(57)【要約】【課題】高湿度状態となることがある空間において良好に除菌を行える除菌装置及び除菌方法を提供することにある。【解決手段】送風手段３の働きにより、除菌対象空間１内の気体を処理空間４に吸引して除菌対象空間１に戻す送風路５と、処理空間４に設けられたマイクロプラズマ発生手段６と、気体を加熱し結露を防止する結露防止手段７と、を備え、マイクロプラズマ発生手段６が、互いに略平行に配置される一対の電極板８と、電圧印加装置とを備えて構成されるとともに、一対の電極板８の夫々に、複数の貫通孔を電極板の厚み方向に形成して構成され、一対の電極板８の対向する表面の少なくとも一方に誘電体層が形成されるとともに、結露防止手段７が、処理空間４内若しくは送風路５において、気体の流れ方向においてマイクロプラズマ発生手段６の上流側に設けられた除菌装置。【選択図】図１
2012200459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高湿度状態となることがある除菌対象空間における菌を除菌する除菌装置であって、
送風手段の働きにより、前記除菌対象空間内の気体を処理空間に吸引して前記除菌対象空間に戻す送風路と、
前記処理空間でマイクロプラズマを発生するマイクロプラズマ発生手段と、
前記気体により結露が発生するのを防止する結露防止手段と、を備え、
前記マイクロプラズマ発生手段が、互いに略平行に配置される一対の電極板と、前記電極板にプラズマ発生用の電圧を印加する電圧印加装置とを備えて構成されるとともに、前記一対の電極板の夫々に、複数の貫通孔を前記電極板の厚み方向に形成して構成され、前記一対の電極板の対向する表面の少なくとも一方に誘電体層が形成され、
前記結露防止手段が、前記処理空間内若しくは前記送風路において、気体の流れ方向における前記マイクロプラズマ発生手段の上流側に設けられた除菌装置。
【請求項２】
前記除菌対象空間内の気体を外部に排出する排出手段を備えるとともに
前記排出手段にオゾン分解除去手段が設けられた請求項１に記載の除菌装置。
【請求項３】
前記送風手段、前記結露防止手段及び前記マイクロプラズマ発生手段を働かせ、前記除菌対象空間内の前記気体を除菌する除菌中、或は除菌後の所定時間内に、前記除菌対象空間内への人の侵入を制限する制限手段が設けられた請求項１又は２に記載の除菌装置。
【請求項４】
高湿度状態になることがある除菌対象空間における菌を除菌する除菌方法であって、
送風手段の働きにより、前記除菌対象空間内の気体を処理空間に吸引して前記除菌対象空間に戻すとともに、
互いに略平行に配置される一対の電極板と、前記電極板にプラズマ発生用の電圧を印加する電圧印加装置とを備えて構成されるとともに、前記一対の電極板の夫々に、複数の貫通孔を前記電極板の厚み方向に形成して構成され、前記一対の電極板の対向する表面の少なくとも一方に誘電体膜が形成されて成る、マイクロプラズマ発生手段により、前記処理空間においてマイクロプラズマを発生して前記気体の除菌を行うに、
前記除菌対象空間内若しくは送風路において、気体の流れ方向において前記マイクロプラズマ発生手段の上流側に設けられた結露防止手段により、前記気体の状態を前記マイクロプラズマ発生手段において結露を発生しない状態に制御し、前記マイクロプラズマ発生手段に送り、気体の除菌を行う除菌方法。
【請求項５】
前記送風手段、前記結露防止手段及び前記マイクロプラズマ発生手段を働かせ、前記除菌対象空間内の前記気体を除菌する、又は、除菌した後、
前記気体に含まれることがあるオゾンを分解除去するオゾン分解除去手段を働かせて、前記除菌対象空間内の前記気体に含まれるオゾンを分解除去し、除菌対象空間外へ排出する請求項４に記載の除菌方法。
【請求項６】
前記送風手段、前記結露防止手段及び前記マイクロプラズマ発生手段を働かせ、前記除菌対象空間内の前記気体を除菌する除菌中、或は除菌後の所定時間内に、前記除菌対象空間内への人の侵入を制限する請求項４又は５に記載の除菌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高湿度状態となることがある除菌対象空間における菌を除菌する除菌装置及び除菌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば浴室のように高湿度状態となることがある空間では、結露などにより壁面や床面に水や湯が付着した状態が維持され易いため、カビが発生し易い。このような問題を解決するため、薬剤の散布によるカビの駆除や、換気装置の運転で空間内の湿度を下げることによるカビの繁殖の抑制が、従来から行われている。
【０００３】
一方、近年、大気圧マイクロプラズマを用いた環境浄化技術の開発が積極的に行われている。特許文献１には、μｍオーダーの間隔を空けて平行に並べられた電極間に電圧を印加することでマイクロプラズマを発生させる装置が示されている。このようにしてマイクロプラズマを発生させた場合、電極間でストリーマ放電が生じ、大気分子の電離や電子移動反応が促進され、オゾン、イオン、ラジカルなどの活性種が大量に発生する。これらの活性種は、カビ（菌）や、臭いの元となる分子と衝突して反応し、分子構造を変化させる。このため、マイクロプラズマを用いて活性種を発生させれば滅菌や脱臭、有害物質の除去が行えると考えられる。例えば、特許文献１には、マイクロプラズマを用いて空気中のホルムアルデヒドを分解することが示されている。また、特許文献１の段落〔０００３〕には、マイクロプラズマを用いて除菌を行うことに言及した記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７８２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高湿度状態となることがある空間の除菌のために、薬剤の散布を行う場合、作業者が、当該薬剤による人体被害を防止する為に手袋を着用した上で、十分な換気の下、行う必要があり、非常に手間がかかるものである。また、単なる換気装置の運転では、図６（詳しくは後述する）に示すように、除菌効果は限定的である。
【０００６】
一方、特許文献１は、マイクロプラズマを除菌のために用いることに言及した記載があるのみであり、それ以上の具体的な記載はされていない。そのため、高湿度状態となることがある空間においてマイクロプラズマを用いて除菌する場合に、どのような課題が発生するかは判明しておらず、その課題を解決するための手段も当然ながら示されていない。
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、マイクロプラズマを用いて、高湿度状態となることがある空間において良好に除菌を行える除菌装置及び除菌方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る高湿度状態となることがある除菌対象空間における菌を除菌する除菌装置の特徴構成は、送風手段の働きにより、前記除菌対象空間内の気体を処理空間に吸引して前記除菌対象空間に戻す送風路と、前記処理空間でマイクロプラズマを発生するマイクロプラズマ発生手段と、前記気体により結露が発生するのを防止する結露防止手段と、を備え、前記マイクロプラズマ発生手段が、互いに略平行に配置される一対の電極板と、前記電極板にプラズマ発生用の電圧を印加する電圧印加装置とを備えて構成され、前記一対の電極板の夫々に、複数の貫通孔を前記電極板の厚み方向に形成して構成され、前記一対の電極板の対向する表面の少なくとも一方に誘電体層が形成されるとともに、前記結露防止手段が、前記処理空間内若しくは前記送風路において、気体の流れ方向における前記マイクロプラズマ発生手段の上流側に設けられる点にある。
【０００９】
この特徴構成によれば、送風手段により吸引された除菌対象空間内の気体は結露防止手段により例えば加熱され、結露が防止されるので、除菌対象空間が高湿度状態にある場合でも、少なくとも結露を起こさない程度の湿度に保たれた状態とされる。この状態で当該気体は送風手段により、マイクロプラズマ発生手段が設けられた処理空間に届けられる。
【００１０】
ここで、マイクロプラズマ発生手段は、複数の貫通孔を有する一対の電極板により構成されており、吸引された気体は、当該貫通孔を通過する。このため、吸引された気体の湿度が高い場合には、電極板表面で結露がおき、結露により生じた水により電極板間が導通状態になる可能性がある。このような状態になると、当然ながら、電極間で放電は起きず、マイクロプラズマが発生しなくなる。
【００１１】
この点、本願においては、結露防止手段は、マイクロプラズマ発生手段に対し気体の流れ方向において上流側に設けられているので、吸引された気体はマイクロプラズマ発生手段に届けられる前に結露が発生しない状態とされる。そのため、マイクロプラズマ発生手段において結露が起きることがない。よって、マイクロプラズマ発生手段により活性種を良好に発生させることができる。そして、送風手段により、これら活性種を伴って吸引された気体が除菌対象空間内に戻されるので、活性種が除菌対象空間における菌を良好に除菌することができる。以上のように、この特徴構成によれば、マイクロプラズマを用いて、高湿度状態となることがある空間において良好に除菌を行える除菌装置を提供できる。
【００１２】
ここで、前記除菌対象空間内の気体を外部に排出する排出手段を備えるとともに、前記排出手段にオゾン分解除去手段が設けられた構成とすると好適である。
【００１３】
この構成によれば、排出手段によりマイクロプラズマ発生手段により発生した活性種を除菌対象空間から取り除くことができる。また、排出手段にオゾン分解除去手段を設けることで、活性種に含まれるオゾンを分解して除菌対象空間外へ排出できる。よって、良好に除菌を行えるとともに、安全性にも優れた除菌装置を提供できる。
【００１４】
また、前記送風手段、前記結露防止手段及び前記マイクロプラズマ発生手段を働かせ、前記除菌対象空間内の前記気体を除菌する除菌中、或は除菌後の所定時間内に、前記除菌対象空間内への人の侵入を制限する制限手段が設けられた構成とすると好適である。
【００１５】
この構成によれば、除菌対象空間を除菌している間及び除菌後の所定時間内、言い換えれば、マイクロプラズマ発生手段により発生した活性種が除菌対象空間内に存在し得る間は、制限手段により除菌対象空間への人の侵入が防がれる。このため、活性種が除菌対象空間内に存在し得る間は、除菌対象空間が外部に開放されることがなく、除菌対象空間の気密性が維持されるので、除菌対象空間における菌を良好かつ安全に除菌できる除菌装置を提供できる。
【００１６】
高湿度状態になることがある除菌対象空間における菌を除菌する除菌方法の特徴構成は、送風手段の働きにより、前記除菌対象空間内の気体を処理空間に吸引して前記除菌対象空間に戻すとともに、互いに略平行に配置される一対の電極板と、前記電極板にプラズマ発生用の電圧を印加する電圧印加装置とを備えて構成されるとともに、前記一対の電極板の夫々に、複数の貫通孔を前記電極板の厚み方向に形成して構成され、前記一対の電極板の対向する表面の少なくとも一方に誘電体膜が形成されて成る、マイクロプラズマ発生手段により、前記処理空間においてマイクロプラズマを発生して前記気体の除菌を行うに、前記除菌対象空間内若しくは送風路において、気体の流れ方向において前記マイクロプラズマ発生手段の上流側に設けられた結露防止手段により、前記気体の状態を前記マイクロプラズマ発生手段において結露を発生しない状態に制御し、前記マイクロプラズマ発生手段に送り、気体の除菌を行う点にある。
このような制御の形態としては、マイクロプラズマ発生手段を働かせる前に結露防止手段を働かせて、除菌対象空間、処理空間内の気体を、マイクロプラズマ発生手段が働いても、結露が発生しない湿度状態とする形態があるとともに、マイクロプラズマ発生手段が働いている状態で結露防止手段を働かせて、マイクロプラズマ発生手段に到達する気体を、マイクロプラズマ発生手段が働いても、結露が発生しない湿度状態とする形態とがある。
前者の場合、先ず除菌対象空間の気体の湿度を検出するとともに、その検出結果に基づいて、前記結露防止手段を働かせ、気体を前記マイクロプラズマ発生手段が働いても、当該手段部位で結露が発生しない湿度状態とし、その湿度状態が実現したことを確認してから、前記マイクロプラズマ発生手段を働かせるようにする。このようにすると、確実な除菌を実現できる。
【００１７】
後者の場合、先ずマイクロプラズマ発生手段の近傍の気体の湿度を検出し、その検出結果に基づいて、前記結露防止手段を働かせ、気体を前記マイクロプラズマ発生手段が働いても、当該手段部位で結露が発生しない湿度状態とし、マイクロプラズマ発生手段に送るようにする。このようにすると、比較的短時間で、強制的にマイクロプラズマ発生手段が良好に働く環境を実現することができる。
さらに、結露側である高湿度側のみを管理するのではなく、除菌作用に有効な低湿度側も結露防止手段が有している気体の加熱機能を使用して、管理することで、有効にマイクロプラズマを発生させながら、除菌を良好に行うことができる。
【００１８】
また、前記送風手段、前記結露防止手段及び前記マイクロプラズマ発生手段を働かせ、前記除菌対象空間内の前記気体を除菌する、又は、除菌した後、前記気体に含まれることがあるオゾンを分解除去するオゾン分解除去手段を働かせて、前記除菌対象空間内の前記気体に含まれるオゾンを分解除去し、除菌対象空間外へ排出すると好適である。
【００１９】
この構成によれば、上述のように、良好に除菌を行えるとともに、安全に除菌を行える。
【００２０】
また、前記送風手段、前記結露防止手段及び前記マイクロプラズマ発生手段を働かせ、前記除菌対象空間内の前記気体を除菌する除菌中、或は除菌後の所定時間内に、前記除菌対象空間内への人の侵入を制限すると好適である。
【００２１】
この構成によれば、上述のように、除菌対象空間における菌を良好かつ安全に除菌を行える。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る除菌装置として構成される浴室暖房乾燥機の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るマイクロプラズマ発生手段の概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る除菌装置の全体像を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る除菌装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】マイクロプラズマによる浮遊菌の除菌効果を示す図である。
【図６】従来技術である換気装置による付着菌の除菌効果を示す図である。
【図７】マイクロプラズマを用いた実験の装置構成を示す図である。
【図８】マイクロプラズマによる付着菌の除菌効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態は、浴室１の天井等に設置され、浴室１内の空気を吸引して加温し、浴室１に戻す浴室暖房機能を発揮しながら、高湿度の浴室１内の空気を吸引すると同時に乾燥空気を外部より吸引し、浴室１内に戻すことで浴室を乾燥する浴室暖房乾燥機に、マイクロプラズマ発生装置６を取り付け、除菌装置２として構成した実施形態である。理解を容易とするため以下の説明では、この浴室暖房乾燥機を除菌装置２と称して説明する。
【００２４】
本実施形態においては、図２に示すように、入浴の際などに高温高湿度状態となる浴室１を除菌対象空間とし、浴室１内の浮遊菌及び付着菌を除菌対象とする除菌装置２の例を説明する。図１に示すように、本実施形態に係る除菌装置２は、内部に備えられた電動ファン３の働きにより、除菌装置２の一側面に設けられた吸入口２１から浴室１内の空気を吸引し、同側面に設けられた排出口２２から吸引した空気を浴室１内に戻すように構成されている。このように構成された除菌装置２は、図２に示すように、浴室１の天井上に、吸入口２１及び排出口２２を備える側面が浴室１内の空間と接するように設置される。
【００２５】
本実施形態では、浴室１内の空気が、本発明における『除菌対象空間内の気体』に相当し、電動ファン３が、本発明における『送風手段』に相当する。
【００２６】
１．除菌装置の概略構成
図１に示すように、除菌装置２は、略直方体の筐体３１を備え、内部を仕切板３２により、２つの空間に分けられている。一方の空間には、電動ファン３とマイクロプラズマ発生装置６と熱交換器７とが備えられ、これらの機器は浴室１内の空気を除菌する働きを担っている。他方の空間は、排出用電動ファン１２とオゾン分解触媒フィルタ１３とを備え、これらの機器は、浴室１内の空気を浴室１外に排出する働きを担っている。
【００２７】
本実施形態では、熱交換器７が本発明における『結露防止手段』に相当する。また、排出用電動ファン１２が、本発明における『排出手段』に相当し、オゾン分解触媒フィルタ１３が、本発明における『オゾン分解除去手段』に相当する。
【００２８】
電動ファン３は回転した際に、吸入口２１から浴室１内の空気を吸引し、排出口２２から吸引した空気を排出するように配置されている。本実施形態では、電動ファン３は、一例として、内部に多数の羽を備えたシロッコファンとされている。そして、電動ファン３の働きにより吸入口２１から吸引された空気は、熱交換器７に接した後、その一部がマイクロプラズマ発生装置６の内部に設けられた空間である処理空間４を通過し、排出口２２から浴室１内へと戻される。すなわち、電動ファン３を備える空間は、電動ファン３によって吸引された空気の一部をマイクロプラズマ発生装置６の処理空間４に送り込んだ後、浴室１内へと戻す送風路５を形成している。なお、吸引された空気のうち処理空間４に送り込まれなかった分は、マイクロプラズマ発生装置６の下流側で、処理空間４に送り込まれた空気と混ざって、浴室１内へと戻る。
【００２９】
２．各機器類の構成
２−１．マイクロプラズマ発生手段
図２に示すように、マイクロプラズマ発生装置６を構成する一対の電極板８は、ハウジング６０、６１により固定支持されている。具体的には、ハウジング６０、６１は、一対の電極板８を挟持した状態で締結機構（ボルト６２及びナット６３より成る）により互いに締結固定されている。除菌対象の流体である空気は、ハウジング６０、６１の内部に形成された空間を、図２に破線矢印で示す方向に流れる。ここで、マイクロプラズマ発生装置６は、図１に示すように、送風路５における空気の流通方向と、マイクロプラズマ発生装置６内部を流れる空気の流通方向が一致するように除菌装置２内に設けられている。ここで、マイクロプラズマ発生装置６の内部に形成された空間が、処理空間４である。
【００３０】
処理空間４は、マイクロプラズマ発生装置６の外観と同じ方向に略円筒状に形成されている。マイクロプラズマ発生装置６は、図２に示すように、処理空間４において気体の流通方向を横断して互いに略平行に配置される一対の電極板８と、電極板８にプラズマ発生用の電圧を印加する高周波電源９とを備えて構成されるとともに、一対の電極板８の夫々に、除菌対象の流体である空気が通過可能な貫通孔１０を電極板８の厚み方向に形成して構成されている。本実施形態では、高周波電源９が本発明における『電圧印加装置』に相当する。また、詳細は後述するが、電極板８の表面には誘電体膜（図示せず）が形成されている。高周波電源９と一対の電極板８のそれぞれとは電気配線により電気的に接続されている。そして、一対の電極板８間に高周波電源９から交流電圧を印加することで、一対の電極板８間にストリーマ形式の誘電体バリア放電を生起させ、マイクロプラズマを生成することができる。このマイクロプラズマにより生成された活性種（ＯＨラジカルやＯ原子と考えられる）が、一対の電極板８に形成された貫通孔１０を通過する空気の流れによりマイクロプラズマ発生装置６の外へと運ばれ、排出口２２を通じて浴室１内へ放出される。
【００３１】
本実施形態においては、一対の電極板８及び高周波電源９が、本発明における『マイクロプラズマ発生手段』に相当し、誘電体膜が本発明における『誘電体層』に相当する。
【００３２】
電極板８は、大気圧中でマイクロプラズマを発生させるための電極として用いるため、高温での耐酸化性を有する各種のステンレス鋼で形成されたものを用いるのが好ましい。このようなステンレス鋼としては、例えば、マルテンサイト系ステンレス鋼（martensitic stainless steels）、フェライト系ステンレス鋼（ferritic stainless steels）、オーステナイト系ステンレス鋼（austenitic stainless steels）、オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼（austenitic-ferritic stainless steels）、析出硬化系ステンレス鋼（precipitation hardening stainless steels）等がある。なお、ステンレス鋼以外の金属を用いて電極板８を形成しても良い。ここで、電極板８の板厚（図２における空気の流通方向の厚み）は、１ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００３３】
電極板８には空気が通過可能な貫通孔１０が厚み方向に複数形成されている。本実施形態では、貫通孔１０は、断面形状が円形であり、平面視で六方格子（三角格子、６０度千鳥）状に配置されている。複数の貫通孔１０は同一の孔径φを有しており、貫通孔１０間に位置する電極板部分に関し、隣接して配置される貫通孔１０間の最小離間長さｓは、貫通孔１０によらず一定の値となっている。電極板８に形成される貫通孔１０の孔径φは、１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とするのが好ましい。従って、この構造のマイクロプラズマ発生装置６は流路抵抗が低い。
【００３４】
本実施形態に係るマイクロプラズマ発生装置６は、一対の電極板８間に誘電体バリア放電を生起させマイクロプラズマを発生させる。そのため、一対の電極板８の互いに対向する面のうち少なくとも一方の面には誘電体膜（図示せず）を形成することになる。そこで、電極板８に隣接して配設される貫通孔１０間に位置する電極板部分に関し、隣接して配設される貫通孔１０間の最小離間長さｓは、少なくとも１ｍｍとするのが好ましい。
【００３５】
先にも述べたように、電極板８の表面には誘電体膜が形成されている。本実施形態では、上記のように、一対の電極板８間に誘電体バリア放電を生起させるため、一対の電極板８の互いに対向する面のうち少なくとも一方の面或いは双方の面には誘電体膜を形成することとなる。また、これらの面に加え、貫通孔１０の内周面にも誘電体膜を形成する構成としてもよい。このように誘電体膜を形成することで、一対の電極板８間に安定してマイクロプラズマを発生させることができる。誘電体膜の膜厚は、例えば、５０μｍ以上５００μｍ以下とすることが好ましい。また、誘電体膜は、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、ＴｉＯ2、ＺｎＯ等や、これらの複合酸化物により構成することができる。
【００３６】
本実施形態では、一対の電極板８は、電極板８の周縁部に沿う形状の円環状のスペーサ（図示せず）を間に挟持した状態で互いに固定されている。このスペーサは一様の厚みを有しており、一対の電極板８は互いに略平行になるように配置される。よって、一対の電極板８間に形成される空隙の板面に直交する方向の長さｄは、このスペーサの厚みにより厳密に定められる。一対の電極板８をこのように配設することで、一対の電極板８間に形成される空隙を板面に沿う方向において略均一にすることができ、誘電体バリア放電を均一に安定して発生させることが可能となっている。スペーサの厚みは、例えば、５〜５００μｍ以下の値から選択することができる。この時、上記の長さｄも少なくとも５００μｍ以下となり、一対の電極板８間に印加する交流電圧の波高値を１０００Ｖ程度と比較的低い値としても、マイクロプラズマを発生させることができる。この場合、一対の電極板間に波高値が１０００Ｖ以上の交流電圧が印加される構成とすると好適である。このようなスペーサは、例えば、ポリエチレン樹脂、テフロン（登録商標）樹脂等の合成樹脂やセラミックス等の絶縁材料により形成することができる。
【００３７】
なお、一対の電極板８の互いに対向する面の双方に誘電体膜が形成され、当該誘電体膜が電極板８の板面に直交する方向（厚み方向）に凹凸（例えば、５μｍ以上５０μｍ以下の高低差を有する凹凸）を有する場合には、上記のスペーサを介さずに一対の電極板８を積層するように互いに固定する構成としても好適である。この場合、上記の凹凸により形成される間隙において誘電体バリア放電が生じるため、一対の電極板８間にマイクロプラズマを発生させることができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、一対の電極板８は同じ構成のものであり、一対の電極板８は、板面に直交する方向からみて、双方の電極板８に形成された貫通孔１０同士が全体として互いに重なり合うように円周方向に位置決めされ、互いに固定されている。そのため、図２に示すように、除菌対象の空気は貫通孔１０の間を通過することができ、除菌対象の空気の流れを大きく阻害することなく一対の電極板８を厚さ方向に近接して配置することができる。その結果、マイクロプラズマを発生させるために一対の電極板８間に印加することが必要となる電圧の大きさを低く抑えることができ、少ない消費電力で効率的にマイクロプラズマ発生装置６にマイクロプラズマを発生させることが可能な構成となっている。
【００３９】
２−２．結露防止手段
マイクロプラズマ発生装置６は、結露によって生じる水が一対の電極板８間に付着すると、一対の電極板８間が導通し、マイクロプラズマを発生できなくなる。そのため、除菌装置２は、マイクロプラズマ発生装置６へと供給される空気が結露を起こさない程度の湿度となるように、空気を加熱するための熱交換器７を備えている。この熱交換器７は、送風路５において、空気の流れ方向に対して、マイクロプラズマ発生装置６の上流側に位置するように設けられている。すなわち、電動ファン３の働きにより、除菌装置２に吸引された空気が、熱交換器７を通過した後に、マイクロプラズマ発生装置６内の処理空間４を通過するように構成されている。熱交換器７は、浴室１外に設置された熱源機（図示せず）から温水配管２３を通じて供給される温水と、除菌装置２内に吸引された空気と、を熱交換するように構成されている。
【００４０】
除菌装置２は、マイクロプラズマ発生装置６の上流側に湿度センサ２４（湿度取得手段）を備えるとともに、吸入口２１付近に温度センサ２７（温度取得手段）を備えている。湿度センサ２４により取得される湿度情報及び、温度センサ２７により取得される温度情報に基づいて、熱交換器７はマイクロプラズマ発生装置６に供給される空気の湿度が１００％ＲＨ未満となるように、空気を加熱するように構成されている。また、マイクロプラズマによる活性種は、詳細は後述するが、実験により７０％ＲＨ以上の高湿度状況下において効率良く発生することが分かっているため、熱交換器７は、湿度が７０％ＲＨ未満になると空気を加熱しないように構成されている。即ち、湿度は、７０％ＲＨ〜９０％ＲＨの範囲に調節される。ここでは、９０％ＲＨが、本実施形態に於ける結露を発生しない気体の相対湿度の上限となる。
【００４１】
本実施形態では、熱交換器７が、本発明における『結露防止手段』に相当する。
【００４２】
２−３．排出手段
マイクロプラズマ発生装置６において、一定の除菌効果が得られる程度の電圧を一対の電極板８間に印加すると、一対の電極板８間に発生するマイクロプラズマにより環境上の観点から無視できない程度の濃度のオゾンが生成されることが分かっている。このため、除菌装置２は、排出用電動ファン１２により浴室１内の空気を外部に排出可能に構成されている。また、排出用電動ファン１２は、内部にオゾン分解触媒フィルタ１３を備え、排出される空気がオゾン分解触媒フィルタ１３を通過するように構成されている。オゾン分解触媒フィルタ１３は、例えば、二酸化マンガン、酸化ニッケル、四三酸化鉄、酸化銅、炭酸コバルト、炭酸ニッケル、及び炭酸銅の何れか一種又は複数種の組み合わせからなるオゾン分解触媒と、ハニカム状に構成された触媒担持用の構造体とから構成される。なお、このようなオゾン分解触媒フィルタの構成は公知であるため、ここでは詳細な説明は省く。
【００４３】
本実施形態では、排出用電動ファン１２が、本発明における『排出手段』に相当し、オゾン分解触媒フィルタ１３が、本発明における『オゾン分解除去手段』に相当する。
【００４４】
２−４．制限手段
除菌装置２は、図１に示すように、浴室１内の空間に接する側面に人感センサ１４を備えている。人感センサ１４は、浴室内の人の存在を感知できるように構成されている。人感センサ１４には、赤外線や超音波などを用いる公知のセンサを用いると良い。このようなセンサの構成は公知であるため、ここでは詳細な説明は省く。また、除菌装置２は、図３に示すように、浴室１に設けられた入退室用のドア２５をロックするためのドアロック機構１５と電気的に接続されている。人感センサ１４及びドアロック機構１５は、電動ファン３、熱交換器７、及びマイクロプラズマ発生装置６を働かせ、浴室１内を除菌している間（除菌中）、或いは除菌後の所定時間内に、浴室１内に人が侵入するのを制限できるように構成されている。詳細は後述するが、除菌装置２は、人感センサ１４の出力情報により浴室１内に人がいないと判断された場合に、ドアロック機構１５により浴室１のドア２５をロックすることで、浴室１内の除菌中に、人がドア２５を開け、浴室１内に侵入することを制限する。
【００４５】
本実施形態では、人感センサ１４及びドアロック機構１５が、本発明における『制限手段』に相当する。
【００４６】
３．本願装置による除菌方法
次に、本実施形態に係る除菌装置２による浴室１内の除菌動作について、図４に示すタイミングチャートを用いて、各機器の動作を踏まえながら説明する。図４の横軸は、人感センサ１４を作動させてからの経過時間を示している。以下では、人感センサ１４を作動する状態になってからの各機器の動作を説明しているが、より好ましくは、人感センサ１４は、入浴直後など、浴室１内が高温多湿状態となるタイミングで作動させると良い。なお、この説明で用いる各装置の動作時間は一例であり、適宜変更して構わない。
【００４７】
まず、人感センサ１４の出力情報により１分間継続的に浴室１内に人がいないと判断されると、ドアロック機構１５により浴室１のドア２５をロックし、電動ファン３、排出用電動ファン１２、湿度センサ２４、及び熱交換器７を作動させる。排出用電動ファン１２は、９分間動作した後、停止する。この９分間の間に、浴室１内の空気が排出されるとともに、湿度センサ２４の出力情報に基づいて熱交換器７が除菌装置２内に吸引された空気を加熱するので、次に述べるようにマイクロプラズマ発生装置６を作動させる前に、吸引された空気の湿度を結露が生じない程度に調整することが出来る。例えば、この状態で、浴室内の湿度は、８０％ＲＨとされる。
【００４８】
続いて、排出用電動ファン１２が停止するタイミングで、マイクロプラズマ発生装置６を作動させる。マイクロプラズマ発生装置６は、３０分間動作した後、停止する。この３０分間の間、湿度センサ２４の出力情報により湿度が７０％ＲＨ以下であると判断されると、熱交換器７は動作を一時的に停止する。これにより、この３０分間の間は、マイクロプラズマ発生装置６には、結露しない範囲において比較的湿度の高い空気が供給されるので、活性種を効率よく発生させることができ、浴室１内の除菌を効果的に行うことができる。３０分が経過すると、マイクロプラズマ発生装置６に加え、湿度センサ２４及び熱交換器７を停止させる。
【００４９】
そして、マイクロプラズマ発生装置６が停止するタイミングで、排出用電動ファン１２を作動させる。排出用電動ファン１２と電動ファン３とを５分間動作させた後、浴室１のドア近傍に設けられたドア給気口（図示せず）を作動させる。排出用電動ファン１２、電動ファン３、及びドア給気口は、１５分間動作した後、停止する。この１５分間の間に、電動ファン３により、除菌装置２内に残存する活性種を除菌装置２外に放出できるとともに、排出用電動ファン１２とドア給気口とにより、浴室１内の換気が行われる。
【００５０】
排出用電動ファン１２、電動ファン３、及びドア給気口の停止のタイミングで、ドアロック機構１５による浴室１のドア２５のロックを解除するとともに、人感センサ１４を停止させる。以上で、除菌装置２による除菌動作は終了する。
【００５１】
上記説明における、人感センサ１４の動作開始から４５分〜６０分の間の１５分間が、本発明における『除菌後の所定時間』に相当する。なお、１５分間という具体的値は一例であり、除菌後の所定時間としては除菌対象空間の換気を十分に行える時間であれば適宜変更可能である。
【００５２】
４．高湿度雰囲気下におけるマイクロプラズマの除菌効果
図５に、マイクロプラズマにより発生する活性種の除菌効果の湿度依存性を示す。なお、ここでの除菌対象は空気中を浮遊する浮遊菌である。図５の縦軸は、浮遊菌の数を、横軸は、マイクロプラズマによる処理時間を示している。図中の７０％ＲＨ及び３０％ＲＨは、これらの湿度雰囲気下においてマイクロプラズマを発生させた場合を、Ｃｏｎｔｒｏｌは、マイクロプラズマを発生させない場合を示している。図から、マイクロプラズマにより発生する活性種は、高湿度雰囲気下において、特に強力に浮遊菌を除菌できることが分かる。
【００５３】
次に、付着菌に対するマイクロプラズマにより発生する活性種の除菌効果を説明する。説明にあたってまず、図６に、従来技術である換気装置の運転による付着菌の除菌効果を示す。図６に示すデータは、冬季に浴室において公知の浴室換気装置を各種頻度で動作させたときの、浴室内の各位置（床、床から１０ｃｍの位置にある壁面、床から１１０ｃｍの位置にある壁面天井）での真菌数を計測したものである。比較例として、浴室換気装置ではなく、換気扇のみを動作させた場合のデータも加えてある。図から、浴室換気装置による浴室の換気によっても、除菌効果があることがわかるとともに、動作頻度を上げるほど除菌効果が上がることが分かる。しかしながら、毎日換気を行ったとしても、完全には浴室内の付着菌を除菌できないことが分かる。
【００５４】
次に、従来技術に対するマイクロプラズマを用いた除菌方法の優位性を明らかにするため、高湿度雰囲気下におけるマイクロプラズマの付着菌の除菌効果を以下の方法で調べた。
【００５５】
（実験方法）
図７に実験装置の模式図を示す。１ｍ3のボックス８６内で超音波加湿器８４を用いて湿度を３５％ＲＨ、５０％ＲＨ、７０％ＲＨ、９０％ＲＨに調整した。各試験区において、スライドガラス８２上に１００μｌのＰＤＡ（ポテトデキストロース寒天培地）とカビ胞子８３（Ｐｈｏｍａ）液１０μｌを混釈して添加し、湿度調整された１ｍ3のボックス８６内に放置した。Ｐｈｏｍａは、ユニットバスなどの浴室内で繁殖するカビの代表である。Ｐｈｏｍａ胞子液の調製は、ＰＤＡ寒天培地上で３０℃の雰囲気下、７日間培養したカビ胞子を生理食塩水にて懸濁し、ガーゼにてろ過し胞子を採取した。
【００５６】
１ｍ3のボックス８６内に設置したマイクロプラズマ発生装置６による放電は、３０分／日（印加電圧：１ｋＶ）の頻度で３日間連続して実施した。放電の際、同時に軸流ファン８１により風量０．５ｍ3／分で、マイクロプラズマ発生装置６に風を送り込み、放電により発生する活性種（ＯＨラジカル、Ｏ原子、Ｏ3等）をボックス８６内に放出させた。また、放電と同時に拡散用ファン８５によって、ボックス８６内の空気が攪拌した。放電後は、毎回人工気象器内にスライドガラス８２を放置し、温度３０℃の雰囲気下、湿度９０％ＲＨで培養した。放電をしない比較試験は、湿度３５％ＲＨで実施した。３日後に、顕微鏡で胞子からの菌糸の伸びを観察し発芽率を求めた。
【００５７】
（実験結果）
図８に、各実験条件において観察された付着菌の発芽率を示す。図８の縦軸は、付着菌の発芽率を、横軸は実験条件を示している。実験条件は、マイクロプラズマ発生装置６の動作状況をＯＮ／ＯＦＦで示すとともに、括弧内に実験時の湿度を示している。低湿度（湿度３５％ＲＨ）の条件下でマイクロプラズマを発生させた場合は、放電しない場合と同様、付着菌の死滅は認められず胞子が発芽して菌糸の伸長が見られた。湿度を５０％ＲＨに上げると、胞子の発芽率は６０％まで減少した。湿度を７０％ＲＨ、９０％ＲＨに上昇させた条件では、発芽が見られず死滅することが確認できた。
【００５８】
（総括）
以上の結果から、高湿度雰囲気下において、マイクロプラズマが浮遊菌、付着菌の双方に対し高い除菌効果を示すことが確認できた。
【００５９】
〔その他の実施形態〕
（１）上記の実施形態においては、除菌対象空間が、浴室１である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。したがって、例えば、除菌対象空間が室内のプールのように湿度が高くなることがある空間とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。
【００６０】
（２）上記の実施形態においては、結露防止手段が、温水との熱交換により除菌装置２内に吸引された空気を加熱する熱交換器７である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。したがって、例えば、結露防止手段として電気式ヒーターを備える構成としても良い。また、本実施形態においては、結露防止手段である熱交換器７は、送風路５において空気の流通方向に対しマイクロプラズマ発生装置６よりも上流側に配置されたが、マイクロプラズマ発生装置６の処理空間４内で一対の電極板８よりも上流側に結露防止手段を備えるように構成することも本発明の好適な実施形態の一つである。
【００６１】
（３）上記の実施形態においては、制限手段が人感センサ１４及びドアロック機構１５により構成される場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。したがって、例えば、浴室１に窓が備えられている場合には、ドアロック機構１５に加え、窓をロックする機構を備えても構わない。また、例えば、除菌装置２が人感センサ１４を備えず、ユーザーがリモコンなどでドアロック機構１５にドア２５のロックを指示する構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。
【００６２】
（４）上記の実施形態においては、誘電体層として導電性の金属板の片面に誘電体膜を形成し、プラズマ発生に使用する電極とする例を示した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。したがって、例えば、酸化チタン等の誘電体粉末を成形・焼結して誘電体の板状体を得、この板状体の片面全面に導電体からなる電極膜を形成し、プラズマ発生用の電極としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
高湿度状態となることがある除菌対象空間における菌を除菌する除菌装置として利用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  ：  浴室（除菌対象空間）
２  ：  除菌装置
３  ：  電動ファン（送風手段）
４  ：  処理空間
５  ：  送風路
７  ：  熱交換器（結露防止手段）
８  ：  電極板（マイクロプラズマ発生手段）
９  ：  高周波電源（マイクロプラズマ発生手段）
１０：  貫通孔
１２：  排出用電動ファン（排出手段）
１３：  オゾン分解除触媒フィルタ（オゾン分解除去手段）
１４：  人感センサ（制限手段）
１５：  ドアロック機構（制限手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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