CN102083755B

CN102083755B - 杀菌-抗菌装置

Info

Publication number: CN102083755B
Application number: CN2009801261186A
Authority: CN
Inventors: 斋藤真理; 竹内史朗; 古桥拓也
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2029-04-07
Also published as: EP2305610B1; US20110100889A1; EP2305610A4; CN102083755A; JPWO2010013519A1; WO2010013519A1; EP2305610A1; JP5355572B2

Abstract

杀菌-抗菌装置，该杀菌-抗菌装置具有：成为阳极的电极5、具有活性氧物种生成能力的成为阴极的电极4，在两电极4、5间存在被处理水2，通过在两电极间通电而生成活性氧物种，其特征在于，成为阳极的电极5是高分子材料或以高分子材料为主材料。

Description

杀菌-抗菌装置

技术领域

本发明涉及能够连续生成对杀菌和抗菌有用的活性氧物种的杀菌-抗菌装置。

背景技术

目前为止，作为杀菌-抗菌装置的生成活性氧物种的手段，有对浸渍于被处理水的电极外加电压，利用水的电解来生成活性氧物种的方法(例如，专利文献1)。这种情形的电极由具有活性氧物种生成能力的阴极和作为表面电阻低的金属、碳材料等导电性基材的阳极构成。在成为阴极的电极中，生成过氧化物(O₂-)、羟自由基(·OH)、过氧化氢(H₂O₂)等活性氧物种。而且，这些活性氧物种使被处理水中的微生物惰性化，进行非处理水的杀菌-抗菌。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特表2003-000957号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，对于以往的方法，作为副产物，大量产生氢、氯。此外，在成为阴极的电极生成的活性氧物种在成为阳极的电极消失的量也多，表观的活性氧物种生成量比在成为阴极的电极生成的实际的活性氧物种生成量少。例如，如果成为阳极的电极为碳材料，通过氧化反应而成为二氧化碳(CO₂)。此外，成为阳极的电极即使是钛等化学上比较稳定的金属，也通过氧化反应而成为氧化金属。其结果，存在不能长期稳定地生成杀菌-抗菌性能所必需的活性氧物种的问题。

因此，本发明中，目的在于提供杀菌-抗菌装置，其能够抑制成为阳极的电极的活性氧物种消耗量，提高生成效率以使表观的活性氧物种生成量接近在成为阴极的电极生成的实际的活性氧物种生成量，长时间生成对于被处理水中的杀菌-抗菌充分的量的活性氧物种。

用于解决问题的手段

本发明的杀菌-抗菌装置具有：成为阳极的电极、具有活性氧物种生成能力的成为阴极的电极，在两电极间存在被处理水，通过在两电极间通电而生成活性氧物种，其中使成为阳极的电极为以高分子材料为主材料的导电体。

发明的效果

在成为阳极的电极中，通常产生氧化反应，例如，水道水中的氯、氢氧化物供给电子。另一方面，在成为阴极的电极生成的活性氧物种扩散到被处理水中，期待使细菌等微生物惰性化。但是，在溶剂中扩散的活性氧物种的运动不能控制，因此其一部分消耗于成为阳极的电极的氧化反应。

本发明的杀菌-抗菌装置，以难以被活性氧物种氧化的高分子材料为主材料(或基材)，构成成为阳极的电极，因此能够抑制在成为阴极的电极生成的活性氧物种的消耗，提高活性氧物种的表观生成量和生成效率。由此，活性氧物种大量稳定地存在于被处理水中，因此被处理水的抗菌-杀菌性能也提高。

附图说明

图1为本发明的实施方式1涉及的杀菌-抗菌装置的构成图。

图2为表示成为阳极的电极的材料、从反应开始的时间和过氧化氢生成量的关系的坐标图。

图3是表示由ABS树脂构成的成为阳极的电极的表面电阻和反应开始后第三小时的过氧化氢生成量的坐标图。

图4为实施方式2涉及的杀菌-抗菌装置的进行被处理水的杀菌-抗菌的部分的斜视图。

图5为实施方式3涉及的杀菌-抗菌装置的进行被处理水的杀菌-抗菌的部分的斜视图。

图6为实施方式3涉及的杀菌-抗菌装置的进行被处理水的杀菌-抗菌的部分的第1形态说明图(a)和第2形态说明图(b)。

图7为实施方式4涉及的杀菌-抗菌装置的进行被处理水的杀菌-抗菌的部分的侧面构成图(a)和正面构成图(b)。

附图标记说明

1杀菌-抗菌装置、2被处理水、3反应槽、4成为阴极的电极、5成为阳极的电极、6电源、7管路、8管路的内壁、9旋转轴

具体实施方式

以下对本发明的杀菌-抗菌装置的实施方式，参照附图进行说明。

实施方式1.

图1是本发明的实施方式1涉及的杀菌-抗菌装置的简要构成图。该杀菌-抗菌装置1具有：用于存储被处理水2并且生成活性氧物种的反应槽3；以至少一部分浸渍于被处理水2中的方式配置的电极对，即成为阴极的具有活性氧物种生成能力的电极4和成为阳极的电极5；用于向该电极4、5通电的电源6。

成为阴极的电极4由碳、金属或其他导电材料制成。再有，优选使电极4的表面接触具有使过氧化物(O₂-)、羟自由基(·OH)、过氧化氢(H₂O₂)等活性氧物种容易生成的催化作用的物质、导电性高分子，例如聚苯胺等。

成为阳极的电极5，是高分子材料或以高分子材料为主材料。高分子材料是否具有导电性没有关系。不过，由于电极5必须具有导电性，因此使用不具有导电性的高分子材料时，在高分子材料中混合碳填料等导电体形成电极5，将导电性赋予电极5(以下将赋予了导电性的树脂记为导电性树脂)。因此，能够以聚丙烯(PP)、PET、ABS树脂等不具有导电性但具有耐酸性、耐碱性的高分子材料为主材料，由此能够防止电极5因被处理水、活性氧物种而腐蚀。此外，能够在成为阳极的电极5中混合导电性高分子(例如聚苯胺等)，改善电极5的导电性、耐酸性、耐碱性。

使用图1所示的杀菌-抗菌装置，测定作为活性氧物种的一种的过氧化氢(H₂O₂)的生成量。其中，成为阴极的电极4所具有的活性氧物种生成能力通过使聚苯胺等具有将溶存氧还原而生成活性氧物种的催化作用的物质与电极4的表面接触而赋予。另一方面，作为成为阳极的电极5，对于碳、金属(Ti)、导电性树脂(PP、ABS)的四种进行测定。

据此，如图2所示，反应开始后五小时左右，被处理水中的过氧化氢浓度达到了平衡状态。反应开始后第三小时的过氧化氢生成量，在碳(表面电阻3Ω)的情况下为1.7mg/L，在金属(Ti、表面电阻1Ω)的情况下为1.7mg/L，在导电性树脂(PP、表面电阻35Ω)的情况下为9.3mg/L，在导电性树脂(ABS、60Ω)的情况下为4.0mg/L。由此可知，虽然存在表面电阻产生的差异，因用于成为阳极的电极5的基材的不同，表观的过氧化氢生成量不同。

此外，对于使成为阳极的电极5的主材料为ABS树脂、该电极5的表面电阻为60～10¹¹Ω的情况测定了过氧化氢生成量。

据此，如图3所示，反应开始后第三小时的过氧化氢生成量，在表面电阻60Ω的情况下为3.4mg/L，在200Ω的情况下为3.7mg/L，在10⁶Ω的情况下为1.1mg/L。此外，对于表面电阻10¹¹Ω的ABS树脂，不能通电，因此没有生成过氧化氢。

据此，通过使成为阳极的电极5的表面电阻从1Ω变为200Ω，在电极5表面消耗过氧化氢的过氧化氢消耗量得到抑制，结果可利用的过氧化氢量增加。此外，通过使电极5的表面电阻从200Ω变为10⁶Ω，与在电极5表面的过氧化氢消耗量的减少相比，由成为阴极的电极4每单位时间接受的电子的接受量减少引起的过氧化氢生成量的减少变大，结果可利用的过氧化氢量减少。

如以上说明那样，使成为阳极的电极5的主材料为高分子材料的情况下，与没有使成为阳极的电极5的主材料为高分子材料的情形相比，在电极5表面的过氧化氢消耗反应得到抑制，因此被处理水2中的过氧化氢生成量增多。此外，通过使不易对过氧化氢的消耗反应产生影响的高分子材料作为成为阳极的电极5或电极5的主材料，能够防止在成为阴极的电极4生成的过氧化氢引起的成为阳极的电极5的腐蚀。因此，通过将上述构成用于杀菌-抗菌装置，能够抑制在成为阳极的电极5的过氧化氢消耗反应，进行高效率的过氧化氢的生成，因此能够改善杀菌-抗菌装置的杀菌-抗菌性能。

因此，如图3中所示，通过使成为阳极的电极5的表面电阻为大约0～10⁴Ω，与在成为阴极的电极4生成的过氧化氢生成量的减少量相比，在成为阳极的电极5表面的过氧化氢消耗量的减少量更多，结果能够使可利用的过氧化氢量增加。

在实施方式1中所说的被处理水2，除了水道水、地下水、工业用水、饮料水以外，还包括游泳池、浴场、海水、向各种工业设施等供给的水。

此外，在实施方式1中，成为杀菌-抗菌作用的对象的微生物是被处理水中的细菌、丝状菌、大肠菌、酵母、单细胞生物、原生生物、病毒等。

此外，实施方式1中，电极4、5未必对向配置，还可以在反应槽3内配置多个电极4、5。

此外，实施方式1中，未必使聚苯胺等具有催化作用的物质附着于成为阴极的电极4。

实施方式2.

图4是本发明的实施方式2涉及的杀菌-抗菌装置的、进行被处理水的杀菌-抗菌的部分的斜视图。其中，使被处理水流过的管路7的内壁8为赋予了活性氧物种生成能力的成为阴极的电极4，将外周形状是多边形状的成为阳极的电极5配置在管路7的中央。其中，管路7起到相当于图1的反应槽3的作用。

实施方式2涉及的杀菌-抗菌装置，通过在管路7的中央配置多边形的成为阳极的电极5，从而是成为阳极的电极5和成为阴极的电极4各个电极的生成物在不与相对的电极接触的情况下流下的构成。此外，通过使成为阳极的电极5为多边形，从而为增加与被处理水的接触面积的构成。

该构成的情况下，从管路7流下的被处理水难以被混合，因此在成为阴极的电极4生成的活性氧物种难以与成为阳极的电极5接触，难以被成为阳极的电极5消耗。这样，成为阴极的电极4与成为阳极的电极5之间即使不实施设置离子交换膜等特别的处置，也能够使表观的活性氧物种生成量接近实际的活性氧物种生成量。此外，在节省空间方面能够使充分的电子的接受面积工作。

此外，活性氧物种在管路7的内壁8附近生成，因此与被处理水内的微生物接触的机会增加，获得抗菌-杀菌性能改善的效果。此外，即使节省空间也能期待高效的抗菌-杀菌性能，也能进行空调器的排水管内的抗菌-杀菌。

如实施方式2那样，通过利用被水充满的管路7的内壁构成杀菌-抗菌装置，能够进行高效的杀菌-抗菌。

实施方式3.

图5是本发明的实施方式3涉及的杀菌-抗菌装置的、进行被处理水的杀菌-抗菌的部分的斜视图。其为实施方式2的变形，与实施方式2的不同在于沿管路7的内壁8配置了成为阳极的多个电极5。

图6是实施方式3涉及的杀菌-抗菌装置的进行被处理水的杀菌-抗菌的部分的第1形态说明图(a)和第2形态说明图(b)。成为阳极的电极5，可如图6(a)那样相互独立地配置于管路7的内壁8，也可如图6(b)那样将各电极5连接。此外，除了内壁以外，也可将成为阴极的电极4配置在管路7的中央部。

再有，在实施方式2、3中，管路7的外周优选用橡胶等绝缘性物质包容，防止漏电。

实施方式3中的杀菌-抗菌装置，沿管路7的内壁8，配置了成为阳极的电极(外周形状可以是圆筒形，也可以是多边形)5，从而是成为阳极的电极5和成为阴极的电极4各个电极的生成物不与相对电极接触而流下的构成。此外，通过配置多个成为阳极的电极5，还能够增加与被处理水2的接触面积。因此，实施方式3中的杀菌-抗菌装置能够获得与实施方式2同样或其以上的效果。

实施方式4.

图7为实施方式4涉及的杀菌-抗菌装置的进行被处理水的杀菌-抗菌的部分的侧面构成图(a)和正面构成图(b)。其中，反应槽3中存储被处理水2，以静止状态设置了多个成为阳极的板状的电极5，板状的电极5以大致等间隔平行地配置在反应槽3中。在成为阳极的板状的多个电极5之间，可旋转地设置了多个成为阴极的圆盘状的电极4。

成为阴极的圆盘状的电极4，其中心部安装于导电性的旋转轴9，可与旋转轴9一起旋转。而且，电极4的上侧位于空中，下侧部分位于被处理水2中。

实施方式4的杀菌-抗菌装置，成为阴极的电极4旋转，从而产生从被处理水2面突出到外侧的部分、浸渍于被处理水2中的部分。即，成为阴极的电极4通过以旋转轴9为中心旋转，能够交替地在被处理水2中和外(空中)来往。再有，优选对旋转轴9赋予导电性，防止旋转产生的配线的扭曲。

该构成的情况下，通过调节其旋转速度以使成为阴极的电极4不干燥，在从被处理水面突出的电极4长时间形成水膜。此外，由于具有活性氧物种生成能力的成为阴极的电极4旋转，电极4定期地与大量的氧接触，活性氧物种的高效生成成为可能。

此外，在图7中，电极4的上侧(整体的约2/3部分)位于空中，下侧部分(整体的约1/3部分)位于被处理水2中而构成，但并不限于此，例如，通过电极4的大约1/2浸渍于被处理水2而构成，能够使电极4全部浸渍于被处理水2，同时使电极4全部与空气接触，因此能够高效地生成活性氧物种。

再有，上述的实施方式1-4中，对于使成为阳极的电极5为导电性树脂的情形的构成进行了说明，但也可以使成为阴极的电极4为导电性树脂。

此外，实施方式4也可利用实施方式1中说明的成为阴极、阳极的电极材料。

Claims

1.杀菌-抗菌装置，该杀菌-抗菌装置具有：成为阳极的电极、具有活性氧物种生成能力的成为阴极的电极，在上述两电极间存在被处理水，通过在两电极间通电而生成活性氧物种，其特征在于，上述成为阳极的电极是以高分子材料为主材料并且在该主材料中混合导电性材料而制成的。

2.权利要求1所述的杀菌-抗菌装置，其特征在于，上述成为阴极的电极以导电性的旋转轴为中心、旋转自由地设置多个，能够在被处理水中和空气中交替地来往，与上述成为阴极的电极对应地设置多个上述成为阳极的电极。

3.权利要求1所述的杀菌-抗菌装置，其特征在于，上述成为阳极的电极的表面电阻值在0～10⁴Ω的范围。