しくみ


光触媒の性能を最大限に引き上げた技術



アイキューフレッシャーシリーズは光触媒反応を利用してVOCを分解処理しています。光触媒は光が当たると、その表面で生まれる強力な酸化力で有機化合物や細菌などを分解することができる物質です。この強力な酸化力が注目され、これまで多くの空気清浄機への応用も進められてきました。しかし、期待されていた性能が引き出せず、現在では光触媒搭載の空気清浄機も少なくなってきました。これは光触媒の特性をよく理解されないまま使用されてきたことが大きな原因だとわたしたちは考えています。本来の特性を理解し、反応場の環境を整えることでこれまでにない性能を出すことができると考えています。


これまでの光触媒の問題点
これまで、光触媒の空気清浄機への利用が進まなかった原因には以下の2つの問題が関係しています。しかし、関係者の多くはこの問題の重要性に気づいていません。この問題を解決できないままでは、理想の分解処理はできないのです。


問題点1

単位面積あたりの紫外線強度の不足

光触媒は紫外線があたることによって力を発揮しますが、これまでは平板型の光触媒層(フィルターや穿孔のある板)が多く使われてきたため、反応効率がよくありませんでした。これに対しアイキューフレッシャーの反応場は管状路構造のため内壁全体に等しく強度の強い光が当たるため全体で分解反応が起こっています。


紫外線の光強度
一見、光は当たっているが、光の強度が足りないために反応が起こりにくい。
紫外線の光強度
強度の強い光が触媒全体に当たっているため高効率の反応が起こっている。
紫外線の光強度
左の図は平板型では処理の遅い反応場が存在するため、ガスの種類によっては有害な中間物質が発生する問題もあります。
右の図は管状路構造では処理が速いため、中間物質が発生しにくい。




問題点1

境膜拡散抵抗の存在

壁面にコーティングされた光触媒によって室内のVOCを処理しようとした場合、室内の空気が壁面に接触しなければなりません。しかし、壁面表面には常に「境膜」という見えない膜が存在しているため、この機会をつくるのは容易なことではありません。アイキューフレッシャーの管状路構造は反応場の空気の流れを高速に流すことができるので、境膜をはがすことができるのです。
境膜拡散抵抗
平板型は境膜が存在するためVOCが光触媒のある層に接触することが難しいため、分解する効率が低くくなります。
アイキューフレッシャーの管状路構造は空気の流速が早いため、境膜を剥ぎ取ることができ、光触媒のある層に接触する効率が高くなります。

境膜拡散抵抗







アイキューフレッシャーシリーズのしくみ

構造の革新

前記の2つの問題点をすべて解決するために管状路構造の「並列管型光触媒反応器」の開発を行いました。この構造の採用により強度の高い光を均一に光触媒表面に届けることが可能になると共に、空気が管状路内を高速通過することで境膜拡散抵抗を減らすことにもつながっています。
また、光触媒溶液を独自開発することで活性の高い光触媒反応面を創り出すことに成功しています。
並列管型

空気の流れを解析

空気を効率よく循環させることは重要です。粒子を用いて様々な問題(渦やショートサーキット)が起きていないかの解析を行っています。 IQフレッシャーZEROでは風力弱でも垂直に風が流れていることが確認できています。

PIVシステムにより可視化

吸着+分解

管状路構造の採用で境膜拡散抵抗が減少し、VOCガスが光触媒表面に接触しやすくなりましたが、より、効率を上げるために吸着力の高い粒状活性炭に光触媒溶液をコーティングする技術を開発しました。この技術によりVOCガスを引き寄せて分解するしくみができました。