JP3233596U - Water purification equipment and water purification unit - Google Patents
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Abstract
【課題】殺菌及び有機物分解機能を有する浄水装置を提供する。【解決手段】筐体１００と、少なくとも１つの光触媒ユニット２００とを含む浄水装置であって、筐体１００は、円筒状構造で受容空間を有する管体１１０と、受容空間に設けられる少なくとも１つの紫外線ランプ管１２０と、及び少なくとも１つの紫外線ランプ管１２０に連結して電力を提供する電力ユニット１３０とを有し、少なくとも１つの光触媒ユニット２００は、繊維状であり、浄水装置が容器本体５００の内部にある水受容空間５１０に設けられた場合に、筐体１００における少なくとも１つの紫外線ランプ管１２０は、水受容空間５１０へ紫外線を照射し、かつ、少なくとも１つの光触媒ユニット２００は、水受容空間５１０に浮いて、少なくとも１つの紫外線ランプ管１２０と一定の距離を保って、光触媒反応によって浄水装置の殺菌及び有機物分解の機能を有する。【選択図】図２PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water purification apparatus having a sterilization and organic substance decomposition function. A water purification device including a housing 100 and at least one photocatalyst unit 200, wherein the housing 100 has a tubular structure having a receiving space 110 and at least one provided in the receiving space. It has an ultraviolet lamp tube 120 and a power unit 130 that is connected to at least one ultraviolet lamp tube 120 to provide electric power. At least one photocatalyst unit 200 is fibrous, and a water purifying device is a container body 500. When provided in the water receiving space 510 inside, at least one ultraviolet lamp tube 120 in the housing 100 irradiates the water receiving space 510 with ultraviolet rays, and at least one photocatalyst unit 200 is a water receiving space. It floats on 510, keeps a certain distance from at least one ultraviolet lamp tube 120, and has a function of sterilizing a water purification device and decomposing organic substances by a photocatalytic reaction. [Selection diagram] Fig. 2
Description
本出願は、２０１８年３月３０日に出願された台湾出願第１０７２０４１４２号、及び２０１８年４月１６日に出願された中国出願第２０１８２０５３５６９７．６号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を参照により本出願に援用する。 This application claims priority based on Taiwan Application No. 107204142 filed on March 30, 2018 and Chinese Application No. 201820535697.6 filed on April 16, 2018. The entire contents of the application shall be incorporated into this application by reference.
本考案は、浄水装置に関し、特に、紫外線及び光触媒によって殺菌及び有機物分解機能を提供する浄水装置に関する。 The present invention relates to a water purifier, and more particularly to a water purifier that provides sterilization and organic matter decomposition functions by ultraviolet rays and a photocatalyst.
従来、日晒しは、最も便利で安価な消毒方法として公知されているが、欠点として良い天候環境でしか行われない。なお、日光には、殺菌能力を有するＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）のＣ波が含まれるが、約９９％の紫外線放射線が地球のオゾン層によって吸収され、地面に届くＣ波が非常に微量である。 Traditionally, sun exposure has been known as the most convenient and cheapest disinfection method, but the drawback is that it is only done in good weather conditions. In addition, sunlight contains C waves of UV (Ultraviolet) having bactericidal ability, but about 99% of ultraviolet radiation is absorbed by the ozone layer of the earth, and the C waves reaching the ground are very small. ..
より効果的かつ集中的に殺菌の目的を達成するために、人工的なＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）放射源が発明されている。その原理としては、特定の気体に電流を流せ、衝突によって励起状態となり、そして、励起状態から基底状態に遷移する際に余分なエネルギーが放出されることにより、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）を生じる。 Artificial UV (Ultraviolet) sources have been invented to achieve more effective and intensive bactericidal objectives. The principle is that an electric current is passed through a specific gas, it becomes an excited state by collision, and extra energy is released when transitioning from the excited state to the ground state, thereby producing UV (Ultraviolet).
殺菌が速くて簡便で、化学薬品の残留が無いため、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）殺菌技術は、水浄化を必要とする分野に広く使用されている。例えば、電子半導体、光電、精密機械等の業界では、技術中には大量な純水によって薬品処理後の残り垢を洗浄する必要がある。 UV (Ultraviolet) sterilization techniques are widely used in fields that require water purification because of their fast and convenient sterilization and no residual chemicals. For example, in industries such as electronic semiconductors, photoelectrics, and precision machinery, it is necessary to clean the residual debris after chemical treatment with a large amount of pure water during technology.
パネル製造業界を例として説明すると、その技術には、配列（Ａｒｒａｙ）、パネル組立（Ｃｅｌｌ）、及びモジュール（Ｍｏｄｕｌｅ）等の工程が含まれる。ほとんどの業者は、中央給水方式によって洗浄用水を生産現場に提供するが、その管路が非常に長いため、汚染されやすい。既知の浄水装置は、いずれも殺菌を目的とするものであるから、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）のＣ波による照射に集中している。 Taking the panel manufacturing industry as an example, the technology includes processes such as array (Array), panel assembly (Cell), and module (Module). Most vendors provide wash water to production sites using a central water supply system, but the long pipelines make them susceptible to pollution. Since all known water purification devices are intended for sterilization, they are concentrated on irradiation with C waves of UV (Ultraviolet).
しかしながら、配列（Ａｒｒａｙ）工程においても様々な有機物が洗い流されるので、水中には、ある程度の濃度の有機酸、有機塩基、アンモニア性窒素が存在する。それにより、細菌増殖の栄養を提供する可能性があるだけでなく、後の工程においての有機物の粘着、パネルのドット落ち、又は画像の輝度ムラ（ＭＵＲＡ）等の問題を生じる可能性もある。 However, since various organic substances are washed away even in the array step, some concentrations of organic acids, organic bases, and ammoniacal nitrogen are present in water. This not only may provide nutrients for bacterial growth, but may also cause problems such as organic matter adhesion, panel missing dots, or image brightness unevenness (MURA) in subsequent steps.
なお、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）のＣ波の波長が短く、相対的に透過距離も短いため、照射できない死角領域での殺菌が不完全となり、処理できる有効水量も制限される。こんな状況を解消するために、既知の技術は、通常、複数のランプ管又は循環設計を採用しているが、エネルギー消費が多くなるという問題を招くことになる。 Since the wavelength of the C wave of UV (Ultraviolet) is short and the transmission distance is relatively short, sterilization in the blind spot region where irradiation cannot be performed is incomplete, and the amount of effective water that can be treated is also limited. To solve this situation, known techniques usually employ multiple lamp tubes or circulation designs, but this leads to the problem of high energy consumption.
ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）の真空（Ｖａｃｕｕｍ）域は、殺菌能力がＣ波より低いが、水分子の結合を切ってヒドロキシルラジカル（ＯＨ-）を生じることができるので、水中の有機物の分解に用いられ、しかし、Ｃ波に比べて波長及び透過距離が短いため、光触媒（ｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｓｔ）と一緒に用いられることが多い。 Vacuum (Vacuum) region of UV (Ultraviolet, UV), which sterilizing effect is lower than the C wave, hydroxyl radicals cut the binding of water molecules (OH -) because it can cause, with the decomposition of organic matter in water However, since the wavelength and transmission distance are shorter than those of C wave, it is often used together with a photocatalyst.
石英ガラス管は、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）のＣ波に対する透過率が最も高い、熱膨張係数が非常に小さく、激しい温度変化に耐えられ、かつフッ化水素酸以外の酸と化学反応しないため、紫外線ランプ管の管体としてよく利用されている。 Quartz glass tubes have the highest transmittance for UV (Ultraviolet) C waves, have a very small coefficient of thermal expansion, can withstand severe temperature changes, and do not chemically react with acids other than hydrofluoric acid. It is often used as a tube body for ultraviolet lamp tubes.
図１は、既知の浄水装置の構造模式図である。図１に示すように、容器本体１０は、水受容空間を有する。既知の技術は、石英ガラス管２０の表面に光触媒（ｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｓｔ）を塗布することで、ＵＶの有機物分解能を向上させるが、ヒドロキシルラジカル（ＯＨ-）が光触媒（ｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｓｔ）の表面のみに生じるため、有機物を分解できる範囲は、石英ガラス管２０の付近に制限される。よって、上記の状況を解消するために、既知の技術は、複数のランプ管又は循環設計を採用しているが、同じくエネルギーの消費や照射できない死角領域の存在等の問題がある。
FIG. 1 is a schematic structural diagram of a known water purification device. As shown in FIG. 1, the
なお、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）が非可視光であるため、使用者は、蛍光灯の判断基準で紫外線ランプ管の動作が正常であるかどうかを判断することが多い。そのため、効力がなくなったランプ管を続けて使用し、殺菌又は有機物の分解を達成できない場合がある。既知の技術は、タイマーを利用して紫外線ランプ管の残り寿命をカウントダウンすることにより、使用者に対してランプ管を交換すべき時間を提示する。しかしながら、このような方法は、不精確や各紫外線ランプ管の差を考慮できない等の問題がある。そのため、本分野は、新たな浄水装置が求められている。 Since UV (Ultraviolet) is invisible light, the user often determines whether or not the operation of the ultraviolet lamp tube is normal based on the criteria for the fluorescent lamp. Therefore, it may not be possible to achieve sterilization or decomposition of organic matter by continuing to use the lamp tube that has become ineffective. A known technique uses a timer to count down the remaining life of the UV lamp tube, thereby giving the user the time to replace the lamp tube. However, such a method has problems such as inaccuracy and the inability to consider the difference between each ultraviolet lamp tube. Therefore, a new water purification device is required in this field.
本考案は、光触媒ユニットを有する浄水装置の提供を目的とする。前記光触媒ユニットは、繊維状であり、石英ガラス管と一定の距離を保つ。それにより、光触媒反応は、石英ガラス管の表面のみに生じるものではない。また、水との接触表面積を大きくすることにより、光触媒反応の範囲を広くして、照射死角領域を大幅に減少することもできる。 An object of the present invention is to provide a water purification device having a photocatalyst unit. The photocatalyst unit is fibrous and keeps a certain distance from the quartz glass tube. As a result, the photocatalytic reaction does not occur only on the surface of the quartz glass tube. Further, by increasing the contact surface area with water, the range of the photocatalytic reaction can be widened and the irradiation blind spot region can be significantly reduced.
本考案のもう１つの目的は、光触媒ユニットの数を増加することにより、より多い水量を処理する目的を達成できる浄水装置を提供する。それにより、より多いランプ管を使ってエネルギー消費が多くなるという問題を解消できる。 Another object of the present invention is to provide a water purification apparatus capable of achieving the object of treating a larger amount of water by increasing the number of photocatalytic units. As a result, the problem of high energy consumption by using more lamp tubes can be solved.
また、本考案のもう１つの目的は、紫外光強度検知ユニットを有する浄水装置を提供する。それにより、紫外線ランプ管の照射強度値がデフォルト値より低いと、交換通知が提示される。 Another object of the present invention is to provide a water purification device having an ultraviolet light intensity detection unit. As a result, if the irradiation intensity value of the ultraviolet lamp tube is lower than the default value, a replacement notification is presented.
さらに、本考案のもう１つの目的は、微粒子カウンターユニットを有する浄水装置を提供する。それにより、前記水受容空間の光触媒ユニットが劣化して光触媒の微粒子濃度がデフォルト値より高いと、交換通知が提示される。 Furthermore, another object of the present invention is to provide a water purification device having a fine particle counter unit. As a result, when the photocatalyst unit in the water receiving space deteriorates and the concentration of fine particles of the photocatalyst is higher than the default value, a replacement notification is presented.
上記の目的を達成するために、本考案は、筐体と、少なくとも１つの光触媒ユニットとを含む浄水装置であって、前記筐体は、円筒状の構造で受容空間を有する管体と、前記受容空間に設けられる少なくとも１つの紫外線ランプ管と、前記少なくとも１つの紫外線ランプ管に連結して電力を提供する電力ユニットとを有し、前記少なくとも１つの光触媒ユニットは、繊維状であり、また、前記浄水装置が容器本体の内部にある水受容空間に設けられた場合に、前記筐体における前記少なくとも１つの紫外線ランプ管は、前記水受容空間へ紫外線を照射することができ、前記少なくとも１つの光触媒ユニットは、前記水受容空間に浮いて、前記少なくとも１つの紫外線ランプ管と一定の距離を保って、光触媒反応によって前記浄水装置の殺菌及び有機物分解の機能を提供する、浄水装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention is a water purification device including a housing and at least one photocatalyst unit, wherein the housing has a cylindrical structure and a tube having a receiving space, and the above. It has at least one ultraviolet lamp tube provided in the receiving space and a power unit connected to the at least one ultraviolet lamp tube to provide power, and the at least one photocatalyst unit is fibrous and also has a fibrous shape. When the water purification device is provided in the water receiving space inside the container body, the at least one ultraviolet lamp tube in the housing can irradiate the water receiving space with ultraviolet rays, and the at least one ultraviolet lamp tube can be irradiated with ultraviolet rays. The photocatalytic unit provides a water purification apparatus that floats in the water receiving space, keeps a certain distance from the at least one ultraviolet lamp tube, and provides the functions of sterilization and organic substance decomposition of the water purification apparatus by a photocatalytic reaction.
１つの実施例において、前記管体は、石英ガラス管である。 In one embodiment, the tube is a quartz glass tube.
１つの実施例において、前記紫外線の波長は、１８５nm及び／又は２５４nmである。 In one embodiment, the wavelength of the ultraviolet light is 185 nm and / or 254 nm.
１つの実施例において、前記電力ユニットは、一次電池、充電式電池、又は交流電源である。 In one embodiment, the power unit is a primary battery, a rechargeable battery, or an AC power source.
１つの実施例において、前記少なくとも１つの光触媒ユニットの形状は、中実円筒状、中空円筒状、内面にネジ山がある中空円筒状、表面に通気孔がある中空円筒状、又は内面にネジ山があり、かつ表面に通気孔がある中空円筒状である。 In one embodiment, the shape of the at least one photocatalyst unit is a solid cylinder, a hollow cylinder, a hollow cylinder with threads on the inner surface, a hollow cylinder with vents on the surface, or threads on the inner surface. It is a hollow cylinder with ventilation holes on the surface.
１つの実施例において、前記少なくとも１つの光触媒ユニットの材料は、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化スズ、又は硫化カドミウムである。 In one embodiment, the material of the at least one photocatalyst unit is titanium dioxide, zinc oxide, tin dioxide, or cadmium sulfide.
１つの実施例において、前記浄水装置は、前記容器本体の内部に設けられる少なくとも１つの固定ブラケットを含む。前記固定ブラケットは、前記少なくとも１つの光触媒ユニットを置くために用いられる。 In one embodiment, the water purifier comprises at least one fixing bracket provided inside the container body. The fixing bracket is used to place the at least one photocatalyst unit.
１つの実施例において、前記管体の内部には、紫外光強度検知ユニットをさらに有する。前記紫外光強度検知ユニットは、前記少なくとも１つの紫外線ランプ管の照射強度値を検知するために用いられる。 In one embodiment, an ultraviolet light intensity detection unit is further provided inside the tube. The ultraviolet light intensity detection unit is used to detect the irradiation intensity value of the at least one ultraviolet lamp tube.
１つの実施例において、前記浄水装置は、前記容器本体に設けられる出水口と、前記出水口に設けられる微粒子カウンターユニットとをさらに含む。前記微粒子カウンターユニットは、前記水受容空間の光触媒の微粒子濃度を検知するために用いられる。 In one embodiment, the water purification device further includes a water outlet provided in the container body and a fine particle counter unit provided in the water outlet. The fine particle counter unit is used to detect the fine particle concentration of the photocatalyst in the water receiving space.
本考案は、光触媒ユニットを有する浄水ユニットを提供する。前記光触媒ユニットは、繊維状であり、水受容空間に浮いて、紫外線光源と一定の距離を保って、光触媒反応によって前記浄水ユニットの殺菌及び有機物分解の機能を提供する。 The present invention provides a water purification unit having a photocatalytic unit. The photocatalytic unit is fibrous, floats in a water receiving space, keeps a certain distance from an ultraviolet light source, and provides the functions of sterilization and decomposition of organic substances by a photocatalytic reaction.
１つの実施例において、前記光触媒ユニットの形状は、中実円筒状、中空円筒状、内面にネジ山がある中空円筒状、表面に通気孔がある中空円筒状、又は内面にネジ山があり、かつ表面に通気孔がある中空円筒状である。 In one embodiment, the shape of the photocatalyst unit is a solid cylinder, a hollow cylinder, a hollow cylinder with a thread on the inner surface, a hollow cylinder with a vent on the surface, or a thread on the inner surface. Moreover, it has a hollow cylindrical shape with ventilation holes on the surface.
１つの実施例において、前記光触媒ユニットの材料は、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化スズ、又は硫化カドミウムである。 In one embodiment, the material of the photocatalyst unit is titanium dioxide, zinc oxide, tin dioxide, or cadmium sulfide.
本考案の目的、技術方法、利点をより明確にするため、以下、具体の実施例及び図面を参照しながら、本考案をより詳しく説明する。 In order to clarify the purpose, technical method, and advantages of the present invention, the present invention will be described in more detail below with reference to specific examples and drawings.
図２は、本考案の好ましい実施例に係る浄水装置の構造模式図である。 FIG. 2 is a schematic structural diagram of a water purification device according to a preferred embodiment of the present invention.
図２に示すように、本考案の浄水装置は、筐体１００と、少なくとも１つの光触媒ユニット２００とを含む。
As shown in FIG. 2, the water purification apparatus of the present invention includes a
前記筐体１００は、円筒状の構造で受容空間を有する管体１１０と、前記受容空間に設けられる少なくとも１つの紫外線ランプ管１２０と、前記少なくとも１つの紫外線ランプ管１２０に連結して電力を提供する電力ユニット１３０とを有する。
The
前記少なくとも１つの光触媒ユニット２００は、繊維状である。
前記浄水装置が容器本体５００の内部にある水受容空間５１０に設けられた場合に、前記筐体１００における前記少なくとも１つの紫外線ランプ管１２０は、前記水受容空間５１０へ紫外線を照射することができる。前記少なくとも１つの光触媒ユニット２００は、前記水受容空間５１０に浮いて、前記少なくとも１つの紫外線ランプ管１２０と一定の距離を保って、光触媒反応によって前記浄水装置の殺菌及び有機物分解の機能を提供する。
The at least one
When the water purification device is provided in the
前記管体１１０は、例えば、石英ガラス管であるが、これに限定されるものではない。前記紫外線の波長は、１８５nm及び／又は２５４nmである。前記電力ユニット１３０は、例えば、一次電池、充電式電池、又は交流電源であるが、これらに限定されるものではない。
The
１つの実施例において、本考案の前記少なくとも１つの光触媒ユニット２００は、中空円筒状であってもよく、その全体が高密度の光触媒材料からなり、かつ表面にも光触媒材料が均一に散布されており、また、内部にサイズが異なる空洞構造を有し、それにより、前記水受容空間にある水（図示せず）を透過させることができる。
In one embodiment, the at least one
前記少なくとも１つの光触媒ユニット２００の形状は、例えば、中実円筒状、中空円筒状、内面にネジ山がある中空円筒状、表面に通気孔がある中空円筒状、又は内面にネジ山があり、かつ表面に通気孔がある中空円筒であるが、これらに限定されるものではない。前記少なくとも１つの光触媒ユニット２００の材料は、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化スズ（ＳｎＯ2）、又は硫化カドミウム（ＣｄＳ）であるが、これらに限定されるものではない。
The shape of the at least one
本考案の浄水装置能は、前記少なくとも１つの光触媒ユニット２００と水（図示せず）との接触表面積を大きくすることにより、光触媒反応の効率及びヒドロキシルラジカル（ＯＨ−）の濃度を増加し、殺菌及び水中の有機物処理の範囲を広くすることができる。
The water purification device function of the present invention increases the efficiency of the photocatalytic reaction and the concentration of hydroxyl radicals (OH − ) by increasing the contact surface area between the at least one
なお、光触媒（ｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｓｔ）の材料、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ2）は、バンドギャップが約３.２ｅＶであり、波長が３８７.５ｎｍである光の有するエネルギーに相当する。即ち、二酸化チタン（ＴｉＯ2）が光触媒反応を起こすためには、少なくとも波長が３８７.５nm未満であるＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）を提供することが必須である。 The material of the photocatalyst (photocatalyst), for example, titanium dioxide (TiO 2 ), has a bandgap of about 3.2 eV and corresponds to the energy of light having a wavelength of 387.5 nm. That is, in order for titanium dioxide (TiO 2 ) to undergo a photocatalytic reaction, it is essential to provide UV (Ultraviolet) having a wavelength of at least 387.5 nm.
なお、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）が可視光ではないため、使用者は、蛍光灯の判断基準で紫外線ランプ管の動作が正常であるかどうかを判断することが多い。そのため、効力がなくなったランプ管は続けて使用され、定時に交換されず、要求される効果を達成することができない。 Since UV (Ultraviolet) is not visible light, the user often determines whether or not the operation of the ultraviolet lamp tube is normal based on the criteria for the fluorescent lamp. Therefore, the lamp tube that has become ineffective is used continuously and is not replaced on time, and the required effect cannot be achieved.
既知の技術は、使用者に紫外線ランプ管交換通知を提示するために、タイマーを利用することで、紫外線ランプ管の残り寿命のカウントダウン機能を提供しているが、不精確及び各紫外線ランプ管の差を考慮できない等の問題がある。 Known technology provides a countdown function for the remaining life of the UV lamp tube by utilizing a timer to present the user with a UV lamp tube replacement notice, but is inaccurate and of each UV lamp tube. There are problems such as not being able to consider the difference.
図３は、本考案のもう１つの好ましい実施例に係る浄水装置の構造模式図である。 FIG. 3 is a schematic structural diagram of a water purification device according to another preferred embodiment of the present invention.
図３に示すように、本考案の浄水装置における前記管体１１０の内部には、紫外光強度検知ユニット３００をさらに有する。前記紫外光強度検知ユニット３００は、前記少なくとも１つの紫外線ランプ管１２０の照射強度値を検知するために用いられる。それにより、前記少なくとも１つの紫外線ランプ管１２０の実況をより精確に把握でき、かつ、前記照射強度値がデフォルト値より低いと、交換通知が提示される。その作用原理は、既知の技術であるため、その説明を省略する。
As shown in FIG. 3, an ultraviolet light
前記浄水装置は、例えば、前記容器本体５００の内部に設けられる少なくとも１つの固定ブラケット（図示せず）をさらに含むが、これに限定されるものではない。前記固定ブラケットは、前記少なくとも１つの光触媒ユニット２００を置くために用いられる。
The water purification device further includes, but is not limited to, for example, at least one fixing bracket (not shown) provided inside the
前記浄水装置は、前記容器本体５００に設けられる出水口５２０と、前記出水口５２０に設けられる微粒子カウンターユニット４００とをさらに含む。前記微粒子カウンターユニット４００は、前記水受容空間５１０の光触媒の微粒子濃度を検知するために用いられる。それにより、前記光触媒が劣化して前記光触媒の微粒子濃度がデフォルト値より高いと、交換通知が提示される。前記微粒子カウンターユニット４００は、例えば、微粒子の検知及びカウンターを行うための光学センサーであるが、これに限定されるものではない。その作用原理は、既知の技術であるため、その説明を省略する。
The water purification device further includes a
なお、本考案は、前記光触媒ユニットを有する浄水ユニットを提供する。前記光触媒ユニットは、繊維状であり、水受容空間に浮いて、紫外線光源と一定の距離を保って、光触媒反応によって前記浄水ユニットの殺菌及び有機物分解の機能を提供する（いずれも図示せず）。 The present invention provides a water purification unit having the photocatalyst unit. The photocatalytic unit is fibrous, floats in a water receiving space, keeps a certain distance from an ultraviolet light source, and provides the functions of sterilization and decomposition of organic substances by a photocatalytic reaction (neither is shown). ..
以下、本考案の原理について説明する。 Hereinafter, the principle of the present invention will be described.
ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）の作用原理
ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）とは、波長が１０nm〜４００nmの電磁波であり、その波長が可視光より短い。ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）は、１８０１年に発見され、１８７７年にイギリスの科学者は、枯草菌、芽胞菌をＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）で殺する実験を行い、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）が殺菌能力を持っていることを証明した。１９６５年にＳｙｋｅｓらは、波長が２４０〜２８０nmであるＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）の殺菌能力が最も強いことを発見した。
Principle of action of UV (Ultraviolet) UV (Ultraviolet) is an electromagnetic wave having a wavelength of 10 nm to 400 nm, and its wavelength is shorter than that of visible light. UV (Ultraviolet) was discovered in 1801, and in 1877, British scientists conducted an experiment to kill Bacillus subtilis and spores with UV (Ultraviolet), and UV (Ultraviolet) was sterilized. Proved to have the ability. In 1965, Sykes et al. Discovered that UV (Ultraviolet), which has a wavelength of 240 to 280 nm, has the strongest bactericidal activity.
ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）の殺菌メカニズムは、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）の電離放射エネルギーを利用して微生物の細胞膜を透過する時に、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）が微生物の核酸、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）、リボ核酸（ＲＮＡ）等によって吸収され、それらの構造及び核酸の分子結合を破壊し、微生物を不活化や死滅させることにより、殺菌の目的を達成する。 The bactericidal mechanism of UV (Ultraviolet) is that when UV (Ultraviolet) penetrates the cell membrane of a microorganism using the ionized radiation energy of UV (Ultraviolet), UV (Ultraviolet) is the nucleic acid of the microorganism, deoxyribonucleic acid (DNA), It is absorbed by ribonucleic acid (RNA) and the like, destroys their structures and molecular bonds of nucleic acids, and achieves the purpose of sterilization by inactivating or killing microorganisms.
全ての微生物において、グラム陰性桿菌（ｇｒａｍ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｒｏｄｓ）は、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）に対して一番敏感であり、最も容易に殺菌される。その次、ブドウ球菌属（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．）、レンサ球菌属（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．）、及び細菌胞子も、容易に殺菌される。 Of all microorganisms, Gram-negative rods are the most sensitive to UV (Ultraviolet) and are most easily sterilized. Subsequently, Staphylococcus spp., Streptococcus spp., And bacterial spores are also readily sterilized.
ＤＮＡは、Ｃ波の２５４nmの波長で最大吸収ピークを持つ。また、２５４nmの紫外光は、殺菌力が強い直射日光の約１６００倍であり、最も殺菌能力を有する波長と考えられるが、その波長が短く、相対的に透過距離も短いため、照射できない死角領域での殺菌が不完全となる。 DNA has a maximum absorption peak at the wavelength of 254 nm of the C wave. In addition, ultraviolet light of 254 nm is about 1600 times that of direct sunlight, which has strong bactericidal activity, and is considered to have the most bactericidal ability. Sterilization is incomplete.
ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）の真空（Ｖａｃｕｕｍ）域の波長は、１００nm〜２００nmである。その中に、１８５nmの紫外光は、殺菌能力が２５４nmの紫外光より低いが、６４７kJ/moleの高いエネルギーを有するため、水中の有機物の化学結合を切って、それを二酸化炭素及び水に分解することができる。上記の反応は、式（１）に示す通りである。 The wavelength of the vacuum region of UV (Ultraviolet) is 100 nm to 200 nm. Among them, 185 nm ultraviolet light has a lower bactericidal capacity than 254 nm ultraviolet light, but has a high energy of 647 kJ / mole, so it breaks the chemical bond of organic matter in water and decomposes it into carbon dioxide and water. be able to. The above reaction is as shown in the formula (1).
Ｈ2Ｏ（ＵＶ１８５nmの照射）→Ｈ+＋ＯＨ-
有機物＋ＯＨ-→ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ ・・・（１）
H 2 O (irradiation of UV185nm) → H + + OH -
Organics + OH - → CO 2 + H 2 O ··· (1)
２５４nmの紫外光は、４７１kJ/moleのエネルギーしか有してないため、解離エネルギーを達成できない。１８５nmの紫外光は、２５４nmの紫外光の補強として用いることができる。各化学結合及びその解離エネルギーは、表１に示されている。 Ultraviolet light of 254 nm has only 471 kJ / mole energy, so dissociation energy cannot be achieved. The 185 nm ultraviolet light can be used as a reinforcement of the 254 nm ultraviolet light. Each chemical bond and its dissociation energy are shown in Table 1.
なお、１８５nmの紫外光は、反応式（１）に示すように、そのまま水分子からヒドロキシラジカル（ＯＨ-）を生じて水中の有機物の化学結合を解離させるだけでなく、２５４nmの紫外光と共に作用する場合には、水中の酸素分子をオゾン（Ｏ3）及び酸素ラジカル（Ｏ-）に形成させ、さらにヒドロキシラジカル（ＯＨ-）を生成することができる。上記の反応は、式（２）に示す通りである。 As shown in the reaction formula (1), 185 nm ultraviolet light not only generates hydroxy radicals (OH − ) from water molecules as they are to dissociate the chemical bonds of organic substances in water, but also acts together with 254 nm ultraviolet light. In this case, oxygen molecules in water can be formed into ozone (O 3 ) and oxygen radicals (O − ), and further hydroxy radicals (OH − ) can be generated. The above reaction is as shown in the formula (2).
３／２ Ｏ2（ＵＶ１８５nmの照射）→Ｏ3
Ｏ3（ＵＶ２５４nmの照射）→Ｏ2＋Ｏ-
Ｏ2＋２Ｏ-＋Ｈ2Ｏ（ＵＶ２５４nmの照射）→Ｏ2＋２ＯＨ- ・・・（２）
3/2 O 2 (UV 185 nm irradiation) → O 3
O 3 (irradiation of UV254nm) → O 2 + O -
O 2 + 2O - + H 2 O ( irradiation of UV254nm) → O 2 + 2OH - ··· (2)
各酸化物の酸化電位は、表２に示す通りである。表２から分かるように、１８５nmの紫外光と２５４nmの紫外光との協同作用によって生成したヒドロキシラジカル（ＯＨ-）及びオゾン（Ｏ3）は、酸化電位が高いため、水中の有機物の化学結合を解離する能力がより強く、水中の有機物をより有効に分解することができる。 The oxidation potential of each oxide is as shown in Table 2. As can be seen from Table 2, hydroxyl radicals generated by cooperativity with ultraviolet light ultraviolet light and 254nm of 185 nm (OH -) and ozone (O 3) due to the high oxidation potential, the chemical bonds of the organic matter in water It has a stronger ability to dissociate and can decompose organic substances in water more effectively.
しかしながら、１８５nm及び２５４nmの紫外光は、いずれも波長及び透過距離が短いため、それらの作用範囲が制限される。 However, since the wavelength and transmission distance of both 185 nm and 254 nm ultraviolet light are short, their range of action is limited.
光触媒の作用原理
光触媒（ｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｓｔ）は、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）の照射後、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）のエネルギーを吸収し、電子が基底状態からより高いエネルギーレベルに励起され、価電子帯（ｖａｌｅｎｃｅ ｂａｎｄ）の１つの電子を伝導帯（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ）に上げて一対となる自由電子-正孔を生成する。電子と酸素分子は、ペルオキシラジカル（Ｏ２-）を生成する。正孔と水分子は、ヒドロキシルラジカル（ＯＨ-）を生成する。上記のラジカルは、いずれも水中の有機物を二酸化炭素及び水に分解することができるから、浄化効果を達成することができる。
Principle of action of photocatalyst After irradiation with UV (Ultraviolet, ultraviolet rays), the photocatalyst absorbs the energy of UV (Ultraviolet, ultraviolet rays), and electrons are excited from the ground state to a higher energy level, and the valence band (valence band). One electron in the energy band) is raised to the conduction band to generate a pair of free electron-holes. Electrons and oxygen molecules, peroxy radicals - generating a (O2). The holes and the water molecules, the hydroxyl radical - generating a (OH). Since all of the above radicals can decompose organic matter in water into carbon dioxide and water, a purification effect can be achieved.
なお、光触媒反応によって大量に生成されたヒドロキシルラジカル（ＯＨ-）も、細菌の表面に酸化還元反応を行うことによって殺菌の効果を達成することができる。これは既知の技術であるため、その説明を省略する。 Hydroxyl radicals (OH − ) generated in large quantities by the photocatalytic reaction can also achieve a bactericidal effect by performing a redox reaction on the surface of bacteria. Since this is a known technique, the description thereof will be omitted.
また、半導体材料は、いずれも光触媒の特性を有するが、通常、その駆動エネルギーが高い、かつ、その一部が酸性又はアルカリ性の環境で変性しやすく、化学的な又は光化学的な腐食性を生じるため、浄水用に適していない。 Further, all semiconductor materials have the characteristics of a photocatalyst, but usually, the driving energy thereof is high, and a part of the semiconductor material is easily denatured in an acidic or alkaline environment, resulting in chemical or photochemical corrosiveness. Therefore, it is not suitable for water purification.
よく使われている光触媒材料は、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化スズ（ＳｎＯ2）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）等が挙げられる。そのうち、二酸化チタン（ＴｉＯ2）は、溶解性が低く、安定性が高く、無毒性で、安くて、かつ室温で作業できる等の利点があるため、広く使われている。 Commonly used photocatalytic materials include titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin dioxide (SnO 2 ), cadmium sulfide (CdS) and the like. Of these, titanium dioxide (TiO 2 ) is widely used because of its advantages such as low solubility, high stability, non-toxicity, low cost, and ability to work at room temperature.
光触媒（ｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｓｔ）は、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、紫外線）照射によって殺菌及び水中の有機物を分解することができるが、それらの反応はいずれも光触媒（ｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｓｔ）の表面にしか生じない。よって、光触媒（ｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｓｔ）と水との接触表面積の増加は、重要な課題となる。 Photocatalysts can be sterilized and decompose organic matter in water by UV (Ultraviolet) irradiation, but all of these reactions occur only on the surface of photocatalysts. Therefore, increasing the contact surface area between the photocatalyst and water becomes an important issue.
本考案の光触媒（ｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｓｔ）ユニットは、繊維状であり、光触媒（ｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｓｔ）材料からなる重合体であり、かつ、従来技術のように石英ガラス管の表面に塗布されるものではなく、石英ガラス管と一定の距離を保って水の流れに沿って浮くものであり、また、固定ブラケットに設けられてもよく、いずれも石英ガラス管と接触しない。 The photocatalyst unit of the present invention is fibrous, is a polymer made of a photocatalyst material, and is not coated on the surface of a quartz glass tube as in the prior art, but quartz. It floats along the flow of water while maintaining a certain distance from the glass tube, and may be provided on a fixing bracket, neither of which comes into contact with the quartz glass tube.
殺菌及び水中の有機物を分解する光触媒反応は、光触媒（ｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｓｔ）ユニットの表面にしか生じない。しかし、本考案において、光触媒ユニットは石英ガラス管から離れることができるため、上記の光触媒反応が石英ガラス管の表面のみに生じるものではない。本考案の光触媒（ｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｓｔ）ユニットは、水との接触表面積を大きくすることにより、殺菌及び水中の有機物分解処理の範囲を広くして、既知の技術の照射死角領域という問題を大幅に減少することができる。 The photocatalytic reaction of sterilization and decomposition of organic matter in water occurs only on the surface of the photocatalytic unit. However, in the present invention, since the photocatalytic unit can be separated from the quartz glass tube, the above photocatalytic reaction does not occur only on the surface of the quartz glass tube. The photocatalytic unit of the present invention broadens the range of sterilization and organic matter decomposition treatment in water by increasing the contact surface area with water, and greatly reduces the problem of the irradiation blind spot region of the known technique. be able to.
なお、本考案は、光触媒（ｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｓｔ）ユニットの数を増加することにより、より多い水量を処理する目的を達成することができる。それにより、より多いランプ管を使ってエネルギー消費が多くなるという問題を解消できる。 In addition, the present invention can achieve the object of treating a larger amount of water by increasing the number of photocatalyst units. As a result, the problem of high energy consumption by using more lamp tubes can be solved.
上記の内容をまとめると、本考案は、下記の利点がある。
１．本考案の浄水装置において、光触媒ユニットは、繊維状であり、かつ、石英ガラス管と一定の距離を保つ。これにより、光触媒反応は、石英ガラス管の表面のみに生じるものではない。また、水との接触表面積を大きくすることにより、光触媒反応の範囲を広くして、照射死角領域という問題を大幅に減少することもできる。
Summarizing the above contents, the present invention has the following advantages.
1. 1. In the water purification device of the present invention, the photocatalyst unit is fibrous and keeps a certain distance from the quartz glass tube. As a result, the photocatalytic reaction does not occur only on the surface of the quartz glass tube. Further, by increasing the contact surface area with water, the range of the photocatalytic reaction can be widened, and the problem of the irradiation blind spot region can be significantly reduced.
２．本考案の浄水装置は、光触媒ユニットの数を増加することにより、より多い水量を処理する目的を達成することができる。それにより、より多いランプ管を使ってエネルギー消費が多くなるという問題を解消できる。 2. The water purification apparatus of the present invention can achieve the purpose of treating a larger amount of water by increasing the number of photocatalytic units. As a result, the problem of high energy consumption by using more lamp tubes can be solved.
３．本考案の浄水装置は、紫外光強度検知ユニットを有するため、紫外線ランプ管の照射強度値がデフォルト値より低いと、交換通知が提示される。 3. 3. Since the water purification device of the present invention has an ultraviolet light intensity detection unit, a replacement notification is presented when the irradiation intensity value of the ultraviolet lamp tube is lower than the default value.
４．本考案の浄水装置は、微粒子カウンターユニットを有するため、前記水受容空間にある光触媒ユニットが劣化して光触媒の微粒子濃度がデフォルト値より高いと、交換通知が提示される。
上記の具体の実施例は、あくまで本考案の目的、技術方法、及び有利な効果をさらに詳しく説明するためのものである。以上の記載は、本考案の具体の実施例にすぎなく、本考案を限定するものではない。本考案の精神及び原則を逸脱しない範囲でなされた全ての変更、均等的な置換、及び改良は、いずれも本考案に含まれる。
4. Since the water purification device of the present invention has a fine particle counter unit, a replacement notification is presented when the photocatalyst unit in the water receiving space deteriorates and the fine particle concentration of the photocatalyst is higher than the default value.
The specific examples described above are for the purpose of further explaining the objectives, technical methods, and advantageous effects of the present invention. The above description is merely a specific example of the present invention, and does not limit the present invention. All changes, equal replacements, and improvements made without departing from the spirit and principles of the present invention are all included in the present invention.
１０：容器本体
２０：石英ガラス管
１００：筐体
１１０：管体
１２０：紫外線ランプ管
１３０：電力ユニット
２００：光触媒ユニット
３００：紫外光強度検知ユニット
４００：微粒子カウンターユニット
５００：容器本体
５１０：水受容空間
５２０：出水口
10: Container body 20: Quartz glass tube 100: Housing 110: Tube body 120: Ultraviolet lamp tube 130: Power unit 200: Photocatalyst unit 300: Ultraviolet light intensity detection unit 400: Fine particle counter unit 500: Container body 510: Water receiving Space 520: Water outlet
Claims (12)
前記筐体は、円筒状構造で受容空間を有する管体と、前記受容空間に設けられる少なくとも１つの紫外線ランプ管と、前記少なくとも１つの紫外線ランプ管に連結して電力を提供する電力ユニットとを有し、
前記少なくとも１つの光触媒ユニットは、繊維状であり、
前記浄水装置が容器本体の内部にある水受容空間に設けられた場合に、前記筐体における前記少なくとも１つの紫外線ランプ管は、前記水受容空間へ紫外線を照射し、
前記少なくとも１つの光触媒ユニットは、前記水受容空間に浮いて、前記少なくとも１つの紫外線ランプ管と一定の距離を保って、光触媒反応によって前記浄水装置の殺菌及び有機物分解の機能を提供することを特徴とする、浄水装置。 A water purification device including a housing and at least one photocatalyst unit.
The housing includes a tubular body having a receiving space, at least one ultraviolet lamp tube provided in the receiving space, and a power unit connected to the at least one ultraviolet lamp tube to provide electric power. Have and
The at least one photocatalyst unit is fibrous and
When the water purification device is provided in the water receiving space inside the container body, the at least one ultraviolet lamp tube in the housing irradiates the water receiving space with ultraviolet rays.
The at least one photocatalytic unit floats in the water receiving space, keeps a certain distance from the at least one ultraviolet lamp tube, and provides the functions of sterilization and decomposition of organic substances of the water purification device by a photocatalytic reaction. Water purification equipment.
前記固定ブラケットは、前記少なくとも１つの光触媒ユニットを置くために用いられることを特徴とする、請求項１に記載の浄水装置。 It has at least one fixing bracket provided inside the container body and has
The water purification apparatus according to claim 1, wherein the fixing bracket is used for placing the at least one photocatalyst unit.
前記光触媒ユニットは、繊維状であり、水受容空間に浮いて、紫外線光源と一定の距離を保って、光触媒反応によって前記浄水ユニットの殺菌及び有機物分解の機能を提供することを特徴とする、浄水ユニット。 A water purification unit that includes a photocatalyst unit
The photocatalytic unit is fibrous, floats in a water receiving space, maintains a certain distance from an ultraviolet light source, and provides the functions of sterilization and decomposition of organic substances by a photocatalytic reaction. unit.
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