WO2020170385A1 - 光空間生成装置、殺菌装置、空気調和装置、冷蔵庫、水殺菌装置および検出装置 - Google Patents

光空間生成装置、殺菌装置、空気調和装置、冷蔵庫、水殺菌装置および検出装置 Download PDF

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WO2020170385A1
WO2020170385A1 PCT/JP2019/006523 JP2019006523W WO2020170385A1 WO 2020170385 A1 WO2020170385 A1 WO 2020170385A1 JP 2019006523 W JP2019006523 W JP 2019006523W WO 2020170385 A1 WO2020170385 A1 WO 2020170385A1
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WO
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light
reflector
generation device
optical space
air
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PCT/JP2019/006523
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English (en)
French (fr)
Inventor
ジニ 洪
彰 守川
勇 平敷
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三菱電機株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A61L9/20—Ultra-violet radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/09—Optical design with a combination of different curvatures

Definitions

  • the present invention relates to a light space generation device that forms a space by light into a disk shape. Furthermore, the present invention relates to a sterilizer using an optical space, an air conditioner, a refrigerator, a water sterilizer, and a detector.
  • a security sensor technology using light and a sterilization technology using light are known.
  • ultraviolet rays act on nucleic acid, which is the protoplasm of bacteria, to inhibit the replication of DNA and deprive it of its ability to proliferate, and at the same time, destroy proteins such as cytoplasm and cell membrane forming substances to kill bacteria.
  • nucleic acid which is the protoplasm of bacteria
  • a device that forms a disc-shaped sterilization space such as a film by ultraviolet rays inside a polygonal cylinder by repeating the reflection of ultraviolet rays by a reflecting plate a plurality of times (for example, see Patent Document 1).
  • a disc-shaped space in which light is reflected is called a light space.
  • the emitted light is reflected inside the polygonal cylindrical body by a plurality of reflecting mirrors arranged inside the cylindrical body to form an optical space.
  • the plurality of reflecting mirrors due to the reflection of light by the plurality of reflecting mirrors, there is a possibility that the light amount may be biased depending on the position in the optical space.
  • the present invention has an object to obtain a light space generation device, a sterilization device, an air conditioner, a refrigerator, a water sterilization device, and a detection device that can suppress the deviation of the amount of light in the light space.
  • the optical space generation device has a cylindrical body having an open bottom and a space inside, a side wall surface of the cylindrical body, an emitting section for emitting light into the space, and a section where the emitting section is arranged. And a reflection plate that reflects light and is disposed inside the side wall surface, and the emission unit has a plurality of light sources that emit light in two or more directions.
  • the sterilizing apparatus is equipped with the above-mentioned optical space generating apparatus, and emits ultraviolet rays from the emitting portion to irradiate the fluid that has passed through the space inside the polygonal columnar cylinder.
  • the air conditioner, the refrigerator and the water sterilizer according to the present invention include the above-mentioned sterilizer.
  • the detection device includes the above-described optical space generation device and a detector that detects light in a specific wavelength range, and the optical space generation device emits light in the specific wavelength range from the emission unit. , Irradiating the fluid passing through the space inside the cylindrical body of the cylindrical shape or the polygonal prism shape, based on the attenuation rate of the light detected by the detector to the light emitted by the emission part, To detect substances having absorption characteristics.
  • the side wall has a light emitting portion having a plurality of light sources on a part thereof, and the cylindrical body having the reflecting plate arranged inside the side wall, and emits light from the light emitting portion in two or more directions. I did it. Therefore, it is possible to suppress the deviation of the light amount in the light space generated inside the cylindrical body.
  • FIG. 3 is a diagram showing a relationship between incident light and reflected light on a light reflection surface in the light space generation device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of light distribution in a light space when light is emitted in one direction from a light emitting unit in the light space generation device according to the first embodiment of the present invention. It is a figure explaining the advancing direction when light is radiate
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of light distribution in a light space when light is emitted from a light emitting portion in two directions in the light space generation device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the optical space generation device according to the first embodiment of the present invention.
  • the light space generation device 1 has a cylindrical body 5, a light emitting portion 3 and a reflection plate 4.
  • the light space generation device 1 has a structure in which the light emitted from the light emitting portion 3 is reflected by the reflection surface of the reflection plate 4 provided on the inner wall surface of the cylindrical body 5 to generate a light space.
  • the tubular body 5 according to the first embodiment has a polygonal prism shape, a hollow inside, and forms a space.
  • the tubular body 5 of the first embodiment has the shape of a regular hexagonal prism. Then, the light emitted from the light emitting unit 3 is repeatedly reflected by the reflection plate 4 and passes through the space, whereby a light space is generated.
  • the bottom surface of the polygonal column is open.
  • the inner wall surface on the inner side of the side wall surface of the tubular body 5 is smooth except for one surface, and a reflecting plate 4 for reflecting the incident light specularly (hereinafter referred to as reflection) is formed. As shown in FIG.
  • the reflecting plate 4 is formed on the side surfaces A to H of the tubular body 5.
  • the reflectors 4 formed on the respective side surfaces of the tubular body 5 are independent as the reflectors 4A to 4H for convenience. However, it is not limited to this.
  • the light emitting unit 3 is installed on one of the inner wall surfaces of the side surface of the cylindrical body 5 on which the reflector 4 is not formed.
  • the light emitting unit 3 has a plurality of light sources 2 that emit light, as will be described later.
  • each light source 2 is an LED light source provided with a collimator lens or an LED light source having a narrow irradiation angle. Therefore, parallel light is emitted from each light source 2.
  • the light from each light source 2 does not have to be perfect parallel light, and may be pseudo parallel light, for example.
  • the wavelength of the light emitted from the light source 2 is not particularly limited. It is possible to select light in various wavelength ranges according to the use of the light space generation device 1.
  • FIG. 2 is a view of the progress of light inside the cylindrical body of the optical space generation device according to the first embodiment of the present invention as seen from the side surface side of the cylindrical body.
  • the optical axis 6 indicates the traveling direction of the light emitted from the light source 2.
  • FIG. 3 is a diagram showing an outline of a light emitting unit in the optical space generation device according to the first embodiment of the present invention.
  • the light emitting unit 3 has eight light sources 2. Of the eight light sources 2, four are B-direction light sources 7 that emit light toward the reflection plate 4B. The remaining four are A-direction light sources 8 that emit light toward the reflection plate 4A.
  • the light emitting unit 3 in FIG. 3 has a structure in which the B-direction light source 7 and the A-direction light source 8 are alternately arranged in a zigzag shape. However, it is not limited to this.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the distance from the light source and the light intensity in the optical space generation device according to the first embodiment of the present invention.
  • the intensity of light emitted at a certain position is attenuated according to the inverse square law.
  • the ideal parallel light having a strong directivity has the same area of traveling of the emitted light and the area of the light irradiated on the reflecting plate 4 without diverging. Therefore, the intensity of light is hard to be attenuated.
  • the intensity of light increases as the number of reflections exceeds the intensity emitted from the light source 2 as the light is reflected by each surface of the reflection plate 4. As a result, the intensity of light is increased in the entire inside of the cylindrical body 5 of the light space generation device 1, and the light can be increased with high efficiency and energy saving.
  • FIG. 5 is a diagram showing a relationship between incident light and reflected light on a light reflecting surface in the optical space generation device according to the first embodiment of the present invention.
  • the incident angle and the reflection angle are respectively defined as the angle between the traveling direction of light and the normal line which is the normal line of the reflection plate 4. Therefore, in the light space generation device 1, the light incident on each reflection plate 4 is reflected at the same angle.
  • the light reflected by the reflector 4 is expressed by the following equation (1).
  • n is the number of reflections.
  • R is the reflectance (%).
  • L0 is the initial light intensity, and Ln is the light intensity when reflected n times.
  • the reflectance differs depending on the relationship between the wavelength of light and the material. Therefore, it is desirable to use, for the reflector 4, a material having a reflection characteristic having a high reflectance for the wavelength range of the light used.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a traveling direction when light is emitted in one direction from the light emitting unit in the optical space generation device according to the first embodiment of the present invention.
  • the reflecting plate 4 is formed on the eight surfaces of the regular hexagonal cylinder 5 to serve as reflecting surfaces.
  • the incidence is performed.
  • the reflected light is reflected at an angle of 10° and enters the reflection plate 4F. After that, incidence and reflection are repeated on all the reflection plates 4 in the order of the reflection plate 4C, the reflection plate 4G, the reflection plate 4D, the reflection plate 4H, the reflection plate 4E, and the reflection plate 4A.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the distribution of light in the light space when light is emitted from the light emitting portion in one direction in the light space generation device according to the first embodiment of the present invention.
  • the B-direction light source 7 emits light.
  • the intensity of the light emitted from the B-direction light source 7 of the light emitting unit 3 is 100 and the reflectance of the reflecting plate 4 is 70%.
  • the light emitted from the B-direction light source 7 is first reflected by the reflecting plate 4B.
  • the intensity of the light reflected by the reflector 4B is attenuated to 70. After that, the intensity of the light reflected by the reflection plate 4F becomes 49.
  • the intensity of the light reflected by the reflection plate 4C is 34.3. Furthermore, the intensity of light reflected by the reflector 4G is 24.0, the intensity of light reflected by the reflector 4D is 16.8, and the intensity of light reflected by the reflector 4H is 11. .8, the intensity of the light reflected by the reflector 4E is 8.2, and the intensity of the light reflected by the reflector 4A is 5.8. As described above, the light is gradually attenuated by the repeated reflection. The light reflected by the reflection plate 4A that is finally reflected is reduced to 5.8% of the intensity of the light emitted from the B-direction light source 7. Therefore, as shown in FIG. 7, the light distribution in the light space inside the cylindrical body 5 is biased.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining traveling directions when light is emitted in two directions from the light emitting unit in the optical space generation device according to the first embodiment of the present invention.
  • parallel light is emitted from each of the B-direction light source 7 and the A-direction light source 8 installed in the light emitting unit 3, and the parallel light is emitted at an angle of 10° with respect to the reflection surfaces of the reflection plate 4B and the reflection plate 4A.
  • the traveling direction of the B-direction light source 7 is as described above.
  • the light emitted from the A-direction light source 8 and entering the reflecting surface of the reflecting plate 4A at an angle of 10° is reflected at an angle of 10° and enters the reflecting plate 4E. After that, incidence and reflection are repeated on all the reflection plates 4 in the order of the reflection plate 4H, the reflection plate 4D, the reflection plate 4G, the reflection plate 4C, the reflection plate 4F, and the reflection plate 4B.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the distribution of light in the light space when light is emitted in two directions from the light emitting unit in the light space generation device according to the first embodiment of the present invention.
  • the intensity of the light emitted from the light emitting unit 3 is 100, and the reflectance of the reflecting plate 4 is 70%.
  • the light reflected by the reflection plate 4B that is finally reflected is emitted from the A-direction light source 8. Reduced to 5.8% of light intensity.
  • the intensity of the light emitted from the B-direction light source 7 reflected by the reflector 4B is 70. Therefore, in the reflector 4B, even if the reflected light from the A-direction light source 8 is weak, the reflected light from the B-direction light source 7 is strong, so that the amount of light reflected as a whole increases. Similarly, in the vicinity of all the reflectors 4, the reflected lights of the respective lights emitted in the two directions complement each other, so that the light amount of the reflected lights as a whole increases.
  • the light source 2 (the A-direction light source 8 and the B-direction) emits light in two or more directions with respect to the light emitted from the light emitting unit 3.
  • a light source 7) is arranged. Therefore, the light from one light source 2 that is weakened by repeating the reflection is incident on the reflection plate 4 by directly entering the light from another light source 2 or the like so that the light is complemented and reflected. It is possible to generate a light space with less light.
  • the light space generation device 1 having the light source 2 that emits ultraviolet rays as light can be applied to sterilization.
  • the light space generation device 1 having the light source 2 that emits visible light as light can be applied to lighting applications.
  • the optical space generation device 1 having the light source 2 that emits infrared rays as light can be applied to detection applications. In this way, it can be applied to a wide range of applications.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a sterilizer according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the sterilizer 9 is a device that allows a fluid to pass through the optical space inside the cylindrical body 5 and irradiates the bacteria contained in the fluid with ultraviolet rays to sterilize it.
  • air is used as the fluid.
  • the bottom surface of the polygonal cylindrical body 5 is open as described above.
  • the opening portion serves as an air inlet 14 and an air outlet 15.
  • the sterilizer 9 of the second embodiment emits ultraviolet rays as light.
  • the sterilizer 9 of the second embodiment has an ultraviolet ray emitting section 11 instead of the light emitting section 3.
  • the light source 2 that emits ultraviolet rays is a UV-LED light source that has a collimating lens that has a peak wavelength in the wavelength range of 250 to 265 nm and that can emit parallel rays. From the above, the traveling direction of the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet ray emitting section 11 and the flow of air passing through the optical space are orthogonal to each other.
  • FIG. 11 is a view of the progress of light inside the cylindrical body of the sterilizer according to Embodiment 2 of the present invention as seen from the side of the polygonal prism.
  • the optical axis 6 indicates the traveling direction of the ultraviolet rays emitted from the light source 2.
  • the bottom surface side of the cylindrical body 5 of the sterilizer 9 is open and serves as an air inlet 14 and an air outlet 15.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an air conditioner in which a sterilizer according to Embodiment 2 of the present invention is installed.
  • the air conditioner 17 of the second embodiment has the sterilizer 9 installed therein.
  • the air conditioner 17 has a structure in which a sterilizer 9 and a blower 21 are installed in an air passage 18 having an air inlet 19 and an air outlet 20.
  • the ultraviolet light source 10 and the reflection plate 4 are arranged so that ultraviolet light is emitted or reflected perpendicularly to the traveling direction of air. Therefore, as shown in FIG. 11, ultraviolet rays are emitted or reflected with the optical axis 6 being perpendicular to the traveling direction of air.
  • the sterilization device 9 can open the entire side surfaces of the air inlet 14 and the air outlet 15. Therefore, when the sterilizer is mounted on the air conditioner 17, the pressure loss due to the installation of the sterilizer 9 can be reduced.
  • UV reflectors examples include chromium (UV reflectance: about 50%), platinum (UV reflectance: about 50%), rhodium (UV reflectance: about 65%), magnesium carbonate (UV reflectance: Rate: about 75%), calcium carbonate (ultraviolet reflectance: about 75%), magnesium oxide (ultraviolet reflectance: about 90%), aluminum (ultraviolet reflectance: about 90%) and the like.
  • Aluminum can be made to have a high reflectance surface by a surface treatment such as a plating method and a vapor deposition method. Further, aluminum has excellent workability. By coating the surface of aluminum with silicon dioxide SiO 2 or magnesium fluoride MgF 2 , the surface of the aluminum material can be protected and the reflectance in the ultraviolet region can be increased.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining particles and the like in the air according to the second embodiment of the present invention.
  • suspended particles 22 such as water or dust are present.
  • the suspended particles 22 have various sizes. For example, in the case of suspended particulate matter (SPM), it is 10 ⁇ m or less. Further, in the case of PM2.5, it is 2.5 ⁇ m or less.
  • the floating microorganisms 23 are, for example, bacteria or viruses. The size of bacteria is about 0.5 to 4 ⁇ m, and the size of viruses is about 0.03 to 0.3 ⁇ m.
  • the suspended microorganisms 23 in the air are suspended in the air while being attached to the suspended particles 22.
  • the sterilizer 9 sterilizes the floating microorganisms 23 attached to the suspended particles 22 in the air that have passed through the air passage 18 and the cylinder 13 by irradiating them with ultraviolet rays.
  • the sterilization device 9 forms an ultraviolet space capable of sterilization by using the inside of the cylindrical body 13 as an ultraviolet reflection structure. Ultraviolet rays are emitted from all angles to the suspended particles 22 in the air that have passed through the cylindrical body 13.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a light quantity distribution of ultraviolet rays in the vicinity of each reflection plate according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 compares the light amount distribution when the ultraviolet light is emitted from the ultraviolet light emitting unit 11 in one direction and the light amount distribution when the ultraviolet light is emitted in two directions.
  • the light reflected by each reflector 4 passes through the central portion of the tubular body 5. Therefore, the central portion of the tubular body 5 is the portion where the amount of ultraviolet light is the largest. Therefore, by observing the amount of ultraviolet rays in the vicinity of each reflector 4, it can be seen whether the amount of ultraviolet rays required for sterilization is obtained in the optical space.
  • the dotted line represents the lower limit of the amount of ultraviolet light required for sterilization.
  • the amount of ultraviolet rays reflected by the reflection plate 4D, the reflection plate 4H, the reflection plate 4E, and the reflection plate 4A does not reach the amount of light necessary for sterilization. Therefore, the bactericidal effect is reduced with respect to the air passing near these reflectors 4.
  • the sterilization device 9 of the second embodiment reaches the light amount necessary for sterilization regardless of which reflector plate 4 is near. From the above, according to the sterilization apparatus 9 of the second embodiment, by emitting ultraviolet rays in two directions from the ultraviolet ray emitting section 11, it is possible to uniformly irradiate the entire air passing through the tubular body 5 with ultraviolet rays. The suspended microorganisms 23 attached to the suspended particles 22 in the air can be sterilized.
  • Embodiment 3. 15 to 17 are diagrams for explaining traveling directions when light is emitted in two directions from the light emitting unit in the optical space generation device according to the third embodiment of the present invention.
  • the cylindrical body 5 according to the third embodiment has a shape of a regular dodecagonal prism. Therefore, as shown in FIGS. 15 to 17, in Embodiment 3, the reflecting plate 4 is formed on the side surfaces A to J of the tubular body 5.
  • the reflection plates 4 formed on the respective side surfaces of the tubular body 5 are assumed to be reflection plates 4A to 4J, respectively.
  • the angle of the light source 2 is ⁇ 8.175° with respect to the light emitting portion 3
  • the light from the light emitting portion 3 is emitted to the reflecting plate 4B and the reflecting plate 4A.
  • the light incident on the reflector 4B is in the order of the reflector 4B, the reflector 4G, the reflector 4C, the reflector 4H, the reflector 4D, the reflector 4I, the reflector 4E, the reflector 4J, the reflector 4F, and the reflector 4A. Is reflected by all the reflection plates 4.
  • the light incident on the reflector 4A is reflected by the reflector 4A, the reflector 4F, the reflector 4J, the reflector 4E, the reflector 4I, the reflector 4D, the reflector 4H, the reflector 4C, the reflector 4G and the reflector 4B.
  • the angle of the light source 2 is ⁇ 24.54° with respect to the light emitting portion 3
  • the light from the light emitting portion 3 is emitted to the reflecting plate 4C and the reflecting plate 4J.
  • the light incident on the reflector 4C is in the order of the reflector 4C, the reflector 4I, the reflector 4F, the reflector 4B, the reflector 4H, the reflector 4E, the reflector 4A, the reflector 4G, the reflector 4D, and the reflector 4J. Is reflected by all the reflection plates 4.
  • the light incident on the reflector 4J is reflected by the reflector 4J, the reflector 4D, the reflector 4G, the reflector 4A, the reflector 4E, the reflector 4H, the reflector 4B, the reflector 4F, the reflector 4I and the reflector 4C.
  • the angle of the light source 2 is ⁇ 40.795° with respect to the light emitting unit 3
  • the light from the light emitting unit 3 is emitted to the reflecting plate 4D and the reflecting plate 4I.
  • the light emitted to the reflector 4D is in the order of the reflector 4D, the reflector 4A, the reflector 4H, the reflector 4F, the reflector 4C, the reflector 4J, the reflector 4G, the reflector 4E, the reflector 4B, and the reflector 4I. Then, all the reflection plates 4 are reflected.
  • the light emitted to the reflection plate 4I includes the reflection plate 4I, the reflection plate 4B, the reflection plate 4E, the reflection plate 4G, the reflection plate 4J, the reflection plate 4C, the reflection plate 4F, the reflection plate 4H, the reflection plate 4A, and the reflection plate 4D.
  • the distribution of light in the optical space depending on the angle of the light emitted from the light source 2 the larger the angle of the light emitted from the light source 2, the more the light amount distribution tends to be biased toward the inner wall surface. Therefore, by setting a plurality of angles of light emitted from the light source 2 and combining them, it is possible to make the light distribution inside the light space generation device 1 uniform. Therefore, when the light is ultraviolet light, efficient sterilization is possible.
  • FIG. 18 is a diagram showing a schematic configuration of a light emitting section according to the third embodiment of the present invention.
  • the cylindrical body 5 has a polygonal prism shape.
  • the reflection by the reflection plate 4 is performed n-1 times at the maximum. Therefore, as the number n of the regular n-sided polygon increases, the combination of angles of the light source 2 and the light emitting portion 3 in the light emitting portion 3 becomes more important.
  • the intensity of light emitted from the light source 2 is 100, and the reflectance of the reflector 4 is 70%.
  • the first reflected light is 70.
  • the reflected light for the second time is 49.
  • the reflected light after that is 34.3, 24.0, 16.8, 11.8, 8.2, 5.8 and 4.0.
  • the reflected light of the 10th time becomes 2.8. Therefore, the angles of the light emitted from the light source 2 are ⁇ 8.175°, ⁇ 24.54°, and ⁇ 40.795°, and the lights emitted at these angles are combined. It is possible to prevent the deviation of light in the light space.
  • the angle of a certain light source 2 is set to ⁇ 8.175°, and light is emitted to the reflector 4B and the reflector 4A. Further, in the light emitting section 3, the angle of the other light source 2 is set to ⁇ 24.54°, and the light is emitted to the reflecting plate 4C and the reflecting plate 4J. As a result, the deviation of the light disappears even if the reflection is repeated.
  • the light is ultraviolet light, the amount of light required for sterilization reaches any of the reflection plates 4 and the sterilization can be efficiently performed.
  • FIG. 19 is a figure which shows the outline of a structure of the air conditioning apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention.
  • the fourth embodiment will describe an air conditioner 24 in which the sterilizing device 9 described in the second embodiment is installed.
  • the air conditioner 24 of the fourth embodiment has an air inlet 25, a prefilter 26, a blower 27, a heat exchanger 28, and an air outlet 29.
  • the inflow port 25 is an opening for inflowing air into the air conditioner 24.
  • the pre-filter 26 collects dust and dirt.
  • the blower 27 forms a flow in which the air flowing in from the air inlet 25 passes through the heat exchanger 28 and is exhausted from the outlet 29.
  • the heat exchanger 28 exchanges heat between the refrigerant and air to heat or cool the air, for example.
  • the exhaust port 29 exhausts, for example, heated or cooled air to the outside of the air conditioner 24 and sends it into the room in which the air conditioner 24 is installed.
  • the air conditioner 24 of the fourth embodiment shows an example in which the sterilizer 9 is installed on the air inflow side of the blower 27.
  • the air blower 27 sucks air into the air conditioner 24, and the air taken in from the air inlet 25 always passes through the blades of the blower 27. Therefore, the sterilizer 9 is arranged so as to cover the blade portion of the blower 27.
  • the blower 27 is driven. The air in the room flows into the air conditioner 24. The inflowing air passes through the sterilizer 9 to sterilize microorganisms in the air.
  • the air conditioning apparatus 24 in which the sterilization apparatus 9 according to the fourth embodiment is installed it is possible to sterilize molds, bacteria, viruses, and other microorganisms in the air that has flowed into the air conditioning apparatus 24. Therefore, it is possible to suppress the attachment and multiplication of microorganisms in the air conditioner 24, suppress the odor generated from the air conditioner 24, and reduce the number of microorganisms in the indoor air.
  • the air conditioner 24 of the fourth embodiment has a structure in which the air that has flowed in from the air inlet 25 passes through the pre-filter 26, the blower 27, and the heat exchanger 28 and is exhausted from the outlet 29.
  • the present invention is not limited to this. Even with other structures, the same effect can be expected by disposing the sterilizing device 9 at a position where the air flowing into the air conditioner 24 passes.
  • FIG. 20 is a diagram showing a schematic configuration of the refrigerator according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the fifth embodiment will explain a refrigerator 30 in which the sterilizing device 9 described in the second embodiment is installed.
  • air is taken in from the air inlet 32 by the blower fan 31.
  • the compressor 33, the condenser 34, the capillary tube 35, and the cooler 36 are connected by piping to form a refrigerant circuit. Then, the air cooled in the cooler 36 is sent to the inside of the refrigerator.
  • the cooled air is exhausted when the refrigerator door 38 is opened, but is circulated inside the refrigerator 30 when the refrigerator door 38 is closed.
  • the air circulating inside may contain microorganisms such as bacteria derived from the food stored in the refrigerator 30. Therefore, the refrigerator 30 of the fourth embodiment has the sterilizer 9 in the vicinity of the blower 37 that circulates the air inside the refrigerator. Then, the air circulating in the refrigerator is passed through the sterilizer 9 to perform sterilization, whereby the number of microorganisms in the air can be reduced.
  • the air circulating in the refrigerator continues to pass through the sterilizer 9 with the refrigerator door 38 closed. Therefore, a highly efficient bactericidal effect can be expected.
  • FIG. 21 is a diagram showing the outline of the configuration of a water sterilizer according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the fifth embodiment applies the sterilizer 9 described in the second embodiment to a water sterilizer for sterilizing microorganisms in water.
  • water flows through the running water pipe 39 from the water supply port 41 toward the drainage port 42.
  • the water passes through the sterilizer 9.
  • This makes it possible to configure a water sterilizer that sterilizes bacteria in water and inactivates viruses. Air and water are the same in that they are fluids. Therefore, the sterilizing operation can replace air with water.
  • FIG. 22 is a diagram showing an outline of the configuration of the detection device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the detection device 43 of the seventh embodiment devices and the like denoted by the same reference numerals as in FIG. 1 and the like perform the same functions as those described in the first embodiment and the like.
  • the light emission/detection unit 44 is a combination of the light source 2 that emits light and the detector 47 that detects light.
  • the angle of the light emitted from the light source 2 can be arbitrarily selected.
  • the controller 49 performs a process of determining whether or not the gas and particles to be detected exist in the cylindrical body 5 based on the amount of light incident on the detector 47.
  • the light source 2 is arranged so as to be biased to the left or right side of the center of the light emitting and detecting section 44.
  • the detector 47 is arranged next to it.
  • the light emitted from the light source 2 travels along the traveling direction 46 and is reflected by the reflection plate 4B.
  • reflection is performed in the area of the light with which the reflection plate 4B is irradiated.
  • the light from the light source 2 located on the left side of the center of the light emitting/detecting unit 44 enters on the right side of the center of the reflecting plate 4B.
  • the reflected light of the reflection plate 4B is incident on the left side of the center of the reflection plate 4F.
  • the final reflected light 48 from the reflection plate 4A is incident on the detector 47 installed on the right side of the light source 2.
  • the emission angle of the light source 2 may be an angle of emission to any one of the reflection plates 4 of the detection device 43.
  • Gas and particles each have absorption characteristics of absorbing light in a specific wavelength range.
  • methane (CH 4 ), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ) and the like absorb light in the wavelength range of 2000 to 5000 nm.
  • the water particles (H 2 O) absorb light of 1450 to 1940 nm.
  • each functional group of a molecule absorbs a specific wavelength range.
  • the OH functional group absorbs light in the wavelength range of 3650 to 3590 nm.
  • the C—N functional group absorbs light in the wavelength range of 1340 to 1250 nm.
  • the C—H functional group absorbs light in the wavelength range of 2900 to 2700 nm and 1440 to 1320 nm. Therefore, it is possible to detect the gas and particles contained in the fluid passing through the tubular body 5 of the detection device 43 by utilizing the characteristic that gas and particles have absorption in a specific wavelength range.
  • FIG. 23 is a diagram showing an outline of the light emitting and detecting sections of the detection device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the light from the B-direction light source 7 that emits light toward the reflecting plate 4B is repeatedly reflected in the cylindrical body 5 and finally enters the detector 47 adjacent to the B-direction light source 7. If the light is absorbed by the gas to be detected, the amount of light incident on the detector 47 is reduced. Therefore, the controller 49 determines whether or not the gas or the like to be detected has been detected by calculating the light attenuation rate based on the amount of light incident on the detector 47.
  • the number of light sources 2 and detectors 47 in the light emitting/detecting unit 44 and the angle of light emitted from the light source 2 can be arbitrarily determined.
  • the detection device 43 of the seventh embodiment it is possible to generate an optical space with little deviation in the tubular body 5. Therefore, the gas and particles in the fluid passing through the tubular body 5 can be detected with high efficiency and energy saving.
  • FIG. 24 is a diagram for explaining the configuration of the optical space generation device according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the optical space generation device 1 according to the first embodiment is the polygonal cylindrical tubular body 5.
  • the optical space generation device 1 of the eighth embodiment is composed of a cylindrical body 50 having a cylindrical shape. Then, a part of the cylindrical body 50 is opened, and the light emitting portion 3 is installed in the opening portion. As described above, according to the light space generation device 1 of the eighth embodiment, it is possible to generate a light space with little deviation even with the cylindrical body 50 having a cylindrical shape.
  • 1 light space generation device 2 light source, 3 light emitting part, 4, 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F, 4G, 4H, 4I, 4J reflector, 5, 13 cylinder, 6 optical axis, 7B

Abstract

この発明に係る光空間生成装置は、底面が開口し、空間を内側に有する筒体と、筒体の側壁面に配置され、空間に光を出射する出射部と、出射部が配置された部分以外の側壁面の内側に配置され、光を反射する反射板とを備え、出射部は、２以上の方向に向けて光を出射する複数の光源を有し、筒体内側に生成される光空間において、光量の偏りを抑制することができるものである。

Description

光空間生成装置、殺菌装置、空気調和装置、冷蔵庫、水殺菌装置および検出装置
　この発明は、光による空間を円盤状に形成する光空間生成装置に関するものである。さらに、光空間を用いた殺菌装置、空気調和装置、冷蔵庫、水殺菌装置および検出装置に関するものである。
　従来から、空間に出射した光を活用した技術がある。たとえば、光を用いた防犯センサ技術および光を用いた殺菌技術などが知られている。たとえば、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、増殖能力を奪うだけでなく、細胞質や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。そこで、内壁面が反射面となって、光を反射させる反射板を有する多角形筒体において、紫外線を多角形筒体の内壁面の反射板に出射する。そして、反射板による紫外線の反射を複数回繰り返すことで、多角形筒体の内部に、紫外線による膜のようなディスク状の殺菌空間を形成する装置がある（たとえば、特許文献１参照）。以後、光が反射する円盤状の空間を光空間と呼ぶ。
再表２０１７－１１９１５２号公報
　上述したような従来の光空間に係る技術では、多角形筒体内部において、出射した光を、筒体内部に配置された複数の反射鏡で反射させ、光空間を形成する。しかしながら、複数の反射鏡での光の反射に伴い、光空間内の位置によって光量に偏りが生じるおそれがあった。
　この発明は、上記のような課題を解決するため、光空間における光量の偏りを抑えることができる光空間生成装置、殺菌装置、空気調和装置、冷蔵庫、水殺菌装置および検出装置を得ることを目的とする。
　この発明に係る光空間生成装置は、底面が開口し、空間を内側に有する筒体と、筒体の側壁面に配置され、空間に光を出射する出射部と、出射部が配置された部分以外の側壁面の内側に配置され、光を反射する反射板とを備え、出射部は、２以上の方向に向けて光を出射する複数の光源を有するものである。
　また、この発明に係る殺菌装置は、上述した光空間生成装置を備え、出射部から紫外線を出射して、多角柱状の筒体の内側の空間に通過させた流体に照射するものである。
　また、この発明に係る空気調和装置、冷蔵庫および水殺菌装置は、上述した殺菌装置を備えるものである。
　また、この発明に係る検出装置は、上述した光空間生成装置と、特定波長域の光を検出する検出器とを備え、光空間生成装置は、出射部から特定波長域の光を出射して、円柱形状または多角柱形状の筒体の内側の空間を通過する流体に照射し、出射部が出射した光に対する、検出器が検出した光の減衰率に基づいて、特定波長域の光に対して吸収特性を有する物質を検出するものである。
　この発明によれば、側壁面の一部に複数の光源を有する出射部および側壁面の内側に反射板が配置された筒体を備え、出射部から２以上の方向に向けて光を出射するようにした。このため、筒体内側に生成される光空間において光量の偏りを抑制することができる。
この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置の構成を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置の筒体内部における光の進行を、筒体の側面側から見た図である。 この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置における光出射部の概略を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置における光源からの距離と光の強度との関係を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置に関し、光の反射面における入射光と反射光との関係を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置において光出射部から１方向に光を出射したときの進行方向について説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置において光出射部から１方向に光を出射したときの光空間における光の分布の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置において光出射部から２方向に光を出射したときの進行方向について説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置において光出射部から２方向に光を出射したときの光空間における光の分布の一例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る殺菌装置の概略を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る殺菌装置の筒体内部における光の進行を多角柱の側面側から見た図である。 この発明の実施の形態２に係る殺菌装置が設置された空気調和装置について説明する図である。 この発明の実施の形態２に係る空気中の粒子などについて説明する図である。 この発明の実施の形態２に係る各反射板の近辺における紫外線の光量分布について説明する図である。 この発明の実施の形態３に係る光空間生成装置において光出射部から２方向に光を出射したときの進行方向について説明する図（その１）である。 この発明の実施の形態３に係る光空間生成装置において光出射部から２方向に光を出射したときの進行方向について説明する図（その２）である。 この発明の実施の形態３に係る光空間生成装置において光出射部から２方向に光を出射したときの進行方向について説明する図（その３）である。 この発明の実施の形態３に係る光出射部の概略構成を示す図である。 この発明の実施の形態４に係る空気調和装置の構成の概略を示す図である。 この発明の実施の形態５に係る冷蔵庫の構成の概略を示す図である。 この発明の実施の形態６に係る水殺菌装置の構成の概略を示す図である。 この発明の実施の形態７に係る検出装置の構成の概略を示す図である。 この発明の実施の形態７に係る検出装置の光出射および検出部の概略を示す図である。 この発明の実施の形態８に係る光空間生成装置の構成を説明する図である。
　以下、この発明の実施の形態に係る光空間生成装置、殺菌装置、空気調和装置、冷蔵庫、水殺菌装置および検出装置の構成と動作について、図を参照しながら説明する。ここで、以下の図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置の構成を説明する図である。光空間生成装置１は、筒体５、光出射部３および反射板４を有する。光空間生成装置１は、光出射部３から出射された光を、筒体５が内壁面に有する反射板４の反射面で反射して光空間を生成する構造である。
　実施の形態１の筒体５は、多角柱形状で、内側は空洞であり、空間が形成されている。実施の形態１の筒体５は、正九角柱の形状である。そして、光出射部３が出射した光が反射板４での反射を繰り返して空間を通過することで、光空間が生成される。筒体５において、多角柱底面は開口している。一方、筒体５の側壁面における内側の内壁面は、１面を除いて、表面が平滑であり、入射した光を鏡面反射（以下、反射という）する反射板４が形成されている。図１に示すように、実施の形態１では、筒体５の側面Ａ～側面Ｈに反射板４が形成されている。ここで、筒体５における各側面に形成された反射板４は、便宜的にそれぞれ反射板４Ａ～反射板４Ｈとして独立したものとする。ただし、これに限定するものではない。
　筒体５の側面における内壁面のうち、反射板４が形成されていない１面には、光出射部３が設置される。光出射部３は、後述するように、光を出射する光源２を複数有する。実施の形態１においては、各光源２は、コリメートレンズを設置したＬＥＤ光源または狭照射角を持つＬＥＤ光源とする。このため、各光源２からは平行光が出射される。ここで、各光源２の光は完全な平行光でなくてもよく、たとえば、疑似平行光でもよい。また、光源２から出射される光の波長については、特に限定するものではない。光空間生成装置１の用途に応じた様々な波長域の光を選択することができる。
　図２は、この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置の筒体内部における光の進行を、筒体の側面側から見た図である。図１および図２において、光軸６は、光源２から出射された光の進行方向を示している。
　図３は、この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置における光出射部の概略を示す図である。実施の形態１の光空間生成装置１において、光出射部３は、８個の光源２を有する。そして、８個の光源２のうち、４個は、反射板４Ｂに向けて光を出射するＢ方向光源７である。また、残りの４個は、反射板４Ａに向けて光を出射するＡ方向光源８である。図３の光出射部３は、Ｂ方向光源７とＡ方向光源８とを、互い違いにジグザグ状に設置した構造である。ただし、これに限定するものではない。
　図４は、この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置における光源からの距離と光の強度との関係を説明する図である。たとえば、点光源で光が発散放射される場合、ある位置において照射される光の強度は、逆２乗の法則に従って減衰する。しかし、図４に示すように、指向性の強い理想的な平行光は、発散することなく、出射された光の進行に係る面積と反射板４に照射される光の面積とが等しい。このため、光の強度は減衰しにくい。したがって、光源２の半値幅を小さくすることで、反射板４で反射される光は、反射による光の減衰が起こるだけで、空気中を通過しても強度が減衰することなく、進行する。そのため、光源２からの光が、多角形構造である光空間生成装置１の筒体５内部で反射を繰り返し、全体に進行する。光の強度は、光が反射板４の各面で反射されることにより、光源２から出射した強度よりも、反射回数に従って増大する。その結果、光空間生成装置１の筒体５内部全体で光の強度が増大し、高効率かつ省エネルギーに光を増大することができる。
　図５は、この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置に関し、光の反射面における入射光と反射光との関係を示す図である。図５に示すように、光は、空気中を通過し、金属板などで鏡面反射される際、反射する光の入射角と反射角は等しいという、反射の法則が成り立つ。入射角と反射角とは、それぞれに光の進行方向と反射板４の垂線である法線との間の角度として定義される。したがって、光空間生成装置１において、各反射板４に入射された光は、同じ角度で反射される。
　また、光源２からの光が反射板４において反射を繰り返す場合、反射板４にて反射される光は、次式（１）で表される。ここで、ｎは反射回数である。また、Ｒは、反射率（％）である。Ｌ０は初期の光の強度であり、Ｌｎは、ｎ回反射した際の光の強度である。反射率は、光の波長と材料との関係により異なる。したがって、使用する光の波長域に対する反射率が高い反射特性を有する材料を、反射板４に使用することが望ましい。
［数１］
　　　　Ｌｎ＝Ｌ０×（Ｒ／１００）ｎ　　　　　　　　…（１）
　図６は、この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置において光出射部から１方向に光を出射したときの進行方向について説明する図である。前述したように、正九角形の筒体５において、８つの面は反射板４が形成され、反射面となる。光出射部３に設置された複数の光源２のうち、たとえば、Ｂ方向光源７から、平行な光が出射され、反射板４Ｂの反射面に対して、１０°の角度で入射する場合、入射された光は、１０°の角度で反射され、反射板４Ｆに入射する。その後、反射板４Ｃ、反射板４Ｇ、反射板４Ｄ、反射板４Ｈ、反射板４Ｅ、反射板４Ａの順番にすべての反射板４で入射および反射が繰り返される。
　図７は、この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置において光出射部から１方向に光を出射したときの光空間における光の分布の一例を示す図である。ここでは、Ｂ方向光源７が光を出射するものとして説明する。また、光出射部３のＢ方向光源７が出射する光の強さが１００であり、反射板４における反射率が７０％であるものとして説明する。Ｂ方向光源７から出射した光は、最初に反射板４Ｂにおいて反射される。反射板４Ｂで反射された光の強さは、７０まで減衰する。その後、反射板４Ｆにて反射された光の強さは４９となる。さらに、反射板４Ｃにて反射された光の強さは３４．３となる。さらに、反射板４Ｇにて反射された光の強さは２４．０、反射板４Ｄにて反射された光の強さは１６．８、反射板４Ｈにて反射された光の強さは１１．８、反射板４Ｅにて反射された光の強さは８．２、反射板４Ａにて反射された光の強さは５．８となる。このように、反射が繰り返されることで、光は次第に減衰していく。最後に反射される反射板４Ａにおいて反射された光は、Ｂ方向光源７が出射する光の強さの５．８％まで減少する。このため、図７に示すように、筒体５の内部の光空間において、光の分布に偏りが生じる。
　図８は、この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置において光出射部から２方向に光を出射したときの進行方向について説明する図である。図８では、光出射部３に設置されたＢ方向光源７およびＡ方向光源８から、それぞれ平行な光が出射され、反射板４Ｂおよび反射板４Ａの反射面に対して、１０°の角度で入射する場合について説明する。Ｂ方向光源７の進行方向は、前述した通りである。一方、Ａ方向光源８から出射され、反射板４Ａの反射面に対して、１０°の角度で入射した光は、１０°の角度で反射され、反射板４Ｅに入射する。その後、反射板４Ｈ、反射板４Ｄ、反射板４Ｇ、反射板４Ｃ、反射板４Ｆ、反射板４Ｂの順番にすべての反射板４で入射および反射が繰り返される。
　図９は、この発明の実施の形態１に係る光空間生成装置において光出射部から２方向に光を出射したときの光空間における光の分布の一例を示す図である。ここでは、図７と同様に、光出射部３が出射する光の強さが１００であり、反射板４における反射率が７０％であるものとして説明する。図７において説明したＢ方向光源７から出射された光と同様に、Ａ方向光源８が出射した光について、最後に反射される反射板４Ｂにおいて反射された光は、Ａ方向光源８が出射した光の強さの５．８％まで減少する。
　ここで、Ｂ方向光源７から出射した光が反射板４Ｂで反射される光の強さは７０となる。このため、反射板４Ｂにおいて、Ａ方向光源８に係る反射光が弱くても、Ｂ方向光源７に係る反射光が強いため、全体として反射される光量は増える。同様に、すべての反射板４付近において、２方向に出射されたそれぞれの光の反射光は、補完し合うことで、全体として反射光の光量は増える。
　以上のように、実施の形態１の光空間生成装置では、光出射部３から出射する光について、２以上の方向に向けて光を出射するように、光源２（Ａ方向光源８およびＢ方向光源７）が配置される。このため、反射を繰り返して弱くなったある光源２からの光が入射する反射板４には、別の光源２からの光を直接入射させるなどして、互いに補完しながら反射させることで、偏りが少ない光空間を生成することができる。
　ここで、実施の形態１の光空間生成装置１が生成する光量の偏りのない光空間において、光源２から出射する光の波長域によって様々な応用が可能である。たとえば、紫外線を光として出射する光源２を有する光空間生成装置１であれば、殺菌用途に適用することができる。また、可視光線を光として出射する光源２を有する光空間生成装置１であれば、照明用途に適用することができる。さらに、赤外線を光として出射する光源２を有する光空間生成装置１であれば、検出用途に適用することができる。このように、幅広い用途に応用することができる。
実施の形態２．
　図１０は、この発明の実施の形態２に係る殺菌装置の概略を示す図である。図１０において、図１と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１で説明したことと同様の機能を果たす。殺菌装置９は、筒体５内の光空間に流体を通過させ、流体に含まれる菌に紫外線を照射して殺菌をはかる装置である。ここで、実施の形態２の説明では、空気を流体とする。
　殺菌装置９において、多角柱の筒体５は、前述したように底面が開口している。開口部分は、空気の流入口１４と空気の排出口１５とになる。実施の形態２の殺菌装置９は、光として紫外線を出射する。このため、実施の形態２の殺菌装置９は、光出射部３の代わりに紫外線出射部１１を有する。実施の形態２において、紫外線を出射する光源２は、波長域２５０～２６５ｎｍにピーク波長を持ち平行光線を出射できるコリメートレンズを設置したＵＶ－ＬＥＤ光源とする。以上より、紫外線出射部１１から出射される紫外線の進行方向と光空間を通過する空気の流れとは直交する。
　図１１は、この発明の実施の形態２に係る殺菌装置の筒体内部における光の進行を多角柱の側面側から見た図である。図１１において、光軸６は、光源２から出射された紫外線の進行方向を示している。殺菌装置９の筒体５において、底面側は開口しており、空気の流入口１４と排出口１５となる。
　図１２は、この発明の実施の形態２に係る殺菌装置が設置された空気調和装置について説明する図である。実施の形態２の空気調和装置１７は、殺菌装置９を内部に設置している。空気調和装置１７は、空気流入口１９と空気排出口２０とを有する風路１８において、殺菌装置９と送風装置２１とを設置した構造を有する。
　次に、筒体５内の空気の進行方向と紫外線光源１０から照射された紫外線の進行方向を示す光軸６との関係について説明する。紫外線光源１０および反射板４は、空気の進行方向に対して垂直に紫外線が出射または反射するように配置されている。そのため、図１１に示すように、紫外線は、空気の進行方向に対して、光軸６が垂直に出射または反射される。
　そして、図１２の空気調和装置１７において、紫外線光源１０から照射された紫外線の光軸が、空気の流入口１４と空気の排出口１５の側面が開口している筒体５であっても、空気の進行方向に対して、殺菌装置９の外に反射されることは少ない。殺菌装置９の前後にある風路１８への紫外線の漏出が少ないことから、材料の劣化が起こりにくい。このため、殺菌装置９は、空気の流入口１４と空気の排出口１５の側面を全面開口することができる。したがって、空気調和装置１７に殺菌装置を搭載したときに、殺菌装置９の設置による圧力損失を少なくすることができる。
　ここで、反射板４の紫外線に対する反射率は材料により異なる。好適に使用できる紫外線反射材を例示すれば、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％）、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％）、アルミニウム（紫外線反射率：約９０％）などを挙げることができる。
　これらの中でも、紫外線反射材としては、アルミニウムを用いることが特に好ましい。アルミニウムは、メッキ法および蒸着法などの表面処理により、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。アルミニウムの表面処理として、二酸化ケイ素ＳｉＯ２、フッ化マグネシウムＭｇＦ２でコーティングすることで、アルミニウム材料の表面を保護し、かつ、紫外域での反射率を増やすことができる。
　図１３は、この発明の実施の形態２に係る空気中の粒子などについて説明する図である。空気中には、水または埃などの浮遊粒子２２が存在している。浮遊粒子２２の大きさは様々ある。たとえば、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）の場合は、１０μｍ以下である。また、ＰＭ２．５の場合は、２．５μｍ以下である。一方、浮遊微生物２３は、たとえば、細菌またはウイルスなどである。細菌の大きさは、約０．５～４μｍ、ウイルスの大きさは、約０．０３～０．３μｍである。空気中の浮遊微生物２３は、浮遊粒子２２に付着した状態で空気中に浮遊している。
　殺菌装置９は、風路１８と筒体１３を通過した空気中の浮遊粒子２２に付着している浮遊微生物２３を紫外線を照射することで殺菌する。殺菌装置９は、筒体１３の内部を紫外線反射構造として、殺菌可能な紫外線空間を形成する。筒体１３内を通過した空気中の浮遊粒子２２には、あらゆる角度から紫外線が照射される。
　図１４は、この発明の実施の形態２に係る各反射板の近辺における紫外線の光量分布について説明する図である。図１４は、紫外線出射部１１から１方向に紫外線を出射したときの光量分布と２方向に紫外線を出射したときの光量分布とを比較するものである。ここで、筒体５の中央部分は、各反射板４が反射した光が通過する。このため、筒体５の中央部分は、紫外線の光量が最も大きい部分となる。したがって、各反射板４近辺における紫外線の光量を見れば、光空間において殺菌に必要な光量の紫外線が得られているかがわかる。
　図１４において、点線は、殺菌に必要な紫外線光量の最下限を表す。紫外線出射部１１から反射板４Ｂに向けて紫外線を出射したとき、反射板４Ｂ、反射板４Ｆ、反射板４Ｃおよび反射板４Ｇに反射される紫外線は、殺菌に必要な紫外線光量に達している。このため、紫外線出射部１１から１方向に紫外線を出射した場合でも、殺菌装置９は、筒体５の中央部分だけでなく、各反射板４の近辺を通過する空気中の浮遊粒子２２に付着した浮遊微生物２３に対して殺菌効果を有する。しかし、反射板４Ｄ、反射板４Ｈ、反射板４Ｅおよび反射板４Ａに反射される紫外線は、殺菌に必要な光量に達していない。このため、これらの反射板４の近辺を通過する空気に対しては殺菌効果が低下する。
　一方、紫外線出射部１１から反射板４Ａおよび反射板４Ｂの２方向に向けて紫外線を出射したとき、反射板４における反射の繰り返しによる紫外線光量の偏りが発生しにくい。このため、実施の形態２の殺菌装置９は、いずれの反射板４の近辺であっても、殺菌に必要な光量に達している。以上のことから、実施の形態２の殺菌装置９によれば、紫外線出射部１１から２方向に紫外線を出射することで、筒体５を通過する空気全体に偏り無く紫外線を照射することができ、空気中の浮遊粒子２２に付着した浮遊微生物２３を殺菌することができる。
実施の形態３．
　図１５～図１７は、この発明の実施の形態３に係る光空間生成装置において光出射部から２方向に光を出射したときの進行方向について説明する図である。実施の形態３の筒体５は、正十一角柱の形状である。したがって、図１５～図１７に示すように、実施の形態３では、筒体５の側面Ａ～側面Ｊに反射板４が形成されている。ここで、筒体５における各側面に形成された反射板４は、それぞれ反射板４Ａ～反射板４Ｊとする。
　したがって、図１５に示すように、光源２の角度を光出射部３に対して±８．１７５°にする場合、光出射部３からの光は、反射板４Ｂと反射板４Ａとに出射される。反射板４Ｂに入射した光は、反射板４Ｂ、反射板４Ｇ、反射板４Ｃ、反射板４Ｈ、反射板４Ｄ、反射板４Ｉ、反射板４Ｅ、反射板４Ｊ、反射板４Ｆおよび反射板４Ａの順番にすべての反射板４で反射される。一方、反射板４Ａに入射した光は、反射板４Ａ、反射板４Ｆ、反射板４Ｊ、反射板４Ｅ、反射板４Ｉ、反射板４Ｄ、反射板４Ｈ、反射板４Ｃ、反射板４Ｇおよび反射板４Ｂの順番にすべての反射板４で反射される。
　また、図１６に示すように、光源２の角度を光出射部３に対して±２４．５４°にする場合、光出射部３からの光は、反射板４Ｃと反射板４Ｊとに出射される。反射板４Ｃに入射した光は、反射板４Ｃ、反射板４Ｉ、反射板４Ｆ、反射板４Ｂ、反射板４Ｈ、反射板４Ｅ、反射板４Ａ、反射板４Ｇ、反射板４Ｄおよび反射板４Ｊの順番にすべての反射板４で反射される。一方、反射板４Ｊに入射した光は、反射板４Ｊ、反射板４Ｄ、反射板４Ｇ、反射板４Ａ、反射板４Ｅ、反射板４Ｈ、反射板４Ｂ、反射板４Ｆ、反射板４Ｉおよび反射板４Ｃの順番にすべての反射板４で反射される。
　図１７に示すように、光源２の角度を光出射部３に対して±４０．７９５°にする場合、光出射部３からの光は、反射板４Ｄと反射板４Ｉとに出射される。反射板４Ｄに出射した光は、反射板４Ｄ、反射板４Ａ、反射板４Ｈ、反射板４Ｆ、反射板４Ｃ、反射板４Ｊ、反射板４Ｇ、反射板４Ｅ、反射板４Ｂおよび反射板４Ｉの順番にすべての反射板４に反射される。一方、反射板４Ｉに出射した光は、反射板４Ｉ、反射板４Ｂ、反射板４Ｅ、反射板４Ｇ、反射板４Ｊ、反射板４Ｃ、反射板４Ｆ、反射板４Ｈ、反射板４Ａおよび反射板４Ｄの順番にすべての反射板４に反射される。光源２から出射する光の角度による光空間における光の分布について、光源２から出射する光の角度が大きくなるほど、光量分布が内壁面に偏る傾向にある。このため、光源２から出射する光の角度を複数設定し、これらを組み合わせることで、光空間生成装置１内部の光の分布を均一化することができる。このため、光が紫外線の場合には、効率的な殺菌が可能となる。
　図１８は、この発明の実施の形態３に係る光出射部の概略構成を示す図である。筒体５は多角柱形状である。側面の数をｎとすると、反射板４での反射は、最大ｎ－１回行われる。そのため、正ｎ角形のｎが大きくなるほど、光出射部３における光源２の光出射部３に対する角度の組み合わせが重要になる。
　実施の形態３において、光源２が出射する光の強さが１００であり、反射板４における反射率が７０％とする。このとき、１回目の反射光は、７０となる。また、２回目の反射光は４９となる。その後の反射光は３４．３、２４．０、１６．８、１１．８、８．２、５．８および４．０となる。１０回目の反射光は、２．８となる。したがって、光源２から出射する光の角度は±８．１７５°、±２４．５４°および±４０．７９５°とし、これらの角度で出射される光を組み合わせることで。光空間における光の偏りを防ぐことができる。
　たとえば、図１８に示すように、実施の形態３に係る光出射部３では、ある光源２の角度を±８．１７５°にし、反射板４Ｂおよび反射板４Ａに光を出射する。また、光出射部３では、別の光源２の角度を±２４．５４°にし、反射板４Ｃおよび反射板４Ｊに光を出射する。その結果、反射を繰り返しても光の偏りはなくなる。そして、光が紫外線の場合には、いずれの反射板４の近辺であっても、殺菌に必要な光量に達し、効率良く殺菌が可能となる。
実施の形態４．
　図１９は、この発明の実施の形態４に係る空気調和装置の構成の概略を示す図である。実施の形態４は、実施の形態２において説明した殺菌装置９を内部に搭載したの空気調和装置２４について説明する。実施の形態４の空気調和装置２４は、空気の流入口２５、プレフィルター２６、送風機２７、熱交換器２８および空気の排出口２９を有する。
　流入口２５は、空気調和装置２４内に空気を流入するための開口部である。プレフィルター２６は、埃およびゴミなどを集塵する。送風機２７は、空気の流入口２５から流入した空気を熱交換器２８を通過させて排出口２９から排気する流れを形成する。熱交換器２８は、たとえば、冷媒と空気とを熱交換し、空気を加熱または冷却する。排出口２９は、たとえば、加熱または冷却された空気を空気調和装置２４外に排気し、空気調和装置２４が設置された室内に送り込む。
　実施の形態４の空気調和装置２４は、殺菌装置９を送風機２７の空気流入側に設置した例を示す。空気調和装置２４内部には送風機２７により、空気を吸い込んで、空気の流入口２５から取り入れられた空気は、必ず送風機２７の羽根部分を通過する。そのため、送風機２７の羽根部分を覆う形で、殺菌装置９を配置する。空気調和装置２４は運転を開始すると、送風機２７が駆動する。室内の空気が空気調和装置２４内に流入する。流入した空気が殺菌装置９を通過することで、空気中の微生物を殺菌する。
　以上のように、実施の形態４における殺菌装置９を設置した空気調和装置２４によれば、空気調和装置２４内に流入した空気中のカビ、細菌およびウイルスなどの微生物を殺菌することができる。このため、微生物の空気調和装置２４内への付着および増殖を抑え、空気調和装置２４から発生する臭気を抑制するとともに、室内の空気中の微生物数を減少させることができる。ここで、実施の形態４の空気調和装置２４は、空気の流入口２５から流入した空気は、プレフィルター２６、送風機２７および熱交換器２８を通って、排出口２９から排気される構造としたが、これに限定するものではない。他の構造であっても、空気調和装置２４内に流入した空気が通過する位置に殺菌装置９を配置すれば、同様の効果を期待することができる。
実施の形態５．
　図２０は、この発明の実施の形態５に係る冷蔵庫の構成の概略を示す図である。実施の形態５は、実施の形態２において説明した殺菌装置９を内部に搭載したの冷蔵庫３０について説明する。実施の形態５の冷蔵庫３０には、送風ファン３１により空気流入口３２から空気が取り入れられる。また、コンプレッサー３３、コンデンサー３４、キャピラリーチューブ３５および冷却器３６を配管接続して、冷媒回路が構成される。そして、冷却器３６において冷却された空気は、庫内に送られる。
　冷却された空気は冷蔵庫ドア３８を開くと排気されるが、冷蔵庫ドア３８を閉じた状態では、冷蔵庫３０内部で循環される。内部を循環する空気には、冷蔵庫３０に保管されている食品に由来する細菌のような微生物が含まれることがある。そのため、実施の形態４の冷蔵庫３０は、空気を庫内で循環させる送風機３７の近傍に殺菌装置９を有する。そして、庫内を循環する空気を殺菌装置９に通過させ、殺菌を行うことで、空気中の微生物数を減少させることができる。ここで、実施の形態５の冷蔵庫３０は、冷蔵庫ドア３８を閉じた状態において、庫内を循環する空気は、殺菌装置９を通過し続ける。このため、高効率な殺菌効果を期待することができる。
実施の形態６．
　図２１は、この発明の実施の形態６に係る水殺菌装置の構成の概略を示す図である。実施の形態５は、実施の形態２において説明した殺菌装置９を、水中の微生物を殺菌する水殺菌装置に適用する。ポンプ４０を駆動することにより、流水配管３９を、給水口４１から排水口４２に向かって水が流れる。このとき、水は、殺菌装置９を通過する。これにより、水中の細菌の殺菌およびウイルスの不活化を行う水殺菌装置を構成することができる。空気と水とは、流体である点は同じである。このため、殺菌動作は空気を水に置き換えることができる。
実施の形態７．
　図２２は、この発明の実施の形態７に係る検出装置の構成の概略を示す図である。実施の形態７の検出装置４３において、図１などと同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１などで説明したことと同様の機能を果たす。実施の形態７の検出装置４３において、光出射および検出部４４は、光を出射する光源２と光を検出する検出器４７とが組み合わせられている。ここで、光源２から出射する光の角度は任意に選択することができる。ここでは、たとえば、光源２から出射された光が反射板４Ｂに入射されるときの光の進行方向について示している。また、制御器４９は、検出器４７に入射された光量に基づいて、検出対象となるガスおよび粒子などが筒体５内に存在するかどうかなどを判定する処理を行う。
　ここで、図２２に示すように、光出射および検出部４４において、光源２が、光出射および検出部４４の中心よりも左側または右側に偏るように配置されるようにする。そして、その隣に検出器４７が配置されるようにする。光源２が出射した光は進行方向４６に沿って進行し、反射板４Ｂに反射される。この際、反射板４Ｂに照射された光の面積において反射が行われる。たとえば、光出射および検出部４４の中心よりも左側に位置する光源２からの光は、反射板４Ｂの中心よりも右側に入射する。反射板４Ｂの反射光は、反射板４Ｆの中心よりも左側に入射する。そして、反射板４Ａからの最終反射光４８は、光源２の右隣に設置された検出器４７に入射する。ここで、光源２が出射する角度は、検出装置４３を構成する反射板４のうち、いずれかの反射板４に出射する角度であればよい。
　ガスおよび粒子などは、各々特定波長域の光を吸収する吸収特性を持つ。たとえば、メタン（ＣＨ４）、一酸化炭素（ＣＯ）および二酸化炭素（ＣＯ２）などは２０００～５０００ｎｍの波長域の光を吸収する。また、水粒子（Ｈ２Ｏ）は、１４５０～１９４０ｎｍの光を吸収する。さらに、分子が有する官能基についても、それぞれの官能基により、特定の波長域を吸収することが知られている。Ｏ－Ｈ官能基は、３６５０～３５９０ｎｍの波長域の光を吸収する。また、Ｃ＝Ｏ官能基は、１７５０～１７００ｎｍの波長域の光を吸収する。さらに、Ｃ－Ｎ官能基は、１３４０～１２５０ｎｍの波長域の光を吸収する。また、Ｃ―Ｈ官能基は、２９００～２７００ｎｍおよび１４４０～１３２０ｎｍの波長域の光を吸収する。そのため、ガスおよび粒子などが特定の波長域に吸収を持つ特性を利用し、検出装置４３の筒体５を通過する流体中に含まれたガスおよび粒子などを検出することができる。
　図２３は、この発明の実施の形態７に係る検出装置の光出射および検出部の概略を示す図である。反射板４Ｂに向けて光を出射するＢ方向光源７からの光は、筒体５内で反射を繰り返し、最終的にＢ方向光源７に隣接された検出器４７に入射する。検出対象となるガスなどによって光が吸収されれば、検出器４７に入射した光量は少なくなる。そこで、制御器４９は、検出器４７に入射した光量に基づいて、光の減衰率を算出するなどして、検出対象となるガスなどが検出されたかどうかを判定する。ここで、光出射および検出部４４における光源２および検出器４７の個数、光源２から出射する光の角度については、任意に決定することができる。
　以上のように、実施の形態７の検出装置４３によれば、筒体５内で偏りの少ない光空間を生成することができる。このため、筒体５を通過する流体中のガスおよび粒子などを、高効率かつ省エネルギーで検出することができる。
実施の形態８．
　図２４は、この発明の実施の形態８に係る光空間生成装置の構成を説明する図である。実施の形態１の光空間生成装置１は、多角柱形状の筒体５であった。実施の形態８の光空間生成装置１は、円柱形状の円筒体５０で構成したものである。そして、円筒体５０の一部が開口しており、開口部分に光出射部３が設置されている。このように、実施の形態８の光空間生成装置１によれば、円柱状の円筒体５０であっても、偏りが少ない光空間を生成することができる。
　１　光空間生成装置、２　光源、３　光出射部、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ，４Ｉ，４Ｊ　反射板、５，１３　筒体、６　光軸、７　Ｂ方向光源、８　Ａ方向光源、９　殺菌装置、１０　紫外線光源、１１　紫外線出射部、１４，２５　流入口、１５，２９　排出口、１７，２４　空気調和装置、１８　風路、１９　空気流入口、２０　空気排出口、２１　送風装置、２２　浮遊粒子、２３　浮遊微生物、２６　プレフィルター、２７，３７　送風機、２８　熱交換器、３０　冷蔵庫、３１　送風ファン、３２　空気流入口、３３　コンプレッサー、３４　コンデンサー、３５　キャピラリーチューブ、３６　冷却器、３８　冷蔵庫ドア、３９　流水配管、４０　ポンプ、４１　給水口、４２　排水口、４３　検出装置、４４　光出射および検出部、４６　進行方向、４７　検出器、４８　最終反射光、４９　制御器、５０　円筒体。

Claims (11)

  1. 　底面が開口し、空間を内側に有する筒体と、
    　前記筒体の側壁面に配置され、前記空間に光を出射する出射部と、
    　前記出射部が配置された部分以外の前記側壁面の内側に配置され、前記光を反射する反射板とを備え、
    　前記出射部は、２以上の方向に向けて前記光を出射する複数の光源を有する光空間生成装置。
  2. 　前記光源は、光軸に平行な光を出射し、前記反射板は、入射した前記光を平行に反射する請求項１に記載の光空間生成装置。
  3. 　前記反射板は、前記光の波長域に対して反射率が高い特性をもつ平滑な表面を有する請求項１または請求項２に記載の光空間生成装置。
  4. 　前記出射部は、２以上の異なる前記反射板に前記光を出射する向きに複数の前記光源が配置される請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の光空間生成装置。
  5. 　前記筒体は、円柱形状または多角柱形状の前記側壁面を有する請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の光空間生成装置。
  6. 　請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の光空間生成装置を備え、
    　出射部から紫外線を出射して、筒体の内側の空間に通過させた流体に照射する殺菌装置。
  7. 　請求項６に記載の殺菌装置を有し、紫外線の進行方向と直交する方向に、調和に係る空気を通過させる空気調和装置。
  8. 　請求項６に記載の殺菌装置を有し、紫外線の進行方向と直交する方向に、庫内の冷却に係る空気を通過させる冷蔵庫。
  9. 　請求項６に記載の殺菌装置を有し、紫外線の進行方向と直交する方向に、水を通過させる水殺菌装置。
  10. 　請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の光空間生成装置と、
    　特定波長域の光を検出する検出器とを備え、
    　前記光空間生成装置は、出射部から特定波長域の光を出射して、筒体の内側の空間を通過する流体に照射し、
    　前記出射部が出射した前記光に対する、前記検出器が検出した前記光の減衰率に基づいて、前記特定波長域の光に対して吸収特性を有する物質を検出する検出装置。
  11. 　前記出射部から出射した光が複数の反射板で反射し、前記検出器には、最後に反射した前記光が入射される請求項１０に記載の検出装置。
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