超音波振動を用いた高濃度・ ナノバブルオゾン水製 …1...
TRANSCRIPT
1
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
2
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
3
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。
4
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）
5
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）
6
実用化されているオゾン水の製造方法
7
ガス導入
新技術の基となる研究成果
エアーストーン
8
0
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
溶存酸素量〔mg/ℓ〕
時間〔分〕
【酸素のみ】 【空気中で何もしない】
エアーストーンを用いた時の溶存酸素量
9
0
5
10
15
20
25
30
35
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
溶存酸素量〔mg/ℓ〕
時間〔分〕
【超音波（出力100%）＋酸素】1回目
【超音波（出力50%）＋酸素】
【超音波（出力100%）＋酸素】2回目
【酸素のみ】
【超音波（出力100%）＋酸素】3回目
【空気中で何もしない】
超音波を付加した時の溶存酸素量
10
9.4
14.6
18.5
21.7
24.2
26.7
28.5
30.0
31.3
32.3 32.2
29.8
28.3 27.4 26.9
26.2 25.4
0
5
10
15
20
25
30
35
0 30 60 90 120 150 180
溶存酸素量〔mg/ℓ〕
時間〔分〕
溶存酸素量の時間に対する減衰率
11
水中の溶存酸素の温度依存性
12
超音波発信機を
用いた気体導入装置
13
14
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。
15
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。
16
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。
17
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
18
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。
19
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。
20
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
21
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]