(57)【要約】【課題】  管状の担持体の内外両面を効率よく光触媒処理に寄与しうる処理装置を提供する。【解決手段】  流体を処理する処理装置であって、管状体の内外面に触媒、吸着剤、補助剤を単独または組み合わせた処理剤が担持され、管内断面積がＡｔなる管状担持体と、複数の管状担持体が収納され、管内断面積がＡｖなる管状収納容器とを備え、管状担持体の管内断面積Ａｔと管状収納容器の管内断面積Ａｖが１００≦Ａｖ／Ａｔ≦１００００の関係を有することを特徴とする。【選択図】図２
2006312125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を処理する処理装置であって、
管状体の内外面に触媒、吸着剤、補助剤を単独または組み合わせた処理剤が担持され、管内断面積がＡｔなる管状担持体と、
複数の前記管状担持体が収納され、管内断面積がＡｖなる管状収納容器とを備え、前記管状担持体の管内断面積Ａｔと前記管状収納容器の管内断面積Ａｖが１００≦Ａｖ／Ａｔ≦１００００の関係を有することを特徴とする処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の処理装置であって、前記管状収納容器に収納されるすべての前記管状担持体の管内断面積Ａｔの総和をΣＡｔとし、前記管状収納容器内に生じる前記管状収納容器内面と前記管状担持体の隙間断面積および前記管状担持体同士の隙間断面積の総和をΣＡｓとしたときに、０．５≦ΣＡｔ／ΣＡｓ≦１の関係を有することを特徴とする処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の処理装置であって、前記管状担持体の管内断面の周長をＬｔとしたときに０．１≦Ａｔ／Ｌｔ≦１（ｍｍ）の関係を有することを特徴とする処理装置。
【請求項４】
請求項１から３いずれか一つに記載の処理装置であって、前記管状担持体断面の外周及び前記管状収納容器の管内断面の周長の和をＬｓとしたときに、０．１≦ΣＡｓ／Ｌｓ≦０．３の関係を有することを特徴とする処理装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれか一つに記載の処理装置であって、前記管状担持体は前記管状収納容器内に固定されずに収納されていることを特徴とする処理装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれか一つに記載の処理装置であって、前記処理剤は光触媒を含み、前記管状担持体は、触媒を活性化する光を透過可能であり、前記管状担持体に光を照射する光源をさらに備えることを特徴とする処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の処理装置であって、前記光源は、前記管状担持体の端面から長手方向に光を照射するよう配置されたことを特徴とする処理装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の処理装置であって、前記光触媒は、チタン酸化物、または、チタン酸化物と金属の混合物であることを特徴とする処理装置。
【請求項９】
請求項６から８いずれか一つに記載の処理装置であって、前記処理剤は吸着剤をさらに含み、前記吸着剤は、ゼオライト、アパタイト、カーボン、カーボンナノチューブ、酸化物粒子の少なくとも１種を含むことを特徴とする処理装置。
【請求項１０】
請求項６から９いずれか一つに記載の処理装置であって、前記処理剤はＷＯ３を補助剤としてさらに含むことを特徴とする処理装置。
【請求項１１】
請求項１から１０いずれか一つに記載の処理装置であって、前記管状担持体の上流側で流体中の粒子を補足するろ過手段と、流体を流動させる流動手段とをさらにそなえたことを特徴とする処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の処理に関する。典型的には、光触媒を使った大気や排ガス及び雰囲気ガスの浄化及び、排水、廃液などの液体の浄化や配管の浄化、さらには土壌汚染の処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気、排ガスなどの気体や、排水、廃液など液体を処理して浄化することは、近年の環境問題に伴い、以前にも増して重要となってきている。例えば、これらの処理に酸化チタン系の光触媒を用いた場合は、有機物やＳＯＸやＮＯＸなどを効果的に無害化できるために色々な分野で用途開発が行われている。
【０００３】
部屋の空気を浄化する用途としては、光触媒を用いた空気清浄機や人工植物あるいは壁や機器へのコーティング品として実用化されている。これはシックハウス症候群の対策としてまた、細菌やウイルス、タバコの煙や花粉などの除去に、さらに病院などでは院内感染の対策、老人ホームなどでは屎尿などの匂いの除去等に応用されている。最近では、乗用車の空気清浄用にも実用化されている。また、工場の排ガスや焼却炉の排ガスの処理用にも実用化されている。空気以外にも、排水中のダイオキシン類や地下水に漏れたトリクロロエチレンやテトラクロロエチレンやドライクリーニング用の洗浄剤や洗剤などの有機物質を処理する事にも使われている。さらに土壌汚染の無害化にも使われている。
【０００４】
ここで使われている光触媒は酸化チタン系のもので紫外線により光触媒効果が発揮されるものが主流である。光触媒を得る方法としては、例えば、担持体に光触媒材料を担持させる方法と、チタン材料を酸化して表面に酸化チタン層を形成させる方法とがある。より一般的に行われるのは前者の光触媒材料を適当な材料からなる担持体表面に担持させる方法である。これは、担持体として材料選択の幅が広く、用途により形状や機能を作りやすくなるためと、光触媒の性質上、光触媒表面のみが処理作用を有するので、内部の材質が処理性能にあまり影響しないためである。
【０００５】
このような、適当な担持体に光触媒材料を担持させるものとして、特許文献１や特許文献２がある。特許文献１、２はともに、所定の容器内に光触媒材料を担持させた担持体を配置し、該容器内に処理すべき流体を導き、該容器内で光触媒と流体を接触させて処理するものである。特許文献１に開示されたものは、ファイバ状の担持体を使用するが、担持体間に流体の流路を確保するため例えば粒状スペーサを介在させている。また、特許文献２に開示されたものは、適宜の形状に形成された担持体上に光触媒材料を担持させている。
【特許文献１】特開２００１−９２９２号公報
【特許文献２】特開２０００−９３９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
所定の容器内に光触媒材料を担持させた基材を配置し、該容器ないに処理すべき流体を導き、該容器内で光触媒と流体を接触させて処理する処理装置においては、流路に確保と接触面積の確保、及び、これらを効率良く達成するための構成が重要である。
【０００７】
特許文献１の開示においては、担持体として、中実の棒状体を使用するため、十分な流路を確保するには、粒状スペーサなど特段の手段が必要となる。また、特許文献２の図８（ｂ）、（ｃ）に示されたように、専用と思われる形状の担持体を使用したものは、担持体を成形する工程を必要とし、互換性、製造効率、製造コスト上限界があるものと思われる。この点、特許文献２の図８（ａ）に示されたものは、内外の両面に光触媒材料を担持させた、管状の担持体を複数本使用しているので、互換性、製造効率、製造コスト上有利なものと思料される。光触媒材料を担持させる際は、光触媒材料中に担持体を浸漬させる方法も広く採用されており、内外の両面に光触媒材料を担持させることは、内面のみあるいは外面のみに担持させるよりも、むしろ有利である場合がある。
【０００８】
しかしながら、管状の担持体の内外両面を効率良く光触媒処理に寄与させるためには、内面、外面それぞれに接する流路について検討する必要があるが、特許文献２にはこのような知見についての開示はない。
【０００９】
従って、本発明の目的はこのような課題を解決し、管状の担持体の内外両面を効率よく光触媒処理に寄与しうる処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の処理装置の第１の態様は、流体を処理する処理装置であって、管状体の内外面に触媒、吸着剤、補助剤を単独または組み合わせた処理剤が担持され、管内断面積がＡｔなる管状担持体と、複数の管状担持体が収納され、管内断面積がＡｖなる管状収納容器とを備え、管状担持体の管内断面積Ａｔと管状収納容器の管内断面積Ａｖが１００≦Ａｖ／Ａｔ≦１００００の関係を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の処理装置の第２の態様は、請求項１に記載の処理装置であって、管状収納容器に収納されるすべての管状担持体の管内断面積Ａｔの総和をΣＡｔとし、管状収納容器内に生じる管状収納容器内面と管状担持体の隙間断面積および管状担持体同士の隙間断面積の総和をΣＡｓとしたときに、０．５≦ΣＡｔ／ΣＡｓ≦１の関係を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の処理装置の第３の態様は、請求項１または２に記載の処理装置であって、管状担持体の管内断面の周長をＬｔとしたときに０．１≦Ａｔ／Ｌｔ≦１（ｍｍ）の関係を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の処理装置の第４の態様は、請求項１から３いずれか一つに記載の処理装置であって、管状担持体断面の外周及び管状収納容器の管内断面の周長の和をＬｓとしたときに、０．１≦ΣＡｓ／Ｌｓ≦０．３の関係を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の処理装置の第５の態様は、請求項１から４いずれか一つに記載の処理装置であって、管状担持体は管状収納容器内に固定されずに収納されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第６の態様は、請求項１から５いずれか一つに記載の処理装置であって、処理剤は光触媒を含み、管状担持体は、触媒を活性化する光を透過可能であり、管状担持体に光を照射する光源をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第７の態様は、請求項６に記載の処理装置であって、光源は、管状担持体の端面から長手方向に光を照射するよう配置されたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第８の態様は、請求項６または７に記載の処理装置であって、光触媒は、チタン酸化物、または、チタン酸化物と金属の混合物であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第９の態様は、請求項６から８いずれか一つに記載の処理装置であって、処理剤は吸着剤をさらに含み、吸着剤は、ゼオライト、アパタイト、カーボン、カーボンナノチューブ、酸化物粒子の少なくとも１種を含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第１０の態様は、請求項６から９いずれか一つに記載の処理装置であって、処理剤はＷＯ３を補助剤としてさらに含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第１１の態様は、請求項１から１０いずれか一つに記載の処理装置であって、管状担持体の上流側で流体中の粒子を補足するろ過手段と、流体を流動させる流動手段とをさらにそなえたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１にかかる処理装置のごとく、管状担持体の管内断面積Ａｔと管状収納容器の管内断面積Ａｖを１００≦Ａｖ／Ａｔ≦１００００とすれば、管状収納容器内に多数の管状担持体を収納可能となり、担持体の壁面積を大きくすることができる。また、Ａｖ／Ａｔの値が大きすぎると、管状担持体内の圧力損失が増加し、管内に担持した光触媒が有効に利用できないのでＡｖ／Ａｔとすることが好ましい。また、管状収納容器の製造工程とは独立した工程で製造した管状担持体を使用できるので、仕様の異なる処理装置にも同一の管状担持体を使用可能で互換性に優れる。
【００２２】
請求項２にかかる処理装置のごとく、０．５≦ΣＡｔ／ΣＡｓ≦１とした場合は、管状担持体の内面、外面に接する流路が略均等に確保されるので、両面の光触媒を有効に利用することができる。
【００２３】
請求項３にかかる処理装置のごとく、０．１（ｍｍ）≦Ａｔ／Ｌｔとすれば、管状担持体内面において、所定の流路断面積に対して、十分な担持体の壁面積、即ち、光触媒処理が可能な面積を確保できる。また、流路断面積に対して、担持体の壁面積が大きすぎる場合は、壁面と流体の摩擦が大きくなり、圧力損失が増加してしまうのでＡｔ／Ｌｔ≦１（ｍｍ）とするのが好ましい。
【００２４】
請求項４にかかる処理装置のごとく、０．１（ｍｍ）≦ΣＡｓ／Ｌｓとした場合は、管状担持体外面において、所定の流路断面積に対して、十分な担持体の壁面積、即ち、光触媒処理が可能な面積を確保できる。また、流路断面積に対して、担持体の壁面積が大きすぎる場合は、壁面と流体の摩擦が大きくなり、圧力損失が増加してしまうのでΣＡｓ／Ｌｓ≦０．３（ｍｍ）とするのが好ましい。
【００２５】
請求項５にかかる処理装置のごとく、管状担持体を管状収納容器に固定することなく配置する場合は、固定する工程を省略でき、製造効率、製造コスト上有利である上、流体が流れる場合に担持体が動くため、攪拌作用を奏し、効率的な処理が可能である。
上述した構成は、請求項６、７にかかる処理装置のような、光触媒処理装置に好適である。
【００２６】
光触媒としては、請求項８にかかる処理装置のごとく、チタン酸化物または、チタン酸化物の混合物が好適である。
【００２７】
また、請求項９にかかる処理装置のごとく、ゼオライト、アパタイト、カーボン、カーボンナノチューブ、酸化物粒子などを吸着剤として併用することも好適である。
【００２８】
さらに、請求項１０にかかる処理装置のごとく、ＷＯ３（三酸化タングステン）を補助剤として併用すればさらに好ましい。
【００２９】
これらの処理装置において、管状担持体即ち光触媒部分に流体中の不要な粒子が混入しないよう、所定のろ過手段を設けた場合は、粒子によって光触媒処理が妨げられるのを有効に抑制できる。また、ポンプやファンなどの流動手段を備える場合は、処理に有利な流動環境を積極的に作り出すことが可能であり、例えば、静止した流体も逐次流動させながら処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について、図１から図１７を参照して、詳細に説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
図１は、この発明に係る第１実施形態の光触媒浄化装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、この光触媒浄化装置１００は、光触媒浄化部３ａ、３ｂ、混合部５、導入部７、排出部９、フィルター部１１、導入管１９及び排出管２１を備える。
【００３２】
混合部５は、光触媒浄化部３ａ及び３ｂの一端によって挟みこまれ、接続されている。光触媒浄化部３ａの他端には、導入部７が接続されており、また、光触媒浄化部３ｂの他端には、排出部９が接続されている。導入部７には、その中間部に導入部容器２３が接続されており、排出部９には、その中間部に排出部容器２７が接続されている。
【００３３】
さらに、導入部容器２３の一端には、フィルター部１１が接続されており、フィルター部の他端には、導入管１９が接続されている。また、排出部容器２７の一端には、排出管２１が接続されている。
【００３４】
光触媒浄化部３ａは、容器２５ａ及びその内部に設置され、流体を浄化する処理装置４ａによって構成される。光触媒浄化部３ｂは、容器２５ｂ及びその内部に設置され、流体を浄化する処理装置４ｂによって構成される。混合部５は、容器２５ｃ及びその内部に設置され、流体を攪拌するための混合流発生体３１によって構成される。混合流発生体３１には、例えば、スタティックミキサーなどがある。
【００３５】
導入部７の光触媒浄化部３ａの接続されていない側の壁面には、光源１３ａから照射される光を透過する窓１５ａが備えられており、窓押え１７ａ、１７ｃによって固定されている。また、導入部７の内部には、流体を方向づける複数本のフローガイド２９ａが設置されている。また、排出部９の光触媒浄化部３ｂの接続されていない側の壁面には光源１３ｂから照射される光を透過する窓１５ｂが備えられており、窓押え１７ｂ、１７ｄによって固定されている。さらに、排出部９の内部には、流体を方向づける複数本のフローガイド２９ｂが設置されている。フィルター部１１には、導入管１９から流入する流体に含まれる粉塵を取り除くフィルターが備えられている。
【００３６】
続いて、この発明に係る第１実施形態の光触媒浄化装置の動作を説明する。
【００３７】
まず、処理対象となる流体が導入管１９を通過してフィルター部１１に流入する。フィルター部１１は、流体に含まれる粉塵等を取り除き、導入部容器２３に流出する。流入した流体は導入部容器２３を通過し、導入部７に流入する。導入部７では、図１に示す矢印に沿って流体が流れ、複数本のフローガイド２９ａによって方向づけられる。
【００３８】
フローガイド２９ａを通過した流体は、光触媒浄化装置３ａに流入する。光触媒浄化装置３ａでは、その内部に設置された処理装置４ａ及び光源１３ａから照射される光によって、流体を浄化する。浄化された流体は、混合部５に流入し、その内部に設置された混合流発生体によって攪拌され、光触媒浄化装置３ｂに流入する。光触媒浄化装置３ｂでは、その内部に設置された処理装置４ｂ及び光源１３ｂから照射される光によって、流体をさらに浄化する。
【００３９】
浄化された流体は、排出部９に流出する。排出部９では、フローガイド２９ｂによって流体が方向づけられ、矢印に沿って排出部容器２７に流出する。排出部容器２７を通過した流体は、排出管２１に流入し、外部に排出される。
【００４０】
次に、本発明に係る処理装置を図２及び図３を参照して説明する。
【００４１】
図２は、図１に示される処理装置４の概略構成を示す斜視図である。図２に示されるように、処理装置１は、内径Ｄの円形管状収納容器３３に、透明なガラス製の管状担持体３５をｎ本配置した。管状担持体３５は固定されておらず、管状収納容器３３の両端面には、管状担持体３５が抜けないようにネット３７が設けられている。また、円形管状収納容器３３の一方側には、管状担持体３５の長手方向に光を照射して光触媒を活性化する光源１３を設けた。図３は、図２に示される管状担持体３５を示す断面図である。図３に示されるように、管状担持体３５は、内径ｄ２、外径ｄ１となる管状体３６と、その内面及び外面に担持させた光触媒３８ａ、３８ｂとから構成される。
【００４２】
次に上述した処理装置の性能を評価するために、図４に示す評価実験装置を構築する。図４は、処理装置４と、処理装置４を活性化させる光源１３と、処理液４７が充填されるタンク４１とが吸引ライン４３とリターンライン４５とから構成される。さらに、吸引ライン４３の途中には、処理装置４に処理液４７を押し込み流す吸引ポンプ３９が設置される。なお、図４に示すＫは、処理装置４の長さを示しており、本評価実験装置では、約０．４ｍである。
【００４３】
本評価実験装置が作動すると、吸引ポンプ３９がタンク４１に充填された処理液４７を吸引し、処理液４７が矢印に沿って吸引ライン４３を流れる。吸引ポンプ３９は、処理液４７を処理装置４に押し込み流す。このときの押し込み圧力は、最大０．１Ｍｐａまで調整可能である。処理装置４に流入する処理液４７は、処理装置４で浄化され、リターンライン４５を矢印に沿って流れ、タンク４１に流入する。
【００４４】
ここで、処理液４７を油分の初期濃度を１００ｐｐｍとして、本評価実験装置を循環させ、２時間後及び６時間後の処理装置４の出口付近の油分濃度を測定する。油分の濃度が時間経過により常に減少していれば、処理液４７に対する処理装置４の反応効率が良好であると判断する。一方で、濃度減少がほとんど止まれば光触媒処理能力が飽和していることを意味し、反応効率が悪いと判断する。
【００４５】
さらに、処理装置４を循環する流量を測定する。実験条件は、２ｌ／ｍｉｎの流量となるポンプ圧を調整する。圧力損失が大きいと、ポンプ出力を最大圧力にしても処理液４７は処理装置４を流れなくなる。この場合、圧力損失の観点から不適であると判断する。以上の２つの観点から性能を評価し、以下の表１に記す。
【表１】
2006312125.tif 000003
表１から明らかなように、実施例１が最適な結果を示しており、実施例２は、実施例１よりやや劣る。実施例３は、特許文献２に準ずる結果であり、濃度減少が２時間を経過すると飽和してしまい、処理装置としての機能を果たせず、不適であると判断する。実施例４は、圧力損失が大きく、処理液４は流れない。したがって処理装置としての機能を果たせず、不適であると判断する。
【００４６】
以上の結果より、Ａｖ／Ａｔの最適範囲は１００以上１００００以下、ΣＡｔ／ΣＡｓの最適範囲は０．５以上１以下、Ａｔ／Ｌｔの最適範囲は、０．１以上１以下、ΣＡｓ／Ｌｓの最適範囲は０．１以上０．３以下であることが分かる。
【００４７】
次に上述した処理装置の形状について、その他の態様を図５から図７を参照して説明する。
【００４８】
図５から図７は、処理装置４の他の態様を示す断面図である。図５に示すように、処理装置４は、矩形管状収納容器４９を使用し、複数本の管状担持体３５を１本づつ敷き詰めることが可能である。また、図６に示すように、予め複数本の管状担持体３５を敷き詰めたもの（ユニット）を１つの単位とし、矩形管状収納容器４９に複数個のユニットを敷き詰めることも可能である。さらに、図７に示すように、仕切りなどで仕切られ、複数本の管状担持体３５を収容できる一体型ユニットケース５３を使用し、一体型ユニットケース５３を矩形管状収納容器４９に組み込むことも可能である。
【００４９】
（第２実施形態）
図８は、この発明に係る第２実施形態の光触媒浄化装置の概略構成を示す図である。図８に示すように、この光触媒浄化装置２００は、光触媒浄化部３ａ、３ｂ、混合部５、導入部７、排出部９、フィルター部１１及び導入管１９を備える。なお、図１に示される光触媒浄化装置の各部と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５０】
図８に示す混合部５、導入部７、排出部９には、それぞれ処理装置４ａ、４ｂに励起光５６を照射するための導光ロッド５５ｃ、５５ａ、５５ｂが挿入されている。導光ロッド５５ａは処理装置４ａを照射し、導光ロッド５５ｂは処理装置４ｂを照射し、導光ロッド５５ｃは処理装置４ａ及び処理装置４ｂを照射する。導光ロッド５５ａ、５５ｂ、５５ｃから照射される励起光５６は、光源１３ａ、１３ｂ、１３ｃから出力される。
【００５１】
続いて、この発明に係る第２実施形態の光触媒浄化装置の動作を説明する。
【００５２】
まず、処理対象となる流体が図８に示す矢印に沿って流れ、導入管１９を通過してフィルター部１１に流入する。フィルター部１１は、流体に含まれる粉塵等を取り除き、導入部７に流出する。導入部７に流入した流体は、導入部７を通過し、光触媒浄化装置３ａに流入する。光触媒浄化装置３ａでは、その内部に設置された処理装置４ａ及び導光ロッド５５ａ、５５ｃから照射される励起光５６によって、流体を浄化する。浄化された流体は、混合部５に流入し、その内部に設置された混合流発生体３１によって攪拌され、光触媒浄化装置３ｂに流入する。光触媒浄化装置３ｂでは、その内部に設置された処理装置４ｂ及び導光ロッド５５ｂ、５５ｃから照射される光によって、流体をさらに浄化する。浄化された流体は、排出部９に流出する。排出部９では、矢印に沿って外部に流出する。
【００５３】
（第３実施形態）
図９は、この発明に係る第３実施形態の光触媒浄化装置の概略構成を示す図である。図９に示すように、この光触媒浄化装置３００は、光触媒浄化部３ａ、３ｂ、混合部５、導入部７、排出部９、フィルター部１１及び導入管１９を備える。なお、図１に示される光触媒浄化装置の各部と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５４】
図９に示す導入部７、排出部９には、それぞれ処理装置４ａ、４ｂに励起光を照射するための光源１３ａ、１３ｂと、光源１３ａ、１３ｂから照射される励起光を透過する窓１５ａ、１５ｂが上下または左右に設置されている。さらに、窓１５ａ、１５ｂはそれぞれ窓押え２５ａ、２５ｂによって固定されている。
【００５５】
続いて、この発明に係る第３実施形態の光触媒浄化装置の動作を説明する。
【００５６】
まず、処理対象となる流体が図９に示す矢印に沿って流れ、導入管１９を通過してフィルター部１１に流入する。フィルター部１１は、流体に含まれる粉塵等を取り除き、導入部７に流出する。導入部７に流入した流体は、導入部７を通過し、光触媒浄化装置３ａに流入する。光触媒浄化装置３ａでは、その内部に設置された処理装置４ａ及び光源１３ａから照射され、窓１５ａを透過した励起光によって、流体を浄化する。浄化された流体は、混合部５に流入し、その内部に設置された混合流発生体３１によって攪拌され、光触媒浄化装置３ｂに流入する。光触媒浄化装置３ｂでは、その内部に設置された処理装置４ｂ及び光源１３ｂから照射され、窓１５ｂを透過した励起光によって、流体をさらに浄化する。浄化された流体は、排出部９に流出する。排出部９では、矢印に沿って外部に流出する。
【００５７】
（第４実施形態）
図１０は、この発明に係る第４実施形態の光触媒浄化装置の概略構成を示す図である。図１０に示すように、この光触媒浄化装置４００は、光触媒浄化部３ａ、３ｂ、混合部５、導入部７、排出部９、フィルター部１１、導入管１９及び排出管２１を備える。なお、図１に示される光触媒浄化装置の各部と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
図１０に示す導入部７、排出部９には、それぞれ処理装置４ａ、４ｂに励起光を照射する導光ロッド５５ａ、５５ｂが挿入されている。導光ロッド５５ａは処理装置４ａを照射し、導光ロッド５５ｂは処理装置４ｂを照射する。導光ロッド５５ａ、５５ｂから照射される励起光は、光源１３ａ、１３ｂから出力される。さらに、本実施形態の導光ロッド５５ａ、５５ｂ及び導入部７には、光触媒が付着させれば、導光ロッド５５ａ、５５ｂ及び導入部７自身も流体を浄化することができる。
【００５９】
続いて、この発明に係る第４実施形態の光触媒浄化装置の動作を説明する。
【００６０】
まず、処理対象となる流体が導入管１９を通過してフィルター部１１に流入する。フィルター部１１は、流体に含まれる粉塵等を取り除き、導入部容器２３に流出する。流入した流体は導入部容器２３を通過し、導入部７に流入する。導入部７では、挿入された導光ロッド５５ａによって流体が浄化され、図１０に示す矢印に沿って流体が流れ、複数本のフローガイド２９ａによって方向づけられる。
【００６１】
フローガイド２９ａを通過した流体は、光触媒浄化装置３ａに流入する。光触媒浄化装置３ａでは、その内部に設置された処理装置４ａ及び光源１３ａから照射される光によって、流体を浄化する。浄化された流体は、混合部５に流入し、その内部に設置された混合流発生体によって攪拌され、光触媒浄化装置３ｂに流入する。光触媒浄化装置３ｂでは、その内部に設置された処理装置４ｂ及び光源１３ｂから照射される光によって、流体をさらに浄化する。
【００６２】
浄化された流体は、排出部９に流出する。排出部９では、挿入された導光ロッド５５ｂによって流体が浄化され、フローガイド２９ｂによって流体が方向づけられ、矢印に沿って排出部容器２７に流出する。排出部容器２７を通過した流体は、排出管２１に流入し、外部に排出される。
【００６３】
ここで、第４実施形態で使用される導光ロッド及び光源の構成について詳細に説明する。
【００６４】
図１１は、図１０で表示される導光ロッド及び光源の構成を示す断面図である。図１１に示すように、光源１３は、発光体６５と、発光体６５から照射される励起光５６を反射する反射体５７とを備える。さらに、光源１３には、導光ロッド５５が備えられており、導入部７に挿入されている。なお、図１１において、２本の導光ロッド５５が示されているが、導光ロッド５５の本数は２本に限定されるものでない。
【００６５】
さらに、導光ロッド５５は、導入部７に挿入された部分に光触媒３８が付着しており、また、導入部７の壁面にも光触媒３８が付着している。発光体６５から照射される励起光５６は、反射体５７によって反射され、導光ロッド５５を透過する。したがって、導入部７に流入した流体は、導光ロッド５５及び導入部７に接触し、浄化される。
【００６６】
（第５実施形態）
図１２は、この発明に係る第５実施形態の光触媒浄化装置の概略構成を示す図である。図１２に示すように、この光触媒浄化装置５００は、光触媒浄化部３ａ、３ｂ、混合部５、導入部７、排出部９、フィルター部１１、導入管１９及び排出管２１を備える。なお、図１に示される光触媒浄化装置の各部と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６７】
図１２に示す光源チューブは、導入部７から挿入され、光触媒浄化部３ａ、３ｂ、混合部５を突き抜け、排出部９を貫通する。導光ロッド５５はその途中で処理装置４ａ、４ｂをを照射する。光源チューブから照射される励起光は、光触媒浄化装置５００の外部に設置され、光源チューブと電源ケーブル６１で接続された制御部６３で制御される。
【００６８】
続いて、この発明に係る第５実施形態の光触媒浄化装置の動作を説明する。
【００６９】
まず、処理対象となる流体が導入管１９を通過してフィルター部１１に流入する。フィルター部１１は、流体に含まれる粉塵等を取り除き、導入部容器２３に流出する。流入した流体は導入部容器２３を通過し、導入部７に流入する。導入部７では、図１２に示す矢印に沿って流体が流れ、複数本のフローガイド２９ａによって方向づけられる。
【００７０】
フローガイド２９ａを通過した流体は、光触媒浄化装置３ａに流入する。光触媒浄化装置３ａでは、その内部に設置された処理装置４ａ及び光源チューブ５９ａから照射される励起光によって、流体を浄化する。浄化された流体は、混合部５に流入し、その内部に設置された混合流発生体によって攪拌され、光触媒浄化装置３ｂに流入する。光触媒浄化装置３ｂでは、その内部に設置された処理装置４ｂ及び光源チューブ５９ｂから照射される光によって、流体をさらに浄化する。
【００７１】
浄化された流体は、排出部９に流出する。排出部９では、フローガイド２９ｂによって流体が方向づけられ、矢印に沿って排出部容器２７に流出する。排出部容器２７を通過した流体は、排出管２１に流入し、外部に排出される。
【００７２】
ここで、第５実施形態で使用される処理装置及び光源チューブの構成について説明する。
【００７３】
図１３は、図１２で表示される処理装置の断面図である。図１３に示すように、処理装置４は矩形管状収納容器４９の内部に複数本の光源チューブ５９と、複数本の管状担持体３５とが組み込まれている。なお、図１３において、５本の光源チューブが示されているが、光源チューブの本数は５本に限定されるものでない。また、図１４は、図１３で表示される光源チューブの断面図である。図１４に示すように、光源チューブは、管状の透明チューブ６６の外面に光触媒が付着している。そして、管状の内部には、発光体６５が表示されている。
【００７４】
さらに、上述した光触媒浄化装置を使用した浄化システムについて説明する。
【００７５】
図１５は、処理対象を液体とする浄化システムの概略構成を示す図である。図１５に示すように、この浄化システム６００は、光触媒浄化装置１００と、処理液４７が充填されたタンク４１とが吸引ライン４３で接続されており、その間に処理液を吸引し、光触媒浄化装置１００に吸引するための吸引ポンプ３９が設置されている。また、光職位浄化装置１００には、浄化された処理液を排出する排出ライン７３が接続され、浄化システム６００の外部にある設備６９に接続されている。なお、光触媒浄化装置１００は、上述した光触媒浄化装置２００、３００、４００、５００のいずれでもよい。
【００７６】
排出ライン７３には、光触媒浄化装置１００で処理済みの処理液４７を排出するための排出ポンプ６７が設置されている。さらに、排出ポンプ６７と設備６９との間に、処理液４７を止めるバルブ７１ａが設置されており、バルブ７１ａを開閉することによって、設備６９に処理液４７を流すか否かの制御が可能となる。
【００７７】
また、排出ライン７３は、排出ポンプ６７とバルブ７１ａとの間で分岐して、リターンライン４５を形成している。１度処理した処理液４７を再処理する場合に、そのリターンライン４５に処理液４７を流入させ、処理液４７はタンク４７に注ぎこまれる。リターンライン４５間には、バルブ７１ｂが設置されている。
【００７８】
作業者は、本浄化システム６００を使用する場合、吸引ポンプ３９を作動させ、処理液４７を光触媒浄化装置１００に流入させる。光触媒浄化装置１００に流入した処理液４７は、その内部で浄化され、排出ポンプ６７によって排出ライン７３に排出される。
【００７９】
光触媒浄化装置１００によって処理された処理液が所定の条件（例えば、濃度条件）をクリアしていれば、作業者はバルブ７１ａを開栓し、処理済みの処理液を外部の設備６９に流出する。一方で、光触媒浄化装置１００によって処理された処理液が所定の条件をクリアしていない場合、作業者はバルブ７２ａを開栓し、処理済みの処理液を再度タンクに注ぎ込み、同様の浄化処理を行う。そして、所定の条件をクリアした場合に、外部の設備６９に流出することとなる。
【００８０】
図１６は、処理対象を気体とする浄化システムの概略構成を示す図である。図１６に示すように、この浄化システム７００は、光触媒浄化装置８１と、処理気体４５が充填されたタンク４１とが吸引ライン４３で接続されており、その間に処理気体４５を吸引し、光触媒浄化装置８１に吸引するための吸引ファン７７が設置されている。また、光職位浄化装置８１には、浄化された処理気体を排出する排出ライン７３が接続され、浄化された処理気体は大気中に放出される。
【００８１】
排出ライン７３には、光触媒浄化装置８１で処理済みの処理気体４５を排出するための排出ファン７９が設置されている。さらに、排出ファン７９の先には、処理気体４５を止めるバルブ７１ａが設置されており、バルブ７１ａを開閉することによって、大気中に処理気体４５を流すか否かの制御が可能となる。
【００８２】
また、排出ライン７３は、排出ファン７９とバルブ７１ａとの間で分岐して、リターンライン４５を形成している。１度処理した処理気体４５を再処理する場合に、そのリターンライン４５に処理気体４５を流入させ、処理気体はタンク４７に注ぎこまれる。リターンライン４５間には、バルブ７１ｂが設置されている。
【００８３】
作業者は、本浄化システム７００を使用する場合、吸引ファン７７を作動させ、処理気体４５を光触媒浄化装置８１に流入させる。光触媒浄化装置８１に流入した処理気体４５は、その内部で浄化され、排出ファン７９によって排出ライン７３に排出される。
【００８４】
光触媒浄化装置８１によって処理された処理気体４５が所定の条件（例えば、濃度条件）をクリアしていれば、作業者はバルブ７１ａを開栓し、処理済みの処理気体４５を大気中に放出する。一方で、光触媒浄化装置８１によって処理された処理気体４５が所定の条件をクリアしていない場合、作業者はバルブ７２ａを開栓し、処理済みの処理気体を再度タンク４７に注ぎ込み、同様の浄化処理を行う。そして、所定の条件をクリアした場合に、大気中に放出することとなる。
【００８５】
ここで、図１６で使用する光触媒浄化装置の構成について詳細に説明する。
【００８６】
図１７は、図１６で表示される光触媒浄化装置の構成を示す断面図である。図１７に示すように、光触媒浄化装置８１は、処理装置３とその両端にフィルター部１１及びファン部７５が接続されている。ファン部７１は、その内部にファン８３を備え、処理装置３によって浄化された処理気体を攪拌し、外部へ放出する。
【００８７】
処理対象となる気体は、図１６に示す矢印に沿って、光触媒浄化装置８１に流入する。処理対象の気体に粉塵などが含まれていれば、フィルター部１１で取り除かれ、処理装置４で浄化される。浄化された気体は、ファン部７５に流入し、ファン８３によって攪拌され、外部へ放出される。
【００８８】
さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の処理装置により、管状担持体の管内断面積Ａｔと管状収納容器の管内断面積Ａｖを１０≦Ｄ／ｄ２とすれば、管状収納容器内に多数の管状担持体を収納可能となり、担持体の壁面積を大きくすることができ、また、Ｄ／ｄ２の値が大きすぎると、管状担持体内の圧力損失が増加し、管内に担持した光触媒が有効に利用できないのでＤ／ｄ２≦１００とすることが好ましい。また、管状収納用記の製造工程とは独立した工程で製造した管状担持体を使用するので、仕様の異なる処理装置にも同一の管状担持体を使用可能で互換性に優れ産業上の利用可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は、第１実施形態の光触媒浄化装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、処理装置の概略斜視図である。
【図３】図３は、管状担持体の断面図である。
【図４】図４は、本発明の性能を評価する評価実験装置である。
【図５】図５は、処理装置の他の態様を示す断面図である。
【図６】図６は、処理装置の他の態様を示す断面図である。
【図７】図７は、処理装置の他の態様を示す断面図である。
【図８】図８は、第２実施形態の光触媒浄化装置の概略構成を示す図である。
【図９】図９は、第３実施形態の光触媒浄化装置の概略構成を示す図である。
【図１０】図１０は、第４実施形態の光触媒浄化装置の概略構成を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０で表示される導光ロッド及び光源の構成を示す断面図である。この発明にかかる実施形態１の処理装置の概略構成を示す図である。
【図１２】図１２は、第５実施形態の光触媒浄化装置の概略構成を示す図である。
【図１３】図１３は、図１２で表示される処理装置の断面図である。この発明にかかる実施形態１の処理装置の概略構成を示す図である。
【図１４】図１４は、図１３で表示される光源チューブの断面図である。図１に示されるリアクターの概略構成を示す図である。
【図１５】図１５は、処理対象を液体とする浄化システムの概略構成を示す図である。
【図１６】図１６は、処理対象を気体とする浄化システムの概略構成を示す図である。
【図１７】図１７は、図１６で表示される光触媒浄化装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
３ａ、３ｂ  光触媒浄化部
４、４ａ、４ｂ  処理装置
５  混合部
７  導入部
９  排出部
１１  フィルター部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  光源
１５ａ、１５ｂ  窓
１７ａ、１７ｂ  窓押え
１９  導入管
２１  排出管
２３  導入部容器
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ  容器
２７  排出部容器
２９ａ、２９ｂ  フローガイド
３１  混合流発生体
３３  円形管状収納容器
３５  管状担持体
３６  管状体
３７  ネット
３８、３８ａ、３８ｂ  光触媒層
３９  吸引ポンプ
４１  タンク
４３  吸引ライン
４５  リターンライン
４７  処理液
４９  矩形管状収納容器
５１  光触媒ユニット
５３  一体型ユニットケース
５５、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ  導光ロッド
５６  励起光
５７  反射体
５９、５９ａ、５９ｂ  光源チューブ
６１  電源ケーブル
６３  制御部
６５  発光体
６６  透明チューブ
６７  排出ポンプ
６９  設備
７１ａ、７１ｂ  バルブ
７３  排出ライン
７５  ファン部
７７  吸引ファン
７９  排気ファン
８３  ファン
８１、１００、２００、３００、４００、５００  光触媒浄化装置
６００、７００  浄化システム
【図１】
2006312125.tif 000004
【図２】
2006312125.tif 000005
【図３】
2006312125.tif 000006
【図４】
2006312125.tif 000007
【図５】
2006312125.tif 000008
【図６】
2006312125.tif 000009
【図７】
2006312125.tif 000010
【図８】
2006312125.tif 000011
【図９】
2006312125.tif 000012
【図１０】
2006312125.tif 000013
【図１１】
2006312125.tif 000014
【図１２】
2006312125.tif 000015
【図１３】
2006312125.tif 000016
【図１４】
2006312125.tif 000017
【図１５】
2006312125.tif 000018
【図１６】
2006312125.tif 000019
【図１７】
2006312125.tif 000020