JP2013212341A

JP2013212341A - 抗菌、消臭、浄化性を有するガス状化水の生成方法及びその装置

Info

Publication number: JP2013212341A
Application number: JP2012095125A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Suzuki; 均鈴木; Hiroshi Tanabe; 弘田邉; Katsuo Matsuzawa; 勝男松澤
Original assignee: RYOTSU KOGYO KK
Current assignee: RYOTSU KOGYO KK
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2013-10-17

Abstract

【課題】本発明は水を極微粒化させてガス状化水となすことにより、迅速且強力な酸化力を持つＯＨ⁻イオンにより抗菌、消臭、浄化を図るガス状化水の製造方法及び製造装置の提供。
【解決手段】アトマイザーで水を微粒化させたうえ、電場付加によりレイリー分裂せしめて、迅速且強力な酸化力を持つＯＨ⁻イオンを多量に生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は水を物理的電気的に極微粒状のガス状化水とすることにより、長時に亘って抗菌性、消臭性、及び浄化性を発揮せしむる、ガス状化水の製造方法及びその装置に関する。

我が国では高度成長期における自動車社会の抬頭により多量の排気ガスの排出や産業拡大に伴う煤煙の放出に加えて、一般産業製品の価格低減化や生産性向上のうえから有機溶剤や化学薬剤が多量に使用され、更には農作物においても即効性の化学肥料の多量施肥と、これに伴う地力の低下による病害虫被害の激増により多量の農薬使用の悪弊に陥ること、及び畜産ばかりか水産とりわけ養殖においても、育成増大化の見地から餌料に多量の成長ホルモン剤を配合し、且防病のうえから抗生物質の多量使用もなされて来ている。

かかる如く成長期に膨大量に排気排出されてきた有害ガスや煤煙を始め、合成樹脂素材や有機溶剤、可塑剤、化学薬剤等の揮散性有機化合物の拡散或いは排水とともに廃棄され或いは土壌中に浸透する等により大気はもとより水も土壌に亘って、その汚染は極限にまで至っている。
これがため、既に我が国ばかりか先進諸国等においても大気や水ばかりか土壌汚染等により健康維持すら至難となりつつあり、軽度の疾病にも不拘らずウイルス類が容易に侵入繁殖して、重度の疾病となる危険も頻発するにまで至っている。
加えて大気や水及び土壌の汚染は、当然に生産される穀類を始め野菜類や果実類はもとより畜肉や魚肉に至るまで重度に汚染されており、以来今日に至るまでその安全性向上に総力をあげて取組んできている。

而して、近年に至っては建築技術の向上並びに建設資材の改良とが相俟って施設建物の密閉性と断熱性が高まったため、施設建物内が年間を通して温暖化し、細菌類や黴類の恰好の繁殖場所となり、且の繁殖に伴って細菌類や黴類が分泌液の分泌とともに細菌臭や黴臭を発生するばかりか、これらの死骸を餌料として不快害虫が蝟集する等施設建物内は極めて非衛生的となる。

加えて居住用建物においては、ペット類の飼育増加はもとより高齢化社会の進行に伴い居住者の加齢臭ばかりか、在宅介護者の発生により極めて不快な居住空間ともなる。
更に施設建物内には、合成樹脂素材からなる内装材や接着剤や塗料及び可塑剤や有機溶剤ばかりか、収納される家具や調度品もこれら素材が用いられてなり、これら素材が揮散有機物ガスとして施設建物内に滞留して、極めて危険なシックハウス症候群も惹起される結果となっている。

かかる如き問題に対する今日までの解決として、細菌類や黴類の繁殖防止方法としては殺菌成分を含む薬剤を噴霧若しくは散布させる方法が依然としてなされているが、密閉性の高い施設建物内では却って薬剤禍が危惧され、更に消臭に関しても実質的に臭気より強い芳香性の強いマスキング剤でマスキングをする方法が安易になされているものの、マスキング剤は短時に揮散滅失し臭気が復元するばかりか、臭気成分によってはマスキング剤の使用で却って悪臭化が増長される。そして施設建物が広面積に亘る場合には、マスキング剤による全面へのマスキングも不可能となるため、大容量の換気装置を装備させて臭気を含む空気を積極的に外部放散させて消臭を図っているものの、該マスキング剤や換気装置による方法は、施設建物内に付着積層されてなる臭気源に対しては分解や消去作用もなすもので無いから、マスキング剤の揮散滅失や換気装置の停止と共に、再び悪臭が拡散充満し不快な環境となる。

加えて施設建物とりわけ居住用建物や事務所或いは学校等長時に亘って居住者や利用者の利用する施設建物内に揮散溶出する揮散有機物ガスにより招来される健康被害所謂シックハウスやシックスクール等については、オゾンガス若しくはマイナスイオンによる強力な酸化力により揮散有機物ガスを分解消去させることが望ましいとの見地から、一時期多くの開発者により実用化研究がなされてきた。
しかしながら、このオゾンガスやマイナスイオンは水の電気分解や放電等により容易に生成できるものの、これらは化学結合性が迅速且強力であるから、生成と略同時に近傍に揮散浮遊する有機物ガスや有機物等と酸化結合し以後の酸化力が滅失される。
従って施設建物内が揮散有機物ガス等で汚染されていればいる程、オゾンガスやマイナスイオンの生成近傍のみで酸化結合、即ち分解消去がなされるのみで、施設建物内全体に滞留する揮散有機物ガスの分解消去は不可能である。
反面仮令施設建物内に揮散有機物ガスの滞留が僅かな場合でも、電気分解や放電により生成されるオゾンガスやマイナスイオンは生成量も僅かなため、広面積に亘る施設建物への適用には不向きである。

かかる経緯に関して、発明者等は古くから油と水とを微粒化させたうえ相互を均質に分散混合させて、燃費並びに排出ガスの半減化を可能とする油／水の燃焼方法に加え、ガスと水とを均質に分散混合させ燃費並びに排出ガスの半減化を実現する技術も完成し既に多くの先願をなしている。そしてかかるガスと水との分散混合燃料に関してはＬＰＧやＬＮＧではガス粒子径が略１ｎｍ程度であって、反面分散混合させる水を蒸散させ若しくは超音波霧化させてもその水粒子径はせいぜい３０乃至１００μｍとされ、かかる状態での相互の均質分散混合は粒径差が大きくなされない。

これがためには蒸散され若しくは超音波霧化された水粒子に高電場を付加せしめて、かかる電場力により水の球形化を破壊して、略８００乃至２０００の極微粒子所謂レイリー分裂をなすことにより、その粒径も略１０乃至２０ｎｍの粒径のガス状化水と化し、ガスとの均質分散混合がなされ、以って燃費及び排出ガスの半減化を可能としている。
そして注目すべきは、水粒子をかかる極微粒子となすことにより水の本来的構造たるＨ_２ＯがＨ^＋とＯＨ⁻とにイオン化したガス状化水の態様と化すことである。
更にかかるガス状化水のＯＨ⁻イオンは極めて迅速且強力な酸化作用を保持することは周知であるばかりか、レイリー分裂により生成されたＯＨ⁻イオンの外表面には、極めて極薄の水包膜が存在することにより、揮散有機物ガス等に接触しても酸化反応が抑制され、極めて長時間に亘る酸化力を保持され、而も長時に亘る酸化力の保持は、揮散有機物ガスの分散消去ばかりか、施設建物内の細菌類や黴類への抗菌性や或いは臭気分子の分解消去即ち消臭性も発揮されることを究明した。

而して水を自然蒸散せしめたうえ高電場を付加させて極微粒子化させてマイナスイオンＯＨ⁻を生成させることが試みられているものの、自然蒸散では形成される水粒子も略３０乃至１００μｍ程度と極めて粒径が大きく、従って高電場により微粒化を図ってもせいぜい３０乃至１００ｎｍ程度であり実質的なマイナスイオンＯＨ⁻の生成は僅かであるばかりか、施設建物内の揮散有機物ガスの分解消去や、細菌類及び黴類への抗菌或いは滞留する臭気への消臭も実現しえない。そこで発明者等はアトマイザー若しくはインジェクターにより水を加圧噴霧させて、実質的にその水粒子径を２０μｍ以下に噴霧形成のうえ結露防止と高電場付加により、実質粒径が２０ｎｍ以下で多量のマイナスイオンを含むガス状化水が生成しえることに想到し本発明に至った。

発明者が解決しようとする課題

本発明は水をアトマイザーやインジェクターでその粒径を２０μｍ以下に噴霧のうえ、結露防止と高電場付加により、その実質粒径が２０ｎｍ以下の多量のマイナスイオンＯＨ⁻を含むガス状化水の製造方法及び装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

上述の課題を解決するために本発明が採用した技術的手段は、所望のケーシング内にアトマイザー若しくはインジェクターにより水を加圧噴霧させて、その粒径が２０μｍ以下の水粒子を噴霧させたうえ、該水粒子の接触により結露を防止するため、所望温度に調節可能な結露防止部を経由させたうえ、成可く直進方向にその付加電圧が７０００乃至２０，０００Ｖの電場付加流路内を設けて流通せしめレイリー分裂を図り、以ってその粒径が２０ｎｍ以下で多量のマイナスイオンＯＨ⁻を含むガス状化水の製造方法及び製造装置に存する。

発明の効果

本発明は上述の如き構成からなるものであって、施設建物内において広範囲に亘って繁殖する細菌類や黴類への繁殖防止即ち抗菌性を始め、施設建物空間内に滞留する臭気分子の分解消去による消臭性、及び施設建物の建築材や内装材或いは収納家具や調度品若しくは機器等備品等から揮散し若しくは溶出し滞留する揮散有機物ガスの分散消去には多量のガス状化水のマイナスイオンＯＨ⁻を生成供給させることで、本発明においてはアトマイザー若しくはインジェクターにより、その粒径が２０μｍ以下の水粒子を加圧噴霧により、従来の自然蒸散に比べて数千乃至数万倍も噴霧形成できるばかりか、噴霧形成される水粒子の粒径も２０μｍ以下のため、高電場によりレイリー分裂が極めて瞬時に且極微粒化されるため、酸化力の高いマイナスイオンＯＨ⁻が膨大量に生成され供給できる。

そして本発明においてはアトマイザーやインジェクターから所要の粒径に噴霧された水粒子が仮令ケーシング部や電場付加流通路との接触で結露発生を防止するため、所要温度に調整できる結露防止部が設けられたうえ電場付加流路内を流通せしむるため、負圧も無く効率良くガス状化水が生成できる。
加えて本発明においては大型膨大量のガス状化水を生成するために多数本のアトマイザーやインジェクターを用い、且電場付加流路を多方向に形成させてガス状イオン化水を生成供給させる場合にも、結露防止部の介在により結露発生も防止される。

水をアトマイザー若しくはインジェクターによりその粒径を２０μｍ以下に噴霧させたうえ、適宜温度に加熱できる結露防止帯を介して結露を防止のうえ、付加電圧が７０００乃至２０，０００Ｖに付加された電場付加流路内を流通せしめて、その粒径を２０ｎｍ以下にレイリー分裂せしめてガス状化水を生成する。

以下に本発明実施例を図とともに説明すれば、図１は本発明抗菌、消臭、浄化性を有するガス状化水の製造方法工程図であって、本発明の抗菌、消臭、浄化性を有するガス状化水を極めて広範囲の使用途即ち具体的には住居や事務所を始めホテルやレストラン、外食店舗、病院或いは劇場やホール等、比較的広面積の施設建物内に繁殖し若しくは充満する臭気や揮散有機物ガス等の繁殖防止や分解消去をなすためには、その粒径が２０ｎｍ以下のガス状化水となすことにより、該ガス状化水の長時に且迅速で強力な酸化力を保持するマイナスイオンＯＨ⁻を多量に供給する必要がある。

そしてこのガス状化水を生成するためには、一次手段として水を可能な限り多量且微粒状となすうえからはアトマイザー若しくはインジェクター等の噴霧具を用いられ且その粒径を２０μｍ以下に形成するために加圧噴霧工程１が用いられる。
かかる加圧噴霧工程１では多量且微粒状の水を形成するに際してアトマイザー若しくはインジェクターの噴霧ノズル径の選択と噴霧圧力により、その粒径では略５乃至２０μｍ、噴霧量で２．５乃至２５ｌ／ｈｒまで可能であり、且水の自然蒸散に比べて略数千乃至数万倍以上の形成が可能なことによる。

かくして所要の粒径と形成量により形成された微粒化水は、高電圧を付加させてレイリー分裂を図り、実質的にその粒径が２０ｎｍ以下好ましくは１乃至１０ｎｍにまで極微粒化することにより、引続くレイリー分裂により極微粒状のガス状化水が生成されるとともに、これにより生成されるマイナスイオンＯＨ⁻は多量で迅速且強力な細菌類や黴類の繁殖防止と臭気の分解消去及び揮散有機物ガスの分解消去がなされるものの、アトマイザーやインジェクターからの噴霧水粒子は依然水の態様を有するから噴霧される水粒子が製造装置を形成するケーシング内若しくは電場付加流通路内との接触で、露点の生成による水滴発生も危惧されることから、露点発生を防止する適宜温度に保持できる結露防止工程２で結露防止がなされる。

かくして結露防止工程２により結露発生防止がなされた噴霧水粒子は、ガス状化工程４によりその付加電圧が７０００Ｖ乃至２００００Ｖの高電場が付加され、且複数の電場付加流通路内を流通させて、高電場力により球形化に復元する水を引裂して略１０００倍乃至３０００倍程度の極微粒化したガス状化水が生成される。

次に本発明の抗菌、消臭、浄化性を有するガス状化水製造装置について説明すれば、図２は本発明製造装置１０の概略説明図であって、本発明は水２０を加圧のうえアトマイザー若しくはインジェクター１２を用いて多量に且その粒径も２０μｍ以下望ましくは５乃至１０μｍ程度の微粒子１３に微粒化させること即ちかかる水２０の微粒径を小さくすればする程、引続いてなされるレイリー分裂１３の好適な極微粒化が実現されて、これによるプラスイオンＨ^＋とマイナスイオンＯＨ⁻の生成が促進されることとなる。

ところで水２０を加圧のうえ多量に且その粒径も２０μｍ以下の微粒化させる合理的方法としてはアトマイザー若しくはインジェクター１２が好都合で、とりわけ本発明においては既に塗付用、散布用、洗浄用、或いは調湿用等多用途に亘って且多種の規格のものが実用化されていることに鑑み、アトマイザー１２が選択される。尚インジェクターもアトマイザー１２と略同様の構造であるから詳細な説明は省略する。
そしてアトマイザー１２はその基本構造上１流体スプレーノズルと２流体スプレーノズルとに区分されるが、本発明においては水２０を加圧噴霧させて、多量に且その粒径も２０μｍ以下望ましくは５乃至１０μｍ程度の微粒子１３に微粒化させるうえから２流体スプレーノズル１２Ａが用いられる。

更にこの２流体スプレーノズル１２Ａは加圧空気と水との気液混合方法として内部混合型１２Ｂと外部混合型１２Ｃとに分けられる。
内部混合型１２Ｂは図３のＡに示されてなる如く一方側にエヤー供給口１２Ｄを有し他方側にスプレーノズル１２Ｅが設けられ、且その内部に混合部１２Ｆが形成されたうえ、エヤー供給口１２Ｄと直交する位置に水供給口１２Ｇが設けられてなるもので、エヤー供給口１２Ｄからの加圧空気をスプレーノズル１２Ｅより噴出させることに伴い水供給口１２Ｇからの水２０が吸引され噴霧状態で噴霧される。
図３のＢは外部混合型１２Ｃの説明図であって、該外部混合型１２Ｃは一方側にエヤー供給口１２Ｈと水供給口１２Ｊが設けられ且エヤー供給口１２Ｈは水供給口１２Ｊを包回するよう形成され、且他方側にはエヤースプレーノズル１２Ｋと水スプレーノズル１２Ｌとが形成された態様のものである。
そして内部混合型１２Ｂ若しくは外部混合型１２Ｃにより噴霧形成される水の微粒子の粒径は、エヤー供給圧力とスプレーノズル１２Ｅ若しくはエヤースプレーノズル１２Ｋ及び水スプレーノズル１２Ｌの噴霧角度等により決定される。

而して本発明抗菌、消臭、浄化性を有するガス状化水製造装置１０においては、水２０を加圧噴霧させて多量且その粒径も２０μｍ以下の微粒子１３となすことから、当然に閉鎖系内で行う必要があり、適宜形状のケーシング１１内にアトマイザー１２やレイリー分裂のための電場付加流路１４等も包被形成されている。
そしてアトマイザー１２からの水２０の微粒化に係る噴霧は、可能な限り短時間に２０μｍ若しくはそれ以下に噴霧させることが望まれ、噴霧角度では略８０乃至１１０°程度で且噴霧圧力としては０．１乃至０．３ＭＰａ程度の加圧が望ましい。

アトマイザー１２により水２０を粒径において２０μｍ以下の微粒子１３となしたうえレイリー分裂のための電場付加流路１４に流通させる場合において、微粒子１３は依然として水２０の性質を保持するためケーシング１１の内面若しくは電場付加流路１４の入口部分との温度や湿度条件如何によって結露の発生が危惧されることから、アトマイザー１２と電場付加流路１４との間に、適宜温度に加熱可能な結露防止部１５が介在形成されている。
更に考慮すべきは、アトマイザー１２より噴霧された微粒子１３は成可くケーシング１１内面や電場付加流路１４の入口部分に直接接触せぬよう成可く垂直方向に配位させることが好適である。

図４は電場付加流路１４の例示図であって、図４のＡには円筒状に形成された電場付加流路１４、図４のＢには角筒状に形成された電場付加流路１４が描かれてなるもので、該電場付加流路１４は、アトマイザー１２において粒径が２０μｍ以下に噴霧形成された微粒子１３を流通させつつ、その電圧が７０００乃至２００００Ｖの高電場を付加せしめ、微粒子１３の球形化を引裂して略１０００乃至３０００倍程度の極微粒化を図り、ガス状化水２１を生成させるところである。
これがため図示する如く、外形体１４Ａ及び流路仕切壁１４Ｂは絶縁素材例えばセラミックスや合成樹脂素材が用いられる。そしてこの外形体１４Ａの内面或いは流路仕切壁１４Ｂの内面には電場付加のための一方の電極１４Ｃが薄板状に積層形成され、且この一方の電極１４Ｃに対し円筒状電場付加流路１４においては、その流路中央に配した電極支持体１４Ｄの外面に他方の電極１４Ｅが、更に流路仕切壁１４Ｂにおいては対向側に他方の電極１４Ｅが積層形成されてなるもので、これら電極１４Ｃ及び１４Ｅには、外部トランス１５より７０００乃至２００００Ｖの直流電圧が付加される構成からなる。

以下に本発明によるガス状化水の抗菌性試験結果を述べれば、試験に使用した試料はガス状化水のＯＨ⁻イオンが１ｃｃ当り３９０個のものを試料１とし、更にＯＨ⁻イオンが１ｃｃ当り１１７０個のものを試料２とし、対照には一般的空気を用いた。
試験方法は大腸菌群を寒天培地に移植のうえ、２５°Ｃのインキュベーター内で試料１、試料２及び対照の培養をし経過時間とともに大腸菌群の変化を測定し抗菌性を判断したもので、結果は表１の通りである。

次に本発明による消臭性試験結果を述べれば試験に使用した試料は、抗菌性試験に用いたガス状化水のＯＨ⁻イオンが１ｃｃ当り３９０個のものを試料１とし、更にＯＨ⁻イオンが１ｃｃ当り１１７個のものを試料２とし、ＯＨ⁻イオン無しのものを対照とした。
試験方法は所要濃度のアンモニアガス、ホルムアルデヒドガス及びイソ吉草酸ガス１００ｃｃを密閉容器内に貯留し、上記試料ガスを２ｃｃ混合密閉し時間経過とともにガス濃度変化を測定して消臭性を判断したもので、結果は表２の通りである。

本発明は少量の生成においては小型装置に形成し所望の施設建物内に配位し、多量の生成においては、既設エヤコン内に供給し施設建物全体の抗菌、消臭、浄化が可能となる。

本発明ガス状化水製造方法の工程図である。本発明ガス状化水製造装置の概略説明図である。アトマイザーの２流体スプレーノズル説明図である。電場付加流路の例示図である。

１加圧噴霧工程
２結露防止工程
３レイリー分裂工程
４ガス状化水工程
１０本発明製造装置
１１ケーシング
１２アトマイザー
１２Ａ２流体スプレーノズル
１２Ｂ内部混合型
１２Ｃ外部混合型
１２Ｄエヤー供給口
１２Ｅスプレーノズル
１２Ｆ混合部
１２Ｇ水供給口
１２Ｈ外部混合型のエヤー供給口
１２Ｊ外部混合型の水供給口
１２Ｋ外部混合型のエヤースプレーノズル
１２Ｌ外部混合型の水スプレーノズル
１３微粒子
１４電場付加流路
１４Ａ外形体
１４Ｂ流路仕切壁
１４Ｃ一方の電極
１４Ｄ電極支持体
１４Ｅ他方の電極
１５結露防止部
２０水
２１ガス状化水

Claims

アトマイザー若しくはインジェクターで水を加圧噴霧しその粒径が２０μｍ以下の微粒子となす加圧噴霧工程と、この微粒子による結露を防止する結露防止工程と、結露防止された微粒子に７０００乃至２００００Ｖの付加電圧による電場を付加せしめてレイリー分裂させその粒径が２０ｎｍ以下となすレイリー分裂工程と、このレイリー分裂により迅速且強力な酸化力を有するマイナスイオンＯＨ⁻を多量に含み且その外周囲が水包化されたガス状化水を生成するガス状化水工程とからなる、抗菌、消臭、浄化性を有するガス状化水の製造方法。
所要の寸法及び形状のケーシングの上部位にはアトマイザー若しくはインジェクターからなる加圧噴霧具が配位され、この加圧噴霧具の下部位には所要温度に調整自在な結露防止部が設けられてなり、且その下部位には加圧噴霧具により噴霧された微粒子を流通せしめて電場を付加させレイリー分裂させる電場付加流路が一体的に包被形成されてなる抗菌、消臭、浄化性を有するガス状化水の製造装置。