JP2023172512A - Circulating air sterilizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、取込んだ空気をUV-C紫外線により殺菌して放出する循環型の空気殺菌装置に関する。 The present invention relates to a circulation type air sterilization device that sterilizes taken-in air with UV-C ultraviolet light and then releases the air.
この種の空気殺菌装置として、特許文献1には、殺菌する空気が流れるダクトの中心部の軸方向に紫外線ランプを設け、紫外線ランプの周りに、平行に配置された複数の導風板の組を2組と、第1組の導風板と第2組の導風板との間を、空気の流出入口となる部分を残して、部分的に仕切る複数の仕切り板とを設けることにより、空気が紫外線ランプの周りを螺旋状に流れて行く構造を有する紫外線照射空気殺菌装置が開示されている。 As this type of air sterilization device, Patent Document 1 discloses that an ultraviolet lamp is provided in the axial direction of the center of a duct through which air to be sterilized flows, and a plurality of baffle plates are arranged in parallel around the ultraviolet lamp. By providing two sets of air guide plates and a plurality of partition plates that partially partition the space between the first set of air guide plates and the second set of air guide plates, leaving a portion that serves as an air inlet and outlet, An ultraviolet irradiation air sterilization device is disclosed having a structure in which air flows in a spiral around an ultraviolet lamp.
特許文献1に開示されている空気殺菌装置によれば、紫外線ランプの周りを空気が螺旋状に流れるように制御されるため、流れる空気をある程度殺菌することが可能である。 According to the air sterilization device disclosed in Patent Document 1, since the air is controlled to flow around the ultraviolet lamp in a spiral manner, it is possible to sterilize the flowing air to some extent.
しかしながら、この空気殺菌装置は、複数の導風板と複数の仕切り板とを組み合わせて空気の流れを制御しているため、装置構成がかなり複雑となってしまうのみならず、多数の部品を使用しているので装置の製造コスト増大を招いてしまう。また、空気を複数の導風板や複数の仕切り板に当接させて制御しているため、放出される空気流の流速を高めることが難しく、さらに、流速を高めた場合は風切り音が高まって運転音が上昇するという問題が生じてしまう。特にこの種の空気殺菌装置は、ランプから放射される紫外線が、複数の導風板や複数の仕切り板によって遮蔽されてしまうので殺菌効果がその分低減し、殺菌の効率が悪いという大きな問題点を有している。さらにまた、導風板の紫外線の当たっていない部分に、殺菌されないウィルスが付着したままとなってしまう問題点をも有している。 However, this air sterilization device uses a combination of multiple baffle plates and multiple partition plates to control the air flow, which not only makes the device configuration quite complex, but also requires a large number of parts. This results in an increase in the manufacturing cost of the device. In addition, because the air is controlled by contacting multiple baffle plates and multiple partition plates, it is difficult to increase the flow velocity of the emitted air flow, and furthermore, increasing the flow velocity increases wind noise. A problem arises in that the operating noise increases. In particular, this type of air sterilization device has a major problem in that the ultraviolet rays emitted from the lamp are blocked by multiple air guide plates and multiple partition plates, which reduces the sterilization effect and makes the sterilization efficiency poor. have. Furthermore, there is also the problem that unsterilized viruses remain attached to portions of the baffle plate that are not exposed to ultraviolet rays.
従って本発明の目的は、殺菌効果及び殺菌効率が非常に高い循環型空気殺菌装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a circulating air sterilization device that has very high sterilization effect and sterilization efficiency.
本発明の他の目的は、装置構成が簡単であり、安価に製造することができる循環型空気殺菌装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a circulating air sterilization device that has a simple device configuration and can be manufactured at low cost.
本発明のさらに他の目的は、流速の高い空気流を外部へ放出して循環させることが可能であり、運転音も低い循環型空気殺菌装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a circulation type air sterilization device that is capable of discharging and circulating a high-velocity air flow to the outside and has low operating noise.
本発明によれば、循環型空気殺菌装置は、殺菌室と、殺菌室内に設けられUV-C紫外線を放射する環状光源と、殺菌室の内壁面から突出して設けられ、殺菌室の外部から流入する空気の流れを殺菌室の外部へ流出する第1の空気流と殺菌室の内部へ向かう第2の空気流とに分岐する突出部とを備えている。環状光源から放射されるUV-C紫外線が第1の空気流及び第2の空気流に直接照射されるように構成されている。 According to the present invention, a circulating air sterilization device includes a sterilization chamber, an annular light source provided in the sterilization chamber and emitting UV-C ultraviolet rays, and an annular light source provided protruding from the inner wall surface of the sterilization chamber, and an annular light source provided in the sterilization chamber and provided with an annular light source that emits UV-C ultraviolet rays. The sterilization chamber is provided with a protrusion that branches the airflow into a first airflow flowing out of the sterilization chamber and a second airflow flowing into the sterilization chamber. The first air flow and the second air flow are configured to be directly irradiated with UV-C ultraviolet light emitted from the annular light source.
殺菌室の外部から流入した空気の流れは、殺菌室の内壁面から突出して設けられた分岐部によって、殺菌室の外部へ流出する第1の空気流と殺菌室の内部へ向かう第2の空気流とに分岐される。環状光源から放射されるUV-C紫外線は第1の空気流及び第2の空気流に直接照射される。このように、空気流の分岐を行う分岐部が殺菌室の内壁面に設けられており、環状光源と第1の空気流及び第2の空気流との間の空間には障害物が設けられていないので、環状光源から放射されるUV-C紫外線は、分岐部及び障害物によって遮蔽されることなく、殺菌室内を流れる第1の空気流及び第2の空気流に直接的にかつ確実に照射される。また、導風板等の障害物が存在しないため、障害物に殺菌されないウィルスが付着する問題は発生しない。その結果、殺菌効果及び殺菌効率が非常に高くなる。殺菌室内に分岐部を設けるのみで、空気流の制御を行っているため、装置構成が簡単となり、安価に製造することができる。また、流速の高い空気流を外部へ放出して循環させることが可能であり、運転音を低くすることが可能である。 The flow of air flowing in from the outside of the sterilization chamber is divided into a first air flow flowing out to the outside of the sterilization chamber and a second air flow toward the inside of the sterilization chamber by a branch part provided protruding from the inner wall surface of the sterilization chamber. It is divided into two streams. UV-C ultraviolet radiation emitted from the annular light source is directly irradiated onto the first air stream and the second air stream. In this way, a branching part for branching the airflow is provided on the inner wall surface of the sterilization chamber, and no obstruction is provided in the space between the annular light source and the first airflow and the second airflow. Since the UV-C radiation emitted from the annular light source is not blocked by branches and obstructions, it is directly and reliably transmitted to the first air stream and the second air stream flowing inside the sterilization chamber. irradiated. Furthermore, since there are no obstacles such as baffle plates, there is no problem of unsterilized viruses adhering to obstacles. As a result, the sterilizing effect and sterilizing efficiency become very high. Since the air flow is controlled by simply providing a branch section in the sterilization chamber, the device configuration is simple and can be manufactured at low cost. Furthermore, it is possible to release and circulate a high-velocity air flow to the outside, and it is possible to reduce operating noise.
第2の空気流の少なくとも一部が、環状光源と交差してこの環状光源の回りを周回するように構成されていることが好ましい。空気流が環状光源と交差すると共にその回りを周回するように構成されているので、環状光源近傍の強力なUV-C紫外線が、より長時間にわたって空気流に照射される。その結果、細菌やウィルスの滅菌効果及び不活性化効果がより強力となる。 Preferably, at least a portion of the second airflow is configured to intersect and orbit around the annular light source. Because the airflow is configured to intersect and orbit around the annular light source, the intense UV-C radiation near the annular light source is irradiated into the airflow for a longer period of time. As a result, the effect of sterilizing and inactivating bacteria and viruses becomes stronger.
第2の空気流の流速が第1の空気流の流速より遅い速度となるように構成されていることも好ましい。第1の空気流はその一部がその速度で外部へ排出されるので、速度を高速とすることにより空気殺菌装置が設置された室内の循環効果が向上する。これに対して、環状光源の方向に進む第2の空気流は、第1の空気流より遅い低速とすることにより長時間にわたってUV-C紫外線に照射されるので殺菌効果が向上する。 It is also preferable that the second air flow has a lower flow velocity than the first air flow. Since a portion of the first air flow is discharged to the outside at that speed, by increasing the speed, the circulation effect in the room in which the air sterilization device is installed is improved. On the other hand, the second air flow moving in the direction of the annular light source has a lower speed than the first air flow, so that it is irradiated with UV-C ultraviolet light for a long time, thereby improving the sterilizing effect.
また、本発明によれば、循環型空気殺菌装置は、殺菌室と、この殺菌室内に設けられ、254nmの波長帯の光を含むUV-C紫外線を放射する環状光源と、空気流入口を介して殺菌室内に流入し空気流出口を介して殺菌室の外部へ流出する空気の流れを形成する送風機と、殺菌室の内壁面から突出して設けられ、空気流入口を介して殺菌室の外部から流入した空気の流れを、空気流出口を介して殺菌室の外部へ流出する第1の空気流と殺菌室の内部へ向かう第2の空気流とに分岐する突出部と、殺菌室の内壁面から突出して設けられ、突出部によって分岐された第2の空気流の方向を環状光源の方向に方向変換する方向変換部とを備えている。環状光源から放射されるUV-C紫外線が第1の空気流及び第2の空気流に直接照射されるように構成されている。 Further, according to the present invention, the circulating air sterilization device includes a sterilization chamber, an annular light source that is provided in the sterilization chamber and emits UV-C ultraviolet light including light in a wavelength band of 254 nm, and an air inlet. a blower that forms a flow of air that flows into the sterilization chamber and flows out to the outside of the sterilization chamber through an air outlet; A protrusion that branches the flow of incoming air into a first air flow that flows out to the outside of the sterilization chamber through an air outlet and a second air flow that heads inside the sterilization chamber, and an inner wall surface of the sterilization chamber. A direction changing part is provided to protrude from the annular light source and changes the direction of the second air flow branched by the protruding part to the direction of the annular light source. The first air flow and the second air flow are configured to be directly irradiated with UV-C ultraviolet light emitted from the annular light source.
殺菌室の外部から空気流入口を介して流入した空気の流れは、殺菌室の内壁面から突出して設けられた分岐部によって、殺菌室の外部へ空気流出口を介して流出する第1の空気流と殺菌室の内部へ向かう第2の空気流とに分岐される。分岐された第2の空気流の方向は、殺菌室の内壁面から突出して設けられた方向変換部によって環状光源の方向に方向変換される。また、環状光源から放射されるUV-C紫外線は第1の空気流及び第2の空気流に直接照射される。このように、空気流の分岐及び方向変換を行う分岐部及び方向変換部が殺菌室の内壁面に設けられており、環状光源と第1の空気流及び第2の空気流との間の空間には障害物が設けられていないので、環状光源から放射されるUV-C紫外線は、分岐部及び方向変換部並びに障害物によって遮蔽されることなく、殺菌室内を流れる第1の空気流及び第2の空気流に直接的にかつ確実に照射される。その結果、殺菌効果及び殺菌効率が非常に高くなる。殺菌室内に分岐部及び方向変換部を設けるのみで、空気流の制御を行っているため、装置構成が簡単となり、安価に製造することができる。また、流速の高い空気流を外部へ放出して循環させることが可能であり、運転音を低くすることが可能である。 The flow of air flowing in from the outside of the sterilization chamber through the air inlet is controlled by a branch part provided protruding from the inner wall surface of the sterilization chamber, and the first air flows out to the outside of the sterilization chamber through the air outlet. air flow and a second air flow directed into the interior of the sterilization chamber. The direction of the branched second air flow is changed in the direction of the annular light source by a direction changing part provided to protrude from the inner wall surface of the sterilization chamber. Further, the UV-C ultraviolet light emitted from the annular light source is directly irradiated onto the first air flow and the second air flow. In this way, a branching part and a direction changing part for branching and changing the direction of the airflow are provided on the inner wall surface of the sterilization chamber, and the space between the annular light source and the first airflow and the second airflow is Since there are no obstacles provided in the sterilization chamber, the UV-C ultraviolet radiation emitted from the annular light source is not blocked by the branching and redirecting parts and the obstructions, and is directed to the first air stream and the first air stream flowing through the sterilization chamber. 2 airflow directly and reliably. As a result, the sterilizing effect and sterilizing efficiency become very high. Since the air flow is controlled by simply providing a branch section and a direction changing section within the sterilization chamber, the device configuration is simple and can be manufactured at low cost. Furthermore, it is possible to release and circulate a high-velocity air flow to the outside, and it is possible to reduce operating noise.
第2の空気流の少なくとも一部が、環状光源と交差して環状光源の回りを周回するように構成されていることが好ましい。空気流が環状光源と交差すると共にその回りを周回するように構成されているので、環状光源近傍の強力なUV-C紫外線が、より長時間にわたって空気流に照射される。その結果、細菌やウィルスの滅菌効果及び不活性化効果がより強力となる。 Preferably, at least a portion of the second airflow is configured to intersect and orbit around the annular light source. Because the airflow is configured to intersect and orbit around the annular light source, the intense UV-C radiation near the annular light source is irradiated into the airflow for a longer period of time. As a result, the effect of sterilizing and inactivating bacteria and viruses becomes stronger.
第2の空気流の流速が第1の空気流の流速より遅い速度となるように構成されていることも好ましい。第1の空気流はその一部がその速度で外部へ排出されるので、速度を高速とすることにより空気殺菌装置が設置された室内の循環効果が向上する。これに対して、環状光源の方向に進む第2の空気流は、第1の空気流より遅い低速とすることにより長時間にわたってUV-C紫外線に照射されるので殺菌効果が向上する。 It is also preferable that the second air flow has a lower flow velocity than the first air flow. Since a portion of the first air flow is discharged to the outside at that speed, by increasing the speed, the circulation effect in the room in which the air sterilization device is installed is improved. On the other hand, the second air flow moving in the direction of the annular light source has a lower speed than the first air flow, so that it is irradiated with UV-C ultraviolet light for a long time, thereby improving the sterilization effect.
空気流入口が、突出部の上流位置における内壁面近傍に設けられていることも好ましい。これにより、空気流入口から殺菌室に流入した空気は内壁面に沿って進み、突出部に達して効率よく分岐する。 It is also preferable that the air inlet is provided near the inner wall surface at an upstream position of the protrusion. As a result, the air flowing into the sterilization chamber from the air inlet travels along the inner wall surface, reaches the protrusion, and efficiently branches.
突出部が、内壁面から頂辺に向かって突出する第1の傾斜面と、頂辺から内壁面に向かって後退する第2の傾斜面とを備えていることも好ましい。殺菌室の外部から空気流入口を介して流入した空気の流れは、第1の傾斜面に沿って高速で流れ、頂辺近傍において急激に曲がり、その一部が第2の傾斜面に沿って流れ、空気流出口を介して高速で外部へ排出される第1の空気流と、急激な減速が行われて殺菌室の内部方向へ進む低速の第2の空気流とに分岐される。 It is also preferable that the protruding portion includes a first inclined surface that projects from the inner wall surface toward the top side, and a second inclined surface that recedes from the top side toward the inner wall surface. The air flowing from the outside of the sterilization chamber through the air inlet flows at high speed along the first slope, curves sharply near the top, and a part of the air flows along the second slope. The airflow is divided into a first airflow that is discharged to the outside at high speed through the air outlet and a second airflow that is rapidly decelerated and moves toward the interior of the sterilization chamber at a lower speed.
この場合、突出部が環状光源に対向する位置に配置されていることがより好ましい。環状光源に対向する位置で上述した急激な方向変化及び流速変化が行われて分岐されることにより、第1の空気流及び第2の空気流が最適の方向に制御される。 In this case, it is more preferable that the protrusion is disposed at a position facing the annular light source. The first air flow and the second air flow are controlled in the optimum direction by performing the above-described sudden direction change and flow velocity change and branching at a position facing the annular light source.
空気流出口が、突出部及び方向変換部の下流位置における内壁面近傍に設けられていることも好ましい。これにより、空気流は突出部及び方向変換部を介して内壁面に沿って進み空気流出口から外部へ高速で流出する。 It is also preferable that the air outlet is provided near the inner wall surface at a position downstream of the protrusion and the direction changing part. Thereby, the air flow passes along the inner wall surface via the protrusion and the direction changing part and flows out from the air outlet to the outside at high speed.
方向変換部が、第2の空気流の方向を殺菌室の内壁面の方向に変換するように構成されていることも好ましい。第2の空気流が殺菌室の内壁面の方向に方向変換されるため、これら空気流は内壁面に沿って環状光源の近傍を流れることとなる。その結果、より強いUV-C紫外線に長時間照射されるので、殺菌効果及び殺菌効率がより高くなる。 It is also preferable that the direction changer is configured to change the direction of the second air flow towards the inner wall surface of the sterilization chamber. The second air streams are redirected in the direction of the inner walls of the sterilization chamber, so that they flow along the inner walls in the vicinity of the annular light source. As a result, stronger UV-C ultraviolet rays are irradiated for a longer period of time, resulting in higher sterilization effects and sterilization efficiency.
方向変換部が、頂辺から内壁面に向かって滑らかに傾斜する傾斜面と、頂辺から空気流出口の方向に向かう案内面とを備えていることも好ましい。 It is also preferable that the direction changing part includes an inclined surface that slopes smoothly from the top side toward the inner wall surface, and a guide surface that goes from the top side toward the air outlet.
環状光源が環状の発光管を備えており、発光管の管軸を含む平面が、内壁面と平行となるようにこの環状光源が設置されていることも好ましい。内壁面に沿って流れる空気流が環状光源の光軸の近傍を流れることとなるので、より強いUV-C紫外線に長時間照射され、殺菌効果及び殺菌効率がより高くなる。 It is also preferable that the annular light source includes an annular arc tube and that the annular light source is installed such that a plane containing the tube axis of the arc tube is parallel to the inner wall surface. Since the airflow flowing along the inner wall surface flows near the optical axis of the annular light source, it is irradiated with stronger UV-C ultraviolet rays for a longer period of time, and the sterilization effect and sterilization efficiency become higher.
殺菌室の内壁面の少なくとも一部が、環状光源から放射されるUV-C紫外線を反射する鏡面状の反射面で構成されていることも好ましい。環状光源から放射されるUV-C紫外線に加えて内壁面から反射されるUV-C紫外線が存在するので、殺菌室内の殺菌効果及び殺菌効率がより高くなる。 It is also preferable that at least a part of the inner wall surface of the sterilization chamber is constituted by a mirror-like reflective surface that reflects the UV-C ultraviolet rays emitted from the annular light source. In addition to the UV-C ultraviolet rays emitted from the annular light source, there are UV-C ultraviolet rays reflected from the inner wall surface, so that the sterilization effect and sterilization efficiency in the sterilization chamber is increased.
殺菌室の空気流入口の外部及び空気流出口の外部に、環状光源から放射されるUV-C紫外線を遮蔽して外部へ放射されることを抑止する遮蔽部材がそれぞれ設けられていることも好ましい。空気流入口及び空気流出口を介して殺菌室の外部へ放射される紫外線は、これら遮蔽部材によって確実に遮断される。 It is also preferable that shielding members are provided on the outside of the air inlet and the outside of the air outlet of the sterilization chamber to block UV-C ultraviolet rays emitted from the annular light source and prevent them from being radiated to the outside. . Ultraviolet rays emitted to the outside of the sterilization chamber through the air inlet and air outlet are reliably blocked by these shielding members.
空気流入口の外部に、外部から流入する空気をろ過するエアフィルタが設けられていることも好ましい。これにより、塵やほこりなどを含まない空気が殺菌室内に吸入されることとなる。 It is also preferable that an air filter for filtering air flowing in from the outside is provided outside the air inlet. As a result, air free of dirt and dust is drawn into the sterilization chamber.
殺菌室が、空気流入口及び空気流出口を除いて密閉されていることも好ましい。殺菌室が空気流入口及び空気流出口を除いて密閉されているため、殺菌室内に吸入された空気は確実に殺菌されて外部に排出される。 It is also preferred that the sterilization chamber is sealed except for the air inlet and air outlet. Since the sterilization chamber is sealed except for the air inlet and air outlet, the air sucked into the sterilization chamber is reliably sterilized before being discharged to the outside.
光源が、矩形環状の無電極放電ランプであることも好ましい。無電極放電ランプは、管軸の断面方向に均一な放射分布を有しており、しかも、その形状が矩形環状であることから、UV-C紫外線は互いに重複してあらゆる方向に放射される。 It is also preferred that the light source is a rectangular annular electrodeless discharge lamp. An electrodeless discharge lamp has a uniform radiation distribution in the cross-sectional direction of the tube axis, and since its shape is rectangular and annular, UV-C ultraviolet rays are emitted in all directions in an overlapping manner.
殺菌室の空気流出口の上流に、空気の脱臭機能を有する脱臭用フィルタが設けられていることも好ましい。このような脱臭用フィルタを設けることにより、空気中に残存する臭い原因物質が効果的に吸収される。 It is also preferable that a deodorizing filter having an air deodorizing function is provided upstream of the air outlet of the sterilization chamber. By providing such a deodorizing filter, odor-causing substances remaining in the air are effectively absorbed.
本発明によれば、環状光源から放射されるUV-C紫外線は、分岐部及び障害物によって遮蔽されることなく、殺菌室内を流れる第1の空気流及び第2の空気流に直接的にかつ確実に照射される。また、導風板等の障害物が存在しないため、障害物に殺菌されないウィルスが付着する問題は発生しない。その結果、殺菌効果及び殺菌効率が非常に高くなる。殺菌室内に分岐部及び方向変換部を設けるのみで、空気流の制御を行っているため、装置構成が簡単となり、安価に製造することができる。また、流速の高い空気流を外部へ放出して循環させることが可能であり、運転音を低くすることが可能である。 According to the invention, the UV-C ultraviolet radiation emitted from the annular light source is directly transmitted to the first air flow and the second air flow flowing inside the sterilization chamber without being blocked by branches and obstacles. Irradiation is ensured. Furthermore, since there are no obstacles such as baffle plates, there is no problem of unsterilized viruses adhering to obstacles. As a result, the sterilizing effect and sterilizing efficiency become very high. Since the air flow is controlled by simply providing a branch section and a direction changing section within the sterilization chamber, the device configuration is simple and can be manufactured at low cost. Furthermore, it is possible to release and circulate a high-velocity air flow to the outside, and it is possible to reduce operating noise.
図1は本発明の一実施形態の循環型空気殺菌装置について側面カバーを外して側面方向から見た状態を示しており、図2は本実施形態の循環型空気殺菌装置について側面カバーを外しかつ図1とは異なる角度で側面方向から見た状態で示しており、図3は本実施形態の循環型空気殺菌装置の殺菌室及びその外部の具体的な寸法を示している。 Fig. 1 shows a circulating air sterilizer according to an embodiment of the present invention as seen from the side with the side cover removed, and Fig. 2 shows a circulating air sterilizer according to the present embodiment with the side cover removed and the side cover removed. It is shown as seen from the side at a different angle from that in FIG. 1, and FIG. 3 shows specific dimensions of the sterilization chamber and the outside of the circulating air sterilization apparatus of this embodiment.
これらの図に示すように、本実施形態の循環型空気殺菌装置は、角筒形状(本実施形態では四角筒形状)を有する金属製(例えばステンレス製)の筐体10と、筐体10の外側の底面に設けられた複数(本実施形態では4つ)のキャスタ11と、筐体10の底面に設けられ、全面に多数の貫通孔が例えばパンチングで形成された吸気口カバー10aを含む吸気口12と、筐体10の内部に設けられ、吸気口12を介して吸入される空気をろ過するためのエアフィルタ13と、筐体10の内部に設けられ、エアフィルタ13を介して吸入される空気を付勢して空気流を形成する送風ファン14(本発明の送風機に対応する)と、送風ファン14によって送り込まれた空気流を殺菌する殺菌室15と、殺菌室15から送り出される空気をこの循環型空気殺菌装置の外部へ排出する排気口16(図3参照)とを備えている。筐体10の上面には、全面に多数の貫通孔が例えばパンチングで形成された排気口カバー10bが設けられており、その下に排気口16が設けられている。筐体10の外形寸法は、単なる一例であるが、(横方向)約280mm×(奥行方向)約210mm×(高さ方向)約710mmである。なお、本明細書において、「横方向」とは図1~図3及び図5上で前後方向、「奥行方向」とは図1~図3及び図5上で左右方向、「高さ方向」とは図1~図3及び図5上で上下方向にそれぞれ対応する。因みに、図1~図3上で、左側が本実施形態の循環型空気殺菌装置の前側となる。
As shown in these figures, the circulating air sterilizer of this embodiment includes a metal (for example, stainless steel)
殺菌室15内には、254nmの波長帯の光を含むUV-C紫外線を放射する環状光源17と、殺菌室15の外部から空気流入口15aを介して流入した空気の流れを殺菌室15の外部へ空気流出口15bを介して流出する第1の空気流と、殺菌室15の内部へ向かう第2の空気流とに分岐する突出部18と、突出部18によって分岐された第2の空気流の方向を環状光源17の方向に方向変換する方向変換部19とが設けられている。本実施形態において、重要なポイントは、突出部18及び方向変換部19が殺菌室15の内壁面15cから突出して設けられている点にある。即ち、突出部18及び方向変換部19は、内壁面15cの一部を構成するように、この内壁面15cと連通しており、殺菌室15内の空間には、環状光源17から放射されるUV-C紫外線を遮蔽するような障害物は設けられていない。従って、環状光源17から放射されるUV-C紫外線は、殺菌室15内を流れる第1の空気流及び第2の空気流に直接的にかつ確実に照射される。その結果、殺菌効果及び殺菌効率が非常に高くなる。また、殺菌室15内の空間に導風板等の障害物が存在しないため、障害物に殺菌されないウィルスが付着する問題は発生しない。さらに、殺菌室15内に、分岐部18及び方向変換部19を設けるのみで、このような空気流の制御を行っているため、装置構成が簡単となり、安価に製造することができる。
Inside the
図4は本実施形態の環型空気殺菌装置における環状光源17の一例を示している。同図から分かるように、本実施形態では、環状光源17として、矩形環状のスクウェア型無電極放電ランプを用いている。この無電極放電ランプ(環状光源)17は、希ガス及びアマルガム状態の微量の水銀が封入された矩形環状の石英ガラス管17aと、石英ガラス管17aの途中の2か所に巻回されたフェライトコア型励磁巻線17bとを備えている。石英ガラス管17aの径は45~60mm程度である。図示しない安定器からこれら励磁巻線17bに高周波電流(例えば140kHz)を流すことにより、石英ガラス管17a内に磁界・電界が発生し、放出された電子が石英ガラス管17a内のアマルガム粒子と融合することによって254nmの波長帯の光を主成分とするUV-C紫外線が放出される。環状光源17が無電極放電ランプであるため、石英ガラス管17aの管軸の断面方向に均一な放射分布で放射が行われる。また、矩形環状であるため、UV-C紫外線は互いに重複してあらゆる方向に放射される。なお、環状光源17が環状の発光管(石英ガラス管17a)を備えており、この発光管の管軸を含む平面が殺菌室15の内壁面15と平行となるようにこの環状光源が設置されている。これにより、内壁面15cに沿って流れる空気流が環状光源17の光軸の近傍を流れることとなるので、その空気流に対してより強いUV-C紫外線に長時間照射され、殺菌効果及び殺菌効率がより高くなる。
FIG. 4 shows an example of the annular
本実施形態で用いた環状光源17は、具体的には、株式会社七椿製の120Wのスクウェア型無電極放電ランプ(SVI-UVC-254)であるが、本発明の環状光源はこれに限定されるものではない。その他の出力のスクウェア型無電極放電ランプ、例えば、250Wのスクウェア型無電極放電ランプを用いても良い。また、スクウェア型に限定されることなく、その他の形状の環状光源を用いても良い。例えば、丸型(サークル型)、楕円型、多角形型、星型、その他の管形状の無電極放電ランプを用いても良い。
Specifically, the annular
突出部18は、前述したように、殺菌室15の内壁面15cから後方(図1~図3及び図5にて左方向)に突出して設けられている。この突出部18は、内壁面15cからこの突出部18の頂辺18aに向かって直線的に又は滑らかに突出する第1の傾斜面18bと、頂辺18aから内壁面15cに向かって直線的に又は滑らかに後退する第2の傾斜面18cとを備えている。本実施形態において、突出部18は、内壁面15cに対して直線的に35度傾斜した第1の傾斜面18bと、内壁面15cに対して直線的に35度傾斜した第2の傾斜面18cとからなる頂角110度の二等辺三角断面形状を有している。殺菌室15の外部から空気流入口15aを介して流入した空気の流れは、第1の傾斜面18bに沿って高速で流れ、頂辺18a近傍において急激に曲がり、その一部が第2の傾斜面18cに沿って流れ、空気流出口15bを介して高速で外部へ排出される第1の空気流と、急激な減速が行われて殺菌室15の内部方向へ進む低速の第2の空気流とに分岐される。また、突出部18は、環状光源17に対向する位置に配置されている。このように、環状光源17に対向する位置で分岐を行っているため、第1の空気流及び第2の空気流を最適の方向に制御することが可能となる。なお、第1の傾斜面18bの傾斜角度、第2の傾斜面18cの傾斜角度、及び頂角は単なる一例であり、これに限定されるものではなく、殺菌室15内の第1の空気流及び第2の空気流の流れが最適となるように適宜選択され、決定される。
As described above, the
殺菌室15の空気流入口15aは、突出部18の上流位置において、突出部18が設けられた内壁面15cが一辺となる矩形形状を有している。空気流入口15aをこのような内壁面15cの近傍に設けることにより、空気流入口15aから殺菌室15に流入した空気は内壁面15cに沿って進んで突出部18に達して効率よく分岐する。この空気流入口15aの寸法は、単なる一例であるが、(奥行方向)約48mm×(横方向)約278mmである。
The
方向変換部19は、殺菌室15の内壁面15cから下方に突出して設けられている。この方向変換部19は、頂辺19aから内壁面15cに向かって直線的に又は滑らかに傾斜する傾斜面19bと、頂辺19aから殺菌室15の空気流出口15bの方向に直線的に向かう案内面19cとを備えている。本実施形態において、方向変換部19は、頂辺19aから内壁面15cに向かって直線的に又は滑らかに傾斜する傾斜面19bと、頂辺19aから殺菌室15の空気流出口15bの方向に向かう案内面19cとからなる直角三角断面形状を有している。方向変換部19により、第2の空気流が殺菌室15の内壁面15cの方向に方向変換されるため、これら空気流は内壁面15cに沿って環状光源17の近傍を流れることとなる。その結果、より強いUV-C紫外線に長時間照射されるので、殺菌効果及び殺菌効率がより高くなる。
The
殺菌室15の空気流出口15bは、突出部18及び方向変換部19の下流位置において、突出部18が設けられた内壁面15cが一辺となり、方向変換部19の案内面19cがその対向辺となる矩形形状を有している。空気流出口15bをこのような内壁面15cの近傍に設けることにより、空気流は突出部18及び方向変換部19を介して内壁面15cに沿って進み、空気流出口15bから外部へ高速で流出する。この空気流出口15bの寸法は、単なる一例であるが、(奥行方向)約48mm×(横方向)約278mmである。
The
殺菌室15は、空気流入口15a及び空気流出口15bを除いて密閉されている。密閉されていることにより、殺菌室15内に吸入された空気は外部に漏れることなく確実に殺菌されて排出される。また、殺菌室15は、その内壁面15aが鏡面状(鏡面仕上げ)のステンレス板で形成されている。これにより、環状光源17から放射されるUV-C紫外線に加えて内壁面15aから反射されるUV-C紫外線が存在するので、殺菌室内の殺菌効果及び殺菌効率がより高くなる。殺菌室15は、本実施形態では、突出部18及び方向変換部19を除いて略直方体形状の空間となるように形成されている。殺菌室15の内部寸法は、単なる一例であるが、(横方向)約278mm×(奥行方向)約220mm×(高さ方向)約319mmである。
The
エアフィルタ13は、外部から流入する空気をろ過するためのものであり、吸気口12とエアフィルタ13との間に取り外し可能に設けられている。エアフィルタ13を設けることにより、塵やほこりなどを含まない空気が殺菌室15内に吸入される。
The
殺菌室15の空気流入口15aの外部には、環状光源17から放射されるUV-C紫外線を遮蔽して外部へ放射されることを抑止すると共に、送風ファン14から送り込まれた空気流の方向を制御するための第1の風向制御板20(本発明の遮蔽部材に対応する)及び第2の風向制御板21(本発明の遮蔽部材に対応する)が設けられている。これら第1の風向制御板20及び第2の風向制御板21は正反射防止のための粗面仕上げされたステンレス板で構成されており、その面が異なる方向を向くように互い違いに配置されている。これら第1の風向制御板20及び第2の風向制御板21により、吸気口12、エアフィルタ13及び送風ファン14を介して外部から吸気された空気流は、90度の方向変換を3回行って空気流入口15aから殺菌室15内に流入される。また、正反射防止処置が施されたこれら第1の風向制御板20及び第2の風向制御板21を設けることにより、空気流入口15aを介して殺菌室17の外部へ放射される紫外線は確実に遮断される。
The outside of the
殺菌室15の空気流出口15bの外部には、環状光源17から放射されるUV-C紫外線を遮蔽して外部へ放射されることを抑止すると共に、空気流出口15bを介して排出される空気流の方向を制御するための第3の風向制御板22(本発明の遮蔽部材に対応する)及び第4の風向制御板23(本発明の遮蔽部材に対応する)が設けられている。これら第3の風向制御板22及び第4の風向制御板23は正反射防止のための粗面仕上げされたステンレス板で構成されており、櫛歯状に互い違いに配置されている。これら第3の風向制御板22及び第4の風向制御板23により、空気流出口15bを介して排出される空気流は、90度の方向変換を4回行って排気口16から装置外部へ高速で排出される。また、正反射防止処置が施されたこれら第3の風向制御板22及び第4の風向制御板23を設けることにより、空気流出口15bを介して殺菌室15の外部へ漏れ出る紫外線は確実に遮断される。
Outside the
図5は本実施形態の循環型空気殺菌装置における空気流を示しており、以下同図を用いて、空気の流れを説明する。 FIG. 5 shows the air flow in the circulating air sterilizer of this embodiment, and the air flow will be explained below using the same figure.
送風ファン14が作動することにより、筐体10の吸気口12及びエアフィルタ13を介して、外部の空気が取り込まれる。この取り込まれた空気の流れAは、第1の風向制御板20及び第2の風向制御板21によってその向きが変えられた後、空気流入口15aを介して殺菌室15内に流入する。
When the
殺菌室15内に流入した空気の流れBは、内壁面15cに沿って流れ、突出部18の第1の傾斜面18bに当接する。これにより、空気の流れBは、この第1の傾斜面18bに沿って高速で流れ、頂辺18aの近傍において急激に曲がり、分岐されてその約35%が高速の第1の空気流Cとなる。この第1の空気流Cは、第2の傾斜面18cに沿って流れ、内壁面15cに沿って流れ、方向変換部19の案内面19c及び内壁面15cに沿って進み、空気流出口15bを介して高速で殺菌室15の外部へ排出される。また、空気の流れBは、突出部18の頂辺18aの近傍において急激な減速が行われ、その約65%が殺菌室15の内部方向へ進む低速(例えば、3m/秒以下の流速)の第2の空気流Dに分岐される。この第2の空気流Dは、方向変換部19の傾斜面19bに当接して、方向変換され、この傾斜面19bに沿って流れ、内壁面15cに沿って流れる空気流Eとなる。この空気流Eの一部は、環状光源17の回りを周回する空気流Fや環状光源17と交差するようにその内側を通過する空気流Gとなる。環状光源17の回りを周回し、また、環状光源17と交差した空気流は、最終的に第1の空気流Cと合流し殺菌室15の外部へ排出される。
The air flow B flowing into the
一方、空気流出口15bを介して高速で殺菌室15の外部へ排出された高速の空気流Hは、第3の風向制御板22及び第4の風向制御板23によってその向きが変えられた後、排気口16を介して高速の空気流Iとして循環型空気殺菌装置の外部へ排出される。
On the other hand, the high-speed air flow H discharged to the outside of the
このように、本実施形態によれば、流速の遅い第2の空気流の一部が、ランプ管壁をなめるように環状光源17の回りを周回する空気流Fや環状光源17とランプ管壁をなめるように交差してその内側を通過する空気流Gとなることにより、環状光源17の近傍の強力なUV-C紫外線がより長時間にわたって照射される。例えば、これら空気流は、1秒間あたり、平均で20mW/cm2の254nmのUV-C紫外線を受ける。その結果、細菌やウィルスの滅菌効果及び不活性化効果がより強力となり、ほぼ99.99%の不活化が可能となる。前にも述べたが、殺菌室15内に、分岐部18及び方向変換部19を設けるのみで、このような空気流の制御を行っているため、装置構成が簡単となり、安価に製造することができる。さらに、このような分岐部18及び方向変換部19によって空気流を制御することにより、風切り音が小さくなるので、装置の運転音を低くすることが可能である。また、第1の空気流Cは高速であり空気流出口15bを介して殺菌室15から外部へ、さらに、排出口16を介して循環型空気殺菌装置の外部へ空気流Iとして高速で排出されるため、この循環型空気殺菌装置が設置された室内の循環効果が向上する。
As described above, according to the present embodiment, a part of the second air flow having a slow flow velocity is transmitted to the air flow F that circulates around the annular
なお、本発明の循環型空気殺菌装置における、殺菌室15の形状及び大きさ、環状光源17の位置、形状及び寸法、突出部18の位置、形状及び寸法、突出部18の第1の傾斜面18b及び第2の傾斜面18cの角度及び傾斜形状、方向変換部19の位置、形状及び寸法、方向変換部19の傾斜面19b及び案内面19cの角度及び傾斜形状、空気流入口15a及び空気流出口15bの位置、形状及び寸法、環状光源17と突出部18及び方向変換部19との相対位置及び相対寸法等は、上述した実施形態の例に限定されるものではなく、種々の態様が適用可能であることは言うまでもない。
In the circulating air sterilizer of the present invention, the shape and size of the
本発明の循環型空気殺菌装置について、ウィルス不活性化効果を実験により確認した。 The virus inactivation effect of the circulating air sterilizer of the present invention was confirmed through experiments.
即ち、図1の実施形態に示す循環型空気殺菌装置を用い、日本電機工業会の規定する空気清浄機の浮遊ウィルス不活性化試験方法(JEM1467)に準拠して試験を行った。この試験は、専門の試験機関により行われ、試験ウィルスとしてインフルエンザAウィルス(H3N2型)噴霧した閉鎖空間に本循環型空気殺菌装置を設置し、0分、20分、40分、及び60分それぞれ作動させた際のウィルス力価を定量的に測定した。試験チャンバのサイズは23m3であった。試験は、試験機関の標準的な手順に基づいて行われた。試験チャンバ内の温度平均値は21.0℃、湿度平均値は73%であった。 That is, using the circulating air sterilizer shown in the embodiment of FIG. 1, a test was conducted in accordance with the air purifier airborne virus inactivation test method (JEM1467) specified by the Japan Electrical Manufacturers Association. This test was conducted by a specialized testing organization, and the circulating air sterilizer was installed in a closed space sprayed with influenza A virus (H3N2 type) as the test virus. The virus titer during operation was quantitatively measured. The size of the test chamber was 23 m3 . The test was conducted according to the testing laboratory's standard procedures. The average temperature inside the test chamber was 21.0°C, and the average humidity was 73%.
試験測定結果からTCID50法によりウィルス感染価を算出した。その算出結果を表1に示す。
表1より、インフルエンザAウィルス(H3N2型)に対する本発明の循環型空気殺菌装置の感染価減少値は、運転時間20分で、2.50-0.66(logTCID50/mL)=1.84(logTCID50/mL)となるため98.55%の減少値であり、運転時間40分で、2.50-0.00(logTCID50/mL)=2.54(logTCID50/mL)となるため99.68%の減少値であり、運転時間60分で、2.50-0.00(logTCID50/mL)=2.54(logTCID50/mL)となるため99.68%の減少値であった。 From Table 1, the infectious value reduction value of the circulating air sterilizer of the present invention against influenza A virus (H3N2 type) is 2.50 - 0.66 (logTCID 50 /mL) = 1.84 at 20 minutes of operation time. (logTCID 50 /mL), which is a decrease of 98.55%, and after 40 minutes of operation time, it becomes 2.50 - 0.00 (logTCID 50 /mL) = 2.54 (logTCID 50 /mL). Therefore, the reduction value is 99.68%, and after 60 minutes of operation time, 2.50 - 0.00 (logTCID 50 /mL) = 2.54 (logTCID 50 /mL), so the reduction value is 99.68%. Met.
このように、本発明の循環型空気殺菌装置によれば、噴霧20分後には、インフルエンザAウィルスの減少値が98.55%となり、噴霧40分以降には、減少値が検出限界に近い99.68%となることが実証された。試験チャンバのサイズが23m3であるため、一般的な介護施設などの一人部屋(6畳間)における本発明の循環型空気殺菌装置によるインフルエンザウィルスの不活性化効果は非常に高いことが分かる。新型コロナウィルスのUV-C耐性がインフルエンザAウィルスのUV-C耐性より比較的低いため、本発明の循環型空気殺菌装置によれば、新型コロナウィルスの減少値が噴霧20分後には99.9%以上となるものと推測できる。 Thus, according to the circulating air sterilizer of the present invention, the reduction value of influenza A virus is 98.55% after 20 minutes of spraying, and after 40 minutes of spraying, the reduction value is 99%, which is close to the detection limit. .68%. Since the size of the test chamber is 23 m 3 , it can be seen that the circulating air sterilizer of the present invention has a very high effect of inactivating influenza viruses in single-person rooms (6 tatami rooms) such as in general nursing care facilities. Since the UV-C resistance of the new coronavirus is relatively lower than that of influenza A virus, according to the circulating air sterilizer of the present invention, the reduction value of the new coronavirus is 99.9 after 20 minutes of spraying. % or more.
図6は本発明の他の実施形態の循環型空気殺菌装置について側面カバーを外して側面方向から見た状態を示している。 FIG. 6 shows a circulating air sterilizer according to another embodiment of the present invention as viewed from the side with the side cover removed.
本実施形態の循環型空気殺菌装置は、図1~図5に示した実施形態の循環型空気殺菌装置の殺菌室17内に脱臭用フィルタ24を追加したものであり、脱臭用フィルタ24を追加したことを除いて、本実施形態の構成及び作用効果は図1~図5に示した実施形態の場合と全く同様である。従って、本実施形態において、同一部分の詳細な説明は省略し、同一の構成要素については同一の参照番号を使用している。
The circulating air sterilizer of this embodiment has a
図6に示すように、本実施形態の循環型空気殺菌装置において、殺菌室15の空気流出口15bの上流には、脱臭用フィルタ24が設けられている。具体的には、本実施形態において、脱臭用フィルタ24は、方向変換部19の頂辺19aと、突出部18の第2の傾斜面18cとの間に架設されており、これによって第1の空気流がこの脱臭用フィルタ24を通過するように構成されている。さらに、環状光源17からのUV-C紫外線がこの脱臭用フィルタ24に照射されるように構成されている。
As shown in FIG. 6, in the circulating air sterilizer of this embodiment, a
脱臭用フィルタ24は、活性炭ハニカム構造を有する矩形板状のフィルタであり、その多孔質構造により、通過する空気の臭い原因物質を吸収する。吸収した臭い原因物質は、照射されるUV-C紫外線によって殺菌される。脱臭用フィルタ24として、活性炭ハニカムに、例えばTiO2等の光触媒がコーティングされたものを用いても良い。光触媒がコーティングされていれば、UV-C紫外線によって光触媒が活性化され、臭い原因物質の分解効果がより向上する。活性炭ハニカムに代えて、セラミックハニカム構造を有する矩形板状のフィルタを用いても良い。即ち、活性炭ハニカム、光触媒付活性炭ハニカム、セラミックハニカム又は光触媒付セラミックハニカム等のハニカム構造を有する矩形板状のフィルタを用いても良い。ハニカム構造として、孔が板面に対して垂直な垂直孔ハニカムを用いても良いし、孔が板面に対して傾斜している傾斜孔ハニカムを用いても良い。
The
ハニカム構造の脱臭用フィルタ24を用いることにより、約50%程度の開口率を得ることができ、その結果、高速の第1の空気流を、流速を大幅に低下させずに通過させることができる。なお、ハニカム構造の孔の軸方向が空気流の方向と平行となるように構成すれば、空気流に対する抵抗が小さくなり、流速の低下は小さくなる。また、ハニカム構造による開口率を調整することによって、低速の第2の空気流の流速をさらに遅くし、滅菌効果又は不活性化効果をより高めることが可能となる。
By using the honeycomb-structured
上述したように、脱臭用フィルタ24はハニカム構造を有しており、このハニカム構造が環状光源17からのUV-C紫外線に効率良く照射される位置に設けられていることが望ましい。ハニカムに光触媒がコーティングされている場合には、その光触媒にUV-C紫外線に効率良く照射される位置及び角度で脱臭用フィルタ24が取付けられていることが望ましい。また、ハニカムの内面に光触媒がコーティングされている場合には、その内面にもUV-C紫外線が入り込むように構成すれば、殺菌効果が最大となる。
As described above, the
本実施形態の循環型空気殺菌装置は、図1~図5に示した実施形態の場合と同様の作用効果を有しており、さらに、脱臭用フィルタ24を備えることによって、細菌やウィルスが滅菌及び不活性化された空気中に残存する臭い原因物質が吸収され、UV-C紫外線によって殺菌され、光触媒がコーティングされている場合には、UV-C紫外線によってその光触媒が活性化されて臭い原因物質の分解が促進されるという効果をも有している。
The circulating air sterilizer of this embodiment has the same effects as those of the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, and is further provided with a
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。 All of the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to limit the present invention, and the present invention can be implemented in various other modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.
10 筐体
10a 吸気口カバー
10b 排気口カバー
11 キャスタ
12 吸気口
13 エアフィルタ
14 送風ファン
15 殺菌室
15a 空気流入口
15b 空気流出口
15c 内壁面
16 排気口
17 環状光源
17a 石英ガラス管
17b 励磁巻線
18 突出部
18a、19a 頂辺
18b 第1の傾斜面
18c 第2の傾斜面
19 方向変換部
19b 傾斜面
19c 案内面
20 第1の風向制御板
21 第2の風向制御板
22 第3の風向制御板
23 第4の風向制御板
24 脱臭用フィルタ
10
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