JP2012196650A - 殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも殺菌効率を向上させることができると共に寿命も長くすることができる殺菌装置を提供する。
【解決手段】一対の電極３と、前記電極３に接続され、前記電極３の極性を反転可能に形成された極性反転部４と、抗菌性金属及び抗菌性金属化合物から選ばれる抗菌性物質５並びに導電性物質６で多孔質状に形成された殺菌部７とを備え、前記電極３の一方が前記殺菌部７から離間して設置され、前記電極３の他方が前記殺菌部７に接続されて形成されている。水を前記電極３の一方の側から前記殺菌部７を通過させて前記電極３の他方の側に流すと共に、前記極性反転部４により前記殺菌部７を正に荷電させることによって、前記水を前記殺菌部７により殺菌する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水中の細菌類を殺菌するのに用いられる殺菌装置に関するものである。

従来、水中の細菌類を殺菌するにあたっては、例えば、活性汚泥によって処理した後の処理水中に亜酸化銅等を添加して殺菌処理し、その処理水を再利用水として回収する方法が知られている（特許文献１）。

また、殺菌装置として、被処理水循環手段と、細菌収集手段と、細菌吸着手段と、殺菌手段とを備えたものも知られている（特許文献２）。

さらに、殺菌性成分を含む非導電性の殺菌性部材と、水中に電界を形成するための導電性の電界形成部材とを有する水除菌装置も知られている（特許文献３）。

特開平２−２９０２９１号公報 特開平９−９４５７３号公報 特開２００８−４３８８９号公報

しかし、特許文献１に記載された発明では、単に亜酸化銅等を処理水中に添加しているだけであるため、亜酸化銅等が短期間で酸化して殺菌能力を失ってしまうという問題がある。

また、特許文献２に記載された発明では、殺菌は、殺菌手段のタンクから次亜塩素酸を細菌収集手段に注入して行うものであるため、有害なトリハロメタン等が生成されるという問題がある。

また、特許文献３に記載された発明では、銅イオン等を含有する有機材料からなる殺菌性部材が用いられているが、この殺菌性部材も酸化しやすいものであるという問題がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、従来よりも水の殺菌効率を向上させ、飲用としても安全な処理水を得ることができると共に寿命も長くすることができる殺菌装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る殺菌装置は、一対の電極と、前記電極に接続され、前記電極の極性を反転可能に形成された極性反転部と、抗菌性金属及び抗菌性金属化合物から選ばれる抗菌性物質並びに導電性物質で多孔質状に形成された殺菌部とを備え、前記電極の一方が前記殺菌部から離間して設置され、前記電極の他方が前記殺菌部に接続されて形成され、水を前記電極の一方の側から前記殺菌部を通過させて前記電極の他方の側に流すと共に、前記極性反転部により前記殺菌部を正に荷電させることによって、前記水を前記殺菌部により殺菌することを特徴とするものである。

前記殺菌装置において、前記殺菌部が、前記抗菌性物質の粒子と、前記導電性物質の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものとを混合して形成されていることが好ましい。

前記殺菌装置において、前記導電性物質の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものを担体として前記担体に前記抗菌性物質の粒子が担持されていることが好ましい。

前記殺菌装置において、前記殺菌部が、前記導電性物質で形成された導電性通水容器に前記抗菌性物質の粒子が充填されて形成されていることが好ましい。

前記殺菌装置において、前記殺菌部が、多孔質容器に前記抗菌性物質の粒子が充填され、前記充填箇所に前記導電性物質が前記電極の他方として設置されて形成されていることが好ましい。

本発明によれば、殺菌部を正に荷電させることによって、負に荷電していることが多い細菌類をより電気的に吸着・保持しやすくなり、従来よりも水の殺菌効率を向上させ、飲用としても安全な処理水を得ることができると共に、殺菌装置の不使用時に電極の極性を反転させて殺菌部を負に荷電させることによって、抗菌性物質を還元雰囲気に保ち、酸化を抑制することができ、殺菌装置の寿命を長くすることができるものである。

本発明に係る殺菌装置の一例を示す概略断面図である。 （ａ）は殺菌部の一例を示す概略断面図であり、（ｂ）は殺菌部の他の一例を示す概略断面図である。 本発明に係る殺菌装置の他の一例を示す概略断面図である。 本発明に係る殺菌装置の他の一例を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明に係る殺菌装置の一例を示すものであり、この殺菌装置は、陽極１及び陰極２からなる一対の電極３と、これらの電極３に電気的に接続された極性反転部４と、抗菌性物質５及び導電性物質６で多孔質状に形成された殺菌部７とを備えて形成されている。なお、一対の電極３間に電圧を印加するための電源１０は、殺菌装置に内蔵されていてもよく、殺菌装置の外部に設置されていてもよい。

ここで、殺菌部７は、絶縁材料で筒状に形成された殺菌槽１１の内部を上流室１２と下流室１３とに区画するように設けられている。殺菌槽１１には、殺菌処理する前の水（被処理水）を上流室１２に流入させるための流入管１４と、殺菌処理した後の水（処理水）を下流室１３から流出させるための流出管１５とが設けられている。なお、水は流入管１４から流出管１５に至るまで外気に触れないので、図１及び図３（後述）に示すものは密閉型の殺菌装置である。

そして、殺菌部７は、その内部を一方の側（上流側）から他方の側（下流側）に水が流れるようにするために多孔質状に形成されている。このような殺菌部７は、抗菌性物質５の粒子と、導電性物質６の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものとを均一に混合して近接させることによって形成することができる。なお、導電性物質６は板状物等であってもよい。

例えば、図２（ａ）は、抗菌性物質５の粒子と導電性物質６の粒子とを混合することによって形成された殺菌部７を示す。ここで、抗菌性物質５としては、抗菌性金属及び抗菌性金属化合物から選ばれるものを用いる。具体的には、抗菌性金属としては、銀、亜鉛、銅、コバルト、ニッケル等を用いることが好ましい。また、抗菌性金属化合物としては、硝酸銀、チオ硫酸銀、塩化亜鉛、硫酸銅等の抗菌性金属の塩や、酸化銅等の抗菌性金属の酸化物や、黄銅等の抗菌性金属の合金等を用いることが好ましい。また、これらの抗菌性金属や抗菌性金属化合物をゼオライト等の多孔質材料の表面に担持したもの等を用いることも好ましい。また、抗菌性物質５の粒子の平均粒子径は１ｎｍ〜１００μｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜１０μｍであることがより好ましい。抗菌性物質５の粒子の平均粒子径が１ｎｍ以上であれば、この粒子が殺菌部７から脱落したとしても、容易にこの粒子を分離して取り除くことができるものであり、また殺菌装置の下流に濾過材（図示省略）を設置する場合にも濾過材の目詰まりを抑制することができるものである。逆に、抗菌性物質５の粒子の平均粒子径が１００μｍ以下であれば、抗菌性物質５の比表面積が大きくなり、抗菌性能を増大させることができるものである。また、導電性物質６の粒子としては、酸化スズ粒子、アンチモン／スズ酸化物（ＡＴＯ）粒子、インジウム／スズ酸化物（ＩＴＯ）粒子、アルミニウムドープ酸化亜鉛粒子、ガリウムドープ酸化亜鉛粒子、粒子状ステンレス等の粒子状金属及び合金、粒子表面に金属めっき処理を施した粒子、カーボン粒子等を用いることが好ましい。また、導電性物質６の粒子の平均粒子径は１０ｎｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、１μｍ〜５ｍｍであることがより好ましい。導電性物質６の粒子の平均粒子径が１０ｎｍ以上であれば、この粒子が殺菌部７から脱落したとしても、容易にこの粒子を分離して取り除くことができるものであり、また殺菌装置の下流に濾過材（図示省略）を設置する場合にも濾過材の目詰まりを抑制することができるものである。逆に、導電性物質６の粒子の平均粒子径が１０ｍｍ以下であれば、この粒子同士を接触させやすくなり、殺菌部７全体の導電性を確保することができるものである。また、抗菌性物質５の粒子１００質量部に対して導電性物質６の粒子が好ましくは１０〜１００００質量部、より好ましくは１００〜１０００質量部となるようにこれらのものを混合する。導電性物質６の粒子が１０質量部以上であれば、この粒子同士を接触させやすくなり、殺菌部７全体の導電性を確保することができるものである。逆に、導電性物質６の粒子が１００００質量部以下であれば、殺菌部７の抗菌性能を確保することができる。なお、平均粒子径はレーザ回折・散乱法により測定することができる。

また図２（ｂ）は、抗菌性物質５の粒子と導電性物質６の繊維又は棒状物とを混合することによって形成された殺菌部７を示す。ここで、抗菌性物質５としては、上記と同様に抗菌性金属及び抗菌性金属化合物から選ばれるものを用いる。この場合の抗菌性物質５の粒子の平均粒子径も上記と同様であることが好ましい。また、導電性物質６の繊維又は棒状物としては、繊維状ステンレス等の繊維状金属及び合金、メッシュ状ステンレス等のメッシュ状金属及び合金、棒状ステンレス等の棒状金属及び合金等を用いることが好ましい。また、導電性物質６の繊維又は棒状物の平均径は１μｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、１０μｍ〜１ｍｍであることがより好ましい。導電性物質６の繊維又は棒状物の平均径が１μｍ以上であれば、物理的に断裂しにくくなるものである。逆に、導電性物質６の繊維又は棒状物の平均径が１０ｍｍ以下であれば、殺菌部７の内部に水が流れる隙間を確保することができるものである。また、抗菌性物質５の粒子１００質量部に対して導電性物質６の繊維又は棒状物が好ましくは１〜１００００質量部、より好ましくは１０〜１０００質量部となるようにこれらのものを混合する。導電性物質６の繊維又は棒状物が１質量部以上であれば、この粒子同士を接触させやすくなり、殺菌部７全体の導電性を確保することができるものである。逆に、導電性物質６の繊維又は棒状物が１００００質量部以下であれば、殺菌部７の抗菌性能を確保することができる。なお、平均径は、所定本数の導電性物質６の繊維又は棒状物の径を光学顕微鏡又は電子顕微鏡により測定し、この測定結果の平均値として求めることができる。

そして、抗菌性物質５は細菌類を殺菌する作用を有しているが、図２のように粒子状のものを用いることによって、抗菌性物質５と細菌類との接触面積を十分に確保することができるものである。また、抗菌性物質５の粒子と導電性物質６の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものとが絡み合うことによって、殺菌部７を容易に多孔質状に形成することができ、殺菌部７の内部を水が流れるようにすることができるものである。

また、導電性物質６の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものを担体として、この担体に抗菌性物質５の粒子を担持させることが好ましい。このように、抗菌性物質５の粒子が担体に担持されていると、殺菌処理中に抗菌性物質５の粒子が担体から流れ落ちないようにすることができるものである。

上記の担持は、例えば、抗菌性物質５の粒子と、導電性物質６の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものとを混合し、この混合物を好ましくは１００〜１０００℃、より好ましくは２００〜５００℃に加熱することによって行うことができる。加熱温度が１００℃以上であれば、強固に抗菌性物質５の粒子を導電性物質６の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものに担持させることができるものである。逆に、加熱温度が１０００℃以下であれば、抗菌性物質５や導電性物質６が変質することを抑制したり、溶融して抗菌性能や導電性が失われることを抑制したりすることができるものである。

また、上記の担持は、次のようにして行うこともできる。まず、テトラエトキシシランを１〜１０質量部、イオン交換水を０．１〜１０質量部、濃度０．０１〜１ｍｏｌ／ｌの硝酸を０．０１〜１質量部、エタノールを１０〜１００質量部反応容器に入れて混合し、１〜１００時間攪拌して反応させることによって、テトラエトキシシランの部分加水分解縮重合物を含む溶液を得る。次に、このテトラエトキシシランの部分加水分解縮重合物を含む溶液１０〜１００質量部に、抗菌性物質５である酸化銅（ＩＩ）を０．１〜１０質量部加えて１〜１００分間攪拌することによって、コーティング液を得る。そして、導電性物質６であるステンレス製メッシュ（例えばＳＵＳ３０４製、線径０．０１〜１ｍｍ、網目０．０１〜１０ｍｍ、２〜１０００メッシュ）をコーティング液に１〜１００秒間浸漬させ、余分なコーティング液を除去してコーティングした後、１００〜５００℃で１分〜１０時間加熱して乾燥・硬化させることによって、抗菌性物質５が担持された導電性物質６を形成することができる。これを殺菌部７として用いることができる。

また、電極３の一方は、図１に示すものでは流入管１４に設けられているが、殺菌部７から離間して設置されているのであれば、殺菌槽１１の上流室１２に電極３の一方を設けるようにしてもよい。また、電極３の他方は、殺菌部７の下流室１３側の面に設けられ、殺菌部７に電気的に接続されているが、殺菌槽１１とは電気的に絶縁されている。さらに電極３の他方は多孔質状に形成され、殺菌部７から下流室１３に水が流れるようにしている。また、極性反転部４は、スイッチ２０を設けるなどして電極３の極性を反転可能に形成されている。そのため、スイッチ２０を切り替えることによって、電極３の一方を陰極２、他方を陽極１にしたり、電極３の一方を陽極１、他方を陰極２にしたりすることができる。

そして、上記のようにして形成された殺菌装置を用いて水を殺菌処理するにあたっては、まず水を電極３の一方の側（上流側）、すなわち流入管１４から殺菌槽１１の上流室１２に流入させ、さらに殺菌部７の内部を通過させて電極３の他方の側（下流側）に流した後、殺菌槽１１の下流室１３から流出管１５に流出させる。このようにして水を流すと同時に、極性反転部４により電極３の一方を陰極２、他方を陽極１として、この陽極１に電気的に接続された殺菌部７を正に荷電（プラスチャージ）させると、殺菌部７の内部を流れる水をこの殺菌部７の抗菌性物質５により殺菌することができるものである。このように、殺菌部７を正に荷電させることによって、負に荷電（マイナスチャージ）していることが多い細菌類をより電気的に吸着・保持しやすくなり、従来よりも水の殺菌効率を向上させ、飲用としても安全な処理水を得ることができるものである。しかも殺菌装置の不使用時に電極３の極性を反転させ、電極３の一方を陽極１、他方を陰極２として、この陰極２に電気的に接続された殺菌部７を負に荷電させることによって、抗菌性物質５を還元雰囲気に保ち、酸化を抑制することができ、殺菌装置の寿命を長くすることができるものである。

図３は本発明に係る殺菌装置の他の一例を示すものであるが、図１に示すものと共通する構成及び効果については説明を省略し、相違する構成及び効果について説明する。

すなわち、図３に示す殺菌部７は、導電性通水容器８に少なくとも抗菌性物質５の粒子が充填されて形成されている。ここで、導電性通水容器８は、導電性物質６で形成され、通水孔（図示省略）を底面や側面に設けて形成されている。例えば、ステンレスメッシュをカゴ状に形成したものを導電性通水容器８として用いることができる。このように、導電性通水容器８を形成する導電性物質６としては、ステンレス等の金属及び合金等を用いることが好ましい。また、導電性通水容器８には、抗菌性物質５の粒子のほか、導電性物質６の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものが充填されていてもよい。つまり、図２のように抗菌性物質５の粒子と、導電性物質６の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものとを均一に混合して近接させたものが導電性通水容器８に充填されていてもよい。そして、導電性通水容器８の外周と殺菌槽１１の内周との間にＯリング１６を介在させて密接させることによって、殺菌部７が殺菌槽１１の内部において固定されている。これにより殺菌装置の使用中に殺菌部７が振動することを抑制することができるものである。また、Ｏリング１６によって殺菌槽１１の内部が上流室１２と下流室１３とに区画されている。このため上流室１２の水は必然的に殺菌部７の内部を通過した後に下流室１３に流れることになり、殺菌部７を避けて流れることを抑制することができるものである。なお、殺菌槽１１の内部に殺菌部７を固定する手段や、殺菌槽１１を上流室１２と下流室１３とに区画する手段は、Ｏリング１６に限定されるものではない。

また、電極３の他方は、殺菌部７の導電性通水容器８で形成されているので、この導電性通水容器８は電極３の一方とは電気的に絶縁されている。また、導電性通水容器８の外面には、極性反転部４からのケーブル等の電線２３を抜き差し可能に形成されたコネクタ１７が設けられている。

上記のように図３に示す殺菌装置によれば、殺菌部７はＯリング１６で殺菌槽１１に固定されているだけであるので、コネクタ１７から電線２３を取り外せば、殺菌部７をカートリッジとして容易に交換することができ、メンテナンス性を向上させることができるものである。また図示省略しているが、既存の水処理装置が、配管内に濾材を設けて形成されたものである場合、この濾材の代わりに上記のような殺菌部７をＯリング１６等を用いて配管内に後付けし、適宜電極３及び極性反転部４を設置することによって、既存の水処理装置を容易に殺菌装置にすることができるものである。

図４は本発明に係る殺菌装置の他の一例を示すものであるが、図１に示すものと共通する構成及び効果については説明を省略し、相違する構成及び効果について説明する。

すなわち、図４に示す殺菌部７は、多孔質容器９に少なくとも抗菌性物質５の粒子が充填され、この充填箇所に導電性物質６が電極３の他方として設置されて形成されている。ここで、多孔質容器９は殺菌槽１１を兼ねている。

多孔質容器９は、開口部１８及び底部１９を設け、有底筒状に形成されている。図４に示すように、開口部１８及び底部１９をそれぞれ上下に向けて多孔質容器９を用いる場合には、少なくとも底部１９が多孔質であればよい。この場合には、開口部１８の上方に流入管１４、底部１９の下方に流出管１５が設けられ、水は、流入管１４から開口部１８を通って多孔質容器９の内部に流入した後、底部１９から流出管１５に流出することになる。このように、水は流入管１４から多孔質容器９に流入する際や多孔質容器９から流出管１５に流出する際に外気に触れるので、図４に示すものは開放型の殺菌装置である。また、多孔質容器９は、絶縁材料及び導電性物質６のいずれで形成されていてもよい。また、多孔質容器９には、抗菌性物質５の粒子のほか、導電性物質６の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものが充填されていてもよい。つまり、図２のように抗菌性物質５の粒子と、導電性物質６の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものとを均一に混合して近接させたものが多孔質容器９に充填されていてもよい。

また、電極３の他方は、導電性物質６で形成され、棒状又は板状の挿入部２１を１つ又は複数基部２２に設けて形成されている。基部２２は、極性反転部４と電気的に接続されている。そして、多孔質容器９の抗菌性物質５の粒子が充填された箇所に挿入部２１を挿入することによって、導電性物質６を電極３の他方として設置することができる。逆に挿入部２１を引き抜くことによって、多孔質容器９と電極３の他方とを分離することができる。

上記のように図４に示す殺菌装置によれば、殺菌部７は、抗菌性物質５の粒子が充填された多孔質容器９と電極３の他方とに分離可能に形成されているので、多孔質容器９をカートリッジとして容易に交換することができ、メンテナンス性を向上させることができるものである。また図示省略しているが、既存の水処理装置が、配管の途中に濾材が充填された容器を用いて形成されたものである場合、この容器の代わりに上記のような殺菌部７を後付けし、適宜電極３及び極性反転部４を設置することによって、既存の水処理装置を容易に殺菌装置にすることができるものである。

３ 電極
４ 極性反転部
５ 抗菌性物質
６ 導電性物質
７ 殺菌部
８ 導電性通水容器
９ 多孔質容器

Claims (5)

1. 一対の電極と、前記電極に接続され、前記電極の極性を反転可能に形成された極性反転部と、抗菌性金属及び抗菌性金属化合物から選ばれる抗菌性物質並びに導電性物質で多孔質状に形成された殺菌部とを備え、前記電極の一方が前記殺菌部から離間して設置され、前記電極の他方が前記殺菌部に接続されて形成され、水を前記電極の一方の側から前記殺菌部を通過させて前記電極の他方の側に流すと共に、前記極性反転部により前記殺菌部を正に荷電させることによって、前記水を前記殺菌部により殺菌することを特徴とする殺菌装置。
2. 前記殺菌部が、前記抗菌性物質の粒子と、前記導電性物質の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものとを混合して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
3. 前記導電性物質の粒子、繊維及び棒状物から選ばれるものを担体として前記担体に前記抗菌性物質の粒子が担持されていることを特徴とする請求項２に記載の殺菌装置。
4. 前記殺菌部が、前記導電性物質で形成された導電性通水容器に前記抗菌性物質の粒子が充填されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
5. 前記殺菌部が、多孔質容器に前記抗菌性物質の粒子が充填され、前記充填箇所に前記導電性物質が前記電極の他方として設置されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。

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