(57)【要約】  【課題】沿面放電素子で発生するオゾンのみならず、ラジカル、イオン、その他の化学的活性種と霧の相乗効果による殺菌・脱臭方法を提供する。  【解決手段】室内の空気を吸引するファンを一端に有するダクト内に沿面放電素子を配し、その後流に噴霧ノズルを配することで、室内の空気を直接沿面放電に晒したうえ、沿面放電で生成されたオゾン、イオン、化学活性種を噴霧ノズルで生成した霧と混合するとともにダクトの他端から室内に放出する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の空気を吸引するファンを一端に有するダクト内に沿面放電素子を配し、その後流に噴霧ノズルを配することで、室内の空気を直接沿面放電に晒したうえ、沿面放電で生成されたオゾン、イオン、化学活性種を噴霧ノズルで生成した霧と混合するとともにダクトの他端から室内に放出することを特徴とする殺菌脱臭方法。
【請求項２】
ファンにより吸引された空気流を２つに分けて、一方の空気流はダクトの中央部を流して沿面放電素子に当てた後、その直後に置いた噴霧ノズルで生成された霧と沿面放電で生成されたオゾン、イオン、化学的活性種を霧と混合するとともに、他方の空気流はダクト内部の壁面側を流すことで、混合されたオゾン、イオン、化学的活性種及び霧を搬送することことを特徴とする請求項１に記載の殺菌脱臭方法。
【請求項３】
ダクトの一端に室内の空気を吸引するファンを設け、ダクトの内部に、沿面放電素子を配し、さらに、その後流に噴霧ノズルを配することを特徴とする殺菌脱臭装置。
【請求項４】
ファンの後流に仕切り板を設け、ファンによる空気流を分割し、一方は中央部を流して沿面放電素子に当て、他方をダクト内の壁面側を流すようにしたことを特徴とする請求項３に記載の殺菌脱臭装置。
【請求項５】
円筒状の誘電体の外面に放電電極を有し、該誘電体の内側に誘導電極を有する沿面放電素子を用い、さらに、該円筒状誘電体の内部にヒータを取り付けたことを特徴とする請求項３〜４に記載の殺菌脱臭装置。
【請求項６】
噴霧ノズルが圧縮空気供給口と液体供給口を有する二流体ノズルであることを特徴とする請求項３〜５に記載の殺菌脱臭装置。
【請求項７】
２流体ノズルの液体供給口とそれに連結された水タンクとの間に水の流量調整バルブを設けたことを特徴とする請求項３〜６に記載の殺菌脱臭装置。
【請求項８】
請求項６〜７に記載の殺菌脱臭装置であって、該２流体ノズルの圧縮空気供給口に連通したコンプレッサ内部に設置した筺体を一体的に取付けることを特徴とする殺菌脱臭装置。
【請求項９】
請求項６〜７に記載の殺菌脱臭装置であって、該２流体ノズルの圧縮空気供給口に連通したコンプレッサ内部に設置した筺体を分離して用いることを特徴とする殺菌脱臭装置。
【請求項１０】
霧を生成するために用いる水として界面活性作用を有する放電処理水を用いることを特徴とする請求項３〜９に記載の殺菌脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、病院やホテル、レストラン、宴会場などの業務用室内空間や住宅などの居住空間、さらに、船、列車、バス、車等の輸送手段の室内空間、及び、これら空間内に置かれた物をプラズマで生成されるオゾン、イオン、化学的活性種を霧と併用することで殺菌・脱臭を行う方法ならびに装置に関するものである。また、ビニールハウスや野菜倉庫などで野菜や果物の病害駆除、腐敗防止のために殺菌・脱臭を行う方法ならびに装置に関するものである。また、ゴミ貯留室などの廃棄物処理施設、下水処理場、皮革工場、その他悪臭環境の臭気改善を行うための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
殺菌脱臭効果を高めるためにオゾン霧を用いて殺菌や脱臭を行う方法ならびに装置はいくつか提案されており、例えば、二流体ノズルを用いて水を加圧オゾンガスで噴霧する方法（特許文献１）、また、加圧オゾンガスと圧縮空気を混合することで二流体ノズルを駆動する圧力を高める方法（特許文献２）などがある。さらに、これらの欠点を改善する方法として、２流体ノズルで生成した霧に、該２流体ノズルの霧出口にオゾンガスを供給することでオゾンを溶解させた上で、霧に溶解しない残存オゾンを含む空気で該霧（オゾン霧）を噴出させる方法ならびに装置を本発明者は出願している（特許文献３）。
【特許文献１】特開２０００−３１６９５６号公報
【特許文献２】特開平１０−２２６５０３号公報
【特許文献３】特開２００４−１７３９０４号公報
【０００３】
しかしながら、これらの方法はオゾンガスを放電を用いたオゾナイザーで生成したのち２流体ノズル若しくはノズル出口に配管からオゾンガスを供給するもので、放電で生成されたオゾン以外のラジカル、イオンやその他の化学的活性は該配管中で緩和、失活してしまい、殺菌や脱臭に有効に作用するのは長寿命のオゾンのみである。
【０００４】
その結果、殺菌や脱臭の効果を得るため、オゾナイザーが大型化したり過剰のオゾンを用いる必要があった。
【０００５】
また、２流体ノズルの内部は直接オゾンガスに接触するため、オゾンによる腐食、また、オゾンガスを２流体ノズルの駆動源とする場合（特許文献１ならびに２）にはオゾンガスの圧力や濃度などの条件を考慮して２流体ノズルの選定を行う必要があり、選択の幅が狭かった。
【０００６】
さらに、オゾナイザーを別置するため、オゾナイザーの配管やオゾナイザーを駆動するためにポンプが必要であった。
【０００７】
これらの結果、特許文献１から３の記載の装置では、構造が複雑となり、高価となってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
オゾンガスの圧力に依存しない２流体ノズルで生成される粒径の非常に小さいな霧と沿面放電で発生するオゾン、イオン、化学活性種の相互作用により殺菌・脱臭性能を高め、さらに、これら霧やオゾン、イオン、化学活性種をファンで遠方まで到達させ、それらの結果、殺菌・脱臭に要する時間の短縮、装置の小型化ならびに低コストを実現することである。
【０００９】
他の目的は、殺菌・脱臭空間の空気そのものを沿面放電に晒すことで、沿面放電で発生する寿命は短いが化学的活性の強いラジカルによって殺菌・脱臭処理することで、さらなる殺菌・脱臭時間の短縮と装置の小型化・低コスト化を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は室内の空気を吸引するファンを一端に有するダクト内に沿面放電素子を配し、その後流に噴霧ノズルを配することで、室内の空気を直接沿面放電に晒したうえ、沿面放電で生成されたオゾン、イオン、化学活性種を噴霧ノズルで生成した霧と混合するとともにダクトの他端から室内に放出する殺菌・脱臭対象面や空間に噴霧することを特徴とする。
【００１１】
また、ファンにより吸引された空気流を２つに分けて、一方の空気流はダクトの中央部を流して沿面放電素子に当てた後、その直後に置いた噴霧ノズルで生成された霧と沿面放電で生成されたオゾン、イオン、化学的活性種を霧と混合するとともに、他方の空気流はダクト内部の壁面側を流すことで、オゾン、イオン、化学的活性種及び霧の混合流を搬送することことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
ファンによって殺菌・脱臭空間の空気がダクト内に吸引され、ダクト内に取り付けられた沿面放電素子に直接晒されることで沿面放電によって生成されるオゾンやイオン、その他の化学活性種によって空気中の硫化水素、アンモニアなどの悪臭成分が反応し脱臭されるとともに、ダクトに吸引された空気中に含まれる浮遊菌にも作用して殺菌を行うことができる。特に、沿面放電素子に直接晒すことで、寿命は短いが化学的活性に富む酸素ラジカル、窒素ラジカル、ヒロドキシラジカルなどのラジカルも殺菌・脱臭反応に寄与することができる。
【００１３】
沿面放電で生成されたオゾン、イオン、長寿命の化学的活性種は、噴霧ノズルで生成された霧（特に２流体ノズルで生成する微細霧）に吸収、衝突しながらファンによって殺菌・脱臭空間に拡散していく。室内空気に含まれる悪臭成分や細菌、ビールスなどがこの霧粒子に衝突して霧（水）に吸着・溶解することで空気中の細菌、ビールス及び悪臭物質が殺菌・脱臭される。逆に、室内空気に含まれる悪臭成分や細菌、ビールスなどが霧粒子に衝突して霧（水）に吸着・溶解し、さらに、この霧粒子に沿面放電で生成されたオゾン、イオン、長寿命の化学的活性種が衝突する場合もあるが、いずれの場合も、霧粒子を媒体として殺菌・脱臭が進行する。
【００１４】
最終的に、壁、床、その他室内に置いてある物の表面に霧ならびに沿面放電で生成されたオゾン、イオン、長寿命の化学的活性種が付着し、これら表面に吸着されている悪臭成分や付着してる細菌やビールスに作用して殺菌・脱臭することができる。
【００１５】
また、霧は途中で蒸発していくため、殺菌・脱臭空間の湿度を高めることができる。オゾンを用いた殺菌・脱臭は、高湿度、特に８０％以上が効果的であるため、霧を微細化するほど蒸発が促進され、オゾンによる殺菌・脱臭が効果的となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明に殺菌脱臭方法を模式的に表したものである。ファン１からダクト３に室内の空気が取り込まれ、仕切板２によって取り込まれた空気流が中央部を流れる空気流６とダクト壁面を流れる空気流７に分けられる。
【００１７】
仕切り板出口には沿面放電素子４を、中央部を流れる空気流６が、直接、沿面放電素子４に当たるように配しておく。沿面放電素子４はその近傍に沿面放電８を発生し、酸素ラジカル、窒素ラジカル、ヒドロキシラジカル、オゾンなど化学反応性に富む粒子を生成しており、中央部を流れる空気流６は沿面放電８に直接晒される。その結果、空気中に含まれる悪臭物質や細菌、ビールスにこれら反応性に富む粒子が射突すると脱臭、殺菌が進行する。
【００１８】
同時に、沿面放電素子４は沿面放電８で発生する熱を中央部を流れる空気流６によって奪われる結果、高温となることなく安定した放電が得られる。
【００１９】
沿面放電素子４の直後に噴霧ノズル５を置いて、噴霧ノズル５から霧９を噴出する。沿面放電で発生したオゾン、イオン（Ｈ３Ｏ＋、Ｏ２−など）、長寿命の化学的活性種（Ｏ２＊：酸素の励起種など）はダクト中央部を流れる空気流６から形成された混合流１０により運ばれ、霧に射突し、霧に溶解したり、霧を帯電させたり、または、霧の表面張力に捕られた細菌、ビールスを殺菌したりする。
【００２０】
噴霧ノズル５で生成される霧の粒子をできるだけ小さくすると表面積が大きくなるため、オゾン、イオン、長寿命の化学的活性種などは、霧との衝突確率が大きくなり、霧粒子に良く吸収される。すなわち、オゾン、イオン、長寿命の化学的活性種などの分子入射量は霧の表面積（半径の２乗）に比例するためである。
【００２１】
また、霧に射突しなかったオゾン、イオン、長寿命の化学的活性種は霧と共に混合流１０、ならびに、ダクト壁面を流れる空気流７から形成された搬送流１１によって脱臭、殺菌空間へと搬送されていく。その搬送課程でも前項記載の反応が進行する。
【００２２】
この場合、搬送流１１が混合流１０を外側から包み込むが如く搬送するため、オゾン、イオン、長寿命の化学的活性種ならびに霧を遠方まで輸送することができる。なお、混合流１０と搬送流１１は徐々に混じり合っていくため、明確な境界はないが、図１には模式的に示した。
【００２３】
さらに、最終的に、壁、床、その他室内に置いてある物の表面にオゾンなどを吸着した霧が付着し、これら表面に吸着されている悪臭成分や付着してる細菌やビールスに作用して殺菌・脱臭することができるわけである。また、表面に付着した霧にオゾン、イオン、長寿命の化学的活性種が衝突、吸着されて殺菌、脱臭が進む。
【００２４】
また、霧は途中で蒸発していくため、殺菌・脱臭空間の湿度を高めることができる。殺菌・脱臭空間に残余するオゾンは高湿度（特に８０％以上）でより効果的となる。
【００２５】
図２は本発明による殺菌脱臭装置の１例を示す。ダクト２２の一端にファン２１を配し、その後ろに仕切板２３を置く。仕切板２３は図３に示したように前方から後方にかけてその間隔が狭められいる。また、仕切板２３とダクト２２の間には外側に間隙４４が設けてある。
【００２６】
ファン２１により吸い込まれた空気は仕切板２３により、中央部を流れる空気流と外側のダクト側を流れる空気流に分割され、中央部を流れる空気流は仕切板により流速を早めながら、仕切板の直後に置かれた沿面放電素子３６に当たるようになっている。
【００２７】
沿面放電素子３６は、例えば図４に示すような円筒型セラミック４６に、誘電電極３４、誘電体（セラミック）３３、放電電極３２、表面保護槽４５を順次形成したものを用いると良い。放電電極３２ならびに誘導電極３４を高周波高圧電源２５（パルス電源でも可）にアース線２４と高電圧線２６で接続するためのアース端子２９と高電圧端子３０はフランジ３１を介してダクト２２の外部に設けることで、沿面放電で生成する酸や塩による高電圧の短絡事故を防止できる。また、図示はしていないが、ダクト２２とアース線を２４を共に接地し、誘導電極３４に高電圧を印加することで、ダクト２２と放電電極３２間の短絡も防止できる。
【００２８】
また、沿面放電素子３６の円筒型セラミック４６の内部にヒータ３５を熱伝導シリコン４７を介して密着させる。そして、ヒータ３５に、装置始動時の一定期間、若しくは、定期的にヒータ電源２８を接続し沿面放電素子を加熱すると良い。
【００２９】
本装置は霧を発生させて殺菌脱臭空間に散布するため、該空間は湿度が上がってしまう。特に、ゴミの低温貯留庫などでは、湿度が１００％になってしまう場合もある。そのため、沿面放電素子３６が吸湿したり、結露したりして、高周波高電圧を印加しても、そのままでは沿面放電を発生しない場合がある。また、硝酸塩が沿面放電素子３６の表面に生成している場合には、硝酸塩が吸湿、潮解して、沿面放電の発生を阻害する。
【００３０】
その場合、ヒータ３５で予め沿面放電素子３６の水分を放出しておくと、沿面放電の発生が容易となる。その後は、沿面放電素子３６は自らの放電による発熱で水分の吸着が防止できるため、通常は、ヒータ３５は沿面放電素子３６の放電開始前のみ通電すれば良い。
【００３１】
次に、沿面放電素子３６の直後に２流体ノズル３７を配置し、ノズル出口３８から霧を発生させる。２流体ノズル３７には圧縮空気配管３９とバルブ４１を有する水配管４０が接続されている。コンプレッサ配管４２に２流体ノズル３７を駆動するための圧力と流量を供給できるコンプレッサー６９（図５）を接続し、水タンク配管４３に水タンク６０（図５）を接続すればノズル出口３８から霧が発生する。
【００３２】
対象の殺菌・脱臭空間が狭い場合、例えば、自動車の室内の場合、霧の発生量を減少させて室内が濡れないようにする必要があれば、バルブ４１で調整することも可能である。
【００３３】
図５は、図２のダクト２２、高周波高圧電源２５や配線類（ヒータ配線２７、高周波高電圧電源配線５９，ファン配線５８）を筺体６１に納めた沿面放電・霧発生部６２とコンプレッサー６９とタイマー制御回路５４、ならびに、図示されていないスイッチなどを筺体５３に納めたベース部７０からなる本発明による殺菌脱臭装置である。
【００３４】
沿面放電・霧発生部６２には、水タンク６０がその側面に納められるようになっており、ベース部７０と一体として使用することもできるし、分離して使用することもできる。
【００３５】
分離して使用する場合は、例えば、ベース部を自動車車室内や低温保冷庫などの殺菌・脱臭空間の外に置いて配線５５と圧縮空気配管６６を延長すれば良い。分離しての使用は、殺菌・脱臭対象の空間は狭かったり、環境が劣悪の場合であり、タイマー制御回路５４やコンプレッサー６９をそれら空間で使用できない場合に都合が良い。
【００３６】
水としては、通常は粒子状浮遊物質のない清浄な水道水を用いるが、特に、殺菌作用の強化をする場合には、ホルマリンなどの薬剤を併用（最初はホルマリンなどの薬剤を使用し、その後水に切り替える）しても良いが、表面活性作用を付与された水（例えば、オゾン処理、放電処理、マイクロバルブ注入処理を長時間にわたり行うことで表面活性作用が付与された水）を用いると、霧が細菌やウィルスを抱えた粒子に付着した場合表面活性作用により細菌やウィルスを水分の膜で覆うため、オゾンがその水膜に溶け込んで殺菌効果が増加する。また、同様に表面での脱臭作用も増大する。
【実施例】
【００３７】
図５に示した構成の装置に於いて、２流体ノズル４１から２リットル毎分で水道水を噴霧した。この時の霧の粒径は４０マイクロメータであった。沿面放電素子３７を２０Ｗの放電電力を供給した。この時のオゾン発生量は０．４ｇ／ｈであった。ファン２１を駆動しダクト２２から、１００ｍ３／ｈで空気を流した。
【００３８】
２０ｍ３の部屋に１：１０の割合でアンモニア水（アンモニア約１０重量体積％）と水を混合し臭気源とした溶液を15分間加熱した後そのまま１５分放置したところ、室内アンモニア濃度は２６ｐｐｍとなった。同様に、前記溶液を１５分間加熱後に１５分間前項記載の装置を稼働させたところ、室内のアンモニア濃度は１５ｐｐｍと稼働させない場合に比べ大幅に低下した。
【００３９】
また、２０ｍ３の部屋で、前記の装置を駆動させ、落下菌を調べた。落下菌はフードスタンプ(日水製薬株式会社、標準寒天およびＸ−ＧＡＬ寒天)を、室内に装置稼働直後から、１０分間暴露、６０分間暴露、運転終了後１０分間、６０分間暴露で調べた。いずれのサンプルからも落下菌のコロニーの発現を確認できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の殺菌脱臭方法の原理を示す模式図である。
【図２】この発明の殺菌脱臭装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】この発明に用いる仕切板の断面図である。
【図４】この発明に用いる沿面放電素子の断面図である。
【図５】この発明の殺菌脱臭装置の実施の別の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      ファン
２      仕切板
３      ダクト
４      沿面放電素子
５      噴霧ノズル
６      中央部を流れる空気流
７      壁面を流れる空気流
８      沿面放電
９      霧
１０      混合流
１１      搬送流
１２      霧粒子
２１      ファン
２２      ダクト
２３      仕切板
２４      アース線
２５      高周波高圧電源
２６      高電圧線
２７      ヒータ配線
２８      ヒータ電源
２９      アース端子
３０      高電圧端子
３１      フランジ
３２      放電電極
３３      誘電体
３４      誘導電極
３５      ヒータ
３６      沿面放電素子
３７      ２流体ノズル
３８      ノズル出口
３９      圧縮空気配管
４０      水配管
４１      バルブ
４２      コンプレッサ配管
４３      水タンク配管
４４      間隙
４５      表面保護層
４６      円筒型セラミック
４７      熱伝導シリコン
５１      プラグ
５２      電源コード
５３      筺体
５４      タイマー制御回路
５５      配管
５６      コネクタ
５７      配線コネクタ
５８      ファン配線
５９      高周波高電圧電源配線
６０      水タンク
６１      筺体
６２      沿面放電・霧発生部
６３      水継手
６４      空気継手
６５      水タンク配管
６６      コンプレッサ配管
６７      コンプレッサヘッド
６８      フィルタ
６９      コンプレッサ
７０      ベース部
【図１】
2006109924.tif 000003
【図２】
2006109924.tif 000004
【図３】
2006109924.tif 000005
【図４】
2006109924.tif 000006
【図５】
2006109924.tif 000007