２７２８２４号公報特開２００２−２６３１７５号公報野口 et al. "光触媒を利用した腐食性ガスの除去技術",第１１回光触媒シンポジウム予稿論文集,p.１２８，２００４年

実環境において、光触媒式気体浄化装置を使用する場合、硫酸イオンなどの酸化生成物の蓄積量を直接測定することは難しい。また、ｐｐｂオーダーのガスを測定するには、ガスクロマトグラフ装置や低濃度域まで測定できる特殊な装置が必要となり、分析費用が高くなったり、測定装置が高価であったりするので、ガス測定によってガス除去量を連続監視するのは困難である。

これらの理由で、光触媒式気体浄化装置で、硫酸イオンなどの酸化生成物の蓄積に伴う除去速度の低下を把握するのが難しく、適切な洗浄時期を知らせることが難しいという問題があった。

そこで上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、容器内に侵入してくるガス量を自動演算し、ガス量の積算値が一定値に達した時点で光触媒の洗浄時期を知らせる警報機能を有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、制御盤の扉スイッチから扉の開閉信号を受け取り、扉の開閉回数から扉の開閉によって制御盤内に進入してくるガス量を自動演算し、ガス量の積算値が一定値に達した時点で光触媒の洗浄時期を知らせる警報機能を有することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、制御盤の隙間から侵入してくるガス量を自動演算し、制御盤内に進入してくるガス量の積算値が一定値に達した時点で光触媒の洗浄時期を知らせる警報機能を有することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、制御盤の隙間から侵入してくるガス量を自動演算し、制御盤の扉スイッチから扉の開閉信号を受け取り、扉の開閉回数から扉の開閉によって制御盤内に進入してくるガス量を自動演算し、前記制御盤の隙間から侵入してくるガス量と前記扉の開閉によって制御盤内に進入してくるガス量の積算値の和が一定値に達した時点で光触媒の洗浄時期を知らせる警報機能を有することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、制御盤周辺のガス濃度と制御盤の容積を入力し、それらの値を演算に使用してガス量を自動演算するようにしたことを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、制御盤周辺のガス濃度と制御盤の容積からガス除去に必要な動作時間を決めるための設定図をあらかじめ作成しておき、当該設定図を使って決めた動作時間の設定値を入力し、それらの値を演算に使用してガス量を自動演算するようにしたことを特徴とする。

請求項１〜６に記載の発明によれば、光触媒の適切な洗浄時期を知らせることが可能となる。

(実施形態)
以下、制御盤用の光触媒式気体浄化装置を例に実施形態を説明する。

制御盤に光触媒式気体浄化装置を組み込んだ場合、制御盤への有害ガスの進入経路は２つに分類される。

一つは、盤の扉を開けたときに周辺環境から開口部を通じて盤内へ一気にガスが進入する経路である。

もう一つは扉と本体の間や盤底面などのケーブル引き込み口など隙間からガスが侵入する経路である。

盤の扉を開けたときに周辺環境から進入するガス量は、盤周辺環境中のガス濃度と扉の開閉頻度とから推定することができる。

また、盤の隙間から進入してくるガス量は、盤周辺環境中のガス濃度と盤の密閉度から推定することができる。

つまり、盤周辺環境中のガス濃度と扉の開閉頻度、盤の密閉度から、２つの経路から盤内に進入してくるガス量を推定することができる。

進入してくるガス量は、盤内に組み込んだ光触媒式気体浄化装置で除去するガス量にほぼ等しくなることから、進入してくるガス量の積算値から光触媒式気体浄化装置によるガス除去量及び酸化生成物の除去量を推定することができる。

光触媒式気体浄化装置では、酸化生成物の蓄積量に応じてガス除去速度が低下するので、酸化生成物の除去量が一定値に達した時点で洗浄警報を出すことで、光触媒式気体浄化装置の除去性能の低下を知らせることができる。

なお、本実施形態及び以下に説明する実施例は制御盤に組み込む用途に限定したものではなく、空気浄化を必要とする用途に広く利用できるものである。

(実施例１)
密閉型の制御盤に組み込むための光触媒式気体浄化装置において、図１に示す演算フローで一日当たりのガス除去量の推定値を算出する方法を説明する。

この光触媒式気体浄化装置では、使用状況に応じて、手入力値として一日当たりの扉の開閉回数ｎ、周辺環境中のガス濃度Ｃ、及び制御盤の容積Ｖを入力する。

扉の開閉によって制御盤内の空気が周辺の空気に置き換えるとか仮定すれば、周辺環境中のガス濃度Ｃに制御盤の容積Ｖを乗じた値ＣＶが一回の扉の開閉で進入するガス量となる。

ＣＶに一日当たりの扉の開閉回数ｎを乗じれば、一日当たりに制御盤内に進入してくるガス量ｎＣＶが得られる。

光触媒式気体浄化装置の動作日数Ｄを計測し、一日当たりガス除去量の推定値ｎＣＶとの積ＤｎＣＶがガス除去量の積算値となる。

このガス除去量の積算値が一定値に達した時点で警報を出して、洗浄時期を知らせることができる。

(実施例２)
制御盤に組み込むための光触媒式気体浄化装置において、図２に示す演算フローで一日当たりのガス除去量の推定値を算出する方法を説明する。

また、制御盤の密閉度を表す係数Ｒはあらかじめ設定しておく。必要に応じてＲの値は設定変更できるようにしてもよい。

一回の扉の開閉で進入するガス量はＣとＶを変数とした関数で与えてもよい。ＣＶに一日当たりの扉の開閉回数ｎを乗じれば、扉開閉によって一日当たりに制御盤内に進入してくるガス量ｎＣＶが得られる。

また、制御盤の隙間から進入してくるガス量は、周辺環境中のガス濃度Ｃと盤容積Ｖに比例し、さらに盤の密閉度Ｒに逆比例すると仮定すれば、一日当たりのガス量はＣＶ/Ｒで与えられる。

密閉度を表す係数Ｒは盤内のガス濃度が計測できればその計測値から求めてもよいし、計測値がない場合は経験値などから任意に設定してもよい。例えば、制御盤を一定濃度のアルゴン等の特定の気体を含む雰囲気下に置いて制御盤内の気体のアルゴン濃度と時間との関係を測定することで、単位時間当たりの気体の侵入量を求めておくこと等が考えられる。

また、制御盤の隙間から進入してくるガス量は、ＣとＶ、Ｒを変数とした関数で与えてもよい。

結局、一日当たりに制御盤内に進入してくるガス量は。扉開閉によって一日当たりに制御盤内に進入してくるガス量ｎＣＶと制御盤の隙間から進入してくるガス量ＣＶ/Ｒの和となる。

これに、光触媒式気体浄化装置の動作日数Ｄの計測値を乗じた値
Ｄ（ｎＣＶ+ＣＶ/Ｒ）
がガス除去量の積算値となる。

なお、入力を密閉度を表す係数Ｒのみとし、ガス除去量の積算値をＤＣＶ／Ｒとすることも可能である。これは、開閉操作がほとんど行われないような装置の場合に用いることができる。

(実施例３)
実施例１において、あらかじめ想定した扉の回数から扉の開閉によるガス進入量を計算するかわりに、制御盤の扉に開閉スイッチを設けて、開閉信号を用いて扉の開閉回数を計測し、扉の開閉によるガス進入量を計算する方法を説明する。

この場合、一日当たりの扉の開閉回数ｎの手入力は不必要となり、手入力は周辺環境中のガス濃度Ｃ、制御盤の容積Ｖの２つとなる。扉の開閉回数の実測値を用いるので、ガス進入量の推定値の精度をより向上させることができる。

計算フローを図３に示した。一回の扉開閉時のガス除去量の積算値は、実施例１と同様にしてＣＶで求められる。これに扉開閉回数の積算値を乗じることでガス除去量の積算値ＮＣＶが得られる。

(実施例４)
実施例２において、あらかじめ想定した扉の回数から扉の開閉によるガス進入量を計算するかわりに、制御盤の扉に開閉スイッチを設けて、開閉信号を用いて扉の開閉回数を計測し、扉の開閉によるガス進入量を計算する方法を説明する。

この場合、一日当たりの扉の開閉回数ｎの手入力は不必要となり、手入力は周辺環境中のガス濃度Ｃ、制御盤の容積Ｖの２つとなる。

扉の開閉回数の実測値を用いるので、ガス進入量の推定値の精度をより向上させることができる。計算フローを図４に示した。

一回の扉開閉時のガス除去量の積算値は、実施例２と同様にしてＣＶで求められる。これに扉開閉回数の積算値を乗じることで、扉開閉によるガス除去量の積算値ＮＣＶが得られる。

また、制御盤の隙間から進入してくるガス量は、実施例２と同様にして一日あたりの値ＣＶ/Ｒで与えられ、これに稼動日数Ｄを乗じて制御盤の隙間から進入してくるガスの除去量の積算値ＤＣＶ/Ｒが求められる。

結局、ガス除去量の積算値は、扉開閉によるガス除去量の積算値ＮＣＶと制御盤の隙間から進入してくるガスの除去量の積算値ＤＣＶ/Ｒの和で与えられる。

（実施例５）
実施例４では、使用状況に応じて周辺環境中のガス濃度Ｃ、制御盤の容積Ｖを入力するようになっているが、これらの入力の代わりに動作モード１の動作時間の設定値を入力するだけで自動演算できる方法を説明する。

これによれば手入力の設定値が一つになることで使用がより簡便になる。演算フローを図５に示した。

浄化装置の動作モードは動作モード１と動作モード２の２つである。

動作モード１は扉の開閉によって進入するガスの除去動作になる。扉の開閉信号を受けて、扉が閉まった後に動作モード１の設定値Ｔ１の時間だけ浄化装置を運転する。

動作モード１の設定時間Ｔ１は、周辺環境中のガス濃度Ｃと盤容積Ｖの値から設定図を用いて決めるようにしてある。

硫化水素ガスを対象とした場合の換算表を図６に示した。周辺環境中の硫化水素ガス濃度Ｃが高く、盤容積Ｖが大きい場合には、盤内に進入してくるガス量が大きくなり、ガス除去に多くの時間が必要となる。

あらかじめ浄化装置によるガス除去特性を測定し、盤容積と硫化水素濃度から設定時間を決めたのが図６である。例えば、盤容積が１ｍ³で硫化水素濃度が０．３ｐｐｍの場合には、横軸の１から上方向に垂直に伸ばした線と、縦軸の０．３から水平方向に右へ伸ばした線の交点は１２０分の領域に位置するので、動作時間を１２０分に設定することになる。

扉の開閉信号を受けて動作モード１で自動動作し、その動作時間ｔ１の積算値Σt（モード1）を演算器で積算していく。

動作モード１における動作時間の積算値が大きいほど開閉時に進入したガスの除去量が大きくなるので、開閉時で進入するガスの除去量の積算値はΣt（モード1）に係数αを乗じた値として計算することができる。

動作モード２は制御盤の隙間から進入してくるガスを除去するための動作モードである。動作モード２は扉の開閉に関係なく盤内に進入してくるガスを除去するための動作であり、一定周期で動作させてもよいし、連続動作させてもよい。動作モード２による動作時間の積算値をΣt（モード２）として演算する。

動作モード２による動作中に除去したガスの量は、盤の密閉度と盤周辺環境中のガス濃度及び盤容積に依存する。

周辺環境中のガス濃度と盤容積の影響は動作モード１の設定時間Ｔ１に含まれるので、周辺環境中のガス濃度と盤容積への依存性はＴ１の関数として表すことができ、Ｔ１を変数とした係数β（Ｔ１）で与えることができる。

結局、盤の密閉度を表す係数Ｒと、周辺環境中のガス濃度と盤容積に効果を表す係数β（Ｔ１）を用いて、制御盤の隙間から進入するガスの除去量の積算値はβ（Ｔ１）Σt（モード２）／Ｒで計算することができる。

結局、ガス除去量の積算値は、扉開閉によるガス除去量の積算値αΣｔ（モード１）と制御盤の隙間から進入してくるガスの除去量の積算値β（Ｔ１）Σｔ（モード２）／Ｒの和で与えられる。

(実施例の効果)
上記実施例によれば、ガス濃度を連続測定することなしに、反応生成物の蓄積に伴う光触媒のガス除去性能の低下を推定し、自動演算によって警報を出して洗浄時期を知らせる光触媒式気体浄化装置を提供することができる。

洗浄時期を適切に知らせることで、光触媒の性能低下を一定範囲内に抑えることができ、安定した空気浄化機能を維持することができる。

また、あらかじめ浄化装置によるガス除去特性を測定し、盤容積とガス濃度から動作時間を決めるために設定図を作成することで、使用環境に応じた浄化装置の動作時間の設定と洗浄時期の警報を出すことが可能となる。

このことは不必要に長い運転時間の設定や洗浄の手間を省くことになり、エネルギーやメンテナンス労働力、洗浄水の削減などの効果を得ることができる。

ガス除去量の積算値の演算フロー。ガス除去量の積算値の演算フロー。ガス除去量の積算値の演算フロー。ガス除去量の積算値の演算フロー。ガス除去量の積算値の演算フロー。気体濃度と容器容積とを用いた動作時間の設定図。

Claims

容器内に侵入してくるガス量を自動演算し、ガス量の積算値が一定値に達した時点で光触媒の洗浄時期を知らせる警報機能を有することを特徴とする光触媒式気体浄化装置。
制御盤の扉スイッチから扉の開閉信号を受け取り、扉の開閉回数から扉の開閉によって制御盤内に進入してくるガス量を自動演算し、ガス量の積算値が一定値に達した時点で光触媒の洗浄時期を知らせる警報機能を有することを特徴とする制御盤用光触媒式気体浄化装置。
制御盤の隙間から侵入してくるガス量を自動演算し、制御盤内に進入してくるガス量の積算値が一定値に達した時点で光触媒の洗浄時期を知らせる警報機能を有することを特徴とする制御盤用光触媒式気体浄化装置。
制御盤の隙間から侵入してくるガス量を自動演算し、制御盤の扉スイッチから扉の開閉信号を受け取り、扉の開閉回数から扉の開閉によって制御盤内に進入してくるガス量を自動演算し、前記制御盤の隙間から侵入してくるガス量と前記扉の開閉によって制御盤内に進入してくるガス量の積算値の和が一定値に達した時点で光触媒の洗浄時期を知らせる警報機能を有することを特徴とする制御盤用光触媒式気体浄化装置。
制御盤周辺のガス濃度と制御盤の容積を入力し、それらの値を演算に使用してガス量を自動演算するようにしたことを特徴とする請求項２〜４いずれかに記載の制御盤用光触媒式気体浄化装置。
制御盤周辺のガス濃度と制御盤の容積からガス除去に必要な動作時間を決めるための設定図をあらかじめ作成しておき、当該設定図を用いて決定した動作時間の設定値を入力し、これらの値を演算に用いてガス量を自動演算することを特徴とする請求項２〜４いずれかに記載の制御盤用光触媒式気体浄化装置。