JP4042230B2

JP4042230B2 - 微生物殺滅装置

Info

Publication number: JP4042230B2
Application number: JP32541898A
Authority: JP
Inventors: 健司谷津; 智夫水野; 幸広釜瀬; 哲也伊佐山
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2018-11-16
Also published as: JP2000140077A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾンを利用した微生物殺滅装置に係り、特に、加湿によって殺滅効果を高めつつ結露を防止する微生物殺滅装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オゾンを利用した微生物殺滅装置（消毒装置・殺菌装置・滅菌装置・消臭装置も含む）として、加湿されたオゾンガスを利用するもの、オゾンガスを水に溶かしてオゾン水として利用するもの、オゾンガスを加工せずにそのまま利用するものなどがある。
【０００３】
微生物殺滅の対象物が水に濡れることを嫌う場合、オゾン水は使用できないので、加工しない、即ち非加湿のオゾンガスか又は加湿オゾンガスを使用することになる。非加湿オゾンガスよりも加湿オゾンガスのほうが殺滅効果が高いことが知られている。
【０００４】
加湿オゾンガスを生成する方法として、噴霧器や超音波加湿器により直接、オゾンガスを加湿する方法、噴霧器や超音波加湿器により大気（空気）を加湿し、この加湿した空気にオゾンガスを混合する方法などがある。
【０００５】
図８の消毒装置は、酸素ボンベ８１からの酸素をオゾン化するオゾナイザ８２と、空気を取り込むコンプレッサ８３と、空気を取り込んで加湿するコンプレッサ８４及び水槽８５と、消毒チャンバ８６とを有し、オゾンを含んだ酸素と空気と加湿された空気とを混合して消毒チャンバに供給するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のようにオゾンによる微生物殺滅は、加湿をしたほうが殺滅効果が高い。しかし、好適な殺滅効果が発揮される湿度は、相対湿度にして８０％以上の高湿度である。このような高湿度にオゾンガスを加湿しようとするとき、過剰に加湿したために相対湿度が１００％に近付くことがある。相対湿度が１００％になってしまうと、結露が発生し、対象物が水に濡れるという不具合が生じる。
【０００７】
相対湿度を１００％にならないように制御することが可能であれば、上記不具合は回避される。しかし、このような制御を行うために、湿度計、露点計等を使用して相対湿度を測定しようとすると、湿度計は誤差があること、露点計は高価であることが問題となり、さらに、これらの湿度センサのオゾン暴露に対する耐性が問題となる。これらの問題のため、相対湿度を測定することは困難である。また、相対湿度は温度に依存するので、せっかく相対湿度を制御しても、その後で温度が変動すると、相対湿度が変動してしまう。
【０００８】
一般に加湿器内部には原料水があり、この原料水を直接噴霧すると、原料水中の雑菌も噴霧されて微生物汚染を広げてしまうことになりかねない。さらに、雑菌が繁殖する可能性のある原料水が存在すること自体が微生物汚染の可能性を助長している。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、加湿によって殺滅効果を高めつつ結露を防止する微生物殺滅装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、加湿されたオゾンガスを用いて微生物を殺滅する殺滅槽と、殺滅に用いるときのオゾンガスの温度よりも低い露点を持つように加湿したオゾンガスを上記殺滅槽に供給する加湿オゾンガス供給手段とを備え、上記加湿オゾンガス供給手段は、オゾンガスを加湿する加湿器と、加湿されたときのオゾンガスの温度よりも殺滅に用いるときのオゾンガスの温度を高く調整することにより、供給するオゾンガスの相対湿度を制御する湿度制御手段とを有し、上記湿度制御手段は、加湿されたときのオゾンガスの温度における飽和水蒸気量と殺滅に用いるときのオゾンガスの温度における飽和水蒸気量との比が制御目標とする相対湿度となるよう温度を調整するために、上記加湿器の温度を制御する恒温装置と、上記殺滅槽の温度を制御する恒温槽と、温度毎の飽和水蒸気量を示したテーブルと、このテーブルに基づき上記加湿器の温度における飽和水蒸気量と上記殺滅槽の温度における飽和水蒸気量との比が制御目標とする相対湿度であるように上記恒温装置と上記恒温槽の温度を決定する湿度制御装置とを有するものである。
【００１１】
所望の温度にて微生物殺滅したい場合、殺滅に用いるオゾンガスの温度で上記テーブルを参照して、その温度における飽和水蒸気量を求め、この飽和水蒸気量から制御目標とする相対湿度に相当する水蒸気量を求め、この水蒸気量が飽和水蒸気量となる温度を上記テーブルを参照して求め、この温度でオゾンガスを加湿するよう上記加湿器にて温度調整を行ってもよい。
【００１２】
固定の温度でオゾンガスを加湿する場合、加湿されたオゾンガスの温度で上記テーブルを参照して、その温度における飽和水蒸気量を求め、この飽和水蒸気量に等しい水蒸気量が制御目標とする相対湿度になる飽和水蒸気量を求め、この飽和水蒸気量で上記テーブルを参照して相当する温度を求め、この温度でオゾンガスを殺滅に用いるよう上記殺滅槽で温度調整してもよい。
【００１３】
前記加湿器は、原料水にオゾンガスを接触させてオゾンガスを加湿してもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１に示した微生物殺滅装置は、原理的なモデルであり、微生物殺滅の対象物１を収容した空間に加湿オゾンガスを導入して充満させる殺滅槽２と、加湿したオゾンガスを殺滅槽２に供給する加湿オゾンガス供給手段３とからなる。加湿オゾンガス供給手段３は、オゾンガスを発生するオゾンガス源４と、このオゾンガスを加湿する加湿器５と、加湿器５内の温度及び殺滅槽２内の温度のいずれか一方又は両方を調整してオゾンガスの相対湿度を制御する湿度制御手段６とからなる。ここでは、加湿器５内の温度及び殺滅槽２内の温度の両方が調整可能に構成されている。この温度調整を行う手段として、加湿器５及び殺滅槽２に付随させて、図示しない温度センサ、加熱器、冷却器、加熱／冷却制御回路等が設けられている。
【００１６】
図２に示した微生物殺滅装置は、具体例であり、オゾンガス源４であるオゾナイザ４ａからのオゾンガス配管７の先端を恒温装置８の水槽９内の水中に浸漬してあり、水槽９内での発泡により加湿を行うようになっている。恒温装置８の温度を調整することにより水槽９の水温を所望の温度に制御することができる。水温センサ１１は水槽９内に設けられている。この恒温装置８において、所望の温度に制御された水の中でオゾンガスを発泡させることにより、バブリング加湿と加湿されたオゾンガスの温度調整とを同時に行うことができる。このようにして加湿されたオゾンガスの温度は水温センサ１１の示す温度に等しい。また、水槽９内では、原料水にオゾンガスを接触させることにより、原料水をオゾン水にして細菌の繁殖を防止することができる。
【００１７】
恒温装置８内の水上からのオゾンガス配管１２を恒温槽１３内に引き込み、コイル１４を形成した後、そのオゾンガス配管１２の先端を恒温槽１３内のボックス２ａに挿入してある。恒温槽１３は、恒温槽内雰囲気を所望の温度に制御することができるが、ここではボックス２ａ内に設けた温度センサ１５を用いて温度制御するようになっている。所望の温度に制御されたボックス２ａ内雰囲気中で対象物１の微生物殺滅を行うことができる。１６は、オゾンを分解するオゾンキラーである。
【００１８】
湿度制御手段（図示せず）は、水槽９の温度における飽和水蒸気量とボックス２ａの温度における飽和水蒸気量との比が制御目標とする相対湿度となるよう恒温装置８の温度及び恒温槽１３の温度を調整するようになっている。
【００１９】
図１及び図２の微生物殺滅装置の動作を図３を用いて説明する。
【００２０】
加湿器５における加湿によりオゾンガスの相対湿度が１００％又はその近傍になっているものとする。この相対湿度の測定は前述のように困難であるが、過剰に加湿しても相対湿度が１００％を超えることはなく、十分な加湿が行われることで相対湿度が１００％又はその近傍になることは明らかである。ここでは、相対湿度が１００％であるものと見なし、相対湿度が８０％になるよう以下の制御を行う。
【００２１】
図３に示した温度湿度特性は、横軸に温度（乾球温度）、縦軸に絶対湿度（重量比）をとり、相対湿度１００％を示す曲線ψ₁₀₀と相対湿度８０％を示す曲線ψ₈₀とを描いたものである。
【００２２】
加湿されたオゾンガスの温度（恒温装置の温度）がｔ₁のとき、図３の温度ｔ₁において相対湿度が１００％となる絶対湿度はＡである。即ち、加湿されたオゾンガスには絶対湿度Ａの水蒸気が含まれている。次に、図３の絶対湿度Ａにおいて相対湿度が８０％となる温度はｔ₂である。即ち、殺滅に用いるときのオゾンガスの温度（恒温槽１３の温度）をｔ₂に調整すれば、殺滅に用いるオゾンガスの相対湿度は８０％となる。
【００２３】
このようにして相対湿度８０％に制御した温度ｔ₂のオゾンガスを殺滅槽２に供給する。このオゾンガスの露点は温度ｔ₂よりも低い。従って、殺滅に用いるときのオゾンガスの温度よりも低い露点を持つオゾンガスを殺滅槽３に供給したことになる。これにより、高い殺滅効果を得ると共に結露をなくすることができる。
【００２４】
本発明の微生物殺滅装置は、温度を調整することにより相対湿度を制御しているので、相対湿度を測定する必要がなく、湿度センサのオゾン暴露の問題がない。温度センサにはオゾン暴露の問題がないため、オゾンガス雰囲気中でも使用可能である。また、従来より知られている温度センサを用いて容易にかつ正確に温度測定ができるので、温度調整は容易かつ正確となる。
【００２５】
さらに、水槽９内の水（原料水）はオゾンガスに触れてオゾン水となるため、水中の細菌類は殺滅され、微生物汚染の可能性が低減される。
【００２６】
以上の説明は、圧力の変化には言及していないが、圧力計Ｐを装備して、より正確に湿度を制御することももちろん可能である。
【００２７】
次に、本発明に基づく実用的な微生物殺滅システムを説明する。
【００２８】
図４に示されるように、乾燥空気を供給する配管４１にオゾナイザ４２が接続され、そのオゾナイザ４２に温度調節機能付きの加湿器４３が接続されている。この加湿器４３の詳細は後述する。加湿器４３には加熱器４４が接続されている。この加熱器４４には、１乃至複数の殺滅槽４５が接続されている。湿度制御装置４６は、これら加熱器４４及び殺滅槽４５の温度調整により相対湿度制御を行うものである。殺滅槽４５にはパージエアを供給する配管が接続されている。その配管は、除菌フィルタ４７を介して空気供給源に接続されている。また、各殺滅槽４５にはオゾンガスを処理するオゾンキラー４８を介して排気系が接続されている。
【００２９】
加湿器４３には、噴霧式、超音波等を用いることができるが、ここでは、バブリング式と噴霧式とを説明する。
【００３０】
図５に示されるように、本発明の殺滅装置に用いるバブリング式加湿器は、大流量で空気を供給するエア配管と、高濃度オゾンガスを小流量で供給するオゾンガスとがそれぞれ水槽５１内に挿入されている。この水槽５１にはヒータ及びクーラを有する温度調整器５２が温度センサ５３と共に取り付けられている。この水槽５１において、所望の温度に制御された水の中で気泡を発生させることにより、空気及びオゾンガスの加湿を行うと同時に混合及び温度調整を行うようになっている。水槽５１の水上には、適性濃度かつ相対湿度１００％のオゾンガスを大流量で取り出すことのできる配管が設けられている。この配管がミスト除去槽５４に挿入され、ミスト除去槽５４から需要側へ配管が設けられている。
【００３１】
また、図６に示されるように、本発明の微生物殺滅装置に用いる噴霧式加湿器は、水が貯留された噴霧槽６１内の水上に、空気を供給するエア配管と、オゾンガスを供給するオゾンガスとがそれぞれ挿入され、噴霧槽６１の底部には水を循環するためのポンプ式の循環装置６２が設けられている。この循環装置６２の配管は噴霧槽６１の最上部に挿入され、ノズル又は***より噴霧槽６１内に水が噴霧されるようになっている。循環装置６２の配管は、噴霧槽６１に戻される途中で、熱交換器６３を経由させてある。この熱交換器６３には、温度調整器６４が設けられている。噴霧槽６１内には、温度センサ６５が設けられている。噴霧槽６１内の水上から需要側へ配管が設けられている。
【００３２】
次に、湿度制御手段の実施形態を説明する。
【００３３】
図７は、温度毎の飽和水蒸気量を示したテーブルである。このテーブルの縦方向の引数は１０℃単位の温度、横方向の引数は１℃単位の温度であり、交点の欄に相対湿度１００％となる水蒸気量（ｇ／ｍ³）が記載されている。例えば、２０℃の飽和水蒸気量は１７．２ｇ／ｍ³、２１℃の飽和水蒸気量は１８．３ｇ／ｍ³である。湿度制御手段は、このテーブルを用いて温度調整の目標を算出することができる。
【００３４】
例えば、対象物１を所望の温度にて微生物殺滅したい場合、或いは室温で微生物殺滅したい場合、殺滅に用いるオゾンガスの温度でテーブルを参照して、その温度における飽和水蒸気量を求める。この飽和水蒸気量から制御目標とする相対湿度に相当する水蒸気量を求め、この水蒸気量が飽和水蒸気量となる温度をテーブルを参照して求める。この温度でオゾンガスを加湿するよう加湿器５にて温度調整を行う。
【００３５】
室温又は固定の温度でオゾンガスを加湿する場合、加湿されたオゾンガスの温度でテーブルを参照して、その温度における飽和水蒸気量を求め、この飽和水蒸気量に等しい水蒸気量が制御目標とする相対湿度になる飽和水蒸気量を求める。この飽和水蒸気量でテーブルを参照して相当する温度を求め、この温度でオゾンガスを殺滅に用いるよう加湿器５から殺滅槽３までの間で温度調整する。
【００３６】
具体的な計算例として、２３℃／８０％ＲＨのオゾンガスを殺滅槽２に供給したいとき、図７より２３℃の飽和水蒸気量２０．６ｇ／ｍ³を求める。その８０％の水蒸気量は、
２０．６×０．８＝１６．５ｇ／ｍ³
である。図７において、この水蒸気量に最も近い飽和水蒸気量は、１９℃の欄に記載された１６．３ｇ／ｍ³である。補間を行うことにより、飽和水蒸気量１６．５ｇ／ｍ³のときの温度１９．２℃が求まる。従って、加湿器５での温度が１９．２℃となるよう温度調整し、殺滅槽２での温度が２３℃となるように温度調整すれば、相対湿度８０％のオゾンガスを殺滅に用いることができる。
【００３７】
以上の実施形態では、殺滅槽２として微生物殺滅の対象物１を収容した容器、ボックス等を用いたが、対象物がクリーンルーム、病室などの部屋である場合、その部屋内に加湿オゾンガスを供給すればよいことは勿論である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３９】
（１）殺滅効果の高い高湿度のオゾンガスを飽和させずに供給できるので、対象物に結露するという不具合がなく、高性能で実用的な微生物殺滅装置を実現することができる。
【００４０】
（２）温度を測定すればよいのでセンサのオゾン暴露の問題がない。また、温度調整は容易にかつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す微生物殺滅装置の構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す微生物殺滅装置の構成図である。
【図３】温度と絶対湿度と相対湿度との関係を示す温度湿度特性図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す微生物殺滅装置の構成図である。
【図５】本発明に用いる加湿器の構成図である。
【図６】本発明に用いる加湿器の構成図である。
【図７】本発明の湿度制御手段が使用する温度毎の飽和水蒸気量を示したテーブルの構成図である。
【図８】従来の消毒装置の構成図である。
【符号の説明】
１対象物
２殺滅槽
３加湿オゾンガス供給手段
４オゾンガス源
５加湿器
６湿度制御手段

Claims

加湿されたオゾンガスを用いて微生物を殺滅する殺滅槽と、殺滅に用いるときのオゾンガスの温度よりも低い露点を持つように加湿したオゾンガスを上記殺滅槽に供給する加湿オゾンガス供給手段とを備え、
上記加湿オゾンガス供給手段は、オゾンガスを加湿する加湿器と、加湿されたときのオゾンガスの温度よりも殺滅に用いるときのオゾンガスの温度を高く調整することにより、供給するオゾンガスの相対湿度を制御する湿度制御手段とを有し、
上記湿度制御手段は、加湿されたときのオゾンガスの温度における飽和水蒸気量と殺滅に用いるときのオゾンガスの温度における飽和水蒸気量との比が制御目標とする相対湿度となるよう温度を調整するために、
上記加湿器の温度を制御する恒温装置と、上記殺滅槽の温度を制御する恒温槽と、温度毎の飽和水蒸気量を示したテーブルと、このテーブルに基づき上記加湿器の温度における飽和水蒸気量と上記殺滅槽の温度における飽和水蒸気量との比が制御目標とする相対湿度であるように上記恒温装置と上記恒温槽の温度を決定する湿度制御装置とを有することを特徴とする微生物殺滅装置。
所望の温度にて微生物殺滅したい場合、殺滅に用いるオゾンガスの温度で上記テーブルを参照して、その温度における飽和水蒸気量を求め、この飽和水蒸気量から制御目標とする相対湿度に相当する水蒸気量を求め、この水蒸気量が飽和水蒸気量となる温度を上記テーブルを参照して求め、この温度でオゾンガスを加湿するよう上記加湿器にて温度調整を行うことを特徴とする請求項１記載の微生物殺滅装置。
固定の温度でオゾンガスを加湿する場合、加湿されたオゾンガスの温度で上記テーブルを参照して、その温度における飽和水蒸気量を求め、この飽和水蒸気量に等しい水蒸気量が制御目標とする相対湿度になる飽和水蒸気量を求め、この飽和水蒸気量で上記テーブルを参照して相当する温度を求め、この温度でオゾンガスを殺滅に用いるよう上記殺滅槽で温度調整することを特徴とする請求項１記載の微生物殺滅装置。
前記加湿器は、原料水にオゾンガスを接触させてオゾンガスを加湿することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の微生物殺滅装置。