CN104334198B

CN104334198B - 杀菌装置

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Publication number: CN104334198B
Application number: CN201380026759.0A
Authority: CN
Inventors: 二家本博之
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: CN104334198A; WO2013175931A1; JP2013240487A; US20150129777A1; GB201420925D0; KR101617989B1; US9233857B2; GB2519243A; KR20150008413A; GB2519243B; JP5874532B2

Abstract

本发明提供一种能够实现小型化，且提高杀菌效率的杀菌装置。该杀菌装置(100)，包括：壳体(110)，其具有作为杀菌对象的流体的流路(R)；LED元件(122)，其被设置于壳体(110)，向流路(R)内照射紫外线。流路(R)的内壁面具有一对反射面(第1反射面(111)、第2反射面(112))，一对反射面使从LED元件(122)照射的紫外线多次反射，从流路(R)的一方侧射向另一方侧。在第1反射面(111)侧设置有返回面(111a)，返回面(111a)具有垂直于从所述一方侧向另一方侧多次反射后的光的光轴的面，使光向原方向返回。

Description

杀菌装置

技术领域

本发明涉及一种用于对液体或气体等的流体进行杀菌的杀菌装置。

背景技术

已知净水器等中，具有通过对水照射紫外线进行杀菌的杀菌装置(参照专利文献1)。另外，已知一种在流路内照射紫外线时，反复反射照射光的技术(参照专利文献2)。

下面参照图9，对在流路内照射紫外线时，通过使照射光反复反射而对水等的流体进行杀菌的情况下的假设技术进行说明。图9表示假设技术中杀菌装置的示意截面图。

杀菌装置600包括：壳体610，其具有作为杀菌对象的流体的流路R；光源单元620，其设置在壳体610上。光源单元620具有LED元件621，该LED元件621作为在流路R内用于照射紫外线的光源。另外，流路R的内壁面具有一对反射面611、612，该一对反射面611、612使从LED元件621照射的紫外线多次反射，从流路R的一方侧射向另一方侧。图9中的线L表示从LED元件621照射的紫外线的中心(光轴)。

图9所示的截面图的下方是表示从流路R的中心线上的一方侧到另一方侧的距离和光强度之间关系的图表。如图所示，光强度以与距离的平方成反比的方式衰减。在图示的例子中，当紫外线泄漏到壳体610的外部时，将光强度降低到对人体等无影响为止。为了取得杀菌效果，需要将光强度设定为一定值以上。虽然根据紫外线的波长，其值(光强度值)不同，但为了通过由图示的LED元件621照射紫外线取得杀菌效果，而设定所必要的光强度为Y0(J/cm²)。此时，仅在到距离X0(mm)的区域取得杀菌效果。

由此，紫外线的光强度按距离的平方成反比衰减。因此，在上述的假设技术中，存在使取得杀菌效果的区域狭窄，杀菌效率低下的问题。另一方面，为了使紫外线向外部泄漏时不对人体等产生影响，而必须使壳体610的全长大于能够取得杀菌效果的区域。另外，紫外线除了对人体造成不良影响以外，还在将杀菌装置600安装在净水器等上的情况下，对构成净水器等的其他的部件也造成不良影响。

专利文献1：日本发明专利公开第2010-214241号

专利文献2：日本发明专利公表第2007-502200号

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现小型化，且提高杀菌效率的杀菌装置。

本发明为了解决上述课题，采用以下的方式。

本发明的杀菌装置包括：壳体，其具有作为杀菌对象的流体的流路；光源，其被设置于所述壳体，向所述流路内照射紫外线，所述流路的内壁面具有一对反射面(例如，镜子)，所述一对反射面使从所述光源照射的紫外线多次反射，从所述流路的一方侧射向另一方侧，在所述一对反射面中的一方反射面侧设置有返回面，所述返回面具有垂直于从所述一方侧向另一方侧多次反射后的光的光轴的面，使所述光向原方向返回。

根据本发明，利用一对反射面，紫外线从流路的一方侧向另一方侧多次反射后，利用返回面返回，且通过多次反射从流路的另一方侧射向一方侧。因此，穿过流路内的紫外线的光强度为，从流路的一方侧射向另一方侧的紫外线的光强度和从流路的另一方侧射向一方侧的紫外线的光强度的总和。从而能够提高穿过流路内的紫外线的光强度。因此，可扩大取得杀菌效果的区域。另外，由于从流路的一方侧射向另一方侧的紫外线能够利用返回面返回，从而能够抑制紫外线向壳体外泄漏。这样，不需为了使紫外线的光强度对人体等不产生影响而增加壳体的全长，从而能够实现壳体小型化。

一对反射面中，其表面都为平面，而且两平面之间相互平行，且对置。采用上述结构的情况下，为用于使从光源照射的紫外线多次反射，从流路的一方侧射向另一方侧的光源等的结构配置，例如采用以下的结构。

第一，采用将光源配置于壳体的结构，使从光源照射的紫外线的射出方向相对于一对反射面的法线，从流路的一方侧向另一方侧倾斜。

第二，采用将光源配置于壳体，且设置使从光源照射的紫外线以向流路的另一方侧倾斜的方式反射的预备反射面的结构，使从光源照射的紫外线的射出方向与一对反射面的法线方向一致。即使在这种情况下，也可使从光源照射的紫外线，经由预备反射面反射后，通过一对反射面多次反射，从流路的一方侧射向另一方侧。

另外，可在使从光源照射的紫外线进入流路内的部位，设置使紫外线透过且防止流体侵入的窗，以使作为杀菌对象的流体不流向光源侧。在这种情况下，最好使从光源照射的紫外线的最初反射的反射光不进入窗。这是因为，反射光中进入窗的光，不会返回其后的流路内，不利于杀菌，因此降低了杀菌效率。

作为对策，可在窗上设置半反射镜，用于使从光源侧射向流路内的紫外线透过，并将从流路内射向光源侧的紫外线反射。但，半反射镜的透光率及反射率比通常的反射镜低，从而使光亮下降，因此，通过光源或预备反射面的配置结构，使反射光不进入窗。然而，当从光源照射的紫外线的射出方向，或通过预备反射面反射的紫外线的射出方向，过度朝向流路的另一方侧时，会使紫外线由反射到下次反射的距离增加。这种情况下，在流路内会形成(增加)紫外线未通过的区域。作为对策，例如，可设置反射方向调整面，以调整紫外线在一对反射面中的一方的反射光的射出方向。

上述各结构，通过尽可能地组合得到。

发明的效果

根据以上的说明，本发明能够实现杀菌装置小型化，且能够提高杀菌效率。

附图说明

图1是本发明实施例的具有杀菌装置的净水器的结构简图。

图2是本发明实施例1的杀菌装置的主视图。

图3是本发明实施例1的杀菌装置的示意截面图。

图4是本发明实施例2的杀菌装置的主视图。

图5是本发明实施例2的杀菌装置的示意截面图。

图6是用于说明本发明实施例2的杀菌装置存在的缺陷的图。

图7是本发明实施例3的杀菌装置的主视图。

图8是本发明实施例3的杀菌装置的示意截面图。

图9是假设技术的杀菌装置的示意截面图。

符号说明

100、200、300 杀菌装置

110、210、310 壳体

111、211、311 第1反射面

111a、211a、311a 返回面

112、212、312 第2反射面

120、220、320 光源单元

121、221、321 基板

122、222、322 LED元件

123、223、323 透镜

124、224、324 窗

211b、311b 预备反射面

312a 反射方向调整面

500 净水器

510 壳体

520 分隔部

530 第1盖

540 第2盖

550 净水滤芯

具体实施方式

以下参照附图，以实施例为例对实施本发明的实施方式进行详细说明。在没有特定记载的情形下，本发明的范围并不限于该实施例中所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、及其相对配置等。

(杀菌装置的应用例)

本实施例的杀菌装置适用于，对水(自来水)等的液体或空气等的气体进行杀菌等的各种用途。在前者的情况下，例如，通过安装在水壶型的净水器中，或安装在自来水管的水龙头上，或设置在安装于自来水管上的净水器内，用于对水进行杀菌。另外，在后者的情况下，例如通过安装在排气管等上，起到对排气杀菌的作用。这里，作为一个例子，参照图1对在水壶型的净水器上安装滤芯型的杀菌装置的情况进行说明。

图1所示的水壶型的净水器500包括：壳体510、将壳体510的内部空间分隔为2个区域的分隔部520、安装在分隔部520上的净水滤芯550。另外，在壳体510的上部设置有，用于将自来水等的原水引入壳体510内的第1盖530、及用于将净化后的水向外部排出的第2盖540。在净水滤芯550的内部填充活性炭。

根据上述结构，净水器500，在打开第1盖530的状态下，将原水引入壳体510内时，使由净水滤芯550净化后的水W储存在壳体510的下方。另外，在打开第2盖540的状态下，通过使壳体510向第2盖540侧倾斜，能够将净化的水W向外部排出。

在上述结构的净水器500中，对于储存在壳体510内的水，通过活性炭去除氯。因此，长时间放置会滋生细菌。由此，本实施例的净水器500中，为了对储存的水W进行杀菌，则在第2盖540的附近安装滤芯型的杀菌装置100。这样，在将储存的净化后的水W向壳体510的外部排出时，该水W在穿过杀菌装置100内的流路时通过紫外线进行杀菌。

(实施例1)

下面参照图2及图3，对本发明实施例1的杀菌装置进行说明。图2是本发明实施例1的杀菌装置的主视图。图3是本发明实施例1的杀菌装置的示意截面图(图2中的AA截面图)。图3中，在截面图的下方，表示在流路R的中心线上，紫外线从一方侧射向另一方侧的距离和光强度之间关系的图表。

杀菌装置100包括：壳体110，其具有作为杀菌对象的流体(这里是水)的流路R；光源单元120，其设置在壳体110上。

光源单元120包括基板121、安装在基板121上的LED元件122、使从LED元件122照射的紫外线聚光的透镜123。LED元件122作为在流路R内用于照射紫外线的光源。该LED元件122的个数并没有特别的限定，可在基板121的长边方向(壳体110的宽度方向)排列设置多个。LED元件122的电源(电池)可设置在杀菌装置100(例如，壳体110)上，也可设置在杀菌装置100的外部(例如，上述的净水器500的壳体510)上。

另外，在光源单元120和流路R之间设置有窗124。该窗124用于分隔配置光源单元120的区域和流路R。即，该窗124用于使紫外线透过且防止流体浸入光源单元120侧，因此作为杀菌对象的流体(水)不会浸入光源单元120侧。

如图2所示，设置于壳体110的流路R，其截面形成为矩形。如图3所示，该流路R的内壁面具有一对反射面，该一对反射面使从LED元件122照射的紫外线多次反射，从流路R的一方侧射向另一方侧。为了便于说明，以下，将上述的一对反射面分别称为“第1反射面111”、“第2反射面112”。图3中的线L表示从LED元件122照射的紫外线的中心(光轴)。

第1反射面111和第2反射面112的表面都为平面，而且两平面之间相互平行，且对置。另外，如图3所示，将LED元件122(光源单元120)设置在壳体110上，使从LED元件122照射的紫外线的射出方向相对于上述第1反射面111和第2反射面112的法线，从流路R的一方侧向另一方侧倾斜。

另外，本实施例中，在第1反射面111侧，且比第1反射面111更靠近流路R的另一方侧，设置有返回面111a。该返回面111a的面与从流路R的一方侧向另一方侧多次反射后的光的光轴垂直。由此，多次反射后的光，利用返回面111a向原方向返回。

如图3中的图表所示，光强度按与距离的平方成反比的方式衰减。图中，虚线S1表示从流路R的一方侧射向另一方侧的紫外线的光强度，虚线S2表示利用返回面111a返回，从流路R的另一方侧射向一方侧的紫外线的光强度。另外，实线T表示穿过流路R内的紫外线的光强度(也就是S1和S2的总和)。

如在背景技术中所述那样，为了取得杀菌效果而需要将光强度设定为一定值以上。本实施例中，也与上述假设技术同样，为了由从LED元件122照射的紫外线取得杀菌效果，而设定所必要的光强度为Y0(J/cm²)。在不具有返回面111a结构的情况下，光强度如虚线S1所示那样，仅在至距离X0(mm)的区域取得杀菌效果。与此相对地，在本实施例中，在光强度为Y0的1/2的附近设置返回面111a。由实线T可知，在本实施例的情况下，能够在至设置返回面111a的距离X1(＞X0)(mm)的区域取得杀菌效果。

另外，由虚线S2可知，从流路R的另一方侧射向一方侧的紫外线的光强度在光源单元120附近十分弱。另外，射向流路R的一方侧的紫外线经由窗124入射到光源单元120侧。因此，不用担心紫外线向壳体110的外部泄漏。

本实施例的杀菌装置的效果

根据本实施例的杀菌装置100，利用第1反射面111和第2反射面112，紫外线从流路R的一方侧向另一方侧多次反射后，利用返回面111a返回，且通过多次反射从流路R的另一方侧射向一方侧。

因此，穿过流路R内的紫外线的光强度是从流路R的一方侧射向另一方侧的紫外线的光强度(图3图表中的虚线S1)与从流路R的另一方侧射向一方侧的紫外线的光强度(同图表中的虚线S2)的总和(同图表中的实线T)。从而能够提高穿过流路R内的紫外线的光强度。因此，可扩大取得杀菌效果的区域。另外，由于能够利用返回面111a使从流路R的一方侧射向另一方侧的紫外线返回，从而能够抑制紫外线向壳体110外泄漏。这样，不需为了不使紫外线的光强度对人体等产生影响而增大壳体110的全长，因此能够使壳体110小型化。另外，由于能够抑制紫外线向壳体110外泄漏，在将杀菌装置100应用于上述的净水器500的情况下，能够抑制壳体510等劣化。

另外，对在流路R内流动的流体的方向并没有特别的限定，例如，在图3中，可从左侧流向右侧，也可从右侧流向左侧。

(实施例2)

图4及图5表示本发明实施例2。图4是本发明实施例2的杀菌装置的主视图。图5是本发明实施例2的杀菌装置的示意截面图(图4中的AA截面图)。图5中，在截面图的下方，表示在流路R的中心线上，紫外线从一方侧到另一方侧的距离和光强度之间关系的图表。本实施例的杀菌装置200的应用例，与参照图1的说明相同。

杀菌装置200包括：壳体210，其具有作为杀菌对象的流体的流路R；光源单元220，其设置在壳体210上。

光源单元220包括基板221、安装在基板221上的LED元件222、将从LED元件222照射的紫外线聚光的透镜223。LED元件222作为在流路R内用于照射紫外线的光源。该LED元件222的个数并没有特别的限定，可在基板221的长边方向(壳体210的宽度方向)排列设置多个。LED元件222的电源(电池)可设置在杀菌装置200(例如，壳体210)上，也可设置在杀菌装置200的外部(例如，上述的净水器500的壳体510)上。

另外，在光源单元220和流路R之间设置有窗224。该窗224用于分隔配置光源单元220的区域和流路R。即，该窗224用于使紫外线透过且防止流体浸入光源单元220侧，因此作为杀菌对象的流体(水)不会浸入光源单元220侧。

如图4所示，设置于壳体210的流路R，其截面形成为矩形。如图5所示，该流路R的内壁面具有一对反射面，该一对反射面使从LED元件222照射的紫外线多次反射，从流路R的一方侧射向另一方侧。为了便于说明，以下，将上述的一对反射面分别称为“第1反射面211”、“第2反射面212”。图5中的线L表示从LED元件222照射的紫外线的中心(光轴)。

第1反射面211和第2反射面212的表面都为平面，而且两平面之间相互平行且对置。另外，如图5所示，将LED元件222(光源单元220)设置在壳体210上，使从LED元件222照射的紫外线的射出方向与上述第1反射面211和第2反射面212的法线一致。

另外，本实施例中，与实施例1的情况相同，在第1反射面211侧，且比第1反射面211更靠近流路R的另一方侧，设置有返回面211a。该返回面211a的面与从流路R的一方侧向另一方侧多次反射后的光的光轴垂直。由此，多次反射后的光，利用返回面211a向原方向返回。

另外，在本实施例的情况下，在比第1反射面211更靠近流路R的一方侧，设置使从LED元件222照射的紫外线以向流路R的另一方侧倾斜的方式反射的预备反射面211b。通过设置该预备反射面211b，使从LED元件222照射的紫外线在通过预备反射面211b反射后，紫外线的光路，与上述实施例1相同。因此，如图5中的图表所示那样，距离和光强度之间的关系与实施例1的情况(图3中的图表)相同。

根据上述，本实施例的杀菌装置200也能够取得与上述实施例1的杀菌装置100同样的效果。另外，相对于在上述实施例1的杀菌装置100，使光源单元120相对于壳体110倾斜配置的结构，本实施例的杀菌装置200，不需要使光源单元220相对于壳体210倾斜配置，因此，能够使装置整体更加小型化。

这里，参照图6，对不利于本实施例的杀菌装置的壳体进行说明。

如上述，在光源单元220和流路R之间设置窗224。这里，优选不使从LED元件222照射的紫外线最初被反射的反射光进入窗224。这是因为，反射光中进入窗224的光，不会返回至其后的流路R内，不能用于杀菌，因此降低了杀菌效率。

图6(a)表示，从LED元件222照射的紫外线其中心(光轴)被第2反射面212反射未进入窗224，但紫外线的一部分进入窗224的情况(参照线L1)。在该例子中，从LED元件222照射的紫外线的大致一半进入窗224。

作为对策，可在窗224上设置半反射镜，用于使从LED元件222侧射向流路R内的紫外线透过，并反射从流路R内射向LED元件222侧的紫外线。例如，在由玻璃构成的窗224的表面上实施蒸镀薄金属膜的半反射镜处理。但，半反射镜的透光率及反射率比通常的反射镜低，而使光亮下降。因此，优选通过对各种部件的配置，使反射光不进入窗224。

例如，可通过增加从窗224到预备反射面211b的距离，使反射光不进入窗224。然而，在这种情况下，会增加第1反射面211和第2反射面212之间的距离，使壳体210变大，从而妨碍对杀菌装置200的小型化。

另外，通过设置使预备反射面211b急剧(大角度)倾斜，可使反射光不进入窗224。然而，在这种情况下，会增加紫外线从一次反射到下一次反射的距离。这样，会在流路R内形成(增加)没有紫外线通过的区域。下面，参照图6(b)，对其作详细说明。

如图6(b)所示，通过设置使预备反射面211b急剧倾斜，并且不增加从窗224到预备反射面211b的距离，能够使反射光不进入窗224。图中，线L1表示穿过流路R的最靠近一方侧的光路。

然而，在上述情况下，增加了紫外线从第1反射面211反射到第2反射面212的距离(从流路R的一方侧到另一方侧方向的距离)，并增加了从第2反射面212反射到第1反射面211的距离。因此，会在流路R内形成没有紫外线通过的区域Z。因而，使杀菌效率下降。因此，接下来，对可解决上述所存在问题的实施例进行说明。

(实施例3)

图7及图8表示本发明实施例3。图7是本发明实施例3的杀菌装置的主视图。图8是本发明实施例3的杀菌装置的示意截面图(图7中的AA截面图)。图8中，在截面图的下方，表示在流路R的中心线上，紫外线从一方侧到另一方侧的距离和光强度之间关系的图表。本实施例的杀菌装置300的应用例，与参照图1的说明相同。

杀菌装置300包括：壳体310，其具有作为杀菌对象的流体的流路R；光源单元320，其设置在壳体310上。

光源单元320包括基板321、安装在基板321上的LED元件322、将从LED元件322照射的紫外线聚光的透镜323。LED元件322作为在流路R内用于照射紫外线的光源。该LED元件322的个数并没有特别的限定，可在基板321的长边方向(壳体310的宽度方向)排列设置多个。LED元件322的电源(电池)可设置在杀菌装置300(例如，壳体310)上，也可设置在杀菌装置300的外部(例如，上述的净水器500的壳体510)上。

另外，在光源单元320和流路R之间设置有窗324。该窗324用于分隔配置光源单元320的区域和流路R。即，该窗324用于使紫外线透过且防止流体浸入光源单元320侧，因此作为杀菌对象的流体(水)不会浸入光源单元320侧。

如图7所示，设置于壳体310的流路R的截面形成为矩形。如图8所示，该流路R的内壁面具有一对反射面，该一对反射面使从LED元件322照射的紫外线多次反射，从流路R的一方侧射向另一方侧。为了便于说明，以下，将上述的一对反射面分别称为“第1反射面311”、“第2反射面312”。图8中的线L表示从LED元件322照射的紫外线的中心(光轴)。

第1反射面311和第2反射面312的表面都为平面，而且两平面之间相互平行且对置。另外，如图8所示，将LED元件322(光源单元220)设置在壳体310上，使从LED元件322照射的紫外线的射出方向与上述第1反射面311和第2反射面312的法线一致。

另外，本实施例中，与实施例1的情况相同，在第1反射面311侧，且比第1反射面311更靠近流路R的另一方侧，设置有返回面311a。该返回面311a的面与从流路R的一方侧向另一方侧多次反射后的光的光轴垂直。由此，多次反射后的光，利用返回面311a向原方向返回。

另外，在本实施例的情况下，与实施例2的情况同样，在比第1反射面311更靠近流路R的一方侧，设置使从LED元件322照射的紫外线以向流路R的另一方侧倾斜的方式反射的预备反射面311b。该预备反射面311b设置为急剧倾斜的角度，以使从LED元件322照射的紫外线的反射光不进入窗324。图中，线L1表示穿过流路R的最靠近一方侧的光路。

另外，在本实施例的情况下，在比第2反射面311更靠近流路R的一方侧，设置用于调整紫外线的反射光的射出方向的反射方向调整面312a。通过设置该反射方向调整面312a，使从LED元件322照射的紫外线在通过预备反射面311b反射后，进一步通过反射方向调整面312a反射，紫外线的光路，与上述实施例1相同。因此，如图8中的图表所示那样，距离和光强度之间的关系与实施例1的情况(图3中的图表)相同。

根据上述，本实施例的杀菌装置300也能够取得与上述实施例1的杀菌装置100同样的效果。另外，相对于在上述实施例1的杀菌装置100，使光源单元120相对于壳体110倾斜配置的结构，本实施例的杀菌装置300，与实施例2的情况相同，不需要使光源单元320相对于壳体310倾斜配置，因此，能够进一步使装置整体小型化。

本实施例表示在上述实施例2的结构上又增加了反射方向调整面的结构。另外，通过采用该结构，可使从LED元件照射的紫外线中最初被反射的反射光不进入窗，并且消除(减少)光路内紫外线未通过的区域。然而，在上述实施例1所示的结构中，根据光源单元(LED元件)的射出方向，使在光路内存在(导致增加)紫外线未通过的区域。因此，在上述情况下，相对于实施例1中所示的结构，通过设置本实施例中所示的反射方向调整面调整光路，能够消除(减少)光路内紫外线未通过的区域。

上述各实施例中所示的LED元件，例如可通过设置开闭开关，而仅在使用时照射紫外线。

Claims

1.一种杀菌装置，其特征在于，包括：

壳体，其具有作为杀菌对象的流体所用的流路；和

光源，其被设置于所述壳体，向所述流路内照射紫外线，

所述流路的内壁面具有一对反射面，所述一对反射面使从所述光源照射的紫外线多次反射，从所述流路的一方侧射向另一方侧，

在所述一对反射面中一方反射面侧，设置有返回面，所述返回面为垂直于从所述一方侧向另一方侧多次反射后的光的光轴的面，使所述光向原方向返回。