CN101486502B - 杀菌方法及杀菌装置和使用该装置的空调机、手干燥机及加湿器 - Google Patents

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Abstract

本发明目的是提供：杀菌方法以及杀菌装置和使用该装置的空调机、手干燥机以及加湿器，既使在被处理水滞留情况下也能够获得充分的杀菌效果。在贮存被处理水(8)的处理槽(7)内设置的至少一对以上的包括侧面被绝缘体(4)包覆的高压电极(2)和设有间隙并相向配置的接地电极(3)成对的放电电极(6)，和向放电电极(6)输入高压脉冲的电源(9)，输入通过放电破坏被处理水(8)的绝缘、并且高压脉冲而产生气泡(10)，被处理水(8)生成喷流(11)，由此对被处理水进行杀菌。由此能够高效率地处理被处理水中的微生物和细菌。

Description

杀菌方法及杀菌装置和使用该装置的空调机、手干燥机及加湿器
技术领域
本发明涉及以污染水等为处理对象的杀菌方法及杀菌装置。并且，关于使用这种杀菌装置的空调机、手干燥机以及加湿器。
背景技术
近年来，利用高压脉冲等的排水处理装置及其处理方法已广为人知。对于水面，或在水中都可以通过利用高压脉冲，进行水分子和浮游分子的分离/凝集/脱色/杀菌/化学物质分解，具有能够进行排水处理的特点。作为此前的实例，在专利文献1发明的排水处理装置中，提出了排水处理方案：例如将高压脉冲输入电极与相对电极之间的间隙设为1～10cm的靠近配置，例如如果向输入电极施加10～15kV以上的高压脉冲在50ns以上时，两个电极之间因短路而产生放电、利用因放电产生的冲击波进行分离凝集等(例如，参见专利文献1)。
并且，由于排水的电解，而在排水中产生气泡。由此在生成OH自由基等活性种(active species)的同时，气泡互相作为电极而作用、促进电极间产生短路现象、因水的蒸腾作用导致急剧的体积膨胀而引发产生冲击波，进而能够进行水分子和浮游分子的分离/凝集/脱色杀菌/化学物质的分解等一连串的操作。
(专利文献1)特开2001-252665号公报
发明内容
(发明要解决的课题)
但是，原先利用高压脉冲放电的排水处理装置及方法，是利用电解生成气泡内的等离子体发生、进而导致水的蒸腾而产生剧烈的体积膨胀，引发产生冲击波，进行排水的处理。因此，能够高效率地进行水分子和浮游分子的分离和凝集等，但是由于发生的等离子体无法直接作用于微生物进行杀菌，所以存在杀菌效率不高的问题。并且，原先的方法中，由于放电仅部分发生、使得仅进行局部杀菌，在排水滞留的情况下，存在难以实现对全部的排水进行充分杀菌效果的问题。
本发明的目的在于，为了解决如上所述的问题点，提供：直接作用于被处理水中的细菌而进行杀菌、具有高效杀菌效果，并且被处理水即使滞留也能获得充分杀菌效果的杀菌方法及杀菌装置，和使用该装置的空调机、手干燥机以及加湿器。
(用于解决课题的手段)
为了解决上述课题，本发明的杀菌方法，其特征在于，在浸渍于被处理水中的包括高压电极和接地电极的放电电极之上，输入破坏前述被处理水的绝缘、并产生气泡的高压脉冲，通过使前述被处理水生成喷流而对被处理水进行杀菌。通过这种课题解决手段，能够提供高效率处理被处理水中的微生物和细菌的方法。
并且，为了解决上述课题，本发明的杀菌装置，其特征在于具备：在贮存被处理水的处理槽内设置的至少一对以上的包括由侧面被绝缘体包覆的高压电极和设有电极间隙并相向配置的接地电极成对的放电电极，以及向放电电极输入高压脉冲的电源，通过输入高压脉冲破坏被处理水的绝缘、并且产生气泡，使被处理水生成喷流。通过这种课题解决手段，能够提供高效率处理被处理水中的微生物和细菌的装置。
权利要求9的构成中，其特征在于，包括杀菌装置，具备对接水盘内的水进行杀菌的功能的空调机。
权利要求10的构成中，其特征在于，包括杀菌装置，具备对接水盘内的水进行杀菌的功能的手干燥机。
权利要求11的构成中，其特征在于，包括杀菌装置，具备对加湿水进行杀菌、洗涤加湿元件的功能的加湿器。
(发明的效果)
根据本发明，能够提供杀菌方法及杀菌装置，是通过利用高压脉冲导致放电及同时产生的被处理水的喷流，直接对被处理水中所含微生物和细菌进行高效率处理。附图说明(图1)实施方式1相关杀菌装置的概略断面图。(图2)实施方式1相关杀菌装置的放电电极部的电力线的概略断面图。(图3)实施方式1相关杀菌装置的放电电极部第2例的概略断面图。(图4)实施方式1相关杀菌装置的放电电极部第3例的概略断面图。(图5)实施方式1相关实施例1的实验结果图。(图6)实施方式1相关实施例1使用比较条件1的放电电极部的概略断面图。(图7)实施方式2相关杀菌装置的放电电极部的概略断面图。(图8)实施方式1相关杀菌装置的高压电极的突出比与喷流速度的实验结果图。(图9)实施方式3相关杀菌装置的放电电极部的概略断面图。(图10)实施方式3相关杀菌装置的放电电极部的其它例的概略断面图。(图11)实施方式3相关杀菌装置的放电电极部的其它例的概略断面图。(图12)实施方式3相关杀菌装置的放电电极部的其它例的概略断面图。(图13)实施方式4相关杀菌装置的放电电极部的概略断面图。(图14)实施方式5相关杀菌装置的放电电极部的概略断面图。(图15)实施方式6相关杀菌装置的放电电极部的概略断面图。(图16)实施方式7中设置了杀菌装置的、具备冷暖功能空调机的概略断面图。(图17)实施方式7中设置了杀菌装置的空调机中，热交换器的除菌效果的实验结果图。(图18)实施方式8中设置了杀菌装置的手干燥机实例的概略断面图。(图19)实施方式9中设置了杀菌装置的加湿机实例的概略断面图。(符号说明)1、杀菌装置2、高压电极3、接地电极4、绝缘体6、放电电极7、处理槽8、被处理水9、电源10、10b、10h、10s气泡11、喷流13、介电体筒18、网状接地电极19、过滤器20、亲水性绝缘体21、添加剂加注槽22、热交换器23、凝结水(废水)24、接水盘30、加湿元件
具体实施方式
以下，将参考附图对本发明实施方式相关的杀菌方法以及杀菌装置的构成和运行加以说明。
实施方式1。图1表示本发明的实施方式1相关的杀菌装置的概略断面图。如图1所示，杀菌装置1由棒状的高压电极2和板状的接地电极3成对组成的放电电极6所构成，高压电极2中除了前端部2a的端面之外均被绝缘体4所包覆、形成高压电极部5，并且，在高压电极2的前端部2a与接地电极3设置所定的电极间隙，在处理槽7内以浸渍于被处理水8中的状态相对配置，此外、高压电极2与接地电极3与发生高压脉冲的电源9相连接。气泡10由放电而产生，喷流11则为伴随气泡10而产生的水流。
下面，参照图1说明有关实施方式1的杀菌装置所采用的杀菌方法的工作原理。在处理槽7内注入被处理水8之后，通过电源9在高压电极2和接地电极3之间输入2～50kV、100Hz～20000Hz的负极性高压脉冲，进行放电。因高压电极2的放电而产生破坏绝缘，其能量使水蒸发，与冲击波同时气化而产生水蒸汽的气泡10b，并且，同时在高压电极2发生电解，如反应式(1)也产生氢(H2)的气泡10h。2H++2e-→H2       (1)水的簇结构由水分子(H2O)及其电离产生的微量的H+和OH-所构成。气泡表面的界面在结构中具有易于汇集H+和OH-的特征，与气泡10周边的水相比，这些离子密度变高。特别是，易于汇集的以OH-为较强，使界面带负电。也就是说，这些气泡10带负电。在接地电极3因电解而产生的氧(O2)的气泡10s，在接地电极3附近滞留，无助于杀菌。
如图2所示，如果在放电电极6输入负极性的高压脉冲，在高压电极2与接地电极3之间产生的电力线12，由于前端部2a是平面而不是突起的，所以限制了电力线12的放射状扩散，从高压电极2朝接地电极3以垂直方向流动。而且，高压电极2的侧面全部被绝缘体4包覆，高压电极2的前端部2a的端面与绝缘体4的前端部4a的端面为同一个面，所以有助于高压电极2的前端部2a的放电。因此，高压电极2旁边产生的这些气泡10，由于放电产生的电子等的带电粒子的蓄积、水蒸汽发生时的冲击波、高压电极2和接地电极3之间形成电场引发的电子移动，以及气泡10自身带负电等原因，而被接地电极3一侧所吸引。所以，从高压电极2一侧朝接地电极3一侧由于气泡10而产生喷流11。
通常，气泡汇合产生的气体，由于浮力＞重力，气泡大小达(数mm)时因浮力而向上方移动。相对于此，本发明中的气泡10，刚在高压电极2附近产生，就由于水蒸汽发生时的冲击波、电场作用导致电子的移动，以及带负电等缘由而从高压电极2向接地电极3移动。本发明中的气泡10的大小，刚产生时的直径为0.1μm～数μm，既使产生500ns后也还是只有100～数100μm的极微小，它并不在水中急速上升并在水面破裂而消失，而是战胜浮力，在水中长久滞留，与喷流11一起移动。
浮游在水中的微生物和细菌，当放电时在高压电极2附近产生的等离子体而形成的OH、H、O、O2 -、O-、H2O2等活性种以及放电区域的发热及由此产生的冲击波等所处理。由于冲击波达到的范围狭小，等离子体刚产生就对其周边存在的微生物和细菌进行杀灭。并且，这些活性种的寿命非常短仅为10-8秒，对等离子体周边存在的微生物和细菌进行杀灭。进而，活性种还杀灭因脉冲放电产生的喷流11中的、随着水的移动的同时输送到放电区域附近的微生物和细菌。在此，将微生物、霉菌、细菌等破坏消灭称为杀菌。
伴随着气泡10产生的以高压电极2为起点的喷流11，与被处理水8中含有的细菌和微生物一起朝向高压电极2流动，在高压电极2的前端部2a，这些微生物和细菌被等离子体一个个有效地杀灭。因对气泡10产生的喷流11进行放电，所以能够对即便是滞留的被处理水8在内的被处理水8全部的微生物和细菌进行杀灭。
在此，利用高压脉冲放电的理由在于，和直流放电相比，其具有能在更广泛区域进行等离子体化的特点。这是因为，能够瞬间输入比直流放电的电压更高的电压，能够扩大高电场区域，并且，由于电压急剧升高、减少空间电荷电场抑制放电。电离气体分子和水分子所必要的能量称为电离电压，该值为10～15eV左右。尽管还未到电离，但在等离子体中生成许多被高能量励起的各种活性种(自由基)。通常的化学结合的能量高达数eV，由自由基等引起各种各样的化学反应。
电子比离子要轻很多，在电场中的移动距离大离子的3倍左右，当输入持续时间很短的高压脉冲时，电子被电场数十eV能量加速，能够电离气体分子和水分子。离子由于重而几乎不动，无助于气体分子和水分子的电离。这就意味着，电子被大电位差电场输送，输入能量的大部分被用于电子的加速，不向离子提供无用的能量。这种等离子体被称为非平衡等离子体，由于以上理由，与直流放电相比，脉冲放电能够提高引发化学反应所需能量的效率。
下面，说明有关高压电极部5的制造方法。在使用棒状金属作为高压电极2的电极材料时，首先，在凹陷有固定棒状金属的高压电极部形状的模具内，固定金属棒。然后，通过射出成形、粉末成形、压缩成形等，流入成为绝缘体4的树脂，高压电极2的金属棒的周围，被垂直断面为圆筒状的绝缘体4所包覆而固定。切断这样做出来的高压电极部5的构件的高压电极2在放电一侧的前端，露出其前端部2a。由于绝缘体4包覆着高压电极2的所有侧面，在前端部2a形成引起放电的高压电极部的结构。并且，也可以在模具中央固定电极材料，通过挤压成形制造高压电极用的构件，将该构件以一定的长度切断，作为高压电极2。被切断的一端为前端部(放电部)2a，另一端作为与发生高压脉冲的电源9的导线相连接处。作为绝缘体4的形成方法，也可以采用浸涂等涂覆电极的方法。
并且，作为高压电极2的材料，除金属棒之外也可以采用导电性粉末浆料制造的电极。制造包覆高压电极2的一部分绝缘体形状的模具，采用上述相同的方法，制造绝缘体4的一部分，然后，在其表层上涂覆成为电极的粉末浆料并固化。接着，固化了的粉末浆料被绝缘体4所包覆而进一步成形。这样，在绝缘体4之中制造出埋有作为高压电极2的粉末浆料的高压电极部5，在2处切断，露出高压电极2的断面。在此，被切断的一端形成前端部(放电部)2a，另外一端则成为与电源9的导线相连接处。与使用金属线相比，采用金属粉末浆料的高压电极2的优势在于造价便宜。
作为高压电极2的尺寸，例如为使电力集中而产生等离子体，其直径在0.5mm以下即可。最好是直径为0.1mm～0.05mm，这样在低频(100Hz左右)情况下也能产生等离子体。高压电极2及接地电极3的电极材料没有特别的限制，只要是导电体即可。而且，高压电极2与接地电极3之间的电极间隙D为1～50mm就可以，优选5～20mm。
通过高压电极2和与之相对配置的接地电极3之间的放电，产生的放电热量不仅传递给水，还传导到被包覆的绝缘体4。因此，包覆高压电极2的绝缘体4应能够耐受高压脉冲放电所产生的热，希望其具有耐热性，特别是在高频(1kHz～30kHz)的情况下，高压电极2的温度高达1000℃，因此希望绝缘体4应该是软化温度或者分解温度任一一个最低也要达到300℃以上的耐热性材料，并且具有低吸水率和良好的热传导性。例如，作为满足这些条件的材料，可选择聚酰亚胺树脂、氟树脂、陶瓷和玻璃。并且绝缘体的厚度控制在2mm以下，可以改善散热性，绝缘体4即便采用树脂也能够控制变形和劣化。而且，通过降低绝缘体4的厚度，能够使得在绝缘体4部产生的气泡10不会聚集在树脂表面而更易于向接地电极3的方向移动。此外，希望绝缘体4的热膨胀率能够接近于所使用的电极材料的热膨胀率。这样可以使得高压电极2的电极材料的金属被绝缘体4包覆成形之际，两种材料以相同的速度收缩并固化，从而提高金属和绝缘体的密合性，降低使用时温度上升导致的应力，可望得到稳定的运行。
这样，有关实施方式1的杀菌装置，通过在放电电极上输入负极性的高压脉冲而发生放电，其能量导致水蒸发、气化而产生水蒸汽的气泡、以及因水的电解而产生氢的气泡。在这些气泡的表面聚集因放电而产生的电子等带电粒子，沿着高压电极和接地电极之间形成的电场，气泡被吸引到接地电极一侧。因此，从高压电极一侧朝着接地电极一侧由气泡产生喷流。在放电电极周边的被处理水中，以高压电极为起点产生水流的喷流，被处理水被喷流所搅拌，被处理水中所含的微生物也随此一起向高压电极流动，在引起电力集中的高压电极的前端部的等离子体区域进行高效率杀菌。并且，即便是滞留的被处理水也由于搅拌和放电的协同效应而显著提高杀菌作用，实现了原来装置所没有的显著效果。
另外，在实施方式1中，说明了输入负极性的高压脉冲时的情况，即使输入正极性的高压脉冲，也能得到同样的效果。输入正极性的高压脉冲时，与实施方式1相同，在高压电极2产生放电，其能量使得水蒸发、产生冲击波的同时，气化而产生水蒸汽气泡10b。并且，同时在高压电极2产生电解，如反应式(2)所示产生氧(O2)的气泡10s。2H2O→O2+4H+4e -(2)与实施方式1相同，气泡10带负电，因水蒸汽产生时的冲击波而流动。结果是，与实施方式1相同，放电产生的气泡10产生喷流11。伴随该气泡10的喷流11产生以高压电极2为起点的水流，被处理水8中含有的细菌和微生物等也随之一起向高压电极2流动，这些细菌和微生物被在高压电极2的前端部2a的等离子体一个个高效地杀灭。此时，接地电极3一侧的电解而产生的氢(H2)只是滞留在接地电极附近，它们并不杀菌。
而且，由于放电极性为负，能够抑制高压电极的腐蚀。因为根据金属的pH-电位图，许多金属在负电位时能够保持非腐蚀状态。
此外，实施方式1中，绝缘体4的垂直断面形状为圆筒形，不仅可为圆筒形，也可以为方形管状，而且也可以不仅限于这些形状。在高压电极部的结构第2例中，如图3所示绝缘体4的前端部可以设段差4s，借此，伴随气泡10的喷流11的流动更加顺滑，从而能够提高杀菌效率。而且，在高压电极部的结构第3例中，如图4所示绝缘体4也可为绝缘体41和绝缘体42的两层结构，具体而言，也可以在高压电极2的前端部包覆陶瓷或聚酰亚胺树脂等耐热性优异的绝缘体41，并在其上再包覆耐热性低的非耐热性绝缘体42。
而且，作为接地电极3的材料，有钨(W)、铂(Pt)、钛(Ti)等金属，形状方面，除了有平板之外，也可以为圆盘状、棒状、线状等，大小和浸渍位置则没有限制。但是，实际进行杀菌的是在高压电极和接地电极之间，因此其与高压电极2的前端部2a相对配置。处理槽7最好为绝缘体，可以使用例如丙烯酸(类)树脂、玻璃等。并且，处理槽的底部的一部分也可以作为上述金属所构成的接地电极3。
此外，在实施方式1中，说明了包括一对高压电极2和接地电极3的放电电极6的相关情况，也可以是数对，因而能够提高杀菌效率。并且，还可以包括数对高压电极2与一个共用接地电极3。而且，接地电极3和高压电极2还可以为相同形状。
(实施例1)下面，为确认对细菌和微生物的杀菌效果，在处理槽7中放入大肠杆菌，研究高压脉冲放电情况下大肠杆菌的残存率的时间变化。图5表示作为实施方式1的实例1中，实验条件1、实验条件2以及比较条件1的实验结果。在实验中，高压电极2采用直径0.2mm、长度50mm的钨(W)丝，在该高压电极2的周围，绝缘体4被射出成形的直径10mm的环氧树脂所包覆。并且，作为接地电极3，采用钛制膨胀合金(每平方英尺目数80，线径0.1mm)上通过无电解镀得到的堆积密度0.6mg/cm2的镀铂(Pt)网状电极(直径5cm)。高压电极2与接地电极3之间的电极间隙D为3mm。并且，处理槽7采用玻璃制物，其中加入大肠杆菌为105CFU/ml的50ml被处理水8(CFU：Colony FormingUnit，集落形成单位)。
在此，作为实验条件1(A)的放电条件，输入电压-10kV、重复频率100Hz、脉冲宽度50μs的负极性高压脉冲。作为实验条件2(B)的放电条件，输入电压10kV、重复频率100Hz、脉冲宽度50μs的正极性高压脉冲。比较条件1(C)中，如图6所示，为了在放电时不发生喷流，在高压电极2的前端部2a留下长度L为3mm的不包覆绝缘体4的部分。其它结构与实验条件1和实验条件2相同。放电条件为，输入电压-10kV、重复频率100Hz、脉冲宽度50μs的负极性高压脉冲。
在实验条件1、2下，产生了气泡及喷流。在比较条件1中，完全没有因气泡而产生喷流。并且，喷流速度方面，采用负极性高压脉冲而放电的实验条件1要比采用正极性高压脉冲的实验条件2要快2倍以上。结果是，实验条件1(A)下大肠杆菌的减少也要比实验条件2(B)下的要快，1小时大肠杆菌减少1位数以上。比较条件1(C)下，大肠杆菌数几乎没有变化。
由此可知，伴随气泡产生喷流的实验条件1及实验条件2，与气泡未发生喷流的比较条件1相比，杀菌效果强。并且可知，正极性和负极性脉冲放电相比，负极性高压脉冲杀菌(实验条件1)比正极性高压脉冲杀菌(实验条件2)的杀菌速度要快。因此可以确认，伴随着气泡的喷流，高压脉冲放电的杀菌效果。
实施方式2。图7表示为本发明实施方式2相关的杀菌装置的放电电极部的概略断面图。如图7所示，在实施方式2相关杀菌装置的放电电极部中，放电相关的高压电极2的前端部2a相对绝缘体4的前端部4a向内侧后退，呈凹状，除此之外，与实施方式1的图1相同，故在此省略其结构的说明。
下面，说明有关高压电极部的制造方法。与实施方式1情况相同，高压电极2的电极材料为棒状金属、在有固定其的高压电极部形状凹陷的模具内，固定金属棒。然后，通过射出成形、粉末成形、压缩成形等，流入成为绝缘体4的树脂，在高压电极2的金属棒的周围均被绝缘体4所包覆而固定。对如此制造出来的高压电极部5的构件进行切断加工，使得高压电极2的放电一侧的前端部2a比绝缘体4的前端部4a略微凹陷。由于绝缘体4包覆高压电极2的所有侧面，形成了在前端部2a产生放电的高压电极5的结构。被切断的一端为前端部(放电部)2a，另一端为与发生高压脉冲的电源9的导线相连接处。
此外，也可以利用以下方法：以实施方式1的要领制造的高压电极2的前端部2a的电极材料离子化倾向低，与金、银等接触并浸渍在水中，凭借其电池作用使高压电极2的前端部2a溶解，比绝缘体4的前端部4a凹陷数十μm到数mm左右。
如图7所示，与实施方式1的图2相比，由于高压电极2的前端部2a相对绝缘体4呈凹陷的形状，电力线12能够更直线且密度更高。电力线呈直线且高密度，由此使得气泡的速度更快，喷流的速度也就更快，被处理水8中的微生物流向高压电极2的前端部2a附近的比例就增大，从而提高杀菌效率。采用实施方式2中杀菌装置的杀菌机理，与实施方式1是相同的，故在此省略其说明。
如上所述，实施方式2相关的杀菌装置能够得到比实施方式1的杀菌装置更快的气泡喷流速度，可望获得进一步提高杀菌效率的显著效果。
而且，此前叙述了在实施方式1中，高压电极2的前端部2a与绝缘体4的前端部4a为同一个面的情况，以及实施方式2中，高压电极2的前端部2a相对于绝缘体4的前端部4a在内侧后退、呈凹状的情况，既使高压电极2的前端部2a相对于绝缘体4的前端部4a略微凸出的情况也可以。图8表示为电极间隙D与高压电极2的前端部2a的突出长度L之比(突出比L/D)与电场强度及喷流速度的关系。从图8中可知，电极间隙D在1到20mm的范围内，突出比L/D在0到0.1的范围内时，高压电极2附近的电场强度高，喷流的速度大。但是，突出比再大的话，喷流速度反而变小，喷流的杀菌效果并未提高。因此，高压电极2的前端部2a相对于绝缘体4的前端部4a的突出比L/D在0到0.1的范围内时，即使是突出，也能提高喷流速度，并由此使得被处理水8中的微生物流向高压电极2的前端部2a附近，从而有助于提高杀菌效率。
实施方式3。图9表示为本发明实施方式3相关的杀菌装置的放电电极部的概略断面图。如图9所示，在实施方式3相关杀菌装置的放电电极部中，在绝缘体4与接地电极3之间设置了引导喷流向一定方向流动的介电体筒13，除此之外，与实施方式1的图1相同，故在此省略其它结构的说明。介电体筒13的状态设置如下：遮住绝缘体4的前端部4a的侧面部，与绝缘体4之间设间隙14，并且与接地电极3之间设间隙15。
接下来，说明设置了该介电体筒13的放电电极部6的运行。介电体筒13可采用脉冲放电导致劣化小的、溶解于水的成分少的材料，例如环氧树脂等。拥有同样性质的玻璃和陶瓷也可以。厚度可为0.5mm到2mm，具备不会因喷流11导致变形的强度即可。放电在生成气泡10的同时也产生喷流11。被处理水8通过处理槽7内绝缘体4与介电体筒13之间的间隙14，被引导到高压电极2和接地电极3之间，并通过间隙15，以一定的方向流动。由此，与实施方式1相比，能够发挥更强的搅拌作用，使得被处理水8中的微生物导入到高压电极2的前端部2a附近的比例增加，从而具有提高杀菌效率的效果。
如上所述，实施方式3相关的杀菌装置，通过在放电电极部中，设置引导绝缘体与接地电极之间的喷流向一定方向流动的介电体筒，放电生成的气泡产生喷流，被处理水向一定方向流动，与实施方式1相比，起到更强的搅拌效果，有望能够得到以前没有的、提高微生物等杀菌效率的显著效果。
而且，实施方式3的介电体筒，利用设在绝缘体4的侧面和介电体筒13之间的间隙14，喷流11产生被处理水8的流动，如图10所示，也可以在绝缘体4的前端部4a附近的介电体筒13的侧面形成导入孔16，从导入孔16朝间隙15产生被处理水8的流动，同样地起到搅拌作用，能够提高微生物等的杀菌效率。并且，如图11所示，也可以在介电体筒13的上部设多孔部17。此外，如图12所示，将介电体筒13的内径设置与高压电极2的外径大体相同，能够防止电力线12的发散、使气泡10受限，从而产生更强烈的搅拌作用，能够高效杀菌。
实施方式4。图13表示为本发明实施方式4相关的杀菌装置的概略断面图。如图13所示，在实施方式4相关杀菌装置1中，在包覆高压电极2的绝缘体4与网状接地电极18之间，安装筒状过滤器19且接地电极为网状，除这两点之外，与实施方式1的图1相同，故在此省略有关其它构成的说明。
采用绝缘体制造的筒状过滤器19以网状为好。特别是，其网目结构对于被处理水的喷流以及搅拌能起到较好的效果，提高杀菌性能。具体而言，希望采用开(1～10)mm×(1～20)mm的孔为佳。材料为绝缘体即可，没有特别的限制。
接地电极18也与过滤器19一样，有网状，也就是拥有网目结构、能够发挥被处理水8的喷流11以及搅拌的效果，提高杀菌性能。具体而言，采用开有5mm×(2.5～5.0)mm大小的孔的网为佳。接地电极18的材料，希望采用导电率高且难以氧化的材质，如铂(Pt)或是氧化铱(IrO2)为佳。或是钛(Ti)等金属材质上镀铂或氧化铱亦可。例如，基材采用钛(Ti)金属纤维的烧结体(纤维直径20μm、长50～100mm的单纤维编织成的烧结体)构成的密度为200g/cm2的布(半径50mm，厚300μm)，或是具有钛制网目结构的膨胀合金。在这种基材上，镀了密度0.25～2mg/cm2的铂(Pt)或氧化铱(IrO2)而制成。并且，使用实施方式4中的杀菌装置的杀菌机理与实施方式1相同，故省略说明。
如果放电之中的高压电极2与接地电极3之间有固体物，就会导致短路，有时使得电极损坏。并且，如果在高压电极2的前端部2a附近混入有机物，放电能量被剥夺用于有机物分解，放电能量对于杀菌的贡献率减少。由此可知，如果在高压电极2与接地电极3之间混入尘埃等微生物之外的固体有机物，将导致杀菌效率下降。为此，在实施方式4中，如图13所示在包覆高压电极2的绝缘体4和网状接地电极18之间安装筒状的过滤器19，能够在不影响喷流11流动的情况下，消除在高压电极2与网状接地电极18之间混入尘埃等微生物之外的固体有机物的担心，能够防止电极间短路，从而能够保证不影响杀菌效率地高效处理微生物和细菌等。
如上所述，实施方式4相关的杀菌装置，通过在包覆高压电极的绝缘体与网状接地电极之间安装筒状的过滤器，没有了尘埃等微生物之外的固体有机物混入的担心，能够高效率地处理微生物、霉菌和细菌、病毒等，有望能够得到以前没有的、在不降低杀菌效率的情况下防止了电极之间短路的显著效果。
实施方式5。图14表示为本发明实施方式5相关的杀菌装置的概略断面图。如图14所示，在实施方式5相关杀菌装置1中，包覆高压电极2的绝缘体为亲水性绝缘体20。接触角在60°以下，优选在30°以下。亲水性绝缘体20的材料，例如，可为环氧树脂等。除此之外的结构，与实施方式1的图1相同，故在此省略说明。
希望绝缘体为亲水性绝缘体20的原因在于，由于高压电极2与被处理水8接触引起放电，目的是防止高压电极2的前端部(放电部)2a之外的部分与被处理水8接触。所产生气泡一种的O2、H2在水的溶解度低，在1个大气压、20℃的条件下为28.5、17.5ml/kg，也就是说，O2、H2与水的亲和性少，由于亲水性低，故难以附着于亲水性固体表面。因此，绝缘体表面的接触角如果在60°以下，因放电而生成的气泡难以附着于表面，30°以下则几乎不附着。如上所述，实施方式5的杀菌装置1中，与实施方式1相同，在保证杀菌效果的同时，由于包覆高压电极2的亲水性绝缘体20具有亲水性，生成的气泡10不会在高压电极2附近滞留，而是顺畅地向接地电极3一侧移动，增强了水的喷流力、提高了被处理水8的杀菌效率。例如，高压电极2的电极材料为钨(W)或铂(Pt)时，作为其亲水性绝缘体20，希望采用环氧树脂。
此外，若绝缘体为疏水性材料时也可以进行表面处理，使接触角为60°以下。作为表面处理方法的实例，以下说明有关采用低压水银灯进行紫外线处理的情况。低压水银灯发出的光线的波长为被称为共振线(resonance lines)的波长为185nm和254nm、能量占约80％的高效率的短波长UV光。185nm线被称为臭氧线、分解氧而生成臭氧(O3)(反应式3、4)。M为反应第三体。这种臭氧吸收254nm波长的光，生成氧自由基(反应式5)。O2+(185nm)→O+O    (3)O2+O+M→O3+M         (4)O3+(254nm)→O+O2     (5)这种氧自由基(O)攻击绝缘体表面，形成有极性的亲水性高的OH、C-O、C＝O、COO、C(O)OH等官能基。如果照射距离为5cm，照射时间到1分钟，接触角成指数函数地急剧上升，然后仍缓缓增加。因此，当采用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚苯硫醚(PPS)等树脂时，如果照射5分钟左右，60°以上的接触角也将下降到30°以下，亲水性显著提高。并且，使用实施方式5中的杀菌装置的杀菌机理与实施方式1相同，故省略说明。
通过对疏水性材料进行表面处理、实现亲水化的方法，除了紫外线处理之外，还有等离子体处理、臭氧处理、电晕处理、电子束处理、激光处理、粒子注入、喷溅处理、镜面处理等，能够得到相同的效果。但是，除了喷溅处理和镜面处理之外，绝缘体与高压电极2的前端部2a一起氧化，所以在采用其它树脂覆盖前端部2a之后，必须进行处理。
如上所述，实施方式5相关的杀菌装置，通过包覆高压电极的绝缘体采用亲水性的材料，生成的气泡不会在高压电极附近滞留，而是顺畅地向接地电极一侧移动，增强了水的喷流力，有望能够得到以前没有的、提高了杀菌效果的显著效果。
实施方式6。图15表示为本发明实施方式6相关的杀菌装置的概略断面图。如图15所示，在实施方式6相关杀菌装置1中，设置注入添加剂的添加剂加注槽21，除了此点之外，与实施方式1的图1相同，故在此省略其它结构的相关说明。
在实施方式1中，高压电极2附近生成的气泡10的直径，刚生成时为0.1μm～数μm，500ns时直径就增大到10～数100μm。在实施方式6中，通过在被处理水中混入添加剂，生成的气泡10稳定在数μm左右，微细气泡原样存在的时间延长。因此，气泡本身轻且易带电，因此喷流速度增大，提高杀菌效率。
作为添加剂加注槽21中供给的添加剂成分，可使用醋酸或者带羧基以外的亲水性残基(-OH、-NH2(伯胺)、-NH-(仲胺)、-N＜(叔胺)、-C(O)NH-(肽键)、-C(O)NH2(伯酰胺)、(-C(O))2NH(仲酰胺)、(-C(O))3N(叔酰胺)、-O-、-SO3H、-PO4H、-F、-NO2、-S(O)-、-CN)的羧酸。并且，相对于水，可使用残基(羧基)的浓度成为0.001～1mol/L为佳，成为0.01～0.2mol/L则更佳。残基浓度小于0.001mol/L时，生成的氧和氢的气泡直径有变大的倾向。残基浓度大于1mol/L时，浮起的气泡有难以破灭的倾向。不过，这里所说的残基的浓度，是指分子浓度乘以1个分子中的残基(本例中为羧基)的数量得到的值。此外，这种水的pH在4以下为佳，3以下则更好。水的pH大于4时，生成的气泡的直径有变大的倾向。一方面，当添加无机化合物时，可使用氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾等强电离性盐。希望盐浓度在0.1重量％以上。
自添加剂加注槽注入添加剂，使得被处理水中的添加剂浓度达到上述浓度，采用实施方式1相同的方法，输入高压脉冲进行放电。
如上所述，实施方式6相关的杀菌装置，通过在被处理水中加入添加剂，使得放电生成的气泡维持在微细状态，增加了水的喷流速度，能够得到以前没有的、提高杀菌效率的显著效果。
实施方式7。图16表示在具有冷暖功能的空调机上设置本发明实施方式7相关杀菌装置的概略断面图。空气中的水蒸汽在热交换器22的表面被冷却，在热交换器22的表面凝结成凝结水23(以下将凝结水称为废水(drain water))。因热交换器22的表面进行了亲水化处理，在一定以上的废水23附着并开始自然落下，废水23被接水盘24回收。接水盘中设置了本发明相关的杀菌装置1，去除废水中的霉菌和细菌等。
如上所述，实施方式7中设置了杀菌装置的空调机，通过杀菌装置杀灭废水中的微生物、霉菌和细菌，抑制接水盘表面上的霉菌和细菌的发生、退一步可以抑制污泥堵塞(slime)的生成，有望得到以前没有的、减少冷凝泵堵塞的显著效果。
(实施例2)图17表示：本发明的实施方式7中设置了杀菌装置的空调机，对于其热交换器上附着的菌体的除菌效果根据实施例2的实验结果。以如下设定条件实施试验，杀菌条件为，在实施方式1中，高压电极2与接地电极3的电极间隙D为10mm，以-10kV、100Hz输入负极性的脉冲进行放电。并且，构成杀菌装置1的材料，采用与实施例1相同的。
空气中的水蒸汽在热交换器22的表面被冷却，在热交换器22的表面冷凝成凝结水23。由于热交换器22的表面进行了亲水化处理，每单位面积0.1mg/cm2以上的凝结水23附着时就会开始自然下落，被接水盘24回收。空调机运转中，如果接水盘24上的废水23超过800ml，废水泵25就开始运转，废水23被废水泵25排出到空调机之外。空调机的运转结束时，废水泵25停止，废水泵25还未排出的500ml废水23残留在接水盘23中。实验条件3(D)中，废水23中繁殖了105CFU/ml的大肠杆菌，采用除菌装置1测定大肠杆菌的菌落数变化。并且，为了比较杀菌装置的杀菌效果，以比较条件2(E)，进行与实验条件3(D)同等条件下不放电的放置试验。
图17表示为利用杀菌装置1对接水盘24中的废水23进行杀菌时，废水中菌落数的变化。在实验条件3(D)下，菌落数从当初的105CFU/ml减少，1小时能够杀菌1位数。另一方面，在比较条件2(E)中，并未从105CFU/ml上减少，而是缓慢增加，1小时反而增加一位数。由此可确认杀菌装置1的杀菌效果。
此外，以空调运转10小时→杀菌1小时→放置13小时为1个循环，进行30个循环，说明有关废水中的废水菌落数以及污泥堵塞发生情况。实验条件3下空调运转结束后，在通过杀菌装置1进行杀菌的空调机中，菌落数从105CFU/ml开始缓慢减少，达到1～102CFU/ml，确认未发生污泥堵塞。另一方面，比较条件2下，在杀菌装置1不进行放电、不杀菌的空调机中，菌落数达到105～107CFU/ml，14天左右开始观察到污泥堵塞。
如上所述，空调机中热交换器采用本发明的杀菌装置，能够确认，通过对废水进行杀菌处理，能够抑制接水盘中霉菌和细菌的发生，并且能够取得减少污泥堵塞发生的效果。
实施方式8.图13表示在实施方式8中，于手干燥机内设置杀菌装置的例子中接水盘的概略断面图。通过吹风27吹湿手26的两面，水滴28被一气吹飞成为废水23，被接水盘24回收。然后，通过在接水盘24设置的本发明相关杀菌装置1，去除废水23中的霉菌和细菌等。
如上所述，实施方式8中，在手干燥机中设置杀菌装置，杀灭接水盘中废水的微生物、霉菌和细菌，有望能够获得以前没有的、抑制接水盘中产生异味的显著效果。
实施方式9。图19在示在实施方式8中，在加湿器设置杀菌装置的实例的概略断面图。如图19所示，加湿器由为加湿空气而贮水的贮水盒29、从加湿元件30回收水的接水盘24、从该接水盘24向贮水盒29输送废水23的配管31、连结贮水盒29和加湿元件30的配管32等所构成。在接水盘24中设置杀菌装置1，通过定期对贮存在贮水盒29中的水进行杀菌，水通常处于杀菌状态，不仅贮水盒29、并且还可以抑制加湿元件30、接水盘24等处霉菌的产生。
如上所述，实施方式9中，加湿器中设置了杀菌装置，加湿器中水分易于淤积的部分、特别是加湿元件、接水盘等处存在易于出现霉菌的问题，但通过加湿器进行喷雾杀菌，有望能够取得以前没有的、抑制微生物、霉菌和细菌产生的显著效果。

Claims (13)

1.杀菌方法，其特征在于，在浸渍于被处理水中的包括高压电极和接地电极的放电电极之上，输入破坏前述被处理水的绝缘、并产生气泡的高压脉冲，通过使前述被处理水生成喷流而对被处理水进行杀菌，
其中，前述高压脉冲为输入在高压电极的负的高压脉冲，
前述气泡产生在高压电极旁边，并且带负电。
2.权利要求1记载的杀菌方法，其特征在于，作为被处理水的添加剂，添加醋酸或者带有羧基以外的亲水性残基的羧酸之中的至少一种，所述羧基以外的亲水性的残基选自-OH、-NH2(伯胺)、-NH-(仲胺)、-N＜(叔胺)、-C(O)NH-(肽键)、-C(O)NH2(伯酰胺)、(-C(O))2NH(仲酰胺)、(-C(O))3N(叔酰胺)、-O-、-SO3H、-PO4H、-F、-NO2、-S(O)-、-CN。
3.杀菌装置，其特征在于具备：在贮存被处理水的处理槽内设置的至少一对以上的包括侧面被绝缘体包覆的高压电极和设有电极间隙并相向配置的接地电极成对的放电电极，以及
向前述放电电极输入高压脉冲的电源，
输入通过放电破坏前述被处理水的绝缘、并且产生气泡的高压脉冲，使前述被处理水生成喷流，由此对被处理水进行杀菌，
其中，前述高压脉冲为输入在高压电极的负的高压脉冲，
前述气泡产生在高压电极旁边，并且带负电。
4.权利要求3记载的杀菌装置，其特征在于，在包覆高压电极的绝缘体和接地电极之间设置引导喷流流动的介电体筒。
5.权利要求3记载的杀菌装置，其特征在于，在包覆高压电极的绝缘体和接地电极之间设置筒状的过滤器。
6.权利要求3记载的杀菌装置，其特征在于，绝缘体由具有亲水性的材料构成。
7.权利要求3记载的杀菌装置，其特征在于，绝缘体由软化温度或分解温度中较低一方在300℃以上的具有耐热性的材料构成。
8.权利要求3记载的杀菌装置，其特征在于，还具备添加剂加注槽，作为被处理水的添加剂，添加使用醋酸或者带羧基以外的亲水性的残基的羧酸之中的至少一种，所述羧基以外的亲水性的残基选自-OH、-NH2(伯胺)、-NH-(仲胺)、-N＜(叔胺)、-C(O)NH-(肽键)、-C(O)NH2(伯酰胺)、(-C(O))2NH(仲酰胺)、(-C(O))3N(叔酰胺)、-O-、-SO3H、-PO4H、-F、-NO2、-S(O)-、-CN。
9.权利要求3记载的杀菌装置，其特征在于，电极间隙为1到20mm，高压电极的前端部以相对于电极间隙在0至0.1以下的比率范围从包覆前述高压电极的绝缘体的前端部突出。
10.权利要求3记载的杀菌装置，其特征在于，高压电极的前端部比包覆前述高压电极的绝缘体的前端部更凹陷。
11.空调机，其特征在于，包括权利要求3记载的杀菌装置，具有对接水盘内的水进行杀菌的功能。
12.手干燥装置，其特征在于，包括权利要求3记载的杀菌装置，具有对接水盘内的水进行杀菌的功能。
13.加湿器，其特征在于，包括权利要求3记载的杀菌装置，具有对加湿水进行杀菌、洗涤加湿元件的功能。
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