JP2022060113A - 殺菌光線による高効率な流体殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】確実かつ効果的な流体の殺菌方法の確立が望まれる。【解決手段】殺菌光線によるコリメート光の光路と殺菌対象の流体の流路とを略合致させ、長大な直線路を形成することにより、確実かつ効果的な殺菌を可能にする。【選択図】図２

Description

殺菌光線による流体の殺菌装置に関するもの

従来の殺菌光線を用いた流体の殺菌装置には、冷陰極管を容器内に設置し、室内空気を取り込み殺菌して循環させる機器や、水槽内の水を殺菌する機器などがある。

特開平７－３１３５８３

現在、コロナウィルス（ＣＯＶＩＤ－１９）による感染防止策の開発が喫緊の課題とされており、とりわけ、屋内での空気感染防止は重要な課題となっている。そこで、建築設備への組み込み装置や機器として、室内空気の殺菌（除菌や滅菌を含み、以下「殺菌」という）装置は、このような課題解決に、大変重要となるが、従来の紫外線（殺菌のための光線を、以下、「殺菌光線」という）による流体の殺菌装置、とりわけ室内空気の殺菌装置の構造では、投射される殺菌光線が光学的に効果的に活用されにくく、省エネルギーや省スペースと確実な殺菌を両立することが困難であった。殺菌光線による殺菌は、放射照度と照射時間との積による、一定以上の殺菌線量が必要となる。固体表面の殺菌は容易であるが、流体の場合、従来の殺菌装置の構造では、次のような要因により、合理的な殺菌が困難であり、流れ続ける（循環し続ける）流体に対し、連続的に、省電力で確実に殺菌できる装置や器具の実現も困難であった。

＜幾何学的な要因＞
従来の、殺菌光線を用いた流体の殺菌装置には、冷陰極管による殺菌灯を容器内や槽内に設置し、当該容器内や槽内の流体を殺菌する構造のものが多いが、当該殺菌灯から放射される殺菌光線は、当該殺菌灯からの距離により減衰する。殺菌灯が冷陰極管であれば、略線光源となり（以下、殺菌灯が略線光源である場合、当該略線光源の中心線を当該略線光源の位置とみなし、当該中心線の方向を当該線光源の方向とみなす）、当該殺菌灯が無限の長さを有する略線光源であると仮定した場合、当該殺菌灯から放射される殺菌光線の、当該殺菌灯周囲での単位面積あたりの放射束密度は、当該殺菌灯からの距離に略反比例する。また、殺菌灯が、小型のＬＥＤ等、略点光源の場合、当該殺菌灯から放射される殺菌光線の、当該殺菌灯の周囲での単位面積あたりの放射束密度は、当該殺菌灯からの距離の２乗に略反比例する。
このように、殺菌灯から放射状に放射される殺菌光線は、当該殺菌灯からの距離に応じて放射束密度が小さくなり殺菌能力が低下するため、効果的に殺菌が可能な範囲が限定され、また、容器内の位置により殺菌力にムラが生じ、結果、装置として、確実かつ効果的な殺菌が困難となる。

＜透明度による要因＞
透明度の高い空気や水のような流体を殺菌する場合、殺菌光線の透過率も高く、当該殺菌光線は、ほとんど当該流体内では遮断されず、光線やエネルギーの大部分が、直接殺菌に寄与せずに容器内面への入射などにより熱に変換され、浪費されてしまう。

＜反射による要因＞
当該容器内や槽内の面を、アルミ蒸着等、殺菌光線を有効に反射できる面（以下、「反射面」という）とし、反射光の有効活用を図ることも多いが、コストが高く、殺菌光線の反射率は可視光線ほど大きくなく、殺菌光線は反射する度に減衰してしまう。さらに、殺菌灯と反射面に囲まれた容器内や槽内の空間は、閉鎖的な形状である場合、反射した紫外線の大部分が再び光源を照射することとなり、短い光路で熱に変換されてしまう。

＜その他の要因＞
室内の空気に対する殺菌装置の場合、容器を大きくすると装置自体が大きくなり邪魔になるため、室内の空気に直接照射する装置もあるが、照射された殺菌光線の反射光が在室者に照射され、健康被害を生じるおそれも考えられる。

殺菌灯、および、殺菌対象の流体を通過させる流路を具備する殺菌装置を構成し、当該流路には、内部に殺菌光線を照射して殺菌を行う区間（以下、「殺菌流路」という）を具有させる。
当該殺菌灯から放射される殺菌光線の一部を、放物面鏡やコリメートレンズ等、コリメーターに入射させ、平行光（さらに平面の反射面により方向を転換された場合を含み、以下、「コリメート光」という。冷陰極管のように略線光源である殺菌灯と、高さ方向が当該殺菌灯に略平行である柱体形状の光学素子とを組み合わせ、当該殺菌灯から放射され当該光学素子により変換された殺菌光線の光路の、当該殺菌灯と直交する平面上への当該殺菌灯の方向の射影が平行光となる場合についても、以下、当該光学素子を「コリメーター」といい、当該変換された殺菌光線を、平面の反射面により方向を転換された場合を含み、「コリメート光」という。この場合、当該コリメート光は、厚みのある帯状の立体形状を成すが、当該コリメート光の幅および方向については、それぞれ、当該射影の幅および方向をいう）に変換する。
当該殺菌流路には、内部空間の形状が略柱体である直線区間を具有させ、当該直線区間内部の、当該略柱体の高さ方向に、当該コリメート光を投射する（当該直線区間を、以下、「直線路」といい、当該直線路の方向は、当該略柱体の高さ方向をいい、当該直線路の長さは、当該略柱体の高さをいう）。当該直線路内部空間と、投射された当該コリメート光の光路の、当該直線路に垂直な断面が、略一致するよう構成することで、当該コリメート光は、無駄なく、当該直線路内をもれなく確実に照射できる。コリメート光は、遮断物が存在しなければ、一定の放射束密度を維持したまま無限に進み続けるため、透過性の高い流体中であれば、長距離にわたりほとんど減衰せず透過することが可能である。このため、殺菌対象が十分に透過性の高い流体である場合、当該直線路内に存在する流体全体が、当該直線路方向の位置によらずほぼ均一な照度で照射されることとなり、当該直線路を、当該コリメート光の方向に長大な形状とすることにより、その分、大量の流体の殺菌が可能となる。

また、連続的に流れ、通過し続ける流体に対して殺菌する場合についても、当該流体が直線路内部を通過する間中、もれなく継続的に殺菌光線を照射し殺菌することができ、さらに、送風機等により一定の流量を保つ構造とする場合、当該流体の全ての部分に対し、一定以上の時間にわたる殺菌光線の照射が可能となるため、より確実かつ効果的な殺菌を図ることができる。

さらに、コリメート光による光路は、殺菌流路内に面して反射面を設置することにより方向を転換することが可能なため、反射面を内包した屈曲部により接続された複数の直線路から成る殺菌流路を形成すると、省エネルギーや省スペースと確実な殺菌を両立する、流体の殺菌装置を実現することができる。当該反射面は、このように当該コリメート光の光路の方向転換用であれば、局所的な設置で済むため、コストが抑えられ、鏡面等、反射率が高く高精度な仕様とすることも容易である。

尚、直線路は、内部を通過する流体の流れの方向と、内部に投射されるコリメート光の方向とを略平行とすると、装置を合理的に構成でき、よりよい。
その他、室内空気に対する殺菌装置を構成する場合、殺菌光線が当該室内の内装面を照射し、間接光が在室者に照射されないよう、当該装置には、気流の流通を妨げず有害な紫外線を遮断する板等を具備させると、よりよい。

本開示により、主に、透明度の高い水等の液体や空気に対し、省エネルギーや省スペースと、効果的かつ確実な殺菌を両立可能な殺菌装置を提供することができる。

実施例１ 断面図兼光路および殺菌流路説明図 実施例２ 断面図兼光路および殺菌流路説明図 実施例３ 断面見取図 実施例４ 組立図 実施例５ 組立図 実施例６ 組立図 実施例７ 組立図 実施例８ 組立図 実施例９ 断面見取図 実施例１０ 断面図

当該「発明を実施するための形態」では、請求項記載の開示に関すること、本願による開示全体に関することや実施例等について記載する。
尚、当該「発明を実施するための形態」記載の事項は、請求項記載の事項を限定するものではない。
以下、請求項記載の開示について、記載する。

本願請求項１記載の開示は、
流体の殺菌装置であり、
殺菌灯、当該殺菌灯から放射される殺菌光線の一部をコリメート光に変換する位置に設置されたコリメーター、および、殺菌流路を含む流路とからなり、
当該殺菌流路には、
内部を当該コリメート光により照射され、長さが、当該コリメート光の幅に対し、４倍以上である、直線路が含まれる、装置

本願請求項２記載の開示は、
前記請求項１に記載の装置は、当該コリメーターが、放物面鏡である、装置

本願請求項３記載の開示は、
前記請求項１から２のいずれかに記載の装置は、当該直線路について、内部を通過する当該流体の流れの方向と、内部を照射する当該コリメート光の方向とが、略平行である、装置

本願請求項４記載の開示は、
前記請求項１から３のいずれかに記載の装置は、当該直線路上の任意の位置を通る当該直線路に直交する平面で切断した、当該直線路内部空間と当該コリメート光の光路の断面が、略一致する、装置

本願請求項５記載の開示は、
前記請求項１から４のいずれかに記載の装置は、当該殺菌流路が、屈曲部分により接続される複数の直線路を含み、
当該屈曲部分は、それぞれ、当該殺菌流路内に面して、平面の反射面を具有し、
当該平面の反射面は、
当該屈曲部分に接続される２の直線路の方向同士が成す内角の二等分線を法線とする角度を成し、かつ、
当該２の直線路の、それぞれの範囲上の任意の位置におけるそれぞれの方向を法線とする平面で切断したそれぞれの断面と、当該反射面の、それぞれの当該方向の、それぞれの当該平面への射影が、略一致する、装置

本願請求項６記載の開示は、
前記請求項１から４のいずれかに記載の装置は、当該殺菌流路が、一定の長さ以内ごとに１８０度折り返し、直線路と折り返し部分とを交互に繰り返して成るつづら折り状の部分を含む、装置

本願請求項７記載の開示は、
前記請求項６に記載の装置は、当該折り返し部分が、それぞれ、当該殺菌流路内に面し、相互に直角の内角を成し隣接し合う２面の平面の反射面を具有し、
当該２面の平面の反射面同士が交差して成す辺は、当該屈曲部に接続する２の直線路の方向に対し直角、かつ、当該２の直線路を隔てる殺菌流路板の略延長面上にある、装置

本願請求項８記載の開示は、
前記請求項５に記載の装置は、当該殺菌流路が、当該直線路と当該屈曲部分とを交互に繰り返し、渦巻き状の殺菌流路を形成する、装置

本願請求項９記載の開示は、
前記請求項１から４のいずれかに記載の装置は、当該殺菌流路が、等圧チャンバーを介し、並列状に分岐して接続される、平行に配置された複数の直線路を具有する、装置

本願請求項１０記載の開示は、
前記請求項１から９のいずれかに記載の装置は、室内の空気に対する殺菌装置であり、
当該室内の壁面に対し、平行かつ一定の間隙を空けて近接して被装される面状体を具備し、
当該殺菌流路は、当該間隙から成り、または、当該間隙に殺菌流路板を挟入されて成り、
当該面状体の上下端それぞれに近接して、当該殺菌流路内の空気と当該室内の空気とを流通自在に接続する水平スリットを具有する、装置

本願請求項１１記載の開示は、
前記請求項１から４のいずれか記載の装置は、室内の空気に対する殺菌装置であり、
当該室内の、壁面および天井面のそれぞれに対し、平行かつ一定の間隙を空けて近接して設置される水平材と、
当該壁面および当該室内の床面のそれぞれに対し、平行かつ一定の間隙を空けて近接して設置される水平材と、
当該水平材のいずれか一方に取り付けられ、当該水平材間に張架される遮光スクリーンとを具備し、
当該直線路は、当該壁面と当該スクリーンとの間隙から成り、
当該殺菌灯は略線光源であり、かつ、当該コリメーターは、当該殺菌灯に平行な略柱体であり、
当該殺菌灯および当該コリメーターは、当該水平材のいずれか一方に、当該水平材に平行に、または、当該間隙の側方の壁面に、鉛直に、設置される、装置

本願請求項１２記載の開示は、
前記請求項１１に記載の装置は、
当該殺菌灯および当該コリメーターが、当該水平材のいずれか一方に設置され、
当該殺菌灯または当該コリメーターが、重力により、投射されるコリメート光の方向が略鉛直方向に調整される回転自在な支持機構を介し、当該水平材に取り付けられる、装置

以下、本願による開示全体に関する共通事項や実施例について記載する。
＜共通事項＞
殺菌光線は、殺菌対象とする流体を直接照射し殺菌する他、殺菌流路の表面に酸化チタニウム等の光触媒を塗布または被装し、当該光触媒への光線の投射の作用による殺菌効果を見込むこともできる。
また、殺菌光線は、含まれる波長により、空気への照射時に、殺菌作用をもつオゾンを発生させることができるが、この場合、発生したオゾンが在室者等に対し健康被害を与えないことを十分確認して計画する。

当該開示について、空調設備の還気系統ダクトへの導入の実施例を示す。
当該実施例では、ダクトの長い直線路１ａの端部に殺菌灯１ｂおよび放物面鏡であるコリメーター１ｃを設置し、風道内の長手方向にコリメート光１ｄを照射することにより、当該ダクトを通過する空気に対する、効果的な殺菌を図っている。
ダクト直線路１ａの端部に設置したコリメーター１ｃおよび殺菌灯１ｂにより投射されるコリメート光１ｄは、一般的なダクトにおける直線路の長さ程度の空気の透過では、ほとんど減衰せず、およそ一定の強度を維持するため、当該ダクトに取り込まれた空気は、当該直線路１ａ内部を通過する間中、ほぼ一定の強度の殺菌光線により継続的に殺菌される。このため、殺菌の出力が同一であっても、当該直線路１ａが長いほど、当該ダクトを通過する空気は長時間殺菌されることとなり、より効果的な殺菌が可能となる。
当該殺菌灯１ｂから放射される殺菌光線は、背後のコリメーター１ｃに投射され反射しコリメート光１ｄとなる他、前方へ投射される直接光１ｅ（殺菌灯１ｂから放射され、直接コリメーター１ｃに入射しない殺菌光線を、以下、「直接光」という）を含むが、当該直接光１ｅも当該ダクトを通過する空気を照射し、殺菌に寄与する。当該直線路１ａの内面を、殺菌光線に対し反射率の高い材料や反射面とすると、当該直接光１ｅは、当該内面に反射し、また、反射を繰り返すことにより、当該直線路１ａ内の遠方まで到達させることができるため、当該直接光１ｅを効果的に活用することができ、よりよい。但し、一般的に、殺菌光線に用いられる紫外線は可視光線と比較して反射率が小さく、反射を繰り返すほどに減衰する。このため、殺菌灯１ｂから前方に放射される直接光１ｅについては、レンズを設置し透過させ（極力当該殺菌灯１ｂに近づけて設置することにより当該レンズの口径を小さくして背後のコリメーター１ｃから投射されるコリメート光１ｄにほとんど干渉させないように構成することができる）、当該直線路１ａ内の空間を極力効果的に殺菌する光路を計画すると、よりよい。
また、当該直線路１ａの、当該殺菌灯１ｂおよび当該コリメーター１ｃと反対側の、突き当りとなる端部を、アルミ蒸着による鏡面等、平滑で殺菌光線の反射率が高い平面である反射面（以下、「コリメート光反射面」という）とすると、当該コリメート光反射面１ｆに到達した殺菌光線を、反射により折り返させ、再び当該直線路１ａ内の空間の殺菌を行わせることができ、よりよい。
尚、図に示す気流の向き１ｇは、逆転させてもよい。

実施例１では、ダクトの直線路への適用例を示したが、ここでは、屈曲部を持つダクトへの適用例を示す。
この実施例では、主ダクト２ａ端部の閉止板２ｂに近接して殺菌灯１ｂおよびコリメーター１ｃを設置し、枝ダクト２ｃから取り込まれた還気に対し、殺菌を行う構成としている。
ここでは、主ダクト２ａが直角に屈曲するレイアウトを想定しているが、ダクトの屈曲部２ｄでは、殺菌流路に沿って光路も屈曲させるため、当該屈曲部２ｄに接続するそれぞれの直線路１ａに対し４５度となる角度に、コリメート光反射面１ｆを設置している。当該コリメート光反射面１ｆは、原則的に、当該屈曲部２ｄに接続するそれぞれの直線路１ａの内部空間の、当該直線路１ａ内を通過するコリメート光１ｄの方向の射影を包含する形状や大きさとし、殺菌光線が当該屈曲部２ｄ内を通過する際に、極力、強さや放射束を減少させないように構成する。また、一般的に、ダクトの屈曲部（エルボ）は、圧力損失を抑制するため、円弧状の形状としたり、接続する直線路１ａより大きな内径の消音チャンバーを接続するなどして構成されるが、当該実施例では、当該コリメート光反射面１ｆが平面であるため、当該ダクト屈曲部２ｄ内で当該コリメート光反射面１ｆの対面となる隅角部を面取りし、面取りにより形成される平面と、当該コリメート光反射面１ｆとの間隙を、極力、接続する直線路１ａの内径以上となるように形成し、当該屈曲部２ｄでの気流通過による圧力損失の低減を図ると、よりよい。
尚、当該殺菌灯１ｂや当該コリメーター１ｃ、当該コリメート光反射面１ｆは、メンテナンスや清掃等を行えるよう、近接して点検口２ｅを設けると、よりよい。当該殺菌灯１ｂや当該コリメーター１ｃの点検については、閉止板２ｂの取り外しが容易であれば、当該閉止板２ｂを点検口２ｅに代えてもよい。

図３は略点光源を用いた円形ダクトへの導入例である。
略点光源となる殺菌灯１ｂと、放物線の回転体である放物面鏡によるコリメーター１ｃを組み合わせて構成している。
ダクトの、テーパー部３ａや当該コリメーター１ｃ周囲を除く直線路部分は、内面形状を、当該コリメーター１ｃが投射する殺菌光線のコリメート光の光路と合致させているが、これにより、当該コリメート光は、無駄無く、かつ、もれなく、当該直線路内の空気に対し、殺菌することができる。この実施例においては、ダクトの当該コリメーター１ｃより下流となる部位に空気取込口を設けず、取込気流は、当該ダクトの、当該コリメーター１ｃ周囲を拡幅し、生じた間隙を通過させる構造とし、当該殺菌灯１ｂからの直接光が空気取込口へ照射されることによる放射束の損失を極力回避している。ダクトの拡幅した部分は、緩やかな当該テーパー部３ａにより接続される。当該ダクトの内面のうち、少なくとも当該テーパー部３ａについては反射面とし、当該殺菌灯１ｂからの直接光が当該テーパー部３ａに投射された際に、当該直接光１ｅを確実に当該ダクトの下流となる方向に反射させる構造とすることで、当該直接光を効果的に活用でき、よりよい。
また、当該テーパー部３ａは、気流の空気抵抗を減少させることができ、発生する騒音の低減および接続される送風機の省エネルギーにも寄与する。
尚、ダクト内の気流は、図示するように、当該コリメーター１ｃ背面（気流の上流側の面）から導入される向きとすると、当該コリメーター１ｃに作用する空気抵抗を小さくすることができ、よりよい。

板状の形状の空気殺菌装置の実施例を示す。平面である面状体を２面平行に近接させることにより板状の風道を形成させ、当該風道の側方から、略線光源となる殺菌灯および略柱体形状の放物面鏡であるコリメーターにより、殺菌光線である、帯状の形状を成すコリメート光を当該風道内部に照射する構造とすることにより、板状の空気殺菌装置を構成することができる。空気殺菌装置を板状とすることにより、当該装置を屋内床面、壁面、天井面などに沿わせて、または、仕上げ面内に格納して設置することが可能となり、コンパクトで意匠性の高い装置を実現できる。
当該板状の装置は、平行に近接させた平面である２面の面状体４ａに挟まれた空間全体を殺菌流路とし、漠然と空気を通過させる構造とすることもできるが、当該空間は部位により気流の流速や方向にムラが発生し、効率良く確実な殺菌を図ることが難しい。そこで、図のように、当該２面の面状体４ａ間に、当該２面の面状体４ａに直交する殺菌流路板４ｂを設置し、複数の直線路１ａが直列状に折り返し連なって成る細い殺菌流路を構成させると、当該殺菌流路内を通過する空気はムラ無く確実に一定時間ずつ殺菌光線を照射されることとなり、より確実な殺菌を図ることができるようになる。
この構造では、殺菌灯１ｂに略線光源を用い、放物面鏡であるコリメーター１ｃは柱体形状であるため、当該コリメーター１ｃから投射されるコリメート光の光路は、当該面状体４ａに平行な平面への垂直方向の射影に、様々な方向の成分を含む。このため、当該殺菌流路板４ｂの表面は、反射面とし、当該２面の面状体４ａおよび当該殺菌流路板４ｂが成す直線路１ａ内の、当該殺菌灯１ｂと反対側の方向へ、より多くの殺菌光線が伝達される構造とすると、よりよい。
さらに、当該２面の面状体４ａの内面側の面についても、反射面とすることにより、当該殺菌灯１ｂから当該コリメーター１ｃに投射されず前方に投射される直接光を反射させながらより前方に伝達させることができることとなるため、よりよい。
また、構成される殺菌流路内の、当該コリメート光を投射する突き当りとなる、当該コリメーター１ｃの対面の面を、コリメート光反射面とすると、当該面にて反射し折り返すコリメート光による殺菌作用を期待することができ、よりよい。
尚、当該２面の面状体４ａのうち１面を取り外せる構造とすると、内部の反射面などを容易に清掃でき、よりよい。

限定された大きさおよび能力の殺菌灯に対し、極力大きな殺菌効果を引き出すには、コリメート光を照射する直線路を極力長くすると良いが、設置スペースの制約などにより十分な長さを確保することは難しい。そこで、殺菌流路を、屈曲部を介して直線路を折り返させる構造などとし、屈曲部内面にコリメート光反射面を具有させコリメート光を反射させ当該殺菌流路に追従させる構造とすると、直線路の総延長が大きな殺菌流路を構成できることとなる。ここでは、つづら折り状に直線路を繰り返し折り返させた殺菌流路を構成する実施例を示す。
屈曲部２ｄ内面のコリメート光反射面１ｆは、入射されるコリメート光に対し、４５度の角度を成すように設置されている。これにより、当該コリメート光は、当該コリメート光反射面１ｆにて反射すると、直角方向に方向転換する。さらに、当該コリメート光反射面１ｆに直交して隣接するもう一面のコリメート光反射面１ｆにより、反射した当該コリメート光はさらに直角に反射し、最初のコリメート光に平行かつ反対向きに方向転換される。一定の長さの直線路１ａを経由させ、さらに、このコリメート光の突き当りに、同様に二度直角に反射させるコリメート光反射面１ｆを配置し、当該コリメート光が折り返すようにし、これを繰り返させる構成とする。
この構造により、省電力かつコンパクトな空気殺菌装置を形成することが可能となる。
一般に、アルミ蒸着ミラー等、紫外線を効果的に反射できる素材や仕上げは高価であるが、少なくともコリメーター１ｃおよびコリメート光反射面１ｆに適用することにより、当該コリメート光の、折り返しによる減衰を低減でき、殺菌流路中に多数の折り返し部分を含めたコンパクトな装置や、省電力でありながら効果の大きな装置を構成することが可能となる。

実施例５では、殺菌流路の折り返しにつき、コリメート光を二度ずつ反射させる構造であるが、反射回数が多いため、殺菌光線の減衰が大きくなってしまう。これに対し、直角方向への一度の反射ごとに直線路を通過させることを繰り返す、渦巻き状の殺菌流路を構成すると、コリメート光は反射の回数を低減でき、効果的な殺菌が可能となる。
殺菌灯１ｂは、渦巻き状の殺菌流路において、直線路１ａが長くなる、外側の端部に設置されている。このため、当該殺菌流路内では、渦の外側に近い範囲ほど当該殺菌流路の長さあたりの殺菌光線の減衰は小さく、効果的に殺菌される。逆に、渦の中心付近は直線路１ａが短く殺菌光線も減衰しているため、殺菌作用が小さくなるが、当該渦巻き状の殺菌流路全体の長さに対し、殺菌効果が小さい区間は短くなるため、装置全体として、効果的な殺菌が可能となる。
尚、取込側（還気側）と給気側は逆とすることもできる。

実施例４から６では、２面の面状体４ａに挟まれた空間内に殺菌流路板４ｂを設置し直列状の殺菌流路を形成する空気殺菌装置の構造を示した。このように、直列状の殺菌流路を形成することで、ムラなく確実に、通過する空気を殺菌することができる。しかし、殺菌流路は、直線路１ａを並列状に配置する構成とすることも可能で、分岐部に等圧チャンバー７ａを設置することで、各直線路１ａ内に作用する静圧および各直線路１ａ内の流速を均等に近づけることができ、装置全体として、ムラが少なく一定程度確実な殺菌が可能となる。
この実施例では、殺菌対象の室内からの還気取込側および当該装置からの再供給側共、等圧チャンバー７ａが設置され、当該等圧チャンバー７ａは、それぞれ、並列状に配置された複数の直線路１ａの入口側と出口側に接続されている。当該等圧チャンバー７ａは、当該装置に接続される風道の、内部を通過する気流に直交する面についての断面積や、当該並列状に配置された複数の直線路１ａの、内部を通過する気流に直交する平面についての断面積の合計に対し、十分大きな、内部を通過する気流に直交する平面についての断面および容積を持つことで、接続する当該並列状に配置された複数の直線路１ａ内部の静圧を効果的に略等圧化することができ、当該並列状に配置された複数の直線路１ａ内部の気流の流速および風量の分配を、略均一にすることができる。
この実施例のように、並列状の複数の直線路から成る流体殺菌装置は、殺菌流路や装置の構造が単純になり、製造や清掃が容易となる。また、装置全体として流体の通過による圧力損失を低減できる。

実施例４の構造を、透明度の高い液体の殺菌装置に適用した例を示す。
一般に、水などの液体は、空気より透明度が小さく、殺菌光線は透過による減衰が大きい。このため、液体用の殺菌流路については、実施例５や６のように殺菌光線を屈曲させたり折り返させて長大な殺菌流路に追従させるより、実施例４のように、直線路１ａ部分にそれぞれ直接コリメート光を照射させる構造とする方が合理的となる場合が多いものと考えられる。
ここでは、透明な止水板８ａにより、殺菌流路と、殺菌灯１ｂおよびコリメーター１ｃを分離することにより、当該殺菌灯１ｂおよび当該コリメーター１ｃを浸水させない構造とし、光源に防水性能を求めないことで低コストを実現し、かつ、メンテナンスを容易にしている。
常時連続的に流れ続ける液体に対して殺菌するのではなく、一定の量の液体に対して殺菌処理を行う装置とする場合、処理水出口８ｂにプラグやバルブを具備させ、殺菌対象の液体を一時的に貯留し、必要時間殺菌する構造とすることもできる。

室内の一壁面に対し、一定の間隙を空けて面状体を被装し、当該間隙に対し、上下または側方から殺菌光線のコリメート光を投射する構造とすることにより、当該間隙を殺菌流路として構成する室内空気殺菌装置の実施例を示す。
既存の室内の一壁面９ａに対し、面状体４ａが、支持材やスペーサーを兼用した殺菌流路板４ｂを介して被装され、これにより、当該壁面９ａと当該面状体４ａとの間には、一定の間隙による空間が形成される。当該空間の底部には、水平に、略線光源である殺菌灯１ｂと、柱体形状のコリメーター１ｃが設置され、上方にコリメート光を投射する。これにより当該空間は、殺菌流路を構成する。また、当該面状体４ａと、天井面９ｂおよび床面９ｃとの間には、一定の間隙が空けられており、それぞれ、上部スリット９ｄおよび下部スリット９ｅとして、それぞれ、当該殺菌流路と室内空間とを循環自在に接続する。当該殺菌流路中の空気は、当該殺菌灯１ｂから放射される殺菌光線の直接光および間接光に照射され殺菌されるが、同時に、当該殺菌灯１ｂおよび照射された物体の表面からの熱伝達により、また、当該殺菌光線の照射により、熱せられ膨張し、煙突効果により上昇して当該上部スリット９ｄより室内へ再供給される。このとき、再供給される空気と入れ替わりで室内空気が当該下部スリット９ｅから吸引されるため、室内空気は連続的に取り込まれ殺菌され循環する。
当該壁面９ａが屋外に面する外壁である場合、寒冷期や夜間は当該装置内は冷却され、コールドドラフトにより下降気流となることが考えられるが、この場合であっても室内空気を循環させながら殺菌することが可能である。
このように、当該実施例による構造では、送風機を具備せずとも、殺菌灯による熱や屋内外の温度差、室内の空気の対流の影響などにより、殺菌流路内と室内との間で空気の循環が発生し、当該室内の空気殺菌装置として機能させることが可能だが、確実に一定の風量の確保を図る場合は、当該上部スリット９ｄまたは当該下部スリット９ｅに近接して、これらに平行に、クロスフローファンを設置すると、よりよい。
当該殺菌流路は、当該コリメーター１ｃの対面となる上端にコリメート光反射面１ｆを設置することにより、殺菌光線の光路を折り返させ、当該殺菌流路内の放射束密度を大きくし、殺菌作用の向上を図ることができる。
また、当該面状体４ａ裏面や当該壁面９ａの、当該殺菌流路に面する範囲や殺菌流路板４ｂ表面を、反射面とすると、当該殺菌灯１ｂから放射される直接光などを反射させ殺菌に活用でき、よりよい。
当該装置の上下端付近には、当該装置からの殺菌光線の漏出を防止するため、紫外線遮断板９ｆが設置されている。これら紫外線遮断板９ｆは、当該装置の空気の流通を阻害しないよう、当該コリメート光反射面１ｆやコリメーター１ｃとクリアランスを確保して設置されている。
尚、当該装置の上下端に可視光線の線光源を水平に設置すると、入隅となる、天井面９ｂおよび床面９ｃと壁面９ａの取合まわりを照射する間接照明を構成でき、意匠的な効果を見込むことができる。
また、当該殺菌灯１ｂが可視光線のスペクトル成分を多量に含む場合、上下の紫外線遮断板９ｆを、可視光線を透過しつつ紫外線を遮断可能な素材とすると、当該可視光線の成分を活用した間接照明を形成することもできる。
従来の空気殺菌装置は厚みが大きく、設置すると邪魔になりがちだが、当該開示および当該実施例により壁面全体を活用することで、わずかなふかし量でありながら大きな効果を図る殺菌装置の構成が可能となる。また、建築化することにより、意匠的なしつらえとすることも可能となる。
当該実施例は、木下地や軽量鉄骨下地などによる在来工法によっても容易に構成可能である。

鞘状の棒状体とその内部に挿入される棒状体、および、これらの棒状体に常時圧縮応力を作用させる弾性体とから成る、所謂突っ張り棒は、室内の改装工事を行わず容易に設置でき、軽量な物品を吊るすなどの用途に便利である。このような突っ張り棒等とロールスクリーンを用い、室内の一壁面に沿わせて容易に設置可能な、室内空気殺菌装置の実施例を示す。
室内の一壁面９ａに対し、平行かつ一定の離隔距離を取り、天井面９ｂおよび床面９ｃに近接して２セットの突っ張り棒１０ａ（図のように、それぞれがさらに二本の突っ張り棒から成る構造であると、設置後に荷重が作用しても回転してずれにくく、よりよい）を、水平に設置する。このとき、それぞれの突っ張り棒１０ａは、天井面９ｂおよび床面９ｃに対し、一定のクリアランスを確保して設置し、上部スリット９ｄおよび下部スリット９ｅを形成する。天井面９ｂ、床面９ｃ、壁面９ａに対してスペーサー１０ｅを当てて設置すると、およそ最適な位置に、容易に設置することができる。
天井面９ｂ側の突っ張り棒１０ａには、紫外線に対し遮光性の高いロールスクリーン１０ｂが取り付けられ、床面９ｃ側の突っ張り棒１０ａには、後述する光軸自動調整支持機構１０ｃを介し、水平に、略線光源である殺菌灯１ｂと、柱体形状のコリメーター１ｃが支持されている。また、ロールスクリーン１０ｂの係止フック１０ｄが取り付けられており、上下の当該突っ張り棒１０ａの設置後、当該ロールスクリーン１０ｂを引き下げて先端のバーを係止させることにより、当該ロールスクリーン１０ｂ裏側に殺菌流路が形成される。

当該殺菌流路内の空気は、殺菌光線の照射により殺菌され、同時に、当該照射により、または、当該殺菌灯１ｂおよび当該殺菌灯１ｂにより照射された物体表面からの熱伝達により、熱せられ、膨張し、煙突効果により、上部スリット９ｄより室内へ再供給され、入れ替わりに下方スリット９ｅから室内空気を吸引する。
当該殺菌灯１ｂおよび当該コリメーター１ｃは、当該光軸自動調整支持機構１０ｃにより、回転自在に釣支され、自重により自動的に鉛直上向きにコリメート光を投射可能な角度に調整される。
当該実施例の構造は、簡易に構成可能であり、既存の部屋に対し、特別な工事をせずに容易に設置できる。
尚、当該壁面９ａが横長の場合、殺菌灯およびコリメーターは、当該ロールスクリーン１０ｂ裏側の空間の側辺に鉛直方向に設置する構造としてもよい。また、当該壁面９ａの横幅が大きな場合、突っ張り棒１０ａの架設が困難となるため、突っ張り棒は床面９ｃおよび天井面９ｂの間に、一定間隔ごとに鉛直方向に架設し、当該突っ張り棒に対し、ロールスクリーン１０ｂや殺菌灯１ｂ、コリメーター１ｃを取り付ける構造とすると、よりよい。

当該開示による流体の殺菌装置は、空調設備の還気系統や空調機器、空気清浄機への組み込みの他、送風機を具備させるなどにより単独の機器や装置としても構成可能である。また、滅菌槽など、主に透明度の高い状態の水等を対象とした殺菌装置も構成可能である。

１ａ：直線路 １ｂ：殺菌灯 １ｃ：コリメーター １ｄ：コリメート光 １ｅ：直接光 １ｆ：コリメート光反射面 １ｇ：気流の向き
２ａ：主ダクト ２ｂ：閉止板 ２ｃ：枝ダクト ２ｄ：屈曲部 ２ｅ：点検口
３ａ：テーパー部
４ａ：面状体 ４ｂ：殺菌流路板
７ａ：等圧チャンバー
８ａ：止水板 ８ｂ：処理水出口
９ａ：壁面 ９ｂ：天井面 ９ｃ：床面 ９ｄ：上部スリット ９ｅ：下部スリット ９ｆ：紫外線遮断板
１０ａ：突っ張り棒 １０ｂ：ロールスクリーン １０ｃ：光軸自動調整支持機構 １０ｄ：係止フック １０ｅ：スペーサー

Claims (12)

1. 流体の殺菌装置であり、
   殺菌灯、当該殺菌灯から放射される殺菌光線の一部をコリメート光に変換する位置に設置されたコリメーター、および、殺菌流路を含む流路とからなり、
   当該殺菌流路には、
   内部を当該コリメート光により照射され、長さが、当該コリメート光の幅に対し、４倍以上である、直線路が含まれる、装置
2. 前記請求項１に記載の装置は、当該コリメーターが、放物面鏡である、装置
3. 前記請求項１から２のいずれかに記載の装置は、当該直線路について、内部を通過する当該流体の流れの方向と、内部を照射する当該コリメート光の方向とが、略平行である、装置
4. 前記請求項１から３のいずれかに記載の装置は、当該直線路上の任意の位置を通る当該直線路に直交する平面で切断した、当該直線路内部空間と当該コリメート光の光路の断面が、略一致する、装置
5. 前記請求項１から４のいずれかに記載の装置は、当該殺菌流路が、屈曲部分により接続される複数の直線路を含み、
   当該屈曲部分は、それぞれ、当該殺菌流路内に面して、平面の反射面を具有し、
   当該平面の反射面は、
   当該屈曲部分に接続される２の直線路の方向同士が成す内角の二等分線を法線とする角度を成し、かつ、
   当該２の直線路の、それぞれの範囲上の任意の位置におけるそれぞれの方向を法線とする平面で切断したそれぞれの断面と、当該反射面の、それぞれの当該方向の、それぞれの当該平面への射影が、略一致する、装置
6. 前記請求項１から４のいずれかに記載の装置は、当該殺菌流路が、一定の長さ以内ごとに１８０度折り返し、直線路と折り返し部分とを交互に繰り返して成るつづら折り状の部分を含む、装置
7. 前記請求項６に記載の装置は、当該折り返し部分が、それぞれ、当該殺菌流路内に面し、相互に直角の内角を成し隣接し合う２面の平面の反射面を具有し、
   当該２面の平面の反射面同士が交差して成す辺は、当該屈曲部に接続する２の直線路の方向に対し直角、かつ、当該２の直線路を隔てる殺菌流路板の略延長面上にある、装置
8. 前記請求項５に記載の装置は、当該殺菌流路が、当該直線路と当該屈曲部分とを交互に繰り返し、渦巻き状の殺菌流路を形成する、装置
9. 前記請求項１から４のいずれかに記載の装置は、当該殺菌流路が、等圧チャンバーを介し、並列状に分岐して接続される、平行に配置された複数の直線路を具有する、装置
10. 前記請求項１から９のいずれかに記載の装置は、室内の空気に対する殺菌装置であり、
    当該室内の壁面に対し、平行かつ一定の間隙を空けて近接して被装される面状体を具備し、
    当該殺菌流路は、当該間隙から成り、または、当該間隙に殺菌流路板を挟入されて成り、
    当該面状体の上下端それぞれに近接して、当該殺菌流路内の空気と当該室内の空気とを流通自在に接続する水平スリットを具有する、装置
11. 前記請求項１から４のいずれか記載の装置は、室内の空気に対する殺菌装置であり、
    当該室内の、壁面および天井面のそれぞれに対し、平行かつ一定の間隙を空けて近接して設置される水平材と、
    当該壁面および当該室内の床面のそれぞれに対し、平行かつ一定の間隙を空けて近接して設置される水平材と、
    当該水平材のいずれか一方に取り付けられ、当該水平材間に張架される遮光スクリーンとを具備し、
    当該直線路は、当該壁面と当該スクリーンとの間隙から成り、
    当該殺菌灯は略線光源であり、かつ、当該コリメーターは、当該殺菌灯に平行な略柱体であり、
    当該殺菌灯および当該コリメーターは、当該水平材のいずれか一方に、当該水平材に平行に、または、当該間隙の側方の壁面に、鉛直に、設置される、装置
12. 前記請求項１１に記載の装置は、
    当該殺菌灯および当該コリメーターが、当該水平材のいずれか一方に設置され、
    当該殺菌灯または当該コリメーターが、重力により、投射されるコリメート光の方向が略鉛直方向に調整される回転自在な支持機構を介し、当該水平材に取り付けられる、装置

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