CN102007230B - 活性氧生成装置、加湿器和带有加湿器的空气净化器 - Google Patents

活性氧生成装置、加湿器和带有加湿器的空气净化器 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够在补给空气中的氧的同时高效率、连续地生成活性氧的小型的活性氧生成装置。在阳极3和由包含导电性高分子4b的基材4a构成的阴极4之间存在水，通过在上述阳极3和上述阴极4间通电，上述导电性高分子4b将上述水中溶存的氧还原而生成活性氧的活性氧生成装置中，上述阴极4以一部分表面在水面上突出的状态、能够以水平的导电性旋转轴6为中心旋转地设置。

Description

活性氧生成装置、加湿器和带有加湿器的空气净化器
技术领域
本发明涉及活性氧生成装置，特别涉及能够以简易的构造实现以高效率、连续地产生活性氧的手段的活性氧生成装置。
背景技术
目前为止，作为生成用于将水中存在的有害微生物、杂菌杀灭的活性氧的手段，已知使用放电、光催化剂的方法等。但是，前者的放电方式存在着电能多、必须确保对于高电压输入的安全性等问题。此外，后者的光催化剂方式，存在着为了获得效果需要紫外线的光源，装置大型化，对人体照射时有害的问题。此外，也注意到在水中通过使用了电的电解而生成活性氧的手段，但作为副生成物产生氢、氯，存在着可能会爆炸、产生刺激气味等问题。作为解决这样的问题的手段，已知通过在阳极与附载着具有活性氧产生能力的导电性高分子(以下记作导电性高分子)的阴极之间通电而产生活性氧的手段(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：特开平10-99863号公报(权利要求1、权利要求9、图1)
发明内容
发明要解决的问题
例如，聚苯胺等导电性高分子，氧化还原反应的反应性优异，从该导电性高分子向水中的溶存氧供给电子，将氧还原而产生活性氧。对具有这样的氧化还原能力的聚苯胺电气上给予还原电位，连续地进行电子供给，则在水中持续生成活性氧。但是，水中的溶存氧量有限，随着溶存氧的消耗，活性氧的生成量也减少。此外，长时间的使用时，由于在导电性高分子表面附着杂质等，因此活性氧的生成量减少。
本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供小型的活性氧生成装置，该小型的活性氧生成装置能够在补给空气中的氧的同时高效率、连续地生成活性氧。
用于解决问题的手段
本发明涉及的活性氧生成装置，是在阳极和由包含导电性高分子的基材构成的阴极之间存在水，通过在上述阳极和上述阴极间通电，上述导电性高分子将上述水中溶存的氧还原而生成活性氧的活性氧生成装置，其中上述阴极以一部分表面在水面上突出的状态、能够以水平轴为中心旋转地设置。
发明的效果
本发明的活性氧生成装置，通过由包含导电性高分子的基材构成的阴极旋转，在该阴极的上部形成水膜，因此能够从该水膜与大气的界面获取大气中的氧。因此，在积极地、连续地补给大气中的氧的同时，与由导电性高分子供给的电子反应，能够高效率、连续地生成活性氧。
附图说明
图1为本发明的实施方式1的活性氧生成装置的侧视图(a)和正视图(b)。
图2表示本发明的实施方式1中的水中的溶存氧改进设备即转子的斜视图。
图3为本发明的实施方式2的活性氧生成装置的侧视图(a)和正视图(b)。
图4为本发明的实施方式3的活性氧生成装置的侧视图(a)和正视图(b)。
附图标记说明
1水槽、2水、3阳极、4阴极、4a导电性基材、4b导电性高分子、5直流电源、6旋转轴、6a支持轴、7突起部、7a棒状突起、7b圆板、7c叶片、8转子。
具体实施方式
实施方式1
以下对于本发明的实施方式1，使用图1进行说明。图1(a)是本发明的实施方式1中的活性氧生成装置的侧视图，(b)为其正视图。
该活性氧生成装置具有：水槽1，以一部分或全部浸渍于水槽1的水2中而设置的阳极3，由包含导电性高分子4b的基材4a构成、在与阳极3之间相隔规定的间隔对向配置的阴极4，与阳极3和阴极4连接的电池等直流电源5；通过使阳极3和阴极4间通电，导电性高分子4b将介于两电极间的水2中溶存的氧还原而生成活性氧。即，通过阴极3的表面含有的导电性高分子4b，将电子供给水中溶存的氧，生成超氧化物、羟自由基、过氧化氢等活性氧。
其中，本实施方式1中，阳极3将多个方形状的导电板连接为梳齿状而构成，阴极4通过在圆板状的导电性基材4a的表面将导电性高分子4b涂布、粘合或含浸等而使其附载，在多个圆板状的导电性基材4a的中心插通导电性的旋转轴6而成为了相互结合的构成。此外，各圆板状的阴极4以介于梳齿状的阳极3之间的方式配置，并且阴极4的下部埋没在水面下，上部在水面上突出而配置。
因此，以旋转轴6为中心使阴极4旋转时，在阴极3的表面形成水膜，因此从该水膜与大气的界面连续地获取氧。即，氧向水中的补给成为可能。此时，在从水面突出的阴极4的上部始终形成水膜，因此调整阴极4的旋转速度以使该水膜不干燥。
此外，活性氧的生成量依赖于浸渍在水中的面积，因此浸渍的面积越大越好，希望浸渍了的部分务必成为通过旋转暴露于大气的构造。
这样，通过使导电性的旋转轴6成为与阴极4的通电部，阴极4和通电部的接点不具有滑动部，因此不必担心旋转引起的接点部的磨损。此外，通过使旋转的中心成为通电部，也不必考虑旋转引起的配线的扭曲。此外，通过成为如下结构：旋转的只是阴极4，阳极3分离而浸渍在水中，配置的自由度增加，配线和通电方法变得容易。
上述阴极4中使用的导电性高分子4b，从一般已知的聚苯胺、聚苯胺衍生物、聚吡咯、聚噻吩和聚乙炔中选择使用至少1种材料。此外，基材4a的电阻值越低越好，表面电阻值优选为10-3-103Ω/□。本活性氧生成装置，由于外加在水中几乎不产生电解的程度的微小电压，因此如果表面电阻值高，则在距离电极的通电部分最远的位置电压下降大，变为几乎没有外加电压。此时，Ω/□为表面电阻值，表示测定对象物的表面1cm2的电阻值。
此外，为了积极地使大气与阴极4的表面接触，优选设置送风设备(未图示)。通过将大气向阴极表面送风，在阴极表面形成的水膜中获取更多的氧成为可能，有助于活性氧的生成量增加。如上所述设置送风设备时，通过在旋转轴6设置具有多个突起部7的转子8以在水中和水上移动，该突起部7受到风力而能够使旋转轴6旋转。再有，将突起部7设置为与旋转轴6大致平行或成放射状。通过这样构成，能够在不需要驱动电源下使阴极4旋转，能够实现装置的小型化和节能化。
阴极4的基材4a，除了板形状以外，可以形成为织布、网状，由于表面积变大，因此活性氧的生成量也增大。此外，可以由发泡体等多孔材料形成，旋转时在基材内部的空洞部分，使水中获取更多的大气中的氧成为可能。本实施方式1中，阴极的导电性高分子是基材含有的，在将导电性高分子涂布或含浸于基材的表面的情况下，基材可以是绝缘性的材料。
作为保持大量的水中的溶存氧量的手段，可以将水温调节为0-30℃。水温越低，溶存氧量越多，因此通过在水槽1内或与水槽1相接的方式配置珀耳帖元件、冷凝器，从而保持低水温。如果为0℃以下，水结冰，如果为30℃以上，与0℃相比，溶存氧浓度减半，因此将水温调节到上述范围内。
此外，如前所述，通过在旋转轴6设置在水中和水上连续移动的突起部7，该突起部7从水上移动到水中时，使水中获取大气中的氧，使水中的溶存氧增加，阴极表面上生成的活性氧也增加。作为水中的溶存氧改进设备的突起部7，例如如图3所示，可以形成在圆板7b设置了多个棒状突起7a的刷状的转子8，或者形成在圆板7b突设有多个叶片7c的水车样的转子8，是表面积大的突起物。
实施方式2.
以下对于本发明的实施方式2，使用图3进行说明。图3(a)为本发明的实施方式2中活性氧生成装置的侧视图，(b)为其正视图。
本实施方式2中，使包含导电性高分子4b的圆筒形或转鼓形的基材4a为阴极4，使贯通其中心而配置的棒状的导电性基材为阳极3，上述阴极4旋转的同时，圆周面的一部分(下部)浸渍在水中，圆周面的上部在水面上，成为通过在与该阳极3之间通电而生成活性氧的构造。再有，上述阳极3在与阴极4相对的部分，形成折曲为凹型以浸渍在水中的构造。即，该阳极3是阴极4的支持轴6a，成为固定轴，阴极4和转子7对于该支持轴6a(阳极3)自由地旋转而被支持。此外，为了使阴极4和支持轴(阳极3)电绝缘，在阴极4的凸起(boss)部中介有由树脂制等形成的绝缘管(bush)。此外，阴极4利用未图示的马达，通过齿轮等旋转。
通过这样地构成，能够相对于装置的容积，确保浸渍在水中的阴极4的面积大，高的活性氧的生成量成为可能。此外，能够以小面积形成阳极3，作为构造能够简易地实现。
实施方式3.
以下对于本发明的实施方式3，使用图4进行说明。图4(a)为本发明的实施方式3中活性氧生成装置的侧视图，(b)为其正视图。
本实施方式3中，使包含导电性高分子4b的圆筒形或转鼓形的基材4a为阴极4，该阴极4旋转的同时，圆周面的一部分(下部)浸渍在水中，圆周面的上部在水面上，成为通过与在上述阴极4下的水槽1的底面配置的板状的阳极3之间通电而生成活性氧的构造。
通过成为这样的构造，能够相对于装置的容积，确保浸渍在水中的阴极4的面积大，多的活性氧生成量成为可能。此外，阳极3和阴极4的距离可以为1-20mm之间，阳极3的配置可根据设置场所而改变，由于阴极4和阳极3分离，因此两极的通电方法也变得容易。
在上述的实施方式1-3中，有时根据使用而在电极表面附着污垢，电流难以流动，外加过度的电压。如果外加高电压，基准电位变化，成为优先的不是活性氧而是氢产生，活性氧的生成量减少。此外，有时根据使用阴极和阳极接触，产生过电流。如果对阴极中含有的导电性高分子外加过电流，存在无法进行由该导电性高分子供给电子的现象，此外，还担心外加过电流引起的着火。因此，可具有始终检测在阴极和阳极之间外加的电流值和电压值的设备(未图示)，具有检测到电流和电压值的急剧上升时，通过停止两极间的通电而防止上述现象的机构(控制设备)。
此外，通过上述的电极间的通电，与活性氧一起少量生成氢和氯。如果氢滞留，具有引发爆炸的可能性，氯也是有害气体，因此担心对人体有损害。因此可具有通过在水上设置上述气体的检测设备(未图示)，在上述气体的浓度增加的情况下调整或停止电极间的通电的机构(控制设备)。
通过赋予装置这样的机构(控制设备)，从而提高作为装置的安全性。
通过上述各实施方式中所示的活性氧生成装置的构成，能够在补给空气中的氧的同时高效率、连续地生成活性氧。此外，活性氧具有杀灭水中的有害的微生物、杂菌的作用，因此通过将本活性氧生成装置搭载在加湿器、带有加湿器的空气净化器，具有防菌-防味效果，保持装置的卫生性成为可能。

Claims (11)

1.活性氧生成装置，是在阳极和由包含导电性高分子的基材构成的阴极之间存在水，通过在上述阳极和上述阴极间通电，上述导电性高分子将上述水中溶存的氧还原而生成活性氧的活性氧生成装置，其特征在于，上述阴极以一部分表面在水面上突出的状态、能够以水平轴为中心旋转地设置，具有使水中获取大气中的氧而使水中的溶存氧增加的溶存氧改进设备，上述溶存氧改进设备具有具备多个突起部的转子，该转子以其一部分在水面上突出的状态、能够以上述水平轴为中心旋转地设置，且
上述阴极的包含导电性高分子的基材由每1cm2的表面电阻为10-3-103Ω/cm2的材料构成，
上述溶存氧改进设备的上述转子在圆板设置多个棒状突起或多个叶片而形成，
上述棒状突起或叶片相对于作为自由旋转地支持上述阴极的固定轴的上述水平轴以放射状或通过上述转子与上述水平轴大致平行地设置。
2.权利要求1所述的活性氧生成装置，其特征在于，上述阴极由多个圆板或者单一的圆筒或转鼓形成。
3.权利要求1所述的活性氧生成装置，其特征在于，上述阴极的导电性高分子包括选自聚苯胺、聚苯胺衍生物、聚吡咯、聚噻吩和聚乙炔中的至少一种材料。
4.权利要求2所述的活性氧生成装置，其特征在于，上述阴极的包含导电性高分子的基材由多孔材料构成。
5.权利要求1-4任一项所述的活性氧生成装置，其特征在于，具有使大气与上述阴极接触的送风设备，利用上述送风设备的风力，上述阴极和上述转子以上述水平轴为中心旋转。
6.权利要求1-4任一项所述的活性氧生成装置，其特征在于，将上述阴极和阳极浸渍的水的温度保持在0-30℃。
7.权利要求1-4任一项所述的活性氧生成装置，其特征在于，具有检测通电电流的动作异常的检测设备、该检测设备检测到动作异常时停止电极间的通电的控制设备。
8.权利要求7所述的活性氧生成装置，其特征在于，上述检测设备检测电极间的电流值或电压值。
9.权利要求8所述的活性氧生成装置，其特征在于，上述检测设备检测通过电极间的通电而生成的氢或氯的浓度。
10.加湿器或带有加湿器的空气净化器，其特征在于，搭载了权利要求1-9任一项所述的活性氧生成装置。
11.权利要求2所述的活性氧生成装置，其特征在于，上述阴极的导电性高分子包括选自聚苯胺、聚苯胺衍生物、聚吡咯、聚噻吩和聚乙炔中的至少一种材料。
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