JP2011125528A - 電極装置及び殺菌方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放電によるアークを小さくでき、放電により生ずる圧力波のエネルギーを大きくできて、殺菌対象物を効率的に殺菌できる電極装置などを提供する。
【解決手段】間隔ｇを隔てて配置された正負の電極４；５からなる放電電極部６と、非電解質液７と、非電解質液７を収容するとともに放電電極部６を非電解質液７中に位置させた状態に保持する容器（密閉容器８）とを備えた。また、放電電極部６と非電解質液７を収容した容器（密閉容器８）とを液体４１中に入れ、放電電極部６の電極４；５に電圧を印加して電極４；５間で放電を生じさせ、放電により生じた圧力波によって殺菌対象物中の菌を殺菌する。
【選択図】図１

Description

本発明は、殺菌対象物を効率的に殺菌可能な電極装置などに関する。

液体貯留槽内の液体中に放電用電極と殺菌対象物とを挿入して液体中で放電させ、放電により生じた圧力波で殺菌対象物を殺菌する技術が知られている（特許文献１など参照）。

特開２００４−２４８８６６号公報

しかしながら、上述した技術では、水道水のような電解質溶液中で放電を行うため、放電によるアークが大きくなってしまって、放電により生ずる圧力波のエネルギーが小さくなってしまうため、殺菌対象物を効率的に殺菌できない。
本発明は、放電によるアークを小さくでき、放電により生ずる圧力波のエネルギーを大きくできて、殺菌対象物を効率的に殺菌できる電極装置などを提供する。

本発明に係る殺菌装置は、間隔を隔てて配置された正負の電極からなる放電電極部と、非電解質液と、非電解質液を収容するとともに放電電極部を非電解質液中に位置させた状態に保持する容器とを備えたので、放電電極部が非電解質液中にあるため、放電によるアークを小さくでき、放電により生ずる圧力波のエネルギーを大きくできて、殺菌対象物を効率的に殺菌できる。また、放電電極部の周囲が非電解質液であり、かつ、放電電極部及び非電解質液が密閉容器で密閉状態に覆われているため、電気が密閉容器の外の液体に漏れず、安全性にも優れる。
本発明に係る殺菌方法は、殺菌対象物と、上記請求項１に記載の放電電極部及び非電解質液を収容した容器とを液体中に入れ、放電電極部の電極に電圧を印加して電極間で放電を生じさせ、放電により生じた圧力波によって殺菌対象物中の菌を殺菌するので、殺菌対象物を効率的に殺菌できる。

殺菌装置を示す図（実施形態１）。 密閉容器と放電電極部と非電解質液との関係を示す図（実施形態１）。 殺菌装置を示す図（実施形態２）。 容器と放電電極部と非電解質液との関係を示す図（実施形態３）。 殺菌装置を示す図（実施形態３）。

実施形態１
図１に示すように、殺菌装置１は、電極装置２と、電源装置３とを備える。

電極装置２は、間隔（放電ギャップ）ｇを隔てて配置された正負の電極４；５からなる放電電極部６と、非電解質液７と、非電解質液７を密閉状態に収容するとともに放電電極部６を非電解質液７中に位置させた状態に保持する密閉容器８とを備える。

電極４；５は、電極構成体４Ａ；５Ａの一端により形成される。電極構成体４Ａ；５Ａは、例えば線径２ｍｍ〜３ｍｍ程度の銅線のような導体線の周囲がビニル樹脂などの樹脂で被覆された線径４ｍｍ〜５ｍｍ程度のいわゆる被覆線により形成され、この場合、電極４；５は、被覆線の一端において露出する導体線の一端により形成されることになる。一端が正の電極４となる電極構成体４Ａの他端には正極端子４ａが設けられ、一端が負の電極５となる電極構成体５Ａの他端には負極端子５ａが設けられる。

図２に示すように、密閉容器８は、容器本体８Ａと、円筒水密部材８Ｂと、開閉キャップ８Ｃと、放電電極部６の電極間の間隔を維持する間隔維持手段１１とを備える。容器本体８Ａは、例えば、断面楕円あるいは断面正円の円柱形状の収容空間を有した円柱形状に形成され、円柱の両端に相当する位置に互いに平行に対向する一対の壁部８ａ；８ａを有する。一対の壁部８ａ：８ａにはそれぞれ密閉容器８の内外に貫通する貫通孔９；９が形成される。各貫通孔９は、一本の直線である同一の中心軸９ａを中心とした円孔に形成される。貫通孔９内には、貫通孔９と同心状の円筒水密部材８Ｂが取り付けられる。容器本体８Ａにおける円柱の周面に相当する位置には、密閉容器８の内外に貫通する注入口１０が設けられ、この注入口１０は、当該注入口１０を開閉するための開閉キャップ８Ｃにより開閉自在である。密閉容器８は、例えば、ポリエチレン(ＰＥ)、ポリプロピレン(ＰＰ)などの改質ポリオレフィン、その他の合成樹脂により形成される。容器本体８Ａは、断面四角や断面三角などの角柱形状の収容空間Ｓを有した角柱形状、その他の形状に形成されたものでもよい。即ち、非電解質液７を密閉状態に収容するとともに放電電極部６を非電解質液７中に位置させた状態に保持できる形状であればよい。

直線状態の電極構成体４Ａ；５Ａの一端（電極）側を直線状態から直角に折り曲げることにより、互いに直角関係なＬ字状の一端部を形成する。折り曲げられた部分４Ｂ；５Ｂ（以下、電極部という）を一端（電極）から円筒水密部材８Ｂの筒孔８Ｄ経由で密閉容器８内に挿入して、電極部４Ｂ；５Ｂが押し込めなくなるまで電極部４Ｂ；５Ｂを密閉容器８内に押し込んだ後に、電極部４Ｂ；５Ｂと直角をなす直線部４Ｃ；５Ｃを接着剤や接着テープなどで密閉容器８の壁部８ａ；８ａの外面８ｂ；８ｂに固定することにより、電極間の間隔が放電ギャップとなる所定の間隔ｇに維持される。即ち、密閉容器８の円柱形状の円柱の長さａ−（電極部４Ｂ；５Ｂの長さｂ×２）＝所定の間隔ｇとなるので、所望の所定の間隔ｇを得るための電極部４Ｂ；５Ｂの長さｂを決め、電極部４Ｂ；５Ｂと直角をなす直線部４Ｃ；５Ｃを密閉容器８の壁部８ａ；８ａの外面８ｂ；８ｂに固定することで、放電電極部の間隔（放電ギャップ）ｇが維持される。つまり、当該密閉容器８の場合、直線部４Ｃ；５Ｃが接着剤などにより固定される両端部の壁部８ａ；８ａが、放電電極部６の間隔（放電ギャップ）ｇを維持するための間隔維持手段１１として機能する。間隔ｇは、例えば１ｃｍ程度に設定される。その後、注入口１０を介して密閉容器８内に非電解質液７を入れ、放電電極部６を非電解質液７中に浸す。非電解質液７としては、例えば、純水，絶縁油等を用いることができる。以上により、非電解質液７を密閉状態に収容するとともに放電電極部６を非電解質液７中に位置させた状態に保持する密閉容器８を備えた電極装置２が得られる。

電源装置３は、昇圧装置１２、パルスパワー出力装置１３を備える。
昇圧装置１２は、電源電圧入力部１４Ａ、図外の変圧器を備えた昇圧回路１５、出力部１４を備える。
昇圧回路１５は、電源電圧入力部１４Ａに接続された電源ケーブル１４Ｃ経由で例えば三相交流２００Ｖ電源電圧を入力して例えば直流２０ｋＶ〜５０ｋＶの電圧を生成し、生成した直流２０ｋＶ〜５０ｋＶの電圧を出力部１４より出力する。出力部１４は、正極端子１４ａと負極端子１４ｂとを備える。

パルスパワー出力装置１３は、入力端子１６、充電回路１７、出力部としての電極接続部１８を備える。入力端子１６は、正極端子１６ａと負極端子１６ｂとを備える。電極接続部１８は、正極端子１８ａと負極端子１８ｂとを備える。充電回路１７は、正極線１７ａ、負極線１７ｂ、コンデンサ２０、スイッチ２１；２２を備える。正極線１７ａには、スイッチ２１とスイッチ２２とが直列に接続される。正極線１７ａの一端が入力端子１６の正極端子１６ａに接続され、正極線１７ａの他端が電極接続部１８の正極端子１８ａに接続される。負極線１７ｂの一端が入力端子１６の負極端子１６ｂに接続され、負極線１７ｂの他端が電極接続部１８の負極端子１８ｂに接続される。コンデンサ２０は、正極線１７ａにおけるスイッチ２１とスイッチ２２との間の接続点と負極線１７ｂとに接続される。即ち、コンデンサ２０は、正極線１７ａ及び負極線１７ｂに並列接続される。スイッチ２１は昇圧装置１２から供給された電圧をコンデンサ２０に充電させるためのスイッチ、スイッチ２２はコンデンサ２０に充電された電荷を放電させて電極接続部１８経由で電極装置２に出力させるためのスイッチである。図示しないが、充電回路１７は接地（アース）されている。

電極構成体４Ａ；５Ａと電源装置３とを電気的に接続するための接続体３０は、接続ケーブル３１と、接続ケーブル３１の一端に設けられた入力側コネクタ３２と、接続ケーブル３１の他端に設けられた出力側コネクタ３３とを備える。入力側コネクタ３２は、電源装置３の電極接続部１８の正極端子１８ａ及び負極端子１８ｂの各々に接続される正極端子３２ａ及び負極端子３２ｂを備える。出力側コネクタ３３は、電極構成体４Ａの正極端子４ａに接続される正極端子３３ａ及び電極構成体５Ａの負極端子５ａに接続される負極端子３３ｂを備える。

次に、殺菌装置１を用いた殺菌方法を説明する。上部開放の容器１９内に水道水のような液体４１を入れる。接続体３０の入力側コネクタ３２と電源装置３の電極接続部１８とを電気的に接続するとともに、接続体３０の出力側コネクタ３３と電極構成体４Ａ；５Ａとを電気的に接続する。電極装置２の非電解質液７と放電電極部６とが密閉状態に収容された密閉容器８を容器１９内の液体４１中に入れ、電極装置２を図外の支持装置で支持させ、電極装置２の密閉容器８を液体４１中に保持する。食品、薬品などの殺菌対象物を密閉状態に収納した密閉バッグ４５を支持装置４６で吊るして液体４１中の放電電極部６の近傍に位置させる。電源装置３のスイッチ２１、スイッチ２２をともに非導通の状態としておいて、電源装置３を電源ケーブル１４Ｃを介して交流２００Ｖ電源に電気的に接続することで、電源ケーブル１４Ｃを経由して昇圧装置１２に交流２００Ｖ電源が供給され、交流２００Ｖが昇圧回路１５で例えば直流２０ｋＶ〜５０ｋＶに昇圧される。そして、スイッチ２１を導通すると、コンデンサ２０に電荷が蓄積される。コンデンサ２０に電荷が蓄積された後に、スイッチ２２を導通する。これにより電極装置２の放電電極部６の電極４；５に電圧が印加されて電極４；５間で放電を生じ、当該放電により生じた圧力波により密閉バッグ４５内の細菌を死滅させることができる。

本発明の電極装置２によれば、非電解質液７を密閉状態に収容するとともに放電電極部６を非電解質液７中に位置させた状態に保持する密閉容器８を備え、放電電極部６が非電解質液７中にあるため、放電によるアークを小さくでき、放電により生ずる圧力波のエネルギーを大きくできて、殺菌対象物を効率的に殺菌できる。
また、放電電極部６の周囲が非電解質液７であり、かつ、放電電極部６及び非電解質液７が密閉容器８で密閉状態に覆われているため、電気が密閉容器８の外の液体４１に漏れず、安全性にも優れる。

実施形態２
実施形態１の電極構成体４Ａ；５Ｂの代わりに図３に示すような電極構成体７０を用いてもよい。電極構成体７０は、例えば、＋電極のような一方電極としての棒状の内部導体７３と、内部導体７３の外周囲を被覆する筒状の絶縁体７４と、絶縁体７４の外周囲に設けられた−電極のような他方電極としての外部導体７５とにより構成される。すなわち、電極構成体７０は、内部導体７３と絶縁体７４と外部導体７５とが同軸状に配置された構成の同軸電極である。外部導体７５は、内部導体７３の中心線に沿った方向に間隔を隔てて設けられた複数の浮遊電極７６；７６・・・を構成する。浮遊電極とは、電源側と電気的に絶縁された電極のことである。絶縁体７４の先端７４ｔより突出して露出する内部導体７３の先端部７３ｔとこの先端部７３ｔに最も近い浮遊電極７６の先端部７６ｔとで放電を生じさせる先端側放電ギャップ７７が形成され、互いに対向する浮遊電極７６同士の端部７６ｓと端部７６ｓとで放電を生じさせる中間側放電ギャップ７８が形成される。中間側放電ギャップ７８は複数形成される。先端側放電ギャップ７７、中間側放電ギャップ７８が維持された内部導体７３と複数の浮遊電極７６とにより放電電極部６が形成される。この電極構成体７０を用いる場合、放電電極部６と非電解質液７とを密閉状態に収容可能な密閉容器８を用いればよい。動作及び効果は実施形態１と同じである。

実施形態３
実施形態１；２では、非電解質液７を密閉状態に収容するとともに放電電極部６を非電解質液７中に位置させた状態に保持する密閉容器８を用いたが、図４；５に示すように、非電解質液７を収容するとともに放電電極部６を非電解質液７中に位置させた状態に保持する上部開放の容器８０を用いてもよい。容器８０としては、例えば、密閉容器８と同様の材料により形成された底板と４方の壁板とからなる直方体形状のものを用いればよい。そして、実施形態１で説明したように、容器８０の互いに平行に対向する一対の壁部８ａ；８ａには、貫通孔９；９、円筒水密部材８Ｂ；８Ｂが設けられ、電極構成体４Ａ；５Ａの電極部４Ｂ；５Ｂが円筒水密部材８Ｂの筒孔８Ｄ経由で容器８０内に設置され、直線部４Ｃ；５Ｃが接着剤や接着テープなどで容器８０の壁部８ａ；８ａの外面８ｂ；８ｂに固定され、電極４；５間の間隔が放電ギャップとなる所定の間隔ｇに維持される。その後、容器８０の上部開口８１を介して容器８０内に非電解質液７を入れ、放電電極部６を非電解質液７中に浸す。このように、非電解質液７を収容するとともに放電電極部６を非電解質液７中に位置させた状態に保持した容器８０を容器１９内の液体４１中に入れ、電極装置２を図外の支持装置で支持させ、電極装置２の密閉容器８を液体４１中に保持する。この場合、容器８０内の非電解質液７中に容器１９内の液体４１が入り込まないように、容器８０の上部開口８１を容器１９内の液体４１の液面より上方に位置させる。この場合、簡単な容器８０を用いることができるので、非電解質液７を密閉状態に収容するとともに放電電極部６を非電解質液７中に位置させた状態に保持する容器のコストを低減できる。
尚、図４；５では、電極構成体４Ａ；５Ａを用いた電極装置２を容器８０に設置した例を示したが、電極構成体７０を用いた電極装置２を容器８０に設置してもよいことはもちろんである。

尚、本発明は、殺菌対象物として血液製剤を封入したバッグや瓶のような血液製剤封入容器中の菌を殺菌する場合にも適用可能である。

２ 電極装置、４；５ 電極、６ 放電電極部、７ 非電解質液、８ 密閉容器、
８０ 容器、ｇ 間隔。

Claims (2)

1. 間隔を隔てて配置された正負の電極からなる放電電極部と、非電解質液と、非電解質液を収容するとともに放電電極部を非電解質液中に位置させた状態に保持する容器とを備えたことを特徴とする電極装置。
2. 殺菌対象物と、上記請求項１に記載の放電電極部及び非電解質液を収容した容器とを液体中に入れ、放電電極部の電極に電圧を印加して電極間で放電を生じさせ、放電により生じた圧力波によって殺菌対象物中の菌を殺菌することを特徴とする殺菌方法。

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