JP2007054465A - 殺菌装置 - Google Patents

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武 長澤
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Abstract

【課題】 たとえば汚れた大気中や濁った水中などにおいても光触媒を活性化することができ、十分な殺菌を行うことができる殺菌装置を提供することである。
【解決手段】 紫外線を発光するUV管を光触媒性膜でコーティングして殺菌装置の殺菌灯を構成した。
【選択図】 図1

Description

本発明は殺菌装置に関し、特に、UV(紫外線)や光触媒を用いて殺菌を行う殺菌装置に関する。
従来、紫外線や、TiOなどの光触媒に滅菌効果や殺菌効果があることが知られている。
たとえば特許文献1に記載の発明では、病原微生物が付着している医療機器を、光触媒性酸化チタンと硝酸とアルコールとを含む混合用液に浸漬させ、そこにUV照射することによって滅菌洗浄する方法を開示している。
このように従来から、UV照射による殺菌法、光触媒性酸化チタンにUV照射し活性化させる殺菌法は知られていた。
特開2003−339826号公報
ところが、上述の従来の滅菌、殺菌方法では以下のような問題があった。
すなわち、UV照射による殺菌法では、たとえば水中の殺菌をしたい場合などでは、その液体が濁っていると、紫外線の透過率が悪く紫外線が減衰して殺菌効果が十分に発揮できないという問題があった。また、UV照射による殺菌法では、その殺菌力が不十分であり、生き残る菌が存在する。
また、光触媒性酸化チタンにUV照射し活性化させる殺菌法での場合も、光触媒を水中に入れ、そこに紫外線を照射する必要があるが、光触媒とUV光源との間の液体が濁っていると、紫外線の透過率が悪く紫外線が減衰してしまい、光触媒に十分に達することができず、光触媒が活性化されずに殺菌効果が十分でないという問題があった。また、水中ではなく大気中の場合も、大気の汚れによって紫外線の透過率が悪くなって紫外線が減衰し、光触媒に照射する紫外線が弱くなってしまい、十分な殺菌効果が得られない場合があるという問題があった。
本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、たとえば汚れた大気中や濁った水中などにおいても光触媒を活性化することができ、十分な殺菌を行うことができる殺菌装置を提供することを目的とする。
本発明は上記課題を解決するため、紫外線を発光するUV管を光触媒性膜でコーティングして殺菌装置の殺菌灯を構成した。
また本発明は、前記光触媒性膜のコーティングが前記UV管の外表面の全面をコーティングするものであることを特徴とする。
また本発明は、前記光触媒性膜のコーティングが前記UV管の外表面のうち該UV管が露出する部分を残してコーティングするものであることを特徴とする。
また本発明は、前記光触媒性膜のコーティングがメッシュ状に行われることを特徴とする。
また本発明は、前記光触媒性膜がTiOであることを特徴とする。
本発明によれば、たとえば汚れた大気中や濁った水中などにおいても光触媒を活性化することができ、十分な殺菌を行うことができる殺菌装置を提供することができる。
すなわち本発明によれば、紫外線を発光するUV管を光触媒性膜でコーティングして殺菌装置の殺菌灯としたため、周辺環境の汚れや濁りに関わらず、光触媒性膜に対してUVを効率よく照射することができ、十分な殺菌効果を奏することができる。
また本発明によれば、たとえば光触媒性膜のコーティングをメッシュ状にすることによって、UV管が露出する部分を残し、UVによる殺菌を行うこともできる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態による殺菌装置の構成を示す図であり、(a)は殺菌装置の主要部の概略斜視図であり、(b)は殺菌灯の長手方向に垂直な面での断面図であり、(c)は殺菌灯の長手方向に平行な面での断面図である。
図1(a)に示すように、本実施の形態の殺菌装置1は、殺菌灯2と、殺菌灯2を点灯する電源であるインバータ3および直流電源装置4とから構成される。
殺菌灯2は、図1(b)および図1(c)に示すように、UV(紫外線)を発光するUV管のガラス管2aの外表面に光触媒性膜(たとえばTiO)2bをコーティングして構成される。
直流電源装置4による直流電圧は、インバータ3を介して殺菌灯2に印加される。殺菌灯2は、この電圧印加によってUVを発光し、このUVは、ガラス管2aの外表面にコーティングされた光触媒性膜2bを活性化させ、たとえば大気中においてはOHラジカルを生成し、また水中においてはOHラジカルやO ラジカルを生成する。
OHラジカルは、その酸化ポテンシャルは酸化電位2.8[Volts]であり、オゾン(2.07[Volts])と比べても強い酸化力を有し、有機化合物、無機化合物、ウイルス、細菌等の酸化分解、還元作用、無害化、死滅、殺菌、不活性化等を行うことができる。
次に、図1に示した殺菌装置を用いた実験結果について説明する。
図2は、図1に示した殺菌装置1を用いて水中の大腸菌を殺菌する実験の実験環境を示す図である。
この実験では、光触媒性膜2bをコーティングしたUV管である殺菌灯2を用いている。この殺菌灯2は、波長が254μmのUVを発光するUV管にTiOをコーティングしたものであり、直径8mm、長さ100mmである。
水槽5には、水6を60cc入れ、その中に大腸菌6aを注入してある。この実験では、図2に示すように水槽5の中に殺菌灯2を沈め、この殺菌灯2に対してインバータ3を介して電圧印加を行う。直流電源装置4は直流電圧9Vを出力する電源であり、電力は3.6Wで一定にする。
このような実験環境で、実験1として、殺菌灯2によってUVを発光させ殺菌を開始した後の経過時間tにおける大腸菌の数の比率N/Nを測定した。ここで、Nは経過時間tにおける水6内の大腸菌の数であり、Nは経過時間t=0における水6内の大腸菌の数すなわち殺菌開始前の大腸菌の数である。
また、実験1と比較するために、実験2として、殺菌灯2の代わりにUV管(TiOコーティングなし)を水槽5に沈め、このUV管によってUVを発光させ殺菌を開始した後の経過時間tにおける大腸菌の数の比率N/Nを測定した。やはり、Nは経過時間tにおける水6内の大腸菌の数であり、Nは経過時間t=0における水6内の大腸菌の数すなわち殺菌開始前の大腸菌の数である。
実験1および実験2の実験結果を、図3に示す。
図3は、殺菌の開始からの経過時間tと大腸菌の数の比率N/Nとの関係の実験結果を示すグラフであり、縦軸はN/N(対数目盛)であり、横軸はt[秒]である。
図3によれば、時間的な菌の減衰は、実験1については数1で表され、実験2については数2で表される。
Figure 2007054465
Figure 2007054465
また、図3に示すように、実験1によれば殺菌開始後27秒経過の時点で99%殺菌でき、実験2の23倍の殺菌効果が検証でき、本実施の形態の殺菌装置1に十分な殺菌効果があることが証明された。
図4は、空気中での光源からの距離と紫外線強度との関係を示すグラフであり、縦軸は紫外線強度であり、横軸は光源からの距離を示す。
図4においては、本実施の形態の殺菌灯2を光源とした場合の測定を実験3として、その測定結果を図4中に□で示し、UV管(TiOコーティングなし)を光源とした場合の測定を実験4として、その測定結果を図4中に○で示した。
図4に示すように、光源からの距離が1cmのときには、実験3と実験4との紫外線強度の差は200[μW]ある。すなわち、実験3ではTiOコーティングがあるために、TiOに紫外線が吸収されたことになる。吸収された紫外線はTiOの光触媒の活性に寄与し、多くのOHラジカルを生成すると考えられる。図3に示された殺菌効果の差は、水中でのUVによるOHラジカル生成よりも、UVおよびTiOでOHラジカルを生成するほうが生成量が多く、酸化殺菌が多く行われたことを示すと考えられる。
図4を参照すると、実験4の場合の、紫外線強度の光源からの距離による減衰状態からわかるように、紫外線は距離とともに急激に減衰する。よってTiOへの紫外線照射距離は短いほどよく、図1に示した実施の形態のように、UV管の外表面にTiOをコーティングするのが、OHラジカル生成に最も効果があり、殺菌灯2の表面にてOHラジカルが効率よく生成される。
ところで、殺菌効果を上げるためには、液体内の菌を殺菌灯2の表面に効率よく接近させる必要がある。これは、OHラジカルの寿命が10−6程度と非常に短いためである。
液体中の菌を殺菌灯2の表面に効率よく接近させるための構成の例について、図5、図6を参照しながら説明する。
図5は、管内を流れる液体中の菌を殺菌灯2の表面に効率よく接近させるための構成の一例を示す図であり、(a)は管内の様子を示す斜視図であり、(b)は管の長手方向に垂直な面での断面図であり、(c)は管の長手方向に平行な面で内部が見えるように管を切り欠いた側面図である。
この例では、図5(a)、図5(b)、図5(c)に示すように、管20の内面にらせん状につば部21を設け、このつば部21によって水流にともなう渦を生じさせ、管20内を流れる液体内の菌の殺菌灯2への接近効率を高めている。管20内を流れる液体内の菌は殺菌灯2に接近することによって殺菌される。
図6は、管内を流れる液体中の菌を殺菌灯2の表面に効率よく接近させるための構成の一例を示す図であり、殺菌灯2の長手方向を水流と垂直な方向に向け、複数の殺菌灯2を設けた場合の管内の様子を示す斜視図である。
この図6に示す例では、管30内に殺菌灯2を4本設け、この殺菌灯2の向きは、その長手方向が水流と垂直な方向になるようにしている。この例では、図6に示すように殺菌灯2を配置することによって、殺菌灯2が管30内の水流を乱流化し、流れる液体内の菌の殺菌灯2への接近効率を高めている。管20内を流れる液体内の菌は殺菌灯2に接近することによって殺菌される。
図7は、本発明の、図1とは別の実施の形態による殺菌装置の構成を示す図であって、殺菌装置の主要部の概略斜視図である。
図7に示すように、この実施の形態の殺菌装置11は、殺菌灯12と、殺菌灯12を点灯する電源であるインバータ3および直流電源装置4とから構成される。
殺菌灯12は、図7に示すように、UV(紫外線)を発光するUV管のガラス管12aの外表面に、光触媒性膜(たとえばTiO)12bをメッシュ状にコーティングして構成される。すなわち、図1に示した実施の形態では、ガラス管2aの外表面の全面に光触媒性膜2bをコーティングしたが、この図7の実施の形態では、ガラス管12aの外表面の全面が光触媒性膜12bで覆われているわけではなく、ガラス管12aが露出している部分を残してある。このようなコーティングの仕方でも殺菌効果を発揮することができる。なお、コーティングの形状はメッシュ状に限定されるものではなく、どのような形状であってもかまわない。
直流電源装置4による直流電圧は、インバータ3を介して殺菌灯12に印加される。殺菌灯12は、この電圧印加によってUVを発光し、このUVは、ガラス管12aの外表面にコーティングされた光触媒性膜12bを活性化させ、たとえば大気中においてはOHラジカルを生成し、また水中においてはOHラジカルやO ラジカルを生成する。また本実施の形態においてはUVによる殺菌も行われる。
なお、上述の殺菌装置1、11は、水中のみで用いられるものではなく、空気中で用いても十分な殺菌効果を発揮するし、その他、いかなる環境においても用いることができる。
本発明の一実施の形態による殺菌装置の構成を示す図であり、(a)は殺菌装置の主要部の概略斜視図であり、(b)は殺菌灯の長手方向に垂直な面での断面図であり、(c)は殺菌灯の長手方向に平行な面での断面図である。 図1に示した殺菌装置1を用いて水中の大腸菌を殺菌する実験の実験環境を示す図である。 殺菌の開始からの経過時間tと大腸菌の数の比率N/Nとの関係の実験結果を示すグラフであり、縦軸はN/N(対数目盛)であり、横軸はt[秒]である。 空気中での光源からの距離と紫外線強度との関係を示すグラフであり、縦軸は紫外線強度であり、横軸は光源からの距離を示す。 管内を流れる液体中の菌を殺菌灯2の表面に効率よく接近させるための構成の一例を示す図であり、(a)は管内の様子を示す斜視図であり、(b)は管の長手方向に垂直な面での断面図であり、(c)は管の長手方向に平行な面で内部が見えるように管を切り欠いた側面図である。 管内を流れる液体中の菌を殺菌灯2の表面に効率よく接近させるための構成の一例を示す図であり、殺菌灯2の長手方向を水流と垂直な方向に向け、複数の殺菌灯2を設けた場合の管内の様子を示す斜視図である。 本発明の、図1とは別の実施の形態による殺菌装置の構成を示す図であって、殺菌装置の主要部の概略斜視図である。
符号の説明
1 殺菌装置
2 殺菌灯
2a ガラス管
2b 光触媒性膜
3 インバータ
4 直流電源装置
5 水槽
6 水
6a 大腸菌

Claims (6)

  1. 紫外線を発光するUV管を光触媒性膜でコーティングしてなることを特徴とする殺菌灯。
  2. 前記光触媒性膜のコーティングが前記UV管の外表面の全面をコーティングするものであることを特徴とする請求項1に記載の殺菌灯。
  3. 前記光触媒性膜のコーティングが前記UV管の外表面のうち該UV管が露出する部分を残してコーティングするものであることを特徴とする請求項1に記載の殺菌灯。
  4. 前記光触媒性膜のコーティングがメッシュ状に行われることを特徴とする請求項3に記載の殺菌灯。
  5. 前記光触媒性膜がTiOであることを特徴とする請求項1ないし4のうちのいずれか1項に記載の殺菌灯。
  6. 請求項1ないし5のうちのいずれか1項に記載の殺菌灯と、前記殺菌灯を点灯させる電源装置とを備えたことを特徴とする殺菌装置。
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