(57)【要約】【課題】  光の未照射部に光を誘導して化学反応を誘起させ、汚染された環境を浄化する。【解決手段】  一端部１ａに光触媒が配設された複数本の光ファイバー１が、束ねられ、他端部１ｂにおいて浮揚体２に連結されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部に光触媒が配設された複数本の光ファイバーが、束ねられ、他端部において浮揚体に連結されていることを特徴とする光エネルギーを利用した環境浄化装置。
【請求項２】
表面部に複数の窓が設けられた中空な貯留部を備え、窓に光触媒が配設され、貯留部は導水部と排水部を有し、導水部および排水部に開閉自在なバルブが接続され、汚染物質を検知するセンサーが貯留部に付設され、センサーが検出する汚染物質の量に基づいてバルブが開閉し、貯留部への導水および排水が自動的に行われることを特徴とする光エネルギーを利用した環境浄化装置。
【請求項３】
光ファイバーを備え、クリーニングが必要とされる部位に光触媒コーティング部が設けられ、受光した光を光触媒コーティング部に照射することを特徴とする光エネルギーを利用した環境浄化装置。
【請求項４】
一端部に光触媒が配設された光ファイバーを備え、クリーニングが必要とされる部位に光触媒が配設された一端部が対向配置され、受光した光を照射することを特徴とする光エネルギーを利用した環境浄化装置。
【請求項５】
クリーニングが必要とされる部位に光触媒コーティング部が設けられ、光触媒コーティング部に隣接して光の誘導路が設けられていることを特徴とする光エネルギーを利用した環境浄化装置。
【請求項６】
光ファイバーが付設され、光が、光の誘導路に導入される請求項５記載の光エネルギーを利用した環境浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染された環境を、光エネルギーを用いて浄化する光エネルギーを用いた環境浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、二酸化チタンなどの非常に優れた光触媒反応が生起する材料を利用して、空気の浄化、ウィルス・バクテリアなどの無害化など、様々な試みがなされている。
【０００３】
しかしながら、光触媒反応は光エネルギーを必須としていることから、当然、光の当たる部分しか浄化作用を得ることができず、湖、川、池などの水、魚介類などの飼育用の水などの光が届きにくい水の水質改善は実現されていない。ポンプで水をくみ上げ、浄化装置を用いて水を浄化するシステムが一部で稼動しているが（たとえば、特許文献１）、湖、川、池などの水は大量であるため、浄化に要するエネルギーは莫大であり、システムが有効に稼動しているとはいえない。
【０００４】
また、船底や、マンションなどの高層ビルに設置される貯水槽の内部などには光が届かないので、光触媒反応を利用した汚染物質の分解・クリーニングは行えない。
【０００５】
さらに、宇宙環境下で使用される宇宙ステーションなどの宇宙構造体は、接着剤や宇宙空間から飛来するスペースデブリなどにより汚染されるが、汚染された部分に光が届かない限りクリーニングすることはできない。そして、宇宙環境下でクリーニングにエネルギーを使用することは現実的でない。
【特許文献１】特開平１１−２２６５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、光の未照射部に光を誘導して化学反応を誘起させ、汚染された環境を浄化することのできる光エネルギーを利用した環境浄化装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するものとして、第１に、一端部に光触媒が配設された複数本の光ファイバーが、束ねられ、他端部において浮揚体に連結されていることを特徴としている。
【０００８】
第２に、表面部に複数の窓が設けられた中空な貯留部を備え、窓に光触媒が配設され、貯留部は導水部と排水部を有し、導水部および排水部に開閉自在なバルブが接続され、汚染物質を検知するセンサーが貯留部に付設され、センサーが検出する汚染物質の量に基づいてバルブが開閉し、貯留部への導水および排水が自動的に行われることを特徴としている。
【０００９】
第３に、光ファイバーを備え、クリーニングが必要とされる部位に光触媒コーティング部が設けられ、受光した光を光触媒コーティング部に照射することを特徴としている。
【００１０】
第４に、一端部に光触媒が配設された光ファイバーを備え、クリーニングが必要とされる部位に光触媒が配設された一端部が対向配置され、受光した光を照射することを特徴としている。
【００１１】
第５に、クリーニングが必要とされる部位に光触媒コーティング部が設けられ、光触媒コーティング部に隣接して光の誘導路が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
第６に、光ファイバーが付設され、光が、光の誘導路に導入されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、光ファイバーの一端部または光ファイバーを通じて光が照射される部分に二酸化チタンなどの光触媒を配設し、太陽光などのエネルギーコストの低い光を光ファイバーにより導き、光化学反応を生起させることによって、汚染物質の分解・クリーニングを行うことができる。光ファイバーの長さを変えることで光化学反応を誘起させる部分を選択することができ、光の届きにくかった部位の汚染物質を分解することができる。
【００１４】
また、本発明は、クリーニングが必要とされる部位に設けられた光触媒コーティング部に隣接して光の誘導路を設けることによって、光の誘導路に導入された太陽光などのエネルギーコストの低い光によって光化学反応を生起させることができ、汚染物質の分解・クリーニングを行うことができる。光の誘導路への光の導入は光ファイバーによって行うことができ、簡便である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に沿って本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置について詳しく説明する。
【００１６】
図１は、本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した斜視図である。
【００１７】
一端部１ａに光触媒が配設された複数本の光ファイバー１が、束ねられ、他端部１ｂにおいて浮揚体２に連結されている。光触媒は薄膜状とされ、光ファイバー１の一端部１ａを被覆している。光触媒には、種々の材料を用いることができ、たとえば、広く知られている二酸化チタン（主にアナターゼ結晶）を用いることができる。光ファイバー１の材質についても特に制限はなく、光を効率よく誘導することのできる任意のものを用いることができる。浮揚体２は、水からの浮力を受けて水面付近に浮くことができるものであり、たとえば、硬質の発泡スチロールから形成することができる。浮揚体２の形状は、図１に示した円盤状をはじめ、矩形板状などの各種とすることができる。
【００１８】
図１に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置は、水に浮揚し、湖、河川、池、水槽、プールなどの表層をくらげのように漂いながら、太陽光などのエネルギーコストの低い光を光ファイバー１により導き、一端部１ａに設けられた光触媒において光化学反応を生起させ、深層部にある汚染物質を光分解する。光の未照射部に光を誘導して化学反応を誘起させ、汚染された環境を浄化することができる。光ファイバー１の長さは浄化する環境に応じて調節することができ、特定の汚染環境を効率よく浄化することができる。魚介類の飼育水槽の上部に浮揚させると、水替えなどのメンテナンス期間を長期化することができ、また、光ファイバー１によりカラフルな光を導入することによって、インテリアとして付加価値の高いものとなる。
【００１９】
なお、光ファイバー１の他端部１ｂには、光ファイバー１を保護し、集光効率を上げるために、レンズとしても機能する透明カバーを装着することができる。また、装置下部にリングを設け、光ファイバー１の開き角を調節し、浄化効果を制御することができる。
【００２０】
図２は、本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した斜視図である。
【００２１】
図２に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置においても、図１に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置と同様に、一端部１ａに光触媒が配設された複数本の光ファイバー１が、束ねられ、他端部１ｂにおいて浮揚体２に連結されている。光触媒は薄膜状とされ、光ファイバー１の一端部１ａを被覆している。
【００２２】
加えて、図２に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置では、浮揚体２の縁部表面に太陽電池３が一対として設けられ、一方の太陽電池３に電極４が電気的に接続され、電極４を下方に垂らしている。図２に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置は、水に浮揚し、湖、河川、池、水槽、プールなどの表層を漂いながら、太陽光などのエネルギーコストの低い光を光ファイバー１により導き、一端部１ａに設けられた光触媒において光化学反応を生起させ、深層部にある汚染物質を光分解するとともに、太陽電池３で発生する電力を利用して表層部の汚染物質を電気分解することができる。
【００２３】
また、図２に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置では、広範囲にわたる環境浄化を可能とするために、浮揚体２に帆５が立設されている。風力による移動が促進されている。
【００２４】
図３は、本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した斜視図である。
【００２５】
図３に示した光エネルギーを利用した環境浄化装置は、中空な貯留部６を備えている。貯留部６の表面部には複数の窓７が設けられ、ガラス、透光樹脂などが嵌められている。このガラス、透光樹脂などに薄膜状の二酸化チタンなどの光触媒が設けられている。また、貯留部６は、導水部８と排水部９を有し、導水部８および排水部９に開閉自在なバルブ１０が接続されている。さらに、貯留部６には、汚染物質を検知するセンサー１１が付設されている。
【００２６】
図３に示した光エネルギーを利用した環境浄化装置では、湖、河川、池などに流入する汚染排水を導水部８側のバルブ１０を開いて導入部８から貯留部６の内部に一定量貯留する。この時、排水部９側のバルブ１０は閉じている。窓７に照射される太陽光などのエネルギーコストの低い光によって、ガラス、透光樹脂などに設けられた光触媒において光化学反応を生起させ、汚染排水中の汚染物質を光分解する。汚染物質の量はセンサー１１で検知され、モニタリングしてあらかじめ設定した濃度以下になると、排水部９側のバルブ１０が開き、浄化水を貯留部６から排水する。排水後は再び排水部９側のバルブ１０が閉じ、導水部８側のバルブ１０が開いて、汚染排水を貯留部６の内部に一定量貯留し、汚染物質の光分解を行う。以上の動作はすべて自動化されている。
【００２７】
図３に示した光エネルギーを利用した環境浄化装置も、光の未照射部に光を誘導して化学反応を誘起させ、汚染された環境を浄化することができる。汚染排水の量が多く、貯留部６の設置スペースを十分とれない場合は、微小な流路が多数設けられているマイクロリアクタなどの流路にコンパクトサイズの貯留部６を介設し、汚染排水の浄化を行うことができる。
【００２８】
図４は、本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した要部断面図である。
【００２９】
図４に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置は、光ファイバー１を備えている。光
ファイバー１の受光部分には集光部１２が設けられ、太陽光１３を集光することができるようにしている。宇宙環境下で使用される宇宙ステーションなどの宇宙構造体１４には、クリーニングが必要とされる部位に、たとえば二酸化チタンなどのコーティングにより形成される光触媒コーティング部１５が設けられている。光ファイバー１で受光した太陽光１３は、光ファイバー１を通って光触媒コーティング部１５に照射される。光触媒コーティング部１５において光化学反応が生起し、クリーニングが行われる。太陽光１３の未照射部に光を誘導して化学反応を誘起させ、汚染された環境を浄化することができる。そして、特別なエネルギーを使用せずに太陽光１３を利用して宇宙構造体１４の所望部位のクリーニングを行うことができる。
【００３０】
図５は、本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した要部断面図である。
【００３１】
図５に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置も光ファイバー１を備えている。受光部分には集光部１２が設けられ、太陽光１３を集光することができるようにしている。
【００３２】
一方、図５に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置では、光ファイバー１の一端部１ａに二酸化チタンなどの光触媒１６がコーティングされている。宇宙構造体１４においてクリーニングが必要とされる部位に、光触媒１６がコーティングされた一端部１ａが対向配置され、受光した光を照射することにより、一端部１ａに設けられた光触媒１６において光化学反応が生起し、クリーニングが行われる。太陽光１３の未照射部に光を誘導して化学反応を誘起させ、汚染された環境を浄化することができる。そして、特別なエネルギーを使用せずに太陽光１３を利用して宇宙構造体１４の所望部位のクリーニングを行うことができる。
【００３３】
なお、光ファイバー１の一端部への光触媒１６のコーティングは、光触媒１６がコーティングされた基板を光ファイバー１の一端部に配設することによっても実現可能である。
【００３４】
図６は、本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した要部断面図である。
【００３５】
図６に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置は、船舶の船底部１７の汚れを浄化し、また、汚れの付着を抑制するものである。
【００３６】
たとえば二酸化チタンなどのコーティングにより形成される光触媒コーティング部１８が、船底部１７の外面に設けられている。光触媒コーティング部１８に隣接して光の誘導路１９が設けられ、光の誘導路１９は、船底部１７の内側に配置されている。太陽光などのエネルギーコストの低い光を誘導路１９の内部に上部から導き、誘導路１９内で多重反射させて船底部１７まで光を導入する。その結果、光触媒コーティング部１８において光化学反応が生起し、船底部１７のクリーニングが行われる。船底部１７は、太陽光などの光がほとんど届かない部位であるが、誘導路１９によって光が導入されるため、光触媒コーティング部１８における光化学反応により船底部１７のクリーニングを行うことができる。また、船底部１７への汚れの付着を抑制させることも可能となる。
【００３７】
なお、図６に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置には、光ファイバー１を付設することができ、誘導路１９への光の導入を支援することができる。
【００３８】
図７は、本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した要部断面図である。
【００３９】
図７に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置は、マンションなどの高層ビルに設置される貯水槽２０内の貯水の浄化を行うものである。
【００４０】
たとえば二酸化チタンなどのコーティングにより形成される光触媒コーティング部２１が、貯水槽２０の内壁面および内底面に設けられている。光触媒コーティング部２１に隣接して光の誘導路２２が設けられ、光の誘導路２２は、光触媒コーティング部２１の外側で、貯水槽２０の壁部および底部に沿って配置されている。太陽光などのエネルギーコストの低い光を誘導路２２の内部に上部から導き、誘導路２２内で多重反射させて貯水槽２０の壁部から底部にまで光を導入する。その結果、光触媒コーティング部２１において光化学反応が生起し、有害物質が分解し、貯水槽２０内の貯水の浄化が行われる。貯水槽２０の内部には太陽光などの光が届かないが、誘導路２２によって光が導入されるため、光触媒コーティング部２１における光化学反応により貯水槽２０内の貯水の浄化を行うことができる。
【００４１】
なお、図７に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置にも、図６に示した光エネルギーを用いた環境浄化装置と同様に、光ファイバー１を付設することができ、誘導路２２への光の導入を支援することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した斜視図である。
【図２】本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した斜視図である。
【図３】本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した斜視図である。
【図４】本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した要部断面図である。
【図５】本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した要部断面図である。
【図６】本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した要部断面図である。
【図７】本発明の光エネルギーを用いた環境浄化装置の一実施形態を示した要部断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    光ファイバー
１ａ    一端部（光触媒コーティング）
１ｂ    他端部
２    浮揚体
３    太陽電池
４    電極
５    帆
６    貯留部
７    窓（内側に光触媒コーティング）
８    導水部
９    排水部
１０    バルブ
１１    センサー
１２    集光部
１３    太陽光
１４    宇宙構造体
１５    光触媒コーティング部
１６    光触媒（光触媒コーティング基板）
１７    船底部
１８    光触媒コーティング部
１９    光の誘導路
２０    貯水槽
２１    光触媒コーティング部
２２    光の誘導路
【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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【図６】
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【図７】
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