(57)【要約】      （修正有）【課題】  銀担持光触媒繊維を利用した淡水殺菌装置において、照射される光が銀担持光触媒繊維に当たる確率を高めて殺菌能力の高い給水殺菌器を提供する。【解決手段】樹脂またはガラスからなる透明円筒１の中に銀担持光触媒繊維２を高密度に詰め込んだ円筒フィルターを形成し、その周囲から可視光線以下の波長の光を照射することにより光が銀担持光触媒繊維２の全体に到達しやすくし、加えてごみなどの有機物質の含有量などに応じて円筒フィルターの本数や長さを調整することにより、淡水通過量あたりの有害菌の殺菌率を保証した。また、銀担持光触媒繊維からなる糸を円筒状のカートリッジフィルタコアに多重に巻きつけてカートリッジフィルターとし、カートリッジフィルター内での有害菌の滞留時間を長くして照射により発生するヒドロキシラジカルに遭遇しやすいようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径が２ｍｍから５０ｍｍ、厚みが数ｍｍ程度の透明樹脂もしくは透明ガラスの円筒に、銀担持光触媒繊維を高密度に充填した円筒フィルターが１本もしくは複数本あり、前出円筒フィルターを取り囲むよう設置された照明装置より可視光線以下の波長の光を照射し、前出円筒フィルターの中に通過する淡水中にヒドロキシラジカルを発生させ、前出ヒドロキシラジカルにより前出淡水中の有害細菌を殺菌することを特徴とする給水殺菌器。
【請求項２】
銀担持光触媒繊維で紡いだ糸を円筒状のコアに隙間無く多重に巻きつけた淡水用のカートリッジフィルターで、淡水に含まれる細菌のうち０．４ミクロン〜２ミクロンの直径の細菌や微粒子を通過させないよう糸の巻き方と厚みを持たせたカートリッジフィルターを使用することを特徴とする給水殺菌器。
【請求項３】
請求項２のカートリッジフィルターで、銀担持光触媒繊維で出来た糸を円筒のコアに巻く方法として、コアに近い部分の糸の巻き密度を高くし、次第に密度を下げるか、もしくは段階的に密度を下げる方式としたカートリッジフィルターを使用することを特徴とする給水殺菌器。
【請求項４】
銀担持光触媒繊維で紡いだ糸を円筒状のコアに隙間無く多重に巻きつけた淡水用のカートリッジフィルターで、このカートリッジフィルターを淡水の通過に関して２本以上直列につなぎ、直列につないだカートリッジフィルターに淡水を通すことにより淡水に含まれる細菌のうち０．４ミクロン〜２ミクロンの直径の細菌を除去できる機能と能力を持たせたカートリッジフィルターを使用することを特徴とする給水殺菌器。
【請求項５】
請求項１の円筒フィルター、請求項２と請求項３と請求項４のカートリッジフィルターの淡水の通過に関し、これら円筒フィルターもしくはカートリッジフィルターの前段に最も小さい直径で１ミクロン以下もしくは５ミクロン以下の有機物を除去できる有機物除去フィルター、あるいは前出有機物除去フィルターに加えて活性炭フィルターを設置することを特徴とする給水殺菌器。
【請求項６】
請求項１の円筒フィルター、請求項２と請求項３と請求項４のカートリッジフィルターに光触媒機能を持たせるための光照射に関して、緑色のＬＥＤや緑色の光照射ができる照明を使用し、更に反射板を設けて光照射効率を向上させることを特徴とする給水殺菌器。
【請求項７】
請求項１の円筒フィルターに関して、淡水を１回通過で殺菌できる殺菌率目標を実現するため、対象となる淡水中のごみなど有機物質が多い場合には、前出淡水が前出円筒フィルターを１回の通過で殺菌できる殺菌率目標を満たすよう前出円筒フィルターを長くするか、円筒フィルターの本数を増やせる方式をもつことを特徴とする給水殺菌器。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、銀担持光触媒のアクリル繊維を利用した淡水殺菌方式に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の銀担持光触媒を用いた淡水殺菌の発明は銀担持光触媒のアクリル繊維を混入した不織布を多重に巻いた殺菌フィルターに可視光線を照射しながら淡水を通過させ、この不織布に光を照射させて発生したヒドロキシラジカルで細菌を酸化・分解し殺菌する方式である。この不織布では銀担持光触媒のアクリル繊維に不織布を形成するための他の繊維や接着材料などが入っており、この不織布を構成する材料に占める銀担持光触媒のアクリル繊維の比率は３０％から６０％程度に留まっていた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  銀担持光触媒のアクリル繊維を使用した不織布では強度や耐久性の点から銀担持光触媒の比率が３０〜６０％程度に留まり、銀担持光触媒の比率を高まるための限界があった。このため、外から可視光線以下の波長の光を照射した場合に銀担持光触媒繊維に光が照射される比率に限界があり、ヒドロキシラジカルの発生に限界があった。同時に、銀担持光触媒繊維以外の材料が光の透過を遮り、このこともヒドロキシラジカルの発生量を抑制する原因となっていた。
また、ヒドロキシラジカルの寿命は１ミリ秒以下であり、淡水がヒドロキシラジカルが発生する領域を通過する時間が短い場合は淡水中の有害細菌がヒドロキシラジカルに遭遇する確率が低くなり、殺菌効率が下がる。ヒドロキシラジカルは反応する有機物質を選択しないため、特に、淡水中のごみなど有機物質が多い場合はヒドロキシラジカルがごみなど有害菌以外の有機物を分解し消費され、有害菌の殺菌を行うヒドロキシラジカルが少なくなり、淡水が円筒フィルターを１回通過するときに殺菌される殺菌率目標が保証されなかった。
今回の発明が解決しようとする課題は１００％の銀担持光触媒繊維を使用する方式、および淡水がより長い時間ヒドロキシラジカル発生領域を通過することにより効率的・効果的に淡水を殺菌できる方式、および淡水の殺菌率目標を実現する方式に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  以上の課題を解決するために、請求項１の発明は  内径が２ｍｍから５０ｍｍ、厚みが数ｍｍ程度の透明樹脂もしくは透明ガラスの円筒に、銀担持光触媒繊維を高密度に充填した円筒フィルターが１本もしくは複数本あり、前出円筒フィルターを取り囲むよう設置された照明装置より可視光線以下の波長の光を照射し、前出円筒フィルターの中に通過する淡水中にヒドロキシラジカルを発生させ、前出ヒドロキシラジカルにより前出淡水中の有害細菌を殺菌することを特徴とする給水殺菌器である。
【０００５】  請求項２の発明は、銀担持光触媒繊維で紡いだ糸を円筒状のコアに隙間無く多重に巻きつけた淡水用のカートリッジフィルターで、淡水に含まれる細菌のうち０．４ミクロン〜２ミクロンの直径の細菌や微粒子を通過させないよう糸の巻き方と厚みを持たせたカートリッジフィルターを使用することを特徴とする給水殺菌器である。
【０００６】請求項３の発明は、銀担持光触媒繊維で紡いだ糸を円筒状のコアに隙間無く多重に巻きつけた淡水用のカートリッジフィルターで、淡水に含まれる細菌のうち０．４ミクロン〜２ミクロンの直径の細菌や微粒子を通過させないよう糸の巻き方と厚みを持たせたカートリッジフィルターを使用することを特徴とする給水殺菌器である。
【０００７】請求項４の発明は、銀担持光触媒繊維で紡いだ糸を円筒状のコアに隙間無く多重に巻きつけた淡水用のカートリッジフィルターで、このカートリッジフィルターを淡水の通過に関して２本以上直列につなぎ、直列につないだカートリッジフィルターに淡水を通すことにより淡水に含まれる細菌のうち０．４ミクロン〜２ミクロンの直径の細菌を除去できる機能と能力を持たせたカートリッジフィルターを使用することを特徴とする給水殺菌器である。
【０００８】請求項５の発明は、請求項１の円筒フィルター、請求項２と請求項３と請求項４のカートリッジフィルターの淡水の通過に関し、これら円筒フィルターもしくはカートリッジフィルターの前段に最も小さい直径で１ミクロン以下もしくは５ミクロン以下の有機物を除去できる有機物除去フィルター、あるいは前出有機物除去フィルターに加えて活性炭フィルターを設置することを特徴とする給水殺菌器である。
【０００９】請求項６の発明は、請求項１の円筒フィルター、請求項２と請求項３と請求項４のカートリッジフィルターに光触媒機能を持たせるための光照射に関して、緑色のＬＥＤや緑色の光照射ができる照明を使用し、更に反射板を設けて光照射効率を向上させることを特徴とする給水殺菌器である。
【００１０】請求項７の発明は、  請求項１の円筒フィルターに関して、淡水を１回通過で殺菌できる殺菌率目標を実現するため、対象となる淡水中のごみなど有機物質が多い場合には、前出淡水が前出円筒フィルターを１回の通過で殺菌できる殺菌率目標を満たすよう前出円筒フィルターを長くするか、円筒フィルターの本数を増やせる方式をもつことを特徴とする給水殺菌器である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  この発明の一実施形態を図１、図２に示す。
図１は、緑色のＬＥＤを平面的に配置させた緑色ＬＥＤプレート上が上下に１枚づつ、合計２枚の緑色ＬＥＤプレートが配置され、側面は左右反射板となった箱構造の中に透明樹脂製の円筒が２本配置されている。透明円筒樹脂の中には高密度に銀担持光触媒繊維が詰め込まれ円筒フィルターを形成している。上下２面の緑色ＬＥＤプレートが照射される中、透明樹脂円筒に淡水を通すと透明円筒樹脂内の銀担持光触媒繊維に緑色の光が照射され、ヒドロキシラジカルを発生し、ヒドロキシラジカルに遭遇した淡水中の菌を酸化し分解する事により殺菌することが出来る。
殺菌を対象とする淡水はあらかじめプレフィルターや活性炭などで可能な限り、ごみなどの有機物質を除去し、その後、この円筒フィルターに入り、殺菌されて通過する。【００１２】図２のカートリッジフィルターは円筒コアの中心に対して内側が高密度な濾過材、外側が銀担持光触媒の糸を多重巻きした濾過材の２重の構造となっている。内側から菌を通しにくい密度の高いフィルター機能となっており、ウィルスのような特に小さな菌を除けばレジオネラなどの有害細菌は通過できないか、あるいは通過しにくいフィルターを形成している。内側の密度の高いフィルターの上に銀担持光触媒繊維糸の多重巻きで形成された外側のフィルターは内側のフィルターに対してやや疎な密度となっており、通常の有害細菌は通過し、内側のフィルターの上で滞留するか長い間滞留して通過することになる。
銀担持光触媒のアクリル繊維の糸などを利用した殺菌フィルターであるカートリッジフィルターは透明な樹脂製の円筒で出来た容器に格納され、透明な樹脂の外側に蛍光灯やＬＥＤの照明器を設置して光触媒フィルター上に可視光線もしくは可視光線より短い波長の光を照射する。照明器の外側にはステンレス製などの反射板を設置し、照明器の光照射効率を向上させる。給水殺菌器はカートリッジフィルター、容器、照明器、反射板などで構成される。
給水殺菌器の前段にはプレフィルターを設け、ゴミが光触媒フィルターの表面に付着し、あるいは有機物質が細菌と共に流れ、照明器からの光を遮断し光触媒機能を低下させ、あるいはヒドロキシラジカルが菌以外の有機物質に吸収され殺菌を妨害することを防ぐ。【００１３】「実施形態の効果」
この実施形態によれば、請求項１に関しては、銀担持光触媒繊維が透明な円筒に高密度で詰められており、円筒フィルターを取り囲むように配置された照明装置や反射板から可視光線以下の波長の光が照射され、円筒フィルター内の銀担持光触媒繊維中心部まで光が到達しやすくなっている。この方式では、光照射が周囲の２方向以上の方向からなされるので、１方向からの光が中心部まで届けば、その反対の方向からの光照射が同じく中心部に到達する照度とした場合に銀担持光触媒繊維全体に光が到達することになる。これに対して、１方向からの光照射では、光が一方の端から入り、その延長線上の端まで貫通しない限り銀担持光触媒繊維綿の全体に光が行き渡らない。中心部までの光の強さしかない場合は光が到達しない領域が多くなる。このため、周囲から照射する請求項１の発明では、ヒドロキシラジカルが中心部まで大量に発生しやすくなる。淡水中の有害菌はヒドロキシラジカルに遭遇して酸化され分解して活力を失う。
請求項１の発明は、また、光の透過しやすい透明円筒の長さを長くすることで、ヒドロキシラジカルの発生領域の通過長さを長くするのと、長い距離に高密度な綿が詰まっているため、菌類などの通過を阻害しヒドロキシラジカルが存在する領域に長時間滞在することになり、これらの効果で淡水中の菌がヒドロキシラジカルに遭遇する確率が極めて高くなることから１回通過あたりの殺菌率を向上できる。請求項１の発明では透明円筒の長さをいくらでも長くして、１回通過あたりの殺菌率を高く設定できる。従来方式のような１回通過あたりの殺菌率が低い場合は殺菌装置を直列に複数台並べるなどの複雑で大きな装置となってしまう。請求項１の発明は通過水量が小さい場合に適する。【００１４】  請求項２から請求項４までの発明に関しては、カートリッジフィルターが２重構造となっており外側は光触媒の多重巻き糸で出来た濾過材、内側は高密度の有害細菌を通さないか通しにくい濾過材となっているため、レジオネラ菌などの有害細菌は外側の光触媒内に留まるか長時間滞留して、光触媒に可視光線や可視光線よりは超の短い光が照射することにより発生するヒドロキシラジカルにより酸化され細胞を破壊し、殺菌される。このため、淡水や液体が給水殺菌器を１回通過することによりその中に含まれる有害菌は通過しない菌については細胞が分解されるので１００％の殺菌率となり、長期間滞留した有害菌も分解される可能性が高くなり殺菌率が高くなる。【００１５】  請求項５の発明に関しては、光触媒へ光が照射して生じるヒドロキシラジカルがその強烈な酸化力で有機物質を酸化させ分解するため、有害菌の表面から酸化させ分解することにより殺菌させる効力を生むものであるが、淡水中に菌以外の有機物質が多く含まれると発生したヒドロキシラジカルは菌以外の有機物質を分解するために消費され、殺菌効率が悪くなるため、あらかじめプレフィルターや活性炭で殺菌の邪魔になる有機物質を取り除こうとするものである。このようにして、菌以外の有機物質を可能な限り除去した淡水を銀担持光触媒より発生させるヒドロキシラジカルで殺菌を効率的に実施するものである。【００１６】  請求項６の発明に関しては、銀担持光触媒繊維を使用した綿や糸巻きの表面には栄養分が付着し、通常の可視光線を照射すると藻や植物性プランクトンが発生しやすいため、光が銀担持光触媒に到達するのを妨害するところから、緑色ＬＥＤや緑色を照射する照明により緑色の光を銀担持光触媒繊維に照射し光合成を抑制することにより、藻や植物性プランクトンの発生を抑制するものである。【００１７】  請求項７の発明に関しては、請求項１の銀担持光触媒繊維が詰まった円筒フィルターの本数や長さを調節することにより、淡水がこの給水殺菌器を通過するときの、１回通過あたりの殺菌率目標を実現しようとするものである。すなわち、ヒドロキシラジカルは反応する有機物質を選択しないので、対象となる淡水にごみなどの有機物質が多い場合には銀担持光触媒で発生されるヒドロキシラジカルはこれら有機物質に消費される。このため、淡水の流量が一定の場合、有機物質の多い淡水の場合は円筒フィルターの長さを長くするか、円筒フィルターの本数を増やして、淡水が円筒フィルターに滞在���る時間を長くし、有害菌がヒドロキシラジカルに遭遇する確率を高くして目標とする殺菌率を実現しようとするものである。他の方式でこの１回通過あたりの殺菌率を保証するには設備が大きく複雑になる。【００１８】「他の実施形態」
図１の実施形態では、円筒フィルターの断面形状が円形であるが楕円や四角形でも良い。同様に、円筒フィルターは九十九折のように長さを稼ぐため曲がっていても良い。また、円筒フィルターを取り囲む照明装置は上下のＬＥＤプレートと左右の反射板で構成されているが、円形や楕円形の筒状に配置したＬＥＤや照明装置であっても良い。【００１９】  図２の実施形態では、カートリッジフィルターの外側が銀担持光触媒のアクリル繊維の糸もしくは通常の糸に酸化チタン光触媒をコーティングしたものを使っても良い。また、表面に塗布した糸を多重巻きにして濾過材としたが銀担持光触媒のアクリル繊維を混入させた不織布や布、あるいは通常の不織布や布に酸化チタン光触媒をコーティングしたものか表面に塗布した濾過材を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１の発明に関する一実施形態を示す透明円筒に銀担持光触媒繊維を詰めた円筒フィルター、および円筒フィルターを取り囲むよう設置された照明装置の図である。
【図２】  請求項２から請求項４までの発明の一実施形態を示すカートリッジフィルターの図である。
【符号の説明】
▲１▼透明な円筒
▲２▼銀担持光触媒繊維（高密度に詰める）
▲３▼カートリッジフィルターのコア
▲４▼緑色ＬＥＤを面上に配置したＬＥＤプレート
▲５▼銀担持光触媒繊維の糸をコアに巻きつけたフィルター
▲６▼カートリッジフィルターのコア
【図１】
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【図２】
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