JP2006061886A - Method and apparatus for activating water - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水を殺菌し浄化することができる活水化方法と活水化装置に関する。 The present invention relates to an activation method and an activation apparatus that can sterilize and purify water.
現在、水の浄化、つまり、水の活水化は、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おり、水道水はいうまでもなく、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。 At present, purification of water, that is, rejuvenation of water, is carried out in various places for various purposes regardless of whether it is freshwater or seawater, not to mention tap water, but also industrial wastewater. Also, sewage from general households, pool water, artificial pond water, etc. are also subject to purification. In addition, washing water used for washing seafood and seawater used in aquaculture are also purified. It is a target of.
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。 However, most of the conventional water purification methods use chlorine, which is never preferable for living organisms including human beings, and a new water purification method has been sought.
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備え、オゾンの殺菌作用を利用する活水化装置が既に提案されている。(特許文献1)
しかしながら、この活水化装置では、各波長の紫外線を照射する紫外線照射装置においては、紫外線ランプ(光源)による紫外線照射を行っているため、紫外線ランプの配置に制約がありて紫外線照射が十分に行われない領域が生じ易く、この結果、紫外線照射による反応効率を上げることができない問題がある。特にこの活水化装置においては、各波長の紫外線を照射する紫外線照射装置間を接続する配管、その他の紫外線が届かない部位では活水化が十分に行われない問題があった。
Conventionally, a water rejuvenating device that has an ultraviolet irradiation device that irradiates a short wavelength, an ultraviolet irradiation device that irradiates a medium wavelength, and an ultraviolet irradiation device that irradiates a long wavelength, and that utilizes the sterilization action of ozone has already been proposed Has been. (Patent Document 1)
However, in this water activation device, the ultraviolet irradiation device that irradiates ultraviolet rays of each wavelength performs ultraviolet irradiation by an ultraviolet lamp (light source). There is a problem that a region that is not broken easily occurs, and as a result, the reaction efficiency by ultraviolet irradiation cannot be increased. In particular, this water activation apparatus has a problem that the water activation is not sufficiently performed in a pipe connecting ultraviolet irradiation apparatuses that irradiate ultraviolet rays of each wavelength, or other parts where ultraviolet rays do not reach.
本発明は、上記した従来の活性化方法および活水化装置における問題点を解決することを目的とする。
すなわち、本発明の目的は、活水化装置の構造上制約を生じることなく、装置構造上の任意の部位においても紫外線を照射することができ、この結果、装置全体の紫外線照射による反応効率を向上させることができる活水化方法と活水化装置を提供することにある。
An object of this invention is to solve the problem in the above-mentioned conventional activation method and water activation apparatus.
That is, the object of the present invention is to irradiate ultraviolet rays at any part of the apparatus structure without causing any structural restrictions on the water activation device, and as a result, improve the reaction efficiency of the entire apparatus by ultraviolet irradiation. The present invention is to provide a water activation method and a water activation device that can be activated.
請求項1に記載の活水化方法は、水に紫外線照射して活水化する活水化方法であって、光ファイバーによって水に紫外線照射することを特徴とする。
請求項1に記載の活水化方法によれば、フレキシブルな光ファイバーを活水化を必要とする任意の領域で配置することによって水の活水化が可能となる。
The method for activating water according to claim 1 is an activating method for activating water by irradiating water with ultraviolet rays, wherein the water is irradiated with ultraviolet rays by an optical fiber.
According to the water activation method according to the first aspect, water can be activated by arranging a flexible optical fiber in an arbitrary region requiring activation.
請求項2に記載の活水化方法は、請求項1において、少なくとも水に、選択された別個の波長を照射する紫外線照射工程を有し、それぞれの工程において、ファイバの長さ方向の途中から紫外線がリークするリーク光ファイバーによって水に紫外線照射することを特徴とする。
The water activation method according to
請求項2に記載の活水化方法によれば、それぞれの波長の紫外線照射工程における紫外線照射を必要とする領域まで光ファイバー内を紫外線が伝送され、紫外線照射を必要とする領域で光ファイバーから紫外線がリークして水に紫外線が照射されて活水化が行われる。
According to the method for activating water according to
請求項3に記載の活水化方法は、請求項2において、前記紫外線照射工程が、波長180〜190nmの短波長と、波長245〜260nmの中波長と、波長350〜390nmの長波長の紫外線照射をそれぞれ行う工程をからなることを特徴とする。
The method for activating water according to
請求項3に記載の活水化方法によれば、波長180〜190nmの短波長の紫外線を照射する工程でオゾン(O3)を発生し、この工程のみの場合、オゾナイザーとして活用できる。そして、このオゾン(O3)を含有する水により殺菌作用が発揮され、波長245〜260nmの中波長の紫外線を照射する工程で水中のオゾン(O3)が活性酸素[1重項の遊離酸素O(1D)]と酸素分子になり、ここで生成された活性酸素は高エネルギーをもっており、その強力な酸化作用より、有機塩素化合物(トリハロメタン等)が存在すると、それが分解されるばかりか活性酸素は、水と反応して強力な殺菌効果を有するヒドロキシラジカル(・OH)が発生する。波長350〜390nmの長波長の紫外線を照射する工程では、殺菌および有害物質の酸化分解を終えた活性酸素種は水(H2O)と酸素(O2)となり、水中の溶存酸素を高めて、水自体を活性化させる。
According to the water activation method according to
請求項4に記載の活水化装置は、水に紫外線照射する紫外線照射装置を備えた活水化装置であって、紫外線照射装置にファイバーの長さ方向の途中から紫外線がリークするリーク光ファイバーを備えていることを特徴とする。
The activation device according to
請求項4に記載の活水化装置によれば、紫外線照射装置における紫外線照射を必要とする領域まで光ファイバー内を紫外線が伝達され、紫外線照射を必要とする領域で光ファイバーから紫外線が水に照射されて活水化が行われる。
According to the water activation device of
請求項5に記載の活水化装置は、請求項4において、少なくとも水に、選択された別個の波長を照射する紫外線照射装置を備え、それぞれの装置にファイバの長さ方向の途中から紫外線がリークするリーク光ファイバーが設置されていることを特徴とする。
The activation device according to claim 5 is provided with an ultraviolet irradiation device for irradiating at least water with a selected separate wavelength according to
請求項5に記載の活水化装置によれば、それぞれの波長の紫外線を照射する紫外線照射装置における紫外線照射を必要とする領域まで光ファイバー内を紫外線が伝送され、紫外線照射を必要とする領域で光ファイバーから紫外線がリークして水に紫外線が照射されて活水化が行われる。 According to the water activation device according to claim 5, the ultraviolet rays are transmitted through the optical fiber to the region requiring the ultraviolet irradiation in the ultraviolet ray irradiating device for irradiating the ultraviolet rays of the respective wavelengths, and the optical fiber is used in the region requiring the ultraviolet irradiation. Then, ultraviolet rays leak and the water is irradiated with ultraviolet rays to activate water.
請求項6に記載の活水化装置は、請求項4において、前記紫外線照射装置が、波長180〜190nmの短波長と、波長245〜260nmの中波長と、波長350〜390nmの長波長の紫外線照射をそれぞれ行う装置からなることを特徴とする。
The active water treatment apparatus according to claim 6 is the ultraviolet irradiation apparatus according to
請求項6に記載の活水化装置によれば、波長180〜190nmの短波長の紫外線を照射する工程でオゾン(O3)を発生し、このオゾン(O3)を含有する水により殺菌作用が発揮され、波長245〜260nmの中波長の紫外線を照射する工程で水中のオゾン(O3)が活性酸素[1重項の遊離酸素O(1D)]と酸素分子となり、ここで生成された活性酸素は高エネルギーをもっており、その強力な酸化作用により有機塩素化合物(トリハロメタン等)が存在すると、それが分解されるばかりか活性酸素は、水と反応して強力な殺菌効果を有するヒドロキシラジカル(・OH)が発生する。波長350〜390nmの長波長の紫外線を照射する工程では、殺菌および有害物質の酸化分解を終えた活性酸素種は水(H2O)と酸素(O2)となり、水中の溶存酸素を高めて、水自体を活性化させる。 According to the water activation device according to claim 6, ozone (O 3 ) is generated in the step of irradiating ultraviolet rays having a short wavelength of 180 to 190 nm, and the bactericidal action is caused by the water containing this ozone (O 3 ). Ozone (O 3 ) in the water is activated oxygen [single free oxygen O ( 1 D)] and oxygen molecules in the process of being irradiated and irradiating ultraviolet rays with a wavelength of 245 to 260 nm. Active oxygen has high energy, and when an organic chlorine compound (such as trihalomethane) is present due to its strong oxidizing action, not only is it decomposed, but active oxygen also reacts with water to produce a hydroxyl radical (which has a strong bactericidal effect) -OH) is generated. In the process of irradiating ultraviolet light having a long wavelength of 350 to 390 nm, the active oxygen species that have been sterilized and oxidatively decomposed harmful substances become water (H 2 O) and oxygen (O 2 ), increasing dissolved oxygen in the water. , Activate the water itself.
請求項7に記載の活水化装置は、請求項4において、前記紫外線照射装置の少なくともいずれかが、紫外線照射ランプと前記リーク光ファイバーとを備えていることを特徴とする。 A water activation device according to a seventh aspect is characterized in that, in the fourth aspect, at least one of the ultraviolet irradiation devices includes an ultraviolet irradiation lamp and the leak optical fiber.
請求項7に記載の活水化装置によれば、紫外線照射ランプによる紫外線照射が十分に行き渡らない領域は、フレキシブルなリーク光ファイバーを配置させて紫外線照射を行うことによって全体的に紫外線照射できる領域を網羅できる。 According to the water activation device according to claim 7, the region where the ultraviolet irradiation by the ultraviolet irradiation lamp is not sufficiently spread covers the entire region that can be irradiated with ultraviolet rays by arranging a flexible leak optical fiber and performing ultraviolet irradiation. it can.
請求項8に記載の活水化装置は、請求項4〜7において、前記リーク光ファイバーが直管型リーク光ファイバーおよび/または螺旋籠型曲率外リーク光ファイバーであることを特徴とする。 The water activation apparatus according to an eighth aspect is characterized in that, in the fourth to seventh aspects, the leak optical fiber is a straight pipe type leak optical fiber and / or a spiral saddle type non-curvature leak optical fiber.
請求項8に記載の活水化装置によれば、直管型リーク光ファイバーおよび/または螺旋籠型曲率外リーク光ファイバーを用いるため、光ファイバーから所定の部位で効率的に紫外線をリークすることができ、効率的な殺菌活性化が図れる。 According to the water activation apparatus according to claim 8, since the straight pipe type leak optical fiber and / or the spiral saddle type non-curvature leak optical fiber is used, ultraviolet rays can be efficiently leaked from the optical fiber at a predetermined portion, Sterilization activation can be achieved.
請求項9に記載の活水化装置は、請求項4〜8において、前記リーク光ファイバーの表面が光触媒により被覆されていることを特徴とする。 A water activation device according to a ninth aspect is characterized in that, in the fourth to eighth aspects, the surface of the leak optical fiber is coated with a photocatalyst.
請求項9に記載の活水化装置によれば、光触媒に中・長波長の紫外線が照射されると、触媒表面にHole+と呼ばれる活性面と電子-が発生し、Hole+は水イオンと反応し、強力な殺菌効果をもつ活性酸素種である前述の強力な酸化分解が殺菌作用を有するヒドロキシラジカルを生じ、攻撃対象がなければ、このヒドロキシラジカルは長波長の紫外線を照射することによって水と酸素になって水中の溶存酸素を高め、水を活性化する。
According to water activation apparatus according to
請求項10に記載の活水化装置は、請求項4〜9において、前記紫外線照射装置の間を接続する配管内および長波長の紫外線を照射する紫外線照射装置の出口側配管のいずれかにリーク光ファイバーが設置されていることを特徴とする。
The water activation device according to
請求項10に記載の活水化装置によれば、紫外線ランプを配置しにくい領域でもフレキシブルなリーク光ファイバーを配置でき、装置全体の反応効率が高められる。 According to the water activation device of the tenth aspect, a flexible leak optical fiber can be disposed even in a region where it is difficult to dispose an ultraviolet lamp, and the reaction efficiency of the entire device is increased.
請求項11に記載の活水化装置は、請求項7において、前記リーク光ファイバーが螺旋籠型曲率外リーク光ファイバーであって、この螺旋籠型曲率外リーク光ファイバーの中心部に前記紫外線照射ランプが配置されていることを特徴とする。 An activation device according to an eleventh aspect of the present invention is the activation apparatus according to the eleventh aspect, wherein the leak optical fiber is a spiral optical fiber having a curvature outside the curvature, and the ultraviolet irradiation lamp is disposed at a central portion of the spiral optical fiber having a curvature outside the curvature. It is characterized by.
請求項11に記載の活性化装置によれば、螺旋籠型曲率外リーク光ファイバーの曲率の内側は、光がリークしないため、この光がリークしない領域は紫外線照射ランプにより有効に紫外線照射が行われ、螺旋籠型曲率外リーク光ファイバーの曲率の内側に光触媒が担持されている場合、光触媒の有効活用が図られる。 According to the activating device of the eleventh aspect, since light does not leak inside the curvature of the spiral saddle-shaped out-of-curvature optical fiber, the region where this light does not leak is effectively irradiated with ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation lamp. When the photocatalyst is supported inside the curvature of the spiral saddle-shaped out-of-curvature leak optical fiber, the photocatalyst can be effectively used.
本発明の活性化方法によれば、フレキシブルな光ファイバーを活水化を必要とする任意の領域で配置することによって水の活水化を格段に高めることが可能となる。
また、本発明の殺菌活性化装置によれば、紫外線照射装置における紫外線照射を必要とする領域まで光ファイバー内を紫外線が伝達され、紫外線照射を必要とする領域で光ファイバーから紫外線がリークして水に紫外線が照射されて活水化が行われる。
According to the activation method of the present invention, the activation of water can be remarkably enhanced by arranging a flexible optical fiber in an arbitrary region requiring activation.
Further, according to the sterilization activation device of the present invention, ultraviolet rays are transmitted through the optical fiber to the region requiring ultraviolet irradiation in the ultraviolet irradiation device, and ultraviolet rays leak from the optical fiber to the water in the region requiring ultraviolet irradiation. Water is activated by irradiation with ultraviolet rays.
以下、本発明の殺菌活性化方法および装置を図面に用いて詳細に説明する。
本発明に用いられるリーク光ファイバーは、ファイバーの長さ方向の途中から紫外線がリークする機能を有する光ファイバーである。すなわち、通常の光ファイバーにおいては、コアおよびクラッドの屈折率差等によりコア内を光が伝送され、クラッドから光がリークすることは実質的にない構造となっている。本発明のリーク光ファイバーは、ファイバーの長さ方向の途中から光(紫外線)が積極的にリークする機能を有する。
Hereinafter, the sterilization activation method and apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The leaky optical fiber used in the present invention is an optical fiber having a function of leaking ultraviolet rays from the middle in the length direction of the fiber. That is, a normal optical fiber has a structure in which light is transmitted through the core due to a difference in refractive index between the core and the clad, and light does not substantially leak from the clad. The leak optical fiber of the present invention has a function of actively leaking light (ultraviolet rays) from the middle of the length direction of the fiber.
図1は、リーク光ファイバーの一実施の形態を示す。図1に示すリーク光ファイバーは、所謂、直管型リーク光ファイバーと称する光ファイバーである。図1に示す直管型リーク光ファイバー3は、コア1とクラッド2とからなり、図示していないがクラッド2の外周面には透光性の保護層が設けられる。
FIG. 1 shows an embodiment of a leaky optical fiber. The leak optical fiber shown in FIG. 1 is an optical fiber called a so-called straight pipe leak optical fiber. A straight tube type leak
光ファイバーにおいては、図2に示すように、コア5(屈折率n1)内を進行する光の、クラッド6、7(屈折率n2)への入射角が、臨界角αc(sinαc=n2/n1、n1>n2)よりも大きいと、コア−クラッド界面で全反射を繰り返して伝播する。入射角がα1、α2のようにαcよりも小さくなると、光はクラッド側にリークする。さらにクラッド側にリークした光は、クラッドから外部(屈折率n3)への入射角α3が前記全反射の条件を満たさなければ、光ファイバーの外にリークする。螺旋籠型曲率外光リークファイバーは、上記の原理に基づくもので、光ファイバーを曲げ、ある曲率をとると、それまで全反射を繰り返して伝播していた光のコアからクラッドへの入射角が変化して臨界角よりも小さくなり、リークさせることができるようになる。曲率が大きくなるほど入射角は小さくなり、より多くの光をリークさせることができる。 In the optical fiber, as shown in FIG. 2, the incident angle of light traveling in the core 5 (refractive index n1) to the claddings 6 and 7 (refractive index n2) is a critical angle αc (sin αc = n2 / n1, If n1> n2), the total reflection propagates repeatedly at the core-cladding interface. When the incident angle is smaller than αc, such as α1 and α2, light leaks to the clad side. Further, the light leaking to the clad side leaks out of the optical fiber if the incident angle α3 from the clad to the outside (refractive index n3) does not satisfy the total reflection condition. Spiral saddle-type non-curvature light leaking fiber is based on the above principle, and if the optical fiber is bent and has a certain curvature, the incident angle from the core to the clad of light that has been propagated by repeating total reflection changes until then. As a result, it becomes smaller than the critical angle and can leak. As the curvature increases, the incident angle decreases, and more light can be leaked.
直管リーク光ファイバーの原理
クラッド内に乱反射を促す粒子を埋めこんでおくと、コア−クラッド界面付近の粒子によりコア内を伝播する光の一部が散乱され、光ファイバー外にリークする。
Principle of straight tube leak optical fiber When particles that promote irregular reflection are embedded in the clad, a part of the light propagating in the core is scattered by the particles in the vicinity of the core-clad interface and leaks out of the optical fiber.
図1は、リーク光ファイバーの一実施の形態を示す。図1に示すリーク光ファイバーは、所謂、直管型リーク光ファイバーと称するリーク光ファイバーである。図1に示す直管型リーク光ファイバー3は、コア1とクラッド2とからなり、図示していないがクラッド2の外周面には透光性の保護層が設けられる。
FIG. 1 shows an embodiment of a leaky optical fiber. The leaky optical fiber shown in FIG. 1 is a so-called straight pipe type leaky optical fiber. A straight tube type leak
この直管型リーク光ファイバー3は、クラッド2内に乱反射を促す粒子4が分散されている。この粒子としては、粒子径が30nm〜3μmの条件を満たすことが好ましく、 好ましい粒子の例としては、例えば、アクリル樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、シリカ粒子等が挙げられる。
In this straight pipe type leak
図3は、螺旋籠型曲率外リーク光ファイバーの一実施の形態を示す。この螺旋籠型曲率外リーク光ファイバー9は、例えば、直径の異なる透明管8A、8Bにそれぞれ螺旋状に光ファイバー9A,9Bを巻回して適当な曲率を選定すると、クラッドの曲げの外側のクラッドから光がリークする。
FIG. 3 shows an embodiment of a spiral saddle-shaped extra-curvature leak optical fiber. The spiral saddle-shaped out-of-curvature leak
次に上記したリーク光ファイバーを用いた殺菌活性化方法および装置について図面に基に説明する。
図4は、本発明の活性化装置の好ましい一実施の形態を示す概略的構成図である 図4は、本発明に係る急速活水化装置10の一例を示すものである。急速活水化装置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、ヒドロキシラジカルを生じさせ、水中の殺菌をするための中波長紫外線照射装置14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し、活性酸素を消滅させ水を活性化するための長波長紫外線照射装置15とからなる。
Next, a sterilization activation method and apparatus using the above-described leak optical fiber will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a preferred embodiment of the activation device of the present invention. FIG. 4 shows an example of the rapid
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。
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、リーク光ファイバー21により、その空気に180nm〜190nm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。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。
First, the short wavelength ultraviolet irradiation process and the short wavelength
As shown in FIG. 5, the short-wavelength
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、溶存オゾンの程度および気体状オゾンの気泡径を小さくすることにより反応性(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。
Ozone (O 3 ) discharged from the
ここで、上記圧力の具体的大きさであるが、これは、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20〜30m位の海水を活水化する場合、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/cm2となる。
Here, although it is a specific magnitude | size of the said pressure, this is a value determined according to the pressure | voltage resistance of the bacteria contained in the water to be activated. For example, to water activation of the
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。
Water containing ozone pressurized in the
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。
From here, the medium wavelength ultraviolet irradiation process and the medium wavelength
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、リーク光ファイバー32により245〜260nm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[1重項の遊離酸素O(1D)]となる。ここで形成された活性酸素は、高エネルギーをもっており、その強力な酸化作用により水を酸化分解し、ヒドロラジカルを発生し、そのヒドロラジカルにより有機塩素化合物(トリハロメタン等)等を分解することができる。
The medium wavelength
また、前記リーク光ファイバー32は、短波長紫外線照射装置12で使用しているリーク光ファイバー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。
The leaky
さらにここで、中波長紫外線照射装置14においては、リーク光ファイバー23の表面に単分子膜ないしはまだら模様の光触媒の被膜が形成されていることが好ましい。光触媒の被膜が単分子膜ないしはまだら模様であると、特に透光性を維持することができ、Holeが水と接するため、水分子から電子を引き抜く酸化分解が可能となり、ヒドロキシラジカルを発生できる。
Furthermore, in the medium wavelength
光触媒は、少なくとも、光半導体粉末、金属微粒子からなる。上記光半導体粉末としては、TiO2の他、CdS、CdSe、WO3、Fe2O3、SrTiO3、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。 The photocatalyst is composed of at least an optical semiconductor powder and metal fine particles. Examples of the optical semiconductor powder include TiO 2 , CdS, CdSe, WO 3 , Fe 2 O 3 , SrTiO 3 , KNbO 3 and the like. Among them, TiO 2 is chemically stable without being attacked by most acids, bases, and organic solvents, and TiO 2 does not cause poisoning and has no carcinogenicity. From this point, TiO 2 is most preferable.
上記金属粉末は、光触媒層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。 The metal powder acts as an electrode in the photocatalyst layer. As the metal powder forming the electrode, various metal powders such as gold, platinum and copper can be used in addition to silver. Since water is required as one of the indispensable elements for the photocatalyst to perform its original function, the metal powder forming the electrode needs to be stable with no change over time in the presence of water. Among the metal powders, platinum is most preferable, but silver is preferable because it is economical and has the characteristics described above, and is non-toxic and itself sterilizable.
これらの金属粉末の粒径は、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。
The particle size of these metal powders is preferably 0.05 to 0.1 μm in consideration of the relationship of the
光触媒は、リーク光ファイバーの表面に光触媒の被膜を形成することが好ましいが、この光触媒の被膜と共に光触媒機能体を併用することもでき、光触媒機能体を単独で用いることもできる。 The photocatalyst is preferably formed with a photocatalyst film on the surface of the leaky optical fiber, but the photocatalyst function body can be used in combination with the photocatalyst film, or the photocatalyst function body can be used alone.
図6は、光触媒機能体を設けた中波長の紫外線照射装置の形態を示す。図6において、リーク光ファイバー32の周囲に放射状に光触媒機能体33が設けられ、装置の内壁面に光触媒機能体35が設けられている。
FIG. 6 shows an embodiment of a medium wavelength ultraviolet irradiation device provided with a photocatalytic functional body. In FIG. 6, a photocatalytic
光触媒機能体33,35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。
The photocatalyst
低温溶射法により基材表面に光触媒を付着せしめた方法では、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、光触媒の粒子は、一方の電極として作用する酸化チタン粒子とこの酸化チタン粒子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とからなる。光触媒粒子は電気化学セルをなし、溶射後は、30〜40μ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。 In a method in which a photocatalyst is attached to the surface of a substrate by a low temperature spraying method, titanium oxide having a melting point of, for example, 2000 ° C. or less on a substrate such as nonwoven fabric, woven fabric, paper, wood, ceramic plate, metal plate, or plastic plate ( TiO 2 ) fine particles (5 to 50 μm) and metal fine particles 1 to 10 μm are thermally sprayed at a temperature of about 2900 to 3000 ° C. by gas spraying using oxygen, acetylene or the like. In the thermally sprayed state, the photocatalyst particles are composed of titanium oxide particles that act as one electrode and metal, for example, silver particles that act as the other electrode carried on the titanium oxide particles. The photocatalyst particles form an electrochemical cell, and after spraying, become flat laminated particles of 30 to 40 μm, and adhere to the substrate by the anchor effect while melting due to the high temperature of the gas. In the low temperature spraying method by gas spraying using oxygen, acetylene or the like, the gas torch for injecting the molten photocatalyst fine particles and the base material are relatively moved so that the surface of the base material does not rise above 50 ° C., Therefore, thermal spraying can be performed on paper, cloth, and the like. However, because of gas spraying, the melting point of the raw material powder used is limited to 2000 ° C. or less. Plasma spraying is also possible by adjusting the relative speed between the torch and the base material. However, with plasma spraying, the melting point of the raw material used can be sprayed up to about 3500 ° C.
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。
In general, in the thermal spraying, the powder is adhered on the base material by the anchor effect, so that the powder for thermal spraying is preferably a mass of 5 μm or more, and all the thermal spraying powder in which anatase is transferred to rutile is used. It has been. Anatase crystal form of titanium oxide (titania) has a strong photocatalytic action, but if the photocatalyst particles after spraying all have anatase crystals, the decomposition action is too strong and the substrate is committed. It will not be possible. However, the
また、光触媒粒子にアパタイト、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。
Moreover, if the
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。
That is, the sprayed
基材上に施された光触媒機能を有する塗料としては、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。 The paint having a photocatalytic function applied on the base material contains at least a coating film forming component and a dispersant as a binder in addition to the optical semiconductor powder, metal powder and adsorbing material, and other components as necessary. It contains.
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。 As coating film forming components, cellulose derivatives, phthalic acid resins, phenolic resins, alkyd resins, aminoald resins, acrylic resins, epoxy resins, urethane resins, vinyl chloride resins, silicone resins, fluororesins, emulsions, water-soluble resins, etc. Resins can be mentioned. Examples of the dispersant include petroleum solvents, aromatic solvents, alcohol solvents, ester solvents, ketone solvents, cellosolve solvents, inorganic silicon solvents, water, and the like. In addition, when using a powder coating material, the solvent as a dispersing agent becomes unnecessary. Further, as other components, pigments, for example, inorganic pigments such as titanium dioxide, yellow lead, bengara, chromium oxide, carbon black, organic pigments such as Hansa Yellow, Nova Palm Orange, Quinacridone Violet, copper phthalocyanine, precipitated carbonic acid Examples include extender pigments such as calcium, barium sulfate, talc, clay, and white carbon, and special function pigments typified by anticorrosion pigments such as zinc chromate, strontium chromate, zinc phosphate, and aluminum phosphate. In addition to the above components, as an auxiliary material, a desiccant for the purpose of imparting coating film drying acceleration, a pigment dispersant, an anti-flooding agent, an anti-settling pigment agent, and an increase for the purpose of adjusting the fluidity of the paint. In addition to adhesives, thixotropic agents, anti-sagging agents, leveling agents for the purpose of adjusting the coating surface, defoaming agents, anti-fogging agents, anti-floating agents, plasticizers, anti-skinning agents, electrostatic coating aids, An anti-scratch agent, an anti-blocking agent, an anti-ultraviolet agent, an anti-dyeing agent, an antiseptic, an antifungal agent and the like can be blended. There is no special blending ratio of these components, and the same blending ratio as that of paints that are usually sold can be applied.
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。 The total blending amount of the optical semiconductor powder, the metal powder and the adsorbing material in the paint is preferably 3 to 55% by weight, particularly 15 to 15%, based on the total amount of the paint, in order to exert effects such as sterilization and deodorization and to ensure appropriate paintability. 35% by weight is preferred.
前記光触媒粒子は、酸化チタン粒子とこれに坦持された銀粒子とからなることが好ましい。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20〜50%: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。
The photocatalyst particles are preferably composed of titanium oxide particles and silver particles carried thereon. In addition, since all the anatase crystal form of titanium oxide (TiO 2 ) has an extremely strong oxidizing power and makes the base material rag, the weight ratio of anatase to rutile in the titanium oxide particles as a raw material is 20 -50%: 50-80% is preferable, and if the ratio of anatase is less than this, the photocatalytic action is weak, and if it is more than this ratio, the photocatalytic action is too strong and the
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。 The titanium raw material does not necessarily need to be anatase and rutile, and an appropriate photocatalyst can be obtained by adjusting the comparison between anatase with strong catalytic activity and anatase with low catalytic activity.
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。 The total blending amount of the optical semiconductor powder, the metal powder and the adsorbing material in the paint is preferably 3 to 55% by weight, particularly 15 to 15%, based on the total amount of the paint, in order to exert effects such as sterilization and deodorization and to ensure appropriate paintability. 35% by weight is preferred.
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、70〜80重量%対10〜20重量%が好適である。 The weight ratio of the optical semiconductor powder and metal powder (Ag) to the adsorbent material (hydroxyapatite) is preferably 70 to 80% by weight to 10 to 20% by weight.
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。 The coating method of such paint is not particularly limited, and methods such as brush coating, air spray coating, electrostatic coating, powder coating, electrodeposition coating, curtain flow coating, and roll coating can be applied. .
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。 The reason for installing the photocatalytic functional body as described above is that light is indispensable for the photocatalytic functional body to exert a bactericidal action, and therefore it is necessary to provide the photocatalytic functional body in a place exposed to light. On the other hand, the ozone contained in the water is not irradiated with light (ultraviolet rays), and since it does not exhibit a bactericidal action, it is not preferable to incorporate it so as to make a shadow.
ここで、前記光触媒機能体33,35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、前記リーク光ファイバーの表面に塗布することもでき、また、前記装置の内壁に沿って、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。
Here, the method of providing the photocatalyst
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(254nm)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。
By the above method, the photocatalytic functional body provided in the medium wavelength
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(Cl2)は、回りにある水と反応し、次亜塩素酸(HClO)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(Cl2)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。 Also, when the water to be purified is seawater, chloride ions (Cl-) in the seawater are oxidized by the superoxide ions (O 2- ) and hydroxy radicals (.OH) to produce chlorine (Cl2). It is formed. This chlorine (Cl 2 ) reacts with the surrounding water to form hypochlorous acid (HClO). Furthermore, the hypochlorous acid (HClO) is reacted with the chloride ions in seawater (Cl @ -), to form a chlorine (Cl 2) and hydroxide ions (OH @ -). Further, hydroxide ions (OH−) are oxidized together with chloride ions (Cl−) to form hypochlorite ions (ClO−). Further, hypochlorous acid ions (ClO-), the sodium ions in seawater (Na +) reacting with to form sodium hypochlorite (NaClO), similarly, the calcium ions in sea water (Ca 2 + ) To form calcium hypochlorite (Ca (ClO) 2 ).
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。
In seawater, it is considered that the above-described reactions occur in a chain, and hypochlorous acid (HClO), chloride ions (Cl-), hydroxide ions (OH-) formed by these reactions. ), Hypochlorite ions (ClO-) and the like also have a bactericidal action. Furthermore, hydrogen superoxide (HO 2 ) having a strong bactericidal power and divalent hydrogen chloride (HOCl) are also generated by the superoxide ion (O 2 −) and are generated in the medium wavelength
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7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。
The water (seawater) sterilized in the medium wavelength
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(350〜390nm)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。
In the long-wavelength ultraviolet irradiation process and the long-wavelength
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(ClO)2)は、それぞれ分解されて、塩化ナトリウム(NaCl)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。 When the water to be purified is seawater, as described above, sodium hypochlorite (NaClO), calcium hypochlorite (Ca (ClO) 2 ), etc. are contained in the seawater, By irradiating ultraviolet rays having a long wavelength (310 to 360 nm), sodium hypochlorite (NaClO) and calcium hypochlorite (Ca (ClO) 2 ) are decomposed, respectively, to sodium chloride (NaCl) and oxygen. (O 2 ). Hydrogen superoxide (HO 2 ) and divalent chlorinated hydrogen (HOCl) also become water (H 2 O) and sodium chloride (NaCl), respectively. That is, even if the water to be purified is seawater, it can be activated (with the same composition as seawater before purification).
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。
Since the basic structure of the long-wavelength
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。 The method and apparatus according to the present invention are not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and this embodiment has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and can produce any similar effect. It is included in the technical scope of the invention.
紫外線照射による反応を起こす領域は、光源と装置(反応管)の間の空間であり、反応は、透明度等反応場の環境に影響される。そこで、この反応場に複数のリーク光ファイバーを設けることによって反応場に光源を分散させする効果を持たせ、反応場の環境の反応Aへの影響を減少させることができることが望ましい。 The region where the reaction is caused by the ultraviolet irradiation is a space between the light source and the apparatus (reaction tube), and the reaction is affected by the environment of the reaction field such as transparency. Therefore, it is desirable to provide a plurality of leak optical fibers in the reaction field so as to have an effect of dispersing the light source in the reaction field, and to reduce the influence of the reaction field environment on the reaction A.
短波長の紫外線照射装置において、リーク光ファイバーは、直管リーク光ファイバーと螺旋籠型曲率外リーク光ファイバーと併用することができる。例えば、螺旋籠型曲率外リーク光ファイバーの中心に直管リーク光ファイバーを配置する構成として,紫外線照射領域を拡大してオゾンの発生を高めることができる。また、紫外線ランプとリーク光ファイバーとを併設することもでき、この場合、紫外線ランプの外側に螺旋籠型曲率外リーク光ファイバーを配置することが望ましい。短波長のオゾン発生部では、波長が200nm以下の所謂真空紫外光であるため、リーク光ファイバーのみでは、リーク光の効率が不足する点を紫外線ランプによる照射で補うことができる。さらに本発明において、短波長の紫外線照射装置を中波長の紫外線照射装置および長波長の紫外線照射装置と共に用いることなく、短波長の紫外線照射装置を単独でオゾン発生装置とすることもできる。 In the short wavelength ultraviolet irradiation device, the leak optical fiber can be used in combination with a straight pipe leak optical fiber and a spiral saddle-shaped non-curvature leak optical fiber. For example, as a configuration in which a straight pipe leak optical fiber is arranged at the center of a spiral saddle-shaped out-of-curvature leak optical fiber, ozone generation can be increased by expanding the ultraviolet irradiation region. In addition, an ultraviolet lamp and a leak optical fiber can be provided side by side. In this case, it is desirable to dispose a spiral saddle type non-curvature leak optical fiber outside the ultraviolet lamp. Since the short wavelength ozone generating unit is so-called vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less, the leakage light efficiency is insufficient with only the leaky optical fiber. Further, in the present invention, the short wavelength ultraviolet irradiation device can be used alone as an ozone generator without using the short wavelength ultraviolet irradiation device together with the medium wavelength ultraviolet irradiation device and the long wavelength ultraviolet irradiation device.
中波長の紫外線照射装置においても、リーク光ファイバーは、直管リーク光ファイバーと螺旋籠型曲率外リーク光ファイバーと併用することができ,これらのリーク光ファイバーの表面に単分子膜、まだら模様の光触媒のコート層を設けてもよく、また、紫外線ランプとリーク光ファイバーとを併設することもでき、紫外線ランプの外側に螺旋籠型曲率外リーク光ファイバーを配置することが望ましい。 Even in medium-wavelength UV irradiation equipment, leak optical fibers can be used in combination with straight pipe leak optical fibers and spiral saddle-shaped non-curvature leak optical fibers. In addition, an ultraviolet lamp and a leak optical fiber can be provided together, and it is desirable to dispose a spiral saddle type non-curvature leak optical fiber outside the ultraviolet lamp.
長波長の紫外線照射装置においても、上記した中波長の紫外線照射装置における構成とすることによって前記した長波長の紫外線照射による機能を高めることができる。
特に、中波長の紫外線照射装置および長波長の紫外線照射装置では、中波長および長波長のそれぞれの光源を分散化してOHラジカル発生量の飛躍的増加を図るため、それぞれの紫外線ランプの周囲に紫外線ランプと同心円状に直管リーク光ファイバーを配置することが望ましい。また、これらの直管リーク光ファイバーには単分子膜、まだら模様の光触媒のコート層を設けられていることが望ましい。
Also in the long wavelength ultraviolet irradiation device, the above-described function by the long wavelength ultraviolet irradiation can be enhanced by adopting the configuration in the above-described medium wavelength ultraviolet irradiation device.
In particular, in medium-wavelength ultraviolet irradiation devices and long-wavelength ultraviolet irradiation devices, the medium-wavelength and long-wavelength light sources are dispersed to increase the amount of generated OH radicals. It is desirable to arrange a straight pipe leak optical fiber concentrically with the lamp. Further, it is desirable that these straight tube leak optical fibers are provided with a monomolecular film and a coat layer of a mottled photocatalyst.
リーク光ファイバーの具体的な設置方法としては、例えば、(1)紫外線ランプ(石英管)あるいは円筒状の固定台にコイル状とする。(2)固定台は紫外線ランプ(石英管)の周囲に同心円状に配置させる。(3)各固定台に複数本のリーク光ファイバーを螺旋状に巻き付ける。等の手段を挙げられる。 As a specific installation method of the leak optical fiber, for example, (1) an ultraviolet lamp (quartz tube) or a cylindrical fixed base is formed in a coil shape. (2) The fixing base is arranged concentrically around the ultraviolet lamp (quartz tube). (3) A plurality of leak optical fibers are spirally wound around each fixed base. And the like.
また、反応場における光の分布を均一にするため、リーク光ファイバー(螺旋籠型曲率外リーク光ファイバー)を下記のように設置することが望ましい。
(1)内側の固定台に巻く光ファイバーき曲率半径を外側のそれよりも大きくし、紫外線のリーク量が内側より外側が大きくする。そのためには螺旋ピッチは、内側より外側を小さくする。
(2)光ファイバーの巻き方向は、隣り合った固定台では、逆方向とする。
Further, in order to make the light distribution in the reaction field uniform, it is desirable to install a leak optical fiber (spiral saddle type non-curvature leak optical fiber) as follows.
(1) The radius of curvature of the optical fiber wound on the inner fixed base is made larger than that on the outer side, and the leak amount of ultraviolet rays is made larger on the outer side than on the inner side. For this purpose, the outer side of the spiral pitch is made smaller than the inner side.
(2) The winding direction of the optical fiber is the opposite direction between the adjacent fixed bases.
次に殺菌活性化装置全体における反応効率を高めるため、紫外線ランプによる紫外線照射では紫外線が届かない領域にリーク光ファイバーを設置することができる。例えば
(1)短波長の紫外線照射装置12の出口からポンプ11の出口の気液混合面までを曲管リーク光ファイバーを設置する。
(2)中波長の紫外線照射装置から長波長の紫外線照射装置に至る配管等の中間部に曲管リーク光ファイバーを設置する。
(3)長波長の紫外線照射装置から殺菌活性化装置出口での配管等に曲管リーク光ファイバーを設置する。
Next, in order to increase the reaction efficiency in the entire sterilization activation apparatus, a leak optical fiber can be installed in a region where ultraviolet rays do not reach when irradiated with ultraviolet rays from an ultraviolet lamp. For example, (1) a curved pipe leak optical fiber is installed from the outlet of the short wavelength
(2) A curved pipe leak optical fiber is installed in an intermediate part of a pipe or the like from the medium wavelength ultraviolet irradiation device to the long wavelength ultraviolet irradiation device.
(3) A curved pipe leak optical fiber is installed in a pipe or the like at the exit of the sterilization activation device from the long wavelength ultraviolet irradiation device.
また、短波長の紫外線照射装置12で発生したオゾンを処理対象液中に溶解させるため、圧力タンク13を設けているが、本タンク13内にはオゾンを含む空気の気泡が存在する。本タンク13内にもリーク光ファイバーを設置することによって反応効率が向上する。しかも圧力タンク13内にある気泡は中波長の紫外線照射装置に移動するに従って粒径が大きくなる。気泡の接水面積は粒径の小さいタンク内の方がより広くなるため、紫外線照射による反応においてより高い効率を得ることができる。
In addition, a
また、圧力タンク13内には、光触媒のコート層を有するシート型リークファイバーを複数枚設置し、また、螺旋籠型曲率外リーク光ファイバーを設置して圧力タンク13内で予備的にOHラジカルを発生させてもよい。
In addition, a plurality of sheet-type leak fibers having a photocatalyst coat layer are installed in the
さらにオゾン(O3)が生成できれば、いかなるものであっても良い。また、前記リーク光ファイバー21、32に特に限定されるものではなく、必要な波長の紫外線をリークして照射するものであればよい。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。
Further, any substance may be used as long as ozone (O 3 ) can be generated. The leak
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、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。
In addition, an air pump can be used to insert air or water into the short wavelength
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。 As described above, various devices and the like are exemplified in the embodiment, but the rapid water activation device of the present invention is not particularly limited to the above-described one as long as it is an applicable device.
ここで、上述した本発明に係る急速殺菌活水化装置の具体的利用分野について説明する。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活水化。
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
3)廃水関連では、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。
4)プロセス水としては、清涼飲料水、食品加工水、水産加工水の活水化。
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。
Here, a specific application field of the above-described rapid sterilization / activation apparatus according to the present invention will be described. As a field of application of the rapid sterilization / activation apparatus according to the present invention,
1) In the fishery-related field, it is necessary to revitalize fish and shellfish cleaning water, seed and seedling culture water, aquarium water for stockpile livestock, and breeding water for fishing bait.
2) For water supply, well water, elevated water tank water, food processing water, sterilization of water for hotels and commercial kitchens 3) For waste water, hospital sterilization, industrial wastewater COD improvement, food processing wastewater aseptic , Sterilization of public sewage, sterilization of village drainage, neutralization of sewage.
4) As process water, soft drinks, food processing water, and fishery processing water are activated.
5) Other applications include sterilization of bath water, pool water, water in cooling water towers, hydroponics water, and water washing in artificial rivers and ponds.
In various fields such as fresh water and seawater, it can be used regardless of the type of water.
以下に、前記の利用分野における具体的な実施例を図8を用いて説明する。
図8は、備蓄活魚貝の水槽水を活水化する装置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、活水化装置10(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350〜390nm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。
Hereinafter, a specific embodiment in the above-mentioned field of use will be described with reference to FIG.
FIG. 8 shows an
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、活水化装置10内へと入っていく。活水化装置10内へ入った水は、ここで、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、備蓄活魚貝の水槽へ供給される。
The water that has entered the device through the suction port 53 passes through the
1 コア
2 クラッド
3 直管型リーク光ファイバー
4 粒子
5 コア
6,7 クラッド
9 螺旋籠型曲率外リーク光ファイバー
8A、8B 透明管
10 殺菌活性化装置
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 リーク光ファイバー
24 オゾン排出口
31,41 水送入口
33,35 光触媒機能体
40 配管
50 備蓄活魚貝の水槽水を殺菌活性化する装置
51 ろ過装置
52 受水槽
53 吸入口
54 排出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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