JP3825167B2 - 液体浄化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体浄化装置およびその使用方法に関し、特に、液体抗微生物装置およびその使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の装置は、より一般的な用途の１つとして、飲料水中の環境病原体を殺すことのできる水の製造装置が挙げられるが、その使用は、特定の液体に限定されるものでも、飲用またはレクリエーション用途の水および他の多くの液体を処理することに限定されるものでもない。そのような液体の例としては、フルーツジュース、牛乳、シロップ等が挙げられる。本発明は、液体の浄化および浄化した液体の保存性の両方のために液体を処理する液体抗微生物装置として記載することができる。血液も液体であるので、本発明により、舌下吸収による哺乳類血液の除染の抗微生物溶液を製造することができる。本発明は上述した特定の用途に限定されるものではなく、表面除染に幅広い用途があり、他の多くの用途が考えられることが明白となる。
【０００３】
効果的に微生物を殺す銀イオンの能力がよく知られており、以前の特許の明細書に記載されている。しかしながら、全ての従来技術においては、液体浄化用途に使用されている銀は、銀塩の製造に基づくものであった。銀塩は、液体に添加されるかまたは電解によりその場で化学的に製造される。電解を用いた銀の使用が、オーストラリア国特許第685630号および国際特許出願番号第PCT/AU/96/00768号に記載されており、この内容をここに引用する。銀を化学的または電気的に液体に導入することにより、製造された液およびイオンが即座に使用され、浄化効果が達成された。多くの場合、基本的に不溶性である塩化銀のような塩は、沈殿物として沈殿し、液体により運搬されない。液体を処理する多くの場合に、濾過の前に、銀は通常塩素と接触して、ヨウ化銀（種まき(seeding clouds)に効果的な化学種）を生成する。ヨウ化銀は、周りの元素にプレートアウトする傾向を有し、後に残される傾向があり、液体により運搬されない。
【０００４】
ほとんどの銀化合物は光感受性であり、プレートアウトする傾向があることはよく知られた事実であり、したがって、銀化合物は実際に全ての写真工程およびＸ線工程に使用されている。この特別な銀の特性は、銀を飲料用浄化装置に使用する場合、有害になることがある。ここでは、例えば、プレートアウトにより、プールおよび温泉等の設備が着色されたり、透明な液体が変色したりすることがある。
【０００５】
従来技術において、上述した問題は基本的に、特定の用途における銀の自然な抗微生物性を制限する自然な銀反応であると考えられていた。この問題を解決することは、銀を除去することを意味する。飲料水において、アルゲリア（Ａｒｇｅｒｉａ）と呼ばれる副作用を生じることのある銀塩の作用を最小にするために、ＦＤＡ（食品薬品局）、ＷＨＯ（世界保健機関）およびＥＰＡ（環境保護局）のような保健機関により、銀の特定の許容度が勧告されている。アルゲリアは、銀を過量摂取したときに生じる皮膚の変色である。皮膚の変色が完全に無害であることが証明されているけれども、上述した勧告および法的規制により、抗微生物性元素としての銀の能力を最大限に引き出すことはほぼ不可能になった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような事情に鑑みて、本発明の目的は、懸濁された銀粒子を効果的に製造することにより、従来技術に関連する問題を改善する装置を提供することにある。このような粒子は、光の影響を受けず、可溶性ではなく、プレートアウトできず、その代わり、粒子は純粋な銀であって銀塩ではないので、多量に摂取したとしても皮膚の変色を生じない。
【０００７】
本発明のさらなる好ましい目的は、粒子内で一定に維持される電荷を粒子に帯電させる装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の好ましい目的は、治療のために舌下で血流中または組織中に吸着されるのに十分に少量の帯電した銀粒子を製造することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
これらの目的を考慮に入れて、本発明は、電解の状況下で重金属である銀の浄化効果を用いるように適用した液体浄化装置を提供する。この装置には、間隔がおかれて導入口および排出口が形成されたチャンバであって、それによって、液体が導入口から排出口までチャンバを通って流動することのできるチャンバと、少なくとも１つの電解ユニットであって、各々が液体の流路中でチャンバ内に取り付けられた少なくとも２つの間隔のおかれた銀電極を含み、電極の少なくとも１つが陽極であり、電極の少なくとも１つが陰極でる電解ユニットと、電極の操作を制御する電気回路手段であって、電極にパルス電流を供給する第１のタイミング手段を備えた電気回路手段とが設けられている。
【００１０】
好ましくは、回路手段は、陽極および陰極の極性を周期的に反転させて、陽極および陰極の自己清浄を行う第２のタイミング手段を備えている。本発明の好ましい形態において、パルス電流は９−11ｋＨｚの間の周波数にあり、極性の反転が１から４秒毎に行われる。
【００１１】
好ましくは、パルスは方形波パルスである。
【００１２】
実際的な形態において、各々の電解ユニットは、陽極の対向する側に等距離で１組の陰極を有する１つの陰極を備えており、陽極および陰極は液体の流路に沿って間隔がおかれて配置されている。
【００１３】
本発明の別の好ましい形態は、高粘度、防腐剤または安定剤、例えば、脱イオン水を必要としない液体中に懸濁された状態で維持される大きさの銀粒子を製造するために、電流および電圧の特定の周波数を使用することにある。
【００１４】
本発明は、液体の微生物除染を目的として、液体内に懸濁される銀粒子をその場で製造する装置を提供する。さらに、そのような銀粒子の製造は、そのような液体を再度汚染するかもしれない微生物に対しての天然の防腐剤として機能する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１６】
好ましい実施の形態は、本明細書に以前に引用したオーストラリア国特許第685630号に示されている装置に容易に組み込むことができる。
【００１７】
図１および２は、それぞれ対向する端部に導入口16および排出口18が間隔をおかれて形成され、それによって液体が導入口16から排出口18までチャンバ14を通って流動することのできるチャンバ14を限定するパイプの形態にある本体12を有する液体浄化装置10を示している。電解ユニット20は、チャンバ14の流路中に突出している。この実施の形態において、銀陽極22および陽極22のいずれかの側部にある１組の銀陰極24からなる３つの電極がある。円形電極が示されているが、オーストラリア国特許第685630号に示されているように、板状電極、または他の適した形状の電極を使用しても差し支えないことが明らかである。電極22、24は、本体12のネジ付きソケット30に接続するためのネジ接続部28を備えたハウジング26から突出している。参照番号32により示されている電気回路は、この場合、回路38および電極22、24への直流電流にエネルギーを供給する４つの1.5ボルトの「ＡＡ」電池の電源パック36からなる電池手段34を備えている。
【００１８】
40により示されるオンオフスイッチは、回路38に接続され、導入口16を通って液体がチャンバ14に進入していない場合に電気回路手段32のスイッチが切られているように、通常は稼働していない。スイッチ40は典型的に、よく知られた可動リーフ形の接点部材を有するリード型スイッチである。接点部材は、永久磁石がリーフに向かって動かされるときに磁場の影響により互いに接触させられる。スイッチ40を不活性スリーブ42、例えば、プラスチックスリーブ内に密封して、スイッチを保護し、電解による汚染の影響を防ぐようにしてもよい。
【００１９】
スイッチ40を制御するために、参照番号44により示され、導入口16内に取り付けられたスイッチ作動弁アセンブリが設けられている。アセンブリ44は、本体12と共同する円筒形スリーブ46を備えている。段付ピストン48が、スリーブ46内に摺動可能に配置され、スリーブ46の内側端部に当接する肩部50を有している。ピストン48は、軽いステンレス鋼引張バネ52により付勢され、導入口16を閉じる位置を占めているが、液体がチャンバ14に進入し、これを通過するように、入ってくる液体の圧力によりスプリング52の作動に対して動かされるように適用されている。スプリング52は、一方の端部でピストン48の延長部54に、他方の端部でピン56に接続されている。永久磁石58がピストン48の端部に嵌められて、アセンブリ44が完成する。図示したように、部品は、スプリング52の作動に対してピストン48が動くことにより、通常は開いているスイッチ40が回路38を作動させるように作成され、構成されている。液体流動の圧力がスプリング52の張力を克服できない場合には、ピストン48がスリーブ46に向かって引っ張られ、導入口16を閉じて、リードスイッチ40の設定を開く。スリーブ46から離れてスイッチ40に向かい、スリーブ46の外側の停止位置に引き戻されるピストン48の動きにより、堆積物がスリーブ46内に引き込まれるのを防ぐ。好ましくは、ピストン48の前縁82および円筒形スリーブ46の内縁84を斜めに切りまたは面取りして、前縁82が内縁84に引っかかる危険を減少し、それによって、導入口16が閉じられるのを防いでいる。
【００２０】
スイッチ42を電極22、24からオフセットの位置にすることにより、スイッチの校正を調整することができる。リードスイッチ40を連続操作することにより、リードまたは接点が弱くなり、より弱い磁場が作動する必要が生じる可能性がある。オーストラリア国特許第685630号に示された実施の形態においては、必要があってもこの調整を行う方法がなかった。しかしながら、本発明の実施の形態においては、調整は単に、矢印60により示されるように、いずれかの方向にハウジング26を回転させることにより行われる。スイッチ40は、必要とされる調整の種類に応じて、磁石58に近づけたり遠ざけたりするように動かされる。この調整により、必要が生じたときに、装置10の作動を連続的にオンまたはオフにすることができる。
【００２１】
図３は、電極22、24を制御する電気回路の第１の実施の形態を示している。この回路は、電極22、24に方形波パルスを供給する第１のタイミング手段および電極22、24の極性を反転させる第２のタイミング手段64を備えている。電極22、24に対する極性の反転の利点および操作が、国際特許出願第PCT/AU96/00768号に記載されている。陽極および陰極が異なる汚染物を引きつけるかもしれないので、極性を反転させることにより、電極が均一に消耗し、自己清浄する。この実施の形態において、極性の反転は、第PCT/AU96/00768号における30分とは対称的に、１から２秒で生じる。これによって、極性の反転を生じさせながら、液体、例えば、コップ１杯の水で短時間の運転を行うことができる。
【００２２】
第１のタイミング手段62は、ＩＣ１の形態にありデジタルタイマーを備え、基本非安定モードで運転するＮＥ５５６タイマーの片方である。出力66は典型的に、トランジスタＱ２、Ｑ３に出力されて増幅される10ｋＨｚ方形波である。電圧増倍回路がダイオードＤ２およびコンデンサＣ２により形成されている。次いで、66からの元の入力に従うが直流重畳された、フィルタリングされていない出力68が陽極22に加えられる。出力66は、70に分割されて、トランジスタＱ６、Ｑ７により増幅される入力を提供する。再度、増倍回路がダイオードＤ３およびコンデンサＣ３により形成されている。フィルタリングされていない出力72が陰極に加えられる。
【００２３】
回路の極性反転の特性において、切り換える必要のある電圧が、得られる切換電圧よりも大きいので、標準的な反転電流回路は不適切である。この問題を克服するために、２つの方形波オフセット出力68、72を交互に切り換えて、出力が反転される効果を得た。
【００２４】
第２のタイミング手段64は、ＩＣ１のもう片方を備え、1.5秒の制御信号74を発生する。信号74は、トランジスタＱ９およびＱ10により反転され、反転信号76を提供する。信号74がトランジスタＱ５およびＱ８に供給され、出力信号72を制御する一方で、反転信号76がトランジスタＱ１およびＱ４に供給されて出力68を制御する。出力68、72の一方が活性であることを視覚的に示すために、２つの発光ダイオード（ＬＥＤ）78、80が設けられている。各々のダイオード78、80がそれぞれ出力68、72に接続されている。
【００２５】
好ましい実施の形態を作動させる理論を従来技術の装置と比較しながら以下に記載する。銀消毒を用いた従来技術の装置においては、電解装置が組み込まれており、この業界の慣例において、陰極および陽極の概念があり、それらの形状にかかわらず、陽極は銀を所定の液体中に導入するための製造電極であった。本発明においては、純粋な銀の陰極は、帯電した銀粒子または銀イオンの製造体となる。この特定の慣例は、当業者にとって、陰極スパッターとして一般に知られている。しかしながら、陰極スパッターは通常、大気の約一万分の一未満の真空下で行われ、陰極は、1,000ボルトから3,000ボルトまでの電圧で荷電される。この希薄化雰囲気において、正に帯電した気体粒子は、速度を増しながら陽極から陰極に移動し、小さな粒子が分解される程度に陰極に衝撃を与える。本発明は、陰極スパッターと電解を組み合わせ、希薄化雰囲気を液体環境に置き換えたものである。電極（陰極および陽極）は、互いから密接に関係した距離にあり、電解質として液体環境の利点を十分に利用している。直流電流を用いて電解を行う。９−11ｋＨｚの間の特定の周波数の方形波をその上に重ねる。最適な周波数は10ｋＨｚで測定された。一度電解が始まると、銀粒子が速度を増しながら電解質を通って陽極から陰極に移動し、重ねられた方形波により高度に帯電される。陽極からの高荷電粒子が正の電荷を運ぶときに、この電荷は通常負に帯電した陰極に付着する。付着は真の結合ではないので、陽極から陰極に移動する以下の荷電粒子（銀イオン）が、付着した正荷電粒子に、それらを陰極から無理に移動させる程度に衝撃を与える。移動させられた粒子および移動させた粒子の両方が正の電荷を運ぶので、それらは直ちに互いに反発し、銀コロイド溶液の生成に帰する電解質または液体内に懸濁される。粒子の陰極への結合は真の結合ではないので、好ましい実施の形態に用いられ電圧、すなわち、電気抵抗の代わりに電気衝撃により発生される熱が主に陰極の崩壊の原因である従来の真空陰極スパッターに使用される1,000−3,000ボルトを６ボルトで容易に置き換えることができる。好ましい実施の形態における工程は陰極スパッターのみまたは電解のみのいずれでもないので、将来の参照のために、この工程を電子陰極粒子移動（Electro-cathodic
Particle Dislodgement）と称する。
【００２６】
図４は、電極22、24を制御する電気回路の第２の実施の形態を示している。この回路は、電極22、24に方形波パルスを供給する第１のタイミング手段100および電極22、24の極性を反転させる第２のタイミング手段102を備えている。この実施の形態において、極性の反転は1.2秒で行われる。
【００２７】
第１のタイミング手段100は、インバータＵ１Ｄ、Ｕ１ＥおよびＵ１Ｆを用いた低電力発振器として作動する７４ＨＣ１４ヘックスシュミットトリガーの片方から形成されるデジタルタイマーを備えている。出力104は典型的に、スイッチングトランジスタＱ３，Ｑ６；Ｑ４，Ｑ８に入力され、増幅される10ｋＨｚの方形波である。
【００２８】
第２のタイミング手段102は、７４ＨＣ１４ヘックスシュミットトリガーＩＣ１の他方の半分を備え、1.2秒の制御信号106、108を発生する。出力22、24のうちの一方が活性であることを視覚的に示すために、２つの発光ダイオード（ＬＥＤ）110、112が設けられている。各々のダイオード78、80がそれぞれの出力106、108に接続されている。電力は、正端子114および負端子116を有するコネクタＪＰ１に接続されている電源（図示せず）から供給される。リードスイッチ40は端子118、120に接続されている。
【００２９】
使用中には、電極24は、電極24に対して正であると考えられる。トランジスタＱ２およびＱ５は、それぞれ制御信号108、106によりスイッチが入れられて、ダイオードＤ３および抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して電極22、24に電流が供給される。トランジスタＱ６およびＱ３はコンデンサＣ１とともに10ｋＨｚ方形波出力104を電極22に重ね合わせる。第１のタイミング手段102からの極性の反転により、トランジスタＱ１およびＱ７のスイッチが入れられて、ダイオードＤ４および抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して電極22、24に電流が供給される。トランジスタＱ８およびＱ４はコンデンサＣ２とともに10ｋＨｚ方形波出力104を電極24に重ね合わせる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により製造された液体浄化装置の１つの実施の形態を示す断面側面図
【図２】図１の線２−２に沿った断面図
【図３】本発明に使用する第１の電気回路手段の回路図
【図４】本発明に使用する第２の電気回路手段の回路図
【符号の説明】
１０ 液体浄化装置
１２ 本体
１４ チャンバ
１６ 導入口
１８ 排出口
２０ 電解ユニット
２２ 陽極
２４ 陰極
２６ ハウジング
２８ ネジ接続部
３０ ネジ付ソケット
３２ 電気回路手段
３４ 電池手段
３６ 電源パック
３８ 回路
４０ オンオフスイッチ
４２ 不活性スリーブ
４４ アセンブリ
４６ 円筒形スリーブ
４８ ピストン
５２ スプリング
５８ 永久磁石
６２，６４ タイミング手段

Claims (9)

1. 電解中の重金属の銀の浄化効果を用いるように適用された液体浄化装置において、導入口および排出口が間隔がおかれて形成され、それにより液体が該導入口から該排出口までチャンバを通過することのできるチャンバと、少なくとも１つの電解ユニットであって、各々が、前記液体の流路内で前記チャンバ内に取り付けられた少なくとも２つの間隔のおかれた銀電極を備え、該電極の少なくとも１つが陽極であり、該電極の少なくとも１つが陰極である電解ユニットと、前記電極の作動を制御する電気回路手段であって、該電極に、直流電流に重ねられたパルス電流を供給する第１のタイミング手段および前記陽極と陰極の極性を周期的に反転して、正に荷電した銀粒子が前記陰極から前記陽極に付着し、極性の反転の際に該付着した正に荷電した銀粒子が反発して銀コロイド溶液を生成する周期的プロセスを提供する第２のタイミング手段を備えている電気回路手段とを有することを特徴とする液体浄化装置。
2. 前記重ねられたパルス電流が９−11ｋＨｚの間の周波数にあり、前記極性の反転が１から４秒毎に行われることを特徴とする請求項１記載の液体浄化装置。
3. 前記重ねられたパルスが方形波パルスであることを特徴とする請求項１または２記載の液体浄化装置。
4. 前記電解ユニットの各々が、陽極の対向する側に等距離で１組の陰極を有する１つの陽極を備え、該陽極および陰極が前記液体の流路に沿って間隔がおかれていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の液体浄化装置。
5. 前記重ねられたパルス電流が約10ｋＨｚの周波数にあり、前記極性の反転が１から２秒毎に行われることを特徴とする請求項１または２記載の液体浄化装置。
6. 前記チャンバ内に取り付けられているが前記電極からはオフセットの状態にある前記電気回路手段を活性化させる、前記導入口内の液体の流動に応答するスイッチを備えていることを特徴とする請求項４記載の液体浄化装置。
7. 前記スイッチが前記導入口内の弁上の磁気部材により活性化されるリード型スイッチであることを特徴とする請求項６記載の液体浄化装置。
8. 前記電極およびスイッチが回転可能な部材に取り付けられ、該スイッチと前記磁気部材との間の距離を変更できることを特徴とする請求項７記載の液体浄化装置。
9. 前記弁が圧力応答弁であることを特徴とする請求項７または８記載の液体浄化装置。

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