JP7112169B1 - 除菌・ウイルス不活化装置、これを搭載した空気調和機および除菌・ウイルス不活化方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下の実施の形態1では、一例として、事務所やオフィスなどでの空間で使用される除菌・ウイルス不活化装置1を説明する。
感知部30は、対象空間S内への動体の入室および対象空間Sからの動体の退室(以下、入室/退室と記載する。)を感知する部分である。感知部30は、たとえば赤外線センサーで構成されている。感知部30は、筐体1a内に設けられている後述の通信部42と通信可能であり、動体の検知結果を通信部42に送信できるようになっている。この通信には、無線LAN、ブルートゥース(登録商標)またはZigBee(登録商標)などの無線通信が用いられる。なお、感知部30には、対象空間S内に装備されている既設のものを利用してもよい。
軌跡検知部31は、動体が接触した部分の移動軌跡の検知を行う。軌跡検知部31は、グリル体4の下端中央部に配置されている。軌跡検知対象となる動体は、人だけでなく、犬または猫などのペットを含む生体移動体に加え、移動掃除機などの移動機器などあらゆる動体を対象としている。以下の説明では、特に説明が無い限り、動体は人であるものとする。軌跡検知部31の構成および動作の詳細については改めて説明する。
物質発生部32は、人が保有する病原性微生物を含む微生物を殺菌または不活化できるイオン、オゾンガス、二酸化塩素または次亜塩素酸水などの特定物質を発生させる。物質発生部32は、風路形成部材27の内壁に取り付けられている。実施の形態1では、物質発生部32はイオンを発生する放電機構を備える。放電機構は、第1ケース2内の通風路24に面するように配置されている。放電機構は、放電部と、放電部を覆う電極カバーと、がケース内に配置されてユニット化された構成を有する。さらに、放電機構は、高電圧発生回路などを搭載した制御回路基板を内蔵する。制御回路基板には、外部から電力を供給するコネクタが設けられている。
輸送部33は、直進性および指向性の高い空気流を発生させる。輸送部33は、空気流を発生させる送風装置37と、空気流に直進性および指向性を与えるグリル4aと、グリル4aで直進性および指向性の与えられた空気流が後述の移動軌跡に向かって輸送されるように第1ケース2を駆動する駆動装置39と、を備えている。
送風装置37は、送風用のファンと、ファンを駆動するモーターとを備える。ファンは、通風路24の出口側に配置され、通風路24の中心軸上に位置するように第1ケース2の内壁に支持されている。ファンには、大風量の空気流を発生させるため、軸流式のプロペラファンが採用されている。また、ファン用のモーターには、ACコンデンサモーターが採用されている。送風装置37においてファンが駆動されると、第1ケース2の周囲の空気が吸気口23aから半径方向に第1ケース2内に吸い込まれて通風路24の入口に流入する。通風路24の入口に流入した空気流は、半径方向の流れから軸方向の流れに向きを変える。そして、通風路24を軸方向に流れた空気は、通風路24の出口からグリル4aを介して筐体1a外に吹出される。
図4は、実施の形態1に係る除菌・ウイルス不活化装置1のグリル体4を示す斜視図である。グリル体4は、送風口5を有し、送風口5にグリル4aが設けられている。グリル4aは、渦巻状の複数のフィン6を有する。グリル4aは、複数のフィン6の渦巻きの中心部Oに近い内端部6aが、送風口5に連続するフィン6の外端部6bより送風方向に突出している構造を備える。換言すると、グリル4aは、フィン6の外端部6bに比べてフィン6の内端部6aが送風方向に突出している。内端部6aとは、渦巻きの中心部Oに近い内端側であり、内端近くを含む。外端部6bとは、送風口5に連続する外端側の部分である。
図1および図2の説明に戻る。駆動装置39は、グリル4aから吹き出される空気流が軌跡検知部31で検知された移動軌跡に向かうように、第1ケース2を駆動してグリル4aの向きを変更し、空気流の送風方向を制御する。駆動装置39が第1ケース2を駆動することで、蛇腹状に構成された第2ケース3が変形して送風方向が変化する。駆動装置39は、直交する2軸に対して駆動することができるモーター(図示は省略)を備えている。モーターは、一般的なサーボモーター、あるいは、ステッピングモーターである。これらのモーターは、第1ケース2を支持する軸の角度を制御し、また、第1ケース2を支持する軸を特定の位置で停止することができる。このため、駆動装置39は、送風口5に設けられたグリル4aを、移動軌跡に向けて正確に停止させることができる。
物質計測部34は、空気中の放電生成物を計測するイオンセンサーを備える。イオンセンサーは、通風路24における空気の流れ方向において物質発生部32の下流側に配置されている。イオンセンサーには、空気中のプラスイオンまたはマイナスイオンを計測する同軸二重円筒式のセンサーが採用されている。これにより、イオンセンサーは、プラスイオンとマイナスイオンとを同時に計測できるとともに、10万~300万(ions/cm3)といった広い濃度範囲で、精度高く計測することができる。物質計測部34の計測結果は、後述の制御装置40に出力される。なお、物質計測部34は、物質発生部32で発生する特定物質がオゾンである場合は、空気中のオゾンを計測するオゾンガスセンサーで構成される。
表示部36は、情報を発信するための電子部品として、グリル体4の外壁面に取り付けられている。表示部36は、各種の情報を報知する発光ダイオード(LED)などで構成されている。表示部36は、発光ダイオードの点灯状態によって除菌・ウイルス不活化装置1の動作状態を表示する。表示部36は、発光ダイオードの発光色と、点滅または点灯といった点灯形式とを適宜組み合わせて点灯状態を変えることができる。表示部36は、発光ダイオードの点灯状態を変えることで、人を軌跡検知中であること表示したり、異常を報知したりできる。
メイン基板35には、除菌・ウイルス不活化装置1の全体を制御する制御装置40(後述の図5参照)と、各部に電源を供給する電源装置などとが搭載されている。メイン基板35は、第1ケース2の風路形成部材27の側壁に固定されている。制御装置40は、マイクロプロセッサユニットなどにより構成され、CPU、RAMおよびROMなどを備えており、ROMには制御プログラムなどが記憶されている。
制御装置40には、軌跡検知部31、物質発生部32、送風装置37、駆動装置39、物質計測部34、モード切替スイッチ41および表示部36がリード線により電気的に接続されている。また、制御装置40には、通信部42がリード線により電気的に接続されている。通信部42は、無線LAN、ブルートゥース(登録商標)またはZigBee(登録商標)などの無線通信を行う機能を有し、感知部30と無線通信を行う。
撮影部31aは、対象空間S内を撮影する。撮影部31aは、撮像素子と、レンズ部と、レンズホルダと、カバープレートと、を備える。撮像素子は、画像データを取得できるCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサーまたはCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサーなどの固体撮像素子を備える。レンズ部は、撮像素子の前方に設けられている。レンズ部は、光を集光するレンズと、撮像素子とレンズとの距離を相対的に変位させる調整部とを備える。調整部は、レンズを保持する永久磁石と、永久磁石を可動させる電磁コイルとを備える。
画像処理部31bは、演算制御部と、第1記憶部と、第2記憶部と、を備えている。演算制御部は、撮影部31aが撮像して生成した画像データを演算処理する。演算制御部は、FPGA(Field Programmable Gate Array)と、DSP(Digital Signal Processor)と、を用いて構成される。演算制御部は、DSPの代わりに、高度イメージプロセッサなどのデジタル画像処理を高速に処理することが可能な半導体素子を用いてもよい。
次に、除菌・ウイルス不活化装置1による対象空間S内の什器91に対する効率的な細菌の除菌またはウイルスの不活化について説明する。
イオン濃度が103(ions/cm3)以上になると除菌・不活化効果が現れ、これ以上にイオン濃度が高くなるに連れ、除菌・不活化効果がより向上する。このため、物質発生部32は、イオン濃度が103(ions/cm3)以上のイオンを発生させるようにしている。
除菌・ウイルス不活化装置1は、軌跡検知運転と除菌・不活化運転とを行う。以下、まずは軌跡検知運転について説明し、続いて除菌・不活化運転について説明する。
軌跡検知運転は、対象空間S内に人が存在する場合に行われる運転であり、人が接触した部分の移動軌跡を検知する運転である。
軌跡検知運転では、感知部30が、対象空間S内の人50の入室/退室を感知する。軌跡検知運転では、除菌・ウイルス不活化装置1は、対象空間S内への人50の入室を感知部30で感知すると、人50人が接触した部分の移動軌跡の検知を開始する。除菌・ウイルス不活化装置1は、対象空間S内からの人50の退室を感知部30で感知するまで人50が接触した部分の移動軌跡の検知を続ける。図7において、点線矢印は人50の移動軌跡51であって、人50が什器91に接触した接触箇所を示している。
除菌・不活化運転は、接触感染リスクの低減を目的として、対象空間S内の細菌の除菌またはウイルスの不活化を行う運転である。
図9は、実施の形態1に係る除菌・ウイルス不活化装置1の制御フローチャートを示す図である。以下、図9の制御フローチャートを参照して、軌跡検知工程と除菌・不活化工程とを有し、対象空間S内の細菌の除菌またはウイルスの不活化を行うフローを説明する。
以上説明したように、実施の形態1の除菌・ウイルス不活化装置1は、対象空間S内における動体が接触した部分の移動軌跡を検知する軌跡検知部31と、除菌処理または不活化処理を行う特定物質を発生する物質発生部32と、空気流を発生させ、物質発生部が発生した特定物質を移動軌跡に輸送する輸送部33と、を備える。
除菌・不活化運転を開始するので、対象空間Sに動体がいない間に、集中的に除菌またはウイルスの不活化を行える。また、見方を変えれば、除菌・ウイルス不活化装置1は、動体が対象空間S内にいる間は除菌・不活化運転を行わないので、対象空間Sの動体の快適さを保ちながら効果的に除菌・不活化運転を行える。
なお、本開示の除菌・ウイルス不活化装置1は、上記にて説明した制御および構成に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲でたとえば以下のように変形して実施できる。
図10は、実施の形態1に係る除菌・ウイルス不活化装置1の制御の変形例の説明図である。
対象空間S内において、人50は様々な動きをするため、複数の移動軌跡51が重なる部分が存在する。このような複数の移動軌跡51が重なる軌跡重複部52は、人50が繰り返し接触した場所であり、他の場所よりも多くの除菌またはウイルスが存在する可能性がある。そのため、除菌・ウイルス不活化装置1は、軌跡重複部52に存在する除菌またはウイルスに対する除菌・不活化効果を高める運転を行うようにしてもよい。
実施の形態1では、一例として、輸送部33にプロペラファンを採用したが、シロッコファンを採用してもよい。シロッコファンは静圧で大風量を送風できるため、効果的に細菌の除菌またはウイルスの不活化を行える。
実施の形態2は、軌跡検知部31の構成が実施の形態1と異なる。その他の構成については実施の形態1と同一または同等である。以下、実施の形態2が実施の形態1と異なる構成を中心に説明するものとし、実施の形態2で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
続いて、実施の形態2の変形例を説明する。以下、変形例が上記内容と相違する部分を中心に説明するものとし、ここで説明されていない内容は、上記説明と同様である。
実施の形態3は、実施の形態1または実施の形態2の除菌・ウイルス不活化装置1を備えた空気調和機60に関する。以下、実施の形態3が実施の形態1または実施の形態2と異なる構成および処理を中心に説明するものとし、本実施の形態2で説明されていない構成および処理は実施の形態1または実施の形態2と同様である。
空気調和機60は、什器91に向けて空気流を輸送できる位置に設置されている。空気調和機60は、実際には什器91よりも先に部屋に据付けられていることが多いため、空気調和機60からの空気流が届く位置に什器91を設置することになる。または、空気調和機60の据付段階で、対象空間S内の什器91の設置レイアウトに応じて据付けるようにしてもよい。いずれにしろ、空気調和機60は、空気調和機60からの空気流の送風範囲内に人が接触した移動軌跡部分が位置するようにして設置される。
この変形例では、図16に示すように、各辺の吹出し口65a~65dのそれぞれが複数に分割されている。そして、図17には詳細図示していないが、各分割吹出し口65aa~65daに個別に風向板66が設置され、各分割吹出し口65aa~65daから独立して、上下および左右に風向を制御できるようになっている。また、物質発生部32は、各分割吹出し口65aa~65daのそれぞれに対応して設置されていてもよいし、空気調和機60に一つだけ設置され、各分割吹出し口65aa~65daで分割された空気流に特定物質を供給してもよい。
この変形例では、図19に示すように、筐体61の側面に吹出し口65(65a~65d)が設けられている。そして、図20には詳細図示していないが、各吹出し口65に個別に風向板66が設置され、各吹出し口65から独立して、上下および左右に風向を制御できるようになっている。また、物質発生部32は、各吹出し口65のそれぞれに対応して設置されていてもよいし、空気調和機60に一つだけ設置され、各吹出し口65で分割された空気流に特定物質を供給してもよい。
Claims (16)
- 動体が出入りする対象空間内の除菌処理または不活化処理を行う除菌・ウイルス不活化装置において、
前記対象空間内に配置された什器に対する前記動体の接触部分の移動軌跡を検知する軌跡検知部と、
前記除菌処理または不活化処理を行う特定物質を発生する物質発生部と、
空気流を発生させ、前記物質発生部が発生した前記特定物質を前記移動軌跡に輸送する輸送部と、
を備える
除菌・ウイルス不活化装置。 - 前記軌跡検知部は、前記移動軌跡を背景データからの差分処理により検知する請求項1記載の除菌・ウイルス不活化装置。
- 前記輸送部は、空気流を発生させる送風装置と、前記送風装置の下流に配置され、前記送風装置からの前記空気流に直進性および指向性を与えるグリルと、前記グリルの向きを変更して前記空気流の送風方向を制御する駆動装置とを備え、
前記輸送部は、前記駆動装置により前記グリルの向きを変更して前記移動軌跡をなぞるように前記空気流を輸送する請求項1または請求項2記載の除菌・ウイルス不活化装置。 - 前記対象空間内からの前記動体の退室を感知する感知部をさらに備え、
前記輸送部は、前記対象空間内の前記動体が退室を行ったことを前記感知部が感知した場合に、前記物質発生部が発生した前記特定物質を前記移動軌跡に輸送する請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の除菌・ウイルス不活化装置。 - 前記輸送部は、前記対象空間内の前記動体が退室を行ったことを前記感知部が感知した場合、予め設定された一定時間経過後に、前記物質発生部が発生した前記特定物質を前記移動軌跡に輸送する請求項4記載の除菌・ウイルス不活化装置。
- 前記軌跡検知部は、熱源から発せられる赤外線を検知する赤外線検知部を有し、前記赤外線検知部の検知結果に基づいて前記対象空間内の前記動体の前記移動軌跡を検知する請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の除菌・ウイルス不活化装置。
- 前記物質発生部および前記輸送部の一方または両方は、複数の前記移動軌跡が重なる軌跡重複部以外の非軌跡重複部よりも前記軌跡重複部の除菌・不活化効果が高まるように運転する請求項1~請求項6のいずれか一項に記載の除菌・ウイルス不活化装置。
- 前記物質発生部および前記輸送部の一方または両方は、前記赤外線検知部の検知結果に基づいて前記動体の温度を分類した複数の温度帯のうち、前記温度帯が高い前記動体の前記移動軌跡ほど、除菌・不活化効果が高まるように運転する請求項6または請求項6に従属する請求項7記載の除菌・ウイルス不活化装置。
- 前記輸送部は、複数の前記移動軌跡に順次、前記特定物質を含む前記空気流の輸送を行っており、前記温度帯が高い前記動体の前記移動軌跡から前記温度帯が低い前記動体の前記移動軌跡の順に、前記空気流の輸送を行う請求項8記載の除菌・ウイルス不活化装置。
- 前記物質発生部および前記輸送部の一方または両方は、前記除菌・不活化効果を高める運転として、前記輸送部からの送風量を増加させる、発生させる前記特定物質の量を増加させる、前記特定物質の輸送時間を長くする、の一部または全部を行う請求項7~請求項9のいずれか一項に記載の除菌・ウイルス不活化装置。
- 前記輸送部は、快適性の確保に必要な設定風量以上の風量の前記空気流が得られるように運転する請求項1~請求項10のいずれか一項に記載の除菌・ウイルス不活化装置。
- 前記物質発生部は、前記特定物質が相対的に残留性が低い物質の場合、前記対象空間内における前記特定物質の濃度が、除菌またはウイルスの効率的な不活化に有効な濃度となるように前記特定物質を発生させる請求項1~請求項11のいずれか一項に記載の除菌・ウイルス不活化装置。
- 前記物質発生部は、前記特定物質が相対的に残留性が高い物質の場合、前記対象空間内における前記特定物質の濃度が予め設定した設定濃度を超えない範囲で前記特定物質を発生させる請求項1~請求項11のいずれか一項に記載の除菌・ウイルス不活化装置。
- 請求項1~請求項13のいずれか一項に記載の除菌・ウイルス不活化装置と、
内部を流れる冷媒と空気とを熱交換する熱交換器と、
を備え、
前記熱交換器を通過して温調された空気流であって、前記特定物質を含む空気流を前記移動軌跡に輸送する空気調和機。 - 動体が出入りする対象空間内の除菌処理または不活化処理を行う除菌・ウイルス不活化方法において、
前記対象空間内に配置された什器に対する前記動体の接触部分の移動軌跡を検知する軌跡検知工程と、
輸送部から空気流を発生させ、物質発生部から発生した特定物質を前記移動軌跡に輸送する除菌・不活化工程と、
を備える除菌・ウイルス不活化方法。 - 前記対象空間内への前記動体の入室を感知すると、前記軌跡検知工程を開始し、前記動体の退室を感知すると、前記軌跡検知工程を終了し、
前記除菌・不活化工程は、前記動体の退室を感知すると開始する請求項15記載の除菌・ウイルス不活化方法。
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