JP2022116506A - 除菌機能付エアカーテン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対面者との間に強制的な気流を起こして飛沫を遮断する一方、その飛沫を吸引して除菌し、清浄な空気を排気することによって飛沫感染の防止が図れる上、消毒を要する部分を極小にした除菌機能付エアーカーテン装置を提供する。【解決手段】上下左右の中空部材で所定空間を枠取りした本体部１０と、該本体部を垂直に支持する脚部とを有し、下部の第１中空部材１から上方に空気を排出すると共に、上部の第２中空部材２で空気を吸入し、吸入した該空気を側部の第３中空部材３又は側部の第４中空部材４を経由して該第１中空部材１に還流することにより該所定空間にエアカーテンを形成する一方、該第３中空部材３及び第４中空部材４それぞれの内部に除菌手段を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、対面者等への飛沫感染を防止するため、下方から上方への強制的な気流を起こして飛沫を遮断する一方、その飛沫に含まれる細菌を除菌する除菌機能付エアカーテン装置に関するものである。

新型コロナウイルスへの感染は、ウイルスを含む飛沫が口、鼻や眼などの粘膜に触れること、または、ウイルスがついた手指で口、鼻や眼の粘膜に触れることで起こる。このため、飛沫を吸い込まないよう人との距離を確保し、会話時にマスクを着用し、手指のウイルスは洗い流すことが大切だとされている。
手や指についたウイルスの数は、流水による15秒の手洗いだけで１/100に、石けんやハンドソープで10秒もみ洗いし、流水で15秒すすぐと1万分の１に減らすことができる。
また、新型コロナウイルス等の微粒子を室外に排出するためには、室内温度の変化に注意しながら、定期的な換気を行う必要がある。さらに、会話等に伴う飛沫の拡散や飛沫感染防止にはマスクの着用が必須である。
しかしながら、マスクを外さざるを得ない歯科診療においては、室内空気を殺菌状態にして手術等を行う必要性から、治療台を仕切り部材で仕切り、その包囲空間内に殺菌済み空気を送風する殺菌送風装置を備える方法（特許文献１参照）、診療空間の滅菌、殺菌又は消毒をする複数の除菌手段を移動キャビネットに搭載する方法（特許文献２参照）が提案されている。
一方、不特定の来訪者が出入りする施設では、外部から細菌やウイルスが持ち込まれ、一定の広さに仕切られた部屋には、それらが残留し、室内にいる病人や老人などの抵抗力の弱い人に影響を与える可能性があることから、人の身長より高い場所に取り付けた筐体に設けられた紫外線を照射する光源と、光源から照射された紫外線を外部に照射する開口部と、照射する紫外線の照射範囲を絞る部材とを備え、室内の高さ方向に浮遊する細菌やウイルスを低減させる室内殺菌装置（特許文献３参照）が提案されている。
また、従来から一般的に使用されているフィルター手段のみによる空気清浄機では、ウイルスのような微生物の殺菌効果は得られないので、横長のハウジングに横長の外気取入口と空気吹出口とを形成し、キャビティの外気取入口の位置と対応させてフィルター材を配置し、その内側に循環ファン及び紫外線ランプを配置した殺菌空気清浄機（特許文献４参照）が提案されている。
さらに、紫外線の照射時間を長くして殺菌効果を高めるには、空気の流路を長くするか空気の流速を遅くする必要があり、空気の流路を長くするには装置の長大化を招き、流速を調整するのは調整手段が複雑化し高コストとなるので、空気の流れを所定時間止めて滞留した空気層を形成し、その空気層に集中的に紫外線照射する殺菌空気清浄装置（特許文献５参照）も提案されている。
なお、対面による会議や打ち合わせの際における飛沫感染防止のために、表裏両面に光触媒層のある透明なプラスチック製シールド本体をスタンドで支持して自立可能にし、飛沫を遮断する卓上用パーテーション（特許文献６参照）が提案されている。
さらに、エアカーテンにより負圧域を形成してその空間を他と分離して喫煙所等にするエアカーテン付空気清浄装置（特許文献７及び８参照）も提案されている。

実開平６－５９５４６号公報 特許第５１０５５０７号公報 特許第６５８６１８０号公報 実用新案登録第３２２３６２３号公報 特許第６８０７０７０号公報 実用新案登録第３２２８２１７号公報 特許第３０９９２３４号公報 特許第３４３８１０７号公報

しかしながら、飲食を伴う会合等においては、マスクを外さざるを得ないが、特許文献４あるいは５記載の殺菌空気清浄機では、対面者等から直接飛散する飛沫を遮断することができないし、特許文献５記載の卓上用パーテーションでは、直接飛散する飛沫は遮断できても、シールドを常に消毒する必要がある上、パーテーションを乗り越えて浮遊する飛沫核による感染は防止できない。また、特許文献７、８記載のエアカーテン付空気清浄装置では、たばこの煙など、水分を含まない軽量な微粒子の拡散は遮断できても、咳やくしゃみ等、水分を含む飛沫の飛散を遮断することはできない。
本発明は、かかる事情に鑑み、対面者との間に、下方から上方への強制的な気流を起こして飛沫を遮断する一方、その飛沫を吸引して除菌し、清浄な空気を排気することによって飛沫感染の防止が図れる上、不特定多数の者が繰り返し使用する場合であっても消毒を要する部分を極小にした除菌機能付エアーカーテン装置を提供することを目的とする。

本発明の除菌機能付エアカーテン装置は、上下左右の中空部材で所定空間を枠取りした本体部と、該本体部を垂直に支持する脚部とを有し、下部の第１中空部材から上方に空気を排出すると共に、上部の第２中空部材で空気を吸入し、吸入した該空気を側部の第３中空部材又は側部の第４中空部材を経由して該第１中空部材に還流することにより該所定空間にエアカーテンを形成する一方、該第３中空部材及び第４中空部材それぞれの内部に除菌手段を備えたことを特徴とする。
そして、上記除菌手段は、紫外線ランプ又は/及びフィルタを有するものであって、上記第２中空部材に吸入された空気に含まれるウイルスその他の細菌を滅菌又は/及び濾過することにより清浄な空気を上記第１中空部材に還流することができる。
また、上記第１中空材及び上記第２中空材それぞれは、回転制御されたモータで駆動される送風機を内蔵し、上記第２中空部材に内蔵された第２送風機から吸入され、上記第３中空部材及び上記第４中空部材に送られる風量は、上記第１中空部材に内蔵された第１送風機から排出される風量よりも大きいか、若しくは同程度であることが好ましい。
このように、本体部の上部と下部との間に上向きの気流を生じさせ、上部と下部とを繋いでいる側部を経由して還流することにより、対面者からの飛沫を遮断するエアカーテンを形成する一方、側部に紫外線ランプとフィルタの何れか一方、又は双方を備えた除菌手段を配置して、飛沫に含まれるウイルスその他の細菌を除菌あるいは濾過するので細菌を完全に除去した清浄な空気を還流することができる。また、飛散したり、落下する飛沫がなくなるので、不特定多数の人が対面する場合でも、本体部の枠部分の消毒のみで繰り返し使用可能であり、省力化が図れる。
ここで、上記第１中空部材は、上記第２送風機と平行に間接照射式紫外線ランプ若しくは外部への漏光が遮断されたプレ紫外線ランプを備え、上記除菌手段の上記紫外線ランプは、内周面に紫外線を反射するアルミニウムが蒸着され、若しくは塗料が塗布された上記第３中空部材及び上記第４中空部材それぞれの長手方向に設置されたことが好ましい。
このようにすれば、第２中空部材で吸気され、還流する空気に照射される紫外線が強化されるので細菌が確実に死滅し、清浄な空気が還流する。
上記第３中空部材及び上記第４中空部材は、上記除菌手段よりも下流側に、排出量が調整自在な排出口を備え、上記第２送風機から送られた風量の一部を該排出口から排出し、残余の風量を上記第１中空部材に還流させることができる。
また、上記第１中空部材は、狭幅で横長の排気口を備え、上記第２中空部材は、該排気口よりも面積の大きい吸気口を備え、上記第１送風機は、上記排気口から排出される気流によって対面者からの飛沫が上方に吹き飛ぶ流速となるように回転制御され、上記第２送風機は、上記吸気口から吸入される風量が、上記排気口から排出される風量よりも大きいか、若しくは同程度となる気流の流速に回転制御されること、さらに上記排気口から排気される空気の流速は、上記吸気口に吸入される空気の流速に、該排気口の面積に対する該吸気口の面積の割合を乗じた値以下となるように設定されることが好ましい。
このようにすれば、第１送風機から送出される風量と、第２送風機で吸入される風量とのバランスが保たれ、エアカーテンを安定させることが容易である。

下から上への気流によって対面者からの飛沫を遮断すると共に、その気流に乗せて飛沫を吸引し、除菌することができるので、マスクを外さざるを得ない場所でも、飛沫感染を防ぐことができる。また、パーテーションと比べると飛沫を消毒すべき個所が少なくてよい。

図１は、図１から図４は、本実施形態の除菌機能付エアカーテン装置の斜視図である。 図２は、本実施形態の除菌機能付エアカーテン装置の本体部の正面図である。 図３は、本実施形態の除菌機能付エアカーテン装置の本体部の側面図である。 図４は、本実施形態の除菌機能付エアカーテン装置の本体部の底面図である。 図５は、本体部の内部の機器配置及び気流の流れを一例として示す図である。

以下に、本発明の除菌機能付エアカーテン装置の実施形態について、図に基いて説明する。
図１から図４は、本実施形態の除菌機能付エアカーテン装置の一例を示す図であり、図１は斜視図、図２は、本体部の正面図、図３は本体部の側面図、図４は本体部の底面図である。
図１から図４に示す除菌機能付エアカーテン装置３０は、上下左右の中空部材で所定空間を矩形に枠取りする本体部１０と、本体部１０を垂直に支持する脚部２０とを有する。
本体部１０は、矩形の空間の周囲を中空部材で上下左右を取り囲んで形成され、下部を形成する第１中空部材１、上部を形成する第２中空部材２、側部を形成する第３中空部材３及び第４中空部材４を有する。第１中空部材１及び第２中空部材２は、第３中空部材３及び第４中空部材４と結合され、空気が流通するように一体的に成形されている。
また、正面の上部左右及び側面上部には、電源スイッチあるいは制御用ボタン７が設置されている。
ここで、本体部１０は、ステンレスなどの金属、若しくは耐熱、耐光性を有する樹脂を成形し、大きさが、例えば、幅６００ｍｍ、高さ７００ｍｍ、奥行き１２０ｍｍとして、枠取りされる所定空間を幅５００ｍｍ、高さ６０３ｍｍに設定することが出来るが、ここで示す材質、数値に限定する必要はない。
第１中空部材１は、狭幅で上向きの横長な排気口５を備え、内部に、モータ８によって駆動される第１送風機１１が設置されている。
また、第２中空部材２は、広幅で下向きの横長な吸気口６を備え、内部に、モータ８によって駆動される第２送風機１２が設置されている。そして、吸気口６には、ステンレス製のパンチングメッシュ部材９が設置され、埃等が内部に侵入するのを防止している。さらに、本実施形態の除菌機能付エアカーテン装置３０は、第２送風機１２と平行に間接照射式紫外線ランプ１３を設けているが、パンチングメッシュ部材９の内側に遮光膜を取り付けたうえで、プレ紫外線ランプを設けてもよい。
モータ８は、制御手段を有し、その制御手段から回転制御信号と電力が送られ、回転数を制御することができる。
第３中空部材３及び第４中空部材４それぞれは、内周面に紫外線を反射するアルミニウムが蒸着されている。そして、長手方向には、所定の長さの紫外線ランプ１４が設置され、それよりも下流側に細菌を捕集するフィルタ１５が設置されている。従って、第２中空部材２の第２送風機１２によって送られた空気に含まれるウイルスその他の細菌は、紫外線ランプ１４から照射される紫外線で滅菌され、滅菌されなかった細菌も、フィルタ１５で濾過されるので、清浄な空気が第１中空部材１に還流される。
第３中空部材３及び第４中空部材４それぞれは、内側の壁面に、紫外線ランプ１４やフィルタ１５を交換する扉１６があり、外側の壁面の、フィルタよりも下流側には、第１中空部材に還流する空気の一部を排出する排出口１７が設けてある。したがって、第１中空部材１に還流する清浄な空気の一部は、その排出口１７から外部に排出させることができる。
なお、排出口１７は、排出面積の大きさが調整可能になっており、第１中空部材１に還流する風量の調整が可能である。
本実施形態の第３中空部材３及び第４中空部材４には、除菌手段として、紫外線ランプ１４とフィルタ１５とを備えているが、必ずしも両方を備える必要はなく、何れか一方を備えることにしてもよい。
脚部２０は、矩形の部材を第１中空部材１の底面にボルトで回転自在に設置されている。従って、本体部１０の高さを微調整することができる。

いま、第１中空部材１の排気口５の面積をＳ１（平方メートル）、排気口５から排出される空気の流速をV１（メートル/秒）、風量をＱ１（立方メートル/秒）とし、第２中空部材２の排気口５の面積をＳ２（平方メートル）、吸気口６から吸入される空気の流速をＶ２（メートル/秒）、風量をＱ２（立方メートル/秒）とすれば、Ｑ１=Ｖ１×Ｓ１、Ｑ２=Ｖ２×Ｓ２となる。
Ｓ２は、S1のM倍であり、V１は、V２のN倍であるとし、排出口１５から排出される風量をＱ３とすれば、Ｑ３＝Ｑ２-Ｑ１＝Ｖ１×Ｓ１（Ｍ/N-１）となる。
（１）例えば、排気口５の幅が１センチメートル、吸気口６の幅が５センチメートル（例えば直径５センチメートルの円筒周面の約１/３）とした場合は、
Ｎ＝０．５のときは、Ｑ３からＱ２の約９０％を排出させ、N＝１のときは、Ｑ３からＱ２の約８０％を排出させ、Ｎ＝１．５のときは、Ｑ３から約７０％を排出させる必要がある。
（２）Ｍ/Nは１以上にする必要があるが、MとNが等しい場合、すなわち排気口５から排気される空気の流速V1が、吸気口６に吸入される空気の流速V２に排気口５の面積S２に対する吸気口６の面積Ｓ１の割合を乗じた値と等しい場合には、排出口１７は必ずしも必要としない。

本実施形態の除菌機能付エアカーテン装置３０を食卓やテーブルに載置し、電源スイッチ７をＯＮにすると、第１送風機１１及び第２送風機１２が回転し、排気口５から所定流速の空気が上方に向けて排気され、それと同時に、吸気口６から所定流速で空気が吸入され、吸入された空気は、側部の第３中空部材３及び第４中空部材４を介して排気口５に還流される。そして、本体部１０で囲われた矩形の空間には、下方から上方への気流Aによってエアカーテンが生じる。
そのとき、対面者から飛沫が放出されると、その飛沫は気流Aに運ばれて吸気口６に吸引される。気流Aは側部の第３中空部材３及び第４中空部材４を通って排気口５に還流されるので、吸引された飛沫に含まれるウイルスその他の細菌は、その気流Aに乗って紫外線ランプ間接照射式紫外線ランプ１３および紫外線ランプ１４に照射され、大部分の細菌は死滅する。そして、残余の細菌も、フィルタ１５で完全に除去される。
ここで、本実施形態の除菌機能付エアカーテン装置３０は、第２送風機１２と平行に間接照射式紫外線ランプ１３を設けてあるが、間接照射式紫外線ランプ１３は、必ずしも設ける必要が無い。また、第３中空部材３及び第４中空部材４それぞれの外壁面に排出口１５を設けているが、下記の条件を満たす場合には、必ずしも設ける必要はない。

図５は、本体部の内部の機器配置及び気流の流れを一例として示す図である。
図５に示すように、第１中空部材１には、図の上側に向けた狭幅で横長の排気口５があり、第１送風機１１となる筒形のクロスファンと、回転制御部が付属したモータ８とを設けてある。
そして、第２中空部材２には、図の下側に向けた筒形で横長の吸気口６があり、吸気口６にはパンチングメッシュ部材９が取り付けられ、その内側には、間接照射式紫外線ランプ１３が設置され、上側の壁面に沿って、第２送風機１２となる二重反転ファンが設置されている。
また、側部の、第３中空部材３及び第４中空部材４には、上流側に紫外線ランプ１４が、下流側にフィルタ１５がそれぞれ設置されている。なお、電源コード若しくは制御信号線が配線されているが、それらは省略してある。
ここで、本実施形態においては、第１送風機１１としてクロスファンが用いられ、第２送風機１２として二重反転ファンが用いられているが、必ずしもクロスファンあるいは二重反転ファンに限定する必要はなく、クロスファン、シロッコファン、ターボファン、プロペラファン、二重反転ファン等のうちの何れのファンを用いてもよい。
但し、排気口５から排気された気流Aによって、飛沫を上部に移動させる必要があるので、排気する気流の流速を速くする必要がある。また吸気口６ではそれらの飛沫を全て吸入できるように、吸入する空気の流速を一定以上にする必要があるので、排気口５の面積及び吸気口６の面積に応じて、必要な風量が得られるファンを選択する必要がある。
すなわち、第２送風機１２から送られる風量の方が第１送風機１１から送られる風量よりも大きくなるように、排気口５から排出される空気の流速が、吸気口６から吸入される空気の流速と同程度であるか、若しくはそれよりも速くなるようなファンであれば、何れのファンを用いてもよい。
また、紫外線ランプ１４による殺菌作用は、波長に左右され、殺菌効果は、殺菌線照度と照射時間に左右される。従って、波長が２５３．７ｎｍの紫外線を放射する、出力が１０乃至１５ワットのランプで、管長が３３０乃至４４０ミリメートルのものを選択することが好ましい。
フィルタ１５は、触媒フィルタ、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタなどの中から、何れかを用いることができる。
なお、本実施形態では、紫外線ランプ１４とフィルタ１５とを併用しているが、何れか一方のみを用いることもできる。但し、還流する空気の流速によっては両者を併用することが好ましい。

第１送風機１１で送られた空気は、狭幅で横長の排気口５から高速で排出される。排出された空気及び第２中空部材２周辺の空気は、第２送風機１２で吸気口６から吸入される。吸入された空気は、間接照射式紫外線ランプ１３から紫外線が照射されると共に、第２送風機１２で両側部それぞれに分流される。そして、両側部に送られた空気に含まれるウイルスその他の細菌は、紫外線ランプ１４及びフィルタ１５で滅菌又は濾過され、清浄な空気となって第１中空部材１に還流する。そのとき、還流する空気の一部は、排出口１７から排出され、残余の空気が、排気口５から第１送風機１１で排出される。そして、第１中空部材１と第２中空部材２との間には、上向きの気流Aが生じ、エアカーテンが形成される。

対面して会話をする場所や食事をする場所、あるいは密接して仕事等を行う場所、清浄な空気下の限られたスペースで作業を行う場所等に設置して、飛沫等感染を図るのに有効である。

１ 第１中空部材
２ 第２中空部材
３ 第３中空部材
４ 第４中空部材
５ 排気口
６ 吸気口
７ 電源スイッチ又は制御用ボタン
８ モータ
９ パンチングメッシュ部材
１０ 本体部
１１ 第１送風機
１２ 第２送風機
１３ 間接式紫外線ランプ
１４ 紫外線ランプ
１５ フィルタ
１６ 扉
１７ 排出口
２０ 脚部
３０ 除菌機能付エアカーテン装置
A 気流

Claims (7)

1. 上下左右の中空部材で所定空間を枠取りした本体部と、該本体部を垂直に支持する脚部とを有し、下部の第１中空部材から上方に空気を排出すると共に、上部の第２中空部材で空気を吸入し、吸入した該空気を側部の第３中空部材又は側部の第４中空部材を経由して該第１中空部材に還流することにより該所定空間にエアカーテンを形成する一方、該第３中空部材及び第４中空部材それぞれの内部に除菌手段を備えたことを特徴とする除菌機能付エアカーテン装置。
2. 前記除菌手段は、紫外線ランプ又は/及びフィルタを有するものであって、前記第２中空部材に吸入された空気に含まれるウイルスその他の細菌を滅菌又は/及び濾過することにより清浄な空気を前記第１中空部材に還流することを特徴とする請求項１記載の除菌機能付エアカーテン装置。
3. 前記第１中空材及び前記第２中空材それぞれは、回転制御されたモータで駆動される送風機を内蔵し、
   前記第２中空部材に内蔵された第２送風機から吸入され、前記第３中空部材及び前記第４中空部材に送られる風量は、前記第１中空部材に内蔵された第１送風機から排出される風量よりも大きいか、若しくは同程度であることを特徴とする請求項１記載の除菌機能付エアカーテン装置。
4. 前記第１中空部材は、前記第２送風機と平行に間接照射式紫外線ランプ若しくは外部への漏光が遮断されたプレ紫外線ランプを備え、
   前記除菌手段の前記紫外線ランプは、内周面に紫外線を反射するアルミニウムが蒸着され、若しくは塗料が塗布された前記第３中空部材及び前記第４中空部材それぞれの長手方向に設置されたことを特徴とする請求項２記載の除菌機能付エアカーテン。
5. 前記第３中空部材及び前記第４中空部材は、前記除菌手段よりも下流側に、排出量が調整自在な排出口を備え、前記第２送風機から送られた風量の一部を該排出口から排出し、残余の風量を前記第１中空部材に還流することを特徴とする請求項２記載の除菌機能付エアカーテン。
6. 前記第１中空部材は、狭幅で横長の排気口を備え、前記第２中空部材は、該排気口よりも面積の大きい吸気口を備え、
   前記第１送風機は、前記排気口から排出される気流によって対面者からの飛沫が上方に吹き飛ぶ流速となるように回転制御され、
   前記第２送風機は、前記吸気口から吸入される風量が、前記排気口から排出される風量よりも大きいか、若しくは同程度となる気流の流速に回転制御されることを特徴とする請求項３記載の除菌機能付エアカーテン装置。
7. 前記排気口から排気される空気の流速は、前記吸気口に吸入される空気の流速に、該排気口の面積に対する該吸気口の面積の割合を乗じた値以下となるように設定されることを特徴とする請求項６記載の除菌機能付エアカーテン。

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