JP5546630B2 - 微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置 - Google Patents

Description

本発明は、空間に浮遊している微生物やウイルスを捕捉し、不活化させる微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置に関するものである。

従来から、空間に浮遊している微生物やウイルスを除去する浮遊微生物・浮遊ウイルス除去装置が存在している。そのようなものとして、風上側から、コロナ荷電部、高圧電極、フィルター、フィルターに接した電極の順で配置され、作動の間の電荷蓄積の影響を打ち消して、長い寿命全体にわたって高い除去効力を提供できるようにした浮遊微生物・浮遊ウイルス除去装置が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

また、風上側から、プレフィルター、荷電部、光触媒フィルター、紫外線ランプ、ウイルス捕捉フィルター、静電フィルターの順で配置され、インフルエンザウイルス等の病原ウイルスの捕捉、不活化の機能を長時間維持できるとした浮遊微生物・浮遊ウイルス除去装置が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。

特表２００７−５１２１３１号公報（第７頁１７行〜第１０頁３０行、第１図等） 特開平１１−１８８２１４号公報（第７頁４１行〜第８頁５１行、第１図等）

しかしながら、特許文献１に記載のような浮遊微生物・浮遊ウイルス除去装置にあっては、フィルターに付着した微生物やウイルスが電界の力を受けて再飛散してしまうことになる。その結果、特許文献１に記載のような浮遊微生物・浮遊ウイルス除去装置では、浮遊微生物や浮遊ウイルスの捕捉効果が低下してしまうという問題点があった。また、特許文献１に記載のような浮遊微生物・浮遊ウイルス除去装置では、フィルターで捕捉した微生物やウイルスが増殖するのを防止するためには、フィルターを清浄化する等のメンテナンス作業を行なう必要があるという問題点もあった。

特許文献２に記載のような浮遊微生物・浮遊ウイルス除去装置にあっては、浮遊微生物及び浮遊ウイルスの除去のために、光触媒フィルター、水滴下式フィルター、静電フィルターと３枚のフィルターを設けている。その結果、特許文献２に記載のような浮遊微生物・浮遊ウイルス除去装置では、圧力損失が増大し、エネルギーロスや騒音等が発生してしまうという問題点があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、微生物・ウイルスの除去を安定的に実行可能にするとともに、圧力損失の低減を図るようにした微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置を提供することを目的としている。

本発明に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置は、風路筐体と、電圧が印加され、前記風路筐体内に取り込んだ浮遊微生物を荷電する第１電極と、前記第１電極と対向して設置された第１対向電極と、前記第１電極と前記第１対向電極との間に生じた放電により荷電された浮遊微生物を捕捉する親水性フィルターと、前記親水性フィルターを誘電する第２電極と、前記第２電極と対向して前記親水性フィルターを挟む位置に設置された第２対向電極と、前記親水性フィルターを前記第２電極および前記第２対向電極から絶縁して設置する部材と、前記第２電極と前記第２対向電極との間に電圧を印加する直流高電圧電源と、前記第１電極により荷電された前記浮遊微生物に水分を供給する加湿手段と、を備え、前記浮遊微生物を前記親水性フィルターに捕捉することを特徴とする。

本発明に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置によれば、空気中に浮遊している微生物やウイルスを低圧損で捕捉することができ、空気中に浮遊している微生物やウイルスに荷電してから捕捉し、捕捉したウイルスを放電で不活化することができ、微生物やウイルスを捕捉した部分を常時衛生的に保持することができる。

本発明の実施の形態１に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置が実行する微生物・ウイルスの捕捉・不活化方法の流れを示すフローチャートである。 電界強度（ｋＶ／ｃｍ）と一過性ウイルス捕捉率（％）との関係を調べたものをグラフにしたものである。 荷電部高圧電極に印加する電圧極性が一過性ウイルス捕捉率（％）とオゾン発生濃度（ｐｐｍ）に与える影響を調べたものをグラフにしたものである。 荷電部高圧電極及び捕捉・不活化部高圧電極に印加する電圧の極性が一過性ウイルス捕捉率（％）に与える影響を調べたものをグラフにしたものである。 荷電部高圧電極と風速が一過性ウイルス捕捉率に与える影響を調べたものをグラフにしたものである。 捕捉したウイルスの生存率をオゾンで処理する場合とプラズマで処理する場合で比較したものをグラフにしたものである。 本発明の実施の形態２に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態４に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態５に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態６に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態７に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態７に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成の別の例を示す断面図である。 本発明の実施の形態８に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態９に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１０に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１１に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の親水性フィルターの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態５に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成の別の例を示す断面図である。 本発明の実施の形態１２に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１２に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成の別の例を示す断面図である。 本発明の実施の形態１３に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 荷電部高圧電極に印加する電圧の波形例を示す図である。 本発明の実施の形態１４に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 インフルエンザウイルスの生存率の変化を温度・湿度を変化させて示した図である。 粒子径による粒子捕集率の特徴を示した図である。 本発明の実施の形態１４に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置にセンサー及び制御装置を追加した概略縦断面構成を示す断面図である。 プラズマで処理する場合に発生するオゾンガス濃度とウイルスを不活化率９９％にするのに必要な処理時間に対して、捕捉・不活化部高圧電極と親水性フィルターとの距離が与える影響をグラフにした図である。 本発明の実施の形態６Ａに係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１６に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１６に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置が実行する微生物・ウイルスの捕捉・不活化方法の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１７に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 プラズマによるウイルス不活化時への風の影響をグラフにした図である。 本発明の実施の形態１８に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置の概略縦断面構成を示す断面図である。 荷電・不活化高圧電源の構成を示す構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００と称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図２は、装置１００の概略構成を示す斜視図である。図１及び図２に基づいて、装置１００の構成及び動作について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１及び図２では、空気の流れを矢印で示している。

装置１００は、空間に浮遊している微生物・ウイルス（以下、浮遊微生物と称する）を捕捉し、捕捉した浮遊微生物を不活化するものである。装置１００は、風路筐体１０の内部に、風上（上流）側から、送風機１、荷電部高圧電極（第１高電圧印加電極）２、荷電部接地電極（第１対向電極）３、捕捉・不活化部高圧電極（第２高電圧印加電極）５、親水性フィルター６、捕捉・不活化部接地電極（第２対向電極）７が順に配置されて構成されている。

送風機１は、風路筐体１０内に空気を取り込むものである。荷電部高圧電極２は、たとえば線径０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の細線が多数張られた電極で構成され、接続されている高電圧電源８から高電圧が印加されるようになっている。荷電部接地電極３は、たとえば金属メッシュ等からなる電極で構成され、接地に接続されるようになっている。荷電部高圧電極２及び荷電部接地電極３で荷電部を構成している。なお、実施の形態では、第１対向電極が荷電部接地電極３であるとして説明するが、荷電部高圧電極２と荷電部接地電極３との間に電圧が印加されればよく、荷電部接地電極３が必ずしも接地されて使用されなくてもよい。また、荷電部高圧電極２を断面積が０．１ｍｍ×０．５ｍｍの長方形又はその類似形状のリボン（厚み０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ）で構成しても同様の効果が得られる。この場合、断面積の短辺（０．１ｍｍ）側となる面を荷電部接地電極３に向けるようにした方が効率的に荷電でき、また、放電時のスパッタによる電極磨耗による断線の影響を小さくできる効果がある。

捕捉・不活化部高圧電極５は、たとえば線径０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の細線が多数張られた電極で構成され、接続されている可変型高電圧電源４から高電圧が印加されるようになっている。捕捉・不活化部接地電極７は、たとえば金属メッシュ等からなる電極で構成され、接地に接続されるようになっている。なお、実施の形態では、第２対向電極が捕捉・不活化部接地電極７であるとして説明するが、捕捉・不活化部高圧電極５と捕捉・不活化部接地電極７との間に電圧が印加されればよく、捕捉・不活化部接地電極７が必ずしも接地されて使用されなくてもよい。また、捕捉・不活化部高圧電極５を断面積が０．１ｍｍ×０．５ｍｍの長方形又はその類似形状のリボン（厚み０．１ｍｍ）で構成しても同様の効果が得られる。この場合、断面積の短辺（０．１ｍｍ）側となる面を荷電部接地電極３に向けるようにしてもよい。

親水性フィルター６は、一対の捕捉・不活化部高圧電極５と捕捉・不活化部接地電極７とに挟み込まれるようにブッシング９により絶縁設置されている。捕捉・不活化部高圧電極５、親水性フィルター６、及び、捕捉・不活化部接地電極７で捕捉・不活化部を構成している。なお、可変型高電圧電源４は、少なくとも２段階の電圧を捕捉・不活化部高圧電極５に供給可能になっている。また、ブッシング９で絶縁設置する代わりに、図２０に示すように絶縁性のフレーム（フレーム１５）中に親水性フィルター６を収納して設置してもよい。

このような構成によれば、捕捉・不活化部高圧電極５と捕捉・不活化部接地電極７とに挟み込まれ、絶縁接地された親水性フィルター６が、誘電作用、すなわち分極することになり、親水性フィルター６の表面に静電界が形成されることになる。したがって、荷電部高圧電極２及び荷電部接地電極３からなる荷電部で荷電された、つまり電荷が付加された浮遊微生物が親水性フィルター６の表面に形成された電界に引き寄せられ、親水性フィルター６に衝突することになる。また、浮遊微生物と一緒に浮遊していた水が親水性フィルター６に衝突した際に親水性フィルター６に付着するために、微生物やウイルスは再飛散できなくなる。また、親水性フィルター６に捕捉した微生物やウイルスは、捕捉・不活化部高圧電極５で放電・形成された放電生成物により、不活化される。

このように、装置１００では、捕捉部の一部を親水性フィルター６で構成し、その親水性フィルター６を誘電することにより、荷電した浮遊微生物を効率よく誘導し、親水性フィルター６の表面に衝突させ、かつ、衝突した浮遊微生物を水と一緒に保持させることができる。そのため、装置１００は、低圧損で浮遊微生物を捕捉することが可能となり、また、捕捉した微生物やウイルスが再飛散してしまうことを抑制することができる。

なお、親水性フィルター６の種類は、衝突した水（ミスト状の水）を吸収できるものであればどのようなものでもよく、特に限定するものではない。また、親水性フィルター６の種類が、水が衝突した際にフィルター表面で水滴を作らないようなものであれば、保持した水の再飛散を抑制でき、捕捉性能を高く維持することが可能になる。

次に、装置１００の動作について説明する。
図３は、装置１００が実行する微生物・ウイルスの捕捉・不活化方法の流れを示すフローチャートである。装置１００の特徴は、浮遊微生物を捕捉する部分と、捕捉した浮遊微生物を不活化する部分と、を共通化した点である。すなわち、装置１００は、微生物やウイルスの捕捉処理と、捕捉した微生物やウイルスの不活化処理と、をシーケンシャルに実行可能としたことにより、効率的に微生物やウイルスを除去できるようになっている。

装置１００が運転を開始すると、まず、送風機１が稼動する。そして、荷電部高圧電極２に高電圧電源８から高電圧が印加され、捕捉・不活化部高圧電極５に可変型高電圧電源４から高電圧が印加される（ステップＳ１０１）。これにより、荷電部高圧電極２と荷電部接地電極３との間で放電が起こり、放電電流が荷電部接地電極３に流れる。ここで、荷電部接地電極３に流れる電流は、図示省略の制御基板等に設けられている電流判定部で計測される。計測された電流値は、電流判定部によって予め設定されている設定電流値と比較される（ステップＳ１０２）。そして、問題がなければ次の工程に移る（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）。

測定された電流値が設定電流値よりも低ければ、荷電部高圧電極２に印加される電圧が高くされ、測定された電流値が設定電流値よりも高ければ、荷電部高圧電極２に印加される電圧が低くされる（ステップＳ１０３）。このようにして、浮遊している微生物やウイルスが常時効率よく荷電されていることを確認する（ステップＳ１０４）。放電による微生物・ウイルス荷電工程（ステップＳ１０３）及び荷電された微生物・ウイルス誘電捕捉工程（ステップＳ１０４）が開始すると、タイマーが作動し、これらの工程の運転時間が計測される（ステップＳ１０５）。

これらの工程の動作時間が設定時間に達成すると（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、荷電部高圧電極２への高電圧印加が停止されるとともに、捕捉・不活化部高圧電極５への高電圧印加が停止される。その後、送風機１が停止し、これらの一連の工程（微生物・ウイルス捕捉工程）は終了する（ステップＳ１０６）。

次に、微生物・ウイルス不活化工程が開始される。捕捉・不活化部高圧電極５に可変型高電圧電源４から高電圧が印加される。これにより、捕捉・不活化部高圧電極５と捕捉・不活化部接地電極７の間で放電が起こり、放電電流が捕捉・不活化部接地電極７に流れる。ここで、捕捉・不活化部接地電極７に流れる電流は、電流判定部で計測される。計測された電流値は、電流判定部によって予め設定されている設定電流値と比較される。そして、問題がなければそのまま不活化処理工程が開始される（ステップＳ１０７）。

測定された電流値が設定電流値よりも低ければ、捕捉・不活化部高圧電極５に印加される電圧が高くされ、測定された電流値が設定電流値よりも高ければ、捕捉・不活化部高圧電極５に印加される電圧が低くされる（ステップＳ１０８）。このようにして、捕捉した微生物やウイルスが常時効率よく不活化処理されていることを確認する。放電による微生物・ウイルス不活化工程（ステップＳ１０７、ステップＳ１０８）が開始すると、タイマーが作動し、これらの工程の運転時間が計測される（ステップＳ１０９）。

これらの工程の動作時間が設定時間に達成すると（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）、捕捉・不活化部高圧電極５への高電圧印加が停止され、不活化工程は終了する（ステップＳ１１０）。その後、再び、微生物・ウイルス荷電・捕捉工程が開始され（ステップＳ１１１）、これらの運転が繰り返されることになる。

以上のように、装置１００では、浮遊微生物を荷電する工程（浮遊微生物を帯電させる工程）と、荷電した浮遊微生物を誘電された親水性フィルター６で捕捉する工程と、親水性フィルター６で捕捉した浮遊微生物をプラズマで不活化する工程と、を有するようにしたことにより、浮遊微生物を捕捉した部分（親水性フィルター６）を常時衛生的に保持することができる。したがって、装置１００が設置される空間（たとえば、居住空間等）の空気も常時衛生的にすることができる。

次に、装置１００の特徴事項であるコロナ放電による荷電と親水性フィルター６の誘電による低圧損・高効率捕捉について説明する。表１は、装置１００の方式と従来のフィルター方式の圧力損失（Ｐａ）及び一過性ウイルス捕捉率（％）を比較したものである。

表１に示すように、装置１００の方式である親水性フィルター６の誘電方式は、風を線速度１ｍ／ｓで流す場合、通常のフィルターと同等の１０Ｐａ程度の圧力損失であることがわかった。また、その時の一過性ウイルス捕捉率は９５％程度であり、通常フィルターの一過性ウイルス捕捉率５％と比べて非常に高くなった。これは、静電気の力によりフィルターにウイルスを効率的に衝突できるようになり、また、衝突したウイルスが水の吸着力により再飛散しなくなったためであると考えられる。一方、ＨＥＰＡフィルター（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）は、装置１００の方式よりも一過性ウイルス捕集率を高くすることはできるが、圧力損失が大幅に増加することがわかった。

以上のことから、装置１００の方式を採用すれば、コロナ放電による荷電と親水性フィルター６の誘電により、圧力損失を通常のフィルターと同等に保ちながら、ＨＥＰＡフィルターと同レベルの一過性ウイルス捕捉率を達成できることが明らかになった。

次に、装置１００の特徴事項である親水性フィルター６の誘電がウイルスの高効率捕捉に与える影響について説明する。図４は、捕捉・不活化部高圧電極５及び親水性フィルター６間の電界強度（ｋＶ／ｃｍ）と一過性ウイルス捕捉率（％）との関係を調べたものをグラフにしたものである。なお、図４では、横軸が電界強度を、縦軸が一過性ウイルス捕捉率を、それぞれ示している。

図４に示すように、親水性フィルター６を誘電させない場合、コロナ放電によりウイルスを荷電しても、一過性ウイルス捕捉率は３０％程度であった（図４で示す黒塗り四角形）。また、フィルターを誘電した場合、一過性ウイルス捕捉率は７０％まで向上した（図４で示す白抜き四角形）。さらに、親水性フィルター６を誘電した場合、一過性ウイルス捕捉率は９５％まで増加した（図４で示す黒塗り三角形）。

以上のことから、親水性フィルター６を誘電することは非常に重要であることがわかった。これにより、一般的に微生物・ウイルスの除去効果があると認められる９０％以上の捕捉を行なうには、親水性フィルター６を誘電することが必要であることが明らかになった。

図５は、荷電部高圧電極２に印加する電圧極性が一過性ウイルス捕捉率（％）とオゾン発生濃度（ｐｐｍ）に与える影響を調べたものをグラフにしたものである。なお、図５では、横軸が荷電部高圧電極２及び荷電部接地電極３間の電界強度（ｋＶ／ｃｍ）を、縦軸左側が一過性ウイルス捕捉率を、縦軸右側がオゾン発生濃度を、それぞれ示している。

図５に示すように、一過性ウイルス捕捉率９５％を得るには、荷電部高圧電極２に負極性電圧を印加する方が印加する電圧を小さくできた（図５で示す黒塗り四角形）。一方、一過性ウイルス捕捉率９５％の場合のオゾン濃度を０．１ｐｐｍ以下にするには、正極性電圧を印加することが好ましいことがわかった（図５で示す白抜き三角形）。

以上のことから、装置１００を空調機器に適応させる場合は、オゾン発生量を低く維持しながら、一過性ウイルス捕捉率を高く維持できる正電極印加でウイルスを荷電する方が好ましいということが明らかになった。

図６は、荷電部高圧電極２及び捕捉・不活化部高圧電極５に印加する電圧の極性が一過性ウイルス捕捉率（％）に与える影響を調べたものをグラフにしたものである。図６に示すように、正極性電圧を荷電部高圧電極２に印加した場合、捕捉・不活化部高圧電極５に印加する電圧を負極性とすることにより、一過性ウイルス捕捉率が増加した。一方、負極性電圧を荷電部高圧電極２に印加した場合、捕捉・不活化部高圧電極５に印加する電圧を正極性とすることにより、一過性ウイルス捕捉率が増加した。

以上のことから、荷電部高圧電極２と捕捉・不活化部高圧電極５とに印加する電圧の極性を逆極性とすることにより、一過性ウイルス捕捉率が向上することが明らかになった。

図７は、荷電部高圧電極２に印加する電圧極性と風速が一過性ウイルス捕捉率に与える影響を調べたものをグラフにしたものである。なお、図７では、横軸が荷電部高圧電極２及び荷電部接地電極３間の電界強度（ｋＶ／ｃｍ）を、縦軸が一過性ウイルス捕捉率（％）を、それぞれ示している。なお、黒塗りの各種点は荷電部高圧電極２に負極性電圧を、白抜きの各種点は荷電部高圧電極２に正極性電圧を印加したときの値である。図７に示すように、印加電圧の絶対値が６ｋＶの場合も、６．３ｋＶの場合も、風速の変化した場合の一過性ウイルス捕捉率の変化度合いは荷電部高圧電極２に負極性電圧を印加する方が大きくなった。

以上のことから、風速変化が起こるような系では、荷電部高圧電極２に正極性電圧を印加する方が安定したウイルス除去をできることが明らかになった。

次に、装置１００の第２の特徴事項である放電による親水性フィルター６に捕捉したウイルスの不活化について説明する。ウイルスは、基本的に電圧を印加し、各電極を分極させるだけでは不活化しない。そのため、装置１００では、電圧印加で生じる放電由来の放電生成物により、ウイルスを不活化する構造となっている。

先の図５から、電界強度と放電生成物の一種であるオゾンガスの発生濃度（ｐｐｍ）に与える印加電圧極性を調べると、同電界強度において、負極性電圧を印加した場合のほうが、正極性電圧を印加した場合よりも、オゾンガス濃度が高いことがわかる。このことから、ウイルス不活化効率を向上させるためには、電圧印加極性は負極性で印加することが望ましいことがわかった。

図８は、捕捉したウイルスを、オゾンガスのみで処理する場合と、オゾンガスのみならず、その他の放電生成物も用いて処理する（プラズマ処理）場合でのウイルス生存率を比較したものをグラフにしたものである。なお、図８では、横軸がオゾン濃度×時間積（ｐｐｍ・ｍｉｎ）を、縦軸が生存率（−）を、それぞれ示している。図８に示すように、オゾン濃度が同じであっても、ウイルスをプラズマ場で処理することにより、短時間に不活化することができた。これは、捕捉したウイルスをプラズマ場に設置することにより、プラズマ中の電子やラジカル、イオン等でもウイルスが不活化するためであると考えられる。

以上のことから、ウイルスを捕捉する親水性フィルター６をプラズマ場に設置する構造にすることにより、短時間にウイルスを不活化することができるようになる。これにより、装置１００では、不活化に要する時間を短くすることができ、浮遊微生物を捕捉する時間を長くできることから、より効率的な浮遊微生物の除去が可能になる。

図３０は、プラズマで処理する場合に発生するオゾンガス濃度とウイルスを不活化率９９％にするのに必要な処理時間に対して、捕捉・不活化部高圧電極５と親水性フィルター６との距離が与える影響をグラフにしたものである。なお、横軸がオゾンガス濃度（プラズマ処理）を、縦軸がウイルスを不活化率９９％にするのに必要な処理時間をそれぞれ示している。

図３０に示すように、捕捉・不活化部高圧電極５と親水性フィルター６との距離が短いほうが、特に２０ｍｍ以下になると、劇的に処理時間が短くなることがわかった。これは、捕捉・不活化用高圧電極５と親水性フィルター６との距離が短いほうが、捕捉・不活化部高圧電極５で生成するオゾンガス以外のラジカル等の寿命の短い放電生成物によるウイルス不活化効率が向上するためであると考えられる。

以上のことから、ウイルスを捕捉した親水性フィルター６と、プラズマ場を形成する捕捉・不活化部高圧電極５との距離を、２０ｍｍ以下に設定することにより、装置１００では、ウイルス不活化に要する時間を短くすることができ、より効率的な浮遊微生物の除去が可能になる。

なお、実施の形態１では、浮遊微生物を荷電する前に空気中の粗塵を取り除くフィルターを記載していないが、空気が浮遊微生物を荷電する荷電部に流れ込む前に粗塵を取り除くようなフィルターを備えるようにした方が効率的なウイルス捕捉効果が得られることは言うまでもない。また、実施の形態１では、送風機１を風上側に設置し、ウイルス捕捉部に空気を押し込む場合について述べたが、送風機１を風下側に設置し、ウイルス捕捉部から空気を吸い込むようにしても、同様の殺菌効果が得られることは言うまでもない。

実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ａと称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図９に基づいて、装置１００ａの構成及び動作について説明する。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付している。また、図９では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態２に係る装置１００ａは、送風機１の風下側に荷電部高圧電極２及び荷電部接地電極１１からなる荷電部が設けられている。すなわち、装置１００ａは、荷電部の構成が実施の形態１に係る装置１００と相違している。荷電部高圧電極２は、たとえば線径０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の細線が多数張られた電極で構成され、接続されている高電圧電源８から高電圧が印加されるようになっている。荷電部接地電極１１は、たとえば金属板からなる電極で構成され、接地に接続されるようになっている。

このような構成によれば、実施の形態１で説明した効果に加え、荷電部高圧電極２及び荷電部接地電極１１で形成される放電空間（図９に示す空間ａ）に取り込んだ空気を全量供給することができ、空気中の浮遊微生物を効率よく荷電することができることになる。したがって、装置１００ａによれば、捕捉・不活化部高圧電極５、親水性フィルター６、及び、捕捉・不活化部接地電極７からなる捕捉部での微生物・ウイルス捕捉率を最大限まで高めることができる。なお、荷電部高圧電極２を断面積が０．１ｍｍ×０．５ｍｍの長方形又はその類似形状のリボン（厚み０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ）で構成しても同様の効果が得られる。この場合、断面積の短辺（０．１ｍｍ）側となる面を荷電部接地電極１１に向けるようにした方が効率的に荷電でき、また、放電時のスパッタによる電極磨耗による断線の影響を小さくできる効果がある。

実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｂと称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図１０に基づいて、装置１００ｂの構成及び動作について説明する。なお、実施の形態３では実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明し、実施の形態１及び実施の形態２と同一部分には、同一符号を付している。また、図１０では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態１においては、細線からなる荷電部高圧電極２を風上側に設置し、金網からなる荷電部接地電極３を風下側に設置させることにより、空気中の浮遊微生物を荷電するように構成したが、実施の形態３においては、図１０に示すように荷電部高圧電極１２を突起物が複数備わっている電極で構成するようにしている。たとえば、図１０に示すように空気が圧損なしに通過できる金網や板に突起物を溶接などで取り付けて荷電部高圧電極１２を構成するとよい。また、他の例としては、金属板をワイヤーカッターなどで切断し、突起部分を形成するようにして荷電部高圧電極１２を構成してもよい。

このような構成によれば、実施の形態１で説明した効果に加え、荷電部高圧電極１２が外部からの流入する埃などによる異常放電により破損することを防止でき、安定的な放電を維持しやすくなる。

実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｃと称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図１１に基づいて、装置１００ｃの構成及び動作について説明する。なお、実施の形態４では実施の形態１〜実施の形態３との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態３と同一部分には、同一符号を付している。また、図１１では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態３においては、荷電部高圧電極１２を突起物が複数備わっている電極で構成するようにしたが、実施の形態４においては、荷電部高圧電極１３を突起物が複数備わっている電極で構成するとともに、突起物を構成する放電電極表面に触媒を添着するようにしている。ここでは、放電電極表面に、たとえば銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属触媒を添着することを想定している。

このような構成によれば、実施の形態３で説明した効果に加え、印加電圧を低減することもなく、浮遊微生物の荷電効率を維持しながら、オゾン発生量を低減できることになる。なお、実施の形態４においては、突起物に触媒を添着する場合を示したが、実施の形態１又は実施の形態２で例示した細線に触媒を添着するようにしても同様の効果が得られることは言うまでもない。

実施の形態５．
図１２は、本発明の実施の形態５に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｄと称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図１２に基づいて、装置１００ｄの構成及び動作について説明する。なお、実施の形態５では実施の形態１〜実施の形態４との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態４と同一部分には、同一符号を付している。また、図１２では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態２〜実施の形態４では、実施の形態１の構成を基本にしつつ荷電部の変形例を示したが、実施の形態５では、実施の形態１の構成を基本にしつつ捕捉部の変形例を示している。すなわち、実施の形態１〜実施の形態４においては、捕捉部が捕捉・不活化部高圧電極５、親水性フィルター６、及び、捕捉・不活化部接地電極７で構成され、捕捉・不活化部高圧電極５を可変型高電圧電源４に接続し、捕捉・不活化部接地電極７を接地し、これらの一対の電極に親水性フィルター６が挟み込まれることにより、空気中の浮遊微生物を捕捉するようにしたが、実施の形態５においては、図１２に示すように親水性フィルターを、表面に親水性吸着剤を担持したハニカム構造体（以下、ハニカム１４と称する）で構成している。

このハニカム１４は、たとえば金属（ステンレスやアルミニウム等）や、セラミック、紙等で構成されたハニカム表面に親水性吸着剤を担持して構成されたものである。親水性吸着剤としては、たとえば親水性ゼオライト等が有効であるが、水の吸湿性が高い吸着剤であれば種類を特に限定するものではない。ハニカム１４は、たとえば金属製のハニカムを、活性炭を溶かしたスラリー状の溶液に浸漬し、乾燥後適温にて焼成することにより得られる。

このような構成によれば、実施の形態１で説明した効果に加え、荷電部で帯電された浮遊微生物が誘電されたハニカム１４に衝突した際に、ハニカム１４表面で結球することを防止することができる。また、吸着剤表面の細孔に衝突した浮遊微生物をトラップすることができる。これらのことから、ハニカム１４の周囲に形成される電界によってウイルスや微生物が再飛散することが防止でき、ウイルスや微生物を高効率に捕捉し、そのまま保持することが可能になる。さらに、親水性吸着剤を使用しているため、臭気成分も捕捉可能になる。

以上のことから、捕捉部を捕捉・不活化部高圧電極５、ハニカム１４、及び、捕捉・不活化部接地電極７で構成することにより、浮遊微生物だけでなく、臭気成分等の化学物質を高効率に捕捉することができるという効果が得られる。

なお、実施の形態５においては、親水性吸着剤を金属等でできたハニカム部材に添着した場合について説明したが、その吸着剤表面に二酸化マンガン（ＭｎＯ₂ ）や、二酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の触媒作用を有する物質を担持するようにしてもよい。このようにすると、プラズマによるウイルス・微生物不活化工程で、プラズマ処理時に触媒自体が活性化されたり、また、触媒が放電生成物をより活性の高い物質に変換したりすることができるため、より短時間にウイルスや微生物を不活化することができる。また、ハニカム１４に付着した化学物質も分解除去することが可能になる。

なお、図２１に示すように、ハニカム１４を２種類（たとえば、親水性ハニカム１４ａ、触媒添着ハニカム１４ｂ）以上のハニカムで構成してもよい。この場合、親水性ハニカム１４ａを荷電部に近い側（上流側）に、触媒添着ハニカム１４ｂを荷電部から離れた側（下流側）に、それぞれ設けるようにするとよい。つまり、荷電部に最も近くに設置するハニカムを親水性にすればよく、それ以外のハニカムを特に限定するものではない。触媒添着ハニカム１４ｂには、臭気ガスを吸着するための吸着剤や、上記記載の臭気成分を分解・還元するための触媒等が添着されている。なお、この構成において、触媒添着ハニカム１４ｂは、親水性であっても、疎水性であってもどちらでも構わないが、吸着または分解できるガス種類が増えるため親水性、疎水性の吸着剤を組み合わせることにより構成するのが好ましい。

さらに、ハニカム１４を設けたことによって、捕捉部で浮遊微生物を捕捉しながら、荷電部で発生した放電生成物（たとえば、オゾン）等を分解することができるため、荷電部での浮遊微生物の荷電効率を高めることができる。したがって、装置１００ｄによれば、捕捉部での浮遊微生物の捕捉効率を限界まで高めることができ、ウイルスや微生物の除去効率をより向上させたものとなる。

実施の形態６．
図１３は、本発明の実施の形態６に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｅと称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図１３に基づいて、装置１００ｅの構成及び動作について説明する。なお、実施の形態６では実施の形態１〜実施の形態５との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態５と同一部分には、同一符号を付している。また、図１３では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態５では、ハニカム１４を捕捉・不活化部高圧電極５と捕捉・不活化部接地電極７との間に接触させないように配置した場合を例に示したが、実施の形態６では、ハニカム１４を捕捉・不活化部接地電極７に接するように配置するようにしている。すなわち、実施の形態６では、実施の形態５の構成と基本的に同様であるが、捕捉部を構成しているハニカム１４を捕捉・不活化部接地電極７に接触させている点で実施の形態５と相違している。この構成では、通常、ハニカム１４は水を吸着しているため、表面抵抗が低下し、導電体となっていることから、ハニカム１４も接地されていることになる。したがって、捕捉部では、捕捉・不活化部高圧電極５とハニカム１４との間で電界が形成されることになる。

このような構成によれば、ハニカム１４は誘電されないが、ハニカム１４の周囲に電界は形成されているため、荷電部で荷電された浮遊微生物を電界の力によって誘引することができる。したがって、装置１００ｅでは、実施の形態５に係る装置１００ｄと同様に、ウイルス・微生物の捕捉・不活化効果が得られることになる。

なお、この場合、荷電部でウイルス・微生物を負極性に帯電した場合は、捕捉高圧電極に印加する電圧の極性を負極性とし、荷電部でウイルス・微生物を正極性に帯電した場合は、捕捉高圧電極に印加する電圧の極性を正極性とすることにより、ハニカム１４にウイルス・微生物を誘導しやすくなり、より効率的にウイルス・微生物を捕捉することができる。また、ハニカム１４だけでなく、親水性フィルター６でも同様である。

また、実施の形態６に係る装置１００ｅの有する独特の効果として、可変型高電圧電源４から捕捉・不活化部高圧電極５に供給する電圧をウイルス・微生物捕捉時よりも高くすることにより、捕捉・不活化部高圧電極５とハニカム１４との間でプラズマを比較的簡単に発生することができるということがある。これは、ハニカム１４の厚み分だけ、放電距離を短くできるためである。したがって、プラズマによるウイルス・微生物不活化工程で、捕捉・不活化部高圧電極５とハニカム１４との間のプラズマにより、ハニカム１４に捕捉したウイルスや微生物を高効率に不活化できる。

実施の形態６Ａ．
図３１は、本発明の実施の形態６Ａに係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｅ１と称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図３１に基づいて、装置１００ｅ１の構成及び動作について説明する。なお、実施の形態６Ａでは実施の形態１〜実施の形態６との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態６と同一部分には、同一符号を付している。また、図３１では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態２〜実施の形態４では、実施の形態１の構成を基本にしつつ荷電部の変形例を示し、実施の形態５、６では、捕捉部の中でも親水性フィルターに特化した変形例を示した。それに対し、この実施の形態６Ａでは、実施の形態１の構成を基本にしつつウイルス不活化部の変形例を示している。なお、捕捉・不活化部高圧電極５、親水性フィルター６（又はハニカム１４）、及び、捕捉・不活化部接地電極７でウイルス不活化部を構成している。

実施の形態１においては、ウイルス不活化部において、風上から、細線からなる捕捉・不活化部高圧電極５、親水性フィルター６、金網からなる捕捉・不活化部接地電極７を設置させることにより、空気中の浮遊微生物を荷電するように構成したが、この実施の形態６Ａにおいては、図３１に示すように捕捉・不活化部高圧電極５を突起物が複数備わっている電極（以下、捕捉・不活化部高圧電極５Ａと称する）で構成するようにしている。たとえば、空気が圧損なしに通過できる金網や板に突起物を溶接などで取り付けて捕捉・不活化部高圧電極５Ａを構成するとよい。また、他の例としては、金属板をワイヤーカッターなどで切断し、突起部分を形成するようにして捕捉・不活化部高圧電極５Ａを構成してもよい。

このような構成によれば、実施の形態１で説明した効果に加え、捕捉・不活化部高圧電極５Ａが外部からの流入する埃などによる異常放電により破損することを防止でき、安定的な放電を維持しやすくなる。また、プラズマによる放電も生じやすくなる。

実施の形態６Ｂ．
図３２は、本発明の実施の形態６Ｂに係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｅ２と称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図３２に基づいて、装置１００ｅ２の構成及び動作について説明する。なお、実施の形態６Ｂでは実施の形態１〜実施の形態６、実施の形態６Ａとの相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態６、実施の形態６Ａと同一部分には、同一符号を付している。また、図３２では、空気の流れを矢印で示している。

装置１００ｅ２では、実施の形態１に係る装置１００の構造のものに、オゾン分解触媒フィルター４１、および風路の開閉装置（入口側開閉装置４２、出口側開閉装置４３）を追加した構造となっている。オゾン分解触媒フィルター４１は、親水性フィルター６（ままはハニカム１４）の下流側に設置されている。開閉装置は、装置１００ｅ２のウイルス取り込み出入口（空気流出入口）に設置されている。つまり、入口側開閉装置４２が空気流入口に、出口側開閉装置４３が空気流出口に、それぞれ設置されている。

オゾン分解触媒フィルター４１は、オゾンを分解する機能を有するフィルターであれば種類を特に限定するものではない。たとえば、活性炭等のオゾン分解触媒を用いる場合は、使用触媒を溶かしたスラリー上の溶液に浸漬させ、乾燥後適温にて焼成することにより得られる。

開閉装置は、風路を閉めた際に、発生するオゾンガスが外に漏れない構造にすることができれば、特に限定するものではない。たとえば、空気流出入口に遠隔操作、または自動で開閉できるプラスチック製の板を装着することにより、開閉装置の効果は得られる。なお、その装着板にオゾン分解触媒を添着しておけば、風路内で発生したオゾンガスが装置外に漏れるおそれがさらに低減されるので、なお効果的である。

次に、装置１００ｅ２の動作について説明する。
図３３は、装置１００ｅ２が実行する微生物・ウイルスの捕捉・不活化方法の流れを示すフローチャートである。なお、基本的な動作は、実施の形態１での図３を用いて説明したとおりである。実施の形態１の相違点は、実施の形態６Ｂの特徴は、微生物やウイルスの捕捉処理する工程においては、開閉装置を開放した状態で、正極性電圧を印加すること、また、捕捉した微生物やウイルスの不活化処理する工程においては開閉装置を閉鎖した状態で、負極性電圧を印加するところにある。こうすることにより、効率的に微生物やウイルスを除去できるようになっている。

先の図８に示すとおり、プラズマで処理する場合には、オゾンガス濃度×時間（ｐｐｍ・ｍｉｎ）と生存率に相関関係がある。そのため、ある生存率までウイルスを不活化させたい場合には、オゾンガス濃度を高くすると、処理時間が短くてすむ。

このような構成によれば、実施の形態１で説明した効果に加え、微生物やウイルスの捕捉処理工程においては、オゾンガスを発生させずに、効率よく微生物やウイルスのみを捕捉することが可能である。その一方で、捕捉した微生物やウイルスの不活化処理工程においては、オゾンガスを効率よく発生させ、かつ、オゾンガスが装置外に漏れることなく、高濃度化でき、短時間に効率的に、フィルターに捕捉したウイルスを不活化することができる。また、オゾン分解触媒は、臭気成分も捕捉・分解可能なため、臭気成分も捕捉可能となる。

なお、オゾン分解触媒フィルター４１は、ハニカム構造となっていてもよい。また、分解触媒を親水性フィルターに添着させることにより、フィルターを設置することなく、同様の効果が得られる。また、開閉装置においては、電極外の風路を長く設けることにおいても、同等の効果が得られる。

オゾンガス濃度は、拡散によって広がっていく。そのため、オゾンガス濃度が低い場合、または処理時間が短い場合には、開閉装置は風路出口だけに設定するだけで同様の効果が得られる。その際の風路開閉装置として、次のような開閉装置を設けてもよい。

風は力を持っている。空気は１気圧の窒素と酸素から構成され、その質量は約１．３ｋｇ／ｍ³ である。ウイルス捕捉工程での送風量が１．０ｍ／ｓ、風路直径がφ１０ｃｍであると仮定すると、開閉装置に加わる１運動量は下記式１より、１ｇ／開閉装置程度と見積もられる。そのため、開閉装置の質量を１ｇ程度にすることにより、ウイルス捕捉工程においては、送風の影響により風路が開き、ウイルス不活化時には風路が閉鎖する構造にすることができる。

ΔＰ＝ｍ＊Ｖ ・・・式１
ｍ＝１秒間あたりに装置にぶつかる空気の質量（ｋｇＷ）
＝１秒間あたりに装置に衝突する空気の体積×空気の密度（１．３ｋｇ／ｍ³ ）
Ｖ＝風速（ｍ／ｓ）

実施の形態６Ｃ．
図３４は、本発明の実施の形態６Ｃに係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｅ３と称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図３４に基づいて、装置１００ｅ３の構成及び動作について説明する。なお、実施の形態６Ｃでは実施の形態１〜実施の形態６、実施の形態６Ａ、実施の形態６Ｂとの相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態６、実施の形態６Ａ、実施の形態６Ｂと同一部分には、同一符号を付している。また、図３４では、空気の流れを矢印で示している。

装置１００ｅ３では、実施の形態１に係る装置１００の構造のものに、バイパス４４を追加した構造となっている。バイパス４４は、一方が風路筐体１０の送風機１の下流側（荷電部高圧電極２の上流側）に接続され、他方が風路筐体１０のオゾン分解触媒フィルター４１の上流側に接続されている。バイパス４４は、風路筐体１０内の空気を循環させるものである。このバイパス４４の材料は、絶縁体であれば特に限定するものではない。

図３５は、プラズマによるウイルス不活化時への風の影響をグラフにしたものである。なお、図３５では、横軸が風の有無を、縦軸がウイルスの生存率を、それぞれ示している。

図３５に示すように、ウイルス不活化時に風が存在することで、不活化効率が９８％向上された。以上のことから、ウイルス不活化工程時に風を存在させることにより、ウイルス不活化効率が向上することが明らかになった。そこで、装置１００ｅ３では、実施の形態１〜実施の形態６、実施の形態６Ａで説明した効果に加え、微生物やウイルスの捕捉処理工程においては、オゾンガスを発生させずに、効率よく微生物やウイルスのみを捕捉することが可能である。その一方で、捕捉した微生物やウイルスの不活化処理工程においては、オゾンガスを効率よく発生させ、かつオゾンガスが風路筐体１０の外部に漏れることなく、高濃度化しながら、風による循環を行うことで、さらに短時間に効率的に、フィルターに捕捉したウイルスを不活化することができることになる。

実施の形態７．
図１４は、本発明の実施の形態７に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｆ１と称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図１５は、本発明の実施の形態７に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｆ２と称する）の概略縦断面構成の別の例を示す断面図である。図１４及び図１５に基づいて、装置１００ｆ１及び装置１００ｆ２の構成及び動作について説明する。なお、実施の形態７では実施の形態１〜実施の形態６との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態６（実施の形態６Ａ〜実施の形態６Ｃを含む、以下同じ）と同一部分には、同一符号を付している。また、図１４及び図１５では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態１〜実施の形態６では、荷電部高圧電極（荷電部高圧電極２、荷電部高圧電極１２、荷電部高圧電極１３）を風上側に設置し、荷電部接地電極（荷電部接地電極３、荷電部接地電極１１）を風下側に設置することにより、空気中の浮遊微生物を荷電するように構成したが、実施の形態７では、図１４に示すように、放電電極（第１高電圧印加電極）１５、接地電極（第１接地電極）１６、ファン１７、及び、高電圧電源８からなるイオン発生部（荷電部に相当）を風路筐体１０の内部のたとえば壁面に設けて、発生させたイオンにより浮遊微生物を帯電するようにしている。

また、図１５の装置１００ｆ２のように、帯電ミスト噴霧電極（第１高電圧印加電極）１８、接地電極１６、ファン１７、及び、高電圧電源８からなる帯電ミスト発生部（荷電部に相当）を風路筐体１０の内部のたとえば壁面に設けて、帯電ミストにより浮遊微生物を帯電するようにしてもよい。

装置１００ｆ１や装置１００ｆ２のような構成によれば、部品点数は増加してしまうが、荷電部の構造をコンパクトにすることができるという効果がある。

実施の形態８．
図１６は、本発明の実施の形態８に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｇと称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図１６に基づいて、装置１００ｇの構成及び動作について説明する。なお、実施の形態８では実施の形態１〜実施の形態７との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態７と同一部分には、同一符号を付している。また、図１６では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態１〜実施の形態６では、荷電部高圧電極（荷電部高圧電極２、荷電部高圧電極１２、荷電部高圧電極１３）を風上側に設置し、荷電部接地電極（荷電部接地電極３、荷電部接地電極１１）を風下側に設置することにより、空気中の浮遊微生物を荷電するように構成したが、実施の形態８では、図１６に示すように、荷電部高圧電極２と荷電部接地電極３で構成される荷電部の風下側に加湿装置１９を備えて、荷電部で荷電された浮遊微生物と加湿装置１９から供給される水とを混合するようにしている。

このような構成によれば、実施の形態１〜実施の形態６で説明した効果に加え、荷電している浮遊微生物に水分を供給することができるため、捕捉部での浮遊微生物の捕捉効果をより増加することが可能になる。

なお、実施の形態８では、荷電部高圧電極２と荷電部接地電極３で構成される荷電部の風下側に加湿装置１９を備えた場合を例に示しているが、荷電部高圧電極２と荷電部接地電極３で構成される荷電部の風上側に加湿装置１９を備えるようにしてもよい。このようにすると、浮遊微生物を含んだ水を効率よく荷電できるが、荷電部高圧電極２に加湿された空気が供給されることになるため、荷電部高圧電極２を十分に絶縁しなければならない。

実施の形態９．
図１７は、本発明の実施の形態９に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｈと称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図１７に基づいて、装置１００ｈの構成及び動作について説明する。なお、実施の形態９では実施の形態１〜実施の形態８との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態８と同一部分には、同一符号を付している。また、図１７では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態１〜実施の形態６では、荷電部高圧電極（荷電部高圧電極２、荷電部高圧電極１２、荷電部高圧電極１３）を風上側に設置し、荷電部接地電極（荷電部接地電極３、荷電部接地電極１１）を風下側に設置することにより、空気中の浮遊微生物を荷電するように構成したが、実施の形態９では、図１７に示すように、荷電部高圧電極２を風下側に設置し、荷電部接地電極３を風上側に設置することにより、空気中の浮遊微生物を荷電するようにしている。

このような構成によれば、荷電部高圧電極２と捕捉・不活化部高圧電極５で形成される電界強度は、荷電部接地電極３と捕捉・不活化部高圧電極５で形成される電界強度よりも強くできるようになり、捕捉・不活化部高圧電極５に浮遊微生物を誘引しやすくなることになる。すなわち、装置１００ｈのように、荷電部高圧電極２を風下側に設置し、荷電部接地電極３を風上側に設置することにより、より高効率に浮遊微生物を除去できるという効果を奏することになる。

実施の形態１０．
図１８は、本発明の実施の形態１０に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｉと称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図１８に基づいて、装置１００ｉの構成及び動作について説明する。なお、実施の形態１０では実施の形態１〜実施の形態９との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態９と同一部分には、同一符号を付している。また、図１８では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態９では、荷電部高圧電極２を風下側に設置し、荷電部接地電極３を風上側に設置することにより、空気中の浮遊微生物を荷電するように構成したが、実施の形態１０では、図１８に示すように、捕捉・不活化部高圧電極５及び可変型高電圧電源４を取り除き、風下側に設置した荷電部高圧電極２で捕捉・不活化部高圧電極５を兼用するようにしている。

この構成の場合、放電空間の切り替えを可能とするために、荷電部接地電極３及び捕捉・不活化部接地電極７に通電スウィッチ２０を設け、浮遊ウイルス・浮遊微生物を荷電・捕捉する工程では、荷電部接地電極３に接続している通電スウィッチ２０を動作させて接地に接続させ、捕捉ウイルス・微生物を不活化する工程では、捕捉・不活化部接地電極７に接続している通電スウィッチ２０を動作させて接地に接続させるようにすればよい。

このような構成によれば、装置１００ｉを構成する部品の部品点数を少なくすることができ、装置１００ｉを安価に提供することができる。すなわち、装置１００ｉを荷電部接地電極３、荷電部高圧電極２、高電圧電源８、親水性フィルター６、捕捉・不活化部接地電極７、ブッシング９、通電スウィッチ２０で構成することにより、装置１００ｉをより安価に構成することが可能になる。ただし、浮遊微生物を荷電するための放電条件と、捕捉したウイルス・微生物を不活化する放電条件が合致することはほとんどないため、実施の形態１〜実施の形態９で説明した効果と比べると、浮遊微生物の除去効果は低下する。

実施の形態１１．
図１９は、本発明の実施の形態１１に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｊと称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図１９に基づいて、装置１００ｊの構成及び動作について説明する。なお、実施の形態１１では実施の形態１〜実施の形態１０との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態１０と同一部分には、同一符号を付している。また、図１９では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態１０では、装置１００ｉを荷電部接地電極３、荷電部高圧電極２、高電圧電源８、親水性フィルター６、捕捉・不活化部接地電極７、ブッシング９、通電スウィッチ２０で構成したが、実施の形態１１では、図１９に示すように、装置１００ｊを荷電部高圧電極２、高電圧電源８、親水性フィルター６、捕捉・不活化部接地電極７、ブッシング９で構成するようにしている。

この構成の場合、ウイルス・微生物捕捉工程とウイルス・微生物不活化工程が同時に実施されるようになる。すなわち、電子やイオン等でイオン化された浮遊微生物は、親水性フィルター６に捕捉され、捕捉されたところに放電によって生成された放電生成物（たとえば、オゾンやラジカル）が供給されて、捕捉ウイルス・微生物が不活化されることになる。

このような構成によれば、装置１００ｊを構成する部品の部品点数を少なくすることができ、装置１００ｊを安価に提供することができる。すなわち、装置１００ｊを荷電部高圧電極２、高電圧電源８、親水性フィルター６、捕捉・不活化部接地電極７、ブッシング９で構成することにより、装置１００ｊをより安価に構成することが可能になる。ただし、浮遊ウイルス・浮遊微生物を荷電するための放電条件と、捕捉したウイルス・微生物を不活化する放電条件が合致することはほとんどないため、実施の形態１〜実施の形態９で説明した効果と比べると、浮遊微生物や浮遊ウイルスの除去効果は低下する。

実施の形態１２．
図２２は、本発明の実施の形態１２に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｋと称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。図２２に基づいて、装置１００ｋの構成及び動作について説明する。なお、実施の形態１２では実施の形態１〜実施の形態１１との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態１１と同一部分には、同一符号を付している。また、図２２では、空気の流れを矢印で示している。さらに、実施の形態１２では、実施の形態５の図２１に示したようにハニカム１４を２種類以上のハニカムで構成している。

実施の形態１２では、ハニカム１４の前後をブッシング９で挟み込み、ハニカム１４と電極とを接触させないように配置した例を示している。なお、ブッシング９を絶縁体のハニカム構造体（図２２に示すハニカム１４Ａ）で構成することにより同様の構成を得ることができる。また、ハニカム構造体上に絶縁性の酸化物触媒（酸化チタン、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化銅など）を添着することにより、前段の親水性ハニカム１４ａで微生物・ウイルスを捕捉・不活化し、後段の触媒添着ハニカム１４ｂで放電により生成したオゾンを分解、分解したときに生成するラジカル粒子により、においの除去や、有害ガスの分解を行うことができる。なお、前段フィルターについては親水性ハニカムの場合について説明したが、親水性ハニカム１４ａの代わりに、図２３に示すように親水性フィルター６を用いても同様の効果を得ることができる。

実施の形態１３．
図２４は、本発明の実施の形態１３に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｌと称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。なお、実施の形態１３では実施の形態１〜実施の形態１２との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態１２と同一部分には、同一符号を付している。また、図２４では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態１０では、荷電部高圧電極２と捕捉・不活化部接地電極７に挟まれるように親水性フィルター６が設置されている状態を例に示したが、実施の形態１３では、予め帯電されている親水性フィルター６ａが、接地電極を境にして、高圧電極と反対側に設置されている状態を例に示している。実施の形態１０の場合には、荷電部で帯電させたウイルスを静電界で分極させた親水性フィルター上に捕捉後、処理を行なっている。それに対し、装置１００ｌの場合には、親水性フィルター６ａが予め帯電されているため静電界で分極させなくても帯電したウイルスを捕捉することができる。

また、予め帯電されている親水性フィルター６ａを接地電極近傍に設置することにより、荷電部高圧電極２、荷電部接地電極３間の放電で生成されたラジカルやオゾンが他の粒子と衝突して消滅する前に捕捉したウイルスに衝突させることができる。そのため、装置１００ｌによれば、更に高い微生物・ウイルス不活化効果を得ることができる。なお、図２５に示すように、荷電部高圧電極２に印加する電圧を、交流、正負交番矩形波形、正負交番パルス波形とする、もしくは、直流正電圧、直流高電圧を交互に印加することにより、帯電したウイルスを親水性フィルター６ａに捕捉・不活化した後、逆極性の電荷を持つ粒子と衝突させることで電荷が中和されて空間に放出することができる。これにより、親水性フィルター６ａ上への粒子の堆積を防げ、長期間にわたりフィルターを清浄に保つことができる。

実施の形態１３Ａ．
図３６は、本発明の実施の形態１３Ａに係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｌ１と称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。なお、実施の形態１３Ａでは実施の形態１〜実施の形態１２、実施の形態１３Ａとの相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態１２、実施の形態１３Ａと同一部分には、同一符号を付している。また、図３６では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態１３では、予め帯電されている親水性フィルター６ａを用い、この親水性フィルター６ａを接地電極近傍に設置している。それに対し、この実施の形態１３Ａでは、予め帯電されている親水性フィルター６ａを、接地電極近傍に、かつ、荷電部高圧電極２からの距離を２０ｍｍ以下にした状態で設置した。この荷電部高圧電極２には、荷電・不活化高圧電源４５が接続されている。

また、荷電・不活化高圧電源４５は、図３７に示すように、高圧電源を、正極または負極整流器に対してスイッチング式に接続できる電源を用いている。荷電・不活化高圧電源４５では、高圧電源に交流、正負交番短形波形、正負交番パルス波形等を用いることにより、その後つなげる整流器で、自由に正極性高電圧、または負極性高電圧を、荷電部高圧電極２に印加することが可能となる。

その結果、実施の形態１３Ａにおいては、ウイルス捕捉工程時には、荷電部高圧電極２に、荷電・不活化高圧電源４５より正極性高電圧を印加し、その一方で、ウイルス不活化時には、荷電部高圧電極２に、荷電・不活化高圧電源４５より負極性高電圧を印加することができる。このような構成によれば、装置１００ｌ１を構成する部品点数を少なくすることができ、装置１００ｌ１を安価に提供することができる。

すなわち、荷電・不活化高圧電源４５および荷電部高圧電極２が一対のみで、実施の形態１〜１３で説明した効果のような、微生物やウイルスの捕捉処理工程においては、オゾンガスを発生させずに、効率よく微生物やウイルスのみを捕捉することが可能である。一方で、捕捉した微生物やウイルスの不活化処理工程においては、オゾンガスを効率よく発生させ、かつ高濃度化しながら、短時間に効率的に、フィルターに捕捉したウイルスを不活化することができることになる。なお、荷電・不活化高圧電源４５には、図３７に示すような電源を用いたが、正極性電圧、負極性電圧を定期的に印加できる電源であれば、本実施の形態と同様の効果が得られることはいうまでもない。

実施の形態１４．
図２６は、本発明の実施の形態１４に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置（以下、装置１００ｍと称する）の概略縦断面構成を示す断面図である。なお、実施の形態１４では実施の形態１〜実施の形態１３（実施の形態１３Ａを含む、以下同じ）との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態１３と同一部分には、同一符号を付している。また、図２６では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態１４に係る装置１００ｍは、実施の形態１に係る装置１００の構造のものに、温度・湿度センサー３０、ダストセンサー３１、及び、制御装置５０を追加した構造となっている。温度・湿度センサー３０及びダストセンサー３１は、ウイルス取り込み口（空気流入口１０ａ）に設置されている。そして、制御装置５０は、温度・湿度センサー３０および／またはダストセンサー３１から得られた情報を出力信号として高電圧電源８に伝えるようになっている。

一般にウイルスは、水分に包含されて浮遊し、その大きさは０．３〜０．５μｍ、つまり１μｍ以下といわれている。一方、細菌やかび等の微生物の大きさは１μｍである。また、図２７に一例として、インフルエンザウイルスを、何もしない状態で６時間放置後の生存率の変化を温度・湿度を変化させて示している。図２７から分かるように、ウイルスは低温・低湿下では活性が上がり、高温・高湿下では活性が下がる。また、微生物は、比較的高温で活性が上がり、乾燥に弱いため低湿度下では活性が下がることが知られている。

また、本発明の特徴として粒子の大きさにより捕集効率が異なる。図２８は、粒子径による粒子捕集率の特徴を示した図である。図２８では、横軸が荷電部高圧電極２と荷電部接地電極３間の電界強度（ｋＶ／ｃｍ）を、縦軸が粒子捕集率（％）を、それぞれ示している。図２８に示すように、粒子径１μｍを境にして粒子の捕集率が異なる。特に６．１５ｋＶ／ｃｍの電界強度では、１μｍ以上の粒子の捕集率が８８％であるのに対して、１μｍ以下の粒子の捕集率は６０％〜６６％である。このことから、粒子径が異なるウイルスと微生物では、捕集時に形成する電界強度を変化させることにより、無駄なエネルギー消費をなくすことができるということが分かる。

表２〜表４は、温度・湿度センサー３０の出力および／またはダストセンサー３１の出力と処理モードの関係を示したものである。表２〜表４に基づいて、装置１００ｍの処理モードについて説明する。

表２に示すように、装置１００ｍは、低温下においてはウイルス処理モードで処理を行ない、高温下では微生物処理モードで処理を行なうようにしている。加えて、表３に示すようにダストセンサー３１の出力を合わせ、ダスト量が多いときは各処理を行ない、ダスト量が少ないときは処理を停止するようにしてもよい。また、ダストセンサー３１でダスト粒径を識別することができれば、表４に示すように粒子径１μｍを境にして処理を変更すればよい。さらには、図２９に示すように制御装置５０からの出力信号で送風機１の運転制御を行ない、ウイルスデバイス停止時に送風機１を停止することで、さらに無効消費されるエネルギーを節約することができることになる。

なお、本発明に係る微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置及びその方法を実施の形態１〜実施の形態１４に分けて説明したが、各実施の形態の特徴事項を適宜組み合わせて微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置及びその方法を構成するようにしてもよい。

１ 送風機、２ 荷電部高圧電極、３ 荷電部接地電極、４ 可変型高電圧電源、５ 捕捉・不活化部高圧電極、５Ａ 捕捉・不活化部高圧電極、６ 親水性フィルター、６ａ 親水性フィルター、７ 捕捉・不活化部接地電極、８ 高電圧電源、９ ブッシング、１０ 風路筐体、１０ａ 空気流入口、１１ 荷電部接地電極、１２ 荷電部高圧電極、１３ 荷電部高圧電極、１４ ハニカム、１４Ａ ハニカム、１４ａ 親水性ハニカム、１４ｂ 触媒添着ハニカム、１６ 接地電極、１７ ファン、１９ 加湿装置、２０ 通電スウィッチ、３０ 温度・湿度センサー、３１ ダストセンサー、４１ オゾン分解触媒フィルター、４２ 入口側開閉装置、４３ 出口側開閉装置、４４ バイパス、４５ 荷電・不活化高圧電源、５０ 制御装置、１００ 装置、１００ａ 装置、１００ｂ 装置、１００ｃ 装置、１００ｄ 装置、１００ｅ 装置、１００ｅ１ 装置、１００ｅ２ 装置、１００ｅ３ 装置、１００ｆ１ 装置、１００ｆ２ 装置、１００ｇ 装置、１００ｈ 装置、１００ｉ 装置、１００ｊ 装置、１００ｋ 装置、１００ｌ 装置、１００ｌ１ 装置、１００ｍ 装置。

Claims (6)

1. 風路筐体と、
   電圧が印加され、前記風路筐体内に取り込んだ浮遊微生物を荷電する第１電極と、
   前記第１電極と対向して設置された第１対向電極と、
   前記第１電極と前記第１対向電極との間に生じた放電により荷電された浮遊微生物を捕捉する親水性フィルターと、
   前記親水性フィルターを誘電する第２電極と、
   前記第２電極と対向して前記親水性フィルターを挟む位置に設置された第２対向電極と、
   前記親水性フィルターを前記第２電極および前記第２対向電極から絶縁して設置する部材と、
   前記第２電極と前記第２対向電極との間に電圧を印加する直流高電圧電源と、
   前記第１電極により荷電された前記浮遊微生物に水分を供給する加湿手段と、を備え、
   前記浮遊微生物を前記親水性フィルターに捕捉する
   ことを特徴とする微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置。
2. 前記風路筐体に空気を取り込む送風機を備え、
   前記加湿手段は前記第１電極及び前記第１対向電極の風下側に設置され、
   前記加湿手段により供給される水を荷電された前記浮遊微生物に混合させて、前記浮遊微生物を前記親水性フィルターに捕捉する
   ことを特徴とする請求項１記載の微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置。
3. 前記浮遊微生物を荷電する工程と捕捉する工程とを同時に行い、捕捉する工程が終了した後に、不活化工程を開始する
   ことを特徴とする請求項２記載の微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置。
4. 前記不活化工程を実行する時に前記風路筐体を閉鎖する
   ことを特徴とする請求項３記載の微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置。
5. 前記風路筐体を開閉する開閉装置を備え、
   前記開閉装置は、
   前記送風機による送風時に前記風路筐体を開放、前記送風機の停止時に前記風路筐体を閉鎖する
   ことを特徴とする請求項４記載の微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置。
6. 前記風路筐体を開閉する開閉装置と、
   前記送風機の下流側と前記親水性フィルターの下流側とを接続するバイパスと、を備え、
   前記不活化工程を実行する時に前記バイパスを介して前記風路筐体内の空気を循環する
   ことを特徴とする請求項３記載の微生物・ウイルスの捕捉・不活化装置。

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