JP4831513B2

JP4831513B2 - 光触媒滅菌器

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Publication number: JP4831513B2
Application number: JP2006508538A
Authority: JP
Inventors: ジョン−ソーブシム
Original assignee: ジョン−ソーブシム
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2024-06-04
Also published as: JP2006526500A; US7230255B2; US20060124860A1; WO2004108605A1

Description

本発明は光触媒滅菌器に関するものであって、より具体的には、貯水槽内の水位にかかわらず貯水槽内に含有されて桿菌及び種々の有機物質によって汚染された水をその中に取り込み、紫外線及びその滅菌能力を高める光触媒反応を用いて汚染された水を滅菌し、容易に設置して種々の器具に効果的に用いられ、たとえば冷温水発生器、冷温水浄化器、蛇口パイプに直結される水道用水浄化器、飲料水浄化器、及び水槽などの滅菌工程を実行するために必要である光触媒滅菌器に関するものである。

ホームまたはオフィスで広範に用いられている飲料水浄化器の例としては、複数の浄化フィルターを用いて固体物質または有機物質を含んだ水道用水を濾液して清浄水をユーザに供給する水道用水浄化器、水を浄化して選択的に冷却または加熱して浄化水飲料水をユーザに供給する冷温水浄化器、及び原水を含有する大型水ボトルを載せ、その大型水ボトルから水発生器の貯水槽に供給される原水をユーザのために選択的に冷却または加熱する冷温水発生器などが挙げられる。

前述の飲料水浄化器では、蛇口パイプに直結される水道用水浄化器のそれぞれに、給水穴及び清浄水放出穴の両方を有する基部、該基部の上部に設けられた円筒状ハウジング、該ハウジング内に設けられた浄化フィルター、及び該ハウジングの上部に設けられたヘッド付きフィルターカートリッジが含まれる。

従来の水道用水浄化器は、その給水穴で蛇口パイプにそれぞれ連結されている。したがって、蛇口パイプから供給された水道用水は、清浄水放出穴を介して外側に放出される前に、複数の浄化フィルターによって浄化される。

しかし、時間が経過するにつれて、多量の不純物が浄化フィルター上に析出する。したがって、従来の浄水器の濾過能力は劣化する。

よって、従来の浄化器のユーザは、定期的にフィルターカートリッジを新規のものと交換することを余儀なくされる。フィルターカートリッジの頻繁な交換のため、従来の浄水器はユーザに不便を感じさせると共に、ユーザに追加経費の負担を強要する。

これら冷温水発生器及び冷温水浄化器のそれぞれには、約１０〜２０リットルの原水または清浄水を貯蔵できる構造になっている貯水槽が含まれている。冷温水発生器及び冷温水浄化器は共に、外部から空気を取り込むことによって水をスムーズに放出させる。

しかし、従来の冷温水発生器及び従来の冷温水浄化器では、貯水槽内に含有された水が、所定期間が経過したにもかかわらず新規のフィルターと交換されていない浄化フィルターを通過することによって処理される場合があり、その結果、処理された水は長期間使用され汚染された浄化フィルターによって汚染される恐れがある。その上、たとえ水道用水が新しい浄化フィルターを通過することによって処理された場合、または原水が衛生的に処理される場合でも、貯水槽内に含有された水は、吸気口を介して種々の有害な桿菌が空気と共に該貯水槽内に取り込まれるため、それらの桿菌によって汚染される可能性がある。したがって、従来の水発生器または浄化器から放出される水は飲料用として好適でない可能性がある。従来の冷温水発生器の場合、ユーザは汚染された貯水槽の状態を肉眼で観察することができる。したがって、ユーザは定期的に貯水槽を浄化するか、または殺菌剤を貯水槽に入れることができるが、従来の冷温水浄化器の場合、貯水槽は一般に浄水器のケーシング内に設置されている。かくして、ほとんどのユーザは、浄化フィルターを新規のフィルターと交換する前に貯水槽内部を浄化することなしに浄水器を使用している。よって、長期間使用された冷温水浄化器は桿菌によってさらに深刻に汚染されている。上記の状態では、長期間使用された従来の冷温水浄化器によって処理された水の品質は桿菌のため、浄化されていない水と比較して劣る可能性があり、そのため、該処理水は健康に良くない可能性がある。水が桿菌によって汚染されるという問題を克服する努力の一環として、飲料水浄化器の貯水槽内に紫外線滅菌器を設けて桿菌の生成と繁殖を防止するという技術が提案された。

従来の紫外線滅菌器には、石英管及びＵＶ（紫外線）ランプ、中に石英管を有するスリーブ、該スリーブの両端を締着し、該石英管を支持するホルダ、及び中にスリーブを有し、給水口と排水口の両方を提供するハウジングが含まれる。従来の紫外線滅菌器は、２５４ｍｍの波長を有する紫外線によって桿菌を滅菌することができるが、以下の問題がある。

第１の問題は、紫外線が水に浸透できる深さは１〜２ｍｍのため、中にＵＶランプを有する石英管の外面周囲にある水のみしか滅菌されないということである。したがって、従来の紫外線滅菌器は、貯水槽内に含有された水全体を滅菌することができない。

第２の問題は、従来の紫外線滅菌器を備えた飲料水浄化器が、滅菌器によって滅菌された水が滅菌されていない水と混合している状態の水をユーザに供給する可能性があり、したがって、ユーザが被害を受ける場合があるという問題である。

第３の問題は、貯水槽内の水位が低い場合、紫外線滅菌器の滅菌能力が劣化するという問題である。

第４の問題は、従来の紫外線滅菌器は、紫外線が環境ホルモンなどの種々有機物質を溶解または除去することができないという点で問題があることである。

従って、本発明は従来の技術において発生する上記問題を念頭に置いてなされたものであって、本発明の目的は、貯水槽内の水位にかかわらず貯水槽内に含有されている桿菌及び種々の有機物質によって汚染された水をその中に取り込み、紫外線及びその滅菌能力を高める光触媒反応を用いて汚染された水を滅菌し、容易に設置して種々の器具に効果的に用いられ、たとえば冷温水発生器、冷温水浄化器、水道用水浄化器、飲料水浄化器及び水槽などの滅菌工程を実行するために必要である光触媒滅菌器を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、下記を含む光触媒滅菌器を提供するもの
である。上部円筒キャップ部、及び上部円筒キャップ部の直径よりも小さい直径を有し、上部円筒キャップ部下端部の下に一体的に設けられた下部円筒キャップ部を具備する円筒形状の上部キャップと、上端部が前記上部キャップに締着された石英管と、前記石英管内に設けられたＵＶランプと、上端部を前記上部キャップに締着し、下端部は前記上端部から送り込まれた水を放出する開口を形成し、前記石英管外面との間に所定の間隙を形成するように前記石英管の外面周囲に設けられた内管と、前記石英管と前記内管の間に設けられた光触媒被覆担体と、上端部を前記上部キャップに締着し、前記内管の外面周囲との間に所定の間隙を形成し、下端部を介して取り込まれた水を前記内管の上端部に送り込むように前記内管の外面周囲に設けられた外管。

該内管はガラスまたは石英材料製であっても良く、該外管はガラス、石英、ステンレス鋼、銀、銀メッキした金属及びアルミニウムのうちの１つの材質でできていても良い。

該下部円筒キャップ部には、互いから所定の間隔で間隙を介して、該下部円筒キャップ部外面の周囲に縦方向に設けられた複数のガイド溝と、各複数のガイド溝を内管上端部と連通するための水通過穴と、下部円筒キャップ部の内面下端部上の水通過穴下に設けられた内部段付き部を含むことができる。該内管は一定直径の長手方向の円筒形状であっても良く、その上端部が該内部段付き部と密着していても良い。

さらに本光触媒滅菌器は、該下部円筒キャップ部の外面から所定の間隔で間隙を介する一方、上部円筒キャップ部下端部から下向きに延出するスカート部を含むことができ、その結果、該外管の上端部は該スカート部内面と密着することができる。

さらに本光触媒滅菌器には、水を該外管内部に送り込むため、及び水を該内管から外側に放出するために、該内管下端部と該外管下端部との下に設けられた下部キャップを含むこともできる。

該下部キャップには、下記を含むことができる。該内管下端部を支持するための第１支持面を有する第１リング形状連結部、水を該内管から外側に放出するために第１支持面中央部に設けられた放出穴、該放出穴の内面に設けられた雌ねじ、及び該内管の外面下端部と係合するための第１支持面から上方に突出した第１リング形状壁部と、該外管下端部を支持するための第２支持面、第２支持面に設けられた送り穴、及び第１リング形状連結部の第１リング形状壁部の直径を超える直径を有し、該外管の外面下端部と係合するために第２支持面から上方に突出した第２リング形状壁部を有する第２リング形状連結部。

さらに本光触媒滅菌器には、第１及び第２リング形状壁部のそれぞれの内面に設けられた環状溝、及び環状溝内に位置するＯリングを含むこともできる。

該下部キャップの下面は段付き形状になっていても良い。

さらに本光触媒滅菌器には、パイプラインに連結し、該外管下端部に一体的に設けられた基部（下部キャップの送り穴と連通するために設けられた給水口付き）、及び下部キャップの放出穴と連通するために設けられた清浄水放出穴を含むこともできる。

光触媒被覆担体は、球状、円筒状、バネ形状またはチューブ形状ネットを具備することができる。

光触媒被覆担体は、シリカゲル、シリカ酸化アルミニウム、ゼオライト、ステンレス鋼、銅、ニッケル、銀、アルミニウム及び銀メッキした金属からなるグループから選択される材料の外面にチタン酸化物をコーティングすることによって作ることができる。

光触媒被覆担体は、０.１ｍｍ以下の深さに酸を用いて選択した材料の外面を溶出させた後、チタン酸化物をコーティングすることによって作ることができる。

本光触媒被覆担体は、白金（Pt）、銀（Ag）、パラジウム（Pd）、ニッケル（Ni）、スズ（Sn）、クロム（Cr）、鉄（Fe）及びマグネシウム（Mg）金属及びその酸化物で構成されるグループから選択される少なくとも１つの材料が０〜５％のチタン酸化物内に添加されるチタン酸化物で被覆された後、熱処理を介して作り出することができる。

本光触媒滅菌器またはその一部を、滅菌機能を有する器具の貯水槽内の水中に浸漬することが可能であり、したがって貯水槽内に含有された水は該外管に送り込まれて外部に放出されるが、該内管を通過することによって滅菌される。

本光触媒滅菌器は、該器具の貯水槽内に垂直または水平に設置することができる。

本光触媒滅菌器は、滅菌機能を有する器具の出口または給水管の周囲に設置することができ、したがって該器具から放出された水、または該器具に送り込まれた水は、該外管に送り込まれ、外部に放出されるが、該内管を通過することによって滅菌される。

本光触媒滅菌器は、滅菌機能を有し、冷水を送り込むために貯水槽と、該貯水槽に連結された冷水放出管（該冷水放出管の端部に設けられた少なくとも１つの冷水用二方コック付き）と、該貯水槽に連結した温水槽と、該温水槽に連結した温水放出管（該温水放出管の端部に設けられた少なくとも１つの温水用二方コック付き）とを具備する器具の貯水槽内に設置することができる。本光触媒滅菌器の放出穴は該冷水放出管に連結することができ、第１バルブは該冷水放出管上に設けることができ、接続管は該冷水放出管を該温水放出管に結合することができ、第２バルブは該接続管上に設けることができ、及び滅菌スイッチは該第１バルブと該第２バルブの両方を制御することができ、したがって、該滅菌スイッチによって第１バルブが閉じ、第２バルブが開くと、該冷水用二方コックは温水によって滅菌される。

該第１バルブ及び該第２バルブのそれぞれは、電磁弁または電動式方向制御弁を具備することができ、滅菌スイッチを入れてから所望の時間が経過したとき、自動または手動でその常態に戻すことができる。

本発明の上記および他の目的、特徴および他の利点は、下記の添付図面と併せて以下の詳細説明からより明確に理解されるであろう。

以下に、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳しく記載する。

図１に示すように、本発明の光触媒滅菌器は、有用な浄水器である。たとえば、本光触媒滅菌器は、水道用水を水源として使用する冷温水浄化器に取り付ける。

図１を参照すると、本冷温水浄化器には、水道用水中の汚染物質を濾過することによって水道用水を浄化する浄化フィルターユニット１００、及び浄化フィルターユニット１００と貯水槽１２０間を連結するパイプを介して貯水槽１２０から供給された水を冷却及び貯蔵する貯水槽１２０が含まれる。さらに冷温水浄化器には、貯水槽１２０のタンクカバー１２１、及び紫外線を用い、光触媒作用反応を介して浄化水を滅菌するために貯水槽１２０のタンクカバー１２１を介して貯水槽１２０取り付けられる本発明の実施形態に係る光触媒滅菌器２００が含まれる。

さらに冷温水浄化器には、貯水槽１２０の下に設けられた温水槽１３０が含まれ、貯水槽１２０から供給された冷水を加熱してその中に貯蔵する。
水道用水中の汚染物質を順次に濾過するため、浄化フィルターユニット１００には、水道用水中の土、砂などの種々のくずを除去する沈殿フィルター１０１、及び水道用水中に溶融した塩素及び有機化合物を吸収して除去するプレカーボンフィルター１０２が含まれる。さらに浄化フィルターユニット１００には、水道用水から不純物を除去するが、水道用水中に含有される種々の無機質は除去しない限外濾過フィルター１０３、及び水道用水に浮遊する発癌物質、重金農薬などの微細物質除去する逆浸透膜フィルター（図示せず）が含まれる。さらに浄化フィルターユニット１００には、水道用水濾過の最終ステップとしての機能を果たし、桿菌繁殖を防止し、臭気、味及び色素を除去するポストカーボンフィルター１０４が含まれる。

冷却コイル１２２は、貯水槽１２０内の含有される水を冷却するために、貯水槽１２０外面の周囲に巻き付ける。加熱ユニット１３１は、温水槽１３０に含まれる水を加熱するために、温水槽１３０の外面に取り付ける。冷水用二方コック１２３及び温水用二方コック１４２を、冷水及び温水をそれぞれ放出するために、貯水槽１２０及び温水槽１３０の周囲に設ける。冷水用二方コック１２３及び温水用二方コック１４２のそれぞれは、複数の二方コックとすることもできる。

貯水槽１２０には、冷却される水と加熱される水を分離するために、その中に仕切板１２４を設ける。貯水槽１２０にはさらに、仕切板１２４の所定の部分に設けた貫通孔に垂直に挿入される温水入口管１２５もその中に有する。仕切板１２４は、貯水槽１２０の内面から所定の間隔で間隙を介して設ける。連結穴は、仕切板１２４上に設けられ、本実施形態に係る光触媒滅菌器２００が貯水槽１２０内の垂直に設置されることを可能にする。図１では、参照番号１１１は貯水槽１２０内の水位を制御するための液面制御装置を示し、１２０ａは吸気口を示す。図２に示すように、本発明の光触媒滅菌器２００には、円筒形状を有する上部キャップ２１０、ＵＶランプ２３０付き石英管２４０、内管２５０、光触媒被覆担体２７０、及び外管２６０が含まれる。

上部キャップ２１０は、テフロン（登録商標）、シリコンゴム、合成樹脂、ステンレス鋼またはアルミニウムでできている。上部キャップ２１０には、上部円筒キャップ部２１０ａ、及び上部円筒キャップ部２１０ａの直径よりも小さい直径を有し、上部円筒キャップ部２１０ａ下端部の下に一体的に設けられた下部円筒キャップ部２１０ｂが含まれる。上述の直径の違いのため、外段付き部２１０ｃは上部円筒キャップ部２１０ａ及び下部円筒キャップ部２１０ｂ間の接合部に形成する。カバー２２０は、上部キャップ２１０を閉じるため、複数の軸継手ボルト２２１によって上部キャップ２１０上端部に連結する。カバー２２０は、図４に示した別の実施形態のように、ネジかみ合い構造によって上部キャップ２１０に連結することができる。すなわち、上部キャップ２１０は、雌ねじ付きスカート部２２２を有する。上部円筒キャップ部２１０ａは雄ねじを有する。したがって、該カバー２２０は、軸継手ボルトなしで上部キャップ２１０に容易に連結することができる。その上、該カバー２２０は、射出成形工程を介して上部円筒キャップ部２１０ａ上に一体的に設けることができるが、添付図面には示していない。この場合には、該カバー２２０は、軸継手ボルト２２１を用いるか、またはネジかみ合い構造を介して、上部キャップ２１０に連結することは必要でない。

図２に示すように、該カバー２２０は、本明細書中に後述するＵＶランプ２３０の安定化装置２３１に接続された電源供給ライン２３２を外側に導くために開口部２２０ａを有する。上部キャップ２１０は、図１に示すように、貯水槽１２０のタンクカバー１２１に連結する。

従って、本発明の光触媒滅菌器２００は、タンクカバー１２１上に支持される一方、貯水槽１２０内に取り付けられる。

図２を参照すると、石英管２４０はその中にＵＶランプ２３０を有し、上部キャップ２１０でその上端部に締着される。すなわち、Ｏリング２８０は石英管２４０と上部円筒キャップ部２１０ａ間に割り込む一方、石英管２４０の上端部は上部円筒キャップ部２１０ａの内面と密着する。

内管２５０は、その上端部を介して水を取り込み、その下端部を介して水を放出するために、その上端部及び下端部を開く。内管２５０は、石英管２４０外面の周囲に設けられ、内管２５０と石英管２４０外面との間に所定の間隙を形成する。内管２５０は、その上端部が上部キャップ２１０に締着される。詳細には、内管２５０の上端部を下部円筒キャップ部２１０ｂの外面と密着させる一方、内管２５０を、内管２５０と上部キャップ２１０の間に割り込む別のＯリング２８０によって上部キャップ２１０に締着する。本実施形態では、複数の水通過穴２５１を内管２５０上端部の周囲に設ける。内管２５０の下端部は、石英管２４０の直径よりも小さい直径を有する。この時点では、複数の水通過穴２５１を、下部円筒キャップ部２１０ｂの下端部の下に位置決めする。さらに、内管２５０の下端部を、貯水槽１２０の下方に設けられた放出穴に連結する。

上部キャップ２１０を外管２６０の上端部に締着し、外管２６０と内管２５０の外面周囲との間に所定の間隙を形成する。この時点では、外管２６０の上端部を下部円筒キャップ部２１０ｂの外面と密着させる一方、外管２６０を、外管２６０と上部キャップ２１０の間に割り込む別のＯリング２８０によって上部キャップ２１０に締着する。好ましくは、外管２６０を、その下端部が１０〜５０ｍｍの間隔で貯水槽１２０の底面から間隙を介して配設する。外管２６０の下端部と貯水槽１２０の底面間の上述間隔は、貯水槽１２０から外管２６０に水を供給するためのギャップを形成する。

図４に示すように、スカート部２１１は、外管２６０を上部キャップ２１０に連結する前述の構造と異なり、下部円筒キャップ部２１０ｂの外面から所定の間隔で間隙を介する一方、上部円筒キャップ部２１０ａの下端部から下向きに延出することができる。したがって、外管２６０の上端部は、Ｏリング２８０が外管２６０とスカート部２１１間に割り込んだ状態でスカート部２１１の内面と密着する。

内管２５０は、光線透過率を確保するため、好ましくはガラスまたは石英材料製とする。外管２６０は、好ましくはガラス、石英、ステンレス鋼、銀、銀メッキした金属またはアルミニウム製とする。

図２に示した本発明の光触媒滅菌器２００を冷温水浄化器に取り付ける場合、貯水槽１２０内に含有された水は、外管２６０の下端部及び複数の水通過穴２５１を介して内管２５０に供給される。

内管２５０に供給された水は、ＵＶランプ２３０から放射される紫外線を用いて光分解反応を惹起する光触媒被覆担体２７０を通過することによって滅菌される。

その後、滅菌された水は、内管２５０の下端部に設けられた水放出穴２５２を介して放出される。

図２及び図４に示すように、光触媒被覆担体２７０を石英管２４０と内管２５０の間に設ける。

光触媒被覆担体２７０は、ＵＶランプ２３０から放射される紫外線による酸化還元反応を介して光分解反応を惹起する。光触媒被覆担体２７０は、無機材料または金属にチタン酸化物（ＴｉＯ_２）をコーティングすることによって作る。

たとえば、光触媒被覆担体２７０は、球状または円筒状のシリカゲル、シリカアルミナ及びゼオライトからなるグループから選択される材料の外面にチタン酸化物をコーティングすることによって作ることができる。

その上、光触媒被覆担体２７０は、効果的に紫外線を受光し、該水と接触する表面積を増加するように、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、銅、銀またはアルミニウムなどの金属製で、バネ形状（図３（ａ）を参照）または円筒状（図３（ｂ）を参照）とすることができる。図３（ｂ）に示すように、円筒状光触媒被覆担体２７０の場合では、光触媒被覆担体２７０は、０.１ｍｍ以下の深さで酸を用いてその表面を溶出によって粗面化することができる。その上、光触媒被覆担体２７０は、第４図に示すようにチューブ形状ネットを具備することができる。この場合、光触媒被覆担体２７０を、ジグザグ型のパターンを形成するために皺をよせながら内管２５０に挿入する。

光触媒被覆担体２７０に用いる光触媒材料はチタン酸化物に限定されず、０〜５％のチタン酸化物内でチタン酸化物に白金、銀、パラジウムまたはニッケルを添加した素材であってもよい。その上、酸化亜鉛（ZnO）または酸化第二錫（SnO_２）などの酸化物を光触媒材料として使用することが可能であるが、好ましくは、チタン酸化物を光触媒材料として使用する。光触媒材料は、ＵＶランプ２３０から放射される紫外線を用いて電子帯及び電子穴を生成する。電子穴は、水との反応によってヒドロキシラジカル（OH-）を生成する。電子帯は吸収酸素に電子を与えてスーパーオキサイドイオン（０_２）を生成する。結果として、汚染された材料は二酸化炭素（CO_２）及び水（H_２０）に溶解される。加えて、細胞内の呼吸器系に関与する補酵素は除去される。したがって、光触媒被覆担体２７０は滅菌機能を有する。

その一方、内管２５０を、水を効果的に内管２５０へ引き出す能力のある以下の構造を備えるように作ることが可能である。

すなわち、図４及び図５に示すように、下部円筒キャップ部２１０ｂには、その外面周囲に所定の間隔で縦方向に複数のガイド溝２１２が形成される。円筒状キャップ部２１０ｂにはさらに、ガイド溝２１２を内管２５０の上端部と連通するためにガイド溝２１２のそれぞれの上端部に設けられる水通過穴２５１が含まれる。好ましくは、少なくとも１０個の水通過穴２５１を設けて内管２５０に供給される水量を増加して、水を光触媒被覆担体２７０に均等に分散させるようにする。内部段付き部２１０ｄを、下部円筒キャップ部２０１ｂの下端部内面の水通過穴２５１下に設ける。内管２５０は一定直径の長手方向の円筒形状を有する。内管２５０をその上端部で下部円筒キャップ部２１０ｂの内部段付き部２１０ｄと密着させる一方、内管２５０をＯリング２８０によって下部円筒キャップ部２１０ｂに対して締着する。

図４に示した光触媒滅菌器では、外管２６０の下端部を介して外管２６０に供給される水は、下部円筒キャップ部２１０ｂの水通過穴２５１に向かってガイド溝２１２に沿って流れる。よって、十分な量の水を短時間でチャネリングなしに内管２５０に均等に供給することができる。上述の水流構造によって、内管２５０に供給される水量は増加する一方、水はチャネリングなしに均等に流れる。

よって、本光触媒滅菌器は効果的に水を滅菌する。その上、下部円筒キャップ部２１０ｂに水通過穴２５１を設ける場合は、水通過穴２５１をもろい石英管２４０上に設ける場合と比べて、所望数の水通過穴２５１を設けることがより容易である。

よって、水が流れる際にチャネリングは生じない。したがって、滅菌及び浄化処理がより効果的に達成される。その一方、内管２５０が一定の直径を有する場合、水通過穴２５１を下部円筒キャップ部２１０ｂに設けられると同時に、内管２５０を容易に作製することができる。すなわち、内管２５０の生産性をオートメーションシステムによって増加することができる。

図４に示した光触媒滅菌器にはさらに、水を外管２６０の内部に送り込み、その水を内管２５０の外側に放出するための、内管２５０の下端部と外管２６０の下端部の両方の下に設けられる下部キャップ２９０が含まれる。

図６に示すように、下部キャップ２９０の素材は、上部キャップ２１０用として記載した材料と同一であっても良い。下部キャップ２９０には第１リング形状連結部２９１が含まれる。第１リング形状連結部２９１は、内管２５０の下端部を支持するための第１支持面２９１ａを具備する。放出穴２９４は、水を内管２５０から外側に放出するために、放出穴２９４の内面に設けられた雌ねじと共に第１支持面２９１ａの中央部に設ける。第１リング形状壁部２９１ｂは、内管２５０の外面下端部と係合させるために第１支持面２９１ａから上方に突出させる。下部キャップ２９０にはさらに、第２リング形状連結部２９２が含まれる。第２リング形状連結部２９２は、外管２６０の下端部を支持するための第２支持面２９２ａを具備する。送り穴２９３は、第２支持面２９２ａに設けるが、第１リング形状連結部２９１の第１リング形状壁部２９１ｂの直径を超える直径を持つ第２リング形状壁部２９２ｂは、外管２６０の外面下端部と係合させるため、第２支持面２９２ａから上方に突出させる。

よって、下部キャップ２９０を、内管２５０と外管２６０の両方の下端部上に取り付ける。第４図に示すように、下部キャップ２９０にはさらに、第１リング形状壁部２９１ｂと第２リング形状壁部２９２ｂのそれぞれの内面に設けられる環状溝、及び環状溝内に位置するＯリングが含まれる。したがって、下部キャップ２９０は、内管２５０と外管２６０との両方にしっかりと締着される。

光触媒滅菌器２００を貯水槽１２０内に取り付ける際、下部キャップ２９０の送り穴２９３は、貯水槽１２０の底面と所定の間隔で間隙を介して配設される。

したがって、水貯水槽１２０内に含有された水は、スムーズに外管２６０に供給される。

下部キャップ２９０の放出穴２９４は、内管２５０において既に滅菌及び浄化されている水を貯水槽１２０の外側、たとえば冷水槽、温水槽１３０または貯水槽１２０の下に設けられた水用二方コックに向かって放出するために設ける。

雌ねじは、下部キャップ２９０の放出穴２９４の内面に設けられる。よって、下部キャップ２９０は、図１に示すように該放出管が挿入される水放出穴２５２とは異なり、貯水槽１２０の底面から上方に突出した放出管に容易に連結される。

すなわち、該放出管は、貯水槽１２０の底面から一体的に上方に突出させる。

放出管はその外面に雄ねじを有する。したがって、下部キャップ２９０の放出穴２９４は、ネジかみ合い構造によって貯水槽１２０の放出管に連結できる。

この場合、下部キャップ２９０はその下面に、放出管に連結されている一方、貯水槽１２０の底面から所定の間隔で間隙を介した段付き形状を有する。詳細な説明をすると、下部キャップ２９０の下面は、第１リング形状連結部２９１の第１支持面２９１ａに対応する下面の一部は、第２リング形状連結部２９２の第２支持面２９２ａに対応する別の一部よりも低くなるように、段付きになっている。放出穴２９４の下端部の周囲のさらに別の一部は、第１支持面２９１ａに対応する一部よりも低い。よって、第２支持面２９２ａに対応する下部キャップ２９０の下面の一部は、貯水槽１２０の底面から所定の間隔で間隙を介して配設される。したがって、貯水槽１２０内に含有された水は、第２リング形状連結部２９２の送り穴２９３を介して、内管２５０及び外管２６０間に規定された空間にスムーズに引き込まれる。

その上、光触媒滅菌器２００を貯水槽１２０の底面に締着する工程は簡略化され、かくしてその製造しやすさが向上する。

図２または図４に示した光触媒滅菌器が、図１及び図７に示した冷温水浄化器にそれぞれ取り付けられると、水貯水槽１２０内に含有された水は、外管２６０の下端部または下部キャップ２９０の送り穴２９３を介して、内管２５０及び外管２６０間に規定された空間に供給される。その後、その水は、水通過穴２５１を介して内管２５０に引き込まれる（またはガイド溝２１２が設けられた場合にはガイド溝２１２及び水通過穴２５１を介して）。したがって、内管２５０に引き込まれる水は、光触媒反応によって滅菌される。水放出穴２５１が上部キャップ２１０に設けられる場合、内管２５０が一定の直径を有していれば、該光触媒滅菌器を容易に大量生産に適合させることができ、かくして加工性及び生産性を向上することができる。

本発明の光触媒滅菌器２００は、前述の冷温水浄化器に用いられると飲料水浄化器としての機能を果たし、しかも、種々の滅菌機能を有する器具、たとえば市街用圧力給水システム型浄化器、水槽及び公共の場に設置される大型冷温水浄化器などの冷温水発生器、種々の飲料水浄化器として使用できる。その上、前述の目的に従って、光触媒滅菌器２００のサイズを変えることもできる。たとえば、ＵＶランプ２３０の容量とサイズを変えることができる。

以下に、本発明の光触媒滅菌器２００を有する器具の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。すべての図面を通じて同一または類似の構成部品に対しては同一の参照符号を使用した。また上述の構成要素のさらなる説明は不必要と見なされる。

本発明の光触媒滅菌器２００は、図１及び図７に示すように、冷温水浄化器内に垂直に設置することができる。あるいは、本光触媒滅菌器２００は、第８図の冷温水発生器に設置される光触媒滅菌器２００と同じような方法で、冷温水浄化器の構造に応じて冷温水浄化器内に水平に設置することもできる。図８の場合には、連結穴が貯水槽１２０の側面壁の所定の部分に設けられている。本光触媒滅菌器２００は、貯水槽１２０連結穴を介して水平に配設する。光触媒滅菌器２００の下部キャップ２９０の放出穴２９４は、冷水用二方コックに連結される別の吸気管に連結する。

図８の冷温水発生器の操作は次の通りである。原水ボトル１６０は、原水ボトル１６０のインレットが貯水槽１２０のカバー２２０に設けられた開口部に挿入されるように、貯水槽１２０に逆に載置する。自重によって原水ボトル１６０から落下した後、貯水槽１２０内に含有された水は、前述の冷温水浄化器のために記載した方法と同じ方式で滅菌及び浄化される。図８の冷温水発生器では、本発明の光触媒滅菌器２００は、貯水槽１２０内に水平に設置されるが、この設置方法に限定するものではない。すなわち、本光触媒滅菌器２００は、冷温水発生器の構造に従って、前述の冷温水浄化器のように、貯水槽１２０内に垂直に設置することもできる。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、本発明の光触媒滅菌器２００を有する水槽１７０の実施例を示す図である。本発明の光触媒滅菌器２００は、図９（ａ）に示すように水槽１７０内に垂直に設置することができ、あるいは、図９（ｂ）に示すように水槽１７０内に水平に設置こともできる。図９（ａ）に示すように、光触媒滅菌器２００が水槽１７０内に垂直に設置される場合、光触媒滅菌器２００の上端部は、水槽１７０のカバー１７１上に設けられた連結穴を介して外部にさらされる。光触媒滅菌器２００の下端部は、水槽１７０に含有される水に浸漬される。光触媒滅菌器２００の下部キャップ２９０は、水槽１７０内に設置したポンプ１８０の給水口１８１に連結される。この時点では、下部キャップ２９０をポンプ１８０の給水口１８１に連結するため、雄ネジを有する連結管（図示せず）を、アダプタ（図示せず）を介してポンプ１８０の給水口１８１に接続する。その後、下部キャップ２９０の放出穴２９４を、ねじかみ合い部を介して連結管に連結する。ポンプ１８０が作動すると、水槽１７０に含有される水は、ポンプ１８０のポンプ力によって外管２６０及び複数の水通過穴２５１の両方を経由して内管２５０に引き込まれる。その後、内管２５０に引き込まれた水は、内管２５０を通過することよって滅菌及び浄化される。滅菌及び浄化された水はその後、水浸したポンプ１８０の排水口１８２を介して水槽１７０に放出される。よって、水槽１７０に含有された水は汚染から保護される。光触媒滅菌器２００の下部キャップ２９０の送り穴２９３が、ポンプ１８０の排水口１８２に連結されているときでさえ、上述の場合と同様の結果が得られる。

逆に、下部キャップ２９０の放出穴２９４は、ポンプ１８０の排水口１８２に連結することができ、ポンプ１８０は、水槽１７０に含有された水を内管２５０に供給する。したがって、この水は、内管２５０内で滅菌及び浄化された後に、内管２５０から外管２６０及び送り穴２９３の両方を経由して水槽１７０に放出される。

図９（ｂ）に示すように、本発明の光触媒滅菌器２００は、完全に水に浸漬した状態で水槽１７０内に水平に設置することができる。この場合、水の流れは前述の場合と引き続き同一であり続けるので、さらなる説明はかくして不要と見なされる。しかし、光触媒滅菌器２００を水中に支持するため、光触媒滅菌器２００の両端が支持脚１９０を備えていることができる。この時点で、上部キャップ２１０は、上部キャップ２１０が一体に密閉されているカバー２２０と一体化される。上部キャップ２１０は、ＵＶランプ２３０の安定化装置２３１に接続された電源供給ラインを外側に導くため、その中央部に開口部２２０ａを有する。

水がＵＶランプ２３０に漏出することを防止するには、電源供給ラインを被覆する導管を開口部２２０ａに挿入する。その上、導管が開口部２２０ａと密着している間にＯリング２８０を開口部２２０ａの内面に設ける。加えて、水槽１７０上端部載置水槽カバー１７１は、その所定の部分にリード線穴を有する。

上部キャップ２１０の開口部２２０ａに挿入された導管を水槽カバー１７１のリード線穴を介して水槽１７０の外側に導き、かくして電気の漏出を防止する。

上記のように、本発明の光触媒滅菌器２００は問題なしに水中で使用することができる。よって、本光触媒滅菌器２００には、従来の水槽では含有された水が外部に放出された後に滅菌されていたが、その構造を製造するために使用されてきた種々の構成要素またはパイプが必要とされない。その上、光触媒滅菌器２００は、ユーザが従来のパイプをポンプに接続しなければならないという問題を解決することができる。加えて、光触媒滅菌器２００はその滅菌能力を増加
する。

その一方、蛇口パイプに直結されて水道用水浄化器で使用される、さらなる実施形態に係る光触媒滅菌器２００を図１０に示す。

この実施形態に係る光触媒滅菌器２００は、水道用水浄化器に用いた従来のフィルターカートリッジを新しいカートリッジと高い頻度で交換しなくてはならないという問題を解決することができ、かくして運転経費を節減できる。

詳細な説明では、図１０に示すように、この実施形態に係る光触媒滅菌器２００にはさらに、配水管などのパイプラインに連結した基部３００が含まれる。基部３００は、下部キャップ２９０の送り穴２９３と連通するために設けられた給水口３０１、及び下部キャップ２９０の放出穴２９４と連通するために設けられた清浄水放出穴３０２を具備する。基部３００は、外管２６０の下端部に一体的に設けることができる。この実施形態では、外管２６０の上端部は、好ましくは雄ネジと雌ネジのかみ合わせによって上部キャップ２１０の外面上に取り付ける。同じように、カバー２２０を上部キャップ２１０に連結する。この時点では、カバー２２０と外管２６０の両下端部は、上部キャップ２１０に連結する一方、互いに接触する。

水道用水浄化器の光触媒滅菌器２００は、単に配水管に取り付けられ、したがって、その新しい装置との交換工程は典型的なカートリッジと同じように容易である。したがって、この実施形態に係る光触媒滅菌器２００は、従来のフィルターカートリッジと類似機能を有するが、その滅菌効果ははるかに優れている。

一方、温水はそれ自体自然に滅菌されるものである。よって、温水用の配水弁（または温水用二方コック１４２）を別個に滅菌する必要はない可能性があり、温水用二方コックはここに図示しない。しかし、冷水用の配水弁（または冷水用二方コック１２３）は空気中に浮遊する桿菌、またはユーザの手、周辺デバイスとの接触による桿菌で感染される可能性がある。よって、本発明の光触媒滅菌器２００は、冷水用配水弁を衛生的に維持するように、冷温水発生器及び冷温水浄化器などの種々の飲料水浄化器に使用される個々の冷水用の配水弁のそれぞれに設置することができる。

加えて、図１１に示すように、本発明の光触媒滅菌器２００は、種々の器具のそれぞれの給水管ライン３１０の所定部分に設置することができ、かくして放出されるべき水または器具に送り込まれた水を滅菌することができる。

図１２は、本発明の光触媒滅菌器２００が含まれ、光触媒滅菌器２００及び温水から選択される任意の１つを用いてその冷水用二方コック１２３を滅菌することが可能である構造になっている、別の冷温水発生器を示す図である。

図１３は、本発明の光触媒滅菌器２００が含まれ、光触媒滅菌器２００及び温水から選択される任意の１つを用いてその冷水用二方コック１２３を滅菌することが可能である構造になっている、別の冷温水浄化器を示す図である。

図１２及び図１３のそれぞれに記載したように、本発明の光触媒滅菌器２００は、紫外線を用い、光触媒反応を介して水を滅菌するために、その中に水を含有する貯水槽１２０内に取り付ける。光触媒滅菌器２００の放出穴は、冷水用二方コック１２３に接続された冷水放出管１３２に連結する。温水を温水槽１３０から温水用二方コック１４２に供給するために設けられた温水放出管１３３は、接続管１３４を介して冷水放出管１３２に接続する。第１バルブ１３５は冷水放出管１３２に設ける。第２バルブ１３６は接続管１３４に設ける。第１バルブ１３５と第２バルブ１３６の両バルブは滅菌制御スイッチ１３７によって制御される。

滅菌制御スイッチ１３７が運転されていない間は、第１バルブ１３５は開き、第２バルブ１３６は閉じる。

よって、上記状態では、ユーザは温水及び冷水を選択的に使用できる。逆に、滅菌スイッチ１３７がオンにされると、第１バルブ１３５は閉じ、第２バルブ１３６は開く。よって、冷水放出管１３２は第１バルブ１３５によって閉じ、したがって、冷水用二方コック１２３を介して冷水を放出することはできないが、温水用二方コック１４２及び冷水用二方コック１２３の両方を介して温水を放出することができる。この時点で、冷水用二方コック１２３は放出される温水によって滅菌される。

第１バルブ１３５及び第２バルブ１３６のそれぞれは、電磁弁または電動式方向制御弁を具備することができる。第１バルブ１３５及び第２バルブ１３６のそれぞれは、滅菌制御スイッチ１３７をオンにした後、所望の時間が経過したら、自動または手動でその常態に戻すことができる。

したがって、光触媒滅菌器２００を有する冷温水発生器または冷温水浄化器では、冷水が効果的に滅菌される。その上、容易に汚染される水用の二方コック１２３は、温水によって滅菌することができる。

上記のように、本発明は、桿菌及び種々の有機物質によって汚染された水を、紫外線を用い、光触媒反応を介して効果的に滅菌する光触媒滅菌器を提供する。

その上、十分な量の水は、本光触媒滅菌器に設けられた光触媒被覆担体に均等に供給される。したがって、本光触媒滅菌器による水の滅菌能力は、さらに高まる。

加えて、本光触媒滅菌器は、種々の器具のそれぞれに、またはユーザに供給される前に滅菌される必要のある箇所に簡単に設置することができ、さらに器具内で水中に浸漬して設置することも、水が存在する場所に設置することも可能であ
る。その上、本光触媒滅菌器は、二方コック、飲料水浄化器の配水弁などのかかる器具の水口に取り付けることもでき、給水管ラインに直接取付することも可能である。したがって、本光触媒滅菌器の各種用途は広い。

また、本発明の光触媒滅菌器を用いて冷水を効果的に滅菌し、温水を用いて冷水用二方コックを滅菌する飲料水浄水器の場合、ユーザは飲料水浄水器を信頼して使用することができる。

その上、本光触媒滅菌器に、水通過穴及び内管の直径が一定な下部円筒キャップ部が含まれる場合、多くの光触媒滅菌器特性が改善される。よって、本光触媒滅菌器は、容易に大量生産を行うことができ、かくしてその生産性は高くなる。

本発明の好適な実施形態は例示的な目的で開示したものであって、当業者であれば、種々の変更、付加および代替を添付の特許請求の範囲で開示した本発明の範囲および真の趣旨から逸脱することなく行い得ることを理解されるであろう。

本発明の光触媒滅菌器を有する冷温水浄化器の図。本発明の実施形態に係る光触媒滅菌器の断面図。（ａ）は、本発明の光触媒滅菌器を構成する光触媒被覆担体の実施例の正面図、（ｂ）は、本発明の光触媒滅菌器を構成する光触媒被覆担体の別の実施例の斜視図。本発明の別の実施形態に係る光触媒滅菌器の断面図。図４の光触媒滅菌器を構成する上部キャップを示す一部破断斜視図。図４の光触媒滅菌器を構成する下部キャップを示す斜視図。図４の光触媒滅菌器を有する冷温水浄化器の実施例を示す図。本発明の光触媒滅菌器を有する冷温水発生器の実施例を示す図。（ａ）は、本発明の光触媒滅菌器を有する水槽の実施例を示す図、（ｂ）は、本発明の光触媒滅菌器を有する水槽の別の実施例を示す図。本発明のさらなる実施形態に係る光触媒滅菌器の断面図。パイプライン上に取り付けられた図１０の光触媒滅菌器を示す断面図。本発明の光触媒滅菌器を含み、その冷水用二方コックの滅菌が可能な構造になっている、別の冷温水発生器を示す図。本発明の光触媒滅菌器を含み、その冷水用二方コックの滅菌が可能な構造になっている、別の冷温水浄化器を示す図。

Claims

下記を具備する光触媒滅菌器。
上部円筒キャップ部、及び上部円筒キャップ部の直径よりも小さい直径を有し、上部円筒キャップ部下端部の下に一体的に設けられた下部円筒キャップ部を具備する円筒形状の上部キャップと、
上端部が前記上部キャップに締着された石英管と、
前記石英管内に設けられたＵＶランプと、
上端部を前記上部キャップに締着し、下端部は前記上端部から送り込まれた水を放出する開口を形成し、前記石英管外面との間に所定の間隙を形成するように前記石英管の外面周囲に設けられた内管と、
前記石英管と前記内管の間に設けられた光触媒被覆担体と、
上端部を前記上部キャップに締着し、前記内管の外面周囲との間に所定の間隙を形成し、下端部を介して取り込まれた水を前記内管の上端部に送り込むように前記内管の外面周囲に設けられた外管。
前記下部円筒キャップ部の外面周囲に、所定の間隔で縦方向に形成された複数のガイド溝と、
前記複数のガイド溝と前記内管上端部とを連通するため、前記ガイド溝の上端部に設けられた水通過穴と、
前記下部円筒キャップ部の内面下端部上であって、前記水通過穴の下側に形成された内部段付き部と、
を具備し、
前記内管が一定直径の長手方向の円筒形状であり、その上端部が前記内部段付き部と密着している
ことを特徴とする請求項１に係る光触媒滅菌器。
下記をさらに具備する請求項１または２に係る光触媒滅菌器。
外管の上端部がスカート部内面と密着することができるように、下部円筒キャップ部の外面から所定の間隔で間隙を介する一方、上部円筒キャップ部の下端部から下向きに延出するスカート部。
下記をさらに具備する請求項１に係る光触媒滅菌器。
水を該外管内部に送り込むため、及び水を該内管から外側に放出するために、該内管下端部と該外管下端部との下に設けられた下部キャップ。
請求項４に係る光触媒滅菌器であって、下部キャップが下記を具備することを特徴とする光触媒滅菌器。
第１リング形状連結部、水を該内管から外側に放出するために第１支持面中央部に設けられた放出穴、該放出穴の内面に設けられた雌ねじ、及び該内管の外面下端部と係合するための第１支持面から上方に突出した第１リング形状壁部を具備する該内管下端部を支持するための第１支持面と、該外管下端部を支持するための第２支持面、第２支持面に設けられた送り穴、及び第１リング形状連結部の第１リング形状壁部の直径を超える直径を有し、該外管の外面下端部と係合するために第２支持面から上方に突出した第２リング形状壁部を具備する第２リング形状連結部。
下記をさらに具備する請求項５に係る光触媒滅菌。
第１及び第２リング形状壁部のそれぞれの内面に設けられた環状溝と、環状溝内に位置するＯリング。
触媒滅菌器を滅菌機能を有する器具に用いた場合、下部キャップがその下面に、器具の貯水槽の底面から所定の間隔で間隙を介して段付き形状を有し、下部キャップの放出穴が器具の放出管に放出穴の内面に設けられた雌ねじによって連結したことを特徴とする請求項５または６に係る光触媒滅菌器。
光触媒被覆担体が球状、円筒状、バネ形状またはチューブ形状ネットを具備することを特徴とする請求項１に係る光触媒滅菌器。
光触媒被覆担体が、シリカゲル、シリカ酸化アルミニウム、ゼオライト、ステンレス鋼、銅、ニッケル、銀、アルミニウム及び銀メッキした金属からなるグループから選択される材料の外面にチタン酸化物をコーティングすることによって作られることを特徴とする請求項１又は請求項８に係る光触媒滅菌器。
光触媒被覆担体が０.１ｍｍ以下の深さに酸を用いて選択した材料の外面を溶出させた後、チタン酸化物をコーティングすることによって作ることができることを特徴とする請求項９に係る光触媒滅菌器。
白金（Pt）、銀（Ag）、パラジウム（Pd）、ニッケル（Ni）、スズ（Sn）、クロム（Cr）、鉄（Fe）及びマグネシウム（Mg）金属及びその酸化物で構成されるグループから選択される少なくとも１つの材料が０〜５％のチタン酸化物内に添加されるチタン酸化物で被覆された後、熱処理を介して作り出することができることを特徴とする請求項９に係る光触媒滅菌器。
内管はガラスまたは石英材料製であり、該外管はガラス、石英、ステンレス鋼、銀、銀メッキした金属及びアルミニウムのうちの１つの材質でできていることを特徴とする請求項１に係る光触媒滅菌器。
光触媒滅菌器またはその一部を、滅菌機能を有する器具の貯水槽内の水中に浸漬することが可能であり、したがって貯水槽内に含有された水は該外管に送り込まれて外部に放出されるが、該内管を通過することによって滅菌されることを特徴とする請求項１に係る光触媒滅菌器。
本光触媒滅菌器が該器具の貯水槽内に垂直または水平に設置することができることを特徴とする請求項１３に係る光触媒滅菌器。
本光触媒滅菌器が滅菌機能を有する器具の出口または給水管の周囲に設置され、したがって該器具から放出された水、または該器具に送り込まれた水は、該外管に送り込まれ、外部に放出されるが、該内管を通過することによって滅菌されることを特徴とする請求項１に係る光触媒滅菌器。
本光触媒滅菌器が滅菌機能を有し、冷水を送り込むための貯水槽と、前記貯水槽に一端を連結し、他端を冷水を放出するための冷水用二方コックに接続した冷水放出管と、該貯水槽に連結した温水槽と、該温水槽に一端を連結し、他端を温水を放出するための温水用二方コックに接続した温水放出管とを具備する器具の前記貯水槽内に設置され、第１バルブが前記冷水放出管に設けられ、接続管が前記冷水放出管と前記温水放出管とを連結し、第２バルブが前記接続管に設けられ、滅菌スイッチが前記第１バルブと前記第２バルブとの間に介装され、前記滅菌スイッチによって前記第１バルブと前記第２バルブの開閉を制御し、前記第１バルブが閉じ、前記第２バルブが開くと、前記冷水用二方コックは前記接続管を介して前記温水槽から放出される温水によって滅菌されることを特徴とする請求項１に係る光触媒滅菌器を有する冷温水発生器又は冷温水浄化器。
該第１バルブ及び該第２バルブのそれぞれが、電磁弁または電動式方向制御弁を具備し、滅菌スイッチを入れてから所望の時間が経過したとき、自動または手動でその状態に戻すことができることを特徴とする請求項１６に係る光触媒滅菌器を有する冷温水発生器又は冷温水浄化器。