特許 7291597 殺菌装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-07

(45)【発行日】2023-06-15

(54)【発明の名称】殺菌装置

(51)【国際特許分類】

   A61L 2/08 20060101AFI20230608BHJP

   A61L 2/10 20060101ALI20230608BHJP

   B01J 35/02 20060101ALI20230608BHJP

   B01J 23/20 20060101ALI20230608BHJP

   B01J 23/08 20060101ALI20230608BHJP

   B01J 23/14 20060101ALI20230608BHJP

   B01J 21/06 20060101ALI20230608BHJP

【ＦＩ】

A61L2/08 110

A61L2/10

B01J35/02 J

B01J23/20 M

B01J23/08 M

B01J23/14 M

B01J21/06 M

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019187904

(22)【出願日】2019-10-11

(65)【公開番号】P2021061987

(43)【公開日】2021-04-22

【審査請求日】2022-08-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000000033

【氏名又は名称】旭化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100108903

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 和広

(74)【代理人】

【識別番号】100142387

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 都子

(74)【代理人】

【識別番号】100135895

【弁理士】

【氏名又は名称】三間 俊介

(72)【発明者】

【氏名】古川 雅志

(72)【発明者】

【氏名】鈴村 慶太郎

(72)【発明者】

【氏名】中林 亮

【審査官】上坊寺 宏枝

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第９８／０５８７３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－２２５６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０１６０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８４７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／２１３９３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５２４３９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｌ ２／０８、２／１０、９／２０

Ｃ０２Ｆ １／３２

Ｂ０１Ｊ ２１／００－３８／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピーク波長１８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線を照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）である光源と、被殺菌流体の流路内に固定され、該照射された紫外線により光触媒反応を起こす光触媒とを具備する該被殺菌流体の殺菌装置であって、該光触媒の結晶子径が、１ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、該光触媒の紫外線波長２６５ｎｍにおける反射率が４０％以上１００％以下であり、かつ、該光触媒が、被殺菌流体の流路内壁に、表面開孔率１０％以上５０％以下の状態で塗布され、その塗布厚みが、１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする殺菌装置。

【請求項2】

前記光触媒の比表面積が、０．１ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下である、請求項１に記載の殺菌装置。

【請求項3】

前記光触媒が、ＺｒＯ_２、ＢａＺｒＯ_３、ＳｒＺｒＯ_３、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、ＣａＺｒＯ_３、ＬｉＹＺｒ_２Ｏ_６、ＮａＹＺｒ_２Ｏ_６、ＬｉＹｂＺｒ_２Ｏ_６、ＮａＹｂＺｒ_２Ｏ_６、ＣａＺｒ_４Ｏ_９、Ｍｇ_２Ｚｒ_５Ｏ_１２、Ｇａ_２Ｚｒ_２Ｏ_７、Ｔａ_２Ｏ_５、ＬｉＴａＯ_３、ＮａＴａＯ_３、ＫＴａＯ_３、ＢｉＴａＯ_４、ＬａＴａＯ_４、Ｌｉ_２Ｔａ_２Ｏ_６、Ｎａ_２Ｔａ_２Ｏ_６、Ｋ_２Ｔａ_２Ｏ_６、ＣａＴａ_２Ｏ_６、ＳｒＴａ_２Ｏ_６、ＢａＴａ_２Ｏ_６、ＮｉＴａ_２Ｏ_６、Ｃａ_２Ｔａ_２Ｏ_７、Ｓｒ_２Ｔａ_２Ｏ_７、Ｈ_２ＳｒＴａ_２Ｏ_７、Ｋ_２ＳｒＴａ_２Ｏ_７、ＲｂＮｄＴａ_２Ｏ_７、Ｌａ_３ＴａＯ_７、ＬｉＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＫＢａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＮａＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＬｉＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、Ｓｒ_６Ｔａ_２Ｏ_１１、Ｋ_３Ｔａ_３Ｂ_２Ｏ_１２、Ｋ_３Ｔａ_３Ｓｉ_２Ｏ_１３、Ｋ_２ＰｒＴａ_５Ｏ_１５、Ｓｒ_５Ｔａ_４Ｏ_１５、Ｂａ_５Ｔａ_４Ｏ_１５、Ｒｂ_４Ｔａ_６Ｏ_１７、ＬａＴａ_７Ｏ_１９、Ｋ_４Ｓｒ_３Ｔａ_６Ｏ_２０、ＭｇＴｉＯ_３、ＺｒＴｉＯ_４、Ｌａ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｙ_２ＴｉＯ_７、Ｇｄ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｌａ_４ＣａＴｉ_５Ｏ_１７、Ｇａ_２Ｏ_３、ＬａＧａＯ_３、ＺｎＧａ_２Ｏ_４、ＭｇＧａ_２Ｏ_４、ＳｒＧａ_２Ｏ_４、Ｔａ_２Ｇａ_２Ｏ_４、ＢａＧａ_２Ｏ_４、ＣａＧａ_４Ｏ_７、ＬｉＧａ_５Ｏ_８、Ｙ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＬａＧａ_９Ｏ_１５、ＺｎＧａ_１０Ｏ_１６、Ｚｎ_２ＧｅＯ_４、ＬｉＩｎＧｅＯ_４、Ｇａ_４ＧｅＯ_８、ＮａＳｂＯ_３、ＣａＳｂＯ_３、ＣａＳｂ_２Ｏ_６、Ｃａ_２Ｓｂ_２Ｏ_７、Ｓｒ_２Ｓｂ_２Ｏ_７、Ｂａ_５Ｎｂ_４Ｏ_１５、Ｓｒ_２Ｎｂ_２Ｏ_７、ＫＴｉＮｂＯ_５、ＺｎＮｂ_２Ｏ_６、ＣｓＮｂ_４Ｏ_１１、Ｌａ_３ＮｂＯ_７、Ｃａ_２Ｎｂ_２Ｏ_７、ＨｆＯ_２、ＰｂＷＯ_４、ＮａＩｎＯ_２、ＬａＩｎＯ_３、及びＳｒＩｎ_２Ｏ_４から成る群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１又は２に記載の殺菌装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の殺菌装置を用いて、前記被殺菌流体の殺菌と前記被殺菌流体に含有される有機化合物の分解とを同時に行う方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被殺菌流体の殺菌装置に関する。より詳しくは、本発明は、紫外線と光触媒とを組み合わせ、被殺菌流体の殺菌を行うと同時に、該被殺菌流体が含有する有機化合物を分解する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、紫外線を用いて、被殺菌流体、例えば、空気、水等の殺菌を行う様々な装置の開発が行われている。例えば、以下の特許文献１に開示されているように、水銀灯を用いて紫外線を照射する装置や、以下の特許文献２に開示されているように、ＬＥＤを用いて紫外線を照射し、効果的に殺菌を行う装置がある。

【0003】

他方、紫外線と光触媒とを組み合わせ、対象物を清浄化（例えば、脱臭など）する装置の開発が行われている。例えば、以下の特許文献３に開示されているように、被処理空気中の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の有害ガス成分を効果的に低減する装置がある。

【0004】

さらに、以下の特許文献４に開示されているように、紫外線を照射するＬＥＤと光触媒とを組み合わせ、対象物を殺菌すると同時に、揮発性有機物を分解できる装置の開発が行われている。

【0005】

しかしながら、一般的に有機化合物の分解に用いられる光触媒である酸化チタンは、殺菌に効果的な紫外線波長を吸収し、殺菌効果を阻害してしまう。そのため、より効果的に殺菌と有機化合物の分解を同時に行う装置の開発が望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００６－１１６５３６号公報

【文献】特開２０１９－５８６５４号公報

【文献】特開２０１２－２００５９２号公報

【文献】特開２０１７－２２５６２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

以上の従来技術に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、被殺菌流体の殺菌装置、特に被殺菌流体の殺菌と該被殺菌流体に含有される有機化合物の分解を同時に、効率よく行うことのできる殺菌装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究し実験を重ねた結果、ピーク波長が１８０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である紫外線を照射する光源と、該紫外線により光触媒反応を起こす光触媒を具備する殺菌装置において、該光触媒の紫外線波長２６５ｎｍにおける反射率が４０％以上１００％以下とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

【0009】

すなわち、本発明は以下の通りのものである。
［１］ピーク波長１８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線を照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）である光源と、被殺菌流体の流路内に固定され、該照射された紫外線により光触媒反応を起こす光触媒とを具備する該被殺菌流体の殺菌装置であって、該光触媒の結晶子径が、１ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、該光触媒の紫外線波長２６５ｎｍにおける反射率が４０％以上１００％以下であり、かつ、該光触媒が、被殺菌流体の流路内壁に、表面開孔率１０％以上５０％以下の状態で塗布され、その塗布厚みが、１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする殺菌装置。
［２］前記光触媒の比表面積が、０．１ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下である、前記［１］に記載の殺菌装置。
［３］前記光触媒が、ＺｒＯ_２、ＢａＺｒＯ_３、ＳｒＺｒＯ_３、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、ＣａＺｒＯ_３、ＬｉＹＺｒ_２Ｏ_６、ＮａＹＺｒ_２Ｏ_６、ＬｉＹｂＺｒ_２Ｏ_６、ＮａＹｂＺｒ_２Ｏ_６、ＣａＺｒ_４Ｏ_９、Ｍｇ_２Ｚｒ_５Ｏ_１２、Ｇａ_２Ｚｒ_２Ｏ_７、Ｔａ_２Ｏ_５、ＬｉＴａＯ_３、ＮａＴａＯ_３、ＫＴａＯ_３、ＢｉＴａＯ_４、ＬａＴａＯ_４、Ｌｉ_２Ｔａ_２Ｏ_６、Ｎａ_２Ｔａ_２Ｏ_６、Ｋ_２Ｔａ_２Ｏ_６、ＣａＴａ_２Ｏ_６、ＳｒＴａ_２Ｏ_６、ＢａＴａ_２Ｏ_６、ＮｉＴａ_２Ｏ_６、Ｃａ_２Ｔａ_２Ｏ_７、Ｓｒ_２Ｔａ_２Ｏ_７、Ｈ_２ＳｒＴａ_２Ｏ_７、Ｋ_２ＳｒＴａ_２Ｏ_７、ＲｂＮｄＴａ_２Ｏ_７、Ｌａ_３ＴａＯ_７、ＬｉＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＫＢａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＮａＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＬｉＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、Ｓｒ_６Ｔａ_２Ｏ_１１、Ｋ_３Ｔａ_３Ｂ_２Ｏ_１２、Ｋ_３Ｔａ_３Ｓｉ_２Ｏ_１３、Ｋ_２ＰｒＴａ_５Ｏ_１５、Ｓｒ_５Ｔａ_４Ｏ_１５、Ｂａ_５Ｔａ_４Ｏ_１５、Ｒｂ_４Ｔａ_６Ｏ_１７、ＬａＴａ_７Ｏ_１９、Ｋ_４Ｓｒ_３Ｔａ_６Ｏ_２０、ＭｇＴｉＯ_３、ＺｒＴｉＯ_４、Ｌａ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｙ_２ＴｉＯ_７、Ｇｄ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｌａ_４ＣａＴｉ_５Ｏ_１７、Ｇａ_２Ｏ_３、ＬａＧａＯ_３、ＺｎＧａ_２Ｏ_４、ＭｇＧａ_２Ｏ_４、ＳｒＧａ_２Ｏ_４、Ｔａ_２Ｇａ_２Ｏ_４、ＢａＧａ_２Ｏ_４、ＣａＧａ_４Ｏ_７、ＬｉＧａ_５Ｏ_８、Ｙ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＬａＧａ_９Ｏ_１５、ＺｎＧａ_１０Ｏ_１６、Ｚｎ_２ＧｅＯ_４、ＬｉＩｎＧｅＯ_４、Ｇａ_４ＧｅＯ_８、ＮａＳｂＯ_３、ＣａＳｂＯ_３、ＣａＳｂ_２Ｏ_６、Ｃａ_２Ｓｂ_２Ｏ_７、Ｓｒ_２Ｓｂ_２Ｏ_７、Ｂａ_５Ｎｂ_４Ｏ_１５、Ｓｒ_２Ｎｂ_２Ｏ_７、ＫＴｉＮｂＯ_５、ＺｎＮｂ_２Ｏ_６、ＣｓＮｂ_４Ｏ_１１、Ｌａ_３ＮｂＯ_７、Ｃａ_２Ｎｂ_２Ｏ_７、ＨｆＯ_２、ＰｂＷＯ_４、ＮａＩｎＯ_２、ＬａＩｎＯ_３、及びＳｒＩｎ_２Ｏ_４から成る群から選ばれる少なくとも１種である、前記［１］又は［２］に記載の殺菌装置。
［４］前記［１］～［３］のいずれかに記載の殺菌装置を用いて、前記被殺菌流体の殺菌と前記被殺菌流体に含有される有機化合物の分解とを同時に行う方法。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る殺菌処理装置は、被殺菌流体の殺菌と該被殺菌流体に含有される有機化合物の分解を同時に、効率よく行うことができる。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）について詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。

【0012】

本実施形態の殺菌装置は、ピーク波長が１８０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である紫外線を照射する光源と、被殺菌流体の流路内に固定され、該照射された紫外線により光触媒反応を起こす光触媒とを具備する該被殺菌流体の殺菌装置であって、該光触媒の紫外線波長２６５ｎｍにおける反射率が４０％以上１００％以下であることを特徴とする。

【0013】

本実施形態において、光源が照射する紫外線のピーク波長は、１８０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であり、好ましくは２３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、より好ましくは２５５ｎｍ以上２８０ｎｍ以下である。
紫外線のピーク波長が１８０ｎｍより小さいと、殺菌に好適な２３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長の強度が低下し、殺菌の効率が低下する。
紫外線のピーク波長が３５０ｎｍより大きいと、光触媒を励起するためのエネルギーが不足し、有機化合物の分解効率が低下する。また、殺菌に好適な２３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長の強度が低下し、殺菌の効率が低下する。

【0014】

本実施形態において、紫外線を照射する光源は、特に限定されるものではないが、ピーク波長が２３０ｎｍ以上３００ｎｍである発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが好ましく、ピーク波長が２５５ｎｍ以上２８０ｎｍ以下であるＬＥＤを用いることがより好ましい。ＬＥＤ光源を使用することで、ＵＶランプを用いる場合よりも波長範囲がシャープであり、殺菌に効果的な波長を効率よく照射することができる。さらに、ＵＶランプと比較して長寿命であり、省電力化、低コスト化が可能となる。

【0015】

本実施形態において、光触媒の紫外線波長２６５ｎｍにおける反射率は４０％以上１００％以下であり、好ましくは５０％以上１００％以下であり、より好ましくは７０％以上１００％以下である。
光触媒の紫外線波長２６５ｎｍにおける反射率は、以下の手順によって測定される。
まず、殺菌装置に固定されている光触媒を、スパーテルなどを用いて削り落とし回収する。次に、回収した光触媒を２質量％となるように、硫酸バリウム粉末と混合し、乳鉢で５分以上混合を行う。得られた混合粉末を、紫外可視分光光度計（ＵＶ－ｖｉｓ）を用いて、波長２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲で拡散反射スペクトルを測定し、波長２６５ｎｍにおける反射率を得る。
紫外線波長２６５ｎｍにおける反射率が４０％より小さいと、殺菌に好適な波長を光触媒が吸収阻害し、殺菌の効率が低下する。

【0016】

本実施形態において、光触媒の結晶子径は好ましくは１ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、より好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、さらに好ましくは１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。
光触媒の結晶子径は、前述の通り回収した光触媒を、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）で測定してスペクトルを得た後、そのスペクトルのピーク幅から、シェラーの式を用いて算出することで求められる。
光触媒の結晶子径が１ｎｍより小さいと、光触媒の嵩密度が低く、殺菌装置への固定化の工程でスラリー粘度が増大し、装置への塗布が困難となる。他方、光触媒の結晶子径が６０ｎｍより大きいと、光触媒の嵩密度が高く、殺菌装置への固定化の工程でスラリー粘度が低下し、装置への塗布が困難となる。また、光触媒の比表面積が低下し、殺菌や有機化合分解の効率が低下する。

【0017】

本実施形態において、光触媒の比表面積は、好ましくは０．１ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下であり、より好ましくは０．５ｍ^２／ｇ以上１５０ｍ^２／ｇ以下、さらに好ましくは１ｍ^２／ｇ以上１００ｍ^２／ｇ以下である。
光触媒の比表面積は、前述の通り回収した光触媒を、窒素ガス吸着法を用いた比表面積計により測定し、ＢＥＴ法によって算出することで求められる。
光触媒の比表面積が０．１ｍ^２／ｇより小さいと、殺菌装置への固定化の工程でスラリー粘度が低下し、装置への塗布が困難となる。また、殺菌や有機化合分解の効率が低下する。他方、光触媒の比表面積が２００ｍ^２／ｇより大きいと、光触媒の嵩密度が低く、殺菌装置への固定化の工程でスラリー粘度が増大し、装置への塗布が困難となる。

【0018】

本実施形態において使用する光触媒は、ＺｒＯ_２、ＢａＺｒＯ_３、ＳｒＺｒＯ_３、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、ＣａＺｒＯ_３、ＬｉＹＺｒ_２Ｏ_６、ＮａＹＺｒ_２Ｏ_６、ＬｉＹｂＺｒ_２Ｏ_６、ＮａＹｂＺｒ_２Ｏ_６、ＣａＺｒ_４Ｏ_９、Ｍｇ_２Ｚｒ_５Ｏ_１２、Ｇａ_２Ｚｒ_２Ｏ_７、Ｔａ_２Ｏ_５、ＬｉＴａＯ_３、ＮａＴａＯ_３、ＫＴａＯ_３、ＢｉＴａＯ_４、ＬａＴａＯ_４、Ｌｉ_２Ｔａ_２Ｏ_６、Ｎａ_２Ｔａ_２Ｏ_６、Ｋ_２Ｔａ_２Ｏ_６、ＣａＴａ_２Ｏ_６、ＳｒＴａ_２Ｏ_６、ＢａＴａ_２Ｏ_６、ＮｉＴａ_２Ｏ_６、Ｃａ_２Ｔａ_２Ｏ_７、Ｓｒ_２Ｔａ_２Ｏ_７、Ｈ_２ＳｒＴａ_２Ｏ_７、Ｋ_２ＳｒＴａ_２Ｏ_７、ＲｂＮｄＴａ_２Ｏ_７、Ｌａ_３ＴａＯ_７、ＬｉＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＫＢａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＮａＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＬｉＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、Ｓｒ_６Ｔａ_２Ｏ_１１、Ｋ_３Ｔａ_３Ｂ_２Ｏ_１２、Ｋ_３Ｔａ_３Ｓｉ_２Ｏ_１３、Ｋ_２ＰｒＴａ_５Ｏ_１５、Ｓｒ_５Ｔａ_４Ｏ_１５、Ｂａ_５Ｔａ_４Ｏ_１５、Ｒｂ_４Ｔａ_６Ｏ_１７、ＬａＴａ_７Ｏ_１９、Ｋ_４Ｓｒ_３Ｔａ_６Ｏ_２０、ＭｇＴｉＯ_３、ＺｒＴｉＯ_４、Ｌａ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｙ_２ＴｉＯ_７、Ｇｄ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｌａ_４ＣａＴｉ_５Ｏ_１７、Ｇａ_２Ｏ_３、ＬａＧａＯ_３、ＺｎＧａ_２Ｏ_４、ＭｇＧａ_２Ｏ_４、ＳｒＧａ_２Ｏ_４、Ｔａ_２Ｇａ_２Ｏ_４、ＢａＧａ_２Ｏ_４、ＣａＧａ_４Ｏ_７、ＬｉＧａ_５Ｏ_８、Ｙ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＬａＧａ_９Ｏ_１５、ＺｎＧａ_１０Ｏ_１６、Ｚｎ_２ＧｅＯ_４、ＬｉＩｎＧｅＯ_４、Ｇａ_４ＧｅＯ_８、ＮａＳｂＯ_３、ＣａＳｂＯ_３、ＣａＳｂ_２Ｏ_６、Ｃａ_２Ｓｂ_２Ｏ_７、Ｓｒ_２Ｓｂ_２Ｏ_７、Ｂａ_５Ｎｂ_４Ｏ_１５、Ｓｒ_２Ｎｂ_２Ｏ_７、ＫＴｉＮｂＯ_５、ＺｎＮｂ_２Ｏ_６、ＣｓＮｂ_４Ｏ_１１、Ｌａ_３ＮｂＯ_７、Ｃａ_２Ｎｂ_２Ｏ_７、ＨｆＯ_２、ＰｂＷＯ_４、ＮａＩｎＯ_２、ＬａＩｎＯ_３、及びＳｒＩｎ_２Ｏ_４から成る群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。光触媒は、２種類以上を選んで混合して用いても構わない。

【0019】

本実施形態において使用する光触媒は、有機化合物との接触効率を上げるため、例えばゼオライトのような有機化合物の吸着物質を担持させてもよいし、電子励起の効率を上げるため、金、白金、ニッケル、タングステンなどの金属を担持させていてもよい。

【0020】

光触媒の同定、結晶子径の測定は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）及びＸ線光電子分光装置（ＸＰＳ）を用いて行うことができる。

【0021】

本実施形態において、殺菌装置の形状は、流体である対象物（被殺菌流体）が装置内部を通過する形状であれば、特に限定されるものではない。

【0022】

本実施形態において、装置内の光触媒の設置位置は、装置内の紫外線が照射される位置であれば、特に限定されるものではない。例えば、装置の内壁に位置していてもよいし、装置内部の対象物の流路上に光触媒を塗布したメッシュ状の担体を設置してもよい。光触媒を、好ましくは、光源から１０ｃｍ以内の距離に設置することで、被殺菌流体に含有される有機化合物の分解効果が高まる。

【0023】

本実施形態において、装置内への光触媒の固定方法は、特に限定されるものではないが、固定化した後の状態がよりポーラスとなる方法で固定化されることが好ましい。例えば、ポリエチレングリコールを溶かした水に光触媒を分散してペーストを作製し、基材へペーストを塗布した後、４００℃以上に加熱をしてポリエチレングリコールを焼き飛ばして固定化することで、ポーラスな状態で光触媒を固定化することができる。

【0024】

本実施形態において、装置に塗布された光触媒の塗布厚みは、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは５μｍ以上８０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以上６０μｍ以下である。
光触媒の塗布厚みが１μｍより小さいと、光触媒量が十分でなく、殺菌や有機化合物分解の効率が低下する。他方、光触媒の塗布厚みが１００μｍより大きいと、塗布が不均一となり、剥がれ落ちやすくなる。

【0025】

本実施形態において、装置に塗布された光触媒の表面開孔率は、１０％以上５０％以下が好ましく、より好ましくは１５％以上４５％以下、さらに好ましくは２０％４０％以下である。
光触媒の表面開孔率が１０％未満であると、塗布された光触媒の内部と有機化合物との接触頻度が低下し、有機化合物分解の効率が低下する。他方、光触媒の表面開孔率が５０％を超えると、塗布された光触媒の密度が低下し、有機化合物との接触頻度が低下し、有機化合物分解の効果が低下する。

【0026】

光触媒の表面開孔率は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した倍率１，０００倍の反射電子像を、画像解析ソフトの二値化機能を用いて解析し、ＳＥＭ画像の範囲内に観察される孔の面積割合を算出することで求められる。

【実施例】

【0027】

以下、本発明を、実施例及び比較例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例、比較例における各物性は、以下の方法により測定した。

【0028】

（１）光触媒の反射率
紫外可視分光光度計（ＵＶ－ｖｉｓ）（日本分光（株）製、Ｖ－７７０）と、ＩＳＮ－９２３型積分球ユニットを用いて、拡散反射スペクトルの測定を行った。測定に際して、製版者の影響を避けるために、固体試料ホルダーと積分球との間に５°傾斜スペーサーを挿入した。測定条件は、以下の通り。開始波長８００ｎｍ、終了波長２００ｎｍ、データ取り込み間隔０．５ｎｍ、操作速度１０００ｎｍ／分、繰り返し回数１回。ベースラインは、光触媒と混合した硫酸バリウム粉末を用いて測定した。得られた拡散反射スペクトルから、前述の通り反射率を求めた。

【0029】

（２）光触媒の結晶子径
Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）（リガク（株）、Ｕｌｔｉｍａ－ＩＶ）を用いて、Ｘ線回折スペクトルの測定を行った。測定の条件は、以下の通り。Ｘ線源Ｃｕ－Ｋα、励起電圧４０ｋＶ、電流４０ｍＡ、検出器Ｄ／ｔｅＸ、測定方式θ／２θ法、スキャン条件０．０２°／ステップ、１０°／分。得られたＸ線回折スペクトルから、前述の通り結晶子径を算出した。

【0030】

（３）光触媒の比表面積
比表面積測定装置（マイクロトラック・ベル(株)製、ＢＥＬＳＯＲＰ－ｍｉｎｉＩＩ（商品名））で測定した。試料を専用の５ｍＬガラスセルに投入し、液体窒素でガラスセルを冷却しながら、窒素ガスの吸脱着により、細孔体積および比表面積の測定を行った。吸着質として純度９９．９９体積％以上の窒素ガス、パージガスとして純度９９．９９体積％以上のヘリウムガスを用いた。参照セルとして、測定用のガラスセルと同体積の空のガラスセルを用い、測定値を補正する設定で測定を行った。測定方式は簡易方式で、吸着相対圧上限０．９５まで、脱着相対圧下限０．３までの設定で、測定を行った。測定後のＢＥＴ法及びＢＪＨ法による解析は、解析ソフト（マイクロトラック・ベル(株)製、ＢＥＬＭａｓｔｅｒ（Ｖｅｒｓｉｏｎ６．３．１．０））を用いて行った。

【0031】

（４）光触媒の表面開孔率
ＳＥＭ（(株)日立ハイテクノロジーズ製、ＴＭ－１０００）を用いて、塗布光触媒の反射電子像を撮影した。撮影時の設定は、次の通り。観察モード：帯電軽減モード、撮影像：反射電子像、撮影倍率：１，０００倍、明るさ／コントラスト：オート輝度で調整、フォーカス：オートフォーカスで調整。撮影した反射電子像は、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）を用いて画像解析を行った。画像解析ソフトでＳＥＭ画像を取り込んだのち、撮影したＳＥＭ画像の範囲を選択し、閾値３０％に設定した時に黒く表示される部分を孔として、その面積割合を算出した。

【0032】

（５）殺菌率、及び有機化合物分解率
大腸菌の残存菌数が１０^６ＣＦＵ／ｍｌ、かつ、アセトアルデヒドの濃度２０ｍｇ／Ｌとなるように調製した混合処理液１０Ｌを作製し、容量１０Ｌのポリタンク内に入れた。この処理液を、紫外線照射部に光触媒が塗布された殺菌装置に、流速１００ｍＬ／分の速度で通液し、紫外線照射器の発光出力２０ｍＷで紫外線を照射して、殺菌と有機化合物の分解を行った。通液した処理液は、再度ポリタンク内に戻し、液は循環した。所定の時間（１０分、３０分、６０分、１２０分）ごとにポリタンクから処理液を採取し、その菌数とアセトアルデヒド濃度を測定し、殺菌率と有機化合物分解率を算出した。
アセトアルデヒドの濃度は、ガスクロマトグラフ質量分析計（日本電子（株）製、ＪＭＳ－Ｑ１０００ＧＣ）にて測定した。
試験開始６０分後の殺菌率が９６％以上かつアセトアルデヒドの分解率が５０％以上であると良好な性能、殺菌率が９８％以上かつアセトアルデヒドの分解率が７０％以上であるとさらに良好な性能であると判断した。

【0033】

［実施例１］
直径３０ｍｍの円筒状の殺菌モジュールで、円筒の上部から下部に向かって処理液が流れる構造であり、円筒の上部に光源が配置され、光源から１５ｍｍの距離に光触媒が塗布された２０ｍｍ角のプレートが設置された形状の殺菌モジュールを用いて、殺菌と有機化合物の分解試験を実施した。光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒としてＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いた。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は７２％、結晶子径は２１ｎｍ、比表面積は２５ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５８μｍ、表面開孔率は２８％であった。

【0034】

［実施例２］
光源として紫外線のピーク波長が２８５ｎｍのＬＥＤを用いた殺菌モジュールを使用したこと以外は、実施例１と同様の方法にて試験を実施した。

【0035】

［参考例３］
光源として紫外線のピーク波長が３１０ｎｍのＬＥＤを用いた殺菌モジュールを使用したこと以外は、実施例１と同様の方法にて試験を実施した。

【0036】

［実施例４］
光源として紫外線のピーク波長が２５４ｎｍの水銀ランプを用いた殺菌モジュールを使用したこと以外は、実施例１と同様の方法にて試験を実施した。

【0037】

［実施例５］
光源として紫外線のピーク波長が１８５ｎｍの水銀ランプを用いた殺菌モジュールを使用したこと以外は、実施例１と同様の方法にて試験を実施した。

【0038】

［実施例６］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒としてＬｉＴａＯ₃を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は８８％、結晶子径は３５ｎｍ、比表面積は１．８ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５６μｍ、表面開孔率は２７％であった。

【0039】

［実施例７］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒としてＧａ_２Ｏ_３を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は７７％、結晶子径は１３ｎｍ、比表面積は４９ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５６μｍ、表面開孔率は２７％であった。

【0040】

［実施例８］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、Ｚｎ_２ＧｅＯ_４を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は８９％、結晶子径は２５ｎｍ、比表面積は１９ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５７μｍ、表面開孔率は２１％であった。

【0041】

［実施例９］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、Ｓｒ_２Ｎｂ_２Ｏ_７を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は５４％、結晶子径は３９ｎｍ、比表面積は８．６ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５６μｍ、表面開孔率は２２％であった。

【0042】

［実施例１０］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＺｒＴｉＯ_４を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は４５％、結晶子径は１４ｎｍ、比表面積は１７ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５２μｍ、表面開孔率は２７％であった。

【0043】

［実施例１１］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は７３％、結晶子径は４３ｎｍ、比表面積は０．８ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５６μｍ、表面開孔率は２６％であった。

【0044】

［実施例１２］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は７２％、結晶子径は５５ｎｍ、比表面積は０．３ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５５μｍ、表面開孔率は２５％であった。

【0045】

［実施例１３］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は７３％、結晶子径１５ｎｍ、比表面積は５２ｍ^２／ｇ、塗布厚みは７μｍ、表面開孔率は２３％であった。

【0046】

［実施例１４］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は７２％、結晶子径１４ｎｍ、比表面積は４７ｍ^２／ｇ、塗布厚みは２μｍ、表面開孔率は２２％であった。

【0047】

［実施例１５］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は７１％、結晶子径１５ｎｍ、比表面積は４８ｍ^２／ｇ、塗布厚みは４７μｍ、表面開孔率は１８％であった。

【0048】

［実施例１６］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は７３％、結晶子径１６ｎｍ、比表面積は５０ｍ^２／ｇ、塗布厚みは４６μｍ、表面開孔率は１２％であった。

【0049】

［比較例１］
光源として紫外線のピーク波長が３６５ｎｍのＬＥＤを用いた殺菌モジュールを使用したこと以外は、実施例１に記載の方法と同様に試験を行った。

【0050】

［比較例２］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＴｉＯ_２を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は３１％、結晶子径１４ｎｍ、比表面積は５０ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５２μｍ、表面開孔率は２０％であった。

【0051】

［比較例３］
光源として紫外線のピーク波長が３６５ｎｍのＬＥＤを用いた殺菌モジュールを使用したこと以外は、比較例２に記載の方法と同様に試験を行った。

【0052】

［比較例４］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は７３％、結晶子径６３ｎｍ、比表面積は０．０８ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５４μｍ、表面開孔率は２１％であった。

【0053】

［比較例５］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は７２％、結晶子径１３ｎｍ、比表面積は４７ｍ^２／ｇ、塗布厚みは０．５μｍ、表面開孔率は２５％であった。

【0054】

［比較例６］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いた殺菌モジュールを使用して試験を実施した。塗布された光触媒の、波長２６５ｎｍにおける反射率は７２％、結晶子径１４ｎｍ、比表面積は４６ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５３μｍ、表面開孔率は４％であった。

【0055】

実施例１、２、参考例３、実施例４～１６、及び比較例１～６の結果を以下の表１、２に示す。

【表1】

【0056】

【表2】

【産業上の利用可能性】

【0057】

本発明に係る殺菌処理装置は、被殺菌流体の殺菌と該被殺菌流体に含有される有機化合物の分解を同時に、効率よく行うことができるため、被殺菌流体の殺菌等の各種分野に広く好適に利用可能である。