高電界殺菌装置
【課題】低価格で品質を変化させることなく安全に様々な物質の殺菌処理を行うことが可能な高電界殺菌装置を提供する。
【解決手段】本発明の高電界殺菌装置は、マイナス電極となる第１金属板と、プラス電極となる第２金属板とを所定の間隔で配置し、前記第１金属板と前記第２金属板に接続したパルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に形成された通路に高電界を発生させ、前記高電界が発生した前記通路の中を細菌を含んだ物質を通過させて、前記物質に含まれる細菌の細胞膜に電位差を生じさせて前記細胞膜を破壊することで殺菌を行う高電界殺菌装置であって、前記第１金属板の前記第２金属板と対向する表面に、焼成によって誘電材からなる誘電層を形成する。
【解決手段】本発明の高電界殺菌装置は、マイナス電極となる第１金属板と、プラス電極となる第２金属板とを所定の間隔で配置し、前記第１金属板と前記第２金属板に接続したパルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に形成された通路に高電界を発生させ、前記高電界が発生した前記通路の中を細菌を含んだ物質を通過させて、前記物質に含まれる細菌の細胞膜に電位差を生じさせて前記細胞膜を破壊することで殺菌を行う高電界殺菌装置であって、前記第１金属板の前記第２金属板と対向する表面に、焼成によって誘電材からなる誘電層を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電界を用いて物質を殺菌する高電界殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の殺菌装置として、高温度、薬剤、紫外線、オゾン、プラズマ、電解等、様々な方法を用いたものが存在する。例えば、薬剤として塩素等を使用した化学殺菌処理は、浄水場で水道水の処理等として幅広く用いられている。また高電界殺菌装置としては、プラズマを用いたものが存在する（特許文献１参照）。プラズマを用いたこうでんかい殺菌装置は、細菌の細胞膜を破壊して殺菌する方法を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４０４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
塩素等を使用した化学殺菌処理では、装置の濃度管理や安定効果に問題があった。また、プラズマを用いた殺菌装置は、７．０〜５０ＫＶという高電圧でプラズマを発生させるために、数百Ｗ以上の高電力装置が必要となり、大規模で高価になると言う問題があった。また、殺菌の際にオゾンが発生すると言う問題もある。
【０００５】
その他にも、従来の殺菌装置では、生果汁等の食品に使用するには品質が変化する等の様々な問題があった。また、殺菌装置によっては液体あるいは気体のどちらかにしか使用できないと言う問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は、低価格で品質を変化させることなく安全に気体と液体の両方に使用することができる、物質を殺菌する高電界殺菌装置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】
【０００７】
本発明の高電界殺菌装置は、マイナス電極となる第１金属板と、プラス電極となる第２金属板とを所定の間隔で配置し、前記第１金属板と前記第２金属板に接続したパルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に形成された通路に高電界を発生させ、前記高電界が発生した前記通路の中を細菌を含んだ物質を通過させて、前記物質に含まれる細菌の細胞膜に電位差を生じさせて前記細胞膜を破壊することで殺菌を行う高電界殺菌装置であって、前記第１金属板の前記第２金属板と対向する表面に、焼成によって誘電材からなる誘電層を形成したことを特徴とする。
【０００８】
さらに、前記パルス電源装置によって供給されるパルスは、パルスの立下りから立ち上がりの間で、パルスの供給が一時的に遮断されており、前記高電界は、直流電源あるいはバイポーラパルス電源による高電界であることが好ましい。
【０００９】
そして、マイナス電極となる前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、前記第１金属板の両面に所定の間隔で、プラス電極となる２枚の第２金属板を配置し、前記第１金属板と２枚の前記第２金属板との間に、前記物質が通過する２つの通路を形成し、前記パルス電源装置によって２つの前記通路にそれぞれ高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うことも可能である。
【００１０】
また、前記第１金属板と前記第２金属板との間に、前記第１金属板および前記第２金属板と平行に仕切り板を配置して複数の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に高電界を発生させ、前記複数の通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことも可能である。
【００１１】
別の形態として、マイナス電極となる前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、前記第１金属板と所定の間隔で、プラス電極となる第２金属板を配置し、複数の前記第1金属板と複数の前記第２金属板を交互に配置して、前記第１金属板と２枚の前記第２金属板との間に、前記物質が通過する通路を形成し、前記パルス電源装置によって２つの前記通路にそれぞれ高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行う。
【００１２】
さらに別の形態として、前記第１金属板を円柱形または円筒形に形成し、前記円柱形または前記円筒形の表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属を前記第１金属板を取り囲むように円筒形に形成することで環状の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記環状の通路に高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行う。
【００１３】
その他の形態として、前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、所定の間隔で配置された前記第１金属板と前記第２金属板とを、所定の間隔を保った状態で巻いて渦巻状にし、断面が渦巻状の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記環状の通路に高電界を発生させて液体または気体を通過させて殺菌処理を行う。
【００１４】
前記第１金属板を円柱形または円筒形に成形して回転ローラを形成し、前記第１金属板からなる回転ローラの表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属板を曲面に形成して、前記回転ローラと所定の間隔を有するように配置することで、前記回転ローラと前記第２金属板との間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行う。前記第１金属板と前記第２金属板を逆にして、前記第２金属板からなる回転ローラとしてもよい。
【００１５】
前記第１金属板を円柱形または円筒形に成形して第１回転ローラを形成し、前記第１金属板からなる第１回転ローラの表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属板を円柱形または円筒形に成形して第２回転ローラを形成し、前記第１回転ローラと前記第２回転ローラを所定の間隔で配置することで、前記第１回転ローラと前記第２回転ローラとの間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記第１回転ローラおよび前記第２回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行う
【００１６】
複数の前記高電界殺菌装置を組み合わせることも可能であり、この場合、複数の殺菌処理装置を直列に接続して、液体または気体を繰り返し殺菌処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の高電界殺菌装置は、マイナス電極となる第１金属板と、プラス電極となる第２金属板とを所定の間隔で配置し、前記第１金属板と前記第２金属板に接続したパルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に形成された通路に高電界を発生させ、前記高電界が発生した前記通路の中を細菌を含んだ物質を通過させて、前記物質に含まれる細菌の細胞膜に電位差を生じさせて前記細胞膜を破壊することで殺菌を行う高電界殺菌装置であって、前記第１金属板の前記第２金属板と対向する表面に、焼成によって誘電材からなる誘電層を形成したことにより、常温下において品質不変で安全な殺菌処理を、低エネルギーの安価な装置で実現することが可能となり、さらに、前記パルス電源装置によって供給されるパルスは、パルスの立下りから立ち上がりの間で、パルスの供給が一時的に遮断されていることで、より効率良く殺菌処理を行うことが可能となる。
【００１８】
そして、マイナス電極となる前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、前記第１金属板の両面に所定の間隔で、プラス電極となる２枚の第２金属板を配置し、前記第１金属板と２枚の前記第２金属板との間に、前記物質が通過する２つの通路を形成し、前記パルス電源装置によって２つの前記通路にそれぞれ高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うこと、あるいは、マイナス電極となる前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、前記第１金属板と所定の間隔で、プラス電極となる第２金属板を配置し、複数の前記第1金属板と複数の前記第２金属板を交互に配置して、前記第１金属板と２枚の前記第２金属板との間に、前記物質が通過する通路を形成し、前記パルス電源装置によって２つの前記通路にそれぞれ高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うにより、一度に殺菌処理できる前記物質の量を増加させることができる。
【００１９】
また、前記第１金属板と前記第２金属板との間に、前記第１金属板および前記第２金属板と平行に仕切り板を配置して複数の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に高電界を発生させ、前記複数の通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことにより、高電界を分散させることなく効率良く殺菌処理することができるようになる。
【００２０】
あるいは、前記第１金属板を円柱形または円筒形に形成し、前記円柱形または前記円筒形の表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属を前記第１金属板を取り囲むように円筒形に形成することで環状の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記環状の通路に高電界を発生させて液体または気体を通過させて殺菌処理を行うこと、または、前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、所定の間隔で配置された前記第１金属板と前記第２金属板とを、所定の間隔を保った状態で巻いて渦巻状にし、断面が渦巻状の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記環状の通路に高電界を発生させて液体または気体を通過させて殺菌処理を行うことにより、高電界殺菌装置の外形をパイプ状とすることができるので、液体および気体を効率良く通路を通過させて、効果的に殺菌処理を行うことができる。
【００２１】
前記第１金属板を円柱形または円筒形に成形して回転ローラを形成し、前記第１金属板からなる回転ローラの表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属板を曲面に形成して、前記回転ローラと所定の間隔を有するように配置することで、前記回転ローラと前記第２金属板との間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行う、あるいは、前記第１金属板を円柱形または円筒形に成形して第１回転ローラを形成し、前記第１金属板からなる第１回転ローラの表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属板を円柱形または円筒形に成形して第２回転ローラを形成し、前記第１回転ローラと前記第２回転ローラを所定の間隔で配置することで、前記第１回転ローラと前記第２回転ローラとの間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記第１回転ローラおよび前記第２回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことにより、殺菌処理を行う物資として、粘度の高い液体、固体を含む液体、または固体を前記回転ローラによって通過させながら殺菌処理を行うことが可能となる。
【００２２】
複数の前記高電界殺菌装置を組み合わせることも可能であり、この場合、複数の殺菌処理装置を直列に接続して、液体または気体を繰り返し殺菌処理することにより、より確実な殺菌処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態の高電界殺菌装置の全体を示す斜視図図である。
【図２】第１の実施形態の高電界殺菌装置の概略断面図である。
【図３】第１の実施形態の高電界殺菌装置における殺菌処理を示す概略図である。
【図４】パルス波の波形を示す図であり、（ａ）、（ｂ）が一般的なパルス波、（ｃ）、（ｄ）が一般的なパルス波を一時的に遮断しながら供給した場合の波形を示す。
【図５】第２の実施形態の高電界殺菌装置の概略断面図である。
【図６】第３の実施形態の高電界殺菌装置の概略断面図である。
【図７】第４の実施形態の高電界殺菌装置を途中で切断した概略斜視図である。
【図８】第５の実施形態の高電界殺菌装置を途中で切断した概略斜視図である。
【図９】第６の実施形態の高電界殺菌装置の概略断面図である。
【図１０】第７の実施形態の高電界殺菌装置の概略断面図である。
【図１１】第８の実施形態の高電界殺菌装置の概略断面図である。
【図１２】図１１の高電界殺菌装置において第１金属板と第２金属板を入れ方場合の概略断面図である。
【図１３】第９の実施形態の高電界殺菌装置の全体を示す斜視図図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を、図を用いて以下に詳細に説明する。図１が本発明の第１の実施形態の高電界殺菌装置の全体を示す斜視図であり、図２が第１の実施形態の高電界殺菌装置１の構造を示す概略断面図、図３が殺菌処理の仕組みを示す概略図である。
【００２５】
まず初めに、第１の実施形態の高電界殺菌装置１の構造を説明する。図１，２に示すように、本発明の高電界殺菌装置１は、ケース２の中に、マイナス電極となる第１金属板３と、プラス電極となる第２金属板４とを所定の間隔で配置し、前記第１金属板３と前記第２金属板４に接続したパルス電源装置８を用いて前記第１金属板３と前記第２金属板４との間に高電界を発生させるものであり、前記第１金属板３と前記第２金属板４との間に形成された空間が、殺菌処理を行う液体または気体の通路６となる。
【００２６】
前記第１金属板３の前記第２金属板４と対向する表面には、焼成によって誘電材を焼き付けて誘電層５を形成している。ここでは前記第１金属板３および前記第２金属板４としてはステンレス等を用いている。また、前記誘電層５の形成方法は、例えば、誘電材としてセラミックを用いる場合、セラミックコンデンサの製造の際にセラミックを焼成する方法を用いることができる。誘電材の種類や焼成方法は、特にこれらに限定するものではなく、その他の誘電材や焼成方法を用いることもできる。
【００２７】
前記誘電層５の形成方法としては、焼結以外にも、塗装、例えばメラミンの塗装、あるいは、ホーロー加工を用いることにより、前記セラミック等の焼結により形成された誘電層と同じ効果をもたらすことができる。いずれの方法を用いた場合でも、本発明で用いる誘電層５は、形成途中でバインダー材を用いたとしても、最終的に形成された誘電層５にはバインダー材が残らないで誘電材が均一に金属板の表面に配置されていることを特徴とする。
【００２８】
このようにして前記ケース２内に前記第１金属板３と前記第２金属板４によって形成した通路６に前記パルス電源装置８によってパルスを供給することにより、前記高電界殺菌装置１は殺菌処理可能な状態となる。パルスを供給する際に、図４（ａ）、（ｂ）に示すような波形を有する一般的なパルスを供給し、前記通路６に繰り返し高電界を発生させて、ポンプ等を用いて液体または気体である物質を前記通路６を通過させることで、液体または気体に含まれる細菌を殺菌する。前記パルス電源８によって供給するパルスとしては、例えば、出力周波数が５００Ｈｚ、パルス幅が２０μｓのパルスを用いる。
【００２９】
前記パルス電源装置８から供給されるパルスによって前記通路６に生じる電位差は、パルスの条件等、様々な要因によって、パルス波の立下りの際に十分に下がりきらないで蓄積されることにより、十分な殺菌効果をもたらさない恐れがある。そこで、殺菌効果を高めるために、前記パルス電源装置８によって、図４（ｃ）、（ｄ）に示すような、パルスの立下りから立ち上がりの間で、一度パルスの供給を遮断し、放電したものを連続して供給することが好ましい。これにより、前記第１金属板３と前記第２金属板４の間に生じている電位差をある程度下げることにより高電界を発生させたときに細菌の細胞膜を破壊するための電位差を確実に生じることができ、殺菌効果を高めることが可能となる。
【００３０】
本発明の高電界殺菌装置における高電界は、直流電源を用いた直流高電界、およびバイポーラパルス電源を用いた高電界のどちらでも可能である。パルスの立下りから立ち上がりの間で、一度パルスの供給を遮断し、放電したものを連続して供給することが好ましい。
【００３１】
図４（ｃ）に示すような矩形波でパルス電源装置８からパルスが供給される場合には、パルスが低下した状態のところで一度パルスの供給を切断し、直ぐにパルスの供給を再開する。これにより、前記第１金属板３と前記第２金属板４の間の電位差は完全とまではいかなくても一時的に下がった状態となる。また、図４（ｄ）に示すような正弦波でパルスが供給される場合にはマイナスの部分をカットすることで、パルスの立下りから立ち上がりの間でパルスの供給を遮断した状態を作り出すことができる。このようにしてパルスの供給と遮断を繰り返すことにより、前記第１金属板３と前記第２金属板４の間の電位差を保ち、効果的に殺菌処理を行うことが可能になる。
【００３２】
前記高電界殺菌装置１による殺菌処理について説明する。殺菌処理を行う物質である液体または気体を、貯蔵槽からポンプ等を使用して前記高電界殺菌装置１へと供給し、前記高電界殺菌装置１の通路６に液体または気体を通過させる。この時、前記第１金属板３と前記第２金属板４に接続した前記パルス電源装置８によって前記通路６に生じた高電界を通過する液体または気体に含まれる細菌３０は、細菌３０を構成する細胞膜３１の内外の膜厚と細菌３０の直径と電界強度に比例した大きさの電位差が生じ、前記電位差によって、図３に示すように、細菌３０の細胞膜３１が破壊されて中から細菌３０を構成する細胞質内液３２が外へ放出され、細菌３０が殺菌処理される。前記細胞膜３１が破壊されて内部の前記細胞質内液３２が漏出する率を示す漏出率が今の段階で、０．５近くまで実現できており、ほぼ細胞膜破壊は出来ているが、更なる実験を重ねれば漏出率を高めることが可能である。
【００３３】
前記細胞膜３１を破壊するには、前記細胞膜３１の内外に１μｍ当たり１Ｖ以上の電位差を生じさせる必要がある。また、前記パルス電源装置８によって供給される電圧は１．０〜５．０ＫＶの低電圧であることから、前記第１金属板３と前記第２金属板４との間隔は、例えば、０．３〜５ｍｍ程度の間隔とするが、電圧の大きさや殺菌処理量に応じて適切に設定すればよく、特にこれに限定するものではない。このような低電圧で殺菌処理を行うことが可能であることにより、従来であれば高電圧のために高温下で行われていた殺菌処理が、常温下での殺菌処理を実現可能とする。
【００３４】
前記高電界殺菌装置１による細菌の生存率は、今のところ数パーセント程度まで下げることを実現しており、さらに実験を重ねることにより、生存率をさらに０に近付けることができると考えている。このように、本発明の高電界殺菌装置１によって、液体および気体を常温下で安全・確実にそして安価な装置で殺菌処理することが可能となる。
【００３５】
高電界殺菌装置１による殺菌処理の際に時間当たりの処理量を増やすためには、通路６を通過する液体または気体の量を増やすことが考えられる。そこで、複数の通路６，６’を設けた第２，３の実施形態の高電界殺菌装置１’、１’’について説明する。
【００３６】
第２の実施形態の高電界殺菌装置１’は、図５に示すように、ケース２の中に、マイナス電極となる、両面に誘電層５，５’が形成された第１金属板３と、前記第１金属板３の両面に所定の間隔で、プラス電極となる２枚の第２金属板４，４’を配置することにより、前記第１金属板３の両面に、液体または気体が通過する２つの通路６，６’を形成したものである。前記第１金属板３と２枚の前記第２金属板４，４’に、パルス電源装置（図示せず）を接続し、２つの通路６，６’にそれぞれ高電界を発生させて殺菌処理を行う。前記誘電層５，５’の形成方法は、第１の実施形態と同様に誘電材を焼結することにより形成されている。
【００３７】
前記第１金属板３と２枚の第２金属板４，４’との間に形成された２つの通路６，６'にパルス電源装置（図示せず）を用いてそれぞれ高電界を発生させて電位差を生じさせることにより、２つの通路６，６’を通過する液体または気体を同時に殺菌処理することができる。これにより、前記通路６，６’を通過する液体または気体の量が増加するので、第１の実施形態の高電界殺菌装置１に比べて、単位時間当たりの処理量を増加させることができる。第２の実施形態において前記パルス電源装置によって供給されるパルスは、図４に示すパルス波を有するものを用いることができる。
【００３８】
また、通路を増加させる別の方法として、前記第１金属板３と前記第２金属板４との間に、前記第１金属板３と前記第２金属板４に平行な仕切り板を配置する方法がある。これを第３の実施形態の高電界殺菌装置１’’とする。図６に示すように、第３の実施形態の高電界殺菌装置１’’は、第1の実施形態の高電界殺菌装置１に２枚の仕切り板７を設けたものであり、マイナス電極となる、表面に導電層５が形成された第１金属板３と、プラス電極となる第２金属板４との間に２枚の仕切り板を等間隔で配置することで、前記第１金属板３と前記第２金属板４との間に３つの同じ大きさの通路６’’を形成したものである。前記仕切り板７以外の構造は第１の実施形態と同じものを用いる。
【００３９】
前記第１金属板３と前記第２金属板４にパルス電源装置（図示せず）を接続し、前記第１金属板３と前記第２金属板４との間に高電界を発生させる。前記仕切り板７はパルス電源装置（図示せず）と接続されておらず、導電層も形成されていない単なる板状の部材である。この時、第１の実施形態のように１つの通路６しか存在しなければ、板状の電極を用いていることから通路６には高電界が不均一に発生する（例えば、板状の電極の両端に高電界が偏って発生する）が、本実施形態のように記第１金属板３と前記第２金属板４との間に仕切板７を配置していると、前記仕切り板７を介して高電界が発生することにより高電界の偏りが緩和されるので、その結果、殺菌効率を高めることが可能となる。
【００４０】
ここまでは、断面が矩形の通路が形成された高電界殺菌装置について説明してきたが、次に通路の断面形状が環状あるいは渦巻状の高電界殺菌装置について説明する。図７に示すのが、第４の実施形態の高電界殺菌装置１０である。
【００４１】
図７に示すように、第４の実施形態の高電界殺菌装置１０は、円筒形のケース１２内に、マイナス電極として円筒形にした第１金属板１３を前記ケース１２の中心に配置し、プラス電極として円筒形にした第２金属板１４を、円筒形の前記第１金属板１３を取り囲むように配置したものであり、これにより、前記第１金属板１３と前記第２金属板１４との間には、液体または気体を通過させる環状の通路１６が形成される。
【００４２】
マイナス電極となる円筒形の第１金属板１３の表面には、焼結により導電層１５を形成する。そして、マイナス電極となる第１金属板１３とプラス電極となる第２金属板１４とにパルス電源装置（図示せず）を接続してパルスを供給し、前記環状の通路１６に高電界を発生させて電位差を生じさせることにより、環状の通路１６を通過する液体または気体を殺菌処理する。
【００４３】
本実施形態のように、マイナス電極として円筒形に形成した第１金属板１３を用いると、前記通路１６において高電界が均一に発生することにより集電効果が高くなり、前記通路１６の通過する液体または気体の全てを均一に殺菌処理することができ、殺菌処理の効果を高めることができる。
【００４４】
また、本実施形態では前記ケース１２を円筒形とすることにより、殺菌処理する液体または気体を貯留する貯蔵槽と、殺菌処理された液体または気体を容器等に充填する充填装置との間に配置する高電界殺菌装置１０（パルス電源装置を除く）をパイプ状に形成することができるので、小スペースに効率良く高電界殺菌装置１０を配置することができるようになる
【００４５】
マイナス電極に円筒形の第１金属板１３を用いる場合について説明してきたが、マイナス電極として内部が空度となる円筒形だけではなく、円柱形を用いることも可能であり、円柱形とした場合でも同じ効果をもたらすことが可能である。
【００４６】
次に、第４の実施形態の高電界殺菌装置１０と同様に外観をパイプ状とすることができる第５の実施形態の高電界殺菌装置１０’について説明する。図８に示すのが第５の実施形態の高電界殺菌装置１０'の斜視図である。
【００４７】
第５の実施形態の高電界殺菌装置１０’は、マイナス電極となる、両面に導電層１５，１５’が焼結により形成された第１金属板１３’と、プラス電極となる第２金属板１４’とを所定の間隔で配置し、図８に示すように、前記第１金属板１３’と前記第２金属板１４’とを、所定の間隔を保った状態で巻いて渦巻状にして、ケース１２内に配置したものであり、前記第１金属板１３’と前記第２金属板１４’との間に形成される通路１６’は、断面がケース２内で２つの渦巻形状に形成されている。
【００４８】
このような渦巻状に形成したマイナス電極となる前記第１金属板１３’と、プラス電極となる前記第２金属板１４’にパルス電源装置を接続し、前記第１金属板１３’と前記第２金属板１４’との間に高電界を発生させて前記通路１６’を通過する液体または気体に含まれる細菌の細胞膜を電位差によって破壊して殺菌処理を行う。
【００４９】
この時、前記通路１６’は第４の実施形態の通路１６のように幅が大きいのではなく、幅が狭いのが重なった状態となっているので、細胞膜を破壊するには、１μｍ当たり１Ｖ以上の電位差を生じさせることが必要なことを考えると、第４の実施形態の高電界殺菌装置１０’よりも少ない電位差で同じ効果をもたらすことが可能となる。つまり、外観を同じパイプ状とした場合でも、第５の実施形態の高電界殺菌装置１０’は、より低電圧で殺菌処理を行うことができる。しかしながら、前記第１金属板１３’と前記第２金属板１４’とを、所定の間隔を保った状態で巻いて渦巻状に形成する際に、間隔を均一に保つのは難しいために、製造コストは増加する恐れがある。
【００５０】
次に、第６の実施形態の高電界殺菌装置１ａについて説明する。図９に示すのは、前記高電界殺菌装置１ａの横断方向の断面図である。図９に示すように、前記高段階殺菌装置１ａは、マイナス電極となる複数の第１金属板３ａおよびプラス電極となる複数の第２金属板４ａを交互に配置することにより、殺菌処理を行う物質が通過する通路６ａを複数形成したものである。
【００５１】
マイナス電極となる前記第１金属板３ａの両面に誘電層５ａを形成し、プラス電極となる前記第２金属板４ａをスペーサー９を用いて前記第１金属板３ａと所定の間隔で、前記第１金属板３ａと交互に、そして前記第１金属板３ａよりも数が１つ多くなるように、ケース２ａ内に配置する。これにより、複数の通路６ａ、本実施形態では１０個の通路６ａが形成される。マイナス電極となる前記第１金属板３ａとプラス電極となる前記第２金属板４ａに、パルス電源装置（図示せず）を接続し、全ての通路６ａにそれぞれ高電界を発生させて殺菌処理を行う。前記誘電層５ａの形成方法は、第１の実施形態と同様に誘電材を焼結することにより形成されている。本実施形態において前記パルス電源装置によって供給されるパルスは、図４に示すパルス波を有するものを用いることができる。
【００５２】
このように、第６の実施形態の高電界殺菌装置１ａは、マイナス電極となる複数の第１金属板３ａとプラス電極となる第２金属板４ａを交互に配置することによって、複数の通路６ａを形成することで、一度に大量の物質を殺菌することが可能となる。また処理量に応じて前記第１金属板３ａと前記第２金属板４ａの数や大きさを自由に変更することができる。
【００５３】
次に、第７の実施形態の高電界殺菌装置１０ａについて、図１０を用いて説明する。図１０に示すのが第７の実施形態の高電界殺菌装置１０ａの概略断面図である。第７の実施形態の高電界殺菌装置１０ａは、マイナス電極となる第１金属板１３ａを円柱形または円筒形に成形して回転ローラ１７を形成し、前記回転ローラ１７を利用して殺菌処理する物質を移動させる構造である。
【００５４】
マイナス電極となる前記第１金属板１３ａからなる回転ローラ１７の表面に誘電層１５ａを形成する。そして、プラス電極となる第２金属板１４ａを前記回転ローラ１７の表面に合わせた曲面形状を有するように形成する。図１０に示すように、複数の回転ローラ１７を配置する場合には、１枚の第２金属板１４ａを波型に形成し、各回転ローラ１７と所定の間隔を有するように配置する。そして、隣接する回転ローラ１７の間には、前記第２金属板１７ａと所定の間隔を有するように壁１８を形成する。
【００５５】
これにより、前記第２金属板１４ａと、前記第１金属板１３ａからなる前記回転ローラ１７および前記壁１８との間に、殺菌処理を行う物質を通過させる通路１６ａが形成される。前記回転ローラ１７は駆動装置によって回転する構造とし、前記通路１６ａを通過させる物質が、高粘度の液体、固体を含む液体、または固体と言ったポンプ等を使用して前記通路１６ａを通過させることが難しい場合に、前記回転ローラ１７の回転によって殺菌処理を行う物質を前記通路１６ａを通過させることができる。
【００５６】
そして、前記回転ローラ１７を図１０に矢印で示す方向に回転させながら、マイナス電極となる前記第１金属板１３ａとプラス電極となる前記第２金属板１４ａに、パルス電源装置（図示せず）を接続し、前記通路１６ａに高電界を発生させた状態で、前記回転ローラ１７の回転によって物質が移動されて前記通路１６ａを通過することによって、固体等の物質の殺菌処理を行うことができる。
【００５７】
本実施形態では、上述のように、回転ローラ１７を用いることによって、高粘度の液体、固体を含む液体、または固体等の物質を殺菌処理することが可能となる。これにより、高電界殺菌装置１０ａによって、液体および気体以外の様々な物質を殺菌処理することが可能となる。また、前記壁１８をマイナス電極となる第１金属板１３ａによって形成し、その表面に誘電層１５ａを形成することによって、隣接する回転ローラ１７の間でも殺菌処理する構造とすることも可能である。
【００５８】
第８の実施形態として、回転ローラ１７をマイナス電極となる前記第１金属板１３ａによって形成しているが、図１１に示すように、回転ローラ１７をプラス電極となる第２金属板１４ａによって形成し、マイナス電極となる第１金属板１３ａを前記回転ローラ１７の表面に合わせた曲面形状を有するように形成して、その表面に誘電層１５ａを形成してもよい。この場合、前記第１金属板１３ａと、前記第２金属板１４ａからなる前記回転ローラ１７および壁１８との間に、殺菌処理を行う物質を通過させる通路１６ａを形成する。
【００５９】
そして、前記回転ローラ１７を図１１に矢印で示す方向に回転させながら、マイナス電極となる前記第１金属板１３ａとプラス電極となる前記第２金属板１４ａに、パルス電源装置（図示せず）を接続し、前記通路１６ａに高電界を発生させた状態で、殺菌処理を行う物質を通過させることによって、固体等の物質の殺菌処理を行うことができる。このような場合、前記壁１８をプラス電極となる前記第２金属板１４ａによって形成することによって、隣接する回転ローラ１７の間でも殺菌処理する構造とすることも可能である。
【００６０】
次に、第７の実施形態と同様に、回転ローラを用いた第８の実施形態の高電界殺菌装置１０ｂについて、図１２を用いて説明する。図１２に示すのが第８の実施形態の高電界殺菌装置１０ａの概略断面図である。
【００６１】
第８の実施形態の高電界殺菌装置１０ｂは、マイナス電極となる第１金属板１３ｂを円柱形または円筒形に成形して第１回転ローラ１７ｂを形成し、さらに、プラス電極となる第２金属板１４ｂを円柱形または円筒形に成形して第２回転ローラ１９を形成したものであり、前記第１回転ローラ１７ｂおよび前記第２回転ローラ１９を利用して殺菌処理する物質を移動させる構造である。
【００６２】
マイナス電極となる前記第１金属板１３ｂからなる第１回転ローラ１７ｂの表面に誘電層１５ｂを形成する。そして、前記第１回転ローラ１７ｂと対向するようにプラス電極となる前記第２回転ローラ１９を所定の間隔で配置する。このように、対になった前記第１回転ローラ１７ｂと前記第２回転ローラ１９を、図１２に示すように、複数配置する。この時、各第１回転ローラ１７ｂは、対になった第２回転ローラ１９だけでなく、隣に配置された第２回転ローラ１９に対しても同じ間隔を有するように配置する。
【００６３】
そして隣接する第１回転ローラ１７ｂの間に、前記第２回転ローラ１９の曲面に合わせた曲面状の壁２５を前記第２回転ローラ１９と対向するように配置し、隣接する第２回転ローラ１９の間に、前記第１回転ローラ１７ｂの曲面に合わせた曲面状の壁２６を前記第１回転ローラ１７ｂと対向するように配置する。これにより、前記第１回転ローラ１７ｂおよび前記壁２５と、前記第２回転ローラ１９と前記壁２６との間に、殺菌処理が行われる物質が通過する通路１６ｂが形成される。
【００６４】
そして、前記第１回転ローラ１７ｂおよび前記第２回転ローラ１９を回転させる駆動装置を設けて、前記第１回転ローラ１７ｂおよび前記第２回転ローラ１９を互いに反対方向（図１２に矢印で示す方向）に回転させながら、マイナス電極となる前記第１金属板１３ｂとプラス電極となる前記第２金属板１４ｂに、パルス電源装置（図示せず）を接続し、前記通路１６ｂの前記第１回転ローラ１７ｂと前記第２回転ローラ１９との間に高電界を発生させた状態で、前記第１回転ローラ１７および前記第２回転ローラ１９の回転によって物質を前記通路１６ｂを通過させると、前記第１回転ローラ１７ｂと前記第２回転ローラ１９との間で、物質を殺菌処理することができる。
【００６５】
このように、前記第１回転ローラ１７ｂと前記第２回転ローラ１９を配置することで、１つの第１回転ローラ１７ｂにおいて２箇所で殺菌処理を行うことが可能となる。そして、本実施形態の高電界殺菌装置１０ｂは、対向する第１回転ローラ１７ｂおよび第２回転ローラ１９を共に回転させることによって、通路１６ｂを通過する物質をより確実に移動させることができるので、より高粘度の液体、固体を含む液体および固体をスムーズに移動させて、効率良く物質の殺菌処理を行うことが可能となる。
【００６６】
前記壁２５をマイナス電極となる第１金属板１３ｂによって形成し、その表面に誘電層１５ｂを形成し、さらに、前記壁２６をプラス電極となる第２金属板１４ｂによって形成することによって、前記第１回転ローラ１７ｂと前記第２回転ローラ１９の間だけでなく、前記第１回転ローラ１７ｂと前記壁２６との間、そして、前記第２回転ローラ１９と前記壁２５との間でも殺菌処理する構造とすることも可能である。
【００６７】
ここまでは、１つの高電界殺菌装置によって液体または気体を処理する場合について説明してきたが，複数の高電界殺菌装置を組み合わせることでより殺菌処理の効果を高める方法について説明する。
【００６８】
図１３に示す第９の実施形態の高電界殺菌装置２０は、第４の実施形態の高電界殺菌装置１０を２つ組み合わせたものである。第４の実施形態の高電界殺菌装置１０は、その説明で述べたように、外観をパイプ状とすることができるこの利点を利用したものが本実施形態の高電界殺菌装置２０である。本実施形態で用いている２つの高電界殺菌装置１０は、上述のように第４の実施形態の高電界殺菌装置１０を用いていることから、構造についての説明は省略する。
【００６９】
図１３に示すように、前記高電界殺菌装置２０は、殺菌処理する液体または気体を貯留する貯蔵槽２１と、殺菌処理された液体または気体を容器等に充填する充填装置２２との間に２つの高電界殺菌装置１０を配置したものであり、１つ目の高電界殺菌装置１０を、貯蔵槽２１から水平方向に出ているパイプ２３から上方へと液体または気体が流れるように配置され、２つ目の高電界殺菌装置１０を、１つ目の高電界殺菌装置と平行に配置し、その下方に前記充填装置２２を配置する。そして、１つ目の高電界殺菌装置１０と２つ目の高電界殺菌装置１０とを逆Ｕ字型のパイプ２４で接続する。
【００７０】
これにより、前記貯蔵槽２１からポンプによって送り出される液体または気体は、１つ目の高電界殺菌装置１０を下から上へと通過しながら１度目の殺菌処理が行われ、逆Ｕ字型のパイプ２４を通過した後、２つ目の高電界殺菌装置１０を上から下へと通過しながら２度目の殺菌処理が行われる。１つの高電界殺菌装置によって殺菌処理した液体または気体を再び高電界殺菌装置によって殺菌処理すると、細菌の数はさらに減少することから、本実施形態のように繰り返し殺菌処理することで細菌の生存率をさらに低下させることができる。また、２つの高電界殺菌装置１０を直線ではなく平行に配置することで、より少ないスペースで納めることができるので、コンパクトな高電界殺菌装置２０を実現できる。
【００７１】
ここでは、第４の実施形態の高電界殺菌装置１０を２つ用いた高電界殺菌装置２０について説明したが、その他の第１〜３，５〜８の実施形態の高電界殺菌装置をそれぞれ２つ用いることも可能であり、異なる種類の高電界殺菌装置を組み合わせることも可能である。また、組み合わせる数も２つ以上とすることによりさらなる殺菌効果をもたらすことも可能である。
【００７２】
いずれの場合にも、複数の高電界殺菌装置を組み合わせて１つの高電界殺菌装置とし、繰り返し殺菌処理することで細菌の生存率をさらに低下させることが可能となり、より効果的な殺菌処理を行うことができる。
【００７３】
本発明の高電界殺菌装置は、ここまで説明してきたように、様々な形態を用いることで殺菌処理の対象物質を、液体、気体、固体、固体を含む液体等、様々な状態の物質を低電圧で効果的に殺菌処理することが可能であり、さらに、処理された物質の品質を変えることなく安全に殺菌処理することが可能である。また、その製造コストも安価であり、殺菌処理の費用も低コストで可能となる。このような利点により、流体飲料、食品加工、水処理、医療機器、室内環境、電子機器製造等、様々な分野で利用することが考えられる。
【符号の説明】
【００７４】
１，１’，１’’，１ａ 高電界殺菌装置
２，２ａ ケース
３，３ａ 第１金属板
４，４’，４ａ 第２金属板
５，５’，５ａ 誘電層
６，６’，６’’，６ａ 通路
７ 仕切り板
８ パルス電源装置
９ スペーサー
１０，１０’，１０ａ，１０ｂ 高電界殺菌装置
１２ ケース
１３，１３’，１３ａ，１３ｂ 第１金属板
１４，１４’，１４ａ，１４ｂ 第２金属板
１５，１５’，１５ａ，１５ｂ 誘電層
１６，１６’，１６ａ，１６ｂ 通路
１７ 回転ローラ
１７ｂ 第１回転ローラ
１８ 壁
１９ 第２回転ローラ
２０ 高電界殺菌装置
２１ 貯蔵槽
２２ 充填装置
２３，２４ パイプ
２５，２６ 壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電界を用いて物質を殺菌する高電界殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の殺菌装置として、高温度、薬剤、紫外線、オゾン、プラズマ、電解等、様々な方法を用いたものが存在する。例えば、薬剤として塩素等を使用した化学殺菌処理は、浄水場で水道水の処理等として幅広く用いられている。また高電界殺菌装置としては、プラズマを用いたものが存在する（特許文献１参照）。プラズマを用いたこうでんかい殺菌装置は、細菌の細胞膜を破壊して殺菌する方法を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４０４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
塩素等を使用した化学殺菌処理では、装置の濃度管理や安定効果に問題があった。また、プラズマを用いた殺菌装置は、７．０〜５０ＫＶという高電圧でプラズマを発生させるために、数百Ｗ以上の高電力装置が必要となり、大規模で高価になると言う問題があった。また、殺菌の際にオゾンが発生すると言う問題もある。
【０００５】
その他にも、従来の殺菌装置では、生果汁等の食品に使用するには品質が変化する等の様々な問題があった。また、殺菌装置によっては液体あるいは気体のどちらかにしか使用できないと言う問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は、低価格で品質を変化させることなく安全に気体と液体の両方に使用することができる、物質を殺菌する高電界殺菌装置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】
【０００７】
本発明の高電界殺菌装置は、マイナス電極となる第１金属板と、プラス電極となる第２金属板とを所定の間隔で配置し、前記第１金属板と前記第２金属板に接続したパルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に形成された通路に高電界を発生させ、前記高電界が発生した前記通路の中を細菌を含んだ物質を通過させて、前記物質に含まれる細菌の細胞膜に電位差を生じさせて前記細胞膜を破壊することで殺菌を行う高電界殺菌装置であって、前記第１金属板の前記第２金属板と対向する表面に、焼成によって誘電材からなる誘電層を形成したことを特徴とする。
【０００８】
さらに、前記パルス電源装置によって供給されるパルスは、パルスの立下りから立ち上がりの間で、パルスの供給が一時的に遮断されており、前記高電界は、直流電源あるいはバイポーラパルス電源による高電界であることが好ましい。
【０００９】
そして、マイナス電極となる前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、前記第１金属板の両面に所定の間隔で、プラス電極となる２枚の第２金属板を配置し、前記第１金属板と２枚の前記第２金属板との間に、前記物質が通過する２つの通路を形成し、前記パルス電源装置によって２つの前記通路にそれぞれ高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うことも可能である。
【００１０】
また、前記第１金属板と前記第２金属板との間に、前記第１金属板および前記第２金属板と平行に仕切り板を配置して複数の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に高電界を発生させ、前記複数の通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことも可能である。
【００１１】
別の形態として、マイナス電極となる前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、前記第１金属板と所定の間隔で、プラス電極となる第２金属板を配置し、複数の前記第1金属板と複数の前記第２金属板を交互に配置して、前記第１金属板と２枚の前記第２金属板との間に、前記物質が通過する通路を形成し、前記パルス電源装置によって２つの前記通路にそれぞれ高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行う。
【００１２】
さらに別の形態として、前記第１金属板を円柱形または円筒形に形成し、前記円柱形または前記円筒形の表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属を前記第１金属板を取り囲むように円筒形に形成することで環状の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記環状の通路に高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行う。
【００１３】
その他の形態として、前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、所定の間隔で配置された前記第１金属板と前記第２金属板とを、所定の間隔を保った状態で巻いて渦巻状にし、断面が渦巻状の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記環状の通路に高電界を発生させて液体または気体を通過させて殺菌処理を行う。
【００１４】
前記第１金属板を円柱形または円筒形に成形して回転ローラを形成し、前記第１金属板からなる回転ローラの表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属板を曲面に形成して、前記回転ローラと所定の間隔を有するように配置することで、前記回転ローラと前記第２金属板との間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行う。前記第１金属板と前記第２金属板を逆にして、前記第２金属板からなる回転ローラとしてもよい。
【００１５】
前記第１金属板を円柱形または円筒形に成形して第１回転ローラを形成し、前記第１金属板からなる第１回転ローラの表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属板を円柱形または円筒形に成形して第２回転ローラを形成し、前記第１回転ローラと前記第２回転ローラを所定の間隔で配置することで、前記第１回転ローラと前記第２回転ローラとの間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記第１回転ローラおよび前記第２回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行う
【００１６】
複数の前記高電界殺菌装置を組み合わせることも可能であり、この場合、複数の殺菌処理装置を直列に接続して、液体または気体を繰り返し殺菌処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の高電界殺菌装置は、マイナス電極となる第１金属板と、プラス電極となる第２金属板とを所定の間隔で配置し、前記第１金属板と前記第２金属板に接続したパルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に形成された通路に高電界を発生させ、前記高電界が発生した前記通路の中を細菌を含んだ物質を通過させて、前記物質に含まれる細菌の細胞膜に電位差を生じさせて前記細胞膜を破壊することで殺菌を行う高電界殺菌装置であって、前記第１金属板の前記第２金属板と対向する表面に、焼成によって誘電材からなる誘電層を形成したことにより、常温下において品質不変で安全な殺菌処理を、低エネルギーの安価な装置で実現することが可能となり、さらに、前記パルス電源装置によって供給されるパルスは、パルスの立下りから立ち上がりの間で、パルスの供給が一時的に遮断されていることで、より効率良く殺菌処理を行うことが可能となる。
【００１８】
そして、マイナス電極となる前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、前記第１金属板の両面に所定の間隔で、プラス電極となる２枚の第２金属板を配置し、前記第１金属板と２枚の前記第２金属板との間に、前記物質が通過する２つの通路を形成し、前記パルス電源装置によって２つの前記通路にそれぞれ高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うこと、あるいは、マイナス電極となる前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、前記第１金属板と所定の間隔で、プラス電極となる第２金属板を配置し、複数の前記第1金属板と複数の前記第２金属板を交互に配置して、前記第１金属板と２枚の前記第２金属板との間に、前記物質が通過する通路を形成し、前記パルス電源装置によって２つの前記通路にそれぞれ高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うにより、一度に殺菌処理できる前記物質の量を増加させることができる。
【００１９】
また、前記第１金属板と前記第２金属板との間に、前記第１金属板および前記第２金属板と平行に仕切り板を配置して複数の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に高電界を発生させ、前記複数の通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことにより、高電界を分散させることなく効率良く殺菌処理することができるようになる。
【００２０】
あるいは、前記第１金属板を円柱形または円筒形に形成し、前記円柱形または前記円筒形の表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属を前記第１金属板を取り囲むように円筒形に形成することで環状の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記環状の通路に高電界を発生させて液体または気体を通過させて殺菌処理を行うこと、または、前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、所定の間隔で配置された前記第１金属板と前記第２金属板とを、所定の間隔を保った状態で巻いて渦巻状にし、断面が渦巻状の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記環状の通路に高電界を発生させて液体または気体を通過させて殺菌処理を行うことにより、高電界殺菌装置の外形をパイプ状とすることができるので、液体および気体を効率良く通路を通過させて、効果的に殺菌処理を行うことができる。
【００２１】
前記第１金属板を円柱形または円筒形に成形して回転ローラを形成し、前記第１金属板からなる回転ローラの表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属板を曲面に形成して、前記回転ローラと所定の間隔を有するように配置することで、前記回転ローラと前記第２金属板との間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行う、あるいは、前記第１金属板を円柱形または円筒形に成形して第１回転ローラを形成し、前記第１金属板からなる第１回転ローラの表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属板を円柱形または円筒形に成形して第２回転ローラを形成し、前記第１回転ローラと前記第２回転ローラを所定の間隔で配置することで、前記第１回転ローラと前記第２回転ローラとの間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記第１回転ローラおよび前記第２回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことにより、殺菌処理を行う物資として、粘度の高い液体、固体を含む液体、または固体を前記回転ローラによって通過させながら殺菌処理を行うことが可能となる。
【００２２】
複数の前記高電界殺菌装置を組み合わせることも可能であり、この場合、複数の殺菌処理装置を直列に接続して、液体または気体を繰り返し殺菌処理することにより、より確実な殺菌処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態の高電界殺菌装置の全体を示す斜視図図である。
【図２】第１の実施形態の高電界殺菌装置の概略断面図である。
【図３】第１の実施形態の高電界殺菌装置における殺菌処理を示す概略図である。
【図４】パルス波の波形を示す図であり、（ａ）、（ｂ）が一般的なパルス波、（ｃ）、（ｄ）が一般的なパルス波を一時的に遮断しながら供給した場合の波形を示す。
【図５】第２の実施形態の高電界殺菌装置の概略断面図である。
【図６】第３の実施形態の高電界殺菌装置の概略断面図である。
【図７】第４の実施形態の高電界殺菌装置を途中で切断した概略斜視図である。
【図８】第５の実施形態の高電界殺菌装置を途中で切断した概略斜視図である。
【図９】第６の実施形態の高電界殺菌装置の概略断面図である。
【図１０】第７の実施形態の高電界殺菌装置の概略断面図である。
【図１１】第８の実施形態の高電界殺菌装置の概略断面図である。
【図１２】図１１の高電界殺菌装置において第１金属板と第２金属板を入れ方場合の概略断面図である。
【図１３】第９の実施形態の高電界殺菌装置の全体を示す斜視図図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を、図を用いて以下に詳細に説明する。図１が本発明の第１の実施形態の高電界殺菌装置の全体を示す斜視図であり、図２が第１の実施形態の高電界殺菌装置１の構造を示す概略断面図、図３が殺菌処理の仕組みを示す概略図である。
【００２５】
まず初めに、第１の実施形態の高電界殺菌装置１の構造を説明する。図１，２に示すように、本発明の高電界殺菌装置１は、ケース２の中に、マイナス電極となる第１金属板３と、プラス電極となる第２金属板４とを所定の間隔で配置し、前記第１金属板３と前記第２金属板４に接続したパルス電源装置８を用いて前記第１金属板３と前記第２金属板４との間に高電界を発生させるものであり、前記第１金属板３と前記第２金属板４との間に形成された空間が、殺菌処理を行う液体または気体の通路６となる。
【００２６】
前記第１金属板３の前記第２金属板４と対向する表面には、焼成によって誘電材を焼き付けて誘電層５を形成している。ここでは前記第１金属板３および前記第２金属板４としてはステンレス等を用いている。また、前記誘電層５の形成方法は、例えば、誘電材としてセラミックを用いる場合、セラミックコンデンサの製造の際にセラミックを焼成する方法を用いることができる。誘電材の種類や焼成方法は、特にこれらに限定するものではなく、その他の誘電材や焼成方法を用いることもできる。
【００２７】
前記誘電層５の形成方法としては、焼結以外にも、塗装、例えばメラミンの塗装、あるいは、ホーロー加工を用いることにより、前記セラミック等の焼結により形成された誘電層と同じ効果をもたらすことができる。いずれの方法を用いた場合でも、本発明で用いる誘電層５は、形成途中でバインダー材を用いたとしても、最終的に形成された誘電層５にはバインダー材が残らないで誘電材が均一に金属板の表面に配置されていることを特徴とする。
【００２８】
このようにして前記ケース２内に前記第１金属板３と前記第２金属板４によって形成した通路６に前記パルス電源装置８によってパルスを供給することにより、前記高電界殺菌装置１は殺菌処理可能な状態となる。パルスを供給する際に、図４（ａ）、（ｂ）に示すような波形を有する一般的なパルスを供給し、前記通路６に繰り返し高電界を発生させて、ポンプ等を用いて液体または気体である物質を前記通路６を通過させることで、液体または気体に含まれる細菌を殺菌する。前記パルス電源８によって供給するパルスとしては、例えば、出力周波数が５００Ｈｚ、パルス幅が２０μｓのパルスを用いる。
【００２９】
前記パルス電源装置８から供給されるパルスによって前記通路６に生じる電位差は、パルスの条件等、様々な要因によって、パルス波の立下りの際に十分に下がりきらないで蓄積されることにより、十分な殺菌効果をもたらさない恐れがある。そこで、殺菌効果を高めるために、前記パルス電源装置８によって、図４（ｃ）、（ｄ）に示すような、パルスの立下りから立ち上がりの間で、一度パルスの供給を遮断し、放電したものを連続して供給することが好ましい。これにより、前記第１金属板３と前記第２金属板４の間に生じている電位差をある程度下げることにより高電界を発生させたときに細菌の細胞膜を破壊するための電位差を確実に生じることができ、殺菌効果を高めることが可能となる。
【００３０】
本発明の高電界殺菌装置における高電界は、直流電源を用いた直流高電界、およびバイポーラパルス電源を用いた高電界のどちらでも可能である。パルスの立下りから立ち上がりの間で、一度パルスの供給を遮断し、放電したものを連続して供給することが好ましい。
【００３１】
図４（ｃ）に示すような矩形波でパルス電源装置８からパルスが供給される場合には、パルスが低下した状態のところで一度パルスの供給を切断し、直ぐにパルスの供給を再開する。これにより、前記第１金属板３と前記第２金属板４の間の電位差は完全とまではいかなくても一時的に下がった状態となる。また、図４（ｄ）に示すような正弦波でパルスが供給される場合にはマイナスの部分をカットすることで、パルスの立下りから立ち上がりの間でパルスの供給を遮断した状態を作り出すことができる。このようにしてパルスの供給と遮断を繰り返すことにより、前記第１金属板３と前記第２金属板４の間の電位差を保ち、効果的に殺菌処理を行うことが可能になる。
【００３２】
前記高電界殺菌装置１による殺菌処理について説明する。殺菌処理を行う物質である液体または気体を、貯蔵槽からポンプ等を使用して前記高電界殺菌装置１へと供給し、前記高電界殺菌装置１の通路６に液体または気体を通過させる。この時、前記第１金属板３と前記第２金属板４に接続した前記パルス電源装置８によって前記通路６に生じた高電界を通過する液体または気体に含まれる細菌３０は、細菌３０を構成する細胞膜３１の内外の膜厚と細菌３０の直径と電界強度に比例した大きさの電位差が生じ、前記電位差によって、図３に示すように、細菌３０の細胞膜３１が破壊されて中から細菌３０を構成する細胞質内液３２が外へ放出され、細菌３０が殺菌処理される。前記細胞膜３１が破壊されて内部の前記細胞質内液３２が漏出する率を示す漏出率が今の段階で、０．５近くまで実現できており、ほぼ細胞膜破壊は出来ているが、更なる実験を重ねれば漏出率を高めることが可能である。
【００３３】
前記細胞膜３１を破壊するには、前記細胞膜３１の内外に１μｍ当たり１Ｖ以上の電位差を生じさせる必要がある。また、前記パルス電源装置８によって供給される電圧は１．０〜５．０ＫＶの低電圧であることから、前記第１金属板３と前記第２金属板４との間隔は、例えば、０．３〜５ｍｍ程度の間隔とするが、電圧の大きさや殺菌処理量に応じて適切に設定すればよく、特にこれに限定するものではない。このような低電圧で殺菌処理を行うことが可能であることにより、従来であれば高電圧のために高温下で行われていた殺菌処理が、常温下での殺菌処理を実現可能とする。
【００３４】
前記高電界殺菌装置１による細菌の生存率は、今のところ数パーセント程度まで下げることを実現しており、さらに実験を重ねることにより、生存率をさらに０に近付けることができると考えている。このように、本発明の高電界殺菌装置１によって、液体および気体を常温下で安全・確実にそして安価な装置で殺菌処理することが可能となる。
【００３５】
高電界殺菌装置１による殺菌処理の際に時間当たりの処理量を増やすためには、通路６を通過する液体または気体の量を増やすことが考えられる。そこで、複数の通路６，６’を設けた第２，３の実施形態の高電界殺菌装置１’、１’’について説明する。
【００３６】
第２の実施形態の高電界殺菌装置１’は、図５に示すように、ケース２の中に、マイナス電極となる、両面に誘電層５，５’が形成された第１金属板３と、前記第１金属板３の両面に所定の間隔で、プラス電極となる２枚の第２金属板４，４’を配置することにより、前記第１金属板３の両面に、液体または気体が通過する２つの通路６，６’を形成したものである。前記第１金属板３と２枚の前記第２金属板４，４’に、パルス電源装置（図示せず）を接続し、２つの通路６，６’にそれぞれ高電界を発生させて殺菌処理を行う。前記誘電層５，５’の形成方法は、第１の実施形態と同様に誘電材を焼結することにより形成されている。
【００３７】
前記第１金属板３と２枚の第２金属板４，４’との間に形成された２つの通路６，６'にパルス電源装置（図示せず）を用いてそれぞれ高電界を発生させて電位差を生じさせることにより、２つの通路６，６’を通過する液体または気体を同時に殺菌処理することができる。これにより、前記通路６，６’を通過する液体または気体の量が増加するので、第１の実施形態の高電界殺菌装置１に比べて、単位時間当たりの処理量を増加させることができる。第２の実施形態において前記パルス電源装置によって供給されるパルスは、図４に示すパルス波を有するものを用いることができる。
【００３８】
また、通路を増加させる別の方法として、前記第１金属板３と前記第２金属板４との間に、前記第１金属板３と前記第２金属板４に平行な仕切り板を配置する方法がある。これを第３の実施形態の高電界殺菌装置１’’とする。図６に示すように、第３の実施形態の高電界殺菌装置１’’は、第1の実施形態の高電界殺菌装置１に２枚の仕切り板７を設けたものであり、マイナス電極となる、表面に導電層５が形成された第１金属板３と、プラス電極となる第２金属板４との間に２枚の仕切り板を等間隔で配置することで、前記第１金属板３と前記第２金属板４との間に３つの同じ大きさの通路６’’を形成したものである。前記仕切り板７以外の構造は第１の実施形態と同じものを用いる。
【００３９】
前記第１金属板３と前記第２金属板４にパルス電源装置（図示せず）を接続し、前記第１金属板３と前記第２金属板４との間に高電界を発生させる。前記仕切り板７はパルス電源装置（図示せず）と接続されておらず、導電層も形成されていない単なる板状の部材である。この時、第１の実施形態のように１つの通路６しか存在しなければ、板状の電極を用いていることから通路６には高電界が不均一に発生する（例えば、板状の電極の両端に高電界が偏って発生する）が、本実施形態のように記第１金属板３と前記第２金属板４との間に仕切板７を配置していると、前記仕切り板７を介して高電界が発生することにより高電界の偏りが緩和されるので、その結果、殺菌効率を高めることが可能となる。
【００４０】
ここまでは、断面が矩形の通路が形成された高電界殺菌装置について説明してきたが、次に通路の断面形状が環状あるいは渦巻状の高電界殺菌装置について説明する。図７に示すのが、第４の実施形態の高電界殺菌装置１０である。
【００４１】
図７に示すように、第４の実施形態の高電界殺菌装置１０は、円筒形のケース１２内に、マイナス電極として円筒形にした第１金属板１３を前記ケース１２の中心に配置し、プラス電極として円筒形にした第２金属板１４を、円筒形の前記第１金属板１３を取り囲むように配置したものであり、これにより、前記第１金属板１３と前記第２金属板１４との間には、液体または気体を通過させる環状の通路１６が形成される。
【００４２】
マイナス電極となる円筒形の第１金属板１３の表面には、焼結により導電層１５を形成する。そして、マイナス電極となる第１金属板１３とプラス電極となる第２金属板１４とにパルス電源装置（図示せず）を接続してパルスを供給し、前記環状の通路１６に高電界を発生させて電位差を生じさせることにより、環状の通路１６を通過する液体または気体を殺菌処理する。
【００４３】
本実施形態のように、マイナス電極として円筒形に形成した第１金属板１３を用いると、前記通路１６において高電界が均一に発生することにより集電効果が高くなり、前記通路１６の通過する液体または気体の全てを均一に殺菌処理することができ、殺菌処理の効果を高めることができる。
【００４４】
また、本実施形態では前記ケース１２を円筒形とすることにより、殺菌処理する液体または気体を貯留する貯蔵槽と、殺菌処理された液体または気体を容器等に充填する充填装置との間に配置する高電界殺菌装置１０（パルス電源装置を除く）をパイプ状に形成することができるので、小スペースに効率良く高電界殺菌装置１０を配置することができるようになる
【００４５】
マイナス電極に円筒形の第１金属板１３を用いる場合について説明してきたが、マイナス電極として内部が空度となる円筒形だけではなく、円柱形を用いることも可能であり、円柱形とした場合でも同じ効果をもたらすことが可能である。
【００４６】
次に、第４の実施形態の高電界殺菌装置１０と同様に外観をパイプ状とすることができる第５の実施形態の高電界殺菌装置１０’について説明する。図８に示すのが第５の実施形態の高電界殺菌装置１０'の斜視図である。
【００４７】
第５の実施形態の高電界殺菌装置１０’は、マイナス電極となる、両面に導電層１５，１５’が焼結により形成された第１金属板１３’と、プラス電極となる第２金属板１４’とを所定の間隔で配置し、図８に示すように、前記第１金属板１３’と前記第２金属板１４’とを、所定の間隔を保った状態で巻いて渦巻状にして、ケース１２内に配置したものであり、前記第１金属板１３’と前記第２金属板１４’との間に形成される通路１６’は、断面がケース２内で２つの渦巻形状に形成されている。
【００４８】
このような渦巻状に形成したマイナス電極となる前記第１金属板１３’と、プラス電極となる前記第２金属板１４’にパルス電源装置を接続し、前記第１金属板１３’と前記第２金属板１４’との間に高電界を発生させて前記通路１６’を通過する液体または気体に含まれる細菌の細胞膜を電位差によって破壊して殺菌処理を行う。
【００４９】
この時、前記通路１６’は第４の実施形態の通路１６のように幅が大きいのではなく、幅が狭いのが重なった状態となっているので、細胞膜を破壊するには、１μｍ当たり１Ｖ以上の電位差を生じさせることが必要なことを考えると、第４の実施形態の高電界殺菌装置１０’よりも少ない電位差で同じ効果をもたらすことが可能となる。つまり、外観を同じパイプ状とした場合でも、第５の実施形態の高電界殺菌装置１０’は、より低電圧で殺菌処理を行うことができる。しかしながら、前記第１金属板１３’と前記第２金属板１４’とを、所定の間隔を保った状態で巻いて渦巻状に形成する際に、間隔を均一に保つのは難しいために、製造コストは増加する恐れがある。
【００５０】
次に、第６の実施形態の高電界殺菌装置１ａについて説明する。図９に示すのは、前記高電界殺菌装置１ａの横断方向の断面図である。図９に示すように、前記高段階殺菌装置１ａは、マイナス電極となる複数の第１金属板３ａおよびプラス電極となる複数の第２金属板４ａを交互に配置することにより、殺菌処理を行う物質が通過する通路６ａを複数形成したものである。
【００５１】
マイナス電極となる前記第１金属板３ａの両面に誘電層５ａを形成し、プラス電極となる前記第２金属板４ａをスペーサー９を用いて前記第１金属板３ａと所定の間隔で、前記第１金属板３ａと交互に、そして前記第１金属板３ａよりも数が１つ多くなるように、ケース２ａ内に配置する。これにより、複数の通路６ａ、本実施形態では１０個の通路６ａが形成される。マイナス電極となる前記第１金属板３ａとプラス電極となる前記第２金属板４ａに、パルス電源装置（図示せず）を接続し、全ての通路６ａにそれぞれ高電界を発生させて殺菌処理を行う。前記誘電層５ａの形成方法は、第１の実施形態と同様に誘電材を焼結することにより形成されている。本実施形態において前記パルス電源装置によって供給されるパルスは、図４に示すパルス波を有するものを用いることができる。
【００５２】
このように、第６の実施形態の高電界殺菌装置１ａは、マイナス電極となる複数の第１金属板３ａとプラス電極となる第２金属板４ａを交互に配置することによって、複数の通路６ａを形成することで、一度に大量の物質を殺菌することが可能となる。また処理量に応じて前記第１金属板３ａと前記第２金属板４ａの数や大きさを自由に変更することができる。
【００５３】
次に、第７の実施形態の高電界殺菌装置１０ａについて、図１０を用いて説明する。図１０に示すのが第７の実施形態の高電界殺菌装置１０ａの概略断面図である。第７の実施形態の高電界殺菌装置１０ａは、マイナス電極となる第１金属板１３ａを円柱形または円筒形に成形して回転ローラ１７を形成し、前記回転ローラ１７を利用して殺菌処理する物質を移動させる構造である。
【００５４】
マイナス電極となる前記第１金属板１３ａからなる回転ローラ１７の表面に誘電層１５ａを形成する。そして、プラス電極となる第２金属板１４ａを前記回転ローラ１７の表面に合わせた曲面形状を有するように形成する。図１０に示すように、複数の回転ローラ１７を配置する場合には、１枚の第２金属板１４ａを波型に形成し、各回転ローラ１７と所定の間隔を有するように配置する。そして、隣接する回転ローラ１７の間には、前記第２金属板１７ａと所定の間隔を有するように壁１８を形成する。
【００５５】
これにより、前記第２金属板１４ａと、前記第１金属板１３ａからなる前記回転ローラ１７および前記壁１８との間に、殺菌処理を行う物質を通過させる通路１６ａが形成される。前記回転ローラ１７は駆動装置によって回転する構造とし、前記通路１６ａを通過させる物質が、高粘度の液体、固体を含む液体、または固体と言ったポンプ等を使用して前記通路１６ａを通過させることが難しい場合に、前記回転ローラ１７の回転によって殺菌処理を行う物質を前記通路１６ａを通過させることができる。
【００５６】
そして、前記回転ローラ１７を図１０に矢印で示す方向に回転させながら、マイナス電極となる前記第１金属板１３ａとプラス電極となる前記第２金属板１４ａに、パルス電源装置（図示せず）を接続し、前記通路１６ａに高電界を発生させた状態で、前記回転ローラ１７の回転によって物質が移動されて前記通路１６ａを通過することによって、固体等の物質の殺菌処理を行うことができる。
【００５７】
本実施形態では、上述のように、回転ローラ１７を用いることによって、高粘度の液体、固体を含む液体、または固体等の物質を殺菌処理することが可能となる。これにより、高電界殺菌装置１０ａによって、液体および気体以外の様々な物質を殺菌処理することが可能となる。また、前記壁１８をマイナス電極となる第１金属板１３ａによって形成し、その表面に誘電層１５ａを形成することによって、隣接する回転ローラ１７の間でも殺菌処理する構造とすることも可能である。
【００５８】
第８の実施形態として、回転ローラ１７をマイナス電極となる前記第１金属板１３ａによって形成しているが、図１１に示すように、回転ローラ１７をプラス電極となる第２金属板１４ａによって形成し、マイナス電極となる第１金属板１３ａを前記回転ローラ１７の表面に合わせた曲面形状を有するように形成して、その表面に誘電層１５ａを形成してもよい。この場合、前記第１金属板１３ａと、前記第２金属板１４ａからなる前記回転ローラ１７および壁１８との間に、殺菌処理を行う物質を通過させる通路１６ａを形成する。
【００５９】
そして、前記回転ローラ１７を図１１に矢印で示す方向に回転させながら、マイナス電極となる前記第１金属板１３ａとプラス電極となる前記第２金属板１４ａに、パルス電源装置（図示せず）を接続し、前記通路１６ａに高電界を発生させた状態で、殺菌処理を行う物質を通過させることによって、固体等の物質の殺菌処理を行うことができる。このような場合、前記壁１８をプラス電極となる前記第２金属板１４ａによって形成することによって、隣接する回転ローラ１７の間でも殺菌処理する構造とすることも可能である。
【００６０】
次に、第７の実施形態と同様に、回転ローラを用いた第８の実施形態の高電界殺菌装置１０ｂについて、図１２を用いて説明する。図１２に示すのが第８の実施形態の高電界殺菌装置１０ａの概略断面図である。
【００６１】
第８の実施形態の高電界殺菌装置１０ｂは、マイナス電極となる第１金属板１３ｂを円柱形または円筒形に成形して第１回転ローラ１７ｂを形成し、さらに、プラス電極となる第２金属板１４ｂを円柱形または円筒形に成形して第２回転ローラ１９を形成したものであり、前記第１回転ローラ１７ｂおよび前記第２回転ローラ１９を利用して殺菌処理する物質を移動させる構造である。
【００６２】
マイナス電極となる前記第１金属板１３ｂからなる第１回転ローラ１７ｂの表面に誘電層１５ｂを形成する。そして、前記第１回転ローラ１７ｂと対向するようにプラス電極となる前記第２回転ローラ１９を所定の間隔で配置する。このように、対になった前記第１回転ローラ１７ｂと前記第２回転ローラ１９を、図１２に示すように、複数配置する。この時、各第１回転ローラ１７ｂは、対になった第２回転ローラ１９だけでなく、隣に配置された第２回転ローラ１９に対しても同じ間隔を有するように配置する。
【００６３】
そして隣接する第１回転ローラ１７ｂの間に、前記第２回転ローラ１９の曲面に合わせた曲面状の壁２５を前記第２回転ローラ１９と対向するように配置し、隣接する第２回転ローラ１９の間に、前記第１回転ローラ１７ｂの曲面に合わせた曲面状の壁２６を前記第１回転ローラ１７ｂと対向するように配置する。これにより、前記第１回転ローラ１７ｂおよび前記壁２５と、前記第２回転ローラ１９と前記壁２６との間に、殺菌処理が行われる物質が通過する通路１６ｂが形成される。
【００６４】
そして、前記第１回転ローラ１７ｂおよび前記第２回転ローラ１９を回転させる駆動装置を設けて、前記第１回転ローラ１７ｂおよび前記第２回転ローラ１９を互いに反対方向（図１２に矢印で示す方向）に回転させながら、マイナス電極となる前記第１金属板１３ｂとプラス電極となる前記第２金属板１４ｂに、パルス電源装置（図示せず）を接続し、前記通路１６ｂの前記第１回転ローラ１７ｂと前記第２回転ローラ１９との間に高電界を発生させた状態で、前記第１回転ローラ１７および前記第２回転ローラ１９の回転によって物質を前記通路１６ｂを通過させると、前記第１回転ローラ１７ｂと前記第２回転ローラ１９との間で、物質を殺菌処理することができる。
【００６５】
このように、前記第１回転ローラ１７ｂと前記第２回転ローラ１９を配置することで、１つの第１回転ローラ１７ｂにおいて２箇所で殺菌処理を行うことが可能となる。そして、本実施形態の高電界殺菌装置１０ｂは、対向する第１回転ローラ１７ｂおよび第２回転ローラ１９を共に回転させることによって、通路１６ｂを通過する物質をより確実に移動させることができるので、より高粘度の液体、固体を含む液体および固体をスムーズに移動させて、効率良く物質の殺菌処理を行うことが可能となる。
【００６６】
前記壁２５をマイナス電極となる第１金属板１３ｂによって形成し、その表面に誘電層１５ｂを形成し、さらに、前記壁２６をプラス電極となる第２金属板１４ｂによって形成することによって、前記第１回転ローラ１７ｂと前記第２回転ローラ１９の間だけでなく、前記第１回転ローラ１７ｂと前記壁２６との間、そして、前記第２回転ローラ１９と前記壁２５との間でも殺菌処理する構造とすることも可能である。
【００６７】
ここまでは、１つの高電界殺菌装置によって液体または気体を処理する場合について説明してきたが，複数の高電界殺菌装置を組み合わせることでより殺菌処理の効果を高める方法について説明する。
【００６８】
図１３に示す第９の実施形態の高電界殺菌装置２０は、第４の実施形態の高電界殺菌装置１０を２つ組み合わせたものである。第４の実施形態の高電界殺菌装置１０は、その説明で述べたように、外観をパイプ状とすることができるこの利点を利用したものが本実施形態の高電界殺菌装置２０である。本実施形態で用いている２つの高電界殺菌装置１０は、上述のように第４の実施形態の高電界殺菌装置１０を用いていることから、構造についての説明は省略する。
【００６９】
図１３に示すように、前記高電界殺菌装置２０は、殺菌処理する液体または気体を貯留する貯蔵槽２１と、殺菌処理された液体または気体を容器等に充填する充填装置２２との間に２つの高電界殺菌装置１０を配置したものであり、１つ目の高電界殺菌装置１０を、貯蔵槽２１から水平方向に出ているパイプ２３から上方へと液体または気体が流れるように配置され、２つ目の高電界殺菌装置１０を、１つ目の高電界殺菌装置と平行に配置し、その下方に前記充填装置２２を配置する。そして、１つ目の高電界殺菌装置１０と２つ目の高電界殺菌装置１０とを逆Ｕ字型のパイプ２４で接続する。
【００７０】
これにより、前記貯蔵槽２１からポンプによって送り出される液体または気体は、１つ目の高電界殺菌装置１０を下から上へと通過しながら１度目の殺菌処理が行われ、逆Ｕ字型のパイプ２４を通過した後、２つ目の高電界殺菌装置１０を上から下へと通過しながら２度目の殺菌処理が行われる。１つの高電界殺菌装置によって殺菌処理した液体または気体を再び高電界殺菌装置によって殺菌処理すると、細菌の数はさらに減少することから、本実施形態のように繰り返し殺菌処理することで細菌の生存率をさらに低下させることができる。また、２つの高電界殺菌装置１０を直線ではなく平行に配置することで、より少ないスペースで納めることができるので、コンパクトな高電界殺菌装置２０を実現できる。
【００７１】
ここでは、第４の実施形態の高電界殺菌装置１０を２つ用いた高電界殺菌装置２０について説明したが、その他の第１〜３，５〜８の実施形態の高電界殺菌装置をそれぞれ２つ用いることも可能であり、異なる種類の高電界殺菌装置を組み合わせることも可能である。また、組み合わせる数も２つ以上とすることによりさらなる殺菌効果をもたらすことも可能である。
【００７２】
いずれの場合にも、複数の高電界殺菌装置を組み合わせて１つの高電界殺菌装置とし、繰り返し殺菌処理することで細菌の生存率をさらに低下させることが可能となり、より効果的な殺菌処理を行うことができる。
【００７３】
本発明の高電界殺菌装置は、ここまで説明してきたように、様々な形態を用いることで殺菌処理の対象物質を、液体、気体、固体、固体を含む液体等、様々な状態の物質を低電圧で効果的に殺菌処理することが可能であり、さらに、処理された物質の品質を変えることなく安全に殺菌処理することが可能である。また、その製造コストも安価であり、殺菌処理の費用も低コストで可能となる。このような利点により、流体飲料、食品加工、水処理、医療機器、室内環境、電子機器製造等、様々な分野で利用することが考えられる。
【符号の説明】
【００７４】
１，１’，１’’，１ａ 高電界殺菌装置
２，２ａ ケース
３，３ａ 第１金属板
４，４’，４ａ 第２金属板
５，５’，５ａ 誘電層
６，６’，６’’，６ａ 通路
７ 仕切り板
８ パルス電源装置
９ スペーサー
１０，１０’，１０ａ，１０ｂ 高電界殺菌装置
１２ ケース
１３，１３’，１３ａ，１３ｂ 第１金属板
１４，１４’，１４ａ，１４ｂ 第２金属板
１５，１５’，１５ａ，１５ｂ 誘電層
１６，１６’，１６ａ，１６ｂ 通路
１７ 回転ローラ
１７ｂ 第１回転ローラ
１８ 壁
１９ 第２回転ローラ
２０ 高電界殺菌装置
２１ 貯蔵槽
２２ 充填装置
２３，２４ パイプ
２５，２６ 壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイナス電極となる第１金属板と、プラス電極となる第２金属板とを所定の間隔で配置し、前記第１金属板と前記第２金属板に接続したパルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に形成された通路に高電界を発生させ、前記高電界が発生した前記通路の中を細菌を含んだ物質を通過させて、前記物質に含まれる細菌の細胞膜に電位差を生じさせて前記細胞膜を破壊することで殺菌を行う高電界殺菌装置であって、
前記第１金属板の前記第２金属板と対向する表面に、焼成によって誘電材からなる誘電層を形成したことを特徴とする高電界殺菌装置。
【請求項２】
前記パルス電源装置によって供給されるパルスは、パルスの立下りから立ち上がりの間で、パルスの供給が一時的に遮断されていることを特徴とする請求項１に記載の高電界殺菌装置。
【請求項３】
前記高電界は、直流による直流高電界であることを特徴とする請求項１または２に記載の高電界殺菌装置。
【請求項４】
前記高電界は、バイポーラパルス電源による高電界であることを特徴とする請求項２に記載の高電界殺菌装置。
【請求項５】
マイナス電極となる前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、前記第１金属板の両面に所定の間隔で、プラス電極となる２枚の第２金属板を配置し、前記第１金属板と２枚の前記第２金属板との間に、前記物質が通過する２つの通路を形成し、前記パルス電源装置によって２つの前記通路にそれぞれ高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項６】
前記第１金属板と前記第２金属板との間に、前記第１金属板および前記第２金属板と平行に仕切り板を配置して複数の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に高電界を発生させ、前記複数の通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項７】
マイナス電極となる前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、前記第１金属板と所定の間隔で、プラス電極となる第２金属板を配置し、複数の前記第1金属板と複数の前記第２金属板を交互に配置して、前記第１金属板と２枚の前記第２金属板との間に、前記物質が通過する通路を形成し、前記パルス電源装置によって２つの前記通路にそれぞれ高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項８】
前記第１金属板を円柱形または円筒形に形成し、前記円柱形または前記円筒形の表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属を前記第１金属板を取り囲むように円筒形に形成することで環状の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記環状の通路に高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項９】
前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、所定の間隔で配置された前記第１金属板と前記第２金属板とを、所定の間隔を保った状態で巻いて渦巻状にし、断面が渦巻状の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記環状の通路に高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項１０】
前記第１金属板を円柱形または円筒形に成形して回転ローラを形成し、前記第１金属板からなる回転ローラの表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属板を曲面に形成して、前記回転ローラと所定の間隔を有するように配置することで、前記回転ローラと前記第２金属板との間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項１１】
前記第２金属板を円柱形または円筒形に成形して回転ローラを形成し、前記第１金属板を曲面に形成して、前記曲面の表面に前記誘電層を形成して、前記第１金属板を前記回転ローラと所定の間隔を有するように配置することで、前記回転ローラと前記第１金属板との間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項１２】
前記第１金属板を円柱形または円筒形に成形して第１回転ローラを形成し、前記第１金属板からなる第１回転ローラの表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属板を円柱形または円筒形に成形して第２回転ローラを形成し、前記第１回転ローラと前記第２回転ローラを所定の間隔で配置することで、前記第１回転ローラと前記第２回転ローラとの間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記第１回転ローラおよび前記第２回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置を複数組み合わせた高電界殺菌装置であって、複数の殺菌処理装置を直列に接続して、繰り返し殺菌処理することを特徴とする高電界殺菌装置。
【請求項１】
マイナス電極となる第１金属板と、プラス電極となる第２金属板とを所定の間隔で配置し、前記第１金属板と前記第２金属板に接続したパルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に形成された通路に高電界を発生させ、前記高電界が発生した前記通路の中を細菌を含んだ物質を通過させて、前記物質に含まれる細菌の細胞膜に電位差を生じさせて前記細胞膜を破壊することで殺菌を行う高電界殺菌装置であって、
前記第１金属板の前記第２金属板と対向する表面に、焼成によって誘電材からなる誘電層を形成したことを特徴とする高電界殺菌装置。
【請求項２】
前記パルス電源装置によって供給されるパルスは、パルスの立下りから立ち上がりの間で、パルスの供給が一時的に遮断されていることを特徴とする請求項１に記載の高電界殺菌装置。
【請求項３】
前記高電界は、直流による直流高電界であることを特徴とする請求項１または２に記載の高電界殺菌装置。
【請求項４】
前記高電界は、バイポーラパルス電源による高電界であることを特徴とする請求項２に記載の高電界殺菌装置。
【請求項５】
マイナス電極となる前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、前記第１金属板の両面に所定の間隔で、プラス電極となる２枚の第２金属板を配置し、前記第１金属板と２枚の前記第２金属板との間に、前記物質が通過する２つの通路を形成し、前記パルス電源装置によって２つの前記通路にそれぞれ高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項６】
前記第１金属板と前記第２金属板との間に、前記第１金属板および前記第２金属板と平行に仕切り板を配置して複数の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記第１金属板と前記第２金属板との間に高電界を発生させ、前記複数の通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項７】
マイナス電極となる前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、前記第１金属板と所定の間隔で、プラス電極となる第２金属板を配置し、複数の前記第1金属板と複数の前記第２金属板を交互に配置して、前記第１金属板と２枚の前記第２金属板との間に、前記物質が通過する通路を形成し、前記パルス電源装置によって２つの前記通路にそれぞれ高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項８】
前記第１金属板を円柱形または円筒形に形成し、前記円柱形または前記円筒形の表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属を前記第１金属板を取り囲むように円筒形に形成することで環状の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記環状の通路に高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項９】
前記第１金属板の両面に前記誘電層を形成し、所定の間隔で配置された前記第１金属板と前記第２金属板とを、所定の間隔を保った状態で巻いて渦巻状にし、断面が渦巻状の通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記環状の通路に高電界を発生させて前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項１０】
前記第１金属板を円柱形または円筒形に成形して回転ローラを形成し、前記第１金属板からなる回転ローラの表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属板を曲面に形成して、前記回転ローラと所定の間隔を有するように配置することで、前記回転ローラと前記第２金属板との間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項１１】
前記第２金属板を円柱形または円筒形に成形して回転ローラを形成し、前記第１金属板を曲面に形成して、前記曲面の表面に前記誘電層を形成して、前記第１金属板を前記回転ローラと所定の間隔を有するように配置することで、前記回転ローラと前記第１金属板との間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項１２】
前記第１金属板を円柱形または円筒形に成形して第１回転ローラを形成し、前記第１金属板からなる第１回転ローラの表面に前記誘電層を形成し、前記第２金属板を円柱形または円筒形に成形して第２回転ローラを形成し、前記第１回転ローラと前記第２回転ローラを所定の間隔で配置することで、前記第１回転ローラと前記第２回転ローラとの間に通路を形成し、前記パルス電源装置によって前記通路に高電界を発生させて、前記第１回転ローラおよび前記第２回転ローラを回転させることにより前記通路に前記物質を通過させて殺菌処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の高電界殺菌装置を複数組み合わせた高電界殺菌装置であって、複数の殺菌処理装置を直列に接続して、繰り返し殺菌処理することを特徴とする高電界殺菌装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１３５６１４（Ｐ２０１２−１３５６１４Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６８７４１（Ｐ２０１１−２６８７４１）
【出願日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【出願人】（５００１９７５０１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【出願人】（５００１９７５０１）
【Ｆターム（参考）】
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