JP2004188333A

JP2004188333A - 流体浄化装置

Info

Publication number: JP2004188333A
Application number: JP2002360178A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Sugimoto; 斉杉本; Tokuichiro Hasegawa; 得一郎長谷川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】汚染流体を、光触媒作用により効率よく浄化するとともに、メンテナンスが不要で、低コストで製品化できる流体浄化装置を提供する。
【解決手段】透明ガラス製の容器本体１の下部には流体流入口部２、上部には流出口部３が設けられている。容器本体１の内部には多数の無機質接触粒状体６が装填されている。接触粒状体６は、ガラスバルーン、シラスバルーン等の無機質素材で造られた粒状中空体の表面に光触媒物質を定着させたものである。この接触流動体６は、流体の流入圧によって流動する。接触粒状体６は多孔支持体４により支持されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染された気体、液体等の流体を光触媒作用により浄化する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、光触媒作用を利用して汚染された気体や液体等を浄化する光触媒浄化法が注目されている。光触媒浄化法は、二酸化チタン等の光触媒物質に光を照射したときに生じる強い酸化力、還元力を利用して、光触媒物質に接触する様々な汚染物質を分解、浄化する方法である。
【０００３】
このような光触媒浄化法を利用した従来の装置は、一般にセラミックフィルタやセラミックハニカム等の接触体の表面に光触媒物質を定着し、汚染流体をこの接触体に接触させ、光触媒作用により汚染物質を分解浄化するような構成となっている。このため、流体中に含まれる塵芥、油脂分等の汚染物質が網目部や狭隘部に付着し、目詰まり等が生じることから、ときどき付着物質の除去処理をしなければならず、メンテナンスに手間と経費が掛かるという問題がある。
【０００４】
また、従来のフィルタ構造やハニカム構造の接触体は、流体と平面接触であり、流体も一定方向に流れる傾向にあるため、流体と接触体の接触面積が小さく、接触効率が劣り、したがって光触媒作用による浄化処理効果も十分でないという問題がある。
【０００５】
さらには、従来の装置は全体の構成が複雑であり、処理すべき流体流量や流体粘性等の処理条件により様々なタイプの接触体を準備しなければならず、製造コストが高くなる等の問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような問題を解決するために提案されたものである。即ち、本発明は光触媒作用による流体の浄化装置において、汚染物質等の目詰まり等が発生せず、面倒なメンテナンスが不要又は軽減できる流体浄化装置を提供することである。
【０００７】
また本発明は、流体と光触媒物質を定着した接触体が、少ないスペースで十分に接触し、光触媒作用により、防汚、抗菌、脱臭を含む浄化処理を効率的に行なえるような流体浄化装置を提供することである。
【０００８】
さらに本発明は、簡単な構成で安価に製造することができ、様々な流体処理条件に簡単に対応できる流体浄化装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明の流体浄化装置は、流体の入口部と出口部を有する透光性の容器本体に、光触媒物質を表面に定着させた多数の無機質接触粒状体を装填し、前記容器入口部から流入した流体が、前記接触粒状体の装填部を通過して前記容器出口部から流出するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明で浄化される汚染流体は、工場、家庭、車両等から排出されるＮＯ_X、ＳＯ_X、ダイオキシン等の排気ガス、下水、屎尿、工場廃水等の汚水等であり、有害化学物質、カビ、細菌、油脂分等を含む汚染された気体、液体である。光触媒浄化は、これら流体に含まれる主として有機質汚染物質の分解浄化に有効である。また飲料水の殺菌等にも有効である。
【００１１】
前記容器本体は、少なくとも接触粒状体が装填される部分は透光性のあるガラス（透明ガラス）で造られるのが好ましく、このガラスを透過した特定波長（主として紫外線の領域）の光が接触粒状体の光触媒物質に照射され、光触媒反応が引き起こされる。容器本体がプラスチック等の有機質素材では、特に接触粒状体との接触部が光触媒により分解破損されるため不適である。容器本体の流体入口部と流体出口部の素材としては、例えば金属、ガラス鏡板、セラミックス等が使用できる。
【００１２】
光触媒物質とは、具体的には二酸化チタン、酸化亜鉛、リン酸チタネート等である。また定着とは、これらの光触媒物質を、コーティング、焼き付け等の方法により接触粒状体の表面に固定させることであり、その製造方法は問わない。この接触粒状体の装填量は、汚染流体の処理量、汚染度合い、汚染物質や流体の性質等により増減することができる。
【００１３】
一方、本発明の別の流体浄化装置は、流体の入口部と出口部を有する容器本体に、光触媒物質を表面に定着させた多数の無機質接触粒状体を装填するとともに、前記容器本体内部に、前記接触粒状体を照射する光源装置を設け、前記容器入口部から流入した流体が、前記接触粒状体の装填部を通過して前記容器出口部から流出するように構成したことを特徴とする。
【００１４】
前記容器本体は、上述のような透明ガラスでもよいが、金属やセラミック等の遮光性の無機質容器とすることができる。この場合は、外部から採光できないため、容器本体の内部にブラックライト等の光源装置を設ける必要がある。
【００１５】
前記接触粒状体は、特に被処理流体が気体の場合、気体の流入圧力によって流動（浮遊）するような質量を有しているものが好ましく、例えばガラスバルーン、シラスバルーン等、無機質素材で造られた粒状中空体の表面に光触媒物質を定着したものが使用される。この場合、接触粒状体の形状は、球形、楕円形等、流体接触効率を考慮して任意に選定することができる。粒径は２０μ〜３０ｍｍφ程度のものが使用される。
【００１６】
被処理流体が液体の場合、液体の粘性等によっては、接触粒状体は前述のような流動性は無くともよく、無機質素材を固めた質量の重いもの、例えば、適当な大きさの球形、楕円形等のガラスビーズ、セラミックビーズの表面に光触媒物質を定着することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。図１は、汚染気体の浄化に適した流体浄化装置の一例であり、筒状の容器本体１の下部には流体入口部２が設けられ、上部には流体出口部３が設けられている。流体入口部２と流体出口部３は、全体的に湾曲状に構成されている。
【００１８】
容器本体１は、ここでは透明ガラスが使用されており、流体入口部２と流体出口部３は、金属、ガラス鏡板等が使用されている。流体入口部２と流体出口部３は、容器本体１に対して固定式又は着脱式に装着され、必要により、パッキン等のシール手段で気密性が維持される。
【００１９】
容器本体１の流体出入口側には、セラミック等の無機質材で造られた多孔支持板４，５が固定されており、これら多孔支持板４，５の空間部に多数の接触粒状体６が装填されている。多孔支持板４，５の孔径は接触粒状体６が脱落せず、しかも十分な流体流量が通過できる大きさが選択される。なお、流体出口側の多孔支持板５は省略することもできる。
【００２０】
接触粒状体６は、中空球２０μ〜３０ｍｍφのガラスバルーンやシラスバルーンの表面に光触媒物質をコーティングしたものであり、上述した汚染流体の処理条件に応じて必要量装填される。
【００２１】
なお、設置場所等により容器本体１を透明ガラスにしただけでは十分な光量が得られないときは、補助的に容器本体１の内部に光源装置を取り付けることができる。
【００２２】
上述した図１の流体浄化装置によるときは、ブロワー、ファン等の送気装置７により汚染流体（ここでは汚染気体）を容器本体１の流体入口部２から送給すると、汚染流体は多孔支持体４を通過して接触粒状体６の装填部に流入する。
【００２３】
このとき接触粒状体６は、汚染流体の送気圧によりキリモミ状態で浮遊流動し、このため汚染流体が接触粒状体６の間を分岐蛇行して流れ、個々の接触粒状体６の表面と万遍なく接触する。そして、接触粒状体６の表面の光触媒物質が、透明ガラスである容器本体１の透過光を受けて反応し、流体に含まれる汚染物質が酸化／還元分解され、無害状態に浄化される。浄化された流体は、流体出口部３から外気又は次の処理工程に流出する。
【００２４】
図２は、汚染液体（油脂分等を含む）の浄化に適した流体浄化装置の一例である。ここでは、容器本体１０は金属やセラミック等の無機質素材により造られており、下部には流体入口部１１が設けられ、上側部には流体出口部１２が設けられている。
【００２５】
容器本体１０の内部の、流体入口部１１の近くには、セラミック等の無機質材で造られた多孔支持板１５が設けられており、この多孔支持板１５に支持されて多数の接触粒状体１４が装填されている。この接触粒状体１４は、多面積である球状、楕円球状等のガラスビーズ、セラミックビーズ（中空ではなく内部が詰まっているため、質量が重い）等が使用され、その表面に上述した光触媒物質が定着されている。多孔支持板１５の孔径は、上述と同じように、接触粒状体１４が落下せず、しかも十分な流体が通過できる大きさである。
【００２６】
ここでの容器本体１０は遮光性の無機質素材を使用しており、外部から入光がないため、容器本体１０の上部から接触粒状体１４の装填層に挿入するようにブラックライト等の光源装置１３が設けられている。光源装置１３は、光触媒物質が光触媒反応を引き起こす特定波長の光を発生する装置であり、これにより接触粒状体１４が照射され、表面の光触媒物質が反応する。光源装置１３は、接触粒状体１４のすべてが均一に照射されるように、設置数やレイアウトが選定される。
【００２７】
図２の実施態様においても、容器本体１０を透明ガラス（好ましくは強化ガラス）を使用することができるが、この場合は、光源装置１３を省略するか、外部からの光量が十分でないときに補助的に光源装置１３を使用することができる。また、図示していないが、容器本体１０の上部は蓋状に開けることができるようになっており、容器本体１０の内部への接触粒状体１４の装填作業、光源装置１３の挿入作業等は、この上部蓋から行われる。
【００２８】
上述した図２の流体浄化装置によるときは、容器本体１０の流体入口部１１から汚染流体（ここでは汚染液体）が所定圧力で送給されると、その汚染流体は多孔支持板１５を通過して接触粒状体１４の装填層に入り、各接触粒状体１４の間の隙間を通って接触粒状体１４の全体に万遍なく接触する。このとき、接触粒状体１４は、汚染流体の送給圧や粘性等により、静止状態にあるか転動することになる。
【００２９】
この状態で、接触粒状体１４の表面の光触媒物質が、光源装置１３からの光を受けて反応し、流体に含まれる汚染物質が酸化／還元分解され、無害状態に浄化される。浄化された流体は、流体出口部１２から外気又は次の処理工程に流出する。
【００３０】
上述した図１及び図２の容器本体１，１０の容積、接触粒状体６，１４の装填量、大きさ等は、処理すべき流体流量、流体粘性、その他の処理条件に応じて任意に設計することができる。また、上述の流体浄化装置は、流体を容器本体１，１０の下部から上部に流通させた縦型構造であるが、設置場所等、必要により流体を横方向に流通させる横形構造とすることもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明した本発明によれば、汚染流体を光触媒により浄化するにあたり、光触媒物質を表面に定着させた多数の接触粒状体が装填された容器本体に、汚染流体を通過させるため、汚染流体は、流動性又は転動性を有する接触粒状体と接触し、メッシュ構造やハニカム構造等の接触体のような目詰まりを生じることはないため、ランニングコストは不要又は低減することができる。
【００３２】
また、汚染流体は流動性又は転動性を有する接触粒状体の全面に均一に接触し、接触粒状体表面の光触媒物質が、透光性を有する容器本体の外部から光、又は容器本体の内部に設けた光源装置から受けた光によって反応し、流体の汚染物質を効率よく分解浄化することができる。
【００３３】
さらに、汚染流体の流量、粘性等の処理条件に応じて接触粒状体の装填量を増減することができるため、処理条件に合わせた多種類の装置を製造する必要がなく、しかも構成も比較的簡単であるため、安価に製品化することができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流体浄化装置の一例を示す断面概略図である。
【図２】本発明の流体浄化装置の他例を示す断面概略図である。
【符号の説明】
１，１０は容器本体
２，１１は流体入口部
３，１２は流体出口部
４，５，１５は多孔支持体
６，１４は接触粒状体
７は送気装置
１３は光源装置

Claims

汚染した流体を光触媒により浄化する装置であって、
流体の入口部と出口部を有する透光性の容器本体に、
光触媒物質を表面に定着させた多数の無機質接触粒状体を装填し、
前記容器入口部から流入した流体が、前記接触粒状体の装填部を通過して前記容器出口部から流出するように構成したことを特徴とする流体浄化装置。
前記容器本体は透明ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の流体浄化装置。
汚染した流体を光触媒により浄化する装置であって、
流体の入口部と出口部を有する容器本体に、
光触媒物質を表面に定着させた多数の無機質接触粒状体を装填するとともに、
前記容器本体内部に、前記接触粒状体を照射する光源装置を設け、
前記容器入口部から流入した流体が、前記接触粒状体の装填部を通過して前記容器出口部から流出するように構成したことを特徴とする流体浄化装置。
前記容器本体は遮光性の無機質容器であることを特徴とする請求項３に記載の流体浄化装置。
前記接触粒状体は、無機質素材で造られた粒状中空体の光触媒物質を定着し、前記流体流入圧による流動性を有していることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の流体浄化装置。
前記接触粒状体は、無機質素材を固めた粒状体の表面に光触媒物質を定着したものであることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の流体浄化装置。