JP7017902B2

JP7017902B2 - 流体殺菌装置

Info

Publication number: JP7017902B2
Application number: JP2017201098A
Authority: JP
Inventors: 英樹浅野
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2022-02-09
Anticipated expiration: 2037-10-17
Also published as: US10759679B2; US20190112203A1; JP2019072246A

Description

本発明は、流体殺菌装置に関する。

紫外光には殺菌能力があることが知られており、医療や食品加工の現場などでの殺菌処理に紫外光を照射する装置が用いられている。また、水などの流体に紫外光を照射することで、流体を連続的に殺菌する装置も用いられている。このような装置として、例えば、直管状の金属パイプで形成される流路の管端部内壁に紫外線ＬＥＤを配置した装置が考案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１－１６０７４号公報

このような紫外線殺菌浄水装置は、長期間の使用によって管の内壁が徐々に汚れてくる場合がある。管の内壁が汚れると内壁での紫外線の反射率が低下し、殺菌性能の低下を招くおそれがある。そのため、装置を定期的に分解清掃する必要がある。

しかしながら、装置を分解清掃する際には装置を停止する必要があり、また、手間もかかるため、装置のダウンタイムが長くなる。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、流体殺菌装置を使用しながら管の内壁の汚れを低減する新たな技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の流体殺菌装置は、通過する流体が殺菌処理される処理流路が形成されている流路管と、流路管に形成された流入路または流出路と、処理流路に向かって紫外線を照射する光源と、処理流路に配置された回転体と、を備える。回転体は、処理流路を通過する流体の流れを受けて該処理流路の長手方向を回転軸として回転するとともに、回転する際に流路管の内壁に接触するように構成されている。

この態様によると、回転体が回転しながら流路管の内壁に当接することで、内壁に付着した汚れを落とすことができる。

回転体は、流体から受ける力でトルクを発生させるトルク発生部と、流入路から流出路に向かって流体が通過する通過経路と、回転しながら流路管の内壁に接触する接触部と、を有してもよい。これにより、装置を使用しながら流路管の内壁の汚れを落とすことができる。

回転体は、流入路と流出路との間に配置されていてもよい。これにより、回転体を収容する空間を処理流路以外に設ける必要がない。

回転体は、石英（ＳｉＯ_２）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）および非晶質のフッ素系樹脂からなる群から選択される紫外線透過材料で構成されていてもよい。これにより、回転体が紫外線で劣化することを防ぐことができるとともに、紫外線が回転体で吸収されて殺菌性能が低下することを抑制できる。

回転体は、アルミニウム（Ａｌ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる紫外線反射材料で構成されていてもよい。これにより、回転体が紫外線で劣化することを防ぐことができるとともに、紫外線が回転体で吸収されて殺菌性能が低下することを抑制できる。

流路管は、内壁がアルミニウム（Ａｌ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で構成されていてもよい。これにより、流路管の内壁と回転体とが同じ材料で構成されることで、回転体が流路管に接触した際に傷が付きにくくなる。

回転体は、処理流路を通過する流体の流れを受けて回転軸方向に対して斜めの向きの付勢力が働くように構成されていてもよい。これにより、回転体を駆動するための駆動源を別途設ける必要がなくなる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、流体殺菌装置を使用しながら管の内壁の汚れを低減できる。

本実施の形態に係る流体殺菌装置の概略構成を示す断面図である。本実施の形態に係る回転体の一例を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図面の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。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

（流体殺菌装置）
図１は、本実施の形態に係る流体殺菌装置の概略構成を示す断面図である。流体殺菌装置１０は、処理流路１２を区画する直管１４と、直管１４の内部に紫外線を照射する光源１６ａ，１６ｂと、を備える。直管１４は、一方の端部１４ａに直管１４の径方向に延びる流入路１８が設けられており、他方の端部１４ｂに直管１４の径方向に延びる流出路２０が設けられている。一方の端部１４ａには、光源１６ａからの紫外線を透過させるための窓部２２ａが設けられている。他方の端部１４ｂには、光源１６ｂからの紫外線を透過させるための窓部２２ｂが設けられている。

光源１６ａ，１６ｂは、発光素子と基板とを有する。発光素子は、紫外光を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、その中心波長またはピーク波長が約２００ｎｍ～３５０ｎｍの範囲に含まれる。発光素子は、殺菌効率の高い波長である２６０ｎｍ～２９０ｎｍ付近の紫外光を発することが好ましい。このような紫外光ＬＥＤとして、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）を用いたものが知られている。

窓部２２ａ，２２ｂは、石英（ＳｉＯ_２）やサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、非晶質のフッ素系樹脂などの紫外線の透過率が高い部材で一部または全部が構成される。

流体殺菌装置１０において、流入路１８から流入する流体は、処理流路１２を直管１４の軸方向（長手方向）Ｘに沿って流れて流出路２０から流出する。

このように、本実施の形態に係る流体殺菌装置１０は、通過する流体が殺菌処理される処理流路１２が形成されている流路管としての直管１４と、直管１４に形成された流入路１８または流出路２０と、処理流路１２に向かって紫外線を照射する光源１６ａ，１６ｂと、処理流路１２に配置された回転体２４と、を備える。

（回転体）
図２は、本実施の形態に係る回転体の一例を示す模式図である。回転体２４は、処理流路１２を通過する流体の流れＦを受けて処理流路１２の長手方向Ｘを回転軸として回転する（図２では時計回り）。また、回転体２４は、直管１４の直径より僅かに小さい直径を有する筒状の部材であり、回転する際に直管１４の内壁に接触するように構成されている。

これにより、回転体２４が回転しながら直管１４の一方の内壁１４ｃ（図１参照）に当接することで、内壁１４ｃに付着した汚れを落とすことができる。

より詳述すると、回転体２４は、流体から受ける力でトルクを発生させるトルク発生部としての複数の羽根２６と、流入路１８から流出路２０に向かって流体が通過する通過経路２８と、回転しながら流路管の内壁に接触する接触部３０と、を有している。これにより、流体殺菌装置１０を使用しながら直管１４の内壁１４ｃの汚れを落とすことができる。

本実施の形態に係るトルク発生部は、６枚の羽根２６で構成されている。羽根２６は円弧（円環）の板状の部材を捩った形状であり、一端がリング状の第１の支持部材３２に固定されており、他端がリング状の第２の支持部材３４に固定されている。また、それぞれの羽根２６は、第１の支持部材３２から第２の支持部材３４との間で斜めに配置されている。また、羽根２６の外周部に相当する接触部３０は、螺旋形状となっている。

なお、羽根２６のうち直管１４の内壁１４ｃに接触する外側部分は、内壁１４ｃに接触しながら摺動する際に内壁１４ｃを傷つけにくく、また、光源１６ａ，１６ｂから出射された紫外線により劣化しにくいものが好ましい。例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂やフッ素ゴムが挙げられる。

これにより、流体の流れＦが羽根２６に当たると、長手方向（回転軸方向）Ｘに対して斜めの向き（交差する向き）の付勢力が羽根２６に働き、回転体２４を長手方向Ｘに付勢するとともに、回転体２４を直管１４の内部で回転させることができる。つまり、回転体２４を駆動するための駆動源を別途設けなくても、回転体を直管１４の内部で回転させることができる。

また、図１に示すように、回転体２４は、流入路１８と流出路２０との間に配置されている。これにより、回転体２４を収容する空間を処理流路１２以外に設ける必要がない。また、本実施の形態に係る回転体２４のように、長手方向Ｘの長さが処理流路１２の長さより短い場合、回転体２４は、流体殺菌装置１０の使用時に、流出路２０に近い側に移動し、流出路２０近傍の内壁１４ｃの汚れを落とすことができる。一方、流入路１８近傍の内壁１４ｃには回転体２４が接触できない。そこで、所定のタイミングで流体殺菌装置１０で処理する流体の流れを反転させる反転機構を設けることで、直管１４の一方の端部１４ａ近傍の内壁１４ｃの汚れを落とすことが可能となる。反転機構は、例えば、流体殺菌装置１０に接続されている流路に設けられているポンプの羽根を反転させることで実現できる。

なお、回転体２４の長手方向Ｘの長さは、処理流路１２の長さ以下であればよく、処理流路１２とほぼ同じ長さであってもよい。この場合、流体の流れを反転させなくても、直管１４の一方の端部１４ａから他方の端部１４ｂまでの間の全ての内壁１４ｃの汚れを落とすことができる。

回転体２４は、石英（ＳｉＯ_２）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）および非晶質のフッ素系樹脂からなる群から選択される紫外線透過材料で構成されていてもよい。これにより、回転体２４が一般的なプラスチック等の有機材料で構成された場合と比較して、回転体２４が紫外線で劣化することを防ぐことができる。また、光源１６ａ，１６ｂから出射した紫外線が回転体２４で吸収されずにより遠方まで到達するので、回転体２４が存在することによる殺菌性能の低下を抑制できる。

あるいは、回転体２４は、鏡面研磨されたアルミニウム（Ａｌ）、または全フッ素化樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる紫外線反射材料で構成されていてもよい。これにより、回転体２４が一般的なプラスチック等の有機材料で構成された場合と比較して、回転体２４が紫外線で劣化することを防ぐことができる。また、光源１６ａ，１６ｂから出射した紫外線が回転体２４で吸収されずに反射されて殺菌に寄与できるため、回転体２４が存在することによる殺菌性能の低下を抑制できる。

なお、直管１４は、内壁１４ｃが鏡面研磨されたアルミニウム（Ａｌ）、または全フッ素化樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で構成されているとよい。また、直管１４の内壁１４ｃと回転体２４の少なくとも接触部３０とが同じ材料で構成されることで、回転体２４が直管１４に接触した際に傷が付きにくくなる。

上述のように、本実施の形態に係る回転体２４は、回転することで直管１４の内壁１４ｃの汚れを落とすことができる。さらには回転体２４が回転することで直管１４内の流体の流れを螺旋状にすることができる。そのため、直管１４内での流体の流れの偏り（速度や通過する場所）が緩和され、仮に光源１６ａ，１６ｂが照射する紫外線が直管１４内で偏りがあっても、紫外線を効率的に流体に作用させることができる。換言すると、光源１６ａ，１６ｂの出力を抑えても、十分な殺菌が可能となる。

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

１０流体殺菌装置、１２処理流路、１４直管、１４ａ，１４ｂ端部、１４ｃ内壁、１６ａ，１６ｂ光源、１８流入路、２０流出路、２２ａ，２２ｂ窓部、２４回転体、２６羽根、２８通過経路、３０接触部、３２第１の支持部材、３４第２の支持部材。

Claims

通過する流体が殺菌処理される処理流路が形成されている流路管と、
前記流路管に形成された流入路または流出路と、
前記処理流路に向かって紫外線を照射する光源と、
前記処理流路に配置され、前記流入路から前記流出路に向かって流体が通過する通過経路を有し、前記処理流路を通過する流体の流れを受けて前記処理流路の長手方向を回転軸として回転するとともに、回転する際に前記流路管の内壁に当接するように構成される回転体と、を備え、
前記回転体は、
前記処理流路の長手方向に対向するように配置され、前記通過経路となる開口が中央に設けられるリング状の第１の支持部材および第２の支持部材と、
板状の部材を捩った形状を有し、前記第１の支持部材に一端が固定され、前記第２の支持部材に他端が固定され、流体から受ける力で前記回転体にトルクを発生させる複数の羽根と、を有し、
前記複数の羽根の外周部が回転しながら前記流路管の内壁に接触することを特徴とする流体殺菌装置。
前記回転体は、前記流入路と前記流出路との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の流体殺菌装置。
前記回転体は、石英（ＳｉＯ_２）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）および非晶質のフッ素系樹脂からなる群から選択される紫外線透過材料で構成されていることを特徴とする請求項１または２項に記載の流体殺菌装置。
前記複数の羽根の外周部は、フッ素ゴムで構成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。
前記回転体は、アルミニウム（Ａｌ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる紫外線反射材料で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体殺菌装置。
前記流路管は、内壁がアルミニウム（Ａｌ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の流体殺菌装置。
前記回転体は、処理流路を通過する流体の流れを受けて回転軸方向に対して斜めの向きの付勢力が働くように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の流体殺菌装置。