空気清浄装置および空気清浄方法
【課題】装置が流路方向に薄型化され、圧損が小さい放電型光触媒方式の空気清浄装置、およびこの空気清浄装置を用いた空気清浄方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る空気清浄装置１は、空気が流通する流路６０中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部１１が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部１２が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０と、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に対向して配置された第１の電極２０と、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の基体との間に電圧を印加する電源部５０とを備え、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の基体１４は電気導電性を有する。
【解決手段】本発明に係る空気清浄装置１は、空気が流通する流路６０中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部１１が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部１２が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０と、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に対向して配置された第１の電極２０と、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の基体との間に電圧を印加する電源部５０とを備え、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の基体１４は電気導電性を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電と光触媒とオゾン分解触媒とを利用して空気中に含まれる悪臭成分を吸着・分解することにより空気の脱臭等を行う脱臭技術に関し、詳しくは放電光を照射することで活性化した光触媒と、オゾンと、酸素ラジカルとの作用により空気に含まれる有機化学物質を酸化分解して清浄、脱臭、除菌する空気清浄装置および空気清浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気中のアンモニア、ホルムアルデヒド等の有機化学物質の脱臭を行う空気清浄装置としては、活性炭等の吸着剤を用いて吸着除去するタイプの装置が主流であった。
【０００３】
しかし、吸着除去する空気清浄装置は、吸着剤への有機化学物質の吸着飽和により脱臭効果が低下するため、吸着剤の交換が必要である。このため、吸着除去する空気清浄装置は、吸着剤の交換等により、メンテナンスが煩雑であるとともに吸着剤の交換コストが高いという問題があった。
【０００４】
これに対し、近年、放電用電極を用いて放電を発生させ、その際に生じる紫外光により光触媒を活性化させて、空気中のアンモニア、ホルムアルデヒド等の有機化学物質を酸化分解して空気を清浄化、あるいは脱臭を行う放電型光触媒方式の空気清浄装置が知られている。
【０００５】
たとえば、特許文献１（特開２００３−３１０７３１号公報）には、放電型光触媒方式の空気清浄装置として、図１４に示すような空気清浄装置７０が開示されている。空気清浄装置７０は、流路８０内に設けられた光触媒モジュール７１と、流路８０内の光触媒モジュール７１の後段部に設けられたオゾン分解触媒モジュール７５と、光触媒モジュール７１の前記流路における上流側および下流側にそれぞれ配置された高圧電極７２、接地電極７３と、高圧電極７２、接地電極７３間に導線７６、７７を介して高電圧を印加する高圧電源７４とを備えるものである。
【０００６】
空気清浄装置７０は、光触媒反応、オゾンによる酸化、およびオゾンの分解の際に生じた化学的活性の高い酸素ラジカルによる酸化等の作用により、有機化学物質を無害な物質に分解して除去する。
【０００７】
空気清浄装置７０によれば、吸着除去するタイプの空気清浄装置と異なり、吸着剤を交換する必要がないため、メンテナンスの手間とコストが低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３１０７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、空気清浄装置７０は、光触媒モジュール７１とオゾン分解触媒モジュール７５という２個のモジュールを直列的に配置しているため、モジュールの流路内への設置には多くの取り付けスペースが必要である。このため、空気清浄装置７０は、装置全体が流路方向に長くなるという問題があった。
【００１０】
また、空気清浄装置７０は、光触媒モジュール７１を挟むようにして高圧電極７２と接地電極７３とが設けられている。この高圧電極７２および接地電極７３は、三次元網目構造等の通気可能な構造になっているが、電極を通気方向に２枚直列的に配置するため圧損は大きい。このため、空気清浄装置７０は、流路内に空気を流したときに圧損が大きくなるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、装置が流路方向に薄型化され、圧損が小さい放電型光触媒方式の空気清浄装置、およびこの空気清浄装置を用いた空気清浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る空気清浄装置は、上記問題点を解決するものであり、空気が流通する流路中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールと、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に対向して配置された第１の電極と、この第１の電極と前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの基体との間に電圧を印加する電源部とを備え、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの基体は電気導電性を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る空気清浄装置は、上記問題点を解決するものであり、空気が流通する流路中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールと、第１の電極とこの第１の電極との間で放電光を発生する第２の電極とを有し、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に対向して配置された放電光発生電極ユニットと、この放電光発生電極ユニットの第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する電源部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る空気清浄方法は、上記問題点を解決するものであり、空気が流通する流路中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールを備える空気清浄装置を用い、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に放電光を照射しつつ、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールに光触媒機能部側から空気を供給しオゾン分解機能部側から空気を排出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る空気清浄装置によれば、流路方向に薄型化され、圧損が小さい放電型光触媒方式の空気清浄装置が得られる。
【００１６】
本発明に係る空気清浄方法によれば、流路方向に薄型化され、圧損が小さい放電型光触媒方式の空気清浄装置を用いて、空気を清浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る空気清浄装置の第１の実施形態の断面図。
【図２】図１に示す空気清浄装置に用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュールの斜視図。
【図３】図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部の拡大図。
【図４】図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部の拡大図。
【図５】本発明に係る空気清浄装置の第２の実施形態の断面図。
【図６】図５に示す空気清浄装置に用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュールの斜視図。
【図７】図６に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部の拡大図。
【図８】図６に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部の拡大図。
【図９】本発明に係る空気清浄装置の第３の実施形態の断面図。
【図１０】図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部の他の形態の拡大図。
【図１１】図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部のさらに他の形態の拡大図。
【図１２】図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部の他の形態の拡大図。
【図１３】図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部のさらに他の形態の拡大図。
【図１４】従来の空気清浄装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る空気清浄装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る空気清浄装置の第１の実施形態の断面図である。
【００２０】
図１に示す空気清浄装置１は、放電型光触媒方式の空気清浄装置であり、空気が流通する流路６０中に配置された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０と、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に対向して配置された第１の電極２０と、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０との間に電圧を印加する電源部５０とを備える。
【００２１】
空気清浄装置１は、流路６０中を図１中矢印６５、６６方向に空気を流通させる図示しないファンが設けられる。
【００２２】
空気清浄装置１は、流路６０中の空気に含まれる有機化学物質を酸化分解等により除去する。
【００２３】
本発明で用いられる有機化学物質としては特に限定されないが、たとえば、アンモニア、ホルムアルデヒド等が挙げられる。
【００２４】
（光触媒−オゾン分解触媒モジュール）
図２は、図１に示す空気清浄装置１に用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の斜視図である。図３は、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１の拡大図である。図４は、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２の拡大図である。
【００２５】
図２〜図４に示すように、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０は、通気可能な基体１４を用い、この基体１４のうち、上流側部分に光触媒機能部１１が形成されるとともに、下流側部分にオゾン分解機能部１２が形成されたものである。
【００２６】
ここで上流側部分とは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のうち第１の電極２０側の部分を意味する。また、下流側部分とは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のうち第１の電極２０と反対側の部分を意味する。
【００２７】
光触媒機能部１１とは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のうち、基体１４の表面に、直接にまたは他の構成を介して間接的に、光触媒反応を行う光触媒反応部１５が形成された部分を意味する。
【００２８】
オゾン分解機能部１２とは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のうち、基体１４の表面に、直接にまたは他の構成を介して間接的に、オゾン分解反応を行うオゾン分解触媒反応部１７が形成された部分を意味する。
【００２９】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０において、光触媒機能部１１とオゾン分解機能部１２とは同一の基体１４に連続して形成されている。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０は、光触媒機能部１１とオゾン分解機能部１２との２つの部分からなり、基体１４単独で露出した部分を実質的に有しない。
【００３０】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０は、空気が流通する流路６０中に配置される。
【００３１】
＜基体＞
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に用いられる基体１４は、通気可能な空隙を有するとともに電気導電性を有する部材であり、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の全体にわたり一体成形されたものである。
【００３２】
基体１４としては、たとえば、電気導電性を有する材質からなるハニカム構造体が用いられる。ハニカム構造体のセルの流路の断面形状としては、特に限定されず、六角形、四角形、三角形等が挙げられる。
【００３３】
基体１４として、ハニカム構造体を用いると、表面積が大きいとともに圧損が小さいため好ましい。
【００３４】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に用いられる基体１４の材質としては、たとえば、アルミニウム、銅、銀、ステンレス、マグネシウム等の電気導電性を有する金属が挙げられる。
【００３５】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に用いられる基体１４は、電気導電性を有するため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の基体１４を導線５２を介して電源部５０に接続することにより、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０を電極として用いることができるようになっている。
【００３６】
このため、図１に示す空気清浄装置１は、電源部５０に導線５１を介して接続された第１の電極２０を高圧電極とし、電源部５０に導線５２を介して接続された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０を接地電極とすることにより、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０との間で放電させることが可能になっている。
【００３７】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１は、この放電光により光触媒反応を生じる。
【００３８】
＜光触媒機能部＞
図３に示すように、光触媒機能部１１は、基体１４と、基体１４の表面に光触媒が担持されて形成された光触媒反応部１５とを有する。
【００３９】
光触媒反応部１５の形成に用いられる光触媒としては、たとえば、酸化チタンＴｉＯ２、酸化イットリウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化タングステン等や、これらに白金、パラジウム、ロジウム等が挙げられる。このうち、酸化チタンＴｉＯ２は、高電圧印加で得られる一般的な放電光である波長３００ｎｍ〜４００ｎｍの光に対して光触媒活性が高いため、好ましい。
【００４０】
光触媒反応部１５の形成に用いられる光触媒は、粒子状であると基体１４の表面に担持したときに表面積が大きくなるため好ましい。
【００４１】
粒子状の光触媒の粒径は特に限定されないが、通常１ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜４０ｎｍである。粒径がこの範囲内にあると、光触媒反応部１５の比表面積が大きくなるため好ましい。
【００４２】
光触媒反応部１５は、上記光触媒を公知の方法で基体１４の表面に担持させることにより形成される。
【００４３】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１は、第１の電極２０−第２の電極２２間で発生した放電光により光触媒反応を生じるものである。
【００４４】
具体的には、流路６０中に空気を流通させた状態で光触媒機能部１１に光触媒反応を生じさせると、空気中の酸素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。流路６０内の空気中に有機化学物質が含まれる場合には、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は有機化学物質を酸化分解する。これにより、光触媒機能部１１から排出された空気は、有機化学物質の濃度が少なくなる。
【００４５】
＜オゾン分解機能部＞
図４に示すように、オゾン分解機能部１２は、基体１４と、基体１４の表面にオゾン分解触媒が担持されて形成されたオゾン分解触媒反応部１７とを有する。
【００４６】
オゾン分解触媒反応部１７の形成に用いられるオゾン分解触媒としては、たとえば、Ｍｎ、ＣｕまたはＮｉの酸化物、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎまたはＣｕを含有する多孔質カーボン、ゼオライト、および粘土鉱物の少なくとも１つからなるオゾン分解物質が用いられる。
【００４７】
オゾン分解触媒反応部１７の形成に用いられるオゾン分解触媒は、粒子状であると基体１４の表面に担持したときに表面積が大きくなるため好ましい。
【００４８】
粒子状のオゾン分解触媒の粒径は特に限定されないが、通常１ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜４０ｎｍである。粒径がこの範囲内にあると、オゾン分解触媒反応部１７の比表面積が大きくなるため好ましい。
【００４９】
オゾン分解触媒反応部１７は、上記オゾン分解触媒を公知の方法で基体１４の表面に担持させることにより形成される。
【００５０】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２は、流路６０中の空気に含まれるオゾンを分解するとともに、オゾンの分解の際に化学的活性の高い酸素ラジカルを生成する。流路６０内の空気中に有機化学物質が含まれる場合には、酸素ラジカルは有機化学物質を酸化分解する。これにより、オゾン分解機能部１２から排出された空気は、有機化学物質の濃度が少なくなる。
【００５１】
（第１の電極）
第１の電極２０は、空気が通気可能で、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に対向して配置される電極である。第１の電極２０は、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間で、放電光の発生が可能な電極になっている。
【００５２】
第１の電極２０としては、たとえば、導電性を有する材料からなるメッシュ状、格子状、円柱状等の電極が用いられる。
【００５３】
第１の電極２０は、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間の放電の際に、高圧電極になるように電源部５０に接続される。
【００５４】
具体的には、第１の電極２０は、導線５１を介して電源部５０の高電圧側の端子に接続される。
【００５５】
（電源部）
電源部５０は、導線５１、５２を介して、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の基体１４との間に電圧を印加する。
【００５６】
電源部５０としては、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間に高電圧を印加して放電光を発生させることが可能なものが用いられる。電源部５０としては、たとえば、高周波高圧電源、高圧パルス発生回路、高圧直流電源等が用いられる。
【００５７】
電源部５０は、放電の際に、第１の電極２０が高圧電極になり、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０が接地電極になるように、第１の電極２０および光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に接続される。
【００５８】
電源部５０により、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０との間に電圧が印加されると、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間に放電光が発生するようになっている。
【００５９】
第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間で発生させる放電光としては、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に担持された光触媒が光触媒反応を起こす波長のものが用いられる。具体的には、放電光として、波長１０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線等が用いられる。
【００６０】
第１の電極２０とオゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間に放電光が発生すると、放電光により、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に担持された光触媒が光触媒反応を起こすとともに、流路６０中の空気の一部が酸化されてオゾンが生成される。
【００６１】
（作用）
図１を参照して空気清浄装置１の作用について説明する。
【００６２】
はじめに、図示しないファン等を用いて有機化学物質を含む空気を空気清浄装置１の流路６０内に矢印６５の方向に供給する。一方、電源部５０を用いて第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の基体１４との間に電圧を印加し、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間に放電光を発生させる。このとき、第１の電極２０を高圧電極とし、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を接地電極とするようにして放電させる。
【００６３】
第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間に放電光が発生すると、放電光の作用により、流路６０内で放電光の近傍にある空気中の酸素からオゾンが生成される。生成したオゾンは、放電光の近傍から下流の流路６０内、すなわち、第１の電極２０より下流の流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【００６４】
一方、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１では、放電光により光触媒反応部１５において光触媒反応が生じ、空気中の酸素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【００６５】
このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を通過した空気は、空気中に含まれる有機化学物質の量が少なくなっている。なお、オゾンは、通常、空気中で数時間程度、分解されずに残存する。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を通過した空気中にはオゾンが相当量存在する。
【００６６】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を通過した空気は、直ちに光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２に導入される。
【００６７】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２では、オゾン分解触媒反応部１７の表面で、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を通過した空気中に存在するオゾンが分解されるとともに、オゾンの分解の際に化学的活性の高い酸素ラジカルが生成される。この酸素ラジカルは、流路６０中の空気に含まれる有機化学物質を実質的に全て分解する。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２から、すなわち光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０から矢印６６の方向に排出された空気中には有機化学物質は実質的に存在しなくなる。なお、酸素ラジカルは、極めて短時間で自然に消滅する。このため、空気清浄装置１から排出される空気は、有機化学物質や酸素ラジカルを実質的に含まない清浄な空気となる。
【００６８】
このように、空気清浄装置１では、１個の光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に光触媒機能部１１とオゾン分解機能部１２とが一体的に形成されている。このため、光触媒モジュールとオゾン分解触媒モジュールとが別部材として設けられる従来の空気清浄装置に比べて、空気清浄装置１の空気の流路方向の長さが小さくなることから装置の薄型化が可能になるとともに、圧損も小さくなる。
【００６９】
すなわち、光触媒モジュールとオゾン分解触媒モジュールとが別部材として設けられる従来の空気清浄装置では、光触媒モジュールとオゾン分解触媒モジュールとの間に流路が設けられるため、この流路の分だけ空気清浄装置１の空気の流路方向の長さが大きくなったり、光触媒モジュールとオゾン分解触媒モジュールとの間に流路の拡大、縮小が生じて圧損が大きくなったりしやすかった。
【００７０】
これに対し、空気清浄装置１では、光触媒モジュールとオゾン分解触媒モジュールとの間に余分な流路がなく、また流路の拡大、縮小もないため、空気清浄装置１の空気の流路方向の長さが小さくなることから装置の薄型化が可能になるとともに、光触媒機能部１１とオゾン分解機能部１２との間における圧損が実質的に生じない。
【００７１】
また、空気清浄装置１では、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０が接地電極としての機能も有し、高圧電極である第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０との間で放電させることができる。このため、光触媒モジュールを高圧電極としての第１の電極と接地電極としての第２の電極との間に配置する従来の空気清浄装置のように、接地電極である第２の電極をさらに設ける必要がない。これにより、空気清浄装置１では、第２の電極の製造コストや、第２の電極の取り付けに必要な空気清浄装置１の空気の流路方向のスペースや第２の電極による圧損を削減することができる。
【００７２】
空気清浄装置１によれば、光触媒機能部分とオゾン分解触媒機能部分とが１個の基体に形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０を用いるため、空気清浄装置１の空気の流路方向における薄型化が可能になるとともに、圧損も小さくなる。
【００７３】
また、空気清浄装置１によれば、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０が接地電極としても機能し、光触媒機能部分の下流側に接地電極としての第２の電極をさらに設ける必要がないため、空気清浄装置１の空気の流路方向におけるさらなる薄型化が可能になるとともに、圧損もより小さくなる。
【００７４】
［第２の実施形態］
図５は、本発明に係る空気清浄装置の第２の実施形態の断面図である。
【００７５】
図５に示す空気清浄装置１Ａは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１と同様に放電型光触媒方式の空気清浄装置であり、空気が流通する流路６０中に配置された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａと、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に対向して配置され、別々に設けられた第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとを有する放電光発生電極ユニット４０Ａと、放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に電圧を印加する電源部５０とを備える。
【００７６】
図５に第２の実施形態として示した空気清浄装置１Ａは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に比較して、接地電極としても用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に代えて接地電極として用いられない光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａを用い、第１の電極２０に代えて別々に設けられた第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとを有する放電光発生電極ユニット４０Ａを用いるとともに、電源部５０に接続された導線５２を光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に代えて放電光発生電極ユニット４０Ａの第２の電極３０Ａに接続した点で異なり、その他の構成は同じである。
【００７７】
このため、図５に第２の実施形態として示した空気清浄装置１Ａは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１との同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【００７８】
（光触媒−オゾン分解触媒モジュール）
図６は、図５に示す空気清浄装置１Ａに用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの斜視図である。図７は、図６に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａの拡大図である。図８は、図６に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解機能部１２Ａの拡大図である。
【００７９】
図６〜図８に示すように、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａは、通気可能な基体１４Ａを用い、この基体１４Ａのうち、上流側部分に光触媒機能部１１Ａが形成されるとともに、下流側部分にオゾン分解機能部１２Ａが形成されたものである。
【００８０】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａおよび光触媒機能部１１Ａは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０および光触媒機能部１１に比較して、基体１４に代えて基体１４Ａを用いた点が異なり、その他の構成は同じである。
【００８１】
このため、以下、基体１４Ａについて説明し、他の構成および作用についての説明を省略または簡略化する。
【００８２】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａは、空気が流通する流路６０中に配置される。
【００８３】
＜基体＞
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａに用いられる基体１４Ａは、通気可能な空隙を有する部材であり、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの全体にわたり一体成形されたものである。
【００８４】
空気清浄装置１Ａに用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０と異なり、接地電極として用いられない。このため、空気清浄装置１Ａに用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの基体１４Ａは、電気導電性を有する部材である必要はなく、電気導電性を有する部材であってもよいし、電気導電性を有しない部材であってもよい。
【００８５】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａに用いられる基体１４Ａとしては、たとえば、三次元網目構造等の多孔質部材や、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に用いられる基体１４と同じ電気導電性を有する材質からなるハニカム構造体が挙げられる。
【００８６】
基体１４Ａが多孔質部材である場合の基体１４Ａの材質としては、たとえば、コーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）を主成分とするケイ酸塩、アルミナ珪酸ガラス、アルミナ、シリカ、マグネシア、炭化珪素、チタン酸アルミニウム等が用いられる。ここで、コーディエライトを主成分とするということは、ケイ酸塩の５０重量％以上がコーディエライトであることを意味する。
【００８７】
三次元網目構造を有する基体１４Ａは、コーディエライトであると、光触媒反応部１５が基体１１から剥離しにくいため好ましい。
【００８８】
基体１４Ａが電気導電性を有する材質からなるハニカム構造体である場合については、この基体１４Ａの材質光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に用いられる基体１４の材質と同じであるから説明を省略する。
【００８９】
＜光触媒機能部＞
図７に示すように、光触媒機能部１１Ａは、基体１４Ａと、基体１４Ａの表面に光触媒が担持されて形成された光触媒反応部１５とを有する。
【００９０】
光触媒反応部１５の形成に用いられる光触媒は、第１の実施形態として示した空気清浄装置１の光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０において光触媒機能部１１の光触媒反応部１５の形成に用いられる光触媒と同じであるため、説明を省略する。
【００９１】
＜オゾン分解機能部＞
図８に示すように、オゾン分解機能部１２Ａは、基体１４Ａと、基体１４Ａの表面にオゾン分解触媒が担持されて形成されたオゾン分解触媒反応部１７とを有する。
【００９２】
オゾン分解触媒反応部１７の形成に用いられるオゾン分解触媒は、第１の実施形態として示した空気清浄装置１の光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０においてオゾン分解機能部１２のオゾン分解触媒反応部１７の形成に用いられるオゾン分解触媒と同じであるため、説明を省略する。
【００９３】
（放電光発生電極ユニット）
放電光発生電極ユニット４０Ａは、第１の電極２０Ａと、この第１の電極２０Ａとの間で放電光を発生する第２の電極３０Ａとを有する。
【００９４】
放電光発生電極ユニット４０Ａは、バリア放電（無声放電ともいう）を行う電極ユニットである。
【００９５】
第１の電極２０Ａは、導電体からなる。第１の電極２０Ａに用いられる導電体の材質としては、たとえば銅、アルミニウム等が挙げられる。第１の電極２０Ａは、断面円形の円柱状になっており、複数本離間して略平行に配置される。なお、図５に示す第１の電極２０Ａは円柱状であるが、第１の電極２０Ａは円柱状以外の形状でもよい。第１の電極２０Ａは、たとえば、四角柱状等の多角形柱状であってもよい。
【００９６】
第１の電極２０Ａは、第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間の放電の際に、高圧電極になるように、導線５１を介して電源部５０の高電圧側の端子に接続される。
【００９７】
第２の電極３０Ａは、導電体３１とこの導電体３１を被覆する誘電体層３２とからなる。第２の電極３０Ａに用いられる導電体３１の材質としては、たとえば、第１の電極２０Ａに用いられる導電体と同じものが挙げられる。第２の電極３０Ａの誘電体層３２に用いられる誘電体の材質としては、たとえば、ポリ塩化ビニル等のプラスチックが挙げられる。
【００９８】
第２の電極３０Ａは、断面円形の円柱状になっており、複数本離間して略平行に配置される。なお、図５に示す第２の電極３０Ａおよび第２の電極３０Ａを構成する導電体３１は円柱状になっているが、第２の電極３０Ａおよび導電体３１の形状は円柱状に限らない。第２の電極３０Ａおよび導電体３１は、たとえば、四角柱状等の多角柱状であってもよい。
【００９９】
第２の電極３０Ａは、第１の電極２０Ａに離間して配置される。具体的には、第１の電極２０Ａは、それぞれ第２の電極３０Ａ間の空隙に配置される。
【０１００】
第２の電極３０Ａは、第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間の放電の際に、接地電極になるように、導線５２を介して電源部５０の低電圧側の端子に接続される。
【０１０１】
電源部５０により、放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に電圧が印加されると、第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に放電光が発生するようになっている。
【０１０２】
図５に示す放電光発生電極ユニット４０Ａは、７本の第１の電極２０Ａと６本の第２の電極３０Ａとを有している。しかし、本発明のバリア放電を行う放電光発生電極ユニット４０Ａにおいて、第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａの本数は、上記の７本や６本に限定されず、任意の本数とすることができる。
【０１０３】
（電源部）
電源部５０は、導線５１、５２を介して、放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に電圧を印加する。
【０１０４】
電源部５０としては、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に用いられる電源部５０と同様に、たとえば、高周波高圧電源、高圧パルス発生回路、高圧直流電源等が用いられる。
【０１０５】
電源部５０は、放電の際に、第１の電極２０Ａが高圧電極になり、第２の電極３０Ａが接地電極になるように、第１の電極２０Ａおよび第２の電極３０Ａに接続される。
【０１０６】
電源部５０により、放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に電圧が印加されると、第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に放電光が発生するようになっている。
【０１０７】
（作用）
図５を参照して空気清浄装置１Ａの作用について説明する。
【０１０８】
なお、図５に第２の実施形態として示した空気清浄装置１Ａの作用は、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の作用に比較して、空気清浄装置１の放電が第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間で行われるのに対し、空気清浄装置１Ａの放電が放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間で行われる点で異なり、他の作用は同じである。重複説明を避けるため、作用の説明を一部省略または簡略化する。
【０１０９】
はじめに、図示しないファン等を用いて有機化学物質を含む空気を空気清浄装置１Ａの流路６０内に矢印６５の方向に供給する。一方、電源部５０を用いて放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に電圧を印加し、放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間にバリア放電により放電光を発生させる。このとき、第１の電極２０Ａを高圧電極とし、第２の電極３０Ａを接地電極とするようにして放電させる。
【０１１０】
放電光発生電極ユニット４０Ａは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａ側に配置されるため、放電光発生電極ユニット４０Ａで生じた放電光は、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａ側に強く照射される一方、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解触媒機能部１２Ａ側には実質的に照射されない。
【０１１１】
放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に放電光が発生すると、放電光の作用により、流路６０内で放電光の近傍にある空気中の酸素からオゾンが生成される。生成したオゾンは、放電光発生電極ユニット４０Ａから下流の流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【０１１２】
一方、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａでは、放電光発生電極ユニット４０Ａで生じた放電光により光触媒反応部１５において光触媒反応が生じ、空気中の酸素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【０１１３】
このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａを通過した空気は、空気中に含まれる有機化学物質の量が少なくなっている。なお、オゾンは、通常、空気中で数時間程度、分解されずに残存する。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａを通過した空気中にはオゾンが相当量存在する。
【０１１４】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を通過した空気は、直ちに光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解機能部１２Ａに導入される。
【０１１５】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａを通過した空気が光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解機能部１２Ａに導入された後の工程の作用は、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の作用と同じであるため、説明を省略する。
【０１１６】
空気清浄装置１Ａによれば、光触媒機能部分とオゾン分解触媒機能部分とが１個の基体に形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａを用いるため、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１と同様の効果を奏する。
【０１１７】
また、空気清浄装置１Ａによれば、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａを接地電極として用いず、放電光発生電極ユニット４０Ａが単独で放電光を照射するため、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に比較して、より安定な放電を行うことができる。
【０１１８】
なお、放電光発生電極ユニット４０Ａの流路６０の流れ方向の厚さは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の第１の電極２０の厚さと同程度である。このため、放電光発生電極ユニット４０Ａを配置しても、空気清浄装置１Ａの流路６０方向の厚さは、空気清浄装置１よりも長くならない。
【０１１９】
［第３の実施形態］
図９は、本発明に係る空気清浄装置の第３の実施形態の断面図である。
【０１２０】
図９に示す空気清浄装置１Ｂは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１と同様に放電型光触媒方式の空気清浄装置であり、空気が流通する流路６０中に配置された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａと、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａに対向して配置され、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとが誘電体で被覆されて一体化した放電光発生電極ユニット４０Ｂと、放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に電圧を印加する電源部５０とを備える。
【０１２１】
図９に第３の実施形態として示した空気清浄装置１Ｂは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に比較して、接地電極としても用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に代えて接地電極として用いられない光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａを用い、第１の電極２０に代えて第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとが誘電体で被覆されて一体化した放電光発生電極ユニット４０Ｂを用いるとともに、電源部５０に接続された導線５２を光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に代えて放電光発生電極ユニット４０Ｂの第２の電極３０Ｂに接続した点で異なり、その他の構成は同じである。
【０１２２】
このため、図９に第３の実施形態として示した空気清浄装置１Ｂは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１との同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０１２３】
また、空気清浄装置１Ｂに用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａは、図５に第２の実施形態として示した空気清浄装置１Ａに用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａと同じ構成である。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａについての説明を省略する。
【０１２４】
（放電光発生電極ユニット）
放電光発生電極ユニット４０Ｂは、第１の電極２０Ｂと、この第１の電極２０Ｂとの間で放電光を発生する第２の電極３０Ｂと、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとを誘電体で一体的に被覆する誘電体層４２とを有する。
【０１２５】
放電光発生電極ユニット４０Ｂは、沿面バリア放電を行う電極ユニットである。
【０１２６】
第１の電極２０Ｂは、導電体からなる。第１の電極２０Ｂに用いられる導電体の材質としては、たとえば、図５に第２実施形態として示した空気清浄装置１Ａにおいて放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａに用いられる導電体と同じものが挙げられる。
【０１２７】
第１の電極２０Ｂは、断面矩形の四角柱状になっている。なお、図９に示す第１の電極２０Ｂは四角柱状であるが、第１の電極２０Ｂは四角柱状以外の形状でもよい。第１の電極２０Ｂは、たとえば、六角柱状等の多角柱状や円柱状であってもよい。
【０１２８】
第１の電極２０Ｂは、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間の放電の際に、高圧電極になるように、導線５１を介して電源部５０の高電圧側の端子に接続される。
【０１２９】
第２の電極３０Ｂは、導電体からなる。第２の電極３０Ｂに用いられる導電体の材質としては、たとえば、第１の電極２０Ｂに用いられる導電体の材質と同じものが挙げられる。第２の電極３０Ｂは、導通しないように第１の電極２０Ｂに離間して配置される。
【０１３０】
離間して配置された第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとは、誘電体層４２で一体的に被覆される。
【０１３１】
誘電体層４２とは、誘電体からなり、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとを一体的に被覆する層である。誘電体層４２に用いられる誘電体としては、たとえば、図５に第２実施形態として示した空気清浄装置１Ａにおいて放電光発生電極ユニット４０Ａの第２の電極３０Ａの誘電体層３２に用いられる誘電体と同じものが挙げられる。
【０１３２】
誘電体層４２は、断面矩形の四角柱状になっている。誘電体層４２を四角柱状にすると、誘電体層４２の外表面近傍に埋設された第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとが、誘電体層４２の外表面で沿面バリア放電を行いやすいため好ましい。なお、誘電体層４２は、四角柱状以外の形状でもよい。誘電体層４２は、たとえば、六角柱状等の多角柱状や円柱状であってもよい。
【０１３３】
図９に示すように、放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとは、誘電体層４２の断面方向の４つの外表面のうち図５中下方の一面の近傍に平行して埋設される。第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとが誘電体層４２の外表面の一面の近傍に平行して埋設されると、誘電体層４２の外表面で沿面バリア放電を行いやすいため好ましい。
【０１３４】
放電光発生電極ユニット４０Ｂは７本用いられ、７本の放電光発生電極ユニット４０Ｂ、４０Ｂ・・・が離間して略平行に配置される。
【０１３５】
各放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂは、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間の放電の際に、高圧電極になるように、導線５１を介して電源部５０の高電圧側の端子に接続される。
【０１３６】
また、各放電光発生電極ユニット４０Ｂの第２の電極３０Ｂは、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間の放電の際に、接地電極になるように、導線５２を介して電源部５０の低電圧側の端子に接続される。
【０１３７】
電源部５０により、放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に電圧が印加されると、放電光発生電極ユニット４０Ｂの図５中下方の一面に沿って、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に放電光が発生するようになっている。
【０１３８】
図９には、放電光発生電極ユニット４０Ｂが７本示されている。しかし、本発明の沿面バリア放電を行う放電光発生電極ユニット４０Ｂにおいて、放電光発生電極ユニット４０Ｂの本数は、上記の７本に限定されず、任意の本数とすることができる。
【０１３９】
（電源部）
電源部５０は、導線５１、５２を介して、放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に電圧を印加する。
【０１４０】
電源部５０としては、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に用いられる電源部５０と同様に、たとえば、高周波高圧電源、高圧パルス発生回路、高圧直流電源等が用いられる。
【０１４１】
電源部５０は、放電の際に、第１の電極２０Ｂが高圧電極になり、第２の電極３０Ｂが接地電極になるように、第１の電極２０Ｂおよび第２の電極３０Ｂに接続される。
【０１４２】
電源部５０により、放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に電圧が印加されると、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に放電光が発生するようになっている。
【０１４３】
（作用）
図９を参照して空気清浄装置１Ｂの作用について説明する。
【０１４４】
なお、図９に第３の実施形態として示した空気清浄装置１Ｂの作用は、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の作用に比較して、空気清浄装置１の放電が第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間で行われるのに対し、空気清浄装置１Ｂの放電が放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間で行われる点で異なり、他の作用は同じである。重複説明を避けるため、作用の説明を一部省略または簡略化する。
【０１４５】
はじめに、図示しないファン等を用いて有機化学物質を含む空気を空気清浄装置１Ｂの流路６０内に矢印６５の方向に供給する。一方、電源部５０を用いて放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に電圧を印加し、放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に沿面バリア放電により放電光を発生させる。このとき、第１の電極２０Ｂを高圧電極とし、第２の電極３０Ｂを接地電極とするようにして放電させる。
【０１４６】
放電光発生電極ユニット４０Ｂは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａ側に配置されるため、放電光発生電極ユニット４０Ｂで生じた放電光は、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａ側に強く照射される一方、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解触媒機能部１２Ａ側には実質的に照射されない。
【０１４７】
放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に放電光が発生すると、放電光の作用により、流路６０内で放電光の近傍にある空気中の酸素からオゾンが生成される。生成したオゾンは、放電光発生電極ユニット４０Ｂから下流の流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【０１４８】
一方、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａでは、放電光発生電極ユニット４０Ｂで生じた放電光により光触媒反応部１５において光触媒反応が生じ、空気中の酸素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【０１４９】
このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａを通過した空気は、空気中に含まれる有機化学物質の量が少なくなっている。なお、オゾンは、通常、空気中で数時間程度、分解されずに残存する。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａを通過した空気中にはオゾンが相当量存在する。
【０１５０】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を通過した空気は、直ちに光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解機能部１２Ａに導入される。
【０１５１】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａを通過した空気が光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解機能部１２Ａに導入された後の工程の作用は、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の作用と同じであるため、説明を省略する。
【０１５２】
空気清浄装置１Ａによれば、光触媒機能部分とオゾン分解触媒機能部分とが１個の基体に形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａを用いるため、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１と同様の効果を奏する。
【０１５３】
また、空気清浄装置１Ｂによれば、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａを接地電極として用いず、放電光発生電極ユニット４０Ｂが単独で放電光を照射するため、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に比較して、より安定な放電を行うことができる。
【０１５４】
なお、放電光発生電極ユニット４０Ｂの流路６０の流れ方向の厚さは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の第１の電極２０の厚さと同程度である。このため、放電光発生電極ユニット４０Ｂを配置しても、空気清浄装置１Ｂの流路６０方向の厚さは、空気清浄装置１よりも長くならない。
【０１５５】
［その他の実施形態］
上記第１の実施形態の光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０において、光触媒機能部１１は、図３に示すように、基体１４と、基体１４の表面に形成された光触媒反応部１５とを有するものである。
【０１５６】
また、上記第１の実施形態の光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０において、オゾン分解機能部１２は、図４に示すように、基体１４と、基体１４の表面に形成されたオゾン分解触媒反応部１７とを有するものである。
【０１５７】
しかし、本発明の空気清浄装置で用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュールは、光触媒機能部１１やオゾン分解機能部１２に、さらに有機化学物質を吸着する吸着剤からなる吸着部が形成されていてもよい。
【０１５８】
光触媒機能部１１やオゾン分解機能部１２に吸着部がさらに形成されると、流路６０内の空気中の有機化学物質が迅速に吸着部に吸着するとともに、吸着部に吸着した有機化学物質が表面拡散により光触媒反応部やオゾン分解触媒反応部に移動する。光触媒反応部やオゾン分解触媒反応部に移動した有機化学物質は、光触媒反応で生じたヒドロキシラジカル（・ＯＨ）やオゾン分解反応で生じた酸素ラジカルにより酸化分解されるため、吸着部に吸着した有機化学物質は吸着飽和することがない。このため、光触媒機能部１１やオゾン分解機能部１２に吸着部がさらに形成されると、空気中の有機化学物質の迅速な除去と、光触媒やオゾン分解触媒のメンテナンスフリー化が可能になる。
【０１５９】
以下、光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部１１やオゾン分解機能部１２に吸着部がさらに形成される実施形態について、説明する。
【０１６０】
［光触媒機能部に吸着部が形成された実施形態］
図１０は、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部の他の形態の拡大図である。
【０１６１】
図１０に示すように、光触媒機能部１１Ｋは、基体１４と、基体１４の表面に光触媒が担持されて形成された光触媒反応部１５と、光触媒反応部１５の表面の一部に、有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成された光触媒隣接吸着部１６とをさらに有する。
【０１６２】
図１０に示す光触媒機能部１１Ｋは、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の拡大図である図３に示す光触媒機能部１１に比較して、光触媒隣接吸着部１６がさらに形成された点で異なり、他の構成は同じである。このため、図１０に示した光触媒機能部１１Ｋは、図３に示した光触媒機能部１１との同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０１６３】
なお、図１に示す空気清浄装置１において、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に代えて、光触媒機能部１１Ｋを備える光触媒−オゾン分解触媒モジュールを光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋという。また、この光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋを備える空気清浄装置を空気清浄装置１Ｋという。空気清浄装置１Ｋは、空気清浄装置１と同様に図１に示す。
【０１６４】
以下、光触媒機能部１１Ｋの光触媒隣接吸着部１６について説明する。
【０１６５】
＜光触媒隣接吸着部＞
図１０に示すように、光触媒隣接吸着部１６は、光触媒反応部１５の表面の一部に、有機化学物質を吸着する吸着剤がさらに担持されることにより形成されたものである。
【０１６６】
光触媒隣接吸着部１６は、流路６０中の空気に含まれる有機化学物質を吸着するものである。
【０１６７】
光触媒隣接吸着部１６の形成に用いられる吸着剤としては、たとえば、二酸化マンガン、ゼオライト、白金族金属の微粒子等が挙げられる。このうち、ゼオライトは、光触媒反応やオゾンで分解されないため好ましい。
【０１６８】
ゼオライトの形状は、バルク状でもよいが、微粒子状であると光触媒反応部１５の表面に担持させやすいため好ましい。
【０１６９】
白金族金属としては、たとえば、白金、イリジウム、オスミウム、パラジウム、ロジウムおよびルテニウムの少なくとも一種が挙げられる。
【０１７０】
吸着剤が微粒子状である場合、吸着剤の粒径は、通常、１ｎｍ〜１００ｎｍである。吸着剤の粒径がこの範囲内にあると、光触媒隣接吸着部１６で吸着された有機化学物質が、隣接した光触媒反応部１５で速やかに酸化分解されるため好ましい。すなわち、吸着剤微粒子が１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の微小なものであると、吸着剤微粒子に吸着した有機化学物質は吸着剤微粒子上を表面拡散することにより隣接した光触媒反応部１５に速やかに移動できるため、速やかに酸化分解される。
【０１７１】
光触媒隣接吸着部１６は、上記吸着剤を公知の方法で光触媒反応部１５の表面に担持させることにより形成される。
【０１７２】
たとえば、光触媒隣接吸着部１６は、基体１４の表面に光触媒を担持させた後、吸着剤微粒子を水溶液中に分散させたゾルを基体１４に含侵させた後、焼成して、吸着剤微粒子を光触媒からなる光触媒反応部１５の表面に担持させることにより得られる。また、光触媒隣接吸着部１６は、上記の含侵させ焼成して担持させる工程に代えて、ＣＶＤ（化学蒸着担持法）で光触媒反応部１５の表面に担持させて形成してもよい。
【０１７３】
また、光触媒微粒子と吸着剤微粒子を共に分散させたゾルを用い、このゾルを基体１４に含侵させ、焼成して、基体１４に光触媒微粒子と吸着剤微粒子とを担持させることにより、基体１４の表面に、光触媒隣接吸着部１６と光触媒反応部１５とを形成する方法でもよい。さらにこの含侵、焼成し、担持する工程に代えてＣＶＤで担持してもよい。
【０１７４】
基体上の光触媒と吸着剤のモル比は１：１〜１：５が望ましい。
【０１７５】
（作用）
図１を参照して空気清浄装置１Ｋの作用について説明する。
【０１７６】
はじめに、図示しないファン等を用いて有機化学物質を含む空気を空気清浄装置１Ｋの流路６０内に矢印６５の方向に供給する。一方、電源部５０を用いて第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋとの間に電圧を印加し、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋとの間に放電光を発生させる。
【０１７７】
第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋとの間に放電光が発生すると、流路６０内で放電光の近傍にある空気中の酸素は、放電光の作用でオゾンを生成する。生成したオゾンは、流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【０１７８】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋでは、光触媒反応部１５において放電光により光触媒反応が生じるとともに、光触媒隣接吸着部１６において有機化学物質の吸着反応が生じる。
【０１７９】
すなわち、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋとの間に放電光が発生すると、光触媒反応部１５では、放電光により光触媒反応が生じ、空気中の酸素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【０１８０】
また、流路６０内の空気中の有機化学物質の他の一部は、光触媒隣接吸着部１６に吸着される。
【０１８１】
なお、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋでは、光触媒隣接吸着部１６での有機化学物質の吸着速度の方が、光触媒反応部１５での有機化学物質の酸化分解の反応速度よりも速い。このため、通常、流路６０内で光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋの近傍にある空気中の有機化学物質の一部は、速やかに、光触媒隣接吸着部１６に吸着される。また、流路６０内で光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋの近傍にある空気中の有機化学物質の他の一部は、光触媒反応部１５での光触媒反応により、光触媒隣接吸着部１６への吸着反応よりもゆっくりとした速度で酸化分解される。
【０１８２】
さらに、光触媒隣接吸着部１６に吸着された有機化学物質は、表面拡散により光触媒隣接吸着部１６から光触媒反応部１５に移動し、光触媒反応部１５で酸化分解される。このため、光触媒隣接吸着部１６では、有機化学物質の吸着飽和が生じない。
【０１８３】
このように光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋでは、空気中の有機化学物質の光触媒隣接吸着部１６への迅速な吸着反応と、空気中の有機化学物質の光触媒反応部１５での吸着反応より速度の遅い酸化分解反応と、光触媒隣接吸着部１６に吸着した有機化学物質の光触媒反応部１５への移動と、光触媒隣接吸着部１６から光触媒反応部１５に移動した有機化学物質の光触媒反応部１５での酸化分解反応と、が並行して生じている。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋから排出された空気中には有機化学物質は非常に少なくなっている。
【０１８４】
オゾンは、通常、空気中で数時間程度、分解されずに残存する。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋから排出された空気中にはオゾンが相当量存在する。
【０１８５】
空気清浄装置１Ｋにおいて光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋを通過した空気が光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋのオゾン分解機能部１２に導入された後の工程の作用は、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の作用と同じであるため、説明を省略する。
【０１８６】
このように、空気清浄装置１Ｋでは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋ近傍の空気中の有機化学物質は、その一部が光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋの光触媒隣接吸着部１６に速やかに吸着して除去されるとともに、他の一部が光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋの光触媒反応部１５で酸化分解される。また、光触媒隣接吸着部１６に吸着した有機化学物質は、表面拡散により、隣接した光触媒反応部１５に移動して酸化分解される。このように、光触媒隣接吸着部１６では、吸着した有機化学物質が光触媒反応部１５に移動するため有機化学物質の吸着飽和という問題が実質的に生じない。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋは、吸着剤の交換等のメンテナンスが不要であり、半永久的に使用することができる。
【０１８７】
また、空気清浄装置１Ｋでは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋのオゾン分解機能部１２近傍の空気中の有機化学物質は、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋのオゾン分解機能部１２のオゾン分解触媒反応部１７で生成した酸素ラジカルにより酸化分解される。光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋのオゾン分解機能部１２は、特段の吸着部が設けられていないため、有機化学物質の吸着飽和という問題は生じない。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋのオゾン分解機能部１２は、吸着剤の交換等のメンテナンスが不要であり、半永久的に使用することができる。
【０１８８】
空気清浄装置１Ｋによれば、空気中の有機化学物質を迅速に吸着除去するとともに有機化学物質を効率よく酸化分解することができる。また、空気清浄装置１Ｋによれば、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋを半永久的に使用することができる。
【０１８９】
図１０に示す光触媒機能部１１Ｋでは、基体１４上の光触媒反応部１５の表面の一部に光触媒隣接吸着部１６が形成されているが、本発明の空気清浄装置の光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部は、基体１４上の光触媒隣接吸着部１６の表面の一部に光触媒反応部１５が形成されていてもよい。
【０１９０】
すなわち、基体１４上における光触媒反応部１５と光触媒隣接吸着部１６との配置を逆にしてもよい。
【０１９１】
図１１は、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部のさらに他の形態の拡大図である。
【０１９２】
図１１に示すように、光触媒機能部１１Ｌは、基体１４と、基体１４の表面に有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成された光触媒隣接吸着部１６と、光触媒隣接吸着部１６の表面の一部に光触媒が担持されて形成された光触媒反応部１５とを有する。
【０１９３】
図１１に示す光触媒機能部１１Ｌは、図１０に示す光触媒機能部１１Ｋに比較して、光触媒隣接吸着部１６が基体１４上に形成されるとともに光触媒反応部１５が光触媒隣接吸着部１６の表面の一部に形成される点で異なり、他の構成は同じである。このため、図１１に示した光触媒機能部１１Ｌは、図１０に示す光触媒機能部１１Ｋとの同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０１９４】
なお、図１に示す空気清浄装置１において、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に代えて光触媒機能部１１Ｌを備える光触媒−オゾン分解触媒モジュールを光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｌという。また、この光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｌを備える空気清浄装置を空気清浄装置１Ｌという。空気清浄装置１Ｌは、空気清浄装置１と同様に図１に示す。
【０１９５】
光触媒機能部１１Ｌは、たとえば、基体１４上に吸着剤を担持させて光触媒隣接吸着部１６を形成するとともに、光触媒隣接吸着部１６上に光触媒を担持させて光触媒反応部１５を形成することにより得られる。
【０１９６】
具体的には、吸着剤微粒子を水溶液中に分散させたゾルを基体１４に含侵させ、焼成してはじめに基体１４の表面に光触媒隣接吸着部１６を形成したのち、光触媒の担持工程を行って光触媒隣接吸着部１６の表面に光触媒反応部１５を形成してもよい。さらに、吸着剤ゾルの基体１４への含侵および焼成工程に代えて、ＣＶＤで基体１４の表面に吸着剤を担持させて光触媒隣接吸着部１６を形成した後、ＣＶＤで光触媒隣接吸着部１６の表面に光触媒反応部１５を形成してもよい。基体上の光触媒と吸着剤のモル比は１：１〜１：５が望ましい。
【０１９７】
空気清浄装置１Ｌの作用は、空気清浄装置１Ｋの作用と同じであるため、説明を省略する。
【０１９８】
［オゾン分解機能部に吸着部が形成された実施形態］
図１２は、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部の他の形態の拡大図である。
【０１９９】
図１２に示すように、オゾン分解機能部１２Ｍは、基体１４と、基体１４の表面にオゾン分解触媒が担持されて形成されたオゾン分解触媒反応部１７と、オゾン分解触媒反応部１７の表面の一部に、有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成されたオゾン分解触媒隣接吸着部１８とをさらに有する。
【０２００】
図１２に示すオゾン分解機能部１２Ｍは、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の拡大図である図４に示すオゾン分解機能部１２に比較して、オゾン分解触媒隣接吸着部１８がさらに形成された点で異なり、他の構成は同じである。このため、図１２に示すオゾン分解機能部１２Ｍは、図４に示したオゾン分解機能部１２との同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０２０１】
なお、図１に示す空気清浄装置１において、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２に代えてオゾン分解機能部１２Ｍを備える光触媒−オゾン分解触媒モジュールを光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍという。また、この光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍを備える空気清浄装置を空気清浄装置１Ｍという。空気清浄装置１Ｍは、空気清浄装置１と同様に図１に示す。
【０２０２】
以下、光触媒機能部１１Ｍのオゾン分解触媒隣接吸着部１８について説明する。
【０２０３】
＜オゾン分解触媒隣接吸着部＞
図１２に示すように、オゾン分解触媒隣接吸着部１８は、オゾン分解触媒反応部１７の表面の一部に、有機化学物質を吸着する吸着剤がさらに担持されることにより形成されたものである。
【０２０４】
オゾン分解触媒隣接吸着部１８は、流路６０中の空気に含まれる有機化学物質を吸着するものである。
【０２０５】
オゾン分解触媒隣接吸着部１８の形成に用いられる吸着剤としては、たとえば、光触媒隣接吸着部１６の形成に用いられる吸着剤と同じものが挙げられる。光触媒隣接吸着部１６の形成に用いられる吸着剤の材料のうち、ゼオライトは、オゾンで分解されないため好ましい。
【０２０６】
オゾン分解触媒隣接吸着部１８は、吸着剤を公知の方法でオゾン分解触媒反応部１７の表面に担持させることにより形成される。
【０２０７】
吸着剤をオゾン分解触媒反応部１７の表面に担持させてオゾン分解触媒隣接吸着部１８を形成する具体的方法としては、たとえば、吸着剤を光触媒反応部１５の表面に担持させて光触媒隣接吸着部１６を形成する方法と同じ方法が用いられる。
【０２０８】
基体上のオゾン分解触媒と吸着剤のモル比は１：１〜１：５が望ましい。
【０２０９】
（作用）
図１を参照して空気清浄装置１Ｍの作用について説明する。
【０２１０】
はじめに、図示しないファン等を用いて有機化学物質を含む空気を空気清浄装置１Ｍの流路６０内に矢印６５の方向に供給する。一方、電源部５０を用いて第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍとの間に電圧を印加し、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍとの間に放電光を発生させる。
【０２１１】
第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍとの間に放電光が発生した場合における、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍの光触媒機能部１１の作用は、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の光触媒機能部１１の作用と同じであるため、説明を省略する。
【０２１２】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍの光触媒機能部１１を通過した空気は、直ちに光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍのオゾン分解機能部１２Ｍに導入される。
【０２１３】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍのオゾン分解機能部１２Ｍは、光触媒機能部１１を通過した空気中に存在する有機化学物質を吸着するとともに、光触媒機能部１１を通過した空気中に存在するオゾンを分解し、さらに、オゾンの分解の際に化学的活性の高い酸素ラジカルを生成する。
【０２１４】
すなわち、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍのオゾン分解機能部１２Ｍでは、はじめに流路６０内の空気中の有機化学物質がオゾン分解触媒隣接吸着部１８に吸着する。オゾン分解触媒隣接吸着部１８に吸着した有機化学物質は、表面拡散によりオゾン分解触媒隣接吸着部１８からオゾン分解触媒反応部１７に移動する。オゾン分解触媒反応部１７に移動した有機化学物質は、オゾン分解触媒反応部１７の表面近傍で酸素ラジカルにより酸化分解される。
【０２１５】
また、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍのオゾン分解機能部１２Ｍでは、オゾン分解触媒反応部１７の表面で、流路６０中の空気に含まれるオゾンが分解されるとともに、オゾンの分解の際に化学的活性の高い酸素ラジカルが生成される。この酸素ラジカルは、流路６０中の空気に含まれる有機化学物質を酸化分解するとともに、オゾン分解触媒隣接吸着部１８に吸着した後に表面拡散によりオゾン分解触媒反応部１７に移動してきた有機化学物質も酸化分解する。これにより、流路６０中の空気に含まれる有機化学物質は実質的に全て除去される。
【０２１６】
このように、オゾン分解触媒隣接吸着部１８に吸着した有機化学物質はオゾン分解触媒反応部１７に移動して酸化分解されるため、オゾン分解触媒隣接吸着部１８では、有機化学物質の吸着飽和が実質的に生じない。このため、空気清浄装置１Ｍの光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍは、吸着剤の交換等のメンテナンスが不要であり、半永久的に使用することができる。
【０２１７】
空気清浄装置１Ｍによれば、空気中の有機化学物質を迅速に吸着除去するとともに有機化学物質を効率よく酸化分解することができる。また、空気清浄装置１Ｍによれば、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍを半永久的に使用することができる。
【０２１８】
図１２に示すオゾン分解機能部１２Ｍでは、基体１４上のオゾン分解触媒反応部１７の表面の一部にオゾン分解触媒隣接吸着部１８が形成されているが、本発明の空気清浄装置の光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部は、基体１４上のオゾン分解触媒隣接吸着部１８の表面の一部にオゾン分解触媒反応部１７が形成されていてもよい。
【０２１９】
すなわち、基体１４上におけるオゾン分解触媒反応部１７とオゾン分解触媒隣接吸着部１８との配置を逆にしてもよい。
【０２２０】
図１３は、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部のさらに他の形態の拡大図である。
【０２２１】
図１３に示すように、オゾン分解機能部１２Ｎは、基体１４と、基体１４の表面に有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成されたオゾン分解触媒隣接吸着部１８と、オゾン分解触媒隣接吸着部１８の表面の一部にオゾン分解触媒が担持されて形成されたオゾン分解触媒反応部１７とを有する。
【０２２２】
図１３に示すオゾン分解機能部１２Ｎは、図１２に示すオゾン分解機能部１２Ｍに比較して、オゾン分解触媒隣接吸着部１８が基体１４上に形成されるとともにオゾン分解触媒反応部１７がオゾン分解触媒隣接吸着部１８の表面の一部に形成される点で異なり、他の構成は同じである。このため、図１３に示したオゾン分解機能部１２Ｎは、図１２に示すオゾン分解機能部１２Ｍとの同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０２２３】
なお、図１に示す空気清浄装置１において、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２に代えて、オゾン分解機能部１２Ｎを備える光触媒−オゾン分解触媒モジュールを光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｎという。また、この光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｎを備える空気清浄装置を空気清浄装置１Ｎという。空気清浄装置１Ｎは、空気清浄装置１と同様に図１に示す。
【０２２４】
オゾン分解機能部１２Ｎは、たとえば、基体１４上に吸着剤を担持させてオゾン分解触媒隣接吸着部１８を形成するとともに、オゾン分解触媒隣接吸着部１８上に光触媒を担持させてオゾン分解触媒反応部１７を形成することにより得られる。
【０２２５】
具体的には、吸着剤微粒子を水溶液中に分散させたゾルを基体１４に含侵させ、焼成してはじめに基体１４の表面にオゾン分解触媒隣接吸着部１８を形成したのち、オゾン分解触媒の担持工程を行ってオゾン分解触媒隣接吸着部１８の表面にオゾン分解触媒反応部１７を形成してもよい。さらに、吸着剤ゾルの基体１４への含侵および焼成工程に代えて、ＣＶＤで基体１４の表面に吸着剤を担持させてオゾン分解触媒隣接吸着部１８を形成した後、ＣＶＤでオゾン分解触媒隣接吸着部１８の表面にオゾン分解触媒反応部１７を形成してもよい。基体上のオゾン分解触媒と吸着剤のモル比は１：１〜１：５程度が望ましい。
【０２２６】
なお、その他の実施形態として示した空気清浄装置１Ｋ〜１Ｎは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１において、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に代えて、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋ〜１０Ｎを用いたものである。
【０２２７】
しかし、本発明の空気清浄装置は、図５に第２の実施形態として示した空気清浄装置１Ａの光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａや、図９に第３の実施形態として示した空気清浄装置１Ｂの光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｂに代えて、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋ〜１０Ｎを用いた構成としてもよい。
【０２２８】
この構成の空気清浄装置は、図５に第２の実施形態として示した空気清浄装置１Ａや図９に第３の実施形態として示した空気清浄装置１Ｂの光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｂの奏する発明の効果と、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋ〜１０Ｎの奏する発明の効果とを併せ持ったものになる。
【０２２９】
［空気清浄方法］
次に、本発明に係る空気清浄方法について、添付図面を参照して説明する。
【０２３０】
本発明に係る空気清浄方法は、本発明に係る空気清浄装置を用いる空気清浄方法である。
【０２３１】
本発明に係る空気清浄方法は、たとえば、上記の実施形態で示した空気清浄装置１、１Ａ〜１Ｂ、１Ｋ〜１Ｎの光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に放電光を照射しつつ、光触媒−オゾン分解触媒モジュールに光触媒機能部側から空気を供給しオゾン分解機能部側から空気を排出するものである。
【０２３２】
本発明に係る空気清浄方法によれば、光触媒機能部分とオゾン分解触媒機能部分とが１個の基体に形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールを備える空気清浄装置を用いるため、空気清浄装置の空気の流路方向における薄型化が可能になるとともに、圧損も小さくなる。
【符号の説明】
【０２３３】
１、１Ａ、１Ｂ、７０ 空気清浄装置
１０ 光触媒−オゾン分解触媒モジュール（接地電極）
１０Ａ、１０Ｂ 光触媒−オゾン分解触媒モジュール
１１ 光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部
１２ 光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部
１４ 基体
１５ 光触媒反応部
１６ 光触媒隣接吸着部
１７ オゾン分解触媒反応部
１８ オゾン分解触媒隣接吸着部
２０、２０Ａ、２０Ｂ、７２ 第１の電極（高圧電極）
３０Ａ、３０Ｂ、７３ 第２の電極（接地電極）
３１ 第２の電極の電極本体
３２ 第２の電極の誘電体層
４０Ａ、４０Ｂ 放電光発生電極ユニット
４２ 放電光発生電極ユニットの誘電体層
５０、７４ 高圧電源（電源部）
５１、５２、７６、７７ 導線
６０、８０ 流路（通風路）
６５、６５Ａ、６５Ｂ、６６、６６Ａ、６６Ｂ、８５、８６ 空気の流れる方向
７１ 光触媒モジュール
７５ オゾン分解触媒モジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電と光触媒とオゾン分解触媒とを利用して空気中に含まれる悪臭成分を吸着・分解することにより空気の脱臭等を行う脱臭技術に関し、詳しくは放電光を照射することで活性化した光触媒と、オゾンと、酸素ラジカルとの作用により空気に含まれる有機化学物質を酸化分解して清浄、脱臭、除菌する空気清浄装置および空気清浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気中のアンモニア、ホルムアルデヒド等の有機化学物質の脱臭を行う空気清浄装置としては、活性炭等の吸着剤を用いて吸着除去するタイプの装置が主流であった。
【０００３】
しかし、吸着除去する空気清浄装置は、吸着剤への有機化学物質の吸着飽和により脱臭効果が低下するため、吸着剤の交換が必要である。このため、吸着除去する空気清浄装置は、吸着剤の交換等により、メンテナンスが煩雑であるとともに吸着剤の交換コストが高いという問題があった。
【０００４】
これに対し、近年、放電用電極を用いて放電を発生させ、その際に生じる紫外光により光触媒を活性化させて、空気中のアンモニア、ホルムアルデヒド等の有機化学物質を酸化分解して空気を清浄化、あるいは脱臭を行う放電型光触媒方式の空気清浄装置が知られている。
【０００５】
たとえば、特許文献１（特開２００３−３１０７３１号公報）には、放電型光触媒方式の空気清浄装置として、図１４に示すような空気清浄装置７０が開示されている。空気清浄装置７０は、流路８０内に設けられた光触媒モジュール７１と、流路８０内の光触媒モジュール７１の後段部に設けられたオゾン分解触媒モジュール７５と、光触媒モジュール７１の前記流路における上流側および下流側にそれぞれ配置された高圧電極７２、接地電極７３と、高圧電極７２、接地電極７３間に導線７６、７７を介して高電圧を印加する高圧電源７４とを備えるものである。
【０００６】
空気清浄装置７０は、光触媒反応、オゾンによる酸化、およびオゾンの分解の際に生じた化学的活性の高い酸素ラジカルによる酸化等の作用により、有機化学物質を無害な物質に分解して除去する。
【０００７】
空気清浄装置７０によれば、吸着除去するタイプの空気清浄装置と異なり、吸着剤を交換する必要がないため、メンテナンスの手間とコストが低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３１０７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、空気清浄装置７０は、光触媒モジュール７１とオゾン分解触媒モジュール７５という２個のモジュールを直列的に配置しているため、モジュールの流路内への設置には多くの取り付けスペースが必要である。このため、空気清浄装置７０は、装置全体が流路方向に長くなるという問題があった。
【００１０】
また、空気清浄装置７０は、光触媒モジュール７１を挟むようにして高圧電極７２と接地電極７３とが設けられている。この高圧電極７２および接地電極７３は、三次元網目構造等の通気可能な構造になっているが、電極を通気方向に２枚直列的に配置するため圧損は大きい。このため、空気清浄装置７０は、流路内に空気を流したときに圧損が大きくなるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、装置が流路方向に薄型化され、圧損が小さい放電型光触媒方式の空気清浄装置、およびこの空気清浄装置を用いた空気清浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る空気清浄装置は、上記問題点を解決するものであり、空気が流通する流路中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールと、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に対向して配置された第１の電極と、この第１の電極と前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの基体との間に電圧を印加する電源部とを備え、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの基体は電気導電性を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る空気清浄装置は、上記問題点を解決するものであり、空気が流通する流路中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールと、第１の電極とこの第１の電極との間で放電光を発生する第２の電極とを有し、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に対向して配置された放電光発生電極ユニットと、この放電光発生電極ユニットの第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する電源部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る空気清浄方法は、上記問題点を解決するものであり、空気が流通する流路中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールを備える空気清浄装置を用い、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に放電光を照射しつつ、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールに光触媒機能部側から空気を供給しオゾン分解機能部側から空気を排出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る空気清浄装置によれば、流路方向に薄型化され、圧損が小さい放電型光触媒方式の空気清浄装置が得られる。
【００１６】
本発明に係る空気清浄方法によれば、流路方向に薄型化され、圧損が小さい放電型光触媒方式の空気清浄装置を用いて、空気を清浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る空気清浄装置の第１の実施形態の断面図。
【図２】図１に示す空気清浄装置に用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュールの斜視図。
【図３】図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部の拡大図。
【図４】図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部の拡大図。
【図５】本発明に係る空気清浄装置の第２の実施形態の断面図。
【図６】図５に示す空気清浄装置に用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュールの斜視図。
【図７】図６に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部の拡大図。
【図８】図６に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部の拡大図。
【図９】本発明に係る空気清浄装置の第３の実施形態の断面図。
【図１０】図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部の他の形態の拡大図。
【図１１】図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部のさらに他の形態の拡大図。
【図１２】図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部の他の形態の拡大図。
【図１３】図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部のさらに他の形態の拡大図。
【図１４】従来の空気清浄装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る空気清浄装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る空気清浄装置の第１の実施形態の断面図である。
【００２０】
図１に示す空気清浄装置１は、放電型光触媒方式の空気清浄装置であり、空気が流通する流路６０中に配置された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０と、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に対向して配置された第１の電極２０と、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０との間に電圧を印加する電源部５０とを備える。
【００２１】
空気清浄装置１は、流路６０中を図１中矢印６５、６６方向に空気を流通させる図示しないファンが設けられる。
【００２２】
空気清浄装置１は、流路６０中の空気に含まれる有機化学物質を酸化分解等により除去する。
【００２３】
本発明で用いられる有機化学物質としては特に限定されないが、たとえば、アンモニア、ホルムアルデヒド等が挙げられる。
【００２４】
（光触媒−オゾン分解触媒モジュール）
図２は、図１に示す空気清浄装置１に用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の斜視図である。図３は、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１の拡大図である。図４は、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２の拡大図である。
【００２５】
図２〜図４に示すように、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０は、通気可能な基体１４を用い、この基体１４のうち、上流側部分に光触媒機能部１１が形成されるとともに、下流側部分にオゾン分解機能部１２が形成されたものである。
【００２６】
ここで上流側部分とは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のうち第１の電極２０側の部分を意味する。また、下流側部分とは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のうち第１の電極２０と反対側の部分を意味する。
【００２７】
光触媒機能部１１とは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のうち、基体１４の表面に、直接にまたは他の構成を介して間接的に、光触媒反応を行う光触媒反応部１５が形成された部分を意味する。
【００２８】
オゾン分解機能部１２とは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のうち、基体１４の表面に、直接にまたは他の構成を介して間接的に、オゾン分解反応を行うオゾン分解触媒反応部１７が形成された部分を意味する。
【００２９】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０において、光触媒機能部１１とオゾン分解機能部１２とは同一の基体１４に連続して形成されている。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０は、光触媒機能部１１とオゾン分解機能部１２との２つの部分からなり、基体１４単独で露出した部分を実質的に有しない。
【００３０】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０は、空気が流通する流路６０中に配置される。
【００３１】
＜基体＞
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に用いられる基体１４は、通気可能な空隙を有するとともに電気導電性を有する部材であり、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の全体にわたり一体成形されたものである。
【００３２】
基体１４としては、たとえば、電気導電性を有する材質からなるハニカム構造体が用いられる。ハニカム構造体のセルの流路の断面形状としては、特に限定されず、六角形、四角形、三角形等が挙げられる。
【００３３】
基体１４として、ハニカム構造体を用いると、表面積が大きいとともに圧損が小さいため好ましい。
【００３４】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に用いられる基体１４の材質としては、たとえば、アルミニウム、銅、銀、ステンレス、マグネシウム等の電気導電性を有する金属が挙げられる。
【００３５】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に用いられる基体１４は、電気導電性を有するため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の基体１４を導線５２を介して電源部５０に接続することにより、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０を電極として用いることができるようになっている。
【００３６】
このため、図１に示す空気清浄装置１は、電源部５０に導線５１を介して接続された第１の電極２０を高圧電極とし、電源部５０に導線５２を介して接続された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０を接地電極とすることにより、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０との間で放電させることが可能になっている。
【００３７】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１は、この放電光により光触媒反応を生じる。
【００３８】
＜光触媒機能部＞
図３に示すように、光触媒機能部１１は、基体１４と、基体１４の表面に光触媒が担持されて形成された光触媒反応部１５とを有する。
【００３９】
光触媒反応部１５の形成に用いられる光触媒としては、たとえば、酸化チタンＴｉＯ２、酸化イットリウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化タングステン等や、これらに白金、パラジウム、ロジウム等が挙げられる。このうち、酸化チタンＴｉＯ２は、高電圧印加で得られる一般的な放電光である波長３００ｎｍ〜４００ｎｍの光に対して光触媒活性が高いため、好ましい。
【００４０】
光触媒反応部１５の形成に用いられる光触媒は、粒子状であると基体１４の表面に担持したときに表面積が大きくなるため好ましい。
【００４１】
粒子状の光触媒の粒径は特に限定されないが、通常１ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜４０ｎｍである。粒径がこの範囲内にあると、光触媒反応部１５の比表面積が大きくなるため好ましい。
【００４２】
光触媒反応部１５は、上記光触媒を公知の方法で基体１４の表面に担持させることにより形成される。
【００４３】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１は、第１の電極２０−第２の電極２２間で発生した放電光により光触媒反応を生じるものである。
【００４４】
具体的には、流路６０中に空気を流通させた状態で光触媒機能部１１に光触媒反応を生じさせると、空気中の酸素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。流路６０内の空気中に有機化学物質が含まれる場合には、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は有機化学物質を酸化分解する。これにより、光触媒機能部１１から排出された空気は、有機化学物質の濃度が少なくなる。
【００４５】
＜オゾン分解機能部＞
図４に示すように、オゾン分解機能部１２は、基体１４と、基体１４の表面にオゾン分解触媒が担持されて形成されたオゾン分解触媒反応部１７とを有する。
【００４６】
オゾン分解触媒反応部１７の形成に用いられるオゾン分解触媒としては、たとえば、Ｍｎ、ＣｕまたはＮｉの酸化物、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎまたはＣｕを含有する多孔質カーボン、ゼオライト、および粘土鉱物の少なくとも１つからなるオゾン分解物質が用いられる。
【００４７】
オゾン分解触媒反応部１７の形成に用いられるオゾン分解触媒は、粒子状であると基体１４の表面に担持したときに表面積が大きくなるため好ましい。
【００４８】
粒子状のオゾン分解触媒の粒径は特に限定されないが、通常１ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜４０ｎｍである。粒径がこの範囲内にあると、オゾン分解触媒反応部１７の比表面積が大きくなるため好ましい。
【００４９】
オゾン分解触媒反応部１７は、上記オゾン分解触媒を公知の方法で基体１４の表面に担持させることにより形成される。
【００５０】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２は、流路６０中の空気に含まれるオゾンを分解するとともに、オゾンの分解の際に化学的活性の高い酸素ラジカルを生成する。流路６０内の空気中に有機化学物質が含まれる場合には、酸素ラジカルは有機化学物質を酸化分解する。これにより、オゾン分解機能部１２から排出された空気は、有機化学物質の濃度が少なくなる。
【００５１】
（第１の電極）
第１の電極２０は、空気が通気可能で、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に対向して配置される電極である。第１の電極２０は、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間で、放電光の発生が可能な電極になっている。
【００５２】
第１の電極２０としては、たとえば、導電性を有する材料からなるメッシュ状、格子状、円柱状等の電極が用いられる。
【００５３】
第１の電極２０は、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間の放電の際に、高圧電極になるように電源部５０に接続される。
【００５４】
具体的には、第１の電極２０は、導線５１を介して電源部５０の高電圧側の端子に接続される。
【００５５】
（電源部）
電源部５０は、導線５１、５２を介して、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の基体１４との間に電圧を印加する。
【００５６】
電源部５０としては、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間に高電圧を印加して放電光を発生させることが可能なものが用いられる。電源部５０としては、たとえば、高周波高圧電源、高圧パルス発生回路、高圧直流電源等が用いられる。
【００５７】
電源部５０は、放電の際に、第１の電極２０が高圧電極になり、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０が接地電極になるように、第１の電極２０および光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に接続される。
【００５８】
電源部５０により、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０との間に電圧が印加されると、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間に放電光が発生するようになっている。
【００５９】
第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間で発生させる放電光としては、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に担持された光触媒が光触媒反応を起こす波長のものが用いられる。具体的には、放電光として、波長１０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線等が用いられる。
【００６０】
第１の電極２０とオゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間に放電光が発生すると、放電光により、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に担持された光触媒が光触媒反応を起こすとともに、流路６０中の空気の一部が酸化されてオゾンが生成される。
【００６１】
（作用）
図１を参照して空気清浄装置１の作用について説明する。
【００６２】
はじめに、図示しないファン等を用いて有機化学物質を含む空気を空気清浄装置１の流路６０内に矢印６５の方向に供給する。一方、電源部５０を用いて第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の基体１４との間に電圧を印加し、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間に放電光を発生させる。このとき、第１の電極２０を高圧電極とし、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を接地電極とするようにして放電させる。
【００６３】
第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間に放電光が発生すると、放電光の作用により、流路６０内で放電光の近傍にある空気中の酸素からオゾンが生成される。生成したオゾンは、放電光の近傍から下流の流路６０内、すなわち、第１の電極２０より下流の流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【００６４】
一方、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１では、放電光により光触媒反応部１５において光触媒反応が生じ、空気中の酸素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【００６５】
このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を通過した空気は、空気中に含まれる有機化学物質の量が少なくなっている。なお、オゾンは、通常、空気中で数時間程度、分解されずに残存する。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を通過した空気中にはオゾンが相当量存在する。
【００６６】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を通過した空気は、直ちに光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２に導入される。
【００６７】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２では、オゾン分解触媒反応部１７の表面で、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を通過した空気中に存在するオゾンが分解されるとともに、オゾンの分解の際に化学的活性の高い酸素ラジカルが生成される。この酸素ラジカルは、流路６０中の空気に含まれる有機化学物質を実質的に全て分解する。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２から、すなわち光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０から矢印６６の方向に排出された空気中には有機化学物質は実質的に存在しなくなる。なお、酸素ラジカルは、極めて短時間で自然に消滅する。このため、空気清浄装置１から排出される空気は、有機化学物質や酸素ラジカルを実質的に含まない清浄な空気となる。
【００６８】
このように、空気清浄装置１では、１個の光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に光触媒機能部１１とオゾン分解機能部１２とが一体的に形成されている。このため、光触媒モジュールとオゾン分解触媒モジュールとが別部材として設けられる従来の空気清浄装置に比べて、空気清浄装置１の空気の流路方向の長さが小さくなることから装置の薄型化が可能になるとともに、圧損も小さくなる。
【００６９】
すなわち、光触媒モジュールとオゾン分解触媒モジュールとが別部材として設けられる従来の空気清浄装置では、光触媒モジュールとオゾン分解触媒モジュールとの間に流路が設けられるため、この流路の分だけ空気清浄装置１の空気の流路方向の長さが大きくなったり、光触媒モジュールとオゾン分解触媒モジュールとの間に流路の拡大、縮小が生じて圧損が大きくなったりしやすかった。
【００７０】
これに対し、空気清浄装置１では、光触媒モジュールとオゾン分解触媒モジュールとの間に余分な流路がなく、また流路の拡大、縮小もないため、空気清浄装置１の空気の流路方向の長さが小さくなることから装置の薄型化が可能になるとともに、光触媒機能部１１とオゾン分解機能部１２との間における圧損が実質的に生じない。
【００７１】
また、空気清浄装置１では、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０が接地電極としての機能も有し、高圧電極である第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０との間で放電させることができる。このため、光触媒モジュールを高圧電極としての第１の電極と接地電極としての第２の電極との間に配置する従来の空気清浄装置のように、接地電極である第２の電極をさらに設ける必要がない。これにより、空気清浄装置１では、第２の電極の製造コストや、第２の電極の取り付けに必要な空気清浄装置１の空気の流路方向のスペースや第２の電極による圧損を削減することができる。
【００７２】
空気清浄装置１によれば、光触媒機能部分とオゾン分解触媒機能部分とが１個の基体に形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０を用いるため、空気清浄装置１の空気の流路方向における薄型化が可能になるとともに、圧損も小さくなる。
【００７３】
また、空気清浄装置１によれば、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０が接地電極としても機能し、光触媒機能部分の下流側に接地電極としての第２の電極をさらに設ける必要がないため、空気清浄装置１の空気の流路方向におけるさらなる薄型化が可能になるとともに、圧損もより小さくなる。
【００７４】
［第２の実施形態］
図５は、本発明に係る空気清浄装置の第２の実施形態の断面図である。
【００７５】
図５に示す空気清浄装置１Ａは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１と同様に放電型光触媒方式の空気清浄装置であり、空気が流通する流路６０中に配置された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａと、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に対向して配置され、別々に設けられた第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとを有する放電光発生電極ユニット４０Ａと、放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に電圧を印加する電源部５０とを備える。
【００７６】
図５に第２の実施形態として示した空気清浄装置１Ａは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に比較して、接地電極としても用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に代えて接地電極として用いられない光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａを用い、第１の電極２０に代えて別々に設けられた第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとを有する放電光発生電極ユニット４０Ａを用いるとともに、電源部５０に接続された導線５２を光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に代えて放電光発生電極ユニット４０Ａの第２の電極３０Ａに接続した点で異なり、その他の構成は同じである。
【００７７】
このため、図５に第２の実施形態として示した空気清浄装置１Ａは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１との同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【００７８】
（光触媒−オゾン分解触媒モジュール）
図６は、図５に示す空気清浄装置１Ａに用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの斜視図である。図７は、図６に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａの拡大図である。図８は、図６に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解機能部１２Ａの拡大図である。
【００７９】
図６〜図８に示すように、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａは、通気可能な基体１４Ａを用い、この基体１４Ａのうち、上流側部分に光触媒機能部１１Ａが形成されるとともに、下流側部分にオゾン分解機能部１２Ａが形成されたものである。
【００８０】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａおよび光触媒機能部１１Ａは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０および光触媒機能部１１に比較して、基体１４に代えて基体１４Ａを用いた点が異なり、その他の構成は同じである。
【００８１】
このため、以下、基体１４Ａについて説明し、他の構成および作用についての説明を省略または簡略化する。
【００８２】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａは、空気が流通する流路６０中に配置される。
【００８３】
＜基体＞
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａに用いられる基体１４Ａは、通気可能な空隙を有する部材であり、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの全体にわたり一体成形されたものである。
【００８４】
空気清浄装置１Ａに用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０と異なり、接地電極として用いられない。このため、空気清浄装置１Ａに用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの基体１４Ａは、電気導電性を有する部材である必要はなく、電気導電性を有する部材であってもよいし、電気導電性を有しない部材であってもよい。
【００８５】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａに用いられる基体１４Ａとしては、たとえば、三次元網目構造等の多孔質部材や、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に用いられる基体１４と同じ電気導電性を有する材質からなるハニカム構造体が挙げられる。
【００８６】
基体１４Ａが多孔質部材である場合の基体１４Ａの材質としては、たとえば、コーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）を主成分とするケイ酸塩、アルミナ珪酸ガラス、アルミナ、シリカ、マグネシア、炭化珪素、チタン酸アルミニウム等が用いられる。ここで、コーディエライトを主成分とするということは、ケイ酸塩の５０重量％以上がコーディエライトであることを意味する。
【００８７】
三次元網目構造を有する基体１４Ａは、コーディエライトであると、光触媒反応部１５が基体１１から剥離しにくいため好ましい。
【００８８】
基体１４Ａが電気導電性を有する材質からなるハニカム構造体である場合については、この基体１４Ａの材質光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に用いられる基体１４の材質と同じであるから説明を省略する。
【００８９】
＜光触媒機能部＞
図７に示すように、光触媒機能部１１Ａは、基体１４Ａと、基体１４Ａの表面に光触媒が担持されて形成された光触媒反応部１５とを有する。
【００９０】
光触媒反応部１５の形成に用いられる光触媒は、第１の実施形態として示した空気清浄装置１の光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０において光触媒機能部１１の光触媒反応部１５の形成に用いられる光触媒と同じであるため、説明を省略する。
【００９１】
＜オゾン分解機能部＞
図８に示すように、オゾン分解機能部１２Ａは、基体１４Ａと、基体１４Ａの表面にオゾン分解触媒が担持されて形成されたオゾン分解触媒反応部１７とを有する。
【００９２】
オゾン分解触媒反応部１７の形成に用いられるオゾン分解触媒は、第１の実施形態として示した空気清浄装置１の光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０においてオゾン分解機能部１２のオゾン分解触媒反応部１７の形成に用いられるオゾン分解触媒と同じであるため、説明を省略する。
【００９３】
（放電光発生電極ユニット）
放電光発生電極ユニット４０Ａは、第１の電極２０Ａと、この第１の電極２０Ａとの間で放電光を発生する第２の電極３０Ａとを有する。
【００９４】
放電光発生電極ユニット４０Ａは、バリア放電（無声放電ともいう）を行う電極ユニットである。
【００９５】
第１の電極２０Ａは、導電体からなる。第１の電極２０Ａに用いられる導電体の材質としては、たとえば銅、アルミニウム等が挙げられる。第１の電極２０Ａは、断面円形の円柱状になっており、複数本離間して略平行に配置される。なお、図５に示す第１の電極２０Ａは円柱状であるが、第１の電極２０Ａは円柱状以外の形状でもよい。第１の電極２０Ａは、たとえば、四角柱状等の多角形柱状であってもよい。
【００９６】
第１の電極２０Ａは、第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間の放電の際に、高圧電極になるように、導線５１を介して電源部５０の高電圧側の端子に接続される。
【００９７】
第２の電極３０Ａは、導電体３１とこの導電体３１を被覆する誘電体層３２とからなる。第２の電極３０Ａに用いられる導電体３１の材質としては、たとえば、第１の電極２０Ａに用いられる導電体と同じものが挙げられる。第２の電極３０Ａの誘電体層３２に用いられる誘電体の材質としては、たとえば、ポリ塩化ビニル等のプラスチックが挙げられる。
【００９８】
第２の電極３０Ａは、断面円形の円柱状になっており、複数本離間して略平行に配置される。なお、図５に示す第２の電極３０Ａおよび第２の電極３０Ａを構成する導電体３１は円柱状になっているが、第２の電極３０Ａおよび導電体３１の形状は円柱状に限らない。第２の電極３０Ａおよび導電体３１は、たとえば、四角柱状等の多角柱状であってもよい。
【００９９】
第２の電極３０Ａは、第１の電極２０Ａに離間して配置される。具体的には、第１の電極２０Ａは、それぞれ第２の電極３０Ａ間の空隙に配置される。
【０１００】
第２の電極３０Ａは、第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間の放電の際に、接地電極になるように、導線５２を介して電源部５０の低電圧側の端子に接続される。
【０１０１】
電源部５０により、放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に電圧が印加されると、第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に放電光が発生するようになっている。
【０１０２】
図５に示す放電光発生電極ユニット４０Ａは、７本の第１の電極２０Ａと６本の第２の電極３０Ａとを有している。しかし、本発明のバリア放電を行う放電光発生電極ユニット４０Ａにおいて、第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａの本数は、上記の７本や６本に限定されず、任意の本数とすることができる。
【０１０３】
（電源部）
電源部５０は、導線５１、５２を介して、放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に電圧を印加する。
【０１０４】
電源部５０としては、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に用いられる電源部５０と同様に、たとえば、高周波高圧電源、高圧パルス発生回路、高圧直流電源等が用いられる。
【０１０５】
電源部５０は、放電の際に、第１の電極２０Ａが高圧電極になり、第２の電極３０Ａが接地電極になるように、第１の電極２０Ａおよび第２の電極３０Ａに接続される。
【０１０６】
電源部５０により、放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に電圧が印加されると、第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に放電光が発生するようになっている。
【０１０７】
（作用）
図５を参照して空気清浄装置１Ａの作用について説明する。
【０１０８】
なお、図５に第２の実施形態として示した空気清浄装置１Ａの作用は、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の作用に比較して、空気清浄装置１の放電が第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間で行われるのに対し、空気清浄装置１Ａの放電が放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間で行われる点で異なり、他の作用は同じである。重複説明を避けるため、作用の説明を一部省略または簡略化する。
【０１０９】
はじめに、図示しないファン等を用いて有機化学物質を含む空気を空気清浄装置１Ａの流路６０内に矢印６５の方向に供給する。一方、電源部５０を用いて放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に電圧を印加し、放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間にバリア放電により放電光を発生させる。このとき、第１の電極２０Ａを高圧電極とし、第２の電極３０Ａを接地電極とするようにして放電させる。
【０１１０】
放電光発生電極ユニット４０Ａは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａ側に配置されるため、放電光発生電極ユニット４０Ａで生じた放電光は、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａ側に強く照射される一方、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解触媒機能部１２Ａ側には実質的に照射されない。
【０１１１】
放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａと第２の電極３０Ａとの間に放電光が発生すると、放電光の作用により、流路６０内で放電光の近傍にある空気中の酸素からオゾンが生成される。生成したオゾンは、放電光発生電極ユニット４０Ａから下流の流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【０１１２】
一方、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａでは、放電光発生電極ユニット４０Ａで生じた放電光により光触媒反応部１５において光触媒反応が生じ、空気中の酸素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【０１１３】
このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａを通過した空気は、空気中に含まれる有機化学物質の量が少なくなっている。なお、オゾンは、通常、空気中で数時間程度、分解されずに残存する。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａを通過した空気中にはオゾンが相当量存在する。
【０１１４】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を通過した空気は、直ちに光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解機能部１２Ａに導入される。
【０１１５】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａを通過した空気が光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解機能部１２Ａに導入された後の工程の作用は、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の作用と同じであるため、説明を省略する。
【０１１６】
空気清浄装置１Ａによれば、光触媒機能部分とオゾン分解触媒機能部分とが１個の基体に形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａを用いるため、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１と同様の効果を奏する。
【０１１７】
また、空気清浄装置１Ａによれば、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａを接地電極として用いず、放電光発生電極ユニット４０Ａが単独で放電光を照射するため、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に比較して、より安定な放電を行うことができる。
【０１１８】
なお、放電光発生電極ユニット４０Ａの流路６０の流れ方向の厚さは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の第１の電極２０の厚さと同程度である。このため、放電光発生電極ユニット４０Ａを配置しても、空気清浄装置１Ａの流路６０方向の厚さは、空気清浄装置１よりも長くならない。
【０１１９】
［第３の実施形態］
図９は、本発明に係る空気清浄装置の第３の実施形態の断面図である。
【０１２０】
図９に示す空気清浄装置１Ｂは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１と同様に放電型光触媒方式の空気清浄装置であり、空気が流通する流路６０中に配置された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａと、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａに対向して配置され、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとが誘電体で被覆されて一体化した放電光発生電極ユニット４０Ｂと、放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に電圧を印加する電源部５０とを備える。
【０１２１】
図９に第３の実施形態として示した空気清浄装置１Ｂは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に比較して、接地電極としても用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に代えて接地電極として用いられない光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａを用い、第１の電極２０に代えて第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとが誘電体で被覆されて一体化した放電光発生電極ユニット４０Ｂを用いるとともに、電源部５０に接続された導線５２を光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に代えて放電光発生電極ユニット４０Ｂの第２の電極３０Ｂに接続した点で異なり、その他の構成は同じである。
【０１２２】
このため、図９に第３の実施形態として示した空気清浄装置１Ｂは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１との同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０１２３】
また、空気清浄装置１Ｂに用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａは、図５に第２の実施形態として示した空気清浄装置１Ａに用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａと同じ構成である。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａについての説明を省略する。
【０１２４】
（放電光発生電極ユニット）
放電光発生電極ユニット４０Ｂは、第１の電極２０Ｂと、この第１の電極２０Ｂとの間で放電光を発生する第２の電極３０Ｂと、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとを誘電体で一体的に被覆する誘電体層４２とを有する。
【０１２５】
放電光発生電極ユニット４０Ｂは、沿面バリア放電を行う電極ユニットである。
【０１２６】
第１の電極２０Ｂは、導電体からなる。第１の電極２０Ｂに用いられる導電体の材質としては、たとえば、図５に第２実施形態として示した空気清浄装置１Ａにおいて放電光発生電極ユニット４０Ａの第１の電極２０Ａに用いられる導電体と同じものが挙げられる。
【０１２７】
第１の電極２０Ｂは、断面矩形の四角柱状になっている。なお、図９に示す第１の電極２０Ｂは四角柱状であるが、第１の電極２０Ｂは四角柱状以外の形状でもよい。第１の電極２０Ｂは、たとえば、六角柱状等の多角柱状や円柱状であってもよい。
【０１２８】
第１の電極２０Ｂは、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間の放電の際に、高圧電極になるように、導線５１を介して電源部５０の高電圧側の端子に接続される。
【０１２９】
第２の電極３０Ｂは、導電体からなる。第２の電極３０Ｂに用いられる導電体の材質としては、たとえば、第１の電極２０Ｂに用いられる導電体の材質と同じものが挙げられる。第２の電極３０Ｂは、導通しないように第１の電極２０Ｂに離間して配置される。
【０１３０】
離間して配置された第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとは、誘電体層４２で一体的に被覆される。
【０１３１】
誘電体層４２とは、誘電体からなり、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとを一体的に被覆する層である。誘電体層４２に用いられる誘電体としては、たとえば、図５に第２実施形態として示した空気清浄装置１Ａにおいて放電光発生電極ユニット４０Ａの第２の電極３０Ａの誘電体層３２に用いられる誘電体と同じものが挙げられる。
【０１３２】
誘電体層４２は、断面矩形の四角柱状になっている。誘電体層４２を四角柱状にすると、誘電体層４２の外表面近傍に埋設された第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとが、誘電体層４２の外表面で沿面バリア放電を行いやすいため好ましい。なお、誘電体層４２は、四角柱状以外の形状でもよい。誘電体層４２は、たとえば、六角柱状等の多角柱状や円柱状であってもよい。
【０１３３】
図９に示すように、放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとは、誘電体層４２の断面方向の４つの外表面のうち図５中下方の一面の近傍に平行して埋設される。第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとが誘電体層４２の外表面の一面の近傍に平行して埋設されると、誘電体層４２の外表面で沿面バリア放電を行いやすいため好ましい。
【０１３４】
放電光発生電極ユニット４０Ｂは７本用いられ、７本の放電光発生電極ユニット４０Ｂ、４０Ｂ・・・が離間して略平行に配置される。
【０１３５】
各放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂは、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間の放電の際に、高圧電極になるように、導線５１を介して電源部５０の高電圧側の端子に接続される。
【０１３６】
また、各放電光発生電極ユニット４０Ｂの第２の電極３０Ｂは、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間の放電の際に、接地電極になるように、導線５２を介して電源部５０の低電圧側の端子に接続される。
【０１３７】
電源部５０により、放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に電圧が印加されると、放電光発生電極ユニット４０Ｂの図５中下方の一面に沿って、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に放電光が発生するようになっている。
【０１３８】
図９には、放電光発生電極ユニット４０Ｂが７本示されている。しかし、本発明の沿面バリア放電を行う放電光発生電極ユニット４０Ｂにおいて、放電光発生電極ユニット４０Ｂの本数は、上記の７本に限定されず、任意の本数とすることができる。
【０１３９】
（電源部）
電源部５０は、導線５１、５２を介して、放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に電圧を印加する。
【０１４０】
電源部５０としては、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に用いられる電源部５０と同様に、たとえば、高周波高圧電源、高圧パルス発生回路、高圧直流電源等が用いられる。
【０１４１】
電源部５０は、放電の際に、第１の電極２０Ｂが高圧電極になり、第２の電極３０Ｂが接地電極になるように、第１の電極２０Ｂおよび第２の電極３０Ｂに接続される。
【０１４２】
電源部５０により、放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に電圧が印加されると、第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に放電光が発生するようになっている。
【０１４３】
（作用）
図９を参照して空気清浄装置１Ｂの作用について説明する。
【０１４４】
なお、図９に第３の実施形態として示した空気清浄装置１Ｂの作用は、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の作用に比較して、空気清浄装置１の放電が第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１との間で行われるのに対し、空気清浄装置１Ｂの放電が放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間で行われる点で異なり、他の作用は同じである。重複説明を避けるため、作用の説明を一部省略または簡略化する。
【０１４５】
はじめに、図示しないファン等を用いて有機化学物質を含む空気を空気清浄装置１Ｂの流路６０内に矢印６５の方向に供給する。一方、電源部５０を用いて放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に電圧を印加し、放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に沿面バリア放電により放電光を発生させる。このとき、第１の電極２０Ｂを高圧電極とし、第２の電極３０Ｂを接地電極とするようにして放電させる。
【０１４６】
放電光発生電極ユニット４０Ｂは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａ側に配置されるため、放電光発生電極ユニット４０Ｂで生じた放電光は、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａ側に強く照射される一方、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解触媒機能部１２Ａ側には実質的に照射されない。
【０１４７】
放電光発生電極ユニット４０Ｂの第１の電極２０Ｂと第２の電極３０Ｂとの間に放電光が発生すると、放電光の作用により、流路６０内で放電光の近傍にある空気中の酸素からオゾンが生成される。生成したオゾンは、放電光発生電極ユニット４０Ｂから下流の流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【０１４８】
一方、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａでは、放電光発生電極ユニット４０Ｂで生じた放電光により光触媒反応部１５において光触媒反応が生じ、空気中の酸素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【０１４９】
このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａを通過した空気は、空気中に含まれる有機化学物質の量が少なくなっている。なお、オゾンは、通常、空気中で数時間程度、分解されずに残存する。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａを通過した空気中にはオゾンが相当量存在する。
【０１５０】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１を通過した空気は、直ちに光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解機能部１２Ａに導入される。
【０１５１】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａの光触媒機能部１１Ａを通過した空気が光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａのオゾン分解機能部１２Ａに導入された後の工程の作用は、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の作用と同じであるため、説明を省略する。
【０１５２】
空気清浄装置１Ａによれば、光触媒機能部分とオゾン分解触媒機能部分とが１個の基体に形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａを用いるため、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１と同様の効果を奏する。
【０１５３】
また、空気清浄装置１Ｂによれば、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａを接地電極として用いず、放電光発生電極ユニット４０Ｂが単独で放電光を照射するため、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１に比較して、より安定な放電を行うことができる。
【０１５４】
なお、放電光発生電極ユニット４０Ｂの流路６０の流れ方向の厚さは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の第１の電極２０の厚さと同程度である。このため、放電光発生電極ユニット４０Ｂを配置しても、空気清浄装置１Ｂの流路６０方向の厚さは、空気清浄装置１よりも長くならない。
【０１５５】
［その他の実施形態］
上記第１の実施形態の光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０において、光触媒機能部１１は、図３に示すように、基体１４と、基体１４の表面に形成された光触媒反応部１５とを有するものである。
【０１５６】
また、上記第１の実施形態の光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０において、オゾン分解機能部１２は、図４に示すように、基体１４と、基体１４の表面に形成されたオゾン分解触媒反応部１７とを有するものである。
【０１５７】
しかし、本発明の空気清浄装置で用いられる光触媒−オゾン分解触媒モジュールは、光触媒機能部１１やオゾン分解機能部１２に、さらに有機化学物質を吸着する吸着剤からなる吸着部が形成されていてもよい。
【０１５８】
光触媒機能部１１やオゾン分解機能部１２に吸着部がさらに形成されると、流路６０内の空気中の有機化学物質が迅速に吸着部に吸着するとともに、吸着部に吸着した有機化学物質が表面拡散により光触媒反応部やオゾン分解触媒反応部に移動する。光触媒反応部やオゾン分解触媒反応部に移動した有機化学物質は、光触媒反応で生じたヒドロキシラジカル（・ＯＨ）やオゾン分解反応で生じた酸素ラジカルにより酸化分解されるため、吸着部に吸着した有機化学物質は吸着飽和することがない。このため、光触媒機能部１１やオゾン分解機能部１２に吸着部がさらに形成されると、空気中の有機化学物質の迅速な除去と、光触媒やオゾン分解触媒のメンテナンスフリー化が可能になる。
【０１５９】
以下、光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部１１やオゾン分解機能部１２に吸着部がさらに形成される実施形態について、説明する。
【０１６０】
［光触媒機能部に吸着部が形成された実施形態］
図１０は、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部の他の形態の拡大図である。
【０１６１】
図１０に示すように、光触媒機能部１１Ｋは、基体１４と、基体１４の表面に光触媒が担持されて形成された光触媒反応部１５と、光触媒反応部１５の表面の一部に、有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成された光触媒隣接吸着部１６とをさらに有する。
【０１６２】
図１０に示す光触媒機能部１１Ｋは、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の拡大図である図３に示す光触媒機能部１１に比較して、光触媒隣接吸着部１６がさらに形成された点で異なり、他の構成は同じである。このため、図１０に示した光触媒機能部１１Ｋは、図３に示した光触媒機能部１１との同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０１６３】
なお、図１に示す空気清浄装置１において、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に代えて、光触媒機能部１１Ｋを備える光触媒−オゾン分解触媒モジュールを光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋという。また、この光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋを備える空気清浄装置を空気清浄装置１Ｋという。空気清浄装置１Ｋは、空気清浄装置１と同様に図１に示す。
【０１６４】
以下、光触媒機能部１１Ｋの光触媒隣接吸着部１６について説明する。
【０１６５】
＜光触媒隣接吸着部＞
図１０に示すように、光触媒隣接吸着部１６は、光触媒反応部１５の表面の一部に、有機化学物質を吸着する吸着剤がさらに担持されることにより形成されたものである。
【０１６６】
光触媒隣接吸着部１６は、流路６０中の空気に含まれる有機化学物質を吸着するものである。
【０１６７】
光触媒隣接吸着部１６の形成に用いられる吸着剤としては、たとえば、二酸化マンガン、ゼオライト、白金族金属の微粒子等が挙げられる。このうち、ゼオライトは、光触媒反応やオゾンで分解されないため好ましい。
【０１６８】
ゼオライトの形状は、バルク状でもよいが、微粒子状であると光触媒反応部１５の表面に担持させやすいため好ましい。
【０１６９】
白金族金属としては、たとえば、白金、イリジウム、オスミウム、パラジウム、ロジウムおよびルテニウムの少なくとも一種が挙げられる。
【０１７０】
吸着剤が微粒子状である場合、吸着剤の粒径は、通常、１ｎｍ〜１００ｎｍである。吸着剤の粒径がこの範囲内にあると、光触媒隣接吸着部１６で吸着された有機化学物質が、隣接した光触媒反応部１５で速やかに酸化分解されるため好ましい。すなわち、吸着剤微粒子が１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の微小なものであると、吸着剤微粒子に吸着した有機化学物質は吸着剤微粒子上を表面拡散することにより隣接した光触媒反応部１５に速やかに移動できるため、速やかに酸化分解される。
【０１７１】
光触媒隣接吸着部１６は、上記吸着剤を公知の方法で光触媒反応部１５の表面に担持させることにより形成される。
【０１７２】
たとえば、光触媒隣接吸着部１６は、基体１４の表面に光触媒を担持させた後、吸着剤微粒子を水溶液中に分散させたゾルを基体１４に含侵させた後、焼成して、吸着剤微粒子を光触媒からなる光触媒反応部１５の表面に担持させることにより得られる。また、光触媒隣接吸着部１６は、上記の含侵させ焼成して担持させる工程に代えて、ＣＶＤ（化学蒸着担持法）で光触媒反応部１５の表面に担持させて形成してもよい。
【０１７３】
また、光触媒微粒子と吸着剤微粒子を共に分散させたゾルを用い、このゾルを基体１４に含侵させ、焼成して、基体１４に光触媒微粒子と吸着剤微粒子とを担持させることにより、基体１４の表面に、光触媒隣接吸着部１６と光触媒反応部１５とを形成する方法でもよい。さらにこの含侵、焼成し、担持する工程に代えてＣＶＤで担持してもよい。
【０１７４】
基体上の光触媒と吸着剤のモル比は１：１〜１：５が望ましい。
【０１７５】
（作用）
図１を参照して空気清浄装置１Ｋの作用について説明する。
【０１７６】
はじめに、図示しないファン等を用いて有機化学物質を含む空気を空気清浄装置１Ｋの流路６０内に矢印６５の方向に供給する。一方、電源部５０を用いて第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋとの間に電圧を印加し、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋとの間に放電光を発生させる。
【０１７７】
第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋとの間に放電光が発生すると、流路６０内で放電光の近傍にある空気中の酸素は、放電光の作用でオゾンを生成する。生成したオゾンは、流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【０１７８】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋでは、光触媒反応部１５において放電光により光触媒反応が生じるとともに、光触媒隣接吸着部１６において有機化学物質の吸着反応が生じる。
【０１７９】
すなわち、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋとの間に放電光が発生すると、光触媒反応部１５では、放電光により光触媒反応が生じ、空気中の酸素からヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、流路６０内の空気中の有機化学物質の一部を酸化分解する。
【０１８０】
また、流路６０内の空気中の有機化学物質の他の一部は、光触媒隣接吸着部１６に吸着される。
【０１８１】
なお、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋでは、光触媒隣接吸着部１６での有機化学物質の吸着速度の方が、光触媒反応部１５での有機化学物質の酸化分解の反応速度よりも速い。このため、通常、流路６０内で光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋの近傍にある空気中の有機化学物質の一部は、速やかに、光触媒隣接吸着部１６に吸着される。また、流路６０内で光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋの近傍にある空気中の有機化学物質の他の一部は、光触媒反応部１５での光触媒反応により、光触媒隣接吸着部１６への吸着反応よりもゆっくりとした速度で酸化分解される。
【０１８２】
さらに、光触媒隣接吸着部１６に吸着された有機化学物質は、表面拡散により光触媒隣接吸着部１６から光触媒反応部１５に移動し、光触媒反応部１５で酸化分解される。このため、光触媒隣接吸着部１６では、有機化学物質の吸着飽和が生じない。
【０１８３】
このように光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋでは、空気中の有機化学物質の光触媒隣接吸着部１６への迅速な吸着反応と、空気中の有機化学物質の光触媒反応部１５での吸着反応より速度の遅い酸化分解反応と、光触媒隣接吸着部１６に吸着した有機化学物質の光触媒反応部１５への移動と、光触媒隣接吸着部１６から光触媒反応部１５に移動した有機化学物質の光触媒反応部１５での酸化分解反応と、が並行して生じている。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋから排出された空気中には有機化学物質は非常に少なくなっている。
【０１８４】
オゾンは、通常、空気中で数時間程度、分解されずに残存する。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋから排出された空気中にはオゾンが相当量存在する。
【０１８５】
空気清浄装置１Ｋにおいて光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋを通過した空気が光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋのオゾン分解機能部１２に導入された後の工程の作用は、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の作用と同じであるため、説明を省略する。
【０１８６】
このように、空気清浄装置１Ｋでは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋ近傍の空気中の有機化学物質は、その一部が光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋの光触媒隣接吸着部１６に速やかに吸着して除去されるとともに、他の一部が光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋの光触媒反応部１５で酸化分解される。また、光触媒隣接吸着部１６に吸着した有機化学物質は、表面拡散により、隣接した光触媒反応部１５に移動して酸化分解される。このように、光触媒隣接吸着部１６では、吸着した有機化学物質が光触媒反応部１５に移動するため有機化学物質の吸着飽和という問題が実質的に生じない。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋの光触媒機能部１１Ｋは、吸着剤の交換等のメンテナンスが不要であり、半永久的に使用することができる。
【０１８７】
また、空気清浄装置１Ｋでは、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋのオゾン分解機能部１２近傍の空気中の有機化学物質は、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋのオゾン分解機能部１２のオゾン分解触媒反応部１７で生成した酸素ラジカルにより酸化分解される。光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋのオゾン分解機能部１２は、特段の吸着部が設けられていないため、有機化学物質の吸着飽和という問題は生じない。このため、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋのオゾン分解機能部１２は、吸着剤の交換等のメンテナンスが不要であり、半永久的に使用することができる。
【０１８８】
空気清浄装置１Ｋによれば、空気中の有機化学物質を迅速に吸着除去するとともに有機化学物質を効率よく酸化分解することができる。また、空気清浄装置１Ｋによれば、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋを半永久的に使用することができる。
【０１８９】
図１０に示す光触媒機能部１１Ｋでは、基体１４上の光触媒反応部１５の表面の一部に光触媒隣接吸着部１６が形成されているが、本発明の空気清浄装置の光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部は、基体１４上の光触媒隣接吸着部１６の表面の一部に光触媒反応部１５が形成されていてもよい。
【０１９０】
すなわち、基体１４上における光触媒反応部１５と光触媒隣接吸着部１６との配置を逆にしてもよい。
【０１９１】
図１１は、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部のさらに他の形態の拡大図である。
【０１９２】
図１１に示すように、光触媒機能部１１Ｌは、基体１４と、基体１４の表面に有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成された光触媒隣接吸着部１６と、光触媒隣接吸着部１６の表面の一部に光触媒が担持されて形成された光触媒反応部１５とを有する。
【０１９３】
図１１に示す光触媒機能部１１Ｌは、図１０に示す光触媒機能部１１Ｋに比較して、光触媒隣接吸着部１６が基体１４上に形成されるとともに光触媒反応部１５が光触媒隣接吸着部１６の表面の一部に形成される点で異なり、他の構成は同じである。このため、図１１に示した光触媒機能部１１Ｌは、図１０に示す光触媒機能部１１Ｋとの同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０１９４】
なお、図１に示す空気清浄装置１において、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の光触媒機能部１１に代えて光触媒機能部１１Ｌを備える光触媒−オゾン分解触媒モジュールを光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｌという。また、この光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｌを備える空気清浄装置を空気清浄装置１Ｌという。空気清浄装置１Ｌは、空気清浄装置１と同様に図１に示す。
【０１９５】
光触媒機能部１１Ｌは、たとえば、基体１４上に吸着剤を担持させて光触媒隣接吸着部１６を形成するとともに、光触媒隣接吸着部１６上に光触媒を担持させて光触媒反応部１５を形成することにより得られる。
【０１９６】
具体的には、吸着剤微粒子を水溶液中に分散させたゾルを基体１４に含侵させ、焼成してはじめに基体１４の表面に光触媒隣接吸着部１６を形成したのち、光触媒の担持工程を行って光触媒隣接吸着部１６の表面に光触媒反応部１５を形成してもよい。さらに、吸着剤ゾルの基体１４への含侵および焼成工程に代えて、ＣＶＤで基体１４の表面に吸着剤を担持させて光触媒隣接吸着部１６を形成した後、ＣＶＤで光触媒隣接吸着部１６の表面に光触媒反応部１５を形成してもよい。基体上の光触媒と吸着剤のモル比は１：１〜１：５が望ましい。
【０１９７】
空気清浄装置１Ｌの作用は、空気清浄装置１Ｋの作用と同じであるため、説明を省略する。
【０１９８】
［オゾン分解機能部に吸着部が形成された実施形態］
図１２は、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部の他の形態の拡大図である。
【０１９９】
図１２に示すように、オゾン分解機能部１２Ｍは、基体１４と、基体１４の表面にオゾン分解触媒が担持されて形成されたオゾン分解触媒反応部１７と、オゾン分解触媒反応部１７の表面の一部に、有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成されたオゾン分解触媒隣接吸着部１８とをさらに有する。
【０２００】
図１２に示すオゾン分解機能部１２Ｍは、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０の拡大図である図４に示すオゾン分解機能部１２に比較して、オゾン分解触媒隣接吸着部１８がさらに形成された点で異なり、他の構成は同じである。このため、図１２に示すオゾン分解機能部１２Ｍは、図４に示したオゾン分解機能部１２との同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０２０１】
なお、図１に示す空気清浄装置１において、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２に代えてオゾン分解機能部１２Ｍを備える光触媒−オゾン分解触媒モジュールを光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍという。また、この光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍを備える空気清浄装置を空気清浄装置１Ｍという。空気清浄装置１Ｍは、空気清浄装置１と同様に図１に示す。
【０２０２】
以下、光触媒機能部１１Ｍのオゾン分解触媒隣接吸着部１８について説明する。
【０２０３】
＜オゾン分解触媒隣接吸着部＞
図１２に示すように、オゾン分解触媒隣接吸着部１８は、オゾン分解触媒反応部１７の表面の一部に、有機化学物質を吸着する吸着剤がさらに担持されることにより形成されたものである。
【０２０４】
オゾン分解触媒隣接吸着部１８は、流路６０中の空気に含まれる有機化学物質を吸着するものである。
【０２０５】
オゾン分解触媒隣接吸着部１８の形成に用いられる吸着剤としては、たとえば、光触媒隣接吸着部１６の形成に用いられる吸着剤と同じものが挙げられる。光触媒隣接吸着部１６の形成に用いられる吸着剤の材料のうち、ゼオライトは、オゾンで分解されないため好ましい。
【０２０６】
オゾン分解触媒隣接吸着部１８は、吸着剤を公知の方法でオゾン分解触媒反応部１７の表面に担持させることにより形成される。
【０２０７】
吸着剤をオゾン分解触媒反応部１７の表面に担持させてオゾン分解触媒隣接吸着部１８を形成する具体的方法としては、たとえば、吸着剤を光触媒反応部１５の表面に担持させて光触媒隣接吸着部１６を形成する方法と同じ方法が用いられる。
【０２０８】
基体上のオゾン分解触媒と吸着剤のモル比は１：１〜１：５が望ましい。
【０２０９】
（作用）
図１を参照して空気清浄装置１Ｍの作用について説明する。
【０２１０】
はじめに、図示しないファン等を用いて有機化学物質を含む空気を空気清浄装置１Ｍの流路６０内に矢印６５の方向に供給する。一方、電源部５０を用いて第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍとの間に電圧を印加し、第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍとの間に放電光を発生させる。
【０２１１】
第１の電極２０と光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍとの間に放電光が発生した場合における、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍの光触媒機能部１１の作用は、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１の光触媒機能部１１の作用と同じであるため、説明を省略する。
【０２１２】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍの光触媒機能部１１を通過した空気は、直ちに光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍのオゾン分解機能部１２Ｍに導入される。
【０２１３】
光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍのオゾン分解機能部１２Ｍは、光触媒機能部１１を通過した空気中に存在する有機化学物質を吸着するとともに、光触媒機能部１１を通過した空気中に存在するオゾンを分解し、さらに、オゾンの分解の際に化学的活性の高い酸素ラジカルを生成する。
【０２１４】
すなわち、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍのオゾン分解機能部１２Ｍでは、はじめに流路６０内の空気中の有機化学物質がオゾン分解触媒隣接吸着部１８に吸着する。オゾン分解触媒隣接吸着部１８に吸着した有機化学物質は、表面拡散によりオゾン分解触媒隣接吸着部１８からオゾン分解触媒反応部１７に移動する。オゾン分解触媒反応部１７に移動した有機化学物質は、オゾン分解触媒反応部１７の表面近傍で酸素ラジカルにより酸化分解される。
【０２１５】
また、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍのオゾン分解機能部１２Ｍでは、オゾン分解触媒反応部１７の表面で、流路６０中の空気に含まれるオゾンが分解されるとともに、オゾンの分解の際に化学的活性の高い酸素ラジカルが生成される。この酸素ラジカルは、流路６０中の空気に含まれる有機化学物質を酸化分解するとともに、オゾン分解触媒隣接吸着部１８に吸着した後に表面拡散によりオゾン分解触媒反応部１７に移動してきた有機化学物質も酸化分解する。これにより、流路６０中の空気に含まれる有機化学物質は実質的に全て除去される。
【０２１６】
このように、オゾン分解触媒隣接吸着部１８に吸着した有機化学物質はオゾン分解触媒反応部１７に移動して酸化分解されるため、オゾン分解触媒隣接吸着部１８では、有機化学物質の吸着飽和が実質的に生じない。このため、空気清浄装置１Ｍの光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍは、吸着剤の交換等のメンテナンスが不要であり、半永久的に使用することができる。
【０２１７】
空気清浄装置１Ｍによれば、空気中の有機化学物質を迅速に吸着除去するとともに有機化学物質を効率よく酸化分解することができる。また、空気清浄装置１Ｍによれば、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｍを半永久的に使用することができる。
【０２１８】
図１２に示すオゾン分解機能部１２Ｍでは、基体１４上のオゾン分解触媒反応部１７の表面の一部にオゾン分解触媒隣接吸着部１８が形成されているが、本発明の空気清浄装置の光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部は、基体１４上のオゾン分解触媒隣接吸着部１８の表面の一部にオゾン分解触媒反応部１７が形成されていてもよい。
【０２１９】
すなわち、基体１４上におけるオゾン分解触媒反応部１７とオゾン分解触媒隣接吸着部１８との配置を逆にしてもよい。
【０２２０】
図１３は、図２に示す光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部のさらに他の形態の拡大図である。
【０２２１】
図１３に示すように、オゾン分解機能部１２Ｎは、基体１４と、基体１４の表面に有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成されたオゾン分解触媒隣接吸着部１８と、オゾン分解触媒隣接吸着部１８の表面の一部にオゾン分解触媒が担持されて形成されたオゾン分解触媒反応部１７とを有する。
【０２２２】
図１３に示すオゾン分解機能部１２Ｎは、図１２に示すオゾン分解機能部１２Ｍに比較して、オゾン分解触媒隣接吸着部１８が基体１４上に形成されるとともにオゾン分解触媒反応部１７がオゾン分解触媒隣接吸着部１８の表面の一部に形成される点で異なり、他の構成は同じである。このため、図１３に示したオゾン分解機能部１２Ｎは、図１２に示すオゾン分解機能部１２Ｍとの同じ構成に同じ符号を付し、構成および作用の説明を省略または簡略化する。
【０２２３】
なお、図１に示す空気清浄装置１において、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０のオゾン分解機能部１２に代えて、オゾン分解機能部１２Ｎを備える光触媒−オゾン分解触媒モジュールを光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｎという。また、この光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｎを備える空気清浄装置を空気清浄装置１Ｎという。空気清浄装置１Ｎは、空気清浄装置１と同様に図１に示す。
【０２２４】
オゾン分解機能部１２Ｎは、たとえば、基体１４上に吸着剤を担持させてオゾン分解触媒隣接吸着部１８を形成するとともに、オゾン分解触媒隣接吸着部１８上に光触媒を担持させてオゾン分解触媒反応部１７を形成することにより得られる。
【０２２５】
具体的には、吸着剤微粒子を水溶液中に分散させたゾルを基体１４に含侵させ、焼成してはじめに基体１４の表面にオゾン分解触媒隣接吸着部１８を形成したのち、オゾン分解触媒の担持工程を行ってオゾン分解触媒隣接吸着部１８の表面にオゾン分解触媒反応部１７を形成してもよい。さらに、吸着剤ゾルの基体１４への含侵および焼成工程に代えて、ＣＶＤで基体１４の表面に吸着剤を担持させてオゾン分解触媒隣接吸着部１８を形成した後、ＣＶＤでオゾン分解触媒隣接吸着部１８の表面にオゾン分解触媒反応部１７を形成してもよい。基体上のオゾン分解触媒と吸着剤のモル比は１：１〜１：５程度が望ましい。
【０２２６】
なお、その他の実施形態として示した空気清浄装置１Ｋ〜１Ｎは、図１に第１の実施形態として示した空気清浄装置１において、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０に代えて、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋ〜１０Ｎを用いたものである。
【０２２７】
しかし、本発明の空気清浄装置は、図５に第２の実施形態として示した空気清浄装置１Ａの光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ａや、図９に第３の実施形態として示した空気清浄装置１Ｂの光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｂに代えて、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋ〜１０Ｎを用いた構成としてもよい。
【０２２８】
この構成の空気清浄装置は、図５に第２の実施形態として示した空気清浄装置１Ａや図９に第３の実施形態として示した空気清浄装置１Ｂの光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｂの奏する発明の効果と、光触媒−オゾン分解触媒モジュール１０Ｋ〜１０Ｎの奏する発明の効果とを併せ持ったものになる。
【０２２９】
［空気清浄方法］
次に、本発明に係る空気清浄方法について、添付図面を参照して説明する。
【０２３０】
本発明に係る空気清浄方法は、本発明に係る空気清浄装置を用いる空気清浄方法である。
【０２３１】
本発明に係る空気清浄方法は、たとえば、上記の実施形態で示した空気清浄装置１、１Ａ〜１Ｂ、１Ｋ〜１Ｎの光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に放電光を照射しつつ、光触媒−オゾン分解触媒モジュールに光触媒機能部側から空気を供給しオゾン分解機能部側から空気を排出するものである。
【０２３２】
本発明に係る空気清浄方法によれば、光触媒機能部分とオゾン分解触媒機能部分とが１個の基体に形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールを備える空気清浄装置を用いるため、空気清浄装置の空気の流路方向における薄型化が可能になるとともに、圧損も小さくなる。
【符号の説明】
【０２３３】
１、１Ａ、１Ｂ、７０ 空気清浄装置
１０ 光触媒−オゾン分解触媒モジュール（接地電極）
１０Ａ、１０Ｂ 光触媒−オゾン分解触媒モジュール
１１ 光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部
１２ 光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部
１４ 基体
１５ 光触媒反応部
１６ 光触媒隣接吸着部
１７ オゾン分解触媒反応部
１８ オゾン分解触媒隣接吸着部
２０、２０Ａ、２０Ｂ、７２ 第１の電極（高圧電極）
３０Ａ、３０Ｂ、７３ 第２の電極（接地電極）
３１ 第２の電極の電極本体
３２ 第２の電極の誘電体層
４０Ａ、４０Ｂ 放電光発生電極ユニット
４２ 放電光発生電極ユニットの誘電体層
５０、７４ 高圧電源（電源部）
５１、５２、７６、７７ 導線
６０、８０ 流路（通風路）
６５、６５Ａ、６５Ｂ、６６、６６Ａ、６６Ｂ、８５、８６ 空気の流れる方向
７１ 光触媒モジュール
７５ オゾン分解触媒モジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気が流通する流路中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールと、
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に対向して配置された第１の電極と、
この第１の電極と前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの基体との間に電圧を印加する電源部とを備え、
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの基体は電気導電性を有することを特徴とする空気清浄装置。
【請求項２】
空気が流通する流路中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールと、
第１の電極とこの第１の電極との間で放電光を発生する第２の電極とを有し、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に対向して配置された放電光発生電極ユニットと、
この放電光発生電極ユニットの第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する電源部とを備えることを特徴とする空気清浄装置。
【請求項３】
前記放電光発生電極ユニットは、
導電体からなる第１の電極と、
導電体とこの導電体を被覆する誘電体層とからなり、前記第１の電極に離間して配置された第２の電極と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の空気清浄装置。
【請求項４】
前記放電光発生電極ユニットの第１の電極は、円柱状体であるとともに複数本離間して略平行に配置され、
前記放電光発生電極ユニットの第２の電極は、円柱状体であるとともに複数本離間して略平行に配置され、
前記第２の電極はそれぞれ前記第１の電極間の空隙に配置されることを特徴とする請求項３に記載の空気清浄装置。
【請求項５】
前記放電光発生電極ユニットは、
導電体からなる第１の電極と、
導電体からなり、前記第１の電極に離間して配置された第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極とを一体的に被覆する誘電体層と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の空気清浄装置。
【請求項６】
前記放電光発生電極ユニットは、角柱状であるとともに複数本離間して略平行に配置されることを特徴とする請求項５に記載の空気清浄装置。
【請求項７】
前記基体は、ハニカム構造体であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄装置。
【請求項８】
前記基体は、電気導電性を有することを特徴とする請求項２に記載の空気清浄装置。
【請求項９】
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部は、前記基体と、この基体の表面に光触媒が担持されて形成された光触媒反応部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄装置。
【請求項１０】
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部は、前記光触媒反応部の表面の一部に、有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成された光触媒隣接吸着部をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の空気清浄装置。
【請求項１１】
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部は、前記基体と、この基体の表面に有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成された光触媒隣接吸着部と、この光触媒隣接吸着部の表面の一部に光触媒が担持されて形成された光触媒反応部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄装置。
【請求項１２】
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部は、前記基体と、この基体の表面にオゾン分解触媒が担持されて形成されたオゾン分解触媒反応部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄装置。
【請求項１３】
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部は、前記オゾン分解触媒反応部の表面の一部に、有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成されたオゾン分解触媒隣接吸着部をさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の空気清浄装置。
【請求項１４】
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部は、前記基体と、この基体の表面に有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成されたオゾン分解触媒隣接吸着部と、このオゾン分解触媒隣接吸着部の表面の一部にオゾン分解が担持されて形成されたオゾン分解触媒反応部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄装置。
【請求項１５】
空気が流通する流路中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールを備える空気清浄装置を用い、
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に放電光を照射しつつ、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールに光触媒機能部側から空気を供給しオゾン分解機能部側から空気を排出することを特徴とする空気清浄方法。
【請求項１】
空気が流通する流路中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールと、
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に対向して配置された第１の電極と、
この第１の電極と前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの基体との間に電圧を印加する電源部とを備え、
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの基体は電気導電性を有することを特徴とする空気清浄装置。
【請求項２】
空気が流通する流路中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールと、
第１の電極とこの第１の電極との間で放電光を発生する第２の電極とを有し、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に対向して配置された放電光発生電極ユニットと、
この放電光発生電極ユニットの第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する電源部とを備えることを特徴とする空気清浄装置。
【請求項３】
前記放電光発生電極ユニットは、
導電体からなる第１の電極と、
導電体とこの導電体を被覆する誘電体層とからなり、前記第１の電極に離間して配置された第２の電極と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の空気清浄装置。
【請求項４】
前記放電光発生電極ユニットの第１の電極は、円柱状体であるとともに複数本離間して略平行に配置され、
前記放電光発生電極ユニットの第２の電極は、円柱状体であるとともに複数本離間して略平行に配置され、
前記第２の電極はそれぞれ前記第１の電極間の空隙に配置されることを特徴とする請求項３に記載の空気清浄装置。
【請求項５】
前記放電光発生電極ユニットは、
導電体からなる第１の電極と、
導電体からなり、前記第１の電極に離間して配置された第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極とを一体的に被覆する誘電体層と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の空気清浄装置。
【請求項６】
前記放電光発生電極ユニットは、角柱状であるとともに複数本離間して略平行に配置されることを特徴とする請求項５に記載の空気清浄装置。
【請求項７】
前記基体は、ハニカム構造体であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄装置。
【請求項８】
前記基体は、電気導電性を有することを特徴とする請求項２に記載の空気清浄装置。
【請求項９】
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部は、前記基体と、この基体の表面に光触媒が担持されて形成された光触媒反応部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄装置。
【請求項１０】
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部は、前記光触媒反応部の表面の一部に、有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成された光触媒隣接吸着部をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の空気清浄装置。
【請求項１１】
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部は、前記基体と、この基体の表面に有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成された光触媒隣接吸着部と、この光触媒隣接吸着部の表面の一部に光触媒が担持されて形成された光触媒反応部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄装置。
【請求項１２】
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部は、前記基体と、この基体の表面にオゾン分解触媒が担持されて形成されたオゾン分解触媒反応部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄装置。
【請求項１３】
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部は、前記オゾン分解触媒反応部の表面の一部に、有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成されたオゾン分解触媒隣接吸着部をさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の空気清浄装置。
【請求項１４】
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールのオゾン分解機能部は、前記基体と、この基体の表面に有機化学物質を吸着する吸着剤が担持されて形成されたオゾン分解触媒隣接吸着部と、このオゾン分解触媒隣接吸着部の表面の一部にオゾン分解が担持されて形成されたオゾン分解触媒反応部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄装置。
【請求項１５】
空気が流通する流路中に配置され、通気可能な一体成形された基体のうちの上流側部分に光触媒反応を行う光触媒機能部が形成されるとともに、前記基体のうちの下流側部分にオゾン分解反応を行うオゾン分解機能部が形成された光触媒−オゾン分解触媒モジュールを備える空気清浄装置を用い、
前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールの光触媒機能部に放電光を照射しつつ、前記光触媒−オゾン分解触媒モジュールに光触媒機能部側から空気を供給しオゾン分解機能部側から空気を排出することを特徴とする空気清浄方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１３９８５０（Ｐ２０１１−１３９８５０Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３２５０（Ｐ２０１０−３２５０）
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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