JP5795944B2 - 水浄化装置 - Google Patents
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Description
本発明は、水浄化装置に関する。
浄化されていない水には有機物や細菌などが含まれており、浄化水を得るためには、これらの有機物や細菌などを除去する必要がある。水中の有機物は、一般的にプラスかマイナスに帯電し、水中の細菌は、一般的に負に帯電している。
水中の有機物や細菌を除去する水の浄化は、一般的に水中に薬剤等の物質を拡散させることにより行われている。しかし、薬剤を水中に拡散させて水を浄化した場合、薬剤の一部が浄化した水中に残留してしまうという問題がある。また、薬剤を浄化する水中に投入し、浄化後、投入した薬剤を浄化水から除去するという処理が必要となるため、浄化装置が大型化し、浄化コストが上昇するという問題がある。
そこで、気泡と銀イオンを水に拡散させ殺菌水を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、正コロナ放電により発生させた正イオンと負コロナ放電により発生させた負イオンとを空気中の浮遊するカビ菌などに付着させ、発生させた活性種によりカビ菌を除去する空気浄化装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
水中の有機物や細菌を除去する水の浄化は、一般的に水中に薬剤等の物質を拡散させることにより行われている。しかし、薬剤を水中に拡散させて水を浄化した場合、薬剤の一部が浄化した水中に残留してしまうという問題がある。また、薬剤を浄化する水中に投入し、浄化後、投入した薬剤を浄化水から除去するという処理が必要となるため、浄化装置が大型化し、浄化コストが上昇するという問題がある。
そこで、気泡と銀イオンを水に拡散させ殺菌水を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、正コロナ放電により発生させた正イオンと負コロナ放電により発生させた負イオンとを空気中の浮遊するカビ菌などに付着させ、発生させた活性種によりカビ菌を除去する空気浄化装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、従来の気泡を水に拡散させる水浄化方法では、気泡と共に銀や塩素などの物質を拡散させる必要があるため、これらの物質を浄化水から除去する必要がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低コストで水を浄化することができる水浄化装置を提供する。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低コストで水を浄化することができる水浄化装置を提供する。
本発明は、大気中における正コロナ放電により発生させる正イオンを含む空気を生成する第１空気生成部と、大気中における負コロナ放電により発生させる負イオンを含む空気を生成する第２空気生成部と、第１空気生成部により生成した空気の気泡を水中に生成する第１気泡生成部と、第２空気生成部により生成した空気の気泡を水中に生成する第２気泡生成部とを備え、第１および第２気泡生成部は、第１および第２気泡生成部においてそれぞれ生成された気泡が浄化対象の水中に供給されるように設けられたことを特徴とする水浄化装置を提供する。
本発明によれば、大気中における正コロナ放電により発生させる正イオンを含む空気を生成する第１空気生成部と、第１空気生成部により生成した空気の気泡を水中に生成する第１気泡生成部とを備えるため、水中に正イオンを含む空気の気泡を生成することができる。
本発明によれば、大気中における負コロナ放電により発生させる負イオンを含む空気を生成する第２空気生成部と、第２空気生成部により生成した空気の気泡を水中に生成する第２気泡生成部とを備えるため、水中に負イオンを含む空気の気泡を生成することができる。
本発明によれば、第１および第２気泡生成部は、第１および第２気泡生成部においてそれぞれ生成された気泡が浄化対象の水中に供給されるように設けられるため、正イオンを含む気泡と、負イオンを含む気泡とを浄化対象の処理水中に供給することができる。このことにより、処理水中で正イオンを含む気泡と負イオンを含む気泡とを合体させることができる。これらの気泡が合体すると、処理水中で気泡中の正イオンと負イオンとを反応させることができ、処理水中に活性種を発生させることができる。この活性種により処理水中の有機物や細菌を酸化除去することにより、処理水を浄化することができる。浄化に用いた正イオン、負イオン、活性種は残留性がないため、これらを除去する必要がなく低コストで処理水を浄化することができる。
また、正イオンを含む気泡を生成する第１気泡生成部と、負イオンを含む気泡を生成する第２気泡生成部とを別々に設けることにより、正イオンと負イオンとを狭い空間に閉じ込めることなく正イオンを含む気泡と負イオンを含む気泡とを生成することができる。このため、気泡を生成する前に正イオンと負イオンとが会合し失活することを防止することができる。
本発明によれば、大気中における負コロナ放電により発生させる負イオンを含む空気を生成する第２空気生成部と、第２空気生成部により生成した空気の気泡を水中に生成する第２気泡生成部とを備えるため、水中に負イオンを含む空気の気泡を生成することができる。
本発明によれば、第１および第２気泡生成部は、第１および第２気泡生成部においてそれぞれ生成された気泡が浄化対象の水中に供給されるように設けられるため、正イオンを含む気泡と、負イオンを含む気泡とを浄化対象の処理水中に供給することができる。このことにより、処理水中で正イオンを含む気泡と負イオンを含む気泡とを合体させることができる。これらの気泡が合体すると、処理水中で気泡中の正イオンと負イオンとを反応させることができ、処理水中に活性種を発生させることができる。この活性種により処理水中の有機物や細菌を酸化除去することにより、処理水を浄化することができる。浄化に用いた正イオン、負イオン、活性種は残留性がないため、これらを除去する必要がなく低コストで処理水を浄化することができる。
また、正イオンを含む気泡を生成する第１気泡生成部と、負イオンを含む気泡を生成する第２気泡生成部とを別々に設けることにより、正イオンと負イオンとを狭い空間に閉じ込めることなく正イオンを含む気泡と負イオンを含む気泡とを生成することができる。このため、気泡を生成する前に正イオンと負イオンとが会合し失活することを防止することができる。
本発明の水浄化装置は、大気中における正コロナ放電により発生させる正イオンを含む空気を生成する第１空気生成部と、大気中における負コロナ放電により発生させる負イオンを含む空気を生成する第２空気生成部と、第１空気生成部により生成した空気の気泡を水中に生成する第１気泡生成部と、第２空気生成部により生成した空気の気泡を水中に生成する第２気泡生成部とを備え、第１および第２気泡生成部は、第１および第２気泡生成部においてそれぞれ生成された気泡が浄化対象の水中に供給されるように設けられたことを特徴とする。
本発明の水浄化装置において、第１および第２気泡生成部は、水中にマイクロバブルを生成することが好ましい。
このような構成によれば、第１および第２気泡生成部が生成する気泡を長時間水中に滞在させることができ、本発明の水浄化装置の浄化能力を高くすることができる。
本発明の水浄化装置において、第１空気生成部で生成した空気を第１気泡生成部に供給する第１空気流路と、第２空気生成部で生成した空気を第２気泡生成部に供給する第２空気流路とをさらに備え、第１空気流路は、正の電位に維持できる内壁を有し、第２空気流路は、負の電位に維持できる内壁を有することが好ましい。
このような構成によれば、第１または第２空気生成部と第１または第２気泡生成部とを間隔をおいて設けることができる。このことにより、第１または第２空気生成部に水が浸入することによる漏電や故障を防止することができる。また、第１または第２空気流路の内壁に正イオンまたは負イオンが接触することによる正イオンまたは負イオンの失活を抑制することができる。
このような構成によれば、第１および第２気泡生成部が生成する気泡を長時間水中に滞在させることができ、本発明の水浄化装置の浄化能力を高くすることができる。
本発明の水浄化装置において、第１空気生成部で生成した空気を第１気泡生成部に供給する第１空気流路と、第２空気生成部で生成した空気を第２気泡生成部に供給する第２空気流路とをさらに備え、第１空気流路は、正の電位に維持できる内壁を有し、第２空気流路は、負の電位に維持できる内壁を有することが好ましい。
このような構成によれば、第１または第２空気生成部と第１または第２気泡生成部とを間隔をおいて設けることができる。このことにより、第１または第２空気生成部に水が浸入することによる漏電や故障を防止することができる。また、第１または第２空気流路の内壁に正イオンまたは負イオンが接触することによる正イオンまたは負イオンの失活を抑制することができる。
本発明の水浄化装置において、第１または第２空気流路は、その内壁に高い電気抵抗を有する帯電層を有することが好ましい。
このような構成によれば、第１空気流路の内壁に正イオンが付着することにより、第１空気流路の内壁を正の電位に維持することができ、第２空気流路の内壁に負イオンが付着することにより、第２空気流路の内壁を負の電位に維持することができる。
本発明の水浄化装置において、第１または第２空気流路の内壁に電圧を印加する電源回路をさらに備えることが好ましい。
このような構成によれば、電源回路により印加される電圧により、第１空気流路の内壁を正の電位に維持することができ、第２空気流路の内壁を負の電位に維持することができる。
このような構成によれば、第１空気流路の内壁に正イオンが付着することにより、第１空気流路の内壁を正の電位に維持することができ、第２空気流路の内壁に負イオンが付着することにより、第２空気流路の内壁を負の電位に維持することができる。
本発明の水浄化装置において、第１または第２空気流路の内壁に電圧を印加する電源回路をさらに備えることが好ましい。
このような構成によれば、電源回路により印加される電圧により、第１空気流路の内壁を正の電位に維持することができ、第２空気流路の内壁を負の電位に維持することができる。
本発明の水浄化装置において、浄化槽をさらに備え、第１および第２気泡生成部は、第１および第２気泡生成部においてそれぞれ生成された気泡が前記浄化槽に供給されるように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、第１および第２気泡生成部においてそれぞれ生成された気泡を浄化槽中の処理水に供給することができ、浄化槽中の処理水を浄化することができる。
本発明の水浄化装置において、前記浄化槽は、浄化する水が流れる浄化槽流路を内部に備え、第１および第２気泡生成部は、前記浄化槽流路に並んで生成した気泡を供給することが好ましい。
このような構成によれば、浄化槽の処理水中の有機物や細菌に正イオンを含む気泡または負イオンを含む気泡のうち一方を先に吸着させ、その後正イオンを含む気泡と負イオンを含む気泡とを合体させることができるため、有機物や細菌の表面近傍で活性種を発生させることができる。このことにより、有機物や細菌を効率よく除去することができる。
このような構成によれば、第１および第２気泡生成部においてそれぞれ生成された気泡を浄化槽中の処理水に供給することができ、浄化槽中の処理水を浄化することができる。
本発明の水浄化装置において、前記浄化槽は、浄化する水が流れる浄化槽流路を内部に備え、第１および第２気泡生成部は、前記浄化槽流路に並んで生成した気泡を供給することが好ましい。
このような構成によれば、浄化槽の処理水中の有機物や細菌に正イオンを含む気泡または負イオンを含む気泡のうち一方を先に吸着させ、その後正イオンを含む気泡と負イオンを含む気泡とを合体させることができるため、有機物や細菌の表面近傍で活性種を発生させることができる。このことにより、有機物や細菌を効率よく除去することができる。
本発明の水浄化装置において、前記浄化槽は、前記浄化槽流路を形成する仕切り板を有することが好ましい。
このような構成によれば、仕切り板により浄化槽流路を形成することができる。また、浄化槽流路を長くすることができ、水浄化装置の浄化能力を高くすることができる。
本発明の水浄化装置において、第１および第２気泡生成部は、前記浄化槽流路に交互に並んで生成した気泡を供給することが好ましい。
このような構成によれば、浄化槽の処理水中の有機物や細菌に正イオンを含む気泡または負イオンを含む気泡のうち一方を先に吸着させ、その後正イオンを含む気泡と負イオンを含む気泡とを合体させることができるため、有機物や細菌の表面近傍で活性種を発生させることができる。このことにより、有機物や細菌を効率よく除去することができる。
このような構成によれば、仕切り板により浄化槽流路を形成することができる。また、浄化槽流路を長くすることができ、水浄化装置の浄化能力を高くすることができる。
本発明の水浄化装置において、第１および第２気泡生成部は、前記浄化槽流路に交互に並んで生成した気泡を供給することが好ましい。
このような構成によれば、浄化槽の処理水中の有機物や細菌に正イオンを含む気泡または負イオンを含む気泡のうち一方を先に吸着させ、その後正イオンを含む気泡と負イオンを含む気泡とを合体させることができるため、有機物や細菌の表面近傍で活性種を発生させることができる。このことにより、有機物や細菌を効率よく除去することができる。
本発明の水浄化装置において、前記浄化槽は、攪拌器を備えることが好ましい。
このような構成によれば、攪拌器により浄化槽の処理水を攪拌することができ、正イオンを含む気泡および負イオンを含む気泡により処理水中の有機物や細菌を効率よく除去することができる。
本発明の水浄化装置において、前記浄化槽は、浄化する水を循環させる循環流路を備えることが好ましい。
このような構成によれば、処理水を浄化槽により繰り返し浄化することが可能になる。
本発明の水浄化装置において、前記浄化槽は、内壁に光触媒層を有し、かつ、前記光触媒層に光を照射する光源を有することが好ましい。
このような構成によれば、正イオンを含む気泡および負イオンを含む気泡により発生させる活性種による浄化に加え、浄化槽内壁の光触媒層で発生させる活性種により処理水を浄化することができる。
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
このような構成によれば、攪拌器により浄化槽の処理水を攪拌することができ、正イオンを含む気泡および負イオンを含む気泡により処理水中の有機物や細菌を効率よく除去することができる。
本発明の水浄化装置において、前記浄化槽は、浄化する水を循環させる循環流路を備えることが好ましい。
このような構成によれば、処理水を浄化槽により繰り返し浄化することが可能になる。
本発明の水浄化装置において、前記浄化槽は、内壁に光触媒層を有し、かつ、前記光触媒層に光を照射する光源を有することが好ましい。
このような構成によれば、正イオンを含む気泡および負イオンを含む気泡により発生させる活性種による浄化に加え、浄化槽内壁の光触媒層で発生させる活性種により処理水を浄化することができる。
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
水浄化装置の構成
図１〜５は、それぞれ本発明の一実施形態の水浄化装置の構成を示す概略断面図などである。なお、図１〜４は、水浄化装置２５に含まれる浄化槽１の処理水の水面に垂直な断面の図であり、図５は、水浄化装置２５に含まれる浄化槽１の処理水の水面に平行な断面の図である。
本実施形態の水浄化装置２５は、大気中における正コロナ放電により発生させる正イオンを含む空気を生成する第１空気生成部３と、大気中における負コロナ放電により発生させる負イオンを含む空気を生成する第２空気生成部４と、第１空気生成部３により生成した空気の気泡を水中に生成する第１気泡生成部６と、第２空気生成部４により生成した空気の気泡を水中に生成する第２気泡生成部７とを備え、第１および第２気泡生成部６、７は、第１および第２気泡生成部６、７においてそれぞれ生成された気泡が浄化対象の水中に供給されるように設けられたことを特徴とする。
また、本実施形態の水浄化装置２５は、浄化槽１をさらに有してもよい。
以下、本実施形態の水浄化装置２５について説明する。
図１〜５は、それぞれ本発明の一実施形態の水浄化装置の構成を示す概略断面図などである。なお、図１〜４は、水浄化装置２５に含まれる浄化槽１の処理水の水面に垂直な断面の図であり、図５は、水浄化装置２５に含まれる浄化槽１の処理水の水面に平行な断面の図である。
本実施形態の水浄化装置２５は、大気中における正コロナ放電により発生させる正イオンを含む空気を生成する第１空気生成部３と、大気中における負コロナ放電により発生させる負イオンを含む空気を生成する第２空気生成部４と、第１空気生成部３により生成した空気の気泡を水中に生成する第１気泡生成部６と、第２空気生成部４により生成した空気の気泡を水中に生成する第２気泡生成部７とを備え、第１および第２気泡生成部６、７は、第１および第２気泡生成部６、７においてそれぞれ生成された気泡が浄化対象の水中に供給されるように設けられたことを特徴とする。
また、本実施形態の水浄化装置２５は、浄化槽１をさらに有してもよい。
以下、本実施形態の水浄化装置２５について説明する。
１．第１空気生成部および第２空気生成部
第１空気生成部３は、大気中における正コロナ放電により発生させる正イオンを含む空気を生成する部分であり、第２空気生成部４は、大気中における負コロナ放電により発生させる負イオンを含む空気を生成する部分である。
「大気中における正コロナ放電により発生させる正イオン」とは、大気中に正極性コロナを発生させることにより生じる正イオンであり、水素イオン（Ｈ+）の周囲に複数の水分子が集合したクラスターイオンであると考えられる。また、この正イオンは、Ｈ+（Ｈ2Ｏ）m（ｍは自然数）で表すことができると考えられる。このような正イオンは、大気中で正極放電電極と負極放電電極との間に電圧を印加し、正極放電電極の近傍で正極性コロナを発生させることにより、空気中に発生させることができる。
第１空気生成部３は、大気中における正コロナ放電により発生させる正イオンを含む空気を生成する部分であり、第２空気生成部４は、大気中における負コロナ放電により発生させる負イオンを含む空気を生成する部分である。
「大気中における正コロナ放電により発生させる正イオン」とは、大気中に正極性コロナを発生させることにより生じる正イオンであり、水素イオン（Ｈ+）の周囲に複数の水分子が集合したクラスターイオンであると考えられる。また、この正イオンは、Ｈ+（Ｈ2Ｏ）m（ｍは自然数）で表すことができると考えられる。このような正イオンは、大気中で正極放電電極と負極放電電極との間に電圧を印加し、正極放電電極の近傍で正極性コロナを発生させることにより、空気中に発生させることができる。
第１空気生成部３は、例えば針状の正極放電電極と、針状の正極放電電極の周囲に電界集中が生じるように設けられた負極放電電極とを有することができる。このことにより、正極放電電極の周囲に正極性コロナを発生させることができ、正イオンを発生させることができる。また、第１空気生成部３は、正極放電電極と負極放電電極との間に電圧を印加するための高電圧回路、高圧トランス、電源回路などを備えてもよい。なお、高圧トランス、電源回路は、第２空気生成部４と共用であってもよい。
また、第１空気生成部３は筐体を備えることができる。このことにより、前記正イオンを含む空気を漏れなく第１気泡生成部６に供給することができる。なお、この筐体の内壁は、高い電気抵抗を有してもよい。このことにより、筐体の内壁が正の電位に帯電することができ、正イオンが筐体の内壁に接触し失活することを防止することができる。
さらに、図２のように第１空気生成部３と第１気泡生成部６は、一体化されていてもよい。
また、第１空気生成部３は筐体を備えることができる。このことにより、前記正イオンを含む空気を漏れなく第１気泡生成部６に供給することができる。なお、この筐体の内壁は、高い電気抵抗を有してもよい。このことにより、筐体の内壁が正の電位に帯電することができ、正イオンが筐体の内壁に接触し失活することを防止することができる。
さらに、図２のように第１空気生成部３と第１気泡生成部６は、一体化されていてもよい。
「大気中における負コロナ放電により発生させる負イオン」とは、大気中に負極性コロナを発生させることにより生じる負イオンであり、酸素イオン（Ｏ2 -）の周囲に複数の水分子が集合したクラスターイオンであると考えられる。また、この負イオンは、Ｏ2 -（Ｈ2Ｏ）n（ｎは自然数）で表すことができると考えられる。このような負イオンは、大気中で正極放電電極と負極放電電極との間に電圧を印加し、負極放電電極の近傍で負極性コロナを発生させることにより、空気中に発生させることができる。
第２空気生成部４は、例えば針状の負極放電電極と、針状の負極放電電極の周囲に電界集中が生じるように設けられた正極放電電極とを有することができる。このことにより、負極放電電極の周囲に負極性コロナを発生させることができ、負イオンを発生させることができる。また、第２空気生成部４は、正極放電電極と負極放電電極との間に電圧を印加するための高電圧回路、高圧トランス、電源回路などを備えてもよい。なお、高圧トランス、電源回路は、第１空気生成部３と共用であってもよい。
また、第２空気生成部４は筐体を備えることができる。このことにより、前記負イオンを含む空気を漏れなく第２気泡生成部７に供給することができる。なお、この筐体の内壁は、高い電気抵抗を有してもよい。このことにより、筐体の内壁が負の電位に帯電することができ、負イオンが筐体の内壁に接触し失活することを防止することができる。
さらに、図２のように第２空気生成部４と第２気泡生成部７は、一体化されていてもよい。
また、第２空気生成部４は筐体を備えることができる。このことにより、前記負イオンを含む空気を漏れなく第２気泡生成部７に供給することができる。なお、この筐体の内壁は、高い電気抵抗を有してもよい。このことにより、筐体の内壁が負の電位に帯電することができ、負イオンが筐体の内壁に接触し失活することを防止することができる。
さらに、図２のように第２空気生成部４と第２気泡生成部７は、一体化されていてもよい。
また、水浄化装置２５は、第１空気生成部３および第２空気生成部４にそれぞれ空気を供給できるように設けられた空気供給部１０を備えてもよい。また、空気供給部１０は、第１空気生成部３が備える筐体内、第２空気生成部４が備える筐体内にそれぞれ空気を供給できるように設けられてもよい。このことにより、空気供給部１０から供給された空気を連続的に前記正イオンを含む空気または前記負イオンを含む空気とすることができる。また、前記正イオンを含む空気を第１気泡生成部６に供給することができ、前記負イオンを含む空気を第２気泡生成部７に供給することができる。
また、空気供給部１０は、第１空気生成部３内および第２空気生成部４内の圧力が大気圧より高くなるように設けることができる。このことにより、第１空気生成部３で生成した空気を第１気泡生成部６により気泡とすることができ、第２空気生成部４で生成した空気を第２気泡生成部７により気泡とすることができる。
空気供給部１０は、例えば、エアコンプレッサーやファンなどである。
また、空気供給部１０は、第１空気生成部３内および第２空気生成部４内の圧力が大気圧より高くなるように設けることができる。このことにより、第１空気生成部３で生成した空気を第１気泡生成部６により気泡とすることができ、第２空気生成部４で生成した空気を第２気泡生成部７により気泡とすることができる。
空気供給部１０は、例えば、エアコンプレッサーやファンなどである。
図１、３〜５に示した水浄化装置２５のように、第１空気生成部３は第１空気流路１３を介して第１気泡生成部６に空気を供給できるように設けられてもよく、第２空気生成部４は第２空気流路１４を介して第２気泡生成部７に空気を供給できるように設けられてもよい。このことにより、第１または第２空気生成部３、４と第１または第２気泡生成部６、７とを間隔をおいて設けることができ、第１または第２空気生成部３、４に水が浸入することによる漏電や故障を防止することができる。
また、図５に示した水浄化装置２５のように１つの第１空気生成部３に対して複数の第１気泡生成部６を設けることができ、また、１つの第２空気生成部４に対して複数の第２気泡生成部７を設けることができる。このことにより、浄化する処理水中に供給する気泡の量を多くすることができ、水浄化装置２５の浄化能力を高くすることができる。
また、図５に示した水浄化装置２５のように１つの第１空気生成部３に対して複数の第１気泡生成部６を設けることができ、また、１つの第２空気生成部４に対して複数の第２気泡生成部７を設けることができる。このことにより、浄化する処理水中に供給する気泡の量を多くすることができ、水浄化装置２５の浄化能力を高くすることができる。
第１空気流路１３は正の電位に維持できる内壁を有してもよく、第２空気流路１４は負の電位に維持できる内壁を有してもよい。このことにより、第１空気流路１３の内壁に正イオンが接触することによる正イオンの失活を抑制することができ、第２空気流路１４の内壁に負イオンが接触することによる負イオンの失活を抑制することができる。第１空気流路１３の内壁を正の電位に維持し第２空気流路１４の内壁を負の電位に維持する方法は、特に限定されないが、例えば、第１空気流路１３および第２空気流路１４の内壁に高い電気抵抗を有する帯電層を設けることが挙げられる。このことにより、第１空気流路１３の帯電層に正イオンが接触すると、帯電層が正の電位となり維持され、第２空気流路１４の帯電層に負イオンが接触すると、帯電層が負の電位となり維持される。この帯電層は、低耐圧とすることができる。このことにより、帯電層の電位が必要以上に高くまたは低くなることを防止することができる。なお、帯電層とは、帯電することができる層である。
帯電層は、例えば、高い電気抵抗を有する材料からなるフィルムまたは絶縁体からなる薄いフィルムであってもよい。
帯電層は、例えば、高い電気抵抗を有する材料からなるフィルムまたは絶縁体からなる薄いフィルムであってもよい。
また、第１空気流路１３の内壁を正の電位に維持し第２空気流路１４の内壁を負の電位に維持する方法としては、電源回路により第１空気流路１３の内壁が正の電位となり、第２空気流路１４の内壁が負の電位となるように電圧を印加する方法が挙げられる。この方法によると電源回路により第１空気流路１３の内壁の電位と第２空気流路１４の電位を制御することができる。
２．第１気泡生成部および第２気泡生成部
第１気泡生成部６は、第１空気生成部３により生成した空気の気泡２３を水中に生成する部分であり、第２気泡生成部７は、第２空気生成部４により生成した空気の気泡２４を水中に生成する部分である。
水浄化装置２５は、図１〜３のように第１気泡生成部６および第２気泡生成部７とそれぞれ１つずつ有してもよく、図４のように第１気泡生成部６および第２気泡生成部７のうちどちらか一方を複数有してもよく、第１気泡生成部６および第２気泡生成部７をそれぞれ複数有してもよい。
第１気泡生成部６は、第１空気生成部３により生成した空気の気泡２３を水中に生成する部分であり、第２気泡生成部７は、第２空気生成部４により生成した空気の気泡２４を水中に生成する部分である。
水浄化装置２５は、図１〜３のように第１気泡生成部６および第２気泡生成部７とそれぞれ１つずつ有してもよく、図４のように第１気泡生成部６および第２気泡生成部７のうちどちらか一方を複数有してもよく、第１気泡生成部６および第２気泡生成部７をそれぞれ複数有してもよい。
第１気泡生成部６および第２気泡生成部７は、例えば、多孔性フィルターを備えることができる。このことにより多孔性フィルターの一方の側を水とし、他方の側から第１空気生成部３または第２空気生成部４から供給された空気とし、この空気を水側に多孔性フィルターを介して供給することにより水中にこの空気の気泡を形成することができる。
また、第１気泡生成部６および第２気泡生成部７は、水を渦流させその中に第１空気生成部６または第２空気生成部４により供給された空気を巻き込みファンなどにより気泡を切断するように設けられてもよい。
また、第１気泡生成部６および第２気泡生成部７は、水を渦流させその中に第１空気生成部６または第２空気生成部４により供給された空気を巻き込みファンなどにより気泡を切断するように設けられてもよい。
第１および第２気泡生成部６、７により生成する気泡が有する直径分布は、特に限定されないが、１０μｍ以上５０μｍ以下にピークを有してもよい。このことにより、第１および第２気泡生成部６、７により生成する気泡は、マイクロバブルを含むことができる。マイクロバブルは、長時間水中に滞在させることができるため、気泡が処理水中の有機物や細菌に吸着する効率を高くすることができ、処理水を効率よく浄化することができる。
なお、本発明においてマイクロバブルとは、直径分布のピークが５０μｍ以下の気泡をいう。
なお、本発明においてマイクロバブルとは、直径分布のピークが５０μｍ以下の気泡をいう。
第１気泡生成部６および第２気泡生成部７は、水浄化装置２５が浄化する水に気泡を形成する部分であってもよく、他の水に気泡を形成する部分であってもよい。
また、第１気泡生成部６および第２気泡生成部７は、気泡が形成された水を浄化する水中に供給するように設けられてもよく、気泡を直接浄化する水中に形成するように設けられてもよい。
また、第１気泡生成部６および第２気泡生成部７は、気泡が形成された水を浄化する水中に供給するように設けられてもよく、気泡を直接浄化する水中に形成するように設けられてもよい。
第１および第２気泡生成部６、７は、第１および第２気泡生成部に６、７おいてそれぞれ生成された気泡が浄化する水中に供給されるように設けられる。このことにより、浄化する水中に第１気泡生成部６により形成した正イオンを含む気泡２３と、第２気泡生成部７により形成した負イオンを含む気泡２４とを存在させることができる。このことにより浄化する処理水中で正イオンを含む気泡２３と負イオンを含む気泡２４とを合体させることができる。これらの気泡が合体することにより気泡中で正イオンと負イオンとを反応させることができ活性種を発生させることができる。この活性種により処理水中の有機物や細菌を除去することができ、処理水を浄化することができる。正イオンと負イオンとが反応することにより生成する活性種は、水酸基ラジカル（・ＯＨ）と考えられる。
また、第１気泡生成部６により生成した気泡２３を含む水と、第２気泡生成部７により生成した気泡２４を含む水は、混合して浄化する水に供給してもよい。このことにより正イオンを含む気泡２３と負イオンを含む気泡２４とが浄化する水中で合体しやすくなり、活性種を発生しやすくなる。
また、第１気泡生成部６により生成した気泡２３を含む水と、第２気泡生成部７により生成した気泡２４を含む水は、混合して浄化する水に供給してもよい。このことにより正イオンを含む気泡２３と負イオンを含む気泡２４とが浄化する水中で合体しやすくなり、活性種を発生しやすくなる。
３． 浄化槽
水浄化装置２５は浄化槽１を備えることができる。水浄化装置２５が浄化槽１を備えない場合、水浄化装置２５は、水に接触するように設置できるように設けることができる。例えば、浴槽、水槽、池、川、海などの水に水浄化装置２５を接触するように設置することにより、これらの水中に正イオンを含む気泡２３と負イオンを含む気泡２４とを供給することができ、これらの水を浄化することができる。
水浄化装置２５は浄化槽１を備えることができる。水浄化装置２５が浄化槽１を備えない場合、水浄化装置２５は、水に接触するように設置できるように設けることができる。例えば、浴槽、水槽、池、川、海などの水に水浄化装置２５を接触するように設置することにより、これらの水中に正イオンを含む気泡２３と負イオンを含む気泡２４とを供給することができ、これらの水を浄化することができる。
浄化槽１は、処理水を浄化するための水槽である。浄化槽１は、処理水を溜めるまたは流すことができれば特に限定されない。浄化槽１は、例えば、金属製、樹脂製、強化プラスチック製、ガラス製、陶器製である。水浄化装置２５が浄化槽１を備えることにより、浄化槽１中の処理水を浄化することができる。
浄化槽１は処理水流入口１７と処理水排出口１８とを備えることができる。処理水流入口１７から浄化前の処理水を浄化槽１に流入させることができ、処理水排出口１８から浄化後の処理水を浄化槽１から排出させることができる。このことにより、水浄化装置２５により連続的に処理水を浄化することができる。
浄化槽１は処理水流入口１７と処理水排出口１８とを備えることができる。処理水流入口１７から浄化前の処理水を浄化槽１に流入させることができ、処理水排出口１８から浄化後の処理水を浄化槽１から排出させることができる。このことにより、水浄化装置２５により連続的に処理水を浄化することができる。
浄化槽１は、図１のように攪拌器２０を備えることができる。このことにより、浄化槽１内の処理水を攪拌することができ、第１および第２気泡生成部６、７により供給した気泡と、処理水中の有機物または細菌とを効率よく接触させることができる。このことにより、処理水を効率よく浄化することができる。
浄化槽１は、図３〜５のように浄化槽流路３１を有することができる。このことにより、浄化槽流路３１の上流において正イオンを含む気泡２３および負イオンを含む気泡２４のうちいずれか一方の気泡を供給し、その下流において他方の気泡を供給することができる。また、正イオンを含む気泡２３の供給と、負イオンを含む気泡２４の供給とが浄化槽流路３１に沿って交互に並ぶように浄化槽流路３１が設けられてもよい。このことにより、浄化槽流路３１の上流において、処理水に含まれる有機物や細菌に前記一方の気泡を吸着させ、浄化槽流路の下流において、この吸着させた気泡に前記他方の気泡を合体させることができる。このことにより、処理水に含まれる有機物や細菌の近傍で活性種を発生させることができ、処理水を効率的に浄化することができる。処理水中の有機物は一般的にプラスかマイナスに帯電しているため、このように正イオンを含む気泡２３または負イオンを含む気泡２４のうち一方を先に吸着させることにより、効率的に有機物を除去することができる。また、処理水中の細菌はマイナスに帯電したものが多いため、正イオンを含む気泡２３を先に吸着させその後、吸着させた正イオンを含む気泡２３に負イオンを含む気泡２４を吸着させることにより、細菌を効率的に除去することができる。
なお、浄化槽流路３１は、例えば、図３、４のように浄化槽１内に仕切り板３０を設けることにより形成することができる。また、図５のように、浄化槽１を細長い形状にすることにより浄化槽流路３１を形成してもよい。また、浄化槽流路３１を長くすることにより、処理水に含まれる有機物や細菌と、正イオンを含む気泡２３または負イオンを含む気泡２４とが接触する確率を高くすることができる。
なお、浄化槽流路３１は、例えば、図３、４のように浄化槽１内に仕切り板３０を設けることにより形成することができる。また、図５のように、浄化槽１を細長い形状にすることにより浄化槽流路３１を形成してもよい。また、浄化槽流路３１を長くすることにより、処理水に含まれる有機物や細菌と、正イオンを含む気泡２３または負イオンを含む気泡２４とが接触する確率を高くすることができる。
水浄化装置２５は、処理水排出口１８から排出された処理水を再び浄化槽１内に循環させる循環流路３３を備えてもよい。循環流路３３は、例えば、図３に示した水浄化装置２５のように、処理水排出口１８と処理水流入口１７とを導通させるような流路であてもよい。このことにより、処理水を繰り返し浄化槽１に流通させることができ、処理水を十分に浄化することができる。
水浄化装置２５は、例えば図２のように、内壁に光触媒層２６を備える浄化槽１を有してもよく、光触媒層２６に光を照射する光源２８を有してもよい。このことにより、光触媒層２６に光源２８の光を照射することができ、光触媒層２６が光触媒活性を有することができる。この光触媒活性により浄化槽１内の処理水を浄化することができるため、水浄化装置２５の浄化能力をさらに高くすることができる。
光触媒層２６は、光触媒を含む層であり、受光することにより光触媒活性を有する。光触媒層２６に含まれる光触媒は、例えば、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、ＳｒＴｉＯ3、ＫＴａＯ3、ＺｒＯ2、ＧａＰ、ＢｉＶＯ4、Ｂｉ2ＭｏＯ6、Ａｇ3ＰＯ4であり、また、これらの表面にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、ＩｎおよびＳｎのうち少なくとも１つの金属が担持されたものであってもよい。光触媒層２６に含まれる光触媒は、好ましくは酸化チタンである。
光触媒層２６は、光触媒を含む薄膜であってもよく厚膜であってもよい。また、光触媒を含むフィルム、光触媒が担持されたガラスや繊維体などであってもよい。光触媒層２６が光触媒を含む薄膜である場合、例えば、ＣＶＤ法やスパッタ法により形成することができ、光触媒層２６が光触媒を含む厚膜である場合、例えば、微粒子状の光触媒を含むペースト、コーティング剤を浄化槽１の内壁に設置する基体上に塗布、乾燥または焼成することにより形成することができる。
光触媒層２６は、光触媒を含む薄膜であってもよく厚膜であってもよい。また、光触媒を含むフィルム、光触媒が担持されたガラスや繊維体などであってもよい。光触媒層２６が光触媒を含む薄膜である場合、例えば、ＣＶＤ法やスパッタ法により形成することができ、光触媒層２６が光触媒を含む厚膜である場合、例えば、微粒子状の光触媒を含むペースト、コーティング剤を浄化槽１の内壁に設置する基体上に塗布、乾燥または焼成することにより形成することができる。
光源２８は、光触媒層２６に光触媒活性を生じさせることができるものであれば特に限定されないが、例えば、水銀ランプ、キセノンランプ、ブラックライト、紫外線ＬＥＤなどである。
水浄化実験
本発明の水浄化装置の効果を調べるために水浄化実験を行った。
本実験では、まず、純水中に武藤化学（株）製のメチレン青原液を添加し、約１０ｍｇ／ｌのメチレンブルー水溶液を調製した。このメチレンブルー水溶液約１００ｍｌに正イオンを含むバブルと負イオンを含むバブルを約４０時間供給した（実施例）。また、比較例１として、調製したメチレンブルー水溶液約１００ｍｌを正イオンと負イオンとを含む空気を供給し続けた密閉空間中に約４０時間放置した。さらに比較例２として、正イオンを含む空気と負イオンを含む空気の混合気体のバブルを、調製したメチレンブルー水溶液約１００ｍｌに約４０時間供給した。
本発明の水浄化装置の効果を調べるために水浄化実験を行った。
本実験では、まず、純水中に武藤化学（株）製のメチレン青原液を添加し、約１０ｍｇ／ｌのメチレンブルー水溶液を調製した。このメチレンブルー水溶液約１００ｍｌに正イオンを含むバブルと負イオンを含むバブルを約４０時間供給した（実施例）。また、比較例１として、調製したメチレンブルー水溶液約１００ｍｌを正イオンと負イオンとを含む空気を供給し続けた密閉空間中に約４０時間放置した。さらに比較例２として、正イオンを含む空気と負イオンを含む空気の混合気体のバブルを、調製したメチレンブルー水溶液約１００ｍｌに約４０時間供給した。
実施例、比較例１、２の処理を行ったメチレンブルー水溶液をそれぞれサンプルホルダーに入れ、島津製作所製MultiSpec-1500を用い650nmの光について透過率測定を行った。この測定結果を図６に示す。また、図６には、比較のために、調製したメチレンブルー水溶液および純水について透過率測定を行った結果も示している。図６を見ると、比較例１、２では透過率が５０％以下でありこれらの処理ではメチレンブルーの分解量が少ないことがわかった。これに対し、実施例では透過率が７０％以上であり、実施例の処理ではメチレンブルーの分解量が多いことがわかった。
この実験により、本発明の水浄化装置による浄化処理では、メチレンブルーの分解量が多いことがわかった。このことにより、本発明の水浄化装置は高い水浄化能力を有することがわかった。
この実験により、本発明の水浄化装置による浄化処理では、メチレンブルーの分解量が多いことがわかった。このことにより、本発明の水浄化装置は高い水浄化能力を有することがわかった。
１： 浄化槽 ３：第１空気生成部 ４：第２空気生成部 ６：第１気泡生成部 ７：第２気泡生成部 １０：空気供給部 １２：空気流路 １３：第１空気流路 １４：第２空気流路 １７：処理水流入口 １８：処理水排出口 ２０：攪拌器 ２２：処理水 ２３：正イオンを含む気泡 ２４：負イオンを含む気泡 ２５：水浄化装置 ２６：光触媒層 ２７：透光性部材 ２８：光源 ３０：仕切り板 ３１：浄化槽流路 ３３：循環流路
Claims (12)
- 大気中における正コロナ放電により発生させる正イオンを含む空気を生成する第１空気生成部と、大気中における負コロナ放電により発生させる負イオンを含む空気を生成する第２空気生成部と、第１空気生成部により生成した空気の気泡を水中に生成する第１気泡生成部と、第２空気生成部により生成した空気の気泡を水中に生成する第２気泡生成部とを備え、
第１および第２気泡生成部は、第１および第２気泡生成部においてそれぞれ生成された気泡が浄化対象の水中に供給されるように設けられたことを特徴とする水浄化装置。 - 第１および第２気泡生成部は、水中にマイクロバブルを生成する請求項１に記載の水浄化装置。
- 第１空気生成部で生成した空気を第１気泡生成部に供給する第１空気流路と、第２空気生成部で生成した空気を第２気泡生成部に供給する第２空気流路とをさらに備え、
第１空気流路は、正の電位に維持できる内壁を有し、
第２空気流路は、負の電位に維持できる内壁を有する請求項１または２に記載の水浄化装置。 - 第１または第２空気流路は、その内壁に高い電気抵抗を有する帯電層を有する請求項３に記載の水浄化装置。
- 第１または第２空気流路の内壁に電圧を印加する電源回路をさらに備える請求項３に記載の水浄化装置。
- 浄化槽をさらに備え、
第１および第２気泡生成部は、第１および第２気泡生成部においてそれぞれ生成された気泡が前記浄化槽に供給されるように設けられた請求項１〜５のいずれか１つに記載の水浄化装置。 - 前記浄化槽は、浄化する水が流れる浄化槽流路を内部に備え、
第１および第２気泡生成部は、前記浄化槽流路に並んで生成した気泡を供給する請求項６に記載の水浄化装置。 - 前記浄化槽は、前記浄化槽流路を形成する仕切り板を有する請求項７に記載の水浄化装置。
- 第１および第２気泡生成部は、前記浄化槽流路に交互に並んで生成した気泡を供給する請求項７または８に記載の水浄化装置。
- 前記浄化槽は、攪拌器を備える請求項６〜９のいずれか１つに記載の水浄化装置。
- 前記浄化槽は、浄化する水を循環させる循環流路を備える請求項６〜１０のいずれか１つに記載の水浄化装置。
- 前記浄化槽は、内壁に光触媒層を有し、かつ、前記光触媒層に光を照射する光源を有する請求項６〜１１のいずれか１つに記載の水浄化装置。
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