2020年4月15日水曜日

工作で新型コロナをやっつけちゃえー紫外線殺菌装置の自作

 大変な事態です。 いつかはとは思っていましたが、こんなに早くかつ身近に事になるとは。

 どちらかのネット記事で、新型コロナウィルスは紫外線や太陽光弱いという記事を読みました。
殺菌灯や紫外線についてちょっと調べてみました。
  • 殺菌灯は特殊な紫外線を発生。波長は253.7nmで、殆どの物質は透過しない。
  • この波長の紫外線は、カビやウィルス、バクテリアを殺す効果が、とても大きい。
  • 直接、対象に照射する方法と、空気を殺菌して循環する方法がある。
  • 目での直視や、肌への直光は、人体へ悪影響があるので遮光や距離を配慮する。
  • 紫外線が当たった部分は、色が褪せてしまう。
ウィルスのほか、空気中のカビなんかについても殺菌できるようで、エアコンのカビなんかも防止できるかも。

 ということで、新型コロナによる出勤制限で時間がありましたので、殺菌灯で「コロナやっつけ器」(紫外線殺菌装置)を自作してみました。 

参照される場合は、以下、事前にご確認ください。
真似される方はご自由ですが、責任は持てませんので、ご自分のリスクでお願いします。
★殺菌灯から発せられる強い紫外線(UVC)は、人体に対して非常に危険です。 許容値:8時間で2mW/㎡
★殺菌効果については、よく判りません。
★器具や使用している材料の使用方法についても適切ではない可能性があります。 火災等の危険性もあります

 方式は、安全のため直接照射はさせず、空気を殺菌させるために、部屋の空気を自然循環させるか、エアコン下のリビングボード上に設置して強制循環させる方式にしました。
必要であれば、USBファンなどを併用して強制循環させます。

 殺菌灯の直視を避けるため、横や下から直光が見えないこと、また天井からの反射光も抑えるため、容器内に器具を沈め、上面にシェードを設けることにしました。
殺菌効率は落ちるとは思いますが、安全第一で考えてみました。

 使用した機材類です。
箱は、プランターを加工して作ります。 加工が必要なのは、このプランターの加工のみです。
機材一式
プランターはカインズホームで購入した、ユーロプランター650 ¥298
プランターの下には空気循環のため穴を開けました。
 照明器具が発熱しますので、温まった空気は上に逃げ、下から外の空気が取り込まれることで、僅かでしょうが自然循環が期待できます。
 両サイドには、器具が入るように穴を開けます。 器具が浮いて、ベッタリと着地しているより、よい感じになりました。
 このプランターの材質はネットリとしており、キリで穴を開けたり、カッターで切ることはできるのですが、強く抑えると割れてしまうので注意が必要です。
器具の穴加工と、底面の穴あけ
底面の穴あけ
下への紫外線漏れが少なくなるように、底網も使用します

 照明器具を設置します。
器具は、ヨドバシカメラで購入した 「BL20 [ブラックライト (50Hz 東日本地域対応)]」 ¥2030 を使用しました。 付属のブラックライトは、紫外線の波長が殺菌灯とは異なります。このため殺菌効果は、あまり期待できません。
別途、20W直管の殺菌灯を準備しました。
 パナソニック GL-20 殺菌灯 20W形殺菌ランプ 楽天   ¥1600




上面の防護用のシェードはダイソーのPPシートを使用しました。
丁度、期待のとおりの色と表面状態でした。
ポリプロピレンはUVCの遮断性が、あまり良くない様ですが、充分厚いですし、透明では無いので良しとしました。
但し、耐光性は悪い様ですので、強力なUVCの環境下、どの程度の寿命になるか興味深いです。

2020/04/24(再計算) 心配になったので少し調べて、胡散臭い計算をしてみました。
透明なポリプロピレンシート 0.038mmの透過率は約80%程度のようです。 
思っていたより透過することが判りました。
今回のPPシートの厚さは、0.75mmで乳白色です。
0.75mmの厚さの透過率は、0.8の(0.75/0.038)乗=1.2% 乳白色なので、ざっくりと透過率は1%として計算してみます。
殺菌灯の紫外線出力は7.5W。 東芝の殺菌灯のデータですが、強度は77μW/㎠@1m。
光源から人体までの距離を2mとすると、受光強度は、1/4になるので
受光強度 = 77/4  = 19μW/㎠@2m = 190mW/㎡@2m
PPシートの透過率は1%として、受光量は、約1.9mW/㎡
許容できる照度は、8時間で2mW/㎡ 16時間なら1mW/㎡
8時間の許容照度で、ギリギリとなりました。
但し、プランターに沈めた状態で、殺菌灯は見えない状態ですので、計算値より十分低いものと思っています。
後日、乳白色ではなく、もう少し透過が少なそうな色へ変更するつもりです。(ちなみに、数日点灯させていますが、色黒にはなっていません(^^;)
4/19 PPシートを2枚の構成に変更しました。

シェードは6つのクリップで留めました。






設置場所は、リビングボードの上。
通常はエアコンが点いているので、強制循環。
エアコンが切れていても、器具の発熱による、自然循環で、少しは空気殺菌ができるかな。

プランターの上面へ、目の大ききな網を設置すれば、そこへスマホやマスクを置いておくことで、殺菌容器として使用出来そうです。

20W灯で消費電力24W なので、電気代は40時間で約25円程度 1日10時間の点灯でしたら、月200円程度で収まります。



2019/4/19  紫外線殺菌装置 改1
少し、UV-Cの放射が心配でしたので、シェードを同じPPシート二枚構成に変更しました。
内側を乳白色、外側を半透明黒にしてみました。
さらに、殺菌ボックスとして使用するための、丁度良い幅の網をDAISOで見つけることができました。 スタンドは不要なのですが・・・
(器具や殺菌灯への、物の落下による過熱や損傷が心配だったので、後日、もっと大きなバーベキュー網をDAISOで探しだし、幅が合うように加工した後、交換しています。)


さて、新型コロナウィルスはボコボコにすることができるでしょうかね? 見えないので確認ができません。
使い方によっては、自分がボコボコにされる可能性もあります。
強い紫外線下ですので、使用機材の劣化も早いことでしょう。
それほど、長く使用しないで良いことを祈ります。
でも夏場は、エアコンのカビ防止効果に期待しています。

早く新型コロナが終息することを、心から願うとともに、戦って下さっている皆様に感謝致します。