JPH0521534B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、生物学的系に酸素と液体を制御可能
な施与を行うための施与方法及び施与装置に関す
る。

各種分野の生物学的系の維持において、長期間
にわたり、活性成分を等量ずつ所望量施与する要
求が存在している。その場合、酸素、水、肥料、
汚染除去材、農薬及び消毒材が導入されなくては
ならない、閉鎖室、屋外、水中、及び水の外で動
物及び植物を育てる場合が例として挙げられる。

本発明の方法が、技術的出費及び保守で実質的
な簡素化をもたらし且つ／又は問題を満足に解決
する分野を次に示す： １ 養魚槽及び開水域での酸素の供給、汚染物の
除去及び消毒。

２ 適当な活性成分を水に加えられるようにし
て、植物に給水する場合、及び飲料水を動物に
与える場合。

独国特許出願番号第M16325号IX／42eは、流
れている液体に加えられる流動性添加剤の投与装
置を記載しており、投与絞り弁を介する添加剤の
供給の圧力ヘツドが、流体導管の圧力ヘツドによ
つて働く圧力調節器により調節されるようになつ
ている。独国特許公告公報第26，27，343号は、
追い出し気体（drive gas）として液化ガスが用
いられているエーロゾル包装の形式の投与装置を
開示している。独国特許公開公報第25，36，702
号は、追い出しガス容器内の圧力の発生のため微
生物を用い、これが、二酸化炭素発生発酵を起こ
す方法を同様に開示している。

独国特許公告公報第20，54，123号及び同第25，
34，892号により公知の方法は、含まれているニ
トリル、硫化物、亜硫酸塩及びチオ硫酸塩の浄化
のため流出水へ過酸化水素を加えることを示して
いる。

就中、供給管を有する容器をもつた投与装置
は、独国特許公告公報第16，67，055号及び独国
特許第12，51，278号から公知である。独国特許
公告公報第16，67，055号は、容器に保持された
固体の又は液体の化学物質の溶液の液体流入を多
チヤンネルタツプ（multichanneled tap）で調
節するようにした加圧した又は加圧してないダク
ト系投与装置を記述している。しかしながら、こ
の液体調節は、自動的に起こらなく、又、追い出
しガスを伴う接触分解する化学物質の使用を提供
しない。独国特許第12，51，578号は、多孔材料
からなる絞り弁装置の手段により、固体物質を含
む溶液を液体流に導入する装置を記述している。
又この装置は、追い出しガスの生成を伴う連続接
触分解の結果として自動投与を示すものではな
い。

本発明の１つの目的は、酸素及が生物学的系へ
加えられ得る施与方法及び施与装置を得ることで
ある。

本発明のもう１つの目的は、制御可能な施与方
法及び施与装置を提供することである。本発明の
もう１つの目的は、人手の介在を伴わずに長期間
にわたり施与を行い得る施与方法及び施与装置を
提供することである。もう１つの目的は、時間の
関数として均一に施与を行うことである。

更にもう１つの目的は、有害な副産物を生ずる
ことなしに施与を行うことである。

本発明の１つの特徴によれば、(a)第１の容器内
での過酸化水素溶液の連続的接触分解により酸素
及び水を生じさせ、(b)前記酸素を追い出しガスと
して用い、第１の容器から触媒を含んでいる少な
くとも１つの追加の容器に過酸化水素を強制的に
送り、(c)過酸化水素溶液のさらなる連続的接触分
解を前記少なくとも１つの追加の容器で生じさ
せ、(d)最終の容器からの酸素を施与することから
なる酸素施与方法が提供される。

本発明の別の特徴によれば、上記方法において
触媒の活性表面積が変化されて分解速度が制御さ
れる。

本発明のさらに別の特徴によれば、上記方法の
実施に直接使用する装置が提供され、この装置
は、過酸化水素溶液及び該過酸化水素溶液を接触
分解するための触媒を収容する第１の容器と、過
酸化水素溶液の接触分解のための触媒を収容する
少なくとも１つの追加の容器と、前記第１の容器
内での接触分解により生成した酸素が過酸化水素
溶液を前記追加の容器へと追い出し得るよう前記
第１の容器と前記追加の容器を接続する供給手段
とからなり、最終の容器からの酸素が施与され
る。

さらに本発明のもう１つの特徴によれば、上記
装置において分解中に得られる水の逃げを防ぐ収
集容器が設けられる。

本発明に従う方法及び前記方法を実施するため
の装置は、過酸化水素が、水溶液中で、酸素と純
粋な水とを生成するように安定な触媒により段階
的に分解させられるという点で特に特色がある。
過酸化水素中に豊富に準安定状態で貯えられた酸
素がこれにより得られ、そして一定して長期にわ
たり…つまり著しい傾向がない…液体の排除のた
め及び酸素の供給のために完全に用いられる。

投与（つまり、単位時間当たりの酸素発生量…
これには給送された液体量が対応する）は、固体
触媒の活性上表面に比例する。上表面の大きさの
選択により、過酸化水素溶液の濃度及び定めた温
度での投与が決定される。すると、操作時間及
び／又は待ち時間が投与容器の保留寸法によりも
たらされる。通常の３％及び／又は30％過酸化水
素溶液１中には、標準条件下で、準安定状態の
酸素10乃至100が貯えられ、この溶液が、対
応する量の液の排除に用いることができる。

多数の適切で且つ試験した触媒の中で、適当な
キヤリヤに結合させた二酸化マンガン及び活性炭
の特別な形のものが、適当に活性で、耐久性で、
寸法安定性であるということが特にはつきりし
た：特に二酸化マンガンは、分解時に小さな泡を
つくることになる高い湿潤力を発揮し、よつて、
この触媒の使用により、数ml投与／日が、達成さ
れるようになる。この２つの触媒の使用は、過酸
化水素溶液の濃度に明らかにほとんど依存しない
（これは、飽和効果により説明できる）ことが明
らかとされた。いずれの触媒も、それぞれ80℃の
温度レベルで２倍の活性を示した：これは、生物
学的系での広い領域の強い活性に相当する。

本発明の特別な具体例に従えば、標準化された
触媒が、何回かに分けられて過酸化水素溶液に入
れられるべきである。更に、容器の底面及び／又
は壁へ、固体触媒を塗布すること又は供給管の内
壁又は供給管の一部へ固体触媒を設けることも可
能である。

本発明を更によく理解するためと、本発明をい
かに実施するかを示すため、以下本発明を添付の
図面を参照して説明する。

本発明に従う投与装置は、供給管により一緒に
連結された複数のしつかりした容器から成る。第
１図では、本発明に従う装置の全体的概略図を図
式的に示しており、装置は、特別な使用領域につ
いては適当に縮少して簡素化され得る。

第１図は、容器Ａ〜Ｅを有するカスケード配置
を示している。

容器Ａは、過酸化水素溶液と触媒８を含み、溶
液と接触させているその触媒の活性領域は、例え
ばハンドルｂにより、制御可能な“ハツト”ａの
運動で調節され得る。供給管６は、容器Ａの中の
溶液から、第２の段階を形成しているもう１つの
容器Ｂへと延長しており、この具体例では、容器
Ｂは容器Ａ内に配置されている。容器Ｂも触媒８
と過酸化水素溶液を収容している。容器Ｂからも
う１つの供給管が、触媒８と過酸化水素溶液を含
んでいる第３段階の容器Ｃへと延長している。容
器Ｃは、この具体例ではもう１つの容器Ｄ内に収
容されていてもう１つの供給管によりそれに連通
している。容器Ｄは、トラツプの役目をしてお
り、施与されるべき液体を含んでいる容器Ｅと連
通している。

容器Ａ，Ｂ及びＣの中にある過酸化水素溶液
は、接触分解して水と酸素を生成する。供給管６
の外で且つ容器Ａ内で生成した酸素は、容器Ａを
加圧し、過酸化水素溶液のいくらかを管６を介し
容器Ｂへと圧入する。ここでも、過酸化水素溶液
の接触分解が起こり、生成した酸素により同様に
過酸化水素が容器Ｃへと圧入される。ここでも、
更に分解が起こり酸素だけ、又は酸素、水及び過
酸化水素からなる混合物が、容器Ｄへと噴出され
る。この場合に気体である酸素だけが容器Ｅへと
出て行くことができるため、容器Ｅを加圧し、容
器Ｅ内の液体を制御された速度で押し出す。別法
として、容器Ｅを省略してもよく、酸素を、例え
ば養魚槽に用いてもよい。

容器Ｄは、容器Ｅから計量されるべき液体への
液体の供給が所望されないとき、収集容器として
働く。

投与プロセスは、触媒８の露出活性面の大きさ
の選択により、投与容器Ａ（その壁は、溶液に対
して化学的に安定でなければならない）中で調節
され、触媒８は、溶液と接触し、供給管外で気体
を放出する。これは、標準的な触媒ベレツトによ
り起こるか、又は制御可能な“ハツト”ａにより
液体から調節できるように遮蔽した、又は供給管
の下方に少距離移動させた大きなブロツクにより
起こる。制御手段は、組合せることもできる。制
御は手動操作ｂによるか、又は自動的に行うこと
ができる。自動的に行う場合は浸透圧を利用し
て、プフエフアー・クレイ・セル（Pfeffer clay
−cell）により行えるが、これは脱気された半透
膜の隔壁が粘土質の円筒形を形成し、それがヘキ
サシアノ鉄（）ナトリウム塩の水溶液で満た
されている装置が硫酸銅水溶液中に浸漬されてい
ることからなるものである。

特定の使用分野では、第２／３図及び４／５図
に示した以下に記載の簡単なものが提供される。

本発明に従う投与装置の第１の簡素化した具体
例を、第２図及び第３図に示す：図中、参照数字
はそれぞれ次のものを意味する：１……バラス
ト、２……容器壁、３……シール、４……おお
い、５……キヤツプ、６……供給管、７……目
盛、８……触媒、９……気体クツシヨン、Ａ……
容器、Ｂ……容器。

容器Ａ内で生成した酸素は、キヤツプ５の下の
容器Ｂへと管６を介して過酸化水素を押しやり、
容器Ｂでは、キヤツプ５の下と周囲とで更に接触
分解が起こる。このようにして、酸素はキヤツプ
の下側に保持されると共に気体クツシヨン９とし
てキヤツプを包囲する。即ちこれにより以下に述
べるようにして容器内への水の侵入を防ぐと共
に、触媒８の不活性化を防げるクツシヨンとして
の役割を果たすものである。しかしながら、過酸
化水素の全てが分解するわけではなく、僅かだが
一定の流れが、キヤツプ５の側部に沿つて逃げ
る。

操作に当り、装置は、水中に直立位置をとつて
沈められる。水中への導入にあたり、キヤツプ５
の下の空気クツシヨンが、容器５内の投与溶液の
希釈を防ぐ。容器Ｂ内の自由に発生する酸素は、
周囲水中の溶存量に実質的に寄与しない。何故な
ら、遊離酸素は、水にはほとんど溶けないからで
ある。容器Ｂ内で分解され遊離して発生する酸素
は専らキヤツプの下側の気体クツシヨンを維持す
るために役立つものであり、一種の弁としての作
用を行う。つまり、容器内に液体が少なくなつた
場合でも外部から水が侵入することは防止され、
その一方で僅かな量の過酸化水素水がキヤツプの
側部に沿つて逃げることが許容される。また触媒
８の近傍においてさらに気体クツシヨン９を形成
することにより、触媒の活性の維持を行う。触媒
８上に水が漏れてしまうと、触媒の不活性化を招
来するからである。

必須な操作は、装置から逃げる未分解の残留過
酸化水素によりかなり達成される。過酸化水素
は、完全に水に可溶性であり、この理由から、最
も離れた隅、即ち臨界的な位置にまで迅速に拡散
する：これは、水の酸還電位を上げ、例えば硫化
水素及び卵白の有毒な異化生成物を無毒な物質へ
と酸化する：これは、水の混濁、例えば珪藻類
（diatomacae）及びバクテリアを分解し、高等植
物及び幼魚（fish fry）に対し完全に無害な濃度
とする。

過酸化水素は、ガラス表面及び粗上面〔例えば
“モールド（mould）”〕で分解するので、水は、
全体として、遊離酸素に富まされ、過酸化水素の
濃度が過度に大きくなることが制限される。

水中での過酸化水素の分解速度及び酸素の消費
は、温度に依存する。過酸化水素の容積と、装置
の大きさとは、非常に小さくできる。何故なら例
えば、30％の溶液では、17500倍の酸素が、準安
定状態で貯蔵でき、25℃では飽和した水に溶けて
最適に使用できるからである。装置の特に顕著な
利点は、例えば、水の開水域及び氷の閉鎖層下
で、半年以上も長期にわたり問題なく機能すると
いうことである。

第４図及び第５図では、本発明に従うもう１つ
の簡素化した具体例が示されている。図中、参照
数字は、それぞれ次の意味を有する：８……触
媒、１０……容器Ａ用の充填開口、１２……分解
管、１３……容器Ｅ用の充填開口、１４……容器
Ｅの供給管。

この具体例は、植物に給水するため、及び動物
に飲物を与えるために用いられ得、適当な活性成
分を水に加えることができ、通常は、水で活性成
分を少し希釈することは、重要でないので、第１
図の収集容器Ｄは、省ける。更に、容器Ｂ及びＣ
で形成された第１図のカスケード段階は、触媒ペ
レツト８で満たされた簡単で十分長い管１２によ
り置き代えられ得ることが示されている。分解速
度と周期して、濃度の調節が、入口から出口に向
け十分ゆつくりと起こる。数ppm程度のまだ存在
する痕跡量は、液体容器Ｅ（触媒が入れてある場
合）にまだ存在する触媒により終局的に分解され
得る。投与容器及び分解管は、第４図に示した大
きな液体容器Ｅに何倍も（10乃至100倍）が容易
に収容され得る。

投与装置は、使用に際し、供給されるべき系に
所望の方法で装着され得、そして例えば高い高さ
までの養生生長する植物は、チユーブを有する供
給管１４の相当する長さを所望に応じて設けて、
土壌から栄養分と水とが供給され得る。

それぞれの記載具体例で触媒は、好ましくは活
性炭（例えばここヤシ殻炭）又は二酸化マンガン
である。

以上に述べたように本発明によれば、温度に依
存した酸素の放出が可能となり、またそれによる
液体の押し退けも行うことができる。温度が高い
場合、即ちより多くの酸素が必要とされる場合
に、本発明の装置はより多くの酸素を放出すると
いう効果がある。また本発明の装置はこのような
作用を営むに当たり、電気設備等を一切必要とし
ない利点もある。さらに本発明では痕跡量の過酸
化水素が容器内の水中に放出されて酸素のキヤリ
ヤとして機能し、そのために酸素が容器内で容易
に溶解するという利点もあることが見出されてい
る。そのため容器内の酸化還元電位は上がる。し
かしこの痕跡量の過酸化水素は生物に対して何ら
有毒なものではない。

本発明は、例示した具体例のみに限定されるも
のではない。本発明は、本発明の精神から逸脱す
ることのない装置の例及び方法の全てに及ぶもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う施与装置の具体例を図
式的に示している。第２図は、本発明に従う施与
装置の簡素化した具体例の側面図である。第３図
は、第２図の装置の平面図である。第４図は、本
発明に従うもう１つの具体例の正面図である。第
５図は、第４図の装置の平面図を示す。 Ａ……容器、Ｂ……容器、Ｃ……容器、Ｄ……
容器、１……バラスト、２……容器壁、３……シ
ール、４……おおい、５……キヤツプ、６……供
給管、７……目盛、８……触媒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 第１の容器内での過酸化水素溶液の連続
   的接触分解により酸素及び水を生じさせ、 (b) 前記酸素を追い出しガスとして用い、第１の
   容器から触媒を含んでいる少なくとも１つの追
   加の容器に過酸化水素溶液を強制的に送り、 (c) 過酸化水素溶液のさらなる連続的接触分解を
   前記少なくとも１つの追加の容器で生じさせ、 (d) 最終の容器からの酸素を施与することからな
   る、酸素施与方法。 ２ 少なくとも第１の容器が過酸化水素溶液に対
   して化学的に安定である、特許請求の範囲第１項
   の方法。 ３ 寸法安定性を有する触媒が用いられる、特許
   請求の範囲第１項の方法。 ４ 標準化された触媒ペレツトが使用される、特
   許請求の範囲第１項の方法。 ５ 段階(d)が生物学的系において行われる、特許
   請求の範囲第１項の方法。 ６ (a) 第１の容器内での過酸化水素溶液の連続
   的接触分解により酸素及び水を生じさせ、 (b) 触媒の活性表面積を変化させて分解速度を制
   御し、 (c) 前記酸素を追い出しガスとして用い、第１の
   容器から触媒を含んでいる少なくとも１つの追
   加の容器に過酸化水素溶液を強制的に送り、 (d) 過酸化水素溶液のさらなる連続的接触分解を
   前記少なくとも１つの追加の容器で生じさせ、 (e) 最終の容器からの酸素を施与することからな
   る、酸素施与方法。 ７ 過酸化水素溶液及び該過酸化水素溶液を接触
   分解するための触媒を収容する第１の容器と、過
   酸化水素溶液の接触分解のための触媒を収容する
   少なくとも１つの追加の容器と、 前記第１の容器内での接触分解により生成した
   酸素が過酸化水素溶液を前記追加の容器へと追い
   出し得るよう前記第１の容器と前記追加の容器を
   接続する供給手段と、酸素を施与する最終の容器
   とからなる、酸素施与装置。 ８ 前記供給手段が第１の容器の頂部から前記追
   加の容器へと延長している供給管を含んでなり、
   供給管はその上端にカツプ部材がかぶせられたも
   のである、特許請求の範囲第７項の装置。 ９ 前記追加の容器が第１の容器内に配置されて
   いる、特許請求の範囲第７項の装置。 １０ 少なくとも１つの容器の底面及び／又は
   壁、供給手段の内側又は供給手段の一部に、固体
   触媒が被覆又は塗布されている、特許請求の範囲
   第７項の装置。 １１ 供給手段が、触媒を完全に又は部分的にお
   おうべく動き得るよう設けられた管である、特許
   請求の範囲第８項の装置。 １２ 前記最終の容器が液体を収集する、特許請
   求の範囲第７項の装置。