JPS6257557A - 殺菌方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の属する技術分野 本発明は殺菌方法に関し、特にオゾンを用いて空気殺菌
あるいは表面殺菌を行う方法に関する。

近年、医療技術の発達にともない医療施設においては人
員、器材の往来たより患者の交叉感染の機会が増加しつ
つある。特に病院の待合室においては来院患者による交
叉感染の機会が多い。このため多くの医療施設では感染
予防対策として無菌空気調和装置を設置している。食品
産業の分野においても無菌環境が必要となり、特に無菌
パックロングライフ食品の製造工場においてはバイオク
リーンルームが積極的に取り入れられつつある。

従来性なわれてきた空気の無菌化法はほとんどエアーフ
ィルタ一方式である。この方式では処理すべき空気をフ
ィルターに通して塵埃とともに微生物を捕集し清浄な無
菌空気をクリーンルーム内に送風する方式である。この
方式ではフィルターの圧力損失による送風動力が嵩むこ
と、フィルターのメンテナンスが必要なこと、あるいは
フィルターの保守が不十分な場合にダクトが汚染されク
リーンルーム内に雑菌を含んだ空気が送り込まれる危険
性がある等の問題点がある。

エアーフィルタ一方式に代わる方式としてオゾン滅菌法
が考えられている（例えば特開昭５２−１１５５９３号
）。オゾンが殺菌作用を有することは知られている。オ
ゾンは分解して無害な酸素となることから、空気の殺菌
剤として好適である。

しかし、オゾン殺菌により得られた無菌空気にはオゾン
が残留している。オゾンは低濃度でも人体に有害であり
、通常作業場でのオゾン濃度を０．ｌｐｐｍ以下にしな
げればならないとされている。このため無菌空気中の残
留オゾンを分解しなければならない。オゾン分解法とし
て自然分解法、熱分解法等が知られている。オゾンはそ
れ自体化学的に不安定であり放置すると分解して酸素と
なるが、常温におけるオゾンの半減期は約１６時間とか
なり長時間であるため自然分解法は工業上の利用性に乏
しい。熱分解法では加熱に要する運転費が嵩むのみなら
ず、また熱分解後の空気を常温まで冷却しなければなら
ない。このため空気調和系において熱分解法を採用する
ことは困難である。本願出願人が先に出願した特願昭５
９−８２７５号においてマイクロ波によるオゾン分解法
を開示した。

この方法は従来のオゾン分解法の欠点を克服したもので
あるが、エネルギー効率が低いことおよび装置価格が高
いこと等の問題がある。

オゾン殺菌法を空気調和系に適用するにあたつて第２の
問題点は、殺菌速度が遅いことにある。

オゾン濃度にもよるが一般にオゾンと空気との接触時間
は数時間以上を必要とする。このため大量の空気を無菌
化しなげればならない空気調和系に従来のオゾン殺菌法
を適用することは困難であった。

本願出願人は、上記従来技術の欠点を解消したオゾン殺
菌方法を特願昭５９−９８４３２号にて開示した。この
方法はオゾンと微生物を含む空気を放電処理することに
よりオゾンの分解と殺菌を瞬時に行うことを特徴とする
ものである。

発明の目的 本発明は上記先願発明の改良に係り、先願発明よりも省
エネルギー的にオゾンの分解と殺菌を行う方法を提供す
ることを目的とする。

発明の要点 本発明は、微生物を含むガスにオゾンを添加し；得られ
るオゾン含有ガスを放電帯域に導入してプラズマ状態と
し：そしてこの処理ガスを常温で触媒反応帯域に通して
オゾンと微生物をほとんど含まないガスを得る； 上記各工程からなる殺菌方法である。

さらに本発明は、作業空間にオゾンを添加して表面殺菌
を行い；表面殺菌終了後、作業空間内のオゾン含有ガス
を放電帯域に導入してプラズマ状態とし；得られる処理
ガスを常温で触媒反応帯域に通してオゾンをほとんど含
まないガスを得；そして、このオゾンを含まないガスを
上記作業空間に循環させる； 上記各工程からなる殺菌方法をも提供する。

発明の好ましい態様 以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい態様を詳
細に述べる。

第１図は本発明の好適な態様を示す概略系統図であり、
オゾン発生帯域１、混合帯域２、放電帯域３、触媒反応
帯域４および作業空間５から構成されている。この方法
においては、作業空間５内の空気をブロアーＢにより引
き抜いて混合帯域２に供給しここでオゾン発生帯域１か
ら発生したオゾンと空気とを混合する。オゾン混合空気
を放電帯域３に送りここでオゾンを分解して活性酸素に
し、得られる空気を触媒反応帯域４に送り、ここで残留
オゾンの分解ならびに残存微生物の殺菌が行なわれる。

得られた無菌空気を作業空間５に循環することにより、
作業空間５を無菌的雰囲気とする。

作業空間５は、無菌的雰囲気を必要とする空間であれば
何れの空間であってもよく、例えば手術室等のバイオク
リーンルーム、病院の待合室、食品製造工場あるいは製
薬工場の建屋等である。第１図の方法においては作業空
間５にオゾンを含有させることなく作業空間５を無菌的
雰囲気とすることができるので、手術室あるいは病院の
待合室等の人間の存在する空間を好適に無菌的雰囲気と
することができる。

作業空間５から引き抜かれた空気を混合帯域２に送りこ
こでオゾンと混合する。オゾン発生帯域１は従来のオゾ
ン発生器を用いることができ、例えば無声放電式オゾン
発生器あるいはオゾンボンベであってよい。混合帯域２
内のオゾン濃度は数ｐｐｍないし数千ｐｐｍであってよ
く特に制限されない。混合帯域２においてオゾン混合空
気を一定時間滞留させである程度空気を殺菌してもよい
が、後述するように放電帯域３にてオゾンと活性酸素に
よる相乗効果により殺菌効果を奏することから、混合帯
域２の滞留時間を非常に短かくし例えば導管にオゾンを
注入する方式を採用することができる。

混合帯域２かも流出したオゾン混合空気を放電帯域３に
導入し、ここでオゾン混合空気を放電させる。放電形式
としてはコロナ放電、アーク放電、あるいはグロー放電
であるが、好ましくはグロー放電である。グロー放電と
は、火花放電からアーク放電に移るまでの安定した自続
放電である。放電条件としては、例えば電界の強さ数十
ないし数万ポルト／ホ、放電電流数蝋ないし数十蝋程度
である。印加電圧は直流負電圧が好ましい。放電帯域３
において、プラズマ化に十分な時間ガスを滞留させる。

放電帯域にて必要な空塔速度（ＳＶ）は約１０００ない
し約６０，０００　ｈｒ　　である。

第２図は、本発明の放電帯域に使用する好適な放電装置
の概略斜視図である。本装置においては絶縁支持体２１
により固定された平行な線状電極２２を図示の如く配設
し電極間に直流高電圧を印加する。電極間にオゾン含有
流体を通過せしめると、コロナ放電によりオゾンが分解
されてオゾン濃度の低下した流体が得られる。線状電極
２２の材料は特に限定されるものではないが、タングス
テンを好適に用いることができる。電極間距離は、処理
すべき流体流量、放電電圧等の諸因子により定められ、
例えば数センチメートルないし数十センチメートルであ
る。

第３図は、放電装置の他の態様を示す概略斜視図である
。この装置は、平行に配置した板状電極３１の前または
後に線状電極３２を等間隔に布置したものである。この
場合、線状電極３２を負極とするのが好ましい。放電に
より生じた電子がオゾンを分解あるいはイオン化し、イ
オン化したオゾン分子が板状電極に捕集され、効果的に
オゾンを分解できる。

放電帯域３において好適に用いることのできる更に他の
放電装置を第４図に示す。この放電装置は、電圧が印加
されかつ相対向するように配置された印加電極４１と、
前記両印加電極４１の放電部を結ぶ線上に位置しかつこ
れら電極の間にこれら電極から間隔をもって配置された
中間電極４２とからなる。電極支持枠４４には左側およ
び右側にそれぞれ印加電極４１が４本づつ並列に配置さ
れている。同−水平天上に位置する印加電極４１はその
尖端部が対向するように配置され、これら尖端部を結ぶ
線上には中間電極４２を設置するとともに、印加電極４
１と中間電極４２並びに各中間電極４２は所定の間隔を
おいて隔てられている。

印加電極４１は好ましくは針状電極であるが、その地平
板電極、棒状電極をも用いることができる。針状電極で
は尖端部を、平板電極では端部を、棒状電極では長さ方
向を互いに対向して配置する。

印加電極４１の材料は鉄、アルミニウム、タングステン
など従来周知の導電性材料を用いることができる。

中間電極４２も前記と同様に種々の形状、材料を用いる
ことができるが、好ましくは針状電極である。この中間
電極により各放電ギャップにおいて均等に放電させるこ
とができる。ここで放電ギャップ長とは、左側の印加電
極４１の尖端から右側の印加電極４１の尖端までの長さ
から中間電極４２の長さを引いた値である。すなわち、
放電ギャップ長ｌは、 ｌ＝右＋ｌｔ”１ｌｓ （式中、ｌ、、　ｌ、、　１３はそれぞれ図に示す通り
電極間の距離を示す）である。従来の装置においては両
町加電極間の長さがｌに相当するが、本発明に係る装置
においてはｌを中間電極４２を介在させて分割する。図
においてはｌは三分されている。

一般的に言えば同一水平線上に位置する中間電極の数を
ｎとすれば、ｌはｎ＋１に分割される。１１゜１ｔ−Ｉ
ｓは等距離であっても異なっていてもよい。

しかしながら１１＝ｌｌ＝ｌｓのときに最も安定しかつ
均一な放電が形成される。中間電極４２の長さは適宜選
択できる。中間電極４２は支持枠４４に左右に移動可能
な状態にして、Ａｔｔ　、Ａｔ　、ｌｓ　の微調整を行
うようにできるのが好ましい。

放電帯域３においてプラズマ状態にすることにより処理
したガスを触媒反応帯域４に導入し、残留オゾンの分解
および殺菌を行う。本発明において用いることのできる
触媒は、合成ゼオライトおよびシリカ−アルミナ触媒な
どの固体酸触媒、活性炭、あるいは鉛、銅、亜鉛、ニッ
ケルなどの金属担持触媒などである。固体酸触媒、特に
合成ゼオライト触媒が好ましい。触媒の形状は球状、ベ
レット状等特に制限されない。触媒層の空塔速度は特に
制限するつもりはないが１０００ないし１００．０００
　ｈｒ”””　、好ましくはｉｏ、ｏｏｏないしｉｏｏ
、ｏｏ。

ｈｒ’　”である。触媒反応は常譚、常圧で行うことが
できる。

第１図においては殺菌すべき流体を作業空間５から引き
抜いているが、その他外気を混合帯域２に導入し殺菌さ
れた空気を作業空間５に供給する、いわゆる非循環方式
をも本発明は採用できる。処理すべき気体としては、空
気のほか窒素等の不活性ガスを用いることもできる。

第５図は本発明の他の態様を示す概略系統図である。こ
の方法は、作業空間５の壁面に付着した雑菌、作業空間
５内に設置された手術台６あるいはその他の物品表面上
に付着した雑菌に対し効果的に殺菌できる。オゾン発生
帯域１からオゾンを作業空間５に導入して数時間程度放
置し表面殺菌が完結した後、作業空間内のオゾン含有空
気をブロアーＢにより引き抜いて放電帯域３に送りここ
でオゾンを酸素に分解した後作業空間５に循環する。

第６図は本発明の更に他の態様を示す概略系統図である
。本図の方法においてはまずブロアーＢにより作業空間
５内の空気を引き抜いてオゾン発生帯域からこの空気に
オゾンを添加する。得られるオゾン含有空気をバイパス
７を通して作業空間５に送り、ここで作業空間５の壁、
天井、物品等の表面殺菌を行う。表面殺菌終了後、バイ
パス７を閉じ作業空間５内の空気を放電帯域３次いで触
媒反応帯域４へと送り、オゾンを含まない無菌空気を作
業空間５へ循環させる。

従来、この種の表面殺菌においては主としてホルマリン
を使用しているが、ホルマリン殺菌法ではホルマリンが
物品の表面に残留することあるいは残留ホルマ゛リンの
処理等の問題点があった。本発明の方法ではオゾンが完
全に分解されて酸素となりオゾンが残留しない。

驚くべきことに、オゾンを含む空気を放電帯域に通し次
いで触媒と接触させるとオゾンが分解して酸素になると
ともに空気中の雑菌がほぼ完全に死滅することを本発明
者は見出した。従来、オゾン単独で空気殺菌を行う場合
十分な殺菌を行うためには数時間程度空気とオゾンを混
合して保持する必要があり、さらに得られた無菌空気中
の残留オゾンを分解除去しなければならなかった。本発
明の方法によれば、オゾンの分解と殺菌という一見すれ
ば相反する効果が同時にかつ非常に短時間で生じること
が見出されたのである。すなわち、本発明においてはオ
ゾン含有空気を低放電電力で放電させる放電帯域に導入
することｋより、オゾンの部分的分解（例えば、オゾン
分解率８０％）を行うとともに殺菌も行う。次いで、残
留オゾンおよび残存生菌体を含む空気を触媒反応帯域に
送りここでオゾンの完全分解と完全殺菌を行うのである
。

本発明において適用する放電電力は、放電によりオゾン
を完全分解するのに要する電力の約６０係あるいはそれ
以下が好ましい。

作　　　　用 本発明によるオゾンの分解および殺菌機構は次のように
考えられる。オゾンを含む空気を放電させると発生した
電子は反応性に富むオゾンと反応する・ ０３＋　ｅ→０．　＋　（０）　　　・・・・・・・・
・−・・・・・（１）（１）式により得られる活性酸素
０）は極めて寿命が短かいが非常に活性があり他のオゾ
ンとすみやかに反応して酸素となる。

０３＋　（０）→２０２　　　　・・・・・・・・・・
・・・・・（２）オゾンの分解反応において（１）式が
律速段階と考えられており、本発明では放電処理により
（１）式の反応が急速に進行すると考えられる。

また活性酸素（０）は強い酸化作用を示し、有機物の炭
素や水素とより簡単に結びつき、有機物を一酸化炭素、
二酸化炭素および水蒸気に酸化分解する。ここで有機物
を空気中の雑菌と置き換えて考えると、空気中の雑菌は
オゾンの分解によって生じた活性酸素の一部と反応して
酸化分解され死滅すると考えらえる。

ところで前記した通り、本発明においては放電帯域から
流出する空気は未分解のオゾンおよび生菌体な含んでい
る。この空気を触媒反応帯域に通すと、触媒表面上で上
記（２）式の反応が起りオゾンは酸素（０２）に分解す
ると考えられる。また、残留生菌体は触媒表面上に捕捉
されここでオゾンあるいは活性酸素により酸化分解する
ものと考えられる。

本発明の効果 本発明によれば放電エネルギーな先願発明よりも４０％
以上低減できる。また、触媒反応を常温で行うことがで
きるため触媒が劣化し難く、触媒寿命が長いという利点
もある。さらに、本発明において用いる触媒はゼオライ
トなどの非貴金属触媒であるため触媒のメンテナンス費
用が安い。その他、触媒反応帯域の作用により、オゾン
添加量の変動が流出空気に影響を及ぼさないという長所
も有する。

生菌数２Ｘ１０’個／ｃｃ（酵母：　Ｓａｃｃｈａｒｏ
ｍｙｃｅｓｆｏｒｍｏｓｅｎｓｉｓ　＋　　枯草菌：　
Ｂａｃｉｌｌｕｓ　５ｕｂｔｉｌｉｓ）を含む空気１２
’ｍ／ｈ　　を第１図に示す方法により処理した。オゾ
ン添加量は１０　ｐｐｍである。放電帯域においては第
４図に示す装置を用い、電極間に−１０ｋｖの交流を印
加してグロー放電を形成させた。用いた触媒はモレキュ
ラーシーブス３Ａである。一方、比較例においては触媒
を使用しなかったことを除き、上記と同様に行った。

結果を以下の表に示す。

第１表 実施例１　　４０　　　　　　０　　　　　０実施例２
　　２８　　　　　　０　　　　　４比較例　４００６

【図面の簡単な説明】

第１図、第５図および第６図は、本発明の方法の好まし
い態様を示す概略系統図である。 第２図、第３図および第４図は、本発明の方法に用いる
放電装置の好ましい態様を示す概略斜視図である。 １・・・オゾン発生帯域　　　２・・・混合帯域３・・
・放電帯域　　　　　　４・・・触媒反応帯域特許出願
人　新菱冷熱工業株式会社 （外５名） 集１Ｉ２１ べ 地３図 為４図 ＋４面　　　　、５ 手　　続　　補　　正　　書 昭和６１年Ｊ月Ｊ１日 特許庁長官　　宇　賀　道　部　　殿 １、事件の表示 昭和６０年特許願第１９７２２９号 ２、発明の名称 殺菌方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所 名称　新菱冷熱工業株式会社 ４、代理人 明細書［発明の詳細な説明］の欄 ６、補正の内容 １）明細書第１７頁第１０行の「を含む空気１２ｍ’／
ｈを」を「の菌体懸濁液を１２＋＋＋）／ｈの風速で流
れている空気中に噴霧しそれを」と訂正する。 ２）明細書第１７頁第１０１３行の「交流」を「直流」
と訂正する。 以　　　　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）微生物を含むガスにオゾンを添加し； 得られるオゾン含有ガスを放電帯域に導入してプラズマ
   状態とし； そして得られる処理ガスを常温で触媒反応帯域に通して
   オゾンと微生物をほとんど含まないガスを得る； 上記各工程からなる殺菌方法。 ２）前記ガスが空気である、特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ３）オゾンを１０ないし５０００ｐｐｍ添加する、特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ４）前記放電帯域においてグロー放電あるいはコロナ放
   電を形成する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５）前記触媒反応帯域にて用いる触媒は、ゼオライト；
   シリカ−アルミナ触媒；活性炭；および、鉛、亜鉛、銅
   またはニッケル担持触媒；からなる群から選ばれる、特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ６）作業空間にオゾンを添加して表面殺菌を行い；表面
   殺菌終了後、作業空間内のオゾン含有ガスを放電帯域に
   導入してプラズマ状態とし；得られる処理ガスを常温で
   触媒反応帯域に通してオゾンをほとんど含まないガスを
   得；そして、このオゾンを含まないガスを上記作業空間
   に循環させる；上記各工程からなる殺菌方法。