JP2021069585A

JP2021069585A - 流体殺菌装置

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Publication number: JP2021069585A
Application number: JP2019197353A
Authority: JP
Inventors: 田中　英明; Hideaki Tanaka; 英明田中; 加藤　裕幸; Hiroyuki Kato; 裕幸加藤; 和久新野; Kazuhisa Shinno
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2021-05-06
Anticipated expiration: 2039-10-30
Also published as: WO2021085143A1; EP4052731A1; US20220362419A1; CN114514204A; JP7398243B2; EP4052731A4

Abstract

【課題】紫外光の利用効率を高め、殺菌効果を向上させることができる流体殺菌装置を提供する。【解決手段】流体殺菌装置１は、流体が軸方向に流れる流路を有する筐体５の筒体５ｃと、流体が筒体５ｃに流入する流入口５ａと、筒体５ｃの外周上に設けられた流出口５ｂと、流入口５ａとは反対側の端部に設けられた光源３と、筒部９ａと先端部９ｂとからなり、紫外光を透過、集光又は発散する石英キャップ９を備えている。石英キャップ９は、筒部９ａが筒体５ｃの内壁に嵌合しており、境界部９ｃが、流出口５ｂの光源３に近い側の端面Ｘに一致する位置、又は端面Ｘよりも突出した位置に配置されている。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、流路を流れる流体を紫外光により殺菌する流体殺菌装置に関する。

近年、紫外線の殺菌作用が、食品庫の殺菌灯や医療用装置に利用されている。また、流路を流れる流体に対して、紫外ＬＥＤにより紫外光を照射して流体を殺菌し、洗浄用水等に用いる装置もよく知られている。

例えば、下記の特許文献１の流体殺菌モジュールは、流水が流通する内部空間を有する流路管と、流路管の一端部の側から内部空間に突出し、内部空間に向けて紫外線を照射可能とした光源とを備えている。

具体的には、前記光源は、発生する熱を放熱する放熱部材を備え、放熱部材の一端部が、第一流入出口よりも流路管の他端部の側に飛び出して配置されている。また、前記放熱部材は、光源が取り付けられる光源取付部と、光源で発生する熱を放熱する放熱部とを兼ねる柱状部を有している（特許文献１／段落００１２，００１６，図１)。

特開２０１９−１８１９８号公報

しかしながら、特許文献１の流体殺菌モジュールは、配置する向きや流水の方向によっては、柱状部とモジュール内壁との間の内部空間に気泡が発生するため、紫外線による殺菌効率が低下するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、紫外光の利用効率を高め、殺菌効果を向上させることができる流体殺菌装置を提供することを目的とする。

本発明の流体殺菌装置は、殺菌対象の流体が軸方向に流れる流路を有する筒体と、前記流体が前記筒体に流入する流入口と、前記筒体の外周上に設けられ、前記流体が流出する流出口と、前記筒体の前記流入口とは反対側の端部に設けられた基板に実装され、前記流路に向けて紫外光を出射する発光素子を有する第１の光源と、筒部と先端部とからなり、前記第１の光源を収容し、前記紫外光を透過、集光又は発散する第１の光学部材とを備え、前記筒部は前記筒体の内壁に嵌入し、前記筒部と前記先端部との境界部が前記流出口の前記第１の光源に近い側の端面に一致する位置にあるか、又は前記近い側の端面よりも突出した位置にあることを特徴とする。

本発明の流体殺菌装置は、第１の光源から出射された紫外光が、当該第１の光源を収容する第１の光学部材で透過、集光又は発散され、流路を通過する流体を照射することで殺菌が進む。

本装置は、配置の向きによって内部に気泡が生じて紫外光の照射効率を低下させないように、第１の光学部材の筒部は筒体の内壁に嵌合させ、ほとんど隙間がない状態とする。また、第１の光学部材の筒部と先端部との境界部を、流出口の第１の光源に近い側の端面に一致する位置、又はこれよりも突出した位置となるようにして、先端部に当たった流体を流出口の方向に導く。これにより、本装置は、気泡の発生を抑えつつ、殺菌効果を向上させることができる。

本発明の流体殺菌装置において、前記筒体と前記第１の光学部材の前記筒部とは、円筒形状であることが好ましい。

本発明では、流体殺菌装置の筒体と第１の光学部材の筒部とは、ともに円筒形状とする。これにより、内部での気泡の発生を抑制し、流体の流れを円滑にすることができる。また、筒体の内径と筒部の外径を合わせることで、容易に当該筒部を当該筒体に隙間なく嵌入させることができる。

また、本発明の流体殺菌装置において、前記第１の光学部材の前記先端部は、平面形状を有していることが好ましい。

本発明では、第１の光学部材の先端部を平面形状とすることで、第１の光源から出射された紫外光を透過し、集光又は発散させ、流路内の流体に紫外光が満遍なく照射されるようにすることができる。

また、本発明の流体殺菌装置において、前記境界部は面取り加工されていることが好ましい。

第１の光学部材の先端部が平面形状である場合、面取り加工された境界部を、流出口の第１の光源に近い側の端面に一致する位置、又はこれよりも突出した位置とする。これにより、本装置は、気泡の発生を抑えつつ、流体を流出口の方向に導くことができる。

本発明の流体殺菌装置において、前記第１の光学部材の前記先端部は、前記流路側に突出した曲面形状を有していることが好ましい。

第１の光学部材の先端部は、曲面形状（丸形状）としてもよく、この場合、第１の光源から出射された紫外光を流路の特定部分に集光させることができる。すなわち、本装置は、目的に応じて光学部材の先端部を変更して、所望の配光を得ることができる。

また、本発明の流体殺菌装置において、前記筒体は、前記第１の光源側の端部内壁に切欠部を有し、前記第１の光学部材は、前記切欠部に収容されたシール部材を介して固定されていることが好ましい。

筒体が端部内壁に切欠部を有していることで、当該切欠部にシール部材を設けることができる。本装置は、当該シール部材で第１の光学部材を固定することができ、さらに流体が第１の光源側に浸入することを防止することができる。

また、本発明の流体殺菌装置において、前記筒体は、当該筒体の前記境界部に対応する位置に切欠部を有し、前記第１の光学部材は、前記切欠部に収容されたシール部材を介して固定されていることが好ましい。

本発明の筒体は、第１の光学部材の境界部に対応する位置に切欠部を有していてもよい。この場合も当該切欠部にシール部材を設けることができるので、筒体と第１の光学部材（筒部）との間に僅かな隙間があっても、流体が浸入しないようにすることができる。

また、本発明の流体殺菌装置において、前記第１の光学部材の内部に、前記第１の光源を囲むように前記基板上に配置され、前記紫外光を内面で反射して前記流路の方向に導くリフレクタを有していることが好ましい。

この構成によれば、第１の光源から出射された紫外光がリフレクタの内面で反射されることで、紫外光を任意の場所に配光し、流路内で流速の速い部分に集中的に紫外光を照射することができる。これにより、本装置は、流体の殺菌効率をより高めることができる。

また、本発明の流体殺菌装置において、前記筒体の周方向に対称な位置に、前記流出口が複数設けられていることが好ましい。

本発明では、筒体の周方向に対称な位置に流出口を複数設けることで、殺菌した流体を流出口付近で滞留することなく、排出することができる。

また、本発明の流体殺菌装置において、前記流入口は、前記筒体との間に、当該筒体の方向に向かって径が拡大する円錐台部を有していることが好ましい。

流体の流入口側に円錐台部を設けることで、流体を、ある程度滑らかに筒体内に流入させることができる。そして、本装置は、流入口側での気泡の発生を抑えることができる。

また、本発明の流体殺菌装置において、前記流入口は、前記筒体の外周上に設けられていることが好ましい。

流体の流入口を筒体の外周に設けることで、本装置は、いわゆるＵ字型の流路を有する装置として、目的に応じて使用することができる。

また、本発明の流体殺菌装置において、前記筒体の前記流入口に近い側の端部に設けられた基板に実装され、前記流路に向けて紫外光を出射する発光素子を有する第２の光源と、筒部と先端部とからなり、前記第２の光源を収容し、前記紫外光を透過、集光又は発散する第２の光学部材と、を備え、前記筒部は前記筒体の内壁に嵌入し、前記筒部と前記先端部との境界部が前記流入口の前記第２の光源に近い側の端面に一致する位置にあるか、又は前記近い側の端面よりも突出していることが好ましい。

筒体の外周上に流入口を設けたときは、流入口に近い側に端部に第２の光源を設けることができる。本装置は、流入口側から第２の光源の紫外光により流体を照射し、流出口側から第１の光源の紫外光により流体を照射するため、殺菌効率が向上する。

また、第２の光源に対して設けられる第２の光学部材についても、筒部が筒体の内壁に嵌合し、境界部を流入口の第２の光源に近い側の端面に一致する位置、又はこれよりも突出した位置になるようにする。これにより、本装置は、流入口側での気泡の発生を抑えることができる。

本発明の実施形態の流体殺菌装置の側面図。本発明の実施形態の流体殺菌装置の背面図。図１Ｂの流体殺菌装置のII-II断面図（第１実施形態）。図２の光源モジュール装置の拡大図。図２の筐体の変更形態を説明する図。第２実施形態の流体殺菌装置の断面図。図４の光源モジュール装置の拡大図。第３実施形態の流体殺菌装置の断面図。

以下、本発明の流体殺菌装置の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
まず、図１Ａに、本発明の流体殺菌装置の第１実施形態の側面図を示す。流体殺菌装置１は、流路を流れる流体に対して紫外光を照射して殺菌する装置であり、浄水器、給湯器、ウォーターサーバ、工業用冷却水循環装置等に利用される。

流体殺菌装置１は流路を有し、流体の殺菌部となる筐体５と、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含む光源モジュール装置１０とで構成されている。

筐体５は、直径が３１．８ｍｍ（内径２９．４ｍｍ）、流路（殺菌部）の長さが１００ｍｍの直管形状を有し、殺菌対象の流体が筒体５ｃの長軸方向に流れるようになっている。筒体５ｃの材料は目的により異なるが、ここではステンレス製である。流体は筒体５ｃの軸方向の一端部に取り付けられた流入口５ａ（内径１２．７ｍｍ）から筒体５ｃに流入して、筒体５ｃの外周上に設けられた流出口５ｄ（内径１２．７ｍｍ）から流出する。流量は、０．５〜５（Ｌ／ｍｉｎ）である。

また、筐体５は、流入口５ａと筒体５ｃの間に、筒体５ｃの方向に向かって径が拡大する円錐台部５ｂを有している。流入口５ａから流入した流体は、円錐台部５ｂがあることで急激に拡大することなく、滑らかに拡大する。このため、流入口５ａから筒体５ｃの間の流路が拡大された後の境界領域に流体が滞留せず、気泡の発生を抑えることができる。

円錐台部５ｂと筒体５ｃの境界部付近に、整流板（図示省略）を設けてもよい。この場合、流入口５ａから流入した流体は、整流板を通過して筒体５ｃの流路に到達する。整流板は金属製又はフッ素樹脂製の板材であり、筒体５ｃの軸方向に貫通する複数の孔を有している。流体は、整流板を通過することにより、筒体５ｃの流路に流入する際に流速が平均化される。従って、紫外光が流体に万遍なく照射されるようになり、殺菌性能が向上する。

図１Ａに示す筐体５は、流入口５ａ及び流出口５ｄの配置からＬ字管と呼ばれるが、流入口５ａを筒体５ｃの外周上に設けて、いわゆるＵ字管としてもよい。また、筒体５ｃの端部（光源モジュール装置１０と反対側）に着脱可能な流入装置を取り付けて、Ｌ字型の流路とすることもできる。

図１Ａの例では、流出口５ｄが１つであったが、筒体５ｃの外周上に複数の流出口を設けてもよい。この場合、筒体５ｃの周方向に対称な位置に流出口を配置することが好ましい。例えば、流出口が３つの場合は１２０°間隔で配置すればよい。

筒体５ｃの流入口５ａと反対側の端部には、光源モジュール装置１０が取り付けられている。光源モジュール装置１０の詳細は後述するが、その内部には、光源、基板、リフレクタ、石英キャップ等が収められている。

図１Ｂは、流体殺菌装置１を光源モジュール装置１０の方向から見た図（背面図）である。ここでは、筒体５ｃの流出口５ｄが上方向に突出しているが、流出口が２つの場合は、筒体５ｃの周方向に対称な位置、すなわち下方向に第２の流出口が突出することになる。

光源モジュール装置１０（背面側）の孔部１１ａ〜１１ｄは、後述する光源用基板を取り付けるビス用の孔である。また、孔部１２は、当該基板の配線を外部の電源に接続するハーネス用の孔である。なお、当該基板の裏面側（光源の発光面がない側）に金属製のヒートシンク（図示省略）を設けてもよく、当該基板の熱を放熱することができる。

次に、図２に、図１Ｂの流体殺菌装置１のII-II断面図を示す。

筒体５ｃの光源モジュール装置１０側にある接続ポート５ｆには、雌ネジが形成されている。また、光源モジュール装置１０は、枠体１０ａの内壁に雄ネジが形成されているため、光源モジュール装置１０を接続ポート５ｆに螺合させることができる。なお、雄ネジ、雌ネジの関係は逆、すなわち、接続ポート５ｆが雄ネジとなっていてもよい。

流入口５ａから流入し、筒体５ｃの流路に到達した流体は、流出口５ｄの方向に進み、筐体５の外部に流出する。このとき、流路内で光源モジュール装置１０内の光源３（本発明の「第１の光源」に相当）から出射された紫外光に晒されるので、流体が殺菌される。

次に、図３Ａに、図２の光源モジュール装置１０の拡大図を示す。

光源３から出射される紫外光は、殺菌効果を有する波長又は化学物質を分解する波長を有しており、例えば、波長２４０〜２８０ｎｍの範囲である。光源３は紫外ＬＥＤであり、図示するように、基板４の前面側に１つ実装されている。なお、紫外ＬＥＤを複数並べて光源とすることもできる。

基板４は、放熱性に優れた銅、アルミニウム等の金属製のものが望ましい。基板４を通して、光源３に給電が行われる。また、基板４は、その後面側（光源３の発光面と反対側）で光源モジュール装置１０の枠体１０ａに当接して、ネジ（図示省略）で固定されている。

また、基板４の前面側には、光源３を囲むようにリフレクタ８が配設されている。リフレクタ８は回転楕円面又は回転放物面の反射鏡であり、光源３から出射された紫外光は、リフレクタ８の内面で反射して任意の場所に配光され、筒体５ｃの流路の方向に進む。これにより、流路内の流体の流速が速い部分に集中的に紫外光が照射されるため、流体の殺菌効率を高めることができる。

リフレクタ８で反射された紫外光は、リフレクタ８を覆うように取り付けられたキャップ状の石英キャップ９（本発明の「第１の光学部材」に相当）を通過する。石英キャップ９は、空気よりも屈折率の大きい石英ガラスを略均一の厚みに加工した部材であり、円筒形状の筒部９ａと非円筒形状の先端部９ｂとで構成されている。先端部９ｂは、筒部９ａに気密的に接続された、又は延在した平面形状又は曲面形状を有する。なお、筒部９ａと先端部９ｂとの境界部分が境界部９ｃであり、面取り加工されている。

筒体５ｃは多角形の角筒形状であってもよいが、本実施形態のように筒体５ｃと筒部９ａをともに円筒形状とすることで、内部での気泡の発生を抑制し、流体の流れを円滑にすることができる。さらに、筒体５ｃの内径と筒部９ａの外径を合わせることで、容易に筒部９ａを筒体５ｃにほぼ隙間なく嵌入させることができる。筒体５ｃと筒部９ａとをともに角筒形状とする場合には、稜線部が面取り加工されていることが望ましい。

筒部９ａは、筒体５ｃの内壁にほぼ隙間なく（０．７ｍｍ程度の隙間はある）嵌入している。また、紫外光が通過する先端部９ｂは、リフレクタ８の開口端面に対して平面状に形成されている。図示するように、紫外光は、石英キャップ９（先端部９ｂ）を通過する際に屈折により任意の場所に配光され、流路内の流体の流速が速い部分に集中するため、流路内の流体に効率良く紫外光が照射される。

流体殺菌装置１の使用時には、石英キャップ９の前面側は、空気よりも屈折率の大きい流体で満たされている。詳細は後述するが、石英キャップ９の先端部９ｂは、リフレクタ８の開口端面に対して、凸状又はその他の形状であってもよい。なお、リフレクタ８は、本発明の必須の構成ではなく、先端部９ｂの形状により、紫外光の配光を制御してもよい。

また、石英キャップ９は、境界部９ｃが流出口５ｄの光源モジュール装置１０に近い側の端面（内壁）Ｘよりも突出した位置となるように配置されている。これにより、筒体５ｃを流通して石英キャップ９の先端部９ｂに当たった流体は、筒体５ｃと石英キャップ９との隙間にほとんど流入することなく、流出口５ｄの方向に導かれる。石英キャップ９は、境界部９ｃが端面Ｘと一致する位置に配置してもよい。

流体殺菌装置１を縦置き（光源モジュール装置１０が上方）した場合、当該隙間に気泡が発生して、流出口５ｄ付近に到達した流体に対して紫外光が十分照射されないという懸念がある。しかしながら、上記のように石英キャップ９を配置することで流出口５ｄ付近の気泡の発生を抑え、流体の殺菌効率を向上させることができる。なお、当該隙間をさらに小さくするため、石英キャップ９の筒部９ａを帯状のシリコンシートで被覆してもよい。

また、図示するように、接続ポート５ｆの端部内壁には三角溝５ｆ１が形成されている。三角溝５ｆ１により、石英キャップ９の筒部９ａと接続ポート５ｆとの間に空間が生じるので、Ｏリング６（本発明の「シール部材」に相当）を配置する。そして、Ｏリング６の封止機能により、光源モジュール装置１０への流体の浸入を防止することができる。なお、図中の接続部５ｆ２は、接続ポート５ｆの雌ネジが形成された部分である。

Ｏリング６はフッ素系材料で形成されるが、紫外光に晒されて劣化することがある。しかしながら、この位置は石英キャップ９の外側であり、リフレクタ８の外側でもあるので、Ｏリング６は、ほとんど紫外光が照射されない。これにより、Ｏリング６の劣化を防止することができる。

このように、光源モジュール装置１０は、従来のレンズを重ねて配光を調整する機構と比較して小型であるため、装置全体の流体殺菌装置１についても小型化することができる。また、石英キャップ９は、リフレクタ８の外周にキャップのように嵌め込まれるため、交換が容易という利点もある。なお、光源モジュール装置１０は、単一基板上に複数の光源とリフレクタとを配置し、単一の石英キャップで覆われる態様であってもよい。

次に、図３Ｂを参照して、上述の筐体５の変更形態（筐体５’）を説明する。

図３Ａに示した筐体５では、三角溝５ｆ１のＯリング６によって封止されるが、石英キャップ９の筒部９ａと接続ポート５ｆとの間に僅かな隙間が生じて、流体が浸入可能であった。変更形態の筐体５’（接続ポート５ｆ’）では、当該隙間への流体の浸入を防止するため、石英キャップ９の境界部９ｃに対応する位置に三角溝５ｆ３を設けている。

図示するように、接続ポート５ｆ’の三角溝５ｆ３は筒体５ｃの光源モジュール装置１０に近い側の端面Ｘ付近に設けられており、三角溝５ｆ３により生じた空間にＯリング６を配設する。この場合も、Ｏリング６の封止機能により、光源モジュール装置１０への流体の浸入を防止することができる。もちろん、石英キャップ９は、境界部９ｃが流出口５ｄの端面Ｘよりも突出した位置となるように配置することが好ましい。

［第２実施形態］
次に、図４、図５を参照して、本発明の流体殺菌装置の第２実施形態を説明する。

図４は、第２実施形態の流体殺菌装置５０の断面図を示している。なお、流体殺菌装置５０の側面図及び背面図は図１Ａ、図１Ｂと同じであるため、省略する。また、以下では、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

図示するように、筒体５ｃの光源モジュール装置２０側の端部の接続ポート５ｆには、雌ネジが形成されている。光源モジュール装置２０は、枠体２０ａの内壁に雄ネジが形成されているため、光源モジュール装置２０を接続ポート５ｆに螺合させることができる。

流入口５ａから流入し、筒体５ｃの流路に到達した流体は、流出口５ｄの方向に進み、筐体５の外部に流出する。このとき、流路内で光源モジュール装置２０内の光源３から出射された紫外光に晒されるので、流体が殺菌される。詳細は後述するが、光源モジュール装置２０の石英キャップ１９は、先端部が流路側に突出した曲面形状（丸形状）を有する。

次に、図５に、図４の光源モジュール装置２０の拡大図を示す。

光源モジュール装置２０は、枠体２０ａの内部に光源３、基板４、リフレクタ８及び石英キャップ１９が収められている。光源モジュール装置２０を構成する各部材の配置は、上述の光源モジュール装置１０（図２Ｂ参照）と同じである。

光源３から出射され、リフレクタ８の内面で反射された紫外光は、リフレクタ８を覆うように取り付けられた石英キャップ１９を通過する。石英キャップ１９も略均一の厚みの石英ガラスであり、紫外光は石英キャップ１９を通過する際に屈折し、上述の石英キャップ９（平面状）と同様に紫外光を任意の場所に配光する。従って、石英キャップ１９は、ある領域の流体に集中的に紫外光を照射するような場合に最適である。

ここでも、円筒形状の筒部１９ａは、筒体５ｃの内壁にほぼ隙間なく嵌入している。また、石英キャップ１９と接続ポート５ｆ（三角溝５ｆ１）との間にＯリング６を配設するため、光源モジュール装置２０への流体の浸入を防止することができる。

また、石英キャップ１９は、境界部１９ｃが流出口５ｄの光源モジュール装置２０に近い側の端面（内壁）Ｘよりも突出した位置となるように配置されている。これにより、筒体５ｃを流通して石英キャップ１９の先端部１９ｂに当たった流体は、筒体５ｃと石英キャップ１９との隙間にほとんど流入することなく、流出口５ｄの方向に導かれる。

石英キャップ１９は、境界部１９ｃが端面Ｘと一致する位置に配置してもよい。この位置に石英キャップ１９を配置することで、流出口５ｄ付近の気泡の発生を抑えることができ、流体の殺菌効率を向上させることができる。

石英キャップは、この他にも様々な形状が考えられ、それぞれ目的に応じて使い分けることができる。例えば、紫外光が通過する先端部が両面凸状に形成されているもの、先端部を一方の側（流路側）が平面状で他方の側（光源３側）凹状又は凸状のものが考えられ、それぞれ異なる配光制御に用いることができる。石英キャップ１９の場合、リフレクタ８（内面）との間にスペースが生じるため、当該スペースに凹レンズ又は凸レンズを配設して、配光を制御してもよい。

［第３実施形態］
最後に、図６を参照して、本発明の流体殺菌装置の第３実施形態を説明する。

図６は、第３実施形態の流体殺菌装置１００の断面図を示している。流体殺菌装置１００は流路を有し、流体の殺菌部となる筐体１５と、光源としてのＬＥＤを含む光源モジュール装置１０及び光源モジュール装置３０とで構成されている。

筐体１５は、筒体１５ｃの外周上に流入口１５ａ及び流出口１５ｄを取り付けた、いわゆるＵ字管である。流体は流入口１５ａ（内径１２．７ｍｍ）から筒体１５ｃに流入して、流出口１５ｄ（内径１２．７ｍｍ）から流出する。流量は０．５〜５（Ｌ／ｍｉｎ）である。

筒体１５ｃの一端部（図の左側）である接続ポート１５ｆには、第１実施形態と同じ光源モジュール装置１０が取り付けられている。また、筒体１５ｃの他端部（図の右側）である接続ポート１５ｇには、光源モジュール装置３０が取り付けられている。

光源モジュール装置３０の内部には、光源３３、基板３４、リフレクタ３８及び石英キャップ３９が収められている。流体は、流入口１５ａから筐体１５に流入した直後に、光源モジュール装置３０の光源３３（本発明の「第２の光源」に相当）により紫外光が照射される。

光源３３から出射された紫外光は、リフレクタ３８の内面で反射して平行光となり、筒体１５ｃの流路の方向に進む。これにより、流路内の流体に均一に紫外光が照射されるため、流体の殺菌効率を高めることができる。また、リフレクタ３８で反射された紫外光は、リフレクタ３８を覆うように取り付けられたキャップ状の石英キャップ３９（本発明の「第２の光学部材」に相当）を通過する。

石英キャップ３９は、第１実施形態の石英キャップ９と同様に、空気よりも屈折率の大きい石英ガラスを略均一の厚みに加工した部材である。なお、石英キャップ３９は、円筒形状の筒部３９ａと非円筒形状の先端部３９ｂとで構成され、それらの境界部分が面取り加工された境界部３９ｃである。

筒部３９ａは、筒体１５ｃの内壁にほぼ隙間なく嵌入している。また、紫外光が通過する先端部３９ｂは、リフレクタ３８の開口端面に対して平面状に形成されている。紫外光は、石英キャップ３９（先端部３９ｂ）を通過する際に屈折により任意の場所に配光され、流路内の流体の速度が速い部分に集中するため、流路内の流体に効率良く紫外光が照射される。

また、石英キャップ３９は、境界部３９ｃが流入口１５ａの光源モジュール装置３０に近い側の端面（内壁）Ｙよりも突出した位置となるように配置されている。従って、流入口１５ａから流入した流体は、筒体１５ｃ（接続ポート１５ｇ）と石英キャップ３９との隙間にほとんど流入することなく、筒体１５ｃの方向に導かれる。これにより、流入口１５ａ付近での気泡の発生を抑えて、流体の殺菌効率を向上させることができる。

また、石英キャップ３９と筒体１５ｃの接続ポート１５ｇとの間に空間（三角溝）が設け、Ｏリング６を配設する（図３Ａ参照）。Ｏリングの封止機能により、光源モジュール装置３０への流体の浸入を防止することができる。

さらに、流体殺菌装置１００では、筒体１５ｃを通過した流体が、流出口１５ｄ付近で光源モジュール装置１０の光源３により紫外光が流体に照射される。これにより、殺菌効率をさらに向上させることができる。

光源モジュール装置１０，３０は、目的に応じて上述の光源モジュール装置２０等を採用してもよい。また、光源モジュール装置１０と光源モジュール装置３０とで、異なる光源モジュール装置を採用してもよい。

上述の実施形態は一例に過ぎず、用途に応じて適宜変更することができる。流体殺菌装置の筒体は、用途により流量が異なるため、サイズや形状を変更することができる。特に、本発明の光源モジュール装置は、水路の一部に取り付ける流水リアクタに限られるものではない。

例えば、光源モジュール装置を専用の接続ポートを有するサーバや貯水タンクに取り付けることで、容器内の流体に対して紫外光を照射し、殺菌することができる。紫外光は、容器の側面側から流体に照射してもよいし、上面側から照射してもよい。この他にも、表面殺菌や風呂場の水垢、カビ対策としての殺菌にも利用することができる。

筒体の断面形状は、円形状、オーバル形状に限られず、多角形状としてもよい。筐体の断面積に応じて、例えば、３個以上の光源モジュール装置を筐体の端部に取り付けてもよい。１つの光源モジュール装置内の光源の数も適宜変更することができ、筐体の断面形状に応じてマトリクス状に配置すること等が可能である。

流体殺菌装置１のように、流路の片側に光源が配設される形態では、流体が流れる方向は、一般的に紫外光の照射方向と逆向きであるが、照射方向と一致させてもよい。流入口、流出口の数や方向、紫外ＬＥＤの数等も適宜変更可能である。

流体殺菌装置の筒体の内壁がポリ塩化ビニルで構成される場合、ポリ塩化ビニルの紫外光による劣化を防止するため、紫外光反射材料や紫外光吸収材料でコーティングするようにしてもよい。紫外光反射材料としては、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂、アルミニウム等を用いることができる。また、紫外光吸収材料としては、ステンレス鋼等を用いることができる。

１，５０，１００…流体殺菌装置、３，３３…光源、４，３４…基板、５，５’、１５…筐体、５ａ，１５ａ…流入口、５ｂ…円錐台部、５ｃ，１５ｃ…筒体、５ｄ，１５ｄ…流出口、５ｆ，５ｆ’１５ｆ，１５ｇ…接続ポート、６，３６…Ｏリング、８，３８…リフレクタ、９，１９，３９…石英キャップ、９ａ，１９ａ，３９ａ…筒部、９ｂ，１９ｂ，３９ｂ…先端部、９ｃ，１９ｃ，３９ｃ…境界部、１０，２０，３０…光源モジュール装置、１０ａ，２０ａ…枠体、１１ａ〜１１ｄ…孔部（ネジ用）、１２…孔部（ハーネス用）。

Claims

殺菌対象の流体が軸方向に流れる流路を有する筒体と、
前記流体が前記筒体に流入する流入口と、
前記筒体の外周上に設けられ、前記流体が流出する流出口と、
前記筒体の前記流入口とは反対側の端部に設けられた基板に実装され、前記流路に向けて紫外光を出射する発光素子を有する第１の光源と、
筒部と先端部とからなり、前記第１の光源を収容し、前記紫外光を透過、集光又は発散する第１の光学部材とを備え、
前記筒部は前記筒体の内壁に嵌入し、前記筒部と前記先端部との境界部が前記流出口の前記第１の光源に近い側の端面に一致する位置にあるか、又は前記近い側の端面よりも突出した位置にあることを特徴とする流体殺菌装置。
前記筒体と前記第１の光学部材の前記筒部とは、円筒形状であることを特徴とする請求項１に記載の流体殺菌装置。
前記第１の光学部材の前記先端部は、平面形状を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体殺菌装置。
前記境界部は面取り加工されていることを特徴とする請求項３に記載の流体殺菌装置。
前記第１の光学部材の前記先端部は、前記流路側に突出した曲面形状を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体殺菌装置。
前記筒体は、前記第１の光源側の端部内壁に切欠部を有し、
前記第１の光学部材は、前記切欠部に収容されたシール部材を介して固定されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の流体殺菌装置。
前記筒体は、当該筒体の前記境界部に対応する位置に切欠部を有し、
前記第１の光学部材は、前記切欠部に収容されたシール部材を介して固定されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の流体殺菌装置。
前記第１の光学部材の内部に、前記第１の光源を囲むように前記基板上に配置され、前記紫外光を内面で反射して前記流路の方向に導くリフレクタを有していることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の流体殺菌装置。
前記筒体の周方向に対称な位置に、前記流出口が複数設けられていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の流体殺菌装置。
前記流入口は、前記筒体との間に、当該筒体の方向に向かって径が拡大する円錐台部を有していることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の流体殺菌装置。
前記流入口は、前記筒体の外周上に設けられていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の流体殺菌装置。
前記筒体の前記流入口に近い側の端部に設けられた基板に実装され、前記流路に向けて紫外光を出射する発光素子を有する第２の光源と、
筒部と先端部とからなり、前記第２の光源を収容し、前記紫外光を透過、集光又は発散する第２の光学部材と、を備え、
前記筒部は前記筒体の内壁に嵌入し、前記筒部と前記先端部との境界部が前記流入口の前記第２の光源に近い側の端面に一致する位置にあるか、又は前記近い側の端面よりも突出していることを特徴とする請求項１１に記載の流体殺菌装置。