活性粒子発生装置
【課題】 低濃度のオゾンと高濃度のイオンを含む気体を発生させることを目的とする。
【解決手段】 活性粒子発生電極７，８が設けられ、この電極に電圧を供給することにより起こる放電により、取り込まれた気体を活性化する活性粒子発生室５を備えた活性粒子発生装置において、上記活性粒子発生電極に供給する電圧を間欠的にするパルス発生器２３を備え、上記パルス発生器のパルス周波数を制御して、イオン発生量をほぼ一定に保ちながらオゾン発生量を変化させるようにした。また、上記パルス発生器のパルス周波数を制御して、０．１ｐｐｍ以下のオゾンと少なくとも１０4個／ｃｍ3のイオンを含む気体を発生させるようにした。
【解決手段】 活性粒子発生電極７，８が設けられ、この電極に電圧を供給することにより起こる放電により、取り込まれた気体を活性化する活性粒子発生室５を備えた活性粒子発生装置において、上記活性粒子発生電極に供給する電圧を間欠的にするパルス発生器２３を備え、上記パルス発生器のパルス周波数を制御して、イオン発生量をほぼ一定に保ちながらオゾン発生量を変化させるようにした。また、上記パルス発生器のパルス周波数を制御して、０．１ｐｐｍ以下のオゾンと少なくとも１０4個／ｃｍ3のイオンを含む気体を発生させるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンやオゾン等の活性粒子を利用して、食品、調理用品、その他摂取時に必要なもの等の食に関連するものや、公衆衛生上、微生物の繁殖防止を要する物体表面及びそれらの物体を収納する空間に存在する微生物の増殖を防止する微生物繁殖防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１４は例えば特開平７−１１５９４６号公報に示された従来の微生物繁殖防止装置を示す構成図であり、図において１は外部の気体、２は気体１を取り込むファン（送風機）、３はファン２により取り込まれた気体１が通気する通気路、４は気体１を取り込む供給口、５は通気路３内に設置され、取り込まれた気体１に対して電子を電離することによりその気体１をイオン化する電離室、６は絶縁材料からなるブッシング、７はタングステン、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属材料からなる金属針電極、８は金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極、９は金属平板接地電極８上に蒸着または密着により取り付けられたセラミック、ガラス、石英等の誘電材料からなる平板状の誘電体、１０は電離室５でイオン化された、オゾンを含むイオン化された気体、１１は通気路３内に設置され、電離室５でオゾンを含むイオン化された気体１０に含まれるオゾンを分解し、そのオゾンを含むイオン化された気体１０からオゾンを除去するオゾン分解室であり、二酸化マンガン、活性アルミナ等のオゾン分解触媒が充填されている。１２はオゾン分解室１１を通気路３から電気的に絶縁する絶縁体、１３はオゾンを含まないイオン化された気体、１４は微生物が繁殖する物体、１５は微生物が繁殖する物体１４を収納する空間を有し、オゾン分解室１１でオゾンが除去されたオゾンを含まないイオン化された気体１３が供給されるイオン処理室、１６は高圧発生器、１７はオゾンを含まないイオン化された気体１３をイオン処理室１５に供給するガス入口、１８はイオン処理室１５の外に使用済みのオゾンを含まないイオン化された気体１３を放出するためのガス出口である。
【０００３】
次に動作について説明する。
まず、ファン２が外部の気体１を供給口４から取り込み、通気路３を経て電離室５内に導く。
この電離室５内には、複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された誘電体９に密着して取り付けられた金属平板接地電極８とが両電極７，８間の間隔（ギャップ長）を数mmとして配設されており、両電極７，８間に数kVの交流高電圧を印加すると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電と呼ばれる放電が起こる。
そして、気体１が放電中の電離室５内に導かれると、気体１に含まれる酸素分子等と電子が衝突して酸素分子等がイオン化し、気体１にイオンが含まれることになる。
【０００４】
しかしながら、外部の気体１には酸素分子が含まれているため、コロナ放電によりイオンが発生すると同時にオゾンも発生する。因みに、このオゾンは酸化力が強いためオゾン濃度が高くなると有害である。
そこで、オゾンを含むイオン化された気体１０が流れる通気路３内の下流側に通気路３から電気的に絶縁してオゾン分解室１１にオゾン分解触媒を配置し、このオゾン分解触媒によりオゾンを含むイオン化された気体１０からオゾンを除去し、オゾンを含まないイオン化された気体１３を作り出している。
【０００５】
このようにして、作り出したオゾンを含まないイオン化された気体１３を微生物が繁殖する物体１４を収納する空間を有するイオン処理室１５に供給して、物体１４に付着した微生物の繁殖を抑える。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１１５９４６号公報（段落［００６６］、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の微生物繁殖防止装置は以上のように構成されており、この装置で発生させたイオンは微生物の増殖を抑制する効果を有している。しかしながら、イオンの発生量には限界があり、また気体中のイオン濃度を高くするほど、イオンの自己分解量が増加するため、物体に付着した微生物に高濃度のイオンを十分に供給できないという問題点があった。また、イオン単独では、イオン処理を停止すると、微生物が増殖を再び開始するなど十分な微生物増殖抑制効果が得られないという問題点があった。
一方、オゾンを用いて微生物の増殖を抑制する場合、０.１ppm以上のオゾン濃度で処理することが必要であるが、０.１ppm以上の濃度域では、オゾンが有する高酸化力のために、例えば食品によっては変色・変質したり、機材が腐食するなどの問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解消するために鋭意研究の結果、微生物の増殖を抑制するイオンを含んだ気体中に、低濃度に制御されたオゾンを含ませ、オゾンとイオンの相乗効果により、微生物の増殖防止能力を高めることができることを見出しなされたものである。
【０００９】
本発明の目的は、イオンを高濃度に発生させることができ、しかもオゾンの発生量を抑制してオゾンを低濃度に制御することができる微生物の増殖防止能力の高い微生物繁殖防止装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の活性粒子発生装置は、活性粒子発生電極が設けられ、上記電極間に直流電圧を印加することにより起こる放電により、取り込まれた酸素を含む気体をイオン化およびオゾン化する活性粒子発生室と、上記活性粒子発生電極に供給する直流電圧を間欠的にするパルス発生器と、上記活性粒子発生室に上記気体を取り込むためのファンとを備えたものである。
【００１１】
本発明の活性粒子発生装置は、活性粒子発生室に配置された活性粒子発生電極間に直流パルス電圧を印加することにより起こる放電により、上記活性粒子発生室にファンにより供給された酸素を含む気体をイオン化およびオゾン化する活性粒子発生方法であって、上記気体の流速を一定に保ちながら上記直流パルス電圧のパルス周波数を制御して、イオン発生量をほぼ一定に保ちながらオゾン発生量を制御するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、活性粒子発生電極に供給する電圧を間欠的にするパルス発生器を備え、上記パルス発生器のパルス周波数を制御して、イオン発生量をほぼ一定に保ちながらオゾン発生量を変化させるようにしたので、オゾン濃度を低濃度域に保ちながら、イオン濃度を高めることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図について説明する。
図１は本発明の実施の形態１による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。図において、１は外部の気体、２は気体１を取り込むファン、３はファン２により取り込まれた気体１が通気する通気路、４は気体１を取り込む供給口、５は通気路３内に設置され、下記の活性粒子発生電極間に高電圧を印加することにより起こる放電により取り込まれた気体１をイオン化するとともにオゾン化する活性粒子発生室で、この場合は電離室、６は絶縁材料からなるブッシング、７，８は活性粒子発生電極で、この場合はタングステン、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属材料からなる金属針電極７と、金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極、１０は電離室５でイオン化された、オゾンを含むイオン化された気体（イオン化気体と記す）、１４は微生物が繁殖する物体、２１は金属針電極７の近傍で放電を起こすための高電圧の源となる電力を供給する入力電源、２２は入力電源２１から供給された一次電圧を変換および昇圧する昇圧変換器、２３は昇圧変換器２２で昇圧された高電圧をパルス化するパルス変換器である。なお、本実施の形態では、入力電源２１は交流１００Ｖとし、昇圧変換器２２により、入力された交流１００Ｖは負極性の直流高電圧として出力されるケースについて説明する。
【００１４】
次に動作について説明する。
まず、ファン２が外部の気体１を供給口４から取り込み、通気路３を介して電離室５内に導く。
この電離室５内には、複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８とが、金属針電極７と金属平板接地電極８との間隔（ギャップ長）を数mmに保持して設けられている。ここで、昇圧変換器２２によって作られ、パルス変換器２３によってパルス化された数kVの負極性直流パルス高電圧を金属針電極７に印加すると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電が起こる。
【００１５】
そして、この放電中の電離室５内に酸素分子を含有している気体１が導かれると、気体１に含まれる酸素分子等と電子が付着することにより、酸素分子等が負イオン化するとともに、酸素分子が電子と衝突解離することにより、オゾンが生成されて、オゾンと負イオンの双方が含まれたオゾンを含むイオン化気体１０が発生することになる。
【００１６】
加えて、本実施の形態では、パルス変換器２３により金属針電極７に印加される負極性直流パルス高電圧のパルス周波数を制御しているので、放電時に流れる電流が低減され、オゾンの生成量が抑制される。
なお、オゾンは酸化力が強くオゾン濃度が高くなると、人体に有害であるとともに、構成物体の材料を腐食する虞れがあるため、イオン化気体１０中のオゾン濃度は安全であるとされている作業基準値の０.１ppm以下になるように制御する必要がある。また、このようなオゾンを含んだ気体を食品保存などに適用する場合、実験によれば、オゾン濃度が０.０５ppmを越えると、食品そのものを変質・変色させてしまうことがわかり、オゾンを含んだ気体を使用する際には、オゾン濃度は０.０５ppm以下にしなければならないことが明らかになった。
【００１７】
そのため、本実施の形態では上記のようにしてオゾンの生成量を抑制し、低濃度（０.０５ppm以下）のオゾンを含んだイオン化気体１０を生成し、これを微生物が繁殖している物体１４に供給している。通常の場合は、空気を供給気体１としているので、低濃度のオゾンを含んだイオン化空気１０が供給される。
また、このときのイオン化空気１０中のイオン濃度は、微生物が繁殖している物体１４の状態にもよるが、実験によれば、空気中に通常存在するイオン濃度（数１０〜１００個／cm3 程度）の数百倍程度にする必要があり、この濃度域に達すると増殖を防止される微生物（細菌類）が現れてくる。しかし、好ましくはその１０００倍以上のイオン濃度、すなわち１０4個／cm3以上にするのが、様々な微生物の増殖を防止するのに有効である。従って、１０4個／cm3以上の高濃度のイオンを含むイオン化気体を供給するようにしている。
以上のように、微生物が繁殖（付着）した物体１４表面に対してイオンおよびオゾンが継続して供給されることになるので、イオンとオゾンの相乗効果により、どちらか一方では微生物の繁殖を抑制できない濃度域でも、微生物の増殖を抑えられることになる。
【００１８】
ここで、放電時に流れる電流を制御することにより、イオン化気体１０中のオゾン濃度を低濃度に維持しながら、負イオンのみを大量に発生できることを実証するために実施した一実験例について説明する。
図２は印加電圧のパルス周波数と負イオンおよびオゾン発生量との関係を示した特性図である。実線の特性曲線はパルス周波数と負イオン発生量との関係を、破線の特性曲線はパルス周波数とオゾン発生量との関係を示している。この実験例は、長さ１cmの金属針電極７を５mm間隔で５本配置し、この金属針電極７と、幅１cm、長さ３cmの金属平板接地電極８のギャップ長を１０mm、金属針電極７に印加される負極性直流パルス高電圧のゼロピーク電圧を８kV、両電極間を通過する空気の風速を約１m／sとし、供給する空気の温度を２０℃、湿度を６０％として測定したものである。
【００１９】
この図２からわかるように、パルス周波数が増加するにつれて、オゾン発生量は一次関数的に増加するが、負イオン発生量はほぼ一定となることが確認された。
例えば、パルス周波数を５００Hzとした場合、ガス流量５０L／minの空気中のオゾン濃度を０.０３ppmに維持しながら、負イオン濃度を３×１０6 個／cm3 にすることができる。
このように、パルス周波数を制御することにより、オゾン濃度を低濃度域に保ちながら、負イオン濃度を高められることが分かる。
【００２０】
なお、上記実験例では金属針電極７の針の本数を金属平板接地電極８の面積３cm2 当たり５本としたが、さらに本数を増加させれば負イオンの発生量を増加させることは可能である。しかし、同時にオゾンの発生量も増加するため、パルス周波数を低下させる必要がある。
【００２１】
また、上記実験例では、直流パルス高電圧のゼロピーク電圧を８kVとし、ギャップ長を１０mmとしたが、ある程度の範囲（コロナ放電領域）内であれば、印加電圧をさらに高めたり、または、ギャップ長をさらに短くすることにより、負イオンの発生量を増加させることができる。しかし、この際同時にオゾン発生量も増加するので、パルス周波数を低下させる必要がある。さらに、上記領域を越えて印加電圧をさらに高めたり、または、ギャップ長をさらに短くすることは短絡を生じさせ、非常に危険である。
【００２２】
また、本実験例では風速が約１m／sの空気を両電極７，８間に流したが、空気の風速を０.１〜３.０m／sの範囲において変化させた場合、負イオン発生量は風速が大きくなる程増加する。しかし、通気路３に流れる空気流量が増加するため、空気中のオゾン濃度は低下するので、パルス周波数を増加させる必要がある。
【００２３】
次に、低濃度のオゾンを含んだイオン化気体１０によって微生物の繁殖が抑えられることを実験例を用いて説明する。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１は微生物が繁殖する物体１４として、寒天培地に人工的に植え付けたバクテリア（黄色ブドウ球菌）を保持したシャーレを用意し、負イオンとオゾンを含んだ混合ガス処理の効果を調べたものである。ここで、シャーレに供給するオゾンを含んだイオン化空気１０中の負イオン濃度は約１０6 個／cm3 とした。この際、電離室５内の電極間に印加する電圧は約１５kVとした。
なお、微生物が繁殖する物体（シャーレ）１４に供給する空気１の温度は２０℃、湿度は８０〜９０％とし、負イオン濃度約１０6個／cm3で、オゾン濃度 ０．０３ppmのオゾンを含んだイオン化空気１０で３日間連続的に処理した。
比較項目として、負イオンおよびオゾンともに発生させずに２０℃の空気で処理した場合、負イオン濃度約１０6 個／cm3 で、オゾン濃度０．００２ppm以下の２０℃のイオン化空気で処理した場合、およびオゾン濃度０．０５ppmで、負イオン濃度約１０2 個／cm3 以下の２０℃のオゾン化空気で処理した場合を加えた。
【００２６】
実験結果は、表１に示したように、イオンおよびオゾンを発生させずに２０℃の空気で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は約９００個／シャーレであり、負イオン濃度約１０6個／cm3でオゾン濃度０.００２ppm以下の２０℃のイオン化空気で処理した場合、３日間の処理直後のバクテリアのコロニー数は約１００個／シャーレとなり、微生物の増殖抑制効果はみられたが、イオン処理を停止すると、バクテリアのコロニー数は約７００個／シャーレに達し、イオン処理では、十分な微生物増殖防止効果が得られないことがわかった。また、オゾン濃度０.０５ppmで負イオン濃度約１０2個／cm3以下の２０℃のオゾン化空気で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は約８００個／シャーレとなり、オゾン処理によりバクテリアの増殖は若干抑えられるが、その効果はあまり無いことが分った。
【００２７】
一方、温度２０℃、負イオン濃度約１０6個／cm3、オゾン濃度０.０３ppmのオゾンを含んだイオン化空気１０で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は０個／シャーレとなり、完全に増殖が抑制される効果が得られた。
また、オゾンを含んだイオン化空気１０で処理した寒天培地を、処理を止めて、そのまま室温（約２０℃）に放置した場合、バクテリアの再増殖はほとんど認められなかった。
【００２８】
以上のように上記実験結果によると、寒天培地に植え付けたバクテリアで、オゾンを含んだイオン化気体１０の方が、イオン化気体単独あるいはオゾン単独の場合に比べて、オゾンと負イオンの相乗効果により、微生物の増殖を防止する能力を大きくできるとともに、バクテリアを死滅させることができることが認められた。
【００２９】
なお、表１では、好気性の球菌である黄色ブドウ球菌を用いて、低濃度のオゾンを含んだイオン化気体の効果を示したが、他の細菌、例えば形態が違う緑膿菌、大腸菌やサルモネラ菌等の好気性の桿菌についても同様の効果が得られた。
また、胞子を形成する好気性の桿菌であるバチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属細菌等や、真菌類であるカビ等についても同様の効果が得られ、増殖を抑制することができると考えられる。
【００３０】
本実験例では、オゾン濃度を約０.０３ppm、負イオン濃度を約１０6個／cm3とした場合のオゾンを含んだイオン化空気処理についての微生物増殖抑制効果を示したが、微生物が繁殖している物体１４に供給されるオゾンを含んだイオン化気体１０中の負イオン濃度およびオゾン濃度は、物体１４表面に存在している微生物の種類や処理方法等によって変更することが好ましい。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、オゾンと負イオンを含んだイオン化気体１０を用いて処理した場合についての効果を示したが、昇圧変換器２２とパルス変換器２３よって正極性の直流パルス高電圧を作り出し、電離室５内の金属針電極７に正極性の直流パルス高電圧を印加して正イオンとオゾンを生成し、そのオゾンと正イオンを含んだイオン化気体１０を微生物が繁殖する物体１４に供給するようにしても同様の効果が得られるが、負イオンの方が正イオンに比べて微生物の繁殖を防止する効果が大きい。
【００３２】
また、昇圧変換器２２とパルス変換器２３よって交流パルス高電圧を作り出し、電離室５内の金属針電極７に交流パルス高電圧を印加して、負イオン、正イオンおよびオゾンを生成し、そのオゾンと正および負のイオンを含んだイオン化気体１０を微生物が繁殖する物体１４に供給するようにしても同様の効果が得られるが、イオン化気体１０中に負イオンと正イオンが同等量含まれていると、正イオンと負イオンが再結合して、イオンの消滅が早くなり、微生物の繁殖を防止する効果が小さくなる。したがって、気体１０中には単極性のイオンのみを発生させるようにすることが望ましい。
【００３３】
また、上記実施の形態では、処理期間中イオン濃度およびオゾン濃度を一定に維持して処理を行うものについて示したが、処理期間中、パルス周波数の値を変更するようにして、イオン濃度は高濃度に保ちながら、オゾン濃度だけを変化させて、微生物が繁殖する物体１４を処理するようにしてもよい。
【００３４】
さらに、また、上記実験例では電離室５において、金属針電極７と、これと対向して配置される金属平板接地電極と８を設けた場合の例を示したが、図３に示したように、電離室５には径が０.１〜０.２mm程度の複数の金属細線２４と、この金属細線２４と対向して配置される金属格子状接地電極２５を設け、この金属細線２４に負極性の直流パルス高電圧を印加させたときに起こる放電においても同様の効果があった。図３(ａ)は本発明の実施の形態１の微生物繁殖防止装置の変形例を示す構成図で、同図(ｂ)は金属細線２４部分を示す断面模式図である。
【００３５】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２による微生物繁殖防止装置を示す構成図であり、図において、２６は入力電源２１から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流器、２７は直流電圧を蓄えるコンデンサ、２８は直流電圧をパルス化するパルス発振器、２９は直流パルス電圧を昇圧するパルストランスである。ここで、パルス発生器はコンデンサ２７、パルス発振器２８、パルストランス２９で構成されている。なお、入力電源２１から供給される電圧が直流電圧である場合は、整流器２６は必要ない。
【００３６】
次に動作について説明する。
まず、ファン２が外部の気体１を供給口４から取り込み、通気路３を介して電離室５内に導く。
この電離室５内には、複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８が、金属針電極７と金属平板接地電極８との間隔（ギャップ長）を数mmに保持して設けられている。
【００３７】
入力電源２１から整流器２６に交流電圧が供給され、そこで交流電圧が直流電圧に変換される。変換された直流電圧はコンデンサ２７に蓄えられるとともに、パルス発振器２８によってパルス化され、直流パルス電圧となってパルストランス２９に供給される。パルストランス２９で作られた直流パルス高電圧が金属針電極７に印加されると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電が起こる。
【００３８】
従って、酸素分子を含有している気体１が放電中の電離室５内に導かれると、気体１に含まれる酸素分子等と電子が付着することにより、酸素分子等が負イオン化するとともに、酸素分子が電子と衝突解離することにより、オゾンが生成されて、オゾンと負イオンの双方が含まれたオゾンを含むイオン化気体１０が発生することになる。
【００３９】
そして、パルス発振器２８により、金属針電極７に印加される負極性直流パルス高電圧のパルス周波数を制御しているので、放電時に流れる電流が低減されて、オゾンの生成量が抑制される。
なお、上述したように、オゾンは酸化力が強くオゾン濃度が高くなると有害であるため、イオン化気体１０中のオゾン濃度は作業基準値の０.１ppm以下になるように制御されている。
【００４０】
このようにして低濃度のオゾンを含んだイオン化気体１０を生成し、これを微生物が繁殖している物体１４に供給する。通常の場合は、空気を供給気体としているので、低濃度のオゾンを含んだイオン化空気１０が供給される。
而して、微生物が繁殖した物体１４表面に対してイオンおよびオゾンが継続して供給されることになるので、イオンとオゾンの相乗効果により、どちらか一方では微生物の繁殖を抑制できない濃度域でも、微生物の増殖を抑えられることになる。
なお、本実施の形態では、直流電圧をパルス発振器２８によりパルス化した後、パルストランス２９で昇圧して、直流パルス高電圧を作り出しているので、パルス発振器２８に耐高電圧のものを使用する必要がなくなり、装置コストが安くなる。
【００４１】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、直流電圧をパルス発振器２８によりパルス化した後、パルストランス２９で昇圧して、直流パルス高電圧を作り出すものを示したが、図５の回路図で示したような電気回路を用いて、直流パルス高電圧を作り出すようにしても同様の効果が得られる。図において、３０ａ〜３０ｄは抵抗、３１ａ〜３１ｅはダイオード、３２ａ，３２ｂはコンデンサ、３３はサイリスタ、３４は昇圧トランスで、これらでパルス発生器を構成している。
【００４２】
次に動作について説明する。入力電源２１から供給された交流電圧をダイオード３１ａにより半波電圧に変換し、コンデンサ３２ｂに充電する。コンデンサ３２ｂに電荷が充電されると、コンデンサ３２ａと抵抗３０ｂから構成されたスイッチ部により、サイリスタ３３に信号が送られ、サイリスタ３３に電流が流れるようになると、コンデンサ３２ｂに蓄えられた電荷が昇圧トランス３４の一次側コイルに流れる。一次側コイルに電流が流れると、二次側コイルに起電力が発生し、交流のパルス高電圧が発生する。その発生した交流パルス高電圧をダイオード３１ｅによって半波整流し、直流パルス高電圧に変換する。
本実施例では、パルストランスを使用する必要がなく、通常のトランスを使用できるため、簡便で装置コストを低減できる。
【００４３】
参考例．
上記実施の形態１では、電離室５内の金属針電極７に負極性の直流パルス高電圧を印加するようにして、放電時に流れる電流を制御することによって、オゾン濃度を低く維持しつつ、負イオン濃度をできるだけ高めたイオン化気体１０を発生させる場合の例を示したが、図６の構成図に示すように、金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８上に、セラミック、ガラス、石英等の誘電材料からなる平板状の誘電体９を蒸着または密着により取り付けるとともに、金属針電極７に直流高電圧を印加して、放電時に流れる電流を抑制するようにしても、オゾン濃度を低く維持しつつ、負イオン濃度をできるだけ高めたイオン化気体１０を発生させることができ、同様の微生物増殖抑制効果が得られる。誘電体９は放電電流制御手段として作用する。
【００４４】
ここで、この参考例における微生物繁殖防止装置で発生するオゾン量が、金属平板設置電極８に蒸着した誘電体９により低減できることを実証するために実施した他の実験例について説明する。
この実験例では、長さ１cmの金属針電極７を５mm間隔で５本配置し、この金属針電極７と、厚さ０.５mm の誘電体９を密着した幅１cm、長さ３cmの金属平板接地電極８のギャップ長を１０mm、金属針電極７に印加される負極性直流高電圧のゼロピーク電圧を８kV、両電極間を通過する空気の風速を 約５０cm／sとし、供給する空気の温度を２０℃、湿度を６０％とした。
【００４５】
このような条件下でイオンを発生させて、イオン発生量を測定した結果、イオン発生量は 約１×１０9個／ｓであり、誘電体９を取り除いた場合のイオン発生量は 約３×１０9個／ｓとなり、誘電体９の有無にかかわらず、負イオンの発生量はほぼ同等になることが確認された。
【００４６】
一方、放電により同時に発生するオゾンの発生量は、誘電体９が設置されていない場合、約１mg／hrであるが、誘電体９を取り付けることにより、オゾン発生量は約０.０１mg／hrに低下した。
以上のように、この参考例によれば、イオン化された気体１０のイオン濃度を十分高く維持しながら、オゾンを低濃度に維持できることがわかる。
また、この参考例では、パルス変換器２３を使用せずに、誘電体９の厚みを変更して、オゾンの発生量を低減化するとともに、制御しているので、装置構成が簡単で、装置を簡便に安く製作することができる効果がある。
【００４７】
実施の形態４．
図７は本発明の実施の形態４による微生物繁殖防止装置を示す構成図であり、図において、３５は微生物が繁殖する物体１４を収納する空間を有するとともに、電離室５において発生したオゾンを含むイオン化気体１０が供給されるイオン供給室である。
【００４８】
次に動作について説明する。
まず、ファン２がイオン供給室３５内部の気体１を供給口４から取り込み、通気路３を経て電離室５内に導く。
この電離室５内には、複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８が、金属針電極７と金属平板接地電極８との間隔（ギャップ長）を数mmに保持して設けられている。ここで、昇圧変換器２２によって作られ、パルス変換器２３によってパルス化された数kVの負極性直流パルス高電圧を金属針電極７に印加すると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電が起こる。
【００４９】
従って、酸素分子を含有している気体１が放電中の電離室５内に導かれると、気体１に含まれる酸素分子等と電子が付着することにより、酸素分子等が負イオン化するとともに、酸素分子が電子と衝突解離することにより、オゾンが生成されて、オゾンと負イオンの双方が含まれたイオン化気体１０が生成する。
【００５０】
そして、この際、パルス変換器２３により、金属針電極７に印加される負極性直流パルス高電圧のパルス周波数を制御しているので、放電時に流れる電流が低減されて、オゾンの生成量が抑制される。
なお、オゾンは酸化力が強くオゾン濃度が高くなると有害であるため、気体１０中のオゾン濃度は作業基準値の０.１ppm以下になるように制御されている。
【００５１】
このようにして低濃度のオゾンを含んだイオン化気体１０が生成し、イオン供給室３５内の空間に放出される。通常の場合は、空気を供給気体としているので、低濃度のオゾンを含んだイオン化空気１０が供給される。
以上のように、微生物が繁殖した物体１４表面およびその物体１４を収納している空間に対してイオンおよびオゾンが継続して供給されることになるので、イオンとオゾンの相乗効果により、物体１４表面にすでに存在している微生物およびイオン供給室３５内の空間に浮遊し、物体１４表面に落下して新たに増殖を開始する微生物の増殖を抑えられることになる。
【００５２】
次に、低濃度のオゾンを含んだイオン化気体１０によって、イオン供給室３５内に収納された物体表面に存在する微生物の繁殖が抑えられることを実験例を用いて説明する。
【００５３】
【表２】
【００５４】
表２はこの実験例の実験結果を示したものであり、実験は微生物が繁殖する物体１４として鮪刺身を用い、これをイオン供給室３５、この場合は冷蔵庫内に温度０℃、湿度８５〜９５％の条件で３日間保存し、電離室５で発生したオゾンと負イオンを含んだ空気で連続的に処理したものである。
なお、電離室５内の金属針電極７に約−１０kVの電圧を印加して、イオン供給室３５内の負イオン濃度は約１０5個／cm3とし、オゾン濃度は約０.０５ppmとした。
【００５５】
比較項目として、負イオンおよびオゾンともに発生させずに０℃の空気で処理した場合、負イオン濃度約１０5個／cm3で、オゾン濃度０.００２ppm以下の０℃のイオン化空気で処理した場合、およびオゾン濃度約０.２ppmで、負イオン濃度約１０2個／cm3以下の０℃のオゾン化空気で処理した場合を加えた。なお、鮪刺身１４の表面の一般細菌のサンプリングはスタンプ法により、培地は標準寒天培地を用いた。
【００５６】
実験結果は、表２に示したように、イオンおよびオゾンを発生させずに空気で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は約１６００個／cm2 であり、負イオン濃度約１０5 個／cm3 でオゾン濃度０.００２ppm以下のイオン化空気で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は約１０００個／cm2 となり、バクテリアの増殖は若干抑えられるが、その効果はあまり無いことが分った。
【００５７】
また、オゾン濃度約０.２ppmで負イオン濃度約１０2 個／cm3 以下のオゾン化空気で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は約６００個／cm2 となり、バクテリアの増殖はかなり抑えられる。ところが、オゾンで処理した場合、鮪刺身の外観はオゾンの強力な酸化作用により色が赤黒く変色し、品質が著しく低下するという問題が生じた。
【００５８】
一方、温度０℃、負イオン濃度約１０5個／cm3、オゾン濃度０.０５ppmのオゾンを含んだイオン化空気１０で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は約３００個／cm2 シャーレとなり、増殖がかなり抑制されるという効果が得られた。また、処理３日後においても、外観の変化がみられず、また腐敗臭も感じられず、ほぼ初期の鮮度を完全に維持することができることが認められた。
【００５９】
以上のように上記実験結果によると、低濃度のオゾンと高濃度の負イオンを含んだイオン化空気により、鮪刺身を高濃度のオゾン処理のように変色・変質させることなく、その表面に存在する微生物の繁殖を防止でき、初期の鮮度を維持できることがわかる。
【００６０】
上記実施の形態では、処理期間中イオン濃度およびオゾン濃度を一定に維持して処理を行うものについて示したが、処理期間中、パルス周波数の値を変更するようにして、イオン濃度は高濃度に保ちながら、オゾン濃度だけを変化させて、イオンでは連続処理およびオゾンでは間欠処理を行うようにしても、低濃度のオゾンと高濃度の負イオンを含む空気１０で連続処理するよりも、微生物増殖防止効果はやや低下するが、ほぼ同様の効果が得られる。
【００６１】
実施の形態５．
図８は本発明の実施の形態５による微生物繁殖防止装置を示す構成図であり、図において、３６は気体流制御手段で、この場合は金属針電極７と金属平板接地電極８の間の空間に気体１を強制的に流すとともに、気体流路断面を狭め両電極７，８間に流れる気体１の流速を速めるガス流方向制御板である。
【００６２】
次に動作について説明する。
まず、ファン２が外部の気体１を供給口４から取り込み、通気路３を経てガス流方向制御板３６に導く。
このガス流方向制御板３６に導かれた気体１は、ガス流方向制御板３６により流れる方向を変更され、電離室５内に設けられた複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８との間の放電空間に供給される。ここで、昇圧変換器２２によって作られ、パルス変換器２３によってパルス化された数kVの負極性直流パルス高電圧を金属針電極７に印加すると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電が起こる。
【００６３】
そして、酸素分子を含有している気体１が放電中の電離室５内に導かれると、気体１に含まれる酸素分子等と電子が付着することにより、酸素分子等が負イオン化するとともに、酸素分子が電子と衝突解離することにより、オゾンが生成されて、オゾンと負イオンの双方が含まれたイオン化気体１０が生成される。
【００６４】
また、この度、金属針電極７と金属平板接地電極８の両電極間に流れる気体１のガス流速と、オゾンおよび負イオンの発生量の関係を実験により調べた結果、ガス流速が早くなるほど、負イオンの発生量は増加するが、オゾンの発生量は変わらないことが確認された。
このことから、両電極７，８間に流す気体１の流速を高めることにより、オゾンの生成量を抑制しながら、気体１中に高濃度の負イオンを発生させることができるようになることが分かる。
【００６５】
本実施の形態５においては、放電時に流れる電流を抑制するように構成するとともに、ガス流方向制御板３６により金属針電極７と金属平板接地電極８間に流れる気体の流速を速くしているので、オゾンの発生を抑制してオゾン濃度を低濃度に維持しつつ、負イオンの発生量をより良好に増加させることができ、より高濃度の負イオンを含むイオン化気体が得られる。
このようにして生成した低濃度のオゾンおよび高濃度のイオンを含んだイオン化気体１０が微生物が繁殖している物体１４に供給されると、上記実施の形態と同様、イオンとオゾンの相乗効果により微生物の増殖を抑えられる。
【００６６】
なお、ガス流方向制御板３６の設置場所は、生成したイオンの衝突による消滅を防ぐという点から、電離室５の上流側に設けるのが望ましい。
【００６７】
実施の形態６．
上記実施の形態５では、金属針電極７と金属平板接地電極８間の放電空間に、ガス流方向制御板３６により気体１を流すものを示したが、図９の電離室５部分を示す模式斜視図に示したように、電離室５内において、０.１〜０.２mm程度の複数の金属細線２４と、この金属細線２４と対向して配置された金属格子状接地電極２５を設けるとともに、この金属細線２４の上流側にガス流方向制御板３６を設けて、金属細線電極２４近傍のみに気体１が流れるようにし、気体流路を絞って気体１の流速が速くなるようにしても同様の効果が得られる。
また、放電電極を金属細線としていることにより、金属細線近傍に気体１を流す際の圧力損失を小さくすることができ、大風量の気体をながすことができる効果がある。
【００６８】
実施の形態７．
図１０は本発明の実施の形態７による微生物繁殖防止装置を示す構成図であり、図において、３７は一方の通気路内に設置され、ファン２により取り込まれる気体１中のオゾンを分解するためのオゾン分解装置であり、本実施の形態では二酸化マンガン、活性アルミナ等のオゾン分解触媒が用いられている。また、３８は一方の通気路と他方の通気路の合流部分に設けられ、オゾン分解装置３７を通過する気体１の流量と通過しない気体１の流量の比率を制御し、電離室５に取り込まれる気体中のオゾン濃度を調節するガス流量制御装置である。このオゾン分解装置とガス流量制御装置でオゾン濃度調節手段を構成している。
【００６９】
次に動作について説明する。
まず、ファン２およびガス流量制御装置３８により、オゾン分解装置３７を通過する気体１と通過しない気体１が、ある混合比率で混合されて取り込まれ、通気路３を介して電離室５内に導かれる。
この電離室５内には、複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８が、金属針電極７と金属平板接地電極８との間隔（ギャップ長）を数mmに保持して設けられている。ここで、昇圧変換器２２によって作られ、パルス変換器２３によってパルス化された数kVの負極性直流パルス高電圧を金属針電極７に印加されると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電が起こる。
【００７０】
この放電中の電離室５内に酸素分子を含有している気体１が導かれると、気体１に含まれる酸素分子等と電子が付着することにより、酸素分子等が負イオン化するとともに、酸素分子が電子と衝突解離することにより、オゾンが生成されて、オゾンと負イオンの双方が含まれたイオン化気体１０が取り出される。
【００７１】
この際、オゾン分解装置３７とガス流量制御装置３８により、電離室５に吸入される気体１中のオゾン濃度が一定に維持されるようにしているので、電離室５ではオゾンを一定量を発生させるようにするだけで、一定濃度のオゾンを含んだイオン化気体１０が微生物が繁殖している物体１４に供給できる。
これにより、微生物が繁殖する物体１４に供給するオゾンを含んだイオン化気体１０中のオゾン濃度を制御しやすくなるとともに、高濃度に達すると有害であるオゾンを低い濃度域に維持でき、安全で効率的に微生物の増殖を防止することができる。
【００７２】
実施の形態８．
上記実施の形態７では、オゾン分解装置３７とガス流量制御装置３８により、電離室５に吸入される気体１中のオゾン濃度が一定に維持されるものを示したが、図１１の構成図に示したように、電離室５の上流側に、オゾン分解用加熱電線３９を設けて、オゾン分解用加熱電線３９の温度が一定になるように制御して、気体１中のオゾンが常に一定量分解されるようにして、電離室５に吸入される気体１中のオゾン濃度が一定に維持されるようにしても同様の効果が得られる。
また、部品点数を低減でき、装置の構成が簡単で、制御が容易になる。
【００７３】
実施の形態９．
図１２は本発明の実施の形態９による微生物繁殖防止装置を示す構成図であり、図において、４０は金属針電極７に流れ込む電流値を測定する電流計、４１は電流計４０からの入力信号を受けて、昇圧変換器２２に出力信号を送る制御装置である。
【００７４】
次に動作について説明する。
まず、ファン２が外部の気体１を供給口４から取り込み、通気路３を介して電離室５内に導く。
この電離室５内には、複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８が、金属針電極７と金属平板接地電極８との間隔（ギャップ長）を数mmに保持して設けられている。ここで、昇圧変換器２２によって作られ、パルス変換器２３によってパルス化された数kVの負極性直流パルス高電圧を金属針電極７に印加すると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電が起こり、低濃度のオゾンと負イオンが含まれたイオン化気体１０が生成される。
【００７５】
なお、この実施の形態では、この際に、電流計４０により金属針電極７に流れ込む電流値を計測している。そして、電流値が増加傾向にあることが認識されると、電流計４０から制御装置４１に信号が送られ、制御装置４１から昇圧変換器２２に信号が送られて、金属針電極７に印加される電圧が低減され、放電時に流れる放電電流が増加して、オゾンの生成量が増加するのを防止できるようにしている。
【００７６】
また、電流計４０で電流の増減を絶えず測定することは電極の汚れ具合をモニタリングすることになるので、金属針電極７のメンテナンス時期を容易に知ることができるようになる。
さらにまた、異常電流が流れた場合は、金属針電極７に高電圧を印加することを停止でき、火災などが発生するのを未然に防止することができる。
これにより、微生物が繁殖する物体１４に供給するオゾンを含んだイオン化気体１０中のオゾン濃度を制御しやすくなるとともに、高濃度に達すると有害であるオゾンを低い濃度域に維持でき、安全で効率的に微生物の増殖を防止することができる。
【００７７】
実施の形態１０．
上記実施の形態９では、電流計４０により、金属針電極７に流れ込む電流値を計測し、制御装置４１を介して電流計４０から昇圧変換器２２に信号を送り、金属針電極７に印加される電圧が低減させるようにして、気体１中のオゾン濃度が一定に維持されるものを示したが、図１３の構成図で示したように、金属平板接地電極８とアースとの間に、電流計４０を設けて、両電極７，８間に流れる放電電流を測定するようにしても同様の効果が得られる。
また、電流計４０を高電圧が印加されていない部分に設置しているので、電流計４０の仕様を高電圧仕様にする必要がなく、装置コストを低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るパルス周波数と負イオンおよびオゾンの発生量との関係を示す特性図である。
【図３】本発明の実施の形態１による微生物繁殖防止装置の変形例を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る微生物繁殖防止装置のパルス発生器の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の参考例による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図７】本発明の実施の形態４による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態５による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図９】本発明の実施の形態６による微生物繁殖防止装置の電離室部分を示す模式斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態７による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態８による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態９による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態１０による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図１４】従来の微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 気体、２ ファン、３ 通気路、４ 供給口、５ 電離室、７ 金属針電極、８ 金属平板接地電極、９ 誘電体、１０ オゾンを含むイオン化気体、 １４ 物体、２１ 入力電源、２２ 昇圧変換器、２３ パルス変換器、２４ 金属細線電極、２５ 金属格子状接地電極、２６ 整流器、２７ コンデンサ、２８ パルス発振器、２９ パルストランス、３０ａ〜３０ｄ 抵抗、３１ａ〜３１ｄ ダイオード、３２ａ，３２ｂ コンデンサ、３３ サイリスタ、３４ トランス、３５ イオン供給室、３６ ガス流方向制御板、３７ オゾン分解装置、３８ ガス流量制御装置、３９ オゾン分解用加熱電線、４０ 電流計、 ４１ 制御装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンやオゾン等の活性粒子を利用して、食品、調理用品、その他摂取時に必要なもの等の食に関連するものや、公衆衛生上、微生物の繁殖防止を要する物体表面及びそれらの物体を収納する空間に存在する微生物の増殖を防止する微生物繁殖防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１４は例えば特開平７−１１５９４６号公報に示された従来の微生物繁殖防止装置を示す構成図であり、図において１は外部の気体、２は気体１を取り込むファン（送風機）、３はファン２により取り込まれた気体１が通気する通気路、４は気体１を取り込む供給口、５は通気路３内に設置され、取り込まれた気体１に対して電子を電離することによりその気体１をイオン化する電離室、６は絶縁材料からなるブッシング、７はタングステン、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属材料からなる金属針電極、８は金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極、９は金属平板接地電極８上に蒸着または密着により取り付けられたセラミック、ガラス、石英等の誘電材料からなる平板状の誘電体、１０は電離室５でイオン化された、オゾンを含むイオン化された気体、１１は通気路３内に設置され、電離室５でオゾンを含むイオン化された気体１０に含まれるオゾンを分解し、そのオゾンを含むイオン化された気体１０からオゾンを除去するオゾン分解室であり、二酸化マンガン、活性アルミナ等のオゾン分解触媒が充填されている。１２はオゾン分解室１１を通気路３から電気的に絶縁する絶縁体、１３はオゾンを含まないイオン化された気体、１４は微生物が繁殖する物体、１５は微生物が繁殖する物体１４を収納する空間を有し、オゾン分解室１１でオゾンが除去されたオゾンを含まないイオン化された気体１３が供給されるイオン処理室、１６は高圧発生器、１７はオゾンを含まないイオン化された気体１３をイオン処理室１５に供給するガス入口、１８はイオン処理室１５の外に使用済みのオゾンを含まないイオン化された気体１３を放出するためのガス出口である。
【０００３】
次に動作について説明する。
まず、ファン２が外部の気体１を供給口４から取り込み、通気路３を経て電離室５内に導く。
この電離室５内には、複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された誘電体９に密着して取り付けられた金属平板接地電極８とが両電極７，８間の間隔（ギャップ長）を数mmとして配設されており、両電極７，８間に数kVの交流高電圧を印加すると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電と呼ばれる放電が起こる。
そして、気体１が放電中の電離室５内に導かれると、気体１に含まれる酸素分子等と電子が衝突して酸素分子等がイオン化し、気体１にイオンが含まれることになる。
【０００４】
しかしながら、外部の気体１には酸素分子が含まれているため、コロナ放電によりイオンが発生すると同時にオゾンも発生する。因みに、このオゾンは酸化力が強いためオゾン濃度が高くなると有害である。
そこで、オゾンを含むイオン化された気体１０が流れる通気路３内の下流側に通気路３から電気的に絶縁してオゾン分解室１１にオゾン分解触媒を配置し、このオゾン分解触媒によりオゾンを含むイオン化された気体１０からオゾンを除去し、オゾンを含まないイオン化された気体１３を作り出している。
【０００５】
このようにして、作り出したオゾンを含まないイオン化された気体１３を微生物が繁殖する物体１４を収納する空間を有するイオン処理室１５に供給して、物体１４に付着した微生物の繁殖を抑える。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１１５９４６号公報（段落［００６６］、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の微生物繁殖防止装置は以上のように構成されており、この装置で発生させたイオンは微生物の増殖を抑制する効果を有している。しかしながら、イオンの発生量には限界があり、また気体中のイオン濃度を高くするほど、イオンの自己分解量が増加するため、物体に付着した微生物に高濃度のイオンを十分に供給できないという問題点があった。また、イオン単独では、イオン処理を停止すると、微生物が増殖を再び開始するなど十分な微生物増殖抑制効果が得られないという問題点があった。
一方、オゾンを用いて微生物の増殖を抑制する場合、０.１ppm以上のオゾン濃度で処理することが必要であるが、０.１ppm以上の濃度域では、オゾンが有する高酸化力のために、例えば食品によっては変色・変質したり、機材が腐食するなどの問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解消するために鋭意研究の結果、微生物の増殖を抑制するイオンを含んだ気体中に、低濃度に制御されたオゾンを含ませ、オゾンとイオンの相乗効果により、微生物の増殖防止能力を高めることができることを見出しなされたものである。
【０００９】
本発明の目的は、イオンを高濃度に発生させることができ、しかもオゾンの発生量を抑制してオゾンを低濃度に制御することができる微生物の増殖防止能力の高い微生物繁殖防止装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の活性粒子発生装置は、活性粒子発生電極が設けられ、上記電極間に直流電圧を印加することにより起こる放電により、取り込まれた酸素を含む気体をイオン化およびオゾン化する活性粒子発生室と、上記活性粒子発生電極に供給する直流電圧を間欠的にするパルス発生器と、上記活性粒子発生室に上記気体を取り込むためのファンとを備えたものである。
【００１１】
本発明の活性粒子発生装置は、活性粒子発生室に配置された活性粒子発生電極間に直流パルス電圧を印加することにより起こる放電により、上記活性粒子発生室にファンにより供給された酸素を含む気体をイオン化およびオゾン化する活性粒子発生方法であって、上記気体の流速を一定に保ちながら上記直流パルス電圧のパルス周波数を制御して、イオン発生量をほぼ一定に保ちながらオゾン発生量を制御するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、活性粒子発生電極に供給する電圧を間欠的にするパルス発生器を備え、上記パルス発生器のパルス周波数を制御して、イオン発生量をほぼ一定に保ちながらオゾン発生量を変化させるようにしたので、オゾン濃度を低濃度域に保ちながら、イオン濃度を高めることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図について説明する。
図１は本発明の実施の形態１による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。図において、１は外部の気体、２は気体１を取り込むファン、３はファン２により取り込まれた気体１が通気する通気路、４は気体１を取り込む供給口、５は通気路３内に設置され、下記の活性粒子発生電極間に高電圧を印加することにより起こる放電により取り込まれた気体１をイオン化するとともにオゾン化する活性粒子発生室で、この場合は電離室、６は絶縁材料からなるブッシング、７，８は活性粒子発生電極で、この場合はタングステン、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属材料からなる金属針電極７と、金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極、１０は電離室５でイオン化された、オゾンを含むイオン化された気体（イオン化気体と記す）、１４は微生物が繁殖する物体、２１は金属針電極７の近傍で放電を起こすための高電圧の源となる電力を供給する入力電源、２２は入力電源２１から供給された一次電圧を変換および昇圧する昇圧変換器、２３は昇圧変換器２２で昇圧された高電圧をパルス化するパルス変換器である。なお、本実施の形態では、入力電源２１は交流１００Ｖとし、昇圧変換器２２により、入力された交流１００Ｖは負極性の直流高電圧として出力されるケースについて説明する。
【００１４】
次に動作について説明する。
まず、ファン２が外部の気体１を供給口４から取り込み、通気路３を介して電離室５内に導く。
この電離室５内には、複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８とが、金属針電極７と金属平板接地電極８との間隔（ギャップ長）を数mmに保持して設けられている。ここで、昇圧変換器２２によって作られ、パルス変換器２３によってパルス化された数kVの負極性直流パルス高電圧を金属針電極７に印加すると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電が起こる。
【００１５】
そして、この放電中の電離室５内に酸素分子を含有している気体１が導かれると、気体１に含まれる酸素分子等と電子が付着することにより、酸素分子等が負イオン化するとともに、酸素分子が電子と衝突解離することにより、オゾンが生成されて、オゾンと負イオンの双方が含まれたオゾンを含むイオン化気体１０が発生することになる。
【００１６】
加えて、本実施の形態では、パルス変換器２３により金属針電極７に印加される負極性直流パルス高電圧のパルス周波数を制御しているので、放電時に流れる電流が低減され、オゾンの生成量が抑制される。
なお、オゾンは酸化力が強くオゾン濃度が高くなると、人体に有害であるとともに、構成物体の材料を腐食する虞れがあるため、イオン化気体１０中のオゾン濃度は安全であるとされている作業基準値の０.１ppm以下になるように制御する必要がある。また、このようなオゾンを含んだ気体を食品保存などに適用する場合、実験によれば、オゾン濃度が０.０５ppmを越えると、食品そのものを変質・変色させてしまうことがわかり、オゾンを含んだ気体を使用する際には、オゾン濃度は０.０５ppm以下にしなければならないことが明らかになった。
【００１７】
そのため、本実施の形態では上記のようにしてオゾンの生成量を抑制し、低濃度（０.０５ppm以下）のオゾンを含んだイオン化気体１０を生成し、これを微生物が繁殖している物体１４に供給している。通常の場合は、空気を供給気体１としているので、低濃度のオゾンを含んだイオン化空気１０が供給される。
また、このときのイオン化空気１０中のイオン濃度は、微生物が繁殖している物体１４の状態にもよるが、実験によれば、空気中に通常存在するイオン濃度（数１０〜１００個／cm3 程度）の数百倍程度にする必要があり、この濃度域に達すると増殖を防止される微生物（細菌類）が現れてくる。しかし、好ましくはその１０００倍以上のイオン濃度、すなわち１０4個／cm3以上にするのが、様々な微生物の増殖を防止するのに有効である。従って、１０4個／cm3以上の高濃度のイオンを含むイオン化気体を供給するようにしている。
以上のように、微生物が繁殖（付着）した物体１４表面に対してイオンおよびオゾンが継続して供給されることになるので、イオンとオゾンの相乗効果により、どちらか一方では微生物の繁殖を抑制できない濃度域でも、微生物の増殖を抑えられることになる。
【００１８】
ここで、放電時に流れる電流を制御することにより、イオン化気体１０中のオゾン濃度を低濃度に維持しながら、負イオンのみを大量に発生できることを実証するために実施した一実験例について説明する。
図２は印加電圧のパルス周波数と負イオンおよびオゾン発生量との関係を示した特性図である。実線の特性曲線はパルス周波数と負イオン発生量との関係を、破線の特性曲線はパルス周波数とオゾン発生量との関係を示している。この実験例は、長さ１cmの金属針電極７を５mm間隔で５本配置し、この金属針電極７と、幅１cm、長さ３cmの金属平板接地電極８のギャップ長を１０mm、金属針電極７に印加される負極性直流パルス高電圧のゼロピーク電圧を８kV、両電極間を通過する空気の風速を約１m／sとし、供給する空気の温度を２０℃、湿度を６０％として測定したものである。
【００１９】
この図２からわかるように、パルス周波数が増加するにつれて、オゾン発生量は一次関数的に増加するが、負イオン発生量はほぼ一定となることが確認された。
例えば、パルス周波数を５００Hzとした場合、ガス流量５０L／minの空気中のオゾン濃度を０.０３ppmに維持しながら、負イオン濃度を３×１０6 個／cm3 にすることができる。
このように、パルス周波数を制御することにより、オゾン濃度を低濃度域に保ちながら、負イオン濃度を高められることが分かる。
【００２０】
なお、上記実験例では金属針電極７の針の本数を金属平板接地電極８の面積３cm2 当たり５本としたが、さらに本数を増加させれば負イオンの発生量を増加させることは可能である。しかし、同時にオゾンの発生量も増加するため、パルス周波数を低下させる必要がある。
【００２１】
また、上記実験例では、直流パルス高電圧のゼロピーク電圧を８kVとし、ギャップ長を１０mmとしたが、ある程度の範囲（コロナ放電領域）内であれば、印加電圧をさらに高めたり、または、ギャップ長をさらに短くすることにより、負イオンの発生量を増加させることができる。しかし、この際同時にオゾン発生量も増加するので、パルス周波数を低下させる必要がある。さらに、上記領域を越えて印加電圧をさらに高めたり、または、ギャップ長をさらに短くすることは短絡を生じさせ、非常に危険である。
【００２２】
また、本実験例では風速が約１m／sの空気を両電極７，８間に流したが、空気の風速を０.１〜３.０m／sの範囲において変化させた場合、負イオン発生量は風速が大きくなる程増加する。しかし、通気路３に流れる空気流量が増加するため、空気中のオゾン濃度は低下するので、パルス周波数を増加させる必要がある。
【００２３】
次に、低濃度のオゾンを含んだイオン化気体１０によって微生物の繁殖が抑えられることを実験例を用いて説明する。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１は微生物が繁殖する物体１４として、寒天培地に人工的に植え付けたバクテリア（黄色ブドウ球菌）を保持したシャーレを用意し、負イオンとオゾンを含んだ混合ガス処理の効果を調べたものである。ここで、シャーレに供給するオゾンを含んだイオン化空気１０中の負イオン濃度は約１０6 個／cm3 とした。この際、電離室５内の電極間に印加する電圧は約１５kVとした。
なお、微生物が繁殖する物体（シャーレ）１４に供給する空気１の温度は２０℃、湿度は８０〜９０％とし、負イオン濃度約１０6個／cm3で、オゾン濃度 ０．０３ppmのオゾンを含んだイオン化空気１０で３日間連続的に処理した。
比較項目として、負イオンおよびオゾンともに発生させずに２０℃の空気で処理した場合、負イオン濃度約１０6 個／cm3 で、オゾン濃度０．００２ppm以下の２０℃のイオン化空気で処理した場合、およびオゾン濃度０．０５ppmで、負イオン濃度約１０2 個／cm3 以下の２０℃のオゾン化空気で処理した場合を加えた。
【００２６】
実験結果は、表１に示したように、イオンおよびオゾンを発生させずに２０℃の空気で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は約９００個／シャーレであり、負イオン濃度約１０6個／cm3でオゾン濃度０.００２ppm以下の２０℃のイオン化空気で処理した場合、３日間の処理直後のバクテリアのコロニー数は約１００個／シャーレとなり、微生物の増殖抑制効果はみられたが、イオン処理を停止すると、バクテリアのコロニー数は約７００個／シャーレに達し、イオン処理では、十分な微生物増殖防止効果が得られないことがわかった。また、オゾン濃度０.０５ppmで負イオン濃度約１０2個／cm3以下の２０℃のオゾン化空気で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は約８００個／シャーレとなり、オゾン処理によりバクテリアの増殖は若干抑えられるが、その効果はあまり無いことが分った。
【００２７】
一方、温度２０℃、負イオン濃度約１０6個／cm3、オゾン濃度０.０３ppmのオゾンを含んだイオン化空気１０で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は０個／シャーレとなり、完全に増殖が抑制される効果が得られた。
また、オゾンを含んだイオン化空気１０で処理した寒天培地を、処理を止めて、そのまま室温（約２０℃）に放置した場合、バクテリアの再増殖はほとんど認められなかった。
【００２８】
以上のように上記実験結果によると、寒天培地に植え付けたバクテリアで、オゾンを含んだイオン化気体１０の方が、イオン化気体単独あるいはオゾン単独の場合に比べて、オゾンと負イオンの相乗効果により、微生物の増殖を防止する能力を大きくできるとともに、バクテリアを死滅させることができることが認められた。
【００２９】
なお、表１では、好気性の球菌である黄色ブドウ球菌を用いて、低濃度のオゾンを含んだイオン化気体の効果を示したが、他の細菌、例えば形態が違う緑膿菌、大腸菌やサルモネラ菌等の好気性の桿菌についても同様の効果が得られた。
また、胞子を形成する好気性の桿菌であるバチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属細菌等や、真菌類であるカビ等についても同様の効果が得られ、増殖を抑制することができると考えられる。
【００３０】
本実験例では、オゾン濃度を約０.０３ppm、負イオン濃度を約１０6個／cm3とした場合のオゾンを含んだイオン化空気処理についての微生物増殖抑制効果を示したが、微生物が繁殖している物体１４に供給されるオゾンを含んだイオン化気体１０中の負イオン濃度およびオゾン濃度は、物体１４表面に存在している微生物の種類や処理方法等によって変更することが好ましい。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、オゾンと負イオンを含んだイオン化気体１０を用いて処理した場合についての効果を示したが、昇圧変換器２２とパルス変換器２３よって正極性の直流パルス高電圧を作り出し、電離室５内の金属針電極７に正極性の直流パルス高電圧を印加して正イオンとオゾンを生成し、そのオゾンと正イオンを含んだイオン化気体１０を微生物が繁殖する物体１４に供給するようにしても同様の効果が得られるが、負イオンの方が正イオンに比べて微生物の繁殖を防止する効果が大きい。
【００３２】
また、昇圧変換器２２とパルス変換器２３よって交流パルス高電圧を作り出し、電離室５内の金属針電極７に交流パルス高電圧を印加して、負イオン、正イオンおよびオゾンを生成し、そのオゾンと正および負のイオンを含んだイオン化気体１０を微生物が繁殖する物体１４に供給するようにしても同様の効果が得られるが、イオン化気体１０中に負イオンと正イオンが同等量含まれていると、正イオンと負イオンが再結合して、イオンの消滅が早くなり、微生物の繁殖を防止する効果が小さくなる。したがって、気体１０中には単極性のイオンのみを発生させるようにすることが望ましい。
【００３３】
また、上記実施の形態では、処理期間中イオン濃度およびオゾン濃度を一定に維持して処理を行うものについて示したが、処理期間中、パルス周波数の値を変更するようにして、イオン濃度は高濃度に保ちながら、オゾン濃度だけを変化させて、微生物が繁殖する物体１４を処理するようにしてもよい。
【００３４】
さらに、また、上記実験例では電離室５において、金属針電極７と、これと対向して配置される金属平板接地電極と８を設けた場合の例を示したが、図３に示したように、電離室５には径が０.１〜０.２mm程度の複数の金属細線２４と、この金属細線２４と対向して配置される金属格子状接地電極２５を設け、この金属細線２４に負極性の直流パルス高電圧を印加させたときに起こる放電においても同様の効果があった。図３(ａ)は本発明の実施の形態１の微生物繁殖防止装置の変形例を示す構成図で、同図(ｂ)は金属細線２４部分を示す断面模式図である。
【００３５】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２による微生物繁殖防止装置を示す構成図であり、図において、２６は入力電源２１から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流器、２７は直流電圧を蓄えるコンデンサ、２８は直流電圧をパルス化するパルス発振器、２９は直流パルス電圧を昇圧するパルストランスである。ここで、パルス発生器はコンデンサ２７、パルス発振器２８、パルストランス２９で構成されている。なお、入力電源２１から供給される電圧が直流電圧である場合は、整流器２６は必要ない。
【００３６】
次に動作について説明する。
まず、ファン２が外部の気体１を供給口４から取り込み、通気路３を介して電離室５内に導く。
この電離室５内には、複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８が、金属針電極７と金属平板接地電極８との間隔（ギャップ長）を数mmに保持して設けられている。
【００３７】
入力電源２１から整流器２６に交流電圧が供給され、そこで交流電圧が直流電圧に変換される。変換された直流電圧はコンデンサ２７に蓄えられるとともに、パルス発振器２８によってパルス化され、直流パルス電圧となってパルストランス２９に供給される。パルストランス２９で作られた直流パルス高電圧が金属針電極７に印加されると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電が起こる。
【００３８】
従って、酸素分子を含有している気体１が放電中の電離室５内に導かれると、気体１に含まれる酸素分子等と電子が付着することにより、酸素分子等が負イオン化するとともに、酸素分子が電子と衝突解離することにより、オゾンが生成されて、オゾンと負イオンの双方が含まれたオゾンを含むイオン化気体１０が発生することになる。
【００３９】
そして、パルス発振器２８により、金属針電極７に印加される負極性直流パルス高電圧のパルス周波数を制御しているので、放電時に流れる電流が低減されて、オゾンの生成量が抑制される。
なお、上述したように、オゾンは酸化力が強くオゾン濃度が高くなると有害であるため、イオン化気体１０中のオゾン濃度は作業基準値の０.１ppm以下になるように制御されている。
【００４０】
このようにして低濃度のオゾンを含んだイオン化気体１０を生成し、これを微生物が繁殖している物体１４に供給する。通常の場合は、空気を供給気体としているので、低濃度のオゾンを含んだイオン化空気１０が供給される。
而して、微生物が繁殖した物体１４表面に対してイオンおよびオゾンが継続して供給されることになるので、イオンとオゾンの相乗効果により、どちらか一方では微生物の繁殖を抑制できない濃度域でも、微生物の増殖を抑えられることになる。
なお、本実施の形態では、直流電圧をパルス発振器２８によりパルス化した後、パルストランス２９で昇圧して、直流パルス高電圧を作り出しているので、パルス発振器２８に耐高電圧のものを使用する必要がなくなり、装置コストが安くなる。
【００４１】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、直流電圧をパルス発振器２８によりパルス化した後、パルストランス２９で昇圧して、直流パルス高電圧を作り出すものを示したが、図５の回路図で示したような電気回路を用いて、直流パルス高電圧を作り出すようにしても同様の効果が得られる。図において、３０ａ〜３０ｄは抵抗、３１ａ〜３１ｅはダイオード、３２ａ，３２ｂはコンデンサ、３３はサイリスタ、３４は昇圧トランスで、これらでパルス発生器を構成している。
【００４２】
次に動作について説明する。入力電源２１から供給された交流電圧をダイオード３１ａにより半波電圧に変換し、コンデンサ３２ｂに充電する。コンデンサ３２ｂに電荷が充電されると、コンデンサ３２ａと抵抗３０ｂから構成されたスイッチ部により、サイリスタ３３に信号が送られ、サイリスタ３３に電流が流れるようになると、コンデンサ３２ｂに蓄えられた電荷が昇圧トランス３４の一次側コイルに流れる。一次側コイルに電流が流れると、二次側コイルに起電力が発生し、交流のパルス高電圧が発生する。その発生した交流パルス高電圧をダイオード３１ｅによって半波整流し、直流パルス高電圧に変換する。
本実施例では、パルストランスを使用する必要がなく、通常のトランスを使用できるため、簡便で装置コストを低減できる。
【００４３】
参考例．
上記実施の形態１では、電離室５内の金属針電極７に負極性の直流パルス高電圧を印加するようにして、放電時に流れる電流を制御することによって、オゾン濃度を低く維持しつつ、負イオン濃度をできるだけ高めたイオン化気体１０を発生させる場合の例を示したが、図６の構成図に示すように、金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８上に、セラミック、ガラス、石英等の誘電材料からなる平板状の誘電体９を蒸着または密着により取り付けるとともに、金属針電極７に直流高電圧を印加して、放電時に流れる電流を抑制するようにしても、オゾン濃度を低く維持しつつ、負イオン濃度をできるだけ高めたイオン化気体１０を発生させることができ、同様の微生物増殖抑制効果が得られる。誘電体９は放電電流制御手段として作用する。
【００４４】
ここで、この参考例における微生物繁殖防止装置で発生するオゾン量が、金属平板設置電極８に蒸着した誘電体９により低減できることを実証するために実施した他の実験例について説明する。
この実験例では、長さ１cmの金属針電極７を５mm間隔で５本配置し、この金属針電極７と、厚さ０.５mm の誘電体９を密着した幅１cm、長さ３cmの金属平板接地電極８のギャップ長を１０mm、金属針電極７に印加される負極性直流高電圧のゼロピーク電圧を８kV、両電極間を通過する空気の風速を 約５０cm／sとし、供給する空気の温度を２０℃、湿度を６０％とした。
【００４５】
このような条件下でイオンを発生させて、イオン発生量を測定した結果、イオン発生量は 約１×１０9個／ｓであり、誘電体９を取り除いた場合のイオン発生量は 約３×１０9個／ｓとなり、誘電体９の有無にかかわらず、負イオンの発生量はほぼ同等になることが確認された。
【００４６】
一方、放電により同時に発生するオゾンの発生量は、誘電体９が設置されていない場合、約１mg／hrであるが、誘電体９を取り付けることにより、オゾン発生量は約０.０１mg／hrに低下した。
以上のように、この参考例によれば、イオン化された気体１０のイオン濃度を十分高く維持しながら、オゾンを低濃度に維持できることがわかる。
また、この参考例では、パルス変換器２３を使用せずに、誘電体９の厚みを変更して、オゾンの発生量を低減化するとともに、制御しているので、装置構成が簡単で、装置を簡便に安く製作することができる効果がある。
【００４７】
実施の形態４．
図７は本発明の実施の形態４による微生物繁殖防止装置を示す構成図であり、図において、３５は微生物が繁殖する物体１４を収納する空間を有するとともに、電離室５において発生したオゾンを含むイオン化気体１０が供給されるイオン供給室である。
【００４８】
次に動作について説明する。
まず、ファン２がイオン供給室３５内部の気体１を供給口４から取り込み、通気路３を経て電離室５内に導く。
この電離室５内には、複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８が、金属針電極７と金属平板接地電極８との間隔（ギャップ長）を数mmに保持して設けられている。ここで、昇圧変換器２２によって作られ、パルス変換器２３によってパルス化された数kVの負極性直流パルス高電圧を金属針電極７に印加すると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電が起こる。
【００４９】
従って、酸素分子を含有している気体１が放電中の電離室５内に導かれると、気体１に含まれる酸素分子等と電子が付着することにより、酸素分子等が負イオン化するとともに、酸素分子が電子と衝突解離することにより、オゾンが生成されて、オゾンと負イオンの双方が含まれたイオン化気体１０が生成する。
【００５０】
そして、この際、パルス変換器２３により、金属針電極７に印加される負極性直流パルス高電圧のパルス周波数を制御しているので、放電時に流れる電流が低減されて、オゾンの生成量が抑制される。
なお、オゾンは酸化力が強くオゾン濃度が高くなると有害であるため、気体１０中のオゾン濃度は作業基準値の０.１ppm以下になるように制御されている。
【００５１】
このようにして低濃度のオゾンを含んだイオン化気体１０が生成し、イオン供給室３５内の空間に放出される。通常の場合は、空気を供給気体としているので、低濃度のオゾンを含んだイオン化空気１０が供給される。
以上のように、微生物が繁殖した物体１４表面およびその物体１４を収納している空間に対してイオンおよびオゾンが継続して供給されることになるので、イオンとオゾンの相乗効果により、物体１４表面にすでに存在している微生物およびイオン供給室３５内の空間に浮遊し、物体１４表面に落下して新たに増殖を開始する微生物の増殖を抑えられることになる。
【００５２】
次に、低濃度のオゾンを含んだイオン化気体１０によって、イオン供給室３５内に収納された物体表面に存在する微生物の繁殖が抑えられることを実験例を用いて説明する。
【００５３】
【表２】
【００５４】
表２はこの実験例の実験結果を示したものであり、実験は微生物が繁殖する物体１４として鮪刺身を用い、これをイオン供給室３５、この場合は冷蔵庫内に温度０℃、湿度８５〜９５％の条件で３日間保存し、電離室５で発生したオゾンと負イオンを含んだ空気で連続的に処理したものである。
なお、電離室５内の金属針電極７に約−１０kVの電圧を印加して、イオン供給室３５内の負イオン濃度は約１０5個／cm3とし、オゾン濃度は約０.０５ppmとした。
【００５５】
比較項目として、負イオンおよびオゾンともに発生させずに０℃の空気で処理した場合、負イオン濃度約１０5個／cm3で、オゾン濃度０.００２ppm以下の０℃のイオン化空気で処理した場合、およびオゾン濃度約０.２ppmで、負イオン濃度約１０2個／cm3以下の０℃のオゾン化空気で処理した場合を加えた。なお、鮪刺身１４の表面の一般細菌のサンプリングはスタンプ法により、培地は標準寒天培地を用いた。
【００５６】
実験結果は、表２に示したように、イオンおよびオゾンを発生させずに空気で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は約１６００個／cm2 であり、負イオン濃度約１０5 個／cm3 でオゾン濃度０.００２ppm以下のイオン化空気で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は約１０００個／cm2 となり、バクテリアの増殖は若干抑えられるが、その効果はあまり無いことが分った。
【００５７】
また、オゾン濃度約０.２ppmで負イオン濃度約１０2 個／cm3 以下のオゾン化空気で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は約６００個／cm2 となり、バクテリアの増殖はかなり抑えられる。ところが、オゾンで処理した場合、鮪刺身の外観はオゾンの強力な酸化作用により色が赤黒く変色し、品質が著しく低下するという問題が生じた。
【００５８】
一方、温度０℃、負イオン濃度約１０5個／cm3、オゾン濃度０.０５ppmのオゾンを含んだイオン化空気１０で処理した場合、３日後のバクテリアのコロニー数は約３００個／cm2 シャーレとなり、増殖がかなり抑制されるという効果が得られた。また、処理３日後においても、外観の変化がみられず、また腐敗臭も感じられず、ほぼ初期の鮮度を完全に維持することができることが認められた。
【００５９】
以上のように上記実験結果によると、低濃度のオゾンと高濃度の負イオンを含んだイオン化空気により、鮪刺身を高濃度のオゾン処理のように変色・変質させることなく、その表面に存在する微生物の繁殖を防止でき、初期の鮮度を維持できることがわかる。
【００６０】
上記実施の形態では、処理期間中イオン濃度およびオゾン濃度を一定に維持して処理を行うものについて示したが、処理期間中、パルス周波数の値を変更するようにして、イオン濃度は高濃度に保ちながら、オゾン濃度だけを変化させて、イオンでは連続処理およびオゾンでは間欠処理を行うようにしても、低濃度のオゾンと高濃度の負イオンを含む空気１０で連続処理するよりも、微生物増殖防止効果はやや低下するが、ほぼ同様の効果が得られる。
【００６１】
実施の形態５．
図８は本発明の実施の形態５による微生物繁殖防止装置を示す構成図であり、図において、３６は気体流制御手段で、この場合は金属針電極７と金属平板接地電極８の間の空間に気体１を強制的に流すとともに、気体流路断面を狭め両電極７，８間に流れる気体１の流速を速めるガス流方向制御板である。
【００６２】
次に動作について説明する。
まず、ファン２が外部の気体１を供給口４から取り込み、通気路３を経てガス流方向制御板３６に導く。
このガス流方向制御板３６に導かれた気体１は、ガス流方向制御板３６により流れる方向を変更され、電離室５内に設けられた複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８との間の放電空間に供給される。ここで、昇圧変換器２２によって作られ、パルス変換器２３によってパルス化された数kVの負極性直流パルス高電圧を金属針電極７に印加すると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電が起こる。
【００６３】
そして、酸素分子を含有している気体１が放電中の電離室５内に導かれると、気体１に含まれる酸素分子等と電子が付着することにより、酸素分子等が負イオン化するとともに、酸素分子が電子と衝突解離することにより、オゾンが生成されて、オゾンと負イオンの双方が含まれたイオン化気体１０が生成される。
【００６４】
また、この度、金属針電極７と金属平板接地電極８の両電極間に流れる気体１のガス流速と、オゾンおよび負イオンの発生量の関係を実験により調べた結果、ガス流速が早くなるほど、負イオンの発生量は増加するが、オゾンの発生量は変わらないことが確認された。
このことから、両電極７，８間に流す気体１の流速を高めることにより、オゾンの生成量を抑制しながら、気体１中に高濃度の負イオンを発生させることができるようになることが分かる。
【００６５】
本実施の形態５においては、放電時に流れる電流を抑制するように構成するとともに、ガス流方向制御板３６により金属針電極７と金属平板接地電極８間に流れる気体の流速を速くしているので、オゾンの発生を抑制してオゾン濃度を低濃度に維持しつつ、負イオンの発生量をより良好に増加させることができ、より高濃度の負イオンを含むイオン化気体が得られる。
このようにして生成した低濃度のオゾンおよび高濃度のイオンを含んだイオン化気体１０が微生物が繁殖している物体１４に供給されると、上記実施の形態と同様、イオンとオゾンの相乗効果により微生物の増殖を抑えられる。
【００６６】
なお、ガス流方向制御板３６の設置場所は、生成したイオンの衝突による消滅を防ぐという点から、電離室５の上流側に設けるのが望ましい。
【００６７】
実施の形態６．
上記実施の形態５では、金属針電極７と金属平板接地電極８間の放電空間に、ガス流方向制御板３６により気体１を流すものを示したが、図９の電離室５部分を示す模式斜視図に示したように、電離室５内において、０.１〜０.２mm程度の複数の金属細線２４と、この金属細線２４と対向して配置された金属格子状接地電極２５を設けるとともに、この金属細線２４の上流側にガス流方向制御板３６を設けて、金属細線電極２４近傍のみに気体１が流れるようにし、気体流路を絞って気体１の流速が速くなるようにしても同様の効果が得られる。
また、放電電極を金属細線としていることにより、金属細線近傍に気体１を流す際の圧力損失を小さくすることができ、大風量の気体をながすことができる効果がある。
【００６８】
実施の形態７．
図１０は本発明の実施の形態７による微生物繁殖防止装置を示す構成図であり、図において、３７は一方の通気路内に設置され、ファン２により取り込まれる気体１中のオゾンを分解するためのオゾン分解装置であり、本実施の形態では二酸化マンガン、活性アルミナ等のオゾン分解触媒が用いられている。また、３８は一方の通気路と他方の通気路の合流部分に設けられ、オゾン分解装置３７を通過する気体１の流量と通過しない気体１の流量の比率を制御し、電離室５に取り込まれる気体中のオゾン濃度を調節するガス流量制御装置である。このオゾン分解装置とガス流量制御装置でオゾン濃度調節手段を構成している。
【００６９】
次に動作について説明する。
まず、ファン２およびガス流量制御装置３８により、オゾン分解装置３７を通過する気体１と通過しない気体１が、ある混合比率で混合されて取り込まれ、通気路３を介して電離室５内に導かれる。
この電離室５内には、複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８が、金属針電極７と金属平板接地電極８との間隔（ギャップ長）を数mmに保持して設けられている。ここで、昇圧変換器２２によって作られ、パルス変換器２３によってパルス化された数kVの負極性直流パルス高電圧を金属針電極７に印加されると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電が起こる。
【００７０】
この放電中の電離室５内に酸素分子を含有している気体１が導かれると、気体１に含まれる酸素分子等と電子が付着することにより、酸素分子等が負イオン化するとともに、酸素分子が電子と衝突解離することにより、オゾンが生成されて、オゾンと負イオンの双方が含まれたイオン化気体１０が取り出される。
【００７１】
この際、オゾン分解装置３７とガス流量制御装置３８により、電離室５に吸入される気体１中のオゾン濃度が一定に維持されるようにしているので、電離室５ではオゾンを一定量を発生させるようにするだけで、一定濃度のオゾンを含んだイオン化気体１０が微生物が繁殖している物体１４に供給できる。
これにより、微生物が繁殖する物体１４に供給するオゾンを含んだイオン化気体１０中のオゾン濃度を制御しやすくなるとともに、高濃度に達すると有害であるオゾンを低い濃度域に維持でき、安全で効率的に微生物の増殖を防止することができる。
【００７２】
実施の形態８．
上記実施の形態７では、オゾン分解装置３７とガス流量制御装置３８により、電離室５に吸入される気体１中のオゾン濃度が一定に維持されるものを示したが、図１１の構成図に示したように、電離室５の上流側に、オゾン分解用加熱電線３９を設けて、オゾン分解用加熱電線３９の温度が一定になるように制御して、気体１中のオゾンが常に一定量分解されるようにして、電離室５に吸入される気体１中のオゾン濃度が一定に維持されるようにしても同様の効果が得られる。
また、部品点数を低減でき、装置の構成が簡単で、制御が容易になる。
【００７３】
実施の形態９．
図１２は本発明の実施の形態９による微生物繁殖防止装置を示す構成図であり、図において、４０は金属針電極７に流れ込む電流値を測定する電流計、４１は電流計４０からの入力信号を受けて、昇圧変換器２２に出力信号を送る制御装置である。
【００７４】
次に動作について説明する。
まず、ファン２が外部の気体１を供給口４から取り込み、通気路３を介して電離室５内に導く。
この電離室５内には、複数の金属針電極７と、この金属針電極７と対向して配置された金属平板接地電極８が、金属針電極７と金属平板接地電極８との間隔（ギャップ長）を数mmに保持して設けられている。ここで、昇圧変換器２２によって作られ、パルス変換器２３によってパルス化された数kVの負極性直流パルス高電圧を金属針電極７に印加すると、金属針電極７の先端近傍に、高い電界がかかり、コロナ放電が起こり、低濃度のオゾンと負イオンが含まれたイオン化気体１０が生成される。
【００７５】
なお、この実施の形態では、この際に、電流計４０により金属針電極７に流れ込む電流値を計測している。そして、電流値が増加傾向にあることが認識されると、電流計４０から制御装置４１に信号が送られ、制御装置４１から昇圧変換器２２に信号が送られて、金属針電極７に印加される電圧が低減され、放電時に流れる放電電流が増加して、オゾンの生成量が増加するのを防止できるようにしている。
【００７６】
また、電流計４０で電流の増減を絶えず測定することは電極の汚れ具合をモニタリングすることになるので、金属針電極７のメンテナンス時期を容易に知ることができるようになる。
さらにまた、異常電流が流れた場合は、金属針電極７に高電圧を印加することを停止でき、火災などが発生するのを未然に防止することができる。
これにより、微生物が繁殖する物体１４に供給するオゾンを含んだイオン化気体１０中のオゾン濃度を制御しやすくなるとともに、高濃度に達すると有害であるオゾンを低い濃度域に維持でき、安全で効率的に微生物の増殖を防止することができる。
【００７７】
実施の形態１０．
上記実施の形態９では、電流計４０により、金属針電極７に流れ込む電流値を計測し、制御装置４１を介して電流計４０から昇圧変換器２２に信号を送り、金属針電極７に印加される電圧が低減させるようにして、気体１中のオゾン濃度が一定に維持されるものを示したが、図１３の構成図で示したように、金属平板接地電極８とアースとの間に、電流計４０を設けて、両電極７，８間に流れる放電電流を測定するようにしても同様の効果が得られる。
また、電流計４０を高電圧が印加されていない部分に設置しているので、電流計４０の仕様を高電圧仕様にする必要がなく、装置コストを低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るパルス周波数と負イオンおよびオゾンの発生量との関係を示す特性図である。
【図３】本発明の実施の形態１による微生物繁殖防止装置の変形例を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る微生物繁殖防止装置のパルス発生器の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の参考例による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図７】本発明の実施の形態４による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態５による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図９】本発明の実施の形態６による微生物繁殖防止装置の電離室部分を示す模式斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態７による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態８による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態９による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態１０による微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【図１４】従来の微生物繁殖防止装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 気体、２ ファン、３ 通気路、４ 供給口、５ 電離室、７ 金属針電極、８ 金属平板接地電極、９ 誘電体、１０ オゾンを含むイオン化気体、 １４ 物体、２１ 入力電源、２２ 昇圧変換器、２３ パルス変換器、２４ 金属細線電極、２５ 金属格子状接地電極、２６ 整流器、２７ コンデンサ、２８ パルス発振器、２９ パルストランス、３０ａ〜３０ｄ 抵抗、３１ａ〜３１ｄ ダイオード、３２ａ，３２ｂ コンデンサ、３３ サイリスタ、３４ トランス、３５ イオン供給室、３６ ガス流方向制御板、３７ オゾン分解装置、３８ ガス流量制御装置、３９ オゾン分解用加熱電線、４０ 電流計、 ４１ 制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性粒子発生電極が設けられ、上記電極間に直流電圧を印加することにより起こる放電により、取り込まれた酸素を含む気体をイオン化およびオゾン化する活性粒子発生室と、上記活性粒子発生電極に供給する直流電圧を間欠的にするパルス発生器と、上記活性粒子発生室に上記気体を取り込むためのファンとを備えたことを特徴とする活性粒子発生装置。
【請求項２】
活性粒子発生電極間に印加する直流電圧は、負極性であることを特徴とする請求項１記載の活性粒子発生装置。
【請求項３】
パルス発生器は、パルス発振器及びコンデンサ、パルストランスとから構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の活性粒子発生装置。
【請求項４】
活性粒子発生電極は、金属針電極とこれと対向して配置された金属平板接地電極から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の活性粒子発生装置。
【請求項５】
活性粒子発生電極は、金属細線とこれと対向して配置された金属格子状接地電極から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の活性粒子発生装置。
【請求項６】
活性粒子発生室の上流側に、気体を活性粒子発生電極の放電電極近傍あるいは電極間空隙に導くとともに上記気体の流速を調節する気体流制御手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の活性粒子発生装置。
【請求項１】
活性粒子発生電極が設けられ、上記電極間に直流電圧を印加することにより起こる放電により、取り込まれた酸素を含む気体をイオン化およびオゾン化する活性粒子発生室と、上記活性粒子発生電極に供給する直流電圧を間欠的にするパルス発生器と、上記活性粒子発生室に上記気体を取り込むためのファンとを備えたことを特徴とする活性粒子発生装置。
【請求項２】
活性粒子発生電極間に印加する直流電圧は、負極性であることを特徴とする請求項１記載の活性粒子発生装置。
【請求項３】
パルス発生器は、パルス発振器及びコンデンサ、パルストランスとから構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の活性粒子発生装置。
【請求項４】
活性粒子発生電極は、金属針電極とこれと対向して配置された金属平板接地電極から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の活性粒子発生装置。
【請求項５】
活性粒子発生電極は、金属細線とこれと対向して配置された金属格子状接地電極から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の活性粒子発生装置。
【請求項６】
活性粒子発生室の上流側に、気体を活性粒子発生電極の放電電極近傍あるいは電極間空隙に導くとともに上記気体の流速を調節する気体流制御手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の活性粒子発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−８６４（Ｐ２００７−８６４Ａ）
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５８７３４（Ｐ２００６−１５８７３４）
【出願日】平成１８年６月７日（２００６．６．７）
【分割の表示】特願２０００−２０３５２３（Ｐ２０００−２０３５２３）の分割
【原出願日】平成７年１０月２４日（１９９５．１０．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月７日（２００６．６．７）
【分割の表示】特願２０００−２０３５２３（Ｐ２０００−２０３５２３）の分割
【原出願日】平成７年１０月２４日（１９９５．１０．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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