专利名称：光反应器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及光反应器及其制造方法，其中光反应器构成为，在玻璃管中收纳有由玻璃原料形成的多个颗粒体，且能够使流体在玻璃管中流通。
背景技术：
以往，公知有如下这样的净水装置(光反应器)将在由玻璃原料形成的颗粒体的表面上涂布二氧化钛而构成的多个光催化剂，收纳到玻璃管等容器中，对该光催化剂照射光(紫外线)，并且使被处理水经过，对该被处理水进行净化。在专利文献I中公开了净化装置，并且，在专利文献2中公开了水处理装置。专利文献I中公开的净化装置构成为具有外管，其由玻璃等使紫外线透过的材料形成，两端开放；内管，其收纳在该外管中，与外管之间填充有在玻璃珠表面覆盖了锐钛型二氧化钛而形成的光催化剂，并且形成有被供给被处理水的处理空间；玻璃滤光器，其设置在外管的两端部；紫外线灯，其配置在外管附近，照射紫外线；以及反射板，其将从紫外线灯照射的紫外线向外管反射。并且，在专利文献2中公开的水处理装置中，作为圆筒形状容器的处理槽被安装在驱动装置的旋转支撑轴上，并且设置成，以中心轴为轴，按照每分钟I 5转左右的速度旋转，在其内部收纳有在球状玻璃的载体上实施了以由锐钛型晶体构成的二氧化钛为主成分的涂布而形成的无数的光催化剂，而且配置了对该光催化剂照射光的棒状紫外线灯，而且，在处理槽的一方设置有被处理水的导入管，并且在另一方设置有排出管，设定为以在该处理槽中成为规定流通量的方式导入、排出被处理水。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平9-239358号公报专利文献2 :日本特开2000-117271号公报
发明内容
发明所要解决的课题但是，上述以往的净水装置(净化装置、水处理装置)存在如下问题。对于任何一种净水装置而言，都使用了在由玻璃原料形成的颗粒体的表面涂布二氧化钛而构成的多个光催化剂，从而使得二氧化钛(光催化剂)相对于被处理水的接触面积增大来提高处理能力(处理效率)。另一方面，由于需要对光催化剂照射紫外线，因此，在像专利文献I那样，在玻璃管中填充了多个光催化剂的情况下，多个光催化剂处于其他光催化剂的背阴处。因此，处于背阴处的光催化剂不会被激活，从增大紫外线的照射面积的方面考虑，不够充分。结果，在提高处理能力(处理效率)方面存在极限。另一方面，在专利文献2中，由于使处理槽以每分钟I 5转左右的的速度旋转，因此收纳在该处理槽中的光催化剂被随机地搅拌。因此，虽然能够将所有的光催化剂均匀地激活，但不能使处于背阴处的光催化剂激活，这一点与引用文献I相同，从增大紫外线的照射面积的方面考虑，不够充分。而且，需要大型的处理槽和使该处理槽旋转的驱动装置等，导致装置整体的成本上升和大型化，并且需要使用电力，因此节能性差，此外，通用性差，例如所能使用的场所受限等。本发明的目的在于，提供解决了如上所述的背景技术中存在的问题的光反应器及其制造方法。用于解决问题的手段为了解决上述问题，本发明的光反应器I构成为，在玻璃管2中收纳有由玻璃原料形成的多个颗粒体3···，能够使流体L在玻璃管2中流通，其特征在于，使玻璃管2与颗粒体3…之间的抵接部以及颗粒体3···彼此之间的抵接部分别成为具有规定面积的熔接面J···，由此在玻璃管2和颗粒体3…中设置了经由熔接面J…而连续的导光路C。此时，根据发明的优选方式，可以在除熔接面J···以外的颗粒体3…的表面和玻璃管2的内表面上设置光催化剂层4。另一方面，玻璃管2可以使用外周面能够被外部的发光部5照射光的单管。玻璃管2的截面形状可以形成为圆形，或者，也可以形成为非圆形。此时，在非圆形中可以至少包含多边形、长边侧是短边侧的三倍以上的直线状或曲线状的细长形状。另外，玻璃管2也可以使用双重管，该双重管构成为同轴地配置外管2e和内管2i，能够在中心配置发光部 5，并且能够在外管2e与内管2i之间收纳颗粒体3···。另一方面，颗粒体3…可以由单一玻璃原料形成，或者也可以在由单一玻璃原料形成的基体3lr··的表面，设置由熔点比该玻璃原料低的透明原料制成的涂层3c…而构成。而且，颗粒体3···可以形成为相同直径的球状。另外，光反应器I可以用于玻璃管2的一端为被处理水La的流入口 2a、且另一端为处理水Lb的流出口 2b的净水装置M。另一方面，为了解决上述的问题，本发明的光反应器I的制造方法的特征在于，在制造在玻璃管2中收纳有由玻璃原料形成的多个颗粒体3···、且能够使流体L在玻璃管2中流通的光反应器I时，在玻璃管2中填充了颗粒体3···之后，以规定的加热温度Th对填充了该颗粒体3…的玻璃管2进行加热，由此在玻璃管2与颗粒体3…之间的抵接部以及颗粒体3…彼此之间的抵接部处，分别生成具有规定面积的熔接面J···，在玻璃管2和颗粒体3···中设置经由熔接面J…而连续的导光路C。此时，根据发明的优选方式，可以在玻璃管2与颗粒体3···之间的抵接部以及颗粒体3···彼此之间的抵接部处生成了熔接面J···之后，在玻璃管2的内部填充光催化剂用溶液K，并且，之后从玻璃管2中排出该光催化剂用溶液K，在除熔接面J…以外的颗粒体3···的表面和玻璃管2的内表面上设置光催化剂层4。另外，熔接面J可以在由单一玻璃原料形成的颗粒体3…的表面上直接生成，或者，可以在由单一玻璃原料形成的基体3b…的表面上，设置由熔点比该玻璃原料低的透明原料制成的涂层3c···，由此构成颗粒体3···，从而通过该涂层3c…生成熔接面J。另外，在由单一玻璃原料形成的颗粒体3…的表面上直接生成熔接面J时，作为玻璃管2的原料，优选使用熔点比颗粒体3…的原料高的原料。发明效果根据如上所述的本发明的光反应器I及其制造方法，起到如下所述的显著效果。(I)通过使玻璃管2与颗粒体3…之间的抵接部以及颗粒体3…彼此之间的抵接部分别成为具有规定面积的熔接面J···，由此在玻璃管2和颗粒体3…中设置了经由熔接面J…而连续的导光路C，因此，即使在使用了由玻璃原料形成的多个颗粒体3···，且从玻璃管2的外部照射光的情况下，在使流体L在玻璃管2的内部流通时，也能够在增大颗粒体3···的表面与流体L的接触面积的同时，增大对颗粒体3…的表面的照射面积，能够飞跃地提高对于流体L的处理能力(处理效率)。(2)在制造光反应器I时，在玻璃管2中填充了颗粒体3···之后，以规定的加热温度Th对填充了该颗粒体3…的玻璃管2进行加热，即可在玻璃管2与颗粒体3…之间的抵接部以及颗粒体3…彼此之间的抵接部处分别生成具有规定面积的熔接面J···，因此能够以很少的部件数量极其容易地进行制造，能够实现整体的成本降低和小型紧凑化，并且不需要动力部等，因此节能性和通用性也十分优异。(3)根据优选方式，如果在除熔接面J…以外的颗粒体3…的表面和玻璃管2的内表面上设置光催化剂层4，则能够容易地构成玻璃管2的一端为被处理水La的流入口 2a，且另一端为处理水Lb的流出口 2b的净水装置M等，并且飞跃地提高对被处理水La进行净化时的处理能力(处理效率)，而且，可以作为能够实现成本降低和小型紧凑化的净水装置M等来提供。(4)根据优选方式，如果玻璃管2采用了外周面能够被外部的发光部5照射光的单管，则能够更简单地构成廉价的光反应器I。(5)根据优选方式，如果将玻璃管2的截面形状形成为圆形，则能够形成为最普遍的形状，因此能够容易且低成本地进行制造。(6)根据优选方式，将玻璃管2的截面形状形成为非圆形，并且在该非圆形中至少包含多边形、长边侧是短边侧的三倍以上的直线状或曲线状的细长形状，这样，能够灵活地应对各种用途和目的、以及发光部5的种类和形状等，从而能够容易地实现处理效率的提闻和最优化。
(7)根据优选方式，如果使用了同轴地配置外管2e和内管2i，能够在中心配置发光部5，并且能够在外管2e与内管2i之间收纳颗粒体3…的双重管，则能够从配置在中心的发光部5在360°的方向上对配置成环状的各颗粒体3···照射光，因此能够进一步提高对颗粒体3…的实质照射面积(照射效率)。(8)根据优选方式，如果通过单一的玻璃原料来形成颗粒体3···，则能够在颗粒体3…的表面直接生成熔接面J···，因此能够容易地设置损失少的导光路C。(9)根据优选方式，如果玻璃管2的原料使用了熔点比颗粒体3…的原料高的原料，则即使在颗粒体3…的表面直接生成熔接面J…的情况下，也能够避免导致玻璃管2的不必要变形等不良影响。(10)根据优选方式，如果在由单一玻璃原料形成的基体3b…的表面上设置由熔点比该玻璃原料低的透明原料制成的涂层3c…来构成颗粒体3···，则能够通过涂层3c…来生成熔接面J···，因此能够以更低的加热温度来制造光反应器1，特别能够避免基体3b…的不必要熔化。(11)根据优选方式，如果将颗粒体3···形成为相同直径的球状，则能够得到在处理性能中偏差少、品质和均质性高的光反应器I。(12)根据优选方式，在制造光反应器I时，在玻璃管2与颗粒体3…之间的抵接部以及颗粒体3···彼此之间的抵接部处生成了熔接面J···之后，在玻璃管2的内部填充光催化剂用溶液K，并且，之后从玻璃管2中排出该光催化剂用溶液K，在除熔接面J…以外的颗粒体3…的表面和玻璃管2的内表面上设置光催化剂层4，则能够在颗粒体3…的表面和玻璃管2的内表面上容易地设置均匀的光催化剂层4。
图1是本发明的最佳实施方式的光反应器的正面观察的原理性截面结构图，图2是省略了该光反应器的一部分的侧面截面图，图3是该光反应器的包含一部分颗粒体的提取放大截面的作用说明图，图4是该光反应器中使用的玻璃对于光波长的透射率特性图，图5是该光反应器中的颗粒体们对于光波长的光强度特性图，图6是测量图4所示的光强度特性时的测量条件说明图，图7是示出该光反应器的被处理液的处理结果的特性图，图8是该光反应器中的颗粒体所使用的涂层的评价用特性图，图9是用于说明该光反应器的制造方法的流程图，图10是用于说明该光反应器的制造方法的示意性工序图，图11是本发明的变更实施方式的光反应器中的一部分颗粒体的截面图，图12是示出本发明的其他变更实施方式的光反应器的一部分的侧面截面图，图13是示出本发 明的其他变更实施方式的光反应器的一部分的侧面截面图，图14是示出本发明的其他变更实施方式的光反应器的一部分的侧面截面图，图15是示出本发明的其他变更实施方式的光反应器的一部分的立体图，图16是本发明的其他变更实施方式的光反应器的玻璃管的组装说明图，图17是示出本发明的其他变更实施方式的光反应器的一部分的立体图，图18是示出本发明的其他变更实施方式的光反应器的一部分的立体图。标号说明1:光反应器，2 :玻璃管，2e :外管，21:内管，2a :流入口，2b :流出口，3…颗粒体，3b···:基体，3c···:涂层，4 :光催化剂层，5 :发光部，L :流体，La :被处理水，Lb :处理水，J-熔接面，C :导光路，M :净水装置，K :光催化剂用溶液。
具体实施例方式接着，例举本发明的最佳实施方式，根据附图进行详细说明。首先，参照图1 图7具体说明本实施方式的光反应器I的结构。作为本实施方式的光反应器I的基本结构，如图1和图2所示，在玻璃管2中收纳有由玻璃原料形成的多个颗粒体3···，且流体L能够在玻璃管2中流通，并且，尤其是使玻璃管2与颗粒体3…之间的抵接部以及颗粒体3…彼此之间的抵接部分别成为具有规定面积的熔接面J···，由此在玻璃管2和颗粒体3…中设置了经由熔接面J…而连续的导光路C。因此，如图1和图3所示，玻璃管2与颗粒体3之间的抵接部以及颗粒体3与3彼此之间的抵接部分别作为熔接面J而生成，因此照射到玻璃管2的外周面的光如虚线所示，在各颗粒体3···之间透过连续的导光路C，在光强度不大幅劣化的情况下高效地导入到玻璃管2内的大部分的颗粒体3···。本实施方式例示了将如上所述的光反应器I应用于图2所示的净水装置M的情况。因此，本实施方式的光反应器I针对上述的基本结构，进一步在除熔接面J…以外的颗粒体3…的表面和玻璃管2的内表面上设置了采用锐钛型二氧化钛(TiO2)的光催化剂层4。因此，如图2所示，在例示的光反应器I中，玻璃管2的一端成为被处理水La的流入口 2a，而且另一端成为处理水Lb的流出口 2b。此时，如图1所示，玻璃管2是外周面可被外部的发光部5照射光的、截面形状为圆形的单管，可以用派热克斯(注册商标)玻璃等耐热玻璃形成。因此，关于所使用的玻璃管2，如果从具有规定直径的长玻璃管切取所要使用的长度量，则能够容易地得到目标玻璃管2。另外，在本实施方式中，玻璃管2使用了派热克斯(注册商标)玻璃。这样，如果将玻璃管2的截面形状形成为圆形，则能够形成为最普遍的形状，因此具备能够容易且低成本地制造的优点。另外，颗粒体3通过使用玻璃原料而形成为相同直径的球状。通过使用相同直径的球状颗粒体3···，能够得到在处理性能中偏差少、品质和均质性高的光反应器I。关于颗粒体3的玻璃原料，可以使用通用的板状玻璃等中使用的钠钙玻璃。另一方面，作为使光催化剂层4中的光催化剂激活的紫外·线照射光的光源的外部发光部5可以使用黑灯。图4是派热克斯(注册商标)玻璃、钠钙玻璃以及黑灯的评价数据，示出了各种玻璃对于光波长的透射率特性以及黑灯(10〔W〕)的放射光谱特性。在图4中，Gp是派热克斯(注册商标)玻璃的透射率，Gs是钠钙玻璃的透射率，Fb是黑灯的放射光谱。派热克斯(注册商标)玻璃在光波长为300 (nm)以上时，确保了 85 95〔％〕的透射率，钠钙玻璃在光波长为350 (nm)以上时，确保了 85 95〔％〕的透射率。另外，灯的相对光强度处于光波长350 400〔nm〕的区间。因此，即使在使用了廉价的钠钙玻璃作为颗粒体3···，并且使用了黑灯作为紫外线照射光的光源的情况下，也能够确保足够充分的导光性。图5示出了颗粒体3…们对于光波长的光强度特性。在图5中，Fi是在两个颗粒体3与3之间设置了熔接面J时的光强度特性，此时的测量条件如图6 (a)所示。另外，Fr是使两个独立的颗粒体3与3单纯地接触时的光强度特性，此时的测量条件如图6 (b)所示。如图6 (a)、(b)所示，使入光侧光纤41的一端面对两个并列的颗粒体3、3的排列方向的一端侧，并且使出光侧光纤42的一端面对排列方向的另一端侧，并且使发光源的光入射到入光侧光纤41的另一端，且使分光器临近出光侧光纤42的另一端，由此测量了光强度特性。图6 (b)所示，如果仅仅使独立的颗粒体3与3单纯地接触，则在任何波段中，几乎都没有光透过。但是，如图6 (a)所示的本实施方式那样，通过在颗粒体3与3之间生成熔接面J，至少在光波长为350 (nm)以上的情况下，能够确认到充分的光透射性(导光性)。如上所述，如果玻璃管2使用了派热克斯(注册商标)玻璃等耐热玻璃，颗粒体3···使用了钠钙玻璃，作为结果，玻璃管2的原料的熔点比颗粒体3…的原料高。因此，即使在颗粒体3…的表面直接生成熔接面J···的情况下，也能够避免导致玻璃管2的不必要变形等不良影响。另外，由于是将由单一玻璃原料形成的颗粒体3···彼此熔接，因此能够在颗粒体3…的表面直接生成熔接面J···，能够容易地设置损失少的导光路C。而且，由于玻璃管2采用了外周面可被外部的发光部5照射光的单管，因此能够更简单地构成廉价的光反应器I。另一方面，光催化剂层4是在除熔接面J…以外的颗粒体3…的表面和玻璃管2的内表面上通过涂布而设置的。由于光催化剂层4使用了上述的二氧化钛，因此，通过由光催化剂实现的氧化反应和分解反应，起到作为公知作用的空气清洁、净水、除臭、除菌、防污等作用。即，如图3所示，在设置于颗粒体3 (钠钙玻璃)上的光催化剂层4的表面接触了汚染物质X时，以同时照射了激励光(紫外线)U为条件进行汚染物质X的净化。特别是，满足该条件的净化作用在液体的情况下显著低于气体的情况，因此实际上，在液体的情况下，与气体相比需要1000倍的处理能力。因此，要在增大光催化剂层4的表面与汚染物质X接触的实质接触面积的同时，增大受激励光U照射的实质照射面积，这成为提高净水装置I的处理能力上的重要课题。在本实施方式的光反应器I中，通过使玻璃管2与颗粒体3…之间的抵接部以及颗粒体3···彼此之间的抵接部分别成为具有规定面积的熔接面J···，由此在玻璃管2和颗粒体3…中设置了经由熔接面J…而连续的导光路C，因此，即使在使用由玻璃原料形成的多个颗粒体3···，且从玻璃管2的外部照射光的情况下，在使流体L在玻璃管2的内部流通时，也能够在增大颗粒体3…的表面与流体L的接触面积的同时，增大对颗粒体3…的表面的照射面积，能够飞跃地提高对于流体L的处理能力(处理效率)。另外，在除熔接面J…以外的颗粒体3···的表面和玻璃管2的内表面上设置了采用二氧化钛的光催化剂层4，因此能够容易地构成玻璃管2的一端为被处理水La的流入口 2a，且另一端为处理水Lb的流出口 2b的净水装置M等，并且飞跃地提高了对被处理水La进行净化时的处理能力(处理效率)，而且，可以作为能够实现成本降低和小型紧凑化的净水装置M等来提供。图7示出了光反应器I (净水装置M)对被处理液La的处理结果。图7是将50〔mM〕、pH3.0、4 (mL)的亚甲蓝收纳到光反应器I中，并且将来自黑灯的紫外线照射到玻璃管2的周面时的处理结果，在图7中，Qr表示亚甲蓝(被处理液La)的初始浓度，Qi表示处理后的亚甲蓝(处理液Lb)的浓度。另外，Qp是没有设置熔接面J···时的比较例，示出了将独立的颗粒体3…与以往同样地直接填充到玻璃管2中，并且基于与Qi的情况相同的条件进行处理后的结果。在使用了本实施方式的光反应器I (净水装置M)的情况(Qi)下，与以往的情况(Qp )相比，能够得到格外高的净水效果。接着，参照图9所示的流程图和图10 (a) (d)对本实施方式的光反应器I的制造方法进行说明。
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首先，准备作为使用部件的玻璃管2和多个颗粒体3···，并且准备用于设置光催化剂层4的光催化剂用溶液K (步骤SI)。光催化剂用溶液K以二氧化钛为主成分，可以含有必要的粘合剂等。如果准备结束，则如图10(a)所示，使玻璃管2立在基板夹具21上，通过从玻璃管2的上端开口投入颗粒体3···，从而填充到玻璃管2的内部(步骤S2)。接着，如图10 (b)所示，将填充了颗粒体3…的玻璃管2收纳到由加热器22进行加热的加热炉23的内部，在预先设定的加热温度Th (0C)的温度环境下进行预先设定的加热时间Zh的加热处理(步骤S3、S4)。由此，玻璃管2与颗粒体3···的表面因加热温度Th rc〕而熔化，玻璃管2与颗粒体3…之间的抵接部以及颗粒体3…彼此之间的抵接部分别熔接在一起，由此生成具有规定面积的熔接面J···。此时，在加热温度Th〔°C〕过低的情况下，会产生熔化不足，不能得到充分且良好的熔接面J···。而在加热温度Th〔°C〕过高的情况下，会过度地熔化，无法得到良好的内部形状，且流路也变窄。因此，优选通过实验等将加热温度Th〔°C〕和加热时间Zh设定为最佳值。另外，在例示的情况下，作为加热温度Th TC〕，优选为600 700〔°C〕左右。由此，在玻璃管2和颗粒体3…中设置了经由熔接面J…而连续的导光路C。并且，在经过了加热时间Zh后，从加热炉23中取出玻璃管2，通过自然冷却而冷却至常温(步骤 S5)。接着，如图10 (C)所示，从玻璃管2的上端开口注入光催化剂用溶液K，在玻璃管2的内部填充光催化剂用溶液K(步骤S6)。此时，根据需要施加振动等，能够使得光催化剂用溶液K渗透到颗粒体3···彼此之间的间隙等中。另一方面，在经过了规定时间后，从玻璃管2排出光催化剂用溶液K (步骤S7)。然后，对排出光催化剂用溶液K之后的包含颗粒体3…的玻璃管2进行干燥或焙烧(步骤S8)。由此，在除熔接面J…以外的颗粒体3…的表面和玻璃管2的内表面上，设置了采用二氧化钛的光催化剂层4。通过如上所述的方法，能够在颗粒体3…的表面和玻璃管2的内表面上容易地设置均匀的光催化剂层4。另外，可根据需要，反复进行步骤S6 S8，由此来调整光催化剂层4的膜厚(层厚)。之后，去除基板夹具21，进行附着在玻璃管2的端面和外周面等上的不必要的光催化剂层4的去除等精加工，而且，在进行了导光性等的检查后，能够得到图10 (d)所示的光反应器I (步骤S9)。另外，如果在得到的光反应器I上安装封闭其两端开口的图2所示的盖31、32，则能够作为净水装置M而构成。在各个盖31、32的中央具有向外侧突出的连接口 31c、32c，可以在各连接口 31c、32c上分别连接使被处理水La流入到光反应器I的内部、或者使处理水Lb从光反应器I的内部流出的配水管33、34。由此，能够得到玻璃管2的一端为被处理水La的流入口 2a，且另一端为处理水Lb的流出口 2b的净水装置M。根据如上所述的光反应器I的制造方法，在玻璃管2中填充了颗粒体3···之后，以规定的加热温度Th对填充了该颗粒体3…的玻璃管2进行加热，由此在玻璃管2与颗粒体3…之间的抵接部以及颗粒体3···彼此之间 的抵接部处，分别生成了具有规定面积的熔接面J···，因此，能够通过很少的部件数量极其容易地进行制造，能够实现整体的成本降低和小型紧凑化，并且不需要动力部等，因此节能性和通用性也十分优异。接着，参照各图对本实施方式的光反应器I (净水装置M)的使用方法和作用进行说明。在将光反应器I用作净水装置M时，如图1所示，使采用了发出紫外线的黑灯的发光部5面对光反应器I的玻璃管2的周面而配置。由此，从发光部5发出的紫外线照射到玻璃管2的周面。另外，虽然在图1中为了方便而示出一个发光部5，不过也可以采用如下结构等绕着光反应器I配置多个发光部5，或者将截面半圆形的反射板配置在与玻璃管2的周面相对且与发光部5相反侧的位置处。另一方面，在玻璃管2与颗粒体3…之间以及颗粒体3…彼此之间，分别生成熔接面J···，设置了经由该熔接面J…而连续的导光路C，因此从玻璃管2的外周面入射的紫外线经过图1中虚线箭头所示的导光路C，被导光至各颗粒体3···，从各颗粒体3…的内部侧照射到设置于各颗粒体3…的表面上的光催化剂层4的背面。另一方面，在光反应器I的玻璃管2中，如图2所示，从一端的流入口 2a例如流入被污染的被处理水La，经过玻璃管2的内部。此时，被处理水La与设置在位于玻璃管2内部的多个颗粒体3…的表面上的光催化剂层4接触地流通，并且同时，在大部分的颗粒体3···中，从内部侧，紫外线作为激励光照射光催化剂层4，进行光催化剂层4的激活，因此，通过由光催化剂层4实现的氧化反应和分解反应，水中的污垢、例如各种环境荷尔蒙、二恶英、三卤甲烷、细菌类等有害溶解物被有效地分解，实现无害化。并且，处理后的处理水Lb从另一端的流出口 2b直接或经过省略了图示的滤网而流出。接着，包含图8和图9在内，参照图11 图18对本发明的变更实施方式的各种光反应器I···进行说明。在图11中，针对颗粒体3，在由单一玻璃原料形成的基体3b…的表面上，设置了由熔点比该玻璃原料低的透明原料制成的涂层3c···，由此构成颗粒体3。此时，所使用的颗粒体3可以通过图9所示的步骤Rl R4而预先制造。即，最初，作为低熔点玻璃的生成材料，调配58〔重量％〕的Na2SiO3 (0.5M)与42〔重量％〕的HCI (1M)，并充分地搅拌，由此准备前体溶液(步骤Rl、R2)。接着，将由单一玻璃原料形成的基体3b…浸溃到前体溶液中，之后，取出并进行干燥(步骤R3、R4)。由此，得到在基体3b…的表面具有涂层3c…的颗粒体3…。并且，如果使用该颗粒体3···，经由图9所示的步骤SI S9来制造光反应器I，则如图11所示，生成涂层3c…彼此之间的熔接面J···。这样，如果使用在基体3b…的表面设置了涂层3c…的颗粒体3···，则能够通过涂层3c…来生成熔接面J···，因此能够以更低的加热温度来制造光反应器I。特别是能够避免基体3b…的不必要熔化，因此能够维持基体3b…的形状。图8是设有涂层3c…的颗粒体3…的评价用特性图，特别示出了评价机械强度的特性图。在强度判定中，“ I”表示未熔接。“2”表示虽然脱落但是有熔接痕。“3”表示虽然已熔接但是从离地10〔cm〕处落下时发生脱落。“4”表示虽然已熔接但是从离地50〔cm〕处落下时发生脱落。“5”表示已熔接，且即使从离地50〔cm〕处落下也未脱落。“6”表示超过基体3b…的熔点而未保留原形。因此，考虑到图8的结果，在图8中，标上了符号V的条件成为良好的熔接条件，特别是，标上了符号Vs的条件、即加热温度680〔°C〕、pH10最佳。图12示出了没有设置光催化剂层4的光反应器I。即，将在图9的步骤S5中得到的中间制造物直接作为光反应器I来使用。即使在此情况下，也形成了熔接面J…和导光路C，因此，能够对在玻璃管2中流通的流体进行高效率的光照射。因此，例如，流过在乙醇中溶化有人造黄油的有机溶剂，使人造黄油成分的反式异构体激活，从而能够用于变化到位于短波长侧的顺式异构体等的用途，在如上所述的处理之后，如果使乙醇挥发，则能够去除有害的反式异构体。图13中，作为玻璃管2，使用了同轴地配置外管2e和内管2i，可以在中心配设发光部5，并且可以在外管2e与内管2i之间收纳颗粒体3…的双重管。因此，如图13所示，如果在内管2i的中心配置黑光等的发光部5，在外管2e与内管2i之间填充颗粒体3···，则能够得到光反应器I (净水装置M)。根据图13的光反应器1，能够从配置在中心的发光部5在360°的方向上对配置成环状的各颗粒体3…照射光，因此能够进一步提高对于颗粒体3…的照射效率。图14是在玻璃管2的内部设置了多孔质体51的结构。在该情况下，例如通过破坏玻璃材料而得到由随机的碎片形成的颗粒体3···，将该颗粒体3…填充到玻璃管2的内部，并且进行加热处理，由此使得各颗粒体3···彼此熔接，此时，基本上基于与使用上述球状的颗粒体3…时同样的原理，能够生成具有规定面积的熔接面J···。此时，如果适当地确保熔接状态，则能够得到作为通水路径的多孔质空间52···，能够得到损失少的更有效的导光路C。图15 图18是特别变更了玻璃管2的截面形状的结构。在图1 图3中，虽然将玻璃管2的截面形状选定为圆形,但是在图15 图18中,选定为非圆形。首先，图15 (a)和(b)是将玻璃管2的截面形状选定为多边形的结构，图15 (a)示出了选定为正方形的情况，图15 (b)示出了选定为三角形的情况。需要说明的是，即使在变更了玻璃管2的截面形状的情况下，所变更的点也仅是截面形状，其他结构可以与上述图1 图14所示的实施例同样地构成。另外，在将玻璃管2的截面形状选定为多边形时，不是必须一体成型，如图16所示，可以组装多个板部件来进行制作。例如，在图15 (a)的正方形的情况下，如图16所示，可以准备四个平坦的板部件2SX、2SX、2Sy、2Sy，通过透明的粘结液或粘结片等粘结部61…将各板部件2sx···彼此固定(结合)。作为其他的固定手段，例如，可以通过定位用的凹凸将各板部件2sx···彼此组合，也可以通过固定带等将周围固定，其固定手段是任意的。此夕卜，关于多边形，以六边形等为代表，可以包含梯形或菱形等各种形状。另一方面，图17和图18是将玻璃管2的截面形状选定为长边侧Dm是短边侧Ds的三倍以上的细长形状的结构，图17示出了选定为直线状的情况，图18示出了选定为曲线状的情况。通过将玻璃管2的截面形状选定为细长形状，能够扩大长边侧Dm的开阔面的面积，因此能够在该开阔面上高效地照射光。另外，通过选定如上所述的形状，能够得到宽度方向尺寸小的光反应器I。如图15 图18所示，将玻璃管2的截面形状形成为非圆形，并且在该非圆形中至少包含多边形、长边侧是短边侧的三倍以上的直线状或曲线状的细长形状，这样，能够灵活地应对各种用途和目的，而且能够灵活地应对发光部5的种类和形状等，从而能够容易地实现处理效率的提闻和最优化。另外，在图11 图18中，对与图1 图3相同的部分标注了相同符号以明确其结构。以上，虽然对最佳实施方式(变更实施方式)进行了详细说明，但是本发明不限定于如上所述的实施方式，可以在不脱离本发明的要旨的范围内，对细部的结构、形状、原料、数量、数值等，进行任意的变更、追加、删除。例如，对于玻璃管2的原料和颗粒体3···的原料，可以利用例示以外的任意玻璃原料，并且不排除使用起到 与玻璃原料同样作用的其他透明原料。另外，虽然示出了将玻璃管2形成为直线形(I形)的情况，不过，可以根据需要折弯或弯曲成L形或U形等而形成。另一方面，关于光源灯，可以选择放射出与所使用的光催化剂和反应物质相适应的波长的光源，不排除所例示的灯以外的光源。而且，虽然示出了使用二氧化钛来形成光催化剂层4的情况，但是不排除使用其他起到光催化剂作用的物质来形成的情况。工业上的可利用性本发明的光反应器I可以广泛地应用于能够通过光或光的成分使得流体(液体、气体)发生反应的各种光反应器，并且在实际应用中，可以应用于以例示的净水装置为代表的、在一部分中具备空气净化装置、除臭装置、灭菌装置等光反应器I的各种装置。
权利要求
1.一种光反应器，其构成为，在玻璃管中收纳有由玻璃原料形成的多个颗粒体，并且能够使流体在玻璃管中流通，该光反应器的特征在于， 使所述玻璃管与所述颗粒体之间的抵接部以及所述颗粒体彼此之间的抵接部分别成为具有规定面积的熔接面，由此，在所述玻璃管和所述颗粒体中设置了经由所述熔接面而连续的导光路。
2.根据权利要求1所述的光反应器，其特征在于， 在除所述熔接面以外的所述颗粒体的表面和所述玻璃管的内表面上，设有光催化剂层。
3.根据权利要求1或2所述的光反应器，其特征在于， 所述玻璃管是外周面能够被外部的发光部照射光的单管。
4.根据权利要求1、2或3所述的光反应器，其特征在于， 所述玻璃管的截面形状形成为圆形。
5.根据权利要求1、2或3所述的光反应器，其特征在于， 所述玻璃管的截面形状形成为非圆形，并且在该非圆形中至少包含多边形、长边侧是短边侧的三倍以上的直线状或曲线状的细长形状。
6.根据权利要求1或2所述的光反应器，其特征在于， 所述玻璃管是二重管，该二重管构成为同轴地配置外管和内管，能够在中心配置发光部，并且能够在所述外管与所述内管之间收纳所述颗粒体。
7.根据权利要求1 6中的任意一项所述的光反应器,其特征在于， 所述颗粒体由单一玻璃原料形成。
8.根据权利要求1 6中的任意一项所述的光反应器,其特征在于， 所述颗粒体是在由单一玻璃原料形成的基体的表面上，设置由熔点比该玻璃原料低的透明原料制成的涂层而形成的。
9.根据权利要求1 8中的任意一项所述的光反应器，其特征在于， 所述颗粒体形成为相同直径的球状。
10.根据权利要求2 9中的任意一项所述的光反应器，其特征在于， 该光反应器被用于所述玻璃管的一端为被处理水的流入口，且另一端为处理水的流出口的净水装置。
11.一种光反应器的制造方法，其用于制造光反应器，该光反应器构成为，在玻璃管中收纳有由玻璃原料形成的多个颗粒体，并且能够使流体在玻璃管中流通，该光反应器的制造方法的特征在于， 在所述玻璃管中填充了所述颗粒体之后，以规定的加热温度对填充了该颗粒体的玻璃管进行加热，由此在所述玻璃管与所述颗粒体之间的抵接部以及所述颗粒体彼此之间的抵接部处，分别生成具有规定面积的熔接面，在所述玻璃管和所述颗粒体中设置经由所述熔接面而连续的导光路。
12.根据权利要求11所述的光反应器的制造方法，其特征在于， 在所述玻璃管与所述颗粒体之间的抵接部以及所述颗粒体彼此之间的抵接部处生成了所述熔接面之后，在所述玻璃管的内部填充光催化剂用溶液，并且，之后从所述玻璃管中排出该光催化剂用溶液，在除所述熔接面以外的所述颗粒体的表面和所述玻璃管的内表面上设置光催化剂层。
13.根据权利要求11或12所述的光反应器的制造方法，其特征在于， 在由单一玻璃原料形成的颗粒体的表面，直接生成所述熔接面。
14.根据权利要求11、12或13所述的光反应器的制造方法，其特征在于， 所述玻璃管的原料使用熔点比所述颗粒体的原料高的原料。
15.根据权利要求11或12所述的光反应器的制造方法，其特征在于， 所述颗粒体是在由单一玻璃原料形成的基体的表面上，设置由熔点比该玻璃原料低的透明原料制成的涂层而形成的，所述熔接面是通过所述涂层生成的。
全文摘要
光反应器构成为，在玻璃管(2)中收纳有由玻璃原料形成的多个颗粒体(3…)，并且能够使流体(L)在玻璃管(2)中流通，通过使玻璃管(2)与颗粒体(3…)之间的抵接部以及颗粒体(3…)彼此之间的抵接部分别成为具有规定面积的熔接面(J…)，由此在玻璃管(2)和颗粒体(3…)中设置了经由熔接面(J…)而连续的导光路(C)。可以在除熔接面(J…)以外的颗粒体(3…)的表面和玻璃管(2)的内表面上设置光催化剂层(4)。玻璃管(2)的截面形状可以形成为圆形，也可以形成为非圆形。
文档编号A61L9/00GK103052441SQ20118003770
公开日2013年4月17日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年8月3日
发明者宇佐美久尚 申请人:国立大学法人信州大学