JPS6359705B2

JPS6359705B2 -

Info

Publication number: JPS6359705B2
Application number: JP60197229A
Authority: JP
Priority date: 1985-09-06
Filing date: 1985-09-06
Publication date: 1988-11-21
Also published as: JPS6257557A

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。従来技術とその問題点近年、医療技術の発達にともない医療施設にお
いては人員、器材の往来に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、特に無菌パツ
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。従来行なわれてきた空気の無菌化法はほとんど
エアーフイルター方式である。この方式では処理
すべき空気をフイルターに通して塵埃とともに微
生物を補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。この方式ではフイルター
の圧力損失による送風動力が嵩むこと、フイルタ
ーのメンテナンスが必要なこと、あるいはフイル
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。エアーフイルター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0.1ppm
以下にしなけ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
安定であり放電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59−8275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け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つ
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つてもよく、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
ベであつてよい。混合帯域２内のオゾン濃度は数
ppmないし数千ppmであつ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
間滞留させて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から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千な
いし数万ボルト／cm、放電電流数ｍＡないし数十
ｍＡ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60000hr^-1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
濃度の低化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
部を結ぶ線状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つ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。同一水平面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４１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、
その他平板電極、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ヤツプにおい
て均等に放電させることができる。ここで放電ギ
ヤツプ長とは、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
ヤツプ長ｌは、ｌ＝l₁＋l₂＋l₃ （式中、l₁，l₂，l₃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
両印加電極間の長さが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。
l₁，l₂，l₃は等距離であつても異なつていてもよ
い。しかしながらl₁＝l₂＝l₃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、l₁，l₂，l₃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、ニツケルなどの金
属坦持触媒などである。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、ペ
レツ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
100000hr^-1、好ましくは10000ないし100000hr^-1
である。触媒反応は常温、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つた。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つた。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により、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％
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。 O₃＋ｅ→O₂＋（Ｏ） …(1) (1)式により得られる活性酸素（Ｏ）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。 O₃＋（Ｏ）→2O₂ …(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（Ｏ）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つ
て生じた活性酸素の一部と反応して酸化分解され
死滅すると考えられる。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
菌体を含んでいる。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（O₂）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を先願発明より
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。実施例１、２および比較例生菌数２×10⁶個／c.c.（酵母：Saccharomyces
formosensis、枯草菌：Bacillus subtilis）の菌
体懸濁液を12m³／ｈの風速で流れている空気中に
噴霧しそれを第１図に示す方法により処理した。
オゾン添加量は10ppm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
直流を印加してグロー放電を形成させた。用いた
触媒はモレキユラーシーブス3Aである。一方、
比較例においては触媒を使用しなかつたことを除
き、上記と同様に行つた。結果を以下の表に示す。【表】

【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。

Claims

【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、銅またはニツケル坦持触媒；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。