KR20080067340A - 광촉매 반응수 생성 장치 - Google Patents
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Abstract
(과제) 활성산소종을 충분히 함유한 물의 생성이 가능함과 함께, 미생물의 제균이나 기생충의 구충, 원충류의 구제를 행할 수 있고, 게다가, 그 강력한 산화 능력을 지속시켜, 전력 절약적이고, 그리고, 컴팩트하여 다양한 기기에 응용 가능한 광촉매 반응수 생성 장치를 제공한다.
(해결 수단) 즉, 광원으로부터의 빛을 광촉매체에 조사하여 생긴 활성산소종을 수중에서 확산함으로써, 물에 활성산소종의 기능을 부여하고, 이 물에 의한 산화 반응을 이용한 미생물의 제균, 기생충의 구충, 원충류의 구제 중 적어도 어느 하나를 행하도록 했다.
활성산소, 광촉매, 산화, 미생물
Description
본 발명은, 광촉매 반응을 이용하여 수중에서 효율 좋게 활성산소종(種)을 대량으로 발생시킴으로써, 이 활성산소종을 포함하는 물에 접촉한 미생물이나 기생충 및 원충류를 제균·구충·구제할 수 있는 광촉매 반응수 생성 장치에 관한 것이다.
종래부터, 살균 능력이나 물질을 산화하는 능력을 갖는 물이, 의료 현장이나 식품 공장, 공중 목욕탕, 풀장 등 위생 환경을 중시하는 장소에서 이용되고 있다.
예를 들면, 이러한 물로서는, 오존(O3)을 물에 용해한 오존수나, 자외선 살균등(殺菌燈)으로 처리한 물이 통상에 있어서 널리 이용되고 있다.
그러나, 오존수를 생성하는 오존 발생 장치로부터, 대량의 오존이 대기로 새어나옴으로써 환경에 악영향을 끼치는 등의 우려가 지적되고, 또한 오존 특유의 악취 발산이나, 오존 발생 시에 대량의 전력을 소비하는 등의 문제가 있어, 최근 사용을 자제하는 경향이 있다.
한편, 빛을 광촉매체에 조사(照射)하여, 광촉매 반응을 여기(勵起)시켜 생성 한, 활성산소종은, 그 광촉매체 표면에 지극히 가까운 곳에 있어서(통상 40nm로 되어 있음), 미생물의 살균, 여러 종류의 유기 화학 물질의 산화 분해능을 갖고 있는 것이 알려져 있다. 즉, 광촉매체의 지극히 근방에 있어서만이긴 하지만, 이들 슈퍼 옥사이드 음이온 라디칼(O2)이나 히드록시 라디칼(OH) 등의 반응성이 높은 활성산소종은 물에 접촉하여 융해하여, 미생물이나 바이러스의 세포막이나 기능성 단백질이나 유전자 등을 변이시켜, 미생물이나 바이러스의 생존 기능이나 증식 기능을 정지시키는 것이 가능하다고 되어 왔다.
그래서, 수중에 존재하는 미생물을 살균하기 위해, 예를 들면 도17 및 도18 에 나타내는 바와 같이, 물의 유입구(51)와 배출구(52)를 갖는 원통형의 탱크(53)의 중심 부분에 교반축(54)을 형성함과 함께, 동(同) 교반축(54)에는 그물 형상의 광촉매체(55)를 구비한 교반날개(56)를 반경 방향 외측을 향하여 방사 형상으로 설치하고, 탱크 내벽의 소정의 부위에 자외선 조사용의 블랙라이트(57)를 배치하여, 상기 교반축(54)을 회전함으로써 광촉매체(55)에 닿는 자외선량을 증가시키도록 한 수처리 장치가 제안되고 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).
이 수처리 장치에 의하면, 광촉매체(55)로의 자외선의 조사 효율을 향상시킬 수 있고, 또한, 교반날개(56)로 물을 교반할 수 있기 때문에 광촉매재 표면에 생긴 활성산소종에 미생물을 접촉시켜 살균할 수 있고, 수중의 유기물의 분해를 할 수 있다고 되어 있다.
또한, 종래부터 미생물의 살균을 필요로 하는 분야의 하나로, 물고기의 양식 이 있다.
일반적으로 물고기의 양식은, 어망을 해중(海中)에 넓게 설치하여 활어조(活魚槽)를 형성하고, 이 활어조 안에서 잿방어나 벤자리, 자주복(tiger puffer) 등의 물고기에게 먹이를 주어 성장시키도록 하여 식용어를 양식하고 있다.
이러한 물고기의 양식은, 해양 중에서 자연스럽게 헤엄치고 있는 물고기를 포획하는 것에 비하여, 목적으로 하는 어종을 효율 좋게 계획적으로 얻을 수 있어, 소비자에게의 안정 공급에 공헌하고 있다.
또한, 최근에는 양식 가능한 어종이 늘고 있고, 게다가, 자연산 어류와 비교해도 손색이 없는 품질이 실현되고 있어, 향후 더욱 양식업의 발전이 예상된다.
그런데, 물고기의 양식은, 비교적 협소한 활어조 안에서 물고기를 기르기 때문에, 미생물이나 기생충에 의한 병든 어류가 발생하면 활어조 내의 다른 물고기에 감염하여, 연쇄적으로 병든 어류나 사어(死魚)가 증가한다고 하는 우려가 있다.
특히, 효율이나 계획성이 장점의 하나인 물고기의 양식에서는, 기생충에 의해 병든 어류나 사어가 대량 발생함으로써, 양식업자에게 막대한 손해를 끼치고, 나아가서는, 시장으로의 공급에 혼란을 초래하는 것도 고려된다.
이러한 어류의 병을 초래하는 어류의 기생충은, 일반적으로 피부흡충(Benedenia 속, Neobenedenia 속)이나 아가미흡충(Heterobothrium tetrodonis)으로 대표되는 외부 기생충과, 아니사키스(Anisakis, 고래회충) 등의 관강(管腔)내 기생충이나 점액포자충이나 혈관 흡충으로 대표되는 조직내 기생충 등의 내부 기생충의 2종류로 분류할 수 있다.
이들 기생충은, 추가로 어종에 따라서도 분화 분류되고, 각각의 숙주(宿主) 특이성(特異性)에 관하여 다양한 연구가 행해지고 있다.
일반적으로, 기생충에 의한 숙주로의 영향은, 주로 호흡 장애와 침투압 장애에 의한 체액의 유지 관리 장애에 의한 것이다.
혈관 흡충 등의 내부 기생충의 경우는, 그 충체(蟲體)가 문제가 되기 보다는, 오히려, 그 충체가 산란하여 충란(蟲卵)이 대량으로 방출되었을 때에, 충란이 아가미의 미소 혈관을 막아서, 물고기가 질식하는 것이 문제가 된다.
또한, 물고기에 기생한 외부 기생충은, 그 기생한 부위로부터 숙주의 혈액을 흡혈하고, 영양을 얻는 것이지만, 그 부착한 상피의 상피 세포 장애를 일으킴으로써, 기생한 물고기에 해를 입힌다. 특히 아가미에 감염한 경우는, 아가미의 호흡 상피 세포의 박리 및 염증에 의한 비후(肥厚), 곤봉 형상 변화를 일으켜 불가역적 변화가 되어, 호흡 장애에 의한 영양 성장 장애를 일으킨다.
특히, 이 외부 기생충은, 물고기가 해수 접촉하는 장소에서 기생하고 있는 일이 많고, 해수에 충체나 충란을 부유시켜, 다른 물고기에 감염할 우려가 높아, 양식업자에게 막대한 손해를 끼치는 기생충의 하나이기도 하다.
그래서, 외부 기생충의 감염에 의한 병의 예방이나 치료 수단으로서, 피부흡충에 관해서는, 해양어의 경우, 담수욕이 현저히 효과가 있고, 아가미흡층에 관해서는, 과산화수소수를 함유시킨 다공질(多孔質) 담체(擔體)를 활어조에 산포하고, 이 과산화수소의 효능에 의해 기생충이나 미생물을 약체화시켜, 기생충의 기생이나 미생물의 감염을 예방하거나 치료하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
이 과산화수소수를 이용하는 방법에 의하면, 양식어가 기생충이나 미생물에 의해 사멸할 우려를 완화할 수 있다.
그러나, 상기한 교반날개를 구비하는 수처리 장치에서는, 광촉매 반응의 효율을 향상시키기 위해 대형의 교반날개를 필요로 하여, 충분한 양의 활성산소를 포함하는 물을 생성하기 위해서는, 장치 자체가 대형화되어 버린다고 하는 문제가 있었다. 또한 10-6초로 지극히 짧은 시간밖에 산화 능력이 지속되지 않기 때문에, 반응 국면이 광촉매체의 지극히 근방의 매우 제한된, 극히 좁은 영역에서만, 그 효과를 얻을 수 있었다.
또한, 광촉매체를 작게 함으로써 장치를 소형화하는 것도 가능하지만, 광촉매 반응의 효율 저하에 대해서는 해결되지 않고 있어, 실용에 이르지 못하고 있는 실정이었다.
또한, 대형의 장치에 있어서 교반축을 구동시키려면, 물의 저항에 대항할만큼의 대전력(大電力)을 필요로 하기 때문에, 에너지 효율적으로도 바람직하다고는 말하기 어려운 것이었다.
게다가, 교반날개에 구비되어 있는 광촉매체는 섬유 형상의 알루미늄의 표면에 티타니아 코팅을 행한 것이 예시되어 있지만, 단순히 섬유 형상의 알루미늄의 표면에 티타니아 코팅을 행한 것만으로는 광촉매 반응의 효율이 나빠, 활성산소를 함유하는 물을 효율적으로 생성하는 것이 곤란했다.
또한, 상기 과산화수소수로 양식어를 처리하는 방법(일반적으로 과산화수소수욕이라고 일컬어짐)은, 그 강력한 과산화수소의 산화력이 양식어 자체에도 미치게 된다. 즉, 양식어체의 기생충 등을 감소시킴으로써 병상을 회복시킨다고 하기보다는, 오히려, 병에 의해 취약해진 물고기를 기생충 등과 함께 도태시켜, 강한 물고기만을 살아남게 한다는 느낌을 부정할 수 없었다.
이와 같이 하여 과산화수소수의 산포에 의해 죽은 취약한 물고기는, 양식어의 수확량을 감소시켜, 양식 효율의 저하를 초래하고 있어, 기생충에 감염된 물고기로부터 안전하게 기생충을 구제하는 것이 가능해지면 어획량의 증가는 분명하며, 유통 가격의 저하뿐만 아니라 식품의 안전도 확보 가능해진다.
또한, 산포하는 과산화수소는, 해수 중에서의 유효 농도는 200∼3000ppm이나 되는 고농도를 필요로 하고, 희석된다고는 하나, 포르말린욕 등의 종래의 약욕 방법과 동일하게 그대로 해양 중에 유출·확산·투기되고 있다. 이것은, 양식 이외의 다른 해양 생물에 대하여 영향을 미치고, 환경 영향상 바람직하다고는 말하기 어려우며, 또한 인체로의 영향도 아직 분명치 않은 것이다.
게다가, 구충 효과를 일으키기 위해서는, 대량의 과산화수소 제제(製劑)가 필요하게 되며, 이들에 요하는 비용이나 운반을 위한 노력은, 작업에 종사하는 자에 대하여 막대한 부담을 강요하고 있었다.
이러한 문제점을 안고 있는 양식업계에서는, 해양 중에 잔류하는 약물 등을 사용하는 일이 없이, 게다가, 양식어체를 손상하는 일이 없이, 환경에 대하여 영향을 미치지 않는 구충용 광촉매 반응수 생성 장치나 살충 방법이 요망되고 있었다.
그래서 본 발명자들은, 활성산소종을 충분히 함유한 물의 생성이 가능함과 함께, 미생물의 제균이나 기생충의 구충을 행할 수 있고, 게다가, 그 강력한 산화 능력을 지속시켜, 전력 절약적이고, 그리고, 컴팩트하여 다양한 기기에 응용 가능한 광촉매 반응수 생성 장치의 연구를 행하여 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.
[특허 문헌 1] 일본공개특허공보 2001-327961호
[특허 문헌 2] 일본공개특허공보 평3-200705호
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광원으로부터의 빛을 광촉매체에 조사하여 생긴 활성산소종을 수중에서 확산함으로써, 물에 활성산소종의 기능을 부여하고, 이 물에 의한 산화 반응을 이용한 미생물의 제균, 기생충의 구충, 원충류의 구제 중 적어도 어느 하나를 행하기로 했다.
또한, 이하의 점에서도 특징을 갖는다.
(1) 상기 광촉매체는, 광촉매체를 여기시키기 위한 광원의 주위에 배치한 것.
(2) 상기 광촉매 반응수 생성 장치는, 광촉매 반응조와, 상기 광촉매 반응조에 물을 공급하는 급수 펌프와, 상기 광촉매 반응조로부터 광촉매 반응수를 배출하는 배출 회로를 구비함과 함께, 상기 광촉매 반응조는, 저수(貯水) 가능한 밀폐 용기 내에, 이 밀폐 용기 내의 물에 활성산소를 발생시키기 위한 광촉매체와, 이 광촉매체를 여기시키기 위한 빛을 방사하는 광원과, 상기 광촉매체 표면에서 발생한 활성산소종을 수중에서 확산시키기 위한 확산 수단을 설치하여 구성하고, 게다가, 상기 밀폐 용기는 내벽면을 상기 빛을 반사하는 경면(鏡面)으로 한 것.
(3) 상기 광촉매체를 여기시키기 위한 광원은, 태양광 및/또는 인공광을 이용하는 것.
(4) 상기 광촉매체를 여기시키기 위한 광원으로서, 태양광을 이용할 때에는 광섬유나 프리즘 등의 반사체를 이용하여, 수중에서 광촉매체에 직접 조사하는 것.
(5) 상기 광촉매체를 여기시키기 위한 광원으로서, 인공광을 이용할 때의 자외선 조사 램프는 적어도 350∼370nm의 파장의 자외선을 조사하는 것.
(6) 상기 광촉매체는, 유기 또는 무기의 필터체이고, 그 표면을 티타니아 박막으로 피복하고 있는 것.
(7) 상기 광촉매체는, 알루미늄계 금속의 필터체이고, 그 표면을 티타니아 박막으로 피복하고 있는 것.
(8) 상기 광촉매체는 표면에 미리 알루미나 피막을 형성한 금속제 섬유체이고, 그 표면을 티타니아 박막으로 피복하고 있는 것.
(9) 상기 금속제 섬유체의 상기 알루미나 피막은, 금속 섬유체를 구성하는 알루미늄계 금속의 융점의 절반인 온도까지 5℃/분의 비율 이하로 가열하고, 그 후 상기 알루미늄계 금속의 융점 직전까지 가열하여 형성하는 것.
(10) 상기 광촉매체는, 유리제 섬유체 또는 세라믹제 섬유체 또는 부직포이고, 그 표면을 티타니아 박막으로 피복하고 있는 것.
(11) 상기 티타니아 박막을 구성하는 산화티탄은, 아나타제형 또는 루틸형의 결정 구조를 포함하는 것.
(12) 상기 활성산소종을 수중에서 확산하는 확산 수단은, 초음파 진동자에 의한 100kHz 이상의 초음파 및/또는 수중 팬에 의한 수류이고, 광촉매체 및/또는 물을 움직이는 것.
(13) 상기 광촉매체에 접촉시키는 물은, 산소 농도를 높인 물인 것.
(14) 상기 산소 농도를 높인 물은, 산소, 공기, 오존 중 적어도 어느 1종을 물에 접촉시켜 생성하는 것.
(15) 광촉매 반응에 의한 살균 작용의 상류 또는 하류 또는 동 위치에 있어서, 254∼265nm의 파장의 자외선을 조사하는 살균등에 의한 살균 작용을 행하는 것.
도1 은 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치를 나타낸 외관도이다.
도2 는 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치를 나타낸 외관도이다.
도3 은 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치의 내부를 나타낸 설명도이다.
도4 는 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치의 단면도이다.
도5 는 본 실시 형태에 따른 제균용 광촉매 반응수 생성 장치를 나타내는 설명도이다.
도6 은 한천배지(寒天培地) 상에 콜로니(colony)를 형성한 미생물을 나타내는 설명도이다.
도7 은 한천배지 상에 콜로니(colony)를 형성한 미생물을 나타내는 설명도이다.
도8 은 본 실시 형태에 따른 구충용 광촉매 반응수 생성 장치를 나타내는 설명도이다.
도9 는 본 실시 형태에 따른 구충용 광촉매 반응수 생성 장치를 나타내는 설명도이다.
도10 은 본 실시 형태에 따른 구충용 광촉매 반응수 생성 장치를 나타내는 설명도이다.
도11 은 본 실시 형태에 따른 구충용 광촉매 반응수 생성 장치를 나타내는 설명도이다.
도12 는 본 실시 형태에 따른 구충용 광촉매 반응수 생성 장치를 나타내는 설명도이다.
도13 은 본 실시 형태에 따른 구충용 광촉매 반응수 생성 장치를 나타내는 설명도이다.
도14 는 본 실시 형태에 따른 구충용 광촉매 반응수 생성 장치를 나타내는 설명도이다.
도15 는 본 실시 형태에 따른 광촉매 반응수 생성 장치를 나타내는 설명도이다.
도16 은 본 실시 형태에 따른 광촉매 반응수 생성 장치를 나타내는 설명도이다.
도17 은 종래 기술을 나타낸 설명도이다.
도18 은 종래 기술을 나타낸 설명도이다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치는, 광원으로부터의 빛을 광촉매체에 조사하여 생긴 활성산소종을 수중에서 확산함으로써, 물에 활성산소종의 기능을 부여하고, 이 물에 의한 산화 반응을 이용하여, 미생물의 제균, 해양 생물에 기생한 기생충의 구충, 원충류의 구제 중 적어도 어느 하나를 가능하게 하고 있다.
즉, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광촉매체의 표면에서 생긴 활성산소종을 물에 확산시킴으로써, 물을 매체로 하여 미생물의 제균·살균이나 원충류의 구제를 행하도록 한 것이다.
또한, 아울러, 광촉매체의 표면에서 생긴 활성산소종을 물에 확산시킴으로써, 물을 매체로 하여 물고기에 기생하는 기생충의 구충을 행하도록 한 것이다.
광촉매체의 표면에는, 광촉매능을 갖는 티타니아 박막을 형성하고 있기 때문에, 이 티타니아 박막에 자외선 램프로부터 방사된 자외선이 닿음으로써 티타니아 박막이 여기하여 광촉매체가 활성화하게 된다.
활성화한 광촉매체의 표면에서는, 자외선 램프로부터 방사된 자외선의 에너 지(hν)가 티타니아 박막을 구성하는 산화티탄(TiO2)을 여기하고, 광촉매 반응수 생성 장치를 채우고 있는 물이, 광촉매체에 접촉함으로써, 활성산소종이 생긴다. 이 여기한 광촉매체에 물이 접촉함으로써, 활성산소종이 생기는 반응을 1차 반응이라고 한다.
1차 반응은, 다음과 같은 반응이 행해지고 있다고 생각된다.
TiO2 + hν → e- + h + VB
h + VB → h + tr
O2 + e- → O2·-
O2·- + h + VB(h + tr) → O2
OH- + h + VB → HO·
이어서, 1차 반응에서 생긴 활성산소종은, 높은 반응성을 갖고 있기 때문에, 활성산소종끼리나, 수중에 용해하고 있는 물질이나 이온과 반응을 일으켜, 더욱더 생성물을 생기게 한다. 여기서, 1차 반응에서 생긴 활성산소종이, 수중에 용해하고 있는 물질이나 이온과 일으키는 반응을 2차 반응이라고 한다.
그리고, 2차 반응에서는, 예를 들면 다음과 같은 반응이 일어나고 있다고 생각된다.
O2 - + O2 - + 2H+ → H2O2 + O2 (과산화수소수의 생성)
다른 이온이 함유되어 있지 않은 초순수(超純水)를 제외하고, 통상의 환경 중에 존재하는 물은, 미량의 원소 이온을 포함한 상태에 있는 것으로 생각된다. 특히 수돗물 등은 염소 살균이 시행되어 있기 때문에, 하기와 같은 2차 반응이 일어나고 있는 것으로 생각된다.
HCl + O2·- + OH- → ClO2 + H2O (아염소산의 생성)
ClO2 + 2OH- → HOCl + H2O (차아염소산의 생성)
또한, 하천이나 해수 등의 생물이 존재하는 환경에서는, 암모니아가 함유되어 있어, 마찬가지로 하기의 2차 반응이 일어나고 있는 것으로 생각된다.
NH3 + OH- → NO- + 2H2O (산화질소 이온의 생성)
전술한 반응 이외에도, 더욱 많은 2차 반응이 행해지고 있는 것은 물론이지만, 이와 같이 하여 생성된 2차 반응물도 또한, 1차 반응 생성물(활성산소종)과 동일하게, 광촉매 반응수의 제균 효과나 구충 효과를 일으키는 물질이다.
특히 접촉시키는 물을 해수나 소정의 물질을 용해한 수용액으로 한 경우에는, 이들의 2차 반응물을 다종류에 걸쳐 생성시킬 수 있다.
그러나, 종래까지의 방법에서는, 광촉매체로부터의 활성산소종의 확산이 충분히 행해지지 않았기 때문에, 광촉매체 표면에서 생긴 활성산소종을, 매체를 통하는 일이 없이 직접 작용시켜, 광촉매체 표면에 부착하고 있는 미생물만을 제균하거나, 여기한 광촉매의 표면에 기생충이 착생하지 않으면 그 효과가 발현되지 않았 다. 본 발명은, 광촉매체로부터 떨어진 장소에서도, 활성산소종에 의한 제균·살균·구충·구제 효과를 향수할 수 있도록 한 것이다. 이하에 있어서, 전술한 바와 같이 매체로서 기능하고, 활성산소종을 함유하는 물을 광촉매 반응수라고 한다.
또한, 여기서 빛이란, 가시광에 한정되는 것은 아니고, 더욱 파장이 짧은 자외선도 포함하는 개념이다.
또한, 광촉매체를 여기시키기 위한 광원은, 태양광 및/또는 인공광을 이용할 수 있다. 예를 들면, 태양광을 이용한 경우는, 광촉매체를 여기시키기 위한 비용을 삭감할 수 있고, 게다가 인공광에서 얻어지는 것보다 강한 자외선 에너지를 광촉매체로 조사하는 것이 가능해진다. 또한, 수중에 설치한 광촉매체에 빛을 조사하는 경우에는, 광섬유나 프리즘 등의 반사체를 이용하여, 태양광이나 인공광을 수중으로 유도하여, 수중에서 광촉매체에 직접 조사하도록 해도 좋다.
광촉매체는, 루틸형이나 아나타제형의 결정상(結晶相)을 갖는 산화티탄(티타니아)으로 할 수 있다.
이 산화티탄을 이용한 광촉매체는, 섬유 형상의 담체에 티타니아로 딥코팅을 시행함으로써, 표면적을 확대시킨 고효율의 광촉매체로 해도 좋다.
여기서, 섬유 형상의 담체는, 예를 들면 1000번대∼7000번대 등의 알루미늄을 포함하는 금속(이하, 알루미늄계 금속이라고도 함)을 매우 적합하게 이용할 수 있지만, 이 알루미늄계 금속을 가열하여 형성한 알루미나 금속 섬유체로 함으로써, 담체에 티타니아가 치밀하게 코팅되게 되기 때문에, 더욱 내구성을 향상할 수 있다.
이 알루미나 금속 섬유체는, 담체를 형성하는 알루미늄을 포함하는 금속을 소정의 온도까지 5℃/분의 비율 이하로 가열하고, 그 후 상기 금속제 섬유체의 융점 직전까지 가열하여 형성해도 좋다.
여기서, 상기 소정의 온도는 하기의 계산식으로 산출할 수 있다.
소정 온도(℃) = 알루미늄을 포함하는 금속의 융점 온도(℃) ÷ 2
더욱 상세하게 설명하면, 표면이 알루미나로 덮힌 금속제 섬유체를 담체로 하여, 티타니아 박막을 형성하기 위해 딥코팅 가공에 제공하면, 티타니아가 알루미나 피막 상에 치밀하게 박막을 형성하는 것이 가능해져, 고르게 티타니아 박막을 형성할 수 있다. 불균일함이 없는 티타니아 박막이 자외선으로 여기되면, 광촉매 반응을 보다 효율적으로 행할 수 있기 때문에, 활성산소종을 보다 많이 발생시킬 수 있다.
여기서 금속제 섬유체의 알루미나 피막은, 알루미늄계 금속 섬유를 5℃/분의 비율 이하로 융점의 약 절반인 온도에 이르기까지 천천히 가열하여 표면을 산화시킨 후, 융점 직전까지 가열하여 보다 심층까지의 산화를 행하고, 알루미나 섬유로서의 기능을 충분히 발휘하는 인공 산화 피막을 형성하도록 하고 있다. 또한, 알루미늄계 금속이란, 알루미늄과, 알루미늄 합금의 양자를 가리키는 것이다.
즉, 금속제 섬유체를 알루미늄계 금속의 융점의 약 절반인 온도까지의 가열로 형성한 산화막을 이용하여 금속제 섬유체를 보호하면서, 융점 직전까지 가열하여, 균질한 알루미나 피막을 형성하고 있는 것이다. 또한, 금속제 섬유체를 구성하고 있는 알루미늄계 금속의 융점 이상으로까지 가열함으로써 금속제 섬유체는 지 극히 안정화된 산화 피막을 형성할 수 있다. 따라서, 이 금속제 섬유체에 티타니아 박막을 형성한 경우에, 이 티타니아 박막과 금속제 섬유체와의 밀착성을 높일 수 있다.
또한, 알루미늄계 금속의 융점의 약 절반인 온도에 이르기까지 가열하여 산화막을 형성하고, 이 산화막에 의해 금속제 섬유체를 보호하면서, 융점 직전까지 가열하고, 그 후 추가로 융점을 초과하여 소성한 금속제 섬유체는, 알루미나의 융점 근방까지 온도 상승해도 섬유 형태의 유지가 가능하며, 섬유의 능력으로서 알루미나 섬유로서의 기능을 나타내게 된다. 광촉매체에 루틸형 광촉매 반응을 일으키는 루틸형 섬유로 하기 위해서는, 딥코팅 가공 공정에서, 섬유를 알루미늄계 금속의 융점을 초과하는 750℃ 이상으로 소성할 필요가 있지만, 이 균질한 알루미나 피막을 형성하고 있는 지극히 안정한 알루미나 금속제 섬유체는 섬유 형태를 유지하면서, 티타니아 박막과의 밀착성이 높은 루틸형 티타니아 섬유를 만드는 것이 가능하다.
이와 같이, 티타니아 박막과, 금속제 섬유체와의 밀착성을 높임으로써, 초음파 환경 중에서도 티타니아 박막이 금속제 섬유체로부터 박리하는 일이 없이, 충분한 내구성을 갖는 광촉매체로 할 수 있다.
이와 같이 알루미늄을 포함하는 금속으로 이루어지는 섬유체를 가열하여 알루미나 금속 섬유체를 형성함으로써, 치밀한 알루미나 피막을 갖는 알루미나 금속 섬유체로 할 수 있기 때문에, 광촉매체의 내구성이나 촉매 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
여기서, 활성산소종을 물에 확산시키기 위한 수단은, 예를 들면, 초음파를 이용할 수 있다.
여기서 이용하는 초음파 진동자의 효과는, 투여된 공기 및 산소를 환류(還流) 중인 물과 혼탁(混濁)시켜, 용존 산소 농도를 높여, 보다 미세한 기포 형상으로 한 후에 광촉매체 섬유의 표면에 접촉시켜, 광촉매 반응에 의해 생기는 활성산소종의 생성을 보다 원활하게 행하는 것이 가능해질 뿐만 아니라, 광촉매 섬유체 상에서 야기된 광촉매 반응에 의해 생긴 전자를, 용이하게 유주(遊走) 가능하게 할 수 있다.
또한 이 전자에 의해 광촉매 섬유 상에서 생성된 활성산소종은, 섬유 표면을 흐르는 물의 유속이, 섬유가 초음파 진동에 의해 고속으로 이동함으로써 비약적으로 높아지기 때문에, 수중에 방출되는 일이 가능해진다. 즉, 이들 초음파는, 광촉매체로부터의 활성산소종의 유리를 촉진함과 함께, 초음파와 자외선의 파장의 상호 간섭 작용에 의해 서로 반응을 증강시키고 있을 가능성이 추측된다.
또한, 여기서는 고주파 초음파(일반적으로 500kHz 이상이라고 일컬어짐)를 생기게 하는 무화용(霧化用) 초음파 진동자를 사용하고 있다. 이 무화용 초음파 진동자로부터 발생하는 고주파 초음파 진동은, 섬유의 세정 능력은 낮기는 하지만, 광촉매 반응에서 생기는 전자나 활성산소종 등을 수중에 흔들어 퍼뜨릴 정도의 힘은 충분히 갖고 있다.
또한, 사용하는 초음파는 중주파 초음파(100∼500kHz)를 사용하도록 해도 좋다. 중주파 초음파를 사용함으로써, 섬유 형상의 광촉매체에 초음파가 닿았을 때 에, 음파의 회절성이 높아져, 밀폐 용기 내에서의 물의 교반을 더욱 강화할 수 있어, 광촉매체로부터 활성산소종을 효율 좋게 유리시킬 수 있다. 게다가, 이 중주파 초음파의 작용에 의해, 섬유에 부착한 오물 성분 등의 비교적 분자량의 큰 물질에 대한 세정 효과를 일으킬 수도 있다. 단, 100kHz 이하의 초음파는, 광촉매체의 변형이나, 광촉매체에 형성한 촉매 반응면의 박리 손상을 일으키게 할 우려가 있기 때문에, 사용하지 않는 편이 바람직하다.
또한, 활성산소종을 물에 확산시키기 위한 수단은, 광촉매체를 기계적으로 움직이도록 해도, 효율 좋게 활성산소종을 물에 포함시킬 수 있다.
이들 초음파는, 광촉매체(20)로부터의 활성산소종의 유리를 촉진함과 함께, 초음파와 자외선의 파장의 상호 간섭 작용에 의해 서로 반응을 증강시키고 있을 가능성이 추측된다.
광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광촉매 반응에 의한 살균 작용을 일으키는 부위(예를 들면 광촉매체의 근방)의 상류 또는 하류 또는 동(同) 위치에 있어서, 살균등(殺菌燈)에 의한 254∼265nm의 파장의 자외선을 병용하여 조사해도 좋다.
즉, 광촉매체에 공급하는 물을 살균등으로 처리해도 좋고, 광촉매체에 의해 얻어진 활성산소를 포함하는 물을 살균등으로 처리해도 좋고, 광촉매체가 반응하고 있는 근방에서 살균등에 의한 처리를 행해도 좋다.
환언하면, 광촉매체에 접촉시키는 물이나 광촉매 반응수나 광촉매에 접촉하고 있는 물에 254∼265nm의 파장의 자외선을 조사하고 있고, 각각의 물속의 미생물에 세포막 단백 변성을 일으켜, 생성한 광촉매 반응수 중의 미생물이나 세균에 대 한 살균 효과나 기생충에 대한 구충 효과를 높일 수 있다.
원래, 살균등에 의한 미생물의 세포막 변성은 자외선에 의한 미생물의 DNA의 변이 장애로 되어 있지만, 그것은, 자외선 조사의 중단에 의해, 핵산은 수복 재생되어, 소위 광회복(光回復)을 일으켜, 세균은 재생 부활한다고 되어 있다.
이 작용 기서(機序)에 대하여 더욱 상세하게 설명하면, DNA의 변이 장애는, 특히 DNA의 염기 배열 상에 티민(thymine)이 동일 사슬 내에서 2개 연속하여 존재하는 부위에 일어나는 것이 알려져 있다.
즉, 티민을 구성하는 피리미딘 고리 중의 탄소 2개와, 서로 이웃하는 티민의 피리미딘 고리 중의 탄소 2개가, 자외선의 에너지에 의해 각각 결합하여, 직사각 형상의 시클로부틸 고리를 형성하여 티민 2량체가 된다.
이 티민 2량체가 존재하면 DNA의 입체 구조가 일그러지게 되어, 복제를 할 때에 복제 포크(replication fork)의 진행이 방해를 받아, DNA의 복제에 오류가 생기기 쉬워진다. 또한, 이러한 시클로부틸 고리는, 미생물이 자외선의 조사를 받음으로써, DNA의 염기 배열 상에서 도처에 발생하게 되어, 미생물은 적정한 생명 활동의 유지가 곤란해진다. 이들의 반응은, DNA의 자외선 장애로서 널리 알려져 있고, 특히 수중에서 일어나기 쉬운 반응이 아니라, 공기 중에서도 일어나는 것이다. 또한, 인체로의 영향으로서는 피부암의 발생 원인으로서 다루어지고 있고, 또한, 눈의 수정체나 각막의 혼탁을 일으킨다고 되어 있다.
그런데, 자외선의 조사에 의해 미생물의 DNA 상에 생긴 이 시클로부틸 고리는, 미생물이 가지는 PR 효소(photoreactivating enzyme)에 의해 가시광의 에너지 를 이용하여 시클로부틸 고리를 파열하여 DNA가 수복되는, 소위 광회복이 일어나는 것이 알려져 있다. 이 광회복이 일어나면, 시클로부틸 고리를 형성하고 있던 티민 2량체는, 원래의 2개의 티민으로 수복되어 버려, 미생물은 재생하여 계속 생존하게 되어 버리게 된다.
그러나, DNA 장애를 입은 균체나 약해진 미생물은, 광촉매 반응수 생성 장치에 공급되어, 광촉매체에서 발생하는 활성산소종과 접촉함으로써, 균체를 산화 분해하여, 약해진 미생물에 치명적인 대미지(damage)를 주어 확실하게 수중의 미생물을 살균할 수 있다.
살균등의 병용에 의해 장애를 입은 미생물의 세포막은, 광촉매 반응수에 의한 산화 변성을 받아, 협막(夾膜) 등의 강한 세포막을 갖는 세균에 대해서도, 강한 살균력을 나타내고, 핵산 장애는 항구화하여, 광회복도 발현할 수 없게 된다.
특히 수조 등에 광촉매 반응수 생성 장치를 설치하여 순환계를 구성한 상태에서, 보다 위생적인 광촉매 반응수로 할 수 있다.
또한, 광촉매체에 공급하는 물은, 산소, 공기, 오존 중 적어도 어느 1종을 물에 접촉시켜 생성하는 것을 특징으로 한다. 또한, 산소발생제를 물에 접촉시켜 생성한 산소 농도를 높인 물을 이용해도, 광촉매 반응을 조장할 수 있어, 효율 좋게 물에 활성산소종을 포함시킬 수 있다.
그런데, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치는, 특히, 미생물의 살균을 필요로 하는 분야나, 물고기의 기생충의 구충을 필요로 하는 분야, 아메바 등의 원충류의 구제를 필요로 하는 분야에 있어서, 그 절대적인 효과를 발휘한다. 그래 서, 이하에 있어서, 제균·살균·세정 용도와, 구충 용도로 대별하여 각각의 특징에 대하여 기술한다.
우선, 처음에 제균용으로 구성한 광촉매 반응수 생성 장치(이하, 제균용 광촉매 반응수 생성 장치라고도 함)에 대하여 기술한다.
이 제균용 광촉매 반응수 생성 장치에 의하면, 생성한 광촉매 반응수에 미생물을 접촉시켜 제균 살균함으로써, 미생물을 효과적으로 제균 살균할 수 있다.
이 살균 방법은, 광촉매 반응수에 미생물을 접촉시킬 수 있으면 특별히 한정되는 것은 아니고, 물과 함께 미생물을 제균용 광촉매 반응수 생성 장치에 공급하여, 장치 내부에서 미생물을 활성산소종에 접촉시켜 살균하도록 해도 좋다.
또한, 제균용 광촉매 반응수 생성 장치는, 생성한 물을 세정 대상물에 접촉시키기 위해 세정 장치를 구성함으로써, 제균 및 살균에 더하여 유기물의 분해를 행할 수 있어, 미생물적인 오물은 물론이고, 외관상의 오물 등도 제거할 수 있다.
여기서 말하는 세정 대상물은, 예를 들면 틀니, 의료기구, 식기, 야채, 정밀 기기, 화장실, 천, 볍씨 등을 들 수 있지만, 특별히 이것에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 구충용의 광촉매 반응수 생성 장치(이하, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치라고도 함)에 대하여 기술한다.
본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치는, 광원으로부터의 빛을 광촉매체에 조사하여 생긴 활성산소종을 수중에서 확산함으로써, 물에 활성산소종의 기능을 부여하고, 이 물에 의한 산화 반응을 이용한 물고기의 기생충의 구충을 행할 수 있는 구충용의 광촉매 반응수 생성 장치를 제공하는 것이기도 하다.
즉, 전술한 제균용 광촉매 반응수 생성 장치와 동일하게, 광촉매 반응수를 기생충에 접촉시켜, 물고기에 부착·기생하고 있는 기생충의 구충을 행하도록 한 것이다.
여기서 구충용 광촉매 반응수 생성 장치에서 이용하는 물은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 담수(淡水), 해수(海水), 정수(淨水)를 불문하고 사용할 수 있다.
물고기의 기생충의 구충을 행할 수 있는 구충용 광촉매 반응수 생성 장치에는, 살균 효과를 발생 가능한 살균등을 구비할 수 있다.
그런데, 이들 물고기의 기생충의 구충을 행할 수 있는 구충용 광촉매 반응수 생성 장치는, 수조 등의 용기에 부설해도 좋고, 또한, 예를 들면 활어조 등을 큰 수조로 간주하여, 활어조 전체를 물고기의 기생충의 구충을 행할 수 있는 구충용 광촉매 반응수 생성 장치로 해도 좋다.
즉, 전자의 예에 따르면, 예를 들면, 물과 물고기를 수납한 수조에, 물고기의 기생충의 구충을 행할 수 있는 구충용 광촉매 반응수 생성 장치를 부설함으로써, 수조 내의 물을, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치에 공급하고, 활성산소종을 포함한 물을 다시 수조에 되돌림으로써, 활성산소종을 포함한 물과 물고기를 접촉시켜, 물고기의 기생충을 구충할 수 있다.
또한, 후자의 예에 따르면, 예를 들면, 바다에 장설한 활어조에 시트 형상의 광촉매체를 부유시켜, 태양광으로 광촉매체를 여기시킴과 함께, 파도의 힘으로 광촉매체를 움직여서, 광촉매체에 생긴 활성산소종을 해수 중에 확산하는 구성으로 하여 물고기의 기생충을 구충할 수 있다.
이 경우, 광촉매체의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니고, 무단(無端) 형상으로 한 루프 형상의 시트체로서, 이 시트체를 구동 롤러와, 종동(從動) 롤러에 걸어 돌려서 회전이 자유롭게 하여, 앞뒤 반전을 용이하게 하도록 구성해도 좋다.
본 발명에 따른 물고기의 기생충의 구충을 행할 수 있는 구충용 광촉매 반응수 생성 장치를 이용함으로써, 물고기에 기생하는 기생충을 구충하는 구충 방법에 의하면, 물고기의 피부에 기생하는 피부흡충(Lepeophtheirus salmonis, Benedenia seriolae, Benedenia skii, Neobenedenia girellae, Entobdella soleae 등), 물고기의 아가미에 기생하는 아가미흡충(Heterraxine Heterocerca, Zeuzapta japonica, Bivagina tai, Heterobothrium okamotoi, Heterobothrium tetrodonis, Neoheterobothrium hirame, Neoheterobothrium affine 등) 등의 외(外)기생충을 구충할 수 있고, 이들 기생충에 유래하는 물고기의 병을 예방하거나, 치료할 수 있다.
이때, 수온을, 구충 대상의 물고기의 육성 환경수 온도의 ±5℃ 이내, 바람직하게는 ±3℃ 이내로 조절하면서, 구충을 행함으로써, 효율 좋게 기생충의 구제를 행하면서도, 온도에 의한 부담을 물고기에게 주는 일이 없이 구충할 수 있다.
또한, 수중 용존 산소 농도를 12mg/L 이하, 바람직하게는 10mg/L 이하로 조절함으로써, 구충 대상의 물고기가 산소 장애에 의해 쇠약해지는 것을 방지하면서, 광촉매체와 산소와의 접촉 효율을 향상시켜 구충 효과를 보다 매우 적합하게 이끌어 낼 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여, 실시예를 나타내면서 더욱 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
우선, 도1 에 제균용 광촉매 반응수 생성 장치와, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치의 양쪽으로 전용(轉用) 가능한, 본 실시예에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 나타낸다. 수조(33)에는, 미리 물(31)이 수납되어 있고, 이 물(31)은, 물(31) 중에 침지한 급수 펌프(32)를 구동시킴으로써, 급수관(3)을 지나 광촉매 반응수 생성 장치(1)로 보내지도록 하고 있다.
그리고, 광촉매 반응수 생성 장치(1)에서 처리된 물(31)은, 활성산소종을 풍부히 포함한 광촉매 반응수가 되어, 배수관(10)을 지나, 배수구(11)로부터 흘러내려 다시 수조(33) 내로 되돌아가도록 구성하고 있다.
다음으로, 광촉매 반응수 생성 장치(1)의 더욱 상세한 구성에 대하여 도2∼4 를 이용하여 설명한다.
광촉매 반응수 생성 장치(1)는, 도2 에 나타내는 바와 같이, 상부 개구를 갖는 상자 형상의 용기 본체(7)와, 용기 본체(7)의 상부 개구를 밀폐하도록 막아주는 덮개체(8)로 이루어지는 밀폐 용기(6)를 갖고 있다.
이 밀폐 용기(6)를 구성하는 소재는 특별히 한정되는 것은 아니고, 금속제, 수지제, 플라스틱제 등으로 할 수 있지만, 바람직하게는 자외선 조사에 의해 열화하기 어려운 소재나, 물이나 해수에 의해 부식되기 어려운 내식성을 구비하는 소재로 하는 것이 좋다. 이러한 소재로 용기 본체(7)나 덮개체(8)를 형성함으로써, 광촉매 반응수 생성 장치(1)의 수명을 길게 할 수 있다. 도 중에서는, 밀폐 용기(6) 를 플라스틱으로 형성하고 있다.
또한, 용기 본체(7)의 상부 측면에는, 밀폐 용기(6) 내부에서 생성한 광촉매 반응수를 취출하기 위한 배수 호스 접속부(40)를 형성하고 있다. 한편, 용기 본체(7)의 하부 측면에는, 바깥쪽으로 연신하도록 형성한 급수관(3)을 구비하고 있고, 이 급수관(3)의 개구 단부는, 밀폐 용기(6) 내부로 물을 공급하기 위한 급수구(2)로 하고 있다. 또한, 도1 에서는 이 급수구(2)에 급수 펌프(32)를 접속하여, 광촉매 반응수 생성 장치(1)에 물(31)을 들여보내도록 하고 있다. 또한, 본 실시예에서는, 급수 펌프(32)는 e-ROKA PF-380, 유량 6.2L/min를 사용했다.
그리고, 급수관(3)의 중도부에는, 산소를 포함하는 기체를 통기 가능하게 한 중공(中空) 형상의 산소 공급관(4)을 접속하고, 이 접속 부분을 산소 공급부(5)로 하고 있다.
여기서는, 물에 산소를 공급하는 수단으로서, 산소 공급관(4)을 급수관(3)에 접속함으로써, 급수관 내의 수류로 수중에 산소를 효율 좋게 확산하도록 하고 있지만, 광촉매 반응수 생성 장치(1)에 공급하는 물(31)에 산소를 포함시킬 수 있으면 특별히 한정되는 것은 아니어서, 예를 들면 산소 공급관(4)을 광촉매 반응수 생성 장치(1) 내에 직접 접속하도록 해도 좋다.
또한, 산소 공급관(4)을 통기하는 기체는, 공기나 오존이어도 좋고, 바람직하게는 더욱 산소 농도가 높은 기체가 좋다. 수중에 공급하는 산소 농도가 높을 수록, 효율 좋게 수중에 산소를 함유시킬 수 있어, 광촉매체에서의 활성산소종의 발생량을 증가시킬 수 있다.
또한, 물(31)의 용존 산소 농도를 높이는 방법으로서는, 예를 들면 물과 반응하여 발포함으로써, 그 기포 중에 산소를 생기게 하는 발포제 등을 사용할 수 있다.
용기 본체(7)의 하부 측면에는, 활성산소종을 수중에 확산시키는 확산 수단으로서 초음파 발진기(12)를 설치하고 있고, 이 초음파 발진기(12)는, 밀폐 용기(6) 내에 형성한 초음파 진동자(22)(2.4MHz 무화용 진동자)와 접속하고 있다. 또한, 여기서는 고주파 초음파(일반적으로 500kHz 이상이라고 일컬어짐)를 생기게 하는 초음파 진동자를 사용하고 있지만, 중주파 초음파(100kHz∼500kHz)를 사용하도록 해도 좋다.
이들 초음파는, 광촉매체(20)로부터의 활성산소종의 유리를 촉진함과 함께, 초음파와 자외선의 파장의 상호 간섭 작용에 의해 더욱 서로 반응을 증강시키고 있을 가능성이 추측된다.
또한, 본 실시예 1에서는, 확산 수단으로서 초음파를 이용하여, 물(31)을 통하여 광촉매체(20)를 간접적으로 진동시켜, 활성산소종을 확산하도록 하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니어서, 예를 들면, 밀폐 용기(6) 내에서 광촉매체(20)를 직접적으로 움직여도 좋고, 또한, 밀폐 용기(6) 내의 물(31)을 교반하여 수류를 생기게 하는 팬(교반날개) 등을 설치하여, 활성산소종을 확산시키도록 해도 좋다.
덮개체(8)에는, 밀폐 용기(6)의 내부로 빛을 조사하는 광원으로서, 덮개체(8)를 관통하도록 자외선 램프(9)(도시바 라이테크 주식회사(TOSHIBA LIGHTING & TECHNOLOGY CORPORATION) 제조의 EFD15BLB, 피크 파장 352nm, 자외선 출력 1.8W)를 삽입하고 있고, 이 자외선 램프(9)에 통전함으로써 밀폐 용기(6) 내부에 구비한 후술의 광촉매체(20)로 자외선을 조사 가능하게 하고 있다. 또한, 이 자외선 램프(9)의 통전부는 공기 중에 있기 때문에, 발광부를 물에 수몰시켜도, 누전 등의 사고의 염려가 없다.
이 자외선 램프(9)는, 블랙라이트 등이 사용 가능하지만, 350∼370nm의 파장의 자외선, 더욱 바람직하게는 364nm의 파장의 자외선을 효과적으로 방사하는 자외선 램프(9)이면 좋고, 특히 블랙라이트에 한정되는 것은 아니고, 자외선을 방사 가능한 LED나 크세논 램프 등으로 할 수도 있다. 또한, 광원을 태양광으로 한 경우는, 태양광에 포함되어 있는, 다량의 자외선을 광촉매체로 조사하는 것이 가능해지고, 광섬유나 프리즘을 이용하여 빛을 수중으로 유도하여, 광촉매체(20)에 조사하는 것도 가능하다. 또한, 광촉매체(20)가 루틸형(가시광 응답형) 광촉매체이면 통상의 가시광선광(실내 조명등)이어도 광촉매 반응을 야기하는 것이 가능하기 때문에, 광섬유나 프리즘을 이용하여 빛을 수중으로 유도하여, 광촉매체(20)에 조사하는 것도 가능하다.
다음으로, 밀폐 용기(6)의 덮개체(8)를 떼어 내어, 용기 본체(7)의 상부 개구로부터 내부를 본 상태를 도3 에 나타내고, 광촉매 반응수 생성 장치(1)의 단면을 도4 에 나타낸다.
용기 본체(7)의 내면측의 저부에는 전술한 초음파 발진기(12)에 접속한 초음파 진동자(22)가 물에 접촉하도록 설치되어 있고, 이 초음파 진동자(22)의 상부에는 통 형상으로 한 광촉매체(20)를 설치하고 있다. 이 광촉매체(20)는, 도4 에 나 타내는 바와 같이, 덮개체(8)로 용기 본체(7)를 막았을 때에 자외선 램프(9)의 발광부(41)를 둘러싸도록 설치하고 있다. 그러므로, 자외선 램프(9)가 방사한 자외선을, 광촉매체(20)를 여기하기 위한 에너지로서 효율 좋게 이용할 수 있다.
그런데, 자외선 램프(9)로부터 조사되어, 광촉매체(20)를 빠져나간 자외선은, 용기 본체(7)나 덮개체(8)에 닿게 된다.
여기서, 이 용기 본체(7)와, 덮개체(8)의 외주면은 자외선 등의 빛을 반사 가능하게 한 반사재(13)로 덮고 있다.
따라서, 용기 본체(7)나 덮개체(8)에 도달한 자외선은, 반사재(13)에 의해 용기 본체(7)의 안쪽 방향(즉, 광촉매체(20)의 방향)으로 반사되어, 광촉매체(20)를 여기시키게 되고, 자외선 램프(9)로부터 조사된 자외선을 광촉매체(20)의 활성화 에너지로서 낭비없이 이용할 수 있다.
이 반사재(13)는 빛을 반사할 수 있는 소재, 특히 자외선을 반사할 수 있는 소재가 바람직하여, 예를 들면 알루미늄박(箔)을 이용할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 반사재(13)는 용기 본체(7)와, 덮개체(8)의 외주면에 접착 형성되어 있지만, 내주면에 접착 형성되도록 해도 좋고, 밀폐 용기 자체를 반사재(13)와 동일한 기능을 갖는 소재로 구성해도 좋다. 특히, 밀폐 용기(6)가 플라스틱제나 수지제인 경우는, 밀폐 용기(6)의 내벽에 반사재(13)를 형성함으로써, 밀폐 용기(6)가 받는 자외선량을 줄일 수 있어, 자외선에 의한 플라스틱이나 수지의 열화나 변성을 막을 수 있다.
또한, 광촉매체(20)는, 알루미나 금속 섬유체의 실질적 전(全) 표면을, 티타 니아 박막으로 피복한 것으로 하고 있고, 자외선 램프(9)로부터 방사된 자외선을 받음으로써, 티타니아 박막이 여기 가능하게 되도록 하고 있다.
또한, 본 실시예 1에서는, 광촉매(티타니아)의 담체를 금속제 섬유체로 하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 유기 및/또는 무기 재료로 구성한 다공질체로 할 수 있어, 예를 들면, 유리제 섬유체나, 세라믹제 섬유체나, 부직포의 표면에 티타니아 박막을 형성함으로써 광촉매체(20)로 해도 좋다. 여기서, 다공질체란, 섬유체의 집합인 울(wool) 형상의 것도 포함하는 개념이다.
다음으로, 급수구(2)로부터 공급된 물이 활성산소종을 포함하여 배수구(11)로부터 취출되기까지의 흐름을 이하에 설명한다.
즉, 급수구(2)로부터 공급된 물(31)은, 급수관(3)을 흘러 산소 공급부(5)에 도달한다. 산소 공급부(5)에는, 산소 공급관(4)이 접속되어 있고, 산소 공급부(5)에 도달한 물(31)과 산소 공급관(4)에 의해 들여보내진 산소가 혼합되게 된다.
이와 같이 하여 물(31)과 혼합된 산소는, 물(31)에 녹아들어 수중의 용존 산소 농도를 상승시키고, 미세한 기포가 되어 밀폐 용기(6) 내에 들여보내진다. 밀폐 용기(6) 내부에 도달한 기포는, 초음파 진동에 의해 더욱 미소한 기포가 되고, 물(31) 중의 용존 산소 농도를 더욱 상승시키고, 또한 잔존한 미소한 기포는 광촉매체(20)에 충돌하여, 사방으로 튀어 고주파의 초음파를 발생시킨다. 이 초음파는, 광촉매체(20)를 직접·간접적으로 진동시켜, 활성산소종의 유리를 촉진시키는데 일조하게 된다.
용존 산소 농도가 상승한 물(31)은 밀폐 용기(6) 내부에 도달하여, 밀폐 용 기(6)를 채워가게 된다.
한편, 통전한 자외선 램프(9)로부터는, 350∼370nm의 파장의 자외선이 방사되게 되고, 방사된 자외선은 자외선 램프(9)를 둘러싸고 있는 광촉매체(20)에 닿는다.
광촉매체(20)의 표면에는, 광촉매능을 갖는 티타니아 박막을 형성하고 있기 때문에, 이 티타니아 박막에 자외선 램프(9)로부터 방사된 자외선이 닿음으로써 티타니아 박막이 여기하여 광촉매체(20)가 활성화게 된다.
활성화한 광촉매체(20)의 표면에서는, 자외선 램프(9)로부터 방사된 자외선의 에너지(hν)가 티타니아 박막을 구성하는 산화티탄(TiO2)을 여기하고 있기 때문에, 밀폐 용기(6)를 채우고 있는 물(31)이, 여기한 광촉매체(20)에 접촉함으로써, 활성산소종이 생기게 된다.
또한, 밀폐 용기(6) 안을 채우고 있는 물(31)에는, 산소 공급부(5)에서 산소가 혼입되어 용존 산소 농도가 높은 상태로 되어 있기 때문에, 광촉매체(20) 상에 생겨 있는 전자(e-)와 물(31) 안에 포함되는 산소와의 접촉하는 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 산소를 많이 포함한 물(31)이 활성화한 광촉매체(20)에 접촉함으로써, 왕성하게 광촉매 반응이 일어나고, 광촉매체(20) 표면에 활성산소종이 보다 많이 발생하게 된다.
또한 산소를 혼입할 때에 발생한 미세한 기포는, 금속 섬유체에 충돌함으로 써 기포가 파열하고, 초음파를 발생하여, 금속 섬유체를 진동시키고, 금속 섬유체 상에 발생한 활성산소종이 금속 섬유체로부터 방출되기 쉽게 한다.
한편, 통전한 초음파 발진기(12)는, 밀폐 용기(6)의 내부에 설치한 초음파 진동자(22)를 진동시켜 초음파를 발생한다.
여기서, 이 발생한 초음파는, 물(31)이나 광촉매체(20)를 진동시키게 되지만, 특히, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)에 구비한 광촉매체(20)는, 금속제 섬유의 표면에 광촉매(예를 들면, 티타니아)를 코팅하고, 울 형상의 집합체로 한 금속제 섬유체로 하고 있다.
따라서, 각 금속제 섬유의 1개 1개가 갖는 표면적을 집합한 광대한 표면적을 구비하는 금속제 섬유체의 표면으로부터 활성산소종이 생김과 동시에, 이 발생한 활성산소종은 신속하게 초음파의 진동에 의해 광촉매체(20)의 표면으로부터 이탈하여 대량으로 물(31) 중에 유리된다.
그리고, 광촉매체(20)의 표면에는 즉시 새로운 활성산소종이 생겨, 다시 초음파의 진동에 맞춰 이탈하여, 또 물(31) 중에 유리하게 된다.
이것이 순식간에 몇 번이고 반복되게 되기 때문에, 지극히 효율 좋게 물(31) 중에 활성산소종을 포함시킬 수 있다.
또한 광촉매체(20)는, 예를 들면 판 형상의 광촉매와 비교하여, 초음파의 미세한 진동에 맞춰 진동을 일으키기 쉬워, 광촉매체(20)의 표면으로부터 보다 용이하게 활성산소종을 유리시킬 수 있다.
또한, 광촉매체(20)에 다량으로 존재하는 금속제 섬유의 말단 부분은, 초음 파 진동 하에서 자유단(自由端)으로서 움직이므로, 광촉매체(20)로부터 효율 좋게 활성산소종을 털어낼 수 있다.
게다가, 광촉매체(20)는, 그 담체로서 양호한 티타니아 코팅이 가능한 알루미나 섬유로 하고 있기 때문에, 알루미나 표면에서 티타니아가 비교적 강하게 결합되어 있고, 내구성이 높다는 점에서, 초음파 환경 하의 수중에 있어서도 실용성을 유지하면서 장기간의 사용에 견딜 수 있다. 이것은, 특히, 금속을 부식시키기 쉬운 해수 중에서 이용한 경우 등에 있어서, 현저히 실용성을 나타내게 된다.
이와 같이, 광촉매체(20)의 특징과, 초음파와의 상승 효과에 의해, 광촉매체(20) 표면에 생긴 활성산소종이, 수중에 용이하게 유리하여, 다량의 활성산소종이 물에 포함되어, 광촉매 반응수가 생겨나게 된다.
그리고, 급수구(2)로부터 연속적으로 공급되는 물(31)에 의해, 밀폐 용기(6) 내부의 광촉매 반응수는, 밀폐 용기(6) 상부 측면에 형성한 배수구(11)로부터 밀려 나가게 되기 때문에, 광촉매 반응수를 밀폐 용기(6) 내부로부터 취출할 수 있다.
이와 같이 하여 생성한 광촉매 반응수에 포함되는 활성산소종은 매우 높은 반응성과 지속성을 갖고 있고, 그 강력한 산화 분해력에 의해 미생물이나 기생충 등에 대하여 치명적인 영향을 신속하게 끼치는 것이 가능해진다.
(실시예 2)
다음으로, 실시예 1에서 설명한 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 제균용 광촉매 반응수 생성 장치(1)로서 사용한 경우에 대하여 설명한다.
즉, 도5 에 나타내는 바와 같이, 수조(33) 내의 물(31)에 담겨진 급수 펌 프(32)와, 광촉매 반응수 생성 장치(1)와의 사이에는, 살균등(24)을 구비한 살균기(23)를 형성하고 있고, 살균등(24)으로부터 방사된 자외선을 살균기(23)의 내부에서 순환하는 물(31)에 조사 가능하게 하고 있다.
이 살균기(23)에 구비한 살균등(24)은, 245∼265nm, 더욱 바람직하게는 256nm의 파장의 자외선을 방사 가능하게 하고 있어, 수중의 미생물의 DNA에 변이 장애에 의한 대미지를 주어 미생물을 살균할 수 있다.
또한, 광촉매 반응수 생성 장치(1)의 벽면에 단 경면이나, 차광한 배관은, 이 광회복을 방지한다고 하는 효과도 갖고 있다. 광회복을 방지함으로써, 245∼265nm의 파장의 자외선에 의한 미생물로의 대미지를 효율적으로 줄 수 있어, 살균 효과를 향상할 수 있다.
이 광촉매 반응수 생성 장치(1)에서는, 활성산소종 등이 수중에 확산하게 되기 때문에, 살균기(23)에서 살균되지 않고 세포막의 손상을 입어 쇠약해져 광촉매 반응수 생성 장치(1)에 도달한 미생물을, 활성산소종으로 더욱 치명적인 대미지를 주어 살균하게 된다.
또한, 살균기(23)는, 광촉매 반응수 생성 장치(1)에 연결관(26)을 설치하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니어서, 제균용 광촉매 반응수 생성 장치(1) 내에 설치한 광촉매체(20)를 여기하기 위한 광원(예를 들면, 350∼370nm의 파장의 자외선을 발생하는 자외선 램프(9))과 함께, 245∼265nm의 파장의 자외선을 발생하는 살균등(24)을 광촉매 반응수 생성 장치(1) 내부에 설치하도록 하여, 광촉매 반응수 생성 장치(1)와 살균기(23)를 일체적으로 구성해도 좋고, 또한, 광촉매체(20)를 여 기 가능한 빛과, 살균 가능한 빛을 동시에 방사하는 광원을 광촉매 반응수 생성 장치(1) 내에 설치하도록 해도 좋다.
(실시예 3)
다음으로, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 이용하여, 실제로 미생물의 살균을 행한 예를 나타낸다.
본 실시예에서는, 광촉매 반응수 생성 장치(1)의 구성이나 작동 시간을 달리하여 5종의 시험을 행하고, 각각의 결과에 대하여 고찰을 행했다. 각 시험의 내용은 다음과 같다.
〔시험 1〕광촉매 반응수의 제균·살균 능력에 대한 검증(산소 공급 및 초음파 조사 없음)
〔시험 2〕광촉매체(20)에 조사하는 자외선의 파장을 달리한 경우의 제균·살균 효과의 검증(산소 공급 및 초음파 조사 없음)
〔시험 3〕산소 공급과 초음파 조사를 병용한 경우에 있어서의 제균·살균 효과의 검증
〔시험 4〕광촉매 반응수의 제균·살균 능력의 지속 시간에 대한 검증
〔시험 5〕살균기를 병용한 경우에 있어서의 제균·살균 효과의 검증
상기 시험 1∼5의 시험에 대하여, 이하에 상세히 기술한다.
〔시험 1〕광촉매 반응수의 제균·살균 능력에 대한 검증
도1 에 나타내는 바와 같이 구성한 광촉매 반응수 생성 장치(1)(단, 산소 공급과 초음파 조사는 행하지 않음)의 수조(33) 내에, 황색포도상구 균(Staphylococcus aureus), 장구균(Enterococcus faecalis), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus), 대장균(Escherichia coli), 폐렴구균(Klebsiella pneumoniae)의 5균종의 생균을 현탁(懸濁)하여, 균의 농도가 약 106cfu/ml가 되도록 조제했다.
이와 같이 구성한 계(系)에 있어서, 수중 펌프(32)와 블랙라이트(9)(도시바 라이테크 주식회사 제조의 EFD15BLB)에 통전하고, 수중으로 들여보내면서 3시간에 걸쳐 물을 순환시켜, 생균수의 시간 경과에 따른 변화를 조사했다. 또한, 본 시험 중에 있어서 사용한 물은 주사용 증류수(4L)를 이용하여, 광촉매 반응수 생성 장치 및 회로 및 수중 펌프는 사전에 살균하고, 증류수로 순환 세정시킨 것을 이용했다. 실험 중의 수온의 변화는 없고, 28℃로 일정하게 유지하면서 물을 순환시켰다. 도6 에 5균종의 한천배지 상에서의 형태를 나타낸다.
생균수의 조사는, 혈액한천배지(Trypticase soy agar) 상에 경시적(經時的)으로 채취한 검체(檢體)를 산포하고, 그 성장을 관찰했다. 또한, 그람(gram)양성균을 보기 쉽게 하기 위해 CNA(Colistin-Nalidixic Acid: 그람음성간균을 억제하는 약물)를 배합한 혈액한천배지(Columbia agar)를 이용했다. 이와 같이 하여 혈액한천배지 상에 형성한 콜로니(colony)의 시간 경과에 따른 변화를 도7 에 나타낸다.
도7 의 결과로부터, 광촉매 반응수는, 수주에 현탁한 5종의 균 모두에 대하여, 현저한 제균(除菌)·제균(制菌) 효과를 갖는 것이 나타났다. 세균 투입 후 30분에 걸쳐서 증식한 세균은, 그 후 시간이 지남에 따라 그 수가 감소했다. 특히 장구균(Enterococcus faecalis)은, 3시간의 시점에서, 거의 소실했다.
본 시험 1의 결과로부터, 광촉매 반응수 생성 장치(1)에 제균·살균 효과가 있는 것이 확인됐다. 그러나 이 시점에서는, 광촉매에 의해 야기된 활성산소종이, 광촉매체 표면에서 작용하고 있는 것에 지나지 않고, 수조 내의 물을 순환시킴으로써, 광촉매체와의 접촉 기회를 빈번한 횟수로 갖게 할 수 있어, 살균 효과가 출현한 것이라고도 생각되었다. 그 때문에, 이 시점에서는 광촉매 반응수 생성 장치(1)에서 생성한 광촉매 반응수에 제균·살균 효과가 있다고는 언급할 수 없다고 판단했다.
〔시험 2〕광촉매체(20)에 조사하는 자외선의 파장을 달리한 경우의 제균·살균 효과의 검증
다음으로, 시험 1과 동일한 시험계에 있어서, 광촉매체(20)에 조사하는 자외선의 파장을 달리한 경우에 대하여 검증을 행했다.
즉, 시험 1에서 사용한 광촉매 반응수 생성 장치(1)에 설치한 자외선 조사 램프(9)를, 티타니아 섬유체의 유효 자외선을 거의 조사하지 않는 청색광선을 조사하는 블랙램프로 치환하여, 세균수의 변화를 관찰했다. 온도 변화는 없고 수온은 28℃로 일정 온도로 순환시켰다.
그 결과, 시험 개시 직후부터 세균수는 비교적 완만한 증가 일로를 걷다가, 45분 후에는 모든 균종이 108cfu/ml를 초과하여, 관측 불능의 상태가 됐다. 통상, 세균의 증식 속도는 20분에 2배로 증식한다고 되어 있다. 이 시험 2의 결과에 있 어서 제균(制菌) 효과도 인정되지 않고, 이것으로부터 광촉매 반응수 생성 장치(1) 내의 광촉매체는 제균·살균 작용은 인정되지 않는 것을 확인할 수 있었다.
상기, 본 시험 1 및 2의 결과로부터, 광촉매 반응수 생성 장치(1)는 광촉매 반응에 의한 제균·살균 효과를 야기하고 있는 것이 나타나고, 광촉매체에 의한 제균 살균 효과가 아닌 것을 확인할 수 있었다.
그러나, 그 반응력은 수중의 생균수(生菌數)를 완전히 제균하기 위해서는, 불충분하며, 뭔가의 보조 수단이 필요하다고 생각되었다.
〔시험 3〕산소 공급과 초음파 조사를 병용한 경우에 있어서의 제균·살균 효과의 검증
다음으로, 도1 에 나타내는 바와 같이 구성한 제균용 광촉매 반응수 생성 장치(1)의 수조(33) 내에, 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 장구균(Enterococcus faecalis), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus), 대장균(Escherichia coli), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 5균종의 생균을 현탁(懸濁)하여, 균의 농도가 약 106cfu/ml가 되도록 조제했다.
이와 같이 구성한 계에 있어서, 수중 펌프(32)와 블랙라이트(9)(도시바 라이테크 주식회사 제조의 EFD15BLB)와 초음파 발진기(12)(2.4MHz 무화용 진동자)에 통전하고, 산소 공급부(5)로부터 순(純)산소를 250ml/분으로 수중에 들여보내면서 24시간에 걸쳐 물을 순환시켜, 생균수의 시간 경과에 따른 변화를 조사했다. 또한, 본 시험 3은, 시험 1과 동일한 프로토콜로 행하기로 하고, 세균수의 변화는, 정시 마다 채취한 수조(33) 내의 물을 스파이럴 플레이터(spiral plater)에서 단계 희석하여 그 생균수의 계측을 행했다. 또한 시험 1과 동일하게, 온도 변화는 없고 수온은 28℃로 일정 온도로 순환시켰다.
본 시험 3의 결과를 표1 에 나타낸다.
표1 로부터도 알 수 있듯이, 수중에 현탁한 4종의 균에 현저한 제균·살균 효과가 보였다. 특히 항생물질 내성을 획득함으로써 원내(院內) 감염 등의 원인이 될 수 있는 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)이나 식중독의 원인이 되는 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)는 시험 개시 후 약 1시간에 사멸하고 있는 점에서, 이들 세균에 대하여 효과가 높은 것이 나타났다. 게다가 바실러스 세레우스는 아포성(芽胞性) 세균인 점에서, 일반적으로 사멸시키기 어려운 것으로 되어 있음에도 불구하고, 아포에도 유효하게 살균 효과가 나타나는 것이 시사되었다.
아울러, 병원성 대장균 O-157 등이 속하는 대장균(Escherichia coli)에 대해서도, 신속하게 사멸하고, 재차 증식을 개시하는 일은 없었다.
한편, 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은, 일단은 균수의 감소가 인정되었지만, 그 후 점차 균수가 증가하는 현상이 보였다. 또한, 시험계에 혼입한 협막을 갖는 세포막이 두꺼운 그람음성균에 대해서도, 균수가 점차 증가하는 경향이 보였다.
이와 같이, 산소 투여와 초음파 진동의 상승 효과에 의해 광촉매 반응수는, 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 장구균(Enterococcus faecalis), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus), 대장균(Escherichia coli)에 대하여 강력한 살균력을 부여되는 것이 실증되고, 게다가, 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)이나 그람음성균에 대해서는, 그 세균 증식을 억제하는 제균력(制菌力)을 가지는 것으로 나타났다.
〔시험 4〕광촉매 반응수의 살균 능력의 지속 시간에 대한 검증
다음으로, 광촉매 반응수의 제균 효과가 어느 정도 지속하는지를 검증하기 위해, 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 1시간 작동한 후, 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 정지하여 수조(33)에 균체를 현탁하고, 그 균수의 시간 경과에 따른 변화를 쫓음으로써, 반응 계속 시간의 추측을 행했다.
본 시험 4에서도, 시험 3과 동일하게 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 수조(33)에 설치하고, 황색포도상구균, 장구균, 대장균, 녹농균의 4균종의 생균의 농도가 약 106cfu/ml가 되도록 조제했다. 본 시험 4의 결과를 표2 에 나타낸다.
| 0분 | 0분 | 15분 | 30분 | 45분 | 69분 | 90분 | 120분 | |
| 황색포도상구균 ( Staphylococcus aureus ) | 0 | 0 | 3×102 | 2×104 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 장구균 ( Enterococcous faecalis ) | 0 | 0 | 3×101 | 3×107 | 3×104 | 2×102 | 0 | 0 |
| 대장균 ( Escherichia coli) | 0 | 0 | 3×101 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 녹농균 ( Pseudomonas aeruginosa ) | 0 | 0 | 3×102 | 2×102 | 3×102 | 0 | 0 | 0 |
표2 에서도 알 수 있듯이, 광촉매 반응수의 작용은 균종에 따라 다르지만, 1시간 정도 계속할 가능성이 시사되었다.
이 실험에서는, 세균이 순환하고 있는 시간은 광촉매 반응은 야기되지 않고 있고, 광촉매 반응수 생성 장치(1)에서 1시간 작동함으로써 생성된 광촉매 반응수에 의한 살균 작용이며, 이것으로부터 광촉매 반응수가 가지는 강력한 살균능이 증명되고, 또한 그 작용 시간도 1시간 정도 계속할 가능성이 시사되었다.
〔시험 5〕살균기(23)를 병용한 경우에 있어서의 제균·살균 효과의 검증
다음으로, 산소 공급 및 초음파 조사를 행하고 있는 광촉매 반응수 생성 장치(1)에 있어서, 추가로 블랙라이트나, 자외선을 조사한 경우에서의 미생물의 거동에 대하여 시험을 행했다.
본 시험 5에서 사용한 세균은, 시험 4와 동일하게 황색포도상구균, 장구균, 대장균, 녹농균의 4균종의 생균을 수조(33)에 현탁했다. 시험 개시로부터 1시간은, 수중 펌프(32)를 가동시키면서, 산소의 공급과 초음파 조사를 행했다. 이 시점에서는 광촉매 반응은 야기되지 않고 있고, 회로 내에 투여된 세균은, 보존에 의한 세균의 대미지로부터 회복하여, 증식하는 것이 가능해진다. 이어서, 1시간 경과 후, 전술의 상태를 유지하면서 블랙라이트를 점등하여 광촉매체(20)에 광촉매 반응을 여기시키도록 하고, 3시간 광촉매 반응에 의한 제균·살균 작용의 반응을 관찰했다. 그리고, 시험 개시 후 180분 이후는, 추가로 살균기(23)의 살균등(24)을 점등하고, 그 추가 효과를 확인했다. 표3 에 본 시험 5에 있어서의 각 균의 생균수의 시간 경과에 따른 변화를 조사한 결과를 나타낸다.
여기서, 표3 중의 화살표는, 각 기기의 가동을 나타내고 있다. 표3 에 나타내는 결과로부터, 산소 투여 및 초음파 작동에 의한 세균의 증식 억제는 인정되지 않았다. 수온 28℃로 산소의 풍부한 상황 하에서 순환함으로써, 시험에 이용한 세균은 모두 증식·활성화했다. 블랙라이트 조사 개시 후도 그 증식은 바로는 억제하지 못하고, 일단은 그 수를 늘리지만, 녹농균을 제외하고, 광촉매수에 포함되는 활성산소종에 의한 산화 작용에 의한 세포 장애를 입어, 살균되는 것이 재현성을 가지고 나타났다. 게다가, 녹농균에 대해서는, 광촉매 반응만에서도 그 증식 억제가 가능하며, 살균등 병용 개시 직후부터, 그 균수는 감소하여, 제균·살균할 수 있었다.
즉, 시험 3에서 효과가 적었던 녹농균에 관해서는, 살균등을 병용함으로써 제균(制菌) 효과가 아닌, 제균(除菌)이나 살균하는 것이 가능해지며, 게다가, 그람음성균 등의 시험 세균 이외의 세균이 혼입·증식하는 일이 없이, 새로운 세균의 증식의 장이 되지 않았던 것에서, 광촉매수와 살균등의 사이에는 상승 효과가 있는 것으로 판단되었다.
(실시예 4)
다음으로, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치를, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치로 하여 이용한 예에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치는, 물고기 등에 기생하는 기생충에 대하여 우수한 구충 능력을 발휘하는 것이다. 이하, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치의 구성예 및 동 구충용 광촉매 반응수 생성 장치에 의한 구충 효과에 대하여 검증한 결과를 나타낸다.
〔구충용 광촉매 반응수 생성 장치의 구성예〕
구충용 광촉매 반응수 생성 장치 및 구충 방법에 대하여, 도8∼14 를 이용하여 사용 상태를 나타내면서 설명한다.
도8 은 수조(133)에 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 설치하고, 수조(133) 중의 해수(142)를 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)에 순환시켜, 해수(142) 중에 활성산소종을 포함시키도록 구성한 상태를 나타내고 있다.
여기서는, 급수구(102)의 선단 부분에 급수 펌프(132)를 설치하고 있고, 이 급수 펌프(132)를 가동시킴으로써, 급수관(103)을 통하여, 산소를 용존시킨 해수를 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)에 공급할 수 있다.
그리고, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)에 공급된 해수에는, 자외선 램프(109)로부터 조사된 자외선에 의해 광촉매체(120)가 여기하고, 아울러, 초음파 진동자(122)로부터 초음파가 발해지기 때문에, 광촉매체(120)로부터 활성산소종이 다량으로 유리하여, 해수에 활성산소종이 효율 좋게 용존하게 된다.
이 다량의 활성산소종이 포함되는 해수는, 배수관(110)을 지나, 배수구(111)로부터 배출되어, 다시 수조(133)에 유입한다.
수조(133)에는, 미리 물고기(145)를 수납하고 있기 때문에, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)로부터 배출된 활성산소를 포함하는 물은, 물고기(145)에 부착하고 있는 미생물이나 기생충 등에 영향을 미치고, 물고기(145)로부터 기생충을 구충할 수 있다. 또한, 여기서 물고기(145)는, 성어(成魚)뿐만 아니라, 치어(稚魚)나 유어(幼魚)도 포함하는 개념을 나타내는 것이다.
또한, 도8 에서는, 1개의 수조(133)에 1대의 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 설치하고 있지만, 도9 에 나타내는 바와 같이, 구충하는 물고기(145)의 수나, 수조(133)에 수납한 해수의 양이나, 소망하는 해수 중의 활성산소 농도에 맞춰, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 설치하는 대수를 늘리도록 해도 좋다.
또한, 도9 에서는, 수조(133)에 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 병렬하여 설치하고 있지만, 도10 에 나타내는 바와 같이, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 연결관(126) 등을 이용하여 직렬로 접속하여 설치하도록 해도 좋다. 이 경우, 2대의 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 거쳐 배수구(111)로부터 배출되는 물에는, 1대의 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)로부터 배출되는 물과 비교하여 활성산소가 보다 대량으로 포함되게 되기 때문에, 고농도의 활성산소를 함유하는 물을 소망하는 경우에는, 매우 적합하게 이용할 수 있다.
〔구충용 광촉매 반응수 생성 장치의 사용 상태예 2〕
다음으로, 광촉매 반응을 이용한 구충용 광촉매 반응수 생성 장치에 살균기를 구비한 경우에 대하여, 사용 상태를 나타내면서 설명한다.
즉, 도11 에 나타내는 바와 같이, 수조(133) 내의 물(131)에 침지한 급수 펌프(132)와, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)와의 사이에는, 살균등(124)을 구비한 살균기(123)를 형성하고 있어, 살균등(124)으로부터 방사된 자외선을 살균기(123)의 내부에서 순환하는 물(131)에 조사 가능하게 하고 있다.
이 살균기(23)에 구비한 살균등(124)은, 245∼265nm, 더욱 바람직하게는 256nm의 파장의 자외선을 방사 가능하게 하고 있어, 제균용(除菌用) 광촉매 반응수 생성 장치의 설명에서도 기술한 바와 같이, 수중의 미생물의 DNA에 변이 장애에 의한 대미지를 주어 미생물을 살균할 수 있다.
또한, 살균기와, 살균기를 거친 물을 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)에 공급하기 위한 배관은, 외부의 가시광을 차단하도록 하고 있다.
이 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)의 벽면에 단 경면은, 이 광회복을 방지한다고 하는 효과도 갖고 있다. 광회복을 방지함으로써, 245∼265nm의 파장의 자외선에 의한 미생물에의 대미지를 효율적으로 줄 수 있어, 살균 효과를 향상할 수 있다.
그리고, 살균한 균체나 약해진 미생물은, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)에 공급되어, 광촉매체에서 발생하는 활성산소종 등과 접촉함으로써, 균체를 산화 분해하거나, 약해진 미생물에 치명적인 대미지를 주어 확실하게 수중의 미생물을 살균할 수 있다.
이러한 기서(機序)에 의해 살균기(123)로 처리된 물(131)은, 살균기(123)와 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 연결하는 연결관(126)을 지나 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)에 공급되게 된다.
이 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)에서는, 활성산소종 등이 수중에 확산하게 되기 때문에, 살균기(123)로 살균되지 않고 쇠약해져 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)에 도달한 미생물을, 활성산소종으로 더욱 치명적인 대미지를 주어 살균하게 된다.
〔구충용 광촉매 반응수 생성 장치의 사용 상태예 3〕
다음으로, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)와 살균기(123)를 거쳐 생성한 활성산소종을 포함하는 물을 물고기에 접촉시킴으로써, 물고기에 부착하고 있는 기생충이나 미생물을 제거한 예를 도12 에 나타낸다.
수조(133)에 10리터의 해수(142)를 수납하고, 이 수조(133)의 상부에 살균기(123)를 구비한 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 설치했다.
구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 1시간에 걸쳐 사전에 가동시키고, 해수 온도 28℃, 용존 산소 농도(DO)를 6.8mg/L로 조정했다. 이 해수 온도와 용존 산소 농도는, 그 후도 일정하게 유지하도록 하면서 시험을 행했다. 순환하는 광촉매 반응수의 과산화수소수 농도는 항상 3ppm 이하였다.
그리고, 표4 에 나타내는 바와 같이, 시험의 대상이 되는 물고기(145)를 헤엄치게 했다.
| 어종 | 몸길이 | 중량 | 물고기 1마리당 평균 아가미흡충 수 |
| 잿방어 | 14cm | 40g | 20마리 |
| 잿방어 | 14cm | 40g | |
| 잿방어 | 14cm | 40g | |
| 잿방어 | 14cm | 40g | |
| 자주복 | 측정 안함 | 40g | 30마리 |
| 자주복 | 측정 안함 | 40g | |
| 자주복 | 측정 안함 | 40g | |
| 자주복 | 측정 안함 | 40g |
표4 에 나타내는 바와 같이, 수조에는 잿방어 4마리와 자주복 4마리를 수납했다. 또한, 이들 물고기(145)의 아가미를 사전에 조사한 결과, 물고기 1마리당 평균 아가미흡충 수는, 잿방어 20마리, 자주복 30마리였다.
그리고, 양 수조의 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 2시간에 걸쳐 가동·순환시킨 후에, 동(同) 장치를 정지하고, 잿방어 2마리와 자주복 2마리를 꺼내, 물고기(145)의 아마기흡충의 상태를 관찰했다. 남아있는 잿방어 2마리와 자주복 2마리는 바다의 활어조 내로 되돌려놓고, 20시간 후에 물고기(145)의 아가미흡충의 상태를 확인했다. 그 결과를 표5 에 나타낸다.
| 어종 | 몸길이 | 중량 | 살아남은 물고기 1마리당 평균 아가미흡충 수 | 물고기 1마리당 평균 아가미흡충 수 | |
| 직후 | 잿방어 | 14cm | 40g | 15마리 | 17마리 |
| 잿방어 | 14cm | 40g | 19마리 | ||
| 자주복 | 측정 안함 | 40g | 17마리 | 15마리 | |
| 자주복 | 측정 안함 | 40g | 13마리 | ||
| 20시간 후 | 잿방어 | 14cm | 40g | 0마리 | 0마리 |
| 잿방어 | 14cm | 40g | 0마리 | ||
| 자주복 | 측정 안함 | 40g | 2마리 | 2.5마리 | |
| 자주복 | 측정 안함 | 40g | 3마리 |
표 5에 나타내는 바와 같이, 2시간에 걸쳐 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 가동시킨, 잿방어 2마리와 자주복 2마리의 물고기(145)에 부착해 있던 아가미흡충의 수는, 종료 직후는 평균으로 잿방어 17마리와 자주복 15마리이며, 기생한 아가미흡충의 수는 약 반수가 되고, 게다가 기생한 아가미흡충의 활동성은 저하하고 있었다.
동작 후 20시간 경과한, 나머지 잿방어 2마리와 자주복 2마리의 물고기(45)에 부착해 있던 아가미흡충의 수는, 평균으로 잿방어 0마리와 자주복 2.5마리로 확연히 감소해 있었다.
이들 결과로부터, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)에서 생성한 활성산소종을 포함하는 물은, 과산화수소수가 아니고, 우선, 그 해수를 정화하고, 이어서 그 정화된 물이, 물고기(145)에 기생한 아가미흡충에 대하여 지극히 효과적으로 작용하여, 아가미흡충을 구충한 것으로 생각되었다.
〔구충용 광촉매 반응수 생성 장치의 사용 상태예 4〕
다음으로, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)와 살균기(123)를 거쳐 생성한 활성산소종을 포함하는 물을 물고기에 접촉시킴으로써, 물고기에 부착해 있는 기생충이나 미생물을 제거한 예를, 도12 를 이용하여 설명한다.
수조(133)에 30리터의 해수(142)를 수납하고, 이 수조(133)의 상부에 살균기(123)를 구비한 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 설치했다.
이러한 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 구비하는 수조(133)를 2대 준비하고, 각각의 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 1시간에 걸쳐 가동시켜, 해수 온도 28℃, 용존 산소 농도(DO)를 6.8mg/L으로 조정했다. 이 해수 온도와 용존 산소 농도는, 일정하게 유지하도록 하면서 시험을 행했다. 또한, 실시예 5와 동일하게, 순환하는 광촉매 반응수의 과산화수소수 농도는 항상 3ppm 이하였다.
그리고, 표6 에 나타내는 바와 같이, 시험의 대상이 되는 물고기(145)를 헤엄치게 했다. 또한, 여기서는 2대 있는 수조(133) 중, 한쪽의 수조(133)를 수조A로 하고, 다른 한쪽의 수조(133)를 수조B로 하여 설명한다.
| 수조 | 어종 | 몸길이 | 중량 | 물고기 1마리당 평균 아가미흡충 수 |
| 수조A | 잿방어 | 14.0cm | 40g | 20마리 |
| 잿방어 | 14.0cm | 40g | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | ||
| 자주복 | 측정 안함 | 40g | ||
| 수조B | 잿방어 | 14.0cm | 40g | 20마리 |
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g |
표 6에 나타내는 바와 같이, 수조A에는 잿방어 6마리와 자주복 1마리를 수납하고, 수조B에는, 잿방어 5마리를 수납했다. 또한, 이들 물고기(145)의 아가미를 사전에 조사한 결과, 물고기 1마리당 평균 아가미흡충 수는, 양 수조 모두 20마리였다.
그리고, 양 수조의 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 가동시켜 시험을 개시했다. 여기서, 수조A는 4시간, 수조B는 6시간에 걸쳐 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 가동시킨 후에, 동 장치를 정지하고, 20시간 후의 물고기(145)의 아가미흡충의 상태를 확인했다. 그 결과를 표 7에 나타낸다.
| 수조 | 어종 | 몸길이 | 중량 | 살아남은 아가미흡충의 수 | 물고기 1마리당 평균 아가미흡충 수 |
| 수조A | 잿방어 | 14.0cm | 40g | 4마리 | 3마리 |
| 잿방어 | 14.0cm | 40g | 4마리 | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | 5마리 | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | 4마리 | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | 4마리 | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | 1마리 | ||
| 자주복 | 측정 안함 | 40g | 2마리 | ||
| 수조B | 잿방어 | 14.0cm | 40g | 1마리 | 1마리 |
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | 0마리 | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | 4마리 | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | 0마리 | ||
| 잿방어 | 21.5cm | 110g | 0마리 |
표 7에 나타내는 바와 같이, 4시간에 걸쳐 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 가동시켜, 20시간 경과한 수조A 내의 물고기(145)에 부착해 있던 아가미흡충의 수는, 평균 3마리였다.
또한, 6시간에 걸쳐 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 가동시켜, 20시간 경과한 수조B 내의 물고기(145)에 부착해 있던 아가미흡충의 수는, 평균 1마리였다.
이들 결과로부터, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)에서 생성한 활성산소종을 포함하는 물은, 물고기(145)에 기생한 아가미흡충에 대하여 지극히 효과적으로 작용하여, 아가미흡충을 구충하는 것이 가능한 것을 시사하고 있다.
또한, 본 결과에 있어서 특히 주목해야 할 점은, 아가미흡충의 기생에 의해 쇠약해진 물고기(145)임에도 불구하고, 죽은 물고기가 1마리도 나오지 않은 점이다. 이것은, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)에서 생성한 활성산소종을 포함하는 물이, 아가미흡충에 대해서는 강력하게 구충 효과를 나타내면서도, 물고기(145)에 대해서는, 매우 온화하게 작용하여, 거의 악영향을 미치지 않는 것을 시사하고 있는 것으로 생각되었다.
게다가, 기생충에 대한 활성산소종을 포함하는 물의 구충 효과는 활성산소종 등에 의한 것이기 때문에, 기생충이나 미생물이 내성을 획득할 우려가 없어, 장기에 걸쳐 사용할 수 있다.
또한, 기생충이나 미생물의 구제에 사용한 활성산소종을 포함하는 물은, 자연계에 방류해도 신속하게 물이나 산소 등의 물질로 변화하기 때문에, 환경에 악영향을 끼칠 우려가 없다.
아울러, 물고기나 기생충, 미생물 등에 부착한 활성산소종을 포함하는 물은, 신속하게 물이나 산소 등의 물질로 변화하기 때문에, 물고기에 잔류하는 약제의 문제가 없고, 소비자 이미지를 저하시킬 우려가 없다.
이와 같이, 물고기(145)가 생식(生息)하고 있는 수중에 활성산소종을 포함하는 물을 접촉시켜 처리를 행해도 좋지만, 미리 저류한 활성산소종을 포함하는 물에, 물고기(145)를 소정 시간 침지하도록 해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 강력한 활성화 산소의 침습을 간섭하기 위해, 회로 내에 서방형(徐方型) 탄산칼슘이나 소성한 신세기 융기 산호 등을 넣을 수도 있다.
아울러, 수중에 부유하는 협잡물(夾雜物)이나, 물고기로부터 탈락한 아가미흡충 등의 기생충이, 광촉매체(120)에 부착하여, 활성산소의 발생 효율이 저하하는 것을 막기 위해, 급수 펌프(132)로부터 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)로 공급되는 물의 유로 중에 필터를 형성하도록 해도 좋다.
본 실시예에서는, 물고기(145)가 양식어인 경우에 대하여 기술해 왔지만, 이 물고기(145)가 관상어인 경우에 있어서도, 응용할 수 있음은 말할 것도 없다. 특히, 일반 가정 등에서 사육하고 있는 관상어 등에 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 응용하는 경우에는, 정기적으로 수조(133) 내에 활성산소종을 포함하는 물을 공급하거나, 과잉된 활성산소종을 포함하는 물의 공급을 방지하거나 하기 위해, 자외선 램프(109)의 통전을 제어하는 타이머나 리미터를 구비하도록 해도 좋다. 이러한 구성으로 함으로써, 상시 관상어의 건강 상태를 양호하게 유지할 수 있다.
게다가, 자외선 램프(109)로의 통전을 차단하고 있는 경우에는, 산소를 풍부히 포함한 물이 배수구(111)로부터 수조(133) 내로 공급되게 되기 때문에, 물고기(145)의 생육 환경을 양호하게 유지할 수 있다.
〔구충용 광촉매 반응수 생성 장치의 사용 상태예 4〕
여기까지 설명해 온 바와 같이, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치는, 수조 등에 설치함으로써, 수조 중에 수납된 물고기에 기생하고 있는 기생충을 구충할 수 있지만, 본 실시예 6에서는, 수조 전체를 구충용 광촉매 반응수 생성 장치로 한 예에 대하여 나타낸다.
즉, 도13 에 나타내는 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)에서는, 기생충이 기생하고 있는 물고기(145)와 해수(142)를 수납한 수조(133)의 저부에, 도시하지 않은 초음파 발진기에 접속한 초음파 진동자(122)와, 수중 팬(151)과, 산소 공급부(105)를 설치하고 있다.
또한, 수면(155)에는, 시트 형상으로 형성한 광촉매체(120)를 설치하고, 그 상면에는 태양(154)으로부터 방사되는 태양광(153)이 닿도록 하여, 광촉매체를 여기 가능하게 하고 있다.
또한, 이 광촉매체(120)는, 담체를 물에 뜨는 소재로 하거나, 또한, 광촉매체에 부표를 부설함으로써 수면(155)에 부유시킬 수 있다.
그리고, 해수(142) 중에서 수조(133)의 소정의 위치에는, 반사체(152)를 설치함으로써, 태양광(153)을 해수(142) 중에 유도하고, 광촉매체(120)의 이면으로부터 태양광을 조사 가능하게 하고 있다.
이 반사체(152)는, 빛을 해수(142) 중에 유도하여 광촉매체(120)의 이면으로부터 조사할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니어서, 예를 들면, 광섬유나 프리즘으로 할 수 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)는, 태양광(153)을 반사체(152)로 유도함으로써, 광촉매체(120)의 이면에 빛을 조사하여, 광촉매체(120)를 여기시키게 된다.
여기한 광촉매체(120)는 활성산소종을 생기게 하게 되고, 이 활성산소종은, 수조(133)의 저부에 형성한 초음파 진동자(122)로부터 발해지는 초음파나, 수중 팬(151)에 의해 해수(142) 중에 확산하게 된다.
확산한 활성산소종은, 해수(142)를 매체로 하여, 물고기(145)에 부착하고 있는 기생충에 작용하여 구충 효과를 나타낼 수 있다.
그런데, 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 이러한 구성으로 계속 사용하고 있으면, 광촉매체(120)의 이면(반사체(152)에 의해 빛이 조사되는 면)에 생물이나 오물이 부착하는 경우가 생각될 수 있다. 특히, 해수(142) 중에는, 해초의 포자나 패류(貝類)의 유생(幼生)이 부유하고 있기 때문에, 이들이 광촉매체(120)에 착상하여 성육하면, 광촉매체(120)가 수광(受光) 가능한 면적이 감소되어 버려, 광촉매체(120)에 의한 활성산소종의 생성이 방해된다.
그래서, 도13 에 나타내는 시트 형상의 광촉매체(120)에서는, 앞뒤 반전함으로써, 해초나 패류가 부착하고 있지 않는 면을 수중에 침지하여, 효율 좋게 활성산소종을 생성할 수 있다.
게다가, 해초나 패류가 부착하고 있는 면은, 태양광선에 쐬여지면서 건조되어 해초나 패류가 사멸하고, 또한, 광촉매의 대표적인 효과의 하나인 오염 방지 효과에 의해 이들 부착물이 탈락하게 된다.
이와 같이 하여 부착물이 탈락한 면은, 광촉매체(120)를 앞뒤 반전함으로써, 다시 해수(142) 중에 침지하여 효율 좋게 활성산소종을 생기게 할 수 있다.
또한, 이 앞뒤 반전 조작을 더욱 용이하게 한 예를 도14 에 나타낸다.
도14 는, 도13 에 나타낸 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)와 거의 동일하지만, 광촉매체(120)의 구성이 다르다.
즉, 도14 에 나타내는 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)에서는, 수조(133)의 저면에 세워 설치한 2개의 지주(163, 163)의 위에, 평행봉(165)을 가설하여 지지부(166)를 형성하고, 이 지지부(166)를 2개 설치하고 있다. 그리고, 소정 간격을 두고 서로 평행하게 가설한 평행봉(165)의 한 끝에 구동 롤러(161)를 설치하고, 다른 끝에 종동 롤러(162)를 설치함과 함께, 무단 형상으로 하여 루프 형상으로 한 광촉매 시트체(167)를 구동 롤러(161)와 종동 롤러(162)에 걸어 돌려서, 이 광촉매 시트체(167)를 회전이 자유롭게 하고 있다.
또한, 평행봉(165)은, 해수(142)의 수면(155)에 설치하여, 광촉매 시트체(167)의 약 절반이 해수(142)에 담겨지도록 하고, 나머지의 약 절반이 수면(155) 상에 노출하도록 하고 있다.
따라서, 구동 롤러(161)를 가동시킴으로써, 광촉매 시트체(167)는 자유롭게 회전하게 되기 때문에, 해초나 패류가 부착한 면을 용이하게 수면 상에 노출시킬 수 있고, 또한, 수면(155) 상에서 부착물을 탈락시킨 면을 수면(155) 하로 끌어들여, 해수(142)에 담글 수 있다.
이에 따라, 광촉매 시트체(167)로부터는 효율 좋게 활성산소종이 생기게 되어, 물고기(145)에 부착하고 있는 기생충을 구충할 수 있다.
또한, 도13 및 도14 에서는, 수조(133)를 이용하여 구충용 광촉매 반응수 생성 장치(101)를 구성하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니어서, 예를 들면, 수조(133)를 대신하여 해수 중에 넓게 설치한 어망으로 형성한 활어조로 함으로써, 물고기의 양식을 행하면서, 대량의 물고기를 구충할 수 있다.
이 경우, 활어조를 형성하는 어망도 또한, 광촉매의 기능을 부여하여 광촉매체(120)로 할 수 있다.
특히, 물고기의 기생충은, 대부분의 경우에 있어서, 활어조의 어망에 의해 매개되어 다른 물고기에 감염되기 때문에, 어망에 광촉매능을 부여하여 광촉매체(120)로 하고, 빛을 조사함으로써, 기생충의 감염 경로를 용이하게 차단할 수 있다.
또한, 도13 및 도14 에서는, 광촉매체(120)나 광촉매 시트체(167)를 여기시키는 빛은, 태양(154)으로부터 방사된 빛으로 하고 있지만, 앞서 기술한 실시예에 나타낸 바와 같이, 광촉매체(120)나 광촉매 시트체(167)를 여기시키는 빛의 광원을, 예를 들면 블랙라이트와 같이, 적어도 350∼370nm의 파장을 포함하는 자외선을 방사 가능한 광원으로 해도 좋은 것은 말할 것도 없다.
전술해 온 바와 같이, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치에 의하면, 별도 약제 등을 이용하는 일이 없이, 게다가, 환경에 부하를 주지 않고, 전력 절약적이고 컴팩트하면서 효율 좋게 물고기의 기생충을 구충할 수 있다.
(실시예 5)
본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치는, 실시예 3에서 시사된 바와 같이, 미생물에 대하여 우수한 제균·살균 능력을 발휘하게 된다. 게다가 실시예 4의 구충용 광촉매 반응수 생성 장치에 나타난 바와 같이, 광촉매 반응수의 효용은 반응 국소뿐만 아니라, 시간·공간 모두 이동시킨 떨어진 장소에서도 그 효과가 발현하는 것이 확인되고 있다. 이러한 우수한 제균·살균·구충 능력을 생활용품 등에 응용한, 광촉매 반응수 생성 장치의 응용예를 이하에 나타낸다.
(ⅰ) 순환수에 있어서의 살균 장치에 사용한 예
우선, 온수를 순환시키는 욕조나, 냉각 기기의 실외기의 순환수의 미생물의 처리를 행한 예를 나타낸다. 이 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 처리 회로 중에 설치함으로써, 최근 문제가 되고 있는 레지오넬라(Legionella)균의 살균도 행할 수 있다.
즉, 레지오넬라균은, 수중이나 습한 토양 중 등 환경 중에 존재하고, 최적 온도가 15∼43℃의 그람음성간균이며, 온수를 순환시키는 욕조나, 에어컨디셔너, 냉동고·냉장고 등의 냉각 기기에 부설하는 실외기 등의 수중에 생식하는 원충류(아메바)의 세포 내에서 대량으로 증식한다.
게다가 레지오넬라균은, 원충류(아메바)의 세포 내에서 대량으로 증식하고, 원충류로부터 방출된 균체를 대량으로 포함한 수증기를 직접 흡입함으로써 사람에게 감염하는 것이 알려져 있다. 즉, 레지오넬라균의 살균의 대책으로서는, 레지오넬라균 자체의 살균 뿐만 아니라, 원충류의 세포막을 파괴하여, 그 안에서 증식하려고 하고 있는 레지오넬라균을 살균하는 쌍방을 실현하는 프로세스가 중요하게 된다. 단순히 레지오넬라균의 살균력만으로는 부족한 것이다.
이때, 통상의 살균만이 아니라, 세균이 기생한 원충류의 구제가 필요하게 되어, 보다 강력한 산화력이 필요하게 된다.
그러나, 본 실시 형태에서 나타내는 광촉매 반응수 생성 장치(1)에서 생성한 광촉매 반응수에 의하면, 실시예 4에서 나타낸 바와 같이, 물고기에 기생한 기생충의 구충도 가능하며, 기생충보다도 약한 원충류는 구제 가능하다.
즉 원충류를 살충하고, 추가로, 원충류 안에 생식하는 레지오넬라균도 살균할 수 있기 때문에, 레지오넬라균에 의한 감염증을 방지할 수 있다.
이때, 보다 폭넓은 살균 효과와 강한 살균력을 유지시키기 위해, 살균등은 병용하는 것이 바람직하다.
(ⅱ) 선박의 밸러스트수(Ballast水)를 처리한 예
다음으로, 선박의 중심(重心)이나 부력을 조정하는 밸러스트수에 포함되는 유해 유기 물질이나 미생물의 처리를 행한 예를 나타낸다. 예를 들면, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치를 선박의 밸러스트 탱크 내에 설치하거나, 밸러스트수의 배수구에 설치함으로써, 별도 약제 등을 첨가하는 일이 없이, 안전하고 효과적으로 밸러스트수를 처리할 수 있다.
선박은, 해수를 밸러스트 탱크 내에 취입하여 중심이나 부력의 조정을 행하지만, 대부분의 경우, 밸러스트 탱크에 취입한 물(밸러스트수)은, 취입한 장소와는 다른 해양 상에서 배출하게 된다.
예를 들면, 해양을 항해하는 대형 선박에서는, 적재 화물이 적은 상태에서는, 밸러스트 탱크에 밸러스트수를 취입하여 선체를 무겁게 하여 안정성을 확보하고, 외국 등의 목적지에 도착하여 화물을 적재할 때에, 밸러스트수를 배수하여 선체를 가볍게 하여, 선체의 중량을 조정하고 있다.
그러나, 해수 중에는, 많은 미생물이나 유기물이 존재하고 있어, 이들이 밸러스트수로서, 다른 원격지에서 배수되게 됨으로써, 배수 장소의 생태계나 환경을 파괴할 우려가 염려되고 있다.
특히, 이와 같이 하여 운반되어 온 해양 생물 등은, 배수 장소의 식물 연쇄를 파괴하여 이상 증식하는 일 등도 있어, 양식업 등에 막대한 대미지를 주는 경우도 생각된다.
그래서, 선박의 밸러스트 탱크에, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 설치하여, 광촉매 반응수 생성 장치(1)에 밸러스트수를 순환시킴으로써, 밸러스트수에 포함되는 미생물 등을 살균 박멸할 수 있고, 게다가, 밸러스트수에 포함되는 유해한 유기 물질을 분해할 수 있다.
게다가, 광촉매 반응수 생성 장치(1)에 밸러스트수를 순환시켜 광촉매 반응수로 한 경우에는, 패류나 해초류 등이 밸러스트 탱크 내에 부착하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 예에서는, 밸러스트수의 처리 수단으로서, 선박의 밸러스트 탱크나 배수구에 설치하는 예를 나타내고 있지만, 특히 이것에 한정되는 것은 아니어서, 선박이 정박하는 항구 등에 설치하여, 밸러스트수를 펌프 등에 의해 회수하여, 광촉매 반응수 생성 장치(1)로 처리한 후에 해양으로 배수하도록 해도 좋다.
이와 같이, 광촉매 반응수 생성 장치(1)로 밸러스트수를 처리함으로써, 생태계의 파괴나 유해 유기 물질에 의한 환경 오염을 방지할 수 있고, 게다가, 약제 등에 의한 밸러스트수의 처리에 비하여, 환경으로의 악영향을 억제하면서, 처리 후의 밸러스트수를 해양으로 배수할 수 있다.
(ⅲ) 틀니의 세정예
다음으로, 구강 내에 부착하는 틀니(34)를 광촉매 반응수로 제균한 예에 대하여 도15 를 이용하여 설명한다. 소정의 용량을 갖는 수조(33)에, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 설치하고, 수조(33) 내에 틀니(34)를 담가둠으로써, 별도의 약제 등을 첨가하는 일이 없이, 우수한 세정 효과 및 제균·살균 효과를얻을 수 있다.
즉, 구강 내에 부착하는 틀니(34)는, 음식물의 찌꺼기나 담배의 니코틴 등이 달라붙기 쉬워 빈번히 세정할 필요가 있다. 그러나, 달라붙은 오물은 제거되기 어려워, 브러시 등으로 힘을 주어 장시간 닦거나 해서 막대한 노력을 해야만 했다.
또한, 틀니(34)는 구강 내에 부착하기 때문에, 인체에 유해한 세정제나 살균제를 사용할 수 없어, 전적으로 시판의 살균 세정제를 이용하여 처리를 행하고 있었지만, 달라붙은 오물을 제거하기에는 효율적인 수단이라고는 말하기 어려운 것이었다.
그래서, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를, 예를 들면 도15 에 나타내는 바와 같이 하여, 틀니 세정 장치(35)를 일체적으로 구성하고, 수조(33)의 물(31) 중에 침지하여 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 가동시킴으로써, 틀니(34)를 효과적으로 세정할 수 있다. 또한, 도15 에서는, 수중의 용존 산소 농도를 높이는 수단으로서, 산소발생제(63)를 수중에 담가 두어, 이 산소발생제(63)가 물에 닿아서 기포를 발생시킴으로써, 이 기포 중에 포함되는 산소가 물에 녹아들도록 하고 있다.
그리고, 소정의 용량을 갖는 수조(33)를 2분할하여, 한쪽의 수조에 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 설치, 다른 한쪽의 수조(33) 내(세정조)에 틀니를 담가둠으로써, 별도의 약제 등을 첨가하는 일이 없이, 우수한 세정 효과 및 제균·살균 효과를 얻을 수 있다. 2개의 수조 사이는 수중 팬(61)을 형성하여 물의 대류가 가능하게 함으로써, 광촉매 반응수가 세정조 내의 틀니(34)의 세정을 행하는 것이 가능하다.
특히, 활성산소종이나 과산화수소를 풍부히 포함하는 활성산소를 함유하는 물이 틀니(34)에 접촉함으로써, 틀니(34)에 달라붙어 있는 음식물의 찌꺼기나 담배의 니코틴이 강력히 산화되어, 틀니(34)로부터 오물을 제거하는 것이 용이해진다.
게다가, 광촉매 반응수는 강력한 제균·살균 효과를 갖고 있기 때문에, 틀니(34)에 부착하고 있는 구강 내의 상재균(常在菌)이나, 틀니(34)에 부착한 음식의 찌꺼기에 번식하는 세균이나 진균류를 제균·살균하여, 틀니(34)를 위생적으로 유지할 수 있다.
또한, 수조(33)를 2분할하고 있기 때문에, 광촉매 반응조에 있는 광촉매체를 손상하는 일이 없이, 세정조 내에 저주파 초음파 진동자(22)를 설치하는 것이 가능해져, 초음파에 의한 강력한 진동력을 이용하여 오물을 떨어뜨리는 것이 가능해져, 활성산소종에 의한 산화 분해 반응을 촉진시키는 것이 가능하다.
또한, 광촉매 반응수에 포함되는 활성산소종이나 과산화수소는, 유기물에 닿아 반응함으로써 신속하게 물(H2O)이나 산소(O2) 등의 무해한 물질로 변환되기 때문에, 인체에 악영향을 끼치는 일이 없어, 안심하고 틀니(34)를 부착하는 것이 가능하다.
이 틀니 세정 시스템을 이용함으로써, 의료기구(62)의 세정을 행하는 것도 가능해진다.
(ⅳ) 식기의 세정에 사용한 예
다음으로, 광촉매 반응수를 식기에 접촉시켜, 살균 세정을 행한 예에 대하여 기술한다. 예를 들면, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 식기세척기의 급수 호스의 사이에 설치하거나, 식기세척기와 일체적으로 구성하여 광촉매 반응수 생성 장치(1)로 생성한 광촉매 반응수가 식기에 분사되도록 함으로써, 별도 약제 등을 첨가하는 일이 없이, 안전하고 효과적으로, 그리고, 위생적으로 식기를 세정할 수 있다.
즉, 식사를 할 때에 사용한 식기(접시나 젓가락, 나이프나 포크)는, 음식물이 부착해 있고, 특히, 물고기나 고기에서 유래하는 기름때나, 곡류에서 유래하는 전분질의 오물이 많은 것으로 되어 있다. 이러한 오물은, 미생물의 번식의 장이 되기 쉽고, 또한, 다음에 이들 식기를 사용할 때에, 음식물과 닿게 되기 때문에, 비위생적이다.
따라서, 수돗물과 함께 식기용 세제 등을 이용하여, 식사 후의 식기를 세정하게 되지만, 식기 세척은 가사 중에서도 중노동의 하나이다.
또한, 수돗물을 식기에 분사하여 세정하는 식기세척기 등을 이용할 수도 있지만, 기름때는 식기용 세제 등으로 효과적으로 제거할 수 있으나, 전분질의 오물은 제거하기 어려운 것이 실상이었다.
그래서, 식기세척기로부터 분사되는 물을, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)로 생성한 광촉매 반응수로 함으로써, 기름때는 물론, 전분 오물 등도, 광촉매 반응수가 갖는 강력한 산화력에 의해 산화하여 효과적으로 제거할 수 있고, 게다가, 식기를 살균하여 위생적인 상태로 할 수 있다.
게다가, 식사 시에 발효 식품, 예를 들면 낫토(우리나라의 청국장과 유사)와 같이 아포성의 미생물을 이용한 발효 식품을 먹은 경우라도, 앞서 나타낸 광촉매 반응수의 살균 효과의 검증 결과로부터도 알 수 있듯이, 충분히 제균할 수 있다.
또한, 본 예에서는, 광촉매 반응수를 식기에 접촉시키는 수단으로서, 식기세척기에서 광촉매 반응수를 분사하는 예를 나타내고 있지만, 특별히 이것에 한정되는 것은 아니어서, 적당량의 용기에 광촉매 반응수를 저수하여, 이 저수한 광촉매 반응수 중에 식기를 담가두도록 해도 좋다.
이와 같이, 광촉매 반응수로 식기를 세정함으로써, 식기에 광촉매 반응수가 부착한 채 사용한 경우여도 인체에 안전하고, 게다가, 식기의 세정 시에는, 충분히 식기를 위생적인 상태로 할 수 있다.
(ⅴ) 식품의 세정에 사용한 예
다음으로, 광촉매 반응수를 식품에 접촉시켜, 살균 세정을 행한 예에 대하여 기술한다. 예를 들면, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 식품 가공용 조리대 등에 설치하여, 야채나 과실의 세정에 이용함으로써, 별도 약제 등을 첨가하는 일이 없이, 안전하고 위생적인 야채나 과실을 얻을 수 있다.
즉, 야채나 과실은 주로 옥외에서 재배되어 수확되기 때문에, 오물이나 미생물이나 곤충 등이 부착하고 있는 경우가 있다. 예를 들면, 양배추 등의 잎사귀류 야채는, 지면으로부터 비교적 낮은 위치에서 재배되기 때문에 진흙 등이 부착되기 쉽고, 또한, 나방이나 나비 등이 알을 낳아, 유충이 번식하는 장이기도 하다.
따라서, 야채나 과실은 식용으로 공급하기 전에 세정을 행하는 것이 필요하지만, 물로 씻어내는 것만으로는, 살균 능력이나 세정 능력이 모자라고, 효과적이라고는 말하기 어렵다.
또한, 식품용의 세제 등으로 야채나 과실을 세정하는 것도 가능하지만, 세제에 포함되는 계면활성제 등의 성분이, 세정 후의 야채나 과실에 잔류할 우려가 있어, 이러한 성분이 입에 들어가는 것은 소비자로서 피하고 싶은 것이다.
그래서, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 조리대 등과 일체적으로 구성하여, 생성한 광촉매 반응수를, 야채나 과실의 세정에 이용함으로써, 부착한 오물을 효과적으로 제거할 수 있고, 게다가, 곤충이나 미생물을 살균 박멸할 수 있다.
게다가, 야채나 과실은 재배 시에 농약의 분무를 받고 있는 경우가 많기 때문에, 이 광촉매 반응수를 이용하여 야채나 과실을 세정함으로써, 부착해 있는 농약을 광촉매 반응수에 포함되는 활성산소종 등으로 분해할 수 있어, 인체로의 악영향을 저감하는 것이 가능해진다.
게다가, 광촉매 반응수는 소위 마이너스 이온을 대량으로 포함하고 있어, 잎사귀류 야채 등을 시들게 하지 않고, 외관상의 신선함을 유지할 수 있다.
광촉매 반응수를 야채나 과실에 접촉시키는 수단으로서는, 적당량의 용기에 광촉매 반응수를 저수하여, 이 저수한 광촉매 반응수 중에 침지하도록 해도 좋고, 또한, 안개 형상이나 빗방울 형상으로 하여 야채나 과실에 뿌리도록 해도 좋다.
이와 같이, 광촉매 반응수로 야채나 과실을 세정함으로써, 야채나 과실의 싱싱함을 상하게 하는 일이 없이, 인체에 안전하고, 그리고, 위생적으로 야채나 과실의 살균이나 세정을 행할 수 있다.
(ⅵ) 정밀 기기의 세정에 사용한 예
다음으로, 정밀 기기의 세정에, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 사용한 예에 대하여 나타낸다. 예를 들면, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를, 반도체 제조용의 실리콘 웨이퍼 세정기의 급수 호스의 사이에 설치하거나, 실리콘 웨이퍼 세정기와 일체적으로 구성하여, 광촉매 반응수 생성 장치(1)에서 생성한 광촉매 반응수가 실리콘 웨이퍼에 닿도록 함으로써, 별도의 약제 등을 첨가하는 일이 없이, 안전하고 효과적으로 실리콘 웨이퍼를 세정할 수 있다.
즉, 전자 기기에 이용되고 있는 반도체의 제조 과정에 있어서, 불필요 부분의 제거에 수반하여 실리콘 웨이퍼 상에 미세한 더스트(dust)가 생기는 경우가 있다. 이 더스트는, 반도체 제조에 있어서 불량품의 원인이 되기 때문에, 유기 용매나 킬레이트제 등의 유기 화합물을 이용하여 제거하게 되지만, 이 더스트의 제거에 이용한 유기 화합물 등도 실리콘 웨이퍼 상에 부착하게 되어, 제거할 필요가 있다.
이들 유기 화합물의 제거에는, 과산화수소수가 사용되고 있지만, 취급에 위험이 따름과 아울러, 사용 후의 과산화수소수를 폐기하는데 있어 처리를 필요로 하고 있다.
그래서, 과산화수소수의 대체로서, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치에서 생성한 광촉매 반응수를 이용함으로써, 실리콘 웨이퍼에 부착한 유기 화합물을 제거할 수 있다.
게다가, 광촉매 반응수는, 과산화수소수에 비하여 인체에 접촉해도 영향이 적어 안정성이 높기 때문에, 취급이 용이하며, 작업 능률을 향상시킬 수 있다.
또한, 광촉매 반응수에 포함되는 활성산소종의 산화력은 높지만, 지극히 불안정하며, 그 반응 시간은 짧기 때문에, 연속적인 반도체 제조에 있어서도 제조 공정을 시간적으로 방해하는 일이 없이 세정을 행하는 것이 가능하다.
또한, 본 예에서는, 세정 대상을 실리콘 웨이퍼로 하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니어서, 프린트 기판이나 전자 부품 등, 다양한 정밀 기기의 세정에 이용할 수 있다.
(ⅶ) 화장실의 저수 탱크에 응용한 예
다음으로, 화장실에 부설되어 있는 저수 탱크에, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 일체적으로 설치하여, 광촉매 반응수로 변기를 세정한 예에 대하여 도16 을 이용하여 설명한다. 이와 같이 변기를 세정함으로써, 별도의 약제 등을 첨가하는 일이 없이, 화장실을 위생적으로 유지할 수 있다.
즉, 화장실에 설치한 변기는 용변을 행하는 곳인 점에서, 매우 더러워지기 쉽다. 예를 들면, 대변이 부착하여 굳어지거나, 소변이 석화(石化)하여 달라붙어 버리면, 브러시로 문지르는 것만으로는 좀처럼 제거할 수 없었다.
또한, 용변 후의 오물을 오수관(汚水管)으로 흘려보내기 위한 물을 미리 탱크에 저수하는 타입의 변기에서는, 이 저수에 계면활성제 등의 시판의 세정제를 혼입하는 방법에 의해, 오물의 부착을 방지하고 있지만, 이미 부착한 오물 등에는 그다지 효과가 보이지 않았다.
그래서, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를, 예를 들면 도16 과 같이 설치하여 변기 세정 장치(36)로 하고, 탱크(44)에 저장된 물(31)을 광촉매 반응수 생성 장치(1)에 순환시켜, 저수를 광촉매 반응수로 함으로써, 변기에 부착한 오물을 산화시켜, 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 도16 에서는, 광촉매 반응수 생성 장치(1)의 내부에 수납되어 있는 광촉매체(20)에 자외선을 조사하기 위한 블랙라이트(9)와 탱크(44) 내의 물(31)을 급수구(2)로부터 급수하기 위한 급수 펌프(32)와, 물(31)에 산소를 혼입시키기 위한 산소 공급관(4)은 생략하고 있다.
그리고, 탱크(44)에 저장된 광촉매 반응수는, 핸들(42)을 조작함으로써, 수도꼭지(45)가 해방되어 연결관(43)으로부터 도시하지 않은 변기로 광촉매 반응수가 흘러들어가게 된다.
게다가, 광촉매 반응수는 실시예 3에서 시사된 바와 같이 강력한 살균 효과를 갖고 있기 때문에, 변기나 변기의 주변부에 부착하고 있는 오염균이나 대변 중의 균류를 확실하게 살균하여 화장실을 청정하게 유지할 수 있다.
또한, 광촉매 반응수를 이용하여 오물을 흘려보냄으로써, 변기에서 흘려 보내진 오물이 통과하는 오수관에도 광촉매 반응수가 접촉하게 되어, 오수관의 오물도 제거할 수 있기 때문에, 오수관의 막힘 등을 방지할 수도 있다.
아울러, 광촉매 반응수는 우수한 소취 효과를 갖고 있기 때문에, 화장실 내에 차 있는 용변 후의 악취나 오수관으로부터 역류해 오는 악취를 분해하여 냄새를 없앨 수 있어, 화장실 내의 환경을 위생적이고 그리고 쾌적하게 사용할 수 있다.
이와 같이 하여 오물과 함께 변기로부터 흘려보내진 광촉매 반응수는, 오물이나 오물 등의 유기물과 닿음으로써 신속하게 물이나 산소가 되기 때문에, 환경에 악영향을 끼칠 우려도 없다.
이들 효과는, 변기에서 오물을 흘려보낼 때마다 발생되기 때문에, 항상 화장실을 위생적으로 유지할 수 있음과 함께, 화장실의 청소를 위해 들였던 노력을 비약적으로 삭감할 수 있다.
(ⅷ) 세탁기에 사용한 예
다음으로, 광촉매 반응수를 의류나 천에 접촉시켜, 살균 세정을 행한 예에 대하여 기술한다. 예를 들면, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)를 세탁기 등에 설치하여, 의류나 천의 세정에 이용함으로써, 위생적인 상태로 할 수 있다.
예를 들면, 의류는 장시간에 걸쳐 몸에 걸치고 있는 일이 많아, 몸으로부터 분비된 땀이나 유분 등이 많이 부착해 있다.
따라서, 의류의 착용 후는 세탁을 행하는 것이 필요하지만, 물로 세탁하는 것만으로는 세정 능력이 부족하여, 효과적이라고는 말하기 어렵다.
또한, 세탁 세제 등으로 세정하는 것도 가능하지만, 세탁 세제에 포함되는 계면활성제 등의 성분이, 의류에 잔류하여 알레르기의 원인의 하나가 되는 것도 생각될 수 있다.
그래서, 세탁기의 세탁조에 공급하는 물을, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)에서 생성한 광촉매 반응수로 함으로써, 부착한 오물을 효과적으로 제거할 수 있고, 게다가, 제균할 수 있기 때문에, 의류를 위생적인 상태로 할 수 있다.
또한, 테이블을 닦는 행주나 청소용의 걸레 등은, 그 역할상 오물을 닦아내게 되기 때문에, 오물이 부착하거나, 미생물이 번식하기 쉬운 상태가 되지만, 본 발명에 따른 세탁기로 세탁함으로써, 위생적인 상태로 유지할 수 있음과 함께, 오물이나 미생물 등을 닦아 퍼뜨려 버리는 것을 방지할 수 있다.
또한, 세탁조의 바깥 둘레부는 보통은 잘 보이지 않지만, 세탁물과의 접촉이 없기 때문에 오물이 부착하고 나아가서는 잡균의 번식이 진행되기 쉬운 장소이기도 하다. 본 장치를 세탁기에 장착함으로써, 세탁조의 외주에 있어서의 이들의 오물, 잡균의 번식을 방지할 수 있다.
(ⅸ) 볍씨의 세정에 사용한 예
다음으로, 광촉매 반응수를 볍씨에 접촉시켜, 살균 세정을 행한 예에 대하여 기술한다. 예를 들면, 모판에 파종하기 전의 볍씨를, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)에서 생성한 광촉매 반응수에 접촉시킴으로써, 세균이나 곰팡이 등에 의한 종묘의 육성 저해를 방지할 수 있다.
즉, 벼농사를 행함에 있어, 모내기를 하기 위한 볏모를 키울 필요가 있지만, 물과 공기가 존재하는 상태에서 씨앗을 발아시키기 때문에, 미생물이 번식하는 경우가 있다. 번식한 미생물은, 볏모의 적정한 성장을 저해하거나, 볏모를 부패시켜 버리는 일이 있다.
그러므로, 모판에 파종하는 볍씨는, 살균을 행할 필요가 있지만, 살균에 사용한 후의 약제가 자연계로 유출하여, 환경에 악영향을 끼칠 우려가 염려되고 있다.
또한, 일반의 살균 능력을 갖는 약제는, 식물의 성장에도 적지 않은 악영향을 끼치는 것으로 생각된다.
그래서, 본 발명에 따른 광촉매 반응수 생성 장치(1)에서 생성한 광촉매 반응수와, 볍씨를 접촉시켜, 볍씨에 부착해 있는 미생물 등을 살균함으로써, 약효가잔존하여 식물의 성장에 악영향을 끼칠 우려가 없고, 또한, 환경으로의 악영향을 방지할 수 있다.
게다가, 볍씨의 살균에 별도의 약제를 입수할 필요가 없기 때문에, 벼농사에 요하는 비용을 낮출 수 있다.
이와 같이 하여, 광촉매 반응수 생성 장치(1)에서 생성한 광촉매 반응수를 세정하는 대상물에 접촉시킴으로써, 인체에 안전하고, 그리고 위생적인 상태로 하면서 살균이나 세정을 행할 수 있다.
청구항 1에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광원으로부터의 빛을 광촉매체에 조사하여 생긴 활성산소종을 수중에서 확산함으로써, 물에 활성산소종의 기능을 부여하고, 이 물을 매체로 한 산화 반응을 이용한 미생물의 제균, 기생충의 구충, 원충류의 구제 중 적어도 어느 하나를 행할 수 있다.
구체적으로는, 종래 광촉매체 표면에서만 발현·작용했던 강력한 산화력을 가진 활성산소종을 수중에 효율 좋게 유리시킴으로써, 계속하여 활성산소종을 고효율로 발현시키는 것이 가능해지고, 신속하게 수중으로 이행시킨 활성산소종이 일으키는 강력한 산화 작용에 의해, 광촉매 반응수 생성 장치를 소형화해도 수중에 활성산소종을 다량으로 생성할 수 있고, 전력 절약적이고, 그리고, 컴팩트하면서, 우수한 제균 효과, 살균 효과, 세정 효과, 구충 효과, 구제 효과를 일으키는 광촉매 반응수를 생성할 수 있다.
또한, 청구항 2에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광촉매체는, 광촉매체를 여기시키기 위한 광원의 주위에 배치함으로써, 광원으로부터 방사된 빛을 광촉매체에 효과적으로 조사할 수 있고, 수중에 활성산소종을 충분히 생성할 수 있다.
또한, 청구항 3에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광촉매 반응조와, 광촉매 반응조에 물을 공급하는 급수 펌프와, 광촉매 반응조로부터 광촉매 반응수를 배출하는 배출 회로를 구비함과 함께, 광촉매 반응조는, 저수 가능한 밀폐 용기 내에, 이 밀폐 용기 내의 물에 활성산소를 발생시키기 위한 광촉매체와, 이 광촉매 체를 여기시키기 위한 빛을 방사하는 광원과, 광촉매체 표면에서 발생한 활성산소종을 수중에서 확산시키기 위한 확산 수단을 설치하여 구성하고, 게다가, 밀폐 용기는 내벽면을, 상기 빛을 반사하는 경면으로 함으로써, 연속적으로 광촉매 반응수를 생성할 수 있음과 함께, 광촉매체에 닿지 않고 밀폐 용기의 벽에 도달한 빛을 반사하여, 재차 광촉매체에 조사할 수 있기 때문에, 활성산소종을 풍부히 포함하는 광촉매 반응수를 생성할 수 있다.
또한, 청구항 4에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광촉매체를 여기시키기 위한 광원은, 태양광 및/또는 인공광을 이용함으로써, 태양광을 광촉매체에 조사한 경우는 저비용으로 게다가 강력한 자외선을, 또한 인공광을 광촉매체에 조사한 경우는 소정의 파장의 자외선을 선택적 그리고 효과적으로 조사할 수 있어, 효율 좋게 광촉매체를 여기할 수 있고, 활성산소종을 풍부히 포함하는 광촉매 반응수를 생성할 수 있다.
또한, 청구항 5에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광촉매체를 여기시키기 위한 광원으로서, 태양광을 이용할 때에는 광섬유나 프리즘 등의 반사체를 이용하여, 수중에서 광촉매체에 직접 조사함으로써, 태양광을 효과적으로 광촉매체에 조사할 수 있기 때문에, 활성산소종을 풍부히 포함하는 광촉매 반응수를 효율 좋게 생성할 수 있다.
또한, 청구항 6에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광촉매체를 여기시키기 위한 광원으로서, 인공광을 이용할 때의 자외선 조사 램프는 적어도 350∼370nm의 파장의 자외선을 조사함으로써, 광촉매체를 효과적으로 여기할 수 있어, 활성산소종을 풍부히 포함하는 광촉매 반응수를 효율 좋게 생성할 수 있다.
또한, 청구항 7에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광촉매체는, 유기 또는 무기의 필터체로서, 그 표면을 티타니아 박막으로 피복하고 있기 때문에, 광촉매체의 표면적을 크게 할 수 있어, 활성산소종을 풍부히 포함하는 광촉매 반응수를 효율 좋게 생성할 수 있다.
또한, 청구항 8에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광촉매체는, 알루미늄계 금속의 필터체로서, 그 표면을 티타니아 박막으로 피복하고 있기 때문에, 광촉매체에 유연성을 줄 수 있고, 게다가 양호한 가공성을 부여할 수 있다.
또한, 청구항 9에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광촉매체는 표면에 미리 알루미나 피박을 형성한 금속제 섬유체로서, 그 표면을 티타니아 박막으로 피복하고 있기 때문에, 금속 섬유체 상에 티타니아 박막이 치밀하게 형성되어, 효율 좋게 활성산소종을 생기게 할 수 있음과 함께, 광촉매체의 내구성을 높일 수 있다.
또한, 청구항 10에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 금속제 섬유체의 알루미나 피막은, 금속 섬유체를 구성하는 알루미늄계 금속의 융점의 절반인 온도까지 5℃/분의 비율 이하로 가열하고, 그 후 알루미늄계 금속의 융점 직전까지 가열하여 형성하기 때문에, 금속 섬유체 상의 알루미나 피막을 치밀하게 형성할 수 있어, 티타니아 박막과 금속제 섬유체와의 밀착성을 높일 수 있다. 즉, 수중에서 광촉매체의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 청구항 11에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 유리제 섬유체 또는 세라믹제 섬유체 또는 부직포로서, 그 표면을 티타니아 박막으로 피복하고 있기 때문에, 표면적을 크게 할 수 있음과 함께, 광촉매체를 비교적 염가로 제조할 수 있어, 광촉매 반응수 생성 장치를 염가로 제조할 수 있다.
또한, 청구항 12에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 티타니아 박막을 구성하는 산화티탄은, 아나타제형 또는 루틸형의 결정 구조를 포함함으로써, 산화티탄이 아나타제형을 포함하는 경우는, 광촉매체의 소성을 저온으로 행할 수 있고, 그리고 소성에 요하는 에너지를 저감할 수 있어, 광촉매 반응수 생성 장치를 염가로 제조할 수 있다. 또한, 산화티탄이 루틸형을 포함하는 경우는, 태양광에 포함되는 자외선의 조사에 의해 활성산소종을 생기게 할 수 있음과 함께, 가시광의 파장 영역에서도 활성산소종을 생기게 할 수 있다.
또한, 청구항 13에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 활성산소종을 수중에서 확산하는 확산 수단은, 초음파 진동자에 의한 100kHz 이상의 초음파 및/또는 수중 팬에 의한 수류로서, 광촉매체 및/또는 물을 움직이게 하고 있기 때문에, 광촉매체 표면에 생긴 활성산소종을 신속하게 수중에 유리시킬 수 있다.
또한, 청구항 14에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광촉매체에 접촉시키는 물은, 산소 농도를 높인 물인 것에 의해, 광촉매체로 보다 많은 활성산소종을 생기게 할 수 있어, 활성산소종을 풍부히 포함하는 광촉매 반응수를 생성할 수 있다.
또한, 청구항 15에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 상기 산소 농도를 높인 물은, 산소, 공기, 오존 중 적어도 어느 1종을 물에 접촉시켜 생성하게 하 고 있기 때문에, 효율 좋게 수중에 산소를 용존시킬 수 있고, 게다가 효율 좋게 많은 활성산소종을 생기게 할 수 있다.
또한, 청구항 16에 기재된 광촉매 반응수 생성 장치에서는, 광촉매 반응에 의한 살균 작용의 상류 또는 하류 또는 동 위치에 있어서, 254∼265nm의 파장의 자외선을 조사하는 살균등에 의한 살균 작용을 행함으로써, 광촉매체에 접촉하는 물이나, 광촉매 반응수 생성 장치에서 생성한 광촉매 반응수에 포함되어 있는 미생물을 더욱 효과적으로 제균 살균할 수 있다.
Claims (16)
- 광원으로부터의 빛을 광촉매체에 조사(照射)하여 생긴 활성산소종(種)을 수중에서 확산함으로써, 물에 활성산소종의 기능을 부여하고, 이 물에 의한 산화 반응을 이용한 미생물의 제균, 기생충의 구충, 원충류의 구제 중 적어도 어느 하나를 행할 수 있는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제1항에 있어서,상기 광촉매체는, 광촉매 반응을 여기(勵起)시키기 위한 광원의 주위에 배치한 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 광촉매 반응수 생성 장치는, 광촉매 반응조와, 상기 광촉매 반응조에 물을 공급하는 급수 펌프와, 상기 광촉매 반응조로부터 광촉매 반응수를 배출하는 배출 회로를 구비함과 함께,상기 광촉매 반응조는, 저수 가능한 밀폐 용기 내에, 이 밀폐 용기 내의 물에 활성산소를 발생시키기 위한 광촉매체와, 이 광촉매체를 여기시키기 위한 빛을 방사하는 광원과, 상기 광촉매체 표면에서 발생한 활성산소종을 수중에서 확산시키기 위한 확산 수단을 설치하여 구성하며,게다가, 상기 밀폐 용기는 내벽면을, 상기 빛을 반사하는 경면(鏡面)으로 한 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광촉매체를 여기시키기 위한 광원은, 태양광 및/또는 인공광을 이용하는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광촉매체를 여기시키기 위한 광원으로서, 태양광을 이용할 때에는 광섬유나 프리즘 등의 반사체를 이용하여, 수중에서 광촉매체에 직접 조사하는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광촉매체를 여기시키기 위한 광원으로서, 인공광을 이용할 때의 자외선 조사 램프는 적어도 350∼370nm의 파장의 자외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광촉매체는, 유기 또는 무기의 필터체로서, 그 표면을 티타니아 박막으로 피복하고 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광촉매체는, 알루미늄계 금속의 필터체로서, 그 표면을 티타니아 박막으로 피복하고 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광촉매체는 표면에 미리 알루미나 피막을 형성한 금속제 섬유체로서, 그 표면을 티타니아 박막으로 피복하고 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제9항에 있어서,상기 금속제 섬유체의 상기 알루미나 피막은, 금속제 섬유체를 구성하는 알루미늄계 금속의 융점의 절반인 온도까지 5℃/분의 비율 이하로 가열하고, 그 후 상기 알루미늄계 금속의 융점 직전까지 가열하여 형성하는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광촉매체는, 유리제 섬유체 또는 세라믹제 섬유체 또는 부직포로서, 그 표면을 티타니아 박막으로 피복하고 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제7항 내지 제11항에 있어서,상기 티타니아 박막을 구성하는 산화티탄은, 아나타제형 또는 루틸형의 결정 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제1항 내지 제12항에 있어서,상기 활성산소종을 수중에서 확산하는 확산 수단은, 초음파 진동자에 의한 100kHz 이상의 초음파 및/또는 수중 팬에 의한 수류(水流)로서, 광촉매체 및/또는 물을 움직이는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광촉매체에 접촉시키는 물은, 산소 농도를 높인 물인 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제14항에 있어서,상기 산소 농도를 높인 물은, 산소, 공기, 오존 중 적어도 어느 1종을 물에 접촉시켜 생성하는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,광촉매 반응에 의한 살균 작용의 상류 또는 하류 또는 동(同) 위치에 있어, 254∼265nm의 파장의 자외선을 조사하는 살균등(殺菌燈)에 의한 살균 작용을 일으 키는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응수 생성 장치.
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