JP2006122521A - Disinfection system - Google Patents
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Description
本発明は、浄化対象であるガスに含まれる浮遊菌を分解除去して不活化させる除菌システムに関する。 The present invention relates to a sterilization system for decomposing and inactivating floating bacteria contained in a gas to be purified.
従来、家屋や倉庫の内部や、自動車等の車両の車室内、冷蔵庫等の機器の内部等の閉空間における空気を浄化するために、活性炭に代表される吸着剤が用いられる。特に近年、住空間の気密化が進み、これに伴い、室内の空気を吸引してフィルターでろ過し、活性炭で汚染物質を吸着するガス浄化システムが一般的に用いられる。 Conventionally, an adsorbent typified by activated carbon is used to purify air in a closed space such as the inside of a house or warehouse, the interior of a vehicle such as an automobile, or the inside of a device such as a refrigerator. In particular, in recent years, the airtightness of living spaces has progressed, and along with this, gas purification systems are generally used in which indoor air is sucked and filtered with a filter, and pollutants are adsorbed with activated carbon.
閉空間の空気を浄化する場合に吸着材を用いたガス浄化システムとしては、例えば、空気循環用のダクト内に吸着剤を備えた吸着フィルターを設け、ダクトを通過させた空気を閉空間内に導いて空気を吸着フィルターに経由させることにより、吸着フィルターにて空気中の臭気成分等の物質を吸着剤により吸着させ、吸着剤の作用により脱臭された空気を閉空間内に導く方法が一般的である。 As a gas purification system using an adsorbent when purifying air in a closed space, for example, an adsorption filter having an adsorbent is provided in an air circulation duct, and the air that has passed through the duct is placed in the closed space. In general, the air is passed through the adsorption filter to adsorb substances such as odor components in the air with the adsorbent, and the deodorized air is introduced into the closed space by the action of the adsorbent. It is.
また一方、住空間の空気を浄化するガス浄化システムとして、例えば、沿面放電を用いてプラスイオン、マイナスイオン等と呼ばれる空気質イオンを発生させ、除菌効果を得るシステムが実用化されている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, as a gas purification system for purifying the air in a living space, for example, a system that generates air quality ions called positive ions, negative ions, etc. by using creeping discharge to obtain a sterilization effect has been put into practical use ( For example, see Patent Document 1).
さらに、光触媒を用いた除菌脱臭技術も開示されている(例えば、特許文献2および特許文献3参照)。
しかしながら、上述のような吸着材を用いた脱臭技術によれば、空気中に含まれる浮遊菌等を吸着除去するものの、これらを分解する機能を有しない。従って、フィルターや活性炭に付着・捕集された浮遊菌は、単にフィルターや活性炭の表面に捕捉されているにすぎず、適度な温度、湿度の条件下において、また一緒に捕集されるさまざまな塵などを養分にすることによって捕集された場所において増殖し、そこから再飛散することで逆に発生源となってしまうことがある。さらに、継続使用に伴って吸着機能が低減するため、吸着材の交換が必要である。 However, according to the deodorizing technique using the adsorbent as described above, although airborne bacteria and the like contained in the air are adsorbed and removed, they do not have a function of decomposing them. Therefore, the floating bacteria that adhere to and are collected on the filter and activated carbon are merely captured on the surface of the filter and activated carbon, and various conditions that are collected together under moderate temperature and humidity conditions. In some cases, it grows in a place where it is collected by using dust as nutrients, and then re-scatters from there to become a source. Furthermore, since the adsorption function is reduced with continuous use, the adsorbent must be replaced.
一方、従来技術のように空気質イオンを用いる除菌方法は、空気質イオンと浮遊菌が空気中で衝突しない限り除菌効果が期待できない。従って、空気中の浮遊菌を除去する確実な除菌手段となりえない点も指摘されている。 On the other hand, a sterilization method using air quality ions as in the prior art cannot expect a sterilization effect unless air quality ions and airborne bacteria collide in air. Therefore, it has been pointed out that it cannot be a reliable sterilization means for removing airborne bacteria.
また、光触媒を用いた除菌システムの場合、効果的な除菌効果が期待できるものの、光触媒自体の材料費が高く、また光触媒を三次元構造の基体に担持するための製造工程が必要である。そのため広い分野で一般的に適用可能な除菌システムを実現するため、製造および材料コストの点でさらに安価で高性能な除菌システムが必要とされていた。 In the case of a sterilization system using a photocatalyst, an effective sterilization effect can be expected, but the material cost of the photocatalyst itself is high, and a manufacturing process for supporting the photocatalyst on a three-dimensional structure is necessary. . Therefore, in order to realize a sterilization system that is generally applicable in a wide range of fields, an inexpensive and high-performance sterilization system is required in terms of manufacturing and material costs.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、浄化対象であるガスの閉空間での除菌に適用可能で、製造コストが安価で、高い除菌性能を備えた除菌システムを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and can be applied to sterilization of a gas to be purified in a closed space. The sterilization system can be manufactured at low cost and has high sterilization performance. Is intended to provide.
本発明の除菌システムは、上述した課題を解決するために、電源に接続された正電極と負電極との間隙にガス流通性を有するセラミックス構造体を配置した放電体を備え、前記正電極と前記負電極との間に前記電源により電圧を印加し、前記セラミックス構造体によって電界を歪ませてプラズマを発生させ、前記セラミックス構造体を流通するガスに含まれる浮遊菌を前記プラズマに通過させて除菌することを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problem, the sterilization system of the present invention includes a discharge body in which a ceramic structure having gas flowability is disposed in a gap between a positive electrode and a negative electrode connected to a power source, and the positive electrode A voltage is applied between the negative electrode and the negative electrode by the power source, an electric field is distorted by the ceramic structure to generate plasma, and floating bacteria contained in a gas flowing through the ceramic structure are allowed to pass through the plasma. This is characterized by sterilization.
本発明の除菌システムによれば、空気中の浮遊菌を、三次元構造を有するセラミックス構造体に流通させて、電極に電圧を印加することにより発生するプラズマを通過させることにより効果的に除菌することが可能である。 According to the sterilization system of the present invention, airborne bacteria in the air are circulated through the ceramic structure having a three-dimensional structure, and the plasma generated by applying a voltage to the electrodes is effectively sterilized. It is possible to have fungus.
本発明の除菌システムは、電極間に設置された多孔質のセラミックス構造体が空間の電界を歪ませることにより、低い印加電圧でプラズマを発生させる効果を利用したものである。 The sterilization system of the present invention utilizes the effect of generating plasma with a low applied voltage by distorting the electric field in the space with a porous ceramic structure installed between electrodes.
従来、こうしたセラミックス構造体のような三次元構造体を用いたガス浄化装置や除菌システムの場合、この三次元構造体は、光触媒等の担持体として用いられることが通常であって、セラミックス構造体そのものの有する効果について着目した技術はなかった。 Conventionally, in the case of a gas purification apparatus or a sterilization system using such a three-dimensional structure such as a ceramic structure, this three-dimensional structure is usually used as a support for a photocatalyst or the like. There was no technology that focused on the effects of the body itself.
しかしながら、本発明者らの研究によれば、三次元構造のセラミックス構造体には、空間の電界を歪ませる効果があるため低い電圧印加でプラズマを発生することが可能となり、この結果、従来の除菌システムに比較して低いランニングコストでの除菌が可能となるという知見に基づいて本発明を完成させたものである。 However, according to the study by the present inventors, the ceramic structure having a three-dimensional structure has an effect of distorting the electric field in the space, so that it is possible to generate plasma by applying a low voltage. The present invention has been completed based on the knowledge that sterilization can be performed at a lower running cost compared to a sterilization system.
また、本発明の除菌システムは、正電極および負電極のうち少なくとも一方をガス流通性を有する三次元構造に構成することにより、電極の劣化により放電が起こらなくなったり、また、異常放電が起こることを防止し、安定な放電を長時間持続させるように構成することが可能である。 Further, in the sterilization system of the present invention, by forming at least one of the positive electrode and the negative electrode in a three-dimensional structure having gas flowability, discharge does not occur due to electrode deterioration, and abnormal discharge occurs. It is possible to prevent this from happening and to maintain a stable discharge for a long time.
本発明の除菌システムの実施例について、図面を参照して以下に詳細に説明する。 Embodiments of the sterilization system of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
図1に実施例1の除菌システムの構成図を示す。この除菌システム10は、電極1と電極2との間隙に、セラミックス構造体3が挟持されて放電体4が構成される。電極1と電極2とには、電源5がリードによりそれぞれ電気的に接続され、電極間に放電を起こすように構成される。一方、セラミックス構造体3は、三次元構造を有する多孔質のセラミックス基体であり、浄化対象であるガスXの流通性に優れた部材である。
FIG. 1 shows a configuration diagram of the sterilization system of Example 1. In this
さらに本実施例の除菌システム10は、電極1および電極2も、ガス流通性を有する構造部材で構成される。こうした電極1および電極2を構成する部材としては、例えば、メッシュ状の金属部材や、ハニカム構造のものが使用される。一方、電極1および電極2の材質として使用可能な材料は、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属材料や、導電性プラスチック等の導電性材料が好適である。なお、電極1および電極2は、正電極および負電極のいずれか一方であって、電極1および電極2のうちどちらが正電極でどちらが負電極であっても、除菌システム10の構成上問題ない。
Furthermore, in the
このように構成された除菌システム10において、ガスXは、電極1側から流通し、セラミックス構造体3を透過する。その際、電極1および電極2の間に電源5により電圧が印加されて放電が起こるが、三次元構造体であるセラミックス構造体3の効果により電界が歪み、プラズマの発生が促進される。このプラズマの発生によりセラミックス構造体3内において、ガスX内の浄化対象である浮遊菌が分解および除去される。
In the
上記のような構成を有する除菌システムは、低い電圧印加でプラズマを発生するので、低い電力コストでの除菌が可能となるうえ、表面積の大きい多孔質のセラミックス構造体の表面で除菌反応が起こるため、例えば、空気質イオンを用いた従来の除菌システムに比較して、非常に高い除菌性能を実現することが可能である。 The sterilization system configured as described above generates plasma when a low voltage is applied, so that it can be sterilized at a low power cost and is sterilized on the surface of a porous ceramic structure with a large surface area. Therefore, for example, it is possible to realize a very high sterilization performance as compared with a conventional sterilization system using air quality ions.
さらに、このような構成を有する除菌システムは、例えば光触媒をセラミックス構造体に担持させたガス浄化装置に比較して、システムを構成する部材コストや製造コストが低いうえ、浄化対象であるガスの除菌に関して十分な性能を備える。従って、本実施例の除菌システムを搭載することにより、低い製造コストで空調機器の除菌性能を向上することが可能である。 Furthermore, the sterilization system having such a configuration has lower member costs and manufacturing costs for constituting the system as compared with, for example, a gas purification device in which a photocatalyst is supported on a ceramic structure, and the gas to be purified. It has sufficient performance for sterilization. Therefore, by installing the sterilization system of this embodiment, it is possible to improve the sterilization performance of the air conditioner at a low manufacturing cost.
図2に実施例2の除菌システムの構成図を示す。この図2に示す除菌システム20は、電極1と電極2との間の放電によりガスXより生成するオゾンの閉空間への放出を防止するために、放電体4のガスXの流れ方向の下流側にオゾン分解触媒21を設ける構成としたものである。
FIG. 2 shows a configuration diagram of the sterilization system of Example 2. The sterilization system 20 shown in FIG. 2 is arranged in the flow direction of the gas X of the
電極1と電極2との間の放電に伴うプラズマにより、ガスX中の酸素分子O2が解離して反応し、オゾンO3が生成する。また、同時に放電により発生する紫外光の中で波長が300nm以下の短波長成分を吸収することにより酸素分子O2が励起され、酸素分子O2が反応する結果、オゾンO3が生成される。このオゾンO3は強い酸化力を有するため、さらにガスX中の臭気成分や浮遊菌が酸化分解される。
Oxygen molecules O 2 in the gas X are dissociated and reacted by the plasma accompanying the discharge between the electrode 1 and the
しかしながら、このオゾンは、特有の臭気を持つ気体であるため、特に室内等の閉空間での使用を目的とする除菌システムの場合、オゾンの分解処理が必要となることがある。特に、除菌性能を向上させるために、放電体4における放電電力を大きくすると、オゾンの生成も増えるため、適切なオゾン処理手段が必要である。
However, since this ozone is a gas having a specific odor, it may be necessary to decompose the ozone particularly in the case of a sterilization system intended for use in a closed space such as a room. In particular, if the discharge power in the
そこで、本実施例の除菌システム20は、オゾンを分解する機能を有するオゾン分解触媒21を放電体4のガスX流れ方向の下流側に設ける。このように、オゾン分解触媒21を設けることによりガスXを処理する際に発生するオゾンが分解され、閉空間へのオゾンの放出を防止できる。そのため、オゾンの閉空間への放出の心配がなく、電極1と電極2との間における放電電力をさらに大きくすることができるので、より高性能な除菌システムが実現可能となる。
In view of this, the sterilization system 20 according to the present embodiment provides the ozone decomposition catalyst 21 having a function of decomposing ozone on the downstream side of the
図3に実施例3の除菌システムの構成図を示す。この除菌システム30のように、電極1と電極2とセラミックス構造体3とからなる除菌システム10の単位構造体を複数個集積して除菌システム30を構成してもよい。このように、ユニット化された単位構造体としての除菌システム10を並列的に配置して除菌システム30を構成することにより、様々な面積や形状の除菌システムを製造することが容易となり、設置場所や形状のバリエーションが豊な除菌システムを実現することが可能となる。
FIG. 3 shows a configuration diagram of the sterilization system of Example 3. As in the
図4に実施例4の除菌システムの構成図を示す。この除菌システム40は、図4に示すように、放電体4のガスX流れ方向の上流側にファン41を備え、セラミックス構造体3へのガスXの流通性を向上させたものである。一方、図5に示す除菌システム50のように、放電体4のガスX流れ方向の下流側にファン41を備える構成としてもよい。このような構成とすることにより、閉空間内のガスを効果的に循環させ、除菌システム40および除菌システム50に流通させることができる。従って、除菌システム40および除菌システム50の除菌性能が効果的に向上する。
FIG. 4 shows a configuration diagram of the sterilization system of Example 4. As shown in FIG. 4, the
1 電極
2 電極
3 セラミックス構造体
4 放電体
5 電源
10 除菌システム
20 除菌システム
21 オゾン分解触媒
30 除菌システム
40 除菌システム
41 ファン
50 除菌システム
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