JP2623498B2 - 活性酸素水製造装置 - Google Patents
活性酸素水製造装置Info
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- JP2623498B2 JP2623498B2 JP63051599A JP5159988A JP2623498B2 JP 2623498 B2 JP2623498 B2 JP 2623498B2 JP 63051599 A JP63051599 A JP 63051599A JP 5159988 A JP5159988 A JP 5159988A JP 2623498 B2 JP2623498 B2 JP 2623498B2
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- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、強力な殺菌作用や酸化作用などを有する活
性酸素水の製造装置に関するものである。
性酸素水の製造装置に関するものである。
オゾンの分解により生成する活性酸素が水に溶解した
活性酸素水は、水中に含まれるOH基が強力な殺菌作用や
酸化作用などを有するので、近年、例えば食品の鮮度を
維持したり保存期間を延長するためや、食品などの洗浄
および漂白、冷蔵庫内などの脱臭、更には上下水道水の
脱色や滅菌処理などに幅広く利用されるようになった。
ところで、従来はオゾンおよびオゾンの一部を分解して
活性酸素を製造するために、無声放電を用いる方法と紫
外線を用いる方法が利用され来た。無声放電は、酸素を
含む空間内の電極間のグロー放電によってオゾンを生成
させるものであり、オゾンの生成効率は高いが、使用す
る空気などを予め乾燥して除湿する必要があり、また、
オゾン発生量のコントロールが不可能であり、更にはNO
Xも発生する問題点がある。
活性酸素水は、水中に含まれるOH基が強力な殺菌作用や
酸化作用などを有するので、近年、例えば食品の鮮度を
維持したり保存期間を延長するためや、食品などの洗浄
および漂白、冷蔵庫内などの脱臭、更には上下水道水の
脱色や滅菌処理などに幅広く利用されるようになった。
ところで、従来はオゾンおよびオゾンの一部を分解して
活性酸素を製造するために、無声放電を用いる方法と紫
外線を用いる方法が利用され来た。無声放電は、酸素を
含む空間内の電極間のグロー放電によってオゾンを生成
させるものであり、オゾンの生成効率は高いが、使用す
る空気などを予め乾燥して除湿する必要があり、また、
オゾン発生量のコントロールが不可能であり、更にはNO
Xも発生する問題点がある。
一方、紫外線によるオゾンおよび活性酸素の生成機構
は次のように考えられている。
は次のように考えられている。
O2（空気）＋ｈν１→Ｏ＊ ２→2O （１） （ｈν１＝波長200nm以下の光） Ｏ＋O2（空気）＋Ｍ→O3＋Ｍ （２） （Ｍ＝N2,O2） O3＋ｈν２→Ｏ（活性酸素）＋O2 （３） （ｈν２＝波長300nm以下を含む広範囲の光） そして、水中では、次式で生成するOH基が強力な酸化
力などを発揮する。
力などを発揮する。
Ｏ（活性酸素）＋H2O→2OH （４） ここで、低圧水銀ランプは波長が185nmおよび254nmの
光を放射するので、紫外線源として低圧水銀ランプが用
いられてきた。しかしながら、低圧水銀ランプら放射す
る紫外線は、波長が254nmの光が主であり、185nmの光は
従であって、線スペクトルであるので、その放射量は僅
かであり、投入電力に対する発光効率は２〜３％程度し
かなく、著しく低い。すなわち、活性酸素水を得るため
に不可欠なオゾンの生成効率およびオゾンの分解効率が
極めて低く、従って活性酸素の生成効率が極めて低い。
また、第３図は、実線曲線が、式（３）において、ｈν
２がO3に吸収されるときの吸収係数とｈν２の波長の関
係を、点線曲線が、式（１）において、ｈν１がO2に吸
収されるときの吸収係数とｈν１の波長の関係を示す
が、これから分かるように、波長が185nmおよび254nmの
光の空気およびオゾンに対する吸収効率は低い。このた
め、185nmおよび254nmの光を十分に空気中の酸素および
オゾンに吸収させて有効に利用するためには、低圧水銀
ランプよりの放射を受ける空気層を例えば20cm以上の厚
さにする必要があり、装置が大型化する不具合がある。
更には、低圧水銀ランプは、封入された水銀蒸気圧の環
境温度依存性が強く、10〜60℃近辺の温度では効率よく
発光するが、これ以下の温度では185nmおよび254nmの光
の放射量は極端に少くなり、更には、点灯してから定常
状態になるまでに数十分のオーダーの時間を要する問題
点もある。
光を放射するので、紫外線源として低圧水銀ランプが用
いられてきた。しかしながら、低圧水銀ランプら放射す
る紫外線は、波長が254nmの光が主であり、185nmの光は
従であって、線スペクトルであるので、その放射量は僅
かであり、投入電力に対する発光効率は２〜３％程度し
かなく、著しく低い。すなわち、活性酸素水を得るため
に不可欠なオゾンの生成効率およびオゾンの分解効率が
極めて低く、従って活性酸素の生成効率が極めて低い。
また、第３図は、実線曲線が、式（３）において、ｈν
２がO3に吸収されるときの吸収係数とｈν２の波長の関
係を、点線曲線が、式（１）において、ｈν１がO2に吸
収されるときの吸収係数とｈν１の波長の関係を示す
が、これから分かるように、波長が185nmおよび254nmの
光の空気およびオゾンに対する吸収効率は低い。このた
め、185nmおよび254nmの光を十分に空気中の酸素および
オゾンに吸収させて有効に利用するためには、低圧水銀
ランプよりの放射を受ける空気層を例えば20cm以上の厚
さにする必要があり、装置が大型化する不具合がある。
更には、低圧水銀ランプは、封入された水銀蒸気圧の環
境温度依存性が強く、10〜60℃近辺の温度では効率よく
発光するが、これ以下の温度では185nmおよび254nmの光
の放射量は極端に少くなり、更には、点灯してから定常
状態になるまでに数十分のオーダーの時間を要する問題
点もある。
そこで本発明は、コンパクトな構造で、活性酸素水を
効率良く製造でき、環境温度依存性が低くて、かつ除湿
の必要性やNOXの発生もない活性酸素水製造装置を提供
することを目的とするものである。
効率良く製造でき、環境温度依存性が低くて、かつ除湿
の必要性やNOXの発生もない活性酸素水製造装置を提供
することを目的とするものである。
本発明の活性酸素水製造装置は、水が充填される容器
と、この容器内に配置された紫外線透過性チューブと、
少なくとも150nm乃至180nmと200nm乃至300nmの波長域に
光の透過域を有する多結晶質セラミック製発光管にキセ
ノンガスを主成分とする希ガスとハロゲンガスが封入さ
れ、該チューブ内に配置された紫外線ランプと、該紫外
線ランプを励起発光せしめる電源装置と、該チューブ内
に酸素ないし酸素を含む気体を送風する手段と、該チュ
ーブ内のオゾンおよび活性酸素を含む気体を該容器内の
水に溶解させる手段とを具備することを特徴とする。
と、この容器内に配置された紫外線透過性チューブと、
少なくとも150nm乃至180nmと200nm乃至300nmの波長域に
光の透過域を有する多結晶質セラミック製発光管にキセ
ノンガスを主成分とする希ガスとハロゲンガスが封入さ
れ、該チューブ内に配置された紫外線ランプと、該紫外
線ランプを励起発光せしめる電源装置と、該チューブ内
に酸素ないし酸素を含む気体を送風する手段と、該チュ
ーブ内のオゾンおよび活性酸素を含む気体を該容器内の
水に溶解させる手段とを具備することを特徴とする。
すなわち、本発明は、紫外線を利用して活性酸素を生
成するので、無声放電のように、除湿を必要としたり、
NOXが発生しない。そして、紫外線源として使用するラ
ンプは、少なくとも150nm乃至180nmと200nm乃至300nmの
波長域に光の透過域を有する多結晶質セラミック製発光
管にキセノンガスを主成分とする希ガスとハロゲンガス
が封入されたものであるので、その発光波長は、その一
例を第２図に示すように、波長207nmおよび185〜188nm
の光をピークとした連続スペクトルであり、オゾンおよ
びオゾンの分解による活性酸素の生成に寄与する光のト
ータル量は極めて多い。そして、ランプの発光管は、多
結晶質セラミック製であるので、光の透過率が極めて高
く、結局のところ、投入電力に対して必要とする波長の
光を酸素もしくは酸素を含む気体に多く放射することが
でき、紫外線透過性チューブ内における活性酸素生成効
率が極めて高くなる。また、チューブ内の未分解のオゾ
ンおよび活性酸素を含む気体が容器内の水に溶解される
が、これらが溶解した水に、チューブを透過した光が照
射するので、更に、水に溶解した酸素がオゾンに転化
し、かつオゾンが分解して活性酸素になるので、活性酸
素水の生成効率が極めて高くなる。
成するので、無声放電のように、除湿を必要としたり、
NOXが発生しない。そして、紫外線源として使用するラ
ンプは、少なくとも150nm乃至180nmと200nm乃至300nmの
波長域に光の透過域を有する多結晶質セラミック製発光
管にキセノンガスを主成分とする希ガスとハロゲンガス
が封入されたものであるので、その発光波長は、その一
例を第２図に示すように、波長207nmおよび185〜188nm
の光をピークとした連続スペクトルであり、オゾンおよ
びオゾンの分解による活性酸素の生成に寄与する光のト
ータル量は極めて多い。そして、ランプの発光管は、多
結晶質セラミック製であるので、光の透過率が極めて高
く、結局のところ、投入電力に対して必要とする波長の
光を酸素もしくは酸素を含む気体に多く放射することが
でき、紫外線透過性チューブ内における活性酸素生成効
率が極めて高くなる。また、チューブ内の未分解のオゾ
ンおよび活性酸素を含む気体が容器内の水に溶解される
が、これらが溶解した水に、チューブを透過した光が照
射するので、更に、水に溶解した酸素がオゾンに転化
し、かつオゾンが分解して活性酸素になるので、活性酸
素水の生成効率が極めて高くなる。
次に、本紫外線ランプは、波長が207nm以下の光の量
が多いが、第３図から理解できるように、酸素およびオ
ゾンに対する吸収係数が大きく、良く酸素およびオゾン
に吸収されるので、酸素もしくは酸素を含む気体が送風
されるチューブは小さなものでよく、コンパクトな構造
にすることができる。そして、低圧水銀ランプと異な
り、本紫外線ランプは、環境温度依存性がほとんどな
く、環境温度が10℃以下の低温であっても効率良く紫外
線を放射し、かつ始動時の立ち上りも速い利点を有す
る。
が多いが、第３図から理解できるように、酸素およびオ
ゾンに対する吸収係数が大きく、良く酸素およびオゾン
に吸収されるので、酸素もしくは酸素を含む気体が送風
されるチューブは小さなものでよく、コンパクトな構造
にすることができる。そして、低圧水銀ランプと異な
り、本紫外線ランプは、環境温度依存性がほとんどな
く、環境温度が10℃以下の低温であっても効率良く紫外
線を放射し、かつ始動時の立ち上りも速い利点を有す
る。
以下に図面に示す実施例に基いて本発明を具体的に説
明する。
明する。
第１図は、本願発明の活性酸素水製造装置に使用され
る紫外線ランプ１の断面図を示す。発光管11は、少なく
とも150nm乃至180nmと200nm乃至300nmの波長域に光の透
過域を有する多結晶質セラミック製であるが、本実施例
では、内径が6mmであり、真空紫外域を良く透過する多
結晶アルミナ管からなる。この発光管11の両端には、例
えばニオブからなるキャップ12が嵌着して封止してい
る。キャップ12には電極13が取付けられており、その間
隔（放電長）は8cmである。電極13はステンレス筒14と
その内部に配置されたタングステンコイル15からなり、
コイル15には、エミッターとして、SrO,BaOおよびCaOの
三元アルカリ土類酸化物が塗布されている。発光管11内
には、キセノンガスまたはキセノンガスに数％の他の希
ガスおよびハロゲンガスが混入したガスが封入される。
封入ガス圧は、50〜500Torr程度が好ましい。封入ガス
圧が50Torrより低いと、総発光量が減少し、しかも前記
発光管11の透過率の低い波長域の発光が増え、投入電力
に対するオゾンを生成できる波長である200nm以下の波
長の光の放射量の比やオゾンを分解する波長域である20
0〜300nmの波長の光の比、すなわち活性酸素生成効率が
低下する。一方、封入ガス圧が500Torrより高いと、放
電開始電圧や放電維持電圧が高くなるので、電源装置が
大きくなって、コストも高くなり、経済性が劣る。
る紫外線ランプ１の断面図を示す。発光管11は、少なく
とも150nm乃至180nmと200nm乃至300nmの波長域に光の透
過域を有する多結晶質セラミック製であるが、本実施例
では、内径が6mmであり、真空紫外域を良く透過する多
結晶アルミナ管からなる。この発光管11の両端には、例
えばニオブからなるキャップ12が嵌着して封止してい
る。キャップ12には電極13が取付けられており、その間
隔（放電長）は8cmである。電極13はステンレス筒14と
その内部に配置されたタングステンコイル15からなり、
コイル15には、エミッターとして、SrO,BaOおよびCaOの
三元アルカリ土類酸化物が塗布されている。発光管11内
には、キセノンガスまたはキセノンガスに数％の他の希
ガスおよびハロゲンガスが混入したガスが封入される。
封入ガス圧は、50〜500Torr程度が好ましい。封入ガス
圧が50Torrより低いと、総発光量が減少し、しかも前記
発光管11の透過率の低い波長域の発光が増え、投入電力
に対するオゾンを生成できる波長である200nm以下の波
長の光の放射量の比やオゾンを分解する波長域である20
0〜300nmの波長の光の比、すなわち活性酸素生成効率が
低下する。一方、封入ガス圧が500Torrより高いと、放
電開始電圧や放電維持電圧が高くなるので、電源装置が
大きくなって、コストも高くなり、経済性が劣る。
かかる紫外線ランプ１をマイクロ波、ラジオ波や商用
交流或いは直流などの電力で励起発光させると、第２図
に示すような連続スペクトルが得られる。第２図は、キ
セノンガスが200Torr、ハロゲンガスとして沃素ガスが2
Torrの圧力で封入され、投入電力が約50KHzの高周波電
力で3W/cmの条件で発光させた場合のスペクトルである
が、オゾンの生成に寄与する波長200nm以下の光、およ
びオゾンを効率良く分解する波長域である200〜300nmの
光が多く放射する。すなわち、前記の式（１）や式
（３）が良く進行し、活性酸素を効率よく生成すること
ができる。そして、低圧水銀ランプと異なり、本紫外線
ランプ１は、キセノンガスを主成分とするガスを使用す
るので、環境温度依存性がほとんどなく、10℃以下の低
温であっても効率良く発光し、低温時の始動性も優れて
いる。
交流或いは直流などの電力で励起発光させると、第２図
に示すような連続スペクトルが得られる。第２図は、キ
セノンガスが200Torr、ハロゲンガスとして沃素ガスが2
Torrの圧力で封入され、投入電力が約50KHzの高周波電
力で3W/cmの条件で発光させた場合のスペクトルである
が、オゾンの生成に寄与する波長200nm以下の光、およ
びオゾンを効率良く分解する波長域である200〜300nmの
光が多く放射する。すなわち、前記の式（１）や式
（３）が良く進行し、活性酸素を効率よく生成すること
ができる。そして、低圧水銀ランプと異なり、本紫外線
ランプ１は、キセノンガスを主成分とするガスを使用す
るので、環境温度依存性がほとんどなく、10℃以下の低
温であっても効率良く発光し、低温時の始動性も優れて
いる。
次に、第４図は、本活性酸素水製造装置の実施例を示
す。円筒状の容器３の周面の下側には吸入口31が、上側
には排出口32が設けられており、吸入口31から入った水
が容器３に充填され、活性酸素水になって排出口32から
取りだされる。この容器３の中央部にはチューブ４が配
置されているが、このチューブ４は、例えば無水合成石
英ガラスからなり、紫外線を透過する。このチューブ４
内には、前記の紫外線ランプ１が配置され、電源装置２
によって発光励起される。そして、酸素ないし酸素を含
む気体を送風する手段であるブロアー５によって、チュ
ーブ４内に空気が送風される。ここで、チューブ４の大
きさは、前述の通り、紫外線ランプ１から空気およびオ
ゾンに吸収されやすい波長の光が放射するので、従来の
低圧水銀ランプを使用したものよりも、ずっと小さくな
っている。チューブ４内の大気中の酸素に、紫外線ラン
プ１の光が放射されてオゾンが生成し、このオゾンが分
解されて活性酸素が生成する。そして、この未分解のオ
ゾンおよび活性酸素を含む空気は、パイプ61で容器３に
導かれる。容器３の底面には、活性酸素を水に溶解する
手段であるところの、微小な噴出孔が多数形成されたノ
ズル６が配置されており、パイプ61で導かれた活性酸素
はこのノズル６から水中に噴出して溶解し、活性酸素水
が製造される。このとき、活性酸素のみでなく、オゾン
や酸素も水に溶解するが、チューブ４を透過した波長が
200nm以下の光によって溶解している酸素がオゾンに転
化し、未分解のオゾンは主として200〜300nmの光によっ
て分解して活性酸素が生成し、この活性酸素がパイプ61
で導かれた活性酸素に加算されるので、少ない投入電力
で活性酸素水を極めて効率良く製造することができる。
す。円筒状の容器３の周面の下側には吸入口31が、上側
には排出口32が設けられており、吸入口31から入った水
が容器３に充填され、活性酸素水になって排出口32から
取りだされる。この容器３の中央部にはチューブ４が配
置されているが、このチューブ４は、例えば無水合成石
英ガラスからなり、紫外線を透過する。このチューブ４
内には、前記の紫外線ランプ１が配置され、電源装置２
によって発光励起される。そして、酸素ないし酸素を含
む気体を送風する手段であるブロアー５によって、チュ
ーブ４内に空気が送風される。ここで、チューブ４の大
きさは、前述の通り、紫外線ランプ１から空気およびオ
ゾンに吸収されやすい波長の光が放射するので、従来の
低圧水銀ランプを使用したものよりも、ずっと小さくな
っている。チューブ４内の大気中の酸素に、紫外線ラン
プ１の光が放射されてオゾンが生成し、このオゾンが分
解されて活性酸素が生成する。そして、この未分解のオ
ゾンおよび活性酸素を含む空気は、パイプ61で容器３に
導かれる。容器３の底面には、活性酸素を水に溶解する
手段であるところの、微小な噴出孔が多数形成されたノ
ズル６が配置されており、パイプ61で導かれた活性酸素
はこのノズル６から水中に噴出して溶解し、活性酸素水
が製造される。このとき、活性酸素のみでなく、オゾン
や酸素も水に溶解するが、チューブ４を透過した波長が
200nm以下の光によって溶解している酸素がオゾンに転
化し、未分解のオゾンは主として200〜300nmの光によっ
て分解して活性酸素が生成し、この活性酸素がパイプ61
で導かれた活性酸素に加算されるので、少ない投入電力
で活性酸素水を極めて効率良く製造することができる。
以上説明したように、本発明の活性酸素水製造装置
は、紫外線源として、少なくとも150nm乃至180nmと200n
m乃至300nmの波長域に光の透過域を有する多結晶質セラ
ミック製発光管にキセノンガスを主成分とする希ガスと
ハロゲンガスが封入された紫外線ランプを使用するの
で、オゾンの生成に寄与する波長が200nm以下およびオ
ゾンの分解に寄与する波長が200〜300nmの光の放射量が
多く、かつ酸素およびオゾンに対する吸収性が良い波長
の光が多い。このため、紫外線ランプを内蔵するチュー
ブを小型化してもこれらの光を十分に活用でき、かつ水
に溶解した酸素やオゾンにもチューブを透過した光が照
射されるので、少ない投入電力で効率良く活性酸素水を
製造することができる。そして、この紫外線ランプは、
環境温度依存性がほとんどなく、低温であっても効率良
く発光し、低温時の始動性も優れているが、更には、除
湿の必要性がなく、NOXも発生しない。
は、紫外線源として、少なくとも150nm乃至180nmと200n
m乃至300nmの波長域に光の透過域を有する多結晶質セラ
ミック製発光管にキセノンガスを主成分とする希ガスと
ハロゲンガスが封入された紫外線ランプを使用するの
で、オゾンの生成に寄与する波長が200nm以下およびオ
ゾンの分解に寄与する波長が200〜300nmの光の放射量が
多く、かつ酸素およびオゾンに対する吸収性が良い波長
の光が多い。このため、紫外線ランプを内蔵するチュー
ブを小型化してもこれらの光を十分に活用でき、かつ水
に溶解した酸素やオゾンにもチューブを透過した光が照
射されるので、少ない投入電力で効率良く活性酸素水を
製造することができる。そして、この紫外線ランプは、
環境温度依存性がほとんどなく、低温であっても効率良
く発光し、低温時の始動性も優れているが、更には、除
湿の必要性がなく、NOXも発生しない。
第１図は紫外線ランプの断面図、第２図は発光スペクト
ルの説明図、第３図は吸収係数説明図、第４図は本発明
実施例の説明図である。 １……紫外線ランプ、11……発光管 13……電極、２……電源装置 ３……容器、４……チューブ ５……ブロアー、６……ノズル
ルの説明図、第３図は吸収係数説明図、第４図は本発明
実施例の説明図である。 １……紫外線ランプ、11……発光管 13……電極、２……電源装置 ３……容器、４……チューブ ５……ブロアー、６……ノズル
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−263691（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−104903（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−62660（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−294752（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】水が充填される容器と、該容器内に配置さ
れた紫外線透過性チューブと、少なくとも150nm乃至180
nmと200nm乃至300nmの波長域に光の透過域を有する多結
晶質セラミック製発光管にキセノンガスを主成分とする
希ガスとハロゲンガスが封入され、該チューブ内に配置
された紫外線ランプと、該紫外線ランプを励起発光せし
める電源装置と、該チューブに酸素ないし酸素を含む気
体を送風する手段と、該チューブ内のオゾンおよび活性
酸素を含む気体を該容器内の水に溶解させる手段とを具
備する活性酸素水製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63051599A JP2623498B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 活性酸素水製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63051599A JP2623498B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 活性酸素水製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01228591A JPH01228591A (ja) | 1989-09-12 |
| JP2623498B2 true JP2623498B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=12891368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63051599A Expired - Fee Related JP2623498B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 活性酸素水製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2623498B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010060858A (ko) * | 1999-12-28 | 2001-07-07 | 이양우 | 활성산소제조방법 및 그 장치 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5162660A (ja) * | 1974-11-15 | 1976-05-31 | Japan Broadcasting Corp | |
| JPS55104903A (en) * | 1979-02-02 | 1980-08-11 | Toshiba Corp | Production of ozone |
| JPS61263691A (ja) * | 1985-05-20 | 1986-11-21 | Iwasaki Electric Co Ltd | 水処理装置 |
| JPS61294752A (ja) * | 1985-06-21 | 1986-12-25 | Hamamatsu Photonics Kk | 紫外光源用放電管 |
-
1988
- 1988-03-07 JP JP63051599A patent/JP2623498B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01228591A (ja) | 1989-09-12 |
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