JP2002346556A - 急速殺菌活水化方法及びその装置 - Google Patents

急速殺菌活水化方法及びその装置

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JP2002346556A
JP2002346556A JP17475499A JP17475499A JP2002346556A JP 2002346556 A JP2002346556 A JP 2002346556A JP 17475499 A JP17475499 A JP 17475499A JP 17475499 A JP17475499 A JP 17475499A JP 2002346556 A JP2002346556 A JP 2002346556A
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Japan
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water
ultraviolet irradiation
wavelength
irradiation device
photocatalyst
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JP17475499A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Murata
逞詮 村田
Masamichi Kikuchi
真道 菊池
Tsukasa Sakurada
司 桜田
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SHINSHU CERAMICS KK
Shinshu Ceramics Co Ltd
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
SHINSHU CERAMICS KK
Shinshu Ceramics Co Ltd
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、より短時間でより大量の水、特に
海水を殺菌活水化処理することを目的とする。 【解決手段】 それぞれ、短波長、中波長、長波長の紫
外線を照射する３つの紫外線照射装置によりオゾンを利
用して水を殺菌活水化すると同時に、紫外線照射装置内
に設けられた光触媒機能体によっても水を殺菌活水化す
ることにより、水特に海水を効率よく、短時間で浄化す
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、水を殺菌し活水化
することができる急速殺菌活水化方法及びその装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】現在、水の浄化つまり、水の殺菌活水化
は、淡水・海水を問わず、様々な目的に合わせて、様々
な場所で行われている。
【０００３】水道水はもちろんであるが、その他にも工
業廃水や一般家庭からの下水、又は、プールの水や人工
の池の水等も浄化の対象であり、さらに、魚介類を洗浄
する際の洗浄水や魚介類の養殖用いけす内の海水等も浄
化の対象である。
【０００４】しかし、従来の水の浄化方法は、塩素を使
用するものがほとんどであり、人間を含め生物には決し
て好ましいものではなく、新たな水の浄化方法が模索さ
れていた。
【０００５】また、従来から、短波長を照射する紫外線
照射装置と、中波長を照射する紫外線照射装置と、長波
長を照射する紫外線照射装置とを有し、オゾンの殺菌作
用を利用する殺菌活水化装置は存在していた。しかし、
その処理能力は、１時間当たり約５トンであり、その需
要を満たすことはできないという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、より短時間でより大量の
水を殺菌活水化処理することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載するように、少なくと
も、水へ、選択された波長を別個に照射するための複数
の紫外線照射工程を有し、前記紫外線照射工程において
は、光触媒機能体と前記水とを接触させるようにしたこ
とを特徴とする急速殺菌活水化方法を提供する。
【０００８】また、請求項２において、少なくとも、水
へ選択された波長を別個に照射するための複数の紫外線
照射装置を有し、前記紫外線照射装置には、光触媒機能
体が設けられていることを特徴とする急速殺菌活水化装
置を提供する。
【０００９】本発明においては、上記紫外線照射工程も
しくは紫外線照射装置により生成されたオゾンによる殺
菌作用と、光触媒機能体による殺菌作用により、水をよ
り効率よく、短時間で殺菌活水化することができるから
である。
【００１０】また、請求項３に記載するように、前記紫
外線照射装置が、短波長を照射することによりオゾン発
生装置として働く紫外線照射装置と、中波長を照射する
紫外線照射装置と、長波長を照射する紫外線照射装置と
からなり、少なくとも、中波長を照射する紫外線照射装
置には、光触媒機能体が設けられていることことが好ま
しい。
【００１１】さらに、請求項４に記載するように、短波
長が、１８３ｎｍ〜１８４ｎｍであり、前記中波長が２
５４ｎｍであり、前記長波長が、３１０〜３６０ｎｍで
あることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下にまず、本発明の第一の特徴
である光触媒機能体について説明し、その後、本発明の
急速殺菌活水化方法及び装置について図面を用いて具体
的に説明する。
【００１３】図１に示すように、光触媒機能体１とは、
少なくとも、光半導体粉末２、金属微粒子３および、吸
着材料４とからなる。
【００１４】上記光半導体粉末２としては、ＴｉＯ2の
他、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＷＯ3、Ｆｅ 2Ｏ3、ＳｒＴｉ
Ｏ3、ＫＮｂＯ3等を挙げることができる。この中でも、
ＴｉＯ2は、ほとんどの酸、塩基、有機溶媒には侵され
ず化学的に安定であり、また、ＴｉＯ2は中毒を起こす
ことはなく、また発ガン性もないことが動物実験等で確
認されており、この様な点からＴｉＯ2が最も好まし
い。
【００１５】上記金属粉末３は、光触媒機能体１中では
電極として作用するが、この電極を形成する金属粉末と
しては、銀の他、金、白金、銅等の種々の金属粉末を用
いることができる。光触媒が本来的な機能を発揮するた
めの不可欠な要素の一つとして水分が要求されるため、
電極を形成する金属粉末は、水の存在下で経時変化が無
く安定していることが必要となり、前記の金属粉末の中
でも白金が最も好ましいが、経済性を考慮し、更に前記
特性を具備しており、無毒でそれ自体も殺菌性を有して
いるため銀が好ましい。
【００１６】これらの金属粉末３の粒径は、光触媒とし
て光半導体粉末２の関係を考慮すると、０．０５〜０．
１μmが好ましい。また、光半導体粉末と金属粉末との
混合割合は、殺菌、脱臭作用等を好適に発揮するために
は光半導体粉末１００重量部に対して金属粉末１〜５５
重量部が好ましく、特に２０〜３０重量部が好ましい。
【００１７】前記吸着材料４は、必ずしも必要でない
が、細菌、ウィルス、カビの他、悪臭物質及び有害物質
等の処理対象物を吸着、保持するために用いられるもの
である。係る吸着材料４としては、アパタイト（リン灰
石）ゼイライト又はセピオライト等のセラミック粉末、
活性炭及び絹繊維含有物によりなる群から選ばれる１以
上を挙げることができ、これらは必要に応じて２以上を
組み合わせて用いることができる。ここでアパタイトと
しては、細菌、ウィルス、カビ等の蛋白質を選択的に吸
着するハイドロキシアパタイト［Ｃａ10（ＰＯ4）6（Ｏ
Ｈ）2］が好ましい。また、絹繊維含有物としては、絹
繊維粉末の他、顆粒状に成形したものやゲル状物等も含
まれる。これらの吸着材料（絹繊維含有物は粉末の場
合）の粒径はより大きな表面積を確保するとともに、良
好な被着作業性を考慮すると０．００１〜１．０μｍが
好ましく、特に０．０１〜０．０５μｍが好ましい。光
半導体粉末２と吸着材料４の混合割合は、光半導体粉末
１００重量部に対して吸着材料は１〜５０重量部が好ま
しく、特に１０〜３０重量部が好ましい。
【００１８】次に、前記光触媒機能体１を基材上へ付着
せしめる方法について説明する。
【００１９】前記光触媒機能体１は、低温溶射法により
ポリエステル不織布、紙、織物、プラスチック、金属
板、セラミックボール等の基材にバインダーなしで付着
される場合と、バインダーを含有させた塗料として基材
上に付着される場合とがある。
【００２０】図１は、低温溶射法により基材５表面に光
触媒を付着せしめた状態を示すものであり、不織布、織
布、紙、木材、セラミック板、金属板、プラスチック板
等の基材５上に例えば融点が２０００℃以下である酸化
チタン（ＴｉＯ2）の微粒子（５〜５０μｍ）と、金属
の微粒子１〜１０μｍとを酸素、アセチレン等を使用し
たガス溶射法により約２９００〜３０００℃で溶融した
セラミックスを溶射したものである。溶射した状態で
は、光触媒の粒子１は、一方の電極として作用する酸化
チタン粒子２とこの酸化チタン粒子２に坦持された他方
の電極として作用する金属の例えば銀粒子３とからな
る。光触媒粒子１は電気化学セルをなし、溶射後は、３
０〜４０μの偏平積層粒子となり、ガスの高温により溶
融しつつアンカー効果により基材５上に付着する。酸
素、アセチレン等を使用するガス溶射による低温溶射法
においては、溶融光触媒微粒子を噴射するガストーチと
基材とを相対的に移動させて基材表面が５０℃以上に上
がらないようにして行われ、したがって、紙、布等に対
しても溶射が可能となるものである。しかしながら、ガ
ス溶射であるため使用原料の粉体の融点は２０００℃以
下に制限される。なお、トーチと基材との相対速度を調
整することによりプラズマ溶射も可能となるが、プラズ
マ溶射だと使用原料の融点は３５００℃位のものまで溶
射可能となる。
【００２１】一般に、溶射においては、アンカー効果に
より基材上にパウダーを付着させるため、溶射用のパウ
ダーは５μｍ以上の塊状のものが好適であり、溶射パウ
ダーとして全てアナターゼがルチルに転移しているもの
が用いられている。アナターゼ結晶形態の酸化チタン
（チタニア）は、強力な光触媒作用を有するが、溶射後
の光触媒粒子がすべてアナターゼ結晶を有していると、
その分解作用が強すぎて基材を犯してしまうので実用化
できないこととなる。しかしながら、アナターゼ結晶粒
子の粒径、溶射温度、基材表面温度及び使用加熱源をそ
れぞれ５〜２５μｍ、約２９００〜３０００℃、４０〜
５０℃及びガスに調整選択することにより、アナターゼ
結晶１０〜４０％を合成することができる。すなわち、
アナターゼとルチルとの変態点である約７５０℃を超え
れば、結晶はすべてルチル型結晶になるが、上述の低温
溶射法によれば、全てルチル結晶の粒子を準備してこれ
を溶射すると、１０〜４０％のアナターゼ結晶が生成さ
れ、残りがルチル結晶となる。種々の実験によれば、溶
射後のアナターゼ対ルチルの重量比は１：３が好適であ
ることがＸ線分析の結果判明した。
【００２２】また、光触媒粒子１にアパタイト、ゼオラ
イト、活性炭等の菌、有害物質、臭い等を吸着する吸着
材料４を混合して溶射すれば、基材を犯さないようにア
ナターゼ結晶の量を調整することによって光触媒作用が
弱められた点が補強される。
【００２３】すなわち、溶射後のハイドロキシアパタイ
ト４は、雰囲気中の菌、有害物質、臭い等の処理対象を
吸着保持し、この吸着保持した処理対象を２０〜３０重
量％のアナターゼ結晶を有する光触媒粒子が分解するの
で、光触媒作用が補強されることとなる。光触媒作用を
強めるためには、粒子が対象物に触れる接触面積を増や
す必要があるが、低温溶射法によれば、プラズマ溶射に
比較して粒子が細かく表面積の大なる膜が形成されるの
で好ましい。
【００２４】図２は、基材５上に施された光触媒機能を
有する塗料の皮膜状態を示すものであり、塗料は、光半
導体粉末、金属粉末及び吸着材料に加えて、少なくとも
バインダー９としての塗膜形成成分及び分散剤を含有
し、必要に応じてその他の成分を含有するものである。
【００２５】塗膜形成成分としては、セルロース誘導
体、フタル酸樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ア
ミノアルド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタ
ン樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹
脂、エマルジョン、水溶性樹脂等の合成樹脂を挙げるこ
とができる。分散剤としては、石油系溶剤、芳香族系溶
剤、アルコール系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶
剤、セルソルブ系溶剤、無機シリコン系溶剤、水等を挙
げることができる。なお、粉体塗料にする場合には、分
散剤としての溶剤は不要となる。また、その他の成分と
しては、顔料、例えば、二酸化チタン、黄鉛、ベンガ
ラ、酸化クロム、カーボンブラック等の無機顔料、ハン
ザイエロー、ノバパームオレンジ、キナクリドンバイオ
レット、銅フタロシアニン等の有機顔料、沈降性炭酸カ
ルシウム、硫酸バリウム、タルク、クレー、ホワイトカ
ーボン等の体質顔料、ジンククロメート、ストロンチウ
ムクロメート、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム等の防
食顔料に代表される特殊機能顔料等を挙げることができ
る。更に、上記成分以外にも、補助材料として、塗膜乾
燥促進性の付与を目的とする乾燥剤、顔料分散剤、フラ
ッディング防止剤、顔料沈降防止剤、塗料の流動性の調
節を目的とする増粘剤、チキソトロピック剤、たれ止め
剤、塗面の調整を目的とするレベリング剤、泡消し剤、
はじき防止剤、フローティング防止剤のほか、可塑剤、
皮張り防止剤、静電塗装助剤、すり傷防止剤、ブロッキ
ング防止剤、紫外線防止剤、防染剤、防腐剤、防かび剤
等を配合することができる。これらの各成分の配合割合
には特別なものはなく、通常販売されている塗料と同じ
配合割合を適用することができる。
【００２６】塗料における光半導体粉末、金属粉末及び
吸着材料の合計配合量は、殺菌、防臭等の作用を発揮
し、適度な塗装性を確保するため、塗料全量中３〜５５
重量％が好ましく、特に１５〜３５重量％が好ましい。
【００２７】図２において、前記光触媒粒子６は、酸化
チタン粒子７とこれに坦持された銀粒子８とからなる。
光触媒粒子６は、図１に示した低温溶射法の場合の粒子
と同一構造とすることができる。
【００２８】また、全てがアナターゼ結晶形態の酸化チ
タン（ＴｉＯ2）はその酸化力が極端に強く基材をぼろ
ぼろにしてしまうので、塗料においても、原料である酸
化チタン粒子のアナターゼとルチルの重量比は２０〜５
０％：５０〜８０％が好ましく、アナターゼがこれ以下
の比率だと光触媒作用が弱いし、これ以上の比率だと光
触媒作用が強すぎてバインダー９を分解して塗料がすぐ
に分解してしまうこととなる。特にアナターゼ対ルチル
との重量比が約３対７が最も好ましい。
【００２９】なお、チタン原料は必ずしもアナターゼと
ルチルにする必要はなく、触媒活性の強いアナターゼと
触媒活性の弱いアナターゼとの比較を調整することによ
っても適切な光触媒とすることができる。
【００３０】塗料における光半導体粉末、金属粉末及び
吸着材料の合計配合量は、殺菌、防臭等の作用を発揮
し、適度な塗装性を確保するため、塗料全量中３〜５５
重量％が好ましく、特に１５〜３５重量％が好ましい。
【００３１】なお、光半導体粉末及び金属粉末（Ａｇ）
対吸着材料（ハイドロキシアパタイト）の重量比は、７
０〜８０重量％対１０〜２０重量％が好適である。
【００３２】このような塗料の塗装方法は特に制限され
るものではなく、刷毛塗り、エアスプレー塗装、静電塗
装、粉体塗装、電着塗装、カーテンフロー塗装、ロール
塗装等の方法を適用することができる。
【００３３】本件出願人が使用している塗料の成分割合
は以下の通りである。
【００３４】１）アクリルラッカー塗料
【００３５】
【表１】
【００３６】２）液ウレタン塗料 （乾燥時の塗膜中）光触媒３０％、バインダー固形分７
０％。
【００３７】
【表２】
【００３８】塗工の際には、主剤：硬化剤４：１にて混
合。
【００３９】３）焼付アクリル塗料 （乾燥時の塗膜中）光触媒３０％、バインダー固形分７
０％。
【００４０】
【表３】
【００４１】４）水性アクリル塗料 （乾燥時の塗膜中）光触媒５０％、バインダー固形分５
０％。
【００４２】
【表４】
【００４３】一般に、光触媒は非溶出系であり、光半導
体粉末に坦持される金属は電極として作用し、それが液
中に溶出して殺菌するわけではなく、水の存在下で発生
するＯＨラジカルにより殺菌効果を発揮するものであ
る。これに対して、従来の溶出系抗菌剤、例えば、抗菌
性を有する銀、銅、亜鉛等の金属を坦持したゼオライト
からなる抗菌剤とバインダーとの混合物を必要個所に塗
布し乾燥したようなものは、図３に示すように前記金属
が直ちに液中に溶出して即効性を示すが、短時間でその
効果は減少し、しかも金属が溶出した部分が細菌の巣と
なり却って害を及ぼすこととなる。
【００４４】本発明の光触媒機能体は、図３に示すよう
に、即効性については、従来の抗菌剤より劣る場合があ
るが、非溶出型であるため、殆ど、液中に溶け出すこと
はなく、その効果が長時間持続することとなる。
【００４５】したがって、従来の抗菌剤、例えば、抗菌
作用を有する金属イオン（Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ）を坦持し
たゼオライト微粒子を光触媒粒子（ＴｉＯ2＋Ａｇ）と
混合させて低温溶射するとか、前記従来の金属イオンを
坦持したゼオライト微粒子をバインダー９中に混合して
塗料として使用すれば、即効性があり、かつ持続性のあ
る抗菌、殺菌剤とすることができる。
【００４６】上述したような、光触媒機能体を利用した
本発明に係る急速殺菌活水化方法及び装置について、以
下、具体的に説明する。
【００４７】図４は、本発明に係る急速殺菌活水化装置
１０の一例を示すものである。急速殺菌活水化装置１０
は、水を引くためのポンプ１１と、空気を吸い込み、そ
の空気に短波長の紫外線を照射しオゾンを生成するため
の短波長紫外線照射装置１２と、ポンプ１１によって引
かれた水と、短波長紫外線照射装置１２で生成されたオ
ゾンとを混合し、圧力をかけるための圧力タンク１３
と、圧力タンク１３を通過した水に中波長の紫外線を照
射し、水中の殺菌をするための中波長紫外線照射装置１
４と、中波長紫外線照射装置１４を通過した水に長波長
の紫外線を照射するための長波長紫外線照射装置１５と
からなる。
【００４８】まず、短波長紫外線照射工程及び、短波長
紫外線照射装置１２について説明する。
【００４９】図５に示すように、短波長紫外線照射装置
１２では、空気吸入口２０から空気を取り込み、紫外線
照射ランプ２１により、その空気に１８３ｎｍ〜１８４
ｎｍの波長（短波長）の紫外線を照射する。短波長の紫
外線を照射された空気内の酸素（Ｏ2）は基底状態の酸
素原子（Ｏ）になる。基底状態の酸素原子（Ｏ）は、回
りの酸素（Ｏ2）と反応してオゾン（Ｏ3）を形成する。
ここで、紫外線照射ランプ２１は、石英ガラス管２２内
に二本の電極２３が設置されており、石英ガラス管２２
内は、低圧状態となっている。この電極２３間に電位差
をかけることにより、特定の波長の紫外線を得ることが
できる。短波長紫外線照射装置１２で形成されたオゾン
（Ｏ3）は、短波長紫外線照射装置１２の下方に設けら
れたオゾン排出口２４より排出される。
【００５０】前記オゾン排出口２４より排出されたオゾ
ン（Ｏ3）は、ポンプ１１により運ばれてきた水と混合
し、圧力タンク１３へ入る。圧力タンク１３は、オゾン
を含有する水に圧力をかけるための装置であり、圧力を
かけることにより、オゾンの反応性（つまり殺菌作用）
を促進するとともに、その圧力自体により、水に含まれ
る菌類を殺菌すことができる。
【００５１】ここで、上記圧力の具体的大きさである
が、これは、殺菌活水化する水に含まれている細菌の耐
圧性に応じて決定する値である。例えば、水深２０〜３
０ｍ位の海水を殺菌活水化する場合、この海水に含まれ
る細菌の耐圧性は２〜３ｋｇ／ｃｍ2であると考えられ
るため、圧力タンク１３でかける圧力は３〜４ｋｇ／ｃ
ｍ2となる。
【００５２】圧力タンク１３で加圧されたオゾンを含有
する水は、中波長紫外線照射装置１４の下方に設置され
ている水送入口から中波長紫外線照射装置１４内へ入
る。
【００５３】ここから、中波長紫外線照射工程及び、中
波長紫外線照射装置１４について説明する。
【００５４】図６に示すように、中波長紫外線照射装置
１４では、水送入口３１から挿入されたオゾンを含有す
る水に、紫外線照射ランプ３２により２５４ｎｍの波長
（中波長）の紫外線を照射する。中波長の紫外線を照射
された水中のオゾン（Ｏ3）は、３つの活性酸素（一重
項の遊離酸素・1Ｏ2）となる。ここで形成された活性酸
素（1Ｏ2）は、高エネルギーをもっており、その殺菌作
用により水を殺菌し、また、有機塩素化合物（トリハロ
メタン等）等をも分解することができる。
【００５５】また、前記紫外線照射ランプ３２は、短波
長紫外線照射装置１２で使用している紫外線照射ランプ
２１と基本的な構造は同じであり、照射する紫外線の波
長が異なるものである。
【００５６】さらにここで、中波長紫外線照射装置１４
には、前に説明してある光触媒機能体が設けられてい
る。
【００５７】図６は、中波長紫外線照射装置１４の縦断
面図であり、図７は、中波長紫外線照射装置１４の横断
面図である。中波長紫外線照射装置１４は、円筒管３４
と、円筒管３４の中心に設置された紫外線照射ランプ３
２とから形成されており、さらに、円筒管３４の内壁に
は、塗料状の光触媒機能体３３が塗布されている。ま
た、ポリエステル不織布を基材とし、このポリエステル
不織布へ前記低温溶射法により光触媒機能体を付着せし
めた、ポリエステル不織布製光触媒機能体３５を板状に
貼ったものを、図７に示すように、紫外線照射ランプ３
２を中心として放射状に設置してもよい。
【００５８】上記のように光触媒機能体を設置する理由
は、光触媒機能体が殺菌作用を発揮するためには、光が
必要不可欠であるため、光の当たる場所に設けることが
必要である。一方、水中に含まれているオゾンにも光
（紫外線）が照射されなくては、殺菌作用を示さないた
め、影を作るように内蔵することも好ましくないからで
ある。
【００５９】ここで、前記光触媒機能体３３の設けられ
方は、上述したものに限定されるものではない。例え
ば、光触媒機能体が透過性の塗料であれば、前記石英ガ
ラス管に塗布することもでき、また、前記円筒管３４の
内壁に沿って、ポリエステル不織布製光触媒機能体３５
を設置することも可能である。
【００６０】上記のような方法で、中波長紫外線照射装
置１４内部に設けられた光触媒機能体は、中波長（２５
４ｎｍ）の紫外線を照射されることにより、水や溶存酸
素からスーパーオキサイドイオン（Ｏ2 -）やヒドロキシ
ラジカル（・ＯＨ）を形成する。これらのスーパーオキ
サイドイオン（Ｏ2 -）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）
は強い酸化力を有しており、細菌や有機物を分解する。
【００６１】また、浄化する水が海水である場合には、
海水中の塩化物イオン（Ｃｌ-）を前記スーパーオキサ
イドイオン（Ｏ2 -）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が
酸化して、塩素（Ｃｌ2）が形成される。この塩素（Ｃ
ｌ2）は、回りにある水と反応し、次亜塩素酸（ＨＣｌ
Ｏ）を形成する。また、この次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）は
海水中の塩化物イオン（Ｃｌ-）と反応し、塩素（Ｃ
ｌ2）と水酸化物イオン（ＯＨ-）を形成する。さらに、
水酸化物イオン（ＯＨ-）は塩化物イオン（Ｃｌ-）と共
に酸化されて、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ-）を形成す
る。さらに、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ-）は、海水中
のナトリウムイオン（Ｎａ+）と反応して次亜塩素酸ナ
トリウム（ＮａＣｌＯ）を形成し、同様にして、海水中
のカルシウムイオン（Ｃａ2+）と反応し次亜塩素酸カル
シウム（Ｃａ（ＣｌＯ）2）を形成する。
【００６２】海水中では、上述したような反応が連鎖的
に起きていると考えられ、これらの反応で形成される次
亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、塩化物イオン（Ｃｌ-）、水酸
化物イオン（ＯＨ-）、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ-）等
も殺菌作用を有している。さらに、前記スーパーオキサ
イドイオン（Ｏ2 -）により、強力な殺菌力を持つハイド
ロジェン・スーパーオキサイド（ＨＯ2）や、２価塩素
化水素（ＨＯＣｌ）も生成され、中波長紫外線照射装置
１４内で、全体として大きな殺菌効果を生むことができ
る。
【００６３】上述したような方法で、中波長紫外線照射
装置１４内において殺菌された水（海水）は、中波長紫
外線照射装置１４の上方に設けられた水排出口３６から
排出され配管４０内を通り、図８に示すように、長波長
紫外線照射装置１５の下方に設けられた水送入口４１よ
り、長波長紫外線照射装置１５内へ入る。
【００６４】長波長紫外線照射工程及び、長波長紫外線
照射装置１５では、中波長紫外線照射装置１４で生成さ
れた活性酸素等に長波長（３１０〜３６０ｎｍ）の紫外
線を紫外線照射ランプ４２で照射することにより、スー
パーオキサイドイオン（Ｏ2 -）やヒドロキシラジカル
（・ＯＨ）を経て、スーパーオキシド（Ｏ2 -）は酸素
（Ｏ2）となり、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、回
りの水（Ｈ2Ｏ）から水素原子（Ｈ）を１つ奪って、活
水（Ｈ2Ｏ）が生成される。
【００６５】また、浄化する水が海水である場合は、上
述したように、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）や
次亜塩素酸カルシウム（Ｃａ（ＣｌＯ）2）等が、海水
中に含まれているが、長波長（３１０〜３６０ｎｍ）の
紫外線を照射することにより、次亜塩素酸ナトリウム
（ＮａＣｌＯ）と次亜塩素酸カルシウム（Ｃａ（Ｃｌ
Ｏ）2）は、それぞれ分解されて、塩化ナトリウム（Ｎ
ａＣｌ）と酸素（Ｏ2）となる。また、ハイドロジェン
・スーパーオキサイド（ＨＯ2）や、２価塩素化水素
（ＨＯＣｌ）も、それぞれ水（Ｈ2Ｏ）や、塩化ナトリ
ウム（ＮａＣｌ）となる。つまり、浄化する水が海水で
あっても、活水化（浄化する前の海水と同じ組成に）す
ることができるのである。
【００６６】長波長紫外線照射装置１５の基本的構造
は、上述した中波長紫外線照射装置１４と同じであるの
で、ここでは説明を省略する。また、長波長紫外線照射
装置１５には、図６、図７に示すように光触媒処理体を
内蔵しても、しなくてもよい。
【００６７】なお、本発明に係る方法及びその装置は、
上記の実施の形態に限定されるものではない。上記実施
の形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載
された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な
効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の
技術的範囲に包含される。
【００６８】例えば、短波長紫外線照射装置１２の形状
等は特に限定されるものではなく、空気からオゾン
（O3）が生成できれば、いかなるものであっても良い。
また、前記紫外線照射ランプ２１、３２であっても、そ
の種類は特に限定されるものではなく、必要な波長を照
射するものであればよく、低圧水銀ランプでも、エキシ
マランプであっても良い。ここで、上述した実施例で
は、短波長紫外線照射装置１２には、空気を取り入れて
いるが、空気に代えて水を取り込み、水中の酸素に紫外
線を照射することにより、オゾンを生成することも可能
である。この場合、水中により多くの酸素を含ませるた
めに、短波長紫外線照射装置１２へ水を挿入する前に、
バブリング（水を泡立てることにより、水と空気を混合
させる）をすることが好ましい。
【００６９】また、上記短波長紫外線照射装置１２へ、
空気や水を挿入するために、図示しないエアーポンプを
使用することも可能である。さらに、ポンプ１１におい
ては、水と共に空気などの気体がポンプ内へ混入する場
合を考えて、気液混合ポンプを使用することが好まし
い。
【００７０】上記のように、前記実施形態においては種
々の装置等を例示したが、本発明の急速活水化装置は、
適用できる装置であれば特に前記例示したものに限定さ
れるものではない。
【００７１】ここで、上述した本発明に係る急速活水化
装置の具体的利用分野について説明する。
【００７２】本発明に係る、急速殺菌活水化装置の利用
分野としては、 １）漁業関連では、魚介類洗浄水、種苗養殖水、備蓄活
魚貝の水槽水、釣り餌の飼育水等の殺菌・活水化。
【００７３】２）上水関連では、井戸水、高架水槽水、
食品加工水、ホテル・業務用厨房の上水の殺菌。
【００７４】３）下水関連では、病院排水の無菌化、工
業廃水のＣＯＤ改善、食品加工排水の無菌化、公共下水
の無菌化、集落排水の無菌化、下水の中性化。
【００７５】４）プロセス水としては、清涼飲料水、食
品加工水、水産加工水の殺菌・活水化。
【００７６】５）その他の用途としては、風呂水、プー
ルの水、冷却水タワー中の水、水耕栽培の水、人工の河
や池の水工業洗滌水、の殺菌。 など様々な分野で、淡水、海水等、水の種類を問わずに
使用が可能である。
【００７７】以下に、前記の利用分野における具体的な
実施例を図９を用いて説明する。
【００７８】図９は、備蓄活魚貝の水槽水を殺菌活水化
する装置５０である。この装置５０の構成は、前記した
本発明に係る急速殺菌活水化装置１０（図５参照）に水
を送り込む前に、水をろ過するためのろ過装置５１と、
ろ過装置５１によって、ろ過された水を一時的に受水し
ておくための受水槽５２とを有している。ろ過装置５１
は、特に限定するものではなく、いかなるろ過装置であ
ってもよい。通常用いられている活性炭を充填させたろ
過装置等が、コスト的な面からすると好ましい。その他
の部分について、その基本的構造は、殺菌活水化装置１
０（図５）と同じであるのでここでは省略するが、この
場合（備蓄活魚貝の水槽水を殺菌活水化する場合）は、
中波長紫外線照射装置内に加え、長波長紫外線照射装置
内にも光触媒機能体を設けることが好ましい。魚は、鰓
から海水を取り入れて呼吸をしているため、海水に含ま
れている細菌等は魚の鰓に蓄積されている場合が多い。
この際、魚の鰓に蓄積されている細菌を殺菌するため
に、最も適しているのが適当な濃度の次亜塩素酸であ
る。上述のように、長波長紫外線装置内で３１０〜３６
０ｎｍの紫外線を強く照射すると、海水を活水化する時
に、海水中に含まれる全ての次亜塩素酸を分解してしま
い、却って魚のためにならず、適当な濃度の次亜塩素酸
を海水に残すために、長波長の紫外線の強度を弱くし、
光触媒機能体による分解作用によって海水を徐々に活水
化する方法が好ましいからである。
【００７９】吸入口５３より本装置に入った水は、ろ過
装置５１を通り、受水槽５２で一時的に貯水され、殺菌
活水化装置１０内へと入っていく。殺菌活水化装置１０
内へ入った水は、ここで、殺菌・活水化され排出口５４
より排出される。排出口５４から排出された無菌状態の
活水は、図示されない備蓄活魚貝の水槽へ供給される。
【００８０】上述した、急速殺菌活水化装置１０を東京
都内を流れる河の水に使用したときの結果を表５に示
す。
【００８１】
【表５】
【００８２】表５からも、本発明に係る急速殺菌活水化
装置１０が、確実に河の水を殺菌活水化していることが
分かる。
【００８３】また、処理速度であるが、本発明に係る方
法及び装置以前のものでは、１時間に５トンほどであっ
たが、本発明に係る急速殺菌活水化方法及び装置を使用
することにより、１時間に２０トンの水を処理すること
が可能である。このことにより、従来と同じ大きさの装
置であれば、単位時間当たり、４倍の水を処理すること
ができ、また、単位時間当たりの処理量を４倍にする必
要がないのであれば、従来の装置と比べて、１／４の大
きさにすることができる。
【００８４】
【発明の効果】本発明における紫外線照射工程及び装置
により生成されたオゾンによる殺菌作用と、光触媒機能
体による殺菌作用により、水を短時間で効率よく殺菌活
水化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】低温溶射法による皮膜状態図である。
【図２】塗料又は印刷インキによる皮膜状態図である。
【図３】従来と本発明との光触媒としての効果の比較を
示す図である。
【図４】本発明に係る急速殺菌活水化装置の一例を示す
概略断面図である。
【図５】短波長紫外線照射装置の縦断面図である。
【図６】中波長紫外線照射装置の縦断面図である。
【図７】中波長紫外線照射装置の横断面図である。
【図８】長波長紫外線照射装置の横断面図である。
【図９】備蓄活魚貝の水槽水を殺菌・活水化する装置の
概略断面図である。
【符号の説明】
１…光触媒機能体 ２…光半導体粉末 ３…金属微粒子 ４…吸着材料 ５…基材 ６…光触媒粒子 ７…酸化チタン粒子 ８…銀粒子 ９…バインダー １０…急速殺菌活水化装置 １１…ポンプ １２…短波長紫外線照射装置 １３…圧力タンク １４…中波長紫外線照射装置 １５…長波長紫外線照射装置 ２１、３２…紫外線照射ランプ ２２…石英ガラス管 ２３…電極 ２４…オゾン排出口 ３１、４１…水送入口 ３３…光触媒機能体 ３４…円筒管 ３５…ポリエステル不織布製光触媒機能体 ３６…水排出口 ４０…配管 ５０…備蓄活魚貝の水槽水を殺菌活水化する装置 ５１…ろ過装置 ５２…受水槽 ５３…吸入口 ５４…排出口
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ０２Ｆ 1/72 １０１ Ｃ０２Ｆ 1/72 １０１ 1/78 1/78 (72)発明者 村田 逞詮 神奈川県藤沢市川名789 川名ハイツ402 (72)発明者 菊池 真道 東京都新宿区西落合４−12−11内 (72)発明者 桜田 司 長野県木曽郡上松町大字萩原川向諸原1391 −３ 株式会社信州セラミックス内 Ｆターム(参考） 4C058 AA20 BB02 BB06 BB07 BB09 CC04 CC08 JJ07 KK02 4D037 AA02 AA08 AA11 AB03 BA18 BB02 CA01 CA12 CA16 4D050 AA02 AA04 AA08 AA12 AB06 BB02 BC06 BC09 CA06 CA07 CA12 4G069 AA03 BA04A BA04B BA48A BB02A BB02B BC31B BC32B BC33B BC75B CA01 CA05 CA07 CA10 CA11 CA17 DA06 EA09 EA10 EA11

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも、水へ、選択された波長を別
    個に照射するための複数の紫外線照射工程を有し、前記
    紫外線照射工程においては、光触媒機能体と前記水とを
    接触させるようにしたことを特徴とする急速殺菌活水化
    方法。
  2. 【請求項２】 少なくとも、水へ、選択された波長を別
    個に照射するための複数の紫外線照射装置を有し、前記
    紫外線照射装置には、光触媒機能体が設けられているこ
    とを特徴とする急速殺菌活水化装置。
  3. 【請求項３】 前記紫外線照射装置が、短波長を照射す
    ることにより、オゾン発生装置として働く紫外線照射装
    置と、中波長を照射する紫外線照射装置と、長波長を照
    射する紫外線照射装置とからなり、少なくとも、中波長
    を照射する紫外線照射装置には、光触媒機能体が設けら
    れていることを特徴とする請求項２記載の急速殺菌活水
    化装置。
  4. 【請求項４】 前記短波長が、１８３ｎｍ〜１８４ｎｍ
    であり、前記中波長が２５４ｎｍであり、前記長波長
    が、３１０〜３６０ｎｍであることを特徴とする請求項
    ３記載の急速殺菌活水化装置。
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JP2011098312A (ja) * 2009-11-09 2011-05-19 Kuraray Co Ltd イオン吸着装置及びイオン性物質の除去方法
JP2014500797A (ja) * 2010-12-07 2014-01-16 コウェー カンパニー リミテッド 光触媒反応装置

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