JP2000500397A - 液体殺菌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、重金属銅および銀の浄化効果の組合せを、過酸化水素およびその触媒反応とともに用いるために適応された液体浄化装置（１０）を提供する。ボディ手段（１１、１２）は、１つの端部に液体入口（１４）、もう１つの端部に液体出口（１６）を有する流れ通路（１３）を定義する。流れ通路（１３）は、少なくとも１つの銅ベース陽極（２２）を有する第１電極ユニット（６０）、および、第１電極ユニット（６０）の下流に配置された、少なくとも１つの銀ベース陽極（２５）を有する第２電極ユニット（６２）を有している。電気回路手段（３２）はそれに作動電流を供給し、流れ通路（１３）は、貯蔵手段（５１）から第１（６０）および第２（６２）電気分解ユニットの間の流れ通路（１３）中へのＨ₂Ｏ₂の制御された導入のための入口（３４）を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 液体殺菌装置 発明の技術分野 本発明は液体浄化装置およびその使用方法に関する。本発明は、銀の抗菌効果 並びに銅の殺藻効果を用いる重金属浄化の公知の工程による一方で、過酸化水素 が、酸素を生成するためのこれらの金属の一方または両方の何れかによるその触 媒分解のせいで導入される水の浄化のための装置を標的としている。本発明を好 ましい実施態様において、その飲料水中の病原菌を殺す特定の応用において記述 する。しかし本発明はこの特定の利用分野にのみ限定されるのではなく、可能性 のあるより広く異なった用途を有していることは明白である。 発明の背景 良く知られ、従来技術の主題とされてきたように、Ａｇ＋イオンは、Ａｇ＋イ オンのＳＨおよび他の原子団に対する高い親和性のために、効果的な殺生物剤と なっている。過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）が同時に前者に添加された場合には、Ｈ₂Ｏ₂ との触媒反応が引き起こされ、Ｈ₂Ｏ₂もまた殺生物剤であるので極めて著しく効 率が増加される。その結果、この工程を、飲料水、または人間と接触しうる、プ ール、温泉等の中にある水の殺菌に利用することができる。 金属イオン群銀および銅のＨ₂Ｏ₂との効果的な利用のための装置および方法の 考案のために、様々な試みが過去に成されてきたが、数多くの理由により成功し ていない。必然的に、現在、市場向きの技術で入手可能なものはないが、それは 主にＨ₂Ｏ₂の取り扱いおよび必要とされる量の制御が困難であるためである。数 多くの従来の提案は、３つの添加物、即ちＡｇ＋、銅およびＨ₂Ｏ₂の正確なレベ ルを達成するための努力において、骨の折れる徹底的な梱包が必要とされるシス テムの使用に関するものであった。例えば、Ｋｒａｕｓｅの米国明細書第２１０ ５８３５号は、タブレット型の、可溶性結晶、混合粉末、氷への添加等に入れら れた徐々に溶解する可溶性包装に封入された個々の梱包を規定していた。同様に 、Ｋａｒａｄｙｎ Ａ，Ｇの英国明細書第４３２１０１号は、パケット、タ ブレット、ピル、カプセルまたはアンプル、結晶またはゼラチンの可溶性コーテ ィングの利用を開示している。このように、従来技術においては、金属およびＨ₂ Ｏ₂を１回分ごとに分けることには重荷となる工程と装置が含まれ、装置は製造 するのに高価であり、主に、水の特定の部分のみしか処理することができなかっ た。 従来技術に関する主要な問題点は、上記の機能を実行させるためのＨ₂Ｏ₂の取 り扱いが、危険であると判明し、ユーザーにとって有害であることも証明された という事実から生じている。要求されるＨ₂Ｏ₂の強度は３０から５０％強度であ り、このことが、８％強度のＨ₂Ｏ₂ですら皮膚に対して刺激性であり、２０％強 度では腐食性であることに留意するとＨ₂Ｏ₂は危険なものである。例えば５００ ００リットル等の、何れかの大量の水を処理するためには、１５％強度のＨ₂Ｏ₂ の利用には、大容量の過酸化水素が必要であり、明らかに５０％強度でのＨ₂Ｏ₂ 処理は、ユーザーに深刻な健康の脅威をもたらすであろう。 本発明の目的 本発明の、主要な目的は、従来の提案に関連した問題の少なくともいくつかを 、銀イオン放出および銅イオン放出の投与量ならびにＨ₂Ｏ₂の供給を、前記処理 をされる水の、所定のおよび制御された流れに関連し、安全性および増加された 操作の効率の両方を達成するやり方で効果的に制御することにより改善する装置 を提供することである。 本発明のさらなる目的は、Ｈ₂Ｏ₂および金属の、水のための直列流れ通路内部 での投与量を、通過している容量、または実際のフローレートに関わりなく、そ して存在する混在物に関わりなく、効果的に制御することを可能とする、まさに 記載された型の装置を提供することである。 本発明のまたさらなる目的は、Ｈ₂Ｏ₂がユーザーと接触する機会を排除するこ とを確実とし、一方では同時に、処理システムが全てのおよび何れかの前述の要 素の導入を可能としている一方で関与する何れの産物の浪費をも回避し、水酸化 物等の化学副産物の産生を排除しているような装置および使用方法を提供するこ とである。 例えば、装置は温度変化が著しい領域での操作の困難さにさらされることがな いという点において従来技術を超えた利点を提供している等、他の目的および利 点はここにおいて明らかである。 発明の概要 考察されている前出および他の目的とともに、本発明は、重金属である銅およ び銀の浄化効果の組合せを、過酸化水素およびその触媒反応とともに用いるため に適応された液体浄化装置であって、前記装置が、１つの端部に液体入口をもう １つの端部に液体出口を有する流れ通路を限定しているボディ手段を有し、前記 流れ通路は、少なくとも１つの銅ベース陽極を有する第１電極ユニット、前記第 １電極ユニットの下流に配置された少なくとも１つの銀ベースの陽極を有する第 ２電極ユニット、前記電極ユニットに関して提供されているそれらに作動電圧を 供給するための電気回路手段を有し、さらに前記流れ通路は貯蔵手段から前記第 １および第２電解ユニットの間の流れ通路中へのＨ₂Ｏ₂の制御された導入のため の入口を有していることを特徴とする装置を提供する。 本発明は、以下に記述され説明されている、選択されうる多くの変形を示すた めにある実施例から明白となる数多くの他の幅広い態様を有している。単純な形 態においては、２つの逆Ｔ型ハウジングが、それらが、それぞれ供給および分配 ラインへの接続のための、１つの端部に単一の入口および別の端部に単一の出口 を有するように、ライン内で、その間の、内部に銅および銀電解ユニットが上部 ボディ部分から放射状に伸長しており、両方のユニットは必要に応じて容易に取 り外しが可能であるように嵌められている単一のフローラインに接続されている 。 典型的には、銀電解ユニットは、反対側の等距離にある１組のステンレススチ ール陰極を有する単一の銀の陽極を有し、３つ全てが好適にフローライン中で縦 に伸長している放射状平板である。同様に、銅電極ユニットは、単一の銅陽極お よび同様に配置された２つのステンレススチールの陰極を有し、銀電極に関して 記述されたものと同じ相対的配置を有し、全ての陽極および陰極は共面であり、 フローラインを決定しているチャンバー中に突出しているそれらの解放端部を有 し、一方、反対側即ち陽極および陰極の固定端部はそれぞれのユニット内で互い に接続されている。 図面の簡単な説明 本発明がより容易に理解され、実施されるよう、添付された図面の参照を行う が、そこにおいて： 図１は、本発明に従った水浄化装置の第１の実施例の全体のおよその配置の模 式立面図を示す。 図２は、図１の底部に示されている２つの相互接続されたボディまたはハウジ ングのより詳細に側断面立面図で示す。 図３は、銀陽極および銅陽極ユニットのための電気回路手段をより詳細に示す 。 図４は、Ｈ₂Ｏ₂貯蔵手段のためのスチール接続チューブを示す。 図５は、図４に示されているスチール接続チューブの切断チップの拡大図を示 す。 図６は、図２に示されているのと同様の、２つの相互接続されたボディまたは ハウジングの側断面立面図であるが、３つの同じ電極を用いた別の配置を示して いる。 図７は、図６に示された別の配置のための電源および電気回路図である。 図８は、中央電極が陽極として作用した場合に図６に示された別の配置によっ て提供される陽極配置および消耗様式を示す模式図である。および 図９は、中央電極が陰極として作用した場合の図８と同様の図である。 好ましい実施態様 図面に示されている装置は、供給パイプ１５に接続された入口端部１４と分配 パイプ１７に接続された出口端部１６との間の水平フローチャンバーまたはフロ ーライン１３を決定している２つの相互接続されたボディ群１１および１２を有 する処理ハウジング１０を含んでいる。ボディ１１および１２はそれぞれ、取り 外し可能上部アセンブリ２０および２１に貫通して適合された上部ブランチ部１ ８および１９を有している。ボディ１１、１２は好ましくはポリ塩化ビニルまた はその他の好適な材料で作成されて並列されているかまたは、入口端部１４およ び出口端部１６のための同軸の円筒状チャンバーである。上部ブランチ部１８ま たは１９はフローライン１３に対して垂直であり電極および電気接続に適合され ている。装置の通常の使用の配置においては、並列されたハウジングまたはボデ ィ１１および１２は、それらの水平で近接した軸を有するが、上部はそれらが垂 直に、または他の何れの好適な角度で伸長している場合もまた機能しうる。 アセンブリ２０および２１は、電解セル６０、６２を有する。図２からは、２ つのスチール電極２３および２４と共同してセル６０を形成している銅陽極２２ 、および２つのスチール電極２６および２７と共同してセル６２を形成している 銀陽極２５を含む６つの電極があり、そこを通過する水の流れのために、記載さ れているように間隔をあけて設置されている。図２は、電極が、それらの固定端 部が相互接続され、回路において制御ボックス３２に接続するためのプラグイン 手段３０および３１を通してそれぞれの回路手段２８および２９を有するように 電極を支持している上部の取り外し可能な特徴を示している。制御ボックス３２ は、供給ライン即ちパイプ１５に水を送り出すために用いられている電気ポンプ を活性化している供給源と同じ供給源から電力を受け取っても良い。ところで、 電流は電極間を流れるようにされ、同時にポンプ３３がＨ₂Ｏ₂を貯蔵手段５１か らハウジング１０中の入口ポートアセンブリ３４へ引き出すために作動される。 入口ポートアセンブリ３４はフローライン１３と貫通して係合していてもよく、 その内部端部はフローライン１３内部の分配ノズルである一方、その外部端部は ポンプ３３に結合された供給チューブ、好ましくはナイロン、を受けている。ポ ンプ３３はぜん動型ポンプだが、何れの好適なポンプで代用しても良い。ポンプ ３３はＨ₂Ｏ₂が加圧された水フローライン１３中に不可逆的に送り込まれること を確実にする。ポンプ３３の作用圧力は図１の制御手段３９によって手動で調整 できる。ポンプ３３は、必要に応じて、重力供給装置またはソレノイド操作バル ブ装置により置換されても良い。 図４および５は、好ましくはステンレススチールで作られている自動解放チュ ーブ３５、低切断端部３６を切断エッジ３７とともに有するものを示している。 切断エッジ３７は、チューブ３５がＨ₂Ｏ₂の密閉コンテナ５１へ挿入されること を可能とする自動穴あけまたはタッピング部分を提供している。ステンレススチ ールチューブ３５の切断端部３６は全量のフロー、および同時に、らせん錐状に 屈曲された場合には自己中心穴あけ作用を行うことが可能であるようにするよう な形状とされ、設計されている。穴あけが完了した後、チューブ３５はコンテナ ５１の全深まで挿入されうる。従って、オペレーターはＨ₂Ｏ₂に接触せず、 皮膚刺激は引き起こされないであろう。切断エッジ３７は、Ｈ₂Ｏ₂のチューブ３ ５への流れを妨害しないであろう。Ｈ₂Ｏ₂コンテナの近傍に、挿入されたステン レススチールチューブ３５の上部外部接触部分は、手動の制御のための針状バル ブ３８に適合されたＴ−切断アームを有している。このブランチより、時々必要 とされる他の液体が、例えばｐＨバランスを得るための塩酸または水酸化ナトリ ウムを導入するために、またはポリリン酸等の腐食阻害剤を導入するために水中 に導入されても良い。 図１はまた、それぞれ銅および銀ユニットのための電流計４０および４１を、 図３の回路図に示されている加減抵抗器４４および４５を調整的に変化させるた めのマニュアルノブ４２および４３とともに示している。番号４６はパワーサプ ライ内部を示し、番号４７および４８は、２つの重金属ユニットに関してのパワ ーサプライ外部を示している。ゲージ即ちメーター４０および４１が図３中で示 されているが、それぞれ４９および５０で示された抵抗手段を有している。 操作の様式をこれより記述する。起動時には、水は供給パイプ１５を通して流 入し処理ハウジング１０に達する。ポンプ３３はコンテナ５１からＨ₂Ｏ₂を引き 出しＨ₂Ｏ₂を入口ポートアセンブリ３４を通してフローライン１３中に供給する 。電解セル６０、６２が、フローライン１３中に銅および銀イオンをそれぞれ供 給するために活性化される。銅電極２２を銀電極２５の上流に位置させることに より、水中に放出された銅および銀イオンおよびＨ₂Ｏ₂に関して相乗反応が引き 起こされる。Ｈ₂Ｏ₂の全触媒がおこり、水の超酸化という結果となる。このこと は、水酸化生成が起こり得た従来技術とは対照的である。Ｈ₂Ｏ₂の銅イオンの放 出後であって銀イオンの放出前の導入により、この予期し得なかった最適超酸化 が提供された。銅電極２２の下流に銀電極２５を設けることにより、銀イオンが 銅電極を銀めっきする傾向はまた実質的に減少され、銅イオン放出は妨害されな い。このことがより効果的な銀の利用および電極の洗浄のための稼働休止時間の 減少という結果となる。上部アセンブリ２０、２１は、必要である場合、特に銅 が冷却タワー等の電解腐食問題と成りうる用途において等には容易に取り外され る。 これまでに記述された装置の試行およびフィールドでの試験において、そこに ある技術の市販の実行可能性が、そのサービスの側面に関連した改善によって明 白となった。これに関して、２つの主要なサービスの側面が、制限するように生 じうる、付加的な人力および時間に関しての問題点、即ち（１）陽極の洗浄、お よび（２）使用済み陽極の置換、として明白となった。 本来、電極は消耗品であるため、電極を置換する必要を改善することは不可能 であり、故に、関心は、電極の洗浄の面を除去し、電極をより少なく交換するこ とにより必然的にサービス寿命をのばすシステムの開発に向けられた。 図６は、非常に図２と類似しており、図２で用いられたものと同一の参照番号 が完全体を示すために用いられるであろう。図６に示されている通り、初期の実 施例のステンレススチール陰極２３、２４は除去され、銅電極６４、６６で置換 された。電極６４、６６は中央銅陽極２２と同じサイズ、同じ成分である。同様 に、ステンレススチール電極２６および２７は銀電極６８、７０で置換されてい る。電極２２、６４、６６、２５、６８、７０へ、６ＶＤＣまでの調整可能な反 転する電流を供給するためのパワーサプライおよび電流回路図を示している図７ を参照されたい。交流電流７２が、スイッチ７４を通して供給されており、その 電圧は可変インピーダンス７６により制御されうる。トランス７８は交流電圧を 、ブリッジ整流器８０による直流への整流を可能とするように減少させる。直流 はリレー８２の接点に接続される。タイマー８４はリレー８２を、２つの示され た位置の間で接点のセットを切り替えることにより制御する。電流計８６が引き 出されている電流の視覚的指示を提供するために供与されていても良い。 図７に示された位置において、陽端子８８は陽極２２、２５に接続され、一方 で陰端子９０は陰極６４、６６、６８、７０に接続されるであろう。見られるよ うに、タイマー８４がタイムアウトするとリレー接点はシフトされ、端子８８、 ９０の反転を引きおこし、端子８８が陰、一方端子９０が陽になるであろう。こ の極性の反転は、全ての電極の等しい消耗および洗浄を生じさせるために計時さ れる。従って、中央電極２２および２５は、外部電極６４、６６；６８、７０の ペアが陰極となったときに陽極となり、電流が反転した場合は、中央電極２２お よび２５は、外部電極６４、６６；６８、７０のペアが陽極となって陰極となる 。これにより、陽極として作用していた場合に異なった混在物を引きつける陽極 の 洗浄を可能とする。銅および銀イオンはこのように連続的に、洗浄モードにおい て生産される。実際、タイマー８４を中央電極２２、２５をたとえば１５分間陽 極として活性化し、続いて極性を例えば３０分間反転させ、外部の２つの電極６ ４、６６；６８、７０が陽極として活性化され、最適な条件が得られる。この切 り替えは連続的な方式で繰り返すことができる。このような手順は電極の寿命を ３倍まで増加させるであろう。 図８および９は、全ての電極の均一な消耗が如何に成されるかを示している。 図８においては、中央電極２２、２５は陽極として作用し金属イオンを２つの表 面９２、９４から一度に、矢印で示されているように放出する。しかしながら、 一旦電流が反転され、外部電極６４、６６；６８、７０が陽極として作用すると （図９）、金属イオンはそれぞれの電極６４、６６；６８、７０の一面９６、９ ８からのみ放出され、このように外部電極の大きさを中央電極２２、２５と同じ 大きさまで減少させるため、および中央電極が陽極として作用した場合と同じ量 の金属イオン／分を生産するには２倍の時間が必要である。システムの操作の間 に金属イオンの放出が制限される時間は無いことは明白である。 本発明は、液体浄化装置において改善を提供することは以前に言及されており 、飲用の目的を別にした浄化水には数多くの用途があることは理解されるであろ う。浄化水はプールおよび類似の水のボディにおいて好ましいばかりでなく、死 体および食物コンテナ等を水洗いするときに用いられる水として重要である。ゴ ルフコースおよびゴルフグリーンのための下水の水の使用の増加している需要と ともに、本発明は、その後に散布されるかそうではなくゴルフグリーンまたはフ ェアーウェイに応用される水を滅菌することが可能であり、本発明の幅広い応用 をさらに示す例が存在する。 本発明は、当業者にとって容易に明らかとなるように、本発明の広い範囲およ び境界内に留まるものと思われる、多くのさらなる変更を受け入れることは理解 されるであろうし、ここには本発明の広い本質および、例としてのある特定の実 施態様のみが示されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/50 ５３１ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５３１Ｑ ５５０ ５５０Ｄ ５６０ ５６０Ｆ 1/72 1/72 Ｚ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 フィッシャー−スタンプ，ジョン トーマ ス オーストラリア国 クイーンズランド州 4070 ベルボウリー カンガルー ガリー ロード 262

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．重金属銅および銀の浄化効果の組合せを、過酸化水素およびその触媒反応と ともに用いるために適応された液体浄化装置であって、前記装置が、１つの端部 に液体入口を、もう１つの端部に液体出口を有する流れ通路を決定しているボデ ィ手段を有し、前記流れ通路は、少なくとも１つの銅ベース陽極を有する第１電 極ユニット、前記第１電極ユニットの下流に配置された少なくとも１つの銀ベー スの陽極を有する第２電極ユニット、前記電極ユニットに関して提供されている それらに作動電圧を供給するための電気回路手段を有し、さらに前記流れ通路は 貯蔵手段から前記第１および第２電気分解ユニットの間の流れ通路中へのＨ₂Ｏ₂ の制御された導入のための入口を有していることを特徴とする装置。 ２．前記制御されたＨ₂Ｏ₂の導入がポンプを通したものであることを特徴とする 請求の範囲第１項記載の液体浄化装置。 ３．前記ポンプがぜん動型であることを特徴とする請求の範囲第２項記載の液体 浄化装置。 ４．それぞれの電気分解ユニットが、１組のステンレススチール陰極を等距離で 前記陽極の反対側に有する単一の陽極を有し、前記陽極および陰極が前記流れ通 路に沿ってその内部に間隔をおいて配置されていることを特徴とする前出の請求 の範囲何れか１項記載の液体浄化装置。 ５．それぞれの電気分解ユニットが、陽極と同じ材料で作成された１組の陰極を 等距離で前記陽極の反対側に有する単一の陽極であって、前記陽極および陰極が 前記流れ通路方向に沿ってその内部に間隔をおいて配置されているもの、および 、前記陽極および陰極の極性を周期的に逆転させ、前記陽極および陰極の自浄を 行うための電気制御手段を有していることを特徴とする請求の範囲第１から３項 何れか１項記載の液体浄化装置。 ６．それぞれの電気分解ユニットが、上部取り外し可能設置アセンブリ中に設置 されていることを特徴とする前出の請求の範囲何れか１項記載の液体浄化装置。 ７．前記貯蔵手段を形成している密閉コンテナに穴をあけるように適応された解 放端部を有するチューブをさらに有し、前記チューブが前記コンテナの全深まで 挿入され、前記Ｈ₂Ｏ₂を前記ポンプにより前記コンテナから排出することを可能 とするように適応されていることを特徴とする請求の範囲第２または３項記載の 液体浄化装置。 ８．前記貯蔵手段が密閉コンテナであることを特徴とする請求の範囲第１から６ 項何れか１項記載の液体浄化装置。 ９．前記貯蔵手段から前記流れ通路へのＨ₂Ｏ₂の制御された導入のための前記入 口が、前記流れ通路中に突出している分配ノズルを有していることを特徴とする 前出の請求項何れか１項記載の液体浄化装置。 10．前記チューブにおいて、溶液を含む少なくとも１つのさらなるコンテナとの 連結のためのブランチをさらに有していることを特徴とする請求の範囲第７項記 載の液体浄化装置。