JP3133388U

JP3133388U - 空気の電子化装置

Info

Publication number: JP3133388U
Application number: JP2007002789U
Authority: JP
Inventors: 俊道平田; 秀道平田
Original assignee: 有限会社公郷生命工学研究所
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2017-03-22

Abstract

【課題】構造が簡単で、取り扱い易い、人体や環境に有害とされるオゾンを発生させない電磁的に励起された活性酸素を発生させる空気の電子化装置を提供する。
【解決手段】高電圧を掛けて放電させる放電管の先端に電磁コイルを巻いた。その筒に空気を供給し、通過させることにより放電管から発生した自由電子が電磁コイルの中心部に作用する空気の流れ方向に発生する磁力線に沿って回転運動を起こすが、その電子の回転運動によって空気中の酸素分子を励起させ、荷電子化させることで一重項酸素などの活性酸素種を発生させる空気の電子化装置を作り出すことができる。また、この構造の電子化装置で問題となる電磁コイルの発熱による断線を防ぐために電磁コイルを巻くボビンの材質を熱伝導性が良いアルミニウムなどの非磁性体金属を使用することで熱冷却性を高めた。
【選択図】図１

Description

本考案は、空気中の酸素分子を電磁的に励起させ、一重項酸素などの活性化酸素を発生させるための電子化装置に関する。

空気中の酸素分子は基底状態が三重項状態であり、常磁性を示す分子である。この基底状態にある酸素分子は、互いにスピンが平行な２個の不対電子を持つために、酸素分子と有機化合物などとの反応性は高くない。しかし、紫外線照射、レーザー照射、荷電粒子照射、電磁波照射、高電圧照射、光照射、電気分解などによって基底状態にある酸素分子は反応性が高い活性酸素種に変換させることができる。その例として、ヒドロキシ−ラジカル

これらの活性酸素種のなかで特に注目されているのが、有機物との反応性が高いヒドロ

鉄などの重金属イオンと反応させるフエントン反応によって生成されるが、ＴｉＯ_２の光触媒機構（参考文献１参照）によっても発生する。

参考文献１：最新光触媒技術、吉田隆、エン・テイー・エヌ（２０００）

その応用装置として添付資料１に示す構造のものが発明（特許文献１参照）されている。

添付資料１

特許文献１：特許２１４９５０１号公報

この発明では、高圧電流を流した放電針で紫外線を発光させ、放電筒のなかでマイナスイオン（６０〜７０％）とオゾン（３０〜４０％）を発生させるものである。特に、この発明では放電筒に酸化チタン合金を使うことにより紫外線発光で照射される光エネルギーが酸化チタン合金に作用して電子的に励起され、オゾンとマイナスイオンが発生する仕組みになっている。

しかしながら、先の技術により放電筒から放出される活性化空気を大気中に取り出すと放電筒から発生するオゾン濃度が高いと環境的に問題となる。大気汚染防止法ではオゾンを有害ガスとしていないが、光化学オキシダントについての環境基準は、その１時間値が０．０６ｐｐｍ以下としており、日本産業衛生学会は作業環境中のオゾンの許容濃度を０．１ｐｐｍとしている。

この種の装置が脚光を浴びているのは気相オゾンが光分解によって電子励起状態の酸素原子となり、その励起状態にある酸素原子と水分子が反応してヒドロキシ−ラジカルが生成されることである。ヒドロキシ−ラジカルは、その強力な酸化力により水中や大気中の汚染物質を酸化するので、水質浄化、悪臭分解、土壌汚染物質の除去、ダイオキシン分解などに活用することができる。

しかし、この種の活性化空気を大気中に放散させると活性化空気中に残留するオゾンの影響が心配されるため、解放的に使用することが難しかった。
そこで、本考案はオゾンを発生させないで、空気を電子的に電子化させ、磁力を掛けて励起させることによって一重項酸素などの活性酸素種を生成させる装置を提供することを課題とする。

本考案は、上記課題を解決するために高電圧を流した放電針で電子を発生させる放電管の先端に電磁コイルを巻きつけ、その中心部に空気を流し込むことによって空気中の酸素を電子化する構造物を提供するものである。

その構造物の第一の考案は、放電管で発せられる自由電子が空気中に拡散されて空気をイオン化するだけでなく、電磁コイルにより発生する空気流の流れに沿った磁力線の電磁誘導（フレミングの法則）によって激しく回転する（添付資料２参照）状態となり、空気放電によって励起した酸素分子および酸素原子の電子軌道に遊離電子が付加される状態になることを特徴とする空気の電子化装置である。

添付資料２

第二の考案は、電導コイルに通電することにより発生する熱を電磁コイルの筒（ボビン）に流れる空気によって冷却することを特徴とする空気の電子化装置である。

本考案の第一の考案によれば、高電圧を流した放電針から発生する放電管の先端に電磁コイルを巻きつけた構造物に空気を流し込むと、放電針から発生した自由電子が空気の流れに乗って、電磁コイルから発生する磁力線に晒されて空気中の酸素分子と接触することによって励起させ、一重項酸素などの活性酸素を生成することができる。

一般的に、高電圧を流した放電針から電子が発生することは知られている。また、空気に磁力を作用させると磁化空気といって、空気中の酸素および窒素原子の外殻電子が励起されて一時的に高エネルギー状態になることが知られている。
しかし、高電圧を流した放電針から発生する電子に磁力線を作用させると空気中の酸素原子が励起されて、一重項酸素などの活性酸素種が発生することは知られていない。
本考案は、その仕組みを見出す実験の結果から体験的に得たものである。その仕組みにより発生する活性酸素は秒単位で消滅する非常に短命なもので、発生すると同時に瞬時に消滅するのでオゾンのような有害性はない。したがって、大気中や水中、土中などの開放された環境下での有機物の分解、脱臭、脱色などの化学操作として活用するに都合がよいものである。

第一の考案で問題になる点は、電磁コイルから発生する熱である。電磁コイルから強力な磁力線を発生させるために電磁コイルに強い電流を流すが、電流により発生する熱量が多いので冷却しないと電磁コイルが焼けて断線し、その役割を果たさなくなる。

そこで第二の考案は、電磁コイルの焼結を防ぐために工夫したものである。電磁コイルを巻くボビンは、銅、アルミニウム、スズ、真鍮、亜鉛、チタンなどの熱伝導性がよく、磁気を帯びない非磁性体金属で作られたものを使用することが重要である。ニッケル、鉄などの強磁性金属では電磁コイルから発生する磁力線を遮断し、筒のなかを流れる電子化空気に磁力線を作用させることができなくなるので適当でない。

本考案の一実施形態を図１に示す。放電管１は非電導性の樹脂で作り、筒状の管内部に放電針２と対面極３を端子４および端子５で取付けて固定する。その放電管１の先端部に電磁コイル７を巻きつけたボビン６を接合して一体化する。電磁コイル７の末端は端子８および端子９と接合し、外部電源から供給される電流が通電される構造とする。
また、ボビン６に巻きつけられる電磁コイル７は側板１０および側板１１で固定する。

放電管１およびボビン６の形状は、円筒でも角筒であってもよい。

対面極３の形状は、平板でもリング状の丸いものであってもよい。

ボビン６の材質は、電磁コイル７から発生する熱を放散させるために熱伝導性がよく、非磁性体金属である銅、アルミニウム、スズ、真鍮、亜鉛、チタンなどを使用する。

放電管１は、ＡＢＳ、塩化ビニール、ベークライトなどの化学合成樹脂などで作られるが、非電導性の材質であれば何でもよく、ガラス製やセラミック製でもよい。
放電針２と対面極３はモリブデン、タングステン、ステンレスなどの耐腐蝕性金属で作られるが、電導性の金属材料であれば何でもよい。
「実施形態の効果」

この実施形態によれば、放電針１に数千ボルトの高電圧を掛けて、電磁コイル７に数十アンペアーの電流を流したところに空気（イ）を送入すると、その空気流に乗って放電針１から放射される電子がボビン６のなかを通過する過程で、電磁コイルから発生する磁界に曝され、ボビン６の中心部を空気流に沿って直進する磁力線の作用（電磁誘導）を受けて激しく回転する状態となり、空気中の酸素分子を電磁的に励起させて一重項酸素などの活性酸素種を含んだ空気（ロ）が発生する。この仕組みによって発生する活性酸素の半減期は数秒間程度と非常に短命であるため、大気中に放散しても残留することはなく、通常の三重項酸素に戻った空気は人体に悪影響を与えない。また、先の背景技術で説明したＴｉＯ_３と光触媒機構によって発生する活性酸素種のような有害なオゾンガスを発生させることがないので環境的に安全である。

この電子化装置によって活性酸素を発生させるためには、放電管１に空気（イ）を供給するための送風機が必要である。その送風機に換えて活性酸素を含む空気（ロ）を吸引機で吸気してもよい。
「他の実施形態」

図１の実施形態では、電子化空気に磁界を与えるために電磁石を使用しているが、他の実施形態としてフエライト磁石やネオジウム磁石などの永久磁石を設けたものでも良い。

本考案に関わる空気の電子化装置は、発生する活性酸素を活用してヒドロキシ−ラジカルを生成することができるので、極めて酸化力が強いヒドロキシ−ラジカルを活用して有機物を酸化し、分解するラジカル反応装置として工業的に利用することが可能である。従って炭化水素の重合、縮合、酸化などの化学反応や有機物の加水分解、発酵促進、低分子化、ガス化、脱臭、殺菌、脱色など、産業上の利用可能性を有する。

この考案の一実施形態を示す縦断面説明図である。

符号の説明

１放電管
２放電針
３対面極
４端子
５端子
６ボビン
７電磁コイル
８端子
９端子
１０側板
１１側板

添付の説明

添付資料１

放電と光触媒によるオゾンの発生のメカニズムを説明した資料である。

添付資料２

電磁誘導による電子の回転運動を説明した資料である。

Claims

高電圧を流した放電針から電子を発生させる放電管の先端に電磁コイルを巻きつけ、その中心部に空気を流し込むことで空気中の酸素分子を励起させることによって一重項酸素などの活性酸素種を生成させることができる空気の電子化装置。
請求項１の構造において、電磁コイルから発生する熱を電磁コイルの筒（ボビン）に流れる空気によって冷却するために、ボビンの材質を銅、アルミニウム、スズ、真鍮、亜鉛、チタンなどの熱電導性がよく、磁気を帯びない非磁性体金属で作った空気の電子化装置。