JP2005253799A - 流体の浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 できるだけ数少ない紫外線照射ランプで光触媒体に対する紫外線の照射効率アップを図ることにより光触媒体の有効受光面積の増大を図り、光触媒による汚染物質の分解効率を高めることのできる流体の浄化装置を提供する。
【解決手段】 流体を浄化する機能を有する光触媒体２と、光触媒を励起して活性化する紫外線照射ランプ５を備える流体の浄化装置において、紫外線照射ランプ５から照射される紫外線を光触媒体２の受光面に向けて反射させる反射板１を光触媒体２の受光面と所定間隔を置いて平行に対向配備し、光触媒体２と反射板１との間に流体が流通するようにしてある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、汚染された空気や水等の流体の流れ経路等に設置して、流体中に含まれる汚染物質を光触媒作用により分解して清浄な流体とする流体の浄化装置に関するものである。

光触媒による流体の浄化装置として、たとえば、図１０に示すように、水、空気等の流体の流入口２０、流出口２１を備えた容器２２内に、管壁２３に貫通微細孔２４と光触媒２５とを配設した中空管２６を複数本束ねて配置し、容器２２の周囲に、反射板（反射鏡）２７付きの光源（紫外線照射源）２８を配置し、紫外線を中空管２６に直接又は凸レンズ２９を介して照射することにより、流入口２０から流入する流体を中空管２６の貫通微細孔２４に通して光触媒２５と接触させて流体に含まれる汚染物質（有機物、窒素酸化物、トリハロメタン、塩素化合物等）を分解するように構成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、図１１に示すように、流体の吸気口３０、送気口３１を備えた外箱体３５内に、吸気口３０側から順に光源３２、光触媒浄化フィルタ３３、送風機３４を設置することにより、吸気口３０から入ってくる流体に含まれる悪臭やＶＯＣ等の分子状物質を光触媒浄化フィルタ３３で吸着し、吸着された物質は光源３２から照射される紫外線によって励起された酸化チタンの作用で徐々に分解し、浄化された流体を送気口３１から外部に戻すというものもある（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−２９０６５６号公報

特開２００２−２９１８５２号公報

しかるに、図１０に示す光触媒による流体の浄化装置では、光源２８からの紫外線が中空管２６群の外周囲領域の光触媒に十分照射できても、中空管２６群の中央付近の光触媒には十分に照射されず、中空管２６群の全体に均一に照射されないため、汚染物質の分解効率を上げにくい危惧がある。

また、図１１に示される光触媒による流体の浄化装置においても、光源３２からの紫外線を光触媒浄化フィルタ３３の光源３２に近い部分には十分に照射できても、光触媒浄化フィルタ３３の光源３２から遠ざかる部分には十分に照射できないため、汚染物質の分解効率を上げにくい。かと言って、光触媒浄化フィルタ３３の全体に均一に照射させるように光源３２の設置個数を増やすと装置の大型化を招くといった問題が生じる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところはできるだけ数少ない紫外線照射ランプで光触媒体の受光面に対する紫外線の照射効率アップを図ることにより光触媒体の有効受光面積の増大化を図り、光触媒による汚染物質の分解効率を高めることのできる流体の浄化装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る流体の浄化装置は、流体を浄化する機能を有する平板状の光触媒体と、光触媒を励起して活性化する紫外線照射ランプを備える流体の浄化装置において、平板状の反射板を前記光触媒体の受光面と所定間隔を置いて平行に対向配備するとともに、前記紫外線照射ランプは前記光触媒体と反射板との間の空間を照射するよう前記光触媒体及び反射板の中央又は外周側に配備し、前記光触媒体と反射板との間の空間内に流体が流通するように構成してあることに特徴を有するものである。

この場合において、前記光触媒体はこれの表裏両面に光触媒を担持し、この表裏両面側に前記反射板を対向配備することができる。

また、本発明に係る流体の浄化装置は、平板状の反射板と、光触媒を表裏両面に有する平板状の光触媒体とを交互に所定間隔を置きに平行に積層してなる積層構造体を構成し、管状の紫外線照射ランプが前記光触媒体と反射板との間の空間を照射するよう前記反射板及び光触媒体の中央部に配備され、前記光触媒体と反射板との間の空間内に流通するように構成してあることに特徴を有するものである。

さらに、本発明に係る流体の浄化装置は、中央に流体通孔を有する円板状の反射板と、表裏両面に光触媒を有しかつ前記反射板の外径より小さい外径を有する円板状の光触媒体とを交互に所定間隔を置きに平行に積層してなる積層構造体を構成し、管状の紫外線照射ランプが前記光触媒体と反射板との間の空間を照射するよう前記反射板及び光触媒体の外周側に複数本配備されていることに特徴を有するものである。

更に又、本発明に係る流体の浄化装置は、円板状の反射板と、光触媒を表裏両面に有する円板状の光触媒体とを交互に所定間隔を置きに平行に積層してなる積層構造体を構成し、前記反射板及び光触媒体の外周一部又は中央部に管状の紫外線照射ランプを配備し、前記積層構造体の半径方向に仕切板を介入して流体の流路を平面視においてＵ字状に形成し、この積層構造体を複数個、各積層構造体の流路が蛇行状に連通するよう並べてなることに特徴を有するものである。

前記反射板の反射面に鏡面及び／又は回折格子を形成することができる。

上記構成の流体の浄化装置によれば、反射板は紫外線照射ランプから照射される紫外線を光触媒体の受光面に向けて反射し、光触媒体の受光面に対しては紫外線照射ランプからの紫外線の照射のみならず、反射板からの反射紫外線によっても照射されるため、光触媒体の受光面の全域にわたって強い紫外線を均一に照射でき、光触媒体は活発な活性状態を呈する。したがって、光触媒体と反射板との間を流通する流体は光触媒体の光触媒に接触して、流体中に含まれる汚染物質が光触媒による酸化還元作用により効率よく分解される。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基いて説明する。

図１は本発明の一実施例に係る流体の浄化装置の構成を概略的に示す平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。

図１〜３に示す流体の浄化装置は、四角形、その他の多角形、円形あるいは楕円形などの平板状の反射板１と、空気、水等の流体を浄化する機能を有する円板形状等の光触媒体２とを交互に所定間隔を置きに平行に積層することで各反射板１と光触媒体２とが互いに平行に対向配備する積層構造体Ｖに構成する。そして、これら反射板１及び光触媒体２の各中央には貫通孔３，４を設け、この貫通孔３，４に光触媒体２の光触媒を励起して活性化する管状の紫外線照射ランプ５を配備する。紫外線照射ランプ５としてはＵＶランプのみならず、ＵＶ−ＬＥＤランプをも含むものである。反射板１及び光触媒体２の両側は内面を反射面とする遮光側板６，７で囲み、遮光側板６，７間の一側方に流体の流入口８を、他側方に流出口９を設けて、流体が流入口８から入って各反射板１と光触媒体２との間の空間内を通過して流出口９に流出するようにしてある。

なお、図示例では５枚の反射板１と４枚の光触媒体２を積層することで積層構造体Ｖを構成するが、それら反射板１及び光触媒体２の枚数は任意に変えることができる。

反射板１は、反射効率を上げるために、ポリカ−ボネート等のプラスチック板、ガラス板、金属板等を用いて反射面を鏡面に形成するか、径方向に同心円状の溝若しくは中心から渦巻き状の溝をつけて回折格子に形成するか、または鏡面に形成したうえで回折格子を形成するものである。とくに、回折格子に形成した反射面は紫外線照射ランプ５からの紫外線を散乱反射して光触媒体２の受光面全域を強い紫外線で均一に照射する効果をより一層高めることができて有利である。反射板１には市販の光ディスクを使用することもできる。

光触媒体２はステンレス板等の担持体の表裏両面に酸化チタン等の光触媒の薄膜を形成している。光触媒体２としては、その他に、担持体の表裏両面に凹凸を設けてこの凹凸面に酸化チタン等の光触媒をコーティングしたもの、ガラスビーズ焼結多孔質板よりなる担持体に光触媒を担持したもの、パンチング穴板よりなる担持体に光触媒を担持したもの、平畳織り焼結板よりなる担持体に光触媒を担持したものなどを使用することもできる。

上記構成の流体の浄化装置において、紫外線照射ランプ５の電源をオンし、汚染された空気、水等の流体は、流入口８から反射板１と光触媒体２との間の空間を通過するとき紫外線照射ランプ５からの紫外線の照射と反射板１からの紫外線の反射によって励起された光触媒体２の表裏両面の光触媒に接触して、流体中に含まれる汚染物質が分解される。汚染物質が分解された流体は、清浄な流体として流出口９から流出される。

その際、光触媒体２の表裏両面に対しては紫外線照射ランプ５からの紫外線の照射のみならず、反射板１からの反射紫外線によっても照射されるため、紫外線が光触媒体２に当たらない箇所が生じるようなことがなく、光触媒体２の表面全域および裏面全域にわたって強い紫外線を均一に照射でき、光触媒体２は活発な活性状態を呈し、流体中に含まれる汚染物質を分解する光触媒作用の効率を高めることができる。

上記実施例では、管状の紫外線照射ランプ５が１本で足り、装置の小型化、コンパクト化、コスト低減を図れるように、紫外線照射ランプ５は反射板１及び光触媒体２の中央に配備されるが、これに代えて、図４に示すように、円板状の反射板１及び光触媒体２の外周側に複数本の管状の紫外線照射ランプ５を配備することもできる。この場合、円板状の反射板１と光触媒体２とは上記実施例の場合と同様に交互に所定間隔を置きに平行に積層されて積層構造体Ｖを構成するが、光触媒体２は反射板１より径小に形成し、反射板１の中央には流体通孔１０を設けて、流体は、最下段の反射板１の流体通孔１０から入ってこの上側に隣接する光触媒体２の下面に衝突し、該光触媒体２の外周方向に迂回して該光触媒体２の上面とこの上側に隣接する反射板１との間を通過して該反射板１の流体通孔１０を通過し、以後この流れが繰り返され、最後に最上段の反射板１の流体通孔１０から流出する、という流体Ｐの流路を形成している。紫外線照射ランプ５は反射板１の外周を囲む紫外線透過性の内筒１１と、内面に反射面をもつ外筒１２との間に設置される。流体の流出側には軸流ファン１３を配備して、最上段の反射板１の流体通孔１０から流出する浄化された流体を吸い込んで送出するようにしている。

図４に示す流体の浄化装置によれば、とくに、流体Ｐが積層構造体Ｖ内の流路を流れる過程で光触媒体２に衝突するようにしてあるので、流体Ｐ中に含まれる汚染物質を光触媒体２の光触媒に十分に接触させることができて分解効率を一層高めることができる。

上記した各実施例では、反射板１と光触媒体２とを交互に所定間隔を置きに平行に積層してなる単一の積層構造体Ｖを構成し、この単一の積層構造体Ｖに流体を通して浄化するものとしてあるが、図５、図７に示すように反射板１と光触媒体２とを交互に所定間隔を置きに平行に積層してなる積層構造体Ｖを複数個配列して、この複数個の積層構造体Ｖに流体を通して浄化することもできる。

図５に示される流体の浄化装置は、図６に示すように反射板１と光触媒体２とを交互に所定間隔を置きに平行に積層してなる積層構造体Ｖの、反射板１及び光触媒体２の外周一部に複数本の管状の紫外線照射ランプ５を配備し、反射板１及び光触媒体２の外周の前記紫外線照射ランプ５と向き合う外周の他部から反射板１及び光触媒体２の中央部にわたる反径方向に仕切板１４を介入することにより相隣る反射板１と光触媒体２との間に流体Ｐの流路が平面視においてＵ字状になるように形成される。かくして、複数個（図示例では４個）の積層構造体Ｖが各積層構造体Ｖの流路を蛇行状に連通するように並べられてなる。

図７に示す流体の浄化装置は、図８に示すように紫外線照射ランプ５を各積層構造体Ｖの反射板１及び光触媒体２の中央に配備した以外は、図５に示す流体の浄化装置と同様に構成してある。この場合、反射板１及び光触媒体２の中央に配備される紫外線照射ランプ５としては、図９に示すように細い紫外線照射ランプ５ａを複数本平行に集めたものを使用することもできる。

図５や図７に示す流体の浄化装置によれば、流体を複数個の積層構造体Ｖに連続して通すため、流体中に含まれる汚染物質の光触媒作用による分解、浄化性能をより一層高めることができる。

室内空気や大気等の気体の浄化、上水や排水等の液体の浄化などに好適に利用できる。

本発明の一実施例に係る流体の浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。 図１おけるＡ−Ａ線断面図である。 図１おけるＢ−Ｂ線断面図である。 他の実施例の流体の浄化装置の構成を概略的に示す斜視図である。 更に他の実施例の流体の浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。 図５の浄化装置を構成する積層構造体の概略斜視図である。 更に又、他の実施例の流体の浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。 図７の浄化装置を構成する積層構造体の概略斜視図である。 図７の浄化装置に使用される紫外線照射ランプの他例を概略的に示す斜視図である。 従来例の流体の浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。 他の従来例の流体の浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。

符号の説明

１ 反射板
２ 光触媒体
５ 紫外線照射ランプ
Ｖ 積層構造体

Claims (6)

1. 流体を浄化する機能を有する平板状の光触媒体と、光触媒体を励起して活性化する紫外線照射ランプを備える流体の浄化装置において、
   平板状の反射板を前記光触媒体の受光面と所定間隔を置いて平行に対向配備するとともに、前記紫外線照射ランプは前記光触媒体と反射板との間の空間を照射するよう前記光触媒体及び反射板の中央又は外周側に配備し、前記光触媒体と反射板との間の空間内に流体が流通するように構成してあることを特徴とする、流体の浄化装置。
2. 前記光触媒体はこれの表裏両面に光触媒を有し、この表裏両面側に前記反射板が対向配備されている、請求項１記載の流体の浄化装置。
3. 平板状の反射板と、光触媒を表裏両面に有する平板状の光触媒体とを交互に所定間隔を置きに平行に積層してなる積層構造体を構成し、管状の紫外線照射ランプが前記光触媒体と反射板との間の空間を照射するよう前記反射板及び光触媒体の中央部に配備され、前記光触媒体と反射板との間の空間内に流体が流通するように構成してあることを特徴とする、流体の浄化装置。
4. 中央に流体通孔を有する円板状の反射板と、表裏両面に光触媒を有しかつ前記反射板の外径より小さい外径を有する円板状の光触媒体とを交互に所定間隔を置きに平行に積層してなる積層構造体を構成し、管状の紫外線照射ランプが前記光触媒体と反射板との間の空間を照射するよう前記反射板及び光触媒体の外周側に複数本配備されていることを特徴とする、流体の浄化装置。
5. 円板状の反射板と、光触媒を表裏両面に有する円板状の光触媒体とを交互に所定間隔を置きに平行に積層してなる積層構造体を構成し、前記反射板及び光触媒体の外周一部又は中央部に管状の紫外線照射ランプを配備し、前記積層構造体の半径方向に仕切板を介入して流体の流路を平面視においてＵ字状に形成し、この積層構造体を複数個、各積層構造体の流路が蛇行状に連通するよう並べてなることを特徴とする、流体の浄化装置。
6. 前記反射板の反射面に鏡面及び／又は回折格子を形成している、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の流体の浄化装置。

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