CN108136058A - 流体杀菌装置 - Google Patents
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Abstract
流体杀菌装置(100)包括：光源(14)，其具有射出紫外线的半导体发光元件(12)；壳体(10)，其形成供作为杀菌对象的流体通过的流路；受光部(16)，其接收从光源(14)射出的紫外线的一部分，并检测接收到的紫外线的光量；以及控制部(18)，其基于从受光部取得的紫外线的光量的信息来控制半导体发光元件的输出。壳体(10)具有供紫外线入射的入射部(20)、以及在内表面反射紫外线的反射部(22)。反射部(22)由使紫外线的一部分透射的材料构成，受光部(16)被设置在能够接收到透过反射部(22)的一部分紫外线的位置上。
Description
技术领域
本发明涉及流体杀菌装置。
背景技术
以往，由紫外线照射进行的杀菌在各种领域中被进行。例如，提出了一种对水等流体进行杀菌的杀菌装置(参照专利文献1)。此外，作为被使用于紫外线杀菌装置的光源，已知有放射通过低压水银蒸汽放电产生的253.7nm波长的光的水银灯。
像这样的紫外线光源消耗功率及发热量较大，光源本身也是大型的。因此，近年来，开发出了将与水银灯相比寿命较长、消耗功率也较低的紫外线发光二极管用作光源的紫外线杀菌装置。此外，因为紫外线发光二极管随着使用，输出会逐渐降低，所以也提出了一种用受光元件来检测紫外线的光量，并基于被检测到的紫外线光量的信息而调整驱动信号，使得发光二极管的紫外线照射量达到期望值的技术(参照专利文献2)。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1:日本特开2014-87544号公报
专利文献2:日本特开2005-227241号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
可是，如果入射到使流体通过的空间内的紫外线能够直接在空间内部一边反复反射一边持续照射流体，则能够降低紫外线光源的数量或输出。另一方面，为了将紫外线光源的输出保持一定，需要用某些方法来检测从紫外线光源射出的一部分紫外线。
本发明鉴于这样的情况而完成，其目的在于提供一种既高效地杀菌，又使紫外线光源的输出稳定化的技术。
用于解决课题的手段
为了解决上述问题，本发明的一个方案的流体杀菌装置包括：光源，其具有射出紫外线的半导体发光元件；壳体，其形成供作为杀菌对象的流体通过的流路；受光部，其接收从光源射出的紫外线的一部分，并检测接收到的紫外线的光量；以及控制部，其基于从受光部取得的紫外线的光量的信息来控制半导体发光元件的输出。壳体具有供紫外线入射的入射部、以及在内表面反射紫外线的反射部。反射部由使紫外线的一部分透射的材料构成，受光部被设置在能够接收到透过反射部的一部分紫外线的位置上。
根据此方案，由受光部检测的紫外线为透过反射部的一部分紫外线。因为透过反射部的紫外线无助于杀菌，所以通过在受光部利用像这样的紫外线来检测光量，从而不必减少利用于杀菌的紫外线的量。此外，通过基于从受光部取得的紫外线的光量的信息来控制半导体发光元件的输出，从而能够使光源的输出稳定化。
也可以是，受光部被配置在夹着反射部地与入射部相反侧的区域中。由此，能够将受光部设置在壳体的外部。
也可以是，反射部由波长为285nm的紫外线的漫反射率在78.5～95.4％的范围内、且波长为285nm的紫外线的漫透射率在0.6～13.1％的范围内的材料构成。由此，因为能够将在反射部上反射的紫外线再次利用于杀菌，所以能够对壳体内的流体高效地进行杀菌。此外，能够在配置于壳体外部的受光部检测透射的一部分紫外线。
也可以是，反射部为部分地具有非晶质晶体构造的聚四氟乙烯(PTFE)。由此，能够提高漫反射率。
也可以是，反射部的厚度在1～20mm的范围内。优选的是，厚度在2mm以上，此外，厚度在9mm以下。由此，能够兼顾反射部的紫外线的反射及透射。
也可以是，半导体发光元件发出峰值发光波长在250nm～350nm的范围内的紫外线。由此，能够提高杀菌效果。
也可以是，壳体具有：筒状的杀菌室，其具有反射部；以及流体的流入口及流体的流出口，其被设置在相对于杀菌室的长度方向交叉的方向上。光源被配置在杀菌室的长度方向的两端中的至少一者的外侧，入射部被设置在光源与杀菌室之间。
另外，以上构成要素的任意组合、以及将本发明的表现形式在方法、其它装置、以及系统等之间变换后的结果，作为本发明的方案也是有效的。
发明效果
根据本发明，能够既高效地杀菌又使紫外线光源的输出稳定化。
附图说明
图1是表示本实施方式的杀菌装置的概略构成的示意图。
图2是表示本实施方式的PTFE的各波长的漫反射率的图。
图3是表示本实施方式的PTFE的各波长的漫透射率的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，在附图的说明中，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。此外，以下所述的构成仅为示例，并非限定本发明的范围。
(流体杀菌装置)
图1是表示本实施方式的杀菌装置的概略构成的示意图。流体杀菌装置100通过对杀菌室照射紫外线，从而对通过杀菌室的流体中所含有的细菌等进行杀菌。
流体杀菌装置100包括：壳体10，其形成作为杀菌对象的流体F所通过的流路；光源14，其具有射出紫外线的半导体发光元件12；受光部16，其接收从光源14射出的紫外线的一部分，并检测接收到的紫外线的光量；以及控制部18，其基于从受光部16取得的紫外线的光量的信息来控制半导体发光元件12的输出。壳体10具有供紫外线入射的入射部20、以及在内表面上反射紫外线的反射部22。
反射部22由使紫外线的一部分透射的材料构成，受光部16被设置在能够接收到透过反射部22的一部分紫外线L1的位置上。受光部16使用光电二极管等。
壳体10具有：筒状的杀菌室24，其具有反射部22；以及流体F的流入口26及流体的流出口28，其被设置在相对杀菌室24的长度方向交叉的方向上。本实施方式的壳体10具有：筒部30，其由至少部分地具有非晶质晶体构造的非晶质含氟树脂(例如具有非晶质晶体构造的聚四氟乙烯(PTFE))构成；以及法兰部32、34，其被安装在筒部30的两端的开口部。
筒部30是内径为15～25mm左右的构件。法兰部32为由形成有入射部20及流入口26的PFA(四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)构成的构件，且为使紫外线几乎全透射的构件。同样，法兰部34是由形成有入射部20及流出口28的PFA构成的构件。另外，也可以是，通过设计加工来将筒部30及法兰部32、34作为由非晶质含氟树脂构成的一个构件。
本实施方式的2个光源14被配置在杀菌室24的长度方向的两端的外侧，入射部20被设置在光源14与杀菌室24之间。
光源14具有：半导体发光元件12；基板36，其搭载半导体发光元件12；以及供电部38，其将驱动信号供给到半导体发光元件12中。光源14被用紧固构件42经由基板36而固定在光源搭载构件40上。
本实施方式的半导体发光元件12为发出紫外线的发光二极管。本实施方式的发光二极管具有：基板，其由蓝宝石构成；氮化镓铝系的发光层；晶格失配缓冲层，其由被层叠在基板与发光层之间的氮化铝构成。由此，能够实现小型且高效率的杀菌装置。另外，本实施方式的半导体发光元件12优选发出峰值发光波长在250nm～350nm的范围内的紫外线的半导体发光元件。本实施方式的发光二极管使用峰值发光波长为285nm的发光二极管。由此，能够提高杀菌效果。
光源搭载构件40例如由铝等金属材料构成，并作为散热片发挥功能。此外，光源搭载构件40通过紧固构件44而与法兰部32(或法兰部34)及筒部30一体化。此外，在搭载光源14的凹部40a的底部40b，以与半导体发光元件12的发光面相对的方式形成有圆锥(多棱锥)状的通孔40c。通孔40c的内表面40d被进行了金属镜面加工，作为反射器发挥功能。
因此，因为从半导体发光元件12射出的紫外线一部分在内表面40d上被反射的同时从入射部20入射到杀菌室24，所以能够抑制从入射部20入射的紫外线的照射角的扩大。结果，从入射部20入射的紫外线在杀菌室24的反射部22上反射的同时被照射到更远处，能够高效地对流体F进行杀菌。
另外，在本实施方式中，虽然将光源14设置在了杀菌室24的两端，但是也可以是，仅设置在一个端部上。在该情况下，也可以是，设置将紫外线反射到杀菌室的另一个端部的构件。此外，在图1中，虽然仅图示了与左侧的光源14对应的受光部16，但是也可以是，设置与右侧的光源14对应的受光部。
接下来，详细描述构成筒部30的氟系树脂。图2是表示本实施方式的PTFE的各波长的漫反射率的图。图3是表示本实施方式的PTFE的各波长的漫透射率的图。
对厚度t为1mm、3mm、5mm、7mm、9mm的PTFE样品进行了图2所示的漫反射率的测定。此外，准备各厚度的PTFE样品各3个，算出各自的测定值的平均值并做成图表。
如图2所示，可知若厚度t增大，则漫反射率上升。此外，随着波长向长波长侧变化，漫反射率逐渐降低。在本实施方式的半导体发光元件12的峰值发光波长285nm的情况下，PTFE的厚度t为1mm时的漫反射率为78.5[％]，厚度t为3mm时的漫反射率为92.5[％]，厚度t为5mm时的漫反射率为94.3[％]，厚度t为7mm时的漫反射率为95.1[％]，厚度t为9mm时的漫反射率为95.4[％]。如此，通过使用本实施方式的PTFE树脂，能够提高针对紫外线的漫反射率。
针对厚度t为1mm、1.5mm、3mm、5mm、7mm、9mm、10mm的PTFE样品，进行了图3所示的漫透射率的测定。此外，准备各厚度的PTFE样品各3个，算出各自的测定值的平均值并做成图表。
如图3所示，可知若厚度t增大，则漫透射率降低。此外，随着波长向长波长侧变化，漫反射率逐渐増加。在本实施方式的半导体发光元件12的峰值发光波长285nm的情况下，PTFE的厚度t为1mm时的漫透射率为13.1[％]，厚度t为1.5mm时的漫透射率为7.7[％]，厚度t为3mm时的漫透射率为5.0[％]，厚度t为5mm时的漫透射率为2.9[％]，厚度t为7mm时的漫透射率为1.8[％]，厚度t为9mm时的漫透射率为1.2[％]，厚度为10mm时的漫透射率为0.6[％]。
如此，构成本实施方式的筒部的PTFE能够在反射大部分紫外线的同时，使一部分紫外线透射。即，由本实施方式的流体杀菌装置100的受光部16检测到的紫外线为透过反射部22的一部分紫外线。因为透过反射部22的紫外线无助于杀菌，所以通过利用像这样的紫外线由受光部16检测光量，可以不必减少利用于杀菌的紫外线的量。此外，通过基于从受光部16取得的紫外线的光量的信息来控制半导体发光元件12的输出，从而能够使光源的输出稳定化。
此外，受光部16被配置在夹着反射部22地与入射部20相反侧的区域中。由此，能够将受光部16设置在壳体10的外部，并增加各构件的布局设计的自由度。
反射部22例如能够在厚度为1～20mm的范围内进行选择。优选的是，如上所述可以在1～9mm的范围内；更优选的是，厚度可以为2mm以上，此外，厚度优选在5mm以下。由此，能够兼顾反射部的紫外线的反射及透射。
此外，反射部22如上所述优选由波长为285nm的紫外线的漫反射率在78.5～95.4％的范围内、且波长为285nm的紫外线的漫透射率在0.6～13.1％的范围内的材料构成。由此，因为能够将在反射部22上反射的紫外线再次利用于杀菌，所以能够高效地进行对壳体10内的流体F的杀菌。此外，能够由配置于壳体10外部的受光部16检测透射的一部分紫外线。
以上，虽然参照上述实施方式说明了本发明，但是本发明不限定于上述实施方式，将实施方式的构成适当地组合或置换后的形式也被包含在本发明中。此外，也可以基于本领域技术人员的知识来适当改变实施方式中的组合或处理顺序、或对实施方式加以各种设计变更等变形，并且加有那样的变形的实施方式也能够被包含在本发明的范围中。
[附图标记说明]
10壳体、12半导体发光元件、14光源、16受光部、18控制部、20入射部、22反射部、24杀菌室、26流入口、28流出口、30筒部、32、34法兰部、36基板、40光源搭载构件、100流体杀菌装置。
[工业可利用性]
本发明能够利用于水等流体的杀菌。
Claims (7)
1.一种流体杀菌装置，其特征在于，包括：
光源，其具有射出紫外线的半导体发光元件，
壳体，其形成供作为杀菌对象的流体通过的流路，
受光部，其接收从上述光源射出的紫外线的一部分，并检测接收到的紫外线的光量，以及
控制部，其基于从上述受光部取得的紫外线的光量的信息来控制上述半导体发光元件的输出；
上述壳体具有供紫外线入射的入射部、以及在内表面反射紫外线的反射部；
上述反射部由使紫外线的一部分透射的材料构成；
上述受光部被设置在能够接收到透过反射部的一部分紫外线的位置上。
2.如权利要求1所述的流体杀菌装置，其特征在于，上述受光部被配置在夹着上述反射部地与上述入射部相反侧的区域中。
3.如权利要求1或2所述的流体杀菌装置，其特征在于，上述反射部由波长为285nm的紫外线的漫反射率在78.5～95.4％的范围内、且波长为285nm的紫外线的漫透射率在0.6～13.1％的范围内的材料构成。
4.如权利要求1～3的任何一项所述的流体杀菌装置，其特征在于，上述反射部为部分地具有非晶质晶体构造的聚四氟乙烯(PTFE)。
5.如权利要求1～4的任何一项所述的流体杀菌装置，其特征在于，上述反射部的厚度在1～20mm的范围内。
6.如权利要求1～5的任何一项所述的流体杀菌装置，其特征在于，上述半导体发光元件发出峰值发光波长在250nm～350nm的范围内的紫外线。
7.如权利要求1～6的任何一项所述的流体杀菌装置，其特征在于，
上述壳体具有：
筒状的杀菌室，其具有上述反射部，以及
流体的流入口及流体的流出口，其被设置在相对于上述杀菌室的长度方向交叉的方向上；
上述光源被配置在上述杀菌室的长度方向的两端中的至少一者的外侧；
上述入射部被设置在上述光源与上述杀菌室之间。
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