JP2004105812A

JP2004105812A - Photocatalytic reaction apparatus and photocatalytic reaction method

Info

Publication number: JP2004105812A
Application number: JP2002269135A
Authority: JP
Inventors: Noboru Segawa; 瀬川　昇; Naohiko Shimura; 志村　尚彦; Sukeyuki Yasui; 安井　祐之; Takeshi Imamura; 今村　武; Kuniyuki Araki; 荒木　邦行
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: JP4253481B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photocatalytic reaction apparatus and a photocatalytic reaction method for cleaning or deodorization of a gas-liquid mixture or liquid medium containing object substances to be decomposed by decomposing object substances to be decomposed by irradiating a photocatalyst with electric discharge light. <P>SOLUTION: The photocatalytic reaction apparatus 10 is installed in a channel 12 of a gas-liquid mixture and comprises a photocatalyst module 17 composed of a ceramic substrate and a photocatalyst carried on the substrate; a positive and a negative pole metal electrodes 18, 18; and an electric power source part 15. Electric discharge light is generated by applying voltage between the positive and the negative pole metal electrodes 18a, 18b by the electric power source part 15 and the photocatalytic module 17 is irradiated with the electric discharge light, and by the action of the activated photocatalyst the object substances to be decomposed which are contained in a medium for the gas-liquid mixture in the inside or in the vicinity of the photocatalytic module 17 are decomposed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電電極からの放電光により光触媒を活性化させることで、気液混合体に含まれる分解対象物質を除去して清浄あるいは脱臭する光触媒反応装置および光触媒反応方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放電電極からの放電光により光触媒を活性化させて、ガス中の除去対象物質を除去してガスを清浄あるいは脱臭する光触媒反応装置として、図８に示す特開２０００−１４０６２４号公報に開示されたものがある（特許公報１参照）。
【０００３】
従来の光触媒反応装置１は、セラミックスで構成され、光触媒を担持する三次元網目状の光触媒担持体２を、２枚の金属電極板３、３で挟持した構成である。対をなす金属電極板３、３間には、電源４が電線５を介して設けられ、電圧が印加される。金属電極板３、３間に所要の電圧が印加されると放電光が発生し、光触媒担持体２が担持する光触媒が活性化せしめられる。
【０００４】
金属電極板３、３で挟持された光触媒担持体２は、ガス６が流れる流路７中に設けられる。光触媒担持体２内を通過するガス６は、光触媒の作用により清浄あるいは脱臭される。
【０００５】
【特許公報１】
特開２０００−１４０６２４号公報（第５−７頁の段落［００４６］〜［００５８］）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光触媒反応装置１においては、空気等の気体を分解対象物質媒体の対象として構成されている。したがって、気液混合体あるいは液体を対象とするためには、光触媒反応装置１は、適用可能な所要の構成とする必要がある。
【０００７】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、気液混合体あるいは液体の分解対象物質媒体を対象として、放電光を光触媒に照射させることにより、分解対象物質を分解して清浄あるいは脱臭することが可能な光触媒反応装置および光触媒反応方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、気液混合体の流路中に設けられ、セラミックス基体に光触媒を担持した光触媒モジュールと、正負極の金属電極と、電源部とで構成され、この電源部により前記正負極の金属電極間に電圧を印加して放電光を発生させ、この放電光を前記光触媒モジュールに照射して、活性化した光触媒の作用により、前記光触媒モジュールの内部あるいは近傍の前記気液混合体に含まれる分解対象物質を分解するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、前記気液混合体は酸素を含み、金属電極間から発生させる放電の作用により酸素からオゾンを発生させて、前記放電光を前記光触媒モジュールに照射して、活性化した光触媒とともにオゾンの作用により、前記光触媒モジュールの内部あるいは近傍を通過する前記気液混合流体に含まれる分解対象物質を分解するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、前記光触媒モジュールは、前記正負極の金属電極で挟持されることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、前記光触媒モジュールは、複数個設けられ、複数の前記正負極の金属電極で層状にそれぞれ挟持されることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、前記正負の金属電極の一方は線状に構成され、かつ他方の金属電極および前記光触媒モジュールは筒状に構成され、前記線状の金属電極の周囲は前記筒状の光触媒モジュールで覆われ、さらに光触媒モジュールは、前記筒状の金属電極で覆われ同軸に構成されることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、前記正負極の金属電極のうち一方は、正負極の金属電極同士が互いに向き合う部位が誘電体で覆われることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、前記正負極の金属電極の双方は、正負極の金属電極同士が互いに向き合う部位がそれぞれ誘電体で覆われることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、前記誘電体は、セラミックスにより構成されることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、前記誘電体は、結晶質ガラスあるいは緻密性セラミックスであることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、気液混合体の流路中にセラミックス基体に光触媒を担持した光触媒モジュールを設けるステップと、電源部により正負極の金属電極間に電圧を印加して放電光を発生させるステップと、この放電光を前記光触媒モジュールに照射するステップと、光触媒を放電光により活性化させるステップにより、前記光触媒モジュールの内部あるいは近傍の前記気液混合体に含まれる分解対象物質を分解することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載したように、前記気液混合体は酸素を含み、金属電極間から発生させる放電光の作用により酸素からオゾンを発生させるステップと、前記放電光を前記光触媒モジュールに照射するステップと、前記放電光により光触媒を活性化させるステップにより、活性化した光触媒とオゾンとで前記光触媒モジュールの内部あるいは近傍を通過する前記気液混合流体に含まれる分解対象物質を分解することを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載したように、前記光触媒モジュールを、前記正負極の金属電極で挟持することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載したように、前記光触媒モジュールを、複数個設け、複数の前記正負極の金属電極で層状にそれぞれ挟持することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項１４に記載したように、前記正負の金属電極の一方を線状に構成し、かつ他方の金属電極および前記光触媒モジュールを筒状に構成し、前記線状の金属電極の周囲を前記筒状の光触媒モジュールで覆い、さらに光触媒モジュールを、前記筒状の金属電極で覆い同軸に構成することを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項１５に記載したように、前記正負極の金属電極のうち一方の、正負極の金属電極同士が互いに向き合う部位を誘電体で覆うことを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項１６に記載したように、前記正負極の金属電極の双方の、正負極の金属電極同士が互いに向き合う部位をそれぞれ誘電体で覆うことを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項１７に記載したように、前記誘電体を、セラミックスにより構成することを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明に係る光触媒反応装置は、上述の目的を達成するために、請求項１８に記載したように、前記誘電体は、結晶質ガラスあるいは緻密性セラミックスであることを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光触媒反応装置および光触媒反応方法の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は本発明に係る光触媒反応装置の第１の実施形態を示す構成図である。
【００２８】
光触媒反応装置１０は、筒状の光触媒反応ケーシング１１内に、清浄あるいは脱臭しようとする気液混合体が流れる流路１２が形成され、この流路１２に例えば、空気等の気体の気泡Ｘを有する水のような、酸素と水分子を含む気液混合体が流れる。流路１２には、単位構造体１３が設けられ、さらに単位構造体１３は電線１４を介して電源部１５に接続された構成である。
【００２９】
単位構造体１３は、プラズマ発生電極部１６と光触媒モジュール１７とで構成される。
【００３０】
単位構造体１３のプラズマ発生電極部１６は、２枚の金属電極１８ａ、１８ｂと誘電体１９とで構成される。２枚の金属電極１８ａ、１８ｂは向かい合う位置に配置され、一方の金属電極１８ａの、他方の金属電極１８ｂ側の表面は誘電体１９で覆われる。金属電極１８ａを覆う誘電体１９は、比誘電率は大きいものがより効果的であり、セラミックスを用いることが望ましい。誘電体１９は、結晶質ガラスあるいは緻密性セラミックスで構成することで、気液混合体が漏れずに流れることができる。誘電体１９は、所要の比誘電率を有すれば、その他の物質の誘電体１９としてもよい。
【００３１】
プラズマ発生電極部１６の２枚の金属電極１８ａ、１８ｂには電線１４が接続され、電源部１５にそれぞれ導かれる。
【００３２】
一方、単位構造体１３の光触媒モジュール１７は、三次元網目構造あるいはハニカム構造のセラミックス基体に、微粒子状の酸化チタンあるいは酸化亜鉛等の物質を主成分とする光触媒を担持させた構成である。なお、光触媒の反応効果を向上させるために、白金、金等の金属と遷移元素との合金を含むものとしてもよい。その他、光触媒作用を有する物質であれば、担持する物質は任意である。
【００３３】
光触媒モジュール１７のセラミックス基体は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化チタンまたは酸化亜鉛等のセラミックスを含む化合物で形成される。そして、単位構造体１３の光触媒モジュール１７は、プラズマ発生電極部１６の一方が誘電体１９で覆われる２枚の金属電極１８ａ、１８ｂで挟持される。
【００３４】
さらに、光触媒モジュール１７は、光触媒反応ケーシング１１で形成される流路１２中の途中にプラズマ発生電極部１６の２枚の金属電極１８ａ、１８ｂで挟持された状態で、清浄あるいは脱臭しようとする気液混合体が光触媒モジュール１７の内部を通過することができる位置に設けられる。
【００３５】
この際、流路１２は、結晶質ガラスあるいは緻密性セラミックスで構成される誘電体１９と誘電体１９で覆われない側の金属電極１８ｂとで、気液混合体が流れることが可能な管状、セル状、有底の溝あるいは容器状等の形状に形成される。
【００３６】
ただし、必ずしも、誘電体１９と誘電体１９で覆われない側の金属電極１８ｂとで、流路１２を形成する必要はなく、光触媒反応ケーシング１１のみで形成される流路１２中に任意形状の単位構造体１３を設ける構成としてもよい。
【００３７】
次に、光触媒反応装置１０の作用について説明する。
【００３８】
光触媒反応ケーシング１１で形成される流路１２中には、清浄あるいは脱臭しようとする気泡Ｘを含む気液混合体が流入される。
【００３９】
一方、電源部１５の作用により、単位構造体１３のプラズマ発生電極部１６が有する２枚の金属電極１８ａ、１８ｂの間には電圧が印加される。この結果、２枚の金属電極１８ａ、１８ｂの一方が正極、他方が負極となるが、電圧の正負の向きは任意である。さらに、２枚の金属電極１８ａ、１８ｂのうち負極となった側の金属電極１８ａから放電Ｙが起こり、放電光である紫外線が発生する。
【００４０】
このとき、２枚の金属電極１８ａ、１８ｂのうち一方の金属電極１８ａは、誘電体１９で覆われるため、放電Ｙは、アーク放電に移行せずに安定したコロナ放電となり持続的に維持される。すなわち、正極側の金属電極１８ｂと負極側の金属電極１８ａの間に形成される電界には誘電体１９が介在するため、安定したコロナ放電となる誘電体バリア放電が起こる。さらに、金属電極１８ａは誘電体１９で覆われるため、破損が防がれ保護される。
【００４１】
２枚の金属電極１８ａ、１８ｂの間に発生した紫外線は、挟持された光触媒モジュール１７が担持する酸化チタン等の光触媒を照射する。このため、光触媒は活性化状態となり、気液混合体に含まれる酸素と水から過酸化水素と水酸基ラジカルとが生成される。
【００４２】
さらに、２枚の金属電極１８ａ、１８ｂの間に紫外線が発生すると同時にオゾンが生成される。オゾンおよび活性化状態となった光触媒の作用で浄化対象ガス中に生成された水酸基ラジカルは酸化力が強く、物質の分子結合を分断することができる。このため、オゾンおよび水酸基ラジカルの酸化力の作用により、光触媒モジュール１７内において、気液混合体に含まれる分解対象物質を分解させることができる。
【００４３】
分解対象物質としては、例えば、臭いの発生要因であるホルムアルデヒド等の臭い発生物質、菌類および細菌類、汚れの成分を構成する物質、有害物質、トリハロメタン等の有機塩素化合物、内分泌撹乱化学物質やその他オゾンおよび水酸基ラジカルの酸化力の作用で分解可能な物質、化合物、混合物、生物が挙げられる。
【００４４】
また、２枚の金属電極１８ａ、１８ｂの間に発生したコロナ放電も、臭いの発生要因であるホルムアルデヒド等の物質あるいは有害物質の分解、浮遊菌の除菌および不活性化に作用し、浄化および脱臭に寄与する。
【００４５】
すなわち、光触媒反応装置１０は、一方を誘電体１９で覆った２枚の金属電極１８ａ、１８ｂで光触媒を担持させた光触媒モジュール１７を挟持し、２枚の金属電極１８ａ、１８ｂ間に発生するコロナ放電光で光触媒を活性化させるとともにオゾンを生成し、光触媒、オゾンおよび放電光の作用により、気液混合体に含まれる分解対象物質を分解させる構成である。
【００４６】
このため、光触媒反応装置１０は、飲料水、工場廃水、生活廃水、土壌汚染水等の気液混合体あるいは液体の殺菌、脱臭、清浄、液中の水の分解、有機合成または有機分解反応の促進、無機性または有機性の消毒残留物および消毒副生成物、揮発性有機化合物、環境汚染物質の分解などの目的のために幅広く利用することができる。
【００４７】
光触媒反応装置１０において、気液混合体の清浄あるいは脱臭効果を向上させるためには、光触媒をより活性化させる必要がある。光触媒の活性化状態は光の強さに依存する。すなわち、強い光を光触媒に照射すると、光触媒はより活性化されて浄化あるいは脱臭機能を向上させることができる。このため、強い光、具体的には波長が３８０ｎｍ以下の光を光触媒に照射する必要がある。
【００４８】
光触媒反応装置１０では、光触媒に照射するための光を単位構造体１３の２枚の金属電極１８ａ、１８ｂ間に発生させた放電光から得る構成である。したがって、強い放電光を得るためには、２枚の金属電極１８ａ、１８ｂ間により強い電界を形成させる必要がある。２枚の金属電極１８ａ、１８ｂ間の電界は、電源部１５の電力および金属電極１８ａ、１８ｂの形状に依存する。
【００４９】
すなわち、２枚の金属電極１８ａ、１８ｂの形状を局部を有する形状として、局所的に強い電界が形成されるようにすること、および２枚の金属電極１８ａ、１８ｂにより強い電圧を印加することにより、より強い放電光を得ることができる。
【００５０】
しかし、金属電極１８ａ，１８ｂ間に与える電力の増加に伴い、金属電極１８ａ，１８ｂ間で発生する放電Ｙは、コロナ放電ではなくアーク放電になる確率が高くなる。アーク放電は、金属電極１８ａ，１８ｂ等の構成部材を破損させるため、各構成部材の機能の低下に繋がる。
【００５１】
そこで、光触媒反応装置１０では、誘電体１９で一方の金属電極１８ａを覆うことにより、金属電極１８ａ，１８ｂの破損を防ぎ、かつ誘電体バリア放電を形成することで安定なコロナ放電を持続的に維持することを可能とする構成である。
【００５２】
ところで、金属電極１８ａを覆う誘電体１９には、電圧が印加される。このため、電源部１５で発生する電力の一部は、誘電体１９で損失する。したがって、この誘電体１９における電力損失を低減させるためには、誘電体１９に印加される電圧を下げることが必要である。そこで、誘電体１９の材料としては、比誘電率が大きいセラミックスを用いることで、誘電体１９に印加される電圧を下げて、より電力損失を低減させることができる。
【００５３】
さらに、誘電体１９の厚さをより薄くすることで、誘電率が増加し、電源部１５で発生する電力のうちコロナ放電に使用されるエネルギの割合を増加させることができる。このため、誘電体１９の厚さは、誘電体１９を強度上安定して設けることができ、かつ薄い方が印加される電圧が低下して効果的であるため、０．５ｍｍから２ｍｍ程度とすることが望ましい。
【００５４】
一方、２枚の金属電極１８ａ、１８ｂを、局部を有する形状として、局所的に強い電界が形成されるようにすることにより、より強い放電光を得ることができる。このため、流路１２形成に利用されていない金属電極１８ａは、印刷による電極の形成、線状構造や２次元網目構造等の、局部を有する構造とすることで、局所的により強い電界が形成されるようにすることができる。
【００５５】
金属電極１８ａ，１８ｂおよび誘電体１９の形状は、流路１２形成に利用される場合は、気液混合体を保持することができれば任意である。
【００５６】
図２は本発明に係る光触媒反応装置の第１の実施形態の変形例を示す構成図である。
【００５７】
図２の光触媒反応装置１０Ａは、図１の光触媒反応装置１０に対して、単位構造体１３Ａにおけるプラズマ発生電極部１６Ａの２枚の金属電極１８ａ、１８ｂが共に誘電体１９ａ，１９ｂで覆われる構成が異なる。その他の構成および機能については、図１の光触媒反応装置１０と同じであるため、同符号を付して説明を省略する。
【００５８】
光触媒反応装置１０Ａは、単位構造体１３Ａにおけるプラズマ発生電極部１６Ａの２枚の金属電極１８ａ、１８ｂが共に誘電体１９ａ，１９ｂで覆われた状態で、光触媒モジュール１７を挟持する構成である。
【００５９】
光触媒反応装置１０Ａでは、２枚の金属電極１８ａ、１８ｂが共に誘電体１９ａ，１９ｂで覆われ同じ構成であるため、プラズマ発生電極部１６Ａの製造工程において部品の種類を低減させることができる。このため、誘電体１９ａ，１９ｂの材料価格が安価である場合には、同一の設備および製造工程において、誘電体１９ａ，１９ｂで覆われた金属電極１８ａ，１８ｂを製造することが可能となり製造コストを低減させることができる。
【００６０】
さらに、光触媒反応装置１０Ａでは、２個の誘電体１９ａ、１９ｂにより気液混合体の流路１２を形成することが可能となる。このため、誘電体１９ａ，１９ｂで流路１２が形成される場合は、気液混合体を誘電体１９ａ、１９ｂ間のみに留めることができる。そして、気液混合体の流れを安定化させるとともに、両サイドの金属電極１８ａ，１８ｂの気液混合体よる汚染を防ぐことができる。さらに、金属電極１８ａ，１８ｂの形状を任意形状とすることができるため、より強い電界が形成される形状とすることができる。
【００６１】
光触媒反応装置１０、１０Ａのように、２枚の金属電極１８ａ、１８ｂは、少なくとも一方が誘電体１９，１９ａ，１９ｂで覆われればよい。また、金属電極１８ａ，１８ｂと誘電体１９，１９ａ，１９ｂとは必ずしも密着する必要はない。誘電体１９，１９ａ，１９ｂが２枚の金属電極１８ａ、１８ｂの間に介在し、金属電極１８ａ、１８ｂ同士を誘電体１９，１９ａ，１９ｂを経由せずに直線で結ぶことができる部位が存在しなければよく、また、気液混合体が流れることができれば形状も任意である。
【００６２】
また、光触媒反応装置１０Ａの単位構造体１３Ａにおけるプラズマ発生電極部１６Ａは、２個の誘電体１９ａ、１９ｂで構成したが、単一の管状の誘電体１９の向かい合う側面を使用する構成としてもよい。この場合、単一の管状の誘電体１９を流路１２として、その外部に２枚の金属電極１８ａ、１８ｂを設けることとにより、プラズマ発生電極部１６Ａを構成できるため、作業性が容易となる。
【００６３】
図３は本発明に係る光触媒反応装置の第２の実施形態を示す構成図である。
【００６４】
光触媒反応装置１０Ｂは、図１の光触媒反応装置１０に対し、単位構造体１３の代わりに、積層構造体２０とした点が異なる。その他の構成および機能については、図１の光触媒反応装置１０と同じであるため、積層構造体２０の構成以外の構成については図示せず、また説明を省略する。
【００６５】
光触媒反応装置１０Ｂの積層構造体２０は、例えば２個の光触媒モジュール１７ａ，１７ｂとプラズマ発生電極部１６Ｂで構成される。
【００６６】
プラズマ発生電極部１６Ｂは並設された複数の、例えば３枚の金属電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅと２枚の誘電体１９ｃ，１９ｄとで構成される。そして、並設された３枚の金属電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅのうち中央の金属電極１８ｄは正極、両サイドの金属電極１８ｃ，１８ｅは負極とされる。中央の金属電極１８ｄは、局所的に強い電界を形成させるため、網目状構造に形成される。さらに、両サイドの負極の金属電極１８ｃ，１８ｅの正極の金属電極１８ｄ側は、それぞれ誘電体２で覆われる。
【００６７】
そして、誘電体２で覆われた２枚の負極の金属電極１８ｃ，１８ｅと正極の金属電極１８ｄとの間に、光触媒モジュール１７ａ，１７ｂがそれぞれ設けられる。
【００６８】
すなわち、光触媒反応装置１０Ｂは、複数の金属電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅと光触媒モジュール１７ａ，１７ｂとが交互に積層された積層構造体２０を有する構成である。
【００６９】
光触媒反応装置１０Ｂでは、複数の光触媒モジュール１７ａ，１７ｂ、金属電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅおよび誘電体１９ｃ，１９ｄが規則的に整列して積層構造をなすため、金属電極１８ｄを共有させることができるのみならず、より少ない同形状の部品を組み合わせることで、任意の容量、大きさ、形状、浄化能力等の仕様の光触媒反応装置１０Ｂとすることができる。
【００７０】
さらに、光触媒反応装置１０Ｂでは、複数の誘電体１９ｃ、１９ｄにより気液混合体の流路１２を形成することが可能となる。このため、誘電体１９ｃ，１９ｄで流路１２が形成される場合は、気液混合体を誘電体１９ｃ、１９ｄ間のみに留めることができる。そして、気液混合体の流れを安定化させるとともに、両サイドの金属電極１８ｃ，１８ｅの気液混合体よる汚染を防ぐことができる。
【００７１】
さらに、両サイドの金属電極１８ｃ，１８ｅの形状を任意とすることが可能となり、かつ必要とする強度を小さくすることができる。このため、金属電極１８ｃ，１８ｅを薄状あるいは印刷により形成された網目状や線状とすることで、より強い電界の形成や材料コストの低減が可能となる。
【００７２】
また、各光触媒モジュール１７ａ，１７ｂに照射される紫外線の強度をより均一にすることができるため、浄化機能を安定化させることができる。
【００７３】
尚、金属電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅの正負を逆にした構成、両サイドの金属電極１８ｃ，１８ｅを誘電体２で覆う代わりに、中央の金属電極１８ｄの両面を覆う構成としてもよい。さらに、金属電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ、誘電体１９ｃ，１９ｄ、光触媒モジュール１７ａ，１７ｂの個数は任意である。すなわち、複数の金属電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ間に電界が形成され、かつ少なくとも１個の誘電体２が設けられればよい。
【００７４】
図４は本発明に係る光触媒反応装置の第２の実施形態の変形例を示す構成図である。
【００７５】
光触媒反応装置１０Ｃは、図３の光触媒反応装置１０Ｂに対し、積層構造体２０Ａの構成が異なる。その他の構成および機能については、図３の光触媒反応装置１０Ｂと同じであるため、積層構造体２０Ａ以外の構成については図示せず、また説明を省略する。
【００７６】
光触媒反応装置１０Ｃの積層構造体２０Ａは、例えば２個の光触媒モジュール１７ａ，１７ｂとプラズマ発生電極部１６Ｃで構成される。
【００７７】
プラズマ発生電極部１６Ｃは並設された複数の、例えば３枚の金属電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅと４枚の誘電体１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆとで構成される。そして、並設された３枚の金属電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅのうち中央の金属電極１８ｄは正極、両サイドの金属電極１８ｃ，１８ｅは負極とされる。中央の金属電極１８ｄは、局所的に強い電界を形成させるため、網目状構造に形成される。さらに、両サイドの負極の金属電極１８ｃ，１８ｅの正極の金属電極１８ｄ側および正極の金属電極１８ｄの両面は、それぞれ誘電体２で覆われる。
【００７８】
そして、誘電体２で覆われた２枚の負極の金属電極１８ｃ，１８ｅと誘電体２で覆われた正極の金属電極１８ｄとの間に、光触媒モジュール１７ａ，１７ｂがそれぞれ設けられる。
【００７９】
すなわち、光触媒反応装置１０Ｃは、金属電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ同士が向かい合う面を全て誘電体２で覆う積層構造体２０Ａとした構成である。
【００８０】
光触媒反応装置１０Ｃでは、図３の光触媒反応装置１０Ｂの作用効果に加えて、誘電体１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆで流路１２が形成される場合は、所要の流路１２を形成した後、金属電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅを設けることができるため、誘電体１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆと光触媒モジュール１７ａ，１７ｂとのユニット化が可能となり設置作業が容易となる。また、全ての金属電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅの形状が任意となり、より強い電界の形成を容易にすることができる。さらに、全ての金属電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅの気液混合体よる汚染を防ぐことができる。
【００８１】
尚、光触媒反応装置１０Ｂ、１０Ｃの積層構造体２０Ａにおけるプラズマ発生電極部１６Ｃは、２個のあるいは４個の誘電体１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆで構成したが、単一の管状の誘電体１９の向き合う側面を使用する構成としてもよい。この場合、単一の管状の誘電体１９を流路１２として、その外部に２個の金属電極１８ｃ、１８ｅを設けることとにより、プラズマ発生電極部１６Ｃを構成できるため、作業性が容易となる。
【００８２】
図５は本発明に係る光触媒反応装置の第３の実施形態を示す構成図である。
【００８３】
光触媒反応装置１０Ｄは、図１の光触媒反応装置１０に対し、単位構造体１３の代わりに、筒状構造体３０とした点が異なる。その他の構成および機能については、図１の光触媒反応装置１０と同じであるため、筒状構造体３０の構成以外の構成については図示せず、また説明を省略する。
【００８４】
光触媒反応装置１０Ｄの筒状構造体３０は、プラズマ発生電極部１６Ｄと光触媒モジュール１７とで構成される。
【００８５】
筒状構造体３０のプラズマ発生電極部１６Ｄは、線状の金属電極１８ｆを筒状の金属電極１８ｇの内部に有する構成である。さらに、筒状の金属電極１８ｇの内面側は、筒状の誘電体１９ｇで覆われる。金属電極１８ｆ、１８ｇの正負の向きは任意である。
【００８６】
一方、筒状構造体３０の光触媒モジュール１７は筒状に構成され、プラズマ発生電極部１６Ｄの線状の金属電極１８ｆと、誘電体１９ｇで覆われた筒状の金属電極１８ｇとの間に設けられる。
【００８７】
すなわち、筒状構造体３０は、正負の金属電極１８ｆ、１８ｇ、誘電体１９ｇおよび光触媒モジュール１７が同軸状に構成される。
【００８８】
また、筒状構造体３０の筒状の誘電体１９ｇを流路１２として、この流路１２には気液混合体が流れる。
【００８９】
筒状構造体３０の軸芯の線状の金属電極１８ｆと、周囲の筒状の金属電極１８ｇとは、図示しない電源部に導かれる。さらに、線状の金属電極１８ｆと、筒状の金属電極１８ｇとの間には電圧が印加される。そして、両金属電極１８ｆ、１８ｇ間に、コロナ放電に伴う紫外線が発生して、光触媒モジュール１７に照射される。
【００９０】
光触媒反応装置１０Ｄでは、誘電体１９ｇが筒状であるため、誘電体１９ｇを気液混合体の流路１２とすることができる。このため、外側の筒状の金属電極１８ｇは、気液混合体に汚染される恐れがない。さらに、気液混合体の流れを遮ることなく外側の筒状の金属電極１８ｇの交換が可能であるため、作業性がよい。
【００９１】
また、光触媒反応装置１０Ｄでは、２つの金属電極１８ｆ、１８ｇのうちの一方が線状であり、かつ他方が筒状であるため、強い電界を形成することができる。このため、金属電極１８ｆ、１８ｇ間に、より強い紫外線を発生させて気液混合体の脱臭あるいは清浄効果を向上させることができる。
【００９２】
また、プラズマ発生電極部１６Ｄは、金属電極１８ｆ、１８ｇ、誘電体１９ｇおよび光触媒モジュール１７が同軸状であるため、同軸状の部材から所要の長さに切断するのみで製造することが可能であり、製造コストを低減させることができる。さらに、同軸状の金属電極１８ｆ、１８ｇ、誘電体１９ｇ、および光触媒モジュール１７を、Ｕ字状等の形状に変形させれば、多種多様な光触媒反応装置１０Ｄに適用させることができる。
【００９３】
尚、プラズマ発生電極部１６Ｄの筒状の金属電極１８ｇは、螺旋状あるいは網目状に形成することも可能であり、電圧を印加することが可能でコロナ放電に伴う紫外線を発生することができる形状であればよい。筒状の金属電極１８ｇを螺旋状に構成した場合は、螺旋のピッチが１０ｍｍ程度確保することができれば、紫外線を得るために効果的である。したがって、筒状の金属電極１８ｇの螺旋のピッチを必要最小限の間隔として、かつ筒状の金属電極１８ｇの螺旋を形成する線の太さを細くして縁部が多くなるように設けることで、紫外線の強度を向上させることができる。
【００９４】
図６は本発明に係る光触媒反応装置の第３の実施形態の第１の変形例を示す構成図である。
【００９５】
光触媒反応装置１０Ｅは、図５の光触媒反応装置１０Ｄに対し、筒状構造体３０Ａの形状が異なる。その他の構成および機能については、図５の光触媒反応装置１０Ｄと同じであるため、筒状構造体３０Ａ以外の構成については図示せず、また説明を省略する。
【００９６】
光触媒反応装置１０Ｅの筒状構造体３０Ａは、プラズマ発生電極部１６Ｅと光触媒モジュール１７とで構成される。
【００９７】
筒状構造体３０Ａのプラズマ発生電極部１６Ｅは、線状の金属電極１８ｆを筒状の金属電極１８ｇの内部に有する構成である。さらに、線状の金属電極１８ｆは、筒状の誘電体１９ｈで覆われる。金属電極１８ｆ、１８ｇの正負の向きは任意である。
【００９８】
一方、筒状構造体３０Ａの光触媒モジュール１７は筒状に構成され、プラズマ発生電極部１６Ｅの誘電体１９ｈで覆われた線状の金属電極１８ｆと、筒状の金属電極１８ｇとの間に設けられる。そして、筒状構造体３０Ａは、正負の金属電極１８ｆ、１８ｇ、誘電体１９ｈおよび光触媒モジュール１７が同軸状に構成される。
【００９９】
そして、筒状の金属電極１８ｇにより気液混合体の流路１２が形成され、筒状の金属電極１８ｇの内部に気液混合体が流れる。
【０１００】
すなわち、光触媒反応装置１０Ｅの筒状構造体３０Ａは、図５の光触媒反応装置１０Ｄの筒状構造体３０において、誘電体１９ｇが筒状の金属電極１８ｇを覆う代わりに、誘電体１９ｈが線状の金属電極１８ｆを覆う構成としたものである。
【０１０１】
光触媒反応装置１０Ｅでは、筒状の誘電体１９ｈが、軸となる線状の金属電極１８ｆを覆う構成であるため、光触媒モジュール１７の交換の際に、誘電体１９ｈを分解する必要がないため作業が容易となる。さらに、線状の金属電極１８ｆを、筒状の誘電体１９ｈで保護することが可能となり、線状の金属電極１８ｆの気液混合体による汚染および破損を防ぐことができる。
【０１０２】
図７は本発明に係る光触媒反応装置の第３の実施形態の第２の変形例を示す構成図である。
【０１０３】
光触媒反応装置１０Ｆは、図５の光触媒反応装置１０Ｄに対し、筒状構造体３０Ｂの形状が異なる。その他の構成および機能については、図５の光触媒反応装置１０Ｄと同じであるため、筒状構造体３０Ｂ以外の構成については図示せず、また説明を省略する。
【０１０４】
光触媒反応装置１０Ｆの筒状構造体３０Ｂは、プラズマ発生電極部１６Ｆと光触媒モジュール１７とで構成される。
【０１０５】
筒状構造体３０Ｂのプラズマ発生電極部１６Ｆは、線状の金属電極１８ｆを筒状の金属電極１８ｇの内部に有する構成である。さらに、線状の金属電極１８ｆおよび筒状の金属電極１８ｇの内面側は、それぞれ筒状の誘電体１９ｇ，１９ｈで覆われる。金属電極１８ｆ、１８ｇの正負の向きは任意である。
【０１０６】
一方、筒状構造体３０Ｂの光触媒モジュール１７は筒状に構成され、プラズマ発生電極部１６Ｆの誘電体１９ｈで覆われた線状の金属電極１８ｆと、誘電体１９ｇで覆われた筒状の金属電極１８ｇとの間に設けられる。そして、筒状構造体３０Ｂは、正負の金属電極１８ｆ、１８ｇ、誘電体１９ｇ，１９ｈおよび光触媒モジュール１７が同軸状に構成される。
【０１０７】
そして、２つの筒状の誘電体１９ｇ，１９ｈ間が気液混合体の流路１２とされ、この流路１２に気液混合体が流れる。
【０１０８】
すなわち、光触媒反応装置１０Ｆの筒状構造体３０Ｂは、図５の光触媒反応装置１０Ｄの筒状構造体３０において、誘電体１９ｇが筒状の金属電極１８ｇを覆うのみならず、誘電体１９ｈで線状の金属電極１８ｆも覆う構成としたものである。
【０１０９】
光触媒反応装置１０Ｆでは、金属電極１８ｆ、１８ｇを、筒状の誘電体１９ｇ、１９ｈで保護することが可能である。さらに、金属電極１８ｆ、１８ｇが流路１２の外部に位置するため、金属電極１８ｆ、１８ｇの気液混合体による汚染および破損を防ぐことができる。
【０１１０】
尚、本発明の実施形態における光触媒反応装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆにおいては、浄化対象を気液混合体に限らず液体相としても適用可能である。さらに、放電Ｙがアーク放電となっても差し支えない場合、２枚の金属電極１８、１８間に印加する電力が小さくアーク放電となる恐れがない場合は、必ずしも誘電体１９、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｆ，１９ｇ，１９ｈを設ける構成とする必要はない。
【０１１１】
また、光触媒モジュール１７は三次元網目構造に限らず、ハニカム構造、多重筒状構造、格子状構造等の内部を流体が通過することが可能な構造であり、かつ光触媒を担持させることが可能であればよい。
【０１１２】
【発明の効果】
本発明に係る光触媒反応装置および光触媒反応方法においては、気液混合体あるいは液体の分解対象物質媒体を対象として、放電光を光触媒に照射させることにより、分解対象物質を分解して清浄あるいは脱臭することが可能である。
【０１１３】
また、放電光を発生させる金属電極間に誘電体を設けることにより、アーク放電が発生することなく安定したコロナ放電を発生させることができる。このため、より大きな電圧を印加して強い放電光を得ることが可能となり、浄化対象の清浄あるいは脱臭機能を向上させることができる。
【０１１４】
また、放電光を発生させる金属電極の形状を、網目構造のようなより強い電解が形成されるような形状とすることで、より小さい電力で効果的に強い放電光を発生させて気液混合体の浄化効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光触媒反応装置の第１の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明に係る光触媒反応装置の第１の実施形態の変形例を示す構成図。
【図３】本発明に係る光触媒反応装置の第２の実施形態を示す構成図。
【図４】本発明に係る光触媒反応装置の第２の実施形態の変形例を示す構成図。
【図５】本発明に係る光触媒反応装置の第３の実施形態を示す構成図。
【図６】本発明に係る光触媒反応装置の第３の実施形態の第１の変形例を示す構成図。
【図７】本発明に係る光触媒反応装置の第３の実施形態の第２の変形例を示す構成図。
【図８】従来の光触媒反応装置の構成図。
【符号の説明】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ　光触媒反応装置
１１　光触媒反応ケーシング
１２　流路
１３、１３Ａ　単位構造体
１４　電線
１５　電源部
１６、１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆ　プラズマ発生電極部１７，１７ａ，１７ｂ　光触媒モジュール
１８ａ、１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ，１８ｇ　金属電極
１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆ，１９ｇ，１９ｈ　誘電体
２０，２０Ａ　積層構造体
３０，３０Ａ，３０Ｂ　筒状構造体
Ｘ　気泡
Ｙ　放電[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a photocatalytic reaction device and a photocatalytic reaction method for activating a photocatalyst by discharge light from a discharge electrode to remove a substance to be decomposed contained in a gas-liquid mixture to clean or deodorize.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a photocatalyst reaction apparatus for activating a photocatalyst by discharge light from a discharge electrode and removing or removing a substance to be removed from the gas to clean or deodorize the gas is disclosed in JP-A-2000-140624 shown in FIG. (See Patent Publication 1).
[0003]
The conventional photocatalyst reaction device 1 has a configuration in which a three-dimensional mesh-shaped photocatalyst carrier 2 that is made of ceramics and carries a photocatalyst is sandwiched between two metal electrode plates 3. A power supply 4 is provided between the metal electrode plates 3 forming a pair via an electric wire 5, and a voltage is applied. When a required voltage is applied between the metal electrode plates 3, 3, discharge light is generated, and the photocatalyst carried by the photocatalyst carrier 2 is activated.
[0004]
The photocatalyst carrier 2 sandwiched between the metal electrode plates 3 and 3 is provided in a flow path 7 through which a gas 6 flows. The gas 6 passing through the inside of the photocatalyst carrier 2 is cleaned or deodorized by the action of the photocatalyst.
[0005]
[Patent Publication 1]
JP-A-2000-140624 (Paragraphs [0046] to [0058] on page 5-7)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional photocatalytic reaction device 1, a gas such as air is configured as a target of a decomposition target substance medium. Therefore, in order to target a gas-liquid mixture or a liquid, the photocatalytic reaction device 1 needs to have a required applicable configuration.
[0007]
The present invention has been made in order to cope with such a conventional situation, and is directed to a gas-liquid mixture or a liquid decomposition target substance medium, and irradiates a photocatalyst with discharge light to decompose the decomposition target substance. An object of the present invention is to provide a photocatalytic reaction device and a photocatalytic reaction method that can be cleaned or deodorized.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The photocatalytic reaction device according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in claim 1, provided in the flow path of the gas-liquid mixture, a photocatalyst module having a photocatalyst carried on a ceramic substrate, It comprises a positive and negative electrode metal electrode and a power supply unit. The power unit applies a voltage between the positive and negative electrode metal electrodes to generate discharge light, and irradiates the photocatalytic module with the discharge light to activate the photocatalyst module. The decomposed substance contained in the gas-liquid mixture inside or near the photocatalyst module is decomposed by the action of the photocatalyst.
[0009]
Further, in the photocatalytic reaction device according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in claim 2, the gas-liquid mixture contains oxygen, and the oxygen is generated by the action of a discharge generated between the metal electrodes. To generate the ozone from the above, irradiate the discharge light to the photocatalyst module, and by the action of the ozone together with the activated photocatalyst, the decomposition target substance contained in the gas-liquid mixed fluid passing inside or near the photocatalyst module Is decomposed.
[0010]
Further, in order to achieve the above object, the photocatalytic reaction device according to the present invention is characterized in that the photocatalyst module is sandwiched between the positive and negative metal electrodes as described in claim 3. It is.
[0011]
Further, in order to achieve the above object, the photocatalytic reaction device according to the present invention, as described in claim 4, is provided with a plurality of the photocatalyst modules, and a plurality of the positive and negative metal electrodes in a layered manner. It is characterized in that each is pinched.
[0012]
Further, in the photocatalytic reaction device according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in claim 5, one of the positive and negative metal electrodes is formed in a linear shape, and the other metal electrode and the The photocatalyst module is formed in a cylindrical shape, the periphery of the linear metal electrode is covered with the cylindrical photocatalyst module, and the photocatalyst module is covered with the cylindrical metal electrode and is formed coaxially. It is assumed that.
[0013]
Further, in the photocatalytic reaction device according to the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, as described in claim 6, one of the positive and negative electrode metal electrodes has a portion where the positive and negative metal electrodes face each other. Is covered with a dielectric material.
[0014]
Further, in the photocatalytic reaction device according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in claim 7, both of the positive and negative electrode metal electrodes have a portion where the positive and negative electrode metal electrodes face each other. Each is covered with a dielectric.
[0015]
Further, in order to achieve the above object, the photocatalytic reactor according to the present invention is characterized in that the dielectric is made of ceramics.
[0016]
Further, in order to achieve the above object, the photocatalytic reaction device according to the present invention is characterized in that, as described in claim 9, the dielectric is crystalline glass or dense ceramics. is there.
[0017]
Further, in order to achieve the above object, the photocatalytic reaction device according to the present invention includes a step of providing a photocatalyst module in which a photocatalyst is supported on a ceramic substrate in a flow path of a gas-liquid mixture, as described in claim 10. And applying a voltage between the positive and negative metal electrodes by a power supply unit to generate discharge light; irradiating the discharge light to the photocatalyst module; and activating a photocatalyst by the discharge light, The present invention is characterized in that a substance to be decomposed contained in the gas-liquid mixture in or near the photocatalyst module is decomposed.
[0018]
Further, in the photocatalytic reaction device according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in claim 11, the gas-liquid mixture contains oxygen, and the action of discharge light generated from between metal electrodes. Generating ozone from oxygen, irradiating the photocatalyst module with the discharge light, and activating the photocatalyst with the discharge light, the activated photocatalyst and the ozone allow the inside or the vicinity of the photocatalyst module to be activated. It is characterized by decomposing a substance to be decomposed contained in the gas-liquid mixed fluid passing therethrough.
[0019]
Further, in order to achieve the above object, the photocatalytic reaction device according to the present invention is characterized in that, as described in claim 12, the photocatalyst module is sandwiched between the metal electrodes of the positive and negative electrodes. is there.
[0020]
In addition, in order to achieve the above object, the photocatalytic reaction device according to the present invention includes, as described in claim 13, a plurality of the photocatalyst modules, and each of the photocatalyst modules is formed into a layer with a plurality of the positive and negative metal electrodes. It is characterized by being pinched.
[0021]
Further, in order to achieve the above object, the photocatalytic reaction device according to the present invention, as described in claim 14, forms one of the positive and negative metal electrodes in a linear shape, and the other metal electrode and The photocatalyst module is configured in a cylindrical shape, the periphery of the linear metal electrode is covered with the cylindrical photocatalyst module, and the photocatalyst module is further configured to be coaxial with the cylindrical metal electrode. It is.
[0022]
Further, in order to achieve the above object, the photocatalytic reaction device according to the present invention, as described in claim 15, is one of the positive and negative electrode metal electrodes, where the positive and negative metal electrodes face each other. Is covered with a dielectric material.
[0023]
Further, in order to achieve the above object, the photocatalytic reaction device according to the present invention includes, as described in claim 16, a portion where both the positive and negative electrode metal electrodes face each other. Each is covered with a dielectric.
[0024]
In order to achieve the above object, the photocatalytic reactor according to the present invention is characterized in that the dielectric is made of ceramics.
[0025]
Further, in order to achieve the above object, the photocatalytic reaction device according to the present invention is characterized in that, as described in claim 18, the dielectric is crystalline glass or dense ceramics. is there.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of a photocatalytic reaction device and a photocatalytic reaction method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0027]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the photocatalytic reaction device according to the present invention.
[0028]
In the photocatalytic reaction device 10, a flow path 12 through which a gas-liquid mixture to be cleaned or deodorized flows is formed in a cylindrical photocatalytic reaction casing 11, and, for example, a gas bubble X of air or the like is formed in the flow path 12. A gas-liquid mixture containing oxygen and water molecules, such as water having water, flows. The channel 12 is provided with a unit structure 13, and the unit structure 13 is connected to a power supply unit 15 via an electric wire 14.
[0029]
The unit structure 13 includes a plasma generating electrode section 16 and a photocatalyst module 17.
[0030]
The plasma generating electrode section 16 of the unit structure 13 is composed of two metal electrodes 18 a and 18 b and a dielectric 19. The two metal electrodes 18 a and 18 b are arranged at positions facing each other, and the surface of one metal electrode 18 a on the side of the other metal electrode 18 b is covered with a dielectric 19. As the dielectric 19 covering the metal electrode 18a, one having a large relative dielectric constant is more effective, and it is preferable to use ceramics. When the dielectric 19 is made of crystalline glass or dense ceramics, the gas-liquid mixture can flow without leaking. The dielectric 19 may be a dielectric 19 of another material as long as it has a required relative permittivity.
[0031]
An electric wire 14 is connected to the two metal electrodes 18 a and 18 b of the plasma generating electrode section 16, and is led to the power supply section 15.
[0032]
On the other hand, the photocatalyst module 17 of the unit structure 13 has a configuration in which a photocatalyst mainly containing a substance such as fine titanium oxide or zinc oxide is supported on a ceramic base having a three-dimensional network structure or a honeycomb structure. In addition, in order to improve the reaction effect of the photocatalyst, an alloy of a metal such as platinum or gold and a transition element may be included. In addition, as long as the substance has a photocatalytic action, the substance to be supported is arbitrary.
[0033]
The ceramic base of the photocatalyst module 17 is formed of a compound containing a ceramic such as aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, titanium oxide, or zinc oxide. The photocatalyst module 17 of the unit structure 13 is sandwiched between two metal electrodes 18 a and 18 b in which one of the plasma generating electrode portions 16 is covered with a dielectric 19.
[0034]
Further, the photocatalyst module 17 is a device that is to be cleaned or deodorized while being sandwiched between the two metal electrodes 18a and 18b of the plasma generating electrode portion 16 in the flow path 12 formed by the photocatalytic reaction casing 11. The liquid mixture is provided at a position where the liquid mixture can pass through the inside of the photocatalyst module 17.
[0035]
At this time, the flow channel 12 is formed of a dielectric material 19 made of crystalline glass or dense ceramics and a metal electrode 18b on the side not covered with the dielectric material 19, and a tubular shape through which a gas-liquid mixture can flow. It is formed in a shape such as a cell shape, a bottomed groove or a container shape.
[0036]
However, the flow path 12 does not necessarily need to be formed by the dielectric 19 and the metal electrode 18b on the side not covered by the dielectric 19, and the flow path 12 formed only by the photocatalytic reaction casing 11 has an arbitrary shape. A configuration in which the unit structure 13 is provided may be employed.
[0037]
Next, the operation of the photocatalytic reactor 10 will be described.
[0038]
A gas-liquid mixture containing bubbles X to be cleaned or deodorized flows into the flow channel 12 formed by the photocatalytic reaction casing 11.
[0039]
On the other hand, a voltage is applied between the two metal electrodes 18a and 18b of the plasma generating electrode unit 16 of the unit structure 13 by the operation of the power supply unit 15. As a result, one of the two metal electrodes 18a and 18b becomes a positive electrode and the other becomes a negative electrode, but the positive and negative directions of the voltage are arbitrary. Further, discharge Y occurs from the metal electrode 18a on the negative electrode side of the two metal electrodes 18a and 18b, and ultraviolet light as discharge light is generated.
[0040]
At this time, one metal electrode 18a of the two metal electrodes 18a and 18b is covered with the dielectric material 19, so that the discharge Y does not shift to an arc discharge but becomes a stable corona discharge and is sustained continuously. . That is, since the dielectric 19 is interposed in the electric field formed between the metal electrode 18b on the positive electrode side and the metal electrode 18a on the negative electrode side, a dielectric barrier discharge that becomes a stable corona discharge occurs. Further, since the metal electrode 18a is covered with the dielectric 19, damage is prevented and protected.
[0041]
Ultraviolet light generated between the two metal electrodes 18a and 18b irradiates a photocatalyst such as titanium oxide carried by the sandwiched photocatalyst module 17. As a result, the photocatalyst is activated, and hydrogen peroxide and hydroxyl radicals are generated from oxygen and water contained in the gas-liquid mixture.
[0042]
Further, ozone is generated at the same time as ultraviolet rays are generated between the two metal electrodes 18a and 18b. Hydroxyl radicals generated in the gas to be purified by the action of ozone and the activated photocatalyst have a strong oxidizing power and can break molecular bonds of substances. Therefore, the substance to be decomposed contained in the gas-liquid mixture can be decomposed in the photocatalyst module 17 by the action of the oxidizing power of ozone and hydroxyl radicals.
[0043]
The substances to be decomposed include, for example, odor-generating substances such as formaldehyde, which are factors causing odor, fungi and bacteria, substances constituting components of dirt, harmful substances, organic chlorine compounds such as trihalomethane, endocrine disrupting chemicals and other substances. Examples include substances, compounds, mixtures, and living things that can be decomposed by the action of the oxidizing power of ozone and hydroxyl radicals.
[0044]
The corona discharge generated between the two metal electrodes 18a and 18b also acts to decompose substances such as formaldehyde or harmful substances that cause odor, and to remove and inactivate floating bacteria, thereby purifying and purifying. Contributes to deodorization.
[0045]
That is, the photocatalytic reaction device 10 sandwiches the photocatalyst module 17 carrying a photocatalyst between two metal electrodes 18a and 18b, one of which is covered with a dielectric 19, and the corona generated between the two metal electrodes 18a and 18b. The photocatalyst is activated by the discharge light and ozone is generated, and the decomposition target substance contained in the gas-liquid mixture is decomposed by the action of the photocatalyst, the ozone and the discharge light.
[0046]
For this reason, the photocatalytic reaction device 10 is capable of disinfecting, deodorizing, purifying gas-liquid mixtures or liquids such as drinking water, industrial wastewater, domestic wastewater, and soil-contaminated water, decomposing water in the liquid, and performing organic synthesis or organic decomposition reaction. It can be widely used for purposes such as accelerating, disintegrating inorganic or organic disinfection residues and disinfection by-products, volatile organic compounds, and environmental pollutants.
[0047]
In the photocatalyst reaction device 10, it is necessary to activate the photocatalyst in order to improve the cleaning or deodorizing effect of the gas-liquid mixture. The activation state of the photocatalyst depends on the light intensity. That is, when the photocatalyst is irradiated with strong light, the photocatalyst is more activated, and the purification or deodorizing function can be improved. Therefore, it is necessary to irradiate the photocatalyst with strong light, specifically, light having a wavelength of 380 nm or less.
[0048]
The photocatalytic reaction device 10 has a configuration in which light for irradiating the photocatalyst is obtained from discharge light generated between the two metal electrodes 18a and 18b of the unit structure 13. Therefore, in order to obtain a strong discharge light, it is necessary to form a stronger electric field between the two metal electrodes 18a and 18b. The electric field between the two metal electrodes 18a and 18b depends on the power of the power supply unit 15 and the shape of the metal electrodes 18a and 18b.
[0049]
That is, by making the shape of the two metal electrodes 18a and 18b local, a strong electric field is formed, and by applying a strong voltage to the two metal electrodes 18a and 18b. , A stronger discharge light can be obtained.
[0050]
However, as the power applied between the metal electrodes 18a and 18b increases, the probability that the discharge Y generated between the metal electrodes 18a and 18b becomes an arc discharge instead of a corona discharge increases. The arc discharge damages the constituent members such as the metal electrodes 18a and 18b, which leads to a decrease in the function of each constituent member.
[0051]
Therefore, in the photocatalytic reaction device 10, by covering one metal electrode 18a with the dielectric 19, the metal electrodes 18a and 18b are prevented from being damaged, and a stable corona discharge is continuously generated by forming a dielectric barrier discharge. This is a configuration that can be maintained.
[0052]
Incidentally, a voltage is applied to the dielectric 19 covering the metal electrode 18a. For this reason, part of the power generated by the power supply unit 15 is lost by the dielectric 19. Therefore, in order to reduce the power loss in the dielectric 19, it is necessary to reduce the voltage applied to the dielectric 19. Therefore, by using a ceramic having a large relative dielectric constant as the material of the dielectric 19, the voltage applied to the dielectric 19 can be reduced, and the power loss can be further reduced.
[0053]
Further, by making the thickness of the dielectric 19 thinner, the dielectric constant increases, and the ratio of the energy used for corona discharge to the electric power generated by the power supply unit 15 can be increased. For this reason, the thickness of the dielectric body 19 is about 0.5 mm to 2 mm because the dielectric body 19 can be provided stably in terms of strength, and the thinner one is more effective because the applied voltage is reduced. It is desirable to do.
[0054]
On the other hand, stronger discharge light can be obtained by forming the two metal electrodes 18a and 18b into a shape having a local portion so that a strong electric field is locally formed. For this reason, the metal electrode 18a that is not used for forming the flow path 12 has a locally strong structure such as an electrode formed by printing, a linear structure, a two-dimensional mesh structure, or the like. Can be done.
[0055]
The shapes of the metal electrodes 18a, 18b and the dielectric 19 are arbitrary as long as they can hold the gas-liquid mixture when used to form the flow channel 12.
[0056]
FIG. 2 is a configuration diagram showing a modified example of the first embodiment of the photocatalytic reaction device according to the present invention.
[0057]
The photocatalyst reactor 10A of FIG. 2 is different from the photocatalyst reactor 10 of FIG. 1 in that the two metal electrodes 18a and 18b of the plasma generating electrode portion 16A in the unit structure 13A are both covered with dielectrics 19a and 19b. Are different. Other configurations and functions are the same as those of the photocatalytic reaction device 10 of FIG.
[0058]
The photocatalytic reaction device 10A is configured to sandwich the photocatalyst module 17 in a state where the two metal electrodes 18a and 18b of the plasma generating electrode portion 16A in the unit structure 13A are both covered with the dielectrics 19a and 19b.
[0059]
In the photocatalytic reactor 10A, the two metal electrodes 18a and 18b are both covered with the dielectrics 19a and 19b and have the same configuration, so that the type of components can be reduced in the manufacturing process of the plasma generating electrode unit 16A. Therefore, when the material price of the dielectrics 19a and 19b is low, the metal electrodes 18a and 18b covered with the dielectrics 19a and 19b can be manufactured in the same equipment and manufacturing process, and the manufacturing cost is increased. Can be reduced.
[0060]
Furthermore, in the photocatalytic reaction device 10A, the flow path 12 of the gas-liquid mixture can be formed by the two dielectrics 19a and 19b. Therefore, when the flow path 12 is formed by the dielectrics 19a and 19b, the gas-liquid mixture can be kept only between the dielectrics 19a and 19b. In addition to stabilizing the flow of the gas-liquid mixture, it is possible to prevent the metal electrodes 18a and 18b on both sides from being contaminated by the gas-liquid mixture. Furthermore, since the shape of the metal electrodes 18a and 18b can be made arbitrary, a shape in which a stronger electric field is formed can be obtained.
[0061]
As in the photocatalytic reactors 10 and 10A, at least one of the two metal electrodes 18a and 18b may be covered with the dielectrics 19, 19a and 19b. Further, the metal electrodes 18a, 18b and the dielectrics 19, 19a, 19b do not necessarily have to be in close contact with each other. Dielectrics 19, 19a, and 19b are interposed between the two metal electrodes 18a and 18b, and there is a portion where the metal electrodes 18a and 18b can be connected in a straight line without passing through the dielectrics 19, 19a and 19b. The shape is arbitrary as long as the gas-liquid mixture can flow.
[0062]
In addition, although the plasma generating electrode portion 16A in the unit structure 13A of the photocatalytic reaction device 10A is constituted by the two dielectrics 19a and 19b, it may be constituted by using the opposed side surfaces of the single tubular dielectric 19. . In this case, by providing a single tubular dielectric 19 as the flow channel 12 and providing two metal electrodes 18a and 18b outside thereof, the plasma generating electrode portion 16A can be configured, thereby facilitating workability. .
[0063]
FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the photocatalytic reaction device according to the present invention.
[0064]
The photocatalyst reactor 10B is different from the photocatalyst reactor 10 of FIG. 1 in that a laminated structure 20 is used instead of the unit structure 13. Other configurations and functions are the same as those of the photocatalytic reaction device 10 of FIG. 1, and therefore, the configurations other than the configuration of the laminated structure 20 are not shown in the drawings, and description thereof is omitted.
[0065]
The laminated structure 20 of the photocatalytic reaction device 10B includes, for example, two photocatalyst modules 17a and 17b and a plasma generating electrode unit 16B.
[0066]
The plasma generating electrode section 16B is composed of a plurality of, for example, three metal electrodes 18c, 18d, 18e and two dielectrics 19c, 19d. The central metal electrode 18d of the three metal electrodes 18c, 18d, and 18e arranged in parallel has a positive electrode, and the metal electrodes 18c and 18e on both sides have a negative electrode. The central metal electrode 18d is formed in a network structure in order to locally generate a strong electric field. Further, the positive electrode metal electrode 18d side of the negative electrode metal electrodes 18c and 18e on both sides is covered with the dielectric 2, respectively.
[0067]
The photocatalyst modules 17a and 17b are provided between the two negative electrode metal electrodes 18c and 18e covered with the dielectric 2 and the positive electrode metal electrode 18d, respectively.
[0068]
That is, the photocatalytic reaction device 10B is configured to have the stacked structure 20 in which the plurality of metal electrodes 18c, 18d, 18e and the photocatalyst modules 17a, 17b are alternately stacked.
[0069]
In the photocatalytic reaction device 10B, since the plurality of photocatalyst modules 17a, 17b, the metal electrodes 18c, 18d, 18e and the dielectrics 19c, 19d are regularly arranged to form a laminated structure, only the metal electrode 18d can be shared. Rather, the photocatalytic reaction device 10B having specifications such as an arbitrary capacity, size, shape, purification ability, and the like can be obtained by combining fewer parts having the same shape.
[0070]
Further, in the photocatalytic reaction device 10B, the flow path 12 of the gas-liquid mixture can be formed by the plurality of dielectrics 19c and 19d. Therefore, when the flow path 12 is formed by the dielectrics 19c and 19d, the gas-liquid mixture can be kept only between the dielectrics 19c and 19d. In addition to stabilizing the flow of the gas-liquid mixture, it is possible to prevent the metal electrodes 18c and 18e on both sides from being contaminated by the gas-liquid mixture.
[0071]
Further, the shapes of the metal electrodes 18c and 18e on both sides can be made arbitrary, and the required strength can be reduced. For this reason, by forming the metal electrodes 18c and 18e in a thin shape or a mesh shape or a linear shape formed by printing, it is possible to form a stronger electric field and reduce the material cost.
[0072]
Further, since the intensity of the ultraviolet light applied to each of the photocatalyst modules 17a and 17b can be made more uniform, the purification function can be stabilized.
[0073]
The metal electrodes 18c, 18d, and 18e may be configured so that the polarity is reversed, and instead of covering the metal electrodes 18c and 18e on both sides with the dielectric 2, both surfaces of the central metal electrode 18d may be covered. Further, the number of metal electrodes 18c, 18d, 18e, dielectrics 19c, 19d, and photocatalyst modules 17a, 17b is arbitrary. That is, an electric field may be formed between the plurality of metal electrodes 18c, 18d, and 18e, and at least one dielectric 2 may be provided.
[0074]
FIG. 4 is a configuration diagram showing a modified example of the second embodiment of the photocatalytic reaction device according to the present invention.
[0075]
The photocatalytic reactor 10C differs from the photocatalytic reactor 10B in FIG. 3 in the configuration of the laminated structure 20A. Other configurations and functions are the same as those of the photocatalytic reactor 10B of FIG. 3, and therefore, the configuration other than the laminated structure 20A is not shown, and the description is omitted.
[0076]
The laminated structure 20A of the photocatalytic reaction device 10C includes, for example, two photocatalyst modules 17a and 17b and a plasma generating electrode unit 16C.
[0077]
The plasma generating electrode section 16C is composed of a plurality of, for example, three metal electrodes 18c, 18d, 18e and four dielectrics 19c, 19d, 19e, 19f. The central metal electrode 18d of the three metal electrodes 18c, 18d, and 18e arranged in parallel has a positive electrode, and the metal electrodes 18c and 18e on both sides have a negative electrode. The central metal electrode 18d is formed in a network structure in order to locally generate a strong electric field. Further, both sides of the positive electrode metal electrode 18d of the negative electrode metal electrodes 18c and 18e on both sides and both surfaces of the positive electrode metal electrode 18d are covered with the dielectric 2, respectively.
[0078]
The photocatalyst modules 17a and 17b are provided between the two negative metal electrodes 18c and 18e covered with the dielectric 2 and the positive metal electrode 18d covered with the dielectric 2, respectively.
[0079]
That is, the photocatalytic reaction device 10C is configured to have a laminated structure 20A in which all surfaces of the metal electrodes 18c, 18d, and 18e facing each other are covered with the dielectric 2.
[0080]
In the photocatalytic reactor 10C, in addition to the operation and effect of the photocatalytic reactor 10B in FIG. 3, when the flow path 12 is formed by the dielectrics 19c, 19d, 19e, and 19f, the required flow path 12 is formed. Since the metal electrodes 18c, 18d, and 18e can be provided, the dielectrics 19c, 19d, 19e, and 19f and the photocatalyst modules 17a and 17b can be unitized, and the installation work is facilitated. In addition, the shapes of all the metal electrodes 18c, 18d, and 18e are arbitrary, and a stronger electric field can be easily formed. Further, contamination of all the metal electrodes 18c, 18d, 18e by the gas-liquid mixture can be prevented.
[0081]
Although the plasma generating electrode portion 16C in the laminated structure 20A of the photocatalytic reactors 10B and 10C is composed of two or four dielectrics 19c, 19d, 19e and 19f, a single tubular dielectric 19 is used. It is good also as a structure using the side which opposes. In this case, by providing a single tubular dielectric 19 as the flow channel 12 and providing two metal electrodes 18c and 18e outside thereof, the plasma generating electrode portion 16C can be configured, so that workability is facilitated. .
[0082]
FIG. 5 is a configuration diagram showing a third embodiment of the photocatalytic reaction device according to the present invention.
[0083]
The photocatalytic reactor 10D is different from the photocatalytic reactor 10 of FIG. 1 in that a cylindrical structure 30 is used instead of the unit structure 13. Other configurations and functions are the same as those of the photocatalytic reaction device 10 in FIG. 1, and therefore, the configuration other than the configuration of the tubular structure 30 is not shown, and the description is omitted.
[0084]
The cylindrical structure 30 of the photocatalytic reaction device 10D includes a plasma generating electrode 16D and a photocatalyst module 17.
[0085]
The plasma generating electrode portion 16D of the cylindrical structure 30 has a configuration in which a linear metal electrode 18f is provided inside a cylindrical metal electrode 18g. Further, the inner surface of the cylindrical metal electrode 18g is covered with a cylindrical dielectric 19g. The positive and negative directions of the metal electrodes 18f and 18g are arbitrary.
[0086]
On the other hand, the photocatalyst module 17 of the cylindrical structure 30 is formed in a cylindrical shape, and is provided between the linear metal electrode 18f of the plasma generating electrode portion 16D and the cylindrical metal electrode 18g covered with the dielectric 19g. Can be
[0087]
That is, in the cylindrical structure 30, the positive and negative metal electrodes 18f and 18g, the dielectric 19g, and the photocatalyst module 17 are configured coaxially.
[0088]
Further, a gas-liquid mixture flows through the flow path 12 using the cylindrical dielectric 19 g of the cylindrical structure 30 as the flow path 12.
[0089]
The linear metal electrode 18f of the axis of the cylindrical structure 30 and the surrounding cylindrical metal electrode 18g are guided to a power supply unit (not shown). Further, a voltage is applied between the linear metal electrode 18f and the cylindrical metal electrode 18g. Then, between the two metal electrodes 18f and 18g, ultraviolet rays due to the corona discharge are generated and irradiated to the photocatalyst module 17.
[0090]
In the photocatalytic reactor 10D, since the dielectric 19g is cylindrical, the dielectric 19g can be used as the flow path 12 of the gas-liquid mixture. For this reason, there is no possibility that the outer cylindrical metal electrode 18g is contaminated by the gas-liquid mixture. Further, since the outer cylindrical metal electrode 18g can be replaced without interrupting the flow of the gas-liquid mixture, workability is good.
[0091]
Further, in the photocatalytic reaction device 10D, one of the two metal electrodes 18f and 18g is linear and the other is cylindrical, so that a strong electric field can be formed. For this reason, stronger ultraviolet rays can be generated between the metal electrodes 18f and 18g to improve the deodorizing or cleaning effect of the gas-liquid mixture.
[0092]
Further, since the metal electrodes 18f and 18g, the dielectric 19g and the photocatalyst module 17 are coaxial, the plasma generating electrode section 16D can be manufactured only by cutting the coaxial member to a required length. In addition, the manufacturing cost can be reduced. Further, if the coaxial metal electrodes 18f and 18g, the dielectric 19g, and the photocatalyst module 17 are deformed into a U-shape or the like, it can be applied to various types of photocatalyst reactors 10D.
[0093]
The cylindrical metal electrode 18g of the plasma generating electrode portion 16D can be formed in a spiral or mesh shape, and can be applied with a voltage and can generate ultraviolet rays associated with corona discharge. Should be fine. When the cylindrical metal electrode 18g is formed in a spiral shape, it is effective to obtain ultraviolet rays if a spiral pitch of about 10 mm can be ensured. Accordingly, the spiral pitch of the cylindrical metal electrode 18g is set to the minimum necessary interval, and the line forming the spiral of the cylindrical metal electrode 18g is thinned to provide a large number of edges. And the intensity of ultraviolet rays can be improved.
[0094]
FIG. 6 is a configuration diagram showing a first modification of the third embodiment of the photocatalytic reaction device according to the present invention.
[0095]
The photocatalytic reactor 10E differs from the photocatalytic reactor 10D in FIG. 5 in the shape of the cylindrical structure 30A. Other configurations and functions are the same as those of the photocatalytic reaction device 10D of FIG. 5, and therefore, the configuration other than the tubular structure 30A is not shown, and the description is omitted.
[0096]
The cylindrical structure 30A of the photocatalytic reaction device 10E includes a plasma generating electrode section 16E and a photocatalyst module 17.
[0097]
The plasma generating electrode portion 16E of the cylindrical structure 30A has a configuration in which a linear metal electrode 18f is provided inside a cylindrical metal electrode 18g. Further, the linear metal electrode 18f is covered with a cylindrical dielectric 19h. The positive and negative directions of the metal electrodes 18f and 18g are arbitrary.
[0098]
On the other hand, the photocatalyst module 17 of the cylindrical structure 30A is formed in a cylindrical shape, and is provided between the linear metal electrode 18f covered with the dielectric 19h of the plasma generating electrode portion 16E and the cylindrical metal electrode 18g. Can be The cylindrical structure 30A includes the positive and negative metal electrodes 18f and 18g, the dielectric 19h, and the photocatalyst module 17 coaxially.
[0099]
The gas-liquid mixture flow path 12 is formed by the cylindrical metal electrode 18g, and the gas-liquid mixture flows inside the cylindrical metal electrode 18g.
[0100]
That is, the cylindrical structure 30A of the photocatalytic reaction device 10E is different from the cylindrical structure 30 of the photocatalytic reaction device 10D of FIG. 5 in that the dielectric 19h covers the cylindrical metal electrode 18g instead of the dielectric 19h. Of the metal electrode 18f.
[0101]
In the photocatalytic reaction device 10E, since the cylindrical dielectric 19h covers the linear metal electrode 18f serving as the axis, there is no need to disassemble the dielectric 19h when exchanging the photocatalyst module 17. Becomes easier. Furthermore, the linear metal electrode 18f can be protected by the cylindrical dielectric 19h, and contamination and damage of the linear metal electrode 18f by the gas-liquid mixture can be prevented.
[0102]
FIG. 7 is a configuration diagram showing a second modified example of the third embodiment of the photocatalytic reaction device according to the present invention.
[0103]
The photocatalytic reaction device 10F differs from the photocatalytic reaction device 10D in FIG. 5 in the shape of the tubular structure 30B. Other configurations and functions are the same as those of the photocatalytic reaction device 10D in FIG. 5, and therefore, the configuration other than the tubular structure 30B is not shown, and the description is omitted.
[0104]
The cylindrical structure 30B of the photocatalytic reaction device 10F includes a plasma generating electrode 16F and a photocatalyst module 17.
[0105]
The plasma generating electrode portion 16F of the cylindrical structure 30B has a configuration in which a linear metal electrode 18f is provided inside a cylindrical metal electrode 18g. Furthermore, the inner surfaces of the linear metal electrode 18f and the cylindrical metal electrode 18g are covered with cylindrical dielectrics 19g and 19h, respectively. The positive and negative directions of the metal electrodes 18f and 18g are arbitrary.
[0106]
On the other hand, the photocatalyst module 17 of the tubular structure 30B is formed in a tubular shape, and a linear metal electrode 18f covered with the dielectric 19h of the plasma generating electrode portion 16F and a tubular metal covered with the dielectric 19g. It is provided between the electrode 18g. In the cylindrical structure 30B, the positive and negative metal electrodes 18f and 18g, the dielectrics 19g and 19h, and the photocatalyst module 17 are configured coaxially.
[0107]
The space between the two cylindrical dielectrics 19g and 19h is defined as a flow path 12 of the gas-liquid mixture, and the gas-liquid mixture flows through the flow path 12.
[0108]
That is, the cylindrical structure 30B of the photocatalytic reaction device 10F is different from the cylindrical structure 30 of the photocatalytic reaction device 10D in FIG. 5 in that not only the dielectric 19g covers the cylindrical metal electrode 18g but also a line formed by the dielectric 19h. The configuration is such that the metal electrode 18f is also covered.
[0109]
In the photocatalytic reaction device 10F, the metal electrodes 18f and 18g can be protected by cylindrical dielectrics 19g and 19h. Further, since the metal electrodes 18f and 18g are located outside the flow path 12, contamination and damage of the metal electrodes 18f and 18g by the gas-liquid mixture can be prevented.
[0110]
In the photocatalyst reactors 10, 10 A, 10 B, 10 C, 10 D, 10 E, and 10 F according to the embodiment of the present invention, the object to be purified is not limited to a gas-liquid mixture, but can be applied as a liquid phase. Furthermore, if the discharge Y can be an arc discharge, and if the electric power applied between the two metal electrodes 18 is small and there is no possibility of the arc discharge, the dielectrics 19, 19a, 19b, and 19c are not necessarily required. , 19d, 19f, 19g, and 19h need not be provided.
[0111]
Further, the photocatalyst module 17 is not limited to the three-dimensional network structure, but has a structure in which a fluid can pass through a honeycomb structure, a multi-tubular structure, a lattice structure, or the like, and can support a photocatalyst. I just need.
[0112]
【The invention's effect】
In the photocatalytic reaction device and the photocatalytic reaction method according to the present invention, by irradiating the photocatalyst with discharge light for a gas-liquid mixture or a liquid decomposition target substance medium, the decomposition target substance is decomposed and cleaned or deodorized. It is possible.
[0113]
In addition, by providing a dielectric between metal electrodes that generate discharge light, stable corona discharge can be generated without generating arc discharge. For this reason, it becomes possible to obtain a strong discharge light by applying a higher voltage, and it is possible to improve the cleaning or deodorizing function of the object to be purified.
[0114]
In addition, the shape of the metal electrode that generates discharge light is such that a stronger electrolysis such as a mesh structure is formed, so that stronger discharge light can be generated effectively with less power and gas-liquid mixing can be performed. The effect of purifying the body can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a photocatalytic reaction device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a modified example of the first embodiment of the photocatalytic reaction device according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the photocatalytic reaction device according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a modified example of the second embodiment of the photocatalytic reaction device according to the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a third embodiment of the photocatalytic reaction device according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a first modification of the third embodiment of the photocatalytic reactor according to the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a second modification of the third embodiment of the photocatalytic reaction device according to the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional photocatalytic reaction device.
[Explanation of symbols]
10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F Photocatalytic reactor
11 Photocatalytic reaction casing
12 Channel
13, 13A Unit structure
14 Electric wire
15 Power supply section
16, 16A, 16B, 16C, 16D, 16E, 16F Plasma generating electrode unit 17, 17a, 17b Photocatalytic module
18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g Metal electrode
19, 19a, 19b, 19c, 19d, 19e, 19f, 19g, 19h Dielectric
20,20A laminated structure
30, 30A, 30B tubular structure
X bubbles
Y discharge

Claims

A photocatalyst module provided in the flow path of the gas-liquid mixture and supporting the photocatalyst on the ceramic substrate, positive and negative metal electrodes, and a power supply unit. To generate discharge light, and irradiate the discharge light to the photocatalyst module, by the action of the activated photocatalyst, the decomposition target substance contained in the gas-liquid mixture inside or near the photocatalyst module. A photocatalytic reactor characterized in that it is decomposed.

The gas-liquid mixture contains oxygen, generates ozone from oxygen by the action of discharge generated between the metal electrodes, irradiates the discharge light to the photocatalyst module, and the action of ozone together with the activated photocatalyst, The photocatalytic reaction device according to claim 1, wherein a decomposition target substance contained in the gas-liquid mixed fluid passing through or near the photocatalyst module is decomposed.

The photocatalyst reactor according to claim 1, wherein the photocatalyst module is sandwiched between the positive and negative metal electrodes.

2. The photocatalytic reaction device according to claim 1, wherein a plurality of the photocatalyst modules are provided, and each of the photocatalyst modules is sandwiched between the positive and negative metal electrodes in a layered manner.

One of the positive and negative metal electrodes is configured in a linear shape, and the other metal electrode and the photocatalyst module are configured in a cylindrical shape, and the periphery of the linear metal electrode is covered with the cylindrical photocatalyst module. The photocatalytic reaction device according to claim 1, wherein the photocatalytic module is covered with the cylindrical metal electrode and is configured coaxially.

The photocatalytic reactor according to claim 1, wherein one of the positive and negative metal electrodes is covered with a dielectric at a portion where the positive and negative metal electrodes face each other.

2. The photocatalytic reaction device according to claim 1, wherein both of the positive and negative electrode metal electrodes are covered with dielectrics at portions where the positive and negative electrode metal electrodes face each other.

The photocatalytic reactor according to claim 6, wherein the dielectric is made of ceramics.

The photocatalytic reactor according to claim 6, wherein the dielectric is one of crystalline glass and dense ceramics.

Providing a photocatalyst module having a photocatalyst supported on a ceramic substrate in a flow path of the gas-liquid mixture; applying a voltage between positive and negative metal electrodes by a power supply unit to generate discharge light; Irradiating the photocatalyst module and activating the photocatalyst with discharge light to decompose a substance to be decomposed contained in the gas-liquid mixture inside or near the photocatalyst module, .

The gas-liquid mixture contains oxygen, generating ozone from oxygen by the action of discharge light generated between the metal electrodes, irradiating the photocatalyst module with the discharge light, and activating the photocatalyst with the discharge light 11. The photocatalytic reaction method according to claim 10, wherein the decomposition step decomposes the decomposition target substance contained in the gas-liquid mixed fluid passing through or near the photocatalyst module by the activated photocatalyst and ozone. .

The photocatalytic reaction method according to claim 10, wherein the photocatalyst module is sandwiched between the metal electrodes of the positive and negative electrodes.

11. The photocatalytic reaction method according to claim 10, wherein a plurality of the photocatalyst modules are provided, and each of the photocatalyst modules is sandwiched between the positive and negative metal electrodes in a layered manner.

One of the positive and negative metal electrodes is formed in a linear shape, and the other metal electrode and the photocatalyst module are formed in a cylindrical shape, and the periphery of the linear metal electrode is covered with the cylindrical photocatalyst module. 11. The photocatalytic reaction method according to claim 10, wherein the module is coaxially covered with the cylindrical metal electrode.

The photocatalytic reaction method according to claim 10, wherein a portion of one of the positive and negative electrode metal electrodes where the positive and negative electrode metal electrodes face each other is covered with a dielectric.

The photocatalytic reaction method according to claim 10, wherein portions of the positive and negative metal electrodes facing each other are covered with a dielectric, respectively.

17. The photocatalytic reaction method according to claim 15, wherein the dielectric is made of ceramics.

17. The photocatalytic reaction method according to claim 15, wherein the dielectric is crystalline glass or dense ceramic.