CN103381336A

CN103381336A - 净化装置以及净化方法

Info

Publication number: CN103381336A
Application number: CN2012104948447A
Authority: CN
Inventors: 中井俊一; 石井清
Original assignee: MARONIA TECHNICAL INSTITUTE CO Ltd
Current assignee: MARONIA TECHNICAL INSTITUTE CO Ltd
Priority date: 2012-05-01
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2032-11-28
Also published as: CN103381336B

Abstract

本发明提供一种通过照射紫外线，能够更有效地利用光催化剂的性质的净化装置。有关实施方式的净化装置具备净化体、用于使水附着在上述净化体的一部分的容器、向上述净化体照射紫外线的光源、使上述净化体旋转移动或者平行移动的动力源、向上述净化体输送空气的送风机。上述净化体具有将表面的一部分或者全部用光催化剂涂层了的多个板状部件和使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动的旋转轴。上述净化装置被构成为一面使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动，一面由从上述送风机输送的空气使附着在上述板状部件上的水蒸发，通过由上述紫外线的照射而被活化的上述光催化剂的净化作用，净化通过水蒸气与空气混合而被加湿了的空气。

Description

净化装置以及净化方法

技术领域

本发明涉及净化装置以及净化方法。

背景技术

以往，作为净化空气、水的装置，已知利用了光催化剂的装置（例如，参见专利文献1以及专利文献2）。由于光催化剂具有抗菌效果、除臭效果以及清洁效果，所以，被用于空气清洁装置、排气净化装置或者加湿器等设备。在利用光催化剂的性质，净化空气、水的情况下，为了增大光催化剂和空气或者水的接触面积，进行了使光催化剂承载在多孔质或者海绵状的基体的研究。

另外，光催化剂因紫外线（UV：ultraviolet）的照射而被活化。因此，已知一并使用紫外线的照射是有用的（例如，参见专利文献3）。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-60058号公报

专利文献2：日本特开2011-153728号公报

专利文献3：日本特开2011-45810号公报

在使用光催化剂，净化空气、水的情况下，希望能够更有效地照射紫外线。另外，希望能够将光催化剂的净化功能维持得更长。

因此，本发明以提供一种通过照射紫外线，能够更有效地利用光催化剂的性质的净化装置以及净化方法为目的。

发明内容

有关本发明的实施方式的净化装置具备净化体、用于使水附着在上述净化体的一部分的容器、向上述净化体照射紫外线的光源、使上述净化体旋转移动或者平行移动的动力源、向上述净化体输送空气的送风机。上述净化体具有将表面的一部分或者全部用光催化剂涂层了的多个板状部件和使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动的旋转轴。上述净化装置被构成为一面使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动，一面由从上述送风机输送的空气使附着在上述板状部件上的水蒸发，通过由上述紫外线的照射而被活化的上述光催化剂的净化作用，净化通过水蒸气与空气混合而被加湿了的空气。

另外，有关本发明的实施方式的净化装置具备净化体、对液体或者气体的流动进行引导，使上述净化体旋转移动或者平行移动的流路、利用与上述净化体的旋转移动或者平行移动相伴的上述旋转轴的旋转动力来发电的发电部、利用在上述发电部生成的电力，将紫外线向上述净化体照射的光源。上述净化体具有将表面的一部分或者全部用光催化剂涂层了的多个板状部件和使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动的旋转轴。上述净化装置被构成为通过由上述紫外线的照射而被活化的上述光催化剂的净化作用，一面使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动，一面净化上述液体或者气体。

另外，有关本发明的实施方式的净化方法具有通过使具有将表面的一部分或者全部用光催化剂涂层了的多个板状部件和使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动的旋转轴的净化体旋转移动或者平行移动，使水附着在上述净化体的一部分的步骤、向上述净化体照射紫外线的步骤、通过一面使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动，一面输送空气，使附着在上述板状部件上的水蒸发，通过由上述紫外线的照射而被活化的上述光催化剂的净化作用，净化通过水蒸气与空气混合而被加湿了的空气的步骤。

发明效果

根据有关本发明的实施方式的净化装置以及净化方法，通过照射紫外线，能够更有效地利用光催化剂的性质。

附图说明

图1是有关本发明的第一实施方式的净化体以及净化装置的结构图。

图2是图1所示的净化装置的A-A位置上的剖视图。

图3是表示图1所示的净化体的第一变形例的结构图。

图4是表示图1所示的净化体的第二变形例的结构图。

图5是表示图1所示的净化体的第三变形例的结构图。

图6是有关本发明的第二实施方式的净化装置的结构图。

图7是图6所示的净化装置的B-B位置上的剖视图。

图8是有关本发明的第三实施方式的净化装置的结构图。

图9是图8所示的净化装置的C-C位置上的剖视图。

具体实施方式

参照附图，对有关本发明的实施方式的净化装置以及净化方法进行说明。

（第一实施方式）

（结构以及功能）

图1是有关本发明的第一实施方式的净化装置的结构图。另外，图2是图1所示的净化装置1的A-A位置上的剖视图。

第一实施方式中的净化装置1作为带空气净化功能的加湿器发挥功能。净化装置1具有壳体2、净化体3、光源4、马达5、送风机6以及供水系统7。

在壳体2内设置单一或者多个净化体3。在图1所示的例子中，2个净化体3被设置在壳体2内。另外，壳体2内积存有附着在净化体3的一部分的程度的水。因此，壳体2作为用于使水附着在净化体3的一部分的容器发挥功能。

净化体3具有多个板状部件8以及旋转轴9。多个板状部件8被固定在旋转轴9上。另外，各板状部件8的位置被决定为多个板状部件8的厚度方向成为旋转轴9的旋转方向。因此，能够通过旋转轴9，使多个板状部件8旋转移动。即、多个板状部件8被放射状地固定在旋转轴9上的水轮作为净化体3被形成。

各板状部件8的表面的一部分或者全部用光催化剂涂层。从充分得到净化功能的观点出发，希望将板状部件8的整个面用光催化剂涂层。板状部件8能够由金属、陶瓷或者树脂等所希望的材料构成。但是，若用金属板构成板状部件8，则加工性好，廉价，因此，适合批量生产。从价格、加工性以及获取容易性等观点出发，作为实用性高的金属板，可以列举出钛、铝。另一方面，作为光催化剂的代表性的材料，已知二氧化钛（TiO₂）。

在将金属板的表面的一部分或者全部用二氧化钛涂层的情况下，能够通过阳极氧化法在金属板的表面形成二氧化钛的膜。但是，可以与板状部件8以及光催化剂的材质相应地采用任意的制法。例如，也能够使光催化剂的粉末分散在溶液中，通过由喷雾器、刷毛进行的涂刷，涂抹在板状部件8上。

马达5是用于使净化体3的旋转轴9旋转移动的动力源。能够由该马达5，使净化体3的旋转轴9直接或者间接地旋转。在图1所示的例子中，构成为马达5的动力经皮带5A向净化体3的旋转轴9传递。

光源4是向净化体3照射紫外线的LED（light emitting diode）等的发光体。因此，光源4被设置在能够向净化体3的板状部件8照射紫外线的位置。图1所示的例子中，设置从壳体2的上方向下方照射紫外线的光源4。

而且，净化装置1做成若用光催化剂涂层了的净化体3的板状部件8通过将马达5作为动力源的旋转轴9的旋转到达被调整为比旋转中心低的位置的水面时，与水接触，另一方面，在板状部件8到达比旋转中心高的规定的位置时，照射紫外光的构造。

而且，紫外线根据波长被分类为UV-A波段、UV-B波段以及UV-C波段。UV-A波段、UV-B波段以及UV-C波段的紫外线分别是波长为315nm到400nm、280nm到315nm以及不足280nm的紫外线。已知其中的UV-C波段的紫外线杀菌效果高。另一方面，以二氧化钛为主要成分的光催化剂被UV-A波段的紫外线活化。

但是，将硅氧化物和二氧化钛混合成二氧化钛的重量为硅氧化物的重量的2倍以上5倍以下的重量而成的光催化剂能够由UV-C波段的紫外线活化。因此，若用将二氧化钛和硅氧化物以重量比为TiO₂：SiO_x=2：1～5：1混合了的光催化剂将板状部件8涂层，且作为光源4使用照射波长不足280nm的UV-C波段的紫外线的光源4，则能够得到由紫外线本身产生的杀菌作用以及由光催化剂的活化产生的净化作用这两者。

在这种情况下，若用金属构成板状部件8，则与用其它的材料构成的情况相比，能够降低因紫外线的照射造成的劣化。因此，在用将硅氧化物和二氧化钛混合而得到的上述的光催化剂，将板状部件8涂层的情况下，合适的是用金属构成板状部件8。

另外，二氧化钛的结晶类中有锐钛矿型、金红石型、板钛矿型以及非晶质型。在与硅氧化物混合，作成用UV-C波段的紫外线活化的光催化剂的情况下，合适的是使用将锐钛矿型的二氧化钛或者锐钛矿型和金红石型混合的二氧化钛。

另一方面，作为光源4，若能够照射UV-C波段的紫外线，则能够使用UV LED、杀菌灯、黑光灯、半导体激光、水银灯、氙灯、金属卤化物灯、卤素灯、冷阴极放电管等任意的光源4。

送风机6是向净化体3输送空气的装置。在图1所示的例子中，作为送风机6，将西洛克风扇安装在壳体2的外部的侧面。而且，西洛克风扇的送风口与作为空气的入口被设置在壳体2上的贯通孔10A连结。另一方面，在壳体2的其它部分，作为空气的出口设置贯通孔10B。因此，形成从西洛克风扇的送风口朝向壳体2的出口的空气的流动。

供水系统7具有向壳体2内供给水的功能。供水系统7例如能够将储存了水的罐7A插入容器7B，在罐7A的下部设置出口7C而构成。容器7B和壳体2通过贯通孔10C连结。而且，若壳体2内的水面的高度比贯通孔10C低，则从供水系统7的容器7B供给水。

（动作以及作用）

接着，对净化装置1的动作以及作用进行说明。

预先从供水系统7向壳体2内供给水。而且，调整成壳体2内的水面的高度至少与净化体3的板状部件8接触。另一方面，光源4点亮，从光源4向净化体3照射紫外光。在该状态下，马达5驱动，马达5的动力向旋转轴9传递，据此，净化体3旋转。再有，送风机6驱动，引入净化装置1的周边的空气，并向壳体2内引导。

涂层净化体3的板状部件8的光催化剂为多孔质。因此，壳体2内的水因表面张力从靠近壳体2的底面的板状部件8的前端附近被上抽到板状部件8。因此，若附着了水的板状部件8旋转，向上方移动，则被来自光源4的紫外光照射。其结果为，覆盖板状部件8的光催化剂活化。

另一方面，附着在板状部件8上的水因从送风机6输送来的空气而蒸发。因此而产生的水蒸气与空气混合，成为加湿空气，并去向壳体2的出口。此时，被加湿了的空气因被活化了的光催化剂的作用而被净化。再有，在向由UV-C波段的紫外线活化的光催化剂照射UV-C波段的紫外线的情况下，因紫外线的作用而被杀菌。而且，被净化以及杀菌了的加湿空气顺着由送风机6形成的空气的流动从壳体2的出口被排放。据此，能够进行设置了净化装置1的区域的空气净化以及加湿。

也就是说，上述那样的净化装置1是通过使涂层了光催化剂的水轮旋转，照射紫外线，并将空气送风来进行加湿以及空气的净化的装置。

（效果）

在净化装置1中，光催化剂被涂抹在板状部件8上。因此，能够增大光催化剂的表面积。另外，由于将板状部件8作为叶片，净化体3旋转，所以，在向光催化剂照射了紫外线的情况下，不会产生照不到的部分。因此，能够有效地使光催化剂活化。其结果为，能够以更少的能量有效地将水净化。

另外，在净化装置1中，由于涂抹光催化剂的对象是板状部件8，所以，不存在像过滤器那样孔堵塞的情况。因此，光催化剂部分的清洗容易。另外，由于污垢难以附着，所以，与过滤器相比，能够长期使用净化体3。其结果为，在净化装置1中，维护非常容易。

（变形例）

净化体3的构造并不限于上述的例子，可以做成各种各样的构造。

图3是表示图1所示的净化体3的第一变形例的结构图。

如图3所示，也可以将净化体3构成为使用多个旋转轴9，使将多个板状部件8固定在外侧的闭曲面状的移动体20从内侧移动。在这种情况下，板状部件8局部地平行移动，在旋转轴9附近，局部地旋转移动。在图3所示的例子中，2个旋转轴9被配置在竖直方向。因此，净化体3的板状部件8局部地在竖直方向平行移动。

图4是表示图1所示的净化体3的第二变形例的结构图。

如图4所示，也可以通过将多个板状部件8的各种的一方的面粘接在闭曲面状的移动体20上来构成净化体3。尤其是，若在水平方向配置2个以上用于使移动体20移动的旋转轴9，则净化体3做成履带状。在这种情况下，能够增加使板状部件8附着在水的时间以及照射紫外线的时间这两者。

图5是表示图1所示的净化体3的第三变形例的结构图。

如图5所示，也可以在多个板状部件8上设置缘30，分别做成容器形状。再有，可以通过旋转机构31，使容器形状的板状部件8总是为相同的朝向。在这种情况下，能够增多与板状部件8接触的水量。

除上述的例子外，例如，也可以像镀锌板那样，通过在板状部件8的表面设置凹凸，来增大光催化剂的表面积。另外，还可以使净化体3的移动方法为像振子那样往复移动或仅仅是平行移动的往复移动。再有，也可以像涡轮机的翼片、电扇的叶片那样，将任意的叶片状的板状部件8固定在旋转轴9上，构成净化体3。

这样，净化体3能够由将表面的一部分或者全部用光催化剂涂层了的任意形状的多个板状部件8和使多个板状部件8旋转移动或者平行移动的任意数量的旋转轴9，构成各种各样的形状。

另外，在图1所示的净化装置1中，也可以省略了作为动力源的马达5，通过向净化体3输送空气，来使净化体3旋转移动或者平行移动。即、也可以将送风机6作为净化体3的动力源来设置。在这种情况下，净化体3还作为风轮发挥功能。另外，可以共用用于使净化体3移动的送风机6和用于将空气引入并向壳体2内引导的送风机6，也可以独立地设置。

（第二实施方式）

图6是有关本发明的第二实施方式的净化装置的结构图。另外，图7是图6所示的净化装置1的B-B位置上的剖视图。

图6所示的第二实施方式中的净化装置1A的作为液体或者气体的净化装置发挥功能的结构与图1所示的净化装置1不同。其它的结构以及作用与图1所示的净化装置1实质上并无差异，因此，对相同的结构标注相同的符号，省略说明。

在净化装置1A中，通过以在壳体2积存了水的状态和未积存水的状态使马达5驱动，能够使净化体3旋转。若以在壳体2积存了水的状态通过马达5使净化体3旋转，且从送风机6进行送风，则在壳体2内，因被照射了紫外光的光催化剂的作用而被净化的水通过空气的流动而汽化。而且，从壳体2的出口排放含有被净化了的水蒸气的空气。因此，净化装置1A作为带净化功能的加湿机发挥功能。

另外，若使送风机6为OFF，则净化装置1A作为水的净化装置发挥功能。即、因被照射了紫外光的光催化剂的作用而被净化的水通过净化体3的旋转再次返回壳体2的底侧。另外，也可以将水以外的液体向壳体2内供给，由净化装置1A净化任意的液体。

另一方面，若以在壳体2未积存水的状态或者水未与净化体3接触的状态，通过马达5使净化体3旋转，则因净化体3的旋转而形成空气的流动。即、净化体3作为送风用的西洛克风扇发挥功能。因此，净化装置1A作为空气的净化装置发挥功能。另外，若将净化装置1A设置在成为净化对象的气体的环境中，则作为气体的净化装置发挥功能。

另外，在将净化装置1A用于加湿用、液体的净化用以及气体的净化用的情况下，也可以根据每种用途改变净化体3的旋转速度。即、能够在净化装置1A可转换地设置加湿模式、液体净化模式以及气体净化模式，以与每个模式相符的旋转速度，使净化体3旋转。在这种情况下，在马达5上设置旋转速度控制机构。

也就是说，第二实施方式中的净化装置1A是作为以板状部件8的表面为流体的承接面的水轮或者风轮使用净化体3的装置。因此，能够将净化装置1A用于排气净化用或者排液净化用等各种用途。

另外，在第二实施方式中，也能够像图3、图4以及图5所例示的那样，使用具有各种各样的构造的净化体3。即、能够通过马达5等动力源，使板状部件8为流体的承接面的任意形状的净化体3旋转移动或者平行移动。

（第三实施方式）

图8是有关本发明的第三实施方式的净化装置的结构图。另外，图9是图8所示的净化装置1B的C-C位置上的剖视图。

在图8所示的第三实施方式的净化装置1B中，利用与净化体3接触的流体的流动得到光源4用的电力的结构与图1所示的净化装置1不同。其它的结构以及作用与图1所示的净化装置1实质上并无差异，因此，对相同的结构标注相同的符号，省略说明。

净化装置1B作为带发电功能的液体或者气体的净化装置1B发挥功能。具体地说，净化体3被设置成在液体或者气体等流体的流路40内与流体接触。图8是表示在水在竖直方向流动的水路内配置了净化体3的例子。因此，净化体3作为以板状部件8为流体的承接面的水轮或者风轮而发挥功能。

另一方面，在净化体3的旋转轴9上安装发电部41。即、被构成为将旋转轴9作为动力轴，发电部41发电。在发电部41的输出目的地连接着光源4。因此，能够利用在发电部41生成的电力，从光源4向净化体3照射紫外线。因此，能够由被紫外光活化了的光催化剂，将作为净化体3的旋转动力被利用的流体净化。

另外，若光源4由LED构成，则能够通过小规模的流体的流动，充分地生成紫外光发光所必要的电力。

也就是说，上述那样的净化装置1B是在液体的液流或者气体的气流中，作为水轮或者风轮设置净化体3并进行发电，使LED等光源4点亮，将光催化剂活化的装置。

在第三实施方式的净化装置1B中，不使用马达等特别的动力源，就能够发挥良好的净化功能。因此，能够将净化装置1B安装在水管的水龙头，作为净水器使用，或将净化装置1B作为汽车的排气处理装置使用。

在第三实施方式中，也能够像图3、图4以及图5所例示的那样，使用具有各种各样的构造的净化体3。即、通过将以板状部件8为流体的承接面的任意形状的净化体3设置在液体或者气体的流路40，对液体或者气体的流动进行引导，使净化体3旋转移动或者平行移动。而且，能够利用与净化体3的旋转移动或者平行移动相伴的旋转轴9的旋转动力，在发电部41发电紫外光用的电力。

另外，也可以根据需要，在流路40设置用于控制流体的流速的送风机或者泵。另外，也可以在净化体3的旋转轴9上固定圆盘状的旋转体，将动力经皮带向发电部41传递。即、能够为了得到用于使发电机的轴旋转的足够的旋转扭矩而采用所希望的构造。

（其它的实施方式）

上面，记载了特定的实施方式，但是，所记载的实施方式仅仅是一个例子，并没有将发明的范围限定。这里记载的新方法以及装置能够用各种其它的方式具体化。另外，在这里记载的方法以及装置的形式中，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换以及变更。随附的权利要求书及其等同物作为被包括在发明的范围以及主旨的内容，含有这样的各种形式以及变形例。

Claims

1.一种净化装置，其特征在于，被构成为具备

净化体、

用于使水附着在上述净化体的一部分的容器、

向上述净化体照射紫外线的光源、

使上述净化体旋转移动或者平行移动的动力源、

向上述净化体输送空气的送风机，

上述净化体具有

将表面的一部分或者全部用光催化剂涂层了的多个板状部件、

使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动的旋转轴，

一面使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动，一面由从上述送风机输送的空气使附着在上述板状部件上的水蒸发，通过由上述紫外线的照射而被活化的上述光催化剂的净化作用，净化通过水蒸气与空气混合而被加湿了的空气。

2.一种净化装置，其特征在于，被构成为具备

净化体、

对液体或者气体的流动进行引导，使上述净化体旋转移动或者平行移动的流路、

利用与上述净化体的旋转移动或者平行移动相伴的上述旋转轴的旋转动力来发电的发电部、

利用在上述发电部生成的电力来将紫外线向上述净化体照射的光源，

上述净化体具有

使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动的旋转轴，

通过由上述紫外线的照射而被活化的上述光催化剂的净化作用，一面使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动，一面将上述液体或者气体净化。

3.如权利要求1或2所述的净化装置，其特征在于，

上述净化体被构成为

还具有将上述多个板状部件固定在外侧的闭曲面状的移动体，

使用多个旋转轴，使上述移动体从内侧移动。

4.如权利要求1或2所述的净化装置，其特征在于，

将上述多个板状部件固定在上述旋转轴上，以便上述多个板状部件的厚度方向成为上述旋转轴的旋转方向。

5.如权利要求1或2所述的净化装置，其特征在于，

在上述多个板状部件上涂层了将硅氧化物和二氧化钛混合为上述二氧化钛的重量为上述硅氧化物的重量的2倍以上5倍以下的重量而成的光催化剂。

6.如权利要求1或2所述的净化装置，其特征在于，

通过将金属板的表面的一部分或者全部用上述光催化剂涂层，构成了上述多个板状部件。

7.一种净化方法，其特征在于，具有

通过使具有将表面的一部分或者全部用光催化剂涂层了的多个板状部件和使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动的旋转轴的净化体旋转移动或者平行移动，使水附着在上述净化体的一部分的步骤、

向上述净化体照射紫外线的步骤、

通过一面使上述多个板状部件旋转移动或者平行移动，一面输送空气，使附着在上述板状部件上的水蒸发，通过由上述紫外线的照射而被活化的上述光催化剂的净化作用，净化通过水蒸气与空气混合而被加湿了的空气的步骤。