JP2009219636A - 空気殺菌システム - Google Patents

Abstract

【課題】安全性を備えかつ効率的に殺菌処理を行える殺菌装置を提供する。
【解決手段】本発明の空気殺菌システム１０は、殺菌手段１２と、前記殺菌手段１２の運転を制御する制御手段１４と、前記制御手段１４に接続してエリア内の汚染度を検出する汚染度モニタ１６を備えた空気殺菌システムである。前記制御手段１４は、汚染度モニタ１６の出力値に基づいて、前記殺菌手段１２の出力および殺菌方法を切り替え制御して前記エリア内の清浄度を維持している。
【選択図】図１

Description

本発明は、特にクリーンルームなどの室内に含まれる微生物を殺菌あるいは除菌する空気殺菌システムに関する。

従来、空中浮遊菌の不活化や殺菌に対して、プラズマイオン殺菌装置やマイナスイオン発生装置が提案されている。これらはいずれも、コロナ放電によるプラズマによって発生するマイナスイオンや酸素ラジカルを利用して菌の不活化や殺菌を行うものである。

またコロナ放電方式によるマイナスイオンの発生機構として、特許文献１のオゾン発生器がある。このオゾン発生器は、針状電極と筒状電極を組み合わせた電極間に高電圧を印加することで、イオンとオゾンを同時に発生することが提案されている。

一方、付着菌を含めた菌の不活化や殺菌の方法としては、オゾンの利用が提案されている。これは、放電などを利用して発生させたオゾンの酸化力によって脱臭・殺菌を行うものである。オゾン殺菌には、密閉した室内にオゾンを充満させて、殺菌処理するものと、空気流路の一部にオゾン発生領域を設け、殺菌処理後、下流側で余剰オゾンを分解して排出するようにしたものとが知られている。

さらにオゾンを用いた殺菌ではオゾン濃度が高くなると人体に悪影響を及ぼすおそれがあるため、安全性を維持するため様々な予防策がとられている。特許文献２では、センシングを利用した運転制御を行う浄化機が提案されている。これはオゾン殺菌装置の空気吹き出し口にオゾン検出センサを設け、オゾンが一定濃度を越えないようにオゾン発生量を制御するものである。

実用上の殺菌性能が低いことの解決策として、例えば、特許文献３に開示されているように、コロナ放電によるマイナスイオンと少量のオゾンによる殺菌を組み合わせたものが採用されている。また特許文献４に開示されているように、オゾン殺菌と抗菌フィルタ、高性能フィルタ、ＵＶとを組み合わせたシステムがあり、殺菌性能の低い複数の殺菌機構を組み合わせたシステムが採用されている。
特許第３０１７１４６号公報 特許第３３４０９８２号公報 特開２００４−１６０３８３号公報 特開２００４−３５７７７５号公報

しかしながら、特許文献１のようなオゾン発生器は、コロナ放電を起こすために、電極の先端部に著しい電界の集中が起こるため、局所的に高い電界強度をつくり不平等電界を生じることになる。このような不平等電界は電気的に不安定となる。また人に害を及ぼすおそれのある高濃度のオゾンの発生を抑える必要がある。このため印加電圧や電極間距離を制限しなければならない。このように、プラズマイオン殺菌では、安全性を維持するために性能を低く設定したり、稼動条件を限定したりしなければならず、実際の殺菌性能が極めて低いという問題があった。

また特許文献２では、センサが発生したオゾンの濃度のみ測定しているため、対象空気の汚染度とは無関係に殺菌処理が停止する場合があり、設定条件によっては十分に殺菌処理できないという問題があった。
特許文献３，４のような装置は、装置構成が複雑となりシステム全体として高コスト化につながるという問題があった。

そこで本発明は、上記従来技術の問題点を解決するため、人体に悪影響を及ぼさず安全性を備え、かつ殺菌手段を効率的に稼動して殺菌処理を行う空気殺菌システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため本発明の空気殺菌システムは、殺菌手段と、前記殺菌手段の運転を制御する制御手段と、前記制御手段に接続してエリア内の汚染度を検出する汚染度モニタを備えた殺菌システムであって、前記制御手段は、汚染度モニタの出力値に基づいて、前記殺菌手段の出力および殺菌方法を切り替え制御して前記エリア内の清浄度を維持することを特徴としている。

この場合において、前記制御手段には、人感センサが接続し、前記人感センサの出力値に基づいて前記殺菌手段の出力および殺菌方法を切り替え制御しているとよい。
また前記制御手段には、タイマーが接続し前記殺菌手段の運転モードを切り替え制御しているとよい。

上記構成による本発明の空気殺菌システムによれば、殺菌手段は、制御手段を介し、汚染度モニタ、人感センサ、タイマーからの出力に応じて殺菌処理を行える。よって対象空気の汚染度、対象領域への人の出入り、あるいは時間に合わせて殺菌処理のオンオフを自動運転で行うことができる。

また殺菌ユニットは、制御手段を介し、汚染度モニタ、人感センサ、タイマーからの出力に応じて殺菌の強さや殺菌方法（電界、オゾン）を切り替えている。よって対象空気の汚染度、対象領域への人間の出入り、あるいは時間に合わせて効率的な殺菌処理の選択を自動運転で行うことができる。

さらに運転条件の設定を変更、すなわち対象空気の汚染度、人間の有無、時間などの条件に対して、どのような条件下でどのような処理を行うかを決めることができる。よって対象領域に求められる清浄度や、施設の種類や使用目的などに合わせて殺菌システムをカスタマイズして運用することができる。例えば、人の出入りのある日中の運転モードと、夜間や休日など無人となる時間帯の運転モードとをそれぞれ複数の運転モードを設定することができ、運転モードを切り替えることにより、対象施設の殺菌処理を日単位あるいは週単位で管理する自動運転ができる。またメンテナンス時や緊急時など、非日常的な殺菌処理が必要な場合の運転モードも設定しておくことができ、通常使用時から緊急時まで一括して単一の殺菌システムで管理することができる。

以下、本発明の空気殺菌システムの実施形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は第１実施形態の空気殺菌システムの概略説明図である。図示のように、空気殺菌システム１０は、殺菌手段１２と制御手段１４と空調手段１５を備え、さらに制御手段１４には、汚染度モニタ１６および人感センサ１８が接続した構成を主な構成要件としている。

殺菌手段１２は、電界、オゾンなどを供給してダクト３６を通過する空気を殺菌処理する。本実施形態の殺菌手段１２は殺菌力を段階的に調整できるように構成している。一例として、殺菌手段１２は、一対の電極を用いこの電極の電圧を調整し、様々な殺菌力を生成している。電極に低電圧を印加し電界を発生させて、人体に影響を及ぼさない比較的弱い殺菌力を生成している。また電極に高電圧を印加しオゾンを発生させて、人体に影響を及ぼすほどの強い殺菌力を生成している。

図２は制御手段１４のブロック図である。図示のように制御手段１４は、処理部２０、タイマー２２、殺菌方法切り替え部２４から構成されている。制御手段１４は、殺菌対象空気の流路となるエリア３０、空調手段１５およびダクトのいずれかに設置された殺菌手段１２に対し、エリア３０の殺菌方法および殺菌力を制御する。

処理部２０は、後述する汚染度モニタ１６と人感センサ１８、およびタイマー２２からの情報（測定値）が入力する。そして入力した値に基づいて、殺菌方法切り替え部２４を制御している。
殺菌方法切り替え部２４は、殺菌方法の種類や、殺菌の強さ（殺菌力）の段階的な切り替えによって多段階の切り替え運転ができるようにしている。

制御手段１４は、本体表面や機械室、エリアの壁などに、操作盤を設けている。操作盤は、主電源スイッチや運転モード切り替えスイッチのほか、例えば、キー入力画面やダイヤルなど殺菌システムの運転条件を入力するための入力端末を備えている。

空調手段１５は、エリア３０内に形成したエア吹出口３２およびエア吸込口３４にダクト３６を介して接続している。空調手段１５は、エア吸込口３４から流入したエア中の塵埃をフィルタで徐塵し清浄化してダクトを介してエア吹出口３２からエリア内に清浄エアを供給している。

汚染度モニタ１６は、エリアの汚染度を測定するモニタであり、一例として塵埃計を用いている。汚染度モニタ１６は、エリア内または空調手段に取り付けている。

人感センサ１８は、本実施形態では熱感知センサあるいは、重力感知センサを用いている。人感センサ１８は、人が出入りするエリア内のドア付近に設置している。

空気殺菌システム１０は、予め複数の運転モードを設定している。運転モードは、一例として作業員がエリア内で作業処理する日中、作業時間外の夜間、メンテナンス等によりエリア内の清浄度が維持されなくなった場合の緊急時などに分けている。タイマー２２は、エリアの作業時間に合わせて、予め設定された日中、夜間、緊急時などの運転モードの切り替え時のタイミングの出力信号を制御手段１４に送っている。

次に上記構成による本発明の殺菌システムの作用について、以下説明する。
エリア３０は、次のようなエアの循環経路を形成している。すなわち空調手段１５のファンが駆動すると、エアはダクト３６を経てエア吹出口３２からエリア３０へ吹き出す。そしてエリア３６内を通気したエアは、エア吸込口３４からダクト３６を経て再び空調手段１５へと還流する。

本発明の空気殺菌システム１０は、エリア３０内の汚染度モニタ１６と人感センサ１８および制御手段１４のタイマー２２のいずれかまたはすべての情報、すなわち対象空気の汚染度、対象領域への人の出入り、および時間に基づいて具体的に次のような殺菌処理を行っている。

図３は空気殺菌システムの稼働状態を表す説明図である。空気殺菌システムでは、一例としてクリーンルームの清浄度を示すクラスが１０，０００（０．５μｍの塵埃濃度３５０，０００個／ｍ^３以下）の食品工場を対象とした場合について説明する。一般にクリーンルームでは、無人状態で設定値の１０％の清浄度が維持されるように設計されている。このため、本実施形態ではエリア内の切り替え条件を塵埃濃度３５，０００個／ｍ^３未満、３５，０００個／ｍ^３以上３５０，０００個／ｍ^３未満、３５０，０００個／ｍ^３以上の３段階に設定している。なおこの数値は、任意に変更可能であり、対象施設の用途や必要とされる清浄度に合わせてカスタマイズが可能である。

殺菌手段１２の出力（殺菌力の強さ）および殺菌方法は、次のように設定している。本実施形態では、一例として殺菌の強さが異なるａ〜ｄの４段階に設定している。殺菌力の強さ（殺菌方法ａ）は、殺菌手段１２の一対の電極に低い電圧を印加させる。電極間に電界のみが発生し、通過するエアを殺菌している。この殺菌力の強さａは、人体に影響を及ぼさない殺菌力である。殺菌力の強さ（殺菌方法ｂ）は、一対の電極にさらに電圧を印加させる。電極の回りがイオン化されて電界領域が広がり、エアを殺菌している。殺菌力の強さ（殺菌方法ｃ）は、印加電圧により電極から微量のオゾンを発生させている。殺菌力の強さ（殺菌方法ｄ）は、一対の電極からオゾンを多量に発生させている。殺菌力の強さａ〜ｄの関係は、ａ＜ｂ＜ｃ＜＜ｄの順で強くなり、電極の印加電圧を変えることにより、４段階の殺菌力の強さおよび殺菌方法で切り替えることができる。

また空気殺菌システム１０は、タイマー２２によって運転モードを制御している。運転モードは、作業員がエリア内で作業処理する日中、作業時間外の夜間、メンテナンス等によりエリア内の清浄度が維持されなくなった場合の緊急時などの条件に分けられている。

まず運転モードＡ（日中）は、エリア内で作業員が作業処理する日中を対象とした条件でおり、対象領域が有人と無人の場合のそれぞれについて、対象空気の汚染度に応じて、図３に示すように殺菌手段を３段階（殺菌力の強さａ〜ｃ）で切り替えている。

汚染度モニタ１６により、塵埃濃度３５，０００個／ｍ^３未満、３５，０００個／ｍ^３以上３５０，０００個／ｍ^３未満、３５０，０００個／ｍ^３以上で切り替えている。汚染度モニタ１６の測定値が塵埃濃度３５，０００個／ｍ^３未満の場合、エリア３０内の所定の清浄度が維持されているため、人の有無に係らず、制御手段１４により殺菌手段１２を停止させている。３５，０００個／ｍ^３以上３５０，０００個／ｍ^３未満、３５０，０００個／ｍ^３以上では、人の有無により殺菌力の強さを変えている。エリア内に人が立ち入っている場合には、人体に影響を及ぼさない殺菌力である殺菌力の強さａに切り替える。一方、エリア内に人が立ち入っていない場合には、エリアの汚染度によって強い殺菌力ｂ、ｃで殺菌している。

このときエリア３０内の空気中を浮遊する雑菌は、この循環経路の中に設けられた殺菌手段１２によって殺菌される。例えば、殺菌手段１２がオゾン殺菌を行う場合には、循環経路全体で殺菌が行われることになり、電界殺菌を行う場合は、殺菌手段１２を通過する際のみに行われる。

また殺菌方法の切り替え条件となる空気の汚染度は、汚染度モニタの数値がこれを超えると上の段階に切り替わるだけでなく、殺菌処理が進んで汚染度モニタの数値がこれを下回ると下の段階に切り替わるため、安全かつ効率的に殺菌処理が行える。

運転モードＢ（夜間）は、作業員がエリア内に出入りしない作業時間外（夜間）の条件である。運転モードＢは、タイマー２２に連動して夜間自動的に運転モードＡから切り替わり、設定された殺菌方法で殺菌処理が行われる。本実施形態では、クラス１０，０００の清浄度を維持可能な殺菌の強さｃに設定している。なお、夜間時に人がエリア３０内に立ち入ったときは、人感センサ１８により検知され、検知信号が制御手段１４に送られ、殺菌手段１２を停止させている。

運転モードＣ（緊急）は、メンテナンス時や大幅な殺菌が必要なときの条件である。このような運転モードの切り替えは、制御手段１４の操作盤のモード切り替えスイッチなどによって直接選択されるようにしている。このとき殺菌手段１２は、最大となる殺菌の強さｄで連続作動させている。すなわちオゾンによるエアの殺菌を行っている。なお、夜間時に人がエリア３０内に立ち入ったときは、人感センサ１８により検知され、検知信号が制御手段１４に送られ、殺菌手段１２を停止させている。
各条件に応じた殺菌方法の選択は、対象施設の用途や必要とされる清浄度に合わせて複数設定し、制御手段に記憶させておくこともできる。
なお汚染度モニタ、人感センサ、タイマーの優先順位は、タイマーにより運転モード（時間単位）の切り替えを行い、ついで人感センサ、汚染度モニタの順で殺菌手段の出力を制御している。

図４は第２実施形態の空気殺菌システムの説明図である。
殺菌力の強さおよび殺菌方法を変更可能な殺菌手段１２は、エリア３０内の空気循環流路の途中に配置されていればよい。この他、目的に応じて複数設けることもできる。汚染度モニタ１６の設置位置についても同様で、特に殺菌対象領域が広範囲にわたる場合などには、複数地点に設けるとよい。図４では、殺菌手段１２ａ，１２ｂおよび汚染度モニタ１６ａ，１６ｂを複数備えた空気殺菌システム１０Ａを示している。汚染の発生源と考えられるエリア３０内と空調手段１５にそれぞれ個別に殺菌手段１２と汚染度モニタ１６を取り付け、制御手段１４によりそれぞれ制御している。これにより汚染された領域だけを殺菌処理することが可能であり、省エネ運転ができる。

また制御手段１４の設置位置は、対象施設の余りスペースを使用すればよい。ダクト周辺の壁中、天井裏、床下などに設置する場合、制御手段１４を遠隔で操作するための操作盤を機械室あるいは対象エリアなどに設置することもできる。

図５は第３実施形態の空気殺菌システムの説明図である。
第３実施形態の空気殺菌システム１０Ｂでは、人の出入りを検知する人感センサについて図５に示すように、エリア３０のドアに設置したドア開閉センサ１９を用いている。ドア開閉センサ１９の検出値に基づいて、制御手段１４では殺菌手段による殺菌力の強さおよび殺菌方法を図３に示す作動状態と同様に制御することができる。

なお殺菌手段がオゾン殺菌を行う場合は、空気循環流路内にオゾン分解ユニットを設けたり、また、オゾン濃度モニタを対象エリアなどに設置して、制御手段に接続し安全な自動運転を行うようにすることもできる。その場合、人感センサの情報をもとに、エリアに人間がいない条件で殺菌処理を行うようにすることもできるし、あるいは、オゾン濃度が一定濃度、例えば作業所における安全基準値である０．１ｐｐｍを下回らない間は、ドアにロックがかかるようにするようにしてもよい。

本発明は、電気的に安定な平等電界を利用した安全性の高い殺菌装置であり、周辺に人や生物がいる環境であっても殺菌処理が可能である。これに加え、処理する流体の全量が電界領域を通過する電極と支持板の構造により、高効率、短時間での殺菌が可能である。このため安全性と高機能性を兼ね備えた殺菌装置を必要とする医薬品工場、医工学研究施設、病院、食品工場など幅広い分野の気体、液体の殺菌装置としての利用が可能である。

第１実施形態の空気殺菌システムの概略構成図である。 制御手段のブロック図である。 空気殺菌システムの作動状態を表す説明図である。 第２実施形態の空気殺菌システムの説明図である。 第３実施形態の空気殺菌システムの説明図である。

符号の説明

１０………空気殺菌システム、１２………殺菌手段、１４………制御手段、１５………空調手段、１６………汚染度モニタ、１８………人感センサ、２０………処理部、２２………タイマー、２４………殺菌方法切り替え部、３０………エリア、３２………エア吹出口、３４………エア吸込口。

Claims (3)

1. 殺菌手段と、前記殺菌手段の運転を制御する制御手段と、前記制御手段に接続してエリア内の汚染度を検出する汚染度モニタを備えた殺菌システムであって、
   前記制御手段は、汚染度モニタの出力値に基づいて、前記殺菌手段の出力および殺菌方法を切り替え制御して前記エリア内の清浄度を維持することを特徴とする空気殺菌システム。
2. 前記制御手段には、人感センサが接続し、前記人感センサの出力値に基づいて前記殺菌手段の出力および殺菌方法を切り替え制御していることを特徴とする請求項１に記載の空気殺菌システム。
3. 前記制御手段には、タイマーが接続し前記殺菌手段の運転モードを切り替え制御していることを特徴とする請求項１または２に記載の空気殺菌システム。

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