特開 2024-119556 処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024119556

(43)【公開日】2024-09-03

(54)【発明の名称】処理装置

(51)【国際特許分類】

   A61L 2/10 20060101AFI20240827BHJP

   G05D 1/46 20240101ALI20240827BHJP

   G05D 1/49 20240101ALI20240827BHJP

   B64U 10/10 20230101ALI20240827BHJP

   B64U 101/29 20230101ALN20240827BHJP

【ＦＩ】

A61L2/10

G05D1/10

G05D1/08 Z

B64U10/10

B64U101:29

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023026547

(22)【出願日】2023-02-22

(71)【出願人】

【識別番号】000003757

【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】古賀 渚紗

【テーマコード（参考）】

4C058

5H301

【Ｆターム（参考）】

4C058AA02

4C058AA23

4C058AA30

4C058BB06

4C058DD02

4C058DD20

4C058EE03

4C058KK02

4C058KK14

4C058KK26

5H301CC04

5H301CC07

5H301CC10

5H301DD06

(57)【要約】

【課題】汚染箇所の処理を適正に実施できる処理装置を提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、処理装置は、移動体と、紫外線照射部と、制御部とを備える。紫外線照射部は、移動体に設けられ、紫外線光源を備えている。制御部は、紫外線光源の温度に基づいて、移動体の速度を調整する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体と；
前記移動体に設けられ、紫外線光源を備えた紫外線照射部と；
前記紫外線光源の温度に基づいて、前記移動体の速度を調整する制御部と、
を具備する処理装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記紫外線光源の点灯時間から推定される前記紫外線光源の温度に基づいて、前記移動体の速度を調整する、
請求項１記載の処理装置。

【請求項3】

前記移動体に設けられ、前記紫外線光源の温度を検知する検知部を備え、
前記移動体の速度は、前記検知部で検知された温度と、前記紫外線光源の温度と放射照度との関係に基づいて決定される、
請求項１に記載の処理装置。

【請求項4】

前記検知部は、前記紫外線光源の駆動回路に設けられ、前記紫外線光源に出力される電流から前記紫外線光源の温度を検知する、
請求項３に記載の処理装置。

【請求項5】

前記移動体は、飛行体である、
請求項１から４のいずれか１つに記載の処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

室内の細菌やウイルス等による汚染箇所を紫外線等によって処理する処理装置が知られている。また、この種の処理装置の中で、飛行体等の移動体に処理機能を持たせることで空間を移動しながら処理を実施できる処理装置も知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１８０９５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

光源の種類によらず、光源から照射される光の明るさ（照度、光束、輝度、放射束等）の値は温度による影響を受けやすい。具体的には、光源の温度上昇に従って光源から照射される光の明るさは減少する傾向にある。したがって、例えば紫外線を用いた空気処理を行う場合には、光源の使用状況や、使用環境によっては同じ照射時間で紫外線を照射しても適正な処理をできない場合がある。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、汚染箇所の処理を適正に実施できる処理装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態によれば、処理装置は、移動体と、紫外線照射部と、制御部とを備える。紫外線照射部は、移動体に設けられ、紫外線光源を備えている。制御部は、紫外線光源の温度に基づいて、移動体の速度を調整する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、汚染箇所の処理を適正に実施できる処理装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る移動体の使用状態を示す概略図である。

【図2】図２は、移動体の一例を示す図である。

【図3】図３は、一例の光源の温度と放射照度との関係を示す図である。

【図4】図４は、移動体の一例の構成を示すブロック図である。

【図5】図５は、移動体の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本実施形態に係る処理装置は、紫外線を照射対象物（例えば、細菌やウイルス等が少なくとも１つ以上付着している汚染箇所や空気）に照射することで、照射対象物を除菌、殺菌又は滅菌するように構成されている。以下の実施形態において記載される用語「除菌」は、「滅菌」又は「殺菌」に置き換えることが可能である。

【0010】

実施形態に係る処理装置は、移動体（１）と、紫外線照射部（１０３）と、制御部（２０１）とを備える。紫外線照射部（１０３）は、移動体（１）に設けられ、紫外線光源を備えている。制御部（２０１）は、紫外線光源の温度に基づいて、移動体（１）の速度を調整する。

【0011】

また、実施形態において、制御部（２０１）は、紫外線光源の点灯時間から推定される紫外線光源の温度に基づいて、移動体の速度を調整する。

【0012】

また、実施形態に係る処理装置は、移動体（１）に設けられ、紫外線光源の温度を検知する検知部（１０４）を備える。移動体の速度は、検知部（１０４）で検知された温度と、紫外線光源の温度と放射照度との関係に基づいて決定される。

【0013】

また、実施形態において、検知部（１０４）は、紫外線光源の駆動回路に設けられ、紫外線光源に出力される電流から紫外線光源の温度を検知する。

【0014】

また、実施形態において、移動体（１）は、飛行体である。

【0015】

以上の構成によれば、光源の温度に応じて移動体の速度が調整されるので、温度上昇による光源の放射束の減少が生じても汚染箇所に対して必要な紫外線の照射時間が確保される。このため、汚染箇所への紫外線照射が適正に行われ得る。

【0016】

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係る移動体の使用状態を示す概略図である。移動体は、処理装置の一例である。図１に示すように、実施形態に係る移動体１は、例えば、屋内において使用される。屋内とは、劇場、映画館等の内側空間であり得る。劇場、映画館等の床には、多数の椅子２が設置されている。図１は、屋内を側面方向から見た図を示している。椅子２は、図１の奥行方向にも設置されていてもよい。移動体１は、例えば屋内を飛行しながら紫外線ＵＶを照射することにより、椅子２を含む屋内の汚染箇所を除菌する。実施形態では、屋内は、劇場、映画館等の屋内であるとされているがこれに限定されるものではない。屋内は、オフィス環境、カフェ、貸会議室、ファミリーレストラン等の除菌が要求される任意の屋内であってよい。また、汚染箇所は、細菌及びウイルスによる汚染が生じ得る箇所であって紫外線ＵＶの照射の対象となる箇所である。例えば、汚染箇所は、細菌及びウイルス等が１つ以上付着し得る箇所であってもよいし、細菌やウイルス等が単位面積あたりに規定数量以上付着し得る箇所であってもよい。

【0017】

図２は、移動体１の一例を示す図である。図２では、移動体１としてドローン（飛行する移動体の一例）が示されている。ドローンは、空中での飛行姿勢を自由に変更できるように複数のロータを備えたマルチコプターである。ここで、移動体１は、ドローンに限るものではない。移動体１として、空中を飛行しながら紫外線を照射できる各種の移動体が採用され得る。例えば、移動体１として、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、ラジコン飛行船、バルーン等の飛行体が用いられてもよい。さらには、移動体１は、必ずしも空中を飛行できるものでなくてもよい。例えば、移動体１は、屋内の汚染箇所を自走しながら汚染箇所に紫外線を照射する自走移動体であってもよい。例えば、移動体１は、ＡＧＶ（Auto Guided Vehicle）、自律型の移動ロボット等であってもよい。以下では、移動体１はドローンであるとして説明が続けられる。

【0018】

移動体１は、筐体１０１と、ロータ１０２と、紫外線照射部１０３と、検知部１０４とを有する。

【0019】

図２の移動体１では、筐体１０１の内部に複数のロータ１０２が設けられている。筐体１０１の上部及び下部にはロータ１０２を露出させるための開口が空けられており、移動体１は、複数のロータ１０２をバランスよく回転させることで飛行する。ロータ１０２の周囲が筐体１０１に囲まれていることにより、移動体１の飛行中において屋内に居る人とロータ１０２との接触が抑制され得る。一方で、実施形態においては、ロータ１０２は必ずしも筐体１０１の内部に設けられていなくてもない。

【0020】

紫外線照射部１０３は、例えば筐体１０１の下部、すなわち飛行時に屋内の床と面する側に設けられる。紫外線照射部１０３は、光源と、駆動回路とを備える。光源は、紫外線光源である。駆動回路は、電源からの電力に基づいて光源を発光させる。光源としては、ランプ（例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ、蛍光形紫外線ランプ、エキシマランプ等）であってもよく、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源（ＳＭＤ、ＣＯＢ、ＣＳＰ等）であってもよい。本実施形態の紫外線は、２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の範囲内にピーク波長を有する紫外線である。また、光源は、複数の光源によって構成されていてもよい。

【0021】

ここで、光源は、温度特性を有している。図３は、一例の光源の温度と放射照度との関係を示す図である。なお、以下では光源の明るさパラメータとしては、放射照度を用いて説明を行うが、以下で登場する放射照度は、放射束、照度、輝度、光束等と置き換えても差し支えない。また光源がＬＥＤの場合、ここでの温度は、例えば、ＬＥＤ素子のジャンクション温度であったり、ＬＥＤ素子実装基板の基板温度であったりする。図３に示すように、放射照度は、温度の上昇に伴って減少する。通常、光源の温度は、光源の使用に伴って上昇する傾向にある。したがって、図１に示したように、光源から紫外線を照射しつつ、屋内の汚染箇所の除菌を実施する場合においては、温度上昇による放射照度の低下も考慮して汚染箇所への紫外線の照射が実施されることが望ましい。

【0022】

また、紫外線照射部１０３が筐体１０１の下部に設けられる場合、移動体１が地上にある基地に帰還するために着陸した際に紫外線照射部１０３が床面や基地等と接触する可能性がある。このような移動体１の着陸時における紫外線照射部１０３の接触を避けるために、筐体１０１に脚部１０１ａが設けられていてもよい。一方で、基地等が天井にあって紫外線照射部１０３の接触がないことが保証される場合には筐体１０１に脚部１０１ａが設けられていなくてもよい。

【0023】

検知部１０４は、紫外線照射部１０３の光源の温度を検知する。例えば、検知部１０４は、サーミスタ等の温度センサであり、光源の近く、例えば光源の駆動回路に配置されて光源の温度を検知する。または、検知部１０４は、光源の駆動回路内に実装され、光源の駆動回路から光源に出力される電流の大きさに基づいて計算されるジュール熱から間接的に光源の温度を検知してもよい。さらには、移動体１の周囲の環境温度を光源の初期温度とみなし、検知部１０４は、光源の使用時間による初期温度からの温度上昇に基づいて光源の温度を推定してもよい。このように、検知部１０４は、光源の温度を検知できるものであれば特に限定されない。

【0024】

図４は、移動体１の一例の構成を示すブロック図である。一例の移動体１は、制御部２０１と、ロータ駆動部２０２と、点灯駆動部２０３と、通信部２０４と、電源部２０５とを有する。

【0025】

制御部２０１は、移動体１の全体的な制御を実施する。制御部２０１は、プロセッサ及び記憶媒体を備える。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、マイコン、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）及びＤＳＰ（Digital Signal processor）等である。記憶媒体は、プロセッサによって実行される移動体１の制御のためのプログラム等を記憶する。記憶媒体は、半導体メモリ等であってよい。ここで、実施形態の記憶媒体は、図３で示した光源の温度特性の情報を記憶している。また、実施形態の記憶媒体は、光源点灯時間と、光源温度と、の関係を示す、時間×温度情報（第１の時間×温度情報）も合わせて記憶していてもよい。この特性情報は、光源が点灯開始した時間を０として、時間が経つにつれてどのように温度が上昇していくかを関連付けた情報である。なお光源の出力を変更可能な場合は、光源の出力ごとに複数種類の時間×温度情報を記憶していてもよい。また、時間×温度情報において、光源点灯時間に代えて、移動体の駆動時間（飛行時間）としてもよい。プロセッサ及び記憶媒体は、それぞれ１つずつであってもよいし、複数であってもよい。

【0026】

ロータ駆動部２０２は、ロータ１０２を回転させるための駆動機構及びこの駆動機構を動作させるための駆動回路を含む。駆動機構は、モータ等を備える。ロータ駆動部２０２は、制御部２０１からの制御指令に応じてそれぞれのロータ１０２を個別に回転させることで移動体１を任意の方向に移動させる。ロータ駆動部２０２は、ロータ１０２の向きを変えるための調整機構及び調整機構を動作させるための駆動回路をさらに有していてもよい。調整機構は、モータ等を備える。調整機構を有していることにより、ロータ駆動部２０２は、制御部２０１からの制御指令に応じてそれぞれのロータ１０２の向きを変えることにより、移動体１のより複雑な姿勢の調整をし得る。

【0027】

点灯駆動部２０３は、紫外線照射部１０３の紫外線光源を点灯／消灯するための点灯回路を含む。点灯駆動部２０３は、制御部２０１からの制御指令に応じて紫外線光源を点灯又は消灯する。点灯駆動部２０３は、一定強度で紫外線光源を点灯させるように構成されていてよい。または、点灯駆動部２０３は、制御部２０１からの制御指令に応じた強度で紫外線光源を点灯させるように構成されていてもよい。ここで、点灯駆動部２０３から紫外線照射部１０３の光源に出力される電流は、検知部１０４でも検知されてよい。検知部１０４は、検知した電流の値を制御部２０１に通知してよい。

【0028】

通信部２０４は、移動体１と移動体１の外部機器との通信のための通信回路を含む。移動体１の外部機器は、例えば制御装置３である。制御装置３は、少なくとも移動体１の飛行方向を指示する装置である。制御装置３は、例えば、コンピュータ、スマートデバイスであってよい。この場合、制御装置３は、プロセッサ及び記憶媒体を備える。プロセッサは、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＡＳＩＣ、マイコン、ＦＰＧＡ及びＤＳＰ（Digital Signal processor）等である。記憶媒体は、記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、及び、半導体メモリ（ＵＳＢメモリ、ＳＳＤ等）等であってよい。制御装置３のプロセッサ及び記憶媒体はそれぞれ１つであってもよく、複数であってもよい。また、制御装置３は、移動体１のリモートコントローラであってもよい。この場合には、制御装置３は、ユーザの操作を受け付けるユーザインタフェースを備えていて、ユーザの操作に応じた信号を移動体１に送信する。ユーザインタフェースは、ボタン、スイッチ、ジョイスティック等であり得る。通信部２０４による制御装置３と移動体１との通信手法は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信であり得る。しかしながら、移動体１が飛行体でない場合等では、制御装置３と移動体１との通信手法として有線通信も採用され得る。

【0029】

電源部２０５は、移動体１の電源を含む。電源は、例えば二次電池であって図示しない基地からの電力によって充電され得る。また、電源部２０５は、変換回路を含む。変換回路は、電源の電圧を、ロータ１０２、紫外線照射部１０３、検知部１０４、制御部２０１、ロータ駆動部２０２、点灯駆動部２０３、通信部２０４のそれぞれの動作に必要な電圧に変換する回路である。変換回路は、ＤＣ／ＤＣ変換回路、ＤＣ／ＡＣ変換回路、ＡＣ／ＤＣ変換回路等を含むことができる。図４においては、電源部２０５は、１つしか記載されていないが、電源部２０５は複数設けられてもよい。その場合、それぞれの電源部２０５が電力を供給する先は別々であっても、共通であってもよい。例えば、電源部２０５が２つ設けられた場合、一方の電源部２０５は、ロータ駆動部２０２と、検知部１０４と、通信部２０４とへ電力を供給し、他方の電源部２０５は、点灯駆動部２０３と、紫外線照射部１０３へ電力を供給するように構成されてもよい。また、一方の電源部２０５は、ロータ駆動部２０２と、検知部１０４と、通信部２０４と、点灯駆動部２０３と、紫外線照射部１０３とへ電力を供給し、他方の電源部２０５は、ロータ駆動部２０２と、点灯駆動部２０３と、紫外線照射部１０３とへ電力を供給するように構成されてもよい。

【0030】

次に、移動体１の動作を説明する。図５は、移動体１の動作を示すフローチャートである。図５の処理は、制御部２０１によって制御される。ここで、以下の説明では、制御装置３は、リモートコントローラであるとする。つまり、移動体１は、ユーザの操作に従って飛行するものとする。

【0031】

図５の処理は、例えば移動体１の電源投入後に開始される。電源投入後のステップＳ１において、制御部２０１は、紫外線照射部１０３の光源を点灯するように点灯駆動部２０３に指令を出す。これを受けて、点灯駆動部２０３は、紫外線照射部１０３の光源に信号を出力して光源を点灯させる。なお、ステップＳ１は、ステップＳ２と同時に行われてもよいし、最初に照射を開始する地点まで移動体が移動してからステップＳ１の処理が行われてもよい。

【0032】

ステップＳ２において、制御部２０１は、制御装置３から指定された移動方向に従って移動体１の移動を移動させるようにロータ駆動部２０２に対して指令を出す。これを受けて、ロータ駆動部２０２は、ロータ１０２の駆動機構を駆動して移動体１を移動させる。例えば、ユーザは、移動体１を所望の方向に移動させるように制御装置３のユーザインタフェースを操作する。これを受けて制御装置３は、移動体１に対して移動指令を送信する。移動方向は、移動体１が飛行体であれば飛行方向である。また、移動方向は、移動体１が自走移動体であれば、床面等に対する走行方向である。

【0033】

ステップＳ３において、制御部２０１は、例えば光源への出力電流の値から光源の現在の温度を検知もしくは、ステップＳ１からの経過時間を用いて光源の現在の温度を推定する。

【0034】

ステップＳ４において、制御部２０１は、検知、推定した温度と予め記憶している光源の温度特性とに基づいて、現在の光源の放射照度を取得（推定）する。ステップＳ５において、制御部２０１は、現在の放射照度に基づき、汚染箇所の除菌に必要な照射時間を計算する。紫外線の照射による除菌の程度は、一般に紫外線の照射量によって決まる。一例では、ウイルスを９９．９９％程度除菌できる照射量は４０００μＪ／ｃｍ２であり、ウイルスを９９．９０％程度除菌できる照射量は３０００μＪ／ｃｍ２であり、ウイルスを９９．００程度％除菌できる照射量は２０００μＪ／ｃｍ２であり、ウイルスを９０．００％程度除菌できる照射量は１０００μＪ／ｃｍ２であるとされている。制御部２０１には、これらの何れかの照射量が予め設定されている。照射量は、放射照度と照射時間の積によって決まるので、制御部２０１は、予め定められた除菌に必要な照射量を現在の放射照度の値で除することによって、所望の照射量を得るために必要な照射時間を計算する。

【0035】

ステップＳ６において、制御部２０１は、計算した照射時間に基づいて移動体１の速度を調整するようにロータ駆動部２０２に対して指令を出す。つまり、制御部２０１は、汚染箇所への紫外線の照射が計算された照射時間だけ行われるように移動体１の速度を遅くする、又は照射時間だけ移動体１を静止させる。なお、制御装置３から速度が指定される場合もあり得るが、制御装置３から指定された速度よりも照射時間に基づいて決定される速度のほうが遅い場合には、制御部２０１は、制御装置３からの速度の指定を無視する。一方で、制御装置３から指定された速度よりも照射時間に基づいて決定される速度のほうが速い場合には、制御部２０１は、制御装置３からの速度の指定を無視してもよいし、しなくてもよい。

【0036】

ステップＳ７において、制御部２０１は、動作を終了するか否かを判定する。例えば、図示しない基地に帰還したことが判定されたときに動作を終了すると判定される。ステップＳ７において、動作を終了すると判定されていないときには、処理はステップＳ３に戻る。ステップＳ７において、動作を終了すると判定されたときには、処理はステップＳ８に移行する。

【0037】

ステップＳ８において、制御部２０１は、紫外線照射部１０３の光源を消灯するように点灯駆動部２０３に指令を出す。これを受けて、点灯駆動部２０３は、紫外線照射部１０３の光源に信号を出力して光源を消灯させる。その後、図５の処理は終了する。このとき、実施形態の記憶媒体は、光源が消灯時にどのように温度が低下するかを示す、時間×温度情報（第２の時間×温度情報）も合わせて記憶していてもよい。この特性情報は、光源が消灯した時間を０として、時間が経つにつれてどのように温度が低下していくかを関連付けた情報である。光源が消灯した時の光源温度が一意に決まらない場合は、光源が消灯した時の光源温度ごとに複数種類の時間×温度情報を記憶していてもよい。そして、制御部２０１は、次の除菌作業に向けて、第２の時間×温度情報を用いて、光源消灯後の光源温度を推定してもよい。

【0038】

以上説明したように実施形態によれば、光源の温度上昇に伴う紫外線の放射束の低減による紫外線の照射量の減少が移動体の速度を遅くすることによって補われる。したがって、光源の温度によらずに所望の汚染箇所への紫外線の照射が適正に行われ得る。

【0039】

また、温度と放射照度の関係に基づいて決定される速度よりも制御装置３から指定される速度の方が速い場合には、制御部２０１は、制御装置３から指定される速度を無視して、温度と放射照度の関係に基づいて決定される速度となるように移動体１を制御する。これによっても所望の汚染箇所への紫外線の照射が適正に行われ得る。

【0040】

ここで、図５の例では、制御装置３は、リモートコントローラであるとされているが、制御装置３は、コンピュータ、スマートデバイス等であってもよい。この場合、制御装置３は、移動体１の検知部１０４で検知された光源の温度の情報を受け取って移動体１の速度を制御してもよい。

【0041】

また、制御部２０１の記憶媒体には、光源温度と移動体１の速度との関係が記憶されていてもよく、制御部２０１が光源の温度を推定する際の補正に用いてもよい。

【0042】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0043】

１…移動体、２…椅子、３…制御装置、１０１…筐体、１０１ａ…脚部、１０２…ロータ、１０３…紫外線照射部、１０４…検知部、２０１…制御部、２０２…ロータ駆動部、２０３…点灯駆動部、２０４…通信部、２０５…電源部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】