(57)【要約】【課題】光触媒の粒子を使用しながらも、その光触媒の粒子を極力長い間使用し続けることができる水処理装置を提供する。【解決手段】水処理装置１００は、被処理水Ｗが通過する流路の少なくとも一部が光透過性材料によって形成され、被処理水Ｗに混入された光触媒の粒子Ｃに光透過性材料を通過した紫外線が照射される光触媒反応流路ＣＲと、光触媒反応流路ＣＲの下流に設けられ、光触媒の粒子Ｃの通過を抑制するが、被処理水Ｗから光触媒の粒子Ｃが除去された処理済みの水を通過させるフィルタＦと、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水が通過する流路の少なくとも一部が光透過性材料によって形成され、前記被処理水に混入された光触媒の粒子に前記光透過性材料を通過した紫外線が照射される光触媒反応流路と、
前記光触媒反応流路の下流に設けられ、前記光触媒の粒子の通過を抑制するが、前記被処理水から前記光触媒の粒子が除去された処理済みの水を通過させるフィルタと、を備えた、水処理装置。
【請求項２】
前記光透過性材料は、太陽光に含まれる前記紫外線が前記光透過性材料を通過するように、外部空間に露出している、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記紫外線を発し、前記紫外線が前記光透過性材料を通過する位置に設けられた紫外線照射部をさらに備えた、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項４】
被処理水が通過する流路内に紫外線照射部を有し、前記被処理水に混入された光触媒の粒子に前記紫外線照射部が発した紫外線が照射される光触媒反応流路と、
前記光触媒反応流路の下流に設けられ、前記光触媒の粒子の通過を抑制するが、前記被処理水から前記光触媒の粒子が除去された処理済みの水を通過させるフィルタと、を備えた、水処理装置。
【請求項５】
前記フィルタは、前記被処理水が前記フィルタの表面に沿って流れるように、前記光触媒反応流路に配置された、請求項１〜４のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項６】
前記光触媒反応流路として機能するように前記光触媒の粒子を含む前記被処理水を貯留する貯留槽と、
前記フィルタが内部に設けられたフィルタ槽と、
前記貯留槽から前記フィルタ槽まで前記光触媒の粒子を含む前記被処理水を導く往流路と、
前記往流路に連通し、前記光触媒の粒子を含む前記被処理水を前記フィルタ槽から前記貯留槽へ導く復流路と、を備えた、請求項１〜５のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項７】
前記光触媒反応流路に前記被処理水を導き入れる導入流路と、
前記フィルタが設けられ、前記光触媒反応流路として機能するように前記被処理水を貯留する貯留槽と、
前記フィルタを通過した前記処理済みの水を前記貯留槽から導き出す導出流路と、
前記貯留槽内に設けられ、前記光触媒の粒子を含む前記被処理水に旋回流を生じさせる攪拌機構と、を備えた、請求項１〜５のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項８】
前記光触媒の粒子がテトラポット形状の単結晶針構造を有する酸化亜鉛ウィスカを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水を浄化するための水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光触媒を用いて被処理水を浄化する水処理装置の開発が進められている。この水処理装置に関しては、たとえば、次の特許文献１に開示されているものが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−６９１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光触媒は、そのサイズが小さいほど、高い浄化作用を発揮する。そのため、水処理装置において光触媒の粒子を用いて被処理水を浄化することが考えられる。しかしながら、水処理装置においては、光触媒の粒子は被処理水とともに下流へ流れてしまう。そのため、光触媒反応を生じさせる流路に光触媒の粒子を補充する作業を繰り返さなければならない。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、光触媒の粒子を使用しながらも、その光触媒の粒子を極力長い間使用し続けることができる水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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る水処理装置は、被処理水が通過する流路の少なくとも一部が光透過性材料によって形成され、前記被処理水に混入された光触媒の粒子に前記光透過性材料を通過した紫外線が照射される光触媒反応流路と、前記光触媒反応流路の下流に設けられ、前記光触媒の粒子の通過を抑制するが、前記被処理水から前記光触媒の粒子が除去された処理済みの水を通過させるフィルタと、を備えている。
【０００７】
本発明の第２の態様に係る水処理装置は、被処理水が通過する流路内に紫外線照射部を有し、前記被処理水に混入された光触媒の粒子に前記紫外線照射部が発した紫外線が照射される光触媒反応流路と、前記光触媒反応流路の下流に設けられ、前記光触媒の粒子の通過を抑制するが、前記被処理水から前記光触媒の粒子が除去された処理済みの水を通過させるフィルタと、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光触媒の粒子を使用しながらも、その光触媒の粒子を極力長い間使用し続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１の水処理装置を説明するための縦断面の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態２の水処理装置を説明するための縦断面の模式図である。
【図３】本発明の実施の形態３の水処理装置を説明するための縦断面の模式図である。
【図４】本発明の実施の形態４の水処理装置を説明するための縦断面の模式図である。
【図５】本発明の実施の形態５の水処理装置を説明するための縦断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、実施の形態の水処理装置を説明する。
【００１１】
実施の形態１の水処理装置１００と後続の実施の形態の水処理装置１００とにおいては、同一の参照符号が同一の構成に付されている。各実施の形態において、同一の参照符号が付された構成は、特に説明がない限り、同一の機能を有するものとする。
【００１２】
（実施の形態１）
図１を用いて、実施の形態１の水処理装置１００を説明する。
【００１３】
図１に示されるように、本実施の形態の水処理装置１００は、地面Ｇの下層に流れる地下水を汲み上げるように設置された汲上配管１と、汲上配管１を通じて地下水を汲み上げるように汲上配管１に設けられたポンプＰ１と、備えている。汲上配管１は、タンクＴに接続されており、ポンプＰ１が駆動すると、汲上配管１からタンクＴへ被処理水Ｗが流れ込む。タンクＴ内には水位センサＳ１が設けられている。水位センサＳ１がタンクＴ内の水位がある値の水位よりも高い水位になったことを検出すると、ポンプＰ１が停止する。それにより、汲上配管１からタンクＴへの地下水の供給が停止する。一方、水位センサＳ１がタンクＴ内の水位がある値の水位よりも低い水位になったことを検出すると、ポンプＰ１が駆動し、地下水が汲上配管１を経由してタンクＴ内へ供給される。地下水は、タンクＴ内で、被処理水Ｗとして貯留される。
【００１４】
ポンプＰ１およびセンサＳ１は、図示されていない制御部と通信可能に接続されている。図示されていない制御部は、センサＳ１から送信されてきた信号に基づいて、ポンプＰ１の駆動および停止を制御する。
【００１５】
タンクＴは、導入流路２に接続されている。導入流路２は、光触媒反応流路ＣＲに接続されており、タンクＴ内の被処理水Ｗを光触媒反応流路ＣＲへ導く。導入流路２には、三方弁Ｖ１が設けられている。三方弁Ｖ１は、排出配管３に接続されている。図示しない制御部は、三方弁Ｖ１を制御する。それにより、被処理水ＷがタンクＴから導入流路２を経由して光触媒反応流路ＣＲへ流れる状態と、被処理水ＷがタンクＴから導入流路２および排出配管３を経由して水処理装置１００の外部へ排出される状態とが切り替えられる。
【００１６】
本実施の形態においては、光触媒反応流路ＣＲは、少なくとも一部が光透過性材料によって構成された貯留槽Ｈを備えている。貯留槽Ｈ内には、被処理水Ｗが貯留されている。被処理水Ｗは、光触媒の粒子Ｃを含んでいる。貯留槽Ｈの光透過性材料を通過した太陽Ｓが発した光線のうちの紫外線が被処理水Ｗ中の光触媒の粒子Ｃに照射されると、光触媒反応流路ＣＲ内で光触媒反応が生じる。それにより、被処理水Ｗ中の処理対象物が、光触媒反応によって分解されるか、または、他の物質へ変化させられることにより、消滅する。これにより、被処理水Ｗが浄化される。
【００１７】
貯留槽Ｈは、往流路４に接続されている。往流路４にはポンプＰ２が接続されている。そのため、ポンプＰ２が駆動すると、貯留槽Ｈ内の光触媒の粒子Ｃを含む被処理水Ｗは、往流路４へ流れ出ることができる。往流路４はフィルタ槽ＦＲにも接続されている。そのため、貯留槽Ｈ内の被処理水Ｗは、往流路４を経由してフィルタ槽ＦＲへ供給される。
【００１８】
貯留槽Ｈ内には水位センサＳ２が設けられている。水位センサＳ２が貯留槽Ｈ内の水位がある値の水位よりも高い水位になったことを検出すると、ポンプＰ２が駆動する。それにより、光触媒の粒子Ｃを含む被処理水Ｗが導入流路２から往流路４を経由してフィルタ槽ＦＲ内に供給される。一方、水位センサＳ２が貯留槽Ｈ内の水位がある値の水位よりも低い水位になったことを検出すると、ポンプＰ２が停止する。それにより、往流路４からフィルタ槽ＦＲへの光触媒を含む被処理水Ｗの流れが停止する。
【００１９】
ポンプＰ２およびセンサＳ２は、図示されていない制御部と通信可能に接続されている。図示されていない制御部は、センサＳ２から送信されてきた信号に基づいて、ポンプＰ２の駆動および停止を制御する。
【００２０】
フィルタ槽ＦＲは、ハウジングＦＨとフィルタＦとを備えている。また、フィルタ槽ＦＲは、導出流路６に接続されている。ハウジングＦＨは、仮想円柱の各表面に沿った形状の外殻を有するタンクである。フィルタＦは、仮想円柱の各表面に沿った形状の膜構造体である。フィルタＦは、ハウジングＦＨの内部において、ハウジングＦＨに対してほぼ同心円状に設けられている。フィルタＦは、その外周側からその内周側へ水を通過させる。フィルタＦは、光触媒の粒子Ｃを含む被処理水Ｗのうち、水を通過させるが、光触媒の粒子Ｃを通過させない程度の大きさの孔径を有している。
【００２１】
フィルタＦを通過した水は、処理済みの水として導出流路６を流れる。導出流路６は、生活用水を供給する水栓（図示せず）等に接続されている。また、導出流路６には、バルブＶ３が設けられている。バルブＶ３は、図示されない制御部によって開閉される。それにより、処理済みの水が導出流路６を流れる状態と処理済みの水が導出流路６を流れない状態とが切り替えられる。
【００２２】
一方、フィルタＦを通過しない光触媒の粒子Ｃは、復流路５を通って、光触媒反応流路ＣＲへ戻される。復流路５には、バルブＶ２が設けられている。図示されていない制御部がバルブＶ２を開閉する。それにより、光触媒の粒子Ｃを含む被処理水Ｗが復流路５を流れる状態と光触媒の粒子Ｃを含む被処理水Ｗが復流路５を流れない状態とが切り替えられる。
【００２３】
また、導出流路６には水品質センサＳ３が設けられている。水品質センサＳ３が導出流路６内の被処理水に含まれる除去対象物、たとえば、クロムおよびヒ素のそれぞれの含有量が基準値以下の含有量になったことを検出すると、バルブＶ３が開かれる。それにより、光触媒の粒子Ｃを含まない処理済みの水が導出流路６を経由して水栓に供給される。一方、水品質センサＳ３が導出流路６内の被処理水に含まれる除去対象物であるクロムおよびヒ素のそれぞれの含有量が基準値よりも大きい含有量になったことを検出すると、バルブＶ３が閉じられる。これにより、除去対象物の含有量が安全基準以下の処理済の水のみがバルブＶ３の下流へ供給される。なお、水品質センサＳ３は、フィルタ槽ＦＲ内に設けられていてもよい。
【００２４】
バルブＶ３および水品質センサＳ３は、図示されていない制御部と通信可能に接続されている。図示されていない制御部は、水品質センサＳ３から送信されてきた信号に基づいて、バルブＶ３の開閉を制御する。
【００２５】
図１に示されるように、実施の形態１の水処理装置１００は、光触媒反応流路ＣＲとその下流に設けられたフィルタＦとを備えている。光触媒反応流路ＣＲにおいては、被処理水Ｗが通過する流路の少なくとも一部が光透過性材料によって形成されている。また、光触媒反応流路ＣＲ内の被処理水Ｗ中には、図１において写真で示されるように、光触媒の粒子Ｃが混入されている。光触媒反応流路ＣＲにおいては、被処理水Ｗに混入された光触媒の粒子Ｃに光透過性材料を通過した紫外線が照射される。フィルタＦは、光触媒反応流路ＣＲの下流に設けられ、光触媒の粒子Ｃを通過させないが、被処理水Ｗから光触媒の粒子Ｃが除去された処理済みの水を通過させる。そのため、フィルタＦは光触媒の粒子ＣがフィルタＦよりも下流へ流れてしまうことを抑制する。したがって、光触媒の粒子Ｃを使用することによって、被処理水Ｗの浄化作用を向上させながら、その光触媒の粒子Ｃを使用し続けることができる。
【００２６】
図１に示されるように、本実施の形態の光触媒反応流路ＣＲにおいては、太陽光に含まれる紫外線が光透過性材料を通過するように、光透過性材料が外部空間に露出している。そのため、ＵＶ（Ultra Violet）ランプ等を使用することなく、太陽光を利用して光触媒反応を生じさせることができる。
【００２７】
本実施の形態においては、フィルタＦは、被処理水ＷがフィルタＦの表面に沿って流れるように設けられている。そのため、光触媒の粒子ＣがフィルタＦの開口部を閉塞させることを抑制することができる。具体的には、被処理水Ｗが円筒状のフィルタＦの表面に沿って上から下へ流れるように、フィルタＦがハウジングＦＨ内に配置されている。
【００２８】
本実施の形態の水処理装置１００は、前述のように、貯留槽Ｈと前述のフィルタ槽ＦＲとを接続する流路として、往流路４に加えて、復流路５を備えている。そのため、光触媒の粒子Ｃは、フィルタＦに到達した後、フィルタＦ内またはその周辺で滞留しているのではなく、貯留槽Ｈとフィルタ槽ＦＲとの間を循環する。つまり、貯留槽Ｈにおいて光触媒の粒子Ｃを再利用することができる。したがって、光触媒の粒子ＣがフィルタＦに付着している状態またはフィルタＦの近傍で滞留している状態で水処理装置が使用される場合との対比において、高い効率で光触媒の効果を発揮させることができる。
【００２９】
また、貯留槽Ｈだけでなく、往流路４も光透過性材料によって形成されていれば、光触媒の粒子Ｃは、貯留槽Ｈ内に存在する期間だけではなく、貯留槽Ｈから往流路４を通ってフィルタ槽ＦＲへ流れている期間においても、光触媒の効果が発揮される。そのため、被処理水Ｗの浄化の効率が向上する。
【００３０】
さらに、図１に示されるように、本実施の形態の水処理装置１００においては、貯留槽Ｈとフィルタ槽ＦＲとが分離されている。そのため、フィルタ槽ＦＲのハウジングＦＨが紫外線を含む光を透過しない材料で構成されていれば、フィルタＦが紫外線の影響によって劣化することを防止することができる。ただし、フィルタＦの劣化を許容できる場合には、フィルタ槽ＦＲの少なくとも一部が光透過性材料によって構成されていてもよい。これによれば、フィルタ槽ＦＲにおいても被処理水Ｗの浄化を行うことができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図２に示されるように、本実施の形態の水処理装置１００は、実施の形態１の水処理装置１００の構成に加えて、紫外線を発する紫外線照射部ＵＶをさらに備えている。紫外線照射部ＵＶは、図２に示されるように、その紫外線が貯留槽Ｈの一部を構成する透過性材料を通過する位置に設けられている。本実施の形態においても、フィルタＦは、光触媒の粒子ＣがフィルタＦよりも下流へ流されてしまうことを抑制する。そのため、光触媒の粒子Ｃを使用することによって、被処理水Ｗの浄化作用を向上させながら、その光触媒の粒子Ｃを使用し続けることができる。また、本実施の形態の水処理装置１００によれば、屋内に水処理装置１００が設置される場合、または、夜間等の太陽光を利用することができない場合においても、光触媒反応流路ＣＲにおいて、光触媒反応を生じさせることができる。
【００３２】
（実施の形態３）
次に、図３を用いて、実施の形態３の水処理装置を説明する。
【００３３】
図３に示されるように、本実施の形態の水処理装置１００は、実施の形態１の水処理装置と同様に、光触媒反応流路ＣＲとフィルタＦとを備えている。しかしながら、本実施の形態においては、光触媒反応流路ＣＲは、貯留槽Ｈと貯留槽Ｈ内の被処理水Ｗが通過する位置に設けられた紫外線照射部ＵＶとを含んでいる。本実施の形態の光触媒反応流路ＣＲにおいては、太陽光線に含まれる紫外線の代わりに、貯留槽Ｈ内の紫外線照射部ＵＶが発した紫外線が、被処理水Ｗに混入された光触媒の粒子Ｃに照射される。本実施の形態においても、フィルタＦは、実施の形態１と同様に、光触媒反応流路ＣＲの下流に設けられ、光触媒の粒子Ｃを通過させないが、被処理水Ｗから光触媒の粒子Ｃが除去された処理済みの水を通過させる。
【００３４】
本実施の形態の水処理装置１００によっても、フィルタＦは、光触媒の粒子Ｃが下流へ流れされてしまうことを抑制する。そのため、光触媒の粒子Ｃを使用し続けることができる。また、本実施の形態の水処理装置１００によっても、屋内に水処理装置１００が設置される場合、または、夜間等の太陽光を利用することができない場合に、光触媒反応流路ＣＲにおいて、光触媒反応を生じさせることができる。
【００３５】
本実施の形態のフィルタＦも、実施の形態１のフィルタＦと同様に、被処理水ＷがフィルタＦの表面に沿って上から下へ流れるように設けられている。そのため、光触媒の粒子ＣがフィルタＦの開口部を閉塞させることを抑制することができる。
【００３６】
（実施の形態４）
次に、図４を用いて、実施の形態４の水処理装置を説明する。
【００３７】
本実施の形態においては、復流路５が第１の流路５１、貯留槽５２、および第２の流路５３によって構成されている。第１の流路５１は、フィルタ槽ＦＲ内の被処理水Ｗを貯留槽５２まで導く。貯留槽５２は、導入流路２に接続されており、導入流路２から被処理水を受け入れる。第２の流路５３は、光触媒反応流路ＣＲへ被処理水Ｗを導く導入流路としての機能を発揮する。本実施の形態の水処理装置１００によっても、フィルタＦは光触媒の粒子Ｃが下流へ流されてしまうことを抑制する。そのため、光触媒の粒子Ｃを使用することによって光触媒の効果を高めながらも、その光触媒の粒子Ｃを使用し続けることができる。
【００３８】
（実施の形態５）
次に、図５を用いて、実施の形態５の水処理装置を説明する。
【００３９】
本実施の形態の水処理装置１００は、導入流路２、貯留槽Ｈ、導出流路６、および攪拌機構ＰＲを備えている。導入流路２は、光触媒反応流路ＣＲに被処理水Ｗを導き入れる。貯留槽Ｈは、光触媒反応流路ＣＲの外殻を構成するとともに、フィルタＦが設けられ、被処理水Ｗを貯留する。導出流路６は、フィルタＦを通過した処理済みの水を貯留槽Ｈから導き出す。攪拌機構ＰＲは、モータとモータによって駆動されるファン構造とを有しており、貯留槽Ｈ内に設けられている。図示されない制御部によってモータが駆動されると、ファンが回転する。それにより、光触媒の粒子Ｃを含む被処理水Ｗに旋回流を生じさせる。その結果、光触媒の粒子Ｃを含む被処理水Ｗが攪拌される。そのため、被処理水Ｗ中の光触媒の粒子Ｃの均一な分散を実現することができる。この構成によっても、被処理水Ｗの浄化の効率を向上させることができる。
【００４０】
貯留槽Ｈ内の光触媒の粒子Ｃを含む被処理水Ｗは、撹拌機構ＰＲの代わりに、導入流路２から貯留槽Ｈへ導き入れられる被処理水Ｗの流れ、または、貯留槽Ｈから導出流路６へ導き出される被処理水Ｗの流れによって自然に撹拌されてもよい。
【００４１】
本実施の形態においては、太陽Ｓが発する光のうちの紫外線が光透過性材料によって形成された貯留槽Ｈ内の光触媒の粒子Ｃに照射される。しかしながら、図５に示される貯留槽Ｈが光透過性材料によって形成されており、図２に示されるような紫外線照射部ＵＶが貯留槽Ｈの外部に設けられていてもよい。この場合、紫外線照射部ＵＶが発する紫外線が光透過性材料を通過して貯留槽Ｈ内の光触媒の粒子Ｃに照射される。また、図５に示される貯留槽Ｈが非透過性材料によって構成され、図２に示されるような紫外線照射部ＵＶが貯留槽Ｈの内部に設けられていてもよい。この場合、紫外線照射部ＵＶが発する紫外線が貯留槽Ｈ内の光触媒の粒子Ｃに直接照射される。
【００４２】
本実施の形態において、は光触媒反応流路ＣＲを構成する貯留槽Ｈ内の空間が円柱状になっており、貯留槽Ｈ内に設けられたフィルタＦが、その円柱状の内部空間の円周に沿って延びるように、円弧状に設けられている。そのため、フィルタＦの表面に沿って被処理水Ｗが流れるため、光触媒がフィルタＦの目詰まりを抑制することができる。
【００４３】
（光触媒の粒子）
上記の各実施の形態においては、光触媒の粒子Ｃがテトラポット形状の単結晶針構造を有する酸化亜鉛ウィスカを含んでいることが好ましい。酸化亜鉛ウィスカは、たとえば、商品名をパナテトラ（登録商標）と呼ばれる製品として市販されており、その特性は表１に示されるようなものである。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
表１に示されるように、酸化亜鉛ウィスカの化学式は、ＺｎＯである。酸化亜鉛ウィスカの形状は、テトラポット形状を有している。テトラポット形状は、表面処理されているものと、表面処理されていないものとがある。酸化亜鉛ウィスカの針状短繊維長は、２μｍ〜５０μｍである。酸化亜鉛ウィスカの針状短繊維径（平均径）は、０．２μｍ〜３．０μｍである。酸化亜鉛ウィスカの比重は、５．７８である。酸化亜鉛ウィスカの嵩比重（未表面処理品） は、約０．１である。酸化亜鉛ウィスカの融点(加圧下）は、２０００℃である。酸化亜鉛ウィスカの昇華点は、１７２０℃である。比熱は、０．１２４８ｃａｌ／ｇ・ｄｅｇである。酸化亜鉛ウィスカの熱伝導率は、０．５１１ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・ｄｅｇである。酸化亜鉛ウィスカの熱膨張係数は、３．１８×１０−６／℃である。屈折率は、１．９〜２．０である。酸化亜鉛ウィスカの誘電率は、８．５である。酸化亜鉛ウィスカの体積固有抵抗は、約１０Ω・ｍである。
【００４６】
酸化亜鉛ウィスカ（ＺｎＯ）からなる光触媒の粒子Ｃは、酸化チタン（ＴｉＯ２）の粒子とほぼ同様の光触媒としての効果を発揮することができる。
【００４７】
酸化亜鉛ウィスカからなる光触媒の粒子Ｃは、その針状短繊維長が２μｍ〜５０μｍであるため、同様の光触媒としての効果を発揮する５０ｎｍ〜１００ｎｍの平均径の球形状の酸化チタンの粒子に比較して、かなり大きい。また、酸化亜鉛ウィスカからなる光触媒の粒子Ｃは、テトラポット形状を有している。そのため、酸化亜鉛ウィスカは、同様の光触媒としての効果を発揮する酸化チタンの粒子に比較して、フィルタＦに引っ掛かり易い。その結果、光触媒として酸化亜鉛ウィスカを使用する場合には、光触媒として酸化チタンを使用する場合に比較して、より大きな孔径を有するフィルタＦを使用することができる。つまり、処理済みの水は、より大きな孔径を有するフィルタＦを通過することができる。したがって、酸化亜鉛ウィスカの粒子を光触媒の粒子として使用する場合には、酸化チタンの粒子を光触媒の粒子Ｃとして用いる場合に比較して、処理済みの水の流速はかなり大きい。また、フィルタＦの選択の幅が広がる。
【００４８】
ただし、被処理水Ｗの流速の低下が問題ないのであれば、フィルタＦの孔径を小さくすれば、光触媒の粒子として、酸化チタンの粒子を使用することも可能である。ただし、酸化チタンの粒子には、光触媒としての効率を低下させる異物が付着してしまう。この観点においても、酸化亜鉛ウィスカの粒子は、酸化チタンの粒子よりも水処理装置の光触媒として適していると言える。
【００４９】
上記の酸化亜鉛ウィスカは、光触媒として機能すると、酸化チタンと同様に、人体に有害である３価の砒素Ａｓ（III）を人体に無害である５価の砒素Ａｓ（Ｖ）に変化させる。また、上記の酸化亜鉛ウィスカは、光触媒として機能すると、酸化チタンと同様に、人体に有害である６価のクロムＣｒ（ＶＩ）を人体に無害である３価のクロムＣｒ（III）へ変化させる。このような化学的処理は、発展途上にある国や地域の地下水を浄化するためには必要である。さらに、上記の酸化亜鉛ウィスカは、顔料、Ｅ−大腸菌、染料、および水中のバクテリア等を分解する。加えて、酸化亜鉛ウィスカは、とても早い速度で異物を分解する。さらに、酸化亜鉛ウィスカは、人体にとって不可欠なＺｎ成分およびＯ成分のみからなる。そのため、酸化亜鉛ウィスカは、人体に悪影響を与えるおそれのある元素を含む光触媒に比較して、処理済みの水を飲料水として使用する者の安全性の面において好ましい。
【００５０】
（フィルタ）
上記のフィルタＦは、光触媒の粒子Ｃの通過を抑制するが、水を通過させるものであれば、いかなるものであってもよい。光触媒の粒子Ｃとして、酸化亜鉛ウィスカが用いられる場合には、針状短繊維長が２μｍ〜５０μｍである酸化亜鉛ウィスカの通過を抑制するが、水分子を通過させる程度の孔径を有するものであれば、いかなるフィルタが用いられてもよい。
【００５１】
また、フィルタＦの材質は、一般に水処理装置に使用されているものであれば、いかなるものであってもよい。フィルタＦの材質は、たとえば、フッ素樹脂またはセルロースアセテートで作られた孔径の揃った多孔性の膜である、いわゆるメンブレンフィルタが用いられてもよい。
【００５２】
フィルタＦに関しては、孔径が１ｎｍ〜１０００μｍのような広範囲の孔径を有する市販品が存在する。酸化亜鉛ウィスカの粒子を光触媒の粒子Ｃとして使用する場合、フィルタＦの孔径は、水分子を通過させることができれば、市販品の孔径が５０００ｎｍ（５μｍ）以下であるものを用いることが好ましい。一方、酸化チタンを光触媒として使用する場合、フィルタＦの孔径は、水分子を通過させることができれば、市販品の孔径が１００ｎｍ以下であるものを用いることが好ましい。フィルタＦの孔径は、水処理装置１００によって処理されることが必要な水の単位時間あたりの流量の条件を満たすように決定される。
【００５３】
（光触媒反応を生じさせる光の波長）
紫外線の波長と可視光線との波長の境界は、厳密に定めることは困難であるため、本実施の形態においては、紫外線とは、４００ｎｍ以下の波長の光を意味するものとする。一般には、波長が３８０ｎｍ〜４００ｎｍの電磁波は、可視光線として扱われる場合もあるが、本実施の形態においては、紫外線に含めるものとする。つまり、４００ｎｍ以下の波長の電磁波であれば、酸化亜鉛ウィスカおよび酸化チタンのいずれも、光触媒としての反応が生じる。
【００５４】
（光透過性材料）
光透過性材料は、ガラスまたはプラスチック等いかなるものであってもよい。太陽光を透過させる場合、可視光線を透過させる通常の透明ガラスであってもよいが、紫外線さえ透過させることができれば、可視光線を透過させないものであってもよい。
【００５５】
以下、実施の形態の水処理装置１００の特徴的構成およびそれにより得られる効果を記載する。
【００５６】
（１）  水処理装置１００は、光触媒反応流路ＣＲとフィルタＦとを備えている。光触媒反応流路ＣＲにおいては、被処理水Ｗが通過する流路の少なくとも一部が光透過性材料によって形成されている。光触媒反応流路ＣＲにおいては、被処理水Ｗに混入された光触媒の粒子Ｃに光透過性材料を通過した紫外線が照射される。フィルタＦは、光触媒反応流路ＣＲの下流に設けられ、光触媒の粒子Ｃの通過を抑制するが、被処理水Ｗから光触媒の粒子Ｃが除去された処理済みの水を通過させる。
【００５７】
上記の構成によれば、フィルタＦが光触媒の粒子Ｃが下流へ流れてしまうことを抑制する。そのため、光触媒の粒子Ｃを使用することによって光触媒の効果を高めながらも、その光触媒の粒子Ｃを使用し続けることができる。
【００５８】
（２）  光透過性材料は、太陽光に含まれる紫外線が光透過性材料を通過するように、外部空間に露出しているものであってもよい。これによれば、太陽光を利用して光触媒反応を生じさせることができる。
【００５９】
（３）  水処理装置１００は、紫外線を発し、その紫外線が光透過性材料を通過する位置に設けられた紫外線照射部ＵＶをさらに備えていてもよい。これによれば、太陽光を利用することができない場合においても、光触媒反応を生じさせることができる。
【００６０】
（４）  水処理装置１００は、光触媒反応流路ＣＲとフィルタＦとを備えている。光触媒反応流路ＣＲは、被処理水Ｗが通過する流路内に紫外線照射部ＵＶを有している。光触媒反応流路ＣＲにおいては、被処理水Ｗに混入された光触媒の粒子Ｃに紫外線照射部ＵＶが発した紫外線が照射される。フィルタＦは、光触媒反応流路ＣＲの下流に設けられ、光触媒の粒子Ｃの通過を抑制するが、被処理水Ｗから光触媒の粒子Ｃが除去された処理済みの水を通過させる。
【００６１】
上記の構成によっても、フィルタＦが光触媒の粒子Ｃが下流へ流されてしまうことを抑制する。そのため、光触媒の粒子Ｃを使用することによって光触媒の効果を高めながらも、その光触媒の粒子Ｃを使用し続けることができる。
【００６２】
（５）  フィルタＦは、被処理水ＷがフィルタＦの表面に沿って流れるように、光触媒反応流路ＣＲに配置されていることが好ましい。この構成によれば、光触媒の粒子ＣがフィルタＦの開口部を閉塞させることを抑制することができる。
【００６３】
（６）  水処理装置１００は、貯留槽Ｈ、フィルタ槽ＦＲ、往流路４、および復流路５を備えている。貯留槽Ｈは、光触媒反応流路ＣＲとして機能するように光触媒の粒子Ｃを含む被処理水Ｗを貯留する。フィルタ槽ＦＲは、フィルタＦが内部に設けられている。往流路４は、貯留槽Ｈからフィルタ槽ＦＲまで光触媒の粒子Ｃを含む被処理水Ｗを導く。復流路５は、往流路４に連通し、光触媒の粒子Ｃを含む被処理水Ｗをフィルタ槽ＦＲから貯留槽Ｈへ導く。
【００６４】
上記の構成によれば、光触媒の粒子Ｃは、フィルタＦにまで到達するだけではなく、貯留槽Ｈとフィルタ槽ＦＲとの間を循環する。そのため、貯留槽Ｈにおいて光触媒の粒子Ｃを再利用することができる。その結果、貯留槽Ｈ内において光触媒の粒子Ｃを使用し続けることができる。したがって、光触媒の粒子ＣがフィルタＦに付着している状態またはフィルタＦの近傍で滞留している状態で使用される場合と比較して、より高い効率で光触媒の効果を発揮させることができる。
【００６５】
（７）  水処理装置１００は、導入流路２、貯留槽Ｈ、導出流路６、および攪拌機構ＰＲを備えていてもよい。導入流路２は、光触媒反応流路ＣＲに被処理水Ｗを導き入れる。貯留槽Ｈは、フィルタＦが設けられ、光触媒反応流路ＣＲとして機能するように被処理水Ｗを貯留する。導出流路６は、フィルタＦを通過した処理済みの水を貯留槽Ｈから導き出す。攪拌機構ＰＲは、貯留槽Ｈ内に設けられ、光触媒の粒子Ｃを含む被処理水Ｗに旋回流を生じさせる。この構成によっても、被処理水Ｗの浄化の効率を向上させることができる。
【００６６】
（８）  光触媒の粒子Ｃがテトラポット形状の単結晶針構造を有する酸化亜鉛ウィスカを含んでいることが好ましい。
【００６７】
酸化亜鉛ウィスカ（ＺｎＯ）からなる光触媒の粒子Ｃは、テトラポット形状を有している。そのため、酸化亜鉛ウィスカの粒子は、同様の光触媒としての効果を発揮する酸化チタンの粒子に比較して、かなり大きい。そのため、光触媒の粒子として酸化亜鉛ウィスカの粒子を使用する場合には、光触媒の粒子として酸化チタンの粒子を使用する場合に比較して、より大きな孔径を有するフィルタＦを使用することができる。その結果、処理済みの水は、より大きな孔径を通過することができる。したがって、光触媒の粒子Ｃを使用し続けるために設置されるフィルタＦが水の流れを阻害する程度をより小さくすることができる。
【符号の説明】
【００６８】
２  導入流路
４  往流路
５  復流路
６  導出流路
１００  水処理装置
Ｃ  光触媒の粒子
ＣＲ  光触媒反応流路
Ｆ  フィルタ
ＦＲ  フィルタ槽
Ｈ  貯留槽
ＰＲ  攪拌機構
ＵＶ  紫外線照射部
Ｗ  被処理水
【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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