JP2007196202A - 浄化方法および浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浄化性能の向上や小型化を容易に図ることのできる浄化方法および浄化装置を提供する。
【解決手段】 浄化装置１は、光触媒に対して空気中において光を照射するための光源１８と、光触媒を固定した浄化体１７と、浄化体１７を静止あるいは流動中の浄化対象液Ｌに接離させる接離手段１９とを設ける。浄化方法は、空気中において光を照射した状態で光触媒を静止あるいは流動中の浄化対象液Ｌに接離させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、飲料水、中水、下水、工場排水などの水の浄化を行うのに好適な浄化方法および浄化装置に関する。

従来から、飲料水、中水、下水、工場排水などの水の浄化を光触媒を用いて行うことが知られている。

このような光触媒を用いた浄化装置として、光触媒層を表面に形成した第１の媒体とこの第１の媒体の下流に配置され、表面に光触媒を形成していない第２の媒体とを設けるとともに、第１の媒体に光触媒の吸収波長帯域とほぼ等しい波長帯域を有する光を照射し、第２の媒体の近傍から紫外線領域の波長の光を照射する構成のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の浄化装置として、浄化対象液の流動経路に光触媒面を持つフィルターブレードを配置し、浄化対象液を介して光触媒面に紫外線を照射する構成のものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、他の浄化装置として、ボール状のセラミックスなどに光触媒を被覆あるいは混合し、水中で紫外線を照射する構成のものも提案されている。

特開２００１−３３４２６３号公報 特開２００１−２９３０７２号公報

ところで、近年においては高性能化が求められており、各種装置の高性能化の一つとして、浄化装置においても浄化性能の向上や小型化が求められている。また、従来の同一能力の装置に比べ著しく小型化でき、コストダウンを可能とするものも求められている。

本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、浄化性能の向上や小型化を容易に図ることのできる浄化方法および浄化装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明に係る浄化方法の特徴は、空気中において光を照射した状態で光触媒を静止あるいは流動中の浄化対象液に接離させる点にある。本発明に係る浄化方法においては、前記光が紫外線であることが好ましく、また、前記光触媒が浄化体に固定されているとともに、前記浄化体が全体として粒状に形成されたものであることが好ましい。

本発明に係る浄化装置の特徴は、浄化対象液を光触媒により浄化する浄化装置において、前記光触媒に対して空気中において光を照射するための光源と、前記光触媒を固定した浄化体と、前記浄化体を静止あるいは流動中の浄化対象液に接離させる接離手段とを有している点にある。本発明に係る浄化装置においては、前記光源が紫外線領域の波長の光を照射自在な紫外線灯であることが好ましく、また、前記浄化体が粒状に形成されており、複数の前記粒状の浄化体が容器に収納されており、前記容器が浄化対象液を内外に流動自在とするように形成されていることが好ましく、さらに、前記複数の浄化体を収納した容器が浄化対象液に浮かぶように形成されていることが好ましく、またさらに、前記複数の浄化体が浮力体の表面に配置されていることが好ましく、また、前記光源および浄化体が浄化対象液を貯留自在なケース体の内部に配設されていることが好ましい。

本発明に係る浄化方法および浄化装置によれば、空気中において光を照射した状態で光触媒を静止あるいは流動中の浄化対象液に接離させることにより、光触媒の光励起親水性を発揮させて、空気中に取り出された光触媒の表面に浄化対象液の均一な薄膜を形成することができる。そして、空気中において薄膜とされた浄化対象液を介して光触媒に紫外線を照射することができるので、光触媒の酸化作用を十分に発揮させることができるなどの極めて優れた効果を奏する。

また、本発明の浄化装置によれば、本発明に係る浄化方法を確実かつ容易に実施することができるなどの極めて優れた効果を奏する。

したがって、本実施形態の浄化方法および浄化装置によれば、浄化性能の向上や小型化などによる高性能化を確実に図ることができるなどの極めて優れた効果を奏する。

以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。

図１は本発明に浄化装置の実施形態の要部を示す模式図である。

図１に示すように、本実施形態の浄化装置１は、ステンレス、鉄、樹脂などにより全体として箱形に形成された遮光性を具備するケース体２を有している。このケース体２の内部には、水平に延在する取付軸３が密封装置を備えた軸受（ともに図示せず）により回転自在に配設されている。この取付軸３の両端はケース体２の左右の側板２Ｌ、２Ｒから突出されており、右端部には複数の羽根を有するロータ４が取り付けられている。

前記ケース体２の左側の側板２Ｌの外面には、取付軸３の左端部を覆う有底筒状の左蓋部材５が取り付けられており、ケース体２の右側の側板２Ｌ、２Ｒの外面には、取付軸３の左端部を覆う有底筒状の右蓋部材６が取り付けられている。この右蓋部材６の外周面の上部には、供給孔７が形成されており、外周面の下部には連結孔８が形成されている。そして、供給孔７の下方にロータ４の羽根が位置するように形成されている。また、供給孔７には、ケース体２の外部に配設された供給配管９の一端が接続されており、供給配管９の他端には、浄化対象液Ｌを汲み上げるためのポンプ１０が接続されている。さらに、連結孔８には、連結配管１１の一端が接続されており、連結配管１１の他端は、ケース体２の右側の側板２Ｒの底部側に形成された導入孔１２に接続されている。

したがって、ポンプ１０で汲み上げられた浄化対象液Ｌは、供給配管９を通過して右蓋部材６の供給孔７から右蓋部材６の内部に流動し、その後、連結孔８、連結配管１１および導入孔１２をこの順に通過してケース体２の内部に供給されるようになっている。また浄化対象液Ｌは、右蓋部材６の内部を通過する際に、供給孔７から流下する途中で水車の如き働きをするロータ４の羽根に接触して、ロータ４とともに取付軸３を回転駆動させることができるように形成されている。すなわち、ポンプ１０は、ケース体２の内部に浄化対象液Ｌを供給するための供給系の駆動源と、取付軸３を回転駆動するための駆動源との２種類の機能を備えている。

前記ケース体２の左側の側板２Ｌの底部側には、ケース体２の内部の浄化対象液Ｌを外部に排出する際に用いる排出孔１３が形成されている。この排出孔１３には、ケース体２の外部に配設された排出配管１４の一端が接続されており、排出配管１４の途中には、常時は閉状態とされたバルブ１５が接続されている。

なお、ケース体２としては、着脱可能あるいは開閉可能な蓋付きの密閉状としたり、上部が開放の箱状としてもよい。また、取付軸３を回転駆動させる駆動源としては、モータなどのアクチュエータを用いてもよい。この場合、駆動力を減速機を介して取付軸３に伝達する構成とすることで、取付軸３を低速駆動することができる。なお、駆動源をアクチュエータとすることで、取付軸３の回転速度を制御することができる。

前記取付軸３には、複数、本実施形態においては４つの容器１６が所定の間隔をおいて取り付けられており、これらの容器１６の内部には、光触媒を固定した浄化体１７が収納されている。

本実施形態の容器１６は、針金を網目状あるいは格子状に編んで全体として直径１２０ｍｍ程度の円盤状に形成されており、各容器１６の内部には、複数の粒状に形成された浄化体１７が円環状をなすように配列されて固定されている。また、取付軸３に取り付けられた４つの容器１６のそれぞれは、取付軸３との取付位置、すなわち回転中心より下部（直径の２／５程度）がケース体２の内部に供給された浄化対象液Ｌの液面下に没するように配置されている。

前記容器１６としては、浄化対象液Ｌが内外に流動自在なものであればよいが、内部に収納した浄化体１７に対して後述する光源からの光の照射を受ける表面をできるだけ遮光しないように形成することが肝要である。

前記容器１６の形状としては、全体として平板状、筒状、２重筒状などの各種の形状から選択することができる。さらに、容器１６の素材としては、金属、樹脂、繊維などを単独もしくは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、容器１６の内部に浄化体１７を固定せずに、容器１６の内部に複数の仕切りを設けることにより区画し、区画した部分のそれぞれに浄化体１７を予め設定された数だけ収納する構成としてもよい。さらに、容器１６としては、開閉可能な蓋を設けるなどして浄化体１７を容易に着脱可能な構成としてもよい。また、容器１６を光透過性を有する透明あるいは半透明のものとしてもよい。

前記浄化体１７としては、セラミックス、金属、樹脂などを単独もしくは２種以上を積層するなどして組み合わせて形成した支持体の表面に光触媒層を設けたものや、光触媒の粉体と、粘土や、シリカ、アルミナなどの各種の無機材料や金属粉などとを単独もしくは２種以上組み合わせて混合し焼成することにより一体化したものや、光触媒を繊維に固着したものなどを挙げることができる。

すなわち、浄化体１７としては、吹きつけ、焼き付け、溶射、塗りつけおよび浸漬（ディッピング）などにより光触媒を混合あるいは付着させた素材（布、樹脂、金属など）により粒状に形成されたものを用いることができる。

前記浄化体１７の粒の形状としては、球形に限らず、米粒状、薄片状などの種々の小片状などの各種の形状のものを用いることができる。

前記浄化体１７としては、容器１６に収納して用いる形態に限らず、容器１６そのものを浄化体１７により円盤状、平板状、筒状、２重筒状などの各種の形状とする構成であってもよい。この場合、浄化体１７を取付軸３に直接取り付ける構成とするとよい。

但し、複数の粒状の浄化体１７を容器１６に収納する構成とした場合における全体としての浄化体１７の占める大きさを、一体品とした浄化体１７の大きさより小さくすることができるので、浄化体１７、ひいては装置の小型化を容易に図ることができるという意味で、複数の粒状の浄化体１７を容器１６に収納する構成が好ましい。なお、容器１６に浄化体１７を収納して用いる場合、容器１６の表面に光触媒層を設ける構成としてもよい。

すなわち、浄化体１７の形態としては、粒状の浄化体１７を四角枠状の網籠状の容器１６に収納固定して全体として平板状をなすように形成したものや、粒状の浄化体１７をパイプの外周面に配列して網で固定することによりして全体として円筒状をなすように形成したものや、浄化体１７そのものを円盤状に形成したものや、容器１６を用いずに浄化体１７そのものを円筒状に形成したものなどの種々の形態を用いることができる。

前記光触媒としては、酸化チタン、詳しくは結晶の形でルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型が有り、一般的にはアナターゼ型の二酸化チタンが用いられている。勿論、従来公知の各種の光触媒から選択使用することができるが、光触媒酸化作用および光励起親水性作用を有するものであることが肝要である。

本実施形態の浄化体１７としては、二酸化チタンおよび／または二酸化チタンの化合物の粉体と、セラミックスの粉体とを混合して直径５ｍｍ程度の球形に形成されたものが用いられている。すなわち、光触媒が浄化体１７に固定されているとともに、浄化体１７が全体として粒状に形成されたものが用いられている。そして、このような浄化体１７の複数、本実施形態においては４５０粒が平面円環状に配列した状態で直径１２０ｍｍ程度に形成された容器１６に収納されて固定されている。

前記４つの容器１６の相互間および配列方向の外側の総計５箇所には、それぞれ光触媒に光触媒酸化反応を起こさせるのに必要な光を照射するための光源としての紫外線領域の波長の光を照射自在な紫外線灯１８が配設されている。本実施形態の紫外線灯としては、高い殺菌性を具備する波長が２５３．７ｎｍの紫外線を照射自在な殺菌灯が用いられている。これらの紫外線灯１８は、ケース体２の内部における浄化対象液Ｌの液面より上方、すなわち、酸素を有する空気中に配置されている。

なお、紫外線灯１８の配置としては、光触媒に対して空気中において光を照射することのできる位置であればよく、浄化体１７の形状などによって設定すればよい。例えば、紫外線灯１８を図１の上下および／または左右方向に複列配置する構成としてもよいし、浄化体１７を円筒状の単体とした場合には、浄化体１７の内部および／または外部に単数あるいは複数配置することもできる。但し、紫外線灯１８と浄化体１７との距離をできるだけ短くした方が、紫外線の出力を大きくせずに紫外線による浄化対象液Ｌの殺菌力を強くすることができるという意味で好ましい。また、紫外線灯１８の形状としては、直管状、円環状などの各種の形状から選択使用することができる。

なお、光源としては、光触媒に電荷分離を生じさせる光エネルギを供給するものであり、可視光線および／または紫外線を用いることができるが、少なくとも紫外線を用いることが、浄化対象液Ｌの殺菌力を得ることができるという意味で好ましい。なお、可視光線としては、白色灯や太陽光を用いることができる。また、太陽光を用いる場合には、ケース体２の上部を開口としたり、紫外線の透過率の高い透明な素材により形成したりするとよい。

前記取付軸３、ロータ４および容器１６により、本実施形態の光触媒を固定した浄化体１７を静止あるいは流動中の浄化対象液Ｌに接離させる接離手段１９が構成されている。

なお、接離手段１９としては、浄化体１７の形状や容器１６の有無などにより変更することができる。例えば、容器１６に収納した状態あるいは単体で円盤状をなす浄化体１７の場合には、本実施形態のように浄化体１７の一部を浄化対象液Ｌの液面下に没した状態で回転させる構成や、容器１６に収納した状態あるいは単体で平板状をなす浄化体１７の場合には、平行クランク機構などにより浄化体１７を水平状態、垂直状態、傾斜状態などの予め設定された姿勢に保持した状態で液面上と液面下との間を移動させる構成などを挙げることができる。この場合、浄化体１７を揺動させつつ液面上と液面下との間を移動させてもよい。

前記浄化対象液Ｌとしては、飲料水、中水、下水、工場排水だけでなく、クーリングタワーの冷却水や、大型水槽、観賞池、プールおよび常時適温とされた風呂、温泉などにおける循環水（湯）などの各種の液体を挙げることができる。

また、浄化装置１のサイズとしては、装置の仕様、設計コンセプトなどの必要に応じて設定すればよい。

つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について、本発明の浄化方法の実施形態とともに説明する。

本実施形態の浄化方法は、前述した図１に示す本実施形態の浄化装置１を用いて実施する。

本実施形態の浄化方法を開始すると、まず、ポンプ１０および紫外線灯１８が駆動される。そして、ポンプ１０の駆動により浄化対象液Ｌが汲み上げられる。また、紫外線灯１８の駆動により浄化体１７の光触媒が空気中において波長が２５３．７ｎｍの紫外線の照射にさらされる。

前記ポンプ１０により汲み上げられた浄化対象液Ｌは、供給配管９を通過して右蓋部材６の供給孔７に到達すると、供給孔７から右蓋部材６の内部に流下する。

この時、浄化対象液Ｌは、供給孔７から流下する途中でロータ４の羽根に接触して、ロータ４とともに取付軸３を回転駆動させる。その結果、浄化体１７を収納した容器１６が取付軸３とともに回転を開始する。

ついで、供給孔７から流下した浄化対象液Ｌは、連結孔８で集合し、連結管および導入孔１２をこの順に通過してケース体２の内部に供給される。

ついで、ケース体２の内部に供給された浄化対象液Ｌの液面の上昇により、回転状態の容器１６の下部が浄化対象液Ｌの液面下に没する。これにより浄化体１７が浄化対象液Ｌに接触し、浄化体１７に付着した浄化対象液Ｌが浄化体１７とともに順次空気中に引き上げられることになる。

この時、空気中において紫外線の照射をうけて表面に露出している光触媒が光励起親水性を発揮しているので、浄化対象液Ｌの液面下に没した後に空気中に取り出された浄化体１７の表面には、浄化対象液Ｌの表面張力による浄化対象液Ｌの水滴が形成されるのではなく、光触媒の光励起親水性により浄化対象液Ｌの均一な薄膜が形成されることになる。

ついで、浄化体１７の表面に均一な薄膜として形成された浄化対象液Ｌは、空気中において紫外線灯１８からの紫外線の照射を受けた光触媒の酸化作用と、紫外線灯１８からの紫外線による殺菌作用との両者を受けて、薄膜とされた浄化対象液Ｌに含まれる分解対象物の分解および微生物の殺菌などの浄化が大気中を移動する浄化体１７の表面で順次行われることになる。

この時、浄化対象液Ｌが薄膜とされているので、紫外線は、浄化対象液Ｌを容易に通過して光触媒に到達する。その結果、光触媒による酸化作用および紫外線による殺菌作用の両者を十分に発揮させることができる。

これに対して、光触媒の表面に浄化対象液Ｌを流動させたり、浄化対象液Ｌの液中に光触媒を固定した浄化体１７を設置したりする構成の場合には、浄化対象液Ｌの層（膜）の厚さが厚くなるので、浄化対象液Ｌに紫外線が吸収されて減衰されるので紫外線が十分に光触媒に到達せず、光触媒の性能を十分に発揮させることができないとともに、紫外線による殺菌性も低下する。

つまり、光触媒に接触させる浄化対象液Ｌの膜圧が薄いほど紫外線が通過しやすいので、光触媒による酸化作用および紫外線による殺菌性の両者をともに十分に発揮させることができる。

この光触媒に接触させる浄化対象液Ｌの膜圧が薄いほど光触媒による酸化作用が大きいことについては、酸化還元試薬としてのメチレンブルーの水溶液（１０ｍｇ／蒸留水１リットル＝１０ｐｐｍ：光触媒製品技術協議会、光触媒性能評価試験法Ｉ（２００１年度版））を用いて光触媒の液面からの深さと時間とメチレンブルーの濃度との関係を調査する実験により確認することができた。この実験結果を図２に示す。なお、実験としては、本実施形態の浄化体１７をメスシリンダの底面に配列し、メチレンブルーを所定の水深（４０ｍｍ、７０ｍｍ、２１０ｍｍ）となるように注入し、液面上に配置した殺菌灯（波長２５３．７ｎｍ：出力１．６６Ｗ）を点灯して、所定時間（３時間、８時間、１４時間、１８時間、２４時間）経過する毎にメチレンブルーの濃度を測定することにより得た。そして、図２に示すように、浄化対象液Ｌの膜圧が厚いほど光触媒による酸化作用が少なくなることが実験により確認することができた。

ついで、大気中を移動する浄化体１７の表面で浄化された薄膜状の浄化対象液Ｌは、容器１６の回転にともなって浄化体１７とともに液中に没することでケース体２の液中に順次戻され、ケース体２に供給された浄化対象液Ｌの浄化が行われる。そして、浄化された浄化対象液Ｌは、排出配管１４の途中に配設されたバルブ１５を開状態とすることで排出される。

なお、浄化対象液Ｌの浄化は、ケース体２の内部に浄化対象液Ｌを静止させた状態あるいは流動させた状態のいずれの状態でも行うことができる。この場合、バルブ１５の弁の開度あるいはバルブ１５のオンオフ操作により、予め設定された液面の位置を保持した状態で、浄化対象液Ｌを静止させたり、流動させたりすることができる。なお、浄化対象液Ｌを静止させる場合には、ポンプ１０による浄化対象液Ｌの汲み上げを停止させる必要があり、これにより取付軸３を回転させることができないので、取付軸３を回転駆動させる電動モータなどのアクチュエータと、アクチュエータの駆動力を取付軸３に伝動させるための歯車やベルトなどの駆動力伝動機構とを設ける構成とするとよい。

また、本実施形態の浄化装置１においては、１０ｐｐｍのメチレンブルーの濃度を１時間経過後に４．６ｐｐｍに半減させることができ、８時間経過後に０．０５ｐｐｍとほとんどメチレンブルーを酸化させてなくすことができることが実験により確認できた。

また、浄化体１７を水深６０ｍｍに配設した場合には、１０ｐｐｍのメチレンブルーの濃度が１時間経過後に９．１ｐｐｍ、８時間経過後に５．９ｐｐｍとなることが確認できた。すなわち、この実験によっても、光触媒を液中に没した場合には、光触媒による酸化作用を十分に発揮させることができないことが確認できた。

なお、光源として、波長３６０ｎｍの紫外線を用いた場合には、同一条件でメチレンブルーの濃度が１時間経過後に８．６ｐｐｍ、８時間経過後に３．８ｐｐｍとなることが確認できた。すなわち、光触媒に照射する紫外線の波長を２５３．７ｎｍとすることにより、光触媒による酸化作用をより有効かつ効率よく発揮させることができることが確認できた。これらの実験結果を図３に示す。また、当然ながら浄化体１７と同一サイズおよび同一形状の光触媒を有しないボール体を用いた場合には、メチレンブルーの濃度が８時間経過しても変化しないことが確認できた。

このように、本実施形態の浄化方法においては、空気中において光触媒を固定した粒状の浄化体１７に対して紫外線を照射した後に、粒状の浄化体１７を浄化対象液Ｌの液面下に没し、その後、浄化対象液Ｌに没した浄化体１７を空気中に取り出して空気中において浄化体１７に紫外線を照射する動作をこの順に繰り返すことにより、浄化対象液Ｌの浄化ができるように形成されている。

すなわち、本実施形態の浄化方法によれば、空気中において光を照射した状態で光触媒を静止あるいは流動中の浄化対象液Ｌに接離させることができるので、光触媒の光励起親水性を発揮させて、空気中に取り出された光触媒の表面に浄化対象液Ｌの均一な薄膜を形成することができる。そして、空気中において薄膜とされた浄化対象液Ｌを介して光触媒に紫外線を照射することができるので、光触媒の酸化作用を十分に発揮させることができる。

また、本実施形態の浄化方法によれば、光が紫外線であるので、空気中において薄膜とされた浄化対象液Ｌに紫外線を照射することにより、光触媒による酸化作用に加えて、紫外線の殺菌力による殺菌作用を十分に発揮させることができる。特に、波長が２５３．７ｎｍの紫外線を用いることで、より大きな殺菌力を得ることができる。すなわち、空気中において薄膜とされた浄化対象液Ｌを介して光触媒に紫外線を照射することにより、光触媒による酸化作用および紫外線による殺菌作用の両者を十分に発揮させることができる。

また、本実施形態の浄化方法によれば、光触媒が浄化体１７に固定されているとともに、浄化体１７が全体として粒状に形成されたものであるから、浄化体１７を平板状の一体ものとする場合と比較して、全体としての接触面積を大きくすることが容易にできる。すなわち、浄化体１７を一体ものとした場合における浄化対象液Ｌの設置スペースと、複数の粒状とした場合における全体としての設置スペースとを同一とした場合を比較すると、複数の粒状とした方が、浄化対象液Ｌとの接触面積を大きくすることができる。言い替えると、浄化体１７を一体ものとした場合における浄化対象液Ｌとの接触面積と、複数の粒状とした場合における全体としての浄化対象液Ｌとの接触面積を同一とした場合を比較すると、複数の粒状とした方が、浄化体１７の設置スペースを小さくすることができる。その結果、小型化を容易に図ることができる。

さらに、本実施形態の浄化方法によれば、空気中において薄膜とされた浄化対象液Ｌに対して紫外線を照射するので、浄化速度を速くすることができる。すなわち、本実施形態の浄化方法においては、浄化対象液Ｌを薄膜とするので、単位時間当たりの浄化量は少なくなるが、高速で浄化することができるので全体としての浄化力および浄化能力を高いものとすることができる。これに対して、従来のように、浄化対象液Ｌの膜厚を厚くすると、単位時間当たりの浄化量は多くなるものの、浄化力そのものが小さくなったり、浄化に要する時間が極めて長くなるので、結果として、浄化力および浄化能力が低いものとなる。

なお、本実施形態における波長が２５３．７ｎｍの紫外線による殺菌作用については、従来公知であるので、その詳しい説明については省略する。また、光触媒および殺菌灯により殺菌された菌の死骸および有機物は、光触媒により分解、浄化することができる。

したがって、本実施形態の浄化方法によれば、浄化対象液Ｌの浄化性能の向上を容易かつ確実に図ることができる。

また、本実施形態の浄化装置１によれば、光触媒に対して空気中において光を照射するための光源と、光触媒を固定した浄化体１７と、浄化体１７を静止あるいは流動中の浄化対象液Ｌに接離させる接離手段とを有しているので、本発明の浄化方法、すなわち、空気中において光を照射した状態で光触媒を静止あるいは流動中の浄化対象液Ｌに接離させる浄化方法を簡単な構成で容易に実施することができる。

また、本実施形態の浄化装置１によれば、光源として少なくとも紫外線領域の波長の光を照射自在な紫外線灯１８が用いられているので、浄化対象液Ｌの殺菌を容易かつ確実に実施することができる。すなわち、空気中において薄膜とされた浄化対象液Ｌを介して光触媒に紫外線を照射することができるので、光触媒による酸化作用および紫外線による殺菌作用の両者を十分に発揮させることができる。この時、紫外線灯１８として波長が２５３．７ｎｍの紫外線を照射する殺菌灯を用いることにより、殺菌性能をより向上することができる。

さらに、本実施形態の浄化装置１によれば、浄化体１７が粒状に形成されており、複数の浄化体１７が、浄化対象液Ｌが内外に流動自在な容器１６に収納されているので、浄化体１７の配置スペースを小さくすることができる。すなわち、浄化体１７を一体ものとした場合における浄化対象液Ｌとの接触面積と、複数の粒状とした場合における全体としての浄化対象液Ｌとの接触面積を同一とした場合を比較すると、複数の粒状とした方が、浄化体１７の設置スペースを小さくすることができる。言い替えると、浄化体１７を一体ものとした場合における浄化対象液Ｌの設置スペースと、複数の粒状とした場合における全体としての設置スペースとを同一とした場合を比較すると、複数の粒状とした方が、浄化対象液Ｌとの接触面積を大きくすることができる。その結果、小型化を容易に図ることができる。

さらにまた、本実施形態の浄化装置１によれば、光源および浄化体１７が、浄化対象液Ｌを貯留自在なケース体２の内部に配設されているので、浄化対象液Ｌを静止状態あるいは流動状態とすることが容易にできるし、多種多様の設置箇所への設置を容易に行うことができる。

したがって、本実施形態の浄化方法および浄化装置１によれば、浄化性能の向上や小型化などによる高性能化を確実に図ることができるなどの極めて優れた効果を奏する。

さらに、本実施形態の浄化方法および浄化装置１によれば、従来の同一能力の装置に比べ著しく小型化でき、コストダウンを可能とすることもできる。

また、本実施形態の浄化装置１によれば、本実施形態の浄化方法を確実かつ容易に実施することができるなどの極めて優れた効果を奏する。

図４および図５は本発明に係る浄化装置の第２実施形態を示すものであり、図４は要部を示す模式図、図５は図４の側面図である。

本実施形態の浄化装置Ａは、浄化体１７を１つの容器１６Ａに収納したものを例示している。

すなわち、本実施形態の浄化装置１Ａにおいては、図４および図５に示すように、呼び径５０Ａ（外径６０．５ｍｍ）で長さ５０ｍｍのパイプ２１と、このパイプ２１の内孔の両端に取り付けられた左右１対のジャーナル２２と、パイプ２１の外周面に取り付けられた金網２３により全体として円筒状の容器１６Ａが形成されている。そして、パイプ２１の外周面に前述した第１実施形態の浄化装置１における４つの容器１６に収納された数と同一数の浄化体１７が配列されており、これらの浄化体１７は、金網２３でパイプ２１の表面に固定されている。そして、両ジャーナル２２が図１に示すケース体２の左右の側板２Ｌ、２Ｒに回転自在に支持されている。すなわち、両ジャーナル２２は、図１に示す取付軸３の代わりをなすものである。なお、金網２３を取り外すことで、浄化体１７の交換などのメンテナンスができるようになっている。

前記容器１６Ａの外側の空気中には、図５に示すように、直管状に形成された複数、本実施形態においては２本の紫外線灯１８が容器１６Ａを中心としてその軸方向をパイプ２１の軸方向と平行にして同心円上に平行に延在するように配列されている。

なお、本実施形態の浄化装置１Ａにおいても、容器１６Ａを回転駆動する駆動源として、電動モータなどのアクチュエータを単独もしくは減速機と組み合わせて用いてもよい。勿論、容器１６Ａの回転速度を制御するように構成してもよい。

その他の構成については、前述した第１実施形態の浄化装置１と同様とされているので、その詳しい説明は省略する。

このような構成からなる本実施形態の浄化装置１Ａによれば、前述した第１実施形態の浄化装置１と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態の浄化装置１Ａによれば、前述した第１実施形態における浄化体１７を収納した４つの容器１６を用いる場合に比べて、浄化体１７を収納した容器１６Ａの製作が簡単でメンテナンスを容易に行うことができるし、１つの容器１６Ａの外側に複数の紫外線灯１８を配列することができるので、全体として装置の小型化をより図ることができる。その結果、全体としての低コスト化をより図ることができる。

なお、本実施形態の浄化装置１Ａによれば、パイプ２１の外周面に浄化体１７が配設されているので、容器１６Ａの回転により全ての浄化体１７を浄化対象液Ｌと接触させることができる。

また、本実施形態の浄化装置１Ａによれば、前述した第１実施形態の浄化装置１より、浄化対象液Ｌの蒸発を少なくすることもできる。

図６は本発明に係る浄化装置の第３実施形態の要部を示す模式図である。

本実施形態の浄化装置１Ｂは、浄化体１７を収納した容器１６Ｂを浄化対象液Ｌに浮かべるようにしたものである。

すなわち、本実施形態の浄化装置１Ｂにおいては、図６に示すように、ボール状に形成された浮力体３１と、この浮力体３１の外周面に配置された金網２３Ｂにより全体として球状の容器１６Ｂが形成されている。そして、浮力体３１の表面に前述した第１実施形態の浄化装置１における４つの容器１６に収納された数と同一数の浄化体１７が配置されており、これらの浄化体１７が金網２３Ｂにより浮力体３１の表面に固定されている。

したがって、本実施形態においては、複数の浄化体１７を収納した容器１６Ｂが浄化対象液Ｌに浮かぶように形成されているとともに、複数の浄化体１７を収納した容器１６Ｂの全体の浮力が浮力体３１により確保されるようになっている。なお、容器１６Ｂの数を複数としてもよい。また、金網２３Ｂを取り外すことで、浄化体１７の交換などのメンテナンスができるようになっている。

前記浮力体３１の浮力としては、浄化対処液Ｌに容器１６Ｂの１／３〜２／３程度が没するように制御することが好ましい。

前記浮力体３１としては、浄化対象液Ｌより比重の小さい素材によって所望の浮力を得るように形成されたもの、内部に空所を形成して所望の浮力を得るように形成されたもの、空所内に適宜な浮力増強手段として空気あるいは油などを封入することにより浮力を増加させたもの、発泡体により形成したものなどを挙げることができる。

前記浮力体３１の形状としては、球状に限らす、円柱状、ラグビーボールの如く楕円体状、多角柱状、多面体状などから選択することができる。また、浮力体３１としては、中空としたり、中実としたりすることができる。さらに、筒状とすることも可能である。そして、浮力体３１の形状により、容器１６Ｂの全体形状が規制されるようになっている。

本実施形態の浄化装置１Ｂにおけるケース体２Ｂの右側の側板２ＢＲの導入孔１２には、供給配管９Ｂの一端が直接接続されいる。また、ケース体２Ｂの内部には、循環用ポンプ３２が配設されている。この循環用ポンプ３２には、循環用配管３３の基端部が接続されており、循環用配管３３の先端３３ａは、浄化対象液Ｌの液面より上方に配置されている。この循環用配管３３の先端３３ａは、循環用ポンプ３２により汲み上げた浄化対象液Ｌをケース体２Ｂ内の液面に向かって吐出あるいは噴出することができるようにケース体２Ｂの底面に向かうように構成することが好ましい。

したがって、循環用ポンプ３２を駆動することにより、循環用ポンプ３２で汲み上げられた浄化対象液Ｌは、循環用配管３３をその先端３３ａに向かって流動し、その後循環用配管３３の先端３３ａからケース体２Ｂの内部における浄化対象液Ｌの液面に向かって吐出あるいは噴出されて流下しケース体２Ｂの内部に戻されるように形成されている。また、循環用配管３３の先端３３ａから吐出あるいは噴出されて流下する浄化対象液Ｌは、流下の途中で前記容器１６Ｂに接触して容器１６Ｂを回転駆動することができるようになっている。

前記循環用ポンプ３２および循環用配管３３により、本実施形態の光触媒を固定した浄化体１７を静止あるいは流動中の浄化対象液Ｌに接離させる接離手段１９Ｂが構成されている。

なお、本実施形態の浄化装置１Ｂにおいては、容器１６Ｂを回転させる駆動源として、浄化対象液Ｌを用いたが、水などの液体や空気などの気体などの他の流体を用いることもできる。

また、前述した第１実施形態の浄化装置１と同様に、ケース体２Ｂの上部を開口としてもよい。この場合、紫外線灯１８をケース体２Ｂの内部に配置せず、開口の上方に近接配置してもよいし、また、ケース体２Ｂに導入孔１２を設けずに、供給配管９Ｂの一端（浄化対象液Ｌの吐出端）を、ケース体２の内部あるいは開口の上方に配置するようにしてもよい。

なお、浄化体１７を容器１６Ｂに収納しない構成、例えば、浄化体１７を粒状とせずに浮力体３１の表面を覆うように形成したり、光触媒で浮力体３１の表面を覆うように形成したりしてもよい。この場合、浄化対象液Ｌをかけたときに回転させることができるように、表面に水流の抵抗となる凹凸を設けることが肝要である。このような突起や凹凸などは、浄化対象液Ｌとの接触面積を増加させる機能を備えている。

その他の構成については、前述した第１実施形態の浄化装置１と同様とされているので、その詳しい説明は省略する。

このような構成からなる本実施形態の浄化装置１Ｂにおいては、まず、ポンプ１０および紫外線灯１８が駆動される。そして、ポンプ１０の駆動により浄化対象液Ｌが汲み上げられる。また、紫外線灯１８の駆動により浄化体１７の光触媒が空気中において波長が２５３．７ｎｍの紫外線の照射にさらされる。

ついで、ポンプ１０の駆動により汲み上げられた浄化対象液Ｌは、供給配管９Ｂを通過して導入孔１２からケース体２Ｂの内部に貯留される。そして、ケース体２Ｂの内部に浄化対象液Ｌが貯留されると、容器１６Ｂがケース体２Ｂの内部に貯留された浄化対象液Ｌの液面にその直径の１／２程度が没するようにして浮かぶことになる。

ついで、ケース体２Ｂの内部に浄化対象液Ｌが貯留された状態で循環用ポンプ３２が駆動される。そして、循環用ポンプ３２が駆動されると、ケース体２Ｂの内部に貯留された浄化対象液Ｌが循環用配管３３の先端３３ａから吐出あるいは噴出されて液面に向かって流下する。そして、浄化対象液Ｌが液面に流下すると、浄化対象液Ｌが流下した位置に向かって浄化対象液Ｌが図６の矢印Ｃにて示すように流動する。その結果、浄化対象液Ｌに浮かんでいる容器１６Ｂは、浄化対象液Ｌの流下位置の直下に移動しその位置が保持される。

この時、容器１６Ｂの外周に流下する浄化対象液Ｌがかかり、浄化対象液Ｌの水流により容器１６Ｂが図６の矢印Ｄに示す図６の反時計方向に回転を開始する。これにより前述した第１実施形態の浄化装置１と同様に、浄化体１７に付着した浄化対象液Ｌが浄化体１７とともに順次空気中に引き上げられることになる。そして、空気中に引き上げられた浄化体１７は、容器１６Ｂのさらなる回転により、再び浄化対象液Ｌの液中に没することになる。その結果、空気中において光触媒を固定した粒状の浄化体１７に対して紫外線を照射した後に、粒状の浄化体１７を浄化対象液Ｌの液面下に没し、その後、浄化対象液Ｌに没した浄化体１７を空気中に取り出して空気中において浄化体１７に紫外線を照射する動作をこの順に繰り返すことにより、浄化対象液Ｌの浄化が行われることになる。

したがって、本実施形態の浄化装置１Ｂによれば、前述した第１および第２実施形態の浄化装置１、１Ａと同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態の浄化装置１Ｂによれば、前述した第１実施形態の浄化装置１における容器１６および接離手段１９を用いる場合に比べて、簡単な構成で、部品点数を少なくすることができるので、全体として装置の小型化をよりさらに図ることができし、ランニングコストの低減を図ることができる。その結果、全体としての低コスト化をよりさらに図ることができる。

なお、本実施形態の浄化装置１Ｂの浄化性能が、前述した第１および第２実施形態の浄化装置１、１Ｂと同等であることが、１０ｐｐｍのメチレンブルーの濃度を１時間経過後に４．６ｐｐｍに半減させることができ、８時間経過後に０．０５ｐｐｍとほとんどメチレンブルーを酸化させてなくすことができるという実験により確認できた。

また、本実施形態の浄化装置１Ｂにおける容器１６Ｂは、単独で沈降槽などの各種の大型槽やプールなどの浄化に用いることができる。この場合、浄化対象液Ｌの流入口の近傍において、容器１６Ｂが遠くへ移動するのを阻止するために、浄化対象液Ｌの流下する部分を囲うように金網や柵などを設置し、その内部の領域に容器１６Ｂを配置するとよい。また、紫外線灯１８は、スタンドによって保持するようにするとよい。さらに、浄化対象液Ｌが常に供給あるいは浄化対象液Ｌの流動により、容器１６Ｂの回転を保持できる状態である場合には、接離手段１９Ｂを設ける必要がない。さらにまた、浄化対象液Ｌが断続的に供給される場合には、浄化対象液Ｌの供給時には容器１６Ｂの回転を確保することができるので、容器１６Ｂが回転している時には浄化対象液Ｌの浄化を行うことができる。このような場合においても、接離手段１９Ｂを必ずしも設けなくてもよい。

なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。例えば、ケース体を使用せずに、浄化対象液の流動路の途中に浄化体、光源などを配設する構成とすることができる。

本発明に係る浄化方法を実施する浄化装置の第１実施形態の要部を示す模式図 光触媒の液面からの深さと経過時間とメチレンブルーの濃度との関係を示す図 光触媒に照射する紫外線の波長と経過時間とメチレンブルーの濃度との関係を示す図 本発明に係る浄化方法を実施する浄化装置の第２実施形態の要部を示す模式図 図４の側面図 本発明に係る浄化方法を実施する浄化装置の第３実施形態の要部を示す模式図

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ 浄化装置
２、２Ｂ ケース体
３ 取付軸
４ ロータ
９、９Ｂ 供給配管
１０ ポンプ
１１ 連結配管
１４ 排出配管
１６、１６Ａ、１６Ｂ 容器
１７ 浄化体
１８ 紫外線灯
２３、２３Ｂ 金網
１９、１９Ｂ 接離手段
３１ 浮力体
３２ 循環用ポンプ
３３ 循環用配管
Ｌ 浄化対象液

Claims (9)

1. 空気中において光を照射した状態で光触媒を静止あるいは流動中の浄化対象液に接離させることを特徴とする浄化方法。
2. 前記光が紫外線であることを特徴とする請求項１に記載の浄化方法。
3. 前記光触媒が浄化体に固定されているとともに、前記浄化体が全体として粒状に形成されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の浄化方法。
4. 浄化対象液を光触媒により浄化する浄化装置において、
   前記光触媒に対して空気中において光を照射するための光源と
   前記光触媒を固定した浄化体と、
   前記浄化体を静止あるいは流動中の浄化対象液に接離させる接離手段とを有していることを特徴とする浄化装置。
5. 前記光源が紫外線領域の波長の光を照射自在な紫外線灯であることを特徴とする請求項４に記載の浄化装置。
6. 前記浄化体が粒状に形成されており、複数の前記粒状の浄化体が容器に収納されており、前記容器が浄化対象液を内外に流動自在とするように形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の浄化装置。
7. 前記複数の浄化体を収納した容器が浄化対象液に浮かぶように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の浄化装置。
8. 前記複数の浄化体が浮力体の表面に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の浄化装置。
9. 前記光源および浄化体が浄化対象液を貯留自在なケース体の内部に配設されていることを特徴とする請求項４ないし請求項８のいずれか１項に記載の浄化装置。
   

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