JP2003320244A - 有害な流体の自浄式急速光浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主に非金属系の公害物質を含む空気及び水な
どの有害な流体を光照射下で酸化チタン光触媒作用を発
現している活性触媒面に接触させて無害化処理する有害
な流体の自浄式急速光浄化装置である。 【解決手段】 筒状の缶体と該缶体の中央域に組み込ん
だ光源と該光源を囲い込むように装設した受光反応体と
を備え、該受光反応体が主に傾斜面を持つ複数の受光板
と外導遮流板と内導遮流板とからなる複数の乱流路を備
え、該受光板が流体の流れる方向に向い蛇行する交流波
形状の波板断面を有し、該缶体の缶胴内壁面及び受光板
が主に酸化チタンで成層されてなる胴面触媒層及び板面
触媒層を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生物の内分泌を攪
乱したり、催奇性や発癌性を持っていたり、異臭味の発
生源になったりする主に非金属系の公害物質、例えばポ
リ塩化ビフェニール、ノニフェノール、トリクロルエチ
レン、トリメチルアミン、ベンゼン、トルエン、ホルム
アルデヒド、ダイオキシン、硫化水素、アンモニアなど
及び／又はウイルス、細菌類とそれらの代識物質などで
汚染された空気、排気ガス等や地下水、廃水、浸透水等
の気相や液相の有害な流体を、主に酸化チタンの触媒層
に囲まれた複数の乱流路内に分配し流通させる間に、光
源からの主に紫外線に照射されている触媒面に効率よく
接触させて該公害物質の電子移動を触媒させることによ
り無害化する、所謂、既知の「酸化チタン光触媒作用」
により短時間で衛生的且つ経済的に光浄化処理し且つ負
荷変動に対する追随範囲と適用分野とが広い有害な流体
の自浄式急速光浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は、主に、内壁面が平滑で形
状が短筒形の多数の細孔流路を有し且つ該内壁面に酸化
チタンが塗布されてなる触媒面を持つハニカム構造の反
応体と該細孔流路の中を紫外線が通るように装設した照
射ランプとを備え、該細孔流路を通り抜ける流体中の公
害物質を光照射下で酸化チタン光触媒作用を発現してい
る活性触媒面に接触させて無害化し、光浄化処理するも
のであった。

【０００３】なお、光源から放射されて細孔流路を通る
紫外線は拡散及び反射しながら触媒面を照射するが、直
進する光は該触媒面を殆んど照射することなく素通りす
るために触媒の感光活性化率を小さくするとともに光損
失率を大きくし、また該細孔流路が公害物質を含む流体
の流れを整流化してしまい、混合攪作用及び接面刷新作
用の発現を抑えることから該触媒面と接触せずに素通り
する公害物質量を増し、更に前記両作用が相挨って該触
媒面の付着物を剥脱し排除する自浄作用の発現をも抑え
てしまい遮光障害及び遮流障害を生じ易くするために、
煩繁に運転を止めて分解洗浄しなければならない繁雑な
再生作業が必要になるなどのことから処理能力は小さく
なり、光浄化処理に要する時間は延びるため連続安定運
転が困難になり、従って適用分野が主に閉鎖空間の比較
的に濃度の低い臭気の循環脱臭用に限定され、また前処
理に精密除塵工程を設けると通気抵抗が大きくなったり
するので、装置の建設費及び運転管理費が過大になるな
どの問題があった。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】本発明が解決しよう
とする課題は、装置の適用分野が狭く、建設費と運転管
理費が過大になる点である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段は、主に非金属系の公害物質を含む空気や水など
の有害な流体を光照射下の主に酸化チタンの触媒面に接
触させて無害化処理する自浄式急速光浄化装置におい
て、形状が筒形の缶体と該缶体の中央域に組み込んだ光
源と該光源を囲うように該缶体内に装設した受光反応体
とを備え、該受光反応体が主に酸化チタンで成層された
板面触媒層を有する複数の受光板を備え、該受光板が光
源側端辺部と缶胴側端辺部との間に傾斜面を有するとと
もに前記光源側端辺部が一定距離を置き配設された複数
の小径環板に等間隔を開けて放射状に締結され且つ前記
缶胴側端辺部が一定距離を置き配設された複数の大径環
板に等間隔を開けて締結され、該傾斜面が光源の中心点
と該光源側端辺部とを通る放射線に対し一定の傾斜角度
を持って一回転方向へ屈析している有害な流体の自浄式
急速光浄化装置である。

【０００６】また、受光反応体が一定距離を置き交互に
配設された外導遮流板と内導遮流板とを有して光源と缶
体の缶胴内壁面との間に受光板と同数の乱流路を形成
し、該受光板が光源側端辺部で該外導遮流板に等間隔を
開けて放射状に締結されるとともに缶胴側端辺部で該内
導遮流板に等間隔を開けて締結され、該内導遮流板と大
径環板とが外周部で連結桿により締結されて該受光反応
体を一体構造化し、該連結桿が複数の側桿と端結桿とか
らなり、該側桿が缶体の缶胴内壁部に設けた複数のウォ
ールガイドと噛み合う軌条になる有害な流体の自浄式急
速光浄化装置である。

【０００７】また、受光板が板面触媒層に流体の流れる
方向へ向い蛇行する交流波形状の形を与える波形断面を
有し、缶体が缶胴内壁面に主として酸化チタンを成層し
てなる胴面触媒層を備えている有害な流体の自浄式急速
光浄化装置である。

【０００８】また、光源が主に紫外線を放射する照射ラ
ンプと該照射ランプを缶体内の流体から隔離する透明な
石英ガラス製の保護管と該保護管の開口部を塞ぎ閉鎖空
間を形成させる封栓とからなり、該封栓に該閉鎖空間内
へ気体を流通させる注気管及び抜気管などが設けられ、
該照射ランプが電極部と射光管部との境界上に反射板を
備えている有害な流体の自浄式急速光浄化装置である。

【０００９】

【作用】上記のように構成された本発明の有害な流体の
自浄式急速光浄化装置において、主に非金属系の公害物
質を含む空気や水などの流体、例えば化学品工場、精油
所、合板工場、食品加工工場等の閉鎖空間の循環空気及
び生ごみの集積所や中継所や焼却場、堆肥工場、地下駐
車場、トンネル等からの排気ガスなどの気相の有害な流
体、或は廃棄物の焼却場や埋立地、電子部品工場等及び
それらの跡地などからの排出水、浸透水及び地下水など
の液相の有害な流体は、前処理装置で主に懸濁物質が除
去された後に、流体供給装置から該自浄式急速光浄化装
置に供給され、形状が５〜２４角筒形或は円筒形の缶体
の中央域に組み込んだ光源を囲い込むように装設した受
光反応体の中を流通する。

【００１０】受光反応体には、主に酸化チタンで成層さ
れてなる板面触媒層を持つ５〜２４枚程度の受光板が設
けられ、該受光板の光源側端辺部が一定距離を置き配設
された複数の小径環板と外導遮流板とにより等間隔を開
けて締結され且つ該受光板の缶胴側端辺部が一定距離を
置き配設された複数の大径環板と内導遮流板とにより等
間隔を開けて締結されて光源と缶体の缶胴内壁面との間
に５〜２４本程度の乱流路を形成し、該乱流路に分配さ
れて流れる有害な流体に混合攪拌作用を発現させる蠕動
流を与える。

【００１１】また、受光板に、光源の中心点と光源側端
辺部、好ましくはその中心線を通る放射線に対し一定角
度を持って時計回り或は反時計回りのいずれか一方向へ
屈析させてなる傾斜面を設けるとともに該受光板に流体
の流れる方向に向い蛇行する正弦波、三角波、方形波、
鋸歯状波、或はそれらを適宜に組み合わせてなる形状の
波板断面を設けて板面触媒層に交流波形を与えることに
より、流体の中に接面刷新作用を発現させる多数の小渦
流の群列を連続して発生させる。

【００１２】従って、受光板には傾斜面とその波板断面
とから広い面積の板面触媒層と機械的強度とが与えられ
る。

【００１３】また、光源は、波長が１００〜２６０ｎｍ
程度の主に紫外線を放射する本数が１〜６本程度、ワッ
ト数が１００〜２００ワット程度の直管状の照射ランプ
をスタンド盤間に固定して取扱し易く一体化してから紫
外線透過率の高い透明な石英ガラス製の保護管内に随時
装脱着可能に装設してなり、放射された高エネルギーの
光線は光源側端辺部で５〜２４本程度の光束に分割され
且つ大きな入射角を持って受光板表側の板面触媒層に広
く、薄く延展化されるとともに、その約半分程度の光エ
ネルギーが転化され且つ大きな反射角が与えられた光線
は拡散光及び散乱光とともに該受光板裏側の板面触媒層
と胴面触媒層とを照射するなどのことから、有効受光面
積は大きくなり且つ光損失が抑えられ、また触媒層に含
まれる成層固着剤を攻撃する紫外線の化学反応力は緩和
されて該触媒層の経時的活性低下と亀裂及び脱落などに
伴なう脆化障害の発生をも抑えられる。

【００１４】また、照射ランプの射光管部と電極部との
境界上に反射板を設けるとともに、封栓で塞いでなる保
護管の閉鎖空間内へ比較的温度の低い空気、酸素富化ガ
ス及び純酸素ガスなどの酸素含有ガスを導入する注気管
と比較的温度が高くなったガスを該閉鎖空間外へ導出す
る抜気管とを設けることなどにより該電極部及び樹脂部
材を熱、紫外線及び該紫外線で励起された酸素から生じ
るオゾンなどの攻撃から守り該照射ランプの消耗を防ぐ
とともに、光変換効率の低下を抑える。なお、抜気管か
ら導出したオゾン含有ガスは前処理装置に送られて有害
な流体中に吹き込まれたり、或は除塵工程の再生用酸化
・滅菌剤として有効利用される。

【００１５】また、上記のように、光損失と触媒層の脆
化とともに照射ランプの消耗及び光変換効率の低下が抑
えられるので、該照射ランプの放射光の波長を短くし且
つワット数及び本数を増したりして光源の照射エネルギ
ー強度の設定範囲を拡大させ得ることから、装置の光浄
化効率の最適化が容易になる。

【００１６】また、本自浄式急速光浄化装置の導入管
に、有害な流体を送り込む流体供給装置と連動して光浄
化処理後の浄化流体を返送する流体循環装置を設けて乱
流路内の流速を加減し、混合攪拌作用を発現させる蠕動
流と接面刷新作用を発現させる小渦流の群列との強さを
制御するとともに、それら両作用が相挨って自浄作用を
発現させる乱流の強さをも調整し得るので、定常運転時
の連続的なセルフクリーニングでは十分に排除できない
付着物や目詰などを発生させるような性状の有害な流体
の光浄化処理をも、適宜に該乱流を強めて自浄作用を大
きくし、以って遮光障害及び遮流障害の発生を抑えるこ
とにより可能にし、且つ煩繁に運転を止て分解洗浄し、
組み立て直し、試運転調整しながら起動したりする繁雑
な再生作業の人手と時間とを省くこともできるばかりで
なく、触媒面の感光活性率を高水準に維持させ得るの
で、負荷変動に対する追随性の向上と長期間に亘る連続
安定運転とを可能にする。

【００１７】

【実施例】本発明の一実施例を概要説明図を示した図１
と、図１の自浄式急速光浄化装置部概略説明図を示した
図２と、図２のＡ−Ａ矢視横断面図を示した図３と、図
２のＢ−Ｂ横断面部における缶体と受光反応体との取合
説明図を示した図４と、図２の流体動態概説図を示した
図５と、図２の光源部縦断面説明図を示した図６と、図
６のＣ−Ｃ横断面図を示した図７とに基づいて説明す
る。４は自浄式急速光浄化装置であり、前処理装置１で
懸濁物質を除去してから流体供給装置２で昇圧した気相
の有害な流体Ｌを導入管１０から受け入れて無害化処理
し導出管１１から気相の浄化流体Ｍとして排出する。３
は該浄化流体Ｍを適宜に導入管１０に返送する流体循環
装置であり、流体供給装置２と連動して乱流路２７の中
を流れる流体の速さを調整する。また、該自浄式急速光
浄化装置４は導入管１０側が導出管１１側よりも低くな
るように傾設されている。なお、Ｋは気相で懸濁物質を
含む有害な流体である。

【００１８】５は自浄式急速光浄化装置４の缶体であ
り、２４角筒形の形状を有している。６は該缶体５の缶
胴内壁面に硼素、炭素、カルシュウム、白金及びコバル
ト等やそれらの化合物などの助剤物質を単独乃至それら
を適宜に組み合わせて添加した酸化チタンで成層してな
る胴面触媒層、７は該缶体５にフランジ留めされた蓋
板、８は該缶体５の缶胴内壁部に設けた３本のウォール
ガイド、９は受光反応体１７を支持する受座、１２は止
水弁が付設されたドレーン抜管、１６は架台である。ま
た、該蓋板７には中央部に光源２９の装脱着口となる短
管１４が設けられている。１３は保護管３１をその両端
部で挟み込み該短管１４内に支持する２割栓、１５は短
管カバーである。なお、Ｕはドレーンである。

【００１９】受光反応体１７には硼素、炭素、カルシュ
ウム、白金及びコバルト等やそれらの化合物などの助剤
物質を単独乃至それらを適宜に組み合わせて添加した酸
化チタンで成層してなる板面触媒層２２を備えた２４枚
の受光板１８が設けられ、該受光板１８の光源側端辺部
２０は一定距離を置き配設された複数の小径環板２３に
それぞれ等間隔を開けて放射状に締結され、また該受光
板１８の缶胴側端辺部２１は一定距離を置き配設された
複数の大径環板２４にそれぞれ等間隔を開けて締結さ
れ、更に外導遮流板２５と内導遮流板２６とが一定距離
を置き交互に締結されて２４本の乱流路２７を形成して
いる。なお、１９は受光板１８の光源側端辺部２０と缶
胴側端辺部２１とに挟まれた傾斜面であり、光源２９の
中心点Ｑと光源側端辺部２０の中心線とを通る放射線に
対し向って反時計回り方向に一定の傾斜角度θを持って
屈折し且つ流体の流れる方向に向って蛇行する交流波形
状の波板断面を有している。２８は連結桿であり、内導
遮流板２６と大径環板２４とをそれらの外周部で締結す
る３本の側桿と該側桿の端部を三角形状に連結する端結
桿とからなって受光反応体１７を補強し且つ一体構造化
するとともに、該側桿はそれぞれがウォールガイド８と
噛み合う軌条になっている。なお、Ｇは傾斜面１９の波
板断面の交流波節部中心線、Ｊは蠕動流の進む方向を示
す矢印である。

【００２０】光源２９は、形状が両端の開いた円管形で
紫外線透過率の高い石英ガラス製の透明な保護管３１と
ワット数が１００Ｗ程度以上で波長が主に１８０〜２６
０ｎｍ程度の主に紫外線を放射する１本、好ましくは３
本の直管状の照射ランプ３０とを備え、該照射ランプ３
０がその電極部３２と射光管部との境界上に反射板３３
を備えている。３４は該照射ランプ３０の両端の電極ホ
ルダー部を挟み込み支持する２板で１組のスタンド盤で
あり、該スタンド盤３４の間は結束板３６で中間部が補
強された３本のスタンドバー３５により支持されてい
る。３７は該電極部３２と図示しない点灯装置とを結ぶ
電線である。３８は封栓であり、保護管３１の両端を塞
いで閉鎖空間を形成する。３９は該閉鎖空間内へ比較的
に温度の低い気体Ｎを導入する注気管であり、図示しな
い送気ポンプに接続されている。４０は比較的に温度が
高くなった気体Ｐを該閉鎖空間外へ導出する抜気管であ
る。

【００２１】なお、比較的に温度の低い気体Ｎに空気、
酸素富化ガス及び純酸素などの酸素含有ガスを使うと、
酸素が紫外線により励起されてオゾンを含む気体になる
ので、抜気管４０から引き抜き前処理工程の酸化・滅菌
剤として有効利用する。但し、引火性の物質が有害な流
体Ｌに含まれていたり、或は光浄化過程で副生されたり
する場合には、酸素含有ガスの代りに、炭酸ガス、窒素
ガス及びヘリュウムガスなどの不活性ガスが冷却装置を
介して循環使用される。また、自浄式急速光浄化装置４
の機側には図示しない点検保守用のリフトが設けられて
いる。なお、Ｈは光源側端辺部２０で２４本に分割され
た光束の進む方向を示す矢印である。

【００２２】また、本発明の別の一実施例を概要説明図
を示した図８と、図８の自浄式急速光浄化装置部概略説
明図を示した図９と、図９のＤ−Ｄ矢視横断面図を示し
た図１０と、図９のＥ−Ｅ横断面部における缶体と受光
反応体との取合説明図を示した図１１と、図９の光源部
縦断面説明図を示した図１２と、図１２のＦ−Ｆ横断面
図を示した図１３とに基づいて説明する。４４は自浄式
急速光浄化装置であり、前処理装置４１で懸濁物質を除
去してから流体供給装置４２で昇圧した液相の有害な流
体Ｓを導入管５０から受け入れて無害化処理し導入管５
１から液相の浄化流体Ｔとして払出す。４３は該浄化流
体Ｔを適宜に導入管５０に返送する流体循環装置であ
り、流体供給装置４２と連動して乱流路６９の中を流れ
る流体の速さを調整する。なお、Ｒは液相で懸濁物質を
含む有害な流体である。

【００２３】４５は自浄式急速光浄化装置４４の缶体で
あり、１２角筒形の形状を有している。４６は該缶体４
５の缶胴内壁面にアルミナ、弗化カルシュウム、シリ
カ、白金及びコバルトなどの助剤物質を単独乃至それら
を適宜に組み合わせて添加した酸化チタンで成層してな
る胴面触媒層、４７は該缶体４５にフランジ留めされた
蓋板、４８は該缶体４５の缶胴内壁部に設けた３本のウ
ォールガイド、４９は受光反応体５９を支持する受座、
５２は止水弁が付設されたドレーン抜管、５３は点検
口、５７は通気管、５８は架台である。また、蓋板４７
には中央部に光源７１の装脱着口となる短管５５が設け
られている。５４は保護管７３をその上端部で挟み込み
短管５５内に支持する２割栓、５６は短管カバーであ
る。なお、Ｖはドレーン、Ｚは吸吐気である。

【００２４】受光反応体５９にはアルミナ、弗化カルシ
ュウム、シリカ、白金及びコバルトなどの助剤物質を単
独乃至それらを適宜に組み合わせて添加した酸化チタン
で成層してなる板面触媒層６４を備えた１２枚の受光板
６０が設けられ、該受光板６０の光源側端辺部６２は一
定距離を置き配設された複数の小径環板６５にそれぞれ
等間隔を開けて放射状に締結され、また該受光板６０の
缶胴側端辺部６３は一定距離を置き配設された複数の大
径環板６６にそれぞれ等間隔を開けて締結され、更に外
導遮流板６７と内導遮流板６８とが一定距離を置き交互
に締結されて１２本の乱流路６９を形成している。な
お、６１は受光板６０の光源側端辺部６２と缶胴側端辺
部６３との間に挟まれた傾斜面であり、光源７１の中心
点Ｑ’と光源側端辺部６２の中心線とを通る放射線に対
し向って時計回り方向に一定の傾斜角度θ’を持って屈
折し且つ流体の流れる方向に向かい蛇行する交流波形状
の波板断面を有している。７０は連結桿であり、内導遮
流板６８と大径環板６６とをそれらの外周部で締結する
３本の側桿と該側桿の端部を三角形状に連結する端結桿
とからなり受光反応体５９を補強し且つ一体構造化する
とともに、側桿はそれぞれが３本のウォールガイド４８
と噛み合う軌条になっている。なお、Ｇ’は傾斜面６１
の波板断面の交流波節部中心線である。

【００２５】光源７１は、形状が円筒形で下端が試験管
状に閉じ且つ紫外線透過率の高い石英ガラス製の透明な
保護管７３とワット数が１００〜２００ワット程度以上
で波長が主に１００〜２６０ｎｍ程度の紫外線を放射す
る３本、好ましくは４〜６本の照射ランプ７２とを備
え、該照射ランプ７２の射光管部と電極部７４との境界
上に反射板が設けられている。７６は電極ホルダー部を
挟み込む２枚で１組のスタンド盤であり、多面鏡柱７７
で支持されている。なお、該多面鏡柱７７の中には図示
しない点灯装置と下部の電極部とを結ぶ電線７９が通っ
ている。８０は保護管７３の上部を塞ぎ閉鎖空間を形成
させる封栓である。８１は該閉鎖空間内へ比較的に温度
の低い気体Ｗを送り込む注気管であり、図示しない送気
ポンプに接続されている。８２は比較的に温度が高くな
った気体Ｙを該閉鎖空間外へ導出する抜気管、８３は浄
化流体受槽である。

【００２６】なお、比較的に温度の低い気体Ｗに空気、
酸素富化ガス及び純酸素ガスなどの酸素含有ガスを使う
と酸素が紫外線により励起されてオゾンを含むガスにな
るので、抜気管８２から引き抜き前処理装置の酸化・滅
菌剤として有効利用する。但し、引火性の物質が有害な
流体Ｓに含まれていたり、或は光浄化過程で副生された
りする場合には酸素含有ガスの代りに炭酸ガス、窒素ガ
ス及びヘリュウムガスなどの不活性ガスが冷却装置を介
して循環使用される。また、自浄式急速光浄化装置４４
の機側には図示しない点検保守用のリフトが設けられて
いる。なお、Ｈ’は光源側端辺部６２で１２本に分割さ
れた光束の進む方向を示す矢印である。

【００２７】また、本発明は図１〜図１３の実施例に限
定されるものではなく、自浄式急速光浄化装置４、４４
に液相の有害な流体Ｓの噴霧装置を付設して気−液中間
処理する方法に代えても、随時切替可能な逆循環回路を
設けてもよく、流体供給装置２、４２にパルセータを設
けてもよく、流体循環装置３、４３と導入管１０、５０
との間に熱交換装置を設けてもよく、缶体５、４５の直
胴部の平滑壁面をその一部又は全部に正弦波、三角波、
方形波及び鋸歯状波など或はそれらを適宜に組み合わせ
た形状の溝が蛇腹状、螺線状或は縞状に設けられたもの
に代えても更にそれらとジャケットとを組み合わせたも
のに代えてもよく、缶体５、４５の所要直径寸法によっ
ては外導遮流板２５、６７及び内導遮流板２６、６８を
省いても更には缶体の形状をＵチューブ状に配設しても
或は湾曲させてもよく、缶体５、４５の内壁部に複数の
洗浄ノズルを設けてもよく、照射ランプ３０、７２の形
状を直管形の代りにＵ字形、Ｗ字形、或は螺線形のもの
に代えてもよく、光源２９、７１を紫外線発光ダイオー
ド及び紫外線レーザなどに代えてもよく、外導遮流板２
５、６７及び／又は内導遮流板２６、６８に傾斜部を設
けても或は切欠部を設けてもよく、有害な流体Ｌ、Ｓの
性状によっては酸化チタンに添加する助剤物質の種類を
変えても或は省いてもよくその他本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

【００２８】

【発明の形態】上記本発明の実施例における形態を先ず
流体の流れに基づいて説明する。主に非金属系の公害物
質で汚染された懸濁物質を含む有害な流体Ｋ、Ｒは、前
処理装置１、４１で懸濁物質が除去された後に流体供給
装置２、４２で昇圧され、自浄式急速光浄化装置４、４
４へ有害な流体Ｌ、Ｓとして供給され、光源２９、７１
を囲い込むように缶体５、４５内に装設された受光反応
体１７、５９の複数の乱流路２７、６９内に分配されて
流通する間に、光照射下で酸化チタン光触媒作用を発現
している胴面触媒層６、４６及び板面触媒層２２、６４
などの活性触媒面に接触し光浄化処理され、無害な浄化
流体Ｍ、Ｔとして流体循環装置３、４３により返送循環
されたり、再利用されたり、或は環境へ放出される。

【００２９】なお、乱流路２７、６９の中を流れる有害
な流体Ｌ、Ｓは一定間隔を開け交互に配設された複数の
外導遮流板２５、６７と内導遮流板２６、６８とから混
合攪拌作用を発現する蠕動流が与えられるとともに、該
受光板１８、６０に設けられた交流波形状の波板断面か
ら接面刷新作用を発現させる多数の小渦流の群列が連続
的に与えられ、更に該蠕動流と小渦流とが相俟って自浄
作用を発現する乱流が与えられる。なお、該蠕動流、小
渦流及び乱流の強さは該乱流路２７、６９内を流れる流
体の速さで加減され、主に流体供給装置２、４２と連動
する流体循環装置３、４３により調整される。

【００３０】従って、光源２９、７１から放射される主
に紫外線を受けて酸化チタン光触媒作用を発現している
胴面触媒層６、４６及び板面触媒層２２、６４などの活
性触媒面に囲まれた複数の乱流路２７、６９内に分配さ
れて流通する有害な流体Ｌ、Ｓは、（１）蠕動流を与え
られることにより、該活性触媒面に接し抵抗を受ける比
較的に遅い流れと中央域を該活性触媒面に接することな
く比較的に速く素通りしようとする流れとを混合撹拌作
用により撹乱して該活性触媒面に接触できる公害物質の
総量を増大させるとともに、（２）連続的に発生する多
数の小渦流の群列を与えられることにより、公害物質が
該活性触媒面と接触し無害化された後も該活性触媒面に
沿って流れようとする接面流を接面刷新作用により離脱
させて光浄化効率を高水準に維持させるばかりでなく、
（３）乱流を与えられることにより、該活性触媒面を被
う付着物及び乱流路２７、６９を塞ぐ目詰などを自浄作
用により排除して遮光障害及び遮流障害の発生を防ぎ、
該活性触媒面の感光活性率を高水準に維持させ且つ圧力
損失の上昇も抑制させることなどが同時進行する様態下
で、従来法の約１／１０以下の所要時間で急速光浄化処
理される。また、光浄化処理された浄化流体Ｍ、Ｔは、
定常運転時には、大部分が再利用されるか、或は環境へ
放出される。

【００３１】なお、定常運転時の自浄作用では排除し切
れない付着及び目詰などを生じさせる成分を多く含むこ
とから従来は処理を断念せざるを得なかったような有害
な流体については、流体供給装置２、４２と連動する流
体循環装置３、４３で返送する浄化流体Ｍ、Ｔの循環量
を１時間毎に数分間程度〜１２時間毎に１０数分間程度
の範囲で増加させて乱流を強め、以って自浄作用を大き
くする剥脱操作を定常運転プログラム中に適宜に組み込
むことにより、従来のような頻繁に運転を止めて分解洗
浄し、組み立て直して微調整しながら起動させる繁雑な
再生作業を不要にして、長期間に亘る連続した光浄化処
理を可能にする。

【００３２】次に、光源２９、７１から放射される光に
ついて説明する。紫外線透過率の高い石英ガラス製の透
明な保護管３１、７３に波長の短かい高エネルギーの主
に紫外線を放射するワット数の大きな照射ランプ３０、
７２を随時装脱着可能に装設してなる光源２９、７１か
ら放射された光は、受光板１８、６０の光源側端辺部２
０、６２により２４〜１２本の光束Ｈ、Ｈ′に分割され
た直射光となって該受光板１８、６０表側の板面触媒層
に大きな入射角を持って広く、薄く延展化され、またそ
の反射光も大きな反射角を持って拡散光及び散乱光とと
もに広く、薄く分散化されながら該受光板１８、６０裏
側の板面触媒層及び胴面触媒層６、４６を照射する。従
って、有害な流体Ｌ、Ｓが接触し且つ酸化チタン光触媒
作用を発現する該受光板１８、６０には傾斜した該板面
触媒層２２、６４表裏両面の交流波形の形状から広い受
光面積が与えられるばかれではなく、該板面触媒層２
２、６４の主にアナターゼ型の酸化チタンに添加された
成層固着剤を劣化させる曝露強度も大きな入射角及び反
射角によって大幅に緩和される。

【００３３】また、照射ランプ３０、７２が装設された
保護管３１、７３の開口部を封栓３８、８０で塞いでな
る閉鎖空間内へ、比較的に温度の低い気体Ｎ、Ｗとして
主に空気が注気管３９、８１から導入されるとともに、
該空気中の酸素が紫外線に励起されて生じたオゾンを含
み且つ比較的に温度が高くなった気体Ｐ、Ｙを抜気管４
０、８２から導出して該閉鎖空間内の熱とオゾンとを排
除し、また該照射ランプ３０、７２の射光管部と電極部
３２、７４との境界上に反射板３３、７５を設けること
などにより該電極部３２、７４及び樹脂部材の熱、紫外
線及びオゾンなどに起因する老化を防ぐとともに、該照
射ランプ３０、７２の光変換効率と寿命とを高水準に維
持させる。なお、比較的に温度が高くなったオゾンを含
む気体Ｐ、Ｙは酸化・滅菌剤として前処理装置１、４１
に移送される。

【００３４】また、主に自浄作用により生じるドレーン
Ｕ、Ｖは止水弁が付設されたドレーン抜管１２、５２か
ら随時に系外へ排除される。

【００３５】以下に、本発明の一実施例に示した自浄式
急速光浄化装置４による空気中のアンモニアガスの一光
浄化試験について説明する。先づ、該自浄式急速光浄化
装置４において、導入管１０部にアンモニアガスの注入
管を取り付け、導出管１１部に処理ガスのサンプリング
管を取り付け、また流体循環装置３を介し該導入管１０
と導出管１１とを連通管で継いでなる閉鎖回路を付設
し、次に該流体循環装置３と照射ランプ３０とに通電
し、その５分後に該注入管からアンモニアガスを注入
し、該閉鎖回路内のアンモニアガス濃度が２０℃におい
て１００ｐｐｍになるように調整し、その１５秒、３０
秒及び６０秒後にそれぞれ該サンプリング管からガス採
取し分析した１００％循環処理における試験結果を表１
の「本発明によるアンモニアガスの一光浄化試験」に示
す。但し、本試験にはワット数が２００ワット、直管部
有効照射長が１．５ｍの照射ランプを１本使用した。な
お、上記と同じ方法により実施した窒素酸化物、トリメ
チルアミン及びホルムアルデヒドなどの有害ガス単独の
光浄化試験における処理所要時間はアンモニアガスの光
浄化試験と同様に、いずれも従来法の約１／１０以下で
あった。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３８】缶体とその中央部に組み込んだ光源を囲い
込むように装設させた受光反応体とにより形成され且つ
主に酸化チタンで成層されてなる胴面触媒層と板面触媒
層との触媒面に囲まれた複数の乱流路に分配されて流れ
る主に非金属系の公害物質を含む有害な流体は、該乱流
路に一定間隔を開けて交互に配設された複数の外導遮流
板と内導遮流板とから混合撹拌作用を発現させる蠕動流
が与えられるので、該触媒面に接する比較的にゆっくり
とした流れと該乱流路の中央域を該触媒面に殆ど接触せ
ずに素通りしようとする比較的に速い流れとを撹乱させ
て該触媒面に接触できる公害物質の触媒面積当り及び単
位時間当りの量を大幅に増大させることにより、装置の
小型化が計られる。

【００３９】乱流路を構成する５〜２４枚程度の受光板
に、その光源側端辺部の中心線と光源の中心点とを通る
放射線に対し一定の傾斜角度を持って一定回転方向へ屈
折した傾斜面と、流体の流れる方向へ向い蛇行して板面
触媒層に交流波形を与える波板断面とを設けているの
で、（１）該光源から放射された大きな光エネルギーを
持つ主に紫外線は５〜２４本の光束に分割され且つ該光
束のそれぞれの直射光が大きな入射角を持って該受光板
表側の板面触媒層の交流波形面に長く、広く、薄く延展
化され、また該直射光の約半分程度の光エネルギーが転
化された反射光が拡散光及び散乱光とともに該受光板裏
側の板面触媒層の交流波形面に広く、薄く分散化され且
つ胴面触媒層をも照射するので、酸化チタン光触媒作用
を発現する極めて広い有効受光面積の確保と光損失率の
大幅な低減とを両立させ得るばかりではなく、触媒層の
成層固着剤を曝露し脆化させる該紫外線の強力な化学的
酸化力をも緩和させて触媒機能の劣化を抑え得るととも
に、光源に波長が短かい高エネルギーの光を放射するワ
ット数の大きな複数の照射ランプの効果的な使用をも可
能にし、（２）光源からの放射光に照射されて酸化チタ
ン光触媒作用を発現し且つ多数の小渦流の群列により接
面刷新作用を発現している板面触媒層の交流波形状の活
性触媒面に接触した公害物質が無害化された後の接面流
を払拭させて該活性触媒面の感光反応率を常に高水準に
維持させ得るなどのことから、装置の高性能化と省エネ
ルギー化とが計られる。

【００４０】また、乱流路を流れる有害な流体に蠕動流
と小渦流の群列とが相俟って自浄作用を発現させる乱流
が与えられるので、光照射下の胴面触媒層及び板面触媒
層などの活性触媒面を被う付着物と該乱流路を塞ぐ目詰
の生成とを防ぐことができるので、（１）遮光障害及び
遮流障害に起因する感光反応率の低下と圧力損失の上昇
とを抑え得ること、（２）該乱流の強さを流体供給装置
と連動する流体循環装置が返送する浄化流体の量で随時
に調整することにより、従来は頻繁に運転を止めて行な
う繁雑な再生作業を必要とするために処理を断念せざる
を得なかったような有害な流体をも定常運転中に適宜に
強力なセルフクリーニング操作を組み込みながら光浄化
処理を継続させ得るので、装置の長期安定運転と省力化
と負荷変動に対する追随範囲及び適用分野の大幅な拡大
とが計られる。

【００４１】また、５〜２４本程度の乱流路を備えた受
光反応体は、（１−１）該受光反応体を構成する５〜２
４枚の受光板に形状が交流波形状の波板断面が与えられ
ていること、（１−２）該受光板の光源側端辺部が一定
間隔を置き配設した複数の小径環板と外導遮流板とで締
結されていること、（１−３）該受光板の缶胴側端辺部
が一定間隔を置き配設した複数の大径環板と内導遮流板
とで締結されていること、（２−１）該大径環板と内導
遮流板とがそれらの外周部で３〜６本程度の側桿で締結
されていること、（２−２）該側桿が端結桿でそれぞれ
連結されていることなどによって、形状が単純で圧力損
失が小さいタービン翼体構造状に一体化された強靭な機
械的強度が付与されるので、設計製作上の標準化による
量産化が容易になり、また缶体は３〜６本のウォールガ
イドで補強されているので、装置建設費の大幅な削減が
計られる。

【００４２】また、照射ランプは、スタンド盤間に組み
込み固定してから保護管内に随時装脱着可能に装設され
るので、取扱時の脱落及び捩れなどによる破損が回避さ
れ、また該照射ランプの交換頻度が寿命の６０００〜９
０００時間／本程度と比較的に長く、その交換作業には
専門知識も熟練も必要とせず且つ給電を１０分間止める
程度の比較的に短時間で完工し得るばかりではなく、運
転中の放射管部破裂のような不可抗力の突発事故が万が
一発生した場合においても、水銀乃至弗素ガスやガラス
破片などによる流体の汚染や触媒層の損傷などが回避さ
れるので、殆どメンテナンスフリーの長期連続安定運転
と保健衛生上の安全確保と運転管理費の大幅な削減とが
計られる。

【００４３】また、照射ランプの電極部と射光管部との
境界上に反射板を設けるとともに、保護管を封栓で塞ぎ
形成した閉鎖空間の中へ比較的に温度の低い気体を導入
する注気管と比較的に温度が高くなった気体を該閉鎖空
間の外へ導出する抜気管とを設けて、該電極部及び樹脂
部材の紫外線曝露による脆化障害と過熱による消耗及び
光変換効率の低下とを抑え得るので、装置の長期連続安
定運転と経済性の向上とが計られる。

【００４４】また、処理すべき有害な流体の種類、性状
及び処理量などに応じ、受光板の寸法と枚数、傾斜面の
寸法と傾斜角度及び波板断面の交流波形の形状と波数、
胴面触媒層及び板面触媒層の酸化チタンに添加する助剤
物質の種類と量、照射ランプの放射波長とワット数と形
状及び本数、受光反応体の組み込み段数、導入管及び導
出管の取付位置と寸法と本数、缶体の設置角度などを適
宜に選定し組み合わせることにより無駄のない最適な設
計及び製作ができるので、装置の建設費及び運転管理費
の大幅な削減と適用分野の拡大とが計られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概要説明図である。

【図２】図１の自浄式急速光浄化装置部概略説明図であ
る。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視横断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ横断面部における缶体と受光反応
体との取合説明図である。

【図５】図２の流体動態概説図である。

【図６】図２の光源部縦断面説明図である。

【図７】図６のＣ−Ｃ横断面図である。

【図８】本発明の別の一実施例の概要説明図である。

【図９】図８の自浄式急速光浄化装置部概略説明図であ
る。

【図１０】図９のＤ−Ｄ矢視横断面図である。

【図１１】図９のＥ−Ｅ横断面部における缶体と受光反
応体との取合説明図である。

【図１２】図９の光源部縦断面説明図である。

【図１３】図１２のＦ−Ｆ横断面図である。

【符号の説明】

１、４１ 前処理装置 ２、４２ 流体供給装置 ３、４３ 流体循環装置 ４、４４ 自浄式急速光浄化装置 ５、４５ 缶体 ６、４６ 胴面触媒層 ８、４８ ウォールガイド １７、５９ 受光反応体 １８、６０ 受光板 １９、６１ 傾斜面 ２０、６２ 光源側端辺部 ２１、６３ 缶胴側端辺部 ２２、６４ 板面触媒層 ２３、６５ 小径環板 ２４、６６ 大径環板 ２５、６７ 外導遮流板 ２６、６８ 内導遮流板 ２７、６９ 乱流路 ２８、７０ 連結桿 ２９、７１ 光源 ３０、７２ 照射ランプ ３１、７３ 保護管 ３２、７４ 電極部 ３３、７５ 反射板 ３８、８０ 封栓 ３９、８１ 注気管 ４０、８２ 抜気管 θ、θ’ 一定の傾斜角度 Ｇ、Ｇ’ 傾斜面の波板断面の交流波節部中心線 Ｈ、Ｈ’ 光束の進む方向を示す矢印 Ｊ 蠕動流の進む方向を示す矢印 Ｋ、Ｒ 懸濁物質を含む有害な流体 Ｌ、Ｓ 有害な流体 Ｍ、Ｔ 浄化流体 Ｎ、Ｗ 比較的に温度の低い気体 Ｐ、Ｙ 比較的に温度の高くなった気体 Ｑ、Ｑ’ 光源の中心点 Ｕ、Ｖ ドレーン Ｚ 吸吐気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 53/86 Ｂ０１Ｊ 35/02 Ｊ ４Ｇ０６９ Ｂ０１Ｊ 35/02 Ｃ０２Ｆ 1/32 ４Ｇ０７５ Ｃ０２Ｆ 1/32 1/72 １０１ 1/72 １０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｊ Ｂ Ｆターム(参考） 2E191 BA01 BA11 BA13 BA15 BB00 BD13 BD17 4C080 AA07 AA10 BB02 BB05 BB06 CC02 CC03 CC07 CC08 HH05 JJ03 KK08 LL02 MM02 QQ11 4D037 AA11 AB03 AB04 AB11 AB12 AB13 AB14 AB16 BA18 4D048 AA05 AA06 AA08 AA19 AA21 BA02X BA04X BA05X BA07X BA30X BA37X BA41X BB03 BB18 CA07 DA01 DA20 EA01 EA08 4D050 AA12 AB04 AB06 AB14 AB15 AB17 AB19 AB35 AB41 BC09 4G069 AA03 BA04A BA04B BA08B BA48A BC03B BC09B BC67B BC75B CA01 CA05 CA11 CA13 DA06 EE07 4G075 AA03 AA13 AA37 BA04 BA05 BD02 CA33 CA54 DA02 DA12 EA01 EA03 EB01 EB31 EC06 EC09 EE02 EE31 FB02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主に非金属系の公害物質を含む空気や水
   などの有害な流体を光照射下の主に酸化チタンの触媒面
   に接触させて無害化処理する自浄式急速光浄化装置にお
   いて、形状が筒形の缶体（５、４５）と前記缶体（５、
   ４５）の中央域に組み込んだ光源（２９、７１）と前記
   光源（２９、７１）を囲うように前記缶体（５、４５）
   内に装設した受光反応体（１７、５９）とを備え、前記
   受光反応体（１７、５９）が主に酸化チタンで成層され
   た板面触媒層（２２、６４）を有する複数の受光板（１
   ８、６０）を備え、前記受光板（１８、６０）が光源側
   端辺部（２０、６２）と缶胴側端辺部（２１、６３）と
   の間に傾斜面（１９、６１）を有するとともに前記光源
   側端辺部（２０、６２）が一定距離を置き配設された複
   数の小径環板（２３、６５）に等間隔を開けて放射状に
   締結され且つ前記缶胴側端辺部（２１、６３）が一定距
   離を置き配設された複数の大径環板（２４、６６）に等
   間隔を開けて締結され、前記傾斜面（１９、６１）が光
   源（２９、７１）の中心点（Ｑ、Ｑ′）と前記光源側端
   辺部（２０、６２）とを通る放射線に対し一定の傾斜角
   度（θ、θ′）を持って一回転方向へ屈析していること
   を特徴とする有害な流体の自浄式急速光浄化装置。
2. 【請求項２】 受光反応体（１７、５９）が一定距離を
   置き交互に配設された外導遮流板（２５、６７）と内導
   遮流板（２６、６８）とを有して光源（２９、７１）と
   缶体（５、４５）の缶胴内壁面との間に受光板（１８、
   ６０）と同数の乱流路（２７、６９）を形成し、前記受
   光板（１８、６０）が光源側端辺部（２０、６９）で前
   記外導遮流板（２５、６７）に等間隔を開けて放射状に
   締結されるとともに缶胴側端辺部（２１、６３）で前記
   内導遮流板（２６、６８）に等間隔を開けて締結され、
   前記内導遮流板（２６、６８）と大径環板（２４、６
   ６）とが外周部で連結桿（２８、７０）により締結され
   て前記受光反応体（１７、５９）を一体構造化し、前記
   連結桿（２８、７０）が複数の側桿と端結桿とからな
   り、前記側桿が缶体（５、４５）の缶胴内壁部に設けた
   複数のウォールガイド（８、４８）と噛み合う軌条にな
   ることを特徴とする請求項１に記載の有害な流体の自浄
   式急速光浄化装置。
3. 【請求項３】 受光板（１８、６０）が板面触媒層（２
   ２、６４）に流体の流れる方向へ向い蛇行する交流波形
   状の形を与える波板断面を有していることを特徴とする
   請求項１に記載の有害な流体の自浄式急速光浄化装置。
4. 【請求項４】 光源（２９、７１）が主に紫外線を放射
   する照射ランプ（３０、７２）と前記照射ランプ（３
   ０、７２）を缶体（５、４５）内の流体から隔離する透
   明な石英ガラス製の保護管（３１、７３）と前記保護管
   （３１、７３）の開口部を塞ぎ閉鎖空間を形成させる封
   栓（３８、８０）とからなり、前記封栓（３８、８０）
   に前記閉鎖空間内へ気体を流通させる注気管（３９、８
   １）及び抜気管（４０、８２）などが設けられているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の有害な流体の自浄式急
   速光浄化装置。