(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線殺菌消毒装置において、
前記紫外線殺菌消毒装置は、ファン、吸気口、殺菌消毒キャビティ、排気口を含み、前記殺菌消毒キャビティにおける殺菌消毒モジュールには、紫外線モジュールを少なくとも１つ含み、 
前記紫外線殺菌消毒装置の紫外線量が基準線量5mJ/cm2 に達する場合の紫外線殺菌消毒キャビティの体積と秒当たりの流量との比が<0.8であり、 
紫外線量が基準線量5mJ /cm2に達するには、基準流量10m3/hに必要とする紫外線ランプの電力が<22.0Wであり、 
前記紫外線殺菌消毒装置における気流速度が1〜5m/sであり、1本または複数本の低圧紫外線ランプが設けられ、 
前記低圧紫外線ランプの内径がΦ30〜36mmであり、パイプ電流密度が0.250〜0.800A/cm2、
あるいは、内径がΦ26〜30mmであり、パイプ電流密度が0.280〜0.850A /cm2、
あるいは、内径がΦ20〜26mmであり、パイプ電流密度が0.300〜1.100A /cm2、
あるいは、内径がΦ15〜20mmであり、パイプ電流密度が0.340〜1.350 A/cm2、
あるいは、内径がΦ12〜15mmであり、パイプ電流密度が0.335〜1.000 A/cm2、
あるいは、内径がΦ10〜12mmであり、パイプ電流密度が0.300〜1.000 A/cm2、あるいは、内径がΦ8〜10mmであり、パイプ電流密度が0.300〜0.900A/cm2、 
あるいは、内径がΦ5〜8mmであり、パイプ電流密度0.250〜0.800A/cm2、 
あるいは、内径がΦ3〜5mmであり、パイプ電流密度が0.280〜0.900A/ cm2であり、 
前記低圧紫外線ランプにおいて水銀蒸気圧を制御する材料は液体水銀であり、または前記低圧紫外線ランプで水銀蒸気圧を制御する材料はビスマス、インジウムスズ水銀含有の合金あるいはビスマス錫水銀含有の合金であり、前記低圧紫外線ランプは、 内径Φ30〜36mmであり、単一ランプの放電アーク>80cm、または 内径Φ26〜30mmであり、単一ランプの放電アーク>80cm、または 内径Φ20〜26mmであり、単一ランプの放電アーク>80cm、または、 内径Φ15〜20mmであり、単一ランプの放電アーク>60cm、または、 内径Φ12〜15mmであり、単一ランプの放電アーク>60cm、または、 内径Φ8〜10mmであり、単一ランプの放電アーク>40cm、または、 内径Φ5〜8mmであり、単一ランプの放電アーク>25cm、または、 内径Φ3〜5mmであり、単一ランプの放電アーク>15cmであるように設けられており、前記液体水銀は前記低圧紫外線放電キャビティ内に内蔵されることを特徴とする紫外線殺菌消毒装置。 
【請求項２】
前記低圧紫外線ランプは有電極低圧紫外線ランプまたは無電極紫外線ランプである、請求項１に記載の紫外線殺菌消毒装置。
【請求項３】
前記有電極低圧紫外線ランプは直管形、Ｕ字形、Π字形、Ｈ字形、ダブルＵ字形、ダブルΠ字形、ダブルＨ字形、スリーＵ字形、スリーΠ字形、スリーＨ字形、フォーＵ字形、フォーΠ字形、フォーＨ字形、Ｗ字形、Ｍ字形、Ｕ−Ｈ連結形、ΠーＨ連結形に設けられる請求項２に記載の紫外線殺菌消毒装置。
【請求項４】
前記無電極低圧紫外線ランプは、環状や、長方形、正方形、楕円形など様々な閉ループ形状に設けられる、請求項２に記載の紫外線殺菌消毒装置。
【請求項５】
前記紫外線殺菌消毒装置における気流速度が1〜5m/sである場合、前記低圧紫外線ランプは、
内径がΦ30〜36mmである場合、パイプ電流密度は以下パラメータ0.450〜0.500A/cm2、0.500〜0.550A/cm2、0.550〜0.600A/cm2、0.600〜0.650A/cm2、0.650〜0.700A/cm2、0.700〜0.750A/cm2のいす゛れかであり、紫外線のエネルキー変換効率η≧30%、または、
内径がΦ26〜30mmである場合、パイプ電流密度は以下パラメータ0.450〜0.500A/cm2、0.500〜0.550A/cm2、0.550〜0.600A/cm2、0.600〜0.650A/cm2、0.650〜0.700A/cm2、0.700〜0.750A/cm2、0.750〜0.800A/cm2のいす゛れかであり、紫外線のエネルキー変換効率η≧30%である、または、
内径がΦ20〜26mmである場合、パイプ電流密度は以下パラメータ0.450〜0.500A/cm2、0.500〜0.550A/cm2、0.550〜0.600A/cm2、0.600〜0.650A/cm2、0.650〜0.700A/cm2、0.700〜0.750A/cm2、0.750〜0.800A/cm2、0.800〜0.850A/cm2、0.850〜0.900A/cm2、0.900〜0.950A/cm2、0.950〜1.000A/cm2、1.000〜1.050A/cm2のいす゛れかであり、紫外線のエネルキー変換効率η≧30%である、または、
内径がΦ15〜20mmである場合、パイプ電流密度は以下パラメータ0.450〜0.500A/cm2、0.500〜0.550A/cm2、0.550〜0.600A/cm2、0.600〜0.650A/cm2、0.650〜0.700A/cm2、0.700〜0.750A/cm2、0.750〜0.800A/cm2、0.800〜0.850A/cm2、0.850〜0.900A/cm2、0.900〜0.950A/cm2、0.950〜1.000A/cm2、1.000〜1.050A/cm2、1.050〜1.000A/cm2、0.950〜1.100A/cm2、1.100〜1.150A/cm2、1.150〜1.200A/cm2、1.200〜1.250A/cm2、1.250〜1.300A/cm2のいす゛れかであり、紫外線のエネルキー変換効率η≧30%である、または、
内径がΦ12〜15mmである場合、パイプ電流密度は以下パラメータ0.450〜0.500A/cm2、0.500〜0.550A/cm2、0.550〜0.600A/cm2、0.600〜0.650A/cm2、0.650〜0.700A/cm2、0.700〜0.750A/cm2、0.750〜0.800A/cm2、0.800〜0.850A/cm2、0.850〜0.900A/cm2、0.900〜0.950A/cm2、0.950〜1.000A/cm2のいす゛れかであり、紫外線のエネルキー変換効率η≧30%である、または、
内径がΦ10〜12mmである場合、パイプ電流密度は以下パラメータ0.400〜0.450A/cm2、0.450〜0.500A/cm2、0.500〜0.550A/cm2、0.550〜0.600A/cm2、0.600〜0.650A/cm2、0.650〜0.700A/cm2、0.700〜0.750A/cm2、0.750〜0.800A/cm2、0.800〜0.850A/cm2、0.850〜0.900A/cm2、0.900〜0.950A/cm2のいす゛れかであり、紫外線のエネルキー変換効率η≧30%である、または、
内径がΦ8〜10mmである場合、パイプ電流密度は以下パラメータ0.400〜0.450A/cm2、0.450〜0.500A/cm2、0.500〜0.550A/cm2、0.550〜0.600A/cm2、0.600〜0.650A/cm2、0.650〜0.700A/cm2、0.700〜0.750A/cm2、0.750〜0.800A/cm2、0.800〜0.850A/cm2のいす゛れかであり、紫外線のエネルキー変換効率η≧25%である、または、
内径がΦ5〜8mmである場合、パイプ電流密度は以下パラメータ0.400〜0.450A/cm2、0.450〜0.500A/cm2、0.500〜0.550A/cm2、0.550〜0.600A/cm2、0.600〜0.650A/cm2、0.65 0〜0.700A/cm2、0.700〜0.750A/cm2のいす゛れかであり、紫外線のエネルキー変換効率η≧30%である、または、
内径がΦ3〜5mmである場合、パイプ電流密度は以下パラメータ0.400〜0.450A/cm2、0.450〜0.500A/cm2、0.500〜0.550A/cm2、0.550〜0.600A/cm2、0.600〜0.650A/cm2、0.650〜0.700A/cm2、0.700〜0.750A/cm2、0.750〜0.800A/cm2、0.800〜0.850A/cm2のいす゛れかであり、紫外線のエネルキー変換効率η≧25%であるように設けられている、請求項1に記載の紫外線殺菌消毒装置。
【請求項６】
前記装置はさらに、低圧紫外線ランプの電力と、空気が紫外線照射エリアの各流路を流れる紫外線量を調節する調節モジュールを含む、請求項１に記載の紫外線殺菌消毒装置。
【請求項７】
前記ビスマス、インジウムスズ水銀含有の合金またはビスマススズ水銀含有の合金が前記低圧紫外線ランプの排気管に内蔵される、または流体が流れない前記低圧紫外線ランプの継ぎ手に固定される、請求項１に記載の紫外線殺菌消毒装置。
【請求項８】
前記低圧紫外線ランプの排気管または気流が通過しない前記低圧紫外線ランプの継ぎ手における温度が75〜95°C、85〜105°C、95〜135°Cであり、水銀蒸気圧を制御する材料はビスマス、インジウムスズ水銀含有の合金である、請求項１に記載の紫外線殺菌消毒装置。
【請求項９】
前記低圧紫外線ランプの排気管または気流が通過しない前記低圧紫外線ランプの継ぎ手における温度が60〜90°C、65〜95°C、65〜105°C、70°C〜115°Cであり、水銀蒸気圧を制御する材料はビスマススズ水銀含有の合金である、請求項６に記載の紫外線殺菌消毒装置。 
【請求項１０】
前記紫外線殺菌消毒装置には、光触媒モジュール、静電モジュール、フィルタモジュール、オゾンモジュールの中の少なくとも1つを含む、請求項１に記載の前記紫外線殺菌消毒装置。 
【請求項１１】
前記紫外線殺菌消毒装置には、グリッド構造の遮光バッフルを少なくとも1つ含む、請求項１に記載の前記紫外線殺菌消毒装置。
【請求項１２】
前記遮光バッフルの各グリッドには、折り曲げた遮光バッフル部分と気流の排気方向に 少なくとも1セクションがストレートプレートであるストレートプレートバッフル部分を含む、請求項１１に記載の前記紫外線殺菌消毒装置。
【請求項１３】
前記遮光バッフルは金属薄板であり、前記遮光バッフルにて、前記遮光バッフルに同時に静電吸着機能を持たせるように、間を置いて異なる電圧が印加される、請求項１１に記載の前記紫外線殺菌消毒装置。
【請求項１４】
前記殺菌消毒モジュールには、脱着可能な挿入式構造を少なくとも1つ含む、請求項１に記載の前記紫外線殺菌消毒装置。 
【請求項１５】
前記脱着可能な挿入式構造の殺菌消毒モジュールは、独立で脱着、または複数の殺菌消毒モジュールは継ぎ手により接続され、一体として脱着可能である、請求項１４に記載の前記紫外線殺菌消毒装置。
【請求項１６】
前記脱着可能な挿入式構造の殺菌消毒モジュールは、前記紫外線殺菌装置のプレハブスロットに直接挿入される、請求項１４に記載の前記紫外線殺菌消毒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気浄化技術分野に関し、特には紫外線殺菌消毒装置及びその配置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線消毒技術は様々な殺菌消毒分野に応用され、紫外線源はＬＥＤまたは紫外線水銀蒸気放電ランプなどがある。空気浄化分野において、紫外線消毒により空気中の有害物質を除去し、空気の質を高めることが図られている。紫外線はある有害物質を分解することができ、オゾン、過酸化水素を結合すると分解効果がよりよくなる。いずれの紫外線源でも、その紫外線量により紫外線殺菌消毒の効果、即ち、一回での微生物の死滅率、及び有害有機物質の除去率が決められる。
【０００３】
紫外線量＝紫外線照度×照射時間となり、理論的に分析すれば、紫外線照射エリアを通過するばい菌、ウイルスなど微生物を一挙に殺滅しようとすれば、紫外線照射エリアにおけるそれぞれの（それぞれのコロニーユニットの）ばい菌、ウイルスなどの微生物が十分な紫外線照射量を受けることを確保しなければならない。理論的には低い紫外線照度で照射時間を伸ばすことにより消毒殺菌の効果を達成することができ、このような方法は実施しやすい。しかし、この方法によると、紫外線照射時間を伸ばすには、紫外源照射消毒エリアの面積または体積を増やすことにより、徹底的に消毒するようにしているという先天的な欠陥があり、実用的なものではない。現実において、多くの紫外線殺菌消毒装置は体積またはコストの影響により、低い紫外線照度、短い照射時間で、巡回ドレイン照射により照射回数を増やすようにしているが、その殺菌消毒能率は非常に低い。
【０００４】
現在、既存の空気清浄器、中央空気分配ダクト内の紫外線殺菌消毒装置は、４Ｗ、８Ｗ、１５Ｗ、２０Ｗ、３０Ｗ、４０Ｗの従来の水銀蒸気放電紫外線ランプを採用し、ランプ電流密度または電力密度が低く、紫外線照度も低く、効果的な紫外線殺菌消毒室が配置されず、空気が紫外線照射エリアを通過する時間が短く、実際の紫外線量は殺菌消毒に必要とする紫外線量よりずっと小さく、複数回の巡回を経て濾過することによってある程度の殺菌消毒が図られるが、一回での殺菌消毒率が低く、伝染性や病原性の高いばい菌、ウイルスである場合に大きなリスクがある。市場のある箇所に外径１５ｍｍ４Ｗの小電力紫外線ランプを使用した紫外線殺菌消毒の小型空気清浄機が配置されても、光触媒を結合し、キャビティ内に二酸化チタンを塗布し、風速１．５ｍ／ｓである場合、紫外線量が１ｍＪ／ｃｍ２よりずっと小さく、光触媒が速やかに殺菌できず、システム全体の殺菌消毒機能を効果的に生かすことができない。また、例えば医療用ハンド紫外線殺菌装置である場合、殺菌消毒キャビティは長方体殺菌消毒キャビティで、長さ６０ｃｍ、幅４０ｃｍ、高さ１０ｃｍで、Ｈ形の紫外線ランプが平行に配置され、紫外線ランプの径は１９ｍｍ、電力４０Ｗ、風速２．０ｍ／ｓ、エッジの最小照度は５ｍＷ／ｃｍ２で、平均紫外線量は約０．３ｍＪ／ｃｍ２（ｍＷｓ／ｃｍ２）、秒当たりの流量は０．４８ｍ３となる。所定の基準線量５ｍJ ／ｃｍ２、基準流量１０ｍ３／ｈに達するには必要とする紫外線ランプの電力は２３．２Ｗである。
【０００５】
既存の紫外線空気消毒装置は通常設計が簡単で、紫外線量は必要とする生物学的線量よりずっと小さく、一回での殺菌消毒能率が低く、全体的な殺菌消毒効果も理想的ではない。普通の空気消毒用の紫外線ランプは、そのパイプ電流密度が０．２Ａ／ｃｍ２未満で、ランプ周囲の紫外線照度値が低い。微生物を殺滅するような目標紫外線量に達するには数多くの紫外線ランプ及び長い紫外線消毒キャビティが必要とする。既存技術により、紫外線量を高め、一回での殺菌消毒能率を上昇しようとするには、装置がかさばり、コストが高く、保管もしにくい一方、気流速度の熱伝導により、既存の一般紫外線ランプ２５３．７ｎｍエネルギー効率が大きく降下し、システムエネルギー消耗が高い。殺菌消毒キャビティの体積Ｖと紫外線量Ｊ及び流量Ｑとの比較、即ちＶ／（ＪＱ）、及び紫外線ランプの電力Ｐと紫外線量Ｊ及び流量Ｑとの比較、即ちＰ／（ＪＱ）は紫外線殺菌消毒装置の性能を評価する重要な指標である。基準線量５ｍＪ／ｃｍ２、基準流量１０ｍ３／ｈ（０．００２７８ｍ３／ｓ即ち０．００２７８立方メートル／秒）として、既存技術において、上記例から推定すると、基準線量５ｍＪ／ｃｍ２に達するには、紫外線殺菌消毒キャビティの体積と秒当たりの流量（即ち１ｍ３／秒）との比は０．８より大きく、基準線量５ｍＪ／ｃｍ２に達するには、基準流量１０ｍ３／ｈに必要とするランプ電流は２２．０Ｗより大きいということになっている。
【０００６】
公共の場において、消防装置により突発的な火災に対応しているが、ＳＡＲＳ、Ｈ７Ｎ９及び将来起こりうる突発的、または大量に発生する伝染性や病原性の高い微生物の伝播も公衆衛生の安全を脅かす大きな危険である。環境汚染がひどくなるにつれて、微生物及び大気中の微粒子ＰＭ１０、ＰＭ２．５を担体とする伝播により、多くの死傷者が発生し、全世界の注目すべき問題になっている。そこで、効果的で実用的な技術及び装置が必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施例の解決しようとする技術課題は、紫外線量を高め、迅速に殺菌消毒（即ち一回での殺滅率または除去率を高める）ができるとと同時に、紫外線殺菌消毒装置の体積を小さくし、殺菌消毒装置のコストを低減して、殺菌消毒装置のエネルギー消耗も考慮した紫外線殺菌消毒装置及びその配置方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による紫外線殺菌消毒方法及びその装置は、密閉空間の微生物を迅速に非病原性濃度まで降下させ、公衆衛生の安全を確保することができる。
上記技術的効果を達成するには、本発明は、１本または複数本の、内径がΦ３０〜３６ｍｍで、パイプ電流密度が０．２５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２、または内径がΦ２６〜３０ｍｍで、パイプ電流密度が０．２８０〜０．８５０Ａ／ｃｍ２、あるいは内径がΦ２０〜２６ｍｍで、パイプ電流密度が０．３００〜１．１００Ａ／ｃｍ２、もしくは内径がΦ１５〜２０ｍｍ、パイプ電流密度が０．３４０〜１．３５０Ａ／ｃｍ２、または内径がΦ１２〜１５ｍｍで、パイプ電流密度が０．３３５〜１．０００Ａ／ｃｍ２、または内径がΦ１０〜１２ｍｍ、パイプ電流密度が０．３００〜１．０００Ａ／ｃｍ２、または内径がΦ８〜１０ｍｍで、パイプ電流密度が０．３００〜０．９００Ａ／ｃｍ２、または内径がΦ５〜８ｍｍ、パイプ電流密度０．２５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２、または内径がΦ３〜５ｍｍで、パイプ電流密度が０．２８０〜０．９００Ａ／ｃｍ２である低圧紫外線ランプが配置されている。
【０００９】
既存の低圧紫外線ランプに比べると、パイプ径とパイプ電流密度を最適にして、紫外線ラ
ンプの電力密度を向上させると同時に、２５３．７ｎｍ紫外線のエネルギー変換効率も考慮している。
【００１０】
前記低圧紫外線ランプは有電極低圧紫外線ランプまたは無電極低圧紫外線ランプである。
【００１１】
前記有電極低圧紫外線ランプは、熱陰極低圧紫外線ランプと冷陰極低圧紫外線ランプを含む。低圧紫外線ランプは、キャビティの構造により、Ｕ字形、Π字形、Ｈ字形、ダブルＵ字形、ダブルΠ字形、ダブルＨ字形、スリーＵ字形、スリーΠ字形、スリーＨ字形、フォーＵ字形、フォーΠ字形、フォーＨ字形、Ｗ字形、Ｍ字形、Ｕ−Ｈ連結形、ΠーＨ連結形などの様々な形状に配置されてもよく、占める空間が小さく、紫外線照度の分布を均一的なものにすることができる。
【００１２】
前記無電極低圧紫外線ランプはキャビティの構造により、環状や、長方形、正方形、楕円形など様々な閉ループ形状に配置され、占める空間が小さく、紫外線照度の分布を均一的なものにすることができる。
【００１３】
前記装置には、さらに、低圧紫外線ランプの電力と、空気が紫外線照射エリアの各流路を流れる紫外線量を調節する調節モジュールを含む。前記紫外線殺菌消毒装置は紫外線量が調節できるもので、殺菌消毒装置の適用性を拡大し、紫外線量に対する要求が高い微生物に対して一回での殺滅率を高く確保できる一方、初期における全負荷での運行と一般的な殺菌消毒状態における電力の降下した状態での運行というように設定できるため、紫外線量調節は装置の運行時のエネルギー消耗を低下させることができる。紫外線量調節は、電力調節の可能な低圧紫外線ランプにより実現される。ランプの電流が降下すると、電力が降下し、ランプ内の水銀蒸気圧がランプの必要とする最良な水銀蒸気圧に制御される場合、ランプの２５３．７ｎｍ紫外線のエネルギー変換効率が降下せず、上昇することさえある。パイプ電流密度の選択と水銀蒸気圧の制御とは２つの重要なバランス要素であり、パイプ電流密度の選択は上下閾値がある。電流密度が変化する、パイプの壁面温度が変化する、及びランプ内の水銀蒸気圧が変化する場合、電流密度に対応する上下閾値が効果的に水銀蒸気圧を制御できるように、テストにより最適化して選択されるものである。
【００１４】
前記紫外線殺菌消毒装置は、風速が１〜５ｍ／ｓで、ランプのパイプ壁面温度の変化が小さく、ランプ内の水銀蒸気圧の変化が小さく、ランプの紫外出力の変化が小さく、紫外線量が安定的である。このような機能を実現するには、同じくパイプ電流密度を均衡させ、水銀蒸気圧を制御する必要がある。
【００１５】
前記紫外線殺菌消毒装置は、環境温度が１０〜３５℃間で変化する、または３０℃、４０℃の範囲内で変化し、ランプの紫外線出力の変化が小さく、紫外線量が安定的である。
【００１６】
前記紫外線殺菌消毒装置は、紫外線の出力電力を調節する際に、紫外線のエネルギー変換効率が高い。
【００１７】
その中、最適化された前記低圧紫外線ランプの内径とパイプ電流密度は、内径がΦ３０〜３６ｍｍで、パイプ電流密度が０．４００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、または内径がΦ２６〜３０ｍｍで、パイプ電流密度が０．４５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２、あるいは内径がΦ２０〜２６ｍｍで、パイプ電流密度が０．４５０〜１．１０５０Ａ／ｃｍ２、もしくは内径がΦ１５〜２０ｍｍ、パイプ電流密度が０．４５０〜１．３００Ａ／ｃｍ２、または内径がΦ１２〜１５ｍｍで、パイプ電流密度が０．４５０〜０．９５０Ａ／ｃｍ２、または内径がΦ１０〜１２ｍｍ、パイプ電流密度が０．４００〜１．９５０Ａ／ｃｍ２、または内径がΦ８〜１０ｍｍで、パイプ電流密度が０．４００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２、または内径がΦ５〜８ｍｍ、パイプ電流密度０．４００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、または内径がΦ３〜５ｍｍで、パイプ電流密度が０．４００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２である。
【００１８】
具体的には、前記低圧紫外線ランプは、
内径がΦ３０〜３６ｍｍである場合、パイプ電流密度は以下のようなパラメータのいずれかである。０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２である、または
内径がΦ２６〜３０ｍｍである場合、パイプ電流密度は以下のようなパラメータのいずれかである。０．３５０〜０．４００Ａ／ｃｍ２、０．４００〜０．４５０Ａ／ｃｍ２、０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２である、または
内径がΦ２０〜２６ｍｍである場合、パイプ電流密度は以下のようなパラメータのいずれかである。０．４００〜０．４５０Ａ／ｃｍ２、０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２、０．８００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２、０．８５０〜０．９００Ａ／ｃｍ２、０．９００〜０．９５０Ａ／ｃｍ２、０．９５０〜１．０００Ａ／ｃｍ２、１．０００〜１．０５０Ａ／ｃｍ２である、または
内径がΦ１５〜２０ｍｍである場合、パイプ電流密度は以下のようなパラメータのいずれかである。０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２、０．８００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２、０．８５０〜０．９００Ａ／ｃｍ２、０．９００〜０．９５０Ａ／ｃｍ２、０．９５０〜１．０００Ａ／ｃｍ２、１．０００〜１．０５０Ａ／ｃｍ２、１．０５０〜１．０００Ａ／ｃｍ２、０．９５０〜１．１００Ａ／ｃｍ２、１．１００〜１．１５０Ａ／ｃｍ２、、１．１５０〜１．２００Ａ／ｃｍ２、１．２００〜１．２５０Ａ／ｃｍ２、１．２５０〜１．３００Ａ／ｃｍ２である、または
内径がΦ１２〜１５ｍｍである場合、パイプ電流密度は以下のようなパラメータのいずれかである。０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２、０．８００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２、０．８５０〜０．９００Ａ／ｃｍ２、０．９００〜０．９５０Ａ／ｃｍ２、０．９５０〜１．０００Ａ／ｃｍ２、１．０００〜１．０５０Ａ／ｃｍ２、または
内径がΦ１０〜１２ｍｍである場合、パイプ電流密度は以下のようなパラメータのいずれかである。０．４００〜０．４５０Ａ／ｃｍ２、０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２、０．８００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２、０．８５０〜０．９００Ａ／ｃｍ２、０．９００〜０．９５０Ａ／ｃｍ２、または
内径がΦ８〜１０ｍｍである場合、パイプ電流密度は以下のようなパラメータのいずれかである。０．４００〜０．４５０Ａ／ｃｍ２、０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２、０．８００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２、または
内径がΦ５〜８ｍｍである場合、パイプ電流密度は以下のようなパラメータのいずれかである。０．４００〜０．４５０Ａ／ｃｍ２、０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２または、
内径がΦ３〜５ｍｍである場合、パイプ電流密度は以下のようなパラメータのいずれかである。０．４００〜０．４５０Ａ／ｃｍ２、０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２、０．８００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２である。
【００１９】
さらに、紫外線転換効率を確保するために、前記低圧紫外線ランプは、内径Φ３０〜３６ｍｍ、単一ランプの放電アーク＞８０ｃｍ、または内径Φ２６〜３０ｍｍ、単一ランプの放電アーク＞８０ｃｍ、または内径Φ２０〜２６ｍｍ、単一ランプの放電アーク＞８０ｃｍ、または、
内径Φ１５〜２０ｍｍ、単一ランプの放電アーク＞６０ｃｍ、または、
内径Φ１２〜１５ｍｍ、単一ランプの放電アーク＞６０ｃｍ、または、
内径Φ８〜１０ｍｍ、単一ランプの放電アーク＞４０ｃｍ、または、
内径Φ５〜８ｍｍ、単一ランプの放電アーク＞２５ｃｍ、または、
内径Φ３〜５ｍｍ、単一ランプの放電アーク＞１５ｃｍである。
【００２０】
前記低圧紫外線ランプは、放電コンデンサ及び当該放電コンデンサ内の電子放電を維持する放電装置を含み、当該放電コンデンサの内部には、密閉の放電空間があり、当該放電空間には、水銀または水銀合金、希ガスを含む。
【００２１】
そのうち、前記低圧紫外線ランプにおいて、水銀蒸気圧を制御する材料は液体水銀である。あるいは、前記低圧紫外線ランプにおいて、水銀蒸気圧を制御する材料はビスマス、インジウムスズ水銀含有の合金、またはビスマス錫水銀含有の合金である。
【００２２】
具体的には、前記液体水銀は、前記低圧紫外線ランプ放電キャビティ内に内蔵される。
【００２３】
具体的には、前記低圧紫外線ランプの排気管または気流が通過しない前記低圧紫外線ランプの継ぎ手における温度は７５〜９５℃、８５〜１０５℃、９５〜１３５℃であり、その中に内蔵される水銀蒸気圧を制御する材料はビスマス、インジウムスズ水銀含有の合金である。
【００２４】
具体的には、前記低圧紫外線ランプの排気管または気流が通過しない前記低圧紫外線ラ
ンプの継ぎ手における温度は６０〜９０℃、６５〜９５℃、６５〜１０５℃、７０℃〜１
１５℃であり、その中に内蔵される水銀蒸気圧を制御する材料はビスマス錫水銀含有
の合金である。
【００２５】
そのうち、前記低圧紫外線ランプに充填される希ガスは、ネオンまたはアルゴンネオン混合ガスで、好ましくはアルゴンネオン混合ガスである。さらに好ましくはネオン含有量が５０％以上のアルゴンネオン混合ガス、またはネオン含有量が７０％以上のアルゴンネオン混合ガスである。
【００２６】
本発明の実施例は、前記低圧紫外線ランプの最適化と設計、及び温度、風速変化などの環境変化、並びに電力調節するときの最適化と設計を含む紫外線殺菌消毒装置の配置方法を提供する。さらに、
前記紫外線殺菌消毒装置の殺菌消毒キャビティ構造により、前記低圧紫外線ランプの初期位置を予め設定することと、
前記低圧紫外線ランプの紫外線照射エリアに対して離散グリッドを区画し、離散グリッドにおける初期位置の平均照度に対して加算を行い、前記紫外線照射エリアの紫外線照度の均衡度を算出し、紫外線照度の均衡度により前記低圧紫外線ランプの位置を調節し、紫外線照度の均衡度を設計の要求に適合させるようにすることと、
予め設定される紫外線量に対する要求により位置が調節された各前記低圧紫外線ランプのサイズ、構造、パイプ電流密度を決定することとを含む。
【００２７】
そのうち、前記紫外線照度の均衡度により前記低圧紫外線ランプの位置を調節するステップにおいて、ＡＮＳＹＳまたは類似流体分析ソフトウェアにより気流の流れ場を分析し、流れ場を均一に分布させるようにする。
【００２８】
さらに、以下の算式により予め設定された前記離散グリッドにおける各ノードの平均照度値を取得することができる。
0006442511.tif 000002
そのうち、Ｅは紫外線強度、Ｐは紫外線電力、αは算出すべき紫外線強度ノードと紫外線ランプアークの半角、Ｌは紫外線ランプの放電アークの長さ、Ｄは算出すべき紫外線強度ノードからランプまでの法線距離である。
【００２９】
当該設計による紫外線殺菌消毒装置は、ファン、吸気口、殺菌消毒キャビティ、排気口を含み、殺菌消毒キャビティにおける殺菌消毒モジュールには、上記最適化された低圧紫外線ランプを採用し、紫外線照度、流れ場の合理的設計がなされた紫外線モジュールを少なくとも１つ含む。
【００３０】
さらに、殺菌消毒モジュールには、光触媒モジュール、静電モジュール、フィルタモジュール、オゾンモジュールのうちの少なくとも１つを含む。
【００３１】
さらに、殺菌消毒モジュールには、グリッド構造の遮光バッフルを含み、各グリッドには、折り曲げた遮光バッフル部分と気流の排気方向に少なくとも１セクションがストレートプレートであるストレートプレートバッフル部分を含む。
【００３２】
前記遮光バッフルは金属薄板であり、前記遮光バッフルにて、前記遮光バッフルに同時に静電吸着機能を持たせるように、間を置いて異なる電圧を印加することが好ましい。
【００３３】
さらに、前記殺菌消毒モジュールには、脱着可能な挿入式構造を少なくとも１つ含み、紫外線モジュール、光触媒モジュール、静電モジュール、フィルタモジュール、オゾンモジュールのいずれも脱着可能な挿入式構造である。単独で脱着、あるいは複数の殺菌消毒モジュールを継ぎ手により接続し、一体として脱着可能である。
【００３４】
具体的には、前記脱着可能な挿入式構造の殺菌消毒モジュールは、前記紫外線殺菌装置のプレハブスロットに直接挿入される。
【００３５】
具体的には、前記脱着可能な挿入式構造の殺菌消毒モジュールはスプリングクリップ、バネ片クリップなどのような可動構造により前記紫外線殺菌装置に接続される。
【００３６】
具体的には、前記脱着可能な挿入式構造の殺菌消毒モジュールは、ネジまたはシェルインパクトにより前記紫外線殺菌装置に接続される。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の実施例において、合理的な低圧紫外線ランプの内径とパイプ電流密度を設定することにより、低圧紫外線ランプ周囲の紫外線照度を高める、即ち気流が殺菌消毒キャビティを流れるときに受ける紫外線照射線量を高め、装置の殺菌消毒効率を大幅に向上させている。また、紫外線照射エリアの形状を簡素化にして、それから離散し、さらに集積化することにより、紫外線ランプを配置する詳しいノード位置と各ノードに対応する紫外線照度を取得し、各ランプが計算箇所に対する影響を総合的に判断し、異なる位置の紫外線ランプの照度の配置をより合理的にして、装置全体における紫外線照度が均一にすることができる。一方、流体の流れ場に対する分析により、渦流、乱流の発生を避け、流体が各断面を流れる速度を均一にすることができる。もう１つの方法はモデルやソフトウェアにより計算するものであり、低い紫外線照度に低い流速、高い紫外線照度に高い流速を付与し、各気流ユニットが近接する紫外線量を取得できるようにする。紫外線量を高め、殺菌消毒能率を向上させるとともに、殺菌消毒キャビティを小さくして、装置のコストを低減でき、また、装置のエネルギー転換効率及びエネルギー消耗コストも考慮されている。紫外線殺菌消毒装置は遮光バッフル構造を配置することにより、紫外線の漏れを回避し、安全性が確保されている。脱着可能な挿入式構造を有する殺菌消毒モジュールを配置することで、取付け、取り外し及びメンテナンスが便利になり、様々な利用場所に応じて、同じケースで異なる性能を有する装置に設計することができる。利用する場所や時間により、殺菌消毒性能を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例に係わる紫外線殺菌消毒装置の配置方法の１つの具体的な実施例である。
【図２】本発明の実施例に係わる紫外線殺菌消毒装置の配置方法のもう１つ具体的な実施例である。
【図３】本発明の実施例に係わる３種類の形状の殺菌キャビティの断面を示す図である。
【図４】図３に示す３種類の形状の断面に対して離散グリッドを区画することを示す図である。
【図５】α、Ｌ及びＤの意味を示す図である。
【図６】紫外線の殺菌消毒装置の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の目的、技術及び利点をより明確に説明するために、以下図面を結合して本発明をさらに詳しく説明する。
【００４０】
本発明による紫外線殺菌消毒装置及びその配置方法によると、人間や動物のいる場所に適用し、快速で安全且つ継続的に機能する殺菌消毒装置を提供し、当該紫外線殺菌消毒装置は、１、紫外線量が大きい、即ち一回での殺菌消毒能率が高い、２、殺菌消毒キャビティが小さく、コストが低くて、取付けや据え置きに便利である、３、紫外線ランプ２５３．７ｎｍ紫外線エネルギー転換効率が高く、紫外線照度の分布が均一で、電力が調節可能であり、総合エネルギーの利用効率が高い、４、風速、環境温度などの要素が変化し、殺菌消毒効果の安定性が高い、５、紫外線漏れがなく、安全性が高い、６、取付け、取り外し及びメンテナンスが便利で、機能が調整可能であるという特徴がある。
【００４１】
本発明による紫外線殺菌消毒装置およびその配置によると、新しく設計された低圧紫外線ランプにより殺菌消毒が行われ、基準線量５ｍJ／ｃｍ２、基準流量１０ｍ３／ｈ（０．００２７８ｍ３／ｓ即ち０．００２７８立方メートル／秒）として、基準線量５ｍＪ／ｃｍ２に達するには、紫外線殺菌消毒キャビティの体積と秒当たりの流量との比は０．８より小さく、実際の装置構造、機能の要求により、当該比は、＜０．７５、＜０．７０、＜０．６５、＜０．６０、＜０．５５、＜０．５０、＜０．４５、＜０．４０、＜０．３５、＜０．３０、または＜０．２５である。基準線量５ｍＪ／ｃｍ２に達するには、基準流量１０ｍ３／ｈに必要とするランプ電流＜２２．０Ｗで、実際の装置構造、機能の要求により、当該数値は、＜２１．５Ｗ、＜２１．０Ｗ、＜２０．５Ｗ、＜２０．０Ｗ、＜１９．５Ｗ、＜１９．０Ｗ、＜１８．５Ｗ、＜１８．０Ｗ、＜１７．５Ｗ、＜１７．０Ｗ、＜１６．５Ｗ、＜１６．０Ｗ、＜１５．５Ｗ、＜１５．０Ｗ、＜１４．５Ｗ、または＜１４．０Ｗである。
【００４２】
紫外線殺菌消毒キャビティの体積を小さくするには、以下のような方法により実現することができる。１、パイプ電流密度が増加し、殺菌消毒キャビティ内の紫外線照度値が増加して、目標紫外線量に達することにより、紫外線照射の時間が低減される、即ち体積が小さくなる。２、パイプ電流密度とパイプ径の最適化、ライプ内の水銀合金とランプとの最適な配合、適切なランプ放電アークの選択により、２５３．７ｎｍ紫外線のエネルギー変換効率が上昇し、体積が減少する。３、構造の最適化、紫外線照度、流れ場を均衡にし、または紫外線照度と流れ場とを配合させ、空間内の各ポイントの紫外線量を均衡にすることで、紫外線照射の時間を短縮し、体積を小さくする。４、紫外線反射層により、殺菌消毒キャビティの紫外線照度をさらに高める。
【００４３】
エネルギー消耗を低減させることは以下のようなことにより実現できる。１、パイプ電流密度が増加すると、２５３．７ｎｍ紫外線エネルギー変転効率が降下するが、ガス、ランプ内水銀合金の最適な配置、適切なランプ放電アーク長さの選択により、２５３．７ｎｍ紫外線のエネルギー転換効率が同時に考慮され、通常の紫外線ランプに比べると、上昇することさえある。２、構造の最適化、空間の各ポイントの紫外線量が均衡で、同等な紫外線量に達するのに必要とする紫外線エネルギーが減少する。３、紫外線反射層により、紫外線の利用率を上昇させる。４、電力を調節して、普通の殺菌消毒状態における電力使用量を低減させて運行することにより、エネルギーの消耗が低減し、且つ当該エネルギーの消耗が低減した状態で、２５３．７ｎｍ紫外線のエネルギー転換効率が高められる。５、パイプ電流密度が増加し、パイプ径が減少して、流れ抵抗が減少し、流体の流れる有効な面積が増加し、同等な殺菌消毒キャビティ断面、同等な流速にとって、流体の流量が増加され、それに応じて単位流量のランプ電力が低減される。
【００４４】
本発明の発明者は、研究を通して、紫外線殺菌消毒装置の殺菌消毒キャビティの体積を小さくすることは、紫外線ランプの電力を高める、即ちパイプ電流またはパイプ電流密度を高めるとともに、高い紫外線転換効率を確保することによって実現できることを発見した。本発明の実施例においては、各パイプ径の紫外線ランプに対して、異なるパイプ電流またはパイプ電流密度を採用した低圧紫外線ランプを最適化、または設計している。さらに、紫外線ランプにおける充填ガス及び水銀源に対して最適化と設計を行うことは、紫外線転換効率を一層高めることができる。
【００４５】
具体的な最適化及び設計のプロセスは以下のものを含む。１、最初の選択：１）低圧紫外線ランプの充填ガスを最初に決定する。よく用いられる不活性ガスについて、キセノンは高価なため採用できない。クリプトンはパイプ電圧を下げ、電力を下げるため採用できない。ヘリウムは熱伝導が大きく、パイプ壁面の温度を高くし、また水銀蒸気圧を制御する材料の設計や選択が難しいため、採用できない。通常の場合、電流が大きいほど、選択される充填ガスにおけるネオンの含有量が高い。例えば、Ａｒ：Ｎｅ＝１：１合成ガスランプを採用することができる。２）水銀を決定すること。例えば、液体水銀を採用する。３）フィラメント設計パラメータを決定すること。例えば、最大実験電流の対応する設計パラメータを採用する。
【００４６】
２、テスト段階：高低温ボックスにおいて、パイプ電流密度が０．６〜０．８Ａ／ｃｍ２に対応するパイプ電流を選択し、紫外線照度と液体水銀温度の変化特性をテストし、各パイプ径の最大紫外線照度の対応する飽和水銀蒸気圧、即ち各パイプ径の対応する最適な水銀蒸気圧を取得する。
【００４７】
３、水銀合金を決定する。１）各種のパイプ径の最適水銀蒸気圧により、環境温度２０〜３０℃である場合に最大の紫外線照度を持たせるようにそれぞれ水銀合金またはランプの構造を設計する。２）、それぞれ三種類のガス：純Ａｒ、純Ｎｅ、Ａｒ：Ｎｅ＝１：１混合ガスによりランプを形成し、各パイプ径で３グループのランプを得る。
【００４８】
４、再度テスト。暗室で、各種類のランプに対して、様々な電流（電流を調節するまたはバラスト―デフォルトを変更する）により紫外線の照度をテストし、紫外線照度を紫外線電力に換算し、紫外線変換電力を計算する。
【００４９】
５、再度最適化。ランプが各パイプ電流密度における電力を向上させ、効率を上昇させるよう充填ガスを調整する。また、最終的にパイプ径、パイプ電流密度、紫外線転換効率を決定する。
【００５０】
上記特別に設計された大量の実験を通して、得られた最適化結果は表１を参照。紫外線照度と液体水銀または水銀合金温度の変化特性テストは発明者により発明された独特なテスト方法が採用されている。（ＺＬ２００９１００４１９３６．８）、紫外線照度計の型号は遠方ＵＺ−２０００Ｚ。
表１：パイプ径別、パイプ電流密度別の最適化された紫外線転換効率
0006442511.tif 000003
0006442511.tif 000004
注：パイプ電流密度＝パイプ電流／パイプの内部断面積
【００５１】
設定された最小紫外線転換効率により、パイプ電流密度の閾値を決定し、表１から各種の特定パイプ径範囲の対応するパイプ電流密度範囲を決定することができる。
【００５２】
内径３５．０ｍｍである場合、パイプ電流密度≦０．８５０Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧３０％にする。
内径Φ３０〜３６ｍｍである場合、パイプ電流密度≦０．８００Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧３０％にする。
内径２９．０ｍｍである場合、パイプ電流密度≦０．９００Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧３０％にする。
内径Φ２６〜３０ｍｍである場合、パイプ電流密度≦０．８５０Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧３０％にする。
内径２２．０ｍｍである場合、パイプ電流密度≦１．１５０Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧３０％にする。
内径Φ２０〜２６ｍｍである場合、パイプ電流密度≦１．１００Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧３０％にする。
内径１７ｍｍである場合、パイプ電流密度≦１．４００Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧３０％にする。
内径Φ１５〜２０ｍｍである場合、パイプ電流密度≦１．３５０Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧３０％にする。
内径１３．６ｍｍである場合、パイプ電流密度≦１．０５０Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧３０％にする。
内径Φ１２〜１５ｍｍである場合、パイプ電流密度≦１．０００Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧３０％にする。
内径１０．８ｍｍである場合、パイプ電流密度≦１．０５０Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧３０％にする。
内径Φ１０〜１２ｍｍである場合、パイプ電流密度≦１．０００Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧３０％にする。
内径９．０ｍｍである場合、パイプ電流密度≦０．９５０Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧２５％にする。  
内径Φ８〜１０ｍｍである場合、パイプ電流密度≦０．９００Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧２５％にする。
内径７．０ｍｍである場合、パイプ電流密度≦０．８５０Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧２５％にする。
内径Φ５〜８ｍｍである場合、パイプ電流密度≦０．８００Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧２５％にする。  
内径４ｍｍである場合、パイプ電流密度≦０．９５０Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧２５％にする。
内径Φ３〜５ｍｍである場合、パイプ電流密度≦０．９００Ａ／ｃｍ２、紫外線転換効率η≧２５％にする。
【００５３】
上記最適化されたパイプ電流密度の範囲に、ガス気流の熱伝導の影響、即ち風速の変化を結合して、さらに各パイプ径範囲の対応するパイプ電流密度を決定する。表２を参照こと。
表２：Φ１７ｍｍ、Φ１３．６ｍｍにおいての風速別の紫外線転換効率
0006442511.tif 000005
他のパイプ径は、類似する方法によりテストして対照すればよく、ここで一々説明しない。
【００５４】
通常の場合、パイプ電流密度≧０．３００Ａ／ｃｍ２である場合、ランプのパイプ壁の温度が高く、水銀合金により水銀蒸気圧を制御しなければならない。本発明の発明者は、気流速度が１〜５ｍ／ｓである場合、液体水銀を使用することによっても紫外線転換効率を確保できることを発見していた。これは、ガス殺菌消毒における気流の熱伝導により、水銀蒸気圧を制御する低温端が別に形成されることからである。このような設計による液体水銀は低圧紫外線ランプの放電キャビティに内蔵される。もう１つの設計は、水銀合金を低圧紫外線ランプの石英管の内壁の所定位置に固定することであり、当該位置がランプを固定するための継ぎ手で、気流が流れないため、熱伝導が悪く、温度が高い。例えば、固定されたＨパイプに接続する接続ブリッジの温度は６０〜１３０℃であり、ランプの電流、及び接続構造によって決定する。ビスマス、インジウムスズ水銀含有の合金を使用して、ランプの環境適応性をより良くすることができ、環境温度０〜４０℃、または環境温度変化５０℃、６０℃である場合、ランプの紫外線出力の変化は１０％以下である。苛酷または変化が大きい環境においても、良好な殺菌消毒効果を確保することができない。
【００５５】
高い風速、低い電流密度において、設定された紫外線転換効率の最小値に適合し、対応するパイプ電流密度はパイプ電流密度の下限値である。
【００５６】
具体的には、気流速度は１〜３ｍ／ｓ、１．５〜３．５ｍ／ｓ、２〜４ｍ／ｓ、２．５〜４．５ｍ／ｓ、１．５〜４ｍ／ｓ、２〜５ｍ／ｓまたはその他である場合、紫外線転換効率をより高くし、環境適応能力をより強くすることができる。
【００５７】
これにより、
内径Φ３０〜３６ｍｍである場合、パイプ電流密度０．２８０〜０．８００Ａ／ｃｍ２、風速１〜５ｍ／ｓ、紫外線転換効率η≧３０％にする。環境温度が１０〜３５℃で変化する場合の紫外線転換効率を確保するために、パイプ電流密度０．３５０〜０．７５０Ａ／ｃｍ２にする。ランプの電力を調節するときの紫外線転換効率を確保するために、調節された範囲によりパイプ電流密度を選択する。即ち、本発明の実施例における紫外線殺菌消毒装置はさらに、低圧紫外線ランプの電力と、気流の紫外線量を調節する調節モジュールを含む。パイプ電流密度０．４００Ａ／ｃｍ２にして、パイプ電流密度が０．４００Ａ／ｃｍ２から０．２８０Ａ／ｃｍ２にする場合、電力が７０％まで降下し、即ち電力が７０％に調節可能である。パイプ電流密度０．４５０Ａ／ｃｍ２にする場合、電力が６２％に調節可能である。パイプ電流密度０．５００Ａ／ｃｍ２にする場合、電力が５６％に調節可能である。パイプ電流密度０．５５０Ａ／ｃｍ２にする場合、電力が５１％に調節可能である。パイプ電流密度０．６００Ａ／ｃｍ２にする場合、電力が４６％に調節可能である。パイプ電流密度０．６５０Ａ／ｃｍ２にする場合、電力が４３％に調節可能である。パイプ電流密度０．７００Ａ／ｃｍ２にする場合、電力が４０％に調節可能である。パイプ電流密度０．７５０Ａ／ｃｍ２にする場合、電力が３７％に調節可能である。ランプの電力を調節するときの紫外線転換効率を確保するために、電力の調節範囲により、パイプ電流密度をそれぞれ０．４００〜０．４５０Ａ／ｃｍ２、０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、または０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７５０Ａ／ｃｍ２にする。
【００５８】
同様に、その他の内径である場合でも、このような電力の調節をする調節モジュールを配置してもよい。
【００５９】
内径Φ２６〜３０ｍｍである場合、パイプ電流密度０．３００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２、風速１〜５ｍ／ｓ、紫外線転換効率η≧３０％にする。環境温度が１０〜３５℃で変化する場合の紫外線転換効率を確保するために、パイプ電流密度０．３３０〜０．８００Ａ／ｃｍ２にする。ランプの電力を調節するときの紫外線転換効率を確保するために、調節された範囲によりパイプ電流密度をそれぞれ０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、または０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２にする。
内径Φ２０〜２６ｍｍである場合、パイプ電流密度０．３００〜０．１００Ａ／ｃｍ２、風速１〜５ｍ／ｓ、紫外線転換効率η≧３０％にする。環境温度が１０〜３５℃で変化する場合の紫外線転換効率を確保するために、パイプ電流密度０．３５０〜０．０５０Ａ／ｃｍ２にする。ランプの電力を調節するときの紫外線転換能率を確保するために、調節された範囲によりパイプ電流密度をそれぞれ０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２０．８００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２、０．８５０〜０．９００Ａ／ｃｍ２、０．９００〜０．９５０Ａ／ｃｍ２、０．９５０〜１．０００Ａ／ｃｍ２、１．０００〜１．０５０Ａ／ｃｍ２にする。
内径Φ１５〜２０ｍｍである場合、パイプ電流密度０．３４０〜１．３５０Ａ／ｃｍ２、風速１〜５ｍ／ｓ、紫外線転換効率η≧３０％にする。環境温度が１０〜３５℃で変化する場合の紫外線転換能率を確保するために、パイプ電流密度０．４００〜１．３００Ａ／ｃｍ２にする。ランプの電力を調節するときの紫外線転換効率を確保するために、調節された範囲によりパイプ電流密度をそれぞれ０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２０．８００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２、０．８５０〜０．９００Ａ／ｃｍ２、０．９００〜０．９５０Ａ／ｃｍ２、０．９５０〜１．０００Ａ／ｃｍ２、１．０００〜１．０５０Ａ／ｃｍ２、１．０５０〜１．０００Ａ／ｃｍ２、０．９５０〜１．１００Ａ／ｃｍ２、１．１００〜１．１５０Ａ／ｃｍ２、１．１５０〜１．２００Ａ／ｃｍ２、１．２００〜１．２５０Ａ／ｃｍ２、１．２５０〜１．３００Ａ／ｃｍ２にする。
内径Φ１２〜１５ｍｍである場合、パイプ電流密度０．３３５〜１．０００Ａ／ｃｍ２、風速１〜５ｍ／ｓ、紫外線転換効率η≧３０％にする。環境温度が１０〜３５℃で変化する場合の紫外線転換効率を確保するために、パイプ電流密度０．４００〜０．９５０Ａ／ｃｍ２にする。ランプの電力を調節するときの紫外線転換効率を確保するために、調節された範囲によりパイプ電流密度をそれぞれ０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２０．８００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２、０．８５０〜０．９００Ａ／ｃｍ２、０．９００〜０．９５０Ａ／ｃｍ２にする。
内径Φ１０〜１２ｍｍである場合、パイプ電流密度０．３００〜１．０００Ａ／ｃｍ２、風速１〜５ｍ／ｓ、紫外線転換効率η≧３０％にする。環境温度が１０〜３５℃で変化する場合の紫外線転換効率を確保するために、パイプ電流密度０．３５０〜１．９５０Ａ／ｃｍ２にする。ランプの電力を調節するときの紫外線転換効率を確保するために、調節された範囲によりパイプ電流密度をそれぞれ０．４００〜０．４５０Ａ／ｃｍ２、０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２０．８００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２、０．８５０〜０．９００Ａ／ｃｍ２、０．９００〜０．９５０Ａ／ｃｍ２にする。
内径Φ８〜１０ｍｍである場合、パイプ電流密度０．３００〜０．９００Ａ／ｃｍ２、風速１〜５ｍ／ｓ、紫外線転換効率η≧２５％にする。環境温度が１０〜３５℃で変化する場合の紫外線転換効率を確保するために、パイプ電流密度０．３５０〜１．８５０Ａ／ｃｍ２にする。ランプの電力を調節するときの紫外線転換効率を確保するために、調節された範囲によりパイプ電流密度をそれぞれ０．４００〜０．４５０Ａ／ｃｍ２、０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２０．８００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２にする。
内径Φ５〜８ｍｍである場合、パイプ電流密度０．２５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２、風速１〜５ｍ／ｓ、紫外線転換効率η≧２５％にする。環境温度が１０〜３５℃で変化する場合の紫外線転換効率を確保するために、パイプ電流密度０．３００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２にする。ランプの電力を調節するときの紫外線転換効率を確保するために、調節された範囲によりパイプ電流密度をそれぞれ０．４００〜０．４５０Ａ／ｃｍ２、０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２にする。
内径Φ３〜５ｍｍである場合、パイプ電流密度０．２８０〜０．９００Ａ／ｃｍ２、風速１〜５ｍ／ｓ、紫外線転換効率η≧２５％にする。環境温度が１０〜３５℃で変化する場合の紫外線転換効率を確保するために、パイプ電流密度０．３３０〜０．８５０Ａ／ｃｍ２にする。ランプの電力を調節するときの紫外線転換効率を確保するために、調節された範囲によりパイプ電流密度をそれぞれ０．４００〜０．４５０Ａ／ｃｍ２、０．４５０〜０．５００Ａ／ｃｍ２、０．５００〜０．５５０Ａ／ｃｍ２、０．５５０〜０．６００Ａ／ｃｍ２、０．６００〜０．６５０Ａ／ｃｍ２、０．６５０〜０．７００Ａ／ｃｍ２、０．７００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２、０．７５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２０．８００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２にする。
【００６０】
以上によると、本発明の実施例は、温度、風速環境が変化する場合、及び電力が調節される場合にも高い紫外線転換効率を有する紫外線殺菌消毒装置を提供する。前記紫外線殺菌消毒装置には、１つまたは複数の低圧紫外線ランプが配置され、前記低圧紫外線ランプの好適なパラメータは、内径Φ３０〜３６ｍｍである場合、パイプ電流密度０．４００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２である、または内径Φ２６〜３０ｍｍである場合、パイプ電流密度０．４５０〜０．８００Ａ／ｃｍ２である、または、内径Φ２０〜２６ｍｍである場合、パイプ電流密度０．４５０〜１．０５０Ａ／ｃｍ２である、または内径Φ１５〜２０ｍｍである場合、パイプ電流密度０．４５０〜１．３５０Ａ／ｃｍ２である、または内径Φ１２〜１５ｍｍである場合、パイプ電流密度０．４５０〜０．９５０Ａ／ｃｍ２である、または内径Φ１０〜１２ｍｍである場合、パイプ電流密度０．４００〜０．９５０Ａ／ｃｍ２である、または内径Φ８〜１０ｍｍである場合、パイプ電流密度０．４００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２である、または内径Φ５〜８ｍｍである場合、パイプ電流密度０．４００〜０．７５０Ａ／ｃｍ２である、または内径Φ３〜５ｍｍである場合、パイプ電流密度０．４００〜０．８５０Ａ／ｃｍ２である。上記好適な範囲は殺菌消毒キャビティ及び温度、風速環境の変化及び電力調節など様々な条件下における紫外線転換効率が考慮されたもので、パイプ電流密度があまり小さいと、１、殺菌消毒キャビティの体積が大きい。２、電力調節の範囲が小さいことになる。パイプ電流密度があまり大きいと、紫外線転換効率が低い。
【００６１】
ビスマス、インジウムスズ水銀含有の合金またはビスマス錫水銀含有の合金により水銀蒸気圧を制御する場合、上記環境温度の適応性が強く、０〜３５℃、０〜４５℃、５〜３５℃、５〜４５℃、１０〜４５℃、１０〜５５℃、１５〜５５℃、１５〜６０℃、１５〜６５℃、１５〜７０℃、１５〜７５℃であってもよい。これらの温度範囲において、ランプの紫外線出力の変化は１０％以下であり、気流の紫外線変化が１０％以下である。
【００６２】
その中、前記低圧紫外線ランプにおいて、水銀蒸気圧を制御する材料は液体水銀である。または、前記低圧紫外線ランプにおいて水銀蒸気圧を制御する材料はビスマス、インジウムスズ水銀含有の合金またはビスマス錫水銀含有の合金である。
【００６３】
具体的には、前記液体水銀は前記低圧紫外線ランプ放電キャビティに内蔵される。または前記ビスマス、インジウムスズ水銀含有の合金またはビスマス錫水銀含有の合金が前記低圧紫外線ランプの排気管または流体が流れない前記低圧紫外線ランプの継ぎ手に固定される。
【００６４】
さらに、本発明の実施例における紫外線殺菌消毒装置は、さらに低圧紫外線ランプの電力と、気流の紫外線量を調節する調節モジュールを含む。
【００６５】
さらに、ランプの放電アークも２５３．７ｎｍ紫外線転換効率に対して影響があり、放電アークが短ければ能率が低い。前記低圧紫外線ランプの具体的な設定は以下のとおりである。
内径Φ３０〜３６ｍｍである場合、単一ランプの放電アークは下記パラメータのいずれかである。＞８０ｃｍ、＞９０ｃｍ、＞１００ｃｍ、＞１１０ｃｍ、＞１２０ｃｍ、＞１３０ｃｍ、＞１４０ｃｍ、＞１５０ｃｍ、＞１６０ｃｍ、＞１７０ｃｍ、＞１８０ｃｍ、＞１９０ｃｍ、＞２００ｃｍである。
内径Φ２６〜３０ｍｍである場合、単一ランプの放電アークは下記パラメータのいずれかである。＞８０ｃｍ、＞９０ｃｍ、＞１００ｃｍ、＞１１０ｃｍ、＞１２０ｃｍ、＞１３０ｃｍ、＞１４０ｃｍ、＞１５０ｃｍ、＞１６０ｃｍ、＞１７０ｃｍ、＞１８０ｃｍ、＞１９０ｃｍ、＞２００ｃｍである。
内径Φ１５〜２０ｍｍである場合、単一ランプの放電アークは下記パラメータのいずれかである。＞６０ｃｍ、＞７０ｃｍ、＞８０ｃｍ、＞９０ｃｍ、＞１００ｃｍ、＞１１０ｃｍ、＞１２０ｃｍ、＞１３０ｃｍ、＞１４０ｃｍ、＞１５０ｃｍ、＞１６０ｃｍ、＞１７０ｃｍ、＞１８０ｃｍ、＞１９０ｃｍ、＞２００ｃｍである。
内径Φ１２〜１５ｍｍである場合、単一ランプの放電アークは下記パラメータのいずれかである。＞６０ｃｍ、＞７０ｃｍ、＞８０ｃｍ、＞９０ｃｍ、＞１００ｃｍ、＞１１０ｃｍ、＞１２０ｃｍ、＞１３０ｃｍ、＞１４０ｃｍ、＞１５０ｃｍ、＞１６０ｃｍ、＞１７０ｃｍ、＞１８０ｃｍである。
内径Φ８〜１０ｍｍである場合、単一ランプの放電アークは下記パラメータのいずれかである。＞４０ｃｍ、＞５０ｃｍ、＞６０ｃｍ、＞７０ｃｍ、＞８０ｃｍ、＞９０ｃｍ、＞１００ｃｍ、＞１１０ｃｍ、＞１２０ｃｍ、＞１３０ｃｍ、＞１４０ｃｍ、＞１５０ｃｍ。
内径Φ５〜８ｍｍである場合、単一ランプの放電アークは下記パラメータのいずれかである。＞２５ｃｍ、＞３０ｃｍ、＞３５ｃｍ、＞４０ｃｍ、＞５０ｃｍ、＞６０ｃｍ、＞７０ｃｍ、＞８０ｃｍ、＞９０ｃｍ、＞１００ｃｍ、＞１１０ｃｍ、＞１２０ｃｍ。
内径Φ３〜５ｍｍである場合、単一ランプの放電アークは下記パラメータのいずれかである。＞１５ｃｍ、＞１８ｃｍ、＞２０ｃｍ、＞２５ｃｍ、＞３０ｃｍ、＞３５ｃｍ、＞４０ｃｍ、＞５０ｃｍ、＞６０ｃｍ、＞７０ｃｍ、＞８０ｃｍ。
【００６６】
一方、本発明の実施例はさらに、各種の低圧紫外線ランプのパイプ径、パイプ電流、放電アーク、水銀蒸気圧を制御する材料、及び充填ガスに対する最適化や設計、並びに温度、風速変化などの環境変化及び電力調節するときのパラメータに対する最適化や設計を含む紫外線殺菌消毒装置の配置方法を提供する。さらに、
前記紫外線殺菌消毒装置に１つまたは複数の低圧紫外線ランプを配置することを含む。
【００６７】
さらに、前記紫外線殺菌消毒装置に１つまたは複数の低圧紫外線ランプを配置することは、
前記紫外線殺菌消毒装置のキャビティ構造により、前記低圧紫外線ランプの初期位置を配置することと、
前記低圧紫外線ランプの紫外線照射エリアに対して離散グリッドを区画して、離散グリッドにおける初期位置の平均照度値に対して加算をして、前記紫外線照射エリアの紫外線照度の均衡度を算出し、紫外線照度の均衡度により前記低圧紫外線ランプの位置を調節し、紫外線照度の均衡度を設計の要求に適合させるようにすることと、
予め設定した紫外線量の要求により位置調整がなされた各前記低圧紫外線ランプのサイズ、構造、パイプ電流密度を決定することと、を含む。
【００６８】
そのうち、前記紫外線照度の均衡度により前記低圧紫外線ランプの位置を調節するステップにおいて、ＡＮＳＹＳまたは類似流体分析ソフトウェアにより気流の流れ場を分析し、流れ場を均一に分布させるようにする。
【００６９】
さらに、以下の算式により予め設定された前記離散グリッドにおける各ノードの平均照度値を取得することができる。
0006442511.tif 000006
そのうち、Ｅは紫外線強度、Ｐは紫外線電力、αは算出すべき紫外線強度ノードと紫外線ランプアークの半角、Ｌは紫外線ランプの放電アークの長さ、Ｄは算出すべき紫外線強度ノードからランプまでの法線距離である。
【００７０】
本発明の実施例において、合理的な低圧紫外線ランプの内径とパイプ電流密度を設定することにより、低圧紫外線ランプの殺菌消毒効率を大幅に向上させている。また、紫外線照射エリアの形状を簡素化して、それから離散し、さらに集積化することにより、紫外線ランプを配置する詳しいノード位置と各ノードに対応する紫外線殺菌消毒の強度を取得し、各ランプが計算箇所に対する影響を総合的に判断し、異なる位置の紫外線ランプの強度の配置をより合理的にして、装置全体における紫外線照度が均一にすることができ、紫外線殺菌消毒能率を向上させる。
【００７１】
図１は、本発明の実施例における紫外線殺菌消毒装置の配置方法の１つの実施例であり、当該方法は主に紫外線殺菌消毒装置における紫外線殺菌消毒ランプの位置を配置することに用いられ、当該紫外線殺菌消毒ランプは、放電装置、放電コンデンサ、及び前記放電コンデンサに充填される水銀合金を含む。当該方法は、以下のステップを含む。  
【００７２】
１０１、前記紫外線殺菌消毒装置の特性により必要とする紫外線照射エリアの形状、体積、及び単位時間の殺菌消毒待ちの風量を決定する。
【００７３】
１０２、前記紫外線照射エリアの断面により離散グリッドを区画する。
【００７４】
１０３、前記必要とする紫外線照射エリアの形状、体積および及び単位時間の殺菌消毒待ちの風量により前記離散グリッドにおける各ノードの位置、平均照度値、及び空気が前記紫外線照射エリアを流れる時間を予め設定する。
以下の算式により予め設定された前記離散グリッドにおける各ノードの平均照度値を取得することができる。
0006442511.tif 000007
そのうち、Ｅは紫外線強度、Ｐは紫外線電力、αは算出すべき紫外線強度ノードと紫外線ランプアークの半角、Ｌは紫外線ランプの放電アークの長さ、Ｄは算出すべき紫外線強度ノードからランプまでの法線距離である。  
0006442511.tif 000008
【００７５】
１０４、前記各ノードの平均照度値と前記空気が前記紫外線照射エリアを流れる時間により前記紫外線照射エリアを流れる各流路の照度を加算し、空気が前記紫外線照射エリアの各流路を流れる紫外線量を取得する。
本ステップは、さらに前記紫外線量照射エリアの紫外線量の均衡度を計算し、算出される前記紫外線量の均衡度が所望の紫外線量均衡度に満足できるまで、前記紫外線量の均衡度と所望の紫外線量の均衡度によりステップ１０３において予め設定される前記離散グリッドにおける各ノードの位置、平均照度値、及び空気が前記紫外線照射エリアを流れる時間の値を調整する。
【００７６】
１０５、前記各流路の紫外線量により前記紫外殺菌消毒ランプの紫外線量を決定し、前記離散グリッドにおける各ノードにより各前記紫外線殺菌消毒ランプの配列する位置を決定する。
【００７７】
以下、より具体的な実施例により、本発明の技術をさらに詳しく説明する。図２は、本発明実施例における紫外殺菌消毒装置の配置方法のもう１つの実施例である。
【００７８】
２０１、必要とする紫外線照射エリアの形状及び面積を決定し、単位時間の殺菌消毒待ちの風量を調整し選択する。紫外線照射エリアの断面積＝Ｓ、紫外線照射エリアの高さ＝Ｈ、時間当たりの風量＝Ｑとする場合は、紫外線照射エリアを流れる時間ｔ＝Ｈ／（Ｑ／Ｓ）。時間が決定されたら、周知の各種のばい菌、ウイルス、微生物の必要とする線量の要求により、必要とする紫外線照射度が算出できる。図３は、様々な形状の殺菌キャビティの断面図である。
【００７９】
２０２、当該紫外線照射エリアの断面に対して離散グリッドを区画する。即ち、必要とする紫外線照度を取得してから、当該紫外線量に対応する１つまたは複数の低圧高強度紫外線ランプを選択し、当該エリアにおいて均一した間隔で一旦配置する。これからのステップにおいて、当該複数のランプの分布及びエリアに対して差動、離散計算を行い、最適な配置方式を取得する。図４は、図３に示す三種類の形状の断面に対して離散グリッドを区画することを示す図である。
【００８０】
２０３、当該低圧高強度紫外線ランプの配列ノード位置を予め設定する。図３と図４における小さい丸は、異なる紫外線照射エリアの形状に対応するノード位置が示されている。
【００８１】
２０４、各ノードの平均照度値（Ei）を予め設定する。その中、Eiは下記算式により取得することができる。即ち、各離散されたノードごとにKeitz算式の変形により照度の計算を行う。
0006442511.tif 000009
0006442511.tif 000010
0006442511.tif 000011
このように、各ノードの照度値は各ランプによる影響を考慮している。離散のグリッドが多いほど、ノードが多く、計算量が大きいが、精度が高い。
【００８２】
２０５、紫外線照射エリアを流れる流路全体の照度を加算する。さらに、紫外線照射エリアの紫外線量の均衡度を計算し、所望の値と比較して、ステップ２０４における各パラメータの予め設定された値を、紫外線量均衡度の所望値に満足するまで調整する。
具体的には、前のステップで算出した離散セクションの平均照度値に流体が当該セク
0006442511.tif 000012
体の照度を加算する。同様な方法によりその他の流路の照度を計算し、異なる流路の照度の大きさを計算する。得られるのはばい菌が紫外線照射エリアを通過するときに受ける紫外線照射の線量である。
【００８３】
２０６、必要とする紫外線量に対応する当該低圧高強度紫外線ランプを選択し、ステップ２０３で配列したノード位置を上記値の範囲に満足するように調整する。さらに、紫外線照射エリアの紫外線量の均衡度を計算し、所望値と比較して、ステップ２０３で配列されたノード位置を紫外線量の均衡度の所望値に満足するまで調整する。
線量均衡度の分布は以下算式により算出される。
0006442511.tif 000013
回転速度は１３００ｒｐｍである場合、最低線量が壁面近くにあり、最低線量値は６４１４μWs /cm2である。最高線量は両側から５ｍｍの中央にあり、最高線量値は８５９８μWs /cm2である。均衡度分布値は７５％である。
【００８４】
上記説明から分かるように、本発明の実施例において、紫外線照射エリアの形状を簡素化して、それから離散し、さらに集積化することにより、紫外線ランプを配置する詳しいノード位置と各ノードに対応する紫外線照度を取得し、各ランプが計算箇所に対する影響を総合的に判断し、異なる位置の紫外線ランプの照度の配置をより合理的にして、装置全体における紫外線照度が均一にすることができ、紫外線殺菌消毒の効率が高められている。
【００８５】
当該設計による紫外線殺菌消毒装置は、紫外線殺菌消毒ランプ、ファン、吸気口、殺菌消毒キャビティ、排気口を含み、殺菌消毒キャビティにおける殺菌消毒モジュールには、上記最適化された低圧紫外線ランプを採用し、紫外線照度、流れ場の合理的設計がなされた紫外線モジュールを少なくとも１つ含む。
【００８６】
殺菌消毒モジュールには、紫外線モジュールの他に、さらに光触媒モジュール、静電モジュール、フィルタモジュール、オゾンモジュールを含む。
【００８７】
紫外線殺菌消毒装置には、グリッド構造の遮光バッフルを含み、各グリッドには、折り曲げた遮光バッフル部分と気流の排気方向に少なくとも１セクションがストレートプレートであるストレートプレートバッフル部分を含む。
【００８８】
前記遮光バッフルは金属薄板であり、前記遮光バッフルにて、前記遮光バッフルに同時に静電吸着機能を持たせるように、間を置いて異なる電圧を印加する。
【００８９】
前記殺菌消毒モジュールには、脱着可能な挿入式構造を少なくとも１つ含み、紫外線モジュール、光触媒モジュール、静電モジュール、フィルタモジュール、オゾンモジュールのいずれも脱着可能な挿入式構造である。単独で脱着、あるいは複数の殺菌消毒モジュールを継ぎ手により接続し、一体として脱着可能である。
【００９０】
具体的には、前記脱着可能な挿入式構造の殺菌消毒モジュールは、前記紫外線殺菌装置のプレハブスロットに直接嵌入される。
【００９１】
具体的には、前記脱着可能な挿入式構造の殺菌消毒モジュールはスプリングクリップ、バネ片クリップなどのような可動構造により前記紫外線殺菌装置に接続される。
【００９２】
具体的には、前記脱着可能な挿入式構造の殺菌消毒モジュールは、ネジまたはシェルインパクトにより前記紫外線殺菌装置に接続される。
【００９３】
図６は紫外線の殺菌消毒装置の構造を示す図である。当該空気殺菌消毒装置は、複数の紫外線殺菌消毒モジュール３０と前記紫外線殺菌消毒モジュールを固定するフレーム３２とを含み、各前記紫外線殺菌消毒モジュールには、１つまたは複数の紫外線殺菌消毒ランプを含み、前記フレームには、１つまたは複数の紫外線殺菌消毒モジュールを収納し固定する脱着可能な挿入構造を含む。即ち、当該殺菌消毒装置における殺菌消毒モジュールは取り替え可能なモジュールで、殺菌消毒装置における殺菌消毒ランプに故障がある場合、単独で交換またはメンテナンスすることができる。また、実際の需要に応じて、紫外線照度を調整すべき場合は、紫外線殺菌消毒モジュールを増減することにより実現でき、殺菌消毒モジュールを減らす場合は、当該位置でフレームを補充し、当該フレームは紫外線殺菌消毒ランプがないまま装置構造を保持し、紫外線と空気漏れを防止する役割のみが果たされる。ここで光触媒モジュールを増加し、有機物を除去する機能を強化させることもできる。
【００９４】
また、図６に示すように、前記紫外線空気殺菌消毒装置には、さらにケースに配置され、ガスの匂い及び他の有機汚染物を除去するとともに、ばい菌やウイルスも殺滅できる光触媒モジュール８を含む。本実施例の光触媒モジュールは、前記殺菌消毒装置に配置される消毒キャビティの両側に配置され、光触媒材料を含むシート材または網材を含み、光触媒材料はナノ酸化チタン、ナノ酸化亜鉛、ナノシルバーの中の少なくとも１つである。前記殺菌消毒装置には複数の殺菌消毒モジュールを含む場合、前記光触媒モジュールには、各前記殺菌消毒モジュールの両側に配置される光触媒シート材または網材を含む。
【００９５】
また、図６に示す紫外線空気殺菌消毒装置には、さらにケースに配置され、顆粒物を除去するとともにばい菌やウイルスを吸着し除去する静電装置７を含む。本実施例における静電装置はそれぞれ殺菌消毒モジュールの前端に配置されているが、需要に応じて殺菌消毒モジュールの後端に配置してもよい。
【００９６】
以下、例を挙げて、上記方法により設計された紫外線殺菌消毒装置を説明する。
長方体の殺菌消毒キャビティの場合、長さ３０ｃｍ、幅２０ｃｍ、高さ４０ｃｍで、Ｍ型の紫外線ランプを３つ採用し、３列のランプの平面中心距離は１５ｃｍ、紫外線ランプの外径は１５ｍｍで、電力１２０Ｗ、殺菌消毒キャビティ内の気流速度１．２ｍ／ｓで、最小照度２７ｍＷ／ｃｍ２、最小紫外線量は約９．０ｍＪ／ｃｍ２、秒当たりの流量は０．０７２ｍ３である。紫外線量が基準線量５ｍＪ／ｃｍ２（ｍＷｓ／ｃｍ２）に達し、紫外線殺菌消毒キャビティ体積と秒当たりの流量との比は（０．３＊０．２＊０．４）＊５／（０．７２０＊９．０）＝０．１８５で、基準流量１０ｍ３／ｈ（０．０２７８ｍ３／ｓ即ち０．０２７８立方メートル／ｓ）の必要とする紫外線ランプ電力は（３＊１２０＊１０＊０．００２７８）／（０．０７２０＊９）＝１５．４Ｗ。
【００９７】
円柱体の殺菌消毒キャビティの場合、直径４０ｃｍ、高さ６０ｃｍで環状紫外線ランプを４つ採用し、４列のランプの平面中心距離１５ｃｍで、紫外線ランプの外径は１９ｍｍ、電力２５０Ｗ、殺菌消毒キャビティ内の気流速度は２．０ｍ／ｓで、最小照度２５ｍＷ／ｃｍ２、最小紫外線量は約７．５ｍＪ／ｃｍ２、秒当たりの流量は０．２５ｍ３である。紫外線量が基準線量５ｍＪ／ｃｍ２（ｍＷｓ／ｃｍ２）に達し、紫外線殺菌消毒キャビティ体積と秒当たりの流量との比は０．２０で、基準流量１０ｍ３／ｈの必要とする紫外線ランプ電力は１４．８Ｗである。
【００９８】
セントラルエアコンに用いられる長方体殺菌消毒キャビティの場合、高さ６０ｃｍ、幅６０ｃｍ、長さ１９０ｃｍで、直管状紫外線ランプを９つ採用し、これらのランプが殺菌消毒キャビティの長手方向に沿って平行に３列に並び、列あたりに３つのランプが設けられている。殺菌消毒キャビティの幅方向と高さ方向によって形成された断面から見れば、９つのランプが四角形状になり、ランプの１つが四角形状の中心に位置する。殺菌消毒キャビティの幅方向と高さ方向に沿って、この四角形状と殺菌消毒キャビティの端面との距離は１０ｃｍである。紫外線ランプの外径は３８ｍｍ、リンク中心直径４０ｃｍ、電力７００Ｗ、エンドレス紫外線ランプ、流速は３．０ｍ／ｓで、殺菌消毒キャビティの内壁は研磨されたアルミニウム層で、最小照度２０ｍＷ／ｃｍ２、最小紫外線量は約１２．７ｍＪ／ｃｍ２、秒当たりの流量は１．０８ｍ３である。紫外線量が基準線量５ｍＪ／ｃｍ２（ｍＷｓ／ｃｍ２）に達し、紫外線殺菌消毒キャビティ体積と秒当たりの流量との比は０．２４９で、基準流量１０ｍ３／ｈの必要とする紫外線ランプ電力は１４．６Ｗである。長方体殺菌消毒キャビティの後ろに静電除塵が接続され、１０ｕｍ以下の顆粒・塵埃を同時に除去することができ、静電プレート上の塵埃は、毎日、毎週、毎月自動的にブラッシングされる、または手動的スイッチによりブラッシング機能を起動させる。集積された塵埃にはばい菌（ウイルス）がなく、小型掃除機により小型吸塵ボックスに入り、安全で便利に処理することができる。
【００９９】
円柱体殺菌消毒キャビティの場合、直径６０ｃｍ、高さ７０ｃｍで、環状エンドレス紫外線ランプを４つ採用し、４列のランプの平面中心距離は１８ｃｍで、紫外線ランプの外径は３８ｍｍ、リンク中心直径４０ｃｍ、電力７００Ｗ、エンドレス紫外線ランプは挿入パイプライン構造を最小化し、流速は２．０ｍ／ｓで、殺菌消毒キャビティの内壁は研磨されたアルミニウム層で、最小照度２２ｍＷ／ｃｍ２、最小紫外線量は約７．７ｍＪ／ｃｍ２、秒当たりの流量は０．５６５ｍ３である。紫外線量が基準線量５ｍＪ／ｃｍ２（ｍＷｓ／ｃｍ２）に達し、紫外線殺菌消毒キャビティ体積と秒当たりの流量との比は０．２３で、基準流量１０ｍ３／ｈの必要とする紫外線ランプ電力は１５．８Ｗである。
【０１００】
以上は本発明の好適な実施形態であり、当業者にとって、本発明の原理を逸脱しない前提で、若干の改良などをしてもよく、これらの改良も本発明の保護範囲に含まれる。
【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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