JP4228364B2 - 光触媒除害装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オゾンガス又はオゾン水等の流体の光触媒除害装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばオゾンはその強力な酸化力と、容易に分解して無害な酸素になるという特性が見直され、半導体液晶、食品、医療産業等において、洗浄、殺菌、脱臭と広く導入されている。しかし、いかに有効であっても、オゾンは０．３ｐｐｍ程度含む空気でも長時間吸引し続けると呼吸器系統に異常をきたし、さらに１００ｐｐｍ以上の高濃度になるとわずか数分で死にいたる等その危険性は無視できない。
【０００３】
そのため、使用後のオゾンは速やかに無害な酸素に分解させなければならないが、現在オゾンガスの場合は活性炭または二酸化マンガンが、オゾン水の場合は活性炭が分解剤として使用されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献】
特開平７−９６１５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、オゾンガスの分解剤としては活性炭及び二酸化マンガンがあるが、活性炭はオゾンと反応して発熱し、発火する場合があり危険である。また、二酸化マンガンは可溶性のためオゾン水の分解には使用できない。
【０００６】
この発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、酸化チタン光触媒を使用して、ガス状、液状を問わず効率良くオゾン等の流体を分解する光触媒除害装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、
一端を、試料流体が流入するための試料流入口を有する第１の樹脂蓋で固定し、残る一端には試験管状の硬質ガラス又は石英ガラス管が内管として挿入可能な内径を有する挿入口と前記試料流体が流出するための試料流出口を有する第２の樹脂蓋で固定した硬質ガラス、石英ガラス、ふっ素樹脂または塩化ビニル系樹脂容器を外管とし、
前記内管を前記挿入口より挿入して固定し、さらに前記内管に紫外線ランプを挿入してなる流体の光触媒除害装置であり、
前記外管と前記内管との間に表面を酸化処理したチタン不織布を配置し、
前記チタン不織布は、その形状が楕円のドーナツ状をなし、試料流体の流れる方向に対して３０〜６０度の角度で配置され、その外周は前記外管の内壁と接し、内周は前記内管の外壁と接しており、
外周は前記外管の内壁と接し切断面が楕円の前記酸化チタン不織布と接して保持するように３０〜６０度の角度で斜めにカットした表面を酸化処理したチタンパイプを、
前記チタン不織布と交互に挿入して配置し、
導入される前記試料流体は前記チタン不織布中を透過することを特徴とする光触媒除害装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、
前記チタン不織布は、メッシュが５０から１００ミクロンで、密度が１平方メートルあたり１００〜１０００ｇであることを特徴とする請求項１に記載の光触媒除害装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の光触媒除害装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、この発明はこの実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語の意義は、これに限定されない。
【００１４】
図１は光触媒除害装置の概略構成図、図２はチタンパイプを示す図、図３はチタン不織布の平面図である。この実施の形態の光触媒除害装置１は、例えばオゾンガス又はオゾン水中のオゾンの分解に適用したものである。この光触媒除害装置１は、内管２と外管３とを有する。
【００１５】
外管３は、一端３ａを試料流体が流入するための試料流入口４ａを有する第１の樹脂蓋４で固定し、残る一端３ｂには内管２が挿入可能な内径を有する挿入口５ａと試料流体が流出するための試料流出口５ｂを有する第２の樹脂蓋５で固定したものである。試料流体は、気体又は液体である。
【００１６】
第１の樹脂蓋４及び第２の樹脂蓋５は、ふっ素樹脂あるいは塩化ビニル系樹脂等が好ましく用いられる。
【００１７】
また、外管３は、硬質ガラス、石英ガラス、ふっ素樹脂または塩化ビニル系樹脂容器で構成される。
【００１８】
内管２は、挿入口５ａより挿入して固定し、さらに内管２に紫外線ランプ６を挿入してなる。この内管２は、試験管状の硬質ガラス又は石英ガラス管で構成される。紫外線ランプ６には、電源ケーブル７が接続され、紫外線ランプ６としては、水銀ランプあるいは冷陰極ランプ等が好ましく用いられる。
【００１９】
また、外周１０ａは外管３の内壁３ｃと接し切断面が楕円のチタン不織布１１と接するように３０〜６０度の角度で斜めにカットした表面を酸化処理したチタンパイプ１０が、チタン不織布１１と交互に挿入されている。この実施の形態では、チタンパイプ１０が６個、チタン不織布１１が６枚挿入されている。
【００２０】
このように、外管３と内管２との間には、表面を酸化処理したチタン不織布１１を配置し、このチタン不織布１１は、図３に示すように、その形状が楕円のドーナツ状をなし、試料流体の流れる方向に対して３０〜６０度の角度θで配置され、その外周１１ａは外管３の内壁３ｃと接し、内周１１ｂは内管２の外壁２ａと接している。
【００２１】
このように、斜めにカットしたチタンパイプ１０をチタン不織布１１と交互に挿入することにより、チタン不織布１１を固定することができ、チタンパイプ１０の内面も光触媒効果を持ち、且つ、有害な紫外線が装置の外に漏れるのを防止する効果も持っている。
【００２２】
この酸化処理したチタン不織布１１は、その特徴である通気性、通水性からフィルターとしての機能を持ち、チタン不織布１１を通過する試料流体は万遍なく触媒と接触し、かつ、チタン不織布１１は光源ランプ６に対して３０〜６０度の角度で配置されているため、チタン不織布１１の受光面積が広くなり、光触媒作用が効率良く効果的に行われる。
【００２３】
導入される試料流体はチタン不織布１１中を透過する。このチタン不織布１１は、メッシュが５０から１００ミクロンで、密度が１平方メートルあたり１００〜１０００ｇである。
【００２４】
このように、触媒効率はチタン不織布１１の表面積が広ければ広いほど、効率が良くなるが、限られた容積内で効率を上げるためにはチタン不織布１１の密度を上げることと、フィルタとしての枚数を増やす方法しかないが、チタン不織布１１の密度を上げたり、フィルタとしての枚数を増やすことは抵抗が増加し圧損が発生し好ましくない、そのため使用するチタン不織布１１の密度を規定するものである。
【００２５】
この実施の形態の光触媒除害装置１は、例えばオゾンガス又はオゾン水中のオゾンの分解に適用したもので、第１の樹脂蓋４の試料入口４ａから入った試料流体は、紫外線ランプ６からの４００ｎｍ以下の波長により分解され、さらに紫外線により励起された酸化処理したチタン不織布１１や酸化処理されたチタンパイプ１０に接触して分解され、無害化されて樹脂蓋５の試料流出口５ｂから排出される。この実施の形態では、酸化チタン光触媒材としてチタン不織布を使用している。
【００２６】
図４は光触媒除害装置を直列に接続した実施の形態を示している。このように、光触媒除害装置１を直列に接続することで、除害物質の濃度増に対応可能である。
【００２７】
また、図５は光触媒除害装置を並列に接続した実施の形態を示している。このように、光触媒除害装置１を並列に接続することで、試料流体の流量増に対応可能である。
【００２８】
このように、除害処理を必要とする試料流体中のオゾン濃度及び量は様々であり一台の装置で処理することは効率が悪いため、試料流体中のオゾン濃度及び量に対応して複数の装置と組合せ可能な形状とした。
【００２９】
【発明の効果】
前記したように、請求項１に記載の発明では、外管と内管との間に表面を酸化処理したチタン不織布を配置し、酸化チタン光触媒材としてチタン不織布を使用したことで触媒とオゾンとの接触効率が向上した。また、チタン不織布は、その形状が楕円のドーナツ状をなし、試料流体の流れる方向に対して３０〜６０度の角度で配置され、その外周は外管の内壁と接し、内周は内管の外壁と接しており、導入される試料流体はチタン不織布中を透過するから、チタン不織布の受光面積が広くなり、光触媒作用が効率良く効果的に行われることにより装置の小型化が可能となった。また、酸化処理したチタン不織布はその特徴である通気性、通水性からフィルタとしての機能を持ち、フィルタを通過する試料流体は万遍なく触媒と接触し、かつ、フィルタは光源ランプに対して３０〜６０度の角度で配置されているため、チタン不織布の受光面積が広くなり、光触媒作用が効率良く効果的に行われることにより装置の小型化が可能となった。また、外周は外管の内壁と接し切断面が楕円の酸化チタン不織布と接して保持するように３０〜６０度の角度で斜めにカットした表面を酸化処理したチタンパイプを、チタン不織布と交互に挿入することにより、チタン不織布を固定することができ、チタンパイプの内面も光触媒効果を持ち、且つ、有害な紫外線が装置の外に漏れるのを防止することができる。
【００３２】
請求項２に記載の発明では、チタン不織布は、メッシュが５０から１００ミクロンで、密度が１平方メートルあたり１００〜１０００ｇであり、触媒効率はチタン不織布の表面積が広ければ広いほど、効率が良くなるが、限られた容積内で効率を上げるにはチタン不織布の密度を上げることと、フィルタとしての枚数を増やす方法しかないが、チタン不織布の密度を上げたり、フィルタとしての枚数を増やすことは抵抗が増加し生ずる圧損を防止するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】光触媒除害装置の概略構成図である。
【図２】チタンパイプを示す図である。
【図３】チタン不織布の平面図である。
【図４】光触媒除害装置を直列に接続した実施の形態を示す図である。
【図５】光触媒除害装置を並列に接続した実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１ 光触媒除害装置
２ 内管
３ 外管
４ 第１の樹脂蓋
４ａ 試料流入口
５ 第２の樹脂蓋
５ａ 挿入口
５ｂ 試料流出口
１１ チタン不織布
１０ チタンパイプ
【発明の属する技術分野】
この発明は、オゾンガス又はオゾン水等の流体の光触媒除害装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばオゾンはその強力な酸化力と、容易に分解して無害な酸素になるという特性が見直され、半導体液晶、食品、医療産業等において、洗浄、殺菌、脱臭と広く導入されている。しかし、いかに有効であっても、オゾンは０．３ｐｐｍ程度含む空気でも長時間吸引し続けると呼吸器系統に異常をきたし、さらに１００ｐｐｍ以上の高濃度になるとわずか数分で死にいたる等その危険性は無視できない。
【０００３】
そのため、使用後のオゾンは速やかに無害な酸素に分解させなければならないが、現在オゾンガスの場合は活性炭または二酸化マンガンが、オゾン水の場合は活性炭が分解剤として使用されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献】
特開平７−９６１５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、オゾンガスの分解剤としては活性炭及び二酸化マンガンがあるが、活性炭はオゾンと反応して発熱し、発火する場合があり危険である。また、二酸化マンガンは可溶性のためオゾン水の分解には使用できない。
【０００６】
この発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、酸化チタン光触媒を使用して、ガス状、液状を問わず効率良くオゾン等の流体を分解する光触媒除害装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、
一端を、試料流体が流入するための試料流入口を有する第１の樹脂蓋で固定し、残る一端には試験管状の硬質ガラス又は石英ガラス管が内管として挿入可能な内径を有する挿入口と前記試料流体が流出するための試料流出口を有する第２の樹脂蓋で固定した硬質ガラス、石英ガラス、ふっ素樹脂または塩化ビニル系樹脂容器を外管とし、
前記内管を前記挿入口より挿入して固定し、さらに前記内管に紫外線ランプを挿入してなる流体の光触媒除害装置であり、
前記外管と前記内管との間に表面を酸化処理したチタン不織布を配置し、
前記チタン不織布は、その形状が楕円のドーナツ状をなし、試料流体の流れる方向に対して３０〜６０度の角度で配置され、その外周は前記外管の内壁と接し、内周は前記内管の外壁と接しており、
外周は前記外管の内壁と接し切断面が楕円の前記酸化チタン不織布と接して保持するように３０〜６０度の角度で斜めにカットした表面を酸化処理したチタンパイプを、
前記チタン不織布と交互に挿入して配置し、
導入される前記試料流体は前記チタン不織布中を透過することを特徴とする光触媒除害装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、
前記チタン不織布は、メッシュが５０から１００ミクロンで、密度が１平方メートルあたり１００〜１０００ｇであることを特徴とする請求項１に記載の光触媒除害装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の光触媒除害装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、この発明はこの実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語の意義は、これに限定されない。
【００１４】
図１は光触媒除害装置の概略構成図、図２はチタンパイプを示す図、図３はチタン不織布の平面図である。この実施の形態の光触媒除害装置１は、例えばオゾンガス又はオゾン水中のオゾンの分解に適用したものである。この光触媒除害装置１は、内管２と外管３とを有する。
【００１５】
外管３は、一端３ａを試料流体が流入するための試料流入口４ａを有する第１の樹脂蓋４で固定し、残る一端３ｂには内管２が挿入可能な内径を有する挿入口５ａと試料流体が流出するための試料流出口５ｂを有する第２の樹脂蓋５で固定したものである。試料流体は、気体又は液体である。
【００１６】
第１の樹脂蓋４及び第２の樹脂蓋５は、ふっ素樹脂あるいは塩化ビニル系樹脂等が好ましく用いられる。
【００１７】
また、外管３は、硬質ガラス、石英ガラス、ふっ素樹脂または塩化ビニル系樹脂容器で構成される。
【００１８】
内管２は、挿入口５ａより挿入して固定し、さらに内管２に紫外線ランプ６を挿入してなる。この内管２は、試験管状の硬質ガラス又は石英ガラス管で構成される。紫外線ランプ６には、電源ケーブル７が接続され、紫外線ランプ６としては、水銀ランプあるいは冷陰極ランプ等が好ましく用いられる。
【００１９】
また、外周１０ａは外管３の内壁３ｃと接し切断面が楕円のチタン不織布１１と接するように３０〜６０度の角度で斜めにカットした表面を酸化処理したチタンパイプ１０が、チタン不織布１１と交互に挿入されている。この実施の形態では、チタンパイプ１０が６個、チタン不織布１１が６枚挿入されている。
【００２０】
このように、外管３と内管２との間には、表面を酸化処理したチタン不織布１１を配置し、このチタン不織布１１は、図３に示すように、その形状が楕円のドーナツ状をなし、試料流体の流れる方向に対して３０〜６０度の角度θで配置され、その外周１１ａは外管３の内壁３ｃと接し、内周１１ｂは内管２の外壁２ａと接している。
【００２１】
このように、斜めにカットしたチタンパイプ１０をチタン不織布１１と交互に挿入することにより、チタン不織布１１を固定することができ、チタンパイプ１０の内面も光触媒効果を持ち、且つ、有害な紫外線が装置の外に漏れるのを防止する効果も持っている。
【００２２】
この酸化処理したチタン不織布１１は、その特徴である通気性、通水性からフィルターとしての機能を持ち、チタン不織布１１を通過する試料流体は万遍なく触媒と接触し、かつ、チタン不織布１１は光源ランプ６に対して３０〜６０度の角度で配置されているため、チタン不織布１１の受光面積が広くなり、光触媒作用が効率良く効果的に行われる。
【００２３】
導入される試料流体はチタン不織布１１中を透過する。このチタン不織布１１は、メッシュが５０から１００ミクロンで、密度が１平方メートルあたり１００〜１０００ｇである。
【００２４】
このように、触媒効率はチタン不織布１１の表面積が広ければ広いほど、効率が良くなるが、限られた容積内で効率を上げるためにはチタン不織布１１の密度を上げることと、フィルタとしての枚数を増やす方法しかないが、チタン不織布１１の密度を上げたり、フィルタとしての枚数を増やすことは抵抗が増加し圧損が発生し好ましくない、そのため使用するチタン不織布１１の密度を規定するものである。
【００２５】
この実施の形態の光触媒除害装置１は、例えばオゾンガス又はオゾン水中のオゾンの分解に適用したもので、第１の樹脂蓋４の試料入口４ａから入った試料流体は、紫外線ランプ６からの４００ｎｍ以下の波長により分解され、さらに紫外線により励起された酸化処理したチタン不織布１１や酸化処理されたチタンパイプ１０に接触して分解され、無害化されて樹脂蓋５の試料流出口５ｂから排出される。この実施の形態では、酸化チタン光触媒材としてチタン不織布を使用している。
【００２６】
図４は光触媒除害装置を直列に接続した実施の形態を示している。このように、光触媒除害装置１を直列に接続することで、除害物質の濃度増に対応可能である。
【００２７】
また、図５は光触媒除害装置を並列に接続した実施の形態を示している。このように、光触媒除害装置１を並列に接続することで、試料流体の流量増に対応可能である。
【００２８】
このように、除害処理を必要とする試料流体中のオゾン濃度及び量は様々であり一台の装置で処理することは効率が悪いため、試料流体中のオゾン濃度及び量に対応して複数の装置と組合せ可能な形状とした。
【００２９】
【発明の効果】
前記したように、請求項１に記載の発明では、外管と内管との間に表面を酸化処理したチタン不織布を配置し、酸化チタン光触媒材としてチタン不織布を使用したことで触媒とオゾンとの接触効率が向上した。また、チタン不織布は、その形状が楕円のドーナツ状をなし、試料流体の流れる方向に対して３０〜６０度の角度で配置され、その外周は外管の内壁と接し、内周は内管の外壁と接しており、導入される試料流体はチタン不織布中を透過するから、チタン不織布の受光面積が広くなり、光触媒作用が効率良く効果的に行われることにより装置の小型化が可能となった。また、酸化処理したチタン不織布はその特徴である通気性、通水性からフィルタとしての機能を持ち、フィルタを通過する試料流体は万遍なく触媒と接触し、かつ、フィルタは光源ランプに対して３０〜６０度の角度で配置されているため、チタン不織布の受光面積が広くなり、光触媒作用が効率良く効果的に行われることにより装置の小型化が可能となった。また、外周は外管の内壁と接し切断面が楕円の酸化チタン不織布と接して保持するように３０〜６０度の角度で斜めにカットした表面を酸化処理したチタンパイプを、チタン不織布と交互に挿入することにより、チタン不織布を固定することができ、チタンパイプの内面も光触媒効果を持ち、且つ、有害な紫外線が装置の外に漏れるのを防止することができる。
【００３２】
請求項２に記載の発明では、チタン不織布は、メッシュが５０から１００ミクロンで、密度が１平方メートルあたり１００〜１０００ｇであり、触媒効率はチタン不織布の表面積が広ければ広いほど、効率が良くなるが、限られた容積内で効率を上げるにはチタン不織布の密度を上げることと、フィルタとしての枚数を増やす方法しかないが、チタン不織布の密度を上げたり、フィルタとしての枚数を増やすことは抵抗が増加し生ずる圧損を防止するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】光触媒除害装置の概略構成図である。
【図２】チタンパイプを示す図である。
【図３】チタン不織布の平面図である。
【図４】光触媒除害装置を直列に接続した実施の形態を示す図である。
【図５】光触媒除害装置を並列に接続した実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１ 光触媒除害装置
２ 内管
３ 外管
４ 第１の樹脂蓋
４ａ 試料流入口
５ 第２の樹脂蓋
５ａ 挿入口
５ｂ 試料流出口
１１ チタン不織布
１０ チタンパイプ
Claims (2)
- 一端を、試料流体が流入するための試料流入口を有する第１の樹脂蓋で固定し、残る一端には試験管状の硬質ガラス又は石英ガラス管が内管として挿入可能な内径を有する挿入口と前記試料流体が流出するための試料流出口を有する第２の樹脂蓋で固定した硬質ガラス、石英ガラス、ふっ素樹脂または塩化ビニル系樹脂容器を外管とし、
前記内管を前記挿入口より挿入して固定し、さらに前記内管に紫外線ランプを挿入してなる流体の光触媒除害装置であり、
前記外管と前記内管との間に表面を酸化処理したチタン不織布を配置し、
前記チタン不織布は、その形状が楕円のドーナツ状をなし、試料流体の流れる方向に対して３０〜６０度の角度で配置され、その外周は前記外管の内壁と接し、内周は前記内管の外壁と接しており、
外周は前記外管の内壁と接し切断面が楕円の前記酸化チタン不織布と接して保持するように３０〜６０度の角度で斜めにカットした表面を酸化処理したチタンパイプを、
前記チタン不織布と交互に挿入して配置し、
導入される前記試料流体は前記チタン不織布中を透過することを特徴とする光触媒除害装置。 - 前記チタン不織布は、メッシュが５０から１００ミクロンで、密度が１平方メートルあたり１００〜１０００ｇであることを特徴とする請求項１に記載の光触媒除害装置。
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