【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光触媒と紫外線照射との作用により空気中の汚染物質を酸化分解して除去する汚染空気の処理装置に関する。特に、本発明は、汚染物質の酸化分解が行われるダクト装置内で、紫外線照射源から照射される紫外線を有効利用する汚染空気の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、紫外線が照射されると触媒活性を呈する酸化チタン等の光触媒が、多方面に応用され、ガラス、タイル等の汚れ防止や抗菌、臭気物質を含有する空気の脱臭処理、排ガス処理などに利用され始めている。
光触媒を用いた脱臭処理の多くは、紫外線の光エネルギーを有効に利用することができないため、活性炭による吸着処理が併用されている。しかし、活性炭は通常微粒状のものが使用されるため、被処理空気の圧力損失が大きいだけでなく、短期間のうちにフィルタに目詰まりが生じ、フィルタを頻繁に交換しなければならないという煩わしさがある。
本発明者は、兼ねてから、光触媒作用により臭気物質を分解して無臭化する研究に参画してきたが、用いた装置は、ゼオライト等の担体に担持された粉末酸化チタン、粉末酸化ビスマス等の光触媒と紫外線ランプとを構成要素とする実験室規模のものであった。しかし、一連の研究において、紫外線が光触媒担持体に遮蔽されて光エネルギーが有効に利用できず、必ずしも所期の光触媒作用を発揮することができなという問題を抱えていた。
【０００３】
上記光触媒の活性能は、光触媒の密度と表面積、紫外線の光量に依存する。光触媒の密度は、ガラス等の基質上の塗布層を厚くすれば活性は高くなるが、表面全体が光触媒で覆うようになればそれ以上の活性の上昇は望めない。他方、光触媒の表面積は広いほど活性が高くなる。また、紫外線の光量については、一定の光量以上では活性の上昇はみられないものの、光量が少ない段階では光触媒活性は光量に比例して上昇する。従って、光触媒が密に塗布された光触媒にあっては、光触媒の表面積および紫外線の光量が光触媒の活性を左右する重要な因子となる。
光触媒の表面積が広く、かつ表面部の通気性が良好な部材として、波形の担体に光触媒を塗布したものや不織布に光触媒を塗布または焼結したものなどが利用されている。しかし、波形状および不織布製の光触媒は、紫外線に当たる面だけは光触媒活性を有するが、紫外線の当たらない奥部領域等では光触媒活性が得られないため、効率の良い触媒活性を得ることが困難であった。しかも、不織布自体は必ずしも通気性が良好でないという欠点もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解消することにあり、紫外線照射源から照射される紫外線を有効に利用することができ、その結果、臭気物質の脱臭および有害物質の除去処理を効率的に行うことが可能な汚染空気の処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、光触媒の酸化分解作用を利用する従来技術の問題点を解決すべく、鋭意検討を重ねてきたところ、紫外線照射源を光触媒が担持されたハニカム構造体の間に介在させ、汚染空気の流入口及び流出口に位置する側のハニカム構造体端面に対向して、通気開口部が形成された反射板を配置することにより、臭気物質及び有害物質を効率良く分解除去することが可能な汚染空気の処理装置を開発するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の汚染空気の処理装置は、紫外線照射源が配設された紫外線照射室と、多数のハニカム孔表面に光触媒が担持されたハニカム構造体とを内部に配置したダクト装置からなり、紫外線照射室はハニカム構造体の間に形成され、かつ、ダクト装置の両端部に複数の通気開口部を形成した反射板が配置されていることを特徴とする。
本発明の汚染空気の処理装置においては、必要に応じて、１つの紫外線照射室に複数個の紫外線照射源を配設し、更に紫外線照射室を複数室設けて、紫外線照射室とハニカム構造体とを交互に配置すると共に、個々の紫外線照射源を互いに空気の流路方向に対して千鳥状に配設することが好ましい。更に、必要に応じて、ダクト装置の一端部または両端部に複数の反射板を配置し、反射板に形成された個々の通気開口部を互いに空気の流路方向に対して千鳥状に整列させることが好ましい。
【０００７】
【作用】
本発明の汚染空気の処理装置は、ハニカム構造体内の多数のハニカム孔表面に光触媒が担持されているため、単位体積当たりの光触媒の表面積が広くとれ、かつハニカム構造体による通気抵抗を殆ど受けることなく汚染空気を送気させることができる。しかも、紫外線照射室をハニカム構造体間に介在させているため、紫外線照射源から照射される紫外線は、障害物によって遮蔽されることなく、照射室の両側に配置されたハニカム構造体の奥部まで照射することが可能である。
また、ダクト装置の両端部に反射板を配置させているため、ハニカム構造体内部を通過した紫外線は、ダクト装置の端部で反射板により反射され、再びハニカム構造体内部及び紫外線照射室を通過して、他方のハニカム構造体側に至り、他端部に配置された反射板に反射される。かかる反射は、照射紫外線が最終的に通気開口部からダクト装置の外部に漏洩するまで繰り返される。従って、紫外線照射源から照射される紫外線を有効利用することができる。
このような作用により、空気中の臭気物質および有害物質は、ハニカム孔表面に接触する際に、酸化触媒として作用する光触媒により効率良く分解され、例えば臭気物質は無臭のガスに変換される。
【０００８】
本発明の処理装置において、紫外線照射室とハニカム構造体とを空気の流路方向に交互に複数配置して、少なくとも２つの紫外線照射室内の各紫外線照射源を互いに千鳥状に配設すると、上流側の光触媒によってたとえ汚染物質が完全に分解されなくても、未分解の汚染物質を下流側の光触媒によって順次分解することが可能になる。同時に、各紫外線照射源から照射される紫外線がハニカム孔内で有効利用されるので、汚染物質を含有する空気がハニカム構造体の内部を通過する際に、ハニカム孔に担持された光触媒の酸化作用により、汚染物質が効率良く分解除去される。
また、ダクト装置の一端部または両端部に配置される反射板を複数配置して、反射板に形成された各通気開口部を空気の流路方向に対して互いに千鳥状に整列させておくと、反射板を通過する空気の抵抗は大きくなるものの、通気開口部からダクト装置外に直接漏洩する紫外線量を著しく減少させることができる。従って、反射板を千鳥状に配設した場合も、汚染物質を効率良く分解することが可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
汚染空気に含まれる代表的な汚染物質としては、アンモニア、トリメチルアミン、硫化水素、メチルメルカプタン、二硫化メチル等の臭気物質、シックハウス病の原因物質であり、臭気物質の一種でもあるアセトアルデヒド、トルエン、キシレン、酢酸、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリクロロエタン等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）や、刺激臭のあるホルムアルデヒド、果実等の腐敗促進物質であるエチレン等が挙げられる。なお、臭気物質の多くは有害物質でもあるので、両者を明確に区別することはできない。
本発明の処理装置は、紫外線照射源を配設した紫外線照射室と、内部に光触媒が担持されたハニカム構造体と、内部に前者を後者の間に配置したダクト装置と、その両端部に配置した反射板とからなり、空気中に含まれる上記したような汚染物質を分解除去するものである。
【００１０】
本発明の処理装置を構成する紫外線照射室は、２つのハニカム構造体間のダクト装置内部の空間から形成され、ハニカム構造体との境界に通気抵抗となる仕切板を特に設けるものではない。この照射室には紫外線照射源が配設される。
紫外線照射源は、特に限定されるものではないが、ダクト装置の直径方向または短手方向に適宜の間隔で配設された棒状の紫外線ランプが通常使用される。紫外線照射源の間隔は、紫外線ランプの照射量、光触媒反応の酸化反応速度、汚染物質の濃度、汚染空気の流速、ダクト装置の容量に依存して決定される。また、棒状の紫外線ランプに代えて、球状または楕円状のランプをランダムまたは整列させて使用してもよい。
紫外線ランプとしては、例えば、波長３６０ｎｍ中心の冷陰極ランプ、波長３２０ｎｍ中心のブラックライト、波長２５４ｎｍ中心の低圧水銀ランプ等の波長４００ｎｍ以下の紫外線を放射するランプが使用される。
【００１１】
本発明の処理装置を構成するハニカム構造体は、通気性に優れ、光触媒が担持されるハニカム孔の表面積を格段に広くすることができる。このハニカム構造体は、空気の流路方向（ダクト装置の軸方向または長手方向）に関して、前記紫外線照射室の両側に配置される。
ハニカム構造とは一般に六角形のコアが多数集合した構造物を指すが、その形状は、三角形、四角形以上の多角形、千鳥格子状であってもよい。光触媒の担体となるハニカム壁は、セラミック、ガラス、合成樹脂、紙、表面が電気的に絶縁処理された金属等が使用される。この絶縁処理としては、ガラスコーティング処理、陽極酸化処理等が挙げられる。
ハニカム孔の大きさはダクト装置の大きさに依存するが、そのコアは小さいほど、表面積を広くとれるので光触媒活性には有利である。ハニカム壁の厚みは、装置に組み込まれたハニカム構造体が変形しない程度またはそれ以上の強度があればよく、特に限定されるものではない。また、紫外線照射室の両側に配置される各ハニカム構造体は必ずしも同じ長さである必要はなく、例えば上流側のハニカム構造体を下流側のものより長くしてもよい。
【００１２】
ハニカム孔表面に担持される光触媒としては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化カドミウム、酸化鉄等が用いられ、酸化還元電位が高くバンドギャップの高い酸化チタンが好適である。酸化チタンとしては、アナターゼ型、ルチル型、ブロッカイト型等の結晶型のものが使用されるが、活性の強いアナターゼ型およびブロッカイト型結晶が好適である。
光触媒は、その微粒子を水に分散させてスラリーとし、このスラリー中にハニカム体を浸漬するか、またはスラリーをハニカム壁に塗布もしくは噴霧し、次いで乾燥することによって得ることができる。また、ハニカム壁が不燃性である場合は、光触媒の可溶性塩を水、アルコール等の溶媒に溶解し、上記スラリー法と同様に浸漬、塗布または噴霧し、乾燥した後に、空気雰囲気下に焼結することによっても得ることができる。
【００１３】
前記紫外線照射室及びハニカム構造体が内部に配置されるダクト装置は、断面が任意の形状のものが使用される。例えば、円形、正四角形、長方形、五角形以上の多角形等の断面形状を採用することができる。
ダクト装置の両端部には、紫外線を有効利用するために反射板が配置される。反射板としては、反射率の高いものであればよく、アルミ板やステンレス鋼板等が使用される。また、反射性フィルムで被覆するかあるいは反射性の材質をメッキまたは蒸着した板体であってもよい。
【００１４】
反射板には、空気が通過する通気開口部を形成しておく必要がある。通常、紫外線照射源と平行な短冊状のスリットが反射板に複数個形成される。通気開口部の形状は、短冊状のスリットに限定されるものではなく、中央部が膨らんだ長楕円形または平行四辺形等のスリットであってもよい。また、円形、星形、正四角形、長方形、五角形以上の多角形等の通気開口部をランダムにまたは整列させて多数形成することもできる。
反射板全体に対する上記通気開口部の割合（面積）は、３０〜６５％の範囲にあることが好ましい。開口割合が３０％未満であると、反射板による通気抵抗が大きくなる。一方、開口割合が６５％より大きいと、反射板による紫外線反射光を充分に利用することができなくなる。
【００１５】
ダクト装置からの紫外線の漏洩をできるだけ少なくするために、前記紫外線照射源と通気開口部とは、空気の流路方向に対して、互いに千鳥状に位置することが好ましい。一方、紫外線を有効利用するためには、反射板に光散乱用の凹状溝または凸状溝を形成するか、あるいは反射板表面全体にサンドブラスト等による粗面加工を施しておくことが効果的である。即ち、紫外線を反射板で乱反射させると、ハニカム孔表面をほぼ均一に紫外線を照射させることが可能であるので、光触媒反応の効率が大幅に向上する。
紫外線をより一層有効利用するために、反射板による通気抵抗をある程度許容して、反射板を複数枚間隔を介してダクト装置の一端部または両端部に配置してもよい。その場合、通気開口部からダクト装置の外部に紫外線が漏洩するのを極力防止するために、各反射板に形成されたそれぞれの通気開口部は、空気の流路方向に対して、例えば円筒状のダクト装置では直径方向に、互いに千鳥状に穿設することが好ましい。中でも、２枚の反射板をダクト装置の両端部に配置することがより好ましい。
更に、反射板とハニカム構造体端面との間のダクト装置の内面及び紫外線照射室を形成するダクト装置の内面の少なくとも１つを、反射板や反射性フィルムで被覆したりあるいはメッキまたは蒸着処理することも効果的である。
【００１６】
本発明の処理装置によれば、空気中の汚染物質濃度が１０ｐｐｍ以下の低濃度である場合は、１つの紫外線照射室と２つのハニカム構造体をダクト装置内に配置することにより、汚染物質を充分に酸化分解処理することができる。しかし、被処理空気の汚染物質濃度が高い場合、濃度に応じて、紫外線照射室を増設することが望ましい。照射室を増加しても、ハニカム構造体の数は照射室の数プラス１である。
紫外線照射室を複数室配置する場合、２またはそれ以上の照射室に配設される各々の紫外線照射源が、互いに、ダクト装置の短手方向に重ならないように千鳥状に配設することが好ましい。この千鳥状の配設によって、ハニカム構造体のハニカム孔全面に紫外線を強力に照射することが可能になる。また、紫外線照射室を多段に配置する場合、被処理空気がダクト装置の下流側に進行するほど汚染物質濃度が低下するので、ダクト装置の構造をその下流側の断面積が順次縮小したテーパー状とすることができる。
【００１７】
ダクト装置の一端には、汚染空気を導入する導管に接続する空気流入室が形成されている。また、ダクト装置の他端には、浄化された空気を排出する導管に接続する空気流出室が形成されている。これらの空気流入室及び流出室に空気の整流機能を具備させることが好ましい。
なお、本発明でいう千鳥状とは、完全な千鳥状のみを意味するものではなく、例えば、通気開口部または紫外線照射源の幅が大きい場合や数が多い場合など、反射板または紫外線照射室の状態に応じて、通気開口部及び紫外線照射源の各々または双方が１／３以下で重なり合うことも包含される。
【００１８】
本発明は、紫外線照射源及びハニカム構造体とダクト装置の両端部に配置された反射板とを組み合わせたことにより、従来のものと比べて、汚染物質の分解効率が格段に優れた汚染空気の処理装置を提供することができる。
また、紫外線照射源として低波長域の紫外線が照射される低圧水銀ランプを使用する場合、浮遊性細菌、カビ等の微生物は紫外線の照射または紫外線・光触媒作用により殺菌され、被処理空気中の微生物の数が著しく低減される。同様に、被処理空気中にたとえ病原性ウィルスが存在するような場合でも、ウィルスは紫外線または光触媒酸化により死滅させられる。
このような本発明の処理装置は、臭気物質の脱臭処理や微生物の殺菌の他に、シックハウス病、アレルギー症及び花粉症の原因物質の分解除去にも充分効果がある。
【００１９】
本発明の汚染空気の処理装置は、勿論家庭用として使用することもできるが、主として業務用及び産業用の汚染物質の分解除去装置として使用される。その一例として、レストラン、コンビニエンス・ストア、ペットショップ、病院、介護福祉施設、下水処理場、ゴミ処理場、ＶＯＣを取り扱う工場、水産物及び畜産物処理場、養鶏場等が挙げられる。
【００２０】
次に、図面を参照しながら本発明を具体的に説明する。
図１及び図２において、符号１は汚染空気の処理装置である。この処理装置１は、断面が四角形をなすダクト装置２からなり、その一端に汚染物質を含有する空気の導入管（図示せず）に接続する接続部３を取り付けた空気流入室４、及び他端に浄化された空気の排出管（図示せず）に接続する接続部５を取り付けた空気流出室６が付設されている。ダクト装置２の内部には、紫外線照射室７と、ハニカム構造体８，８と、反射板９，９とが配置されている。
紫外線照射室７には、複数の棒状紫外線ランプ１０が配設されている。ハニカム構造体８は、紫外線照射室７の両側に配置され、図３に示すように、光触媒を担持したハニカム孔１１が内部に多数形成されている。反射板９は、ダクト装置２の両端面とこれに対向するハニカム構造体８，８の各端面との間に配置され、図４に示すように、空気が通過可能な通気スリット１２と凹状に湾曲した反射部１３とが交互に形成されている。
【００２１】
図１，２に示す処理装置１の作用は次の通りである。
上記導入管から汚染空気が空気流入室４に流入する。汚染空気は、流入室４で整流された後、一方の反射板９に形成された通気スリット１２を通り、一方のハニカム構造体８、紫外線照射室７、他方のハニカム構造体８、及び他方の反射板９に形成された通気スリット１２の順にダクト装置２の内部を通過して、空気流出室６に至る。この間、紫外線ランプ１０から紫外線がハニカム孔１１表面に照射されているので、空気中の汚染物質がハニカム孔１１に担持された光触媒と接触する際に酸化分解される。例えば、汚染物質がアンモニアの場合は、水と窒素ガスの無臭のガスに分解される。
また、ダクト装置２内に存在する紫外線は、通気スリット１２からダクト装置２の外部に放射される一方で、ダクト装置２の両端部に配置された反射板９の凹状反射部１３により乱反射が繰り返される。従って、ハニカム構造体８内部に紫外線がほぼ均一に照射されるので、従来の同種の処理装置と比較して、光触媒反応の効率が大幅に向上する。
ダクト装置２の内部で汚染物質が分解処理された空気は、空気流出室６で整流された後、上記排出管を介して系外に放出される。
【００２２】
本発明の汚染空気の処理装置は、例えば図５に示すように、ダクト装置２内に紫外線照射室７とハニカム構造体８とが交互に配置された処理装置１に変更することができる。図５に示す処理装置１は、紫外線照射室７及びハニカム構造体８がそれぞれ１つずつ増設されている点で、図１，２に示す処理装置と相違する。
この処理装置１は、汚染物質の濃度がより高い空気の処理に使用され、図１，２に示す処理装置とほぼ同様の作用を奏するので、その詳細は省略する。
【００２３】
【発明の効果】
以上のような本発明の汚染空気の処理装置によれば、紫外線照射室の両側に、光触媒が担持された多数のハニカム孔を有する表面積の広いハニカム構造体を配置したものであるから、汚染空気の通気抵抗が小さいだけでなく、各ハニカム構造体の奥部まで紫外線が照射される。また、ダクト装置の両端部に反射板を配置させたものであるから、紫外線照射源から照射される紫外線を有効に利用することができ、光触媒反応の効率が大幅に向上する。
本発明の処理装置において、複数の紫外線照射室を配置して、紫外線照射源を互いに千鳥状に配設させた場合、各照射源から照射される紫外線がハニカム孔内で有効利用され、汚染物質が効率良く分解除去される。更に、ハニカム孔の全表面をほぼ均一に紫外線照射させることが可能であるので、その際、汚染物質をムラなく分解除去することができる。
また、ダクト装置の端部に配置される反射板を複数設けて、通気開口部を互いに千鳥状に形成させた場合、通気開口部から直接ダクト装置の外部に漏洩する紫外線量が著しく減少するので、紫外線をより一層有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理装置の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す処理装置の横断面図である。
【図３】本発明におけるハニカム構造体の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明における反射板の一例を示す平面図である。
【図５】本発明の処理装置の別の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・ 汚染空気の処理装置、２・・・ ダクト装置、７・・・ 紫外線照射室、８・・・ ハニカム構造体、９・・・ 反射板、１０・・・ 紫外線照射源（紫外線ランプ）、１１・・・ ハニカム孔、１２・・・ 通気開口部（通気スリット）、１３・・・ 反射部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for treating contaminated air, which oxidatively decomposes and removes contaminants in air by the action of a photocatalyst and ultraviolet irradiation. In particular, the present invention relates to an apparatus for treating contaminated air that makes effective use of ultraviolet light emitted from an ultraviolet irradiation source in a duct device in which oxidative decomposition of contaminants is performed.
[0002]
[Prior art]
In recent years, photocatalysts such as titanium oxide, which exhibit catalytic activity when irradiated with ultraviolet light, have been applied to various fields, and are used for prevention of stains on glass and tiles, antibacterial treatment, deodorization of air containing odorous substances, exhaust gas treatment, etc. Has begun to be.
In many of the deodorizing treatments using a photocatalyst, the light energy of ultraviolet rays cannot be used effectively, and therefore, adsorption treatment with activated carbon is also used. However, since activated carbon is usually used in the form of fine particles, not only the pressure loss of the air to be treated is large, but also the filter is clogged within a short period of time, and the filter must be replaced frequently. There is.
The present inventor has also participated in the research to deodorize by decomposing odorous substances by photocatalysis, but the apparatus used is such as powdered titanium oxide and powdered bismuth oxide supported on a carrier such as zeolite. It was of a laboratory scale with a photocatalyst and an ultraviolet lamp as components. However, in a series of studies, there was a problem that ultraviolet light was shielded by the photocatalyst carrier, so that light energy could not be used effectively, and that the desired photocatalytic action could not always be exhibited.
[0003]
The activity of the photocatalyst depends on the density and surface area of the photocatalyst and the amount of ultraviolet light. As for the density of the photocatalyst, the activity increases as the thickness of the coating layer on a substrate such as glass increases, but if the entire surface is covered with the photocatalyst, no further increase in activity can be expected. On the other hand, the activity increases as the surface area of the photocatalyst increases. Regarding the amount of ultraviolet light, the activity does not increase above a certain amount, but the photocatalytic activity increases in proportion to the amount of light when the amount of light is small. Therefore, in a photocatalyst in which the photocatalyst is densely applied, the surface area of the photocatalyst and the amount of ultraviolet light are important factors that influence the activity of the photocatalyst.
As a member having a large surface area of the photocatalyst and a good air permeability on the surface, a member obtained by applying a photocatalyst to a corrugated carrier, or a member obtained by applying or sintering a photocatalyst to a nonwoven fabric is used. However, photocatalysts made of corrugated and non-woven fabrics have photocatalytic activity only on the surface exposed to ultraviolet light, but cannot obtain photocatalytic activity in a deep region not exposed to ultraviolet light, so that it is difficult to obtain efficient catalytic activity. there were. In addition, there is a disadvantage that the nonwoven fabric itself does not always have good air permeability.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Then, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is possible to effectively use ultraviolet rays emitted from an ultraviolet irradiation source, and as a result, deodorize odorous substances and remove harmful substances. It is an object of the present invention to provide an apparatus for treating contaminated air capable of efficiently performing a removal process.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has conducted intensive studies in order to solve the problems of the prior art utilizing the oxidative decomposition action of the photocatalyst, and found that the ultraviolet irradiation source was interposed between the photocatalyst-supported honeycomb structures to prevent contamination. By disposing a reflector having a ventilation opening facing the end face of the honeycomb structure on the side located at the inlet and outlet of air, odorous substances and harmful substances can be efficiently decomposed and removed. We have developed a system for treating polluted air.
[0006]
That is, the apparatus for treating contaminated air of the present invention comprises an ultraviolet irradiation chamber in which an ultraviolet irradiation source is disposed, and a duct device in which a honeycomb structure in which a photocatalyst is carried on the surface of a large number of honeycomb holes is disposed, The ultraviolet irradiation chamber is formed between the honeycomb structures, and a reflector having a plurality of ventilation openings is disposed at both ends of the duct device.
In the apparatus for treating contaminated air according to the present invention, if necessary, a plurality of ultraviolet irradiation sources are provided in one ultraviolet irradiation chamber, and a plurality of ultraviolet irradiation chambers are further provided. Are alternately arranged, and the individual ultraviolet irradiation sources are preferably arranged in a zigzag manner with respect to the direction of the air flow path. Further, if necessary, a plurality of reflectors are arranged at one end or both ends of the duct device, and the individual ventilation openings formed in the reflectors are arranged in a staggered manner with respect to the air flow direction. Is preferred.
[0007]
[Action]
In the treatment apparatus of the present invention for contaminated air, since the photocatalyst is carried on the surface of a large number of honeycomb holes in the honeycomb structure, the surface area of the photocatalyst per unit volume can be widened, and the honeycomb structure almost receives the ventilation resistance. The contaminated air can be sent without the need. In addition, since the ultraviolet irradiation chamber is interposed between the honeycomb structures, the ultraviolet light emitted from the ultraviolet irradiation source is not shielded by obstacles, and the deep portion of the honeycomb structure disposed on both sides of the irradiation chamber. It is possible to irradiate up to
In addition, since the reflectors are arranged at both ends of the duct device, the ultraviolet light that has passed through the inside of the honeycomb structure is reflected by the reflector at the end of the duct device and again passes through the inside of the honeycomb structure and the ultraviolet irradiation chamber. Then, the light reaches the other honeycomb structure side, and is reflected by the reflector disposed at the other end. Such reflection is repeated until the irradiated ultraviolet light finally leaks from the ventilation opening to the outside of the duct device. Therefore, the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet irradiation source can be effectively used.
By such an action, the odorous substances and harmful substances in the air are efficiently decomposed by the photocatalyst acting as an oxidation catalyst when coming into contact with the surface of the honeycomb pore, and for example, the odorous substances are converted into odorless gas.
[0008]
In the processing apparatus of the present invention, when a plurality of ultraviolet irradiation chambers and honeycomb structures are alternately arranged in the air flow direction, and at least two ultraviolet irradiation sources in at least two ultraviolet irradiation chambers are arranged in a zigzag manner, Even if the contaminants are not completely decomposed by the photocatalyst on the side, undecomposed contaminants can be sequentially decomposed by the photocatalyst on the downstream side. At the same time, the ultraviolet light emitted from each ultraviolet irradiation source is effectively used in the honeycomb holes, so that when the air containing the contaminants passes through the inside of the honeycomb structure, the oxidizing action of the photocatalyst carried in the honeycomb holes is performed. Thereby, pollutants are efficiently decomposed and removed.
Also, a plurality of reflectors may be arranged at one end or both ends of the duct device, and the ventilation openings formed in the reflectors may be arranged in a staggered manner with respect to the air flow direction. Although the resistance of the air passing through the reflection plate increases, the amount of ultraviolet rays leaking directly from the ventilation opening to the outside of the duct device can be significantly reduced. Therefore, even when the reflection plates are arranged in a staggered manner, the pollutants can be efficiently decomposed.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Representative pollutants contained in the polluted air include odor substances such as ammonia, trimethylamine, hydrogen sulfide, methyl mercaptan, and methyl disulfide, and acetaldehyde, toluene, and xylene, which are substances that cause sick house disease and are also a kind of odor substances. And volatile organic compounds (VOC) such as acetic acid, trichloroethylene, tetrachloroethylene and trichloroethane, formaldehyde having a pungent odor, and ethylene which is a decay accelerating substance for fruits and the like. In addition, since many of the odorous substances are also harmful substances, the two cannot be clearly distinguished.
The processing apparatus of the present invention includes an ultraviolet irradiation chamber in which an ultraviolet irradiation source is disposed, a honeycomb structure in which a photocatalyst is supported inside, a duct apparatus in which the former is disposed between the latter, and disposed at both ends thereof. The above-mentioned contaminants contained in the air are decomposed and removed.
[0010]
The ultraviolet irradiation chamber constituting the processing apparatus of the present invention is formed from the space inside the duct device between the two honeycomb structures, and does not particularly have a partition plate that functions as a ventilating resistor at the boundary with the honeycomb structure. An ultraviolet irradiation source is provided in this irradiation chamber.
The ultraviolet irradiation source is not particularly limited, but a rod-shaped ultraviolet lamp arranged at an appropriate interval in a diameter direction or a short direction of the duct device is generally used. The interval between the ultraviolet irradiation sources is determined depending on the irradiation amount of the ultraviolet lamp, the oxidation reaction rate of the photocatalytic reaction, the concentration of the contaminant, the flow rate of the contaminated air, and the capacity of the duct device. Further, instead of the rod-shaped ultraviolet lamp, a spherical or elliptical lamp may be used at random or aligned.
As the ultraviolet lamp, for example, a cold cathode lamp having a wavelength of about 360 nm, a black light having a wavelength of about 320 nm, a low-pressure mercury lamp having a wavelength of about 254 nm, and a lamp that emits ultraviolet rays having a wavelength of 400 nm or less are used.
[0011]
The honeycomb structure constituting the processing apparatus of the present invention has excellent air permeability, and can greatly increase the surface area of the honeycomb holes for supporting the photocatalyst. The honeycomb structures are arranged on both sides of the ultraviolet irradiation chamber in the air flow direction (axial direction or longitudinal direction of the duct device).
The honeycomb structure generally refers to a structure in which a large number of hexagonal cores are gathered, but the shape may be a triangle, a polygon having four or more squares, or a houndstooth check. The honeycomb wall serving as the carrier of the photocatalyst is made of ceramic, glass, synthetic resin, paper, metal whose surface is electrically insulated, or the like. Examples of the insulating treatment include a glass coating treatment and an anodic oxidation treatment.
Although the size of the honeycomb hole depends on the size of the duct device, the smaller the core, the larger the surface area, which is advantageous for photocatalytic activity. The thickness of the honeycomb wall is not particularly limited as long as the honeycomb structure incorporated in the device has a strength that does not deform or a strength higher than that. Further, the honeycomb structures disposed on both sides of the ultraviolet irradiation chamber do not necessarily have to have the same length. For example, the upstream honeycomb structure may be longer than the downstream honeycomb structure.
[0012]
Titanium oxide, zinc oxide, cadmium sulfide, iron oxide, and the like are used as the photocatalyst supported on the surface of the honeycomb pores. Titanium oxide having a high redox potential and a high band gap is preferable. As the titanium oxide, crystalline forms such as anatase type, rutile type, and blockite type are used, and anatase type and blockite type crystals having strong activity are preferable.
The photocatalyst can be obtained by dispersing the fine particles in water to form a slurry, and immersing the honeycomb body in the slurry, or applying or spraying the slurry on the honeycomb wall and then drying. When the honeycomb wall is nonflammable, a soluble salt of a photocatalyst is dissolved in a solvent such as water or alcohol, and is immersed, applied or sprayed in the same manner as in the slurry method, dried, and then sintered in an air atmosphere. Can also be obtained.
[0013]
The duct device in which the ultraviolet irradiation chamber and the honeycomb structure are disposed has a cross section of any shape. For example, a cross-sectional shape such as a circle, a square, a rectangle, and a polygon having a pentagon or more can be adopted.
Reflector plates are arranged at both ends of the duct device in order to effectively use ultraviolet rays. The reflector may have a high reflectivity, and an aluminum plate, a stainless steel plate or the like is used. Further, a plate body covered with a reflective film or plated or vapor-deposited with a reflective material may be used.
[0014]
It is necessary to form a ventilation opening through which air passes through the reflection plate. Usually, a plurality of strip-shaped slits parallel to the ultraviolet irradiation source are formed in the reflector. The shape of the ventilation opening is not limited to a strip-shaped slit, and may be a slit such as an oblong or a parallelogram whose central portion is swollen. Also, a large number of ventilation openings such as a circle, a star, a square, a rectangle, a polygon such as a pentagon or more can be formed at random or aligned.
It is preferable that the ratio (area) of the ventilation opening to the entire reflecting plate is in the range of 30 to 65%. If the opening ratio is less than 30%, the ventilation resistance by the reflector increases. On the other hand, if the aperture ratio is larger than 65%, the ultraviolet light reflected by the reflector cannot be sufficiently utilized.
[0015]
In order to minimize the leakage of ultraviolet rays from the duct device, it is preferable that the ultraviolet irradiation source and the ventilation opening are positioned in a zigzag manner with respect to the air flow direction. On the other hand, in order to make effective use of ultraviolet rays, it is effective to form a concave or convex groove for light scattering on the reflector, or to roughen the entire surface of the reflector by sandblasting or the like. is there. That is, when the ultraviolet light is irregularly reflected by the reflector, the surface of the honeycomb hole can be irradiated with the ultraviolet light almost uniformly, so that the efficiency of the photocatalytic reaction is greatly improved.
In order to more effectively utilize the ultraviolet light, the reflector may be disposed at one end or both ends of the duct device with a plurality of spaces between the reflectors, while allowing the ventilation resistance of the reflector to some extent. In this case, in order to prevent ultraviolet rays from leaking from the ventilation opening to the outside of the duct device as much as possible, each ventilation opening formed in each reflection plate has a cylindrical shape with respect to the air flow direction. In the duct device of (1), it is preferable to pierce each other in the staggered shape in the diameter direction. Among them, it is more preferable to arrange two reflectors at both ends of the duct device.
Further, at least one of the inner surface of the duct device between the reflector and the end face of the honeycomb structure and the inner surface of the duct device forming the ultraviolet irradiation chamber is coated with a reflector or a reflective film, or is subjected to plating or vapor deposition. It is also effective.
[0016]
According to the treatment apparatus of the present invention, when the concentration of contaminants in the air is as low as 10 ppm or less, one ultraviolet irradiation chamber and two honeycomb structures are disposed in a duct device, thereby contaminants are reduced. Oxidative decomposition treatment can be sufficiently performed. However, if the concentration of contaminants in the air to be treated is high, it is desirable to add an ultraviolet irradiation chamber according to the concentration. Even if the number of irradiation chambers is increased, the number of honeycomb structures is the number of irradiation chambers plus one.
When a plurality of ultraviolet irradiation chambers are arranged, the ultraviolet irradiation sources arranged in two or more irradiation chambers may be arranged in a staggered manner so that they do not overlap with each other in the short direction of the duct device. preferable. This staggered arrangement makes it possible to strongly irradiate the entire surface of the honeycomb hole of the honeycomb structure with ultraviolet rays. In addition, when the ultraviolet irradiation chambers are arranged in multiple stages, the concentration of contaminants decreases as the air to be processed proceeds downstream of the duct device, so the structure of the duct device has a tapered shape in which the cross-sectional area on the downstream side is gradually reduced. It can be.
[0017]
An air inlet chamber is formed at one end of the duct device for connection to a conduit for introducing contaminated air. At the other end of the duct device, an air outflow chamber connected to a conduit for discharging purified air is formed. It is preferable that these air inflow chambers and outflow chambers have a function of rectifying air.
Note that the staggered shape in the present invention does not mean only a complete staggered shape. For example, when the width of the ventilation opening or the ultraviolet irradiation source is large or the number is large, a reflecting plate or an ultraviolet irradiation chamber is used. Depending on the condition, each or both of the ventilation opening and the ultraviolet irradiation source may overlap by ３ or less.
[0018]
The present invention combines the ultraviolet irradiation source and the honeycomb structure with the reflectors disposed at both ends of the duct device, thereby making it possible to significantly reduce the efficiency of decomposing contaminants compared to conventional ones. A processing device can be provided.
When a low-pressure mercury lamp irradiated with ultraviolet light in a low wavelength range is used as an ultraviolet irradiation source, microorganisms such as planktonic bacteria and mold are sterilized by ultraviolet irradiation or ultraviolet / photocatalysis, and microorganisms in the air to be treated are removed. Is significantly reduced. Similarly, even if pathogenic viruses are present in the air to be treated, the viruses are killed by ultraviolet or photocatalytic oxidation.
The treatment apparatus of the present invention is sufficiently effective for deodorizing odorous substances and disinfecting microorganisms, as well as for decomposing and removing substances that cause sick house disease, allergy and hay fever.
[0019]
The contaminated air treatment apparatus of the present invention can be used for household use, of course, but is mainly used as an apparatus for decomposing and removing pollutants for business and industrial use. Examples include restaurants, convenience stores, pet shops, hospitals, care and welfare facilities, sewage treatment plants, garbage treatment plants, factories that handle VOCs, marine and livestock processing plants, poultry farms, and the like.
[0020]
Next, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
1 and 2, reference numeral 1 denotes a contaminated air treatment device. The processing apparatus 1 is composed of a duct device 2 having a rectangular cross section, and an air inflow chamber 4 having a connection portion 3 attached to one end of the duct device 2 for connection to an air introduction pipe (not shown) containing contaminants, and the like. At the end, an air outflow chamber 6 with a connection 5 connected to a discharge pipe (not shown) for purified air is provided. Inside the duct device 2, an ultraviolet irradiation chamber 7, honeycomb structures 8, 8, and reflection plates 9, 9 are arranged.
A plurality of rod-shaped ultraviolet lamps 10 are disposed in the ultraviolet irradiation chamber 7. The honeycomb structures 8 are arranged on both sides of the ultraviolet irradiation chamber 7, and as shown in FIG. 3, a large number of honeycomb holes 11 carrying a photocatalyst are formed therein. The reflection plate 9 is disposed between both end surfaces of the duct device 2 and each end surface of the honeycomb structures 8 and 8 opposed thereto, and has a concave shape with a ventilation slit 12 through which air can pass as shown in FIG. The curved reflecting portions 13 are alternately formed.
[0021]
The operation of the processing apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 is as follows.
The contaminated air flows into the air inflow chamber 4 from the introduction pipe. After being rectified in the inflow chamber 4, the contaminated air passes through a ventilation slit 12 formed in one of the reflection plates 9, and passes through one of the honeycomb structures 8, the ultraviolet irradiation chamber 7, the other honeycomb structure 8, and the other. The air passes through the inside of the duct device 2 in the order of the ventilation slits 12 formed in the reflection plate 9 and reaches the air outflow chamber 6. During this time, since the surface of the honeycomb hole 11 is irradiated with ultraviolet light from the ultraviolet lamp 10, the contaminants in the air are oxidized and decomposed when coming into contact with the photocatalyst carried in the honeycomb hole 11. For example, when the pollutant is ammonia, it is decomposed into odorless gas such as water and nitrogen gas.
Ultraviolet rays present in the duct device 2 are radiated from the ventilation slit 12 to the outside of the duct device 2, while irregular reflection is repeated by the concave reflecting portions 13 of the reflecting plates 9 disposed at both ends of the duct device 2. It is. Accordingly, since the inside of the honeycomb structure 8 is irradiated with ultraviolet rays almost uniformly, the efficiency of the photocatalytic reaction is greatly improved as compared with the conventional processing apparatus of the same type.
The air in which the pollutants have been decomposed inside the duct device 2 is rectified in the air outflow chamber 6, and then discharged out of the system through the discharge pipe.
[0022]
The treatment apparatus for contaminated air of the present invention can be changed to, for example, a treatment apparatus 1 in which an ultraviolet irradiation chamber 7 and a honeycomb structure 8 are alternately arranged in a duct device 2 as shown in FIG. The processing apparatus 1 shown in FIG. 5 is different from the processing apparatuses shown in FIGS. 1 and 2 in that an ultraviolet irradiation chamber 7 and a honeycomb structure 8 are respectively provided one by one.
This processing apparatus 1 is used for processing air having a higher concentration of contaminants, and has substantially the same operation as the processing apparatus shown in FIGS.
[0023]
【The invention's effect】
According to the apparatus for treating contaminated air of the present invention as described above, a honeycomb structure having a large surface area having a large number of honeycomb holes carrying a photocatalyst is disposed on both sides of the ultraviolet irradiation chamber. Not only has low airflow resistance, but also irradiates the deep portion of each honeycomb structure with ultraviolet rays. In addition, since the reflectors are arranged at both ends of the duct device, the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet irradiation source can be effectively used, and the efficiency of the photocatalytic reaction is greatly improved.
In the processing apparatus of the present invention, when a plurality of ultraviolet irradiation chambers are arranged and the ultraviolet irradiation sources are arranged in a staggered manner with respect to each other, the ultraviolet light emitted from each irradiation source is effectively used in the honeycomb holes, and the contaminant is used. Is efficiently decomposed and removed. Furthermore, since it is possible to irradiate the entire surface of the honeycomb hole with ultraviolet rays almost uniformly, contaminants can be uniformly decomposed and removed.
Further, when a plurality of reflectors are provided at the end of the duct device and the ventilation openings are formed in a staggered shape with respect to each other, the amount of ultraviolet light leaking directly from the ventilation opening to the outside of the duct device is significantly reduced. Thus, the ultraviolet rays can be more effectively used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a processing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the processing apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a honeycomb structure according to the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing an example of a reflection plate according to the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the processing apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing apparatus of contaminated air, 2 ... Duct apparatus, 7 ... Ultraviolet irradiation chamber, 8 ... Honeycomb structure, 9 ... Reflector, 10 ... Ultraviolet irradiation source (ultraviolet lamp) ), 11 ... honeycomb hole, 12 ... ventilation opening (vent slit), 13 ... reflection part.