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超音波振動を用いた高濃度・ ナノバブルオゾン水製造装置

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超音波振動を用いた高濃度・ ナノバブルオゾン水製造装置
超音波振動を用いた高濃度・
ナノバブルオゾン水製造装置
明星大学
教育学部 教育学科
教授 清宮 義博
1
研究背景
エコマテリアルとして、
オゾンガス(O3)と水素ガス(H2)に注目。(酸化/
還元作用をもたらしてくれる)
つまり、オゾンは過酸化水素、塩素、次亜塩素酸
より強い酸化力を有しており、現在殺菌・消毒剤と
して利用されている。その結果、上述の物質に将
来かなりの部分がオゾン水に置き換わると予測す
る報告もある。
これらを、効果的に使うためにはどうしたら良いか
2
オゾン利用の経緯
オゾンは1857年にSiemens社が放電管式
のオゾン発生器をつくって以来様々な分
野に利用されてきています。
現状で最も大量のオゾンを使用している
のは上水道水の浄化で、殺菌及び脱臭
の目的で利用されてます。
これは1905年フランスのNiceに浄水プラ
ントが建設されたのが始まりと言われて
ます。
3
現在想定されているオゾン利用分野
1. 食品殺菌・鮮度保持
2. 下水道水殺菌・脱臭・脱色・有機物低減
3. 水族館・養魚場・動物園の用水の殺菌・脱色・有機物
低減
4. 温室栽培・水耕栽培の殺菌
5. パルプの漂白
6. 室内空気の殺菌・脱臭
7. 工業排水の脱臭・有害物質除去
8. 半導体微量有機物除去
9. 冷却水配管の殺菌・殺藻
10. 有機材料の表面処理(接着力の効果の増加等)
4
オゾン(O3)や水素(H2)ガスを効果的に使う方法
1)水の中に溶け込ませる。
・本来溶けない物質をどのようにして溶け込
ませるかが重要
2)製造装置ならびに構造の問題
・コンパクトな装置であること。
(持ち運びや設置場所などを考慮)
・装置自体単純な構造であること。
(取り扱い安さやトラブル面を考慮)
5
実用化されているオゾン水の製造方法
6
新技術の基となる研究成果
ガス導入
エアーストーン
7
エアーストーンを用いた時の溶存酸素量
35
30
【酸素のみ】
【空気中で何もしない】
溶存酸素量〔mg/ℓ〕
25
20
15
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
時間〔分〕
8
超音波を付加した時の溶存酸素量
【超音波(出力100%)+酸素】1回目
35
【超音波(出力50%)+酸素】
【超音波(出力100%)+酸素】2回目
【酸素のみ】
30
【超音波(出力100%)+酸素】3回目
【空気中で何もしない】
溶存酸素量〔mg/ℓ〕
25
20
15
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
時間〔分〕
9
溶存酸素量の時間に対する減衰率
35
32.3
30
32.2
29.8
31.3
28.3
30.0
28.5
27.4
26.9
26.2
25.4
26.7
25
溶存酸素量〔mg/ℓ〕
24.2
21.7
20
18.5
15
14.6
10
9.4
5
0
0
30
60
90
120
150
180
時間〔分〕
10
水中の溶存酸素の温度依存性
11
超音波発信機を
用いた気体導入装置
12
13
従来技術とその問題点
既に実用化されているものには、気泡溶解法や
隔膜溶解法などが紹介されているが、いずれの
場合も水中の溶存酸素量は最大で、
10ppm程度なのに対して本手法では3倍の
30ppm以上溶存させることができる。
これは、超音波を効率的に使うことでマイクロバ
ブルを作り出し、その結果水中における酸素の
溶存時間を長くすることができたと考える。
14
新技術の特徴・従来技術との比較
• 従来技術の問題点であった、水中での溶存量を
飛躍的に改善することに成功した。
• 従来は機械的な撹拌やバブリングなどの手法が
取られていたが、マイクロバブル状態までには至
らなかった。本技術はそれを可能にした。
• 本技術の適用により、水中でのガス状物質の溶
存時間を2倍から3倍にすることができた。
15
想定される用途
• 本技術の特徴を生かすためには、老人福祉
業界などに適用することで寝たきり老人の衛
生面の確保に威力を発揮できると考える。
• 上記以外に、下水道の殺菌効果が得られるこ
とも期待される。
• また、オゾン水の殺菌効果についての報告を
見ると、人間が係わるあらゆる分野や用途に
展開することも可能と思われる。
16
想定される業界
• 利用者・対象
病院などの医療関係,各種研究機関,下
水道関係,老人福祉事業関係,飲食業界
など
• 市場規模
推定→数十億円の市場規模
17
実用化に向けた課題
• 現在、超音波を用いて水中にナノバブルを作
り出し、オゾンガスの溶存量を増加させるとこ
ろまで開発済み。しかし、装置をコンパクトにま
とめあげる点が未解決である。
• 今後、オゾン水をシャワーとして利用可能かど
うかについて詳細な実験データを蓄積し、実用
に適用した条件設定を行う必要がある。
• 実用化に向けて、市場調査を行い要求に合っ
た製造条件の確立と信頼性の確保に努める。
18
企業への期待
• 超音波を付加してナノバブルを作り出す技術
は、ほぼ完成していると考えている。
• オゾン水の温度と溶存量との関係など、いろ
いろな利用方法を想定したデーターの構築が
必要と考える。
• そこで、参画企業にはデーターベースの構築
のための人的援助をお願いしたい。
• 本装置をコンパクトに製品化するためのデザ
インとアイデアと熱意ある企業を求めます。
19
本技術に関する知的財産権
• 発明の名称 :気体導入装置及び気体導
入方法
• 出願番号 :特願2013-099287
• 出願人
:学校法人明星学苑
• 発明者
:清宮義博
20
お問い合わせ先
明星大学 産学連携研究センター
Tel
:042-591-5639
Fax
:042-591-5644
E-mail :seimiya@ge.meisei-u..ac.jp
タマティーエルオー株式会社
産学連携事業部
松永 義則
Tel
: 042-570-7240
Fax
: 042-570-7241
E-mail
: [email protected]
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