JPS60241445A - オゾンによる殺菌方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の属する技術分野 本発明は殺菌方法に関し、特にオゾンを用いて空気殺菌
あるいは表面殺菌を行う方法に関する。

従来技術とその問題点 近年、医療技術の発達にともない医療施設においては人
員、器材の往来により患者の交叉感染の機会が増加しつ
つある。特に病院の待合室においては来院患者による交
叉感染の機会が多い。このため多くの医療施設では感染
予防対策として無菌空気調和装置を設置している。食品
産業の分野においても無劇項境が必要となり、特に無菌
パック・ロングライフ食品の製造工場においてはノくイ
オクリーンルームが積極的に取り入れられつつある。

従来行なわれてきた空気の無菌化法はほとんどエアーフ
ィルタ一方式である。この方式では処理すべき空気をフ
ィルターに通して塵埃とともに微生物を捕集し清浄な無
菌空気をクリーンル−ム内に送風する方式である。この
方式ではフィルターの圧力損失圧よる送風動力が嵩むこ
と、フィルターのメンテナンスが必要なこと、あるいは
フィルターの保守が不十分な場合にダクトが汚染されク
リーンルーム内に雑菌を含んだ空気が送り込まれる危険
性がある等の問題点がある。

エアーフィルタ一方式に代わる方式としてオゾン滅菌法
が考えられている（例えば特開昭５２−１１５５９３号
）。オゾンが殺菌作用を有することは知られている。オ
ゾンは分解して無害な酸素となることから、空気の殺菌
剤として好適である。

しかし、オゾン殺菌により得られた無菌空気にはオゾン
が残留している。オゾンは低濃度でも人体に有害であり
、通常作業場でのオゾン濃度を０．１ｐ声以下にしなけ
ればならないとされている。このため無菌空気中の残留
オゾンを分解しなければならない。オゾン分解法として
自然分解法、熱分解法等が知られている。オゾンはそれ
自体化学的に不安定であり放置すると分解して酸素とな
るが、常温におけるオゾンの半減期は約１６時間とかな
り長時間であるため自然分解法は工業上の利用性に乏し
い。熱分解法では加熱に要する運転費が嵩むのみならず
、また熱分解後の空気を常温まで冷却しなければならな
い。このさめ空気調和系において熱分Ｍ法を採用するこ
とは困難である。本願出願人が先に出願した％願昭５９
−８２７５号においてマイクロ波によるオゾン分解法を
開示した。

この方法は従来のオゾン分解法の欠点を克服したもので
あるが、エネルギー効率が低（・ことおよび装置価格が
高いこと等の問題がある。

オゾン殺菌法を空気調和系に適用するにあたって第２の
問題点は、殺菌速度が遅いことにある。

オゾン＃度にもよるが一般にオゾンと空気との接触時間
は数時間以上を必要とする。このため大量の空気を無菌
化しなければならない空気調和系に従来のオゾン殺菌法
を適用することは困難であった。

発明の目的 本発明は従来技術の欠点を克服した新規なオゾン殺菌法
であり、従来よりも簡便かつ迅速にオゾンを分解すると
ともにメゾンによる殺菌速度を飛躍的に高めたオゾン殺
菌力法を提供することを目的とする。

発明の要点 オゾンはそれ自体不安定であり外部エネルギーを付与す
ると活性酸素を放出して酸素に分解される。本発明者ら
はオゾン含有空気を放電させたところオゾンは瞬時に分
解して酸素になることを見出した。このとき空気中の微
生物も同時に殺菌されることを見出し本発明を完成する
に至った。

実施態様 以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい態様を詳
細に述べる。

第１図は本発明の好適な態様を示す概略系統図であり、
オゾン発生帯域１、混合帯域２、放電帯域３、および作
業空間４がら構成されている。この方法においては、作
業空間４内の空気をブロアーＢＫより引き抜いて混合帯
域２に供給しここでオゾン発生帯域１がら発生したオゾ
ンと空気とを混合する。オゾン混合空気を放電帯域３に
送りここでオゾンを分解して酸素にし、得られた無菌空
気を作業空間４に循環することにより、作業空間４を無
菌的雰囲気とする。

作業空間４は、無菌的雰囲気を必要とする空間であれば
何れの空間であってもよく、例えば手術室等のバイオク
リーンルーム、病院の待合室、食品製造工場あるいは製
薬工場の建屋等である。第１図の方法においては作業空
間４にオゾンを含有させることなく作業空間４を無菌的
雰囲気とすることができるので、手術室あるいは病院の
待合室等の人間の存在する空間を好適に無菌的雰囲気と
することができる。

作業空間４から引き抜かれた空気を混合帯域２に送りこ
こでオゾンと混合する。オゾン発生帯域ｌは従来のオゾ
ン発生器を用いることができ、例えば無声放電式オゾン
発生器あるいはオゾンボンベであってよい。混合帯域２
内のオゾン濃度は数ρ７＞ｍないし数千７３ＰＩであっ
てよく特に制限されな（・。混合帯域２においてオゾン
混合空気を一定時間滞留させである程度空気を殺菌して
もよ（・が、後述するように放電帯域３にてオゾンと活
性酸素による相乗効果により顕著な殺菌効果を奏するこ
とから、混合帯域２の滞留時間を非常に短かくし例えば
配管にオゾンを注入する方式を採用することができる。

混合帯域２から流出したオゾン混合空気を放電帯域３に
婦人し、ここでオゾン混合空気を放′亀させる。放電形
式としてはコロナ放電、アーク放電あるいはグロー放電
等を採用することができる。

また沿面放電を用いることもできる。

第２図は、本発明の放電帯域に使用する好適な放電装置
の概略斜視図である。本装置においては絶縁支持体２１
により固定された平行な線状電極２２を図示の如く配設
し電極間に直流高電圧を印加する。電極間にオゾン含有
流体を通過せしめると、コロナ放電によりオゾンが分解
されてオゾン＃度の低下した流体が得られる。線状電極
２２の材料は特に限定されるものではないが、タングス
テ／を好適に用いることができる。電極間距離は、処理
すべき流体流量、放電電圧等の諸因子により定められ、
例えば数センチメートルないし数十センチメートルであ
る。

第３図は、放電装置の池の態様を示す概略斜視図である
。この装置は、平行に配置した板状電極３１の前または
後に線状電極３２を等間隔に布置したものである。この
場合、線状電極３２を負極とするのが好ましい。放電に
より生じた電子がオゾンを分解あるいはイオン化し、イ
オン化したオゾン分子が板状電極に捕集され、効果的に
オゾンを分解できる。

放電条件について本発明らが鋭意検討した結果、処理す
べき流体の単位通気量当りの放電電力は１、ＯＶｒ”　
ｈｒ／ｍ３でも十分であることがわかった。

放電電力の上限値は特に限定されるものではな（・が、
経済的観点からある程度制限されるであろう。

特に好ましい放電電力は５００　Ｗ−ｈ　ｒ／ｍ３以下
である。放電電圧は、５０００ないし２５０００ボルト
において本発明を好適に実施できる。

以上の説明では放電帯域に１つの放電装置を使用した場
合について例示したが、変形例として２つあるいはそれ
以上の放電装置を本発明の放電帯域に組み込むことがで
きる。例えばオゾン添加量が多い場合、すなわち被処理
流体中のオゾン濃度が数千ｐ７）ｒｒＬと高い場合には
第一の放電装置（例えば沿面放電装置りによりオゾンを
分解してオゾン濃度を大幅に低下させ（殺菌も同時に行
なわれる）、それに続く第二の放電装置によりさらにオ
ゾンを分解してオゾン濃度をｏ、ｌｐｐｍ以下とするこ
ともできる。また、オゾン発生帯域ｌを処理ラインに組
み込むこともできる。すなわち微生物を含む空気を従来
のオゾナイザ−に導入して無声放電させることにより所
望濃度のオゾンを発生させ、次いで本発明に係る放電帯
域において先に述べた放電条件下で放電させてオゾンを
分解するとともに殺菌処理も行う。

第１図においては殺菌すべき流体を作業空間４から引き
抜いているが、その他外気を放電帯域３に導入し殺菌さ
れた空気を作業空間４に供給する、いわゆる非循環力式
をも本発明は採用できる。処理すべき気体としては、空
気のはが窒素等の不活性ガスを用いることもできる。

第４図は本発明の他の態様を示す概略系統図である。こ
の方法は、作業空間４の壁面に付着した雑菌、作業空間
４内に設置された手術台５あるいはその他の物品表面上
に付着した雑菌に対し効果的に殺菌できる。オゾン発生
帯域ｌがらオゾンを作業空間４に導入して数時間程度放
置し表面殺菌が完結した後、作業空間内のオゾン含有空
気をブロアーＢにより引き抜いて放電帯域３に送りここ
でオゾンを酸素に分解した後作業空間４に循環する。

従来、この種の表面殺菌においては主としてポルマリン
を使用しているが、ホルマリン殺菌法ではホルマリンが
物品の表面に残留することあるいは残留ホルマリンの処
理等の問題点があった。本発明の方法ではオゾンが完全
に分解されて酸素となりオゾンが残留しない。

驚くべきことに、オゾンを含む空気を放電させるとオゾ
ンが分解して酸素になるとともに空気中の雑菌がほぼ完
全に死滅することを本発明者は見出した。従来、オゾン
単独で空気殺菌を行う場合十分な殺菌を行うためには数
時間程度空気とオゾンを混合して保持する必要があり、
さらに得られた無菌空気中の残留オゾンを分解除去しな
ければならなかった。本発明の方法によれば、オシ／の
分解と殺菌という一見すれば相反する効果が同時にかつ
非常に短時間で生じることが見出されたのである。オゾ
ン単独ではほとんど殺菌効果の期待できないほどの短時
間、例えば数秒間程度の滞留時間でもオゾンを含む空気
を放電処理することにより、完全な空気殺菌を行うこと
ができるのである。

本発明によるオゾンの分解および殺菌機構は次のように
考えられる。オゾンを含む空気を放電させると発生した
電子は反応性に富むオゾンと反応する。

Ｏ５十ｅ→０２＋（Ｏ）・・・・・・・（１）（１）式
により得られる活性酸素（Ｑ）は極めて寿命が短かいが
非常に活性があり他のオゾンとすみやかに反応して酸素
となる。

０３＋（０）→２０２　・・・・・・・・（２）オゾン
の分解反応において（１）式が律速段階と考えられてお
り、本発明では放電処理により（１）式の反応が急速に
進行すると考えられる。

また活性酸素（０）は強い酸化作用を示し、有機物の炭
素や水素とより簡単に結びつき、有機物を一酸化炭素、
二酸化炭素および水蒸気に酸化分解する。ここで有機物
を空気中の雑菌と置き換えて考えると、空気中の雑菌は
オゾンの分解によって生じた活性酸素の一部と反応して
酸化分解され死滅すると考えられる。本発明の方法では
放電処理により活性酸素が急激に増加して殺菌速度が飛
躍的に促進されたと考えられる。

実施例１゜ 本発明におｋる殺菌効果について検討した。本実施例に
て用いた実験装置を第５図に示す。ｌＯｌの容器５１内
に乾燥酵母（Ｓａｃ　ｃｈａｒｏｍｙｃ　ｅ　ｓｆｏｒ
ｍｏｓｅｎｓｉｓ）　（生菌数２．３　Ｘ　１０’個）
を入れたンヤーレ５２を置いた。ンヤーレ５２の上部に
図示の如くアクリルパイプ５３を固定しパイプ内にタン
グステン線電極５４を２ｃｍ間隔で水平に配置した。容
器５１内にオゾンを封入してオゾン濃度を２５　ｐ７ｎ
ｎＬした。ブロアーＢによりオゾン含有空気を循環しつ
つ電極に直流１２に′Ｖを印加し８３　Ｗ−ｈｒ／ｍ３
の放電電力で３分間放電処理した。

処理後、シャーレ内の生菌数を測定した結果、殺菌率は
９３％であった。−力、放電処理を行わない場合の殺菌
率は１７％であった。

実施例２゜ 本発明の方法によるオゾン分解効果について検討した。

本実施例において用いた装置は、平行に配置した４枚の
板状電極とその上流側に位置する３本の線状電極とから
構成される装置 び平行に配置した５枚の板状電極からなる電界形成装置
を直列に布置したものである。第一放電装置においては
板状電極を接地し線状電極に負の直流電圧を印加した。

第二放電装置においては板状電極に交互に正の直流電圧
を印加した。線状電極側からオゾン含有空気を流入させ
、電解形成装置から流出する空気中のオゾン濃度を測定
した。結果を第１表に示す。

本実施例より、０．４６Ｗ・んｒ／ｍ”と低い放電エネ
ルギーにおいてもオゾン分解が可能であることがわかる
。１だ、本実施例に用いた装置１に３台直列に配置して
オゾン分解を行うと、オゾン濃度を６０　ｐｐｍから９
ｐｐｍに低下することができ、この消費電力は１．３８
　Ｗ　−ｈ　ｒ／ｍ３と極めて少ない。

実施例＆ 円筒状沿面放電電極（６０ｍｓ＋Ｘ　３３５ｍｍ、ガラ
ス芯：　４０１１Ｘ　３３５ｇｉ＋＋放電空間容積０．
５３１　）の間隔にオノ゛ン濃度１３００　Ｔ）７）ｍ
の空気を１６．７ないし３３．４１／分の流量で流入さ
せてオゾン分解率をめた。結果を以下の第２表に示す。

第２表 ｉ　１．９　：５．０　１５００　・　９９．２□ １　０．９５　’　５．０　５００　’　６６．２本発
明の効果 本発明によれば放電処理により極めて短時間でオゾン全
分解するとともに殺菌できる。特に先願のマイクロ波照
射法と比較してイ０以下の処理時間でオゾン分解と殺菌
の同時処理が可能である。また、装置構造の面からも、
放電装置はマイクロ波照射装置よりもはるかに簡単であ
り低価格で製造できる。さらに従来の熱分解法と比較し
て、本発明の方法は処理後の冷却工程を必要としない。

このように本発明の方法は手術室あるいは病院の待合室
等の人間の居る空間をオゾン金柑いて無菌的雰囲気を形
成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第４図は、本発明の方法の好ましい態様を
示す概略系統図である。 第２図および第３図は、本発明の方法に用いる放電装置
の好ましい態様を示す概略斜視図である。 第５図は、実施例１にて用いた実験装置の概略構造図で
ある。 トオゾン発生帯域　２　混合帯域 ３・・放電帯域　４・作業空間 ２１　絶縁支持体　２２・線状電極 ３１　・板状電極　５１　・容器 ５２　シャーレ　５４・　タングステン線電極（外５名
） 第１図 第２図 １ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■）オゾンと微生物を含む気体を放電処理することによ
   りオゾンの分解と殺菌を同時へ行うことを特徴とする、
   オゾンによる殺菌方法。 ２）　１．ＯＷ−ｈｒ／ｍ”以上の放電電力で放電処理
   する、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３）気体が空気である、特許請求の範囲第１項または第
   ２項に記載の方法。 ４）空気中のオゾン＃度が１０　ｐｐｍないし５０００
   ｐ’ｐｍの範囲にある、特許請求の範囲第３墳に記載の
   方法。