JP2003200059A - 光触媒装置 - Google Patents
光触媒装置Info
- Publication number
- JP2003200059A JP2003200059A JP2002309246A JP2002309246A JP2003200059A JP 2003200059 A JP2003200059 A JP 2003200059A JP 2002309246 A JP2002309246 A JP 2002309246A JP 2002309246 A JP2002309246 A JP 2002309246A JP 2003200059 A JP2003200059 A JP 2003200059A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photocatalyst
- light
- short
- wavelength light
- wavelength
- 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.)
- Granted
Links
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 228
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 66
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 37
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 37
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 14
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 abstract description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 33
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 31
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 21
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 13
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 7
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 7
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 6
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 6
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 6
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 5
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 5
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 5
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 4
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 4
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 3
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000002070 germicidal effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 2
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- -1 molds Chemical class 0.000 description 2
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 2
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100032566 Carbonic anhydrase-related protein 10 Human genes 0.000 description 1
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000867836 Homo sapiens Carbonic anhydrase-related protein 10 Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N Perchloroethylene Chemical group ClC(Cl)=C(Cl)Cl CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010042496 Sunburn Diseases 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004110 Zinc silicate Substances 0.000 description 1
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- ZOMSMJKLGFBRBS-UHFFFAOYSA-N bentazone Chemical compound C1=CC=C2NS(=O)(=O)N(C(C)C)C(=O)C2=C1 ZOMSMJKLGFBRBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000004332 deodorization Methods 0.000 description 1
- 230000001877 deodorizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 125000001475 halogen functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004009 herbicide Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- DJZHPOJZOWHJPP-UHFFFAOYSA-N magnesium;dioxido(dioxo)tungsten Chemical compound [Mg+2].[O-][W]([O-])(=O)=O DJZHPOJZOWHJPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004045 organic chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002896 organic halogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229950011008 tetrachloroethylene Drugs 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- DZKDPOPGYFUOGI-UHFFFAOYSA-N tungsten(iv) oxide Chemical compound O=[W]=O DZKDPOPGYFUOGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012463 white pigment Substances 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- XSMMCTCMFDWXIX-UHFFFAOYSA-N zinc silicate Chemical compound [Zn+2].[O-][Si]([O-])=O XSMMCTCMFDWXIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019352 zinc silicate Nutrition 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
光触媒層表面と前記光触媒支持体から離れた短波長光源
との間に、何ら浄化処理、反応処理等をすべき対象物を
介在させていない、光線の利用効率が高く、光線を有効
に利用できる光触媒装置を提案するものである。 【解決手段】本発明は、支持体として短波長光線透過部
材を用い、この短波長光線透過部材の表面又は裏面に光
触媒層を設け、外部から短波長光線を短波長光線透過部
材の内部に導入し、短波長光線をその内部を伝搬させる
と共に少しずつ短波長光線透過部材から漏れ出るように
し、漏れ出た短波長光線により光触媒層を照射し活性化
するように構成している。
Description
触媒含有装置と光触媒利用反応装置に関し、更に詳しく
は短波長光線によって活性化し、これと接触又は接近し
た物質を酸化還元反応する光触媒を含む光触媒層を持つ
光触媒含有装置と、この光触媒含有装置と短波長光源と
を備えた光触媒利用反応装置に関する。
化し、これと接触、付着又は接近した物質を分解する光
触媒(photocatalyst)が知られている。
代表的な光触媒は酸化チタン(TiO2)等のある種の
光応答半導体(photoactivated sem
iconductor)である。この光触媒の応用分野
としては、例えば物体(基質)の表面から汚れ成分を除
去する洗浄、汚れ成分の付着を防止する防汚、殺菌、脱
臭、空気の清浄、排気処理、水の清浄、排水処理、水の
分解(水素の獲得)、有機合成または有機分解反応の促
進、環境汚染物質の分解など多彩である。これらの応用
分野は光励起されたときに発揮する強力な光触媒の酸化
還元力による光触媒反応、光触媒作用を利用している。
は、空気中の酸素(O2)、又は水に溶けている又は水
に混入している酸素を活性化し、オゾン(O3)又は活
性酸素(O)を発生し水に含まれているかび類、細菌
類、トリハロメタン類の有機塩素化合物を酸化分解し、
脱臭、脱色、殺菌、または消毒する。また短波長光線の
照射により励起された前記光触媒は、例えば水(H
2O)の分解に高い活性を示し、水を分解して活性酸素
(O)と水素(H2)とを発生する。更に前記光触媒
は、環境浄化材料として、空気中または排水中に含まれ
ている有機ハロゲン化合物、例えばトリクロロエチレン
(TCE)、テトラクロロエチレン(PCE)等の揮発
性有機溶剤類、農薬、例えばペンタゾン等の除草剤、D
EP等の殺虫剤、DDPV等の有機燐農薬、有害無機化
合物、例えばシアン、6価クロム等の様な環境汚染物質
の分解に寄与する。
酸化還元反応させた後に、光触媒粒子を分離、回収する
のが困難であり、光触媒粒子を利用する装置が複雑とな
る。従って従来の光触媒粒子を利用する先行技術の光触
媒含有装置では、光触媒粒子を含む光触媒層を支持物体
に固定(支持、保持、坦持)させて光触媒支持物体の形
態として使用することが多い。
光触媒層を支持物体に固定させた従来技術の光触媒含有
装置即ち光触媒支持物体の代表例を説明する。図5はこ
の光触媒含有装置300の概略斜視図であり、また図6
は図5のB−B線に沿って切断した光触媒含有装置30
0の拡大概略断面図である。図5と図6において、光触
媒含有装置300は、例えば、セラミックス、ガラス等
の無機物からなる板状の支持体30と、支持体30の一
表面に酸化チタン等の金属酸化物からなる多数の光触媒
粒子をガラスフリット等の無機結合剤によって焼結して
固定した光触媒層20とからなる。または光触媒含有装
置300は、有機樹脂又は無機物からなる板状の支持体
30と、支持体30の表面に酸化チタン等の金属酸化物
からなる多数の光触媒粒子を混合した有機塗料を塗布乾
燥させた光触媒層20とからなる。
有装置300と短波長光源210(図では直管型光源、
線光源)とを備えている。図5に示すように、この短波
長光源210は光触媒含有装置300の支持体30の表
面に設けられた光触媒層20の表面から図では垂直方向
に距離Dの間隔を隔てた箇所に設けられている。図5、
図6に示すように、この短波長光源210から放射され
た短波長光線L10は、前記支持体30の表面に支持さ
れた光触媒層20の表面を直接的に照射している。図
5、図6に示す例では、例えば食品による汚れ、かび
類、細菌類、油汚れ、し尿汚れ等の住まいの汚れ成分、
即ち浄化処理すべき対象物OB(図では円形で示されて
いる部分)が光触媒層20の表面の一部分に付着してい
る。
線L10は、対象物OBが存在する箇所では、光により
活性化すべき光触媒層20に到達する途中で、吸収また
は反射されて、対象物OBを透過した一部分が光触媒層
20を活性化するに過ぎない。短波長光源210と光触
媒含有装置300の表面に設けられた光触媒層20との
間に、室内または排気等の汚れ成分を含む空気や、水道
水や、排水等の汚れ成分を含む水や、水の分解用の清浄
水等の種々の媒体からなる対象物OBを介在させて、対
象物OBを浄化処理または反応処理する場合において
も、汚れ成分を含む空気、汚れ成分を含む水、水の分解
用の清浄水等の媒体即ち対象物OBは、前記短波長光源
210から放射された短波長光線L10を吸収又は反射
し、短波長光線L10の残りの一部分のみが光触媒層2
0の表面に到達するので、光触媒層20を活性化する光
量が少ない。周知のように、この水は可視光線を良く透
過するが、紫外線等の短波長光線の透過性が悪く、反対
に短波長光線を良く吸収する。従って従来のこの種の技
術では、光触媒を光照射により活性化して浄化処理又は
反応処理する対象物OBが、短波長光源210と光触媒
層20との間に介在することにより、短波長光線L10
の利用効率が低く、短波長光源210から放射された光
線L10を有効に利用していない欠点があった。即ち従
来技術の光触媒含有装置300では、光触媒層20の光
触媒反応を促進するためには、大容量の短波長光源21
0を用いる必要があった。
従来の各種の光触媒含有装置と異なった新しい光触媒含
有装置と光触媒利用反応装置とを提案するものである。
また本発明の他の主な目的は、光触媒層を活性化する短
波長光線を放射する短波長光源と、浄化処理、反応処理
等をすべき対象物との間に、光触媒層を直接的に介在さ
せない新しい光触媒含有装置と光触媒利用反応装置とを
提案するものである。
に、本発明では、前記支持体(物体、支持物体)として
短波長光線透過部材を用い、外部からの短波長光線を一
旦前記支持体の内部に導入し、前記短波長光線をその内
部を伝搬させると共に少しずつ前記支持体から漏れ出る
ようにし、前記支持体上に設けた光触媒層の裏面から前
記短波長光線を照射するように構成している。更に詳し
くは、本発明の光触媒含有装置は、少なくともその一部
から導入し、かつその内部を伝搬する比較的に波長が短
い短波長光線を少しずつ漏れ出るようにした、前記短波
長光線に対して透過性の優れた短波長光線透過部材と、
前記短波長光線透過部材から漏れ出る前記短波長光線に
よって照射され、前記短波長光線透過部材の少なくとも
一表面の少なくとも一部分またはほぼ全面に設け、前記
短波長光線によって活性化する光触媒を含む光触媒層と
を備えている。また本発明の光触媒利用反応装置は、前
記光触媒含有装置と、前記光触媒含有装置の短波長光線
透過部材の一部分に隣接して配置した短波長光源とを備
えている。又は本発明の光触媒利用反応装置は、前記光
触媒含有装置と、任意の箇所に配置した短波長光源と、
前記光触媒含有装置と前記短波長光源との間に介在させ
た短波長透過光ファイバーとを備えている。
せた短波長光線を一旦面光源に変換し、この面光源上に
光触媒層を設けた構成となっている。従って前記光触媒
層は、前記短波長光線透過部材の前記一表面から漏れ出
た前記短波長光線により前記光触媒層の裏面側から照射
させて光触媒作用により前記光触媒層を励起させ、活性
化させる。そして前記光触媒層上に存在する浄化又は反
応すべき対象物を酸化又は還元し、対象物を浄化処理又
は反応させる。本発明の光触媒含有装置では、従来装置
のように前記光触媒支持物体の光触媒層表面と前記支持
体から離れた短波長光源との間に、何ら前記対象物を介
在させていない。従って本発明では、光線の利用効率が
高く、光線を有効に利用できる。また本発明の光触媒利
用反応装置では、従来装置とは異なり、比較的に小容量
の短波長光源を使用することができる。
て説明する。なお説明を分かりやすくするために各部分
の相対的な寸法、大きさは実際と異なって示されてい
る。また同一部分には同一の引用符号を付けてある。
1と図2とを参照して説明する。図1は本発明の光触媒
含有装置100及び短波長光源200の概略斜視図であ
る。また図2は図1のA−A線に沿って切断し、かつ他
側面部10dの部分を省略した光触媒含有装置100の
拡大概略断面図であり、その内部を伝搬し、又漏れ出る
光線L2の経路が概念的に示されている。
0は、例えば、透明石英ガラス(溶融石英)、ホウケイ
酸ガラス等の短波長光線の透過性に優れている無機物か
らなる図では板状の短波長透過部材10と、短波長透過
部材10の表面10aに酸化チタン等の金属酸化物から
なる多数の光触媒粒子を混合したガラスフリット等の無
機結合材層からなる光触媒層20とからなる。または光
触媒含有装置100は、シリコーン系樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂、アクリル樹脂等の短波長光線の透過性に優
れている有機樹脂、又は短波長光線の透過性に優れてい
る前記無機物からなる図では板状の短波長透過部材10
と、短波長透過部材10の表面10aに酸化チタン等の
金属酸化物からなる多数の光触媒粒子を混合した有機塗
料、有機接着剤等の有機結合材層からなる光触媒層20
とからなる。
00は光触媒含有装置100の板状の短波長透過部材1
0の一側面部10cの面に平行に隣接して配置されてい
る。図1、図2において、短波長光源200から放射さ
れた矢印で示す短波長光線L1は、短波長透過部材10
の一側面部10cから短波長透過部材10の内部に入射
し、周知の光ファイバーと相似の原理に従い内部全反射
を繰り返して、一側面部10cと対向する他側面部10
dに向かって短波長透過部材10の内部を進行する。短
波長透過部材10の内部を進行する伝搬光線L2は、一
側面部10cから他側面部10dに向かって短波長透過
部材10の内部を伝搬すると共に、少しずつ表面10a
と裏面10bから漏れ出る。表面10aから漏れ出た失
印で示す光線L2は、その表面10aに設けられた光触
媒層20をその裏面側から照射する。この漏れ出た短波
長光線L2が照射された光触媒層20は、この短波長光
線L2を吸収し活性化される。活性化された光触媒層2
0は、その上に接触、付着等して存在する、例えば、食
品による汚れ、かび類、細菌類、油汚れ、し尿汚れ等の
住まいの汚れ成分等の浄化処理すべき対象物OB(図で
は円形で示されている部分)を光触媒層20の光触媒作
用により、酸化又は還元する。従って対象物OBは酸化
又は還元されて分解又は反応し、対象物OBは例えば浄
化処理され又は反応処理される。例えば、光触媒含有装
置100の光触媒層20表面から接触、付着した対象物
20を除去し易くしたり、減菌、除菌、殺菌したり、消
臭したり、脱色したりして、浄化処理することが出来
る。
0の表面の一部分に接触、付着している例を示したが、
対象物OBが光触媒層20の表面のほぼ全面に接触、付
着している場合でも、対象物OBを除去し易くしたり、
減菌、除菌、殺菌したり、消臭したり、脱色したりし
て、浄化処理することが出来ることは勿論である。又は
室内または排気等の汚れ成分を含む空気や、水道水や、
排水等の汚れ成分を含む水や、水の分解用の清浄水等の
種々の媒体からなる対象物OBを光触媒含有装置100
の光触媒層20表面に強制的に流動接触させて、対象物
OBを浄化処理または反応処理することが出来る。
を含む前記光触媒層20に含有される光触媒材料として
は、例えば二酸化チタン(TiO2)(光励起波長38
8nm以下)、酸化タングステン(WO2)(光励起波
長388nm以下)、酸化亜鉛(ZnO)(光励起波長
388nm以下)、硫化亜鉛(ZnS)(光励起波長3
44nm以下)、酸化錫(SnO2)(光励起波長32
6nm以下)等の半導体の金属酸化物等が用いられる。
または例えば二酸化チタンに微量の白金等を坦持させた
特殊金属坦持光触媒は光触媒作用が向上する。なお、こ
の光触媒とその原理、作用および応用等については、例
えば「光が関わる触媒化学」(季刊、化学総説、No.
23)、特にP51−178、(III章、半導体の光
触媒作用)の欄、財団法人日本化学会編集、1994年
7月発行、「触媒のおはなし」植村、上松著、1994
年3月、財団法人、日本規格協会発行、「新素材ハンド
ブック」新素材ハンドブック編集委員会編著、P508
−P510、第31・2・2項の無定形酸化物触媒の項
の記載、1988年1月、丸善株式会社発行、「触媒の
科学」田中、田丸箸、1988年7月、産業図書株式会
社発行、「酸化チタン一物性と応用技術」清野著、19
93年3月、技報堂出版株式会社発行等に詳細に記載さ
れている。
材10として用いられる材料としては、無機光学材料と
して、SiO2を少なくとも999重量パーセント含む
透明石英ガラス(溶融石英:fused quart
s)、サフアイア(sapphire)、ホウケイ酸ガ
ラス(borosilicate glass)などが
あげられ、また有機光学材料としてはジメチル・シリコ
ーン(dimethylsilicone)等のけい素
(略称Sl)樹脂、ポリカーボネート(略称PC)樹
脂、ポリメチルメタクリレート(略称PMMA)等のア
クリル樹脂、紫外線透過性のふっ素樹脂(旭ガラス社製
の商品名サイトップ)、ポリエステル樹脂(鐘紡社製の
光学用ポリエステル樹脂)などがあげられる。
媒に対して活性化作用の強い紫外線(UV:ultra
violet ray)を用いるのが望ましい。この紫
外線は、可視光線の波長の短い方の限界380ナノメー
トル(nm)即ち3800オングストローム(Å)以下
からX線に至る範囲の目に見えない電磁波であり、更に
分類すると380nmから315nmまでの紫外線をU
V−A線(長波長紫外線)、315nmから280nm
までの紫外線をUV−B線(中波長紫外線)、また28
0nmから100nmまでの紫外線をUV−C線(短波
長紫外線)と呼ばれている。
て、殺菌灯(ガーミディカル・ランプ、Germidi
cal Lamp)、可視光をカットしたブラック・ラ
イト灯(Black Light)、UV発光蛍光灯
(UV RadiatedFluolescent La
mp)、メタルハライド・ランプ(MetalHali
de Lamp)等の放電灯を用いることが出来る。
やめ、外管に使用するガラスとして透明石英すなわち透
明溶融石英(トランスペアレント・ヒューズド・クォー
ツ、Transparent Fused Quart
s)などの、紫外線透過ガラスを使用した通常の低圧水
銀ランプ、高圧水銀ランプである。この殺菌灯は、水銀
の放電によって波長260nm付近(253.7nm)
を中心とし、250nmから280nmの短波長紫外線
を放射する。
を含む蛍光灯を黒色フィルターのガラス管で作ったもの
か、または青色の光線を含む蛍光灯に紫外線だけを透過
する黒色フィルターを併用したものであり、380nm
から300nmまでの主として中波長紫外線を放射す
る。またこのブラック・ライトの代わりに青色の光線を
も透過する透明なガラス管を用いた青色の光線を含む蛍
光灯も使用できる。前記メタルハライド・ランプは、前
記中波長紫外線と長波長紫外線とに富む紫外線を放射
し、高圧水銀ランプに金属のハロゲン化物を添加したも
のである。前記UV発光蛍光灯は、青色の光線を含み、
前記中波長紫外線と長波長紫外線とに富む紫外線を放射
する蛍光灯である。またUV発光蛍光灯、メタルハライ
ド・ランプのガラス管を前記中波長紫外線を遮断または
吸収するフィルターで構成し、前記中波長紫外線を大幅
にカットし、日焼け効果のある前記長波長紫外線に富む
紫外線を放射するランプも使用できる。
部を更に詳細に説明するものである。図3は図1のA−
A線に沿って切断した概略拡大断面図である。なお、図
3では図1に示す対象物OBは省略してある。また図3
は図2の拡大率と異なっている。図4は図3の一部分1
00aを拡大して示す部分拡大断面図である。
0は、短波長光線の透過性に優れている板状(直方体)
の無機光学材料又は有機光学材料からなる短波長透過部
材10と、その表面10aに、短波長光に対して透過性
の優れたガラスフリット又は有機樹脂からなる結合材2
0a内に多数の光触媒粒子20bを混合又は分散させた
ものを塗布し、乾燥又は焼き付けた光触媒含有結合材層
すなわち光触媒層20とからなる。図4の部分拡大図で
明らかなように、短波長透過部材10の表面10aは周
知のサンド・ブラスト法、ケミカル・エッチング法、ホ
ット・スタンプ法等により粗面化されている。短波長透
過部材10の一側面部10cに入射した短波長光線L1
は、短波長透過部材10内を他側面部10dに向かって
進行する伝搬光線L2(図3と図4では省略、図2参
照)となるが、この粗面化表面10aの存在により、そ
の一表面10aから進行方向に向かって少しずつ漏れ出
るようになっている。短波長透過部材10の一表面10
aこの漏れ出た短波長光線(図3と図4では省略、図2
の矢印部分参照)が、その表面10a上に設けられた光
触媒層20に含まれる光触媒粒子20bを励起、活性化
する。従って光により活性化した光触媒粒子20bの光
触媒作用により、光触媒層20と接触又は付着した浄化
又は反応すべき対象物OB(図3と図4では省略、図1
と図2とを参照)を、酸化又は還元する。
(core)に相当する)の裏面10bは粗面化されて
おらず、裏面10bは短波長透過部材10より光学的な
屈折率の低い空気(光フアイバーのクラツド(cla
d)に相当する)と接触しているので、光ファイバー、
光導波路の原理にしたがって、伝搬光線L2は空気中に
は少ししか漏洩せず、短波長透過部材10の内部を内部
全反射して他側面部10dに向かって進行する。
ン(TiO2)は反応力の大きさ、時続性(耐久性、寿
命)、安全性(化粧品、食品に添加しても無害)等から
いかなる分野にも利用出来る。この二酸化チタンの結晶
型にはアナターゼとルチルとがある。アナターゼ型二酸
化チタンは光触媒として優れていることが知られてい
る。またルチル型とアナターゼ型二酸化チタンを混合し
たものはアナターゼ型の含有量が増加すると光触媒効率
が向上し、約15%程度で光触媒効率が飽和することが
知られている。またこの二酸化チタンは上限として太陽
光の長波長紫外線を含む約410nmの波長の光まで吸
収出来る。光散乱能力、隠ぺい力の優れた一般に白色顔
料として用いられている平均径0.2マイクロメーター
(micrometer)から0.3マイクロメーター
の顔料用酸化チタンと異なり、光触媒として効率の良い
二酸化チタンは、約10分の1の平均径0.015マイ
クロメーターから0.05マイクロメーター(15nm
から50nm)の微結晶からなり、超微粒子酸化チタン
又は透明酸化チタンと呼ばれており、市販されている。
この超微粒子酸化チタンは約410nm以下の紫外光線
を吸収し可視光線を透過する。
部材10に固定(支持、保持、坦持)させる具体例を述
べる。短波長透過部材10として無機ガラス板を用いる
場合、超微粒子酸化チタンと比較的に溶融温度の低いガ
ラス粉末からなるガラス・フリットとを有機樹脂バイン
ダーを含む溶媒中に混合、分散させる。次にこれを無機
ガラス板の表面に塗布する。次に自然乾燥又は加熱乾燥
して溶媒を蒸発させると、無機ガラス板の表面に、超微
粒子酸化チタンとガラス・フリットとを分散した有機樹
脂バインダー層が形成される。次にこの有機樹脂バイン
ダー層を塗布した無機ガラス板を通常約500℃から7
00℃の間の温度範囲で加熱すると、ガラス・フリット
が溶融して無機ガラス板の表面に、ガラス・フリットを
無機結合材とした多数の超微粒子酸化チタンを分散した
光触媒層20が出来る。
は無機ガラス板)を用いる場合、例えば、アクリル樹
脂、アルキド樹脂、アミノアルキド樹脂、ビニル樹脂、
エポキシ樹脂、メラミン樹脂等の通常塗料として用いら
れている有機樹脂のバインダーを溶かした溶媒中に超微
粒子酸化チタンを分散させた塗料を、有機樹脂板の表面
に塗布し乾燥又は焼き付けると、有機樹脂板(又は無機
ガラス板)の表面に、有機樹脂を結合材とした多数の超
微粒子酸化チタンを分散した光触媒層20が出来る。こ
の外にも光触媒層20を短波長透過部材10に固定させ
る方法は種々あり、例えば、アクリル樹脂、ビニル樹脂
等の塗料用エマルジョンと水との混合液中に超微粒子酸
化チタンを分散させた塗料を、有機樹脂板の表面に塗布
し乾燥する。又は有機樹脂板(または無機ガラス板)の
表面に、予め接着剤を塗布しておき、接着剤の乾燥又は
硬化前に超微粒子酸化チタンを散布するか吹き付け、そ
の後に接着剤を乾燥又は硬化させる。
た第1実施例において、短波長透過部材10の裏面10
bに蒸着(evaporating)、スパッタリング
(sputtering)などにより形成したアルミニ
ューム(Al)、ニッケル(Ni)などの反射層を設け
ることができる。この場合には伝搬光線L 2は裏面10
bからは放射されず、表面10aからのみ効率良く出射
して光触媒層20を照射する。また図1において、短波
長光源200を配置した一側面部10cを除き、他の3
箇所の側面部(10d外)に伝搬光線L2が空気中に漏
洩しないように反射層を設けることができる。
波長光源200を短波長透過部材10の一側面部10c
のみに設けている(図1参照)が、他の三箇所の側面部
(10d外)の少なくとも一個所に線状の短波長光源を
追加することが出来る。
した各種の実施例を以下に説明する。
の概略斜視図を参照して説明する。以上に説明した本発
明の第1実施例では図1に示すように、短波長光源20
0を光触媒含有装置100の一側面部10cなどの一部
分に隣接して配置しているが、本発明の第2実施例では
短波長光源200は光ファイバー400を用いることに
より光触媒含有装置100離れた任意の箇所に配置する
ことが出来る。
短波長光線の透過性に優れている図では板状の短波長光
線透過部材10と、短波長光線透過部材10の表面10
aに酸化チタン等の金属酸化物からなる多数の光触媒粒
子を混合、分散した結合材層からなる光触媒層20とか
らなる。また光触媒利用反応装置は、光触媒含有装置1
00と、短波長光源200と、短波長光線透過性の光フ
ァイバー(又は複数本の前記光ファイバーを含む光ファ
イバー・ケーブル)400とを備えている。図ではU字
型の短波長光源200は、光触媒含有装置100から離
れた任意の箇所に配置されている。前記光ファイバー
(又は光ファイバー・ケーブル)400は、互いに任意
の処理を隔てて離れている光触媒含有装置100の一部
分と短波長光源200との間に、介在され、互いに光学
的に結合している。前記光ファイバー(又は光ファイバ
ー・ケーブル)400は、その一端部400aが短波長
光源200の近辺に配置されて短波長光源200から放
射される短波長光線を受光し、短波長光線をその他端部
400bに伝送する。その他端部400bは光触媒含有
装置100の一側面部10cの近辺に隣接して配置され
ているので、その他端部400bに伝送された短波長光
線は光触媒含有装置100の内部に入射する。
短波長透禍部材10の内部に入射した伝搬光線は、周知
の光ファイバーと相似の原理に従い内部全反射を繰り返
して、一側面部10cと対向する他側面部10dに向か
って短波長透過部材10の内部を進行する。この伝搬光
線は、一側面部10cから他側面部10dに向かって短
波長透過部材10の内部を伝搬すると共に、少しずつ表
面10aと裏面10bから漏れ出る。表面10aから漏
れ出た矢印で示す光線は、その表面10aに設けられた
光触媒層20をその裏面側から照射する。この漏れ出た
短波長光線が照射された光触媒層20は、この短波長光
線L2を吸収し活性化される。活性化された光触媒層2
0は、その上に接触、付着等して存在する、例えば、食
品による汚れ、かび類、細菌類、油汚れ、し尿汚れ等の
住まいの汚れ成分等の浄化処理すべき対象物OB(図で
は円形で示されている部分)を光触媒層20の光触媒作
用により、酸化又は還元する。
あるが、直線状(直管型)又はW字型等任意のものが用
いられる。また図7では、光ファイバー・ケーブル40
0は、複数本の光ファイバーを束ね、その一端部400
aが全体として円形に配列され、他端部400bが全体
として直線状に配列されたものであるが、その代わりに
複数本の光ファイバーを平行に配列したリボン状のファ
イバー・ケーブル、一本の光ファイバー、複数本の光フ
ァイバーを束ねた通常の光ファイバー・ケーブル等の短
波長透過性の任意の光ファイバー、光ファイバー・ケー
ブルを用いることが出来る。即ち太陽光線を太陽光集光
器によって集光し、その焦点に前記光ファイバー・ケー
ブル400の一端部400aを配置して、短波長光源2
00とすることが出来る。短波長光源200として人工
光源の代わりに、太陽光線を用いることが出来る。太陽
光線に含まれる紫外線等の短波長光線は光触媒を励起し
て活性化するのに役立つ。
ァイバー、光フアイバー・ケーブル400の短波長透過
性の光学材料、即ちコア(core:芯)およびクラッ
ド(clad:鞘、被覆材)としては、高純度溶融石
英、サフアイア、第1実施例で述べたホウケイ酸ガラス
などの無機光学材料、ジメチル・シリコーン(dime
thl silicone)などのシリコーン系樹脂
(silicone base plastics or
resin)、ポリカーボネート(polycarbo
nate)樹脂、フッ化炭素系(carbon flu
oride base)樹脂などの有機光学材料を用い
ることができる。なお上記材料の内でコア部材としては
比較的に屈折率の高いものを用い、クラッド部材として
比較的に屈折率の低いものを組み合わせて用いる必要が
あるのは当然のことである。
ー・ケーブルは、世界の複数の一流電線メーカーから入
手可能である。例えば三菱電線工業株式会社(MITS
UBISHI CABLE INDUSTRIES,LT
D)から市販されている紫外線用光フアイバー(波長
0.26micron meterにおける減衰量:6
dB/10meterまたはそれ以下)等を用いること
ができる。
の概略拡大断面図を参照して説明する。本発明の第1実
施例及び第2実施例では光触媒含有装置100の片面に
のみに光触媒層20を持っているが、本発明の第3実施
例では光触媒含有装置100の両面に光触媒層20を持
っている。即ち図8において、本発明の第3実施例の光
触媒含有装置100は、短波長光線の透過性に優れてい
る板状の短波長透過部材10と、短波長透過部材10の
表面10aと裏面10bとの両面に、酸化チタン等の金
属酸化物からなる多数の光触媒粒子20bを短波長光線
の透過性に優れている結合材20a内に混合、分散した
光触媒含有結合材層からなる二つの光触媒層20とから
なる。この実施例は、例えば、汚染した又は反応させる
べき液体、粉体等の流体を光触媒含有装置100の両面
の二つの光触媒層20に流動接触させて、前記流体を浄
化又は酸化還元反応させる場合に有効に用いられる。
の概略拡大断面図を参照して説明する。第1実施例、第
2実施例、第3実施例では短波長透過部材10は厚さが
一定の板状体であるが、第4実施例ではテーパー(ta
per)構造の板状体である。この第4実施例の光触媒
含有装置120は、図9に示すように、短波長光線の透
過性に優れている板状(直方体)の無機光学材料又は有
機光学材料からなる短波長透過部材122と、その表面
122a(又は裏面122bとの両方の主面)に、短波
長光線に対して透過性の優れたガラスフリット又は有機
樹脂からなる結合材内に多数の光触媒粒子を混合又は分
散させたものを塗布し、乾燥又は焼き付けた光触媒含有
結合材層すなわち光触媒層124とからなる。
122の板が、一側面部122cからその他側面部12
2dに向かって、順次その厚さが連続的に小さくなって
いくテーパー(taper)構造、即ち楔型になってい
る。従って短波長透過部材122が、一側面部122c
からその他側面部122dに向かうに従って、一側面部
122cからその他側面部122dに向かって、短波長
透過部材122の表面122aから伝搬光線を少しずつ
徐々に均一に出射させることができるので、光触媒層1
24の全面をその裏面からどの部分でも均−に照射させ
ることができる。なお短波長透過部材122の裏面12
2bからも伝搬光線が少しずつ徐々に漏洩するので、裏
面122bに反射層を設けるのが望ましい。また光触媒
層124を設ける短波長透過部材122の表面122a
を、粗面化してもよい。
0の概略拡大断面図を参照して説明する。図10におい
て、この第5実施例の光触媒含有装置130は、その内
面132aを紫外線反射性とした底板132と、頂板1
34と、頂板134の表面134aに短波長光線に対し
て透過性の優れた結合材内に多数の光触媒粒子を混合又
は分散させたものを塗布し、乾燥又は焼き付けた光触媒
層131と、頂板134と底板132との間に紫外線を
導光する空間136とからなる。また、頂板134と底
板132との間の対接面138は有機または無機の接着
剤などにより接合され互いに一体化している。この実施
例の光触媒含有装置130では、頂板134の一側面部
134cから他側面部134dに向かうに従って、短波
長光線透過部材の頂板134の表面(出射部)134a
から少しずつ徐々に、短波長光線を出射させることがで
きるので、表面134a上に設けた光触媒層131をそ
の裏面から短波長光線を照射する。
1の概略拡大断面図を参照して説明する。図11におい
て、この第6実施例の光触媒含有装置140は、裏面の
複数の個所を粗面とした光散乱性裏面142b2と平滑
裏面142b1とを交互に持つ、厚さがほぼ一定の板状
の短波長光線透過部材142と、この裏面142b1、
142b2上に形成された短波長光線透過層144と、
短波長光線透過層144上に形成された光触媒粒子を混
合又は分散させたものを塗布し、乾燥又は焼き付けた光
触媒層141とからなる。
部142cから内部に導入された短波長光線(入射光
線)は、光フアイバーの原理に従い、コアである短波長
光線透過部材142中を閉じ込められて内部全反射を繰
り返しながら伝搬して短波長光線透過部材142の他側
面部142dに達する。そして短波長光線透過部材14
2の一側面部142cから他側面部142dに向かうに
従って、短波長光線は短波長光線透過部材142の裏面
の複数の粗面142b2から短波長光線透過層144を
経由して光触媒層141を少しずつ徐々に照射させるこ
とができる。
142の表面142a上に形成してもよく、または光触
媒層141を短波長光線透過部材142の表面142a
上と裏面142b1、142b2上に形成してもよい。図
11に示すように短波長光線透過部材142の一側面部
1142cから他側面部142dに向かうに従って、光
散乱性裏面142b1の分布密度を増加させる場合に
は、光触媒層141をどの箇所でも均一に照射させるこ
とができる。
2の概略拡大断面図を参照して説明する。図12におい
て、この第7実施例の光触媒含有装置160は、短波長
光線透過部材の頂板164と、頂板164の表面164
aに設けた光触媒粒子を混合又は分散させたものを塗布
し、乾燥又は焼き付けた光触媒層161と、底板166
と、両者164、166の間の空間167に設けた異な
る長さの複数の短波長光線導光性の光フアイバー162
と両者164、166を固定するスペーサー168とか
ら構成される。
は、全て一側面部で終端され、複数の光フアイバー16
2の他端162d即ち自由端はそれぞれ異なる個所で終
端している。なお複数の光フアイバー162の複数の他
端、即ち自由端162dは、図ではそれぞれ異なる位置
で規則的に終端しているが、出射光線の均一性と製造コ
ストの点から不規則的にランダムに終端しても良い。ま
た底板166の内面又は外面に短波長光線反射層を設け
ても良い。また上記複数の光フアイバー162の複数の
自由端162dを固定するために、頂板164と底板1
66との間の空間167にシリコーン樹脂などの短波長
光線透過樹脂を充填するのが望ましい。
などの紫外線導光性の高屈折峯のコアとコアを被覆する
低屈析率のクラッドとからなり、紫外線導光性の蓋16
0の一端面、即ち光フアイバー162の一端面162c
から入射した紫外線は内部全反射を繰り返しながら光フ
アイバー162の他端162dへ伝搬され、他端162
から出射して出射光線となる。複数の光フアイバー16
2の長さを異ならしてあるので、複数の光フアイバーの
他端162dの位置即ち紫外線が出射する個所がそれぞ
れ異なる。従って短波長光線透過部材の頂板164の実
質的に全面から短波長光線が出射することになり、頂板
164の表面164aに設けられた光触媒層161のほ
ぼ全面を短波長光線により照射することができる。
3の概略拡大断面図を参照して説明する。図13におい
て、この第8実施例の光触媒含有装置170は、異なる
長さの複数の紫外線導光性の光フアイバー172を型を
用いてシリコーン樹脂、アクリル樹脂などの短波長光線
透過性の樹脂成形体174内に埋設し、樹脂成形体14
の表面174aに光触媒粒子を混合又は分散させた光触
媒層171設けたものである。複数の光フアイバー17
2の一端172cは、全て樹脂成形体174の一側面部
で終端され、複数の光フアイバー172の他端172d
即ち自由端はそれぞれ異なる個所で終端している。なお
複数の光フアイバー172の複数の他端、即ち自由端1
72dは、図13ではそれぞれ異なる位置で規則的に終
端しているが、出射光線の均一性と製造コストの点から
不規則的にランダムに終端しても良い。また樹脂成形体
174の底面174bに短波長光線反射層を設けても良
い。この実施例では複数の光フアイバー172の一端1
72c即ち短波長光線入射部の面積が比較的に大きくな
っているので、図1のように短波長光源40を光触媒含
有装置170の一側面部の近くに設置する場合に適す
る。
4の概略拡大断面図を参照して説明する。図14におい
て、この第9実施例の光触媒含有装置180は、異なる
長さの複数の短波長光線導光性の光フアイバー182を
型を用いてシリコーン樹脂、アクリル樹脂などの短波長
光導光性の樹脂成形体184内に埋設し、樹脂成形体1
84の表面184aと裏面184bとの両面に光触媒粒
子を混合又は分散させた光触媒層181を設けたもので
ある。複数の光フアイバー182の一端182cは、全
て樹脂成形体184の一側面部で終端され、複数の光フ
アイバー182の他端182d即ち自由端はそれぞれ異
なる個所で終端している。
即ち自由端182dは、図13ではそれぞれ異なる位置
で規則的に終端しているが、出射光線の均一性と製造コ
ストの点から不規則的にランダムに終端しても良い。こ
の実施例では図14に示すように複数の光フアイバー1
82はそれらの一端182cが、全て樹脂成形体184
の一側面部182cで密集して終端され、それらの他端
182d即ち自由端はそれぞれ異なる個所で上方向と下
方向の両方向に放射状に広がって終端している。従って
この実施例では複数の光フアイバー182の一端182
c即ち短波長光線入射部の面積が比較的に小さくなって
いるので、点状などの比較的に小面積の短波長入射光線
を複数の光フアイバー182の一端182cに光学的に
結合する場合に適する。
図15の概略拡大断面図を参照して説明する。図15に
おいて、この第6実施例の光触媒含有装置190は、石
英などの紫外線導光性の無機ガラス、又はポリカーボネ
ート樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などの短波長
光線導光性の合成樹脂からなる成形体191と、その頂
面即ち表面191a上に蛍光体材料からなる多数の蛍光
体粒子を無機ガラス又は合成樹脂からなる短波長光線導
光性の結合材内に混合して分散させた蛍光体含有層19
2と、光触媒粒子を混合又は分散させた光触媒層193
とから構成される。
ンプに用いられている多種の蛍光体を用いることがで
き、使用できる具体的な蛍光体材料としては、例えば白
色を発光するハロリん酸カルシューム(Ca halo
−phosphate)、青色を発光するタングステン
酸マグネシューム(M9 tungstate)、緑色
を発光するけい酸亜鉛 (Zn silicate)、オ
レンジ色を発光するりん酸カルシューム(Ca sil
icate)などがあげられる。従って短波長光線導光
性の成形体191の一側面部191cから入射した短波
長光線は、短波長光線導光性の成形体191内を内部全
反射を繰り返して成形体191の他側面部191dへ伝
搬して行くと共に、その表面191aとその裏面191
bから放射される。その表面191aから放射された短
波長光線はその表面191a上に形成された蛍光体含有
層192に含まれる蛍光体粒子を刺激し、蛍光体材料の
種類に対応して、任意の色の可視光線に変換される発光
する。またその裏面191bから放射された短波長光線
は光触媒層193を照射する。この成形体191が光る
ことは短波長光源が点灯中であることを知らせる表示器
としての役目をする。
た各種の実施例に限定されず、特許請求の範囲内におい
て種々の変形が可能である。例えば、本発明のその他の
実施例を図16の概略斜視図を参照して説明する。
94は、例えばポリメタクリル酸(PMMA)樹脂フィ
ルム、ポリカーボネート(PC)樹脂フィルム、ふっ素
樹脂フィルム、石英ガラス・フィルム等の厚さ約0.0
1mmから約0.5mmの可撓性の短波長透過部材フィ
ルム195と、その表面195aに可撓性の結合材内に
多数の光触媒粒子を混合させたものを塗布し、乾燥又は
焼き付けた光触媒を含有した結合材層すなわち光触媒層
196とからなる。従って短波長光線L1を短波長透過
部材フィルム195の一側面部195cから入射させる
と、短波長透過部材フィルム195の表面195aから
漏洩した伝搬光線により光触媒層196が照射され、光
触媒層196が活性化される。また図16Aに示す実施
例ではそれ自体を曲面とした、又は他の曲面支持体の曲
面に沿って配置に出来る可撓性の光触媒含有装置194
を提供できる。
光触媒含有装置197は、例えばポリメタクリル酸(P
MMA)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ふっ素
樹脂、石英ガラス等の可撓性の無い円柱体、又はファイ
バー状の可撓性のある短波長透過部材198と、その表
面198aに結合材内に多数の光触媒粒子を混合させた
ものを塗布し、乾燥又は焼き付けた光触媒を含有した結
合材層すなわち光触媒層199とからなる。従って短波
長光線L1を円柱体、又はファイバー状の短波長透過部
材198の一端末断面部198cから入射させると、短
波長透過部材198の表面198aから漏洩した伝搬光
線により光触媒層199が照射され、光触媒層199が
活性化される。ファイバー状の可撓性をもつ光触媒含有
装置197は、短波長光線透過光ファイバーの芯(コ
ア)の周辺に鞘(クラッド、シース)の層を設けた短波
長光線透過光ファイバーの鞘の層内に多数の光触媒粒子
を分散させた特殊な光触媒含有光ファイバーであり、例
えば図16Cに示すようにコイル状又は渦巻き状に配置
して用いることが出来る。
媒層又は前記蛍光体層は前記短波長透過部材の表面又は
裏面にほぼ全面的に設けてあるが、その表面又は裏面の
任意の領域に部分的に設けてもよい。
長光線を前記光触媒含有装置における前記短波長透過部
材の側面部から入射させているが、前記短波長光線を前
記短波長透過部材の表面又は裏面からに入射させても良
い。この場合には、前記光触媒層を部分的に設けた前記
光触媒含有装置における前記短波長透過部材の表面又は
裏面の一部から、例えばプリズム等の周知の光学部材を
用いて、前記短波長光線を前記短波長透過部材の内部に
一旦入射させる。
かなように、本発明では、光触媒層をその表面又は裏面
に設けた短波長光線透過部材(光触媒支持物体)に、外
部の短波長光源から放射される短波長光線を入射させ
て、一旦面光源に変換し、この面光源即ち前記短波長光
線透過部材から漏れ出た前記短波長光線を前記光触媒層
の裏面側から照射させて、前記光触媒層の光触媒作用に
より前記光触媒層を励起させ、活性化させている。そし
て前記光触媒層上に存在する浄化又は反応すべき対象物
を酸化又は還元し、対象物を浄化処理又は反応処理して
いる。本発明では、従来技術のように光触媒支持物体の
光触媒層表面と前記光触媒支持体から離れた短波長光源
との問に、何ら前記対象物を介在させていない。従って
本発明では、光線の利用効率が高く、光線を有効に利用
できる。また本発明では、比較的に小容量の短波長光源
を使用することができる。
視図である。
拡大断面図である。
拡大断面図である。
ある。
概略断面図である。
視図である。
略断面図である。
略断面図である。
大概略断面図である。
大概略断面図である。
大概略断面図である。
大概略断面図である。
大概略断面図である。
拡大概略断面図である。
説明する概略斜視図である。
nsmissiblematerial to shor
t wave length ray) 10a・・・短波長透過部材の表面(front su
rface) 10b・・・短波長透過部材の裏面(rear sur
face) 10c・・・短波長透過部材の一側面部(a side
surface) 10d・・・短波長透過部材の他側面部(anothe
r sidesurface) 20・・・光触媒層(photocatalyst l
ayer) 20a・・・結合材(bonding materia
l) 20b・・・光触媒粒子(photocatalyst
particle) 100・・・光触媒含有装置(device incl
udingphotocatalyst partic
le) 200・・・短波長光源(light source o
f shortwavelength ray) 400・・・光ファイバー、光ファイバー・ケーブル
(opticalfiber、optical fib
er cable) L1・・・短波長光線(short wave leng
th ray) L2・・・伝搬光線(transmission ra
y) OB・・・対象物(object) 120、130、140、160、170、180、1
90、194、197・・・光触媒含有装置 122、134、142、164、170、180、1
91、195・・・短波長透過部材、短波長光線透過部
材 162、172、182、198・・・光ファイバー
(短波長透過部材) 122a、134a、142a、192a・・・短波長
透過部材の表面 122b、134b、142b、192b・・・短波長
透過部材の裏面 122c、134c、142c、192c・・・短波長
透過部材の一側面部 122d、134d、142d、192d・・・短波長
透過部材の他側面部 124、134、141a、141b、161、17
1、181、193・・・光触媒層 192・・・蛍光体層(phospher laye
r)
Claims (12)
- 【請求項1】(a)対向する第1および第2の表面と対向
する第1および第2の側面(または端末部)とを有し、前
記第1の側面(または端末部)から前記第2の側面(また
は端末部)の方向に向かってその厚みが減少するテーパ
ー状の板状体からなる光線透過性の導光部材と、(b)
前記第1および、または第2の表面側に配置された光触媒
とを備え、かつ(c)前記第1の側面(または端末部)
側を、前記光触媒を活性化する光線を前記導光部材に導
入する光線入射部(または光線導入部)としたことを特
徴とする光触媒装置。 - 【請求項2】(a)対向する第1および第2の表面と対向
する第1および第2の側面(または端末部)とを有し、前
記第1の側面(または端末部)から前記第2の側面(また
は端末部)の方向に向かってその厚みが減少するテーパ
ー状の板状体からなる光線透過性の導光部材と、(b)
前記第1の表面側に配置された光触媒と、(c)前記第
2の表面側に配置された反射層とを備え、かつ(d)前
記第1の側面(または端末部)側を、前記光触媒を活性
化する光線を前記導光部材に導入する光線入射部(また
は光線導入部)としたことを特徴とする光触媒装置。 - 【請求項3】前記光触媒が配置された前記表面を粗面化
したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
光触媒装置。 - 【請求項4】(a)導光性のある空間を挟んで対向して
配置された少なくとも一方が光線透過性のある対向する
一対の板状体と、(b)光線透過性のある前記板状体側
に配置された光触媒とを備え、かつ(c)前記空間の側
面(または端末部)側を光線入射部(または光線導入
部)としたことを特徴とする光触媒装置。 - 【請求項5】(a)導光性のある空間を挟んで対向して
配置され一方が光線透過性を有し、他方が反射性を有す
る対向する一対の板状体と、(b)光線透過性のある前
記板状体側に配置された光触媒とを備え、かつ(c)前
記空間の側面(または端末部)側を光線入射部(または
光線導入部)としたことを特徴とする光触媒装置。 - 【請求項6】一対の前記板状体はそれらの対接面を接合
され互いに一体化していることを特徴とする請求項4ま
たは請求項5に記載の光触媒装置。 - 【請求項7】(a)それぞれが入射端面と出射端面を有
する光ファイバーからなり、複数の前記入射端面が実質
的に同一個所で終端され、複数の前記出射端面が実質的
に異なる個所で終端された複数の光ファイバーと、
(b)前記光ファイバーの少なくとも前記出射端面側の
ほとんどすべてを埋設し少なくとも一つの表面を有する
光線透過性部材と、かつ(c)前記表面側に配置された
光触媒とを備えたことを特徴とする光触媒装置。 - 【請求項8】(a)それぞれが入射端面と出射端面を有
する光ファイバーからなり、複数の前記入射端面が実質
的に同一個所で終端され、複数の前記出射端面が実質的
に異なる個所で終端された複数の光ファイバーと、
(b)前記光ファイバーの少なくとも前記出射端面側の
ほとんどすべてを埋設する一対の表面を有する光線透過
性樹脂と、(c)一方の前記表面側に配置された光触媒
と、かつ(d)他方の前記表面側に配置された反射層と
を備えたことを特徴とする光触媒装置。 - 【請求項9】(a)空間を挟んで対向して配置された少
なくとも一方が光線透過性のある一対の板状体と、
(b)光線透過性のある前記板状体側に配置された光触
媒と、(c)光線を入射させる入射端面が実質的に同一
個所で終端され、光線を出射させる他方の出射端面が実
質的に異なる個所で終端され、前記空間内に配置された
複数の光ファイバーと、かつ(d)前記空間の側面(ま
たは端末部)側を光線入射部(または光線導入部)とし
たことを特徴とする光触媒装置。 - 【請求項10】(a)空間を挟んで対向して配置された
少なくとも一方が光線透過性のある一対の板状体と、
(b)光線透過性のある前記板状体側に配置された光触
媒と、(c)光線を入射させる入射端面が実質的に同一
個所で終端され、光線を出射させる他方の出射端面が実
質的に異なる個所で終端され、前記空間内に配置された
複数の光ファイバーと、かつ(d)前記空間を充填する
光線透過性樹脂とを備えたことを特徴とする光触媒装
置。 - 【請求項11】複数の前記出射端面が規則的または不規
則的に終端するか、または放射状に広がって終端するこ
とを特徴とする請求項7ないし請求項10のいずれかに
記載の光触媒装置。 - 【請求項12】(a)一つの表面と一対の端末面とを有
するファイバー状または柱状の光線透過性部材と、
(b)前記表面側に配置された光触媒とを備え、かつ
(c)前記光線透過性部材をコイル状または渦巻状に配
置し、前記端末面を光線入射部(または光線導入部)と
したことを特徴とする、光触媒装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002309246A JP4140762B2 (ja) | 2002-10-24 | 2002-10-24 | 光触媒装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002309246A JP4140762B2 (ja) | 2002-10-24 | 2002-10-24 | 光触媒装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08043496A Division JP3383932B2 (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 光触媒装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003200059A true JP2003200059A (ja) | 2003-07-15 |
JP4140762B2 JP4140762B2 (ja) | 2008-08-27 |
Family
ID=27655752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002309246A Expired - Fee Related JP4140762B2 (ja) | 2002-10-24 | 2002-10-24 | 光触媒装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4140762B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008105295A1 (ja) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Nagamune Industrial Co., Ltd. | 流体浄化装置 |
JP2011049264A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Lintec Corp | 光照射装置及び光照射方法 |
US9377575B2 (en) | 2012-10-17 | 2016-06-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light guide plate, planar light apparatus, and display device |
-
2002
- 2002-10-24 JP JP2002309246A patent/JP4140762B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008105295A1 (ja) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Nagamune Industrial Co., Ltd. | 流体浄化装置 |
JP2011049264A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Lintec Corp | 光照射装置及び光照射方法 |
US9377575B2 (en) | 2012-10-17 | 2016-06-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light guide plate, planar light apparatus, and display device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4140762B2 (ja) | 2008-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3383932B2 (ja) | 光触媒装置 | |
US6238630B1 (en) | Photocatalyst device and photocatalyst reactor | |
Ray | Design, modelling and experimentation of a new large-scale photocatalytic reactor for water treatment | |
US6771866B2 (en) | Photocatalyst apparatus, method of manufacture thereof and photocatalyst reactor | |
Wang et al. | The light transmission and distribution in an optical fiber coated with TiO2 particles | |
US6902653B2 (en) | Apparatus and method for photocatalytic purification and disinfection of fluids | |
Ling et al. | Coupling light emitting diodes with photocatalyst-coated optical fibers improves quantum yield of pollutant oxidation | |
US4892712A (en) | Fluid purification | |
US20050224335A1 (en) | Apparatus and method for photocatalytic purification and disinfection of fluids | |
US20080142435A1 (en) | Surface Emitting Device | |
CN103052441A (zh) | 光反应器及其制造方法 | |
CN104023755B (zh) | 光催化净化介质 | |
JP2006237563A (ja) | 面発光デバイス | |
JPH1071322A (ja) | 光触媒反応ファイバ及び光触媒反応装置 | |
JPH10202110A (ja) | フレキシブルな光触媒体 | |
US6501893B1 (en) | Photocatalytic optical fibers and apparatus using the optical fibers | |
JP3689939B2 (ja) | 光触媒装置 | |
JP2003200059A (ja) | 光触媒装置 | |
JP3850916B2 (ja) | 便座の殺菌装置 | |
JP2006061580A (ja) | 空気の浄化方法および装置 | |
WO1997037936A1 (en) | A photocatalytic reactor for water purification and use thereof | |
JP4151307B2 (ja) | 光触媒担持光ファイバを備えた光触媒装置および光触媒反応装置 | |
Mills et al. | Photocatalytic oxidation of deposited sulfur and gaseous sulfur dioxide by TiO2 films | |
JP2004159842A (ja) | 光触媒加工処理した物質又は製品のクリーン度維持・促進方法と、そのための光触媒活性化式のクリーン度維持・促進システム。 | |
JP4283509B2 (ja) | 光触媒フィルタ装置及び流体処理方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20030219 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070828 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070926 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071019 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080219 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080305 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080507 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080604 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110620 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |