JP7438657B2 - 空気浄化装置、及び空気浄化方法 - Google Patents
空気浄化装置、及び空気浄化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7438657B2 JP7438657B2 JP2018162648A JP2018162648A JP7438657B2 JP 7438657 B2 JP7438657 B2 JP 7438657B2 JP 2018162648 A JP2018162648 A JP 2018162648A JP 2018162648 A JP2018162648 A JP 2018162648A JP 7438657 B2 JP7438657 B2 JP 7438657B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- photocatalyst
- plasma generation
- generation unit
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004887 air purification Methods 0.000 title claims description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 118
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 66
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 22
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 52
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 39
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 20
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 18
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 18
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 1
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 description 1
- 229920001893 acrylonitrile styrene Polymers 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229920005994 diacetyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N prop-2-enenitrile;styrene Chemical compound C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
Description
特許文献1には、光触媒より揮発性有機物を分解するとともに、その後、プラズマにより揮発性有機物を更に分解する空気浄化装置が開示されている。
また、特許文献2では、プラズマにより揮発性有機物を分解するとともに、プラズマ放電に伴って生じた光を光触媒に照射して揮発性有機物を更に分解する空気浄化装置が開示されている。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、浄化効率を更に高めた空気浄化装置、及び空気浄化方法を提供することを目的とする。本発明は、以下の形態として実現することが可能である。
前記流路の所定部位にプラズマを発生させるプラズマ発生ユニットと、
前記流路の前記所定部位よりも下流側に配された光触媒フィルタと、
前記光触媒フィルタに光を照射する光源と、
を備え、
前記プラズマ発生ユニットと、前記光源とは別部材である空気浄化装置。
前記印加電極と、前記接地電極との間で放電することで、前記プラズマを発生する〔1〕に記載の空気浄化装置。
光が照射されている光触媒フィルタに、前記第1処理工程の後の前記空気を通過させる第2処理工程と、
を備えた空気浄化方法。
上記〔2〕の空気浄化装置によれば、印加電極と、接地電極との間で放電して生じたプラズマにより、揮発性有機物を分解できる。
上記〔3〕の空気浄化装置によれば、プラズマ発生ユニットによって発生したプラズマ活性種が光触媒フィルタに補足される。よって、プラズマ活性種による揮発性有機物の分解と、光触媒フィルタにおける揮発性有機物の光触媒分解とが同じ場所で行われ、両分解による相乗効果が得られる。
上記〔4〕の空気浄化方法によれば、浄化効率を高めることができる。
上記〔5〕の空気浄化方法によれば、プラズマ発生ユニットによって発生したプラズマ活性種が光触媒フィルタに補足される。よって、プラズマ活性種による揮発性有機物の分解と、光触媒フィルタにおける揮発性有機物の分解とが同じ場所で行われ、両分解による相乗効果が得られる。
図1は、第1実施形態の空気浄化装置1の模式図を示す。図2は、より具体的な構成を示した空気浄化装置1の模式図を示す。
空気浄化装置1は、空気を流通させる流路3と、流路3の所定部位に配されプラズマを発生させるプラズマ発生ユニット5(プラズマ発生装置)と、流路3の前記所定部位よりも下流側に配された光触媒フィルタ7と、光触媒フィルタ7に光を照射する光源9と、を備える。
流路3は、筒状体6の内部空間であり、一端3A及び他端3Bで開口している。一端3Aは吸気口とされ、他端3Bは排気口とされている。流路3では、一端3Aから他端3Bに向けて、空気が流れる。すなわち、流路3の一端3A側が上流とされ、他端3B側が下流とされ、流路3の上流から下流に向けて空気が流通する。空気浄化装置1には、空気を流路3に送り込むとともに、空気を流路3内で流すために、例えばファン等の送風機12が備えられている。送風機12の設置位置は特に限定されない。空気の取り込みを効率的に行うとの観点から、流路3の一端3A近傍に、送風機12が設置されることが好ましい。
流路3の一端3Aと他端3Bの間の位置には、印加電極11と接地電極13とを備えたプラズマ発生ユニット5が配置されている。印加電極11と接地電極13とは、対向して配置されている。印加電極11と接地電極13の一方又は両方は、誘電体で覆われていてもよい。接地電極13は、地面にアース接続されている。
印加電極11と接地電極13との間には、電源15(高圧電源)により電圧が印加される。電源15により印加する電圧は、直流電圧でもよいし、交流電圧またはパルス電圧でもよい。印加する電圧としては、大気中でプラズマを発生させ、かつ安全上の観点から、0.5kV~20kVが好ましく、1kV~10kVがより好ましく。3kV~10kVが更に好ましい。印加電圧が安定になるように、電極間距離を調整することができる。
放電の際の電流値は、印加電圧、電極間距離および電極サイズによって決まる。
プラズマ発生ユニット5は、コロナ放電するユニットである。プラズマ発生ユニット5により発生させるプラズマの種類は任意であるが、MHz以上の高周波で放電させた高周波放電プラズマ、マイクロ波領域(103MHz~104MHz)で放電させたマイクロ波プラズマも使用できる。
光触媒フィルタ7は、流路3におけるプラズマ発生ユニット5の設置位置よりも下流側に配置されている。
光触媒フィルタ7は、プラズマ発生ユニット5に隣接して配置されることが好ましい。例えば、図1の光触媒フィルタ7の上流側の端部7Aが、プラズマ発生ユニット5の近傍に配置されることが好ましい。
特に、プラズマ発生ゾーン17の下流側の端部17Aと、光触媒フィルタ7の上流側の端部7Aとの距離Lが0~100mmであることが好ましく、0~50mmであることが更に好ましい。ここで、プラズマ発生ゾーン17とは、プラズマが発生する空間であって、図2に示されるように、印加電極11と接地電極13との間に挟まれた空間である(以下、同じ)。
このように、光触媒フィルタ7が、プラズマ発生ユニット5のすぐ後段に設置されていると、次の効果を有する。有害有機ガス、又はにおい成分ガス(以下「有害有機ガス等」ともいう)が、空気浄化装置1内に導入されると、これらの有害有機ガス等は、最初にプラズマ発生ユニット5により発生したプラズマによって分解される。その後、未分解の有害有機ガス等と共に、プラズマ発生ユニット5により発生したプラズマ活性種が、光触媒フィルタ7に輸送される。この際、光触媒フィルタ7が、プラズマ発生ユニット5のすぐ後段にあるから、プラズマ活性種が、光触媒フィルタ7に補足され、そこに光が照射されていると光触媒フィルタ上でプラズマ活性種が変換され、効率的に有害有機ガス等を分解する。すると、光触媒フィルタ7においては、光を照射された光触媒によるガス分解と、プラズマ活性種によるガス分解とが共に行われる。よって、光触媒とプラズマ活性種とが相乗的に作用して、ガス分解機能が向上するのである。
なお、プラズマ活性種は、O、N、OH、O3などのラジカルや、イオン、励起種等である。O、N、OH等のラジカル、イオン、励起種等は短寿命でプラズマ発生ユニット内でのガス分解に主に寄与し、O3、HO2などは比較的寿命が長いので、光触媒フィルタ上で酸素(O)ラジカルに変換されガス分解に寄与する。
基材の形態は、特に限定されない。プリーツ形状、板状、シート状等であってもよい。プリーツ形状とすることで、表面積を大きくして、低圧力損失にできる。
光源9は、光触媒フィルタ7に光を照射する。図面において、光源9から出ている矢印は照射する光を模式的に示している(全ての図面において同じ)。
光源9は、可視光(波長領域380nm~780nmのうち550nm以下を含む光)、紫外線(波長領域300nm~380nmの任意の波長を含む光)のいずれか一方又は両方を照射するものであってもよい。光触媒とプラズマ活性種の相乗効果が特に高いことから、可視光の光源9が好ましい。光源9は、例えば、LED(Light Emitting Diode)、ブラックライト、蛍光灯が好適に使用される。
光触媒フィルタ7に照射される光の強度は、特に限定されない。光の強度は、光源および配置の観点から、1mW/cm2~30mW/cm2が好ましい。
光触媒フィルタ7において、光源9によって照らされる場所は特に限定されない。光触媒フィルタ7が、略平らな形状の場合に、光触媒フィルタ7の片面に光を照射しても、両面に光を照射してもよい。また、光触媒フィルタ7に対して、下流側から光を照射してもよいし、上流側から光を照射してもよい。
第1実施形態では、図1,2に示すように、光触媒フィルタ7に対して、下流側から光を照射している。なお、光源9を、流路3の外に配置した場合には、流路3を構成する筒状体6のうち光の光路にあたる部分は、光が透過可能な材質にて形成されている(以下の第2~5実施形態も同様である)。光が透過可能な材質は、特に限定されない。例えば、無機系材料、有機系材料を幅広く用いることができる。
無機系材料としては、例えば、ガラスを用いることができる。
有機系材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマーを用いることができる。なお、無機系材料と有機系材料のハイブリッド材料も用いることができる。
第1実施形態では、光源9によって光触媒フィルタ7に光が照射されるから、光触媒の触媒機能が十分に発揮される。なお、第1実施形態では、光触媒フィルタ7は、プラズマ発生ユニット5のすぐ後段に設置されているから、プラズマ発生ユニット5のプラズマ放電に伴って生じた紫外光によっても光触媒を励起できる。
本実施形態では、送風機12によって、有害有機ガス等が、空気浄化装置1内に導入されると、これらの有害有機ガス等は、最初にプラズマ発生ユニット5により発生したプラズマによって分解される。その後、未分解の有害有機ガス等と共に、プラズマ発生ユニット5により発生したプラズマ活性種が、光触媒フィルタ7に輸送される。この際、光触媒フィルタ7が、プラズマ発生ユニット5のすぐ後段にあるから、プラズマ活性種が、光触媒フィルタ7に補足され、そこに光が照射されていると光触媒フィルタ上でプラズマ活性種が変換され、効率的に有害有機ガス等を分解する。すると、光触媒フィルタ7においては、光を照射された光触媒によるガス分解と、プラズマ活性種によるガス分解とが共に行われる。よって、光触媒とプラズマ活性種とが相乗的に作用して、ガス分解機能が向上する。
ここで、有害有機ガス等の推定分解機構を説明する。
本実施形態の空気浄化装置1は、大気圧プラズマを利用している。よって、まず、有害有機ガス等は、プラズマによって分解される。さらに、大気圧プラズマを利用すると、O、N、OH、O3等のラジカル、イオン、励起種などのプラズマ活性種が生成する。プラズマ活性種のうち、O、N、OH等のラジカル、イオン等は短寿命であるためプラズマユニット内で有害有機ガス等の分解への寄与すると考えられる。他方、O3、HO2は、全般で有害有機ガス等分解に寄与すると考えられる。特に、O3は寿命が長いため、送風機12によって光触媒フィルタ7の光触媒の存在するところまで移動するものと考えられる。ところで、光照射されている光触媒の表面には、励起電子及び正孔が存在するので、光触媒の表面にO3が到達すると、O3が励起電子及び正孔と反応し、O2 -、Oラジカル等の活性種に変換され、これらのラジカル等の活性種によって有害有機ガス等の迅速な分解が起きると推測される。
なお、本実施形態では、光触媒に光が照射されているから、光触媒内部では励起電子及び正孔が生成し、これらが光触媒表面にまで拡散し、正孔が空気中の酸素又は水と反応して酸化活性種にもなる。この酸化活性種によっても有害有機ガス等が分解されると推測される。
次に、第2実施形態の空気浄化装置1について、図4を参照しつつ説明する。第2実施形態の空気浄化装置1では、光源9の配置が第1実施形態の空気浄化装置1と異なる。その他の構成については、第1実施形態の空気浄化装置1と略同一であり、略同じ構成部位には同符号を付けて、構造、作用、及び効果の説明は省略する。
光源9は、流路3の中に配置されている。第2実施形態では、光源9は、光触媒フィルタ7に対して、下流側から光を照射している。
次に、第3実施形態の空気浄化装置1について、図6を参照しつつ説明する。第3実施形態の空気浄化装置1では、光触媒フィルタ7と、光源9が第1実施形態の空気浄化装置1と異なる。その他の構成については、第1実施形態の空気浄化装置1と略同一であり、略同じ構成部位には同符号を付けて、構造、作用、及び効果の説明は省略する。
第3実施形態の空気浄化装置1では、光触媒フィルタ7として、プリーツ形状の不織布フィルタ23が用いられている。不織布フィルタ23は、不織布フィルタ23の長手方向が、空気の流れる方向(図6において横方向)に沿うようにして、流路3の中に配置されている。
2つの光源9は、流路3の外に配置されている。2つの光源9は、不織布フィルタ23の両面に光を照射している。
第3実施形態では、不織布フィルタ23の両面から光が照射されるから、光触媒のガス分解効率が向上する。
第3実施形態において、プラズマ発生ゾーン17の下流側の端部17Aと、不織布フィルタ23の上流側の端部23Aとの距離Lが0~100mmであることが好ましく、0~50mmであることがより好ましい。
このように、不織布フィルタ23が、プラズマ発生ユニット5のすぐ後段に設置されていると、次の効果を有する。不織布フィルタ23が、プラズマ発生ユニット5のすぐ後段にあるから、プラズマ活性種が、不織布フィルタ23に補足される効率が高まる。すると、不織布フィルタ23においては、光を照射された光触媒によるガス分解と、プラズマ活性種によるガス分解とが共に行われる。よって、光触媒とプラズマ活性種とが相乗的に作用して、ガス分解機能が向上する。
なお、プラズマ発生ゾーン17の下流側の端部17Aと、不織布フィルタ23の上流側の端部23Aとの関係は、後述する第4~5実施形態でも同様である。
次に、第4実施形態の空気浄化装置1について、図7を参照しつつ説明する。第4実施形態の空気浄化装置1では、光源9の個数が第3実施形態の空気浄化装置1と異なる。その他の構成については、第3実施形態の空気浄化装置1と略同一であり、略同じ構成部位には同符号を付けて、構造、作用、及び効果の説明は省略する。
第4実施形態の空気浄化装置1では、光触媒フィルタ7として、プリーツ形状の不織布フィルタ23が用いられ、光源9は1つとされている。
次に、第5実施形態の空気浄化装置1について、図8,9を参照しつつ説明する。第5実施形態の空気浄化装置1では、不織布フィルタ23と、光源9が第3実施形態の空気浄化装置1と異なる。その他の構成については、第3実施形態の空気浄化装置1と略同一であり、略同じ構成部位には同符号を付けて、構造、作用、及び効果の説明は省略する。
第5実施形態の空気浄化装置1では、光触媒フィルタ7として、プリーツ形状の不織布フィルタ23が用いられている。光触媒フィルタ7は、流路3を構成する筒状体6の内面に沿って筒状に配されている。図9に示すように、光源9は、筒状の不織布フィルタ23で囲まれた空間内に配置されている。光源9は、不織布フィルタ23の内側に光を照射する。
(1)空気浄化方法の説明
空気浄化方法は、プラズマ発生ユニット5により発生したプラズマで空気を処理する第1処理工程と、光が照射されている光触媒フィルタ7に、第1処理工程の後の空気を通過させる第2処理工程と、を備える。この空気浄化方法は、上述の第1~5実施形態のいずれかの空気浄化装置1によって実施できる。
光触媒フィルタ7には、プラズマ発生ユニット5において発生した活性種が補足されることが好ましい。
なお、プラズマ発生ユニット5については、上述の「1.(2)プラズマ発生ユニット5」の記載を、そのまま適用することができる。
光触媒フィルタ7については、上述の「(3)光触媒フィルタ7」の記載を、そのまま適用することができる。
この空気浄化方法では、第1処理工程においてプラズマで空気が処理されて、有害有機ガス等が分解される。その後、第2処理工程では、光が照射されている光触媒フィルタ7に、第1処理工程の後の空気が通過する。第2処理工程では、光触媒フィルタ7において、光を照射された光触媒によってガスが分解されると共に、更に光触媒フィルタ7に補足されたプラズマ活性種によってもガスが分解され、光触媒とプラズマ活性種とが相乗的に作用して、ガス分解機効率が向上する。
(1)実験方法
(1.1)実験例1(実施例)
図1,2に示す空気浄化装置1を用いて、揮発性有機化合物の分解実験を行った。揮発性有機化合物として、アセトアルデヒド(初期濃度:40ppm)を用いた。
実験条件は以下の通りである。実験例1では、プラズマ発生ユニット5により大気圧プラズマを発生させ、かつ、紫外光を光触媒フィルタ7に照射している。
<実験条件>
・大気圧プラズマの発生条件:8kV,0.3mA
・光触媒:酸化チタン
・照射光:波長360nm(UV、ブラックライト),照度2mW/cm2
・光触媒フィルタサイズ:10cm×10cm
・流路内の容積:40L
・アセトアルデヒド初期濃度:40ppm
図1,2に示す空気浄化装置1を用いて、揮発性有機化合物の分解実験を行った。揮発性有機化合物として、アセトアルデヒド(初期濃度:20ppm)を用いた。
実験条件は以下の通りである。実験例2では、プラズマ発生ユニット5により大気圧プラズマを発生させているが、紫外光を光触媒フィルタ7に照射していない。よって、実験例2では酸化チタンは機能していない。
<実験条件>
・大気圧プラズマの発生条件:8kV,0.3mA
・光触媒:酸化チタン
・照射光:なし
・光触媒フィルタサイズ:10cm×10cm
・流路内の容積:40L
・アセトアルデヒド初期濃度:20ppm
図1,2に示す空気浄化装置1を用いて、揮発性有機化合物の分解実験を行った。揮発性有機化合物として、アセトアルデヒド(初期濃度:20ppm)を用いた。
実験条件は以下の通りである。実験例3では、プラズマ発生ユニット5により大気圧プラズマを発生させていないが、紫外光を光触媒フィルタ7に照射している。
<実験条件>
・大気圧プラズマの発生条件:-(大気圧プラズマを発生させていない)
・光触媒:酸化チタン
・照射光:波長360nm(UV、ブラックライト),照度2mW/cm2
・光触媒フィルタサイズ:10cm×10cm
・流路内の容積:40L
・アセトアルデヒド初期濃度:20ppm
図10に、実験結果のグラフを示す。このグラフは、大気圧プラズマと光触媒を同時に作用させた実験例1、大気圧プラズマのみを作用させた実験例2、光触媒のみを作用させた実験例3の分解量を比較して示している。実験例1~3のいずれの場合においても時間と共にアセトアルデヒドガスは、分解されることがわかる。
グラフ中で「参考例1(プラズマとUVの和)」は、実験例2(大気圧プラズマのみ作用させた場合)の分解量と、実験例3(光触媒のみ作用させた場合)の分解量を単純に合計した分解量を示している。なお、実験例1のアセトアルデヒドガスの初期濃度(40ppm)は、実験例2,3の初期濃度(20ppm)の2倍となっている。
実験例1は、実験例2,3に比べて、分解速度が格段に速くなっていることがわかる。
また、グラフをみると、実験例1が参考例1(プラズマとUVの和)よりも、初期の傾きが大きい。よって、実験例1は、参考例1よりも分解速度が速いことが分かる。つまり、空気浄化装置1を用いて、プラズマ発生ユニット5により大気圧プラズマを発生させ、かつ、紫外光を光触媒フィルタ7に照射すると、大気圧プラズマ単独による分解と、光触媒単独による分解の単純な和よりも分解効率が向上していることが分かる。言い換えれば、空気浄化装置1を用いると、大気圧プラズマ及び光触媒の相乗効果を得ることができる。
実験例1では、アセトアルデヒドは、最初にプラズマ発生ユニット5により発生した大気圧プラズマによって分解される。その後、送風機12によって、未分解のアセトアルデヒドは、プラズマ発生ユニット5により発生したプラズマ活性種と共に、光触媒フィルタ7に輸送される。この際、光触媒フィルタ7が、プラズマ発生ユニット5のすぐ後段にあるから、プラズマ活性種が活性状態のままで、光触媒フィルタ7に補足される確率が高まる。光触媒フィルタ7においては、紫外光を照射された光触媒によってアセトアルデヒドが分解されると共に、更にプラズマ活性種によってもアセトアルデヒドが分解され、光触媒とプラズマ活性種とが相乗的に作用して、アセトアルデヒドの分解効率が高まる。
(1)実験方法
(1.1)実験例4(実施例)
図1,2に示す空気浄化装置1を用いて、揮発性有機化合物の分解実験を行った。揮発性有機化合物として、アセトアルデヒド(初期濃度:40ppm)を用いた。
実験条件は以下の通りである。実験例4では、プラズマ発生ユニット5により大気圧プラズマを発生させ、かつ、可視光を光触媒フィルタ7に照射している。
<実験条件>
・大気圧プラズマの発生条件:8kV,0.3mA
・光触媒:銅担持酸化チタン
・照射光:波長450nm(可視光、青色LED、3000Lx),照度10mW/cm2
・光触媒フィルタサイズ:10cm×10cm
・流路内の容積:40L
・アセトアルデヒド初期濃度:40ppm
図1,2に示す空気浄化装置1を用いて、揮発性有機化合物の分解実験を行った。揮発性有機化合物として、アセトアルデヒド(初期濃度:20ppm)を用いた。
実験条件は以下の通りである。実験例5では、プラズマ発生ユニット5により大気圧プラズマを発生させているが、可視光を光触媒フィルタ7に照射していない。よって、実験5では酸化チタンは機能していない。
<実験条件>
・大気圧プラズマの発生条件:8kV,0.3mA
・光触媒:酸化チタン
・照射光:なし
・光触媒フィルタサイズ:10cm×10cm
・流路内の容積:40L
・アセトアルデヒド初期濃度:20ppm
図1,2に示す空気浄化装置1を用いて、揮発性有機化合物の分解実験を行った。揮発性有機化合物として、アセトアルデヒド(初期濃度:20ppm)を用いた。
実験条件は以下の通りである。実験例6では、プラズマ発生ユニット5により大気圧プラズマを発生させていないが、可視光を光触媒フィルタ7に照射している。
<実験条件>
・大気圧プラズマの発生条件:-(大気圧プラズマを発生させていない)
・光触媒:銅担持酸化チタン
・照射光:波長450nm(可視光、青色LED、3000Lx),照度10mW/cm2
・光触媒フィルタサイズ:10cm×10cm
・流路内の容積:40L
・アセトアルデヒド初期濃度:10ppm
図11に、実験結果のグラフを示す。このグラフは、大気圧プラズマと光触媒を同時に作用させた実験例4、大気圧プラズマのみを作用させた実験例5、光触媒のみを作用させた実験例6の分解量の比較を示している。実験例4~6のいずれの場合においても時間と共にアセトアルデヒドガスは、分解されることがわかる。
グラフ中で「参考例2(プラズマと可視光の和)」は、実験例5(大気圧プラズマのみ作用させた場合)の分解量と、実験例6(光触媒のみ作用させた場合)の分解量を単純に合計した分解量を示している。なお、実験例4のアセトアルデヒドガスの初期濃度(40ppm)は、実験例5,6の初期濃度(20ppm)の2倍となっている。
実験例4は、実験例5,6に比べて、分解速度が格段に速くなっていることがわかる。
また、グラフをみると、実験例4が参考例2(プラズマと可視光の和)よりも、初期の傾きが大きい。よって、実験例4は、参考例2よりも分解速度が速いことが分かる。つまり、空気浄化装置1を用いて、プラズマ発生ユニット5により大気圧プラズマを発生させ、かつ、可視光を光触媒フィルタ7に照射すると、大気圧プラズマ単独による分解と、光触媒単独による分解の単純な和よりも分解効率が向上していることが分かる。言い換えれば、空気浄化装置1を用いると、大気圧プラズマ及び光触媒の相乗効果を得ることができる。
実験例4では、アセトアルデヒドは、最初にプラズマ発生ユニット5により発生した大気圧プラズマによって分解される。その後、送風機12によって、未分解のアセトアルデヒドは、プラズマ発生ユニット5により発生したプラズマ活性種と共に、光触媒フィルタ7に輸送される。この際、光触媒フィルタ7が、プラズマ発生ユニット5のすぐ後段にあるから、プラズマ活性種が活性状態のままで、光触媒フィルタ7に補足される確率が高まる。光触媒フィルタ7においては、可視光を照射された光触媒によってアセトアルデヒドが分解されると共に、更にプラズマ活性種によってもアセトアルデヒドが分解され、光触媒とプラズマ活性種とが相乗的に作用して、アセトアルデヒドの分解効率が高まる。
ここで、紫外光を用いた分解実験1の結果を示す図10と、可視光を用いた分解実験2の結果を示す図11とを比較検討する。実験開始から20分における分解量に着目する。
図10より、20分の時点で、参考例1の分解量を100%とした場合に、実験例1の分解量は、参考例1よりも15%増加していることが分かる。この増加分は、大気圧プラズマ及び光触媒の相乗効果によるものである。
図11より、20分の時点で、参考例2の分解量を100%とした場合に、実験例4の分解量は、参考例2よりも64%増加していることが分かる。この増加分は、大気圧プラズマ及び光触媒の相乗効果によるものである。
以上の検討から、図11の可視光を用いた分解実験2の方が、大気圧プラズマ及び光触媒の相乗効果がより多く現れていることが分かる。
3 …流路
3A …一端
3B …他端
5 …プラズマ発生ユニット
6 …筒状体
7 …光触媒フィルタ
7A …上流側の端部
9 …光源
11 …印加電極
12 …送風機
13 …接地電極
15 …電源
17 …プラズマ発生ゾーン
17A…下流側の端部
21 …セラミックフィルタ
23 …不織布フィルタ
23A…上流側の端部
L …距離
Claims (3)
- 上流から下流に向けて空気を流通させる流路と、
前記流路を構成する筒状体と、
前記流路の所定部位にプラズマを発生させるプラズマ発生ユニットと、
前記流路の前記所定部位よりも下流側に配された光触媒フィルタと、
前記光触媒フィルタに光を照射する光源と、
を備え、
前記プラズマ発生ユニットと、前記光源とは別部材であり、
前記プラズマ発生ユニットは、印加電極と、接地電極と、を有し、
前記印加電極と、前記接地電極との間で放電することで、前記プラズマを発生し、
前記印加電極と前記接地電極との間に挟まれた空間であるプラズマ発生ゾーンの下流側の端部と、前記光触媒フィルタの上流側の端部との距離が0~100mmであり、
前記光触媒フィルタは、前記プラズマ発生ユニットに面した上流側の表面と、前記プラズマ発生ユニットに面していない下流側の裏面と、を有し、
前記光源は、前記光触媒フィルタよりも下流側かつ前記流路の外に配されるとともに、前記光触媒フィルタの前記裏面に光を照射し、
前記筒状体のうち光の光路にあたる部分は、光が透過可能な材質にて形成されている、空気浄化装置。 - 前記プラズマ発生ユニットによる前記空気の分解で発生した活性種が前記光触媒フィルタに補足される請求項1に記載の空気浄化装置。
- 請求項1又は請求項2に記載の空気浄化装置を用い、
前記プラズマ発生ユニットにより発生した前記プラズマで前記空気を処理する第1処理工程と、
光が照射されている前記光触媒フィルタに、前記第1処理工程の後の前記空気を通過させる第2処理工程と、
を備えた空気浄化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018162648A JP7438657B2 (ja) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | 空気浄化装置、及び空気浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018162648A JP7438657B2 (ja) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | 空気浄化装置、及び空気浄化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020032007A JP2020032007A (ja) | 2020-03-05 |
JP7438657B2 true JP7438657B2 (ja) | 2024-02-27 |
Family
ID=69666226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018162648A Active JP7438657B2 (ja) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | 空気浄化装置、及び空気浄化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7438657B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2871201A1 (es) * | 2020-04-27 | 2021-10-28 | Advances & Devices Healthtech S L | Dispositivo y procedimiento de tratamiento de aire |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001187127A (ja) | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Daikin Ind Ltd | 空気清浄装置 |
JP2002126066A (ja) | 2000-10-24 | 2002-05-08 | Toyoda Gosei Co Ltd | 脱臭装置 |
JP2002162054A (ja) | 2001-09-10 | 2002-06-07 | Sharp Corp | 集塵装置及び空気調和機 |
JP2006320827A (ja) | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Yamaha Corp | ガス処理装置 |
JP2007215985A (ja) | 2006-01-19 | 2007-08-30 | Daikin Ind Ltd | 脱臭機能再生装置および脱臭機能再生装置を備えた空気調和装置 |
JP2008289801A (ja) | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Toshiba Corp | ガス浄化装置 |
JP2009248031A (ja) | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Daikin Ind Ltd | 空気清浄機 |
JP2009285654A (ja) | 2006-01-19 | 2009-12-10 | Daikin Ind Ltd | 脱臭機能再生装置 |
US20160015848A1 (en) | 2014-07-16 | 2016-01-21 | Lg Electronics Inc. | Sterilization and deodorization apparatus |
-
2018
- 2018-08-31 JP JP2018162648A patent/JP7438657B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001187127A (ja) | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Daikin Ind Ltd | 空気清浄装置 |
JP2002126066A (ja) | 2000-10-24 | 2002-05-08 | Toyoda Gosei Co Ltd | 脱臭装置 |
JP2002162054A (ja) | 2001-09-10 | 2002-06-07 | Sharp Corp | 集塵装置及び空気調和機 |
JP2006320827A (ja) | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Yamaha Corp | ガス処理装置 |
JP2007215985A (ja) | 2006-01-19 | 2007-08-30 | Daikin Ind Ltd | 脱臭機能再生装置および脱臭機能再生装置を備えた空気調和装置 |
JP2009285654A (ja) | 2006-01-19 | 2009-12-10 | Daikin Ind Ltd | 脱臭機能再生装置 |
JP2008289801A (ja) | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Toshiba Corp | ガス浄化装置 |
JP2009248031A (ja) | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Daikin Ind Ltd | 空気清浄機 |
US20160015848A1 (en) | 2014-07-16 | 2016-01-21 | Lg Electronics Inc. | Sterilization and deodorization apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020032007A (ja) | 2020-03-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102164945B1 (ko) | 플라즈마와 광촉매를 이용한 공기 살균탈취장치 | |
US6866828B2 (en) | Discharge electrode and photocatalysis apparatus | |
KR101198718B1 (ko) | 공기 정화 장치 및 그 방법 | |
JP2008516652A (ja) | 周囲空気を滅菌するための方法及び装置 | |
CN104197425A (zh) | 一种室内空气净化装置 | |
US10792611B2 (en) | Air purification device and process | |
JP2008289801A (ja) | ガス浄化装置 | |
KR20120100331A (ko) | 간이 에어 부스용 가스 재처리 장치 | |
KR20120097138A (ko) | 하수 처리장용 플라즈마 악취 저감 장치 | |
JP7438657B2 (ja) | 空気浄化装置、及び空気浄化方法 | |
KR101167146B1 (ko) | 연면방전체 및 씨브디광촉매필터부를 이용한 이온 발생장치 | |
JP2009513315A (ja) | 有害物質を含む廃気を浄化するための装置 | |
JPH1147635A (ja) | 空気清浄化装置 | |
KR102268724B1 (ko) | 고밀도 융합 플라즈마 살균 및 탈취기 | |
KR102146200B1 (ko) | 고밀도 융합 플라즈마 살균 및 탈취기 | |
JP2002346334A (ja) | プラズマ式ガス浄化装置 | |
JP2000300650A (ja) | 光触媒型空気浄化装置 | |
KR102315245B1 (ko) | 고밀도 융합 플라즈마 살균 및 탈취기 | |
KR20240016038A (ko) | 복합 공기 청정살균 장치 | |
KR20240016046A (ko) | 복합 공기 청정살균 장치 | |
KR102671186B1 (ko) | 플라즈마 공기정화장치 | |
JP2006043550A (ja) | 空気清浄装置 | |
CN216799377U (zh) | 灭菌消毒的等离子空气清净机 | |
KR102547903B1 (ko) | 공기 정화용 살균-집진 다기능 복합 모듈 | |
KR101890585B1 (ko) | 원적외선 방출 세라믹코팅 전극을 포함하는 양면형 저온 플라즈마 반응기 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210408 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220114 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220120 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220315 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220726 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20221018 |
|
C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20221208 |
|
C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20230420 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230824 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231129 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240214 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7438657 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |