JP5369275B2

JP5369275B2 - 殺菌装置

Info

Publication number: JP5369275B2
Application number: JP2007019463A
Authority: JP
Inventors: 武長澤
Original assignee: Utsunomiya University
Current assignee: Utsunomiya University
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: JP2008183217A

Description

本発明は殺菌装置に関し、特に、ＵＶ（紫外線）や光触媒を用いて殺菌を行う殺菌装置に関する。

従来、紫外線や、ＴｉＯ_２などの光触媒に滅菌効果や殺菌効果があることが知られている。

たとえば特許文献１に記載の発明では、病原微生物が付着している医療機器を、光触媒性酸化チタンと硝酸とアルコールとを含む混合用液に浸漬させ、そこにＵＶ照射することによって滅菌洗浄する方法を開示している。

このように従来から、ＵＶ照射による殺菌法、光触媒性酸化チタンにＵＶ照射し活性化させる殺菌法は知られていた。

特開２００３−３３９８２６号公報

ところが、上述の従来の滅菌、殺菌方法では以下のような問題があった。

すなわち、ＵＶ照射のみによる殺菌法では、その殺菌力が不十分であり、生き残る菌が存在する。

また、特許文献１に記載の発明のように、光触媒性酸化チタンにＵＶ照射し活性化させる殺菌法の場合でも、光触媒性酸化チタンが付着した部分付近の殺菌のみしか行うことができず、たとえば気体の殺菌を行う場合など殺菌対象の範囲が広い場合には、十分な殺菌効果が得られない場合があるという問題があった。

本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、たとえば気体などの広い範囲であっても光触媒を活性化することができ、十分な殺菌を行うことができる殺菌装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するため、紫外線を発光するＵＶ管と、光触媒性粉体と、内部空間に前記ＵＶ管および前記光触媒性粉体を有する本体と、前記本体の左右方向の一側面に設けられ、前記本体の内部空間に気体を吸入する吸入管と、前記本体の左右方向の、前記一側面と対向する他側面に設けられ、前記本体の内部空間から気体を排出する排出管と、前記本体の下部に設けられ、上方に向けて前記ＵＶ管の周辺で前記光触媒性粉体を舞わせる気流を発生させる攪拌用ファンと、を備えた。

また、本発明は、前記吸入管が前記本体の内部空間に気体を吸入する吸入用ファンを有することを特徴とする。

また、本発明は、前記吸入管と前記本体の内部空間との境および前記吸入管と前記本体の内部空間との境に、前記光触媒性粉体を前記本体の内部空間から漏らさないフィルタを設けたことを特徴とする。

また、本発明は、前記本体の内部空間の内壁に反射面を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、前記反射面が乱雑面であることを特徴とする。

また、本発明は、前記光触媒性粉体がＴｉＯ_２粉体であることを特徴とする。

本発明によれば、たとえば気体などの広い範囲であっても光触媒を活性化することができ、十分な殺菌を行うことができる殺菌装置を提供することができる。

また本発明によれば、小電力で高効率の酸化殺菌装置を提供することができ、ＵＶ管を複数備えたマルチ型にすれば、より大量の気体を殺菌することができる。

また、ＴｉＯ_２自体は無害で安全であるため、薬品などで殺菌する場合と比べ、本発明による殺菌装置は安全な装置である。

また本発明は、簡単な構成で実現することができるため、製作工数が少なくて済み、安価に実現することができる。

また本発明は、用いる各部品が安価であるし、部品点数も少ないため、安価に実現することができる。

また本発明は、軽量に実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態による殺菌装置の構成を示す図であり、内部が見えるように切り欠いて示す側面図である。

図１に示すように、本実施の形態の殺菌装置１は、内部に空間を有する本体２と、本体２内に殺菌対象の気体を吸入する吸入管８と、殺菌済みの気体を排出する排出管９とを有して構成される。

また、本体２内には、空間内の気体を攪拌する攪拌用ファン３と、ＵＶ（紫外線）を発光するＵＶ管４と、光触媒性粉体（たとえばＴｉＯ_２を粉体状にしたもの）５とが設けられる。攪拌用ファン３は本体２内の下部に設け、ＵＶ管４は殺菌対象の気体が通過する経路上に設けるのが望ましい。

吸入管８の管路には、殺菌対象の気体を吸入する吸入用ファン１０が設けられており、吸入管８は、この吸入用ファン１０によって殺菌対象の気体を外部から吸入し、本体２内の空間へと供給する。吸入用ファン１０による外部からの気体の吸入に伴ない、本体２内の空間に存在した殺菌済みの気体は排出管９から排出される。

吸入管８と本体２との境にはフィルタ８ａが設けられ、本体２と排出管９との境にはフィルタ９ａが設けられている。また、本体２内の下部の攪拌用ファン３の上部の本体２内の空間との境にはフィルタ３ａが設けられている。これらのフィルタ８ａ、９ａ、３ａとしては、光触媒性粉体５が本体２内の空間の外部に漏れ出さないように止める役割を果たしており、たとえば光触媒性粉体５よりも目の細かい金属性（たとえばＳＵＳ）の網や、布や紙製のフィルタなどを用いることができるが、吸入管８および排出管９を介した気体の流れや、攪拌用ファン３による気流を通過させるために、通気性のあるものを用いる必要がある。

攪拌用ファン３は電源６によって駆動されて、気流を生じさせ、本体２内の気体を攪拌して、光触媒性粉体５を気体内でランダムに浮遊させる。

ＵＶ管４は電源７によって駆動されて、ＵＶを発光する。本体２の内壁のほぼ全面には反射面２ａが設けられており、ＵＶ管４から発光されたＵＶはこの反射面２ａにて反射を繰り返す。反射面２ａとしては、アルミホイルなどを貼りつけてもよいが、照射されたＵＶが乱反射するような乱雑面であることが望ましい。この場合、アルミホイルを皺にして用いてもよい。

たとえばＴｉＯ_２のような光触媒性粉体５は、ＵＶ管４から照射されたＵＶを受け、また、反射面２ａにて反射されたＵＶを受け、ＯＨラジカルやスーパーオキシサイトアニオンといった活性酸素を生成する。

菌を含んだ気体は、吸入用ファン１０によって吸入管８を介して、本体２内の空間へと供給される。本体２内の空間においては、気体内の菌は、たとえばＴｉＯ_２のような光触媒性粉体５に付着し、強い酸化力によって殺菌される。

次に、本実施の形態における殺菌の原理について、図２および図３を参照しながら説明する。

図２は、図１に示した実施の形態の殺菌装置１において、ＵＶ管４の周辺を浮遊する光触媒性粉体５の様子を示す図である。

図２に示すように、攪拌用ファン３により空中を舞う光触媒性粉体５は、本体２内の空間において、ランダム運動するとともに自転運動もするため、ＵＶ管４からのＵＶの照射を全面に効率よく受けることができる。

図３は、図１に示した実施の形態の殺菌装置１において、気体の殺菌がされる様子を示す図である。

一般によく知られているように、光触媒性粉体５であるＴｉＯ_２のバンドギャップエネルギーは３．２［ｅＶ］である。また、光のエネルギーは数１で表される。このため、ＵＶ管４が照射するＵＶとしては、そのエネルギーがＴｉＯ_２のバンドギャップエネルギーを越えるように、数２の条件式を満たすものが採用される。

なお、数１および数２において、ｈ：プランク定数、ν：光の振動数、ｃ：光の速度、λ：光の波長である。

数２の条件式を満たす、たとえば波長が約３９０ｎｍの紫外線を照射すると、ＴｉＯ_２に電子とホールが生成される。

生成された電子２１は気体中の酸素と結合してスーパーオキシサイトアニオン（Ｏ_２ ⁻）を生成する。また、電子２１の抜けた穴はホール（Ｈ^＋）となり、気体中の水分子と結合してＯＨラジカル（ＯＨ^＊）を生成する。

このようにして生成されたＯ_２ ⁻やＯＨ^＊といった活性酸素は、ＴｉＯ_２に付着している菌や浮遊している菌と結合し、強い酸化殺菌を行う。なお、活性酸素の寿命は１０^−６ｓｅｃ程度と短いので、菌はＴｉＯ_２に付着している方が殺菌効果が上がる。

なお、上述の実施の形態では、攪拌用ファン３で発生させた気流によって光触媒性粉体５が舞うようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、たとえば本体２を回転させ続けて本体２内の光触媒性粉体５が自由落下するのを利用して光触媒性粉体５を舞わせたり、振動を与えることによって光触媒性粉体５を舞わせたりしてもよい。

また、上述の実施の形態では、ＵＶ管４を１本だけ設けたが、本発明はこれに限られるものではなく、複数のＵＶ管を設けるようにしてもよく、このようにすれば、より大量の気体を殺菌することができる。

本発明の一実施の形態による殺菌装置の構成を示す図であり、内部が見えるように切り欠いて示す側面図である。図１に示した実施の形態の殺菌装置１において、ＵＶ管４の周辺を浮遊する光触媒性粉体５の様子を示す図である。図１に示した実施の形態の殺菌装置１において、気体の殺菌がされる様子を示す図である。

符号の説明

１殺菌装置
２本体
２ａ反射面
３攪拌用ファン
３ａフィルタ
４ＵＶ管
５光触媒性粉体
６電源
７電源
８吸入管
８ａフィルタ
９排出管
９ａフィルタ
１０吸入用ファン
２０バクテリア
２１電子

Claims

紫外線を発光するＵＶ管と、
光触媒性粉体と、
内部空間に前記ＵＶ管および前記光触媒性粉体を有する本体と、
前記本体の左右方向の一側面に設けられ、前記本体の内部空間に気体を吸入する吸入管と、
前記本体の左右方向の、前記一側面と対向する他側面に設けられ、前記本体の内部空間から気体を排出する排出管と、
前記本体の下部に設けられ、上方に向けて前記ＵＶ管の周辺で前記光触媒性粉体を舞わせる気流を発生させる攪拌用ファンと、
を備えたことを特徴とする殺菌装置。
前記吸入管が前記本体の内部空間に気体を吸入する吸入用ファンを有することを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
前記吸入管と前記本体の内部空間との境および前記吸入管と前記本体の内部空間との境に、前記光触媒性粉体を前記本体の内部空間から漏らさないフィルタを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の殺菌装置。
前記本体の内部空間の内壁に反射面を設けたことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の殺菌装置。
前記反射面が乱雑面であることを特徴とする請求項４に記載の殺菌装置。
前記光触媒性粉体がＴｉＯ２粉体であることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の殺菌装置