CN107921157A - 杀菌装置 - Google Patents

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Abstract

杀菌装置(10)包括：处理室(40)，其在入口(30)上设置有整流板(36)，且通过整流板(36)后的流体在第1方向上流动；以及多个发光元件(12)，其在夹着处理室(40)地与整流板(36)沿第1方向相对的表面内阵列状地配置，并对处理室(40)内的流体照射紫外光。也可以是，杀菌装置(10)进一步包括将多个发光元件(12)所发出的紫外光转换为在第1方向上行进的平行光的光学元件(棒形透镜(16))。

Description

杀菌装置
技术领域
本发明涉及杀菌装置，尤其涉及对流体照射紫外光而杀菌的装置。
背景技术
已知紫外光有杀菌能力，照射紫外光的装置被使用在医疗或食品加工的现场等的杀菌处理中。此外，也使用通过对水等流体照射紫外光来对流体连续地进行杀菌的装置。作为这样的杀菌装置，例如可以举出沿流路排列有多个紫外光发光元件的流水杀菌模块(例如，参照专利文献1)。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1:日本特开2014-233646号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
为了提高由照射紫外光产生的杀菌效果，需要增加对流体的紫外光照射量，但若为得到适当的杀菌效果而必须增加发光元件的数量，则会导致成本的增大。
本发明鉴于这样的问题而完成，其示例性的目的之一在于提供一种能够用较少的发光元件数量来提高杀菌能力的杀菌装置。
用于解决课题的手段
本发明的一个方案的杀菌装置包括：处理室，其在入口设置有整流板，通过整流板后的流体向第1方向流动；以及多个发光元件，其被阵列状地配置在夹着处理室地与整流板在第1方向上相对的表面内，并向处理室内的流体照射紫外光。
根据该方案，能够对被设置于入口的整流板整流成第1方向的流动的流体沿第1方向照射紫外光，来实施杀菌处理。结果，能够在从流体通过整流板起至到达多个发光元件的附近为止的沿第1方向流动的时间内，使来自发光元件的紫外光作用在流体上。即，沿流路配置多个发光元件，与垂直于流体的流动地照射紫外光的情况相比，能够延长来自一个发光元件的紫外光作用于流体的时间。因此，根据本方案，即使在使用比较少的数量的发光元件的情况下，也能够提高对流体的紫外光的累积照射量来提高杀菌能力。
也可以是，进一步包括光学元件，该光学元件将多个发光元件发出的紫外光转换为在第1方向上行进的平行光。
也可以是，光学元件为棒形透镜，该棒形透镜在并排安置多个发光元件的方向上延伸。
也可以是，进一步包括冷却流路，该冷却流路被夹着多个发光元件地设置于与处理室相反侧，用于冷却多个发光元件。也可以是，冷却流路被以与处理室连通，且处理室内的流体中的至少一部分通过冷却流路向外部流出的方式构成。
也可以是，处理室的内表面由反射多个发光元件所发出的紫外光的氟系树脂材料构成。
发明效果
根据本发明的杀菌装置，能够使用较少数量的发光元件来提高装置的杀菌能力。
附图说明
图1是示意性地表示实施方式的杀菌装置的构成的剖视图。
图2是示意性地表示图1的杀菌装置的构成的剖视图。
图3是示意性地表示整流板的构成的上表面外观图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明用于实施本发明的方式。另外，在说明中对于相同的要素标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。
图1是示意性地表示实施方式的杀菌装置10的构成的剖视图，图2表示图1的A－A线剖面。杀菌装置10使饮用水等流体通过入口30的整流板36而流入到处理室40中，向处理室40内的流体照射来自多个发光元件12的紫外光，对作为处理对象的流体实施杀菌处理。杀菌装置10通过沿在处理室40内的流体流动的方向B来照射紫外光C，从而加长紫外光对在处理室40内流过的流体所作用的时间。
杀菌装置10包括多个发光元件12、基板14、棒形透镜16、窗部18、壳体20、以及整流板36。在附图中，将并排安置多个发光元件12的方向设为x方向及y方向，并将与x方向及y方向两者都正交的方向设为z方向。此外，将棒形透镜16延伸的方向设为x方向。
壳体20具有箱形形状，在其内部划分有处理室40、光源室42、冷却流路44、第1排出路46、以及第2排出路48。壳体20在第1方向(z方向)上延伸，并在z方向上远离的两端设置有入口30和出口32。壳体20的内表面优选由对发光元件12所发出的紫外光的反射率较高的构件构成，例如优选由PTFE(聚四氟乙烯)等紫外光反射率较高的氟系树脂构成。在此情况下，也可以将壳体20用PTFE等氟系树脂来构成，还可以将壳体20的内表面用PTFE制的内衬覆盖。
在本说明书中，将设置有入口30的一侧称为上游侧，将设置有出口32的一侧称为下游侧。在壳体20的内部，处理室40被设置于比光源室42靠上游侧，光源室42被设置于比处理室40靠下游侧。光源室42由处理室40、冷却流路44、第1排出路46以及第2排出路48包围。
壳体20具有外侧壁22、法兰24、底壁26、以及内壁28。外侧壁22具有上游壁22a、连接壁22b、以及下游壁22c。上游壁22a划分处理室40的周围，并沿处理室40在z方向上延伸。下游壁22c划分光源室42、冷却流路44、第1排出路46以及第2排出路48的周围，并沿第1排出路46或第2排出路48在z方向上延伸。连接壁22b被设置于上游壁22a和下游壁22c之间，并划分第1排出路46及第2排出路48的入口附近。
上游壁22a的内表面被形成为：处理室40的x方向的宽度Wa与光源室42的x方向的宽度Wb相同程度、或比光源室42的x方向的宽度Wb小。换言之，上游壁22a被形成为：壁厚比连接壁22b及下游壁22c厚，使得处理室40的x方向的宽度Wa变小。另一方面，下游壁22c的内表面被以位于比光源室42靠x方向的外侧的方式形成。结果，下游壁22c被以壁厚比上游壁22a薄的方式形成。连接壁22b被以x方向的厚度向下游侧逐渐减小的方式形成，并连接x方向的厚度彼此不同的上游壁22a和下游壁22c。
法兰24被设置于外侧壁22的上游侧的端部，并连接有用于将作为杀菌装置10的处理对象的流体供给到处理室40的配管等。底壁26被设置于外侧壁22的下游侧的端部，并在该外侧壁22与内壁28之间划分冷却流路44。内壁28被以和窗部18共同划分光源室42的方式设置。内壁28沿冷却流路44、第1排出路46以及第2排出路48而被形成，并将它们与光源室42之间隔开。
在光源室42的内部，设置有多个发光元件12、基板14、以及棒形透镜16。发光元件12为发出紫外光的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)，其中心波长或峰值波长被包含在约200nm～350nm的范围内。发光元件12优选发出作为杀菌效率高的波长的260nm～270nm附近的紫外光的LED。作为这样的紫外光LED，已知例如使用了氮化镓铝(AlGaN)的LED。
多个发光元件12被安装于基板14，以沿z方向朝处理室40照射紫外光的朝向，被设置于光源室42的载置面34上。多个发光元件12在与整流板36相对的载置面34上被阵列状地配置，例如在x方向上排列有4个，在y方向上排列有2个。另外，多个发光元件12也可以被以线状阵列的方式设置成一列，还可以被设置成三列以上。
基板14由热传导性高的构件构成，例如将铜(Cu)或铝(Al)等用作基材。基板14被安装于划分冷却流路44的内壁28上，并通过从冷却流路44中流过的流体而被冷却。
棒形透镜16被设置在多个发光元件12和窗部18之间的位置，并被以沿并排安置多个发光元件12的x方向延伸的方式设置。棒形透镜16如图2所示，将来自发光元件12的紫外光转换为在z方向上向处理室40行进的平行光。另外，作为使来自发光元件12的光平行的光学元件，也可以不设置棒形透镜16而设置圆柱透镜，还可以设置与各发光元件12对应的球形透镜或凸透镜等。
窗部18将处理室40与光源室42之间划分，并使来自发光元件12的紫外光透射。窗部18由针对来自发光元件12的紫外光透射率高的材料构成，例如由石英(SiO2)、蓝宝石(Al2O3)、或非晶质氟系树脂等构成。窗部18被以在处理室40中流过的流体不侵入光源室42的方式安装于内壁28上。
在光源室42的侧方，如图2所示，设有开口50。开口50使光源室42的内部与壳体20的外部连通。通过设置开口50，从而能够容易地在光源室42的内部安装多个发光元件12及棒形透镜16。此外，在多个发光元件12的一部分发生了故障时，能够容易地进行用于更换相应的发光元件12的维护。也可以是，在开口50上安装有可拆下的盖。
图3是示意性地表示整流板36的构成的外观图。整流板36为多孔整流板，具有被排列在x方向及y方向上的多个孔38。整流板36被设置于壳体20的入口30上，调整从入口30流入的流体的流动。整流板36使得在处理室40中流过的流体以层流状态沿z方向流动。另外，整流板36不限于多孔整流板，也可以是具有能够使处理室40的流动层流化的其它形状的整流结构。
根据以上的构成，要流入杀菌装置10的流体被整流板36整流，并在处理室40的内部以层流状态在沿z方向的方向B上行进。来自光源室42的紫外光C与沿z方向的方向平行地向处理室40内部的流体照射。通过处理室40后的流体的一部分通过第1排出路46及冷却流路44从出口32被排出，另外一部分通过第2排出路48从出口32被排出。通过冷却流路44的流体对因点亮而发热的发光元件12进行冷却。
根据本实施方式，因为使来自多个发光元件12的紫外光在第1方向(z方向)上传播，所以不仅射出紫外光的窗部18附近的流体，就连远离窗部18的整流板36附近的流体也能够照射到高强度的紫外光。尤其是因为流入处理室40的流体被整流板36层流化，所以能够易于使紫外光比在处理室40内部流体为乱流状态的情况传播到更远。由此，能够延长预定强度以上的紫外光所作用于流体的时间，能提高对于通过处理室40的流体的紫外光的累积照射量。
根据本实施方式，因为利用棒形透镜16使来自多个发光元件12的紫外光平行化，所以能够不使紫外光的强度过于衰减地使紫外光传播到远离窗部18的整流板36附近。由此，能够提高作用于流体的紫外光的累积照射量，提高杀菌能力。
根据本实施方式，因为壳体20的内表面由紫外光反射率较高的材料构成，所以能够使射向壳体20的内表面的紫外光反射而使其射向流体。由此，能够提高作用于处理室40的流体的紫外光的累积照射量，进一步提高杀菌能力。
根据本实施方式，通过将处理室40的输水截面积设为与设置窗部18的范围相同程度，或者比其小，从而能够对在处理室40中流过的流体整体照射来自多个发光元件12的紫外光。若将处理室40的x方向的宽度Wa设为比光源室42的x方向的宽度Wb大，则会导致沿上游壁22a的内表面流动的流体在紫外光未能充分照射的状态下就被排出。而根据本实施方式，因为处理室40的宽度被限制于照射来自多个发光元件12的平行光的范围内，所以能够对在处理室40中流过的流体整体适当地照射紫外光。
根据本实施方式，因为将处理室40中流过的流体中的一部分用于冷却发光元件12，所以能够使因发光元件12的发热导致的紫外光输出的降低、或发光元件12的寿命变短这样的影响降低。
以上，基于实施例说明了本发明。本领域技术人员应理解的是，本发明不限于上述实施方式，可能有多种设计变更，并可能有各种变形例，此外，那样的变形例也在本发明的范围内。
在变形例中，也可以将本杀菌装置使用于通过照射紫外光来使流体中所含有的有机物分解的净化处理。
[附图标记说明]
10…杀菌装置、12…发光元件、16…棒形透镜、30…入口、36…整流板、40…处理室、44…冷却流路。
[工业可利用性]
根据本发明的杀菌装置，能够用较少数量的发光元件来提高装置的杀菌能力。

Claims (5)

1.一种杀菌装置，其特征在于，包括：
处理室，其在入口设置有整流板，且通过上述整流板后的流体向第1方向流动，以及
多个发光元件，其在夹着上述处理室地与上述整流板在上述第1方向上相对的表面内被阵列状地配置，并向上述处理室内的流体照射紫外光。
2.如权利要求1所述的杀菌装置，其特征在于，进一步包括光学元件，该光学元件将上述多个发光元件所发出的紫外光转换为沿上述第1方向行进的平行光。
3.如权利要求2所述的杀菌装置，其特征在于，上述光学元件为沿并排安置上述多个发光元件的方向延伸的棒形透镜。
4.如权利要求1～3的任何一项所述的杀菌装置，其特征在于，进一步包括冷却流路，该冷却流路被设置在夹着上述多个发光元件地与上述处理室相反的相反侧，用于冷却上述多个发光元件；
上述冷却流路与上述处理室连通，并被以上述处理室内的流体中的至少一部分通过上述冷却流路向外部流出的方式构成。
5.如权利要求1～4的任何一项所述的杀菌装置，其特征在于，上述处理室的内表面由反射上述多个发光元件所发出的紫外光的氟系树脂材料构成。
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