JP2004114669A

JP2004114669A - 三次元透過性光触媒フィルターの製造方法及び水、空気の浄化方法並びに浄化装置

Info

Publication number: JP2004114669A
Application number: JP2002320523A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Sugito; 杉戸　恒夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-09-28
Filing date: 2002-09-28
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】この発明は、熱可塑性合成樹脂の湾曲した線条から成る円筒状、平板状、箱形状等に形成した三次元透過構造体の線条全表面に接着剤で微細粉体の二酸化チタンを大量に露出固定した円筒状、平板状等の三次元透過性光触媒フィルターの製造方法及びこの光触媒フィルターを使用した水、空気等に浮遊する有機化合物の浄化方法並びに浄化装置を提供するためになされたものである。
【解決手段】径の異なる合成樹脂の線条を曲がりくねらせて隣接する他の線条と互いに接点で溶着して不規則な立体網状態の円筒状、平板状、箱形状等適宜の形状をした三次元透過性構造体を光触媒フィルターの骨格となし、これの表面全面に接着剤の層を設け、さらにその表面に粉体の二酸化チタンを接着固定して光触媒フィルターを形成する方法及びこの形状の異なる各種光触媒フィルターをそれぞれ使用目的に応じて各種装置の光触媒フィルターとして使用した装置、並びに該光触媒フィルターを使用した水、空気等に浮遊する有機化合物を浄化する方法に関するものである。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、二酸化チタンの光触媒作用を応用した空気や水等流動性物質の浄化装置の改良及びその浄化方法に関するもので、三次元透過性構造体の表面に酸化チタン層を形成した光触媒フィルターの開発及びこの光触媒フィルターを利用した水や空気等の流動性物質中の有害物質の浄化方法並びに浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紫外線をエネルギーとする二酸化チタンの光触媒反応の強い酸化力で水や空気中の有機化合物の分子結合部を分断して水と炭酸ガスに酸化分解する光触媒反応は、今から十数年前に日本で発見されその実用化に大きな期待を寄せられている環境浄化技術で、有機化合物を分解する二酸化チタンの光触媒反応では、微細粉体の二酸化チタンを固着する材料が主としてガラス、タイル、コンクリート、金属類等の無機性素材を対象としてのみ研究開発が進められ、熱可塑性樹脂等の有機材料への固着についての研究開発には全く手が着いていない状態であった。
【０００３】
従来の技術は、主に無機性の金属、ガラス、コンクリート、タイル等の二次元的な素材に二酸化チタンのゾルを吹き付けた薄膜を５００〜８００℃高温焼き付け固定したもの、あるいは６０〜１２０℃の低温焼き付け固定したもの、その他スプレー塗布、ディップ浸漬法、グラビア印刷法等がある。
【０００４】
この場合塗布する素材は二次元構造のものが大半であるから露出している二酸化チタンの量が極めて少ない状態で固定されている。　現在実用化されたものは光触媒蛍光灯、ガラスコップ、ＮＯｘの低減を図るための路側帯に設置するコンクリート二次製品、二酸化チタンを表面に焼き付けたタイル、あるいは活性炭、無機繊維、パルプなどよりなる板材をハニカム状に加工した厚さ２ｃｍ位の平面板状のフィルター等が環境浄化の最先端技術として注目、期待されながら浄化効果が極めて僅少であるがために長い年月を掛けた割にはその実用化が進んでいないのが現状である。
【０００５】
光触媒反応では紫外線が効率よく直射するように微細粉体の二酸化チタンが大量に露出した状態でフィルター等の資材の表面に固定されている事が必要である。
【０００６】
二酸化チタンを担持する接触材に紫外線を当てて光触媒反応を惹起させる場合、接触する表面に露出して固定した微細粉体の二酸化チタンの量は多いほど、光触媒反応の成果を得ることができるが、前記したようなガラス、タイル、コンクリート等二次元構造の平面体の表面に薄く、広く引き延ばして担持させた場合の二酸化チタンの混入量は塗布量の僅か数％であり、従来の接触材はこのような浄化効果の少ない二次元構造のものが大半である。
【０００７】
また、このような二次元構造の接触材では、空気や水との接触はその表面との接触部分のみで大部分の水や空気は接触することなく通過し、しかも、二酸化チタンは僅かに表面に露出しているだけであるからその分解効果は極めて僅少であることは明白である。
【０００８】
更に、二酸化チタンを担持した平面状の二次元構造体を水、空気等の接触材として実用化した場合には、水、空気等の流動による粘性抵抗、摩擦抵抗、水圧、風圧等の外圧に対して、湾曲、折れ曲がり、破断、破壊、流失などに耐えうる構造強度を求められ、その結果，強度ある素材の二次元平面体に限定され、価格、施工、メンテナンス、運搬などにより負担がかかるなど数多くの欠点を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の欠点を払拭するためになされたもので、径の異なる合成樹脂の線条を曲がりくねらせて隣接する他の線条と互いに接点で溶着して不規則な立体網状態の円筒状、平板状、箱形状等適宜の形状をした三次元透過性構造体を光触媒フィルターの骨格となし、これの表面全面に接着剤の層を設け、さらにその表面に粉体の二酸化チタンを多量に固定した光触媒フィルターの製造方法と、この形状の異なる各種光触媒フィルターをそれぞれ使用目的に応じセットした各種浄化装置とその浄化方法を極めて安価に提供することを目的として開発されたものである。
【００１０】
ここで、光触媒フィルターに求められる機能として１）水流、気流からの粘性抵抗、摩擦抵抗等の加圧に耐える強い耐水抵抗性、耐摩擦性を備えた構造強度、塵埃や土砂などに対する耐目詰まり性、接触性、透過性等を確保する高い空隙率と比表面積、２）微細粉体の二酸化タンを大量に露出した状態で固定すること、３）二酸化チタンはいずれ剥離・脱落することは明らかであるが、接着剤はそれをできるだけ長い期間担持させる為に耐水性、粘着性に優れていることなどである。
この機能を発揮させるには熱可塑性原料の湾曲した線条が作る三次元の立体的な透過性のある構造物を造ること、熱可塑性原料の異なる線条が造る不規則な立体空間による高い透過性、流れの分断性及び線条表面の広い比表面積による被浄化物との高接触性を利用すること、微細粉体の二酸化タンを大量に露出した状態で固定する手段として耐水性、粘着性に優れた接着剤を用いること等である。
【００１１】
【課題を解決する手段】
本発明の光触媒フィルターは、第一工程として、大、中、小の異なる線径の複数個のノズルを配列して削孔した金型を押出し機の先端に下方に向けて取り付け、このノズルから熱可塑性原料を溶融した線条で押し出し、該線条を固化する前に冷却液面で曲がりくねらせて隣接する他の線条表面に接触させて相互に溶着させながら、水面及び水面下に設置した規制型枠で円筒状、平板状、及び箱形状等に規制し、引き取り装置で一定の速度で引き取り、湾曲した線条が互いに他の線状と接点で溶着し、冷却固定すると不規則な立体網状態の円筒状、平板状、箱形状等の三次元透過性構造体を製造する。
【００１２】
第二工程として、この三次元透過性構造体を接着剤の液に浸漬するか接着材を全面に塗布した後その表面に粉体の二酸化チタンをまぶしたり、あるいは吹き付けたり、又は水槽内で水と二酸化チタンとを混練した中に、接着剤を塗布した三次元透過性構造体を水槽内の水面下に浸けて、左右、上下に揺動、攪拌しながら水中に浮遊する微細粉体の二酸化チタンを線条表面に露出した状態で接着固定、乾燥させ、目的の光触媒フィルターを製造する。
【００１３】
この光触媒フィルターの骨格である三次元透過性構造体は線条で構成されているので比表面積が格段に大きく二酸化チタンを大量に露出状態で固定する事が出来、接触性、光触媒としての分解性能が高く、線条がつくる不規則な立体空間の高空隙率は水、空気等を浸透、接触、透過、排出させた場合、その透過性、耐摩擦性、耐水抵抗性を遺憾なく発揮することができる。
【００１４】
この光触媒フィルターは前記のように広い比表面積、高い空隙率を有するから、これに紫外線光源を配し、水、空気等を流動させながら接触させると、三次元の透過性構造体内で浸透〜接触〜線条で２分割を繰り返して透過・排出し、従来の平板状の光触媒フィルターと比較して格段の接触効率を有し、有害物質である有機化合物が二酸化チタンと繰り返し接触し酸化分解を格段に促進することができる。
【００１５】
各種形状の光触媒フィルターはその形状の特徴を活かしいろいろな浄化装置を制作することができる。例えば、平板状の光触媒フィルターは図６に示すように容器内に並列、斜め並列、あるいはＶ字型に配列し、その側面に紫外線光源を配置する。容器内に水、空気等を強制導入して、縦、横、斜め等多様な方向から、線条表面に露出固定した二酸化チタンに効率よく接触させ、二酸化チタンの光触媒反応を利用して浄化することができる。
【００１６】
また．円筒状の光触媒フィルターは図８に例示するように水、空気、ガス等を流動させて強制的に導入して、縦、横、斜め等多様な方向で浸透〜接触〜線条で２分割を繰り返して透過・排出させて、二酸化チタンの強い酸化力で有機化合物を酸化分解させたり、水、空気、ガス等に浮遊する有機化合物を効率よく酸化分解させることができる。
【００１７】
また、図９に示すように円筒状の光触媒フィルターを水槽内に複数個、間隔を開けて並列して、水と接触する部分に紫外線を照射して、浄化対象水を水槽内に定量で導水して、排水口から定量の水を排出して一方向の水流をつくり、更に複数個並列配置した円筒状光触媒フィルターを、一方向の水流に対して逆方向に回転させ流れる水を掬うように接触させて、線条表面に露出固定した二酸化チタンの光触媒反応で接触する有機化合物を酸化分解させる。
【００１８】
この場合、線条表面の広い比表面積と立体空間が造る高い空隙率から成る円筒状光触媒フィルターは、広い比表面積にもかかわらずその高い空隙率から水抵抗が少ないので、その駆動力も小さくてすみ、水流に対して容易に回転させることが出来る画期的浄化方法である。
【００１９】
さらに効率よく浄化するためには下流に設置した複数個の円筒状光触媒フィルターを連結して同じ接触手法を繰り返して容器外に排出させたり、有機化合物が混入する浄化対象水の流れに沿って円筒状の光触媒フィルターを逆回転して接触させる装置を組合わせたり、さらには、汚染の状況に応じて、同様の装置を多段式に組み立て足り、横並列式に連結して、浄化対象水に残存する有機化合物を限りなくゼロに近い数値まで分解することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
【実施例１】
大、中、小の異なる線径の複数個のノズルを配列して削孔した金型を押出し機の先端に下方に向けて取り付け、このノズルからポリプロピレンのような熱可塑性の合成樹脂原料を溶融した径の異なる線条１、１’、１”を押し出し、該線条を固化する前に冷却液面で曲がりくねらせて隣接する他の線条表面に接触させて相互に溶着させながら、水面及び水面下に設置した規制型枠Ａで円筒状、平板状、及び箱形状等に規制し、かつ引き取り装置（図略）で一定の速度で引き取留ことにより、湾曲した線条１、１’、１”が互いに他の線状と接点で溶着し、冷却固定すると不規則な立体網状態の円筒状、平板状、箱形状（図略）等の三次元透過性構造体２、２’、２”・・・を製造する。
【００２１】
次ぎにこの三次元透過性構造体２、２’、２”（以下総称記号をＢとする）の表面全面に接着剤３を塗布又はドブ漬けしたものに、微細粉体の二酸化チタン４をまぶし、あるいは吹き付け、又は水槽内に二酸化チタン４と水を混練したものに接着剤３を塗布した前記三次元透過性構造体Ｂを浸漬して、左右、上下に揺動、攪拌しながら浮遊する二酸化チタン４を線条１、１’、１”の表面全域に大量に露出した状態で接着固化することにより円筒状、平板状、箱形状（図略）等の光触媒フィルター５、５’、５”（以下総称記号をＣとする）を製造する。
【００２２】
【実施例２】
図６に示すように平板状に規制した複数枚の光触媒フィルター５’（比表面積３４０ｍ^２／ｍ^３、空隙率８５％程度）を容器（図略）内において並列、あるいはＶ字型等に配置し、その側面に紫外線光源（ＵＶランプ）６を配して、容器内に水、空気、ガス等を強制吸引すると、光触媒フィルター５’内を縦、横、斜とあらゆる角度から水、空気等が浸透〜接触〜線条で２分割を繰り返して、線状１，１’、１”の表面に接着固定した二酸化チタン４に触れ水、空気中に浮遊する全ての有機化合物は酸化分解される。
【００２３】
【実施例３】
図７および図８に示すような広い比表面積１００ｍ^２／ｍ^３、高い空隙率９５．０％の円筒状の光触媒フィルター５を複数個、容器内に縦配列又は横配列し、相応の紫外線光源６を配置する。容器内で光触媒フィルター５を回転させて、水、空気等を容器内に強制吸引して構造体内を縦、横、斜め等多様な方向で浸透〜接触させ、円筒状光触媒フィルター５に露出固定されている二酸化チタン４の強い酸化力で、吸引した水、空気、ガス等に浮遊する有機化合物を酸化分解させることができる。
【００２４】
図９に示す装置は円筒状光触媒フィルター５を水槽内で回転させることにより効率よく有害物を除去する装置の原理的な構造を示すもので、円筒状光触媒フィルター５を容器内に複数個、間隔を開けて並列して、紫外線光源６を間隔を開けた場所に配置、水槽内の水位は円筒状光触媒フィルター５の円筒中空部の下部の平板状の三次元透過構造体５’の上面に設定して、有機化合物が混入する浄化対象水を水槽内に定量で導水して、排水口から定量の水を排出して一方向の水流を造る。
複数個並列配置した円筒状光触媒フィルター５を、一方向の水流に対して逆方向に回転させ流れる水を掬うように接触させて、多様な方向で浸透〜接触〜透過させ、条表面に露出固定した二酸化チタン４の光触媒反応で接触する有機化合物を酸化分解させる。
さらに下流に設置した複数個の円筒状光触媒フィルター５にも連続して同じ接触手法を繰り返して容器外に排出させることにより浮遊する有機化合物等の不純物を効率よく除去することができる。
【００２５】
【実施例５】
図１０および図１１は光触媒反応槽と水を散水して効率よく接触させる方法を組み合わせた装置の概略を示すもので、有機化合物が混入する浄化対象水の流れに沿って円筒状の光触媒フィルター５を逆回転して接触させる装置の一段部で、浄化対象水に浮遊する有機化合物の汚染状況により同様の装置を下段に多段式に組み立て、又は横並列式等に連結セットするとともに後方部に平板状に規制した複数枚の光触媒フィルター５’を配置し、上方に配置した散水管１４から水を垂下させ、浄化対象水に残存する有機化合物を限りなくゼロに近い数値まで分解する装置の一例である。
なお、図面中１１は遮蔽板、１２は揚水ポンプ、１３は吸入口、１５は導水管、１６は貯水槽、１７は通気口、１８は安定器、１９はメッシュ底板、２０はランプ支柱２１は散気管を示すものである。
【００２６】
【実施例６】
図１２に示すように紫外線光源６を比表面積１００ｍ^２／ｍ^３、空隙率９５．０％程度の円筒状光触媒フィルター５の円筒中空部に鉛直状に配設した状態で安定器１８とともに支持架台８に取り付けたものを、図１３に示すような吸気口、排気口、ファンモーター１３等を備えた陶器製、ガラス製の提灯状、行灯状あるいはだるま状等適宜の形状の容器９に収納して浄化装置を構成する。
【００２７】
本発明は前記のように構成されており、広い比表面積１００ｍ^２／ｍ^３、高い空隙率９５．０％の三次元透過性構造体Ｂを成型する際には大、中、小の異なる線径の複数個のノズルを削孔した金型を成型器に装着し、熱可塑性原料を溶融した線条で押し出し、前記線条を固化する前に冷却液面で曲がりくねらせて隣接する他の線条表面に接触させて相互に溶着させ（ポリプロピレン等比重の軽い線条は冷却水面で横に浮き、弧を描いて曲がり、線径の太さにより冷却水面で湾曲する半径の弧は大、中、小の異るノズルからの溶融した線条は冷却水面で太い線径の線条は大きな弧を描き横に曲がり、線径が細くなるに従い小さな弧を描いて横に曲がり、隣接する他の線条と相互に溶着する）、湾曲した線条が造る不規則な立体空間からなる三次元空隙構造体Ｂを製造することができる。
【００２８】
また、各種形状の三次元構造体Ｂを成型するには水面及び水面下に設置した規正型枠Ａで円筒状、平板状、及び箱形状等に規制して、引き取り装置で一定の速度で引き取り、湾曲した線条１、１’，１”が不規則な立体空間を造りながら互いに他の線条と溶着し、冷却水で冷却固化して立体網状態の円筒状、平板状、箱形状等をした三次元空隙構造体２、２’、２”を成形することができる。
【００２９】
光触媒フィルターは、この三次元透過性構造体Ｂを接着剤３の液に浸漬するか接着材を全面に塗布した後その表面に粉体の二酸化チタンをまぶしたり、あるいは吹き付けたり、又は水槽内で水と二酸化チタンとを混練した中に、接着剤を塗布した三次元透過性構造体Ｂを水槽内の水面下に浸けて、左右、上下に揺動、攪拌しながら水中に浮遊する微細粉体の二酸化チタン４を線条表面に露出した状態で接着固定、乾燥させるので、糸条の表面には大量の二酸化チタン４を突出させ、被浄化物との接触率を格段に向上させることができる。
【００３０】
また、この光触媒フィルターＢに紫外線光源６を配し、この三次元構造体内に水、空気等を流動させながら接触させ、線表面に固着した二酸化チタン４の触媒作用による酸化力で有機化合物を酸化分解する場（以下光触媒反応接触域）を造成することができ、この光触媒フィルターＣは広い比表面積を有するので二酸化チタン４を大量に露出状態で固定する事が出来きる。したがって、その貯留性、接触性、光触媒の分解性等が格段に向上し、しかも、線条が作る不規則な立体空間からの高空隙率は水、空気等を浸透、接触、透過、排出させた場合、その透過性、耐摩擦性、耐水抵抗性を十分に補完することができる。
【００３１】
また、異なる線径からなる湾曲した線条１が造る光触媒フィルターＣの構造体内に水、空気等を導入し、湾曲した線条で２分割され、線表面の摩擦で流速が緩み、更に、空隙部への衝突での位相差で流向が乱れて乱流を繰り返して構造体外に排出、この事は水、空気中に浮遊する有機化合物が線表面に固着する二酸化チタン４に接触する機会が多くなり、酸化分解性能がより高くなる。
【００３２】
このようにして製出した円筒状光触媒フィルター５を、平板状光触媒フィルター５’の上面に（図９参照）配設して、水と円筒状光触媒フィルター５が接触する部分に紫外線６を照射し、有機化合物（一例として低負荷の機械廃油分、低負荷のアルコール混入水、果樹等の農産物洗浄水内の残留農薬等）が混入する浄化対象水を水槽内に定量で導水して、排水口から定量の水を排出して一方向の水流を造ると、複数個並列配置した円筒状光触媒フィルター５を、一方向の水流に対して逆方向に回転させ流れる水を掬うように接触させて、多様な方向で浸透〜接触〜線条で２分割を繰り返して線条表面に露出固定した二酸化チタン４の光触媒反応で接触する有機化合物を効率よく酸化分解させるせことができる。
【００３３】
この場合、線条表面の広い比表面積と立体空間が造る高い空隙率から成る円筒状の光触媒フィルター５は、広い比表面積にもかかわらずその高い空隙率から水抵抗が少ないので、その駆動力も小さく、円筒状光触媒フィルター５を水流に対して容易に回転させることが出来る。
【００３４】
さらに下流に設置した複数個の円筒状光触媒フィルター５にも連続して同じ接触手法を繰り返して容器外に排出させ、大量の水に少量含まれる有機化合物を光触媒反応で酸化分解する事ができる。
【００３５】
装置を多段組み上げ、及び横並列連結したものにあっては有機化合物が混入する浄化対象水の流れに沿って円筒状の光触媒フィルター５を逆回転して接触させる装置の一段部で、浄化対象水に浮遊する有機化合物の分解性能を掌握して、その分解率により同様の装置を下段に多段式に組み立て、又は横並列式等に連結セットして、浄化対象水に残存する有機化合物を限りなくゼロに近い数値まで分解する事ができる。
【００３６】
実施例６の装置では、ファンを回転させて吸気口から空気や水などを強制的に吸引し、縦、横、斜め等多様な方向で浸透〜接触〜線条で２分割を繰り返して光触媒フィルターＣの線条表面に露出固定した二酸化チタン４の強い光触媒反応による酸化力で吸引した空気、ガス等に浮遊する有機化合物を酸化分解し、強制的に浄化することができる。
【００３７】
以下に光触媒フィルター５を使用した空気浄化装置による空気中に浮遊する黄色ブドウ状球菌の除菌効果確認試験を行った。
（イ）試験機関：北里環境科学センター生物研究室
（ロ）試験名：空気活性装置の除菌効果確認試験
（ハ）試験装置：前記二酸化チタンを固定した空気活性装置
（ニ）試験菌種：Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ　ａｕｒｅｕｓ　ＩＦＯ　１２７３２黄色ブドウ状球菌
（ホ）試験方法：１ｍ×１ｍ×１ｍの箱に試験装置を入れ、以下の作用時間・稼働条件にて試験を行う。
（ト）作用時間
菌噴霧　５分、　作用時間　２５分、　吸引時間　１０分
（チ）稼働条件
菌の噴霧は噴霧粒子が１．０〜３．０μｍで最も高い分布を示す噴霧器を用い、０．５ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で菌懸濁液を箱内に噴霧する。菌の採取にはインビジャー法を用いる。１０リットル／分の流速で１０分間（空気１００リットル）空気をインビジャーに吸引、捕集した菌をトリプチケースソイ寒天培地（ＢＢＬ）で３６℃・７２時間培養し、発生集落を数えて空気１００リットル当たりの浮遊細菌数を求める。
（リ）試験結果：菌数測定の結果を以下に示す。
【表１】

（ヌ）高負荷試験の結果
空気中に浮遊する最も強いウイルスの分解試験を行ったもので、１ｍ^３の限られた空間内に噴霧した菌数６．７×１０^４は、一般大気中に浮遊する菌数の２オーダー程度も高い負荷量でありながら、２５分間稼働で減菌率＝８５．１％と優れた分解性を示している。
【００３８】
次ぎに光触媒フィルターＣを自然大気中の窒素酸化物を酸化分解する接触材としての能力を検証した。
（イ）試験名：大気中の窒素酸化物の低減性能に関する試験
（ロ）試験方法：厚さ２．０ｃｍの試験体に、一般大気の通気試験をした。
紫外線は自然光照射、厚さ２．０ｃｍの試験体の表入り口、裏出口の二ヶ所で同時測定し、濃度差から評価した。
（ハ）試験結果
厚さ２．０ｃｍの平板状光触媒フィルター５’の面内方向に自然大気が透過させ、浮遊している窒素酸化物（ＮＯｘ）を平均２６．３％を分解したことを示し、光触媒フィルターＣが自然大気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化分解する優れた能力があることを示している。
【表２】

【００３９】
【発明の効果】
熱可塑性樹脂の大、中、小の異なる線径の湾曲した線条１が相互に溶着して造る不規則な立体空間を有し、円筒状、平板状、箱形状等から成る広い比表面積、高い空隙率の三次元透過構造体を連続成形する事が出来る。
【００４０】
この三次元透過構造体Ｂを水、空気等の接触材として使用した場合、線条１の広い比表面積は水、空気等の接触性、貯留性、摩擦性を、高い空隙率は水、空気等の透過性、通気性、対目詰まり性を発揮するフィルターとしての構造機能を備えている。
【００４１】
また、この三次元透過構造体Ｂを加工した光触媒フィルターＣ内に水、空気等を流動させて浸透〜接触〜線条で２分割を繰り返して透過・排出させた場合、流動する水、空気は湾曲した線条で２分割され、線表面の摩擦で流速が緩み、更に、空隙部への衝突での位相差で流向が乱れて乱流を繰り返して構造体外に排出、この事は水、空気中に浮遊する有機化合物が線表面に固着する二酸化チタン４に接触する機会が多くなり、分解性がより高くなる機能を有している。
【００４２】
前記三次元構造体の原料がＰＰ（ポリプロピレン）の場合には、その構造体内を空気、ガス等を浸透〜接触〜線条で２分割を繰り返して透過・排出させる場合、線条表面の粘性抵抗、摩擦抵抗で静電気が自然発生して、空気、ガス等に浮遊する微細な粉塵を静電気で確実にその大部分を捕捉、集塵することができる。
【００４３】
湾曲した線条１が造る光触媒フィルターＣ内に水、空気、ガス等を浸透〜接触〜線条で２分割を繰り返して透過・排出させる場合、水流、気流の粘性抵抗、摩擦抵抗、衝撃等の加圧は、弾性のある湾曲した線条の溶着接点を基点にした個々の線振動に変形して、極端に耐粘性、耐摩擦抵抗性、耐衝撃性を備え、水、空気等の強い流動による加圧に充分耐える構造体である。
【００４４】
光触媒の分解性は紫外線６が当たる二酸化チタン４の露出量及びその光量に比例するものであり、数ミクロンの微細粉体の二酸化チタン４を広い線条表面に大量に露出固定した本願発明の光触媒フィルターＣの分解能力は理論値に近い能力を発揮することができる。
【００４５】
湾曲した線条が造る不規則な立体空間の高い空隙率は、構造体内を水、自然大気を浸透〜接触〜透過〜排出する場合の浸透性、透過性、通気性を保持するとともに、紫外線光が湾曲線条１が造る不規則な立体空間を透過して、構造体内のより深部の線条表面に固着する二酸化チタン４まで照射することができる。
【００４６】
ＰＰ（ポリプロピレン）を原料とした場合、光触媒フィルターＣの二酸化チタン４は、人工光源の紫外線６では３０ヶ月経過した段階でも、線表面の接着剤３から剥離・脱落は一切見られない。
【００４７】
これらの長期付着実験で廃プラスチックの再生ＰＰ（ポリプロピレン）の湾曲した線条１表面に、アナターゼ型二酸化チタン４を接着剤３で大量に露出固定した光触媒フィルターＣは、水、空気、ガス等のフィルターとして機能、耐久性、実用性、及び汎用性を保持した製品であるとともに、その経済性は従来製品と比較して充分対応できる価格で提供することが出来る。
【００４８】
二酸化チタン４を接着剤３で露出固定した円筒状光触媒フィルター５を水が流動する水中に敷設した場合、線条表面への摩擦抵抗、粘性抵抗、空隙部への衝突等の加圧から、接着固定した二酸化チタン４の剥離は１００日経過後から剥離が見られ、１５０日経過後でも二酸化チタン４は充分固着してその機能を維持しており、このことは、水中の有機化合物を分解する光触媒反応の接触材としてその機能、耐久性、実用性、及び汎用性を保持した製品して充分経済性を持つフィルターとして活用することが出来ます。
【００４９】
従来の、二酸化チタン４を二次元の平板状構造の無機性素材へ固定した接触材の場合、全てが平滑な平面で構成されており、本願発明のように空隙部そのものが存在せず、当然透過する機能も存在しないので、その接触性の差は途方もなく大きい事になります。
【００５０】
二次元構造である平面からなるアルミ、ステンレス等の金属類、タイル、ガラス、コンクリート二次製品など無機性素材の表面に二酸化チタン４を担持させる従来の手法は、素材表面に僅かな量が露出した状態であり、水・自然大気等の接触材とした場合には気流、水流は面に衝突して跳ね返り、面を滑る接触で、僅かに露出する二酸化チタン４に触れる機会、比率は当然少なく、その接触性、分解性は二酸化チタン露出量と紫外線の照射機会に支配される。
【００５１】
また、水流、気流による水圧、気圧等の加圧に耐える構造強度が必須となり、その規模の割に接触効率が低く、経済性は低いことは明白である。
【００５２】
円筒状に規正した光触媒フィルター５を縦列及び並列に配列して水、空気を三次元構造体内に強制吸引して浸透〜接触〜透過〜排出した場合、水、空気等は線条で２分割を繰り返して構造体を透過、次の円筒状の構造部の二酸化チタンに連続して接触を繰り返して、浮遊する有機化合物は効率的に酸化分解を繰り返し排出され、この連続接触機能が優れた分解性を惹起する。
【００５３】
円筒状に規制した光触媒フィルター５を容器内に複数個並列、紫外線光源６をセットして、浄化対象水を容器内に定量注水して一方向の水流を造り、その水位は円筒状光触媒フィルター５の円心中空部の下部構造体の上面に設定し、セットした複数個の円筒状接触材を水流に対して逆回転させて、円筒状光触媒フィルター５がそれぞれ水を掬うように接触させ、浄化対象水に浮遊する有機化合物を光触媒反応で限りなくゼロの数値まで酸化分解する装置を製造する事が出来る。
【００５４】
流れに向けて逆回転して駆動する円筒状光触媒フィルター５の湾曲した線条が造る三次元構造体で、一方向に流れる浄化対象水を掬いあげる様に接触させた場合、水は水面から３ｃｍ〜５ｃｍ程度の高さまで線条表面に残り、重力で緩やかに線表面から水面に落下して再び下流に流れ、複数個並列した次の円筒状光触媒フィルター５で同じ接触を繰り返して最終放流される。
【００５５】
紫外線が当たる円筒状光触媒フィルター５の湾曲した線条表面で掬いあげるように接触した浄化対象水は、光触媒の親水性から線条表面を伝いながら下方に垂下する事でその接触時間が長くなり、線状表面に露出固定されている二酸化チタン４に接触する時間も長くなり、浮遊する有機化合物を光触媒反応で効率的に酸化分解する事ができ、下流に設置した円筒状の光触媒フィルター５も同様なことを繰り返すことで、浮遊する有機化合物を光触媒反応で限りなくゼロに近い数値まで酸化分解する事ができる。
【００５６】
また、大量の浄化対象水に少量浮遊する有機化合物を完全に分解するには、１装置で浄化対象有機物の分解率を測定し必要に応じて、下方に装置を増設したり、或いは横並列で装置を増設連結して、対象有機物の残存率をゼロまで分解することが可能な浄化装置を簡単に実用化することが出来るなど数多くの特徴を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、湾曲した線条が造る不規則な立体空間の模式断面図を示す。
【図２】は、規制型枠で円筒状、平板状等任意の形状に規制する模式断面図を示す。
【図３】は、三次元透過性構造体を平板状に規制した模式断面図を示す。
【図４】は、三次元透過性構造体を円筒状に規制した模式断面図を示す
【図５】は、線条表面に二酸化チタンを接着剤で固定した模式断面図を示す。
【図６】は、平板状光触媒フィルターのＶ字配置とＵＶランプ配置の平面図を示す
【図７】は、円筒状光触媒フィルターの断面図を示す。
【図８】は、円筒状光触媒フィルターの水、空気等の接触状態を示す。
【図９】は、円筒状光触媒フィルターを水流に対して逆回転させる浄化方法の模式断面図を示す。
【図１０】は円筒状光触媒フィルターと平板状光触媒フィルター組み合わせた装置の概略を示す平面図である。
【図１１】は同上の縦断側面図である。
【図１２】は円筒状光触媒フィルターを支持架台に取り付けた状態を示す断面図である。
【図１３】は円筒状光触媒フィルターを支持架台に取り付け、瓶状の容器内にセットした状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１．大線条
１’．中線条
１”．小線条
２．円筒状三次元透過構造体
２’．板状三次元透過構造体
２”．箱状三次体透過構造体（図略）
３．接着剤
４．二酸化チタン
５．円筒状光触媒フィルター
５’．板状光触媒フィルター
５”．箱状光触媒フィルター
６．紫外線光源（ＵＶランプ）
７．円筒中空部
８．支持架台
９．容器
１０．ファンモーター
１１．遮蔽板
１２．揚水ポンプ
１３．吸入口
１４．散水管
１５．導水管
１６．貯水槽
１７．通気口
１８．安定器
１９．メッシュ底板
２０．ランプ支柱．
Ａ．規制型枠
Ｂ．三次元透過性構造体の総称
Ｃ．光触媒フィルターの総称

Claims

大、中、小の異なる線径の複数個のノズルを配列して削孔した金型を押出し機の先端に下方に向けて取り付け、このノズルから熱可塑性樹脂を溶融した線条１、１’、１”で押し出し、該線条を固化する前に冷却液面で曲がりくねらせて隣接する他の線条表面に接触させて相互に溶着させながら、水面及び水面下に設置した規制型枠Ａで円筒状、平板状、及び箱形状等に規制して、引き取り装置で一定の速度で引き取り、湾曲した線条１、１’、１”が互いに他の線条と接点で溶着し、冷却固定すると不規則な立体網目状態の円筒状、平板状、箱形状等の三次元透過性構造体２、２’、２”に形成することを特徴とする三次元透過性構造体の製造方法。
規制枠Ａの引き取り速度を変えることにより比表面積、空隙率を任意に変更することを特徴とする請求項１記載の三次元透過性構造体の製造方法。
円筒状、平板状、箱形状等に規制した三次元透過性構造体Ｂの表面全面に接着剤３の層を設け、さらにその表面に粉体の二酸化チタン４をまぶし、あるいは吹き付け、又は水槽内で水と二酸化チタン４とを混練したものに前記三次元透過性構造体Ｂを浸けて、上下、左右に揺動、攪拌しながら水中に浮遊する微細粉体の二酸化チタン４を線条表面に露出した状態で接着固定したものを乾燥させることを特徴とする三次元透過性の光触媒フィルターの製造方法。
平板状に規制した三次元透過性の光触媒フィルター５’を容器内に並列、あるいはＶ字型等複数配置して、その側面に紫外線光源（ＵＶランプ）６を配し、容器内に水、空気、ガス等を強制吸引し、該光触媒フィルター５’の空隙内を縦、横、斜とあらゆる角度から水、空気等を浸透〜接触〜線条で２分割を繰り返して、線条表面に接着固定した二酸化チタン４に触れさせて水、空気中に浮遊する全ての有機化合物を酸化分解させることを特徴とする平板状の光触媒フィルター５’を使用した水、空気等の浄化方法。
円筒状の光触媒フィルター５を複数個、縦配列又は横配列して、紫外線光源６を円筒中空部７に配置した状態で容器内に収容して光触媒反応域を作り、容器内の光触媒フィルター５を回転させて、水、空気等を容器内に強制吸引して光触媒フィルター５内を縦、横、斜め等多様な方向で浸透〜接触〜線条で２分割を繰り返して透過・排出させて、円筒状の光触媒フィルター５の線条表面に露出固定されている二酸化チタン４の強い触媒作用による酸化力で、吸引した水、空気、ガス等に浮遊する有機化合物を酸化分解させることを特徴とする水、空気等の浄化方法。
水槽の底部に平板状の光触媒フィルター５’を配設し、かつその上方に円筒状の光触媒フィルター５を複数個、間隔を開けて並列し、その間隔を開けた場所に紫外線光源６を配置しておき、水槽内の水位は円筒状光触媒フィルター５の円筒中空部７の下部と平板状の光触媒フィルター５’の中間に位置するように構成し、有機化合物等が混入する浄化対象水を水槽内に定量で導水して、排水口から定量の水を排出して一方向の水流をつくり、複数個並列配置した円筒状の光触媒フィルター５を、水流に対して逆方向に回転させて流れる水を掬うように接触させ、多様な方向で浸透〜接触〜線条で２分割を繰り返して線条表面に露出固定した二酸化チタン４の紫外線による光触媒反応で接触する有機化合物を酸化分解させることを特徴とする水、空気等の浄化方法。
前項記載の光触媒フィルター装置を上下、又は横等に多数連結セットして、分解作業を繰替えすことにより浄化作業をより向上させることを特徴とする請求項７記載の水、空気等の浄化方法。
紫外線光源６を円筒中空部７に配設した円筒状の光触媒フィルター５を支持架台８に固定したものを、吸気口及び排気口を有する容器９内にセットし、ファンモーター１０を回転させて空気や水などを強制的に吸引し、縦、横、斜め等多様な方向で浸透〜接触〜線条で２分割を繰り返して線条表面に露出固定した二酸化チタン４の光触媒反応で浮遊する有機化合物を酸化分解することを特徴とする浄化装置。