JP6244235B2 - Photocatalyst purification device - Google Patents
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Description
本発明は光触媒浄化装置に関する。 The present invention relates to a photocatalyst purification device.
光触媒たとえば酸化チタン(TiO2)は近紫外線等の励起光を吸収して強い酸化還元作用を発現し、その酸化作用により発生したOHラジカルによって流体中の汚染物質を分解する。つまり、励起光照射により光触媒が励起されて流体中の汚染物質を分解することにより流体を浄化する。 A photocatalyst such as titanium oxide (TiO 2 ) absorbs excitation light such as near ultraviolet rays and exhibits a strong redox action, and decomposes contaminants in the fluid by OH radicals generated by the oxidation action. In other words, the photocatalyst is excited by excitation light irradiation, and the fluid is purified by decomposing the contaminants in the fluid.
従来の光触媒浄化装置は、中心に設けられた励起光源、励起光源を包囲する導光体で形成された内管、及び螺旋状突起が内周面に設けられた外管を備えており、外管の内周面に光触媒層を被覆してある(参照:特許文献1)。この場合、励起光源を用いて内管の内周面から励起光を照射することにより光触媒層を励起する。このとき、光触媒の酸化還元作用は光触媒の表面深さ1μm程度しか及ばないが、内管と外管との間に流体を流すと、外管の螺旋状突起による流体の撹拌効果により、励起光の照射光触媒面積を実質的に大きくでき、この結果、装置全体の浄化能力を高めることができる。 A conventional photocatalyst purification apparatus includes an excitation light source provided at the center, an inner tube formed of a light guide surrounding the excitation light source, and an outer tube having a spiral projection provided on the inner peripheral surface. The photocatalyst layer is coat | covered on the internal peripheral surface of the pipe | tube (refer: patent document 1). In this case, the photocatalyst layer is excited by irradiating excitation light from the inner peripheral surface of the inner tube using an excitation light source. At this time, the oxidation-reduction action of the photocatalyst is only about 1 μm in surface depth of the photocatalyst. As a result, the purification capacity of the entire apparatus can be increased.
しかしながら、上述の従来の光触媒浄化装置においては、流体の撹拌効果は外管側のみであり、しかも流路断面積が螺旋状突起によって小さくなるので、励起光の照射光触媒面積は実質的にはさほど大きくならず、この結果、装置全体の浄化能力は未だ低いという課題がある。また、流体中の油分等が螺旋状突起に付着すると、これら油分等は除去しにくく、従って、これら油分等により光源から光触媒層への光照射が遮られ、この結果、やはり、装置全体の浄化能力が低下するという課題もある。 However, in the above-described conventional photocatalyst purification device, the fluid stirring effect is only on the outer tube side, and the cross-sectional area of the flow path is reduced by the spiral protrusion, so that the area of the photocatalyst irradiated with excitation light is substantially small. As a result, there is a problem that the purification capacity of the entire apparatus is still low. In addition, if oil in the fluid adheres to the spiral projections, it is difficult to remove the oil, so that the light irradiation from the light source to the photocatalyst layer is blocked by the oil and the like. There is also a problem that the ability is reduced.
上述の課題を解決するために、本発明に係る光触媒浄化装置は、励起光を入射するための励起光入射部と、装置の長手方向の少なくとも1つの第1の中空管領域に設けられ、少なくとも内周面に光触媒層が形成され、励起光に対して透明な複数の第1の中空管と、装置の長手方向の少なくとも1つの第2の中空管領域に設けられ、少なくとも内周面に光触媒層が形成され、励起光に対して透明な複数の第2の中空管とを具備し、第1の中空管領域と第2の中空管領域とは交互に配置され、第1の中空管領域と第2の中空管領域との間を空洞領域としたものである。 In order to solve the above-mentioned problem, a photocatalytic purification device according to the present invention is provided in an excitation light incident portion for making excitation light incident and at least one first hollow tube region in the longitudinal direction of the device, A photocatalyst layer is formed at least on the inner peripheral surface, and is provided in a plurality of first hollow tubes transparent to excitation light and at least one second hollow tube region in the longitudinal direction of the device, and at least the inner periphery A photocatalyst layer is formed on the surface, and includes a plurality of second hollow tubes that are transparent to excitation light, and the first hollow tube regions and the second hollow tube regions are alternately arranged, The space between the first hollow tube region and the second hollow tube region is a hollow region.
本発明によれば、中空管の光触媒層の光触媒面積を稼ぎつつ、空洞領域による流体の抵抗の増加、減少による撹拌効果によって照射光触媒面積を実質的に大きくでき、この結果、装置全体の浄化能力を高めることができる。また、たとえ、流体中の油分等が中空管及び空洞領域の管壁に付着しても自然に除去され易いので、装置全体の浄化能力の低下は少ない。 According to the present invention, while increasing the photocatalytic area of the photocatalyst layer of the hollow tube, the irradiation photocatalyst area can be substantially increased by the stirring effect due to the increase and decrease of the fluid resistance due to the cavity region. Ability can be increased. Further, even if oil or the like in the fluid adheres to the hollow tube and the tube wall in the hollow region, it is easily removed naturally, so that the purification capacity of the entire apparatus is hardly lowered.
図1は本発明に係る光触媒浄化装置の第1の実施の形態を示す外観斜視図である。 FIG. 1 is an external perspective view showing a first embodiment of a photocatalytic purification device according to the present invention.
図1においては、導光体で形成される内管1、外管2を設け、外管2の長手方向の上流側には、流体の流入口INを設け、外管2の長手方向の下流側には、流体の流出口OUTを設けてある。ここで、内管1はたとえば内径41mm、外径45mm、厚さ2mmであり、外管2はたとえば内径65mm、外径70mm、厚さ2.5mmである。内管1は後述の励起光源5を収容するためのものであり、従って、内管1の内周面が後述の励起光入射部Pとなる。
In FIG. 1, an
図1の光触媒浄化装置の縦断面図である図2に示すように、中空管領域Ra、Rbは交互に配置され、これらの間には、空洞領域Rcが設けられている。 As shown in FIG. 2 which is a longitudinal sectional view of the photocatalyst purification device of FIG. 1, the hollow tube regions Ra and Rb are alternately arranged, and a hollow region Rc is provided between them.
図2のIII-III線横断面図である図3を参照すると、中空管領域Raにおいては、内管1、外管2の間に、内径Da1、Da2(Da1>Da2)を有する中空管3a−1、3a−2が長手方向に配置されている。たとえば、中空管3a−1は、内径3mm(= Da1)、外径5mm、厚さ1mmであり、中空管3a−2は、内径2mm(= Da2)、外径3mm、厚さ0.5mmである。また、中空管3a−2の密度は中空管3a−1の密度より大きくし、流体の流量の低下を補填する。さらに、太い実線で示すように、各中空管3a−1、3a−2の内外周面に光触媒層4が被覆されている。但し、光触媒層4は各中空管3a−1、3a−2の少なくとも内周面に被覆すればよい。
Referring to FIG. 3 which is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2, in the hollow tube region Ra, the inner diameters Da 1 and Da 2 (Da 1 > Da 2 ) are arranged between the
図2のIV-IV線横断面図である図4を参照すると、中空管領域Rbにおいては、内管1、外管2の間に、内径Db1、Db2(Db1<Db2)を有する中空管3b−1、3b−2が長手方向に配置されている。たとえば、中空管3b−1は、内径2mm(= Db1)、外径3mm、厚さ0.5mmであり、中空管3b−2は、内径3mm(= Db2)、外径5mm、厚さ1mmである。また、中空管3b−1の密度は中空管3b−2の密度より大きくし、流体の流量の低下を補填する。さらに、太い実線で示すように、各中空管3b−1、3b−2の内外周面に光触媒層4が被覆されている。但し、この場合も、光触媒層4は各中空管3b−1、3b−2の少なくとも内周面に被覆すればよい。
Referring to FIG. 4, which is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2, in the hollow tube region Rb, the inner diameters Db 1 and Db 2 (Db 1 <Db 2 ) are placed between the
図2、図3、図4において、内管1の中心には、光触媒層4を励起するための励起光源5が設けられており、従って、上述のごとく、内管1の内周面が励起光入射部Pとなる。また、外管2の外周面には、励起光源5からの励起光Lを反射して有効に装置内に閉じ込めるためのAl等よりなる反射層6が形成されている。
2, 3, and 4, an
光触媒層4はたとえば活性度が高いアナターゼ構造の酸化チタン(TiO2)よりなり、チタン酸アンモニウムを用いた液相成長法によって形成できる。この場合、各中空管3a−1、3a−2、3b−1、3b−2を内管1と外管2との間に配置する前に光触媒層4を形成すれば、各中空管3a−1、3a−2、3b−1、3b−2の内周面のみに形成できる。他方、各中空管3a−1、3a−2、3b−1、3b−2を内管1と外管2との間に配置した後に光触媒層4を形成すれば、各中空管3a−1、3a−2、3b−1、3b−2の内外周面並びに内管1の外周面及び外管2の内周面に形成される。図3、図4は後者の場合を図示している。尚、光触媒層4は液相成長法以外に、光触媒材料のバインダによる付着、光触媒を練り込んだ樹脂によるコーティング法、ゾルゲル法でも形成できる。
The
光触媒層4を酸化チタンで形成した場合、励起光源5の励起光Lには365nm以下の波長の近紫外光が必要である。この近紫外光を発生する励起光源5としてたとえば管径32.5mm、長さ580mmのブラックライトランプ(たとえば、三共電気株式会社製 型名FL20SBL)を用いる。また、光触媒層4を可視光応答型光触媒で形成した場合、励起光源5として可視光源を用いる。
When the
内管1、外管2及び中空管3a−1、3a−2、3b−1、3b−2は励起光源5の励起光Lに対して透明な母材により構成されている。このような母材としては、たとえば、ホウケイ酸ガラス、石英でもよいが、酸化チタンの光触媒活性を低下させない低アルカリ金属含有量の低アルカリガラス、無アルカリガラス、アルカリ金属が溶出しないように酸化シリコンでコーティングしたアルカリガラス等が好ましい。また、内管1、外管2、中空管3a−1、3a−2、3b−1、3b−2は接触していればよいが、導光を促すために融着している状態が好ましい。この場合には、母材の軟化点もしくは融点まで加熱してアニールする。たとえば、ホウケイ酸ガラスであれば、525℃以上でアニールする。
The
図1〜図4に示す光触媒浄化装置においては、中空管領域Ra、Rbの中空管3a−1、3a−2、3b−1、3b−2の少なくとも内周面に光触媒層4を設けて効果的に光触媒面積を稼ぎつつ、中空管領域Ra、Rb間の空洞領域Rcによる流体の抵抗の増加、減少による撹拌効果によって、中空管3a−1、3a−2、3b−1、3b−2の浄化能力を実質的に向上できる。
In the photocatalyst purification apparatus shown in FIGS. 1 to 4, the
また、中空管領域Raの中空管3a−1の大きな内径Da1が空洞領域Rcを介して中空管領域Rbの中空管3b−1の小さな内径Db1に対向し、他方、中空管領域Raの中空管3a−2の小さな内径Da2が空洞領域Rcを介して中空管領域Rbの中空管3b−2の大きな内径Db2に対向している。この結果、大きな内径Da1の中空管3a−1を通過した流体は小さな内径Db1の中空管3b−1に流込もうとしても、流体の流込む量は減少し、流体の抵抗は増加する。逆に、小さな内径Da2の中空管3a−2を通過した流体は大きな内径Db2の中空管3b−2に流込もうとしたとき、流体の流込む量は増加し、流体の抵抗は減少する。従って、流体は空洞領域Rcで直進することができず、空洞領域Rc内でさらに撹拌されることになる。この結果、中空管3a−1、3a−2、3b−1、3b−2の浄化能力をさらに向上できる。
Further, the large inner diameter Da 1 of the
図2においては、空洞領域Rcは励起光源5(長手方向中心軸)に対して軸対称に等間隔で配置されているが、図5に示すごとく、種々の形状にできる。たとえば、図5の(A)に示すごとく、空洞領域Rcを長手方向中心軸に対して同一方向に傾斜させて等間隔で配置する。また、図5の(B)に示すごとく、空洞領域Rcを長手方向中心軸に対して交互に反対側へ傾斜させて等間隔で配置する。さらに、図5の(C)、(D)に示すごとく、空洞領域Rcを長手方向中心軸に対して非対称にする。 In FIG. 2, the cavity regions Rc are arranged at equal intervals in axial symmetry with respect to the excitation light source 5 (longitudinal central axis), but can be formed in various shapes as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 5A, the hollow regions Rc are inclined at the same interval with respect to the central axis in the longitudinal direction. Further, as shown in FIG. 5B, the hollow regions Rc are alternately inclined with respect to the central axis in the longitudinal direction and arranged at equal intervals. Further, as shown in FIGS. 5C and 5D, the cavity region Rc is made asymmetric with respect to the longitudinal central axis.
尚、図2においては、各中空管領域Ra、Rbの中空管を2グループとしているが、3つ以上のグループとすることもできる。また、内管1を大きくして励起光源5も2以上にし得る。
In FIG. 2, the hollow tubes in each of the hollow tube regions Ra and Rb are grouped into two groups, but three or more groups may be used. In addition, the
図6は本発明に係る光触媒浄化装置の第2の実施の形態を示す外観斜視図である。 FIG. 6 is an external perspective view showing a second embodiment of the photocatalytic purification device according to the present invention.
図6においては、図1の励起光源収容用の内管1は設けずに、後述の励起光源5’−1、5’−2、…、5’−8を外管2’の外周面側に設ける。従って、外管2’の外周面が励起光入射部P’となる。
In FIG. 6, without providing the
図6の光触媒浄化装置の縦断面図である図7に示すように、中空管領域Ra’、Rb’は交互に配置され、これらの間には、空洞領域Rc’が設けられている。尚、外管2’の外周面側の励起光源5’−1、5’−2、…、5’−8の数は8以外の数になし得る。また、図2の反射層6は存在しない。
As shown in FIG. 7 which is a longitudinal sectional view of the photocatalyst purification apparatus of FIG. 6, the hollow tube regions Ra 'and Rb' are alternately arranged, and a cavity region Rc 'is provided between them. The number of excitation light sources 5'-1, 5'-2, ..., 5'-8 on the outer peripheral surface side of the outer tube 2 'can be other than eight. Moreover, the
図7のVIII-VIII線横断面図である図8を参照すると、中空管領域Ra’においては、外管2’の内側に、内径Da’1、Da’2、Da’3、Da’4、Da’5(Da’1<Da’2< Da’3<Da’4<Da’5)を有する中空管3a’−1、3a’−2、3a’−3、3a’−4、3a’−5が長手方向に配置されている。たとえば、中空管3a’−1は、内径1mm(= Da’1)、外径3mm、厚さ2mmであり、中空管3a’−2は、内径2mm(= Da’2)、外径4mm、厚さ1mmであり、中空管3a’−3は、内径3mm(= Da’3)、外径6mm、厚さ1.5mmであり、中空管3a’−4は、内径4mm(= Da’4)、外径7mm、厚さ1.5mmであり、中空管3a’−5は、内径5mm(= Da’5)、外径10mm、厚さ2.5mmである。また、中空管3a’−5、3a’−4、3a’−3、3a’−2、3a’−1の密度はこの順で大きくし、流体の流量の低下を補填する。さらに、太い実線で示すように、各中空管3a’−1、3a’−2、3a’−3、3a’−4、3a’−5の内外周面に光触媒層4が被覆されている。但し、光触媒層4は各中空管3a’−1、3a’−2、3a’−3、3a’−4、3a’−5の少なくとも内周面に被覆すればよい。さらにまた、3’ aはダミー導光体である。
Referring to FIG. 8, which is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 7, in the hollow tube region Ra ′, inside diameters Da ′ 1 , Da ′ 2 , Da ′ 3 , Da ′ are arranged inside the
図7のIX-IX線横断面図である図9を参照すると、中空管領域Rb’においては、外管2の内側に、内径Db’1、Db’2、Db’3、Db’4、Db’5(Db’1>Db’2> Db’3>Db’4>Db’5)を有する中空管3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5が長手方向に配置されている。たとえば、中空管3b’−1は、内径5mm(= Db’1)、外径10mm、厚さ2.5mmであり、中空管3b’−2は、内径4mm(= Db’2)、外径7mm、厚さ1.5mmであり、中空管3b’−3は、内径3mm(= Db’3)、外径6mm、厚さ1.5mmであり、中空管3b’−4は、内径2mm(= Db’4)、外径4mm、厚さ1mmであり、中空管3b’−5は、内径1mm(= Db’5)、外径3mm、厚さ2mmである。また、中空管3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5の密度はこの順で大きくし、流体の流量の低下を補填する。さらに、太い実線で示すように、各中空管3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5の内外周面に光触媒層4が被覆されている。但し、光触媒層4は各中空管3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5の少なくとも内周面に被覆すればよい。さらにまた、3’ bはダミー導光体である。
Referring to FIG. 9, which is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG. 7, in the hollow tube region Rb ′, the inner diameters Db ′ 1 , Db ′ 2 , Db ′ 3 , Db ′ 4 are formed inside the
図7、図8、図9においても、光触媒層4はたとえば活性度が高いアナターゼ構造の酸化チタン(TiO2)よりなり、チタン酸アンモニウムを用いた液相成長法によって形成できる。この場合、各中空管3a’−1、3a’−2、3a’−3、3a’−4、3a’−5、3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5を外管2の内側に配置する前に光触媒層4を形成すれば、各中空管3a’−1、3a’−2、3a’−3、3a’−4、3a’−5、3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5の内周面のみに形成できる。他方、各中空管3a’−1、3a’−2、3a’−3、3a’−4、3a’−5、3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5を外管2の内側に配置した後に光触媒層4を形成すれば、各中空管3a’−1、3a’−2、3a’−3、3a’−4、3a’−5、3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5の内外周面並びに外管2の内周面に形成される。図8、図9は後者の場合を図示している。尚、この場合も光触媒層4は液相成長法以外に、光触媒材料のバインダによる付着、光触媒を練り込んだ樹脂によるコーティング法、ゾルゲル法でも形成できる。
7, 8, and 9, the
光触媒層4を酸化チタンで形成した場合、励起光源5’−1、5’−2、…、5’−8の励起光Lには365nm以下の波長の近紫外光が必要である。この近紫外光を発生する励起光源5’−1、5’−2、…、5’−8としてたとえば管径32.5mm、長さ580mmのブラックライトランプ(たとえば、三共電気株式会社製 型名FL20SBL)を用いる。また、光触媒層4を可視光応答型光触媒で形成した場合、励起光源5’−1、5’−2、…、5’−8として可視光源を用いる。
When the
外管2’及び中空管3a’−1、3a’−2、3a’−3、3a’−4、3a’−5、3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5は励起光源5’−1、5’−2、…、5’−8の励起光Lに対して透明な母材により構成されている。
Outer tube 2 'and
図6〜図9に示す光触媒浄化装置においても、中空管領域Ra’、Rb’の中空管3a’−1、3a’−2、3a’−3、3a’−4、3a’−5、3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5の少なくとも内周面に光触媒層4を設けて効果的に光触媒面積を稼ぎつつ、中空管領域Ra’、Rb’間の空洞領域Rc’による流体の撹拌効果により、中空管3a’−1、3a’−2、3a’−3、3a’−4、3a’−5、3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5の浄化能力を実質的に向上できる。
Also in the photocatalyst purification apparatuses shown in FIGS. 6 to 9, the
また、中空管領域Ra’の中空管3a’−1、3a’−2、3a’−3、3a’−4、3a’−5の内径Da’1、Da’2、…、Da’5は空洞領域Rc’を介して中空管領域Rb’の中空管3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5の内径Db’1、Db’2、…、Db’5に対応している。従って、たとえば、小さな内径Da’1の中空管3a’−1を通過した流体が大きな内径Db’1の中空管3b’−1に流込もうとしたとき、流体の流込む量は増加し、流体の抵抗は減少する。逆に、大きな内径Db’1の中空管3b’−1を通過した流体は小さな内径Da’1の中空管3a’−1に流込もうとしても、流体の流込む量は減少し、流体の抵抗は増加する。従って、流体は空洞領域Rc’で直進することができず、空洞領域Rc’内でさらに撹拌されることになる。この結果、中空管3a’−1、3a’−2、3a’−3、3a’−4、3a’−5、3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5の浄化能力をさらに向上できる。
Further, the inner diameters Da ′ 1 , Da ′ 2 ,..., Da ′ of the
尚、図7においても、中空管を5グループとしているが、2〜4、6つ以上のグループとすることもできる。また、空洞領域Rc’も、図5と同様に、種々の形状にできる。 In FIG. 7, the hollow tubes are grouped into five groups, but two to four, six or more groups may be used. Also, the cavity region Rc ′ can be formed in various shapes as in FIG.
図10は図7の光触媒浄化装置の変更例を示す縦断面図、図11は図10のXI-XI線横断面図である。尚、図10の中空管領域Rb’の横断面図は図9と同様であるので省略する。 FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a modified example of the photocatalytic purification device of FIG. 7, and FIG. 11 is a transverse sectional view taken along the line XI-XI of FIG. Note that the cross-sectional view of the hollow tube region Rb 'in FIG.
図10、図11においては、図7、図8、図9の励起光源5’−1、5’−2、…、5’−8の代りに、太陽光を利用したものである。太陽光は装置の上方より照射されるものとすれば、装置の下方側にリフレクタ9を設ける。これにより、装置の下方からも太陽光を照射するようにして装置全体の浄化能力を高める。 10 and 11, sunlight is used instead of the excitation light sources 5'-1, 5'-2,..., 5'-8 in FIGS. If sunlight is irradiated from above the device, a reflector 9 is provided on the lower side of the device. Thereby, the purification | cleaning capability of the whole apparatus is improved so that sunlight may be irradiated also from the downward direction of an apparatus.
リフレクタ9の反射材料としては、アルミニウム、銀、銀合金等の近紫外光を含む紫外光から可視光を反射するものを用いる。また、リフレクタ9の断面形状は、均一に反射を行うように円、楕円、多面等の形状とする。さらに、リフレクタ9の面は、反射のために鏡面もしくは散乱面でもよい。この場合、リフレクタ9の反射面材料としては、石英、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化チタン等の近紫外光を含む紫外光から可視光を散乱するものでもよい。 As the reflective material of the reflector 9, a material that reflects visible light from ultraviolet light including near ultraviolet light such as aluminum, silver, or a silver alloy is used. The reflector 9 has a cross-sectional shape such as a circle, an ellipse, or a multi-face so as to uniformly reflect. Further, the surface of the reflector 9 may be a mirror surface or a scattering surface for reflection. In this case, the reflecting surface material of the reflector 9 may scatter visible light from ultraviolet light including near ultraviolet light such as quartz, silica, alumina, aluminum nitride, and titanium oxide.
図12は本発明に係る光触媒浄化装置の第3の実施の形態を示す外観斜視図である。この光触媒浄化装置は、図10、図11と同様に、太陽光を利用したものである。図12においては、扁平の外管2”の上面が励起光入射部P”となる。
FIG. 12 is an external perspective view showing a third embodiment of the photocatalytic purification device according to the present invention. This photocatalyst purification apparatus utilizes sunlight, as in FIGS. In FIG. 12, the upper surface of the flat
図12の光触媒浄化装置の縦断面図である図13に示すように、中空管領域Ra”、Rb”は交互に配置され、これらの間には、空洞領域Rc”が設けられている。この場合、太陽光は装置の上方より照射されるものとすれば、外管2”が十分に扁平であるので、装置の下方側にリフレクタを設ける必要がない。
As shown in FIG. 13 which is a longitudinal sectional view of the photocatalyst purification apparatus of FIG. 12, the hollow tube regions Ra ″ and Rb ″ are alternately arranged, and a hollow region Rc ″ is provided between them. In this case, if the sunlight is irradiated from above the device, the
図13のXIV-XIV線横断面図である図14を参照すると、中空管領域Ra”においては、外管2”の内側に、内径Da”1、Da”2、Da”3、Da”4、Da”5(Da”1<Da”2< Da”3<Da”4<Da”5)を有する中空管3a”−1、3a”−2、3a”−3、3a”−4が長手方向に配置されている。たとえば、中空管3a”−1は、内径1mm(= Da”1)、外径3mm、厚さ2mmであり、中空管3a”−2は、内径2mm(= Da”2)、外径4mm、厚さ1mmであり、中空管3a”−3は、内径3mm(= Da”3)、外径6mm、厚さ1.5mmであり、中空管3a”−4は、内径4mm(= Da”4)、外径7mm、厚さ1.5mmであり、中空管3a”−5は、内径5mm(= Da”5)、外径10mm、厚さ2.5mmである。また、中空管3a”−4、3a”−3、3a”−2、3a”−1の密度はこの順で大きくし、流体の流量の低下を補填する。さらに、太い実線で示すように、各中空管3a”−1、3a”−2、3a”−3、3a”−4、3a”−5の内外周面に光触媒層4が被覆されている。但し、光触媒層4は各中空管3a”−1、3a”−2、3a”−3、3a”−4、3a”−5の少なくとも内周面に被覆すればよい。
Referring to FIG. 14, which is a cross-sectional view taken along the line XIV-XIV in FIG. 13, in the hollow tube region Ra ″, inside the
図13のXV-XV線横断面図である図15を参照すると、中空管領域Rb”においては、外管2”の内側に、内径Db”1、Db”2、Db”3、Db”4、Db”5(Db”1>Db”2> Db”3>Db”4>Db”5)を有する中空管3b”−1、3b”−2、3b”−3、3b”−4、3b”−5が長手方向に配置されている。たとえば、中空管3b”−1は、内径5mm(= Db”1)、外径10mm、厚さ2.5mmであり、中空管3b”−2は、内径4mm(= Db”2)、外径7mm、厚さ1.5mmであり、中空管3b”−3は、内径3mm(= Db”3)、外径6mm、厚さ1.5mmであり、中空管3b”−4は、内径2mm(= Db”4)、外径4mm、厚さ1mmであり、中空管3b”−5は、内径1mm(= Db”5)、外径3mm、厚さ2mmである。また、中空管3b”−1、3b”−2、3b”−3、3b”−4、3b”−5の密度はこの順で大きくし、流体の流量の低下を補填する。さらに、太い実線で示すように、各中空管3b”−1、3b”−2、3b”−3、3b”−4、3b”−5の内外周面に光触媒層4が被覆されている。但し、光触媒層4は各中空管3b”−1、3b”−2、3b”−3、3b”−4、3b”−5の少なくとも内周面に被覆すればよい。
Referring to FIG. 15, which is a cross-sectional view taken along the line XV-XV in FIG. 13, in the hollow tube region Rb ″, inside the
図12〜図15に示す光触媒浄化装置においては、中空管領域Ra”、Rb”の中空管3a”−1、3a”−2、3a”−3、3a”−4、3a”−5、3b”−1、3b”−2、3b”−3、3b”−4、3b”−5の少なくとも内周面に光触媒層4を設けて効果的に光触媒面積を稼ぎつつ、中空管領域Ra”、Rb”間の空洞領域Rc”による流体の撹拌効果により、中空管3a”−1、3a”−2、3a”−3、3a”−4、3a”−5、3b”−1、3b”−2、3b”−3、3b”−4、3b”−5の浄化能力を実質的に向上できる。
In the photocatalyst purification apparatus shown in FIGS. 12 to 15, the
また、中空管領域Ra”の中空管3a”−1、3a”−2、3a”−3、3a”−4、3a”−5の内径Da”1、Da”2、…、Da”5は空洞領域Rc”を介して中空管領域Rb”の中空管3b”−1、3b”−2、3b”−3、3b”−4、3b”−5の内径Db”1、Db”2、…、Db”5に対応している。従って、たとえば、小さな内径Da”1の中空管3a”−1を通過した流体が大きな内径Db”1の中空管3b”−1に流込もうとしたとき、流体の流込む量は増加し、流体の抵抗は減少する。逆に、大きな内径Db”1の中空管3b”−1を通過した流体は小さな内径Da”1の中空管3a”−1に流込もうとしても、流体の流込む量は減少し、流体の抵抗は増加する。従って、流体は空洞領域Rc”で直進することができず、空洞領域Rc”内でさらに撹拌されることになる。この結果、中空管3a”−1、3a”−2、3a”−3、3a”−4、3a”−5、3b”−1、3b”−2、3b”−3、3b”−4、3b”−5の浄化能力をさらに向上できる。
In addition, the inner diameters Da ″ 1 , Da ″ 2 ,..., Da ″ of the
尚、図13、図14、図15においても、中空管を5グループとしているが、2、3、4、6つ以上のグループとすることもできる。また、空洞領域Rc”は、図5の場合と同様に、種々の形状にできる。 13, 14, and 15, the hollow tubes are grouped into five groups, but may be composed of 2, 3, 4, 6, or more groups. Further, the cavity region Rc ″ can have various shapes as in the case of FIG.
上述の実施の形態においては、中空管領域Ra、Ra’、Ra”及び中空管領域Rb、Rb’、Rb”の中空管の内径及び密度を励起光入射部P、P’、P”からの距離に応じて変化させているが、空洞領域Rc、Rc’、Rc”を介して対抗する少なくとも1組の中空管領域Ra、Ra’、Ra” の中空管及び中空管領域Rb、Rb’、Rb” の中空管においてこれらの内径を相異ならせればよい。 In the above-described embodiment, the inside diameter and density of the hollow tubes in the hollow tube regions Ra, Ra ′, Ra ″ and the hollow tube regions Rb, Rb ′, Rb ″ are determined by the excitation light incident portions P, P ′, P The hollow tube and the hollow tube of at least one pair of hollow tube regions Ra, Ra ′, Ra ”that are changed according to the distance from“ but are opposed to each other through the hollow regions Rc, Rc ′, Rc ” The inner diameters of the hollow tubes in the regions Rb, Rb ′, Rb ″ may be different.
さらに、本発明は、上述の実施の形態の自明の範囲のいかなる変更も適用し得る。 Furthermore, the present invention can apply any modification of the obvious range of the above-described embodiment.
本発明に係る光触媒浄化装置は、水浄化装置以外に、空気浄化装置、水素発生装置、脱臭装置等に利用できる。 The photocatalyst purification apparatus according to the present invention can be used for an air purification apparatus, a hydrogen generation apparatus, a deodorization apparatus and the like in addition to the water purification apparatus.
1... 内管
2、2’、2”... 外管
3a−1、3a−2、3b−1、3b−2、3a’−1、3a’−2、3a’−3、3a’−4、3a’−5、3b’−1、3b’−2、3b’−3、3b’−4、3b’−5、3a”−1、3a”−2、3a”−3、3a”−4、3a”−5、3b”−1、3b”−2、3b”−3、3b”−4、3b”−5、... 中空管
3’a... ダミー導光体
4... 光触媒層
5、5’−1、5’−2、…、5’−8... 励起光源
6... 反射層
7... リフレクタ
8...導光体
IN... 流入口
OUT... 流出口
L... 励起光
P、P’、P”... 励起光入射部
1 ...
IN ... Inlet
OUT ... Outlet
L ... Excitation light
P, P ', P ”... excitation light entrance
Claims (12)
励起光を入射するための励起光入射部と、
前記装置の長手方向の少なくとも1つの第1の中空管領域に設けられ、少なくとも内周面に光触媒層が形成され、前記励起光に対して透明な複数の第1の中空管と、
前記装置の長手方向の少なくとも1つの第2の中空管領域に設けられ、少なくとも内周面に光触媒層が形成され、前記励起光に対して透明な複数の第2の中空管と
を具備し、前記第1の中空管領域と前記第2の中空管領域とは交互に配置され、前記第1の中空管領域と前記第2の中空管領域との間を空洞領域とした光触媒浄化装置。 A photocatalyst purification device,
An excitation light incident part for entering the excitation light;
A plurality of first hollow tubes that are provided in at least one first hollow tube region in the longitudinal direction of the device, have a photocatalyst layer formed on at least an inner peripheral surface, and are transparent to the excitation light;
A plurality of second hollow tubes which are provided in at least one second hollow tube region in the longitudinal direction of the device, have a photocatalyst layer formed on at least an inner peripheral surface, and are transparent to the excitation light. The first hollow tube region and the second hollow tube region are alternately arranged, and a cavity region is provided between the first hollow tube region and the second hollow tube region. Photocatalyst purification device.
前記第2の中空管領域において、前記励起光入射部から遠くなる程、該励起光入射部からの距離における前記第2の中空管の内径を太くした請求項1に記載の光触媒浄化装置。 In the first hollow tube region, the farther from the excitation light incident part, the thinner the inner diameter of the first hollow tube at a distance from the excitation light incident part,
2. The photocatalyst purification device according to claim 1, wherein in the second hollow tube region, the inner diameter of the second hollow tube at a distance from the excitation light incident part is increased as the distance from the excitation light incident part increases. .
前記第2の中空管領域において、さらに、前記励起光入射部から遠くなる程、該励起光入射部からの距離における前記第2の中空管の密度を減少させた請求項3に記載の光触媒浄化装置。 In the first hollow tube region, the further away from the excitation light incident part, the higher the density of the first hollow tube at a distance from the excitation light incident part,
4. The density of the second hollow tube according to claim 3, wherein in the second hollow tube region, the density of the second hollow tube at a distance from the excitation light incident part is further decreased as the distance from the excitation light incident part increases. Photocatalytic purification device.
Furthermore, the photocatalyst purification apparatus of Claim 11 which comprises the excitation light source provided in the outer peripheral surface side of the said apparatus.
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