WO2023063307A1 - 反射体及び電磁波増幅装置 - Google Patents

反射体及び電磁波増幅装置 Download PDF

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裕 道脇
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Ｎｅｘｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ合同会社
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    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
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    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves

Definitions

  • the present invention relates to reflectors and electromagnetic wave amplifiers.
  • Patent Document 1 discloses a portable ultraviolet sterilizer in which an ultraviolet lamp is arranged in a case for housing medical instruments.
  • an ultraviolet sterilizer is made of metal (stainless steel plate, chromium-plated iron plate or copper plate, etc.) so that the inner surface of the case reflects ultraviolet rays.
  • Patent Document 2 discloses a sterilization device that takes in air into the housing and discharges the sterilized air. A formed reflecting portion is arranged to reflect the ultraviolet rays irradiated from the ultraviolet lamp.
  • Patent Literatures 1 and 2 above reflect ultraviolet rays to amplify the ultraviolet rays, but it is impossible to obtain a high amount of ultraviolet rays because the reflectance of the reflecting surface itself is low.
  • it is necessary to continuously irradiate the ultraviolet rays for ten seconds to several tens of seconds, which is a problem that it takes a very long time.
  • the ultraviolet lamp is kept on, the temperature inside the apparatus rises, and problems such as the ultraviolet lamp not lighting up or the amount of ultraviolet rays being irradiated tend to decrease.
  • the present invention has been made by the present inventors as a result of extensive research in view of the above problems. It is also an object of the present invention to provide a means for continuously reducing toxic substances for a long period of time.
  • a reflector of the present invention comprises a substrate that transmits a first electromagnetic wave in a first wavelength range, and a reflective layer that reflects a second electromagnetic wave in a second wavelength range and transmits the first electromagnetic wave,
  • the substrate substantially surrounds an electromagnetic wave emitting source that emits electromagnetic waves, and among the electromagnetic waves emitted from the electromagnetic wave emitting source, the second electromagnetic wave is reflected by the reflecting layer at a higher order between the opposing reflecting layers within the inner peripheral surface of the substrate. characterized by creating a region in which the density of the second electromagnetic wave is advanced by reflecting the second electromagnetic wave.
  • the reflector of the present invention is characterized in that the reflective layer is provided on the inner surface and/or the outer surface of the base.
  • the reflector of the present invention is characterized in that a fluid can pass through the space surrounded by the inner peripheral surface of the base.
  • the reflector of the present invention is characterized in that the first electromagnetic waves are visible light and infrared rays, and the second electromagnetic waves are ultraviolet rays.
  • the reflector of the present invention is characterized in that the first electromagnetic waves are ultraviolet rays, and the second electromagnetic waves are visible light and infrared rays.
  • the electromagnetic wave amplifying device of the present invention includes a reflector having a substrate that transmits a first electromagnetic wave in a first wavelength range and a reflecting layer that reflects a second electromagnetic wave in a second wavelength range and transmits the first electromagnetic wave. and an electromagnetic wave emitting source for emitting electromagnetic waves, wherein the reflector has an inner peripheral surface surrounding the electromagnetic wave emitting source, and the reflector emits the second electromagnetic wave among the electromagnetic waves emitted from the electromagnetic wave emitting source. It is characterized by creating a region of the second electromagnetic wave with high density by reflecting it in a space defined by the inner peripheral surface.
  • the electromagnetic wave amplifying device of the present invention is characterized in that the reflection layer is provided on the inner surface and/or the outer surface of the base.
  • the electromagnetic wave amplifying device of the present invention is characterized by comprising a fluidizing section that causes a fluid to flow within the region of the second electromagnetic wave.
  • the electromagnetic wave amplifying device of the present invention is characterized in that the first electromagnetic waves are visible light and infrared rays, and the second electromagnetic waves are ultraviolet rays.
  • the electromagnetic wave amplifying device of the present invention is characterized in that the first electromagnetic waves are ultraviolet rays, and the second electromagnetic waves are visible light and infrared rays.
  • the present invention with a simple structure, it is possible to reliably decompose or inactivate and/or kill a toxic target in a short period of time, and to reduce the toxic target continuously for a long period of time.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the arrangement position of a reflective layer;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing reflection of ultraviolet light and transmission of infrared and visible light by a reflector;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a poison target abatement device equipped with an ultraviolet amplification device;
  • FIG. 4 is a diagram showing the direction of flow of air passing through the toxic object extinguishing device;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing reflection of infrared rays and visible light and transmission of ultraviolet rays by a reflector;
  • An electromagnetic wave amplifying device equipped with the reflector of the present invention will be described below.
  • An electromagnetic wave amplifying device is a device that has an electromagnetic wave emitting source that emits an electromagnetic wave of a specific wavelength, a reflector that reflects the electromagnetic wave of the specific wavelength, and the like, and that amplifies the electromagnetic wave within an internal space defined by the reflector.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an ultraviolet amplifying device 1 of this embodiment.
  • the ultraviolet amplifying device 1 has an elongated ultraviolet emitting portion 2 (electromagnetic wave emitting source) that radially emits ultraviolet rays, an ultraviolet reflector 4 (reflector), and the like.
  • the ultraviolet amplifying device 1 includes a control section, an operation section, a power supply section, and the like (not shown), and performs ultraviolet irradiation and the like according to an input operation and the like detected by the operation section.
  • the ultraviolet light emitting unit 2 uses ultraviolet light to decompose, inactivate, disinfect, eliminate bacteria, sterilize, and sterilize the toxic target.
  • the ultraviolet emitting part 2 has an ultraviolet light source such as a germicidal lamp, an ultraviolet lamp, and an ultraviolet LED.
  • the shape of the ultraviolet emitting part 2 is not limited to a straight tube shape, and may be, for example, a bulb shape, a ring shape, a curved shape, or the like.
  • the wavelength of the ultraviolet rays irradiated by the ultraviolet emitting section 2 is preferably about 100 to 400 nm, and more preferably set in the vicinity of 250 to 270 nm.
  • the ultraviolet rays include near ultraviolet rays (UV-C) with a wavelength of less than 260 nm, far ultraviolet rays (wavelengths of 10 to 200 nm), extreme ultraviolet rays (wavelengths of 10 to 121 nm), etc., as long as they can at least extinguish toxic substances.
  • UV-C near ultraviolet rays
  • UV-A, UV-B having a wavelength exceeding 300 nm may also be used.
  • the ultraviolet reflector 4 has an annular cross-sectional shape, has a substantially cylindrical shape with an axis parallel to the longitudinal direction of the ultraviolet emitting portion 2, and surrounds the ultraviolet emitting portion 2 with an inner peripheral surface. That is, the ultraviolet reflector 4 forms an inner space surrounded by the inner peripheral surface, and the ultraviolet emitting part 2 is arranged in the inner space. Although the position of the ultraviolet emitting part 2 in the inner space can be set as appropriate, it is assumed here to be placed in the central part of the inner space.
  • the ultraviolet reflector 4 is constructed by providing a reflective layer 6 on a substrate 5 containing a material having transparency to visible light and infrared rays.
  • the substrate 5 can be made of, for example, one or more selected from resin materials such as acrylic, polycarbonate, and polyvinyl chloride, and transparent materials such as glass-based materials.
  • the substrate 5 may be formed by adding a metal material, a ceramic material such as ceramic, a hydraulic material such as cement, a carbon material, or the like to the transparent material.
  • the reflective layer 6 is configured to be transparent to visible light and infrared rays and reflective to ultraviolet rays.
  • the reflective layer 6 can be, for example, a cold mirror that reflects ultraviolet light.
  • Such a reflective layer 6 can be formed of, for example, a dielectric multilayer film in which dielectrics are vapor-deposited on the substrate 5 in multiple layers.
  • the reflective layer 6 may be provided by attaching a thin plate on which a cold mirror is vapor-deposited to the substrate 5 or placing it inside the substrate 5 .
  • the lamina in that case consists of a material that is transparent to visible and infrared light.
  • a dielectric multilayer film is a film that can be constructed by alternately laminating a dielectric thin film of a high refractive index material and a dielectric thin film of a low refractive index material.
  • high refractive index materials include titanium dioxide (TiO 2 ), aluminum oxide (AL 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), and the like.
  • Low refractive index materials may include, for example, silicon dioxide (SiO 2 ), zinc peroxide (ZnO 2 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), and the like.
  • the reflective layer 6 is arranged on the entire area of the surface of the ultraviolet reflector 4 facing the ultraviolet emitting section 2 so as to reflect substantially all the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet emitting section 2 .
  • the location of the reflective layer 6 can be set as appropriate, and for example, the reflective layer 6 can be intermittently provided along the axial direction and/or the circumferential direction on the inner peripheral surface of the ultraviolet reflector 4 .
  • the thickness of the reflective layer 6 can be set as appropriate. or an even multiple). Specifically, when the wavelength of the ultraviolet rays to be reflected is set to 253.7 (nm), the thickness of one layer is 63.4 (nm) (that is, 1/4 of the wavelength), 126.8 (nm) (that is, two times 1/4 of the wavelength), 190.3 (nm) (three times 1/4 of the wavelength), or the like.
  • the film thickness per layer may be a so-called thick film of about several tens of micrometers, a so-called thin film of about several micrometers, or a so-called thin film of about several nanometers. It may be an ultra-thin film.
  • the ultraviolet reflector 4 is formed so as to surround the ultraviolet emitting portion 2 by having a substantially endless cross section, and the reflecting layer 6 is formed so as to reflect the ultraviolet rays inward at a high order, that is, repeatedly many times. It is arranged on the inner peripheral surface (inner surface) (see FIG. 2(a)). Of course, as shown in FIG. 2(b), a reflective layer 6 may be arranged on the outer peripheral surface (outer surface) of the substrate 5 so that the ultraviolet rays transmitted through the substrate 5 are reflected inward.
  • the method of forming the ultraviolet reflector 4 can be set as appropriate.
  • a substrate 5 formed in advance in a tubular shape may be provided with a reflective layer 6 on the inside and/or outside thereof. It may be formed by bending it so that it becomes.
  • the reflective layer 6 is provided on the outer surface of the cylindrical substrate 5
  • the substrate 5 is made of a material that also transmits ultraviolet rays. As a result, the ultraviolet rays transmitted from inside the cylinder can be reflected inward by the reflection layer 6 provided on the outer surface, and the ultraviolet rays density inside the cylinder can be increased.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the reflection of ultraviolet light and the transmission of infrared and visible light by a reflector.
  • a high-density, high-dose ultraviolet region can be created inside the ultraviolet reflector 4 . That is, among the electromagnetic waves emitted from the ultraviolet emitting portion 2 , the ultraviolet rays are reflected radially inward toward the ultraviolet emitting portion 2 by the reflecting layer 6 . The ultraviolet rays reflected toward the ultraviolet emitting portion 2 pass through (pass through) the ultraviolet emitting portion 2 and are reflected radially inward again by the reflecting layer 6 on the extension line.
  • the ultraviolet rays are repeatedly reflected by the reflective layer 6 a plurality of times, preferably a large number of times (ten and several times or more), and desirably a very large number of times (a hundred and several times or more) so as to reciprocate along the radial direction.
  • visible light and infrared rays pass through the reflective layer 6 and the substrate 5 as indicated by dotted lines in FIG. That is, visible light and infrared rays are emitted to the outside of the ultraviolet reflector 4 .
  • the accumulated ultraviolet irradiation energy when the ultraviolet rays are reflected by the ultraviolet reflector 4 will be explained using a cold mirror as an example. Assume that the cold mirror has a UV reflectance of 99%. This corresponds to a decrease of 1% in photon quantity before reflection when ultraviolet rays are reflected by a cold mirror. Therefore, the residual rate of photons (100% when the number of reflections is 0) is 99% when the number of reflections of UV light from the cold mirror is 1, and when the number of reflections is 2 It decreases cumulatively, such as 98.01% and about 97.03% when the number of reflections is 3.
  • the reflectance of ultraviolet rays is assumed to be 99% (the reduction rate of photons during reflection is 1%), and the cumulative ultraviolet irradiation energy is calculated when the ultraviolet rays are reflected up to ⁇ times. or This gives a value of 100 as the cumulative UV energy for up to ⁇ UV reflections. This indicates that the accumulated ultraviolet irradiation energy is approximately 100 times assuming that the ultraviolet irradiation energy for one irradiation of ultraviolet rays is 1.
  • an ultraviolet region having a high dose of about 100 times the amount of ultraviolet energy emitted from the ultraviolet emitting portion 2 is created. It is possible to irradiate the poisonous object existing in the gap between the emitting part 2 and the ultraviolet rays with a much higher radiation dose than when the ultraviolet rays are irradiated without reflection. As such, it is possible to reliably eliminate toxic targets in a very short period of time (eg, less than 0.05 seconds) with a virus inactivation rate of 99.9999% or greater.
  • metal materials such as aluminum and stainless steel are used as materials having ultraviolet reflectivity that can be generally used. is about 26%. Therefore, the cumulative UV energy provided by a reflective layer using aluminum is about 1.85 times. Also, the accumulated ultraviolet energy obtained by the reflective layer using stainless steel is about 1.35 times. Therefore, it is very difficult to create a high-dose ultraviolet region even by using commonly used materials having ultraviolet reflectivity such as aluminum and stainless steel, whereas the ultraviolet amplifying device of the present embodiment is very difficult. According to 1, it is possible to obtain accumulated ultraviolet energy at a much higher magnification, and to create an ultraviolet space with a high density and a high dose while consuming extremely low power.
  • the reflector 4 may have a shape surrounding at least the ultraviolet ray emitting portion 2, and the cross-sectional shape may be circular, elliptical, oval, rectangular, polygonal, star-shaped, Reuleaux polygonal, or one-dimensional. There may be a shape including a parabola in the part.
  • the reflector 4 is not limited to a cylindrical shape, and may be box-shaped or the like whose inside can be sealed with a lid or the like. By adopting a box shape, it is possible to reduce, for example, sterilize or inactivate poisonous objects adhering to the items stored inside.
  • the reflectance of the reflective layer 6 is set to 99%, the reflectance is of course not limited to this.
  • the reduced reflectance results in a reduced magnification of the accumulated UV energy. Therefore, preferably the reflectance is 80% or more and the amplification factor of accumulated ultraviolet energy is 5 times or more, more preferably the reflectance is 90% or more and the amplification factor is 10 times or more, and desirably the reflectance is 98%.
  • the amplification factor is set to 50 times or more.
  • an ultraviolet reflective paint for example, paint containing particulate silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), etc.
  • an ultraviolet reflective paint for example, paint containing particulate silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), etc.
  • the region where the reflective layer 6 is formed may be provided at least at a position where the ultraviolet rays are repeatedly reflected at a high order.
  • the inner surface and/or the outer surface of the substrate 5 may be interspersed with the reflective layer such that the reflective layer is located at a location facing the reflective direction of the substrate 5 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a toxic object reduction device 10 equipped with an ultraviolet ray amplifying device 1.
  • the toxic object quenching device 10 contains the ultraviolet ray amplifying device 1 of the present invention and a blower in a substantially cylindrical housing 12. 14 or the like is provided, and outside air is introduced from the suction port formed in the housing 12, passes through the ultraviolet amplifying device 1, and is discharged from the discharge port, thereby reducing the toxic substances contained in the air. .
  • the housing 12 has two openings, each of which is either the suction port 16 or the discharge port 18 . These openings are spaced along the length of housing 12, with inlet 16 at the top and outlet 18 in the middle.
  • the housing 12 may be formed with a visual recognition part that enables the lighting of the ultraviolet emitting part 2 to be visually recognized in the whole housing 12 or a part of the housing 12 . That is, the housing 12 can be formed with a visible portion made of a transparent member through which electromagnetic waves (that is, visible light and infrared rays) emitted from the ultraviolet emitting portion 2 and transmitted through the reflector 4 can be transmitted.
  • the entire housing 12 functions as a visual recognition section through which visible light can pass. Further, a portion of the housing 12 is opened like a window, and a visible portion of a transparent member is provided in the opening, and the lighting of the ultraviolet emitting portion 2 can be visually recognized by visible light transmitted through the visible portion.
  • the blower 14 includes an axial fan (propeller fan), a mixed flow fan, a centrifugal fan (multi-blade fan, sirocco fan, radial fan, plate fan, turbo fan, limit load fan, airfoil fan, etc.), and a centrifugal axial fan.
  • a vortex fan, a cross-flow fan (such as a cross-flow fan), etc. can be applied.
  • a leakage prevention unit 20 and the like are arranged to prevent leakage of the ultraviolet rays to the outside of the toxic target extinguishing device 10.
  • the leakage prevention part 20 can be appropriately shaped as long as it has a shape that blocks ultraviolet rays while securing a gap for air flow.
  • a honeycomb structure, a structure in which a plurality of slats inclined with respect to the axial direction are arranged in parallel, or the like can be used.
  • the leak prevention part 20 can be arranged between the ultraviolet reflector 4 and the suction port 14 .
  • the ultraviolet ray amplifying device 1 is installed to radiate a high dose of ultraviolet rays to the toxic target, etc. in the air while taking in the outside air, thereby extinguishing the toxic target, etc. can be made That is, as shown in FIG. 5, the air sucked through the suction port 16 by driving the air blower 14 passes through the space surrounded by the inner peripheral surface of the substrate 5 (ultraviolet light reflector 4) to the discharge portion 18. is discharged to the outside.
  • the toxic object contained in the air is irradiated with a high dose of ultraviolet rays, and as a result, the toxic object can be extinguished.
  • the dose of the high-density ultraviolet region is amplified to about 100 times that of the ultraviolet ray emitted from the ultraviolet ray emitting unit 2, the toxicity of bacteria, viruses, etc. that have passed through the ultraviolet ray amplifying device 1 once The target can be reliably decomposed or inactivated and/or killed and diminished.
  • a human detection sensor or an object detection sensor is provided to turn off the ultraviolet light emitter when a person or object is detected. , the operation of the fan (flow generating unit 30) may be stopped.
  • the ultraviolet amplifying device 1 may include an antifouling member for protecting the surfaces of the ultraviolet emitting portion 2 and the ultraviolet reflecting body 4 and preventing foreign matter such as dust and dirt from adhering thereto.
  • the antifouling member has a substantially cylindrical shape made of an ultraviolet-transmitting material, and may be provided in a circumferential shape along the inner peripheral surface of the ultraviolet reflector 4, or may be provided in a circular shape along the outer peripheral surface of the ultraviolet-emitting portion 2.
  • ultraviolet-transmitting materials that form the antifouling member include glass, quartz (SiO 2 ), sapphire (Al 2 O 3 ), amorphous fluorine-based resins such as PTFE, acrylic resins, and the like.
  • the number of the ultraviolet emitting parts 2 disposed in the ultraviolet reflector 4 is not limited to one, and a plurality of ultraviolet emitting parts may be disposed. Since the time required to reduce the poisonous object is reduced, the amount of air inflow by the blower 14 of the poisonous object reduction device 10 can be increased, and the poisonous object reduction efficiency within a predetermined range can be improved. can.
  • the ultraviolet amplifying device of the present invention is not limited to use for reducing toxic targets in the air, but can be used for toxic targets in fluids.
  • fluid is a concept that includes gas, liquid, and powder, and toxic targets include pathogenic microorganisms such as bacteria and viruses, as well as formaldehyde, sulfurous acid gas, nitrous acid gas, and odorous components containing harmful molecules. which is at least toxic to the human body and which moves with the fluid.
  • the ultraviolet amplification device can be used by being mounted, embedded, incorporated, or combined with various devices and instruments.
  • Such devices and appliances include, for example, air conditioners, fans, circulators, air purifiers, humidifiers, dehumidifiers, ventilation fans, vacuum cleaners, circulation pumps, mist showers (dispersers), exhaust equipment, plants, septic tanks, piping, It can be used for general items in which a fluid can flow, such as connecting members for connecting pipes.
  • the number and positions of arrangement of the ultraviolet amplifying devices can be appropriately set. For example, a plurality of ultraviolet amplifiers may be arranged in the middle of the fluid flow path.
  • the instrument equipped with the ultraviolet amplifying device is not limited to one having a mechanism for causing fluid to flow. It is also possible to target equipment that has Such fixtures may include, for example, vehicle roofs, seat backs, seat headrests, control panels, tables, desks, chairs, walls, ceilings, elevators, and the like.
  • target equipment may include, for example, vehicle roofs, seat backs, seat headrests, control panels, tables, desks, chairs, walls, ceilings, elevators, and the like.
  • it can be used by embedding it in a device installed in a space where people gather or a space where people tend to gather.
  • the ultraviolet amplification device has been described as an example of the electromagnetic wave amplification device of the present invention, it can also be used as an infrared amplification device for amplifying infrared rays.
  • the infrared rays (and visible light) are reflected toward the inside by the reflecting layer 6, and the ultraviolet rays are reflected toward the interior of the substrate. 5 and the reflective layer 6 to increase the infrared density in the cylinder (further amplify the visible light).
  • the electromagnetic wave amplifying apparatus of the present invention can amplify electromagnetic waves other than ultraviolet light, infrared light and visible light.
  • an electromagnetic wave amplifying device can be used as a device for amplifying electromagnetic waves in the specific wavelength range.

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Abstract

第一の波長域の第一電磁波を透過させる基体と、第二の波長域の第二電磁波を反射させ、上記第一電磁波を透過させる反射層と、を具え、上記基体は、電磁波を放出する電磁波放出源を囲繞し得るように、横断面が無端形状を成し、上記電磁波放出源から放出された電磁波の内、第二電磁波を上記反射層によって上記基体の内周面内で高次に反射させて第二電磁波の密度を高度化した領域を作出することを特徴とする。

Description

反射体及び電磁波増幅装置
　本発明は、反射体及び電磁波増幅装置に関するものである。
　従来、紫外線を利用した殺菌やウイルスの不活化等の処理が行われている。例えば、医療器具を収納するケース内に紫外線ランプを配した携帯用の紫外線殺菌装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような紫外線殺菌装置は、ケース内面が紫外線を反射させるように金属製（ステンレス板、表面をクロームメッキした鉄板や銅板等）となっている。
　また、特許文献２には、筐体内部に空気を取り込み、除菌された空気を排出する除菌装置が開示され、筐体の内部空間において紫外線ランプと、紫外線ランプを取り囲むように筒状に形成した反射部とを配し、紫外線ランプから照射される紫外線を反射させている。
特開平０９－２２５０１２号公報 特許第６９１５９２１号
　上述した特許文献１、２に記載された装置は、紫外線を反射させることで、紫外線を増幅させているが、反射面自体の反射率が低いことから高度な紫外線量を得ることが不可能であり、確実に殺菌やウイルスの不活化を行うためには、十数秒～数十秒の間、紫外線を照射し続けることが必要であって非常に時間が掛かるという問題がある。また、紫外線ランプを点灯させ続けていると装置内部の温度が上昇して紫外線ランプの不点灯や照射している紫外線量の低下等の不具合が生じ易くなるという問題がある。
　本発明は、上記問題点に鑑みて本発明者の鋭意研究により成されたものであり、簡易な構造によって、短時間で毒性対象を確実に分解又は不活化及び／又は死滅させて減消させ、且つ長期間継続して毒性対象を減消させていくための手段を提供することを目的とする。
　本発明の反射体は、第一の波長域の第一電磁波を透過させる基体と、第二の波長域の第二電磁波を反射させ、上記第一電磁波を透過させる反射層と、を具え、上記基体は、電磁波を放出する電磁波放出源を略囲繞し、上記電磁波放出源から放出された電磁波の内、第二電磁波を上記反射層によって上記基体の内周面内の対向する反射層間で高次に反射させて第二電磁波の密度を高度化した領域を作出することを特徴とする。
　また、本発明の反射体は、前記反射層が、前記基体の内側表面及び／又は外側表面に設けられることを特徴とする。
　また、本発明の反射体は、前記基体の内周面によって囲繞される空間に流体が通過し得ることを特徴とする。
　また、本発明の反射体は、前記第一電磁波は、可視光及び赤外線であり、前記第二電磁波は、紫外線であることを特徴とする。
　また、本発明の反射体は、前記第一電磁波は、紫外線であり、前記第二電磁波は、可視光及び赤外線であることを特徴とする。
　また、本発明の電磁波増幅装置は、第一の波長域の第一電磁波を透過させる基体及び第二の波長域の第二電磁波を反射させて上記第一電磁波を透過させる反射層を有する反射体と、電磁波を放出する電磁波放出源と、を具え、上記反射体は、上記電磁波放出源を囲繞する内周面を有し、上記電磁波放出源から放出された電磁波の内、上記第二電磁波を上記内周面によって画定される空間内で高次に反射させ、密度を高度化させた上記第二電磁波の領域を作出することを特徴とする。
　また、本発明の電磁波増幅装置は、前記反射層が、前記基体の内側表面及び／又は外側表面に設けられることを特徴とする。
　また、本発明の電磁波増幅装置は、前記第二電磁波の領域内で、流体を流動させる流動部を具えることを特徴とする。
　また、本発明の電磁波増幅装置は、前記第一電磁波は、可視光及び赤外線であり、前記第二電磁波は、紫外線であることを特徴とする。
　また、本発明の電磁波増幅装置は、前記第一電磁波は、紫外線であり、前記第二電磁波は、可視光及び赤外線であることを特徴とする。
　本発明によれば、簡易な構造によって、短時間で毒性対象を確実に分解又は不活化及び／又は死滅させて減消させ、且つ長期間継続して毒性対象を減消させていくことができる。
本実施形態の紫外線増幅装置を示す斜視図である。 反射層の配設位置の例を示す図である。 反射体による紫外線の反射、赤外線及び可視光の透過を示す概略図である。 紫外線増幅装置を搭載している毒性対象減消装置の断面図である。 毒性対象減消装置内を通過する空気の流動方向を示す図である。 反射体による赤外線及び可視光の反射、紫外線の透過を示す概略図である。
　以下に本発明の反射体を搭載している電磁波増幅装置について説明する。電磁波増幅装置は、特定の波長の電磁波を放出する電磁波放出源、該特定の波長の電磁波を反射させる反射体等を有し、反射体が画定する内部空間内で電磁波を増幅する装置である。
　具体的に電磁波増幅装置としての紫外線増幅装置１について図１を参照して説明する。図１は本実施形態の紫外線増幅装置１を示す斜視図である。紫外線増幅装置１は、長尺状で且つ放射状に紫外線を放出する紫外線放出部２（電磁波放出源）、紫外線反射体４（反射体）等を有する。また紫外線増幅装置１は、不図示の制御部、操作部、電源部等を具えており、操作部によって検出した入力操作等に従って紫外線照射等を行う。
　紫外線放出部２は、紫外線によってターゲットである毒性対象の分解、不活化、消毒、除菌、殺菌、滅菌等の減消を行う。紫外線放出部２は、殺菌灯、紫外線ランプ、紫外線ＬＥＤ等の紫外線光源を有するものであり、長尺状の直管形状を成し、軸方向視で略放射状に紫外線を放出する。なお、紫外線放出部２の形状は、直管形状に限定するものではなく、例えば、電球形状、環形状、曲線形状等に設定し得る。
　紫外線放出部２によって照射される紫外線は、波長が１００～４００ｎｍ程度であることが好ましく、特に２５０～２７０ｎｍ近傍に設定することがより望ましい。勿論、紫外線は、少なくとも毒性対象を減消させ得るものであれば波長が２６０ｎｍ未満の近紫外線（ＵＶ－Ｃ）、遠紫外線（波長１０～２００ｎｍ）、極端紫外線（波長１０～１２１ｎｍ）等であってもよい。また、波長が３００ｎｍを超える近紫外線（ＵＶ－Ａ、ＵＶ－Ｂ）であってもよい。
　紫外線反射体４は、横断面形状が環状で、軸心が紫外線放出部２の長手方向と平行である略筒形状を成し、内周面によって紫外線放出部２を囲繞する。即ち、紫外線反射体４は、内周面によって囲繞される内側空間を形成し、該内側空間に紫外線放出部２が配される。内側空間における紫外線放出部２の位置は適宜設定し得るが、ここでは内側空間の中央部に配するものとする。
　紫外線反射体４は、可視光や赤外線に対する透過性を有する材料を含んだ基体５に反射層６を設けて構成される。基体５は、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル等の樹脂材料やガラス系材料等の透明性の材料から選択される一種以上によって形成することができる。なお、透明性を有する材料に、金属材料、セラミック等の窯業系材料、セメント等の水硬性材料、炭素材料等を加えて基体５を構成してもよい。
　反射層６は、可視光及び赤外線に対して透過性を有し、紫外線に対して反射性を有するように構成される。反射層６は、例えば紫外線を反射させるコールドミラーが有り得る。このような反射層６は、例えば基体５に誘電体を多層にわたって蒸着させた誘電体多層膜によって形成することができる。或いはコールドミラーを蒸着させた薄板を基体５に張り付けたり、基体５の内側に配置したりして反射層６を設けてもよい。その場合の薄板は、可視光及び赤外線に対する透過性を有する材料から構成される。
　誘電体多層膜は、高屈折率材料の誘電体薄膜と、低屈折率材料の誘電体薄膜とを交互に積層することによって構成することができる膜である。高屈折率材料としては、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２ ）、酸化アルミニウム（ＡＬ２ Ｏ３ ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２ ）等が有り得る。低屈折率材料としては、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）、過酸化亜鉛（ＺｎＯ２ ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２ ）等が有り得る。
　反射層６は、紫外線放出部２から照射された略全ての紫外線を反射し得るように、紫外線反射体４の表面における紫外線放出部２に対向する箇所全域に配される。勿論、反射層６の配設箇所は適宜設定し得、例えば紫外線反射体４の内周面において軸方向及び／又は周方向に沿って断続的に設けることもできる。
　反射層６の厚みは、適宜設定し得るが、多層膜によって形成する場合、一層当たりの厚みを、例えば反射させる紫外線の波長の１／４の整数倍（紫外線の波長の１／４の奇数倍又は偶数倍）に設定することが出来る。具体的には反射させる対象となる紫外線の波長を２５３．７（ｎｍ）と設定した場合、一層の厚みを６３．４（ｎｍ）（即ち、波長の１／４の１倍）、１２６．８（ｎｍ）（即ち、波長の１／４の２倍）、１９０．３（ｎｍ）（波長の１／４の３倍）等に設定する。勿論、反射層６を多層膜によって形成する場合の一層当たりの膜厚は、数１０μｍ程度の所謂厚膜であってもよく、数μｍ程度の所謂薄膜であってもよく、数ｎｍ以下の所謂超薄膜であってもよい。
　また紫外線反射体４は、横断面が略無端形状とすることで紫外線放出部２を囲繞するように形成され、紫外線が内側に高次に、即ち多数回繰り返し反射するように、反射層６を内周面（内側表面）に配設する（図２（ａ）参照）。勿論、図２（ｂ）に示すように反射層６を基体５の外周面（外側表面）に配設して基体５を透過した紫外線を内側に反射させるようにしてもよい。
　上記紫外線反射体４の形成方法は適宜設定し得る。例えば、予め筒形状に形成した基体５の内側及び／又は外側に反射層６を設けて成るものであってもよく、板状の基体５に反射層６を設けて該基体５を筒状となるように曲げて成るものであってもよい。なお、筒形状を成す基体５の外側表面に反射層６を設ける場合には、基体５は紫外線透過性も有する材料とする。これにより、筒内から透過してくる紫外線を外側表面に設けた反射層６によって内部に向け反射させ、筒内の紫外線密度を上昇させるように構成することができる。
　図３は、反射体による紫外線の反射、赤外線及び可視光の透過を示す概略図である。紫外線増幅装置１によれば、紫外線反射体４の内側に高密度で高線量の紫外線領域を作出することができる。即ち、紫外線放出部２から放出された電磁波の内、紫外線は、反射層６によって半径方向内向きに紫外線放出部２側に向かって反射する。なお、紫外線放出部２側に反射した紫外線は、紫外線放出部２を透過（通過）して延長線上の反射層６で再び半径方向内側に反射する。従って、紫外線は、径方向に沿って往復するように反射層６によって複数回、好ましくは多数回（十数回以上）、望ましくは極めて多数回（百数回以上）の反射を繰り返す。
　他方で、紫外線放出部２から放出された電磁波の内、可視光及び赤外線は、図３の点線で示すように反射層６及び基体５を透過する。即ち、可視光及び赤外線は、紫外線反射体４の外側へ放出される。
　紫外線反射体４によって紫外線を反射させたときの累積紫外線照射エネルギについて、コールドミラーを利用した場合を例に説明する。ここでコールドミラーによる紫外線の反射率を９９％とする。これは紫外線がコールドミラーで反射したとき、その光子量が反射前から１％減少することに相当するものである。従って、光子の残量率（反射回数が０回のとき、１００％である。）は、紫外線がコールドミラーでの反射回数が１回のときに９９％となり、反射回数が２回のときに９８．０１％、反射回数が３回のときに約９７．０３％のように、累積的に減少する。
　以下の式では紫外線の反射率を９９％（反射時の光子の減少率を１％）とし、∞回まで紫外線を反射させたときの累積紫外線照射エネルギとして計算するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 又は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　これにより、紫外線反射が∞回までの累積紫外線エネルギとして、１００という値が得られる。これは紫外線を一回照射したときの紫外線照射エネルギを１とした場合に、累積紫外線照射エネルギが概ね１００倍に相当するものであることを示す。
　従って、紫外線反射体４の内部空間には、単に紫外線放出部２から放出された紫外線エネルギ量の約１００倍の高線量の紫外線領域が作出されるので、紫外線反射体４の内周面と紫外線放出部２との間の空隙に存する毒性対象に対し、紫外線を無反射で照射している場合よりも、遥かに高い放射量の紫外線を照射することができる。そのため、毒性対象を非常に僅かな時間（例えば、０．０５秒未満）で９９．９９９９％以上のウイルス不活化率を以って確実に減消させることが出来る。
　また、紫外線放出部２から放射される電磁波の内、温度上昇を来たす熱線である可視光及び赤外線は、紫外線反射体４を透過するため、紫外線反射体４における内部温度の上昇を抑制することが出来、温度依存性の高い紫外線放出部２であっても、温度上昇に伴う紫外線放出の出力低下を抑えることができ、安定した動作を長時間行うことができる。
　なお、一般的に使用され得る紫外線反射性を有する材料には、アルミニウムやステンレス等の金属材料が用いられており、波長域が２５０～２７０ｎｍの紫外線に対する反射率は、アルミニウムで約４６％、ステンレスで約２６％である。従って、アルミニウムを用いた反射層によって得られる累積紫外線エネルギは、約１．８５倍となる。またステンレスを用いた反射層によって得られる累積紫外線エネルギは、約１．３５倍となる。
　従って、一般的に利用されるアルミニウムやステンレス等の紫外線反射性を有する材料を用いても、高線量の紫外線領域を作出することは非常に困難であるのに対し、本実施形態の紫外線増幅装置１によれば、遥かに高倍率の累積紫外線エネルギを得ることが出来、極めて低い消費電力でありながら、高度な高密度・高線量の紫外線空間を作出することが可能となる。
　また、反射体４は、少なくとも紫外線放出部２を囲繞する形状を有するものであればよく、横断面形状を円形、楕円形、長円形、矩形、多角形、星形、ルーローの多角形、一部に放物線を含む形状等が有り得る。
　また、反射体４は、筒形状に限定するものではなく、蓋等によって内部を密閉可能な箱形状等であってもよい。箱形状とすることによって内部に収納されるものに付着している毒性対象の滅菌や不活化等の減消を行うことができる。
　また、反射層６による反射率を９９％としたが、勿論反射率はこれに限定するものではない。しかし、反射率が下がることで累積紫外線エネルギの倍率が低下してしまう。そのため、好ましくは、反射率を８０％以上で累積紫外線エネルギの増幅率を５倍以上とし、より好ましくは、反射率を９０％以上で増幅率を１０倍以上とし、望ましくは反射率を９８％以上で増幅率を５０倍以上とする。これらの反射率の反射層を形成する手段としては、紫外線反射性の塗料（例えば、粒子状のシリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等を含んだ塗料）の塗布等も有り得る。
　また、反射層６を形成する領域は、少なくとも紫外線を高次に繰り返し反射させる位置に反射層６を設けていればよく、例えば、紫外線放出部から放出された紫外線を反射させた反射層の紫外線の反射方向に対向する箇所に反射層が位置するように、基体５の内側表面及び／又は外側表面に反射層を点在させてもよい。
　次に本発明の紫外線増幅装置を搭載した毒性対象減消装置について説明する。図４は紫外線増幅装置１を搭載している毒性対象減消装置１０の断面図であり、毒性対象減消装置１０は、略筒型の筐体１２内に本発明の紫外線増幅装置１、送風機１４等を設け、筐体１２に形成されている吸込口から外気を導入し、紫外線増幅装置１を通過させて排出口から排出することで、空気に含まれる毒性対象を減消させるものである。
　筐体１２は、それぞれが吸込口１６、排出口１８の何れかとなる二つの開口を有する。これらの開口は筐体１２の長手方向に沿って離間した位置に配され、ここでは吸込口１６を頂部、排出口１８を中間部に配する。また、筐体１２には、紫外線放出部２の点灯を視認可能な視認部を筐体１２全体又は一部に形成してもよい。即ち、筐体１２には、紫外線放出部２から放出され反射体４を透過した電磁波（即ち、可視光及び赤外線）が透過し得る透明部材の視認部を形成することが出来る。このとき筐体１２全体を透明部材にすれば、筐体１２全体が可視光を透過させ得る視認部として機能する。また筐体１２の一部を窓状に開口させ、該開口に透明部材の視認部を設け、視認部を介して透過する可視光によって、紫外線放出部２の点灯が視認可能となる。
　送風機１４としては、軸流ファン（プロペラファン）、斜流ファン、遠心ファン（多翼ファン、シロッコファン、ラジアルファン、プレートファン、ターボファン、リミットロードファン、エアフォイルファン等）、遠心軸流ファン、渦流ファン、横断流ファン（クロスフローファン等）等を適用することができる。
　また、筐体１２内には、紫外線の毒性対象減消装置１０外への漏出を防止する漏出防止部２０等が配設される。漏出防止部２０は、空気を流動させる空隙を確保しつつ紫外線を遮るような形状を有していれば適宜形状を設定し得る。例えばハニカム構造や、軸方向に対して傾斜させたスラットを複数平行に並べた構造等を用いることもできる。また、漏出防止部２０は、紫外線反射体４と吸込口１４との間に配することが出来る。
　このような毒性対象減消装置１０によれば、紫外線増幅装置１を搭載することにより外部の空気を取り込みながら、空気中の毒性対象等に高線量の紫外線を放射して毒性対象等を減消させることができる。即ち、図５に示すように送風機１４の駆動により、吸込口１６を介して吸い込まれた空気は、基体５（紫外線反射体４）の内周面によって囲繞される空間を通過して排出部１８から外部に排出される。このとき、紫外線増幅装置１によって作出された高密度の紫外線領域を空気が通過するため、空気中に含まれる毒性対象に高線量の紫外線が照射され、結果毒性対象を減消させることができる。しかも上述したように、高密度の紫外線領域の線量は、紫外線放出部２から照射される紫外線の約１００倍に増幅される為、紫外線増幅装置１内を一度通過させた菌やウイルス等の毒性対象を確実に分解又は不活化及び／又は死滅して減消させることができる。
　また、開口端からの内部への物体の侵入や覗き込み防止時の安全性を確保する手段として、人検知センサや、物体感知センサを設けて人や物体の検知時に紫外線発光体を消灯させたり、ファン（流動発生部３０）の動作を停止させたりするようにしてもよい。
　また、紫外線増幅装置１は、紫外線放出部２及び紫外線反射体４の表面を保護し、塵、埃等の異物や汚れが付着するのを防止するための防汚部材を具えてもよい。防汚部材は、紫外線透過材料で形成された略筒形状とし、紫外線反射体４の内周面に沿って周回状に設けてもよく、紫外線放出部２の外周面に沿って周回状に設けてもよい。防汚部材を形成する紫外線透過性材料としては、ガラス、石英（ＳｉＯ２）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＰＴＦＥ等の非晶質のフッ素系樹脂、アクリル樹脂等があり得る。
　また、紫外線反射体４内に配設される紫外線放出部２は、一本に限定するものではなく、複数本配してもよく、本数を増やすほど累積紫外線エネルギが増加するので、より毒性対象を減消させるのに要する時間が短縮されるので、毒性対象減消装置１０の送風機１４による空気の流入量を増加させることができ、所定範囲内における毒性対象の減消効率を向上させることができる。
　なお、本発明の紫外線増幅装置は、空気中の毒性対象を減消させるものに限定して使用されるものではなく、流体中の毒性対象に対して使用することができる。ここで流体とは、気体、液体、粉体を含む概念であり、毒性対象とは、菌やウイルス等の病原微生物の他、有害分子を含んだホルムアルデヒドや亜硫酸ガス、亜硝酸ガス、臭気成分等を含むものであって少なくとも人体に対して毒性を有し、流体と共に移動する対象物である。
　従って、紫外線増幅装置は、種々の装置や器具に搭載したり、埋め込んだり、組み込んだり、組み合わせたりして使用することが出来る。そのような装置や器具は、例えば、エアコン、扇風機、サーキュレータ、空気清浄機、加湿器、除湿器、換気扇、掃除機、循環ポンプ、ミストシャワー（散布機）、排気装置、プラント、浄化槽、配管、配管同士を連結する連結部材等、内部で流体が流動し得るもの全般に用いることができる。また、紫外線増幅装置の配設数や配設位置等は適宜設定し得る。例えば、流体の流路途中に複数の紫外線増幅装置を配してもよい。
　また、紫外線増幅装置を搭載する器具は、流体を流動させるための機構を有するものに限定するものではなく、少なくとも流体を通過させるように、吸込部及び排出部が外部と連通するように構成された器具を対象としてもよい。そのような器具としては、例えば、乗り物のルーフや、シートの背もたれ、シートヘッドレスト、コンパネ、テーブル、デスク、椅子、壁、天井、エレベータ等が有り得る。特に、紫外線発光体を用いて毒性対象等を減消する場合、上記の人の集まる空間或いは人が密集し易い空間に設置されている器具に埋め込んで使用することができる。
　また、本発明の電磁波増幅装置として紫外線増幅装置を例に説明したが、赤外線を増幅させる赤外線増幅装置として利用することもできる。具体的には、図６に示すように、基体５が成す筒内の電磁波放出部から放出された電磁波の内、赤外線（及び可視光）を反射層６によって内部に向け反射させ、紫外線を基体５及び反射層６を透過させて筒内の赤外線密度を上昇（更に可視光を増幅）させるように構成することができる。
　勿論、反射層によって反射し得る電磁波であれば、本発明の電磁波増幅装置によって紫外線、赤外線及び可視光以外の電磁波でも増幅させることができる。このように反射体によって特定の波長域の電磁波を反射させることで、当該特定の波長域の電磁波を増幅する装置としての電磁波増幅装置を利用することができる。
　１…電磁波増幅装置、２…紫外線発光体、４…反射体、５…基体、６…反射層、１０…毒性対象減消装置、１２…筐体、１４…送風部。

Claims (10)

  1. 　第一の波長域の第一電磁波を透過させる基体と、
    　第二の波長域の第二電磁波を反射させ、上記第一電磁波を透過させる反射層と、を具え、
    　上記基体は、電磁波を放出する電磁波放出源を略囲繞し、
    　上記電磁波放出源から放出された電磁波の内、第二電磁波を上記反射層によって上記基体の内周面内の対向する反射層間で高次に反射させて第二電磁波の密度を高度化した領域を作出することを特徴とする反射体。
  2. 　前記反射層は、前記基体の内側表面及び／又は外側表面に設けられることを特徴とする請求項１記載の反射体。
  3. 　前記基体の内周面によって囲繞される空間に流体が通過し得ることを特徴とする請求項１又は２記載の反射体。
  4. 　前記第一電磁波は、可視光及び赤外線であり、
    　前記第二電磁波は、紫外線であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の反射体。
  5. 　前記第一電磁波は、紫外線であり、
    　前記第二電磁波は、可視光及び赤外線であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の反射体。
  6. 　第一の波長域の第一電磁波を透過させる基体及び第二の波長域の第二電磁波を反射させて上記第一電磁波を透過させる反射層を有する反射体と、
    　電磁波を放出する電磁波放出源と、を具え、
    　上記反射体は、上記電磁波放出源を囲繞する内周面を有し、
    　上記電磁波放出源から放出された電磁波の内、上記第二電磁波を上記内周面によって画定される空間内で高次に反射させ、密度を高度化させた上記第二電磁波の領域を作出することを特徴とする電磁波増幅装置。
  7. 　前記反射層は、前記基体の内側表面及び／又は外側表面に設けられることを特徴とする請求項６記載の電磁波増幅装置。
  8. 　前記第二電磁波の領域内で、流体を流動させる流動部を具えることを特徴とする請求項６又は７記載の電磁波増幅装置。
  9. 　前記第一電磁波は、可視光及び赤外線であり、
    　前記第二電磁波は、紫外線であることを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の電磁波増幅装置。
  10. 　前記第一電磁波は、紫外線であり、
    　前記第二電磁波は、可視光及び赤外線であることを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の電磁波増幅装置。

     
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