JP2007216188A - Photocatalytic reactor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photocatalytic reactor cleaning fluid such as air using a photocatalytic reaction, with which contact efficiency of a treating object with the photocatalyst can be remarkably enhanced, and treating efficiency is not lowered even when the scale of the apparatus is increased. <P>SOLUTION: A photocatalyst body formed by having the photocatalyst and a light source exciting the photocatalyst provided to the photocatalyst body, are provided in a reactor body having flow passages of the treating fluid. A means relatively moving the photocatalyst body to the fluid in order to bring the fluid into contact with the face having the photocatalyst in the photocatalyst body, is also provided to satisfy following condition (A):0.00001(W/m)≤G*δ≤1.0(W/m). In the (A), G is light irradiation density; δ is the thickness of a laminar film produced near the surface having the photocatalyst of the photocatalyst body. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は光触媒反応装置、さらに詳しくは、光触媒反応を利用して空気等の流体の浄化を行なう光触媒排気処理装置等の光触媒流体浄化装置、光触媒反応を利用して脱臭を行なう光触媒脱臭装置、その他、光触媒反応を利用して各種の産業環境分野、生活環境分野等に適用される光触媒反応装置に関する。   The present invention relates to a photocatalytic reaction device, more specifically, a photocatalytic fluid purification device such as a photocatalytic exhaust treatment device that purifies a fluid such as air using a photocatalytic reaction, a photocatalytic deodorization device that performs deodorization using a photocatalytic reaction, and the like. The present invention relates to a photocatalytic reaction apparatus that is applied to various industrial environment fields, living environment fields, and the like using a photocatalytic reaction.

光触媒反応を利用した光触媒技術は近年急速に普及し、光触媒排気処理装置、光触媒脱臭装置、その他、各種の産業環境分野、生活環境分野等に広く適用されている。従来、光触媒排気処理装置や光触媒脱臭装置等では、光触媒と排気中の被処理物質の接触を向上させるため、光触媒を具備する光触媒体の形状を凹凸やハニカム状、布状、多孔質状等の形状にして表面積を大きくし、また表面吸着を促進するために例えば活性炭やゼオライト等の物質吸着剤を光触媒の近くに配置している。たとえば下記特許文献1に係る発明は、空気清浄装置に関するものであるが、光触媒体の形状をハニカム状に形成し、活性炭を吸着させている。   In recent years, photocatalytic technology using photocatalytic reaction has spread rapidly, and has been widely applied to various industrial environment fields, living environment fields, etc. Conventionally, in photocatalyst exhaust treatment devices and photocatalyst deodorization devices, in order to improve the contact between the photocatalyst and the material to be treated in the exhaust, the shape of the photocatalyst body provided with the photocatalyst is uneven, honeycomb, cloth, porous, etc. A material adsorbent such as activated carbon or zeolite is disposed near the photocatalyst in order to increase the surface area by increasing the shape and promoting surface adsorption. For example, the invention according to Patent Document 1 below relates to an air cleaning device, but the photocatalyst body is formed in a honeycomb shape to adsorb activated carbon.

しかし、これらは吸着を促進する手段が主で、表面積を大きくしても照射された光は光触媒の表面の一部にしか届かないので、光触媒と空気との接触面積は大きくなっても、光源側表面の一部しか光触媒としては機能しない。すなわち光触媒反応では、上述のように光照射を行いながら触媒反応が行なう必要があるので、照射された光が光触媒の表面に届かなければ、触媒反応が生じないのである。また吸着剤を触媒の近くに配しても、光触媒は光吸着によって酸素や水をその表面に選択的に吸着し、光励起された光触媒表面上の電子を酸素等に供与し、活性酸素やスーパーオキシドを発生し、これら酸化物質によって、間接的に被処理物質を酸化するにすぎず、このような吸着剤が直接効率を上げることには寄与していない。   However, these are mainly means for promoting adsorption, and even if the surface area is increased, the irradiated light reaches only a part of the surface of the photocatalyst, so even if the contact area between the photocatalyst and air increases, the light source Only a part of the side surface functions as a photocatalyst. That is, in the photocatalytic reaction, since it is necessary to perform the catalytic reaction while performing light irradiation as described above, the catalytic reaction does not occur unless the irradiated light reaches the surface of the photocatalyst. Even if the adsorbent is arranged near the catalyst, the photocatalyst selectively adsorbs oxygen and water to the surface by photoadsorption, and donates the electrons on the photoexcited photocatalyst surface to oxygen, etc. Oxides are generated, and the material to be treated is only indirectly oxidized by these oxidizing substances, and such an adsorbent does not contribute directly to increasing the efficiency.

また下記特許文献2に係る発明は、キセノン管を光源とする光触媒脱臭装置に関するものであるが、この特許文献2においても活性炭を吸着剤として用いている程度のものにすぎない。またキセノン管を光源とするので、コストが高くつくという問題点がある。
さらにキセノン管のような集光型の光源にした場合、一定の部分に光が集中し、この部分のみ極端に光密度が上がり、光密度が分散できるブラックライトや他の光源に比べ、量子効率が下がるという問題点がある。
Moreover, although the invention which concerns on the following patent document 2 is related with the photocatalyst deodorizing apparatus which uses a xenon tube as a light source, also in this patent document 2, it is only the thing of the grade which uses activated carbon as an adsorbent. In addition, since a xenon tube is used as a light source, there is a problem that the cost is high.
Furthermore, when a condensing light source such as a xenon tube is used, the light is concentrated in a certain part, and the light density is extremely increased only in this part. Compared with black light and other light sources that can disperse the light density, the quantum efficiency There is a problem that goes down.

さらに下記特許文献3に係る発明はコロナ放電電極を光源とする光触媒反応装置に関するもの、下記特許文献4に係る発明はLEDを光源とする光触媒用光源に関するものであるが、光触媒と被処理物質の接触を向上させるような手段は、特に講じられていない。   Further, the invention according to Patent Document 3 below relates to a photocatalytic reaction device using a corona discharge electrode as a light source, and the invention according to Patent Document 4 below relates to a light source for a photocatalyst using an LED as a light source. No particular measures are taken to improve contact.

特開2000−167353号公報JP 2000-167353 A 特開2001−212216号公報JP 2001-212216 A 特開2002−159829号公報JP 2002-159829 A 特開平11−309202号公報JP-A-11-309202

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、従来の光触媒反応装置に比べて被処理物質と光触媒との接触効率を著しく向上させることができ、しかも、装置を大型化しても処理効率を低下させることのない光触媒反応装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can significantly improve the contact efficiency between the substance to be treated and the photocatalyst as compared with the conventional photocatalytic reaction apparatus, and further, the apparatus is large-sized. It is an object of the present invention to provide a photocatalytic reaction device that does not lower the processing efficiency even if it is changed.

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、請求項1記載の発明は、処理すべき流体の流路を有する装置ボディ1内に、光触媒を具備して形成された光触媒体3と、該光触媒体3に具備された光触媒を励起する光源2とを具備し、且つ下記(A)の条件が満たされるように、前記光触媒体3における光触媒が具備された面に前記流体を接触させるべく、前記光触媒体3を流体に対して相対的に移動させる手段をさらに具備させたことを特徴とする。
0.00001(W/m)≦G・δ≦1.0(W/m) …(A)
(A)においてGは光照射密度を示し、δは光触媒体の光触媒が具備された表面近辺に生ずる境膜の厚さを示す。
The present invention is intended to solve such a problem. The invention according to claim 1 is a photocatalyst body 3 formed by providing a photocatalyst in an apparatus body 1 having a fluid flow path to be treated. And the light source 2 that excites the photocatalyst provided in the photocatalyst 3, and the fluid is brought into contact with the surface of the photocatalyst 3 provided with the photocatalyst so that the following condition (A) is satisfied. In order to achieve this, the photocatalyst body 3 is further provided with means for moving the photocatalyst body 3 relative to the fluid.
0.00001 (W / m) ≦ G · δ ≦ 1.0 (W / m) (A)
In (A), G represents the light irradiation density, and δ represents the thickness of the film formed in the vicinity of the surface where the photocatalyst of the photocatalyst is provided.

また請求項2記載の発明は、請求項1記載の光触媒反応装置において、光照射密度が、G≧50(W/m2)となるように設定されていることを特徴とする。さらに請求項3記載の発明は、処理すべき流体の流路を有する装置ボディ1内に、光触媒を具備して形成された光触媒体3と、該光触媒体3に具備された光触媒を励起する光源2とを具備し、且つ前記光触媒体3における光触媒が具備された面に前記流体を接触させるべく、前記光触媒体3を流体に対して相対的に移動させる手段をさらに具備させ、しかも前記光触媒体3が板状に形成され且つ流体の流通方向と平行に配置されていることを特徴とする。また請求項4記載の発明は、請求項3記載の光触媒反応装置において、流体の流通方向と平行に配置された板状の光触媒体3の表面に凹凸が形成されていることを特徴とする。 The invention described in claim 2 is characterized in that, in the photocatalytic reaction device described in claim 1, the light irradiation density is set so as to satisfy G ≧ 50 (W / m 2 ). The invention according to claim 3 further includes a photocatalyst body 3 provided with a photocatalyst in an apparatus body 1 having a flow path of a fluid to be processed, and a light source for exciting the photocatalyst provided in the photocatalyst body 3. 2 and a means for moving the photocatalyst body 3 relative to the fluid in order to bring the fluid into contact with the surface of the photocatalyst body 3 on which the photocatalyst is provided, and the photocatalyst body. 3 is formed in a plate shape and is arranged in parallel with the fluid flow direction. According to a fourth aspect of the present invention, in the photocatalytic reaction device according to the third aspect, the surface of the plate-like photocatalyst body 3 arranged parallel to the fluid flow direction is formed with irregularities.

さらに請求項5記載の発明は、処理すべき流体の流路を有する装置ボディ1内に、光触媒を具備して形成された光触媒体3と、該光触媒体3に具備された光触媒を励起する光源2とを具備し、且つ前記光触媒体3における光触媒が具備された面に前記流体を接触させるべく、前記光触媒体3を流体に対して相対的に移動させる手段をさらに具備させ、しかも前記光触媒体3には、流体を流通させる通孔8が流体の流通方向と平行に形成され、又は流体の流通方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする。さらに請求項6記載の発明は、請求項5記載の光触媒反応装置において、通孔8を有する光触媒体3が、略ダンボール型又は略ハニカム型に形成されていることを特徴とする。また請求項7記載の発明は、請求項5又は6記載の光触媒反応装置において、光触媒体3の全体が略リング状又は略円盤状に形成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 5 further includes a photocatalyst body 3 provided with a photocatalyst in the apparatus body 1 having a flow path of a fluid to be processed, and a light source for exciting the photocatalyst provided in the photocatalyst body 3. 2 and a means for moving the photocatalyst body 3 relative to the fluid in order to bring the fluid into contact with the surface of the photocatalyst body 3 on which the photocatalyst is provided, and the photocatalyst body. 3 is characterized in that the through-hole 8 through which the fluid flows is formed in parallel to the flow direction of the fluid, or is formed obliquely with respect to the flow direction of the fluid. Further, the invention described in claim 6 is the photocatalytic reaction device described in claim 5, wherein the photocatalyst body 3 having the through holes 8 is formed in a substantially cardboard type or a substantially honeycomb type. The invention according to claim 7 is the photocatalytic reaction device according to claim 5 or 6, wherein the entire photocatalyst body 3 is formed in a substantially ring shape or a substantially disk shape.

さらに請求項8記載の発明は、請求項1乃至7のいずれかに記載の光触媒反応装置において、光触媒体3を流体に対して相対的に移動させる手段が、前記光触媒体3を回転させる手段であることを特徴とする。さらに請求項9記載の発明は、請求項1乃至7のいずれかに記載の光触媒反応装置において、光触媒体3を流体に対して相対的に移動させる手段が、前記光触媒体3を振動させる手段であることを特徴とする。さらに請求項10記載の発明は、請求項1乃至9のいずれかに記載の光触媒反応装置において、光触媒体3における光触媒が具備された面に対して直交する方向から光源2の光が照射されるように、前記光源2と光触媒体3とが配置されていることを特徴とする。   Further, the invention according to claim 8 is the photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 7, wherein the means for moving the photocatalyst body 3 relative to the fluid is a means for rotating the photocatalyst body 3. It is characterized by being. Furthermore, the invention according to claim 9 is the photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 7, wherein the means for moving the photocatalyst body 3 relative to the fluid is means for vibrating the photocatalyst body 3. It is characterized by being. Furthermore, the invention according to claim 10 is the photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 9, wherein the light of the light source 2 is irradiated from a direction orthogonal to the surface of the photocatalyst 3 provided with the photocatalyst. As described above, the light source 2 and the photocatalyst body 3 are arranged.

さらに請求項11記載の発明は、請求項1乃至10のいずれかに記載の光触媒反応装置において、光源を発光ダイオードとすることを特徴とする。さらに請求項12記載の発明は、請求項1乃至10のいずれかに記載の光触媒反応装置において、光源をコロナ放電電極とすることを特徴とする。さらに請求項13記載の発明は、請求項12記載の光触媒反応装置において、光源をコロナ放電するための静電発生器が光触媒体3に一体的に設けられていることを特徴とする。さらに請求項14記載の発明は、請求項1乃至13のいずれかに記載の光触媒反応装置において、複数の装置ボディ1が流体の流通方向に対して直列に並設され、該直列に並設され後段側の装置ボディ1内における流体の不純物濃度が、前段側の装置ボディ1内における流体の不純物濃度より段階的に低くなるように構成されていることを特徴とする。   Furthermore, the invention according to claim 11 is the photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 10, wherein the light source is a light emitting diode. Furthermore, a twelfth aspect of the present invention is the photocatalytic reaction device according to any one of the first to tenth aspects, wherein the light source is a corona discharge electrode. Furthermore, the invention described in claim 13 is the photocatalyst reaction device described in claim 12, characterized in that an electrostatic generator for corona discharge of the light source is provided integrally with the photocatalyst body 3. Furthermore, the invention according to claim 14 is the photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 13, wherein the plurality of device bodies 1 are arranged in series in the fluid flow direction, and arranged in series. The impurity concentration of the fluid in the apparatus body 1 on the rear stage side is configured to be stepwise lower than the impurity concentration of the fluid in the apparatus body 1 on the front stage side.

さらに請求項15記載の発明は、請求項1乃至14のいずれかに記載の光触媒反応装置において、装置ボディ1内を流通する流体と、光触媒体3における光触媒との接触速度が、変化するように構成されていることを特徴とする。さらに請求項16記載の発明は、請求項1乃至15のいずれかに記載の光触媒反応装置において、光触媒体3における、流体の流通方向と垂直な方向で且つ光源からの光線の照射方向にルーバーが取り付けられていることを特徴とする。   Furthermore, the invention according to claim 15 is the photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 14, wherein the contact speed between the fluid flowing in the device body 1 and the photocatalyst in the photocatalyst 3 is changed. It is configured. Furthermore, the invention according to claim 16 is the photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 15, wherein the louver is provided in the photocatalyst body 3 in a direction perpendicular to the flow direction of the fluid and in the irradiation direction of the light from the light source. It is attached.

一般に触媒反応は、触媒表面と処理対象物が接触することによって進行し、反応物の吸着、表面反応、生成物の脱離という3つの過程を経て起る。それぞれの工程を単純化したものが素反応であり、他の素反応がそれより十分速い場合、最も遅い素反応がいわゆる律速段階である。実際の触媒反応では、反応物が触媒に近寄る段階が律速段階になることがよくある。反応物を攪拌したり、流動させたりしない場合、触媒に近づくためには拡散による他はない。拡散は、触媒反応に比べると一般に非常に遅い過程であり、触媒反応よりも前の段階が遅い場合が拡散律速である。   In general, the catalytic reaction proceeds when the catalyst surface comes into contact with the object to be treated, and occurs through three processes: adsorption of the reactant, surface reaction, and desorption of the product. A simplified reaction of each process is an elementary reaction, and when the other elementary reactions are sufficiently faster, the slowest elementary reaction is the so-called rate-limiting step. In an actual catalytic reaction, the step where the reactant approaches the catalyst often becomes the rate-limiting step. If the reactants are not stirred or fluidized, there is nothing else but diffusion to approach the catalyst. Diffusion is generally a very slow process compared to the catalytic reaction, and diffusion-limited when the stage before the catalytic reaction is late.

光触媒反応においても、反応物が光触媒に吸着する段階が本来律速段階であるが、実際には反応物が光触媒に吸着する前であって、光触媒に近寄る段階が律速段階になることがある。このように反応物が光触媒に吸着する前に律速段階になると、反応物が光触媒に吸着するときの光触媒反応の反応速度が遅くなるので、反応物を攪拌したり、流動させたりする必要があるが、光触媒反応では、一般の触媒反応と異なり、光照射を行いながら攪拌や流動を実施する必要がある。   Even in the photocatalytic reaction, the stage where the reactant is adsorbed on the photocatalyst is originally the rate-determining stage, but actually the stage where the reactant approaches the photocatalyst before adsorbing to the photocatalyst may become the rate-limiting stage. When the reactant enters the rate-determining step before adsorbing to the photocatalyst in this way, the reaction rate of the photocatalytic reaction when the reactant adsorbs to the photocatalyst becomes slow, so the reactant must be stirred or fluidized. However, in a photocatalytic reaction, unlike a general catalytic reaction, it is necessary to perform stirring and flow while performing light irradiation.

実際の装置では、排気ガスが触媒表面を接触しながら流通する。対象ガスの接触速度を一定以上にすれば、光触媒体の表面から離れた空間では乱流となり空気成分は混合される。しかし、光触媒体の表面近くには、接触流速を上げていっても極めて薄い層流域が存在し、この層流部分及び乱流への遷移部分を含め境膜と呼ばれ、ここでは拡散律速が支配し、この部分の物質移動速度が全体の反応速度を支配することになる。   In an actual apparatus, exhaust gas flows while contacting the catalyst surface. If the contact speed of the target gas is set to a certain level or more, turbulent flow is generated in the space away from the surface of the photocatalyst body, and air components are mixed. However, near the surface of the photocatalyst, there is an extremely thin laminar flow area even if the contact flow velocity is increased, and this laminar flow part and the transition part to turbulent flow are called a boundary film. The mass transfer rate of this part will dominate the overall reaction rate.

ここでは濃度勾配が極めて大きく、物質移動は静止状態での拡散速度に近い状態となる。物質移動は次式(1)で示される。
X=(D/δ)(CX−CS) …(1)
Here, the concentration gradient is extremely large, and the mass transfer is close to the diffusion rate in a stationary state. Mass transfer is expressed by the following formula (1).
q X = (D / δ) (C X −C S ) (1)

(1)式において、qXは物質フラックスと称されているもので、境膜に対して垂直に移動する単位面積当たりの物質移動速度である。またDは物質拡散係数、δは境膜厚さ、CXは境膜の外側の物質濃度、CSは触媒表面であって境膜の内側の物質濃度をそれぞれ示す。 In the equation (1), q X is referred to as a material flux, and is a mass transfer rate per unit area that moves perpendicular to the boundary film. D is the material diffusion coefficient, δ is the film thickness, C X is the material concentration outside the film, and C S is the catalyst surface and the material concentration inside the film.

(1)式におけるDは物質固有のものであり、対象物質、流体によって定まる。またCXは処理対象の物質濃度であり、CSは触媒表面への到達物質及び光触媒の励起状態によって決まる。CX、CSが与えられた場合、境膜厚さδを薄くすれば物質移動量qXは増えることになる。 D in the formula (1) is specific to the substance and is determined by the target substance and the fluid. C X is the concentration of the substance to be treated, and C S is determined by the substance reaching the catalyst surface and the excited state of the photocatalyst. When C X and C S are given, if the boundary film thickness δ is reduced, the mass transfer amount q X is increased.

また光触媒表面で処理される単位表面あたりの物質処理量qSは次式(2)で示される。
S=AΦG=f(CS)・G …(2)
Aは定数、Φは量子効率といわれるものである。ここで量子効率Φは、Φ=f(CS)で表わされ、グラフにおいて右向きに上昇する線を描くような関数である。
In addition, the substance treatment amount q S per unit surface treated on the photocatalyst surface is represented by the following formula (2).
q S = AΦG = f (C S ) · G (2)
A is a constant, and Φ is called quantum efficiency. Here, the quantum efficiency Φ is represented by Φ = f (C S ), and is a function that draws a line rising in the right direction in the graph.

境膜を通って供給される物質量と光触媒表面で処理される物質量が同じであるから、(1)、(2)式におけるqX=qSとすれば、
X=qS=(D/δ)(CX−CS)=f(CS)・G …(3)
Since the amount of substance supplied through the boundary film and the amount of substance processed on the photocatalyst surface are the same, if q X = q S in the equations (1) and (2),
q X = q S = (D / δ) (C X −C S ) = f (C S ) · G (3)

今、簡単にするため、f(CS)を、直線を描く関数とみなすと、次式(4)の近似式が得られる。
f(CS)=F・CS …(4)
この(4)式を上記(3)式に代入し、変形すると次式(5)が得られる。
For the sake of simplicity, if f (C S ) is regarded as a function that draws a straight line, an approximate expression of the following expression (4) is obtained.
f (C S ) = F · C S (4)
Substituting this equation (4) into the above equation (3) and transforming it yields the following equation (5).

Figure 2007216188
Figure 2007216188

上記(2)、(4)、(5)式から、次式(6)が得られる。   From the above equations (2), (4), and (5), the following equation (6) is obtained.

Figure 2007216188
Figure 2007216188

(6)式は、Gが大きい場合、q=(D/δ)・CXとなり、Gを増加してもフラックスは一定値に近づくことを意味し、いわゆる飽和現象が生じる。
一方、Gが小さい場合、q=FCX・Gとなり、フラックスは光照射密度に比例する。
装置としての見掛けの量子効率をΦXとして見てみると(2)式と同じく
In the equation (6), when G is large, q = (D / δ) · C X , meaning that even if G is increased, the flux approaches a constant value, and so-called saturation phenomenon occurs.
On the other hand, when G is small, q = FC X · G, and the flux is proportional to the light irradiation density.
Looking at the apparent quantum efficiency of the device as Φ X , it is the same as equation (2)

Figure 2007216188
Figure 2007216188

ここでBは定数であり、1/B=Gδ/D+1/Fとなる。
元々の定義に戻って整理すると、次式(7)が得られる。
Here, B is a constant, and 1 / B = Gδ / D + 1 / F.
Returning to the original definition and rearranging, the following equation (7) is obtained.

Figure 2007216188
Figure 2007216188

(7)式の意味は、分母の第2項を小さくすれば、装置としての効率が向上し、元々光触媒が持っている性能に近づくことを意味している。この式によって、光照射密度Gを上げてゆけば装置としての効率が低下することや、境膜厚さδを下げると、効率が上がることも説明できる。換言すれば、分母第2項=Gδ/Dが装置としての性能を決めているといえる。この中で、Dは物質によって決まる。たとえば排気処理装置の場合、空気に対する対象物質の物質拡散係数である。装置としては、Gδを設計値として取り上げることができる。 The meaning of the equation (7) means that if the second term of the denominator is reduced, the efficiency of the apparatus is improved and the performance originally possessed by the photocatalyst is approached. This equation can also explain that the efficiency of the apparatus decreases if the light irradiation density G is increased, and that the efficiency increases when the boundary film thickness δ is decreased. In other words, it can be said that the denominator second term = Gδ / D determines the performance of the apparatus. Among these, D is determined by the substance. For example, in the case of an exhaust treatment apparatus, it is the material diffusion coefficient of the target substance with respect to air. As an apparatus, Gδ can be taken up as a design value.

たとえば、物質濃度CX、排気量Qと物質名が決まった場合、従来法ではΦXが決まる。
従って、総光入力=処理必要物質量×量子効率=排気量×出口濃度差×量子効率となる。
効率を維持したまま排気量を大きくした場合、光照射密度Gを維持すれば、排気量に比例した光触媒の面積が必要になり、光触媒の面積は莫大なものになる。しかし、効率を維持したままG値を大きくできれば装置は小さくなる。たとえば、効率を維持したまま光照射密度Gを5倍にすることができれば、装置面積は1/5にできる。そのためには、(7)式によれば、境膜厚さδを1/5にすればよいことになる。
For example, when the substance concentration C X , the displacement Q and the substance name are determined, Φ X is determined in the conventional method.
Accordingly, the total light input = the amount of substance required for processing × quantum efficiency = the displacement of the exhaust gas × the outlet concentration difference × the quantum efficiency.
When the displacement is increased while maintaining the efficiency, if the light irradiation density G is maintained, the area of the photocatalyst proportional to the displacement is required, and the area of the photocatalyst becomes enormous. However, if the G value can be increased while maintaining efficiency, the apparatus becomes smaller. For example, if the light irradiation density G can be increased 5 times while maintaining the efficiency, the device area can be reduced to 1/5. For that purpose, according to the equation (7), the boundary film thickness δ may be set to 1/5.

境膜厚さδについては、あらゆる場合についてわかっているわけではないが、乱流の場合に条件を限定すると、たとえば円筒や平板等では次式(8)の対数法則が成立すると言われる。(8)式において、Uは風速、νは動粘度係数である。またLは代表寸法といわれるもので、流体の流路の構造によって定められる。
δ=25L0.125(U/ν)-0.875 …(8)
The film thickness δ is not known in all cases, but if the conditions are limited to turbulent flow, it is said that the logarithmic law of the following equation (8) is established for, for example, a cylinder or a flat plate. In equation (8), U is the wind speed and ν is the kinematic viscosity coefficient. L is a representative dimension, and is determined by the structure of the fluid flow path.
δ = 25L 0.125 (U / ν) −0.875 (8)

(8)式を、25℃の空気として動粘度係数を計算すると、
δ=0.001534・L0.125・U-0.875 …(9)
となる。つまり、境膜厚さは風速(この場合、触媒と空気の相対速度としてもよい)の0.875乗に反比例することになる。
When the kinematic viscosity coefficient is calculated with the equation (8) as air at 25 ° C.,
δ = 0.001534 · L 0.125 · U -0.875 (9)
It becomes. That is, the film thickness is inversely proportional to the 0.875th power of the wind speed (in this case, the relative speed of the catalyst and air may be used).

これら(8)、(9)式は一定条件下で成立するものであるが、代表寸法Lを含む数値を定数Cとみなし、さらに0.875という乗数をより一般化してαとすると、
δ=CU-α=C/Uα …(10)
すなわち、境膜厚さと風速との関係を示すより一般的な式(10)が得られることとなる。
These equations (8) and (9) are established under a certain condition, but if a numerical value including the representative dimension L is regarded as a constant C, and a multiplier of 0.875 is further generalized as α,
δ = CU - α = C / Uα (10)
That is, a more general formula (10) indicating the relationship between the film thickness and the wind speed is obtained.

請求項1記載の発明は、これらのことに着目して、Gδを上記所定範囲内に設定したものである。本発明者等が鋭意研究した結果、排気装置等で触媒と流通する排気流を想定した、装置としての量子効率を低下させない観点からは、Gの最大値を300W/m2に設定し、δの最大値を3.3mm程度に設定した。従って、この設定値から算出されるG・δの最大値は、300W/m2×3.3mm(0.0033m)=1.0W/mとなる。一方、排気装置等で想定できるGの最小値を5W/m2に設定し、δの最小値を0.002mmに設定した。この設定値から算出されるG・δの値は、5W/m2×0.002mm(0.000002m)=0.00001W/mとなる。
また請求項2記載の発明では、比較的大型の装置を想定してG≧50(W/m2)となるように設定し、さらに請求項3以下の発明は、上記請求項1記載の発明をより具体化したものである。
The invention described in claim 1 pays attention to these points and sets Gδ within the predetermined range. As a result of diligent research by the present inventors, the maximum value of G is set to 300 W / m 2 from the viewpoint of not reducing the quantum efficiency of the device assuming an exhaust flow that circulates with the catalyst in the exhaust device or the like, and δ Was set to about 3.3 mm. Therefore, the maximum value of G · δ calculated from this set value is 300 W / m 2 × 3.3 mm (0.0033 m) = 1.0 W / m. On the other hand, the minimum value of G that can be assumed by the exhaust system or the like was set to 5 W / m 2 , and the minimum value of δ was set to 0.002 mm. The value of G · δ calculated from this set value is 5 W / m 2 × 0.002 mm (0.000002 m) = 0.00001 W / m.
In the second aspect of the invention, G ≧ 50 (W / m 2 ) is set assuming a relatively large apparatus, and the third and subsequent aspects of the invention are the invention of the first aspect. Is more concrete.

光照射密度Gの測定は、光源に対している光触媒体の面に沿って光強度計で測定するが、実際の光照射密度GSは触媒結晶の粒形状や触媒体の凹凸によって低減される。たとえば、ダンボール型のような円形の波状では見掛け平面の1.5倍の面積があり、実質上GS値は、G/1.5となる。ただし光触媒体を波状に形成すると、流体の流通方向と境膜の剥離現象との相関関係があり、たとえば上記のようなダンボール型の円形波状に
光触媒体が形成されている場合であっても、流体の流通方向と平行な通孔を有していると、境膜の剥離に影響を与えることがなく、GS値のみを下げることができる。従って、GSδ積は小さくなり、流体と光触媒との接触効率(装置の処理効率)が上がる。請求項3乃至7記載の発明は、このような観点からなされている。
The light irradiation density G is measured with a light intensity meter along the surface of the photocatalyst body with respect to the light source, but the actual light irradiation density G S is reduced by the grain shape of the catalyst crystal and the unevenness of the catalyst body. . For example, there is a circular 1.5 times the area of the plane apparent corrugated like corrugated cardboard type, substantially G S value becomes G / 1.5. However, when the photocatalyst body is formed in a wave shape, there is a correlation between the fluid flow direction and the separation phenomenon of the boundary film, for example, even when the photocatalyst body is formed in a corrugated circular wave shape as described above, as having a flow direction parallel to the through hole of the fluid, without affecting the release of the boundary layer, it is possible to lower the G S value only. Accordingly, the G S δ product is reduced, and the contact efficiency between the fluid and the photocatalyst (the processing efficiency of the apparatus) is increased. The inventions according to claims 3 to 7 are made from such a viewpoint.

本発明は、上述のように、処理すべき流体の流路を有する装置ボディ内に、光触媒を具備して形成された光触媒体と、該光触媒体に具備された光触媒を励起する光源とを具備し、且つ光触媒体における光触媒が具備された面に流体を接触させるべく、上記のようにGδの値が所定範囲内になるように、光触媒体を流体に対して相対的に移動させる手段をさらに具備させたものであるため、流体中の被処理物質と光触媒体に具備された光触媒との接触回数を多くすることができ、それによって被処理物質と光触媒との接触効率を従来に比べて著しく良好にすることができるという効果がある。   As described above, the present invention includes a photocatalyst formed with a photocatalyst in a device body having a fluid flow path to be processed, and a light source for exciting the photocatalyst provided in the photocatalyst. And a means for moving the photocatalyst relative to the fluid so that the value of Gδ is within a predetermined range as described above so that the fluid contacts the surface of the photocatalyst provided with the photocatalyst. Since it is provided, the number of times of contact between the substance to be treated in the fluid and the photocatalyst provided in the photocatalyst body can be increased, thereby making the contact efficiency between the substance to be treated and the photocatalyst remarkably higher than before. There is an effect that it can be improved.

また光触媒体を板状に形成し且つその板状の光触媒体を流体の流通方向と平行に配置し、或いは流体を流通させる通孔を流体の流通方向と平行又は流体の流通方向に対して斜めとなるように光触媒体に形成した場合には、そのような光触媒体を光源に極力近距離に配置させることができ、その分、光に影の部分が生じにくく、また光源からの光を強力に照射させることができるという効果がある。また光触媒体が板状である場合には、装置ボディ内により多くの光触媒体を配置することができ、さらに装置を小型化することも可能となる。   Further, the photocatalyst body is formed in a plate shape, and the plate-like photocatalyst body is disposed in parallel with the fluid flow direction, or the through hole through which the fluid flows is parallel to the fluid flow direction or oblique to the fluid flow direction. When the photocatalyst body is formed so that the light source is formed as follows, such a photocatalyst body can be arranged as close to the light source as possible, and accordingly, a shadow portion is not easily generated in the light, and the light from the light source is powerful. There is an effect that can be irradiated. When the photocatalyst is plate-shaped, more photocatalysts can be arranged in the apparatus body, and the apparatus can be further downsized.

特に、流体を流通させる通孔を流体の流通方向と平行又は流体の流通方向に対して斜めとなるように光触媒体を略ダンボール型又は略ハニカム型等に形成した場合には、光触媒体と流体との接触面積が非常に大きくなり、被処理物質と光触媒との接触効率が一層向上することとなる。   In particular, when the photocatalyst body is formed in a substantially corrugated cardboard type or a substantially honeycomb type so that the through hole through which the fluid flows is parallel to the fluid flow direction or oblique to the fluid flow direction, the photocatalyst body and the fluid The contact area between the material to be treated and the photocatalyst is further improved.

さらに光触媒体を流体に対して相対的に移動させる手段として、光触媒体を回転させる手段や振動させる手段を採用した場合には、これらの簡易な手段によって光触媒と被処理物質の接触回数を増加させることができる。
また、相対的に移動させる手段として回転手段を用いた場合、蛍光灯状等の光源にありがちな照射光のムラや、風速のムラをなくすことができる。光触媒の分解工程では、酸化分解の途中に中間生成物が生じることがある。たとえばトルエンの分解過程で発生する安息香酸等であるが、酸化過程にムラがある場合、光が弱い或いは風速が遅い(境膜が厚い)部分に安息香酸が固着して、次の酸化分解過程へ進まなくなる。上記のような回転手段を採用した場合、光触媒と流体との相対速度が増加するので上記(10)式における風速値が増加することとなり、それによって(10)式における境膜厚さが薄くなり、上記のような中間生成物等の固着により酸化分解過程へ進まなくなるような支障が生ずるのを好適に防止することができる。
Further, when a means for rotating or vibrating the photocatalyst is adopted as means for moving the photocatalyst relative to the fluid, the number of contacts between the photocatalyst and the substance to be treated is increased by these simple means. be able to.
Further, when the rotating means is used as the relatively moving means, it is possible to eliminate the unevenness of the irradiated light and the unevenness of the wind speed, which are often found in a light source such as a fluorescent lamp. In the photocatalyst decomposition step, an intermediate product may be generated during the oxidative decomposition. For example, benzoic acid generated in the decomposition process of toluene, but if the oxidation process is uneven, benzoic acid adheres to the part where the light is weak or the wind speed is slow (thickness film is thick), and the next oxidative decomposition process It will not proceed to. When the rotating means as described above is employed, the relative speed between the photocatalyst and the fluid increases, so that the wind speed value in the above equation (10) increases, thereby reducing the film thickness in the equation (10). Thus, it is possible to suitably prevent the occurrence of a trouble that does not proceed to the oxidative decomposition process due to the fixation of the intermediate product as described above.

特に、上記のように、通孔を流体の流通方向と平行又は流体の流通方向に対して斜めとなるように光触媒体を形成した上で、全体を略リング状又は略円盤状に形成し、上記のような光触媒体を回転する手段を採用した場合には、光触媒体と流体との接触面積を大きくする効果と、上記のような回転手段による効果との相乗効果が発揮され、被処理物質と光触媒との接触効率が著しく向上することとなる。   In particular, as described above, after forming the photocatalyst body so that the through hole is parallel to the fluid flow direction or oblique to the fluid flow direction, the whole is formed in a substantially ring shape or a substantially disk shape, When the means for rotating the photocatalyst body as described above is adopted, a synergistic effect between the effect of increasing the contact area between the photocatalyst body and the fluid and the effect of the rotating means as described above is exhibited, and the substance to be treated The contact efficiency between the photocatalyst and the photocatalyst is remarkably improved.

さらに、光触媒体における光触媒が具備された面に対して直交する方向から光源の光が照射されるように構成した場合には、光は影の部分が生ずる可能性がより少なくなり、また光の照射もより強力となる。   Furthermore, when the light source light is irradiated from a direction orthogonal to the surface of the photocatalyst body provided with the photocatalyst, the light is less likely to cause a shadow portion, and the light Irradiation is also more powerful.

さらに、光源として発光ダイオードを用いた場合には、装置ボディ内により多くの光触媒体を配置することができ、これにより装置を軽量化、小型化することができる。また、光触媒体に電極を付け、光触媒体間にコロナ放電をさせれば、近紫外線が発生し、光触媒を励起できるので、光触媒と被処理物質との接触の効率化、装置の小型化に寄与することとなる。さらに発光ダイオードやコロナ放電を光源に用いた場合、光源の容積は小さくなるのみならず、光密度Gがさらに分散できるため、触媒面積を大きくとることができ、量子効率を向上させることができる。   Furthermore, when a light emitting diode is used as the light source, more photocatalysts can be arranged in the apparatus body, thereby reducing the weight and size of the apparatus. In addition, if an electrode is attached to the photocatalyst body and corona discharge is caused between the photocatalyst bodies, near ultraviolet rays are generated and the photocatalyst can be excited, which contributes to efficient contact between the photocatalyst and the material to be treated and downsizing of the apparatus. Will be. Further, when a light emitting diode or corona discharge is used as a light source, not only the volume of the light source is reduced, but also the light density G can be further dispersed, so that the catalyst area can be increased and the quantum efficiency can be improved.

以下、本発明の実施形態について、図面に従って説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1は、本発明の光触媒反応装置の一実施形態としての光触媒排気処理装置を示す概略斜視図である。本実施形態の光触媒排気処理装置は、図1に示すように、空気の流路を有する装置ボディ1内に、複数の光源2と、光触媒体3と、モータ4とを具備している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a photocatalyst exhaust treatment apparatus as an embodiment of the photocatalytic reaction apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1, the photocatalyst exhaust treatment apparatus of the present embodiment includes a plurality of light sources 2, a photocatalyst body 3, and a motor 4 in an apparatus body 1 having an air flow path.

装置ボディ1は、図1においては概略的に且つ一部のみしか図示していないが、空気の流路は図1において上下方向に設けられている。光源2としては、本実施形態では蛍光灯型のブラックライトが用いられており、図1に示すように多数の光源が相互に平行になるように、上段と下段との横方向に配設されている。   Although the apparatus body 1 is schematically and only partially shown in FIG. 1, the air flow path is provided in the vertical direction in FIG. In the present embodiment, a fluorescent lamp type black light is used as the light source 2, and as shown in FIG. 1, a large number of light sources are arranged in the horizontal direction at the upper and lower stages so as to be parallel to each other. ing.

光触媒体3は、本実施形態では回転円盤状すなわち円形の板状に形成されており、その円形板状の光触媒体3の表裏略全面に光触媒が具備されている。本実施形態では、光触媒として酸化チタンが用いられている。そして、多数の光触媒体3が前記多数配置された光源2と光源2との間に配設されている。このように配設されている結果、各光触媒体3の両側に光源2が存在した状態となる。   In this embodiment, the photocatalyst body 3 is formed in a rotating disk shape, that is, a circular plate shape, and the photocatalyst is provided on the entire front and back surfaces of the circular plate-like photocatalyst body 3. In this embodiment, titanium oxide is used as a photocatalyst. A large number of photocatalysts 3 are disposed between the light sources 2 and the light sources 2 that are disposed in large numbers. As a result of this arrangement, the light source 2 is present on both sides of each photocatalyst 3.

この場合において、光源2は小さな略棒状のブラックライトであり、光触媒体3は円形の板状のものであるので、光源2と光触媒体3とは装置ボディ1内の多数配設することができ、多数配設しても装置ボディ1が大型化することはない。   In this case, since the light source 2 is a small substantially rod-shaped black light and the photocatalyst 3 is a circular plate, a large number of light sources 2 and photocatalysts 3 can be arranged in the apparatus body 1. Even if a large number of devices are arranged, the device body 1 does not increase in size.

モータ4は、図1に示すように、前記多数の光触媒体3のうちの一端部側の光触媒体3の略中心部に取り付けられている。そして図1には示されていないが、前記モータ4に同軸的に回転軸が設けられており、その回転軸を中心として同列に配設された多数の光触媒体3が回転駆動するように構成されている。   As shown in FIG. 1, the motor 4 is attached to a substantially central portion of the photocatalyst body 3 on one end side among the many photocatalyst bodies 3. Although not shown in FIG. 1, the motor 4 is provided with a rotating shaft coaxially, and a large number of photocatalysts 3 arranged in the same row around the rotating shaft are driven to rotate. Has been.

本実施形態の光触媒排気処理装置は上述のような構成からなり、その光触媒排気処理装置を使用する場合には、図1の矢印に示すように、装置ボディ1の上側から下側に向かって空気を流通させる。   The photocatalyst exhaust treatment apparatus of the present embodiment has the above-described configuration. When the photocatalyst exhaust treatment apparatus is used, as shown by the arrow in FIG. Circulate.

そして、前記モータ4を駆動して多数の光触媒体3を回転させ、光源2からの光を光触媒体3に照射させる。この場合において、光触媒体3は光源2の両側の近傍に配置されているので、光源2からの光は、その近傍の両側で回転する光触媒体3の表裏全面に照射され、従って光触媒体3の表裏略全面に具備されている光触媒には、光が全体に効果的に照射されることとなる。   Then, the motor 4 is driven to rotate a large number of photocatalysts 3 to irradiate the photocatalysts 3 with light from the light source 2. In this case, since the photocatalyst body 3 is disposed in the vicinity of both sides of the light source 2, the light from the light source 2 is irradiated on the entire front and back surfaces of the photocatalyst body 3 rotating on both sides in the vicinity thereof. The photocatalysts provided on the entire front and back surfaces are effectively irradiated with light.

また光触媒体3は回転しているので、空気との接触回数が非常に多くなり、いわゆる影となる部分が生ずることなしに光源2からの光が効率よく照射されることとなる。また本実施形態の装置においては、装置ボディ1内を流通する空気の風速を、光源2と光触媒体3との接触速度より小さめの範囲とすれば、接触速度は風速に影響されず、光触媒体3の回転速度に支配される。この点については後述の実施例で説明する。   In addition, since the photocatalyst 3 is rotating, the number of times of contact with air is extremely increased, and the light from the light source 2 is efficiently irradiated without causing a so-called shadow portion. In the apparatus of the present embodiment, if the wind speed of the air flowing in the apparatus body 1 is set to a range smaller than the contact speed between the light source 2 and the photocatalyst body 3, the contact speed is not affected by the wind speed, and the photocatalyst body. 3 is governed by the rotation speed. This point will be described in an embodiment described later.

(実施形態2)
本実施形態も上記実施形態1と同様に光触媒排気処理装置の実施形態である。本実施形態では、図2に示すように光触媒体3が長方形の板状に形成されている。また光触媒体3を光源2に対して相対的に移動させる手段として、上記実施形態の回転する手段に代えて振動する手段を採用している。
(Embodiment 2)
This embodiment is also an embodiment of the photocatalyst exhaust treatment apparatus as in the first embodiment. In this embodiment, the photocatalyst 3 is formed in a rectangular plate shape as shown in FIG. Further, as means for moving the photocatalyst body 3 relative to the light source 2, a means for vibrating is employed instead of the means for rotating in the above embodiment.

すなわち本実施形態では、図1に示すように光触媒体3の上部に振動駆動源としての
超音波振動子5が設けられている。この振動駆動源としては、超音波振動子5に代えて偏芯モータ等を用いることもできる。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 1, an ultrasonic transducer 5 as a vibration drive source is provided on the top of the photocatalyst 3. As this vibration drive source, an eccentric motor or the like can be used instead of the ultrasonic vibrator 5.

また本実施形態では、光源2が縦方向に配設されている。光源2の両側に光触媒体3が位置するように光源2と光触媒体3とが多数配置されており、この点で実施形態1と共通する。また光源2の種類も実施形態1と同様である。   In the present embodiment, the light source 2 is arranged in the vertical direction. A large number of light sources 2 and photocatalysts 3 are arranged so that the photocatalysts 3 are located on both sides of the light source 2, and this is the same as in the first embodiment. The type of the light source 2 is the same as that in the first embodiment.

本実施形態では、図2の矢印に示すように、装置ボディ1の横方向に空気を流通させる。そして振動駆動源である超音波振動子5を駆動し、多数の光触媒体3を振動させ、光源2からの光を光触媒体3に照射させる。光源2からの光が、その近傍の両側で振動する光触媒体3の表裏全面に照射され、光触媒体3の表裏略全面に具備されている光触媒に光が効果的に照射される点は、上記実施形態1の回転手段の場合と同様である。   In the present embodiment, air is circulated in the lateral direction of the device body 1 as indicated by the arrows in FIG. Then, the ultrasonic vibrator 5 which is a vibration driving source is driven to vibrate a large number of photocatalyst bodies 3 and irradiate the photocatalyst body 3 with light from the light source 2. The light from the light source 2 is irradiated on the entire front and back surfaces of the photocatalyst 3 that vibrates on both sides in the vicinity thereof, and the light is effectively irradiated on the photocatalysts provided on the entire front and back surfaces of the photocatalyst 3. This is similar to the case of the rotating means of the first embodiment.

(実施形態3)
本実施形態では、光源2として発光ダイオードを用いており、この点で蛍光灯型のブラックライトを用いていた実施形態1及び2と相違する。発光ダイオードの種類は問わないが、後述の実施例にも説明するように、光触媒である酸化チタンの吸収が現れる波長領域が紫外部であるので、紫外線発光ダイオードを使用するのが望ましい。本実施形態では、図3に示すように、光源2である発光ダイオードを板状面に多数具備させた多数の光源保持体6と、回転円盤状に形成された多数の光触媒体3とが交互に配設されている。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, a light emitting diode is used as the light source 2, and this is different from the first and second embodiments in which a fluorescent lamp type black light is used. Although the type of the light emitting diode is not limited, it is desirable to use an ultraviolet light emitting diode because the wavelength region in which absorption of titanium oxide as a photocatalyst appears is an ultraviolet region, as will be described in Examples described later. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a large number of light source holders 6 provided with a large number of light emitting diodes as light sources 2 on a plate-like surface and a large number of photocatalysts 3 formed in a rotating disk shape are alternately arranged. It is arranged.

光触媒体3を回転させる点は実施形態1と同様であり、回転駆動源としてモータ4を用いた点も実施形態1と同様である。   The point which rotates the photocatalyst body 3 is the same as that of Embodiment 1, and the point which used the motor 4 as a rotational drive source is also the same as that of Embodiment 1.

本実施形態では、光源2として上記実施形態の蛍光灯型のブラックライトよりもはるかに小さい発光ダイオードを用いたため、多数設けられる光触媒体3の間隔を狭くすることができ、それによって装置全体を一層小型化することができる。また光源2の配置態様も、光触媒体3の円盤状に合致するようにすれば、上記実施形態1、2の蛍光灯型ブラックライトのように、光触媒体3が存在しないところに照射するようなこともなく、光密度も均一になるという利点がある。この結果、実施形態1、2に比べて光源2の寿命も長くなり、結果としてメンテナンスフリーが可能となる場合もある。   In the present embodiment, since the light emitting diode much smaller than the fluorescent lamp type black light of the above embodiment is used as the light source 2, the interval between the photocatalysts 3 provided in large numbers can be narrowed, thereby further increasing the entire apparatus. It can be downsized. Further, if the arrangement of the light source 2 is also matched with the disk shape of the photocatalyst body 3, the light catalyst 2 is irradiated to a place where the photocatalyst body 3 does not exist as in the fluorescent lamp type black light of the first and second embodiments. There is also an advantage that the light density becomes uniform. As a result, the life of the light source 2 becomes longer than in the first and second embodiments, and as a result, maintenance-free may be possible.

(実施形態4)
本実施形態では、光源2として放電電極を用い、上記実施形態1乃至3とは光源2の種類が相違している。より具体的に説明すると、図4に示すように、針状電極からなる光源2が多数具備された光源保持体6と、回転円盤状に形成された多数の光触媒体3とが交互に配設されている。本実施形態では、光源保持体6にも光触媒が具備されている。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, a discharge electrode is used as the light source 2, and the type of the light source 2 is different from those of the first to third embodiments. More specifically, as shown in FIG. 4, a light source holding body 6 provided with a large number of light sources 2 made of needle-like electrodes and a large number of photocatalyst bodies 3 formed in a rotating disk shape are alternately arranged. Has been. In the present embodiment, the light source holder 6 is also provided with a photocatalyst.

光触媒体3の駆動源としてモータ4を用いた点は、実施形態3と同様である。   The point that the motor 4 is used as the drive source of the photocatalyst body 3 is the same as that of the third embodiment.

本実施形態においては、コロナ放電をさせることによって、針状の放電電極からなる光源2の周囲が発光し、いわゆるコロナ発光が生じることとなる。光触媒体3に光が照射されることで光触媒が励起される点は、上記各実施形態と同様である。放電電極は他の部分と絶縁し、高電圧をかける。コロナ放電を受ける側の光触媒体3は、コロナ放電を発する側の光源保持体6と平行に配設することで安全性を維持することができる。   In the present embodiment, by performing corona discharge, the periphery of the light source 2 composed of needle-like discharge electrodes emits light, and so-called corona light emission occurs. The point that the photocatalyst is excited by irradiating the photocatalyst body 3 with light is the same as in the above embodiments. The discharge electrode is insulated from other parts and a high voltage is applied. The photocatalyst 3 on the side that receives the corona discharge can be maintained in safety by being disposed in parallel with the light source holder 6 on the side that generates the corona discharge.

(実施形態5)
本実施形態では、装置ボディ1を2台配設しており、1台の装置ボディ1のみを用いていた上記実施形態1乃至4の場合と相違する。図5(a)のように2台の装置ボディ1を並列的に設けることも可能であり、また図5(b)のように2台の装置ボディ1を直列的に設けることも可能である。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, two apparatus bodies 1 are arranged, which is different from the first to fourth embodiments in which only one apparatus body 1 is used. Two device bodies 1 can be provided in parallel as shown in FIG. 5 (a), and two device bodies 1 can be provided in series as shown in FIG. 5 (b). .

装置ボディ1の数は、本実施形態のように2台に限らず、3台以上設けることも可能である。   The number of apparatus bodies 1 is not limited to two as in the present embodiment, and three or more apparatus bodies 1 can be provided.

本実施形態では、複数台の装置ボディ1を設けたので、装置ボディ1内の被処理物質の濃度を低下させることができる。特に複数の装置ボディ1を直列的に設けた場合には、前段の装置ボディ1から後段の装置ボディ1にかけて段階的に被処理物質の濃度を低下させることができる。   In the present embodiment, since a plurality of apparatus bodies 1 are provided, the concentration of the substance to be processed in the apparatus body 1 can be reduced. In particular, when a plurality of device bodies 1 are provided in series, the concentration of the substance to be treated can be lowered stepwise from the previous device body 1 to the subsequent device body 1.

(実施形態6)
本実施形態では、図6乃至図8に示すように光触媒体3が略ダンボール型に形成されている。すなわち、同図に示すように、多数の波形状シート7aと多数の平面状シート7bとが交互に積層されて光触媒体3が構成されている。
(Embodiment 6)
In the present embodiment, as shown in FIGS. 6 to 8, the photocatalyst 3 is formed in a substantially cardboard type. That is, as shown in the figure, the photocatalyst body 3 is configured by alternately laminating a large number of corrugated sheets 7a and a large number of planar sheets 7b.

そして、前記波形状シート7aと平面状シート7bとの間の空間が、空気の流通方向に対して斜めとなるような多数の通孔8として形成されている。このような多数の通孔8を有する光触媒体3は、全体として図9に示すような略リング状に形成されている。   A space between the corrugated sheet 7a and the planar sheet 7b is formed as a large number of through holes 8 that are inclined with respect to the air flow direction. The photocatalyst body 3 having such a large number of through holes 8 is formed in a substantially ring shape as shown in FIG.

このような略リング状の光触媒体3を回転させると、図7に示すように、空気は通孔8の一方の開口部9aから流入し、他方の開口部9bから排出される。このような略ダンボール型の光触媒体3の通孔8を通過する空気の見掛けの風速、すなわち空気と光触媒との相対的な速度は、その光触媒体3の回転速度によって決まる。  When such a substantially ring-shaped photocatalyst 3 is rotated, air flows in from one opening 9a of the through hole 8 and is discharged from the other opening 9b, as shown in FIG. The apparent wind speed of the air passing through the through-hole 8 of the substantially cardboard type photocatalyst 3, that is, the relative speed between the air and the photocatalyst is determined by the rotational speed of the photocatalyst 3.

この場合、光照射密度G(W/m2)は従来のハニカム型のものと変わらない。しかし、
光触媒体3を回転させることによって見掛けの風速U(m/s)は自由に変えられるので、上記(10)式によって示されれる境膜厚さδ=C/Uαは自由に変えられることとなる。通常、乱流の場合は、α=0.75程度とされている。
In this case, the light irradiation density G (W / m 2 ) is the same as that of the conventional honeycomb type. But,
Since the apparent wind speed U (m / s) can be freely changed by rotating the photocatalyst 3, the boundary film thickness δ = C / Uα indicated by the above equation (10) can be freely changed. . Usually, in the case of turbulent flow, α = about 0.75.

本実施形態の上記のような略ダンボール型の構造で全体が略リング状の光触媒体3を回転させ、その回転速度を調整することで、見掛けの風速U(m/s)は、従来の光触媒体がハニカム型等に構成された装置の5〜20倍以上にとることも可能となり、その結果、上記(10)式から境膜厚さδ(mm)は1/10程度になる。従って、効率を同じとすれば、Gδ積は同じだから、Gは10倍程度高くとることが可能になる。装置を構成する場合、Gを10倍にとれるということは、同じ効率の装置の容積が1/10になることを意味する。   The apparent wind speed U (m / s) can be obtained by rotating the photocatalyst body 3 having the substantially cardboard type structure as described above according to the present embodiment, which is substantially ring-shaped as a whole, and adjusting the rotational speed thereof. It is possible to make the body 5 to 20 times or more that of a device configured in a honeycomb type or the like. As a result, the film thickness δ (mm) is about 1/10 from the above equation (10). Therefore, if the efficiency is the same, the Gδ product is the same, so that G can be increased by about 10 times. When the apparatus is configured, the fact that G can be increased 10 times means that the volume of the apparatus having the same efficiency becomes 1/10.

尚、通孔8を有する光触媒体3の形状としては、上記のようなダンボール型のものの他、たとえば図10に示すように、断面が略六角形状の通孔8を有するハニカム型のようなものであってもよい。   The shape of the photocatalyst 3 having the through-holes 8 is not limited to the corrugated cardboard type as described above, but, for example, as shown in FIG. 10, a honeycomb type having the through-holes 8 having a substantially hexagonal cross section. It may be.

また全体の形状も、上記図9のような略リング状に限らず、略円盤状のものであってもよい。   Further, the overall shape is not limited to the substantially ring shape as shown in FIG. 9 but may be a substantially disk shape.

(その他の実施形態)
尚、本発明は、装置本体内を流通させる流体として空気を用いる場合について説明したが、空気以外の気体を用いることも可能である。さらに、後述する本発明における境膜厚さの概念に鑑みると、本発明においては流体として気体を用いることを主眼とするものではあるが、液体に本発明を適用することも可能である。
(Other embodiments)
Although the present invention has been described with respect to the case where air is used as the fluid flowing through the apparatus main body, a gas other than air can also be used. Furthermore, in view of the concept of the film thickness in the present invention described later, the present invention is mainly intended to use a gas as a fluid, but the present invention can also be applied to a liquid.

また上記各実施形態では、光源2として、蛍光体型ブラックライト、発光ダイオード、放電電極等の光源を用いたが、光源2の種類はこれらに限定されるものではなく、これ以外の光源を用いることも可能である。   In each of the above embodiments, a light source such as a phosphor-type black light, a light emitting diode, or a discharge electrode is used as the light source 2, but the type of the light source 2 is not limited thereto, and other light sources are used. Is also possible.

さらに光触媒体3の形状も上記各実施形態の板状、円盤状、長方形状、略リング状等に限定されるものでない。また光触媒の種類も該実施形態の酸化チタンに限定されない。   Furthermore, the shape of the photocatalyst body 3 is not limited to the plate shape, disk shape, rectangular shape, substantially ring shape, or the like of each of the above embodiments. Moreover, the kind of photocatalyst is not limited to the titanium oxide of this embodiment.

さらに、上記各実施形態では、光触媒反応装置を排気処理装置に用いる場合について説明したが、それ以外の脱臭装置、NOX分解装置、排気ガス処理装、液体処理装置等にも適用することが可能である。 Further, in each of the above embodiments, the case where the photocatalytic reaction device is used for the exhaust treatment device has been described. However, the present invention can also be applied to other deodorization devices, NO x decomposition devices, exhaust gas treatment devices, liquid treatment devices, and the like. It is.

ところで、本発明においては、境膜厚さδとして速度境膜厚さ(「物質移動の基礎と応用」浅野康一著.丸善発行.P49〜50)を想定しており、流体の物質移動の境膜厚さとして、より一般的な概念として定義される濃度境膜厚さδCは、速度境膜厚さδと次の関係がある。
δC/δ=(Sc)-1/3 …(11)
By the way, in the present invention, the velocity film thickness ("Basics and Application of Mass Transfer" written by Koichi Asano, published by Maruzen, P49-50) is assumed as the film thickness δ. The concentration film thickness δ C defined as a more general concept as the film thickness has the following relationship with the speed film thickness δ.
δ C / δ = (Sc) −1/3 (11)

ここで速度境膜厚さとは、壁面からの位置関係を基にした速度分布に基づいた概念で、流体(空気)と壁面との摩擦力による速度が極めて遅い層の厚さを意味する。また上記(11)式において、Scはシュミット(Schmidt)数と称される無次元数で、次式で示される。   Here, the velocity film thickness is a concept based on the velocity distribution based on the positional relationship from the wall surface, and means the thickness of the layer where the velocity due to the frictional force between the fluid (air) and the wall surface is extremely slow. In the above equation (11), Sc is a dimensionless number called a Schmidt number and is represented by the following equation.

Sc=ν/D …(12)
ここで、νは動粘性係数、Dは物質拡散係数である。
Sc = ν / D (12)
Here, ν is a kinematic viscosity coefficient, and D is a material diffusion coefficient.

物質拡散速度が空気のエネルギー移動より速い場合、濃度境膜厚さδCは速度境膜厚さδより薄くなるし、逆に物質拡散速度が空気のエネルギー移動より遅い場合、濃度境膜厚さδCは速度境膜厚さδより厚くなる場合もある。濃度境膜厚さδCと速度境膜厚さδとの差が問題になるのは、一般には流体が液体である場合であり、流体が気体の場合には、Sc≒1と考えてよいとされている(「物質移動の基礎と応用」浅野康一著.丸善発行.P49〜50)。 When the material diffusion rate is faster than the energy transfer of air, the concentration film thickness δ C becomes thinner than the velocity film thickness δ, and conversely, when the material diffusion rate is slower than the air energy transfer, the concentration film thickness δ C may be thicker than the speed boundary film thickness δ. The difference between the concentration boundary film thickness δ C and the velocity boundary film thickness δ is generally a problem when the fluid is a liquid, and when the fluid is a gas, Sc≈1 may be considered. ("Mass Transfer Basics and Applications" by Asano Koichi, published by Maruzen, P49-50).

さらに流体が空気で被処理物質が有機溶剤の場合は、その有機溶剤の種類によって物質拡散係数Dが異なるので、それに基づいて(Sc)-1/3 も異なるものとなるが、その(Sc)-1/3の範囲はせいぜい0.8〜1.4程度であり、δC≒δと近似しても、影響はほとんどないものと思われる。従って、いずれにしても排気処理装置や空気浄化装置等を主眼とする本発明において、上記(10)式を考慮してG・δの値を考察する上では、δC≒δと考えて問題はないものと思われる。 Further, when the fluid is air and the substance to be treated is an organic solvent, the substance diffusion coefficient D differs depending on the type of the organic solvent, and therefore, (Sc) −1/3 also differs based on that. range of -1/3 is at most about 0.8 to 1.4, be approximated with [delta] C ≒ [delta], effects are believed little. Therefore, in any case, in the present invention focusing on the exhaust treatment device, the air purification device, etc., when considering the value of G · δ in consideration of the above equation (10), it is considered that δ C ≈δ. There seems to be no.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

(実施例1)
本実施例では、上記実施形態1の装置を用いて排気処理を行った。具体的には、直径350mmの円盤状の光触媒体3を24枚準備し、光源2である40Wのブラックライト14本を準備し、これら24枚の光触媒体3と14本の光源2とを、外形1.3m×0.5m×0.4mの大きさの装置ボディ1内に配設した。
Example 1
In this example, exhaust processing was performed using the apparatus of the first embodiment. Specifically, 24 disk-shaped photocatalyst bodies 3 having a diameter of 350 mm are prepared, 14 light sources 2 of 40 W black light are prepared, and the 24 photocatalyst bodies 3 and 14 light sources 2 are prepared. It was arranged in the device body 1 having an outer size of 1.3 m × 0.5 m × 0.4 m.

処理対象物質をトルエンとして、風量3m3/minの空気を装置ボディ1内に流通させた。出入口濃度比は0.2〜0.3であり、後述の図14のグラフから処理効率は70〜80%であることがわかった。 The material to be treated was toluene, and air with an air volume of 3 m 3 / min was circulated in the apparatus body 1. The inlet / outlet concentration ratio was 0.2 to 0.3, and it was found from the graph of FIG. 14 described later that the processing efficiency was 70 to 80%.

(実施例2)
本実施例では、光触媒の処理効率について考察した。図12は、光密度を同一にして光触媒と空気を変化させた場合の効率の変化を示したグラフである。本実施例では、対象物質としてトリメチルベンゼンを用いた。図12にも示すように、風速が上がるにつれて処理効率も上がるが、風速が6m/s付近で処理効率はピークとなり、風速6m/sを超えると処理効率が低下した。従ってトリメチルベンゼンの場合は、風速6m/sが処理効率の最適点となることがわかった。尚、この最適点は、対象物質により変わる。
(Example 2)
In this example, the processing efficiency of the photocatalyst was considered. FIG. 12 is a graph showing the change in efficiency when the photocatalyst and air are changed with the same light density. In this example, trimethylbenzene was used as the target substance. As shown in FIG. 12, the processing efficiency increases as the wind speed increases. However, the processing efficiency peaks when the wind speed is around 6 m / s, and the processing efficiency decreases when the wind speed exceeds 6 m / s. Therefore, in the case of trimethylbenzene, it was found that the wind speed of 6 m / s is the optimum point of the processing efficiency. This optimal point varies depending on the target substance.

ここで処理効率とは、光の量子効率を意味し、次の式で表される。
量子効率=(処理対象物質の分解量)/(光入力エネルギー)
より具体的には、この式の分母は光量子数であり、分子は物質分子数である。
Here, the processing efficiency means the quantum efficiency of light and is expressed by the following equation.
Quantum efficiency = (decomposition amount of target substance) / (light input energy)
More specifically, the denominator of this equation is the photon number, and the molecule is the number of substance molecules.

一般的な光触媒を移動させない触媒固定型の装置では、入り口/出口での対象物質濃度比は、効率を流量で除したものに比例し、風速を上げると効率は上がるが、ある所定量以上に風量が増加すれば、処理効率(量子効率)はかえって小さくなる。逆に風速を落とせば処理効率は落ちる。   In a catalyst-fixed type device that does not move a general photocatalyst, the target substance concentration ratio at the inlet / outlet is proportional to the efficiency divided by the flow rate, and the efficiency increases as the wind speed increases, but it exceeds a certain amount. If the air volume increases, the processing efficiency (quantum efficiency) becomes rather small. Conversely, if the wind speed is reduced, the processing efficiency will decrease.

上記実施形態1のような装置を用いると、光触媒体3と光源2との接触速度より、空気の風速を小さい範囲に設定すれば、接触速度は風速に影響されず、光触媒体3の回転速度に支配される。従って好適な回転数を選定すれば、接触速度が最適となり、処理効率は図12における最適点を維持することができる。最適接触速度は処理対象物質、物質濃度により変わる。   When the apparatus as in Embodiment 1 is used, if the wind speed of air is set to a range smaller than the contact speed between the photocatalyst body 3 and the light source 2, the contact speed is not affected by the wind speed, and the rotation speed of the photocatalyst body 3 is increased. Dominated by. Therefore, if a suitable rotation speed is selected, the contact speed becomes optimum, and the processing efficiency can maintain the optimum point in FIG. The optimum contact speed varies depending on the substance to be treated and the substance concentration.

図12に示す現象は、光密度を一定にした場合、光触媒体3と、処理対象物質を含んだ空気の接触回数を向上すれば、処理効率(量子効率)が上がる、つまり光エネルギーの利用度が上がることを意味している。従って、光触媒体3を回転する手段以外に、上記実施形態2のように光触媒体3を振動することによっても同じ効果が得られるのである。   The phenomenon shown in FIG. 12 is that when the light density is made constant, if the number of times of contact between the photocatalyst 3 and the air containing the substance to be treated is improved, the treatment efficiency (quantum efficiency) increases, that is, the utilization of light energy. Is meant to go up. Therefore, in addition to the means for rotating the photocatalyst body 3, the same effect can be obtained by vibrating the photocatalyst body 3 as in the second embodiment.

尚、従来のように光触媒を固定的に使った場合でも、小型の室内循環式の空気清浄器であれば、ある程度適した接触速度にすることが可能であるが、産業排気のような場合は、風速に変化があり、上記図12に示す最適点を維持するのは困難である。この点、本発明のように光触媒体3を光源2に対して相対的に移動させる方法であると、接触速度を最適に維持することができ、高効率な光触媒排気処理装置を提供できることは、図12のグラフからも推定することができる。   Even if the photocatalyst is fixedly used as in the prior art, if it is a small indoor circulation type air purifier, it is possible to achieve a contact speed suitable to some extent, but in the case of industrial exhaust, etc. There is a change in the wind speed, and it is difficult to maintain the optimum point shown in FIG. In this regard, the method of moving the photocatalyst 3 relative to the light source 2 as in the present invention can maintain the contact speed optimally, and can provide a highly efficient photocatalytic exhaust treatment device. It can also be estimated from the graph of FIG.

また図12から、たとえば風速が4m/sの場合と6m/sの場合とでは、2倍以上の処理効率が得られることがわかる。   Also, from FIG. 12, it can be seen that, for example, when the wind speed is 4 m / s and when it is 6 m / s, the processing efficiency is twice or more.

(実施例3)
本実施例では、コロナ放電による発光スペクトルについて検討した。図13はその発光スペクトルのチャートである。図13からも明らかなように、コロナ放電による発光スペクトルは、近紫外線領域すなわち300〜400nmの波長領域で複数の吸収ピークが認められ、酸化チタンの発光スペクトルにおける吸収ピークと略合致した。従って、このことから、実施形態4のようなコロナ放電電極を光源とした場合にも、酸化チタンを光触媒に使用することが有効であることが確認できた。
(Example 3)
In this example, an emission spectrum by corona discharge was examined. FIG. 13 is a chart of the emission spectrum. As is clear from FIG. 13, the emission spectrum by corona discharge has a plurality of absorption peaks in the near ultraviolet region, that is, the wavelength region of 300 to 400 nm, and substantially coincides with the absorption peak in the emission spectrum of titanium oxide. Therefore, it was confirmed that it was effective to use titanium oxide as a photocatalyst even when the corona discharge electrode as in the fourth embodiment was used as a light source.

(実施例4)
本実施例では、対象物質をトルエンとして、その量子効率を検討した。図14は、そのトルエンの濃度と量子効率との相関関係を示すグラフである。本実施例のグラフを利用して、対象物質がトルエンである場合に、装置ボディ1内のトルエンの濃度に基づいて、量子効率を求めることができる。
Example 4
In this example, the quantum efficiency was examined using toluene as the target substance. FIG. 14 is a graph showing the correlation between the toluene concentration and the quantum efficiency. Using the graph of the present embodiment, when the target substance is toluene, the quantum efficiency can be obtained based on the concentration of toluene in the apparatus body 1.

たとえば図5(a)のように装置ボディ1を並列に配置した装置を用いて産業用排気を浄化する場合、装置ボディ1の入り口濃度が仮に300ppmであったとすると、2台の装置ボディ1が並列に配置されているので、装置内部ではおよそ150ppmの濃度となり、図14のグラフから量子効率は22%となる。   For example, in the case of purifying industrial exhaust using an apparatus in which apparatus bodies 1 are arranged in parallel as shown in FIG. 5A, if the inlet concentration of the apparatus body 1 is 300 ppm, two apparatus bodies 1 are Since they are arranged in parallel, the concentration in the apparatus is about 150 ppm, and the quantum efficiency is 22% from the graph of FIG.

また、たとえば図5(b)のように装置ボディ1を2段直列に配置した場合、1段目の装置ボディ1の入口濃度が300ppm、出口濃度が100ppm、2段目の装置ボディ1の入口濃度が100ppm、出口濃度が10ppmとすれば、1段目の装置ボディ1の量子効率(処理効率)は図14から60%となり、2段目の装置ボディ1の処理効率は10%となり、平均して45%と、装置ボディ1を上記のように並列に配置した場合の2倍以上の高い量子効率となる。従って、このことから、装置ボディ1が複数の場合、スペースの制約が許す限り、直列に配置する方が、処理効率が上がることが確認できた。   For example, when the apparatus body 1 is arranged in two stages in series as shown in FIG. 5B, the inlet concentration of the first-stage apparatus body 1 is 300 ppm, the outlet concentration is 100 ppm, and the inlet of the second-stage apparatus body 1 is used. If the concentration is 100 ppm and the outlet concentration is 10 ppm, the quantum efficiency (processing efficiency) of the first-stage apparatus body 1 is 60% from FIG. 14, and the processing efficiency of the second-stage apparatus body 1 is 10%. As a result, the quantum efficiency is 45%, which is twice as high as when the apparatus body 1 is arranged in parallel as described above. Therefore, from this, it was confirmed that when there are a plurality of apparatus bodies 1, the processing efficiency is higher when they are arranged in series as long as space restrictions allow.

(実施例5)
本実施例では、風速と濃度差との相関関係を検討した。図15はそのグラフであるが、
風速が所定値までは、濃度差は一定であるが、所定値を超えると急速に濃度差はなくなる。従って、風量にかかわらず、所要の濃度差を得るには、複数段の装置ボディを用いることになる。
(Example 5)
In this example, the correlation between the wind speed and the concentration difference was examined. FIG. 15 is the graph,
The density difference is constant until the wind speed reaches a predetermined value. However, when the wind speed exceeds the predetermined value, the density difference rapidly disappears. Therefore, in order to obtain a required density difference regardless of the air volume, a multi-stage apparatus body is used.

ところで、出入口濃度を考えると、図16のような一般的な処理装置では、一段で処理する場合を考えると、
分解率(処理効率)=(出口と入口の濃度差)/入口濃度
=(1/入口濃度)×(物質分解量/風量)
=(E/入口濃度)×(量子収率/風速)×(光入力/開口面積)…(13)
(13)式において、物質分解量=E×量子収率×光入力
ここでEは、定数で単位を合わせるためのものである。また(13)式の右辺の第2項は、図12のグラフの横軸/縦軸比を示し、右辺の第3項は光照射密度Gを示す。図12からも分かるように、風速を一定とすれば、第2項及び第3項は一定となり、条件を固定した場合、一定以上の値はとれない。
By the way, when considering the concentration at the entrance and exit, in a general processing apparatus as shown in FIG.
Decomposition rate (treatment efficiency) = (concentration difference between outlet and inlet) / inlet concentration = (1 / inlet concentration) x (substance decomposition amount / air volume)
= (E / inlet concentration) × (quantum yield / wind speed) × (light input / opening area) (13)
In the equation (13), the amount of substance decomposition = E × quantum yield × light input Here, E is a unit for adjusting the unit by a constant. Further, the second term on the right side of the equation (13) indicates the horizontal / vertical axis ratio of the graph of FIG. 12, and the third term on the right side indicates the light irradiation density G. As can be seen from FIG. 12, when the wind speed is constant, the second and third terms are constant, and when the condition is fixed, a value above a certain value cannot be obtained.

これに対して本発明では、風量とは関係なく風速を変化させることができるので、上記(11)式の右辺第2項は、最適点にとることができ、効率のよい光触媒排気処理装置を構成できる。   On the other hand, in the present invention, since the wind speed can be changed regardless of the air volume, the second term on the right side of the above equation (11) can be set to the optimum point, and an efficient photocatalyst exhaust treatment apparatus can be obtained. Can be configured.

(実施例6)
本実施例では、上記実施形態1の装置を用いて、光照射密度と分解率、風速との相関関係を考察する試験を行なった。風速は13m/sと1m/sとの2種類で行なった。ブラックライトの本数を図1に示す装置よりも増やし、またインバーター調光方式で光密度を調節した。接触速度の調節は、円盤の回転数を変えることによって行なった。従って、触媒面積は一定である。入口濃度は100ppmとし、風量は0.5m3/minとした。出口濃度の測定結果を表1に示す。特にG値の高いところでは、大きな差が出る。
(Example 6)
In this example, using the apparatus of the first embodiment, a test was conducted to consider the correlation between the light irradiation density, the decomposition rate, and the wind speed. The wind speed was two types of 13 m / s and 1 m / s. The number of black lights was increased from the apparatus shown in FIG. 1, and the light density was adjusted by an inverter dimming method. The contact speed was adjusted by changing the number of rotations of the disk. Therefore, the catalyst area is constant. The inlet concentration was 100 ppm, and the air volume was 0.5 m 3 / min. Table 1 shows the measurement results of the outlet concentration. In particular, there is a large difference where the G value is high.

Figure 2007216188
Figure 2007216188

表1及び図11からも明らかなように、風速が一定であれば、光照射密度が高いほど出口濃度が低くなり、分解率が良好であることがわかった。一方、光照射密度が同じであれば、風速が早い方が分解率が良好であることがわかった。このことは、上記(10)式から、境膜厚さが薄い方が分解率が良好であることを意味する。   As can be seen from Table 1 and FIG. 11, it was found that, when the wind speed is constant, the higher the light irradiation density, the lower the outlet concentration and the better the decomposition rate. On the other hand, if the light irradiation density is the same, it was found that the faster the wind speed, the better the decomposition rate. This means that from the above equation (10), the thinner the boundary film thickness, the better the decomposition rate.

この結果、上記(7)式で考察したように、光照射密度と境膜厚さとの双方を考慮することに着目して分解率(処理効率)を高めるようにすることは、本実施例の試験結果と合致するものであった。また本実施例の試験結果では、いずれも一定以上の分解率が認められた。   As a result, as discussed in the above equation (7), focusing on considering both the light irradiation density and the boundary film thickness, the decomposition rate (processing efficiency) can be increased. It was consistent with the test results. In addition, in the test results of this example, a certain degree of decomposition rate was recognized.

一実施形態としての光触媒排気処理装置の概略斜視図。The schematic perspective view of the photocatalyst exhaust processing apparatus as one Embodiment. 他実施形態の光触媒排気処理装置の概略斜視図。The schematic perspective view of the photocatalyst exhaust processing apparatus of other embodiment. 他実施形態の光触媒排気処理装置の概略平面図。The schematic plan view of the photocatalyst exhaust processing apparatus of other embodiment. 他実施形態の光触媒排気処理装置の概略平面図。The schematic plan view of the photocatalyst exhaust processing apparatus of other embodiment. 他実施形態の光触媒排気処理装置の概略説明図。Schematic explanatory drawing of the photocatalyst exhaust processing apparatus of other embodiment. 他実施形態の光触媒体の概略平面図。The schematic plan view of the photocatalyst body of other embodiment. 同光触媒体の概略断面図。The schematic sectional drawing of the photocatalyst body. 同光触媒体の概略斜視図。The schematic perspective view of the photocatalyst body. 同光触媒体の全体を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the whole photocatalyst body. 他実施形態の光触媒体の概略斜視図。The schematic perspective view of the photocatalyst body of other embodiments. 光照射密度と分解率、風速との相関関係を示すグラフ。The graph which shows correlation with light irradiation density, a decomposition rate, and a wind speed. トリメチルベンゼンの風速と量子効率との相関関係を示すグラフ。The graph which shows the correlation with the wind speed of trimethylbenzene, and quantum efficiency. 放電電極の発光スペクトルを示すグラフ。The graph which shows the emission spectrum of a discharge electrode. トルエンの濃度と量子効率との相関関係を示すグラフ。The graph which shows correlation with the density | concentration of toluene and quantum efficiency. 風速と濃度差との相関関係を示すグラフ。The graph which shows the correlation with a wind speed and a density | concentration difference. 一般的な光触媒排気処理装置の概略斜視図。1 is a schematic perspective view of a general photocatalyst exhaust treatment apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1…装置ボディ 2…光源
3…光触媒体 8…通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Apparatus body 2 ... Light source 3 ... Photocatalyst body 8 ... Through-hole

Claims (16)

処理すべき流体の流路を有する装置ボディ(1)内に、光触媒を具備して形成された光触媒体(3)と、該光触媒体(3)に具備された光触媒を励起する光源(2)とを具備し、且つ下記(A)の条件が満たされるように、前記光触媒体(3)における光触媒が具備された面に前記流体を接触させるべく、前記光触媒体(3)を流体に対して相対的に移動させる手段をさらに具備させたことを特徴とする光触媒反応装置。
0.00001(W/m)≦G・δ≦1.0(W/m) …(A)
(A)においてGは光照射密度を示し、δは光触媒体の光触媒が具備された表面近辺に生ずる境膜の厚さを示す。
A photocatalyst body (3) formed with a photocatalyst in an apparatus body (1) having a fluid flow path to be processed, and a light source (2) for exciting the photocatalyst provided in the photocatalyst body (3) And the photocatalyst (3) is brought into contact with the fluid so that the fluid contacts the surface of the photocatalyst (3) provided with the photocatalyst so that the following condition (A) is satisfied. A photocatalytic reaction device further comprising a means for relatively moving.
0.00001 (W / m) ≦ G · δ ≦ 1.0 (W / m) (A)
In (A), G represents the light irradiation density, and δ represents the thickness of the film formed in the vicinity of the surface where the photocatalyst of the photocatalyst is provided.
光照射密度が、G≧50(W/m2)となるように設定されている請求項1記載の光触媒反応装置。 The photocatalytic reaction device according to claim 1, wherein the light irradiation density is set such that G ≧ 50 (W / m 2 ). 処理すべき流体の流路を有する装置ボディ(1)内に、光触媒を具備して形成された光触媒体(3)と、該光触媒体(3)に具備された光触媒を励起する光源(2)とを具備し、且つ前記光触媒体(3)における光触媒が具備された面に前記流体を接触させるべく、前記光触媒体(3)を流体に対して相対的に移動させる手段をさらに具備させ、しかも前記
光触媒体(3)が板状に形成され且つ流体の流通方向と平行に配置されていることを特徴とする光触媒反応装置。
A photocatalyst body (3) formed with a photocatalyst in an apparatus body (1) having a fluid flow path to be processed, and a light source (2) for exciting the photocatalyst provided in the photocatalyst body (3) And a means for moving the photocatalyst (3) relative to the fluid to bring the fluid into contact with the surface of the photocatalyst (3) provided with the photocatalyst. A photocatalytic reaction device, wherein the photocatalyst (3) is formed in a plate shape and is arranged in parallel with a fluid flow direction.
流体の流通方向と平行に配置された板状の光触媒体(3)の表面に凹凸が形成されている請求項3記載の光触媒反応装置。   The photocatalytic reaction device according to claim 3, wherein irregularities are formed on the surface of the plate-like photocatalyst (3) arranged in parallel with the fluid flow direction. 処理すべき流体の流路を有する装置ボディ(1)内に、光触媒を具備して形成された光触媒体(3)と、該光触媒体(3)に具備された光触媒を励起する光源(2)とを具備し、且つ前記光触媒体(3)における光触媒が具備された面に前記流体を接触させるべく、前記光触媒体(3)を流体に対して相対的に移動させる手段をさらに具備させ、しかも前記
光触媒体(3)には、流体を流通させる通孔(8)が流体の流通方向と平行に形成され、又は流体の流通方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする光触媒反応装置。
A photocatalyst body (3) formed with a photocatalyst in an apparatus body (1) having a fluid flow path to be processed, and a light source (2) for exciting the photocatalyst provided in the photocatalyst body (3) And a means for moving the photocatalyst (3) relative to the fluid to bring the fluid into contact with the surface of the photocatalyst (3) provided with the photocatalyst. In the photocatalyst body (3), a photocatalytic reaction is characterized in that a through hole (8) through which a fluid flows is formed in parallel to the flow direction of the fluid, or formed obliquely with respect to the flow direction of the fluid. apparatus.
通孔(8)を有する光触媒体(3)が、略ダンボール型又は略ハニカム型に形成されている請求項5記載の光触媒反応装置。   The photocatalytic reaction device according to claim 5, wherein the photocatalyst body (3) having the through hole (8) is formed in a substantially cardboard type or a substantially honeycomb type. 光触媒体(3)の全体が略リング状に形成されている請求項5又は6記載の光触媒反応装置。   The photocatalytic reaction device according to claim 5 or 6, wherein the entire photocatalyst body (3) is formed in a substantially ring shape. 光触媒体(3)を流体に対して相対的に移動させる手段が、前記光触媒体(3)を回転させる手段である請求項1乃至7のいずれかに記載の光触媒反応装置。   The photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 7, wherein the means for moving the photocatalyst body (3) relative to the fluid is a means for rotating the photocatalyst body (3). 光触媒体(3)を流体に対して相対的に移動させる手段が、前記光触媒体(3)を振動させる手段である請求項1乃至7のいずれかに記載の光触媒反応装置。   The photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 7, wherein the means for moving the photocatalyst body (3) relative to the fluid is a means for vibrating the photocatalyst body (3). 光触媒体(3)における光触媒が具備された面に対して直交する方向から光源(2)の光が照射されるように、前記光源(2)と光触媒体(3)とが配置されている請求項1乃至9のいずれかに記載の光触媒反応装置。   The said light source (2) and the photocatalyst body (3) are arrange | positioned so that the light of a light source (2) may be irradiated from the direction orthogonal to the surface provided with the photocatalyst in a photocatalyst body (3). Item 10. The photocatalytic reaction device according to any one of Items 1 to 9. 光源(2)が発光ダイオードである請求項1乃至10のいずれかに記載の光触媒反応装置。   The photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 10, wherein the light source (2) is a light emitting diode. 光源(2)がコロナ放電電極である請求項1乃至10のいずれかに記載の光触媒反応装置。   The photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 10, wherein the light source (2) is a corona discharge electrode. 光源をコロナ放電するための静電発生器が光触媒体(3)に一体的に設けられている請求項12記載の光触媒反応装置。   The photocatalytic reaction device according to claim 12, wherein an electrostatic generator for corona discharge of the light source is provided integrally with the photocatalyst body (3). 複数の装置ボディ(1)が流体の流通方向に対して直列に並設され、該直列に並設された後段側の装置ボディ(1)内における流体の不純物濃度が、前段側の装置ボディ(1)内における流体の不純物濃度より段階的に低くなるように構成されている請求項1乃至13のいずれかに記載の光触媒反応装置。   A plurality of device bodies (1) are juxtaposed in series with respect to the direction of fluid flow, and the impurity concentration of the fluid in the device body (1) on the rear stage side-by-side arranged in series is determined by the device body ( The photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 13, wherein the photocatalytic reaction device is configured to be stepwise lower than the impurity concentration of the fluid in 1). 装置ボディ(1)内を流通する流体と、光触媒体(3)における光触媒との接触速度が、
変化するように構成されている請求項1乃至14のいずれかに記載の光触媒反応装置。
The contact speed between the fluid flowing through the device body (1) and the photocatalyst in the photocatalyst body (3) is:
The photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 14, which is configured to change.
光触媒体(3)における、流体の流通方向と垂直な方向で且つ光源からの光線の照射方向にルーバーが取り付けられている請求項1乃至15のいずれかに記載の光触媒反応装置。   The photocatalytic reaction device according to any one of claims 1 to 15, wherein a louver is attached to the photocatalyst body (3) in a direction perpendicular to a fluid flow direction and in a light irradiation direction from a light source.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010109796A1 (en) * 2009-03-23 2010-09-30 パナソニック株式会社 Deodorizing device
KR101198915B1 (en) * 2010-10-01 2012-11-08 한국광기술원 Sensor network system using movable optical source
KR101240509B1 (en) * 2010-10-01 2013-03-11 한국광기술원 Sensor network system using stationary optical source
CN103180048A (en) * 2010-11-01 2013-06-26 英派尔科技开发有限公司 Air purification system and method for cleaning air
KR101619148B1 (en) * 2015-08-05 2016-05-10 변재목 System of treating organic wastes
JP2019017855A (en) * 2017-07-20 2019-02-07 大阪ライティング株式会社 Deodorization device
JP2019024548A (en) * 2017-07-25 2019-02-21 大阪ライティング株式会社 Deodorization unit and deodorization device
CN118183922A (en) * 2024-02-29 2024-06-14 南京清和科技发展有限公司 Micro-polluted water body in-situ photocatalytic treatment equipment and method thereof

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010109796A1 (en) * 2009-03-23 2010-09-30 パナソニック株式会社 Deodorizing device
KR101198915B1 (en) * 2010-10-01 2012-11-08 한국광기술원 Sensor network system using movable optical source
KR101240509B1 (en) * 2010-10-01 2013-03-11 한국광기술원 Sensor network system using stationary optical source
CN103180048A (en) * 2010-11-01 2013-06-26 英派尔科技开发有限公司 Air purification system and method for cleaning air
JP2013542049A (en) * 2010-11-01 2013-11-21 エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー Air cleaning system and method for cleaning air
KR101619148B1 (en) * 2015-08-05 2016-05-10 변재목 System of treating organic wastes
JP2019017855A (en) * 2017-07-20 2019-02-07 大阪ライティング株式会社 Deodorization device
JP2019024548A (en) * 2017-07-25 2019-02-21 大阪ライティング株式会社 Deodorization unit and deodorization device
CN118183922A (en) * 2024-02-29 2024-06-14 南京清和科技发展有限公司 Micro-polluted water body in-situ photocatalytic treatment equipment and method thereof

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