旭化成の流水殺菌器が水銀灯を上回る殺菌効率を達成 | 2022年度 | ニュース | 旭化成株式会社
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旭化成の流水殺菌器が水銀灯を上回る殺菌効率を達成

水銀を使用しない深紫外線殺菌

2022年9月7日
旭化成株式会社

旭化成株式会社(本社:東京都千代田区、社長:工藤 幸四郎、以下「当社」)は、小型UVC(深紫外線) LED流水殺菌器「Klaran(クララン) WR」の開発品の検証試験において、LEDを殺菌用光源として利用した流水殺菌器が水銀灯の殺菌効率(同じ消費電力あたりの流水殺菌能力)を75%以上上回る※1ことに成功したことをお知らせします。

  • ※1大腸菌で検証、試験条件は「2. 検証結果」に記載。

1. 検証の経緯

「Klaran WR」は、当社のグループ会社であるCrystal IS, Inc.(本社:米国ニューヨーク州、以下「Crystal IS社」)が製造・販売する窒化アルミニウム基板(AlN)を用いた長寿命で高出力の殺菌用UVC LED「Klaran」を使用した流水殺菌器(図1左)です。
従来、殺菌用光源には水銀灯が一般的に用いられてきましたが、健康被害や環境負荷が懸念される水銀の利用については「水銀に関する水俣条約」が2017年に発効され、世界的に規制が強化されています。一方、LEDは水銀を使用せず、小型・軽量であり、設計の自由度など複数の点でメリットがあるものの、殺菌能力やエネルギー効率には課題がありました。
当社は世界最高水準の発光効率を持つ次世代UVC LED「Klaran LA」(開発中製品、図1右)を搭載した「Klaran WR (製品型番:WR2-24V-2U-B2、図1左)」の改良品を制作し(以下「開発品」)、既存水銀ランプを用いた流水殺菌器と開発品の間で、殺菌能力に関して比較検証を行いました。

  • 図1 流水殺菌器「Klaran WR」(左)<br/>
世界最高水準の発光出力をもつUVC LED「Klaran LA」(右)
    図1 流水殺菌器「Klaran WR」(左)
    世界最高水準の発光出力をもつUVC LED「Klaran LA」(右)

2. 検証結果

開発品と同じ消費電力を持つ水銀灯(6W定格)を用いた市販の流水殺菌器を用い、水道水を利用するときに想定される数量(8リットル/分、265nm波長における透過率97%/cm)で2分間流水した後の殺菌能力を比較しました。対象とする菌については、身の回りに存在する菌としてグラム陰性通性嫌気性桿菌(かんきん)である大腸菌(NBRC番号:3972, 濃度約106CFU/ml)を用いたところ、LRV※2で2以上上回る性能を示すデータを取得しました。これは大腸菌の残数において、開発品が水銀灯を用いた殺菌器の1/100以下にできたことに相当します(図3)。なお、今回の結果は、一般的な評価方法が確立していないため、当社が検討した評価方法により測定したものです。評価試験については外部機関にて行いました。

  • ※2LRV…Logarithmic Reduction Value(対数減少値)のことで、菌類の殺菌性能を表す。

これまでのUVC LED(発光効率1~5%)は水銀灯(発光効率20~40%)と比較して発光効率が低いため、同じ消費電力では流水殺菌能力が低くなるのが一般的でした。しかし、当社のもつ光学設計と流体設計の技術による流水殺菌器の性能向上と、発光効率が向上した当社のKlaran LAを使用することにより、消費電力が同等の水銀灯を用いた流水殺菌器の性能を上回るUVC LED流水殺菌器の実現に成功しました。当社は、本検証結果について殺菌用光源のLED化が加速する大きな技術的前進であると考えています。

  • 図2 開発品(右)と市販の水銀灯式流水殺菌器(左)
    図2 開発品(右)と市販の水銀灯式流水殺菌器(左)

表1 開発品と市販の水銀灯式流水殺菌器の比較

機種 ランプ部消費電力 製品重量 筐体サイズ
当社開発品 約6W 約125g 約φ51mm×115mm
水銀灯式流水殺菌器 約6W 約400g 約φ52mm×265mm

  • 図 3 開発品と水銀灯式流水殺菌器の大腸菌殺菌能力の比較
    図 3 開発品と水銀灯式流水殺菌器の大腸菌殺菌能力の比較

LRV 3.0 は菌数を1/1,000にする能力に相当し、LRV 6.0 は1/1,000,000にする能力に相当します(数字が高い方が殺菌能力が高いことを意味します)。なお、本データは実際の製品の性能を保証するものではありません。

3. 今後の計画

当社は開発品の量産および販売を早期に行えるように今後も開発を進め、流水殺菌用途における水銀灯をUVC LEDで置き換えることにより、水銀フリーな世界の実現に貢献し、また、より安全な水を求める世界的なニーズに応えてまいります。また、流水殺菌だけでなく、UVC LEDがもつ様々なメリットを活かし、表面殺菌や空気殺菌のアプリケーションにもUVC LEDの展開を進めてまいります。

以上