JP2012125360A - ウイルス不活化装置、その方法およびそれを用いた空調機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空気中に浮遊しているウイルスを捕捉することなく不活化する装置であって、空気と共に浮遊ウイルスを風路9に取り込む送風機1と、浮遊ウイルスが通過する風路に配置され、浮遊ウイルスを加熱処理する加熱装置2、浮遊ウイルスをプラズマ処理する高圧電極3、およびこの高圧電極に対向して設置された接地電極4と、高圧電極に高電圧を印加するために接続された可変型高電圧電源5と、を備える。
【選択図】図1
Description
また、空間に飛散している化学物質等のガスを浄化する装置として、化学物質を吸着するハニカム構造の吸着剤と、吸着剤に密接して設けられた給電極と、放電電極とを備え、ガス状の化学物質を効果的に捕捉し、分解できるガス浄化装置が開示されている(たとえば、特許文献2参照)。
特許文献2に記載のようなガス浄化装置にあっては、ガス(空気)に対して、プラズマ放電のみしか行っていないため、化学物質を吸着し、効果的に分解することができるが、ウイルスを捕捉することができないことはもちろんのこと、一過性でウイルスを不活化することはできないという問題点があった。
空気と共に浮遊ウイルスを風路に取り込む送風機と、
浮遊ウイルスが通過する風路に配置され、浮遊ウイルスを加熱処理する加熱装置、浮遊ウイルスをプラズマ処理する高圧電極、およびこの高圧電極に対向して設置された接地電極と、
前記高圧電極に高電圧を印加するために接続された高圧電源と、
を備えたものである。
空気と共に浮遊ウイルスを風路に取り込む工程と、
前記風路に取り込んだ浮遊ウイルスに対し、加熱処理とプラズマ処理とを行う工程と、
を有するものである。
また、ウイルスの不活化とは、ウイルスの感染能力を失活させることをいう。
また、風路とは、管状の風路のみを意味するのではなく、筐体の中を通る場合などを含めて、広く風の流れとなる通路のことである。
図1は、本発明の実施の形態1に係るウイルスの不活化装置(以下、装置100と称する)の概略構成を示す縦断面図である。図1に基づいて、装置100の構成及び動作について説明する。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図1では、空気の流れを矢印で示している。
装置100は、空間に浮遊しているウイルスを捕捉せず、一過性で、効率的にウイルスを不活化するものである。装置100は、風路9を形成する筐体(以下、風路筐体と称する)10の内部に、風上(上流)側から、送風機1、加熱装置2、高圧電極3、接地電極4が順に配置されて構成されている。
加熱部での加熱手段としては、例えば、板状、ロット状、あるいはワイヤー状の電気ヒーター等からなる発熱体を使用し、該発熱体を風路9の外周部に密着させて設置すればよい。かかる発熱体は、空気を加熱できるものであればよく、特に電気ヒーターに限られるものではない。
接地電極4は、たとえば金属メッシュ等からなる電極で構成され、アースに接続されるようになっている。高圧電極3及び接地電極4でプラズマ部を構成している。なお、以下の実施の形態では、接地電極であるとして説明するが、高圧電極3と接地電極4との間に電圧が印加されればよく、接地電極4が必ずしも接地されて使用されていなくてもよい。また、高圧電極3を断面積が0.1mm×0.5mmの長方形又はその類似形状のリボン(厚み0.1mm)で構成しても同様の効果が得られる。この場合、断面積が0.1mm×0.1mmとなる面を接地電極4に向けるようにした方が効率的に荷電でき、また、放電時のスパッターによる電極磨耗による断線の影響を小さくできる効果がある。
図2は、装置100が実行するウイルス不活化方法の流れを示すフローチャートである。装置100の特徴は、ウイルスを加熱する部分と、ウイルスに高電圧を印加する部分とを兼ね備えた点である。すなわち、ウイルスに加熱処理、プラズマ処理を行うことにより、ウイルスを効率的に不活化できるようになっている。
測定された温度が設定温度値よりも低ければ、加熱装置2によりさらに加熱する。このようにして、浮遊しているウイルスを常時効率よく加熱されていることを確認する。
これら一連の工程における処理時間が設定時間に達すると、高圧電極3への高電圧印加が停止され、不活化工程は終了する(S7)。
その後、再びウイルス不活化が必要になれば、加熱工程が開始され、上記の運転が繰り返されることになる。
図4からわかるように温度が30℃以上になると、単純に加熱処理とプラズマ処理の効果を足し合わせた生存率よりも、実際に加熱処理と、プラズマ処理を行った処理によるウイルス生存率のほうが低く、ウイルス不活化効果が著しく増大していることがわかる。
図6は、ウイルスに対し、加熱処理を行った後プラズマ処理を行った場合と、プラズマ処理を行った後、加熱処理を行った場合のウイルス生存率の比較を行ったグラフである。比較対象として、加熱処理とプラズマ処理単独の効果を足し合わせた結果も記載している。単純に足し合わせた処理の結果であるウイルス生存率は4.14×10-2であるのに対し、加熱処理を行った後プラズマ処理を行った場合のウイルス生存率は9.81×10-3、プラズマ処理を行った後加熱処理を行った場合のウイルス生存率は2.91×10-2であった。
また、実施の形態1では、プラズマ部で荷電されたウイルス粒子は、そのまま荷電を保持したまま、装置を通過してしまう構造となっている。そのため、加熱部、プラズマ部の後段に、中和部を配置し、ウイルス粒子の荷電を電気的に中和する構造を付加してもよい。
この構成によれば、プラズマ部より浮遊してきた荷電されたウイルス粒子の多くは、逆電位の中和部電極6と接触し、電荷を失い、その後、装置100を通過してしまう。また、仮に逆電位の中和部電極6と接触しなかった場合でも、その後の同電位の中和部電極7により、逆電位の中和部電極6の方向に逆戻りし、その結果、逆電位の中和部電極6と接触し、電荷を失ってしまう。このようにして、ウイルス粒子は、中和部において、電荷を失う構造となっている。
図8は、本発明の実施の形態2に係るウイルス不活化装置(以下、装置100aと称する)の概略構成を示す縦断面図である。図8に基づいて、装置100aの構成及び動作について説明する。なお、実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付している。また、図8では、空気の流れを矢印で示している。
電極表面は、疎水性を有するとともに、金属がむき出しになった状態であることが必要である。そのため、金属を300℃程度の高温で処理するのが望ましい。また、その他の方法で同様の疎水性処理が行えるのであれば、それらの方法を用いてもよい。
図9は、装置100aが実行するウイルス不活化方法の流れを示すフローチャートである。装置100aの特徴は、ウイルスを加熱する部分と、ウイルスに高電圧を印加する部分、更にウイルス粒子にイオンが溶解する部分とを兼ね備えた点である。すなわち、ウイルスに加熱処理、プラズマ処理、金属イオン付着処理を行うことにより、ウイルスを効率的に不活化できるようになっている。
測定された温度が設定温度値よりも低ければ、加熱装置2によりさらに加熱する。このようにして、浮遊しているウイルスを常時効率よく加熱されていることを確認する。
これら一連の工程における処理時間(工程の運転時間)が設定時間に達する(S19)と、高圧電極3への高電圧印加、第2電極(イオン付着部電極11、12)への電圧印加が停止され、不活化工程は終了する(S20)。
その後、再びウイルス不活化が必要になれば、加熱工程が開始され、上記の運転が繰り返されることになる。
図10に示すように、Cuが溶解した溶液中で、ウイルスの生存率は、無処理の場合に対して20%程度であったが、さらにプラズマ処理を行うと、9.3×10-3にまで低下し、ウイルスがCu溶解とプラズマ処理により高効率的に不活化することがわかった。
このような構成によれば、実施の形態1で説明した効果に加え、第2電極(イオン付着部電極11、12)に接触した際に、ウイルスを含む水分中に金属が溶解し、ウイルス不活化効果をより高めることができる。
図11は、本発明の実施の形態3に係るウイルス不活化装置を冷暖房機能を有する空調機に設置した例を示す概略縦断面図である。実施の形態3における空調機20には、風上側より、プレフィルター24、熱交換器22、ファン21、およびプラズマ部23が配置されている。29は空調機本体を示す。また、図11では、空気の流れを矢印で示している。
図12は、空調機が実行するウイルス不活化方法の流れを示すフローチャートである。
装置の特徴は、空調機20が稼動し、室内に温風を送風するときのみ、プラズマ部23に高電圧を印加する点である。すなわち、空調機20の運転とウイルス不活化を連動することにより、省エネルギーなウイルス不活化運転を行うことが可能となっている。
測定された温度が設定温度値よりも低ければ、熱交換器22部が十分に加熱されていないことを意味するため、そのまま待機する。このようにして、浮遊しているウイルスを常時効率よく加熱していることを確認する。
室内の温度が設定温度となったところで、空調機20は待機状態となる。これを感知し、高圧電極への高電圧印加をストップする。こうすることにより、ファン21が稼動し、空調機20から送風されているときにのみ、ウイルス不活化を実行することとなるため、無駄なエネルギーを消費することがない。
これら一連の工程における処理時間(工程の運転時間)が設定時間に達すると、高圧電極3への高電圧印加が停止され、不活化工程は終了する(S27)。
その後、再び空調機20が稼動し、送風されるようになると、熱交換器22での加熱工程が開始され、上記の運転が繰り返されることになる。
Claims (10)
- 空気中に浮遊しているウイルスを捕捉することなく不活化する装置であって、
空気と共に浮遊ウイルスを風路に取り込む送風機と、
浮遊ウイルスが通過する風路に配置され、浮遊ウイルスを加熱処理する加熱装置、浮遊ウイルスをプラズマ処理する高圧電極、およびこの高圧電極に対向して設置された接地電極と、
前記高圧電極に高電圧を印加するために接続された高圧電源と、
を備えたことを特徴とするウイルス不活化装置。 - 前記加熱装置による空気加熱温度が30℃以上であることを特徴とする請求項1に記載のウイルス不活化装置。
- 空気中に浮遊しているウイルスを捕捉することなく不活化する装置であって、
風路を形成する風路筐体と、
前記風路筐体の内部に、風上側から以下の順に配置された、送風機、加熱装置、高圧電極、この高圧電極に対向する接地電極、および空気の流れに対して平行に、かつ正極と負極が交互に配置された第2電極と、
を備えたことを特徴とするウイルス不活化装置。 - 前記第2電極の材料として、銀、銅、亜鉛等のウイルスを不活化する作用を有する金属材料を用い、かつ、その表面は疎水性処理が施されていることを特徴とする請求項3に記載のウイルス不活化装置。
- 空気中に浮遊しているウイルスを捕捉することなく不活化する方法であって、
空気と共に浮遊ウイルスを風路に取り込む工程と、
前記風路に取り込んだ浮遊ウイルスに対し、加熱処理とプラズマ処理とを行う工程と、
を有することを特徴とするウイルス不活化方法。 - 前記風路に取り込んだ浮遊ウイルスに対し、加熱処理の後にプラズマ処理を、または、プラズマ処理の後に加熱処理を、行うことを特徴とする請求項5に記載のウイルス不活化方法。
- 前記プラズマ処理の後に、荷電した浮遊ウイルスを電気的に中和させる工程を含むことを特徴とする請求項5に記載のウイルス不活化方法。
- 前記プラズマ処理の後に、浮遊ウイルスを不活化させる金属イオンを浮遊ウイルスに付着させる工程を含むことを特徴とする請求項5または6に記載のウイルス不活化方法。
- 前記加熱処理の工程においては、前記風路に取り込んだ浮遊ウイルスを30℃以上に加熱することを特徴とする請求項5〜8のいずれか一項に記載のウイルス不活化方法。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載のウイルス不活化装置を備え、空調機本体が吸引する室内空気中のウイルスを不活化する機能を有することを特徴とする空調機。
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