(57)【要約】【課題】浄化能力を高めた光触媒浄化装置を提供すること。【解決手段】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。内管１は励起光源５を収容するためのものであり、内管１の内周面が励起光入射部Pとなる。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。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。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。各中空管３ａ−１、３ａ−２、３ｂ−１、３ｂ−２の内外周面に光触媒層が被覆されている。【選択図】        図２
2015174070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒浄化装置であって、
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。
【請求項２】
前記空洞領域を介して対抗する少なくとも1組の前記第１の中空管領域の中空管及び前記第２の中空管領域の中空管において、これらの内径が相異なる請求項１に記載の光触媒浄化装置。
【請求項３】
前記第１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１の中空管の内径を細くし、
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。
【請求項４】
前記第１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１の中空管の密度を増大させ、
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。
【請求項５】
前記空洞領域は前記装置の長手方向中心軸に対して軸対称に配置されている請求項１に記載の光触媒浄化装置。
【請求項６】
前記空洞領域は前記装置の長手方向中心軸に対して同一方向に傾斜して配置されている請求項１に記載の光触媒浄化装置。
【請求項７】
前記空洞領域は前記装置の長手方向中心軸に対して交互に反対方向に傾斜して配置されている請求項１に記載の光触媒浄化装置。
【請求項８】
前記空洞領域は前記装置の長手方向中心軸に対して非対称に配置されている請求項１に記載の光触媒浄化装置。
【請求項９】
前記励起光入射部が前記装置の内部に設けられた請求項１に記載の光触媒浄化装置。
【請求項１０】
さらに、前記装置の内部に設けられた励起光源を具備する請求項９に記載の光触媒浄化装置。
【請求項１１】
前記励起光入射部が前記装置の外周面に設けられた請求項１に記載の光触媒浄化装置。
【請求項１２】
さらに、前記装置の外周面側に設けられた励起光源を具備する請求項１１に記載の光触媒浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光触媒浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３２３５７号公報（特許第３８４８５１５号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【発明の効果】
【０００７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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。
【図２】図１の光触媒浄化装置の縦断面図である。
【図３】図２のIII-III線横断面図である。
【図４】図２のIV-IV線横断面図である。
【図５】図２の空洞領域の変更例を示す縦断面図である。
【図６】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。
【図７】図６の光触媒浄化装置の縦断面図である。
【図８】図７のVIII-VIII線横断面図である。
【図９】図７のIX-IX線横断面図である。
【図１０】図７の変更例を示す縦断面図である。
【図１１】図１０のXI-XI線横断面図である。
【図１２】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。
【図１３】図１２の光触媒浄化装置の縦断面図である。
【図１４】図１３のXIV- XIV線横断面図である。
【図１５】図１３のXV-XV線横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
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。
【符号の説明】
【００４６】
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
【図１】
2015174070.tif 000003
【図２】
2015174070.tif 000004
【図３】
2015174070.tif 000005
【図４】
2015174070.tif 000006
【図５】
2015174070.tif 000007
【図６】
2015174070.tif 000008
【図７】
2015174070.tif 000009
【図８】
2015174070.tif 000010
【図９】
2015174070.tif 000011
【図１０】
2015174070.tif 000012
【図１１】
2015174070.tif 000013
【図１２】
2015174070.tif 000014
【図１３】
2015174070.tif 000015
【図１４】
2015174070.tif 000016
【図１５】
2015174070.tif 000017