JP4195499B2 - 光触媒反応水生成装置 - Google Patents
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(1)光触媒反応槽と、前記光触媒反応槽中に水を供給する給水ポンプと、前記光触媒反応槽から光触媒反応水を排出する排出回路と、を備えた光触媒反応水生成装置において、前記光触媒反応槽は、繊維体に形成し超音波振動により振動する自由端を有した、活性酸素種発生機能を有する光触媒体と、この光触媒体を励起させるための光を照射する光源と、前記光触媒体に500 kHz以上の超音波振動を付与するための超音波振動子と、を配設して構成し、光源からの光を光触媒体に照射するに際し、500 kHz以上の超音波振動を光触媒体に付与することによって、光触媒体の繊維体の自由端を振動させて前記光触媒体の表面と接触しながら流れる水の流速を高めて、光触媒体への光照射により生じた活性酸素種を光触媒体表面を流れる水に拡散して、水に活性酸素種の機能を付与し、この水を光触媒反応水として光触媒反応層から排出して取出すこと。
(2)前記光触媒体は、光源の周囲に配置したこと。
(3)前記光触媒体を励起させるための光源は、太陽光及び/または人工光を利用すること。
(4)前記光触媒体は、ガラス製繊維体またはセラミックス製繊維体または不織布であって、その表面をチタニア薄膜で被覆していること。
(5)前記光触媒体は表面にあらかじめアルミナ被膜を形成した金属製繊維体であって、その表面をチタニア薄膜で被覆していること。
(6)前記金属製繊維体の前記アルミナ被膜は、金属繊維体を構成するアルミニウム系金属の融点の半分の温度まで5℃/分の割合以下で加熱し、その後前記アルミニウム系金属の融点直前まで加熱して形成すること。
(7)前記チタニア薄膜を構成する酸化チタンは、アナターゼ型またはルチル型の結晶構造を含むこと。
(8)前記光触媒体に接触させる水は、酸素濃度を高めた水であること。
(9)前記酸素濃度を高めた水は、酸素、空気、オゾンの少なくともいずれか1種を水に接触させて生成すること。
(10)光触媒反応による殺菌作用の上流または下流または同位置において、254〜265nmの波長の紫外線を照射する殺菌灯による殺菌作用を生起させること。
また、本発明に係る対象物の殺菌や洗浄を行う方法では、光触媒反応槽と、前記光触媒反応槽中に水を供給する給水ポンプと、前記光触媒反応槽から光触媒反応水を排出する排出回路と、を備えた光触媒反応水生成装置で生成した光触媒反応水を対象物に接触させて、該対象物の殺菌や洗浄を行う方法であって、前記光触媒反応槽は、繊維体に形成し超音波振動により振動する自由端を有した、活性酸素種発生機能を有する光触媒体と、この光触媒体を励起させるための光を照射する光源と、前記光触媒体に100kHz〜500 kHzの超音波振動を付与するための超音波振動子と、を配設して構成し、光源からの光を光触媒体に照射するに際し、100kHz〜500 kHzの超音波振動を光触媒体に付与することによって、光触媒体の繊維体の自由端を振動させて前記光触媒体の表面と接触しながら流れる水の流速を高めて、光触媒体への光照射により生じた活性酸素種を光触媒体表面を流れる水に拡散して、水に活性酸素種の機能を付与し、この水を光触媒反応水として光触媒反応層から排出して取出して前記対象物の殺菌や洗浄を行うこととしている。
また、本発明に係る対象物の殺菌や洗浄を行う方法では、光触媒反応槽と、前記光触媒反応槽中に水を供給する給水ポンプと、前記光触媒反応槽から光触媒反応水を排出する排出回路と、を備えた光触媒反応水生成装置で生成した光触媒反応水を対象物に接触させて、該対象物の殺菌や洗浄を行う方法であって、前記光触媒反応槽は、繊維体に形成し超音波振動により振動する自由端を有した、活性酸素種発生機能を有する光触媒体と、この光触媒体を励起させるための光を照射する光源と、前記光触媒体に500 kHz以上の超音波振動を付与するための超音波振動子と、を配設して構成し、光源からの光を光触媒体に照射するに際し、500 kHz以上の超音波振動を光触媒体に付与することによって、光触媒体の繊維体の自由端を振動させて前記光触媒体の表面と接触しながら流れる水の流速を高めて、光触媒体への光照射により生じた活性酸素種を光触媒体表面を流れる水に拡散して、水に活性酸素種の機能を付与し、この水を光触媒反応水として光触媒反応層から排出して取出して前記対象物の殺菌や洗浄を行うこととしている。
また、本発明に係る魚の除菌や駆虫を行う方法では、光触媒反応槽と、前記光触媒反応槽中に水を供給する給水ポンプと、前記光触媒反応槽から光触媒反応水を排出する排出回路と、を備えた光触媒反応水生成装置で生成した光触媒反応水を魚に接触させて、魚の除菌や駆虫を行う方法であって、前記光触媒反応槽は、繊維体に形成し超音波振動により振動する自由端を有した、活性酸素種発生機能を有する光触媒体と、この光触媒体を励起させるための光を照射する光源と、前記光触媒体に100kHz〜500 kHzの超音波振動を付与するための超音波振動子と、を配設して構成し、光源からの光を光触媒体に照射するに際し、100kHz〜500 kHzの超音波振動を光触媒体に付与することによって、光触媒体の繊維体の自由端を振動させて前記光触媒体の表面と接触しながら流れる水の流速を高めて、光触媒体への光照射により生じた活性酸素種を光触媒体表面を流れる水に拡散して、水に活性酸素種の機能を付与し、この水を光触媒反応水として光触媒反応層から排出して取出して前記魚の除菌や駆虫を行うこととしている。
また、本発明に係る魚の除菌や駆虫を行う方法では、光触媒反応槽と、前記光触媒反応槽中に水を供給する給水ポンプと、前記光触媒反応槽から光触媒反応水を排出する排出回路と、を備えた光触媒反応水生成装置で生成した光触媒反応水を魚に接触させて、魚の除菌や駆虫を行う方法であって、前記光触媒反応槽は、繊維体に形成し超音波振動により振動する自由端を有した、活性酸素種発生機能を有する光触媒体と、この光触媒体を励起させるための光を照射する光源と、前記光触媒体に500 kHz以上の超音波振動を付与するための超音波振動子と、を配設して構成し、光源からの光を光触媒体に照射するに際し、500 kHz以上の超音波振動を光触媒体に付与することによって、光触媒体の繊維体の自由端を振動させて前記光触媒体の表面と接触しながら流れる水の流速を高めて、光触媒体への光照射により生じた活性酸素種を光触媒体表面を流れる水に拡散して、水に活性酸素種の機能を付与し、この水を光触媒反応水として光触媒反応層から排出して取出して前記魚の除菌や駆虫を行うこととしている。
h+VB → h+tr
O2 + e- →O2・-
O2・-+h+VB(h+tr)→ O2
OH- + h+VB → HO・
次いで、1次反応で生じた活性酸素種は、高い反応性を有しているため、活性酸素種同士や、水中に溶解している物質やイオンと反応を起こし、更なる生成物を生じさせる。ここで、1次反応で生じた活性酸素種が、水中に溶解している物質やイオンと起こす反応を2次反応という。
他のイオンの含有されていない超純水を除き、通常の環境中に存在する水は、微量の元素イオンを含んだ状態にあるものと考えられる。特に水道水などは塩素殺菌が施されているため、下記のような2次反応が起こっているものと考えられる。
ClO2 + 2OH- → HOCl + H2O (次亜塩素酸の生成)
また、河川や海水などの生物が存在する環境では、アンモニアが含有されており、同様に下記の2次反応が起こっているものと考えられる。
上述の反応以外にも、さらに多くの2次反応が行われているのは勿論であるが、このようにして生成された2次反応物もまた、1次反応生成物(活性酸素種)と同様に、光触媒反応水の除菌効果や駆虫効果を生起する物質である。
さらに詳しく説明すると、表面がアルミナで覆われた金属製繊維体を担体として、チタニア薄膜を形成すべくディップコーティング加工に供すると、チタニアがアルミナ被膜上に緻密に薄膜を形成することが可能となり、ムラなくチタニア薄膜を形成することができる。ムラのないチタニア薄膜が紫外線で励起すると、光触媒反応をより効率的に行うことができるため、活性酸素種をより多く発生させることができる。
〔試験2〕光触媒体20に照射する紫外線の波長を違えた場合の除菌・殺菌効果の検証(酸素供給及び超音波照射なし)
〔試験3〕酸素供給と超音波照射とを併用した場合における除菌・殺菌効果の検証
〔試験4〕光触媒反応水の除菌・殺菌能力の持続時間についての検証
〔試験5〕殺菌器を併用した場合における除菌・殺菌効果の検証
上記試験1〜5の試験について、以下に詳細を述べる。
図1に示すように構成した光触媒反応水生成装置1(但し、酸素供給と超音波照射は行わない。)の水槽33内に、Staphylococcus aureus(黄色ブドウ球菌)、Enterococcus faecalis(腸球菌)、Bacillus cereus、Escherichia coli(大腸菌)、Klebsiella pneumoniae(肺炎球菌)の5菌種の生菌を懸濁し、菌の濃度が約106cfu/mlとなるように調製した。
次に、試験1と同様の試験系において、光触媒体20に照射する紫外線の波長を違えた場合について検証を行った。
次に、図1に示すように構成した除菌用光触媒反応水生成装置1の水槽33内に、Staphylococcus aureus(黄色ブドウ球菌)、Enterococcus faecalis(腸球菌)、Bacillus cereus、Escherichia coli(大腸菌)、Pseudomonas aeruginosa(緑膿菌)の5菌種の生菌を懸濁し、菌の濃度が約106cfu/mlとなるように調製した。
aureus(黄色ブドウ球菌)、Enterococcus faecalis(腸球菌)、Bacillus cereus、Escherichia coli(大腸菌)、に対して強力な殺菌力を付与されることが実証され、しかも、Pseudomonas aeruginosa(緑膿菌)やグラム陰性菌に対しては、その細菌増殖を抑える制菌力を持つことが示された。
つぎに、光触媒反応水の除菌効果がどの程度持続するのかを検証すべく、光触媒反応水生成装置1を1時間作動した後、光触媒反応水生成装置1を停止して水槽33へ菌体を懸濁し、その菌数の経時変化を追うことで、反応継続時間の推測を行った。
次に、酸素供給及び超音波照射を行っている光触媒反応水生成装置1において、さらにブラックライトや、紫外線を照射した場合での微生物の挙動について試験を行った。
〔駆虫用光触媒反応水生成装置の構成例〕
駆虫用光触媒反応水生成装置及び駆虫方法について、図8〜14を用いて使用状態を示しながら説明する。
〔駆虫用光触媒反応水生成装置の使用状態例2〕
次に、光触媒反応を用いた駆虫用光触媒反応水生成装置に殺菌器を備えた場合について、使用状態を示しながら説明する。
〔駆虫用光触媒反応水生成装置の使用状態例3〕
次に、駆虫用光触媒反応水生成装置101と殺菌器123とを経て生成した活性酸素種を含む水を魚に接触させることで、魚に付着している寄生虫や微生物を除去した例を図12に示す。
〔駆虫用光触媒反応水生成装置の使用状態例4〕
次に、駆虫用光触媒反応水生成装置101と殺菌器123とを経て生成した活性酸素種を含む水を魚に接触させることで、魚に付着している寄生虫や微生物を除去した例を、図12を用いて説明する。
〔駆虫用光触媒反応水生成装置の使用状態例4〕
ここまで説明してきたように、駆虫用光触媒反応水生成装置は、水槽等に配設することで、水槽中に収納された魚に寄生している寄生虫を駆虫することができるが、本実施例6では、水槽全体を駆虫用光触媒反応水生成装置とした例について示す。
まず、温水を循環させる浴槽や、冷却機器の室外機の循環水の微生物の処理を行った例を示す。この光触媒反応水生成装置1を循環水処理回路中に配設することで、近年問題となっているレジオネラ菌の殺菌も行うことができる。
次に、船舶の重心や浮力を調整するバラスト水に含まれる有害有機物質や微生物の処理を行った例を示す。たとえば、本発明に係る光触媒反応水生成装置を船舶のバラストタンク内に配設したり、バラスト水の排水口に配設することで、別途薬剤等を添加することなく、安全で効果的バラスト水を処理することができる。
次に、口腔内に装着する入れ歯34を光触媒反応水で除菌した例について図15を用いて説明する。所定の容量を有する水槽33に、本発明に係る光触媒反応水生成装置1を配設し、水槽33内に入れ歯34を浸漬することで、別途薬剤等を添加することなく、優れた洗浄効果及び除菌・殺菌効果を得ることができる。
次に、光触媒反応水を食器に接触させて、殺菌洗浄を行った例について述べる。たとえば、本発明に係る光触媒反応水生成装置1を食器洗い機の給水ホースの間に配設したり、食器洗い機と一体的に構成して光触媒反応水生成装置1で生成した光触媒反応水が食器に噴射されるようにすることで、別途薬剤等を添加することなく、安全で効果的、かつ、衛生的に食器を洗浄することができる。
次に、光触媒反応水を食品に接触させて、殺菌洗浄を行った例について述べる。たとえば、本発明に係る光触媒反応水生成装置1を食品加工用調理台などに配設し、野菜や果実の洗浄に利用することで、別途薬剤等を添加することなく、安全で衛生的な野菜や果実を得ることができる。
次に、精密機器の洗浄に、本発明に係る光触媒反応水生成装置1を使用した例について示す。たとえば、本発明に係る光触媒反応水生成装置1を、半導体製造用のシリコンウエハー洗浄機の給水ホースの間に配設したり、シリコンウエハー洗浄機と一体的に構成して、光触媒反応水生成装置1で生成した光触媒反応水がシリコンウエハーに触れるようにすることで、別途薬剤等を添加することなく、安全で効果的にシリコンウエハーを洗浄することができる。
次に、トイレに付設されている貯水タンクに、本発明に係る光触媒反応水生成装置1を一体的に配設し、光触媒反応水で便器を洗浄した例について図16を用いて説明する。このように便器を洗浄することで、別途薬剤等を添加することなく、トイレを衛生的に保つことができる。
次に、光触媒反応水を衣類や布地に接触させて、殺菌洗浄を行った例について述べる。たとえば、本発明に係る光触媒反応水生成装置1を洗濯機などに配設し、衣類や布地の洗浄に利用することで、衛生的な状態とすることができる。
次に、光触媒反応水を種籾に接触させて、殺菌洗浄を行った例について述べる。たとえば、苗床に播種する前の種籾を、本発明に係る光触媒反応水生成装置1で生成した光触媒反応水に接触させることで、細菌やカビなどによる種苗の育成阻害を防止することができる。
また、請求項15に記載の魚の除菌や駆虫を行う方法では、光触媒反応槽と、前記光触媒反応槽中に水を供給する給水ポンプと、前記光触媒反応槽から光触媒反応水を排出する排出回路と、を備えた光触媒反応水生成装置で生成した光触媒反応水を魚に接触させて、魚の除菌や駆虫を行う方法であって、前記光触媒反応槽は、繊維体に形成し超音波振動により振動する自由端を有した、活性酸素種発生機能を有する光触媒体と、この光触媒体を励起させるための光を照射する光源と、前記光触媒体に500 kHz以上の超音波振動を付与するための超音波振動子と、を配設して構成し、光源からの光を光触媒体に照射するに際し、500 kHz以上の超音波振動を光触媒体に付与することによって、光触媒体の繊維体の自由端を振動させて前記光触媒体の表面と接触しながら流れる水の流速を高めて、光触媒体への光照射により生じた活性酸素種を光触媒体表面を流れる水に拡散して、水に活性酸素種の機能を付与し、この水を光触媒反応水として光触媒反応層から排出して取出して前記魚の除菌や駆虫を行うため、魚に寄生する寄生虫を駆虫する駆虫方法によれば、魚体の肌に寄生するハダムシや、魚体の鰓に寄生するエラムシなどの外寄生虫を駆虫することができ、これらの寄生虫に由来する魚の病気を予防したり、治療することができる。
Claims (15)
- 光触媒反応槽と、前記光触媒反応槽中に水を供給する給水ポンプと、前記光触媒反応槽から光触媒反応水を排出する排出回路と、を備えた光触媒反応水生成装置において、
前記光触媒反応槽は、繊維体に形成し超音波振動により振動する自由端を有した、活性酸素種発生機能を有する光触媒体と、この光触媒体を励起させるための光を照射する光源と、前記光触媒体に100kHz〜500 kHzの超音波振動を付与するための超音波振動子と、を配設して構成し、
光源からの光を光触媒体に照射するに際し、100kHz〜500 kHzの超音波振動を光触媒体に付与することによって、光触媒体の繊維体の自由端を振動させて前記光触媒体の表面と接触しながら流れる水の流速を高めて、光触媒体への光照射により生じた活性酸素種を光触媒体表面を流れる水に拡散して、水に活性酸素種の機能を付与し、この水を光触媒反応水として光触媒反応層から排出して取出すことを特徴とする光触媒反応水生成装置。 - 光触媒反応槽と、前記光触媒反応槽中に水を供給する給水ポンプと、前記光触媒反応槽から光触媒反応水を排出する排出回路と、を備えた光触媒反応水生成装置において、
前記光触媒反応槽は、繊維体に形成し超音波振動により振動する自由端を有した、活性酸素種発生機能を有する光触媒体と、この光触媒体を励起させるための光を照射する光源と、前記光触媒体に500 kHz以上の超音波振動を付与するための超音波振動子と、を配設して構成し、
光源からの光を光触媒体に照射するに際し、500 kHz以上の超音波振動を光触媒体に付与することによって、光触媒体の繊維体の自由端を振動させて前記光触媒体の表面と接触しながら流れる水の流速を高めて、光触媒体への光照射により生じた活性酸素種を光触媒体表面を流れる水に拡散して、水に活性酸素種の機能を付与し、この水を光触媒反応水として光触媒反応層から排出して取出すことを特徴とする光触媒反応水生成装置。 - 前記光触媒体は、光源の周囲に配置したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光触媒反応水生成装置。
- 前記光源は、太陽光及び/または人工光を利用することを特徴とする請求項1〜3に記載の光触媒反応水生成装置。
- 前記光触媒体は、ガラス製繊維体またはセラミックス製繊維体または不織布であって、その表面をチタニア薄膜で被覆していることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の光触媒反応水生成装置。
- 前記光触媒体は表面にあらかじめアルミナ被膜を形成した金属製繊維体であって、その表面をチタニア薄膜で被覆していることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の光触媒反応水生成装置。
- 前記金属製繊維体の前記アルミナ被膜は、金属繊維体を構成するアルミニウム系金属の融点の半分の温度まで5℃/分の割合以下で加熱し、その後前記アルミニウム系金属の融点直前まで加熱して形成することを特徴とする請求項6に記載の光触媒反応水生成装置。
- 前記チタニア薄膜を構成する酸化チタンは、アナターゼ型またはルチル型の結晶構造を含むことを特徴とする請求項5〜7に記載の光触媒反応水生成装置。
- 前記光触媒体に接触させる水は、酸素濃度を高めた水であることを特徴とする請求項1〜8いずれか1項に記載の光触媒反応水生成装置。
- 前記酸素濃度を高めた水は、酸素、空気、オゾンの少なくともいずれか1種を水に接触させて生成することを特徴とする請求項9に記載の光触媒反応水生成装置。
- 光触媒反応による殺菌作用の上流または下流または同位置において、254〜265nmの波長の紫外線を照射する殺菌灯による殺菌作用を生起させることを特徴とする請求項1〜10いずれか1項に記載の光触媒反応水生成装置。
- 光触媒反応槽と、前記光触媒反応槽中に水を供給する給水ポンプと、前記光触媒反応槽から光触媒反応水を排出する排出回路と、を備えた光触媒反応水生成装置で生成した光触媒反応水を対象物に接触させて、該対象物の殺菌や洗浄を行う方法であって、
前記光触媒反応槽は、繊維体に形成し超音波振動により振動する自由端を有した、活性酸素種発生機能を有する光触媒体と、この光触媒体を励起させるための光を照射する光源と、前記光触媒体に100kHz〜500 kHzの超音波振動を付与するための超音波振動子と、を配設して構成し、
光源からの光を光触媒体に照射するに際し、100kHz〜500 kHzの超音波振動を光触媒体に付与することによって、光触媒体の繊維体の自由端を振動させて前記光触媒体の表面と接触しながら流れる水の流速を高めて、光触媒体への光照射により生じた活性酸素種を光触媒体表面を流れる水に拡散して、水に活性酸素種の機能を付与し、この水を光触媒反応水として光触媒反応層から排出して取出して前記対象物の殺菌や洗浄を行う方法。 - 光触媒反応槽と、前記光触媒反応槽中に水を供給する給水ポンプと、前記光触媒反応槽から光触媒反応水を排出する排出回路と、を備えた光触媒反応水生成装置で生成した光触媒反応水を対象物に接触させて、該対象物の殺菌や洗浄を行う方法であって、
前記光触媒反応槽は、繊維体に形成し超音波振動により振動する自由端を有した、活性酸素種発生機能を有する光触媒体と、この光触媒体を励起させるための光を照射する光源と、前記光触媒体に500 kHz以上の超音波振動を付与するための超音波振動子と、を配設して構成し、
光源からの光を光触媒体に照射するに際し、500 kHz以上の超音波振動を光触媒体に付与することによって、光触媒体の繊維体の自由端を振動させて前記光触媒体の表面と接触しながら流れる水の流速を高めて、光触媒体への光照射により生じた活性酸素種を光触媒体表面を流れる水に拡散して、水に活性酸素種の機能を付与し、この水を光触媒反応水として光触媒反応層から排出して取出して前記対象物の殺菌や洗浄を行う方法。 - 光触媒反応槽と、前記光触媒反応槽中に水を供給する給水ポンプと、前記光触媒反応槽から光触媒反応水を排出する排出回路と、を備えた光触媒反応水生成装置で生成した光触媒反応水を魚に接触させて、魚の除菌や駆虫を行う方法であって、
前記光触媒反応槽は、繊維体に形成し超音波振動により振動する自由端を有した、活性酸素種発生機能を有する光触媒体と、この光触媒体を励起させるための光を照射する光源と、前記光触媒体に100kHz〜500 kHzの超音波振動を付与するための超音波振動子と、を配設して構成し、
光源からの光を光触媒体に照射するに際し、100kHz〜500 kHzの超音波振動を光触媒体に付与することによって、光触媒体の繊維体の自由端を振動させて前記光触媒体の表面と接触しながら流れる水の流速を高めて、光触媒体への光照射により生じた活性酸素種を光触媒体表面を流れる水に拡散して、水に活性酸素種の機能を付与し、この水を光触媒反応水として光触媒反応層から排出して取出して前記魚の除菌や駆虫を行う方法。 - 光触媒反応槽と、前記光触媒反応槽中に水を供給する給水ポンプと、前記光触媒反応槽から光触媒反応水を排出する排出回路と、を備えた光触媒反応水生成装置で生成した光触媒反応水を魚に接触させて、魚の除菌や駆虫を行う方法であって、
前記光触媒反応槽は、繊維体に形成し超音波振動により振動する自由端を有した、活性酸素種発生機能を有する光触媒体と、この光触媒体を励起させるための光を照射する光源と、前記光触媒体に500 kHz以上の超音波振動を付与するための超音波振動子と、を配設して構成し、
光源からの光を光触媒体に照射するに際し、500 kHz以上の超音波振動を光触媒体に付与することによって、光触媒体の繊維体の自由端を振動させて前記光触媒体の表面と接触しながら流れる水の流速を高めて、光触媒体への光照射により生じた活性酸素種を光触媒体表面を流れる水に拡散して、水に活性酸素種の機能を付与し、この水を光触媒反応水として光触媒反応層から排出して取出して前記魚の除菌や駆虫を行う方法。
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