JPH08501464A - 殺菌空気フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 空中浮遊微生物を捕らえて破壊する殺菌空気浄化装置(20)が開示されている。空気浄化装置(20)には、紫外線源(34)と、並置されたフィルタ媒体(28)とが設けられている。紫外線源(34)及びフィルタ媒体(28)のうちの一方が固定され、他方が移動可能であることによって、フィルタ媒体(28)の少なくとも上流側に殺菌レベルの紫外線が系統的に照射される。第１の好適な実施例では、固定の紫外線ランプ(34)が、ランプ(34)の近傍で長手方向軸線回りに回転する円筒形フィルタ媒体(28)を照射して、フィルタ媒体(28)の上流側が系統的に照射されるようにしている。第２の好適な実施例では、紫外線ランプ(34)が平面状のフィルタ媒体(28)を横切る方向に往復移動することによって、フィルタ媒体(28)を系統的に照射する。第３の好適な実施例では、平面状のフィルタ媒体(28)の円形領域が照射されるように、線源(34)がその長手方向軸線に直交する軸線回りに回転する。本発明の利点は、フィルタ媒体(28)に捕らえられた微生物に致死量の紫外線が照射され、空気浄化装置が、フィルタ媒体(28)を通過する空気(26)中に浮遊している空中微生物の大部分を破壊する効果を常に持っていることである。

Description

【発明の詳細な説明】 殺菌空気フィルタ （発明の分野） 本発明は、空気の浄化、特にろ過及び紫外線源での照射による空気浄化に関す るものである。 （発明の背景） 病原体、特に呼吸器系病原体の空気伝染は、医療における重大な問題であるこ とが以前より認識されている。後天性免疫不全症（エイズ）の罹患及び免疫シス テムを弱体化させる他の虚弱状態による免疫不全者の数が増加しており、空気病 気伝染の防止がますます重要かつ困難になってきている。空気浄化が、空気病気 伝染を防止する唯一の実際的な方法であると考えられている。 しかし、最新の医療施設における結核、肺炎及び他の空気感染症の罹患率が増 加していることから、従来の空気浄化装置が空中浮遊微生物の広がりを防止する には不十分であることがわかる。 ろ過及び照射による空気の浄化は広く実行されている。伝統的な空気処理装置 は、一般的にろ過、照射及び加湿の順序に配置されている。この目的に使用され る紫外線ランプは埃を引き付けやすく、それがランプの表面に蓄積して放射エネ ルギを吸収及び／または反射することによってその殺菌効果に悪影響を与えるた め、照射はろ過の後に置かれる。この照射は、紫外線が酸化を促進する比較的乾 燥した雰囲気で最も効果的であるので、加 湿の前に置かれる。 波長の短い光線の殺菌効果は半世紀以上前から確認されている。流体中に浮遊 している微生物を破壊することによって微生物の広がりを防止するため、流体、 特に空気を照射する様々な方法及び装置が発明されている。以下の米国特許は、 殺菌効果を得るために紫外線を用いることを記載していることが知られている。 第2,070,307号 ニコルズ(Nicholls) 第3,757,496号 シーバーズ(Sievers) 第2,248,618号 フィッシャー(Fischer) 第4,017,736号 ロス(Ross) 第2,279,810号 アーノット(Arnott) 第4,694,179号 ルー(Lew)他 第2,628,083号 レンス(Rense) 第4,750,917号 フジイ 第3,518,046号 サーサレロ(Circirello) 第4,806,768号 ケウテネジアン(Keutenedjian) 第3,576,593号 サーサレロ 紫外線は、密閉空間内の空中浮遊微生物の密度を減少させる他のどのような方 法よりも効果的で経済的に実現可能であることがわかっている。空中浮遊微生物 を破壊するために紫外線を使用する２つの主な方法として、空気ダクト照射と、 生存すなわち作用領域の上方空気の直接照射がある。幾つかの研究が、紫外線は 空中浮遊微生物の密度を効果的に減少させることができると説得力の ある説明をしているが、実際には効果に大きなばらつきがあることが立証されて いる。 従来の空気浄化装置は、空気を１つまたは複数の紫外線ランプの上方またはそ の周囲を通過させることによって空中浮遊微生物に紫外線を照射することによる ものであった。上記の引例特許はすべて、この方法の変更例である。 この方法には２つの大きな欠点がある。第１に、露光時間が、ほぼランプの周 囲の空気流量だけによって決まる。第２に、紫外線がほとんどの表面によって吸 収されやすいことがわかっている。その結果、紫外線ランプ上に滞積した埃及び 微粒子がその殺菌効果に悪影響を与える。 紫外線ランプの作動によって静電界が発生するため、直接的に空気流内へ設置 された時、特にその空気流がろ過されていないか、ろ過が不十分である場合、粒 状物質を引き付けて滞積させやすい。これらの要素が、空中浮遊微生物の密度を 抑えるために紫外線照射を用いた場合に今まで経験されてきた変動結果の一因で あろう。 バクテリアやウィルスを含むほとんどの微生物は、紫外線を十分に照射するこ とによって容易に破壊されるが、微生物を破壊するために必要な照射時間は、湿 度、処理している空気中の粒子密度及び紫外線源から微生物までの距離を含む様 々な要素によって決まる。 紫外線を用いて空中浮遊微生物を破壊することによっ て空気を浄化する従来技術の開示では、幾つかの重要な要素が大きく無視されて きた。照射強さが線源からの距離の二乗に反比例することが知られている。従っ て、紫外線は近距離で最も効果的である。一定の微生物を、特に湿潤環境で破壊 するためには比較的長い照射時間が必要であろう。 最も重要なことであるが、十分な紫外線照射を確保するため、照射前または照 射中に微生物をフィルタ表面上に捕らえることか好ましく、これによってそれら を破壊する十分な照射レベル及び照射時間を確保することができる。最後に、紫 外線を反射及び／または吸収する可能性がある空中浮遊粒状物質が滞積しないよ うに紫外線ランプを保護する必要がある。 （発明の概要） 本発明の目的は、浄化すべき空気中に浮遊している空中微生物を効果的に破壊 する殺菌空気フィルタを提供することである。 本発明の別の目的は、殺菌レベルの紫外線を照射する空気フィルタ表面上に微 生物を捕らえることによって微生物を破壊する殺菌空気フィルタを提供すること である。 本発明のさらなる目的は、フィルタの全表面が強力紫外線で系統的に照射され るように、紫外線源とフィルタ媒体とが互いに対して移動可能である殺菌空気フ ィルタを提供することである。 本発明のさらなる目的は、静電強化殺菌空気フィルタを提供することである。 本発明のさらなる目的は、紫外線源で発生したオゾンをろ過空気から取り除く 静電強化殺菌空気フィルタを提供することである。 従って、本発明は、微生物の少なくとも一部を含む粒状物質をろ過すべき空気 流から取り除くための、上流側をろ過すべき空気に向けたフィルタ媒体と、フィ ルタ媒体の上流側の近傍に設けられて、フィルタ媒体のその側部の少なくとも一 部分に紫外線を照射できるように配置された少なくとも１つの殺菌線源とを有し ており、線源とフィルタ媒体とは互いに対して移動可能であり、またフィルタ媒 体の上流側の表面が殺菌レベルの紫外線で系統的に照射されるように線源及びフ ィルタ媒体のうちの一方を移動させる手段を設けた殺菌空気フィルタを提供して いる。 発明の好適な実施例によれば、粒状物質がろ過空気から収集される割合を高め ることができるようにフィルタ媒体が静電強化されており、その収集された粒状 物質は、同様であるが静電強化されていないフィルタ媒体によって収集できるも のより相当に小さい粒子を含んでいる。非常に微細な粒子を空気流から取り除く ための静電空気ろ過装置が公知である。空気フィルタを静電強化することによっ て、空中浮遊微生物の捕獲率が高まり、従って微生物の破壊が容易になる。 本発明の第１実施例では、円筒形フィルタが長手軸線回りに回転して、フィル タの側部の近傍に配置された紫外線源から放射された殺菌線をフィルタの表面に 照射することができるようになっている。紫外線源は、好ましくはランプで、そ れをオゾン発生ランプにして、発生したオゾンが微生物の破壊をさらに容易にす るようにしてもよい。 好ましくは、紫外線ランプを空気流から隔離して、ろ過すべき空気中に浮遊し ている埃がランプ表面上に滞積して照射を妨害しないようにする。好ましくは、 ランプのフィルタ側の反対側から放射された紫外線がフィルタの表面に戻るよう に、焦点を円筒形フィルタの長手方向軸線に一致させた放物面反射鏡を設ける。 本発明の第２実施例では、平面状フィルタを、フィルタ表面を横切る方向に往 復移動して表面に放射エネルギを系統的に照射できるようにする紫外線源と協働 させている。この実施例では、紫外線源も、フィルタ表面に近接した位置で線源 の上方に懸架されている反射鏡によって、ろ過すべき空気に直接的に当たらない ように保護されている。反射鏡は、ランプであることが好ましい線源から空気を そらして、ランプの周囲に部分的な真空を形成し、これによって空気に含まれて いる埃にランプが触れないようにして、メンテナンスの間隔及び殺菌線源として のランプの有効性を延ばす。 本発明の第３実施例では、平面状フィルタが、フィル タに近接した位置で長手方向軸線に直交する軸線回りに回転する紫外線源による 照射を受ける。好ましくは紫外線ランプである線源の回転は、ランプを支持して いる軸を回転させる電動モータか、フィルタを通過する空気流によって行われる 。 後者の場合、ランプのつり合いを取って、軸を対向角度に方向決めされたプロ ペラ形ブレードによって駆動する。ランプは同様に反射鏡によってろ過すべき空 気との直接的な接触が防止されるのか好ましく、また、この反射鏡もフィルタ表 面上へ放射エネルギーを反射すると共に、ランプの周囲に部分的な真空を形成し 、それによってランプが埃を含んだ空気に触れないようにすることができる。 本発明による殺菌空気フィルタのいずれの実施例でも、フィルタの下流側の近 傍に１つまたは複数の紫外線源を配置して、フィルタのその側部付近のフィルタ 媒体内の奥深くに捕らえられた微生物を破壊できるようにしてもよい。 本発明による殺菌空気フィルタの殺菌効果は、必要時にフィルタ媒体内に捕ら えられた有機物の酸化を促進できるようにオゾンを発生することによって、任意 に向上させることができる。オゾンは、オゾン発生形紫外線ランプの使用及び／ またはフィルタの上流側に１つまたは複数のコロナワイヤを配置することによっ て発生させることができ、これらのワイヤは高圧、低アンペアの電流 で帯電した時にオゾンを発生する。 本発明による殺菌空気フィルタは空中浮遊微生物を効果的に破壊し、また適当 な寸法の本発明による空気フィルタを用いて密閉空間から空中浮遊微生物をほと んど除去できることが、実験で示されている。 （図面の簡単な説明） 次に、以下の図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。 図１は、本発明による第１の好適な実施例の上面図であり、フィルタキャビネ ットのカバーを取り外してフィルタ部材を露出させている殺菌空気フィルタを示 している。 図２は、図１に示されている空気フィルタの２−２線に沿った縦断面図であっ て、空気フィルタの駆動及び動力部材を示している。 図３は、図１に示されている殺菌空気フィルタ用のフィルタ支持ドラムの斜視 図である。 図４は、図３に示されているフィルタ支持ドラムを回転させ、また図１に示さ れている殺菌空気フィルタを静電強化するために高圧電源へ電力を供給する機構 の破断図である。 図５は、図１に示されている殺菌空気フィルタの電気部材を電源に接続するた めに使用される概略電気配線図である。 図６は、図１〜図５に示されている殺菌空気フィルタ を収納するために使用するのに適したキャビネットの斜視図である。 図７は、本発明による殺菌空気フィルタの第２の好適な実施例の上面図である 。 図８は、図７に示されている殺菌空気フィルタの８−８線に沿った断面図であ る。 図９は、図７に示されているフィルタの概略断面図であって、本発明に従って 反射鏡によって覆われた紫外線ランプによって形成される空気流を示している。 図10は、図７に示されている殺菌空気フィルタ用の概略電気配線図である。 図11は、空気処理装置の空気ダクト内に設置された本発明の第３実施例の展開 斜視図である。 図12は、図11に示されている殺菌空気フィルタ用の駆動及び電力伝導装置の展 開斜視図である。 図13は、図12に示されている装置の側部断面図である。 図14は、図11に示されている殺菌空気フィルタ用の空力駆動装置の展開斜視図 である。 図15は、図14に示されている駆動装置の回転速度を制御する摩擦クラッチの詳 細斜視図である。 図16は、図12に示されている殺菌空気フィルタに使用される概略電気配線図で ある。 図17は、密閉テスト室内に個体を形成している空中浮遊バクテリアコロニーに 対する静電強化殺菌空気フィル タの効果を示す棒グラフである。 （好適な実施例の詳細な説明） 本発明は、全体を参照番号20で示した殺菌空気フィルタ装置を提供しており、 この装置は、空気流内に浮遊している微生物の少なくとも一部を含む粒状物質を 空気流から捕らえて取り除くフィルタと、フィルタによって捕らえられた微生物 を破壊する紫外線源とを設けている。 フィルタ表面に紫外線を十分に効果的に照射できるようにするため、紫外線源 及びフィルタ媒体が互いに対して移動可能になっている。紫外線源が固定されて いる場合、フィルタ媒体が線源によって発生した照射領域を横切る方向へ系統的 に移動する。フィルタ媒体が固定されている場合、紫外線源が所定パターンでフ ィルタを横切る方向へ系統的に移動する。これによって、フィルタ表面の制御照 射が確保される。 線源／フィルタ媒体の移動は、また、より深くより完全なフィルタ照射を促進 する。その理由は、フィルタに対する照射の入射角度が変わることによって、フ ィルタに対して固定位置に設けられた線源でフィルタ媒体等の繊維材を照射した 時に自然に発生する陰領域がほとんどなくなるからである。 図１は、本発明による殺菌空気フィルタ装置の第１の好適な実施例の上面図で ある。殺菌空気フィルタ装置20にはキャビネット22が設けられており、本図面で はカバー23（図６を参照）が取り外されている。キャビネッ トには、矢印26で概略的に示されているろ過すべき空気を受け入れるルーバ24が 設けられている。空気は、全体を参照番号28で示した円筒形フィルタを通過する ように空気を引き込むファン42によってルーバ24から引き入れられる。 図２〜図４を参照しながらさらに詳細に説明するように、フィルタ媒体28は駆 動手段50によって軸線回りに回転する。好ましくは、フィルタ媒体28は空気ろ過 に適したひだ状の紙フィルタである。ガラス繊維、ポリマー繊維等の他の素材を 使用してもよい。 フィルタの目的は、ろ過すべき空気26内に浮遊している微粒子を捕らえて、こ のように捕らえられた微粒子に紫外線ランプ34で発生した紫外線を照射すること である。フィルタ媒体内の奥深くへ貫入している微生物を破壊するため、１つま たは複数の紫外線ランプ34（点線で示されている）を円筒形フィルタ媒体28の下 流側に設けてもよい。 フィルタの上流側に配置された紫外線ランプ34上への埃汚染の滞積を最小限に 抑えるため、それは円筒形フィルタ28の両側に配置されたバッフル46によって保 護されており、これはろ過すべきほとんどの空気26がハウジング22の後側に入ら ないようにしている。紫外線ランプ34はさらに、ランプを取り囲むハウジング36 によって覆われている。 照射効率を高めるため、紫外線ランプ34の側部及び後 部から放出された紫外線をフィルタ表面の方へ方向を直す放物反射鏡38が設けら れている。この放物反射鏡38は、その焦点が円筒形フィルタ28の軸線に一致して 、できる限り多くの紫外線をフィルタ28の表面に集中させることができる形状に するのが好ましい。 フィルタ28が図１に示されているようなひだ状のフィルタである場合も、焦点 が円筒形フィルタ媒体28の軸線に一致した放物反射鏡38によって、ハウジング36 の境界内の各ひだの側部に反射紫外線が直接的に当たるため、円筒形フィルタ28 のひだの各々に紫外線を照射することができる。 図２は、図１に示されている殺菌空気フィルタ装置20のフィルタ及び機械式駆 動部分の断面図である。円筒形フィルタ媒体28は、フィルタ支持ドラム44によっ て、固定ベース54上に回転可能に支持されている支持ブラケット49に取り付けら れた回転可能なディスクすなわちターンテーブル48上に支持されている。 支持ブラケット49には、固定支柱52をはめ込む軸方向孔が設けられている。固 定支柱52は、ファン42及びファンモータ43を支持している。従って、固定支柱52 の頂部に取り付けられているファン42回りに円筒形フィルタ媒体28が回転するこ とは明白である。ターンテーブル48は駆動手段50によって回転し、これはステッ プモータ、ギヤードモータ、電気ソレノイド駆動式ラチェット等にすることがで きる。駆動スピンドル５１は、ターンテーブル 48の外周との摩擦係合によってターンテーブル48を駆動するゴム被覆された軸で あることが好都合である。ベルト駆動装置等を使うこともできる。 ファンモータ43は、固定支柱52内を立ち上がって固定支柱の側部に切り欠いた 開口部から出る電線45によって電力を供給される。円筒形フィルタ媒体28は、そ れを通過する空気から最大数の微生物を捕らえることができるように静電強化す ることが好ましい。帯電媒体形の静電強化空気フィルタは従来より公知である。 好適な構造によれば、接地するか、負に帯電した導電性帯電媒体32が円筒形フ ィルタ媒体28の外表面を包囲している。接地した帯電媒体32は、拡張アルミニウ ムメッシュ等にすることができ、好ましくはこれは製造時に円筒形フィルタ媒体 28に取り付けられて、それと共に廃棄される。正に帯電した導電性帯電媒体30が 、フィルタ支持ドラム44に好ましくは永久的に取り付けられている。 帯電媒体30は、溶接ワイヤメッシュ、金属スクリーン等にすることができる。 あるいは、帯電媒体30を導電性の浸炭連続気泡形発泡プラスチックにしてもよい 。このタイプの発泡体は、有効な帯電媒体として機能するだけでなく、適当に維 持されれば、紫外線ランプ34（図１を参照）によって発生したオゾンをろ過空気 から除去する。 帯電媒体30が微細炭素または活性炭粒子を含浸させた連続気泡発泡体である場 合、好ましくは帯電媒体30を円 筒形フィルタ媒体28に取り付けて、それと共に廃棄できるようにする。好ましく はアルミニウム等の導電性金属であるターンテーブル48と接触することによって 、接地帯電媒体32と電気接続されている。良好な接続を確保するため、好ましく は帯電媒体32を円筒形フィルタ媒体32より幾分長く切って、ターンテーブル48と の接続が確保されるように、円筒形フィルタ媒体28の底隅部分に沿って折り曲げ る。 ターンテーブル48がプラスチックか他の非導電性物質で形成されている場合、 接地シュー（図示せず）を適当な大地に接続して、円筒形フィルタ媒体28を殺菌 空気フィルタ装置20内に設置した時に帯電媒体32が接地シューに接触するように 配置する必要がある。 円筒形フィルタ媒体28を静電強化するため、帯電媒体30に高圧電流を加えて、 正帯電媒体30と接地帯電媒体32との間に静電界を発生しなければならない。静電 界は円筒形フィルタ媒体28の繊維を分極化して、繊維がそれを通過する空気中に 浮遊している粒状物質を確実に引き付けて、微生物を含む小さい空中浮遊微粒子 を捕らえるフィルタの能力を高めることができる。円筒形フィルタ28が固定支柱 52回りに回転するため、帯電媒体30に高電圧を加えるための特別な設備を設ける 必要がある。 図２〜図６に示されている本発明の好適な実施例では、帯電媒体30には、ター ンテーブル48に取り付けられた高圧電源82から高圧低アンペアの電流が供給され る。 高圧電源82には、帯電媒体30と電気接触するように配置された高圧電極に接続さ れた陽極が設けられている。 高圧電源は、変圧器78（図５を参照）から送られた電流に作用し、変圧器78は 主電源電力を24ボルトに変圧し、それが高圧電源82によって10ｋｖ程度の低アン ペア高圧電流に変換される。その24ボルト電力は、それぞれ導電性リング接触器 85に接続されている電線81a及び81bによって変圧器78から高圧電源82へ送られる 。一対の導電性ブラシ86がそれぞれのリング接触器85に接触して、図４を参照し ながらさらに詳細に説明するように、高圧電源82へ電力を供給する。 図３は、フィルタ支持ドラム44の斜視図を示している。好ましくはフィルタ支 持ドラムは軽量プラスチックシリンダであって、フィルタ支持ドラム44の側壁の 長手方向に延在するスロット47が設けられており、スロット47は側壁に等間隔に 形成されて、空気をファン42によって円筒形フィルタ媒体28から引き込み、フィ ルタ支持ドラム44の上部から排出できるようにしている。フィルタ支持ドラム44 の側壁の上部の周囲のスロットのないリムがファン42用のシュラウドを形成して いる。 図４は、図２に示されているフィルタ及び機械式駆動部の拡大部分を示してい る。前述したように、ターンテーブル48が固定支柱52回りに回転する。高圧電源 82がターンテーブル48に取り付けられて、それと共転する。高圧電源82へ作動電 流を供給するため、固定支柱52内を 通っている一対の電線81a及び81bがそれぞれの導電性リング接触器85に接続され ている。 リンク接触器85は、ゴムやプラスチック等で形成された円筒形絶縁体87に取り 付けられている。一対の可撓性ブラシ86が、好ましくはアルミニウムまたは黄銅 で形成されている。可撓性ブラシ86は、高圧電源82の入力極に接続されている。 この構造により、高圧電力が高圧電極83（図２を参照）を介して帯電媒体30へ連 続的に供給されるようにすることができる。 図５は、図１〜図４に示されている殺菌空気フィルタ装置20のための概略配線 図を示している。殺菌空気フィルタ装置20には、好ましくは標準的な主電源コン セントに接続できる三本脚コネクタ27によって電流が供給される。電線120及び1 22は、それぞれ三本脚コネクタ27の正及び負の脚部分に接続されている。 電線120は、殺菌空気フィルタ装置20の回路を電力スパイク等から保護するた めのヒューズ39に接続されている。電線120はまた、ファンモータ43、二速度フ ァンモータを制御するためにオフ位置と２つの作動位置とを備えた３極スイッチ であることが好ましいスイッチ37に直接的に接続されている。電線122は、分岐 点124及び24ボルト変圧器78に接続されている。電線126も同様に、分岐点124及 び分岐点128と、ギヤードモータやステップモータ等にすることができる駆動手 段50とに接続されている。 電線130が、分岐点128と紫外線ランプ安定器35とを接続している。分岐点132 が、電線130とファンモータ43に接続された電線134とを接続している。スイッチ 37から出た電線136が、分岐点138及び24ボルト変圧器78に接続されている。電線 140が、分岐点138と駆動手段50とを接続している。第２電線142が、スイッチ37 と紫外線ランプ34用の安定器35とを接続している。電線144及び146が、スイッチ 37を二速度ファンモータ43に接続している。電線148、150、152及び154が、それ ぞれ紫外線ランプ34を安定器35に接続している。電線81a及び81bが、高圧電源82 を24ボルト変圧器78に接続している。高圧電源の陽極は高圧電極83に接続され、 高圧電源82の陰極は大地89に接続されている。 図６は、図１〜図５に示されている殺菌空気フィルタ装置20を収納するのに適 したキャビネットを示している。キャビネット22には、スイッチ37と脚付きプラ グ27を備えた電源コードとが設けられている。キャビネットの前部分には、ろ過 すべき空気26を流入させるルーバ24が設けられている。 キャビネットの後側にヒンジで留められているカバー23を後方へ持ち上げるこ とによって、キャビネットの内部に触れることができるため、使い捨てにできる 円筒形フィルタ媒体28（図２を参照）を交換することによって装置の保守を行う ことができる。ろ過済みの空気29をファン42（図２を参照）によってキャビネッ ト22から排 出できるように、キャビネットの上部分にもルーバ24が設けられている。多くの 他のキャビネット形状を上記殺菌空気フィルタ装置20に使用することもできる。 図７〜図10は、殺菌空気フィルタ装置20の第２実施例を示している。この実施 例は、一定の中央空気処理装置内にさらに容易に設置することができる。 本発明のこの実施例には、平坦であることが好都合である平面上にフィルタ媒 体28を支持するフレーム58が設けられている。フィルタ媒体28は、ガラス繊維、 紙または同様なフィルタ媒体にすることができる。フィルタ媒体28は、静電強化 に適した絶縁繊維材であることが好ましい。 殺菌空気フィルタ装置20は、フィルタ媒体28の上流側に少なくとも１つの紫外 線ランプ固定具84を設けている。ランプ固定具84は、フィルタ媒体28に直交する 方向に取り付けられて、図８を参照しながら説明するように、支持レール64によ って支持されている。フィルタ表面のほぼ全体に紫外線を系統的に照射できるよ うに、紫外線ランプ固定具84はフィルタ媒体28の表面を横切る方向に往復移動す る。 紫外線ランプ固定具84は、公知の様々な機構によってフィルタ媒体28の表面を 横切る方向に移動することができる。好適な実施例では、ランプは、駆動手段50 によって回転する細長いねじ付き駆動ロッド66によって移動し、これの作動につ いては図８を参照しながらさらに詳 細に説明する。ランプは電源コード70によって電力を供給され、電源コード70が フィルタ媒体28の表面を横切る方向に往復循環する時に紫外線ランプ固定具84に からまるのを防止するため、好ましくはそれをばね付勢式巻き取りリール72によ って半緊張状態に保持する。 図８は、図７に示されている殺菌空気フィルタ装置20の８−８線に沿った断面 図である。紫外線ランプ固定具84は、一般的に安定器35（図10を参照）と紫外線 ランプ34とを設けている。これは、様々な製造業者から一般的に入手できる公知 のオゾン発生形紫外線ランプにすることができる。ランプ34は反射鏡88によって 覆われており、それの機能については図９を参照しながらさらに詳細に説明する 。 ランプ固定具84の各端部に支持ブラケット90が取り付けられている。支持ブラ ケット90の各端部に自在回転可能なホィール92が取り付けられており、それを支 持する形状のガイドレール64内を走行する。ガイドレール64の各端部には、絶縁 電線96によってモータ制御装置80（図７を参照）に接続されたリミットスイッチ 94が取り付けられている。紫外線ランプ固定具84がフィルタ媒体28の端部に達す る毎に、リミットスイッチ94がトリップする。 モータ制御装置80（図７を参照）がリミットスイッチ94のトリップを感知して 、駆動手段50の作動方向を逆転させることによって、紫外線ランプ固定具84の移 動方向 が逆転する。前述したように、ランプ34は、駆動手段50が駆動歯車98を回転させ 、それによってねじ付き駆動ロッド66が回転することによって、ランプ34がフィ ルタ媒体60の表面を横切る方向に進められる。被駆動ロッド66は、ランプ固定具 84の上部中央に取り付けられた剛性の駆動ブラケット100と螺合している。ロッ ド66が回転すると、紫外線ランプ固定具84がフィルタ表面を横切る方向に進めら れる。 駆動手段の作動は、制御装置80（図７を参照）によって制御される。制御装置 80は、所定の時間間隔で駆動手段50を切り換える単純なタイマ、加減抵抗器、ま たは湿度、温度及び／または空気汚染等の変数を監視して紫外線ランプ固定具84 の最適移動速度を決定する知的集積回路を設けてもよい。オプションとして、制 御装置80は、特定のタイプまたは分類の微生物を破壊するのに最適であると実験 的に確かめられた所定の基準に従って紫外線ランプ固定具84の移動速度を設定す ることができるように、手動入力を受け取るようにしてもよい。 前述したように、電気コード70がフィルタ表面を横切る方向に引きずられたり 、紫外線ランプ固定具84にからまることがないようにするため、好ましくはコー ドをばね付勢式巻き取りリール72等によって最小張力を掛けた状態に維持する。 コードは、ばね鋼支持ワンド102によってランプ固定具端部に支持される。ある いは、コード70をドレープ(drape)フック（図示せず）等で支持 レール64の外側に沿って支持してもよい。 前述したように、好ましくは本発明による殺菌空気フィルタ装置20を静電強化 して、それらがろ過空気から最大量の微粒子を捕らえることができるようにする 。図７に示されている実施例では、ガラス繊維等のパッドが、フィルタ用の接地 帯電媒体32として機能する織スクリーンまたは拡張金属メッシュ上に支持されて いる。 帯電媒体104が、接地接点89（図10を参照）によって高圧電源82の陰極に接続 されている。電源82の陽極は高圧電極83に接続されており、この電極がフィルタ 媒体28の表面で押し進められて正帯電媒体30と接触することによって、それを高 圧正電荷で帯電する。高圧電極83は、フィルタ媒体28を貫通している端部を除い て絶縁材112で被覆されている。 高圧電源82へ電力が供給されると、帯電媒体30、32の間及びその周囲に静電界 が発生する。この静電界がフィルタ媒体28の繊維を分極化して、それを通過する 空気からの粒状物質の捕捉率を大きく上昇させる。フィルタ媒体28のサイズ及び 表面積に応じて、２つ以上の紫外線ランプ固定具84を直列に連結して、一体状に 表面を横切る方向へ駆動されるようにすることができる。また、フィルタ媒体に 深く入り込んでしまった微生物にも紫外線を照射できるように、フィルタ媒体28 の下流側にも１つまたは複数のランプ（図示せず）を設けてもよい。 図９は、紫外線ランプ34で発生した紫外線を下流の フィルタ媒体28に向けて反射し、また、ろ過すべき微粒子含有空気26を紫外線ラ ンプ34から離れる方向へ偏向させる二重の目的で機能する反射鏡88の効果を示し ている。空気流26は、反射鏡88の両側で偏向する。反射鏡88がなければ、紫外線 ランプ固定部84の各側で空気流内に渦（図示せず）が発生して、ランプ34の両側 に微粒子含有空気が連続的に溢れる。 紫外線ランプ34は、作動中に静電荷を発生するため、粒状物質を引き付けやす い。反射鏡88は、空気流26をランプ34から離れてフィルタ媒体28に入る方向へ偏 向させる。これによって、反射鏡88の下側に部分的な真空が発生する。ろ過され た空気29は、部分的な真空によってフィルタ媒体28内をゆっくり引き上げられて 、反射鏡88とろ過媒体28との間の各側部から流出する。フィルタ媒体28内に捕ら えられた微粒子は静電引力によって保持されるため、反射鏡88の下側に発生した 真空によってフィルタ内を引き上げられたろ過空気29は相当にきれいであり、比 較的長時間に渡って紫外線ランプ34に埃を寄せ付けないでおくことができ、殺菌 効果が維持され、ランプの保守の必要を減少させる。 図10は、図７〜図９に示されている実施例の簡単な配線図である。三本脚コネ クタ27には、回路を電力サージ等から保護するヒューズ39に接続されている電線 120が設けられている。三本脚コネクタ27にはさらに、24ボルト変圧器78の陰極 及び分岐点124に接続している電線 122設けられている。電線126が、分岐点124と駆動手段50とを接続している。電 線130が、分岐点128を紫外線ランプ34の安定器35の陰極に接続している。電線81 a及び81bが24ボルト変圧器78を高圧電源82に接続している。 変圧器78の陽極は、電線136でモータ制御装置80に接続されている。電線176が 、分岐点138を駆動手段50に接続している。一対の電線96がモータ制御装置80と リミットスイッチ94とを接続している。電線142が、分岐点179と紫外線ランプ34 の安定器35の陽極とを接続している。電線148、150、152及び154が、安定器35の 出力部を紫外線ランプ34に接続している。図７〜図９に示されている殺菌空気フ ィルタ装置20に電力を供給するために他の配線構造を用いることもできる。 図11は、本発明による殺菌空気フィルタ装置の第３実施例の展開斜視図を示し ている。この実施例は、空気処理装置の円形または矩形の空気ダクト内に設置さ れる構造である。 図11に示されているように、矩形空気ダクト148、全体を20で示した殺菌空気 フィルタ装置を支持するフレーム150を収容している。殺菌空気フィルタ装置20 には、紫外線ユニット152と空気ろ過ユニット154とが設けられている。空気ろ過 ユニット154は、空気ダクト148内にフィルタ媒体28を横方向に支持して、ダクト から引き込まれた空気がフィルタ媒体28を通過するようにしてい る。空気ろ過ユニット154は、図１及び図８に関連して説明したような静電強化 空気ろ過ユニットであることが好ましい。 空気ろ過ユニット154は、高圧電源82によって帯電する。好ましくは、空気ダ クト148に空気ろ過ユニット154を摺動可能に収容するスロット156を設けて、空 気ろ過ユニット154を空気ダクト148の外へ摺動させることによってフィルタ媒体 28を交換できるようにする。矢印26で示されたろ過すべき空気が殺菌空気フィル タ装置20の上流側へ入り、空気処理装置によってフィルタ媒体28を通して引き込 まれる。ろ過すべき空気には、１つまたは複数のコロナワイヤ151によってオゾ ンを充填してもよい。 オゾンは酸化を促進し、それによって空気フィルタの殺菌効果を高める。コロ ナワイヤ151には高圧電源224（図16を参照）によって高圧低アンペア電流を供給 するのが好都合である。電源224は、電源スイッチ160用のハウジング内に収容す るのが好ましい。コロナワイヤ151は電気絶縁底部取り付け部153によってダクト の底部に取り付けられており、この取り付け部には公知のようにして高圧低アン ペア電力をコロナワイヤ151に供給する電気リード線（図示せず）が設けられて いる。コロナワイヤはその上端部が、空気ダクト148の上部から電気的に絶縁さ れているフック155によって支持されている。 空気フィルタユニット154の上流側に紫外線が紫外線ユニット154によって照射 され、紫外線ユニットの構造は図12〜図15を参照しながら説明する。紫外線ユニ ット152は、フレーム150の両側に取り付けられた支持ブラケット158によって空 気ダクト148内に支持されている。殺菌空気フィルタ装置20の作動は、好ましく は空気ダクト148の外側に取り付けられている電気スイッチ160によって制御され る。スイッチ160は電気ランプ安定器35及び24ボルト変圧器78（図16を参照）用 のハウジングとしても機能することが好ましい。 図12は、紫外線ユニット152用の典型的な駆動機構の展開図を示している。紫 外線ランプ固定具84が、ピローブロック166によって回転可能に支持されている 軸164に支持されている。軸164は、ステップモータ、ギヤードモータ等にするこ とができる駆動手段50によって回転する。紫外線ランプ固定具84に電流を供給し なければならない。 電線（この図面には示されていない）に取り付けられた一対のブラシ86が、紫 外線ランプ34（図13を参照）に電力を供給する電線に接続されているリング接触 器85に接触する。リング接触器85は、好ましくはゴム、プラスチック等で形成さ れた円筒形絶縁体87に取り付けられている。駆動手段50、ピローブロック166、 駆動軸164及び電気接触器85及びブラシ86をすべて取り外し式フード170によって 覆って、埃を含んだ空気から装置を保護で きるようにしている。 図13は、紫外線ユニット152の側部断面図を示している。図面から明らかなよ うに、紫外線ランプ34が、ランプの側部及び後部を取り囲んでいる反射鏡88によ って支持されている。反射鏡88は、つまみナット174によって軸164に連結されて いる。電線148、150、152及び154が軸164を通って、リング接触器85と紫外線ラ ンプ34とを接続している。 図14は、紫外線ランプ固定具84用の変更形駆動機構を示している。この実施例 では、反射鏡84及びランプ34（図13を参照）が、空気処理装置によって空気ダク ト148（図11を参照）から引き入れられたろ過すべき空気によって回転する。こ れは、ランプ固定具84の後表面の両側にブレード178を取り付けることによって 行うことができる。ブレードが対向角度に方向決めされて、プロペラ形駆動機構 を提供している。あるいは、ランプ固定具84から独立したプロペラ駆動部を軸16 4に取り付けることもできる。軸164はピローブロック166によって回転可能に支 持されている。回転速度は、図15を参照しながら説明する構造の摩擦クラッチ18 0によって制御される。紫外線ユニット152の他のすべての構成部材は、図13に示 されている実施例で説明したものと同じである。 図15は、図14に示されている空気駆動式紫外線ランプ固定具84の回転速度を制 御するために使用される摩擦クラッチ180の斜視図である。摩擦クラッチ180には 圧縮 ディスク182が設けられており、それに形成された軸方向孔184内で軸164（図14 を参照）が回転する。弾性バンド186が圧縮ディスク182の外周を包囲している。 弾性バンド186の直径は、外端部にローレット付きノブ190を備えたねじ付きロッ ド188によって選択的に調節することができる。 ノブ190を時計回り方向に回転させると、弾性バンド186の直径が小さくなって ディスク182を圧縮することによって、孔184が軸164上に締め付けられ、それに よって紫外線ランプ34（図13を参照）を支持している紫外線ランプ固定具84の回 転速度を制御することができる。好ましくは、空中浮遊微粒子から機構を保護す るためのフード192を摩擦クラッチ180に設ける。 図16は、図11〜図13に示されている本発明の実施例に用いるのに適した概略電 気回路図を示している。回路は、三本脚電気コネクタ27を設けてもよいが、接続 箱（図示せず）を用いて直接的に主電力に接続してもよい。電線120が電気スイ ッチ160に接続している。第２電線122は、分岐点198と、紫外線ランプ34に電力 を供給するための安定器35とに接続している。電線200がスイッチ160を分岐点20 2、分岐点204及び24ボルト変圧器78に接続している。第２導線208が、分岐点204 を紫外線ランプ34用の安定器35に接続している。 電線216が分岐点202を駆動手段50に接続している。第２電線218が分岐点214駆 動手段50の反対側に接続し ている。電線2111及び212、安定器35からリング接触器85（図13を参照）に接触 しているブラシ86へ電流を送る。電線148、150、152及び154が、リング接触器85 から紫外線ランプ34へ電流を送る。電線220が、変圧器78の陽極を双極電気ジャ ック206へ接続し、電線222が24ボルト変圧器78の中性極を双極電気ジャック206 に接続する。 双極電気ジャック206は、高圧電源82（図11を参照）に変圧器78からの24ボル ト電流を供給するために使用される。電線230及び232は、変圧器78のそれぞれの 出力極を、コロナワイヤ151が殺菌空気フィルタ装置の一部である場合に必要な 第２高圧電源224の対応の入力極に接続している。高圧電源224の出力陽極は、高 圧低アンペア電力をコロナワイヤ151へ送る電線に接続している。高圧電源の陰 極は大地228に接続されている。 図17は、テスト室内に浮遊している空中浮遊バクテリア含有粒子のための２つ の空気フィルタ構造の効果の棒グラフを示している。棒グラフの横軸は、ろ過な し、静電強化空気フィルタ及び本発明に従った静電強化殺菌空気フィルタ装置を 備えた70立方フィートのテスト室内で行ったバクテリヤ計数のテスト結果を示し ている。 縦軸は、室の空気から採った制御サンプル内で収集されたバクテリア含有粒子 の数を示している。ろ過しない場合、シャーレ内の寒天上のバクテリア培養物に よって定着させた制御サンプル内で約65のバクテリア含有粒子 が収集された。温度65゜Ｆ、相対湿度50％で、フィルタを通過する空気速度が20 0フィート／分、ろ過率が400立方フィート／分で静電強化空気ろ過装置を作動さ せて５分後、上記のような制御サンプル培養物内で約18のバクテリア含有粒子が 収集された。 同じバクテリア濃度かつ同じろ過率を用いた時、本発明のよる殺菌空気フィル タ装置によってテスト室から空中浮遊バクテリア含有粒子が効果的に除去された 。ろ過５分後、上記の方法を用いてテスト室内にまったくバクテリア含有粒子を 検出できなかった。従って、本発明による殺菌空気フィルタ装置が、ろ過された 空気から空中浮遊微生物を除去、破壊するのに非常に効果的であることは明らか である。 （産業上の利用可能性） 特に感染者及び／またはその疑いのある者が多数集まっている病院や医療施設 では、空中浮遊微生物が病気の伝染の原因であることがわかっている。この問題 は、近年では免疫不全者、主に後天性免疫不全症（エイズ）に感染している者の 数の増加によって悪化している。 従って、空中浮遊微生物を効果的に破壊し、それによって空中浮遊キャリヤに よる病原菌の広がりを防止することができる空気浄化装置が必要である。本発明 による殺菌空気フィルタ装置は、密閉環境から空中浮遊微生物を絶滅または除去 するのに効果的な装置を提供している。それらを用いて、一室または施設全体の 空気を浄化 する装置を構成することができる。その装置は、効果的で、安全に作動し、製造 が比較的簡単である。 以上から、空気処理装置の大幅な進歩が発明されたことが明らかである。当業 者には、上記の発明の特定の実施例に対する変化及び変更が明らかであろう。上 記の特定の実施例は単に例示のためのものであって、発明の範囲は添付の請求項 の範囲だけで制限される。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 破壊する効果を常に持っていることである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．上流側がろ過すべき空気流(26)に当てられ、このろ過すべき空気流(26)から 微生物の少なくとも一部を含む粒状物質を除去するためのフィルタ媒体(28)と、 フィルタ媒体(28)の上流側の近傍に配置されてフィルタ媒体のその側部の少なく とも一部分に紫外線を照射する少なくとも１つの紫外線源(34)とを有している殺 菌空気フィルタ装置(20)において、 線源(34)及びフィルタ媒体(28)は互いに対して移動可能であり、フィルタ媒体 (28)の上流側の表面が殺菌レベルの紫外線を系統的に照射されるように、線源(3 4)及びフィルタ媒体(28)のうちの一方を移動させる手段を設けていることを特徴 とする殺菌空気フィルタ装置。 ２．フィルタ媒体(28)は長手方向軸線を備えた円筒形フィルタを有しており、フ ィルタ媒体(28)の上流側が殺菌レベルの紫外線を系統的に照射されるように、前 記フィルタが紫外線源(34)の近傍でその軸線回りに回転することを特徴とする請 求項１の殺菌空気フィルタ装置。 ３．フィルタ媒体(28)は、空気処理装置内に配置された平面状のフィルタ媒体で あり、フィルタ媒体(28)の上流側が殺菌レベルの紫外線を系統的に照射されるよ うに、紫外線源(34)がフィルタ媒体の上流側を横切る方向に往復移動することを 特徴とする請求項１の殺菌空 気フィルタ装置。 ４．フィルタ媒体(28)は、空気処理装置の空気ダクト(148)内に配置された平面 状のフィルタ媒体であり、フィルタ媒体(28)の円形領域が殺菌レベルの紫外線を 系統的に照射されるように、紫外線源(34)がフィルタ手段の上流側の近傍で線源 (34)の長手方向軸線に直交する軸線回りに回転することを特徴とする請求項１の 殺菌空気フィルタ装置。 ５．フィルタ媒体(28)は繊維フィルタ媒体であることを特徴とする請求項１ない し４のいずれかの殺菌空気フィルタ装置。 ６．ろ過すべき空気中に浮遊している粒状物質を捕らえるフィルタ媒体(28)の効 率を上昇させるためにフィルタの繊維を静電界によって分極化できるように、繊 維フィルタ媒体を静電強化することを特徴とする請求項５の殺菌空気フィルタ装 置。 ７．フィルタ媒体(28)は空気のろ過に使用するのに適したひだ状の紙媒体である ことを特徴とする請求項１、２、３、４または６のいずれかの殺菌空気フィルタ 装置。 ８．フィルタ媒体(28)は空気のろ過に使用するのに適したガラス繊維媒体である ことを特徴とする請求項１、２、３、４または６のいずれかの殺菌空気フィルタ 装置。 ９．紫外線源は紫外線ランプであることを特徴とする先 行請求項のいずれかの殺菌空気フィルタ装置。 10．紫外線ランプはオゾン発生ランプであることを特徴とする請求項９の殺菌空 気フィルタ装置。 11．紫外線を吸収、反射することによって線源の殺菌効果を妨害する粒状物質が 線源(34)の表面上に滞積しないようにするため、紫外線源(34)はろ過すべき空気 と直接的に接触しないように覆われていることを特徴とする先行請求項のいずれ かの殺菌空気フィルタ装置。 12．さらに、フィルタ媒体(28)の下流側の少なくとも一部分に紫外線を照射する ため、フィルタ媒体(28)の下流側の近傍に少なくとも１つの紫外線源(34)が設け られていることを特徴とする先行請求項のいずれかの殺菌空気フィルタ装置。 13．空気フィルタにはさらに、フィルタ媒体の上流側に配置されて、酸化を促進 することによって空気フィルタの殺菌効果を高めるオゾンを発生する少なくとも １つのコロナワイヤ(151)が設けられていることを特徴とする先行請求項のいず れかの殺菌空気フィルタ装置。 14．線源は、線源(34)を支持している軸(164)を駆動する電動モータを有する駆 動手段(50)によって回転することを特徴とする請求項４の殺菌空気フィルタ装置 。 15．線源(34)は、線源(34)を支持している軸(164)に固定されたプロペラ形ブレ ード(178)上の空気ダクト(148)を流れる空気移動の作用によって回転すること を特徴とする請求項４の殺菌空気フィルタ装置。 16．線源の回転速度は、軸(164)に取付られた摩擦クラッチ(180)によって制御さ れることを特徴とする請求項15の殺菌空気フィルタ装置。 17．ろ過すべき空気(26)を流入させるルーバ(24)及びろ過した空気(29)を流出さ せるルーバ(24)を設けたキャビネット(22)と、 円筒形中空部分内に配置されて長手方向軸線を有し、この軸線回りに回転でき るようにキャビネット(22)内に取り付けられているフィルタ媒体(28)と、 フィルタ媒体(28)の外側の近傍に取り付けられた紫外線ランプ(34)と、 フィルタ媒体(28)を長手方向軸線回りに回転させる駆動手段(50)と、 ろ過すべき空気(26)がルーバ(24)を通過することによってろ過すべき空気(26) を取り入れることができるようにするファン(42)と、 フィルタ媒体(28)と、ろ過した空気を(29)を流出させるルーバ(24)とを有して おり、 ろ過すべき空気(26)中に浮遊している空中微生物の少なくとも一部がフィルタ 媒体(28)によって捕らえられて、フィルタ媒体(28)の回転によってフィルタ媒体 の外側及びフィルタ媒体に捕らえられた微生物が紫外線ランプ(34)の近傍へ移動 した時、致死量の紫外線に照射されるようにしたことを特徴とする請求項１また は２の殺菌空気フィルタ装置。