(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔体に光触媒を担持させた光触媒担持体と前記光触媒担持体の中心部に配置した間隔保持材とを処理流体の流れ方向に沿って交互に多段積層し、光源が容器外部にある反応容器に装脱着可能となるようにしたことを特徴とする光触媒カートリッジ。
【請求項２】
光源の挿通用穴を設けた多孔体に光触媒を担持させた光触媒担持体と前記光触媒担持体の少なくとも外縁部に配置した間隔保持材とを処理流体の流れ方向に沿って交互に多段積層し、光源が容器内部にある反応容器に装脱着可能となるようにしたことを特徴とする光触媒カートリッジ。
【請求項３】
処理流体の流入側にフィルタを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の光触媒カートリッジ。
【請求項４】
光触媒担持体を織布又は不織布で構成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光触媒カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外線照射ランプからの紫外線を光触媒に照射して、光触媒に処理流体を接触させることで、光触媒の作用により液中及び気体中の有機物や有機塩素化合物又は悪臭原因物質等を分解する光触媒反応装置に使用される光触媒カートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光触媒反応装置としては、液中の有機物や有機塩素化合物等の分解に、光触媒である酸化チタンの粉末を処理液中に分散させて利用するものがある。この種の装置としては、例えば、特公平４−１７０９８号公報に記載されているように、１０μｍ〜５ｍｍの粒子径をもつ粒子、１μｍ〜５ｍｍの直径をもつ繊維、または１〜１０μｍの厚みと５ｍｍの最大幅を有するフレークの表面に光触媒を被覆したものを用いている。また気体中の悪臭等を分解処理する装置の場合には、クロス、基板、反応槽内壁面等に光触媒を担持させたものがある（例えば特開平３−１５７１２５号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光触媒を処理液中に分散させたものは、特に粒子が細かい酸化チタンの粉末の場合には処理液からの分離が技術的に難しい。また、光触媒反応装置に配置された光触媒は、反応容器内に直接配置するようにしているため、光触媒の交換が不便であるという不都合を有している。また特開平３−１５７１２５号公報に記載のものは、光触媒の担持体が平板状であるため、反応容器への光触媒の充填量が少なく、処理流体が光触媒に接触する面積も少ないため分解効率が低いという問題があった。
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、装置内に於ける光触媒の効率を向上させ、取扱いを容易にすることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光触媒カートリッジは、多孔体に光触媒を担持させた光触媒担持体と前記光触媒担持体の中心部に配置した間隔保持材とを処理流体の流れ方向に沿って交互に多段積層し、光源が容器外部にある反応容器に装脱着可能となるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の光触媒カートリッジは、光源の挿通用穴を設けた多孔体に光触媒を担持させた光触媒担持体と前記光触媒担持体の少なくとも外縁部に配置した間隔保持材とを処理流体の流れ方向に沿って交互に多段積層し、光源が容器内部にある反応容器に装脱着可能となるようにしたことを特徴とする。
また、請求項３に記載の本発明の光触媒カートリッジは、請求項１または２記載の光触媒カートリッジにおいて、処理流体の流入側にフィルタを設けたことを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明の光触媒カートリッジは、請求項１から請求項３のいずれかに記載の光触媒カートリッジにおいて、光触媒担持体を織布又は不織布で構成したことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、光触媒担持体と間隔保持材とを交互に積層し、処理流体の流れに沿って多段の通過面が形成できるように積層配置したことで、処理流体の流れ抵抗を大きくすることなく処理流体と光触媒担持体との接触面積を大きくできる。また光源が容器内部にある内部照射タイプの光触媒反応装置の場合には、間隔保持材を光触媒担持体の外縁部に配置した光触媒カートリッジを用い、また光源が容器外部にある外部照射タイプの光触媒反応装置の場合には、間隔保持材を光触媒担持体の中心部に配置した光触媒カートリッジを用いれば、紫外線が光触媒に効率よく当たるため、活性化される光触媒の活性点を増加することができる。
【０００６】
ここで光触媒を担持させる多孔体としては、織布又は不織布を用いることが好ましく、より具体的にはガラスクロス、ケブラー繊維（芳香族ポリアミド繊維）クロス、フッ素樹脂クロス等が挙げられるが、処理流体が容易にその面を通過でき、且つ光触媒を担持でき、且つ処理流体中に溶出する成分を含んでいなければその種類は限定されるものではない。またクロスとしては、目開きが０．５〜２．５ｍｍ、ピッチが１．５〜４ｍｍ、厚さが０．３５〜０．７ｍｍ程度のものが好ましい。
【０００７】
また、光触媒としては、ＴｉＯ2 、ＺｎＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＣｄＳ等の無機酸化物が挙げられ、添加物としてＰｔ、Ｎｉ、Ｒｈ等を添加してもよい。また、光触媒の担持方法は特に限定されるものではないが、例えば特開平５−９７２８０号公報による薄膜の形成法を用いて担持させるのが好ましく、一般には５〜５０ｇ／ｍ2 程度の光触媒をクロスに担持させる。
また間隔保持材としては、２〜３０ｍｍの高さを有し処理流体の流れと紫外線を遮らない形状であれば良く、特に限定されるものではない。ただし、カートリッジ軸部に紫外線ランプを配する場合、間隔保持材は光触媒担持体の少なくとも外縁部に位置するような枠型が好ましいが、全面に開孔を設けた多孔板でも良い。
また紫外線ランプをカートリッジ外部に配する場合、間隔保持材は光触媒担持体の中心部に配してリング状とすることが好ましいが、多孔板でも無孔板でも良い。また光触媒担持体と間隔保持材の固定方法は、外部照射タイプでは固定棒により固定し、内部照射タイプは枠体に組み込むことが好ましいがこれに限定されるものではない。また材質としては、ステンレスやフッ素樹脂等が挙げられるが機械的に安定であり、処理流体中に溶出する成分が含まれていないものであれば良くその種類は特に限定されるものではないが、紫外線反射率の高いものが好ましい。
また光触媒をカートリッジ化することで、光触媒はカートリッジごと交換することで取り替えることができる。
【０００８】
【実施例】
次に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例による光触媒カートリッジを用いた有機物分解装置の断面図、図２は同光触媒カートリッジの半断面側面図、図３は図２のＡ−Ａ′線断面図である。
図１に示すように反応容器１はその上端側面に流入口２を、その底面には排出口３を有しており、反応容器１の上端は蓋４になっている。この蓋４は、開閉可能となっており、カートリッジ５を反応容器１に装脱着できる。紫外線ランプ６はカートリッジ５の中心部に配されカートリッジ５の内側より紫外線を光触媒に照射する構成となっている。
【０００９】
次にこのカートリッジ５の構成について図２、図３を用いて説明する。
図に示すように、カートリッジ５は、光触媒を担持させた光触媒担持体５ａと間隔保持材５ｂとを処理流体の流れ方向に沿って交互に多段に積層してなる。また、光触媒担持体５ａと間隔保持材５ｂとは、多段の通過面を形成するようにアクリル樹脂製の枠体５ｃに組み込まれている。このとき、光触媒担持体５ａは、目開きクロスとして目開きが１．５ｍｍ、ピッチが４ｍｍ、厚さが０．６３ｍｍのガラスクロスを用い、これに光触媒としてＴｉＯ2 を１４．７ｇ／ｍ2 担持させ中心部に紫外線ランプ６の挿通用穴５ｆを設けた方形状に加工している。また間隔保持材５ｂは、高さ１０ｍｍ、寸法１７０×１７０ｍｍ、厚さ２ｍｍの枠型をしている。また枠体５ｃは、２００×２００ｍｍ、長さ５５０ｍｍの角柱形状をしている。カートリッジ５の片面には、フィルタ５ｄを設けており処理流体中に含まれるゴミを透過する。また枠体５ｃの底部には多数の穴５ｅを配している。なお、光触媒担持体５ａの外形寸法は、間隔保持材５ｂの外形寸法よりも、若干大きくても小さくても構わない。ただし、間隔保持材５ｂの外形寸法よりも大きい光触媒担持体５ａの外縁部は、紫外線ランプ６の照射を受けにくいため、光触媒担持体５ａの外形寸法は間隔保持材５ｂの外形寸法よりも若干大きい程度であまり大きくない方が好ましい。
上記構成において、処理流体は流体口２からカートリッジ５上部に入り、光触媒担持体５ａを通過してカートリッジ５底部に配した穴５ｅより排出され、排出口３より反応容器１外へ排出される。
【００１０】
次に本発明の他の実施例をを図面に基づいて説明する。
図４は、同実施例による光触媒カートリッジを用いた有機物分解装置の断面図、図５は同光触媒カートリッジの半断面側面図、図６は図５のＢ−Ｂ′線断面図である。
図４に示すように反応容器１１はその上面に流入口１２を設けた蓋１４を、その底面に排出口１３を有している。この蓋１４は、開閉可能となっており、カートリッジ１５を反応容器１１に装脱着できる。紫外線ランプ１６はカートリッジ１５の周囲に配され、カートリッジ１５の側面より紫外線を光触媒に照射する。
【００１１】
次にこのカートリッジ１５の構成について図５、図６を用いて説明する。
図に示すように、カートリッジ１５は、光触媒を担持させた光触媒担持体１５ａと間隔保持材１５ｂとを処理流体の流れ方向に沿って交互に多段に積層してなる。また、光触媒担持体１５ａと間隔保持材１５ｂとは、中心部を貫通する固定棒１５ｃにより、多段の通過面を形成するように固定しフィルタ１５ｄの上側と最下段の間隔保持材１５ｂの下側から押え板１５ｅで固定している。このとき、光触媒担持体１５ａは、目開きクロスとして目開きが１．５ｍｍ、ピッチが４ｍｍ、厚さが０．６３ｍｍのガラスクロスを用い、これに光触媒としてＴｉＯ2 を１４．７ｇ／ｍ2 担持させ、円板形状に加工している。また、間隔保持材１５ｂは、高さ１０ｍｍ、直径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍのリング状をしている。またカートリッジ１５の片面には、フィルタ１５ｄを設けており処理流体中に含まれるゴミを透過する。
上記構成において、処理流体は流体口１２からカートリッジ１５上部に入り、光触媒担持体１５ａを通過してカートリッジ１５の底部より排出され、排出口１３より反応容器１１外へ排出される。
【００１２】
【発明の効果】
以上に記述した通り、本発明の光触媒カートリッジによれば化学反応の活性点が従来の光触媒担持体より増加し、且つ処理流体との接触面積が大きいので光化学反応にあずかる処理流体の量を増加させ、反応の効率を高めることができる。またカートリッジごと取り替えができるため、液中に存在するトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロホルム等のハロゲン化合物やシアン、農薬成分、気相中のエチレンガス等の有機物分解装置、液中に微量に含まれるＨｇ，Ｃｄ等の貴金属イオンの回収装置等の光触媒の交換が簡単になり、装置の維持管理が簡便に行えるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による光触媒カートリッジを用いた有機物分解装置の断面図
【図２】同光触媒カートリッジの半断面側面図
【図３】同２のＡ−Ａ′線断面図
【図４】本発明の他の実施例による光触媒カートリッジを用いた有機物分解装置の断面図
【図５】同光触媒カートリッジの半断面側面図
【図６】図５のＢ−Ｂ′線断面図
【符号の説明】
１、  １１    反応容器
２、  １２    流入口
３、  １３    排出口
５、  １５    カートリッジ
６、  １６    紫外線ランプ
５ａ、１５ａ  光触媒担持体
５ｂ、１５ｂ  間隔保持材
５ｃ  枠体
５ｄ、１５ｄ  フィルタ
５ｆ  ランプ挿入用穴
１５ｅ  押え板
１５ｃ  固定棒
【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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