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技術 殺菌液生成装置及び殺菌液生成装置付き小型簡易浄水器

出願人 株式会社松本製作所
発明者 松本学
出願日 2002年8月31日 (17年11ヶ月経過) 出願番号 2002-294261
公開日 2004年3月25日 (16年4ヶ月経過) 公開番号 2004-089977
状態 未査定
技術分野 吸着による水処理 電気・磁気による水処理 収着による水処理
主要キーワード 貯液容器内 ガルバニック電池 液体循環装置 撹拌駆動装置 通液口 容器部内 オープンセル構造 電気化学的殺菌
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年3月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

電源を用いない簡単な構成でありながら安全で、且つ、効果的な液体の殺菌を実現できる殺菌液生成装置及び殺菌液生成装置付き小型簡易浄水器を提供する。

解決手段

液体を介在させることにより起電力を0.7ボルト以上発生させることのできる、異種金属接触腐食における卑な金属からなる両端3,4を解放させた筒状の陰電極2とその内側に非接触状態に配置したオープンセル構造の異種金属接触腐食における貴な金属からなる陽電極5とで構成する殺菌液生成装置1とした。なお、本殺菌液生成装置は液体循環装置内に装着可能であり、液体強制循環流路を利用した殺菌液生成装置付き小型簡易浄水器とすることができる。

概要

背景

従来から食品用等の液体における殺菌技術は重要な役割を担っており、各種の殺菌方法が実施されている。
代表的なものとして化学薬品を使用する方法や、加熱する方法、加圧する方法、紫外線放射線・超音波照射による方法があるが、化学薬品を使用する方法では添加薬剤残留が問題となる場合があり、加熱・加圧する方法はクリーンではあるが、適用される対象物が限定されると共に大がかりな設備が必要で消費エネルギー大きいという不都合がある。
なお、活性炭中空糸フィルター等を用いて雑菌吸着する濾過式の浄水器も知られているが、構造が簡単となる利点はあるものの殺菌作用自体は無く、濾過材である活性炭や中空糸フィルター等の表面に付着した菌体が増殖して目詰まりを起こしやすい等の不都合も生じている。
一方、近年の研究により細胞電極間電子移動反応を利用した電気化学的殺菌法が開発され、その内の低電圧殺菌法を用いた浄水器が公知となっている。即ち図9に示すように、浄水器51下方には陽電極活性炭素繊維)52及び陰電極53が設置されて注入された原水上水)内に浸積しており、乾電池54により1.5ボルト電位を与えると、その間の原水に存在する菌体は死滅し、さらに活性炭素繊維に通水することにより浄水が生成される。この方法によれば安全かつ比較的簡単な構造で殺菌繁殖を抑制できるが、更なる簡単な構成の殺菌装置が望まれていた。
なお、貯液容器内に濾過材を浸漬させた各種の小型簡易浄水器も存在しているが、これらは濾過材への雑菌の吸着作用に留まっており、更なる水質向上使用者にとって有益であると考えられる。

概要

電源を用いない簡単な構成でありながら安全で、且つ、効果的な液体の殺菌を実現できる殺菌液生成装置及び殺菌液生成装置付き小型簡易浄水器を提供する。液体を介在させることにより起電力を0.7ボルト以上発生させることのできる、異種金属接触腐食における卑な金属からなる両端3,4を解放させた筒状の陰電極2とその内側に非接触状態に配置したオープンセル構造の異種金属接触腐食における貴な金属からなる陽電極5とで構成する殺菌液生成装置1とした。なお、本殺菌液生成装置は液体循環装置内に装着可能であり、液体強制循環流路を利用した殺菌液生成装置付き小型簡易浄水器とすることができる。 

目的

本発明は、上記実状に鑑み、簡単な構成でありながら安全で、且つ、効果的な液体の殺菌を実現できる殺菌液生成装置及び殺菌液生成装置付き小型簡易浄水器を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

液体を介在させることにより起電力を0.7ボルト以上発生させることのできる、異種金属接触腐食における卑な金属からなる両端を解放させた筒状の陰電極とその内側に非接触状態に配置したオープンセル構造の異種金属接触腐食における貴な金属からなる陽電極とで構成する殺菌液生成装置

請求項2

陰電極はマグネシウムであることを特徴とする請求項1に記載の殺菌液生成装置

請求項3

陽電極は銅または銅合金であることを特徴とする請求項1又は2に記載の殺菌液生成装置

請求項4

陰電極の下部に濾過装置を設けたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の殺菌液生成装置

請求項5

液体循環装置内に通液可能に装着することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の殺菌液生成装置

請求項6

貯液容器内濾過部を収容した液体強制流路を有し、該液体強制循流路内に請求項5に記載の殺菌液生成装置を収容したことを特徴とする殺菌液生成装置付き小型簡易浄水器

技術分野

0001

本発明は、各種の液体に用いることができ、特に飲料液用に好適な殺菌液生成装置及び殺菌液生成装置付き小型簡易浄水器に関するものである。

背景技術

0002

従来から食品用等の液体における殺菌技術は重要な役割を担っており、各種の殺菌方法が実施されている。
代表的なものとして化学薬品を使用する方法や、加熱する方法、加圧する方法、紫外線放射線・超音波照射による方法があるが、化学薬品を使用する方法では添加薬剤残留が問題となる場合があり、加熱・加圧する方法はクリーンではあるが、適用される対象物が限定されると共に大がかりな設備が必要で消費エネルギー大きいという不都合がある。
なお、活性炭中空糸フィルター等を用いて雑菌吸着する濾過式の浄水器も知られているが、構造が簡単となる利点はあるものの殺菌作用自体は無く、濾過材である活性炭や中空糸フィルター等の表面に付着した菌体が増殖して目詰まりを起こしやすい等の不都合も生じている。
一方、近年の研究により細胞電極間電子移動反応を利用した電気化学的殺菌法が開発され、その内の低電圧殺菌法を用いた浄水器が公知となっている。即ち図9に示すように、浄水器51下方には陽電極活性炭素繊維)52及び陰電極53が設置されて注入された原水上水)内に浸積しており、乾電池54により1.5ボルト電位を与えると、その間の原水に存在する菌体は死滅し、さらに活性炭素繊維に通水することにより浄水が生成される。この方法によれば安全かつ比較的簡単な構造で殺菌繁殖を抑制できるが、更なる簡単な構成の殺菌装置が望まれていた。
なお、貯液容器内に濾過材を浸漬させた各種の小型簡易浄水器も存在しているが、これらは濾過材への雑菌の吸着作用に留まっており、更なる水質向上使用者にとって有益であると考えられる。

発明が解決しようとする課題

0003

本発明は、上記実状に鑑み、簡単な構成でありながら安全で、且つ、効果的な液体の殺菌を実現できる殺菌液生成装置及び殺菌液生成装置付き小型簡易浄水器を提供することを目的とする。

0004

上記課題を解決するために鋭意検討の結果、本発明においては、液体を介在させることにより起電力を0.7ボルト以上発生させることのできる、異種金属接触腐食における卑な金属からなる両端を解放させた筒状の陰電極とその内側に非接触状態に配置したオープンセル構造の異種金属接触腐食における貴な金属からなる陽電極とで構成する殺菌液生成装置であれば、両極間に介在する液体中の多数の菌体をオープンセル構造の陽電極に広い面積で接触させて死滅させることができるので殺菌に好適であることを究明した。
その場合、陰電極をマグネシウムとするのが好ましい。
また、陽電極が銅または銅合金であると液体中に溶け出しにくいと共に汎用材料であるため廉価となるので好ましい。
なお、陰電極の下部に濾過装置を設けると液体中の異物を吸着することができるのでより好ましいものとなる。
さらに、本殺菌装置は小型に形成できるので各種の液体循環装置内に通液可能に装着することができる。
したがって、貯液容器内に濾過部を収容した液体強制流路に搭載することも可能であり、水質の向上した小型簡易浄水器に仕上げることもできる。

0005

【発明実施の形態】
本発明における殺菌作用を発生させる原理は、上述した電気化学的殺菌法に示されるように、液体中に存在する菌体がマイナス(−)に帯電しているので、陽電極に接触する状態に引き寄せられると共にこの状態で0.7ボルト以上の電圧印可されると生菌率が急激に減少する(菌体が死滅する)理論に基づくものであるが、該殺菌法における印可電圧発生方法が乾電池等の電源を使用することに換え、液体中に浸積するように異種金属接触腐食における卑な金属からなる陰極と異種金属接触腐食における貴な金属からなる陽電極を対峙させて配置することによりガルバニック電池が形成されて、その間に自然に発生する起電流を利用するものである。

0006

卑な金属としては、マグネシウム、亜鉛ベリリウムアルミニウム合金等があり、マグネシウムは−1.6ボルト程度の電位を示し、亜鉛、ベリリウム、アルミニウム合金等は−1.0ボルト程度の電位を示す。
また、貴な金属としては、黒鉛白金ニッケルクロムモリブデン合金C、チタン・ニッケル・クロム・銅・シリコン合金B、ニッケル・鉄・クロム合金825、アロイ20、ステンレス鋼、銅、銀等が一般的である。このうち、黒鉛および白金は+0.2ボルト程度の電位を示し、他の金属は0ボルト近辺の電位を示す。
本発明における両電極の材料は、これらの貴な金属および卑な金属のうち0.7ボルト以上の起電力を発生させることのできる組み合わせを適宜に選択し使用することができる。

0007

また、本発明に使用する陽電極は、オープンセル構造を採用している。
こうすることにより、液体が流動しやすいと共に陽電極の表面積を単に平面的なものに比べ格段に広くすることができるので、液体中の多数の細菌を接触させることができ、殺菌効率を向上させることができる。
なお、陽電極は汎用材料の銅または銅合金でよく、陰電極をマグネシウムとしたものとの組み合わせは、高くて安定した起電力を得ることができる。

0008

以下、具体的な構造を実施例に基づき説明する。

0009

図1及び図2は本発明の第1の実施例を示す。

0010

本発明に使用する殺菌液生成装置1は、図1に示すように筒状に形成され両側の端面3,4が解放された陰電極2、及び該陰電極2の内部に非接触状態に配置されるオープンセル構造の陽電極5で構成されている。

0011

陰電極2はマグネシウム製であり、陽電極5は図2写真に示すようにオープンセル構造で形成され、銅或いは銀を5〜30%含んだ銅合金で形成される。
なお、陽電極5の作製方法としては正規材料の成型品に換え、芯材ウレタンスポンジ金属繊維束子状にして所定形状とした上で各種メッキにより銅或いは銀を5〜30%含んだ銅合金をコーティングするようにしても良い。

0012

また、陰電極2と陽電極3間を非接触状態とするには図3に表すA−A拡大断面図に示すように樹脂製等の適宜のスペーサ6を用いて間隙部7を設けても良いが、図4に示すように樹脂製等の網状絶縁シート8を介在させるようにしても良く、この場合は殺菌液生成装置1の外径寸法が大きく採れない場合に好適なものになる。

0013

図5は第2の実施例を表したものであり、この実施例における殺菌液生成装置11は陰電極12の両側の開口部13,14にメッシュ状等に形成された複数の通液口17を有するカバー部材19,19をねじ構造等で着脱自在に取り付けることができるようにした点が第1の実施例と異なっている。この構成によれば陽電極15の移動を防止することができる。

0014

図6は第3の実施例を示し、この実施例における殺菌液生成装置21は第2の実施例に表した片方のカバー部材を濾過構造としたものである。即ち、陰電極22における片方の開口部24の端部には濾過部材26を収納した濾過付きカバー部材29がねじ構造等で着脱自在に取り付けられており、液体中の不純物を吸着できるようになっている。
なお、濾過部材としては中空糸構造や活性炭等の適宜の物を使用してよい。

0015

これまで説明した第1〜第3の実施例は、各種の貯液槽貯液用の器内に浸漬させて使用したり、陰電極における片方の端部から他方の端部に向かって液体を流動させる液路中に配置して使用する。
この使用状態において、陰電極2及び陽電極5の両極間には液体を介してガルバニック電池が形成されて1.5ボルト程度の起電力が発生する。
液体中に存在する菌体は、マイナスイオンに帯電しているため陽電極5側に引き寄せられ接触するが、0.7ボルト以上の電圧に接触することになるので上述の通り死滅することになる。

0016

なお本発明は、循環流路中に配置することも可能であり、好ましい使用例として図7で表す第4の実施例について説明する。

0017

本実施例に使用する循環流路を有する器体は、特開平9−108658号公報で表される小型簡易浄水器であり、本実施例における殺菌液生成装置付き小型簡易浄水器30も同様に図7に示すように概ね、容量が1.5リットル程度の容器部31、蓋部32で構成され、蓋部32には注水口35、シールキャップ36、撹拌駆動装置37、撹拌翼38が設けられ、撹拌翼38の下方を覆うようにミネラル含有材40と濾過材41が収納された円筒体39が蓋部32に着脱自在に取り付けられる。また、円筒体39の下部には吸水口43を有する可撓性材料の吸水チューブ42が取り付けられている。なお、44は吸水口43の吐出口であり撹拌翼38に対向する円筒体39に形成されている。そして、容器部31と蓋部32間には蓋ロック装置33が設けられシールリング34で密封できるようになっている。

0018

以上の構成からなる小型簡易浄水器30において、容器部31内の液体中に浸積状態の撹拌翼38を撹拌駆動装置37により回転させると、円筒体39内の液体が吐出口44から容器部31内に吐出されることと連動して円筒体39の下部に設けられた吸水チューブ42の吸水口43から容器部32内の液体が濾過材41及びミネラル含有材40を介して撹拌翼38近傍まで流入されることにより、容器部内の液体は濾過作用付きの循環を繰り返して純度の良い浄水を得られ、さらにミネラル含有材により天然水や自然水に相当するミネラル水を得られることになる。

0018

ここで、円筒体39に収容されるミネラル含有材40の上部に上述した本発明の第1の実施例及び第2の実施例による殺菌液生成装置45を配置すると、殺菌効果にも優れたものとすることができる。なお本実施例は、第1の実施例よる殺菌液生成装置を配置したものである。

0019

次に、第4の実施例における殺菌効果についての実験例について説明する。

0020

(第1の実験例)
試験水蒸留水5リットルに、予め栄養培地で培養して活発増殖期にある大腸菌(E.coliK−12)を1ミリリットル当たり約10,000個になるように添加したものを使用する。
そして、この試験水を小型簡易浄水器30に1,350ミリリットル入れ、殺菌液生成装置45を取り付けて1回8分の運転を3回行う。なお、該殺菌液生成装置45は3個の試料(以下、No.1,No.2,No.3と表記する)を用いる。
次に、各回の運転終了後に小型簡易浄水器30内の試験水を0.1ミリリットル採取し、これを1/10及び1/100倍希釈後、その1ミリリットルを生菌数確認用培地にまき、37度で2日間培養した後、増殖したコロニー数カウントし、希釈率で除すことにより試験水の中で生存していた1ミリリットル当たりの菌数(cells/ml)を求めた。
なお、これとは別に、試験水から実験前及び実験終了後に採水し、上述と同様の方法で生菌数を求めた。(以下、Controlと表記する。)

0021

この試験結果を表1に示す運転回数と生存菌数の関係試験結果、及び図8に示す運転回数と生存菌数の変化のグラフに表す。

0022

【表1】

0023

この試験結果から、1回の運転ではいずれの殺菌液生成装置45(No.1,No.2,No.3)を使用しても約1/3の菌が死滅し、各試料間での効果の差は認められなかった。しかし、2回目の運転においては菌数が大きく減少し、各試料間での若干の効果の差は認められるもののNo.1では85%、No.2では94%、No.3では98%の菌が死滅している。さらに、3回目の運転では全ての試料で97%以上の菌が死滅し、特にNo.3ではほぼ全ての菌(98%)が死滅していることが認められた。

0024

(第2の実験例)
本実験例は、第1の実験例における小型簡易浄水器30の運転を行わない状況下で行うものであり、第1の実験例に示した試験液に良く水洗した3個の殺菌液生成装置45(試料No.1,No.2,No.3)をそれぞれ浸し、37度で2日間培養し、第1の実験例と同じ方法で1ミリリットル当たりの菌数を求めた。なお、本実験では殺菌液生成装置45を使用しない状態、即ちミネラル含有材40と濾過材41が収納された円筒体39(以下、Originalと表記する)についても同様の試験を行った。その実験結果は、表2の試験液に浸して2日間培養した場合の菌数の変化に表されるように、Originalの状態で生存していた菌数に対して、No.1では80%、No.2では92%、No.3では99%の菌が死滅する効果が認められた。

0025

【表2】

0026

以上のように本発明による殺菌液生成装置の殺菌力は高いものであり、上水、牛乳果汁等の各種の飲料用液体に用いることができる。

課題を解決するための手段

0027

また、本発明は上述した飲料用に限らず、汚染された或いは汚染しやすい装置や容器或いは循環液路中に応用することができ、例えば24時間用を含む風呂観賞用養魚用の水槽プール、その他各種の貯液槽に用いられる液体の殺菌に適用することができると共に、その形態や構造も上記実施例に限らず用途に合わせて変形して実施することができる。

図面の簡単な説明

0028

本発明によれば、液体中に浸積するように異種金属接触腐食における卑な金属からなる陰極と異種金属接触腐食における貴な金属からなる陽電極を対峙させて配置することによりガルバニック電池が形成され、その間に自然に発生する起電流を利用するものであるため、特別な電源が不要となって簡単な構造となると共に、陽極をオープンセル構造としたため高度の殺菌効率を得られる利点がある。

図1
本発明による第1の実施例を表す斜視図を示す。
図2
本発明による第1の実施例における陽電極の写真を示す。
図3
本発明による第1の実施例におけるA−A拡大断面図を示す。
図4
本発明による第1の実施例における陰電極と陽電極とを非接触状態とするための変形例を示す。
図5
本発明による第2の実施例を表す断面図を示す。
図6
本発明による第3の実施例を表す断面図を示す。
図7
本発明による第4の実施例を表す断面図を示す。
図8
本発明による第1の実験例における実験結果のグラフを示す。
図9
従来の低電圧殺菌法を用いた浄水器の断面図を示す。
【符号の説明】
1、11、21 殺菌液生成装置
2、12、22 陰電極
3、13 開口部
4、14、24 開口部
5、15 陽電極
6 スペーサ
7 間隙部
8 網状絶縁シート
19 カバー部材
26 濾過部材
29 濾過付きカバー部材
30 殺菌液生成装置付き小型簡易浄水器
31 容器部
32 蓋部
33 蓋ロック装置
34 シールリング
35 注水口
36 シールキャップ
37 撹拌駆動装置
38 撹拌翼
39 円筒体
40 ミネラル含有材
41 濾過材
42 吸水チューブ
43 吸水口
44 吐出口
45 殺菌液生成装置

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