JP7506359B2

JP7506359B2 - 空間除菌機

Info

Publication number: JP7506359B2
Application number: JP2020093756A
Authority: JP
Inventors: 英義冨永
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2024-06-26
Anticipated expiration: 2040-04-24
Also published as: JP2021171604A

Description

この発明は大小、屋内空気中の細菌及びウイルスを減菌、滅菌させることを目的とした空調機器の仕組みに関する。

波長２６０ｎｍ付近の７．５Ｊ／ｍ^２以上の紫外線照射による直接的な空気中の細菌及びウイルスの減菌、滅菌及び二酸化チタン光触媒反応による細菌、ウイルスの不活性化

空気中ウイルスのＤ値（９０％殺菌率時の殺菌線量Ｊ／ｍ２）＊７．５Ｊ／ｍ２＊ＬｅｗｉｓＲ．Ｋｏｌｌｅｒ：ＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔＲａｄｉａｔｉｏｎ（１９５２）

二酸化チタン（ＴｉＯ＿）のみである。光触媒は太陽や蛍光灯の紫外線を吸収し、紫外線のエネルギーが吸収され電子が活性化し、その表面から電子が飛び出す。電子が抜け出た穴は正孔（ホール）と呼ばれておりプラスの電荷を帯びている。正孔（ｐｏｓｉｔｉｖｅｈｏｌｅｓ（ｈ＿））は強い酸化力を持ち、水分中にあるＯＨ＿（水酸化イオン）などから電子を奪い、ｎｅｇａｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｎｚ（ｅ＿）ができて、反応性に富んだｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅａｎｉｏｎｓ（０＿＋ｅ＿→Ｏ＿＿）とｈｙｄｒｏｘｙｌｒａｄｉｃａｌｓ（ＯＨ＿＋ｈ＿→・ＯＨ）を生じるとされる。これが相手から電子を奪う強力な酸化反応を引き起こし、嫌な臭い、ウイルス、病原菌など有機物質を分解する。ＯＨラジカルは強力な酸化力を持つために近くの有機物から電子を奪い、自分自身が安定になろうとする。このようにして電子を奪われた有機物は結合を分断され、最終的には二酸化炭素や水となり大気中に発散していく。このような原理から、酸素や水から活性物質を生成させ、臭気物質、細菌、ウイルスなどを酸化分解し抗菌・消臭効果を発現し、無害化する。＊日本ウイルス学会の季刊『臨床とウイルス』Ｖｏｌ．３９／Ｎｏ．５に掲載された富山大学医学薬学研究部白木公康教授らの論文「インフルエンザエアロゾルの感染性と不活化」

紫外線による細菌、ウイルスへの殺菌を空気清浄の副次的な目的とした機器は従来から存在する。しかし、それらは小規模な室内用に限られ、また、空気中での効果的な紫外線照射には限界があった。特に人体への悪影響を避ける為、外部暴露が極力少ない機械内部での紫外線照射に限られることになり、その場合に十分な効果を生む照射時間が得られないことが大きな課題である。

発明が解決するための手段

この課題を解決するために、本願発明は、空気を内部に取り入れるための本体前面部と、フィルターと、除菌ユニットと、前記除菌ユニットを通過した空気が外部に排出される上部吹き出し口とを備えた空間除菌機に関する。また、本願発明に係る空間除菌機は、前記除菌ユニットは、前記本体前面部から前記フィルターを通過した空気を折り畳む様な形状の空気路からなるラビリンスチャンネルを備え、前記ラビリンスチャンネルは多数の紫外線ＬＥＤを設置した仕切パネルを有し、前記ラビリンスチャンネルの内面に酸化チタンがコーティングされていて、前記紫外線ＬＥＤによって、以下の照射条件下において７．５Ｊ／ｍ ^２以上の紫外線照射を１．５秒行うことで前記ラビリンスチャンネル内の空気を除菌できることを特徴とする。＜照射条件＞前記紫外線の発光波長＝２６５ｎｍ、前記紫外線ＬＥＤの光出力＝５０ｍＷ、前記ラビリンスチャネルの内壁面間隔＜０．１ｍ（高さ１．５ｍ、幅１．２ｍ、奥行０．９ｍの場合）。また、本発明に係る空間除菌機は、実施態様の一例として、インバータによって制御されたモーターで回転可能なファンをさらに備える。

除菌ユニット（ラビリンスチャネル）
この課題を解決するために導入した空気を折り畳むような形状の空気路を通すことで^＊照射時間を確保することが出来る。これにより、その間に複数の２６５ｎｍ紫外線ＬＥＤを設置した仕切りパネル内を通過する際に十分な長さの^＊照射時間を与えることが出来る共に、照射距離を近くすることで効果的な殺菌効果を得られる。また、設備をコンパクトにまとめることが可能となる。さらに、通路内面に二酸化チタンをコーティングし、紫外線による直接の殺菌効果と光触媒反応によって発生するＯＨラジカルの強い酸化反応で細菌、ウイルスの無害化に強く作用することが出来るもの。ここでは高速で通過する通路内のパネルが振動することによって騒音を発生させない為に、仕切り内部に樹脂材料をクッション材として使用する、もしくは仕切りパネル素材を耐振動性のあるチタン、及びチタン合金材等の使用するもの。図２、図３、図４、及び図５
＊照射時間
空気中ウイルスの９０％殺菌率Ｄ値＝７．５Ｊ／ｍ^２
殺菌線照度Ｅ（Ｗ／ｍ^２）と照射時間ｔ（秒）の積［殺菌線量（Ｊ／ｍ^２）］
照度Ｅ＝光出力（Ｗ）／距離ｄ（ｍ）^２
２６５ｎｍＵＶＬＥＤ光出力５０ｍＷ
ラビリンスチャネル内壁面間隔＜０．１ｍ（高さ１．５ｍ、幅１．２ｍ、奥行０．９ｍの場合）
以上からＤ値７．５を満たす照射時間（ｔ）の必要値を１．５秒と計算される。
（実際には複数の光源からの照射があり、且つ、距離を最大値で設定している為、十分以上の効果を見込むことが出来る）

空間除菌機
ラビリンスチャネルの効果により効率的に、また、大容量が可能になり、大きなホール規模の空気中の細菌及びウイルスを減菌、滅菌させることが出来る。構造は正面部から空気を取り込み、フィルターで濾過後にラビリンスチャネルに導入される。中では効果を得られる風速を維持するためにインバーターで制御されたモーターによりファンが回転し、上部から処理された空気を排出する。図１

発明の効果

第一発明を組込んだ第二発明である空間除菌機は十分な紫外線照射効果と光触媒効果により導入空気の９０％以上のウイルスを死滅若しくは不活性化させることが出来る。これを連続的に使用することでホール内の空気を安全なものへ変化させることが出来る。

この発明の空間除菌機の一実施形態を示す斜視図（正面、側面透視）。この発明の除菌ユニット（ラビリンスチャネル）を示す斜視図（正面、側面透視）。除菌ユニット（ラビリンスチャネル）内の空気の流路を示す図。除菌ユニット（ラビリンスチャネル）内パネル部分の２６５ｎｍＵＶＬＥＤモジュール配置を示す斜視図（全体透視図、パネル拡大図）除菌ユニット（ラビリンスチャネル）内２６５ｎｍＵＶＬＥＤモジュール配置、制振材料、電気配線を示す図（全体透視図、拡大図）。

この発明の空間除菌機の一実施形態を図１に示す。
本体前面部から取り入れられた空気はフィルターを通過後に除菌ユニット（ラビリンスチャネル）に導入され細菌やウイルスを減菌、除菌した上で上部吹き出し口から排出される。
また、除菌ユニット（ラビリンスチャネル）の一実施形態を図２に示す。
除菌ユニット内部には２６５ｎｍＵＶＬＥＤモジュールが多数配置され、さらに内部は二酸化チタンがコーティングされている。この一実施形態を図３、図４、及び図５で示す。

１除菌ユニット（ラビリンスチャネル）
２ＨＥＰＡフィルター
３モーター
４インバータ・制御ユニット
５ファン
６空気導入口
７２６５ｎｍＵＶＬＥＤモジュール
８空気排出口
９二酸化チタンコーティング
１０電気配線
１１制振用樹脂

Claims

空気を内部に取り入れるための本体前面部と、フィルターと、除菌ユニットと、前記除菌ユニットを通過した空気が外部に排出される上部吹き出し口とを備えた空間除菌機であって、
前記除菌ユニットは、前記本体前面部から前記フィルターを通過した空気を折り畳む様な形状の空気路からなるラビリンスチャンネルを備え、
前記ラビリンスチャンネルは多数の紫外線ＬＥＤを設置した仕切パネルを有し、前記ラビリンスチャンネルの内面に酸化チタンがコーティングされていて、
前記紫外線ＬＥＤによって、以下の照射条件下において７．５Ｊ／ｍ ^２以上の紫外線照射を１．５秒行うことで前記ラビリンスチャンネル内の空気を除菌できることを特徴とする空間除菌機。
＜照射条件＞
前記紫外線の発光波長＝２６５ｎｍ
前記紫外線ＬＥＤの光出力＝５０ｍＷ
前記ラビリンスチャネルの内壁面間隔＜０．１ｍ（高さ１．５ｍ、幅１．２ｍ、奥行０．９ｍの場合）
インバータによって制御されたモーターで回転可能なファンをさらに備える請求項１に記載の空間除菌機。