JP6990825B2

JP6990825B2 - 空間殺菌装置

Info

Publication number: JP6990825B2
Application number: JP2017189350A
Authority: JP
Inventors: 智裕林; 祥太井深; 茂俊堀切; 昌男桐原
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2022-01-12
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: JP2019063054A

Description

室内を代表とする対象空間の除菌を行う空間殺菌装置に関するものである。

従来、この種の空間殺菌装置は、（超音波を含む）噴霧式の装置とは異なり、ミストを使用しないことでミストによって直接壁や床を濡らしてしまう可能性がないことや、気体として次亜塩素酸を発生させるので、送風によって対象空間のすみずみまで揮発した次亜塩素酸成分を行き渡らせることを特徴としていた。その一方で、この種の空間殺菌装置は湿度が低い状態であると揮発した次亜塩素酸は乾燥した付着菌に対して殺菌効果が弱まることが懸念されていた。

特開２０１６―２７８４９号公報

このような従来の空間殺菌装置においては、室内の初期湿度を考慮した運転がなされていなかったために、安定して高い除菌効果を得ることができていなかった。

そこで本発明は、上記従来課題を解決するものであり、揮発した次亜塩素酸による除菌効果を向上させ、従来よりも短時間での除菌効果を提供することを目的としている。

そして、この目標を達成するために、過酸化水素や次亜塩素酸などを放出する除菌装置において空間内が高湿度になる程、除菌効果が大きくなることに着眼して、研鑽を重ねた結果、対象空間の湿度を８０％以上とした後に次亜塩素酸を放出することで除菌効果を向上させることができることを見出した。

すなわち、次亜塩素酸水に含まれる非解離型の次亜塩素酸を揮発させて対象空間に拡散し、次亜塩素酸で対象空間の殺菌することを特徴とする空間殺菌装置において、次亜塩素酸を含有する水素イオン濃度が、３．０以上、８．５以下の次亜塩素酸水を保持するトレイと、次亜塩素酸を揮発させるための通風揮発部と、揮発させた次亜塩素酸を送風するための送風機と、次亜塩素酸を電気分解で生成するための電解部と、運転制御を行う制御部と、トレイへ水を給水する給水部と、トレイ内の次亜塩素酸含有の水を排水する排水部と、を備え、制御部は、運転初期に給水部からトレイに給水された水を用いて対象空間の相対湿度を８０％以上にする加湿する加湿工程を行い、その後に、トレイ内の水の電気分解を含む殺菌工程に移行する運転制御アルゴリズムを備えたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、殺菌工程の前に、殺菌工程開始時の殺菌対象空間の相対湿度を８０％以上とする加湿工程を有することで、除菌効果を向上させ、従来よりも短時間での殺菌工程で除菌効果を実現する空間殺菌装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１の空間殺菌装置の外観図同実施の形態１の空間殺菌装置の内部構成図同実施の形態１の空間殺菌装置の構成を示すブロック図同実施の形態１の空間殺菌装置の動作を示すタイムチャート同実施の形態１の効果を説明する図（（ａ）殺菌性能を示す図、（ｂ）相対湿度４０％のときの次亜塩素酸ガスの挙動を説明する図、（ｃ）相対湿度８０％のときの次亜塩素酸ガスの挙動を説明する図）同実施の形態２の空間殺菌装置の内部構成図同実施の形態２の空間殺菌装置の構成を示すブロック図加湿工程におけるトレイ内の水への影響を説明する図同実施の形態３の空間殺菌装置の外観図同実施の形態３の給水手段を説明する図（（ａ）トレイ内へ給水がされる前の状態を示す図、（ｂ）給水手段にとってトレイ内へ水が給水された状態を示す図）

本発明に係る空間殺菌装置は、次亜塩素酸水に含まれる非解離型の次亜塩素酸を揮発させて対象空間に拡散し、次亜塩素酸で対象空間の殺菌することを特徴とする空間殺菌装置であって、次亜塩素酸を含有する水素イオン濃度が、３．０以上、８．５以下の次亜塩素酸水を保持するトレイと、次亜塩素酸を揮発させるための通風揮発部と、揮発させた次亜塩素酸を送風するための送風機と、次亜塩素酸を電気分解で生成するための電解部と、運転制御を行う制御部と、前記トレイへ水を給水する給水部と、トレイ内の次亜塩素酸含有の水を排水する排水部と、を備え、制御部は、運転初期に対象空間の相対湿度を８０％以上にする加湿する加湿工程を行い、その後に、トレイ内水の電気分解を含む殺菌工程に移行する運転制御アルゴリズムを備えたものである。

これにより、加湿工程において殺菌対象空間の湿度を８０％以上にしてから殺菌工程で除菌を行うこととなるので、短時間で殺菌効果を得ることができ、電極への負荷を減らすこともできる。

また、本発明に係る空間殺菌装置では、制御部は、電解量調整部を有し、加湿工程の運転時間から前記トレイ内の水に溶け込んだ空気中成分によって消費される次亜塩素酸量を算出し、電解部の電解量を増大させるものである。

これにより、電解量調整部が次亜塩素酸量を算出し、電解部の電解量を増大させるので、
加湿工程の際にトレイ内の水に溶け込む空気中成分の量に関わらず、一定以上の次亜塩素酸を発生させることができ、殺菌対象空間の清浄度によらず、次亜塩素酸を安定して生成することができる。

また、本発明に係る空間殺菌装置では、制御部は、運転初期に一定時間、トレイに水を給水せずに送風する集塵工程を備え、集塵工程の実施後にトレイに給水し加湿運転を行う加湿工程と、加湿工程後に電気分解と次亜塩素酸の揮発を行う殺菌工程にそれぞれ移行する運転制御アルゴリズムを備えたものである。

これにより、集塵工程によって空気中の粉塵が除去され、加湿工程でトレイ内水に溶け込む空気中の成分を減少させることができるので、次亜塩素酸を効率よく生成することができ、安定して高い殺菌効果を得ることができる。

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。

（実施の形態１）
図１において、空間殺菌装置１の外観を示す。

空間殺菌装置１は、本体ケース２を備えている。

本体ケース２は、側面に比べて天面の面積が小さな箱体であり、対向する側面にそれぞれ吸込口３を備え、天面に吹出口４を備えている。つまり、空間殺菌装置１は、除菌を対象とする対象空間（殺菌対象空間）である室内に設置する箱体の本体ケース２を備えている。また、本体ケース２の天面には、空間殺菌装置１の操作をする操作スイッチ１５を備えている。

図２に示すように、本体ケース２の内部には吸込口３と吹出口４を連通する空気風路５が設けられている。

空気風路５内には、吸込口３から吹出口４に向けて空気を流す送風機６と、空気風路５を遮るようにして配置した通風揮発部７が設けられている。本実施の形態における通風揮発部７は回転可能な筒形状のフィルタであり、電解質を浸み込ませて通過する空気に電解質を接触させることができるものである。

送風機６は、本体ケース２の上部に設けられ、モータとモータにより回転する羽根車とそれらを囲むケースとから構成されるいわゆるシロッコファンとして形成されている。

また、本体ケース２下部には水を貯水した給水タンク８と給水タンク８から水が供給されるトレイ１０が設けられており、これらは本体ケース２から取り外すことが可能である。

給水タンク８は、トレイ１０に装着した状態で下端に位置する面が蓋を備えた開口となっている。蓋には、上下方向に開口した蓋開口と、蓋開口を開閉する開閉弁部とを備えている。開閉弁部は、蓋開口に設けられた弁支持部によって可動自在に支持される。タンク部の蓋をトレイに装着すると開閉弁部が蓋開口を開き、蓋開口から給水タンク８内の水が、トレイ１０へ貯水される構成である。蓋開口がトレイ１０内の水に埋没すると給水タンク８内へ空気が入らなくなり、給水タンク８内の水の重力によって開閉弁部が閉じて給水タンク８内の水はトレイ１０へ供給されなくなるものである。

トレイ１０内には電極１１を有する電解部１２と通風揮発部７と給水検知手段９が設けられている。またトレイ１０には、電解補助剤３８（図示せず）を投入できるようにしたものである。

トレイ１０は、給水タンク８から供給された水に通風揮発部７の下部を浸漬させることができるものである。給水検知手段９は磁気を利用したフロートセンサーを使用している。給水検知手段９は、トレイ１０内が渇水となったことを検知するものである。

電解補助剤３８は、タブレット状の塩化ナトリウムであり、装置とは別にボトルに保存されている。使用者がトレイ１０内へ投入することで、給水タンクから給水されたトレイ１０内で溶解し、塩化ナトリウム水溶液となる。

また、図３に空間殺菌装置１の構成をブロック図に示している。空間殺菌装置１の動作を行う制御部１４は運転制御アルゴリズム２３として、加湿工程１６と殺菌工程１７を備えている。制御部１４には、操作スイッチ１５、加湿工程終了検知手段１３、給水検知手段９を入力装置として接続され、通風揮発部７、送風機６、電極１１を出力装置として接続している。

加湿工程終了検知手段１３は、湿度センサーであり、殺菌対象空間の相対湿度が８０％以上となると制御部１４に信号を発信する。

制御部１４は、加湿工程終了検知手段１３の信号により、空間殺菌装置１の動作を加湿工程１６から殺菌工程１７へ切り替えるものである。

加湿工程１６は、空間殺菌装置１の運転開始時にトレイ１０内に供給した給水タンク８の水を通風揮発部７に浸み込ませ、送風機６により送風をして、通風揮発部７を介して水に接触した空気を吹出口４から吹き出すものである。

また、殺菌工程１７は、加湿工程１６に続いて、トレイ１０内の水を電解部１２によって電気分解をし、通風揮発部７に電解水を浸み込ませ、その後、送風機６により送風をして、通風揮発部７を介して電解水に接触した空気を吹出口４から吹き出すものである。

上記構成において、まず、給水タンクをセットすると前記トレイ１０内が常に定水位となるように給水タンク８からトレイ１０へと水が給水される。給水検知手段９であるフロートセンサーによってトレイ１０内が渇水でないことを確認する。

その後、使用者が電解補助剤３８をトレイ１０内に追加し、操作スイッチ１５を操作することによって空間殺菌装置１運転を開始することができる。図４に示すように、制御部１４は、初めに加湿工程１６を開始させる。

加湿工程１６では、通風揮発部７がトレイ１０内の水と接触しながら回転し、常に通風揮発部７はトレイ１０内の水が含水された状態となる。また運転開始と同時に送風機６が運転を開始することで含水した通風揮発部７内を空気が通過し、空気の加湿が行われる。続いて加湿工程終了検知手段１３が対象空間の相対湿度が８０％以上であることを検知すると、制御部１４に信号を発信し、加湿工程１６が終了する。

制御部１４は、加湿工程１６が終了させ、送風機６を停止し、殺菌工程１７に移行する。殺菌工程１７は、まず、電極１１への通電を行いトレイ１０内の水に対して一定時間の電気分解を行う。電気分解によって、トレイ１０内に次亜塩素酸水が生成される。電気分解が終了すると再び送風機６の運転を開始し、通風揮発部７に含浸した次亜塩素酸水が空気との接触することとなる。これにより次亜塩素酸水は揮発して、空気風路５のさらに下流側の吹出口４から対象空間へ放出される。そして対象空間の殺菌を行うことができる。殺菌は一定時間で行うものであるが、１回の殺菌工程１７の終了後、トレイ１０内が渇水でない場合には、続けて２回目以降の殺菌工程１７を繰り返してもよい。この場合、図４に示すように電極１１への通電とその後の送風機６の運転を一つのサイクルとして繰り返すことができる。本実施の形態では、電解補助剤の水溶液すなわち塩化ナトリウム水溶液の電気分解において次亜塩素酸を生成しているが、２回目以降の殺菌工程１７を行う場合は１回の殺菌工程１７の電気分解で消費される塩化物イオンの濃度が全体の１０％以下となるように塩化ナトリウムを添加しておけばよい。

以上のように本実施の形態では、加湿工程１６によって、対象空間の湿度を８０％以上としたのちに殺菌工程１７を実施することで、短時間での殺菌効果を得ることができる。

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に本実施の形態における湿度を８０％以上とした理由について示す。

本実施の形態では、湿度の影響に着目し、いくつかの初期湿度条件で殺菌試験を行った。

殺菌試験とは、５０分の１に希釈したブイヨン培地に溶解した黄色ブドウ球菌４０μＬをシャーレ上で乾燥させた後、揮発した次亜塩素酸に曝露し、一定時間経過後に黄色ブドウ球菌を回収し、標準寒天培地を用いて混釈法によって培養、評価するものである。

図５（ａ）のグラフ縦軸は殺菌試験によって殺菌された菌の個数を対数値で表しており、横軸は曝露濃度Ｃと曝露時間Ｔの積であるＣＴ値を表している。

つまり、殺菌試験における評価基準は、ＣＴがより低い条件において、殺菌性能が高い値となることである。

その結果、図５（ａ）に示すように初期湿度８０％で顕著な殺菌性能を得られることが確認された。ＣＴ値１５ｐｐｍ・ｍｉｎで殺菌性能６(対数減少値)以上の殺菌性能を実現するこができた。

図５（ａ）における殺菌メカニズムについては、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、湿度が高くなる程、対象の菌の近傍に水分が存在するため、揮発した次亜塩素酸がそれらの水分に溶け込むことでより強い効果を発揮していると考察した。

一方、初期湿度は８０％よりさらに高いほうが殺菌性能を高める可能性があるが、殺菌工程は通風揮発部に次亜塩素酸を含浸させることから、常に加湿を続ける工程にもなる。長時間加湿を続けることで、殺菌対象空間が結露する可能性を抑えるために、加湿工程での加湿は殺菌性能を十分に得ることができる８０％とした。

本実施の形態において、送風機６はシロッコファンを用いているが、送風を行える機構であればその他の手段を用いてもよく、その構成を制限するものではない。加えて通風揮発部７は回転可能な筒形状のフィルタを使用しているが、次亜塩素酸と気流を接触させることができればよく、その構成を制限するものではない。本実施の形態における電解補助剤３８はタブレット状の塩化ナトリウムを使用しているが、その成分を制限するものではなく、塩化物イオンを供給できるものであれば、塩酸等を用いることもでき、またｐＨの調整を目的にして、りん酸等の緩衝剤を混合してもよい。加えて、タブレット状以外にも、液体での保存や給水タンクに直接追加することも可能であり、その構成を制限するものではない。また、本実施の形態では装置外のボトルとしているが、本体との直結や、取り外し可能な状態で本体に備え付けてもよく、その構成を制限するものではない。

本実施の形態における加湿工程１６の終了には湿度センサーによる検知を用いているが、加湿工程の終了については湿度が８０％以上であれば、いつ終了しても構わず、例えば湿度センサーによる検知に代えて、タイマ制御によって十分な時間加湿をするなどの方法で加湿工程を行っても良い。

なお、本実施の形態において、塩水を用いた加湿を行うものであるが濃度が低いので問題はないと考える。

（実施の形態２）
実施の形態１では、短時間での殺菌効果を得ることができる空間殺菌装置１の実施形態を説明した。加湿工程１６では、本体ケース２内へ吸い込んだ対象空間の空気は通風揮発部７を通して加湿をするため、吸い込んだ空気の汚れがトレイ１０内の水に吸収されてしまうことがある。そのため、殺菌工程１７で電気分解によって生成する次亜塩素酸の量が不安定になることが予測させる。

そこで、本実施の形態では、加湿工程の際にトレイ内の水に溶け込む空気中の汚れ成分の量の影響を受けずに、一定以上量の次亜塩素酸を発生させることができる空間殺菌装置について説明をする。

図６に実施の形態２の空間殺菌装置の概略図を示す。なお、理解を容易にするために本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施の形態の空間殺菌装置２５は、電解量調節部２６と負荷検知手段２７を有する。

また、実施の形態１の運転制御アルゴリズム２３に代えて運転制御アルゴリズム２８を備えたものである。運転制御アルゴリズム２８は、加湿工程１６と、電解負荷検知工程２９と電解調整工程３０を備えた殺菌工程３１とを備えている。そして、加湿工程１６、電解負荷検知工程２９、電解調整工程３０、殺菌工程３１の順番に実行される。

負荷検知手段２７は、トレイ１０内に設けられた電気伝導度測定装置３２である。電解負荷検知工程２９において、負荷検知手段２７が検出した電気伝導度によってトレイ１０内水の汚れを検出する工程である。

電解量調節部２６は、電解調整工程３０において、電気分解時の電解量を調整するものである。電解量調節部２６によって、電極１１への印加電圧または、電圧の印加時間の少なくとも一方を調整することで電解量を調整することができる。

上記構成において、空間殺菌装置２５の動作について説明する。実施の形態１と同様に給水タンク８をトレイ１０内へセットするとトレイ１０内が常に定水位となるように給水タンク８からトレイ１０へと水が給水される。給水検知手段９であるフロートセンサーにトレイ１０内が渇水でないことが確認される。その後、空間殺菌装置２５の運転を開始することで初めに加湿工程１６が開始される。加湿工程１６では通風揮発部７がトレイ１０内の水と接触しながら回転し、常に通風揮発部７は含水された状態となる。同時に送風機６が運転を開始することで含水した通風揮発部７内を空気が通過し、吹出口４から吹き出す空気の加湿が行われる。

この際、図８（ａ）、（ｂ）に示すように送風機６によって本体ケース２内に取り込まれた空気中の成分は、含水した通風揮発部７に接触することによりトレイ１０内の水へと溶解する。これらの気中成分の溶け込みは、殺菌工程１７での電気分解の阻害や次亜塩素酸の消費をしてしまう。そのため実施の形態１の殺菌工程１７では、所定濃度の次亜塩素酸が生成されない場合が生じる。

そこで、加湿工程１６に続けて、電解負荷検知工程２９において、負荷検知手段２７がトレイ１０内水の汚れを検出することが重要である。負荷検知手段２７は電気伝導度によって加湿工程１６後のトレイ内の水の汚れ、あるいは空気中の汚れ等を検知し、その負荷に応じた電気分解を行うことが可能となる。ここで負荷の判断は清浄状態の電気伝導度を参照とすることで、電気伝導度の低下を水の汚れとして判定している。

そして、電解負荷検知工程２９に続けて、殺菌工程３１を実行することとなる。

殺菌工程３１では、まず、電解負荷検知工程２９で検出したトレイ１０内の水の汚れから、電解調整工程３０において、汚れ度合によって消費される次亜塩素酸量を算出し、電気分解時の電解量を調整することができる。電解量調節部２６は制御部１４から受け取った信号をもとに、電解時間、あるいは電解強度を変更することで、電解量を増大させ、一定以上の次亜塩素酸を発生させる。電気分解が終了すると、実施の形態１と同様に、再び送風機６の運転を開始し、通風揮発部７に含浸した次亜塩素酸水が空気との接触することとなる。これにより次亜塩素酸水は揮発して、空気風路５のさらに下流側の吹出口４から対象空間へ放出される。そして対象空間の殺菌を行うことができる。

以上により、本実施の形態における空間殺菌装置２５は、殺菌対象空間の清浄度によらず、次亜塩素酸を安定して生成することができる。これにより、安定して高い殺菌効果を得ることができる。

なお本実施の形態における負荷検知手段２７は、トレイ１０内水の電気伝導度による検知を用いているが、例えば、空気の汚染状態からトレイ１０内水への汚れの溶け込みを推定する手段としてホコリセンサー、ＰＭ２．５センサー（パナソニックフォト・ライティング株式会社が提供する微細粒子検出センサー）、ＴＯＣ（全有機炭素）、粒子センサー（ほこりセンサー、デジタル粉塵計、パーティクルカウンタ）やトレイ１０内の水の汚れを検知する手段として濁度センサー、ＴＯＣセンサー（ＧＥアナリティカル・インストルメンツ社が提供する新. 型ポータブル／オンライン全有機炭素（ＴＯＣ）センサー）、電極センサー（電極式の水位センサー）、もしくは運転時間による検知などを単体あるいは複数用いてもよく、その構成を制限するものではない。

（実施の形態３）
図９、図１０（ａ）、（ｂ）に空間殺菌装置の概略図を示す。本実施の形態の空間殺菌装置３３は、集塵フィルタ３４と給水手段３５と集塵工程３６を備えている。本実施の形態の動作について説明する。

まず始めに給水タンク８をセットするが、この時点ではトレイ１０への給水は行われない。

操作スイッチ１５を操作することによって空間殺菌装置３３の運転を開始することができる。

まず、集塵工程３６において、運転開始時にはトレイ１０内に水を保持しない状態で送風機６の運転を開始する。この間に集塵フィルタ３４を通過した空気の汚れが取り除かれ、対象空間がより清浄となる。一定時間終了後、加湿工程１６へ移行することとなる。その前に、給水手段３５の作動によって給水タンク８の一部が開口することで給水を開始し、続いてトレイ１０内へ電解補助剤３８が投入される。電解補助剤３８の投入後に運転制御アルゴリズムによって加湿工程１６へと移行し、以降実施の形態１と同様に加湿工程１６と殺菌工程１７へとそれぞれ移行する。

以上により、本実施の形態における空間殺菌装置３３は、殺菌対象空間を集塵工程３６でより清浄にすることで、加湿工程１６後のトレイ内水の汚れを減らし、次亜塩素酸を安定して生成することができる。

なお本実施の形態における給水手段は、予め閉じていた給水タンクの一部を開口することで給水を開始する機構であるが、例えば給水ポンプを使用し給水するなどの手段でもよく、その他の給水手段を使用してもよい。

本発明に係る空気殺菌装置は、室内の空気浄化手段等として有用である。

１空間殺菌装置
２本体ケース
３吸込口
４吹出口
５空気風路
６送風機
７通風揮発部
８給水タンク
９給水検知手段
１０トレイ
１１電極
１２電解部
１３加湿工程終了検知手段
１４制御部
１５操作スイッチ
１６加湿工程
１７殺菌工程
２３運転制御アルゴリズム
２５空間殺菌装置
２６電解量調節部
２７負荷検知手段
２８運転制御アルゴリズム
２９電解負荷検知工程
３０電解調整工程
３１殺菌工程
３２電気伝導度測定装置
３３空間殺菌装置
３４集塵フィルタ
３５給水手段
３６集塵工程
３８電解補助剤

Claims

次亜塩素酸水に含まれる非解離型の次亜塩素酸を揮発させて対象空間に拡散し、前記対象空間の殺菌する空間殺菌装置であって、
次亜塩素酸を含有する水素イオン濃度が、３．０以上、８．５以下の次亜塩素酸水を保持するトレイと、
次亜塩素酸を揮発させるための通風揮発部と、
揮発させた次亜塩素酸を送風するための送風機と、
次亜塩素酸を電気分解で生成するための電解部と、
運転制御を行う制御部と、
前記トレイへ水を給水する給水部と、
前記トレイ内の次亜塩素酸含有の水を排水する排水部と、
を備え、
前記制御部は、運転初期に前記給水部から前記トレイに給水された水を用いて前記対象空間の相対湿度を８０％以上にする加湿する加湿工程を行い、その後に、前記トレイ内の水の電気分解を含む殺菌工程に移行する運転制御アルゴリズムを備えたことを特徴とする空間殺菌装置。
前記制御部は、前記加湿工程の運転時間から前記トレイ内の水に溶け込んだ空気中成分によって消費される次亜塩素酸量を算出し、前記電解部の電解量を増大させることを特徴とする請求項１に記載の空間殺菌装置。
前記制御部は、運転初期に一定時間、前記トレイに水を給水せずに送風する集塵工程を行い、前記集塵工程の実施後に前記トレイに給水し加湿運転を行う前記加湿工程と、前記加湿工程後に電気分解と次亜塩素酸の揮発を行う前記殺菌工程にそれぞれ移行する運転制御アルゴリズムをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の空間殺菌装置。