JP7312019B2

JP7312019B2 - 流体処理装置

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Publication number: JP7312019B2
Application number: JP2019098517A
Authority: JP
Inventors: 鉄美越智
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2023-07-20
Anticipated expiration: 2039-05-27
Also published as: JP2020192009A

Description

本発明は、流体に紫外光を照射して処理する技術に関する。

フィルタを用いて空気中に含まれるゴミを除去する空気清浄機が知られている。フィルタに紫外光を照射することで、フィルタに付着する細菌やウイルスを不活化し、清浄機能を高める技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８－１４３６６０号公報

流体の浄化処理の分野において、フィルタに付着する細菌やウイルスをより効率的に不活化できることが好ましい。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、浄化効率を高めた流体処理装置を提供することにある。

本発明のある態様の流体処理装置は、処理対象となる流体の流れ方向に凹となる谷間が形成されるように折り曲げられたフィルタと、フィルタの谷間に向けて紫外光を出射する光出射面を有し、光出射面の少なくとも一部が谷間に位置するように配置される光照射装置と、を備える。

この態様によると、谷間が形成されるようにフィルタを折り曲げることにより、フィルタの比表面積を大きくして浄化性能を高めることができる。また、紫外光が出射される光出射面の少なくとも一部がフィルタの谷間に位置するように配置することで、フィルタの谷間に光出射面を近接させることができる。これにより、フィルタの谷間に付着する細菌やウイルスに強度のより高い紫外光を照射することができ、細菌やウイルスの不活化効率を高めることができる。

光出射面は、流れ方向と直交する方向にフィルタと重なる位置に配置されてもよい。

光出射面は、流れ方向に凸となる形状を有してもよい。

光照射装置は、光出射面の裏側において流れ方向とは逆向きに凸となる突起部をさらに有してもよい。

フィルタの谷間は、流れ方向と直交する第１方向に延在し、光出射面は、谷間に沿って第１方向に延在してもよい。

光照射装置は、光出射面に沿って第１方向に延在する導光部と、導光部の第１方向の両端の少なくとも一方に設けられ、導光部の内部に向けて紫外光を出射する半導体発光素子とを含んでもよい。導光部の内部を透過する紫外光が光出射面からフィルタの谷間に向けて出射されるよう構成されてもよい。

フィルタは、流れ方向および第１方向の双方に直交する第２方向に並ぶ複数の谷間が形成されるように折り曲げられてもよい。光照射装置は、複数の谷間のそれぞれに向けて紫外光を出射する複数の光出射面を有し、各光出射面の少なくとも一部が対応する谷間に位置するように配置されてもよい。

光照射装置は、フィルタに向けて波長２８０ｎｍ以下の第１紫外光を照射する第１光照射装置であってもよい。フィルタを挟んで第１光照射装置の反対側からフィルタに向けて波長３２０ｎｍ以上の第２紫外光を照射する第２光照射装置をさらに備えてもよい。フィルタは、第２紫外光により活性化される光触媒を含んでもよい。

本発明によれば、浄化効率を高めた流体処理装置を提供できる。

実施の形態に係る流体処理装置の構成を概略的に示す断面図である。メインフィルタユニットの構成を概略的に示す平面図である。第１光照射装置の構成を概略的に示す平面図である。第１光照射装置の構成を概略的に示す平面図である。第１光照射装置の構成を概略的に示す断面図である。第２光照射装置の構成を概略的に示す平面図である。流体処理装置の動作を模式的に示す図である。別の実施の形態に係る流体処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図１は、実施の形態に係る流体処理装置１０の構成を概略的に示す断面図である。流体処理装置１０は、筐体１１と、メインフィルタユニット１２と、第１光照射装置１３と、第２光照射装置１４と、プレフィルタユニット１５と、送風ファン１６とを備える。流体処理装置１０は、筐体１１の内部空間を通過する流体（例えば空気）に含まれるゴミを後述するプレフィルタ５２およびメインフィルタ２２を用いて除去する。流体処理装置１０は、メインフィルタ２２に紫外光を照射することでメインフィルタ２２に付着する細菌やウイルスを不活化し、メインフィルタ２２に付着する有機物を分解する。すなわち、本実施の形態に係る流体処理装置１０は、フィルタと紫外光照射を組み合わせて流体を浄化する。

第１光照射装置１３は、殺菌能力を有する２００ｎｍ～２８０ｎｍの波長範囲の第１紫外光（いわゆるＵＶＣ波）をメインフィルタ２２に照射し、メインフィルタ２２に付着する細菌やウイルスを不活化する。第２光照射装置１４は、酸化チタン（ＴｉＯ_２）などの光触媒材料を活性化させる能力を有する２８０ｎｍ～３８０ｎｍの波長範囲の第２紫外光（ＵＶＡ波またはＵＶＢ波）をメインフィルタ２２に照射する。メインフィルタ２２には光触媒が含まれており、第２紫外光の照射により活性化した光触媒を用いて、メインフィルタ２２に付着する有機物を分解する。

筐体１１は、処理対象となる流体の流れ方向（ｚ方向）に延在する処理流路１１ｃを区画する。処理流路１１ｃの一端には吸入口１１ａが設けられ、処理流路１１ｃの他端には排出口１１ｂが設けられる。筐体１１は、例えば、直方体形状を有し、流れ方向（ｚ方向）に直交する第１方向（ｘ方向）または第２方向（ｙ方向）に向いた四つの側壁を有する。図１には、ｙ方向に向いた二つの側壁１１ｄ，１１ｅが示されている。

筐体１１の材質は特に問わないが、紫外光に対する耐久性の高い材料であることが好ましい。筐体１１は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）といったフッ素樹脂で構成することができる。筐体１１は、処理流路１１ｃを区画する内面のみがフッ素樹脂などの紫外光に対する耐久性の高い材料で構成され、内面以外の部分がフッ素樹脂以外の樹脂材料や金属材料で構成されてもよい。

筐体１１の内部には、吸入口１１ａから排出口１１ｂに向けて順に、プレフィルタユニット１５、第１光照射装置１３、メインフィルタユニット１２、第２光照射装置１４および送風ファン１６が配置されている。

プレフィルタユニット１５は、吸入口１１ａ付近に設けられる。プレフィルタユニット１５は、プレフィルタ枠５０と、プレフィルタ５２とを有する。プレフィルタ枠５０は、矩形状のフレームであり、プレフィルタ５２の外周に取り付けられる。プレフィルタ５２は、メインフィルタ２２よりも目が粗く、例えば、樹脂材料や金属材料の網で構成される。プレフィルタ５２は、プレフィルタ枠５０を介して筐体１１の内側に固定される。プレフィルタユニット１５は、矢印Ｆ１で示されるように吸入口１１ａから筐体１１の内部空間（つまり、処理流路１１ｃ）に流入する空気に含まれるゴミのうち、例えば１０μｍ以上の相対的に大きなゴミを除去する。

メインフィルタユニット１２は、処理流路１１ｃの中央付近に設けられ、第１光照射装置１３と第２光照射装置１４の間に挟み込まれて筐体１１の内側に固定されている。メインフィルタユニット１２は、メインフィルタ枠２０と、メインフィルタ２２とを有する。メインフィルタ枠２０は、矩形状のフレームであり、メインフィルタ２２の外周に取り付けられる。メインフィルタ２２は、プレフィルタ５２よりも目が細かく、例えば、ＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）で構成される。メインフィルタ２２は、プレフィルタユニット１５を通過した空気に含まれるゴミのうち、例えば０．１μｍ以上または１μｍ以上の相対的に小さいゴミを除去する。

メインフィルタ２２は、プリーツ状に折り曲げられ、第１方向（ｘ方向）に折り曲げ線が延在し、複数の山および谷が第２方向（ｙ方向）に交互に並んでいる。メインフィルタ２２は、流体の流入側に向けられる第１フィルタ面２２ａと、流体の流出側に向けられる第２フィルタ面２２ｂとを有する。図示する例において、第１フィルタ面２２ａには四つの第１谷間２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ（総称して第１谷間２３ともいう）が形成され、第２フィルタ面２２ｂには三つの第２谷間２４ａ，２４ｂ，２４ｃ（総称して第２谷間２４ともいう）が形成されている。第１谷間２３は、流体の流れ方向（＋ｚ方向）に凹となるように形成され、第１フィルタ面２２ａから見て谷となり、第２フィルタ面２２ｂから見て山となる。第２谷間２４は、流体の流れ方向と逆向き（－ｚ方向）に凹となるように形成され、第１フィルタ面２２ａから見て山となり、第２フィルタ面２２ｂから見て谷となる。

図２は、メインフィルタユニット１２の構成を概略的に示す平面図であり、第２フィルタ面２２ｂの平面視を示す。図１に示されるメインフィルタユニット１２の断面は、図２のＡ－Ａ線断面に相当する。図示されるように、第２谷間２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、第１方向（ｘ方向）に延在している。同様に、第１谷間２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３（ただし、第２フィルタ面２２ｂを見た場合には山）も第１方向（ｘ方向）に延在している。図示する例において、メインフィルタユニット１２の第１方向（ｘ方向）の寸法と第２方向（ｙ方向）の寸法は同程度であり、例えば、２００ｍｍ～３００ｍ程度である。また、第１谷間２３の第２方向（ｙ方向）の幅ｗ１は、例えば４０ｍｍ～７０ｍｍ程度である。第２谷間２４の第２方向（ｙ方向）の幅も同様であり、例えば４０ｍｍ～７０ｍｍ程度である。

メインフィルタ２２は、酸化チタン（ＴｉＯ_２）などの光触媒を含む。光触媒材料は、メインフィルタ２２の第２フィルタ面２２ｂに担持され、第２光照射装置１４からの第２紫外光により活性化される。

図１に戻り、第１光照射装置１３は、メインフィルタユニット１２よりも流体の流れ方向の上流側に設けられ、例えば、メインフィルタユニット１２に隣接して設けられる。第１光照射装置１３は、メインフィルタ２２の第１フィルタ面２２ａに第１紫外光を照射するよう配置される。第１光照射装置１３は、第１枠体３０と、複数の第１照射ユニット３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ（総称して第１照射ユニット３２ともいう）とを含む。複数の第１照射ユニット３２ａ～３２ｄは、メインフィルタ２２の複数の第１谷間２３ａ～２３ｄに対応する位置に配置され、対応する第１谷間２３ａ～２３ｄに向けて第１紫外光を照射する。図示する例では、四つの第１谷間２３ａ～２３ｄに対応するように、四つの第１照射ユニット３２ａ～３２ｄが配置される。

複数の第１照射ユニット３２ａ～３２ｄは、後述する図３～図５に示されるように、第１方向（ｘ方向）に延在し、その第１方向の両端において第１枠体３０に取り付けられ、第１枠体３０を介して筐体１１の内側に固定される。複数の第１照射ユニット３２ａ～３２ｄは、第２方向（ｙ方向）に間隔を空けて並べられており、隣合う第１照射ユニット３２の間にはメインフィルタ２２に向かう流体の通り道が設けられる。したがって、第１照射ユニット３２の第２方向（ｙ方向）の幅ｗ２（図３参照）は、第１谷間２３の第２方向（ｙ方向）の幅ｗ１よりも小さい。第１照射ユニット３２の第２方向の幅ｗ２は、例えば第１谷間２３の第２方向の幅ｗ１の３０％～７０％程度であり、例えば半分程度である。第１照射ユニット３２の第２方向の幅ｗ２は、例えば２０ｍｍ～５０ｍｍ程度である。

第１照射ユニット３２は、第１光出射面３６、第１導光部３７、第１反射部３８および第１突起部３９を有する。第１光出射面３６は、第１方向（ｘ方向）に延在する第１導光部３７の外表面である。第１光出射面３６は、流体の流れ方向（＋ｚ方向）に凸となる曲面形状を有しており、例えば円筒面として構成される。第１光出射面３６は、対応する第１谷間２３に向けて突出し、第１光出射面３６の少なくとも一部が対応する第１谷間２３に位置する。言いかえれば、第１光出射面３６の少なくとも一部は、メインフィルタ２２と第２方向（ｙ方向）に重なっている。これにより、第１光出射面３６をメインフィルタ２２の第１フィルタ面２２ａに近づけることができ、第１光出射面３６から第１フィルタ面２２ａに照射される第１紫外光の強度をより高めることができる。第１フィルタ面２２ａから第１光出射面３６までの距離は、例えば５ｍｍ～５０ｍｍ程度である。

第１導光部３７は、第１光出射面３６から出射される第１紫外光を透過する。第１導光部３７は、例えば、ＵＶＣ波の透過率が高い石英ガラス（ＳｉＯ_２）などで構成される。第１導光部３７は、円柱を縦に半分に切断したような形状（例えば半円柱形状）を有する。第１反射部３８は、第１導光部３７の内部を透過する第１紫外光を第１光出射面３６に向けて反射する。第１反射部３８は、例えば、ＵＶＣ波の反射率が高いアルミニウム（Ａｌ）の薄膜などで構成される。第１反射部３８は、第１導光部３７に沿って第１方向（ｘ方向）に延在している。

第１突起部３９は、流体の流れ方向とは逆向き（－ｚ方向）に凸となる形状を有し、光出射面３６とは反対方向に突出している。第１突起部３９は、メインフィルタ２２に向かう流体の流れを整えるために設けられ、例えば流れ方向とは逆向き（－ｚ方向）に第２方向（ｙ方向）の幅が小さくなる流線形状となるよう構成される。第１突起部３９は、第１光出射面３６と連続する外表面を有するように構成されることが好ましい。第１突起部３９の外表面は、平坦面で構成されてもよいし、凸曲面で構成されてもよいし、凹曲面で構成されてもよい。第１突起部３９は、第１導光部３７に沿って第１方向（ｘ方向）に延在している。図示する例において、第１突起部３９は、中実部材で構成されているが、第１突起部３９が中空部材で構成されてもよい。第１突起部３９は、流体の流れを整えるための外表面を少なくとも有していればよい。

図３および図４は、第１光照射装置１３の構成を概略的に示す平面図である。特に、図３は、第１光出射面３６を見たときの平面図を示し、図４は、反対側の第１突起部３９を見たときの平面図を示す。図５は、第１光照射装置の構成を概略的に示す断面図である。図１に示される第１光照射装置１３の断面は、図３および図４のＡ－Ａ線断面に相当する。図５に示される第１光照射装置１３の断面は、図３のＢ－Ｂ線断面に相当する。

第１照射ユニット３２は、第１発光ユニット３３ｐ，３３ｑ（総称して第１発光ユニット３３ともいう）をさらに有する。第１発光ユニット３３ｐ，３３ｑは、第１導光部３７の第１方向（ｘ方向）の両端面３７ｐ，３７ｑにそれぞれ設けられる。なお、第１発光ユニット３３は、第１導光部３７の第１方向（ｘ方向）の両端面３７ｐ，３７ｑの一方のみに設けられてもよい。

第１発光ユニット３３は、第１半導体発光素子３４と、第１レンズ３５とを含む。第１半導体発光素子３４は、いわゆるＵＶ－ＬＥＤ（Ultra Violet-Light Emitting Diode）である。第１半導体発光素子３４は、２８０ｎｍ以下の波長のＵＶＣ波を出力するよう構成され、例えば、殺菌効率の高い２４０ｎｍ～２８０ｎｍの第１紫外光を出力する。第１半導体発光素子３４は、例えば、発光層が窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）で構成されるＡｌＧａＮ系ＬＥＤである。第１レンズ３５は、第１半導体発光素子３４から出射される広配光角（例えば１２０°～１５０°）の第１紫外光を平行化し、第１導光部３７の内部で第１紫外光ＵＶ１が第１方向（ｘ方向）に透過するようにする。ここで「平行化」とは、完全な平行光線を生成することに限られず、配光角を狭くした光線を生成することを意味してもよい。平行化された光線は、例えば１０°～３０°の配光角を有してもよい。第１レンズ３５として、例えば全反射（ＴＩＲ；Total Internal Reflection）レンズを用いることができる。

第１導光部３７の内部を第１方向（ｘ方向）に透過する第１紫外光ＵＶ１は、多少の配光角（例えば１０°～３０°）を有するため、第１紫外光ＵＶ１の一部は第１反射部３８に入射して反射される。第１反射部３８にて反射された第１紫外光ＵＶ１は、第１光出射面３６から外部に出射される。このとき、第１導光部３７や第１反射部３８の形状や光学特性を調整することで、第１光出射面３６の全体からほぼ均一な光強度の第１紫外光ＵＶ１を出射させることができる。その結果、第１照射ユニット３２は、第１光出射面３６から第１紫外光ＵＶ１を出射する面発光装置として機能しうる。

第１枠体３０は、各第１照射ユニット３２の第１突起部３９と一体的に形成することができる。例えば、第１枠体３０および第１突起部３９は、樹脂材料や金属材料などにより一体成形される。第１枠体３０および第１突起部３９は、紫外光に対する耐久性の高い材料であることが好ましく、紫外光を透過しにくい材料で構成されることが好ましい。第１発光ユニット３３、第１導光部３７および第１反射部３８は、第１突起部３９に取り付けることができる。なお、第１枠体３０と第１突起部３９が別体として形成されてもよい。この場合、第１枠体３０に第１導光部３７が取り付けられ、第１導光部３７に第１枠体３０、第１反射部３８および第１突起部３９が取り付けられてもよい。

図１に戻り、第２光照射装置１４は、メインフィルタユニット１２よりも流体の流れ方向の下流側に設けられ、例えば、メインフィルタユニット１２に隣接して設けられる。第２光照射装置１４は、メインフィルタ２２の第２フィルタ面２２ｂに第２紫外光を照射するよう配置される。第２光照射装置１４は、第２枠体４０と、複数の第２照射ユニット４２ａ，４２ｂ，４２ｃ（総称して第２照射ユニット４２ともいう）とを含む。複数の第２照射ユニット４２ａ～４２ｃは、メインフィルタ２２の複数の第２谷間２４ａ～２４ｃに対応する位置に配置され、対応する第２谷間２４ａ～２４ｃに向けて第２紫外光を照射する。図示する例では、三つの第２谷間２４ａ～２４ｃに対応するように、三つの第２照射ユニット４２ａ～４２ｃが配置される。

第２照射ユニット４２は、上述の第１照射ユニット３２と同様に構成される。複数の第２照射ユニット４２ａ～４２ｃは、第１方向（ｘ方向）に延在し、その第１方向の両端において第２枠体４０に取り付けられ、第２枠体４０を介して筐体１１の内側に固定される。複数の第２照射ユニット４２ａ～４２ｃは、第２方向（ｙ方向）に間隔を空けて並べられており、隣合う第２照射ユニット４２の間にはメインフィルタ２２から送風ファン１６に向かう流体の通り道が設けられる。第２照射ユニット４２の第２方向の幅は、第１照射ユニット３２の第２方向の幅ｗ２と同程度であり、例えば２０ｍｍ～５０ｍｍ程度である。

第２照射ユニット４２は、第１照射ユニット３２が設けられる位置から第２方向（ｙ方向）にずれるように配置される。いいかえれば、第２照射ユニット４２のそれぞれの第２方向（ｙ方向）の中心位置は、第１照射ユニット３２の第２方向（ｙ方向）のそれぞれの中心位置から第２方向（ｙ方向）にずれており、隣合う第１照射ユニット３２の中間に第２照射ユニット４２が配置される。

第２照射ユニット４２は、第２光出射面４６、第２導光部４７、第２反射部４８および第２突起部４９を有する。第２光出射面４６は、第１方向（ｘ方向）に延在する第２導光部４７の外表面である。第２光出射面４６は、流体の流れ方向と逆向き（－ｚ方向）に凸となる形状を有する。第２光出射面４６は、対応する第２谷間２４に向けて突出し、第２光出射面４６の少なくとも一部が対応する第２谷間２４の内側に位置する。第２光出射面４６の少なくとも一部は、メインフィルタ２２と第２方向（ｙ方向）に重なっている。第２フィルタ面２２ｂから第２光出射面４６までの距離は、例えば５ｍｍ～５０ｍｍ程度である。

第２導光部４７は、第２光出射面４６から出射される第２紫外光を導光する。第２導光部４７は、例えば、ＵＶＡ波またはＵＶＢ波の透過率が高い材料で構成される。第２導光部４７は、第１導光部３７と同様に石英ガラス（ＳｉＯ_２）で構成されてもよいし、ホウ珪酸ガラスなどの一般的なガラス材料で構成されてもよい。第２反射部４８は、第２導光部４７の内部を透過する第２紫外光を第２光出射面４６に向けて反射させる。第２反射部４８は、例えば、ＵＶＡ波またはＵＶＢ波の反射率が高い材料の薄膜で構成される。第２反射部４８は、第１反射部３８と同様にＡｌ膜で構成されてもよいし、他の金属材料で構成されてもよい。

第２突起部４９は、流体の流れ方向（＋ｚ方向）に凸となる形状を有し、第２光出射面４６とは反対方向に突出している。第２突起部４９は、メインフィルタ２２から離れる流体の流れをと整えるために設けられ、例えば流線形状となるように構成される。第２突起部４９は、第２光出射面４６と連続する外表面を有するように構成されることが好ましい。第２突起部４９の外表面は、平坦面で構成されてもよいし、凸曲面で構成されてもよいし、凹曲面で構成されてもよい。第２突起部４９は、第２導光部４７に沿って第１方向（ｘ方向）に延在している。

図６は、第２光照射装置１４の構成を概略的に示す平面図であり、特に、第２光出射面４６を見たときの平面図を示す。図１に示される第２光照射装置１４の断面は、図６のＡ－Ａ線断面に相当する。第２照射ユニット４２は、第２発光ユニット４３ｐ，４３ｑ（総称して第２発光ユニット４３もいう）をさらに有する。第２発光ユニット４３は、第２導光部４７の第１方向（ｘ方向）の両端面４７ｐ，４７ｑのそれぞれに設けられる。なお、第２発光ユニット４３は、第２導光部４７の第１方向（ｘ方向）の両端面４７ｐ，４７ｑの一方のみに設けられてもよい。第２発光ユニット４３は、上述の第１発光ユニット３３と同様に構成され、第２半導体発光素子４４と、第２レンズ４５とを含む。第２半導体発光素子４４は、第１半導体発光素子３４とは発光波長が異なり、２８０ｎｍ以上のＵＶＡ波またはＵＶＢ波を出力するよう構成される。第２半導体発光素子４４は、例えば、酸化チタンの活性化効率の高い２８０ｎｍ～３８０ｎｍ程度の第２紫外光を出力する。第２半導体発光素子４４の一例は、発光層が窒化ガリウム（ＧａＮ）または窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）で構成されるＧａＮ系ＬＥＤであり、３６０ｎｍ付近の紫外光を出力する。第２レンズ４５は、第２半導体発光素子４４から出射される第２紫外光を平行化し、第２導光部４７の内部で第２紫外光ＵＶ２が第１方向（ｘ方向）に透過するようにする。第２導光部４７の内部を透過する第２紫外光は、第２光出射面４６から出射される。第２照射ユニット４２は、第１照射ユニット３２と同様、第２光出射面４６から第２紫外光を出射する面発光装置として機能しうる。

送風ファン１６は、排出口１１ｂ付近に設けられ、処理流路１１ｃの内部で流体が＋ｚ方向に流れるように動作する。処理対象となる流体が空気などの気体ではなく、水などの液体である場合には、送風ファン１６の代わりにポンプを用いてもよい。

図７は、流体処理装置１０の動作を模式的に示す図である。第１光照射装置１３を点灯させると、第１照射ユニット３２からメインフィルタ２２の第１フィルタ面２２ａに向けて第１紫外光が照射される。また、第２光照射装置１４を点灯させると、第２照射ユニット４２からメインフィルタ２２の第２フィルタ面２２ｂに向けて第２紫外光が照射される。送風ファン１６をオンにすると、吸入口１１ａから排出口１１ｂに向けて矢印Ｆで示されるように流体（例えば空気）の流れができる。

吸入口１１ａから流入する流体は、プレフィルタユニット１５を通過し、第１照射ユニット３２の側方を通過してメインフィルタ２２に向かう。メインフィルタ２２の第１フィルタ面２２ａに向かう流体は、凸曲面で構成される第１光出射面３６に沿って第１谷間２３に入り込むように流れる。メインフィルタ２２により除去されるゴミは、第１谷間２３に溜まっていく。第１照射ユニット３２は、第１谷間２３に向けて第１紫外光を照射することにより、第１谷間２３に溜まる細菌やウイルスを不活化する。これにより、メインフィルタ２２を通過する流体から細菌やウイルスを効果的に不活化できる。

第２照射ユニット４２は、メインフィルタ２２の第２フィルタ面２２ｂに第２紫外光を照射し、第２フィルタ面２２ｂに担持される光触媒を活性化する。光触媒の活性化により第２フィルタ面２２ｂにはＯＨラジカルが発生し、メインフィルタ２２を通過する流体に含まれる有機物分子などを分解させる。これにより、メインフィルタ２２を通過する流体から有機物を効果的に除去できる。メインフィルタ２２により浄化された流体は、送風ファン１６を通過して排出口１１ｂから外部に排出される。

本実施の形態によれば、メインフィルタ２２をプリーツ状に折り曲げることにより、平板状にフィルタを構成する場合よりもフィルタとして機能しうる比表面積を大きくできる。また、第１照射ユニット３２がメインフィルタ２２の第１谷間２３に入り込むように配置されるため、細菌やウイルスが溜まりやすい第１谷間２３に向けて高強度の第１紫外光を効率的に照射できる。これにより、細菌やウイルスの不活化能力を高めることができる。

本実施の形態によれば、処理対象となる流体の流入側となる第１フィルタ面２２ａに第１紫外光を照射することで、メインフィルタ２２により付着する細菌やウイルスを効果的に不活化できる。また、処理対象となる流体の流出側となる第２フィルタ面２２ｂに光触媒を設けることで、メインフィルタ２２により除去されずにメインフィルタ２２を通過してしまう有機物分子を第２フィルタ面２２ｂにて効果的に分解できる。これにより、流体の浄化能力を高めることができる。

本実施の形態によれば、第１照射ユニット３２および第２照射ユニット４２を流体の流れを阻害しにくい流線形とすることで、アレイ状の第１照射ユニット３２および第２照射ユニット４２を配置することによる流量の低下を防ぐことができる。また、メインフィルタ２２を通過する流体の流れを整えることで、メインフィルタ２２の全体にわたって均一に流体が流れるようにすることができ、浄化能力を高めることができる。

本実施の形態によれば、メインフィルタ２２を挟んで流れ方向に対向する第１照射ユニット３２および第２照射ユニット４２がｙ方向にずれて互い違いに配置されるため、メインフィルタ２２において流体が通過しやすい箇所と紫外光が照射される箇所を一致させることができる。仮に、第１照射ユニット３２と第２照射ユニット４２のｙ方向の位置が一致する場合、第１照射ユニット３２および第２照射ユニット４２を避けて流体が流れるため、メインフィルタ２２において流体が通過しやすい箇所と紫外光が照射される箇所がｙ方向にずれてしまう。その結果、メインフィルタ２２においてゴミが溜まりやすい箇所に高強度の紫外光が照射されなくなり、浄化能力が低下してしまう。一方、本実施の形態では、ゴミが溜まりやすい谷間に流体が入り込むように第１照射ユニット３２および第２照射ユニット４２が配置され、谷間に溜まるゴミに向けて紫外光を照射するため、浄化能力を高めることができる。

図８は、別の実施の形態に係る流体処理装置１１０の構成を概略的に示す断面図である。流体処理装置１１０は、上述の実施の形態に係る流体処理装置１０と同様に構成されるが、第１光照射装置１１３および第２光照射装置１１４の構成が相違する。具体的には、第１照射ユニット１３２ａ～１３２ｄ（総称して第１照射ユニット１３２ともいう）の第１光出射面１３６が平坦面で構成され、第１光出射面１３６の反対側に第１突起部が設けられてない。同様に、第２照射ユニット１４２ａ～１４２ｃ（総称して第２照射ユニット１４２ともいう）の第２光出射面１４６が平坦面で構成され、第２光出射面１４６の反対側に第２突起部が設けられてない。以下、流体処理装置１１０について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。

流体処理装置１１０は、筐体１１１と、メインフィルタユニット１２と、第１光照射装置１１３と、第２光照射装置１１４と、プレフィルタユニット１５と、送風ファン１６とを備える。筐体１１１は、流体の流れ方向（ｚ方向）の寸法が上述の実施の形態に係る筐体１１よりも小さいが、それ以外は筐体１１と同様に構成される。メインフィルタユニット１２、プレフィルタユニット１５および送風ファン１６は、上述の実施の形態と同様に構成される。

第１光照射装置１１３は、第１枠体１３０と、複数の第１照射ユニット１３２ａ～１３２ｄとを有する。第１照射ユニット１３２は、第１光出射面１３６と、第１導光部１３７と、第１反射部１３８と、第１支持部１３９とを有する。第１導光部１３７は、第１方向（ｘ方向）に延在する角柱形状を有する。第１導光部１３７は、第１方向（ｘ方向）に延在する四つの側面を有し、そのうち流れ方向（＋ｚ方向）に向いている一つの側面が第１光出射面１３６となる。第１反射部１３８は、第１導光部１３７の第１光出射面１３６とは反対側の側面に設けられる。第１光出射面１３６は、メインフィルタ２２の第１谷間２３に向けて突出しており、第１光出射面１３６の少なくとも一部が第１谷間２３に位置する。

第１支持部１３９は、第１導光部１３７に沿って第１方向（ｘ方向）に延在し、第１導光部１３７を支持する。第１支持部１３９は、第１光出射面１３６とは反対側に突出しておらず、流れ方向（ｚ方向）の厚みが小さくなるように構成されている。第１支持部１３９の第１方向（ｘ方向）の両端は、第１枠体１３０に取り付けられている。第１照射ユニット１３２は、上述の実施の形態に係る第１発光ユニット３３と同様に構成される第１発光ユニット（不図示）を有し、第１光出射面１３６から第１紫外光を出射する面発光装置として機能する。

第２光照射装置１１４は、第２枠体１４０と、複数の第２照射ユニット１４２ａ～１４２ｃとを有する。第２照射ユニット１４２は、第２光出射面１４６と、第２導光部１４７と、第２反射部１４８と、第２支持部１４９とを有し、第１照射ユニット１３２と同様に構成される。第２導光部１４７は、第１方向（ｘ方向）に延在する角柱形状を有する。第２導光部１４７は、第１方向（ｘ方向）に延在する四つの側面を有し、そのうち流れ方向とは反対方向（－ｚ方向）に向いている一つの側面が第２光出射面１４６となる。第２反射部１４８は、第２導光部１４７の第２光出射面１４６とは反対側の側面に設けられる。第２支持部１４９は、第２導光部１４７に沿って第１方向（ｘ方向）に延在し、第２導光部１４７を支持する。第２支持部１４９の第１方向（ｘ方向）の両端は、第２枠体１４０に取り付けられている。第２照射ユニット１４２は、上述の実施の形態に係る第２発光ユニット４３と同様に構成される第２発光ユニット（不図示）を有し、第２光出射面１４６から第２紫外光を出射する面発光装置として機能する。

本実施の形態においても、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。本実施の形態では、第１突起部３９および第２突起部４９が設けられないため、整流機能が低下しうるが、流体の流れ方向の大きさを小さくして流体処理装置１１０を小型化できる。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

さらなる実施の形態では、角柱状に形成される第１導光部１３７と、流線形状の第１突起部３９を組み合わせて第１照射ユニットを構成してもよい。逆に、半円柱状に形成される第１導光部３７と、流れ方向の厚みが小さい第１支持部１３９を組み合わせて第１照射ユニットを構成してもよい。さらなる実施の形態では、第１導光部３７を三角柱状に形成し、第１光出射面３６がＶ字状に構成されるようにしてもよい。なお、第２照射ユニットについても同様である。また、導光部などの構成が互いに異なる第１照射ユニットと第２照射ユニットを組み合わせて用いてもよい。

さらなる実施の形態では、第１導光部３７，１３７の光出射面３６，１３６に溝（スリット）が形成されてもよい。光出射面３６，１３６に形成されるスリットは、例えば、第１導光部３７，１３７の長手方向と直交する方向に延びるように形成され、第１導光部３７，１３７の長手方向に間隔を空けて複数形成される。光出射面３６，１３６に形成されるスリットは、光出射面３６，１３６から第１紫外光が出射されるのを助ける機能を有し、光出射面３６，１３６から出射される第１紫外光の照度分布を均一化するように機能しうる。また、第２導光部４７，１４７の光出射面４６，１４６にも同様の溝（スリット）が形成されてもよい。

さらなる実施の形態では、第１光照射装置１３，１１３のみを使用し、第２光照射装置１４，１１４を設けない構成としてもよい。この場合、メインフィルタ２２には光触媒が含まれなくてもよい。また、メインフィルタ２２は、複数のフィルタが積層されて構成されてもよい。例えば、ＨＥＰＡフィルタなどで構成される第１メインフィルタと、光触媒材料で構成される第２メインフィルタとを流れ方向に重ねて配置してもよい。この場合、第１メインフィルタは第１フィルタ面２２ａを有し、流体の流入側に配置され、第２メインフィルタは、第２フィルタ面２２ｂを有し、流体の流出側に配置される。

さらなる実施の形態では、第２紫外光を照射するための第２光照射装置１４，１１４をメインフィルタ２２から離して配置してもよい。例えば、第２光照射装置１４，１１４の第２光出射面４６，１４６が第２谷間２４に入り込まないようにしてもよい。言いかえれば、第１フィルタ面２２ａから第１照射ユニット３２，１３２までの距離よりも、第２フィルタ面２２ｂから第２照射ユニット４２，１４２までの距離を大きくしてもよい。本願の出願時において、第１紫外光（ＵＶＣ波）を出力する第１半導体発光素子に比べて、第２紫外光（ＵＶＡ波やＵＶＢ波）を出力する第２半導体発光素子の出力パワーが大きいため、メインフィルタ２２から第２光出射面４６，１４６が離れていても光触媒の活性化に必要な光強度を得やすい。一方、第１紫外光（ＵＶＣ波）を出力する第１半導体発光素子は、出力パワーが小さいため、メインフィルタ２２の近くに第１光出射面３６，１３６を配置することで、細菌やウイルスの不活化に必要な光強度が得やすくなる。なお、メインフィルタ２２から第２光照射装置までの距離を大きくする場合、複数の第２谷間２４に対応して第２照射ユニットを配置しなくてもよく、第２谷間２４の数よりも少ない第２照射ユニットのみを配置してもよい。例えば、中央の第２谷間２４ｂに対応する位置に一つの第２照射ユニット４２ｂだけ配置することとし、左右の第２谷間２４ａ，２４ｃに対応する位置には第２照射ユニットを配置しないようにしてもよい。

さらなる実施の形態では、第１光照射装置１３，１１３がＵＶＡ波やＵＶＢ波を出力するよう構成されてもよい。また、第２光照射装置１４，１１４がＵＶＣ波を出力するよう構成されてもよい。その他、第１光照射装置１３，１１３および第２光照射装置１４，１１４の少なくとも一方が、ＵＶＡ波またはＵＶＢ波とＵＶＣ波の双方を出力するよう構成されてもよい。例えば、第１光照射装置１３，１１３がＵＶＡ波とＵＶＣ波を出力するように構成する場合、第１発光ユニット３３にＵＶＡ波を出力するためのＧａＮ系ＬＥＤと、ＵＶＣ波を出力するためのＡｌＧａＮ系ＬＥＤの双方が搭載されてもよい。

上述の実施の形態では、第１方向（ｘ方向）に延在する導光部の両端に発光ユニットを設ける構成の光照射ユニットについて説明した。さらなる実施の形態では、導光部を設ける代わりに複数の半導体発光素子を第１方向（ｘ方向）に並べて配置することにより光照射ユニットを構成してもよい。

１０…流体処理装置、１３…第１光照射装置、１４…第２光照射装置、２２…メインフィルタ、２２ａ…第１フィルタ面、２２ｂ…第２フィルタ面、２３…第１谷間、２４…第２谷間、３２…第１照射ユニット、３４…第１半導体発光素子、３５…第１レンズ、３６…第１光出射面、３７…第１導光部、３８…第１反射部、３９…第１突起部、４２…第２照射ユニット、４６…第２光出射面、４７…第２導光部、４８…第２反射部、４９…第２突起部。

Claims

処理対象となる流体の流れ方向に凹となる谷間が形成されるように折り曲げられたフィルタと、
前記フィルタの前記谷間に向けて紫外光を出射する光出射面を有し、前記光出射面の少なくとも一部が前記谷間に位置するように配置される光照射装置と、を備え、
前記フィルタの前記谷間は、前記流れ方向と直交する第１方向に延在し、
前記光出射面は、前記谷間に沿って前記第１方向に延在し、
前記光照射装置は、前記第１方向に延在する角柱形状を有し、前記光出射面を有する導光部と、前記導光部の前記第１方向の両端の少なくとも一方に設けられ、前記導光部の内部に向けて前記紫外光を出射する半導体発光素子と、前記導光部に沿って前記第１方向に延在し、前記導光部の内部を透過する前記紫外光を前記光出射面に向けて反射させる反射部と、前記反射部の裏側において前記流れ方向とは逆向きに凸となる突起部とを含む照射ユニットを備え、
前記導光部の内部を透過する前記紫外光が前記光出射面から前記フィルタの前記谷間に向けて出射されることを特徴とする流体処理装置。
処理対象となる流体の流れ方向に凹となる谷間が形成されるように折り曲げられたフィルタと、
前記フィルタの前記谷間に向けて紫外光を出射する光出射面を有し、前記光出射面の少なくとも一部が前記谷間に位置するように配置される光照射装置と、を備え、
前記フィルタの前記谷間は、前記流れ方向と直交する第１方向に延在し、
前記光出射面は、前記谷間に沿って前記第１方向に延在し、
前記光照射装置は、前記第１方向に延在する三角柱形状を有し、前記光出射面を有する導光部と、前記導光部の前記第１方向の両端の少なくとも一方に設けられ、前記導光部の内部に向けて前記紫外光を出射する半導体発光素子と、前記導光部に沿って前記第１方向に延在し、前記導光部の内部を透過する前記紫外光を前記光出射面に向けて反射させる反射部と、前記反射部の裏側において前記流れ方向とは逆向きに凸となる突起部とを含む照射ユニットを備え、
前記導光部の内部を透過する前記紫外光が前記光出射面から前記フィルタの前記谷間に向けて出射されることを特徴とする流体処理装置。
前記光出射面は、前記流れ方向と直交する方向に前記フィルタと重なる位置に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の流体処理装置。
前記突起部は、前記流れ方向に流線形状となるように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の流体処理装置。
前記フィルタは、前記流れ方向および前記第１方向の双方に直交する第２方向に並ぶ複数の谷間が形成されるように折り曲げられており、
前記光照射装置は、前記複数の谷間のそれぞれに向けて紫外光を出射する複数の前記照射ユニットを備え、複数の前記照射ユニットのそれぞれの光出射面の少なくとも一部が対応する谷間に位置するように配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の流体処理装置。
前記光照射装置は、前記フィルタに向けて波長２８０ｎｍ以下の第１紫外光を照射する第１光照射装置であり、
前記フィルタを挟んで前記第１光照射装置の反対側から前記フィルタに向けて波長３２０ｎｍ以上の第２紫外光を照射する第２光照射装置をさらに備え、
前記フィルタは、前記第２紫外光により活性化される光触媒を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の流体処理装置。