JP2022063660A

JP2022063660A - 除菌装置

Info

Publication number: JP2022063660A
Application number: JP2020172021A
Authority: JP
Inventors: 義一熊谷; Giichi Kumagai; 俊二二宮; Shunji Ninomiya
Original assignee: Being Co Ltd
Current assignee: Being Co Ltd
Priority date: 2020-10-12
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2022-04-22
Anticipated expiration: 2040-10-12
Also published as: JP6964360B1; WO2022080387A1

Abstract

【課題】除菌装置の大型化を招くことなく、空気の除菌を効率よく行いつつ、除菌された空気を比較的多量に供給する。
【解決手段】除菌装置１では、ダクト２の側壁２Ａに仕切り板１１Ａを立てると共に、側壁２Ｂに仕切り板１１Ｂを立て、各仕切り板１１Ａ、１１Ｂをダクト２の空気の流れ方向に互い違いに並べることにより該ダクト２の内側に蛇行経路Ｄを形成する。更に、ダクト２の一端側に空気を蛇行経路Ｄへと流入させる吸気部３を設けると共に、ダクト２の他端側に蛇行経路Ｄを通じて流れて来た空気を排気する排気部４を設ける。ダクト２の端部に吸気側紫外線照射部５及び排気側紫外線照射部６を設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線照射部により発生される紫外線を用いて、空気の除菌を行う除菌装置に関する。

従来の除菌装置としては、空気をダクトに流しつつ、紫外線ランプなどの紫外線照射部からダクト内の空気に対して紫外線を照射して、空気の除菌を行うものがある。

例えば、特許文献１に記載の空気清浄機では、ケース本体の上面部に排気口を設けると共に、その底面部に吸気口を設け、またケース本体の内部中央に紫外線を発光するＬＥＤを設けて、ＬＥＤの周囲に光触媒フィルタカートリッジを配置し、空気を吸気口からケース本体内部に流入させ、空気をＬＥＤの位置から光触媒フィルタカートリッジを通過させて排気口へと流して排気し、空気の除菌、脱臭などを行っている。

また、特許文献２に記載の紫外線照射空気殺菌装置では、ダクトの内部中心に紫外線ランプを設け、ダクトの内部に第１組の導風板、第２組の導風板、及び仕切り板を設けて、空気を紫外線ランプの周りで移動させて、空気の殺菌を行っている。

特開２００６－０２６２３９号公報特開２０１６－０３２６２０号公報

上記のような除菌装置では、除菌された多量の空気を効率よく供給することが求められる。例えば、空気に紫外線を照射する経路を長くし、空気に紫外線を照射する時間を長く取れば、空気の除菌を効果的に行いつつ空気を効率的に供給することができるが、空気に紫外線を照射する経路を長くしつつも、紫外線照射装置を多く配置することなく、除菌装置の大型化も招かないことが求められる。

しかしながら、特許文献１に記載の空気清浄機では、空気がＬＥＤから光触媒フィルタカートリッジを介して排気口へと流れる経路が長くなく、またその経路を長くするための工夫もなく、ＬＥＤ及び光触媒フィルタカートリッジがその流れる空気に作用する時間が比較的短い。このため、除菌された多量の空気を供給し難い。

また、特許文献２に記載の紫外線照射空気殺菌装置では、上記紫外線ランプの周りに設けられた上記導風板及び仕切り板による空気の案内では、空気を円滑に移動させることができない。また、１つの紫外線ランプの長さ方向に、当該紫外線ランプの周囲を回りながら空気を移動させる構成では、紫外線照射により殺菌できる空気の量は比較的少量である。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、除菌装置の大型化を招くことなく、空気の除菌を効率よく行いつつ、除菌された空気を比較的多量に供給することを目的とする。

本発明の一局面に係る発明としての除菌装置は、外気を吸入する吸気部と、内部の空気を排出する排気部と、前記吸気部が吸入した空気を前記排気部まで案内するダクトと、前記ダクトと前記吸気部とを繋ぐ位置に形成された第１通気孔と、前記ダクトと前記排気部とを繋ぐ位置に形成された第２通気孔とを備え、前記ダクトの内部には、対向する側壁の一方に、当該側壁に沿って延びるとともに、当該側壁に対向する他方の側壁側に向かって延び、当該他方の側壁からは間隔を有する、紫外線を透過する材質からなる仕切板が、一方向に互いに間隔を空けて複数並べて設けられ、対向する前記側壁の他方に、当該他方の側壁に沿って延びるとともに、当該他方の側壁に対向する前記一方の側壁側に向かって延び、当該一方の側壁からは間隔を有する、紫外線を透過する材質からなる仕切板が、前記一方向に互いに間隔を空けて複数並べて設けられ、前記一方の側壁に設けられた仕切り板と、前記他方の側壁に設けられた仕切り板とは、前記一方向において互い違いとなる位置に、他方側の仕切り板とは間隔をおいて並べられて、これら仕切板及び対向する前記一方及び他方の側壁の双方により蛇行経路が形成され、更に、前記ダクト内における前記蛇行経路の前記吸気部側となる始点部分に設けられた吸気側紫外線照射部と、前記ダクト内における前記蛇行経路の前記排気部側となる終点部分に設けられた排気側紫外線照射部と、を備えるものである。

本発明の更なる一局面に係る発明としての除菌装置は、外気を吸入する吸気部と、一方向に延び、前記吸気部が吸入した空気を案内するダクトと、前記ダクトと前記吸気部とを繋ぐ位置に形成された第１通気孔と、前記吸気部側とは異なる前記ダクトの端部に形成され、前記案内された空気を排出する排出口と、前記ダクトの内部に設けられ、前記一方向に延びる棒状の紫外線照射部と、前記紫外線照射部の周りを旋回する螺旋状とされた平面からなる螺旋状仕切り板であって、前記吸気部から前記第１通気孔を通じて流れ込む空気を、前記紫外線照射部の周りを旋回させて前記排出口まで案内する、紫外線を透過する材質からなる螺旋状経路と、を備えるものである。

本発明によれば、除菌装置の大型化を招くことなく、空気の除菌を効率よく行いつつ、除菌された空気を比較的多量に供給することができる。

本発明の第１実施形態に係る除菌装置を示す斜視図である。本発明の第１実施形態に係る除菌装置を示す縦断面図であり、ダクトに空気が流れている状態を示している。本発明の第１実施形態に係る除菌装置を示す縦断面図であり、ダクトの空気が停滞している状態を示している。本発明の第１実施形態に係る除菌装置を制御する制御系を示すブロック図である。本発明の第１実施形態に係る除菌装置を示す縦断面図であり、フラッパーの開閉動作を示している。本発明の第１実施形態に係る除菌装置の変形例を示す縦断面図である。本発明の第１実施形態に係る除菌装置の別の変形例を示す縦断面図である。本発明の第２実施形態に係る除菌装置を示す斜視図である。本発明の第２実施形態に係る除菌装置を示す縦断面図であり、ダクトに空気が流れている状態を示している。本発明の第２実施形態に係る除菌装置の変形例を示す縦断面図である。本発明の第２実施形態に係る除菌装置の変形例を制御する制御系を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る除菌装置を示す斜視図である。また、図２は、第１発明の一実施形態の除菌装置を示す縦断面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る除菌装置を示す縦断面図であり、ダクトの空気が停滞している状態を示す。

図１及び図２に示すように本発明の第１実施形態に係る除菌装置１は、ダクト２と、吸気部３と、排気部４と、吸気側紫外線ランプ５と、排気側紫外線ランプ６とを備えている。なお、除菌装置１は、少なくとも紫外線による空気除菌のための機構を備えていればよい。本実施形態では、除菌装置１が、集塵用のフィルターを備える形態を説明する。

ダクト２は、角柱状の外形を有する中空筐体からなる。ダクト２は、側壁２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄと、上面２Ｅと、下面２Ｆとを有している。ダクト２の側壁２Ａは、図１においてはダクト２の左側面部をなす。側壁２Ｂは、図１においてはダクト２の右側面部をなす。側壁２Ｃは、図１においてはダクト２の前面部をなす。側壁２Ｄは、図１においてはダクト２の後面部をなす。

ダクト２の材質は、特に限定されないが、除菌装置１の周辺に対する紫外線の影響を抑えるために吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６から放射された紫外線を遮断する材質、例えば、ガラス、不透明な合成樹脂、又は金属からなるものが好ましい。本実施形態では、ダクト２の材質が金属であるものとして説明する。なお、図１では、内部構成の明瞭化のために、ダクト２の側壁２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを透明に図示している。

ダクト２の下部には吸気部３が設けられ、ダクト２の上部には排気部４が設けられている。

また、ダクト２の内部において、側壁２Ａには、板状の仕切り板１１Ａが複数取り付けられている。仕切り板１１Ａは、側壁２Ａにおいて鉛直方向（図１のＹ方向）に一定間隔おきに設けられている。仕切り板１１Ａは、図１でＸ方向における一方の側端部が側壁２Ａに取り付けられ、側壁２Ａに沿って図１でＺ方向に延び、側壁２Ａの幅と同じ長さで設けられている。更に、仕切り板１１Ａは、図１ではＸ方向において、側壁２Ａから、対向する側壁２Ｂに向かって延びるが、仕切り板１１Ａの側壁２Ｂ側の側端部は、側壁２Ｂからは一定間隔を空けて設けられている。

同様に、ダクト２の内部において、側壁２Ｂには、板状の仕切り板１１Ｂが複数取り付けられている。仕切り板１１Ｂは、側壁２Ｂにおいて鉛直方向に一定間隔おきに設けられている。仕切り板１１Ｂは、図１でＸ方向における一方の側端部が側壁２Ｂに取り付けられ、側壁２Ｂに沿って図１ではＺ方向に延び、側壁２Ｂの幅と同じ長さで設けられている。更に、仕切り板１１Ｂは、図１ではＸ方向において、側壁２Ｂから、対向する側壁２Ａに向かって延びるが、仕切り板１１Ｂの側壁２Ａ側の側端部は、側壁２Ａからは一定間隔を空けて設けられている。

更に、側壁２Ａ側の各仕切り板１１Ａと側壁２Ｂ側の各仕切り板１１Ｂは、鉛直方向において互い違いとなる位置に、他方の仕切り板とは間隔をおいて並べられている。これにより、ダクト２の下部の吸気部３側から、ダクト２の上部の排気部４に向かう空気は、仕切り板１１Ａと側壁２Ｂとの間をＹ方向に通ってその後は仕切り板１１Ａに沿ってＸ方向に進み、更に、仕切り板１１Ｂと側壁２Ａとの間をＹ方向に通ってその後は仕切り板１１Ｂに沿ってＸ方向に進む、という移動を繰り返すことで、排気部４側に到達する。すなわち、ダクト２内には、空気をＸ方向にうねらせつつＹ方向に移動させる蛇行経路Ｄが形成されている。

なお、仕切り板１１Ａは、鉛直方向に一定間隔おきに設けられるものとしているが、鉛直方向以外の一方向に一定間隔おきに設けてもよく、また、一定間隔に限らず、鉛直方向又は鉛直方向以外の一方向に他の仕切り板１１Ａとは間隔を空けて設けられるものとしてもよい。また、仕切り板１１Ｂについても、鉛直方向に一定間隔おきに設けられるものとしているが、鉛直方向以外の一方向に一定間隔おきに設けてもよく、また、一定間隔に限らず、鉛直方向又は鉛直方向以外の一方向に他の仕切り板１１Ｂとは間隔を空けて設けられるものとしてもよい。

ダクト２の内部において、下面２Ｆには、吸気部３に通じる開口である通気孔１２Ａが形成されている。そして、通気孔１２Ａの上方となる位置には、吸気側紫外線ランプ（吸気側紫外線照射部）５が設けられている。吸気側紫外線ランプ５は、例えば、UV-C 波長280nm以下のものが用いられ、より好ましくは、波長260nm付近で用いられる。吸気側紫外線ランプ５は、その一端が側壁２Ｃに取り付けられ、他端が側壁２Ｄに取り付けられている。すなわち、吸気側紫外線ランプ５は、蛇行経路Ｄの下端（始点）に配置されている。吸気側紫外線ランプ５は、ダクト２又は吸気部３のいずれに設けられてもよいが、本実施形態では、ダクト２に設けられているとして説明する。

更に、ダクト２の内部において、上面２Ｅには、排気部４に通じる開口である通気孔１５が形成されている。そして、通気孔１５の下方となる位置には、排気側紫外線ランプ（排気側紫外線照射部）６が設けられている。排気側紫外線ランプ６は、例えば、UV-C 波長280nm以下のものが用いられ、より好ましくは、波長260nm付近で用いられる。排気側紫外線ランプ６は、その一端が側壁２Ｃに取り付けられ、他端が側壁２Ｄに取り付けられている。すなわち、排気側紫外線ランプ６は、蛇行経路Ｄの上端（終点）に配置されている。なお、排気側紫外線ランプ６は、通気孔１５の付近であれば、排気部４側に設けられていてもよい。

各仕切り板１１Ａ，１１Ｂは、吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６から放射された紫外線を透過する材質のものからなる。例えば、各仕切り板１１Ａ、１１Ｂは、紫外線を透過するポリプロピレンあるいは石英からなる板である。ポリプロピレンの紫外線透過率は７０％程度、石英の紫外線透過率はポリプロピレンの紫外線透過率以上である。本実施形態では、仕切り板１１Ａ、１１Ｂを、ポリプロピレンとして説明する。

吸気部３は、ダクト２の下端に接続された角柱状の外形を有する中空筐体であり、ダクト２と同一の幅及び奥行きを有する。吸気部３とダクト２は通気孔１２Ａを通じて接続されている。

吸気部３の側壁３Ａには矩形状の吸気口３Ｂが形成されている。吸気口３Ｂには、当該吸気口３Ｂを覆うフィルター１３が設けられている。フィルター１３は、吸気口３Ｂを通過する空気に含まれる粉塵などを集塵する。フィルター１３は、例えば、既知のスポンジ状の合成樹脂シート、不織布、通気性を有する紙製シートなどからなる。本実施形態では、フィルター１３を、不織布として説明する。

更に、吸気部３の内部には吸気ファン１４が設けられている。吸気ファン１４は、吸気口３Ｂのフィルター１３に対峙する位置に配設されている。すなわち、吸気ファン１４は、吸気口３Ｂから、フィルター１３を介して、外気を吸気部３の内部に引き込む。

排気部４は、ダクト２の上端に接続された角柱状の外形を有する中空筐体であり、ダクト２よりも狭い幅及びダクト２と同一の奥行きを有する。排気部４とダクト２は通気孔１５を通じて接続されている。

排気部４の側壁４Ａには、排気部４の内部と外部を貫通させる矩形状の排気口４Ｂが形成されている。排気口４Ｂにはフラッパー１６が設けられている。フラッパー１６は、排気口４Ｂよりも大きなサイズの矩形状であり、フラッパー１６は、その上辺（上部）のみが排気部４の側壁４Ａに取り付けられる。フラッパー１６は、当該上辺を中心に揺動可能に、排気部４の側壁４Ａに取り付けられている。

フラッパー１６は、図３に示すように、排気口４Ｂから空気が排気されていないときには、その自重により垂れ下がって排気口４Ｂを覆って閉じる。また、排気口４Ｂから空気が排気されているときには、図２に示すように、フラッパー１６が、その空気の圧力により排気部４の外側に押し上げられて排気口４Ｂを開く。すなわち、フラッパー１６は、吸気ファン１４が蛇行経路Ｄを通じて発生させる排気口４Ｂにおける空気圧により排気部４の外側に押されて排気口４Ｂを開く。

図４は、除菌装置１の制御系を示すブロック図である。除菌装置１は、制御部２１を備える。制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ(Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成される。制御部２１は、ＣＰＵがＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って、除菌装置１の各動作機構を制御する。制御部２１は、例えば吸気部３内に配置される。制御部２１は、吸気ファン１４、吸気側紫外線ランプ５、及び排気側紫外線ランプ６に接続されている。制御部２１は、吸気ファン１４の回転、停止、及び吸気ファン１４の回転時の回転速度を制御する。また、制御部２１は、吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６を点灯及び消灯させる。

制御部２１は、除菌装置１の運転時には、第１の動作として、吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６を点灯させて、吸気ファン１４を連続的に回転させる。吸気ファン１４は、外部の空気を、吸気口３Ｂのフィルター１３を通じて吸気部３の内側へと吸い込む。吸い込まれた空気は、吸気部３から通気孔１２Ａを通じてダクト２の蛇行経路Ｄへと流れ、蛇行経路Ｄを通って移動し、通気孔１５を通じて排気部４へと流れ込む。更に、排気部４に流れ込んだ空気は、排気部４の排気口４Ｂのフラッパー１６を押し上げて、排気口４Ｂを開き、排気口４Ｂから外部に出る。従って、空気は、吸気部３の吸気口３Ｂから吸気されて、除菌装置１内に入り、蛇行経路Ｄを通じてダクト２の内部を概ね下から上へと流れ、排気部４の排気口４Ｂから排気される。

このとき、吸気側紫外線ランプ５から放射された紫外線が、吸気部３から通気孔１２Ａを通じてダクト２の蛇行経路Ｄの下端（始点）へと流れ込む空気に対して直接照射されて、空気の除菌が行われる。また、排気側紫外線ランプ６から放射された紫外線が、ダクト２の蛇行経路Ｄの上端から通気孔１５を通じて排気部４へと流れ込む空気に対して直接照射されて、空気の除菌が行われる。

更に、吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６から放射された紫外線は、該紫外線を透過する各仕切り板１１Ａ、１１Ｂを通過して、蛇行経路Ｄを流れている空気に照射される。吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６から放射された紫外線は、吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６の周辺の空気、すなわち、通気孔１２Ａ及び通気孔１５付近の空気だけでなく、通気孔１２Ａを通過して通気孔１５に向かって蛇行経路Ｄを移動中の空気に対しても照射される。これにより、ダクト２内に蛇行経路Ｄが設けられておらず通気孔１２Ａから通気孔１５に真っ直ぐに向かう空気に対して吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６により紫外線を照射する場合よりも、ダクト２内に存在する空気に対して紫外線を照射する時間が、空気が蛇行経路Ｄを移動するために要する時間の分だけ長くなる。このため、ダクト２内の空気の除菌の効果をより高めることができる。一般的に、空気に対する紫外線照射量を多くしようとすると、紫外線ランプを多く配置して、紫外線照射領域を長く採る必要がある。これに対して、本実施形態では、蛇行経路Ｄを採用しているため、紫外線照射領域を長く採っていても除菌装置１の大型化を回避できる。また、蛇行経路Ｄを吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６により挟み込む構成を採るため、多く紫外線ランプを配設しなくても、効率よく空気に対して紫外線を照射することができる。

また、図１に示すように、ダクト２の蛇行経路Ｄは、吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６の延びる方向（Ｚ方向）に亘って形成され、空気は、蛇行経路Ｄを移動中である限り、吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６による紫外線照射を受ける。このため、例えば、１つの紫外線ランプの長さ方向に、当該紫外線ランプの周囲を回りながら空気を移動させる構成を取る場合よりも、紫外線照射により除菌できる空気の量は比較的多量となる。

また、制御部２１の制御による第２の動作として、除菌装置１の運転時には、吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６を点灯させるが、第１の動作のような吸気ファン１４を連続的に回転させることに代えて、第２の動作として吸気ファン１４の停止と回転駆動を交互に繰り返すようにしてもよい。すなわち、制御部２１は、吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６の点灯を継続させつつ、吸気ファン１４を間欠的に回転させる制御を行う。

この第２の動作において、制御部２１が吸気ファン１４を停止させたときには、排気部４内部の空気には吸気ファン１４による空気流が発生していないので、図３に示すようにフラッパー１６が自重で垂下して排気部４の排気口４Ｂを閉じる。このため、除菌装置１内の空気が排気口４Ｂから自然に漏れ出すことが防止され、吸気部３、蛇行経路Ｄ、及び排気部４の空気が除菌装置１内で停滞する。このときも吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６の点灯により紫外線の照射は行われているので、除菌装置１内で空気が紫外線に照射される時間を更に長くでき、空気の除菌を更に確実に行うことができる。そして、吸気ファン１４の停止後、制御部２１が吸気ファン１４の回転を開始させると、空気が吸気部３の吸気口３Ｂから流入して蛇行経路Ｄを通じて流れ、空気が排気部４に流れ込むため、この空気の流れにより、図５に示すようにフラッパー１６が空気圧で開かれ、除菌された空気が排気部４の排気口４Ｂから排気される。

更には、第２の動作において、制御部２１は、除菌装置１内に取り込まれた空気がダクト２内の吸気側紫外線ランプ５の配設位置を通過する時から、蛇行経路Ｄを通過して排気側紫外線ランプ６の配設位置を通過する時までの時間をＴ１としたとき、吸気ファン１４の間欠運転時における吸気ファン１４の回転駆動時間Ｔ２を時間Ｔ１と同一にするようにしてもよい。この場合、吸気ファン１４の回転駆動の再開時には、吸気ファン１４の停止時に蛇行経路Ｄ内で吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６により十分に除菌された空気を的確に排出すると共に、新しく除菌装置１内に取り込まれて、蛇行経路Ｄ内で吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６により未だ十分に除菌されていない空気は除菌装置１内に留めることができる。

そして更に、制御部２１は、吸気ファン１４の間欠運転を行う上記第２の動作において、吸気ファン１４の回転駆動時の通常の回転速度Ｓ１を、回転速度Ｓ１よりも遅い回転速度Ｓ２（Ｓ２＜Ｓ１）とすることで、回転速度Ｓ１のときよりも、蛇行経路Ｄ内で吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６により除菌される時間を長くすることができる。また、制御部２１は、このように吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６による除菌時間が長くなった分だけ、吸気ファン１４の停止時間を、通常の停止時間Ｔ３よりも短くした停止時間Ｔ４とする制御を行ってもよい。この場合、吸気ファン１４の回転速度Ｓ１で吸気ファン１４の停止時間Ｔ３とした通常の間欠運転で得られる除菌力と同等の効果を確保しつつ、除菌された空気を通常の間欠運転時よりも緩やかに排出することができる。

なお、更なる実施形態として、ダクト２（蛇行経路Ｄ）の下端及び上端に吸気側紫外線ランプ５及び排気側紫外線ランプ６を配置するだけではなく、図６に示すように、蛇行経路Ｄの途中に１つ又は複数の更なる紫外線ランプ２２を設けてもよい。これにより、蛇行経路Ｄを流れる空気に対する紫外線の照射量を増大させて、空気の除菌をより速やかに行うことが可能となる。

また、ダクト２の側壁２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ、上面２Ｅ、及び下面２Ｆの内壁面を、紫外線を反射する材質で形成してもよい。例えば、ダクト２の内壁面にアルミニウム等の金属によりメッキ処理を施して、紫外線を反射する金属層を形成する、或いは、ダクト２の内壁面に白色塗装を施す。これらの場合は、紫外線がダクト２の内壁面で繰り返し反射されて、蛇行経路Ｄの隅々に紫外線が行き渡るので、蛇行経路Ｄを移動する空気の除菌を更に効果的に行うことができる。

また、更なる実施形態として、(1)吸気部３の吸気口３Ｂにフィルター１３及び吸気ファン１４を設けることと、(2)排気部４の排気口４Ｂにフラッパー１６を設けることの(1)及び(2)に代えて、図７に示すように、排気部４に、排気口４Ｂにフィルター２３と、フィルター２３を通じて空気を排気する排気ファン２４とを設け、吸気部３の吸気口３Ｂに、吸気口３Ｂを開閉させるフラッパー２５を設け、制御部２１が排気ファン２４の回転、回転時の回転速度、及び停止を制御するようにしてもよい。フラッパー２５は、吸気口３Ｂよりも大きなサイズの矩形状とされ、フラッパー２５の上辺のみが吸気部３の内壁に取り付けられる。フラッパー２５は、フラッパー２５の上辺を中心に揺動可能に側壁３Ａの内壁側に支持される。なお、当該更なる実施形態では、制御部２１は、排気部４内に設けられていることが好ましい。

この場合、制御部２１が、上述の第２の動作の場合と同様に、排気ファン２４の間欠運転を行い、排気ファン２４を停止させると、吸気口３Ｂから除菌装置１内への空気の流れ込みが止まり、フラッパー２５が自重で垂下して吸気部３の吸気口３Ｂを閉じる。これにより、除菌装置１外の空気が吸気口３Ｂから除菌装置１内に自然に入り込むことを防止でき、除菌装置１内で空気は吸気部３、蛇行経路Ｄ、及び排気部４において停滞する。これにより、除菌装置１内において空気に対する紫外線の照射時間を更に長くすることができ、空気の除菌を更に確実に行うことができる。そして、排気ファン２４の停止後、制御部２１が排気ファン２４の回転を再度開始させると、フラッパー２５が、排気口４Ｂから除菌装置１外に流出しようとする空気により吸気部３内に発生する負圧で開かれると共に、除菌装置１外の空気が吸気口３Ｂから流入して蛇行経路Ｄを通じて流れ、更に空気が排気部４の排気口４Ｂから排気され、これにより、除菌された空気が排気部４の排気口４Ｂから排気される。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る除菌装置を説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る除菌装置を示す斜視図である。図９は、本発明の第２実施形態に係る除菌装置を示す縦断面図である。

図８及び図９に示すように、第２実施形態に係る除菌装置３１は、ダクト３２と、吸気部３３と、棒状の紫外線ランプ３４とを備えている。

ダクト３２は、円筒状の中空筐体である。ダクト３２の径方向における中央には、紫外線ランプ３４が設けられている。紫外線ランプ３４は、その下端部が吸気部３３の内底部に固定されている。紫外線ランプ３４の周りには、螺旋状の滑らかな曲面からなる螺旋状仕切り板３５が設けられている。螺旋状仕切り板３５の紫外線ランプ３４と反対側の端部は、ダクト３２の内壁に固定されている。また、螺旋状仕切り板３５の紫外線ランプ３４側の端部は、(1)紫外線ランプ３４に接触しない程度に僅かに紫外線ランプ３４からは離れた位置まで、又は(2)紫外線ランプ３４に接触する位置まで、紫外線ランプ３４側に延びている。ダクト３２の内壁と、紫外線ランプ３４の周囲を旋回して鉛直方向（図８のＹ方向）に延びる螺旋状仕切り板３５とが、ダクト３２内で空気を案内する螺旋状経路Ｒを形成している。

また、(3)紫外線ランプ３４と同一方向に延びて紫外線を透過する材質からなる筒状部材の中に紫外線ランプ３４を配置し（すなわち、紫外線ランプ３４の外周を当該筒状部材で覆い）、当該筒状部材に、螺旋状仕切り板３５の紫外線ランプ３４側の端部を密着させるようにして、螺旋状仕切り板３５を設けるようにしてもよい。この場合は、上記(1)の場合よりも、螺旋状仕切り板３５の内側での空気の漏れをなくして、空気が螺旋経路Ｒを流れるようにすることができる。

螺旋状仕切り板３５は、紫外線ランプ３４から放射される紫外線を透過する材質のものからなる。螺旋状仕切り板３５は、例えば、紫外線を透過するポリプロピレンあるいは石英からなる板である。本実施形態では、螺旋状仕切り板３５は、ポリプロピレンとして説明する。

また、ダクト３２の材質は、特に限定されないが、ダクト３２の周囲に対する紫外線の影響を抑えるために紫外線を遮断する材質、例えば、ガラス、不透明な合成樹脂、又は金属からなるものが好ましい。本実施形態では、ダクト３２は、金属として説明する。

吸気部３３は、ダクト２の下端に接続された角柱状の外形を有する中空筐体である。吸気部３３とダクト３２は通気孔４２を通じて接続されている。

吸気部３３の側壁３３Ａには例えば矩形状の吸気口３３Ｂが形成されている。吸気口３３Ｂには、当該吸気口３３Ｂを覆うフィルター４３が設けられている。フィルター４３は、吸気口３３Ｂを通過する空気に含まれる粉塵などを集塵する。フィルター４３は、例えば、既知のスポンジ状の合成樹脂シート、不織布、通気性を有する紙製シートなどからなる。本実施形態では、フィルター４３は、不織布として説明する。

更に、吸気部３３の内部には吸気ファン４４が設けられている。吸気ファン４４は、吸気口３３Ｂのフィルター４３に対峙する位置に配設されている。すなわち、吸気ファン４４は、吸気口３３Ｂから、フィルター４３を介して、外気を吸気部３３の内部に引き込む。

そして、除菌装置３１では、制御部２１（図１１）による制御で、紫外線ランプ３４が点灯し、吸気ファン４４が回転する。これにより、吸気部３３から通気孔４２を通じてダクト３２に引き込まれた空気は、ダクト３２の螺旋状経路Ｒへと流れ、螺旋状経路Ｒを通って、ダクト３２の上側の開口端である排出口３２Ａから排気される。

このとき、ダクト３２の螺旋状経路Ｒの中心にある紫外線ランプ３４から放射された紫外線が、螺旋状経路Ｒを流れる空気に対して直接照射されて、空気の除菌が継続的に行われる。

また、紫外線ランプ３４から放射された紫外線は、螺旋状仕切り板３５を透過しても、螺旋状経路Ｒを流れる空気に照射されるので、螺旋状経路Ｒを流れている間は空気に常に紫外線を照射することができ、空気の除菌が効率よく行われる。

すなわち、本実施形態の除菌装置３１では、空気をダクト３２の内側の螺旋状経路Ｒに流して吸気部３３からの空気を排出口３２Ａまで案内しているので、ダクト３２内に螺旋状経路Ｒが設けられていないとした場合に通気孔４２から排出口３２Ａに真っ直ぐに向かう空気に対して紫外線ランプ３４により紫外線を照射する場合よりも、ダクト３２内に存在する空気に対して紫外線を照射する時間が、空気が螺旋状経路Ｒを移動するために要する時間の分だけ長くなる。このため、ダクト３２内の空気の除菌の効果をより高めることができる。

また、螺旋状経路Ｒは、螺旋状の滑らかな曲面からなる螺旋状仕切り板３５で形成されているため、例えば、紫外線ランプの周りに平面的な導風板及び仕切り板の組み合わせにより空気の案内路を設ける構成を採る場合よりも、紫外線ランプの周りで空気を案内する際の案内機構（螺旋状経路Ｒ）と空気との抵抗が小さい。このため、通気孔４２から螺旋状経路Ｒを通って排出口３２Ａまで多くの空気を円滑に案内することができる。

また、ダクト３２の内壁面として、紫外線を反射する材質からなるものを適用した場合は、紫外線がダクト３２の内壁面で繰り返し反射されて、螺旋状経路Ｒを流れる空気に対して、反射された紫外線も更に照射することができるので、螺旋状経路Ｒを流れる空気の除菌を更に効果的に行うことができる。また、紫外線がダクト３２の外側に漏れて周辺に影響を及ぼすことが防止される。

図１０は、上記除菌装置３１の変形例を示す縦断面図である。この変形例の除菌装置３１では、吸気部３３の中空筐体の天板３３Ｃに、円筒状のダクト３２と同径又は僅かに大きな径の孔３３Ｄが形成されている。孔３３Ｄには、ダクト３２の下端部が挿入されている。ダクト３２は、孔３３Ｄにより孔３３Ｄ内で回転自在に支持されている。なお、この場合、紫外線ランプ３４に対する螺旋状仕切り板３５の構造は、上記(1)又は(3)の構造が採用される。(3)の場合、紫外線ランプ３４と筒状部材とは非接触とされる。

また、吸気部３３の内部に駆動モーター５１が設けられている。駆動モーター５１の回転軸には、当該回転軸と共回りするゴムローラー５２が固定されている。ゴムローラー５２は、ダクト３２の下端部の外周に対して押圧された状態で配設されている。

制御部２１は、駆動モーター５１の回転駆動を制御する。駆動モーター５１が制御部２１（図１１）の制御で回転駆動されると、ゴムローラー５２が回転する。ゴムローラー５２は、ダクト３２の下端部の外周に対して押圧されているため、ゴムローラー５２とダクト３２外周面との摩擦によりダクト３２が回転する。これにより、駆動モーター５１の回転及び停止に応じてダクト３２が回転及び停止する。また、駆動モーター５１の回転方向の切り替えによりダクト３２の回転方向が切り替わる。駆動モーター５１の回転速度の変化に伴ってダクト３２の回転速度も変化する。このとき、ダクト３２の内側の螺旋状仕切り板３５は、紫外線ランプ３４とは分離してダクト３２と一体的に設けられているため、螺旋状仕切り板３５はダクト３２と共に、紫外線ランプ３４を回転の中心部におきつつ、回転及び停止する。

図１１は、上記変形例にかかわる除菌装置３１の制御系を示すブロック図である。制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ(Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成される。制御部２１は、ＣＰＵがＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って、除菌装置３１の各動作機構を制御する。制御部２１は、例えば吸気部３３内に配置される。制御部２１は、吸気ファン４４、駆動モーター５１、及び紫外線ランプ３４に接続されている。制御部２１は、吸気ファン４４の回転、停止、及び吸気ファン４４の回転時の回転速度を制御する。また、制御部２１は、紫外線ランプ３４を点灯及び消灯させる。更に、制御部２１は、駆動モーター５１の回転及び停止、回転方向、回転速度を制御する。制御部２１による駆動モーター５１の制御により、ダクト３２と螺旋状仕切り板３５の回転、停止、回転方向、及び回転速度が変更される。

制御部２１は、除菌装置３１の運転時には、紫外線ランプ３４を点灯させて、吸気ファン４４を連続的に回転させ、更に、駆動モーター５１を回転駆動させる。吸気ファン４４は、外部の空気を、吸気口３３Ｂのフィルター４３を通じて吸気部３３の内側へと吸い込む。吸い込まれた空気は、吸気部３３からダクト２内の螺旋状経路Ｒに入り込む。このとき、駆動モーター５１により螺旋状仕切り板３５及びダクト３２が回転するため、螺旋状仕切り板３５の回転によっても螺旋状経路Ｒに空気の流れが発生し、螺旋状経路Ｒによる排出口３２Ａに向けての空気の案内が円滑になる。

例えば、制御部２１は、螺旋状仕切り板３５の回転により発生する螺旋状経路Ｒでの空気の流れの方向が、吸気ファン４４の回転により螺旋状経路Ｒに流れ込む空気の流れの方向と一致する方向に、駆動モーター５１を回転駆動する。この場合、空気が螺旋状経路Ｒ内を更に円滑に移動する。このとき、螺旋状仕切り板３５の回転速度が高くなる程、螺旋状経路Ｒを流れる空気の量が増大する。

なお、制御部２１は、螺旋状仕切り板３５の回転で発生する螺旋状経路Ｒでの空気の流れの方向が、吸気ファン４４の回転により螺旋状経路Ｒに流れ込む空気の流れの方向とは逆となる方向に、駆動モーター５１を回転駆動するようにしてもよい。この場合は、螺旋状経路Ｒの当該回転により排出口３２Ａに向かう空気の流れを妨げることになる。このため、螺旋状経路Ｒ内での空気の移動が抑制される。このときは、螺旋状仕切り板３５の回転速度が高くなる程、螺旋状経路Ｒを流れる空気の量が減少する。

すなわち、制御部２１による駆動モーター５１の回転方向及び回転速度の制御で、ダクト３２から排出される空気の量が調整される。

なお、本実施形態で示した除菌装置１，３１は、集塵用のフィルターを備えている点においては、本実施形態に係る除菌装置１は、空気清浄装置でもある。また、集塵用のフィルターを備えないものも除菌装置１，３１の一実施形態である。

また、本発明は、上記実施形態の除菌装置に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。また、図１乃至図１１を用いて説明した上記各実施形態及び変形例の構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明を当該構成に限定する趣旨ではない。

１除菌装置
２ダクト
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ側壁
２Ｅ上面
２Ｆ下面
３吸気部
３Ａ側壁
３Ｂ吸気口
４排気部
４Ａ側壁
４Ｂ排気口
５吸気側紫外線ランプ
６排気側紫外線ランプ
１１Ａ，１１Ｂ仕切り板
１２Ａ通気孔
１３フィルター
１４吸気ファン
１５通気孔
１６フラッパー
２１制御部
２２紫外線ランプ
２３フィルター
２４排気ファン
２５フラッパー
３１除菌装置
３２ダクト
３２Ａ排出口
３３吸気部
３３Ａ側壁
３３Ｂ吸気口
３３Ｃ天板
３３Ｄ孔
３４紫外線ランプ
３５螺旋状仕切り板
４２通気孔
４３フィルター
４４吸気ファン
５１駆動モーター
５２ゴムローラー
Ｒ螺旋状経路

Claims

外気を吸入する吸気部と、
内部の空気を排出する排気部と、
前記吸気部が吸入した空気を前記排気部まで案内するダクトと、
前記ダクトと前記吸気部とを繋ぐ位置に形成された第１通気孔と、
前記ダクトと前記排気部とを繋ぐ位置に形成された第２通気孔とを備え、
前記ダクトの内部には、
対向する側壁の一方に、当該側壁に沿って延びるとともに、当該側壁に対向する他方の側壁側に向かって延び、当該他方の側壁からは間隔を有する、紫外線を透過する材質からなる仕切板が、一方向に互いに間隔を空けて複数並べて設けられ、
対向する前記側壁の他方に、当該他方の側壁に沿って延びるとともに、当該他方の側壁に対向する前記一方の側壁側に向かって延び、当該一方の側壁からは間隔を有する、紫外線を透過する材質からなる仕切板が、前記一方向に互いに間隔を空けて複数並べて設けられ、
前記一方の側壁に設けられた仕切り板と、前記他方の側壁に設けられた仕切り板とは、前記一方向において互い違いとなる位置に、他方側の仕切り板とは間隔をおいて並べられて、これら仕切板及び対向する前記一方及び他方の側壁の双方により蛇行経路が形成され、
更に、前記ダクト内における前記蛇行経路の前記吸気部側となる始点部分に設けられた吸気側紫外線照射部と、
前記ダクト内における前記蛇行経路の前記排気部側となる終点部分に設けられた排気側紫外線照射部と、を備える除菌装置。
前記吸気部に形成された吸気口から前記吸気部内に空気を吸い込んで前記蛇行経路に向かう空気の流れを発生させるファンが前記吸気部に設けられ、
前記排気部に形成された排気口の上方となる前記排気部の一部に、前記一方向としての鉛直方向において上部が取り付けられ、下部が自重により垂下して該排気口を閉じ、前記ファンが前記蛇行経路を通じて発生させる前記排気口における空気圧により前記排気部の外側に押されて前記排気口を開くフラッパーが更に設けられた請求項１に記載の除菌装置。
前記排気部に形成された排気口から前記排気部内の空気を前記排気部外に排出する空気の流れを発生させるファンが前記排気部に設けられ、
前記吸気部に形成された吸気口の上方となる前記吸気部の一部に、前記一方向としての鉛直方向において上部が当該吸気口上部に取り付けられ、下部が自重により垂下して該吸気口を閉じ、前記ファンが前記蛇行経路を通じて発生させる前記吸気口における空気圧により前記吸気部の内部側に押されて前記吸気口を開くフラッパーが設けられた請求項１に記載の除菌装置。
前記ファンを駆動制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記ファンの回転駆動及び停止を繰り返して前記ファンを間欠的に駆動する請求項２又は請求項３に記載の除菌装置。
前記ファンが回転駆動されているときに前記吸気部内に取り込まれた空気が前記吸気側紫外線照射部の配設位置を通過した時から、前記蛇行経路を通過して前記排気側紫外線照射部の配設位置を通過する時までの時間をＴ１としたとき、前記制御部は、前記ファンを回転駆動させる時間Ｔ２を前記時間Ｔ１と同一にして、前記ファンを間欠的に駆動する請求項４に記載の除菌装置。
前記ダクトの側壁は、紫外線を反射する材質からなる請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の除菌装置。
前記蛇行経路内に、更なる紫外線照射部を設けた請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の除菌装置。
外気を吸入する吸気部と、
一方向に延び、前記吸気部が吸入した空気を案内するダクトと、
前記ダクトと前記吸気部とを繋ぐ位置に形成された第１通気孔と、
前記吸気部側とは異なる前記ダクトの端部に形成され、前記案内された空気を排出する排出口と、
前記ダクトの内部に設けられ、前記一方向に延びる棒状の紫外線照射部と、
前記紫外線照射部の周りを旋回する螺旋状とされた平面からなる螺旋状仕切り板であって、前記吸気部から前記第１通気孔を通じて流れ込む空気を、前記紫外線照射部の周りを旋回させて前記排出口まで案内する、紫外線を透過する材質からなる螺旋状経路と、を備える除菌装置。
前記螺旋状仕切り板は、前記紫外線照射部を回転中心として回転可能に設けられ、
前記吸気部内に空気を吸い込み、前記螺旋状経路に向かう空気の流れを発生させるファンと、
前記螺旋状仕切り板を回転させる回転駆動部と、
前記ファン及び前記回転駆動部を制御する制御部と、を備えた請求項８に記載の除菌装置。
前記制御部は、前記ファンの回転速度を制御すると共に、前記回転駆動部を制御して前記螺旋状仕切り板の回転速度及び回転方向を変更する請求項９に記載の除菌装置。
前記ダクトの側壁は、紫外線を反射する材質からなる請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の除菌装置。