(57)【要約】【課題】殺菌等の優れた浄化作用を発揮する浄化装置及びこのような浄化装置を備える浄化槽を提供する。【解決手段】浄化装置１は、様々な波長の光を発する円筒状の紫外線ランプ２と、紫外線ランプ２の外周面を覆う円筒状の石英ガラス管３と、紫外線ランプ２及び石英ガラス管３を収納すると共に複数の孔が形成された網目状のステンレス製の収納体５と、石英ガラス管３と収納体５との間に充填されて石英ガラス管３の外周面を覆う複数の二酸化チタンボール４とを備える。また、紫外線ランプ２には電気ケーブル６が接続されており、電気ケーブル６を通じて紫外線ランプ２に電気が供給されて紫外線光が発せられる。収納体５に形成された孔よりも二酸化チタンボール４の方が大きいため、収納体５の孔から外部へ二酸化チタンボール４がこぼれ落ちることはない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を照射する紫外線照射手段と、
該紫外線照射手段を覆うガラス層と、
該ガラス層を覆うセラミック層とを有する
液体と接触して同液体を殺菌する浄化装置。
【請求項２】
前記液体は水である
請求項１に記載の浄化装置。
【請求項３】
前記ガラス層は石英ガラスからなる
請求項２に記載の浄化装置。
【請求項４】
前記セラミック層は、鉄チタン酸化物、二酸化チタン、トルマリンセラミック及び炭素セラミックから選ばれる少なくとも１種で構成される
請求項３に記載の浄化装置。
【請求項５】
前記セラミック層は、鉄チタン酸化物５０％と二酸化チタン５０％で構成される
請求項３に記載の浄化装置。
【請求項６】
本体と、
該本体内に設置される浄化装置とを備え、
該浄化装置は、紫外線を照射する紫外線照射手段と、
該紫外線照射手段を覆うガラス層と、
該ガラス層を覆うセラミック層とを有する
本体内の液体を殺菌する浄化槽。
【請求項７】
前記液体は水である
請求項６に記載の浄化槽。
【請求項８】
前記ガラス層は石英ガラスからなる
請求項７に記載の浄化槽。
【請求項９】
前記セラミック層は、鉄チタン酸化物、二酸化チタン、トルマリンセラミック及び炭素セラミックから選ばれる少なくとも１種で構成される
請求項８に記載の浄化槽。
【請求項１０】
前記セラミック層は、鉄チタン酸化物５０％と二酸化チタン５０％で構成される
請求項８に記載の浄化槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は浄化装置及び浄化槽に関する。詳しくは、水を殺菌して浄化する浄化装置及び浄化槽に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
水の浄化は、淡水についても海水についても、様々な目的に合わせて、様々な場所で行なわれている。水道水をはじめ、工業廃水、一般家庭からの下水、プールの水等も浄化されている。
【０００３】
また、集合住宅等における貯水タンクや貯水池の水を、飲料水等として用いる際の浄化は、水苔や藻の処理が大きな問題となっている。即ち、水を浄化するための各種装置や配管等に水苔や藻が付着するので、浄化処理を行なう前に、フィルタ等を用いて水苔や藻を除去するとしても、これによってある程度の大きさの水苔や藻を除去することは可能であるが、水苔や藻として成長する前の種子、胞子または菌子を除去することは困難であり、また、消毒によって種子、胞子、菌子または細菌類を死滅させる方法もあるが、この場合、塩素を大量に使用する必要があり、人間等にとって好ましくない。
【０００４】
そこで、塩素を使用せずに水を殺菌して浄化する方法として、様々な方法が提案されているが、例えば図４に示されるような浄化装置が特許文献１に記載されている。即ち、特許文献１には、光触媒反応を最適に誘起させるための波長を持った光を発する防水型の光源装置１０２と、光触媒本体と光源装置を一体化させる筐体１０３を備える浄化装置が記載され、また、二酸化チタン等で構成されたセラミックボールが充填される光触媒収納カゴ部１０１は、外面からの光の照射を受けるためにメッシュ状またはパンチングによる小穴あきの構造であり、汚水が内部の光触媒本体と接触するようになっている旨記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１３６９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の浄化装置は、近距離から光触媒に光を照射できるとはいえ充分ではなく、更に効果的に光触媒反応を生じさせる装置の開発が求められていた。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、殺菌等の優れた浄化作用を発揮する浄化装置及びこのような浄化装置を備える浄化槽を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の浄化装置は、紫外線を照射する紫外線照射手段と、該紫外線照射手段を覆うガラス層と、該ガラス層を覆うセラミック層とを有する、液体と接触して同液体を殺菌するものである。
【０００９】
ここで、紫外線照射手段を覆うガラス層を、更にセラミック層が覆っているので、紫外線光が充分にセラミック層に当たり、セラミック層を構成する物質内部で電子と正孔が生成される。そして、正孔は水中にある水酸化物イオン（ＯＨ−）等から電子を奪い、電子を奪われた水酸化物イオンは非常に不安定な状態のＯＨラジカルとなる。そして、ＯＨラジカルの酸化力によって菌類の細胞壁を破壊し、菌類を死滅させる。また、紫外線光によっても菌類を死滅させる。
また、紫外線照射手段を覆うガラス層によって、紫外線照射手段が密閉され、紫外線照射手段に直接、水が接触しないので、防水性能がない紫外線照射手段を使用することができる。
【００１０】
また、本発明の浄化装置において、ガラス層は石英ガラスからなる場合、紫外線照射手段からの紫外線光を、通常のガラスからなる場合に比べて透過しやすい。
【００１１】
また、本発明の浄化装置において、セラミック層は、鉄チタン酸化物、二酸化チタン、トルマリンセラミック及び炭素セラミックから選ばれる少なくとも１種で構成される場合、紫外線光が当たったときに電子と正孔が生成しやすく、よってＯＨラジカルを生成しやすい。
【００１２】
また、本発明の浄化装置において、セラミック層は、鉄チタン酸化物５０％と二酸化チタン５０％で構成される場合、二酸化チタン単独の場合よりも光触媒活性が向上する。
【００１３】
また、上記の目的を達成するために、本発明の浄化槽は、本体と、該本体内に設置される浄化装置とを備え、該浄化装置は、紫外線を照射する紫外線照射手段と、該紫外線照射手段を覆うガラス層と、該ガラス層を覆うセラミック層とを有する、本体内の液体を殺菌するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る浄化装置は、殺菌等の優れた浄化作用を発揮する。
本発明に係る浄化槽は、殺菌等の優れた浄化作用を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は、本発明を適用した浄化装置の一例を説明する概略図である。本発明の浄化装置１は、様々な波長の光を発する円筒状の紫外線ランプ（紫外線照射手段の一例である。）２と、紫外線ランプ２の外周面を覆う円筒状の石英ガラス管（ガラス層の一例である。）３と、紫外線ランプ２及び石英ガラス管３を収納すると共に複数の孔が形成された網目状のステンレス製の収納体５と、石英ガラス管３と収納体５との間に充填されて石英ガラス管３の外周面を覆う複数の二酸化チタンボール（球状化した二酸化チタンである。）（セラミック層の一例である。）４とを備える。また、紫外線ランプ２には電気ケーブル６が接続されており、電気ケーブル６を通じて紫外線ランプ２に電気が供給されて紫外線光が発せられる。
また、収納体５に形成された孔よりも二酸化チタンボール４の方が大きいため、収納体５の孔から外部へ二酸化チタンボール４がこぼれ落ちることはない。
【００１６】
ここで、紫外線ランプを覆うガラス層として石英ガラス管が使用されているが、ガラス層であれば必ずしも石英ガラス管を使用しなくてもよく、例えば鉛ガラス管を用いてもよいが、石英ガラスの方が紫外線光を多く透過するので石英ガラスを使用することが好ましい。
また、セラミック層を構成するセラミックとして二酸化チタンボールが使用されているが、必ずしも二酸化チタンボールでなくてもよく、例えば、ＦｅＴｉＯ３（チタン鉄鉱）等の鉄チタン酸化物、炭素セラミック、トルマリンセラミックをそれぞれ単独でまたは、これらと二酸化チタンから選ばれる少なくとも２種を適切な配合割合で組み合わせて使用してもよい。特に、二酸化チタン単独の場合よりも、二酸化チタンとＦｅＴｉＯ３（チタン鉄鉱）等の鉄チタン酸化物とを例えばそれぞれ５０％の割合で組み合わせて使用した方が、光触媒活性が向上し、好ましい。
【００１７】
図２は、本発明を適用した浄化槽の一例を説明する概略図である。図２に示すように、浄化処理すべき水道水９が溜められた本体８内に、本発明の浄化装置１が入れられて、本発明の浄化槽７が構成される。また、浄化槽７の本体８内には、空気を散気する散気管１０も入れられ、水中で気泡を放出して本体８内の水道水９を撹拌する。
また、浄化装置１の紫外線ランプに電気を供給する電気ケーブル６と、散気管１０に空気を供給するエアチューブ１１は、ブロワーが内蔵された制御盤１３に接続される。
また、殺菌等されて浄化された水を取出すために、本体８の下方に蛇口取付ノズル１２が設けられており、ここに蛇口を取付けて浄化槽７の水を取出す。
【００１８】
次に、図１及び図２を参照して、本発明の作用を説明する。
水道水９中に浸された本発明の浄化装置１の紫外線ランプ２に、制御盤１３から電気ケーブル６を介して電気を供給し、紫外線ランプ２を発光させる。すると、紫外線光が石英ガラス管３を透過して、複数の二酸化チタンボール４に当たる。
二酸化チタンボール４に一定以上のエネルギー（バンドギャップエネルギー）を持つ紫外線光が当たると、その表面から電子が飛び出す。電子が抜けた孔は、正（＋）の電荷を持つ正孔となる。また、収納体５は複数の孔が形成された網目状であるため、二酸化チタンボール４は水道水９と接触する。そして正孔が水道水９の水酸化物イオン（ＯＨ−）や酸素（Ｏ２）等と反応し、ＯＨラジカルやスーパーオキサイドアニオン等の活性酸素を生成する。
正孔に電子を奪われて生成されたＯＨラジカルは、非常に大きな酸化力を持っている。従ってＯＨラジカルは、細菌や臭いの原因物質である有機物から電子を奪い、電子を奪われた有機物は結合を分解され、二酸化炭素や水となる。このように細菌の原因物質である有機物が分解されて殺菌され、水道水の浄化が行なわれる。また、ＯＨラジカルは、強力な酸化力によって油分を分解する。
また、二酸化チタンボール４の表面から飛び出した電子が水道水９を還元して水素も発生させる。従って、本発明の浄化装置によって浄化された水は、水素を豊富に含んだ水素機能水となる。
【００１９】
また、図１に示された本発明の浄化装置を、調理作業場から排出される廃水中に入れて紫外線光を発光させ、本発明の浄化装置の浄化能力について実験した。その結果、本発明の浄化装置を入れた当初の廃水のｐＨ６．４は、７時間後にはｐＨ８．５になっていた。このことから、廃水が本発明の浄化装置によって還元され、弱酸性から弱アルカリ性になったことが判る。
また、紫外線光を発光させた本発明の浄化装置を入れた廃水のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）についても測定した。ここで、ＢＯＤとは、水中の有機物が微生物の働きによって分解されるときに消費される酸素の量のことであり、水の有機物による汚れを表す指標である。本発明の浄化装置を入れた当初の廃水のＢＯＤ４５２ｍｇ／Ｌは、２時間後にはＢＯＤ１１５ｍｇ／Ｌまで低下した。
また、紫外線光を発光させた本発明の浄化装置を入れた廃水のＳＳ（浮遊物質）量についても測定した。ここで、ＳＳとは、水中に浮遊または懸濁している直径２ｍｍ以下の粒子状物質のことで、沈降性の少ない粘土鉱物による微粒子、動植物プランクトンやその死骸または分解物または付着する微生物、下水や工場排水等に由来する有機物や金属の沈殿物が含まれる。本発明の浄化装置を入れた当初の廃水のＳＳ量は５００ｍｇ／Ｌであったところ、２時間後には４３．７ｍｇ／Ｌまで低下した。
また、紫外線光を発光させた本発明の浄化装置を入れた廃水のノルマルヘキサン抽出物質含有量についても測定した。ここで、ノルマルヘキサン抽出物質とは、水中の「油分等」を表す指標として用いられる、動植物油脂、脂肪酸、脂肪酸エステル、リン脂質などの脂肪酸誘導体、ワックスグリース、石油系炭化水素等の総称で、溶媒であるノルマルヘキサンにより抽出される不揮発性物質のことを指す。本発明の浄化装置を入れた当初の廃水のノルマルヘキサン抽出物質含有量は４８．９／Ｌであったところ、２時間後には５ｍｇ／Ｌ未満まで低下した。
このように、本発明の浄化装置を用いることによって、短い時間でも廃水が還元されると共に、廃水中の油分を含む有機物が分解されることが判る。
【００２０】
図３は、本発明の浄化槽を使用した風呂システムを説明する概略図である。使用済みの浴槽１４の水（廃水）は、メインポンプ１７によって流水方向１５へ流れて、ヘアーキャッチャー１６に入り髪の毛等がここで取除かれる。そして、廃水は、ヘアーキャッチャー１６からメインポンプ１７を通って、ろ過器１９へ入る。なお、塩素消毒等ができるように薬剤ポンプ１８も配管に連結されている。
ろ過器１９においてろ過された廃水は、ろ過器１９から出た後、ボール弁２０とフローサイト２１を通って、本発明の浄化装置１を備えた浄化槽７に入る。
そして、図１に示された本発明の浄化装置１の紫外線ランプを発光させた状態で、廃水が浄化槽７内を通過することで廃水が殺菌等されて浄化される。
浄化された水（浄化水）は、逆止弁２２及びボール弁２０を通って熱交換器２３に入り、熱交換器２３とボイラー２４とによって浄化水は温められる。
そして、温められた浄化水は、浴槽１４に供給される。
【００２１】
また、本発明の浄化槽を、循環式水洗トイレシステムにも使用して、洗浄水を殺菌浄化して循環利用することができる。
【００２２】
以上のように、本発明の浄化装置は、紫外線ランプの外周面を覆う円筒状の石英ガラス管と収納体との間に複数の二酸化チタンボールが充填されて石英ガラス管の外周面を覆っているので、紫外線光が充分に二酸化チタンボールに当たり、二酸化チタン内部で電子と正孔が生成される。そして、正孔は水中にある水酸化物イオン（ＯＨ−）等から電子を奪い、電子を奪われた水酸化物イオンは非常に不安定な状態のＯＨラジカルとなる。そして、ＯＨラジカルの酸化力によって菌類の細胞壁を破壊し、菌類を死滅させる。よって、水の殺菌が充分に行なわれ、本発明の浄化装置は、優れた浄化作用を発揮する。
また、ＯＨラジカルが、臭いの原因物質である有機物も分解するので、悪臭を大幅に軽減できる。
【００２３】
また、廃水や汚水を本発明の浄化装置によって殺菌浄化して得られた浄化水は、ＯＨラジカルを含んでいるので、浄化水が流れる設備をも殺菌し、設備の働きも次第に良くなる。
【００２４】
また、二酸化チタンボールの表面から飛び出した電子が水道水を還元して水素も発生させるので、浄化された水道水は、水素を豊富に含んだ水素機能水となる。また、水素を豊富に含んだ水素機能水はアルカリ性なので、水素機能水を飲むことで、体内の酸化を抑制し、健康増進に役立つ。
【００２５】
また、本発明の浄化装置を備えた浄化槽を廃水が通過することで、水中にＯＨラジカルが生じ、ＯＨラジカルが有機物を分解して菌類を消滅させる。また、菌類を消滅させるので、浴槽や配管内等にヌメリが生じにくくなり、掃除の手間を省くことができる。
また、ＯＨラジカルを含んだ水が配管中を流れることで、配管の内壁に形成される生物膜（バイオフィルム）を分解し、生物膜の発生を抑制する。ここで、生物膜とは、レジオネラ属菌が定着及び増殖する膜である。
また、ＯＨラジカルによって殺菌が行なわれ、塩素消毒を行なう必要がないため、カルキ臭がない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用した浄化装置の一例を説明する概略図である。
【図２】本発明を適用した浄化槽の一例を説明する概略図である。
【図３】本発明の浄化槽を使用した風呂システムを説明する概略図である。
【図４】従来の浄化装置を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    浄化装置
２    紫外線ランプ
３    石英ガラス管
４    二酸化チタンボール
５    収納体
６    電気ケーブル
７    浄化槽
８    本体
９    水道水
１０    散気管
１１    エアチューブ
１２    蛇口取付ノズル
１３    制御盤
１４    浴槽
１５    流水方向
１６    ヘアーキャッチャー
１７    メインポンプ
１８    薬剤ポンプ
１９    ろ過器
２０    ボール弁
２１    フローサイト
２２    逆止弁
２３    熱交換器
２４    ボイラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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