JP2022092682A - 紫外線殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人に障害を与えない殺菌機能を備える紫外線殺菌装置を提供する。【解決手段】主に２２２ｎｍの波長の紫外線を発生する殺菌ランプ１と、冷蔵庫３０や保管庫１０の庫内、又は洗濯機４０の洗濯槽を閉止する扉の開閉を検知する検知装置２と、検知装置２が扉９の開放を検知すると殺菌ランプ１からの照射を遮蔽する遮蔽装置３と、を備える。扉９が開放されたとき、遮蔽装置３が遮蔽部材４によって殺菌ランプ１からの照射を遮蔽することで紫外線の透過が制限されて、２２２ｎｍの波長のＵＶ－Ｃと同時に発生する人体に影響を及ぼす２３０ｎｍ乃至３００ｎｍの波長のＵＶ－Ｃの透過を抑制し、に害のない２２２ｎｍのＵＶ－Ｃだけを照射する。【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線殺菌装置に関し、主に２２２ナノメートルの波長の紫外線で冷蔵庫や保管庫の庫内、又は洗濯機の洗濯槽内を殺菌する紫外線殺菌装置に関する。

従来から、紫外線による殺菌は古くから知られ、食品関係、医療関係などいろいろな分野で紫外線消毒器として利用されている。人体に悪影響を及ぼすといわれている紫外線の波長は、３２０ｎｍ以下の短波長側（ＵＶ－Ｂ・ＵＶ－Ｃ）にあり、目の障害（眼痛・充血・角膜の炎症など）・紅斑や皮膚のＤＮＡ損傷による癌の誘発などがあげられる。殺菌ランプは２５０ｎｍ付近のＵＶ－Ｃを主波長としており、これらの殺菌ランプを裸眼で見たり、無防備で人体を殺菌ランプに曝すことは危険である。

そのため、物品を貯蔵若しくは保管する収納庫の例として、冷蔵庫では、庫内扉が閉止しているとき殺菌ランプにより庫内に紫外線を照射することが知られている（特許文献１を参照）。冷蔵庫に限らず、例えば、美容の分野では使用後のブラシや櫛などの器具を紫外線が照射されている保管庫で消毒して、使用時に保管庫から取り出して使用することが行われている。しかしながら、頻繁に器具の取り出しや収納で扉が開かれ紫外線の照射が停止すると、十分な殺菌が行われなくなる。

一方で、近年、２２２ｎｍの紫外線は殺菌とウイルスの不活化ができることが知られており、斯かる波長の紫外線を利用した殺菌装置も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。この２２２ｎｍの紫外線の場合、ウイルスの不活化や細菌の殺菌能力はそのままに、人体に無害なことが確認されている。

特開２０１０－２３０２０６号公報 特許第６０２５７５６号公報

しかしながら、上記の特許文献２では、クリプトン－塩素ランプ（エキシマランプ）により２２２ｎｍの紫外線を発生させているが、そのスペクトル分布によれば、人体に有害な２２２ｎｍの波長域外の紫外線が少なからず発生している。そのため、多層誘電体フィルタや化学フィルタ等のスペクトルフィルタ素子を用いた帯域通過フィルタや長波長阻止フィルタ等で有害な波長の紫外線を除去する。

本発明は、２２２ｎｍを主波長とする殺菌ランプ１を冷蔵庫や保管庫の庫内、又は洗濯機の洗濯槽内の殺菌用に使用する場合にフィルタを用いずとも、扉を開けたとき人に害を与える紫外線の発生を抑制して、２２２ｎｍの紫外線だけ照射することができる紫外線殺菌装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の紫外線殺菌装置は、冷蔵庫や保管庫の庫内、又は洗濯機の洗濯槽内（以下、庫内という）を紫外線により殺菌する紫外線殺菌装置であって、前記庫内に向けて主に２２２ナノメートルの波長の紫外線を発生する１又は複数の殺菌ランプと、前記庫内の内側面にあって前記殺菌ランプからの前記紫外線を反射又は屈折させる反射部材と、前記殺菌ランプからの照射を遮蔽することで前記紫外線の透過を制限する遮蔽装置と、を備える。

このとき、前記反射部材の表面に光触媒層を形成すれば殺菌清浄効果が高まる。

さらに、前記庫内への人のアクセスを検知する検知装置を備えて、前記検知装置が人のアクセスを検知したとき前記遮蔽装置は前記紫外線の透過を制限する。これにより、２２２ナノメートルの波長以外の有害な紫外線が人に当たることが防止される。

この場合の前記遮蔽装置としては、前記殺菌ランプを覆う遮蔽部材と、前記扉が開いたとき前記遮蔽部材が前記殺菌ランプを覆うように移動させる駆動装置とで構成することができる。例えば、前記遮蔽部材はガラス又はプラスチックで構成される。そのときのガラスの厚さは３ｍｍ未満が好ましい。

そして、前記遮蔽部材をガラス又はプラスチックで構成するときには、遮蔽部材の前記殺菌ランプとの対向面には蛍光物質が塗布しておけば、遮蔽部材を通して照明光となって照射される。

さらに、前記遮蔽部材の前記殺菌ランプとの対向する面には蛍光物質が塗布しておけば、遮蔽部材で殺菌ランプを遮蔽したとき、紫外線が蛍光物質にあたって赤，緑，青の光を出し、それが交ざって白色に光り、紫外線殺菌装置は可視光線を放射する照明灯となる。

本発明の紫外線殺菌装置は、主に２２２ナノメートルの波長の紫外線を照射する殺菌ランプの殺菌力を冷蔵庫や保管庫の庫内、又は洗濯機の洗濯槽内に有効に利用することができる。

保管庫における紫外線殺菌装置の構成の概要図を示す。 殺菌ランプ１の構成を側断面図で示す。 図２のＡ－Ａ断面による説明図を示す。 遮蔽装置の構成の概要図を示す。 ガラスの各波長における透過率の説明図を示す。 塩化クリプトン（ＫｒＣｌ）エキシマランプのスペクトル図を示す。 冷蔵庫における紫外線殺菌装置の構成の概要図を示す。 洗濯機における紫外線殺菌装置の構成の概要図を示す。

本発明に係る紫外線殺菌装置を図面を参照して説明する。図１は、医療や美容の分野で用いられる紫外線殺菌を行う保管庫１０の一実施形態の構成を示している。保管庫１０は、一側に開口８Ａが形成された箱本体８を備え、開口８Ａには、一端がヒンジにより開閉自在に支持される扉９が設けられている。この扉９は、箱本体８の開口８Ａ部分に設けられたガスケット８Ｂによって気密的に開口８Ａを閉塞している。

箱本体８の庫内６には棚７が設けられており、この棚６で庫内６は上下に区画されている。係る庫内６内に収容される物品は扉９の開閉により棚７から出し入れされる。扉９の中央には庫内６内が透視できるようガラス又はプラスチックによる透視窓２４が設けられている。

庫内６の天井面には殺菌ランプ１が設けられる。殺菌ランプ１は、例えば、放電用ガスとして、希ガス（Ｋｒ：クリプトン）とハロゲンガス（Ｃｌ：塩素）の混合ガスである塩化クリプトン（ＫｒＣｌ）を用いたエキシマ発光により主に２２２ｎｍの紫外線を照射する紫外線ランプである。具体的には、図２の側断面図及び図３の軸方向からのＡ－Ａ断面図に示すように、殺菌ランプ１は、外部と気密が保持される放電管１１を備え、放電管１１の外周面にはランプ軸方向に沿って電極１２，１３が対向配置されている。放電管１１と電極１２，１３とは外管１４内に収容されている。放電管１１及び外管１４は石英ガラスで構成されている。

電極１２，１３の端部には、給電線１２ａ、１３ａが、互いに軸方向に沿って接続されている。給電線１２ａ、１３ａは、外部に設置された交流高電圧電源１５に給電端子２３に接続されて電力が供給される。放電管１１の空間１４には、塩化クリプトン（ＫｒＣｌ）を含む高圧の放電ガスが封入されている。放電ガスは、放電中にエキシマ分子を生じさせ、波長２２２ｎｍのエキシマ光を放射させる。

殺菌ランプ１は、図４に示すように、一面が開放された箱状のシェード１６内に収容されている。シェード１６は内側がアルミによる反射板で形成されており、殺菌ランプ１で発生される紫外線はシェード１６の開口面から庫内６に照射されて、収容される物品が清浄される。

シェード１６の開口面は遮蔽装置３によって遮蔽されている。後に明らかとなるが、殺菌ランプ１からの紫外線でシェード１６の開口面を遮蔽することで、２２２ｎｍの波長以外の有害な紫外線の照射が抑制される。

遮蔽装置３は遮蔽部材４によってシェード１６の開口面を遮蔽するが、この遮蔽部材４には、その両端から立ち上げて形成されている一対の側壁部４ａ，４ｂが形成されており、それぞれの側壁部４ａ，４ｂは軸１７，１８が設けられている。軸１７，１８は、それぞれ側壁部４ａ，４ｂに固着されると共に、軸１７は駆動装置５に連結されて、軸１８はシェード１６の側面に設けた軸受け１９を介して回動自在に支持されている。よって、本実施形態においては、遮蔽部材４は、シェード１６の開口面を開閉自在となっている。

遮蔽装置３は、検知装置２が人の庫内へのアクセスを検知したとき、駆動装置５により軸１７を回転駆動する。これにより、軸１８も軸受け１９を介して回動し、遮蔽部材４は軸１７，１８を支点にしてシェード１６の開口面を閉止する図１に示す状態となる。

人の庫内へのアクセスは、例えば人が扉８を開放することで検知される。この場合の検知装置２は、マイクロスイッチや光電スイッチなどで構成されて扉の開放を検知する扉スイッチである。他には、検知装置２は、庫内へ入る人の手などを直接検知する赤外線スイッチや光電スイッチ、圧力スイッチであってもよい。

遮蔽部材４は、波長３００ｎｍ以下の領域の紫外線（ＵＶ－Ｃ）の透過率が低い素材、例えばガラス又はプラスチックの素材で構成されている。図５に示すように、厚さ３ｍｍのガラスの場合、透過率が概ね０％であることが確かめられている。そして、プラスチックの場合ではガラスよりさらに透過率が低くなる。しかし、放電管１１及び外管１４に使われている石英ガラスは逆に透過率が高く、本明細書で言うところの「ガラス」からは除外する。尚、前述した扉９に設けられる透視窓２４には、ＵＶ－Ｃが透過できない厚さ３ｍｍ以上のガラス又はプラスチックが用いられる。

図６は、塩化クリプトン（ＫｒＣｌ）エキシマランプのスペクトルを示し、殺菌ランプ１は、主に２２２ｎｍの波長のＵＶ－Ｃを発生すると同時に、人体に影響がある２３０ｎｍ乃至３００ｎｍの波長のＵＶ－Ｃも発生する。したがって、検知装置２が扉９の開放を検知したとき、駆動装置５が遮蔽部材４をシェード１６の開口面を覆うように移動することで、殺菌ランプ１から照射されるＵＶ－Ｃが遮蔽される。これにより、２２２ｎｍの波長も含めた全ての波長のＵＶ－Ｃの透過が制限されるため、発生量の少ないその他の波長域の有害なＵＶ－Ｃは透過できず、殺菌ランプ１は２２２ｎｍのＵＶ－Ｃだけが遮蔽部材４を透過するので人に影響を及ぼすことが防止される。よって、遮蔽部材４の厚さは、スペクトルから２２２ｎｍ以外の波長のＵＶ－Ｃを無視できる程度に量を抑制できる寸法に設定されるが、遮蔽部材４をガラスで構成するときには３ｍｍ未満とすれば良いことが前述した図５から理解される。

ある実施形態では、遮蔽部材４のシェード１６の開口面と対向する面に蛍光物質を塗布すれば、遮蔽部材４が殺菌ランプ１を覆うと発生するＵＶ－Ｃを人に無害な可視光線となる。この場合、遮蔽部材４をガラスやプラスチックで形成すれば、殺菌ランプ１からのＵＶ－Ｃが遮蔽部材４に塗布されている蛍光物質にあたると、遮蔽部材４は赤，緑，青の光を出しそれが交ざって白色に光って見えるため殺菌ランプ１は通常の照明となる。

保管庫１０は、検知装置２が人を検知したとき殺菌ランプ１からの２２２ｎｍの波長のＵＶ－Ｃの出力が小さくなって殺菌効率を低下させるが、検知装置２が扉９の閉止を検知すると、駆動装置５は軸１７を逆方向に回転させて、遮蔽部材４はシェード１６の開口面を開放することで殺菌効果を回復させる。よって、保管庫１０は、検知装置２が閉止しているときには殺菌ランプ１のＵＶ－Ｃを庫内にそのまま照射し、検知装置２を開放したときにはＵＶ－Ｃを遮蔽装置３により低減させて庫内に照射する。このようにして、遮蔽装置３は検知装置２が開いたとき殺菌ランプ１からの照射を遮蔽して紫外線の透過を制限することで、人に無害な２２２ｎｍのＵＶ－Ｃだけを庫内に照射する。

保管庫１０の庫内面を殺菌ランプ１からの紫外線を前方へ向けて反射又は屈折させる反射面（反射部材）とすることで、庫内を均一に殺菌する。例えば、反射させる面をアルミやステンレスによる鏡面としたり、或いは表面に酸化チタンや酸化亜鉛等の反射材を塗布して形成する。また、白色の樹脂板を庫内面とすることでも反射面となる。また、紫外線を特定の方向に屈折させるプリズムも反射部材とすることもできる。好ましくは、反射部材である反射面とプリズムとを併用すれば、より均一に庫内に紫外線が照射でき効果を高められる。

さらに、反射部材の表面に光触媒を塗布すれば、紫外線を照射すると活性酸素を生じ酸化作用により汚染水や庫内空気の浄化が行われる。このとき、内面に酸化チタンを塗布すれば反射と光触媒とが兼用される。

本発明を冷蔵庫に適用するときの実施形態を説明する。図７は本発明にかかる冷蔵庫３０の一部切断概要側面図を示している。冷蔵庫本体３１の庫内は、上方から冷蔵室３２、野菜室３３、冷凍室（図示していない）の順に配置されている。尚、同図において、上記で説明した実施形態と同じ符号で示された殺菌ランプ１及び遮蔽装置３についての説明は省略する。冷蔵室３２の前面開口は開閉式の冷蔵室扉３９となっている。

冷蔵室３２の庫内天井面には庫内照明ランプ３６と共に殺菌ランプ１が設けられている。庫内照明ランプ３６は常時は消灯しているが、冷蔵室扉３９が開放されたとき点灯する。一方、殺菌ランプ１は常時点灯であるが、冷蔵室扉３９が開放されたときには、駆動装置５が遮蔽部材４をシェード１６の開口面を覆うように移動することで、殺菌ランプ１から照射されるＵＶ－Ｃの量が低減される。よって、この冷蔵庫の例では、扉スイッチが庫内への人のアクセスを検知する検知装置となっている。この場合、前述したように遮蔽部材４のシェード１６の開口面との対向面に蛍光物質を塗布して、遮蔽部材４をシェード１６の開口面を覆ったとき殺菌ランプ１から発生するＵＶ－Ｃを可視光線にして照明に利用することもできる。

冷蔵室３２の庫内面は、殺菌ランプ１からのＵＶ－Ｃを前方へ向けて反射させる反射面（反射部材）とすることで、庫内を均一に殺菌する。例えば、反射させる面をアルミやステンレスによる鏡面としたり、或いは表面に酸化チタンや酸化亜鉛等の反射材を塗布して形成する。また、白色の樹脂板を庫内面とすることでも反射面となる。そして、プリズムも反射部材として用いることができる。さらに、反射面には表面に光触媒を塗布すれば、紫外線を照射すると活性酸素を生じ酸化作用により汚染水や庫内空気の浄化が行われる。このとき、内面に酸化チタンを塗布すれば反射と光触媒とが兼用される。

野菜室３３の前面開口は引き出し式の引き出し扉３４となっている。引き出し扉３４には上方が開放された収納容器３５が設けられ、収納容器３５は引き出し扉３４と一緒に前後方向に移動する。収納容器３５の殺菌ランプ１からのＵＶ－Ｃを前方へ向けて反射させる反射部３６が配置されている。反射部３６は鏡のような反射率の高い反射材を新たに設ける手段であってもよく、特に設けずとも白色や透明な樹脂で収納容器３５の後壁３３Ａを形成するものであってもよい。

冷蔵室３２と野菜室３３は仕切板３７によって上下に仕切られている。仕切板３７は野菜室３３の天板となっており、前方には野菜室３３の庫内を前方から後方に向けてＵＶ－Ｃを照射するよう殺菌ランプ１が配置されている。野菜室３３は引き出し扉３４が引き出されて、収納容器３５が前方に移動して開放したとき、殺菌ランプ１は野菜室３３の収納容器３５の後壁３３Ａで隠されるため、ＵＶ－Ｃが人に照射されることがない。よって、野菜室３３の殺菌ランプ１には遮蔽装置３を特に設けずともよい。

また、仕切板３７をＵＶ－Ｃから可視光が透過可能な材質で成形されたものであれば、野菜室３３の殺菌ランプ１は省略することができ、冷蔵室３２に設けた殺菌ランプ１により、冷蔵室３２及び野菜室３３の庫内をＵＶ－Ｃで清浄することができる。そして、冷蔵室３２及び野菜室３３の庫内面は白色の樹脂板で構成されており、庫内照明ランプ３６と殺菌ランプ１からの照明光及びＵＶ－Ｃは冷蔵室３２と野菜室３３との各庫内面で反射されて庫内を略均一に照射する。また、庫内面を鏡面としたり、反射材を塗布したりすればより有効である。そして、プリズムも反射部材として用いることができる。さらに、反射面の表面に光触媒を塗布すればＵＶ－Ｃによる殺菌効果が高まる。

本発明を洗濯機に適用するときの実施形態を説明する。図８は洗濯機４０の全体構成を示しており、外箱４１内に水槽４２を防振吊棒４７により振動吸収バネ４を介して吊支し、水槽４２内に底部に回転翼４６を設けた洗濯槽４３を回転自在に配設している。そして、水槽４２の下方には、モータ４４と、モータ４４の駆動力を減速して回転翼４６の主軸に伝達する変速ギアボックス４５とが配設されている。水槽４２は内側表面を紫外線が反射可能なよう、例えば、ステンレス材で構成されて、且つその表面に光触媒層が形成されている。洗濯槽４３は脱水槽を兼用するもので、内側表面と外側表面ともに紫外線が反射可能なよう、例えば、ステンレス材で構成されて、且つその表面に光触媒層が形成されている。洗濯機４０では、水槽４２及び洗濯槽４３の内側が殺菌対象の庫内（槽内）となる。

外箱４１の上部パネル５１に形成した洗濯物の投入用の開口４８を蓋扉４９で開閉自在に覆い、開口４８の縁に蓋扉４９の開閉を検知するマイクロスイッチや光電スイッチなどで構成される検知装置（図示せず）が取り付けられている。蓋扉４９の裏側には、上記で説明した実施形態と同じ符号で示された殺菌ランプ１及び遮蔽装置３が設けられている。蓋扉４９が閉じられていると、殺菌ランプ１から洗濯槽４３内にＵＶ－Ｃが照射され、さらに洗濯槽４３に設けられた多数の脱水孔５０から透過して水槽４２の表面にも照射される。よって、ＵＶ－Ｃは水槽４２や洗濯槽４３の表面で反射されて殺菌や防カビの作用で洗濯機４０の内部が清浄される。特に、人の目の届かない水槽４２と洗濯槽４３との間の隙間には洗濯工程で発生する汚物や汚水が蓄積してカビや異臭の発生部となりやすいが、照射されるＵＶ－Ｃのこの隙間での繰り返しの反射で効果的に清浄される。

尚、図示の例では、蓋扉４９の裏側に殺菌ランプ１及び遮蔽装置３が設けられているが、上部パネル５１の槽内に対向している面や水槽４２と洗濯槽４３との間の隙間を塞ぐ閉塞板５３の裏側に配置してもよい。

洗濯機４０の場合の殺菌ランプ１は、洗濯機が洗濯やすすぎ、脱水等の一連の洗濯動作を終了し、蓋扉４９が閉められているときに点灯させるのが好ましい。このとき、脱水後に未だ洗濯物を取り出さない状態から殺菌ランプ１を点灯させれば、洗濯物が洗濯槽４３の中に放置されていても洗濯物にＵＶ－Ｃを照射することで、洗濯物にカビが生じたり嫌な臭いが付着したりすることが防止される。

洗濯物を取り出すのに蓋扉４９が開けられるのを検知装置が検知したとき、遮蔽装置３は、駆動装置５が遮蔽部材４をシェード１６の開口面を覆うように移動することで、殺菌ランプ１から照射されるＵＶ－Ｃの量が低減される。したがって、使用者に有害なＵＶ－Ｃが照射されることがない。そして、洗濯物の取り出し後に蓋扉４９が閉じられると、遮蔽装置３が遮蔽部材４を移動させてシェード１６の開口面を開放することで、殺菌ランプ１から照射されるＵＶ－Ｃが十分に照射されることになり洗濯機内は効果的に清浄される。殺菌ランプ１の点灯は、使用者のスイッチ操作によりオン・オフが選択されてもよいし、或いは蓋扉４９が閉止されてから所定のタイマー時間に亘りオンされてもよい。

以上詳述したように、本発明による紫外線殺菌装置は、人体に害を及ぼさないピーク波長が主に２２２ｎｍのＵＶ－Ｃを照射することで庫内の殺菌等を行うが、庫内の扉の開放を検知したときには、ＵＶ－Ｃを照射する殺菌ランプを遮蔽部材により遮蔽してＵＶ－Ｃの透過量を制限することで、２２２ｎｍに伴って発生する２５４ｎｍなどの有害なＵＶ－Ｃの透過を抑制する。よって、庫内の扉が開放されたときには、２２２ｎｍのＵＶ－Ｃのみによる殺菌を行うため人に害を与えることがない。

１ 殺菌ランプ
２ 検知装置
３ 遮蔽装置
４ 遮蔽部材
５ 駆動装置
９ 扉
１０ 保管庫
３０ 冷蔵庫
４０ 洗濯機

Claims (7)

1. 冷蔵庫や保管庫の庫内、又は洗濯機の洗濯槽内（以下、庫内という）を紫外線により殺菌する紫外線殺菌装置であって、
   前記庫内に向けて主に２２２ナノメートルの波長の紫外線を発生する１又は複数の殺菌ランプと、
   前記庫内の内側面にあって前記殺菌ランプからの前記紫外線を反射又は屈折させる反射部材と、
   前記殺菌ランプからの照射を遮蔽することで前記紫外線の透過を制限する遮蔽装置と、
   を備える紫外線殺菌装置。
2. 前記庫内への人のアクセスを検知する検知装置を備えて、前記検知装置が人のアクセスを検知したとき前記遮蔽装置は前記紫外線の透過を制限する請求項１に記載の紫外線殺菌装置。
3. 前記反射面に表面に光触媒層を形成した請求項１に記載の紫外線殺菌装置。
4. 前記遮蔽装置は、
   前記殺菌ランプを覆う遮蔽部材と、
   前記扉が開いたとき前記遮蔽部材が前記殺菌ランプを覆うように移動させる駆動装置と、
   を備える請求項１に記載の紫外線殺菌装置。
5. 前記遮蔽部材は、ガラス又はプラスチックで構成される請求項４に記載の紫外線殺菌装置。
6. 前記ガラスの厚さは３ｍｍ未満である請求項５に記載の紫外線殺菌装置。
7. 前記遮蔽部材の前記殺菌ランプとの対向する面には蛍光物質が塗布されている請求項５又は６に記載の紫外線殺菌装置。
   
   

Images