JP3879578B2 - 水中浸漬部材とこれを備えた電気機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアコン、冷蔵庫のように熱交換器を有する機器、あるいは流し台、便器などの排水経路を有する機器、給湯器、風呂釜、浄水器などの給水機器を構成する部材として水中浸漬部材を備えた電気機器に関し、水中浸漬部材と接する浸漬水に含まれる微生物の除菌に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、エアコン等の電気機器において、室内に吹き出す空気中に含まれる微生物について検討が多くなされてきた。
【０００３】
空調機の空気流路にフィルターを設け、空気中に含まれる微生物を捕集し、さらにフィルター表面に抗菌剤を配置し、捕集した微生物の活動を抑止するなどの考案が提出かつ実施されている。
【０００４】
しかし、空気中には、微生物と共に生物から蒸散する無機、有機成分及び浮遊する有機成分があり、これが微生物の栄養源となる可能性がある。すなわち、空気中の汗、炭酸ガス、アンモニア成分を初めとする窒素化合物が空調機内部に入ると、結露した水中浸漬部材表面で結露水に取り込まれる。一方、浮遊微生物も同様の方法経路で熱交換器及びその結露水の流水経路部材表面に付着する。熱交換器は、周囲環境の温度で作動停止を繰り返すように制御されているため、湿潤と乾燥を繰り返す。さらに空調機は、一日のサイクルで運転と停止を繰り返すうちに、上記付着した微生物は、取り込まれた栄養源で増殖する可能性がある。さらに増殖した微生物は、熱交換器や流水経路の水中浸漬部材の乾燥状態が続けば、それら部材表面への馴染み性が少なくなり、再び空気中に飛散する可能性がある。
【０００５】
さらに、冷蔵庫においてもエアコンと同様、庫内に水中に浸漬されている部材を有し、庫内に持ち込まれた食品から飛散した微生物が上記水中浸漬部材表面に付着し、水中浸漬部材表面の解凍サイクル時の温度等により微生物が繁殖し、庫内に再汚染する可能性があるため、水中浸漬部材表面の清潔性が要求される。
【０００６】
同様に流し台、便器などの排水経路を有する機器、給湯器、風呂釜、浄水器などの給水機器を構成する部材として水中浸漬部材を備えた電気機器に関し、水中浸漬部材と接する浸漬水に含まれる微生物に対する清潔性が要求される。
【０００７】
そこで、水中浸漬部材表面の微生物を低減する方法が望まれていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、簡素な構成で、表面の微生物濃度を低下させることができる水中浸漬部材とこれを備えた電気機器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
熱交換器、排水路、給水装置などの水中に浸漬あるいは湿潤させて利用する水中浸漬部材に、一面を水中浸漬部材に係留されて水中浸漬され、かつ他面を水に接液する位置に設置された電位的に水の酸化還元電位より低い酸化還元電位を有する材料からなるイオン化部材を有し、前記イオン化部材の一部分が上記水中に浸漬している際、常に他の一部分が空気と浸漬されている水との界面に設置されている機構を有し、前記イオン化部材付近に存在する微生物を前記イオン化部材方向へ移動可能とした水中浸漬部材とこれを備えた電気機器の提供を目的とする。
【００１０】
上記の空気と浸漬水との界面に設置されている部分は、水の流れのある場合、浸漬水の清浄化を必要とする部分より上流側の部分であることを特徴とする。
【００１１】
上記のイオン化部材は、イオン化部材より部材構成原料がカチオンとして浸漬水中に溶出する構成材料で、またイオン化部材より浸漬水中に溶出するカチオンの最小発育阻止濃度が３２００ｐｐｍ以下である材料で、かつイオン化部材を構成する材料の酸化還元電位が水素標準電位より低く、かつイオン化部材を構成する材料が酸化物を形成できる材料である。また、水中浸漬部材が金属部材の場合、イオン化部材を構成する材料の酸化還元電位が水中浸漬部材の酸化還元電位より低い材料である。
【００１２】
具体的には、上記イオン化部材を構成する材料は亜鉛あるいは少なくとも亜鉛を含む合金である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の目的は、水中浸漬部材に係留して設けたイオン化部材が、浸漬水に含まれる微生物を部材表面に集めることで達成される。集める方法としては特に限定するものではないが、例えば、微生物は表面に電荷を有しており、電場に応じた移動をするため、以下の方法を利用することができる。
【００１４】
すなわち電位的に水の酸化還元電位より低い酸化還元電位を有する材料からなるイオン化部材を、イオン化部材の一部分が上記水中に浸漬している際、常に他の一部分が空気と浸漬されている水との界面に設置されている機構を有するよう設置する。
【００１５】
このことで、イオン化部材は空気と接するいわゆる接液界面と、水中に浸漬されている部分との間で、いわゆるローカルセルを構成し、浸漬されている部分でイオン化部材構成元素が溶出し、一方接液界面で空気による酸素の拡散を受ける。このことで、接液界面にカソードが浸漬される部分でアノードが形成される。ここで発生する電位／電場によりイオン化部材近傍の微生物が浸漬部分への一方向移動する現象を利用する。
【００１６】
本発明実施の形態としては上記した原理により、水中浸漬部材表面に設置されたイオン化部材の水中浸漬された金属体部材表面に微生物を移動させ、金属体表面で微生物を保持し、同時に殺菌あるいは増殖抑止させる構成を有するものである。
【００１７】
ここでいう微生物とは、細菌、真菌、酵母などのいわゆる病原性を有するものを含む微生物全般を指す。それぞれ大きさと帯電する電荷の大きさが異なるため、誘引あるいは不活化させるための条件は異なるが、代表的な微生物による誘引あるいは不活化する現象を確認した。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を（図１）と共に説明する。
【００１９】
図１は空調機内部の本発明実施の形態１の水中浸漬部材部分断面図である。
【００２０】
１は水中浸漬部材で、浸漬水が流下するフィン部分はアルミニウム合金で構成されている。アルミニウム合金はアルミニウムに銅０．０１％、マンガン０．２６％、ケイ素０．０７％等を添加した合金である。２はイオン化部材で、２ｍｍ厚みの亜鉛合金板から成り、一般にドレンパンと呼ばれる浸漬水受け皿４の内側底部に設置されている。上記イオン化部材２は、水中浸漬部材とほぼ同じ幅を有し、水中浸漬部材長さ方向にわたり水中浸漬部材底部と約２ｍｍの間隙を有している。
【００２１】
このイオン化部材２は、浸漬水の流下経路中では水中浸漬部材と同じ結露水中に浸漬されているが、両部材は電気的に短絡させてはいない。
【００２２】
上記亜鉛合金は、亜鉛に銅０．３５％、チタン０．０７％、アルミニウム０．００３％等を添加した合金である。酸化還元電位は純亜鉛とほぼ同じで、純亜鉛に較べて耐蝕性が向上している。長期の水浸漬環境下での使用に対し、機械的強度の持続性向上が望める材料である。また、上記亜鉛合金の酸化還元電位は水中浸漬部材の酸化還元電位よりも低く、同一の浸漬液中にあっても亜鉛合金の方が先に腐食され、水中浸漬部材の腐食が防止できる。
【００２３】
具体的には、前記水中浸漬部材すなわち熱交換器から前記イオン化部材間に流れる浸漬水の実質的流路域以外で、イオン化部材の一端を浸漬水受け皿の水面より上方に立ち上げた構成で、常に空気に触れる部分を形成している。常に空気に触れる部分の下方には、浸漬水に浸漬した部分と空気に常に触れる部分の境となる領域（接液界面と称する）を設けている。この部分は腐食を最も受けやすいため、長期稼働安定のため形状的に幅を広くとっている。
【００２４】
イオン化部材は、接液界面と水浸部分の間で酸化還元反応を発生させる。すなわち水浸部分で金属を溶出させることで低い酸化還元電位を発生し、接液界面で空気中の酸素による還元作用によりイオン化部材電極内部に起電圧を発生させる。
【００２５】
この作用から、イオン化部材電極中を電子は水浸部分から接液界面へと流れ、一つの電極の２カ所の部分で局部電池を形成する。このことは水浸部分で低い酸化還元電位による集菌効果を発揮する。
【００２６】
３は間隙部材で、イオン化部材と水中浸漬部材すなわち熱交換器との電気的接触を避けるために、両部材間に挿入される電気的絶縁部材である。半径２ｍｍの半円柱状のナイロン製部材である。上面を前記水中浸漬部材底部に接し、間隙部材３の底部はイオン化部材に接している。水中浸漬部材表面を流下した浸漬水は、間隙部材表面を伝いイオン化部材に到達する。
【００２７】
この間、水中浸漬部材からイオン化部材までの浸漬水の薄膜を形成することから、その水中で微生物の泳動、誘引を生じさせる。
【００２８】
微生物はその表面が負に帯電するため、上述のように正極方向すなわちイオン化部材電極水浸部分に誘引され、正極表面に緻密に堆積され、結果として不活化されることを見出した。
【００２９】
イオン化部材電極を水中浸漬部材と電気的に絶縁することで、水中浸漬部材の酸化還元電位が必ずイオン化部材電極に対し高くなり、このことで、イオン化部材電極が犠牲電極として作用することから、水中浸漬部材の腐食が低減する。
【００３０】
また、イオン化部材電極に亜鉛を用いることで浸漬水中に極微量ではあるが亜鉛がイオン化して溶出する。亜鉛イオンは、最小発育阻止濃度約１０００ｐｐｍの抗菌性能を有する事が知られており、上記亜鉛イオンの溶出により、浸漬水受け皿中に亜鉛イオンが拡散し、浸漬水受け皿中の雑菌の増殖を抑止する。
【００３１】
ここで、イオン化部材電極には亜鉛金属を用いたが、イオン化部材電極に用いるための材料に要求される特性には、溶出してカチオンになる材料、その材料は水の酸化還元電位に比較して低い酸化還元電位を有する事いわゆる溶けやすい材料であること、電気的に良導体あるいは半導体であること、水中浸漬部材を構成する材料より酸化還元電位の低い材料である必要がある。本実施例では加工の容易さ、コストの面から亜鉛を選定した。他に利用できる材料として錫、マグネシウムおよびそれらの合金が挙げられる。
【００３２】
以下、具体的な構成部材の諸元について説明する。
【００３３】
まず、水中浸漬部材の材料について説明する。
【００３４】
水中浸漬部材については、その材質を問わない。水中に浸漬されその表面に微生物汚染され、いわゆるヌメリの発生などが懸念される水関連機器の構成部材である。水中浸漬部材が金属の場合、後述のイオン化部材と固定などのために電気的短絡をすると両者の酸化還元電位が異なる場合酸化還元電位の低い材料が腐食を受けるという不都合を生じるおそれがある。そのため両者を電気的絶縁状態に接合することが望ましいこともある。
【００３５】
ここでは水中浸漬部材として、熱交換器、浸漬水受け皿が該当するが熱交換器について説明を続ける。
【００３６】
アルミニウムへの添加不純物が電極材料の酸化還元電位に与える影響については、軽金属学会研究委員会 表面処理部会腐食防食分科会編”電気化学的分極測定”ｐ２（１９８５）等に掲載され、不純物の種類により酸化還元電位が大きく変化することが知られている。これら不純物の中で酸化還元電位を０．３Ｖ以上高める効果のある添加不純物として銅、マンガン、亜鉛、ケイ素が挙げられる。
【００３７】
実施の形態１で使用したアルミニウム合金は、電気精錬で得られた純度の高いアルミニウムいわゆる純アルミニウムに銅０．０１％、マンガン０．２６％、ケイ素０．０７％等を添加した合金である。
【００３８】
この合金を水中浸漬部材の材料に使用し、イオン化部材電極材料に亜鉛を使用することで、両者の酸化還元電位は水中浸漬部材の方が高く、両部材が電気的短絡を生じても水中浸漬部材すなわち熱交換器が腐食することはない。イオン化部材電極材料を絶縁体である樹脂製の浸漬水受け皿中に設置し、上記両部材を格段の電気的短絡接続を取らずに絶縁状態に設置する。
【００３９】
第２にはイオン化部材電極材料のカチオン溶解性について説明する。
【００４０】
イオン化部材電極に誘引されるのは負に帯電した微生物で、イオン化部材電極水浸部分すなわち正極上でその電荷を放出し堆積する。その際電荷の補償をとるため電極から正に帯電した電極材料の溶出が生じる必要がある。従ってイオン化部材電極材料は部材構成原料がカチオンとして溶出することが必要となる。ここでいうカチオンとは、部材構成原料が正電荷を得て、溶液中に溶出するイオンを指し、金属種により１価、２価等種類によっては複数の電荷を持つ場合もある。
【００４１】
電極材料として、イオン化傾向が水素より大きい元素が望ましく、その金属表面に不動態を形成しにくく継続してイオン溶出する元素が次いで望ましい。実際の応用の観点からあまり溶出量の大きすぎる金属も寿命持続性から、適当なイオン化が望まれ、単一金属以外に合金などによる溶出制御が望まれる。さらに環境への配慮から、人体・環境への影響の少ない元素が望まれる。
【００４２】
第３にイオン化部材電極材料の抗菌性能について説明する。
【００４３】
誘引された微生物はイオン化部材電極上に堆積するが、堆積された底部の微生物は酸素・栄養の摂取ができないため生存できなくなる。しかし堆積層最上部の微生物は電化の放出で不活化方向になるものの、不活化確率は低い。
【００４４】
溶出イオンが微生物に対し抗菌作用を発揮できれば、その不活化率をさらに高めることができる。
【００４５】
浸漬水受け皿中に溶解する溶出イオンの濃度は電極の極近傍で約２０００ｐｐｍ程度になる。そこで浸漬水中に各種抗菌成分を上記濃度溶解し、微生物を接種して水中浸漬部材稼働状況と同じ量の浸漬水を補充した際の微生物の不活化状況を（表１）に示す。ここで使用した試験供試抗菌成分は、公表ＭＩＣ値がそれぞれの値を示す成分を用い、浸漬水受け皿に必要量の抗菌成分を配置し、常温で実験に供した。
【００４６】
その結果、ＭＩＣ値３２００ｐｐｍ以下の材料で、浸漬水中の微生物の増殖を抑止できる。
【００４７】
【表１】
【００４８】
第４にイオン化部材電極材料の酸化還元電位と酸化物形成能について説明する。
【００４９】
上述のようにイオン化部材は、接液界面と水浸部分の間で酸化還元反応を発生させる。すなわち水浸部分で金属を溶出させることで低い酸化還元電位を発生し、接液界面で空気中の酸素による還元作用によりイオン化部材電極内部に起電圧を発生させる。このことは水浸部分では、イオン化部材の酸化還元電位が水素標準電位より低い性能が要求される。また接液界面では、イオン化部材より溶出したイオンが水酸化物あるいは酸化物となり最終的に水分が蒸発した後酸化物が形成されることから、酸化物を形成される性能が要求される。
【００５０】
この作用から、イオン化部材電極中を電子は水浸部分から接液界面へと流れ、一つの電極の２カ所の部分で局部電池を形成する。このことは水浸部分で低い酸化還元電位による集菌効果を発揮する。
【００５１】
このことから、イオン化部材を構成する材料の酸化還元電位が水素標準電位より低く、かつイオン化部材を構成する材料が酸化物を形成できる材料であることがイオン化部材の特性として必要である。
【００５２】
第５に間隙材料について説明する。
【００５３】
間隙材料は、イオン化部材と水中浸漬部材の両部材が電気的絶縁を確保するために必要な部材である。水中浸漬部材が金属などの電気伝導性の材料でない場合や、水中浸漬部材が金属であっても両者が各々の固定手段を具備している場合は特に必要がない。
【００５４】
間隙部材はイオン化部材表面に設置されることが多く、間隙部材中を細菌が移動することで除菌作用を発揮する構成が殆どである。
【００５５】
その表面の湿潤性が良好で、水中浸漬部材表面から流下する浸漬水をその表面を伝ってイオン化部材電極材料へと流す過程で、間隙材料表面で薄い水の膜を形成させる。この水の膜中で、イオン化部材電極材料表面の水浸部と接液部の間で、電位により細菌が誘引される。上記目的を達成させるために間隙材料に要求される特性は、良好な表面湿潤性かつ電気絶縁性である。
【００５６】
また、間隙材料近傍では流下した浸漬水の浸漬水受け皿の中にあり、浸漬水の排出が行われるため、間隙材料の排出流路に直角方向の断面積は、小さいことが望ましい。この間隙には、空気中に浮遊する塵埃も捕集され、浸漬水と共に排出されることもあるため、間隙材料はその障害物になってはならない。
【００５７】
イオン化部材電極が腐食などの消耗を受けた際は、洗浄あるいは新品に取り替えることで、効果を復元することが可能となる。
【００５８】
なお、以上の実施の形態ではエアコン等の空調機について説明したが、その他、車載用エアコン、冷蔵庫、製氷器、冷水器、保冷庫、自販機等、水中浸漬部材とこれを備えた電気機器についても同様である。
【００５９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を（図２）と共に説明する。
【００６０】
図２は流し台、便器などの排水経路を有する機器、給湯器、風呂釜、浄水器などの給水機器内部の本発明実施の形態２の水配管部の水中浸漬部材部分断面図である。
【００６１】
１は水配管部の水中浸漬部材で、水配管中の浸漬水が流れる配管部分は、内径約３０ｍｍのＳＵＳ３０４ステンレス鋼で構成されている。２はイオン化部材で、水配管の水封Ｕ字管部の溜め水水位付近に水中浸漬部材の内径より若干小さい内径で幅３０ｍｍ、２ｍｍ厚みの亜鉛合金板から成り、イオン化部材外周と水中浸漬部材内周の間に間隙部材４として１ｍｍ角開口径、５００μｍ厚みのナイロン製メッシュを介して電気的に絶縁されて係留されている。
【００６２】
動作としては本発明実施の形態１と同様、配管中の溜め水である浸漬水の水面近傍にイオン化部材の上部が掛かるように、イオン化部材が係留されている。前述のごとく浸漬水の接液界面と水浸部分で電位差を生じ、その結果として水浸部分での集菌効果を発揮する。
【００６３】
言い換えれば、イオン化部材は、接液界面と水浸部分の間で酸化還元反応を発生させる。すなわち水浸部分で金属を溶出させることで低い酸化還元電位を発生し、接液界面で空気中の酸素による還元作用によりイオン化部材電極内部に起電圧を発生させる。
【００６４】
この作用から、イオン化部材電極中を電子は水浸部分から接液界面へと流れ、一つの電極の２カ所の部分で局部電池を形成する。このことは水浸部分で低い酸化還元電位による集菌効果を発揮する。
【００６５】
この原理から、配管中に流入した細菌の内溜め水内に残された細菌は、上記原理でイオン化部材の水浸部に集菌され、滞留後に殺滅される。このことから、配管内部で細菌汚染により発生していたヌメリや悪臭が低減できる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の水中浸漬部材とこれを備えた電気機器によれば、従来除去できなかった微生物を含む水中浸漬部材表面の清潔性を向上でき、かつ電気化学的反応で発揮できるため、電気機器停止時の微生物増殖も抑制できるため、病院をはじめとする感染防止対策の一環として利用できるなど、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の水中浸漬部材部分断面図
【図２】本発明の実施の形態２の水中浸漬部材部分断面図
【符号の説明】
１ 水中浸漬部材
２ イオン化部材
３ 間隙部材
４ 浸漬水受け皿
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアコン、冷蔵庫のように熱交換器を有する機器、あるいは流し台、便器などの排水経路を有する機器、給湯器、風呂釜、浄水器などの給水機器を構成する部材として水中浸漬部材を備えた電気機器に関し、水中浸漬部材と接する浸漬水に含まれる微生物の除菌に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、エアコン等の電気機器において、室内に吹き出す空気中に含まれる微生物について検討が多くなされてきた。
【０００３】
空調機の空気流路にフィルターを設け、空気中に含まれる微生物を捕集し、さらにフィルター表面に抗菌剤を配置し、捕集した微生物の活動を抑止するなどの考案が提出かつ実施されている。
【０００４】
しかし、空気中には、微生物と共に生物から蒸散する無機、有機成分及び浮遊する有機成分があり、これが微生物の栄養源となる可能性がある。すなわち、空気中の汗、炭酸ガス、アンモニア成分を初めとする窒素化合物が空調機内部に入ると、結露した水中浸漬部材表面で結露水に取り込まれる。一方、浮遊微生物も同様の方法経路で熱交換器及びその結露水の流水経路部材表面に付着する。熱交換器は、周囲環境の温度で作動停止を繰り返すように制御されているため、湿潤と乾燥を繰り返す。さらに空調機は、一日のサイクルで運転と停止を繰り返すうちに、上記付着した微生物は、取り込まれた栄養源で増殖する可能性がある。さらに増殖した微生物は、熱交換器や流水経路の水中浸漬部材の乾燥状態が続けば、それら部材表面への馴染み性が少なくなり、再び空気中に飛散する可能性がある。
【０００５】
さらに、冷蔵庫においてもエアコンと同様、庫内に水中に浸漬されている部材を有し、庫内に持ち込まれた食品から飛散した微生物が上記水中浸漬部材表面に付着し、水中浸漬部材表面の解凍サイクル時の温度等により微生物が繁殖し、庫内に再汚染する可能性があるため、水中浸漬部材表面の清潔性が要求される。
【０００６】
同様に流し台、便器などの排水経路を有する機器、給湯器、風呂釜、浄水器などの給水機器を構成する部材として水中浸漬部材を備えた電気機器に関し、水中浸漬部材と接する浸漬水に含まれる微生物に対する清潔性が要求される。
【０００７】
そこで、水中浸漬部材表面の微生物を低減する方法が望まれていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、簡素な構成で、表面の微生物濃度を低下させることができる水中浸漬部材とこれを備えた電気機器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
熱交換器、排水路、給水装置などの水中に浸漬あるいは湿潤させて利用する水中浸漬部材に、一面を水中浸漬部材に係留されて水中浸漬され、かつ他面を水に接液する位置に設置された電位的に水の酸化還元電位より低い酸化還元電位を有する材料からなるイオン化部材を有し、前記イオン化部材の一部分が上記水中に浸漬している際、常に他の一部分が空気と浸漬されている水との界面に設置されている機構を有し、前記イオン化部材付近に存在する微生物を前記イオン化部材方向へ移動可能とした水中浸漬部材とこれを備えた電気機器の提供を目的とする。
【００１０】
上記の空気と浸漬水との界面に設置されている部分は、水の流れのある場合、浸漬水の清浄化を必要とする部分より上流側の部分であることを特徴とする。
【００１１】
上記のイオン化部材は、イオン化部材より部材構成原料がカチオンとして浸漬水中に溶出する構成材料で、またイオン化部材より浸漬水中に溶出するカチオンの最小発育阻止濃度が３２００ｐｐｍ以下である材料で、かつイオン化部材を構成する材料の酸化還元電位が水素標準電位より低く、かつイオン化部材を構成する材料が酸化物を形成できる材料である。また、水中浸漬部材が金属部材の場合、イオン化部材を構成する材料の酸化還元電位が水中浸漬部材の酸化還元電位より低い材料である。
【００１２】
具体的には、上記イオン化部材を構成する材料は亜鉛あるいは少なくとも亜鉛を含む合金である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の目的は、水中浸漬部材に係留して設けたイオン化部材が、浸漬水に含まれる微生物を部材表面に集めることで達成される。集める方法としては特に限定するものではないが、例えば、微生物は表面に電荷を有しており、電場に応じた移動をするため、以下の方法を利用することができる。
【００１４】
すなわち電位的に水の酸化還元電位より低い酸化還元電位を有する材料からなるイオン化部材を、イオン化部材の一部分が上記水中に浸漬している際、常に他の一部分が空気と浸漬されている水との界面に設置されている機構を有するよう設置する。
【００１５】
このことで、イオン化部材は空気と接するいわゆる接液界面と、水中に浸漬されている部分との間で、いわゆるローカルセルを構成し、浸漬されている部分でイオン化部材構成元素が溶出し、一方接液界面で空気による酸素の拡散を受ける。このことで、接液界面にカソードが浸漬される部分でアノードが形成される。ここで発生する電位／電場によりイオン化部材近傍の微生物が浸漬部分への一方向移動する現象を利用する。
【００１６】
本発明実施の形態としては上記した原理により、水中浸漬部材表面に設置されたイオン化部材の水中浸漬された金属体部材表面に微生物を移動させ、金属体表面で微生物を保持し、同時に殺菌あるいは増殖抑止させる構成を有するものである。
【００１７】
ここでいう微生物とは、細菌、真菌、酵母などのいわゆる病原性を有するものを含む微生物全般を指す。それぞれ大きさと帯電する電荷の大きさが異なるため、誘引あるいは不活化させるための条件は異なるが、代表的な微生物による誘引あるいは不活化する現象を確認した。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を（図１）と共に説明する。
【００１９】
図１は空調機内部の本発明実施の形態１の水中浸漬部材部分断面図である。
【００２０】
１は水中浸漬部材で、浸漬水が流下するフィン部分はアルミニウム合金で構成されている。アルミニウム合金はアルミニウムに銅０．０１％、マンガン０．２６％、ケイ素０．０７％等を添加した合金である。２はイオン化部材で、２ｍｍ厚みの亜鉛合金板から成り、一般にドレンパンと呼ばれる浸漬水受け皿４の内側底部に設置されている。上記イオン化部材２は、水中浸漬部材とほぼ同じ幅を有し、水中浸漬部材長さ方向にわたり水中浸漬部材底部と約２ｍｍの間隙を有している。
【００２１】
このイオン化部材２は、浸漬水の流下経路中では水中浸漬部材と同じ結露水中に浸漬されているが、両部材は電気的に短絡させてはいない。
【００２２】
上記亜鉛合金は、亜鉛に銅０．３５％、チタン０．０７％、アルミニウム０．００３％等を添加した合金である。酸化還元電位は純亜鉛とほぼ同じで、純亜鉛に較べて耐蝕性が向上している。長期の水浸漬環境下での使用に対し、機械的強度の持続性向上が望める材料である。また、上記亜鉛合金の酸化還元電位は水中浸漬部材の酸化還元電位よりも低く、同一の浸漬液中にあっても亜鉛合金の方が先に腐食され、水中浸漬部材の腐食が防止できる。
【００２３】
具体的には、前記水中浸漬部材すなわち熱交換器から前記イオン化部材間に流れる浸漬水の実質的流路域以外で、イオン化部材の一端を浸漬水受け皿の水面より上方に立ち上げた構成で、常に空気に触れる部分を形成している。常に空気に触れる部分の下方には、浸漬水に浸漬した部分と空気に常に触れる部分の境となる領域（接液界面と称する）を設けている。この部分は腐食を最も受けやすいため、長期稼働安定のため形状的に幅を広くとっている。
【００２４】
イオン化部材は、接液界面と水浸部分の間で酸化還元反応を発生させる。すなわち水浸部分で金属を溶出させることで低い酸化還元電位を発生し、接液界面で空気中の酸素による還元作用によりイオン化部材電極内部に起電圧を発生させる。
【００２５】
この作用から、イオン化部材電極中を電子は水浸部分から接液界面へと流れ、一つの電極の２カ所の部分で局部電池を形成する。このことは水浸部分で低い酸化還元電位による集菌効果を発揮する。
【００２６】
３は間隙部材で、イオン化部材と水中浸漬部材すなわち熱交換器との電気的接触を避けるために、両部材間に挿入される電気的絶縁部材である。半径２ｍｍの半円柱状のナイロン製部材である。上面を前記水中浸漬部材底部に接し、間隙部材３の底部はイオン化部材に接している。水中浸漬部材表面を流下した浸漬水は、間隙部材表面を伝いイオン化部材に到達する。
【００２７】
この間、水中浸漬部材からイオン化部材までの浸漬水の薄膜を形成することから、その水中で微生物の泳動、誘引を生じさせる。
【００２８】
微生物はその表面が負に帯電するため、上述のように正極方向すなわちイオン化部材電極水浸部分に誘引され、正極表面に緻密に堆積され、結果として不活化されることを見出した。
【００２９】
イオン化部材電極を水中浸漬部材と電気的に絶縁することで、水中浸漬部材の酸化還元電位が必ずイオン化部材電極に対し高くなり、このことで、イオン化部材電極が犠牲電極として作用することから、水中浸漬部材の腐食が低減する。
【００３０】
また、イオン化部材電極に亜鉛を用いることで浸漬水中に極微量ではあるが亜鉛がイオン化して溶出する。亜鉛イオンは、最小発育阻止濃度約１０００ｐｐｍの抗菌性能を有する事が知られており、上記亜鉛イオンの溶出により、浸漬水受け皿中に亜鉛イオンが拡散し、浸漬水受け皿中の雑菌の増殖を抑止する。
【００３１】
ここで、イオン化部材電極には亜鉛金属を用いたが、イオン化部材電極に用いるための材料に要求される特性には、溶出してカチオンになる材料、その材料は水の酸化還元電位に比較して低い酸化還元電位を有する事いわゆる溶けやすい材料であること、電気的に良導体あるいは半導体であること、水中浸漬部材を構成する材料より酸化還元電位の低い材料である必要がある。本実施例では加工の容易さ、コストの面から亜鉛を選定した。他に利用できる材料として錫、マグネシウムおよびそれらの合金が挙げられる。
【００３２】
以下、具体的な構成部材の諸元について説明する。
【００３３】
まず、水中浸漬部材の材料について説明する。
【００３４】
水中浸漬部材については、その材質を問わない。水中に浸漬されその表面に微生物汚染され、いわゆるヌメリの発生などが懸念される水関連機器の構成部材である。水中浸漬部材が金属の場合、後述のイオン化部材と固定などのために電気的短絡をすると両者の酸化還元電位が異なる場合酸化還元電位の低い材料が腐食を受けるという不都合を生じるおそれがある。そのため両者を電気的絶縁状態に接合することが望ましいこともある。
【００３５】
ここでは水中浸漬部材として、熱交換器、浸漬水受け皿が該当するが熱交換器について説明を続ける。
【００３６】
アルミニウムへの添加不純物が電極材料の酸化還元電位に与える影響については、軽金属学会研究委員会 表面処理部会腐食防食分科会編”電気化学的分極測定”ｐ２（１９８５）等に掲載され、不純物の種類により酸化還元電位が大きく変化することが知られている。これら不純物の中で酸化還元電位を０．３Ｖ以上高める効果のある添加不純物として銅、マンガン、亜鉛、ケイ素が挙げられる。
【００３７】
実施の形態１で使用したアルミニウム合金は、電気精錬で得られた純度の高いアルミニウムいわゆる純アルミニウムに銅０．０１％、マンガン０．２６％、ケイ素０．０７％等を添加した合金である。
【００３８】
この合金を水中浸漬部材の材料に使用し、イオン化部材電極材料に亜鉛を使用することで、両者の酸化還元電位は水中浸漬部材の方が高く、両部材が電気的短絡を生じても水中浸漬部材すなわち熱交換器が腐食することはない。イオン化部材電極材料を絶縁体である樹脂製の浸漬水受け皿中に設置し、上記両部材を格段の電気的短絡接続を取らずに絶縁状態に設置する。
【００３９】
第２にはイオン化部材電極材料のカチオン溶解性について説明する。
【００４０】
イオン化部材電極に誘引されるのは負に帯電した微生物で、イオン化部材電極水浸部分すなわち正極上でその電荷を放出し堆積する。その際電荷の補償をとるため電極から正に帯電した電極材料の溶出が生じる必要がある。従ってイオン化部材電極材料は部材構成原料がカチオンとして溶出することが必要となる。ここでいうカチオンとは、部材構成原料が正電荷を得て、溶液中に溶出するイオンを指し、金属種により１価、２価等種類によっては複数の電荷を持つ場合もある。
【００４１】
電極材料として、イオン化傾向が水素より大きい元素が望ましく、その金属表面に不動態を形成しにくく継続してイオン溶出する元素が次いで望ましい。実際の応用の観点からあまり溶出量の大きすぎる金属も寿命持続性から、適当なイオン化が望まれ、単一金属以外に合金などによる溶出制御が望まれる。さらに環境への配慮から、人体・環境への影響の少ない元素が望まれる。
【００４２】
第３にイオン化部材電極材料の抗菌性能について説明する。
【００４３】
誘引された微生物はイオン化部材電極上に堆積するが、堆積された底部の微生物は酸素・栄養の摂取ができないため生存できなくなる。しかし堆積層最上部の微生物は電化の放出で不活化方向になるものの、不活化確率は低い。
【００４４】
溶出イオンが微生物に対し抗菌作用を発揮できれば、その不活化率をさらに高めることができる。
【００４５】
浸漬水受け皿中に溶解する溶出イオンの濃度は電極の極近傍で約２０００ｐｐｍ程度になる。そこで浸漬水中に各種抗菌成分を上記濃度溶解し、微生物を接種して水中浸漬部材稼働状況と同じ量の浸漬水を補充した際の微生物の不活化状況を（表１）に示す。ここで使用した試験供試抗菌成分は、公表ＭＩＣ値がそれぞれの値を示す成分を用い、浸漬水受け皿に必要量の抗菌成分を配置し、常温で実験に供した。
【００４６】
その結果、ＭＩＣ値３２００ｐｐｍ以下の材料で、浸漬水中の微生物の増殖を抑止できる。
【００４７】
【表１】
第４にイオン化部材電極材料の酸化還元電位と酸化物形成能について説明する。
【００４９】
上述のようにイオン化部材は、接液界面と水浸部分の間で酸化還元反応を発生させる。すなわち水浸部分で金属を溶出させることで低い酸化還元電位を発生し、接液界面で空気中の酸素による還元作用によりイオン化部材電極内部に起電圧を発生させる。このことは水浸部分では、イオン化部材の酸化還元電位が水素標準電位より低い性能が要求される。また接液界面では、イオン化部材より溶出したイオンが水酸化物あるいは酸化物となり最終的に水分が蒸発した後酸化物が形成されることから、酸化物を形成される性能が要求される。
【００５０】
この作用から、イオン化部材電極中を電子は水浸部分から接液界面へと流れ、一つの電極の２カ所の部分で局部電池を形成する。このことは水浸部分で低い酸化還元電位による集菌効果を発揮する。
【００５１】
このことから、イオン化部材を構成する材料の酸化還元電位が水素標準電位より低く、かつイオン化部材を構成する材料が酸化物を形成できる材料であることがイオン化部材の特性として必要である。
【００５２】
第５に間隙材料について説明する。
【００５３】
間隙材料は、イオン化部材と水中浸漬部材の両部材が電気的絶縁を確保するために必要な部材である。水中浸漬部材が金属などの電気伝導性の材料でない場合や、水中浸漬部材が金属であっても両者が各々の固定手段を具備している場合は特に必要がない。
【００５４】
間隙部材はイオン化部材表面に設置されることが多く、間隙部材中を細菌が移動することで除菌作用を発揮する構成が殆どである。
【００５５】
その表面の湿潤性が良好で、水中浸漬部材表面から流下する浸漬水をその表面を伝ってイオン化部材電極材料へと流す過程で、間隙材料表面で薄い水の膜を形成させる。この水の膜中で、イオン化部材電極材料表面の水浸部と接液部の間で、電位により細菌が誘引される。上記目的を達成させるために間隙材料に要求される特性は、良好な表面湿潤性かつ電気絶縁性である。
【００５６】
また、間隙材料近傍では流下した浸漬水の浸漬水受け皿の中にあり、浸漬水の排出が行われるため、間隙材料の排出流路に直角方向の断面積は、小さいことが望ましい。この間隙には、空気中に浮遊する塵埃も捕集され、浸漬水と共に排出されることもあるため、間隙材料はその障害物になってはならない。
【００５７】
イオン化部材電極が腐食などの消耗を受けた際は、洗浄あるいは新品に取り替えることで、効果を復元することが可能となる。
【００５８】
なお、以上の実施の形態ではエアコン等の空調機について説明したが、その他、車載用エアコン、冷蔵庫、製氷器、冷水器、保冷庫、自販機等、水中浸漬部材とこれを備えた電気機器についても同様である。
【００５９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を（図２）と共に説明する。
【００６０】
図２は流し台、便器などの排水経路を有する機器、給湯器、風呂釜、浄水器などの給水機器内部の本発明実施の形態２の水配管部の水中浸漬部材部分断面図である。
【００６１】
１は水配管部の水中浸漬部材で、水配管中の浸漬水が流れる配管部分は、内径約３０ｍｍのＳＵＳ３０４ステンレス鋼で構成されている。２はイオン化部材で、水配管の水封Ｕ字管部の溜め水水位付近に水中浸漬部材の内径より若干小さい内径で幅３０ｍｍ、２ｍｍ厚みの亜鉛合金板から成り、イオン化部材外周と水中浸漬部材内周の間に間隙部材４として１ｍｍ角開口径、５００μｍ厚みのナイロン製メッシュを介して電気的に絶縁されて係留されている。
【００６２】
動作としては本発明実施の形態１と同様、配管中の溜め水である浸漬水の水面近傍にイオン化部材の上部が掛かるように、イオン化部材が係留されている。前述のごとく浸漬水の接液界面と水浸部分で電位差を生じ、その結果として水浸部分での集菌効果を発揮する。
【００６３】
言い換えれば、イオン化部材は、接液界面と水浸部分の間で酸化還元反応を発生させる。すなわち水浸部分で金属を溶出させることで低い酸化還元電位を発生し、接液界面で空気中の酸素による還元作用によりイオン化部材電極内部に起電圧を発生させる。
【００６４】
この作用から、イオン化部材電極中を電子は水浸部分から接液界面へと流れ、一つの電極の２カ所の部分で局部電池を形成する。このことは水浸部分で低い酸化還元電位による集菌効果を発揮する。
【００６５】
この原理から、配管中に流入した細菌の内溜め水内に残された細菌は、上記原理でイオン化部材の水浸部に集菌され、滞留後に殺滅される。このことから、配管内部で細菌汚染により発生していたヌメリや悪臭が低減できる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の水中浸漬部材とこれを備えた電気機器によれば、従来除去できなかった微生物を含む水中浸漬部材表面の清潔性を向上でき、かつ電気化学的反応で発揮できるため、電気機器停止時の微生物増殖も抑制できるため、病院をはじめとする感染防止対策の一環として利用できるなど、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の水中浸漬部材部分断面図
【図２】本発明の実施の形態２の水中浸漬部材部分断面図
【符号の説明】
１ 水中浸漬部材
２ イオン化部材
３ 間隙部材
４ 浸漬水受け皿
Claims (8)
- 熱交換器、排水路、給水装置などの水中に浸漬あるいは湿潤させて利用する水中浸漬部材に、一面を水中浸漬部材に係留されて水中浸漬され、かつ他面を水に接液する位置に設置された電位的に水の酸化還元電位より低い酸化還元電位を有する材料からなるイオン化部材を有し、前記イオン化部材の一部分が上記水中に浸漬している際、常に他の一部分が空気と浸漬されている水との界面に設置されている機構を有し、前記イオン化部材付近に存在する微生物を前記イオン化部材方向へ移動可能とした水中浸漬部材。
- 空気と浸漬水との界面に設置されている部分は、水の流れのある場合、浸漬水の清浄化を必要とする部分より上流側の部分である請求項１記載の水中浸漬部材。
- イオン化部材より部材構成原料がカチオンとして浸漬水中に溶出する請求項１記載の水中浸漬部材。
- イオン化部材より浸漬水中に溶出するカチオンの最小発育阻止濃度が３２００ｐｐｍ以下である請求項１記載の水中浸漬部材。
- イオン化部材を構成する材料の酸化還元電位が水素標準電位より低く、かつイオン化部材を構成する材料が酸化物を形成できる材料であることを特徴とする請求項１記載の水中浸漬部材。
- 水中浸漬部材が金属部材の場合、イオン化部材を構成する材料の酸化還元電位が水中浸漬部材の酸化還元電位より低い材料であることを特徴とする請求項１記載の水中浸漬部材。
- イオン化部材を構成する材料は亜鉛あるいは少なくとも亜鉛を含む合金である請求項１，２，３、４、５または６記載の水中浸漬部材。
- 請求項１〜７のいずれかに記載の水中浸漬部材を備えた電気機器。
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