JP2012040158A - 除菌デバイスおよびそれを用いた除菌方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低濃度オゾンによる効果的な除菌デバイスと除菌方法を提供すること。
【解決手段】オゾンとマイナスイオンとを同時に発生する発生装置と、オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段とから構成され、前記発生装置は放電電極と対向電極との間でコロナ放電を発生させてオゾンとマイナスイオンを発生させることを特徴とした除菌デバイスにより、オゾンとマイナスイオンにより、ラジカル生成が促進されるとともに、さらに、オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段により、目的の場所でラジカルを生成させ、効果的に除菌する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイナスイオンおよびオゾンを同時に発生する発生装置と、オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段とから構成されている除菌デバイスと、その除菌方法に関するものである。

近年、住環境の気密化による衛生環境の変化などから、衛生安全意識が高まり、除菌が強く要望されている。

特許文献１によると、直流電圧を間欠的にするパルス発生器を利用して、パルス周波数を制御することで高濃度イオンと低濃度オゾンを発生させている。さらに、発生させた高濃度イオンと低濃度オゾンを利用して除菌効果を確かめている。

特許文献２によると、金属イオンを添加して、紫外〜可視光を照射しながらオゾン処理をすることで、オゾンの効果を高め、排水中のＣＯＤの低減および有機物除去に利用している。

特開２００７−０００８６４号公報 特公昭６３−２４４３４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、以下のような課題がある。

特許文献１では、負イオンを増大させるために、印加電圧を高める、もしくはパルスギャップ長を短くする必要があるが、この際、同時にオゾン発生量の増加するため、パルス周波数を低下させる必要があることや、印加電圧を高めることやギャップ長を短くすることは短絡生じさせることにつながり非常に危険であった。また、除菌効果も非常に弱いもので、処理時間が長時間であるという問題があった。

また、特許文献２では、光照射に水銀ランプを使用していることで寿命や割れの問題や、高濃度の金属イオンを添加し水中で処理するなど住空間での処理を目的としたものでないため、汎用性が低いことが課題であった。さらにオゾンは水への溶解性が低いため、特殊な処理槽が必要となっていた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、しかも、より低コストで信頼性を確保しつつ、高い除菌性能を有する除菌デバイスと、その除菌方法とを提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明は、オゾンとマイナスイオンとを同時に発生する発生装置と、オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段とから構成され、前記発生装置は放電電極と対向電極との間でコロナ放電を行うものであり、前記放電電極と前記対向電極との間に印加する電圧が直流であり、範囲が−３ｋＶ以上−１０ｋＶ以下であり、かつ、前記放電電極と前記対向電極との間に流れる電流が１μＡより大きく、３０μ
Ａより小さいことを特徴とした除菌デバイスである。

本発明の除菌デバイスは、低濃度のオゾンを、より活性の高いラジカルに効率よく変換して効果的に除菌し、また、高価な金属を大量に用いることのない除菌デバイスを提供するものである。このため、信頼性を確保しつつ、低コスト高効率で除菌、脱臭を実施することが可能となる効果が得られる。

本発明の実施の形態１における光を利用した除菌デバイスの構成図 本発明の実施の形態２における遷移金属を利用した除菌デバイスの構成図 本発明の実施の形態３における光かつ遷移金属を利用した除菌デバイスの構成図 本発明の実施の形態１から３における筒形状型マイナスイオンおよびオゾン発生装置の模式図 本発明の実施の形態１から３における平板状型マイナスイオンおよびオゾン発生装置の模式図

第１の発明は、オゾンとマイナスイオンとを同時に発生する発生装置と、オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段とから構成され、前記発生装置は放電電極と対向電極との間でコロナ放電を行うものであり、前記放電電極と前記対向電極との間に印加する電圧が直流であり、範囲が−３ｋＶ以上−１０ｋＶ以下であり、かつ、前記放電電極と前記対向電極との間に流れる電流が１μＡより大きく、３０μＡより小さいことを特徴とした除菌デバイスであり、オゾンとマイナスイオンにより、ラジカル生成が促進されるとともに、さらに、オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段により、目的の場所でラジカルを生成することができるため、効果的に除菌することができる。また、浮遊菌に対して、マイナスイオンの効果により捕集操作をすることができるため、オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段の作用域での処理が効果的に行えるため除菌に非常に適している。

さらに、対向電極の形状を筒状もしくは平板状にすることで、放電電極との近接部の面積をコントロールできること、また、マイナスイオンの放出を抑制することなくでき、低濃度のオゾンを発生させることができ、かつ、多量のマイナスイオンを放出することができる。

または、放電電極と対向電極の電極間に印加する電圧が直流であり、範囲が−３ｋＶ以上−１０ｋＶ以下であり、かつ、電極間に流れる電流が１μＡより大きく、３０μＡより小さいことを特徴としたオゾンとマイナスイオンを同時に発生する発生装置を有する除菌デバイスであり、印加電圧と電極間の電流値の制限により、低濃度オゾンと多量のマイナスイオンを発生でき、また、短絡なしに安全に供給することができる。

第２の発明は、オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段が、光であることを特徴とした除菌デバイスであり、光により効率的にオゾンからラジカルを生成することができるとともに、所望の場所への照射が容易であり、汎用性の高さから、利用用途の幅を広げることができる。

第３の発明は、オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段が、遷移金属である除菌デバイスであり、遷移金属により効率的にオゾンからラジカルを生成することができるとともに、マイナスイオンが直接オゾンからラジカル生成することを促進することに加え
、遷移金属が間接的に作用することで、さらにラジカル生成を促進する。また、除菌処理部に対して、直接接触や溶液を利用することで、光であれば影になりうる部分にも、ラジカルを生成させ、作用することができる。

第４の発明は、光が、ＬＥＤにより発せられることを特徴とした除菌デバイスであり、光源にＬＥＤを使用することで、大きさによる設置性、指向性のよさ、割れないことによる安全性により、展開性のよいデバイスとすることができる。

第５の発明は、光の波長が３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とした除菌デバイスであり、オゾンから効率よくラジカルが生成できるとともに、人体、特に目に対しての安全面を確保でき、また、可視領域であるため視覚的効果を期待することができる。さらに、この波長域を利用することで、コスト面でも優位である。

第６の発明は、遷移金属が、銀、銅、亜鉛である除菌デバイスであり、遷移金属を利用する効果に加え、銀、銅、亜鉛が有する除菌効果を利用することができるとともに、通常、銀、銅、亜鉛を単体で使用するには、除菌効果を発揮できない、低濃度の添加においてでも、高い除菌効果を発揮することができる。

第７の発明は、遷移金属を担持体に金属単体もしくは金属酸化物もしくは金属イオンの状態で担持したことを特徴とする除菌デバイスであり、担持体をフィルターなどに加工することで、マイナスイオンによりフィルター部に捕集し、効果的に除菌ができる。さらに、担持体を利用することで、遷移金属の比表面積を増大させることができ、除菌効果を確保しながら遷移金属の使用量を抑制することができる。

第８の発明は、遷移金属が、有機高分子の成形体や合金に含有されていることを特徴とする除菌デバイスであり、有機高分子の成形体や合金に含有することで、様々な形に成形することが可能であり、除菌処理部を囲む壁などに加工することができ、汎用性を高めることができる。また、マイナスイオンで、帯電され除菌処理部を囲む壁などに付着してしまっても、効果的に除菌することができる。

第９の発明は、第１から第８の発明による除菌デバイスを利用した除菌方法であり、オゾンとマイナスイオンにより、ラジカル生成が促進されるとともに、さらに、オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段により、目的の場所で、光や遷移金属を利用してラジカルを生成することができるため、効果的に除菌することができる。また、浮遊菌に対して、マイナスイオンの効果により捕集操作をすることができるため、オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段の作用域での処理が効果的に行える。この除菌方法により、除菌対象物や除菌対象範囲、除菌対象環境などに捉われず、広い対象で優れた除菌性能を発揮する除菌方法を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって、この発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光を利用した除菌デバイスの構成図を示している。処理空間１において、マイナスイオン・オゾン発生装置２によりマイナスイオン５およびオゾン６を発生させ、除菌対象物４に、マイナスイオン５およびオゾン６を作用させ、光源３によりオゾン６からラジカルを生成させることで、除菌対象物４を除菌するものである。

処理空間１の大きさは、１Ｌから５００Ｌまでの大きさである。処理空間１と外部とが
、ファンなど送風装置を介して、空気の出入りが自由であってもよい。処理空間１と外部との間にフィルターを設置することで、フィルターを除菌対象物４とすることも可能である。フィルターを除菌対象物４とし、外部の浮遊菌を対象とした場合、外部からの空気が侵入する側から光源３により発せられる光が照射されることが望ましい。また、フィルターを除菌対象物４とし、処理空間１内部の浮遊菌を対象とした場合、内部側から光源３により発せられる光が照射されることが望ましい。フィルターには、樹脂製や金属製のメッシュ状のフィルターやセラミック製や紙製のハニカム状のフィルター、樹脂製や紙製の不織布のフィルターを用いることができる。

また、処理空間１と外部とが、重力による液体の移動や水圧、また、ポンプなど液体輸送装置を介して、液体の出入りが自由であってもよい。処理空間１と外部との間にフィルターを設置することも可能で、フィルターを除菌対象物４とすることも可能である。フィルターを除菌対象物４とし、外部の液体に浮遊している菌を対象とした場合、外部からの液体が侵入する側から光源３により発せられる光がフィルターに照射されることが望ましい。また、フィルターを除菌対象物４とし、処理空間１内部の液体に浮遊している菌を対象とした場合、内部側から光源３により発せられる光がフィルターに照射されることが望ましい。フィルターには、樹脂製や金属製のメッシュ状のフィルターやセラミック製のハニカム状のフィルター、樹脂製の不織布のフィルターを用いることができる。

処理空間１を形成する材料は、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリスチレン、アクリル樹脂などの樹脂材料、鉄、アルミや、ステンレスなどの合金等の金属材料が挙げられる。内部や表面に、抗菌剤を配合することも可能であり、手法とすれば、樹脂材料への添加や、成形後の塗装や、金属材料であればプレコート材を利用することもできる。抗菌剤は特に限定しない。さらに、対象を浮遊菌とし、除菌対象物４を処理空間１を形成している空間壁面とする場合、浮遊菌をマイナスイオン５により帯電する、もしくは、マイナスイオン５により処理空間１を形成している空間壁面を帯電することで、浮遊菌を処理空間１を形成している空間壁面に付着させることができ、浮遊菌を付着させた処理空間１を形成している空間壁面を除菌対象物４とし、光源３により発せられる光を照射することで除菌することができる。特に、マイナスイオン５により帯電された浮遊菌が付着しやすいように、もしくは、マイナスイオン５により処理空間１を形成している空間壁面を帯電することで浮遊菌が付着しやすくするために、処理空間１を形成する材が、帯電しやすい樹脂が望ましい。帯電しやすい樹脂としては、表面抵抗値が１×１０^１３Ω以上であることが望ましい。

マイナスイオン・オゾン発生装置２は、放電電極と対向電極との間でコロナ放電を発生させてオゾンとマイナスイオンを発生させる発生装置である。発生するマイナスイオン５は、発生装置近傍で、数が１００００００個／ｃｃ以上存在することが望ましい。マイナスイオン５が１００００００個／ｃｃ未満であると、オゾン６への作用を及ぼす数が少なく、ラジカル生成に与える影響が減少する。また、浮遊菌の捕集に対しての効果が減少する。発生するオゾン６は、処理空間１を、０．０１ｐｐｍから０．３ｐｐｍの範囲が望ましく、０．０１ｐｐｍ未満では、除菌効果が小さく、また、０．３ｐｐｍ以上であると、除菌効果は高くなるが、人体に与える影響や構成部材に与える影響が出てくる。さらに望ましくは、長時間連続で除菌する場合には、０．１ｐｐｍ以下である。

図１では、マイナスイオン・オゾン発生装置２は、処理空間１の内部に設置されているが、処理空間１の外部に設置し、マイナスイオン５、オゾン６がファンなどの送風手段によって、処理空間１に供給される構成でも構わない。

光源３は、紫外領域の波長から、５００ｎｍ以下の波長を照射できればよい。また、人が直視してしまう恐れがある場合は３８０ｎｍ以上の波長であることが望ましい。さらに
、割れる危険性を考慮すると、光源３はＬＥＤであることが望ましい。ＬＥＤの光波長は３８０ｎｍから５００ｎｍに中心を持つものが望ましい。これは、コストの面と、入手しやすさ、また、強い光量を得やすくオゾンからラジカルを生成しやすいためである。

除菌対象物４は、衣類やぬいぐるみなどの玩具、食器、調理器具、果物や野菜、肉類や魚介類などの食物および食物を包装しているラップやトレイのような対象物そのものを除菌対象物４とするもの、また、処理空間１の壁面や外部への排出口に設置するフィルター、外部の浮遊菌を捕集したフィルターや壁面を除菌対象物４とすることができる。除菌対象物４あるいは処理空間１の水分量はラジカル生成において役割を果たすため、処理空間１や除菌対象物４の水分量調整手段を備えることも可能である。水分量調整手段としては、水分量を増加させる手段として、超音波によって気相中に水を粒子化して飛ばす手段、ヒーターによって水を蒸発させる手段、霧吹きのようにノズルを利用し水を粒子化して飛ばす手段などが挙げられる。また、水分量を減少させる手段として、ヒーターや、ヒートポンプ、マイクロ波、遠心力を利用することが挙げられる。さらに、水への浸漬による水分量を増加させる手段と水分量を減少させる手段とを併用することによって水分量を調整することもできる。ほかに、水分量調整手段として、ゼオライトなど多孔質体による水の吸脱着を利用した手段を用いることも可能である。

除菌方法は、処理空間１内にある除菌対象物４に存在する菌に対し、マイナスイオン・オゾン発生装置２により生じたマイナスイオン５およびオゾン６を接触させ、除菌対象物４に対して、光源３からの光により、マイナスイオン５およびオゾン６から効率的にラジカルが生成し、除菌対象物４に存在する菌が除菌する方法である。

また、外部空間に浮遊していた菌を処理空間１に取り込むことも可能で、マイナスイオン５が外部空間に浮遊していた菌を帯電させる、もしくは、処理空間１の内部がマイナスイオンにより帯電することで、ファンなどの送風装置を利用し、取り込んだ外部に浮遊していた菌を効率的に捕集し、再度、外部に放出されることを抑制することができる。この捕集する場所を、フィルターや処理空間１を形成している空間壁面とし、除菌対象物４とする。このようにして、取り込んだ外部に浮遊していた菌に対して、光源３からの光により、マイナスイオン５およびオゾン６から効率的にラジカルが生成し、除菌対象物４に存在する菌を除菌する方法である。

さらに、処理空間１の内部に浮遊している菌に対して、マイナスイオン５が処理空間１に浮遊していた菌を帯電させる、もしくは、処理空間１の内部がマイナスイオンにより帯電することで、処理空間１の壁面に浮遊菌を付着させ、効率的に捕集し、再度、外部に放出されることを抑制することができる。浮遊菌を付着させた処理空間１の壁面を除菌対象物４とする。このようにして、処理空間１内部に浮遊していた菌に対して、光源３からの光により、マイナスイオン５およびオゾン６から効率的にラジカルが生成し、除菌対象物４に存在する菌を除菌する方法である。

図４は、本発明の実施の形態１から３における筒形状型マイナスイオンおよびオゾン発生装置の模式図である。筒型形状型マイナスイオンおよびオゾン発生装置は、放電電極と対向電極との間でコロナ放電を発生させてオゾンとマイナスイオンを発生させるもので、より、望ましくは、放電電極４２と対向電極４１の電極間に印加する電圧が直流であり、範囲が−３ｋＶ以上−１０ｋＶ以下であり、かつ、この印加電圧範囲において、電極間に流れる電流が１μＡより大きく、３０μＡより小さいものである。この制限によって、オゾン発生量を制御し、マイナスイオンを多量に放出することができる。電流が大きいほど、オゾン発生量が多く、小さいほど、オゾン発生量が少ない。

対向電極４１は、ステンレス、ニッケル、アルミ、銅、タングステンなどが挙げられる
が、ステンレスが、汎用的であり、加工性の面からも望ましい。板厚は、０．３ｍｍ以上、２ｍｍ以下であれば良い。０．３ｍｍ未満では、強度が弱くなってしまい、製造過程などで形状が変形しやすいことが問題となってしまう。また、１ｍｍより大きいと、加工がしにくい。対向電極４１の形状は、筒で示しているが、円の一部が欠けている形状のものでも構わない。また、筒が扁平している形状である、中心に穴の開いた円板状でも構わない。円板状の場合、外径と内径の差が、０．３ｍｍ以上、５ｍｍ以下であればよい。０．３ｍｍ未満では、強度が弱くなってしまい、製造過程などで形状が変形しやすく、また、製造過程、運搬過程、使用過程において破断する恐れがある。５ｍｍより大きいと、マイナスイオンおよびオゾン発生装置の大きさが大きくなり、設置が制限される。

また、対向電極４１の放電電極４２の先端に近い端を屈曲させ、放電電極４２方向に端面を向けることができる。端面を向けることで、放電極に近い部分の面積を減少させることができ、電極間に流れる電流を減少させることができ、オゾン発生量を減少する。

円筒径４５は、内径の直径が、１５ｍｍ以上、４０ｍｍ以下であれば良い。１５ｍｍ未満では、短絡の危険性が高くなるためである。また、４０ｍｍより大きいと放電が発生しにくくなる。外径は、板厚に依存する、もしくは、円板状の場合は、内径より０．３ｍｍ以上、５ｍｍ以下大きくなる。

円筒幅４６は、０．３ｍｍ以上、５ｍｍ以下であればよい。０．３ｍｍ未満では強度が弱くなる。また、５ｍｍより大きいと、発生したマイナスイオンが円筒外へ出にくくなるため、処理空間１にマイナスイオン５の量が減少する。

放電電極４２は、ステンレス、ニッケル、アルミ、銅、タングステンなどが挙げられるが、ステンレスが、汎用的であり、加工性の面からも望ましい。形状は、先端が鋭く尖った形状をしており、鋭く尖っているほど、オゾン発生量が減少する。放電電極４２は、径が０．３ｍｍ以上、１ｍｍ以下であれば良い。０．３ｍｍ未満では、先端との差が出にくい。また、１ｍｍより大きいと、加工が難しくなる。また、先端部は対向電極４１円筒部の中心に来ることが望ましい。

最近接部距離４７は、放電電極４２の先端と対向電極４１の距離を表している。最近接部距離を、大きくとれば、電極間の電流値が減少し、小さくすれば、電極間の電流値が増加する。

導線４３は、樹脂で被覆された導線であり、特に、放電電極側の導線４３は、高電圧にも耐えうる、フッ素樹脂被覆やシリコーン樹脂被覆などの耐圧性の導線が望ましい。

高電圧発生装置４４は、負極の高電圧を発生できるものであり、より望ましくは、−３ｋＶから−１０ｋＶの高電圧を発生させることができるものが望ましい。−３ｋＶ未満では、放電が起こりにくく、また、−１０ｋＶより大きいと、電極間の短絡が起きやすくなる。

図５は、本発明の実施の形態１から３における平板状型マイナスイオンおよびオゾン発生装置の模式図である。平板状型マイナスイオンおよびオゾン発生装置は、放電電極と対向電極との間でコロナ放電を発生させてオゾンとマイナスイオンを発生させるもので、より、望ましくは、放電電極４２と対向電極４１の電極間に印加する電圧が直流であり、範囲が−３ｋＶ以上−１０ｋＶ以下であり、かつ、この印加電圧範囲において、電極間に流れる電流が１μＡより大きく、３０μＡより小さいものである。この制限によって、オゾン発生量を制御し、マイナスイオンを多量に放出することができる。電流が大きいほど、オゾン発生量が多く、小さいほど、オゾン発生量が少ない。

対向電極５１は、ステンレス、ニッケル、アルミ、銅、タングステンなどが挙げられるが、ステンレスが、汎用的であり、加工性の面からも望ましい。板厚は、０．３ｍｍ以上、２ｍｍ以下であれば良い。０．３ｍｍ未満では、強度が弱くなってしまい、製造過程などで形状が変形しやすいことが問題となってしまう。また、１ｍｍより大きいと、加工がしにくい。対向電極５１の形状は、板で示しているが、また、対向電極５１の上端を屈曲させ、放電電極５２方向に端面を向けることができる。端面を向けることで、放電極に近い部分の面積を減少させることができ、電極間に流れる電流を減少させることができ、オゾン発生量を減少する。

板幅５５は、幅が、１ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であれば良い。小さいほど、オゾン発生が少なく、大きいほどオゾン発生が大きくなる。１ｍｍ未満では、電極間の電流が流れにくくなり、オゾンが発生しにくくなる。また、３０ｍｍ以上であれば、電極間の電流の増加がさほど期待できなくなり、また、マイナスイオンの放出量が減少する。

板長５６は、５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であればよい。５ｍｍ未満では、放電電極から飛び出る電子を受け取るアースとしての役割を果たしにくくなり、放電の制御が難しくなる。また、３０ｍｍより大きいと、発生したマイナスイオンが放出されにくくなるため、処理空間１にマイナスイオン５の量が減少する。

放電電極５２は、ステンレス、ニッケル、アルミ、銅、タングステンなどが挙げられるが、ステンレスが、汎用的であり、加工性の面からも望ましい。形状は、先端が鋭く尖った形状をしており、鋭く尖っているほど、オゾン発生量が減少する。放電電極４２は、径が０．３ｍｍ以上、１ｍｍ以下であれば良い。０．３ｍｍ未満では、先端との差が出にくい。また、１ｍｍより大きいと、加工が難しくなる。

最近接部距離５７は、放電電極５２の先端と対向電極５１の距離を表している。最近接部距離を、大きくとれば、電極間の電流値が減少し、小さくすれば、電極間の電流値が増加する。最近接部距離５７は、７ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であれば良い。７ｍｍ未満では、短絡の危険性が高く、３０ｍｍより大きいとオゾンが発生しにくくなる。

導線５３は、樹脂で被覆された導線であり、特に、放電電極側の導線５３は、高電圧にも耐えうる、フッ素樹脂被覆やシリコーン樹脂被覆などの耐圧性の導線が望ましい。

高電圧発生装置５４は、負極の高電圧を発生できるものであり、より望ましくは、−３ｋＶから−１０ｋＶの高電圧を発生させることができるものが望ましい。−３ｋＶ未満では、放電が起こりにくく、また、−１０ｋＶより大きいと、電極間の短絡が起きやすくなる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における遷移金属を利用した除菌デバイスの構成図を示している。処理空間２１において、マイナスイオン・オゾン発生装置２２によりマイナスイオン２５およびオゾン２６を発生させ、除菌対象物２４に、マイナスイオン２５およびオゾン２６を作用させ、遷移金属２３によりオゾン２６からラジカルを生成させることで、除菌対象物２４を除菌するものである。

処理空間２１の大きさは、１Ｌから５００Ｌ程度までの大きさであれば良く、処理空間２１と外部とが、ファンなど送風装置を介して、空気の出入りが自由であってもよい。処理空間２１と外部との間にフィルターを設置することも可能で、フィルターを除菌対象物２４とすることも可能である。フィルターには、樹脂製や金属製のメッシュ状のフィルタ
ーやセラミック製や紙製のハニカム状のフィルター、樹脂製や紙製の不織布のフィルターを用いることができる。

また、処理空間２１を形成する材料は、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリスチレン、アクリル樹脂などの樹脂材料、ステンレスや鉄などの金属材料が挙げられる。内部や表面に、抗菌剤を配合することも可能であり、手法とすれば、樹脂材料への添加や、成形後の塗装や、金属材料であればプレコート材を利用することもできる。さらに、対象を浮遊菌とし、除菌対象物２４を処理空間２１を形成している空間壁面とする場合、浮遊菌をマイナスイオン２５により帯電する、もしくは、マイナスイオン２５により処理空間２１を形成している空間壁面を帯電することで、浮遊菌を処理空間２１を形成している空間壁面に付着させることができ、浮遊菌を付着させた処理空間１を形成している空間壁面を除菌対象物２４とし、除菌することができる。特に、マイナスイオン２５により帯電された浮遊菌が付着しやすいように、もしくは、マイナスイオン２５により処理空間２１を形成している空間壁面を帯電することで浮遊菌が付着しやすくするために、処理空間１を形成する材が、帯電しやすい樹脂が望ましい。帯電しやすい樹脂としては、表面抵抗値が１×１０^１３Ω以上であることが望ましい。

マイナスイオン・オゾン発生装置２２は、放電電極と対向電極との間でコロナ放電を発生させてオゾンとマイナスイオンを発生させる発生装置である。発生するマイナスイオン２５は、発生装置近傍で、数が１００００００個／ｃｃ以上存在することが望ましい。マイナスイオン２５が１００００００個／ｃｃ未満であると、オゾン２６への作用を及ぼす数が少なく、ラジカル生成に与える影響が減少する。また、浮遊菌の捕集に対しての効果が減少する。さらに、遷移金属２３に対して、還元する作用が減少し、酸化還元サイクルが遅くなり、ラジカル生成が減少する。発生するオゾン２６は、処理空間１を、０．０１ｐｐｍから０．３ｐｐｍの範囲が望ましく、０．０１ｐｐｍ未満では、除菌効果が小さく、また、０．３ｐｐｍ以上であると、除菌効果は高くなるが、人体に与える影響や構成部材に与える影響が出てくる。さらに望ましくは、長時間連続で除菌する場合には、０．１ｐｐｍ以下である。

図２では、マイナスイオン・オゾン発生装置２２は、処理空間２１の内部に設置されているが、処理空間２１の外部に設置し、マイナスイオン２５、オゾン２６がファンなどの送風手段によって、処理空間２１に供給される構成でも構わない。

遷移金属２３は、銀、銅、亜鉛、コバルト、鉄、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、モリブデン、パラジウム、白金、金などが挙げられるが、特に、単独でも抗菌効果の高い、銀、銅、亜鉛が望ましい。遷移金属２３は、処理空間２１と外部との間のフィルターに担持することも可能で、ゼオライトやシリカゲル、活性炭などの多孔質体への担持させたものをフィルターに担持したり、フィルター構成材料に含有させることができる。また、フィルターそのもの担持したり、フィルター構成材料に含有させることもできる。また、フィルターだけでなく、遷移金属２３をゼオライトやシリカゲル、活性炭などの多孔質体への担持させたものや、遷移金属２３を、処理空間２１を構成する樹脂材料や金属材料に含有させることや、表面に配合させることも可能である。さらに、遷移金属２３を溶解させた溶液を、スプレーや超音波、浸漬によって除菌対象物２４に接触させることも可能である。遷移金属２３の溶解は、処理空間２１内部で行なわれても、外部で行なわれ、溶液を処理空間２１内部に取込んでも構わない。遷移金属２３の溶解方法は、電解による方法や、溶融ガラスやゼオライトなど多孔質体に担持させた金属の水との接触による溶解、ウール状の金属と水との接触による溶解などが挙げられるが、所望の濃度の溶液を得られる方法であれば良い。遷移金属２３の溶液の濃度は、金属種にもよるが、一概に１ｐｐｍ程度あれば良い。下限は、０．０１ｐｐｍ程度である。これより少ないとラジカルの生成量が十分でなくなってしまう。例えば、銀であれば、０．１−０．００５ｐｐｍ程
度、銅であれば、１−０．０１ｐｐｍ程度、亜鉛であれば、１−０．０２ｐｐｍ程度であれば、上限は水質の保全とコスト、下限は除菌効果から好ましい。

除菌対象物２４は、衣類やぬいぐるみなどの玩具、食器、調理器具、果物や野菜、肉類や魚介類などの食物および食物を包装しているラップやトレイのような対象物そのものを除菌対象物２４とするもの、また、処理空間２１や外部の浮遊菌を捕集したフィルターや壁面を除菌対象物２４とすることができる。除菌対象物２４あるいは処理空間２１の水分量はラジカル生成において役割を果たすため、処理空間２１や除菌対象物２４の水分量調整手段を備えることも可能である。水分量調整手段としては、水分量を増加させる手段として、超音波によって気相中に水を粒子化して飛ばす手段、ヒーターによって水を蒸発させる手段、霧吹きのようにノズルを利用し水を粒子化して飛ばす手段などが挙げられる。

また、水分量を減少させる手段として、ヒーターや、ヒートポンプ、マイクロ波、遠心力を利用することが挙げられる。さらに、水への浸漬を加えた水分量を増加させる手段と水分量を減少させる手段とを併用することによって水分量を調整することもできる。ほかに、水分量調整手段として、ゼオライトなど水の吸脱着を利用した手段を用いることも可能である。

除菌方法は、処理空間２１内にある除菌対象物２４に存在する菌に対し、マイナスイオン・オゾン発生装置２２により生じたマイナスイオン２５およびオゾン２６を接触させ、除菌対象物２４に対して、遷移金属２３により、マイナスイオン２５およびオゾン２６から効率的にラジカルが生成し、除菌対象物２４に存在する菌が除菌する方法である。

また、外部空間に浮遊していた菌を処理空間１に取り込むことも可能で、マイナスイオン２５が外部空間に浮遊していた菌を帯電させる、もしくは、処理空間２１の内部がマイナスイオンにより帯電することで、ファンなどの送風装置を利用し、取り込んだ外部に浮遊していた菌を効率的に捕集し、再度、外部に放出されることを抑制することができる。この捕集する場所を、フィルターや処理空間２１を形成している空間壁面とし、除菌対象物２４とする。除菌対象物２４としたフィルターや処理空間２１を形成している空間壁面に遷移金属２３を配合させることで、取り込んだ外部に浮遊していた菌に対して、マイナスイオン２５が遷移金属２３に作用し、また、マイナスイオン２５がオゾン２６に作用し、効率的にラジカルが生成し、除菌対象物２４に存在する菌を除菌する方法である。

さらに、処理空間２１の内部に浮遊している菌に対して、マイナスイオン２５が処理空間２１に浮遊していた菌を帯電させる、もしくは、処理空間２１の内部がマイナスイオン２５により帯電することで、処理空間２１の壁面に浮遊菌を付着させ、効率的に捕集し、再度、外部に放出されることを抑制することができる。この捕集する場所を、フィルターや処理空間２１を形成している空間壁面とし、除菌対象物２４とする。除菌対象物２４としたフィルターや処理空間２１を形成している空間壁面に遷移金属２３を配合させることで、処理空間２１の内部に浮遊していた菌に対して、マイナスイオン２５が遷移金属２３に作用し、また、マイナスイオン２５がオゾン２６に作用し、効率的にラジカルが生成し、除菌対象物２４に存在する菌を除菌する方法である。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における光かつ遷移金属を利用した除菌デバイスの構成図を示している。処理空間３１において、マイナスイオン・オゾン発生装置３２によりマイナスイオン３６およびオゾン３７を発生させ、除菌対象物３５に、マイナスイオン３６およびオゾン３７を作用させ、光源３３および遷移金属３４によりオゾン３７からラジカルを生成させることで、除菌対象物３５を除菌するものである。

処理空間３１の大きさは、１Ｌから５００Ｌまでの大きさである。処理空間３１と外部とが、ファンなど送風装置を介して、空気の出入りが自由であってもよい。処理空間３１と外部との間にフィルターを設置することで、フィルターを除菌対象物３５とすることも可能である。フィルターを除菌対象物２４とし、外部の浮遊菌を対象とした場合、外部からの空気が侵入する側から光源３により発せられる光が照射されることが望ましい。また、フィルターを除菌対象物３５とし、処理空間３１内部の浮遊菌を対象とした場合、内部側から光源３３により発せられる光が照射されることが望ましい。

また、処理空間３１と外部とが、重力による液体の移動や水圧、また、ポンプなど液体輸送装置を介して、液体の出入りが自由であってもよい。処理空間３１と外部との間にフィルターを設置することも可能で、フィルターを除菌対象物３５とすることも可能である。フィルターを除菌対象物３５とし、外部の液体に浮遊している菌を対象とした場合、外部からの液体が侵入する側から光源３３により発せられる光がフィルターに照射されることが望ましい。また、フィルターを除菌対象物３５とし、処理空間３１内部の液体に浮遊している菌を対象とした場合、内部側から光源３３により発せられる光がフィルターに照射されることが望ましい。フィルターには、樹脂製や金属製のメッシュ状のフィルターやセラミック製のハニカム状のフィルター、樹脂製の不織布のフィルターを用いることができる。

処理空間３１を形成する材料は、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリスチレン、アクリル樹脂などの樹脂材料、鉄、アルミや、ステンレスなどの合金等の金属材料が挙げられる。内部や表面に、抗菌剤を配合することも可能であり、手法とすれば、樹脂材料への添加や、成形後の塗装や、金属材料であればプレコート材を利用することもできる。抗菌剤は特に限定しない。さらに、対象を浮遊菌とし、除菌対象物３５を処理空間３１を形成している空間壁面とする場合、浮遊菌をマイナスイオン３６により帯電する、もしくは、マイナスイオン３６により処理空間３１を形成している空間壁面を帯電することで、浮遊菌を処理空間３１を形成している空間壁面に付着させることができ、浮遊菌を付着させた処理空間３１を形成している空間壁面を除菌対象物３５とし、光源３３により発せられる光を照射することで除菌することができる。特に、マイナスイオン３６により帯電された浮遊菌が付着しやすいように、もしくは、マイナスイオン３６により処理空間３１を形成している空間壁面を帯電することで浮遊菌が付着しやすくするために、処理空間１を形成する材が、帯電しやすい樹脂が望ましい。帯電しやすい樹脂としては、表面抵抗値が１×１０^１３Ω以上であることが望ましい。

マイナスイオン・オゾン発生装置３２は、放電電極と対向電極との間でコロナ放電を発生させてオゾンとマイナスイオンを発生させる発生装置である。発生するマイナスイオン３６は、発生装置近傍で、数が１００００００個／ｃｃ以上存在することが望ましい。マイナスイオン３６が１００００００個／ｃｃ未満であると、オゾン３７への作用を及ぼす数が少なく、ラジカル生成に与える影響が減少する。また、浮遊菌の捕集に対しての効果が減少する。さらに、遷移金属２３に対して、還元する作用が減少し、酸化還元サイクルが遅くなり、ラジカル生成が減少する。発生するオゾン３７は、処理空間３１を、０．０１ｐｐｍから０．３ｐｐｍの範囲が望ましく、０．０１ｐｐｍ未満では、除菌効果が小さく、また、０．３ｐｐｍ以上であると、除菌効果は高くなるが、人体に与える影響や構成部材に与える影響が出てくる。さらに望ましくは、長時間連続で除菌する場合には、０．１ｐｐｍ以下である。

図３では、マイナスイオン・オゾン発生装置３２は、処理空間３１の内部に設置されているが、処理空間１の外部に設置し、マイナスイオン３６、オゾン３７がファンなどの送風手段によって、処理空間１に供給される構成でも構わない。

光源３３は、紫外領域の波長から、５００ｎｍ以下の波長を照射できればよい。また、人が直視してしまう恐れがある場合は３８０ｎｍ以上の波長であることが望ましい。さらに、割れる危険性を考慮すると、光源３３はＬＥＤであることが望ましい。ＬＥＤの光波長は３８０ｎｍから５００ｎｍに中心を持つものが望ましい。これは、コストの面と、入手しやすさ、また、強い光量を得やすくオゾンからラジカルを生成しやすいためである。

遷移金属３４は、銀、銅、亜鉛、コバルト、鉄、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、モリブデン、パラジウム、白金、金などが挙げられるが、特に、単独でも抗菌効果の高い、銀、銅、亜鉛が望ましい。遷移金属３４は、処理空間２１と外部との間のフィルターに担持することも可能で、ゼオライトやシリカゲル、活性炭などの多孔質体への担持させたものをフィルターに担持したり、フィルター構成材料に含有させることができる。

また、フィルターそのもの担持したり、フィルター構成材料に含有させることもできる。また、フィルターだけでなく、遷移金属３４をゼオライトやシリカゲル、活性炭などの多孔質体への担持させたものや、遷移金属３４を、処理空間２１を構成する樹脂材料や金属材料に含有させることや、表面に配合させることも可能である。さらに、遷移金属３４を溶解させた溶液を、スプレーや超音波、浸漬によって除菌対象物３５に接触させることも可能である。遷移金属３４の溶解は、処理空間３１内部で行なわれても、外部で行なわれ、溶液を処理空間３１内部に取込んでも構わない。遷移金属３４の溶解方法は、電解による方法や、溶融ガラスやゼオライトなど多孔質体に担持させた金属の水との接触による溶解、ウール状の金属と水との接触による溶解などが挙げられるが、所望の濃度の溶液を得られる方法であれば良い。遷移金属３４の溶液の濃度は、金属種にもよるが、一概に１ｐｐｍ程度あれば良い。下限は、０．０１ｐｐｍ程度である。これより少ないとラジカルの生成量が十分でなくなってしまう。例えば、銀であれば、０．１−０．００５ｐｐｍ程度、銅であれば、１−０．０１ｐｐｍ程度、亜鉛であれば、１−０．０２ｐｐｍ程度であれば、上限は水質の保全とコスト、下限は除菌効果から好ましい。

除菌対象物３５は、衣類やぬいぐるみなどの玩具、食器、調理器具、果物や野菜、肉類や魚介類などの食物および食物を包装しているラップやトレイのような対象物そのものを除菌対象物３５とするもの、また、処理空間３１の壁面や外部への排出口に設置するフィルター、外部の浮遊菌を捕集したフィルターや壁面を除菌対象物３５とすることができる。除菌対象物３５あるいは処理空間３１の水分量はラジカル生成において役割を果たすため、処理空間３１や除菌対象物３５の水分量調整手段を備えることも可能である。水分量調整手段としては、水分量を増加させる手段として、超音波によって気相中に水を粒子化して飛ばす手段、ヒーターによって水を蒸発させる手段、霧吹きのようにノズルを利用し水を粒子化して飛ばす手段などが挙げられる。また、水分量を減少させる手段として、ヒーターや、ヒートポンプ、マイクロ波、遠心力を利用することが挙げられる。さらに、水への浸漬による水分量を増加させる手段と水分量を減少させる手段とを併用することによって水分量を調整することもできる。ほかに、水分量調整手段として、ゼオライトなど多孔質体による水の吸脱着を利用した手段を用いることも可能である。

除菌方法は、処理空間３１内にある除菌対象物３５に存在する菌に対し、マイナスイオン・オゾン発生装置３２により生じたマイナスイオン３６およびオゾン３７を接触させ、除菌対象物３５に対して、光源３３からの光と、遷移金属３４により、マイナスイオン３６およびオゾン３７から効率的にラジカルが生成し、除菌対象物４に存在する菌が除菌する方法である。さらに、光源３３からの光およびマイナスイオン３６による遷移金属３４への作用により、ラジカル生成が促進されることでより、除菌効果が高められるものである。

また、外部空間に浮遊していた菌を処理空間３１に取り込むことも可能で、マイナスイオン３６が外部空間に浮遊していた菌を帯電させる、もしくは、処理空間３１の内部がマイナスイオンにより帯電することで、ファンなどの送風装置を利用し、取り込んだ外部に浮遊していた菌を効率的に捕集し、再度、外部に放出されることを抑制することができる。

この捕集する場所を、フィルターや処理空間３１を形成している空間壁面とし、除菌対象物３５とする。除菌対象物３５としたフィルターや処理空間３１を形成している空間壁面に遷移金属３４を配合させ、取り込んだ外部に浮遊していた菌に対して、光源３３からの光および遷移金属３４により、マイナスイオン３６およびオゾン３７から効率的にラジカルが生成し、除菌対象物３５に存在する菌を除菌する方法である。さらに、光源３３からの光およびマイナスイオン３６による遷移金属３４への作用により、ラジカル生成が促進されることでより、除菌効果が高められるものである。

さらに、処理空間３１の内部に浮遊している菌に対して、マイナスイオン３６が処理空間３１に浮遊していた菌を帯電させる、もしくは、処理空間３１の内部がマイナスイオンにより帯電することで、処理空間３１の壁面に浮遊菌を付着させ、効率的に捕集し、再度、外部に放出されることを抑制することができる。この捕集する場所を、フィルターや処理空間３１を形成している空間壁面とし、除菌対象物３５とする。除菌対象物３５としたフィルターや処理空間３１を形成している空間壁面に遷移金属３４を配合させ、処理空間３１内部に浮遊していた菌に対して、光源３３からの光および遷移金属３４により、マイナスイオン３６およびオゾン３７から効率的にラジカルが生成し、除菌対象物３５に存在する菌を除菌する方法である。さらに、光源３３からの光およびマイナスイオン３６による遷移金属３４への作用により、ラジカル生成が促進されることでより、除菌効果が高められるものである。

以上のように、本発明にかかるマイナスイオンおよびオゾンを同時に発生する発生装置と、オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段とから構成され、前記発生装置は放電電極と対向電極との間でコロナ放電を発生させてオゾンとマイナスイオンを発生させることを特徴とした除菌デバイスおよび除菌方法は、除菌対象物の除菌および、さらには脱臭を行うことが可能であり、低コストと安全性を確保しつつ、高い除菌効果を得ることが可能である。そのため、家庭用電化製品や車などの用途にも適用可能である。

１ 処理空間
２，２２，３２ マイナスイオン・オゾン発生装置
３，３３ 光源
４，２４，３５ 除菌対象物
５，２５，３６ マイナスイオン
６，２６，３７ オゾン
２１ 処理空間
２３，３４ 遷移金属
３１ 処理空間
４１，５１ 対向電極
４２，５２ 放電電極
４３，５３ 導線
４４，５４ 高電圧発生装置
４５ 円筒径
４６ 円筒幅
４７，５７ 最近接部距離
５５ 板幅
５６ 板長

Claims (9)

1. オゾンとマイナスイオンとを同時に発生する発生装置と、オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段とから構成され、前記発生装置は放電電極と対向電極との間でコロナ放電を行うものであり、前記放電電極と前記対向電極との間に印加する電圧が直流であり、範囲が−３ｋＶ以上−１０ｋＶ以下であり、かつ、前記放電電極と前記対向電極との間に流れる電流が１μＡより大きく、３０μＡより小さいことを特徴とした除菌デバイス。
2. オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段が、光であることを特徴とした請求項１に記載の除菌デバイス。
3. オゾンからラジカルを生成するラジカル生成手段が、遷移金属であることを特徴とした請求項１または２に記載の除菌デバイス。
4. 光が、ＬＥＤにより発せられることを特徴とした請求項２に記載の除菌デバイス。
5. 光の波長が３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とした請求項２または請求項４に記載の除菌デバイス。
6. 遷移金属が、銀、銅、亜鉛である請求項３に記載の除菌デバイス。
7. 遷移金属を担持体に金属単体もしくは金属酸化物もしくは金属イオンの状態で担持したことを特徴とする請求項３または請求項６に記載の除菌デバイス。
8. 遷移金属が、有機高分子の成形体や合金に含有されていることを特徴とする請求項３または請求項６または請求項７に記載の除菌デバイス。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の除菌デバイスを利用した除菌方法。

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