JPH09234237A - 殺菌装置および水処理装置 - Google Patents

殺菌装置および水処理装置

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JPH09234237A
JPH09234237A JP4384696A JP4384696A JPH09234237A JP H09234237 A JPH09234237 A JP H09234237A JP 4384696 A JP4384696 A JP 4384696A JP 4384696 A JP4384696 A JP 4384696A JP H09234237 A JPH09234237 A JP H09234237A
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water
discharge lamp
photocatalyst
sterilizer according
oxygen
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JP4384696A
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Akihiro Inoue
昭浩 井上
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境汚染などを生ずることなく殺菌および浄
化する水処理装置を提供する。 【解決手段】 高周波を電磁誘導コイル6に電流を供給
すると、高周波エネルギーが発生し、放電空間4でアー
クなどの放電が生じ、殺菌、浄化作用の強い波長254
nmの円筒状の紫外線を含む光を照射する。光触媒体12
では、紫外線を受けると、周囲の雰囲気中の脱臭もしく
は消臭、雰囲気中の有機成分を分解する。ノズル11より
供給された酸素(O2 )を光触媒体12により活性酸素ま
たはオゾンが発生し、活性酸素またはオゾンにより菌あ
るいは藻類を分解して殺菌し、水を浄化する。紫外線自
体により処理される水に含まれる細菌のDNAを破壊し
て死滅させ、殺菌、浄化し、排水管25から排水する。高
周波電磁界を印加した状態で酸素を供給することによ
り、水中溶存酸素量が増加できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、殺菌および浄化を
行なう殺菌装置および水処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水処理装置などで殺菌あるいは浄
化を行なう場合には、水の中に塩素を混入させ、この塩
素の化学反応により水の殺菌あるいは浄化などを行なっ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、塩素を
混入すると水の中にトリハロメタンが発生し、処理した
水を河川などに放流した際に環境汚染が発生するおそれ
がある問題を有している。
【0004】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、環境汚染などを生ずることなく殺菌および浄化を行
なえる殺菌装置および水処理装置を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の殺菌装置
は、紫外線透過部および流体が流れる流通路を有する流
通手段と;流通路の流体と接する部分に配設された光触
媒体とを具備したもので、透過部から光触媒体に紫外線
を照射させて光触媒により有機物を分解するとともに、
流体を殺菌、浄化する。
【0006】請求項2記載の殺菌装置は、請求項1記載
の殺菌装置において、ランプは、紫外線を照射する放電
ランプであるもので、放電ランプにより確実に紫外線を
照射する。
【0007】請求項3記載の殺菌装置は、請求項2記載
の殺菌装置において、放電ランプは、無電極放電ランプ
で、この無電極放電ランプを励磁する電磁誘導コイルを
備えたもので、無電極放電ランプ自体には配線などが不
要で、構成が簡単になる。
【0008】請求項4記載の殺菌装置は、請求項3記載
の殺菌装置において、無電極放電ランプは、透光性容器
と;透光性容器内に0.1ないし3paの水銀蒸気圧で
封入された水銀と;アルゴン(Ar)、クリプトン(K
r)、キセノン(Xe)およびネオン(Ne)の少なく
ともいずれかを含む透光性容器内に封入された始動ガス
と;透光性容器内に封入されたふっ素(F)、塩素(C
l)、臭素(Br)およびよう素(I)のうち少なくと
も1種とを具備したもので、ふっ素、塩素、臭素および
よう素のうち少なくとも1種により放電空間の電位傾度
を高めることができ、大電流を必要とすることなく波長
が254nmの紫外線を効率よく照射するとともに、透
光性容器に酸化水銀が付着することを防止するので、低
圧でも効率良く紫外線を照射する。
【0009】請求項5記載の殺菌装置は、請求項3また
は4記載の殺菌装置において、透光性容器は、長手状の
二重管中空円筒状であるもので、透光性容器の内側およ
び外側の双方に紫外線を照射する。
【0010】請求項6記載の殺菌装置は、請求項5記載
の殺菌装置において、流通路は、透光性容器の二重管中
空円筒状の内側および外側の表面に形成されたもので、
内側に照射された紫外線および外側に照射された紫外線
の双方を効率良く利用する。
【0011】請求項7記載の殺菌装置は、請求項1記載
の殺菌装置において、光触媒体は、流通路の流体と接す
る面に形成された光触媒膜であるもので、簡単に光触媒
膜を形成可能である。
【0012】請求項8記載の水処理装置は、請求項1な
いし7いずれか記載の殺菌装置において、流れる流体は
水で、この水に酸素を供給する酸素供給手段を具備した
もので、光触媒体に紫外線を照射させて光触媒により有
機物を分解するとともに、活性酸素を発生させ、流体を
殺菌、浄化する。
【0013】請求項9記載の水処理装置は、請求項8記
載の水処理装置において、酸素供給手段は、水の流れる
上流側に配設されたもので、効率良く水に酸素を供給し
て確実に活性酸素を発生させ、流体を殺菌、浄化する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の水処理装置の一実
施の形態を図面を参照して説明する。
【0015】図1は本発明の水処理装置の一実施の形態
を示す断面図で、この図1に示すように、石英ガラスま
たは透光性セラミックの透光部となる透光性を有する二
重管中空円筒状の透光性容器1を有し、この透光性容器
1は両端が閉塞した円筒状の外筒2を有し、この外筒2
と同軸上にこの外筒2より径小でこの外筒2より長い内
筒3が気密に取り付けられ、この外筒2および内筒3と
の間には放電空間4が形成され、無電極放電ランプ5を
構成している。
【0016】そして、この放電空間4には、アルゴン
(Ar)が67Pa、よう素(I)が2mg封入され、
水銀蒸気圧は0.1〜3Paの範囲になっている。ま
た、放電空間4内にはアルゴンに代えて、あるいは、ア
ルゴンとともに、クリプトン(Kr)、キセノン(X
e)またはネオン(Ne)の少なくともいずれかの始動
ガスが封入しても良い。さらに、よう素に代えて、ある
いは、よう素とともに、元素周期表のVIIbのハロゲン族
のたとえばふっ素(F)、塩素(Cl)または臭素(B
r)の少なくともいずれかを封入しても良い。また、水
銀およびアルゴンを0.5mmHg封入しても良い。な
お、これらふっ素、塩素、臭素およびよう素は、透光性
容器1の放電空間4の単位内容積1cc当たり、5×1
-4ないし4×10-2mgとなるように設定している。
すなわち、無電極であるので、電子放射物質であるバリ
ウム(Ba)、カルシウム(Ca)あるいはストロンチ
ウム(Sr)系の酸化物が放電空間4内に存在しないた
め、ハロゲン族を任意に封入できる。
【0017】また、無電極放電ランプ5の透光性容器1
の外周には、螺旋状に形成された電磁誘導コイル6が巻
回され、無電極放電灯7を形成している。
【0018】そして、内筒3の内面側には、処理用の水
が流れる流通路8が形成され、この流通路8の上流側に
は、酸素(O2 )を曝気する酸素供給手段としての酸素
供給用のノズル11が配設されるとともに、流通路8内に
は光触媒作用を有する物質であるTiO2 (酸化チタ
ン、チタニア)が表面に塗布された石英玉の光触媒体12
が多数配設されている。
【0019】そして、図示しない高周波発生装置からた
とえば13.56MHzの高周波を電磁誘導コイル6に電
流を供給すると、この電磁誘導コイル6には高周波エネ
ルギーが発生し、この高周波エネルギーにより放電空間
4でアークなどの放電が生じ、殺菌、浄化作用の強い波
長254nmの円筒状の紫外線を含む光を照射する。
【0020】また、光触媒体12では、この紫外線を受け
ると、周囲の雰囲気中の脱臭もしくは消臭、雰囲気中の
有機成分の分解などを行なう。
【0021】すなわち、半導体のバンドギャップ(禁制
帯域)よりも大きなエネルギーを有する波長域の光が照
射されると半導体に電子および電子のホールが生じ、電
子移動反応を起こす。たとえばTiO2 は約3.0eV
のバンドギャップを有する半導体であり、このバンドギ
ャップよりも大きなエネルギーを有する波長410nm
以下のいわゆる紫外線が照射されると、TiO2 に電子
および電子のホール(抜け穴)が生じ、このホールの移
動で表面において電子移動反応を起こす。そして、この
電子移動反応では、ホールはバンドギャップ分のエネル
ギーに相当する電子を引き抜く力、すなわち酸化力を持
っているため、このホールの酸化力によってTiO2
表面に付着あるいは接触した物質を変化させている。
【0022】このように、TiO2 は紫外線を受けると
強い酸化力を生ずるため、透光性容器1のTiO2 表面
に付着した物質、たとえばアセトアルデヒドあるいはメ
チルメルカブタンなどの有機物、その他、硫化水素ある
いはアンモニアなどの物質の酸化、分解を促進するの
で、大気汚染などによる埃またはごみによるクリーニン
グを容易にすることができる。
【0023】さらに、図示しないエアーポンプからノズ
ル11より供給された酸素(O2 )を光触媒体12により単
原子(O)あるいは励起された酸素(O* )などの活性
酸素またはオゾン(O3 )が発生し、活性酸素またはオ
ゾンにより菌あるいは藻類を分解して殺菌し、水を浄化
する。
【0024】また、紫外線自体により処理される水に含
まれる細菌のDNAを破壊して死滅させ、殺菌、浄化
し、排水管25から排水する。
【0025】さらに、処理する水に高周波電磁界を印加
した状態で酸素を供給することにより、単に曝気した場
合に比べて、水中溶存酸素量が増加できる。
【0026】このように、紫外線および紫外線による光
触媒を用いて殺菌、浄化を行なえば、従来のような塩素
の注入によるトリハロメタンの発生がなくなり、河川な
どに放流した際の環境汚染を防止できる。
【0027】また、水銀は酸化するよりもハロゲンと結
合しやすく、ハロゲンと結合したハロゲン化水銀は蒸気
圧が高いため蒸発しやすく、再びアーク中で分離して水
銀原子として活躍するため、酸化水銀が透光性容器1の
内面に付着することによる透光性容器1の黒化の発生が
なく、波長254nmの波長の紫外線照射率の低下はほ
とんどない。
【0028】次に、他の実施の形態を図2を参照して説
明する。
【0029】図2は他の実施の形態の水処理装置を示す
断面図で、この図2に示すように、アルミナ磁器あるい
は窒化ボロンなどの透光性を有さない中空の被処理水道
体21を有し、この被処理水道体21内に無電極放電ランプ
22を同軸上に収容している。この無電極放電ランプ22
は、透光性容器23を有し、この透光性容器23は一端が閉
塞した円筒状の外筒24を有し、この外筒24と同軸上にこ
の外筒24より径小でこの外筒24より一端側が突出し被処
理水道体21外で開口して内筒25が取り付けられ、外筒24
および内筒25の他端は内筒25が開口した状態で接続さ
れ、これら外筒24および内筒25との間には他の空間とは
気密の放電空間26が形成され、この放電空間26には図1
に示す実施の形態と同様な物質が封入されている。
【0030】また、内筒25の内面側には水の供給側の流
通路27が形成され、内筒25および外筒24は他端側で連通
し被処理水道体21および無電極放電ランプ22間には水の
排出側の流通路28が形成され、流通路27および流通路28
は連通して放電空間26のほぼ全周囲に位置して処理水の
流通経路を形成している。
【0031】さらに、被処理水道体21の外側にはこの被
処理水道体21の外径より内径が大きい螺旋状の電磁誘導
コイル31が装着され、無電極放電ランプ22および電磁誘
導コイル31にて無電極放電灯32を構成している。
【0032】また、流通路27の上流側には、酸素供給手
段としての酸素供給用のノズル33が配設されるととも
に、流通路28内には光触媒作用を有する物質であるTi
2 が表面に塗布された石英玉の光触媒体34が多数配設
されている。
【0033】そして、基本的な動作は図1に示す実施の
形態と同様であるが、放電空間26の周囲略全周に亘って
流通路27,28が形成され、処理される水は流通路27およ
び流通路28を介して流れるので、放電空間26から照射さ
れる紫外線を効率良く、殺菌および浄化に利用できる。
【0034】なお、被処理水道体21は被透光性であるの
で、不必要な部分に紫外線が照射され、人体への悪影響
などを防止する。
【0035】また、他の実施の形態を図3を参照して説
明する。
【0036】図3はまた他の実施の形態の水処理装置を
示す断面図で、この図3に示すように、透光性を有さな
い被処理水道管41を有し、この被処理水道管41内に無電
極放電ランプ32を同軸上に収容している。この無電極放
電ランプ42は気密性を有する透光性容器43を有し、この
透光性容器43内には放電空間49が形成され、この放電空
間49には図1に示す実施の形態と同様な物質が封入され
ている。
【0037】また、被処理水道管41および透光性容器43
の間には、水の流通路44が形成される。
【0038】さらに、被処理水道管41の外側にはこの被
処理水道管41の外径より内径が大きい螺旋状の電磁誘導
コイル45が装着され、無電極放電ランプ42および電磁誘
導コイル45にて無電極放電灯46を構成している。
【0039】またさらに、流通路44の上流側には、酸素
供給手段としての酸素供給用のノズル47が配設されると
ともに、光触媒作用を有する物質であるTiO2 が表面
に塗布された石英玉の光触媒体48が多数配設されてい
る。
【0040】そして、基本的な動作は図1に示す実施の
形態と同様であるが、無電極放電ランプ42は簡単な形状
であり、かつ、管状の被処理水道管41内に無電極放電ラ
ンプ42を収納すれば良いので、簡単な構成でできる。
【0041】なお、いずれの場合にも、電磁誘導コイル
としては、螺旋状のものに代えて、複数のリングを用い
たもののいずれを使用しても同様の効果を得ることがで
き、複数のリングの内の任意の数を選択して用いること
により、処理される水の汚れ具合に応じて調光し、紫外
線の照射量を変化させ、効率良く省エネルギーを図るこ
とができる。
【0042】また、水処理について説明したが、水のみ
に限らず、他の液体あるいは気体などの流体を使用して
殺菌装置あるいはその他の紫外線による光処理装置を形
成しても同様の効果を得ることができる。
【0043】さらに、紫外線の照射が不要な部分を不透
光性とすることにより、不必要な部分に紫外線が照射さ
れることを防止する。
【0044】またさらに、上述の無電極ランプに限ら
ず、波長が260nm近傍の紫外線を照射するものであ
れば有電極あるいは無電極のいずれのランプでも同様の
効果を得ることができる。そして、封入物であれば、希
ガスとハロゲンのエキシマあるいはオキシハライドなど
の組み合わせでも良い。
【0045】また、光触媒体は、光触媒膜を形成した石
英玉に限らず、流体に接触する面に形成した光触媒膜で
も同様に形成でき、石英玉を用いた場合より表面積は少
なくなるが構成が簡単になる。なお、石英玉に限らず、
ガラスビーズあるいはセラミック球などに光触媒膜を形
成しても同様の効果を得ることができる。
【0046】またさらに、この水処理装置を使用して金
魚などを飼育すれば、金魚の新陳代謝を加速でき、通常
の2倍程度のスピードで金魚の成長を図ることができ
る。
【0047】
【発明の効果】請求項1記載の殺菌装置によれば、透過
部から光触媒体に紫外線を照射させて光触媒により有機
物を分解するとともに、流体を殺菌、浄化できる。
【0048】請求項2記載の殺菌装置によれば、請求項
1記載の殺菌装置に加え、放電ランプにより確実に紫外
線を照射できる。
【0049】請求項3記載の殺菌装置によれば、請求項
2記載の殺菌装置に加え、無電極放電ランプ自体には配
線などが不要で、構成を簡単にできる。
【0050】請求項4記載の殺菌装置によれば、請求項
3記載の殺菌装置に加え、ふっ素、塩素、臭素およびよ
う素のうち少なくとも1種により放電空間の電位傾度を
高めることができ、大電流を必要とすることなく波長が
254nmの紫外線を効率よく照射するとともに、透光
性容器に酸化水銀が付着することを防止するので、低圧
でも効率良く紫外線を照射できる。
【0051】請求項5記載の殺菌装置によれば、請求項
3または4記載の殺菌装置に加え、透光性容器は、長手
状の二重管中空円筒状であるので、透光性容器の内側お
よび外側の双方に紫外線を照射できる。
【0052】請求項6記載の殺菌装置によれば、請求項
5記載の殺菌装置に加え、内側に照射された紫外線およ
び外側に照射された紫外線の双方を効率良く利用でき
る。
【0053】請求項7記載の殺菌装置によれば、請求項
1記載の殺菌装置に加え、流通路の流体と接する面に形
成するもので、簡単に光触媒膜を形成できる。
【0054】請求項8記載の水処理装置によれば、請求
項1ないし7いずれか記載の殺菌装置に加え、光触媒体
に紫外線を照射させて光触媒により有機物を分解すると
ともに、活性酸素を発生させ、流体を殺菌、浄化でき
る。
【0055】請求項9記載の水処理装置によれば、請求
項8記載の水処理装置に加え、効率良く水に酸素を供給
して確実に活性酸素を発生させ、流体を殺菌、浄化でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の無電極放電灯の一実施の形態を示す一
部を切り欠いた断面図である。
【図2】同上他の実施の形態の水処理装置を示す断面図
である。
【図3】同上また他の実施の形態の水処理装置を示す断
面図である。
【符号の説明】
1,23,43 透光性容器 5,22,42 無電極放電ランプ 6,31,45 電磁誘導コイル 8,27,28,44 流通路 11,33,47 酸素供給手段としてのノズル 12,34,48 光触媒体

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 紫外線透過部および流体が流れる流通路
    を有する流通手段と;流通路の流体と接する部分に配設
    された光触媒体と;を具備したことを特徴とする殺菌装
    置。
  2. 【請求項2】 ランプは、紫外線を照射する放電ランプ
    であることを特徴とする請求項1記載の殺菌装置。
  3. 【請求項3】 放電ランプは、無電極放電ランプで、 この無電極放電ランプを励磁する電磁誘導コイルを備え
    たことを特徴とする請求項2記載の殺菌装置。
  4. 【請求項4】 無電極放電ランプは、 透光性容器と;透光性容器内に0.1ないし3paの水
    銀蒸気圧で封入された水銀と;アルゴン(Ar)、クリ
    プトン(Kr)、キセノン(Xe)およびネオン(N
    e)の少なくともいずれかを含む透光性容器内に封入さ
    れた始動ガスと;透光性容器内に封入されたふっ素
    (F)、塩素(Cl)、臭素(Br)およびよう素
    (I)のうち少なくとも1種と;を具備したことを特徴
    とする請求項3記載の殺菌装置。
  5. 【請求項5】 透光性容器は、長手状の二重管中空円筒
    状であることを特徴とする請求項3または4記載の殺菌
    装置。
  6. 【請求項6】 流通路は、透光性容器の二重管中空円筒
    状の内側および外側の表面に形成されたことを特徴とす
    る請求項5記載の殺菌装置。
  7. 【請求項7】 光触媒体は、流通路の流体と接する面に
    形成された光触媒膜であることを特徴とした請求項1記
    載の殺菌装置。
  8. 【請求項8】 請求項1ないし7いずれか記載の殺菌装
    置に流れる流体は水で、 この水に酸素を供給する酸素供給手段を具備したことを
    特徴とする水処理装置。
  9. 【請求項9】 酸素供給手段は、水の流れる上流側に配
    設されたことを特徴とする請求項8記載の水処理装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100822082B1 (ko) * 2006-06-29 2008-04-15 두성미 유도기전력 전원 공급 방식의 살균탈취기가 부착된 변기커버
JP2015505721A (ja) * 2011-12-01 2015-02-26 ベーウェールBeewair 排出物をマイクロビーズの床において低温プラズマおよび光触媒作用により処理するための方法
JP2016049519A (ja) * 2014-09-02 2016-04-11 株式会社トクヤマ 紫外線殺菌装置

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