JP4697625B2 - Sterilization deodorization device - Google Patents
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Description
本発明は、病院やホテル、レストラン、宴会場などの業務用室内空間や住宅などの居住空間、さらに、船、列車、バス、車等の輸送手段の室内空間、及び、これら空間内に置かれた物をプラズマで生成されるオゾン、イオン、化学的活性種を霧と併用することで殺菌・脱臭を行う方法ならびに装置に関するものである。また、ビニールハウスや野菜倉庫などで野菜や果物の病害駆除、腐敗防止のために殺菌・脱臭を行う方法ならびに装置に関するものである。また、ゴミ貯留室などの廃棄物処理施設、下水処理場、皮革工場、その他悪臭環境の臭気改善を行うための装置に関するものである。 The present invention is placed in a business indoor space such as a hospital, a hotel, a restaurant, a banquet hall, a living space such as a house, an indoor space of a transportation means such as a ship, a train, a bus, and a car, and these spaces. The present invention relates to a method and apparatus for performing sterilization and deodorization by using ozone, ions, and chemically active species generated by plasma in combination with fog. Further, the present invention relates to a method and apparatus for sterilization and deodorization for the purpose of extermination of diseases and prevention of decay of vegetables and fruits in a greenhouse or vegetable warehouse. The present invention also relates to an apparatus for improving odors in waste treatment facilities such as garbage storage rooms, sewage treatment plants, leather factories, and other odorous environments.
殺菌脱臭効果を高めるためにオゾン霧を用いて殺菌や脱臭を行う方法ならびに装置はいくつか提案されており、例えば、二流体ノズルを用いて水を加圧オゾンガスで噴霧する方法(特許文献1)、また、加圧オゾンガスと圧縮空気を混合することで二流体ノズルを駆動する圧力を高める方法(特許文献2)などがある。さらに、これらの欠点を改善する方法として、2流体ノズルで生成した霧に、該2流体ノズルの霧出口にオゾンガスを供給することでオゾンを溶解させた上で、霧に溶解しない残存オゾンを含む空気で該霧(オゾン霧)を噴出させる方法ならびに装置を本発明者は出願している(特許文献3)。
しかしながら、これらの方法はオゾンガスを放電を用いたオゾナイザーで生成したのち2流体ノズル若しくはノズル出口に配管からオゾンガスを供給するもので、放電で生成されたオゾン以外のラジカル、イオンやその他の化学的活性は該配管中で緩和、失活してしまい、殺菌や脱臭に有効に作用するのは長寿命のオゾンのみである。 However, in these methods, ozone gas is generated by an ozonizer using discharge, and then ozone gas is supplied from a pipe to the two-fluid nozzle or nozzle outlet. Radicals other than ozone generated by discharge, ions, and other chemical activities Is relaxed and deactivated in the piping, and only long-life ozone effectively acts on sterilization and deodorization.
その結果、殺菌や脱臭の効果を得るため、オゾナイザーが大型化したり過剰のオゾンを用いる必要があった。 As a result, in order to obtain the effect of sterilization and deodorization, it is necessary to enlarge the ozonizer or use excess ozone.
また、2流体ノズルの内部は直接オゾンガスに接触するため、オゾンによる腐食、また、オゾンガスを2流体ノズルの駆動源とする場合(特許文献1ならびに2)にはオゾンガスの圧力や濃度などの条件を考慮して2流体ノズルの選定を行う必要があり、選択の幅が狭かった。
In addition, since the inside of the two-fluid nozzle is in direct contact with ozone gas, corrosion due to ozone, and when ozone gas is used as the driving source for the two-fluid nozzle (
さらに、オゾナイザーを別置するため、オゾナイザーの配管やオゾナイザーを駆動するためにポンプが必要であった。 Furthermore, in order to install the ozonizer separately, a pump was required to drive the ozonizer piping and the ozonizer.
これらの結果、特許文献1から3の記載の装置では、構造が複雑となり、高価となってしまう。
As a result, in the devices described in
オゾンガスの圧力に依存しない2流体ノズルで生成される粒径の非常に小さいな霧と沿面放電で発生するオゾン、イオン、化学活性種の相互作用により殺菌・脱臭性能を高め、さらに、これら霧やオゾン、イオン、化学活性種をファンで遠方まで到達させ、それらの結果、殺菌・脱臭に要する時間の短縮、装置の小型化ならびに低コストを実現することである。 The sterilization and deodorization performance is enhanced by the interaction of the very small particle size mist generated by the two-fluid nozzle independent of the pressure of ozone gas and the ozone, ions, and chemically active species generated by creeping discharge. Ozone, ions and chemically active species are made to reach far away with a fan, and as a result, the time required for sterilization and deodorization is shortened, the apparatus is downsized and the cost is reduced.
他の目的は、殺菌・脱臭空間の空気そのものを沿面放電に晒すことで、沿面放電で発生する寿命は短いが化学的活性の強いラジカルによって殺菌・脱臭処理することで、さらなる殺菌・脱臭時間の短縮と装置の小型化・低コスト化を実現することである。 Another purpose is to expose the air itself in the sterilization / deodorization space to creeping discharge, and the life generated by creeping discharge is short, but it is sterilized / deodorized by radicals with strong chemical activity, so that further sterilization / deodorization time can be increased. It is to realize shortening and downsizing and cost reduction of equipment.
この発明は室内の空気を吸引するファンを一端に有するダクト内に沿面放電素子を配し、その後流に噴霧ノズルを配することで、室内の空気を直接沿面放電に晒したうえ、沿面放電で生成されたオゾン、イオン、化学活性種を噴霧ノズルで生成した霧と混合するとともにダクトの他端から室内に放出する殺菌・脱臭対象面や空間に噴霧することを特徴とする。 In the present invention, a creeping discharge element is arranged in a duct having a fan that sucks indoor air at one end, and a spray nozzle is arranged downstream of the duct to expose the indoor air directly to the creeping discharge. The generated ozone, ions, and chemically active species are mixed with the mist generated by the spray nozzle and sprayed on the surface or space to be sterilized / deodorized and released from the other end of the duct into the room.
また、ファンにより吸引された空気流を2つに分けて、一方の空気流はダクトの中央部を流して沿面放電素子に当てた後、その直後に置いた噴霧ノズルで生成された霧と沿面放電で生成されたオゾン、イオン、化学的活性種を霧と混合するとともに、他方の空気流はダクト内部の壁面側を流すことで、オゾン、イオン、化学的活性種及び霧の混合流を搬送することことを特徴とする。 Also, the air flow sucked by the fan is divided into two, and one air flow flows through the center of the duct and hits the creeping discharge element, and then the fog generated by the spray nozzle placed immediately after that and the creeping surface The ozone, ions, and chemically active species generated by the discharge are mixed with the mist, and the other air flow is carried on the wall surface inside the duct to carry the mixed flow of ozone, ions, chemically active species, and mist. It is characterized by doing.
ファンによって殺菌・脱臭空間の空気がダクト内に吸引され、ダクト内に取り付けられた沿面放電素子に直接晒されることで沿面放電によって生成されるオゾンやイオン、その他の化学活性種によって空気中の硫化水素、アンモニアなどの悪臭成分が反応し脱臭されるとともに、ダクトに吸引された空気中に含まれる浮遊菌にも作用して殺菌を行うことができる。特に、沿面放電素子に直接晒すことで、寿命は短いが化学的活性に富む酸素ラジカル、窒素ラジカル、ヒロドキシラジカルなどのラジカルも殺菌・脱臭反応に寄与することができる。 Air in the sterilization / deodorization space is sucked into the duct by the fan, and directly exposed to the creeping discharge element mounted in the duct, so that it is sulfurized in the air by ozone, ions, and other chemically active species generated by creeping discharge. Malodorous components such as hydrogen and ammonia react to deodorize, and can also sterilize by acting on airborne bacteria contained in the air sucked into the duct. In particular, by directly exposing to a creeping discharge element, radicals such as oxygen radicals, nitrogen radicals, and hydroxyl radicals that have a short lifetime but are rich in chemical activity can also contribute to the sterilization / deodorization reaction.
沿面放電で生成されたオゾン、イオン、長寿命の化学的活性種は、噴霧ノズルで生成された霧(特に2流体ノズルで生成する微細霧)に吸収、衝突しながらファンによって殺菌・脱臭空間に拡散していく。室内空気に含まれる悪臭成分や細菌、ビールスなどがこの霧粒子に衝突して霧(水)に吸着・溶解することで空気中の細菌、ビールス及び悪臭物質が殺菌・脱臭される。逆に、室内空気に含まれる悪臭成分や細菌、ビールスなどが霧粒子に衝突して霧(水)に吸着・溶解し、さらに、この霧粒子に沿面放電で生成されたオゾン、イオン、長寿命の化学的活性種が衝突する場合もあるが、いずれの場合も、霧粒子を媒体として殺菌・脱臭が進行する。 Ozone, ions, and long-lived chemically active species generated by creeping discharges are absorbed by the mist generated by the spray nozzle (especially the fine mist generated by the two-fluid nozzle) and sterilized and deodorized by the fan while colliding. It spreads. Malodorous components, bacteria, and viruses contained in room air collide with the mist particles and are adsorbed and dissolved in the mist (water) to sterilize and deodorize bacteria, viruses and malodorous substances in the air. Conversely, malodorous components, bacteria, and viruses contained in room air collide with mist particles and are adsorbed and dissolved in mist (water). Furthermore, ozone, ions and long life generated by creeping discharge on these mist particles In any case, sterilization and deodorization proceed using mist particles as a medium.
最終的に、壁、床、その他室内に置いてある物の表面に霧ならびに沿面放電で生成されたオゾン、イオン、長寿命の化学的活性種が付着し、これら表面に吸着されている悪臭成分や付着してる細菌やビールスに作用して殺菌・脱臭することができる。 Finally, ozone, ions, and long-lived chemically active species generated by fog and creeping discharge adhere to the surfaces of walls, floors, and other indoor objects, and malodorous components adsorbed on these surfaces. It can be sterilized and deodorized by acting on attached bacteria and viruses.
また、霧は途中で蒸発していくため、殺菌・脱臭空間の湿度を高めることができる。オゾンを用いた殺菌・脱臭は、高湿度、特に80%以上が効果的であるため、霧を微細化するほど蒸発が促進され、オゾンによる殺菌・脱臭が効果的となる。 Further, since the mist evaporates in the middle, the humidity of the sterilization / deodorization space can be increased. Sterilization / deodorization using ozone is effective at high humidity, particularly 80% or more, so evaporation becomes more effective as the mist is refined, and sterilization / deodorization by ozone becomes more effective.
図1は、本発明に殺菌脱臭方法を模式的に表したものである。ファン1からダクト3に室内の空気が取り込まれ、仕切板2によって取り込まれた空気流が中央部を流れる空気流6とダクト壁面を流れる空気流7に分けられる。
FIG. 1 schematically shows a sterilization and deodorization method according to the present invention. Indoor air is taken into the
仕切り板出口には沿面放電素子4を、中央部を流れる空気流6が、直接、沿面放電素子4に当たるように配しておく。沿面放電素子4はその近傍に沿面放電8を発生し、酸素ラジカル、窒素ラジカル、ヒドロキシラジカル、オゾンなど化学反応性に富む粒子を生成しており、中央部を流れる空気流6は沿面放電8に直接晒される。その結果、空気中に含まれる悪臭物質や細菌、ビールスにこれら反応性に富む粒子が射突すると脱臭、殺菌が進行する。
The
同時に、沿面放電素子4は沿面放電8で発生する熱を中央部を流れる空気流6によって奪われる結果、高温となることなく安定した放電が得られる。
At the same time, the
沿面放電素子4の直後に噴霧ノズル5を置いて、噴霧ノズル5から霧9を噴出する。沿面放電で発生したオゾン、イオン(H3O+、O2−など)、長寿命の化学的活性種(O2*:酸素の励起種など)はダクト中央部を流れる空気流6から形成された混合流10により運ばれ、霧に射突し、霧に溶解したり、霧を帯電させたり、または、霧の表面張力に捕られた細菌、ビールスを殺菌したりする。
A
噴霧ノズル5で生成される霧の粒子をできるだけ小さくすると表面積が大きくなるため、オゾン、イオン、長寿命の化学的活性種などは、霧との衝突確率が大きくなり、霧粒子に良く吸収される。すなわち、オゾン、イオン、長寿命の化学的活性種などの分子入射量は霧の表面積(半径の2乗)に比例するためである。
Since the surface area is increased when the mist particles generated by the
また、霧に射突しなかったオゾン、イオン、長寿命の化学的活性種は霧と共に混合流10、ならびに、ダクト壁面を流れる空気流7から形成された搬送流11によって脱臭、殺菌空間へと搬送されていく。その搬送課程でも前項記載の反応が進行する。
Also, ozone, ions and long-lived chemically active species that did not hit the mist are deodorized and sterilized by the
この場合、搬送流11が混合流10を外側から包み込むが如く搬送するため、オゾン、イオン、長寿命の化学的活性種ならびに霧を遠方まで輸送することができる。なお、混合流10と搬送流11は徐々に混じり合っていくため、明確な境界はないが、図1には模式的に示した。
In this case, since the
さらに、最終的に、壁、床、その他室内に置いてある物の表面にオゾンなどを吸着した霧が付着し、これら表面に吸着されている悪臭成分や付着してる細菌やビールスに作用して殺菌・脱臭することができるわけである。また、表面に付着した霧にオゾン、イオン、長寿命の化学的活性種が衝突、吸着されて殺菌、脱臭が進む。 Finally, fog that adsorbs ozone, etc., adheres to the surfaces of walls, floors, and other objects in the room, and acts on malodorous components adsorbed on these surfaces, adhering bacteria and viruses. It can be sterilized and deodorized. Further, ozone, ions, and long-lived chemically active species collide and are adsorbed on the mist adhering to the surface, and sterilization and deodorization proceed.
また、霧は途中で蒸発していくため、殺菌・脱臭空間の湿度を高めることができる。殺菌・脱臭空間に残余するオゾンは高湿度(特に80%以上)でより効果的となる。 Further, since the mist evaporates in the middle, the humidity of the sterilization / deodorization space can be increased. Ozone remaining in the sterilization / deodorization space becomes more effective at high humidity (particularly 80% or more).
図2は本発明による殺菌脱臭装置の1例を示す。ダクト22の一端にファン21を配し、その後ろに仕切板23を置く。仕切板23は図3に示したように前方から後方にかけてその間隔が狭められいる。また、仕切板23とダクト22の間には外側に間隙44が設けてある。
FIG. 2 shows an example of a sterilization deodorization apparatus according to the present invention. A
ファン21により吸い込まれた空気は仕切板23により、中央部を流れる空気流と外側のダクト側を流れる空気流に分割され、中央部を流れる空気流は仕切板により流速を早めながら、仕切板の直後に置かれた沿面放電素子36に当たるようになっている。
The air sucked in by the
沿面放電素子36は、例えば図4に示すような円筒型セラミック46に、誘電電極34、誘電体(セラミック)33、放電電極32、表面保護槽45を順次形成したものを用いると良い。放電電極32ならびに誘導電極34を高周波高圧電源25(パルス電源でも可)にアース線24と高電圧線26で接続するためのアース端子29と高電圧端子30はフランジ31を介してダクト22の外部に設けることで、沿面放電で生成する酸や塩による高電圧の短絡事故を防止できる。また、図示はしていないが、ダクト22とアース線を24を共に接地し、誘導電極34に高電圧を印加することで、ダクト22と放電電極32間の短絡も防止できる。
As the creeping
また、沿面放電素子36の円筒型セラミック46の内部にヒータ35を熱伝導シリコン47を介して密着させる。そして、ヒータ35に、装置始動時の一定期間、若しくは、定期的にヒータ電源28を接続し沿面放電素子を加熱すると良い。
Further, the
本装置は霧を発生させて殺菌脱臭空間に散布するため、該空間は湿度が上がってしまう。特に、ゴミの低温貯留庫などでは、湿度が100%になってしまう場合もある。そのため、沿面放電素子36が吸湿したり、結露したりして、高周波高電圧を印加しても、そのままでは沿面放電を発生しない場合がある。また、硝酸塩が沿面放電素子36の表面に生成している場合には、硝酸塩が吸湿、潮解して、沿面放電の発生を阻害する。
Since this apparatus generates fog and disperses it in the sterilization / deodorization space, the humidity of the space increases. In particular, the humidity may become 100% in a low temperature storage of garbage. Therefore, even if the creeping
その場合、ヒータ35で予め沿面放電素子36の水分を放出しておくと、沿面放電の発生が容易となる。その後は、沿面放電素子36は自らの放電による発熱で水分の吸着が防止できるため、通常は、ヒータ35は沿面放電素子36の放電開始前のみ通電すれば良い。
In that case, if the moisture of the creeping
次に、沿面放電素子36の直後に2流体ノズル37を配置し、ノズル出口38から霧を発生させる。2流体ノズル37には圧縮空気配管39とバルブ41を有する水配管40が接続されている。コンプレッサ配管42に2流体ノズル37を駆動するための圧力と流量を供給できるコンプレッサー69(図5)を接続し、水タンク配管43に水タンク60(図5)を接続すればノズル出口38から霧が発生する。
Next, a two-
対象の殺菌・脱臭空間が狭い場合、例えば、自動車の室内の場合、霧の発生量を減少させて室内が濡れないようにする必要があれば、バルブ41で調整することも可能である。
If the target sterilization / deodorization space is narrow, for example, in the interior of an automobile, if it is necessary to reduce the amount of mist generated so that the interior does not get wet, it can be adjusted by the
図5は、図2のダクト22、高周波高圧電源25や配線類(ヒータ配線27、高周波高電圧電源配線59,ファン配線58)を筺体61に納めた沿面放電・霧発生部62とコンプレッサー69とタイマー制御回路54、ならびに、図示されていないスイッチなどを筺体53に納めたベース部70からなる本発明による殺菌脱臭装置である。
FIG. 5 shows a creeping discharge /
沿面放電・霧発生部62には、水タンク60がその側面に納められるようになっており、ベース部70と一体として使用することもできるし、分離して使用することもできる。
The creeping discharge /
分離して使用する場合は、例えば、ベース部を自動車車室内や低温保冷庫などの殺菌・脱臭空間の外に置いて配線55と圧縮空気配管66を延長すれば良い。分離しての使用は、殺菌・脱臭対象の空間は狭かったり、環境が劣悪の場合であり、タイマー制御回路54やコンプレッサー69をそれら空間で使用できない場合に都合が良い。
When used separately, for example, the base portion may be placed outside a sterilization / deodorization space such as an automobile interior or a low-temperature cool box, and the
水としては、通常は粒子状浮遊物質のない清浄な水道水を用いるが、特に、殺菌作用の強化をする場合には、ホルマリンなどの薬剤を併用(最初はホルマリンなどの薬剤を使用し、その後水に切り替える)しても良いが、表面活性作用を付与された水(例えば、オゾン処理、放電処理、マイクロバルブ注入処理を長時間にわたり行うことで表面活性作用が付与された水)を用いると、霧が細菌やウィルスを抱えた粒子に付着した場合表面活性作用により細菌やウィルスを水分の膜で覆うため、オゾンがその水膜に溶け込んで殺菌効果が増加する。また、同様に表面での脱臭作用も増大する。 As clean water, clean tap water with no particulate suspended solids is usually used. In particular, in order to enhance the bactericidal action, a drug such as formalin is used in combination (initially, a drug such as formalin is used. However, when water with surface activation (for example, water with surface activation by applying ozone treatment, discharge treatment, or microvalve injection treatment for a long time) is used. When the mist adheres to particles having bacteria or viruses, the bacteria and viruses are covered with a film of water by the surface active action, so that ozone dissolves in the water film and the bactericidal effect is increased. Similarly, the deodorizing action on the surface is also increased.
図5に示した構成の装置に於いて、2流体ノズル41から2リットル毎分で水道水を噴霧した。この時の霧の粒径は40マイクロメータであった。沿面放電素子37を20Wの放電電力を供給した。この時のオゾン発生量は0.4g/hであった。ファン21を駆動しダクト22から、100m3/hで空気を流した。
In the apparatus having the configuration shown in FIG. 5, tap water was sprayed from the two-
20m3の部屋に1:10の割合でアンモニア水(アンモニア約10重量体積%)と水を混合し臭気源とした溶液を15分間加熱した後そのまま15分放置したところ、室内アンモニア濃度は26ppmとなった。同様に、前記溶液を15分間加熱後に15分間前項記載の装置を稼働させたところ、室内のアンモニア濃度は15ppmと稼働させない場合に比べ大幅に低下した。 A solution of ammonia water (about 10% by weight ammonia) and water mixed at a ratio of 1:10 in a 20m3 room and heated as an odor source was heated for 15 minutes and then left for 15 minutes, resulting in an indoor ammonia concentration of 26 ppm. It was. Similarly, when the apparatus described above was operated for 15 minutes after the solution was heated for 15 minutes, the indoor ammonia concentration was 15 ppm, which was significantly lower than when the apparatus was not operated.
また、20m3の部屋で、前記の装置を駆動させ、落下菌を調べた。落下菌はフードスタンプ(日水製薬株式会社、標準寒天およびX−GAL寒天)を、室内に装置稼働直後から、10分間暴露、60分間暴露、運転終了後10分間、60分間暴露で調べた。いずれのサンプルからも落下菌のコロニーの発現を確認できなかった。 Moreover, the said apparatus was driven in the room of 20 m3, and the falling bacteria were investigated. Falling bacteria were examined by exposing food stamps (Nissui Pharmaceutical Co., Ltd., standard agar and X-GAL agar) to the room for 10 minutes, 60 minutes, and 10 minutes after the operation for 60 minutes immediately after the operation of the apparatus. The expression of colonies of falling bacteria could not be confirmed from any sample.
1 ファン
2 仕切板
3 ダクト
4 沿面放電素子
5 噴霧ノズル
6 中央部を流れる空気流
7 壁面を流れる空気流
8 沿面放電
9 霧
10 混合流
11 搬送流
12 霧粒子
21 ファン
22 ダクト
23 仕切板
24 アース線
25 高周波高圧電源
26 高電圧線
27 ヒータ配線
28 ヒータ電源
29 アース端子
30 高電圧端子
31 フランジ
32 放電電極
33 誘電体
34 誘導電極
35 ヒータ
36 沿面放電素子
37 2流体ノズル
38 ノズル出口
39 圧縮空気配管
40 水配管
41 バルブ
42 コンプレッサ配管
43 水タンク配管
44 間隙
45 表面保護層
46 円筒型セラミック
47 熱伝導シリコン
51 プラグ
52 電源コード
53 筺体
54 タイマー制御回路
55 配管
56 コネクタ
57 配線コネクタ
58 ファン配線
59 高周波高電圧電源配線
60 水タンク
61 筺体
62 沿面放電・霧発生部
63 水継手
64 空気継手
65 水タンク配管
66 コンプレッサ配管
67 コンプレッサヘッド
68 フィルタ
69 コンプレッサ
70 ベース部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
5. The sterilization and deodorization apparatus according to claim 3, wherein a casing in which a compressor communicating with the compressed air supply port of the two-fluid nozzle is housed is integrally attached to the duct.
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