JP2006026252A - Sterilizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般家庭にある電子レンジ等のマイクロ波発生装置を用いて、紫外線による被処理物の殺菌処理を行う殺菌装置に関する。 The present invention relates to a sterilization apparatus for sterilizing an object to be processed with ultraviolet rays using a microwave generator such as a microwave oven in a general household.
この種の殺菌装置としては、特開2004−147873号公報に開示されたものがある。図10は、これに開示された殺菌装置の一部を切り欠いた斜視図である。
このものは、マイクロ波が照射されることにより紫外線を放出する物質を内部に収容した無電極放電バルブ2と、無電極放電バルブ2を支持するバルブ支持部3と、被処理物10の被処理面が同無電極放電バルブ2の紫外線放出面と対向するようにこの被処理物10を保持する保持部4と、マイクロ波は透過させるが紫外線は透過させない材料で形成された容器9を備えている。そして、この容器9は、開閉自在に結合される二つの略器状体9a、9bに分割形成されており、両略器状体9a、9bの内底部分の各々には、バルブ支持部3が配設されている。
ここで無電極放電バルブ3は、少なくとも紫外線を透過する小径ガラス管に希少ガス及び水銀を封入してなり、電子レンジのマイクロ波によって殺菌に適した波長の紫外線を周囲に向けて放出するものである。
As this type of sterilization apparatus, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-147873. FIG. 10 is a perspective view in which a part of the sterilization apparatus disclosed therein is cut away.
This includes an
Here, the
したがって、この場合、一方の略器状体9a内に被処理物10をセットし、この状態で他方の略器状体9bを嵌着結合して、両略器状体9a、9bでなる容器11を閉じ、これを電子レンジ内に収容設置すると、この電子レンジ内で照射されるマイクロ波により無電極放電バルブ2は殺菌に適した波長の紫外線を周囲に向けて放出し、電子レンジを利用して被処理物10の被処理面すなわち被処理物10の表側面と裏側面の殺菌処理を行うことができる。
ところが無電極放電バルブ2にマイクロ波を照射すると無電極放電バルブ2内に放電が起こり、これによりプラズマが発生する。そしてプラズマ内の電子は、マイクロ波により加速され中性原子や内壁に衝突し、これにより無電極放電バルブ2の温度が上昇する。特に、マイクロ波の照射が被処理物10の殺菌に必要な時間以降も継続すると無電極放電バルブ2の温度は、想定外に上昇することがある。具体的には、被処理物10に電子レンジを3分動作させれば殺菌が行えるところを10分程度動作させた場合には、無電極放電バルブ2の温度がこれを支持するバルブ支持部3の耐熱温度以上に上昇してしまうことがあった。
したがって電子レンジを長時間動作されても問題がないようにするためには、バルブ支持部3をセラミック材料のもので形成するなどの特別な処置が必要となっていた。
However, when the
Therefore, in order to prevent a problem even if the microwave oven is operated for a long time, special measures such as forming the
本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その課題は、マイクロ波の照射が被処理物の殺菌に必要な時間を超えて継続された場合において、無電極放電バルブの温度上昇を低減できる殺菌装置を供給することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and its problem is to reduce the temperature rise of the electrodeless discharge bulb when the microwave irradiation is continued beyond the time necessary for sterilization of the workpiece. It is to provide a sterilizer that can.
本発明の殺菌装置は、マイクロ波が照射されることにより紫外線を放出する物質を内部に収容した無電極放電バルブを有し、この無電極放電バルブから放出された紫外線を被処理物の被処理面に照射することにより被処理面の殺菌処理を行う殺菌装置において、前記無電極放電バルブを、その内表面積をS、内容積をVとしたときにS/V>8[1/cm]なる関係式が成立し、かつ、無電極放電バルブの内部最大直線距離がマイクロ波の波長の2分の1よりも小さいものとしたことを特徴とする。 The sterilization apparatus of the present invention has an electrodeless discharge bulb containing therein a substance that emits ultraviolet rays when irradiated with microwaves, and the ultraviolet rays emitted from the electrodeless discharge bulb are treated with an object to be treated. In the sterilizing apparatus for sterilizing the surface to be processed by irradiating the surface, the electrodeless discharge bulb has S / V> 8 [1 / cm] when the inner surface area is S and the inner volume is V. The relational expression is established, and the maximum internal linear distance of the electrodeless discharge bulb is smaller than one half of the wavelength of the microwave.
請求項1記載の発明にあっては、無電極放電バルブを、その内表面積をS、内容積をVとしたときにS/V>8[1/cm]なる関係式が成立し、かつ、無電極放電バルブの内部最大直線距離がマイクロ波の波長の2分の1よりも小さいものとしたことにより、放電維持につかわれる電子が表面再結合により消失するのでマイクロ波の照射が被処理物の殺菌に必要な時間を超えて継続された場合において、無電極放電バルブの温度上昇を低減できるものとなる。
In the invention of
(第1の実施の形態)
本発明の請求項1、2に対応した第1の実施の形態を図1〜図4を用いて説明する。図1は殺菌装置の一部を切り欠いた斜視図、図2はこのものをマイクロ波発生装置に収容した状態を示す概念図、図3は無電極放電バルブの断面図、図4はマイクロ波を照射した時間と無電極放電バルブの温度の関係を示す図である。
(First embodiment)
A first embodiment corresponding to
この殺菌装置は、マイクロ波が照射されることにより紫外線を放出する物質を内部に収容した無電極放電バルブ2と、無電極放電バルブ2を支持するバルブ支持部3と、被処理物10の被処理面が同無電極放電バルブ2の紫外線放出面と対向するようにこの被処理物10を保持する保持部4と、マイクロ波は透過させるが紫外線は透過させない材料で形成された容器9と、を備えて構成されている。
なお、ここでは被処理物10は、哺乳瓶の乳首具10aとこれを取り付ける取付具10bとでなっている。
This sterilization apparatus includes an
In addition, the to-
無電極放電バルブ2は、長手方向の両端部が密閉された略円筒状の中空石英ガラス管2aと、この内部に封入された水銀蒸気等の紫外線放出物質2bと、を有している。そして無電極放電バルブ2は、マイクロ波の電界エネルギーを受けて励起された水銀原子等から放出される紫外線を、容器9の内部へ向かって照射するようにバルブ支持部3で支持されている。ここでは、容器9となる両略器状体9a、9bの内底部分の各々にバルブ支持部3が配設固定されており、両バルブ支持部3で支持される二つの無電極放電バルブ2は同容器9の内部で上下に対向配置されている。
The
さらに詳しくは、無電極放電バルブ2の石英ガラス管2aは、厚さ1mmのものである。そして、石英ガラス管2aの内表面積をS、内容積をVとしたときにS/V>8[1/cm]なる関係式が成立し、かつ、その内部最大直線距離がマイクロ波の波長の2分の1(マイクロ波の波長の2分の1は、後述するように6cm)よりも小さいものとなるように、無電極放電バルブ2(石英ガラス管2a)は、内径Lが0.4cm、高さHが2cmの略円筒状の内空間を有している。(図3参照)また、石英ガラス管2aの内部には、バッツファガスとしてアルゴンが封入されている。
More specifically, the
バルブ支持部3は、耐熱温度が200℃以上のフッ素系の熱硬化性樹脂でなり、無電極放電バルブ2を支持した状態でこれと一体に同時成形されて、バルブ支持部3に同無電極放電バルブ2が支持固定される。
The
保持部4はバルブ支持部3の周囲に配設される複数の保持片4aを有し、各保持片4aには哺乳瓶の取付具10bの下端開口縁部分を係合保持する開口部4bが形成されており、各開口部4bは上方に開口していてその内部に同取付具10bの下端開口縁部分が上方から挿合されて係合保持される。なお、被処理物10は哺乳瓶やその部品に限られるものでなく、殺菌処理が必要で容器9の内部に収容されて保持部4で保持されるものであればよい。
The holding portion 4 has a plurality of
容器9は、卵形であり、容器9を構成する両略器状体9a、9bは、いずれもマイクロ波を透過させるが紫外線を透過させない材料、例えば、フッ素系樹脂等で形成されている。この場合に、少なくとも上側に位置してカバーとなる略器状体9bは、可視光を透過させるものであることが好ましい。又、両略器状体9a、9bの内面或いは外面の少なくとも一部分に蛍光物質を塗布しておくか、または、同両略器状体9a、9bの材料に蛍光物質を混入しておくことが好ましい。そして、下側に位置してベースとなる略器状体9aの底部外周には複数の脚片9a1が突設され、各脚片9a1によって容器9は載置保持される。
The
次に、この殺菌装置の使用方法について説明する。予め、洗剤等で洗浄された哺乳瓶の乳首具10aを取付具1bに装着し、この取付具10bの内周ネジ面を保持部4の開口部4bに挿入して、被処理物10(乳首具10a、取付具10b)を下側の略器状体9aの同保持部4上に載置する。そして、下側の略器状体9aに上側の略器状体9bを嵌着結合して、両略器状体9a、9bでなる容器9を閉じる。これによって、下側の無電極放電バルブ2が被処理物10の内面に対向し、上側の無電極放電バルブ2が同被処理物10の外面に対向した状態となる。
Next, the usage method of this sterilizer will be described. A
前記の如く、被処理物10が容器9の内部に収容保持された状態で、図2に示す如く、同容器9をマイクロ波発生装置である電子レンジ15の内部底面15a上に収容載置し、扉15bを閉じてこの電子レンジ15を起動し、マイクロ波を同容器9に向けて照射する。
マイクロ波は容器9(両略器状体9a、9b)を透過し、更に、被処理物10(乳首具10a、取付具10b)を透過して、下側の無電極放電バルブ2に到達すると共に、同容器9(両略器状体9a、9b)のみを透過して、上側の無電極放電バルブ2にも到達する。
As described above, with the object to be processed 10 accommodated and held in the
The microwaves pass through the container 9 (both substantially container-
両無電極放電バルブ2に到達したマイクロ波は、同無電極放電バルブ2の内部の水銀原子を励起し、励起された水銀原子から紫外線が放出される。紫外線は無電極放電バルブ2の石英ガラス管2aを透過して外部に放出され、被処理物10の内面及び外面の各々に照射される。この場合、下側の無電極放電バルブ2の露出した紫外線放出面から放出される紫外線は被処理物1の内面に照射され、上側の無電極放電バルブ2の露出した紫外線放出面から放出される紫外線は同被処理物1の外面に照射される。
The microwaves that have reached both
前記紫外線は、例えば、254nmの殺菌効果を有する紫外線であり、被処理物1の内面及び外面を殺菌処理する。なお、この実施形態の殺菌装置は、特に、一般家庭にある電子レンジ15すなわち2.45GHz(波長12cm)のマイクロを発生させるものを用いて手軽に紫外線殺菌を行うことができるものである。
The ultraviolet rays are ultraviolet rays having a sterilizing effect of, for example, 254 nm, and sterilize the inner surface and the outer surface of the
ここで無電極放電バルブ2から紫外線が放出される過程を詳細に説明する。無電極放電バルブ2にマイクロ波が照射されると無電極放電バルブ2の内部の電子が加速され水銀原子に衝突し、これを電離させる。そしてある程度、電子の数が増えるとマイクロ波により直接エネルギーを受けて放電維持することが可能になる。放電が維持された状態では電子は、マイクロ波による電界で加速され水銀原子に衝突し、水銀原子を電離させたり励起させたりする。そして励起された水銀原子が基底状態にもどるときにそのエネルギー差を光として放出する。水銀の一励起放射波長は、254nmの紫外線であり、この光は強い殺菌作用を持っている。なお、電子は、水銀原子に衝突する以外に中性原子や中空石英ガラス管2aの内壁に衝突するので中空石英ガラス管2aの温度が上昇する。
Here, the process in which ultraviolet rays are emitted from the
また、バッツファガスとしてアルゴンが封入されているので無電極放電バルブ2は、放電維持がしやすいものとなる。つまり電子がアルゴン原子に衝突し、アルゴン原子を比較的安定なメタステーブル順位に励起する。そして励起されたアルゴン原子のエネルギー準位は、水銀の電離のエネルギー準位に非常に近いため、基底状態の水銀原子がメタステーブル励起状態のアルゴン原子と衝突することでエネルギーを受け取り電離する。このことはペニング効果と呼ばれるものである。以上のようにアルゴンと水銀の組み合わせにしたことで電離しやすい、言い換えれば放電しやすいものとなる。
In addition, since argon is sealed as Batzfa gas, the
また、無電極放電バルブ2(石英ガラス管2a)の(内表面積S)/(内容積V)を計算すると10.99[1/cm]となっている。無電極放電バルブ2内で生成された電子は、前記したように放電維持に使われるが、電子は、内表面上では表面再結合により消失する。消失と生成の割合は、内表面積Sと内容積Vとの比で表すことができ、内表面積Sの比率が高くなると内表面上で失われる電子の割合が大きくなり、放電維持に使われる電子の割合は小さくなる。よって、過渡の温度上昇を防ぐことができる。一般的な家庭用の電子レンジ15(700Wで10分の設定)を用いて無電極放電バルブ2の温度上昇を測定したところ、このものでは、図4に示すように150℃程度の温度にとどまった。(このものでは、3分程度で被処理物10の殺菌が終了する。)
Further, (inner surface area S) / (inner volume V) of the electrodeless discharge bulb 2 (
これに対して内径Lが0.6cm、高さHが2cmの略円筒状の内空間のものでは、(内表面積S)/(内容積V)を計算すると7.66[1/cm]となり、このときの無電極放電バルブ2の温度は、230℃程度の温度にまで上昇した。さらに、内径Lが0.2cm、高さHが2cmの略円筒状の内空間のものでは、(内表面積S)/(内容積V)を計算すると21.02[1/cm]となり、このときの無電極放電バルブ2の温度は、110℃程度の温度にとどまった。但し、内容積を小さくして温度低減させると紫外線の量も減少するので、この場合は、無電極放電バルブ2の数を増やすなどの対策が必要である。
On the other hand, in the case of a substantially cylindrical inner space having an inner diameter L of 0.6 cm and a height H of 2 cm, (inner surface area S) / (inner volume V) is calculated to be 7.66 [1 / cm]. At this time, the temperature of the
この実施の形態によると、無電極放電バルブ2を、その内表面積をS、内容積をVとしたときにS/V>8[1/cm]なる関係式が成立し、かつ、無電極放電バルブ2の内部最大直線距離がマイクロ波の波長の2分の1よりも小さいものとしたことにより、マイクロ波の照射が被処理物10の殺菌に必要な時間を超えて継続された場合において、無電極放電バルブ2の温度上昇を低減できるものとなる。これにより無電極放電バルブ2を支持するバルブ支持部3は、フッ素系の熱硬化性樹脂を使用することができ、さらにバルブ支持部3を支持する容器9は、さらに耐熱温度の低いポリプロピレンなどの樹脂を使用することができるものとなる。
According to this embodiment, the
なお、図9には、内径Lと高さHを変えた場合の(内表面積S)/(内容積V)の計算結果と無電極放電バルブ2の温度上昇の結果をまとめて示している。
また、石英ガラス管2aの内部に封入されたバッツファガスは、キセノン、クリプトン、ネオンなどのものが用いることができる。
FIG. 9 collectively shows the calculation result of (inner surface area S) / (inner volume V) and the increase in temperature of the
Also, as the Butzfagus sealed in the
(第2の実施の形態)
本発明の請求項1、2、3対応した第2の実施の形態を図5〜図7を用いて説明する。図5は無電極放電バルブの断面図、図6は無電極放電バルブの内表面積と内容積との関係とそのときの温度上昇値を示す説明図、図7はマイクロ波を照射した時間と無電極放電バルブの温度の関係を示す図である。このものは、第1の実施の形態における殺菌装置の無電極放電バルブ2を変えたものであり、その他の構成部材は、第1の実施の形態にて説明したものと同一である。
(Second Embodiment)
A second embodiment corresponding to
このものは、無電極放電バルブ2の内表面積と内容積を変えるのに、無電極放電バルブ2の中に構造体2cを設けたものである。この構造体2cは、略円筒状をなした棒状のもので略円筒状をなした無電極放電バルブ2の軸に沿って同無電極放電バルブ2の一端側から他端側にかけて設けられている。その他の第1の実施の形態と同一の構成部材には同一符号を付すことにより説明を省略する。
In this structure, in order to change the inner surface area and the inner volume of the
このように無電極放電バルブ2の中に構造体2cを設け、その構造体2cである中心棒の直径を0.1cm、0.2cm、0.3cmと変えることにより、その内表面積S、内容積Vは、図6に示すように変化するものとなる。(図6では、無電極放電バルブ2(石英ガラス管2a)は、内径Lが0.6cmと0.8cm、高さHが2cmの場合を示す。)
Thus, by providing the
このように構成された殺菌装置を電子レンジ15の内部に入れマイクロ波を照射すると、第1の実施の形態において説明したものと同様にして無電極放電バルブ2の温度は上昇する。このときの温度は、図6に示すようになった。この結果からも内表面積をS、内容積をVとしたときにS/V>8[1/cm]なる関係となる場合が、温度が低くできることがわかる。また、図7には無電極放電バルブ2(石英ガラス管2a)の内径Lが0.6cm、高さHが2cm、構造体2cが0.3cmの場合の温度上昇の結果を示している。
When the sterilizer configured in this way is placed in the
このものは無電極放電バルブ2の内部に略円筒状の構造体2cを配置したことにより、電極放電バルブ2の外形を変えずに内表面積をS、内容積をVとしたときのS/Vの値を増やすことができる。さらに第1の実施の形態で説明したものより無電極放電バルブ2の外表面積を大きくすることができるので、紫外線が放射される面積が増え相対的に紫外線放射量を大きくすることができる。
This is an S / V when the inner surface area is S and the inner volume is V without changing the outer shape of the
なお、構造体2cは、無電極放電バルブ2の中心軸上に設けられているが多少中心軸からずれても、その内表面積Sや内容積Vは、変わらないので、図6とほぼ同様の結果が得られるものとなる。
Although the
(第3の実施の形態)
本発明の請求項1、2、4対応した第3の実施の形態を図7〜図9を用いて説明する。図7はマイクロ波を照射した時間と無電極放電バルブの温度の関係を示す図、図8は無電極放電バルブの断面図、図9は無電極放電バルブの内表面積と内容積との関係とそのときの温度上昇値を示す説明図である。このものは、第1の実施の形態における殺菌装置の無電極放電バルブ2を変えたものであり、その他の構成部材は、第1の実施の形態にて説明したものと同一である。
(Third embodiment)
A third embodiment corresponding to
このものは石英ガラス管2aの一部を内側に窪ませることで無電極放電バルブ2の内表面積Sと内容積Vを変えている。詳しくは、無電極放電バルブ2は、図8に示すように両端部が密閉され中央部分がくびれた略円筒状をなしており、各寸法は、内径Lが0.6cm、高さHが1.5cm、くびれた部分の孔径は、0.3cmになっている。その他の第1の実施の形態と同一の構成部材には同一符号を付すことにより説明を省略する。
In this device, the inner surface area S and the inner volume V of the
このように構成された殺菌装置を電子レンジ15の内部に入れマイクロ波を照射すると、第1の実施の形態において説明したものと同様にして無電極放電バルブ2の温度は上昇する。このときの温度は、図7に示すように無電極放電バルブ2の温度は200℃以下となった。
When the sterilizer configured in this way is placed in the
このものは石英ガラス管2aの一部を内側に窪ませることにより、電極放電バルブ2の外径を変えずに内表面積をS、内容積をVとしたときのS/Vの値を増やすことができる。さらに第1の実施の形態で説明したものより無電極放電バルブ2の外表面積を大きくすることができるので、紫外線が放射される面積が増え相対的に紫外線放射量を大きくすることができる。
In this case, a part of the
2 無電極放電バルブ
2a 石英ガラス管
2b 紫外線放出物質
3 バルブ支持部
4 保持部
9 容器
10 被処理物
15 電子レンジ
S 内表面積
V 内容積
2
Claims (4)
The sterilizer according to claim 1 or 2, wherein the electrodeless discharge bulb is formed of a glass tube and a part of the glass tube is recessed inward.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004212542A JP2006026252A (en) | 2004-07-21 | 2004-07-21 | Sterilizer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004212542A JP2006026252A (en) | 2004-07-21 | 2004-07-21 | Sterilizer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006026252A true JP2006026252A (en) | 2006-02-02 |
Family
ID=35893253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004212542A Pending JP2006026252A (en) | 2004-07-21 | 2004-07-21 | Sterilizer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006026252A (en) |
-
2004
- 2004-07-21 JP JP2004212542A patent/JP2006026252A/en active Pending
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