JP2012196650A - Sterilization system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水中の細菌類を殺菌するのに用いられる殺菌装置に関するものである。 The present invention relates to a sterilizer used to sterilize bacteria in water.
従来、水中の細菌類を殺菌するにあたっては、例えば、活性汚泥によって処理した後の処理水中に亜酸化銅等を添加して殺菌処理し、その処理水を再利用水として回収する方法が知られている(特許文献1)。 Conventionally, in sterilizing bacteria in water, for example, a method is known in which cuprous oxide or the like is added to treated water after treatment with activated sludge and sterilized, and the treated water is recovered as reused water. (Patent Document 1).
また、殺菌装置として、被処理水循環手段と、細菌収集手段と、細菌吸着手段と、殺菌手段とを備えたものも知られている(特許文献2)。 In addition, as a sterilization device, a device provided with treated water circulation means, bacteria collection means, bacteria adsorption means, and sterilization means is also known (Patent Document 2).
さらに、殺菌性成分を含む非導電性の殺菌性部材と、水中に電界を形成するための導電性の電界形成部材とを有する水除菌装置も知られている(特許文献3)。 Furthermore, a water disinfection device having a non-conductive bactericidal member containing a bactericidal component and a conductive electric field forming member for forming an electric field in water is also known (Patent Document 3).
しかし、特許文献1に記載された発明では、単に亜酸化銅等を処理水中に添加しているだけであるため、亜酸化銅等が短期間で酸化して殺菌能力を失ってしまうという問題がある。
However, in the invention described in
また、特許文献2に記載された発明では、殺菌は、殺菌手段のタンクから次亜塩素酸を細菌収集手段に注入して行うものであるため、有害なトリハロメタン等が生成されるという問題がある。 Moreover, in the invention described in Patent Document 2, sterilization is performed by injecting hypochlorous acid into the bacteria collection means from the tank of the sterilization means, so that there is a problem that harmful trihalomethane or the like is generated. .
また、特許文献3に記載された発明では、銅イオン等を含有する有機材料からなる殺菌性部材が用いられているが、この殺菌性部材も酸化しやすいものであるという問題がある。
Moreover, although the bactericidal member which consists of organic materials containing a copper ion etc. is used in the invention described in
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、従来よりも水の殺菌効率を向上させ、飲用としても安全な処理水を得ることができると共に寿命も長くすることができる殺菌装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a sterilizer capable of improving the sterilization efficiency of water as compared to the prior art, obtaining treated water that is safe for drinking, and extending the lifetime. It is intended to do.
本発明に係る殺菌装置は、一対の電極と、前記電極に接続され、前記電極の極性を反転可能に形成された極性反転部と、抗菌性金属及び抗菌性金属化合物から選ばれる抗菌性物質並びに導電性物質で多孔質状に形成された殺菌部とを備え、前記電極の一方が前記殺菌部から離間して設置され、前記電極の他方が前記殺菌部に接続されて形成され、水を前記電極の一方の側から前記殺菌部を通過させて前記電極の他方の側に流すと共に、前記極性反転部により前記殺菌部を正に荷電させることによって、前記水を前記殺菌部により殺菌することを特徴とするものである。 A sterilization apparatus according to the present invention includes a pair of electrodes, a polarity reversing portion connected to the electrodes and formed to be able to reverse the polarity of the electrodes, an antibacterial substance selected from an antibacterial metal and an antibacterial metal compound, and A sterilizing part formed in a porous shape with a conductive substance, one of the electrodes is disposed away from the sterilizing part, the other of the electrodes is connected to the sterilizing part, and water is added to the sterilizing part. Sterilizing the water by the sterilization unit by passing the sterilization unit from one side of the electrode and flowing to the other side of the electrode, and positively charging the sterilization unit by the polarity reversal unit. It is a feature.
前記殺菌装置において、前記殺菌部が、前記抗菌性物質の粒子と、前記導電性物質の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものとを混合して形成されていることが好ましい。 In the sterilizer, it is preferable that the sterilizing unit is formed by mixing particles of the antibacterial substance and those selected from particles, fibers, and rods of the conductive substance.
前記殺菌装置において、前記導電性物質の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものを担体として前記担体に前記抗菌性物質の粒子が担持されていることが好ましい。 In the sterilization apparatus, the antibacterial substance particles are preferably supported on the carrier using a carrier selected from particles, fibers and rods of the conductive substance.
前記殺菌装置において、前記殺菌部が、前記導電性物質で形成された導電性通水容器に前記抗菌性物質の粒子が充填されて形成されていることが好ましい。 In the sterilizing apparatus, the sterilizing part is preferably formed by filling a conductive water-permeable container formed of the conductive substance with particles of the antibacterial substance.
前記殺菌装置において、前記殺菌部が、多孔質容器に前記抗菌性物質の粒子が充填され、前記充填箇所に前記導電性物質が前記電極の他方として設置されて形成されていることが好ましい。 In the sterilization apparatus, the sterilization unit is preferably formed by filling a porous container with particles of the antibacterial substance and installing the conductive substance as the other electrode at the filling portion.
本発明によれば、殺菌部を正に荷電させることによって、負に荷電していることが多い細菌類をより電気的に吸着・保持しやすくなり、従来よりも水の殺菌効率を向上させ、飲用としても安全な処理水を得ることができると共に、殺菌装置の不使用時に電極の極性を反転させて殺菌部を負に荷電させることによって、抗菌性物質を還元雰囲気に保ち、酸化を抑制することができ、殺菌装置の寿命を長くすることができるものである。 According to the present invention, by positively charging the sterilization part, it becomes easier to electrically adsorb and retain bacteria that are often negatively charged, improving the sterilization efficiency of water than before, Treated water that is safe for drinking can be obtained, and when the sterilizer is not in use, the polarity of the electrode is reversed to negatively charge the sterilizer, thereby keeping the antibacterial substance in a reducing atmosphere and suppressing oxidation It is possible to extend the life of the sterilizer.
以下、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1は本発明に係る殺菌装置の一例を示すものであり、この殺菌装置は、陽極1及び陰極2からなる一対の電極3と、これらの電極3に電気的に接続された極性反転部4と、抗菌性物質5及び導電性物質6で多孔質状に形成された殺菌部7とを備えて形成されている。なお、一対の電極3間に電圧を印加するための電源10は、殺菌装置に内蔵されていてもよく、殺菌装置の外部に設置されていてもよい。
FIG. 1 shows an example of a sterilizing apparatus according to the present invention. This sterilizing apparatus includes a pair of
ここで、殺菌部7は、絶縁材料で筒状に形成された殺菌槽11の内部を上流室12と下流室13とに区画するように設けられている。殺菌槽11には、殺菌処理する前の水(被処理水)を上流室12に流入させるための流入管14と、殺菌処理した後の水(処理水)を下流室13から流出させるための流出管15とが設けられている。なお、水は流入管14から流出管15に至るまで外気に触れないので、図1及び図3(後述)に示すものは密閉型の殺菌装置である。
Here, the
そして、殺菌部7は、その内部を一方の側(上流側)から他方の側(下流側)に水が流れるようにするために多孔質状に形成されている。このような殺菌部7は、抗菌性物質5の粒子と、導電性物質6の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものとを均一に混合して近接させることによって形成することができる。なお、導電性物質6は板状物等であってもよい。
And the
例えば、図2(a)は、抗菌性物質5の粒子と導電性物質6の粒子とを混合することによって形成された殺菌部7を示す。ここで、抗菌性物質5としては、抗菌性金属及び抗菌性金属化合物から選ばれるものを用いる。具体的には、抗菌性金属としては、銀、亜鉛、銅、コバルト、ニッケル等を用いることが好ましい。また、抗菌性金属化合物としては、硝酸銀、チオ硫酸銀、塩化亜鉛、硫酸銅等の抗菌性金属の塩や、酸化銅等の抗菌性金属の酸化物や、黄銅等の抗菌性金属の合金等を用いることが好ましい。また、これらの抗菌性金属や抗菌性金属化合物をゼオライト等の多孔質材料の表面に担持したもの等を用いることも好ましい。また、抗菌性物質5の粒子の平均粒子径は1nm〜100μmであることが好ましく、10nm〜10μmであることがより好ましい。抗菌性物質5の粒子の平均粒子径が1nm以上であれば、この粒子が殺菌部7から脱落したとしても、容易にこの粒子を分離して取り除くことができるものであり、また殺菌装置の下流に濾過材(図示省略)を設置する場合にも濾過材の目詰まりを抑制することができるものである。逆に、抗菌性物質5の粒子の平均粒子径が100μm以下であれば、抗菌性物質5の比表面積が大きくなり、抗菌性能を増大させることができるものである。また、導電性物質6の粒子としては、酸化スズ粒子、アンチモン/スズ酸化物(ATO)粒子、インジウム/スズ酸化物(ITO)粒子、アルミニウムドープ酸化亜鉛粒子、ガリウムドープ酸化亜鉛粒子、粒子状ステンレス等の粒子状金属及び合金、粒子表面に金属めっき処理を施した粒子、カーボン粒子等を用いることが好ましい。また、導電性物質6の粒子の平均粒子径は10nm〜10mmであることが好ましく、1μm〜5mmであることがより好ましい。導電性物質6の粒子の平均粒子径が10nm以上であれば、この粒子が殺菌部7から脱落したとしても、容易にこの粒子を分離して取り除くことができるものであり、また殺菌装置の下流に濾過材(図示省略)を設置する場合にも濾過材の目詰まりを抑制することができるものである。逆に、導電性物質6の粒子の平均粒子径が10mm以下であれば、この粒子同士を接触させやすくなり、殺菌部7全体の導電性を確保することができるものである。また、抗菌性物質5の粒子100質量部に対して導電性物質6の粒子が好ましくは10〜10000質量部、より好ましくは100〜1000質量部となるようにこれらのものを混合する。導電性物質6の粒子が10質量部以上であれば、この粒子同士を接触させやすくなり、殺菌部7全体の導電性を確保することができるものである。逆に、導電性物質6の粒子が10000質量部以下であれば、殺菌部7の抗菌性能を確保することができる。なお、平均粒子径はレーザ回折・散乱法により測定することができる。
For example, FIG. 2A shows the
また図2(b)は、抗菌性物質5の粒子と導電性物質6の繊維又は棒状物とを混合することによって形成された殺菌部7を示す。ここで、抗菌性物質5としては、上記と同様に抗菌性金属及び抗菌性金属化合物から選ばれるものを用いる。この場合の抗菌性物質5の粒子の平均粒子径も上記と同様であることが好ましい。また、導電性物質6の繊維又は棒状物としては、繊維状ステンレス等の繊維状金属及び合金、メッシュ状ステンレス等のメッシュ状金属及び合金、棒状ステンレス等の棒状金属及び合金等を用いることが好ましい。また、導電性物質6の繊維又は棒状物の平均径は1μm〜10mmであることが好ましく、10μm〜1mmであることがより好ましい。導電性物質6の繊維又は棒状物の平均径が1μm以上であれば、物理的に断裂しにくくなるものである。逆に、導電性物質6の繊維又は棒状物の平均径が10mm以下であれば、殺菌部7の内部に水が流れる隙間を確保することができるものである。また、抗菌性物質5の粒子100質量部に対して導電性物質6の繊維又は棒状物が好ましくは1〜10000質量部、より好ましくは10〜1000質量部となるようにこれらのものを混合する。導電性物質6の繊維又は棒状物が1質量部以上であれば、この粒子同士を接触させやすくなり、殺菌部7全体の導電性を確保することができるものである。逆に、導電性物質6の繊維又は棒状物が10000質量部以下であれば、殺菌部7の抗菌性能を確保することができる。なお、平均径は、所定本数の導電性物質6の繊維又は棒状物の径を光学顕微鏡又は電子顕微鏡により測定し、この測定結果の平均値として求めることができる。
Moreover, FIG.2 (b) shows the
そして、抗菌性物質5は細菌類を殺菌する作用を有しているが、図2のように粒子状のものを用いることによって、抗菌性物質5と細菌類との接触面積を十分に確保することができるものである。また、抗菌性物質5の粒子と導電性物質6の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものとが絡み合うことによって、殺菌部7を容易に多孔質状に形成することができ、殺菌部7の内部を水が流れるようにすることができるものである。
And although the
また、導電性物質6の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものを担体として、この担体に抗菌性物質5の粒子を担持させることが好ましい。このように、抗菌性物質5の粒子が担体に担持されていると、殺菌処理中に抗菌性物質5の粒子が担体から流れ落ちないようにすることができるものである。
In addition, it is preferable to use a carrier selected from particles, fibers and rods of the
上記の担持は、例えば、抗菌性物質5の粒子と、導電性物質6の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものとを混合し、この混合物を好ましくは100〜1000℃、より好ましくは200〜500℃に加熱することによって行うことができる。加熱温度が100℃以上であれば、強固に抗菌性物質5の粒子を導電性物質6の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものに担持させることができるものである。逆に、加熱温度が1000℃以下であれば、抗菌性物質5や導電性物質6が変質することを抑制したり、溶融して抗菌性能や導電性が失われることを抑制したりすることができるものである。
For example, the above-mentioned supporting is performed by mixing particles of the
また、上記の担持は、次のようにして行うこともできる。まず、テトラエトキシシランを1〜10質量部、イオン交換水を0.1〜10質量部、濃度0.01〜1mol/lの硝酸を0.01〜1質量部、エタノールを10〜100質量部反応容器に入れて混合し、1〜100時間攪拌して反応させることによって、テトラエトキシシランの部分加水分解縮重合物を含む溶液を得る。次に、このテトラエトキシシランの部分加水分解縮重合物を含む溶液10〜100質量部に、抗菌性物質5である酸化銅(II)を0.1〜10質量部加えて1〜100分間攪拌することによって、コーティング液を得る。そして、導電性物質6であるステンレス製メッシュ(例えばSUS304製、線径0.01〜1mm、網目0.01〜10mm、2〜1000メッシュ)をコーティング液に1〜100秒間浸漬させ、余分なコーティング液を除去してコーティングした後、100〜500℃で1分〜10時間加熱して乾燥・硬化させることによって、抗菌性物質5が担持された導電性物質6を形成することができる。これを殺菌部7として用いることができる。
Moreover, said carrying | supporting can also be performed as follows. First, 1 to 10 parts by mass of tetraethoxysilane, 0.1 to 10 parts by mass of ion-exchanged water, 0.01 to 1 part by mass of nitric acid having a concentration of 0.01 to 1 mol / l, and 10 to 100 parts by mass of ethanol. A solution containing a partially hydrolyzed polycondensation product of tetraethoxysilane is obtained by mixing in a reaction vessel and stirring to react for 1 to 100 hours. Next, 0.1 to 10 parts by mass of copper oxide (II) as the
また、電極3の一方は、図1に示すものでは流入管14に設けられているが、殺菌部7から離間して設置されているのであれば、殺菌槽11の上流室12に電極3の一方を設けるようにしてもよい。また、電極3の他方は、殺菌部7の下流室13側の面に設けられ、殺菌部7に電気的に接続されているが、殺菌槽11とは電気的に絶縁されている。さらに電極3の他方は多孔質状に形成され、殺菌部7から下流室13に水が流れるようにしている。また、極性反転部4は、スイッチ20を設けるなどして電極3の極性を反転可能に形成されている。そのため、スイッチ20を切り替えることによって、電極3の一方を陰極2、他方を陽極1にしたり、電極3の一方を陽極1、他方を陰極2にしたりすることができる。
In addition, one of the
そして、上記のようにして形成された殺菌装置を用いて水を殺菌処理するにあたっては、まず水を電極3の一方の側(上流側)、すなわち流入管14から殺菌槽11の上流室12に流入させ、さらに殺菌部7の内部を通過させて電極3の他方の側(下流側)に流した後、殺菌槽11の下流室13から流出管15に流出させる。このようにして水を流すと同時に、極性反転部4により電極3の一方を陰極2、他方を陽極1として、この陽極1に電気的に接続された殺菌部7を正に荷電(プラスチャージ)させると、殺菌部7の内部を流れる水をこの殺菌部7の抗菌性物質5により殺菌することができるものである。このように、殺菌部7を正に荷電させることによって、負に荷電(マイナスチャージ)していることが多い細菌類をより電気的に吸着・保持しやすくなり、従来よりも水の殺菌効率を向上させ、飲用としても安全な処理水を得ることができるものである。しかも殺菌装置の不使用時に電極3の極性を反転させ、電極3の一方を陽極1、他方を陰極2として、この陰極2に電気的に接続された殺菌部7を負に荷電させることによって、抗菌性物質5を還元雰囲気に保ち、酸化を抑制することができ、殺菌装置の寿命を長くすることができるものである。
When water is sterilized using the sterilization apparatus formed as described above, first, water is supplied from one side (upstream side) of the
図3は本発明に係る殺菌装置の他の一例を示すものであるが、図1に示すものと共通する構成及び効果については説明を省略し、相違する構成及び効果について説明する。 FIG. 3 shows another example of the sterilizing apparatus according to the present invention, but the description of the configuration and effects common to those shown in FIG. 1 will be omitted, and different configurations and effects will be described.
すなわち、図3に示す殺菌部7は、導電性通水容器8に少なくとも抗菌性物質5の粒子が充填されて形成されている。ここで、導電性通水容器8は、導電性物質6で形成され、通水孔(図示省略)を底面や側面に設けて形成されている。例えば、ステンレスメッシュをカゴ状に形成したものを導電性通水容器8として用いることができる。このように、導電性通水容器8を形成する導電性物質6としては、ステンレス等の金属及び合金等を用いることが好ましい。また、導電性通水容器8には、抗菌性物質5の粒子のほか、導電性物質6の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものが充填されていてもよい。つまり、図2のように抗菌性物質5の粒子と、導電性物質6の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものとを均一に混合して近接させたものが導電性通水容器8に充填されていてもよい。そして、導電性通水容器8の外周と殺菌槽11の内周との間にOリング16を介在させて密接させることによって、殺菌部7が殺菌槽11の内部において固定されている。これにより殺菌装置の使用中に殺菌部7が振動することを抑制することができるものである。また、Oリング16によって殺菌槽11の内部が上流室12と下流室13とに区画されている。このため上流室12の水は必然的に殺菌部7の内部を通過した後に下流室13に流れることになり、殺菌部7を避けて流れることを抑制することができるものである。なお、殺菌槽11の内部に殺菌部7を固定する手段や、殺菌槽11を上流室12と下流室13とに区画する手段は、Oリング16に限定されるものではない。
That is, the
また、電極3の他方は、殺菌部7の導電性通水容器8で形成されているので、この導電性通水容器8は電極3の一方とは電気的に絶縁されている。また、導電性通水容器8の外面には、極性反転部4からのケーブル等の電線23を抜き差し可能に形成されたコネクタ17が設けられている。
Further, since the
上記のように図3に示す殺菌装置によれば、殺菌部7はOリング16で殺菌槽11に固定されているだけであるので、コネクタ17から電線23を取り外せば、殺菌部7をカートリッジとして容易に交換することができ、メンテナンス性を向上させることができるものである。また図示省略しているが、既存の水処理装置が、配管内に濾材を設けて形成されたものである場合、この濾材の代わりに上記のような殺菌部7をOリング16等を用いて配管内に後付けし、適宜電極3及び極性反転部4を設置することによって、既存の水処理装置を容易に殺菌装置にすることができるものである。
As described above, according to the sterilization apparatus shown in FIG. 3, the
図4は本発明に係る殺菌装置の他の一例を示すものであるが、図1に示すものと共通する構成及び効果については説明を省略し、相違する構成及び効果について説明する。 FIG. 4 shows another example of the sterilizer according to the present invention, but the description of the configuration and effects common to those shown in FIG. 1 will be omitted, and different configurations and effects will be described.
すなわち、図4に示す殺菌部7は、多孔質容器9に少なくとも抗菌性物質5の粒子が充填され、この充填箇所に導電性物質6が電極3の他方として設置されて形成されている。ここで、多孔質容器9は殺菌槽11を兼ねている。
That is, the
多孔質容器9は、開口部18及び底部19を設け、有底筒状に形成されている。図4に示すように、開口部18及び底部19をそれぞれ上下に向けて多孔質容器9を用いる場合には、少なくとも底部19が多孔質であればよい。この場合には、開口部18の上方に流入管14、底部19の下方に流出管15が設けられ、水は、流入管14から開口部18を通って多孔質容器9の内部に流入した後、底部19から流出管15に流出することになる。このように、水は流入管14から多孔質容器9に流入する際や多孔質容器9から流出管15に流出する際に外気に触れるので、図4に示すものは開放型の殺菌装置である。また、多孔質容器9は、絶縁材料及び導電性物質6のいずれで形成されていてもよい。また、多孔質容器9には、抗菌性物質5の粒子のほか、導電性物質6の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものが充填されていてもよい。つまり、図2のように抗菌性物質5の粒子と、導電性物質6の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものとを均一に混合して近接させたものが多孔質容器9に充填されていてもよい。
The
また、電極3の他方は、導電性物質6で形成され、棒状又は板状の挿入部21を1つ又は複数基部22に設けて形成されている。基部22は、極性反転部4と電気的に接続されている。そして、多孔質容器9の抗菌性物質5の粒子が充填された箇所に挿入部21を挿入することによって、導電性物質6を電極3の他方として設置することができる。逆に挿入部21を引き抜くことによって、多孔質容器9と電極3の他方とを分離することができる。
The other of the
上記のように図4に示す殺菌装置によれば、殺菌部7は、抗菌性物質5の粒子が充填された多孔質容器9と電極3の他方とに分離可能に形成されているので、多孔質容器9をカートリッジとして容易に交換することができ、メンテナンス性を向上させることができるものである。また図示省略しているが、既存の水処理装置が、配管の途中に濾材が充填された容器を用いて形成されたものである場合、この容器の代わりに上記のような殺菌部7を後付けし、適宜電極3及び極性反転部4を設置することによって、既存の水処理装置を容易に殺菌装置にすることができるものである。
As described above, according to the sterilization apparatus shown in FIG. 4, the
3 電極
4 極性反転部
5 抗菌性物質
6 導電性物質
7 殺菌部
8 導電性通水容器
9 多孔質容器
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