JP2022027412A

JP2022027412A - 空気殺菌・ウイルス不活性化装置

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Publication number: JP2022027412A
Application number: JP2021002531A
Authority: JP
Inventors: 博木之下; Hiroshi Kinoshita; 正樹羽部; Masaki HABU; 秀一西村; Shuichi Nishimura
Original assignee: Aideal Tech; Aideal Tech Co Ltd; National Hospital Organization
Current assignee: Aideal Tech; Aideal Tech Co Ltd; National Hospital Organization
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2022-02-10
Also published as: JP7448932B2; JP2021110856A

Abstract

【課題】装置からの紫外線の漏れを抑制し、空気流量を制御し、光源を光源収納部に収納しその壁面を鏡面とし紫外線を減衰するまで反射させ、空気に十分な紫外線照射量を確保することで、装置から排出される空気を十分に殺菌・ウイルス不活性化し、人の近傍で安心して使用できる、殺菌・ウイルス不活性化装置の提供。【解決手段】空気殺菌・ウイルス不活性化装置１は、紫外線を照射する光源４と、排気部６と、ファン５と、を有している。排気部６は、１段目に形成された第１貫通孔６０ａと、２段目に形成された第２貫通孔６１ａと、は矢印Ａから見て互いに重複しない位置に形成されている。１段目又は前記２段目の少なくとも一方には、矢印Ａから見て、第１貫通孔６０ａが形成された第１領域と、第２貫通孔６１ａが形成された第２領域と、の間に下方向に突出した障害壁が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、空気中の細菌及びウイルスを殺菌・不活性する空気殺菌・ウイルス不活性化装置に関する。

近年、特に２１世紀に入ってからは、世界中の人の往来・交流が盛んになり、今まで未知であった、人に害を及ぼし、流行・パンデミックを引き起こすウイルス等が散見されるようになり、人のいる空間、人の近傍における殺菌・ウイルス不活性化が可能な装置が求められている。

このような状況を鑑み、空気中を浮遊する菌・ウイルスを殺菌・不活性化するために空気を吸い込み殺菌・ウイルス不活性化を行う装置が考案されている。特許文献１の紫外線殺菌装置では、筐体内部にファンと、光源と、フィルタと、が収納されている。筐体内部には、光源のからの光を反射する略半円形状に湾曲した矩形曲板条のアルミニウム製の凹平面鏡である反射板が配置される。ファンによって筐体内部に取り込まれた空気は、反射板によって反射された紫外線によって殺菌され、フィルタを通過して外部に排出される。

特許文献２の空気殺菌装置は、案内羽根と、紫外線によって殺菌される殺菌空間と、電動ファンと、空気排気口と、から構成される。電動ファンが駆動することにより、吸い込み口部から案内羽根によって吸い込んだ空気を渦流にして筒状の殺菌空間を通過させ、空気排気口より排出する。案内羽根によって殺菌空間を渦流が旋回しながら通過するため、当該空間における移動距離が長くなり、紫外線照射量を増大させて高い殺菌効果を得ることができる。

特許文献３の空気殺菌装置は、殺菌装置本体と、本体内部に配置される紫外線殺菌光源と、ファンモータと、から構成される。ファンモータを回転させると、空気は遮光板に当たり乱流となって紫外線殺菌光源の周囲を通過する。このとき、ウイルスが紫外線によって殺菌・不活性化される。紫外線殺菌光源の周囲は反射板で覆われているので、反射板に投射された紫外線は二次反射して空気の殺菌効果を高めることができる。

実用新案登録第３２２１５７８号特開２０１１－１８３１２６号公報特開平１１－４７２５７号公報

空気殺菌装置で用いられる波長２５３．７ｎｍの紫外線は、強力な殺菌能力を有しているが人体にも害を及ぼすことが分かっている。従来の空気殺菌装置では、その紫外線の漏れ対策を十分に行うことで人の近傍に載置して使用することが困難だった。

他方、装置を空気が通過する短時間で効率的に細菌及びウイルスを殺菌・不活性化するためには、ある程度の紫外線の光量が必要となる。しかし、光量が高くなると漏れた紫外線による人体への影響も大きくなるため、空気中のウイルスを効果的に殺菌・不活性化しつつ紫外線漏れのない空気殺菌装置が求められていた。

そこで、本発明は、装置からの紫外線の漏れを抑制し、空気流量を制御し、光源を光源収納部に収納しその壁面を鏡面とし紫外線を減衰するまで反射させ、空気に十分な紫外線照射量を確保することで、装置から排出される空気を十分に殺菌・ウイルス不活性化し、人の近傍で安心して使用できる、殺菌・ウイルス不活性化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために第１の発明は、紫外線の照射によって空気を殺菌する空気殺菌・ウイルス不活性化装置であって、前記紫外線を照射する光源と、前記光源を収納し、吸気口と、前記紫外線によって空気殺菌された空気が排出される排気部と、を有する本体部と、前記吸気口から空気を吸引し、前記排気部から空気を排出するファンと、を有し、前記排気部は、少なくとも２段で構成され、１段目に形成された第１貫通孔と、２段目に形成された第２貫通孔と、は空気の前記第１貫通孔を通過する方向である排出方向から見て互いに重複しない位置に形成され、前記１段目及び前記２段目の少なくとも一方には、前記排出方向から見て、前記第１貫通孔が形成された第１領域と、前記第２貫通孔が形成された第２領域と、の間に前記排出方向と平行に突出した障害壁が設けられていることを特徴とする空気殺菌・ウイルス不活性化装置を提供している。

第２の発明では、紫外線の照射によって空気を殺菌する空気殺菌・ウイルス不活性化装置であって、前記紫外線を照射する光源と、前記光源を収納し、吸気口と、前記紫外線によって空気殺菌された空気が排出される排気部と、を有する本体部と、前記吸気口から空気を吸引し、前記排気部から空気を排出するファンと、を有し、前記光源は光源収納部に収納され、前記光源収納部は光源に対して平行な筒状の構造であり、前記光源収納部の内壁は前記紫外線を反射するように鏡面仕上げされていることにより前記光源から出た前記紫外線が減衰するまで複数回反射するように構成されている事を特徴とする空気殺菌・ウイルス不活性化装置を提供している。

ここでいう筒状とは、断面形状が円形に限らず、角にアールが形成された略矩形、楕円形、多角形、その他の形状を含む概念である。

第３の発明では、第１の発明又は第２の発明に記載された空気殺菌・ウイルス不活性化装置であって、前記本体部は、外殻部材と、前記外殻部材に収納され内側が前記紫外線を反射する光源収納部と、から構成され、前記外殻部材の側面に前記吸気口が形成され、前記外殻部材の上端部に排気口が形成され、前記吸気口から取り込まれた空気は、前記外殻部材と前記光源収納部との間を通り、前記ファンを通過し、前記光源収納部の内部を通過して前記光源からの前記紫外線によって殺菌され、前記排気口より排出されることを特徴としている。

第４の発明では、第１の発明から第３の発明のいずれかに記載された空気殺菌・ウイルス不活性化装置であって、前記吸気口には、空気中の塵及び埃を取り除くフィルタが設けられていることを特徴としている。

第５の発明では、第１の発明から第４の発明のいずれかに記載された空気殺菌・ウイルス不活性化装置であって、前記吸気口及び前記排気口の少なくとも一方には、前記紫外線を吸収する吸収材が設けられていることを特徴としている。

第６の発明では、第１の発明に記載された空気殺菌・ウイルス不活性化装置であって、前記排気部は、前記第１領域に第３貫通孔が形成された３段目をさらに有し、前記１段目と前記２段目と前記３段目の少なくとも１つには、前記障害壁が設けられ、前記障害壁の先端部にはアールが形成されていることを特徴としている。

第１の発明によると、第１領域と第２領域との間には障害壁が設けられているため、１段目の第１貫通孔を通過した紫外線は障害壁によって２段目の第２貫通孔に到達することができない。これにより、光源の紫外線が空気殺菌・ウイルス不活性化装置の外部に漏れることを抑制できる。また、１段目に形成された第１貫通孔と２段目に形成された第２貫通孔とは空気の排出方向から見て互いに重複しない位置に形成されているため、１段目の第１貫通孔を通過した紫外線が２段目の第２貫通孔に到達し難くなる。これにより、光源の紫外線が空気殺菌・ウイルス不活性化装置の外部に漏れることを抑制できる。さらに、排気部は少なくとも２段で構成されているため、光源の紫外線が空気殺菌・ウイルス不活性化装置の外部に漏れることを抑制できる。これにより、人間の集まる空間、事務所、会議室、病院、老人ホーム、避難所等の空間を殺菌・ウイルス不活性化を行うことができる。今まで風気中に漂うウイルスの除去のために十分な換気が必要と言われていた空間の換気の回数を抑えることができ、病院、老人ホーム、避難所等の使用に適している。また、机上におけるタイプの物は会議室、人が集まる卓上に設置すればその空間を素早く殺菌・ウイルス不活性化することができる。

第２の発明によると、光源収納部の内壁は光源からの紫外線を反射するように構成されているため、光源から照射される紫外線が内壁で減衰するまで複数回反射することによって光源収納部内の紫外線の効果を増大させることができる。これにより、光源収納部を空気が通過する僅かな時間で効率的にウイルスの殺菌・不活性化を行うことができる。

第３の発明によると、外殻部材の側面に吸気口が形成されているため、底面に存在している塵埃等を空気殺菌・ウイルス不活性化装置内部に吸い込むことを抑制できる。また、外殻部材の上端部に排気口が形成されているため、殺菌・不活性化されたクリーンな空気を上部に排出し空間に空気の流れを作ることで、当該空間を効率的に殺菌・ウイルス不活性化することができる。さらに、空気殺菌・ウイルス不活性化装置は外殻部材と光源収納部との二重管構造となっているため、光源の紫外線が外部に漏れることを抑制することができる。

第４の発明によると、吸気口にフィルタが設けられているため、空気殺菌・ウイルス不活性化装置内部に塵埃が侵入することを抑制することができる。特に、空気殺菌・ウイルス不活性化装置は介護施設や病室での使用を想定しているため、綿埃が内部に蓄積することによる圧損の増大や光源収納部の内壁に付着することによる反射率の低下が懸念される。しかし、吸気口にフィルタを設置することで、これらの事態の発生を抑えることができる。

第５の発明によると、吸気口及び排気部の少なくとも一方には紫外線を吸収する吸収材が設けられているため、吸収剤が光源収納部から漏れた紫外線を吸収し、外殻部材の外部に漏れることを抑制できる。

第６の発明によると、排気部が３段の構造となっていて３段目の第１領域に第３貫通孔が形成されているため、第２貫通孔を通過した紫外線が３段目によって反射されることとなり、光源の紫外線が空気殺菌・ウイルス不活性化装置の外部に漏れることをより抑制できる。また、障害壁の先端部にアールが形成されているため、障害壁に塵埃が付着し難くなり圧損・風切り音の増大を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置の外観図。本発明の第１の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置の断面図。本発明の第１の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置の排気部の分解斜視図。本発明の第１の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置の排気部の平面図であって、図４（ａ）は排気部の平面図、図４（ｂ）は第１領域を表す排気部の平面図、図４（ｃ）は第２領域を表す排気部の平面図。本発明の第１の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置の第１障害壁の拡大断面図本発明の第１の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置の排気部における紫外線の光路を模式的に表した断面図。本発明の第２の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置の外観図。本発明の第２の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置の断面図。本発明の第２の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置の排気部の分解斜視図。本発明の第３の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置の断面図。本発明の第４の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置の断面図。本発明の第５の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置の断面図。本発明の空気殺菌・ウイルス不活性化装置のシミュレーション結果を示すグラフ。本発明の空気殺菌・ウイルス不活性化装置のシミュレーション結果を示すグラフ。本発明の空気殺菌・ウイルス不活性化装置の試験結果を示すグラフ。

本発明の第１の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置１を図１から図６に基づき説明する。図１から図３に示すように、前後上下方向を定義する。

空気殺菌・ウイルス不活性化装置１は、図２に示すように、外殻部材２と、光源収納部３と、紫外線を照射する光源４と、ファン５と、排気部６と、から構成される。外殻部材２は、図１に示すように空気殺菌・ウイルス不活性化装置１の外側を覆う略円柱形状であって、前後方向の側面にはそれぞれ吸気口２ａが形成され、上面には排気口２ｂが形成される。側面上部には駆動灯２１が設けられ、光源４が駆動している際に点灯する。外殻部材２及び光源収納部３は、本発明の本体部の一例である。

外殻部材２の上面に略円環状に配置された排気口２ｂの内側には、電源ボタン２２と、モードボタン２３と、が設けられている。電源ボタン２２を押下することにより電源の入切を行い、モードボタン２３を押下することにより風量が順次切り替わる。

図２に示すように、外殻部材２の内部には、光源収納部３と、紫外線を照射する光源４と、ファン５と、排気部６と、が収納される。外殻部材２は断面が略コ字状であって、底面からのみ内部に収納されている部材にアクセスすることができる。これにより、光源４からの紫外線の漏れを抑制している。底面には底蓋２０の取外しを検知する図示せぬセンサが設けられていて、空気殺菌・ウイルス不活性化装置１の運転中に当該センサが底蓋２０の取外しを検知すると、電源が落ちて光源４が消える。これにより、光源４からの紫外線の漏れを防止する。

外殻部材２の吸気口２ａの近傍には、フィルタ２４が配置される。フィルタ２４が空気中の塵埃を除去することにより、空気殺菌・ウイルス不活性化装置１内部に塵等が蓄積して圧損が増大することを抑制できる。外殻部材２の吸気口２ａの近傍及び排気口２ｂ又は排気部６の近傍には、防音及び紫外線吸収のためのロックウール（岩綿）２５が設けられている。ロックウール２５は、本発明の吸収材の一例であるが、吸収材は紫外線を吸収可能な物質であればロックウール２５に限定されず他の物質を用いてもよい。また、ロックウール２５は、吸気口２ａ及び排気口２ｂ（排気部６）の少なくとも一方に設けられていればよい。

光源収納部３は、光源４と平行に伸びる筒形状であって内部に光源４を収納しており、材質はステンレスである。光源収納部３の内側の面である内壁３１は光源４からの紫外線を反射するように研磨で鏡面仕上げされており、高い反射率を有している。なお、光源収納部３は、紫外線を反射する素材であればステンレスに限定されず、アルミニウム、合金等であってもよく、研磨、塗装、鍍金、熱処理、化学処理等の表面処理が施されていてもよい。光源収納部３は、側面だけでなく上下面においても同様の鏡面仕上げが施されており、光源４からの紫外線を反射している。光源収納部３内には、光源４による紫外線によって細菌及びウイルスを殺菌・不活性化する殺菌空間３ａが規定される。殺菌空間３ａを構成する部材は、光源収納部３を含めてすべて内側に鏡面仕上げが施されている。本実施の形態では、光源収納部３の内面を＃４００で表面を仕上げてある表面をさらにバフ研磨することにより鏡面仕上げしている。光源収納部３の内部には、図示せぬ温度センサが設けられていて、所定の温度を検知すると空気殺菌・ウイルス不活性化装置１の光源４の電源が落ちるように設定されている。

光源４は、波長が２５３．７ｎｍの紫外線を照射する殺菌灯であって、光源収納部３の端部に配置される。なお、光源４は、光源収納部３の任意の位置に配置することができ、殺菌率への影響もない。光源４からの紫外線は光源収納部３の内壁３１を複数回反射するため、光源収納部３の内部空間では光源４から照射される紫外線の光量の複数倍の効果を得ることができる。反射による照射量は以下の数１によって算出される。

Ａは反射量増加率を表し、Ｂは反射率を表し、ｎは反射回数である。本実施の形態では、Ｂを０．７としてＡを算出すると、およそ３．３となるため、光源収納部３の内部において光源４から照射された紫外線の効果は３．３倍となる。

次に、紫外線の照射量と殺菌率との関係性は、以下の数２で算出される。

Ｐは殺菌率を表し、Ｓは生存率を表し、ｔは照射時間[sec]を表し、Ｅは装置の紫外線照射強度[Ｗ／ｍ^２]を表し、Ｄは９０％の殺菌率の照射量[Ｊ／ｍ^２]を表す。本実施の形態では、上式に基づいて、設定した殺菌率、紫外線光量に合わせてファン５の流量を設定してある。

ファン５は、光源収納部３の下部に配置され、電源ボタン２２の操作により駆動する。モードボタン２３の押下によってファン５の回転数が変化し、風量が変わる。

排気部６は、図３に示すように、第１排気プレート６０と、第２排気プレート６１と、第３排気プレート６２と、第４排気プレート６３と、から構成される４段のバッフル構造となっている。本実施の形態では、排気部６は４段で構成されたが、少なくとも２段で構成されていればよい。

排気部６は、下から上に向けて第１排気プレート６０、第２排気プレート６１、第３排気プレート６２、第４排気プレート６３の順番で上下方向に等間隔に配置される。第２排気プレート６１と第４排気プレート６３とは概ね同形状である。

第１排気プレート６０は略薄円板形状であって、下面が光源収納部３と共に殺菌空間３ａを構成し、内壁３１と同様の鏡面仕上げがされている。第１排気プレート６０の中央部に上下方向に貫通する第１貫通孔６０ａが形成され、その周囲に複数の貫通孔６０ｂが形成されている。貫通孔の形状や面積は、ファン５の圧力損失に応じて任意に設定できる。

第２排気プレート６１は、略薄円板形状であって、外縁に円周方向に並んで上下方向に貫通する複数の第２貫通孔６１ａが形成され、各第２貫通孔６１ａの間に第２貫通孔６１ａより小径の周縁貫通孔６１ｂが形成されている。第２排気プレート６１の下面には、下方向に突出する第２障害壁６１Ａが設けられている。第２障害壁６１Ａは、薄い平板を円形状に湾曲させることにより構成され、第２排気プレート６１の中心と第２障害壁６１Ａの中心とは略一致している。

第２障害壁６１Ａの突出量（高さ）は、図２に示すように、光源収納部３から排出された空気が通る通路の上下方向の幅と略同一である。なお、第２障害壁６１Ａの高さは、排気の圧力損失及び光源４からの紫外線の漏れ程度に応じて任意に設定することができる。図５に示すように、第２障害壁６１Ａの第１先端部６１Ｂには、アールが形成されている。これにより、第１先端部６１Ｂに塵埃が付着して通路が狭くなることによる排気抵抗の増加及び風切り音を抑制できる。

第３排気プレート６２は、第２排気プレート６１と同径の略薄円板形状であって、中心に上下方向に貫通する第３貫通孔６２ａが形成されている。第３排気プレート６２の下面には、下方向に突出する第３障害壁６２Ａが設けられている。第３障害壁６２Ａは、薄い平板を円形状に湾曲させることにより構成され、第３排気プレート６２の中心と第３障害壁６２Ａの中心と、第３貫通孔６２ａの中心と、は略一致している。第３障害壁６２Ａの内側に、第３貫通孔６２ａが位置している。第３障害壁６２Ａは、第２障害壁６１Ａと同様に、先端部にアールが形成されている。

第４排気プレート６３は、円周方向に並んで上下方向に貫通する複数の第４貫通孔６３ａが形成され、下面には下方向に突出するように第４障害壁６３Ａが設けられている。第４排気プレート６３は、周縁貫通孔６１ｂが形成されていない点を除き、第２排気プレート６１と概ね略同一の構成である。第４貫通孔６３ａは、外殻部材２の排気口２ｂと略一致する位置となる。

図４は、空気殺菌・ウイルス不活性化装置１の排気部６を上方向（本発明の排出方向）である矢印Ａから見た状態を示す。図４（ａ）に示すように、第２排気プレート６１と第４排気プレート６３とは略同一形状であって、実線で示すように第２貫通孔６１ａと第４貫通孔６３ａとが略一致している。点線で示すように、第２障害壁６１Ａと、第３障害壁６２Ａと、第４障害壁６３Ａとは、平面視において略一致し、これらの障害壁の内側に第１貫通孔６０ａ、貫通孔６０ｂ、及び第３貫通孔６２ａが位置している。

図４（ｂ）に斜線で示すように、第２貫通孔６１ａ、周縁貫通孔６１ｂ、及び第４貫通孔６３ａが形成された領域を第１領域６４と規定する。第１領域６４とは、第２排気プレート６１及び第４排気プレート６３において貫通孔が形成された領域である。第１領域６４は、排気部６の外縁に略円環形状となるように、第２障害壁６１Ａ、第３障害壁６２Ａ、及び第４障害壁６３Ａの外側にそれぞれ規定される。

図４（ｃ）に斜線で示すように、第１貫通孔６０ａ、貫通孔６０ｂ、及び第３貫通孔６２ａが形成された領域を第２領域６５と規定する。第２領域６５とは、第１排気プレート６０及び第３排気プレート６２において貫通孔が形成された領域である。第２領域６５は、排気部６の中心近傍に略円形となるように、第２障害壁６１Ａ、第３障害壁６２Ａ、及び第４障害壁６３Ａの内側にそれぞれ規定される。図中に示すように、第１領域６４と第２領域６５とは互いに重複していない。換言すると、第２貫通孔６１ａ、周縁貫通孔６１ｂ、及び第４貫通孔６３ａと、第１貫通孔６０ａ、貫通孔６０ｂ、及び第３貫通孔６２ａと、は上方から見て互いに重複していない。第２障害壁６１Ａ、第３障害壁６２Ａ、及び第４障害壁６３Ａは、第１領域６４と第２領域６５との間である境界となる位置に設けられている。

なお、第２排気プレート６１、第３排気プレート６２、及び第４排気プレート６３のすべてに障害壁を設けたが、少なくとも１つに設けてもよい。また、第１領域６４と第２領域６５の形状はこれに限定されず、互いに重複しない位置に形成され、両者の境界部分に障害壁が設けられていればよい。

次に、排気部６における光源４からの紫外線の光路について図６を参照して説明する。第１排気プレート６０の第１貫通孔６０ａ及び貫通孔６０ｂから漏れた紫外線の一部は、矢印Ａ１のように第２排気プレート６１の第１領域６４で第２障害壁６１Ａによって反射され外部に漏れない。矢印Ａ２のように、一部の紫外線は第２貫通孔６１ａを通過するが、第３排気プレート６２及び第３障害壁６２Ａによって反射され外部に漏れない。このとき、第２貫通孔６１ａが形成されている第１領域６４と第３貫通孔６２ａが形成されている第２領域６５とが平面視において重複していないため、第３貫通孔６２ａを通過する紫外線量を小さくすることができる。

矢印Ａ３に示すように、一部の紫外線が第３貫通孔６２ａから漏れたとしても、第４排気プレート６３の第２領域６５に入光して第４障害壁６３Ａによって跳ね返されるため、第４貫通孔６３ａから外部に漏れることが無い。

次に、空気殺菌・ウイルス不活性化装置１に取り込まれた空気の流れについて、図２の矢印を参照して説明する。空気殺菌・ウイルス不活性化装置１の図示せぬ電源ケーブルを外部電源に繋ぎ、電源ボタン２２を押下するとファン５が駆動すると同時に光源４が点灯して紫外線を光源収納部３の内壁３１に向けて照射する。このとき、紫外線は減衰するまで光源収納部３の内壁３１を繰り返し反射する。

吸気口２ａから吸引された空気は、フィルタ２４によって塵埃が除去され、外殻部材２と光源収納部３との間の空間を通ってファン５を通過する。ファン５を通過した空気は、殺菌空間３ａで光源４からの紫外線によってウイルスが殺菌・不活性化される。クリーンな空気は、排気部６に入り矢印に示すように第１排気プレート６０、第２排気プレート６１、第３排気プレート６２、及び第４排気プレート６３の各貫通孔を通過して外殻部材２の排気口２ｂより外部に排出される。このとき、光源４からの紫外線は、図６に示すように外部に漏れることがない。

このような構成によると、第１領域６４と第２領域６５との間には第２障害壁６１Ａ、第３障害壁６２Ａ、及び第４障害壁６３Ａが設けられているため、第２排気プレート６１の第２貫通孔６１ａを通過した紫外線は第３障害壁６２Ａによって第３排気プレート６２の第３貫通孔６２ａに到達することができない。これにより、光源４の紫外線が空気殺菌・ウイルス不活性化装置１の外部に漏れることを抑制できる。また、第２排気プレート６１に形成された第２貫通孔６１ａと第３排気プレート６２に形成された第３貫通孔６２ａとは空気の排出方向である上方向（図２の矢印Ａ）から見て互いに重複しない位置に形成されているため、第２排気プレート６１の第２貫通孔６１ａを通過した紫外線が第３排気プレート６２の第３貫通孔６２ａに到達し難くなる。これにより、光源４の紫外線が空気殺菌・ウイルス不活性化装置１の外部に漏れることを抑制できる。さらに、排気部６は少なくとも２段で構成されているため、光源４の紫外線が空気殺菌・ウイルス不活性化装置１の外部に漏れることを抑制できる。これにより、人間の集まる空間、事務所、会議室、病院、老人ホーム、避難所等の空間を殺菌・ウイルス不活性化を行うことができる。今まで風気中に漂うウイルスの除去のために十分な換気が必要と言われていた空間の換気の回数を抑えることが出来、病院、老人ホーム、避難所等の使用に適している。また、机上におけるタイプの物は会議室、人が集まる卓上に設置すればその空間を素早く殺菌・ウイルス不活性化することができる。

このような構成によると、光源収納部３の内壁３１は光源４からの紫外線を反射するように鏡面仕上げされているため、光源４から照射される紫外線が内壁３１で複数回反射することによって光源収納部３内の紫外線の光量を増大させることができる。これにより、光源収納部３を空気が通過する僅かな時間で効率的にウイルスの殺菌・不活性化を行うことができる。

このような構成によると、外殻部材２の側面に吸気口２ａが形成されているため、底面に存在している塵埃等を空気殺菌・ウイルス不活性化装置１内部に吸い込むことを抑制できる。また、外殻部材２の上端部に排気口２ｂが形成されているため、殺菌・不活性化されたクリーンな空気を上部に排出し空間に空気の流れを作ることで、当該空間を効率的に殺菌・ウイルス不活性化することができる。さらに、空気殺菌・ウイルス不活性化装置１は外殻部材２と光源収納部３との二重管構造となっているため、光源４の紫外線が外部に漏れることを抑制することができる。

このような構成によると、排気部６が４段の構造となっていて第４排気プレート６３の第１領域６４に第４貫通孔６４ａが形成されているため、第３貫通孔６２ａを通過した紫外線が第４排気プレート６３によって反射されることとなり、光源４の紫外線が空気殺菌・ウイルス不活性化装置１の外部に漏れることをより抑制できる。また、第２障害壁６１Ａ、第３障害壁６２Ａ、及び第４障害壁６３Ａの各先端部にアールが形成されているため、当該箇所に塵埃が付着し難くなり圧損・風切り音の増大を抑制することができる。

このような構成によると、吸気口２ａにフィルタ２４が設けられているため、空気殺菌・ウイルス不活性化装置１内部に塵埃が侵入することを抑制することができる。特に、空気殺菌・ウイルス不活性化装置１は介護施設や病室での使用を想定しているため、綿埃が内部に蓄積することによる圧損の増大や光源収納部３３の内１壁に付着することによる反射率の低下が懸念される。しかし、吸気口２ａにフィルタ２４を設置することで、これらの事態の発生を抑えることができる。

このような構成によると、吸気口２ａ及び排気部６の少なくとも一方には紫外線を吸収するロックウール２５が設けられているため、ロックウール２５が光源収納部３から漏れた紫外線を吸収し、外殻部材２の外部に漏れることを抑制できる。

次に本発明の第２の実施の形態について、図７から図９に基づいて説明する。第１の実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付し説明を省略する。

第２の実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置１０１は、外殻部材１０２と、光源収納部３と、光源１０４と、ファン１０５と排気部１０６と、から構成される。外殻部材１０２は略四角柱形状であって、前面には吸気口１０２ａが形成され、上面に排気口１０２ｂが形成される。図示を省略するが、吸気口１０２ａ及び排気口１０２ｂの近傍には、紫外線を吸収可能なロックウールが設けられている。空気殺菌・ウイルス不活性化装置１０１は、第１の実施の形態の空気殺菌・ウイルス不活性化装置１よりも大型・高出力であって、病室等の広い空間の空気殺菌・ウイルス不活性化に用いられる。

光源１０４は２本の紫外線蛍光管であって、光源収納部３の略中央に配置される。ファン１０５は光源収納部３の下部に２つ配置される。排気部１０６は、第１の実施の形態の排気部６と略同様の構成であって、図９に示すように、第１排気プレート１６０と、第２排気プレート１６１と、第３排気プレート１６２と、第４排気プレート１６３と、により構成される。

第１排気プレート１６０は略矩形であって、２つの略矩形の第１貫通孔１６０ａが間隔を空けて形成され、第１貫通孔１６０ａの間に円形の貫通孔１６０ｂが形成される。

第２排気プレート１６１は略矩形であって、周縁に複数の第２貫通孔１６１ａが形成され、下面に下方に突出する第２障害壁１６１Ａが設けられている。第２障害壁１６１Ａは、薄い平板を略矩形に湾曲させることにより構成される。

第３排気プレート１６２は略矩形であって、中央に略矩形の第３貫通孔１６２ａが形成され、下面に下方に突出する第３障害壁１６２Ａが設けられている。第４排気プレート１６３は、第２排気プレート１６１と略同一の構成であって、第４障害壁１６４Ａが設けられ、第４貫通孔１６３ａが形成されている。

第２貫通孔１６１ａ及び第４貫通孔１６３ａは上方から見て一致しており、いずれも斜線で示す第１領域１６４に位置している。第１貫通孔１６０ａ、貫通孔１６０ｂ、及び第３貫通孔１６２ａは斜線で示す第２領域１６５に位置している。これにより、第１の実施の形態の排気部６と略同一の構成及び効果となる。

次に本発明の第３の実施の形態について、図１０に基づいて説明する。上述の実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付し説明を省略する。空気殺菌・ウイルス不活性化装置２０１は、ファン５の上部に空気の流れを整流するための整流板２３２が設けられている。排気部６の第１排気プレート２６０は、上下方向に貫通する第１貫通孔２６０ａが第２領域６５に形成されるとともに、上方に向けて突出する第１障害壁２６０Ａが設けられている。第１障害壁２６０Ａは、上方から見て他の障害壁と一致する位置に設けられている。

次に、本発明の第４の実施の形態について、図１１に基づいて説明する。上述の実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付し説明を省略する。空気殺菌・ウイルス不活性化装置３０１は、外殻部材３０２と、光源４と、吸気ファン３５１と、排気ファン３５２と、吸気部３０５と、排気部３０６と、から構成される。

外殻部材３０２は略円筒形状であって内壁３２１が＃４００で表面を仕上げてある表面をさらにバフ研磨することにより鏡面仕上げされ、光源４から照射される紫外線を減衰するまで複数回反射する。光源４は、第１の実施の形態よりも高い出力を有している。吸気ファン３５１は外気を吸引するためのファンであって、外殻部材３０２の下部に配置される。排気ファン３５２は吸気ファン３５１と略同一の性能であって光源４から照射される紫外線によって殺菌・不活性化された空気を排出するためのファンである。排気ファン３５２は、外殻部材３０２の上部に配置される。

吸気部３０５及び排気部３０６は、最も内側のプレートには障害壁が設けられておらず３段のバッフル構造である点以外は、第１の実施の形態の排気部６と略同一となる。空気殺菌・ウイルス不活性化装置３０１は、第１の実施の形態の空気殺菌・ウイルス不活性化装置１よりも高出力であるため、広い空間を殺菌・ウイルス不活性化するのに適している。

次に、本発明の第５の実施の形態について、図１２に基づいて説明する。上述の実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付し説明を省略する。空気殺菌・ウイルス不活性化装置４０１では、第３の実施の形態の空気殺菌・ウイルス不活性化装置２０１の構成に、光源収納部３内に空気の流量を制御する略円環形状の第１制御板４０２と、第１制御板４０２と略同一形状であって第１制御板４０２の上方に配置された第２制御板４０３と、が設けられている。第１制御板４０２及び第２制御板４０３が邪魔板となって光源収納部３内を流れる空気の風速が下がり、紫外線に曝される時間が長くなる。これにより、高い殺菌効率を得る空気殺菌・ウイルス不活性化装置４０１を実現することができる。

次に、第１実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置１を以下の条件にてウイルスの殺菌能力を計算したシミュレーション結果を図１３に示す。シミュレーションでは、光源４からの紫外線が減衰するまで内壁３１で複数回反射することとした。
[性能]
光源出力：６Ｗ
殺菌線出力：１．７Ｗ
風量設定：１２０Ｌ／ｍｉｎ、１８０Ｌ／ｍｉｎ、３６０Ｌ／ｍｉｎ
[シミュレーション]
殺菌空間：縦１ｍ×横１ｍ×高さ１ｍ（１ｍ^３）
想定ウイルス：インフルエンザウイルス（９９．９％不活性に必要な紫外線熱量６．７ｍＪ／ｃｍ^２）
設定風量：３６０Ｌ／ｍｉｎ

図１３は、空気殺菌・ウイルス不活性化装置１をテーブル上に載置したと想定し、初期状態を１としたときの殺菌空間におけるウイルス量の推移を表す。空気殺菌・ウイルス不活性化装置１を駆動してから１５分ほどで、９９％のウイルスの不活性化が可能となっている。

次に、第２実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置１０１を以下の条件にてウイルスの殺菌能力を計算したシミュレーション結果を図１２に示す。
[性能]
光源出力：２０Ｗ×２
殺菌線出力：７．５Ｗ×２
風量設定：１．３３ｍ^３／ｍｉｎ、２．０ｍ^３／ｍｉｎ、４．０ｍ^３／ｍｉｎ
[シミュレーション]
殺菌空間：縦６ｍ×横４．３ｍ×高さ２．３ｍ（５９．３４ｍ^３）
想定ウイルス：インフルエンザウイルス（９９．９％不活性に必要な紫外線熱量６．７ｍＪ／ｃｍ^２）
設定風量：４．０ｍ^３／ｍｉｎ

図１４は、空気殺菌・ウイルス不活性化装置１０１を殺菌空間である４人の病室に載置したと想定し、初期状態を１としたときの殺菌空間におけるウイルス量の推移を表す。空気殺菌・ウイルス不活性化装置１０１を駆動してから１．２５時間ほどで、９９％のウイルスの不活性化が可能となっている。

次に、第１実施の形態による空気殺菌・ウイルス不活性化装置１を用いて行った、大腸菌（NBRC3972）が浮遊する１ｍ^３ボックスを用いた浮遊殺菌試験結果を図１５に示す。
[空気殺菌・ウイルス不活性化装置１]
光源出力：６Ｗ
殺菌線出力：１．７Ｗ
殺菌空間：縦１ｍ×横１ｍ×高さ１ｍ
供試菌：大腸菌（９９．９％不活性に必要な紫外線照射量４．８ｍＪ／ｃｍ^２）

試験では、１ｍ^３の試験用チャンバー内にネブライザーを用いて供試菌を噴霧した後、撹拌ファンを稼働して撹拌した。ファン停止後、インピンジャーでチャンバー内の空気を吸引し初期値である０分とした。試験区の空気殺菌・ウイルス不活性化装置１を稼働し、６分、１２分、１８分のそれぞれにおいて試験区及び対象区の浮遊菌を回収し、計測した。図１５に示すように、空気殺菌・ウイルス不活性化装置１を設置した試験区では６分余りで９９％以上の大腸菌を殺菌・不活性化することが確認された。これに対し、空気殺菌・ウイルス不活性化装置１が設置されていない対照区では２０分程度経過しても依然として大腸菌は検出された。

本発明による空気殺菌・ウイルス不活性化装置は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。

上述の実施の形態では、光源４は１本又は２本だったが、これに限定されず３本以上の光源を用いてもよい。これにより、紫外線の光量が増え、高い殺菌能力を発揮することができる。

上述の実施の形態では、外殻部材２及び光源収納部３が円筒形状であったが、これに限定されない。例えば、外殻部材及び光源収納部は任意の形状を選択することができるとともに、互いに異なる形状であってもよい。

上述の実施の形態では、排気部６に形成された複数の貫通孔は円形だったが、これに限定されず、排気部６の形状に応じて任意の形状を選択することができる。

１、１０１、２０１、３０１、４０１空気殺菌・ウイルス不活性化装置
２、１０２、３０２外殻部材
２ａ、１０２ａ吸気口
２ｂ、１０２ｂ排気口
３光源収納部
４、１０４光源
５，１０５ファン
６、１０６、３０６排気部
３０５吸気部
２０底蓋
２４フィルタ
２５ロックウール
３１、３２１内壁
６０、１６０第１排気プレート
６０ａ、１６０ａ第１貫通孔
６０ｂ、１６０ｂ貫通孔
６１、１６１第２排気プレート
６１Ａ、１６１Ａ第２障害壁
６１ａ、１６１ａ第２貫通孔
６２，１６２第３排気プレート
６２Ａ、１６２Ａ第３障害壁
６２ａ、１６２ａ第３貫通孔
６３、１６３第４排気プレート
６３Ａ、１６３Ａ第４障害壁
６３ａ、１６３ａ第４貫通孔
６４、１６４第１領域
６５、１６５第２領域
３５１吸気ファン
３５２排気ファン

Claims

紫外線の照射によって空気を殺菌する空気殺菌・ウイルス不活性化装置であって、
前記紫外線を照射する光源と、
前記光源を収納し、吸気口と、前記紫外線によって空気殺菌された空気が排出される排気部と、を有する本体部と、
前記吸気口から空気を吸引し、前記排気部から空気を排出するファンと、を有し、
前記排気部は、少なくとも２段で構成され、１段目に形成された第１貫通孔と、２段目に形成された第２貫通孔と、は空気の前記第１貫通孔を通過する方向である排出方向から見て互いに重複しない位置に形成され、
前記１段目及び前記２段目の少なくとも一方には、前記排出方向から見て、前記第１貫通孔が形成された第１領域と、前記第２貫通孔が形成された第２領域と、の間に前記紫外線の漏れを抑制するための障害壁が設けられていることを特徴とする空気殺菌・ウイルス不活性化装置。
紫外線の照射によって空気を殺菌する空気殺菌・ウイルス不活性化装置であって、
前記紫外線を照射する光源と、
前記光源を収納し、吸気口と、前記紫外線によって空気殺菌された空気が排出される排気部と、を有する本体部と、
前記吸気口から空気を吸引し、前記排気部から空気を排出するファンと、を有し、
前記光源は光源収納部に収納され、前記光源収納部は光源に対して平行な筒状の構造であり、前記光源収納部の内壁は前記紫外線を反射するように鏡面仕上げされていることにより前記光源から出た前記紫外線が減衰するまで複数回反射するように構成されている事を特徴とする空気殺菌・ウイルス不活性化装置。
前記本体部は、外殻部材と、前記外殻部材に収納され内側が前記紫外線を反射する光源収納部と、から構成され、
前記外殻部材の側面に前記吸気口が形成され、前記外殻部材の上端部に排気口が形成され、
前記吸気口から取り込まれた空気は、前記外殻部材と前記光源収納部との間を通り、前記ファンを通過し、前記光源収納部の内部を通過して前記光源からの前記紫外線によって殺菌され、前記排気口より排出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気殺菌・ウイルス不活性化装置。
前記吸気口には、空気中の塵及び埃を取り除くフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空気殺菌・ウイルス不活性化装置。
前記吸気口及び前記排気部の少なくとも一方には、前記紫外線を吸収する吸収材が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の空気殺菌・ウイルス不活性化装置。
前記排気部は、前記第１領域に第３貫通孔が形成された３段目をさらに有し、
前記１段目と前記２段目と前記３段目の少なくとも１つには、前記障害壁が設けられ、
前記障害壁の角にはアールが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気殺菌・ウイルス不活性化装置。