(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒と、電極間の放電により前記触媒を励起させる放電装置とを備えた触媒反応装置において、
前記触媒を担持する繊維と、前記電極を構成する複数の保持体とを備え、前記複数の保持体間に前記繊維を挟み込んだ状態で前記複数の保持体を撚り合わせることによって、前記繊維が螺旋状に植毛された状態となることを特徴とする触媒反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極間の放電により触媒を励起させる触媒反応装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、触媒反応装置としての放電型触媒反応装置が用いられている。図５（ａ）はこうした従来の触媒反応装置の長手方向縦断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶ−Ｖ線横断面図である。同図において、１は触媒反応装置である。ここでの触媒反応装置１は、触媒担体４と、放電電極５と、対極６とを備えている。
【０００３】
図５に示す触媒反応装置１を使用する場合、放電電極５と対極６との間で放電が発生し、それによって触媒担体４に担持した触媒を励起する手法が、例えば特許文献１などに開示されている。
【特許文献１】特開平０９−１０５１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、多孔質体を触媒担体４として使用する場合、多孔質体は細かなセルを有するものでなければ、触媒が励起しにくくなる。しかし、そのような細かいセルを有する多孔質体は非常に脆く、容易に割れや欠けが生じ易いために、取り扱いが困難である。更にそのような細かいセルを有する多孔質体は、構成が複雑であって製造が困難であるという問題もある。
【０００５】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、触媒担体の製造や取り扱いが容易で、更に割れや欠けを生じにくい触媒反応装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の触媒反応装置は、触媒と、電極間の放電により前記触媒を励起させる放電装置とを備えた触媒反応装置において、前記触媒を担持する繊維と、前記電極を構成する複数の保持体とを備え、前記複数の保持体間に前記繊維を挟み込んだ状態で前記複数の保持体を撚り合わせることによって、前記繊維が螺旋状に植毛された状態となることを特徴とする。
【０００７】
これによると、触媒を担持する担体が繊維であるので、多孔質体よりも構造が簡単で且つ製造や取り扱いが容易である。また割れや欠けを生じることがないため、さらに、被処理体が螺旋状に植毛された繊維に案内されながら、電極の周囲を渦状に旋回して流れ流体の均一な流れを維持することができ、有機物の分解を効果的に行うことができる。しかも、保持体そのものが電極を構成しているので、専用の部材で繊維を保持する必要がなく、構造の簡素化を図ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の触媒反応装置によると、触媒担体の構造が簡単且つ製造を容易にすることができる。また、触媒担体の割れや欠けが生じにくいので、流体の流れが不均一になる可能性が低いため、流体を均一に浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明における好ましい光触媒反応装置の各実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、ここでは、何れも水の浄化に用いる光触媒反応装置を想定しているが、それ以外の流体の浄化にも適用可能である。また、従来例を示した図
５と同一の部分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略する。
【実施例１】
【００１０】
図１〜図３は本発明の第１実施形態を示すものである。図１に示すように、本実施形態の光触媒反応装置１は、従来技術と同じく内部に被処理体である流体が流れる管２に装着され、管２の内部に挿入された光触媒担体10及び放電電極５と、円筒状をなす管２の外周に巻回された薄膜状の対極６と、放電電極５と対極６との間に高電圧パルスを印加する高圧発生用電源７とを具備する。しかし、図２に示すように、管２の内部に挿入された光触媒担体10は、いわゆるロールブラシ状の繊維12で構成される点が従来技術と異なる。ここでは、２本の針金状の金属からなる保持体11の間に、光触媒（図示せず）が担持された互いに同じ長さの複数の繊維12を直交させて挟み込み、この状態で２本の保持体11を撚り合わせることによって、光触媒担体10が管２内に保持される。すなわち、繊維12は保持体11の撚回によって固定され、保持体11を中心として管２内の水Ｗが流れる方向に沿って螺旋状に植毛された状態となる。
【００１１】
上記光触媒担体10としての繊維12の材質は、好ましくは径0.2ｍｍのナイロンである。これは有機物でありながら光触媒によって分解されにくく、成形が容易で破損しにくく、しかも取り扱いが容易で安価であるといった理由による。しかし、材質はこれに限定されず、光触媒作用によって分解されにくい他の高分子材質であってもよく、またガラス等の無機繊維であってもよい。また、径もこれに限定されず、用途に応じて他の大きさであってもよい。
【００１２】
また、当該繊維12に担持された光触媒は、例えばＴｉＯ2（二酸化チタン）であり、無機質のＳｉＯ2系バインダーを使用して繊維12に固化担持されたものである。しかし、これに限定されず触媒作用があれば他の材料であってもよく、更に、バインダーもこれ以外の材料を使用してよい。また、光触媒担体10に光触媒を固定するのに他の方法を適用してもよい。
【００１３】
なお、繊維12を挟持している保持体11はステンレスなどの水中でも腐食しない金属で形成されている。しかし、保持体11の材質もこれに限定されるものではない。
【００１４】
次に、本発明の作用について説明する。図１の矢印に示すように、管２の上部から被処理体である水Ｗが流入すると、管２内の水Ｗは螺旋状に植毛された繊維12に案内されながら、管２の中心部にある放電電極５の周囲を渦状に旋回して流れてゆく（図３の矢印参照）。ここで、高電圧電源７から放電電極５と対極６との間にパルス状の高電圧を印加すると、この放電電極５と対極６との間でコロナ放電が生じ、それによって紫外線が生成される。このとき繊維12に担持された管２内の光触媒が活性化され、水中の細菌などの有機物が分解されることにより、管２内を通過する水Ｗの浄化を行うことができる。
【００１５】
上記一連の動作中、とりわけ本実施例では、螺旋状に植毛された繊維12によって、管２内の水Ｗが旋回しながら偏りなく流れてゆくことから、繊維12に担持した光触媒に管２内の水Ｗは均一に接触し、水中の有機物が効率よく分解される。しかも、光触媒担体10としての繊維12が、棒状の放電電極５を中心として同一長さで放射状に形成されるため、管２内に繊維12付きの放電電極５を入れただけで、管２の略中央に放電電極５の位置が定まり、特別な固定構造なしで管２の外周に設けられた対極６との放電距離を一定に保つことができる。また放電の偏りを防止することができるため、繊維12に担持される光触媒が均一に励起し、有機物を偏りなく効果的に分解することができる。
【００１６】
以上、本実施形態によると、触媒としての光触媒を、電極である放電電極５と対極６との間の放電により励起させる放電装置としての高圧発生用電源７を備えた触媒反応装置において、光触媒を担持する繊維12と、放電電極５を構成する複数の保持体11とを備え、複数の保持体11間に繊維12を挟み込んだ状態で複数の保持体11を撚り合わせることによって、繊維12が螺旋状に植毛された状態となることを特徴とする。
【００１７】
この場合、光触媒を担持する担体（光触媒担体10）が繊維12であるので、多孔質材料を形成するよりも簡単で且つ製造や取り扱いが容易である。また割れや欠けを生じてその欠片で管２が詰まったりすることがないため、故障やメンテナンスの必要性が少ない。更に、そのような詰まりによって流体である水Ｗの流れが不均一になる可能性が低いため、水中における有機物の分解を効果的に行なうことができる。
【００１８】
加えて、繊維12の保持体11そのものが電極の一方である放電電極５を構成しているので、専用の部材で繊維を保持する必要がなく、光触媒担体10と放電電極５を一体的に形成することができる。そのため、光触媒反応装置１としての構造の簡素化を図ることができる。
【００１９】
その他に本実施例では、内部に流体である水Ｗが流れる管２内に、保持体11と繊維12が装着され、保持体11を中心として管２の水Ｗが流れる方向に沿って繊維12を螺旋状に配設したことから、管２内を流れる水Ｗは、繊維12に案内されながら螺旋に沿って旋回しながら流れるため、繊維12に担持した多くの光触媒と接して、より多くの有機物を分解することが可能になる。したがって、管２の長さに比して効率のよい水の浄化を行なうことができる。さらに、管２内に保持体11と繊維12を入れただけで、管２の略中央に放電電極５の位置が定まり、特別な構造なしで放電電極５の位置決めを簡単に行なうことができる。
【００２０】
また上記構成において、放電電極５の外周を取り囲むように対極６を装着すれば、放電電極５と対極６との放電距離が一定に保たれ、放電の偏りも防止することができる。したがって、管２内を流れる有機物をより均一に分解できる。その際、特に管２が円筒状であり、この管２の外面若しくは内面に沿って対極６を装着すれば、管２の外形を利用して放電電極５との放電距離が一定に保たれるように対極６を簡単に配置でき、製造上極めて都合がよい。
【００２１】
しかも本実施例では、一対の針金からなる保持体11を撚り合わせて繊維12を挟持していることから、簡単な構造でありながら繊維12がばらばらになるのを確実に防止でき、長期にわたり良好な水Ｗの浄化作用を得ることができる。
【実施例２】
【００２２】
次に、本発明の第２実施形態について図４を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その共通する部分の説明は重複するため省略する。
【００２３】
本実施形態では対極20が薄膜状ではなく網状（メッシュ状）に形成され、管２の外面にテープ21などで固定されている点を除いて、上記第１実施形態と同様である。
【００２４】
そして、ここでも第１実施形態と同様に、管２内を通過する水Ｗがロールブラシ状の光触媒担体10を旋回しながら流れている状態で、放電電極５と網状の対極20との間に高電圧を印加し、水中に含まれる有機物等の不純物を分解する。放電電極５と対極20との間の放電距離は、放電電極５の外周のどの位置にあっても一定であるため、均一な水Ｗの浄化作用を得ることができる。
【００２５】
本実施形態によると、第１実施形態の効果に加え、対極20が網状に形成されているため、ベタ状に電極を形成した場合よりも網部に電界が集中してコロナ放電が発生
しやすい。また、管２の内部の状態を管２の外部より網目を通して観察することができるため、汚れなどの状態を分解せずにチェックすることができる。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では陽極である放電電極を保持体として利用したが、陰極である対極を保持体として利用してもよい。また、各実施形態中の水Ｗの流れは、管２の上部から下部に向けて水Ｗの自重を利用したものであったが、例えばポンプなどの駆動手段を用いて、管２の下部から上部に向けて水Ｗを流すようにしてもよく、この場合も各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、対極を管の外面側にではなく、管の内面側に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態における光触媒反応装置の外観斜視図である。
【図２】同上、（ａ）は要部の縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線    に沿った横断面図である。
【図３】同上、光触媒担体および保持体の斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態における光触媒反応装置の外観斜視図である。
【図５】従来技術における光触媒反応装置を示し、（ａ）は縦断面図であり、    （ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ線に沿った横断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
５ 放電電極（電極，一方の電極）
６ 対極（電極）
７ 高圧発生用電源（放電装置）
10 光触媒担体（触媒の担体）
11 保持体
12 繊維
20 対極（電極）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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