(57)【要約】【課題】空気調和機のクーリングタワー、浄化水槽、フィルター等の水中受光環境下での藻の発生を防止する。【解決手段】水１に浸漬し、表面に光を受ける防汚対象物２を、第１導電性部材とする。防汚対象面である前記表面に光触媒層３を設ける。導電性の防汚対象物２に対して、外部回路４を介して電気的に接続された第２導電性部材を、対極５として組み合わせ、水１の中に設置する。対極５の使用により光触媒層３による防藻効果を無電源で増強する。【選択図】図１
2007209954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と接触し、且つ光を受ける防汚対象表面に光触媒層をもつ、防汚対象物としての第１導電性部材と、前記水と接触すると共に、外部回路を介して前記第１導電性部材と電気的に導通する、対極としての第２導電性部材とを備えており、前記光触媒層が光を受けることにより防汚効果を発揮する光触媒式防汚装置。
【請求項２】
前記外部回路は、前記第２導電性部材から前記第１導電性部材へ向けて電流を通じる電源を含む請求項１に記載の光触媒式防汚装置。
【請求項３】
前記第２導電性部材は、炭素である請求項１に記載の光触媒式防汚装置。
【請求項４】
前記防汚効果は、防藻効果を含む請求項１に記載の光触媒式防汚装置。
【請求項５】
前記第１導電性部材は、導電性の板材、塗膜又は繊維である請求項１に記載の光触媒式防汚装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機のクーリングタワー、浄化水槽、フィルター等の水中受光環境下での藻の発生等を防止するのに有効な光触媒式の防汚装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空気調和機のクーリングタワー、浄化水槽、フィルターといった水と接し、且つ光を受ける装置設備では、表面に藻が大量に発生して付着し、設備機能を阻害する問題が発生している。この問題を解決するために、従来は頻繁に藻を除去する作業が行われているが、藻の発生速度は早く、頻繁な除去作業が必要になることが問題視されている。このような事情に鑑み、最近は藻の発生を化学的に防止する試みが各方面でなされており、その一つが酸化チタンに代表される光触媒の使用である（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４９１４８号公報
【０００４】
防藻に光触媒を使用する場合は通常、水と接触し、且つ光を受ける防藻対象面に酸化チタン等の光触媒が被覆される。光触媒による防藻のメカニズムは次のように考えられている。すなわち、光触媒の酸化力により付着細胞の不活性化や粘着性物質の分解が生じ、その結果として藻類の付着力を弱め、優れた防藻機能を発現しているものと考えられている。
【０００５】
しかしながら、防藻対象面に光触媒を被覆しても、実際の使用環境では、藻の発生を十分に抑制できていないのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、藻の発生を始めとして、水中受光環境下での各種汚れの発生を効果的に防止できる光触媒式防汚装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明者は光触媒の使用は不可欠であると考え、その機能を増強する方法について鋭意実験検討した。その結果、光触媒と電気的に接続された対極を組み合わせるのが有効であるとの結論に到達した。
【０００８】
すなわち水中に浸漬され、光を受ける金属材表面での藻の発生を光触媒により防止する場合、その金属材表面に光触媒、通常ＴｉＯ2 膜を被覆する。光触媒を被覆すると、無被覆の場合に比べて藻の発生を抑制できるのは事実であるが、藻の発生までの期間を延長できる程度であって、その発生を完全に防止することは困難である。しかるに、外部回路によって金属材と電気的に接続された対極を金属材と共に水中に浸漬し、その水を介して両者を導通させると、同じ使用環境でありがら、藻の発生を完全に防止でき、或いは完全に防止できないまでも、藻の発生までの期間を大幅に延長できるのである。
【０００９】
本発明の光触媒式防汚装置は、かかる知見を基礎として完成されたものであり、水と接触し、且つ光を受ける防汚対象表面に光触媒層をもつ、防汚対象物としての第１導電性部材と、前記水と接触すると共に、外部回路を介して前記第１導電性部材と電気的に導通する、対極としての第２導電性部材とを備えており、対極を組み合わせたことにより光触媒層による防汚効果を顕著に高めるものである。
【００１０】
本発明の光触媒式防汚装置においては、図１（ａ）に示すように、水１に浸漬し、表面に光を受ける防汚対象物２を第１導電性部材とする。防汚対象面である前記表面に光触媒層３を設ける。そして、その導電性の防汚対象物２に対極５としての第２導電性部材を組み合わせる。対極５は防汚対象物２と共に水１中に浸漬されており、防汚対象物２とは外部回路４を介して電気的に接続される一方、水１を介して導通している。このような対極５の使用により、光触媒層３による防汚効果、例えば防藻効果が、対極５を使用しない場合に比べて無電源で顕著に増強される。
【００１１】
また、図１（ｂ）に示すように、外部回路４に対極５から防汚対象物２に向けて電流を通じる電源９を設けるならば、光触媒層３による防汚効果は更に増強される。
【００１２】
本発明の光触媒式防汚装置において光触媒層３による防汚効果が増強される理由は次のように考えられる。対極５が存在しない場合、すなわち光触媒層３だけの場合は、光触媒層３の材料各所で陽極と陰極が混在するが、対極５を組み合わせることにより陰極と陽極が分離され、陽陰極電流（陽極側の電流と陰極側の電流）が等しくなる電位で電流が流れる。その結果、電極表面積比の変更や攪拌による物質移動等により電極電位の制御が容易となり、その電位に見合う電流の発生により防汚効果の増強が可能となる。この状態から更に電源を付加するならば、電極電位を強制的に変化させることが可能となり、その電位差による陽陰極電流の増加により、防汚効果を更に向上させることが可能となる。
【００１３】
対極５を構成する第２の導電性部材の材質としては炭素、銅、各種鋼等を使用することができるが、炭素の場合が通電量が多く防汚効果が高い点から特に好ましい。第２の導電性部材の形態は特に問わない。また、防汚対象物を構成する第１の導電性部材としては材質、形態ともに特に問わない。導電性の板材はもとより塗膜、繊維、多孔質体等であってもよい。繊維、多孔質体の場合はそれらの露出面だけでなく内部に光触媒層を設けることも可能である。
【００１４】
光触媒層に照射する光としては、照明光でもよいし太陽光でもよく特にその種類を問わない。光触媒は可視光のみならず紫外線にも反応し、紫外線を含む太陽光の方が有効帯域が広く有利である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光触媒式防汚装置は、防汚対象面である表面が水と接触し、その表面に光触媒層を有する防汚対象物を導電性部材とし、その導電性の防汚対象物に対して前記水と接触し、外部回路を介して防汚対象物と電気的に接続される対極を組み合わせることにより、光触媒による防藻を始めとする各種の汚れ防止効果を顕著に増強することができ、空気調和機のクーリングタワー、浄化水槽、フィルター等における長期間の機能維持、これによるメンテナンスコストの低減等、工業的に多大の効果を発揮する。また、対策が簡単であり、この点からも経済性に優れる。更に、無電源で効果を挙げることができので、経済性に優れ、別途電源を使用するならば防汚効果を更に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図２は本発明の第１実施形態を示す防汚装置の概略構成図である。本実施形態の防汚装置は、プールなどの屋外の水１を溜める貯水槽８の内面における防藻装置として使用されている。
【００１８】
防汚対象面である貯水槽８の内面には、導電性塗料の塗布等により薄い導電層が第１導電性部材２として形成されており、更に第１導電性部材２の表面にはＴｉＯ2 からなる光触媒層３が被覆形成されている。貯水槽８内の水１には、対極としての第２導電性部材５が浸漬されている。第２導電性部材５はグラファイト、木炭等の炭素からなり、水外の外部回路４を介して第１導電性部材２と電気的に接続されている。
【００１９】
貯水槽８内の水１は電解質を含み導電性を示す。貯水槽内の水１と接し防汚対象面である貯水槽８の内面に太陽光があたると、表面に光触媒層３をもつ第１導電性部材２と第２導電性部材５とで光電気化学電池が形成され、外部回路４を通して第２導電性部材５から第１導電性部材２へ電流が流れる。この外部回路４を通した電子移動により、光触媒層３による貯水槽底面の防藻効果が増強されることは前述したとおりである。
【００２０】
図３は本発明の第２実施形態を示す防汚装置の概略構成図である。本実施形態の防汚装置は魚類飼育用水槽等の透明水槽６の内面における防藻装置として使用されている。
【００２１】
透明水槽６の内面には、ＩＴＯなどからなる透明電極膜が第１導電性部材２として被覆されており、更にその表面にはＴｉＯ2 からなる光触媒層３が被覆形成されている。透明水槽６内の水１には、対極としての第２導電性部材５が浸漬されている。第２導電性部材５はグラファイト、木炭等の炭素からなり、水外の外部回路４を介して第１導電性部材２と電気的に接続されている。
【００２２】
透明水槽６内の水１は電解質を含み導電性を示す。その水１は透明水槽６の内面に被覆された光触媒層３に接触する。透明水槽６は透明であるため、その槽壁を通して、透明水槽６の内面に被覆された光触媒層３に外側から太陽光又は照明光があたる。また、透明水槽６の開口部を通して光触媒層３に内側から太陽光又は照明光があたる。その結果、表面に光触媒層３をもつ第１導電性部材２と第２導電性部材５とで光触媒電池が形成され、外部回路４を通して第２導電性部材５から第１導電性部材２へ電流が流れる。この外部回路４を通した電子移動により、光触媒層３による水槽６内面の防藻効果が増強されることは前述したとおりである。
【００２３】
図４は本発明の第３実施形態を示す防汚装置の概略構成図である。本実施形態の防汚装置は、空気調和機のクーリングタワーにおける防藻装置を想定したものである。
【００２４】
クーリングタワーを想定して屋外の貯水槽８内に金属材からなる第１導電性部材２が立設けされており、貯水槽８内の水１がポンプ７により汲み上げられて、防藻対象面である第１導電性部材２の表面に供給され、その表面に沿って流下する。第１導電性部材２の表面には、ＴｉＯ2 からなる光触媒層３が被覆形成されている。一方、貯水槽８内の水１には、対極としての第２導電性部材５が浸漬されている。第２導電性部材５はグラファイト、木炭等の炭素からなり、外部回路４を介して第１導電性部材２と電気的に接続されている。また、第１導電性部材２の表面に沿って流下する水を介して、その表面は水１の中の第２導電性部材５と導通している。
【００２５】
防藻対象面である第１導電性部材２の表面、特にその表面に形成された光触媒層３に太陽光があたることにより、第１導電性部材２と第２導電性部材５とで光触媒電池が形成され、外部回路４を通して第２導電性部材５から第１導電性部材２へ電流が流れる。この外部回路４を通した電子移動により、光触媒層３による第１導電性部材２の表面の防藻効果が増強されることは前述したとおりである。
【００２６】
いずれの実施形態でも、第２導電性部材５から第１導電性部材２へ電流を通じる電源を外部回路４に設けることが可能であり、これにより光触媒層３の表面での反応が促進され、防藻効果が更に増強される。
【実施例】
【００２７】
本発明の効果を立証するために次の比較試験を行った。寸法がＡ４サイズのステンレス鋼板を屋外の水槽上に立設け、下端部を水槽内の工業用水に浸漬した。ステンレス鋼板の表面に太陽光が良くあたるように、このステンレス鋼板を南に向け、且つ水平線に対して５０〜６０度傾斜させた。昼夜を問わず水槽内の工業用水をポンプで汲み上げ、ステンレス鋼板の光触媒層の表面全体に供給し流下させ続けた。
【００２８】
ステンレス鋼板の表面に光触媒層を被覆しない場合、すなわち発藻に対して対策を講じない比較例１の場合は、実験開始から２７日経過した時点で、鋼板の表面（太陽光が当たる側の表面）が全面藻で覆われた。
【００２９】
比較例２として、ステンレス鋼板の表面に光触媒層としてＴｉＯ2 をＣＶＤ法により５００ｎｍの厚みにコーティングした。この場合は、実験開始から３５日経過した時点で、鋼板の表面（太陽光が当たる側の表面）が全面藻で覆われた。
【００３０】
実施例１として、ステンレス鋼板の表面に光触媒層を被覆すると共に、ステンレス鋼板と外部回路で電気的に接続された対極を水槽内の工業用水に浸漬した。対極としては、板厚が８ｍｍで、浸漬部の寸法が４０ｍｍ×１１０ｍｍのカーボン板を用いた。この場合、全面が藻に覆われたのは、実験開始後から５０日経過後であった。
【００３１】
実施例２として、実施例１において前記外部回路にシリコン太陽電池を介在させた。この場合は、実験開始後から１００日が経過するまで、全面が藻に覆われることはなかった。
【００３２】
実施例３として、実施例１においてステンレス鋼板をＡ４サイズのチタン板に変更した。この場合は、実験開始後から７１日が経過するまで、全面が藻に覆われることはなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の防汚装置の原理図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示す防汚装置の概略構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す防汚装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示す防汚装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  水
２  防汚対象物（第１導電性部材）
３  光触媒層
４  外部回路
５  対極（第２導電性部材）
６  透明水槽
７  ポンプ
８  貯水槽
９  電源
【図１】
2007209954.tif 000003
【図２】
2007209954.tif 000004
【図３】
2007209954.tif 000005
【図４】
2007209954.tif 000006