JP4151307B2 - PHOTOCATALYST DEVICE AND PHOTOCATALYST REACTION DEVICE WITH PHOTOCATALYST CARRIER - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する利用分野】
本発明は、比較的に短波長光線によって活性化し、これと接触又は接近した物質を酸化還元反応する光触媒を含む光触媒装置に関する。
【0002】
短波長光線の照射によって励起されて活性化し、これと接触、付着又は接近した物質を分解する光触媒(photocatalyst)が知られている。
【0003】
代表的な光触媒は酸化チタン(TiO2)等のある種の光応答半導体(photoactivated semiconductor)である。
【0004】
この光触媒の応用分野としては、例えば物体(基質)の表面から汚れ成分を除去する洗浄、汚れ成分の付着を防止する防汚、殺菌、脱臭、空気の清浄、排気処理、水の清浄、排水処理、水の分解(水素の獲得)、有機合成または有機分解反応の促進、環境汚染物質の分解など多彩である。
【0005】
これらの応用分野は光励起されたときに発揮する強力な光触媒の酸化還元力による光触媒反応、光触媒作用を利用している。
【0006】
例えば、短波長光線を照射した前記光触媒は、空気中の酸素(O2)、又は水に溶けている又は水に混入している酸素を活性化し、オゾン(O3)又は活性酸素(O)を発生し水に含まれているかび
類、細菌類、トリハロメタン類の有機塩素化合物を酸化分解し、脱臭、脱色、殺菌、または消毒す
る。
【0007】
また短波長光線の照射により励起された前記光触媒は、例えば水(H2O)の分解に高い活性を示し、水を分解して活性酸素(O)と水素(H2)とを発生する。
【0008】
更に前記光触媒は、環境浄化材料として、空気中または排水中に含まれている有機ハロゲン化合物、例えばトリクロロエチレン(TCE)、テトラクロロエチレン(PCE)等の揮発性有機溶剤類、農薬、例えばペンタゾン等の除草剤、DEP等の殺虫剤、DDPV等の有機燐農薬、有害無機化合物、例えばシアン、6価クロム等の様な環境汚染物質の分解に寄与する。
【0009】
【従来の技術】
多数の光触媒粒子を直接何らかの物質と酸化還元反応させた後に、光触媒粒子を分離、回収するのが困難であり、光触媒粒子を利用する装置が複雑となる。従って従来の光触媒粒子を利用する先行技術の光触媒含有装置では、光触媒粒子を含む光触媒層を支持部材(支持体)に坦持(固定、支持、保持)させて光触媒坦持部材の形態として使用することが多い。
【0010】
本発明者に付与された米国特許第6,108,476号には、支持部材として光ファイバを用い、光ファイバの表面に光触媒を被覆した光触媒担持光ファイバからなる第1の光触媒装置が開示されている。そしてその端部から光線を導入し、その導入光線をその表面から出射させて光触媒を活性化している。
【0011】
本発明者に付与された米国特許第6,238,630号には、支持部材として光線透過部材(導光体)を用い、その表面またはその近辺に光触媒を配置した第2の光触媒装置が開示されている。そしてその光線透過部材の一部分から光線を導入し、その導入光線をその表面から出射させて光触媒を活性化している。更にこの米国特許にはその表面に交互に散乱領域と非散乱領域を配置して光触媒をほぼ均一に照射することが開示されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、上述の米国特許第6,108,476号および、または米国特許第6,238,630号を更に発展させた新規な光触媒装置を提案するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の主な態様および好ましい実施の形態は以下の通りである。
【0014】
本発明の主な一態様は、表面と側面とを有し、光入射部とした前記側面から入射させた光線を内部全反射により伝達すると共に前記表面から出射させるサイドライトまたはエッジライト方式の面光源用の導光部材(光透過性支持部材)と、光ファイバ・コアと前記光ファイバ・コアに部分的または全面的に被覆された光触媒又は更に吸着剤を含む光触媒クラッド(光触媒膜)とからなり、前記表面に植毛して配置した複数の光触媒担持光ファイバとを備えた、光触媒装置である。
【0015】
本発明の他の主な一態様は、表面と側面とを有し、光入射部とした前記表面の周辺から入射させた光線を内部全反射により伝達すると共に前記表面から出射させる面光源用の導光部材(光透過性支持部材)と、光ファイバ・コアと前記光ファイバ・コアに部分的または全面的に被覆された光触媒又は更に吸着剤を含む光触媒クラッド(光触媒膜)とからなり、前記表面に植毛して配置した複数の光触媒担持光ファイバとを備えた、光触媒装置である。
【0016】
本発明の更に他の主な一態様は、表面と側面とを有し、光入射部とした前記表面の周辺または前記側面から入射させた光線を内部全反射により伝達すると共に前記表面から出射させる面光源用の導光部材(光透過性支持部材)と、光ファイバ・コアと前記光ファイバ・コアに部分的または全面的に被覆された光触媒又は更に吸着剤を含む光触媒クラッド(光触媒膜)とからなり、前記表面に植毛して配置した複数の光触媒担持光ファイバと、前記導光部材(前記光透過性支持部材)の内部を伝達する光線を前記表面に指向する光散乱/光方向変換手段とを備えた、光触媒装置である。
【0017】
前記光散乱/光方向変換手段は、前記導光部材(前記光透過性支持部材)の前記表面に形成された複数の溝または突起またはプリズムからなることができる。
【0018】
前記光散乱/光方向変換手段は、前記導光部材(前記光透過性支持部材)の前記表面上に形成された複数の光散乱印刷部または粗面からなることができる。
【0019】
前記光散乱/光方向変換手段は、前記導光部材(前記光透過性支持部材)の内部に分散された複数の光散乱粒子からなることができる。
【0020】
前記光散乱/光方向変換手段として次に示すような「グラデーション・パターン」((gradation pattern:段階的変化模様、漸次的移行様式))を有するのが望ましい。
【0021】
前記光散乱/光方向変換手段は、前記導光部材(前記光透過性支持部材)の一方の表面に形成され個数の分布密度が変化している複数の溝または突起またはプリズムからなる、グラデーション・パターンを有することができる。
【0022】
前記光散乱/光方向変換手段は、前記導光部材(前記光透過性支持部材)材の一方の表面上に形成され高さが変化している複数の溝または突起またはプリズムからなる、グラデーション・パターンを有することができる。
【0023】
前記光散乱/光方向変換手段は、前記支持部材の一方の表面上に形成され幅が変化している複数の溝または突起またはプリズムからなる、グラデーション・パターンを有することができる。
【0024】
前記光散乱/光方向変換手段は、 前記導光部材(前記光透過性支持部材)の一方の表面上に形成され個数の分布密度が変化している複数の光散乱印刷部または粗面からなる、グラデーション・パターンを有することができる。
【0025】
前記光散乱/光方向変換手段は、 前記導光部材(前記光透過性支持部材)の一方の表面上に形成され幅が変化している複数の光散乱印刷部または粗面からなる、グラデーション・パターンを有することができる。
【0026】
前記光散乱/光方向変換手段は、 前記支持部材の内部に分散され個数の分布密度が変化している複数の光散乱粒子からなる、グラデーション・パターンを有することができる。
【0027】
本発明の更に他の主な一態様は、表面と側面とを有し、光入射部とした前記表面の周辺または前記側面から入射させた光線を内部全反射により伝達すると共に前記表面から出射させる面光源用の導光部材(光透過性支持部材)と、光ファイバ・コアと前記光ファイバ・コアに部分的または全面的に被覆された光触媒又は更に吸着剤を含む光触媒クラッド(光触媒膜)とからなり、前記表面に植毛して配置した複数の光触媒担持光ファイバと、前記導光部材(前記光透過性支持部材)に流体が通過可能な少なくとも一つの開口又は貫通口を設けた、光触媒装置である。
【0028】
本発明の更に他の主な一態様は、表面と側面とを有し、光入射部とした前記表面の周辺または前記側面から入射させた光線を内部全反射により伝達すると共に前記表面から出射させる面光源用の導光部材(光透過性支持部材)と、光ファイバ・コアと前記光ファイバ・コアに部分的または全面的に被覆された光触媒又は更に吸着剤を含む光触媒クラッド(光触媒膜)とからなり、前記表面に植毛して配置した複数の光触媒担持光ファイバと、前記光触媒担持光ファイバを配置または植毛していない前記表面の領域に光触媒膜または光反射膜を形成した、光触媒装置である。
【0029】
本発明の更に他の主な一態様は、表面と側面とを有し、光入射部とした前記表面の周辺または前記側面から入射させた光線を内部全反射により伝達すると共に前記表面から出射させる面光源用の導光部材(光透過性支持部材)と、光ファイバ・コアと前記光ファイバ・コアに部分的または全面的に被覆された光触媒又は更に吸着剤を含む光触媒クラッド(光触媒膜)とからなり、前記表面に植毛して配置した複数の光触媒担持光ファイバと、前記光触媒担持光ファイバの自由端に集光レンズを配置し、これにより、前記光触媒担持光ファイバの固定端と前記自由端から光線を導入可能とした、光触媒装置である。
【0030】
本発明の更に他の主な一態様は、各形態の前記光触媒装置と、前記表面の周辺または前記側面からなる前記光入射部から前記導光部材(前記光透過性支持部材)の内部に前記光触媒を励起する光線を入射させる光源とからなる、光触媒反応装置である。
【0031】
本発明の更に他の主な一態様は、各形態の前記光触媒装置と、前記光触媒反応装置の前記光源を、(a)光線導入部とした前記側面に配置、(b)プリズムを介在して光線導入部とした前記側面に配置、(c)プリズムを介在して光線導入部とした前記表面の周辺に配置、(d)光伝送用光ファイバを介在して前記光線導入部に配置、または(e)光伝送用光ファイバとプリズムとを介在して前記光線導入部に配置した、光触媒反応装置である。
【0032】
前記光触媒反応装置の前記光源を、光線導入部とした前記側面に配置することができる。
【0033】
前記光触媒反応装置の前記光源を、プリズムを介在して光線導入部とした前記側面に配置することができる。
【0074】
光触媒クラッドはクラッド(クラッディング、被覆、外被、カバー、コート)それ自体が光触媒
であるか、または複数の光触媒粒子を含む光触媒層である。
【0075】
複数の光触媒担持光ファイバが支持部材(または支持体、基材)に植毛(または植毛加工、立毛、フロック加工、パイル加工)され、接着部材を介在または介在せずにまたは経由してその表面に固定されている。
【0076】
支持部材として光透過性の材料からなる光透過性部材を用いることができる。
【0077】
接着部材として、常温硬化性、熱硬化性または光硬化性を有する硬化性接着剤、これらを組み合わせた硬化性接着剤を使用できる。
【0078】
硬化性接着剤を採用する場合には、光触媒担持光ファイバの光透過部材に対する接着強度(植毛強さ)が高く恒久的な植毛とすることができる。
【0079】
接着部材としては、硬化性接着剤の代わりに、常時は固体であるが加熱により軟化または流動状となり、常温に戻すことにより再び固体となる熱可塑性樹脂(ホットメルト接着剤)を用いることができる。
【0080】
接着剤として熱可塑性樹脂を採用する場合には、光触媒担持光ファイバを再加熱により容易に光透過部材から取り外せるので、光触媒担持光ファイバを所定期間使用後に新しい光触媒担持光ファイバと容易に交換でき、光透過部材は再使用できる。
【0081】
植毛加工を高電圧静電界の静電吸引力を利用した静電的植毛法(エレクトロスタティック・フロッキング、電気植毛、電着植毛)により実施するのが望ましい。
【0082】
静電植毛の採用により、多数の光触媒担持光ファイバを光透過部材に短時間に生産能率よく植毛することができる。
【0083】
また静電的植毛法の採用により、植毛方向が一定し、密集度よく多数の光触媒担持光ファイバを光透過性支持部材に植毛することができる。
【0084】
また静電植毛の採用により、静電吸引力による投錨効果により光触媒担持光ファイバの光入射端部である先端端部が接着部材に突き刺さるので植毛の接着強度をより増大することができる。
【0085】
光触媒担持光ファイバを植毛により支持する支持体として透過性の材料からなる光透過部材を用いる場合には、光透過部材を経由して光触媒担持光ファイバの光入射端部から光線を入射させることができる。
【0086】
光透過性支持部材に導入された光線はその内部を伝達し、光触媒担持光ファイバの入射端部からコアの内部に導入される。光触媒担持光ファイバのコアの内部に導入される光線は、その長手方向に伝達すると共にコアから徐々に出射し、光触媒クラッドを照射し光触媒を活性化する。
【0087】
光透過性支持部材の表面の一部または側面などの光透過性支持部材の一部から光透過性支持部材の内部に導入し、光透過性支持部材を経由して光触媒担持光ファイバを活性化することができる。
【0088】
光触媒担持光ファイバの光入射端部からコア内部に導入された光線は、その長手方向に沿って内部全反射の原理によって伝送されると共にしてコアの表面から順次漏洩して出射し、この漏洩光線が光触媒クラッドを照射する。そして光触媒クラッドはこの漏洩光線の照射により活性化される。
【0089】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して本発明の好適な種々の実施の形態を詳細に説明する。
【0090】
図面において、本発明の説明をわかりやすくために各部分の相対的な寸法は実際の寸法とは幾分異なって描かれている。
【0091】
全ての図において同一部分または類似の部分には同一の参照数字、参照符号を付してある。
【0092】
本発明の好適な実施の形態の説明を明白にするために複数の各部分の寸法は図面上、実際のものとは異なって示されている。
【0093】
同一又は類似の部分は同一な参照符号、参照数字を付してあるので、同一又は類似の部分の説明はできるだけ重複をさけている。
【0094】
本発明の実施の形態を図1ないし図3を参照して説明する。
【0095】
図1、図2および図3において、光触媒装置200は複数の光触媒担持光ファイバ(または光触媒被覆光ファイバ、光触媒付き光ファイバ、光触媒・光ファイバ)100と支持部材(または基体、支持体、基板、支持板)30を含む。図3の参照数字35は反射鏡などの反射手段を示す。
【0096】
まず図2を参照して一本の光触媒担持光ファイバ100を詳細に説明する。
【0097】
一本の光触媒担持光ファイバ100は、簡潔に述べるとコア(芯)10と、コアの表面10aと、光入射端部10cと、光出射端部10dと、光触媒クラッド20とからなる。
【0098】
光触媒クラッド20はコア10の表面10aを部分的に又は全面的に被覆している。
【0099】
換言すると、コア10は光ファイバ・コアまたは長さ方向に延びるコア状の導光体であり、光入射端部10cは第1の端面であり、光出射端部10dは第1の端面と対向する第2の端面であり、そして光触媒クラッド20は光触媒層、光触媒膜、光触媒含有層である。
【0100】
コア10は紫外線 (UV光線) などの光触媒を活性化し得る短波長光線を伝達可能な実質的に透明な材料からなる。
【0101】
光触媒クラッド20は少なくとも光触媒材料を含む。
【0102】
図2に示す光触媒クラッド20は、光線を伝達できるバインダー (結合材、接着剤) 20b中に少なくとも複数の光触媒粒子20aを分散させた光触媒層をコア10の表面10aに被覆させたものである。
【0103】
ここで光触媒粒子20aとは粒子状、粉末状、小片状の光触媒を意味する。
【0104】
短波長光線によって活性化する光触媒材料としては、例えば二酸化チタン(TiO2)(光励起波長388nm以下)、酸化タングステン(WO2)(光励起波長388nm以下)、酸化亜鉛(ZnO)(光励起波長388nm以下)、硫化亜鉛(ZnS)(光励起波長344nm以下)、酸化錫(SnO2)(光励起波長326nm以下)等の半導体の金属酸化物等が用いられる。
【0105】
または例えば二酸化チタンに微量の白金等を坦持させた特殊金属坦持光触媒は光触媒作用が向上する。
【0106】
更に近年開発されている紫色、青色などの比較的に短波長の可視光線によって活性化し得る可視光反応型光触媒材料を用いることができる。
【0107】
コア10は、更に紫外線帯域の光線に対して透過性、導光性のある無機または有機材料からなるのが望ましい。
【0108】
紫外線の透過性に優れたコア10としては、以下に述べる無機光学材料または有機光学材料が用いられる。
【0109】
コア10として用いられる無機光学材料として、例えばSiO2を少なくとも999重量パーセント含む透明石英ガラス(溶融石英:fusedquarts)、サフアイア(sapphire)、ホウケイ酸ガラス(borosilicateglass)などがあげられる。
【0110】
またコア10として用いられる有機光学材料として、例えばジメチル・シリコーン(dimethylsilicone)等のケイ素(略称Sl)樹脂、シリコーンゴム、ポリカーボネート(略称PC)樹脂、ポリメチルメタクリレート(略称PMMA)等のアクリル樹脂、紫外線透過性の非結晶性フッ素素樹脂(旭ガラス社製の商品名サイトップ)、ポリエステル樹脂(鐘紡社製の光学用ポリエステル樹脂)などがあげられる。
【0111】
バインダー(結合材、結着材、接着剤)20bとしては、光線をよく透過するシリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂などの有機樹脂、または透明ガラス・フリットなどの無機結合材が用いられる。
【0112】
光触媒クラッド20は、光触媒材料のみから構成することもでき、この場合バインダー (結合材、接着剤) 20bは削除される。
【0113】
例えば、チタニアゾル(Titaniasol.)を予めコア10の表面10aにコーティングしておき、約500度Cの温度で加熱処理することにより、表面10a上に二酸化チタンの光触媒が形成される。
【0114】
または光触媒材料を真空蒸着法、スパッタリング法、化学気相堆積(ケミカル・ペーパー・デポジション: CVD)法などにより直接コア10の表面10aに光触媒膜を形成することができる。
【0115】
コア10のために使用する導光体と光触媒クラッド20のために使用する光触媒クラッド20はコア10の屈折率が光触媒クラッド20の屈折率より高いように選択することができる。
【0116】
この場合にはコア10から光触媒クラッド20へ光線L3が光入射端部10cから光出射端部10dへ向かって少しずつ徐々に漏洩するので、光触媒担持光ファイバ100の長さが比較的に長くても光線L3は光出射端部10dまで到達できその長さ全体にわたって光触媒クラッド20を活性化できる。
【0117】
しかし、コア10のために使用する導光体と光触媒クラッド20はコア10の屈折率が光触媒クラッド20の屈折率よりも低くするか、同等に選択してもよい。
【0118】
この場合にはコア10から光触媒クラッド20へ光線L3が光入射端部10cから光出射端部10dへ向かって急激に漏洩するので、光触媒担持光ファイバ100の長さが比較的に短い時には光線L3は光出射端部10dまで到達できその長さ全体にわたって光触媒クラッド20を活性化できる。
【0119】
しかしその長さが比較的に長い時には光出射端部10dまで到達できず、従って光出射端部10dの近辺に存在する光触媒クラッド20は光触媒反応を生じない。
【0120】
いずれの場合にも、光入射端部10cから光出射端部10dにわたって光触媒クラッド20が活性化でできるようにコア10と光触媒クラッド20の屈折率とコアの長さの最適な組み合わせを考慮する必要がある。
【0121】
紫外線光源から出射する紫外線(UV光線)L3は、光触媒担持光ファイバ100光入射端部10cに指向される。
【0122】
光入射端部10cで受光したUV光線L3は光入射端部10cと対向する光出射端部10dへ向かって内部全反射の原理によって伝送される。
【0123】
UV光線L3はコア10の長手方向へ繰り返して反射され、それと同時にUV光線L3はコア10から順次、コア表面10aから出射即ち漏洩していく。
【0124】
この出射光線L3はコア表面10aに被覆されている光触媒クラッド20に照射され光触媒を活性化する。
【0125】
図2に示すように、光触媒クラッド20に光触媒粒子20aに加えて気体状の汚染因子(汚染物質)を吸着できる吸着性物質(吸着剤粒子)20cを含有するのが望ましい。
【0126】
好適な吸着性物質(吸着剤粒子)20cとしては、アパタイト、活性炭素、ゼオライト、多孔性セラミックス、シリカゲルなどの単体またはこれらの複合材が挙げられる。
【0127】
光触媒粒子20aと吸着剤粒子20cの混合物は光触媒クラッド20のバインダー20b内にまたは/およびバインダー20bの表面に配置または分散される。
【0128】
その代わりに、寸法の大きな一つの吸着剤粒子20cに各々が一つの吸着剤粒子20cよりも寸法が小さな複数の光触媒粒子20aを担持させた複数の光触媒担持吸着剤粒子をバインダー20bに含有させてもよい。
【0129】
上述の光触媒20aおよび吸収剤20cの複合材を含む光触媒クラッド20(光触媒/吸収剤クラッド)においては、吸収剤が光線の有無に関係せずに常にその吸着能力が飽和するまで汚染物質を吸着し、光触媒が光線L3の照射時に活性化して光触媒と隣接または接触した吸収剤に吸着している汚染物質を分解し、吸収剤20cの吸着能力を初期の状態まで回復させる。
【0130】
このように吸収剤が光触媒と共に用いられると、光触媒の光触媒機能により大量の汚染物質を酸化、還元により処理できる。
【0131】
光触媒担持吸着剤粒子と反対に一つの光触媒粒子20aに各々が一つの光触媒粒子20aよりも寸法が小さな複数の吸着剤粒子20cを担持させた複数の吸着剤担持光触媒をバインダー20bに含有させてもよい。
【0132】
光触媒担持吸着剤粒子と反対に一つの光触媒粒子20aの表面に部分的に吸着剤を形成させた複数の吸着剤担持光触媒をバインダー20bに含有させてもよい。
【0133】
光触媒担持吸着剤粒子と反対に一つの光触媒粒子20aの表面に部分的に吸着剤を形成させた複数の吸着剤担持光触媒をバインダー20bに含有させてもよい。
【0134】
光触媒担持吸着剤粒子と反対に一つの光触媒粒子20aの表面に部分的に吸着剤を形成させた複数の吸着剤担持光触媒粒子をバインダー20bに含有させてもよい。
【0135】
例えば特開平10−244166号公開公報および垰田(Taoda)、野浪(Nonami)他に付与された米国特許第5981425号、特許第6180548号に開示されている多孔性アパタイト等のアパタイト(燐酸カルシウム)からなる吸着剤を光触媒膜の表面に少なくとも部分的に形成させてもよい。
【0136】
この多孔性アパタイト吸着剤を一つの光触媒粒子20aの表面に少なくとも部分的に形成させたアパタイト担持光触媒粒子を用い、この多数をバインダー樹脂に含有形成させてもよい。
【0137】
アパタイト担持光触媒粒子を含有させた有機バインダー樹脂20bを光ファイバ・コア10の表面10aに被覆させることができる。
【0138】
アパタイト担持光触媒粒子は、光触媒粒子20aが部分的にアパタイトに被覆されているので、光ファイバ・コア10および有機バインダー樹脂に直接、光触媒粒子20aと接触されず光ファイバ・コア10および有機バインダー樹脂20bが光触媒との接触を避けられ、光触媒機能を発揮しつつ光ファイバ・コア10および有機バインダー樹脂20bの劣化を防ぐことができる。
【0139】
光ファイバ・コア10が光触媒との接触により劣化しやすい有機樹脂即ちポリマー・コアである場合に、アパタイト担持光触媒粒子を含有した有機バインダー樹脂20を光触媒クラッドとして用いると、光触媒担持ポリマー型光ファイバ100を長寿命とすることができる。
【0140】
紫外線光源から出射する紫外線(UV光線)L3は、光触媒担持光ファイバ100光入射端部10cに指向される。光入射端部10cで受光したUV光線L3は光入射端部10cと対向する光出射端部10dへ向かって内部全反射の原理によって伝送される。
【0141】
UV光線L3はコア10の長手方向へ繰り返して反射され、それと同時にUV光線L3はコア10から順次、コア表面10aから出射即ち漏洩していく。この出射光線L3はコア表面10aに被覆されている光触媒クラッド20に照射され光触媒を活性化する。
【0142】
図1および図3を参照して次に本発明の第1の実施の形態を詳細に説明する。
【0143】
図1および図3において、光触媒装置200は図2で詳記した複数の光触媒担持光ファイバ100と一つの支持部材30とを備え、複数の光触媒担持光ファイバ100を支持部材30上に配置している。
【0144】
複数の光触媒担持光ファイバ100は支持部材30上に部分的に、またはほぼ全面的に立毛状態を保って植毛されている。
【0145】
支持部材30は紫外線(UV光線)のように短波長帯域の光線を伝達できる実質的に透明な部材からなる。
【0146】
図1および図3に示すように支持部材30は、例えば代表的には実質的に矩形の形状を有する透明板で構成することができる。
【0147】
実質的に矩形の形状を有する板状の透明板からなる支持部材即ち透明支持板30は前面である第1の主表面と裏面である第2の主表面と、第1の側面3と、第1の側面30cと対向する第2の側面30dと所定の厚さとからなる。
【0148】
透明支持部材30に用いられる有機材料としては、紫外線の透過性の高いアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、無定形フッ素樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴムなどが挙げられる。
【0149】
これらの有機材料では特に長寿命が要求される用途には、紫外線の照射に対して耐久性が優れた無定形フッ素樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴムを用いるのが望ましい。
【0150】
透明支持部材30に用いられる無機材料としては、溶融石英、紫外線透過ガラスなどが挙げられる。
【0151】
図3に示すように、接着部材(接着剤、接着剤層)60は支持部材30の前面30aに配置されている。
【0152】
接着剤層60としては、ほぼ透明な樹脂接着剤を用いるのが望ましい。
【0153】
この透明な樹脂接着剤としては、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
【0154】
複数の光触媒担持光ファイバ100を板状の透明支持部材30の前面30aに植毛する植毛加工法(フロック加工法)としては静電的植毛法が適し、またそのための接着剤層60としては熱硬化性または光硬化性の硬化性樹脂が適する。
【0155】
静電気的植毛加工法は、代表的に織物工業において広く使われていて、直流電源を用いるものと交流電源を用いるものとがある。
【0156】
静電気的植毛加工法を用いて複数の光触媒担持光ファイバ100を板状の透明支持部材30の前面30a上に植毛する方法を以下に述べる。
【0157】
接着剤材料に硬化剤を混合した流動性、粘着性のある未硬化の硬化性接着剤を予め用意する。
【0158】
板状の透明支持部材30の前面30aにこの未硬化の硬化性接着剤を印刷、スプレー、浸漬、転写などの従来の塗布法により塗布して接着剤層60を形成する。
【0159】
図8に示すように、底部に取り出し口である開口を有するじょうご型の貯蔵容器であるホッパーHP内に多数の光触媒担持光ファイバ100を予め収納しておく。
【0160】
ホッパーHPの底部には金網、多数の孔を有する金属板などの多数の開口を有する開口付き金属電極MEを備える。
【0161】
金属電極MEの開口の寸法は光触媒担持光ファイバ100単体の直径より幾分大きくし多数の光触媒担持光ファイバ100がその開口を通過できるようにする。
【0162】
電磁振動、超音波振動などの振動をホッパーHPに与える任意のバイブレータ(図示せず)を設けることにより、光触媒担持光ファイバ100がその開口から通過するのを助けることができる。
【0163】
光触媒担持光ファイバ100として特にその寸法に限定されない。
【0164】
例えば平均直径が約0.01mm(10μm)ないし約3.0mm程度、平均長さが約0.5mmないし約50mm程度の寸法の光触媒担持光ファイバ100を用いることができる。
【0165】
多数の光触媒担持光ファイバ100を収容できるホッパー(収納箱)を透明支持部材30の上に所定距離を離して対向させ、高いDCまたはAC電圧(約10−120KV)をホッパーの底部に設けられ帯電電極となる導電体のメッシュ・スクリーン電極と未硬化の硬化性接着剤層60(透明支持部材30)との間に印加する。
【0166】
光触媒担持光ファイバ100は高電圧のメッシュ・スクリーン帯電電極を通過時に静電荷が付与される。
【0167】
帯電した光触媒担持光ファイバ100が静電吸引力により推進しホッパー内部から透明支持部材30の前面30a上に形成された接着剤層60に、更に光触媒担持光ファイバの自重による重力が加わって移動する。
【0168】
そして光触媒担持光ファイバは前面30aとほぼ垂直に配列するように未硬化の接着剤の粘着性により接着剤層60に粘着される。この際に光触媒担持光ファイバの一端は静電吸引力による勢いにより接着剤層60の内部にまで食い込み、投錨される。
【0169】
したがって多数の光触媒担持光ファイバ100は未硬化状態の接着剤層60の上または中に仮固定され、仮に植毛される。
【0170】
次いで未硬化接着剤は加熱または光照射などの硬化条件を与えることにより硬化され、多数の光触媒担持光ファイバ100は接着剤層60の上または中に本固定され、恒久的に立毛状に植毛される。
【0171】
接着剤として上記の硬化樹脂を用いる代わりに室温では固体であり、室温以上の所定温度以上で流動体となる熱可塑性樹脂(熱軟化性樹脂、ホットメルト接着剤)を用いることができる。
【0172】
例えば固体状の熱可塑性樹脂をホットメルト・アプリケーターにより加熱し流動状態として透明支持部材30の前面30a上に塗布し、自然冷却して固体状の熱可塑性樹脂層を形成する。
【0173】
次いで透明支持部材30を例えばホットプレート上に配置して固体状の熱可塑性樹脂層を再加熱し熱可塑性樹脂を熱軟化させ粘性を付与しておく。
【0174】
多数の光触媒担持光ファイバ100を収納したホッパーの導電性メッシュ・スクリーンと所定距離離れた対向する熱可塑性樹脂層60(透明支持部材30)との間に高電圧を印加する。
【0175】
多数の光触媒担持光ファイバ100は帯電して静電吸引力により透明支持部材30の前面30aに移動し仮固定される。
【0176】
透明支持部材(透明支持板)30を例えばホットプレートの加熱を停止するかホットプレートから移動して自然冷却すると多数の光触媒担持光ファイバ100が熱可塑性樹脂層6に恒久的に固定(本固定)され、恒久的に植毛される。
【0177】
このような静電植毛法の適用により、光触媒担持光ファイバを支持部材の表面にほぼ直立して植毛できるので植毛の高い密集度の植毛が得られ、光触媒担持光ファイバの寸法、アスペクト比(太さと長さとの比率)などによって異なるが、一例として植毛密度が約100ないし150本/平方cm程度の光触媒担持光ファイバ100を支持部材上に容易に植毛できる。
【0178】
一方の側面30c側に配置した光源40からの光線Lは透明支持部材30の一方の側面30cからその内部に導入され、他方の側面30dに向かって内部全反射により伝達する。
【0179】
この伝達光線Lは、その一部が伝達の途中でその表面30aから漏洩して出射し、光触媒担持光ファイバ100の一端に入射する。
【0180】
透明支持部材30の屈折率N1を硬化後または固化した接着剤層60の屈折率N2より高く設定できる。
【0181】
このようにN1>N2と設定すると一対の側面30c、30d間の距離が長い場合でも光線Lを他方の30dまで伝達させることができ、即ち他方の側面30d近辺に位置する光触媒担持光ファイバ100にも光線Lを入射させることができる。
【0182】
これと異なり、透明支持部材30の屈折率N1を硬化後または固化した接着剤層60の屈折率N2と同等またはより低く設定(N1 ≦ N2)と、一対の側面30c、30d間の距離が長い場合には他方の側面30d近辺に位置する光触媒担持光ファイバ100に光線Lを入射させるのが困難になる。
【0183】
しかしこの半面、一方の側面30c近辺に位置する光触媒担持光ファイバ100に多くの光線Lが入射することになる。
【0184】
光源40から出射した光線Lは、光入射用の第1の側面30cから導光体である透明支持板30に導入され、透明支持板30内を内部全反射により多重反射を繰り返して第1の側面30cと対向する第2の側面30cに向かって進行する。
【0185】
これと同時に第2の側面30cに向かって進行する光線Lは、その進行途中で徐々に前面30aから出射され、図2に示した光触媒担持光ファイバ100の光入射端部10cからコア10の内部に入射される。
【0186】
図3に示すように、前面30aから光線Lの出射量と出射位置を適切に制御するために、任意の光散乱手段(光方向変換手段または光拡散手段)90を透明支持板30に備えることができる。
【0187】
そして光散乱手段90は図3では透明支持板30の裏面30bに配置されている。
【0188】
図3では光散乱手段90は複数の微小な溝(マイクロ・プロジェクション: micro−groove)からなり、裏面30bに形成されている。
【0189】
光散乱手段90は図3に示す溝に限定されず、溝の代わりに複数の微小な突起(マイクロ・プロジェクション: micro−projection)、マイクロプリズム(micro−prism)などを用いることができる。(図示せず。)
【0190】
光散乱手段90は、光触媒担持光ファイバ100に光線を照射させるために、光線を接着剤層60の方向へ散乱、拡散または方向変換させるための光散乱手段(光散乱手段、光拡散手段、光方向変換手段)として機能する。
【0191】
光散乱手段90は前面(一方の表面、第1の表面)30aのすべての領域にわたって均一に光線を出射できるようにする任意のグラデーション・パターン(gradation pattern:段階的変化模様、漸次的移行様式)を透明支持部材30に形成するのが望ましい。
【0192】
このように透明支持部材30の前面30aのすべての領域にわたって一様に分布して植毛されたほぼ全ての光触媒担持光ファイバ100に均一に光線を入射させるための均一な表面輝度を得るために、図3では断面がほぼ三角形の複数の高さ(深さ)のほぼ等しい溝90の個数を一方の側面30cから他方の側面30dに向かって順次減少変化させて分布するように透明支持部材30の裏面(一方の表面、第1の表面)30b側に配置させている。
【0193】
図3に示すように唯一の線状光源または線状に配列した複数の点状光源などの実質的に線状の光源40を第1の側面30c側にのみに近接して配置する場合に、溝(図3の参照数字90)、突起、プリズム、租面処理部、散乱塗料塗布部などの複数の光散乱部からなる光散乱手段90のグラデーション・パターンは、第1の側面30cから第2の側面30dに向かって複数の光散乱部の「分布密度」(配置密度)が順次、変化(減少)するように順次、裏面(他方の表面、第2の表面)30bに配置するように構成されている。
【0194】
グラデーション・パターン型光散乱手段は、図3に例示する複数の光散乱部の「分布密度」の変化によるグラデーション・パターン型光散乱手段に限定されず、後に詳記するように一方の側面から他方の側面に向かって、または一対の側面から一対の側面間の中央に向かって複数の微小溝、微小突起、微小プリズム、租面部などの光散乱部の高さ(深さ)または幅を順次変化させる様式とすることができる。
【0195】
これらの各種のグラデーション・パターン型光散乱手段90の採用により、図3に示す複数の光触媒担持光ファイバ100の光入射部(図2の参照符号10c)の全てに均一に光線(図2の参照符号L3)を入射させるための均一な表面輝度を生じることができる。
【0196】
実質的に線状の第1の光源40を第1の側面30c側に近接して配置すると共に実質的に線状の第2の光源を第2の側面30d側に近接して配置することができる。
【0197】
このように一対の側面のそれぞれに光源を配置する場合には、光散乱手段90のグラデーション・パターンは、第1の側面30cから第1の側面30cと第2の側面30dとのほぼ中央に向かって微小溝などの複数の光散乱部の分布密度が順次、減少して変化するように順次、裏面30bに配置すると共に、複数の光散乱部の分布密度が順次、増加して変化するように順次、裏面30bに配置して構成することができる。
【0198】
従って一対の側面30cおよび30dにそれぞれ線状光源を隣接して配置する場合にも、複数の光触媒担持光ファイバ100の全てに均一に出射光線を入射させるための均一な表面輝度を生じることができる。
【0199】
この場合にも光散乱手段90のグラデーション・パターンは、第1の側面30cおよび第2の側面30dから中央に向かって複数の微小溝などの光散乱部の高さ(深さ)または幅を順次、増加して変化させる様式とすることができる。
【0200】
光触媒装置300の複数の光触媒担持光ファイバ100が光触媒に反応する光線が照射されると、光触媒担持光ファイバ100に担持された光触媒が活性化即ち励起される。
【0201】
したがって光触媒担持光ファイバ100と汚染物質を含む気体または液体とが接触または近接させると、光触媒機能により汚染物質が酸化または、および還元されて分解されて気体または液体が浄化される。それと同時に、光触媒担持光ファイバ100自体は光触媒のセルフクリーニング効果により清潔に保たれ、従って光触媒装置300の洗浄保守作業が実質的に不要とすることができる。
【0202】
再び図2および図3を参照して、接着剤層60に入射したUV光線L2は、更に光触媒担持光ファイバ100と外部とに向かって進行する。
【0203】
光触媒担持光ファイバ100の光入射端10cに指向された光線L3は、光入射端10cで受光され、コア10の内部をその他端10dの方向に向かって伝達される。そして光線L3の伝達途中で徐々にコア10内部から光触媒クラッド20に漏洩し、光触媒クラッド20の光触媒を内側から照射し、活性化する。
【0204】
更に接着剤層60を経由して外部へ指向された光線L2は、その一部が光触媒担持光ファイバ100の光触媒クラッド20の露出表面に照射されと光触媒を活性化する。
【0205】
多数の光触媒担持光ファイバ100を密集して接着剤層60に植毛する場合、即ち高密度で多数の光触媒担持光ファイバ100を接着剤層60に植毛する場合には、光入射端10cで受光される光線の量が多くなり多量の光線が光触媒を活性化するのに寄与する。
【0206】
更に多数の光触媒担持光ファイバ100を密集して接着剤層60に植毛する場合、光入射端10cで受光されずに接着剤層60の露出表面から出射する光線のほぼすべてが光触媒担持光ファイバ100の光触媒クラッド20の露出表面に照射される。
【0207】
従って多数の光触媒担持光ファイバ100を密集して接着剤層60に植毛する場合、接着剤層60に進行するほぼすべての光線は光触媒を活性化するのに寄与することになる。
【0208】
即ち、光触媒担持光ファイバ100はその内部と外部から光線を受光することができ光線の利用効率が極めて高い効果がある。
【0209】
また接着剤層60の内部また露出表面に多数の光触媒粒子を分散してもよい。
【0210】
上述のように本発明の好適実施態様では、導光部材の側面から光源からの光線を導光部材の内部に入射させその表面から光線を漏洩させるサイドライトまたはエッジライト方式の面光源とその表面に配置した多数の光触媒担持光ファイバとを巧みに組み合わせて光触媒装置を構成したものである。
【0211】
そしてこの構成により光源からの光線を極めて効率的に光触媒を照射するのに利用でき、更に近接または接触する汚染物質または汚染物質を含む流体との処理面積を飛躍的に増大することができる。
【0212】
図4を参照して、上述の本発明の好適実施形態の各種の変形例を説明する。
【0213】
図4に例示するように光触媒又は光触媒と吸着剤との複合体を含む光触媒担持光ファイバの形状又はパターンは任意に変形できる。 図4に示す光触媒装置3004と図3に示す光触媒装置200とは光触媒担持光ファイバの形状のみが異なりその他の部分(構成、構成要素)は同一なのでここでは簡単のため異なる部分について説明する。
【0214】
図4には左から右に順次、U字状の光触媒担持光ファイバ100a、第1のコイル状の光触媒担持光ファイバ100b、第2のコイル状の光触媒担持光ファイバ100c、第1の分技状の光触媒担持光ファイバ100d、第2の分技状の光触媒担持光ファイバ100e及びランダム形状の光触媒担持光ファイバ100fが描かれている。
【0215】
U字状の光触媒担持光ファイバ100aは光触媒担持光ファイバがほぼU字状になるように曲げてあり、その第1の端末部と第2の端末部が導光体即ち透明板30(接着剤層60)の表面に固定されるように植毛されている。
【0216】
このU字状の光触媒担持光ファイバ100aでは第1の端末部と第2の端末部の両方が導光体30と接着剤60とから出射する光線を受光する光入射端となる。
【0217】
この場合、植毛する光触媒担持光ファイバの数量を少なくすることができ、またその高さを低くでき、即ち光触媒装置300全体の厚さを薄くすることができる。る。
【0218】
第1のコイル状の光触媒担持光ファイバ100bおよび第2のコイル状の光触媒担持光ファイバ100cは、連続して延長した複数のほぼ円形部を有している。
【0219】
その曲げ半径を小さくして光ファイバの曲げ損失(ベンディング・ロス)によりコア内部を伝達する光線を光触媒クラッドに漏洩させることもできる。
【0220】
これらの場合、光触媒担持光ファイバ100bのいずれか一方の端末部が導光体即ち透明板30(接着剤層60)の表面に固定されるように植毛されて光入射端としている。
【0221】
第1のコイル状の光触媒担持光ファイバ100bでは連続して延長した複数のほぼ円形部の直径がそれぞれほぼ等しくなっている。
【0222】
第2のコイル状の光触媒担持光ファイバ100cでは連続して延長した複数のほぼ円形部の直径がそれぞれ異なっており、その直径が徐々に変化している。
【0223】
第1の分技状の光触媒担持光ファイバ100dおよび第2の分技状の光触媒担持光ファイバ100eは、一本の幹状の光触媒担持光ファイバから枝分かれをした複数の枝状の光触媒担持光ファイバを有している。
【0224】
これらの場合、幹状の光触媒担持光ファイバのいずれか一方の端末部が導光体即ち透明板30(接着剤層60)の表面に固定されるように植毛されて光入射端としている。
【0225】
第1の分技状の光触媒担持光ファイバ100dでは幹状の光触媒担持光ファイバの異なる個所から枝状の複数の光触媒担持光ファイバが枝分かれをし、また第2の分技状の光触媒担持光ファイバ100eは、幹状の光触媒担持光ファイバの同じ個所から枝状の複数の光触媒担持光ファイバが枝分かれしている。
【0226】
ランダム形状の光触媒担持光ファイバ100fでは、多数の円形部を有するように光触媒担持光ファイバがランダムに延長している。
【0227】
その多数の円形部を曲げ損失を生じることができるようにそれらの半径を小さくしても良い。
【0228】
この場合、ランダム形状の光触媒担持光ファイバ100fのいずれか一方の端末部が導光体即ち透明板30(接着剤層60)の表面に固定されるように植毛されて光入射端としている。
【0229】
図1ないし図4に示す本発明の実施形態では、光透過性支持部材30は光線Lを受光する第1の側面30cから第2の側面30dまでの全てにわたって厚さがほぼ均一な平行平板であるが、支持部材30はこのような平行平板に限定されない。
【0230】
例えば、図5に示す本発明の他の実施形態の光触媒装置400ように、光透過性支持部材70を光源40からの光線を受光する第1の側面70cの厚みを大とし、第1の側面70cと対向する第2の側面70dに向かって厚みを順次、連続して(または階段的)に小とした厚みの変化するテーパー状の透明板からなるテーパー状とすることができる。
【0231】
即ち光触媒装置400は、水平な第1の表面70aと第1の側面70cから第2の側面70dに向かって所定角度で傾斜している第2の表面70bを有するテーパー状の透明板70と、第1の表面70a上に形成された接着部材層60と、接着部材層60に植毛された上述の多数の光触媒担持光ファイバ100とを備えている。
【0232】
この光触媒装置400はテーパー状の透明板70を用いているために、第1の側面70cで受光した光源40からの光線Lは、テーパー状の透明板70内部を第1の側面70cから第2の側面70dに向かって内部全反射をして伝達する途中で傾斜する第2の表面70bで全反射の条件がくずれて徐々に第1の表面70aから出射することになる。
【0233】
更に第2の側面70d側に配置された板状または層状の光反射体80および、または第2の表面70b側に配置された板状または層状の光反射体90を備えるのが望ましい。光反射体80あるために第2の側面70dから光線が外部に漏洩するのを無くすことができる。また光反射体90があるために第2の表面70bから光線が外部に漏洩するのを無くすことができる。
【0234】
図1、図3、図4および図5では光源40を透明板30、70の一方の側面30c、70c側のみに配置しているが、これに限定されず複数の側面側のそれぞれに少なくとも一つの光源を配置してもよい。
【0235】
例えば図6に示す本発明の他の実施形態では、厚さがほぼ均一な平行平板状の光透過性支持部材72を用い、第1の側面72c側に第1の反射鏡(リフレクター)50aと第1の光源40aとを配置すると共に、第1の側面72cと対向する第2の側面72d側に第2の反射鏡50bと第2の光源40bとを配置している。
【0236】
しかしながら光透過性支持部材は平行平板状に限定されず、例えば一対の側面のそれぞれに光源を設け、一対の側面から中央に向かって厚さの減少する変形テーパー状の光透過性支持部材を用いてもよい。
【0237】
即ち図6に示す本発明の他の実施形態において、光触媒装置500は、ほぼ等間隔で対向する第1の表面72aと第2の表面72bと、対向する第1の側面72cと第2の側面72dとを有する平行平板からなる光透過性支持部材72と、第1の表面72a上に形成された接着部材層60と、接着部材層60に植毛された上述の多数の光触媒担持光ファイバ100と、第2の表面72b側に配置された散乱反射部材91とを備えている。
【0238】
図6に示す散乱反射部材91は、例えば、白色顔料、ガラスビーズなどの多数の光散乱粒子を含む塗料を第2の表面72b上に選択的に所定のパターン形状で印刷して塗布したものである。
【0239】
この散乱反射部材91は点状または帯状の多数の散乱反射部91−1, 91−2,・・・,91−(n−1),91nを有する。
【0240】
その散乱反射部の配置密度は第1の側面72c、第2の側面72dの近辺の散乱反射部91−1では少なく、第1の側面72cと第2の側面72dとの中間の散乱反射部91−nでは多くなっている。
【0241】
即ち散乱反射部材91は多数の散乱反射部が一対の側面72c、第2の側面72dの近辺では少なくその中央では多くなるようなグラデーション・パターン(漸次的に変化する模様)を構成するように第2の表面72b上に配置される。
【0242】
従って、一対の光源40a、40bから光透過性支持部材72に導入された一対の光線は一対の側面72c、72dの近辺から中央に進行する途中で減衰していくが、グラデーション・パターンを形成する分布密度を有する散乱反射部91の存在により第1の表面72a前面からほぼ均一に出射できるようになっている。
【0243】
図5、図6において、接着部材60と光透過性支持部材72の間に酸化錫、酸化インジュームで代表される透明導電膜などの導電性と実質的に光透過性を有する光透過性導電部材を介在させることができる。
【0244】
図7に示す本発明の他の実施形態では光触媒装置600は図6において接着部材60と光透過性支持部材72の間に光透過性導電部材110を介在させたものである。
【0245】
また図8に示す本発明の他の実施形態では光触媒装置410は図5において接着部材60と光透過性支持部材70の間に光透過性導電部材110を介在させたものである。
【0246】
光触媒装置410と異なり、支持部材として非光透過性、不透明のものを用いた他の光触媒装置においては、光透過性導電部材を用いずに通常の非光透過性、不透明導電部材を用いることができる。
【0247】
また図8に示す本発明の他の実施形態では光触媒装置410は図5において接着部材60と光透過性支持部材70の間に光透過性導電部材110を介在させたものである。
【0248】
図7、図8に示す光透過性導電部材110を静電植毛用の一方の電極(アース電極、接地電極)として用いることができる。
【0249】
図9は、光透過性導電部材110を静電植毛用の一方の電極110aとして利用して例えば図7に示す光触媒装置600を静電気的植毛加工法により製造する方法の一実施形態を示す。
【0250】
図9に示すように、底部に多数の開口を有する金属電極MEを備えた収納箱(ホッパー)HP内に複数の光触媒担持光ファイバ100を予め収納しておく。
【0251】
図9に示すように、第1の表面72aと第2の表面72bと、対向する第1の側面72cと第2の側面72dと第1の表面72aにほぼ全面的に塗布、形成した光透過性導電部材110と第2の表面72bに選択的に形成した複数の散乱反射部材91とを有する平行平板からなる光透過性支持部材72を用意する。
【0252】
次いで光透過性導電部材110の上に液状の未硬化状態の硬化性樹脂接着剤60を塗布する。
【0253】
接着剤60の塗布面を上にしてこの透過性支持部材72を収納箱(ホッパー)HPの底部と所定間隔を離して対向させる。
【0254】
スイッチ手段SWを介して高圧電源PSの一方の極を光透過性導電部材110の一端110aに接続し、高圧電源PSの他方の極を収納箱(ホッパー)HPの底部にある多数の開口付き金属電極MEに接続する。
【0255】
スイッチ手段SWをオンにすると高圧電源PSの約30KVないし約80KVの高圧が金属電極MEと光透過性導電部材110との間に印加される。
【0256】
収納箱(ホッパー)HP内に収納されている複数の光触媒担持光ファイバ100は順次、高電位の金属電極Mに接触して帯電する。
【0257】
帯電した複数の光触媒担持光ファイバ100は静電吸引力を付与されて、金属電極Mの開口から飛び出し対向する電極である光透過性導電部材110の方向に推進する。
【0258】
そして複数の光触媒担持光ファイバ100は光透過性導電部材110上の未硬化状態の硬化性樹脂接着剤60に到達する。
【0259】
強力な静電吸引力により複数の光触媒担持光ファイバ100はその先端が粘着性のある未硬化状態の接着剤60に投錨される。
【0260】
その結果として、複数の光触媒担持光ファイバ100は透過性支持部材72の第1の表面72aにほぼ垂直に、高密度で、立毛状態で仮に植毛される。
【0261】
仮植毛された複数の光触媒担持光ファイバ100は透過性支持部材72を硬化性樹脂接着剤60の硬化条件(熱硬化性接着剤では加熱または常温硬化性接着剤では所定時間放置)を付与することにより硬化性樹脂接着剤60は硬化され、複数の光触媒担持光ファイバ100は透過性支持部材72上に硬化性樹脂接着剤60は恒久的に植毛される。
【0262】
硬化後に植毛面に真空を付与することにより、接着されない過剰な光触媒担持光ファイバ100は除去することができる。
【0263】
光透過性導電部材110を熱硬化性または熱可塑性の接着部材60の加熱手段(電気ヒーター)として用いることができる。
【0264】
図10は光透過性導電部材110を熱硬化性または熱可塑性の接着部材60の加熱手段(電気ヒーター)として用いる一実施態様を示す。
【0265】
図10に示すようにヒーター電源PS−2がスイッチSWを介して光透過性導電部材110の一端110aと他端110bに接続される。
【0266】
スイッチSWをオン状態にすることにより光透過性導電部材110の面に電流が流れジュール熱が発生し、光透過性導電部材110を加熱することができる。
【0267】
熱硬化性接着部材60を用いる場合には仮植毛後に加熱硬化させる際に光透過性導電部材110をヒーターとして用いることができる。
【0268】
熱可塑性接着部材60を用いる場合には接着部を光透過性導電部材110に加熱塗布する際にまたは静電植毛時に加熱軟化させ接着部に粘着性を付与する際に光透過性導電部材110をヒーターとして用いることができる。
【0269】
本発明は以下に説明するように上述の各種の本発明の実施態様に限定されない。
【0270】
例えば上述の各種の本発明の実施態様の各種の構成要素(部分)を任意に組み合わせることができる。
【0271】
上述の各種の本発明の実施態様において、支持部材に流体が透過できるように一対の表面を連通(貫通)する少なくとも一つの開口(貫通孔、連通部、透孔)を設けることができる。
【0272】
例えば図11に示す本発明の他の実施形態では光透過性支持部材に一対の表面間を連通する複数の開口を備えることができる。
【0273】
図11に示す光触媒装置700は、図1の光触媒装置200において光透過性支持部材30の一対の表面30a、30b間を連通(貫通)する複数の開口を設けたものである。
【0274】
即ち光触媒装置700は光透過性支持部材75の一方の表面30a側に形成した接着部材層60に複数の光触媒担持光ファイバ100を植毛し、一対の表面30a、30b間および接着部材層60を連通する複数の開口120−1、・・・、120−nを設けている。
【0275】
図11ではこれらの開口120−1、・・・、120−nは、それぞれ光源40からの光線を導入する一方の側面の近辺から一方の側面と対向する他方の側面の近辺まで延長している線状(スリット状)に延びている。
【0276】
これらの開口の形状は図11に示す線状に限定されるものではなく、点状などの任意な形状とすることができる。
【0277】
図14に示す本発明の他の実施形態では、光触媒装置720は光透過性支持部材75に一対の表面間および接着部材層60を連通する複数の点状の開口120−1、・・・、120−nを備えている。その他の構成は図11と同様なのでその他の構成の説明は簡単のため省略する。
【0278】
複数の開口120−1、・・・・、120−nのそれぞれの形状、寸法および光透過性支持部材75から見た複数の開口の分布密度は、汚染物質を含む気体、液体などの処理すべき流体がその上流F1から光透過性支持部材75の開口120−1、・・・、120−nを通過して下流F2に向かって通過抵抗が少なくスムーズに流れるように、光源40からの光線が充分、複数の光触媒担持光ファイバ100に均一に入射できるように、また流体が複数の光触媒担持光ファイバ100(図2の光触媒クラッド20)に均一に接触するように決定するのが望ましい。
【0279】
図12に示す本発明の他の実施の形態において、光触媒装置750は、光散乱性顔料、光透過性支持部材73と異なる屈折率を持つガラス、プラスチックからなるビーズ、気体の泡などからなる多数の光散乱粒子130を光透過性支持部材73内に均一にまたは不均一に分散させて光散乱手段としている。
【0280】
図12において、光透過性支持部材73の一対の側面73c、73dのそれぞれの近辺に光源40a、40bを設け、光透過性支持部材73の内部に多数の光散乱粒子130を分布させた光散乱手段を備えている。そしてこの光散乱手段は光散乱粒子130の個数が一対の側面73c、73d近辺では少なく一対の側面のほぼ中央で多くなるように、順次、光散乱粒子130の個数が側面から中央に向かって光散乱粒子の不均一分布型のクラデーション・パターンを構成するような分布密度で分散して配置されている。
【0281】
従って図12に示す本発明の実施形態では、光透過性支持部材73の内部に光散乱粒子の不均一分散型のクラデーション・パターンを備えているので、光透過性支持部材73を一対の側面73c、73dのそれぞれからその中間に向かって伝達する一対の光源40a、40bからの光線が一対の表面から均一に散乱して出射し一方の表面73aに接着剤層60を介在して植毛された多数の光触媒担持光ファイバ100(図2の光入射端10a)に均一に導入することができる。
【0282】
なお光透過性支持部材73の他方の表面73bには光反射膜(光反射手段)80が形成されている。
【0283】
図12に示す実施形態のように光透過性支持部材73の一対の側面73c、73d近辺のそれぞれに光源40a40bを配置しているので均一な表面輝度を得るために光散乱粒子の個数を一対の側面73c、73d近辺よりそれらの中央で多くなるように分布させている。
【0284】
しかし光源を光透過性支持部材のいずれか一方の側面のみに配置する場合には、不均一分布型のクラデーション・パターンは光源を配置した側面のから光源が存在していない対向する他方の側面に向かって光散乱粒子の個数が増加するような分布密度のクラデーション・パターンにより光散乱粒子を光透過性支持部材73内に分散させる。
【0285】
そして均一な表面輝度を得て伝達光線を多数の光触媒担持光ファイバ100に均一に導入することができると言う効果も光源40aおよび40bの両方を用いた場合と同様である。
【0286】
図15に示す本発明の他の実施の形態は、図3に示す光触媒装置200の変形例である。図3に示す光触媒装置200では光源40を光透過性支持部材30の一方の側面30cのみに配置し、均一な表面輝度を得るためにほぼ等しい高さ(深さ)の複数の溝90を一方の側面30cから他方の側面30dに向かって次第に増加するようなグラデーション・パターンの光散乱手段を光透過性支持部材30の裏面30bに形成している。
【0287】
これと異なり、図15に示す本発明の他の実施の形態の光触媒装置220では、光透過性支持部材30の一対の側面30c、30dのそれぞれの近辺に光源40a、40bを配置しているので、均一な表面輝度を得るために、ほぼ等しい高さ(深さ)の複数の溝90を一対の側面30c、30dから中央に向かって次第に増加するようなグラデーション・パターンの光散乱手段を光透過性支持部材30の裏面30bに形成している。
【0288】
図16に示す本発明の他の実施の形態は、図3に示す光触媒装置200の他の変形例である。
【0289】
図16に示す本発明の他の実施の形態の光触媒装置230は、図3に示す光触媒装置200と異なり、均一な表面輝度を得るために複数の溝の幅の寸法が次第に増加するようなグラデーション・パターンの光散乱手段を光透過性支持部材30の裏面30bに形成している。
【0290】
即ち図16に示す光触媒装置230では、高さ(深さ)はほぼ等しいが参照符号“w”で示す幅が順次増加する複数の溝90−1、・・・、90−(n−1)、90−nを、光源40を配置した一方の側面30cから光源40の代わりに光反射手段35を配置した他方の側面30dに向かって透過性支持部材30の裏面30bに形成している
【0291】
図17に示す本発明の他の実施の形態は、図3に示す光触媒装置200の更に他の変形例である。
【0292】
図17に示す本発明の他の実施の形態の光触媒装置240は、図3に示す光触媒装置200と異なり、均一な表面輝度を得るために複数の溝の高さの寸法が次第に増加するようなグラデーション・パターンの光散乱手段を光透過性支持部材30の裏面30bに形成している。
【0293】
即ち図17に示す光触媒装置240では、幅はほぼ等しいが参照符号“ht”で示す高さ(深さ)が順次増加する複数の溝90−1、・・・、90−(n−1)、90−nを、光源40を配置した一方の側面30cから光源40の代わりに光反射手段35を配置した他方の側面30dに向かって透過性支持部材30の裏面30bに形成している
【0294】
図18に示す本発明の他の実施の形態は、図6に示す光触媒装置500の変形例である。
【0295】
図6に示す光触媒装置500では、光散乱手段として光散乱粒子を含む塗料を塗布した多数の散乱反射部を光透過性支持部材30の裏面30bに形成している。そしてその散乱反射部の配置個数の分布密度は第1の側面72c、第2の側面72dの近辺の散乱反射部91−1では少なく、第1の側面72cと第2の側面72dとの中間の散乱反射部91−nでは多くなっている。
【0296】
これと異なり、図18に示す光触媒装置600では、参照符号“w”で示す幅が順次増加する複数の光散乱塗料を印刷した散乱反射部91−1、・・・、91−(n−1)、91−nを、光源40を配置した一方の側面30cから光源の代わりに光反射手段35を配置した他方の側面30dに向かって透過性支持部材30の裏面30bに形成している。
【0297】
また裏面30bから光線が漏洩しないように、異なる幅の複数の散乱反射部の間に光反射層80が形成されている。
【0298】
図19に示す本発明の他の実施の形態は、図3に示す光触媒装置200の更に他の変形例である。
【0299】
図19に示す本発明の他の実施形態の光触媒装置860は、図3に示す光触媒装置200において光透過性支持部材30の光触媒担持光ファイバ100の植毛領域を除く第1の表面30a側に第1の光反射部材38(光反射膜)を選択的に形成したものである。
【0300】
この構成により光透過性支持部材30を伝達する光線をほぼ全ての光触媒担持光ファイバ100ほぼ平均的に入射させ、光触媒担持光ファイバ100の植毛領域を除く第1の表面30aから外部に漏洩するのを防ぐことができ、光線の利用効率を向上できる。
【0301】
図19では光透過性支持部材30の第2の表面30b側に第2の光反射部材39をほぼ全面的に形成し、光透過性支持部材30を伝達する光線を第2の表面30b側から外部に漏洩するのを更に防ぐことができ、光線の利用効率を更に向上できる。
【0302】
図20に示す本発明の他の実施形態の光触媒装置880は、図3に示す光触媒装置200において第1の表面30a側に多数の光触媒担持光ファイバの植毛部分100と植毛部分を除く光触媒膜23とを備えている。
【0303】
光触媒装置880は次に述べる順序で製造される。
【0304】
(1)まず光透過性支持部材30の一表面30aに未硬化状態の光透過性接着剤層60を形成する。
【0305】
(2)次いで未硬化状態の接着剤層60に光触媒クラッド22を形成していないコア10のみからなる多数の光ファイバ(裸のベア状コア・ファイバ10)を静電植毛法により植毛する。この時にベア状コア・ファイバ10の一端は静電吸引力により接着剤層60中に突き刺さり投錨される。
【0306】
(3)次いで未硬化状態の接着剤層60に適切な硬化条件を付与して接着剤層を硬化させ、ベア状コア・ファイバ10を恒久的に光透過性支持部材30に立毛した状態で固定する。
【0307】
(4)最後に光触媒材料を表面30a側から接着剤層60とベア状コア・ファイバ10とに同時に付与する。
【0308】
光触媒材料、光触媒材料および吸着剤を接着剤層60とベア状コア・ファイバ10とに付与するために、光触媒粒子、光触媒粒子と吸着剤粒子との混合体、複数の光触媒粒子を担持させた吸着剤粒子、または複数の吸着剤粒子を担持させた光触媒粒子を適当なバインダーに分散させて、接着剤層60とベア状コア・ファイバ10とに同時にスプレー法、浸漬法などにより塗布することができる。
【0309】
その結果、接着剤層60のベア状コア・ファイバ10が植毛されていない領域に光触媒膜23が形成され、同時にベア状コア・ファイバ10のコア表面に光触媒膜22が形成される。
【0310】
ベア状コア・ファイバ10のコア表面に形成された光触媒膜22は図2に符号20で表す光触媒クラッドに相当する。
【0311】
この実施形態では予め光触媒クラッドを形成させた光触媒担持光ファイバを用いる代わりに、当初はベア状コア・ファイバ10を用い、光触媒装置880を製造する過程でベア状コア・ファイバ10に光触媒クラッド22を形成して光触媒担持光ファイバ100としていることに留意されたい。
【0312】
更に光触媒担持光ファイバ100の自由端である他端にも光触媒装置880の製造過程で光触媒が被覆されることに留意されたい。
【0313】
この光触媒装置880では、一方または一対の側面から光透過性支持部材30内に導入された光線は光透過性支持部材30内を伝達すると共に光透過性接着剤層60を経由して少しずつ徐々にその一表面30aから漏洩光線となって出射する。
【0314】
次いでこの漏洩光線は光触媒担持光ファイバ100の一端からコア10内に導入され光触媒クラッド22を励起するか、または光触媒担持光ファイバ100の非植毛領域に形成された光触媒膜23を励起する。
【0315】
光触媒担持光ファイバ100の植毛端である一端から入射し、光線が他端に達する途中で漏洩して光触媒クラッドを励起する以外に、その他端に達した光線が他端に被覆された光触媒を励起する。
【0316】
この光触媒装置880では、一表面30aからの漏洩光線の全てを光触媒の励起に利用できるので光線の利用効率が極めて高い。
【0317】
図21に示す本発明の他の実施の形態の光触媒装置890は、図1に示す光触媒装置200において、第1の表面30に植毛した多数の触媒担持光ファイバ100と植毛部分を除く領域に配置された光触媒膜25とを備えたものである。
【0318】
光触媒装置890は次に述べる順序で製造される。
【0319】
(1)まず光透過性支持部材30の一表面30aに未硬化状態の光透過性接着剤層60を形成する。
【0320】
(2)次いで図2に示す予めコア10の表面10aに光触媒クラッド20を形成させた多数の光触媒担持光ファイバ100を用い、未硬化状態の接着剤層60に静電植毛法により植毛する。この時に光触媒担持光ファイバ100の一端は静電吸引力により接着剤層60中に突き刺さり投錨される。
【0321】
(3)次いで光触媒粒子、光触媒粒子と吸着剤粒子との混合体、複数の光触媒粒子を担持させた吸着剤粒子、または複数の吸着剤粒子を担持させた光触媒粒子などの光触媒を含有する多数の粒子を帯電させて既に逆極性に帯電されている 未硬化状態の接着剤層60に静電吸引力により塗布する。
【0322】
(4)最後に適切な硬化条件を付与して接着剤層60を硬化させ、光触媒担持光ファイバ100を恒久的に光透過性支持部材30に立毛した状態で固定すると共に、光触媒を含有する多数の粒子を接着剤層60に恒久的に固定した光触媒膜25(接着剤層60の表面近辺の光触媒を含有する多数の粒子を含む部分)が形成される。
【0323】
この光触媒装置890では、光触媒担持光ファイバ100の自由端である他端には光触媒が被覆されていないので、更に光触媒担持光ファイバ100の他端にも光触媒を形成するのが望ましい。
【0324】
例えば光触媒装置890における複数の光触媒担持光ファイバ100の他端に接着剤層60の硬化前に未硬化の接着剤を塗布し、光触媒を含有する多数の粒子を接着剤層60に静電吸着させると同時に他端の接着剤に吸着させることができる。
【0325】
そして接着剤層60と他端の接着剤の硬化条件の付与により、両方の接着剤をほぼ同時に硬化し、光触媒担持光ファイバ100の他端にも光触媒を形成できる。
【0326】
この光触媒装置890では、上述の光触媒装置880とほぼ同様に、一表面30aからの漏洩光線の全てを光触媒の励起に利用できるので光線の利用効率が極めて高い。
【0327】
図22に示す本発明の他の実施の形態において、コアと光触媒を含み前記コアに被覆された光触媒クラッド(または光触媒膜)とからなる複数の光触媒担持光ファイバと、複数の前記光触媒担持光ファイバを植毛した支持部材とを備えた少なくとも一つの光触媒装置を流体導入口と排出口とを有する反応容器の内部に収容している。
【0328】
図3に示す実施例では光触媒装置300の複数を反応容器(反応ハウジング)H内に流れ、上流F1、下流F2の方向に対して並列に配置して高能率の収容した光触媒反応装置が例示される。
【0329】
前記光触媒装置が前記流体導入口から導入され前記排出口から排出される流体が前記光触媒担持光ファイバの植毛方向を横切って流れるように配置されている。
【0330】
前記光触媒装置は第1の光触媒担持光ファイバを植毛した第1の光触媒装置と第2の光触媒担持光ファイバを植毛した第2の光触媒装置とを備え、第1の前記光触媒担持光ファイバと第2の前記光触媒担持光ファイバとが対向するように第1の光触媒装置と第2の光触媒装置とを配置されている。
【0331】
図22に示す光触媒反応装置では二つの光触媒装置300を光触媒担持光ファイバ100が対向するように隣接して反応容器Hの内部に並列に配置してある。
【0332】
汚染物質を含む流体が流体導入口H1から反応容器H内に導入され、図20では一対の光触媒担持光ファイバ100に接触し、汚染物質が分解された流体が流体排出口H2から反応容器Hの外部に排出される。
【0333】
図23に示す本発明の他の実施形態の光触媒反応装置は、第1の光触媒担持光ファイバを植毛した第1の光触媒装置と第2の光触媒担持光ファイバを植毛した第2の光触媒装置とを備え、第1の光触媒担持光ファイバと第2の光触媒担持光ファイバとが対向するように第1の光触媒装置と第2の光触媒装置とを配置している。
【0334】
光触媒担持光ファイバ100を一対の表面に備えた図12に示す光触媒装置800において、更に一対の表面を連通する複数の開口120を形成した複数の光触媒装置800を反応容器H内に収容したものである。
【0335】
反応容器Hと光触媒装置800との間に密着して符号H5で表す仕切りが設けられ、仕切りH5により流体が複数の開口120のみを通過するようにしてある。
【0336】
図23では二つの光触媒装置800を光触媒担持光ファイバ100が対向するように隣接して反応容器Hの内部に直列に配置してある。複数の光触媒装置は前記流体の流れ方向に対して多段に配置されている。
【0337】
図23では光源40と光源を収容するランプ・ハウス4を反応容器Hの外部の任意な箇所に配置され、光伝送用光ファイバ140を光源40とそれぞれの光触媒装置800の光透過性部材30の一対の側面30d、30dとの間に介在させて配置してある。
【0338】
汚染物質を含む流体が流体導入口H1から反応容器H内に導入され、この流体は上流F1側の第1の光触媒装置800の第1の光触媒担持光ファイバ100と接触した後に、第1の光触媒装置800の一対の表面30a、30bを連通する複数の開口120を通過して第1の光触媒装置800の第2の光触媒担持光ファイバ100と接触する。
【0339】
次いで、この流体は下流F2側の第2の光触媒装置800の第3の光触媒担持光ファイバ100と接触した後に、第2の光触媒装置800の一対の表面30a、30bを連通する複数の開口120を通過して第2の光触媒装置800の第4の光触媒担持光ファイバ100と接触する。
【0340】
汚染物質が分解された流体は流体排出口H2から反応容器Hの外部に排出される。
【0341】
上述の各種の本発明の実施の形態のように透過性支持部材の表面に光触媒担持光ファイバ100を植毛した光触媒装置と光源との間に光触媒を担持していない通常の光伝送用の光ファイバまたは光ファイバ・ケーブルを介在させてもよい。
【0342】
即ち図24に示す本発明の他の実施の形態では、例えば図1および図2に示す板状の光透過性支持部材30の第1の表面30aに多数の光触媒担持光ファイバ100を植毛した光触媒装置200を用い、第1の側面30cに通常の光伝送用の光ファイバまたは光ファイバ・ケーブルの光出射端を近接配置する。
【0343】
一方、光伝送用の光ファイバまたは光ファイバ・ケーブルの光入射端を光触媒装置200と離れ、保守点検に適した箇所に設置したライト・ボックス45に収容した光源40と近接して配置させる。したがって防水対策、絶縁対策がほとんど不要となる。
【0344】
第1の側面30cと対向した反対の第2の側面30dには反射部材(図示せず)を配置させている。
【0345】
このように光源40と透過性支持部材30との間に光ファイバまたは光ファイバ・ケーブル140を介在させることにより、通常内部を真空にして水銀を密封した石英またはガラス管と放電電極とからなる光源40とその点灯回路を光触媒装置200から離れた屋内などの任意の箇所に設置できる。
【0346】
従って処理すべき流体が液体の場合、流体が水分を含む気体の場合または光触媒装置200を屋外などに配置する場合に、光源40とその点灯回路などの電気系統を流体処理する箇所と関係のない箇所に設置できるので、電気系統と光源40の保守、交換が容易であり、かつ光源40とその点灯回路の絶縁対策即ち漏電防止対策が容易になる。
【0347】
上述の本発明の全ての実施形態では、光源40または光伝送用光ファイバ140の出力端を光透過性支持部材の側面の近辺に配置させ、前記側面から光線を光透過性支持部材の内部に導入しているが、この代わりにプリズム手段を用い、前記プリズム手段を経由して光源40または光伝送用光ファイバ140の出力端から発する光線を光透過性支持部材の内部に導入してもよい。
【0348】
図25、図26に示す本発明の更に他の実施形態では前記プリズム手段150を経由して光源40から発する光線を光透過性支持部材の表面の周囲(周辺)からその内部に導入している。
【0349】
図25、図26に示す光触媒装置900では、光透過性支持部材として図3に示す光透過性支持部材30を用いている。そして前記プリズム手段150として図25、図26に示す断面が三角形のプリズム150が光透過性支持部材30の裏面30bの周囲(周辺)に配置されている。
【0350】
三角形プリズム150の水平な第1の面150aは、光透過性支持部材30の一側面30cの長さにわたって延長されて裏面30bの周辺に近接して配置される。
【0351】
三角形プリズム150の第1の面150aと垂直な第2の面150bはこの面と近接して配置された線状光源40からの光線Lをプリズム150の内部に導入する。
【0352】
プリズム150の内部に導入された光線Lは傾斜をなす第3の面で150c反射され、この反射により光線Lはその方向を転換して水平な第1の面150aに達し、光透過性支持部材30の内部に導入され、内部全反射を繰り返して光透過性支持部材30の第2の側面30dに向かって伝達される。
【0353】
光線Lは裏面30bに形成されたグラデーション・パターン型光散乱手段90で散乱し光透過性支持部材30の前面30aからほぼ均一輝度で出射する。
【0354】
この出射光線は接着剤層60を経由して光触媒担持光ファイバ100の植毛端である一端から入射し、光線が他端に達する途中で漏洩して光触媒クラッドを励起する。
【0355】
プリズム150を光透過性支持部材30の前面30aの周辺にも設けても良い。
【0356】
図6に示すように一対の光源を設ける場合には、一対のプリズムを上述のように光透過性支持部材の対向する表面の周辺に配置する。
【0357】
図27に示す本発明の更に他の実施形態では図25、図26と同様にプリズム手段150を経由して光源40から発する光線を光透過性支持部材の表面の周囲(周辺)からその内部に導入している。
【0358】
図25、図26の実施形態では、プリズム手段150の一辺150bと対向して光源40をプリズム手段150に近接して配置しているのに対し、図27に示す本発明の実施形態では光源40をプリズム150と離れた箇所に配置している。
【0359】
そして図27に示すように光ファィバ、光ファイバ・ケーブル140をプリズム150との間に光源40を介在している。
【0360】
そして図27では複数の光ファィバ、多芯光ファイバ・ケーブル140の複数本の光出力端を、光透過性支持部材30の側面30cの幅に沿って直線状に延長しているプリズム150の一辺150bと対応して直線状に配置する。
【0361】
また複数の光ファィバ、多芯光ファイバ・ケーブル140の複数本の光入射端を、光源40と対応して光源の形状と合わせて例えば円形状に配置する。
【0362】
図27のその他の部分は図25、図26と同様なのでここでは説明を省略する。
【0363】
図28に示す本発明の更に他の実施の形態は、図1に示す実施の形態においてプリズム手段150を用いて光源40を光触媒装置200の光透過性支持部材30の下側に配置したものである。
【0364】
即ち、図28では図示のようにプリズム手段150の垂直な一辺を光透過性支持部材30の側面30cと対応させ側面30cと近接して配置し、この垂直な一辺と直行する水平な一辺と近接して光源40を配置している。
【0365】
この場合にも光源40とプリズム手段150との間に複数の光ファィバ、多芯光ファイバ・ケーブルを介在させることにより、光源40を光触媒装置200と離れた適切な箇所に設置できる。
【0366】
図29に示す本発明の他の実施の形態では、図3に示す光触媒装置200の裏面である第2の表面側30bに光源40を配置している。
【0367】
図29において光源40からの光線は直接または反射鏡52を反射して裏面30b側から光触媒装置200を照射する。
【0368】
この光線は光透過性支持部材30を透過して前面30a上に形成された接着剤層60を経由して接着剤層60に植毛された光触媒担持光ファイバ100の光入射端から入射される。
【0369】
上述の各種の本発明の実施の形態と異なり、多数の光触媒担持光ファイバ100を植毛した支持体の自由端から光源からの光線、自然光、太陽光などの光線を入射させてもよい。
【0370】
この場合には支持部材として光透過性のない非光透過性部材(不透明部材)または光透過性部材(透明部材、半透明部材)のいずれを用いてもよい。
【0371】
即ち図30に示す本発明の他の実施の態様では対向する一対の表面74a、74bを有する非光透過性または透過性の支持部材74の一表面74aに接着剤層60を介して多数の光触媒担持光ファイバ100を植毛した光触媒装置820を用い、光源40からの光線、自然光、太陽光などの光線を光触媒担持光ファイバ100側に向けて照射している。
【0372】
接着剤層60にも多数の光触媒粒子などの光触媒を含有させるのが望ましい。
【0373】
支持部材72として柔軟性を有しない有機樹脂材料、ガラス、セラミック、金属などの無機材料からなる任意な剛体部材に限らず、織布または不織布などの織物、紙、プラスチック・フィルム、ゴム、金属箔などの柔軟性を有する任意な柔軟性部材を用いてもよい。
【0374】
上述の各種の実施の形態では支持部材、光触媒担持光ファイバ、接着部材などの構成要素を工場で光触媒装置を組み立てることを意図しているが、支持部材はコンクリート、タイル、プラスチックなどの現地に施工済みの既設物でもよい。
【0375】
例えば、図31に示す光触媒装置840の支持部材74は例えば道路の防音壁、建物の外壁、内壁、天井、床、柱などの固定されている既設物である。
【0376】
既設物からなる支持部材74のある任意の現場において、その表面74aに未硬化の液状接着剤60を塗布する。
【0377】
携帯型または可動型の静電植毛装置を使用して多数の光触媒担持光ファイバを静電吸引力により接地した表面74aに立毛状に付着させ、未硬化の液状接着剤60を加熱などにより硬化させて多数の光触媒担持光ファイバを既設物の表面に恒久的に固定し植毛することができる。
【0378】
この種の携帯型または可動型の静電植毛装置は、代表的には高圧電源と手で持てる大きさ(ハンドヘルド)の高圧電極付の植毛用ファイバ収容箱とからなり、植毛用ファイバ収容箱は多数の光触媒担持光ファイバを収容すると共に多数の開口を有している。
【0379】
高圧電源の電源スイッチをオンにすることにより、多数の光触媒担持光ファイバは帯電して接地した表面74aに向かって飛行、推進し接着剤層60に投錨される。
【0380】
図32、図33に示す更に他の実施の形態の光触媒装置860,880では、光触媒担持光ファイバとして植毛していない自由端に集光手段15、16を備えた光触媒担持光ファイバ110、120を用いている。
【0381】
図32、図33に示すように、光触媒装置860,880は不透明(非光透過性)または透明、半透明(光透過性)の任意の支持部材と、支持部材76上に形成された接着材層60と、接着材層60に植毛され集光手段15、16を有する複数の光触媒担持光ファイバ110、120とからなる。
【0382】
光触媒担持光ファイバ110、120は図2に示す光触媒担持光ファイバ100と同様にコア10とコア10に被覆された光触媒、または更に吸着材を含む光触媒クラッド20とを備える。
【0383】
光触媒担持光ファイバ110、120は図2に示す光触媒担持光ファイバ100と異なり、その光触媒担持光ファイバ110、120は外部からの光源からの光線、室内光線、太陽光線などの各種の光線L2を受光する光入射端10a(自由端)にコア10と同様な光透過性材料からなる集光手段15、16が設けられている。
【0384】
光入射端11aと対向する他方の端(固定端)10bは接着材層60に固定されている。
【0385】
図32に示す集光手段15はほぼ球状の光透過性集光素子からなり、またの図33に示す集光手段16はほぼ漏斗(じょうご、ファンネル:funnel)の形状の光透過性集光素子からなり、単に長い光ファイバを切断した光入射端と比較して種々の角度で入射する各種の光線L2を非常に広角に受光でき、一種の広角レンズとして機能する。
【0386】
例えば図1、図3に示す光触媒装置200、図25、図26に示す光触媒装置900ように支持部材30として光透過性材料を用いた光触媒装置では、支持部材30の側面30c(図1、図3)又は表面30bの周辺、周囲(図25、図26)から人口光源40からの光線Lを光透過性支持部材30を導入し、導入光線した伝達光線を植毛した表面30a側に指向して表面30aから出射させ、光触媒担持光ファイバ100の植毛した一端に照射している。
【0387】
しかしながらこの種の光触媒装置でも、他の人工光源からの光線、一般照明用光源からの光線、太陽光線などの周囲環境光線を光触媒担持光ファイバ100の植毛していない自由端である他端に照射させることができる。
【0388】
即ち、この種の光触媒装置は光触媒担持光ファイバ100の植毛している一方の端(図2の参照符号10c)または、および植毛していない自由端である他方の端(図2の参照符号10d)から光触媒装置専用の光源40からの光線または、および周囲環境光線を光触媒担持光ファイバ100の励起、活性化に利用できる。
【0389】
例えば日中の周囲環境が明るいときには光源40を消灯しておき光触媒担持光ファイバ100の自由端から入射する周囲環境光線を利用し、夜間の暗いときには専用光源40を点灯して専用光源40からの専用光線を光触媒担持光ファイバ100の植毛端から入射する光線を利用することができる。
【0390】
周囲環境が明るいときでも専用光源40を点灯すると、周囲環境光線と専用光線とにより光触媒担持光ファイバ100の一対の端から光線を導入でき光触媒担持光ファイバ100は最高に光線を利用でき最高に活性化される。
【0391】
図32、図33に示す光触媒装置860,880でも支持部材76として光透過性材料を用い、支持部材76の側面又は表面の周辺、周囲から専用人口光源からの光線を光透過性支持部材76から導入し、光触媒担持光ファイバ110、120の自由端10cに形成され球状、漏斗状の集光手段15、16と植毛した固定端10dとから専用光線と周囲環境光線とを光触媒担持光ファイバ110、120のコア10の内部に導入し、光触媒クラッド20を効率よく活性化できる。
【0392】
以上に添付図面を参照して本発明の各種の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、本発明の精神と特許請求の範囲に基づいて各種の変形、設計変更および改良が可能であることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光触媒装置200の一実施形態を説明する概念的な斜視図である。
【図2】本発明に使用する光触媒担持光ファイバ100の代表例を説明する概念的な拡大斜視図である。
【図3】図1に示す光触媒装置200に光散乱手段などを付加した本発明の他の実施形態の光触媒装置300を示し、図1のA−A線に沿った概念的な断面図である。
【図4】光触媒担持光ファイバの種々の変形を示している本発明の他の実施形態の光触媒装置300の概念的な断面図である。
【図5】光透過性支持部材の形状をテーパー状とした本発明の他の実施形態の光触媒装置400の概念的な断面図である。
【図6】一対の側面のそれぞれに光源を配置した本発明の他の実施形態の光触媒装置500の概念的な断面図である。
【図7】図6に示す光触媒装置500に光透過性導電部材を付加した本発明の他の実施形態の光触媒装置600の概念的な断面図である。
【図8】図5に示す光触媒装置400に光透過性導電部材を付加した本発明の他の実施形態の光触媒装置410の概念的な断面図である。
【図9】図7に示す光触媒装置600を静電的植毛法により製造する一つの方法を説明する概念的な断面図である。
【図10】図7に示す光触媒装置600を静電的植毛法により製造する他の方法を説明する概念的な断面図である。
【図11】一対の表面間を連通する複数の開口を備えた本発明の他の実施形態の光触媒装置700を示す概念的な断面図である。
【図12】多数の光散乱粒子を含む本発明の他の実施形態の光触媒装置750を示す概念的な断面図である。
【図13】一対の表面に光触媒担持光ファイバを備えた本発明の他の実施形態の光触媒装置800を示す概念的な断面図である。
【図14】一対の表面間を連通する複数の開口を備えた本発明の他の実施形態の光触媒装置720を示す概念的な断面図である。
【図15】本発明の他の実施形態の光触媒装置220を示す概念的な断面図である。
【図16】本発明の他の実施形態の光触媒装置230を示す概念的な断面図である。
【図17】本発明の他の実施形態の光触媒装置240を示す概念的な断面図である。
【図18】本発明の他の実施形態の光触媒装置620を示す概念的な断面図である。
【図19】本発明の他の実施形態の光触媒装置820を示す概念的な断面図である。
【図20】本発明の他の実施形態の光触媒装置880を示す概念的な断面図である。
【図21】本発明の他の実施形態の光触媒装置890を示す概念的な断面図である。
【図22】複数の光触媒装置を反応容器H内に収容した光触媒反応装置の一例を説明する概念的な断面図である。
【図23】複数の光触媒装置を反応容器H内に収容した光触媒反応装置の他の例を説明する概念的な断面図である。
【図24】光触媒装置の側面と光源との間に光伝送用光ファイバ、光ファイバ・ケーブル140を配置した本発明の他の実施形態を示す概念的な概略斜視図である。
【図25】プリズム手段を光透過性支持部材の表面の周囲に配置し、光源からの光線をプリズム手段経由して光透過性支持部材に光線を導入するように構成した本発明の他の実施形態の光触媒装置900を説明する概略斜視図である。
【図26】図25のB−Bに沿う概略断面図である。
【図27】プリズム手段を光透過性支持部材の表面の周囲に配置し、この表面の周囲と光源との間に光伝送用光ファイバ、光ファイバ・ケーブル140を配置した本発明の他の実施形態を示す概念的な概略斜視図である。
【図28】プリズム手段を光透過性支持部材の側面の近辺に配置し、光源からの光線をプリズム手段経由して光透過性支持部材に光線を導入するように構成した本発明の他の実施形態の光触媒装置900を説明する概略斜視図である。
【図29】光触媒装置200の光透過性支持部材の背面と対向して光源を配置し、光透過性支持部材を通過した光源からの光線により光透過性支持部材の前面に植毛した光触媒担持光ファイバを照射するように構成した本発明の他の実施形態を示す概念的な断面図である。
【図30】光触媒担持光ファイバを植毛した光触媒装置820の支持部材の前面側から光線を光触媒担持光ファイバに照射するように構成した本発明の他の実施形態を示す概念的な断面図である。
【図31】光触媒担持光ファイバを植毛した光触媒装置840の支持部材の前面側から光線を光触媒担持光ファイバに照射するように構成し,この支持部材として既設物を用いた本発明の他の実施形態を示す概念的な断面図である。
【図32】光触媒担持光ファイバを支持部材に植毛し、光触媒担持光ファイバの自由端に集光手段を備えた本発明の他の実施形態の光触媒装置860の一部を拡大して示す概念的な断面図である。
【図33】光触媒担持光ファイバを支持部材に植毛し、光触媒担持光ファイバの自由端に集光手段を備えた本発明の他の実施形態の光触媒装置880の一部を拡大して示す概念的な断面図である。
【符号の説明】
100,100a〜100f,110,120:光触媒担持光ファイバ
200,300,400,500,600:光触媒装置
10:(光触媒担持光ファイバの)コア
10a:(光触媒担持光ファイバの)コア表面
10c:(光触媒担持光ファイバの)一方の端部
10d:(光触媒担持光ファイバの)他方の端部
15,16:集光手段
20:(光触媒担持光ファイバの)光触媒クラッド
20a:光触媒粒子
20b:バインダー
20c:吸着剤粒子
30,70,72:光透過性支持部材(板状支持部材)
30a,70a,72a:一方の主表面
30b,70b,72b:他方の主表面
30c,70c,72c:一方の側面
30d,70d,72d:他方の側面
35,90:(光透過性支持部材用の)反射部材
40,40a,40b:光源(線状光源)
50,50a,50b:(光源用の)反射部材(反射鏡、リフレクタ)
60:接着部材(接着剤層)
60a:接着部材の表面
90,91,130:光散乱手段(光方向変換手段、光拡散手段、光散乱溝、光散乱層等)
110:光透過性導電部材(光透過性導電膜)
150:プリズム
L:光源からの光線
L3:(光触媒担持光ファイバの一方の端部に導入される)入射光線
HP:収納箱(ホッパー)
ME:開口付き電極
PS:高圧電源
PS−2:ヒーター用電源
SW:スイッチ手段
H:反応容器
H1:(反応容器の)流体導入口
H2:(反応容器の)流体排出口
F1:(流体導入口側の)流体の上流
F2:(流体排出口側の)流体の下流[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photocatalyst apparatus including a photocatalyst that is activated by a relatively short wavelength light and that causes a redox reaction of a substance in contact with or close to the substance.
[0002]
A photocatalyst is known which is excited and activated by irradiation with a short wavelength light and decomposes a substance in contact with, attached to or in close contact with the photocatalyst.
[0003]
A typical photocatalyst is titanium oxide (TiO2) And some other type of photoresponsive semiconductor.
[0004]
Applications of this photocatalyst include, for example, cleaning to remove dirt components from the surface of an object (substrate), antifouling to prevent adhesion of dirt components, sterilization, deodorization, air purification, exhaust treatment, water purification, wastewater treatment , Decomposition of water (acquisition of hydrogen), acceleration of organic synthesis or organic decomposition reaction, decomposition of environmental pollutants.
[0005]
These application fields utilize the photocatalytic reaction and photocatalysis by the redox power of a powerful photocatalyst that is exhibited when photoexcited.
[0006]
For example, the photocatalyst irradiated with the short wavelength light is oxygen in the air (O2), Or oxygen dissolved in water or mixed in water to activate ozone (OThree) Or active oxygen (O) generated in water
Oxidative decomposition of chlorinated organic compounds such as bacteria, bacteria and trihalomethanes to deodorize, decolorize, disinfect or disinfect
The
[0007]
The photocatalyst excited by irradiation with short wavelength light is, for example, water (H2O) shows high activity in decomposition of water, decomposes water to generate active oxygen (O) and hydrogen (H2).
[0008]
Further, the photocatalyst is an environmental purification material, an organic halogen compound contained in the air or waste water, for example, volatile organic solvents such as trichlorethylene (TCE) and tetrachloroethylene (PCE), and herbicides such as agricultural chemicals such as pentazone. It contributes to the decomposition of environmental pollutants such as insecticides such as DEP, organophosphorus agrochemicals such as DDPV, and harmful inorganic compounds such as cyan and hexavalent chromium.
[0009]
[Prior art]
It is difficult to separate and recover the photocatalyst particles after a large number of photocatalyst particles are directly subjected to an oxidation-reduction reaction with a certain substance, and an apparatus using the photocatalyst particles becomes complicated. Therefore, in the prior art photocatalyst-containing device using the conventional photocatalyst particles, the photocatalyst layer containing the photocatalyst particles is supported (fixed, supported, held) on the support member (support) and used as a form of the photocatalyst support member. There are many cases.
[0010]
US Pat. No. 6,108,476 granted to the present inventor discloses a first photocatalyst device comprising a photocatalyst-carrying optical fiber in which an optical fiber is used as a support member and the surface of the optical fiber is coated with a photocatalyst. ing. A light beam is introduced from the end portion, and the introduced light beam is emitted from the surface to activate the photocatalyst.
[0011]
US Pat. No. 6,238,630 granted to the present inventor discloses a second photocatalytic device in which a light transmitting member (light guide) is used as a support member and a photocatalyst is disposed on or near the surface thereof. Has been. Then, light is introduced from a part of the light transmitting member, and the introduced light is emitted from the surface to activate the photocatalyst. Further, this US patent discloses that the photocatalyst is irradiated almost uniformly by alternately arranging scattering regions and non-scattering regions on the surface thereof.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The main object of the present invention is to propose a novel photocatalytic device which is a further development of the aforementioned US Pat. No. 6,108,476 and / or US Pat. No. 6,238,630.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The main aspects and preferred embodiments of the present invention are as follows.
[0014]
One main aspect of the present invention is a side light or edge light type surface that has a surface and a side surface, transmits light incident from the side surface as a light incident portion by total internal reflection, and emits the light from the surface. A light guide member (light transmissive support member) for a light source, an optical fiber core, a photocatalyst partially or entirely coated on the optical fiber core, or a photocatalyst clad (photocatalyst film) further containing an adsorbent It is a photocatalyst device provided with a plurality of photocatalyst-carrying optical fibers arranged on the surface by flocking.
[0015]
Another main aspect of the present invention is for a surface light source having a surface and a side surface, transmitting a light beam incident from the periphery of the surface as a light incident portion by total internal reflection and emitting from the surface. A light guide member (light transmissive support member), an optical fiber core, a photocatalyst partially or entirely coated on the optical fiber core, or a photocatalyst clad (photocatalyst film) further containing an adsorbent, It is a photocatalyst device provided with a plurality of photocatalyst carrying optical fibers arranged by flocking on the surface.
[0016]
Still another main aspect of the present invention has a surface and a side surface, and transmits light incident from the periphery or the side surface of the surface as a light incident portion by total internal reflection and is emitted from the surface. A light guide member (light transmissive support member) for a surface light source, an optical fiber core, a photocatalyst partially or entirely coated on the optical fiber core, or a photocatalyst clad (photocatalyst film) further containing an adsorbent A plurality of photocatalyst-carrying optical fibers arranged by flocking on the surface, and light scattering / light direction changing means for directing a light beam transmitted through the light guide member (the light transmissive support member) to the surface And a photocatalytic device.
[0017]
The light scattering / light direction changing means may include a plurality of grooves, protrusions, or prisms formed on the surface of the light guide member (the light transmissive support member).
[0018]
The light scattering / light direction changing means may comprise a plurality of light scattering printing portions or rough surfaces formed on the surface of the light guide member (the light transmissive support member).
[0019]
The light scattering / light direction changing means may be composed of a plurality of light scattering particles dispersed inside the light guide member (the light transmissive support member).
[0020]
The light scattering / light direction changing means preferably has a “gradation pattern” ((gradation pattern: stepwise change pattern, gradual transition pattern)) as shown below.
[0021]
The light scattering / light direction changing means comprises a plurality of grooves, protrusions or prisms formed on one surface of the light guide member (the light transmissive support member) and having a varying number density distribution. Can have a pattern.
[0022]
The light scattering / light direction changing means is formed of a plurality of grooves, protrusions or prisms formed on one surface of the light guide member (the light transmissive support member) and changing in height. Can have a pattern.
[0023]
The light scattering / light direction changing means may have a gradation pattern composed of a plurality of grooves, protrusions or prisms formed on one surface of the support member and changing in width.
[0024]
The light scattering / light direction changing means includes a plurality of light scattering printing portions or rough surfaces formed on one surface of the light guide member (the light transmissive support member) and having a varying number density distribution. , Can have a gradation pattern.
[0025]
The light scattering / light direction changing means includes a plurality of light scattering printing portions or rough surfaces formed on one surface of the light guide member (the light transmissive support member) and having a varying width. Can have a pattern.
[0026]
The light scattering / light direction changing means may have a gradation pattern composed of a plurality of light scattering particles dispersed inside the support member and changing in number distribution density.
[0027]
Still another main aspect of the present invention has a surface and a side surface, and transmits light incident from the periphery or the side surface of the surface as a light incident portion by total internal reflection and is emitted from the surface. A light guide member (light transmissive support member) for a surface light source, an optical fiber core, a photocatalyst partially or entirely coated on the optical fiber core, or a photocatalyst clad (photocatalyst film) further containing an adsorbent A plurality of photocatalyst-carrying optical fibers arranged on the surface and provided with at least one opening or through hole through which the fluid can pass through the light guide member (the light transmissive support member). It is.
[0028]
Still another main aspect of the present invention has a surface and a side surface, and transmits light incident from the periphery or the side surface of the surface as a light incident portion by total internal reflection and is emitted from the surface. A light guide member (light transmissive support member) for a surface light source, an optical fiber core, a photocatalyst partially or entirely coated on the optical fiber core, or a photocatalyst clad (photocatalyst film) further containing an adsorbent A plurality of photocatalyst-carrying optical fibers arranged on the surface by flocking, and a photocatalyst film or a light reflection film formed on a region of the surface where the photocatalyst-carrying optical fiber is not arranged or flocked .
[0029]
Still another main aspect of the present invention has a surface and a side surface, and transmits light incident from the periphery or the side surface of the surface as a light incident portion by total internal reflection and is emitted from the surface. A light guide member (light transmissive support member) for a surface light source, an optical fiber core, a photocatalyst partially or entirely coated on the optical fiber core, or a photocatalyst clad (photocatalyst film) further containing an adsorbent A plurality of photocatalyst-carrying optical fibers arranged by flocking on the surface, and a condensing lens arranged at a free end of the photocatalyst-carrying optical fiber, whereby a fixed end of the photocatalyst-carrying optical fiber and the free end It is a photocatalytic device that can introduce light from
[0030]
Still another main aspect of the present invention is that the photocatalyst device according to each aspect and the light incident portion including the periphery of the surface or the side surface into the light guide member (the light transmissive support member). This is a photocatalytic reaction device comprising a light source for making incident light that excites the photocatalyst.
[0031]
Still another main aspect of the present invention is that the photocatalytic device of each embodiment and the light source of the photocatalytic reaction device are arranged on the side surface as a light beam introducing portion, and (b) a prism is interposed. Arranged on the side surface serving as a light beam introducing portion, (c) disposed around the surface serving as a light beam introducing portion via a prism, (d) disposed on the light beam introducing portion via an optical fiber for light transmission, or (E) A photocatalytic reaction device disposed in the light beam introducing portion with an optical fiber for light transmission and a prism interposed.
[0032]
The light source of the photocatalytic reaction device can be disposed on the side surface as a light beam introducing portion.
[0033]
The light source of the photocatalytic reaction device can be disposed on the side surface serving as a light beam introducing portion via a prism.
[0074]
The photocatalyst cladding is the photocatalyst itself (cladding, coating, jacket, cover, coat)
Or a photocatalyst layer comprising a plurality of photocatalyst particles.
[0075]
Multiple photocatalyst-carrying optical fibers are implanted (or flocked, raised, flocked, piled) on the support member (or support, base material) and on the surface thereof with or without an adhesive member. It is fixed.
[0076]
A light transmissive member made of a light transmissive material can be used as the support member.
[0077]
As the adhesive member, a curable adhesive having a room temperature curable property, a thermosetting property or a photocurable property, or a curable adhesive obtained by combining these can be used.
[0078]
When a curable adhesive is employed, the adhesive strength (flocking strength) of the photocatalyst-carrying optical fiber with respect to the light transmitting member is high, and permanent flocking can be achieved.
[0079]
As the adhesive member, a thermoplastic resin (hot melt adhesive) that is normally solid but becomes soft or fluidized by heating and becomes solid again by returning to room temperature can be used instead of the curable adhesive. .
[0080]
When a thermoplastic resin is used as the adhesive, the photocatalyst-carrying optical fiber can be easily removed from the light transmitting member by reheating, so that the photocatalyst-carrying optical fiber can be easily replaced with a new photocatalyst-carrying optical fiber after a predetermined period of use. The light transmissive member can be reused.
[0081]
It is desirable to perform the flocking process by an electrostatic flocking method (electrostatic flocking, electric flocking, electrodeposition flocking) using an electrostatic attraction force of a high voltage electrostatic field.
[0082]
By adopting electrostatic flocking, a large number of photocatalyst-carrying optical fibers can be planted on the light transmitting member in a short time with high production efficiency.
[0083]
Moreover, by adopting the electrostatic flocking method, the flocking direction is constant, and a large number of photocatalyst-carrying optical fibers can be planted on the light-transmitting support member with high density.
[0084]
Further, by adopting electrostatic flocking, the tip end portion, which is the light incident end portion of the photocatalyst-carrying optical fiber, pierces the adhesive member due to the anchoring effect due to the electrostatic attraction force, so that the bonding strength of the flocking can be further increased.
[0085]
When a light transmissive member made of a transmissive material is used as a support for supporting the photocatalyst-carrying optical fiber by flocking, light may be incident from the light incident end of the photocatalyst-carrying optical fiber via the light transmissive member. it can.
[0086]
The light beam introduced into the light transmissive support member is transmitted through the inside thereof, and is introduced into the core from the incident end of the photocatalyst-carrying optical fiber. The light beam introduced into the core of the photocatalyst-carrying optical fiber is transmitted in the longitudinal direction and gradually emitted from the core, and irradiates the photocatalyst cladding to activate the photocatalyst.
[0087]
Introduce into the inside of the light transmissive support member from a part of the light transmissive support member such as a part of the surface or side surface of the light transmissive support member, and activate the photocatalyst-supported optical fiber via the light transmissive support member can do.
[0088]
The light beam introduced into the core from the light incident end of the photocatalyst-carrying optical fiber is transmitted along the longitudinal direction according to the principle of total internal reflection, and then leaks and exits from the core surface. Light rays illuminate the photocatalytic cladding. The photocatalyst cladding is activated by this leakage light irradiation.
[0089]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, various preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0090]
In the drawings, the relative dimensions of the parts are depicted somewhat different from the actual dimensions in order to facilitate the description of the invention.
[0091]
In all the drawings, the same or similar parts are denoted by the same reference numerals and reference numerals.
[0092]
In order to make the description of the preferred embodiments of the present invention clear, the dimensions of a plurality of parts are shown differently from the actual ones in the drawings.
[0093]
Since the same or similar parts are given the same reference numerals and reference numerals, the description of the same or similar parts is avoided as much as possible.
[0094]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0095]
1, 2, and 3, the
[0096]
First, a single photocatalyst-carrying
[0097]
A single photocatalyst-carrying
[0098]
The
[0099]
In other words, the
[0100]
The
[0101]
The
[0102]
The
[0103]
Here, the
[0104]
Examples of photocatalytic materials that are activated by short-wavelength light include titanium dioxide (TiO2) (photoexcitation wavelength 388 nm or less), tungsten oxide (WO2) (photoexcitation wavelength 388 nm or less), zinc oxide (ZnO) (photoexcitation wavelength 388 nm or less), sulfide. A semiconductor metal oxide such as zinc (ZnS) (photoexcitation wavelength 344 nm or less), tin oxide (SnO2) (photoexcitation wavelength 326 nm or less), or the like is used.
[0105]
Alternatively, for example, a special metal-supported photocatalyst in which a small amount of platinum or the like is supported on titanium dioxide improves the photocatalytic action.
[0106]
Furthermore, visible light reaction type photocatalyst materials that can be activated by visible light having a relatively short wavelength, such as purple and blue, which have been developed in recent years can be used.
[0107]
The
[0108]
As the core 10 excellent in ultraviolet transmittance, the following inorganic optical material or organic optical material is used.
[0109]
Examples of the inorganic optical material used as the core 10 include transparent quartz glass (fused quartz), sapphire, and borosilicate glass containing at least 999 weight percent SiO2.
[0110]
Examples of the organic optical material used as the core 10 include silicon (abbreviated S1) resin such as dimethyl silicone, silicone rubber, polycarbonate (abbreviated PC) resin, acrylic resin such as polymethyl methacrylate (abbreviated PMMA), ultraviolet light, and the like. Examples thereof include transparent amorphous fluorine resin (trade name Cytop manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), polyester resin (optical polyester resin manufactured by Kanebo Co., Ltd.), and the like.
[0111]
As the binder (binder, binder, adhesive) 20b, an organic binder such as a silicone resin, polycarbonate resin, acrylic resin, fluororesin, or polyester resin that transmits light well, or an inorganic binder such as transparent glass or frit Is used.
[0112]
The
[0113]
For example, titania sol (Titaniasol.) Is coated on the
[0114]
Alternatively, a photocatalyst film can be directly formed on the
[0115]
The light guide used for the
[0116]
In this case, the light beam L3 gradually leaks from the
[0117]
However, the light guide used for the
[0118]
In this case, the light beam L3 from the core 10 to the
[0119]
However, when the length is relatively long, it cannot reach the light emitting
[0120]
In any case, it is necessary to consider an optimum combination of the refractive index of the
[0121]
Ultraviolet light (UV light) L3 emitted from the ultraviolet light source is directed to the
[0122]
The UV light L3 received by the
[0123]
The UV light L3 is repeatedly reflected in the longitudinal direction of the core 10, and at the same time, the UV light L3 is emitted from the
[0124]
The emitted light beam L3 is irradiated on the
[0125]
As shown in FIG. 2, it is desirable that the
[0126]
Suitable adsorbent substances (adsorbent particles) 20c include simple substances such as apatite, activated carbon, zeolite, porous ceramics, silica gel, or a composite material thereof.
[0127]
The mixture of the
[0128]
Instead, a plurality of photocatalyst-supported adsorbent particles each having a plurality of
[0129]
In the photocatalyst clad 20 (photocatalyst / absorbent clad) including the composite material of the
[0130]
Thus, when an absorber is used with a photocatalyst, a large amount of contaminants can be processed by oxidation and reduction by the photocatalytic function of the photocatalyst.
[0131]
Contrary to the photocatalyst-supported adsorbent particles, a plurality of adsorbent-supported photocatalysts each having a plurality of
[0132]
A plurality of adsorbent-supported photocatalysts in which an adsorbent is partially formed on the surface of one
[0133]
A plurality of adsorbent-supported photocatalysts in which an adsorbent is partially formed on the surface of one
[0134]
A plurality of adsorbent-supported photocatalyst particles in which an adsorbent is partially formed on the surface of one
[0135]
For example, apatite (calcium phosphate) such as porous apatite disclosed in JP-A-10-244166 and U.S. Pat. Nos. 5,981,425 and 6,180,548 granted to Taoda, Nonami et al. An adsorbent consisting of may be formed at least partially on the surface of the photocatalyst film.
[0136]
Apatite-supporting photocatalyst particles in which the porous apatite adsorbent is at least partially formed on the surface of one
[0137]
An
[0138]
In the apatite-supported photocatalyst particles, since the
[0139]
When the
[0140]
Ultraviolet light (UV light) L3 emitted from the ultraviolet light source is directed to the
[0141]
The UV light L3 is repeatedly reflected in the longitudinal direction of the core 10, and at the same time, the UV light L3 is emitted from the
[0142]
Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 and FIG.
[0143]
1 and 3, the
[0144]
The plurality of photocatalyst-supporting
[0145]
The
[0146]
As shown in FIGS. 1 and 3, the
[0147]
A support member made of a plate-like transparent plate having a substantially rectangular shape, that is, a
[0148]
Examples of the organic material used for the
[0149]
In applications where these organic materials require a long life, it is desirable to use amorphous fluororesins, silicone resins, and silicone rubbers having excellent durability against ultraviolet irradiation.
[0150]
Examples of the inorganic material used for the
[0151]
As shown in FIG. 3, the adhesive member (adhesive, adhesive layer) 60 is disposed on the
[0152]
As the
[0153]
Examples of the transparent resin adhesive include silicone resin, acrylic resin, polycarbonate resin, fluorine resin, polyethylene resin, polyester resin, and epoxy resin.
[0154]
An electrostatic flocking method is suitable as a flocking method (flocking method) for flocking a plurality of photocatalyst-carrying
[0155]
Electrostatic flocking methods are typically widely used in the textile industry and include those using a DC power supply and those using an AC power supply.
[0156]
A method for flocking a plurality of photocatalyst-carrying
[0157]
An uncured curable adhesive having fluidity and tackiness prepared by mixing a curing agent with an adhesive material is prepared in advance.
[0158]
The uncured curable adhesive is applied to the
[0159]
As shown in FIG. 8, a large number of photocatalyst-carrying
[0160]
At the bottom of the hopper HP, there is provided a metal electrode ME with an opening having a large number of openings such as a metal mesh and a metal plate having a large number of holes.
[0161]
The size of the opening of the metal electrode ME is somewhat larger than the diameter of the photocatalyst-carrying
[0162]
By providing an optional vibrator (not shown) that applies vibrations such as electromagnetic vibration and ultrasonic vibration to the hopper HP, it is possible to help the photocatalyst-carrying
[0163]
The size of the photocatalyst-carrying
[0164]
For example, the photocatalyst-carrying
[0165]
A hopper (storage box) capable of storing a large number of photocatalyst-carrying
[0166]
The photocatalyst-carrying
[0167]
The charged photocatalyst-carrying
[0168]
The photocatalyst-carrying optical fiber is adhered to the
[0169]
Therefore, a large number of photocatalyst-carrying
[0170]
The uncured adhesive is then cured by applying curing conditions such as heating or light irradiation, and a large number of photocatalyst-carrying
[0171]
Instead of using the above-mentioned cured resin as the adhesive, a thermoplastic resin (thermosoftening resin, hot melt adhesive) that is solid at room temperature and becomes a fluid at a predetermined temperature above room temperature can be used.
[0172]
For example, a solid thermoplastic resin is heated by a hot melt applicator and applied in a fluidized state on the
[0173]
Next, the
[0174]
A high voltage is applied between the conductive mesh screen of the hopper containing a large number of photocatalyst-carrying
[0175]
A number of photocatalyst-carrying
[0176]
When the transparent support member (transparent support plate) 30 is, for example, stopped from heating or moving from the hot plate and naturally cooled, a large number of photocatalyst-supporting
[0177]
By applying such an electrostatic flocking method, the photocatalyst-carrying optical fiber can be planted almost upright on the surface of the support member, so that a highly flocked flocking can be obtained, and the photocatalyst-carrying optical fiber size and aspect ratio (thickness) For example, the photocatalyst-carrying
[0178]
The light beam L from the
[0179]
A part of the transmitted light beam L leaks from the
[0180]
The refractive index N1 of the
[0181]
When N1> N2 is set in this way, even when the distance between the pair of side surfaces 30c and 30d is long, the light beam L can be transmitted to the other 30d, that is, to the photocatalyst-supporting
[0182]
Unlike this, the refractive index N1 of the
[0183]
However, many light beams L are incident on the photocatalyst-supporting
[0184]
The light beam L emitted from the
[0185]
At the same time, the light beam L traveling toward the
[0186]
As shown in FIG. 3, in order to appropriately control the emission amount and the emission position of the light beam L from the
[0187]
And light scattering means903 is arranged on the
[0188]
In FIG. 3, the light scattering means 90 includes a plurality of micro-grooves and is formed on the
[0189]
The light scattering means 90 is not limited to the groove shown in FIG. 3, and a plurality of minute projections (micro-projection), a micro-prism, or the like can be used instead of the groove. (Not shown)
[0190]
The light scattering means 90 is a light scattering means (light scattering means, light diffusion means, light for scattering, diffusing or redirecting light rays toward the
[0191]
The light scattering means 90 is an arbitrary gradation pattern (gradation pattern, gradual transition pattern) that allows light to be emitted uniformly over the entire area of the front surface (one surface, the first surface) 30a. Is preferably formed on the
[0192]
In order to obtain a uniform surface brightness for allowing light rays to uniformly enter almost all the photocatalyst-carrying
[0193]
When a substantially linear
[0194]
The gradation pattern type light scattering means is not limited to the gradation pattern type light scattering means by changing the “distribution density” of the plurality of light scattering portions illustrated in FIG. 3, and as will be described in detail later, The height (depth) or width of light scattering parts such as a plurality of microgrooves, microprotrusions, microprisms, and surface parts is sequentially changed toward the side of the surface or toward the center between the pair of side surfaces. You can make it a style.
[0195]
By adopting these various gradation pattern type light scattering means 90, light rays (see FIG. 2) are uniformly applied to all of the light incident portions (reference numeral 10c in FIG. 2) of the plurality of photocatalyst-carrying
[0196]
The substantially linear
[0197]
When the light source is disposed on each of the pair of side surfaces in this way, the gradation pattern of the light scattering means 90 is directed from the
[0198]
Therefore, even when linear light sources are arranged adjacent to the pair of side surfaces 30c and 30d, uniform surface brightness for allowing the outgoing light rays to uniformly enter all of the plurality of photocatalyst-carrying
[0199]
Also in this case, the gradation pattern of the light scattering means 90 sequentially increases the height (depth) or width of the light scattering portions such as a plurality of minute grooves from the
[0200]
When a plurality of photocatalyst-carrying
[0201]
Accordingly, when the photocatalyst-carrying
[0202]
Referring to FIGS. 2 and 3 again, the UV light L2 incident on the
[0203]
The light beam L3 directed to the
[0204]
Furthermore, when a part of the light beam L2 directed to the outside through the
[0205]
When many photocatalyst-carrying
[0206]
Further, when a large number of photocatalyst-carrying
[0207]
Therefore, when a large number of photocatalyst-carrying
[0208]
That is, the photocatalyst-carrying
[0209]
A large number of photocatalyst particles may be dispersed in the
[0210]
As described above, in a preferred embodiment of the present invention, a side light or edge light type surface light source that causes a light beam from a light source to enter the inside of the light guide member from the side surface of the light guide member and leaks the light beam from the surface and the surface thereof. The photocatalyst device is constructed by skillfully combining a large number of photocatalyst-carrying optical fibers arranged in the above.
[0211]
With this configuration, the light from the light source can be used to irradiate the photocatalyst very efficiently, and the treatment area with the contaminant or the fluid containing the contaminant that is in close proximity or in contact can be dramatically increased.
[0212]
Various modifications of the above-described preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0213]
As illustrated in FIG. 4, the shape or pattern of the photocatalyst-supporting optical fiber including the photocatalyst or the composite of the photocatalyst and the adsorbent can be arbitrarily modified. The photocatalyst apparatus 3004 shown in FIG. 4 and the
[0214]
In FIG. 4, in order from left to right, a U-shaped photocatalyst-carrying optical fiber 100a, a first coiled photocatalyst-carrying
[0215]
The U-shaped photocatalyst-carrying optical fiber 100a is bent so that the photocatalyst-carrying optical fiber is substantially U-shaped, and the first terminal part and the second terminal part are light guides, that is, the transparent plate 30 (adhesive). The hair is implanted so as to be fixed to the surface of the layer 60).
[0216]
In the U-shaped photocatalyst-carrying optical fiber 100a, both the first terminal portion and the second terminal portion serve as light incident ends that receive light beams emitted from the
[0217]
In this case, the number of photocatalyst-carrying optical fibers to be planted can be reduced, and the height thereof can be reduced, that is, the entire thickness of the
[0218]
The first coiled photocatalyst-carrying
[0219]
By reducing the bending radius, the light transmitted through the core can be leaked to the photocatalyst cladding by bending loss of the optical fiber.
[0220]
In these cases, either one of the end portions of the photocatalyst-carrying
[0221]
In the first coil-shaped photocatalyst-carrying
[0222]
In the second coil-shaped photocatalyst-carrying
[0223]
The first split-type photocatalyst-supporting
[0224]
In these cases, either one end of the trunk-like photocatalyst-carrying optical fiber is planted so as to be fixed to the surface of the light guide, that is, the transparent plate 30 (adhesive layer 60), thereby forming a light incident end.
[0225]
In the first split-type photocatalyst-supporting
[0226]
In the random-shaped photocatalyst-carrying optical fiber 100f, the photocatalyst-carrying optical fiber is randomly extended so as to have a large number of circular portions.
[0227]
The radii of the large number of circular portions may be reduced so that bending loss can occur.
[0228]
In this case, any one end portion of the photocatalyst-carrying optical fiber 100f having a random shape is planted so as to be fixed to the surface of the light guide, that is, the transparent plate 30 (adhesive layer 60) to form a light incident end.
[0229]
In the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 4, the light
[0230]
For example, like the
[0231]
That is, the
[0232]
Since the
[0233]
Furthermore, it is desirable to provide a plate-like or layered
[0234]
In FIGS. 1, 3, 4 and 5, the
[0235]
For example, in another embodiment of the present invention shown in FIG. 6, a parallel plate-shaped light-transmitting
[0236]
However, the light transmissive support member is not limited to a parallel plate shape, and for example, a light source is provided on each of the pair of side surfaces, and a deformed tapered light transmissive support member whose thickness decreases from the pair of side surfaces toward the center is used. May be.
[0237]
That is, in another embodiment of the present invention shown in FIG. 6, the
[0238]
The
[0239]
The
[0240]
The arrangement density of the scattering reflection parts is small in the scattering reflection part 91-1 in the vicinity of the
[0241]
That is, the
[0242]
Therefore, the pair of light beams introduced from the pair of
[0243]
5 and 6, between the
[0244]
In another embodiment of the present invention shown in FIG. 7, the
[0245]
In another embodiment of the present invention shown in FIG. 8, the
[0246]
Unlike the
[0247]
In another embodiment of the present invention shown in FIG. 8, the
[0248]
The light-transmissive
[0249]
FIG. 9 shows an embodiment of a method of manufacturing the
[0250]
As shown in FIG. 9, a plurality of photocatalyst-supporting
[0251]
As shown in FIG. 9, the light transmission applied and formed almost entirely on the
[0252]
Next, a liquid uncured curable resin adhesive 60 is applied on the light transmissive
[0253]
The
[0254]
One pole of the high-voltage power supply PS is connected to one
[0255]
When the switch means SW is turned on, a high voltage of about 30 KV to about 80 KV of the high voltage power supply PS is applied between the metal electrode ME and the light-transmissive
[0256]
The plurality of photocatalyst-carrying
[0257]
The plurality of charged photocatalyst-carrying
[0258]
The plurality of photocatalyst-carrying
[0259]
The plurality of photocatalyst-carrying
[0260]
As a result, the plurality of photocatalyst-carrying
[0261]
The plurality of temporarily implanted photocatalyst-supporting
[0262]
By applying a vacuum to the flocked surface after curing, the excess photocatalyst-carrying
[0263]
The light-transmissive
[0264]
FIG. 10 shows an embodiment in which the light-transmissive
[0265]
As shown in FIG. 10, the heater power source PS-2 is connected to one
[0266]
When the switch SW is turned on, a current flows on the surface of the light transmissive
[0267]
When the thermosetting
[0268]
When the
[0269]
The present invention is not limited to the various embodiments of the present invention described above.
[0270]
For example, various components (portions) of the above-described various embodiments of the present invention can be arbitrarily combined.
[0271]
In the various embodiments of the present invention described above, at least one opening (through hole, communication portion, through hole) that communicates (penetrates) a pair of surfaces can be provided so that fluid can pass through the support member.
[0272]
For example, in another embodiment of the present invention shown in FIG. 11, the light transmissive support member can be provided with a plurality of openings communicating between a pair of surfaces.
[0273]
A photocatalyst device 700 shown in FIG. 11 is provided with a plurality of openings that communicate (penetrate) between the pair of
[0274]
That is, the photocatalyst device 700 implants a plurality of photocatalyst-supporting
[0275]
In FIG. 11, these openings 120-1,..., 120-n respectively extend from the vicinity of one side surface through which light from the
[0276]
The shape of these openings is not limited to the linear shape shown in FIG. 11, but may be any shape such as a dot shape.
[0277]
In another embodiment of the present invention shown in FIG. 14, the
[0278]
The shape and size of each of the plurality of openings 120-1,..., 120-n and the distribution density of the plurality of openings viewed from the light-transmitting
[0279]
In another embodiment of the present invention shown in FIG. 12, the
[0280]
In FIG. 12, light scattering is performed by providing
[0281]
Therefore, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 12, the light
[0282]
A light reflecting film (light reflecting means) 80 is formed on the
[0283]
Since the light sources 40a40b are arranged in the vicinity of the pair of side surfaces 73c and 73d of the light
[0284]
However, when the light source is disposed only on one of the side surfaces of the light-transmitting support member, the uneven distribution type of the gradation pattern is the opposite side surface where the light source does not exist from the side surface on which the light source is disposed. The light scattering particles are dispersed in the light
[0285]
The effect of obtaining a uniform surface brightness and uniformly introducing the transmitted light beam into the multiple photocatalyst-carrying
[0286]
Another embodiment of the present invention shown in FIG. 15 is a modification of the
[0287]
Unlike this, in the photocatalyst device 220 according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 15, the
[0288]
Another embodiment of the present invention shown in FIG. 16 is another modification of the
[0289]
A
[0290]
That is, in the
[0291]
Another embodiment of the present invention shown in FIG. 17 is still another modification of the
[0292]
Unlike the
[0293]
That is, in the
[0294]
Another embodiment of the present invention shown in FIG. 18 is a modification of the
[0295]
In the
[0296]
Unlike this, in the
[0297]
Further, a
[0298]
Another embodiment of the present invention shown in FIG. 19 is yet another modification of the
[0299]
A
[0300]
With this configuration, almost all of the photocatalyst-carrying
[0301]
In FIG. 19, the second
[0302]
A
[0303]
The
[0304]
(1) First, an uncured light transmissive
[0305]
(2) Next, a large number of optical fibers (bare bare core fibers 10) consisting only of the core 10 in which the
[0306]
(3) Next, an appropriate curing condition is applied to the
[0307]
(4) Finally, the photocatalytic material is simultaneously applied to the
[0308]
In order to apply the photocatalyst material, the photocatalyst material and the adsorbent to the
[0309]
As a result, the
[0310]
The
[0311]
In this embodiment, instead of using a photocatalyst-carrying optical fiber in which a photocatalyst cladding is formed in advance, the
[0312]
Further, it should be noted that the other end which is the free end of the photocatalyst-carrying
[0313]
In this
[0314]
Next, the leaked light is introduced into the core 10 from one end of the photocatalyst-carrying
[0315]
In addition to entering the photocatalyst-carrying
[0316]
In this
[0317]
A
[0318]
The
[0319]
(1) First, an uncured light transmissive
[0320]
(2) Next, using a large number of photocatalyst-carrying
[0321]
(3) Next, a large number of photocatalysts such as photocatalyst particles, a mixture of photocatalyst particles and adsorbent particles, adsorbent particles carrying a plurality of photocatalyst particles, or photocatalyst particles carrying a plurality of adsorbent particles are contained. The particles are charged and applied to the
[0322]
(4) Finally, an appropriate curing condition is applied to cure the
[0323]
In this
[0324]
For example, an uncured adhesive is applied to the other end of the plurality of photocatalyst-supporting
[0325]
By applying curing conditions for the
[0326]
In the
[0327]
In another embodiment of the present invention shown in FIG. 22, a plurality of photocatalyst-carrying optical fibers comprising a core and a photocatalyst clad (or photocatalyst film) that includes a photocatalyst and is coated on the core, and a plurality of the photocatalyst-carrying optical fibers. And at least one photocatalyst device having a support member in which the hair is implanted is housed in a reaction vessel having a fluid introduction port and a discharge port.
[0328]
In the embodiment shown in FIG. 3, a plurality of
[0329]
The photocatalyst device is introduced from the fluid introduction port, and the fluid discharged from the discharge port is arranged so as to flow across the flocking direction of the photocatalyst-carrying optical fiber.
[0330]
The photocatalyst device includes a first photocatalyst device planted with a first photocatalyst-carrying optical fiber and a second photocatalyst device planted with a second photocatalyst-carrying optical fiber, the first photocatalyst-carrying optical fiber and the second photocatalyst device The first photocatalyst device and the second photocatalyst device are arranged so that the photocatalyst-carrying optical fibers face each other.
[0331]
In the photocatalytic reaction device shown in FIG. 22, two
[0332]
A fluid containing contaminants is introduced into the reaction vessel H from the fluid inlet H1, and in FIG. 20, the fluid that has contacted the pair of photocatalyst-supporting
[0333]
The photocatalytic reaction device according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 23 includes a first photocatalyst device in which a first photocatalyst-carrying optical fiber is flocked and a second photocatalyst device in which a second photocatalyst-carrying optical fiber is flocked. And the first photocatalyst device and the second photocatalyst device are arranged so that the first photocatalyst-carrying optical fiber and the second photocatalyst-carrying optical fiber face each other.
[0334]
In the
[0335]
A partition denoted by reference numeral H5 is provided in close contact between the reaction vessel H and the
[0336]
In FIG. 23, two
[0337]
In FIG. 23, the
[0338]
A fluid containing contaminants is introduced into the reaction vessel H from the fluid introduction port H1, and this fluid comes into contact with the first photocatalyst-supporting
[0339]
Next, after the fluid contacts the third photocatalyst-carrying
[0340]
The fluid in which the pollutants are decomposed is discharged to the outside of the reaction vessel H from the fluid discharge port H2.
[0341]
A normal optical fiber for optical transmission that does not carry a photocatalyst between the photocatalyst device in which the photocatalyst carrying
[0342]
That is, in another embodiment of the present invention shown in FIG. 24, for example, a photocatalyst in which a large number of photocatalyst-supporting
[0343]
On the other hand, the light incident end of the optical fiber for optical transmission or the optical fiber cable is separated from the
[0344]
A reflective member (not shown) is disposed on the
[0345]
Thus, by interposing the optical fiber or the
[0346]
Therefore, when the fluid to be processed is a liquid, when the fluid is a gas containing moisture, or when the
[0347]
In all the embodiments of the present invention described above, the output end of the
[0348]
In still another embodiment of the present invention shown in FIGS. 25 and 26, a light beam emitted from the
[0349]
In the
[0350]
The horizontal
[0351]
The
[0352]
The light beam L introduced into the
[0353]
The light beam L is scattered by the gradation / pattern type light scattering means 90 formed on the
[0354]
The emitted light is incident from one end, which is the flocked end of the photocatalyst-carrying
[0355]
The
[0356]
As shown in FIG. 6, when a pair of light sources is provided, the pair of prisms are arranged around the opposing surfaces of the light-transmitting support member as described above.
[0357]
In still another embodiment of the present invention shown in FIG. 27, light rays emitted from the
[0358]
In the embodiment of FIGS. 25 and 26, the
[0359]
As shown in FIG. 27, the
[0360]
In FIG. 27, one side of the
[0361]
In addition, a plurality of light incident ends of the plurality of optical fibers and the multi-core
[0362]
The other parts in FIG. 27 are the same as those in FIGS.
[0363]
Still another embodiment of the present invention shown in FIG. 28 is one in which the
[0364]
That is, in FIG. 28, as shown in the figure, one vertical side of the prism means 150 is arranged in close proximity to the
[0365]
Also in this case, the
[0366]
In another embodiment of the present invention shown in FIG. 29, the
[0367]
In FIG. 29, the light beam from the
[0368]
This light beam passes through the light
[0369]
Unlike the various embodiments of the present invention described above, a light beam from a light source, natural light, sunlight, or the like may be incident from a free end of a support in which a large number of photocatalyst-carrying
[0370]
In this case, any non-light transmissive member (opaque member) or light transmissive member (transparent member, translucent member) having no light transmissive property may be used as the support member.
[0371]
That is, in another embodiment of the present invention shown in FIG. 30, a large number of photocatalysts are formed on one
[0372]
It is desirable that the
[0373]
The supporting
[0374]
In the various embodiments described above, it is intended to assemble the photocatalyst device at the factory with components such as the support member, the photocatalyst-supporting optical fiber, and the adhesive member. However, the support member is applied to the concrete, tile, plastic, etc. It may be a pre-existing thing.
[0375]
For example, the supporting
[0376]
In an arbitrary site where the existing
[0377]
Using a portable or movable electrostatic flocking device, a large number of photocatalyst-carrying optical fibers are attached to the
[0378]
This type of portable or movable electrostatic flocking device typically comprises a high-voltage power supply and a flocking fiber storage box with a high-voltage electrode that can be held by hand (handheld). It accommodates a large number of photocatalyst-supporting optical fibers and has a large number of openings.
[0379]
By turning on the power switch of the high-voltage power source, a large number of photocatalyst-carrying optical fibers fly and propel toward the charged and grounded
[0380]
In
[0381]
As shown in FIGS. 32 and 33, the
[0382]
Similar to the photocatalyst-carrying
[0383]
The photocatalyst-carrying
[0384]
The other end (fixed end) 10 b facing the light incident end 11 a is fixed to the
[0385]
The condensing means 15 shown in FIG. 32 is composed of a substantially spherical light transmissive condensing element, and the condensing means 16 shown in FIG. 33 is a light transmissive condensing element having a substantially funnel shape. Therefore, various light rays L2 incident at various angles compared to a light incident end obtained by simply cutting a long optical fiber can be received at a very wide angle and function as a kind of wide angle lens.
[0386]
For example, in a photocatalyst device using a light transmissive material as the
[0387]
However, even in this type of photocatalyst device, the other end of the photocatalyst-supporting
[0388]
That is, this type of photocatalytic device has one end of the photocatalyst-carrying
[0389]
For example, when the ambient environment is bright during the daytime, the
[0390]
When the dedicated
[0390]
The
[0392]
Various embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications, based on the spirit of the present invention and the claims, It should be noted that design changes and improvements are possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual perspective view illustrating an embodiment of a
FIG. 2 is a conceptual enlarged perspective view illustrating a representative example of a photocatalyst-carrying
3 shows a
FIG. 4 is a conceptual cross-sectional view of a
FIG. 5 is a conceptual cross-sectional view of a
FIG. 6 is a conceptual cross-sectional view of a
7 is a conceptual cross-sectional view of a
8 is a conceptual cross-sectional view of a
9 is a conceptual cross-sectional view illustrating one method for manufacturing the
10 is a conceptual cross-sectional view illustrating another method for manufacturing the
FIG. 11 is a conceptual cross-sectional view showing a photocatalyst device 700 according to another embodiment of the present invention having a plurality of openings communicating between a pair of surfaces.
FIG. 12 is a conceptual cross-sectional view showing a
FIG. 13 is a conceptual cross-sectional view showing a
FIG. 14 is a conceptual cross-sectional view showing a
FIG. 15 is a conceptual cross-sectional view showing a photocatalytic device 220 according to another embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a conceptual cross-sectional view showing a
FIG. 17 is a conceptual cross-sectional view showing a
FIG. 18 is a conceptual cross-sectional view showing a
FIG. 19 is a conceptual cross-sectional view showing a
FIG. 20 is a conceptual cross-sectional view showing a
FIG. 21 is a conceptual cross-sectional view showing a
22 is a conceptual cross-sectional view illustrating an example of a photocatalytic reaction device in which a plurality of photocatalytic devices are accommodated in a reaction vessel H. FIG.
FIG. 23 is a conceptual cross-sectional view illustrating another example of a photocatalytic reaction device in which a plurality of photocatalytic devices are accommodated in a reaction vessel H.
FIG. 24 is a conceptual schematic perspective view showing another embodiment of the present invention in which an optical fiber for optical transmission and an
FIG. 25 shows another embodiment of the present invention in which the prism means is arranged around the surface of the light transmissive support member and the light beam from the light source is introduced into the light transmissive support member via the prism means. It is a schematic perspective view explaining the
26 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 25. FIG.
FIG. 27 shows another embodiment of the present invention in which prism means is arranged around the surface of the light-transmitting support member, and an optical fiber for transmission and an
FIG. 28 shows another embodiment of the present invention in which the prism means is arranged in the vicinity of the side surface of the light transmissive support member and the light beam from the light source is introduced into the light transmissive support member via the prism means. It is a schematic perspective view explaining the
FIG. 29 shows a photocatalyst-carrying light in which a light source is arranged facing the back surface of the light transmissive support member of the
FIG. 30 is a conceptual cross-sectional view showing another embodiment of the present invention configured to irradiate a photocatalyst-carrying optical fiber with light rays from the front side of the support member of the
FIG. 31 shows another embodiment of the present invention in which the photocatalyst-carrying optical fiber is irradiated with light from the front side of the support member of the
FIG. 32 is a conceptual view showing an enlarged part of a
FIG. 33 is an enlarged conceptual view showing a part of a
[Explanation of symbols]
100, 100a to 100f, 110, 120: Photocatalyst carrying optical fiber
200, 300, 400, 500, 600: Photocatalytic device
10: Core (of photocatalyst-carrying optical fiber)
10a: Core surface (of photocatalyst-carrying optical fiber)
10c: One end of the photocatalyst-carrying optical fiber
10d: the other end (of the photocatalyst-carrying optical fiber)
15, 16: Condensing means
20: Photocatalyst cladding (of photocatalyst-carrying optical fiber)
20a: Photocatalyst particles
20b: Binder
20c: Adsorbent particles
30, 70, 72: Light transmissive support member (plate-like support member)
30a, 70a, 72a: one main surface
30b, 70b, 72b: the other main surface
30c, 70c, 72c: One side
30d, 70d, 72d: the other side
35, 90: Reflective member (for light transmissive support member)
40, 40a, 40b: Light source (linear light source)
50, 50a, 50b: Reflective member (for light source) (reflector, reflector)
60: Adhesive member (adhesive layer)
60a: surface of the adhesive member
90, 91, 130: Light scattering means (light direction changing means, light diffusing means, light scattering groove, light scattering layer, etc.)
110: Light transmissive conductive member (light transmissive conductive film)
150: Prism
L: Light ray from light source
L3: incident light (introduced at one end of the photocatalyst-carrying optical fiber)
HP: Storage box (hopper)
ME: Electrode with opening
PS: High voltage power supply
PS-2: Power supply for heater
SW: Switch means
H: Reaction vessel
H1: Fluid inlet (for reaction vessel)
H2: Fluid outlet (in reaction vessel)
F1: Upstream of the fluid (on the fluid inlet side)
F2: Downstream of the fluid (on the fluid outlet side)
Claims (11)
光ファイバ・コアと前記光ファイバ・コアに部分的または全面的に被覆された光触媒又は更に吸着剤を含む光触媒クラッド(光触媒膜)とからなり、前記表面に配置した複数の光触媒担持光ファイバとを備え、
(a)前記光触媒担持光ファイバは、前記表面に植毛もしくは立毛し、 または前記光触媒担持光ファイバの少なくとも一つの端末部(光入射端部)を前記表面に接着もしくは固定して配置され、または
(b)前記光触媒担持光ファイバは前記表面にほぼ垂直に配列して配置された、光触媒装置。A light guide member (light transmissive support member) for a surface light source having a surface and a side surface, transmitting a light beam incident from the side surface as a light incident portion by total internal reflection and emitting the light beam from the surface;
Becomes because the photocatalyst cladding comprising an optical fiber core and partially or entirely coated photocatalyst or more adsorbents to the optical fiber core (photocatalyst film), a plurality of the photocatalyst carrying optical fibers with placed on said surface for example Bei the door,
(A) The photocatalyst-carrying optical fiber is flocked or raised on the surface, or at least one end (light incident end) of the photocatalyst-carrying optical fiber is bonded or fixed to the surface, or
(B) The photocatalyst device in which the photocatalyst-carrying optical fibers are arranged substantially perpendicular to the surface .
光ファイバ・コアと前記光ファイバ・コアに部分的または全面的に被覆された光触媒又は更に吸着剤を含む光触媒クラッド(光触媒膜)とからなり、前記表面に配置した複数の光触媒担持光ファイバとを備え、
(a)前記光触媒担持光ファイバは、前記表面に植毛もしくは立毛し、 または前記光触媒担持光ファイバの少なくとも一つの端末部(光入射端部)を前記表面に接着もしくは固定して配置され、または
(b)前記光触媒担持光ファイバは前記表面にほぼ垂直に配列して配置された、光触媒装置。A light guide member (light transmissive support member) for a surface light source that has a surface and side surfaces, transmits light incident from the periphery of the surface as a light incident portion by total internal reflection, and emits the light from the surface; ,
Becomes because the photocatalyst cladding comprising an optical fiber core and partially or entirely coated photocatalyst or more adsorbents to the optical fiber core (photocatalyst film), a plurality of the photocatalyst carrying optical fibers with placed on said surface for example Bei the door,
(A) The photocatalyst-carrying optical fiber is flocked or raised on the surface, or at least one end (light incident end) of the photocatalyst-carrying optical fiber is bonded or fixed to the surface, or
(B) The photocatalyst device in which the photocatalyst-carrying optical fibers are arranged substantially perpendicular to the surface .
光ファイバ・コアと前記光ファイバ・コアに部分的または全面的に被覆された光触媒又は更に吸着剤を含む光触媒クラッド(光触媒膜)とからなり、前記表面に配置した複数の光触媒担持光ファイバと、
前記導光部材(前記光透過性支持部材)の内部を伝達する光線を前記表面に指向する光散乱/光方向変換手段とを備え、
前記光触媒担持光ファイバは、前記表面に植毛もしくは立毛し、 または前記光触媒担持光ファイバの少なくとも一つの端末部(光入射端部)を前記表面に接着もしくは固定して配置され、または
前記光触媒担持光ファイバは前記表面にほぼ垂直に配列して配置され、
前記光散乱/光方向変換手段は、(a)前記導光部材(前記光透過性支持部材)の前記表面に形成された複数の溝または突起またはプリズム、(b)前記導光部材(前記光透過性支持部材)の前記表面上に形成された複数の光散乱印刷部または粗面、または(c)前記導光部材(前記光透過性支持部材)の内部に分散された複数の光散乱粒子からなる、光触媒装置。A light-guiding member for a surface light source (light transmissive support) that has a surface and a side surface and transmits a light beam incident from the periphery of the surface or the side surface as a light incident part by total internal reflection and is emitted from the surface. Member), and
Becomes because the photocatalyst cladding comprising an optical fiber core and partially or entirely coated photocatalyst or more adsorbents to the optical fiber core (photocatalyst film), a plurality of the photocatalyst carrying optical fibers with placed on said surface When,
A light scattering / light direction changing means for directing a light beam transmitted through the light guide member (the light transmissive support member) to the surface;
The photocatalyst-carrying optical fiber is arranged by flocking or raising the surface, or at least one end (light incident end) of the photocatalyst-carrying optical fiber is bonded or fixed to the surface, or
The photocatalyst-carrying optical fibers are arranged substantially perpendicular to the surface;
The light scattering / light direction changing means includes: (a) a plurality of grooves or protrusions or prisms formed on the surface of the light guide member (the light transmissive support member); and (b) the light guide member (the light). A plurality of light scattering printed portions or rough surfaces formed on the surface of the transparent support member), or (c) a plurality of light scattering particles dispersed inside the light guide member (the light transparent support member). A photocatalytic device comprising:
光ファイバ・コアと前記光ファイバ・コアに部分的または全面的に被覆された光触媒又は更に吸着剤を含む光触媒クラッド(光触媒膜)とからなり、前記表面に配置した複数の光触媒担持光ファイバと、
前記導光部材(前記光透過性支持部材)の内部を伝達する光線を前記表面に指向する光散乱/光方向変換手段とを備え、
前記光触媒担持光ファイバは、前記表面に植毛もしくは立毛し、 または前記光触媒担持光ファイバの少なくとも一つの端末部(光入射端部)を前記表面に接着もしくは固定して配置され、または
前記光触媒担持光ファイバは前記表面にほぼ垂直に配列して配置され、
前記光散乱/光方向変換手段が、(a)前記導光部材(前記光透過性支持部材)の一方の表面に形成され個数の分布密度が変化している複数の溝または突起またはプリズム、(b)前記導光部材(前記光透過性支持部材)の一方の表面上に形成され高さが変化している複数の溝または突起またはプリズム、(c)前記支持部材の一方の表面上に形成され幅が変化している複数の溝または突起またはプリズム、(d)前記導光部材(前記光透過性支持部材)の一方の表面上に形成され個数の分布密度が変化している複数の光散乱印刷部または粗面、(e)前記導光部材(前記光透過性支持部材)の一方の表面上に形成され幅が変化している複数の光散乱印刷部または粗面、または(f)前記支持部材の内部に分散され個数の分布密度が変化している複数の光散乱粒子からなる、グラデーション・パターンを有する、光触媒装置。A light-guiding member for a surface light source (light transmissive support) that has a surface and a side surface and transmits a light beam incident from the periphery of the surface or the side surface as a light incident part by total internal reflection and is emitted from the surface. Member), and
Becomes because the photocatalyst cladding comprising an optical fiber core and partially or entirely coated photocatalyst or more adsorbents to the optical fiber core (photocatalyst film), a plurality of the photocatalyst carrying optical fibers with placed on said surface When,
A light scattering / light direction changing means for directing a light beam transmitted through the light guide member (the light transmissive support member) to the surface;
The photocatalyst-carrying optical fiber is arranged by flocking or raising the surface, or at least one end (light incident end) of the photocatalyst-carrying optical fiber is bonded or fixed to the surface, or
The photocatalyst-carrying optical fibers are arranged substantially perpendicular to the surface;
(A) a plurality of grooves, protrusions, or prisms formed on one surface of the light guide member (the light transmissive support member) and having a varying number density. b) A plurality of grooves, protrusions or prisms formed on one surface of the light guide member (the light-transmitting support member) and changing in height, and (c) formed on one surface of the support member. A plurality of grooves or protrusions or prisms whose widths are changed, and (d) a plurality of lights formed on one surface of the light guide member (the light-transmitting support member) and whose number distribution density is changed. (E) a plurality of light scattering printing parts or rough surfaces formed on one surface of the light guide member (the light-transmitting support member) and having varying widths, or (f) The distribution density of the number dispersed inside the support member changes. That consists of a plurality of light scattering particles, having a gradation pattern, the photocatalytic device.
光ファイバ・コアと前記光ファイバ・コアに部分的または全面的に被覆された光触媒又は更に吸着剤を含む光触媒クラッド(光触媒膜)とからなり、前記表面に配置した複数の光触媒担持光ファイバと、
前記導光部材(前記光透過性支持部材)に流体が通過可能な少なくとも一つの開口又は貫通口を設け、
(a)前記光触媒担持光ファイバは、前記表面に植毛もしくは立毛し、 または前記光触媒担持光ファイバの少なくとも一つの端末部(光入射端部)を前記表面に接着もしくは固定して配置され、または
(b)前記光触媒担持光ファイバは前記表面にほぼ垂直に配列して配置された、光触媒装置。A light-guiding member for a surface light source (light transmissive support) that has a surface and a side surface and transmits a light beam incident from the periphery of the surface or the side surface as a light incident part by total internal reflection and is emitted from the surface. Member), and
Becomes because the photocatalyst cladding comprising an optical fiber core and partially or entirely coated photocatalyst or more adsorbents to the optical fiber core (photocatalyst film), a plurality of the photocatalyst carrying optical fibers with placed on said surface When,
The light guide member setting a (the light transmissive support member) fluid can pass to an at least one opening or through-hole,
(A) The photocatalyst-carrying optical fiber is flocked or raised on the surface, or at least one end (light incident end) of the photocatalyst-carrying optical fiber is bonded or fixed to the surface, or
(B) The photocatalyst device in which the photocatalyst-carrying optical fibers are arranged substantially perpendicular to the surface .
光ファイバ・コアと前記光ファイバ・コアに部分的または全面的に被覆された光触媒又は更に吸着剤を含む光触媒クラッド(光触媒膜)とからなり、前記表面に配置した複数の光触媒担持光ファイバとからなり、
前記光触媒担持光ファイバは、前記表面に植毛もしくは立毛し、 または前記光触媒担持光ファイバの少なくとも一つの端末部(光入射端部)を前記表面に接着もしくは固定して配置され、または
前記光触媒担持光ファイバは前記表面にほぼ垂直に配列して配置された、光触媒装置。
前記光触媒担持光ファイバを配置していない前記表面の領域に光触媒膜または光反射膜を形成した、光触媒装置。A light-guiding member for a surface light source (light transmissive support) that has a surface and a side surface and transmits a light beam incident from the periphery of the surface or the side surface as a light incident part by total internal reflection and is emitted from the surface. Member), and
Becomes because the photocatalyst cladding comprising an optical fiber core and partially or entirely coated photocatalyst or more adsorbents to the optical fiber core (photocatalyst film), a plurality of the photocatalyst carrying optical fibers with placed on said surface And consist of
The photocatalyst-carrying optical fiber is arranged by flocking or raising the surface, or at least one end (light incident end) of the photocatalyst-carrying optical fiber is bonded or fixed to the surface, or
The photocatalyst apparatus, wherein the photocatalyst-supporting optical fibers are arranged substantially perpendicularly to the surface .
The optical catalyst-carrying optical fiber to form a placement photocatalytic in the region of the surface not film or light reflection film, a photocatalytic device.
光ファイバ・コアと前記光ファイバ・コアに部分的または全面的に被覆された光触媒又は更に吸着剤を含む光触媒クラッド(光触媒膜)とからなり、前記表面に配置した複数の光触媒担持光ファイバと、
前記光触媒担持光ファイバの自由端に集光レンズを配置し、
これにより、前記光触媒担持光ファイバの固定端および前記集光レンズを経由して前記光触媒担持光ファイバの前記自由端の両方から光線を導入可能とし、
(a)前記光触媒担持光ファイバは、前記表面に植毛もしくは立毛し、 または前記光触媒担持光ファイバの少なくとも一つの端末部(光入射端部)を前記表面に接着もしくは固定して配置され、または
(b)前記光触媒担持光ファイバは前記表面にほぼ垂直に配列して配置された、光触媒装置。A light-guiding member for a surface light source (light transmissive support) that has a surface and a side surface and transmits a light beam incident from the periphery of the surface or the side surface as a light incident part by total internal reflection and is emitted from the surface. Member), and
Becomes because the photocatalyst cladding comprising an optical fiber core and partially or entirely coated photocatalyst or more adsorbents to the optical fiber core (photocatalyst film), a plurality of the photocatalyst carrying optical fibers with placed on said surface When,
A condensing lens is disposed at the free end of the photocatalyst-carrying optical fiber,
Thereby, light can be introduced from both the fixed end of the photocatalyst-carrying optical fiber and the free end of the photocatalyst-carrying optical fiber via the condenser lens ,
(A) The photocatalyst-carrying optical fiber is flocked or raised on the surface, or at least one end (light incident end) of the photocatalyst-carrying optical fiber is bonded or fixed to the surface, or
(B) The photocatalyst device in which the photocatalyst-carrying optical fibers are arranged substantially perpendicular to the surface .
前記表面の周辺または前記側面からなる前記光入射部から前記導光部材(前記光透過性支持部材)の内部に前記光触媒を励起する光線を入射させる光源とからなる、光触媒反応装置。A photocatalytic device according to any one of claims 1 to 7,
A photocatalytic reaction device comprising: a light source that causes a light beam that excites the photocatalyst to enter the light guide member (the light transmissive support member) from the light incident portion that is formed around the surface or the side surface.
前記表面の周辺または前記側面からなる前記光入射部から前記導光部材(前記光透過性支持部材)の内部に前記光触媒を励起する光線を入射させる光源とからなり、
前記光源を、(a)光線導入部とした前記側面に配置、(b)プリズムを介在して光線導入部とした前記側面に配置、(c)プリズムを介在して光線導入部とした前記表面の周辺に配置、(d)光伝送用光ファイバを介在して前記光線導入部に配置、または(e)光伝送用光ファイバとプリズムとを介在して前記光線導入部に配置した、光触媒反応装置。A photocatalytic device according to any one of claims 1 to 7,
A light source that makes a light beam that excites the photocatalyst enter the inside of the light guide member (the light transmissive support member) from the light incident portion that is formed around the surface or the side surface;
The light source is (a) disposed on the side surface serving as a light beam introduction portion, (b) disposed on the side surface serving as a light beam introduction portion via a prism, and (c) the surface serving as a light beam introduction portion via a prism. (D) arranged in the light beam introducing portion via an optical fiber for light transmission, or (e) photocatalytic reaction arranged in the light beam introducing portion via an optical fiber for light transmission and a prism. apparatus.
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