殺菌方法及殺菌裝置的製作方法
2023-12-09 09:15:41 1
專利名稱：殺菌方法及殺菌裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及殺滅或失活處理微生物用的殺菌方法及殺菌裝置。
背景技術：
以往知道一種防止微生物繁殖的方法，它是利用離子或臭氧等活性粒子，防止在食品及烹調用品等與飲食有關的物體及公共衛生方面微生物將產生問題的物體的表面存在的、或存放這些物體的空間中存在的微生物進行繁殖。
例如，在日本專利特開平9-108313號公報中揭示了微生物繁殖防止方法及裝置，它是將空氣等氣體引入電離室，控制產生離子及臭氧時的放電電流，使其產生含有規定的低限度臭氧及高濃度離子的電離氣體，在前述電離室或與其連通的空間內，或者將產生的電離氣體猛吹物體，通過這樣利用臭氧與離子的共同作用的效果，來防止微生物繁殖。
但是，迄今為止的微生物繁殖防止方法及裝置，由於如上所述是以物體表面或存放空間中存在的微生物作為處理對象，因此即使用於氣體以非常高的速度通過的設備，效果也很差，多數情況下微生物未受到傷害而通過。因此，需要解決的問題是要可靠地殺滅或失活處理以高速流通的氣體甚至液體中的微生物。
發明內容
為了解決上述的問題，本發明的殺菌方法，在放電電極與相對電極之間加上脈衝波形的高電壓，使得在兩電極的附近產生流光放電，殺滅或失活處理放電區域中存在的微生物。
另外，本發明的殺菌裝置，具有放電電極及相對電極、以及在所述電極之間加上使其產生流光放電用的脈衝波形高電壓的高電壓施加裝置。
根據這樣的殺菌方法及殺菌裝置，利用在流光放電區域中高速飛散的電子、離子或原子團等飛散粒子及電位差等，能夠殺滅或失活處理微生物。
最好是，高電壓施加裝置控制頻率，使得在以規定速度通過在放電電極與相對電極的附近形成的放電區域的氣體或液體的通過時間內至少產生一次流光放電。通過這樣，氣體或液體中所含的全部微生物在通過放電電極與相對電極的附近的期間內，將至少遇到一次流光放電，能可靠殺滅或失活處理微生物。
另外最好是，使構成的高電壓施加裝置施加極小脈寬的高電壓。其中更加好的是使構成的高電壓施加裝置施加1μsec及1μsec以下的極小脈寬的高電壓。通過這樣，能夠使電壓瞬時上升，使更大量的電子高速飛散，另外能夠縮短電壓施加時間，減少對人體有害的臭氧的產生。
另外最好是，使構成的高電壓施加手段施加負脈衝波形的高電壓。通過這樣，能夠生成負離子，能夠供給含有負離子的清新空氣。
圖1所示為本發明一實施例的殺菌裝置的簡要構成剖視圖。
圖2所示為從其它方向來看圖1的殺菌裝置的剖視圖。
圖3為圖1的殺菌裝置中所加的第一例高電壓的波形圖。
圖4為圖1的殺菌裝置中所加的第二例高電壓的波形圖。
圖5為圖1的殺菌裝置中所加的第三例高電壓的波形圖。
圖6為圖1的殺菌裝置中所加的第四例高電壓的波形圖。
圖7為圖1的殺菌裝置中所加的第五例高電壓的波形圖。
圖8為試驗本發明殺菌裝置的殺菌效果時所用的高電壓波形圖。
具體實施例方式
實施例下面根據附圖具體說明本發明的實施例。這裡，雖然是針對空氣等氣體進行說明的，但對於水等液體也同樣能夠處理。
在圖1及圖2中，殺菌單元1配置在空氣等氣體的流通路徑內，在殼體2的內部配置多段線狀的放電電極3，在各段放電電極3之間，互相平行地配置平板狀的相對電極4，在各放電電極3與相對電極4之間形成的放電區域5相互連續，佔有的區域大於利用殼體2開口的流入口及流出口(未圖示)所形成的氣流通過區域6。7表示流入氣流通過區域6的上流氣流，8表示從氣流通過區域6流出的下流氣流。另外，放電電極3例如若是金屬針狀等引起放電的電極，則沒有任何限定，都能夠使用。
高電壓施加裝置9這樣構成，它具有與放電電極3連接的正電極10、以及與相對電極4連接的負電極11(或接地11)，在放電電極3與相對電極4之間加上能使其產生流光放電的脈衝波形高電壓。作為該高電壓施加裝置9可以採用下述的電路，例如在倍壓電路中配置IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，絕緣柵雙極型電晶體)等開關手段，生成所希望的脈衝波形而且高頻的電壓，再用高壓變壓器升壓。但是，若是能夠施加所希望所脈衝波形及頻率的高電壓，則不限定於此，都能夠使用。
下面說明上述構成的作用。
利用高電壓施加裝置9，在放電電極3與相對電極4之間加上規定的脈衝波形的高電壓，通過這樣在放電區域5產生流光放電(下面稱為脈衝流光放電)脈衝流光放電的發生機理是，在從放電電極3放出的電子的前方，產生中性分子的電離，電子像雪崩那樣放出，該電子雪崩又引起接下來的新的電子雪崩那樣，接連不斷地引起電子雪崩，合併起來而高速進行，放電電流的大部分是由電子形成的。
這時，由於在放電電極3與相對電極4之間的最近放電電極3的附近，電場顯著集中，因此若所加的高電壓足夠大，則產生電子雪崩，產生出大量的離子及光子。
另外，這時由於將線狀的放電電極3作為正電極，因此在放電電極3的附近，大量的光子向所有方向放出，放出的光子被它附近的中性分子吸收，不斷產生電離，面向放電電極3的方向大量產生電子雪崩，與此同時在產生的正離子中形成等離子柱。
在該等離子柱的前端，面向相對電極3(即與負電極或接地連接的電極)的正離子高密度集中，除了由此而引起的電場集中以外，由於在這些正離子的空間電荷與電子雪崩群的空間電荷之間形成特別強的電場，因此更促進了等離子柱的前端發光。
由於在放電區域5引起這樣的脈衝流光放電，因此若流入放電區域5的上流氣流7中含有微生物，則利用在放電區域5中高速飛散的大量電子等飛散粒子即從放電電極3放出的電子、氣體分子(中性分子)、由它而產生的電子、正離子、原子團等、以及電位差等，破壞微生物外壁等的蛋白質等，或使DNA或RNA損傷，而殺滅或失活處理微生物。
應該加上的高電壓是能夠產生脈衝流光放電的高電壓，因放電電極3與相對電極4的間隙大小而異，例如放電電極3與相對電極4的間隙約為10mm時，需要約7kV以上的脈衝波形高電壓，而間隙約為8mm時，則需要約6kV以上的脈衝波形高電壓。這個電壓值高於空調器等中以集塵為目的而一般所加的脈衝波形電壓。
為了可靠地殺滅或失活處理微生物，通過放電區域5的氣流速度與高電壓脈衝頻率的關係是很重要的。所需要的頻率是，氣流中的微生物(換句話說是氣流中的任意一點)在通過放電區域5的期間內，至少能夠產生一次脈衝流光放電。
例如在空調器的情況下，由於通過室內機的氣流速度約為1m/s，因此在氣流通過方向的放電區域5的寬度約為10mm時，氣流中的微生物以約10msec通過放電區域5。因而，通過以約100Hz加上高電壓，則能夠使通過放電區域5的微生物至少遇到一次脈衝流光放電。
為了可靠地殺滅或失活處理通過放電區域5的微生物，只要加上上述頻率的約100Hz的幾倍～幾十倍左右、即幾百～幾千Hz的高頻高電壓即可。反過來說，通過加上這樣的高頻高電壓，在氣流以非常高的速度通過放電區域5時，也能夠可靠地殺滅或失活處理氣流中的微生物。在不是氣流中的微生物，而將物體表面上或存放空間中存在的微生物作為處理對象時，不需要這樣的高頻。
再有，通過使脈寬採用極小的脈寬，能夠使電壓瞬時上升，因而在放電區域8內更大量的電子高速飛散，另外能夠縮短電壓施加時間，減少對有體有害的臭氧的發生。希望脈寬更儘可能小，通過採用幾μsec以下，特別是1μsec以下，能夠得到很好的殺菌效果。
另外，通過加上負脈衝波形的高電壓，能夠在放電區域5生成負離子，作為下流氣流8能夠供給含有負離子的清新空氣，提供可使人輕鬆舒適的氣氛。
圖3～圖4所示為能夠使用的高電壓波形。
圖3所示為正弦波或振蕩波形的脈衝波形第一例。在該第一例中，是重複第一脈衝、峰值電壓比第一脈衝低的第二脈衝、以及峰值電壓再比第二脈衝低的第三脈衝。
圖4所示為脈衝波形的第二例。該第二例僅僅是正脈衝波形，而沒有負的分量。關於脈寬及電壓值，則與第一例相同。
圖5所示為脈衝波形的第三例。該第三例僅僅是負脈衝波形，而沒有正的分量。關於脈寬及電壓值，則與第一例相同。
圖6所示為脈衝波形的第四例。該第四例是僅僅重複極小脈寬的單一正脈衝波形，沒有負的分量。
圖7所示為脈衝波形的第五例。該第五例是僅僅重複極小脈寬的單一負脈衝波形，沒有正的分量。
在這些第一例～第五例中，電壓波形的上升沿是逐漸離開基準的接地電位，接近正或負的峰值，而下降沿是從正或負的峰值逐漸接近基準的接地電位，形成這樣形狀的脈衝波形，但是與第一例～第五例相比，在電壓波形的上升沿是從基準的接地電位更迅速地接近正或負的峰值、而下降沿是從正或負的峰值更迅速地接近基準的接地電位的這種矩形脈衝波形的情況下，也能夠期望獲得同樣的效果。
(評價)用以下的高電壓脈衝條件通過固定暴露試驗及一次通過試驗，對利用本發明的殺菌裝置的殺菌效果進行了評價。各試驗都確認，空白試驗在處理前及處理後基本上沒有變化，生存率約為100％。
(高電壓脈衝條件)A)電壓為5kV，頻率為2kHz(pps)，脈寬為1μsec。
B) 電壓為8kV，頻率為2kHz(pps)，脈寬為1μsec。
C)電壓為8kV，頻率為2kHz(pps)，脈寬為20μsec。
條件A、B、C的波形分別為圖8(a)、(b)、(c)所示的波形，是與圖3相同的脈衝波形。
(固定暴露試驗)將與圖1及圖2所示的相同的殺菌單元(厚40mm)設置在容器(180×80×40mm)內，在該殺菌單元的放電電極與相對電極的間隙(10mm)中依次放置微生物試樣，暴露在上述各高電壓脈衝條件的高電壓下30秒鐘。各微生物試樣是將市售的桿菌懸浮液在丙稀製取樣片(8×8)各採取等量懸浮液後經自然乾燥而成。將高電壓脈衝處理後的各微生物試樣的桿菌回收在Tween80中，各用等量的瓊脂培養基進行培養(37℃，24h)，將菌落數進行計數。用從空白試驗得到的計數值除以從高電壓脈衝條件A～C的處理後的微生物試驗得到的計數值，作為生存率(％)。結果如表1所示。
表1
(一次通過試驗)將與圖1及圖2所示的相同的殺菌單元(厚40mm)設置在具有風扇的容器(180×80×600mm)內的流通路徑中，一面使容器內的空氣以約1m/s的速度流通，一面在其吸入口的附近，用刷子使作為試驗微生物的黑皮黴飛散，包含在空氣流中，加上上述各高電壓脈衝條件的高電壓，將殺菌單元的上流側(處理前)及下流側(處理後)的空氣分別取入空氣取樣器，對空氣取樣器內設置的瓊脂培養基採取黑皮黴。將採取的黑皮黴照原樣用瓊脂培養基進行培養(25℃，1 68h)，將菌落數進行計數。用從處理後的試驗得到的值除以從處理前的試驗得到的值，作為生存率(％)。結果如表2所示。對於固定暴露試驗中沒有效果的A，不進行實驗。
表2
根據表1及表2可知，用輸出電壓5kV，得不到殺菌效果，而相反用輸出電壓8kV，能得到大的殺菌效果，另外在輸出電壓一定(8kV)的情況下，脈寬越小，則殺菌效果越大。
如上所述，根據本發明，通過在放電電極與相對電極之間加上脈衝波形高電壓，使得在兩電極附近的氣體中產生脈衝流光放電，能夠殺滅或失活處理前述氣體中所含有的微生物。
權利要求
1.一種殺菌方法，其特徵在於，在放電電極與相對電極之間加上脈衝波形高電壓，使得在兩電極的附近產生流光放電，殺滅或失活處理放電區域中存在的微生物。
2.一種殺菌裝置，其特徵在於，具有放電電極(3)及相對電極(4)、以及在所述電極之間(3)(4)加上使其產生流光放電用的脈衝波形高電壓的高電壓施加裝置(9)。
3.如權利要求2所述的殺菌裝置，其特徵在於，高電壓施加裝置(9)控制頻率，使得在以規定速度通過在放電電極(3)與相對電極(4)的附近形成的放電區域(5)的氣體或液體的通過時間內至少產生一次流光放電。
4.如權利要求2或3所述的殺菌裝置，其特徵在於，使構成的高電壓施加裝置(9)施加極小脈寬的高電壓。
5.如權利要求2或3所述的殺菌裝置，其特徵在於，使構成的高電壓施加裝置(9)施加1μsec及1μsec以下的極小脈寬的高電壓。
6.如權利要求2所述的殺菌裝置，其特徵在於，使構成的高電壓施加裝置(9)施加負脈衝波形的高電壓。
全文摘要
本發明揭示一種殺菌方法及殺菌裝置，通過在放電電極(3)與相對電極(4)之間加上脈衝波形的高電壓，使得在兩電極的附近產生流光放電，來殺滅或失活處理放電區域(5)中存在的微生物。由於在流光放電區域(5)中，有高速飛散的電子、離子、原子團等飛散粒子、以及電位差等，因此能夠可靠地殺滅或失活處理以高速通過放電區域(5)的氣體甚至液體中所含有的微生物。
文檔編號A23L3/32GK1507921SQ20031012339
公開日2004年6月30日 申請日期2003年12月19日 優先權日2002年12月19日
發明者清水真, 巖清水正勝, 正勝 申請人:松下電器產業株式會社