水中の殺菌方法、水中殺菌装置及びそれを用いた冷蔵庫
【課題】簡単な構成でコストを削減して利便性を向上できる水中の殺菌方法及び水中殺菌装置を提供する。
【解決手段】イオン発生部３１によりＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）から成る正イオンとＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）から成る負イオンとを大気中で発生して両イオンを水中に導くことにより水中の殺菌を行う。
【解決手段】イオン発生部３１によりＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）から成る正イオンとＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）から成る負イオンとを大気中で発生して両イオンを水中に導くことにより水中の殺菌を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水中の微生物やウィルスを殺菌する殺菌方法及び水中殺菌装置に関する。また、本発明は水中の微生物やウィルスを殺菌する水中殺菌装置を用いた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水中の殺菌方法は特許文献１、２に開示されている。特許文献１に記載される殺菌方法は水タンクに貯水された水中にオゾンを供給して微生物やウィルスを殺菌する。オゾンは人体に有害であるとともに寿命が長いため、水中に残存したオゾンを除去装置により除去した後の水が利用される。
【０００３】
また、特許文献２に記載される殺菌方法は流水の通路内に紫外線ランプを配置し、紫外線を照射して微生物やウィルスを殺菌する。また、水タンクに貯水された貯水中に薬剤を注入して微生物やウィルスを殺菌する方法も従来から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１９３３９４号公報（第２頁−第５頁、第１図）
【特許文献２】特開平１１−１０４６３１号公報（第２頁−第３頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のオゾンによる水中の殺菌方法によると、水中に残存するオゾンを除去する除去装置を必要とする。また、寿命の長いオゾンが水タンク等から漏れると周囲に蓄積して人体に影響するため、オゾンの漏洩防止対策や周囲に蓄積したオゾンを除去する装置を必要とする。従って、装置全体が複雑になるとともにコストが大きくなる問題があった。
【０００６】
また、上記従来の紫外線による水中の殺菌方法によると、紫外線によって流水の通路等を形成する樹脂が劣化するため、樹脂の保護対策を必要とする。このため、装置が複雑になる問題があった。
【０００７】
また、上記従来の薬剤による水中の殺菌方法によると、殺菌した水を飲料や製氷等の用途に用いることができないため、利用者の利便性が悪くなる問題があった。
【０００８】
本発明は、簡単な構成でコストを削減して利便性を向上できる水中の殺菌方法及び水中殺菌装置を提供することを目的とする。また本発明は、簡単な構成でコストを削減して利便性を向上できる水中殺菌装置を備えた冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の水中の殺菌方法は、正イオンと負イオンとを大気中で発生して水中に導くことにより水中の殺菌を行うことを特徴としている。この構成によると、大気中で発生した正イオン及び負イオンが互いに化学反応して酸化力の高い活性種が生成される。イオンにより生成した活性種は水中に導かれて溶解し、水中の微生物やウィルスを殺菌する。
【００１０】
また本発明は、上記構成の水中の殺菌方法において、前記正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）であり、前記負イオンがＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）であることを特徴としている。この構成によると、大気中で発生したＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及びＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎの化学反応によって活性種である過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。
【００１１】
また本発明は、上記構成の水中の殺菌方法において、水中に気泡を形成し、前記正イオン及び前記負イオンを該気泡に含ませて水中に導くことを特徴としている。この構成によると、気泡に含まれた活性種が気泡と水との界面で微生物やウィルスに接触して殺菌を行う。気泡が水から分離されると気泡に含まれた活性種が水中に溶け込んで微生物やウィルスを殺菌する。
【００１２】
また本発明は、上記構成の水中の殺菌方法において、前記気泡の直径を１μｍ以下にしたことを特徴としている。この構成によると、気泡が水から分離する分離時間が数時間になり、殺菌効果を向上することができる。
【００１３】
また本発明は、上記構成の水中の殺菌方法において、前記正イオン及び前記負イオンにより生成されるＨ2Ｏ2または・ＯＨを水中に導くことを特徴としている。
【００１４】
また本発明の水中殺菌装置は、正イオンと負イオンとを大気中で発生するイオン発生部と、前記イオン発生部で発生したイオンを水中に導く導入部とを備えたことを特徴としている。この構成によると、イオン発生部によって正イオン及び負イオンが大気中で発生する。イオン発生部により発生したイオンは導入部によって水中に導かれる。この時、正イオン及び負イオンが互いに化学反応して酸化力の高い活性種が生成される。イオンにより生成した活性種は水中に導かれて溶解し、水中の微生物やウィルスを殺菌する。
【００１５】
また本発明の水中殺菌装置は、前記正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）であり、前記負イオンがＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）であることを特徴としている。この構成によると、大気中で発生したＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及びＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎの化学反応によって活性種である過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。
【００１６】
また本発明は、上記構成の水中殺菌装置において、前記導入部により水中に気泡を形成し、前記正イオン及び前記負イオンを該気泡に含ませて水中に導くことを特徴としている。この構成によると、気泡に含まれた活性種が気泡と水との界面で微生物やウィルスに接触して殺菌を行う。気泡が水から分離されると気泡に含まれた活性種が水中に溶け込んで微生物やウィルスを殺菌する。
【００１７】
また本発明は、上記構成の水中殺菌装置において、前記導入部がエアーポンプを有することを特徴としている。この構成によると、イオン発生部で発生したイオンがエアーポンプをにより気泡に含まれて水中に導かれる。
【００１８】
また本発明は、上記構成の水中殺菌装置において、前記イオン発生部で発生したイオンを前記エアーポンプに導く送風ファンを設けたことを特徴としている。この構成によると、イオン発生部で発生したイオン送風ファンによって気流に含まれて流通し、エアーポンプに導かれる。エアーポンプにより気泡に含まれたイオンが水中に導かれる。
【００１９】
また本発明は、上記構成の水中殺菌装置において、前記導入部が隔離して水中に浸漬される第１通路及び第２通路を有し、前記正イオンが第１通路を流通して前記負イオンが第２通路を流通することを特徴としている。この構成によると、イオン発生装置で発生した正イオンは第１通路を流通し、気泡に含まれて水中に導かれる。イオン発生装置で発生した負イオンは第２通路を流通し、気泡に含まれて水中に導かれる。正イオンを含む気泡と負イオンを含む気泡とが水中で衝突すると気泡内で活性種を生成し、水中を殺菌する。
【００２０】
また本発明の冷蔵庫は、上記各構成のいずれかに記載の水中殺菌装置と、前記水中殺菌装置によって貯水が殺菌される水タンクと、前記水タンクから給水される製氷皿とを備え、前記製氷皿を冷却して製氷することを特徴としている。この構成によると、水タンクに貯水されると、水中殺菌装置によって水タンク内の貯水が殺菌される。殺菌された貯水は製氷皿に給水され、冷却して製氷が行われる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、正イオンと負イオンとを大気中で発生して水中に導くので、両イオンから生成される活性種が水中に溶解して水中の微生物やウィルスが殺菌される。従って、簡単な構成且つ低コストで水中の微生物やウィルスを殺菌することができる。また、殺菌した水を飲料や製氷に用いることができ、利便性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態の水中殺菌装置を示す側面断面図
【図２】本発明の第１実施形態の水中殺菌装置のイオン発生部を示す斜視図
【図３】本発明の第１実施形態の水中殺菌装置を有する製氷装置を備えた冷蔵庫を示す側面断面図
【図４】本発明の第１実施形態の水中殺菌装置を有する製氷装置を示す側面断面図
【図５】本発明の第１実施形態の水中殺菌装置による殺菌効果を試験した状態を示す模式図
【図６】本発明の第１実施形態の水中殺菌装置による殺菌効果を試験した結果を示す図
【図７】本発明の第２実施形態の水中殺菌装置を示す側面断面図
【図８】本発明の第２実施形態の水中殺菌装置のイオン発生部を示す斜視図
【図９】本発明の第３実施形態の水中殺菌装置を示す側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の水中殺菌装置を示す側面断面図である。水中殺菌装置２６は両端を開口した筒状の送風路３０を有している。送風路３０の一端には送風ファン３２が配され、他端にはエアーポンプ３３が配される。送風ファン３２によりエアーポンプ３３に向かう気流が送風路３０内に発生する。
【００２４】
エアーポンプ３３は給気管３６が延出され、送風路３０内の空気を所定の流量で給気管３６に送出する。エアーポンプ３３は例えば、ダイヤフラム式エアーポンプにより形成され、給気管３６が浸漬された水中に気泡を形成することができる。
【００２５】
送風路３０内には気流の流通方向に沿ってイオン発生部３１が配される。図２はイオン発生部３１の斜視図を示している。イオン発生部３１は印刷電極型に構成され、アルミナ誘電体３１２の表面に配置された放電電極３１１とアルミナ誘電体３１２内に埋め込まれた対向電極３１３とを有している。放電電極３１１は例えば、約１ｃｍ×３ｃｍの矩形に形成され、網目状のパターンを有している。放電電極３１１と対向電極３１の間隔は例えば、約０．２ｍｍに形成される。
【００２６】
放電電極３１１及び対向電極３１３は高圧電源３１４に接続される。高圧電源３１４は正と負の高圧パルス電圧（例えば、周波数６０Ｈｚ、尖頭電圧約２ｋＶ）を交互に生成し、放電電極３１１と対向電極３１３との間に印加する。この時、放電電極３１１の表面において沿面放電により生成されたプラズマによって空気中の酸素（Ｏ2）や水（Ｈ2Ｏ）等の分子がエネルギーを受ける。
【００２７】
電極間の印加電圧が正電圧の場合は空気中の水分子が電離して水素イオン（Ｈ+）を生成する。この水素イオンが溶媒和エネルギーにより空気中の水分子とクラスタリングしてＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）から成る正イオンを主として発生する。電極間の印加電圧が負電圧の場合は空気中の酸素分子または水分子が電離して酸素イオンＯ2-を生成する。この酸素イオンが溶媒和エネルギーにより空気中の水分子とクラスタリングしてＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）から成る負イオンを主として発生する。
【００２８】
この時、正電圧の印加によって水素イオン（Ｈ+）の生成エネルギーである５．１２ｅＶ以上のエネルギーを与える必要がある。負電圧の印加によって酸素イオン（Ｏ2-）の生成エネルギーである０．４４ｅＶ以上のエネルギーを与える必要がある。一方、空気中の窒素から生成される人体に有害な窒素酸化物のイオン（ＮＯ2-、 ＮＯ3-）の生成エネルギーは９．７６ｅＶである。このため、９．７６ｅＶのエネルギーを与える電圧よりも低い印加電圧にする必要がある。また、オゾン（Ｏ3）の生成エネルギーは５．１２ｅＶであり、エネルギーが増加するとオゾンの発生量も増加する。
【００２９】
従って、放電電極３１１と対向電極３１３との間に印加される正電圧は５．１２ｅＶ以上且つ５．１２ｅＶ近傍のエネルギーを与える電圧に設定される。また、放電電極３１１と対向電極３１３との間に印加される負電圧は正電圧と同様に５．１２ｅＶ以上且つ５．１２ｅＶ近傍のエネルギーを与える電圧にすることができる。該負電圧を０．４４ｅＶ以上５．１２ｅＶ未満のエネルギーを与える電圧に設定するとより望ましい。これにより、人体に無害なオゾンや窒素酸化物の発生を抑制してＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及びＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎを主に発生させることができる。
【００３０】
Ｈ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及びＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎは空気中で式（１）〜（３）に示すように、衝突により酸化力の大きい活性種であるヒドロキシラジカル（・ＯＨ）や過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を生成する。ここで、ｍ’、ｎ’は任意の自然数である。
【００３１】
Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ→・ＯＨ＋1/2Ｏ2＋(ｍ＋ｎ)Ｈ2Ｏ ・・・（１）
Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ＋Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ’＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ’
→ 2・ＯＨ＋Ｏ2＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ2Ｏ ・・・（２）
Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ＋Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ’＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ’
→ Ｈ2Ｏ2＋Ｏ2＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ2Ｏ ・・・（３）
【００３２】
後述するように、ヒドロキシラジカルや過酸化水素から成る活性種はエアーポンプ３３によって水中に供給され、水中の微生物やウィルスを殺菌する。従って、送風路３０、送風ファン３２、エアーポンプ３３及び給気管３６はイオン発生部３１で発生したイオンを水中に導く導入部を構成する。
【００３３】
図３は上記構成の水中殺菌装置２６を有する製氷装置５を備えた冷蔵庫１の側面断面図を示している。冷蔵庫１は上方から順に冷蔵室２、冷凍室３、野菜室４が配される。製氷装置５は冷蔵室３内に設置された水タンク６と冷凍室４内に設置された製氷皿７とを有している。冷凍室４内には製氷皿７の下方に貯氷容器８が設けられる。
【００３４】
図４は製氷装置５の詳細を示す側面断面図である。水タンク６は注水を行う注水部２１が上面に設けられ、数回の製氷に用いられる水を貯水する。水タンク６には給水ポンプ２２を接続した給水パイプ２５が取り付けられる。給水パイプ２５の一端は水タンク６の底面近傍に配して貯水に浸漬され、他端は製氷皿７の上方に配される。給水ポンプ２２の駆動によって矢印Ａに示すように給水パイプ２５を介して製氷皿７に給水される。製氷皿７に供給された水は冷却により製氷され、所定の離氷動作により貯氷容器８内に脱落して貯氷される。
【００３５】
水タンク６の天井面には前述の水中殺菌装置２６が取り付けられる。水中殺菌装置２６の給気管３６は水タンク６の貯水に浸漬される。イオン発生部３１で発生したイオンやイオンから生成される活性種は送風ファン３２によってエアーポンプ３３に導かれる。そして、エアーポンプ３３によってイオン及び活性種を含む気泡Ｂが水中に導かれる。この時、気泡Ｂ内で正イオン及び負イオンによって活性種が順次生成される。
【００３６】
水中の気泡Ｂが消滅するとヒドロキシラジカルや過酸化水素から成る活性種は水中に溶解する。水中に溶解した活性種によって細菌等の微生物の細胞膜やウィルスの外郭を破壊してその増殖能力を喪失させる。これにより、水中の微生物やウィルスを殺菌することができ、衛生的な氷を得ることができる。
【００３７】
また、気泡Ｂ内の活性種は気泡Ｂと水との界面で微生物やウィルスと接触して殺菌を行う。活性種は水中に溶解するよりも気泡内に留まる方が消滅が遅くなる。このため、活性種を気泡に含んで水中に導くことによって活性種による殺菌を長時間行うことができ、殺菌力を向上させることができる。
【００３８】
直径が数ｎｍ〜数ｍｍ程度の気泡Ｂはエアーポンプ３３の吐出側に連続気泡多孔質体等を設けることにより、容易に形成することができる。気泡Ｂの大きさが小さい程、水中に供給される気泡Ｂの総表面積が大きくなるとともに、気泡Ｂが水から分離して消滅する分離時間が長くなる。これにより、活性種を長く保持して気泡の広い範囲の界面で殺菌することができ、殺菌効果を向上することができる。気泡Ｂの直径を１μｍ以下にすると分離時間が数時間になるため、殺菌効果をより向上することができる。
【００３９】
尚、気泡Ｂの大きさを可変する装置を設けてもよく、エアーポンプ３３の流量を可変してもよい。エアーポンプ３３の流量を可変すると、水に溶解する活性種の量を調節することができる。これにより、水中に存在する微生物やウィルスの多い環境や少ない環境等の状況に応じて、適切な量の活性種を水に溶解させることができる。エアーポンプ３３の流量の可変は駆動電圧、駆動電圧波形、駆動電流波形を変化させて行うことができる。また、給気管３６に流量制御弁を設けてエアーポンプ３３の流量を可変してもよい。
【００４０】
図５は本実施形態の水中殺菌装置２６による殺菌効果を確認する試験状態を模式的に示している。水中殺菌装置２６は水タンク３５内に給気管３６を浸漬し、容積が１．７Ｌの密閉容器４０内に水中殺菌装置２６及び水タンク３５が配される。イオン発生部３１で発生したイオンは送風ファン３２によりエアーポンプ３３に導かれ、エアーポンプ３３により水タンク３５内に導かれる。
【００４１】
水タンク３５内には水１ｍＬあたり約１０7個の大腸菌を混入させている。イオン発生部３１の駆動開始時及び駆動開始から３時間、７時間、２４時間経過時の菌液をそれぞれ採取する。そして、採取した菌液をペトリフィルムに１ｍＬ塗布して３７度恒温槽で２４時間培養した後の総菌数を数えている。また、比較のために、イオン発生部３１を駆動せずに水タンク３５を設置時及び設置後３時間、７時間、２４時間経過時も同様に総菌数を数えている。
【００４２】
表１及び図６は上記の試験結果を示している。図６において、縦軸は総菌数（単位：ＣＦＵ）を示しており、横軸は時間（単位：Ｈｒ）を示している。また、図中、Ｄはイオン発生部３１を駆動した状態を示し、Ｅはイオン発生部３１を駆動しない状態を示している。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１及び図６によると、イオン発生部３１を駆動しない場合の初期の総菌数が１．４７×１０7ＣＦＵである。そして、３時間後、７時間後は１０7ＣＦＵオーダーの総菌数が存在し、２４時間後には１．１１×１０6ＣＦＵへと自然減衰した。一方、イオン発生部３１を駆動した場合は、初期の総菌数が１．４７×１０7ＣＦＵであり、３時間後には１０6ＣＦＵオーダーに減少し、７時間後にはほぼ０ＣＦＵに減少した。
【００４５】
この結果から、大気中で発生した正イオンＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及び負イオンＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎを水中に導いて水中の大腸菌が殺菌されたことがわかる。
【００４６】
本実施形態によると、正イオンと負イオンとを大気中で発生して水中に導くので、両イオンから生成される活性種が水中に溶解して水中の微生物やウィルスが殺菌される。従って、簡単な構成且つ低コストで水中の微生物やウィルスを殺菌することができる。また、薬剤を補充する必要もなく、殺菌した水により衛生的な氷を作成することができ、利便性を向上することができる。
【００４７】
また、正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍであり、負イオンがＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎであるので、活性種であるＨ2Ｏ2または・ＯＨを生成して水中の微生物やウィルスを確実に殺菌することができる。
【００４８】
また、水中に気泡Ｂを形成し、正イオン及び負イオンを気泡Ｂに含ませて水中に導くので、イオンから生成される活性種による殺菌を長時間行うことができ、殺菌力を向上させることができる。
【００４９】
また、気泡Ｂの直径を１μｍ以下にしたので、気泡Ｂが水から分離する分離時間が数時間になり、殺菌効果をより向上することができる。
【００５０】
また、正イオン及び負イオンにより生成されるＨ2Ｏ2または・ＯＨから成る活性種を水中に導くので、活性種の酸化力によって微生物やウィルスを殺菌することができる。
【００５１】
次に、図７は第２実施形態の水中殺菌装置を示す側面断面図である。説明の便宜上、前述の図１〜図４に示す第１実施形態と同一の部分は同一の符号を付している。水中殺菌装置２７は一端を開口した筒状の送風路６６を有している。送風路６６の開口端には送風ファン３２が配され、他端には二方向に分岐する第１通路６１、第２通路６２が設けられる。第１、第２通路６１、６２は水中に浸漬され、それぞれ先端にエアーポンプ６３、６４が配される。エアーポンプ６３、６４は例えば、ダイヤフラム式エアーポンプにより形成され、水中に気泡Ｂを形成することができる。
【００５２】
送風路６６内には第１、第２通路６１、６２の上流側にイオン発生部６０が配される。図８はイオン発生部６０の斜視図を示している。イオン発生部６０は基板６０４上に対向電極６０１及び放電電極６０２ａ、６０２ｂが取り付けられる。放電電極６０２ａ、６０２ｂは所定の間隔で針状に形成される。対向電極６０１は放電電極６０２ａ、６０２ｂの周囲に配され、放出孔６０３を形成する。
【００５３】
一方の放電電極６０２ａには高圧電源３１４から正電圧が印加され、他方の放電電極６０２ｂには高圧電源３１４から負電圧が印加される。これにより、放電電極６０２ａ、６０２ｂの先端部と対向電極６０１の間で放電が起こり、プラズマが発生する。生成されたプラズマにより空気中の酸素（Ｏ2）及び水（Ｈ2Ｏ）等の分子がエネルギーを受けて電離する。これにより、正イオンとしてＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）と、負イオンとしてＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）とを発生して放出孔６０３から放出する。
【００５４】
放電電極６０２ａは第１通路６１に臨んで配され、放電電極６０２ｂは第２通路６２に臨んで配される。このため、放電電極６０２ａから発生した正イオンは第１通路６１を流通し、エアーポンプ６３によって気泡Ｂに含まれて水中に導かれる。放電電極６０２ｂから発生した負イオンは第２通路６２を流通し、エアーポンプ６４によって気泡Ｂに含まれて水中に導かれる。従って、送風路６６、送風ファン３２、第１、第２通路６１、６２、エアーポンプ６３、６４はイオン発生部６０で発生したイオンを水中に導く導入部を構成する。
【００５５】
正イオンを含む気泡Ｂと負イオンを含む気泡Ｂとは水中で衝突し、Ｈ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及びＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎから活性種であるヒドロキシラジカルや過酸化水素を生成する。これにより、水中に溶解した活性種や気泡Ｂ内に生成された活性種によって水中の微生物やウィルスが殺菌される。
【００５６】
本実施形態によると、第１実施形態と同様に、正イオンと負イオンとを大気中で発生して水中に導くので、両イオンから生成される活性種が水中に溶解して水中の微生物やウィルスが殺菌される。従って、簡単な構成且つ低コストで水中の微生物やウィルスを殺菌することができる。また、薬剤を補充する必要もなく、殺菌した水により衛生的な氷を作成することができ、利便性を向上することができる。
【００５７】
また、第１、第２通路６１、６２によって正イオンと負イオンとを隔離して水に導くことにより、クラスタリングする前のイオンの再結合による消滅を抑制することができる。従って、イオンを高濃度で保つことができ、殺菌効率をより高めることができる。
【００５８】
尚、本実施形態のイオン発生部６０を第１実施形態の水中殺菌装置２６に設けてもよい。
【００５９】
次に、図９は第３実施形態の水中殺菌装置を示す側面断面図である。説明の便宜上、前述の図１〜図４に示す第１実施形態と同一の部分は同一の符号を付している。本実施形態は第１実施形態のエアーポンプ３３（図１参照）に替えて水ポンプ５５及びエジェクタ５０が設けられる。その他の部分は第１実施形態と同様である。
【００６０】
送風路３０の一端には送風ファン３２が配され、イオン発生部３１の下流側にはエジェクタ５０が配される。エジェクタ５０の一端には水ポンプ５５を介して水タンク３５と接続される流入管５７が導出される。エジェクタ５０の他端には水タンク３５の貯水に浸漬される流出管５６が導出される。エジェクタ５０には流路を絞られた絞り部５０ａが形成され、絞り部５０ａの周面には送風路３０に臨む空気の流入口５１が設けられる。
【００６１】
水ポンプ５５の駆動によって水タンク３５内の水が流入管５７を介してエジェクタ５０に流入し、流出管５６を介して水タンク３５に送出されて循環する。エジュクタ５０の絞り部５０ａを通過する水は流速が増加して圧力が低下する。この時、絞り部５０ａに設けた流入口５１を介して送風路３０内のイオン及び活性種を含む空気がエジェクタ５０に吸込まれる。これにより、イオン及び活性種を含む気泡Ｂが水中に導かれる。従って、送風路３０、送風ファン３２、エジェクタ５０、水ポンプ５５、流入管５７、流出管５６はイオンを水中に導入する導入部を構成する。
【００６２】
これにより、水中に溶解した活性種や気泡Ｂ内に生成された活性種によって水中の微生物やウィルスが殺菌される。
【００６３】
本実施形態によると、第１実施形態と同様に、正イオンと負イオンとを大気中で発生して水中に導くので、両イオンから生成される活性種が水中に溶解して水中の微生物やウィルスが殺菌される。従って、簡単な構成且つ低コストで水中の微生物やウィルスを殺菌することができる。また、薬剤を補充する必要もなく、殺菌した水により衛生的な氷を作成することができ、利便性を向上することができる。
【００６４】
また、水タンク３５の貯水の循環経路に設けられるエジェクタ５０が送風路３０内に配置されるので、水中に気泡Ｂを容易に形成することができる。
【００６５】
尚、第２実施形態のイオン発生部６０を本実施形態の水中殺菌装置２８に設けてもよい。
【００６６】
第１〜第３実施形態において、イオンや活性種を気泡Ｂに含んで水中に導いているが、イオンや活性種を含む気流を水面に向けて送出してイオンや活性種を水中に導いてもよい。これにより、活性種が水中に溶解して水中の微生物やウィルスを殺菌することができる。この時、水面の波立ちによって気流と水との接触面積が増加し、イオンや活性種が水中に取り込まれやすくなる。
【００６７】
また、水中殺菌装置２６、２７、２８により殺菌した水を飲料用や蒸気調理等に用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明によると、製氷装置を備えた冷蔵庫、飲料水浄化装置、蒸気調理器等に利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ 冷蔵庫
２ 冷蔵室
３ 冷凍室
４ 野菜室
５ 製氷装置
６ 水タンク
７ 製氷皿
８ 貯氷容器
２１ 注水部
２２ 給水ポンプ
２５ 給水パイプ
２６、２７、２８ 水中殺菌装置
３０ 送風路
３１、６０ イオン発生部
３２、６５ 送風ファン
３３、６３、６４ エアーポンプ
３５ 水タンク
４０ 密閉容器
５０ エジェクタ
５５ 水ポンプ
６１ 第１通路
６２ 第２通路
３１１、６０２ａ、６０２ｂ 放電電極
３１２ アルミナ誘電体
３１３、６０１ 対向電極
３１４ 高圧電源
６０３ 放出孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は水中の微生物やウィルスを殺菌する殺菌方法及び水中殺菌装置に関する。また、本発明は水中の微生物やウィルスを殺菌する水中殺菌装置を用いた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水中の殺菌方法は特許文献１、２に開示されている。特許文献１に記載される殺菌方法は水タンクに貯水された水中にオゾンを供給して微生物やウィルスを殺菌する。オゾンは人体に有害であるとともに寿命が長いため、水中に残存したオゾンを除去装置により除去した後の水が利用される。
【０００３】
また、特許文献２に記載される殺菌方法は流水の通路内に紫外線ランプを配置し、紫外線を照射して微生物やウィルスを殺菌する。また、水タンクに貯水された貯水中に薬剤を注入して微生物やウィルスを殺菌する方法も従来から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１９３３９４号公報（第２頁−第５頁、第１図）
【特許文献２】特開平１１−１０４６３１号公報（第２頁−第３頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のオゾンによる水中の殺菌方法によると、水中に残存するオゾンを除去する除去装置を必要とする。また、寿命の長いオゾンが水タンク等から漏れると周囲に蓄積して人体に影響するため、オゾンの漏洩防止対策や周囲に蓄積したオゾンを除去する装置を必要とする。従って、装置全体が複雑になるとともにコストが大きくなる問題があった。
【０００６】
また、上記従来の紫外線による水中の殺菌方法によると、紫外線によって流水の通路等を形成する樹脂が劣化するため、樹脂の保護対策を必要とする。このため、装置が複雑になる問題があった。
【０００７】
また、上記従来の薬剤による水中の殺菌方法によると、殺菌した水を飲料や製氷等の用途に用いることができないため、利用者の利便性が悪くなる問題があった。
【０００８】
本発明は、簡単な構成でコストを削減して利便性を向上できる水中の殺菌方法及び水中殺菌装置を提供することを目的とする。また本発明は、簡単な構成でコストを削減して利便性を向上できる水中殺菌装置を備えた冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の水中の殺菌方法は、正イオンと負イオンとを大気中で発生して水中に導くことにより水中の殺菌を行うことを特徴としている。この構成によると、大気中で発生した正イオン及び負イオンが互いに化学反応して酸化力の高い活性種が生成される。イオンにより生成した活性種は水中に導かれて溶解し、水中の微生物やウィルスを殺菌する。
【００１０】
また本発明は、上記構成の水中の殺菌方法において、前記正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）であり、前記負イオンがＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）であることを特徴としている。この構成によると、大気中で発生したＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及びＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎの化学反応によって活性種である過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。
【００１１】
また本発明は、上記構成の水中の殺菌方法において、水中に気泡を形成し、前記正イオン及び前記負イオンを該気泡に含ませて水中に導くことを特徴としている。この構成によると、気泡に含まれた活性種が気泡と水との界面で微生物やウィルスに接触して殺菌を行う。気泡が水から分離されると気泡に含まれた活性種が水中に溶け込んで微生物やウィルスを殺菌する。
【００１２】
また本発明は、上記構成の水中の殺菌方法において、前記気泡の直径を１μｍ以下にしたことを特徴としている。この構成によると、気泡が水から分離する分離時間が数時間になり、殺菌効果を向上することができる。
【００１３】
また本発明は、上記構成の水中の殺菌方法において、前記正イオン及び前記負イオンにより生成されるＨ2Ｏ2または・ＯＨを水中に導くことを特徴としている。
【００１４】
また本発明の水中殺菌装置は、正イオンと負イオンとを大気中で発生するイオン発生部と、前記イオン発生部で発生したイオンを水中に導く導入部とを備えたことを特徴としている。この構成によると、イオン発生部によって正イオン及び負イオンが大気中で発生する。イオン発生部により発生したイオンは導入部によって水中に導かれる。この時、正イオン及び負イオンが互いに化学反応して酸化力の高い活性種が生成される。イオンにより生成した活性種は水中に導かれて溶解し、水中の微生物やウィルスを殺菌する。
【００１５】
また本発明の水中殺菌装置は、前記正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）であり、前記負イオンがＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）であることを特徴としている。この構成によると、大気中で発生したＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及びＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎの化学反応によって活性種である過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。
【００１６】
また本発明は、上記構成の水中殺菌装置において、前記導入部により水中に気泡を形成し、前記正イオン及び前記負イオンを該気泡に含ませて水中に導くことを特徴としている。この構成によると、気泡に含まれた活性種が気泡と水との界面で微生物やウィルスに接触して殺菌を行う。気泡が水から分離されると気泡に含まれた活性種が水中に溶け込んで微生物やウィルスを殺菌する。
【００１７】
また本発明は、上記構成の水中殺菌装置において、前記導入部がエアーポンプを有することを特徴としている。この構成によると、イオン発生部で発生したイオンがエアーポンプをにより気泡に含まれて水中に導かれる。
【００１８】
また本発明は、上記構成の水中殺菌装置において、前記イオン発生部で発生したイオンを前記エアーポンプに導く送風ファンを設けたことを特徴としている。この構成によると、イオン発生部で発生したイオン送風ファンによって気流に含まれて流通し、エアーポンプに導かれる。エアーポンプにより気泡に含まれたイオンが水中に導かれる。
【００１９】
また本発明は、上記構成の水中殺菌装置において、前記導入部が隔離して水中に浸漬される第１通路及び第２通路を有し、前記正イオンが第１通路を流通して前記負イオンが第２通路を流通することを特徴としている。この構成によると、イオン発生装置で発生した正イオンは第１通路を流通し、気泡に含まれて水中に導かれる。イオン発生装置で発生した負イオンは第２通路を流通し、気泡に含まれて水中に導かれる。正イオンを含む気泡と負イオンを含む気泡とが水中で衝突すると気泡内で活性種を生成し、水中を殺菌する。
【００２０】
また本発明の冷蔵庫は、上記各構成のいずれかに記載の水中殺菌装置と、前記水中殺菌装置によって貯水が殺菌される水タンクと、前記水タンクから給水される製氷皿とを備え、前記製氷皿を冷却して製氷することを特徴としている。この構成によると、水タンクに貯水されると、水中殺菌装置によって水タンク内の貯水が殺菌される。殺菌された貯水は製氷皿に給水され、冷却して製氷が行われる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、正イオンと負イオンとを大気中で発生して水中に導くので、両イオンから生成される活性種が水中に溶解して水中の微生物やウィルスが殺菌される。従って、簡単な構成且つ低コストで水中の微生物やウィルスを殺菌することができる。また、殺菌した水を飲料や製氷に用いることができ、利便性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態の水中殺菌装置を示す側面断面図
【図２】本発明の第１実施形態の水中殺菌装置のイオン発生部を示す斜視図
【図３】本発明の第１実施形態の水中殺菌装置を有する製氷装置を備えた冷蔵庫を示す側面断面図
【図４】本発明の第１実施形態の水中殺菌装置を有する製氷装置を示す側面断面図
【図５】本発明の第１実施形態の水中殺菌装置による殺菌効果を試験した状態を示す模式図
【図６】本発明の第１実施形態の水中殺菌装置による殺菌効果を試験した結果を示す図
【図７】本発明の第２実施形態の水中殺菌装置を示す側面断面図
【図８】本発明の第２実施形態の水中殺菌装置のイオン発生部を示す斜視図
【図９】本発明の第３実施形態の水中殺菌装置を示す側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の水中殺菌装置を示す側面断面図である。水中殺菌装置２６は両端を開口した筒状の送風路３０を有している。送風路３０の一端には送風ファン３２が配され、他端にはエアーポンプ３３が配される。送風ファン３２によりエアーポンプ３３に向かう気流が送風路３０内に発生する。
【００２４】
エアーポンプ３３は給気管３６が延出され、送風路３０内の空気を所定の流量で給気管３６に送出する。エアーポンプ３３は例えば、ダイヤフラム式エアーポンプにより形成され、給気管３６が浸漬された水中に気泡を形成することができる。
【００２５】
送風路３０内には気流の流通方向に沿ってイオン発生部３１が配される。図２はイオン発生部３１の斜視図を示している。イオン発生部３１は印刷電極型に構成され、アルミナ誘電体３１２の表面に配置された放電電極３１１とアルミナ誘電体３１２内に埋め込まれた対向電極３１３とを有している。放電電極３１１は例えば、約１ｃｍ×３ｃｍの矩形に形成され、網目状のパターンを有している。放電電極３１１と対向電極３１の間隔は例えば、約０．２ｍｍに形成される。
【００２６】
放電電極３１１及び対向電極３１３は高圧電源３１４に接続される。高圧電源３１４は正と負の高圧パルス電圧（例えば、周波数６０Ｈｚ、尖頭電圧約２ｋＶ）を交互に生成し、放電電極３１１と対向電極３１３との間に印加する。この時、放電電極３１１の表面において沿面放電により生成されたプラズマによって空気中の酸素（Ｏ2）や水（Ｈ2Ｏ）等の分子がエネルギーを受ける。
【００２７】
電極間の印加電圧が正電圧の場合は空気中の水分子が電離して水素イオン（Ｈ+）を生成する。この水素イオンが溶媒和エネルギーにより空気中の水分子とクラスタリングしてＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）から成る正イオンを主として発生する。電極間の印加電圧が負電圧の場合は空気中の酸素分子または水分子が電離して酸素イオンＯ2-を生成する。この酸素イオンが溶媒和エネルギーにより空気中の水分子とクラスタリングしてＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）から成る負イオンを主として発生する。
【００２８】
この時、正電圧の印加によって水素イオン（Ｈ+）の生成エネルギーである５．１２ｅＶ以上のエネルギーを与える必要がある。負電圧の印加によって酸素イオン（Ｏ2-）の生成エネルギーである０．４４ｅＶ以上のエネルギーを与える必要がある。一方、空気中の窒素から生成される人体に有害な窒素酸化物のイオン（ＮＯ2-、 ＮＯ3-）の生成エネルギーは９．７６ｅＶである。このため、９．７６ｅＶのエネルギーを与える電圧よりも低い印加電圧にする必要がある。また、オゾン（Ｏ3）の生成エネルギーは５．１２ｅＶであり、エネルギーが増加するとオゾンの発生量も増加する。
【００２９】
従って、放電電極３１１と対向電極３１３との間に印加される正電圧は５．１２ｅＶ以上且つ５．１２ｅＶ近傍のエネルギーを与える電圧に設定される。また、放電電極３１１と対向電極３１３との間に印加される負電圧は正電圧と同様に５．１２ｅＶ以上且つ５．１２ｅＶ近傍のエネルギーを与える電圧にすることができる。該負電圧を０．４４ｅＶ以上５．１２ｅＶ未満のエネルギーを与える電圧に設定するとより望ましい。これにより、人体に無害なオゾンや窒素酸化物の発生を抑制してＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及びＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎを主に発生させることができる。
【００３０】
Ｈ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及びＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎは空気中で式（１）〜（３）に示すように、衝突により酸化力の大きい活性種であるヒドロキシラジカル（・ＯＨ）や過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を生成する。ここで、ｍ’、ｎ’は任意の自然数である。
【００３１】
Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ→・ＯＨ＋1/2Ｏ2＋(ｍ＋ｎ)Ｈ2Ｏ ・・・（１）
Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ＋Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ’＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ’
→ 2・ＯＨ＋Ｏ2＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ2Ｏ ・・・（２）
Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ＋Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ’＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ’
→ Ｈ2Ｏ2＋Ｏ2＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ2Ｏ ・・・（３）
【００３２】
後述するように、ヒドロキシラジカルや過酸化水素から成る活性種はエアーポンプ３３によって水中に供給され、水中の微生物やウィルスを殺菌する。従って、送風路３０、送風ファン３２、エアーポンプ３３及び給気管３６はイオン発生部３１で発生したイオンを水中に導く導入部を構成する。
【００３３】
図３は上記構成の水中殺菌装置２６を有する製氷装置５を備えた冷蔵庫１の側面断面図を示している。冷蔵庫１は上方から順に冷蔵室２、冷凍室３、野菜室４が配される。製氷装置５は冷蔵室３内に設置された水タンク６と冷凍室４内に設置された製氷皿７とを有している。冷凍室４内には製氷皿７の下方に貯氷容器８が設けられる。
【００３４】
図４は製氷装置５の詳細を示す側面断面図である。水タンク６は注水を行う注水部２１が上面に設けられ、数回の製氷に用いられる水を貯水する。水タンク６には給水ポンプ２２を接続した給水パイプ２５が取り付けられる。給水パイプ２５の一端は水タンク６の底面近傍に配して貯水に浸漬され、他端は製氷皿７の上方に配される。給水ポンプ２２の駆動によって矢印Ａに示すように給水パイプ２５を介して製氷皿７に給水される。製氷皿７に供給された水は冷却により製氷され、所定の離氷動作により貯氷容器８内に脱落して貯氷される。
【００３５】
水タンク６の天井面には前述の水中殺菌装置２６が取り付けられる。水中殺菌装置２６の給気管３６は水タンク６の貯水に浸漬される。イオン発生部３１で発生したイオンやイオンから生成される活性種は送風ファン３２によってエアーポンプ３３に導かれる。そして、エアーポンプ３３によってイオン及び活性種を含む気泡Ｂが水中に導かれる。この時、気泡Ｂ内で正イオン及び負イオンによって活性種が順次生成される。
【００３６】
水中の気泡Ｂが消滅するとヒドロキシラジカルや過酸化水素から成る活性種は水中に溶解する。水中に溶解した活性種によって細菌等の微生物の細胞膜やウィルスの外郭を破壊してその増殖能力を喪失させる。これにより、水中の微生物やウィルスを殺菌することができ、衛生的な氷を得ることができる。
【００３７】
また、気泡Ｂ内の活性種は気泡Ｂと水との界面で微生物やウィルスと接触して殺菌を行う。活性種は水中に溶解するよりも気泡内に留まる方が消滅が遅くなる。このため、活性種を気泡に含んで水中に導くことによって活性種による殺菌を長時間行うことができ、殺菌力を向上させることができる。
【００３８】
直径が数ｎｍ〜数ｍｍ程度の気泡Ｂはエアーポンプ３３の吐出側に連続気泡多孔質体等を設けることにより、容易に形成することができる。気泡Ｂの大きさが小さい程、水中に供給される気泡Ｂの総表面積が大きくなるとともに、気泡Ｂが水から分離して消滅する分離時間が長くなる。これにより、活性種を長く保持して気泡の広い範囲の界面で殺菌することができ、殺菌効果を向上することができる。気泡Ｂの直径を１μｍ以下にすると分離時間が数時間になるため、殺菌効果をより向上することができる。
【００３９】
尚、気泡Ｂの大きさを可変する装置を設けてもよく、エアーポンプ３３の流量を可変してもよい。エアーポンプ３３の流量を可変すると、水に溶解する活性種の量を調節することができる。これにより、水中に存在する微生物やウィルスの多い環境や少ない環境等の状況に応じて、適切な量の活性種を水に溶解させることができる。エアーポンプ３３の流量の可変は駆動電圧、駆動電圧波形、駆動電流波形を変化させて行うことができる。また、給気管３６に流量制御弁を設けてエアーポンプ３３の流量を可変してもよい。
【００４０】
図５は本実施形態の水中殺菌装置２６による殺菌効果を確認する試験状態を模式的に示している。水中殺菌装置２６は水タンク３５内に給気管３６を浸漬し、容積が１．７Ｌの密閉容器４０内に水中殺菌装置２６及び水タンク３５が配される。イオン発生部３１で発生したイオンは送風ファン３２によりエアーポンプ３３に導かれ、エアーポンプ３３により水タンク３５内に導かれる。
【００４１】
水タンク３５内には水１ｍＬあたり約１０7個の大腸菌を混入させている。イオン発生部３１の駆動開始時及び駆動開始から３時間、７時間、２４時間経過時の菌液をそれぞれ採取する。そして、採取した菌液をペトリフィルムに１ｍＬ塗布して３７度恒温槽で２４時間培養した後の総菌数を数えている。また、比較のために、イオン発生部３１を駆動せずに水タンク３５を設置時及び設置後３時間、７時間、２４時間経過時も同様に総菌数を数えている。
【００４２】
表１及び図６は上記の試験結果を示している。図６において、縦軸は総菌数（単位：ＣＦＵ）を示しており、横軸は時間（単位：Ｈｒ）を示している。また、図中、Ｄはイオン発生部３１を駆動した状態を示し、Ｅはイオン発生部３１を駆動しない状態を示している。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１及び図６によると、イオン発生部３１を駆動しない場合の初期の総菌数が１．４７×１０7ＣＦＵである。そして、３時間後、７時間後は１０7ＣＦＵオーダーの総菌数が存在し、２４時間後には１．１１×１０6ＣＦＵへと自然減衰した。一方、イオン発生部３１を駆動した場合は、初期の総菌数が１．４７×１０7ＣＦＵであり、３時間後には１０6ＣＦＵオーダーに減少し、７時間後にはほぼ０ＣＦＵに減少した。
【００４５】
この結果から、大気中で発生した正イオンＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及び負イオンＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎを水中に導いて水中の大腸菌が殺菌されたことがわかる。
【００４６】
本実施形態によると、正イオンと負イオンとを大気中で発生して水中に導くので、両イオンから生成される活性種が水中に溶解して水中の微生物やウィルスが殺菌される。従って、簡単な構成且つ低コストで水中の微生物やウィルスを殺菌することができる。また、薬剤を補充する必要もなく、殺菌した水により衛生的な氷を作成することができ、利便性を向上することができる。
【００４７】
また、正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍであり、負イオンがＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎであるので、活性種であるＨ2Ｏ2または・ＯＨを生成して水中の微生物やウィルスを確実に殺菌することができる。
【００４８】
また、水中に気泡Ｂを形成し、正イオン及び負イオンを気泡Ｂに含ませて水中に導くので、イオンから生成される活性種による殺菌を長時間行うことができ、殺菌力を向上させることができる。
【００４９】
また、気泡Ｂの直径を１μｍ以下にしたので、気泡Ｂが水から分離する分離時間が数時間になり、殺菌効果をより向上することができる。
【００５０】
また、正イオン及び負イオンにより生成されるＨ2Ｏ2または・ＯＨから成る活性種を水中に導くので、活性種の酸化力によって微生物やウィルスを殺菌することができる。
【００５１】
次に、図７は第２実施形態の水中殺菌装置を示す側面断面図である。説明の便宜上、前述の図１〜図４に示す第１実施形態と同一の部分は同一の符号を付している。水中殺菌装置２７は一端を開口した筒状の送風路６６を有している。送風路６６の開口端には送風ファン３２が配され、他端には二方向に分岐する第１通路６１、第２通路６２が設けられる。第１、第２通路６１、６２は水中に浸漬され、それぞれ先端にエアーポンプ６３、６４が配される。エアーポンプ６３、６４は例えば、ダイヤフラム式エアーポンプにより形成され、水中に気泡Ｂを形成することができる。
【００５２】
送風路６６内には第１、第２通路６１、６２の上流側にイオン発生部６０が配される。図８はイオン発生部６０の斜視図を示している。イオン発生部６０は基板６０４上に対向電極６０１及び放電電極６０２ａ、６０２ｂが取り付けられる。放電電極６０２ａ、６０２ｂは所定の間隔で針状に形成される。対向電極６０１は放電電極６０２ａ、６０２ｂの周囲に配され、放出孔６０３を形成する。
【００５３】
一方の放電電極６０２ａには高圧電源３１４から正電圧が印加され、他方の放電電極６０２ｂには高圧電源３１４から負電圧が印加される。これにより、放電電極６０２ａ、６０２ｂの先端部と対向電極６０１の間で放電が起こり、プラズマが発生する。生成されたプラズマにより空気中の酸素（Ｏ2）及び水（Ｈ2Ｏ）等の分子がエネルギーを受けて電離する。これにより、正イオンとしてＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）と、負イオンとしてＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）とを発生して放出孔６０３から放出する。
【００５４】
放電電極６０２ａは第１通路６１に臨んで配され、放電電極６０２ｂは第２通路６２に臨んで配される。このため、放電電極６０２ａから発生した正イオンは第１通路６１を流通し、エアーポンプ６３によって気泡Ｂに含まれて水中に導かれる。放電電極６０２ｂから発生した負イオンは第２通路６２を流通し、エアーポンプ６４によって気泡Ｂに含まれて水中に導かれる。従って、送風路６６、送風ファン３２、第１、第２通路６１、６２、エアーポンプ６３、６４はイオン発生部６０で発生したイオンを水中に導く導入部を構成する。
【００５５】
正イオンを含む気泡Ｂと負イオンを含む気泡Ｂとは水中で衝突し、Ｈ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及びＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎから活性種であるヒドロキシラジカルや過酸化水素を生成する。これにより、水中に溶解した活性種や気泡Ｂ内に生成された活性種によって水中の微生物やウィルスが殺菌される。
【００５６】
本実施形態によると、第１実施形態と同様に、正イオンと負イオンとを大気中で発生して水中に導くので、両イオンから生成される活性種が水中に溶解して水中の微生物やウィルスが殺菌される。従って、簡単な構成且つ低コストで水中の微生物やウィルスを殺菌することができる。また、薬剤を補充する必要もなく、殺菌した水により衛生的な氷を作成することができ、利便性を向上することができる。
【００５７】
また、第１、第２通路６１、６２によって正イオンと負イオンとを隔離して水に導くことにより、クラスタリングする前のイオンの再結合による消滅を抑制することができる。従って、イオンを高濃度で保つことができ、殺菌効率をより高めることができる。
【００５８】
尚、本実施形態のイオン発生部６０を第１実施形態の水中殺菌装置２６に設けてもよい。
【００５９】
次に、図９は第３実施形態の水中殺菌装置を示す側面断面図である。説明の便宜上、前述の図１〜図４に示す第１実施形態と同一の部分は同一の符号を付している。本実施形態は第１実施形態のエアーポンプ３３（図１参照）に替えて水ポンプ５５及びエジェクタ５０が設けられる。その他の部分は第１実施形態と同様である。
【００６０】
送風路３０の一端には送風ファン３２が配され、イオン発生部３１の下流側にはエジェクタ５０が配される。エジェクタ５０の一端には水ポンプ５５を介して水タンク３５と接続される流入管５７が導出される。エジェクタ５０の他端には水タンク３５の貯水に浸漬される流出管５６が導出される。エジェクタ５０には流路を絞られた絞り部５０ａが形成され、絞り部５０ａの周面には送風路３０に臨む空気の流入口５１が設けられる。
【００６１】
水ポンプ５５の駆動によって水タンク３５内の水が流入管５７を介してエジェクタ５０に流入し、流出管５６を介して水タンク３５に送出されて循環する。エジュクタ５０の絞り部５０ａを通過する水は流速が増加して圧力が低下する。この時、絞り部５０ａに設けた流入口５１を介して送風路３０内のイオン及び活性種を含む空気がエジェクタ５０に吸込まれる。これにより、イオン及び活性種を含む気泡Ｂが水中に導かれる。従って、送風路３０、送風ファン３２、エジェクタ５０、水ポンプ５５、流入管５７、流出管５６はイオンを水中に導入する導入部を構成する。
【００６２】
これにより、水中に溶解した活性種や気泡Ｂ内に生成された活性種によって水中の微生物やウィルスが殺菌される。
【００６３】
本実施形態によると、第１実施形態と同様に、正イオンと負イオンとを大気中で発生して水中に導くので、両イオンから生成される活性種が水中に溶解して水中の微生物やウィルスが殺菌される。従って、簡単な構成且つ低コストで水中の微生物やウィルスを殺菌することができる。また、薬剤を補充する必要もなく、殺菌した水により衛生的な氷を作成することができ、利便性を向上することができる。
【００６４】
また、水タンク３５の貯水の循環経路に設けられるエジェクタ５０が送風路３０内に配置されるので、水中に気泡Ｂを容易に形成することができる。
【００６５】
尚、第２実施形態のイオン発生部６０を本実施形態の水中殺菌装置２８に設けてもよい。
【００６６】
第１〜第３実施形態において、イオンや活性種を気泡Ｂに含んで水中に導いているが、イオンや活性種を含む気流を水面に向けて送出してイオンや活性種を水中に導いてもよい。これにより、活性種が水中に溶解して水中の微生物やウィルスを殺菌することができる。この時、水面の波立ちによって気流と水との接触面積が増加し、イオンや活性種が水中に取り込まれやすくなる。
【００６７】
また、水中殺菌装置２６、２７、２８により殺菌した水を飲料用や蒸気調理等に用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明によると、製氷装置を備えた冷蔵庫、飲料水浄化装置、蒸気調理器等に利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ 冷蔵庫
２ 冷蔵室
３ 冷凍室
４ 野菜室
５ 製氷装置
６ 水タンク
７ 製氷皿
８ 貯氷容器
２１ 注水部
２２ 給水ポンプ
２５ 給水パイプ
２６、２７、２８ 水中殺菌装置
３０ 送風路
３１、６０ イオン発生部
３２、６５ 送風ファン
３３、６３、６４ エアーポンプ
３５ 水タンク
４０ 密閉容器
５０ エジェクタ
５５ 水ポンプ
６１ 第１通路
６２ 第２通路
３１１、６０２ａ、６０２ｂ 放電電極
３１２ アルミナ誘電体
３１３、６０１ 対向電極
３１４ 高圧電源
６０３ 放出孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正イオンと負イオンとを大気中で発生して水中に導くことにより水中の殺菌を行うことを特徴とする水中の殺菌方法。
【請求項２】
前記正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）であり、前記負イオンがＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）であることを特徴とする請求項１に記載の水中の殺菌方法。
【請求項３】
水中に気泡を形成し、前記正イオン及び前記負イオンを該気泡に含ませて水中に導くことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水中の殺菌方法。
【請求項４】
前記気泡の直径を１μｍ以下にしたことを特徴とする請求項３に記載の水中の殺菌方法。
【請求項５】
前記正イオン及び前記負イオンにより生成されるＨ2Ｏ2または・ＯＨを水中に導くことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の水中の殺菌方法。
【請求項６】
正イオンと負イオンとを大気中で発生するイオン発生部と、前記イオン発生部で発生したイオンを水中に導く導入部とを備えたことを特徴とする水中殺菌装置。
【請求項７】
前記正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）であり、前記負イオンがＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）であることを特徴とする請求項６に記載の水中殺菌装置。
【請求項８】
前記導入部により水中に気泡を形成し、前記正イオン及び前記負イオンを該気泡に含ませて水中に導くことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の水中殺菌装置。
【請求項９】
前記導入部がエアーポンプを有することを特徴とする請求項８に記載の水中殺菌装置。
【請求項１０】
前記イオン発生部で発生したイオンを前記エアーポンプに導く送風ファンを設けたことを特徴とする請求項９に記載の水中殺菌装置。
【請求項１１】
前記導入部が隔離して水中に浸漬される第１通路及び第２通路を有し、前記正イオンが第１通路を流通して前記負イオンが第２通路を流通することを特徴とする請求項６〜請求項１０のいずれかに記載の水中殺菌装置。
【請求項１２】
前記正イオン及び前記負イオンにより生成されるＨ2Ｏ2または・ＯＨを水中に導いたことを特徴とする請求項６〜請求項１１のいずれかに記載の水中殺菌装置。
【請求項１３】
請求項６〜請求項１２のいずれかに記載の水中殺菌装置と、前記水中殺菌装置によって貯水が殺菌される水タンクと、前記水タンクから給水される製氷皿とを備え、前記製氷皿を冷却して製氷することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項１】
正イオンと負イオンとを大気中で発生して水中に導くことにより水中の殺菌を行うことを特徴とする水中の殺菌方法。
【請求項２】
前記正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）であり、前記負イオンがＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）であることを特徴とする請求項１に記載の水中の殺菌方法。
【請求項３】
水中に気泡を形成し、前記正イオン及び前記負イオンを該気泡に含ませて水中に導くことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水中の殺菌方法。
【請求項４】
前記気泡の直径を１μｍ以下にしたことを特徴とする請求項３に記載の水中の殺菌方法。
【請求項５】
前記正イオン及び前記負イオンにより生成されるＨ2Ｏ2または・ＯＨを水中に導くことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の水中の殺菌方法。
【請求項６】
正イオンと負イオンとを大気中で発生するイオン発生部と、前記イオン発生部で発生したイオンを水中に導く導入部とを備えたことを特徴とする水中殺菌装置。
【請求項７】
前記正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）であり、前記負イオンがＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）であることを特徴とする請求項６に記載の水中殺菌装置。
【請求項８】
前記導入部により水中に気泡を形成し、前記正イオン及び前記負イオンを該気泡に含ませて水中に導くことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の水中殺菌装置。
【請求項９】
前記導入部がエアーポンプを有することを特徴とする請求項８に記載の水中殺菌装置。
【請求項１０】
前記イオン発生部で発生したイオンを前記エアーポンプに導く送風ファンを設けたことを特徴とする請求項９に記載の水中殺菌装置。
【請求項１１】
前記導入部が隔離して水中に浸漬される第１通路及び第２通路を有し、前記正イオンが第１通路を流通して前記負イオンが第２通路を流通することを特徴とする請求項６〜請求項１０のいずれかに記載の水中殺菌装置。
【請求項１２】
前記正イオン及び前記負イオンにより生成されるＨ2Ｏ2または・ＯＨを水中に導いたことを特徴とする請求項６〜請求項１１のいずれかに記載の水中殺菌装置。
【請求項１３】
請求項６〜請求項１２のいずれかに記載の水中殺菌装置と、前記水中殺菌装置によって貯水が殺菌される水タンクと、前記水タンクから給水される製氷皿とを備え、前記製氷皿を冷却して製氷することを特徴とする冷蔵庫。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１１５７７７（Ｐ２０１２−１１５７７７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６８５４１（Ｐ２０１０−２６８５４１）
【出願日】平成２２年１２月１日（２０１０．１２．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１日（２０１０．１２．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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