JP6945820B2 - 病原体および害虫の駆除装置およびその反応容器 - Google Patents

病原体および害虫の駆除装置およびその反応容器 Download PDF

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Description

本発明は、病原体および害虫の駆除装置およびその反応容器に関する。
従来、本発明者等により、病原体および害虫の駆除装置が開発されている。この病原体および害虫の駆除装置は、反応容器と１対の電極と水供給部とガス供給部と電源部とを有し、一方の電極は、反応容器に挿入される挿入部を有し、他方の電極は、挿入部と対向する位置に配置され、水供給部は、挿入部を介して水を反応容器に供給可能に設けられ、ガス供給部は、プラズマとなるガスを反応容器に供給可能に設けられ、電源部は、水とガスとが供給された反応容器中にＯＨラジカルを発生させるよう、挿入部と他方の電極との間に電圧を印加可能に設けられている（例えば、特許文献１参照）。
特許第５９０９８３１号公報
特許文献１に記載の病原体および害虫の駆除装置は、反応容器中にガスだけでなく、水も導入するため、ＯＨラジカルを効率良く生成することができ、病原体および害虫の駆除効果に優れている。この駆除装置を農業の分野などで使用する場合、単位時間当たりでできるだけ多くのＯＨラジカルを発生させて、病原体や害虫の駆除を素早くかつ効率的に行うことが望ましい。
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、より短い時間で、効率的に病原体および害虫の駆除を行うことができる駆除装置およびその反応容器を提供することを目的とする。ここで、当該駆除装置は、病原体および害虫の駆除装置であり、明細書中では単に駆除装置と記載することもある。また、当該駆除装置は、病原体および害虫の何れか一方又は両方を駆除する装置を対象とする。
上記目的を達成するために、第１の本発明に係る病原体および害虫の駆除装置は、反応容器と１対の電極と水供給部とガス供給部と電源部とを有し、一方の電極は、前記反応容器に挿入される挿入部を有し、他方の電極は、前記挿入部と対向する位置に配置され、前記水供給部は、前記挿入部を介して水を前記反応容器に供給可能に設けられ、前記ガス供給部は、プラズマとなるガスを前記反応容器に供給可能に設けられ、前記電源部は、前記水と前記ガスとが供給された前記反応容器中にＯＨラジカルを発生させるよう、前記挿入部と前記他方の電極との間に電圧を印加可能に設けられ、前記挿入部は、前記他方の電極との間に前記水が滞在する時間を延ばすよう、前記他方の電極との間で、前記水供給部から供給された前記水が前記挿入部に沿って流れるときの流速を抑制する形状を成していることを特徴とする。
第１の本発明に係る前記駆除装置は、水供給部から水を反応容器に導入し、ガス供給部からプラズマとなるガスを反応容器に供給し、電源部により一方の電極の挿入部と他方の電極との間に電圧を印加することにより、反応容器中でガスが放電すると共に、水が蒸発するため、効率良くＯＨラジカルを発生することができる。このとき、挿入部が、他方の電極との間で、水供給部から供給された水の流速を抑制する形状を成しているため、挿入部と他方の電極との間に水が滞在する時間を延ばすことができ、水が蒸発しやすい。このため、水供給部からの水の供給量を増やして水の蒸発量を増やすことができ、単位時間当たりで多くのＯＨラジカルを発生させることができる。また、そのＯＨラジカルを照射して病原体や害虫を駆除することができる。
第１の本発明に係る前記駆除装置は、電源部からの電力が同じ場合でも、より多くのＯＨラジカルを発生させることができるため、効率的に病原体や害虫の駆除を行うことができる。また、電源部からの電力を大きくしても、それ以上に水供給部からの水の供給量を増やしてＯＨラジカルの発生量を増やすことができるため、より効率的に病原体や害虫の駆除を行うことができる。このように、第１の本発明に係る病原体および害虫の駆除装置は、より短い時間で、効率的に病原体および害虫の駆除を行うことができる。
第１の本発明に係る前記駆除装置で、挿入部は、反応容器の内部に供給される水の流速を抑制する形状であれば、いかなる形状を成していてもよい。挿入部は、例えば、垂直方向に沿って配置された場合には、重力に従って流れる水の流速を抑制するよう、細長い金属線で形成されたコイル形状や波形状、またはメッシュ状を成していることが好ましい。
第２の本発明に係る前記駆除装置は、反応容器と１対の電極と水供給部と流速抑制部とガス供給部と電源部とを有し、一方の電極は、前記反応容器に挿入される挿入部を有し、他方の電極は、前記挿入部と対向する位置に配置され、前記水供給部は、前記挿入部を介して水を前記反応容器に供給可能に設けられ、前記流速抑制部は、前記挿入部と前記他方の電極との間に前記水が滞在する時間を延ばすよう、前記挿入部と前記他方の電極との間で、前記水供給部から供給された前記水が前記挿入部に沿って流れるときの流速を抑制可能に設けられ、前記ガス供給部は、プラズマとなるガスを前記反応容器に供給可能に設けられ、前記電源部は、前記水と前記ガスとが供給された前記反応容器中にＯＨラジカルを発生させるよう、前記挿入部と前記他方の電極との間に電圧を印加可能に設けられていることを特徴とする。
第２の本発明に係る前記駆除装置は、流速抑制部により、挿入部と他方の電極との間に水が滞在する時間を延ばすことができるため、水供給部からの水の供給量を増やして水の蒸発量を増やすことができ、単位時間当たりで多くのＯＨラジカルを発生させることができる。なお、流速抑制部は、挿入部と他方の電極との間に水が滞在する時間を延ばせる構成の手段ならば何でもよく、制限されない。第２の本発明に係る駆除装置は、第１の本発明に係る駆除装置と同様にして、より短い時間で、効率良くＯＨラジカルを発生することができ、病原体や害虫を駆除することができる。
第１および第２の本発明に係る病原体および害虫の駆除装置で、前記反応容器は筒状を成し、一端の開口から前記挿入部が挿入され、他端の開口から前記ＯＨラジカルを照射するよう構成され、前記挿入部は、前記反応容器の長さ方向に沿って伸びており、前記他方の電極は、前記反応容器の外側面に沿って設けられ、前記挿入部と対向する部分の長さが８０ｍｍ乃至１０００ｍｍであることが好ましく、さらに８０ｍｍを超え１０００ｍｍ以下が好ましい。この場合、水と挿入部との接触面積を増やすことができるため、ＯＨラジカルの発生量をさらに増やすことができる。このため、さらに短い時間で、より効率的に病原体および害虫の駆除を行うことができる。また、この場合、反応容器は、垂直方向に沿って配置されてもよく、斜め方向または水平方向に沿って配置されてもよい。
第１および第２の本発明に係る前記駆除装置は、水供給部から供給される水の反応容器中での蒸発速度が、好ましくは９０μｌ／分以上、より好ましくは２５０μｌ／分以上、さらに望ましくは１０００μｌ／分以上になるよう構成されていてもよい。蒸発速度が９０μｌ／分未満の場合には、病原体等への殺菌性が低下することがあり、好ましくない。また、蒸発速度は装置コストや性能面から、１ｍｌ／分以下の方が望ましい。このような条件の場合には、さらに短い時間で、より効率的に病原体および害虫の駆除を行うことができる。
第３の本発明に係る病原体および害虫の駆除装置は、反応容器と１対の電極と水供給部とガス供給部と電源部とを有し、一方の電極は、前記反応容器に挿入される挿入部を有し、他方の電極は、前記挿入部と対向する位置に配置され、前記水供給部は、前記挿入部を介して水を前記反応容器に供給可能に設けられ、前記ガス供給部は、プラズマとなるガスを前記反応容器に供給可能に設けられ、前記電源部は、前記水と前記ガスとが供給された前記反応容器中にＯＨラジカルを発生させるよう、前記挿入部と前記他方の電極との間に電圧を印加可能に設けられ、前記水供給部から供給される前記水の前記反応容器中での蒸発速度が、９０μｌ／分以上になるよう構成されていることを特徴とする。
第３の本発明に係る前記駆除装置は、反応容器と１対の電極と水供給部とガス供給部と電源部とを有し、更に流速抑制部を有するものであっても良い。第３の本発明に係る前記駆除装置は、第１の本発明に係る駆除装置と同様にして、効率良くＯＨラジカルを発生することができ、病原体や害虫を駆除することができる。第３の本発明に係る駆除装置は、反応容器中での水の蒸発速度が９０μｌ／分以上の範囲が好ましく、単位時間当たりでより多くのＯＨラジカルを発生させることができ、より短い時間で病原体および害虫の駆除を行うことができる。
第３の本発明に係る駆除装置は、前記水供給部から供給される前記水の前記反応容器中での蒸発速度が、２５０μｌ／分以上がより好ましく、また１０００μｌ／分以上になるよう構成されていることが望ましい。蒸発速度が前記の条件を満たす場合、さらに短い時間で病原体および害虫の駆除を行うことができる。
第１乃至第３の本発明に係る駆除装置は、蒸発した水を補充するよう、水供給部から反応容器の内部に連続的に水を供給することにより、連続的に病原体および害虫の駆除を行うことができる。第１乃至第３の本発明に係る病原体および害虫の駆除装置は、農業分野に使用したとき、農薬を使用しないで、あるいは農薬使用量を減らして農作物や土壌等の殺菌又は殺虫を行うことができる。
第１乃至第３の本発明に係る駆除装置で、ガス供給部から供給されるガスは、プラズマとなるガスであればいかなるものであってもよく、例えば、空気、窒素、酸素、ヘリウム、アルゴンのいずれか、または、それらのガスの混合物から成っている。また、ガスの供給量は、少ない方が良いが、例えば室温下（例えば、１５〜３０℃の範囲）、１ｓｌｍ（Ｌ／分）〜２０ｓｌｍ（Ｌ／分）であることが好ましい。水供給部から供給される水は、いかなる形態で供給されてもよく、例えば、水滴や水ミストである。また、水の蒸発速度（又は供給量）は、９０μｌ／分以上が好ましく、２５０μｌ／分以上がより好ましく、１０００μｌ／分以上がより望ましい。
電源部は、好ましくはパルス電源であり、交流電源であってもよい。また、第１乃至第３の本発明に係る駆除装置は、発生するＯＨラジカルを含むプラズマが、所定の温度以下に維持されるよう構成された冷却手段を有していてもよい。この場合、発生するプラズマが高温の方が、オゾンが生成されにくいため、プラズマがある程度の温度まで上昇するのを許容してオゾンの生成を抑制するとともに、高温による電極の損耗や、植物などの被照射物への影響を抑制することができる。なお、病原体や害虫を駆除するためのプラズマの照射時間は、１００秒以内が好ましく、２０秒以内がより好ましい。
第１乃至第３の本発明に係る駆除装置は、病原体や害虫によって何らかの被害を受けるものや、被害を受けたものであればいかなるものに対して使用されてもよく、例えば、農業分野であれば、植物または土壌または液体肥料に対して使用されることが好ましい。ここで、病原体は、主に植物の病気の原因となる生物であり、例えば、糸状菌(主にカビ)および細菌(バクテリア)といった病原菌や、ウイルスなどである。病原菌は、例えば、イネいもち病、ムギうどんこ病、ダイズ紫斑病、イチゴ灰色かび病、キュウリ灰色かび病、トマト灰色かび病、ユリ葉枯病、キュウリうどんこ病、イチゴうどんこ病、トマト葉かび病、ネギさび病、キク白さび病、ネギ黒斑病、ネギ黒斑病、リンゴ斑点落葉病、キュウリ褐斑病、シュンギク炭疽病、セリ葉枯病、リンゴ褐斑病、馬鹿苗病などである。害虫は、主に植物を害する害虫であり、例えば、ダニやアブラムシである。
本発明に係る病原体および害虫の駆除装置の反応容器は、水とプラズマとなるガスとをそれぞれ内部に供給するための開口部と、１対の電極とを有し、一方の電極は、前記開口部から前記反応容器の内部に挿入される挿入部を有し、他方の電極は、前記挿入部と対向する位置に配置され、前記挿入部は、前記他方の電極との間に前記水が滞在する時間を延ばすよう、前記他方の電極との間で、前記開口部から供給された前記水が前記挿入部に沿って流れるときの流速を抑制する形状を成していることを特徴とする。さらに、前記反応容器は、発生するＯＨラジカルを含むプラズマを被照射体に照射する開口部を有しており、筒状の形体を成していることが好ましい。
本発明に係る病原体および害虫の駆除装置の反応容器は、第１乃至第３の本発明に係る駆除装置の反応容器として好適に使用される。本発明に係る病原体および害虫の駆除装置の反応容器で、前記挿入部は、水の流速を抑制する形状を成しており、例えば、コイル形状、波形状またはメッシュ状を成していることが好ましい。
本発明によれば、より短い時間で、効率的に病原体および害虫の駆除を行うことができる病原体および害虫の駆除装置およびその反応容器を提供することができる。
本発明の実施の形態の病原体および害虫の駆除装置を示す側面図の一例である。 （ａ）は図１に示す駆除装置の反応容器の拡大図の一例であり、（ｂ）はらせん形状の反応容器の一例であり、（ｃ）〜（ｅ）は反応容器の拡大図の一例である。 （ａ）は図１に示す駆除装置を用いた場合のプラズマ照射時間とC.glo分生子の相対発芽率との関係を示すグラフを表し、（ｂ）は水の供給量とC.glo分生子の発芽率との関係を示すグラフを表す。 （ａ）は図１に示す駆除装置のうちショート型装置を用いた場合の、水の蒸発速度とC.glo分生子の相対発芽率との関係を示すグラフを表わし、（ｂ）はロング型装置を用いた場合の、同等な関係を示すグラフを表わす。 ショート型およびロング型の駆除装置を用いた場合の、水の供給の効果を示した、空気の供給量と発生するオゾン濃度との関係を示すグラフを表す。 図１に示す駆除装置のうちロング型装置を用いた場合の、（ａ）空気の供給量（Air）が８ｓｌｍのとき、（ｂ）空気の供給量（Air）が１０ｓｌｍのときの、水の供給量（ＦＨ２Ｏ）に対する硝酸イオン（ＮＯ３ −）、亜硝酸イオン（ＮＯ２ −）および過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の流束（Molecular flux）の変化を示すグラフである。
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態の病原体および害虫の駆除装置を示している。
図１に示すように、病原体および害虫の駆除装置１０は、反応容器１１と一方の電極１２と他方の電極１３と水供給部１４とガス供給部１５と電源部１６とを有している。
図２（ａ）は、本発明の実施の形態の病原体および害虫の駆除装置に係る反応容器１１の拡大図を示している。反応容器１１は、石英ガラス等のガラスや樹脂等の絶縁物から成る容器であり、細長い筒状を成している。反応容器１１は、上下方向に任意の長さで利用できるように配置されている。図１及び図２（ａ）に示す一例では、反応容器１１は、所望の長さや任意の管内外径に設定することができる。例えば、外径が５〜１０ｍｍ程度、内径が外径よりも小さい範囲の１〜５ｍｍ程度の大きさ、長さが８０〜１０００ｍｍから選択することができる。
また、反応容器１１は、上下方向に任意の長さで利用できるように配置される形状として、線状又はコイル状（らせん状）または偽多角形状にコンパクトに形成された構造で製作される。図２（ａ）は反応容器１１が線状に製作される構造図であり、図２（ｂ）は、コイル状の構造図を表す。
一方の電極１２は、細長い金属線を反応容器１１の内部で、水供給部から供給される水の流速を抑制できる形状に形成された構造を有する。例えば、一方の電極１２は、コイル状（図２（ｃ）〜図２（ｅ））または波形状またはメッシュ状に形成して成っている。ここで、比較対象となる、水の流速を抑制しない構造とは、水の流速ベクトルに沿って、一方の電極が同一のベクトル方向に挿入されて成る構造である。即ち、この場合の、一方の電極は、水の流速ベクトルに沿って細長い金属線が反応容器内に挿入されて形成された構造を言う。
本発明において、一方の電極１２は、コイルの内側に、例えば、石英製等の芯材が挿入されている。一方の電極１２は、先端部が上端の開口から反応容器１１に挿入され、後端部が反応容器１１の上端の開口から突出するよう配置されている。図１に示す一例では、一方の電極１２は、直径が０．０１〜０．５ｍｍのタングステン製のワイヤから成り、直径０．５〜５ｍｍのコイル形状を成している。なお、一方の電極１２は、銅製であってもよく、電極として形成できる、耐食性の高い金属材料なら何でもよい。
他方の電極１３は、好ましくは薄いシート状であって、例えば銅箔から成り、反応容器１１の外側面に一周巻き付けて取り付けられている。他方の電極１３は、反応容器１１の上下方向の所定の範囲に渡って取り付けられている。他方の電極１３は、反応容器１１に挿入された一方の電極１２と対向するよう配置されている。図１に示す一例では、他方の電極１３は、反応容器１１の上下方向に沿って８０ｍｍ〜１０００ｍｍの長さを有している。また、他方の電極１３は、８０ｍｍを超え１０００ｍｍ以下の範囲がよく、さらに９０ｍｍ〜１０００ｍｍの長さの範囲がよい。なお、一方の電極１２のうち、他方の電極１３と対向する部分が挿入部１２ａを成している。
水供給部１４は、水を供給するための水ポンプ１４ａと、水ポンプ１４ａからの水を流す水供給管１４ｂとを有している。水ポンプ１４ａは、水供給管１４ｂに流す水の量を調整可能になっている。水供給管１４ｂは、一方の電極１２のコイルの内側に水滴を供給可能に、一方の電極１２の上端に接続されている。これにより、水供給部１４は、一方の電極１２の挿入部１２ａを介して、水を反応容器１１の内部に供給可能になっている。
ガス供給部１５は、プラズマとなるガスが封入されたボンベ１５ａと、ボンベ１５ａからのガスを流すガス供給管１５ｂとを有している。ガス供給部１５は、ガス供給管１５ｂに流すガスの量を調整可能になっている。ガスは、空気、窒素、酸素、ヘリウム、アルゴンなど、プラズマとなるガスであればいかなるものであってもよい。図１に示す一例では、ガスは空気がより好ましく用いられる。ガス供給管１５ｂは、上端の開口から反応容器１１の内部にガスを供給可能に、反応容器１１の上端に接続されている。
電源部１６は、直流電源または交流電源から成り、一方の電極１２と他方の電極１３とに接続されて、一方の電極１２の挿入部１２ａと他方の電極１３との間に電圧を印加可能に設けられている。これにより、電源部１６は、水供給部１４からの水とガス供給部１５からのガスとが供給された反応容器１１の内部でガスを放電させて、反応容器１１の内部にＯＨラジカルを発生させるようになっている。なお、電源部１６は、パルス電源から成っていてもよい。
本発明の駆除装置１０は、一方の電極１２がコイル状または波形状またはメッシュ状を成しており、挿入部１２ａと他方の電極１３との間で、水供給部１４から供給された水が挿入部１２ａを伝って下方に流れるときの流速を抑制可能に構成されている。また、反応容器１１の内部で発生したＯＨラジカルを含むプラズマが、ガス供給部１５から供給されたガスの流れに従って、反応容器１１の下端の開口から放出されるよう構成されている。
次に、作用について説明する。
病原体および害虫の駆除装置１０は、水供給部１４から水を反応容器１１に導入し、ガス供給部１５からプラズマとなるガスを反応容器１１に供給し、電源部１６により一方の電極１２の挿入部１２ａと他方の電極１３との間に電圧を印加することにより、反応容器１１の内部でガスが放電すると共に、水が蒸発するため、効率良くＯＨラジカルを発生することができる。このとき、挿入部１２ａがコイル状を成し、他方の電極１３との間で、水供給部１４から供給された水の流速を抑制可能であるため、挿入部１２ａと他方の電極１３との間に水が滞在する時間を延ばすことができ、水が蒸発しやすい。このため、水供給部１４からの水の供給量を増やして水の蒸発量を増やすことができ、単位時間当たりで多くのＯＨラジカルを発生させることができる。また、水と挿入部１２ａとの接触面積が大きいため、ＯＨラジカルの発生量をさらに増やすことができる。そのＯＨラジカルを、反応容器１１の下端の開口から対象物に照射することにより、病原体や害虫を駆除することができる。
病原体および害虫の駆除装置１０は、電源部１６からの電力が同じ場合でも、後述の比較例と比べて、より多くのＯＨラジカルを発生させることができるため、効率的に病原体や害虫の駆除を行うことができる。また、電源部１６からの電力を大きくしても、それ以上に水供給部１４からの水の供給量を増やしてＯＨラジカルの発生量を増やすことができるため、より効率的に病原体や害虫の駆除を行うことができる。このように、病原体および害虫の駆除装置１０は、より短い時間で、効率的に病原体および害虫の駆除を行うことができる。
病原体および害虫の駆除装置１０は、蒸発した水を補充するよう、水供給部１４から反応容器１１の内部に連続的に水を供給することにより、連続的に病原体および害虫の駆除を行うことができる。病原体および害虫の駆除装置１０は、農業分野に使用したとき、農薬を使用しないで農作物や土壌、液体肥料等の殺菌又は殺虫を行うことができる。
なお、病原体および害虫の駆除装置１０は、挿入部１２ａと他方の電極１３との間で、水供給部１４から供給された水の流速を抑制可能に設けられた流速抑制部を有していてもよい。この場合、一方の電極１２をコイル形状などにしなくとも、挿入部１２ａと他方の電極１３との間に水が滞在する時間を延ばすことができる。このため、水供給部１４からの水の供給量を増やして水の蒸発量を増やすことができ、単位時間当たりで多くのＯＨラジカルを発生させることができる。
例えば、病原体および害虫の駆除装置１０は、図２（ｃ）〜（ｅ）に示す構成を有していてもよい。図２（ｃ）〜（ｅ）において、符号２０がガス流、符号２１が一方の電極の電極ガイド（芯材）、符号２２が一方の電極の電極ガイド表面水流、符号２３が水流濡れ面、符号２４が放電部、符号２５が反応容器壁、符号２６が水流れ抑止を示している。また、太線が水の流れが存在する場所を示している。図２（ｃ）に示すように、芯材２１の周囲に、コイル状の一方の電極１２を巻き付けた、比較的簡単な構成であってもよい。また、図２（ｄ）に示すように、流速抑制部として、挿入部１２ａと他方の電極１３との間で、水供給部１４から供給された水の流速を抑制可能に設けられた水流れ抑止２６を有していてもよい。この例では、水流れ抑止２６は、一方の電極１２より径が大きいコイル状を成し、芯材２１の周囲に巻き付けられており、水は、芯材２１の表面だけでなく、水流れ抑止２６も伝って流れる。これにより、挿入部１２ａと水流れ抑止２６の双方で、挿入部１２ａと他方の電極１３との間に水が滞在する時間を延ばすことができる。また、図２（ｅ）に示すように、芯材２１の表面に、長さ方向に沿って繰り返す凹凸を設け、流速抑制部としてもよい。この場合にも、挿入部１２ａと芯材２１の凹凸の双方で、挿入部１２ａと他方の電極１３との間に水が滞在する時間を延ばすことができる。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの記載によって何等制限されるものではない。
図１に示す駆除装置１０による殺菌効果を調べるために、農業分野におけるイチゴ炭疽病菌の一種であるColletotrichum gloeosporioides （C.glo）を用いて実験を行った。C.glo分生子は水中で発芽するため、実験では、発芽前のC.glo分生子を添加した懸濁液に向かってプラズマを照射し、所定時間経過後のC.glo分生子の発芽率を調べた。懸濁液として、蒸留水中に、発芽前のC.glo分生子を、１〜２×１０６ conidia／ｍｌの濃度で添加したものを、５μｌ使用した。また、反応容器１１の下端縁と懸濁液の表面との距離は、１０ｃｍとした。照射後、発芽率を調べるまでの経過時間は、プラズマを照射しないコントロールの懸濁液を用意し、その発芽率が８０〜１００％の間の所定の値になるまでの時間（約６〜１２時間程度）とした。
まず、他方の電極１３の長さが９２ｍｍ、すなわち挿入部１２ａと他方の電極１３とが対向する部分の長さ（放電長；Ｌｄｉｓ）が９２ｍｍになるよう製作した駆除装置（ショート型）１０を用いて実験を行った。一方の電極１２は、挿入部１２ａまで収納され、図２（ｃ）に示すようなコイル形状で形成されている。ここで、本明細書では、前記の長さの放電長を有する駆除装置１０をショート型と記載することもある。水供給部１４からの水の供給量を、９３μｌ／分とし、ガス供給部１５からの空気の供給量を、１６ｓｌｍ（Ｌ／分）として実験を行った。実験では、プラズマの照射時間が０秒、３０秒、６０秒、９０秒、１２０秒、１８０秒のときの、C.glo分生子の発芽率を調べた。その結果を、図３（ａ）に示す。なお、比較のため、反応容器１１の内部に空気のみを供給し、水を供給しない場合の結果も示している。
図３（ａ）に示すように、空気のみを供給した場合には、プラズマの照射時間を延ばしても、C.glo分生子の発芽率は低下せず、殺菌効果がほとんど認められないのに対し、空気に加えて水も供給した場合には、プラズマの照射時間が９０秒を超えると、C.glo分生子の発芽率が１／１０以下まで急激に低下し、殺菌効果が顕著に高くなることが確認された。このように、電源部１６からの電力が同じ場合でも、水を供給することにより、より多くのＯＨラジカルを発生させることができ、効率的に病原体や害虫の駆除を行うことができるといえる。
次に、同じ病原体および害虫の駆除装置１０を用い、ガス供給部１５からの空気の供給量を、１６ｓｌｍ（Ｌ／分）とし、プラズマの照射時間を６０秒または９０秒として実験を行った。実験では、水供給部１４からの水の供給量を、０〜１４０μｌ／分の範囲で変えたときの、C.glo分生子の発芽率を調べた。その結果を、図３（ｂ）に示す。
図３（ｂ）に示すように、プラズマの照射時間が６０秒の場合、水の供給量を約４０μｌ／分以上としたときに、C.glo分生子の発芽率がコントロールの１／２〜１／５程度まで低下し、殺菌効果が高くなることが確認された。また、プラズマの照射時間が９０秒の場合、水の供給量を約２０μｌ／分以上としたときに、C.glo分生子の発芽率が１／４以下まで低下し、特に約９０μｌ／分以上で１／１０以下にまで低下して、殺菌効果が顕著に高くなることが確認された。また、水の供給量を増やしたところ、最大で１４０μｌ／分であり、それ以上供給しても、発芽率は低下せず、反応容器１１の下端から水が垂れるのが確認された。
他方の電極１３の長さが５００ｍｍ、すなわち挿入部１２ａと他方の電極１３とが対向する部分の長さ（放電長；Ｌｄｉｓ）が５００ｍｍの病原体および害虫の駆除装置（ロング型）１０を用いて実験を行った。一方の電極１２は、図２（ｃ）に示すようなコイル形状で形成されている。ここで、本明細書では、前記の長さの放電長を有する駆除装置１０をロング型と記載することもある。水供給部１４からの水の供給量を、１２００μｌ／分とし、ガス供給部１５からの空気の供給量を、１６ｓｌｍ（Ｌ／分）として実験を行った。実験では、プラズマの照射時間が０秒、１０秒、２０秒、３０秒、４０秒、５０秒、６０秒のときの、C.glo分生子の発芽率を調べた。その結果を、図３（ａ）に示す。
図３（ａ）に示すように、プラズマの照射時間が１０秒を超えると、C.glo分生子の発芽率が１／１０以下まで急激に低下し、特に２０秒以上で発芽率がほぼゼロとなり、殺菌効果が顕著に高くなることが確認された。
放電長Ｌｄｉｓが９２ｍｍのショート型、および５００ｍｍのロング型の駆除装置１０を用いて、空気の供給量を少なくしたときの殺菌効果を調べる実験を行った。ショート型の場合には、ガス供給部１５からの空気の供給量を８ｓｌｍ（Ｌ／分）、プラズマの照射時間を９０秒、水供給部１４からの水の供給量を０〜２２０μｌ／分とし、C.glo分生子の発芽率を調べた。また、ロング型の場合には、ガス供給部１５からの空気の供給量を８ｓｌｍ（Ｌ／分）または１０ｓｌｍ（Ｌ／分）、プラズマの照射時間を２０秒、水供給部１４からの水の供給量を０〜１２００μｌ／分とし、C.glo分生子の発芽率を調べた。それらの結果を、図４（ａ）および（ｂ）に示す。
図４（ａ）に示すように、ショート型の場合、水の供給量が２２０μｌ／分のとき、C.glo分生子の発芽率が１／４程度まで低下することが確認された。図３（ａ）に示す空気の供給量が１６ｓｌｍ（Ｌ／分）のときと比べ、空気の供給量を少なくすると、殺菌効果が低下してしまうことが確認された。
図４（ｂ）に示すように、ロング型の場合、水の供給量が１２００μｌ／分のとき、C.glo分生子の発芽率が１／１０程度以下に低下することが確認された。図３（ａ）に示す空気の供給量が１６ｓｌｍ（Ｌ／分）のときと比べ、空気の供給量を少なくしても、２０秒のプラズマの照射時間で、十分な殺菌効果が得られることが確認された。
放電長Ｌｄｉｓが９２ｍｍのショート型、および５００ｍｍのロング型の駆除装置１０を用いて、プラズマ照射により発生するオゾンの濃度を調べる実験を行った。ガス供給部１５からの空気の供給量を８〜１６ｓｌｍ（Ｌ／分）とし、水供給部１４からの水の供給がない場合、および水の供給量が９３．５μｌ／分の場合について、照射したプラズマ中のオゾン濃度の測定を行った。その結果を、図５に示す。
図５に示すように、ショート型の場合、オゾン濃度は、水の供給の有無によってはほとんど変わらないことが確認された。また、ロング型の場合、ショート型と比べて、オゾン濃度が低く、空気の供給量が１３ｓｌｍ（Ｌ／分）以下のときには、水の供給の有無によらず、オゾン濃度はほぼゼロであることが確認された。また、空気の供給量が１３ｓｌｍ（Ｌ／分）より多いときには、水を供給した方が、水を供給しないものと比べて、オゾン濃度が低いことが確認された。
ショート型およびロング型の駆除装置１０について、稼働時の電源部１６の印加電圧、周波数、放電電力などについてまとめ、表１に示す。放電長を長くすると、電圧降下により放電が不安定化するため、それを補うために、表１に示すように、電源の周波数を高くしている。表１に示すように、放電長が長くなると、放電電力が３倍程度増加しているが、最大水供給量がそれ以上の８倍程度まで増加している。このことから、各駆除装置１０は、電源部１６からの電力が増加しても、それ以上に水の供給量を増やしてＯＨラジカルの発生量を増やすことができる。このため、殺菌するための照射時間を短くして、むしろ消費電力を抑制することができる。このことから、各駆除装置１０は、従来公知な病原体および害虫の駆除装置（例えば特許文献１）よりも、より効率的に病原体や害虫の駆除を行うことができるといえる。
Figure 0006945820
［比較例］
一方の電極１２が、水の流速ベクトルに沿って細長い金属線が反応容器内に同一のベクトル方向に線状のまま挿入されて成る構造（挿入部１２ａが流速を抑制する構成を成していない構造、および、反応容器内に流速抑制部を有しない構造）とし、水の流速を乱さない配置とした以外は、実施例１と同様なプロセスで病原体および害虫の駆除装置を製作した。即ち、一方の電極１２は、水の流速ベクトルに沿って細長い金属線が反応容器内に同一のベクトル方向に線状のまま挿入されて成る構造とし、水の流速を乱さない配置とした。その結果、放電長Ｌｄｉｓは、８０ｍｍの駆除装置とした。
ガス供給部１５からの空気の供給量を８ｓｌｍ（Ｌ／分）として、水供給部１４からの水の供給量を０〜２２０μｌ／ｍｉｎとし、プラズマの照射時間を試みたところ、水の蒸発速度が約１００μｌ／ｍｉｎを超えると水の蒸発がうまくできず、水が排出される結果が見られた。本発明の病原体および害虫の駆除装置を利用して、病原体および害虫を駆除するためのプラズマを照射する為には、挿入部１２ａが流速を抑制する構成を成しているか、反応容器内に流速抑制部を形成する必要があることを確認した。
放電長Ｌｄｉｓが５００ｍｍのロング型の駆除装置１０を用いて、空気の供給量および水の供給量を変えたときの、プラズマ照射により生成される活性種の量を測定する実験を行った。実験に用いた駆動装置１０は、図２（ｄ）に示すように、一方の電極１２がコイル形状を成し、水流れ抑止２６を有する構成を成している。また、発芽抑制などの殺菌作用を有する活性種としては、ＨＯＯＮＯで表される硝酸等が考えられるが、これらの活性種は短寿命であり検出が困難であるため、実験では、結合してこれらの活性種を生じさせる硝酸イオン（ＮＯ３ −）、亜硝酸イオン（ＮＯ２ −）および過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）について測定を行った。
実験では、空気の供給量を８ｓｌｍまたは１０ｓｌｍとし、水の供給量を０〜１５００μｌ／分の範囲で変化させた。空気の供給量および水の供給量の条件ごとに、以下のようにして実験を行った。まず、プラズマ照射により反応容器１１の内部で生成される活性種を含み、反応容器１１の下端の開口から噴射される活性ガスを、循環水装置内に吸引し、循環水にバブリングすることにより、循環水中に活性ガスの成分を溶かした。プラズマ照射を行っている間、その循環水のサンプリングを継続して行い、サンプリングの際に、紫外吸光分光法により硝酸イオン（ＮＯ３ −）の計測を行った。また、サンプリングした循環水に対し、（株）共立理化学研究所製「パックテスト」により、亜硝酸イオン（ＮＯ２ −）および過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の濃度を定量評価した。
ここで、循環水中での化学反応を抑止し、循環水のｐＨを３より高く維持するために、サンプリングは、プラズマ照射開始から１分間とした。また、循環水の液量を８０ｍｌとした。また、循環水装置の吸引位置を、反応容器１１の下端縁から１０ｃｍ下流とした。計測された硝酸イオン、亜硝酸イオンおよび過酸化水素の各活性種の濃度と、循環水の液量と、プラズマ照射時間から、濃度×液量／照射時間により、各活性種の流束（Molecular flux）を求めた。
空気の供給量および水の供給量の条件ごとに求めた各活性種の流束をまとめ、図６に示す。図６（ａ）および（ｂ）に示すように、水の供給量（ＦＨ２Ｏ）が増加するのに従って、過酸化水素および硝酸イオンの量（流束）が増加するのが確認された。また、亜硝酸イオンは、水の供給量が３００μｌ／分のとき最も多くなり、その前後で減少することが確認された。
１０ 病原体および害虫の駆除装置
１１ 反応容器
１２ 一方の電極
１２ａ 挿入部
１３ 他方の電極
１４ 水供給部
１４ａ 水ポンプ
１４ｂ 水供給管
１５ ガス供給部
１５ａ ボンベ
１５ｂ ガス供給管
１６ 電源部

２０ ガス流
２１ 一方の電極の電極ガイド（芯材）
２２ 一方の電極の電極ガイド表面水流
２３ 水流濡れ面
２４ 放電部
２５ 反応容器壁
２６ 水流れ抑止

Claims (7)

  1. 反応容器と１対の電極と水供給部とガス供給部と電源部とを有し、
    一方の電極は、前記反応容器に挿入される挿入部を有し、
    他方の電極は、前記挿入部と対向する位置に配置され、
    前記水供給部は、前記挿入部を介して水を前記反応容器に供給可能に設けられ、
    前記ガス供給部は、プラズマとなるガスを前記反応容器に供給可能に設けられ、
    前記電源部は、前記水と前記ガスとが供給された前記反応容器中にＯＨラジカルを発生させるよう、前記挿入部と前記他方の電極との間に電圧を印加可能に設けられ、
    前記挿入部は、前記他方の電極との間に前記水が滞在する時間を延ばすよう、前記他方の電極との間で、前記水供給部から供給された前記水が前記挿入部に沿って流れるときの流速を抑制する形状を成していることを
    特徴とする病原体および害虫の駆除装置。
  2. 前記挿入部は、コイル形状、波形状またはメッシュ状を成していることを特徴とする請求項１記載の病原体および害虫の駆除装置。
  3. 反応容器と１対の電極と水供給部と流速抑制部とガス供給部と電源部とを有し、
    一方の電極は、前記反応容器に挿入される挿入部を有し、
    他方の電極は、前記挿入部と対向する位置に配置され、
    前記水供給部は、前記挿入部を介して水を前記反応容器に供給可能に設けられ、
    前記流速抑制部は、前記挿入部と前記他方の電極との間に前記水が滞在する時間を延ばすよう、前記挿入部と前記他方の電極との間で、前記水供給部から供給された前記水が前記挿入部に沿って流れるときの流速を抑制可能に設けられ、
    前記ガス供給部は、プラズマとなるガスを前記反応容器に供給可能に設けられ、
    前記電源部は、前記水と前記ガスとが供給された前記反応容器中にＯＨラジカルを発生させるよう、前記挿入部と前記他方の電極との間に電圧を印加可能に設けられていることを
    特徴とする病原体および害虫の駆除装置。
  4. 前記反応容器は筒状を成し、一端の開口から前記挿入部が挿入され、他端の開口から前記ＯＨラジカルを照射するよう構成され、
    前記挿入部は、前記反応容器の長さ方向に沿って伸びており、
    前記他方の電極は、前記反応容器の外側面に沿って設けられ、前記挿入部と対向する部分の長さが８０ｍｍ乃至１０００ｍｍであることを
    特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の病原体および害虫の駆除装置。
  5. 前記水供給部から供給される前記水の前記反応容器中での蒸発速度が、９０μｌ／分以上になるよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の病原体および害虫の駆除装置。
  6. 病原体および害虫の駆除装置の反応容器であって、
    水とプラズマとなるガスとをそれぞれ内部に供給するための開口部と、１対の電極とを有し、
    一方の電極は、前記開口部から前記反応容器の内部に挿入される挿入部を有し、
    他方の電極は、前記挿入部と対向する位置に配置され、
    前記挿入部は、前記他方の電極との間に前記水が滞在する時間を延ばすよう、前記他方の電極との間で、前記開口部から供給された前記水が前記挿入部に沿って流れるときの流速を抑制する形状を成していることを
    特徴とする病原体および害虫の駆除装置の反応容器。
  7. 前記挿入部は、コイル形状、波形状またはメッシュ状を成していることを特徴とする請求項６記載の病原体および害虫の駆除装置の反応容器。
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