JP3809101B2

JP3809101B2 - Air purification unit

Info

Publication number: JP3809101B2
Application number: JP2001382400A
Authority: JP
Inventors: 琢也櫻田; 宏樹渡邉; 秀吉田; 東類家; 昭池上
Original assignee: アンデス電気株式会社
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2021-12-17
Also published as: JP2003180805A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気清浄化ユニットに係り、特に、空気中に含まれる細菌、悪臭成分、有害ガスを除去することのできる、光触媒を用いた空気清浄化ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
悪臭や有害ガスの成分として、代表的なものには、アンモニア・アミン類・インドール・スカトール等の窒素化合物、硫化水素・メチルメルカプタン・硫化メチル・二硫化メチル・二硫化ジメチル等の硫黄化合物、ホルムアルデヒド・アセトアルデヒド等のアルデヒド類、アセトン等のケトン類、メタノール・エタノール等のアルコール類、等がある。
【０００３】
従来、このような悪臭や有害ガスを除去する方法としては、活性炭やゼオライト等の吸着剤によりこれらを吸着する方法が主流であったが、近年、光触媒を用いてこれら有害ガス等を無害物質である水と二酸化炭素へ分解する方法が提供されてきている。たとえば、空気清浄機や脱臭機の技術として特開平０９−０８５０５０号公報、特開２００１−９２４０号公報等が開示されている。
【０００４】
しかし、建材や塗装剤の防腐に用いられる代表的な有害物質であるホルムアルデヒドを厚生労働省の指針値０．０８ｐｐｍ以下まで短時間にて分解する性能を持った空気清浄化ユニットおよび空気清浄機が存在しない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、このような従来技術の問題点を解決し、空気中の悪臭成分や揮発性有機物質を安全な濃度領域まで短時間にて分解することのできる、光触媒を用いた空気清浄化ユニット、およびこれを用いた空気清浄化システムならびに空気清浄化装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願において特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は以下のとおりである。
（１）被処理空気が導入される空気導入部と、導入された被処理空気が浄化処理され排出される筒状の反応器と、該反応器の内壁に設けられた酸化チタン光触媒部と、該反応器内部の中心部に軸方向に設けられた光触媒励起用ランプと、を有する空気清浄化ユニットであって、該空気導入部における流通断面積が該反応器方向に向かい連続的に減少し、該反応器内部における断面積が該空気導入部内部における断面積以下であるように該被処理空気流路が形成されており、該光触媒励起用ランプと該酸化チタン光触媒部表面との間の距離が、該光触媒励起用ランプの両ランプソケット付近よりもその中間の領域において短くなるよう、該酸化チタン光触媒部はその長手方向形状が、該光触媒励起用ランプの前記中間の領域に対して凸となるように形成されていることによって、該反応器内の被処理空気の流通断面積が、該光触媒励起用ランプの両ランプソケット付近よりもその中間の領域においてより小さく形成されていることを特徴とする、空気清浄化ユニット。
【０００７】
（２）前記酸化チタン光触媒部はその断面形状が、前記光触媒励起用ランプの中心方向に対して凸となるように形成されていることを特徴とする、（１）に記載の空気清浄化ユニット。
【０００８】
（３）前記酸化チタン光触媒部は前記反応器内の内壁をなす各面すべてに設けられ、各面において前記酸化チタン光触媒部の断面形状が、前記光触媒励起用ランプの中心方向に対して凸となるように形成されていることを特徴とする、（１）に記載の空気清浄化ユニット。
【０００９】
（４）前記反応器の被処理空気流路方向の断面形状が四角形であることを特徴とする、（１）ないし（３）のいずれかの空気清浄化ユニット。
【００１０】
（５）被処理空気を前記光触媒部において螺旋状に流通させるための気流制御手段を備えたことを特徴とする、（１）ないし（４）のいずれかの空気清浄化ユニット。
【００１１】
（６）前記光触媒励起用ランプ表面と前記光触媒部表面との間の最短距離が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とする、（１）ないし（５）のいずれかの空気清浄化ユニット。
【００１２】
（７）前記光触媒が、柱状結晶構造を備えた形状を呈するものであることを特徴とする、（１）ないし（６）のいずれかの空気清浄化ユニット。
【００１３】
（８）（１）ないし（７）のいずれかの空気清浄化ユニットを複数用いて構成する、空気清浄化システム。
【００１４】
（９）（８）の空気清浄化システムを用いた、空気清浄化装置。
【００１５】
すなわち、本願請求項１ないし３に記載の発明は、内壁に酸化チタン光触媒を組付け、中心部に光触媒励起用ランプを配した筒型の反応器を備えた空気清浄化ユニットであり、流路断面積の異なる構造を有することにより、これが一定である構造を有する空気清浄化ユニットと比べて、光触媒の性能を効率よく発揮する。
【００１６】
また、空気導入部を、たとえば漏斗状の形状として、流路断面積が空気導入部のそれ以下である反応器内に被処理空気を導入することを特徴とする空気清浄化ユニットである。このような形状にすることにより、被処理空気およびその中に含まれる分解対象物質に圧力を与え、ユニット内の分解対象物質の密度を高め、光触媒による分解所要時間を短縮することができる。
【００１７】
また、反応器の空気入口部および排出口との間に設けられる光触媒部（以下、「光触媒組付部」ともいう。）、または、光触媒部およびその付近の流路断面積を小さくすることを特徴とする空気清浄化ユニットである。このような形状にすることにより、被処理空気およびその中に含まれる分解対象物質に圧力を与え、ユニット内の分解対象物質の密度を高め、光触媒による分解所要時間を短縮することができる。さらに、光触媒を組付けている内壁側の方が、ランプの設けられている中央部に比べ被処理空気の流速が大きいため、被処理空気が光触媒の反応域を効率よく通過できる効果がある。そして、空気導入部における流通断面積が反応器方向に向かい連続的に減少し、反応器内部における断面積が空気導入部内部における断面積以下であるように被処理空気流路が形成されており、反応器内の被処理空気の流通断面積は、光触媒励起用ランプの両ランプソケット付近よりもその中間の領域においてより小さく形成するものとすることができる。また、光触媒励起用ランプと酸化チタン光触媒部表面との間の距離が、光触媒励起用ランプの両ランプソケット付近よりもその中間の領域において短くなるよう、酸化チタン光触媒部はその長手方向形状が、光触媒励起用ランプの中間の領域に対して凸となるように形成するものとすることができる。また、酸化チタン光触媒部はその断面形状が、光触媒励起用ランプの中心方向に対して凸となるように形成するものとすることができる。さらに、酸化チタン光触媒部は前記反応器内の内壁をなす各面すべてに設けられ、各面においてランプに対して凸となる構造を形成するものとすることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、反応器を、断面形状が四角形の筒型として開口部の一方である空気入口部から他方である排出口へ被処理空気を通す構造とした空気清浄化ユニットであり、その他の断面形状を有する反応器と比べて、光触媒の性能を効率よく発揮する。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、螺旋状に流れる空気が反応器内の光触媒組付部を通過するような気流制御手段を設けたことを特徴とする空気清浄化ユニットである。係る手段を設けることにより、反応器内へ直線状に流れる空気を通過させる場合と比較すると、被処理空気中の分解対象物と光触媒との接触機会が増加し、分解性能が向上する。
【００２０】
請求項６記載の発明は、光触媒励起用ランプ表面と触媒面との間の最短距離を３ｍｍ以上１５ｍｍ以下としたことを特徴とする空気清浄化ユニットである。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、使用する光触媒の形状が柱状結晶構造を有するものであることを特徴とする空気清浄化ユニットである。本願発明者らが先に発明した柱状結晶構造を有する光触媒は、結晶核から成長させた柱状中空構造を有する酸化チタン結晶である。本発明において、酸化チタン結晶の形状が柱状とは、角柱状、円柱状、棒状等を含み、また該柱状結晶は鉛直方向に真っ直ぐに伸びるもの、傾斜状に伸びるもの、湾曲しながら伸びるもの、枝状に分岐して伸びるもの、柱状結晶が複数本成長し途中で融合したもの等を含む。また、結晶核としては、通常の化学反応に見られる様に明らかに核と認められないようなもの、たとえば基板上の傷、異物の突起等のように、基板上にあって基板とは相違する状態を有する部分を核の代替物とすることも可能である。柱状結晶構造は、結晶核上に一つ以上の柱状結晶を成長させ、結晶核とその上に成長させる柱状結晶が同一方位に成長し、柱状結晶の内部は中空構造を有していることを特徴とする。
【００２２】
柱状結晶構造を有する光触媒は、従来の他の結晶形状を有するものに比べ、被処理空気中の分解対象物との接触効率が良く、分解性能が飛躍的に向上するものであり、請求項７記載の発明は、係る光触媒を用いるものである。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、本発明のユニットを２台以上用いた、複数の空気清浄化ユニットの組み合わせである、汚染物質除去システム、または空気清浄化システムである。
【００２４】
また、請求項９に記載の発明は、同システムと、電源スイッチと、ファン制御部と、制御表示画面と、ガスセンサーと、排気フィンと、フィルタと、を有する汚染物質除去装置、または空気清浄化装置である。
【００２５】
本発明の空気清浄化ユニットは装置組込みが容易であり、複数台使用する場合に有効な形状と大きさになっている。また、本ユニットを複数台用いた空気清浄化装置は被処理空気の流量が増加し、ユニット単体における分解性能と比較すると、台数の積算以上に分解性能が向上する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明の空気清浄化ユニットの一実施例を示す縦断面図である。図において本ユニット１０は、被処理空気が導入される空気導入部２と、導入された被処理空気が浄化処理され排出される、空気入口１１と排出口１２を有する筒状の反応器１と、該反応器１の内壁に設けられた、被処理空気中の有害ガス等を分解するための酸化チタン光触媒部４と、該反応器１内部の中心部に設けられた、該光触媒部４における光触媒反応を起こすための光触媒励起用ランプ３と、を備え、前記空気導入部２と前記反応器１により形成される被処理空気流路１３および１５が、その流通断面積を相違させて形成されている被処理空気流路であることを主たる構成とする。
【００２７】
前記空気導入部２における被処理空気流路１３は、その流通断面積が、前記反応器１の方向に向かい連続的に、または段階的に減少するように形成することができ、また、該反応器１における被処理空気流路１５は、その流通断面積が、前記空気導入部２における被処理空気流路１３の流通断面積以下であるように形成することができる。また、該空気導入部２および前記排出口１２における被処理空気流路１３の流通断面積以下であるように形成することができる。
【００２８】
図１において本ユニット１０は、被処理空気を前記光触媒部４において螺旋状に流通させるための気流制御手段として、前記空気導入部２に軸流ファン２１を設けることができる。ファンは吸込みよりも吹出し方向に設けることが、より望ましい。
【００２９】
【作用】
係る構成をとることにより、図１に示した本発明実施例の空気清浄化ユニット１０においては、空気導入部２から被処理空気が導入され（Ａ）、導入された被処理空気は反応器１の空気入口１１から該反応器１内部に導入される。該反応器１の内壁には、被処理空気中の有害ガス等を分解するための酸化チタン光触媒を組付けた光触媒部４が設けられていて、該反応器１内部の中心部に設けられた、光触媒反応を起こすための光触媒励起用ランプ３による光の照射により、該光触媒部４の光触媒は被処理空気流路１５を流れる被処理空気中の有害ガス等を分解することのできる状態になされる。導入された被処理空気は該光触媒部４の有する上記作用により浄化され、浄化された空気は排出口１２から排出される（Ｐ）。前記空気導入部２と前記反応器１により形成される被処理空気流路１３および１５は、その流通断面積を相違させて形成されているため、分解対象物質を含む被処理空気は圧力を与えられ、該反応器１内にある分解対象物質の密度が高められ、光触媒との接触機会が増加し、光触媒部４が組付けられている内壁側が中央に比べ流速が大きい状態となって、光触媒の反応域を効率よく流れる。
【００３０】
被処理空気流路１３の流通断面積が前記反応器１の方向に向かい連続的にまたは段階的に減少するように形成されることにより、また、被処理空気流路１５の流通断面積が被処理空気流路１３の流通断面積以下であるように形成されることにより、分解対象物質を含む被処理空気は圧力を与えられ、該反応器１内にある分解対象物質の密度が高められ、光触媒との接触機会が増加し、光触媒部４が組付けられている内壁側が中央に比べ流速が大きい状態となって、光触媒の反応域を効率よく流れる。また、上記構成により漏斗の作用と似た流体に対する作用を生じ、前記被処理空気流路１５内における流体の回転数が増加し、被処理空気は光触媒の反応域を効率よく流れる。
【００３１】
図１において、空気導入部２に設けられた軸流ファン２１により、被処理空気は本ユニット１０内を螺旋状に流れ、揮発性有機物質と光触媒との接触機会が増加する。
【００３２】
図２は、図１に示した本発明の一実施例である空気清浄化ユニット１０のＩＩ−ＩＩ横断面図である。図に示すように、反応器１は、四角形の断面形状とすることができる。
【００３３】
図３は、本発明の空気清浄化ユニットの他の実施例を示す縦断面図である。図において本ユニット１０は、流体の流通の障害として最も影響の大きいランプソケット５、５’付近における被処理空気の流通の閉塞を避けるように、該ランプソケット５、５’付近では前記ランプ３と前記光触媒部４表面との距離を長くし、その中間の領域では該距離を短くするように、前記光触媒部４が組付けられている。これにより、前記被処理空気流路１５が、前記反応器１の空気入口１１と排出口１２との間に流通断面積の小さい領域を有するように形成されている。このため、分解対象物質を含む被処理空気は圧力を与えられ、該反応器１内にある分解対象物質の密度が高められ、光触媒との接触機会が増加し、光触媒部４が組付けられている内壁側が中央に比べ流速が大きい状態となって、光触媒の反応域を効率よく流れる。
【００３４】
図４は、図３に示した本発明の一実施例である空気清浄化ユニットの、ＩＶ−ＩＶ横断面図である。図に示すように、光触媒部４とランプ３との間の距離が相違する、流通断面積の小さい領域と大きい領域が形成されている。
【００３５】
前記ランプ３表面と前記光触媒部４上の触媒面との距離は、その最短距離が、３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが望ましく、より望ましくは３ｍｍ以上９ｍｍ以下である。同距離が３ｍｍ未満であると、ランプ表面と触媒表面との間隙が小さく、流れる空気の流量が不足し、分解性能が悪化する。また、９ｍｍ付近が最も高い分解性能を得られ、１５ｍｍを超えると分解性能は低下する。これは、分解対象物が光触媒との充分な接触がなせれずにこれを通過する割合が増加するものと考えられる。
【００３６】
本発明において、前記光触媒部４は、フィルタを基材としてその上に酸化チタン光触媒を担持させたものとして構成される。基材に、柱状結晶構造を備えた結晶形状を呈する光触媒を担持させる方法としては、本願発明者らによる発明が開示された非公知の特許出願（出願番号２００１−０５８９１７、出願番号２００１−０５８９１８、出願番号２００１−１８１９６９、出願番号２００１−１８１９７０）に詳細に説明されている通りであるが、その要点は、二酸化チタンを上記のフィルタの繊維へスプレー装置にて噴霧する等して結晶核を形成し、さらにゾルゲル法を用いてその結晶核から柱状結晶構造を形成するものである。これにより、揮発性有機物質の分解性能が飛躍的に向上する。
【００３７】
すなわち、本願発明者らによる発明が開示された非公知の特許出願（出願番号２００１−１８１９６９）に詳細に説明されている通り、「ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、ＳＰＤ法等の各種製法ならびに有機金属化合物または無機化合物を用いたゾル−ゲル法により光触媒を作製したものであり」、基材上の「結晶核に有機金属化合物または無機化合物からなるゾル溶液を塗布し、固化、熱処理して柱状酸化チタン結晶を前記結晶核より成長させる」ものである(「」内は、特願２００１−１８１９６９段落００１２）。なお、ＣＶＤ法は化学的蒸着法、ＰＶＤ法は物理的蒸着法、ＳＰＤ法は噴霧熱分解法の意である。
【００３８】
フィルタ繊維は円柱形基材であるが、「結晶核および柱状結晶を形成する基材を円柱形基材とした場合、該円柱形基材の半径が５０μｍ以下であることが好ましい。」「円柱形基材とは、円柱状、円筒状、棒状、針状、糸状、繊維状等の、曲面を有する基材をすべて含む。」(「」内は、特願２００１−１８１９６９
段落００１３）。
【００３９】
「結晶核はスパッタリング法、真空蒸着法等のＰＶＤ法、またはＣＶＤ法で作製した結晶核のみならず、その種類は単結晶、多結晶体、粉体、セラミックス、金属の熱酸化膜、陽極酸化膜のいずれでもかまわない。」(「」内は、特願２００１−１８１９６９段落００１８）。
【００４０】
本発明において、前記光触媒部４の基材として用いるフィルタとは、たとえばシリカ繊維素材又はセラミック繊維素材である。
【００４１】
本発明の汚染物質除去システム、または空気清浄化システムは、前記空気清浄化ユニットを２台以上用いた、複数の空気清浄化ユニットの組み合わせにより構成される。
【００４２】
本発明の汚染物質除去装置、または空気清浄化装置は、前記汚染物質除去システム、または空気清浄化システムと、装置中の電気作動部分に対する電気供給を制御するための電源スイッチと、被処理空気の導入を制御するためのファン制御部と、被処理空気導入量等の制御状態等を表示するための制御表示画面と、被処理空気等の有害ガス含有量等を検知するためのガスセンサーと、浄化処理された空気を排気するための排気フィンと、集塵用のフィルタと、から主として構成され、被処理空気の導入および該空気中有害ガス等の分解処理、浄化された空気の排気までが電気制御によりなされる。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４４】
柱状結晶光触媒の調製
柱状結晶構造を備えた形状を呈する光触媒（以下、「柱状結晶光触媒」ともいう。）を、本願発明者らによる非公知の特許出願（特願２００１−１８１９６９等）に示されているとおり、次のように調製した。
【００４５】
＜基材であるフィルタ上へのＳＰＤ法による結晶核の作製＞
結晶核として噴霧熱分解法（ＳＰＤ法）により作製した酸化チタン結晶膜を用いた。原料液は、チタンテトライソプロポキシド（以下、「ＴＴＩＰ」と記す。）にアセチルアセトン（以下、「Ｈａｃａｃ」と記す。）をｍｏｌ比（Ｈａｃａｃ／ＴＴＩＰ）１．０で添加し、これをイソプロピルアルコールで希釈し、攪拌して調製した。ＳＰＤ装置（メイク製ＹＫII）による成膜条件は、噴霧圧力０．３Ｍｐａ、噴霧量１．０ｍｌ／ｓｅｃ、噴霧時間０．５ｍｌ／回、基板温度４５０℃、噴霧回数２００回、で行った。ＳＰＤ法により作製した酸化チタン結晶膜は、表面観察により、大きさ３０ｎｍ〜１００ｎｍの結晶から構成されていることが確認された。
【００４６】
＜有機金属化合物からなるゾル溶液の調製方法＞
ブタンジオール：４５ｇ、Ｈ２Ｏ；０．６ｇ、硝酸：０．４ｇを混合し、この溶液にチタニウムテトライソプロポキシド（以下、「ＴＴＩＰ」という。）５ｇを攪拌しながら滴下し、その後４時間常温にて攪拌した。
【００４７】
＜固化と熱処理＞
このようにして得られたゾル溶液を、前述の製法により作製した結晶核に塗布し、固化、熱処理を施すことにより、結晶核に酸化チタン結晶を形成した。固化は乾燥機中で到達温度１５０℃、保持時間２時間の条件で行った。熱処理は電気炉中で昇温１０℃／分、到達温度５５０℃、保持時間２時間の条件で行った。
【００４８】
＜他の方法＞
結晶核の作製は、上述のとおり、ＣＶＤ法等、他の方法によっても可能である。ゾル溶液の調製は、上述のとおり、四塩化チタン等、無機金属化合物によっても可能である。たとえばブタンジオール：４４ｇ、Ｈ２Ｏ；０．９５ｇ、硝酸：０．４ｇを混合し、この溶液四塩化チタン５ｇを攪拌しながら滴下し、その後常温にて攪拌しすることによってもよい。また、固化は１５０℃〜２００℃の温度範囲で２時間保持の条件でもよく、単に熱乾燥させる他、他の熱成分を加えても、水を加えてゲル化してもよい。熱処理は到達温度５００℃〜６００℃の範囲で２時間保持の条件で行ってもよい。
【００４９】
実施例１
１００ｍｍ×２５０ｍｍのアルミ板片面に、上記の方法にてフィルタに粉末状酸化チタン光触媒（上記の柱状結晶光触媒。）を担持した光触媒フィルタ（以下、「柱状結晶光触媒フィルタ」ともいう。）を貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ３枚貼付け中空三角筒の形の反応器とし、反応器内部（以下、「中空部」ともいう。）中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、実施例１の空気清浄化ユニットを作製した。
【００５０】
実施例２
７５ｍｍ×２５０ｍｍのアルミ板片面に柱状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ４枚貼付け中空四角筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、ランプ表面と光触媒との最短距離を３０ｍｍとなる図２及び図８で示す実施例２の空気清浄化ユニットを作製した。
【００５１】
実施例３
６０ｍｍ×２５０ｍｍのアルミ板片面に柱状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ５枚貼付け中空五角筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、実施例３の空気清浄化ユニットを作製した。
【００５２】
実施例４
５０ｍｍ×２５０ｍｍのアルミ板片面に柱状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ６枚貼付け中空六角筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、実施例４の空気清浄化ユニットを作製した。
【００５３】
実施例５
３７．５ｍｍ×２５０ｍｍのアルミ板片面に柱状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ８枚貼付け中空八角筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、実施例５の空気清浄化ユニットを作製した。
【００５４】
実施例６
２５ｍｍ×２５０ｍｍのアルミ板片面に柱状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ１２枚貼付け中空十二角筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、実施例６の空気清浄化ユニットを作製した。
【００５５】
実施例７
３００ｍｍ×２５０ｍｍのアルミ板片面に柱状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板の短辺と短辺を貼付け中空円筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、実施例７の空気清浄化ユニットを作製した。
【００５６】
実施例８
５８ｍｍ×３６０ｍｍのアルミ板片面に、柱状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ４枚貼付け中空四角筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、ランプ表面と光触媒との最短距離を２１ｍｍとなる図１及び図２で示す実施例８の空気清浄化ユニットを作製した。
【００５７】
実施例９
４６ｍｍ×３６０ｍｍのアルミ板片面に柱状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ４枚貼付け中空四角筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、ランプ表面と光触媒との最短距離を１５ｍｍとなる図１及び図２で示す実施例９の空気清浄化ユニットを作製した。
【００５８】
実施例１０
３４ｍｍ×３６０ｍｍのアルミ板片面に柱状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ４枚貼付け中空四角筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、ランプ表面と光触媒との最短距離を９ｍｍとなる図１及び図２で示す実施例１０の空気清浄化ユニットを作製した。
【００５９】
実施例１１
２２ｍｍ×３６０ｍｍのアルミ板片面に柱状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ４枚貼付け中空四角筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、ランプ表面と光触媒との最短距離を３ｍｍとなる図１及び図２で示す実施例１１の空気清浄化ユニットを作製した。
【００６０】
実施例１２
３４ｍｍ×３６０ｍｍのアルミ板片面に柱状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ４枚貼付け中空四角筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角のシロッコファンを設置し、ランプ表面と光触媒との最短距離を９ｍｍとなる図２及び図９で示す実施例１２の空気清浄化ユニットを作製した。
【００６１】
実施例１３
３４ｍｍ×３６０ｍｍのアルミ板片面に柱状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ４枚貼付け中空四角筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に４０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、ランプ表面と光触媒との最短距離を９ｍｍとなる図２及び図８で示す実施例１３の空気清浄化ユニットを作製した。
【００６２】
実施例１４
３４ｍｍ×３６０ｍｍのアルミ板片面に、粒状結晶構造を備えた形状を有する光触媒（石原産業(株)製ＳＴシリーズ。以下、「粒状結晶光触媒」という。）をフィルタに担持した、粒状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ４枚貼付け中空四角筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、ランプ表面と光触媒との最短距離を９ｍｍとなる図１及び図２で示す実施例１４の空気清浄化ユニットを作製した。
【００６３】
実施例１５
３４ｍｍ×３６０ｍｍのアルミ板片面に、四角錐状結晶構造を備えた形状を有する光触媒（以下、「四角錐状結晶光触媒」という。本願発明者らによる非公知の特願２００１−０５７０５８に開示。）をフィルタに担持した、四角錐状結晶光触媒フィルタを貼付け、それを内側とし同アルミ板を１辺づつ４枚貼付け中空四角筒の形の反応器とし、中空部中央へ光触媒励起用ランプを、反応器の空気入口部側に連通した空気導入部に８０ｍｍ角の軸流ファンを設置し、ランプ表面と光触媒との最短距離を９ｍｍとなる図１及び図２で示す実施例１５の空気清浄化ユニットを作製した。
【００６４】
四角錘状結晶光触媒の作製方法は、次のとおりである。すなわち、基材表面にＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、ターゲット純度９９．９９％以上のＴｉＯ_２、導入ガスは純度９９．９９９％以上のアルゴンガスである。成膜室内に、基材をターゲットに対向させて設置し、油回転ポンプにより成膜室内を１０Ｐａまで排気した。その後、ターボ分子ポンプにより成膜室内を所定の真空度に達するまで排気した。次いで、基材を所定の温度まで加熱し、純度９９．９９９％以上のアルゴンガスを導入して成膜室内をアルゴンガス雰囲気とした。このとき、所定のアルゴンガス圧力（スパッタ圧力）になるように導入ガス流量とメインバルブの開閉度を調節した。高周波電源によりターゲットに高周波を印加して、基材表面に酸化チタン薄膜を形成した。このとき、基材を回転速度３ｒｐｍで回転させた。印加電圧は４００Ｗ、スパッタ圧力は１０．０Ｐａ、基材温度は２００〜３００℃とした。この条件で作製した光触媒は従来技術に比べて分解性能に優れ、四つの側面部のいずれか一つ以上において階段状の凹凸が形成されている、四角錘型の結晶形状を呈した。
【００６５】
実施例１６
実施例１０にて作製したユニットの四角筒形の反応器内中空部へ空気の流れと同回転方向へ四角形の角を仕切るような衝立となる１６ｍｍ×２３０ｍｍのアルミ板を設置し図１及び図１０にて示す実施例１６の空気清浄化ユニットを作製した。
【００６６】
実施例１７
実施例１０にて作製したユニットの四角筒形の反応器内中空部へ空気の流れと逆回転方向へ四角形の角を仕切るような衝立となる１６ｍｍ×２３０ｍｍのアルミ板を設置し図１及び図１１にて示す実施例１７の空気清浄化ユニットを作製した。
【００６７】
実施例１８
実施例１０にて作製したユニットの反応器の断面形状である四角形の各辺中心部からランプ方向へ衝立となる６ｍｍ×２３０ｍｍのアルミ板を設置し図１及び図１２にて示す実施例１８の空気清浄化ユニットを作製した。
【００６８】
実施例１９
実施例１０にて作製したユニットの反応器の断面形状である四角形の各辺中心部からランプ方向へ半径5ｍｍとなる半円型の光触媒（以下、「半円型光触媒体」または「半円型触媒体」ともいう。）を組付けたアルミ板を設置し、光触媒部がランプ方向に対し凸型に形成された、図１及び図６にて示す実施例１９の空気清浄化ユニットを作製した。
【００６９】
実施例２０
実施例１０にて作製したユニットの反応器の断面形状である四角形の各辺の中心部から外側へ膨らみを帯びたような半径５ｍｍとなる半円型光触媒体を組付けたアルミ板を設置し、光触媒部がランプ方向に対し凹型に形成された、図１及び図７にて示す実施例２０の空気清浄化ユニットを作製した。
【００７０】
実施例２１
実施例１０にて作製したユニットの反応器の断面形状である四角形の各辺からランプ方向へ半楕円型の光触媒（以下、「半楕円型光触媒体」または「半楕円型触媒体」ともいう。）を組付けたアルミ板をランプ表面から光触媒までの最短距離が５ｍｍとなるよう設置し図１及び図５にて示す実施例２１の空気清浄化ユニットを作製した。
【００７１】
実施例２２
実施例２１においてランプ表面から光触媒までの最短距離が１ｍｍとなるよう設置し図１及び図５にて示す実施例２２の空気清浄化ユニットを作製した。
【００７２】
実施例２３
実施例２１においてランプ表面から光触媒までの最短距離が３ｍｍとなるよう設置し図１及び図５にて示す実施例２３の空気清浄化ユニットを作製した。
【００７３】
実施例２４
実施例２１においてランプ表面から光触媒までの最短距離が７ｍｍとなるよう設置し図１及び図５にて示す実施例２４の空気清浄化ユニットを作製した。
【００７４】
実施例２５
実施例１０にて作製したユニットの反応器の断面形状である四角形の各辺からランプ方向へ台形型となる光触媒（以下、「台形型光触媒体」または「台形型触媒体」ともいう。）を組付けたアルミ板をランプ表面から光触媒までの最短距離が５ｍｍとなるよう設置し図３及び図４にて示す実施例２５の空気清浄化ユニットを作製した。
【００７５】
実施例２６
実施例２５においてランプ表面から光触媒までの最短距離が１ｍｍとなるよう設置し図３及び図４にて示す実施例２６の空気清浄化ユニットを作製した。
【００７６】
実施例２７
実施例２５においてランプ表面から光触媒までの最短距離が３ｍｍとなるよう設置し図３及び図４にて示す実施例２７の空気清浄化ユニットを作製した。
【００７７】
実施例２８
実施例２５においてランプ表面から光触媒までの最短距離が７ｍｍとなるよう設置し図３及び図４にて示す実施例２８の空気清浄化ユニットを作製した。
【００７８】
このようにして得られた実施例１〜２８の空気清浄化ユニットについて、下記の試験方法により悪臭成分の分解速度測定を行った。
【００７９】
＜悪臭成分の分解速度測定−１＞
密閉型２０リットルのガラス製容器内へ、実施例１〜７の光触媒フィルタを用いた空気清浄化ユニットを入れ、容器内の湿度を調整した後、容器内にアセトアルデヒドガスを、濃度２０ｐｐｍになるように注入した。ガスモニターにて１分毎に容器内のアセトアルデヒドガス濃度を測定し、分解速度の評価を行った。
【００８０】
＜悪臭成分の分解速度評価−１＞
分解速度の評価は、下記のとおりの評価基準により行った。
評価ａ：２０ｐｐｍ〜１ｐｐｍまでの分解時間５分未満
評価ｂ：２０ｐｐｍ〜１ｐｐｍまでの分解時間５分以上６分未満
評価ｃ：２０ｐｐｍ〜１ｐｐｍまでの分解時間６分以上７分未満
評価ｄ：２０ｐｐｍ〜１ｐｐｍまでの分解時間７分以上
得られた結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】

【００８２】
表１の結果から、以下のことがわかる。実施例１〜７にて三角形・四角形・五角形・六角形・八角形・十二角形・円それぞれの断面形状の中空筒型ユニットにおいてアセトアルデヒドガスの分解性能を比較した結果、実施例１〜３にて優れた分解性能を示した。特に実施例２の中空四角筒型ユニットにおいて優れた分解性能を示した。
【００８３】
＜悪臭成分の分解速度測定−２＞
密閉型４０リットルのガラス製容器内へ、実施例８〜２８の光触媒フィルタを用いた空気清浄化ユニットを入れ、容器内の湿度を調整した後、容器内にアセトアルデヒドガスを、濃度２０ｐｐｍになるように注入した。ガスモニターにて１分毎に容器内のアセトアルデヒドガス濃度を測定し、分解速度の評価を行った。
【００８４】
＜悪臭成分の分解速度評価−２＞
分解速度の評価は、下記のとおりの評価基準により行った。
評価Ａ：１０ｐｐｍ〜検知限度０．０８ｐｐｍ以下までの分解時間１２分未満
評価Ｂ：１０ｐｐｍ〜検知限度０．０８ｐｐｍ以下までの分解時間１２分以上１４分未満
評価Ｃ：１０ｐｐｍ〜検知限度０．０８ｐｐｍ以下までの分解時間１４分以上１６分未満
評価Ｄ：１０ｐｐｍ〜検知限度０．０８ｐｐｍ以下までの分解時間１６分以上
得られた結果を、表２〜９に示す。
【００８５】
【表２】

【００８６】
表２の結果から、以下のことがわかる。実施例８〜１１の比較により、中空四角筒形状の反応器を有するユニットの大きさとともに、光触媒励起用ランプ表面と光触媒フィルタとの間の距離が揮発性有機物質の分解へ関与し、実施例１０にて優れた分解性能を示した。
【００８７】
【表３】

【００８８】
【表４】

【００８９】
表４中、実施例１９のランプ−光触媒間最短距離は、ユニットの反応器の断面形状である四角形の各辺中心部からランプ方向へ半径5ｍｍとなる半円型触媒体を組付けたことにより、実施例１０、２０に比べて５ｍｍ短いものとなっている。
【００９０】
【表５】

【００９１】
表５中、ランプ−光触媒間最短距離は、光触媒部のうち、ランプ−半楕円型触媒体間以外の部位をいう。
【００９２】
【表６】

【００９３】
表６中、ランプ−光触媒間最短距離は、光触媒部のうち、ランプ−台形型触媒体間以外の部位をいう。
【００９４】
表３〜６に示すとおり、実施例１０を基本構造とした応用例である実施例１６〜２８の比較により、流体の遮蔽物として最も大きいランプソケット付近における被処理空気の流通の閉塞を避けるようにランプソケット付近ではランプと光触媒部表面との距離を長くし、その中間の領域ではその距離を短くするようにして光触媒部を組付け、流路断面積の異なる構造を有する四角筒型にすることによって分解を短時間にて行えることが、実施例２１、２４、２５および２８における結果によって明らかとなった。
【００９５】
【表７】

【００９６】
実施例１０と実施例１２の比較により、ユニット内において空気を螺旋状に流すことのできる軸流ファンは、ユニット内において空気を直線状に流すシロッコファンに比べ、優れた分解性能を示した。
【００９７】
【表８】

【００９８】
実施例１０と実施例１３の比較により、図１に示す本発明実施例のように、空気導入部を、たとえば漏斗状の形状として、流路断面積が空気導入部のそれ以下である反応器内に被処理空気を導入する構造が、図８に示すような、ユニット内の被処理空気流路の流通断面積が一定である構造に比べ、優れた分解性能を示した。
【００９９】
【表９】

【０１００】
実施例１０と実施例１４〜１５とのにより、光触媒の結晶形状が柱状を有するフィルタを使用したユニットは他の結晶形状の光触媒に比べ優れた分解性能を示した。
【０１０１】
＜空気清浄化装置における分解速度測定＞
実施例２５の空気清浄化ユニットについて下記の試験方法により、有害ガスの分解測定を行った。
【０１０２】
有害ガスの分解速度測定
密閉型１ｍ³の塩化ビニル製容器内へ、本発明の光触媒フィルタを用いた空気清浄化ユニット（実施例２５）を入れ、容器内の湿度を調整した後、容器内にホルムアルデヒドガスを、濃度が１０ｐｐｍになるように注入した。ガスモニターにて１分毎に容器内のホルムアルデヒドガス濃度を測定し、分解速度の評価を行った。本発明の空気清浄化ユニット４台から構成される空気清浄化システムを、電源スイッチと、ファン制御部と、制御表示画面と、ガスセンサーと、排気フィンと、フィルタとともに組み込んだ空気清浄化装置についても、同様の評価を行った。
【０１０３】
有害ガスの分解速度評価
初期値の１０ｐｐｍから厚生労働省指針値の０．０８ｐｐｍ以下に達するまでの分解所要時間は、ユニット単体で５００分、４台を使用した空気清浄化装置では９０分であり、本発明の空気清浄化ユニットを複数台用いて空気清浄化システムとし、該システムを組み込んだ空気清浄化装置は、本発明のユニットを単体で用いた場合よりも、短時間にて有害ガス等汚染物質を分解することができるという結果が得られた。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明の空気清浄化ユニット、およびこれを用いた空気清浄化システムならびに空気清浄化装置によれば、上述のように構成されているため、従来技術と比較して、空気中の悪臭成分や揮発性有機物質を安全な濃度領域まで短時間にて分解することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気清浄化ユニットの縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢示断面図であり、本発明の空気清浄化ユニットの横断面図である。
【図３】台形型触媒体を設けた本発明の空気清浄化ユニットの縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢示断面図であり、台形型触媒体を設けた本発明の空気清浄化ユニットの縦断面図である。
【図５】半楕円型触媒体を設けた本発明の空気清浄化ユニットの縦断面図である。
【図６】半円型触媒体（凸型）を設けた本発明の空気清浄化ユニットの縦断面図である。
【図７】半円型触媒体（凹型）を設けた本発明の空気清浄化ユニットの縦断面図である。
【図８】流通断面積が一定の空気清浄化ユニットの縦断面図である。
【図９】シロッコファン設置型空気清浄化ユニットの縦断面図である。
【図１０】衝立を設けた空気清浄化ユニットの横断面図である。
【図１１】衝立を設けた空気清浄化ユニットの横断面図である。
【図１２】衝立を設けた空気清浄化ユニットの横断面図である。
【符号の説明】
１…反応器、２…空気導入部、３…光触媒励起用ランプ、４…光触媒部、５、５’…ランプソケット、６…シロッコファン、７…衝立、１０…空気清浄化ユニット、１１…空気入口、１２…排出口、１３、１５…被処理空気流路、２１…軸流ファン、Ａ…被処理空気の流れ、Ｐ…浄化された空気の流れ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air purification unit, and more particularly to an air purification unit using a photocatalyst that can remove bacteria, malodorous components, and harmful gases contained in the air.
[0002]
[Prior art]
Typical examples of malodorous and harmful gas components include nitrogen compounds such as ammonia, amines, indole and skatole, sulfur compounds such as hydrogen sulfide, methyl mercaptan, methyl sulfide, methyl disulfide and dimethyl disulfide, and formaldehyde -Aldehydes such as acetaldehyde, ketones such as acetone, alcohols such as methanol and ethanol, etc.
[0003]
Conventionally, as a method for removing such bad odors and harmful gases, a method of adsorbing these by an adsorbent such as activated carbon or zeolite has been the mainstream. However, these harmful gases and the like have recently been made harmless using a photocatalyst. Methods have been provided for breaking down into some water and carbon dioxide. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 09-085050 and 2001-9240 are disclosed as technologies for air purifiers and deodorizers.
[0004]
However, there are air cleaning units and air purifiers that have the ability to decompose formaldehyde, a typical harmful substance used for preserving building materials and paints, in a short time to the guideline value of 0.08 ppm or less by the Ministry of Health, Labor and Welfare. do not do.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and to clean air with a photocatalyst that can decompose malodorous components and volatile organic substances in the air to a safe concentration range in a short time. And an air cleaning system and an air cleaning device using the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the invention claimed in the present applicationOr at least the disclosed inventionIs as follows.
(1) An air introduction part into which the air to be treated is introduced, a cylindrical reactor in which the introduced air to be treated is purified and discharged, a titanium oxide photocatalyst part provided on the inner wall of the reactor, In the center of the reactorAxiallyAn air cleaning unit having a photocatalyst excitation lamp provided,The to-be-treated air flow path is formed so that the flow cross-sectional area in the air introduction portion continuously decreases toward the reactor, and the cross-sectional area in the reactor is equal to or less than the cross-sectional area in the air introduction portion. The titanium oxide photocatalyst portion is shortened so that the distance between the photocatalyst excitation lamp and the surface of the titanium oxide photocatalyst portion is shorter in the middle region than the vicinity of both lamp sockets of the photocatalyst excitation lamp. The longitudinal sectional shape is formed so as to be convex with respect to the intermediate region of the photocatalyst excitation lamp, so that the flow cross-sectional area of the air to be treated in the reactor becomes the photocatalyst excitation lamp. Is smaller in the middle area than near both lamp socketsAn air purification unit characterized by that.
[0007]
(2)The air purification unit according to (1), wherein the titanium oxide photocatalyst portion is formed so that a cross-sectional shape thereof is convex with respect to a center direction of the photocatalyst excitation lamp.
[0008]
(3)The titanium oxide photocatalyst portion is provided on all the surfaces forming the inner wall in the reactor, and the cross-sectional shape of the titanium oxide photocatalyst portion is convex with respect to the center direction of the photocatalyst excitation lamp on each surface. The air cleaning unit according to (1), wherein the air cleaning unit is formed.
[0009]
(4) The air purification unit according to any one of (1) to (3), wherein the cross-sectional shape of the reactor in the direction of the air flow path to be treated is a square.
[0010]
(5) The air purification unit according to any one of (1) to (4), further comprising an airflow control means for causing the air to be treated to flow spirally in the photocatalyst portion.
[0011]
(6) The air purification unit according to any one of (1) to (5), wherein the shortest distance between the surface of the photocatalyst excitation lamp and the surface of the photocatalyst is 3 mm or more and 15 mm or less.
[0012]
(7) The air purification unit according to any one of (1) to (6), wherein the photocatalyst exhibits a shape having a columnar crystal structure.
[0013]
(8) An air cleaning system comprising a plurality of the air cleaning units according to any one of (1) to (7).
[0014]
(9) An air cleaning device using the air cleaning system according to (8).
[0015]
  That is, claim 1 of the present application.3The invention described in 1 is an air purification unit including a cylindrical reactor in which a titanium oxide photocatalyst is assembled on the inner wall and a photocatalyst excitation lamp is arranged in the center, and has a structure with different flow path cross-sectional areas. Therefore, the performance of the photocatalyst is efficiently exhibited as compared with an air cleaning unit having a structure in which this is constant.
[0016]
  Also,An air purification unit characterized in that, for example, the air introduction part is formed in a funnel shape, and the air to be treated is introduced into a reactor having a flow path cross-sectional area smaller than that of the air introduction part. By adopting such a shape, it is possible to apply pressure to the air to be treated and the substance to be decomposed contained therein, increase the density of the substance to be decomposed in the unit, and shorten the time required for decomposition by the photocatalyst.
[0017]
  Also,The photocatalyst part (hereinafter also referred to as “photocatalyst assembly part”) provided between the air inlet part and the discharge port of the reactor, or the photocatalyst part and the flow path cross-sectional area in the vicinity thereof are reduced. It is an air purification unit. By adopting such a shape, it is possible to apply pressure to the air to be treated and the substance to be decomposed contained therein, increase the density of the substance to be decomposed in the unit, and shorten the time required for decomposition by the photocatalyst. Furthermore, since the flow rate of the air to be treated is higher on the inner wall side where the photocatalyst is assembled than the central portion where the lamp is provided, there is an effect that the air to be treated can efficiently pass through the reaction zone of the photocatalyst.And the flow cross-sectional area in the air introduction part continuously decreases toward the reactor, and the air flow path to be treated is formed so that the cross-sectional area inside the reactor is equal to or less than the cross-sectional area inside the air introduction part. The flow cross-sectional area of the air to be treated in the reactor can be formed smaller in the intermediate region than in the vicinity of both lamp sockets of the photocatalyst excitation lamp. Further, the longitudinal shape of the titanium oxide photocatalyst portion is such that the distance between the photocatalyst excitation lamp and the surface of the titanium oxide photocatalyst portion is shorter in the middle region than the vicinity of both lamp sockets of the photocatalyst excitation lamp, It can be formed so as to be convex with respect to an intermediate region of the photocatalyst excitation lamp. Further, the titanium oxide photocatalyst portion can be formed so that its cross-sectional shape is convex with respect to the center direction of the photocatalyst excitation lamp. Furthermore, the titanium oxide photocatalyst portion can be provided on all the surfaces forming the inner wall in the reactor, and each surface can form a convex structure with respect to the lamp.
[0018]
The invention according to claim 4 is an air purification unit in which the reactor is formed in a cylindrical shape having a quadrangular cross-section so that the air to be treated is passed from the air inlet portion which is one of the openings to the outlet which is the other. In addition, the performance of the photocatalyst is efficiently exhibited as compared with a reactor having other cross-sectional shapes.
[0019]
The invention according to claim 5 is an air purification unit characterized in that airflow control means is provided so that air flowing in a spiral shape passes through the photocatalyst assembling part in the reactor. By providing such means, as compared with the case where air that flows linearly into the reactor is allowed to pass, the opportunity for contact between the decomposition target in the air to be treated and the photocatalyst increases, and the decomposition performance improves.
[0020]
The invention according to claim 6 is the air purification unit characterized in that the shortest distance between the photocatalyst excitation lamp surface and the catalyst surface is 3 mm or more and 15 mm or less.
[0021]
The invention according to claim 7 is an air purification unit characterized in that the photocatalyst used has a columnar crystal structure. The photocatalyst having a columnar crystal structure previously invented by the present inventors is a titanium oxide crystal having a columnar hollow structure grown from a crystal nucleus. In the present invention, the columnar shape of the titanium oxide crystal includes a prismatic shape, a cylindrical shape, a rod shape, and the like, and the columnar crystal extends straightly in the vertical direction, extends in an inclined shape, extends in a curved shape, It includes those that branch and extend, and those in which a plurality of columnar crystals are grown and fused in the middle. Also, crystal nuclei that are not clearly recognized as nuclei as seen in normal chemical reactions, such as scratches on the substrate, protrusions of foreign matter, etc., are different from the substrate. It is also possible to substitute the part having the state to be a substitute for the nucleus. In the columnar crystal structure, one or more columnar crystals are grown on the crystal nucleus, the crystal nucleus and the columnar crystal grown on the crystal nucleus grow in the same orientation, and the inside of the columnar crystal has a hollow structure. Features.
[0022]
The photocatalyst having a columnar crystal structure has better contact efficiency with a decomposition target in the air to be treated and has a dramatically improved decomposition performance as compared with other conventional crystal shapes. The described invention uses such a photocatalyst.
[0023]
The invention described in claim 8 is a pollutant removal system or an air cleaning system which is a combination of a plurality of air cleaning units using two or more units of the present invention.
[0024]
The invention according to claim 9 is a pollutant removing device or an air purifier comprising the system, a power switch, a fan control unit, a control display screen, a gas sensor, exhaust fins, and a filter. Device.
[0025]
The air purification unit of the present invention can be easily incorporated into the apparatus, and has an effective shape and size when a plurality of units are used. In addition, the air purification apparatus using a plurality of the units increases the flow rate of the air to be treated, and the decomposition performance is improved more than the total number of units as compared with the decomposition performance of the unit alone.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the air cleaning unit of the present invention. In the figure, this unit 10 includes an air introduction portion 2 into which air to be treated is introduced, a cylindrical reactor 1 having an air inlet 11 and an exhaust port 12 through which the introduced air to be treated is purified and discharged. The titanium oxide photocatalyst unit 4 provided on the inner wall of the reactor 1 for decomposing harmful gases in the air to be treated, and the photocatalyst unit 4 provided in the center of the reactor 1 A photocatalyst excitation lamp 3 for causing a photocatalytic reaction, and to-

be-treated air channels

13 and 15 formed by the air introduction part 2 and the reactor 1 are formed with different flow cross-sectional areas. The main structure is that the air channel to be processed is.
[0027]
The to-be-processed air flow path 13 in the air introduction part 2 can be formed such that the flow cross-sectional area decreases continuously or stepwise toward the reactor 1, and the reaction The to-be-processed air flow path 15 in the vessel 1 can be formed so that the flow cross-sectional area is equal to or less than the flow cross-sectional area of the to-be-processed air flow path 13 in the air introduction part 2. Moreover, it can form so that it may be below the distribution cross-sectional area of the to-be-processed air flow path 13 in this air introduction part 2 and the said discharge port 12. FIG.
[0028]
In FIG. 1, the present unit 10 can be provided with an axial fan 21 in the air introduction part 2 as an air flow control means for causing the air to be treated to flow spirally in the photocatalyst part 4. It is more desirable to provide the fan in the blowing direction rather than suction.
[0029]
[Action]
By adopting such a configuration, in the air purification unit 10 of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the air to be treated is introduced from the air introduction part 2 (A), and the introduced air to be treated is the reactor 1. Is introduced into the reactor 1 from the air inlet 11. The inner wall of the reactor 1 is provided with a photocatalyst portion 4 assembled with a titanium oxide photocatalyst for decomposing harmful gases in the air to be treated, and provided at the center of the reactor 1. The photocatalyst of the photocatalyst unit 4 is brought into a state capable of decomposing harmful gases in the air to be treated flowing through the air flow passage 15 to be decomposed by light irradiation by the photocatalyst excitation lamp 3 for causing the photocatalytic reaction. The The introduced air to be treated is purified by the above-described action of the photocatalyst unit 4, and the purified air is discharged from the discharge port 12 (P). The to-be-processed

air flow paths

13 and 15 formed by the air introduction part 2 and the reactor 1 are formed with different flow cross-sectional areas, so that the to-be-processed air containing the decomposition target substance gives pressure. The density of the substance to be decomposed in the reactor 1 is increased, the chance of contact with the photocatalyst is increased, and the inner wall side where the photocatalyst unit 4 is assembled has a higher flow rate than the center, so that the photocatalyst Efficiently flows through the reaction zone.
[0030]
By forming the flow cross-sectional area of the air flow path 13 to be decreased continuously or stepwise toward the reactor 1, the flow cross-sectional area of the air flow path 15 to be processed is also reduced. By being formed so as to be equal to or smaller than the flow cross-sectional area of the processing air flow path 13, the air to be processed including the decomposition target substance is given pressure, and the density of the decomposition target substance in the reactor 1 is increased, Opportunities with the photocatalyst increase, the inner wall side where the photocatalyst unit 4 is assembled has a higher flow velocity than the center, and efficiently flows through the photocatalyst reaction zone. Further, the above-described configuration causes an action on the fluid similar to the funnel action, the number of rotations of the fluid in the to-be-treated air channel 15 is increased, and the to-be-treated air efficiently flows in the photocatalytic reaction zone.
[0031]
In FIG. 1, the air to be treated flows spirally through the unit 10 by the axial fan 21 provided in the air introduction unit 2, and the chance of contact between the volatile organic substance and the photocatalyst increases.
[0032]
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the air cleaning unit 10 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. As shown in the figure, the reactor 1 can have a square cross-sectional shape.
[0033]
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the air cleaning unit of the present invention. In the figure, the present unit 10 is connected to the lamp 3 in the vicinity of the

lamp sockets

5 and 5 ′ so as to avoid blockage of the flow of the air to be treated in the vicinity of the

lamp sockets

5 and 5 ′ having the greatest influence on the flow of the fluid. The photocatalyst part 4 is assembled so that the distance from the surface of the photocatalyst part 4 is increased and the distance is shortened in the middle region. As a result, the air channel 15 to be treated is formed so as to have a region having a small flow cross-sectional area between the air inlet 11 and the outlet 12 of the reactor 1. For this reason, pressure is applied to the air to be treated containing the substance to be decomposed, the density of the substance to be decomposed in the reactor 1 is increased, the chance of contact with the photocatalyst is increased, and the photocatalyst unit 4 is assembled. The inner wall side is in a state where the flow velocity is larger than that in the center, and the photocatalyst reaction zone flows efficiently.
[0034]
4 is a cross-sectional view of the air purification unit according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 3 taken along the line IV-IV. As shown in the figure, a region with a small flow cross-sectional area and a region with a large distance are formed where the distance between the photocatalyst portion 4 and the lamp 3 is different.
[0035]
The shortest distance between the surface of the lamp 3 and the catalyst surface on the photocatalyst portion 4 is preferably 3 mm or more and 15 mm or less, and more preferably 3 mm or more and 9 mm or less. If the distance is less than 3 mm, the gap between the lamp surface and the catalyst surface is small, the flow rate of flowing air is insufficient, and the decomposition performance deteriorates. Further, the highest decomposition performance can be obtained in the vicinity of 9 mm, and the decomposition performance decreases when it exceeds 15 mm. This is considered to be due to an increase in the rate at which the object to be decomposed passes through the photocatalyst without sufficient contact.
[0036]
In the present invention, the photocatalyst portion 4 is configured by using a filter as a base material and supporting a titanium oxide photocatalyst thereon. As a method of supporting a photocatalyst exhibiting a crystal shape with a columnar crystal structure on a base material, a non-known patent application (application number 2001-058917, application number 2001-058918, in which the invention by the present inventors is disclosed) is disclosed. Application No. 2001-181969 and Application No. 2001-18970) are described in detail, but the main point is to form crystal nuclei by, for example, spraying titanium dioxide onto the filter fibers with a spray device. Further, a columnar crystal structure is formed from the crystal nucleus using a sol-gel method. Thereby, the decomposition | disassembly performance of a volatile organic substance improves dramatically.
[0037]
That is, as described in detail in an undisclosed patent application (application number 2001-181969) in which the invention by the present inventors is disclosed, “various production methods such as CVD, PVD, SPD, and organometallic compounds” Alternatively, a photocatalyst is produced by a sol-gel method using an inorganic compound, ”“ columnar titanium oxide by applying a sol solution composed of an organometallic compound or an inorganic compound to a crystal nucleus, solidifying and heat-treating on a substrate. The crystal is grown from the crystal nucleus ”(the contents in“ ”are Japanese Patent Application No. 2001-181969, paragraph 0012). The CVD method is a chemical vapor deposition method, the PVD method is a physical vapor deposition method, and the SPD method is a spray pyrolysis method.
[0038]
The filter fiber is a columnar substrate, but “when the substrate that forms crystal nuclei and columnar crystals is a columnar substrate, the radius of the columnar substrate is preferably 50 μm or less.” The shape base material includes all base materials having curved surfaces such as a columnar shape, a cylindrical shape, a rod shape, a needle shape, a thread shape, a fiber shape, etc. ”(in the parentheses, Japanese Patent Application No. 2001-181969).
Paragraph 0013).
[0039]
“Crystal nuclei include not only crystal nuclei produced by PVD methods such as sputtering and vacuum deposition, or CVD methods, but also types such as single crystals, polycrystals, powders, ceramics, metal thermal oxide films, and anodic oxidation. Any of the membranes may be used ”(in the parentheses, Japanese Patent Application No. 2001-181969, paragraph 0018).
[0040]
In the present invention, the filter used as the base material of the photocatalyst portion 4 is, for example, a silica fiber material or a ceramic fiber material.
[0041]
The pollutant removal system or the air cleaning system of the present invention is configured by a combination of a plurality of air cleaning units using two or more of the air cleaning units.
[0042]
The pollutant removal apparatus or the air purification apparatus of the present invention includes the pollutant removal system or the air purification system, a power switch for controlling an electric supply to an electric operating part in the apparatus, A fan control unit for controlling the introduction, a control display screen for displaying a control state such as the amount of introduced air to be treated, a gas sensor for detecting a content of harmful gas such as air to be treated, and the like, Mainly composed of exhaust fins for exhausting purified air and a filter for collecting dust, from introduction of air to be treated and decomposition treatment of harmful gases in the air, to exhaust of purified air Made by electrical control.
[0043]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0044]
Preparation of columnar crystal photocatalyst
A photocatalyst having a shape having a columnar crystal structure (hereinafter also referred to as “columnar crystal photocatalyst”), as shown in a non-known patent application (Japanese Patent Application No. 2001-181969, etc.) by the present inventors, is shown below. It was prepared as follows.
[0045]
<Preparation of crystal nuclei by SPD method on filter as substrate>
A titanium oxide crystal film produced by a spray pyrolysis method (SPD method) was used as a crystal nucleus. The raw material liquid was titanium tetraisopropoxide (hereinafter referred to as “TTIP”) added with acetylacetone (hereinafter referred to as “Hacac”) at a molar ratio (Hacac / TTIP) of 1.0, and this was added with isopropyl alcohol. Prepared by diluting with stirring. The film forming conditions using the SPD apparatus (YKII made by Make) were as follows: spray pressure 0.3 Mpa, spray amount 1.0 ml / sec, spray time 0.5 ml / time, substrate temperature 450 ° C., spray number 200 times. It was confirmed by surface observation that the titanium oxide crystal film produced by the SPD method was composed of crystals having a size of 30 nm to 100 nm.
[0046]
<Method for preparing sol solution comprising organometallic compound>
Butanediol: 45 g, H 2 O; 0.6 g, and nitric acid: 0.4 g were mixed, and 5 g of titanium tetraisopropoxide (hereinafter referred to as “TTIP”) was added dropwise to this solution while stirring, and then at room temperature for 4 hours. And stirred.
[0047]
<Solidification and heat treatment>
The sol solution thus obtained was applied to crystal nuclei prepared by the above-described manufacturing method, solidified, and heat-treated to form titanium oxide crystals in the crystal nuclei. Solidification was performed in a dryer under conditions of an ultimate temperature of 150 ° C. and a holding time of 2 hours. The heat treatment was performed in an electric furnace under the conditions of a temperature increase of 10 ° C./min, an ultimate temperature of 550 ° C., and a holding time of 2 hours.
[0048]
<Other methods>
Crystal nuclei can also be produced by other methods such as CVD as described above. As described above, the sol solution can be prepared using an inorganic metal compound such as titanium tetrachloride. For example, butanediol: 44 g, H 2 O; 0.95 g, nitric acid: 0.4 g may be mixed, and 5 g of this solution titanium tetrachloride may be added dropwise with stirring and then stirred at room temperature. Further, the solidification may be performed under the condition of holding at a temperature range of 150 ° C. to 200 ° C. for 2 hours, and may be simply dried by heat, or may be gelled by adding water or adding other heat components. You may perform heat processing on the conditions hold | maintained for 2 hours in the range of ultimate temperature 500 to 600 degreeC.
[0049]
Example 1
A photocatalyst filter (hereinafter, also referred to as “columnar crystal photocatalyst filter”) in which a powdery titanium oxide photocatalyst (the above columnar crystal photocatalyst) is supported on the filter by the above method is attached to one side of a 100 mm × 250 mm aluminum plate. The inside is a hollow triangular tube reactor with three aluminum plates affixed side by side, and a photocatalyst excitation lamp is placed in the center of the reactor (hereinafter also referred to as “hollow part”). An 80 mm square axial fan was installed in the air introduction part communicating with the inlet side, and the air cleaning unit of Example 1 was produced.
[0050]
Example 2
A columnar crystal photocatalyst filter is affixed to one side of a 75 mm x 250 mm aluminum plate, and the same aluminum plate is affixed to each side of the aluminum plate to form a hollow square tube reactor. An air cleaning unit of the second embodiment shown in FIGS. 2 and 8 in which an 80 mm square axial flow fan is installed in the air introduction part communicating with the air inlet part side of the chamber, and the shortest distance between the lamp surface and the photocatalyst is 30 mm. Was made.
[0051]
Example 3
A columnar crystal photocatalyst filter is affixed to one side of a 60 mm x 250 mm aluminum plate, and the same aluminum plate is affixed to each side of the aluminum plate to form a hollow pentagonal tube reactor. An 80 mm square axial flow fan was installed in the air introduction part communicating with the air inlet side of the chamber, and the air purification unit of Example 3 was produced.
[0052]
Example 4
A columnar crystal photocatalyst filter is affixed to one side of a 50 mm x 250 mm aluminum plate, and the same aluminum plate is affixed to each side and 6 sheets are attached to form a hollow hexagonal tube reactor. An 80 mm square axial flow fan was installed in the air introduction part communicating with the air inlet side of the vessel, and the air purification unit of Example 4 was produced.
[0053]
Example 5
A columnar crystal photocatalyst filter is affixed to one side of a 37.5 mm x 250 mm aluminum plate, and the aluminum plate is affixed to each side of the aluminum plate to form a hollow octagonal tube-shaped reactor. Then, an 80 mm square axial fan was installed in the air introduction part communicating with the air inlet side of the reactor, and the air purification unit of Example 5 was produced.
[0054]
Example 6
A columnar crystal photocatalyst filter is affixed to one side of a 25 mm x 250 mm aluminum plate, and the 12 aluminum plates are affixed one by one on the inside to form a hollow dodecagonal tube reactor. A photocatalyst excitation lamp is placed in the center of the hollow part. Then, an 80 mm square axial fan was installed in the air introduction part communicating with the air inlet part side of the reactor, and the air purification unit of Example 6 was produced.
[0055]
Example 7
A columnar crystal photocatalyst filter is affixed to one side of a 300 mm x 250 mm aluminum plate, and the short side and short side of the aluminum plate are pasted inside to form a hollow cylindrical reactor, and a photocatalyst excitation lamp is reacted to the center of the hollow part. An 80 mm square axial fan was installed in the air introduction part communicating with the air inlet side of the vessel, and the air purification unit of Example 7 was produced.
[0056]
Example 8
A columnar crystal photocatalyst filter is affixed to one side of a 58 mm × 360 mm aluminum plate, and the aluminum plate is affixed to each side and 4 sheets are attached to each side to form a hollow square tube reactor. An air cleaning unit of Example 8 shown in FIGS. 1 and 2 in which an 80 mm square axial fan is installed in the air introduction part connected to the air inlet side of the reactor, and the shortest distance between the lamp surface and the photocatalyst is 21 mm. A unit was made.
[0057]
Example 9
A columnar crystal photocatalyst filter is affixed to one side of a 46 mm x 360 mm aluminum plate, and the aluminum plate is affixed to each side and 4 sheets are attached to each side to form a hollow square tube reactor. An air purification unit of the ninth embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in which an 80 mm square axial fan is installed in the air introduction part communicating with the air inlet part side of the chamber, and the shortest distance between the lamp surface and the photocatalyst is 15 mm. Was made.
[0058]
Example 10
A columnar crystal photocatalyst filter is affixed to one side of a 34 mm x 360 mm aluminum plate, and the aluminum plate is affixed to each side of the plate to form a hollow square tube-shaped reactor. An air cleaning unit of the tenth embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in which an 80 mm square axial fan is installed in the air introduction part communicating with the air inlet side of the chamber, and the shortest distance between the lamp surface and the photocatalyst is 9 mm Was made.
[0059]
Example 11
A columnar crystal photocatalyst filter is affixed to one side of a 22mm x 360mm aluminum plate, and the aluminum plate is affixed to each side and 4 sheets are attached to each side to form a hollow square tube reactor. An air cleaning unit of the eleventh embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in which an 80 mm square axial fan is installed in the air introduction part communicating with the air inlet side of the chamber, and the shortest distance between the lamp surface and the photocatalyst is 3 mm. Was made.
[0060]
Example 12
A columnar crystal photocatalyst filter is affixed to one side of a 34 mm x 360 mm aluminum plate, and the aluminum plate is affixed to each side of the plate to form a hollow square tube-shaped reactor. An air purification unit of Example 12 shown in FIGS. 2 and 9 in which an 80 mm square sirocco fan is installed in the air introduction part communicating with the air inlet side of the vessel, and the shortest distance between the lamp surface and the photocatalyst is 9 mm. Produced.
[0061]
Example 13
A columnar crystal photocatalyst filter is affixed to one side of a 34 mm x 360 mm aluminum plate, and the aluminum plate is affixed to each side of the plate to form a hollow square tube-shaped reactor. An air cleaning unit of the thirteenth embodiment shown in FIGS. 2 and 8 in which a 40 mm square axial flow fan is installed in the air introduction part communicating with the air inlet side of the chamber, and the shortest distance between the lamp surface and the photocatalyst is 9 mm. Was made.
[0062]
Example 14
A granular crystal photocatalytic filter having a photocatalyst (ST series manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., hereinafter referred to as “granular crystal photocatalyst”) having a shape having a granular crystal structure on one side of a 34 mm × 360 mm aluminum plate. Paste it and use it as the inside of the hollow square tube-shaped reactor, sticking the same aluminum plate 4 on each side, and the photocatalyst excitation lamp to the center of the hollow part to the air inlet part connected to the air inlet part side of the reactor An air cleaning unit of Example 14 shown in FIGS. 1 and 2 in which an 80 mm square axial fan was installed and the shortest distance between the lamp surface and the photocatalyst was 9 mm was produced.
[0063]
Example 15
A photocatalyst having a shape having a quadrangular pyramid crystal structure on one side of an aluminum plate of 34 mm × 360 mm (hereinafter referred to as “quadrangular pyramidal crystal photocatalyst”; disclosed in unknown Japanese Patent Application No. 2001-057058 by the present inventors). A square pyramid crystal photocatalyst filter that is supported on the filter is affixed, and four aluminum plates are affixed one side at a time to form a hollow square tube reactor, and a photocatalyst excitation lamp is reacted to the center of the hollow part. An air cleaning unit of the fifteenth embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in which an axial flow fan of 80 mm square is installed in the air introduction part communicating with the air inlet part side of the chamber, and the shortest distance between the lamp surface and the photocatalyst is 9 mm Was made.
[0064]
The production method of the quadrangular pyramidal crystal photocatalyst is as follows. That is, a TiO with a target purity of 99.99% or more using an RF magnetron sputtering apparatus on the substrate surface.₂The introduced gas is an argon gas having a purity of 99.999% or more. The substrate was placed in the film formation chamber so as to face the target, and the film formation chamber was evacuated to 10 Pa by an oil rotary pump. Thereafter, the film formation chamber was evacuated by a turbo molecular pump until a predetermined degree of vacuum was reached. Next, the substrate was heated to a predetermined temperature, and an argon gas having a purity of 99.999% or more was introduced to make the film formation chamber an argon gas atmosphere. At this time, the introduction gas flow rate and the opening / closing degree of the main valve were adjusted so that a predetermined argon gas pressure (sputtering pressure) was obtained. A high frequency was applied to the target by a high frequency power source to form a titanium oxide thin film on the surface of the substrate. At this time, the substrate was rotated at a rotation speed of 3 rpm. The applied voltage was 400 W, the sputtering pressure was 10.0 Pa, and the substrate temperature was 200 to 300 ° C. The photocatalyst produced under these conditions was superior in decomposition performance compared to the prior art, and exhibited a quadrangular pyramid crystal shape in which stepped irregularities were formed on any one or more of the four side portions.
[0065]
Example 16
A 16 mm × 230 mm aluminum plate is installed in the hollow part of the square cylindrical reactor of the unit produced in Example 10 to form a partition that partitions the square corners in the same rotational direction as the air flow. An air cleaning unit of Example 16 indicated by 10 was produced.
[0066]
Example 17
A 16 mm × 230 mm aluminum plate was installed in the rectangular tube reactor hollow part of the unit produced in Example 10 to provide a partition that partitions the square corners in the direction opposite to the air flow. The air purification unit of Example 17 shown by 11 was produced.
[0067]
Example 18
A 6 mm × 230 mm aluminum plate that is a partition in the lamp direction from the center of each side of the quadrangle, which is the cross-sectional shape of the reactor of the unit prepared in Example 10, was installed in Example 18 shown in FIGS. An air cleaning unit was prepared.
[0068]
Example 19
A semicircular photocatalyst (hereinafter referred to as “semicircular photocatalyst” or “semicircular shape”) having a radius of 5 mm in the lamp direction from the center of each side of the quadrangle that is the cross-sectional shape of the reactor of the unit produced in Example 10 The air cleaning unit of Example 19 shown in FIG. 1 and FIG. 6 was manufactured, in which an aluminum plate assembled with a catalyst body was also installed, and the photocatalyst portion was formed in a convex shape with respect to the lamp direction. .
[0069]
Example 20
An aluminum plate assembled with a semicircular photocatalyst having a radius of 5 mm that bulges outward from the center of each side of the quadrangle that is the cross-sectional shape of the reactor of the unit produced in Example 10 was installed. The air cleaning unit of Example 20 shown in FIGS. 1 and 7 in which the photocatalyst portion was formed in a concave shape with respect to the lamp direction was produced.
[0070]
Example 21
A semi-elliptical photocatalyst (hereinafter referred to as “semi-elliptical photocatalyst” or “semi-elliptic catalyst”) from each side of the quadrangle that is the cross-sectional shape of the reactor of the unit produced in Example 10 in the lamp direction. Was installed so that the shortest distance from the lamp surface to the photocatalyst was 5 mm, and an air cleaning unit of Example 21 shown in FIGS. 1 and 5 was produced.
[0071]
Example 22
In Example 21, the air purification unit of Example 22 shown in FIG. 1 and FIG. 5 was prepared by setting the shortest distance from the lamp surface to the photocatalyst to be 1 mm.
[0072]
Example 23
In Example 21, the air purification unit of Example 23 shown in FIGS. 1 and 5 was prepared by installing the shortest distance from the lamp surface to the photocatalyst to 3 mm.
[0073]
Example 24
In Example 21, the air purification unit of Example 24 shown in FIGS. 1 and 5 was prepared by installing the shortest distance from the lamp surface to the photocatalyst to be 7 mm.
[0074]
Example 25
A photocatalyst that forms a trapezoidal shape from each side of the quadrangle that is the cross-sectional shape of the reactor of the unit produced in Example 10 in the lamp direction (hereinafter also referred to as “trapezoidal photocatalyst” or “trapezoidal catalyst”). The assembled aluminum plate was installed so that the shortest distance from the lamp surface to the photocatalyst was 5 mm, and the air purification unit of Example 25 shown in FIG.3 and FIG.4 was produced.
[0075]
Example 26
In Example 25, the air purification unit of Example 26 shown in FIGS. 3 and 4 was produced by installing the shortest distance from the lamp surface to the photocatalyst to be 1 mm.
[0076]
Example 27
In Example 25, the air purifying unit of Example 27 shown in FIGS. 3 and 4 was prepared by installing so that the shortest distance from the lamp surface to the photocatalyst was 3 mm.
[0077]
Example 28
In Example 25, the air purification unit of Example 28 shown in FIG. 3 and FIG. 4 was prepared by setting the shortest distance from the lamp surface to the photocatalyst to be 7 mm.
[0078]
About the air purification unit of Examples 1-28 obtained in this way, the decomposition rate measurement of the malodorous component was performed with the following test method.
[0079]
<Measurement of decomposition rate of malodorous component-1>
The air purification unit using the photocatalytic filter of Examples 1 to 7 is placed in a sealed 20 liter glass container, and after adjusting the humidity in the container, the concentration of acetaldehyde gas in the container is 20 ppm. Injected into. The acetaldehyde gas concentration in the container was measured every minute with a gas monitor, and the decomposition rate was evaluated.
[0080]
<Decomposition rate evaluation of malodorous component-1>
The decomposition rate was evaluated according to the following evaluation criteria.
Evaluation a: Decomposition time from 20 ppm to 1 ppm less than 5 minutes
Evaluation b: 20 ppm to 1 ppm decomposition time 5 minutes or more and less than 6 minutes
Evaluation c: Decomposition time from 20 ppm to 1 ppm 6 minutes or more and less than 7 minutes
Evaluation d: Decomposition time from 20 ppm to 1 ppm 7 minutes or more
The obtained results are shown in Table 1.
[0081]
[Table 1]

[0082]
From the results in Table 1, the following can be understood. As a result of comparing the decomposition performance of acetaldehyde gas in the hollow cylindrical unit of each of the cross-sectional shapes of triangle, square, pentagon, hexagon, octagon, dodecagon, and circle in Examples 1 to 7, Excellent decomposition performance. In particular, the hollow square cylindrical unit of Example 2 showed excellent decomposition performance.
[0083]
<Decomposition rate measurement of malodorous component-2>
An air purification unit using the photocatalytic filter of Examples 8 to 28 is placed in a sealed 40 liter glass container, and after adjusting the humidity in the container, the concentration of acetaldehyde gas in the container is 20 ppm. Injected into. The acetaldehyde gas concentration in the container was measured every minute with a gas monitor, and the decomposition rate was evaluated.
[0084]
<Decomposition rate evaluation of malodorous component-2>
The decomposition rate was evaluated according to the following evaluation criteria.
Evaluation A: Decomposition time from 10 ppm to detection limit 0.08 ppm or less is less than 12 minutes
Evaluation B: Decomposition time from 10 ppm to detection limit of 0.08 ppm or less 12 minutes or more and less than 14 minutes
Evaluation C: Decomposition time from 10 ppm to detection limit of 0.08 ppm or less 14 minutes or more and less than 16 minutes
Evaluation D: Decomposition time from 10 ppm to detection limit of 0.08 ppm or less 16 minutes or more
The obtained results are shown in Tables 2-9.
[0085]
[Table 2]

[0086]
From the results in Table 2, the following can be understood. Comparison of Examples 8 to 11 shows that the distance between the photocatalyst excitation lamp surface and the photocatalyst filter is involved in the decomposition of the volatile organic substance, together with the size of the unit having the hollow square cylindrical reactor. 10 showed an excellent decomposition performance.
[0087]
[Table 3]

[0088]
[Table 4]

[0089]
In Table 4, the shortest distance between the lamp and the photocatalyst of Example 19 was obtained by assembling a semicircular catalyst body having a radius of 5 mm from the center of each side of the quadrangle, which is the cross-sectional shape of the reactor of the unit. Compared to Examples 10 and 20, the length is 5 mm shorter.
[0090]
[Table 5]

[0091]
In Table 5, the shortest distance between the lamp and the photocatalyst means a portion of the photocatalyst portion other than between the lamp and the semi-elliptical catalyst body.
[0092]
[Table 6]

[0093]
In Table 6, the shortest distance between the lamp and the photocatalyst refers to a portion of the photocatalyst portion other than between the lamp and the trapezoidal catalyst body.
[0094]
As shown in Tables 3 to 6, by comparing Examples 16 to 28, which are application examples based on Example 10, to avoid blockage of the flow of air to be processed in the vicinity of the largest lamp socket as a fluid shield. In addition, in the vicinity of the lamp socket, the distance between the lamp and the surface of the photocatalyst is increased, and in the middle region, the distance is shortened so that the photocatalyst is assembled to form a rectangular tube having a structure with different flow path cross-sectional areas. The results in Examples 21, 24, 25 and 28 revealed that the decomposition can be performed in a short time.
[0095]
[Table 7]

[0096]
As a result of comparison between Example 10 and Example 12, the axial flow fan capable of flowing air spirally in the unit showed superior decomposition performance compared with the sirocco fan that flowed air linearly in the unit.
[0097]
[Table 8]

[0098]
By comparing Example 10 and Example 13, as in the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the reactor is such that the air introduction part has a funnel shape, for example, and the cross-sectional area of the channel is less than that of the air introduction part. The structure in which the air to be treated is introduced has an excellent decomposition performance as compared with the structure in which the flow cross-sectional area of the air flow path in the unit is constant as shown in FIG.
[0099]
[Table 9]

[0100]
According to Example 10 and Examples 14 to 15, a unit using a filter having a columnar crystal shape of the photocatalyst exhibited superior decomposition performance as compared with other crystal shape photocatalysts.
[0101]
<Decomposition rate measurement in an air cleaning device>
The air purification unit of Example 25 was measured for decomposition of harmful gases by the following test method.
[0102]
Decomposition rate measurement of harmful gases
Sealed type 1m^ThreeAn air purification unit (Example 25) using the photocatalytic filter of the present invention was placed in a vinyl chloride container, and after adjusting the humidity in the container, the concentration of formaldehyde gas in the container was adjusted to 10 ppm. Injected into. The formaldehyde gas concentration in the container was measured every minute with a gas monitor, and the decomposition rate was evaluated. About the air purification system which incorporated the air purification system comprised from four air purification units of this invention with a power switch, a fan control part, a control display screen, a gas sensor, an exhaust fin, and a filter. The same evaluation was performed.
[0103]
Decomposition rate evaluation of harmful gases
The time required for disassembly from the initial value of 10 ppm to the Ministry of Health, Labor and Welfare guideline value of 0.08 ppm or less is 500 minutes for the unit alone, and 90 minutes for the air cleaning device using four units. An air purification system using a plurality of units and an air purification apparatus incorporating the system can decompose pollutants such as harmful gases in a shorter time than when the unit of the present invention is used alone. The result that it was possible was obtained.
[0104]
【The invention's effect】
According to the air cleaning unit of the present invention, and the air cleaning system and the air cleaning device using the air cleaning unit, the above-described configuration is used. The organic organic substance can be decomposed in a short time to a safe concentration range.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an air cleaning unit of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and is a cross-sectional view of the air cleaning unit of the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an air purification unit of the present invention provided with a trapezoidal catalyst body.
4 is a cross-sectional view taken along arrows IV-IV in FIG. 3, and is a vertical cross-sectional view of the air purification unit of the present invention provided with a trapezoidal catalyst body.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of an air purification unit of the present invention provided with a semi-elliptical catalyst body.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an air purification unit of the present invention provided with a semicircular catalyst body (convex type).
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of an air purification unit of the present invention provided with a semicircular catalyst body (concave type).
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an air cleaning unit having a constant flow cross-sectional area.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a sirocco fan installation type air purification unit.
FIG. 10 is a cross-sectional view of an air cleaning unit provided with partitions.
FIG. 11 is a cross-sectional view of an air cleaning unit provided with partitions.
FIG. 12 is a cross-sectional view of an air cleaning unit provided with partitions.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reactor, 2 ... Air introduction part, 3 ... Photocatalyst excitation lamp, 4 ... Photocatalyst part, 5, 5 '... Lamp socket, 6 ... Sirocco fan, 7 ... Screen, 10 ... Air purification unit, 11 ... Air Inlet, 12 ... discharge port, 13, 15 ... treated air flow path, 21 ... axial flow fan, A ... flow of treated air, P ... flow of purified air

Claims

被処理空気が導入される空気導入部と、導入された被処理空気が浄化処理され排出される筒状の反応器と、該反応器の内壁に設けられた酸化チタン光触媒部と、該反応器内部の中心部に軸方向に設けられた光触媒励起用ランプと、を有する空気清浄化ユニットであって、該空気導入部における流通断面積が該反応器方向に向かい連続的に減少し、該反応器内部における断面積が該空気導入部内部における断面積以下であるように該被処理空気流路が形成されており、該光触媒励起用ランプと該酸化チタン光触媒部表面との間の距離が、該光触媒励起用ランプの両ランプソケット付近よりもその中間の領域において短くなるよう、該酸化チタン光触媒部はその長手方向形状が、該光触媒励起用ランプの前記中間の領域に対して凸となるように形成されていることによって、該反応器内の被処理空気の流通断面積が、該光触媒励起用ランプの両ランプソケット付近よりもその中間の領域においてより小さく形成されていることを特徴とする、空気清浄化ユニット。An air introduction part into which the air to be treated is introduced, a cylindrical reactor in which the introduced air to be treated is purified and discharged, a titanium oxide photocatalyst part provided on the inner wall of the reactor, and the reactor An air purification unit having a photocatalyst excitation lamp provided in the axial direction at the center of the interior, wherein the flow cross-sectional area in the air introduction portion continuously decreases toward the reactor, and the reaction The air passage to be treated is formed such that the cross-sectional area inside the vessel is equal to or smaller than the cross-sectional area inside the air introduction part, and the distance between the photocatalyst excitation lamp and the titanium oxide photocatalyst part surface is The longitudinal direction shape of the titanium oxide photocatalyst portion is convex with respect to the intermediate region of the photocatalyst excitation lamp so that it is shorter in the intermediate region than the vicinity of both lamp sockets of the photocatalyst excitation lamp. Shape By being, cross-sectional flow area of the air to be treated in the reactor, characterized in that it is smaller formed in the middle region than near the two lamp sockets photocatalyst excitation lamps, air Cleaning unit.

前記酸化チタン光触媒部はその断面形状が、前記光触媒励起用ランプの中心方向に対して凸となるように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の空気清浄化ユニット。The air purification unit according to claim 1, wherein the titanium oxide photocatalyst portion is formed so that a cross-sectional shape thereof is convex with respect to a center direction of the photocatalyst excitation lamp.

前記酸化チタン光触媒部は前記反応器内の内壁をなす各面すべてに設けられ、各面において前記酸化チタン光触媒部の断面形状が、前記光触媒励起用ランプの中心方向に対して凸となるように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の空気清浄化ユニット。The titanium oxide photocatalyst portion is provided on all surfaces forming the inner wall of the reactor, and the cross-sectional shape of the titanium oxide photocatalyst portion is convex with respect to the central direction of the photocatalyst excitation lamp on each surface. The air cleaning unit according to claim 1, wherein the air cleaning unit is formed.

前記反応器の被処理空気流路方向の断面形状が四角形であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の空気清浄化ユニット。 The air purification unit according to any one of claims 1 to 3, wherein a cross-sectional shape of the reactor in the direction of the air flow path to be treated is a quadrangle.

被処理空気を前記光触媒部において螺旋状に流通させるための気流制御手段を備えたことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の空気清浄化ユニット。 The air purification unit according to any one of claims 1 to 4, further comprising an airflow control means for causing the air to be treated to flow spirally in the photocatalyst portion.

前記光触媒励起用ランプ表面と前記光触媒部表面との間の最短距離が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の空気清浄化ユニット。 6. The air cleaning unit according to claim 1, wherein the shortest distance between the surface of the photocatalyst excitation lamp and the surface of the photocatalyst is 3 mm or more and 15 mm or less.

前記光触媒が、柱状結晶構造を備えた形状を呈するものであることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の空気清浄化ユニット。 The air purification unit according to any one of claims 1 to 6, wherein the photocatalyst exhibits a shape having a columnar crystal structure.

請求項１ないし７のいずれかに記載の空気清浄化ユニットを複数用いて構成する、空気清浄化システム。 An air cleaning system comprising a plurality of the air cleaning units according to claim 1.

請求項８記載の空気清浄化システムを用いた、空気清浄化装置。 An air cleaning apparatus using the air cleaning system according to claim 8.