JP2023128560A - photoreactor system - Google Patents

photoreactor system Download PDF

Info

Publication number
JP2023128560A
JP2023128560A JP2022032972A JP2022032972A JP2023128560A JP 2023128560 A JP2023128560 A JP 2023128560A JP 2022032972 A JP2022032972 A JP 2022032972A JP 2022032972 A JP2022032972 A JP 2022032972A JP 2023128560 A JP2023128560 A JP 2023128560A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoreactor
temperature
tube
light source
cooling mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022032972A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
延章 大栗
Nobuaki Oguri
晃寿 春山
Akitoshi Haruyama
久尚 宇佐美
Hisanao Usami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Shinshu University NUC
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Shinshu University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Shinshu University NUC filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2022032972A priority Critical patent/JP2023128560A/en
Publication of JP2023128560A publication Critical patent/JP2023128560A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Physical Water Treatments (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

To provide a photoreactor module that can control the internal temperature of a photoreactor.SOLUTION: A photoreactor system according to one embodiment of the present invention includes: a photoreactor including a light-transmissive pipe and granules, which are stored inside the pipe and include a light guide material, where fluid circulates inside the pipe; a light source that is disposed outside the pipe and directs light toward the granules; a cooling mechanism that is disposed outside the pipe to cool the light source; and a controller that adjusts the output of the cooling mechanism to control the internal temperature of the photoreactor.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、光反応器システムに関する。 The present invention relates to photoreactor systems.

従来、光触媒をコーティングした光触媒体に光を照射すると共に、気体や液体等の被処理物を通過させ、光触媒反応により被処理物に含有される有機物を分解するようにした光反応器が知られている。 Conventionally, photoreactors have been known in which a photocatalyst body coated with a photocatalyst is irradiated with light and a substance to be treated such as a gas or liquid is passed through the photocatalyst to decompose organic substances contained in the substance to be treated through a photocatalytic reaction. ing.

例えば、特許文献1には、導光体で形成される内管、外管の間に、同一内径を有する複数の中空管が長手方向に配置され、各中空管の少なくとも内周面に、励起光によって励起される光触媒層が形成された光触媒浄化装置が開示されている。さらに、内管の中心、又は外管の外周側に、光触媒層を励起するための励起光源が設けられることが記載されている。 For example, in Patent Document 1, a plurality of hollow tubes having the same inner diameter are arranged in the longitudinal direction between an inner tube and an outer tube formed of a light guide, and at least the inner peripheral surface of each hollow tube is discloses a photocatalytic purification device in which a photocatalyst layer that is excited by excitation light is formed. Furthermore, it is described that an excitation light source for exciting the photocatalyst layer is provided at the center of the inner tube or on the outer peripheral side of the outer tube.

特開2015-123397号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-123397

しかしながら、特許文献1の光触媒浄化装置では、励起光源からの放熱量が多くなると、光触媒浄化装置内の温度が必要以上に上昇し、反応物の分解や沸騰等、光触媒反応以外に影響を及ぼす可能性がある。励起光源として、光源寿命や装置の小型化の観点からLEDがよく用いられるが、特に励起光源がLEDの場合、光源からの放熱量が多く、上記のような光触媒反応以外の反応やLED自体の熱劣化が生じやすい。特許文献1の光触媒浄化装置では、このような化学反応への温度の影響を考慮した熱マネジメントについての検討はなされていない。 However, in the photocatalytic purification device of Patent Document 1, when the amount of heat dissipated from the excitation light source increases, the temperature inside the photocatalytic purification device increases more than necessary, which may affect processes other than the photocatalytic reaction, such as decomposition and boiling of reactants. There is sex. LEDs are often used as excitation light sources from the viewpoint of light source life and miniaturization of devices, but especially when the excitation light source is an LED, a large amount of heat is released from the light source, and reactions other than the photocatalytic reactions mentioned above and the LED itself Heat deterioration is likely to occur. In the photocatalytic purification device of Patent Document 1, no study has been made on heat management that takes into account the influence of temperature on such chemical reactions.

上記の点に鑑みて、本発明の一態様は、光反応器内の温度を制御することができる光反応器モジュールを提供することを目的とする。 In view of the above points, one aspect of the present invention aims to provide a photoreactor module that can control the temperature within the photoreactor.

本発明の一態様による光反応器システムは、透光性を有する管と、前記管の内側に収容され、導光材料を含む複数の粒体とを有し、流体が前記管の内側に流通する光反応器と、前記管の外側に配置され、前記粒体に向けて光を照射する光源と、前記管の外側に配置され、前記光源を冷却する冷却機構と、前記冷却機構の出力を調整することで、前記光反応器の内部の温度を制御する制御部とを備える。 A photoreactor system according to one aspect of the present invention includes a light-transmitting tube and a plurality of particles that are housed inside the tube and include a light guiding material, and a fluid flows through the inside of the tube. a light reactor disposed outside the tube and irradiating light toward the granules; a cooling mechanism disposed outside the tube cooling the light source; and an output of the cooling mechanism. and a control unit that controls the temperature inside the photoreactor by adjusting the temperature.

本発明の一態様によれば、光反応器内の温度を制御することができる光反応器モジュールを提供することができる。 According to one aspect of the present invention, a photoreactor module that can control the temperature within the photoreactor can be provided.

一実施形態による光反応器モジュールの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a photoreactor module according to one embodiment. 図1のI-I断面図である。2 is a sectional view taken along line II in FIG. 1. FIG. 一実施形態による光反応器モジュールの断面の要部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of a cross section of a photoreactor module according to an embodiment. 一実施形態による光反応器システムを示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a photoreactor system according to one embodiment. 制御部の処理の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of processing by a control unit. 一実施形態による光反応器システムの他の例を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating another example of a photoreactor system according to an embodiment. 光反応器内の温度の経時変化を示す図である。It is a figure showing a change in temperature within a photoreactor over time. 光源の温度の経時変化を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a change in temperature of a light source over time.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する場合がある。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in order to facilitate understanding of the explanation, the same components in each drawing may be denoted by the same reference numerals, and redundant explanations may be omitted.

本発明の一実施形態による光反応器モジュールについて説明する。 A photoreactor module according to an embodiment of the present invention will be described.

図1は、一実施形態による光反応器モジュールの斜視図であり、図2は、図1のI-I断面図である。図1及び図2に示すように、本発明の一実施形態による光反応器モジュール100は、光反応器1と、光反応器1の外側に配置された光源5とを備える。光反応器モジュール100は、さらに、光源5を支持する支持部材4を備えていてよい。また、光反応器モジュール100は、一端に流体Fが流入する流入口と、他端に流体Fが流出する流出口とを備え、流通する流体Fを光触媒反応等の光反応(光化学反応)により処理する。 FIG. 1 is a perspective view of a photoreactor module according to one embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along II in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, a photoreactor module 100 according to an embodiment of the present invention includes a photoreactor 1 and a light source 5 disposed outside the photoreactor 1. As shown in FIGS. The photoreactor module 100 may further include a support member 4 that supports the light source 5. Further, the photoreactor module 100 includes an inlet at one end through which the fluid F flows in, and an outlet through which the fluid F flows out at the other end, and processes the flowing fluid F by a photoreaction (photochemical reaction) such as a photocatalytic reaction. Process.

光反応器モジュール100は、さらに、管2の外側に、光源5を冷却する冷却機構30を備えている。冷却機構30は、空冷式であってもよく、水冷式であってもよい。冷却機構30は、空冷式の場合、例えば、空冷式ヒートシンク6と、冷却ファン7とを有していてよい。冷却ファン7は、例えば、光反応器1の一端側に、台座11を介して取り付けることができる。冷却機構30は、水冷式の場合、後述する水冷式ヒートシンク6Aと、ラジエータ18とを有していてよい。 The photoreactor module 100 further includes a cooling mechanism 30 outside the tube 2 that cools the light source 5 . The cooling mechanism 30 may be air-cooled or water-cooled. If the cooling mechanism 30 is air-cooled, it may include, for example, an air-cooled heat sink 6 and a cooling fan 7. The cooling fan 7 can be attached to one end of the photoreactor 1 via a pedestal 11, for example. If the cooling mechanism 30 is water-cooled, it may include a water-cooled heat sink 6A and a radiator 18, which will be described later.

光反応器1の流入口側の端部には、フランジ9と、フランジ9と係合し、開口を閉塞するキャップ8が設けられている。キャップ8は、キャップ8の側面を貫通する接続口81を有する。接続口81には、流体Fを流通させる配管が接続され、接続口81から光反応器1の内部に流体Fを流入させることができる。光反応器1の流出口側の端部にも、同様に、フランジ9と、キャップ8とを設けることで、キャップ8の側面を貫通する接続口81から光反応器1の外部に流体Fを流出させることができる。 The end of the photoreactor 1 on the inlet side is provided with a flange 9 and a cap 8 that engages with the flange 9 and closes the opening. The cap 8 has a connection port 81 that passes through the side surface of the cap 8. A pipe through which the fluid F flows is connected to the connection port 81, and the fluid F can flow into the photoreactor 1 from the connection port 81. Similarly, a flange 9 and a cap 8 are provided at the end of the photoreactor 1 on the outflow side, so that the fluid F can be supplied to the outside of the photoreactor 1 from the connection port 81 penetrating the side surface of the cap 8. It can be made to flow out.

図3は、一実施形態による光反応器モジュールの断面の要部拡大図である。図3示すように、光反応器1は、透光性を有する管2と、管2の内側に収容され、導光材料を含む複数の粒体3とを有し、粒体3の表面には、光触媒層31が設けられていてもよい。管2の中に、被処理物として、例えば、有害物質、有機物等を含む流体Fを流通する。管2の内側に流通する流体Fとしては、特に制限はなく、液体であってもよく、気体であってもよい。液体としては、例えば、地下水、水道水、汚水、飲料、反応物(光反応前の物質)等が挙げられる。 FIG. 3 is an enlarged view of a main part of a cross section of a photoreactor module according to one embodiment. As shown in FIG. 3, the photoreactor 1 includes a light-transmitting tube 2 and a plurality of particles 3 that are housed inside the tube 2 and contain a light guiding material. Alternatively, a photocatalyst layer 31 may be provided. A fluid F containing, for example, harmful substances, organic substances, etc., flows through the pipe 2 as a substance to be treated. The fluid F flowing inside the tube 2 is not particularly limited, and may be a liquid or a gas. Examples of the liquid include ground water, tap water, sewage, beverages, and reactants (substances before photoreaction).

管2の中心軸10に直交する断面形状(より詳細には、管2の内周面の断面形状)は、図1~図3に示す例では円形であるが、これに限らず、例えば、楕円形、多角形(六角形、五角形、四角形、三角形等)とすることができる。管2の中心軸10に直交する断面形状は、六角形でもよい。管2の中心軸10に直交する断面形状が六角形であると、管2の内側に収容された粒体3は、六方最密充填構造となる。そのため、粒体3と管2の内周面との接触部を規則的に形成することができ、後述する粒体3と管2との融着面15を規則的に形成することができる。よって、光源5の光軸53を融着面15の位置に容易に合わせることができ、融着面15全体における照度を向上させることができる。 The cross-sectional shape perpendicular to the central axis 10 of the tube 2 (more specifically, the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the tube 2) is circular in the examples shown in FIGS. 1 to 3, but is not limited to this, for example, It can be oval or polygonal (hexagonal, pentagonal, quadrilateral, triangular, etc.). The cross-sectional shape of the tube 2 perpendicular to the central axis 10 may be hexagonal. When the cross-sectional shape perpendicular to the central axis 10 of the tube 2 is hexagonal, the particles 3 accommodated inside the tube 2 have a hexagonal close-packed structure. Therefore, the contact portion between the granules 3 and the inner circumferential surface of the tube 2 can be formed regularly, and the fused surface 15 between the granules 3 and the tube 2, which will be described later, can be formed regularly. Therefore, the optical axis 53 of the light source 5 can be easily aligned with the position of the fusion surface 15, and the illuminance on the entire fusion surface 15 can be improved.

管2を構成する材料は、光源5から照射された光を透過する導光材料であればよく、例えば、ホウケイ酸ガラス等の耐熱ガラス、ソーダガラス等を用いることができる。例えば、光触媒として二酸化チタン(TiO)を用いる場合は、二酸化チタンが400nm以下の波長に対して良好な吸収を示すことから、光源5は、励起波長365nmのUV-A(A領域紫外線、又は長波長紫外線) LED(Light Emitting Diode)が好ましい。そのため、光触媒として二酸化チタンを用いる場合、管2を構成する材料は、波長365nmの光に対して良好な透過率を示すホウケイ酸ガラスが好ましい。 The material constituting the tube 2 may be any light guide material that transmits the light emitted from the light source 5, and for example, heat-resistant glass such as borosilicate glass, soda glass, etc. can be used. For example, when titanium dioxide (TiO 2 ) is used as a photocatalyst, since titanium dioxide exhibits good absorption for wavelengths of 400 nm or less, the light source 5 uses UV-A (A-region ultraviolet rays or (long wavelength ultraviolet rays)) LEDs (Light Emitting Diodes) are preferred. Therefore, when using titanium dioxide as a photocatalyst, the material constituting the tube 2 is preferably borosilicate glass, which exhibits good transmittance for light with a wavelength of 365 nm.

管2の内径L2は、特に制限はなく、光反応器モジュール100全体の圧力損失が小さくなるよう任意の内径を選択することができる。例えば、管2の内径L2は、6mm~400mmとすることができる。6mm以上の内径L2は、粒径2mm~20mmの汎用の粒体3を収容し融着することに好適である。400mm以下の内径L2は、融着して連結される粒体3の数を、光の減衰を抑制できる範囲とすることに好適である。なお、管2の内径とは、管2の中心軸10に直交する断面形状が円形ではない場合は、当該断面形状の中心を通る内径の最大値を意味し、管2の中心軸10に直交する断面形状が六角形である場合は、対辺距離(向かい合う辺の間の距離)を意味する。 The inner diameter L2 of the tube 2 is not particularly limited, and any inner diameter can be selected so as to reduce the pressure loss of the entire photoreactor module 100. For example, the inner diameter L2 of the tube 2 can be 6 mm to 400 mm. The inner diameter L2 of 6 mm or more is suitable for accommodating and fusing general-purpose particles 3 with a particle size of 2 mm to 20 mm. The inner diameter L2 of 400 mm or less is suitable for keeping the number of particles 3 fused and connected within a range that can suppress light attenuation. In addition, the inner diameter of the tube 2 means the maximum value of the inner diameter passing through the center of the cross-sectional shape when the cross-sectional shape perpendicular to the central axis 10 of the tube 2 is not circular; When the cross-sectional shape is hexagonal, it means the distance between opposite sides (distance between opposite sides).

管2の厚さL3は、特に制限はないが、例えば、15mm以下とすることができる。管2の厚さL3が、15mm以下であることにより、光反応に十分な光の透過率を得ることができ、光反応を促進することができる。 The thickness L3 of the tube 2 is not particularly limited, but may be, for example, 15 mm or less. When the thickness L3 of the tube 2 is 15 mm or less, sufficient light transmittance for the photoreaction can be obtained and the photoreaction can be promoted.

粒体3の形状は、特に限定されないが、球状であることが好ましく、複数の粒体3の粒径が同一であることが好ましい。これにより、光反応器モジュール100は、均質性が高く安定した処理能力を発揮することができる。 Although the shape of the particles 3 is not particularly limited, it is preferably spherical, and it is preferable that the plurality of particles 3 have the same particle size. Thereby, the photoreactor module 100 can exhibit highly homogeneous and stable processing capacity.

粒体3の粒子径は、特に限定されないが、2mm~20mmが好ましく、3mm~10mmがより好ましい。粒体3の粒子径は、2mm~20mmであることにより、粒体3内での光の減衰を抑制することができ、光反応をより促進することができる。また、粒体3の粒子径は、3mm~10mmであることにより、表面積を増大させ光反応をさらに促進することができ、また、融着させる時の伝熱性が良くなり、容易に融着面15を形成することができる。 The particle diameter of the particles 3 is not particularly limited, but is preferably 2 mm to 20 mm, more preferably 3 mm to 10 mm. By setting the particle diameter of the particles 3 to 2 mm to 20 mm, it is possible to suppress attenuation of light within the particles 3 and to further promote the photoreaction. In addition, by setting the particle size of the particles 3 to 3 mm to 10 mm, the surface area can be increased to further promote the photoreaction, and the heat conductivity during fusion is improved, so that the fusion surface can be easily 15 can be formed.

粒体3を構成する材料は、光源5から照射された光を透過する導光材料であればよく、管2と同様の材料を用いることができる。例えば、光触媒として二酸化チタンを用いる場合は、二酸化チタンが400nm以下の波長に対して良好な吸収を示すことから、光源5は、励起波長365nmのUV-A LEDが好ましい。そのため、光触媒として二酸化チタンを用いる場合、粒体3を構成する材料は、波長365nmの光に対して良好な透過率を示すホウケイ酸ガラスが好ましい。 The material constituting the particles 3 may be any light guide material that transmits the light emitted from the light source 5, and the same material as the tube 2 can be used. For example, when using titanium dioxide as a photocatalyst, the light source 5 is preferably a UV-A LED with an excitation wavelength of 365 nm, since titanium dioxide exhibits good absorption for wavelengths of 400 nm or less. Therefore, when titanium dioxide is used as a photocatalyst, the material constituting the particles 3 is preferably borosilicate glass that exhibits good transmittance for light with a wavelength of 365 nm.

図3に示すように、光反応器1は、粒体3と粒体3との当接部に、粒体3と粒体3とが融着した融着面15を有する。また、光反応器1は、粒体3と管2の内周面との当接部に、粒体3と管2の内周面とが融着した融着面15を有する。これらの融着面15は、複数の粒体3を収容した管2を、粒体3を構成する材料の融点以上の温度で加熱することにより、形成することができる。なお、管2の内周面と粒体3とが当接していない部分は、管2の内周面と粒体3とが融着していない非融着面16とする。即ち、光反応器1は、粒体3と管2の内周面とが融着した融着面15と、管2の内周面と粒体3とが融着していない非融着面16とを有する。 As shown in FIG. 3, the photoreactor 1 has a fusion surface 15 where the particles 3 are fused together at the contact portion between the particles 3. Furthermore, the photoreactor 1 has a welding surface 15 where the particles 3 and the inner circumferential surface of the tube 2 are fused together at a contact portion between the particles 3 and the inner circumferential surface of the tube 2 . These fused surfaces 15 can be formed by heating the tube 2 containing the plurality of particles 3 at a temperature equal to or higher than the melting point of the material constituting the particles 3. Note that the portion where the inner circumferential surface of the tube 2 and the granules 3 are not in contact is defined as a non-fused surface 16 where the inner circumferential surface of the tube 2 and the granules 3 are not fused. That is, the photoreactor 1 has a fused surface 15 where the granules 3 and the inner peripheral surface of the tube 2 are fused together, and a non-fused surface 15 where the inner periphery of the tube 2 and the granules 3 are not fused. 16.

光反応器1は、融着面15を有することにより、光源5から照射された光を、管2の内周面と粒体3との融着面15、及び粒体3同士の融着面15を介して、光反応器1の内部まで導光させることができる。換言すると、管2の内周面と粒体3の融着面15、及び粒体3同士の融着面15は、光源5から照射された光の導光路Cを構成する。 By having a fusion surface 15, the photoreactor 1 directs the light irradiated from the light source 5 to the fusion surface 15 between the inner peripheral surface of the tube 2 and the grains 3, and the fusion surface between the grains 3. The light can be guided to the inside of the photoreactor 1 via the photoreactor 15 . In other words, the inner circumferential surface of the tube 2 and the fused surface 15 of the granules 3 and the fused surfaces 15 of the granules 3 constitute a light guide path C for the light irradiated from the light source 5.

管2の内周面と粒体3との融着面15は、管2の中心軸10と平行な方向に、10段以下形成されていることが好ましい。これにより、粒体3内での光の減衰を抑制することができ、光反応をより促進することができる。なお、上述の粒体3の粒子径は、管2の内周面と粒体3との融着面15が、管2の中心軸10と平行な方向に、10段以下となるように選択することができる。 The fused surface 15 between the inner circumferential surface of the tube 2 and the grains 3 is preferably formed in ten or less stages in a direction parallel to the central axis 10 of the tube 2. Thereby, attenuation of light within the grains 3 can be suppressed, and the photoreaction can be further promoted. The particle diameter of the granules 3 mentioned above is selected so that the fusion surface 15 between the inner circumferential surface of the tube 2 and the granules 3 is 10 steps or less in the direction parallel to the central axis 10 of the tube 2. can do.

融着面15を形成する観点から、管2を構成する材料の融点は、粒体3を構成する材料の融点よりも高いことが好ましい。具体的には、例えば、管2を構成する材料にホウケイ酸ガラス等の耐熱ガラスを使用し、粒体3を構成する材料にソーダガラスを使用することができる。これにより、粒体3を構成する材料の融点以上の温度で加熱したとき、管2を熱により変形させることなく、融着面15を形成することができる。なお、融着面15を形成する際の加熱温度は、粒体3を構成する材料の融点以上、且つ管2を構成する材料の融点以下であることが好ましい。ただし、融着面15が適切に形成されることが必須であり、粒体3を構成する材料の融点と管2を構成する材料の融点が等しい場合には、逐次的な局所加熱法により粒体3と粒体3、および粒体3と管2の内周面とを適切に融着させてもよい。 From the viewpoint of forming the welding surface 15, it is preferable that the melting point of the material constituting the tube 2 is higher than the melting point of the material constituting the granules 3. Specifically, for example, heat-resistant glass such as borosilicate glass can be used as the material constituting the tube 2, and soda glass can be used as the material constituting the granules 3. Thereby, when heated at a temperature equal to or higher than the melting point of the material constituting the granules 3, the fused surface 15 can be formed without deforming the tube 2 due to heat. Note that the heating temperature when forming the fused surface 15 is preferably higher than the melting point of the material forming the particles 3 and lower than the melting point of the material forming the tube 2. However, it is essential that the welding surface 15 is properly formed, and if the melting points of the material constituting the granules 3 and the material constituting the tube 2 are equal, the granules can be heated by successive local heating methods. The body 3 and the granules 3 and the granules 3 and the inner circumferential surface of the tube 2 may be appropriately fused.

粒体3の表面には、光触媒層31が設けられていてもよい。光触媒層31を構成する光触媒としては、被処理物に応じて選択することができ、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、バナジン酸ビスマス(BiVO)等が挙げられる。光触媒層31を構成する光触媒が、二酸化チタンである場合、酸化反応及び分解反応により、空気洗浄、浄水、脱臭、除菌、防汚等の作用が得られる。粒体3の表面に、光触媒層31が設けられていることにより、被処理物である流体Fと光触媒との接触面積を増大させることができると同時に、光触媒に対する光の照射面積を増大させることができるため、光触媒反応を促進することができる。光触媒層31は、粒体3の表面と、管2の内周面とに設けられていてもよい。 A photocatalyst layer 31 may be provided on the surface of the particles 3. The photocatalyst constituting the photocatalyst layer 31 can be selected depending on the object to be treated, and examples thereof include titanium dioxide, zinc oxide, bismuth vanadate (BiVO 4 ), and the like. When the photocatalyst constituting the photocatalyst layer 31 is titanium dioxide, the oxidation reaction and decomposition reaction provide effects such as air cleaning, water purification, deodorization, sterilization, and antifouling. By providing the photocatalyst layer 31 on the surface of the granules 3, it is possible to increase the contact area between the fluid F, which is the object to be treated, and the photocatalyst, and at the same time, increase the irradiation area of the photocatalyst with light. Because of this, the photocatalytic reaction can be promoted. The photocatalyst layer 31 may be provided on the surface of the particles 3 and the inner peripheral surface of the tube 2.

光源5は、管2の外側、具体的には、支持部材4の内周面に配置され、粒体3に向けて光を照射する。光源5から照射された光は、管2の外周面に入射し、管2の内周面側へ透過する。光源5としては、光触媒に応じて任意の光源を選択することができ、具体的には、例えば、UVライト(ブラックライト)、キセノンランプ、エキシマーランプ等が挙げられる。UVライトとしては、具体的には、UV-A LEDが挙げられる。例えば、光触媒として二酸化チタンを用いる場合は、400nm以下の波長に対して良好な吸収を示すことから、光源5としては、励起波長365nmのUV-A LEDが好ましい。 The light source 5 is arranged on the outside of the tube 2, specifically, on the inner peripheral surface of the support member 4, and irradiates light toward the particles 3. The light emitted from the light source 5 enters the outer peripheral surface of the tube 2 and is transmitted to the inner peripheral surface of the tube 2. As the light source 5, any light source can be selected depending on the photocatalyst, and specific examples include a UV light (black light), a xenon lamp, an excimer lamp, and the like. A specific example of the UV light is a UV-A LED. For example, when titanium dioxide is used as a photocatalyst, a UV-A LED with an excitation wavelength of 365 nm is preferable as the light source 5 because it exhibits good absorption for wavelengths of 400 nm or less.

光源5の個数は、特に制限はなく、光反応器モジュール100全体の消費電力及び光源5の放熱量から決定することができる。光源5は、例えば、複数の発光素子51(例えば、LED素子)が、支持部材4の内周面に直接又は間接的に取り付けられた基板52の表面に設けられている。光源5は、基板52の表面と直交する方向に光軸53が揃えられた状態で配列された複数の発光素子51を含んでもよい。 The number of light sources 5 is not particularly limited and can be determined from the power consumption of the entire photoreactor module 100 and the amount of heat dissipated by the light sources 5. The light source 5 includes, for example, a plurality of light emitting elements 51 (for example, LED elements) provided on the surface of a substrate 52 that is directly or indirectly attached to the inner peripheral surface of the support member 4. The light source 5 may include a plurality of light emitting elements 51 arranged with optical axes 53 aligned in a direction perpendicular to the surface of the substrate 52.

光源5は、支持部材4における管2との対向面(支持部材4の内周面)に、管2の中心軸10と平行となる方向、又は直交する方向に複数並べて配置されていてもよい。光源5は、基板52に所定の間隔をおいて一列に配置された発光ユニットであってもよい。例えば、管2の中心軸10と平行に配列された複数の発光素子51をそれぞれ備える6個の発光ユニットを、支持部材4の内周面に周方向に等間隔に配置してもよい。また、管2の中心軸10と直交して配列された複数の発光素子51をそれぞれ備える6個の発光ユニットを、支持部材4の内周面に周方向に等間隔に配置してもよい。管2の中心軸10に直交する断面形状が六角形である場合、上述の通り、管2の内周面と粒体3との融着面15が、管2の周方向(管2の中心軸10と直交する方向)に沿って直線状に並んで形成される。そのため、光源5は、支持部材4における管2との対向面(支持部材4の内周面)に、管2の中心軸10と直交する方向に複数並べて配置されていることが好ましい。 A plurality of light sources 5 may be arranged in parallel to or perpendicular to the central axis 10 of the tube 2 on the surface of the support member 4 facing the tube 2 (the inner peripheral surface of the support member 4). . The light sources 5 may be light emitting units arranged in a row on the substrate 52 at predetermined intervals. For example, six light emitting units each including a plurality of light emitting elements 51 arranged parallel to the central axis 10 of the tube 2 may be arranged on the inner peripheral surface of the support member 4 at equal intervals in the circumferential direction. Alternatively, six light emitting units each including a plurality of light emitting elements 51 arranged orthogonally to the central axis 10 of the tube 2 may be arranged on the inner peripheral surface of the support member 4 at equal intervals in the circumferential direction. When the cross-sectional shape perpendicular to the central axis 10 of the tube 2 is hexagonal, as described above, the fusion surface 15 between the inner circumferential surface of the tube 2 and the grains 3 is in the circumferential direction of the tube 2 (the center of the tube 2 They are arranged in a straight line along a direction (perpendicular to the axis 10). Therefore, it is preferable that a plurality of light sources 5 are arranged side by side in a direction orthogonal to the central axis 10 of the tube 2 on the surface of the support member 4 facing the tube 2 (the inner circumferential surface of the support member 4).

光源5は、光源5の光軸53が、粒体3と管2の内周面との融着面15に対して直交するように配置されていることが好ましい。換言すると、光源5の光軸53は、融着面15に対して垂直であることが好ましい。光源5の光軸53が、融着面15に対して垂直であることにより、融着面15における照度を、非融着面16における照度よりも大きくすることができる。よって、光源5から照射された光を粒体3と管2の内周面との融着面15から導光路Cに沿って光反応器1のより内部まで導光させることができる。また、粒体3の表面に光触媒層31が設けられている場合、粒体3表面の光触媒層31の受光量を増加させることができる。以上により、本実施形態の光反応器モジュール100は、光触媒反応等の光反応を促進することができる。 It is preferable that the light source 5 is arranged such that the optical axis 53 of the light source 5 is perpendicular to the fusion surface 15 of the granules 3 and the inner circumferential surface of the tube 2 . In other words, the optical axis 53 of the light source 5 is preferably perpendicular to the fusion surface 15. Since the optical axis 53 of the light source 5 is perpendicular to the fusion surface 15, the illuminance on the fusion surface 15 can be made greater than the illumination intensity on the non-fusion surface 16. Therefore, the light irradiated from the light source 5 can be guided from the fusion surface 15 between the particles 3 and the inner peripheral surface of the tube 2 along the light guide path C to the inside of the photoreactor 1. Furthermore, when the photocatalyst layer 31 is provided on the surface of the granules 3, the amount of light received by the photocatalyst layer 31 on the surface of the granules 3 can be increased. As described above, the photoreactor module 100 of this embodiment can promote photoreactions such as photocatalytic reactions.

支持部材4は、板状であってもよく、筒状の形状を有する外筒であってもよい。支持部材4が外筒である場合、支持部材4は、光反応器1を管2の径方向の外側から囲んで配置されている。換言すると、光反応器1は、支持部材4の内側に配置されている。支持部材4は、管2の中心軸10と同軸上に配置されていることが好ましい。この場合、中心軸10は、支持部材4の中心軸でもあると言える。以下、管2の中心軸10を支持部材4の中心軸としても用いる。 The support member 4 may be plate-shaped or may be an outer cylinder having a cylindrical shape. When the support member 4 is an outer cylinder, the support member 4 is arranged to surround the photoreactor 1 from the outside in the radial direction of the tube 2 . In other words, the photoreactor 1 is arranged inside the support member 4. The support member 4 is preferably arranged coaxially with the central axis 10 of the tube 2 . In this case, the central axis 10 can also be said to be the central axis of the support member 4. Hereinafter, the central axis 10 of the tube 2 will also be used as the central axis of the support member 4.

支持部材4の内周面は、光源5の光を反射することが好ましい。光源5から放射された光は、光反応器1に直接入射する光と、光反応器1の外部を直進する光があるが、光反応器1の外部を直進する光は、支持部材4の内周面で反射され、光反応器1に入射する。また、光反応器1の外部において散乱した光も、支持部材4の内周面で反射され、光反応器1に入射する。よって、支持部材4の内周面が、光源5の光を反射することにより、光反応器1の外部のより多くの光を光反応器1の内部に導くことができるため、光触媒反応等の光反応を促進することができる。 It is preferable that the inner peripheral surface of the support member 4 reflects the light from the light source 5. The light emitted from the light source 5 includes light that directly enters the photoreactor 1 and light that travels straight through the outside of the photoreactor 1. It is reflected by the inner peripheral surface and enters the photoreactor 1. Furthermore, light scattered outside the photoreactor 1 is also reflected by the inner peripheral surface of the support member 4 and enters the photoreactor 1 . Therefore, by reflecting the light from the light source 5, the inner circumferential surface of the support member 4 can guide more light from the outside of the photoreactor 1 into the inside of the photoreactor 1, so that photocatalytic reactions, etc. Can promote photoreactions.

図3において、光反応器1の管2の外周面と、支持部材4の内周面との最短距離L1は、管2の外径が80mm~400mmの場合、40mm以下となるように設定することが好ましい。最短距離L1が40mm以下であることにより、光源5から放射された光が、光反応器1に到達するまでの間に、空気中で散乱し減衰することを抑制することができるため、光触媒反応等の光反応を促進することができる。 In FIG. 3, the shortest distance L1 between the outer peripheral surface of the tube 2 of the photoreactor 1 and the inner peripheral surface of the support member 4 is set to be 40 mm or less when the outer diameter of the tube 2 is 80 mm to 400 mm. It is preferable. By setting the shortest distance L1 to 40 mm or less, it is possible to suppress the light emitted from the light source 5 from being scattered and attenuated in the air before reaching the photoreactor 1, thereby preventing the photocatalytic reaction. It is possible to promote photoreactions such as

支持部材4の内周面は、反射性材料から構成されていてもよく、反射性材料でコーティングされていてもよい。反射性材料としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム等の金属、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。これらの中でも、反射性材料は、金属であることが好ましい。反射性材料が金属であることにより、光源5から照射される光が短波長(例えば、280nm以下)である場合においても、劣化することを抑制することができる。 The inner peripheral surface of the support member 4 may be made of a reflective material or may be coated with a reflective material. Examples of the reflective material include, but are not limited to, metals such as aluminum, polytetrafluoroethylene, and the like. Among these, the reflective material is preferably metal. Since the reflective material is metal, deterioration can be suppressed even when the light emitted from the light source 5 has a short wavelength (for example, 280 nm or less).

支持部材4の内周面は、光源5の光に対する反射率が、80%以上であることが好ましく、高ければ高い程より好ましい。支持部材4の内周面の、光源5の光に対する反射率が、80%以上であることにより、光反応器1の外部のより多くの光を反射し光反応器1の内部に導くことができるため、光触媒反応等の光反応を促進することができる。支持部材4の内周面は、鏡面であってもよく、散乱面であってもよい。 The inner circumferential surface of the support member 4 preferably has a reflectance of 80% or more for the light from the light source 5, and the higher the reflectance, the more preferable. By setting the reflectance of the inner circumferential surface of the support member 4 to the light from the light source 5 to be 80% or more, more light from outside the photoreactor 1 can be reflected and guided into the inside of the photoreactor 1. Therefore, photoreactions such as photocatalytic reactions can be promoted. The inner peripheral surface of the support member 4 may be a mirror surface or a scattering surface.

支持部材4の中心軸10に直交する断面形状(より詳細には、支持部材4の内周面の断面形状)は、円形、楕円形、又は多角形(六角形、五角形、四角形、三角形等)とすることができる。支持部材4の中心軸10に直交する断面形状は、管2の中心軸10に直交する断面形状と同じであってもよい。これにより、管2と支持部材4との距離が周方向に亘って均一となり、管2の内周面に配置された光源5の光を光反応器1に対して均一に照射することができる。よって、光反応器モジュール100は、均質性が高く安定した処理能力を発揮することができる。また、支持部材4の中心軸10に直交する断面形状は、六角形、五角形、四角形、三角形等の多角形であることが好ましい。これにより、支持部材4の内周面に光源5の取り付け平面(例えば、基板52の裏面)を密着して配置することができ、光源5の熱を支持部材4に伝導させ、支持部材4から放熱させることができる。よって、光反応器1内の温度が光源5の熱により必要以上に上昇することを抑制し、また、熱による光源5の破損又は劣化を抑制することができる。 The cross-sectional shape of the supporting member 4 perpendicular to the central axis 10 (more specifically, the cross-sectional shape of the inner circumferential surface of the supporting member 4) is circular, oval, or polygonal (hexagonal, pentagonal, quadrilateral, triangular, etc.). It can be done. The cross-sectional shape of the support member 4 perpendicular to the central axis 10 may be the same as the cross-sectional shape of the tube 2 perpendicular to the central axis 10 . As a result, the distance between the tube 2 and the support member 4 becomes uniform in the circumferential direction, and the light from the light source 5 arranged on the inner peripheral surface of the tube 2 can be uniformly irradiated onto the photoreactor 1. . Therefore, the photoreactor module 100 can exhibit highly homogeneous and stable processing capacity. Further, the cross-sectional shape of the support member 4 perpendicular to the central axis 10 is preferably a polygon such as a hexagon, a pentagon, a quadrangle, or a triangle. As a result, the mounting plane of the light source 5 (for example, the back surface of the substrate 52) can be placed in close contact with the inner circumferential surface of the support member 4, and the heat of the light source 5 can be conducted to the support member 4, allowing the heat to be transferred from the support member 4. It can dissipate heat. Therefore, it is possible to suppress the temperature inside the photoreactor 1 from increasing more than necessary due to the heat of the light source 5, and also to suppress damage or deterioration of the light source 5 due to heat.

支持部材4の内径は、特に制限はなく、管2を構成する材料、管2の外径、及び光源5の励起波長等に応じて、任意の大きさを選択することができる。例えば、ホウケイ酸ガラスで構成された、直径80mmの管2、及び励起波長365nmの光源5を用いる場合は、支持部材4の内径は、光反応器1又は管2の外周面と支持部材4の内周面との最短距離L1が40mm以下となるように設定することが好ましい。なお、支持部材4の内径とは、支持部材4の中心軸10に直交する断面形状が円形ではない場合は、当該断面形状の中心を通る内径の最大値を意味し、支持部材4の中心軸10に直交する断面形状が六角形である場合は、対辺距離を意味する。 The inner diameter of the support member 4 is not particularly limited, and can be arbitrarily selected depending on the material constituting the tube 2, the outer diameter of the tube 2, the excitation wavelength of the light source 5, and the like. For example, when using a tube 2 made of borosilicate glass with a diameter of 80 mm and a light source 5 with an excitation wavelength of 365 nm, the inner diameter of the support member 4 is equal to the outer peripheral surface of the photoreactor 1 or tube 2 and the diameter of the support member 4. It is preferable to set the shortest distance L1 to the inner peripheral surface to be 40 mm or less. Note that the inner diameter of the supporting member 4 means the maximum value of the inner diameter passing through the center of the cross-sectional shape when the cross-sectional shape perpendicular to the central axis 10 of the supporting member 4 is not circular; When the cross-sectional shape perpendicular to 10 is hexagonal, it means the distance across opposite sides.

次に、光反応器モジュール100の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the photoreactor module 100 will be described.

まず、管2及び多数の粒体3を準備するとともに、光触媒層31を設けるための光触媒用溶液を準備する。光触媒用溶液は、例えば、二酸化チタンを主成分とし、必要なバインダ等を含ませることができる。次に、基板治具の上に管2を起立させ、管2の上端開口から粒体3を投入することにより管2の内部に充填する。そして、ヒータにより加熱を行う加熱炉の内部に、粒体3を充填した管2を収容し、加熱温度T〔℃〕の温度環境下で予め設定した加熱時間Zだけ加熱処理する。これにより、管2と粒体3の表面は、加熱温度T〔℃〕により溶解し、管2と粒体3間の当接部、及び粒体3同士の当接部がそれぞれ溶着することにより、所定の面積を有する融着面15が生成される。この場合、加熱温度T〔℃〕が低過ぎる場合には溶解不足が発生し、十分かつ良好な融着面15が得られない。また、加熱温度T〔℃〕が高過ぎる場合には過度に溶解し、良好な内部形状が得られないとともに、流路も狭くなる。したがって、加熱温度T〔℃〕及び加熱時間Zは、実験等により最適値を設定することが望ましい。なお、加熱温度T〔℃〕は、粒体3を構成する材料の融点以上、且つ管2を構成する材料の融点以下であることが好ましい。例えば、加熱温度T〔℃〕は、600~700〔℃〕とすることができる。これにより、管2及び粒体3には融着面15を介して連続する導光路Cが設けられる。そして、加熱時間Zが経過したなら加熱炉から管2を取り出し、自然冷却により常温まで冷却する。 First, the tube 2 and a large number of particles 3 are prepared, and a photocatalyst solution for providing the photocatalyst layer 31 is also prepared. The photocatalyst solution may have titanium dioxide as a main component, for example, and may contain a necessary binder and the like. Next, the tube 2 is erected on the substrate jig, and the inside of the tube 2 is filled by introducing the granules 3 from the upper end opening of the tube 2. Then, the tube 2 filled with the granules 3 is housed in a heating furnace heated by a heater, and heat-treated for a preset heating time Z under a temperature environment of a heating temperature T [° C.]. As a result, the surfaces of the tube 2 and the granules 3 are melted by the heating temperature T [°C], and the contact areas between the tube 2 and the granules 3 and the abutments between the granules 3 are welded, respectively. , a fused surface 15 having a predetermined area is generated. In this case, if the heating temperature T [° C.] is too low, insufficient melting will occur and a sufficient and good fused surface 15 will not be obtained. Furthermore, if the heating temperature T [° C.] is too high, excessive melting will occur, making it impossible to obtain a good internal shape, and the flow path will also become narrow. Therefore, it is desirable that the heating temperature T [° C.] and the heating time Z be set to optimal values through experiments or the like. Note that the heating temperature T [° C.] is preferably higher than the melting point of the material constituting the granules 3 and lower than the melting point of the material constituting the tube 2. For example, the heating temperature T [°C] can be set to 600 to 700 [°C]. As a result, a continuous light guide path C is provided in the tube 2 and the granules 3 via the fusion surface 15. After the heating time Z has elapsed, the tube 2 is taken out from the heating furnace and cooled down to room temperature by natural cooling.

次いで、管2の上端開口から光触媒用溶液を注入し、管2の内部に光触媒用溶液を充填する(ステップa)。この際、必要により振動等を加え、粒体3同士の隙間等に光触媒用溶液を浸透させることができる。所定の時間が経過後、管2から光触媒用溶液を排出する(ステップb)。そして、光触媒用溶液を排出した後の粒体3を含む管2を、乾燥又は焼成する(ステップc)。これにより、融着面15を除く粒体3の表面及び管2の内周面に、二酸化チタンを用いた光触媒層31を設けられる。このような手法により、粒体3の表面及び管2の内周面には、均一の光触媒層31を容易に設けることができる。なお、必要により、ステップa~cを繰り返すことにより、光触媒層31の膜厚(層厚)を調整することができる。この後、基板治具を取り除き、管2の端面や外周面等に付着した不要な光触媒層31を取り除くなどの仕上げを行い、さらに、導光性等の検査を行えば、光反応器1を得ることができる。なお、粒体3の表面又は管2の内周面に光触媒層31を設けない場合は、ステップa~cは、不要となる。 Next, the photocatalyst solution is injected from the upper end opening of the tube 2 to fill the interior of the tube 2 with the photocatalyst solution (step a). At this time, if necessary, vibration or the like can be applied to allow the photocatalyst solution to penetrate into the gaps between the particles 3. After a predetermined time has elapsed, the photocatalyst solution is discharged from the tube 2 (step b). Then, the tube 2 containing the granules 3 after the photocatalyst solution has been discharged is dried or fired (step c). As a result, the photocatalyst layer 31 using titanium dioxide is provided on the surface of the granules 3 excluding the fused surface 15 and on the inner peripheral surface of the tube 2. By such a method, a uniform photocatalyst layer 31 can be easily provided on the surface of the particles 3 and the inner peripheral surface of the tube 2. Note that, if necessary, the film thickness (layer thickness) of the photocatalyst layer 31 can be adjusted by repeating steps a to c. After that, the substrate jig is removed, finishing is performed such as removing unnecessary photocatalyst layer 31 attached to the end face and outer peripheral surface of the tube 2, and the photoreactor 1 is further inspected for light guiding properties. Obtainable. Note that if the photocatalyst layer 31 is not provided on the surface of the granules 3 or the inner peripheral surface of the tube 2, steps a to c are unnecessary.

得られた光反応器1に対して、その両端開口にフランジ9と、キャップ8を装着すれば、光反応器モジュール100として構成することができる。そして、キャップ8の接続口81に流体Fを流通させる配管を接続する。これにより、管2の一端が流体Fの流入口となり、他端が流体Fの流出口となる光反応器モジュール100が得られる。 By attaching flanges 9 and caps 8 to the openings at both ends of the obtained photoreactor 1, a photoreactor module 100 can be constructed. Then, a pipe through which the fluid F flows is connected to the connection port 81 of the cap 8. Thereby, a photoreactor module 100 is obtained in which one end of the tube 2 serves as an inlet for fluid F and the other end serves as an outlet for fluid F.

次に、光反応器システム200について説明する。 Next, the photoreactor system 200 will be explained.

図4は、一実施形態による光反応器システムを示す概略構成図である。図4に示すように、本発明の一実施形態による光反応器システム200は、透光性を有する管2と、管2の内側に収容され、導光材料を含む複数の粒体3とを有し、流体Fが管2の内側に流通する光反応器1と、管2の外側に配置され、粒体3に向けて光を照射する光源5と、管2の外側に配置され、光源5を冷却する冷却機構30とを備える。また、光反応器システム200は、冷却機構30の出力を調整することで、光反応器1の内部の温度を制御する制御部220を備える。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a photoreactor system according to one embodiment. As shown in FIG. 4, a photoreactor system 200 according to an embodiment of the present invention includes a light-transmitting tube 2 and a plurality of particles 3 housed inside the tube 2 and containing a light guide material. a photoreactor 1 in which a fluid F flows inside the tube 2; a light source 5 placed outside the tube 2 to irradiate light toward the particles 3; 5. A cooling mechanism 30 is provided. The photoreactor system 200 also includes a control unit 220 that controls the temperature inside the photoreactor 1 by adjusting the output of the cooling mechanism 30.

図4に示す例では、冷却機構30は、空冷式ヒートシンク6と、冷却ファン7とを有し、空冷式である例を示すが、水冷式であってもよい。また、図4に示す例では、冷却ファン7は、光反応器モジュール100における、流入口側に配置されている例について説明するが、これに限らず、例えば、光反応器モジュール100における、流出口側に配置されていてもよい。 In the example shown in FIG. 4, the cooling mechanism 30 includes an air-cooled heat sink 6 and a cooling fan 7, and is air-cooled, but may be water-cooled. In addition, in the example shown in FIG. 4, an example will be described in which the cooling fan 7 is disposed on the inlet side of the photoreactor module 100; however, the cooling fan 7 is not limited to this, and for example, It may be placed on the exit side.

光反応器1の流入口側の端部には、光反応器1内に流体Fを供給する流体供給ライン241が接続され、光反応器1の流出口側の端部には、光反応器1において光反応により処理された流体Fを流通させる流体流出ライン242が接続されている。 A fluid supply line 241 for supplying fluid F into the photoreactor 1 is connected to the inlet side end of the photoreactor 1, and a 1 is connected to a fluid outflow line 242 through which a fluid F treated by photoreaction flows.

冷却ファン7が取り込んだ冷却空気(冷却媒体)A1は、光反応器1の管2と支持部材4との間に流通し、支持部材4に支持された光源5及び管2を冷却した後に、光反応器モジュール100の流出口側に接続された排気ライン243から排出される。冷却空気(冷却媒体)A1が、光反応器1の管2と支持部材4との間に流通することにより、光源5及び管2が冷却空気A1に直接当たって冷却されるため、光反応器1内及び光源5の温度を下げることができる。そして、制御部220が、冷却機構30の出力を調整することで、光反応器1内の温度を制御することができ、光反応器1内の温度を光反応に適切な温度に維持することができる。 The cooling air (cooling medium) A1 taken in by the cooling fan 7 flows between the tube 2 of the photoreactor 1 and the support member 4, and after cooling the light source 5 and the tube 2 supported by the support member 4, It is discharged from an exhaust line 243 connected to the outlet side of the photoreactor module 100. When the cooling air (cooling medium) A1 flows between the tube 2 and the support member 4 of the photoreactor 1, the light source 5 and the tube 2 are directly hit by the cooling air A1 and are cooled. 1 and the temperature of the light source 5 can be lowered. The control unit 220 can control the temperature inside the photoreactor 1 by adjusting the output of the cooling mechanism 30, and can maintain the temperature inside the photoreactor 1 at a temperature appropriate for the photoreaction. I can do it.

冷却ファン7が取り込んだ冷却空気(冷却媒体)A2は、支持部材4の外側を流通し、支持部材4の外周面に設けられた空冷式ヒートシンク6を冷却した後に、光反応器モジュール100の流出口側に接続された排気ライン243から排出されてもよい。冷却ファン7が取り込んだ冷却空気A2が、支持部材4の外側を流通することにより、空冷式ヒートシンク6が冷却空気A2に接触して冷却されるため、光源5から、支持部材4を介して空冷式ヒートシンク6に伝わった熱が放熱される。よって、光反応器1内及び光源5の温度を下げることができる。そして、制御部220が、冷却機構30の出力を調整することで、光反応器1内の温度を制御することができ、光反応器1内の温度を光反応に適切な温度に維持することができる。 The cooling air (cooling medium) A2 taken in by the cooling fan 7 flows outside the support member 4, cools the air-cooled heat sink 6 provided on the outer peripheral surface of the support member 4, and then flows through the photoreactor module 100. It may be exhausted from an exhaust line 243 connected to the outlet side. The cooling air A2 taken in by the cooling fan 7 flows outside the support member 4, and the air-cooled heat sink 6 is cooled by coming into contact with the cooling air A2. The heat transmitted to the heat sink 6 is radiated. Therefore, the temperature inside the photoreactor 1 and the light source 5 can be lowered. The control unit 220 can control the temperature inside the photoreactor 1 by adjusting the output of the cooling mechanism 30, and can maintain the temperature inside the photoreactor 1 at a temperature appropriate for the photoreaction. I can do it.

光反応器モジュール100又は光反応器システム200は、冷却ファン7が取り込んだ冷却空気(冷却媒体)を、光反応器1の管2と支持部材4との間に流通する場合、支持部材4の外側に流通する場合、又は、光反応器1の管2と支持部材4との間及び支持部材4の外側に流通する場合の3パターンに送風路を切替え可能な風路切替え機構を有していてもよい。風路切換え機構としては、特に限定されないが、例えば、光反応器1の一端側における管2と支持部材4との間の開口を開閉するダンパーを設けてもよく、又は、冷却ファン7の下流側のラインにダンパーを設けてもよい。 In the photoreactor module 100 or the photoreactor system 200, when the cooling air (cooling medium) taken in by the cooling fan 7 flows between the tube 2 of the photoreactor 1 and the support member 4, the photoreactor module 100 or the photoreactor system 200 It has an air passage switching mechanism that can switch the air passage to three patterns: when the air flows outside, and when it flows between the tube 2 of the photoreactor 1 and the support member 4 and outside the support member 4. It's okay. The air path switching mechanism is not particularly limited, but for example, a damper that opens and closes an opening between the tube 2 and the support member 4 at one end of the photoreactor 1 may be provided, or a damper may be provided downstream of the cooling fan 7. A damper may be provided on the side line.

光反応器システム200は、光反応器1の内部の温度を計測する第1温度計測部211と、光源5の温度を計測する第2温度計測部212とを備えていてよい。そして、制御部220は、第1温度計測部211及び第2温度計測部212の計測温度に基づいて、冷却機構30の出力を制御(調整)してもよい。第1温度計測部211は、図4に示す例では、光反応器1の流出口側に設けられている例を示すが、光反応器1の任意の位置に設けることができる。第2温度計測部212は、例えば、光源5の基板52又は発光素子51に設けることができる。 The photoreactor system 200 may include a first temperature measurement section 211 that measures the temperature inside the photoreactor 1 and a second temperature measurement section 212 that measures the temperature of the light source 5. The control unit 220 may control (adjust) the output of the cooling mechanism 30 based on the measured temperatures of the first temperature measurement unit 211 and the second temperature measurement unit 212. In the example shown in FIG. 4, the first temperature measuring section 211 is provided on the outlet side of the photoreactor 1, but it can be provided at any position of the photoreactor 1. The second temperature measuring section 212 can be provided, for example, on the substrate 52 of the light source 5 or the light emitting element 51.

制御部220は、第1温度計測部211及び第2温度計測部212の計測温度に基づいて、冷却機構30の出力を制御してよい。冷却機構30が空冷式である場合、制御部220は、冷却ファン7の出力を制御し、冷却機構30が水冷式である場合は、後述するラジエータ18内に流れる冷却媒体の流れを制御する。制御部220が冷却ファン7を回すモータを制御する制御方式としては、例えば、可変電圧可変周波数(VVVF:Variable Voltage Variable Frequency)制御を用いることができる。 The control unit 220 may control the output of the cooling mechanism 30 based on the temperatures measured by the first temperature measurement unit 211 and the second temperature measurement unit 212. When the cooling mechanism 30 is an air-cooling type, the control unit 220 controls the output of the cooling fan 7, and when the cooling mechanism 30 is a water-cooling type, the control unit 220 controls the flow of a cooling medium flowing into the radiator 18, which will be described later. As a control method by which the control unit 220 controls the motor that rotates the cooling fan 7, variable voltage variable frequency (VVVF) control can be used, for example.

制御部220は、光反応器1の内部の温度を計測する第1温度計測部211の計測温度が一定となるように冷却機構30の出力を制御することが好ましい。このように制御することにより、光反応器1内の温度を一定に維持することができ、光触媒反応等の光反応を安定に持続させることができる。また、制御部220は、第1温度計測部211の計測温度が流体Fに含まれる有機物の反応温度以上となるように冷却機構30の出力を制御することが好ましい。このように制御することにより、冷却機構30により光反応器1内の温度が有機物の反応温度より低くなり、反応速度が低下することを防止でき、光反応をより促進することができる。 It is preferable that the control unit 220 controls the output of the cooling mechanism 30 so that the temperature measured by the first temperature measurement unit 211 that measures the temperature inside the photoreactor 1 is constant. By controlling in this way, the temperature inside the photoreactor 1 can be maintained constant, and photoreactions such as photocatalytic reactions can be stably maintained. Further, it is preferable that the control unit 220 controls the output of the cooling mechanism 30 so that the temperature measured by the first temperature measurement unit 211 is equal to or higher than the reaction temperature of the organic matter contained in the fluid F. By controlling in this way, it is possible to prevent the temperature inside the photoreactor 1 from becoming lower than the reaction temperature of the organic substance by the cooling mechanism 30, thereby preventing the reaction rate from decreasing, and to further promote the photoreaction.

制御部220は、さらに、第1温度計測部211の計測温度が、流体Fに含まれる有機物の分解温度以下となるように冷却機構30の出力を制御してもよい。このように制御することにより、光反応器1内の温度が必要以上に上昇することを抑制し、流体Fに含まれる有機物が分解することを抑制することができる。また、制御部220は、第1温度計測部211の計測温度が、流体Fの沸点以下となるように冷却機構30の出力を制御してもよい。このように制御することにより、光反応器1内の温度が必要以上に上昇することを抑制し、流体Fが沸騰することを抑制することができる。 The control unit 220 may further control the output of the cooling mechanism 30 so that the temperature measured by the first temperature measurement unit 211 is equal to or lower than the decomposition temperature of the organic matter contained in the fluid F. By controlling in this way, it is possible to suppress the temperature inside the photoreactor 1 from increasing more than necessary, and to suppress the organic substances contained in the fluid F from decomposing. Further, the control unit 220 may control the output of the cooling mechanism 30 so that the temperature measured by the first temperature measurement unit 211 is equal to or lower than the boiling point of the fluid F. By controlling in this way, it is possible to suppress the temperature inside the photoreactor 1 from increasing more than necessary and to suppress the fluid F from boiling.

制御部220は、第2温度計測部212の計測温度が光源5の許容温度以下となるように冷却機構30の出力を制御することが好ましい。許容温度は、光源5が絶縁破壊等により破損する破損温度、光源5の耐熱温度等を含む。このように制御することにより、光源5の発熱により光源5の温度が上昇し、光源5が破損することを防止することができる。よって、光反応器モジュール100及び光反応器システム200を長寿命化することができる。 It is preferable that the control unit 220 controls the output of the cooling mechanism 30 so that the temperature measured by the second temperature measurement unit 212 is equal to or lower than the allowable temperature of the light source 5. The allowable temperature includes the damage temperature at which the light source 5 is damaged due to dielectric breakdown, etc., the allowable temperature limit of the light source 5, and the like. By controlling in this way, it is possible to prevent the temperature of the light source 5 from rising due to heat generation of the light source 5 and damage to the light source 5. Therefore, the life of the photoreactor module 100 and the photoreactor system 200 can be extended.

制御部220は、第1温度計測部211の計測温度が所定の温度範囲内となり、且つ、第2温度計測部212の計測温度が所定の温度以下となるように、冷却機構30の出力を制御することが好ましい。このように制御することにより、光反応器1内の温度を光触媒反応等の光反応に適切な温度に維持し、光反応を高い反応速度で安定に持続させることができ、光反応を高効率化することができる。同時に、光源5の発熱により光源5の温度が上昇し、光源5が破損することを防止することができ、光反応器モジュール100及び光反応器システム200を長寿命化することができる。 The control unit 220 controls the output of the cooling mechanism 30 so that the temperature measured by the first temperature measurement unit 211 is within a predetermined temperature range, and the temperature measured by the second temperature measurement unit 212 is below a predetermined temperature. It is preferable to do so. By controlling in this way, the temperature inside the photoreactor 1 can be maintained at an appropriate temperature for photoreactions such as photocatalytic reactions, the photoreaction can be stably maintained at a high reaction rate, and the photoreaction can be carried out with high efficiency. can be converted into At the same time, it is possible to prevent the temperature of the light source 5 from rising due to the heat generated by the light source 5 and damage to the light source 5, and the life of the photoreactor module 100 and the photoreactor system 200 can be extended.

制御部220は、前述の風路切換え機構を制御してもよい。風路切換え機構として、管2と支持部材4との間の開口を開閉するダンパーを設ける場合、制御部220は、ダンパーの開閉を制御してもよい。制御部220は、例えば、冷却機構30の冷却能力を上げるとき、ダンパーを開き、冷却ファン7が取り込んだ冷却空気を光反応器1の管2と支持部材4との間及び支持部材4の外側の両方に流通するようにし、冷却機構30の冷却能力を下げるとき、ダンパーを閉じ、支持部材4の外側にのみ流通するように制御してもよい。 The control unit 220 may control the above-mentioned air path switching mechanism. When a damper that opens and closes the opening between the pipe 2 and the support member 4 is provided as the air path switching mechanism, the control unit 220 may control the opening and closing of the damper. For example, when increasing the cooling capacity of the cooling mechanism 30, the control unit 220 opens the damper and directs the cooling air taken in by the cooling fan 7 between the tube 2 of the photoreactor 1 and the support member 4 and outside the support member 4. When lowering the cooling capacity of the cooling mechanism 30, the damper may be closed and the flow may be controlled to flow only to the outside of the support member 4.

制御部220は、例えば、CPUと、メモリとを有するハードウエアの処理回路として実現される。この場合、制御部220の機能は、CPUがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。 The control unit 220 is realized as a hardware processing circuit including, for example, a CPU and a memory. In this case, the functions of the control unit 220 are realized by the CPU executing a program stored in the memory.

次に、制御部220の処理手順について説明する。 Next, the processing procedure of the control unit 220 will be explained.

図5は、制御部220の処理の一例を示すフローチャートである。図5に示すように、制御部220は、まず、冷却ファン7をONにし(ステップS201)、続いて、光源5をONにする(ステップS202)。次に、第1温度計測部211の計測温度が60℃以下であるか否かを判定する(ステップS203)。第1温度計測部211の計測温度が60℃以下である場合(ステップS203、YES)、第2温度計測部212の計測温度が80℃以下であるか否かを判定する(ステップS204)。 FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of processing by the control unit 220. As shown in FIG. 5, the control unit 220 first turns on the cooling fan 7 (step S201), and then turns on the light source 5 (step S202). Next, it is determined whether the temperature measured by the first temperature measuring section 211 is 60° C. or lower (step S203). If the temperature measured by the first temperature measurement unit 211 is 60°C or lower (step S203, YES), it is determined whether the temperature measured by the second temperature measurement unit 212 is 80°C or lower (step S204).

一方、第1温度計測部211の計測温度が60℃以下でない場合(ステップS203、NO)、冷却ファン7の出力を+n%上げる(ステップS206)。n%とは、冷却ファン7の最大出力に対する割合を意味し、任意の値とすることができる。そして、再度、第1温度計測部211の計測温度が60℃以下であるか否かを判定する(ステップS203)。第1温度計測部211の計測温度が60℃を超えるまでこの処理を繰り返す。 On the other hand, if the temperature measured by the first temperature measurement unit 211 is not 60° C. or lower (step S203, NO), the output of the cooling fan 7 is increased by +n% (step S206). n% means a percentage of the maximum output of the cooling fan 7, and can be any value. Then, it is determined again whether the temperature measured by the first temperature measuring section 211 is 60° C. or lower (step S203). This process is repeated until the temperature measured by the first temperature measurement unit 211 exceeds 60°C.

ステップS204において、第2温度計測部212の計測温度が80℃以下である場合(ステップS204、YES)、第1温度計測部211の計測温度が40℃以下であるか否かを判定する(ステップS205)。 In step S204, if the temperature measured by the second temperature measurement unit 212 is 80°C or lower (step S204, YES), it is determined whether the temperature measured by the first temperature measurement unit 211 is 40°C or lower (step S205).

一方、第2温度計測部212の計測温度が80℃以下でない場合(ステップS204、NO)、冷却ファン7の出力を+n%上げる(ステップS206)。そして、ステップS203、ステップS204、ステップS206の処理を繰り返す。 On the other hand, if the temperature measured by the second temperature measurement unit 212 is not 80° C. or lower (step S204, NO), the output of the cooling fan 7 is increased by +n% (step S206). Then, the processes of step S203, step S204, and step S206 are repeated.

ステップS205において、第1温度計測部211の計測温度が40℃以上である場合(ステップS205、YES)、ステップS203に戻り、第1温度計測部211の計測温度が60℃以下であるか否かを判定する。 In step S205, if the temperature measured by the first temperature measurement unit 211 is 40°C or higher (step S205, YES), return to step S203 and determine whether the temperature measured by the first temperature measurement unit 211 is 60°C or lower. Determine.

一方、第1温度計測部211の計測温度が40℃以上でない場合(ステップS205、NO)、冷却ファン7の出力をn%下げる(ステップS207)。出力をn%下げることにより、第1温度計測部211の計測温度、即ち、光反応器1内の温度を上げることができる。そして、ステップS203に戻り、第1温度計測部211の計測温度が60℃以下であるか否かを判定する。 On the other hand, if the temperature measured by the first temperature measurement unit 211 is not 40° C. or higher (step S205, NO), the output of the cooling fan 7 is lowered by n% (step S207). By lowering the output by n%, the temperature measured by the first temperature measuring section 211, that is, the temperature inside the photoreactor 1 can be increased. Then, the process returns to step S203, and it is determined whether the temperature measured by the first temperature measuring section 211 is 60° C. or lower.

以上のように制御部220が処理をすることにより、光反応器1内の温度を光反応に最適な温度範囲である40℃以上、且つ60℃以下に制御することができると共に、光源5の温度を光源5の許容温度である80℃以下に制御することができる。なお、光反応に最適な温度範囲は、流体Fに含まれる有機物の反応温度若しくは分解温度、又は流体Fの沸点等に応じて任意の温度範囲を選択することができ、光源5の許容温度は、光源5の材質等に応じて任意の温度を選択することができる。 By performing the processing by the control unit 220 as described above, the temperature inside the photoreactor 1 can be controlled to the optimal temperature range for photoreaction, which is 40°C or more and 60°C or less, and the temperature of the light source 5 can be controlled to The temperature can be controlled to below 80° C., which is the allowable temperature of the light source 5. Note that the optimum temperature range for the photoreaction can be selected from any temperature range depending on the reaction temperature or decomposition temperature of the organic matter contained in the fluid F, or the boiling point of the fluid F, and the allowable temperature of the light source 5 is , any temperature can be selected depending on the material of the light source 5, etc.

本実施形態による光反応器システム200において、制御部220が、第1温度計測部211及び第2温度計測部212の計測温度に基づいて、冷却機構30の出力を制御することにより、光反応器1の内部の温度と光源5の温度に基づいて、光反応器1内の温度をより適切な温度に制御することができる。同時に、光源5の発熱により光源5の温度が上昇し、光源5が破損することを防止することができ、光反応器モジュール100及び光反応器システム200を長寿命化することができる。 In the photoreactor system 200 according to the present embodiment, the control unit 220 controls the output of the cooling mechanism 30 based on the measured temperatures of the first temperature measurement unit 211 and the second temperature measurement unit 212, thereby controlling the photoreactor. Based on the temperature inside the photoreactor 1 and the temperature of the light source 5, the temperature inside the photoreactor 1 can be controlled to a more appropriate temperature. At the same time, it is possible to prevent the temperature of the light source 5 from rising due to the heat generated by the light source 5 and damage to the light source 5, and the life of the photoreactor module 100 and the photoreactor system 200 can be extended.

次に、冷却機構30が水冷式である場合の光反応器システム200について説明する。 Next, a description will be given of the photoreactor system 200 in which the cooling mechanism 30 is water-cooled.

図6は、一実施形態による光反応器システムの他の例を示す概略構成図である。図6に示す例では、光反応器システム200は、図4に示す例の空冷式ヒートシンク6に替えて水冷式ヒートシンク6Aを備え、図4に示す例の冷却ファン7に替えてラジエータ18を備えている。光反応器システム200は、水冷式ヒートシンク6Aとラジエータ18との間に、冷却水(冷却媒体)を循環させる冷却水循環ポンプ17を備えている。水冷式ヒートシンク6Aは、光源5が放熱された熱を回収する。水冷式ヒートシンク6Aには、排熱を回収するための冷却水が循環される排熱回収循環ライン250が接続されている。排熱回収循環ライン250は、排熱回収後の水が流通する冷却水排出ライン251と、ラジエータ18で冷却された後の水が流通する冷却水供給ライン252とを有する。制御部220は、第1温度計測部211及び第2温度計測部212の計測温度に基づいて、ラジエータ18内に流れる冷却水の流量等を冷却水循環ポンプ17により制御する。制御部220が冷却水循環ポンプ17を回すモータを制御する制御方式としては、例えば、可変電圧可変周波数(VVVF:Variable Voltage Variable Frequency)制御を用いることができる。上述した構成を除いては、図4に示す光反応器システム200と同様の構成を用いることができる。以上の構成により、図6に示す光反応器システム200においても、図4に示す光反応器システム200と同様の効果を奏する。 FIG. 6 is a schematic diagram illustrating another example of a photoreactor system according to an embodiment. In the example shown in FIG. 6, the photoreactor system 200 includes a water-cooled heat sink 6A instead of the air-cooled heat sink 6 in the example shown in FIG. 4, and a radiator 18 in place of the cooling fan 7 in the example shown in FIG. ing. The photoreactor system 200 includes a cooling water circulation pump 17 that circulates cooling water (cooling medium) between the water-cooled heat sink 6A and the radiator 18. The water-cooled heat sink 6A recovers the heat radiated by the light source 5. An exhaust heat recovery circulation line 250 through which cooling water for recovering exhaust heat is circulated is connected to the water-cooled heat sink 6A. The exhaust heat recovery circulation line 250 includes a cooling water discharge line 251 through which water after exhaust heat recovery flows, and a cooling water supply line 252 through which water after being cooled by the radiator 18 flows. The control unit 220 controls the flow rate of the cooling water flowing into the radiator 18 and the like by the cooling water circulation pump 17 based on the temperatures measured by the first temperature measurement unit 211 and the second temperature measurement unit 212. As a control method by which the control unit 220 controls the motor that rotates the coolant circulation pump 17, for example, variable voltage variable frequency (VVVF) control can be used. A configuration similar to the photoreactor system 200 shown in FIG. 4 can be used, except for the configuration described above. With the above configuration, the photoreactor system 200 shown in FIG. 6 also has the same effects as the photoreactor system 200 shown in FIG. 4.

以下、実施例及び比較例を示して実施形態を更に具体的に説明するが、実施形態はこれらの実施例により限定されるものではない。 Hereinafter, the embodiments will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the embodiments are not limited to these Examples.

(実施例1)
内径(対辺距離)30mm、高さ50mm、厚さ4mm、中心軸に直交する断面形状が正六角形のホウケイ酸ガラス製の管内に、同材質の粒径2mmの粒体を複数収容し融着連結した。アナターゼ型TiOを塗布し焼き付けることで、管の内周面及び粒体の表面にTiO光触媒層を形成した光反応器を得た。
(Example 1)
In a borosilicate glass tube with an inner diameter (distance across sides) of 30 mm, a height of 50 mm, a thickness of 4 mm, and a regular hexagonal cross section perpendicular to the central axis, multiple particles of the same material with a particle size of 2 mm are housed and fused and connected. did. By applying and baking anatase type TiO 2 , a photoreactor was obtained in which a TiO 2 photocatalyst layer was formed on the inner peripheral surface of the tube and on the surface of the particles.

光反応器の外部に支持部材として、内径(対辺距離)60mm、高さ40mm、中心軸に直交する断面形状が正六角形のアルミ筒(反射率85%)を設置した。アルミ筒の内周面に、光源として、UV‐A LEDテープライト(365nm、60個/m、360μW/cm)を一面に対して2本貼り付けた。アルミ筒の外周面に、厚み2mm、ピッチ2mm、高さ20mmのアルミヒートシンクを固定し、光反応器の下部に冷却用の直径90mmのDCファン(FAN-100)を設置することで実施例1の光反応器モジュールを得た。そして、光反応器の入口及び出口に、1/4インチのポリテトラフルオロエチレン製の継手で取り合い、出口部には反応器出口温度計測用の熱電対(TC-110)を設け、LED基板にはLED基板表面温度計測用の熱電対(TC-200)を設けることにより、実施例1の光反応器システムを得た。 An aluminum cylinder (reflectance: 85%) with an inner diameter (distance across opposite sides) of 60 mm, a height of 40 mm, and a regular hexagonal cross-section perpendicular to the central axis was installed as a support member outside the photoreactor. Two UV-A LED tape lights (365 nm, 60 pieces/m, 360 μW/cm 2 ) were attached to the inner peripheral surface of the aluminum cylinder as a light source. Example 1 was carried out by fixing an aluminum heat sink with a thickness of 2 mm, pitch of 2 mm, and height of 20 mm to the outer peripheral surface of an aluminum tube, and installing a DC fan (FAN-100) with a diameter of 90 mm for cooling at the bottom of the photoreactor. A photoreactor module was obtained. The inlet and outlet of the photoreactor are connected with 1/4-inch polytetrafluoroethylene joints, and a thermocouple (TC-110) is installed at the outlet to measure the temperature at the reactor outlet. The photoreactor system of Example 1 was obtained by providing a thermocouple (TC-200) for measuring the surface temperature of the LED substrate.

[油脂分解性能の評価]
光反応器モジュールで処理をする水溶系の油脂を含有する流体として、水で固形分を1%に調製した牛乳を用い、チューブポンプを用いて90mL/minにて光反応器内を循環しながら、光反応器にLEDを照射し、TC-110=60℃、TC-200<80℃となるようにファンの出力を制御して、光触媒反応による油脂分解試験を実施した。LEDを10h照射後の牛乳中の油脂量をTOC(全有機炭素測定)により定量することで、油脂分解性能を評価した。油脂分解性能が高いほど、光触媒反応が促進されていることを意味する。
[Evaluation of fat and oil decomposition performance]
As the fluid containing water-soluble fats and oils to be treated in the photoreactor module, milk prepared with water to a solid content of 1% was used, and was circulated within the photoreactor at a rate of 90 mL/min using a tube pump. An oil and fat decomposition test by photocatalytic reaction was conducted by irradiating the photoreactor with an LED and controlling the fan output so that TC-110 = 60°C and TC-200 < 80°C. The oil and fat decomposition performance was evaluated by quantifying the amount of oil and fat in milk after 10 hours of LED irradiation using TOC (total organic carbon measurement). It means that the higher the fat and oil decomposition performance is, the more the photocatalytic reaction is promoted.

(比較例1)
実施例1と同様の光反応器システムを用い、ファンの出力を100%で運転したこと以外は、実施例1と同様にして光反応器内の温度の計測、LEDの温度の計測、及び油脂分解性能の評価を行った。
(Comparative example 1)
The same photoreactor system as in Example 1 was used, except that the fan output was operated at 100%, and the temperature inside the photoreactor, the LED temperature, and the oil and fat were measured in the same manner as in Example 1. The decomposition performance was evaluated.

(実施例2)
実施例1と同様の光反応器システムを用い、ファンの出力を5%で運転したこと以外は、実施例1と同様にして光反応器内の温度の計測、LEDの温度の計測、及び油脂分解性能の評価を行った。
(Example 2)
The same photoreactor system as in Example 1 was used, except that the fan output was operated at 5%, and the temperature inside the photoreactor was measured, the temperature of the LED was measured, and oil and fat were measured in the same manner as in Example 1. The decomposition performance was evaluated.

実施例1、比較例1及び比較例2の光反応器内の温度の経時変化を図7に示し、光源の温度の経時変化を図8に示す。実施例1の反応器内の温度は、60℃に維持された。実施例1のLEDの温度は、80℃を超えない温度に維持され、試験後に照度計でLEDの照度を計測した結果、LEDの照度低下は無かった。また、実施例1の油脂分解量は、40mg/Lであった。比較例1の油脂分解量は、3mg/Lに止まり、この時の反応器内の温度は、32℃であった。比較例2では、光反応器システムの運転と共に反応器内の温度及びLEDの温度が上昇し、反応器内の温度が100℃で反応液が沸騰し、系外への飛散がみられ、LED温度が140℃を超えた際に、LEDが破損(絶縁)した。以上により、実施例1の光反応器モジュール及び光反応器システムは、光反応器内の温度を制御し、光反応器における反応速度を最大化しながら、LEDの性能を損なうことなく、長時間運転することができることを確認した。 FIG. 7 shows the temperature change over time in the photoreactors of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, and FIG. 8 shows the change over time in the temperature of the light source. The temperature inside the reactor of Example 1 was maintained at 60°C. The temperature of the LED of Example 1 was maintained at a temperature not exceeding 80° C., and as a result of measuring the illuminance of the LED with a luminometer after the test, there was no decrease in the illuminance of the LED. Further, the amount of fat and oil decomposed in Example 1 was 40 mg/L. The amount of fat and oil decomposed in Comparative Example 1 was only 3 mg/L, and the temperature inside the reactor at this time was 32°C. In Comparative Example 2, the temperature inside the reactor and the temperature of the LED rose with the operation of the photoreactor system, and when the temperature inside the reactor reached 100°C, the reaction liquid boiled and was seen scattering outside the system. The LED was damaged (insulated) when the temperature exceeded 140°C. As described above, the photoreactor module and photoreactor system of Example 1 can be operated for a long time without impairing the performance of the LED while controlling the temperature inside the photoreactor and maximizing the reaction rate in the photoreactor. I confirmed that it can be done.

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiments have been described as above, the embodiments are presented as examples, and the present invention is not limited to the embodiments described above. The embodiments described above can be implemented in various other forms, and various combinations, omissions, substitutions, changes, etc. can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

1 光反応器
2 管
3 粒体
31 光触媒層
4 支持部材
5 光源
51 発光素子
52 基板
53 光軸
6 空冷式ヒートシンク
6A 水冷式ヒートシンク
7 冷却ファン
8 キャップ
81 接続口
9 フランジ
10 中心軸
11 台座
15 融着面
16 非融着面
17 冷却水循環ポンプ
18 ラジエータ
20 直線
30 冷却機構
100 光反応器モジュール
200 光反応器システム
211 第1温度計測部
212 第2温度計測部
220 制御部
241 流体供給ライン
242 流体流出ライン
243 排気ライン
250 排熱回収循環ライン
251 冷却水排出ライン
252 冷却水供給ライン
1 Photoreactor 2 Tube 3 Particles 31 Photocatalyst layer 4 Support member 5 Light source 51 Light emitting element 52 Substrate 53 Optical axis 6 Air-cooled heat sink 6A Water-cooled heat sink 7 Cooling fan 8 Cap 81 Connection port 9 Flange 10 Central axis 11 Pedestal 15 Fusion Bonding surface 16 Non-fusion surface 17 Cooling water circulation pump 18 Radiator 20 Straight line 30 Cooling mechanism 100 Photoreactor module 200 Photoreactor system 211 First temperature measurement section 212 Second temperature measurement section 220 Control section 241 Fluid supply line 242 Fluid outflow Line 243 Exhaust line 250 Exhaust heat recovery circulation line 251 Cooling water discharge line 252 Cooling water supply line

Claims (10)

透光性を有する管と、前記管の内側に収容され、導光材料を含む複数の粒体とを有し、流体が前記管の内側に流通する光反応器と、
前記管の外側に配置され、前記粒体に向けて光を照射する光源と、
前記管の外側に配置され、前記光源を冷却する冷却機構と、
前記冷却機構の出力を調整することで、前記光反応器の内部の温度を制御する制御部とを備える光反応器システム。
A photoreactor comprising a translucent tube and a plurality of particles containing a light guide material housed inside the tube, and in which a fluid flows inside the tube;
a light source disposed outside the tube and irradiating light toward the granules;
a cooling mechanism disposed outside the tube and cooling the light source;
A control unit that controls the temperature inside the photoreactor by adjusting the output of the cooling mechanism.
前記粒体の表面に、光触媒層が設けられている、請求項1に記載の光反応器システム。 The photoreactor system according to claim 1, wherein a photocatalyst layer is provided on the surface of the granules. 前記光源を保持する支持部材を備え、
前記管と前記支持部材との間に冷却媒体が流通する、請求項1又は2に記載の光反応器システム。
comprising a support member that holds the light source,
3. The photoreactor system of claim 1 or 2, wherein a cooling medium flows between the tube and the support member.
前記冷却機構は、空冷式ヒートシンクと、冷却ファンとを有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の光反応器システム。 The photoreactor system according to any one of claims 1 to 3, wherein the cooling mechanism includes an air-cooled heat sink and a cooling fan. 前記冷却機構は、水冷式ヒートシンクと、ラジエータとを有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の光反応器システム。 The photoreactor system according to any one of claims 1 to 3, wherein the cooling mechanism includes a water-cooled heat sink and a radiator. 前記光反応器の内部の温度を計測する第1温度計測部と、
前記光源の温度を計測する第2温度計測部とを備え、
前記制御部は、前記第1温度計測部及び前記第2温度計測部の計測温度に基づいて、前記冷却機構の出力を制御する、請求項1から5のいずれか一項に記載の光反応器システム。
a first temperature measurement unit that measures the temperature inside the photoreactor;
and a second temperature measurement unit that measures the temperature of the light source,
The photoreactor according to any one of claims 1 to 5, wherein the control unit controls the output of the cooling mechanism based on the measured temperatures of the first temperature measurement unit and the second temperature measurement unit. system.
前記制御部は、前記第1温度計測部の計測温度が一定となるように前記冷却機構の出力を制御する、請求項6に記載の光反応器システム。 The photoreactor system according to claim 6, wherein the control unit controls the output of the cooling mechanism so that the temperature measured by the first temperature measurement unit is constant. 前記制御部は、前記第1温度計測部の計測温度が前記流体に含まれる有機物の反応温度以上となるように前記冷却機構の出力を制御する、請求項6又は7に記載の光反応器システム。 The photoreactor system according to claim 6 or 7, wherein the control unit controls the output of the cooling mechanism so that the temperature measured by the first temperature measurement unit is equal to or higher than the reaction temperature of an organic substance contained in the fluid. . 前記制御部は、前記第2温度計測部の計測温度が前記光源の許容温度以下となるように前記冷却機構の出力を制御する、請求項6から8のいずれか一項に記載の光反応器システム。 The photoreactor according to any one of claims 6 to 8, wherein the control unit controls the output of the cooling mechanism so that the temperature measured by the second temperature measurement unit is equal to or lower than the allowable temperature of the light source. system. 前記制御部は、前記第1温度計測部の計測温度が所定の温度範囲内となり、且つ、前記第2温度計測部の計測温度が所定の温度以下となるように、前記冷却機構の出力を制御する、請求項6から9のいずれか一項に記載の光反応器システム。 The control unit controls the output of the cooling mechanism so that the temperature measured by the first temperature measurement unit is within a predetermined temperature range, and the temperature measured by the second temperature measurement unit is below a predetermined temperature. 10. A photoreactor system according to any one of claims 6 to 9.
JP2022032972A 2022-03-03 2022-03-03 photoreactor system Pending JP2023128560A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022032972A JP2023128560A (en) 2022-03-03 2022-03-03 photoreactor system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022032972A JP2023128560A (en) 2022-03-03 2022-03-03 photoreactor system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023128560A true JP2023128560A (en) 2023-09-14

Family

ID=87972396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022032972A Pending JP2023128560A (en) 2022-03-03 2022-03-03 photoreactor system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023128560A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2915546B1 (en) Ultraviolet sterilizer and sterilization method
JP5429947B2 (en) Photoreactor and production method thereof
US5971565A (en) Lamp system with conditioned water coolant and diffuse reflector of polytetrafluorethylene(PTFE)
CA2497599A1 (en) Ultraviolet sterilization device
JP6192679B2 (en) Liquid sterilization method and sterilizer
TW201716336A (en) Sterilization device
US20110076196A1 (en) Photochemical reactor, luminescent screen and photochemical processing system
US6610258B1 (en) Device for purifying fluid with photonic pulses
US20230135557A1 (en) Polygonal flow reactor for photochemical processes
EP4284758A1 (en) Photoreactor assembly
US20230107949A1 (en) Polygonal continuous flow reactor for photochemical processes
US20230182107A1 (en) Improved cooling of tube containing reactants
US6217834B1 (en) Ultraviolet radiation lamp and source module and treatment system containing same
JP2023128560A (en) photoreactor system
JP2010274173A (en) Uv ray irradiation apparatus
JP4123011B2 (en) Excimer lamp device
JP2023128561A (en) photoreactor module
JP2023128562A (en) photoreactor module
JP2008235678A (en) Ultraviolet irradiator, ultraviolet irradiation device and film reforming method
KR102466331B1 (en) Pipeline type sewage disinfection system using semiconductor and the method using it
US20230128715A1 (en) Improved continuous flow reactor for photochemical processes with concave-faced sides
JP5597951B2 (en) UV irradiation equipment
JP2018010178A (en) Liquid heating device
JP2008110084A (en) Ultraviolet sterilizer
JP2021171758A (en) Fluid sterilization apparatus and fluid sterilization system