(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
<発明の態様>
この発明の第一態様は、下記の構成(1) を有する紫外線照射モジュールである。
(1) 第一媒質が存在する空間(主に第一媒質が存在する空間)に紫外線を出射する紫外線出射部と、前記第一媒質とは絶対屈折率が異なる第二媒質を粒状で前記空間に放出する第二媒質放出部と、を有する。
【0010】
第一態様の紫外線照射モジュールでは、前記紫外線出射部から前記空間に紫外線が照射され、前記空間の紫外線が照射された範囲に前記第二媒質放出部から前記第二媒質が粒状で放出された状態になると、以下の現象の少なくともいずれかが生じることにより、前記空間の紫外線が直接照射されていない部分にも紫外線が到達する。
その現象の一つは、前記範囲内の第一媒質と第二媒質との界面で両媒質の屈折率の違いにより、紫外線が反射または屈折することで発生する散乱である。もう一つの現象は粒子によるミー散乱である。
【0011】
ミー散乱を発生させるという点から、第二媒質を粒状で放出する際の粒径は0.01μm〜10μmであることが好ましく、0.1μm〜1.0μmであることがより好ましい。
この発明の第二態様は、上記構成(1) と下記の構成(2) を有する紫外線照射モジュールである。
【0012】
(2) 前記第一媒質の絶対屈折率n1と前記第二媒質の絶対屈折率n2は下記の式(1) を満たす。0.4≦n1/n2≦2.5…式(1)
この発明の第三態様は、下記の構成(3) を有する紫外線照射モジュールである。
【0013】
(3) 第一態様または第二態様の紫外線照射モジュールにおいて、前記紫外線出射部の紫外線出射口と前記第二媒質放出部の第二媒質放出口とが対向している。
第三態様の紫外線照射モジュールによれば、紫外線出射口と第二媒質放出口との間に配置された物体の紫外線出射口側に、紫外線出射部から出射された紫外線が直接照射される。また、紫外線出射口と第二媒質放出口との間に配置された物体の紫外線出射口側では、上述の紫外線の散乱が発生しないか、その発生が抑制される。よって、前記構成(3) を有さないものと比較して、紫外線出射口と第二媒質放出口との間に配置された物体の紫外線出射口側への紫外線照射量が多くなる。
この発明の第四態様は、下記の構成(4) を有する紫外線照射モジュールである。
【0014】
(4) 第一態様または第二態様の紫外線照射モジュールにおいて、前記第二媒質放出部の第二媒質放出口は、前記第二媒質放出口から放出された粒状の第二媒質で、前記空間の前記紫外線出射部の紫外線出射口と対向する位置を除いた部分に、前記紫外線出射部から出射された紫外線の向きを変える方向転換層が形成されるように配置されている。
【0015】
第四態様の紫外線照射モジュールによれば、前記方向転換層に入射した紫外線により上述の紫外線の散乱が発生するため、前記空間の紫外線出射口と対向する位置に配置された物体の紫外線出射口とは反対側には、前記反対側に空間が存在している限り、前記方向転換層に入って散乱することで向きが変わった紫外線の散乱光が到達する。また、紫外線出射口と対向する位置に配置された物体の紫外線出射口側と紫外線出射口との間で、上述の紫外線の散乱が発生しない。
よって、第四態様の紫外線照射モジュールは、前記構成(4) を有さないものと比較して、上述の散乱により前記物体の紫外線出射口側へ直接向かう紫外線の低減量が少なくなる分だけ、前記物体の紫外線出射口側への紫外線照射量が多くなる。
この発明の第五態様は、下記の構成(5) を有する紫外線照射モジュールである。
【0016】
(5) 第一態様乃至第三態様の紫外線照射モジュールにおいて、前記空間を区画し、紫外線を反射する反射壁を有する。
第五態様の紫外線照射モジュールによれば、紫外線出射部から出射された紫外線を、区画された前記空間内に止めて、紫外線の利用効率を向上することができる。
この発明の第六態様は、下記の構成(6) を有する紫外線照射モジュールである。
【0017】
(6) 第一態様乃至第三態様の紫外線照射モジュールにおいて、前記紫外線出射部は、前記第二媒質放出部から前記第二媒質が粒状で放出されている状態の前記空間に紫外線を照射する。
上述の紫外線の散乱は前記空間内に放出された粒状の第二媒質が消失すると生じなくなるが、第六態様の紫外線照射モジュールによれば、前記構成(6) を有することで、粒状の第二媒質が存在しない空間に無駄に紫外線が照射されないため、上述の紫外線の散乱を効率的に発生させることができる。
【0018】
この発明の第七態様は、上記各態様の紫外線照射モジュールを有する紫外線殺菌装置である。つまり、第七態様の紫外線殺菌装置は、第一媒質と細菌またはウイルスとが存在する空間に、上記各態様の紫外線照射モジュールで紫外線を照射して、細菌またはウイルスを殺菌する装置である。
この発明の第八態様は、上記各態様の紫外線照射モジュールを有する気体分解装置である。つまり、第八態様の気体分解装置は、第一媒質と紫外線吸収能を有する気体とが存在する空間に、上記各態様の紫外線照射モジュールで紫外線を照射して、その気体を分解する装置である。
【0019】
<発明の実施形態>
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定はこの発明の必須要件ではない。
[第一実施形態]
第一実施形態では、この発明の一態様の紫外線照射モジュールを含む紫外線殺菌装置10について説明する。
【0020】
図1に示すように、紫外線殺菌装置10は、UVC−LED(紫外線出射部)1と、気泡発生器(第二媒質放出部)2と、水槽3を有する。水槽3は、立方体の箱状で、天井板31と、底板32と、壁板33を有する。天井板31、底板32、および壁板33の内面は、紫外線の反射率を高くする表面処理がなされて、紫外線の反射面となっている。水槽3は水(第一媒質)4を入れて使用される。
【0021】
UVC−LED1は、波長範囲が250nm〜280nmの紫外線を発光する発光ダイオードであり、水槽3の天井板31の中央部に発光面(紫外線出射口)を下側に向けて設置されている。天井板31はUVC−LED1と離れた位置に、水槽3内への給排水と殺菌対象物5の出し入れを行うための開口部を有し、この開口部が脱自在の蓋で塞がれている。
【0022】
気泡発生器2は、従来より公知の水槽用の気泡発生器であって、水槽3の底板32の中央部に、空気(第二媒質)を微粒子状に放出する気泡放出口(第二媒質放出口)を上側に向けて設置されている。これにより、UVC−LED1の発光面と気泡発生器2の気泡放出口とが対向している。
水(第一媒質)の絶対屈折率(n1)は1.333であり、空気(第二媒質)の絶対屈折率(n2)は1.000293(地球の大気の絶対屈折率)であるため、有効数字二桁の場合、n1/n2=1.3である。
【0023】
紫外線殺菌装置10を使用する際には、先ず、天井板31の蓋を外して、水槽3内に水4を入れるとともに、野菜などの殺菌対象物5を入れる。次に、気泡発生器2から水槽3内に気泡(粒状の第二媒質)を放出すると同時に、UVC−LED1から紫外線を水槽3内に照射する。
これに伴い、水槽3内の水4と気泡との界面で屈折率の違いにより紫外線が反射または屈折することに起因する散乱と、気泡によるミー散乱が生じ、この紫外線の散乱光が、水槽3内の紫外線が直接照射されていない部分(殺菌対象物5により影になる部分)に到達する。
【0024】
この実施形態の紫外線殺菌装置10は、紫外線出射部として一つのUVC−LED1を有し、複雑な反射光学系を有さない。そのため、紫外線出射部を配置して殺菌対象物の全面に紫外線を照射するように構成された紫外線殺菌装置や、複雑な反射光学系を設置して水槽内の紫外線が直接照射されない部分にも紫外線が到達するように構成された紫外線殺菌装置と比較して、簡易な構造とすることができる。
【0025】
また、UVC−LED1の発光面と気泡発生器2の気泡放出口とが、水槽3内の殺菌対象物5が配置される部分を挟んで対向しているため、殺菌対象物5の上側(紫外線出射部の紫外線出射口側)では、上述の紫外線の散乱が発生しないか、その発生が抑制される。よって、殺菌対象物5の上側でUVC−LED1から直接照射される紫外線の光量の減少が抑制される。
【0026】
さらに、水槽3の内面が紫外線の反射面となっていることで、UVC−LED1から出射された紫外線が水槽3内に止まるため、紫外線の利用効率が高い。
なお、この実施形態では、水槽3内に気泡(粒状の空気)を放出しているが、気泡に代えて窒素ガスなどを粒状に放出してもよい。また、水槽3内に水を入れているが、水以外の液体を入れてもよい。
【0027】
[第二実施形態]
第二実施形態では、この発明の一態様の紫外線照射モジュールを含む紫外線殺菌装置10Aについて説明する。
図2に示すように、紫外線殺菌装置10Aは、UVC−LED(紫外線出射部)1と、ミスト噴射器(第二媒質放出部)6と、ハウジング7を有する。ハウジング7は、立方体の箱状で、天井板71と、底板72と、壁板73を有する。天井板71、底板72、および壁板73の内面は、紫外線の反射率を高くする表面処理がなされて、紫外線の反射面となっている。ハウジング7内には空気(第一媒質)8が存在する。
【0028】
UVC−LED1は、波長範囲が250nm〜280nmの紫外線を発光する発光ダイオードであり、ハウジング7の底板72の中央部に発光面(紫外線出射口)を上側に向けて設置されている。
ミスト噴射器6は、従来より公知なものであり、ハウジング7の天井板71の中央部に、水(第二媒質)を微粒子状に放出するミスト放出口(第二媒質放出口)を下側に向けて設置されている。これにより、UVC−LED1の発光面とミスト噴射器6のミスト放出口とが対向している。
【0029】
天井板71はミスト噴射器6と離れた位置に、ハウジング7内へ殺菌対象物5の出し入れを行うための開口部を有し、この開口部が脱自在の蓋で塞がれている。
空気(第一媒質)の絶対屈折率(n1)は1.000293(地球の大気の絶対屈折率)であり、水(第二媒質)の絶対屈折率(n2)は1.333であるため、有効数字二桁の場合、n1/n2=0.75である。
【0030】
紫外線殺菌装置10Aを使用する際には、先ず、天井板71の蓋を外して、ハウジング7内に野菜などの殺菌対象物5を入れる。次に、ミスト噴射器6から水のミスト(粒状の第二媒質)を発生させてハウジング7内に放出すると同時に、UVC−LED1から紫外線をハウジング7内に照射する。
これに伴い、ハウジング7内の空気8と水のミストとの界面で屈折率の違いにより紫外線が反射または屈折することに起因する散乱と、ミストによるミー散乱が生じ、この散乱した紫外線が、ハウジング7内の紫外線が直接照射されていない部分(殺菌対象物5により影になる部分)に到達する。
【0031】
この実施形態の紫外線殺菌装置10Aは、紫外線出射部として一つのUVC−LED1を有し、複雑な反射光学系を有さない。そのため、紫外線出射部を配置して殺菌対象物の全面に紫外線を照射するように構成された紫外線殺菌装置や、複雑な反射光学系を設置してハウジング内の紫外線が直接照射されない部分にも紫外線が到達するように構成された紫外線殺菌装置と比較して、簡易な構造とすることができる。
【0032】
また、UVC−LED1の発光面とミスト噴射器6のミスト放出口とが、ハウジング7内の殺菌対象物5が配置される部分を挟んで対向しているため、殺菌対象物5の下側(紫外線出射部の紫外線出射口側)では、上述の紫外線の散乱が発生しないか、その発生が抑制される。よって、殺菌対象物5の下側でUVC−LED1から直接照射される紫外線の光量の減少が抑制される。
【0033】
さらに、ハウジング7の内面が紫外線の反射面となっていることで、UVC−LED1から出射された紫外線がハウジング7内に止まるため、紫外線の利用効率が高い。
なお、この実施形態の紫外線殺菌装置10Aは、第一媒質として気体を用いているため、冷蔵庫内の殺菌装置にも適用できる。
【0034】
[第三実施形態]
第三実施形態では、この発明の一態様の紫外線照射モジュールを含む紫外線殺菌装置10Bについて説明する。
図3に示すように、紫外線殺菌装置10Bは、UVC−LED(紫外線出射部)1と、複数のミスト噴射器(第二媒質放出部)6と、ハウジング7Aを有する。ハウジング7Aは、底板を有さない立方体の箱状であり、天井板71と壁板73を有する。ハウジング7Aの内面は、紫外線の反射率を高くする表面処理がなされて、紫外線の反射面となっている。ハウジング7Aを台75上に設置することで箱状の空間78が形成され、この空間78に空気(第一媒質)8が存在する。台75の上面も紫外線の反射面となっている。
【0035】
UVC−LED1は、波長範囲が250nm〜280nmの紫外線を発光する発光ダイオードであり、ハウジング7Aの天井板71中央部に発光面(紫外線出射口)を下側に向けて設置されている。
ミスト噴射器6は、従来より公知なものであり、ハウジング7Aの天井板71のUVC−LED1を中心とした円に沿った複数箇所に、水(第二媒質)を粒状で放出するミスト放出口(第二媒質放出口)を下側に向けて設置されている。
【0036】
紫外線殺菌装置10Bを使用する際には、先ず、殺菌対象物5を、台75から浮いた状態となるように設置する。次に、殺菌対象物5の真上にUVC−LED1が配置されるように、ハウジング7Aを台75上に設置する。
次に、ミスト噴射器6から水のミスト41を発生させて、台75に向けて放出すると同時に、UVC−LED1から紫外線を殺菌対象物5に向けて照射する。これにより、ミスト噴射器6から放出された水のミスト41で、UVC−LED1を中心とした外側に複数のミスト部12が形成される。
【0037】
また、空間78にUVC−LED1から広がり角度θで出射された紫外線のうちミスト部12に入った紫外線は、散乱して向きが変わる。この散乱は、空間78内の空気8とミスト41との界面での屈折率の違いにより紫外線が反射または屈折することに起因する散乱と、ミスト41によるミー散乱である。その結果、この散乱光が、殺菌対象物5の台75側の面(紫外線が直接照射されていない部分)にも到達する。
【0038】
以上の説明から、この実施形態の紫外線殺菌装置10Bでは、ミスト噴射器6が、ミスト放出口から放出された水のミスト41で、空間78のUVC−LED1の紫外線出射口と対向する位置を除いた部分に、UVC−LED1から出射された紫外線の向きを変える方向転換層(ミスト部12)が形成されるように配置されていることが分かる。
この実施形態の紫外線殺菌装置10Bは、紫外線出射部として一つのUVC−LED1を有し、複雑な反射光学系を有さない。そのため、紫外線出射部を配置して殺菌対象物の全面に紫外線を照射するように構成された紫外線殺菌装置や、複雑な反射光学系を設置してハウジング内の紫外線が直接照射されない部分にも紫外線が到達するように構成された紫外線殺菌装置と比較して、簡易な構造とすることができる。
【0039】
また、殺菌対象物5とUVC−LED1との間にミストが存在しないため、殺菌対象物5の上側(紫外線出射部の紫外線出射口側)では上述の紫外線の散乱が生じない。よって、殺菌対象物5とUVC−LED1との間にもミストが存在する装置と比較して、上述の散乱により殺菌対象物5の上側でUVC−LED1から直接照射される紫外線の光量の減少が抑制される。
【0040】
さらに、ハウジング7Aの内面と台75の上面が紫外線の反射面となっていることで、UVC−LED1から出射された紫外線が空間78内に止まるため、紫外線の利用効率が高い。
なお、台75のUVC−LED1の発光面と対向する位置に、更なるミスト噴射器を設置して、そのミスト噴射器から上側に天井板71に配置されたミスト噴射器6よりも弱いミストを放出すれば、殺菌対象物5の下側(空間78内の紫外線が直接照射されていない部分)への紫外線到達量を増やすことができる。
【0041】
[第四実施形態]
第四実施形態では、この発明の一態様の紫外線照射モジュールを含む殺菌ミスト噴霧器20について説明する。
図4に示すように、殺菌ミスト噴霧器9は、水(第二媒質)が入った容器91と、容器91に固定された機構部92とからなり、機構部92は、バルブと、バルブを開閉するアクチュエータ921と、アクチュエータ921を作動させるボタン922を有する。バルブは機構部92の容器91の開口部との結合位置に取り付けられている。アクチュエータ921は、容器91内の水を微粒子状に放出するミスト放出口921aを有する。
【0042】
機構部92は更にUVC−LED(紫外線出射部)1を有し、UVC−LED1の紫外線出射口がアクチュエータ921のミスト放出口と同じ平面内に存在する。アクチュエータ921のミスト放出口921aは、UVC−LED1の紫外線出射口を中心とした円に沿った複数箇所に配置されている。UVC−LED1のスイッチも機構部92に設置されている。
【0043】
殺菌ミスト噴霧器9を使用する際には、空気中の殺菌する範囲にミスト放出口921aを向け、ボタン922を押してアクチュエータ921を作動させるとともに、UVC−LEDのスイッチをオンにする。これに伴い、バルブが開いて容器91内の水がミスト放出口から空気(第一媒質)中に微粒子状に放出され、この放出で生じた水のミスト(粒状の第二媒質)41が存在する空間42内にUVC−LED1から紫外線が照射される。
【0044】
その結果、水のミスト41が存在する空間42内の空気と水のミスト41との界面で屈折率の違いにより紫外線が反射または屈折することに起因する散乱と、気泡によるミー散乱が生じ、この散乱した紫外線が、空間42内の紫外線が直接照射されていない部分に到達する。これにより、空間42内の空気中に含まれている細菌、ウイルスなどが殺菌される。
【0045】
この実施形態の殺菌ミスト噴霧器9は、紫外線出射部として一つのUVC−LED1を有し、複雑な反射光学系を有さない。そのため、多数の紫外線出射部を配置して殺菌対象物の全面に紫外線を照射するように構成された紫外線殺菌装置や、複雑な反射光学系を設置して空間内の紫外線が直接照射されない部分にも紫外線が到達するように構成された紫外線殺菌装置と比較して、簡易な構造とすることができる。また、携帯して使用できるため、手軽に空間の殺菌を行うことができる。
【0046】
上記各実施形態では、この発明の紫外線照射モジュールを殺菌装置に適用しているが、紫外線を吸収して分解される気体の分解装置に適用することもできる。すなわち、この発明の紫外線照射モジュールにおける紫外線照射対象としては、細菌、ウイルス、および紫外線吸収能を有する気体が挙げられる。