(57)【要約】      （修正有）【課題】安価で浄化能力が大きく、浄化能力を維持できる光触媒水浄化装置を提供すること。【解決手段】本光触媒水浄化装置は、被浄化水が透過するように設けられた光触媒担持セラミックフォームと、この光触媒担持セラミックフォームに紫外線を直接照射する紫外線ランプを備える。好適には光触媒担持セラミックフオームは平板状であって、被浄化水が給水され浄化後の排水を行う浄化槽内に水平に配置され、かつ紫外線が照射される光触媒セラミックフォームの上面の高さは前記浄化槽の被浄化水の表面高さと同一あるいはそれより高くする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被浄化水が透過するように設けられた光触媒担持セラミックフォームと、この光触媒担持セラミックフォームに紫外線を直接照射する紫外線ランプを備えたことを特徴とする光触媒水浄化装置。
【請求項２】
前記光触媒担持セラミックフォームは平板状であって、被浄化水が給水され浄化後の排水を行う浄化槽内に水平に配置され、かつ紫外線が照射される前記光触媒担持セラミックフォームの上面の高さは、前記浄化槽の被浄化水の表面高さと同一あるいはそれよりも高くなることを特徴とする請求項１に記載の光触媒水浄化装置。
【請求項３】
前記光触媒担持セラミックフォームは平板状であって、浄化水が貯水される貯水槽の上方に垂直に配置され、その両面から紫外線が照射され、かつ被浄化水がその上側から給水され浄化後下側から前記貯水槽に落水することを特徴とする請求項１に記載の光触媒水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光触媒水浄化装置に係り、特に光触媒の性能を発揮させるための紫外線の照射を効率的にする構造を備えた光触媒水浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光触媒の強力な酸化力を利用し、汚水を浄化する光触媒水浄化装置が実用化されている。
【０００３】
図４及び図５に示すように、従来の光触媒水浄化装置２１は、円筒容器２２の内部表面に光触媒（酸化チタン）Ｃを溶射するなどで固定し、円筒容器２２内に紫外線ランプ２４を配置する。この紫外線ランプ２４は水の浸入による故障を回避するため、光透過性の円筒状カバー２７で覆われる。このカバー２７は紫外線を透過する必要があるために、高価な石英ガラスを使用している。このような従来の装置では、紫外線が汚水を通過した後に、光触媒膜に到達するため、紫外線強度は低下する。そのため、汚水の浄化能力が低く、また、装置を長期稼動すると、石英ガラスが汚染されていくため、光触媒に照射される光強度がさらに低下する問題がある。
【０００４】
また、光触媒担持に多数のガラス体を用いた光触媒水浄化装置が提案されているが、このものは透明な反応容器を介して紫外線を光触媒に照射するので光強度が低下し、また、紫外線が透過する石英ガラスなど反応容器を使用するため高価になる問題がある（特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−１５３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、安価で浄化能力が大きく、浄化能力を維持できる光触媒水浄化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】
上述した目的を達成するため、本発明に係る光触媒水浄化装置は、被浄化水が透過するように設けられた光触媒担持セラミックフォームと、この光触媒担持セラミックフォームに紫外線を直接照射する紫外線ランプを備えたことを特徴とする。
【０００７】
好適には、前記光触媒担持セラミックフォームは平板状であって、被浄化水が給水され浄化後の排水を行う浄化槽内に水平に配置され、かつ紫外線が照射される前記光触媒担持セラミックフォームの上面の高さは、前記浄化槽の被浄化水の表面高さと同一あるいはそれよりも高くなる。
【０００８】
また、好適には、前記光触媒担持セラミックフォームは平板状であって、浄化水が貯水される貯水槽の上方に垂直に配置され、その両面から紫外線が照射され、かつ被浄化水がその上側から給水され浄化後下側から前記貯水槽に落水する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る光触媒水浄化装置によれば、安価で浄化能力が大きく、浄化能力を維持できる光触媒水浄化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の第１実施形態に係る光触媒水浄化装置について添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明の第１実施形態に係る光触媒水浄化装置の概念図である。
【００１２】
図１に示すように、本第１実施形態の光触媒水浄化装置１は、扁平長方形容器状の浄化槽２と、この浄化槽２内にその底面及び水流方向の周側壁に接するように配置された光触媒担持セラミックフォーム３と、この光触媒担持セラミックフォーム３に紫外線を照射する紫外線ランプ４を備える。
【００１３】
光触媒担持セラミックフォーム３は、光触媒としてのアナターゼ型の二酸化チタン微粒子と、この二酸化チタン微粒子を担持する基材からなり、この基材は平板形状をなし、例えばセラミックスの三次元網目構造（多孔体）からなっている。この基材の材質としては、光触媒作用による基材の劣化を防ぐため、炭化ケイ素、ムライト、アルミナ、コージライト、これらの混合物が挙げられる。基材を三次元網目構造にすることにより、表面積が大きく立体的な浄化が行われ、また、低圧力損失になる。このようなセラミックフォーム基材骨格の表面上に酸化チタンを固定する。
【００１４】
また、光触媒担持セラミックフォーム３の高さは、浄化槽２の周側壁２ａの高さと同一あるいは高くなっており、光触媒水浄化装置１の使用時、多量の被浄化水の給水があっても、周側壁２ａからオーバーフローし、光触媒担持セラミックフォーム３の上面３ａは、水中に没することなく常時大気中に露出することが好ましい。
【００１５】
光触媒担持セラミックフォーム３の高さは、１０ｍｍ以下が好ましい。これにより、紫外線が光触媒担持セラミックフォーム３に届き最大限の光触媒の再生が可能となる。
【００１６】
紫外線ランプ４は光触媒担持セラミックフォーム３の上方大気中に離間して配置されている。
【００１７】
なお、浄化槽２への被浄水の給水は、浄化槽２の上流に設けられた被浄水給水路５から周側壁２ａの上端部からオーバーフローして、浄化された浄水は、周側壁２ａに上端部をオーバーフローして浄化槽２の下流に設けられた排水路６に排水する。
【００１８】
次に本第１実施形態の光触媒水浄化装置の使用方法について説明する。
【００１９】
図１に示すように、被浄水例えば汚水が汚水供給口Ｓから被浄水給水路５に供給され、さらに、被浄水給水路５から周側壁２ａの上端部からオーバーフローして浄化槽２に流入する。浄化槽２に流入した汚水は光触媒担持セラミックフォーム３を透過し、光触媒の酸化力により浄化され、周側壁２ａの上端部をオーバーフローして浄水排水路６に排水される。
【００２０】
このような汚水の浄水過程において、光触媒担持セラミックフォーム３の上面３ａは、水中に没することなく常時大気中に露出しているので、紫外線は汚水を通過した後に光触媒膜に到達する場合のように汚水によって紫外線が吸収されることがなく、高強度の紫外線を照射することが可能で浄化能力が向上する。
【００２１】
また、紫外線ランプ４は光触媒担持セラミックフォーム３の上方大気中に離間して配置されているので、光透過性のカバーで覆う必要がなく、あるいは多数の光触媒担持ガラス体を収容する透明な反応容器を必要とせず、直接光触媒に照射するので、カバーの汚れの蓄積によって、光触媒に照射される光強度が低下することもなく、紫外線強度の維持が可能であり浄化能力を維持できる。
【００２２】
さらに、従来必要とされた紫外線透過性の高価な石英ガラスは反応容器を必要とせず安価である。
【００２３】
上記のように本第１実施形態の光触媒水浄化装置によれば、安価で浄化能力が大きく、浄化能力を維持できる光触媒水浄化装置が実現される。
【００２４】
また、本発明の第２実施形態に係る光触媒水浄化装置について説明する。
【００２５】
本第２実施形態は、第１実施形態が浄水槽内に水平に配置されるのに対して、貯水槽の上方に垂直に配置される。
【００２６】
例えば、図２に示すように、第２実施形態の光触媒水浄化装置１１は、光触媒担持セラミックフォーム１３が平板状であって、浄化水が貯水される貯水槽１２の上方に垂直に配置され、汚水がその上側１３ａから給水され、光触媒担持セラミックフォーム１３内を通りあるいはその表面に沿って流れて浄化された後、下側１３ｂから貯水槽１２に落水するようになっており、貯水槽１２の周側壁２ａからオーバーフローした浄水は浄水排水路１６に排水される。一方、紫外線ランプ１４は、光触媒担持セラミックフォーム１３の各面に対向して配置され、紫外線を直接光触媒担持セラミックフォーム１３に照射するようになっている。なお、紫外線が光触媒の能力を最大限発揮させることが可能な光触媒担持セラミックフォームの厚さは１０ｍｍ程度であり、光触媒担持セラミックフォームは両面から照射されるので、その厚さを２０ｍｍ以下まで増加させることができ、上側１３ａの開口面積を増加させることができる。
【００２７】
上記浄化時、汚水は上側１３ａから給水されるが、上側１３ａの開口面積が拡大され、さらに、汚水は光触媒担持セラミックフォーム１３の表面に沿って流れ浄化されるので、浄化水量を増加させることができる。なお、本第２実施形態において、供給される汚水の流速は光触媒担持セラミックフォーム１３から飛散しない程度にし、かつ、表面に沿って流れる汚水の量（水の厚さ）は、光触媒担持セラミックフォームに照射される紫外線量がほとんど減衰されず、実質的に直接照射されると同等を維持する量が好ましい。
【実施例】
【００２８】
試験：本発明の光触媒水浄化装置（実施例）及び従来の光触媒水浄化装置（従来例）を用いて、メチレンブルーの褪色試験を行う。
【００２９】
「試料」
（実施例）：図１に示すような１５０×１５０×１０ｍｍの光触媒担持セラミックフォ
ーム１枚（照射面積約２２５ｃｍ２）に８Ｗブラックライト１本を照射
（従来例）：図４に示すような半径３６ｍｍ、高さ１００ｍｍの円筒内面に光触媒を担
持したもの（照射面積約２２５ｃｍ２）に８Ｗブラックライト１本を照射
「試験条件」：初期濃度１０ｍｇ／Ｌのメチレンブルー水溶液２Ｌを２００ｍＬ／ｍｉ
ｎで循環し、吸光度からメチレンブルーの濃度を測定し、浄化能力の維持
すなわち光触媒の回復状態を調べる。
【００３０】
「結果」：表１及び図３に示す。
【表１】
2007160273.tif 000002
【００３１】
表１及び図３からもわかるように、実施例は時間の経過とともにメチレンブルーの濃度が急激に減少しておりその分解速度が速く、かつその減少度合があまり経時的に鈍化せず、５時間経過後には１．１ｍｇ／Ｌと、開始時の１０ｍｇ／Ｌに対して約１／１０に減少し、光触媒の紫外線強度の低下は小さく、その性能が十分であることがわかる。これに対して従来例は時間の経過とともにメチレンブルーの濃度が緩慢に減少してその分解速度が遅く、かつその減少度合も経時的に鈍化し、５時間経過後には４．６ｍｇ／Ｌと、開始時の１０ｍｇ／Ｌに対して約１／２にしか減少せず、光触媒の紫外線強度は低下し、その性能が不十分であることがわかる。
【００３２】
これらの結果は、実施例はブラックライトが直接光触媒に照射されるのに対して、従来例は水を通過してから光触媒膜に到達するため分解が遅いためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光触媒水浄化装置の概念図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る光触媒水浄化装置の概念図。
【図３】本発明の光触媒水浄化装置を用いた浄水試験の結果図。
【図４】従来例の光触媒水浄化装置の側面を示す概念図。
【図５】従来例の光触媒水浄化装置の平面を示す概念図。
【符号の説明】
【００３４】
１  光触媒水浄化装置
２  浄化槽
２ａ  周側壁
３  光触媒担持セラミックフォーム
３ａ  上面
４  紫外線ランプ
５  浄水給水路
６  排水路
【図１】
2007160273.tif 000003
【図２】
2007160273.tif 000004
【図３】
2007160273.tif 000005
【図４】
2007160273.tif 000006
【図５】
2007160273.tif 000007