(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023010798
(43)【公開日】2023-01-20
(54)【発明の名称】大気圧プラズマ殺菌処理装置
(51)【国際特許分類】
A61L 2/14 20060101AFI20230113BHJP
A23L 3/32 20060101ALI20230113BHJP
H05H 1/24 20060101ALI20230113BHJP
【ＦＩ】
A61L2/14
A23L3/32
H05H1/24
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
【公開請求】
(21)【出願番号】P 2022181732
(22)【出願日】2022-11-14
(71)【出願人】
【識別番号】303034908
【氏名又は名称】村田 正義
(72)【発明者】
【氏名】村田正義
(57)【要約】
【課題】
プラズマを用いた殺菌装置は、カビ菌及びウイルス菌等で汚染された食料あるいは飼料等をプラズマで生成される酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等に曝すことにより、殺菌可能で副作用がないことから、その実用化が期待されている。しかしなら、大量のプラズマ処理対象物を、迅速に、ムラ無く処理することが困難であるという課題がある。この課題を解消可能な装置を提供すること。
【解決手段】
殺菌処理対象物を搬送する開口を備えたシート状搬送手段に近接して配置された第１電極と、該第１電極に対向して配置された第２電極と、該第１及び第２電極の少なくとも一方に形成された誘電体と、高電圧交流電源と、を備えた大気圧プラズマ殺菌装置において、該開口を備えたシート状搬送手段と、該第１電極と、該第２電極とが、この順に配置されたことを特徴とする。
【選択図】図１
プラズマを用いた殺菌装置は、カビ菌及びウイルス菌等で汚染された食料あるいは飼料等をプラズマで生成される酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等に曝すことにより、殺菌可能で副作用がないことから、その実用化が期待されている。しかしなら、大量のプラズマ処理対象物を、迅速に、ムラ無く処理することが困難であるという課題がある。この課題を解消可能な装置を提供すること。
【解決手段】
殺菌処理対象物を搬送する開口を備えたシート状搬送手段に近接して配置された第１電極と、該第１電極に対向して配置された第２電極と、該第１及び第２電極の少なくとも一方に形成された誘電体と、高電圧交流電源と、を備えた大気圧プラズマ殺菌装置において、該開口を備えたシート状搬送手段と、該第１電極と、該第２電極とが、この順に配置されたことを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマを用いて食料や飼料等に着生する細菌類、カビ菌類及びウイルス菌類等を殺菌処理する大気圧プラズマ殺菌処理装置であって、
殺菌対象物を載置して搬送する開口を有するシート状搬送手段と、前記シート状搬送手段を臨む第１電極と、前記第１電極に対向して配置される第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の少なくともいずれか一方に設けられた誘電体と、前記第１電極と前記第２電極の間に交流あるいはパルス状の電圧を印加する電源と、を備え、
前記殺菌対象物シート状搬送手段と、前記第１電極と、前記第２電極がこの順に配置されることを特徴とする大気圧プラズマ殺菌処理装置。
殺菌対象物を載置して搬送する開口を有するシート状搬送手段と、前記シート状搬送手段を臨む第１電極と、前記第１電極に対向して配置される第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の少なくともいずれか一方に設けられた誘電体と、前記第１電極と前記第２電極の間に交流あるいはパルス状の電圧を印加する電源と、を備え、
前記殺菌対象物シート状搬送手段と、前記第１電極と、前記第２電極がこの順に配置されることを特徴とする大気圧プラズマ殺菌処理装置。
【請求項2】
前記第１電極と前記第２電極の間に発生する電界と直交する方向に磁力線が向くように配置された磁石を備えることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ殺菌処理装置。
【請求項3】
前記第１電極は、断面形状が矩形の複数の非磁性金属棒で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の大気圧プラズマ殺菌処理装置。
【請求項4】
前記第１電極は、断面形状が台形の複数の非磁性金属棒で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の大気圧プラズマ殺菌処理装置。
【請求項5】
前記第１電極は、断面形状が半円形の複数の非磁性金属棒で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の大気圧プラズマ殺菌処理装置。
【請求項6】
前記第１電極は、メッシュ状の非磁性金属で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の大気圧プラズマ殺菌処理装置。
【請求項7】
前記シート状搬送手段は、メッシュ状のプラスチック又は布又はＳＵＳ材で形成されるベルトと、プーリと、駆動軸と、モーターと、を備えたベルトコンベアと、前記ベルトの面に略鉛直に設けられた複数の暖簾を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の大気圧プラズマ殺菌処理装置。
【請求項8】
前記暖簾は、シート状又は短冊状のプラスチック又は布で形成されることを特徴とする請求項７に記載の大気圧プラズマ殺菌処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プラズマを用いて食料や飼料等に着生する細菌類、カビ菌類及びウイルス菌類等の殺菌又は滅菌を行う大気圧プラズマ殺菌装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、例えば、非特許文献１ないし非特許文献５に記載されているように、大気圧プラズマを用いた農産物等の殺菌装置が注目されている。
特に、外食産業や保存食品等の食材原料、例えば、タマネギ、ショウガ、人参、米、小麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、胡椒及び唐辛子等に着生する細菌類、カビ菌類及びウイルス菌類等の殺菌あるいは滅菌に関し、大気圧条件でプラズマ処理が行える大気圧プラズマ殺菌処理装置が、注目されている。また、カット野菜や乾燥果物等の切れ切れに加工された食品材料に対し、確実にプラズマ殺菌処理が行える大気圧プラズマ殺菌処理装置の実用化が期待されている。
大気圧プラズマ殺菌処理装置の分野では、上記ニーズ等への対応を図るべく、プラズマ発生手段のキー技術である電極構造及び誘電体膜等に関する新しい試みがなされている。しかしながら、大量のプラズマ処理対象物を、迅速に、ムラ無く処理することが困難であり、本格的な実用化には至っていない。
特に、外食産業や保存食品等の食材原料、例えば、タマネギ、ショウガ、人参、米、小麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、胡椒及び唐辛子等に着生する細菌類、カビ菌類及びウイルス菌類等の殺菌あるいは滅菌に関し、大気圧条件でプラズマ処理が行える大気圧プラズマ殺菌処理装置が、注目されている。また、カット野菜や乾燥果物等の切れ切れに加工された食品材料に対し、確実にプラズマ殺菌処理が行える大気圧プラズマ殺菌処理装置の実用化が期待されている。
大気圧プラズマ殺菌処理装置の分野では、上記ニーズ等への対応を図るべく、プラズマ発生手段のキー技術である電極構造及び誘電体膜等に関する新しい試みがなされている。しかしながら、大量のプラズマ処理対象物を、迅速に、ムラ無く処理することが困難であり、本格的な実用化には至っていない。
【0003】
大気圧プラズマ殺菌処理装置の要素技術である大気圧バリア放電プラズマ技術に関しては、例えば、特許文献１及び２に記載の技術がある。
特許文献１に次のことが記載されている。即ち、少なくとも放電面を誘電体で被覆する平板状絶縁被覆電極と、接地電極板あるいは裏面に接地電極板を置いた非導電性平板とを対向させ、前記平板状絶縁被覆電極と前記接地電極板あるいは裏面に接地電極板を置いた非導電性平板との間に、パルスあるいは交流高電圧を印加することによりバリア放電を発生させ、前記バリア放電中にて殺菌を行う殺菌装置、ということが記載されている。
特許文献２には次のことが記載されている。即ち、内部電極と、該内部電極を包囲する誘電体層と、該誘電体層の外側表面に配設される外部電極とにより線状誘電体バリア放電電極を構成し、該内部電極と該外部電極との間に交流電圧を印加して、線状放電プラズマを生成するようにしたことを特徴とする大気圧放電プラズマ生成装置、ということが記載されている。
特許文献１に次のことが記載されている。即ち、少なくとも放電面を誘電体で被覆する平板状絶縁被覆電極と、接地電極板あるいは裏面に接地電極板を置いた非導電性平板とを対向させ、前記平板状絶縁被覆電極と前記接地電極板あるいは裏面に接地電極板を置いた非導電性平板との間に、パルスあるいは交流高電圧を印加することによりバリア放電を発生させ、前記バリア放電中にて殺菌を行う殺菌装置、ということが記載されている。
特許文献２には次のことが記載されている。即ち、内部電極と、該内部電極を包囲する誘電体層と、該誘電体層の外側表面に配設される外部電極とにより線状誘電体バリア放電電極を構成し、該内部電極と該外部電極との間に交流電圧を印加して、線状放電プラズマを生成するようにしたことを特徴とする大気圧放電プラズマ生成装置、ということが記載されている。
【0004】
実用的なプラズマ殺菌装置に関しては、例えば、特許文献３及び４に記載の技術がある。
特許文献３には次のことが記載されている。即ち、導電性を有する殺菌対象物に対して電圧を印加する電圧印加手段と、 前記電圧印加手段から印加される電圧を前記殺菌対象物に対して誘電体を介して一の電極と他の電極との間で放電状態で印加し、当該一の電極と他の電極の少なくとも一方が、前記誘電体にて導体を被覆して柔軟且つ穏やかに接触するように形成されて殺菌対象物の表面の様々な位置に接触する複数の接触片として形成される一対の電極と、前記一対の電極と前記殺菌対象物との相対位置を変化させる位置変化手段とを備えることを特徴とするプラズマ殺菌装置。
特許文献４には次のことが記載されている。即ち、 食料や飼料に着生する細菌類やカビ菌類やカビ毒等をプラズマで殺菌処理する大気圧プラズマ殺菌処理装置であって、プラズマ処理対象物を収納する反応容器と、誘電体で被覆された非接地電極と接地電極から成る一対の電極と、前記一対の電極に高電圧の電力を供給してバリア放電プラズマを発生させる交流電源を、具備し、前記一対の電極は前記反応容器の内部に配置され、前記反応容器は、前記プラズマ処理対象物の投入口と取り出し口を備え、かつ、大気の導入口と排出口を備えるとともに、前記反応容器の略中心線を回転軸として回転する回転駆動系を備え、前記反応容器を前記回転駆動系により回転させて前記プラズマ処理対象物を転動撹拌させながらプラズマ殺菌処理を行うことを特徴とする大気圧プラズマ殺菌処理装置。
特許文献３には次のことが記載されている。即ち、導電性を有する殺菌対象物に対して電圧を印加する電圧印加手段と、 前記電圧印加手段から印加される電圧を前記殺菌対象物に対して誘電体を介して一の電極と他の電極との間で放電状態で印加し、当該一の電極と他の電極の少なくとも一方が、前記誘電体にて導体を被覆して柔軟且つ穏やかに接触するように形成されて殺菌対象物の表面の様々な位置に接触する複数の接触片として形成される一対の電極と、前記一対の電極と前記殺菌対象物との相対位置を変化させる位置変化手段とを備えることを特徴とするプラズマ殺菌装置。
特許文献４には次のことが記載されている。即ち、 食料や飼料に着生する細菌類やカビ菌類やカビ毒等をプラズマで殺菌処理する大気圧プラズマ殺菌処理装置であって、プラズマ処理対象物を収納する反応容器と、誘電体で被覆された非接地電極と接地電極から成る一対の電極と、前記一対の電極に高電圧の電力を供給してバリア放電プラズマを発生させる交流電源を、具備し、前記一対の電極は前記反応容器の内部に配置され、前記反応容器は、前記プラズマ処理対象物の投入口と取り出し口を備え、かつ、大気の導入口と排出口を備えるとともに、前記反応容器の略中心線を回転軸として回転する回転駆動系を備え、前記反応容器を前記回転駆動系により回転させて前記プラズマ処理対象物を転動撹拌させながらプラズマ殺菌処理を行うことを特徴とする大気圧プラズマ殺菌処理装置。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００６－２３９２３０
【特許文献2】特開２００８－０３４１８４
【特許文献3】特許６８１０９３８
【特許文献4】特開２０１９－２０９１７０
【0006】
【非特許文献1】永津雅章、プラズマ滅菌、Ｊ．Ｐｌａｓｍａ Ｆｕｓｉｏｎ Ｒｅｓ．Ｖｏｌ．８３、Ｎｏ．７（２００７）、６０１－６０６
【非特許文献2】清水一男、内田諭、佐藤岳彦、大嶋孝之、南谷靖史、太田貴之、プラズマによる農作物の鮮度保持・加工、Ｊ．Ｐｌａｓｍａ Ｆｕｓｉｏｎ Ｒｅｓ．Ｖｏｌ．９０、Ｎｏ．１０（２０１４）、５８７－５９４
【非特許文献3】作道章一、ガスプラズマを用いた農産物の殺菌・消毒法の開発（課題番号：２６０１５Ａ、平成２３年～平成２７年）、農林水産技術開発会議ホームページ
【非特許文献4】高井雄一郎、西岡輝美、三沢達也、柳生義人、作道章 一、大気圧プラズマを用いた農産物の殺菌技術、スマートプロセス学会誌、第９巻、第３号（２０２０年５月）、１０３－１０７
【非特許文献5】堀 勝、伊藤 昌文、低温プラズマを用いたウイルスの不活性化、特別ＷＥＢコラム「新型コロナウイルス禍に学ぶ応用物理（２０２１．１．８）」、応用物理学会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来の装置において、例えば、特許文献３に記載の大気圧プラズマ殺菌処理装置は、殺菌対象物を搬送手段で移動させながら、該殺菌対象物を一対の電極の間に挟んだ際に発生するプラズマを用いて殺菌することから、該殺菌対象物の導電性に依存したプラズマ殺菌方法と言える。その結果、導電性が低い又は小粒子状の籾（殻付き米）、殻付き小麦、種子類及び乾燥野菜等への応用は困難であるという問題がある。即ち、殺菌対象物の導電性に影響を受けない大気圧プラズマ殺菌処理装置の創出が課題である。
また、例えば、特許文献４に記載の大気圧プラズマ殺菌処理装置は、回転する円筒の内側の壁に設けられた電極でバリア放電プラズマを発生しながら、殺菌対象物を該円筒内部へ投入して殺菌することから、比較的小粒の、例えば、米や小麦等への応用に適合している。しかしながら、ミカンやタマネギ等への応用では該殺菌対象物に損傷を与える恐れがあり、困難であるという問題がある。即ち、殺菌対象物へ損傷を与えない大気圧プラズマ殺菌処理装置の創出が課題である。
更に、一般的な大気圧プラズマ殺菌処理装置は高い電圧条件で大気をプラズマ化することから、窒素酸化物の発生を伴うことが危惧される。即ち、窒素酸化物を発生しない大気圧プラズマ殺菌処理装置の創出が課題である。
上記のような課題を鑑みて、本発明は、プラズマ殺菌処理に際し、大量の処理対象物を、効果的にプラズマ殺菌処理し、かつ、低コスト化を実現することを課題とし、それを解決可能な装置を提供することを目的とする。また、本発明は、籾（殻付き米）、殻付き小麦、種子、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ豆及び唐辛子等の粒状の対象物、あるいは、ミカン、カット野菜や乾燥果物等をプラズマ処理により効果的に殺菌処理可能な大気圧プラズマ殺菌処理装置を提供することを目的とする。また、窒素酸化物を発生しない大気圧プラズマ殺菌処理装置を提供することを目的とする。
また、例えば、特許文献４に記載の大気圧プラズマ殺菌処理装置は、回転する円筒の内側の壁に設けられた電極でバリア放電プラズマを発生しながら、殺菌対象物を該円筒内部へ投入して殺菌することから、比較的小粒の、例えば、米や小麦等への応用に適合している。しかしながら、ミカンやタマネギ等への応用では該殺菌対象物に損傷を与える恐れがあり、困難であるという問題がある。即ち、殺菌対象物へ損傷を与えない大気圧プラズマ殺菌処理装置の創出が課題である。
更に、一般的な大気圧プラズマ殺菌処理装置は高い電圧条件で大気をプラズマ化することから、窒素酸化物の発生を伴うことが危惧される。即ち、窒素酸化物を発生しない大気圧プラズマ殺菌処理装置の創出が課題である。
上記のような課題を鑑みて、本発明は、プラズマ殺菌処理に際し、大量の処理対象物を、効果的にプラズマ殺菌処理し、かつ、低コスト化を実現することを課題とし、それを解決可能な装置を提供することを目的とする。また、本発明は、籾（殻付き米）、殻付き小麦、種子、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ豆及び唐辛子等の粒状の対象物、あるいは、ミカン、カット野菜や乾燥果物等をプラズマ処理により効果的に殺菌処理可能な大気圧プラズマ殺菌処理装置を提供することを目的とする。また、窒素酸化物を発生しない大気圧プラズマ殺菌処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、プラズマを用いて食料や飼料等に着生する細菌類、カビ菌類及びウイルス菌類等を殺菌処理する大気圧プラズマ殺菌処理装置であって、殺菌対象物を載置して搬送する開口を有するシート状搬送手段と、前記シート状搬送手段を臨む第１電極と、前記第１電極に対向して配置される第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の少なくともいずれか一方に設けられた誘電体と、前記第１電極と前記第２電極の間に交流あるいはパルス状の電圧を印加する電源と、を備え、前記殺菌対象物シート状搬送手段と、前記第１電極と、前記第２電極がこの順に配置されることを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、前記第１電極と前記第２電極の間に発生する電界と直交する方向に磁力線が向くように配置された磁石を備えることを特徴とする
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記第１電極は、断面形状が矩形の複数の非磁性金属棒で形成されることを特徴とする。
第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記第１電極は、断面形状が台形の複数の非磁性金属棒で形成されることを特徴とする。
第５の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記第１電極は、断面形状が半円形の複数の非磁性金属棒で形成されることを特徴とする。
第６の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記第１電極は、メッシュ状の非磁性金属で形成されることを特徴とする。
第７の発明は、第１の発明から第６の発明のいずれか一つの発明において、前記シート状搬送手段は、メッシュ状のプラスチック又は布又はＳＵＳ材で形成されるベルトと、プーリと、駆動軸と、モーターと、を備えたベルトコンベアと、前記ベルトの面に略鉛直に設けられた複数の暖簾を備えることを特徴とする。
第８の発明は、第７の発明において、前記暖簾は、シート状又は短冊状のプラスチック又は布で形成されることを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、前記第１電極と前記第２電極の間に発生する電界と直交する方向に磁力線が向くように配置された磁石を備えることを特徴とする
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記第１電極は、断面形状が矩形の複数の非磁性金属棒で形成されることを特徴とする。
第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記第１電極は、断面形状が台形の複数の非磁性金属棒で形成されることを特徴とする。
第５の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記第１電極は、断面形状が半円形の複数の非磁性金属棒で形成されることを特徴とする。
第６の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記第１電極は、メッシュ状の非磁性金属で形成されることを特徴とする。
第７の発明は、第１の発明から第６の発明のいずれか一つの発明において、前記シート状搬送手段は、メッシュ状のプラスチック又は布又はＳＵＳ材で形成されるベルトと、プーリと、駆動軸と、モーターと、を備えたベルトコンベアと、前記ベルトの面に略鉛直に設けられた複数の暖簾を備えることを特徴とする。
第８の発明は、第７の発明において、前記暖簾は、シート状又は短冊状のプラスチック又は布で形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
従来の装置では、殺菌対象物の導電性に影響を受けるという問題、殺菌対象物へ損傷を与えるという問題及び窒素酸化物を発生する危惧があるという問題を抱えているが、本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置は、その問題を解消可能という効果を奏する。また、本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置は、大量の対象物を、迅速に、ムラ無くプラズマ処理することが可能であるという効果を奏する。
即ち、本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置は、プラズマ殺菌処理に際し、大量の粒状あるいは木片状の処理対象物を、大気圧プラズマ発生手段を備えた開口を有するベルトコンベアあるいは開口を有するシートに載置して、搬送しながら該対象物を回転させながらプラズマ処理するので、迅速に、ムラ無く、かつ、低コストでプラズマ処理することができる、という効果を奏する。
本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置は、ミカン、籾米、麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ豆、胡椒及び唐辛子等、あるいは、カット野菜や乾燥果物等の切れ切れに加工された食品材料等の殺菌のためのプラズマ処理装置として実用に供することが可能である。その産業上の価値は大きい。
即ち、本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置は、プラズマ殺菌処理に際し、大量の粒状あるいは木片状の処理対象物を、大気圧プラズマ発生手段を備えた開口を有するベルトコンベアあるいは開口を有するシートに載置して、搬送しながら該対象物を回転させながらプラズマ処理するので、迅速に、ムラ無く、かつ、低コストでプラズマ処理することができる、という効果を奏する。
本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置は、ミカン、籾米、麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ豆、胡椒及び唐辛子等、あるいは、カット野菜や乾燥果物等の切れ切れに加工された食品材料等の殺菌のためのプラズマ処理装置として実用に供することが可能である。その産業上の価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。各図において、同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。また、以下に示す図面は、説明の便宜上、各部材の縮尺が、実際と異なる場合がある。また、各図面間においても、縮尺が、実際と異なる場合がある。
なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。また、以下に示す図面は、説明の便宜上、各部材の縮尺が、実際と異なる場合がある。また、各図面間においても、縮尺が、実際と異なる場合がある。
【0012】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成について、図１ないし図４を参照して説明する。
ここでは、殺菌対象物として、ミカンを例に取り、説明するが、これに限定されることはない。本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、以下に説明するように、対象物が粒状あるいはそれに類するものであれば、確実にプラズマ処理が行える。例えば、籾（殻付き米）、大麦、小麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ及び唐辛子等の粒状の対象物に対して、確実にプラズマ殺菌処理が行える。また、カット野菜や乾燥果物等の木片状の、あるいは、切れ切れに加工された食品材料等を対象物にした場合においても、確実にプラズマ処理が行える。
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成を示す模式的斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第１の大気圧プラズマ発生装置を示す模式的斜視図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第１の大気圧プラズマ発生装置を示す断面図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置が備える第１の大気圧プラズマ発生装置の構成部材である一対の電極間の電界Ｅと磁石が形成する磁界Ｂの関係を示す概念図である。
先ず、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成について、図１ないし図４を参照して説明する。
ここでは、殺菌対象物として、ミカンを例に取り、説明するが、これに限定されることはない。本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、以下に説明するように、対象物が粒状あるいはそれに類するものであれば、確実にプラズマ処理が行える。例えば、籾（殻付き米）、大麦、小麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ及び唐辛子等の粒状の対象物に対して、確実にプラズマ殺菌処理が行える。また、カット野菜や乾燥果物等の木片状の、あるいは、切れ切れに加工された食品材料等を対象物にした場合においても、確実にプラズマ処理が行える。
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成を示す模式的斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第１の大気圧プラズマ発生装置を示す模式的斜視図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第１の大気圧プラズマ発生装置を示す断面図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置が備える第１の大気圧プラズマ発生装置の構成部材である一対の電極間の電界Ｅと磁石が形成する磁界Ｂの関係を示す概念図である。
【0013】
符号２００ａは、第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置である。第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ａは、後述の第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａ、後述のメッシュ状のベルト１０１ａ、後述の第１及び第２の駆動軸１０２ａ、１０２ｂ、後述の第１及び第２のプーリ１０３ａ、１０３ｂ、及び図示しないモーター及び後述の第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂで構成される。
符号１００ａは第１の大気圧プラズマ発生装置である。第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａは、後述するように、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６をプラズマ処理するために必要な大気圧プラズマ１３ａを発生する。大気圧プラズマ１３ａが発生すると、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等が発生し、該プラズマ１３ａの発生領域及びその周辺領域は、プラズマ化学反応及びプラズマ物理反応が促進される状態になる。ここで、プラズマ１３ａの発生領域及びその周辺領域をプラズマ殺菌領域とよぶ。
即ち、プラズマ殺菌領域は、細菌類、カビ菌類及びウイルス菌類等を、ほぼ確実に死滅、あるいは不活性化させることができる。なお、大気圧プラズマによる細菌類、カビ菌類及びウイルス菌等の死滅や不活性化に要する時間は、数秒～数１０秒程度であることが知られている。
第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａは、後述するように、メッシュ状のベルト１０１ａを臨む断面形状が矩形の第１電極１０ａと、該第１電極１０ａに対向して配置される第２電極１１と、第２電極１１に設けられた誘電体１２と、断面形状が矩形の第１電極１０ａと第２電極１１の間に交流あるいはパルス状の電圧を印加する電源１７と、電力供給線１８ａ、１８ｂ、絶縁材１９及び磁石１５を備えている。第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａの主面の面積は、適宜に選べるが、例えば、２ｍｘ２ｍである。なお、該面積は、第１電極１０ａの長さと幅と個数、そして、第２電極１１の面積を選ぶことにより所定のものが形成される。
符号１０１ａはメッシュ状のベルトである。メッシュ状のベルト１０１ａは、後述の第１及び第２の駆動軸１０２ａ、１０２ｂ、後述の第１及び第２のプーリ１０３ａ、１０３ｂ、及び図示しないモーターと組み合わせて、殺菌対象物、例えば、ミカンを移動、搬送すう。メッシュ状のベルト１０１ａは、殺菌対象物のミカン１０６を搬送しながら、該ミカン１０６を前記大気圧プラズマ発生装置１００ａが生成する大気圧プラズマ１３ａのプラズマ殺菌領域に接触させる。メッシュ状のベルト１０１ａの開口は、殺菌対象物、例えば、ミカンが搬送中に落下しないように、該殺菌対象物の大きさに対応して選ばれる。例えば、直径７～１０ｃｍのミカンを対象とする場合、その開口は、例えば、略２～５ｃｍが選ばれる。直径が２～８ｍｍの籾（殻付き米）の場合は、その開口は、例えば、略０．５ｍｍ～１．５ｍｍが選ばれる。メッシュ状のベルト１０１ａの材質は、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａの構成部材である後述の磁石１５が発生する磁力線Ｂに影響を与えない材質、例えば、機械強度的に強くて、且つ非磁性材料であるプラスチック又は布又はＳＵＳ材等が選ばれる。
符号１００ａは第１の大気圧プラズマ発生装置である。第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａは、後述するように、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６をプラズマ処理するために必要な大気圧プラズマ１３ａを発生する。大気圧プラズマ１３ａが発生すると、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等が発生し、該プラズマ１３ａの発生領域及びその周辺領域は、プラズマ化学反応及びプラズマ物理反応が促進される状態になる。ここで、プラズマ１３ａの発生領域及びその周辺領域をプラズマ殺菌領域とよぶ。
即ち、プラズマ殺菌領域は、細菌類、カビ菌類及びウイルス菌類等を、ほぼ確実に死滅、あるいは不活性化させることができる。なお、大気圧プラズマによる細菌類、カビ菌類及びウイルス菌等の死滅や不活性化に要する時間は、数秒～数１０秒程度であることが知られている。
第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａは、後述するように、メッシュ状のベルト１０１ａを臨む断面形状が矩形の第１電極１０ａと、該第１電極１０ａに対向して配置される第２電極１１と、第２電極１１に設けられた誘電体１２と、断面形状が矩形の第１電極１０ａと第２電極１１の間に交流あるいはパルス状の電圧を印加する電源１７と、電力供給線１８ａ、１８ｂ、絶縁材１９及び磁石１５を備えている。第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａの主面の面積は、適宜に選べるが、例えば、２ｍｘ２ｍである。なお、該面積は、第１電極１０ａの長さと幅と個数、そして、第２電極１１の面積を選ぶことにより所定のものが形成される。
符号１０１ａはメッシュ状のベルトである。メッシュ状のベルト１０１ａは、後述の第１及び第２の駆動軸１０２ａ、１０２ｂ、後述の第１及び第２のプーリ１０３ａ、１０３ｂ、及び図示しないモーターと組み合わせて、殺菌対象物、例えば、ミカンを移動、搬送すう。メッシュ状のベルト１０１ａは、殺菌対象物のミカン１０６を搬送しながら、該ミカン１０６を前記大気圧プラズマ発生装置１００ａが生成する大気圧プラズマ１３ａのプラズマ殺菌領域に接触させる。メッシュ状のベルト１０１ａの開口は、殺菌対象物、例えば、ミカンが搬送中に落下しないように、該殺菌対象物の大きさに対応して選ばれる。例えば、直径７～１０ｃｍのミカンを対象とする場合、その開口は、例えば、略２～５ｃｍが選ばれる。直径が２～８ｍｍの籾（殻付き米）の場合は、その開口は、例えば、略０．５ｍｍ～１．５ｍｍが選ばれる。メッシュ状のベルト１０１ａの材質は、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａの構成部材である後述の磁石１５が発生する磁力線Ｂに影響を与えない材質、例えば、機械強度的に強くて、且つ非磁性材料であるプラスチック又は布又はＳＵＳ材等が選ばれる。
【0014】
符号１０２ａ、１０２ｂは第１及び第２の駆動軸である。第１及び第２の駆動軸１０２ａ、１０２ｂは、メッシュ状のベルト１０１ａと、後述の第１及び第２のプーリ１０３ａ、１０３ｂと、図示しないモーターと組み合わせて用いられ、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６を搬送するベルトコンベア３００ａを構成する。
符号１０３ａ、１０３ｂは第１及び第２のプーリである。第１及び第２のプーリは、前記ベルトコンベア３００ａを構成する。
符号１０５ａ、１０５ｂは第１及び第２の暖簾である。第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂは、シート状又は短冊状のプラススチック又は布又は殺菌対象物に傷を付けない柔らかい材質で形成される。第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂは、図１に示されるように、メッシュ状のベルト１０１ａの鉛直方向の面内に配置される。第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂは、図１に示されるように、搬送される殺菌対象物、例えば、ミカン１０６に接触し、該殺菌対象物、例えば、ミカン１０６に回転を与える。なお、該殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が回転すると、その表面は万遍なく、大気圧プラズマ１３ａのプラズマ殺菌領域に晒される。
符号１０６は、殺菌対象物、例えば、ミカンである。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は、図示しない殺菌対象物の投入手段からメッシュ状のベルト１０１ａ上に投入され、メッシュ状のベルト１０１ａに載置されて搬送される。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は、搬送途中で、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａが発生する大気圧プラズマ１３ａのプラズマ殺菌領域に晒され、該大気圧プラズマ１３ａが生成する紫外光、ＯＨラジカル及びオゾン等に晒される。その結果、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６に着生する青カビ菌等は殺菌される、又は、ほぼ確実に死滅、あるいは不活性化される。
なお、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は、メッシュ状のベルト１０１ａ上で搬送中に、第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂと接触し、回転させられる。その結果、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は表面全体に亘って、万遍なく、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａが発生する大気圧プラズマ１３ａのプラズマ殺菌領域に晒される。その結果、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６に着生する青カビ菌類は、ほぼ確実に殺菌、又は死滅、あるいは不活性化される。
符号１０３ａ、１０３ｂは第１及び第２のプーリである。第１及び第２のプーリは、前記ベルトコンベア３００ａを構成する。
符号１０５ａ、１０５ｂは第１及び第２の暖簾である。第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂは、シート状又は短冊状のプラススチック又は布又は殺菌対象物に傷を付けない柔らかい材質で形成される。第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂは、図１に示されるように、メッシュ状のベルト１０１ａの鉛直方向の面内に配置される。第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂは、図１に示されるように、搬送される殺菌対象物、例えば、ミカン１０６に接触し、該殺菌対象物、例えば、ミカン１０６に回転を与える。なお、該殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が回転すると、その表面は万遍なく、大気圧プラズマ１３ａのプラズマ殺菌領域に晒される。
符号１０６は、殺菌対象物、例えば、ミカンである。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は、図示しない殺菌対象物の投入手段からメッシュ状のベルト１０１ａ上に投入され、メッシュ状のベルト１０１ａに載置されて搬送される。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は、搬送途中で、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａが発生する大気圧プラズマ１３ａのプラズマ殺菌領域に晒され、該大気圧プラズマ１３ａが生成する紫外光、ＯＨラジカル及びオゾン等に晒される。その結果、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６に着生する青カビ菌等は殺菌される、又は、ほぼ確実に死滅、あるいは不活性化される。
なお、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は、メッシュ状のベルト１０１ａ上で搬送中に、第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂと接触し、回転させられる。その結果、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は表面全体に亘って、万遍なく、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａが発生する大気圧プラズマ１３ａのプラズマ殺菌領域に晒される。その結果、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６に着生する青カビ菌類は、ほぼ確実に殺菌、又は死滅、あるいは不活性化される。
【0015】
符号１０ａは断面形状が矩形の、棒状の第１電極である。断面形状が矩形で、棒状の第１電極１０ａは、メッシュ状のベルト１０１ａを臨み、且つ該ベルト１０１ａに近接して配置される。断面形状が矩形の第１電極１０ａは、後述の第２電極１１、誘電体１２、磁石１５及び電源１７と組み合わせて用いられ、大気圧プラズマ１３ａを生成する。
断面形状が矩形で、棒状の第１電極１０ａは、図２に示されるように、複数個の短冊状の非磁性金属棒で形成される。なお、非磁性金属棒が選ばれる理由は、後述の磁力線Ｂを遮蔽あるいは遮断させないためである。
なお、第１電極１０ａの長さ、幅、厚み、及び隣り合う電極の間隔は、それぞれ、例えば、０．３ｍ～３ｍ、２ｍｍ～１０ｍｍ、０．５ｍｍ～８ｍｍ、及び２ｍｍ～１０ｍｍである。ここでは、例えば、長さ：２ｍ、幅：５ｍｍ、厚み：５ｍｍ、隣り合う電極の間隔：８ｍｍである。
符号１１は第２電極である。第２電極１１は、後述の誘電体１２で覆われている。第２電極１１は、断面形状が矩形の第１電極１０ａに対向し、誘電体１２を介して近接して配置される。第２電極１１は、断面形状が矩形の第１電極１０ａ、誘電体１２、磁石１５及び電源１７と組み合わせて用いられ、大気圧プラズマ１３ａを生成する。
符号１２は誘電体である。誘電体１２は、第２電極１１の表面に形成される。誘電体１２は、ゾルゲル法あるいはセラミック溶射方法等を用いて形成される。
ここでは、例えば、ゾルゲル法で形成される。例えば、原料となる粒子状の誘電体を、可塑剤と溶剤と一緒に混合し、スラリー状にして、第２電極１１の上に膜状に塗布する。そして、乾燥し、焼成するという方法で行う。原料となる粒子状の誘電体は、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マンガン（ＭｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の市販品が用いられる。
なお、誘電体１２の形成方法は、特に、限定されない。また、誘電体１２の中に気泡が形成されない方法が良い。また、誘電体１２は、厚み１っｍ～３ｍｍのガラス板を用いても良い。
断面形状が矩形で、棒状の第１電極１０ａは、図２に示されるように、複数個の短冊状の非磁性金属棒で形成される。なお、非磁性金属棒が選ばれる理由は、後述の磁力線Ｂを遮蔽あるいは遮断させないためである。
なお、第１電極１０ａの長さ、幅、厚み、及び隣り合う電極の間隔は、それぞれ、例えば、０．３ｍ～３ｍ、２ｍｍ～１０ｍｍ、０．５ｍｍ～８ｍｍ、及び２ｍｍ～１０ｍｍである。ここでは、例えば、長さ：２ｍ、幅：５ｍｍ、厚み：５ｍｍ、隣り合う電極の間隔：８ｍｍである。
符号１１は第２電極である。第２電極１１は、後述の誘電体１２で覆われている。第２電極１１は、断面形状が矩形の第１電極１０ａに対向し、誘電体１２を介して近接して配置される。第２電極１１は、断面形状が矩形の第１電極１０ａ、誘電体１２、磁石１５及び電源１７と組み合わせて用いられ、大気圧プラズマ１３ａを生成する。
符号１２は誘電体である。誘電体１２は、第２電極１１の表面に形成される。誘電体１２は、ゾルゲル法あるいはセラミック溶射方法等を用いて形成される。
ここでは、例えば、ゾルゲル法で形成される。例えば、原料となる粒子状の誘電体を、可塑剤と溶剤と一緒に混合し、スラリー状にして、第２電極１１の上に膜状に塗布する。そして、乾燥し、焼成するという方法で行う。原料となる粒子状の誘電体は、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マンガン（ＭｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の市販品が用いられる。
なお、誘電体１２の形成方法は、特に、限定されない。また、誘電体１２の中に気泡が形成されない方法が良い。また、誘電体１２は、厚み１っｍ～３ｍｍのガラス板を用いても良い。
【0016】
符号１３ａは大気圧プラズマである。大気圧プラズマ１３ａは、断面形状が矩形の第１電極１０ａと第２電極１１の間に、後述の電源１７から後述の電力供給線１８ａ、１８ｂを介して交流又はパルス状の高電圧が印加されると、生成される。大気圧プラズマ１３ａは大気がプラズマ化されたものであり、紫外光を発し、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等を発生し、それらは該大気圧プラズマ１３ａの発生領域の外側へ拡散する。その結果、大気圧プラズマ１３ａの発生領域及びその周辺に存在する細菌類、カビ菌類及びウイルス菌等は、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等により、ほぼ確実に殺菌、又は死滅、あるいは不活性化される。
符号１５は磁石である。磁石１５はＮ極とＳ極を有し、該Ｎ極と該Ｓ極が発生する磁力線Ｂの主方向が、断面形状が矩形の第１電極１０ａと第２電極１１が発生する電界Ｅの方向に対して直交するように、配置される。即ち、図３及び図４において、断面形状が矩形の第１電極１０ａと第２電極１１が発生する電界Ｅの方向は紙面に平行方向であり、磁力線Ｂの主方向は紙面に垂直な方向である。
ここで、磁力線Ｂを形成するために、複数個の磁石１５を用いる。複数個の磁石１５を用いる場合、それぞれのＮ極とＳ極を、直列にＮ・Ｓ、Ｎ・Ｓの順に配置して、全体の磁力線Ｂの方向は、第１電極と第２電極が発生する電界Ｅの方向と直交するように配置される。ここでは、例えば、複数個のネオジム磁石を、図２及び図４（ａ）に示されるように配置する。
大気圧プラズマ１３ａの領域に磁力線Ｂが形成されると、大気圧プラズマ１３ａは有磁場プラズマとなり、ＥｘＢドリフトが発生する。周知のとおり、半導体製造装置分野における有磁場プラズマの応用には、マグネトロンプラズマ発生装置及び電子サイクロトロン共鳴プラズマ装置等があり、いずれもＥｘＢドリフトによる高密度プラズマの生成が可能という特徴が活用されている。大気圧プラズマ１３ａにおいても、ＥｘＢドリフトによる高密度プラズマの生成が可能という特徴は充分に発揮できる。
ＥｘＢドリフトによる高密度プラズマの生成では、プラズマの密度が高いという特徴のみならず、プラズマ発生電圧の低減化が可能という特徴がある。即ち、ＥｘＢドリフトによる高密度プラズマの生成の場合における一対の電極間に印可される電圧は、一般的な大気圧プラズマ生成装置での一対の電極間に印可される電圧に比べて、２０％～５０％も低くなる。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生が抑制される。なお、一般的な大気圧プラズマ生成装置では、一対の電極間に印可される電圧が高いので、大気圧プラズマ生成過程において過剰分解が起こり、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）が発生する、ということが知られている。
即ち、磁石１５を、図２ないし図４に示されるように配置した状態で、断面形状が矩形の第１電極１０ａと第２電極１１により大気圧プラズマ１３ａを生成すると、ＥｘＢドリフト効果により、低い印加電圧で、高密度プラズマを生成することが可能である。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生が抑制され、強い紫外光の発生、高濃度の酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等の発生が可能である。
符号１６は筐体である。筐体１６は、図３に示されるように、断面形状が矩形の第１電極１０ａ、誘電体１２で覆われている第２電極１１及び磁石１５を組み入れ、それらを保持する。なお、筐体１６は、図示しない台座を介して、地面あるいは床面に設置される。
符号１５は磁石である。磁石１５はＮ極とＳ極を有し、該Ｎ極と該Ｓ極が発生する磁力線Ｂの主方向が、断面形状が矩形の第１電極１０ａと第２電極１１が発生する電界Ｅの方向に対して直交するように、配置される。即ち、図３及び図４において、断面形状が矩形の第１電極１０ａと第２電極１１が発生する電界Ｅの方向は紙面に平行方向であり、磁力線Ｂの主方向は紙面に垂直な方向である。
ここで、磁力線Ｂを形成するために、複数個の磁石１５を用いる。複数個の磁石１５を用いる場合、それぞれのＮ極とＳ極を、直列にＮ・Ｓ、Ｎ・Ｓの順に配置して、全体の磁力線Ｂの方向は、第１電極と第２電極が発生する電界Ｅの方向と直交するように配置される。ここでは、例えば、複数個のネオジム磁石を、図２及び図４（ａ）に示されるように配置する。
大気圧プラズマ１３ａの領域に磁力線Ｂが形成されると、大気圧プラズマ１３ａは有磁場プラズマとなり、ＥｘＢドリフトが発生する。周知のとおり、半導体製造装置分野における有磁場プラズマの応用には、マグネトロンプラズマ発生装置及び電子サイクロトロン共鳴プラズマ装置等があり、いずれもＥｘＢドリフトによる高密度プラズマの生成が可能という特徴が活用されている。大気圧プラズマ１３ａにおいても、ＥｘＢドリフトによる高密度プラズマの生成が可能という特徴は充分に発揮できる。
ＥｘＢドリフトによる高密度プラズマの生成では、プラズマの密度が高いという特徴のみならず、プラズマ発生電圧の低減化が可能という特徴がある。即ち、ＥｘＢドリフトによる高密度プラズマの生成の場合における一対の電極間に印可される電圧は、一般的な大気圧プラズマ生成装置での一対の電極間に印可される電圧に比べて、２０％～５０％も低くなる。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生が抑制される。なお、一般的な大気圧プラズマ生成装置では、一対の電極間に印可される電圧が高いので、大気圧プラズマ生成過程において過剰分解が起こり、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）が発生する、ということが知られている。
即ち、磁石１５を、図２ないし図４に示されるように配置した状態で、断面形状が矩形の第１電極１０ａと第２電極１１により大気圧プラズマ１３ａを生成すると、ＥｘＢドリフト効果により、低い印加電圧で、高密度プラズマを生成することが可能である。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生が抑制され、強い紫外光の発生、高濃度の酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等の発生が可能である。
符号１６は筐体である。筐体１６は、図３に示されるように、断面形状が矩形の第１電極１０ａ、誘電体１２で覆われている第２電極１１及び磁石１５を組み入れ、それらを保持する。なお、筐体１６は、図示しない台座を介して、地面あるいは床面に設置される。
【0017】
符号１７は、交流電源である。交流電源１７は、断面形状が矩形の第１電極１０ａと第２電極１１の間に交流又はパルス状の高電圧を印加する。交流電源１７は交流の電源又はパルス電源であれば良い。例えば、商用周波数（５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）、数ＫＨｚ～２０ＫＨｚ程度の高周波数等の正弦波あるいはパルス状の電圧を印加可能な電源から選ばれる。ここでは、例えば、周波数１０ｋＨｚの電源とする。前記電源の最大電力は大気圧プラズマ１３ａの規模に依存するが、ここでは、例えば、電圧最大３０ＫＶ、出力最大５ＫＷを供給可能な電源を用いる。
符号１８ａ、１８ｂは、第１及び第２の電力供給線である。第１の電力供給線１８ａは交流電源７の非接地の出力端子と断面形状が矩形の第１電極１０ａを接続する。第２の電力供給線１８ｂは、交流電源７の接地の出力端子と第２電極１１を接続する。ここでは、断面形状が矩形の第１電極１０ａを非接地とし、第２電極を接地としたが、これを逆にして、断面形状が矩形の第１電極１０ａを接地とし、第２電極を非接地としても良い。
符号１９は絶縁材である。絶縁材１９は、第１電極及び第２電極と、筐体１６の間を電気的に絶縁する。又、絶縁材１９は第１電極及び第２電極と、磁石１５の間を絶縁する。絶縁材１９には、ガラス、アクリル、ポリカーボネート、セラミック、ポリエステルフイルム、ポリマーフイルム、ポリエチレン、ビニール、シリコンゴム、ふっ素樹脂、ポリイミド及びマイカ等の絶縁材料から選ばれる。ここでは、例えば、ポリエステルフイルムを用いる。
符号１８ａ、１８ｂは、第１及び第２の電力供給線である。第１の電力供給線１８ａは交流電源７の非接地の出力端子と断面形状が矩形の第１電極１０ａを接続する。第２の電力供給線１８ｂは、交流電源７の接地の出力端子と第２電極１１を接続する。ここでは、断面形状が矩形の第１電極１０ａを非接地とし、第２電極を接地としたが、これを逆にして、断面形状が矩形の第１電極１０ａを接地とし、第２電極を非接地としても良い。
符号１９は絶縁材である。絶縁材１９は、第１電極及び第２電極と、筐体１６の間を電気的に絶縁する。又、絶縁材１９は第１電極及び第２電極と、磁石１５の間を絶縁する。絶縁材１９には、ガラス、アクリル、ポリカーボネート、セラミック、ポリエステルフイルム、ポリマーフイルム、ポリエチレン、ビニール、シリコンゴム、ふっ素樹脂、ポリイミド及びマイカ等の絶縁材料から選ばれる。ここでは、例えば、ポリエステルフイルムを用いる。
【0018】
次に、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ａの動作について、説明する。
先ず、図示しないモーターを稼働し、メッシュ状のベルト１０１ａを備えるベルトコンベア３００ａを稼働させる。なお、メッシュ状のベルト１０１ａの移動速度や第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａの稼働条件は、予め試験を行ってデータを取得し、そのデータを基に設定される。
次に、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａを稼働させる。第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａが稼働すると、大気圧プラズマ１３ａが発生する。図３において、第１電極１０ａと第２電極１２に電源１７から周波数１０ｋＨｚの高い電圧、例えば０．８ｋＶ～３ｋＶが印加えされると、大気圧プラズマ１３ａが発生する、大気圧プラズマ１３ａが発生すると、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等が発生し、該プラズマ１３ａの領域及びその周辺領域は、プラズマ化学反応及びプラズマ物理反応が促進される状態になる。
次に、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６をメッシュ状のベルト１０１ａの上に投入する。投入された殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は、移動するメッシュ状のベルト１０１ａと一緒に、大気圧プラズマ１３ａの近傍を通る。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が大気圧プラズマ１３ａの近傍を通ると、大気圧プラズマ１３ａで生成された、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等に晒される。その結果、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６の表面は殺菌あるいは滅菌される。
即ち、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が、第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂに接触すると、図１に示されるように、回転を与えられる。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が回転しながら、大気圧プラズマ１３ａの近傍を通る際に、大気圧プラズマ１３ａで生成された、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等により、殺菌あるいは滅菌される。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は回転しながら移動するので、その表面は、万遍なく、殺菌あるいは滅菌される。
なお、大気圧プラズマ１３ａによる細菌類やカビ菌類等の死滅や不活性化に要する時間は、数秒～数１０秒程度である。
第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａは、断面形状が矩形の第１電極１０ａと第２電極１１の電界Ｅ方向に直交する磁界Ｂを発生する磁石１５を備えているので、ＥｘＢドリフト効果による低電圧の、かつ高密度のプラズマの生成が可能である。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生は抑制される。即ち、大気を汚染することなく、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６の殺菌あるいは滅菌を行うことが可能である。
先ず、図示しないモーターを稼働し、メッシュ状のベルト１０１ａを備えるベルトコンベア３００ａを稼働させる。なお、メッシュ状のベルト１０１ａの移動速度や第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａの稼働条件は、予め試験を行ってデータを取得し、そのデータを基に設定される。
次に、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａを稼働させる。第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａが稼働すると、大気圧プラズマ１３ａが発生する。図３において、第１電極１０ａと第２電極１２に電源１７から周波数１０ｋＨｚの高い電圧、例えば０．８ｋＶ～３ｋＶが印加えされると、大気圧プラズマ１３ａが発生する、大気圧プラズマ１３ａが発生すると、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等が発生し、該プラズマ１３ａの領域及びその周辺領域は、プラズマ化学反応及びプラズマ物理反応が促進される状態になる。
次に、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６をメッシュ状のベルト１０１ａの上に投入する。投入された殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は、移動するメッシュ状のベルト１０１ａと一緒に、大気圧プラズマ１３ａの近傍を通る。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が大気圧プラズマ１３ａの近傍を通ると、大気圧プラズマ１３ａで生成された、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等に晒される。その結果、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６の表面は殺菌あるいは滅菌される。
即ち、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が、第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂに接触すると、図１に示されるように、回転を与えられる。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が回転しながら、大気圧プラズマ１３ａの近傍を通る際に、大気圧プラズマ１３ａで生成された、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等により、殺菌あるいは滅菌される。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は回転しながら移動するので、その表面は、万遍なく、殺菌あるいは滅菌される。
なお、大気圧プラズマ１３ａによる細菌類やカビ菌類等の死滅や不活性化に要する時間は、数秒～数１０秒程度である。
第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａは、断面形状が矩形の第１電極１０ａと第２電極１１の電界Ｅ方向に直交する磁界Ｂを発生する磁石１５を備えているので、ＥｘＢドリフト効果による低電圧の、かつ高密度のプラズマの生成が可能である。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生は抑制される。即ち、大気を汚染することなく、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６の殺菌あるいは滅菌を行うことが可能である。
【0019】
以上の説明で示されたように、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ａは、プラズマ殺菌処理に際し、大量の粒状あるいは木片状の処理対象物を、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａを備えたベルトコンベア３００ａに載置して、搬送しながら該対象物を回転させながらプラズマ処理するので、迅速に、ムラ無く、かつ、低コストでプラズマ処理することができる。
本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ａは、ミカン、籾米、麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ豆、胡椒及び唐辛子等、あるいは、カット野菜や乾燥果物等の切れ切れに加工された食品材料等の殺菌のためのプラズマ処理装置として実用に供することが可能である。
本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ａは、ミカン、籾米、麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ豆、胡椒及び唐辛子等、あるいは、カット野菜や乾燥果物等の切れ切れに加工された食品材料等の殺菌のためのプラズマ処理装置として実用に供することが可能である。
【0020】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置について、図１及び図５を用いて説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第２の大気圧プラズマ発生装置を示す断面図である。
なお、本発明の第２の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成の特徴は、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ａの構成部材である第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａに代えて、図５に示される第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂを用いることである。
本発明の第２の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置について、図１及び図５を用いて説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第２の大気圧プラズマ発生装置を示す断面図である。
なお、本発明の第２の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成の特徴は、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ａの構成部材である第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａに代えて、図５に示される第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂを用いることである。
【0021】
先ず、第２の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成について、説明する。第２の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、後述の第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂ、メッシュ状のベルト１０１ａ、第１及び第２の駆動軸１０２ａ、１０２ｂ、第１及び第２のプーリ１０３ａ、１０３ｂ、及び図示しないモーター及び第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂで構成される。
符号１００ｂは第２の大気圧プラズマ発生装置である。第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂは、図１に示される本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第１の大気圧プラズマ殺菌処理装置１００ａと入れ替えて用いられる。
第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂは、図５に示されるように、断面形状が台形で、メッシュ状のベルト１０１ａを臨む第１電極１０ｂと、該第１電極１０ｂに対向して配置される第２電極１１と、第２電極１１に設けられた誘電体１２と、断面形状が台形の第１電極１０ｂと第２電極１１の間に交流あるいはパルス状の電圧を印加する電源１７と、電力供給線１８ａ、１８ｂ、絶縁材１９と、磁石１５を備えている。第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂは、図５に示される大気圧プラズマ１３ｂを生成する。第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂの主面の面積は、適宜選べるが、例えば、２ｍｘ２ｍである。なお、該面積は、第１電極１０ｂの長さと幅と間隔と個数、そして、第２電極１１の面積を選ぶことにより所定のものが形成される。
符号１０ｂは、断面形状が台形の、棒状の第１電極である。該第１電極１０ｂの断面形状が台形であることにより、該第１電極１０ｂの側面と第２電極１１との間に集中電界が発生する。即ち、該第１電極１０ｂと第２電極１１との間に発生する大気プラズマ１３ｂの発生領域が、断面形状が矩形である第１電極１０ａと第２電極１１の間に発生する大気プラズマ１３ａに比べて、広い領域になる。即ち、プラズマ殺菌領域が広くなり、効果的にプラズマ生成が可能である。
なお、第１電極１０ｂの長さ、幅、厚み、隣り合う電極の間隔は、それぞれ、例えば、０．３ｍ～３ｍ、２ｍｍ～１０ｍｍ、０．５ｍｍ～８ｍｍ、２ｍｍ～１０ｍｍである。ここでは、例えば、長さ：２ｍ、幅：５ｍｍ、厚み：５ｍｍ、隣り合う電極の間隔：８ｍｍである。
符号１３ｂは大気圧プラズマである。大気圧プラズマ１３ｂは、断面形状が台形の、棒状の第１電極１０ｂと第２電極１１の間に電源１７から電力供給線１８ａ、１８ｂを介して印加される高電圧により発生する。大気圧プラズマ１３ｂは、大気がプラズマ化されたものであり、紫外光を発し、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等を発生し、それらは該大気圧プラズマ１３ｂの発生領域の外側へ拡散する。その結果、大気圧プラズマ１３ｂの発生領域及びその周辺に存在する細菌類、カビ菌類及びウイルス菌等は、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等により、ほぼ確実に殺菌、又は死滅、あるいは不活性化される。
第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂには、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａの場合と同様に、磁石１５が配置されているので、大気圧プラズマ１３ｂは有磁場プラズマとなり、ＥｘＢドリフトが発生する。該ＥｘＢドリフト効果により、第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂは、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａと同様に、低い印加電圧で、高密度プラズマを生成することが可能である。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生が抑制され、強い紫外光の発生、高濃度の酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等の発生が可能である。
符号１００ｂは第２の大気圧プラズマ発生装置である。第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂは、図１に示される本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第１の大気圧プラズマ殺菌処理装置１００ａと入れ替えて用いられる。
第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂは、図５に示されるように、断面形状が台形で、メッシュ状のベルト１０１ａを臨む第１電極１０ｂと、該第１電極１０ｂに対向して配置される第２電極１１と、第２電極１１に設けられた誘電体１２と、断面形状が台形の第１電極１０ｂと第２電極１１の間に交流あるいはパルス状の電圧を印加する電源１７と、電力供給線１８ａ、１８ｂ、絶縁材１９と、磁石１５を備えている。第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂは、図５に示される大気圧プラズマ１３ｂを生成する。第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂの主面の面積は、適宜選べるが、例えば、２ｍｘ２ｍである。なお、該面積は、第１電極１０ｂの長さと幅と間隔と個数、そして、第２電極１１の面積を選ぶことにより所定のものが形成される。
符号１０ｂは、断面形状が台形の、棒状の第１電極である。該第１電極１０ｂの断面形状が台形であることにより、該第１電極１０ｂの側面と第２電極１１との間に集中電界が発生する。即ち、該第１電極１０ｂと第２電極１１との間に発生する大気プラズマ１３ｂの発生領域が、断面形状が矩形である第１電極１０ａと第２電極１１の間に発生する大気プラズマ１３ａに比べて、広い領域になる。即ち、プラズマ殺菌領域が広くなり、効果的にプラズマ生成が可能である。
なお、第１電極１０ｂの長さ、幅、厚み、隣り合う電極の間隔は、それぞれ、例えば、０．３ｍ～３ｍ、２ｍｍ～１０ｍｍ、０．５ｍｍ～８ｍｍ、２ｍｍ～１０ｍｍである。ここでは、例えば、長さ：２ｍ、幅：５ｍｍ、厚み：５ｍｍ、隣り合う電極の間隔：８ｍｍである。
符号１３ｂは大気圧プラズマである。大気圧プラズマ１３ｂは、断面形状が台形の、棒状の第１電極１０ｂと第２電極１１の間に電源１７から電力供給線１８ａ、１８ｂを介して印加される高電圧により発生する。大気圧プラズマ１３ｂは、大気がプラズマ化されたものであり、紫外光を発し、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等を発生し、それらは該大気圧プラズマ１３ｂの発生領域の外側へ拡散する。その結果、大気圧プラズマ１３ｂの発生領域及びその周辺に存在する細菌類、カビ菌類及びウイルス菌等は、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等により、ほぼ確実に殺菌、又は死滅、あるいは不活性化される。
第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂには、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａの場合と同様に、磁石１５が配置されているので、大気圧プラズマ１３ｂは有磁場プラズマとなり、ＥｘＢドリフトが発生する。該ＥｘＢドリフト効果により、第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂは、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａと同様に、低い印加電圧で、高密度プラズマを生成することが可能である。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生が抑制され、強い紫外光の発生、高濃度の酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等の発生が可能である。
【0022】
次に、本発明の第２の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｂの動作について、説明する。
先ず、図示しないモーターを稼働し、メッシュ状のベルト１０１ａを備えるベルトコンベア３００ａを稼働させる。なお、メッシュ状のベルト１０１ａの移動速度や第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂの稼働条件は、予め試験を行ってデータを取得し、そのデータを基に設定される。
次に、第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂを稼働させる。第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂが稼働すると、大気圧プラズマ１３ｂが発生する。大気圧プラズマ１３ｂが発生すると、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等が発生し、該プラズマ１３の領域及びその周辺領域は、プラズマ化学反応及びプラズマ物理反応が促進される状態になる。
次に、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６をメッシュ状のベルト１０１ａの上に投入する。投入された殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は、移動するメッシュ状のベルト１０１ａと一緒に、大気圧プラズマ１３ｂの近傍を通る。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が大気圧プラズマ１３ｂの近傍を通ると、大気圧プラズマ１３ｂで生成された、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等に晒される。その結果、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６の表面は殺菌あるいは滅菌される。
即ち、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が、第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂに接触すると、図１に示されるように、回転を与えられる。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が回転しながら、大気圧プラズマ１３ｂの近傍を通る際に、大気圧プラズマ１３ｂで生成された、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等により、殺菌あるいは滅菌される。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は回転しながら移動するので、その表面は、万遍なく、殺菌あるいは滅菌される。
なお、大気圧プラズマ１３ｂによる細菌類やカビ菌類等の死滅や不活性化に要する時間は、数秒～数１０秒程度である。
第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂは、断面形状が台形の、棒状の第１電極１０ｂと第２電極１１の電界Ｅ方向に直交する磁界Ｂを発生する磁石１５を備えているので、ＥｘＢドリフト効果による低電圧の、かつ高密度のプラズマの生成が可能である。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生は抑制される。即ち、大気を汚染することなく、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６の殺菌あるいは滅菌を行うことが可能である。
先ず、図示しないモーターを稼働し、メッシュ状のベルト１０１ａを備えるベルトコンベア３００ａを稼働させる。なお、メッシュ状のベルト１０１ａの移動速度や第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂの稼働条件は、予め試験を行ってデータを取得し、そのデータを基に設定される。
次に、第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂを稼働させる。第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂが稼働すると、大気圧プラズマ１３ｂが発生する。大気圧プラズマ１３ｂが発生すると、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等が発生し、該プラズマ１３の領域及びその周辺領域は、プラズマ化学反応及びプラズマ物理反応が促進される状態になる。
次に、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６をメッシュ状のベルト１０１ａの上に投入する。投入された殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は、移動するメッシュ状のベルト１０１ａと一緒に、大気圧プラズマ１３ｂの近傍を通る。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が大気圧プラズマ１３ｂの近傍を通ると、大気圧プラズマ１３ｂで生成された、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等に晒される。その結果、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６の表面は殺菌あるいは滅菌される。
即ち、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が、第１及び第２の暖簾１０５ａ、１０５ｂに接触すると、図１に示されるように、回転を与えられる。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６が回転しながら、大気圧プラズマ１３ｂの近傍を通る際に、大気圧プラズマ１３ｂで生成された、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等により、殺菌あるいは滅菌される。殺菌対象物、例えば、ミカン１０６は回転しながら移動するので、その表面は、万遍なく、殺菌あるいは滅菌される。
なお、大気圧プラズマ１３ｂによる細菌類やカビ菌類等の死滅や不活性化に要する時間は、数秒～数１０秒程度である。
第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂは、断面形状が台形の、棒状の第１電極１０ｂと第２電極１１の電界Ｅ方向に直交する磁界Ｂを発生する磁石１５を備えているので、ＥｘＢドリフト効果による低電圧の、かつ高密度のプラズマの生成が可能である。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生は抑制される。即ち、大気を汚染することなく、殺菌対象物、例えば、ミカン１０６の殺菌あるいは滅菌を行うことが可能である。
【0023】
以上の説明で示されたように、本発明の第２の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｂは、プラズマ殺菌処理に際し、大量の粒状あるいは木片状の処理対象物を、第２の大気圧プラズマ発生装置１００ｂを備えたベルトコンベアに載置して、搬送し、該対象物を回転させながらプラズマ処理するので、迅速に、ムラ無く、かつ、低コストでプラズマ処理することができる。
本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｂは、ミカン、籾米、麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ豆、胡椒及び唐辛子等、あるいは、カット野菜や乾燥果物等の切れ切れに加工された食品材料等の殺菌のためのプラズマ処理装置として実用に供することが可能である。
本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｂは、ミカン、籾米、麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ豆、胡椒及び唐辛子等、あるいは、カット野菜や乾燥果物等の切れ切れに加工された食品材料等の殺菌のためのプラズマ処理装置として実用に供することが可能である。
【0024】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置について、図１及び図６を用いて説明する。
図６は、本発明の第３の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第３の大気圧プラズマ発生装置を示す断面図である。
なお、本発明の第３の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成の特徴は、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ａの構成部材である第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａに代えて、図６に示される第３の大気圧プラズマ発生装置１００ｃを用いることである。
符号１００ｃは第３の大気圧プラズマ発生装置である。第３の大気圧プラズマ発生装置１００ｃは、図１に示される本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第１の大気圧プラズマ殺菌処理装置１００ａと入れ替えて用いられる。
本発明の第３の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置について、図１及び図６を用いて説明する。
図６は、本発明の第３の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第３の大気圧プラズマ発生装置を示す断面図である。
なお、本発明の第３の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成の特徴は、本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ａの構成部材である第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａに代えて、図６に示される第３の大気圧プラズマ発生装置１００ｃを用いることである。
符号１００ｃは第３の大気圧プラズマ発生装置である。第３の大気圧プラズマ発生装置１００ｃは、図１に示される本発明の第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第１の大気圧プラズマ殺菌処理装置１００ａと入れ替えて用いられる。
【0025】
第３の大気圧プラズマ殺菌処理装置１００ｃは、図６に示されるように、断面形状が半円形で、メッシュ状のベルト１０１ａを臨む棒状の第１電極１０ｃと、該第１電極１０ｃに対向して配置される第２電極１１と、第２電極１１に設けられた誘電体１２と、断面形状が半円形の第１電極１０ｃと第２電極１１の間に交流あるいはパルス状の電圧を印加する電源１７と、電力供給線１８ａ、１８ｂ、絶縁材１９と、磁石１５を備えている。第３の大気圧プラズマ発生装置１００ｃは、図６に示される大気圧プラズマ１３ｃを生成する。
第３の大気圧プラズマ発生装置１００ｃの主面の面積は、任意に選べるが、例えば、２ｍｘ２ｍである。なお、該面積は、第１電極１０ｃの長さと幅と間隔と個数、そして、第２電極１１の面積を選ぶことにより所定のものが形成される。
符号１０ｃは、断面形状が半円形の、棒状の第１電極である。該第１電極１０ｃの断面形状が半円形であることにより、該第１電極１０ｃの側面と第２電極１１との間に集中電界が発生する。即ち、該第１電極１０ｃと第２電極１１との間に発生する大気プラズマ１３ｃの発生領域が、断面形状が矩形である第１電極１０ａと第２電極１１の間に発生する大気プラズマ１３ａに比べて、広い領域になる。即ち、プラズマ殺菌領域が広くなり、効果的にプラズマ生成が可能である。
なお、第１電極１０ｃの長さ、幅、厚み、隣り合う電極の間隔は、それぞれ、例えば、０．３ｍ～３ｍ、２ｍｍ～１０ｍｍ、０．５ｍｍ～８ｍｍ、２ｍｍ～１０ｍｍである。ここでは、例えば、長さ：２ｍ、幅：５ｍｍ、厚み：５ｍｍ、隣り合う電極の間隔：８ｍｍである。
第３の大気圧プラズマ発生装置１００ｃには、大気圧プラズマ１３ｃは、断面形状が半円形の第１電極１０ｃと第２電極１１の間に電源１７から電力供給線１８ａ、１８ｂを介して印加される高電圧により発生する。大気圧プラズマ１３ｃは、大気がプラズマ化されたものであり、紫外光を発し、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等を発生し、それらは該大気圧プラズマ１３ｃの発生領域の外側へ拡散する。その結果、大気圧プラズマ１３ｃの発生領域及びその周辺に存在する細菌類、カビ菌類及びウイルス菌等は、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等により、ほぼ確実に殺菌、又は死滅、あるいは不活性化される。
大気圧プラズマ１３ｃには、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａの場合と同様に、磁石１５が配置されているので、大気圧プラズマ１３ｃは有磁場プラズマとなり、ＥｘＢドリフトが発生する。該ＥｘＢドリフト効果により、第３の大気圧プラズマ発生装置１００ｃは、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａと同様に、低い印加電圧で、高密度プラズマを生成することが可能である。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生が抑制され、強い紫外光の発生、高濃度の酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等の発生が可能である。
第３の大気圧プラズマ発生装置１００ｃの主面の面積は、任意に選べるが、例えば、２ｍｘ２ｍである。なお、該面積は、第１電極１０ｃの長さと幅と間隔と個数、そして、第２電極１１の面積を選ぶことにより所定のものが形成される。
符号１０ｃは、断面形状が半円形の、棒状の第１電極である。該第１電極１０ｃの断面形状が半円形であることにより、該第１電極１０ｃの側面と第２電極１１との間に集中電界が発生する。即ち、該第１電極１０ｃと第２電極１１との間に発生する大気プラズマ１３ｃの発生領域が、断面形状が矩形である第１電極１０ａと第２電極１１の間に発生する大気プラズマ１３ａに比べて、広い領域になる。即ち、プラズマ殺菌領域が広くなり、効果的にプラズマ生成が可能である。
なお、第１電極１０ｃの長さ、幅、厚み、隣り合う電極の間隔は、それぞれ、例えば、０．３ｍ～３ｍ、２ｍｍ～１０ｍｍ、０．５ｍｍ～８ｍｍ、２ｍｍ～１０ｍｍである。ここでは、例えば、長さ：２ｍ、幅：５ｍｍ、厚み：５ｍｍ、隣り合う電極の間隔：８ｍｍである。
第３の大気圧プラズマ発生装置１００ｃには、大気圧プラズマ１３ｃは、断面形状が半円形の第１電極１０ｃと第２電極１１の間に電源１７から電力供給線１８ａ、１８ｂを介して印加される高電圧により発生する。大気圧プラズマ１３ｃは、大気がプラズマ化されたものであり、紫外光を発し、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等を発生し、それらは該大気圧プラズマ１３ｃの発生領域の外側へ拡散する。その結果、大気圧プラズマ１３ｃの発生領域及びその周辺に存在する細菌類、カビ菌類及びウイルス菌等は、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等により、ほぼ確実に殺菌、又は死滅、あるいは不活性化される。
大気圧プラズマ１３ｃには、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａの場合と同様に、磁石１５が配置されているので、大気圧プラズマ１３ｃは有磁場プラズマとなり、ＥｘＢドリフトが発生する。該ＥｘＢドリフト効果により、第３の大気圧プラズマ発生装置１００ｃは、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａと同様に、低い印加電圧で、高密度プラズマを生成することが可能である。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生が抑制され、強い紫外光の発生、高濃度の酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等の発生が可能である。
【0026】
次に、本発明の第３の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｃの動作について、説明する。
本発明の第３の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｃの動作であるが、本発明の第１及び第２の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ａ、２００ｂと同様である。
本発明の第３の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｃの動作であるが、本発明の第１及び第２の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ａ、２００ｂと同様である。
【0027】
以上の説明で示されたように、本発明の第３の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｃは、プラズマ殺菌処理に際し、大量の粒状あるいは木片状の処理対象物を、第３の大気圧プラズマ発生装置１００ｃを備えたベルトコンベアに載置して、搬送しながら該対象物を回転させながらプラズマ処理するので、迅速に、ムラ無く、かつ、低コストでプラズマ処理することができる。
本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｃは、ミカン、籾米、麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ豆、胡椒及び唐辛子等、あるいは、カット野菜や乾燥果物等の切れ切れに加工された食品材料等の殺菌のためのプラズマ処理装置として実用に供することが可能である。
本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｃは、ミカン、籾米、麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ豆、胡椒及び唐辛子等、あるいは、カット野菜や乾燥果物等の切れ切れに加工された食品材料等の殺菌のためのプラズマ処理装置として実用に供することが可能である。
【0028】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成について、図１及び図７ないし図９を参照して説明する。
図７は、本発明の第４の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第４の大気圧プラズマ発生装置を示す模式的斜視図である。図８は、本発明の第４の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第４の大気圧プラズマ発生装置を示す断面図である。図９は、本発明の第４の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置が備える第４の大気圧プラズマ発生装置で生成される大気圧プラズマを示す概念図である。
本発明の第４の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成について、図１及び図７ないし図９を参照して説明する。
図７は、本発明の第４の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第４の大気圧プラズマ発生装置を示す模式的斜視図である。図８は、本発明の第４の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である第４の大気圧プラズマ発生装置を示す断面図である。図９は、本発明の第４の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置が備える第４の大気圧プラズマ発生装置で生成される大気圧プラズマを示す概念図である。
【0029】
符号１００ｄは第４の大気圧プラズマ発生装置である。第４の大気圧プラズマ発生装置１００ｄは、メッシュ状のシート１０１ａを臨むメッシュ状の第１電極１０ｄと、該第１電極１０ｄに対向して配置される第２電極１１と、第２電極１１に設けられた誘電体１２と、メッシュ状の第１電極１０ｄと第２電極１１の間に交流あるいはパルス状の電圧を印加する電源１７と、電力供給線１８ａ、１８ｂと、磁石１５と、絶縁材１９と、筐体１６を備えている。第４の大気圧プラズマ発生装置１００ｄの主面の面積は、任意に選べるが、例えば、２ｍｘ２ｍである。なお、該面積は、第１電極１０ｄの面積と、第２電極１１の面積を選ぶことにより所定のものが形成される。
なお、メッシュ状の第１電極１０ｄと第２電極１１は、誘電体１２を介して密接して配置される。
なお、メッシュ状の第１電極１０ｄと第２電極１１は、誘電体１２を介して密接して配置される。
【0030】
符号１０ｄはメッシュ状の第１電極である。メッシュ状の第１電極１０ｄは、非磁性体金属製のメッシュで形成される。メッシュ状の第１電極１０ｄは、メッシュ状のシート１０１ｂを臨み、平行に近接して配置される。メッシュ状の第１電極１０ｄは、第２電極１１、誘電体１２及び電源１７と組み合わせて用いられ、図１０に示される大気圧プラズマ１３ｄを生成する。
メッシュ状の第１電極１０ｄは、例えば、線径：０．５ｍｍ～４ｍｍ、開口率：４０％～８０％の範囲で選ばれる。線径が小さい場合は生成される大気圧プラズマの容積が小さくなり、線径が大きい場合は、大気圧プラズマの生成に高電圧が必要となるので、適当な線径を選ぶのが良い。また、開口率が大き過ぎる場合も、小さ過ぎる場合も、大気圧プラズマの容積が小さくなるので、適当な開口率を選ぶのが良い。ここでは線径：１．１ｍｍ、開口率：６１．４％とする。
メッシュ状の第１電極１０ｄの面積は、適宜選ぶことができる。ここでは、例えば、２ｍｘ２ｍとする。なお、第２電極１１の面積は、メッシュ状の第１電極１０ｄの面積より一回り大きい面積を選ぶのが良い。
符号１３ｄは大気圧プラズマである。大気圧プラズマ１３ｄは、メッシュ状の第１電極１０ｄと第２電極１１の間に、電源１７から電力供給線１８ａ、１８ｂを介して交流又はパルス状の高電圧が印加されると、生成される。大気圧プラズマ１３ｄは、図９に示されるように、メッシュ状の電極１０ｄと誘電体１２の面で挟まれた領域に生成される。大気圧プラズマ１３ｄは大気がプラズマ化されたものであり、紫外光を発し、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等を発生し、それらは該大気圧プラズマ１３ａの発生領域の外側へ拡散する。その結果、大気圧プラズマ１３ｄの発生領域及びその周辺に存在する細菌類、カビ菌類及びウイルス菌等は、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等により、ほぼ確実に殺菌、又は死滅、あるいは不活性化される。
第４の大気圧プラズマ発生装置１００ｄには、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａの場合と同様に、磁石１５が配置されているので、大気圧プラズマ１３ｄは有磁場プラズマとなり、ＥｘＢドリフトが発生する。該ＥｘＢドリフト効果により、第４の大気圧プラズマ発生装置１００ｄは、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａと同様に、低い印加電圧で、高密度プラズマを生成することが可能である。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生が抑制され、強い紫外光の発生、高濃度の酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等の発生が可能である。
メッシュ状の第１電極１０ｄは、例えば、線径：０．５ｍｍ～４ｍｍ、開口率：４０％～８０％の範囲で選ばれる。線径が小さい場合は生成される大気圧プラズマの容積が小さくなり、線径が大きい場合は、大気圧プラズマの生成に高電圧が必要となるので、適当な線径を選ぶのが良い。また、開口率が大き過ぎる場合も、小さ過ぎる場合も、大気圧プラズマの容積が小さくなるので、適当な開口率を選ぶのが良い。ここでは線径：１．１ｍｍ、開口率：６１．４％とする。
メッシュ状の第１電極１０ｄの面積は、適宜選ぶことができる。ここでは、例えば、２ｍｘ２ｍとする。なお、第２電極１１の面積は、メッシュ状の第１電極１０ｄの面積より一回り大きい面積を選ぶのが良い。
符号１３ｄは大気圧プラズマである。大気圧プラズマ１３ｄは、メッシュ状の第１電極１０ｄと第２電極１１の間に、電源１７から電力供給線１８ａ、１８ｂを介して交流又はパルス状の高電圧が印加されると、生成される。大気圧プラズマ１３ｄは、図９に示されるように、メッシュ状の電極１０ｄと誘電体１２の面で挟まれた領域に生成される。大気圧プラズマ１３ｄは大気がプラズマ化されたものであり、紫外光を発し、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等を発生し、それらは該大気圧プラズマ１３ａの発生領域の外側へ拡散する。その結果、大気圧プラズマ１３ｄの発生領域及びその周辺に存在する細菌類、カビ菌類及びウイルス菌等は、紫外光、酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等により、ほぼ確実に殺菌、又は死滅、あるいは不活性化される。
第４の大気圧プラズマ発生装置１００ｄには、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａの場合と同様に、磁石１５が配置されているので、大気圧プラズマ１３ｄは有磁場プラズマとなり、ＥｘＢドリフトが発生する。該ＥｘＢドリフト効果により、第４の大気圧プラズマ発生装置１００ｄは、第１の大気圧プラズマ発生装置１００ａと同様に、低い印加電圧で、高密度プラズマを生成することが可能である。その結果、窒化酸化物（ＮＯ、ＮＯ２，Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ５）の発生が抑制され、強い紫外光の発生、高濃度の酸素ラジカル、ＯＨラジカル及びオゾン等の発生が可能である。
【0031】
次に、本発明の第４の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｄの動作について、説明する。
本発明の第４の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｄの動作であるが、本発明の第１、第２及び第３の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ａ、２００ｂ、２００ｃと同様である。
本発明の第４の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｄの動作であるが、本発明の第１、第２及び第３の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ａ、２００ｂ、２００ｃと同様である。
【0032】
以上の説明で示されたように、本発明の第４の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｄは、プラズマ殺菌処理に際し、大量の粒状あるいは木片状の処理対象物を、第４の大気圧プラズマ発生装置１００ｄを備えたベルトコンベアに載置して、搬送しながら該対象物を回転させながらプラズマ処理するので、迅速に、ムラ無く、かつ、低コストでプラズマ処理することができる。
本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｄは、ミカン、籾米、麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ豆、胡椒及び唐辛子等、あるいは、カット野菜や乾燥果物等の切れ切れに加工された食品材料等の殺菌のためのプラズマ処理装置として実用に供することが可能である。
本発明による大気圧プラズマ殺菌処理装置２００ｄは、ミカン、籾米、麦、トウモロコシ、コーヒー豆、落花生、ピスタチオ、アーモンド、カシューナッツ、カカオ豆、胡椒及び唐辛子等、あるいは、カット野菜や乾燥果物等の切れ切れに加工された食品材料等の殺菌のためのプラズマ処理装置として実用に供することが可能である。
【符号の説明】
【0033】
２００ａ・・・第１の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置、
１００ａ・・・第１の大気圧プラズマ発生装置、
１００ｂ・・・第２の大気圧プラズマ発生装置、
１００ｃ・・・第３の大気圧プラズマ発生装置、
１００ｄ・・・第４の大気圧プラズマ発生装置、
１０１ａ・・・メッシュ状のベルト、
１０２ａ、１０２ｂ・・・第１及び第２の駆動軸、
１０３ａ、１０３ｂ・・・第１及び第２のプーリ、
１０５ａ、１０５ｂ・・・第１及び第２の暖簾、
１０６・・・殺菌対象物、例えば、ミカン、
１０ａ・・・断面形状が矩形の、棒状の第１電極、
１０ｂ・・・断面形状が台形の、棒状の第１電極、
１０ｃ・・・断面形状が半円形の、棒状の第１電極、
１０ｄ・・・メッシュ状の第１電極、
１１・・・第２電極、
１２・・・誘電体、
１３ａ，１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ・・・大気圧プラズマ、
１５・・・磁石、
１６・・・筐体、
１７・・・交流電源、
１９・・・絶縁材、
Ｅ・・・電界、
Ｂ・・・磁界。
１００ａ・・・第１の大気圧プラズマ発生装置、
１００ｂ・・・第２の大気圧プラズマ発生装置、
１００ｃ・・・第３の大気圧プラズマ発生装置、
１００ｄ・・・第４の大気圧プラズマ発生装置、
１０１ａ・・・メッシュ状のベルト、
１０２ａ、１０２ｂ・・・第１及び第２の駆動軸、
１０３ａ、１０３ｂ・・・第１及び第２のプーリ、
１０５ａ、１０５ｂ・・・第１及び第２の暖簾、
１０６・・・殺菌対象物、例えば、ミカン、
１０ａ・・・断面形状が矩形の、棒状の第１電極、
１０ｂ・・・断面形状が台形の、棒状の第１電極、
１０ｃ・・・断面形状が半円形の、棒状の第１電極、
１０ｄ・・・メッシュ状の第１電極、
１１・・・第２電極、
１２・・・誘電体、
１３ａ，１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ・・・大気圧プラズマ、
１５・・・磁石、
１６・・・筐体、
１７・・・交流電源、
１９・・・絶縁材、
Ｅ・・・電界、
Ｂ・・・磁界。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】