JP2022089500A - 紫外線除菌ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】自然対流を促進しつつ流通する空気に紫外線を有効的に照射し、除菌効果を高めることができる紫外線除菌ユニットを提供する。
【解決手段】
紫外線除菌ユニット１０は、ユニット本体１と、前記ユニット本体１に形成された空気流通路Ａｐと、前記空気流通路Ａｐの一端側に設けられた空気吸入口１１と、前記空気流通路Ａｐの他端側に設けられた空気排出口１２と、前記空気流通路Ａｐに配設された紫外線光源２と、を備え、前記空気吸入口１１の開口面積をＡとし、前記空気排出口１２の開口面積をＢとした場合、Ａ≧Ｂの関係にあり、前記紫外線光源２から発生する熱により自然対流を生じさせて前記空気吸入口１１から前記空気排出口１２へ空気を流通させることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、流通する空気に紫外線を照射して除菌する紫外線除菌ユニットに関する。

従来、室内や病院等においては、その室内空間に浮遊するウイルスや細菌を除菌し、クリーンな空気とし感染を予防して衛生環境を保全することが行われている。このため、紫外線光源によりウイルス等が不活性化するうえで有効な波長域（ＵＶ－Ｃ）の紫外線を照射する装置が提供されている。

例えば、モータを駆動してファンにより空気を強制対流させて、対流する空気に紫外線を照射する殺菌装置が知られている（例えば、特許文献１乃至特許文献８参照）。しかしながら、モータを駆動する場合には、モータの駆動音やファン特有の騒音が発生する。また、空気の吸入口にフィルターを設けることが必要となり、フィルターの目詰まり防止のため定期的に所定の頻度で掃除を行いメンテナンス作業を実施する必要性が生じる。

一方、自然対流する空気に紫外線を照射する装置が提案されている（特許文献９乃至特許文献１１参照）。しかしながら、これらは自然対流を利用するものではあるものの、自然対流を促進しつつ除菌効果を高めるための具体的な構成が示されていない。

特開昭６１－２７９２４８号公報 特開平３－３７０７０号公報 特開平８－２６６６０５号公報 特開２００３－２２０１２２号公報 特開２０１１－７８９３７号公報 特開２０１３－１０３０３２号公報 特開平１－１７０２４２号公報 実開平６－１３８４１号公報 特開平９－２４０９２号公報 特開２０２０－７８４７９号公報 実開平１－１１３９０９号公報

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、自然対流を促進しつつ流通する空気に紫外線を有効的に照射し、除菌効果を高めることができる紫外線除菌ユニットを提供することを目的とする。

本実施形態の紫外線除菌ユニットは、ユニット本体と、前記ユニット本体に形成された空気流通路と、前記空気流通路の一端側に設けられた空気吸入口と、前記空気流通路の他端側に設けられた空気排出口と、前記空気流通路に配設された紫外線光源と、を備え、前記空気吸入口の開口面積をＡとし、前記空気排出口の開口面積をＢとした場合、Ａ≧Ｂの関係にあり、前記紫外線光源から発生する熱により自然対流を生じさせて前記空気吸入口から前記空気排出口へ空気を流通させることを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、自然対流を促進しつつ流通する空気に紫外線を有効的に照射し、除菌効果を高めることができる紫外線除菌ユニットを提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る紫外線除菌ユニットを示す斜視図である。 同紫外線除菌ユニットを示す平面図である。 同紫外線除菌ユニットを示す正面図である。 同紫外線除菌ユニットを示す側面図である。 同紫外線除菌ユニットのユニット本体において、カバー部を取り外して基体を示す平面図である。 同紫外線除菌ユニットを示す縦断面図である。 図６中、Ｙ－Ｙ線に沿う概略を示す断面図である。 同紫外線除菌ユニットにおける空気吸入口及び空気排出口の開口面積を説明するための模式図である。 図７に相当する断面において空気の流れを示す説明図である。 同紫外線除菌ユニットにおいて壁面に横型に設置する使用形態を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る紫外線除菌ユニットについて図１乃至図９を参照して説明する。本実施形態の紫外線除菌ユニットは、紫外線除菌ユニット内の内空間、具体的には空気流通路を自然対流によって流れる空気に紫外線を照射して空気の除菌を行うものである。

図１は、紫外線除菌ユニットの斜視図を示し、図２は、紫外線除菌ユニットの平面図を示し、図３は、紫外線除菌ユニットの正面図を示している。また、図４は、紫外線除菌ユニットの側面図を示し、図５は、紫外線除菌ユニットのユニット本体において、カバー部を取り外して基体を示す平面図である。図６は、紫外線除菌ユニットの縦断面図であり、図７は、横断面図であり、図８は、空気吸入口及び空気排出口の開口面積を説明するための模式図である。さらに、図９は、空気の流れを示す説明図である。なお、リード線等の配線部材関係や電源コード等は適宜図示を省略している場合がある。また、各図において同一部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

図１乃至図７に示すように紫外線除菌ユニットは、置型の紫外線除菌ユニット１０であり、ユニット本体１と、紫外線光源としての紫外線ランプ２とを備えている。ユニット本体１は、基体３、カバー部４、カバー部４に取り付けられた遮光部としての遮光板５を有している。なお、紫外線光源としては紫外線ＬＥＤを用いるようにしてもよい。

基体３は、冷間圧延鋼板からなる板材で作られており、基体本体３１及び底板３２を備えている。基体本体３１は、横長であり、上部側から下部側へ向かって広がる末広がりの形状となっていて、正面、背面及び左右側面の各面がテーパ状に形成されている。つまり、基体本体３１は、折曲形成されて全体の形状が山型の形状をなしている。

また、基体本体３１の上部側には、紫外線ランプ２の配設部３１ａが長手方向に沿って形成されていて、この配設部３１ａには一対のランプソケット２１が設けられている。基体本体３１の下部側、すなわち、配設部３１ａの裏面側には、点灯装置としての安定器６、点灯管７、電源スイッチＳＷ_１及び補助スイッチとしての安全ＳＷ_２が設けられている。

安定器６は、紫外線ランプ２の安定した点灯を維持するものであり、略直方体形状をなして配設部３１ａの裏面に密着するように取り付けられている。点灯管７は、安定器６と協働して紫外線ランプ２をグロースタータ方式で点灯制御する機能を有していて、配設部３１ａの裏面側に取り付けられた点灯管ソケット７１に接続されるようになっている。

電源スイッチＳＷ_１は、紫外線ランプ２をＯＮ／ＯＦＦするスイッチであり、その操作が可能なように操作摘みＫ_１が基体本体３１の側壁より突出するように設けられている。また、安全ＳＷ_２が配設部３１ａの裏面に取り付けられていて、その操作子Ｋ_２が配設部３１ａの表面側へ突出するように弾性的に付勢されて設けられている。安全ＳＷ_２は、後述するように基体３にカバー部４が取り付けられると操作子Ｋ_２が押し下げられてＯＮし、カバー部４が取り外されると操作子Ｋ_２が元の突出状態に復帰してＯＦＦするように動作する。この安全ＳＷ_２の動作により電源の投入が制御されて紫外線ランプ２はＯＮ又はＯＦＦの状態となる。
底板３２は、基体本体３１の底面に設けられた平板状の部材であり、紫外線除菌ユニット１０を床面等に載置する場合の載置面として機能する。

カバー部４は、冷間圧延鋼板からなる板材で作られており、このカバー部４には遮光板５が取り付けられている。カバー部４は、基体３を上方から覆うように設けられており、基体３より若干大きいサイズであり、基体３と同様に横長であり、上部側から下部側へ向かって広がる末広がりの形状となっている。正面、背面及び左右側面の各面がテーパ状に形成されており、全体の形状が山型の形状をなしている。カバー部４の上部の中央には長手方向に沿って横長で長方形状の開口部４１が形成されている。

また、開口部４１に対向するように遮光板５が設けられている。本実施形態では、具体的には複数枚、すなわち、２枚の遮光板５が設けられており、遮光板５には長手方向の両側に鍔部５１が形成されている。この鍔部５１は上方に向かって広がるようなテーパ状をなしている。２枚の遮光板５は相互に上下方向に所定の間隔を空け、かつ開口部４１と所定の間隔を空けてカバー部４の両端部の取付具４２によって取り付けられている。

さらに詳しくは、遮光板５は、開口部４１より大きく形成されていて、開口部４１の全面を下から覆うように開口部４１と対向し、かつ上下方向に所定の間隔を空けて配置されている。この開口部４１は、後述する空気排出口１２から排出される空気が通過して紫外線除菌ユニット１０の外部へ排出する機能を有している。したがって、開口部４１は空気を外部へ排出する排出開口部である。

さらに、遮光板５にはカバー部４の支持部材４３が取付具４２によって取り付けられている。支持部材４３は、遮光板５から垂下して基体３の配設部３１ａの表面に当接するようになっている。

遮光板５は、紫外線ランプ２から放射される紫外線を遮光するものであり、紫外線ランプ２に対向して位置されるようになっている。したがって、遮光板５は、開口部４１と紫外線ランプ２との間に位置して、開口部４１と対向するとともに紫外線ランプ２と対向して位置している。

なお、遮光板５は複数枚設ける場合に限らない。１枚設ける場合であってもよく、設計に応じて適宜選択できる。遮光板５を複数枚設ける場合には、紫外線ランプ２の発熱によるユニット本体１の温度上昇を効果的に抑制できる。また、基体３及びカバー部４の材質は、冷間圧延鋼板に限るものではない。例えば、テンレス鋼であってもよく、紫外線の照射により劣化しにくい耐性を有するものであればよい。

このようなカバー部４は、基体３の両側面から斜めに突出するように設けられた長ナットＮにより、基体３と全周に亘って間隔を形成して、基体３にねじ止めされ取り付けられている。

紫外線光源としての紫外線ランプ２は、直管型の殺菌ランプであり、波長域１００ｎｍ～２８０ｎｍ（ＵＶ－Ｃ）の紫外線を放射するものである。なお、紫外線光源は殺菌作用が大きい波長域２５０ｎｍ～２６０ｎｍの紫外線を放射するものが好ましく、最も有効な殺菌作用を有する波長２５３．７ｎｍ付近の紫外線を放射するものを適用するのがより好ましい。
紫外線ランプ２は、基体３のランプソケット２１に接続されて、基体３の略全長に亘って位置している。

このような紫外線ランプ２から放射される紫外線を、空気中に含まれるウイルスや細菌の細胞内のＤＮＡに吸収させて、ＤＮＡの遺伝コードを破壊して、ウイルス等の細胞の増殖、代謝が正常に行われないようにし、ウイルス等を不活性化する。したがって、紫外線が照射された室内空気は除菌されたものとなる。
なお、紫外線ランプ２から放射される紫外線が人体に照射されると有害であるが、前述の遮光板５により紫外線を遮光して有害性を回避するようになっている。

以上のような紫外線除菌ユニット１０は、図６及び図７を代表として示すように基体３とカバー部４とによって二重構造となっており、基体３とカバー部４との間にはユニット本体１の内空間が形成され空気流通路Ａｐが形成される。また、空気流通路Ａｐには通気口が設けられている。具体的には空気流通路Ａｐの一端側、つまり、ユニット本体１の下端側には通気口として空気吸入口１１が設けられ、空気流通路Ａｐの他端側、つまり、ユニット本体１の上端側には通気口として空気排出口１２が設けられている。さらに、空気流通路Ａｐには紫外線ランプ２が配設されるようになっている。

詳しくは、空気吸入口１１は基体３の外周壁とカバー部４の下端部の内周壁との間の全周に亘って設けられ、空気排出口１２はカバー部４の上部側の内周壁と遮光板５の縁部との間の全周に亘って設けられる。

また、図８に示すように空気吸入口１１と空気排出口１２との開口面積の関係は、空気吸入口１１の開口面積をＡとし、空気排出口１２の開口面積をＢとした場合、Ａ＞Ｂの関係にある。図８は空気吸入口１１及び空気排出口１２の開口面積を模式的に示したものであり、図８（ａ）は、図６及び図７中、ａ－ａ線に沿う断面における空気吸入口１１の開口面積を示すものであり、図８（ｂ）は、図６及び図７中、ｂ－ｂ線に沿う断面における空気排出口１２の開口面積を示すものである。このように空気吸入口１１の開口面積より空気排出口１２の開口面積の方が小さく形成されているとともに、空気吸入口１１及び空気排出口１２は二重構造のユニット本体１において全周に亘って形成されている。加えて、空気吸入口１１の幅寸法をＷ_Ａとし、空気排出口１２の幅寸法をＷ_Ｂとした場合、Ｗ_Ａ＞Ｗ_Ｂの関係にある。

なお、空気吸入口１１及び空気排出口１２の構成や形態は格別限定されるものではない。空気流通路Ａｐの途中に配設される紫外線ランプ２を介して実質的に空気吸入口及び空気排出口として機能する部分を意味している。

次に、主として図６、図7及び図９を参照して紫外線除菌ユニット１０の動作について説明する。紫外線除菌ユニット１０は、例えば寝室に載置して使用される。

まず、電源を投入して紫外線ランプ２を点灯する。紫外線ランプ２の点灯により、紫外線除菌ユニット１０の内空間である空気流通路Ａｐに存在する空気には紫外線が照射され、空気が除菌される。

この場合、紫外線光源としての紫外線ランプ２は発熱する。また、点灯装置としての安定器６からも熱が発生し、紫外線除菌ユニット１０の内空間は温度が上昇し、約５０℃となる。したがって、周囲温度が２０℃とすると紫外線除菌ユニット１０の内外で３０℃の温度差が生じる。この温度差により紫外線除菌ユニット１０の内空間の空気は自然対流によって上昇するように流れる。

なお、紫外線ランプ２を点灯した場合、自然対流を効果的に生じさせるため、紫外線除菌ユニット１０内、すなわち、ユニット本体１の内空間の温度が４０℃～６０℃となるように熱的な設計をして構成するのが望ましい。

図９に空気の流れを矢印で示すように、自然対流の発生により、空気吸入口１１から空気が吸い込まれ、この吸い込まれた空気が紫外線ランプ２の周辺を通過する際、紫外線が照射され、照射された空気は除菌された状態で空気排出口１２から排出される。いわゆる煙突効果により、紫外線除菌ユニット１０の周辺の空気が自然循環され順次除菌されて室内の空気をクリーンな空気とすることができる。この場合、空気流通路Ａｐは、基体３及びカバー部４によって形成されるが、基体３及びカバー部４は上部側から下部側へ向かって広がる末広がりのテーパ状に形成されている、換言すれば基体３及びカバー部４は下部側から上部側へ向かって先細りのテーパ状に形成されているので、空気の流れがスムーズに行われるようになる。

また、空気吸入口１１と空気排出口１２との開口面積は、空気吸入口１１の開口面積をＡとし、空気排出口１２の開口面積をＢとした場合、Ａ＞Ｂの関係にある。このため、空気吸入口１１から吸入された空気は、空気流通路Ａｐを流通して空気排出口１２から排出されるが、紫外線ランプ２の周辺で一時的に滞留する現象が生じる。つまり、自然対流により流通が促進されつつ滞留現象が生じるので、この滞留領域Ｓにおいて紫外線が照射される時間が長くなる。したがって、空気流通路Ａｐを流通する空気に紫外線が有効的に照射され除菌効果を高めることができる。

なお、空気吸入口１１と空気排出口１２との開口面積がＡ＞Ｂの関係にあるのが望ましいが、空気吸入口１１と空気排出口１２との開口面積の関係がＡ＝Ｂの場合であっても、空気が空気流通路Ａｐを流通する場合の抵抗によって、紫外線ランプ２の周辺で一時的に滞留する現象が生じ、除菌効果を高めることが期待できる。したがって、空気吸入口１１と空気排出口１２との開口面積は、Ａ≧Ｂの関係にあるのが好ましい。

基体３及びカバー部４は、テーパ状に形成されているので、空気の流通が促進され、さらに、空気吸入口１１は、基体３とカバー部４との間の全周に亘って設けられているので、紫外線ランプ２の周辺全体に空気が効果的に流通するようになる。加えて、紫外線ランプ２は、空気流通路Ａｐの横方向の略全長に亘って横たわるように配置されているので、流通する空気に対して紫外線の照射効率が良好となる。換言すれば、直管型の紫外線ランプ２は、長手方向に横向きに配置され、基体３とカバー部４との間の全周の空気吸入口１１から吸い込まれる空気の流通方向に対して交差して直交するように配置されている。

さらに、遮光板５は、排出開口部としての開口部４１より大きく形成され、開口部４１全面を下から覆うように開口部４１と対向し、開口部４１と上下方向に所定の間隔を空けて配置されている。このため排出される空気は前記間隔による隙間から開口部４１を通って外部へ排出されるとともに、紫外線ランプ２から放射される直接的な紫外線は遮光板５によって有効的に遮光される。したがって、開口部４１と遮光板５との関係は、空気の流通は許容するが紫外線の放射は遮光するように構成されている。

また、基体３の配設部３１ａに紫外線光源としての紫外線ランプ２が設けられ、配設部３１ａの裏面側には点灯装置としての安定器６が設けられている。つまり、紫外線ランプ２と安定器６とは、配設部３１ａを境としてユニット本体１内の隔離された別の空間に配設されている。したがって、安定器６に紫外線ランプ２から放射される紫外線が照射されるのを防ぐことができ、安定器６や配線部材の紫外線による劣化を軽減することが可能となる。

また、紫外線ランプ２を交換する場合には、基体３からカバー部４を取り外して行うが、カバー部４が取り外されると安全ＳＷ_２の操作子Ｋ_２を押し下げていた支持部材４３の押圧が解かれ、操作子Ｋ_２が復帰して紫外線ランプ２がＯＦＦ状態となるように動作する。したがって、仮に電源スイッチＳＷ_１の切り忘れが生じた場合においても安全性を確保できる。

以上のように本実施形態によれば、自然対流を促進しつつ流通する空気に紫外線を有効的に照射し、除菌効果を高めることが可能となる。また、自然対流を利用するので静音化が実現でき、さらに、紫外線の直接光が外部へ漏れるのを防止することができる。
なお、紫外線除菌ユニット１０は、前述のように底板３２側を載置面とする置型が基本的な使用形態であるが、壁面等に設置して使用することも可能である。

例えば、図１０に示すように、壁面に横型に設置する使用形態を採用することができる。この場合、主として空気は、下側に位置される空気吸入口１１ａから吸引され、上側に位置される空気吸入口１１ｂへ排出されるようになる。

本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、冷間圧延鋼板からなる基体及びカバー部は、白色塗装を施すようにしてデザイン性を高めるようにしてもよい。また、上記実施形態では、基体及びカバー部はテーパ状に形成する場合について説明したが、テーパがなく直方体形状に形成する場合であってもよい。

１・・・・ユニット本体
２・・・・紫外線ランプ（紫外線光源）
３・・・・基体
３１・・・基体本体
３２・・・底板
４・・・・カバー部
４１・・・開口部（排出開口部）
５・・・・遮光板（遮光部）
６・・・・安定器（点灯装置）
１０・・・紫外線除菌ユニット
１１・・・空気吸入口
１２・・・空気排出口
Ａｐ・・・空気流通路

Claims (8)

1. ユニット本体と、
   前記ユニット本体に形成された空気流通路と、
   前記空気流通路の一端側に設けられた空気吸入口と、
   前記空気流通路の他端側に設けられた空気排出口と、
   前記空気流通路に配設された紫外線光源と、を備え、
   前記空気吸入口の開口面積をＡとし、前記空気排出口の開口面積をＢとした場合、Ａ≧Ｂの関係にあり、前記紫外線光源から発生する熱により自然対流を生じさせて前記空気吸入口から前記空気排出口へ空気を流通させることを特徴とする紫外線除菌ユニット。
2. 前記ユニット本体は、基体と、この基体を覆うように設けられるカバー部とを有する二重構造になっていて、前記基体と前記カバー部との間に前記空気流通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線除菌ユニット。
3. 前記カバー部には、空気を外部へ排出する排出開口部が形成されていて、前記排出開口部と対向して前記紫外線光源から放射される紫外線を遮光する遮光部が設けられており、前記排出開口部と前記遮光部との関係は、外部へ排出される空気の流通は許容するが紫外線の放射は遮光するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の紫外線除菌ユニット。
4. 前記基体及び前記カバー部は、上部側から下部側へ向かって広がる末広がりのテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の紫外線除菌ユニット。
5. 前記空気吸入口は、前記ユニット本体の全周に亘って設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の紫外線除菌ユニット。
6. 前記自然対流は、前記紫外線光源から発生する熱、及び前記紫外線光源を点灯するための点灯装置から発生する熱により生じることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の紫外線除菌ユニット。
7. 前記紫外線光源と前記点灯装置とは、前記ユニット本体内の別の空間に配設されていることを特徴とする請求項６に記載の紫外線除菌ユニット。
8. 前記紫外線光源を点灯した場合、前記ユニット本体の内空間の温度が４０℃～６０℃となるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の紫外線除菌ユニット。

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