JP3072950B2 - 移動する気体中に存在する微生物等の殺菌方法と殺菌装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，例えば医療施設，食品
製造施設，半導体製造施設，バイオテクノロジー関連施
設などのような清潔さが要求される設備に供給する清浄
空気を作り出すために，気体中に存在するビールス，黴
類，ダニなどの微生物等，その他の塵，油煙などをその
供給途中において捕集し，紫外線照射やオゾンによって
殺菌する方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】１９３４年にアメリカのゼネラルエレク
トリック社で開発された低圧水銀放電による紫外線放射
ランプが最初の殺菌ランプである。また，同社のＬｕｃ
ｋｉｅｓ Ｈ．Ｍ．による研究結果が１９４６年に発表
され，基本的な殺菌ランプの利用技術の体系が作られ
た。

【０００３】一方，我国においても，食品添加物の規制
により防腐剤や殺菌剤の使用が制限されるようになっ
て，食品製造工場などの環境を衛生に保つために殺菌ラ
ンプが使われるようになり，その使用が一般化してい
る。また，最近では，エイズ対策用として理容器具や美
容器具の消毒，半導体の製造工程で使用される洗浄水の
殺菌，バイオテクノロジー関連施設における空気や水の
殺菌など，殺菌ランプは工業用に広く使われている。

【０００４】従来の殺菌ランプの型式には，例えば図１
４に示すようなホルダ型の殺菌ランプ１００，図１５に
示すような壁付け型の殺菌ランプ１０１，図１６に示す
ような吊り下げ型の殺菌ランプ１０２などがある。ま
た，殺菌ランプ自体の形状にも種々のものがあり，例え
ば図１７に示すような螺旋状の殺菌ランプ１０３，螺旋
状で片側支持の殺菌ランプ１０４，ケース付きの殺菌ラ
ンプ１０５，直線形状の殺菌ランプ１０６，１０７，１
０８，円形状の殺菌ランプ１０９，Ｗ字形状の殺菌ラン
プ１１０，Ｕ字形状の殺菌ランプ１１１，片側支持の殺
菌ランプ１１２，球形状の殺菌ランプ１１３，長円形状
の殺菌ランプ１１４，小型サイズの殺菌ランプ１１５な
どが知られている。そして，従来は，以上のような殺菌
ランプを施設の天井面や壁面に設置して，施設内雰囲気
に紫外線を照射することにより気体中に存在する微生物
等を殺菌するようにしている。

【０００５】また，以上のような殺菌ランプをケース内
に設置し，施設内雰囲気を該ケース内に順次少しづつ循
環させながらケース内で紫外線を照射して，その後照射
済みの空気を施設内に戻すことにより施設内雰囲気全体
を殺菌するエアハンドリングユニットタイプの屋内据え
付け型の殺菌装置も知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし，以上のように
施設内雰囲気に紫外線を直接照射して殺菌する場合，空
気中の酸素に紫外線が照射されたことによってオゾンが
発生し，施設内の環境を悪化させるといった懸念があっ
た。オゾンは毒性が強く，０.０１ｐｐｍ程度の濃度で
も健康障害を引き起こす恐れがある。

【０００７】一方，施設内に給気する空調設備において
空気中に存在する微生物等を予め殺菌させることも考え
られる。しかし，例えば空調設備の給気ダクト中に紫外
線放射ランプを設けてダクト内を流れる空気に紫外線を
照射した場合，空気中に存在する微生物等に対して照射
される紫外線量は殺菌線照度と照射時間の積となり，照
射域を通過する給気速度と反比例する。また，給気ダク
ト内に殺菌ランプを数箇所に配置しても，通常数ｍ／ｓ
の給気速度を有するダクト内空気中に存在している微生
物に紫外線が照射される時間はせいぜい数秒にしかなら
ない。このような短時間の照射によって移動する空気中
に存在している微生物を十分に殺菌することは到底不可
能である。

【０００８】また，エアハンドリングユニットタイプの
屋内据え付け型の殺菌装置にあっては，十分な照射時間
を得るために装置内の処理風速をあまり早くすることが
できないため，処理能力が小さく，施設内の全空気を処
理するために極めて長い時間を要していた。

【０００９】本発明は，以上のような空調設備の給気ダ
クト内の空気のように移動する気体中に存在する微生物
等を十分に殺菌できる殺菌方法と殺菌装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば，移動
する気体中に存在する微生物等に光電子を付着させるこ
とにより該微生物等を負に帯電させ，その負に帯電した
微生物等を正電極に電気引力で吸着させて捕集し，該捕
集した微生物等に紫外線を照射することにより殺菌を行
うことを特徴とする移動する気体中に存在する微生物等
の殺菌方法が提供される。

【００１１】請求項２によれば，移動する気体中に紫外
線ランプと光電子放出材と正電極を配置して，光電子放
出材と正電極に紫外線ランプから紫外線を照射すること
により，光電子放出材から放出させた光電子を気体中に
存在する微生物等に付着させて該微生物等を負に帯電さ
せ，その負に帯電した微生物等を正電極に電気引力で吸
着させて捕集し，該捕集した微生物等を正電極に照射し
た紫外線で殺菌することを特徴とする，移動する気体中
に存在する微生物等の殺菌方法が提供される。

【００１２】請求項３によれば，気体が移動する流路中
に紫外線ランプと光電子放出材を配置すると共に，流路
の内壁面を正電極に形成して，紫外線ランプから光電子
放出材と正電極に紫外線を照射することにより，光電子
放出材から放出させた光電子を流路内を流れる気体中に
存在する微生物等に付着させて該微生物等を負に帯電さ
せ，その負に帯電した微生物等を流路の内壁面に電気引
力で吸着させて捕集し，該捕集した微生物等を流路の内
壁面に照射した紫外線で殺菌することを特徴とする，移
動する気体中に存在する微生物等の殺菌方法が提供され
る。

【００１３】これら請求項１〜３の殺菌方法において，
請求項４に記載したように，紫外放射ランプの表面に清
浄空気を吹き付け，この清浄空気流を利用して光電子放
出材から発生した光電子を給気中に向かって送り出すこ
とが好ましい。また請求項５に記載したように，波長が
２００ｎｍ以下の紫外線を気体中に照射してオゾンを発
生させ，上記捕集された微生物等がそのオゾンによって
も殺菌されるように構成しても良い。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【作用】上述したように，空調設備の給気ダクト中など
における移動している気体に紫外線を照射して，気体中
に浮遊している微生物等を殺菌しようとしても，照射時
間が短いために十分な殺菌効果は期待できない。そこ
で，本発明にあっては，移動する気体中に存在する微生
物等を捕集し，その捕集された微生物等に紫外線を照射
することにより確実な殺菌を行うようにしたものであ
る。

【００２０】微生物等を捕集する方法には，移動する気
体中に存在する微生物等に光電子を付着させることによ
り該微生物等を負に帯電させてその負に帯電した微生物
等を正電極に捕集する方法が考えられる。

【００２１】即ち，紫外線放射ランプから光電子放出材
に紫外線を照射すると，光電子放出材の表面から光電子
が放出される。そこで，気体が移動する流路内において
紫外線放射ランプから光電子放出材に紫外線を照射して
光電子を放出させ，その光電子を気体中に浮遊状態で存
在するビールス，細菌などの微生物やその他の塵，油煙
などの微粒子に付着させて，微生物等を負に帯電させ
る。そして，流路内に正電極を設けておくことにより，
負に帯電させた微生物等をその正電極に電気引力で吸着
させて，捕集することができる。

【００２２】

【００２３】そして，以上のように正電極で捕集した微
生物等に，波長が１００〜２８０ｎｍ紫外線を紫外線放
射ランプから照射する。しかして，このように捕集状態
において微生物等に長時間にわたって紫外線を照射する
ことにより，確実な殺菌ができるようになる。そしてま
た，紫外放射ランプの表面に清浄空気を吹き付けること
により，紫外放射ランプの表面に塵や油煙などが付着す
るのを防止でき，紫外線の照射量の低下を防ぐことが可
能となる。更に，吹き付けられた清浄空気を利用して，
光電子放出材の表面に塵や油煙などの汚れが付着するこ
とも防止できる。また，この清浄空気流を利用して，光
電子放出材の表面から発生した光電子を給気中に向かっ
て効果的に送り出すことができるようになる。

【００２４】光電子放出材には，例えばタングステンな
どが用いられる。タングステンなどの金属材料は結晶格
子内を電子が自由に移動できる状態になっている。この
自由電子は金属結晶の表面までくると，正電荷を持った
原子核から電気力を受けて強く引き戻され，通常は金属
表面を離れて電子が外に飛び出すことはない。しかし，
何らかの形で十分なエネルギーが与えられると，金属中
の自由電子が原子核からの電気力に打ち勝って空間に飛
び出す。これは電子放出と呼ばれる現象である。

【００２５】物質から電子を放出させるために必要な最
小のエネルギはその物質の仕事関数と呼ばれ，普通［ｅ
Ｖ］単位で表される。各金属の仕事関数を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】ここで，光の量子エネルギは， ｈｖ＝１.９９×１０^-25／λ［Ｊ］ ｈ：プランク定数＝６.６３×１０^-34Ｊ・ｓ ｖ：光の振動数［ｓ^-1］＝３.００×１０⁸ｍ・Ｓ^-1／λ λ：光の波長［ｍ］ であるから，例えばタングステン（Ｗ）を電子放出材と
して利用する場合であれば， １.９９×１０^-25／λ＞４.５０ｅＶ＝７.２×１０^-19
Ｊ 即ち， λ＜２７０ｎｍ を満足する波長の紫外線をタングステンの表面に照射す
れば，電子放出を行わせることができる。こうして放出
させた光電子を気体中に浮遊している微生物等に付着さ
せる。そして，負に帯電させた微生物等を正電極に電気
引力で吸着させて，捕集する。

【００２８】次に，国際照明委員会によれば，波長領域
によって紫外線は表２のように分類されている。

【００２９】

【表２】

【００３０】微生物を殺菌する作用は，主に波長が１０
０〜２８０ｎｍの範囲にある紫外線を照射して，微生物
細胞中のＤＮＡを損傷させることによって生じる。図１
３に示されるように，紫外線の殺菌作用は，その波長域
が２５０ｎｍ〜２６０ｎｍのときが最大となる。本発明
にあっては，上述のように流路中の設置した正電極や除
塵用フィルタで捕集した微生物等に，主に波長が１００
〜２８０ｎｍの範囲にある紫外線を紫外線放射ランプか
ら照射して殺菌を行う。

【００３１】そして，低圧水銀放電ランプによれば水銀
の共鳴線２５４ｎｍの紫外放射によって，殺菌作用が最
も強い範囲の紫外線を照射することができる。従って，
低圧水銀放電ランプは本発明において好適に利用され
る。

【００３２】なお，従来より波長が２５４ｎｍ近傍の紫
外線（殺菌線）を照射して殺菌を行う殺菌ランプが知ら
れている。この殺菌ランプは，通常は低圧水銀放電ラン
プを意味し，殺菌線とは波長が２５４ｎｍの水銀の共鳴
線を意味する。但し，一般の殺菌ランプは，オゾンの発
生をなくすために殺菌ランプのガラス管の透過特性を調
整し，波長が２００ｎｍ以下の紫外放射を吸収するよう
にしている。そこで，本発明では，紫外放射ランプから
波長が２００ｎｍ以下の紫外線を気体中に積極的に照射
させることによりオゾンを発生させ，上記したように正
電極や除塵用フィルタに捕集した微生物等をそのオゾン
によっても殺菌できるようにも構成している。

【００３３】なお，微生物を殺菌するのに必要な紫外線
の照射量は微生物の種類によって異なるため，紫外線の
照度や照射時間は気体中に存在する微生物の種類に応じ
て制御しなければならない。ここで，殺菌線（波長が２
５４ｎｍの水銀の共鳴線）を種々の微生物に照射した場
合の殺菌線量（殺菌線の照度と照射時間との積）と殺菌
率（１−生残率）の関係を表３〜６に示す。微生物の生
残率は殺菌線量に対し指数関数的に減少する関係にあ
り，９０％の殺菌線量の２倍の殺菌線量で９９％の殺菌
率が得られ，３倍の殺菌線量で９９．９％，４倍で９
９．９９％の殺菌率が得られる。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【表４】

【００３６】

【表５】

【００３７】

【表６】

【００３８】

【実施例】以下，空調設備の給気ダクトに本発明の実施
例を適用した例をもとにして説明する。図１は本発明実
施例にかかる殺菌装置を備えた給気ダクト１の斜視図，
図２は図１におけるＡ−Ａ断面矢視図をそれぞれ示して
いる。給気ダクト１の天井面２に１００〜２８０ｎｍの
紫外線を照射する紫外線照射ランプ３が，ブラケット４
を介して取り付けられる。実施例の紫外放射ランプ３は
低圧水銀放電ランプであり，波長が２５４ｎｍ近傍の紫
外線（殺菌線）を主に照射する。

【００３９】紫外放射ランプ３の上方には入り口５から
供給された清浄空気を溜めるチャンバー６があり，この
チャンバー６の下側に形成されたノズル７，８，９から
紫外放射ランプ３の表面に清浄空気が吹き付けられる。
図３に示すように，ノズル７，８，９は紫外放射ランプ
３の全長にわたって設けられ，チャンバー６に圧入され
てノズル７，８，９から吹き付けられた清浄空気は紫外
放射ランプ３の表面を包み込むように流れ，ランプ表面
に給気中の塵や油煙などが付着するのを防止する。これ
により，給気ダクト１の断面全体に紫外線がむらなく照
射されるようになる。

【００４０】紫外線放射ランプ３には給気ダクト１内を
流れる気体が常に接触するので，時間の経過と共に給気
中の塵や油煙などがランプ表面に付着し，ランプ表面に
おける紫外線の透過率が低下するという問題がある。例
えば紫外線放射ランプ３からの照射量が約７０％に低下
すると，初期に比べて約４０％程度の過剰の出力が必要
となり，不経済である。本実施例の如く紫外放射ランプ
３の表面にノズル７，８，９から清浄空気を吹き付けら
れる構成とすれば，ランプ表面に給気中の塵や油煙など
が付着するのを防止でき，長時間の運転によっても紫外
線の透過率は下がることがなく，従って，ランプ出力を
上げる必要がない。

【００４１】図４，図５は紫外放射ランプ３の背部にＬ
字型のチャンバー１０を設けた実施例を示す正面図と断
面図である。Ｌ字型のチャンバー１０の内側三箇所には
ノズル１１，１２，１３が形成され，入り口１５からチ
ャンバー１０に圧入されてノズル１１，１２，１３から
吹き付けられた清浄空気が紫外放射ランプ３の表面を包
み込むように流れ，ランプ表面に給気中の塵や油煙など
が付着するのを防止する。チャンバー１０をＬ字型に形
成し，紫外放射ランプ３を全体的に包み込むように形成
しているので，紫外放射ランプ３の照射面に特に良好に
清浄空気を吹き付けることができる。

【００４２】図６，図７に，ランプソケット２０で片持
ち支持された紫外放射ランプ２１の基端部に円形のチャ
ンバー２２を設け，該チャンバー２２に環状のノズル２
３を形成した実施例を示す。この実施例によれば，片持
ち支持の構造でありながら，入り口２５からチャンバー
２２に圧入された清浄空気が環状ノズル２３から吹き付
けられて紫外放射ランプ２１の表面を包み込むように流
れ，ランプ表面に給気中の塵や油煙などが付着するのを
防止することができる。

【００４３】図２に示すように，紫外線照射ランプ３の
周囲には光電子放出材３０が配置される。図示の例では
紫外線照射ランプ３の表面から少し離れた位置にタング
ステン製の金網などで形成された光電子放出材３０を配
置している。従って，紫外線放射ランプ３から光電子放
出材３０に紫外線を照射し，金属中の自由電子にエネル
ギーが与えられると，光電子放出材３０の表面から光電
子３１が放出される。

【００４４】こうして光電子放出材３０の表面から給気
ダクト１内に放出された光電子３１は，給気ダクト１内
を流れる気体中に浮遊状態で存在する微生物等３２に付
着し，微生物等３２を負に帯電させる。なお，光電子放
出材３０を金網形状に構成して通気性をもたせておくこ
とにより，ノズル７，８，９から吹き付けられた清浄空
気を利用して，光電子放出材３０の表面に気体中の塵や
油煙などの汚れが付着するのを防止できる。また，この
清浄空気流を利用して，光電子放出材３０の表面から発
生した光電子３１を給気中に向かって効果的に送り出す
ことができる。更に，紫外線放射ランプ３から放射され
た紫外線は金網形状の光電子放出材３０を通過し，給気
ダクト１内全体にむらなく照射される。

【００４５】給気ダクト１の下面３５には電池３６の正
の直流電圧が印加され，また，天井面２には電池３６の
負の直流電圧が印加される。これにより，給気ダクト１
の内部において下面（正電極）３５から天上面（負電
極）２に向かう上向きの電界が形成され，上述の光電子
３１の付着により負に帯電させられた微生物等が，この
電界とは逆向きの下向きに引き寄せられて，微生物等は
給気ダクト１の下面３５に吸着捕集される。なお，電極
を形成できるように，給気ダクト１の天井面２と下面３
５は，例えばステンレス鋼板や亜鉛鉄板などの導電性材
料で形成される。

【００４６】また，給気ダクト１の天井面２と光電子放
出材３０は電気的に連通され，光電子放出材３０にも負
の直流電圧が印加される。即ち，光電子放出材３０が周
囲と電気的に絶縁されていると，紫外線放射ランプ３か
ら紫外線が照射されて光電子３１を放出したときに，光
電子放出材３０は次第に正の電荷を帯びてしまう。こう
なると，光電子放出材３０からせっかく光電子３１を放
出させても，電気引力によって再び光電子放出材３０に
吸収されてしまう。そこで，給気ダクト１の天井面２と
光電子放出材３０を電気的に連通することにより，光電
子放出材３０が正の電荷を帯びないようにしている。

【００４７】また，このように光電子放出材３０を負電
極の状態にしておくことにより，給気ダクト１の内部に
おいて，更に下面３５から光電子放出材３０に向かう電
界が形成され，光電子３１の付着により負に帯電させた
微生物等３２を，より効率よく給気ダクト１の下面３５
に吸着捕集できる。なお，光電子放出材３０を接地させ
ることによっても，同様の効果が期待できる。

【００４８】こうして微生物等３２を給気ダクト１の下
面３５に効率よく吸着捕集した状態において，紫外線放
射ランプ３から放射された紫外線が，先に説明したよう
に金網形状の光電子放出材３０を通過して，捕集された
微生物等３２にむらなく照射される。このように捕集状
態において微生物等３２に長時間にわたって紫外線を照
射することにより，確実な殺菌を行うことができる。

【００４９】次に，紫外放射ランプから波長が２００ｎ
ｍ以下の紫外線を気体中に照射してオゾンを発生させ，
微生物等がそのオゾンによっても殺菌されるように構成
した殺菌装置の実施例を説明する。なお，紫外放射ラン
プの表面に光電子放出材を配置すると共に，正電極を紫
外放射ランプの周囲に配置した殺菌装置について説明す
る。

【００５０】図８，図９に示されるように，給気ダクト
４０の下面４１に紫外放射ランプ４２が立設される。こ
の紫外放射ランプ４２の紫外放出面４３は石英ガラスで
構成される。これにより，給気ダクト４０の内部におい
て波長が２５４ｎｍ近傍の紫外線（殺菌線）を照射する
と同時に，波長が１８５ｎｍ近傍の紫外線を給気中に放
射してオゾンを発生させる。

【００５１】波長が２５４ｎｍ近傍の紫外線には微生物
に対する殺菌作用があり，また，波長が１８５ｎｍ近傍
の紫外線には給気中の酸素を反応させてオゾンを発生さ
せる作用がある。このように紫外放射ランプ４２によっ
て，波長が２５４ｎｍ近傍の紫外線の他に波長が１８５
ｎｍ近傍の紫外線を照射して，オゾンを発生させ，殺菌
力効果を更に高めることが可能になる。また，波長が２
５４ｎｍ近傍の紫外線とオゾンとの反応によってラジカ
ル酸素が生成され，そのラジカル酸素と波長が２５４ｎ
ｍ近傍の紫外線との複合的な化学反応により，微生物を
含む有機物全般の分解が促進される。

【００５２】なお，このようにラジカル酸素と紫外線と
の複合的な化学反応によって有機物の分解を促進させる
反応は，例えば，液晶基板ガラスやシリコンウエハの精
密洗浄，ポリエチレンフィルムの親水化処理などの分野
において，ＵＶ／Ｏ₃ドライ洗浄として従来から用いら
れている。表７に各種の有機化合物における原子間の化
学結合エネルギーを示し，また，ＵＶ／Ｏ₃洗浄の原理
を表８に示す。

【００５３】

【表７】

【００５４】

【表８】

【００５５】波長が２５４ｎｍ近傍の紫外線の有するエ
ネルギーは約１１３ｋｃａｌ／ｍｏｌであり，波長が１
８５ｎｍ近傍の紫外線の有するエネルギーは約１５５ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌであるから，これらの紫外線が有する光
エネルギーは大部分の原子間の化学結合エネルギーより
大きい。従って，給気ダクト４０の内部に存在する微生
物等に波長が２５４ｎｍ近傍の紫外線と波長が１８５ｎ
ｍ近傍の紫外線を照射することによって，その結合を切
断し，揮発物質に分解することができる。

【００５６】図９に示されるように，紫外線照射ランプ
４２の表面には光電子放出材４５が配置される。図示の
光電子放出材４５は，上記のように石英ガラスで構成さ
れた紫外放出面４３に厚さ５ｎｍのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕ
ｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）薄膜と厚さ１５ｎｍの金薄膜
を重層被覆した構造になっている。かくして，紫外線放
射ランプ４２から紫外線が光電子放出材４５に照射され
て，光電子放出材４５を構成している金属中の自由電子
にエネルギーが与えられ，光電子４６が給気ダクト４０
の内部に放出される。なお，紫外線照射ランプ４２の表
面は厚さ１５ｎｍの金薄膜によっていわば金メッキされ
た状態となっているため，オゾン酸化による劣化は生じ
ない。

【００５７】また，紫外放射ランプ４２の背部（給気流
の上流側）には入り口４７から供給された清浄空気を溜
めるチャンバー４８があり，このチャンバー４８に形成
されたノズル４９，５０，５１から紫外放射ランプ４２
の表面に清浄空気が吹き付けられる。先に説明したもの
と同様に，ノズル４９，５０，５１は紫外放射ランプ４
２の全長にわたって設けられ，チャンバー４８に圧入さ
れてノズル４９，５０，５１から吹き付けられた清浄空
気は紫外放射ランプ４２の表面を包み込むように流れ，
ランプ表面に給気中の塵や油煙などが付着するのを防止
する。

【００５８】かくして，光電子放出材４５から給気ダク
ト４０内に放出された光電子４６は，給気ダクト４０内
を流れる気体中に浮遊状態で存在する微生物等５２に付
着し，微生物等５２を負に帯電させる。なお，ノズル４
９，５０，５１から吹き付けられた清浄空気を利用し
て，光電子放出材４５の表面に気体中の塵や油煙などの
汚れが付着するのも防止できる。また，この清浄空気流
を利用して，光電子放出材４５の表面から発生した光電
子４６をダクト内を流れる給気中に効果的に送り出すこ
とができる。

【００５９】一方，給気ダクト４０の内部において，光
電子放出材４５のまわりには，負電極５５が設置され，
この負電極５５のまわりには更に正電極５６が設置され
る。これら負電極５５と正電極５６は，給気ダクト４０
内において給気流が良好に流通されるように，何れも金
網などの通気性のある材料で構成される。そして，正電
極５６には電池５７の正の直流電圧が印加され，また，
負電極５５には電池５７の負の直流電圧が印加される。
これにより，給気ダクト４０の内部において正電極５６
から負電極５５に向かう電界が形成され，上述の光電子
４６の付着により負に帯電させられた微生物等５２が正
電極５６に吸着捕集される。

【００６０】こうして微生物等５２を正電極５６に吸着
捕集した状態において，紫外線放射ランプ４２から放射
された紫外線が，給気ダクト４０の内部においてむらな
く照射される。このように捕集状態において微生物等５
２に長時間にわたって紫外線が照射され，殺菌が行なわ
れる。

【００６１】また，波長が１８５ｎｍ近傍の紫外線が給
気中に放射されたことによってオゾンが発生し，正電極
５６に吸着捕集された微生物等５２はそのオゾンに曝さ
れ続ける。これにより，微生物等５２を完全に死滅さ
せ，殺菌がより確実となる。

【００６２】但し，本実施例のようにオゾンを発生させ
た場合には，表８の式（３）,（４）の反応で分解でき
なかったオゾンが，そのまま給気ダクト４０を通過して
空調空間に供給されてしまう恐れがある。オゾンは微生
物の殺菌や有機物の分解には有効であるが，人間の健康
には有害である。従って，給気中のオゾンの濃度が０.
０１ｐｐｍを超えてしまうことのないように配慮する必
要がある。

【００６３】そこで，本実施例のように給気中に波長が
１８５ｎｍ近傍の紫外線を放射してオゾンを発生させる
ような場合には，給気ダクト４０内部において流路の下
流側にオゾン分解器（図示せず）を設けると良い。オゾ
ン分解器には，触媒型と紫外線放射ランプ型がある。な
お，触媒型は通気抵抗がかなり大きいのに比べて，紫外
放射ランプ型は通気抵抗がほとんどない点で，移動する
気体を対象としている本発明に適している。

【００６４】紫外放射ランプ型は，波長が２５４ｎｍ近
傍の紫外線は含むが，波長が１８５ｎｍ近傍の紫外線は
含まない紫外線を照射する紫外照射ランプを備えたオゾ
ン分解器である。表８の式（１）（２）に示したよう
に，波長が１８５ｎｍ近傍の紫外線は給気中の酸素分子
を分解させてオゾンを発生させるが，式（３）に示した
ように，波長が２５４ｎｍ近傍の紫外線は逆にオゾンを
分解させる作用がある。従って，殺菌処理後の給気に対
し，波長が２５４ｎｍ近傍の紫外線は含むが波長が１８
５ｎｍ近傍の紫外線は含まない紫外線を照射すれば，式
（３）に示した作用によって残存オゾンを完全に分解で
きる。

【００６５】なお，近年の事務オフィスで使用される複
写機やレーザプリンタには，稼働時に発生するオゾンを
分解する触媒型のオゾン分解器が内蔵されている。本発
明において，そのようなオゾン分解器を利用することも
できる。

【００６６】次に，紫外放射ランプよりも流路の下流に
除塵用フィルタを配設した殺菌装置の実施例を説明す
る。図１０に示されるように，給気ダクト６０の下面６
１に紫外放射ランプ６２が立設される。この紫外放射ラ
ンプ６２は低圧水銀放電ランプであり，波長が２５４ｎ
ｍ近傍の紫外線（殺菌線）を主に照射する。また，給気
ダクト６０の内部には，紫外放射ランプ６２よりも流路
の下流側であって，かつ，紫外放射ランプ６２からの紫
外線が照射される位置に除塵用フィルタ６３が配設され
る。従って，この実施例の殺菌装置によれば，給気中に
存在していた微生物等が除塵用フィルタ６３の前面（上
流側の面）に捕集され，その捕集された微生物等に長時
間にわたって紫外放射ランプ６２からの紫外線が照射さ
れて，確実な殺菌が行われることとなる。

【００６７】図示のように除塵用フィルタ６３を給気ダ
クト６０内に設置した場合，フィルタ前面に大部分の微
生物等や塵埃などが捕集される。このようにフィルタ前
面にダスト層が形成されると，温湿度条件によってはダ
スト層内の環境が微生物の生存にとって極めて良いもの
となってしまう。本実施例のように，紫外放射ランプ６
２よりも流路の下流側であって，かつ，紫外放射ランプ
６２からの紫外線が照射される位置に除塵用フィルタ６
３を配設して，紫外放射ランプ６２から除塵用フィルタ
６３の前面に紫外線を照射できるように構成すれば，フ
ィルタ前面に捕集された微生物等を完全に死滅せしめる
ことができ，除塵用フィルタ６３の内部にビールスや細
菌などが繁殖する心配はない。

【００６８】また，以上のように給気ダクト６０内に除
塵用フィルタ６３を配設した殺菌装置において，先に図
９で説明したものと同様に，紫外放射ランプ６２の紫外
放出面を石英ガラスで構成しても良い。これにより，給
気ダクト６０の内部において波長が２５４ｎｍ近傍の紫
外線（殺菌線）を照射すると同時に，波長が１８５ｎｍ
近傍の紫外線を給気中に放射してオゾンを発生させるこ
とができ，除塵用フィルタ６３に捕集された微生物等が
そのオゾンに曝されることとなって，より確実な殺菌が
行われるようになる。

【００６９】但し，オゾンを発生させる場合には，空調
空間内に人体に有害なオゾンが供給されることがないよ
うに配慮しなければならない。そこで，給気ダクト６０
の内部にオゾン分解器（図示せず）を設ける必要があ
る。オゾン分解器は，触媒型と紫外放射ランプ型の何れ
でも良く，また，近年の事務オフィスで使用される複写
機やレーザプリンタに内蔵された触媒型のオゾン分解器
のようなものも利用できる。

【００７０】また，給気ダクト６０の内部において除塵
用フィルタ６３よりも下流側にオゾン分解器を設けるこ
とが望ましい。かかる順に配置することによって，除塵
用フィルタ６３で除去されてフィルタ内でなおも生存し
続けようとする微生物を，オゾン混じりの給気に曝し続
けることで死滅させることができ，より高い殺菌効果が
期待できるからである。従って，給気中のオゾンは除塵
用フィルタ６３の通過後に分解するほうが良い。

【００７１】しかして本発明の一例について説明した
が，本発明は以上に説明した実施例に限定されないこと
はもちろんであり，適宜変形実施することが可能であ
る。例えば，図１１，図１２に示すように，給気ダクト
７０の中に多数の紫外放射ランプ７１を配設した構成と
することもできる。なお，この場合，ダクト中央に位置
する紫外放射ランプ７１は天井吊り下げ型器具７２で固
定し，側方に位置する紫外放射ランプ７１は壁付け型器
具７３で固定すると良い。このように多数の紫外放射ラ
ンプ７１を配設することによって，図１２の配光曲線７
４に示されるように，給気ダクト７０の断面全体に紫外
線を均等に行き渡らせることができ，漏れのない完全な
殺菌ができるようになる。

【００７２】また，光電子放出材を紫外放射ランプの周
囲（図２），及び紫外放射ランプの表面（図９）に配置
した実施例について説明したが，その他，光電子放出材
を給気ダクトの内壁面に配置しても良い。

【００７３】また，オゾンを発生させないで殺菌を行う
場合には，紫外放射ランプのランプ面の透過特性を調整
し，２００ｎｍ以下の紫外線をランプ面で吸収して外に
照射しないように構成すれば良い。

【００７４】また，微生物に光電子を付着させて電気的
に捕集するようにした殺菌装置において，給気ダクト内
の下流側に更に除塵用フィルタを配設して，正電極に捕
集できなかった微生物を下流側の除塵用フィルタで完全
に除去する構成を採ることも考えられる。この場合，除
塵用フィルタの前面（上流側面）に紫外放射ランプから
紫外線が照射されるようにすれば，除塵用フィルタで捕
捉した微生物を完全に死滅せしめることが可能となる。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば，空調設備の給気ダクト
内の空気のように移動する気体中に存在する微生物等を
確実に殺菌できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例にかかる殺菌装置を備えた給気ダ
クトの斜視図

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面矢視拡大図

【図３】紫外放射ランプの正面図

【図４】Ｌ字型のチャンバーの内側三箇所にノズルを形
成した実施例を示す紫外放射ランプの正面図

【図５】図４におけるＢ−Ｂ断面矢視拡大図

【図６】環状のノズルを形成した実施例を示す紫外放射
ランプの側面図

【図７】環状のノズルを形成した実施例を示す紫外放射
ランプの正面図

【図８】本発明実施例にかかる殺菌装置を備えた給気ダ
クトの斜視図

【図９】図８におけるＤ−Ｄ断面矢視拡大図

【図１０】紫外放射ランプよりも流路の下流に除塵用フ
ィルタを配設した殺菌装置を備えた給気ダクトの斜視図

【図１１】多数の紫外放射ランプを配設した実施例を示
す給気ダクトの斜視図

【図１２】図１１におけるＥ−Ｅ断面矢視拡大図

【図１３】紫外線の波長と作用の関係を示すグラフ図

【図１４】ホルダ型の殺菌ランプの斜視図

【図１５】壁付け型の殺菌ランプの斜視図

【図１６】吊り下げ型の殺菌ランプの斜視図

【図１７】殺菌ランプの形状の説明図

【符号の説明】

１，４０，６０ 給気ダクト ３，４２，６２ 紫外放射ランプ ３０，４５ 光電子放出材 ３１，４６ 光電子 ３２，５２ 微生物等 ３５，５６ 正電極 ６３ 除塵用フィルタ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動する気体中に存在する微生物等に光
   電子を付着させることにより該微生物等を負に帯電さ
   せ，その負に帯電した微生物等を正電極に電気引力で吸
   着させて捕集し，該捕集した微生物等に紫外線を照射す
   ることにより殺菌を行うことを特徴とする移動する気体
   中に存在する微生物等の殺菌方法。
2. 【請求項２】 移動する気体中に紫外線ランプと光電子
   放出材と正電極を配置して，光電子放出材と正電極に紫
   外線ランプから紫外線を照射することにより，光電子放
   出材から放出させた光電子を気体中に存在する微生物等
   に付着させて該微生物等を負に帯電させ，その負に帯電
   した微生物等を正電極に電気引力で吸着させて捕集し，
   該捕集した微生物等を正電極に照射した紫外線で殺菌す
   ることを特徴とする，移動する気体中に存在する微生物
   等の殺菌方法。
3. 【請求項３】 気体が移動する流路中に紫外線ランプと
   光電子放出材を配置すると共に，流路の内壁面を正電極
   に形成して，紫外線ランプから光電子放出材と正電極に
   紫外線を照射することにより，光電子放出材から放出さ
   せた光電子を流路内を流れる気体中に存在する微生物等
   に付着させて該微生物等を負に帯電させ，その負に帯電
   した微生物等を流路の内壁面に電気引力で吸着させて捕
   集し，該捕集した微生物等を流路の内壁面に照射した紫
   外線で殺菌することを特徴とする，移動する気体中に存
   在する微生物等の殺菌方法。
4. 【請求項４】 紫外放射ランプの表面に清浄空気を吹き
   付け，この清浄空気流を利用して光電子放出材から発生
   した光電子を給気中に向かって送り出すことを特徴とす
   る，請求項１，２又は３のいずれかの気体中に存在する
   微生物等の殺菌方法。
5. 【請求項５】 波長が２００ｎｍ以下の紫外線を気体中
   に照射してオゾンを発生させ，上記捕集された微生物等
   がそのオゾンによっても殺菌されるように構成したこと
   を特徴とする，請求項１，２，３又は４のいずれかの気
   体中に存在する微生物等の殺菌方法。