(57)【要約】  取り込んだ空気に空気調和を行う空気調和機は、前記空気に紫外線を出射する紫外線殺菌装置を備えている。紫外線殺菌装置は、出射した紫外線に基づく膜状の殺菌光線膜を生成する殺菌光線膜生成部を備えている。
2017119152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取り込んだ空気に空気調和を行う空気調和機であって、
前記空気に紫外線を出射する紫外線殺菌装置を備え、
前記紫外線殺菌装置は、出射した前記紫外線に基づく膜状の殺菌光線膜を生成する殺菌光線膜生成部を備える空気調和機。
【請求項２】
前記空気を流入する流入口と前記空気を流出する流出口とを有し前記空気が通過する筒状筐体を更に備え、
前記殺菌光線膜生成部は、前記筒状筐体の径方向に沿った平行光を前記紫外線として出射する出射部を備える請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記出射部が出射した前記紫外線を前記筒状筐体の径方向に沿って反射する反射部を更に備える請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記反射部は、前記筒状筐体の軸長方向の前記流入口側から見た前面視が多角形環状としてある請求項３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記反射部は、前記紫外線を反射する複数の反射板を備え、
前記複数の反射板は、前記前面視で前記多角形環状に配置してある請求項４に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記複数の反射板のそれぞれは、
前記筒状筐体の内面に沿う平坦部材と、
前記紫外線を反射する反射面が前記平坦部材に対して所定角度傾斜して前記平坦部材上に配置してある反射部材と、を備える請求項５に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記複数の反射板のそれぞれは、プリズム形状の表面を備える請求項５に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記反射部が複数回反射した前記紫外線は、前記殺菌光線膜の中央で交差する請求項４〜７のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項９】
前記出射部は、
前記紫外線を発する紫外線発光体と、
前記紫外線発光体に対して前記筒状筐体の径方向外側に配置してあり、前記紫外線発光体が発した前記紫外線を前記筒状筐体の径方向内側に反射する光源側反射板と、を備える請求項４〜７のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項１０】
前記紫外線発光体は、
前記紫外線を照射する複数の紫外線発光素子を有し、
前記出射部は、
可視光を照射する少なくとも一つの可視光発光素子を有する請求項９に記載の空気調和機。
【請求項１１】
前記出射部は、
前記紫外線を照射する複数の紫外線発光素子と、
可視光を照射する少なくとも一つの可視光発光素子と、を有する請求項４〜７のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項１２】
前記空気を給気する給気口と前記給気口から給気された前記空気を排気する排気口とを有する空気調和機筐体を更に備え、
前記給気口から前記排気口へ向かう排気方向は、前記流入口から前記流出口へ向かう流出方向と一致する請求項２〜１１のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項１３】
前記流入口の内径は、前記給気口の内径以上であり
前記流出口の内径は、前記排気口の内径以上である請求項１２に記載の空気調和機。
【請求項１４】
紫外線を用いて空気を殺菌する紫外線殺菌装置であって、
前記紫外線を出射して膜状の殺菌光線膜を生成する殺菌光線膜生成部を備える紫外線殺菌装置。
【請求項１５】
前記空気を流入する流入口と前記空気を流出する流出口とを有し前記空気が通過する筒状筐体を更に備え、
前記殺菌光線膜生成部は、前記筒状筐体の径方向に沿った平行光を前記紫外線として出射する出射部を備える請求項１４に記載の紫外線殺菌装置。
【請求項１６】
前記出射部が出射した前記紫外線を前記筒状筐体の径方向に沿って反射する反射部を更に備える請求項１５に記載の紫外線殺菌装置。
【請求項１７】
前記出射部は、
前記紫外線を照射する複数の紫外線発光素子と、
可視光を照射する少なくとも一つの可視光発光素子と、を有する請求項１５又は１６に記載の紫外線殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の細菌、カビ、及びウイルスなどの浮遊微生物等を処理対象物とする紫外線殺菌装置及び紫外線殺菌装置を搭載した空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
２００ｎｍ〜３６０ｎｍの波長を有する紫外線は、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、細胞質及び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。そして、このような紫外線を照射して空気等を殺菌する紫外線殺菌装置が実用化されている。紫外線殺菌装置は、流入してきた空気等に対して紫外線を照射し、空気中の微生物を殺菌するものである（例えば特許文献１及び２参照）。【０００３】
特許文献１の紫外線殺菌装置は、照射した紫外線が、箱体である筐体内の殺菌室から漏洩しないように、殺菌室の対向する２つの側面のうち、一方の側面の上部を空気の流入口として開口し、他方の側面の下部を空気の流出口として開口し、これらの開口部を介して殺菌室内に空気を通過させている。【０００４】
また、特許文献２の紫外線殺菌装置は、装置内での紫外線照射量を増やすために、流体が流れる流路内の壁面に反射板を設置し、反射板に対して斜めの方向から紫外線を照射することで、紫外線を複数回反射させ、流体の殺菌を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１００２０６号公報
【特許文献２】特開２０１３−２４０４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の紫外線殺菌装置は、多くの紫外線発光ダイオード及び比較的広い殺菌室が必要となる。また、特許文献２の紫外線殺菌装置は、紫外線を複数回反射させ、紫外線の照射量を増やすために、流体の進行方向における紫外線照射範囲が広くなっている。すなわち、従来の紫外線殺菌装置は、単位体積あたりの殺菌効率が悪く、装置の大型化が必要となる。【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、流体を省スペースで効率よく殺菌する紫外線殺菌装置及び空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る紫外線殺菌装置は、紫外線を用いて空気を殺菌する紫外線殺菌装置であって、紫外線を出射して膜状の殺菌光線膜を生成する殺菌光線膜生成部を備えている。【０００９】
本発明に係る空気調和機は、取り込んだ空気に空気調和を行う空気調和機であって、空気に紫外線を出射する紫外線殺菌装置を備え、紫外線殺菌装置は、出射した紫外線に基づく膜状の殺菌光線膜を生成する殺菌光線膜生成部を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、殺菌光線膜生成部が紫外線を出射して膜状の殺菌光線膜を生成するため、流体を省スペースで効率よく殺菌することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の空気調和機が有する紫外線殺菌装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った紫外線殺菌装置の概略断面図である。
【図４】図３の紫外線殺菌装置が有する反射板の形状を例示する説明図である。
【図５】光の入射角及び反射角に関する説明図である。
【図６】図４に例示する反射板に対して紫外線が垂直に入射する場合の、平坦面に対する反射面の傾斜角度を説明する模式図である。
【図７】図４に例示する反射板から紫外線が垂直に反射する場合の、平坦面に対する反射面の傾斜角度を説明する模式図である。
【図８】図３に示す反射部の断面形状である多角形の一辺を構成する反射板に対して垂直に入射した紫外線を、特定の一辺を構成する反射板へ反射させるために必要な傾斜角度を説明する模式図である。
【図９】図３に示す反射部の断面形状である多角形の一辺を構成する反射板から、特定の一辺を構成する反射板へ、紫外線を垂直に反射させるために必要な傾斜角度を説明するための模式図である。
【図１０】紫外線光源である出射部からの距離と紫外線の強度との関係図である。
【図１１】図３に示す各反射板の上方１ｍｍの位置での紫外線照射量を示す表である。
【図１２】図３の紫外線殺菌装置による紫外線照射量と浮遊インフルエンザの生存率との関係を示す図である。
【図１３】２００ｎｍから３６０ｎｍまでの間に複数設定された紫外線の波長別の、エネルギー（ｅＶ）、殺菌効果、及び１ｅＶあたりの殺菌効果を示す表である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る実施例の実験結果として、殺菌効果を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態１に係る実施例の実験結果として、圧力損失を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態１の変形例に係る空気調和機の概略構成を示す模式図である。
【図１７】図１６のＢ−Ｂ線に沿った空気調和機の概略断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る空気調和機の概略構成を示す模式図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係る２つの紫外線殺菌装置の概略断面を重ねて示す説明図である。
【図２０】本発明の実施の形態３に係る空気調和機の概略構成を示す模式図である。
【図２１】図２０のＣ−Ｃ線に沿った紫外線殺菌装置の概略断面図において、紫外線が進行する経路を示す説明図である。
【図２２】本発明の実施の形態３に係る２つの紫外線殺菌装置の概略断面を重ねて示す説明図である。
【図２３】風路中における空気の流速分布を示す模式図である。
【図２４】本発明の実施の形態４に係る紫外線殺菌装置の構成を示す概略断面図である。
【図２５】図２４の反射部において、紫外線が進行する経路を示す説明図である。
【図２６】図２４に示す各反射板の上方１ｍｍの位置での紫外線照射量を示す表である。
【図２７】本発明の実施の形態５に係る紫外線殺菌装置の構成を示す概略断面図である。
【図２８】図２７の紫外線殺菌装置が有する出射部の概略断面図である。
【図２９】本発明の実施の形態６に係る空気調和機の概略構成を例示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る空気調和機の概略構成を示す模式図である。図２は、図１の空気調和機が有する紫外線殺菌装置の概略構成を示す説明図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った紫外線殺菌装置の概略断面図である。図４は、図３の紫外線殺菌装置が有する反射板の形状を例示する説明図である。図１〜図４を参照して、本実施の形態１に係る紫外線殺菌装置及びこれを用いた空気調和機の構成を説明する。
【００１３】
図１に示すように、空気調和機１１ａは、空気を給気する給気口１３及び給気口１３から吸気した空気を排気する排気口１４が設けられた筒状の筐体１２を有している。また、空気調和機１１ａは、給気口１３と排気口１４との間に配設され、空気を殺菌する紫外線殺菌装置１０ａと、給気口１３から排気口１４へ向かう空気の流れを生成する送風機１５と、を有している。ここで、給気口１３から排気口１４へ向かう方向を排気方向とする。
【００１４】
筐体１２は、排気方向に垂直な平面に沿う断面の形状が円形状となっている。本実施の形態１において、筐体１２の断面における円形状の直径は１００ｍｍとなっている。また、送風機１５は、３ｍ／ｓの流速で送風する機能を有している。
【００１５】
図２に示すように、紫外線殺菌装置１０ａは、出射した紫外線に基づく膜状の殺菌光線膜を生成する殺菌光線膜生成部を備えている。具体的に、空気が流入する流入口５と、流入口５から流入した空気が流出する流出口６と、を接続する筒状筐体４０ａを有している。すなわち、筒状筐体４０ａは、流入口５と流出口６とにより、両側面が開口した形状となっている。また、図２及び図３に示すように、紫外線殺菌装置１０ａは、筒状筐体４０ａの外周部に配設された紫外線光源である出射部２０ａと、筒状筐体４０ａの内面に配設され、紫外線を反射する反射部３０ａと、を有している。ここで、流入口５から流出口６へ向かう方向を流出方向とする。紫外線殺菌装置１０ａは、流出方向が排気方向と同じ方向となるように筐体１２に配設されている。すなわち、流出方向及び排気方向は、図２に示す空気の進行方向Ｄａと同一の方向である。以降では、排気方向及び流出方向に垂直な平面に沿う断面の形状を、単に「断面形状」という。また、断面形状は、筒状筐体４０ａの軸長方向の流入口５側から見た前面視に相当する。ここで、本実施の形態１では、空気の進行方向Ｄａに沿った紫外線殺菌装置１０ａの厚みｄが１ｃｍ又は１０ｃｍであることを想定する。
【００１６】
図２及び図３の破線矢印７は、出射部２０ａから出射され反射板３で反射される紫外線の光束及びその進行方向を示している。図２の破線矢印７は、紫外線の光束の光軸及びその進行方向を簡略化して例示したものである。図３の破線矢印７は、紫外線の光束及びその進行方向を例示したものである。ここで、出射部２０ａは、紫外線の光束、すなわち光の束を出射するものであるが、以降では、出射部２０ａが出射する紫外線の光束を、単に「紫外線」ともいう。
【００１７】
筒状筐体４０ａは、筒状筐体４０ａの軸長方向の流入口５側から見た前面視である断面形状が正十二角形となっている。出射部２０ａは、筒状筐体４０ａの外周部に配設されている。より具体的に、出射部２０ａは、筒状筐体４０ａの断面形状である正十二角形の一辺に相当する位置に配設されている。出射部２０ａは、１つ以上の紫外線発光素子（図示せず）を有しており、流出方向に垂直で且つ筒状筐体４０ａの内側に向かう方向に紫外線を出射するものである。本実施の形態１における出射部２０ａは、波長２５４ｎｍの平行光線を０．１Ｗ／ｃｍ２〜５．０Ｗ／ｃｍ２で出射することができるコリメートレンズを設置したＵＶ−ＬＥＤ光源である。出射部２０ａとしてのＵＶ−ＬＥＤ光源は、波長２５４ｎｍの平行線を０．４Ｗ／ｃｍ２で出射することが好ましい。
【００１８】
反射部３０ａは、断面形状が正十二角形である筒状筐体４０ａの内面に配設され、断面形状が正十二角形の環状を成すように形成されている。反射部３０ａは、紫外線を反射する面である表面の少なくとも一部の形状がプリズム形状となっており、出射部２０ａから出射された紫外線を流出方向に垂直な平面上において、つまり、筒状筐体４０ａの径方向に沿って複数回反射するものである。ここで、紫外線が反射される「流出方向に垂直な平面」は、平行光線となって出射される紫外線の光束に応じた厚みをもつものとする。
【００１９】
反射部３０ａは、紫外線を反射する複数の反射板３Ａ〜３Ｊを有している。複数の反射板３Ａ〜３Ｊは、それぞれ、反射部３０ａの断面形状である正十二角形の各辺を構成するものである。すなわち、図３に示すように、複数の反射板３Ａ〜３Ｊが、反射部３０ａの断面形状である正十二角形のうちの十一の辺の位置に配置され、反射板３Ｆの出射部２０ａ側の端部と反射板３Ｇの出射部２０ａ側の端部とを結ぶ線分が残りの一辺となっている。以下、複数の反射板３Ａ〜３Ｊを総称するとき、又は複数の反射板３Ａ〜３Ｊのうちの何れか一つを指すときは、単に「反射板３」ともいう。
【００２０】
図４に示すように、反射板３は、筒状筐体４０ａの内面に沿う平坦部材３１と、平坦部材３１の内面側に位置する反射部材３２と、を有している。つまり、反射板３は、薄板状の平坦部材３１と、プリズム形状の表面を有する反射部材３２とが、一体的に形成されたものである。
【００２１】
平坦部材３１は、筒状筐体４０ａの内面に対向する面である平坦面３１ａが平坦になっている。また、反射部材３２の断面形状は、平坦面３１ａに対して傾斜角αだけ傾いた斜辺をもつ直角三角形が隣接して並んだ形状であり、当該斜辺に相当する面が紫外線を反射する反射面３２ａとなっている。複数の反射板３Ａ〜３Ｊのそれぞれの傾斜角αは、紫外線が筒状筐体４０ａ内部の全域に亘って広く飛び交うように予め設定される。本実施の形態１では、複数の直角三角形を隣接させて並べた断面形状をもつ反射部材３２の表面形状をプリズム形状という。
【００２２】
ここで、反射板３の平坦面３１ａに対する反射面３２ａの傾斜角α及び傾斜方向について具体的に説明する。筒状筐体４０ａの内面には、出射部２０ａに対向する位置に反射板３Ａが設けられており、そこから時計回りに反射板３Ｂ〜３Ｋが設けられている。出射部２０ａは、出射する紫外線が反射板３Ａに対して垂直に照射されるように配置されている。なお、紫外線殺菌装置１０ａの断面形状は正十二角形であるため、それぞれの反射板３には対向する反射板３が存在する。
【００２３】
図３に示すように、反射板３Ａ、反射板３Ｇ、反射板３Ｉ、及び反射板３Ｊは、傾斜角αが１５°で右上がりとなるようにプリズム形状が形成されている。また、反射板３Ｂ、反射板３Ｃ、反射板３Ｅ、反射板３Ｋは、傾斜角αが１５°で左上がりとなるようにプリズム形状が形成されている。反射板３Ｄは、傾斜角αが７．５°で右上がりとなるようにプリズム形状が形成されている。反射板３Ｈは、傾斜角αが７．５°で左上がりとなるようにプリズム形状が形成されている。反射板３Ｆは平面となっている。
【００２４】
図５は、光の入射角及び反射角に関する説明図である。図６は、反射板３に対して紫外線が垂直に入射する場合の、平坦面３１ａに対する反射面３２ａの傾斜角度を説明する模式図である。図７は、反射板３から紫外線が垂直に反射する場合の、平坦面３１ａに対する反射面３２ａの傾斜角度を説明する模式図である。
【００２５】
図５に示すように、光は、空気中を通過して金属板などで反射される際、入射光７１の入射角と反射光７２の反射角とは等しいという、反射の法則が成り立つ。図５では、入射角及び反射角の角度を「β」として示す。入射角と反射角とは、それぞれの光の進行方向と反射面３２ａの垂線である法線７３との間の角度として定義される。
【００２６】
図６に示すように、傾斜角αをとると、紫外線が反射板３の平坦面３１ａに対して垂直に入射した場合、傾斜角αと入射角及び反射角とが等しくなる。このため、反射させたい方向に応じた反射角と同じ傾斜角αをもつ反射面３２ａを形成し、平坦面３１ａに対して垂直に紫外線を入射させることで、入射光７１に対する反射光７２の進行方向を制御することができる。
【００２７】
また、図７に示すように、紫外線を反射板３の平坦面３１ａに対して垂直に反射させたい場合は、平坦面３１ａに垂直な反射光７２に応じた反射角と同じ傾斜角αをもつ反射面３２ａを形成する。そして、反射面３２ａに対し、傾斜角αと同じ入射角となるように紫外線を入射させることにより、入射光７１に対する反射光７２の進行方向を制御することができる。
【００２８】
図８は、反射部３０ａの断面形状である多角形の一辺を構成する反射板３に対して垂直に入射した紫外線を、特定の一辺を構成する反射板３へ反射させるために必要な傾斜角度を説明するための模式図である。図８では、紫外線が発生する点を光束発生点ｓとして例示し、光束発生点ｓから出射した紫外線が入射して反射する反射板３Ａ上の点を光束反射点ａとして例示する。また、図８では、光束反射点ａで反射した紫外線が到達して反射する点のうち、反射板３Ｅ上の点を光束反射点ｅとして例示し、反射板３Ｆ上の点を光束反射点ｆとして例示する。加えて、図８では、反射部３０ａの断面形状である正十二角形の中心を中心部ｍとして示す。図８を参照して、ある一つの反射板３に、紫外線が垂直に入射した際、入射した紫外線を他の一つの反射板３に反射させるために必要な傾斜角度について説明する。
【００２９】
まず、反射板３Ａに対して垂直に紫外線が入射し、時計回り五つ目の反射板３Ｆに反射させることについて説明する。図８に示すとおり、光束発生点ｓと光束反射点ａと中心部ｍとを結んだ三角形は、ｍｓ間の長さとｍａ間の長さとが正十二角形の頂点を結んだ円の半径となり等しいため、角ｓｍａが１５０°の二等辺三角形となる。そのため、角ｍａｓの角度は１５°となる。
【００３０】
反射板３Ａに垂直に入射した紫外線を反射板３Ｆに反射させる場合、入射角および反射角を足し合わせた角度を角ｍａｓとする必要があるため、入射角および反射角は７．５°となる。よって、紫外線殺菌装置１０ａは、傾斜角７．５°で右上がりの反射面３２ａをもつ反射板３Ａを設置することで、反射板３Ａに垂直に入射した紫外線を反射板３Ｆに反射させることができる。
【００３１】
次に、反射板３Ａに対して垂直に紫外線が入射し、時計回り四つ目の反射板３Ｅに反射させる場合について説明する。図８に示すとおり、中心部ｍと光束反射点ａと光束反射点ｅとを結んだ三角形は、ｍａ間の長さとｍｅ間の長さとが正十二角形の頂点を結んだ円の半径となり等しいため、角ｅｍａが１５０°の二等辺三角形となる。そのため、角ｍａｅは、１５°と算出される。
【００３２】
反射板３Ａに垂直に入射した紫外線を反射板３Ｅに反射させる場合、角ｓａｍである入射角と、角ｍａｅである反射角とは、それぞれ１５°となる。よって、紫外線殺菌装置１０ａは、傾斜角１５°で右上がりの反射面３２ａをもつ反射板３Ａを設置することで、反射板３Ａに垂直に入射した紫外線を反射板３Ｅに反射させることができる。
【００３３】
図９は、反射部３０ａの断面形状である多角形の一辺を構成する反射板３から、特定の一辺を構成する反射板３へ、紫外線を垂直に反射させるために必要な傾斜角度を説明するための模式図である。図９には、図８と同様に、光束発生点ｓ、光束反射点ａ、光束反射点ｅ、及び中心部ｍを示す。また、図９では、光束反射点ｅで反射した紫外線が到達して反射する反射板３Ｊ上の点を光束反射点ｊとして例示する。
【００３４】
ここで、図９を参照して、ある一つの反射板３に紫外線が入射した際、入射した紫外線を他の一つの反射板３に対して垂直に反射させるために必要な傾斜角度について説明する。ここで、正十二角形の中心の角度である３６０°を、多角形の角数である１２で等分した中心角度は３０°である。そのため、正十二角形において、ある一辺と、そこから時計回りに六つ目の一辺とは、必ず平行線となり、対向する。よって、ある一辺から紫外線が垂直に反射すると、反射した紫外線は、必ず、正十二角形の対向する反射板３の平坦面３１ａに垂直に入射される。よって、図９を参照して、反射板３Ａからの紫外線が反射板３Ｅに入射し、入射した紫外線が、反射板３Ｅから平坦面３１ａに垂直な方向へ反射し、正十二角形における対向面に位置する反射板３Ｊに入射することについて説明する。
【００３５】
図９に示すように、中心部ｍと光束反射点ａと光束反射点ｅとを結んだ三角形は、ｍａ間の長さとｍｅ間の長さとが正十二角形の頂点を結んだ円の半径となり等しいため、角ｅｍａが１５０°の二等辺三角形となる。そのため、角ａｅｍは、１５°と算出される。また、中心部ｍと光束反射点ｅと光束反射点ｊとを結んだ三角形は、ｍｅ間の長さとｍｊ間の長さとが正十二角形を頂点とする円の半径となり等しいため、角ｊｍｅが１５０°の二等辺三角形となる。そのため、角ｍｅｊは、１５°と算出される。
【００３６】
反射板３Ａで反射した後、反射板３Ｅにおいて平坦面３１ａに対して垂直に反射した紫外線を、正十二角形における対向面に位置する反射板３Ｊに反射させる場合、角ｍｅａである入射角と、角ｍｅｊである反射角とは、それぞれ１５°となる。よって、紫外線殺菌装置１０ａは、傾斜角１５°で左上がりの反射面３２ａをもつ反射板３Ｅを設置することで、反射板３Ｅの平坦面３１ａに対して垂直に反射させた紫外線を、正十二角形の対向面に位置する反射板３Ｊに入射させることができる。
【００３７】
以上の、入射角及び反射角に対する反射板３の反射面３２ａの角度の算出方法を基本とし、本実施の形態１では、上述したとおり、各反射板３がそれぞれ有する反射面３２ａの形状を、次のように作製する。
反射板３Ａ、反射板３Ｇ、反射板３Ｉ、及び反射板３Ｊは、傾斜角αが１５°で右上がりとなるプリズム形状とする。
反射板３Ｂ、反射板３Ｃ、反射板３Ｅ、反射板３Ｋは、傾斜角αが１５°で左上がりとなるプリズム形状とする。
反射板３Ｄは、傾斜角αが７．５°で右上がりとなるプリズム形状とする。
反射板３Ｈは、傾斜角αが７．５°で左上がりとなるプリズム形状とする。
反射板３Ｆは、平面形状とする。
【００３８】
上記のように作製した反射部３０ａによれば、反射板３Ａに垂直に紫外線を入射させることを起点として、反射板３Ａ、反射板３Ｅ、反射板３Ｊ、反射板３Ｃ、反射板３Ｈ、反射板３Ｄ、反射板３Ｉ、反射板３Ｂ、反射板３Ｇ、反射板３Ｋ、反射板３Ｆの順番に、すべての反射板３で紫外線が径方向に沿って反射される。また、反射板３Ｆの表面形状は平面形状であるため、反射板３Ｋから垂直に入射する紫外線は、反射板３Ｆにより全反射し、反射板３Ｋに垂直に反射される。その後、入射角と反射角との関係から、紫外線は、反射板３Ｋ、反射板３Ｇ、反射板３Ｂ、反射板３Ｉ、反射板３Ｄ、反射板３Ｈ、反射板３Ｃ、反射板３Ｊ、反射板３Ｅ、反射板３Ａという逆の順番で反射し、さらに径方向に沿って反射を続ける。
【００３９】
つまり、紫外線殺菌装置１０ａでは、反射板３Ａに垂直に入射された紫外線が、図３に破線矢印７で示す進行方向での反射と、破線矢印７とは逆の進行方向での反射とを、交互に繰り返す。その結果、図３に示すように、紫外線殺菌装置１０ａの出射部２０ａから出射された紫外線は、紫外線殺菌装置１０ａの空気が通過する面全面で反射される。このようにして、紫外線殺菌装置１０ａは、紫外線に基づく膜状の殺菌光線膜を生成する。すなわち、紫外線殺菌装置１０ａは、筒状筐体４０ａの内部において、紫外線に基づく膜状の殺菌光線膜を形成するため、流出方向に垂直な面全体で空気を殺菌することができる。つまり、紫外線殺菌装置１０ａによれば、紫外線を反射させない場合に比べて、筒状筐体４０ａ内における紫外線の照射量が多くなるため、高い殺菌効果を得ることができる。
【００４０】
ところで、空気中の微生物は、咳、タン、又はほこり等に付着して浮遊しているが、紫外線殺菌装置１０ａ内では、複数の角度に紫外線が反射しているため、付着物の陰が少なくなる。このため、紫外線殺菌装置１０ａでは、より多くの微生物に紫外線が照射され、効率的に空気を殺菌することができる。
【００４１】
図１０は、紫外線光源である出射部２０ａからの距離と紫外線の強度との関係図である。光の強度は、点光源で光が発散放出される場合、逆２乗の法則に従い減衰する。一方、指向性の強い平行光線は、発散することなく、照射面積が等しく進行するため、強度が減衰しにくい。
【００４２】
この点、紫外線殺菌装置１０ａは、出射部２０ａが、コリメートレンズを介し、指向性の強い平行光線として紫外線を出射するため、図１０に実線で示すグラフＬのように、紫外線の強度の減衰を抑制することができる。すなわち、紫外線殺菌装置１０ａの反射板３で反射される紫外線は、反射により照射強度の低下が起こるだけで、空気中を通過しても強度をほとんど減衰させずに進行する。よって、紫外線が、紫外線殺菌装置１０ａの反射部３０ａの内面全体に照射され、その強度は、反射回数に従って、出射時の強度よりも増大する。その結果、紫外線殺菌装置１０ａの筒状筐体４０ａの内部全体において、紫外線の強度が反射回数に従って増大し、空気中に含まれる微生物の殺菌効率を高めることができる。なお、仮に、出射部２０ａが、コリメートレンズ等を装着していなければ、図１０に破線で示すグラフＮのように、紫外線の強度が逆２乗の法則に従って減衰する。
【００４３】
図１１は、図３に示す各反射板３の上方１ｍｍの位置での紫外線照射量を示す表である。図１１を参照して、各反射板３での反射による紫外線照射量の増大について具体的に説明する。
【００４４】
本実施の形態１において、紫外線殺菌装置１０ａによる紫外線照射量は、下記式１のように定義する。ここで、紫外線強度は、出射部２０ａから出射した紫外線の全放射束が１％に減衰するまで反射した場合の、各反射板３のそれぞれに入射する紫外線の強度と、各反射板３のそれぞれで反射した紫外線強度とを積算した量とする。紫外線の反射率は、９５％とする。例えば、出射部２０ａが平行線を０．４Ｗ／ｃｍ２で出射するものであり、出射部２０ａの面積が３ｃｍ２（１ｃｍ×３ｃｍ）である場合、紫外線の全放射束は１．２Ｗとなる。また、照射時間は、紫外線殺菌装置１０ａの風路方向への厚みを１ｃｍとすると、送風機１５による風速は３ｍ／ｓであるため、０．００３３ｓとなる。
【００４５】
【数１】
2017119152.tif 000003
【００４６】
出射部２０ａから出射した紫外線は、全放射束が１％以下に減衰するまで反射板３で反射され続け、紫外線殺菌装置１０ａの断面全体に紫外線が照射される。このため、各反射板３上の紫外線照射量は、反射板３Ａ、反射板３Ｅ、反射板３Ｊ、反射板３Ｃ、反射板３Ｈ、反射板３Ｄ、反射板３Ｉ、反射板３Ｂ、反射板３Ｇ、及び反射板３Ｋでは、４.５ｍＷ・ｓ/ｃｍ２以上となり、出射部２０ａ及び反射板３Ｆでは、２.２ｍＷ・ｓ/ｃｍ２以上となる。なお、出射部２０ａおよび反射板３Ｆは、反射が折り返す面であることから、他の反射板よりも反射回数が少ないため、紫外線照射量が半分程度となっている。
【００４７】
また、紫外線殺菌装置１０ａの中央部を含めた各反射板３から対応する反射板３への紫外線光が重なり合う部分では、重なり合う紫外線光各々の照射量の積算値が紫外線照射量となるため、さらに紫外線照射量は増大する。
【００４８】
以上のように、紫外線殺菌装置１０ａは、断面正十二角形に対応する一面から照射された紫外線により、紫外線殺菌装置１０ａ全体において、紫外線照射量を２.２ｍＷ・ｓ/ｃｍ２以上に維持することができる。
【００４９】
図１２は、図３の紫外線殺菌装置１０ａによる紫外線照射量と浮遊インフルエンザの生存率（ＰＦＵ／ｍ３）との関係を示す図である。図１２において、縦軸は、浮遊インフルエンザの生存率、すなわち、初期浮遊インフルエンザ２．５×１０５ＰＦＵ／ｍ３に対する感染できるインフルエンザ率を示す。また、横軸は、波長２５４ｎｍのＵＶ−ＬＥＤ光の照射量を示す。なお、ＰＦＵとは、ｐｌａｑｕｅ  ｆｏｒｍｉｎｇ  ｕｎｉｔの略である。
【００５０】
図１２に示すように、浮遊インフルエンザは、紫外線照射量の増加に伴って、生残率が指数関数的に低下する。例えば、浮遊インフルエンザの生残率は、紫外線照射量２ｍＷ・ｓ/ｃｍ２で０．０１となる。つまり、浮遊インフルエンザに波長２５４ｎｍの紫外線を２ｍＷ・ｓ/ｃｍ２照射すると、浮遊インフルエンザを９９％不活化できる。
【００５１】
この点、紫外線殺菌装置１０ａは、出射部２０ａから出射した紫外線の全放射束１．２Ｗのみで、紫外線殺菌装置１０ａ内の断面上すべての領域において、紫外線照射量を、浮遊インフルエンザを９９％不活化できる２ｍＷ・ｓ/ｃｍ２以上に保持させることができる。つまり、紫外線殺菌装置１０ａによれば、紫外線を反射させない場合に比べて、筒状筐体４０ａ内における紫外線の照射量を多くすることができるため、高い殺菌効果を得ることができる。
【００５２】
すなわち、紫外線殺菌装置１０ａとは異なり、紫外線を反射させない従来の紫外線殺菌装置の場合、出射部から出射された紫外線は、反射することがないため、紫外線殺菌装置の中央部（断面の１３％程度）のみにしか照射されない。つまり、紫外線殺菌装置１０ａによれば、紫外線を反射させない場合に比べて、筒状筐体４０ａ内の空間全体で、紫外線の照射量を多くすることができるため、高い殺菌効果を得ることができる。
【００５３】
以上のように、実施の形態１に係る紫外線殺菌装置１０ａは、紫外線殺菌装置１０ａの断面全面において紫外線を反射させるため、紫外線の照射量を増大させることができる。このため、紫外線殺菌装置１０ａに空気中に浮遊する微生物を通過させることで、効率よく空気を殺菌することができる。
【００５４】
また、従来の紫外線殺菌装置は、側面の一部のみが開口するように構成されていることから、ダクト又は空気調和機本体に設置するには、紫外線殺菌装置による圧力損失が高くなるため、空気調和機に適用できないという問題がある。この点、紫外線殺菌装置１０ａは、筒状筐体４０ａの側面を、流入口５及び流出口６によって開口しているため、紫外線殺菌装置１０ａを各種の装置に設置しても、圧力損失を増加させることがない。
【００５５】
つまり、紫外線殺菌装置１０ａは、筒状筐体４０ａの側面の全面が開口しており、空気の進行方向Ｄａに対する開口面積が大きいため、紫外線殺菌装置を各種機器に搭載することによる圧力損失の増加を防ぐことができる。よって、紫外線殺菌装置１０ａは、ダクト及び空気調和機に好適に搭載することができる。
【００５６】
さらに、紫外線殺菌装置１０ａの出射部２０ａ及び反射板３は、紫外線が空気の進行方向Ｄａに対して垂直に出射し又は反射するように配置されているため、図２に示すように、紫外線の光軸は、空気の進行方向Ｄａに対して垂直に出射し又は反射する。したがって、筒状筐体４０ａのように側面が開口している筐体であっても、出射部２０ａから照射された紫外線が、空気の進行方向Ｄａに対して、紫外線殺菌装置１０ａの外に反射されることはなく、紫外線漏洩による部材の劣化及び人体への影響を考慮する必要がない。
【００５７】
加えて、紫外線殺菌装置１０ａは、空気の進行方向Ｄａにおける厚みｄが薄くなっているため、特許文献２の紫外線殺菌装置のように、空気の進行方向Ｄａに対する紫外線照射距離が長くなることがないことから、装置の大型化を防止し、空気調和機などに好適に適用することができる。このように、コンパクトな設計が可能な紫外線殺菌装置１０ａによれば、短い距離で効率的に殺菌すると共に、搭載する機器の小型化を図ることができる。
【００５８】
［設置方法］
ここで、紫外線殺菌装置１０ａを空気調和機１１ａの筐体１２内に設置する方法について説明する。図３及び図４に示すように、紫外線殺菌装置１０ａの反射板３はプリズム形状を有しているため、空気中に浮遊するほこりなどが、反射部３０ａの流入口５側のプリズム形状の断面端に衝突して付着する可能性がある。そのため、反射部３０ａの流入口５側のプリズム形状の断面端は、防汚コーティングすることが望ましい。防汚コーティングとしては、例えば、変性ポリビニルアルコール及び架橋剤を含む塗料を用いたコーティング、又は、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレングリコール、及び架橋剤を含む塗料を用いたコーティングなどを採用することができる。
【００５９】
［紫外線光源］
図１３は、２００ｎｍから３６０ｎｍまでの間に複数設定された紫外線の波長別の、エネルギー（ｅＶ）、殺菌効果、及び１ｅＶあたりの殺菌効果を示す表である。図１３を参照して、紫外線光源である出射部２０ａについて説明する。
【００６０】
まず、紫外線の波長領域について説明する。光は、電磁波の一種であり、エネルギーをもつ。そのエネルギーは、下記式１から算出される。
【００６１】
【数２】
2017119152.tif 000004
【００６２】
式１において、Ｅは紫外線のエネルギーであり、ｈはプランク定数（６．６３×１０−３４Ｊ・ｓ＝４．１×１０−１５ｅＶ・ｓ）であり、νは紫外線の振動数であり、ｃは光の速さ（３．０×１０８ｍ／ｓ）であり、λは紫外線の波長である。図１３は、２００ｎｍから３６０ｎｍまでの波長別のエネルギーＥを示しており、波長λが長くなるに従い、電子一つあたりのエネルギーは減少する。
【００６３】
ところで、２００ｎｍから３６０ｎｍまでの波長を有する紫外線は、細菌の原形質である核酸に作用してＤＮＡの複製を阻害し、増殖能力を奪うことにより、微生物を殺菌する。また、２００ｎｍから３６０ｎｍまでの波長を有する紫外線は、細胞質及び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ことにより、微生物を殺菌する。そして、２００ｎｍから３６０ｎｍまでの波長別の殺菌効果を示す図１３から、波長２６０ｎｍ付近が最も殺菌効果が高いといえる。
【００６４】
また、各波長の１ｅＶあたりの殺菌効果が高ければ、効率よく殺菌できているといえる。すなわち、微生物を殺菌する効果を有する紫外線波長領域は、２００ｎｍ〜３６０ｎｍであるといえ、出射部２０ａが出射する紫外線としては、２００ｎｍ〜３６０ｎｍの波長を有するものを使用することができる。もっとも、望ましくは、殺菌効果が相対的に高い２００ｎｍ〜３００ｎｍの波長を有する紫外線を出射部２０ａが出射するようにするとよい。さらに望ましくは、消費エネルギーを抑えたうえで効率よく殺菌することができる２４０ｎｍ〜２９０ｎｍの波長を有する紫外線を出射部２０ａが出射するようにするとよい。
【００６５】
［紫外線発光素子］
次いで、出射部２０ａが有する紫外線発光素子について説明する。紫外線発光素子としては、微生物を殺菌する効果を有する２００ｎｍ〜３６０ｎｍの波長を有する紫外線を照射する紫外線発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ）を使用することができる。より望ましくは、紫外線発光素子が照射する紫外線の波長は、２４０ｎｍ〜２９０ｎｍであるとよい。
【００６６】
紫外線光源である出射部２０ａは、紫外線発光体として、紫外線発光素子に加え、指向性が強い平行光線を照射する構造を有している。本実施の形態１では、指向性が強い平行光線を照射する構造として、紫外線発光素子の内側にコリメートレンズを配置した構造を採っているが、これに限らず、コリメートレンズの代わりに、例えばフレネルレンズを設けるようにしてもよい。また、光源の後ろに反射板を設ける構造にしてもよい。
【００６７】
紫外線発光素子及びコリメートレンズ等は、紫外線光源としてパッケージ化又はモジュール化されていてもよい。紫外線発光素子及びコリメートレンズ等をパッケージ化又はモジュール化することで、出射部２０ａの簡単な設置が可能となる。
【００６８】
また、紫外線発光素子は、出射部２０ａが設置された反射部３０ａの、空気の進行方向Ｄａに沿った辺と断面形状である正十二角形の一辺とからなる面全体から、紫外線の平行光線を出射することができるように、一つ以上配置する。
【００６９】
［反射板の作製方法］
次に、表面がプリズム形状である反射板３の作製方法について説明する。
まず、反射板３のプリズム形状について説明する。図４に示すプリズム形状における各直角三角形の平坦面の長さである平均ピッチＡｐは、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍであればよく、望ましくは０．１ｍｍ〜１０ｍｍである。
【００７０】
次いで、反射板３の地材料に関して説明する。紫外線反射材とは、例えば波長２５０ｎｍ〜２７０ｎｍの紫外線、特に２６５ｎｍの紫外線に対する反射率が４０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上の材料を意味する。本発明で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％）、及びアルミニウム（紫外線反射率：約９０％）などを挙げることができる。併せて、これらの紫外線反射材に、メッキ法又は蒸着法などの表面処理を施せば、高い反射率の表面とすることができる。
【００７１】
また、アルミニウムは、加工性に優れているため、紫外線反射材として好適に使用することができる。さらに、アルミニウムの表面処理として、フッ化マグネシウムＭｇＦ２でのコーティングを行うことにより、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すことができる。
【００７２】
続いて、表面がプリズム形状である反射板３の成形方法に関して説明する。まず、反射板３の形状の金型を作製する。作製した金型の上に、空気の進行方向Ｄａに対する筒状筐体４０ａの厚みｄ程度の長さに切断した反射板３の材料板を設置し、設置した材料板を、手曲げ、プレス、ロールベンダー、又はロールフォーミング（ロール成形）などの機械曲げによって加工する。そして、加工後の材料板を多面体状に折り曲げることで、反射部３０ａを形成することができる。また、反射板３は、平均深さよりも厚みのある金属板を切削し、加工することにより形成してもよい。
【００７３】
さらに、反射板３は、上記のような金属以外の材料を用いて、反射板３と同形状の基材を成形した後、その表面に金属粉末ペーストを蒸着させて作製するようにしてもよい。この場合は、反射板３の形状の金型を作製し、基材となる部材を、樹脂材料を用いて、プレス加工、射出成形、又は圧縮成形等により作成することができる。その後、基材の表層に、反射材となる金属粉末ペーストを蒸着させて、反射板３を形成する。このように、樹脂材料と金属粉末ペーストの蒸着とを組み合わせて反射板３を形成した場合は、金属板を用いるよりも材料費が安価となり、かつ金属材料よりも成形しやすいという利点がある。
【００７４】
基材成形用の樹脂材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレタレート（ＰＥＴ）、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。また、反射板３の基材は、上記以外のプラスチック材料である、フェノール樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイソプレン、ブタジエン等の合成ゴム、ナイロン、ビニロン、アクリル繊維、及びレーヨン等の合成繊維を用いて成形されてもよい。
【００７５】
なお、実施の形態１では、紫外線殺菌装置１０ａの断面形状、すなわち、筒状筐体４０ａの軸長方向の流入口５側から見た前面視が正十二角形の場合について説明したが、これに限定されるものではない。紫外線が紫外線殺菌装置１０ａの断面全面に反射されるように、つまり、筒状筐体４０ａの径方向に沿って反射されるように反射板３を配置し、反射面３２ａの加工を行えば、紫外線殺菌装置１０ａの断面形状は、異なる頂点数をもつ正多角形、辺の長さが異なる多角形、又は内角が自由に設定された多角形であってもよい。
【００７６】
また、反射板３の表面のプリズム形状として、平坦部材３１に対して傾斜角αだけ傾いた斜辺をもつ直角三角形が隣接して並んだ形状を例示したが、これに限らず、反射させたい反射板３への紫外線の反射を実施できる形状であれば、他の形状を採用してもよい。さらに、本実施の形態１では、反射板３の反射部材３２がプリズム形状である場合を例示したが、これに限らず、各反射部材３２の反射面３２ａが、それぞれ、平坦部材３１の平坦面３１ａ対して設定された角度だけ傾斜するように形成してもよい。つまり、反射部材３２の断面形状は、平坦部材３１に対して傾斜角αだけ傾いた斜辺をもつ一つの直角三角形の形状であってもよい。
【００７７】
実施の形態１では、外周部に一つの出射部２０ａが設置された紫外線殺菌装置１０ａを例示したが、これに限らず、紫外線殺菌装置１０ａは、複数の出射部２０ａを設置して構成してもよい。かかる場合、各出射部２０ａは、一定の間隔を隔てて設置するとよい。このように、紫外線殺菌装置１０ａに出射部２０ａを複数設置すれば、出射強度が高まり、殺菌効果を増大させることができる。また、本実施の形態１では、出射部２０ａを対向する反射板３に対して紫外線を垂直に出射する構造について説明したが、筒状筐体４０ａの内側において紫外線が反射を繰り返すように、反射板３のプリズム形状を設計できれば、出射部２０ａが反射板３Ａ以外の反射板３へ紫外線を照射するように構成してもよい。加えて、送風機１５は、筐体１２の中に配設されていてもよい。
【００７８】
〔実施例〕
図１４は、本実施の形態１に係る実施例の実験結果として、殺菌効果を示す図である。図１５は、本実施の形態１に係る実施例の実験結果として、圧力損失を示す図である。本実施例は、微生物に対する殺菌効果を確認するために、空気中に表皮ブドウ球菌を噴霧し、流入口５の空気中に表皮ブドウ球菌を浮遊させ、実験条件の異なる実験１、実験２、比較実験１、及び比較実験２における表皮ブドウ球菌の残存率の時間変化を調べたものである。
【００７９】
各実験では、筐体１２の直径を１００ｍｍとし、空気の流速を３ｍ／ｓとした。また、紫外線光源である出射部２０ａとしては、波長２５４ｎｍの紫外線を照射強度０．０１Ｗ／ｃｍ２〜５．０Ｗ／ｃｍ２の平行光線で出射できる紫外線ダイオードを用いた。出射部２０ａとしての紫外線ダイオードは、紫外線を照射強度０．０４Ｗ／ｃｍ２で出射することが好ましい。さらに、反射板３としては、平均ピッチＡｐが１ｍｍである正十二角形のアルミニウム板を用い、紫外線殺菌装置１０ａとしては、空気の進行方向Ｄａへの厚みｄが１ｃｍのものを用いた。そして、空気中には、ネブライザにより表皮ブドウ球菌を噴霧し、流入口５での空気中の菌数が１０５ＣＦＵ（Ｃｏｌｏｎｙ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）／ｃｍ３となるように調節した。
【００８０】
また、実験１は、筐体１２に紫外線殺菌装置１０ａを設置して運転させるという実験条件のもとで行った。実験２は、筐体１２に紫外線殺菌装置１０ａを設置して停止させておくという実験条件のもとで行った。比較実験１は、反射板３を設置していない紫外線殺菌装置１０ａを筐体１２に設置して運転させるという実験条件のもとで行った。比較実験２は、流入口５及び流出口６の開口面積を１０％にまで狭めた紫外線殺菌装置１０ａを筐体１２に設置して運転させるという実験条件のもとで行った。
【００８１】
図１４の縦軸は、紫外線殺菌装置１０ａを空気が１回通過した際の空気中の細菌の除去率であるワンパス除去率を示す。つまり、ワンパス除去率とは、流入する空気中の細菌数から流出する空気中の細菌数を引いた値を、流入する空気中の細菌数で除した値である。また、図１５の縦軸は、紫外線殺菌装置１０ａを空気が通過する際の圧力損失の比較結果を示す。つまり、図１５では、実験１での圧力損失を基準とした、他の実験での圧力損失の割合（％）を記載している。
【００８２】
実験１においては、圧力損失が増大することなく、菌数を９９％に低減することができた。しかし、実験２においては、圧力損失が増大することはなかったが、菌数が１％しか減少しなかった。比較実験１においては、圧力損失が増大することはなかったが、菌数が５０％しか低減しなかった。また、比較実験２においては、菌数を９９％に低減することができたが、圧力損失は高かった。
【００８３】
以上から、実験１の場合のみが、圧力損失がなく、かつ効率よく殺菌できていたといえる。また、実験２及び比較実験１では、圧力損失の増大はなかったが、殺菌率が実験１の場合よりも低かった。比較実験２では、殺菌率は高かったが、圧力損失が高くなり、途中で送風機１５が止まってしまった。
【００８４】
これらのことから、紫外線殺菌装置１０ａで殺菌する実験１の実験条件であれば、圧力損失を増大させることなく、ワンパス除去率が９９％という効率的な殺菌を行うことができる。すなわち、本実施の形態１における紫外線殺菌装置１０ａは、空気調和機１１ａに搭載した場合でも、圧力損失を増加させることなく、効率のよい殺菌を行うことができる。
【００８５】
＜変形例＞
図１６は、本発明の実施の形態１の変形例に係る空気調和機の概略構成を示す模式図である。図１７は、図１６のＢ−Ｂ線に沿った空気調和機の概略断面図である。紫外線殺菌装置１０ａは、上述した通り、筒状筐体４０ａの側面の全面が開口している。そして、本変形例では、図１６及び図１７に示すように、流入口５の内径が、給気口１３の内径以上となっており、流出口６の内径が、排気口１４の内径以上となっている。よって、本変形例の紫外線殺菌装置１０ａは、ダクト及び空気調和機に対し、さらに好適に搭載することができる。
【００８６】
また、本変形例の空気調和機１１０ａは、紫外線殺菌装置１０ａの反射部３０ａの内径が、筐体１２の外径以上となるように構成されている。すなわち、空気調和機１１０ａは、反射板３のプリズム形状の凸部が、筐体１２の風路内に飛び出ないように構成されているため、反射部３０ａの流入口５側のプリズム形状の断面端に、空気中に浮遊するほこりなどが衝突して付着する可能性が低くなっている。このため、空気調和機１１０ａによれば、反射部３０ａの流入口５側のプリズム形状の断面端に防汚コーティングを施すことなく、当該断面端へのほこりなどの付着を抑制することができる。また、空気調和機１１０ａによれば、反射部３０ａの流入口５側のプリズム形状の断面端への空気の衝突することがなくなるため、圧力損失を低減することができる。もっとも、空気調和機１１０ａは、反射板３のプリズム形状の凸部のうちの少なくとも一部が、筐体１２の風路内に飛び出ないように構成してもよい。
【００８７】
実施の形態２．
図１８は、本実施の形態２に係る空気調和機の概略構成を示す模式図である。図１９は、本実施の形態２に係る２つの紫外線殺菌装置の概略断面を重ねて示す説明図である。図１８に示すように、本実施の形態２に係る空気調和機１１ｂは、紫外線殺菌装置１０ｂとして、給気口１３と排気口１４との間に並列に配設された二台の紫外線殺菌装置１０ａを有している。すなわち、空気調和機１１ｂは、紫外線殺菌装置１０ａが空気の進行方向Ｄａに対して二台設置されている点を除けば、前述した実施の形態１における各構成と同様である。よって、実施の形態１における紫外線殺菌装置１０ａ及び空気調和機１１ａと同等の構成部材については、同一の符号を用いて説明は省略する。
【００８８】
二台の紫外線殺菌装置１０ａは、流出方向における中心が一致しており、各々の出射部２０ａの流出方向における位置が異なっている。より具体的には、図１９に示すように、紫外線殺菌装置１０ｂは、二台の紫外線殺菌装置１０ａの出射部２０ａの位置が、反射部３０ａの断面形状である正十二角形の中心点を中心に１５°ずれている。つまり、一方の紫外線殺菌装置１０ａに対し、他方の紫外線殺菌装置１０ａが、上記中心点を中心に１５°回転した状態で配設されている。その結果、図１９に示すように、各紫外線殺菌装置１０ａで発生する紫外線の光軸は、平行とならず、かつ重なることがない。すなわち、空気調和機１１ｂでは、空気中を浮遊する微生物に照射される紫外線の向きが、実施の形態１における空気調和機１１ａの２倍となり、空気中の微生物が付着物の陰になる可能性がさらに低くなる。このため、空気調和機１１ｂによれば、殺菌効率の更なる向上を図ることができる。
【００８９】
なお、実施の形態２では、紫外線殺菌装置１０ａを二台並列に設置する場合について説明したが、これに限らず、空気調和機１１ｂは、紫外線殺菌装置１０ｂとして、三台以上の紫外線殺菌装置１０ａを有するようにしてもよい。そして、各出射部２０ａの流出方向における位置がずれるように、各紫外線殺菌装置１０ａを配設するとよい。このようにすれば、空気中の微生物に照射される紫外線の向きがさらに増加し、空気中の微生物が付着物の陰になる可能性がさらに低くなるため、殺菌効率をさらに向上させることができる。
【００９０】
実施の形態３．
図２０は、本実施の形態３に係る空気調和機の概略構成を示す模式図である。図２１は、図２０のＣ−Ｃ線に沿った紫外線殺菌装置の概略断面図において、紫外線が進行する経路を示す説明図である。図２２は、本実施の形態３に係る２つの紫外線殺菌装置の概略断面を重ねて示す説明図である。図２３は、風路中における空気の流速分布を示す模式図である。
【００９１】
図２１及び図２２に示すように、紫外線殺菌装置１０ｃは、筒状筐体４０ｃの軸長方向の流入口５側から見た前面視である断面形状が正十六角形であり、当該正十六角形の各辺を構成する反射板３をもつ反射部３０ｃを有している。かかる点を除けば、紫外線殺菌装置１０ｃは、上述した実施の形態１及び２の紫外線殺菌装置１０ａと同様である。また、空気調和機１１ｃは、筐体１２に二台の紫外線殺菌装置１０ｃを並列に配置し、かつ、一方の紫外線殺菌装置１０ｃの紫外線光源である出射部２０ｃが、他方の紫外線殺菌装置１０ｃの出射部２０ｃに対して４５°傾いた状態で配置されている。かかる点を除けば、空気調和機１１ｃは、上述した実施の形態２の空気調和機１１ｂと同様である。よって、実施の形態１及び２と同等の構成部材については、同一の符号を用いて説明は省略する。
【００９２】
図２０に示すように、本実施の形態３に係る空気調和機１１ｃは、紫外線殺菌装置１００ｃとして、給気口１３と排気口１４との間に並列に配設された二台の紫外線殺菌装置１０ｃを有している。
【００９３】
図２１に示すように、紫外線殺菌装置１０ｃは、筒状筐体４０ｃの軸長方向の流入口５側から見た前面視である断面形状が正十六角形である筒状筐体４０ｃと、筒状筐体４０ｃの外周部に配設された出射部２０ｃと、筒状筐体４０ｃの内面に配設され、断面形状が正十六角形の環状を成す反射部３０ｃと、を有している。出射部２０ｃは、反射部３０ｃの断面形状である正十六角形の一辺の位置に設けられている。出射部２０ｃは、紫外線発光素子及びコリメートレンズを含む紫外線発光体である。
【００９４】
反射部３０ｄは、紫外線を反射する複数の反射板３Ａｃ〜３Ｏｃを有している。複数の反射板３Ａｃ〜３Ｏｃは、それぞれ、反射部３０ｃの断面形状である正十六角形の各辺を構成するものである。以下、複数の反射板３Ａｃ〜３Ｏｃを総称するとき、又は複数の反射板３Ａｃ〜３Ｏｃのうちの何れか一つを指すときは、単に「反射板３」ともいう。
【００９５】
反射板３Ａｃは、出射部２０ｃに対向する反射板３Ｂｃの右隣りに設けられている。そして、反射板３Ａｃから時計回りに反射板３Ｂｃ〜３Ｏｃが設けられている。出射部２０ｃは、反射板３Ａｃに向けて紫外線を出射するものである。
【００９６】
ここで、紫外線殺菌装置１００ｃを構成する二台の紫外線殺菌装置１０ｃのうちの一台を示す図２１を参照して、出射部２０ｃから照射された紫外線の、筒状筐体４０ｃの断面方向における進行方向について説明する。
【００９７】
筒状筐体４０ｃの軸長方向の流入口５側から見た前面視である断面形状の正十六角形を構成する各反射板３の表面形状は、実施の形態１と同様、光の入射角及び反射角の原理をもとに、入射光７１及び反射光７２の平坦部材３１及び反射部材３２に対する傾きを考慮して、次のように作製する。
反射板３Ａｃ、反射板３Ｅｃ、反射板３Ｌｃ、及び反射板３Ｉｃの表面形状は、傾斜角αが１１．２５°で右上がりとなるプリズム形状とする。
反射板３Ｂｃ、反射板３Ｆｃ、及び反射板３Ｍｃの表面形状は、傾斜角αが１１．２５°で左上がりとなるプリズム形状とする。
【００９８】
また、出射部２０ｃが有する光源側反射板の表面形状は、反射板３Ｂｃ、反射板３Ｆｃ、及び反射板３Ｍｃの表面形状と同様に、傾斜角αが１１．２５°で左上がりとなるプリズム形状とする。
【００９９】
紫外線殺菌装置１０ｃは、上記のような反射板３をもつ反射部３０ｃを有しており、出射部２０ｃから時計回りに七つ目の反射板３Ａｃに向かって、紫外線を２２．５°で入射させる。そして、出射部２０ｃから出射され、反射板３Ａｃで反射した紫外線は、図２１に示すように、反射板３Ｆｃ、反射板３Ｌｃ、反射板３Ｂｃ、反射板３Ｉｃ、反射板３Ｍｃ、反射板３Ｅｃの順に、各反射板３で反射され、出射部２０ｃのある辺に入射する。出射部２０ｃに入射した紫外線は、光源側反射板で反射され、さらに反射板３Ａｃに向けて出射される。
【０１００】
すなわち、出射部２０ｃから出射された紫外線の反射は、図２１に示すように、反射板３Ａｃ、反射板３Ｆｃ、反射板３Ｌｃ、反射板３Ｂｃ、反射板３Ｉｃ、反射板３Ｍｃ、反射板３Ｅｃ、光源側反射板の順に、繰り返し続く。その結果、一台の紫外線殺菌装置１０ｃの断面方向において、出射部２０ｃから出射された紫外線は、筒状筐体４０ｃ内の中央部Ｃｅを中心に通過し、周辺部Ｐｅでは照射されない部分ができる。なお、図２１では、出射部２０ｃから出射された紫外線が通過する領域である通過領域Ｆｉ１を灰色に塗って表現している。通過領域Ｆｉ１は、紫外線に基づく膜状の殺菌光線膜に相当する。
【０１０１】
また、図２２に示すように、二台の紫外線殺菌装置１０ｃは、流出方向における中心が一致しており、各々の出射部２０ａの流出方向における位置が異なっている。より具体的に、紫外線殺菌装置１００ｃでは、一方の紫外線殺菌装置１０ｃの出射部２０ｃが、もう一方の紫外線殺菌装置１０ｃの出射部２０ｃに対して４５°傾いた状態で配置されている。このため、紫外線殺菌装置１００ｃの全面で紫外線が確認される。つまり、中央部Ｃｅ及び周辺部Ｐｅの何れにおいても紫外線が確認される。
【０１０２】
そして、筒状筐体４０ｃ内の中央部Ｃｅは、紫外線殺菌装置１０ｃ二台分の紫外線が集中して通過するため、筒状筐体４０ｃ内の周辺部Ｐｅに比べて照射量が高くなる。つまり、空気調和機１１ｃでは、一方の紫外線殺菌装置１０ｃにおける通過領域Ｆｉ１と、もう一方の紫外線殺菌装置１０ｃにおける通過領域Ｆｉ１とが重なる領域である重複通過領域Ｆｉ２での紫外線の照射量が相対的に高くなる。なお、図２２では、通過領域Ｆｉ１が重なる領域である重複通過領域Ｆｉ２の灰色を、通過領域Ｆｉ１が重ならない領域の灰色よりも濃くすることにより、紫外線の照射量の違いを表現している。
【０１０３】
以上のように、実施の形態３に係る紫外線殺菌装置１００ｃによれば、筒状筐体４０ｃの断面全面に紫外線を照射することができる。また、紫外線殺菌装置１００ｃは、筒状筐体４０ｃ内の中央部における紫外線の照射量が多い状態にすることができる。
【０１０４】
ところで、図２３に示すように、半径１００ｍｍのダクトなどの筒体である筐体１２を流れる空気の流速は、空気と風路との摩擦により、筐体１２の中央部で速くなる。
【０１０５】
この点、本実施の形態３に係る紫外線殺菌装置１００ｃによれば、ダクト内などのように中央部の流速が速くなる筐体１２に搭載する場合でも、筒状筐体４０ｃ内の中央部に紫外線を集光できるため、実施の形態１の紫外線殺菌装置１０ａよりも、空気中の微生物の殺菌効果を向上させることができる。
【０１０６】
なお、実施の形態３では、筒状筐体４０ｃの軸長方向の流入口５側から見た前面視である断面形状が正十六角形断面形状である反射部３０ｃを有する紫外線殺菌装置１０ｃを二台配置した紫外線殺菌装置１００ｃについて説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、筒状筐体４０ｃ内の中央部に紫外線が集光・交差するように、各反射板で紫外線を反射させる構造であれば、紫外線殺菌装置１０ｃの数、反射板の数、及び反射板の表面のプリズム形状は、任意に変更することができる。その際、紫外線の光軸が平行とならないようにするために、各出射部２０ｃの流出方向における位置をずらすようにするとよい。もっとも、空気調和機１１ｃは、一台の紫外線殺菌装置１０ｃのみを搭載して構成してもよい。
【０１０７】
実施の形態４．
図２４は、本発明の実施の形態４に係る紫外線殺菌装置の構成を示す概略断面図である。図２４に示すように、実施の形態４に係る紫外線殺菌装置１０ｄは、筒状筐体４０ｄの軸長方向の流入口５側から見た前面視である断面形状が正五角形であり、反射板３の表面形状がすべて平面状に加工されている。また、紫外線殺菌装置１０ｄは、断面形状である正五角形の各辺のうち、出射部２０ｄが配置されている辺にフレネルレンズ９を有している。そして、上記の点を除けば、紫外線殺菌装置１０ｄは、上述した実施の形態１の紫外線殺菌装置１０ａと同様に構成されている。また、出射部２０ｄは、実施の形態１の出射部２０ａと同様に構成されている。よって、前述した実施の形態１と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。
【０１０８】
図２４に示すように、紫外線殺菌装置１０ｄの断面形状、つまり筒状筐体４０ｄの軸長方向の流入口５側から見た前面視は、正五角形を形成している。すなわち、紫外線殺菌装置１０ｄは、断面形状が正五角形である筒状筐体４０ｄと、筒状筐体４０ｄの外周部に配設された出射部２０ｄと、筒状筐体４０ｄの内面に配設され、断面形状が正五角形の環状を成す反射部３０ｄと、を有している。また、紫外線殺菌装置１０ｄは、紫外線発光素子の前にフレネルレンズ９が配設されている。
【０１０９】
反射部３０ｄは、紫外線を反射する複数の反射板３Ａｄ〜３Ｅｄを有している。複数の反射板３Ａｄ〜３Ｅｄは、それぞれ、反射部３０ｄの断面形状である正五角形の各辺を構成するものである。以下、複数の反射板３Ａｄ〜３Ｅｄを総称するとき、又は複数の反射板３Ａｄ〜３Ｅｄのうちの何れか一つを指すときは、単に「反射板３」ともいう。
【０１１０】
図２５は、図２４の反射部３０ｄにおいて、紫外線が進行する経路を示す説明図である。図２５を参照して、筒状筐体４０ｄの断面方向における、出射部２０ｄから照射された紫外線の進行方向について説明する。紫外線殺菌装置１０ｄは、出射部２０ｄから出射される紫外線が、対向する反射板３Ａｄに対して７２°の角度で入射するように構成されている。
【０１１１】
図２５に示すように、紫外線殺菌装置１０ｄの断面形状である正五角形の五つの頂点を、それぞれ、頂点ｄ１、頂点ｄ２、頂点ｄ３、頂点ｄ４、頂点ｄ５とし、頂点ｄ１の右の辺に位置する反射板３から順に、時計回りに、反射板３Ａｄ、反射板３Ｂｄ、反射板３Ｃｄ、反射板３Ｄｄ、反射板３Ｅｄとする。
【０１１２】
紫外線殺菌装置１０ｄの断面形状である正五角形では、すべての中心角が７２°となるため、一辺を隔てた各辺の延長線の交点と、当該各辺の交点側の頂点とを結んだ三角形は、頂角を３６°とする二等辺三角形となる。すなわち、例えば、一辺を隔てた各辺として、反射板３Ｂｄの位置する辺と、反射板３Ｅｄの位置する辺とをみて、これらの辺の延長線の交点を、図２５に示すように交点ｄ６とした場合、頂点ｄ１と交点ｄ６と頂点ｄ５とを結ぶ三角形は、７２°の角度が２つ存在する二等辺三角形となる。そのため、反射板３Ａｄに７２°の角度で紫外線を入射させると、反射角１８°で反射され、反射された紫外線は、反射板３Ｃｄに対して入射角７２°で入射することとなる。そして、反射板３Ｃｄで反射した紫外線は、図２５に示すとおり、反射板３Ｅｄ、反射板３Ｂｄ、反射板３Ｄｄ、反射板３Ａｄ、反射板３Ｃｄの順に、筒状筐体４０ｄの径方向に沿って各反射板３で反射される。すなわち、出射部２０ｄから照射された紫外線は、五つの反射板３において、筒状筐体４０ｄの径方向に沿って順次繰り返して反射されることにより、図２５に示すように、筒状筐体４０ｄの断面全面で反射される。
【０１１３】
以上のように、紫外線殺菌装置１０ｄによれば、反射板３の表面をプリズム形状に加工しなくとも、表面が平面状である複数の反射板３を利用して、筒状筐体４０ｄの断面全面に紫外線を照射することができる。つまり、実施の形態４では、反射板３に特殊な加工を施す必要がないため、紫外線殺菌装置１０ｄを容易に作製することができる。
【０１１４】
図２６は、図２４に示す各反射板３の上方１ｍｍの位置での紫外線照射量を示す表である。図２６を参照して、各反射板３での反射による紫外線照射量の増大について具体的に説明する。
【０１１５】
本実施の形態４においても、紫外線殺菌装置１０ｄによる紫外線照射量は、上記式１のように定義する。紫外線強度は、出射部２０ｄから出射した紫外線の全放射束が１％に減衰するまで反射した場合の、各反射板３のそれぞれに入射する紫外線強度と、各反射板３のそれぞれで反射した紫外線強度とを積算した量とする。例えば、出射部２０ｄが平行線を０．０１Ｗ／ｃｍ２で出射するものであり、出射部２０ｄの面積が７５ｃｍ２（１０ｃｍ×７．５ｃｍ）である場合、紫外線全放射束は０．７５Ｗとなる。また、照射時間は、紫外線殺菌装置１０ｄの風路方向への厚みを１ｃｍとすると、送風機１５による風速は３ｍ／ｓであるため、０．０３３ｓとなる。
【０１１６】
出射部２０ｄから出射した紫外線は、全放射束が１％以下に減衰するまで反射板３で反射され続けるため、各反射板３上の紫外線照射量は、２．６５ｍＷ・ｓ/ｃｍ２程度となる。また、紫外線殺菌装置１０ｄの中央部を含めた各反射板３から対応する反射板３への紫外線光が重なり合う部分では、重なり合う紫外線光各々の照射量の積算値が紫外線照射量となるため、さらに紫外線照射量は増大する。
【０１１７】
以上のように、紫外線殺菌装置１０ｄは、その断面全体で、紫外線照射量を２.０ｍＷ・ｓ/ｃｍ２以上に増大することができる。
【０１１８】
また、上述した通り、浮遊インフルエンザに波長２５４ｎｍの紫外線を２ｍＷ・ｓ/ｃｍ２照射すると、浮遊インフルエンザを９９％不活化できる。この点、紫外線殺菌装置１０ｄは、出射部２０ｄから出射した紫外線により、紫外線殺菌装置１０ａ内の断面上すべての領域において、紫外線照射量を、浮遊インフルエンザを９９％不活化できる２ｍＷ・ｓ/ｃｍ２以上に増大させることができる。
【０１１９】
また、紫外線殺菌装置１０ｄにおいて、各反射板３上の紫外線照射量のばらつきは、紫外線照射量の平均値に対して１５．５％と小さくなっている。このことについて以下に説明する。実施の形態４の場合、実施の形態１とは異なり、図２６に示すとおり、出射部２０ｄから出射された紫外線が、反射板３Ａｄ、反射板３Ｃｄ、反射板３Ｅｄ、反射板３Ｂｄ、反射板３Ｄｄの順に反射された後、さらに反射板３Ａｄ、反射板３Ｃｄ、反射板３Ｅｄ、反射板３Ｂｄ、反射板３Ｄｄの順に、筒状筐体４０ｄの径方向に沿って各反射板３で反射される。すなわち、出射部２０ｄから照射された紫外線は、五つの反射板３において、筒状筐体４０ｄの径方向に沿って順次繰り返して反射される。その結果、紫外線殺菌装置１０ｄでは、各反射板３上での紫外線の反射回数が、それぞれ同等となるため、各反射板３上の紫外線照射量のばらつきを小さくすることができる。つまり、紫外線殺菌装置１０ｄは、各反射板３上の紫外線照射量のばらつきを、平均値に対して１５％程度に抑えることができ、紫外線照射量の均一性を高めることができる。
【０１２０】
［紫外線光源］
ここで、紫外線光源である出射部２０ｄについて説明する。
出射部２０ｄは、対向する反射板３に対して７２°の角度で紫外線を入射するように構成されている。本実施の形態４において、出射部２０ｄは、紫外線発光素子の前にフレネルレンズ９を配置する、という構造を採っている。フレネルレンズ９は、通常のレンズを同心円状の領域に分割し厚みを減らしたレンズであり、のこぎり状の断面を持つ。フレネルレンズ９は、紫外線発光素子から入射した紫外線を、ある特定の方向に平行光線として出射する機能を有している。
【０１２１】
なお、紫外線発光素子から入射した紫外線を、ある特定の方向に平行光線として出射することができれば、出射部２０ｄは、フレネルレンズ９以外の他のレンズ等を有していてもよい。また、出射部２０ｄは、フレネルレンズ９と同様の機能を併せもつ発光体により構成してもよい。さらに、出射部２０ｄは、紫外線発光素子及びコリメートレンズを含む紫外線発光体を、紫外線を出射したい方向に対して垂直となるように配置して構成し、紫外線の平行光線を、対向する反射板３に対して７２°の角度で入射させるようにしてもよい。また、紫外線発光体の後ろに反射板を構成し、紫外線の平行光線を、対向する反射板３に対して７２°の角度で入射させるようにしてもよい。
【０１２２】
［反射板の作製方法］
ここで、反射板３の作製方法について説明する。
反射板３の材料としては、上述した実施の形態１と同様の紫外線反射材を用いることができる。また、紫外線反射材に、メッキ法又は蒸着法などの表面処理を施せば、高い反射率の表面とすることができる。さらに、加工性に優れているという理由から、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。
【０１２３】
次に、反射板３の成形方法について説明する。
まず、金属平板を、空気の進行方向Ｄａに対する筒状筐体４０ｄの厚みｄ程度の長さに切断する。その後、手曲げ、プレス、ロールベンダー、又はロールフォーミング（ロール成形）などの機械曲げにより、正五角形に折り曲げる。
【０１２４】
もっとも、反射板３は、実施の形態１と同様に、樹脂材料などの金属以外の材料を用いて反射板３と同形状の基材を成形した後、その表面に金属粉末ペーストを蒸着させて作製するようにしてもよい。このようにすれば、コストを下げると共に、成形の容易性を高めることができる。
【０１２５】
なお、本実施の形態４では、筒状筐体４０ｄの軸長方向の流入口５側から見た前面視である断面形状が、正五角形である紫外線殺菌装置１０ｄを例示して説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、紫外線殺菌装置１０ｄは、例えば、正七角形又は正九角形などのような奇数の頂点をもつ正多面体の断面形状を有するようにしてもよい。かかる構成を採った紫外線殺菌装置１０ｄによれば、反射板３の表面をプリズム形状に加工しなくとも、表面が平面状である複数の反射板３を利用して、筒状筐体４０ｄの断面全面に紫外線を照射することができる。
【０１２６】
また、実施の形態４では、空気調和機１１ａに一台の紫外線殺菌装置１０ｄを設置する場合について説明したが、これに限らず、二台以上の紫外線殺菌装置１０ｄを空気調和機１１ａに搭載するようにしてもよい。このようにすれは、空気の進行方向Ｄａに垂直な断面における紫外線の照射量及び紫外線の照射方向を増加することができるため、さらに殺菌効果を高めることができる。
【０１２７】
実施の形態５．
図２７は、本発明の実施の形態５に係る紫外線殺菌装置の構成を示す概略断面図である。図２８は、図２７の紫外線殺菌装置が有する出射部の概略断面図である。本実施の形態５に係る紫外線殺菌装置１０ｅは、図２７に示すように、紫外線光源の出射部２０ｅを有しており、出射部２０ｅは、複数の発光素子８０を有している。そして、出射部２０ｅには、図２８に示すように、複数の発光素子８０として、例えばＵＶ−ＬＥＤからなり、紫外線を照射する複数の紫外線発光素子８１と、例えば可視光−ＬＥＤからなり、可視光を照射する少なくとも一つの可視光発光素子８２と、が配置されている。すなわち、図２７の破線矢印７ｅは、出射部２０ｅから出射され反射板３で反射される紫外線及び可視光の光束及びその進行方向を例示したものである。上記の点を除けば、紫外線殺菌装置１０ｅは、上述した実施の形態１の紫外線殺菌装置１０ａと同様に構成されている。よって、実施の形態１における紫外線殺菌装置１０ａと同等の構成部材については、同様の符号を用いて説明は省略する。
【０１２８】
［可視光源］
可視光発光素子８２が照射する可視光は、目視できる光であればよい。つまり、出射部２０ｅが出射する可視光としては、３６０ｎｍ〜８３０ｎｍの波長を有するものを使用することができる。もっとも、望ましくは、出射部２０ｅが、ほとんどのヒトが目視することのできる４００ｎｍ〜７６０ｎｍの波長を有する可視光を出射するようにするとよい。
【０１２９】
［可視光発光素子］
次いで、出射部２０ｅが有する可視光発光素子８２について説明する。
可視光発光素子８２は、紫外線発光素子８１から出射される紫外線を目視によって追跡することができるようにするため、可視光発光素子８２から出射される可視光が、紫外線発光素子８１から出射される紫外線と同様の経路を通るように配置される。
【０１３０】
また、出射部２０ｅの紫外線光源は、紫外線発光素子８１に加え、指向性が強い平行光線を照射する構造を有している。そのため、出射部２０ｅに配置する可視光光源にも、出射部２０ｅの紫外線光源と同様の指向性が強い平行光線を照射する構造をもたせている。
【０１３１】
ここで、本実施の形態５では、可視光発光素子８２の内側にコリメートレンズを配置した構造を採っているが、これに限らず、コリメートレンズの代わりに、例えばフレネルレンズを設けるようにしてもよい。また、光源の後ろに反射板を設ける構造にしてもよい。
【０１３２】
可視光発光素子８２及びコリメートレンズ等は、可視光光源としてパッケージ化又はモジュール化されていてもよい。可視光発光素子８２及びコリメートレンズ等をパッケージ化又はモジュール化することで、出射部２０ｅの簡単な設置が可能となる。
【０１３３】
出射部２０ｅは、出射部２０ｅが設置された反射部３０ｅの、空気の進行方向Ｄａに沿った辺と断面形状である正十二角形の一辺とからなる面全体から、紫外線の平行光線を出射する構造となっている。そのため、可視光発光素子８２は、出射部２０ｅから出射する紫外線光線面の中央部を可視光が進行するように、出射部２０ｅの中央に、一つ又は二つ配置する。ここで、図２８では、出射部２０ｅが、二つの可視光発光素子８２を有する場合を例示しているが、これに限らず、出射部２０ｅは、中央に、一つの可視光発光素子８２を有していてもよい。また、図２８では、一方の可視光発光素子８２と他方の可視光発光素子８２との間に紫外線発光素子８１が配置された場合を例示しているが、これに限らず、二つの可視光発光素子８２は、隣接するように配置されていてもよい。
【０１３４】
［反射板の作製方法］
次に、表面がプリズム形状である反射板３の作製方法について説明する。
ここで、反射部３０ｅを構成する各反射板３の形状は、上述した実施の形態１の場合と同様であるため、まず、図４を参照して、反射板３のプリズム形状について説明する。図４に示すプリズム形状における各直角三角形の平坦面の長さである平均ピッチＡｐは、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍであればよく、望ましくは０．１ｍｍ〜１０ｍｍであるとよい。
【０１３５】
次いで、反射板３の地材料に関して説明する。
使用できる反射材は、紫外線線および可視光線を、反射率が４０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上で反射できる材料が望ましい。たとえば、炭酸マグネシウム（可視光反射率：約９０％以上、紫外線反射率：約７５％）、炭酸カルシウム（可視光反射率：約９０％以上、紫外線反射率：約７５％）などを挙げることができる。さらに、使用に望ましい反射材は、可視光を紫外線反射率と同程度反射できる材料である。紫外線殺菌装置１０ｅにおいて好適に使用できる紫外線反射材を例示すれば、白金（紫外線、可視光反射率：約５０％）、アルミニウム（紫外線、可視光反射率：約９０％）、及び酸化マグネシウム（紫外線、紫外線反射率：約９０〜９９％）などを挙げることができる。併せて、これらの紫外線反射材に、メッキ法又は蒸着法などの表面処理を施せば、高い反射率の表面とすることができる。
【０１３６】
また、アルミニウムは、加工性に優れているため、紫外線および可視光の反射材として好適に使用することができる。さらに、アルミニウムの表面処理として、フッ化マグネシウムＭｇＦ２でのコーティングを行うことにより、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すことができる。
【０１３７】
続いて、表面がプリズム形状である反射板３の１面の成形方法に関して説明する。
まず、図４に示す１面のみの反射板３を作成する方法を説明する。最初に、１面のみの反射板３の金型を作製する。そして、作製した金型の上に、空気の進行方向Ｄａに対する筒状筐体４０ａの厚みｄ程度の長さに切断した反射板３の材料板を設置し、設置した材料板を、手曲げ、プレス、ロールベンダー、又はロールフォーミング（ロール成形）などの機械曲げによって加工する。
【０１３８】
ここで、反射板３は、平均深さよりも厚みのある金属板を切削し、加工することにより形成してもよい。また、１面のみの反射板３は、上記のような金属以外の材料を用いて、１面のみの反射板３と同形状の基材を成形した後、その表面に金属粉末ペーストを蒸着させて作製するようにしてもよい。この場合は、１面のみの反射板３の形状の金型を作製し、基材となる部材を、樹脂材料を用いて、プレス加工、射出成形、又は圧縮成形等により作成することができる。その後、基材の表層に、反射材となる金属粉末ペーストを蒸着させて、反射板３を形成する。このように、樹脂材料と金属粉末ペーストの蒸着とを組み合わせて反射板３を形成した場合は、金属板を用いるよりも材料費が安価となり、かつ金属材料よりも成形しやすいという利点がある。
【０１３９】
基材成形用の樹脂材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレタレート（ＰＥＴ）、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。また、反射板３の基材は、上記以外のプラスチック材料である、フェノール樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイソプレン、ブタジエン等の合成ゴム、ナイロン、ビニロン、アクリル繊維、及びレーヨン等の合成繊維を用いて成形されてもよい。
【０１４０】
次に、１面のみの反射板３を組み合わせて反射部３０ｅを組み立てる方法について説明する。まず、１面のみの反射板３を組み合わせて反射部３０ｅを組み立てる際に利用する組立治具を作成する。組立治具は、部品及び工具の作業位置を指示し又は誘導するための器具のことである。次いで、組立治具に反射板３と出射部２０ｅを組み込む。次に、出射部２０ｅから可視光線を出射する。そして、その光を追跡しながら、各反射面を微妙に調整し、可視光が反射面すべてにおいて反射されるように、反射部３０ｅの面を調整し組み立てる。なお、反射部３０ｅは、筒状筐体４０ｅの内部に設けられる。
【０１４１】
以上のように、紫外線殺菌装置１０ｅは、反射部３０ｅの製作時において、ＵＶ光の光路を可視光により目視することができるため、紫外線殺菌装置１０ｅを容易に組み立て、作製することができる。また、紫外線殺菌装置１０ｅは、紫外線殺菌時においても、ＵＶ光の光路が可視光により目視できるようになっているため、ユーザ等は、ＵＶ光により適正に殺菌されているかどうかを目視で確認することができる。さらに、紫外線殺菌装置１０ｅは、紫外線殺菌時に、紫外線発光素子８１が一つでも短絡した場合、可視光発光素子８２が不点灯となるように構成されている。そのため、紫外線殺菌装置１０ｅによれば、可視光の不点灯を確認することで、紫外線発光素子８１の短絡を容易に確認することができ、紫外線発光素子８１の寿命を目視で確認することができる。
【０１４２】
実施の形態６．
図２９は、本実施の形態６に係る空気調和機の概略構成を例示した模式図である。図２９を参照して、本実施の形態１で説明した紫外線殺菌装置１０ａを内部に搭載した空気調和機１１ｆの構成を説明する。前述した実施の形態１と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。
【０１４３】
図２９に示すように、本実施の形態６における空気調和機１１ｆは、空気を給気する給気口１３ｆ及び給気口１３ｆから吸気した空気を排気する排気口１４ｆが設けられた筐体１２ｆを有している。また、空気調和機１１ｆは、給気口１３ｆから筐体１２ｆ内に取り入れた空気に含まれるほこり及びごみを取り除くプレフィルター５１と、給気口１３から排気口１４へ向かう空気の流れを生成する送風機１５ｆと、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなる熱交換器５２を有している。そして、空気調和機１１ｆは、送風機１５ｆの空気流入側に設置された紫外線殺菌装置１０ａを有している。すなわち、空気調和機１１ｆにおいて、給気口１３ｆから給気された空気は、プレフィルター５１、紫外線殺菌装置１０ａ、送風機１５ｆ、及び熱交換器５２を通って、排気口１４ｆから排気される。
【０１４４】
空気調和機１１ｆの内部には、送風機１５ｆによって吸い込まれ、給気口１３ｆから取り入れられた空気は、必ず、送風機１５ｆの羽根部分を通過する。そのため、空気調和機１１ｆは、送風機１５ｆの羽根部分を覆うように紫外線殺菌装置１０ａが配設されている。空気調和機１１ｆが運転を開始すると、送風機１５ｆが動き、室内などから筐体１２ｆ内に空気が流入する。紫外線殺菌装置１０ａは、筐体１２ｆ内に流入してきた空気中の微生物を殺菌する。
【０１４５】
このように、紫外線殺菌装置１０ａを設置した空気調和機１１ｆは、筐体１２ｆ内に取り入れた空気中のカビ、細菌、又は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、空気調和機１１ｆによれば、空気調和機１１ｆ内に微生物が付着し増殖することを抑制することができ、室内などの空気中の微生物数を減少させることができる。また、空気調和機１１ｆ内への微生物の付着及び空気調和機１１ｆ内での微生物の増殖を抑制することにより、空気調和機１１ｆから発生する臭気を抑制することができる。
【０１４６】
なお、実施の形態６では、空気調和機１１ｆが、給気口１３ｆから空気を取り入れ、プレフィルター５１、空気調和機１１ｆ、送風機１５ｆ、及び熱交換器５２を通って、排気口１４ｆから空気を排気する構造を示したが、これに限定されるものではない。すなわち、空気調和機１１ｆは、例えば、熱交換器５２の下流側に送風機１５ｆを配置するといった他の構成を採っても、筐体１２ｆ内に取り入れられた空気が通過する場所に紫外線殺菌装置１０ａを配置すれば、同様の効果が期待できる。もっとも、空気調和機１１ｆ内の各構成部材への微生物の付着を抑制するという観点からは、送風機１５ｆ及び熱交換器５２の上流側に紫外線殺菌装置１０ａを配置するという構成が好ましい。
【０１４７】
実施の形態７．
本実施の形態７では、紫外線殺菌装置１０ａを空気清浄機に搭載することについて説明する。なお、本実施の形態７における空気清浄機は、実施の形態６の空気調和機１１ｆと構成要素が同じであるため、同一の符号を用いて説明は省略する。空気清浄機が運転を開始すると、送風機が動き、室内などから筐体１２ｆ内に空気が流入する。紫外線殺菌装置１０ａは、筐体１２ｆ内に流入してきた空気中の微生物を殺菌する。
【０１４８】
このように、紫外線殺菌装置１０ａを設置した空気清浄機は、筐体１２ｆ内に取り入れた空気中のカビ、細菌、又は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、空気清浄機によれば、空気清浄機内に微生物が付着し増殖することを抑制することができ、室内などの空気中の微生物数を減少させることができる。また、空気清浄機内への微生物の付着及び空気清浄機内での微生物の増殖を抑制することにより、空気清浄機から発生する臭気を抑制することができる。
【０１４９】
なお、上述した各実施の形態は、紫外線殺菌装置及び空気清浄機を含む空気調和機における好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、上記各実施の形態では、紫外線殺菌装置１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、及び１０ｅの、空気の進行方向Ｄａに対する厚みｄ、つまり各紫外線殺菌装置１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、及び１０ｅで生成する紫外線に基づく膜状の殺菌光線膜の厚みが１ｃｍ又は１０ｃｍであることを前提に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、厚みｄを厚くすれば、紫外線照射時間が長くなるため、殺菌効果が増大する。一方、厚みｄを薄くすれば、コンパクトな設計となるため、比較的小型の装置内に搭載できるという利点を有する。
【０１５０】
また、本発明の紫外線殺菌装置の断面形状、つまり筒状筐体４０ａの軸長方向の流入口５側から見た前面視は、正五角形、正十二角形、正十六角形に限定されず、種々の多角形としてもよい。すなわち、反射部の断面形状は、任意の多角形の環状に形成されるようにしてもよい。そして、光の入射角及び反射角の原理などをもとに、各反射板のそれぞれの傾斜角αを調整するようにするとよい。ここで、多角形の辺の数が多くなれば、反射部の形状が円形に近づくため、空気調和機のダクトなどの円形形状部に紫外線殺菌装置を配置する場合は、圧力損失の増加をさらに低減することができる。
【０１５１】
加えて、上記各実施の形態において説明した紫外線殺菌装置１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、及び１０ｅのうちの二台以上を組み合わせて空気調和機などの装置に搭載するようにしてもよい。その際、各紫外線殺菌装置における紫外線の光軸が平行とならないように、各紫外線殺菌装置の出射部の位置をずらすようにするとよい。
【０１５２】
さらに、上記各実施の形態では、紫外線殺菌装置を空気調和機に搭載することを前提に説明したが、これに限らず、本発明の紫外線殺菌装置は、空気調和機以外の装置にも搭載することができる。すなわち、紫外線殺菌装置は、空気に限らず、液体を含む種々の流体を殺菌対象とすることができる。
【０１５３】
また、上記各実施の形態では、筐体１２の円形状における直径が１００ｍｍである場合を例示したが、これに限らず、筐体１２の円形状における直径は、搭載する装置の用途などに応じて適宜変更するとよい。
【符号の説明】
【０１５４】
３、３Ａ〜３Ｋ、３Ａｃ〜３Ｏｃ、３Ａｄ〜３Ｅｄ  反射板、５  流入口、６  流出口、７、７ｅ  破線矢印、９  フレネルレンズ、１０ａ〜１０ｅ、１００ｃ  紫外線殺菌装置、１１ａ〜１１ｃ、１１ｅ、１１０ａ  空気調和機、１２、１２ｆ  筐体、１３、１３ｆ  給気口、１４、１４ｆ  排気口、１５、１５ｆ  送風機、２０ａ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ  出射部、３０ａ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ  反射部、３１  平坦部材、３１ａ  平坦面、３２  反射部材、３２ａ  反射面、４０ａ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ  筒状筐体、５１  プレフィルター、５２  熱交換器、７１  入射光、７２  反射光、７３  法線、８０  発光素子、８１  紫外線発光素子、８２  可視光発光素子、ｄ  厚み、α  傾斜角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年4月17日(2017.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る紫外線殺菌装置は、紫外線を用いて空気を殺菌する紫外線殺菌装置であって、空気を流入する流入口と空気を流出する流出口とを有し空気が通過する筐体と、筐体の径方向に沿って紫外線を出射して、流入口から流出口へ向かう流出方向と交差する、紫外線が交差して形成された膜状の殺菌光線膜を生成する殺菌光線膜生成部と、を備えている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る空気調和機は、取り込んだ空気に空気調和を行う空気調和機であって、空気を流入する流入口と空気を流出する流出口とを有し空気が通過する筐体と、空気に紫外線を出射する紫外線殺菌装置と、を備え、紫外線殺菌装置は、流入口から流出口へ向かう流出方向と交差する、筐体の径方向に沿って出射した紫外線が交差して形成された膜状の殺菌光線膜を生成する殺菌光線膜生成部を備えている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取り込んだ空気に空気調和を行う空気調和機であって、
前記空気を流入する流入口と前記空気を流出する流出口とを有し前記空気が通過する筐体と、
前記空気に紫外線を出射する紫外線殺菌装置と、を備え、
前記紫外線殺菌装置は、前記流入口から前記流出口へ向かう流出方向と交差する、前記筐体の径方向に沿って出射した前記紫外線が交差して形成された膜状の殺菌光線膜を生成する殺菌光線膜生成部を備える空気調和機。
【請求項２】
前記殺菌光線膜生成部は、前記筐体の径方向に沿った平行光を前記紫外線として出射する出射部を備える請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記出射部が出射した前記紫外線を前記筐体の径方向に沿って反射する反射部を更に備える請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記出射部は、前記径方向の後端が、前記反射部よりも前記径方向の外側に配置されている請求項３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記反射部は、前記筐体の軸長方向の前記流入口側から見た前面視が多角形環状としてある請求項３又は４に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記反射部は、前記紫外線を反射する複数の反射板を備え、
前記複数の反射板は、前記前面視で前記多角形環状に配置してある請求項５に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記複数の反射板のそれぞれは、
前記筐体の内面に沿う平坦部材と、
前記紫外線を反射する反射面が前記平坦部材に対して所定角度傾斜して前記平坦部材上に配置してある反射部材と、を備える請求項６に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記複数の反射板のそれぞれは、プリズム形状の表面を備える請求項６に記載の空気調和機。
【請求項９】
前記反射部が複数回反射した前記紫外線は、前記殺菌光線膜の中央で交差する請求項４〜８のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項１０】
前記出射部は、
前記紫外線を発する紫外線発光体と、
前記紫外線発光体に対して前記筐体の径方向外側に配置してあり、前記紫外線発光体が発した前記紫外線を前記筐体の径方向内側に反射する光源側反射板と、を備える請求項４〜８のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項１１】
前記紫外線発光体は、
前記紫外線を照射する複数の紫外線発光素子を有し、
前記出射部は、
可視光を照射する少なくとも一つの可視光発光素子を有する請求項１０に記載の空気調和機。
【請求項１２】
前記出射部は、
前記紫外線を照射する複数の紫外線発光素子と、
可視光を照射する少なくとも一つの可視光発光素子と、を有する請求項４〜８のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項１３】
前記空気を給気する給気口と前記給気口から給気された前記空気を排気する排気口とを有する空気調和機筐体を更に備え、
前記給気口から前記排気口へ向かう排気方向は、前記流出方向と一致する請求項１〜１２のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項１４】
前記流入口の内径は、前記給気口の内径以上であり
前記流出口の内径は、前記排気口の内径以上である請求項１３に記載の空気調和機。
【請求項１５】
紫外線を用いて空気を殺菌する紫外線殺菌装置であって、
前記空気を流入する流入口と前記空気を流出する流出口とを有し前記空気が通過する筐体と、
前記筐体の径方向に沿って前記紫外線を出射して、前記流入口から前記流出口へ向かう流出方向と交差する、前記紫外線が交差して形成された膜状の殺菌光線膜を生成する殺菌光線膜生成部と、を備える紫外線殺菌装置。
【請求項１６】
前記殺菌光線膜生成部は、前記筐体の径方向に沿った平行光を前記紫外線として出射する出射部を備える請求項１５に記載の紫外線殺菌装置。
【請求項１７】
前記出射部が出射した前記紫外線を前記筐体の径方向に沿って反射する反射部を更に備える請求項１６に記載の紫外線殺菌装置。
【請求項１８】
前記出射部は、前記径方向の後端が、前記反射部よりも前記径方向の外側に配置されている請求項１７に記載の紫外線殺菌装置。
【請求項１９】
前記出射部は、
前記紫外線を照射する複数の紫外線発光素子と、
可視光を照射する少なくとも一つの可視光発光素子と、を有する請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の紫外線殺菌装置。
【国際調査報告】
2017119152.tif 000034
2017119152.tif 000035