JP2001327973A

JP2001327973A - 除菌装置

Info

Publication number: JP2001327973A
Application number: JP2000150960A
Authority: JP
Inventors: Toshiichi Tomioka; 冨岡　　敏一; Tomoyoshi Ono; 友愛小野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2000-05-23
Publication date: 2001-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】連続的に、微生物の増殖時間に比べて短時間
に、簡単な作業で安価に微生物濃度を減少させる技術を
提供する。【解決手段】処理菌液に接する少なくとも３本以上の
電極に、電気分解以下の電圧を順次一定の方向に走引印
加することを特徴とする除菌装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流水経路中の除
菌、貯水中の水殺菌などに用いる除菌装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、微生物の除菌に関して多くの改良
がなされてきた。その技術は、化学薬品を用いる殺菌
と、濾過などの物理的な殺菌に代表される。

【０００３】前者は、処理水中に薬品が残留し、環境へ
の影響あるいは、人への影響が課題となることは周知の
事実である。

【０００４】また、後者においても、濾材に吸着されて
微生物は除去できるが、濾材表面の微生物が増殖し、微
生物の代謝物による臭気などの課題が解決できない。さ
らに濾過効率を向上させるためには、高額のランニング
コストが必要になるなどの課題が多くあり、解決法が望
まれていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、簡素な構成を有し、処理菌液中の微生物濃度を
低減することのできる除菌装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】微生物を含む処理菌液を
装置内に流入させる流入口、流入口より正極電極付近に
上記処理菌液を導く流入ガイド、流入した処理菌液に接
し、かつ菌液が透過できる細孔を有する少なくともｎ
（ｎ≧３）個の電極、前記正極電極に対し前記ｎ個の電
極を挟むように配置した負電極、前記ｎ個の電極を通過
した処理菌液を排出する排出口およびその液の流れを導
く流出ガイド、および前記処理菌液が電気分解しない範
囲の電圧を前記ｎ個の電極に順次一定の方向に掃引印加
する回路を具備する除菌装置である。

【０００７】電極構造として、その代表的なものは、前
記ｎ個の電極がｎ枚の網状電極を、菌液が透過できる細
孔を有する絶縁層を各電極間に挟みながら捲廻した渦巻
き型電極であり、電極への電圧印加方向と微生物を含む
処理菌液の流れ方向が垂直であるよう配置した構造があ
る。

【０００８】第二の構造として、前記ｎ個の電極が菌液
が透過できる細孔を有する多孔質平板電極で、電極間に
菌液が透過できる細孔を有する絶縁層を各電極間に挟ま
れるよう積層したユニットで、このユニットを繰り返し
数回積層した構造を有し、電極への電圧印加方向と微生
物を含む処理菌液の流れ方向が垂直あるいは対抗するよ
う配置した構造がある。

【０００９】前記回路が、前記ｎ個の電極の第１番目の
電極に対し負電圧を印加し、第２番目の電極に正電圧を
印加し、第１および第二の電極以外の電極は電圧を印加
しない無接続の状態に保ち、次のタイミングには、第２
番目の電極に対し負電圧を印加し、第３番目の電極に正
電圧を印加し、第２および第３の電極以外の電極は電圧
を印加しない無接続の状態に保ち、さらに次のタイミン
グには、上記と同様に順次印加状態を一つずつずらしな
がら掃引電圧印加するように、回路構成されている。

【００１０】前記回路が、掃引印加するタイミングとし
て、負電圧から正電圧印加に変わるまでの時間が、電極
間距離／掃引タイミング時間（１周期の時間／ｎ）に換
算して１００μｍ／ｓｅｃ以下である除菌装置の提供を
目的とする。

【００１１】前記電極構造を複数個配置する事で、その
除菌処理量の増加を図ることもできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、実施の形態を用いて本発
明をより具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限
定されるものではない。

【００１３】（実施の形態１）本発明実施の形態とし
て、捲廻型電極構造を有する除菌装置について、捲廻電
極数が３枚のものを例として、その全体構造図を図１に
その部分断面説明図を図２に示す。

【００１４】まず、本発明実施例の製法について説明す
る。線径０．２２ｍｍの銅線からなる３０メッシュの銅
網を、幅１０ｃｍ、長さ３０ｃｍに切断し、端部の処理
を施し、かつ端部よりリード引き出し加工を施したメッ
シュ状電極を３枚（１，２，３）準備した。

【００１５】ついで、上記銅網より幅長さがそれぞれ１
ｃｍ広い寸法の、３０メッシュで厚み約３００μｍのポ
リエステルメッシュからなるメッシュ状絶縁層を３枚
（４，５，６）を準備した。

【００１６】上記銅網と絶縁層を交互に積層し、約５ｍ
ｍの心材（図示せず）に巻きつけることで、約４ｃｍ直
径の捲廻構造物を得た。この捲廻構造物の表面に１巻き
絶縁層に用いたものと同材質同幅のポリエステルメッシ
ュ（７）を捲廻した後、さらにその表面に上記電極に用
いたものと同材質同幅の銅メッシュ（８）を巻きつけ
る。なお、この銅メッシュにも上記電極と同様のリード
引き出し加工を施した。

【００１７】この捲廻構造物を内径４．５ｃｍ程度の筒
状の除菌装置容器（９）内に収納する。この除菌装置容
器は、上記捲廻構造物が丁度収納できる寸法で、底部は
平底構造で、その中心部に菌体洗い出し口（１０）が設
けられ、底部側面には処理菌液排出口（１１）が設けら
れている。また底部には、処理菌液の排出が乱流を起こ
さず排出できるように濾斗状の流出ガイド（１２）を設
置した。

【００１８】流出ガイド（１２）の上に、上記捲廻構造
物を載せるように配置し、その上に処理菌液の導入を円
滑に行わせるため、濾斗状の流入ガイド（１３）を設け
た。流入ガイド（１３）の側面に処理菌液流入口（１
４）を設け流入口以下処理菌液の漏洩のない構造とし
た。

【００１９】以上の構造が完成した後心材を抜き去ると
ともに、心材の部分に菌体洗い出し口（１０）まで貫通
するよう約０．５ｍｍの銅線を挿入し、この銅線ととも
に各引き出しリード線を電気的に接触することの無いよ
うにスリーブを付けながら、除菌装置容器（９）上部か
ら引き出して、除菌装置本体部分を完成する。

【００２０】次に、このように完成させた除菌装置本体
部分を駆動させる回路およびその動作原理を説明する。

【００２１】回路は、リレー回路あるいは半導体回路で
構成するもので、０．７Ｖの電圧を発生させる電源電極
の正極側に接続する時間と、負極に接続する時間と、こ
の電源回路に接続しない時間を、この順序に順次繰り返
すものである。

【００２２】除菌装置は、処理菌液流入口から入った液
が、処理菌液排出口で流出するまでの間で、除菌するも
のである。すなわち、処理菌液に接する少なくともｎ
（ｎ≧３）個の電極、これらの電極構造を挟むように配
置された最外殻の正極と中心部の負極の一対の電極、お
よび前記処理菌液が電気分解しない範囲の電圧を前記各
電極に順次一定の方向に掃引印加する回路を具備し、前
記処理菌液中の微生物を前記中心部の電極に移動させ、
微生物を菌体洗い出し口から排出することができるもの
である。

【００２３】次に、本発明の動作原理を、（表１）とと
もに説明する。

【００２４】この除菌装置は、処理菌液中の微生物を積
層した電極に誘引し、電極に電圧を掃引印加すること
で、一方の電極付近から他極の電極付近に微生物を集
め、最終的に微生物の動きを抑制した後、排出するもの
である。この間、本装置に供給される微生物を含む水
は、除菌される。

【００２５】本発明の構成例として捲廻電極の数として
は３枚の構造を例示したが、３つ以上であれば特に制限
はないが、以下に、構造例示として掲げた捲廻電極の数
が３枚の場合に代表させて説明する。

【００２６】まず、前記のような構成にしたがって配置
された電極に、処理菌液が電気分解しない程度の電圧を
印加する。この電気分解しない程度の電圧は、電極と処
理液に含まれる溶媒または電解質の種類および量で決定
される。通常の生活関連に利用する水で、特別の塩分を
含まない場合、１Ｖ以下で、本発明の実施例では、０．
７Ｖを利用した。

【００２７】このような電圧をかけることにより、処理
菌液を電気分解により劣化させることなく、負の電荷を
帯びた微生物を電気泳動により正電極側に移動させるこ
とができる。すなわち、電極の一方を負、他方を正とす
ることにより、負の部分から正の部分に向けて微生物を
泳動させることができるのである。この電圧印加を、除
菌装置容器内の外周側から内周側に向かって掃引させる
ことで、該容器内の外周側の電極付近の微生物濃度を減
少させることが可能となる。この操作を連続的に行い外
周側の処理液を連続的に取り出すことで、微生物濃度を
低減させた処理菌液を得ることができるのである。

【００２８】また、内周側の電極付近になるにしたがい
微生物濃度は高くなり、最内側の電極には、多数の微生
物が濃縮される。微生物は数回の移動を繰り返すうち
に、その活動性を低下させ、かつ濃縮されて微生物が接
近して存在するようになることで、分裂増殖性を低下さ
せる。

【００２９】最内側の電極のもとには、菌体洗い出し口
（１０）が設けられているため、上記集合した微生物
は、連続的に排出される。

【００３０】各電極への電圧の印加の方法についてさら
に詳しく説明する。

【００３１】電圧の印加は、各電極に沿って微生物を一
定の方向に泳動させるために、一定のインターバルをお
いて順に行うのが好ましい。したがって、パルス状の電
位をかけるのが好ましい。

【００３２】（表１）は、本発明実施の捲廻型電極構造
を有する除菌装置中に配列する電極の一部分について、
その電圧印加の状態、タイミングに対する処理菌液中の
微生物の動きを示したものである。

【００３３】電極は、微生物を泳動させる方向にそれぞ
れ順に第１電極、第２電極、第３電極とし、第１電極、
第２電極、第３電極の順に印加し、その後再び第１電極
（第４電極と表中に記す）に電圧を印加し、順次第２電
極、第３電極と繰り返されるものである。

【００３４】

【表１】

【００３５】すなわち、第一電極には負電圧を印加し、
第二電極には正電圧を印加し、第３電極は電源に接続し
ない状態にする。この場合微生物は正電圧印加側に誘引
されるため第一電極から第二電極に移動する。第４電極
すなわち一周先の第一電極には負電圧が印加されるが第
３電極は接続されていないため第二電極と第４電極の間
で誘引現象を生じるが電極間が離れているためその誘引
移動はきわめて少ない。従ってこのタイミングでは、第
一電極と第二電極間の微生物が、第一電極から第二電極
へ移動する。

【００３６】次のタイミングでは、第一電極は電源に接
続せず、第二電極は負極に第３電極を正極に接続する。
従って第４電極すなわち一周先の第一電極は接続されな
い状態にする。上記と同じ原理で、第二電極と第３電極
間にある微生物が、第二電極から第３電極に向かって移
動する。

【００３７】さらにその次のタイミングでは、第一電極
に正電圧を、第二電極は電源に接続しない状態に、第３
電極は負極に、第４電極すなわち一周先の第一電極は正
極に接続する状態にする。この場合も上記と同様な原理
で、第３電極と第４電極の間で、第４電極に向かう微生
物の移動を生じる。

【００３８】これらを総合すると、上記３回のタイミン
グを順次掃引すれば、微生物は、第一電極から第４電極
へと向かって移動することになる。これらの掃引を順次
継続して行うことで、微生物は、最外殻の電極から最内
殻の電極に向かって順次移動する。この操作を除菌装置
容器内で行わせ、最外殻付近に処理しようとする液を流
入させることで、液中の微生物を除去するものである。

【００３９】電圧の印加は、各電極に沿って微生物を一
定の方向に泳動させるために、一定のインターバルをお
いて順に行うのが好ましい。したがって、パルス状の電
位をかけるのが好ましい。

【００４０】ひとつの電極に印加してからつぎの電極に
印加するまでの時間、すなわち掃引速度は、電極の間
隔、電極の太さ、処理菌液の流量など、および処理液の
温度、電解質の濃度など環境条件により異なるが、実質
的には電場を印加した際の電極方向に泳動する微生物の
速度より低くする必要がある。本発明者は、実験の結
果、本発明の微生物濃縮装置において泳動される微生物
の速さは１００μｍ／ｓｅｃ以下であることから、印加
掃引速度を実質的に１００μｍ／ｓｅｃ以下とすること
により、目的とする微生物を一定電極方向に集め排出す
ることで処理機菌液の除菌効率を向上できることを見出
した。

【００４１】また、除菌の対象である微生物は、電圧を
かけると電気泳動により移動し得るものである。例えば
大腸菌、黄色ブドウ球菌などがあげられる。

【００４２】さらに、電極を構成する材料としては、従
来から用いられるものであってよく、例えばアルミ箔、
銅箔、銅メッシュ、スポンジメタル、炭素繊維、カーボ
ンメッシュなどがあげられる。

【００４３】また、絶縁層を構成する材料としては、例
えばガラスウール、ポリプロピレンメッシュ、ポリエス
テルメッシュあるいはそれらの不織布などの絶縁性材料
を用いることができる。

【００４４】また、本発明者は、鋭意検討の結果、この
実施の形態１に示す除菌装置は、例えば以下の条件で作
動させるのが好ましいことを見出した。

【００４５】印加電圧０．７Ｖ／電極間電極間距離２００μｍ菌移動距離２０μｍ／ｓｅｃ菌移動方向陽極の方向（電圧印加時）電極材料銅メッシュ（約１００μｍ厚み）絶縁層ポリエステルメッシュ（約）２００μｍ厚み）（実施の形態２）本発明実施の形態として、さらに箱形
の除菌装置を形成するために積層型電極構造を有する除
菌装置について、積層電極数が３組のものを例としてそ
の部分断面説明図を図３に示す。

【００４６】まず、本発明実施例の製法について説明す
る。線径０．２２ｍｍの銅線からなる３０メッシュの銅
網を、幅１０ｃｍ、長さ１０ｃｍに切断し、端部の処理
を施し、かつ端部よりリード引き出し加工を施したもの
を１２枚（ａ，ｂ，ｃ）準備した。

【００４７】ついで、上記銅網より幅長さがそれぞれ１
ｃｍ広い寸法の、３０メッシュで厚み約３００μｍのポ
リエステルメッシュからなる絶縁層を１３枚（ａ’、
ｂ’、ｃ’）を準備した。

【００４８】まず上記絶縁層の１枚を準備し、その上の
中心に上記銅網と絶縁層を銅網同士が絶縁状態を保てる
ように交互に積層し、最後の絶縁層を積層する。一枚目
の銅網のリード引き出し部と４枚目のリード引き出し
部、７枚目のリード引き出し部、１０枚目のリード引き
出し部を接続する。同様にｎ枚目とｎ＋３枚目のリード
引き出し部を接続することで、４枚の銅網を接続した３
組の電極を形成する。

【００４９】この３組の電極を箱形の除菌容器に収納
し、いまい目の銅網側の電極の上方に処理液流入口およ
び液に乱流を生じさせないよう流入ガイド板を設ける。

【００５０】一方、処理液流入口の下方には処理液排出
口およびガイド板を設けることで、除菌装置を構成す
る。

【００５１】この装置への電極への電圧印加タイミング
および動作原理は、実施の形態１と同様である。

【００５２】同様に、電極を構成する材料としては、従
来から用いられるものであってよく、例えばアルミ箔、
銅箔、銅メッシュ、パンチングメタル、スポンジメタ
ル、炭素繊維、カーボンメッシュ、多孔質燒結金属など
があげられる。

【００５３】また、絶縁層を構成する材料としては、例
えばガラスウール、ポリプロピレンメッシュ、ポリエス
テルメッシュあるいはそれらの不織布、多孔質セラミッ
クなどの微生物透過性の絶縁性材料を用いることができ
る。

【００５４】また、本発明者は、鋭意検討の結果、この
実施の形態１に示す除菌装置は、例えば以下の条件で作
動させるのが好ましいことを見出した。

【００５５】印加電圧０．７Ｖ／電極間電極間距離２００μｍ菌移動距離２０μｍ／ｓｅｃ菌移動方向陽極の方向（電圧印加時）電極材料銅メッシュ（約１００μｍ厚み）絶縁層ポリエステルメッシュ（約）２００μｍ厚み）この実施の形態にかかる除菌装置の動作原理は、前述の
とおりであり、前記電極に電圧を印加する前記掃引速度
を適宜制御することにより、渦巻き状に巻かれたシート
状電極の外周部分から中心部分へ微生物を移動させるこ
とができる。

【００５６】上記実施の形態１または２に示した電極を
配置した容器を複数作製し、それぞれの電極に設けたリ
ード引き出し部をそれぞれの対応するものを連結させ、
電極を配置した容器を複数連結してなる除菌装置とする
こともできる。

【００５７】このような構造を採用することによって、
処理量を増加させることが可能であり、処理菌液におけ
る微生物除去効果をさらに向上させることができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明の除菌装置によれば、微生物を含
む処理菌液の濾過により微生物濃度の低減を行っていた
方法に比べ、少ない工程数で、簡易かつ短時間に、連続
的に安定して処理菌液中の微生物濃度の低減を行うこと
ができる。

【００５９】また、本発明の除菌装置は、その構成材料
を適宜選択することにより、使い捨て型および連続使用
型のいずれにももすることができ、用途も広い。

【００６０】さらに、例えば浄水管用および食品工業用
の除菌装置、生活環境中の循環水系からの微生物除去と
しても利用できるという効果も併せもつ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施の形態１の全体構造図を示す模式図

【図２】本発明実施の形態１の部分断面説明図を示す模
式図

【図３】本発明実施の形態２の箱形の除菌装置を形成す
るための積層型電極構造を有する除菌装置の部分断面説
明図

【符号の説明】

１，２，３メッシュ状電極４，５，６メッシュ状絶縁層７ポリエステルメッシュ８銅メッシュ９除菌装置容器１０菌体洗い出し口１１菌液排出口１２流出ガイド１３流入ガイド１４菌液流入口

フロントページの続きＦターム(参考） 4D054 AA20 FA06 FB02 FB04 FB12 FB15 4D061 DA02 DA05 DB01 EA02 EA10 EB05 EB07 EB12 EB20 EB31 EB34 EB35 EB39 GC14 GC16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微生物を含む処理菌液を装置内に流入さ
せる流入口、前記流入口より正極電極付近に処理菌液を
導く流入ガイド、流入した前記処理菌液に接し、かつ菌
液が透過できる細孔を有する少なくともｎ（ｎ≧３）個
の電極、前記正極電極に対し前記ｎ個の電極を挟むよう
に配置した負電極、前記ｎ個の電極を通過した処理菌液
を排出する排出口およびその液の流れを導く流出ガイ
ド、および前記処理菌液が電気分解しない範囲の電圧を
前記ｎ個の電極に順次一定の方向に掃引印加する回路を
具備する除菌装置。
【請求項２】ｎ個の電極がｎ枚の網状電極を、菌液が
透過できる細孔を有する絶縁層を各電極間に挟みながら
捲廻した渦巻き型電極とし、電極への電圧印加方向と微
生物を含む処理菌液の流れ方向が垂直であるよう配置し
た請求項１記載の除菌装置。
【請求項３】ｎ個の電極が菌液が透過できる細孔を有
する多孔質平板電極で、電極間に菌液が透過できる細孔
を有する絶縁層を各電極間に挟まれるよう積層したユニ
ットで、このユニットを繰り返し数回積層した構造を有
し、電極への電圧印加方向と微生物を含む処理菌液の流
れ方向が垂直あるいは対抗するよう配置した請求項１記
載の除菌装置。
【請求項４】回路が、ｎ個の電極の第１番目の電極に
対し負電圧を印加し、第２番目の電極に正電圧を印加
し、第１および第二の電極以外の電極は電圧を印加しな
い無接続の状態に保ち、次のタイミングには、第２番目
の電極に対し負電圧を印加し、第３番目の電極に正電圧
を印加し、第２および第３の電極以外の電極は電圧を印
加しない無接続の状態に保ち、さらに次のタイミングに
は、上記と同様に順次印加状態を一つずつずらしながら
掃引電圧印加する請求項１記載の除菌装置。
【請求項５】回路が、掃引印加するタイミングとし
て、負電圧から正電圧印加に変わるまでの時間が、電極
間距離／掃引タイミング時間（１周期の時間／ｎ）に換
算して１００μｍ／ｓｅｃ以下である請求項１または４
記載の除菌装置。
【請求項６】電極構造を複数個配置したことを特徴と
する請求項１〜５のいずれかに記載の除菌装置。