專利名稱：流體凈化裝置及流體凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體凈化裝置及流體凈化方法，例如，對浴池水 或泳池水、或者生活廢水、工業(yè)廢水等被處理流體進行殺菌、凈化。
背景技術(shù)：
目前，作為對浴池水或泳池水、養(yǎng)殖用水等水進行殺菌、凈化的 凈化裝置，有包括殺菌設(shè)備的水凈化裝置，該殺菌設(shè)備包括對被凈化 設(shè)備進行過濾的過濾設(shè)備、為接觸被凈化水而設(shè)的光催化劑及照射光 催化劑的光源(例如，參照專利文獻l)。
該水凈化裝置是利用光催化劑、和包括熒光燈或紫外燈的光源來 凈化被凈化水。
另一方面，有在浴池水等被處理水流動的管道內(nèi)設(shè)置的反應(yīng)容器 內(nèi)設(shè)置大表面積材料并對該大表面積材料照射紫外線的紫外線光源、 和在反應(yīng)容器的上游側(cè)設(shè)置有注入臭氧的臭氧注入設(shè)備的水處理裝置
(例如，參照專利文獻2)。
該水處理裝置利用臭氧注入設(shè)備在被處理水中注入臭氧，并且從 透明地形成的反應(yīng)容器的外面照射紫外線而在反應(yīng)容器內(nèi)的大表面積 材料的表面生成光催化劑，由此利用臭氧和光催化劑進行被處理水的 凈化。
另外，有在浴池水等被處理流體流動的管道的中途設(shè)置由具備有 外筒和內(nèi)筒的雙重管構(gòu)成的反應(yīng)容器，在該反應(yīng)容器的外筒整周上設(shè) 置一個電極，在以自外筒空出規(guī)定空間的方式設(shè)置的透明內(nèi)筒上設(shè)有 和上述電極成對的另一個電極，在外筒和內(nèi)筒之間的電極間使放電發(fā) 生的同時，對外筒和內(nèi)筒的空間供給氧氣或空氣，從而生成臭氧，使 該臭氧與被處理流體混合而進行凈化的流體凈化裝置(例如，參照專
利文獻3)。反應(yīng)容器的外筒由不銹鋼制成，另一方面，內(nèi)筒由石英 玻璃或者硼硅酸鹽玻璃制成，將外筒側(cè)的電極作為地電極。
該流體凈化裝置是在內(nèi)筒內(nèi)設(shè)置光催化劑，利用為使臭氧產(chǎn)生而 進行的放電所產(chǎn)生的紫外線使該光催化劑活化并發(fā)揮功能，利用臭氧 和光催化劑進行被處理流體的凈化。
專利文獻l:特開平8-89725號公報
專利文獻2:特開2004-154742號公報
專利文獻3:特開2004-223345號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
專利文獻1的水凈化裝置雖然利用光催化劑和光源殺菌代替僅利 用紫外燈的殺菌而使殺菌能力提高，但很難說具有能夠?qū)⒈惶幚硭M 行充分的殺菌處理的殺菌能力。
專利文獻2的水處理裝置是通過向被處理水中注入臭氧來取代光 催化劑，通過利用殺菌作用高的臭氧可以提高殺菌能力，但是，這種 情況是將臭氧注入設(shè)備作為別的裝置設(shè)置在反應(yīng)容器的上游側(cè)，作為 利用該外部的臭氧注入設(shè)備另生成臭氧的結(jié)構(gòu)的水處理裝置，存在裝 置整體復(fù)雜化、大型化的問題。
就專利文獻3的流體凈化裝置是在由雙重管構(gòu)成的反應(yīng)容器中生
成臭氧和光催化劑發(fā)揮臭氧的強殺菌作用，同時利用簡單的結(jié)構(gòu)凈化 被處理流體，由此來解決專利文獻2的問題的流體凈化裝置，但是由 于該流體凈化裝置為將反應(yīng)容器的外筒設(shè)定為由不銹鋼構(gòu)成的金屬、 將內(nèi)筒設(shè)定為由透明玻璃構(gòu)成的電介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，因此新產(chǎn)生如下問題。
即，該流體凈化裝置是在反應(yīng)容器的電極間產(chǎn)生放電的結(jié)構(gòu)，但 是對于在內(nèi)筒和外筒之間設(shè)置電極而放電的情況，當在內(nèi)筒的外側(cè)設(shè) 置電極而放電時，存在出現(xiàn)電弧放電并發(fā)出大的聲響的問題。
另一方面，使電極緊貼內(nèi)筒的內(nèi)側(cè)時，雖然變?yōu)闊o聲放電，發(fā)出 聲響的問題得以解決，但此時，使得內(nèi)筒內(nèi)側(cè)的電極帶電而成為高壓
側(cè)，在內(nèi)筒內(nèi)部流動的流體為液體時，該液體則高壓帶電，其結(jié)果是 連接內(nèi)筒的管道有可能帶高壓電而造成危險狀況。而且，這樣一來， 使得在內(nèi)面?zhèn)葞Ц邏弘姇r必須具備保護裝置，但該保護裝置的安裝則 成為難題。
另外，即便使外筒帶電成為高壓側(cè)，恐怕也會對外筒的外部側(cè)造 成不良影響，因此需要高壓電源的保護裝置。
本發(fā)明正是鑒于上述實際情況進行了深入研究，直至得到研究結(jié)
果，其目的在于提供利用簡單的構(gòu)成就能發(fā)揮高殺菌、凈化功能的 流體凈化裝置以及流體凈化方法，并提供在進行對包括水等液體的被
處理流體的殺菌、凈化時能夠抑制噪音或高壓帶電的產(chǎn)生等，且能夠 在穩(wěn)定的狀態(tài)下發(fā)揮殺菌、凈化功能的流體凈化裝置以及流體凈化方 法。
解決課題的方法
為了達到上述目的，本發(fā)明第1方面記載的流體凈化裝置，具備 液體凈化功能，將由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的內(nèi)筒和自該內(nèi)筒空出規(guī)定空 間且由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的外筒以同心式設(shè)置(i殳置在同芯上)，在 外筒的內(nèi)側(cè)的一部分或整周上安裝導(dǎo)電性部件而設(shè)置電極形成裝置主 體，在該裝置主體的電極施加電壓時，使得在內(nèi)筒內(nèi)部流動的由水等 液體構(gòu)成的被處理流體作為地電極向空間;故電，并與在該空間流動的 氧氣或空氣等氣體發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生臭氧，使該臭氧與被處理流體混合 而進行凈化。
本發(fā)明第2方面記栽的流體凈化裝置，具備氣體凈化功能，將由
構(gòu)成的外筒以同心式設(shè)置，在外筒的內(nèi)側(cè)的一部分或整周上安裝導(dǎo)電 性部件作為一個電極，同時在內(nèi)筒的內(nèi)側(cè)安裝與外筒的電極同等或其 寬度以上的導(dǎo)電性部件而設(shè)置另一個電極形成裝置主體，在該裝置主 體的電極間施加電壓時向空間放電，并與在該空間流動的氧氣或空氣 等氣體發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生臭氧，使該臭氧與在內(nèi)筒內(nèi)部流動的由氣體構(gòu) 成的被處理流體混合而進行凈化。
本發(fā)明第3方面記載的流體凈化裝置，在內(nèi)筒內(nèi)形成光催化劑。 本發(fā)明第4方面記載的流體凈化裝置，外筒和內(nèi)筒由透明或半透
明的材料形成，在外筒的外周側(cè)設(shè)置有照射紫外光的紫外線光源。
本發(fā)明第5方面記載的流體凈化裝置，將紫外線光源作為無電極
放電管。
本發(fā)明第6方面記載的流體凈化裝置，將在外筒和內(nèi)筒的空間流 動的氣體用壓縮機等機器加壓到0. 2 1MPa后，使用流體控制器(流 量控制器)調(diào)節(jié)流量至l~201/min。
本發(fā)明第7方面記載的流體凈化裝置，將在外筒和內(nèi)筒的空間流 動的氣體用壓縮機等機器加壓到0. 2 1MPa后通過空氣干燥器，使用 流體控制器調(diào)節(jié)流量至1 ~ 201/min。
本發(fā)明第8方面記載的流體凈化裝置，在裝置主體的上游側(cè)安裝 筒狀體，該筒狀體的內(nèi)部至少裝卸靈活地內(nèi)置有毛發(fā)捕集器。
本發(fā)明第9方面記載的流體凈化方法，其中，由非導(dǎo)電性材料構(gòu)
心式設(shè)i ，在外筒^內(nèi)側(cè)的一部分或整周上安裝導(dǎo)電性部件作為5電極5， 在向該電極施加電壓時，將在內(nèi)筒的內(nèi)部流動的由水等液體構(gòu)成的被 處理流體作為地電極向空間放電，并與在該空間流動的氧氣或空氣等 氣體發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生臭氧，使該臭氧與被處理流體混合而進行凈化。
本發(fā)明第IO方面記載的流體凈化方法，其中，由非導(dǎo)電性材料構(gòu) 成的內(nèi)筒和自該筒空出規(guī)定空間且由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的外筒以同心 式設(shè)置，在外筒的內(nèi)側(cè)的一部分或整周上安裝導(dǎo)電性部件作為一個電 極，同時在內(nèi)筒的內(nèi)側(cè)安裝與外筒的電極同等或其寬度以上的導(dǎo)電性 部件作為另一個電極，在向該電極間施加電壓時向空間里ii電，并與 在該空間流動的氧氣或空氣等氣體發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生臭氧，使該臭氧與 在內(nèi)筒的內(nèi)部流動的由氣體構(gòu)成的被處理流體混合而進行凈化。
本發(fā)明第11方面記載的流體凈化方法，其中，在內(nèi)筒內(nèi)形成光催 化劑，利用在空間內(nèi)放電時產(chǎn)生的紫外光使該光催化劑發(fā)揮功能。
本發(fā)明第12方面記栽的流體凈化方法，其中，在本發(fā)明第ll方
面的流體凈化方法中，在外筒的外周側(cè)設(shè)置紫外線光源，利用該紫外 線光源的紫外光使光催化劑發(fā)揮功能。 發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明第l方面，能夠提供一種流體凈化裝置，用簡單的結(jié) 構(gòu)就能生成大量臭氧并有效地與被處理流體混合而發(fā)揮高殺菌、凈化
功能；被處理流體是液體時，由于通過無聲放電進行放電，從而可以 抑制產(chǎn)生大聲響并抑制管道帶高壓電，同時能夠發(fā)揮殺菌、凈化功能。 而且，由于不需要保護裝置，故能夠在穩(wěn)定的狀態(tài)下產(chǎn)生臭氧。
根據(jù)本發(fā)明第2方面，能夠提供一種流體凈化裝置，即便被處理 流體是氣體也能安全地生成大量的臭氧，使該臭氧與被處理流體有效 地混合，從而殺菌、凈化效果較高。
根據(jù)本發(fā)明第3方面，能夠提供一種流體凈化裝置，使由于電極 的放電產(chǎn)生的紫外線作用于光催化劑，利用該光催化劑能夠有效地對 被處理流體進行殺菌、凈化。
根據(jù)本發(fā)明第4方面，能夠提供一種流體凈化裝置，能夠自紫外 線光源向光催化劑有效地照射紫外光，能夠利用該紫外光使光催化劑 的殺菌、凈化功能大幅提高。
根據(jù)本發(fā)明第5方面，能夠提供一種流體凈化裝置，不設(shè)置電極 就可以使紫外線光源發(fā)光，省略了用于使紫外線光源發(fā)光的附件等， 能夠使結(jié)構(gòu)簡單化，也能降低成本。
根據(jù)本發(fā)明第6方面，能夠提供一種流體凈化裝置，能夠由在外 筒和內(nèi)筒之間流動的氧氣或空氣有效地生成臭氧；進而根據(jù)本發(fā)明第 7方面，可防止氧氣或空氣的結(jié)露，能夠不浪費地利用所供給的氧氣 或空氣更有效地生成臭氧。
根據(jù)本發(fā)明第8方面，能夠去除混在被處理流體中的毛發(fā)或垃圾 等混合物，而且，能夠?qū)崿F(xiàn)整體的小型化。當要更換流體凈化裝置時， 只要將裝置主體從筒狀體上拆下即可，因此可以縮小更換所必須的作 業(yè)空間。
根據(jù)本發(fā)明第9方面，提供一種流體凈化方法，利用簡單的結(jié)構(gòu)
就可以生成大量的臭氧并有效地與被處理流體混合而發(fā)揮高殺菌、凈 化功能，被處理流體是液體時，通過利用無聲放電進行放電來抑制大 聲響的產(chǎn)生和管道帶高壓電，同時能夠發(fā)揮殺菌、凈化功能。而且， 由于不需要保護裝置，能夠在穩(wěn)定的狀態(tài)下產(chǎn)生臭氧。
根據(jù)本發(fā)明第io方面，提供一種流體凈化方法，即便被處理流體
是氣體也能安全地生成大量的臭氧，使該臭氧與被處理流體有效地混 合，能夠提高殺菌、凈化效果。
根據(jù)本發(fā)明第11方面，提供一種流體凈化方法，使利用來自電極 的放電產(chǎn)生的紫外線作用于光催化劑，利用該光催化劑對被處理流體 進行有效地殺菌、凈化。
根據(jù)本發(fā)明第12方面，提供一種流體凈化方法，可以自紫外線光 源向光催化劑有效地照射紫外光，能夠利用該紫外光使光催化劑的殺 菌、凈化功能大幅提高。


圖1是表示流體凈化系統(tǒng)的示意圖； 圖2是表示本發(fā)明的流體凈化裝置的一例的正面圖； 圖3是圖2的重要部分放大剖面圖； 圖4是表示放電時的電壓和臭氧產(chǎn)生量的關(guān)系的圖； 圖5是表示因外筒和內(nèi)筒的間隙寬度的不同帶來的臭氧的產(chǎn)生效 率的曲線圖6是表示流體凈化系統(tǒng)的另一例的示意圖7是表示流體凈化系統(tǒng)的再一例的示意圖。
符號說明
10裝置主體
15壓縮機(機器)
16流體控制器
17空氣千燥器
27內(nèi)筒
28外筒 30電極 32光催化劑 34紫外線光源 S空間
W被處理流體
具體實施例方式
基于實施方式對本發(fā)明中的流體凈化裝置以及流體凈化方法的一 例進行詳細說明。
圖1中顯示利用本發(fā)明的流體凈化裝置的流體凈化系統(tǒng)的示意 圖。該流體凈化系統(tǒng)1，是將水等液體作為被處理流體進行處理，在 本實施方式中，它被利用于溫泉或健康設(shè)施等上，將循環(huán)的浴池的熱 水作為被處理流體(被處理水)W進行處理。
流體凈化系統(tǒng)1中，在浴槽2中蓄有被處理水W，使用循環(huán)用管 道3連接毛發(fā)捕集器4、流體凈化裝置的裝置主體10、循環(huán)泵5、過 濾罐6、換熱器7，使該被處理水W循環(huán)。
毛發(fā)捕集器4設(shè)置在裝置主體10的前面，以回收混在浴槽2的被 處理水W中的毛發(fā)和垃圾等比較大的混入物。在裝置主體IO上安裝后 面所述的筒狀體21、 22，其中，在上游側(cè)的筒狀體21的內(nèi)部至少裝 卸靈活地內(nèi)置該毛發(fā)捕集器4。
循環(huán)泵5抽取浴槽2的被處理水W,使其在循環(huán)用管道3內(nèi)循環(huán)。 過濾罐6被安裝在循環(huán)泵5的下游側(cè)，用于過濾并除去由毛發(fā)捕集器 4無法回收的細微異物等。換熱器7被安裝在過濾罐6的下游側(cè)，以 使被處理水W的溫度升溫到規(guī)定溫度。
管道3a作為泵的一次側(cè)因此一般為負壓，泵的二次側(cè)的管道3b 為正壓。從正壓最高的換熱器7的前面分支出的支管3c被配置在混合 裝置(噴射泵)14上，促進臭氧和被處理流體W的混合。
在裝置主體10上，連接有不同于循環(huán)用管道3的空氣管道11，
在該空氣管道11上設(shè)置有過濾器12、氣泵13、噴射泵14。過濾器12 除去由氣泵13吸入的氧氣或空氣等氣體中混入的垃圾等異物，上述設(shè) 置使得將氣體通過氣泵13經(jīng)由空氣管道11、噴射泵14而供給到裝置 主體10。
噴射泵14被安裝在裝置主體10的前面，以陶資或金屬為材料形 成未圖示的環(huán)狀。由此，通過將來自氣泵13的氣體和來自支管3c的 流體混合而形成微細氣泡狀向裝置主體10側(cè)釋放。
在圖2、 3中，裝置主體10由殼主體20、處于被處理流體W的流 路的上游、下游側(cè)的筒狀體21、 22、高壓電源24、臭氧供給流路25 組合而成，并且將止回閥26和前面所述的噴射泵14也組合到其中。
如圖3所示，在殼主體20的內(nèi)部，設(shè)有在內(nèi)部側(cè)具有使被處理水 W流動的流體流路29的內(nèi)筒27、和自該內(nèi)筒27空出規(guī)定空間S的外 筒28。作為內(nèi)筒27和外筒28的空間S的間隔，例如，設(shè)定為0. 5~ 2mm左右的間隔，將內(nèi)筒27和外筒28設(shè)為同芯狀，因此該間隔在圓 周方向上是均勻的。
此時，如圖5所示，最理想的是將空間的間隔設(shè)在0. 6~1.5mm 左右的范圍內(nèi)，即使對于不同的電壓，收率比也較高，可以增加后述 臭氧的產(chǎn)生量。
內(nèi)筒27和外筒28由非導(dǎo)電性材料制成，例如，由透射紫外線的 透明或半透明的玻璃材料制成。作為該玻璃材料，理想的是選擇石英 玻璃和硼硅酸鹽玻璃等更易透射紫外線的玻璃材料。特別是，硼硅酸 鹽玻璃、高硅酸鹽玻璃比較廉價，通?？梢灾苯邮褂么祟惒牧?，但考 慮到紫外線的透射率、耐熱性、強度等時，最優(yōu)選石英玻璃。
在外筒28的內(nèi)側(cè)設(shè)置導(dǎo)電性部件作為電極30,將其作為帶高壓 電用，該電極30連接在設(shè)置在外筒28外部的高壓電源24的未圖示的 正面。利用高壓電源24向電極30施加電壓時，外筒28帶電并能夠向 內(nèi)筒27側(cè)放電。電極30只要為帶狀的簡單形狀即可，在本實施方式 中形成剖面約為C字狀，并沿著外筒28的內(nèi)周面28a在該內(nèi)周面28a 的圓周方向的一部分內(nèi)以大約10~ 50mm的寬度設(shè)置，該電極30沿內(nèi)
周面28a大約一周(全周)設(shè)置也可。
作為電極30的材料，例如，使用不銹鋼制的形成薄膜狀的材料， 但除此之外，通過真空蒸鍍貼附鎳鉻也能形成耐放電也耐臭氧能力強 的薄膜。作為其它材料，也可以使用鋁或銅、或者鈦等，但是使用鋁 或銅時作為耐臭氧用的話，必須進行涂敷等表面處理。但如果空氣或 氧氣的水分含量低的話就能毫無問題的使用。
在內(nèi)筒27的內(nèi)部存放有包括網(wǎng)或鈦線、纖維狀鈦材料的集合體、 其它多孔性鈦材料等在內(nèi)的鈦或鈦合金制的大表面積材料31。在該大 表面積材料31上可以預(yù)先在表面?zhèn)刃纬啥趸伒墓獯呋瘎?2，或 者如后面所述，也可以利用產(chǎn)生的臭氧在使用中形成二氧化鈦的光催 化劑32。
大表面積材料31通過形成細小狀使得其和臭氧的反應(yīng)性變高，能 可靠地形成光催化劑32。該大表面積材料31可由鈦或鈦合金以外的 材料形成，例如，也可以將玻璃或不銹鋼、硅膠等材料作為大表面積 材料。
在外筒28的外周側(cè)，配設(shè)有照射紫外光的熒光燈等紫外線光源 34。該紫外線光源34優(yōu)選大量含有使二氧化鈦的光催化劑32高效地 生成空穴及電子的紫外光(例如，波長為410nm以下)，也可以是紫 外燈、低壓或者高壓汞燈、或者具有300 400nm波長的熒光燈等。另 外，也可以是多個排列的照射紫外光的LED光源。使用LED燈時可以 延長壽命，還可以小型化。再加上由于發(fā)熱量也被控制，因此可以更 有效地進行流體的凈化。
另外，紫外線光源34通過形成直線形、圓筒形、螺旋形、波形等 各種形狀，可以使光催化劑32更加有效地發(fā)揮功能。另外，本實施方 式的紫外線光源34為可以通過無電極來放電的無電極放電管，由此， 設(shè)置為在生成臭氧時的放電時，通過預(yù)先使該無電極放電管34靠近 電極30，則可以利用無電極而發(fā)光。為了使無電極放電管34被點亮， 使用高電壓且高頻的電極30為佳。另外，紫外線光源34除了無電極 放電管以外，也可以使用設(shè)置通常的電極就能發(fā)光的類型的光源。
在外筒28的更外周側(cè)，設(shè)置有具有隔熱性的保護筒35，由此， 在外筒28和該保護筒35之間形成隔熱空間S"前面所述的紫外線光 源34被收納在該隔熱空間S,內(nèi)。為了更有效地通過照射紫外線光源 34、和電極30來釋放光電，也可以在該保護筒35的內(nèi)面?zhèn)仁褂谜翦?等方法貼附未圖示的鋁等，在這種情況下，由于能夠反射紫外光等從 而可以進行更有效率地照射。
內(nèi)筒27、外筒28、保護筒35由安裝筒36、 37被一體化，在內(nèi)筒 27、外筒28、和安裝筒36、 37之間，例如，安裝有EPDM (乙烯和丙 烯以及交聯(lián)用的二烯單體的三元共聚物)制的O形環(huán)38、 39，由此消 除臭氧及被處理水W向外部的泄漏，另外，在維修等中拆卸時，可以 容易拆卸安裝筒36、 37。
設(shè)置為組裝安裝筒36、 37之后，在安裝筒36、 37的內(nèi)部形成 的空氣流路36b、 37b與空間S連通，從設(shè)置在安裝筒37的導(dǎo)入口 37a 導(dǎo)入空氣或氧氣等氣體時，該氣體流經(jīng)空氣流路36b、通過空間S之 后，流經(jīng)安裝筒36內(nèi)的空氣流路36b，能夠從噴口 36a噴出。在和噴 口 36a相連的臭氧供給流路25的中途設(shè)置有止回閥26，因此從噴口 36a噴出的臭氧經(jīng)過止回閥26，而來自支管3c的流體的流速被噴射泵 14內(nèi)部的未圖示的狹窄流路加速，從而在混合的狀態(tài)下從筒狀體21 被供給。
臭氧供給口 21b，連通著流體流路29，為了使臭氧與該流體流路 29中流動的被處理水W能夠混合而設(shè)置。
在安裝筒36、 37上連接有具有流入口 21a、流出口 22a的筒狀體 21、 22，由此，從流入口 21a流入的被處理水W通過流體流路29和臭 氧混合后，從流出口 22a流出。
接下來，說明本發(fā)明的流體凈化裝置的上述實施方式的工作。被 處理水W被循環(huán)泵5加壓并被壓送至過濾罐6內(nèi)，除去雜質(zhì)(異物) 等后通過換熱器7被變溫到一定溫度，并返回到浴槽2內(nèi)。另外，在 循環(huán)泵5的上游側(cè)，利用該循環(huán)用泵5吸收的來自浴槽2的被處理水 W，利用毛發(fā)捕集器4除去毛發(fā)等之后，流入裝置主體10的內(nèi)部。
另一方面，通過空氣管道11并從裝置主體10的導(dǎo)入口 37a導(dǎo)入 氣體時，該氣體通過空氣流路37b被導(dǎo)入到空間S。
此時，利用高壓電源24使設(shè)置在外筒28上的電極30帶正電時， 在內(nèi)筒27的流體流路29流動的被處理水W作為地電極帶負電，從電 極30向地電極(被處理水W)進行放電。由于電極30為帶狀且被處 理水W為液體，因此該放電成為無聲放電，氣體通過該放電區(qū)間而產(chǎn) 生臭氧。
生成的臭氧通過空氣流路36b從噴口 36a噴出，經(jīng)過被處理水W 的上游側(cè)的止回閥26和噴射泵14由臭氧供給口 21b以細微氣泡狀被 供給，從流體流路29的上游側(cè)與被處理水W混合。由此進行通過臭氧 進行的被處理水W的凈化處理。
混合了臭氧的被處理水W通過大表面積材料31的間隙，而在電極 30的放電時產(chǎn)生紫外光，向大表面積材料31的光催化劑32照射該紫 外光，如后所述那樣發(fā)揮光催化劑32的殺菌、凈化功能，由此被處理 水W的處理也同時進行。
此時，因為內(nèi)筒27和外筒28由透明或半透明的玻璃材料制成， 因此可以向光催化劑32高效地照射來自紫外線光源34的紫外光，從 而提高光催化劑32的功能。
大表面積材料31表面的光催化劑32即使剝離時，被處理水W中 的臭氧與露出的鈦原子發(fā)生氧化反應(yīng)，在大表面積材料31的表面上能 夠經(jīng)常生成二氧化鈦形成的光催化劑32。
說明使用此時的光催化劑32的殺菌-凈化作用的原理。以波長為 ^Onm以下的紫外光照射半導(dǎo)體物質(zhì)即二氧化鈦等光催化劑32時，在 價電子帶上產(chǎn)生空穴的同時，在傳導(dǎo)帶上產(chǎn)生電子。該空穴的氧化電 位比氟、臭氧、過氧化氫等的氧化電位低，有機物通過光催化劑32 被完全氧化分解，最終被完全氧化為二氧化碳氣體和水、硫酸、硝酸 等。認為通過光催化劑32進行的氧化反應(yīng)的機理是利用向光催化劑 32照射紫外光時生成的空穴或者該空穴與水反應(yīng)生成的極富反應(yīng)活 性的羥基自由基(OH自由基)而產(chǎn)生氧化反應(yīng)。此時，與照射紫外光
時產(chǎn)生的空穴同時產(chǎn)生的電子和氧氣等的還原反應(yīng)也平行進行。光催
化劑32的作用是，通過這種強力的氧化反應(yīng)，具有比現(xiàn)有臭氧或過氧 化氬、氯等殺菌劑更強的殺菌能力，也具備分解有機物的能力。另外， 由光照射生成的空穴或OH自由基的壽命之短為毫秒以下，因此，像臭 氧或過氧化氫等氧化劑之類在處理后無殘留，具有無需處理殘留氧化 劑的裝置這一優(yōu)點。因此，使用光催化劑32能夠有效地凈化被處理水 W。
臭氧的殺菌力強、凈化力非常高。而且，也能分解有機物，因此， 在循環(huán)水的凈化、上下水道的凈化、殺菌等方面有具大效果。但是， 在某些氧化物或有機物中有不和臭氧反應(yīng)的情形，在溫泉等的循環(huán)水 中也有因水質(zhì)問題而無法處理的情形。在這種情況下，通過將臭氧和 光催化劑32組合使用就能應(yīng)對幾乎所有的泉水水質(zhì)。
如圖6所示，也可以在裝置主體10的上游側(cè)設(shè)置壓縮機15等機 器，具體來說，流體凈化體系40的結(jié)構(gòu)也可以設(shè)置為在空氣管道 11上設(shè)置與壓縮機15相連的過濾器12、以及流體控制器16。
該流體凈化系統(tǒng)40通過壓縮機15將空氣加壓到0. 2 ~ lMPa左右 之后輸送給流體控制器16，利用該流體控制器16調(diào)節(jié)流量至1~ 201/min，使該空氣流入內(nèi)筒27和外筒28的空間S，由此，與通常的 只進行氣泵或噴射泵的吸入相比，能夠得到1. 3 ~ 1. 5倍左右的臭氧產(chǎn) 生量。
另外，如圖7所示，流體凈化體系40的結(jié)構(gòu)也可以設(shè)置為在空 氣管道11上設(shè)置與壓縮機15等機器相連的過濾器12、空氣干燥器17、 流體控制器16 。該流體凈化系統(tǒng)41利用壓縮機15將空氣加壓到0. 2 ~ lMPa左右之后，經(jīng)過空氣干燥器17，然后輸送給流體控制器16，由 該流體控制器16調(diào)節(jié)流量至l~201/min，并使該空氣流入空間S。這 樣，生成臭氧時的空氣優(yōu)選為干燥空氣，對于臭氧生成則采用由壓縮 機壓縮的空氣，而且，通過使用干燥空氣使臭氧產(chǎn)生量飛躍提升。
圖4表示空氣流量為51/min時的電壓和臭氧產(chǎn)生量的關(guān)系。由該 曲線圖可知，僅使用氣泵13時的臭氧產(chǎn)生量、和圖7的組合使用壓縮 機15和空氣干燥器17時的臭氧的生成量有約2. 4倍的差距。而且發(fā) 現(xiàn)，使用圖6的壓縮機15時，與使用氣泵相比也有1.4倍的效果(在 80V)。
作為圖4的曲線的條件，是將所用壓縮機15的壓力設(shè)為0. 5MPa 時的效果。通過提高該壓力能夠進一步提高生成量。
另外，也可以取代空氣干燥器17使用未圖示的硅膠等干燥劑和/ 或冷凍干燥劑來干燥空氣，在此情況下也能得到與使用空氣干燥器17 時同等的效果。
而且，使用未圖示的氧氣瓶或氧氣生成器(一般來講為PSA裝置) 也能增加臭氧的生成。
通過如上所述在放電時生成紫外光，通過向被處理水W直接照射 該紫外光也能殺菌，并且，如上所述，由于內(nèi)筒27和外筒28是由玻 璃材料形成，紫外光的透射率變高，增加了對被處理水W的紫外光的 照射劑量，從而可以提高殺菌力。而且，利用這種放光電，也能使光 催化劑活化。
進而，由于在外筒28的外部另行設(shè)置有紫外線光源34，利用來 自該紫外線光源34的強紫外光，也能對被處理水W進行殺菌、凈化， 從而進一步提高其凈化效果。
如上所述，流體凈化系統(tǒng)l具備能夠有效地使氧氣轉(zhuǎn)變?yōu)槌粞?并生成高濃度的臭氧，使該臭氧與被處理水W混合而進行凈化的液體 凈化功能。而且，通過光催化劑32、紫外線進行被處理水W的殺菌和 有機物的分解處理及凈化，從而可以有效地進行凈化處理。
作為裝設(shè)有該流體凈化系統(tǒng)的浴槽，例如將空氣作為原料時，可 以獲得達到3g/h的臭氧產(chǎn)生量，從而可以應(yīng)對20~ 60t左右的浴槽。 此時，能切實地防止浴槽內(nèi)會產(chǎn)生的軍團菌屬細菌等所造成的污染。
而且，將氧氣作為原料時，能夠得到15g/h左右的臭氧產(chǎn)生量。 可以應(yīng)對300t左右的浴槽。
在該流體凈化方法中，；故處理水W可以將浴槽2的熱水以外的各 種流體作為對象，例如，也能處理生活排水或工業(yè)用水等液體。而且，
除液體以外也可以將氧氣、空氣、或者其它氣體作為被處理流體w進 行凈化處理。
在這種情況下，在外筒的內(nèi)側(cè)的一部分或者整周上安裝導(dǎo)電性部 件作為一個電極，在內(nèi)筒的內(nèi)側(cè)安裝與外筒的電極同等或其寬度以上 的導(dǎo)電性部件作為另一個電極，在上述電極間施加電壓而向內(nèi)筒和外 筒的空間放電而生成臭氧，使該臭氧與內(nèi)筒內(nèi)部流動的氣體混合，由 此可以發(fā)揮氣體凈化功能。
權(quán)利要求
1、流體凈化裝置，其特征在于，具有液體凈化功能，其中，由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的內(nèi)筒和自該內(nèi)筒空出規(guī)定空間且由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的外筒以同心式設(shè)置，在所述外筒的內(nèi)側(cè)的一部分或整周上安裝導(dǎo)電性部件而設(shè)置電極，形成裝置主體，對該裝置主體的電極施加電壓時，將在所述內(nèi)筒的內(nèi)部流動的由水等液體構(gòu)成的被處理流體作為地電極向所述空間放電，并與在該空間流動的氧氣或空氣等氣體發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生臭氧，使該臭氧與所述被處理流體混合而進行凈化。
2、 流體凈化裝置，其特征在于，具備氣體凈化功能，其中，由非 導(dǎo)電性材料構(gòu)成的內(nèi)筒和自該內(nèi)筒空出規(guī)定空間且由非導(dǎo)電性材料構(gòu) 成的外筒以同心式設(shè)置，在所述外筒的內(nèi)側(cè)的一部分或整周上安裝導(dǎo)電 性部件作為一個電極，同時在所述內(nèi)筒的內(nèi)側(cè)安裝和所述外筒的電極同 等或其寬度以上的導(dǎo)電性部件而設(shè)置另一個電極，形成裝置主體，在向 該裝置主體的電極間施加電壓時向所述空間放電，并與在該空間流動的 氧氣或空氣等氣體發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生臭氧，使該臭氧與在所述內(nèi)筒的內(nèi)部 流動的由氣體構(gòu)成的被處理流體混合而進行凈化。
3、 權(quán)利要求1或2所述的流體凈化裝置，其中，在所述內(nèi)筒內(nèi)形 成光催化劑。
4、 權(quán)利要求3所述的流體凈化裝置，其中，所述外筒和內(nèi)筒由透 明或半透明的材料形成，在所述外筒的外周側(cè)設(shè)置照射紫外光的紫外線 光源。
5、 權(quán)利要求4所述的流體凈化裝置，其中，將所述紫外線光源作 為無電極》文電管。
6、權(quán)利要求1~5任一項所述的流體凈化裝置，其中，用壓縮機等 機器將在所述外筒和內(nèi)筒的空間流動的氣體加壓到0. 2 1MPa后，用流 體控制器調(diào)節(jié)流量至1 ~ 201/min。
7、權(quán)利要求1~5任一項所述的流體凈化裝置，其中，用壓縮機等 機器將在所述外筒和內(nèi)筒的空間流動的氣體加壓到0. 2~ lMPa后通過空 氣干燥器，并用流體控制器調(diào)節(jié)流量至l~201/min。
8、權(quán)利要求1~7任一項所述的流體凈化裝置，其中，在所述裝置 主體的上游側(cè)安裝筒狀體，在該筒狀體的內(nèi)部至少裝卸自由地內(nèi)置有毛 發(fā)捕集器。
9、流體凈化方法，其特征在于，由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的內(nèi)筒和自 該內(nèi)筒空出規(guī)定空間且由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的外筒以同心式設(shè)置，在所 述外筒的內(nèi)側(cè)的一部分或者整周上安裝導(dǎo)電性部件作為電極，在向該電 極施加電壓時，將在所述內(nèi)筒的內(nèi)部流動的由水等液體構(gòu)成的被處理流 體作為地電極向所述空間放電，并與在該空間流動的氧氣或空氣等氣體 發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生臭氧，使該臭氧與所述被處理流體混合而進行凈化。
10、流體凈化方法，其特征在于，由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的內(nèi)筒和自 該內(nèi)筒空出規(guī)定空間且由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的外筒以同心式設(shè)置，在所 述外筒的內(nèi)側(cè)的一部分或整周上安裝導(dǎo)電性部件作為一個電極，同時在 所述內(nèi)筒的內(nèi)側(cè)安裝與所述外筒的電極同等或其寬度以上的導(dǎo)電性部 件作為另一個電極，在向該電極間施加電壓時向所述空間放電，并與在 該空間流動的氧氣或空氣等氣體發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生臭氧，使該臭氧與在所
11、權(quán)利要求9或10所述的流體凈化方法，其中，在所述內(nèi)筒內(nèi) 形成光催化劑，利用在所迷空間放電時產(chǎn)生的紫外光使該光催化劑發(fā)揮功能。
12、權(quán)利要求11所述的流體凈化方法，其中，在所述外筒的外周 側(cè)設(shè)置紫外線光源，利用該紫外線光源的紫外光使光催化劑發(fā)揮功能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以簡單構(gòu)成就能發(fā)揮高殺菌、凈化功能的流體凈化裝置，在由水等液體構(gòu)成的被處理流體的殺菌、凈化時可抑制噪音或高壓帶電的發(fā)生等，可在穩(wěn)定狀態(tài)下發(fā)揮殺菌、凈化功能。所述流體凈化裝置具有液體凈化功能，其中，由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的內(nèi)筒(27)和自該內(nèi)筒(27)空出規(guī)定空間(S)且由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的外筒(28)以同心式設(shè)置，在外筒(28)的內(nèi)側(cè)的一部分或整周上安裝導(dǎo)電性部件而設(shè)置電極(30)，形成裝置主體(10)，向該裝置主體(10)的電極(30)施加電壓時，將在內(nèi)筒(27)的內(nèi)部流動的水等液體構(gòu)成的被處理流體(W)作為地電極向空間(S)放電，并與在該空間(S)流動的氧氣或空氣等氣體發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生臭氧，使該臭氧與被處理流體(W)混合而凈化。
文檔編號A61L9/00GK101365654SQ20068005256
公開日2009年2月11日 申請日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月26日
發(fā)明者田中利暖 申請人:東洋閥門株式會社