JP2002350646A

JP2002350646A - 光触媒担持用ガラス構造体

Info

Publication number: JP2002350646A
Application number: JP2001156424A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Shiba; 信雄斯波; Keiji Kuramoto; 恵治倉本; Masahide Honda; 正英本多; Kiyoshi Marushita; 清志丸下; Hideo Watabe; 英雄渡部; Toshiaki Hirata; 敏明平田; Koichi Higuchi; 浩一樋口
Original assignee: Hiroshima Prefecture
Current assignee: Hiroshima Prefecture
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】【目的】光源からの入射光をガラス構造体に受入れ、そ
の光路を制御して、構造体内部からガラス表面にコーテ
ィングした光触媒（領域）に直接供給することにより、
処理対象物質が及ぼす透光性や反応性に係る悪影響を排
除する。【構成】光源６からガラス棒11（ガラス構造体１）内部
に受入れた入射光の光路を制御し、光触媒領域７に対し
て極力少ない反射回数でガラス棒11（１）内部から光を
直接供給する。ここでは、ガラス棒11（１）内部に反射
体を埋設したり、ガラス表面３（光触媒領域７）に凹凸
を形成することにより、ガラス棒11（１）内部から光触
媒領域７に光を放出する構成としている。光を入射する
ための光源面61と光触媒領域７以外のガラス構造体11
（１）からは光が外部に漏れないように反射処理を施し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスその他の透
光性物質を賦型化して外部との境界面に光触媒領域を形
成するとともに、光源からの入射光を受ける光源面と該
入射光を前記光触媒領域を除く外部へ透過又は漏洩させ
ないように処理した反射処理部を有してなる光触媒担持
用ガラス構造体に係り、詳しくは、前記構造体内を進行
する光の一部又は全部の進行方向を制御し、かつ、前記
光触媒領域に向けて光量を制御して誘導又は供給するた
めの光路制御手段を具備した光触媒担持用ガラス構造体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光触媒への光の供給方法は、特願２００
０−５７４７にみられるように、光触媒を担持した構造
体（成形体）に外部から照射したり、特開平１１−１７
６３８３号にみられるように、光源自体に光触媒を付け
たものが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光触媒
が機能するためには、光触媒に光が照射されている必要
があるため、光源と光触媒の間に光を遮ったり吸収して
しまう物質が介在すると、光触媒に供給される光の強さ
が弱まり光触媒機能が有効に発揮されなくなるといった
問題があった。特に、着色したり濁った水の処理や、粉
塵等が含まれるガスのように、処理をしようとずる対象
物（被処理物に同じ。）が光を通しにくい場合には、光
触媒の適用が困難である。また、光源自体に光触媒を付
ける場合、小型化や高密度化が困難であるといった問題
があった。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
のであって、上記課題を解消し、光触媒を担持したガラ
ス構造体（媒体）を光の供給手段とし、媒体中を進行す
る光の光路を制御して光触媒領域に向けて誘導又は供給
するようにした光触媒担持用ガラス構造体を提供するも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】課題を解決するために本
発明は、ガラスその他の透光性物質を賦型化して外部と
の境界面に光触媒領域を形成するとともに、光源からの
入射光を受ける光源面と該入射光を前記光触媒領域を除
く外部へ透過又は漏洩させないように処理した反射処理
部を有してなる光触媒担持用ガラス構造体の改善であっ
て、前記構造体内を進行する光の一部又は全部の進行方
向を制御し、かつ、前記光触媒領域に向けて光量を制御
して誘導又は供給するための光路制御手段を具備したこ
とを特徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、上記構成
において、光路制御手段が光触媒領域に形設した凹凸部
又はスパイラル溝であって、前記凹凸部又はスパイラル
溝により造形された形設面を介して進行光の一部が透過
することにより光触媒領域に光を供給し、残部は構造体
内に反射するようにしている。

【０００７】また、光路制御手段が光触媒領域を除く構
造体表面に形設した凹凸を含む反射処理面であって、該
反射処理面により進行光を光触媒領域に誘導又は供給す
るように構成する場合がある。

【０００８】また、光路制御手段が構造体内に埋設した
反射体又は鏡体であって、該反射体又は鏡体により進行
光を反射させ光触媒領域に向けて誘導又は供給するよう
に構成する場合がある。

【０００９】また、光路制御手段が構造体内に埋設した
レンズ体であって、該レンズ体により進行光を屈折させ
光触媒領域に向けて誘導又は供給するように構成する場
合がある。

【００１０】また、上記光触媒担持用ガラス構造体が中
空部又は管路を有し、該中空部又は管路の自由表面に光
触媒領域を形成する場合がある。

【００１１】また、被処理物との接触面積を増大するた
めに、上記光触媒領域を多面形成又は球面形成する場合
がある。

【００１２】さらに、水処理その他の処理装置系の一構
成要素として組み込み、上記光触媒担持用ガラス構造体
の光源面に光ファイバーを接続してなり、光源を遠隔配
置する場合がある。

【００１３】上記実施形態によれば、光触媒を担持した
ガラス構造体を光の供給手段とすることにより、遮蔽物
や吸収体の影響をうけることなく入射光を誘導すること
ができる。そして、ガラス構造体の構成要素として光路
制御手段を有することにより、ガラス構造体（媒体）内
の進行光の一部又は全部の進行方向を制御し、かつ、光
触媒領域に向けて光量を制御して誘導又は供給するよう
にしている。光触媒領域は被処理物と接触するようにガ
ラス構造体の自由表面の一部に形成されており、最終的
にはガラス構造体（媒体）内の進行光の光路を光触媒領
域（外界）に向けて制御する必要があるからである。

【００１４】ここでは、光路制御手段としての反射体、
鏡体、レンズ体、又は凹凸を含む反射処理面について、
大きさを含む形状、数、分布状態等を適宜に変更するこ
とにより、光量を含む光の供給状態を制御するようにし
ている。

【００１５】なお、凹凸を含む反射処理面は、光源面及
び光触媒領域を除く構造体表面に形設され、進行光を光
触媒領域に集中的に照射（誘導又は供給）するように構
成される。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を添付図面を参照して以下
説明する。

【００１７】（実施例１）図１は、ガラス構造体（１）
を石英製のガラス棒（11）〔以下、実施例ガラス棒。〕
として成形した構成概要説明図である。光触媒領域
（７）は、ガラス表面の長手方向にスパイラルなＶ字溝
（３）を形設した凹凸表面からなり、その上から光触媒
をコーティングしている。

【００１８】図２は、光触媒領域の詳細を示す部分拡大
断面視説明図である。

【００１９】図１に示すように、実施例ガラス棒（11）
の先端（光源面61）から入射した光は光触媒領域（７）
に進行し、ガラス表面近くの進行光はＶ字溝（３）の形
設斜面（凹凸部）に照射する。凹凸部（３）と光の入射
角度の関係で、一部は反射してガラス棒（11）内部（構
造体１内）に戻り反対側の凹凸表面（光触媒領域７）に
向けて進行する。また、一部は外部に透過してゆき、光
触媒に光を供給することになる。

【００２０】図２に示すように、Ｖ字溝（３）の開角度
を９０度として左右対称に加工（刻設）しているので、
ほぼ反対側の凹凸表面（光触媒領域７）に光が反射され
る。設計上、開角度を調整したり、形設斜面を円弧とす
ることにより、光を供給する部位や強度をコントロール
することができる。なお、凹凸表面（光触媒領域７）の
形成は、スパイラルなＶ字溝（凹凸部３）に限定されな
い。例えば、四角錐や円錐、不定形の凹凸部等であって
よく、前記設計上の問題に含まれる。

【００２１】光触媒領域（７）を除く構造体（１）内を
進行した光は、反射処理が施されている光源面（61）と
は反対の終端面に至り、該終端面に施した反射処理部
（２）で反射して光を供給することになり、光源（６）
から入射した光を効率よく利用供給することができる。

【００２２】（応用例１）図３に上記実施例ガラス棒
（11）を用いて水処理装置（11a)を構成した応用例１を
示す。

【００２３】図示するように、この水処理装置（11a)
は、容器内に複数本の実施例ガラス棒（11）を多数併設
して処理部を構成している。容器左下の給水口から処理
水（被処理物）が供給され、容器内にセットされている
実施例ガラス棒（11）に接触して光触媒反応により処理
され、容器右上の排水用樋から排出される。光触媒反応
は酸素を供給することにより効率が上昇するため、容器
右下の酸素供給口から多孔体棚を介して小さな泡の形で
供給される。ここでは、処理水中に粉末状の光触媒を分
散させて実施例ガラス棒（11）から漏れてきた光を利用
することもできる。この場合、排出時には濾過を要す
る。

【００２４】（応用例２）図４に実施例ガラス棒（11）
を用いて超臨界装置における光触媒処理手段（11b)を構
成した応用例２を示す。

【００２５】図示するように、この光触媒処理手段（11
b)は、超臨界装置の覗き窓を通して装置内に実施例ガラ
ス棒（11）をセットし、一端をバネにより付勢して光源
面を覗き窓に密着させるとともに、覗き窓を介して光フ
ァイバー（５）を延設して光源（６）まで到らせ受光す
るようにしている。

【００２６】ここで、バネによる実施例ガラス棒（11）
の付勢保持は、密着性の確保と温度による熱膨張の緩衝
のためである。なお、実施例ガラス棒（11）は覗き窓に
接合するか、光源面に覗き窓を付設して一体的に形成し
ても良い。

【００２７】（実施例２）図５は、ガラス構造体（１）
として石英製の光ファイバー（12）〔以下、実施例ファ
イバー。〕を用いた構成概要説明図である。

【００２８】実施例ファイバー（12）の構成は、先端に
至る光ファイバー（12）の一部を光触媒領域（７）と
し、ガラス表面に凸凹部（３）を設け、その上から光触
媒をコーティングしてある。また、光ファイバー（５）
の先端（終端面）と、光源面（61）から光触媒領域
（７）に至るまでのガラス表面の外周には、透過してき
た光が外部に漏れないようにそれぞれ反射処理を施して
いる。

【００２９】光源であるブラックライト（６）から出た
紫外線は、光ファイバー（５）の束の光源面（61）から
入射され、光ファイバー（５）の中を進行し、光を外部
に漏洩することなく光触媒領域（７）まで導かれる。光
触媒領域（７）では、ガラス表面に螺旋状にＶ型の浅い
くぼみ（実施例ガラス棒におけるＶ字溝に同じ。）を形
成した凹凸部（３）を設けており、この凹凸部（３）で
光が透過したり反射して光ファイバー（５）の外に出て
光触媒に光が供給される。

【００３０】このように、凹凸部（３）は光を反射させ
たり透過させて、光を光ファイバー（５）の外部に出す
ための機能を持たせたものであり、平面鏡や凹（凸）面
鏡の原理を利用して、光触媒領域（７）で光触媒を活性
化させるに必要な光を供給する。なお、凹凸部（３）の
形状は特に限定されない。Ｖ字溝の他に稜、円錐、角
錐、不定形をした窪みや突起を用いることができる。

【００３１】（応用例３）図６に上記実施例ファイバー
（12）用いて水処理装置（12a)を構成した応用例３を示
す。

【００３２】図示するように、この水処理装置（12a)に
おいて、未処理水槽からポンプで汲み上げられた水は、
容器中に光ファイバー（５）の束の先端部（終端方向）
に光触媒領域（７）を多数配置した処理部に導かれ、光
触媒により処理された後、処理済水槽に蓄えられる。こ
こで、光触媒領域（７）に形成された凹凸部（３）はリ
ブレットのように境界層を乱して水中の処理水（処理対
象物を含む。）と光触媒との接触の機会を増大させるの
に役立つ。

【００３３】（実施例３）図７は、ガラス構造体（１）
として穴のあいた直方体をしたガラスブロック（13）
〔以下、実施例ブロック。〕を用いた構成概要説明図で
ある。

【００３４】実施例ブロック（13）は、中空部又は管路
（71）〔以下、穴。〕を有するガラス成形体であって、
穴（71）のあいた多面体のガラスブロックを造形したも
のである。ここで、穴（71）の表面（内面）には凹凸部
（３）を形成して光触媒をコーティングしている。

【００３５】図示するように、光源（６）から出た光は
実施例ブロック（13）の光源面（61）から入射し、一部
は穴（71）と穴（71）の間を通過しながら、穴（71）に
形成されている凹凸表面（光触媒領域７）に達し、光触
媒に光を供給する。

【００３６】また、他の入射光は実施例ブロック（13）
内に埋設した反射体（４）により反射し、該ブロック
（13）の角（外表面）に形成された反射処理部（２）で
反射し、さらにブロック（13）表面を凹凸処理した反射
処理面（２）で反射し、ブロック（13）体内の穴（71）
と穴（71）の間に供給されて、穴（71）に形成されてい
る凹凸表面（光触媒領域７）から光触媒に光を供給す
る。こうして、光源（６）から実施例ブロック（13）に
入射した光は、多経路で穴（71）の内面にコーティング
してある光触媒領域（７）に供給される。図中に示した
矢印は、光源（６）から出た光がどのような経路を経て
光触媒領域（７）に供給されるかを模式的に説明するた
めに挿入したものである。

【００３７】光触媒（反応）により処理される処理流体
（被処理物）は実施例ブロック（13）に形成された穴
（71）を管路として供給され、光触媒領域（７）である
穴（71）の中を通過している間に処理されることになる
が、穴（内表面71）に形成された凹凸表面部（光触媒領
域７）は光の反射や透過ばかりでなく、処理流体の攪拌
にも役立つ。

【００３８】（応用例４）図８に上記実施例ブロック
（13）を用いてガス処理装置（13a)を構成した応用例４
を示す。

【００３９】図示するように、このガス処理装置（13a)
は、煙道中（ガス流路）に多数の穴（71）があいた実施
例ブロック（13）を設置し、該ブロック（13）の一面に
光源（６）を対置したものである。

【００４０】光源（６）から照射された光は、ブロック
（13）体内に設置された反射体〔図示省略〕や表面に形
成した反射処理面により穴（71）と穴（71）の間に光を
誘導し、光触媒領域（７）を形成している穴（71）の中
に出ていく。穴（71）の断面形状は円形でも多角形でも
よい。

【００４１】図示のガス処理装置（13a)では、穴(71)と
穴(71)を流れている流体の交換を行うことができるよう
に、実施例ブロック（13）を所々で切除しているが、穴
（71）の表面付近と中心付近の交換を行うために穴（7
1）を屈曲させたり断面形状を変化させても良い。

【００４２】（実施例４）図９は、ガラス構造体（１）
として光触媒領域に房状又は球状の葉面（72) 〔以下、
葉球体。〕を有する樹枝突起を形成したガラスツリー
（14）〔以下、実施例ツリー。〕を造形した構成概要説
明図である。

【００４３】図示するように、葉球体（72）には曲面反
射体（41）や、凹凸反射体（42）とその下面にレンズ体
（８）を合体した光拡散機構を内蔵している。

【００４４】実施例ツリー（14）の幹体から葉球体（7
2）内に入ってきた光の一部は、進行上流の反射体
（４）で反射し、紙面上方の葉球体（72）の上面側から
体内中心部に向かって懸垂して設けられた曲面反射体
（41）に誘導され、該曲面反射体（41）により反射し
て、葉球体（72）表面に形成した光触媒領域（７）に達
する。これにより光触媒領域（７）のほぼ全面に光を供
給することができる。

【００４５】また、実施例ツリー（14）の幹体の中心部
を透過して進行下流の反射体（４）で反射した光は、紙
面下方の葉球体（72）内の凹凸反射体（42）で放射方向
に反射し、かつ、凹面を透過した光はレンズ体（８）に
より屈折して葉球体（72）の下半分の表面に向けて分散
され、葉球体（72）表面に形成した光触媒領域（７）に
達する。これにより光触媒領域（７）のほぼ全面に光を
供給することができる。

【００４６】（実施例５）図10は、光触媒領域に対向す
るガラス構造体（１）の表面に凹凸又は階段状の段丘反
射処理面（21）を形成した段丘形成ガラスブロック（1
5）〔以下、実施例段丘ブロック。〕を造形した構成概
要説明図である。

【００４７】実施例段丘ブロック（15）は、光源（６）
から入射した光を直角方向に配設した光触媒領域（７）
に誘導又は供給するための光路制御手段を有するもので
ある。

【００４８】図示するように、実施例段丘ブロック（1
5）では、入射光の進路を直角に曲げるために、45度の
反射処理を施す平面や凸面（又は凹面）からなる直角三
角形の段丘反射処理面（21）を斜面形成している。（直
角２等辺三角形の場合は平面だけで凹凸は必要ない）

【００４９】ここでは、両端の段丘反射処理面（21）に
は平面を採用し、中間の段丘反射処理面（21）には凸面
を採用して、光源（６）から入った光を光触媒領域
（７）全面に光を広げるようにしている。

【００５０】

【発明の効果】本発明は以上の構成よりなるものであ
り、これによれば光源からの光を、光触媒を担持してい
るガラス構造体を媒体として光路を制御し、入射光の大
半を極力少ない反射回数で光触媒（領域）に直接供給で
きる。

【００５１】このため、今まで被処理物の外部環境から
光を照射するだけでは処理が困難であった光の透過を妨
げる煙や粉塵が混じったガスの処理や、着色したり光の
透過を妨げる浮遊物質が多く含まれた廃水の処理が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例ガラス棒（実施例１）の構成概要説明図
である。

【図２】同じく、光触媒領域の詳細を示す部分拡大断面
視説明図である。

【図３】実施例ガラス棒（実施例１）を用いた水処理装
置（応用例１）を示す構成概要説明図である。

【図４】超臨界装置における実施例ガラス棒（実施例
１）を用いた光触媒処理手段（応用例２）を示す構成概
要説明図である。

【図５】実施例ファイバー（実施例２）の構成概要説明
図である。

【図６】実施例ファイバー（実施例２）を用いた水処理
装置（応用例２）を示す構成概要説明図である。

【図７】実施例ブロック（実施例３）の構成概要説明図
である。

【図８】実施例ブロック（実施例３）を用いたガス処理
装置（応用例４）を示す構成概要説明図である。

【図９】実施例ツリー（実施例４）の構成概要説明図で
ある。

【図10】実施例段丘ブロック（実施例５）の構成概要説
明図である。

【符号の説明】

１光触媒担持用ガラス構造体 11 実施例ガラス棒（実施例１） 11a 水処理装置（応用例１） 11b 光触媒処理手段（応用例２） 12 実施例ファイバー（実施例２） 12a 水処理装置（応用例３） 13 実施例ブロック（実施例３） 13a ガス処理装置（応用例４） 14 実施例ツリー（実施例４） 15 実施例段丘ブロック（実施例５）２反射処理部又は反射処理面〔光路制御手段〕 21 段丘反射処理面〔光路制御手段〕３凸凹部又はスパイラル溝（Ｖ字溝）〔光路制御手
段〕４反射体又は鏡体〔光路制御手段〕 41 曲面反射体〔光路制御手段〕 42 凹凸反射体〔光路制御手段〕５光ファイバー（の束）６光源 61 光源面７光触媒領域 71 中空部又は管路（穴） 72 葉球体８レンズ体〔光路制御手段〕

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 53/36 ＢＣ (72)発明者本多正英広島県呉市阿賀南二丁目10番１号広島県立西部工業技術センター内 (72)発明者丸下清志広島県呉市阿賀南二丁目10番１号広島県立西部工業技術センター内 (72)発明者渡部英雄広島県呉市阿賀南二丁目10番１号広島県立西部工業技術センター内 (72)発明者平田敏明広島県呉市阿賀南二丁目10番１号広島県立西部工業技術センター内 (72)発明者樋口浩一広島県呉市阿賀南二丁目10番１号広島県立西部工業技術センター内Ｆターム(参考） 2H038 BA42 4D037 AA11 BA18 BB05 CA02 4D048 BB12 EA01 4G015 FA00 FB03 4G069 AA03 AA08 AA11 BA48A CA01 CA05 DA06 EA30 FA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスその他の透光性物質を成形又は賦
型化して外部との境界面に光触媒領域を形成するととも
に、光源からの入射光を受ける光源面と該入射光を前記
光触媒領域を除く外部へ透過又は漏洩させないように処
理した反射処理部を有してなる光触媒担持用ガラス構造
体において、前記構造体内を進行する光の一部又は全部
の進行方向を制御し、かつ、前記光触媒領域に向けて光
量を制御して誘導又は供給するための光路制御手段を具
備したことを特徴とする光触媒担持用ガラス構造体。
【請求項２】光路制御手段が光触媒領域に形設した凹
凸部又はスパイラル溝であって、前記凹凸部又はスパイ
ラル溝により造形された形設面を介して進行光の一部が
透過することにより光触媒領域に光を供給し、残部は構
造体内に反射するようにしたものである請求項１記載の
光触媒担持用ガラス構造体。
【請求項３】光路制御手段が光触媒領域を除く構造体
表面に形設した凹凸を含む反射処理面であって、該反射
処理面により進行光を光触媒領域に誘導又は供給するよ
うにしたものである請求項１記載の光触媒担持用ガラス
構造体。
【請求項４】光路制御手段が構造体内に埋設した反射
体又は鏡体であって、該反射体又は鏡体により進行光を
反射させ光触媒領域に向けて誘導又は供給するようにし
たものである請求項１記載の光触媒担持用ガラス構造
体。
【請求項５】光路制御手段が構造体内に埋設したレン
ズ体であって、該レンズ体により進行光を屈折させ光触
媒領域に向けて誘導又は供給するようにしたものである
請求項１記載の光触媒担持用ガラス構造体。
【請求項６】請求求項１乃至５のいずれか１項記載の
光触媒担持用ガラス構造体が中空部又は管路を有し、該
中空部又は管路の自由表面に光触媒領域を形成してなる
ことを特徴とする光触媒担持用ガラス構造体。
【請求項７】被処理物との接触面積を増大するため
に、光触媒領域を多面形成又は球面形成した請求項１乃
至６のいずれか１項記載の光触媒担持用ガラス構造体。
【請求項８】水処理その他の処理装置系の一構成要素
として組み込まれ、請求項１乃至７のいずれか１項記載
の光触媒担持用ガラス構造体の光源面に光ファイバーを
接続してなり、光源を遠隔配置するようにしたことを特
徴とする光触媒担持用ガラス構造体。