(57)【要約】石英ガラス製チップ表面に光触媒層を担持させた光触媒モジュールにおいてチップ表面への光触媒層の保持力を高め、且つ光触媒層の表面積を増大させることを課題とする。  円柱状の石英ガラス製チップの表面に一次ブラスト処理として１．５〜３．０ミクロンのアルミナ研磨剤を圧力３．５〜５Ｋｇ／ｃｍ２で吹き付けてチップの表面には４〜１５ミクロン程度の大径のブラスト孔を形成し、次に二次ブラスト処理として０．５ミクロンのアルミナ研磨剤を圧力１．０〜２Ｋｇ／ｃｍ２で吹き付けて行われ、大径のブラスト孔の表面に０．５ミクロン程度の小径のブラスト孔が形成し、更にこのようにブラスト処理されたチップを二酸化チタンの懸濁液に浸し、４００〜６００℃程度の高温領域で焼成して二酸化チタン担持層を形成する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス製チップの表面に大径のブラスト孔を形成する一次ブラスト処理を行い、次に該大径のブラスト孔の表面に小径のブラスト孔を形成する二次ブラスト処理を行った後、上記ガラス製チップの表面に光触媒層を担持させるようにしたようにしたことを特徴とする光触媒モジュール。
【請求項２】
ガラス製チップが石英ガラス製チップ、ホウ珪酸ガラス製チップ、バイコールガラス製チップである請求項１記載の光触媒モジュール。
【請求項３】
一次ブラスト処理が１．５〜３．０ミクロンの研磨剤を圧力３．５〜５Ｋｇ／ｃｍ２で吹き付けて行い、二次ブラスト処理が０．５±０．２ミクロンの研磨剤を圧力１．０〜２Ｋｇ／ｃｍ２で吹き付けて行われる請求項１記載の光触媒モジュール。
【請求項４】
ガラス製チップの表面に光触媒ゾル液を浸して高温で焼成して光触媒層を担持する請求項１記載の光触媒モジュール。
【請求項５】
ガラス製チップの表面に大径のブラスト孔を形成する一次ブラスト処理を行い、次に該大径のブラスト孔の表面に小径のブラスト孔を形成する二次ブラスト処理を行った後、上記ガラス製チップの表面に光触媒層を担持した柱状の光触媒モジュールを、装置内に被処理気体乃至液体の流れ方向に沿って設けられた紫外線ランプの周面に沿って所定間隔を置いて列設して光触媒モジュールの第一列を形成する被処理気体乃至液体の浄化処理装置。
【請求項６】
上記第一列の柱状光触媒モジュール間に柱状の光触媒モジュールが配置されるようにして光触媒モジュールの第二列を形成するようにした請求項５記載の浄化処理装置。
【請求項７】
装置内に装着された紫外線ランプに沿って中央に紫外線ランプの貫通穴を有する複数の環流板を棚設して上下の環流板間に紫外線ランプの長さ方向に沿って複数の反応室を形成すると共に、上下の環流板間に柱状の光触媒モジュールを装着させるようにした請求項５又は６記載の浄化処理装置。
【請求項８】
環流板にテフロン製フイルムを装着し、該フイルムの先端部を装置内壁に密着させるようにした請求項７記載の浄化処理装置。
【請求項９】
装置内に空気の流れ方向に対向状に複数の紫外線ランプを配置すると共に、ガラス製チップの表面に大径のブラスト孔を形成する一次ブラスト処理を行い、次に該大径のブラスト孔の表面に小径のブラスト孔を形成する二次ブラスト処理を行った後、上記ガラス製チップの表面に光触媒層を担持した柱状の光触媒モジュールを、装置内に被処理気体の流れ方向に対向状に配列された紫外線ランプの長手方向に沿って所定間隔を置いて列設して柱状光触媒モジュールの第一列を形成する空気殺菌浄化装置。
【請求項１０】
上記第一列の柱状光触媒モジュール間に柱状の光触媒モジュールが配置されるようにして光触媒モジュールの第二列を形成するようにした請求項８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷水器、ミネラルウォータ、混合型の自動販売機の飲料水、循環冷却水、人工透析水、プール水、浴槽水、医療用手洗殺菌水、純水の浄化殺菌或いは不活性完全殺菌、脱臭、脱色の機能を備えた多目的な光触媒モジュールとこれを用いた被処理気体乃至液体の浄化処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷水器、ミネラルウォータの冷却供給器は手軽に大衆に利用され、レストラン、大衆食堂等に非常に多く普及しているが、水道管、井戸水、天然水管に直結して使用されるなど衛生管理が疎かになっており、乳児ミルクを調合する給湯器内がレジオネラ菌に汚染されていたために乳児が死亡するなどの事故も生じている。
浄水殺菌としては紫外線と二酸化チタン等の光触媒と組み合わせた紫外線殺菌浄化法が薬品殺菌等と比較して人体への影響がない、異味、異臭がなく、手軽な殺菌法として広く普及している。
この紫外線殺菌浄化法に使用される光触媒モジュールとしては、石英ガラス製チップの表面に二酸化チタン担持層を設けたものが知られている（特開２００２−２８５６９１号公報、特開平１０−２４９３３６号公報）。
更に、特開２００１−１７０６２５号公報にはこれらの光触媒モジュールを紫外線ランプの周囲に配置する被処理水の浄化処理装置に関する発明が開示されている。
この石英ガラス製チップは紫外線、可視光線を透過伝導するなど光触媒モジュールの基材として優れた性質を有し、このためこれを基材とした光触媒モジュールを使用することにより紫外線が光触媒モジュールの片面にしか照射されない等の問題を解決することができる。
しかしながら、石英ガラス製チップは紫外線、可視光線を透過伝導するなど光触媒モジュールの基材として優れた性質を有する反面、二酸化チタン等の光触媒ゾルの密着性、吸着性が悪く、被処理気体乃至液体の流圧等により二酸化チタン担持層は長時間使用すると剥離する虞があり、したがってこれらの使用に際して長時間装置の運転ができないという欠点がある。
なお、二酸化チタン担持層の剥離を防止するため、石英ガラス製チップの表面にサンドブラスト処理する方法も考えられるが、この場合サンドブラスト処理によりチップ表面に形成される凹凸の径がミクロン単位であるのに対してチップ表面に形成される二酸化チタン担持層の膜厚がノナミクロン単位であるため、従来一般に行われているサンドブラスト処理は二酸化チタン担持層の剥離防止には十分な光触媒効果を長時間維持することができない。
また、上述の光触媒モジュールでは平滑な石英ガラス製チップの表面に二酸化チタン層を担持させていたため、二酸化チタン層の表面も平坦になり、十分な被処理液体乃至被処理気体との接触を図ることができず、このため十分な光触媒効果を長時間維持することができない。
一方、光触媒モジュールを使用した紫外線殺菌浄化装置としては、処理管の中央に紫外線ランプを挿通し、その周りに金属細線束、金属細線の不織布、炭素繊維からなる基材、金属メッキを施した炭素繊維からなる基材の表面に二酸化チタン担持層を設けてなる光触媒モジュールを装填して処理管の中央に設けられた紫外線ランプより２００〜３６５ｍｍの波長領域の紫外線を照射して光触媒モジュールと接触して通過する被処理水の浄化処理を行う装置が知られている（特開平１１−７７０３１号公報）。
また、多数の通水孔を有する基材上に二酸化チタン担持層を設けてなる光触媒モジュールで処理管の中央に挿通された紫外線ランプを囲み、紫外線ランプからは上述の波長領域の紫外線を照射して光触媒モジュールと接触して通過する被処理水の浄化処理を行う装置が知られている（特開２００１−１３７８４２号公報）。
しかしながら、特開平１１−７７０３１号公報、特開２００１−１３７８４２号公報に開示されている装置においては、紫外線は処理管の中央に設けられた紫外線ランプよりその周囲に充填された光触媒モジュールに照射されるため、紫外線が光触媒モジュールの片面にしか照射されず被処理水の浄化効率が損なわれるという欠点がある。
また、これら紫外線ランプの周りに光触媒モジュールを充填した装置においては、波長領域２００〜３５０ｍｍの紫外線の照射距離は１ｍｍ程度であるので、紫外線ランプより離れるほど光触媒モジュールに紫外線が届きにくく、このため被処理水の浄化効率が損なわれるという欠点がある。
更に、紫外線ランプの周りに光触媒モジュールを充填する装置においては、紫外線が当たらない光触媒モジュールが多数生じて被処理水の浄化効率が損なわれる等の欠点もある。
また、セラミックス板多孔質又はハニカム多孔質に光触媒を担持させた光触媒モジュールを空調用ダクトの中間又は排出口、或いは空気清浄機、畜舎の脱臭装置、下水道処理場の排出エアー、コンプレッサー、喫煙場の脱臭装置内に取り付け、ブラックライトで紫外線を照射して空気の殺菌浄化を行う装置も市販されているが、十分な脱臭、殺菌浄化効果が得られていない。
このように、従来の光触媒モジュールを使用した紫外線殺菌浄化装置においては、光触媒モジュールの特性を十分に生かし切れていない面がある。
そこで、この発明の主な目的は被処理気体乃至液体の流圧等により二酸化チタン等の光触媒層が容易に剥離しない石英ガラス製チップを基材とした光触媒モジュールを提供することにある。
更に、この発明の他の目的は光触媒モジュールの特性を十分に生かすことができるような光触媒モジュールを使用した紫外線殺菌浄化装置を提案するものである。
【発明の開示】
【０００３】
この発明は上記実情に鑑み、ガラス製チップの表面に大径のブラスト孔を形成する一次ブラスト処理を行い、次に該大径のブラスト孔の表面に小径のブラスト孔を形成する二次ブラスト処理を行った後、上記石英ガラス製チップの表面に二酸化チタン担持層を形成するようにし光触媒モジュールを提案するものである。
ここで、ガラス製チップとしては、ソーダ石灰ガラスを除く、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、バイコールガラス製チップ等が有効である。
この発明で使用されるガラス製チップとしては、円柱状、角柱状、三角柱状等の柱状のものの他に、球状、楕円球状等その用途に応じた形状のものを使用することができる。
また、この発明において一次ブラスト処理は、例えば１．５〜３．０ミクロンのアルミナ等の研磨剤を圧力３．５〜５Ｋｇ／ｃｍ２で１時間程度吹き付けて行われ、これにより石英ガラス製円柱状チップ１ａの表面（第１図Ａ）には研磨剤サイズの３〜５倍、例えば４〜１５ミクロン程度の大径のブラスト孔ａ，…が形成される（第１図Ｂ）。
更に、この発明において二次ブラスト処理は例えば０．５±０．２ミクロンのアルミナ等の研磨剤を圧力１．０〜２Ｋｇ／ｃｍ２で１時間程度吹き付けて行われ、二次ブラストは一次ブラストより弱いため、これにより大径のブラスト孔ａ，…の表面に例えば０．５±．０２ミクロン程度の小径のブラスト孔ｂ，…が無数に形成される（第１図Ｃ）。
このように処理条件の異なる二度のサンドブラスト処理によりチップの表面には大径のブラスト孔ａの表面に小径のブラスト孔ｂ，…が形成されるような凹凸面となり、このようなブラスト処理を行った後、チップ１ａの表面に光触媒層３を形成する（第１図Ｄ）。
なお、ここで使用される光触媒半導体としては、ガラス表面と密着性の高いＴｉＯ２、ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，Ｆｅ２Ｏ３，ＳｒＴｉＯ３，ＫｒＢＯ３等を挙げることができる。
また、ガラス製チップの表面には光触媒層を担持する方法としては、チップを光触媒の懸濁液に浸し、或いはその表面に光触媒の懸濁液を数回塗布し、例えば４００〜６００℃程度の高温領域で焼成する方法を採用する。
この場合、光触媒ゾルは親水性があり、ブラストで形成した凹凸の谷間を埋めることなく、谷間の斜面方向にアナターゼ結晶が形成して固着される。
これによってノナミクロン程度の厚みの二酸化チタン等の光触媒層は以上のような処理条件の異なる一次、二次のブラスト処理により形成されたチップの凹凸表面に沿って形成されるが、チップの凹凸表面は大径のブラスト孔の表面に小径のブラスト孔が形成されるような複雑な形状をなすため、その表面に形成された光触媒層は被処理気体乃至液体の流圧等により剥離し難いものとなる。
また、この発明では一次ブラスト処理の後、二次ブラスト処理によりチップの表面積が当初のほぼ４倍に増大させ、これに伴いチップの表面に沿って形成される光触媒層の表面積も増大されるので、その光触媒効果を飛躍的に高めることができる（第１図Ｃ参照）。
更に、この発明に係る光触媒モジュールでは特に波長領域２００〜３６０ｍｍの紫外線において優れた透過伝導率を有する石英ガラス製チップ等を使用するため、紫外線の直接照射されない光触媒モジュールの裏側においても紫外線が伝導され、光触媒層による光触媒効果を発揮することができる。
なお、この発明による一次乃至二次ブラスト処理は、上述のサンドブラスト処理に限らず、フッ素酸等の薬品を使用したブラスト処理により行うこともでき、この場合一次ブラスト処理は濃度の高いフッ素酸を使用し、ガラス製チップの処理温度を高めにし、或いは処理時間を長めにしたりしてガラス製チップの表面に大径のブラスト孔を形成し、二次ブラスト処理はこれより濃度の低いフッ素酸を使用し、ガラス製チップの処理温度を低めにし、或いは処理時間を短めにしたりして上述のように大径のブラスト孔の表面に小径のブラスト孔を形成する。
一方、この発明に係る光触媒モジュールの特性を十分に生かすことができる紫外線殺菌浄化装置としては、柱状の光触媒モジュールを、装置内に被処理気体乃至液体の流れ方向に沿って設けられた紫外線ランプの周面に沿って所定間隔を置いて列設して光触媒モジュールの第一列を形成した装置を挙げることができる。
即ち、この場合紫外線ランプより照射される紫外線は第一列を構成する柱状の光触媒モジュールに１００％照射され、光触媒モジュールに接触して通過する被処理気体乃至液体が効率よく浄化処理される。
なお、上記第一列の背後に第一列と同様に所定間隔で柱状の光触媒モジュールを列設した光触媒モジュールの第二列を形成する場合には、第一列の柱状光触媒モジュール間に第二列を構成する柱状の光触媒モジュールを配置することにより第二列の光触媒モジュールにも１００％紫外線を照射させることができる。
なお、これを用いた具体的な紫外線殺菌浄化装置としては、装置内に装着された紫外線ランプに沿って中央に紫外線ランプの貫通穴を有する複数の環流板を棚設して上下の環流板間に紫外線ランプの長さ方向に沿って複数の反応室を形成すると共に、上下の環流板間に柱状の光触媒モジュールを上述のように装着させた被処理気体乃至被処理液体の浄化処理装置を提示することができる。
これによれば、紫外線ランプより照射される紫外線が柱状光触媒モジュールに１００％照射され、同時に光触媒モジュールに被処理気体乃至液体が強制的に接触されるので、被処理気体乃至液体が効率よく殺菌浄化処理される。
一方、空気殺菌浄化装置としては装置内に空気の流れ方向に対向状に複数の紫外線ランプを配置すると共に、この発明に係る柱状の光触媒モジュールを、装置内に被処理気体の流れ方向に対向状に配列された紫外線ランプの長手方向に沿って所定間隔を置いて列設して柱状光触媒モジュールの第一列を形成す装置を提示することができる。
なお、第一列の背後に第一列と同様に柱状の光触媒モジュールを紫外線ランプの照射方向に所定間隔を置いて列設して光触媒モジュールの第二列を形成する場合には、第一列の柱状光触媒モジュール間に第二列を構成する柱状の光触媒モジュールを配置することが好ましい。
これによれば、第二列の光触媒モジュールには第一列の光触媒モジュールに妨害されずに紫外線ランプより照射される紫外線が１００％照射され、光触媒モジュールに接触して通過する空気の殺菌浄化処理される。
以上要するに、この発明によれば処理条件の異なる一次と二次ブラスト処理を行うことによりガラス製チップの表面に上述のような複雑な凹凸面が形成され、この表面に光触媒層が担持されるため、光触媒層は被処理気体乃至液体の流圧等により剥離し難いものとなる。
この発明では一次ブラスト処理の後、二次ブラスト処理によりチップの表面積が当初のほぼ４倍に増大させ、これに伴いチップの表面に沿って形成される光触媒層の表面積も増大されるので、その光触媒効果を飛躍的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
第１図は、この発明に係る光触媒モジュールの製造を模式的に示すものであり、第１図Ａはブラスト処理前のチップの表面状態を示し、第１図Ｂは一次ブラスト処理によるチップの表面状態を示し、第１図Ｃは二次ブラスト処理によるチップの表面状態を示し、第１図Ｄは光触媒層の形成によるチップの表面状態を示す。
第２図は、中空円柱状光触媒モジュールの製造例を示すものであり、第２図Ａはブラスト処理されていない石英ガラス製の円柱状チップを示し、第２図Ｂは二酸化チタン担持処理されたチップを示す。
第３図は、その他の柱状の光触媒モジュールの製造例を示すものであり、第３図Ａは中実の石英ガラス製円柱状光触媒モジュール、第３図Ｂは石英ガラス製三角柱状光触媒モジュール、第３図Ｃは石英ガラス製四角柱状光触媒モジュールの製造例を示す。
第４図は、実施例１における円柱状光触媒モジュールの配列態様を示す図
第５図は、実施例２における三角柱状光触媒モジュールの配列態様を示す図
第６図は、実施例３における円柱状光触媒モジュールの配列態様を示す図
第７図は、実施例３において使用される装置の一例を示す一部拡大した側面図
第８図は、同上のＡ−Ａ線断面図
第９図は、この発明に係る光触媒モジュールに使用される空気浄化装置の側面図
第１０図は、同上の平面図
第１１図は、メチレンブルー分解を使用した各種光触媒モジュールの比較試験結果を示す図
【符号の説明】
【０００５】
１は中空の円柱状光触媒モジュール
１ａは石英ガラス製の円柱状チップ
３は二酸化チタン担持層
４は中実の石英ガラス製円柱状光触媒モジュール
５は石英ガラス製三角柱状光触媒モジュール
６は石英ガラス製四角柱状光触媒モジュール
７は紫外線ランプ
８は光触媒モジュールの第一列
１０は光触媒モジュールの第二列
１１は反応容器
１２はステンレス製の環流板
１３は紫外線ランプの貫通穴
１４，…は装着孔
１５，…は反応室
１６はステンレス製丸棒
１７は入口
１８は出口
１９はテフロン製フイルム
２０はエアシャンバー
２１はメインフィルター
２２はプレフィルター
ａ，…は一次ブラスト処理によりチップ表面に形成される大径のブラスト孔
ｂ，…は二次ブラスト処理によりチップ表面に形成される小径のブラスト孔
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
円柱状の石英ガラス製チップの表面に一次ブラスト処理として１．５〜３．０ミクロンのアルミナ研磨剤を圧力３．５〜５Ｋｇ／ｃｍ２で１時間吹き付けてチップの表面には４〜１５ミクロン程度の大径のブラスト孔を形成し、次に二次ブラスト処理として０．５ミクロンのアルミナ研磨剤を圧力１．０〜２Ｋｇ／ｃｍ２で１時間吹き付けて行われ、大径のブラスト孔の表面に０．５ミクロン程度の小径のブラスト孔が形成し、更にこのようにブラスト処理されたチップを二酸化チタンの懸濁液に浸し、４００〜６００℃程度の高温領域で焼成してアナターゼ結晶化しつつ二酸化チタン担持層を形成する。
【実施例】
【０００７】
［実施例１］
（１）中空円柱状光触媒モジュールの製造例
第２図は中空の円柱状光触媒モジュール１の製造工程を示すものであり、処理対象として中央に貫通孔２を有する４ｍｍ径の石英ガラス製の円柱状チップ１ａ（Ａ）を使用し、研磨剤としてホワイトアランダム（高純度アルミナ）１．５〜３．０ミクロンと０．５ミクロンを使用し、先ずチップ１ａに、１．５〜３．０ミクロンの研磨剤を圧力３．５〜５Ｋｇ／ｃｍ２で１時間吹き付けて一次ブラスト処理を行い、次に０．５ミクロンの研磨剤を圧力１．０〜２Ｋｇ／ｃｍ２で１時間吹き付けて二次ブラスト処理を行い、これら一次、二次ブラスト処理を行ったチップ１ａをチアニゾル二酸化チタン液に浸して４００〜６００℃で高温焼成してアナターゼ化することによりチップ１ａの表面に二酸化チタン担持層３を形成する（Ｂ）。
（２）メチレンブルー分解による比較試験
１．実験材料
メチレンブルー溶液：メチレンブルー溶液０．１ｍｇ／Ｌ
ブラックライト    ：ＦＬ２０ＳＢＬＢ  （株）東芝製
紫外線ランプ      ：１５Ｗ相当  ライザー工業（株））製
シャーレー        ：径１１０×１８ｍｍ  ガラス製品
光触媒モジュール
（１）製造例１で用いた４ｍｍ径の石英ガラス製の円柱状チップをサンドブラスト処理せず、チアニゾル二酸化チタン液に浸して４００〜６００℃で高温焼成してアナターゼ化することによりチップの表面に二酸化チタン担持層を形成し、その後洗浄し、乾燥させたもの。
（２）製造例１で用いた４ｍｍ径の石英ガラス製の円柱状チップを０．５ミクロンの研磨剤を圧力１．０〜２Ｋｇ／ｃｍ２で１時間吹き付けて一度ブラスト処理を行い、その後チアニゾル二酸化チタン液に浸して４００〜６００℃で高温焼成してアナターゼ化することによりチップの表面に二酸化チタン担持層を形成し、その後洗浄し、乾燥させたもの。
（３）製造例１に示すようにサンドブラスト処理を二度行い、二酸化チタンコーティングし、その後洗浄し、乾燥させたもの。
２．実験方法
（１）シャーレーにそれぞれ同僚の光触媒モジュールを入れ、メチレンブルー溶液６０ｍｌを注入する。固定器具により水平固定したブラックライト、紫外線ランプ表面から２０ｍｍ離れた位置にシャーレーの水面があるようにシャーレーをセットした。
（２）ブラックライト、紫外線ランプは照度が安定するまでアイドリングする。
（３）測定開始後、１０，２０，４０，６０，８０，１００分後のメチレンブルー溶液の濃度を目視して確認した。
３．実験結果
この結果を第１１図に示す。これによれば、サンドブラスト処理しない光触媒モジュール（１）と一度サンドブラスト処理した光触媒モジュール（２）との間には差ほどメチレンブルー分解処理の効果上の差異は認められず、１００分経過後においても未分解のメチレンブルーが存在しているが、本願の光触媒モジュール（３）においては光触媒モジュール（１），（２）に比べてメチレンブルー分解処理については顕著な効果が認められ、１００分経過後においては未分解のメチレンブルーが認められなかった。
（２）その他の柱状の光触媒モジュールの製造例
同様に、第３図に示すように、中実の４ｍｍ径の石英ガラス製の円柱状チップ４ａより中実の石英ガラス製円柱状光触媒モジュール４（第３図Ａ）を、石英ガラス製の三角柱状チップ５ａより石英ガラス製三角柱状光触媒モジュール５（第３図Ｂ）を、石英ガラス製の四角柱状チップ６ａより石英ガラス製四角柱状光触媒モジュール６（第３図Ｃ）をそれぞれ製造した。
［実施例１］
第４図は、紫外線ランプ７の周面に一定間隔を置いて円柱状光触媒モジュール１，…を列設して光触媒モジュールの第一列８を形成した実施例を示すものである。
［実施例２］
第５図は紫外線ランプ７の周面に一定間隔を置いて三角柱状光触媒モジュール５，…を列設して光触媒モジュールの第一列８を形成した実施例を示すものであり、９は紫外線ランプ７の保護管を示す。
これらの実施例においては紫外線ランプ７からは照射される紫外線は第一列８を構成する柱状の光触媒モジュール１，…乃至５，…に１００％照射され、この発明に係る光触媒モジュールの光触媒効果を発揮させることができる。
［実施例３］
第６図は、実施例２の第一列８の背後に第一列８と同様に円柱状光触媒モジュール１，…を所定間隔を置いて列設して光触媒モジュールの第二列１０を形成する実施例を示すものであり、この実施例においては第二列１０を構成する円柱状光触媒モジュール１，…は第一列８の光触媒モジュール１，…間に配置する。
具体的には、１１は内部に紫外線ランプ７を装着する縦長円筒状の反応容器であり、１２は中央に紫外線ランプ７の貫通穴１３が形成され、貫通穴１３の周囲には円柱状光触媒モジュール１，…の装着孔１４，…を有するステンレス製の環流板であり、環流板１２，…は貫通穴１３，…に紫外線ランプ７を挿入して反応容器１１内に所定間隔をおいて棚設して上下の環流板１２，１２間に紫外線ランプ７の長さ方向に沿って反応室１５，…を形成する。
更に、反応室１５，…の上下の環流板１２，１２の装着孔１４，１４には円柱状光触媒モジュール１の貫通孔２に挿入されたステンレス製丸棒１６の端部を装着するようにして光触媒モジュール１，…を上述のように紫外線ランプ７の周囲に光触媒モジュールの第一列８とその外周に光触媒モジュールの第二列１０が形成されるように反応室１５，…内に光触媒モジュール１，…を装着する。
被処理水は反応容器１１の下方に設けられた入口１７より反応容器１１内に送入され、貫通穴１３，…を通って順次上段の反応室１５，…に送られ、上方に設けられた出口１８より排出される。
その間に反応室１５内では、第二列１０を構成する円柱状光触媒モジュール１，…は第一列８の光触媒モジュール１，…間に配置されているため、紫外線ランプ７からは第一列８及び第二列１０を構成する光触媒モジュール１，…には１００％紫外線が照射され、同時に光触媒モジュール１，…には被処理水が強制的に接触させられる。
しかも、この発明に係る光触媒モジュール１は上述のように、チップ１ａが一次ブラスト処理と二次ブラスト処理により二酸化チタン担持層の表面積が増大されているため、これと接触する被処理水の浄化効率が高められる。
また、この発明に係る光触媒モジュール１の石英ガラス製チップ１ａの優れた紫外線透過伝導率により紫外線の直接照射されない光触媒モジュールの裏側においても二酸化チタン担持層による光触媒効果を発揮し、したがって出口１８からは殺菌浄化された被処理水が排出される。
なお、環流板１２の周端部と反応容器１１の内壁の間に隙間があると、反応室１５に送り込まれた被処理水はその遠心力によりその隙間を通って上段の反応室１５に送り込まれ、その結果反応室１５内で紫外線による十分な殺菌浄化が行われず、しかも隙間には被処理水中に含まれる有機物質、溶解有機物、塵、砂塵が付着し、或いは蓄積された有機物質には細菌が繁殖する。
このため、この実施例では環流板１２の裏面にテフロン製フイルム１９を装着し、フイルム１９の先端部を反応容器１１の内壁に密着させ、環流板１２の周端部と反応容器１１の内壁の間に隙間を塞ぐようにしてある。
これにより遠心力により反応容器１１の内壁に沿って流れる被処理水は紫外線ランプ７の中央に向けて流水して拡散攪拌され、貫通穴１３を通って上段の反応室１５に送られるがこれにより光触媒モジュール１，…に強制的に接触させられ、光触媒効果を高める。
なお、この実施例では光触媒モジュール１は上述のようにチップ１ａの表面を条件が異なる一次と二次ブラスト処理を行うことにより、その表面に形成される二酸化チタン担持層３は被処理水の水流圧等により容易に剥離し難いものとなる。
例えば、この実施例の反応容器１１内にこの発明に係る光触媒モジュール１，…を上述のように装填して被処理水の浄化処理実験を行ったところ、１９３日間連続して浄化処理を行っても光触媒モジュール１，…からの二酸化チタン担持層３の剥離は剥離は認められなかった。
これに対して、一度のブラスト処理のみでチップ表面に二酸化チタン担持層を設けた光触媒モジュールについては、被処理水の浄化処理実験２０日目で光触媒モジュール１，…からの二酸化チタン担持層の剥離が認められた。
第９図は、この発明の他の実施例における空気浄化装置を示すものであり、２０は筒型のエアシャンバーであり、エアシャンバー２０の被処理空気供給口と排出口にはそれぞれメインフィルター２１とプレフィルター２２が設けられ、エアシャンバー２０内には被処理空気の通過方向に直交状に所定間隔を置いて紫外線ランプ７，…を配置し、紫外線ランプ７，…間には紫外線ランプ７の長手方向に沿って第一列８を構成する円柱状光触媒モジュール１，…を配列し、第二列１０を構成する円柱状光触媒モジュール１，…を第一列８の光触媒モジュール１，…間に配置されるように配列し、更に紫外線ランプ７の周面に沿って円柱状光触媒モジュール１，…を配置する。
以上のような構成では、紫外線ランプ７，…からの紫外線はエアシャンバー２０内に配置された円球状光触媒モジュール１，…には１００％紫外線が照射され、同時に光触媒モジュール１，…には被処理空気が強制的に接触させられる。
したがってメインフィルター２１、プレフィルター２２を通過してエアシャンバー２０内に供給された被処理空気は紫外線の照射下の光触媒モジュール２，…を接触しながら通過し、この工程を繰り返し行うことにより脱臭、浄化殺菌の効果を得ることができる。
同時に、紫外線ランプ７，…の保護管はオゾンフリーの素材（石英ガラス）で構成され、したがって必然的に紫外線ランプ７，…より放射される波長１８４．９ｎｍの紫外線により空気中の酸素をオゾン化され、その濃度は０．６ＰＰＭ程度となり、これにより被処理空気の脱臭効果が高められる。
この方法によればセラミックス板多孔質又はハニカム多孔質に光触媒液の担持した光触媒モジュールを使用し、ブラックライトで照射して光触媒モジュールの光触媒効果を励起する従来市販される空気浄化装置と比較して、数十倍の脱臭、浄化殺菌能力が高いものであった。
したがって、この実施例による空気浄化装置は、空調用ダクト、空気清浄機、畜舎の脱臭、下水道処理等として利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０００８】
以上要するに、この発明によれば表面に形成した二酸化チタン担持層が剥離し難く、しかもその表面積が大きく、その光触媒効果を飛躍的に高めることができる石英ガラス製チップを基材として光触媒モジュールとこれに適した被処理気体乃至液体の浄化処理装置を提供できる。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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