特許 7573852 プラズマ殺菌装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-18

(45)【発行日】2024-10-28

(54)【発明の名称】プラズマ殺菌装置

(51)【国際特許分類】

   A61L 2/14 20060101AFI20241021BHJP

   A61L 2/20 20060101ALI20241021BHJP

   H05H 1/24 20060101ALI20241021BHJP

【ＦＩ】

A61L2/14

A61L2/20 100

H05H1/24

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2020170542

(22)【出願日】2020-10-08

(65)【公開番号】P2022062495

(43)【公開日】2022-04-20

【審査請求日】2023-09-22

(73)【特許権者】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(72)【発明者】

【氏名】瀬川 武彦

(72)【発明者】

【氏名】島 佳希

【審査官】渡邉 洋

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－３０２１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０２４３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０１８２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００６２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８２００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１８３０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０１７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０９１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０８９２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５０１７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－００２７４４６（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｌ ２／００－ ２／２８

Ａ６１Ｌ ９／００

Ｈ０５Ｈ １／００－ １／５４

Ｃ０１Ｂ１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物の表面を殺菌するためのプラズマ殺菌装置であって、
底面部と該底面部の周囲を囲む側壁部とにより画成され前記対象物の表面に対向する開口部内に設けられ、誘電体材料を介して配置された２つの電極を有するプラズマを生成可能な誘電体バリア放電部を備え、
前記誘電体バリア放電部は、前記２つの電極に交流電圧またはパルス状電圧を印加してプラズマを発生させてオゾンを生成するオゾン生成機能と、前記２つの電極の配置によって前記開口部と前記対象物の表面とにより画成された空間に誘起流れを生成して該空間に対流を生じさせて前記対象物の表面にオゾンを作用させることが可能な誘起流れ生成機能とを合わせ有し、
前記２つの電極は、前記側壁部の内壁面に設けられ、該内壁面の表面に前記開口部に露出する第１の電極および該内壁面に埋め込まれ誘電体材料で被覆された第２の電極であり、
前記第１および第２の電極の配置によって前記誘起流れを該側壁部の内壁面に沿って生成させ、互いに対向する前記第１および第２の電極によって生成された誘起流れが衝突して前記対象物の表面に到達するように前記対流を生じさせるように構成された、前記プラズマ殺菌装置。

【請求項2】

前記第２の電極は、前記内壁面に前記開口部を囲むように配置されてなる、請求項１記載のプラズマ殺菌装置。

【請求項3】

前記第２の電極は、導電線が誘電体材料に被覆された被覆導線であり、
前記被覆導線と前記第１の電極との間に前記交流電圧またはパルス状電圧を印加して前記内壁面に沿って前記開口部内にプラズマを発生させる、請求項１または２記載のプラズマ殺菌装置。

【請求項4】

前記第２の電極は、前記誘電体材料に覆われ前記内壁面に埋め込まれた裏面電極であり、
前記裏面電極と前記第１の電極との間に前記交流電圧またはパルス状電圧を印加して前記内壁面に沿って前記開口部内にプラズマを発生させる、請求項１または２記載のプラズマ殺菌装置。

【請求項5】

前記内壁面の表面に設けられた前記第１の電極の代わりに、前記底面部は、導電性材料からなり、前記第１の電極として機能する、請求項１～４のうちいずれか１項記載のプラズマ殺菌装置。

【請求項6】

対象物の表面を殺菌するためのプラズマ殺菌装置であって、
底面部と該底面部の周囲を囲む側壁部とにより画成され前記対象物の表面に対向する開口部内に設けられ、誘電体材料を介して配置された２つの電極を有するプラズマを生成可能な誘電体バリア放電部を備え、
前記誘電体バリア放電部は、前記２つの電極に交流電圧またはパルス状電圧を印加してプラズマを発生させてオゾンを生成するオゾン生成機能と、前記２つの電極の配置によって前記開口部と前記対象物の表面とにより形成された空間に誘起流れを生成して該空間に対流を生じさせて前記対象物の表面にオゾンを作用させることが可能な誘起流れ生成機能とを合わせ有し、
前記誘電体バリア放電部は、前記底面部上に前記対象物の表面に対向するように設けられ、
前記２つの電極は、前記対象物の表面を覆うように設けられた第３の電極および該底面部上に誘電体部材で覆われた第４の電極であり、
前記第３の電極と該第４の電極との間に交流電圧またはパルス状電圧が印加され、前記プラズマを生成する、前記プラズマ殺菌装置。

【請求項7】

前記第４の電極は、導電線が誘電体部材で被覆された被覆導線であり、
前記被覆導線と前記第３の電極との間に前記交流電圧またはパルス状電圧を印加して前記開口部内にプラズマを発生させる、請求項６記載のプラズマ殺菌装置。

【請求項8】

前記第４の電極は、前記被覆導線が前記底面部上に渦巻き状、ジグザグ状またはアレイ状に２次元配置されてなる、請求項７記載のプラズマ殺菌装置。

【請求項9】

前記第４の電極は、前記底面部上に誘電体部材で覆われた裏面電極であり、
前記裏面電極と前記第３の電極との間に前記交流電圧またはパルス状電圧を印加して前記誘電体部材の表面と前記第３の電極との間および該第３の電極よりも外方にプラズマを発生させる、請求項６記載のプラズマ殺菌装置。

【請求項10】

前記第３の電極は前記第４の電極と所定の距離をもって延在するメッシュ状に形成される、請求項６～９のうちいずれか１項記載のプラズマ殺菌装置。

【請求項11】

前記対象物の表面が導電性材料の場合に前記第３の電極の代わりに該対象物の表面を電極として用いるための接続端子をさらに備え、
前記接続端子を前記対象物の表面に接触させて、前記接続端子と前記第４の電極との間に前記交流電圧またはパルス状電圧を印加して前記対象物の表面と前記第４の電極を覆う誘電体部材の表面との間にプラズマを発生させる、請求項６～９のうちいずれか１項記載のプラズマ殺菌装置。

【請求項12】

前記底面部を加熱して、前記対象物の表面の温度を上昇させる加熱部をさらに備える、請求項１～１１のうちいずれか１項記載のプラズマ殺菌装置。

【請求項13】

少なくとも水を含む液体の蒸気を前記対象物の表面に向かって噴出する噴出孔をさらに備え、
前記プラズマと前記蒸気とにより生成されたＯＨラジカルを前記対象物の表面に作用させる、請求項１２記載のプラズマ殺菌装置。

【請求項14】

前記加熱部は前記少なくとも水を含む液体の蒸気を加熱して、該加熱された蒸気を前記対象物の表面に作用させる、請求項１３記載のプラズマ殺菌装置。

【請求項15】

前記蒸気を形成するために前記少なくとも水を含む液体を供給する給水部と、
前記噴出した蒸気を前記給水部に還流する還流路と、をさらに備える、請求項１３または１４記載のプラズマ殺菌装置。

【請求項16】

前記還流路に前記蒸気または凝縮した水に含まれるオゾンを除去するフィルタ部をさらに備える、請求項１５記載のプラズマ殺菌装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘電体バリア放電による殺菌技術に関し、特に、誘電体バリア放電が生成するプラズマおよびＯＨラジカルにより対象物表面を殺菌する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

誘電体バリア放電は，絶縁体の表面に一方の電極を配置し、絶縁体の裏面に他方の電極を配置して、両方の電極間に交流高電圧を印加することでプラズマが発生する。本願発明者は、電極の一つを被覆導線として対象物の３次元の表面に自在に配置して、プラズマを発生させる技術を開発した（特許文献１および非特許文献１参照。）。

【0003】

重症急性呼吸器症候群（ＳＡＲＳ）や、新型コロナウイルス感染症（ＣＯＶＩＤ－１９）等の新型ウイルスによる感染症は、ワクチン、治療薬の開発には時間を要する。感染を迅速および効果的に防ぐには、無害化つまり殺菌することが早道である。水蒸気プラズマによる滅菌効果が報告されている（例えば、非特許文献２参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６２１３９８５号明細書

【非特許文献】

【0005】

【文献】瀬川武彦等、ながれ ２０１２、３１、ｐｐ４７９－４８２

【文献】佐藤岳彦等、日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集、２０１０、ｐｐ５９５－５９６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、対象物の表面に付着する微生物の殺菌が可能なプラズマ殺菌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】

【0007】

本発明の一態様によれば、対象物の表面を殺菌するためのプラズマ殺菌装置であって、底面部とその底面部の周囲を囲む側壁部とにより画成され上記対象物の表面に対向する開口部内に設けられたプラズマを生成可能な誘電体バリア放電部を備え、上記誘電体バリア放電部に交流電圧またはパルス状電圧を印加してプラズマを発生させてオゾンおよび誘起流れを生成し、上記開口部と前記対象物の表面とにより形成された空間のオゾン濃度を増加するとともに上記誘起流れによってその空間に対流を生じさせて上記対象物の表面にオゾンを作用させることが可能な、上記プラズマ殺菌装置が提供される。

【0008】

上記態様によれば、プラズマ殺菌装置の筐体の開口部に誘電体バリア放電部を設け、誘電体バリア放電部によりオゾンを発生させて開口部内に充満させて対象物の表面にオゾンを作用させることで、対象物の表面を殺菌できる。また、対象物の表面が複雑な形状、例えば、隙間内や凹部の表面は手が直接入らないので拭き取りによる殺菌がし難く、紫外光も遮られるので紫外光による殺菌もし難い。これに対して、上記態様のプラズマ殺菌装置では、誘起された流れによってオゾンを隙間内や凹部に供給できるので殺菌が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。

【図2】第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。

【図3】第３の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。

【図4】第４の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。

【図5】第５の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。

【図6】第６の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。

【図7】第７の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。

【図8】第８の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。なお、図面間において共通する要素については同じ符号を付し、その要素の詳細な説明の繰り返しを省略する。

【0011】

図１は、第１の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。図１を参照するに、プラズマ殺菌装置１０は、筐体１１の底面側に殺菌対象物の表面ＴＳに対向する開口部１１ａを有する。開口部１１ａは、ベース部１２の底面１２ａと、ベース部１２の周囲を囲むように設けられた側壁部１３の内壁面１３ａにより画成される。開口部１１ａには、プラズマを発生する誘電体バリア放電部１４を有する。プラズマ殺菌装置１０は、殺菌対象物の表面ＴＳを覆うように側壁部の下端１３ｂを密着させることで、殺菌対象物の表面によって開口部１１ａを閉じた空間として、殺菌効果を向上する。

【0012】

プラズマ殺菌装置１０は、側壁部１３の開口部１１ａを臨む内壁面１３ａに誘電体バリア放電部１４が設けられる。誘電体バリア放電部１４は、内壁面１３ａに開口部１１ａに露出するとともに開口部１１ａを囲むように延在する表面電極１５と、表面電極１５の下部の内壁面１３ａに埋め込まれ、表面電極１５と平行に開口部１１ａを囲むように延在する被覆導線１６とを有する。表面電極１５は接地され、被覆導線１６は高電圧高周波電源１８に電気的に接続される。高電圧高周波電源１８により表面電極１５と被覆導線１６との間に高周波またはパルス状の高電圧を印加することで、表面電極１５からそれに対向する被覆導線１６の開口部１１ａ側の表面に沿って開口部１１ａ内に誘電体バリア放電によるプラズマＰＬが発生する。プラズマＰＬによりオゾンが発生する。さらに、プラズマＰＬの発生に伴って内壁面１３ａに沿って開口部１１ａ内に表面電極１５から被覆導線１６の方向に誘起流（矢印ＩＦで示す。）が発生する。誘起流ＩＦは、開口部１１ａが殺菌対象物の表面ＴＳにより塞がれることで形成される閉空間において、表面電極１５の方向に戻る回流を形成する。その誘起流ＩＦに誘導されて、開口部１１ａ内に大きな対流ＡＦが発生し、プラズマＰＬによって発生したオゾンが殺菌対象物の表面ＴＳに到達する。開口部１１ａ内はオゾンが高濃度に充満し、このオゾンによって、殺菌対象物の表面ＴＳの微生物、例えば、細菌、ウイルス等を殺菌することができる。

【0013】

被覆導線１６は、内壁面１３ａに沿って表面電極１５から下方に３本が配列されている。３本の被覆導線１６は互いに電気的に接続されている。被覆導線１６の本数に制限はなく、１本または２本または４本以上でもよい。１本の被覆導線が２重または３重または４重以上に周回するようにしてもよい。被覆導線１６は、内壁面１３ａに沿ってより多く（多数本あるいは多重）に配置することで、プラズマＰＬを表面電極１５から下方に内壁面１３ａに沿ってより長く形成できる。これにより、誘起流ＩＦによる回流の範囲が広くなり、対流ＡＦをより形成し易くできる。なお、変形例として、被覆導線１６は、内壁面１３ａに沿って周回せずに、内壁面１３ａの一部に設けてもよい。

【0014】

被覆導線１６は、内壁面１３ａに埋め込まれることが誘起流ＩＦの流れを円滑にする点で好ましい。さらに、被覆導線１６は、内壁面１３ａにフラッシュマウント化されて開口部１１ａに臨む表面が平坦であることが、誘起流ＩＦの流れを極めて円滑にする点で好ましい。フラッシュマウント化には、例えば、レジスト、シリコーンゴム、ポリイミド、ＰＴＦＥ樹脂（例えばテフロン（登録商標））などのコーティング・封止材料を用いることができる。

【0015】

表面電極１５は、薄帯状の導電性材料、例えば、銅、アルミニウム、金、銀等の金属材料、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の導電性酸化物を用いてもよい。被覆導線１６は、誘電体材料の被覆部材に覆われた導電線からなる。

【0016】

高電圧高周波電源１８は、高周波あるいはパルス状の高電圧信号を供給可能な電源であれば特に限定されない。この高電圧信号は、高周波あるいはパルス状であり、周波数が、電源の装置コストを考慮した実用的な観点から、０．０５ｋＨｚ～１０００ｋＨｚに設定されることが好ましく、電圧が０．１ｋＶ～１００ｋＶに設定されることが好ましい。

【0017】

高電圧高周波電源１８は、プラズマ殺菌装置１０に電気ケーブルによって接続するようにしてもよく、プラズマ殺菌装置１０に内蔵するように設けてもよい。

【0018】

側壁部１３は、その下端１３ｂに、シール部材（不図示）、例えば、可撓性を有する薄板のプラスチック板を設けてもよい。シール部材は、下端１３ｂに沿って開口部１１ａを包囲するように配置して、開口部１１ａの密閉性を向上することができる。

【0019】

プラズマ殺菌装置１０は、ベース部１２にヒータ１９を設けてもよい。ヒータ１９は電源（不図示）から電力が供給され発熱し、ベース部１２を介して底面１２ａから開口部１１ａ内を加熱し、さらに殺菌対象物の表面ＴＳを加熱することができる。対流ＡＦによって、殺菌対象物の表面ＴＳの温度を上昇させることで、オゾンとの相乗効果により殺菌効果を向上することができる。ベース部１２は、熱伝導が良好な材料が好ましい。

【0020】

なお、プラズマ殺菌装置１０は、開口部１１ａ内の高濃度のオゾンを回収するためのフィルタを設けてもよく、次の第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の給水タンクのように、オゾンを水に溶解する回収機構を設けてもよい。

【0021】

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置は、第１の実施形態に係るプラズマ殺菌装置に、蒸気噴出機構およびオゾン回収機構を追加したものである。第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置において、第１の実施形態に係るプラズマ殺菌装置と共通する要素について同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0022】

図２は、第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。図２を参照するに、プラズマ殺菌装置５０は、誘電体バリア放電部１４に加えて、蒸気噴出機構を有する。具体的には、プラズマ殺菌装置５０は、側壁部１３において開口部１１ａを臨む内壁面１３ａに誘電体バリア放電部１４と、ベース部１２に設けられたヒータ１９と、ヒータ１９で加熱された水蒸気を殺菌対象物の表面ＴＳに向かって噴出する噴出孔５８ａを有する。

【0023】

プラズマ殺菌装置５０には、水蒸気を発生させるために、給水タンク５２が設けられる。変形例としては、外部から随時給水できるようにしてもよく、給水タンク５２をカセット式にして取り外し自在としてもよい。給水タンク５２の水は、タンク筐体５３および筐体１１を貫通する流路５４を介して接続された噴射ノズル５５から気化室５６内に水蒸気となって噴出される。気化室５６には、その上部のベース部１２に埋め込まれたヒータ１９からの熱が伝導される。これによって、気化室５６内の水蒸気が加熱される。加熱された水蒸気は、気化室５６の下部の板状部材５８に設けられた噴出孔５８ａから殺菌対象物の表面ＴＳに噴出される。

【0024】

プラズマ殺菌装置５０は、誘電体バリア放電部１４のプラズマＰＬによりオゾンが発生する。さらに、プラズマＰＬは、噴出孔５８ａから噴出された水蒸気と反応してＯＨラジカルを発生する。オゾンおよびＯＨラジカルは、殺菌対象物の表面ＴＳに直接接触して殺菌効果を奏するとともに、オゾンの一部は水蒸気に溶解し、過酸化水素水となって殺菌対象物の表面ＴＳの殺菌効果を奏する。また、開口部１１ａ内を高温多湿化することで、殺菌対象物の表面ＴＳの殺菌効果をさらに向上することができる。

【0025】

プラズマ殺菌装置５０は、板状部材５８の周辺部に開口部１１ａ内のオゾンを排出する排出孔５８ｂを設けてもよい。排出孔５８ｂは流路５９を介して給水タンク５２に接続される。開口部１１ａ内の過分のオゾンを給水タンク５２に還流させて内の給水タンク５２内の水に溶解させることで、プラズマ殺菌装置５０から外部に漏れるオゾン量を低減する。

【0026】

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係るプラズマ殺菌装置は、第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の変形例である、第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置と共通する要素についての詳細な説明を省略する。

【0027】

図３は、第３の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。図３を参照するに、プラズマ殺菌装置１００は、水蒸気の噴出孔が設けられた板状部材５８が導電性材料からなり、板状部材５８は高電圧高周波電源１８の接地側に電気的に接続され接地される。板状部材５８は、導電性材料、例えば金属材料を用いることができる。板状部材５８は、例えば、クロムメッキ等の耐食性の高いメッキを表面に形成した銅、アルミニウムおよびこれらの合金、ステンレス等を用いることが耐食性に優れる点で好ましい。板状部材５８が誘電体バリア放電部１４の表面電極を兼ねる。高電圧高周波電源１８により板状部材５８（表面電極）と被覆導線１６との間に高周波の高電圧を印加することで、板状部材５８の端部５８ｃから被覆導線１６の開口部１１ａ側の表面に沿って開口部１１ａ内に誘電体バリア放電によるプラズマＰＬが発生する。これにより、プラズマ殺菌装置１００は、第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置５０と同様の殺菌対象物の表面ＴＳの殺菌効果を奏する。

【0028】

［第４の実施形態］
第４の実施形態に係るプラズマ殺菌装置は、第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の変形例である、第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置と共通する要素についての詳細な説明を省略する。

【0029】

図４は、第４の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。図４を参照するに、プラズマ殺菌装置１５０は、誘電体バリア放電部１５１が被覆導線１６の代わりに誘電体層１５２に埋め込まれた裏面電極１５３を有する。裏面電極１５３は、表面電極１５と同様の導電性材料からなる。誘電体層１５２は、例えば、レジスト、アクリル樹脂、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、アルミナセラミックス、サファイア（高純度アルミナセラミックス）、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂（例えばテフロン（登録商標））、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、パイレックス（登録商標）ガラス、石英ガラス、ＰＥＥＫ、各種油脂などを用いることができる。

【0030】

裏面電極１５３は、高電圧高周波電源１８に接続される。高電圧高周波電源１８により表面電極１５と裏面電極との間に高周波またはパルス状の高電圧を印加することで、表面電極１５からそれに対向する裏面電極１５３を覆う誘電体層１５２の開口部１１ａ側の表面に沿って開口部１１ａ内に誘電体バリア放電によるプラズマＰＬが発生する。これにより、プラズマ殺菌装置１５０は、第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置５０と同様の殺菌効果を奏する。

【0031】

なお、変形例として、表面電極１５の代わりに、図３に示した第３の実施形態のように導電性材料からなる板状部材５８を用いて、高電圧高周波電源１８の接地側を接続してもよい。

【0032】

［第５の実施形態］
第５の実施形態に係るプラズマ殺菌装置は、誘電体バリア放電部を開口部に殺菌対象物の表面ＴＳに対向するように配置した例である。

【0033】

図５は、第５の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。図５を参照するに、プラズマ殺菌装置２００は、開口部１１ａ内に誘電体バリア放電部２０１を有する。プラズマ殺菌装置２００は、開口部１１ａを臨む板状部材５８の底面５８ｄ上に、底面全体に亘って延在する被覆導線２１６と、被覆導線２１６よりも外方（殺菌対象物の表面ＴＳ側）に設けられ被覆導線２１６と離隔して覆うように配置されたメッシュ状電極２１５とを有する。被覆導線２１６は、板状部材５８の底面に固定されることが好ましい。

【0034】

被覆導線２１６およびメッシュ状電極２１５は、高電圧高周波電源１８に電気的に接続される。被覆導線２１６は高電圧高周波電源１８の出力側に電気的に接続され、メッシュ状電極２１５は高電圧高周波電源１８の接地側に電気的に接続され接地されることが好ましい。これにより、使用者がメッシュ状電極２１５に誤って触れたとしても感電することを防止できる。

【0035】

被覆導線２１６は、板状部材５８の底面上のほぼ全面に配置することが好ましい。被覆導線２１６は、殺菌対象物の表面ＴＳ側から視た場合、例えば、渦巻き状、ジグザグ状、アレイ状に配置することが好ましい。被覆導線２１６は、例えば、渦巻き状またはジグザグ状に１本で配置してもよく、複数本で配置してもよい。被覆導線２１６は、互いに隣合う間隔が、３ｍｍ～１０ｍｍの間隔に設定することが、噴出孔５８ａからの蒸気の流れを妨げ難い点、およびプラズマの発生箇所を適度に確保するとともに消費電力を過度に増加させない点で好ましい。

【0036】

被覆導線２１６は、板状部材５８に設けられた噴出孔５８ａの出口を塞がないように、例えば、隣合う被覆導線の間に噴出孔５８ａの出口がくるように配置されることが好ましい。

【0037】

メッシュ状電極２１５は、被覆導線２１６が延在する平面とほぼ平行に、所定の距離だけ離隔して配置される。メッシュ状電極２１５は、例えば、互いに直角な２つの方向（図におけるＸ方向およびＹ方向）に導線が延在する。メッシュ状電極２１５の導電線の間隔は、０．２ｍｍ～５ｍｍの間隔に設定することが好ましい。間隔を０．２ｍｍよりも小さくするとメッシュ状電極２１５による圧力損失が高くなり、また、消費電力が増加する。間隔を５ｍｍよりも大きくすると、プラズマの発生箇所が減少する。

【0038】

このような構成により、高電圧高周波電源１８によりメッシュ状電極２１５と被覆導線２１６との間に高周波またはパルス状の高電圧を印加することで、メッシュ状電極２１５と被覆導線２１６とが近接する領域でプラズマＰＬが発生する。プラズマＰＬによって発生したオゾンによって殺菌対象物の表面ＴＳの微生物、例えば、細菌、ウイルス等を殺菌することができる。さらにプラズマＰＬによって誘起された誘起流により開口部１１ａ内にオゾンを含む流れを形成することで、殺菌効果を高めることができる。

【0039】

さらに、メッシュ状電極２１５を殺菌対象物の表面ＴＳに近接できるように、例えば、メッシュ状電極２１５から側壁部の下端を短くするように構成することで、プラズマＰＬを表面ＴＳに接触させることで殺菌効果を向上することができる。

【0040】

また、プラズマ殺菌装置２００は、先の第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置５０と同様に、噴出孔５８ａから蒸気を噴出することで、発生したＯＨラジカルによる殺菌効果、およびヒータ１９による加熱効果も同様に奏することができる。

【0041】

［第６の実施形態］
第６の実施形態に係るプラズマ殺菌装置は、殺菌対象物の表面ＴＳが導電性材料の場合に効果的に使用可能なプラズマ殺菌装置であり、第５の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の変形例である。

【0042】

図６は、第６の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。図６を参照するに、プラズマ殺菌装置２５０は、被覆導線２１６が、図５の第５の実施形態に係るプラズマ殺菌装置と同様に配置され、メッシュ状電極２１５を省略して、その代わりに導電性材料からなる殺菌対象物の表面ＴＳに電気的に接触する接続端子２５１を有する。接続端子２５１は、高電圧高周波電源１８の接地側に電気的に接続され接地される。

【0043】

このような構成により、高電圧高周波電源１８により接続端子２５１と被覆導線２１６との間に高周波またはパルス状の高電圧を印加することで、殺菌対象物の表面ＴＳと被覆導線２１６との間にプラズマＰＬが発生する。プラズマＰＬによって発生したオゾンによって殺菌対象物の表面ＴＳの微生物、例えば、細菌、ウイルス等を殺菌することができる。さらに、プラズマＰＬが殺菌対象物の表面ＴＳに容易に接触させることができ殺菌効果を極めて向上することができる。なお、他の殺菌効果は、第５の実施形態に係るプラズマ殺菌装置２００と同様である。

【0044】

［第７の実施形態］
第７の実施形態に係るプラズマ殺菌装置は、第５の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の変形例であり、被覆導線の代わりに裏面電極を適用した例である。

【0045】

図７は、第７の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。図７を参照するに、プラズマ殺菌装置３００は、板状部材５８の底面上に底面全体に亘って延在する裏面電極３１６と、裏面電極３１６および板状部材５８の底面を覆う誘電体層３０１と、誘電体層３０１の表面よりも外方（殺菌対象物の表面ＴＳ側）に設けられたメッシュ状電極２１５とを有する。水蒸気の噴出孔３０１ａは、板状部材５８および誘電体層３０１を貫通するように設けられる。

【0046】

裏面電極３１６は高電圧高周波電源１８の出力側に電気的に接続され、メッシュ状電極２１５は高電圧高周波電源１８の接地側に電気的に接続され接地されることが感電防止の観点から好ましい。

【0047】

裏面電極３１６は、第５の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の被覆導線２１６と同様に、板状部材５８の底面上に、例えば、渦巻き状、ジグザグ状、アレイ状に配置することが好ましい。

【0048】

このような構成により、高電圧高周波電源１８によりメッシュ状電極２１５と裏面電極３１６との間に高周波またはパルス状の高電圧を印加することで、メッシュ状電極２１５と裏面電極３１６とが近接する領域にプラズマＰＬが発生する。具体的には、メッシュ状電極２１５と誘電体層３０１の表面との間およびメッシュ状電極２１５の殺菌対象物の表面ＴＳ側にプラズマＰＬが発生する。これにより、プラズマ殺菌装置３００は、図５に示した第５の実施形態に係るプラズマ殺菌装置２００と同様の効果を奏する。

【0049】

［第８の実施形態］
第８の実施形態に係るプラズマ殺菌装置は、第７の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の変形例であり、殺菌対象物の表面ＴＳが導電性材料の場合に効果的に使用可能なプラズマ殺菌装置であり、第７の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の変形例である。

【0050】

図８は、第８の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の概略構成を示す断面図である。図８を参照するに、プラズマ殺菌装置３５０は、裏面電極３１６および誘電体層３０１が、図７の第７の実施形態に係るプラズマ殺菌装置３００と同様に配置され、メッシュ状電極２１５を省略して、その代わりに導電性材料からなる殺菌対象物の表面ＴＳに電気的に接触する接続端子２５１を有する。接続端子２５１は、高電圧高周波電源１８の接地側に電気的に接続され接地される。

【0051】

このような構成により、高電圧高周波電源１８により接続端子２５１と裏面電極３１６との間に高周波またはパルス状の高電圧を印加することで、殺菌対象物の表面ＴＳと誘電体層３０１の表面との間にプラズマＰＬが発生する。プラズマＰＬによって発生したオゾンによって殺菌対象物の表面ＴＳの微生物、例えば、細菌、ウイルス等を殺菌することができる。さらに、プラズマＰＬが殺菌対象物の表面ＴＳに容易に接触させることができ殺菌効果を極めて向上することができる。なお、プラズマ殺菌装置３５０の他の殺菌効果は、第７の実施形態に係るプラズマ殺菌装置３００と同様である。

【0052】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、実施形態同士を互いに組み合わせてもよく、各実施形態の誘電体バリア放電部の少なくとも一部を互いに組み合わせてもよい。また、各実施形態のプラズマ殺菌装置は、携帯型であるが、据置き型でもよい。

【符号の説明】

【0053】

１０，５０，１００，１５０，２００，２５０，３００，３５０ プラズマ殺菌装置
１１ 筐体
１１ａ 開口部
１３ 側壁部
１３ａ 内壁面
１４，１５１，２０１ 誘電体バリア放電部
１５ 表面電極
１６，２１６ 被覆導線
１８ 高電圧高周波電源
１９ ヒータ
５２ 給水タンク
５８ 板状部材
５８ａ 噴出孔
１５３，３１６ 裏面電極
２１５ メッシュ状電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】