JPWO2019193825A1 - 殺菌装置およびそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

取り込んだ空気または水を供給する供給口と、供給口から供給された空気または水を排出する排出口とを有し、供給口と排出口との間に設置され、空気または水が通過する流路が形成された流路体と、供給口と排出口との間に設置され、紫外線光源と、紫外線光源から出射された紫外線を反射する反射部とを有し、流路を流れる空気または水に紫外線を照射して殺菌処理を行う紫外線照射部と、紫外線照射部と供給口との間に設置された流路断面積縮小部と、を備え、流路断面積縮小部は、流路の一部を遮蔽して流路の断面積を縮小させる開閉可能な遮蔽体を備え、流路断面積縮小部を通過した流れにより反射部上のほこりまたは汚れを除去する。これにより、紫外線反射材に付着したほこりまたは汚れを容易に除去することができる。

Description

本発明は、空気中または水中の細菌、カビ、ウイルスなどの浮遊微生物等を処理対象物とする紫外線殺菌装置およびそれを用いた空気調和機に関するものである。

２００〜３５０ｎｍの波長を有する紫外線（ＵＶ）は、細菌の原形質である核酸に作用してＤＮＡの複製を阻害し、増殖能力を奪うだけでなく、細胞質または細胞膜の形成物質であるタンパク質などを破壊して細菌を死滅させる作用を有することが知られている。そして、このような、紫外線を照射することにより、殺菌を行う紫外線殺菌装置が実用化されている。

特許文献１および特許文献２には、紫外線殺菌機能を備えた空気調和機が記載されている。特許文献１および特許文献２の空気調和機は、空気の通過する風路を内部に備えた筐体と、前記風路内に紫外線を照射する紫外線照射部とを備えている。風路の壁面には紫外線反射材が設けられており、紫外線を繰り返し反射させることで殺菌効率を高めている。

特開２０１４−１００２０６号公報 特開２０１３−２４０４８７号公報

しかしながら、空気調和機の稼働時間が経過すると、紫外線反射材にほこりまたは汚れが徐々に付着する。紫外線反射材にほこりまたは汚れが付着すると、紫外線が十分に反射されなくなることから、装置内の紫外線強度が低下し、殺菌効果が下がるという問題がある。また、ほこりまたは汚れは紫外線を散乱する作用があることから、散乱された紫外線が流路の開口部から外部へ漏洩し、開口部の周辺の部材を劣化させるという問題がある。そして、当該ほこりまたは汚れを除去するためには、装置を分解して清掃する等の大がかりなメンテナンスが必要であった。

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、紫外線反射材に付着したほこりまたは汚れを容易に除去することができる殺菌装置およびそれを用いた空気調和機を提供することを目的とする。

本発明に係る殺菌装置は、取り込んだ空気または水を供給する供給口と、前記供給口から供給された前記空気または水を排出する排出口とを有し、前記供給口と前記排出口との間に設置され、前記空気または水が通過する流路が形成された流路体と、前記供給口と前記排出口との間に設置され、紫外線光源と、前記紫外線光源から出射された紫外線を反射する反射部とを有し、前記流路を流れる前記空気または水に紫外線を照射して殺菌処理を行う紫外線照射部と、前記紫外線照射部と前記供給口との間に設置された流路断面積縮小部と、を備え、前記流路断面積縮小部は、前記流路の一部を遮蔽して前記流路の断面積を縮小させる開閉可能な遮蔽体を備え、前記流路断面積縮小部を通過した流れにより前記反射部上のほこりまたは汚れを除去するものである。

本発明によれば、流路断面積縮小部を用いて流路の断面積を縮小させて気流または水流の流速を高めることにより、紫外線反射材に付着したほこりまたは汚れを容易に除去することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機を示す概略構成図である。 図１の空気調和機が備える殺菌装置の風路断面積縮小部を風路側から見た概略構成図である。 図２の風路断面積縮小部の洗浄動作時の状態を示す概略構成図である。 図１の空気調和機における殺菌装置の殺菌動作時の状態を示す概略構成図である。 図１の空気調和機が備える殺菌装置の洗浄動作時の状態を示す概略構成図である。 図１の空気調和機が備える殺菌装置における紫外線照射部の概略構成を示す説明図である。 図６のＡ−Ａ線に沿った紫外線照射部の概略断面図である。 図７の紫外線照射部が備える反射板の形状を例示する説明図である。 光の入射角及び反射角に関する説明図である。 図８に例示する反射板に対して紫外線が垂直に入射する場合の、平坦面に対する反射面の傾斜角度を説明する模式図である。 図８に例示する反射板から紫外線が垂直に反射する場合の、平坦面に対する反射面の傾斜角度を説明する模式図である。 図６に示す反射部の断面形状である多角形の一辺を構成する反射板に対して垂直に入射した紫外線を、特定の一辺を構成する反射板へ反射させるために必要な傾斜角度を説明する模式図である。 図６に示す反射部の断面形状である多角形の一辺を構成する反射板から、特定の一辺を構成する反射板へ、紫外線を垂直に反射させるために必要な傾斜角度を説明する模式図である。 紫外線光源からの距離と紫外線の強度との関係図である。 図１の空気調和機における反射部と管内壁面との位置関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和機を示す概略構成図である。 図１６の空気調和機が備える殺菌装置における紫外線検出値の経時変化を示した図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和機を示す概略構成図である。 図１８の空気調和機が備える殺菌装置における光検出部の経時変化を示した図である。 本発明の実施の形態４に係る空気調和機を示す概略構成図である。 図２０の空気調和機が備える殺菌装置における風路断面積縮小部の洗浄動作時の状態を示す概略構成図である。 図２１に示す風路断面積縮小部を風路側から見た概略構成図である。 本発明の実施の形態４に係る空気調和機の変形例を示す概略構成図である。 図２３の空気調和機が備える殺菌装置における風路断面積縮小部の洗浄時の状態を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態５に係る空気調和機が備える殺菌装置の概略構成図である。 図２５の空気調和機が備える殺菌装置における風路断面積縮小部の洗浄動作時の状態を示す概略構成図である。 図２６に示す風路断面積縮小部を風路側から見た概略構成図である。 本発明の実施の形態６に係る空気調和機を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態７に係る空気調和機における殺菌装置の殺菌動作時の状態を示す概略構成図である。 図２９の空気調和機が備える殺菌装置における付着した汚れを分析した結果を示す図である。 図２９の空気調和機における殺菌装置の殺菌動作時の状態を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態８に係る空気調和機における殺菌装置の殺菌動作時の状態を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態９に係る空気調和機における殺菌装置の殺菌動作時の状態を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１０に係る殺菌装置の殺菌動作時の状態を示す概略構成図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。すなわち、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能である。また、そのような変更を伴う殺菌装置およびそれを用いた空気調和機も本発明の技術思想に含まれる。さらに、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。加えて、ウイルスは細菌ではないため、ウイルスに関しては「殺菌」ではなく「不活化」が正しい表現である。しかしながら、本発明では便宜上ウイルスに関しても「殺菌」という表現を用いている。

実施の形態１．
＜空気調和機１の構成＞
図１を参照しながら、本発明の実施の形態１に係る殺菌装置１００を用いた空気調和機１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機１を示す概略構成図である。
図１に示すように、空気調和機１は、空気を給気する給気口６と、給気口６から給気された空気が通過する風路７と、風路７を通過した空気を排気する排気口８が設けられた管状の筐体３を有している。管状の筐体３は、給気口側の管３ａ及び排気口側の管３ｂを有する。また、空気調和機１は、給気口６と排気口８との間に設置され空気を殺菌する紫外線照射部４を有している。さらに、空気調和機１は、給気口６と紫外線照射部４との間に設置され、風路７の断面積を調節可能な風路断面積縮小部５と、給気口６から排気口８へ向かう空気の流れを生成する送風装置２と、を有している。給気口６から給気された空気は風路７に流入し、風路７の途中に設置された風路断面積縮小部５および紫外線照射部４を通って排気口８から排出される。図１の矢印９、１０は、それぞれ管３ａ、３ｂ内における空気の流れる方向を示している。ここで、給気口６から排気口８へ向かう方向を排気方向とする。

紫外線照射部４は、紫外線光源２１と、前記風路７の壁面に設置され前記紫外線光源２１から出射された紫外線を反射する反射板２２とを有し、風路７を流れる空気に紫外線を照射して殺菌処理を行う。紫外線照射部４の詳細については後述する。

ここで、本実施の形態１における空気調和機１の場合、給気口６を取り込んだ空気または水を供給する供給口として利用する。また、この空気調和機１は、給気口６から給気された空気または水が通過する風路７を流路として利用する。また、この空気調和機１は、風路７を通過した空気または水を排気すなわち排出する排気口８を排出口として利用する。さらに、この空気調和機１は、これら供給口としての給気口６、流路としての風路７及び排出口としての排気口８を有する流路体である筐体３を風路体として利用する。そして、この空気調和機１は、給気口６と排気口８との間に設置される紫外線照射部４と、給気口６と紫外線照射部４との間に設置され、風路７の断面積を調節可能な風路断面積縮小部５と、を殺菌装置１００として機能させる。この場合、紫外線照射部４は、紫外線光源２１から出射された紫外線を反射する反射部としての反射板２２とを有し、風路７を流れる空気または水に紫外線を照射して殺菌処理を行う。

風路断面積縮小部５の構成について説明する。図２は、図１の空気調和機１が備える殺菌装置１００の風路断面積縮小部５を風路側から見た概略構成図である。図２に示すように、風路断面積縮小部５は、筐体３内の風路７の直径に合わせて同心円上に開口部１１ａを有するドーナッツ状の筐体１１を有する。筐体１１には、筐体１１の外周に沿って回転可能なリング１２が設けられ、リング１２には１２個のカム１３が設置されている。また、開口部１１ａの周囲には、軸１６を中心に回転可能な平板状の１２枚のブレード１４が取り付けられる。なお、図２では理解し易いように、遮蔽体である複数のブレード１４のうちの１枚のみを図示しているが、実際には１２枚のブレード１４が設置されている。また、図２の矢印は、リング１２の回転方向１８を表している。

ブレード１４には、スリット１５が形成されている。各ブレード１４はそれぞれ対応するカム１３と接触しており、リング１２の回転動作に伴うカム１３の移動に合わせて、軸１６を中心として回転する。またブレード１４とカム１３とはバネ１７を介して接続されている。

図３は、図２の風路断面積縮小部５の洗浄動作時の状態を示す概略構成図である。図３は、風路断面積縮小部５においてブレード１４を閉じた状態を示している。図２に示した風路断面積縮小部５において、リング１２を回転方向１８に回転させると、カム１３も回転方向１８に移動し、それに伴い各ブレード１４が軸１６を中心に回転する。そして、図３に示すように、１２枚のブレード１４が開口部１１ａ上で折り重なり、風路７のうち少なくとも周縁部に位置するスリット１５を除いて開口部１１ａを遮蔽する。

図４は、図１の空気調和機１における殺菌装置１００の殺菌動作時の状態を示す概略構成図である。図４は、風路断面積縮小部５のブレード１４を開いた状態の空気調和機１を側面から見て示している。図４に示すように、ブレード１４を開いたとき、ブレード１４は開口部１１ａの外側に配置されているため、開口部１１ａは全開となっている。すなわち、風路７の断面積が縮小されていない状態である。

風路断面積縮小部５は、開口部１１ａの外周と、紫外線照射部４の反射板２２の反射面とが嵌合するように構成される。また、風路断面積縮小部５は、ブレード１４を閉じた状態において、反射板２２に対応する位置にスリット１５が配置されるように、スリット１５の位置を設定する。すなわち、スリット１５を通過いた気流が、反射板２２の表面に吹き付けるように構成されている。

図５は、図１の空気調和機１が備える殺菌装置１００の洗浄動作時の状態を示す概略構成図である。図５は、風路断面積縮小部５のブレード１４を開いた状態の空気調和機１を側面から見て示している。図５に示すように、ブレード１４を閉じたとき、ブレード１４は開口部１１ａの内側に配置される。これにより、開口部１１ａがスリット１５を残して遮蔽され、気流はスリット１５を介してのみ流れる。すなわち、風路７の断面積が図４の状態よりも縮小された状態である。このように、風路断面積縮小部５は、風路７の一部を遮蔽して風路７の断面積を縮小させる開閉可能な遮蔽体としてのブレード１４を備えている。

次に、紫外線照射部４について説明する。図６は、図１の空気調和機１が備える殺菌装置１００における紫外線照射部４の概略構成を示す説明図である。図７は、図６のＡ−Ａ線に沿った紫外線照射部４の概略断面図である。図８は、図７の紫外線照射部４が備える反射板２２の形状を例示する説明図である。

図６に示すように、紫外線照射部４は、出射した紫外線に基づく膜状の殺菌光線膜を生成する殺菌光線膜生成部を備えている。具体的に、空気が流入する流入口２４と、流入口２４から流入した空気が流出する流出口２５と、を接続する筒状筐体２３を有している。すなわち、筒状筐体２３は、流入口２４と流出口２５とにより、両側面が開口した形状となっている。また、図６及び図７に示すように、紫外線照射部４は、筒状筐体２３の外周部に設置された紫外線光源２１と、筒状筐体２３の内面に設置され、紫外線を反射する反射板２２と、を有している。ここで、流入口２４から流出口２５へ向かう方向を流出方向とする。紫外線照射部４は、流出方向が排気方向と同じ方向となるように筐体３に設置されている。すなわち、流出方向及び排気方向は、図６に示す空気の進行方向Ｄａと同一の方向である。以降では、排気方向及び流出方向に垂直な平面に沿う断面の形状を、単に「断面形状」という。また、断面形状は、筒状筐体２３の軸長方向の流入口２４側から見た前面視に相当する。なお、本実施の形態１では、図６に示すように、空気の進行方向Ｄａに沿った紫外線照射部４の厚みｄが１ｃｍとなっている。

図６及び図７の破線矢印２６は、紫外線光源２１から出射され反射板２２で反射される紫外線の光束及びその進行方向を示している。図６の破線矢印２６は、紫外線の光束の光軸及びその進行方向を簡略化して例示したものである。図７の破線矢印２６は、紫外線の光束及びその進行方向を例示したものである。ここで、紫外線光源２１は、紫外線の光束、すなわち光の束を出射するものであるが、以降では、紫外線光源２１が出射する紫外線の光束を、単に「紫外線」ともいう。

筒状筐体２３は、筒状筐体２３の軸長方向の流入口２４側から見た前面視である断面形状が正十二角形となっている。紫外線光源２１は、筒状筐体２３の外周部に設置されている。より具体的に、紫外線光源２１は、筒状筐体２３の断面形状である正十二角形の一辺に相当する位置に設置されている。紫外線光源２１は、１つ以上の紫外線発光素子（図示せず）を有しており、流出方向に垂直で且つ筒状筐体２３の内側に向かう方向に紫外線を出射するものである。本実施の形態１における紫外線光源２１は、波長２５４ｎｍの平行光線を５Ｗ／ｃｍ^２で出射することができるコリメートレンズを設置したＵＶ−ＬＥＤ光源である。

反射板２２は、断面形状が正十二角形である筒状筐体２３の内面に設置され、断面形状が正十二角形の環状を成すように形成されている。反射板２２は、紫外線を反射する面である表面の少なくとも一部の形状がプリズム形状となっており、紫外線光源２１から出射された紫外線を流出方向に垂直な平面上において、つまり、筒状筐体２３の径方向に沿って複数回反射するものである。ここで、紫外線が反射される「流出方向に垂直な平面」は、平行光線となって出射される紫外線の光束に応じた厚みをもつものとする。

反射板２２は、紫外線を反射する複数の反射板２２Ａ〜２２Ｊを有している。複数の反射板２２Ａ〜２２Ｊは、それぞれ、反射板２２の断面形状である正十二角形の各辺を構成するものである。すなわち、図３に示すように、複数の反射板２２Ａ〜２２Ｊが、反射板２２の断面形状である正十二角形のうちの十一の辺の位置に配置され、反射板２２Ｆの紫外線光源２１側の端部と反射板２２Ｇの紫外線光源２１側の端部とを結ぶ線分が残りの一辺となっている。以下、複数の反射板２２Ａ〜２２Ｊを総称するとき、又は複数の反射板２２Ａ〜２２Ｊのうちの何れか一つを指すときは、単に「反射板２２」ともいう。

図８に示すように、反射板２２は、筒状筐体２３の内面に沿う平坦部材２７と、平坦部材２７の内面側に位置する反射部材２８と、を有している。つまり、反射板２２は、薄板状の平坦部材２７と、プリズム形状の表面を有する反射部材２８とが、一体的に形成されたものである。

平坦部材２７は、筒状筐体２３の内面に対向する面である平坦面２７ａが平坦になっている。また、反射部材２８の断面形状は、平坦面２７ａに対して傾斜角αだけ傾いた斜辺をもつ直角三角形が隣接して並んだ形状であり、当該斜辺に相当する面が紫外線を反射する反射面２８ａとなっている。複数の反射板２２Ａ〜２２Ｊのそれぞれの傾斜角αは、紫外線が筒状筐体２３内部の全域に亘って広く飛び交うように予め設定される。本実施の形態１では、複数の直角三角形を隣接させて並べた断面形状をもつ反射部材２８の表面形状をプリズム形状という。

ここで、反射板２２の平坦面２７ａに対する反射面２８ａの傾斜角α及び傾斜方向について具体的に説明する。筒状筐体２３の内面には、紫外線光源２１に対向する位置に反射板２２Ａが設けられており、そこから時計回りに反射板２２Ｂ〜２２Ｋが設けられている。紫外線光源２１は、出射する紫外線が反射板２２Ａに対して垂直に照射されるように配置されている。なお、紫外線照射部４の断面形状は正十二角形であるため、それぞれの反射板２２には対向する反射板２２が存在する。

図７に示すように、反射板２２Ａ、反射板２２Ｇ、反射板２２Ｉ、及び反射板２２Ｊは、傾斜角αが１５°で右上がりとなるようにプリズム形状が形成されている。また、反射板２２Ｂ、反射板２２Ｃ、反射板２２Ｅ、反射板２２Ｋは、傾斜角αが１５°で左上がりとなるようにプリズム形状が形成されている。反射板２２Ｄは、傾斜角αが７．５°で右上がりとなるようにプリズム形状が形成されている。反射板２２Ｈは、傾斜角αが７．５°で左上がりとなるようにプリズム形状が形成されている。反射板２２Ｆは平面となっている。

図９は、光の入射角及び反射角に関する説明図である。図１０は、図８に例示する反射板２２に対して紫外線が垂直に入射する場合の、平坦面２７ａに対する反射面２８ａの傾斜角度を説明する模式図である。図１１は、図８に例示する反射板２２から紫外線が垂直に反射する場合の、平坦面２７ａに対する反射面２８ａの傾斜角度を説明する模式図である。

図９に示すように、光は、空気中を通過して金属板などで反射される際、入射光７１の入射角と反射光７２の反射角とは等しいという、反射の法則が成り立つ。図９では、入射角及び反射角の角度を「β」として示す。入射角と反射角とは、それぞれの光の進行方向と反射面２８ａの垂線である法線７３との間の角度として定義される。

図１０に示すように、傾斜角αをとると、紫外線が反射板２２の平坦面２７ａに対して垂直に入射した場合、傾斜角αと入射角及び反射角とが等しくなる。このため、反射させたい方向に応じた反射角と同じ傾斜角αをもつ反射面２８ａを形成し、平坦面２７ａに対して垂直に紫外線を入射させることで、入射光７１に対する反射光７２の進行方向を制御することができる。

また、図１１に示すように、紫外線を反射板２２の平坦面２７ａに対して垂直に反射させたい場合は、平坦面２７ａに垂直な反射光７２に応じた反射角と同じ傾斜角αをもつ反射面２８ａを形成する。そして、反射面２８ａに対し、傾斜角αと同じ入射角となるように紫外線を入射させることにより、入射光７１に対する反射光７２の進行方向を制御することができる。

図１２は、図６に示す反射板２２の断面形状である多角形の一辺を構成する反射板２２に対して垂直に入射した紫外線を、特定の一辺を構成する反射板２２へ反射させるために必要な傾斜角度を説明する模式図である。図１２では、紫外線が発生する点を光束発生点ｓとして例示し、光束発生点ｓから出射した紫外線が入射して反射する反射板２２Ａ上の点を光束反射点ａとして例示する。また、図１２では、光束反射点ａで反射した紫外線が到達して反射する点のうち、反射板２２Ｅ上の点を光束反射点ｅとして例示し、反射板２２Ｆ上の点を光束反射点ｆとして例示する。加えて、図１２では、反射板２２の断面形状である正十二角形の中心を中心部ｍとして示す。図１２を参照して、ある一つの反射板２２に、紫外線が垂直に入射した際、入射した紫外線を他の一つの反射板２２に反射させるために必要な傾斜角度について説明する。

まず、反射板２２Ａに対して垂直に紫外線が入射し、時計回り五つ目の反射板２２Ｆに反射させることについて説明する。図８に示すとおり、光束発生点ｓと光束反射点ａと中心部ｍとを結んだ三角形は、ｍｓ間の長さとｍａ間の長さとが正十二角形の頂点を結んだ円の半径となり等しいため、角ｓｍａが１５０°の二等辺三角形となる。そのため、角ｍａｓの角度は１５°となる。

反射板２２Ａに垂直に入射した紫外線を反射板２２Ｆに反射させる場合、入射角および反射角を足し合わせた角度を角ｍａｓとする必要があるため、入射角および反射角は７．５°となる。よって、紫外線照射部４は、傾斜角７．５°で右上がりの反射面２８ａをもつ反射板２２Ａを設置することで、反射板２２Ａに垂直に入射した紫外線を反射板２２Ｆに反射させることができる。

次に、反射板２２Ａに対して垂直に紫外線が入射し、時計回り四つ目の反射板２２Ｅに反射させる場合について説明する。図８に示すとおり、中心部ｍと光束反射点ａと光束反射点ｅとを結んだ三角形は、ｍａ間の長さとｍｅ間の長さとが正十二角形の頂点を結んだ円の半径となり等しいため、角ｅｍａが１５０°の二等辺三角形となる。そのため、角ｍａｅは、１５°と算出される。

反射板２２Ａに垂直に入射した紫外線を反射板２２Ｅに反射させる場合、角ｓａｍである入射角と、角ｍａｅである反射角とは、それぞれ１５°となる。よって、紫外線照射部４は、傾斜角１５°で右上がりの反射面２８ａをもつ反射板２２Ａを設置することで、反射板２２Ａに垂直に入射した紫外線を反射板２２Ｅに反射させることができる。

図１３は、図６に示す反射板２２の断面形状である多角形の一辺を構成する反射板２２から、特定の一辺を構成する反射板２２へ、紫外線を垂直に反射させるために必要な傾斜角度を説明する模式図である。図１３には、図１２と同様に、光束発生点ｓ、光束反射点ａ、光束反射点ｅ、及び中心部ｍを示す。また、図１３では、光束反射点ｅで反射した紫外線が到達して反射する反射板２２Ｊ上の点を光束反射点ｊとして例示する。

ここで、図１３を参照して、ある一つの反射板２２に紫外線が入射した際、入射した紫外線を他の一つの反射板２２に対して垂直に反射させるために必要な傾斜角度について説明する。ここで、正十二角形の中心の角度である３６０°を、多角形の角数である１２で等分した中心角度は３０°である。そのため、正十二角形において、ある一辺と、そこから時計回りに六つ目の一辺とは、必ず平行線となり、対向する。よって、ある一辺から紫外線が垂直に反射すると、反射した紫外線は、必ず、正十二角形の対向する反射板２２の平坦面２７ａに垂直に入射される。よって、図９を参照して、反射板２２Ａからの紫外線が反射板２２Ｅに入射し、入射した紫外線が、反射板２２Ｅから平坦面２７ａに垂直な方向へ反射し、正十二角形における対向面に位置する反射板２２Ｊに入射することについて説明する。

図１３に示すように、中心部ｍと光束反射点ａと光束反射点ｅとを結んだ三角形は、ｍａ間の長さとｍｅ間の長さとが正十二角形の頂点を結んだ円の半径となり等しいため、角ｅｍａが１５０°の二等辺三角形となる。そのため、角ａｅｍは、１５°と算出される。また、中心部ｍと光束反射点ｅと光束反射点ｊとを結んだ三角形は、ｍｅ間の長さとｍｊ間の長さとが正十二角形を頂点とする円の半径となり等しいため、角ｊｍｅが１５０°の二等辺三角形となる。そのため、角ｍｅｊは、１５°と算出される。

反射板２２Ａで反射した後、反射板２２Ｅにおいて平坦面２７ａに対して垂直に反射した紫外線を、正十二角形における対向面に位置する反射板２２Ｊに反射させる場合、角ｍｅａである入射角と、角ｍｅｊである反射角とは、それぞれ１５°となる。よって、紫外線照射部４は、傾斜角１５°で左上がりの反射面２８ａをもつ反射板２２Ｅを設置することで、反射板２２Ｅの平坦面２７ａに対して垂直に反射させた紫外線を、正十二角形の対向面に位置する反射板２２Ｊに入射させることができる。

以上の、入射角及び反射角に対する反射板２２の反射面２８ａの角度の算出方法を基本とし、本実施の形態１では、上述したとおり、各反射板２２がそれぞれ有する反射面２８ａの形状を、次のように作製する。
反射板２２Ａ、反射板２２Ｇ、反射板２２Ｉ、及び反射板２２Ｊは、傾斜角αが１５°で右上がりとなるプリズム形状とする。
反射板２２Ｂ、反射板２２Ｃ、反射板２２Ｅ、反射板２２Ｋは、傾斜角αが１５°で左上がりとなるプリズム形状とする。
反射板２２Ｄは、傾斜角αが７．５°で右上がりとなるプリズム形状とする。
反射板２２Ｈは、傾斜角αが７．５°で左上がりとなるプリズム形状とする。
反射板２２Ｆは、平面形状とする。

このように作製した反射板２２によれば、反射板２２Ａに対して垂直に紫外線を入射させることを起点として、すべての反射板２２で紫外線が径方向に沿って反射される。このとき、紫外線は、反射板２２Ａ、２２Ｅ、２２Ｊ、２２Ｃ、２２Ｈ、２２Ｄ、２２Ｉ、２２Ｂ、２２Ｇ、２２Ｋ、２２Ｆの順番に、径方向に沿って反射される。また、反射板２２Ｆの表面形状は平面形状であるため、反射板２２Ｋから垂直に入射する紫外線は、反射板２２Ｆにより全反射し、反射板２２Ｋに垂直に反射される。その後、入射角と反射角との関係から、紫外線は反射板２２Ｋ、２２Ｇ、２２Ｂ、２２Ｉ、２２Ｄ、２２Ｈ、２２Ｃ、２２Ｊ、２２Ｅ、２２Ａという逆の順番で反射し、さらに径方向に沿って反射を続ける。

つまり、紫外線照射部４では、反射板２２Ａに垂直に入射された紫外線が、図７に破線矢印２６で示す進行方向での反射と、破線矢印２６とは逆の進行方向での反射とを、交互に繰り返す。その結果、図７に示すように、紫外線照射部４の紫外線光源２１から出射された紫外線は、紫外線照射部４の空気が通過する面全面で反射される。このようにして、紫外線照射部４は、紫外線に基づく膜状の殺菌光線膜を生成する。すなわち、紫外線照射部４は、筒状筐体２３の内部において、紫外線に基づく膜状の殺菌光線膜を形成するため、流出方向に垂直な面全体で空気を殺菌することができる。つまり、紫外線照射部４によれば、紫外線を反射させない場合に比べて、筒状筐体２３内における紫外線の照射量が多くなるため、高い殺菌効果を得ることができる。

ところで、空気中の微生物は、咳、タン、又はほこり等に付着して浮遊しているが、紫外線照射部４内では、複数の角度に紫外線が反射しているため、付着物の陰が少なくなる。このため、紫外線照射部４では、より多くの微生物に紫外線が照射され、効率的に空気を殺菌することができる。

図１４は、紫外線光源２１からの距離と紫外線の強度との関係図である。光の強度は、点光源で光が発散放出される場合、逆２乗の法則に従い減衰する。一方、指向性の強い平行光線は、発散することなく、照射面積が等しく進行するため、強度が減衰しにくい。

この点、紫外線照射部４は、紫外線光源２１が、コリメートレンズを介し、指向性の強い平行光線として紫外線を出射するため、図１４に実線で示すグラフＬのように、紫外線の強度の減衰を抑制することができる。すなわち、紫外線照射部４の反射板２２で反射される紫外線は、反射により照射強度の低下が起こるだけで、空気中を通過しても強度をほとんど減衰させずに進行する。よって、紫外線が、紫外線照射部４の反射板２２の内面全体に照射され、その強度は、反射回数に従って、出射時の強度よりも増大する。その結果、紫外線照射部４の筒状筐体２３の内部全体において、紫外線の強度が反射回数に従って増大し、空気中に含まれる微生物の殺菌効率を高めることができる。なお、仮に、紫外線光源２１が、コリメートレンズ等を装着していなければ、図１４に破線で示すグラフＮのように、紫外線の強度が逆２乗の法則に従って減衰する。

本実施の形態１における紫外線照射部４は、紫外線照射部４の断面全面において紫外線を反射させるため、紫外線の照射量を増大させることができる。このため、紫外線照射部４に空気中に浮遊する微生物を通過させることで、効率よく空気を殺菌することができる。また、紫外線照射部４は、筒状筐体２３の側面の全面が開口しており、空気の進行方向Ｄａに対する開口面積が大きいため、紫外線照射部４による圧力損失を低減することができる。

さらに、紫外線照射部４の紫外線光源２１及び反射板２２は、紫外線が空気の進行方向Ｄａに対して垂直に出射し又は反射するように配置されているため、図６に示すように、紫外線の光軸は、空気の進行方向Ｄａに対して垂直に出射し又は反射する。したがって、筒状筐体２３のように側面が開口している筐体であっても、紫外線光源２１から照射された紫外線が、空気の進行方向Ｄａに対して、紫外線照射部４の外に反射されることはなく、紫外線漏洩による部材の劣化及び人体への影響を考慮する必要がない。

加えて、紫外線照射部４は、空気の進行方向Ｄａにおける厚みｄが薄くなっているため、空気の進行方向Ｄａに対する紫外線照射距離が長くなることはないので、装置の大型化を防止しコンパクトな設計が可能となる。

また、図７及び図８に示すように、紫外線照射部４の反射板２２はプリズム形状を有しているため、空気中に浮遊するほこりなどが、反射板２２の流入口２４側のプリズム形状の断面端に衝突して付着する可能性がある。そのため、反射板２２の流入口２４側のプリズム形状の断面端は、防汚コーティングすることが望ましい。防汚コーティングとしては、例えば、変性ポリビニルアルコール及び架橋剤を含む塗料を用いたコーティング、又は、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレングリコール、及び架橋剤を含む塗料を用いたコーティングなどを採用することができる。

図１５は、図１の空気調和機１における反射板２２と管３ａ内壁面との位置関係を示す説明図である。図１５に示すように、紫外線照射部４の反射板２２の内径が、筐体３（管３ａ）の内径以上となるように構成してもよい。この場合、反射板２２のプリズム形状の凸部が、筐体３（管３ａ）の内壁面３０よりも内側に飛び出ないように構成されるため、反射板２２の流入口２４側のプリズム形状の断面端に、空気中に浮遊するほこりなどが衝突して付着する可能性が低くなる。このため、反射板２２の流入口２４側のプリズム形状の断面端へのほこりなどの付着を抑制することができる。また、反射板２２の流入口２４側のプリズム形状の断面端への空気の衝突が低減されるため、圧力損失を低減することができる。

紫外線光源２１について説明する。まず、紫外線の波長領域について説明する。光は、電磁波の一種であり、エネルギーをもつ。そのエネルギーは、下記式１から算出される。

式１において、Ｅは紫外線のエネルギーであり、ｈはプランク定数（６．６３×１０−３４Ｊ・ｓ＝４．１×１０−１５ｅＶ・ｓ）であり、νは紫外線の振動数であり、ｃは光の速さ（３．０×１０８ｍ／ｓ）であり、λは紫外線の波長である。図１３は、２００ｎｍから３５０ｎｍまでの波長別のエネルギーＥを示しており、波長λが長くなるに従い、電子一つあたりのエネルギーは減少する。

ところで、２００ｎｍから３５０ｎｍまでの波長を有する紫外線は、細菌の原形質である核酸に作用してＤＮＡの複製を阻害し、増殖能力を奪うことにより、微生物を殺菌する。また、２００ｎｍから３５０ｎｍまでの波長を有する紫外線は、細胞質及び細胞膜の形成物質であるタンパク質などを破壊して細菌を死滅させることにより、微生物を殺菌する。特に、波長２６０ｎｍ付近が最も殺菌効果が高い。

また、各波長の１ｅＶあたりの殺菌効果が高ければ、効率よく殺菌できているといえる。すなわち、微生物を殺菌する効果を有する紫外線波長領域は、２００ｎｍ〜３５０ｎｍであるといえ、紫外線光源２１が出射する紫外線としては、２００ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有するものを使用することができる。もっとも、望ましくは、消費エネルギーを抑えたうえで効率よく殺菌することができる２４０ｎｍ〜２９０ｎｍの波長を有する紫外線を使用するとよい。

紫外線光源２１に用いられる紫外線発光素子としては、微生物を殺菌する効果を有する２００ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する紫外線を照射する紫外線発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ）を使用することができる。望ましくは、紫外線発光素子が照射する紫外線の波長は、２４０ｎｍ〜２９０ｎｍであるとよい。

紫外線光源は、紫外線発光素子に加え、指向性が強い平行光線を照射する構造を有している。本実施の形態１では、指向性が強い平行光線を照射する構造として、紫外線発光素子の内側にコリメートレンズを配置した構造を採っているが、これに限らず、コリメートレンズの代わりに、例えばフレネルレンズを設けるようにしてもよい。また、光源の後ろに反射板を設ける構造にしてもよい。

紫外線発光素子及びコリメートレンズ等は、紫外線光源２１としてパッケージ化又はモジュール化されていてもよい。紫外線発光素子及びコリメートレンズ等をパッケージ化又はモジュール化することで、紫外線光源２１の簡単な設置が可能となる。

また、紫外線発光素子は、紫外線光源２１が設置された反射板２２の、空気の進行方向Ｄａに沿った辺と断面形状である正十二角形の一辺とからなる面全体から、紫外線の平行光線を出射することができるように、一つ以上配置する。

次に、表面がプリズム形状である反射板２２の作製方法について説明する。
まず、反射板２２のプリズム形状について説明する。図８に示すプリズム形状における各直角三角形の平坦面の長さである平均ピッチＡｐは、０．０１〜１０ｍｍであればよく、望ましくは０．１〜１０ｍｍである。

次いで、反射板２２の地材料に関して説明する。紫外線反射材とは、例えば波長２５０ｎｍ〜２７０ｎｍの紫外線、特に２６５ｎｍの紫外線に対する反射率が４０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上の材料を意味する。本発明で好適に使用できる紫外線反射材を例示すると、クロム（紫外線反射率：約５０％）、白金（紫外線反射率：約５０％）、ロジウム（紫外線反射率：約６５％）、炭酸マグネシウム（紫外線反射率：約７５％）が挙げられる。この他にも、炭酸カルシウム（紫外線反射率：約７５％）、酸化マグネシウム（紫外線反射率：約９０％）、及びアルミニウム（紫外線反射率：約９０％）などが挙げられる。併せて、これらの紫外線反射材に、メッキ法又は蒸着法などの表面処理を施せば、高い反射率の表面とすることができる。

また、アルミニウムは、加工性に優れているため、紫外線反射材として好適に使用することができる。さらに、アルミニウムの表面処理として、二酸化ケイ素ＳｉＯ_２またはフッ化マグネシウムＭｇＦ_２でのコーティングを行うことにより、アルミニウム材料の表面を保護し、ほこりまたは汚れが付着しにくくなる。

続いて、表面がプリズム形状である反射板２２の成形方法に関して説明する。まず、反射板２２の形状の金型を作製する。作製した金型の上に、空気の進行方向Ｄａに対する筒状筐体２３の厚みｄ程度の長さに切断した反射板２２の材料板を設置し、設置した材料板を、手曲げ、プレス、ロールベンダー、又はロールフォーミング（ロール成形）などの機械曲げによって加工する。そして、加工後の材料板を多面体状に折り曲げることで、反射板２２を形成することができる。また、反射板２２は、平均深さよりも厚みのある金属板を切削し、加工することにより形成してもよい。

さらに、反射板２２は、上記のような金属以外の材料を用いて、反射板２２と同形状の基材を成形した後、その表面に金属粉末ペーストを蒸着させて作製するようにしてもよい。この場合は、反射板２２の形状の金型を作製し、基材となる部材を、樹脂材料を用いて、プレス加工、射出成形、又は圧縮成形等により作成することができる。その後、基材の表層に、反射材となる金属粉末ペーストを蒸着させて、反射板２２を形成する。このように、樹脂材料と金属粉末ペーストの蒸着とを組み合わせて反射板２２を形成した場合は、金属板を用いるよりも材料費が安価となり、かつ金属材料よりも成形し易いという利点がある。

基材成形用の樹脂材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレタレート（ＰＥＴ）、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。また、反射板２２の基材は、上記以外のプラスチック材料である、フェノール樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いて成形されてもよい。さらに、反射板２２の基材は、この他、ポリイソプレン、ブタジエン等の合成ゴム、ナイロン、ビニロン、アクリル繊維、及びレーヨン等の合成繊維を用いて成形されてもよい。

なお、実施の形態１では、紫外線照射部４の断面形状、すなわち、筒状筐体２３の軸長方向の流入口２４側から見た前面視が正十二角形の場合について説明したが、これに限定されるものではない。紫外線が紫外線照射部４の断面全面に反射されるように、つまり、筒状筐体２３の径方向に沿って反射されるように反射板２２を配置する。そして、反射面２８ａの加工を行えば、紫外線照射部４の断面形状は、異なる頂点数をもつ正多角形、辺の長さが異なる多角形、又は内角が自由に設定された多角形であってもよい。

また、反射板２２の表面のプリズム形状として、平坦部材２７に対して傾斜角αだけ傾いた斜辺をもつ直角三角形が隣接して並んだ形状を例示したが、これに限らず、反射させたい反射板２２への紫外線の反射を実施できる形状であれば、他の形状を採用してもよい。さらに、本実施の形態１では、反射板２２の反射部材２８がプリズム形状である場合を例示したが、これに限らず、各反射部材２８の反射面２８ａが、それぞれ、平坦部材２７の平坦面２７ａ対して設定された角度だけ傾斜するように形成してもよい。つまり、反射部材２８の断面形状は、平坦部材２７に対して傾斜角αだけ傾いた斜辺をもつ一つの直角三角形の形状であってもよい。また、プリズム形状である必要もなく、紫外線平行光線の紫外線照射部４の内部で反射を実施できれば、単なる平板のミラーであってもよい。

実施の形態１では、１つの紫外線光源２１が配置された構造を例示したが、これに限らず、紫外線照射部４は、複数の紫外線光源２１を設置して構成してもよい。かかる場合、各紫外線光源２１は、一定の間隔を隔てて設置するとよい。このように、紫外線照射部４に紫外線光源２１を複数設置すれば、出射強度が高まり、殺菌効果を増大させることができる。また、本実施の形態１では、紫外線光源２１を対向する反射板２２に対して紫外線を垂直に出射する構造について説明したが、本発明はこれに限ることはない。例えば、筒状筐体２３の内側において紫外線が反射を繰り返すように、反射板２２のプリズム形状を設計できれば、紫外線光源２１が反射板２２Ａ以外の反射板２２へ紫外線を照射するように構成してもよい。

また、実施の形態１では、紫外線照射部１０ｄの、空気の進行方向Ｄａに対する厚みｄ、つまり各紫外線照射部４、１０ｃ、及び１０ｄで生成する紫外線に基づく膜状の殺菌光線膜の厚みが１ｃｍである場合を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、厚みｄを１ｃｍより厚くすれば、紫外線照射時間が長くなるため、殺菌効果が増大する。一方、厚みｄを１ｃｍより薄くすれば、コンパクトな設計となるため、比較的小型の装置内に搭載できるという利点を有する。殺菌効果とコンパクトな設計はトレードオフの関係であるため、希望する殺菌効果と装置の物理的な制約条件から適当な厚さを選択する。

次に、空気調和機１の動作について説明する。動作は大きく二つに分かれている。空気調和機１の通常の運転時には、風路７を通過する空気に対して紫外線照射部４により連続的に殺菌処理を行う。これを殺菌動作とする。また、反射板２２にほこりまたは汚れが付着した場合には、風路断面積縮小部５により風路７の断面積を縮小することにより、ほこりまたは汚れを除去して反射板２２を洗浄する動作を行う。これを洗浄動作とする。本実施の形態１では、一週間の殺菌動作と１５分間の洗浄動作をセットとして繰り返すようにタイマー制御を行った。

＜殺菌動作＞
まず、殺菌動作について説明する。殺菌動作において、ブレード１４は空気の流れを阻害しないように開口部１１ａの外部に格納されており（図２）、風路断面積縮小部５における圧力損失はない。この状態で、送風装置２により筐体３内に空気を流し、紫外線照射部４を動作させることにより、風路７を通過する空気に対して殺菌処理を行う。開口部１１ａが全開となっており、風路７の断面積が縮小されていないため、風路７を通過する空気に対して効率的に殺菌処理を行うことが可能である。

＜洗浄動作＞
次に、洗浄動作について説明する。前記殺菌動作を長期間実行していると、大気中に浮遊するほこりまたは汚れが反射板２２に付着することで、紫外線の反射率が低下する。紫外線の反射率が低下すると、紫外線照射部４の内部の紫外線照射量が低下するため、殺菌効率が低下する。またほこりまたは汚れは光を散乱させる作用があることから、紫外線照射部４の外側に紫外線が漏出し、筐体３の部材を劣化させる。このようなほこりまたは汚れを除去し、反射板２２を清浄化するために、以下の洗浄動作を行う。

洗浄動作において、風路断面積縮小部５は、風路７の一部を遮蔽して風路７の断面積を縮小させる。具体的には、風路断面積縮小部５のリング１２およびカム１３を回転方向１８に回転させ（図２）、１２枚のブレード１４により１２箇所のスリット１５を残して風路７を遮蔽する（図３）。これにより、風路７の断面積が、殺菌動作時よりも縮小されることになる。

この状態で送風装置２により筐体３内に空気を送風すると、風路断面積縮小部５ではスリット１５を通って空気が流れる。図１５の矢印２９は、スリット１５を通過した気流の流れる向きを示している。管３ａの断面積および開口部１１ａに比べて面積の小さなスリット１５を通過することにより気流の流速が高められる。そして、スリット１５を通過して流速の高められた気流が、反射板２２（反射板の番号ではＡに相当する）の表面を高速で流れることにより、反射板２２の表面に付着したほこりまたは汚れを物理的に吹き飛ばし、反射板２２の表面を清浄にすることができる。

スリット１５から吹き出される気流の風速は、スリット１５の面積または管３ａの断面積に依存する。ほこりまたは汚れの反射板２２への親和性、比重、水または油の共存の有無により、吹き飛ばすために適当な風速は異なるため、ほこりまたは汚れの性質に応じて風速を設定する必要がある。ここでは、送風装置２が圧力損失の影響を受けずに一定風量を出せる仕様であるとし、スリット１５のトータルの面積が管３ａの断面積の１／４となるようにする。これにより、スリット１５を通過した気流の風速が、管３ａ内の風速３ｍ／ｓの４倍である１２ｍ／ｓとなるように設定した。

また、スリット１５は、図３および図５に示すように、洗浄動作において風路７の周縁部に対応する位置に配置されることが好ましい。すなわち、風路断面積縮小部５は、風路７のうち少なくとも周縁部を残して遮蔽することが好ましい。これにより、スリット１５通過した気流が反射板２２の表面に当たり易くなるため、より効率的にほこりまたは汚れを除去することが可能となる。

＜実施の形態１における効果＞
以上、説明したように、本実施の形態１の空気調和機１は、給気口６と紫外線照射部４との間に配置された風路断面積縮小部５を備え、前記風路断面積縮小部５は、風路７の一部を遮蔽して風路７の断面積を縮小させる機能を有する。これにより、装置を分解することなく、気流を利用して反射板２２に付着したほこりまたは汚れを容易に除去することが可能となる。そして、反射板２２に付着したほこりまたは汚れを除去することによって、反射板２２の紫外線の反射率が低下した状態から回復し、紫外線照射部４の内部の紫外線照射量が元に戻るため、経時的な殺菌効率の低下を抑制することができる。また、反射板２２のほこりまたは汚れを除去することで、紫外線の散乱が抑制され、紫外線照射部４の外側への紫外線の漏出が抑えられる。その結果、筐体３の部材の劣化を防止することができる。

また、一定期間の殺菌動作と一定期間の洗浄動作をセットとして繰り返し行うタイマー制御としたことにより、反射板２２に付着したほこりまたは汚れを定期的に自動で除去することができ、容易に紫外線照射部４の殺菌効果を維持することが可能となる。

さらに、本実施の形態１においては空気調和機１を例として示したが、送風機、冷蔵庫または冷凍庫においても同様に構成することが可能であり、同様の殺菌効果と洗浄効果を奏する。

実施の形態２．
次に、図１６を参照しながら、本発明の実施の形態２に係る空気調和機１について説明する。図１６は、本発明の実施の形態２に係る空気調和機１を示す概略構成図である。
本実施の形態２の空気調和機１は、実施の形態１の空気調和機１と比較して、紫外線照射部４の内部に紫外線の強度を検出する第一の検出部としての紫外線検出部３１を設けた点が異なる。

図１６に示すように、本実施の形態２の空気調和機１は、紫外線照射部４の反射板２２の表面に紫外線検出部３１を備える。紫外線検出部３１はいずれの反射板２２に設けてもよいが、平面形状である反射板２２Ｆの表面に装着するのが適当である。

紫外線検出部３１の具体的なものとしては、例えば窒化物半導体を材料とするフォトダイオード、光ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、光電子増倍管、ＵＶトロンなどが適当であるが、紫外線を検出できるものであれば種類は問わない。

図１７は、図１６の空気調和機１が備える殺菌装置１００における紫外線検出値の経時変化を示した図である。図１７において、横軸は殺菌動作の経時時間で、縦軸は紫外線強度であり、紫外線検出部３１の出力を紫外線強度に換算して表示している。紫外線強度は紫外線照射部４の内部の紫外線強度とほぼ比例することから、この紫外線強度を紫外線照射部４の内部の紫外線強度の代用とすることができる。図１７に示すように、殺菌動作の時間経過に伴い、紫外線強度が低下する。紫外線強度が予め設定された閾値を下回った時点で、反射板２２にほこりまたは汚れが付着したと判断して、風路断面積縮小部５を動作させて洗浄動作を行う。なお、紫外線強度に基づき自動で風路断面積縮小部５が動作するように設定してもよいし、操作者が紫外線強度を確認し手動で風路断面積縮小部５を動作させてもよい。

＜実施の形態２における効果＞
以上、説明したように、本実施の形態２によれば、実施の形態１の作用効果に加え、紫外線検出部３１を用いることにより反射板２２に付着したほこりまたは汚れの量を正確に検知することができ、洗浄動作のタイミングをより適切に判断することができる。

実施の形態３．
次に、図１８を参照しながら、本発明の実施の形態３に係る空気調和機１について説明する。図１８は、本発明の実施の形態３に係る空気調和機１を示す概略構成図である。
実施の形態３の空気調和機１は、実施の形態１の空気調和機１と比較して、殺菌装置１００における紫外線照射部４の外部に光検出部３２を設置した点が異なる。

図１８に示すように、本実施の形態３の空気調和機１は、紫外線照射部４の下流側にあたる管３ｂの内部に紫外線または可視光の強度を検出する第二の検出部としての光検出部３２を備えている。なお、本実施の形態３では光検出部３２を紫外線照射部４の下流側に設けているが、風路断面積縮小部５と干渉しなければ、紫外線照射部４の上流側に設けてもよい。

紫外線照射部４の反射板２２に付着したほこりまたは汚れに紫外線が照射されると、ほこりまたは汚れによって紫外線が四方八方に散乱される。また、紫外線照射部４の反射板２２に付着するほこりまたは汚れには蛍光性を持つものが多く、例えば紫外線を照射すると可視光である青色の光を発する物質が存在する。蛍光性を有するほこりまたは汚れに紫外線が照射されると、四方八方に蛍光を発する。これらの散乱紫外線または蛍光を、紫外線照射部４の上流側または下流側に設置した光検出部３２により検出することで、反射板２２にほこりまたは汚れが付着したことを検出することができる。

光検出部３２の具体的なものとしては、実施の形態２と同様の紫外線検出器、例えば窒化物半導体を材料とするフォトダイオード、光ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、光電子増倍管、ＵＶトロンなどが適当である。また、光検出部３２は、紫外線検出器に限らず可視光を測定可能なものであってもよい。

図１９は、図１８の空気調和機１が備える殺菌装置１００における光検出部３２の経時変化を示した図である。横軸は殺菌動作の経時時間で、縦軸は光強度であり、光検出部３２の出力を光強度に換算して表示している。光強度は反射板２２に付着したほこりまたは汚れの量とほぼ比例することから、この光強度を反射板２２の清浄度の代用とすることができる。図１９に示すように、殺菌動作の時間経過に伴い、光強度が上昇する。光強度が、予め設定された閾値を上回った時点で、反射板２２にほこりまたは汚れが付着したと判断して、風路断面積縮小部５を動作させて洗浄動作を行う。なお、紫外線強度に基づき自動で風路断面積縮小部５が動作するように設定してもよいし、操作者が紫外線強度を確認し手動で風路断面積縮小部５を動作させてもよい。

＜実施の形態３における効果＞
以上、説明したように、本実施の形態３によれば、実施の形態１の作用効果に加え、光検出部３２を用いることにより反射板２２に付着したほこりまたは汚れの量を正確に検知することができ、洗浄動作のタイミングをより適切に判断することができる。また、実施の形態２と比較して、紫外線検出器に限らず可視光検出器を用いることが可能である。また、検出部を紫外線照射部４の内部ではなく外部に設けることができるため、紫外線照射部４内における紫外線照射を妨げることがない。

実施の形態４．
次に、図２０〜図２４を参照しながら、本発明の実施の形態４に係る空気調和機１について説明する。図２０は、本発明の実施の形態４に係る空気調和機１を示す概略構成図である。図２１は、図２０の空気調和機１が備える殺菌装置１００における風路断面積縮小部５の洗浄動作時の状態を示す概略構成図である。図２２は、図２１に示す風路断面積縮小部５を風路側から見た概略構成図である。図２３は、本発明の実施の形態４に係る空気調和機１の変形例を示す概略構成図である。図２４は、図２３の空気調和機１が備える殺菌装置１００における風路断面積縮小部５の洗浄時の状態を示す概略断面図である。本実施の形態４の空気調和機１は、実施の形態１の空気調和機１と比較して、風路断面積縮小部５がダンパー構造となっている点が異なる。

図２０に示すように、本実施の形態４における風路断面積縮小部５は、支持部３３とブレード３４を備え、例えばモーターによって支持部３３を軸としてブレード３４が回転できる構成のダンパー構造となっている。図２０では、支持部３３がブレード３４の端部に配置された片持ちダンパーとなっている。殺菌動作時には、図２０に示すようにブレード３４が持ち上がっており、風路７が遮蔽されていない状態である。

洗浄動作時には、支持部３３を軸としてブレード３４が図２０中の矢印３５ａの方向に回転する。これにより、図２１、図２２に示すようにブレード３４が風路７の一部を遮蔽し、風路７の断面積が縮小される。図２２に示すように、ブレード３４は円形であり、風路７の中央部を遮蔽しているが、風路７の壁面との間に隙間３６が存在する。送風装置２を動作させると、この隙間３６を介して気流が流れる。隙間３６を通過することにより流速の高められた気流が、反射板２２の表面を高速で通過することにより、反射板２２のほこりまたは汚れを除去することができる。隙間３６の間隙の幅については、実施の形態１で述べたように隙間３６の部分の面積が、管３ａの断面積の１／４となるような幅とするが、一定の幅である必要はなく、適宜設定可能である。

＜実施の形態４における効果＞
以上、説明したように、本実施の形態４によれば、実施の形態１の作用効果に加え、風路断面積縮小部５を部品点数の少ないより簡素な構成とすることができ、製造コストまたはメンテナンスのコストを低減することが可能となる。

なお、以上では、支持部３３がブレード３４の端部に配置された片持ちダンパーについて説明したが、図２３および図２４に示すように、ブレード３４の中心に支持部３３を配置した中心支持ダンパーとしてもよい。ただし、図２３と図２４からわかるように、中心支持ダンパーの場合、回転時にブレード３４が紫外線照射部４と干渉しないように設置すると、洗浄動作時におけるブレード３４と紫外線照射部４との距離が片持ちダンパーの場合よりも大きくなる。洗浄動作時には、ブレード３４および隙間３６と紫外線照射部４との距離が近いほうが、気流による反射板２２の洗浄効率が高いため、洗浄効率の面では片持ちダンパーのほうがより好ましい。

実施の形態５．
次に、図２５を参照しながら、本発明の実施の形態５に係る空気調和機１について説明する。図２５は、本発明の実施の形態５に係る空気調和機１が備える殺菌装置１００の概略構成図である。図２５では、とりわけ、実施の形態５の空気調和機１における、殺菌動作時の風路断面積縮小部５および紫外線照射部４を拡大した構造断面図である。図２６は、図２５の空気調和機１が備える殺菌装置１００における風路断面積縮小部５の洗浄動作時の状態を示す概略構成図である。とりわけ、図２６では、洗浄動作時の風路断面積縮小部５および紫外線照射部４を拡大して示している。図２７は、図２６に示す風路断面積縮小部５を風路７側から見た概略構成図である。とりわけ、図２７では、洗浄動作時の風路断面積縮小部５および紫外線照射部４を風路７側から見て示している。本実施の形態５の空気調和機１は、実施の形態１の空気調和機１と比較して、風路断面積縮小部５が、折り畳み式のシャッター構造となっている点が異なる。

図２５に示すように、本実施の形態５における風路断面積縮小部５は、３個のＬ字型のシャッター３７を有し、３個のシャッター３７はバネ３８ａ、３８ｂにより接合されている。シャッター３７の一個はロープ３９に接合しており、ロープ３９は巻上装置４０に接続している。殺菌動作時には、バネ３８ａ、３８ｂは圧縮しており、ロープ３９はテンションがかかり、３個のシャッター３７が風路外に折り畳まれた状態となっている。

洗浄動作時には、図２６に示すように、巻上装置４０を動作させてロープ３９を伸ばすと、バネ３８ａ、３８ｂは伸長し、３個のシャッター３７がスライド状に動作して風路７の一部を遮蔽する。このときバネ３８ａ、３８ｂは圧縮も引っ張りも生じていないフリー状態である。

図２７に示すように、洗浄動作時には、３個のシャッター３７が折り重なるようにして風路７の中央部を塞いでいるが、シャッター３７と風路７の壁面との間に隙間４１が存在する。送風装置２を動作させると、この隙間４１を介して気流が流れる。隙間４１を通過することにより流速の高められた気流が反射板２２の表面を高速で流れることで、反射板２２に付着したほこりまたは汚れを除去することができる。隙間４１の間隙の幅については、実施の形態１で述べたように隙間４１の部分の面積が、管３ａの断面積の１／４となるように幅とするが、一定の幅である必要はなく、適宜設定可能である。

＜実施の形態５における効果＞
以上、説明したように、本実施の形態５によれば、実施の形態１の作用効果に加え、風路断面積縮小部５を部品点数の少ないより簡素な構成とすることができ、製造またはメンテナンスのコストを低減することが可能となる。

実施の形態６．
次に、図２８を参照しながら、本発明の実施の形態６に係る空気調和機１について説明する。図２８は、本発明の実施の形態６に係る空気調和機１を示す概略構成図である。本実施の形態６の空気調和機１は、実施の形態１の空気調和機１と比較して、殺菌装置１００における紫外線照射部４の反射板２２に除電器４２を設置している点が異なる。

図２８に示すように、本実施の形態６の空気調和機１は、紫外線照射部４の反射板２２に接続された除電器４２を備える。洗浄動作において、洗浄の開始とともに除電器４２を動作させ、反射板２２の帯電状態を解消することで、反射板２２に付着したほこりまたは汚れの帯電を除去する。帯電を除去されたほこりまたは汚れは、反射板２２とのイオン結合が無くなるため、気流により容易に吹き飛ばすことができる。

＜実施の形態６における効果＞
以上、説明したように、本実施の形態６によれば、実施の形態１の作用効果に加え、除電器４２を用いて反射板２２に付着したほこりまたは汚れを除電することにより、より容易にほこりまたは汚れを除去することができる。

実施の形態７．
次に、図２９〜図３１を参照しながら、本発明の実施の形態７に係る空気調和機１の殺菌装置１００について説明する。図２９は本発明の実施の形態７に係る空気調和機１における殺菌装置１００の殺菌動作時の状態を示す構造断面図である。図３０は、図２９の空気調和機１が備える殺菌装置１００における付着した汚れを分析した結果を示す図である。図３１は、図２９の空気調和機１における殺菌装置１００の殺菌動作時の状態を示す概略構成図である。図２９に示すように、本実施の形態７の空気調和機１は、実施の形態１の空気調和機１と比較して、殺菌装置１００における紫外線照射部４の周辺に加熱手段としてのヒーター４３を設置している点が異なる。

ここで、前述のように反射板２２の表面には汚れが付着するが、その汚れの粒子の成分および構成元素をＳＥＭ／ＥＤＸ（走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分光法）で分析した結果について、図３０を参照しながら説明する。図３０に示すように、反射板２２の表面に付着した汚れの粒子は、Ｃ、Ｏ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｌ、Ｃａ、Ｆｅが主成分であった。また、同じ粒子をＦＴ−ＩＲ（高速フーリエ変換赤外分光法）で分析したところ、有機物の官能基を示すピークは見られなかった。この結果から、付着した汚れの粒子は、無機系の砂塵または海塩が主成分であると推測される。砂塵または海塩は、吸湿性であることから水を吸い易い性質を持つ。水は、汚れ粒子と反射板２２との間に介在し、水素結合による強力なバインダーの役割を果たすことから、水が存在すると汚れを除去し難いことがわかる。そこで、本実施の形態７の空気調和機１では、洗浄動作時にヒーター４３により、紫外線照射部４を加熱するようにした。

＜実施の形態７における効果＞
以上、説明したように、本実施の形態７によれば、反射板２２の表面に付着した汚れに被着ないし吸着していた水分は揮発し、反射板２２と間のバインダーがなくなることから、気流により容易にほこりまたは汚れを除去することができる。なお、紫外線照射部４の周辺にヒーター４３を設置するのではなく、図３１に示すように、例えば、風上側の風路７内にヒーター４４を設置してもよい。

また、本実施の形態７の空気調和機１では、洗浄動作時に、まずはヒーター４３により紫外線照射部４を加熱し、送風装置２による筐体３内への空気の送風は行わないようにすることで、より早く水分を蒸発させる。その後、送風装置２により筐体３内に空気を送風することで、更に効率的にほこりまたは汚れを除去することができる。

実施の形態８．
次に、図３２を参照しながら、本発明の実施の形態８に係る空気調和機１について説明する。図３２は、本発明の実施の形態８に係る空気調和機１における殺菌装置１００の殺菌動作時の状態を示す概略構成図である。図３２に示すように、本実施の形態８の空気調和機１は、実施の形態１の空気調和機１と比較して、風路７内に加熱または除湿することが可能な加熱手段または除湿手段としてのヒートポンプ熱交換器４５を設置した点が異なる。ヒートポンプ熱交換器４５は、図示省略する櫛歯形状のアルミニウム素材に銅などの管を差し込んだ構成となっており、管に冷媒を流すことで表面を加熱または冷却することができる。

＜実施の形態８における効果＞
以上、説明したように、本実施の形態８の空気調和機１では、洗浄動作時にヒートポンプ熱交換器４５の管に高温の冷媒を流すことで、表面が高温となるとともに、風路７内の空気が高温となる。そして、当該空気調和機１では、反射板２２の表面に付着した汚れに被着ないし吸着していた水分が揮発する。その結果、本実施の形態８の空気調和機１では、反射板２２と間のバインダーがなくなることから、気流により容易にほこりまたは汚れを除去することができる。

また、本実施の形態８の空気調和機１では、洗浄動作時にヒートポンプ熱交換器４５の管に低温の冷媒を流すことで、表面が低温となり、給気口６からの空気に含まれる水分は結露することで除去され、相対湿度が低い空気が風路７に供給される。これにより、反射板２２の表面に付着した汚れに被着ないし吸着していた水分は揮発し、反射板２２と間のバインダーがなくなることから、気流により容易にほこりまたは汚れを除去することができる。

実施の形態９．
次に、図３３を参照しながら、本発明の実施の形態９に係る空気調和機１について説明する。図３３は、本発明の実施の形態９に係る空気調和機１における殺菌装置１００の殺菌動作時の状態を示す概略構成図である。図３３に示すように、本実施の形態９の空気調和機１は、実施の形態７の空気調和機１と比較して、ヒーター４３の代わりに、熱伝導手段である熱伝導体４６を設置し、紫外線光源２１に装着している点が異なる。熱伝導体４６は、銅またはアルミニウムなどの金属で構成するが、熱伝導率の高いものであれば、種類は問わない。

本実施の形態９の空気調和機１では、洗浄動作時に紫外線光源２１が点灯し、発熱することによって熱伝導体４６に熱が伝わる。そして、熱伝導体４６の熱により紫外線照射部４が加熱されるため、反射板２２の表面に付着した汚れに被着ないし吸着していた水分が揮発する。その結果、本実施の形態９の空気調和機１では、反射板２２と汚れとの間のバインダーがなくなることから、気流により容易にほこりまたは汚れを除去することができる。

＜実施の形態９における効果＞
以上、説明したように、本実施の形態９の空気調和機１では、紫外線光源２１に熱伝導体４６を設置し、洗浄動作時に紫外線光源２１を点灯させる。すると、紫外線光源２１が発熱することから、熱伝導体４６に熱が伝わり、紫外線照射部４を加熱すると反射板２２の表面に付着した汚れに被着ないし吸着していた水分が揮発する。その結果、本実施の形態９の空気調和機１では、反射板２２と間のバインダーがなくなることから、気流により容易にほこりまたは汚れを除去することができる。

また、本実施の形態９の空気調和機１では、洗浄動作時に送風装置２による筐体３内への空気の送風は行わずに、動作すれば実施の形態７の空気調和機１と同様に紫外線照射部４を加熱することで、より高速で水分を蒸発させる。その後、送風装置２により筐体３内に空気を送風することで、更に効率的にほこりまたは汚れを除去することができる。

実施の形態１０．
次に、図３４を参照しながら、本発明の実施の形態１０に係る殺菌装置１００について説明する。図３４は、本発明の実施の形態１０に係る殺菌装置１００の殺菌動作時の状態を示す概略構成図である。実施の形態１は、空気中の微生物を殺菌または不活化する殺菌装置１００を備える空気調和機１に関するものである。本実施の形態１０は、前述した空気調和機１の殺菌装置１００にのみ着目し、空気の代わりに水の中に浮遊している微生物を殺菌または不活化する殺菌装置１００に関するものである。図３４において、図１との差異は以下のとおりである。水を送液するポンプ４７の出口に給水口４８を介して水路４９を接続する。水路４９の出口として排水口５０を設ける。水路４９の一部に流路断面積縮小部としての水路断面積縮小部５１を設け、その下流側に紫外線照射部４を設置する。矢印９および矢印１０は水の流れる方向を指している。紫外線照射部４の構成に関しては、実施の形態１における図２、３、４、５、６に示すものと同様である。

本実施の形態１０の殺菌装置１００における殺菌動作および洗浄動作は、実施の形態１における空気調和機１の殺菌装置１００において、空気を水に置き換えるだけで、実施の形態１における空気調和機１の殺菌装置１００と同一の動作である。殺菌装置１００において、空気と水はともに流体である点は同じである。よって、殺菌装置１００としては、水中の細菌の殺菌またはウイルスの不活化を行うものとして構成できる。洗浄動作により、反射板２２に付着した汚れは、スリット１５からの高速の水流により、効率的に除去できる効果がある。ただし、水は空気よりも粘性が高いことから、洗浄時においては実施の形態１よりも高い流速の水で洗浄することが好ましく、目安としては乱流の境界値であるレイノルズ数３０００以上とすることが望ましい。

＜実施の形態１０における効果＞
以上、説明したように、本実施の形態１０の殺菌装置１００では、給水口４８と紫外線照射部４との間に配置された水路断面積縮小部５１を備え、水路断面積縮小部５１は、風路７の一部を遮蔽して水路４９の断面積を縮小させる機能を有する。これにより、装置を分解することなく、水流を利用して反射板２２に付着した汚れを容易に除去することが可能となる。そして、反射板２２に付着した汚れを除去することによって、反射板２２の紫外線の反射率が低下した状態から回復し、紫外線照射部４の内部の紫外線照射量が元に戻るため、経時的な殺菌効率の低下を抑制することができる。また、反射板２２の汚れを除去することで、紫外線の散乱が抑制され、紫外線照射部４の外側への紫外線の漏出が抑えられる。その結果、筐体３の部材の劣化を防止することができる。

また、一定期間の殺菌動作と一定期間の洗浄動作をセットとして繰り返し行うタイマー制御とすることで、反射板２２に付着した汚れを定期的に自動で除去することができ、容易に紫外線照射部４の殺菌効果を維持することが可能となる。

以上、実施の形態に基づいて本発明の説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。発明の範囲内において、各実施の形態もしくはその変形例を自由に組み合わせること、各実施の形態を適宜、変形または省略することが可能である。

１ 空気調和機、２ 送風装置、３ 筐体、３ａ、３ｂ 管、４ 紫外線照射部、５ 風路断面積縮小部、６ 給気口、７ 風路、８ 排気口、１０ｃ 紫外線照射部、１０ｄ 紫外線照射部、１１ 筐体、１１ａ 開口部、１２ リング、１３ カム、１４ ブレード、１５ スリット、１６ 軸、１７ バネ、１８ 回転方向、２１ 紫外線光源、２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｈ、２２Ｉ、２２Ｊ、２２Ｋ 反射板、２３ 筒状筐体、２４ 流入口、２５ 流出口、２６ 破線矢印、２７ 平坦部材、２７ａ 平坦面、２８ 反射部材、２８ａ 反射面、３０ 内壁面、３１ 紫外線検出部、３２ 光検出部、３３ 支持部、３４ ブレード、３６ 隙間、３７ シャッター、３８ａ、３８ｂ バネ、３９ ロープ、４０ 巻上装置、４１ 隙間、４２ 除電器、４３、４４ ヒーター、４５ ヒートポンプ熱交換器、４６ 熱伝導体、４７ ポンプ、４８ 給水口、４９ 水路、５０ 排水口、５１ 水路断面積縮小部、７１ 入射光、７２ 反射光、７３ 法線、１００ 殺菌装置、Ａｐ 平均ピッチ、Ｄａ 進行方向、Ｅ エネルギー、ａ 光束反射点、ａｅｍ 角、ｄ 厚み、ｅ 光束反射点、ｅｍａ 角、ｆ、ｊ 光束反射点、ｊｍｅ 角、ｍ 中心部、ｍａｅ、ｍａｓ、ｍｅａ、ｍｅｊ 角、ｓ 光束発生点、ｓａｍ、ｓｍａ 角、α 傾斜角、λ 波長。

本発明に係る殺菌装置は、取り込んだ空気または水を供給する供給口と、前記供給口から供給された前記空気または水を排出する排出口とを有し、前記供給口と前記排出口との間に設置され、前記空気または水が通過する流路が形成された流路体と、前記供給口と前記排出口との間に設置され、紫外線光源と、前記紫外線光源から出射された紫外線を反射する反射部とを有し、前記流路を流れる前記空気または水に紫外線を照射して殺菌処理を行う紫外線照射部と、前記反射部と前記供給口との間に設置された流路断面積縮小部と、を備え、前記流路断面積縮小部は、前記流路の一部を遮蔽して前記流路の断面積を縮小させる開閉可能な遮蔽体を備え、前記流路断面積縮小部を通過した流れにより前記反射部上のほこりまたは汚れを除去するものである。

Claims (9)

1. 取り込んだ空気または水を供給する供給口と、前記供給口から供給された前記空気または水を排出する排出口とを有し、前記供給口と前記排出口との間に設置され、前記空気または水が通過する流路が形成された流路体と、
   前記供給口と前記排出口との間に設置され、紫外線光源と、前記紫外線光源から出射された紫外線を反射する反射部とを有し、前記流路を流れる前記空気または水に紫外線を照射して殺菌処理を行う紫外線照射部と、
   前記紫外線照射部と前記供給口との間に設置された流路断面積縮小部と、を備え、
   前記流路断面積縮小部は、前記流路の一部を遮蔽して前記流路の断面積を縮小させる開閉可能な遮蔽体を備え、前記流路断面積縮小部を通過した流れにより前記反射部上のほこりまたは汚れを除去する、
   殺菌装置。
2. 前記流路断面積縮小部は、前記流路のうち少なくとも周縁部を除いて遮蔽する、
   請求項１に記載の殺菌装置。
3. 前記遮蔽体は、スリットが形成された複数のブレードであり、
   前記流路断面積縮小部は、前記複数のブレードにより、前記スリットを除いて前記流路を遮蔽する、
   請求項１または２に記載の殺菌装置。
4. 前記紫外線照射部の内側における紫外線の強度を検出する第一の検出部を備えた、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の殺菌装置。
5. 前記紫外線照射部の上流側または下流側における紫外線または可視光の強度を検出する第二の検出部を備えた、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の殺菌装置。
6. 前記反射部に接続され、前記反射部の帯電を除去する除電器を備えた、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の殺菌装置。
7. 前記反射部または前記反射部の上流側に、前記紫外線照射部もしくは前記流路内を加熱するための加熱手段または前記流路内を除湿するための除湿手段を備えた、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の殺菌装置。
8. 前記紫外線照射部に装着される熱伝導手段を備えた、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の殺菌装置。
9. 取り込んだ空気に空気調和を行う空気調和機であって、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の殺菌装置を備え、
   前記供給口を、取り込んだ空気を供給する給気口として、
   前記排出口を、前記給気口から供給された前記空気を排出する排気口として、
   前記流路体を、前記給気口と前記排気口との間に設置され、前記空気が通過する風路が形成された風路体として、
   流路断面積縮小部を、前記紫外線照射部と前記給気口との間に設置された風路断面積縮小部として備える、
   空気調和機。

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