JP2004242865A - Photocatalyst module and cleaning device using it - Google Patents

Photocatalyst module and cleaning device using it Download PDF

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JP2004242865A
JP2004242865A JP2003035466A JP2003035466A JP2004242865A JP 2004242865 A JP2004242865 A JP 2004242865A JP 2003035466 A JP2003035466 A JP 2003035466A JP 2003035466 A JP2003035466 A JP 2003035466A JP 2004242865 A JP2004242865 A JP 2004242865A
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Yukio Yoshikawa
幸雄 吉川
Kazuo Aoki
和夫 青木
Norio Abukawa
則男 虻川
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Koha Co Ltd
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Koha Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photocatalyst module which flexibly corresponds to a required cleaning capacity, develops excellent adsorbability and decomposability and restores photocatalytic decomposability even if this decomposability lowers, and a cleaning device using it. <P>SOLUTION: Since photocatalyst beads 52B are housed in a photocatalyst part 52 formed of a frame body 51 and a net member 52A so as to be possible to take out, they are easily taken out of the frame body 51 and a work for replacement or the like can be easily performed. Further, the amount of the photocatalyst beads 52B can be increased or decreased corresponding to a required cleaning capacity and, since only the photocatalyst beads 52B are replaced when the photocatalyst beads 52B are deteriorated and another part can be successively used, a running cost can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光触媒モジュールおよびそれを用いた清浄装置に関し、特に、気体や液体中に含まれる臭気成分等の有害汚染物質の除去効率に優れる光触媒モジュールおよびそれを用いた清浄装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、空気中の悪臭、有害物質を二酸化チタン等の光触媒を利用して分解・除去する清浄装置が知られており、光触媒の微粉末を薄膜として基体表面に担持し、紫外線を照射して光触媒を励起させることにより生じる高い酸化力を有機化合物等の分解に利用したものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
図13は、特許文献1に示された空気清浄装置を示す。この空気清浄装置70は、容器71と、光触媒を有する吸着剤よりなる脱臭粒子72と、容器71の内部に収容されて紫外線を照射する紫外線光源73と、を有し、容器71の内部に矢印方向から空気を送り込むファン74とを有し、ファン74の回転に基づいて送り込まれる空気によって容器71内の脱臭粒子72を攪拌し、空気中の臭気成分を脱臭粒子72に吸着させるとともに、紫外線光源73の照射領域に移動させた脱臭粒子72の光触媒を励起させることにより臭気成分を分解させる。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−202015号公報(第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の光触媒を用いた清浄装置によると、臭気成分等の有害汚染物質を吸着させるのに充分な光触媒領域の表面積と、吸着した有害汚染物質を光触媒で分解するのに必要な励起光の照射量とが必要であるため、光触媒領域の表面積が充分であっても励起光の照射量が不足している場合、又は励起光の照射量が充分であっても光触媒領域の表面積が確保できない場合には充分な空気浄化性を得ることができないだけでなく、有害汚染物質を攪拌蔓延させてしまうという問題がある。
【0006】
また、清浄装置に要求される浄化能力は場所毎に異なるため、あらゆる要求に応えるには浄化能力の異なる清浄装置を複数用意する必要があり、管理コストが大になる。また、光触媒の分解能力が低下すると、清浄装置そのものを交換しなければならないため、ランニングコストが大になるという問題もある。
【0007】
従って、本発明の目的は、要求される浄化能力に柔軟に対応できるとともに優れた吸着性、分解性を発揮し、光触媒の分解性が低下しても回復させることのできる光触媒モジュールおよびそれを用いた清浄装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達するため、活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光源および前記光触媒部を内部に収容するとともに前記内部より取り出し可能に設けられる筐体部とを有することを特徴とする光触媒モジュールを提供する。
【0009】
上記した光触媒モジュールによると、光触媒を励起する活性輻射線が光触媒部の広範囲に照射されるようになるとともに、光触媒部を光源と独立して取り出すことを可能にする。
【0010】
また、本発明は、上記目的を達するため、活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光触媒部の光透過性に基づいて前記光触媒の汚染状態を検出する汚染検出部とを有することを特徴とする光触媒モジュールを提供する。
【0011】
上記した光触媒モジュールによると、光触媒が汚れたことを検出することによって、汚染物質の拡散蔓延を防ぐことが可能になる。
【0012】
また、本発明は、上記目的を達するため、活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光触媒部および前記光源を内部に収容するとともに前記内部より取り出し可能に設けられる筐体部とを有する光触媒モジュールと、
前記光触媒モジュールを前記気体又は前記液体が通過する経路上に配置する浄化部とを有することを特徴とする光触媒モジュールを用いた清浄装置を提供する。
【0013】
上記した光触媒モジュールを用いた清浄装置によると、要求される浄化能力に応じた光触媒機能を光触媒モジュールの組み合わせに応じて選択的に付与することを可能にする。
【0014】
また、本発明は、上記目的を達するため、活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光触媒部の光透過性に基づいて前記光触媒の汚染状態を検出する汚染検出部とを有する光触媒モジュールと、
前記光触媒モジュールを前記気体又は前記液体が通過する経路上に配置する浄化部とを有することを特徴とする光触媒モジュールを用いた清浄装置を提供する。
【0015】
上記した光触媒モジュールによると、光触媒が汚れたことを検出することによって、汚染物質の拡散蔓延を防ぎ、清浄装置を安定した状態で使用することが可能になる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0017】
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光触媒モジュールを用いた清浄装置を示す。図1(a)は、清浄装置1の分解斜視図を示し、この清浄装置1は、操作部2Aを有する吸込部2と、粒子の大なる塵やほこり等の物質を空気から分離するプレフィルター部3と、プレフィルター部3を通過した物質を吸着する吸着フィルター部4と、内蔵するLED光源を駆動するための制御部5Aを有する光触媒モジュール5と、吸込部2から空気を吸入するように回転するファン6Aおよび吹出側に設けられてファン6Aを保護する吹出グリル6Bとを備えた排気部6より構成される。
【0018】
図1(b)は、光触媒モジュール5の斜視図を示す。この光触媒モジュール5は、一対の枠体51の間に光触媒を用いた光触媒部52を挟持して構成される光触媒モジュール50を高さ方向Tに10層で連結したものを幅方向Wに2列に配置して構成されている。
【0019】
図2は、光触媒モジュール50の部分斜視図を示す。光触媒モジュール50は、機械的強度および放熱性に優れるアルミニウム等の金属を押し出し成型することによって形成される枠体51と、上下に配置される一対の枠体51によって挟持される一対の網部材52Aと、一対の枠体51および一対の網部材52Aによって形成される空間に収容される光触媒ビーズ52Bを収容して形成される光触媒部52とを有する。
【0020】
枠体51は、略コの字状の断面形状を有し、断面内に収容されて光触媒ビーズ52Bを励起する紫外線を放射するLED紫外線光源51Aと、LED紫外線光源51Aと凹凸係合するとともに図示しない配線を収容するための溝51Bと、光触媒部52に向けて凸状に突出した光透過性樹脂体51Cと、光透過性樹脂体51Cを支持する溝51Dと、網部材52Aを支持する溝51Eと、外面に形成されて隣接する光触媒モジュール50と連結するための台形状突起51Fおよび台形状溝51Gと、端面を覆う後述する蓋を固定するためのねじ穴51Hおよび51Iと、LED紫外線光源51Aから照射された紫外線を光触媒ビーズ52Bを介して受光するフォトダイオード51Jとを有する。
【0021】
LED紫外線光源51Aは、活性輻射線として波長360から400nmの紫外線を照射する紫外線LED51aと、紫外線を光触媒部52に向けて反射する反射鏡51bと、溝51Bと凹凸係合する凸係合部51cとを有する。紫外線LED51aは樹脂モールドタイプ、あるいはチップLEDであっても良い。なお、このLED紫外線光源51Aは、枠体51の長さに応じて複数個を設けることができる。
【0022】
光透過性樹脂体51Cは、ポリカーボネートによって形成されており、光触媒部52の光触媒ビーズ52Bに対して広範囲に光が照射されるようにLED紫外線光源51Aの周囲に空間をもって形成されている。
なお、光透過性を有し、機械的強度に優れるとともに耐紫外線性を有する他の材料を使用することもできる。
【0023】
網部材52Aは、光触媒ビーズ52Bの粒径より小なる間隔のスリットを形成されており、表面に光触媒として二酸化チタンがコーティングされている。なお、光触媒のコーティングがなされていない網部材52Aを用いても良い。
【0024】
光触媒ビーズ52Bは、光透過性を有する直径1mmのシリカゲルに光触媒として二酸化チタンをコーティングして形成されている。
【0025】
図3は、複数の光触媒モジュール50を連結した状態を示す。LED紫外線光源51Aは一部を破断して示している。ここでは、各光触媒モジュール(50A〜50D)が台形状突起51Fおよび台形状溝51Gによって縦横に連結されている。なお、同図においては4つの光触媒モジュール(50A〜50D)を図示しているが、更に多数の光触媒モジュール50を連結することが可能である。
【0026】
このように、複数の光触媒モジュール50を要求される浄化能力に応じた個数で連結できるようになっている。また、光触媒モジュール50Dについては蓋53Aおよび53Bをねじ54で固定することによって端面を覆っており、そのことによって光触媒ビーズ52BおよびLED紫外線光源51Aの脱落を防ぐようになっている。また、蓋53Aおよび53Bは、個々に取り外しが可能であり、例えば、LED紫外線光源51Aの保守点検時は蓋53Aを取り外すことで可能となり、光触媒ビーズ52Bの交換あるいはクリーニングを行うときは蓋53Bを取り外すことで可能となる。
【0027】
この光触媒モジュール50を製造するには、まず、アルミニウム等の金属材料を予め定められた長さで押し出し成型して枠体51を形成する。ねじ穴51Hおよび51Iの穴あけ加工を行う。次に、LED紫外線光源51Aの凸係合部51cを溝51Bに係合させて枠体51に収容する。次に、溝51Dに係合するように光透過性樹脂体51Cを取り付ける。次に、別工程で形成された網部材52Aを用意し、枠体51の溝51Eに係合させることによって筐体部を形成する。光触媒ビーズ52Bを収容する空間を形成する。次に、筐体部内に光触媒ビーズ52Bを充填する。このとき、筐体部の一方の端面に設けられる蓋53Aおよび53Bをねじ固定しておくことが好ましい。次に、光触媒ビーズ52Bの充填された筐体部の他端を蓋53Aおよび53Bで封止してねじ54によりねじ固定する。
【0028】
このようにして組み立てられた光触媒モジュール50は、必要な個数を台形状突起51Fおよび台形状溝51Gによって連結して用いても良い。
【0029】
図4は、清浄装置の駆動回路を示す。この駆動回路は、清浄装置1の制御部5Aに収容されており、電源Vccとケース接地との間に抵抗55を介して接続されるフォトダイオード51Jと、電源Vccとケース接地との間に抵抗55を介して接続されるスイッチ56と、電源Vccとケース接地との間に抵抗55およびトランジスタ57を介して接続される紫外線LED51aと、電源Vccとケース接地との間にトランジスタ58を介して接続されるファンモータ59と、スイッチ56の投入に基づくON信号が入力するOR回路60と、フォトダイオード51Jの受光強度に応じた信号が入力するコンパレータ61と、コンパレータ61に接続されたAND回路62と、コンパレータ61の出力を論理反転させるインバータ63と、スイッチ56およびインバータ63から入力する信号に応じてトランジスタ58をONするAND回路64と、フォトダイオード51Jを間欠的に駆動するためのパルスを発生するパルス発生回路65と、パルス発生回路65を駆動する図示しない制御回路とを有し、紫外線LED51a、フォトダイオード51J、およびコンパレータ61は光触媒モジュール50の汚染状態を光触媒ビーズ52Bの光透過性に基づいて検出する汚染検出部を形成している。
【0030】
この駆動回路は、オペレータが清浄装置1のスイッチ56を投入すると、OR回路60およびAND回路64にON信号を入力する。OR回路60は、トランジスタ58のベース電極にHi信号を入力することによって紫外線LED51aが点灯する。フォトダイオード51Jは、光触媒ビーズ52Bを介して受光した紫外線の光強度に応じた受光信号をコンパレータ61に入力する。
【0031】
コンパレータ61は、受光信号のレベルが基準電圧に対して高いときにLo信号を出力する。インバータ63は、Lo信号を論理反転してAND回路64に入力することによりトランジスタ58がONされてファンモータ59が駆動される。
【0032】
また、光触媒ビーズ52Bに汚染物質が付着すると、光透過性が低下する。このような状態では、フォトダイオード51Jの受光信号レベルが低下し、そのことによってコンパレータ61からHi信号が出力される。インバータ63は、Hi信号を論理反転してAND回路64に入力することによりトランジスタ58がOFFしてファンモータ59が駆動停止する。このようにして光触媒モジュール50に空気を通過させることを防ぎ、未分解の汚染物質が光触媒モジュール50から吹き出されることを防ぐとともに、光触媒ビーズ52Bに継続的に紫外線を照射して光分解機能を再生させる。
【0033】
例えば、スイッチ56のOFFが長時間にわたる場合、光触媒ビーズ52Bは、汚染物質の付着がなくても光分解機能が低下し、清浄装置1の駆動直後に充分な浄化作用を発揮しないことがある。そこで、制御回路は予め定めたタイミング(例えば、1時間に数回、数秒の点灯時間)でパルス発生回路65からOR回路60にパルス信号を出力することによりトランジスタ58がONして紫外線LED51aが点灯する。このことにより光触媒ビーズ52Bが周期的に励起される。なお、光触媒ビーズ52Bが汚れていると判断されたとき、操作部2Aに設けた汚染表示ランプ等を点灯、あるいは点滅させることによって可視的に知らせるようにしても良い。
【0034】
以下に、第1の実施の形態の清浄装置の動作を説明する。なお、以下の説明では光触媒ビーズ52Bが運転直後から充分に光分解機能を発揮するものとする。
【0035】
オペレータが清浄装置1のスイッチ56を投入すると、制御部5Aの駆動回路に通電されて排気部6に内蔵されたファンモータ59が駆動される。ファンモータ59は、回転軸に取り付けられたファン6Aを回転させることによって吸込部2から清浄装置1内に空気を吸い込む。
【0036】
また、駆動回路は、光触媒モジュール5の各光触媒モジュール50に設けられる紫外線LED51aに通電することによって光触媒部52の光触媒ビーズ52Bに紫外線を照射する。
【0037】
光触媒ビーズ52Bは、ファン6Aの回転に基づいて網部材52Aを介して光触媒部52内に流入する空気と接触する。このとき、空気中の臭気成分等の汚染物質を多孔質組成の空隙で吸着し、光触媒の分解作用に基づいて分解する。汚染物質の吸着された清浄な空気はファン6Aの回転に基づいて吹出グリル6Bから外部へ排気される。
【0038】
図5(a)は、本実施の形態に基づく光触媒モジュールを用いた清浄装置と、光源としてブラックライトを使用し、光触媒を坦持させたシリカゲルを収容したフィルタに外部から紫外線を照射する清浄装置とのアセトアルデヒドに対する脱臭特性を示す。フィルタの前面積(有効面積)についてはほぼ同等で、風速約3.0mm/sec、風量約35m/hrの条件で行った。
【0039】
本実施の形態の清浄装置1によれば、測定開始時のアセトアルデヒド濃度に対して約1時間で濃度を0にできることが確認された。一方、ブラックライトを使用した清浄装置では、濃度が0となるまでに約4倍の4時間を要している。
【0040】
図5(b)は、硫化水素について上記した条件と同じ条件で清浄装置を駆動したときの脱臭特性を示す。
【0041】
本実施の形態の清浄装置1によれば、硫化水素の場合についても、濃度を同レベルに低減させるのに要する時間がブラックライトを使用した清浄装置に対して約30分程度短縮されており、光触媒ビーズ52Bが充分に機能していることが確認された。
【0042】
上記した第1の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)枠体51と網部材52Aによって形成される光触媒部52に光触媒ビーズ52Bを取り出し可能に収容したので、枠体51から光触媒ビーズ52Bを容易に取り出すことができ、交換等の作業を容易に行うことができる。また、要求される浄化能力に応じて光触媒ビーズ52Bの量を増減することも可能となり、光触媒ビーズ52Bが劣化したときは光触媒ビーズ52Bのみを交換し、他の部分を継続的に使用できるので、ランニングコストを低減することができる。
(2)LED紫外線光源51Aは、光透過性樹脂体51Cによって光触媒部52に対して空間をもって配置されているので、光触媒ビーズ52Bの広範囲に光が行き届くようになり、光触媒の励起が促進されて汚染物質の分解性を高めることができる。
(3)枠体51を押し出し成型によって形成するので、要求される浄化能力に応じたサイズで容易に形成することができ、LED紫外線光源51Aおよび光触媒ビーズ52Bを浄化能力に応じた数量で適切に収容することができる。
(4)枠体51に他の光触媒モジュール50と連結するための台形状突起51Fおよび台形状溝51Gを設けているので、工具等を用いることなく手作業による凹凸部分のスライド嵌合に基づいて複数の光触媒モジュール50を組み合わせることができ、浄化能力に応じた光触媒モジュール5を容易に形成することができる。
(5)LED紫外線光源51Aをパルス発生回路65が出力するパルスに基づいて間欠的に駆動することで、光触媒ビーズ52Bの光触媒機能が低下することを防ぐことができる。また、LED紫外線光源51Aを常時点灯させなくても良いことから、消費電力の増大を抑制することができる。
(6)光触媒部52と光源部分とを異なる蓋53Aおよび53Bで覆うようにしたので、LED紫外線光源51Aの異常が生じたときに、蓋53Aを外すことで光触媒ビーズ52Bを外部にこぼすことなく容易に保守点検作業を行うことができる。
【0043】
また、光触媒を励起させるにあたって、駆動回路は、寿命を損なうことのない程度の大電流で紫外線LED51aをパルス駆動するようにしても良い。この場合には紫外線LED51aから瞬間的に強い光が放射されることから、光触媒ビーズ52B全体に光を行き渡らせることができ、そのことによって光触媒部52全体を効率良く励起させることが可能になる。例えば、定格出力20mAの紫外線LED51aに対して100mAをデューティ20%で給電する発光制御を実施するように駆動回路を構成することで、紫外線LED51aの発熱量増大を許容範囲に抑えながら点灯させることができる。
【0044】
また、上記した第1の実施の形態では、空気の通過方向に直交するように積層された複数の光触媒モジュール50を幅方向に並べて形成した光触媒モジュール5を説明したが、空気を循環させて浄化することのできない用途では光触媒モジュール5の浄化能力が不足することがある。
【0045】
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る光触媒モジュール5を示す。この光触媒モジュール5は、光触媒モジュール50を高さ方向Tに10層で連結したものを空気の通過方向に5列連結した構成を有する。なお、同図においては制御部5Aの図示を省略している。
【0046】
上記した第2の実施の形態によれば、矢印方向に通過する空気が5列の光触媒モジュール5を通過することにより、汚染物質の吸着性が向上し、空気を循環させることが困難な場合でも優れた浄化能力を付与することができる。なお、光触媒モジュール50の配列については、用途や要求される浄化能力に応じた積層数および列数で形成することができる。
【0047】
図7および図8は、本発明の第3の実施の形態に係る光触媒モジュールを示す。この光触媒モジュール5は、第1の実施の形態で説明した光触媒モジュール50の一対の枠体51のうち一方について、LED紫外線光源51Aを有しない枠体51Lを設けた構成において第1の実施の形態と相違しており、その他、第1の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については同一の引用数字を付しているので、重複する説明を省略する。
【0048】
光触媒モジュール50は、台形状突起51Fおよび台形状溝51Gによって、図7に示すようにLED紫外線光源51Aが対向する向きで連結することも可能であり、また、図8に示すようにLED紫外線光源51Aの紫外線照射方向が同じ方向となるように連結することも可能である。なお、枠体51Lの内側に紫外線を反射する反射面を形成しても良い。
【0049】
上記した第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態の好ましい効果に加えて高さ方向(紙面垂直方向)のサイズを小にでき、狭い場所への設置が可能になる。また、1個のLED紫外線光源51Aでも光触媒ビーズ52Bに効率良く紫外線が照射されるようになる。
【0050】
図9は、本発明の第4の実施の形態に係る光触媒モジュールを示す。この光触媒モジュール50は、光触媒部52に光触媒ビーズ52Bと、光触媒部52の圧力損失を低減する圧力損失低減部材とを混入させている。その他、第1の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については同一の引用数字を付しているので、重複する説明を省略する。
【0051】
図9(a)は、光触媒ビーズ52Bと透明のガラスからなるガラスビーズ52Cを混合した構成を示し、ガラスビーズ52Cは、光触媒ビーズ52Bより大なる粒径(例えば、3mm)を有して形成されている。また、第3の実施の形態では、ガラスビーズ52Cの追加によって増大した容量に対応して網部材52Aの高さ方向のサイズを大にしている。
【0052】
図9(b)は、光触媒ビーズ52Bと透明のガラスからなるガラス繊維52Dを混合した構成を示し、ガラス繊維52Dは、光触媒ビーズ52Bの粒径より小なる細径の光ファイバであり、複数本を光触媒ビーズ52Bに混入させている。
【0053】
上記した第4の実施の形態によれば、光触媒ビーズ52Bの光触媒機能を損なうことなく清浄装置運転時の圧力損失を低減できるとともに、圧力損失低減部材によって光触媒部52内に紫外線が導光されることにより、光触媒ビーズ52Bの励起むらが生じることを防ぐことができる。
【0054】
図10は、本発明の第5の実施の形態に係る光触媒モジュールを示す。この光触媒モジュール50は、光触媒部52に光触媒ビーズ52Bに代えて複数の空隙52Fを有するスポンジ状の多孔質材52Eを有しており、多孔質材52Eには光触媒が混入されている。その他、第1の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については同一の引用数字を付しているので、重複する説明を省略する。
【0055】
上記した第5の実施の形態によれば、光触媒機能を有する多孔質材52Eを用いることによって、清浄装置運転時の圧力損失を低減できるとともに、光触媒部52が劣化したときに多孔質材52Eを容易に交換できる。なお、多孔質材52Eが充分な機械的強度を有し、一対の枠体51を支持できるときは網部材52Aを省略しても良い。また、網部材52Aに代わるものとして、一対の枠体51を支持可能で、かつ、空気の通過性に優れる開口部を有したフレーム等の部材でも良い。
【0056】
図11は、本発明の第6の実施の形態に係る清浄装置を示す。この清浄装置1は、水Wに含まれる汚染物質をろ過するとともに光触媒で分解することによって浄化するものであり、浄化する水を貯水する水槽7と、内部にプレフィルター部3および光触媒モジュール5とを収容し、開口部8Aより水Wを導入する筐体部8と、筐体部8に接続される配管9と、配管9に設けられて水Wを循環させるポンプ10とを有する。なお、第1の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については同一の引用数字を付しているので、重複する説明を省略する。
【0057】
光触媒モジュール5は、耐水性を有する複数の光触媒モジュール50を連結させることによって構成されている。
【0058】
図12(a)から(c)は、光触媒モジュールを示す。この光触媒モジュール50は、(a)に示すように樹脂の押し出し成型によって形成される枠体51と、透明ガラスによって形成されてLED紫外線光源51Aを水密的に覆う筒状の光源保護部51Mとを有する。なお、光源保護部51Mを透明ガラスで形成する代わりに耐紫外線性に優れる光透過性の樹脂材料で形成しても良い。また、枠体51を放熱性に優れる金属材料で形成しても良い。
【0059】
光源保護部51Mは、光触媒部52の光触媒ビーズ52Bに対して広範囲に光が照射されるようにLED紫外線光源51Aの周囲に空間をもって形成されており、光触媒部52に向けて凸状に突出した形状を有する。
【0060】
図12(b)は、枠体51の側面部における光源保護部51Mの封止構造を示す。枠体51は、光源保護部51Mの一部を側面から所定の長さで露出させており、この側面を覆う蓋53と水密的に係合することによってLED紫外線光源51Aの部分を防水する。
【0061】
蓋53は、光源保護部51Mの端部と係合する環状の溝53cを有し、側面への固定時に溝53cにシリコン等のシール剤を塗布して取り付けられる。
【0062】
図12(c)は、枠体51に蓋53を固定した状態を示す。溝53cは、光源保護部51Mの端部を水密的に封止するとともに光触媒部52の光触媒ビーズ52Bがこぼれ出ることのないように枠体51の端面を覆っている。
【0063】
以下に、第6の実施の形態の清浄装置の動作を説明する。
【0064】
オペレータが清浄装置1のスイッチ56を投入すると、ポンプ10が通電されて配管9内に示す矢印方向に送水される。また、ポンプ10の駆動に基づいて開口部8Aから筐体部8内に水が吸い込まれる。プレフィルター部3は、水中のサイズの大なる塵やごみを分離する。プレフィルター部3を通過した水は水圧差に基づいて光触媒モジュール5の光触媒部52に流入する。光触媒部52は、光触媒ビーズ52Bの表面で水中の汚染物質を吸着し、この汚染物質を多孔質組成の空隙で吸着し、光触媒の分解作用に基づいて分解する。汚染物質の吸着された清浄な水は配管9を介して水槽7に戻される。
【0065】
上記した第6の実施の形態によれば、第1の実施の形態の好ましい効果に加えて水中の汚染物質を光触媒機能に基づいて分解することができる。また、水中での使用においてはLEDの放熱が水によって緩和されることから、成形性に優れる樹脂材料を使用でき、省コスト性に優れる。
【0066】
なお、上記した各実施の形態では、紫外線を照射する光源としてLEDを用いた構成を説明したが、放熱性および省スペース性を実現できるものであれば、他の光源を使用しても良い。
【0067】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の光触媒モジュールおよびそれを用いた清浄装置によると、光触媒部をLED紫外線光源51Aとの間に空間をもって配置するとともに筐体部の内部より取り出し可能に設けたため、要求される浄化能力に柔軟に対応できるとともに優れた吸着性、分解性を発揮し、光触媒の分解性が低下しても回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る光触媒モジュールを用いた清浄装置を示し、(a)は分解斜視図、(b)は光触媒モジュールの全体斜視図である。
【図2】第1の実施の形態に係る光触媒モジュールの部分斜視図である。
【図3】第1の実施の形態に係る光触媒モジュールの連結状態を示す図である。
【図4】第1の実施の形態に係る光触媒モジュールの駆動回路を示す回路図である。
【図5】(a)は、第1の実施の形態に係る光触媒モジュールのアセトアルデヒド脱臭特性を示す図であり、(b)は、硫化水素脱臭特性を示す図である。
【図6】第2の実施の形態に係る光触媒モジュールの部分斜視図である。
【図7】第3の実施の形態に係る光触媒モジュールの側面図である。
【図8】第3の実施の形態に係る光触媒モジュールの異なる連結状態を示す側面図である。
【図9】(a)および(b)は、第4の実施の形態に係る光触媒モジュールの側面図である。
【図10】第5の実施の形態に係る光触媒モジュールの側面図である。
【図11】第6の実施の形態に係る清浄装置の全体図である。
【図12】(a)は、第6の実施の形態に係る光触媒モジュールの側面図、(b)は、枠体および蓋との係合前の状態を示す平面図、(c)は、枠体および蓋とが係合した状態を示す平面図である。
【図13】従来の空気清浄装置を示す全体図である。
【符号の説明】
1、清浄装置 2、吸込部 2A、操作部 3、プレフィルター部
4、吸着フィルター部 5、光触媒モジュール 5A、制御部
6、排気部 6A、ファン 6B、吹出グリル 7、水槽
8、筐体部 8A、開口部 9、配管 10、ポンプ
50、光触媒モジュール 50A、光触媒モジュール
50B、光触媒モジュール 50C、光触媒モジュール
50D、光触媒モジュール 51、枠体 51A、紫外線光源
51B、溝 51C、光透過性樹脂体 51D、溝 51E、溝
51F、台形状突起 51G、台形状溝 51H、ねじ穴
51I、ねじ穴 51J、フォトダイオード 51L、枠体
51M、光源保護部 51a、紫外線LED 51b、反射鏡
51c、凸係合部 52A、網部材 52B、光触媒ビーズ
52C、ガラスビーズ 52D、ガラス繊維 52F、空隙
52E、多孔質材 52、光触媒部 53、蓋 53A、蓋
53B、蓋 53c、溝 55、抵抗 56、スイッチ
57、トランジスタ 58、トランジスタ 59、ファンモータ
60、OR回路 61、コンパレータ 62、AND回路
63、インバータ 64、AND回路 65、パルス発生回路
70、空気清浄装置 71、容器 72、脱臭粒子
73、紫外線光源 74、ファン
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a photocatalyst module and a cleaning device using the same, and more particularly, to a photocatalyst module excellent in removing harmful pollutants such as odor components contained in gas or liquid and a cleaning device using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a cleaning device that decomposes and removes odors and harmful substances in the air by using a photocatalyst such as titanium dioxide is known. A fine powder of the photocatalyst is carried as a thin film on a substrate surface, and the photocatalyst is irradiated with ultraviolet rays. There is a device that utilizes a high oxidizing power generated by exciting a compound to decompose an organic compound or the like (for example, see Patent Document 1).
[0003]
FIG. 13 shows an air cleaning device disclosed in Patent Document 1. The air cleaning device 70 includes a container 71, deodorized particles 72 made of an adsorbent having a photocatalyst, and an ultraviolet light source 73 housed inside the container 71 and irradiating ultraviolet rays. A fan 74 for feeding air from the direction, and stirring the deodorized particles 72 in the container 71 with the air sent based on the rotation of the fan 74 to adsorb the odor component in the air to the deodorized particles 72, The odor component is decomposed by exciting the photocatalyst of the deodorized particles 72 moved to the irradiation region 73.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-202015 A (FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional cleaning device using a photocatalyst, a sufficient surface area of the photocatalyst region for adsorbing harmful pollutants such as odor components and a pump light necessary for decomposing the adsorbed harmful pollutants by the photocatalyst are used. Since the irradiation amount is necessary, even if the surface area of the photocatalyst region is sufficient, the irradiation amount of the excitation light is insufficient, or the surface area of the photocatalyst region cannot be secured even if the irradiation amount of the excitation light is sufficient. In this case, there is a problem that not only sufficient air purification property cannot be obtained but also harmful pollutants are spread by stirring.
[0006]
Further, since the purifying ability required for the purifying apparatus differs from place to place, it is necessary to prepare a plurality of purifying apparatuses having different purifying capacities in order to meet all the requirements, and the management cost becomes large. Further, when the decomposition ability of the photocatalyst is reduced, the cleaning device itself must be replaced, which causes a problem that the running cost is increased.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a photocatalyst module which can flexibly cope with a required purification capacity, exhibits excellent adsorption and decomposability, and can recover even if the photocatalytic degradability decreases, and a photocatalyst module using the same. To provide a cleaning device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention, to achieve the above object, a light source emitting active radiation,
A photocatalyst portion that is arranged with a space between the light source while holding a photocatalyst activated by the active radiation on a substrate, and allows a gas or liquid to pass therethrough,
A photocatalyst module, comprising: a housing that houses the light source and the photocatalyst unit therein and is provided so as to be able to be taken out from the inside.
[0009]
According to the photocatalyst module described above, active radiation for exciting the photocatalyst is irradiated to a wide area of the photocatalyst unit, and the photocatalyst unit can be taken out independently of the light source.
[0010]
Further, the present invention, in order to achieve the above object, a light source emitting active radiation,
A photocatalyst portion that is arranged with a space between the light source while holding a photocatalyst activated by the active radiation on a substrate, and allows a gas or liquid to pass therethrough,
A photocatalyst module comprising: a contamination detection unit configured to detect a contamination state of the photocatalyst based on light transmittance of the photocatalyst unit.
[0011]
According to the photocatalyst module described above, by detecting that the photocatalyst is contaminated, it becomes possible to prevent the spread of contaminants from spreading.
[0012]
Further, the present invention, in order to achieve the above object, a light source emitting active radiation,
A photocatalyst portion that is arranged with a space between the light source while holding a photocatalyst activated by the active radiation on a substrate, and allows a gas or liquid to pass therethrough,
A photocatalyst module having a housing that accommodates the photocatalyst section and the light source therein and that is capable of being taken out of the interior,
A purifying unit for disposing the photocatalyst module on a path through which the gas or the liquid passes.
[0013]
According to the cleaning device using the photocatalyst module described above, it is possible to selectively provide a photocatalytic function according to a required purification ability according to a combination of the photocatalyst modules.
[0014]
Further, the present invention, in order to achieve the above object, a light source emitting active radiation,
A photocatalyst portion that is arranged with a space between the light source while holding a photocatalyst activated by the active radiation on a substrate, and allows a gas or liquid to pass therethrough,
A photocatalyst module having a contamination detection unit that detects a contamination state of the photocatalyst based on the light transmittance of the photocatalyst unit,
A purifying unit for disposing the photocatalyst module on a path through which the gas or the liquid passes.
[0015]
According to the photocatalyst module described above, by detecting that the photocatalyst is contaminated, the spread of the contaminant can be prevented, and the cleaning device can be used in a stable state.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 shows a cleaning device using a photocatalyst module according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is an exploded perspective view of a cleaning device 1. The cleaning device 1 includes a suction unit 2 having an operation unit 2A and a pre-filter for separating substances such as large dust and dust from air. Unit 3, an adsorption filter unit 4 for adsorbing a substance that has passed through the pre-filter unit 3, a photocatalyst module 5 having a control unit 5A for driving a built-in LED light source, and air from the suction unit 2. The exhaust unit 6 includes a rotating fan 6A and an outlet grill 6B provided on the outlet side to protect the fan 6A.
[0018]
FIG. 1B is a perspective view of the photocatalyst module 5. This photocatalyst module 5 is composed of two rows of photocatalyst modules 50 that are formed by sandwiching a photocatalyst unit 52 using a photocatalyst between a pair of frame bodies 51 in a height direction T in ten layers. It is arranged and arranged.
[0019]
FIG. 2 shows a partial perspective view of the photocatalyst module 50. The photocatalyst module 50 includes a frame 51 formed by extruding a metal such as aluminum having excellent mechanical strength and heat dissipation, and a pair of mesh members 52A sandwiched between a pair of frames 51 arranged vertically. And a photocatalyst part 52 formed by housing photocatalyst beads 52B housed in a space formed by the pair of frame members 51 and the pair of net members 52A.
[0020]
The frame body 51 has a substantially U-shaped cross-section, is housed in the cross-section, and emits ultraviolet light for exciting the photocatalytic beads 52B. A groove 51B for accommodating a wiring not to be formed, a light-transmitting resin body 51C protruding toward the photocatalyst portion 52, a groove 51D supporting the light-transmitting resin body 51C, and a groove supporting the net member 52A. 51E, a trapezoidal projection 51F and a trapezoidal groove 51G formed on the outer surface for connection with the adjacent photocatalyst module 50, screw holes 51H and 51I for fixing a lid, which covers an end face, described later, and an LED ultraviolet light source And a photodiode 51J for receiving the ultraviolet light emitted from 51A via the photocatalyst beads 52B.
[0021]
The LED ultraviolet light source 51A includes an ultraviolet LED 51a that emits ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm as active radiation, a reflecting mirror 51b that reflects the ultraviolet light toward the photocatalyst unit 52, and a convex engaging portion 51c that engages with the groove 51B. And The ultraviolet LED 51a may be a resin mold type or a chip LED. A plurality of LED ultraviolet light sources 51A can be provided according to the length of the frame 51.
[0022]
The light transmissive resin body 51C is formed of polycarbonate, and is formed with a space around the LED ultraviolet light source 51A so that light is irradiated to the photocatalyst beads 52B of the photocatalyst section 52 over a wide range.
It should be noted that another material having light transmittance, excellent mechanical strength, and UV resistance can also be used.
[0023]
The mesh member 52A has slits formed at intervals smaller than the particle diameter of the photocatalyst beads 52B, and the surface thereof is coated with titanium dioxide as a photocatalyst. In addition, you may use the mesh member 52A which is not coated with a photocatalyst.
[0024]
The photocatalyst beads 52B are formed by coating silica gel having a diameter of 1 mm having a light transmittance with titanium dioxide as a photocatalyst.
[0025]
FIG. 3 shows a state in which a plurality of photocatalyst modules 50 are connected. The LED ultraviolet light source 51A is partially cut away. Here, the photocatalyst modules (50A to 50D) are vertically and horizontally connected by trapezoidal projections 51F and trapezoidal grooves 51G. Although four photocatalyst modules (50A to 50D) are shown in the figure, more photocatalyst modules 50 can be connected.
[0026]
Thus, the plurality of photocatalyst modules 50 can be connected in a number corresponding to the required purification capacity. The end faces of the photocatalyst module 50D are covered by fixing the lids 53A and 53B with screws 54, thereby preventing the photocatalyst beads 52B and the LED ultraviolet light source 51A from falling off. The lids 53A and 53B can be individually removed. For example, the lid 53A can be removed when performing maintenance and inspection of the LED ultraviolet light source 51A, and the lid 53B can be removed when replacing or cleaning the photocatalyst beads 52B. It becomes possible by removing it.
[0027]
In order to manufacture the photocatalyst module 50, first, a metal body such as aluminum is extruded with a predetermined length to form a frame body 51. Drilling of the screw holes 51H and 51I is performed. Next, the convex engagement portion 51c of the LED ultraviolet light source 51A is engaged with the groove 51B and housed in the frame body 51. Next, the light transmissive resin body 51C is attached so as to engage with the groove 51D. Next, a net member 52A formed in a separate step is prepared, and is engaged with the groove 51E of the frame body 51 to form a housing. A space for accommodating the photocatalyst beads 52B is formed. Next, the photocatalyst beads 52B are filled in the housing. At this time, it is preferable that the lids 53A and 53B provided on one end surface of the housing are fixed by screws. Next, the other end of the housing portion filled with the photocatalyst beads 52B is sealed with lids 53A and 53B and fixed with screws 54.
[0028]
The required number of the photocatalyst modules 50 assembled in this manner may be used by being connected by the trapezoidal projections 51F and the trapezoidal grooves 51G.
[0029]
FIG. 4 shows a drive circuit of the cleaning device. This drive circuit is housed in the control unit 5A of the cleaning device 1 and has a photodiode 51J connected between the power supply Vcc and the case ground via a resistor 55, and a resistance between the power supply Vcc and the case ground. A switch 56 connected via the switch 55, an ultraviolet LED 51a connected between the power supply Vcc and the case ground via the resistor 55 and the transistor 57, and a transistor 58 connected between the power supply Vcc and the case ground via the transistor 58 A fan motor 59, an OR circuit 60 to which an ON signal based on turning on of a switch 56 is input, a comparator 61 to which a signal corresponding to the light receiving intensity of the photodiode 51J is input, and an AND circuit 62 connected to the comparator 61 , The inverter 63 for inverting the logic of the output of the comparator 61, the switch 56 and the inverter 63 An AND circuit 64 for turning on the transistor 58 in response to the input signal, a pulse generation circuit 65 for generating a pulse for intermittently driving the photodiode 51J, and a control circuit (not shown) for driving the pulse generation circuit 65. The ultraviolet LED 51a, the photodiode 51J, and the comparator 61 form a contamination detection unit that detects the contamination state of the photocatalyst module 50 based on the light transmittance of the photocatalyst beads 52B.
[0030]
This drive circuit inputs an ON signal to the OR circuit 60 and the AND circuit 64 when the operator turns on the switch 56 of the cleaning device 1. In the OR circuit 60, the UV LED 51a is turned on by inputting the Hi signal to the base electrode of the transistor 58. The photodiode 51J inputs a light receiving signal corresponding to the light intensity of the ultraviolet light received through the photocatalytic bead 52B to the comparator 61.
[0031]
The comparator 61 outputs a Lo signal when the level of the light receiving signal is higher than the reference voltage. The inverter 63 logically inverts the Lo signal and inputs the signal to the AND circuit 64 to turn on the transistor 58 and drive the fan motor 59.
[0032]
Further, when contaminants adhere to the photocatalyst beads 52B, the light transmittance is reduced. In such a state, the light receiving signal level of the photodiode 51J decreases, and as a result, the comparator 61 outputs a Hi signal. The inverter 63 logically inverts the Hi signal and inputs it to the AND circuit 64 to turn off the transistor 58 and stop driving the fan motor 59. In this way, it is possible to prevent air from passing through the photocatalyst module 50, prevent undecomposed contaminants from being blown out of the photocatalyst module 50, and continuously irradiate the photocatalyst beads 52B with ultraviolet light to perform the photodecomposition function. Play it.
[0033]
For example, if the switch 56 is turned off for a long time, the photocatalytic beads 52B may have a reduced photodecomposition function even without contaminants attached, and may not exhibit a sufficient purification action immediately after the cleaning device 1 is driven. Therefore, the control circuit outputs a pulse signal from the pulse generation circuit 65 to the OR circuit 60 at a predetermined timing (for example, a lighting time of several times per hour, several seconds) to turn on the transistor 58 and turn on the ultraviolet LED 51a. I do. As a result, the photocatalyst beads 52B are periodically excited. When it is determined that the photocatalyst beads 52B are contaminated, a visual indication may be provided by turning on or blinking a contamination indicator lamp or the like provided on the operation unit 2A.
[0034]
Hereinafter, the operation of the cleaning device according to the first embodiment will be described. In the following description, it is assumed that the photocatalyst beads 52B sufficiently exhibit a photodecomposition function immediately after the operation.
[0035]
When the operator turns on the switch 56 of the cleaning device 1, the drive circuit of the control unit 5 </ b> A is energized and the fan motor 59 built in the exhaust unit 6 is driven. The fan motor 59 sucks air from the suction part 2 into the cleaning device 1 by rotating the fan 6A attached to the rotating shaft.
[0036]
The drive circuit irradiates the ultraviolet rays to the photocatalyst beads 52 </ b> B of the photocatalyst unit 52 by energizing the ultraviolet LED 51 a provided in each photocatalyst module 50 of the photocatalyst module 5.
[0037]
The photocatalyst beads 52B come into contact with air flowing into the photocatalyst section 52 via the mesh member 52A based on the rotation of the fan 6A. At this time, contaminants such as odor components in the air are adsorbed by the voids of the porous composition, and are decomposed based on the decomposition action of the photocatalyst. The clean air to which the contaminants are adsorbed is exhausted to the outside from the outlet grill 6B based on the rotation of the fan 6A.
[0038]
FIG. 5A shows a cleaning device using a photocatalyst module according to the present embodiment, and a cleaning device that uses a black light as a light source and irradiates a filter containing silica gel carrying a photocatalyst with ultraviolet light from outside. 4 shows the deodorizing characteristics of acetaldehyde with respect to acetaldehyde. The front area (effective area) of the filter is almost the same, the wind speed is about 3.0 mm / sec, and the air volume is about 35 m 2 / Hr.
[0039]
According to the cleaning device 1 of the present embodiment, it was confirmed that the concentration can be reduced to 0 in about one hour with respect to the acetaldehyde concentration at the start of the measurement. On the other hand, in a cleaning device using a black light, it takes about four times, that is, four hours, until the concentration becomes zero.
[0040]
FIG. 5B shows the deodorizing characteristics when the cleaning device is driven under the same conditions as those described above for hydrogen sulfide.
[0041]
According to the cleaning device 1 of the present embodiment, even in the case of hydrogen sulfide, the time required to reduce the concentration to the same level is reduced by about 30 minutes compared to the cleaning device using the black light, It was confirmed that the photocatalyst beads 52B functioned sufficiently.
[0042]
According to the above-described first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the photocatalyst beads 52B are removably accommodated in the photocatalyst portion 52 formed by the frame 51 and the net member 52A, the photocatalyst beads 52B can be easily taken out from the frame 51, and the work such as replacement can be facilitated. Can be done. In addition, it is also possible to increase or decrease the amount of the photocatalyst beads 52B according to the required purification capacity. When the photocatalyst beads 52B deteriorate, only the photocatalyst beads 52B can be replaced, and the other parts can be used continuously. Running costs can be reduced.
(2) Since the LED ultraviolet light source 51A is arranged with a space with respect to the photocatalyst portion 52 by the light transmissive resin body 51C, light reaches the wide area of the photocatalyst beads 52B, and the excitation of the photocatalyst is promoted. Degradability of pollutants can be increased.
(3) Since the frame body 51 is formed by extrusion molding, it can be easily formed in a size corresponding to the required purification ability, and the LED ultraviolet light source 51A and the photocatalyst beads 52B can be appropriately formed in a number corresponding to the purification ability. Can be accommodated.
(4) Since the frame 51 is provided with the trapezoidal projections 51F and the trapezoidal grooves 51G for coupling to the other photocatalyst modules 50, the slide fitting of the concave and convex portions is performed manually without using a tool or the like. A plurality of photocatalyst modules 50 can be combined, and the photocatalyst module 5 according to the purifying ability can be easily formed.
(5) By intermittently driving the LED ultraviolet light source 51A based on the pulse output from the pulse generation circuit 65, it is possible to prevent the photocatalytic function of the photocatalyst beads 52B from deteriorating. Further, since the LED ultraviolet light source 51A does not need to be constantly turned on, an increase in power consumption can be suppressed.
(6) Since the photocatalyst portion 52 and the light source portion are covered with different lids 53A and 53B, when an abnormality occurs in the LED ultraviolet light source 51A, the lid 53A is removed so that the photocatalyst beads 52B do not spill outside. Maintenance inspection work can be easily performed.
[0043]
Further, when exciting the photocatalyst, the driving circuit may pulse-drive the ultraviolet LED 51a with a large current that does not impair the life. In this case, since the intense light is instantaneously emitted from the ultraviolet LED 51a, the light can be spread over the entire photocatalyst bead 52B, and thereby the entire photocatalyst portion 52 can be efficiently excited. For example, by configuring the drive circuit so as to perform light emission control for supplying 100 mA at a duty of 20% to the ultraviolet LED 51a having a rated output of 20 mA, it is possible to light the ultraviolet LED 51a while suppressing an increase in the amount of heat generation of the ultraviolet LED 51a within an allowable range. it can.
[0044]
In the first embodiment described above, the photocatalyst module 5 in which a plurality of photocatalyst modules 50 stacked so as to be perpendicular to the air passage direction are arranged in the width direction has been described. For applications that cannot be performed, the purification ability of the photocatalyst module 5 may be insufficient.
[0045]
FIG. 6 shows a photocatalyst module 5 according to a second embodiment of the present invention. The photocatalyst module 5 has a configuration in which the photocatalyst modules 50 connected in ten layers in the height direction T are connected in five rows in the air passage direction. The illustration of the control unit 5A is omitted in FIG.
[0046]
According to the second embodiment described above, the air passing in the direction of the arrow passes through the five rows of photocatalyst modules 5, so that the adsorbability of pollutants is improved, and even when it is difficult to circulate the air. Excellent purification ability can be provided. The arrangement of the photocatalyst modules 50 can be formed with the number of layers and the number of rows according to the application and the required purification capacity.
[0047]
7 and 8 show a photocatalyst module according to a third embodiment of the present invention. The photocatalyst module 5 has a configuration in which one of the pair of frames 51 of the photocatalyst module 50 described in the first embodiment is provided with a frame 51L having no LED ultraviolet light source 51A. In addition, portions having the same configurations and functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
[0048]
The photocatalyst module 50 can be connected to the LED ultraviolet light source 51A in a facing direction as shown in FIG. 7 by a trapezoidal protrusion 51F and a trapezoidal groove 51G, and as shown in FIG. It is also possible to connect such that the ultraviolet irradiation direction of 51A is the same direction. Note that a reflecting surface that reflects ultraviolet light may be formed inside the frame 51L.
[0049]
According to the above-described third embodiment, in addition to the favorable effects of the first embodiment, the size in the height direction (perpendicular to the paper surface) can be reduced, and the device can be installed in a narrow place. In addition, even one LED ultraviolet light source 51A efficiently irradiates the photocatalyst beads 52B with ultraviolet light.
[0050]
FIG. 9 shows a photocatalyst module according to a fourth embodiment of the present invention. In this photocatalyst module 50, photocatalyst beads 52 </ b> B and a pressure loss reducing member that reduces the pressure loss of the photocatalyst portion 52 are mixed in the photocatalyst portion 52. Other parts having the same configuration and function as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
[0051]
FIG. 9A shows a configuration in which photocatalyst beads 52B and glass beads 52C made of transparent glass are mixed. The glass beads 52C are formed to have a larger particle size (for example, 3 mm) than the photocatalyst beads 52B. ing. In the third embodiment, the size of the net member 52A in the height direction is increased corresponding to the capacity increased by the addition of the glass beads 52C.
[0052]
FIG. 9B shows a configuration in which photocatalyst beads 52B and glass fibers 52D made of transparent glass are mixed. The glass fibers 52D are optical fibers having a small diameter smaller than the particle diameter of the photocatalyst beads 52B. Is mixed in the photocatalyst beads 52B.
[0053]
According to the above-described fourth embodiment, the pressure loss during the operation of the cleaning device can be reduced without impairing the photocatalytic function of the photocatalyst beads 52B, and ultraviolet light is guided into the photocatalyst section 52 by the pressure loss reducing member. This can prevent the occurrence of uneven excitation of the photocatalyst beads 52B.
[0054]
FIG. 10 shows a photocatalyst module according to a fifth embodiment of the present invention. This photocatalyst module 50 has a sponge-like porous material 52E having a plurality of voids 52F in the photocatalyst portion 52 instead of the photocatalyst beads 52B, and the photocatalyst is mixed in the porous material 52E. Other parts having the same configuration and function as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
[0055]
According to the fifth embodiment described above, by using the porous material 52E having a photocatalytic function, the pressure loss during the operation of the cleaning device can be reduced, and when the photocatalyst unit 52 is deteriorated, the porous material 52E is removed. Can be easily replaced. When the porous material 52E has sufficient mechanical strength and can support the pair of frames 51, the mesh member 52A may be omitted. As an alternative to the net member 52A, a member such as a frame that can support the pair of frame members 51 and has an opening having excellent air permeability may be used.
[0056]
FIG. 11 shows a cleaning device according to a sixth embodiment of the present invention. This purifying device 1 purifies by filtering and decomposing a contaminant contained in the water W with a photocatalyst. A water tank 7 for storing the water to be purified, a pre-filter unit 3 and a photocatalyst module 5 therein are provided. And a housing 9 for introducing water W through the opening 8A, a pipe 9 connected to the housing 8, and a pump 10 provided in the pipe 9 for circulating the water W. Note that portions having the same configuration and function as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
[0057]
The photocatalyst module 5 is configured by connecting a plurality of water-resistant photocatalyst modules 50.
[0058]
FIGS. 12A to 12C show a photocatalyst module. The photocatalyst module 50 includes a frame 51 formed by extrusion molding of a resin, and a cylindrical light source protection portion 51M formed of transparent glass and covering the LED ultraviolet light source 51A in a watertight manner as shown in FIG. Have. The light source protection portion 51M may be formed of a light-transmitting resin material having excellent ultraviolet resistance instead of being formed of transparent glass. Further, the frame 51 may be formed of a metal material having excellent heat dissipation.
[0059]
The light source protection part 51M is formed with a space around the LED ultraviolet light source 51A so that light is irradiated to the photocatalyst beads 52B of the photocatalyst part 52 over a wide range, and protrudes in a convex shape toward the photocatalyst part 52. It has a shape.
[0060]
FIG. 12B illustrates a sealing structure of the light source protection unit 51 </ b> M on the side surface of the frame body 51. The frame body 51 exposes a part of the light source protection part 51M at a predetermined length from a side surface, and waterproofly waterproofs the LED ultraviolet light source 51A by engaging a lid 53 covering the side surface in a watertight manner.
[0061]
The lid 53 has an annular groove 53c that engages with the end of the light source protection section 51M, and is attached by applying a sealing agent such as silicon to the groove 53c when fixing to the side surface.
[0062]
FIG. 12C shows a state where the lid 53 is fixed to the frame body 51. The groove 53c seals the end of the light source protection portion 51M in a watertight manner and covers the end surface of the frame body 51 so that the photocatalyst beads 52B of the photocatalyst portion 52 do not spill out.
[0063]
The operation of the cleaning device according to the sixth embodiment will be described below.
[0064]
When the operator turns on the switch 56 of the cleaning device 1, the pump 10 is energized and water is supplied in the direction indicated by the arrow in the pipe 9. Further, water is sucked into the housing 8 from the opening 8A based on the driving of the pump 10. The pre-filter unit 3 separates large-sized dust and dirt in water. The water that has passed through the pre-filter unit 3 flows into the photocatalyst unit 52 of the photocatalyst module 5 based on the water pressure difference. The photocatalyst unit 52 adsorbs contaminants in water on the surface of the photocatalyst beads 52B, adsorbs the contaminants in the voids of the porous composition, and decomposes them based on the decomposition action of the photocatalyst. The clean water to which the contaminants have been adsorbed is returned to the water tank 7 via the pipe 9.
[0065]
According to the above-described sixth embodiment, in addition to the favorable effects of the first embodiment, pollutants in water can be decomposed based on the photocatalytic function. In addition, when used in water, since the heat radiation of the LED is reduced by the water, a resin material having excellent moldability can be used, and the cost is excellent.
[0066]
In each of the above-described embodiments, the configuration using the LED as the light source for irradiating ultraviolet rays has been described. However, another light source may be used as long as heat radiation and space saving can be realized.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the photocatalyst module of the present invention and the cleaning device using the same, the photocatalyst unit is required to be arranged with a space between the LED catalyst and the LED ultraviolet light source 51A and to be able to be taken out from the inside of the housing unit. It can flexibly cope with the purifying ability and exhibits excellent adsorptivity and decomposability, and can recover even if the decomposability of the photocatalyst decreases.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a cleaning device using a photocatalyst module according to a first embodiment of the present invention, wherein (a) is an exploded perspective view and (b) is an overall perspective view of the photocatalyst module.
FIG. 2 is a partial perspective view of the photocatalyst module according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a connected state of the photocatalyst module according to the first embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a drive circuit of the photocatalyst module according to the first embodiment.
FIG. 5A is a diagram illustrating acetaldehyde deodorizing characteristics of the photocatalyst module according to the first embodiment, and FIG. 5B is a diagram illustrating hydrogen sulfide deodorizing characteristics.
FIG. 6 is a partial perspective view of a photocatalyst module according to a second embodiment.
FIG. 7 is a side view of a photocatalyst module according to a third embodiment.
FIG. 8 is a side view showing different connection states of the photocatalyst module according to the third embodiment.
FIGS. 9A and 9B are side views of a photocatalyst module according to a fourth embodiment.
FIG. 10 is a side view of a photocatalyst module according to a fifth embodiment.
FIG. 11 is an overall view of a cleaning device according to a sixth embodiment.
12A is a side view of a photocatalyst module according to a sixth embodiment, FIG. 12B is a plan view showing a state before engagement with a frame and a lid, and FIG. It is a top view showing the state where the body and the lid were engaged.
FIG. 13 is an overall view showing a conventional air cleaning device.
[Explanation of symbols]
1, cleaning device 2, suction unit 2A, operation unit 3, pre-filter unit
4, adsorption filter section 5, photocatalyst module 5A, control section
6, exhaust part 6A, fan 6B, blowout grill 7, water tank
8, housing 8A, opening 9, piping 10, pump
50, photocatalyst module 50A, photocatalyst module
50B, photocatalyst module 50C, photocatalyst module
50D, photocatalyst module 51, frame body 51A, ultraviolet light source
51B, groove 51C, light-transmitting resin body 51D, groove 51E, groove
51F, trapezoidal projection 51G, trapezoidal groove 51H, screw hole
51I, screw hole 51J, photodiode 51L, frame
51M, light source protection unit 51a, ultraviolet LED 51b, reflector
51c, convex engagement part 52A, net member 52B, photocatalytic beads
52C, glass beads 52D, glass fiber 52F, void
52E, porous material 52, photocatalyst part 53, lid 53A, lid
53B, lid 53c, groove 55, resistor 56, switch
57, transistor 58, transistor 59, fan motor
60, OR circuit 61, comparator 62, AND circuit
63, inverter 64, AND circuit 65, pulse generation circuit
70, air purifier 71, container 72, deodorized particles
73, ultraviolet light source 74, fan

Claims (19)

活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光源および前記光触媒部を内部に収容するとともに前記内部より取り出し可能に設けられる筐体部とを有することを特徴とする光触媒モジュール。
A light source that emits active radiation,
A photocatalyst portion that is arranged with a space between the light source while holding a photocatalyst activated by the active radiation on a substrate, and allows a gas or liquid to pass therethrough,
A photocatalyst module, comprising: a housing that houses the light source and the photocatalyst unit therein and that is provided so as to be able to be taken out of the interior.
前記筐体部は、凹凸嵌合に基づいて他の筐体部と連結可能な台形状突起および台形状溝を表面に設けられた枠体を有することを特徴とする請求項1記載の光触媒モジュール。2. The photocatalyst module according to claim 1, wherein the casing has a frame having a trapezoidal protrusion and a trapezoidal groove provided on a surface of the trapezoidal protrusion and the trapezoidal groove which can be connected to another casing based on the concave / convex fitting. 3. . 前記筐体部は、前記光触媒を表面に担持した網部材と、
押し出し成型に基づいて形成されて前記網部材を挟持するとともに断面内に前記光源を収容する枠体とを有することを特徴とする請求項1記載の光触媒モジュール。
The housing section, a net member carrying the photocatalyst on its surface,
The photocatalyst module according to claim 1, further comprising: a frame formed by extrusion molding to sandwich the net member and accommodate the light source in a cross section.
前記基体は、光透過性を有する球状のシリカゲルによって形成されていることを特徴とする請求項1記載の光触媒モジュール。The photocatalyst module according to claim 1, wherein the substrate is formed of a spherical silica gel having a light transmitting property. 前記光源は、前記活性輻射線を放射するLEDと、
前記LEDを周期的に駆動して前記光触媒を励起する駆動回路を含むことを特徴とする請求項1記載の光触媒モジュール。
The light source is an LED that emits the active radiation,
The photocatalyst module according to claim 1, further comprising a drive circuit that drives the LED periodically to excite the photocatalyst.
前記光触媒部は、通過させる前記気体又は前記液体の圧力損失を低減する圧力損失低減部材を含むことを特徴とする請求項1記載の光触媒モジュール。The photocatalyst module according to claim 1, wherein the photocatalyst unit includes a pressure loss reducing member that reduces a pressure loss of the gas or the liquid to be passed. 前記圧力損失低減部材は、光透過性を有することを特徴とする請求項6記載の光触媒モジュール。The photocatalyst module according to claim 6, wherein the pressure loss reducing member has light transmittance. 前記光源は、光透過性を有する光源保護部によって水密的に覆われていることを特徴とする請求項1記載の光触媒モジュール。The photocatalyst module according to claim 1, wherein the light source is water-tightly covered by a light-transmitting light source protection unit. 活性輻射線を放射する光源と、前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光触媒部の光透過性に基づいて前記光触媒の汚染状態を検出する汚染検出部とを有することを特徴とする光触媒モジュール。
A light source that emits active radiation, a photocatalyst that is arranged with a space between the light source while holding a photocatalyst activated by the active radiation on a substrate, and allows a gas or liquid to pass therethrough,
A photo-catalyst module comprising: a photo-catalyst module; and a contamination detection unit that detects a contamination state of the photo-catalyst based on light transmittance of the photo-catalyst unit.
活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光触媒部および前記光源を内部に収容するとともに前記内部より取り出し可能に設けられる筐体部とを有する光触媒モジュールと、
前記光触媒モジュールを前記気体又は前記液体が通過する経路上に配置する浄化部とを有することを特徴とする光触媒モジュールを用いた清浄装置。
A light source that emits active radiation,
A photocatalyst portion that is arranged with a space between the light source while holding a photocatalyst activated by the active radiation on a substrate, and allows a gas or liquid to pass therethrough,
A photocatalyst module having a housing that accommodates the photocatalyst section and the light source therein and that is capable of being taken out of the interior,
A purifying unit for disposing the photocatalyst module on a path through which the gas or the liquid passes.
前記光触媒モジュールは、複数の前記光触媒モジュールを連結して形成されていることを特徴とする請求項10記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。The cleaning device using a photocatalyst module according to claim 10, wherein the photocatalyst module is formed by connecting a plurality of the photocatalyst modules. 前記筐体部は、凹凸嵌合に基づいて他の筐体部と連結可能な台形状突起および台形状溝を表面に設けられた枠体を有することを特徴とする請求項10記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。The photocatalyst module according to claim 10, wherein the casing has a frame having a trapezoidal protrusion and a trapezoidal groove provided on a surface of the trapezoidal protrusion and the trapezoidal groove that can be connected to another casing based on the concave-convex fitting. Cleaning device using 前記筐体部は、前記光触媒を表面に担持した網部材と、
押し出し成型に基づいて形成されて前記網部材を挟持するとともに断面内に前記光源を収容する枠体とを有することを特徴とする請求項10記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。
The housing section, a net member carrying the photocatalyst on its surface,
The cleaning device using a photocatalyst module according to claim 10, further comprising: a frame formed based on extrusion molding to sandwich the net member and accommodate the light source in a cross section.
前記基体は、光透過性を有する球状のシリカゲルによって形成されていることを特徴とする請求項10記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。The cleaning device according to claim 10, wherein the substrate is formed of a light-transmitting spherical silica gel. 前記光源は、前記活性輻射線を放射するLEDと、
前記LEDを周期的に駆動して前記光触媒を励起する駆動回路を含むことを特徴とする請求項10記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。
The light source is an LED that emits the active radiation,
The cleaning device according to claim 10, further comprising a drive circuit that periodically drives the LED to excite the photocatalyst.
前記光触媒部は、通過させる前記気体又は前記液体の圧力損失を低減する圧力損失低減部材を含むことを特徴とする請求項10記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。The cleaning device using a photocatalyst module according to claim 10, wherein the photocatalyst unit includes a pressure loss reducing member that reduces a pressure loss of the gas or the liquid to be passed. 前記圧力損失低減部材は、光透過性を有することを特徴とする請求項16記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。17. The cleaning device according to claim 16, wherein the pressure loss reducing member has a light transmitting property. 前記光源は、光透過性を有する光源保護部によって水密的に覆われていることを特徴とする請求項10記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。The cleaning device using a photocatalyst module according to claim 10, wherein the light source is water-tightly covered by a light-transmitting light source protection unit. 活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光触媒部の光透過性に基づいて前記光触媒の汚染状態を検出する汚染検出部とを有する光触媒モジュールと、
前記光触媒モジュールを前記気体又は前記液体が通過する経路上に配置する浄化部とを有することを特徴とする光触媒モジュールを用いた清浄装置。
A light source that emits active radiation,
A photocatalyst portion that is arranged with a space between the light source while holding a photocatalyst activated by the active radiation on a substrate, and allows a gas or liquid to pass therethrough,
A photocatalyst module having a contamination detection unit that detects a contamination state of the photocatalyst based on the light transmittance of the photocatalyst unit,
A purifying unit for disposing the photocatalyst module on a path through which the gas or the liquid passes.
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