CN115023288A - 光催化组件和包括该光催化组件的口罩 - Google Patents
光催化组件和包括该光催化组件的口罩 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115023288A CN115023288A CN202180010506.9A CN202180010506A CN115023288A CN 115023288 A CN115023288 A CN 115023288A CN 202180010506 A CN202180010506 A CN 202180010506A CN 115023288 A CN115023288 A CN 115023288A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluid
- impeller
- photocatalyst
- light
- photocatalytic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 102
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 224
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 161
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 47
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 17
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 7
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 claims description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 13
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 8
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003670 easy-to-clean Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 230000035943 smell Effects 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A41—WEARING APPAREL
- A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
- A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
- A41D13/05—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches protecting only a particular body part
- A41D13/11—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres
- A41D13/1192—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres with antimicrobial agent
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
- A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
- A61L9/18—Radiation
- A61L9/20—Ultraviolet radiation
- A61L9/205—Ultraviolet radiation using a photocatalyst or photosensitiser
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
- A62B18/006—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort with pumps for forced ventilation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes
- A62B23/02—Filters for breathing-protection purposes for respirators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/30—Tungsten
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
- A61L2209/10—Apparatus features
- A61L2209/14—Filtering means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
- A62B18/02—Masks
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
本发明提供一种光催化组件,其能够高效率地向光催化剂照射紫外线来提高光催化剂的流体净化作用,同时,作为由光催化剂过滤器和光照射部构成的光催化组件,能够实现薄型和小型化,流路结构的设计自由度也高。光催化剂载持体(3)为叶轮(4),该叶轮(4)具有在表面载持有光催化剂的多个叶片板部(41),该多个叶片板部(41)能够从通过流体通过路径(10)的流体受到压力而进行旋转,光照射部(5)设置成能够从比叶轮(4)的叶片板部(41)靠外周侧的规定位置向该叶轮(4)的旋转的叶片板部(41)照射光。
Description
技术领域
本发明涉及能够利用光催化剂对空气等流体进行净化的光催化组件、和包括该光催化组件的口罩。
背景技术
以往,提出了具有利用光催化剂将病毒等分解的空气净化结构的空气净化器(例如,参照专利文献1、2)。这些以往的利用光催化剂的空气净化结构为如下结构:在具有在厚度方向上贯穿的多个空气通过孔的板状基材(过滤器基材)的正面和背面中的一个面上载持氧化钛等光催化剂来构成光催化剂过滤器,在与该光催化剂过滤器的光催化剂载持面相对的位置设置将多根紫外线灯隔开间隔地配置的光催化组件,从正面和背面中的一个面侧在过滤器厚度方向上对该组件供给空气,使空气在过滤器的空气通过孔、光催化剂层和多根紫外线灯之间的间隙中流通。在通过光催化剂层的过程中,利用由紫外线激发的光催化剂将空气中的有害物质分解、除去。
这样的以往的使用光催化组件的空气净化结构,使光催化剂过滤器和紫外线灯在过滤器的厚度方向上彼此相对地配置,因此,组件的厚度大,薄型紧凑化存在极限。另外,因为是空气在紫外线灯之间流通的结构,所以增加成为空气阻力的紫外线灯的根数也存在极限,紫外线对光催化剂过滤器的照射量、照射效率的提高也存在一定的极限。例如,即使将光催化剂载持至板状基材的空气通过孔的内表面里侧,也难以高效率地将紫外线照射至该里侧。
对此,提出了如下的空气净化结构:将能够在正面和背面载持光催化剂的多个板状部以相邻的板状部的正面和背面隔开间隙地相对的方式配置,构成将上述间隙作为空气的流通路径的光催化剂过滤器,在与上述光催化剂过滤器的各板状部的端面中的空气流入上述间隙的入口侧的端面和空气从上述间隙流出的出口侧的端面中的至少一侧的端面相对、且从该端面离开规定距离的位置,配置用于向上述间隙照射紫外线的紫外线照射部,在该紫外线照射部与各板状部的端面之间,形成用于从与该端面大致平行的侧方取入空气并将该空气向由上述板状部之间的间隙构成的上述流通路径供给的空气供给路径、或者用于将从上述流通路径流出的空气向与上述端面大致平行的侧方排出的空气排出路径(参照专利文献3)。
在这样的空气净化结构中,在从光催化剂过滤器的各板状部的端面中的空气的入口侧或出口侧的端面离开规定距离的位置配置有紫外线照射部,在该紫外线照射部与各板状部的端面之间,形成有用于从与该端面大致平行的侧方取入空气的空气供给路径、或者用于将空气向与上述端面大致平行的侧方排出的空气排出路径,不是通过紫外线灯的间隙供给或排出空气的结构,因此,紫外线照射部的设计自由度显著提高,容易更高效率地向各板状部的光催化剂照射紫外线从而使光催化剂的空气净化作用显著提高。
但是,这样的空气净化结构是从紫外线照射部与光催化剂过滤器之间的侧方呈L字形供给或排出空气的结构,因此,空气的供给/排出的形态(流路)受到限定,并且作为组件整体无法避免大型化。另外,在不是想要使流体呈这样的L字形流通而是想要使流体在过滤器厚度方向上笔直地流通的情况等情况下,无法采用上述结构,存在流路结构受到限定的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本实用新型登记第3150894号公报
专利文献2:日本特表2011-114894号公报
专利文献3:日本特开2017-148484号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
因此,本发明鉴于上述情况,要解决的技术问题是,提供光催化组件和包括该光催化组件的口罩,该光催化组件能够高效率地向光催化剂照射紫外线来提高光催化剂的流体净化作用,同时,作为由光催化剂过滤器和光照射部构成的光催化组件,能够实现薄型和小型化,流路结构的设计自由度也高。
用于解决技术问题的手段
本申请人已经提出了能够实现薄型和小型化且流路结构的设计自由度也高的、如下所述的利用光催化剂的流体净化结构(日本特愿2019-123741号)。即,提出了一种利用光催化剂的流体净化结构,其包括:光催化剂过滤器,其由交替地形成有多个峰部和谷部的波型的部件构成,在所述峰部的顶部和谷部的底部中的一者或两者形成有用于使流体通过的流体通过孔,在正面和背面载持有光催化剂;光照射部,其设置在所述光催化剂过滤器的所述峰部和谷部延伸的方向的一端侧和另一端侧中的一者或两者,能够向所述峰部和谷部延伸的内侧照射紫外线或可见光;流体供给路径,其设置在所述光催化剂过滤器的所述正面和背面中的一个面侧,用于向所述一个面供给流体;流体排出路径,其设置在所述光催化剂过滤器的所述正面和背面中的另一个面侧,用于将从所述流体供给路径供给的、通过所述流体通过孔并从所述另一个面流出的流体排出;和集尘过滤器,其安装在所述流体供给路径和所述流体排出路径中的一者或两者的内部,与所述一个面或另一个面相对地设置。
依照这样的流体净化结构,光照射部不是像以往那样设置在与过滤器面相对的位置,而是设置在光催化剂过滤器的峰部和谷部延伸的方向的一端侧和另一端侧中的一者或两者,且构成为能够从其位置向所述峰部和谷部延伸的内侧照射紫外线或可见光,因此,能够使流体不被光照射部妨碍地在过滤器厚度方向上笔直地流通,流路设计上的自由度提高,并且能够使由过滤器和光照射部构成的组件显著地薄型化和紧凑化。
但是,如上所述,是从光催化剂过滤器的峰部和谷部延伸的方向的端部向内侧照射光的结构,因此,当使光催化剂过滤器增大面积从而峰部、谷部变长时,光难以充分地到达内侧深处,特别是距离光照射部的位置远的峰部/谷部的光会变得不充分,需要使光照射部的光量增大或者使光照射部的数量增加,存在成本增大和发热的问题。
本发明人鉴于上述现状,进行了深入研究,结果发现,如果光催化剂过滤器不是由以往的具有峰部和谷部的固定式的波板构成,而是设置载持有光催化剂的多个叶片板能够从流体受到压力而旋转的叶轮,并从外周侧对该叶轮的旋转的叶片板照射光,则能够依次向该叶片板的表面均匀地照射光,由此能够利用较少的光照射部均匀且高效率地向光催化剂载持部供给光,并且不增大光照射部的光量或增加光照射部的数量,就能够整体上得到充分的净化效果,从而完成了本发明。
即,本发明包含下述的技术方案。
(1)一种光催化组件,其包括:光催化剂过滤器,其具有供流体通过的流体通过路径,并且在所述流体通过路径内具有光催化剂载持体,在所述光催化剂载持体的与所述流体接触的表面载持有光催化剂;和设置在所述光催化剂过滤器的内部的光照射部,其能够向所述光催化剂载持体的载持有所述光催化剂的表面照射光,所述光为紫外线或可见光,所述光催化剂载持体为叶轮,该叶轮具有在表面载持有所述光催化剂的多个叶片板部,所述多个叶片板部能够从通过所述流体通过路径的流体受到压力而以轴心为中心进行旋转,所述光照射部设置成能够从比所述叶轮的叶片板部靠外周侧的规定位置向所述叶轮的旋转的叶片板部照射所述光。
(2)根据(1)所述的光催化组件,其中,所述光催化剂载持体为螺旋桨式风扇型的叶轮,该叶轮具有:能够以所述轴心为中心进行旋转的轴部;和设置在所述轴部的外周部的、在表面载持有所述光催化剂的多个叶片板部,所述流体通过路径具有:能够从沿着所述轴心的方向导入所述流体的流体导入部;和能够向沿着所述轴心的方向的下游侧导出所述流体的流体导出部。
(3)根据(1)或(2)所述的光催化组件,其中,所述光催化剂过滤器具有:框架,所述框架形成为厚度小于上下表面的大小的扁平的箱形,并且在所述框架的内部设置有所述流体通过路径;和在与所述框架的厚度方向正交的方向上排列设置的多个所述叶轮,对每个所述叶轮设置有1个或2个以上的所述光照射部。
(4)根据(3)所述的光催化组件,其中,所述框架为在上表面和/或下表面设置有供流体通过的间隙的格子状框架,所述叶轮可旋转地竖立设置在形成于所述格子状框架上的规定的交叉部,并且,用于向所述叶轮的叶片板部照射光的所述光照射部设置在位于所述交叉部的周围的其它交叉部。
(5)根据(4)所述的光催化组件,其中,在所述其它交叉部设置有立起片,所述光照射部被固定在所述立起片上。
(6)根据(3)~(5)中任一项所述的光催化组件,其中,在所述框架上设置有能够将所述叶轮以可旋转的方式支承的滚动轴承。
(7)根据(1)或(2)所述的光催化组件,其中,所述光催化剂过滤器具有:在沿着所述轴心的方向上延伸的筒状框架;和在沿着所述筒状框架的长度方向延伸的轴部上排列的多个所述叶轮,对每个所述叶轮设置有1个或2个以上的所述光照射部。
(8)根据(1)所述的光催化组件,其中,所述光催化剂载持体为鼓风机型的叶轮,该叶轮具有:能够以所述轴心为中心进行旋转的轴部;和设置在所述轴部的外周侧的、在表面载持有所述光催化剂的多个叶片板部,所述流体通过路径具有:能够从沿着所述轴心的方向、或者与所述轴心正交的方向的一侧导入所述流体的流体导入部;和能够向沿着所述轴心的方向、或者与所述轴心正交的方向的另一侧导出所述流体的流体导出部。
(9)根据(1)所述的光催化组件,其中,所述光催化剂载持体为横流风扇型的叶轮,该叶轮具有:能够以所述轴心为中心进行旋转的轴部;和设置在所述轴部的外周侧的、在表面载持有所述光催化剂的多个叶片板部,所述流体通过路径具有:能够从与所述轴心正交的方向导入所述流体的流体导入部;和能够从与所述轴心正交的方向上的与所述流体导入部不同的位置导出所述流体的流体导出部。
(10)根据(1)~(9)中任一项所述的光催化组件,其中,所述光照射部能够从所述规定位置向所述叶轮的轴心照射所述光。
(11)根据(1)~(10)中任一项所述的光催化组件,其中,在所述叶轮的外周侧,沿着所述叶轮的周向设置有反射部件,所述反射部件的与所述叶轮相对的内周面为用于对光进行反射的反射面。
(12)根据(1)~(11)中任一项所述的光催化组件,其中,所述光催化组件还包括能够随着所述叶轮的旋转而发电的发电机,所述照射部能够利用由所述发电机发出的电功率来照射所述光。
(13)一种口罩,其包括上述(1)、(2)和(8)中任一项所述的光催化组件,所述光催化组件设置在随着口罩佩戴者的呼吸而产生的空气通过部。
(14)根据(11)所述的光催化组件,其中,所述反射部件具有内周侧以覆盖所述叶轮的叶片板部前端的方式呈弯曲状凹陷的截面大致C字形的内周面。
(15)根据(11)或(14)所述的光催化组件,其中,所述光照射部以贯穿所述反射部件的所述内周面的方式设置。
(16)根据(11)、(14)和(15)中任一项所述的光催化组件,其中,所述反射部件以遍及所述叶轮的大致整周地覆盖所述叶轮的方式设置成环状。
发明效果
采用如上所述的本申请发明,通过对载持有光催化剂的多个叶片板部,从设置在外周侧的位置的光照射部照射紫外线或可见光的光,能够利用被载持在过滤器正面和背面以及流体通过孔的内表面上的光催化剂,将流体中的有害物质和恶臭等高效率地分解、除去。另外,光照射部不是像以往那样设置在与过滤器面相对的位置,而是如上所述设置在叶片板部的外周侧的位置,因此,能够使流体不被光照射部妨碍地流通,流路设计上的自由度提高,并且能够使由过滤器和光照射部构成的组件显著地薄型化和紧凑化。
而且,采用本发明,能够将来自光照射部的光依次均匀地照射到因流体压力而旋转的叶片板部的表面,能够利用较少的光照射部均匀且高效率地向光催化剂载持部供给光,并且不增大光照射部的光量或增加光照射部的数量,就能够整体上得到充分的净化效果,能够避免成本增大,抑制光照射部的发热量,还能够解决热的问题。另外,这样的叶轮不是由电动机驱动的,因此,能够使轴的支承结构为简易的结构,例如做成能够拆卸的结构也容易。如果这样能够拆卸叶轮,则清洗附着在叶片板部或流体通过路径的壁面等上的油分等污垢和其它维护会变得容易。
在此,所述光照射部能够从所述外周侧的规定位置向所述叶轮的轴部照射光,这在使光照射到叶片板部的上下两侧的表面的方面是高效率的。
另外,所述光催化剂载持体为螺旋桨式风扇型的叶轮,该叶轮具有:能够以所述轴心为中心进行旋转的轴部;和设置在所述轴部的外周部的、在表面载持有所述光催化剂的多个叶片板部,所述流体通过路径具有:能够从沿着所述轴心的方向导入所述流体的流体导入部;和能够向沿着所述轴心的方向的下游侧导出所述流体的流体导出部,在这样的结构中,通过将所述叶轮设置在利用电风扇等强制地使流体流通的流体通过路径中、或使流体自然地流通的环境下,能够使所述叶轮顺畅地旋转。
另外,所述光催化剂过滤器具有:框架,所述框架形成为厚度小于上下表面的大小的扁平的箱形,并且在所述框架的内部设置有所述流体通过路径;和在与所述框架的厚度方向正交的方向上排列设置的多个所述叶轮,对每个所述叶轮设置有1个或2个以上的所述光照射部,在这样的结构中,同样能够在将整体维持为薄型的同时,增加作为光催化剂载持体的叶轮的数量,能够提高光催化剂的流体净化效果。另外,如果增加数量,使每一个的尺寸减小,则即使在流体的通过量(流量)少、流体压力小的情况下,也能够使各叶轮的叶片板部旋转,从最小限度的光照射部向叶片板部均匀地照射光,提高利用光催化剂进行的流体净化的效率。
另外,所述框架为在上表面和/或下表面设置有供流体通过的间隙的格子状框架,所述叶轮可旋转地竖立设置在形成于所述格子状框架上的规定的交叉部,并且,用于向所述叶轮的叶片板部照射光的所述光照射部设置在位于所述交叉部的周围的其它交叉部,在这样的结构中,能够在可维持刚性的上述交叉部设置叶轮的轴部和光照射部,并且使通过旋转的叶片板部之间的流体不被光照射部等妨碍地通过格子状框架的间隙而高效率地流入或排出,将由流体的通过阻力引起的压损抑制得较低,而且能够在维持强度的同时使整体轻量化。
另外,在所述框架上设置有能够将所述叶轮以可旋转的方式支承的滚动轴承的结构中,即使在轴部积存有尘埃等,也能够长期维持叶片板部的顺畅的旋转,能够降低流体的压损,并且即使在流体的通过量(流量)少、流体压力小的情况下,也能够使各叶轮的叶片板部旋转,从最小限度的光照射部向叶片板部均匀地照射光,提高利用光催化剂进行的流体净化的效率。
另外,所述光催化剂过滤器具有:在沿着所述轴心的方向上延伸的筒状框架;和在沿着所述筒状框架的长度方向延伸的轴部上排列的多个所述叶轮,对每个所述叶轮设置有1个或2个以上的所述光照射部,在这样的结构中,具有如下优点:能够不增大与所述轴心正交的方向上的光催化组件的设置面积,而使流体与光催化剂载持体的接触机会增大,从而得到充分的净化效果。
另外,所述光催化剂载持体为鼓风机型的叶轮,该叶轮具有:能够以所述轴心为中心进行旋转的轴部;和设置在所述轴部的外周侧的、在表面载持有所述光催化剂的多个叶片板部,所述流体通过路径具有:能够从沿着所述轴心的方向、或者与所述轴心正交的方向的一侧导入所述流体的流体导入部;和能够向沿着所述轴心的方向、或者与所述轴心正交的方向的另一侧导出所述流体的流体导出部,在这样的结构中,通过在从光照射部向旋转的叶片板部照射光的状态下,使通过流体通过路径的流体与被载持在叶片板部的表面上的光催化剂接触,同样能够利用光催化剂的催化作用将流体中的有害物质和恶臭等高效率地分解、除去,并且,由于通过流体通过路径的流体的流动方向变化为上述正交的方向,以及流体暂时滞留在旋转的叶片板部之间,所以流体与载持有光催化剂的所述叶片板部的表面的接触机会提高,能够提高上述催化作用。另外,因为如上所述在与流体导入部正交的方向上设置流体导出部,所以能够提高设计上的变化。
另外,所述光催化剂载持体为横流风扇型的叶轮,该叶轮具有:能够以所述轴心为中心进行旋转的轴部;和设置在所述轴部的外周侧的、在表面载持有所述光催化剂的多个叶片板部,所述流体通过路径具有:能够从与所述轴心正交的方向导入所述流体的流体导入部;和能够从与所述轴心正交的方向上的与所述流体导入部不同的位置导出所述流体的流体导出部,在这样的结构中,同样能够利用光催化剂的催化作用将流体中的有害物质和恶臭等高效率地分解、除去,并且能够使流体暂时滞留在旋转的叶片板部之间的时间比所述鼓风机型的叶轮的情况下的时间长,流体与载持有光催化剂的所述叶片板部的表面的接触机会进一步提高,能够提高上述催化作用。另外,能够自由地设定叶片板部的轴心方向的尺寸,因此,能够在轴心方向上增大流体通过路径,即使在通过流体通过路径的流体的风压弱的情况下,也能够有效地使叶轮旋转,并且在比较大的流路中也能够高效率地设置,也容易将流通阻力抑制得更低。
另外,在所述叶轮的外周侧,沿着所述叶轮的周向设置有反射部件,所述反射部件的与所述叶轮相对的内周面为用于对光进行反射的反射面,在这样的结构中,能够使来自光照射部的光高效率地整体照射到叶轮的叶片板部的表面。
另外,光催化组件还包括能够随着所述叶轮的旋转而发电的发电机,所述照射部能够利用由所述发电机发出的电功率来照射所述光,在这样的结构中,能够从该发电机直接向照射部供给电功率来照射光,或者内置用于储存由该发电机发出的电功率的电池,从该电池向照射部供给电功率来照射光,不需要从外部电源向光照射部供给电功率,因此,与不需要叶轮的旋转动力这一点相辅相成,能够完全消除来自外部电源的配线等,将该光催化组件后安装在已设的管道内等时的操作性和设置的自由度显著提高,能够显著提高用途。
另外,本发明的口罩包括所述光催化组件,所述光催化组件设置在随着口罩佩戴者的呼吸而产生的空气通过部,采用本发明的口罩,能够与随着口罩佩戴者的呼吸而产生的空气流相应地使所述光催化组件的叶轮旋转。而且,通过在从光照射部向叶轮的叶片板部照射光的状态下,使空气与被载持在叶片板部的表面上的光催化剂接触,能够利用光催化剂的催化作用将空气中的有害成分和恶臭成分等高效率地分解、除去,并且能够使空气中的病毒等失活。之后,能够从口罩后面侧的空气导出部或口罩前面侧的空气导出部将空气导出,因此,具有能够有效地防止病毒等侵入人体、或者病毒等扩散到大气中的优点。
另外,反射部件具有内周侧以覆盖所述叶轮的叶片板部前端的方式呈弯曲状凹陷的截面大致C字形的内周面,在这样的结构中,能够使来自光照射部的光更高效率地整体照射到叶轮的叶片板部的表面,还能够防止来自组件上下的流体出入口的光的泄漏。
另外,所述光照射部以贯穿所述反射部件的所述内周面的方式设置,在这样的结构中,能够更可靠地将来自光照射部的光向叶片板部照射,并且能够将光照射部发出的热向所述反射部件传递,使该热散发到通过反射部件的内侧面的流体中。
另外,所述反射部件以遍及所述叶轮的大致整周地覆盖所述叶轮的方式设置成环状,在这样的结构中,能够使来自光照射部的光更高效率地整体照射到叶轮的叶片板部的表面。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的光催化组件的立体图。
图2是表示将第一实施方式的光催化组件的上盖拆下的状态的立体图。
图3是表示进一步将反射部件拆下的状态的立体图。
图4是图3所示的状态的俯视图,是用虚拟线表示上盖和反射部件的图。
图5A是图4的A-A截面图。
图5B是图4的B-B截面图。
图6是第一实施方式的光催化组件的底面图。
图7是表示第一实施方式的光催化组件的主要部分的立体图。
图8是表示第一实施方式的光催化组件的使用状态的说明图。
图9是表示本发明的另一个实施方式的光催化组件的局部截面图。
图10是表示本发明的第二实施方式的光催化组件的立体图。
图11是第二实施方式的光催化组件的俯视图。
图12是第二实施方式的光催化组件的截面图。
图13是表示包括第二实施方式的光催化组件的空气净化器的立体图。
图14是表示本发明的第三实施方式的光催化组件的截面图。
图15是表示本发明的第四实施方式的光催化组件的截面图。
图16是表示上述第四实施方式的光催化组件的变形例的截面图。
图17是表示本发明的第五实施方式的光催化组件的立体图。
图18是第五实施方式的光催化组件的俯视截面图。
图19是第五实施方式的光催化组件的侧视截面图。
图20是表示在图14所示的光催化组件中使流体的流动为相反方向的例子的立体图。
图21是表示本发明的第六实施方式的光催化组件的立体图。
图22是第六实施方式的光催化组件的俯视截面图。
图23是第六实施方式的光催化组件的侧视截面图。
图24是表示本发明的口罩的实施方式的立体图。
图25是表示本发明的口罩的另一个实施方式的立体图。
具体实施方式
接下来,基于附图对本发明的光催化组件的第一实施方式进行详细说明。
(第一实施方式)
本发明的第一实施方式的光催化组件1,如图1~图7所示,包括:光催化剂过滤器2,其具有格子状框架20和光催化剂载持体3,格子状框架20为厚度尺寸小于上下表面的纵横尺寸(长宽尺寸)的扁平的箱体形状,在光催化剂载持体3的与流体接触的表面载持有光催化剂;和设置在光催化剂过滤器2的内部的光照射部5,其能够向光催化剂载持体3的表面照射由紫外线或可见光构成的光,光催化组件1能够利用光催化剂载持体的光催化剂将流体中的有害物质和恶臭等高效率地分解、除去。
格子状框架20具有构成其下表面的框架主体22(参照图2和图6)和构成其上表面的上盖23(参照图1和图5A、5B),以空气等流体能够通过这些上下表面的格子状的间隙而在厚度方向上通过格子状框架20的内部的方式形成有厚度方向的流体通过路径10。构成格子状框架20的框架主体22和上盖23均为金属制,上盖23以与格子状框架20的侧壁220、221、222、223的内表面接触的状态被嵌入,并被一体地组装。由此,构成为能够将光照射部5发出的热在利用框架整体吸收之后,高效率地散发到流体中。如图5B所示,上述流体通过路径10具有:能够从格子状框架20的上表面侧从沿着后述的叶轮4的轴心的方向导入流体的流体导入部10a;和能够向沿着上述轴心的方向的下游侧导出流体的流体导出部10b。
从图3、图4、图6可知,光催化剂载持体3被安装在下表面侧的格子状框架20的具有刚性的规定的交叉部21A,光照射部5被安装在交叉部21A附近的同样具有刚性的交叉部21B。因此,形成了能够使流体不被光照射部5等妨碍地通过格子状框架20的间隙而高效率地流入或排出,将由流体的通过阻力引起的压损抑制得较低,而且能够在维持充分的强度的同时实现轻量化的组件。
另外,光催化剂载持体3为螺旋桨式风扇型的叶轮4,该叶轮4包括:能够以在格子状框架20的厚度方向上延伸的轴心为中心进行旋转的轴部40;和设置在该轴部40的外周部的、在表面载持有上述光催化剂的多个叶片板部41,这些多个叶片板部41能够从通过上述流体通过路径10的流体受到压力而旋转。即,叶轮4通过多个叶片板部41受到从上述流体导入部10a导入的流体的压力而像风车那样旋转,将上述流体向上述流体导出部10b导出。
更详细而言,叶轮4的轴部40可旋转地竖立设置在构成上述上表面或下表面的格子状框架20的规定的交叉部21A,并且用于向叶轮4的叶片板部41照射光的上述光照射部5设置在位于交叉部21A的周围的其它交叉部21B。在本实施方式中,构成为:叶轮4的轴部40由被固定在构成格子状框架20的下表面的框架主体22上的滚动轴承42可旋转地支承,由此能够使叶片板部41顺畅地旋转。此外,也可以是构成为在格子状框架20的上盖23上设置滚动轴承42,或者在框架主体22和上盖23两者上设置滚动轴承42。
在本例中,轴部40和叶片板部41均为金属制。特别是叶片板部41通过对金属板进行压制加工而一体地加工出多个,在其上下表面覆盖形成有光催化剂层。即,构成为与具有安装孔的中心部在半径方向上隔开规定间隔地形成有多个叶片板部41的一整块的叶片件,通过将该安装孔铆接固定在轴部40的前端外周部,使具有轴部40和叶片板部41的叶片件一体化。
通过由这样的一整块的一体加工品形成多个叶片板部41,能够在维持该叶片件整体的强度的同时实现薄型轻量化。作为轴部40、叶片板部41的金属材料,可以使用铝、不锈钢和其它各种金属材料,但是并不限于此。也可以是金属以外的材料。
光催化剂层是使氧化钛等紫外线激发型的光催化剂颗粒、或以三氧化钨为主要成分的可见光激发型的光催化剂颗粒等光催化剂颗粒载持在部件的表面而得到的层。光催化剂颗粒的载持(光催化剂层的形成)的方法没有特别限定,优选比较不花费成本的浆料浸渍含浸法。也可以使用其它的浸渍含浸法、真空含浸法、溶胶凝胶法等方法。
光照射部5设置成能够从比叶轮4的叶片板部41靠外周侧的规定位置向该叶轮4的旋转的叶片板部41照射上述光。具体而言,如图7中也表示的那样,在上述交叉部21B设置有立起片21C,光照射部5被固定在该立起片21C上。因此,光照射部5的热能够通过该立起片21C传递到格子状框架20的整体,高效率地散发到通过框架的间隙的流体中。
作为光照射部5,例如使用具有作为光源的LED元件51的LED基板50,其中作为光源的LED元件51能够利用从图外的电源等供给的电功率来照射光,但是并不限于此。在本例中,2个光照射部5分别设置在彼此错开90度的角度位置,叶轮4的多个叶片板部41通过旋转而依次接收光,能够对所有的叶片板部41的表面整体均匀地进行光照射。
即,在以往的光催化剂过滤器中,向光催化剂载持体的表面照射光的照射部,需要与该表面的大小相应地设置能够同时照射全部表面的数量,但是在本发明中,由叶轮4构成的光催化剂载持体3能够旋转,因此,在叶片板部41和轴部40接近光照射部5的设置部的时刻,能够从光照射部5依次向其表面照射光。因此,仅通过设置1个或2个左右的光照射部5,就能够对所有的叶片板部41的表面整体均匀地进行光照射。
光照射部5的照射方向是从上述规定位置向该叶轮4的轴部40照射光,但也可以是向从轴部40偏离的倾斜方向照射光。可以是从斜上方向或斜下方向照射。但是,如上所述,为了对全部的叶片板部41的表面整体、即位于流体的通过方向的上游侧的叶片板部41的上表面和位于流体的通过方向的下游侧的叶片板部41的下表面两者均匀地进行光照射,优选向与轴部40的轴心成直角的方向照射光。
在本例中,叶轮4在与过滤器厚度方向正交的方向上排列设置有多个,对每个叶轮4设置有1个或2个以上的光照射部5。具体而言,在格子状框架20的纵横方向上设置有3×4个合计12个叶轮4。叶轮4的轴部40大致纵向/横向等间隔地设置在格子状框架20的交叉部21A,在与设置各轴部40的交叉部21A在倾斜方向上相邻的交叉部21B设置有光照射部5。在本例中,从图4也可知,通过在一个交叉部21B设置与2个以上的不同的叶轮4对应的2个以上的光照射部5而高效率地构成。
此外,叶轮4的数量、排列并不限于本例的方式,例如也可以是如后述的第二实施方式所示的那样,为仅设置有一个叶轮4的光催化剂过滤器,在设置2个以上的叶轮4的情况下,除了3×4个的排列以外,也可以是仅配置为一列或其它排列、例如随机地配置。
在各叶轮4的外周侧,沿着该叶轮4的周向设置有金属制的反射部件6,该反射部件6的与该叶轮4相对的内周面为用于对光进行反射的反射面60。反射面60可由反射部件6的内周面的金属材料面本身、将反射部件6的内周面的金属材料面加工成镜面而得到的面、在内周面粘贴镜面片材而得到的面、在内周面涂敷反射材料而得到的面等构成。
如图5A、图5B中也表示的那样,反射部件6形成为具有内周侧以覆盖叶轮4的叶片板部41前端的方式呈弯曲状凹陷的截面大致C字形的内周面(60)的形状,能够使来自光照射部5的光更高效率地整体照射到叶轮4的叶片板部41的表面,还能够防止来自组件上下的流体出入口的光的泄漏。作为大致C字形,在本例中是内周面从截面看为圆弧形,但是也可以采用多边形形状、平面与曲面的组合的形状等各种形状。
反射部件6以遍及大致整周地覆盖叶轮4的方式设置成环状。在本例中,如图7所示,通过将2个覆盖大致半周的分割部件组合而构成。通过这样遍及大致整周地覆盖叶轮4,能够使来自光照射部5的光更高效率地整体照射到叶轮4的叶片板部41的表面。但是,本发明并不限于此,可以在中途中断,也可以断续地设置。
如图5B所示,光照射部5以大致紧贴在反射部件6的外周面侧的状态配置,且构成为仅其发光元件51贯穿至内周面(60)侧而照射叶轮4。也可以不是贯穿,而是以在中途中断的方式构成反射部件6,并且在该中断的位置设置光照射部5。另外,也可以是在反射部件的内侧位置设置光照射部。
本发明的光催化组件1,通过如上所述将能够因受到来自流体的压力而旋转的叶轮4作为光催化剂载持体,并从光照射部5向其照射光,能够均匀且高效率地对旋转的叶片板部41的整体照射光,高效率地得到光催化剂的流体净化作用,作为使用方式的例子,可以是如图8所示的那样,沿着利用进行建筑物的换气的换气管道8等内的电风扇7等强制地使流体流通的流体通过路径10设置来使其发挥功能。但是,并不限于设置在这样强制地使流体流通的环境下,例如当然也可以是设置在流体自然地流通的环境下来使其发挥功能。
上面,对本发明的实施方式进行了说明,但是本发明不受这样的实施方式的任何限定。例如,在上述的例子中,关于叶轮,说明了由能够以在厚度方向上延伸的轴心为中心进行旋转的轴部和设置在该轴部的外周部的、在表面载持有上述光催化剂的多个叶片板部构成的例子(将轴心设定为与流体的流动方向平行的所谓的“水平轴型”的叶轮的例子),但也可以是如图9所示的那样,由能够以在与厚度方向正交的方向上延伸的轴心为中心进行旋转的轴部40A和能够以其为中心进行旋转的多个叶片板部41A构成的叶轮(将轴心设定为与流体的流动方向正交的方向的所谓的“垂直轴型”的叶轮)。此外,当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内以各种方式实施。
(第二实施方式)
图10~图12表示本发明的第二实施方式的光催化组件12。该光催化组件12包括:形成为扁平的箱形的支承框架24;和设置在该支承框架24内的由螺旋桨式风扇型的叶轮4构成的单一的光催化剂载持体3。支承框架24具有:上面板27和下面板28,该上面板27和下面板28各自设置有开口部25和格子状部26,该开口部25供流体流通,该格子状部26设置有能够将叶轮4以可旋转的方式支承的滚动轴承42;和将该上面板27和下面板28彼此连结的连结部件29。
在支承框架24设置有流体通过路径10,该流体通过路径10具有:能够从上面板27的开口部25向支承框架24内导入流体的流体导入部10a;和能够从下面板28的开口部25向支承框架24外导出流体的流体导出部10b。另外,在光催化组件12中设置有:光照射部5,其能够向载持有光催化剂的光催化剂载持体3的表面、具体而言是叶轮4的轴部40和叶片板部41的表面照射由紫外线或可见光构成的光;和沿着叶轮4的周向设置的反射部件6,该反射部件6的与该叶轮4相对的内周面为用于对光进行反射的反射面。
通过在从比叶轮4的叶片板部41靠外周侧的规定位置向该叶轮4的旋转的叶片板部41、优选向轴部40在与其轴心成直角的方向上照射光照射部5的光的状态下,使通过流体通过路径10的流体与被载持在叶片板部41等的表面上的光催化剂接触,能够利用光催化剂的催化作用将流体中的有害物质和恶臭等高效率地分解、除去。
第二实施方式的光催化组件12例如能够设置在强制地使流体流通的换气管道的内部、流体自然地流通的环境下等来使其发挥功能。而且,在第二实施方式的光催化组件12中,与多个叶轮4在与框架的厚度方向正交的方向上排列的第一实施方式的光催化组件1相比,能够以更紧凑的单位进行组件化,与所需要的流体流量、流路尺寸、设置场所的形态等相应地将多个组件在纵向/横向上组合而高效率地构成各种方式的装置,并且即使在通过流体通过路径10的流体量少的情况下,也能够使叶轮4顺畅地旋转。
例如,图13表示出了将图10~图12所示的光催化组件12在筒状壳体17内以使其轴部40与筒状壳体17的中心轴一致的同轴的方式设置,并且在光催化组件12的下方同样同轴地设置有小型的电风扇70的桌上型的空气净化器。采用该空气净化器,通过使与电风扇70的吸引力相应地从设置在筒状壳体17的下方的开口18被导入到筒状壳体17内的流体通过光催化组件12的设置部,并且使该流体从设置在筒状壳体17的上方的开口19导出到筒状壳体17外,能够以极其紧凑的结构,利用被载持在叶轮4上的光催化剂的催化作用将流体中的有害物质和恶臭等高效率地分解、除去。在本例中,用于将空气取入到壳体内的电风扇70设置在壳体的下端部,但也可以是设置在壳体的上端部或中间位置。另外,关于空气的导入、导出的位置,也完全不限于像本例那样从下方导入并从上方导出。在筒状壳体17内,与轴平行地设置有4根用于对光催化组件12进行位置固定的支柱部171,该支柱部171被插通在设置于光催化组件12的四角的插通孔240中。在本例中,仅设置有一个光催化组件12,但是在本例中,也可以是通过同样地使插通孔240被该支柱部171插通,而将两个以上的光催化组件12在轴向上组合地设置。
(第三实施方式)
图14表示本发明的第三实施方式的光催化组件13。在该光催化组件13中设置有能够随着叶轮4的旋转而发电的发电机9,该发电机9具有:能够与构成光催化剂载持体3的叶轮4的轴部40一体地旋转的电枢铁芯90;和配置在电枢铁芯90的外周侧的励磁绕组91。在该发电机9中发出的电功率能够经由导线92被供给到光照射部5,从而能够从该光照射部5向叶轮4的轴心等照射由紫外线或可见光构成的光。采用该结构,不需要从设置在分开的位置的分体的电源等向光照射部5供给电功率,能够使光催化组件13进一步简化,设置操作也显著地变得容易,用途的范围飞跃性地增加。另外,这样的利用由发电机9发出的电功率来照射光的系统,在轴部40的旋转变快、通过的流体的流量变多时,发电机9的发电电功率也变大,能够以更强的照度来照射光,成为非常高效率的系统。
(第四实施方式)
图15表示本发明的第四实施方式的光催化组件14。该光催化组件14具有:在沿着叶轮4的轴心的方向上延伸的筒状框架30;和在沿着该筒状框架30的长度方向延伸的一根轴部44上排列的多个(在图例中为3个)叶轮4。并且,对每个叶轮4设置有1个或2个以上的光照射部5,该光照射部5能够从比叶轮4的叶片板部41靠外周侧的规定位置向旋转的叶片板部41、优选向轴部44在与其轴心成直角的方向上照射光。另外,在筒状框架30内设置有沿着其内周面在长度方向上延伸的反射部件80。并且,在叶轮4的轴部44上,根据需要设置有能够随着叶轮4的旋转而发电并将其电功率供给至光照射部5的发电机(未图示)。
采用该结构,具有如下优点:例如在通过由流体导入部10a和流体导出部10b构成的流体通过路径的流体量多的情况、或其流速快的情况等情况下,也能够不增大与叶轮4的轴心正交的方向上的光催化组件14的设置面积,而使流体与光催化剂载持体3的接触机会增大,从而得到充分的净化效果。
此外,上面已经在图13所示的筒状壳体收纳方式的例子中进行了说明,也可以代替如图15所示的那样在沿着筒状框架30的长度方向延伸的一根轴部44上排列有多个叶轮4的上述的实施方式,而是如图16所示的那样构成为,将在形成为扁平的箱形的支承框架24内设置有由单一的叶轮4构成的光催化剂载持体3的多个光催化组件12(参照图11所示的第二实施方式)在叶轮4的轴心方向上重叠地排列。在该结构中,也能够不增大与流体的通过方向正交的方向上的光催化组件12的设置面积,而增大流体与光催化剂载持体3的接触机会。另外,在图15的例子中,是在一根轴部44上固定多个叶轮4,通过轴部44使多个叶轮4一体地旋转,但也可以是构成为使多个叶轮4中的一部分或全部的叶轮4相对于上述轴部44分别独立地可旋转地支承在上述轴部44上,并独立旋转。
(第五实施方式)
图17~图19表示本发明的第五实施方式的光催化组件15。该光催化组件15在扁平的箱形框架31内设置有鼓风机型的叶轮4A,该叶轮4A具有:作为光催化剂载持体3的旋转中心的轴部45;和设置在该轴部45的外周侧、并且在表面载持有光催化剂的多个叶片板部46。另外,在光催化组件15中设置有:光照射部5,其能够从比叶轮4A的叶片板部46靠外周侧的规定位置向旋转的叶片板部46、优选向轴部45在与其轴心成直角的方向上照射光;和沿着叶轮4A的周向设置的反射部件81,该反射部件81的与该叶轮4A相对的内周面为用于对光进行反射的反射面。
在箱形框架31设置有流体通过路径10,该流体通过路径10具有:能够从形成在箱形框架31的上表面的开口部32从沿着叶轮4A的轴心的方向导入流体的流体导入部10a;和能够从形成在箱形框架31的侧面的开口部33向与上述轴心正交的方向导出流体的流体导出部10b。叶轮4A具有与利用离心力将流体向与旋转轴正交的方向排出的鼓风机(也称为涡轮风扇)的叶片大致相同的形状,能够因受到从上述流体导入部10a在叶轮4A的轴心方向上被导入的流体的压力而旋转,从而能够经由上述流体导出部10b将流体向与叶轮4A的轴心正交的方向导出。
采用该结构,通过在从光照射部5向旋转的叶片板部41照射光的状态下,使通过流体通过路径10的流体与被载持在叶片板部46等的表面上的光催化剂接触,能够利用光催化剂的催化作用将流体中的有害物质和恶臭等高效率地分解、除去。而且,由于通过流体通过路径的流体的流动方向变化为上述正交的方向,以及流体暂时滞留在旋转的叶片板部41之间,所以,流体与载持有光催化剂的叶片板部41表面接触的机会提高,能够提高上述催化作用。另外,因为如上所述在与流体导入部正交的方向上设置流体导出部,所以能够提高设计上的变化。在该第五实施方式的光催化组件15中,也可以构成为设置有能够随着叶轮4A的旋转而发电并将其电功率供给至光照射部5的发电机。
此外,在第五实施方式的光催化组件15中,是将经由流体导入部10a导入的流体的导入方向设定为沿着叶轮4A的轴心的方向,并且将经由流体导出部10b导出的流体的导出方向设定为与叶轮4A的轴心正交的方向,但也可以使流体的流动为相反方向。即,也可以如图20所示的那样,由能够从形成在箱形框架31的侧面的开口部33向与叶轮4A的轴心正交的方向导入流体的流体导入部10a、和能够从形成在箱形框架31的上表面的开口部32向沿着叶轮4A的轴心的方向导出流体的流体导出部10b构成流体通过路径10。而且,也可以是通过使叶轮4A向与上述情况相反的方向旋转,使得将从侧方的开口部33从与叶轮4A的轴心正交的方向导入的流体,从上方的开口部32向沿着叶轮4A的轴心的方向导出。
(第六实施方式)
图21~图23表示本发明的第六实施方式的光催化组件16。该光催化组件16在箱形框架34内设置有由横流风扇型的叶轮4B构成的两个光催化剂载持体3。叶轮4B具有与利用离心力以横穿轴部47的方式排出流体的横流风扇的叶轮大致相同的形状。具体而言,叶轮4B具有:作为其旋转中心的轴部47;被固定在该轴部47上的一对端板48;和以侧端部被固定在两端板48上的状态设置在轴部47的外周侧、并且载持有光催化剂的多个叶片板部49。并且,叶轮4B具有如下功能:即使在与其轴心正交的方向上流动的流体的风压弱的情况下,也能够与之相应地旋转,从而将上述流体向与叶轮4B的轴心正交的方向的下游侧导出。
另外,在箱形框架31设置有:以分别与形成在箱形框架31的前表面的开口部35相对的方式设置的三个电风扇71;和能够从比各叶轮4B的叶片板部49靠外周侧的规定位置分别向旋转的叶片板部49照射光的多个光照射部5。并且,在箱形框架34内设置有流体通过路径10,该流体通过路径10具有:能够与电风扇71的送风作用相应地从开口部35向与叶轮4B的轴心正交的方向导入流体的流体导入部10a;和能够从形成在箱形框架31的后表面的开口部36向与上述轴心正交的方向的下游侧导出上述流体的流体导出部10b。
采用该结构,通过在从光照射部5向旋转的叶片板部41照射光的状态下,使通过流体通过路径10的流体与被载持在叶片板部49等的表面上的光催化剂接触,能够利用光催化剂的催化作用将流体中的有害物质和恶臭等高效率地分解、除去。而且,能够使流体暂时滞留在旋转的叶片板部49之间的时间比上述鼓风机型的叶轮的情况下的时间长,流体与载持有光催化剂的叶片板部49表面的接触机会进一步提高,能够提高上述催化作用。另外,能够自由地设定叶片板部49的轴心方向的尺寸,因此,能够在轴心方向上增大流体通过路径10,即使在通过流体通过路径10的流体的风压弱的情况下,也能够有效地使叶轮4B旋转,并且在比较大的流路中也能够高效率地设置,也容易将流通阻力抑制得更低。
此外,在第六实施方式的光催化组件16中,也可以构成为设置有能够随着叶轮4B的旋转而发电并将其电功率供给至上述光照射部5的发电机。另外,设置在箱形框架34内的由横流风扇型的叶轮4B构成的光催化剂载持体3的个数并不限于两个,也可以是一个,或者也可以是三个以上。
接着,基于图24对本发明的口罩的实施方式进行说明。本实施方式的口罩72是将包括由螺旋桨式风扇型的叶轮4构成的光催化剂载持体3的第二实施方式的光催化组件12(参照图10~图12)设置在随着口罩佩戴者的呼吸而产生的空气通过部11、具体而言设置在位于口罩佩戴者的鼻子和嘴的前面侧的部分而形成的布口罩或无纺布口罩等卫生用口罩。在光催化组件12中设置有:覆盖其前表面侧部的过滤器73;和用于向叶轮4的叶片板部照射光的省略图示的光照射部。另外,在口罩72中设置有用于向上述光照射部供给电功率的纽扣电池、用于取入外部电源的插口、或者用于将随着叶轮4的旋转而发出的电功率供给至光照射部的发电机等。
在上述口罩72的佩戴者吸气的情况下,能够从口罩前面侧的空气导入部11a向光催化组件12的设置部导入空气而使叶轮4旋转。另一方面,在上述口罩72的佩戴者呼气的情况下,能够从口罩后面侧的空气导入部11a′向光催化组件12的设置部导入空气而使叶轮4旋转。而且,通过在从光照射部向叶轮4的叶片板部照射光的状态下,使空气与被载持在叶片板部的表面上的光催化剂接触,能够利用光催化剂的催化作用将空气中的有害成分和恶臭成分等高效率地分解、除去,并且能够使空气中的病毒等失活。之后,在口罩72的佩戴者吸气的情况下,能够从口罩后面侧的空气导出部11b导出空气,因此,能够防止病毒等从口罩佩戴者的嘴等侵入。另一方面,在口罩72的佩戴者呼气的情况下,能够从口罩前面侧的空气导出部11b′导出空气,因此,能够防止病毒等扩散到大气中。在本例中,说明了在整体为布或无纺布等的卫生用口罩上组装光催化组件的例子,但是本发明的口罩完全不限于此,在使用合成橡胶或合成树脂制作的主体部上以能够更换的方式组装过滤器组件而得到的防尘用口罩的该过滤器组件部组装本发明的光催化组件而构成的口罩、或者代替过滤器组件部而安装该光催化组件和过滤器而构成的口罩等也是优选的实施例。
此外,也可以是代替上述的实施方式,而如图25所示的那样构成为,在由透明的塑料板等形成的所谓的护面罩(face shield)构成的防护飞沫感染的口罩74中,在其背面侧,将例如图17~图20所示的第五实施方式的光催化组件15设置在随着口罩佩戴者的呼吸而产生的空气通过部11。而且,也可以是,在口罩佩戴者吸气的情况下,例如从位于上述光催化组件15的下方侧等的空气导入部11a导入空气,在口罩佩戴者呼气的情况下,从位于光催化组件15的下方侧等的空气导出部11b′导出空气。也可以是代替护面罩而做成护口罩(mouth shield)的口罩。
而且,通过在从省略图示的光照射部向旋转的叶片板部照射光的状态下,使空气与被载持在叶片板部的表面上的光催化剂接触,能够利用光催化剂的催化作用将该空气中的有害物质和恶臭等高效率地分解、除去,并且能够有效地使病毒等失活。之后,通过从口罩后面侧的空气导出部11b或口罩下方侧的空气导出部11b′导出空气,能够有效地防止病毒等侵入人体、或者病毒等扩散到空气中。
而且,也可以是构成为,在由布口罩或无纺布口罩等构成的卫生用口罩的空气通过部设置图17等所示的光催化组件,在口罩佩戴者吸气的情况下,从口罩下方侧的空气导入部向上述光催化组件的设置部导入空气,并且在口罩佩戴者呼气的情况下,从口罩后面侧的空气导入部向上述光催化组件的设置部导入空气,从而使设置在其内部的叶轮旋转。
上面,对本发明的各实施方式进行了说明,但是本发明不受上述的实施例的任何限定,当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内以各种方式实施。例如在各实施方式中,将叶轮的轴的支承结构做成能够拆卸的结构、提高清洗附着在叶片板部和周围的污垢等的维护性的实施例也是优选的实施例。
附图标记说明
1、1A、12~17光催化组件,2光催化剂过滤器,3光催化剂载持体,4、4A、4B叶轮,5光照射部,6、80、81反射部件,7、70、71电风扇,8换气管道,9发电机,10流体通过路径,10a流体导入部,10b流体导出部,11空气通过部,11a空气导入部,11b空气导出部,20格子状框架,21A交叉部,21B交叉部,21C立起片,22框架主体,23上盖,30筒状框架,40、40A、44、45、47轴部,41、41A、46、49叶片板部,42轴承,50基板,51发光元件,60反射面,72、74口罩,220、221、222、223侧板部。
Claims (13)
1.一种光催化组件,其特征在于,包括:
光催化剂过滤器,其具有供流体通过的流体通过路径,并且在所述流体通过路径内具有光催化剂载持体,在所述光催化剂载持体的与所述流体接触的表面载持有光催化剂;和
设置在所述光催化剂过滤器的内部的光照射部,其能够向所述光催化剂载持体的载持有所述光催化剂的表面照射光,所述光为紫外线或可见光,
所述光催化剂载持体为叶轮,该叶轮具有在表面载持有所述光催化剂的多个叶片板部,所述多个叶片板部能够从通过所述流体通过路径的流体受到压力而以轴心为中心进行旋转,
所述光照射部设置成能够从比所述叶轮的叶片板部靠外周侧的规定位置向所述叶轮的旋转的叶片板部照射所述光。
2.如权利要求1所述的光催化组件,其特征在于:
所述光催化剂载持体为螺旋桨式风扇型的叶轮,该叶轮具有:能够以所述轴心为中心进行旋转的轴部;和设置在所述轴部的外周部的、在表面载持有所述光催化剂的多个叶片板部,
所述流体通过路径具有:能够从沿着所述轴心的方向导入所述流体的流体导入部;和能够向沿着所述轴心的方向的下游侧导出所述流体的流体导出部。
3.如权利要求1或2所述的光催化组件,其特征在于:
所述光催化剂过滤器具有:框架,所述框架形成为厚度小于上下表面的大小的扁平的箱形,并且在所述框架的内部设置有所述流体通过路径;和在与所述框架的厚度方向正交的方向上排列设置的多个所述叶轮,
对每个所述叶轮设置有1个或2个以上的所述光照射部。
4.如权利要求3所述的光催化组件,其特征在于:
所述框架为在上表面和/或下表面设置有供流体通过的间隙的格子状框架,
所述叶轮可旋转地竖立设置在形成于所述格子状框架上的规定的交叉部,
并且,用于向所述叶轮的叶片板部照射光的所述光照射部设置在位于所述交叉部的周围的其它交叉部。
5.如权利要求4所述的光催化组件,其特征在于:
在所述其它交叉部设置有立起片,所述光照射部被固定在所述立起片上。
6.如权利要求3~5中任一项所述的光催化组件,其特征在于:
在所述框架上设置有能够将所述叶轮以可旋转的方式支承的滚动轴承。
7.如权利要求1或2所述的光催化组件,其特征在于:
所述光催化剂过滤器具有:在沿着所述轴心的方向上延伸的筒状框架;和在沿着所述筒状框架的长度方向延伸的轴部上排列的多个所述叶轮,
对每个所述叶轮设置有1个或2个以上的所述光照射部。
8.如权利要求1所述的光催化组件,其特征在于:
所述光催化剂载持体为鼓风机型的叶轮,该叶轮具有:能够以所述轴心为中心进行旋转的轴部;和设置在所述轴部的外周侧的、在表面载持有所述光催化剂的多个叶片板部,
所述流体通过路径具有:能够从沿着所述轴心的方向、或者与所述轴心正交的方向的一侧导入所述流体的流体导入部;和能够向沿着所述轴心的方向、或者与所述轴心正交的方向的另一侧导出所述流体的流体导出部。
9.如权利要求1所述的光催化组件,其特征在于:
所述光催化剂载持体为横流风扇型的叶轮,该叶轮具有:能够以所述轴心为中心进行旋转的轴部;和设置在所述轴部的外周侧的、在表面载持有所述光催化剂的多个叶片板部,
所述流体通过路径具有:能够从与所述轴心正交的方向导入所述流体的流体导入部;和能够从与所述轴心正交的方向上的与所述流体导入部不同的位置导出所述流体的流体导出部。
10.如权利要求1~9中任一项所述的光催化组件,其特征在于:
所述光照射部能够从所述规定位置向所述叶轮的轴心照射所述光。
11.如权利要求1~10中任一项所述的光催化组件,其特征在于:
在所述叶轮的外周侧,沿着所述叶轮的周向设置有反射部件,所述反射部件的与所述叶轮相对的内周面为用于对光进行反射的反射面。
12.如权利要求1~11中任一项所述的光催化组件,其特征在于:
还包括能够随着所述叶轮的旋转而发电的发电机,
所述照射部能够利用由所述发电机发出的电功率来照射所述光。
13.一种口罩,其特征在于:
包括权利要求1、2和8中任一项所述的光催化组件,
所述光催化组件设置在随着口罩佩戴者的呼吸而产生的空气通过部。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020-009694 | 2020-01-24 | ||
JP2020009694 | 2020-01-24 | ||
JP2020-210179 | 2020-12-18 | ||
JP2020210179 | 2020-12-18 | ||
PCT/JP2021/001858 WO2021149724A1 (ja) | 2020-01-24 | 2021-01-20 | 光触媒ユニット及び該光触媒ユニットを備えたマスク |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115023288A true CN115023288A (zh) | 2022-09-06 |
Family
ID=76991772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202180010506.9A Pending CN115023288A (zh) | 2020-01-24 | 2021-01-20 | 光催化组件和包括该光催化组件的口罩 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP4094832A4 (zh) |
JP (1) | JPWO2021149724A1 (zh) |
CN (1) | CN115023288A (zh) |
TW (1) | TW202142270A (zh) |
WO (1) | WO2021149724A1 (zh) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0938189A (ja) * | 1995-07-28 | 1997-02-10 | Toyoda Gosei Co Ltd | 空気浄化機能をもつファン |
JPH10216478A (ja) * | 1997-01-31 | 1998-08-18 | Toshiba Lighting & Technol Corp | 脱臭装置 |
JP2001113267A (ja) * | 1999-10-15 | 2001-04-24 | Akira Aoyanagi | 光触媒使用有害物質分解装置 |
JP2001238939A (ja) * | 2000-02-29 | 2001-09-04 | Nippon Kobunshi Kk | 空気清浄機 |
JP2001293072A (ja) * | 2000-04-15 | 2001-10-23 | Koichi Nakayama | 光触媒フィルターの多層化紫外線照射方法 |
JP2011104490A (ja) * | 2009-11-16 | 2011-06-02 | Panasonic Corp | 光触媒ユニット及び光触媒脱臭機 |
CN103381336A (zh) * | 2012-05-01 | 2013-11-06 | 有限会社玛罗尼埃技术研究所 | 净化装置以及净化方法 |
JP2013230344A (ja) * | 2012-11-22 | 2013-11-14 | Marronnier Gijutsu Kenkyusho:Kk | 浄化装置及び浄化方法 |
US20170035926A1 (en) * | 2010-03-30 | 2017-02-09 | Rolf Engelhard | Photo-catalyzing fluid mobilizing systema nd method |
CN108211789A (zh) * | 2016-12-09 | 2018-06-29 | 先技精工(日本)有限公司 | 金属过滤器 |
CN108367087A (zh) * | 2015-12-11 | 2018-08-03 | 先技精工(日本)有限公司 | 空气净化器的利用光催化剂的空气净化构造、具有该空气净化构造的空气净化器和上述空气净化构造中使用的光催化剂过滤器 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0219205D0 (en) * | 2002-08-17 | 2002-09-25 | Univ Nottingham | Apparatus for catalysing a reaction in a fluid material |
NO2686520T3 (zh) | 2011-06-06 | 2018-03-17 | ||
JP2014018404A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Aso Corp | マスク |
KR102125773B1 (ko) * | 2018-06-04 | 2020-07-08 | 최재완 | 웨어러블 광촉매 살균마스크 |
-
2021
- 2021-01-20 CN CN202180010506.9A patent/CN115023288A/zh active Pending
- 2021-01-20 EP EP21744915.6A patent/EP4094832A4/en active Pending
- 2021-01-20 WO PCT/JP2021/001858 patent/WO2021149724A1/ja unknown
- 2021-01-20 JP JP2021572765A patent/JPWO2021149724A1/ja active Pending
- 2021-01-22 TW TW110102447A patent/TW202142270A/zh unknown
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0938189A (ja) * | 1995-07-28 | 1997-02-10 | Toyoda Gosei Co Ltd | 空気浄化機能をもつファン |
JPH10216478A (ja) * | 1997-01-31 | 1998-08-18 | Toshiba Lighting & Technol Corp | 脱臭装置 |
JP2001113267A (ja) * | 1999-10-15 | 2001-04-24 | Akira Aoyanagi | 光触媒使用有害物質分解装置 |
JP2001238939A (ja) * | 2000-02-29 | 2001-09-04 | Nippon Kobunshi Kk | 空気清浄機 |
JP2001293072A (ja) * | 2000-04-15 | 2001-10-23 | Koichi Nakayama | 光触媒フィルターの多層化紫外線照射方法 |
JP2011104490A (ja) * | 2009-11-16 | 2011-06-02 | Panasonic Corp | 光触媒ユニット及び光触媒脱臭機 |
US20170035926A1 (en) * | 2010-03-30 | 2017-02-09 | Rolf Engelhard | Photo-catalyzing fluid mobilizing systema nd method |
CN103381336A (zh) * | 2012-05-01 | 2013-11-06 | 有限会社玛罗尼埃技术研究所 | 净化装置以及净化方法 |
JP2013230344A (ja) * | 2012-11-22 | 2013-11-14 | Marronnier Gijutsu Kenkyusho:Kk | 浄化装置及び浄化方法 |
CN108367087A (zh) * | 2015-12-11 | 2018-08-03 | 先技精工(日本)有限公司 | 空气净化器的利用光催化剂的空气净化构造、具有该空气净化构造的空气净化器和上述空气净化构造中使用的光催化剂过滤器 |
CN108211789A (zh) * | 2016-12-09 | 2018-06-29 | 先技精工(日本)有限公司 | 金属过滤器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2021149724A1 (zh) | 2021-07-29 |
WO2021149724A1 (ja) | 2021-07-29 |
TW202142270A (zh) | 2021-11-16 |
EP4094832A1 (en) | 2022-11-30 |
EP4094832A4 (en) | 2024-04-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8557188B2 (en) | Unitized photocatalytic air sterilization device | |
US11920828B2 (en) | System and method for photoelectrochemical air purification | |
KR20080039896A (ko) | 휘발성 유기 화합물과 오존을 감소시키도록 공기를 이송 및조화하기 위한 시스템 및 방법 | |
CN113983612A (zh) | 便携式空气净化器 | |
CN114521224A (zh) | 空气净化器 | |
KR102527926B1 (ko) | 광촉매 메디아모듈 및 이를 이용한 공기청정기 | |
JP2006153289A (ja) | 空気清浄装置 | |
WO2012117547A1 (ja) | 空気清浄装置 | |
KR20200107116A (ko) | 유해성분 제거성능이 향상된 실내환기시스템 | |
KR100543330B1 (ko) | 탈취필터를 갖춘 공기청정기 | |
JP2001087361A (ja) | 光触媒式空気清浄機 | |
CN115023288A (zh) | 光催化组件和包括该光催化组件的口罩 | |
JP2013169502A (ja) | 光触媒装置 | |
WO2022176700A1 (ja) | 空気清浄機 | |
KR20160065387A (ko) | 공기정화기 | |
KR102202544B1 (ko) | 광화학반응에 의한 고효율의 공기살균 에어덕트 및 공기청정장치 | |
CN212431108U (zh) | 水洗空气净化装置和空调 | |
JP7209570B2 (ja) | 空気清浄機 | |
JP2000055432A (ja) | 空気清浄装置 | |
JP2022065707A (ja) | 空調ダクト用空気清浄機 | |
WO2023002765A1 (ja) | 光触媒ユニットおよび該光触媒ユニットの製造方法 | |
JP2005156070A (ja) | 空気清浄装置 | |
JP7120425B1 (ja) | 空気清浄機 | |
JP7074247B1 (ja) | 空気清浄機 | |
JP7136306B2 (ja) | 空気清浄機 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |