CN112703017A - 紫外线线束杀菌器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及向通过移送部移送的移送物照射紫外线线束来进行杀菌处理的技术，其特征在于，包括：紫外线光源部，具有上部光源模块和下部光源模块，用于向通过输送机移送的个人物品的上部面和下部面照射紫外线线束；反射板部，具有左、右侧反射板及楔形反射板，上述左、右侧反射板使从上述上部光源模块和上述下部光源模块射出的紫外线线束反射来向上述个人物品的左、右侧面照射，上述楔形反射板使上述紫外线线束反射来向上述个人物品的前、背面照射；传感器部，具有在上述输送机上隔着间隔设置成一列的多个传感器，用于输出上述个人物品的移送位置检测信号；以及控制部，根据上述检测信号和用户的设定信息输出脉冲宽度调制信号及切换控制信号。

Description

紫外线线束杀菌器
技术领域
本发明涉及利用紫外线对通过移送部移送的移送物进行杀菌的技术，更详细地涉及在学校、疗养设施等收容免疫力弱的人的设施或公共机关、军队等之类的集体生活设施中可一边通过输送机之类的移送单元移送个人物品等一边向该物品的表面射出紫外线线束，来对大肠杆菌、食物中毒细菌及病毒等迅速且大量进行杀菌处理的紫外线线束杀菌器。
背景技术
近来，随着对个人卫生的关注度逐渐变高，活跃地进行对紫外线(UV)杀菌器的研究开发。个人卫生管理相关个人物品有手机、玩具、便携式医疗器械等，其中，尤其，手机不仅是人们整天接触最多的物件，其污染程度还严重，需要进行杀菌处理。进而，手机考虑到细菌增殖及感染，需要定期进行杀菌处理。
作为根据现有技术的个人物品杀菌器，广泛使用利用水银灯发出紫外线的保管型紫外线杀菌器。这种以往的紫外线杀菌器在箱型保管箱内利用从作为光源的水银灯中发出的紫外线对物品进行杀菌。
并且，对于另一以往的紫外线杀菌器而言，当作为杀菌对象向作为在输送机上移送的移送物的物品发出紫外线时，无法均匀地发出，导致无法均匀地对移送物进行杀菌，存在为了对移送物的底面进行杀菌而需要利用铁丝网形态的穿孔的输送带的缺点。并且，以往的紫外线杀菌器因其杀菌力弱而存在需要长时间进行杀菌，例如，杀菌几十分钟到几小时等的非效率的问题。
根据现有技术的紫外线杀菌器的例有韩国专利授权1000438570000号。在该现有技术中，为了得到规定值以上的光能，需要10分钟至1小时左右的预热(warm-up)时间，因而难以立即对装载于输送机并被移送的移送物进行杀菌。
最近，开发发光二极管(LED，Light Emitting Diode)、激光二极管(LD，LaserDiode)等，并作为水银灯的代替光源备受瞩目。尤其，发光二极管光源具有大小小，可仅选择所需的波长带，无需预热(warm up)时间而使用，寿命达到几万小时且环保的优点。
只是，存在发出杀菌力优秀的紫外线波长带(250～280nm)的光的发光二极管的价格高的缺点。例如，发出波长带为405nm的紫外线的发光二极管的价格相当低廉于发出波长带为250～280nm(UV-C)的紫外线的光源的价格，但其杀菌力弱约1000倍左右，主要用作对可长时间杀菌的物件进行杀菌的杀菌器的光源。
像这样，对于使用根据现有技术的发光二极管光源的紫外线杀菌器而言，其光量不足，需要几分钟到几小时射出紫外线，难以均匀地进行杀菌，从而应用于保管型杀菌器中。使用发光二极管光源并应用于输送机的以往的紫外线杀菌器以不经过光学系统而直接向杀菌对象物件射出紫外线的方式实现，从而存在杀菌效率降低且对人体有害的紫外线外漏的问题。
发明内容
(发明所要解决的问题)
本发明要解决的问题在于，在需要防疫的公共场所中，当一边通过输送机移送个人用物品一边利用紫外线线束对其整个表面进行杀菌处理时，利用比较少数的紫外线光源和反射板在短时间内均匀地对个人用物品进行杀菌处理。
本发明要解决的另一问题在于，当利用紫外线光源和反射板对个人用物品杀菌处理时，以防止紫外线外漏的方式进行阻隔。
(解决问题所采用的措施)
用于解决上述技术问题的本发明实施例的紫外线线束杀菌器，其特征在于，包括：紫外线光源部，具有上部光源模块和下部光源模块，用于向通过输送机移送的个人物品的上部面和下部面照射紫外线线束；反射板部，具有左、右侧反射板及楔形反射板，上述左、右侧反射板使从上述上部光源模块和上述下部光源模块射出的紫外线线束反射来向上述个人物品的左、右侧面照射，上述楔形反射板使上述紫外线线束反射来向上述个人物品的前、背面照射；传感器部，具有在上述输送机的送入部输送机和送出部输送机的上部隔着间隔设置成一列的多个传感器，用于检测上述个人物品的移送位置来输出基于此的各自的检测信号；控制部，根据上述检测信号和用户的设定信息输出脉冲宽度调制信号及切换控制信号；马达驱动部，使输送机用马达驱动，根据上述切换控制信号使反射板用马达驱动，以使上述楔形反射板向反射位置或非反射位置旋转。
(发明的效果)
本发明的紫外线线束杀菌器具有如下效果：在需要防疫的公共场所中，当一边通过输送机移送个人用物品一边利用紫外线线束对其整个表面进行杀菌处理时，利用紫外线线束直接对个人用物品的上下部面进行杀菌处理，并利用反射板对剩余面进行杀菌处理，从而不受个人用物品的大小或形状的太大影响而可利用更少数的光源在短时间内均匀地以高的功率进行杀菌处理。
附图说明
图1为本发明的紫外线线束杀菌器的框图。
图2为应用本发明的紫外线线束杀菌器的输送机的外观立体图。
图3为应用本发明的紫外线线束杀菌器的输送机的立体图。
图4的(a)、(b)为本发明的上下部光源模块的详细图。
图5为本发明的上下部光源模块的紫外线线束射出及反射说明图。
图6的(a)至(c)为本发明的楔形反射板的反射原理说明图。
图7的(a)、(b)为本发明的防紫外线用快门的动作说明图。
图8的(a)、(b)为本发明的楔形反射板的动作说明图。
图9为本发明的紫外线线束杀菌器的紫外线杀菌处理流程图。
(附图标记的说明)
100：紫外线线束杀菌器 110：紫外线光源部
111：上部光源模块 112：下部光源模块
113A-113C：发光二极管 114：圆杆透镜
120：反射板部 130：传感器部
140：操作部 150：控制部
160：光源驱动部 170：马达驱动部
180：显示部 190：电源部
具体实施方式
以下，参照附图详细说明的本发明的优选实施例如下。
图1为本发明的紫外线线束杀菌器的框图，图2为应用本发明的紫外线线束杀菌器的输送机的外观立体图，图3为应用本发明的紫外线线束杀菌器的输送机的立体图。图4至图8为本发明的紫外线线束杀菌器的局部详细图。
参照图1，本发明的紫外线线束杀菌器100包括紫外线光源部110、反射板部120、传感器部130、操作部140、控制部150、光源驱动部160、马达驱动部170、显示部180及电源部190。
紫外线线束杀菌器100为了对通过输送机200移送的个人物品300进行杀菌处理，向该个人物品300的整个表面射出直接或反射的紫外线线束。个人物品300可以有手机、玩具、便携式医疗器械等，在本实施例中例举手机来进行说明。
输送机200包括隔着规定的间隔设置的送入部输送机210和送出部输送机220。上述送入部输送机210和送出部输送机220的移送面的材质不受特别限制，例如，可使用氨基甲酸乙酯、橡胶、塑料之类的柔性材质。在上述送入部输送机210和送出部输送机220之间设有透射式窗口230。透射式窗口230起到当个人物品300经过送入部输送机210和送出部输送机220之间时，防止向下部掉落，并使从下部光源模块112射出的紫外线线束透射来向个人物品300的下部面照射的作用。
紫外线光源部110分别向通过输送机200移送的个人物品300的上部面和下部面照射辐射光形态的紫外线线束。为此，紫外线光源部110包括设置于透射式窗口230的上部的上部光源模块111和设置于透射式窗口230的下部的下部光源模块112。上部光源模块111和下部光源模块112的结构及功能相同。上述上部光源模块111和下部光源模块112中使用的光源的种类不受特别限制，在本实施例中，例举使用发光二极管光源射出面形态的紫外线线束。
参照图4，上部光源模块111包括一个以上的发光二极管(113A-113C)及圆杆透镜114。圆杆透镜114起到将从发光二极管(113A-113C)射出的光转换为面形态的线束来射出的作用。
即，圆杆透镜114起到均匀地扩散从发光二极管(113A-113C)中面发光而射入的高斯光束，并向一侧方向长长地拉长的作用。圆杆透镜114将射入的光束向水平方向拉长，并向垂直方向以平行光形态减少光束宽度来使其通过。当向圆杆透镜114的长度方向并排地排列更多数量的发光二极管时，可使光束向纵向变得更均匀。此时，圆杆透镜114的曲率通常可以为球面或抛物面或非球面。
使发光二极管(113A-113C)和圆杆透镜114之间的距离接近于规定值(如：2mm)以下来将向圆杆透镜114外扩散的能量损失最小化。并且，通过将圆杆透镜114和光束照射面115之间的距离维持为规定值(如：40mm)，可减少光束扩散来比较均匀地对表面进行杀菌处理。
圆杆透镜114的材质不受特别限制，但优选地，使用可使紫外线透射的作为氟化物(Fluoride)系列(CaF2、MgF2)的蓝宝石(Sapphire)、派热克斯(PYREX)、熔融石英(FusedSilica)、水晶(Quartz)(SiO2)、氯化物(Chloride)系列，而不使用紫外线透射率极低的一般玻璃。这些的折射率低，是1.4～1.5，透射率为最大90％左右。二氧化硅(Silica)或水晶(Quartz)根据品质有所差异，但可透射至真空紫外线(VUV)，紫外线熔融石英(UV FusedSilica)从紫外线到近红外线具有高的透射率、优秀的加工精度，根据温度变化的环境性优秀，最多地用作紫外线用材质。考虑到这种情况，紫外线光源部110中使用的所有透镜使用紫外线级熔融石英(UV Grade Fused Silica)材质，这种透镜对波长为265nm的紫外线具有1.46的折射率，并具有67.8的阿贝数。并且，上述透镜以非反射涂敷，从而在UV-C波长带中，波长的紫外线的反射率为约1.0％以下。并且，上述透镜能够以紫外线透射率好的ZrO2(高折射物质)和SiO2(低折射物质)进行非反射涂敷，此时，提高透射率。
从紫外线光源部110照射的UV-C波长的能量密度不受特别限制，在本实施例中为40mW/cm2/sec。根据实验结果，确认到当紫外线线束的能量功率为10mW/cm2/sec时，大肠杆菌和食物中毒细菌大部分被杀菌，当紫外线线束的能量功率为100mW/cm2/sec时，大部分病毒被杀菌。
并且，从紫外线光源部110照射的紫外线线束的大小向长度方向为90mm左右，宽度为10mm。根据实验结果，此时，确认到可每秒钟对50mm×90mm面积的大肠杆菌和食物中毒细菌进行杀菌，这是能够以3秒钟左右对手机杀菌的功率。
在上部光源模块111和下部光源模块112中，光源不受特别限制。例如，上述光源的波长可以为278nm，功率可以为0.1W，大小可以为1×1mm，光束发散角可以为几十度以上。
可调整上部光源模块111和下部光源模块112的设置位置来调节从其中射出的紫外线线束的大小、位置及方向。上部光源模块111及下部光源模块112可与个人物品300的大小相对应地分别以串行方式追加排列。
因此，如图5所示，从上部光源模块111射出的紫外线线束直接向个人物品300的上部面照射而对其上部面进行杀菌，从下部光源模块112射出的紫外线线束通过透射式窗口230向个人物品300的下部面照射而对其下部面进行杀菌。
反射板部120包括左侧反射板121、右侧反射板122及楔形反射板123。如图5所示，左侧反射板121使从上部光源模块111射出的左侧的紫外线线束以规定角度(如：60±15度)反射来向个人物品300的左侧面照射，由此对其左侧面进行杀菌。右侧反射板122使从上部光源模块111射出的右侧的紫外线线束以上述规定角度反射来照射个人物品300的右侧面，由此对其右侧面进行杀菌。楔形反射板123起到使从上部光源模块111射出的紫外线线束反射来向个人物品300的前面部照射，并使从下部光源模块112射出的紫外线线束反射来向个人物品300的背面部照射的作用。
作为反射板部120中使用的左侧反射板121、右侧反射板122及楔形反射板123的材质，可使用玻璃或金属，可呈平板或直角棱镜形状。此时，若向上述透镜射入的光源的强度大，则与玻璃材质不同地，金属材质可因热而发生变形，因而需要考虑光源的强度。上述反射板可由铝涂敷，以便于可将紫外线光束的损失最小化，当由电介质多层薄膜涂敷时，可更加提高紫外线的反射率。
传感器部130包括第一感光传感器至第四感光传感器(131-134)。第一感光传感器131检测个人物品300到达送入部输送机210上的送入位置来输出基于此的第一检测信号SEN1。第二感光传感器132检测个人物品300脱离上述送入位置来输出基于此的第二检测信号SEN2。第三感光传感器133检测个人物品300向送出部输送机220送入来输出基于此的第三检测信号SEN3。第四感光传感器134检测个人物品300向送出部输送机220的末端部送入来输出基于此的第四检测信号SEN4。
操作部140具有用户接口功能，当利用紫外线线束杀菌器100向个人物品300的表面照射紫外线线束来进行杀菌处理时，传输设定信息(SET)，以使用户设定杀菌时间、杀菌能量、开始及结束等。操作部140可由物理性按钮实现或在显示部180以触摸板形态实现。
控制部150根据从上述传感器部130供给的上述第一检测信号-第四检测信号(SEN1-SEN4)和从上述操作部140供给的设定信息(SET)输出驱动控制信号CTL_DR、脉冲宽度调制信号(PWM)及第一切换控制信号CTL_SW1、第二切换控制信号CTL_SW2，并输出用于显示根据从上述紫外线光源部110供给的输出及状态信息(OUT/STATE)的个人物品300的数量、紫外线使用时间、能量强度状态的显示控制信号CTL_DIS。控制部140可使用RS-232及RS-485等之类的串行通信或此外的其他通信方式，以输出上述信号。例如，控制部140与上述传感器部130执行串行外设接口(SPI，Serial Peripheral Interface)通信来实时接收上述检测信号(SEN1-SEN4)。控制部140基于从上述传感器部130供给的检测信号(SEN1-SEN4)和输送机20上的个人物品300的移送时间输出驱动控制信号CTL_DR和脉冲宽度调制信号(PWM)。
光源驱动部160根据从上述控制部140供给的驱动控制信号CTL_DR向紫外线光源部110输出驱动电源(DV)来输出具有基于此的功率的紫外线线束。
马达驱动部170根据从控制部150供给的脉冲宽度调制信号(PWM)使输送机用马达驱动来使输送机200的送入部输送机210和送出部输送机220以相应的速度行走。并且，马达驱动部170根据上述第一切换控制信号CTL_SW1控制一对快门用马达的驱动来开放或封闭防紫外线用快门124、125。并且，马达驱动部170根据上述第二切换控制信号CTL_SW2使反射板用马达驱动来使楔形反射板123转换到反射位置或非反射位置。
显示部180根据从上述控制部140供给的显示控制信号CTL_DIS显示经杀菌处理的个人物品300的数量、紫外线光源使用时间、能量强度及状态。
电源部190向紫外线线束杀菌器100的各个部，即，紫外线光源部110、反射板部120、传感器部130、操作部140、控制部150、光源驱动部160、马达驱动部170及显示部180供给电源。
另一方面，图9为表示本发明的紫外线线束杀菌器100的杀菌处理过程的流程图。参照图9说明的紫外线线束杀菌器100的杀菌处理过程如下。
首先，当由用户接通(ON)电源部190的电源开关时，控制部150执行预先检查步骤S1。上述预先检查步骤可包括确认控制部150检查系统是否正常工作的动作，例如，通过马达驱动部170使输送机用马达驱动来确认输送机200是否正常工作及通过光源驱动部160使紫外线光源部110驱动来确认该紫外线光源部110是否正常驱动的步骤。并且，上述预先检查步骤还可包括控制部150确认用户通过操作部140设定低速杀菌模式、高速杀菌模式、专家模式及杀菌条件设定模式等的步骤。控制部150确认从传感器部130供给第一检测信号SEN1之后，对个人物品300执行前面部杀菌步骤S2。此时，控制部150向马达驱动部170输出脉冲宽度调制信号(PWM)来使输送机用马达驱动，以使送入部输送机210和送出部输送机220行走。并且，控制部150向马达驱动部170以“高”的方式输出第一切换控制信号CTL_SW1来使快门用马达171正向驱动，由此如图7的(a)所示，快门用臂(arm)172向下侧方向旋转，以封闭防紫外线用快门124、125。并且，控制部150向马达驱动部170以“高”的方式输出第二切换控制信号CTL_SW2来使反射板用马达正向驱动，由此如图6的(a)及图8的(a)所示，与反射板用马达的驱动轴相结合的一对反射板用臂173L、173R向下侧方向旋转，以使楔形反射板123向反射位置移动。并且，控制部150向光源驱动部160输出驱动控制信号CTL_DR来从上部光源模块111中射出紫外线线束。由此，从紫外线光源部110射出的紫外线线束被防紫外线用快门124、125及这些周边的盖阻隔而不向外部照射。并且，如图6的(a)所示，从上部光源模块111射出的紫外线线束通过楔形反射板123以规定角度(如：45度)反射而向通过送入部输送机210送入的个人物品300的前面部照射。
控制部150确认从传感器部130供给第二检测信号SEN2之后，对个人物品300执行上下部及左右侧面部杀菌步骤S3。此时，控制部150以“低”的方式输出向马达驱动部170输出的第二切换控制信号CTL_SW2，从而如图6的(b)及图8的(b)所示，楔形反射板123向非反射位置移动。由此，如图6的(b)所示，当个人物品300位于透射式窗口230的上部时，利用从上部光源模块111射出的紫外线线束对个人物品300的上部面进行杀菌，并利用从下部光源模块112射出的紫外线线束对个人物品300的下部面进行杀菌。此时，利用左侧反射板121、右侧反射板122还同时对个人物品300的左侧面和右侧面进行杀菌。
控制部150确认从传感器部130供给第三检测信号SEN3之后，对个人物品300执行背面部杀菌步骤S4。此时，控制部150以“高”的方式输出向马达驱动部170输出的第二切换控制信号CTL_SW2，从而如图6的(c)及图8的(a)所示，楔形反射板123向反射位置移动。由此，如图6的(c)所示，从下部光源模块112射出的紫外线线束通过楔形反射板123反射而向通过送出部输送机220送出的个人物品300的背面部照射。
控制部150确认从传感器部130供给第四检测信号SEN4之后，对一个个人物品300执行杀菌结束步骤S5。此时，控制部150阻隔向光源驱动部160供给的驱动控制信号CTL_DR来终止下部光源模块112的驱动。并且，控制部150以“低”的方式向马达驱动部170输出第一切换控制信号CTL_SW1来使快门用马达171反向驱动，由此如图7的(b)所示，快门用臂(arm)172向上侧方向旋转而开放防紫外线用快门124、125。并且，控制部150阻隔上述脉冲宽度调制信号(PWM)来终止送入部输送机210和送出部输送机220的行走。
这种状态下，控制部150重新确认是否供给上述第一检测信号SEN1，当判明为供给时，如上所述地反复执行上述第二步骤S2至第五步骤S5，以对另一个个人物品300进行紫外线杀菌(步骤S6)。并且，控制部150在每当执行上述第二步骤S2至第五步骤S5时，逐个增加运转次数计数值，并存储该增加的计数值。
但是，根据上述确认结果，当未供给上述第一检测信号SEN1，由用户输入杀菌结束指令时，结束如上所述的一系列的杀菌处理过程(步骤S7)。
以上，详细说明本发明的优选实施例，但本发明的发明要求保护范围不局限于此，而是可基于以下发明要求保护范围中定义的本发明的基本概念由更多样的实施例实现，这种实施例同样属于本发明的发明要求保护范围。

Claims (10)

1.一种紫外线线束杀菌器，其特征在于，包括：
紫外线光源部，具有上部光源模块和下部光源模块，用于向通过输送机移送的个人物品的上部面和下部面照射紫外线线束；
反射板部，具有左、右侧反射板及楔形反射板，上述左、右侧反射板使从上述上部光源模块和上述下部光源模块射出的紫外线线束反射来向上述个人物品的左、右侧面照射，上述楔形反射板使上述紫外线线束反射来向上述个人物品的前、背面照射；
传感器部，具有在上述输送机的送入部输送机和送出部输送机的上部隔着间隔设置成一列的多个传感器，用于检测上述个人物品的移送位置来输出基于此的各自的检测信号；
控制部，根据上述检测信号和用户的设定信息输出脉冲宽度调制信号及切换控制信号；
马达驱动部，使输送机用马达驱动，根据上述切换控制信号使反射板用马达驱动，以使上述楔形反射板向反射位置或非反射位置旋转。
2.根据权利要求1所述的紫外线线束杀菌器，其特征在于，
上述上部光源模块和下部光源模块的光源为发光二极管。
3.根据权利要求1所述的紫外线线束杀菌器，其特征在于，
上述上部光源模块和下部光源模块分别包括：
一个以上的发光二极管，射出紫外线线束；以及
圆杆透镜，均匀地扩散从上述发光二极管中面发光而射入的高斯光束，并向一侧方向长长地拉长。
4.根据权利要求3所述的紫外线线束杀菌器，其特征在于，
上述圆杆透镜由一个或多个设置，当由上述多个设置时，具有并排地排列的结构。
5.根据权利要求1所述的紫外线线束杀菌器，其特征在于，
上述紫外线线束杀菌器包括设置于上述输送机的送入部输送机和上述送出部输送机之间的透射式窗口。
6.根据权利要求5所述的紫外线线束杀菌器，其特征在于，
上述楔形反射板设置于上述透射式窗口的上部，
当通过上述送入部输送机移送上述个人物品时，上述楔形反射板使从上述上部光源模块射出的上述紫外线线束反射来向上述个人物品的前面照射，
当通过上述送出部输送机移送上述个人物品时，上述楔形反射板使从上述下部光源模块射出的上述紫外线线束反射来向上述个人物品的背面照射。
7.根据权利要求1所述的紫外线线束杀菌器，其特征在于，
上述楔形反射板借助根据上述控制部的控制驱动的反射板用马达旋转，
上述楔形反射板借助与上述反射板用马达的驱动轴相结合的一对反射板用臂向从上述上部光源模块和下部光源模块的光源射出的紫外线线束的反射位置旋转，或以脱离上述反射位置的方式旋转。
8.根据权利要求1所述的紫外线线束杀菌器，其特征在于，
上述紫外线线束杀菌器包括防紫外线用快门，上述防紫外线用快门分别设置于上述输送机的入口及出口，用于以快门方式工作，以防止从上述上部光源模块和上述下部光源模块射出的紫外线线束外漏。
9.根据权利要求1所述的紫外线线束杀菌器，其特征在于，
上述传感器部包括：
第一感光传感器，检测上述个人物品到达上述送入部输送机的上部的送入位置来输出基于此的第一检测信号；
第二感光传感器，检测上述个人物品脱离上述送入位置来输出基于此的第二检测信号；
第三感光传感器，检测上述个人物品向上述送出部输送机送入来输出基于此的第三检测信号；以及
第四感光传感器，检测上述个人物品向上述送出部输送机的末端部送入来输出基于此的第四检测信号。
10.根据权利要求1所述的紫外线线束杀菌器，其特征在于，
上述个人物品为手机、玩具、便携式医疗器械中的一种。
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