CN110384809B - 紫外线照射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体杀菌组件，其能够抑制如下情况的发生，即：因组装误差而在流经流路的流体中形成流速较快的部分，从而导致流速产生偏差。因此，流体杀菌组件包括：内筒，其形成沿长度方向延伸的筒状的处理流路；第一室，其经由内筒的一端侧的开口部与处理流路连通；流入部，其用于使对象物流入第一室；流出部，其用于使经过处理流路的对象物从内筒的另一端侧流出；以及发光元件，其面向处理流路的另一端侧的开口部地设置，能够沿着长度方向朝向经过处理流路的对象物照射紫外光。第一室的内容积为处理流路的等效内径的立方的2/3以上且为处理流路的内容积的3倍以下。

Description

紫外线照射装置

技术领域

本发明涉及一种紫外线照射装置。

背景技术

由于紫外线具有杀菌能力，因此提出有通过对水等流体照射紫外线来连续地对流体进行杀菌的装置。

在这样的装置中，以往，作为紫外线光源使用了汞灯、氙气灯等的灯管。另外，还提出有如下的流体杀菌装置等，即：将能够照射能进行杀菌的波长的光的LED(lightemitting diode)作为紫外线光源，在长度方向上朝向在构成沿着长度方向的流路的流路管内流动的流体照射紫外光。

另外，在像这样将LED用作紫外线光源的流体杀菌组件中，为了提高杀菌效率，优选的是，形成与杀菌区域内的紫外线的光束分布相配合的流速分布。因此，还提出有通过如下方式来调整流体的流速的方法，即：将具有成为流路的入口或出口的出入口且包括与流路管的端部相面对的相对构件的整流室配置成包围流路管的端部，使从出入口流入整流室的流体经由形成于相对构件与端部之间的间隙流入流路管，或者使从整流室流出的流体经由形成于相对构件与端部之间的间隙从流路管流出(例如，参照专利文献1。)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第6080937号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1所记载的发明中，通过经由处理流路的端部与相对构件之间的间隙进行流入或流出，来调整流速，因此，当将压力损失设定为较大、也就是将间隙设定为较小时，微小的尺寸误差就会导致产生流速的速度差。因此，会产生紫外线照射量不足的流速较快的部分。当为了避免该情况的发生而将压力损失设定为较小、也就是将间隙设定为较大时，会变得无法充分减小基于流体的惯性所产生的速度差。

因此，本发明是着眼于以往未解决的问题而做成的，其目的在于提供一种紫外线照射装置，其能够抑制如下情况的发生，即：因组装误差而在流经流路的流体中形成流速较快的部分，从而导致在流路中流动的流体所接受的紫外线照射量产生偏差。

用于解决问题的方案

本发明的一技术方案的紫外线照射装置的特征在于，包括：筒状部，其形成沿长度方向延伸的筒状的处理流路，且在一端侧具有开口部；第一室，其覆盖所述开口部，且经由所述开口部与所述处理流路连通；流入部，其用于使对象物流入所述第一室；流出部，其用于使经过所述处理流路的所述对象物从所述筒状部的另一端侧流出；以及发光元件，其设于所述筒状部的所述一端侧和所述另一端侧中的至少一者，该发光元件能够朝向经过所述处理流路的所述对象物照射紫外光，所述第一室的内容积为所述处理流路的等效内径的立方的2/3以上且为所述处理流路的内容积的3倍以下。

需要说明的是，在此所说的处理流路的等效内径是指(处理流路的截面积的四倍/处理流路的截面周长)。

发明的效果

根据本发明的一方案，能够抑制如下情况的发生，即：因组装精度较低而在流经流路的流体中形成流速较快的部分，从而导致在流路中流动的流体所接受的紫外线照射量产生偏差。

附图说明

图1是表示应用了本发明的紫外线照射装置的第一实施方式的流体杀菌组件的一例的外观图。

图2的(a)是图1的纵剖视图，图2的(b)是图1的A-A′线端面图。

图3是用于扩散透过率的测量的装置的一例。

图4是表示整流用的板的一例的俯视图。

图5是表示杀菌区域的长度与杀菌所需要的紫外线的投配量之间的关系的特性图的一例。

图6是用于说明紫外线的透过状况的说明图。

图7是第一实施方式的流体杀菌组件的变形例。

图8是表示第二实施方式的流体杀菌组件的一例的外观图。

图9是图8的纵剖视图。

图10是用于说明锥度的说明图。

图11是用于说明整流用的板的开口率的说明图。

图12是表示整流用的板的一例的俯视图。

图13是表示整流用的板的一例的俯视图。

图14是表示整流用的板的一例的俯视图。

图15是用于说明光源的紫外光强度的说明图。

图16是表示第二实施方式的流体杀菌组件内的流速分布的一例的分布图。

图17是用于说明第一实施方式的光源的紫外光强度的说明图。

图18是第一实施方式的比较例A中的流体杀菌组件的流速分布的一例。

图19是第一实施方式的实施例A1中的流体杀菌组件的流速分布的一例。

图20是第一实施方式的实施例A2中的流体杀菌组件的流速分布的一例。

图21是第一实施方式的实施例A3中的流体杀菌组件的流速分布的一例。

图22是第一实施方式的实施例A4中的流体杀菌组件的流速分布的一例。

图23是表示第一实施方式的实施例B1中的流体杀菌组件的概况的结构图。

图24是表示第一实施方式的实施例B2中的流体杀菌组件的概况的结构图。

图25是表示第一实施方式的实施例B3中的流体杀菌组件的概况的结构图。

图26是表示第一实施方式的比较例B1中的流体杀菌组件的概况的结构图。

图27是表示第一实施方式的比较例B2中的流体杀菌组件的概况的结构图。

图28是使用了第一实施方式的流体杀菌组件的流体模拟结果的一例。

图29是使用了第一实施方式的流体杀菌组件的流体模拟结果的一例。

图30是使用了第一实施方式的流体杀菌组件的流体模拟结果的一例。

图31是使用了第一实施方式的流体杀菌组件的流体模拟结果的一例。

图32是使用了第一实施方式的流体杀菌组件的模拟结果的一例。

图33是使用第一实施方式的流体杀菌组件进行了杀菌试验所得到的结果的一例。

图34是在计算机上进行模拟时假想出的第二实施方式的流体杀菌组件的内侧流路的一例。

图35是使用了第二实施方式的流体杀菌组件的光学模拟结果的一例。

图36是在使用了第二实施方式的流体杀菌组件的流速模拟中假想出的整流用的板的一例。

图37是使用了第二实施方式的流体杀菌组件的流速模拟中的紫外线强度的比率的一例。

图38是基于使用了第二实施方式的流体杀菌组件的流速模拟所得到的、整流用的板的开口率与紫外线强度的比率的标准偏差之间的对应关系的一例。

图39是基于使用了第二实施方式的流体杀菌组件的流速模拟所得到的、整流用的板的开口率与压力损失之间的对应关系的一例。

图40是基于使用了第二实施方式的流体杀菌组件的流速模拟所得到的、整流用的板的开口率与安全率之间的对应关系的一例。

图41是在使用了第二实施方式的流体杀菌组件的流速模拟中假想出的锥度的一例。

图42是基于使用了第二实施方式的流体杀菌组件的流速模拟所得到的、紫外线强度的比率与锥度之间的对应关系的一例。

图43是基于使用了第二实施方式的流体杀菌组件的流速模拟所得到的、整流用的板的开口率和紫外线强度的比率的标准偏差与锥度之间的对应关系的一例。

图44是基于使用了第一实施方式的流体杀菌组件的模拟所得到的、流体杀菌组件内的流速分布的一例。

附图标记说明

1、流体杀菌组件；2、杀菌处理部；3、发光部；4、流入部；5、流出部；21、内筒；21d、处理流路；22、壳体部；23、板(整流用的板)；24、构件；26、第一室；27、第二室；34、光源；34a、发光元件；201、流体杀菌组件；202、流入部；203、圆筒部；204、发光部；205、流出部；206、板(整流用的板)；221a、流入口；222、锥形部；234、窗部；235、内侧流路；241、光源。

具体实施方式

接下来，参照附图来说明本发明的实施方式。在以下的附图的记载中，对相同或类似的部分标注相同或类似的附图标记。但是，附图是示意性的图，厚度与平面尺寸之间的关系、各层的厚度的比率等与实际的情况不同。另外，以下所示的实施方式是例示用于将本发明的技术思想具体化的装置、方法的实施方式，本发明的技术思想并非是将结构零件的材质、形状、构造、配置等特别限定于下述的情况。本发明的技术思想能够在权利要求书所记载的权利要求规定的技术范围内追加各种变更。

〔第一实施方式〕

首先，对第一实施方式进行说明。

图1是表示应用了本发明的紫外线照射装置的流体杀菌组件的一例的主视图。另外，图2的(a)是图1的纵剖视图，图2的(b)是图1的A-A′线端面图。

如图1所示，流体杀菌组件1具有杀菌处理部2、发光部3、流入部4以及流出部5。

如图2的(a)所示，杀菌处理部2具有：内筒(筒状部)21；壳体部22，其收纳内筒21；圆盘状的板(覆盖开口部的板)23，其固定于内筒21的一端侧的开口部，用于对流入内筒21内的流体进行整流；以及构件24，其配置于内筒21和壳体部22之间，对内筒21与壳体部22之间的间隙进行区划。

内筒21形成为两端开口的筒状，优选壁厚为1〔mm〕以上且20〔mm〕以下。另外，内筒21由紫外线反射性材料形成，该紫外线反射性材料的扩散透过率为1〔％〕/1〔mm〕以上且20〔％〕/1〔mm〕以下，且紫外线区域中的全反射率为80〔％〕/1〔mm〕以上且99〔％〕/1〔mm〕以下。优选的是，扩散透过率与紫外线区域中的全反射率之和为90〔％〕/1〔mm〕以上。作为适用于内筒21的紫外线反射性材料，能够举出包括聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylenePTFE)、硅树脂、在内部含有0.05〔μm〕以上且10〔μm〕以下的气泡的石英玻璃、在内部含有0.05〔μm〕以上且10〔μm〕以下的结晶粒的部分结晶化石英玻璃、0.05〔μm〕以上且10〔μm〕以下的结晶粒状的氧化铝烧结体、以及0.05〔μm〕以上且10〔μm〕以下的结晶粒状的莫来石烧结体等中的至少任一者的材料。

在此，在作为内筒21使用漫反射性的材料的情况下，当假设材料自身不吸收紫外线时，设定为在内筒21的一端侧设置的发光部3的照射光的至少一部分透过到内筒21的另一端侧。当此时的透过率大于20〔％〕/1〔mm〕时，为了增加有效的紫外线反射量，需要使内筒21的壁厚为非常厚的原材料。因此，流体杀菌组件1整体变大、适当的流路设计变得困难，不仅如此，还必须自深层控制反射，光学上的设计也变得困难。通常期望的是，散射体的光学密度较高，透过率较低，但在为非多孔材质的情况下，结晶部和非晶部等、材料内部的存在疏密差的部分成为散射体，因此难以将透过率设为低于1〔％〕/1〔mm〕。在为多孔材质的情况下，虽然能够实现使透过率低于1〔％〕/1〔mm〕的构造，但是后述的处理流路21d由于与杀菌对象物(以下，也简称为对象物。)接触，因此提供了成为菌类的温床的微细的孔构造，不适合作为内筒21的构成构件。

另外，如果紫外线区域中的全反射率为80〔％〕/〔mm〕以下，则无法得到有效的紫外光线的多重反射效果。期望的是，全反射率越高越好，但是在为非多孔材质的情况下，由于结晶部和非晶部等、材料内部的存在疏密差的部分成为散射体，因此难以将全反射率设为高于99〔％〕/1〔mm〕。在为多孔材质的情况下，虽然能够实现使全反射率高于99〔％〕/1〔mm〕的构造，但是处理流路21d由于与对象物接触，因此提供了成为菌类的温床的微细的孔构造，不适合作为内筒21的构成构件。

此外，扩散透过率与紫外线区域中的全反射率之和为90〔％〕/1〔mm〕以下、即在内部被吸收的能量为10〔％〕以上的原材料由于无法得到有效的紫外光线的多重反射效果，因此不适合作为处理流路21d的构成构件。

需要说明的是，扩散透过率是使用将紫外线反射性材料切片所得到的板状样品来测量的。具体而言，例如在作为紫外线反射性材料测量PTFE的扩散透过率的情况下，按照以下的步骤进行。

即，PTFE是具有扩散性的材料，因此在使用通常的直线光的透过率测量中难以适当地进行测量。因此，进行使用积分球的扩散透过率的测量。该使用积分球的扩散透过率的测量例如如图3所示那样，使用在测量悬浮性物质的扩散透过率时一般会使用的分光光度计等来进行即可。

需要说明的是，在图3中，附图标记101是板状样品，附图标记102是检测器，附图标记103是测量光，附图标记104是对照光，附图标记105是标准白板。

返回图2，优选的是，内筒21由其外周面的静摩擦系数小于壳体部22的内周面的静摩擦系数的材料形成。也就是说，优选的是，在包括内筒21与壳体部22之间的间隙的后述的第一室26中，内筒21的形成第一室26的内周侧壁面的外周面的静摩擦系数小于壳体部22的形成第一室26的外周侧壁面的内周面的静摩擦系数。若为这样的结构，则在产生生物膜的状况下，第一室26的外周侧的壁面比第一室26的内周侧的壁面先产生生物膜。对于附着在第一室26的外周侧的壁面也就是壳体部22的内周面的生物膜，当使用手电筒等从外侧对其打光时会成影，从而能够确认其存在。因此，能够容易地检测第一室26内的生物膜的产生，并且能够在第一室26内整体产生生物膜之前的、在第一室26的外周侧的壁面也就是壳体部22的内周面侧产生了生物膜的阶段检测到生物膜的产生。因此，能够抑制由生物膜引起的风险的产生。

需要说明的是，为了进一步降低由生物膜引起的风险，优选的是，内筒21的外周面的静摩擦系数为壳体部22的内周面的静摩擦系数的1/2以下。另外，更优选的是，内筒21的外周面的静摩擦系数为壳体部22的内周面的静摩擦系数的1/10以下。

表1、表2表示树脂的摩擦系数。表1表示代表性的树脂的摩擦系数。表2表示氟树脂的静摩擦系数以及动摩擦系数。

【表1】

【表2】

返回图2的(a)，在内筒21的、靠发光部3侧的端部的位置且是周向上的例如彼此间隔60度的6处形成有朝向径向贯穿内筒21的连通口21a。需要说明的是，连通口21a的配置位置以及配置数量并不限定于此。

对于连通口21a的形状，从机械加工的观点出发，优选的是截面为圆形的形状。连通口21a的形状并不限定于截面为圆形的情况，能够设为任意的形状。另外，连通口21a的直径优选为处理流路21d的直径的1/100以上且1/4以下，进一步优选为1/20以上且1/5以下。

优选的是，连通口21a的配置位置为，连通口21a的开口部的中心位置与处理流路21d的靠发光部3侧的端部之间的距离为处理流路21d的直径的1/20以上且为处理流路21d的直径以下的、靠向处理流路21d的与发光部3所处侧相反的那一侧的端部的位置。更优选的是，连通口21a的配置位置为，靠向处理流路21d的相反侧的端部的量为处理流路21d的直径的1/10以上且1/4以下的位置。

在内筒21的、内筒21延伸的方向上的中央部分的外周面形成有用于与构件24嵌合的槽21b。槽21b的截面例如为矩形形状。

在内筒21的与发光部3所处侧相反的那一侧的端部的内周面形成有用于与板23嵌合的台阶部21c。而且，内筒21的中空部形成处理流路21d。

需要说明的是，从在处理流路21d内抑制对象物的流速的不均这样的观点出发，优选的是，处理流路21d从处理流路21d的最上游部也就是内筒21的内周面的靠板23侧的端部到内筒21的内周面的靠发光部3侧的端部的范围内的、主要截面积的变化量为5〔％〕以下。另外，处理流路21d也可以不是圆筒。

壳体部22例如由聚烯烃具体而言是聚丙烯或聚乙烯形成，具有一端封闭且另一端敞开的截面呈圆形的筒状。在壳体部22的敞开端的外周面形成有凸缘部22a。另外，在壳体部22的敞开端的内周面形成有台阶部22b。

在壳体部22的与敞开端相反侧的封闭端形成有朝向壳体部22的内侧突出的凸部22α。凸部22α设于周向上的例如彼此间隔120度的3处。需要说明的是，凸部22α的配置位置以及配置数量并不限定于此，总的来说，能够如后述那样将板23固定即可。

在壳体部22的靠封闭端的外周面与壳体部22一体地形成有在内部具有圆筒状的中空部的流入部4，在壳体部22的靠敞开端的外周面与壳体部22一体地形成有在内部具有圆筒状的中空部的流出部5。流入部4的中空部的开口部成为流入口4a，流出部5的中空部的开口部成为流出口5a。

优选的是，流入部4以及流出部5形成为对象物在各自的中空部流动的方向与壳体部22的长度方向正交。

流入部4形成在与内筒21的靠台阶部21c侧的外周面的端部之间的距离为流入口4a的流入口等效半径以上且向内筒21的靠连通口21a侧的端部靠近处理流路21d的处理流路长度的2/3以下的距离的位置。

流出部5形成在距连通口21a的距离为流出口5a的流出口等效半径以上且向内筒21的靠台阶部21c侧的端部靠近处理流路长度的2/3以下的距离的位置。

通过将流入部4以及流出部5分别形成在这样的范围内，能够抑制在处理流路21d中产生流速极快的部分。

需要说明的是，对于流入部4的配置位置，更优选的是，与内筒21的靠台阶部21c侧的外周面的端部之间的距离为处理流路21d的等效内径(以下，也称为处理流路等效内径。)的1/2以上且向内筒21的靠连通口21a侧的端部靠近处理流路长度的2/3以下的距离的位置，进一步优选的是，与内筒21的靠台阶部21c侧的外周面的端部之间的距离为处理流路等效内径的3/4以上且向内筒21的靠连通口21a侧的端部靠近处理流路长度的2/3以下的距离的位置。

同样，对于流出部5的配置位置，优选的是，距连通口21a的距离为处理流路等效内径的1/2以上且向内筒21的靠台阶部21c侧的端部靠近处理流路长度的2/3以下的距离的位置，更优选的是，距连通口21a的距离为处理流路等效内径的3/4以上且向内筒21的靠台阶部21c侧的端部靠近处理流路长度的2/3以下的距离的位置。

需要说明的是，对于流入部4以及流出部5的配置位置，当成为超过处理流路长度的2/3的位置时，配置流入部4以及流出部5的设计自由度降低，因此优选为处理流路长度的2/3以下的范围。

板23由PTFE等紫外线反射性材料形成。如图4的俯视图所示，板23具有多个穿过表背之间的开口孔23a，开口率设定为0.05以上且0.8以下。另外，各开口孔23a的等效直径为0.5mm以上，且设定为处理流路21d的处理流路等效内径的1/3以下。

通过将开口率设为0.05以上且0.8以下，与不设置第一室26以及后述的第二室27的情况相比，能够进一步得到整流效果。也就是说，能够抑制处理流路21d中的对象物的流速的偏差。开口率优选为0.05以上且0.6以下，更优选为0.05以上且0.35以下。需要说明的是，当开口率低于0.05时，相对于处理流路21d的大小而言的最大处理流量变少，因此优选开口率为0.05以上。

需要说明的是，在此，出于对从第一室26流入处理流路21d的对象物的流动进行控制的目的设置了板23，但并不限定于板23，设置能够进行整流的整流机构即可。另外，只要能够得到要求的杀菌效果，就并非一定要设置板23也就是整流机构。

返回图2，构件24例如由Viton(注册商标)等氟橡胶形成。构件24形成为圆环状，在内周面侧形成有用于与形成于内筒21的槽21b嵌合的凸部24a。在构件24的外周面侧在宽度方向上形成有多个(例如3个)截面呈半圆形的环状的凸部24b。

另外，构件24利用径向的壁厚与内筒21和壳体部22紧密接触，并且具有能够在内筒21和壳体部22形成预先设定好的规定间隙的形状。

而且，在内筒21与壳体部22之间的间隙中，由构件24划分出的分区中的靠壳体部22的封闭端侧的区域形成了第一室26，该第一室26成为流入侧的整流室，其设于流入部4与处理流路21d之间，且与内筒21的靠台阶部21c侧的开口部连通。另外，由构件24划分出的分区中的靠壳体部22的敞开端侧的区域形成了第二室27，该第二室27成为流出侧的整流室，其设于流出部5与处理流路21d之间，且经由连通口21a与处理流路21d连通。

此时，第一室26的内容积设定为处理流路21d的处理流路等效内径的立方的2/3(约67〔％〕)以上且为处理流路21d的处理流路内容积的3倍以下。通过将第一室26的内容积设为这样的范围，与不设置第一室26以及第二室27的情况相比，能够进一步获得整流效果。需要说明的是，第一室26的内容积更优选设为处理流路等效内径的立方的75〔％〕以上且处理流路内容积的2倍以下，进一步更加优选为处理流路等效内径的立方的85〔％〕以上且处理流路内容积以下。当第一室26的内容积相对于处理流路的内容积过大时，流体杀菌组件1整体的尺寸相对于处理流量而言变得过大，因此优选第一室26的内容积为处理流路内容积的3倍以下。

另外，图2的(b)所示的第一室26的截面积A26优选为处理流路21d的截面积A21的1/10以上且为处理流路21d的截面积以下，更优选设定为处理流路21d的截面积A21的1/10以上1/2以下。在第一室26的截面积A26大于处理流路21d的截面积A21的情况下，压力损失变得非常大，因此，难以作为流体杀菌组件1发挥功能，当截面积A26大于截面积A21时，难以充分抑制生物膜的产生。

也就是说，在流体杀菌组件1中的杀菌处理的处理流量为2〔L/min〕时，杀菌所需要的截面积也就是处理流路21d的截面积A21满足A21＞3.14〔cm²〕，防止生物膜产生所需要的第一室26的截面积A26满足A26＜1.53〔cm²〕。由于可以认为它们的相对值与流量成比例，因此，在处理流量为X〔L/min〕时，杀菌所需要的处理流路21d的截面积A21能够表示为A21＞1.57×X〔cm²〕，防止生物膜产生所需要的第一室26的截面积A26能够表示为A26＜0.76×X〔cm²〕。因此，优选的是，(杀菌所需要的截面积A21÷防止生物膜产生所需要的截面积A26)大于2.06((A21/A26)＞2.06)。需要说明的是，处理流路21d的长度根据对象物的透过率来决定，不受目的处理流量影响。

图5是表示杀菌区域的长度也就是处理流路21d的长度与被流体吸收并用于杀菌的紫外线的投配量(累积照射量)之间的关系的特性图。在图5中，横轴表示杀菌区域的长度〔mm〕，纵轴表示紫外线的投配量(累积照射量)〔mJ/cm²〕。各特性线的处理流路21d的内径以及处理流路21d的反射率不同。只要确定处理流路21d的内径和处理流路21d的反射率，就能够根据图5决定处理流路21d的长度以及紫外线的投配量(累积照射量)。也就是说，通过兼顾防止生物膜的产生的流速和确保规定的杀菌能力的投配量，能够提供长期稳定的杀菌能力。

需要说明的是，构件24并不限定于氟橡胶，只要能够在内筒21与壳体部22之间的间隙区划成防止对象物在壳体部22的封闭端侧与敞开端侧之间往返且具有耐久性，就可以由任意的材料的形成。

另外，设于构件24的凸部24b可以不是3个，具有多个即可。通过具有多个凸部24b，能够将内筒21和壳体部22稳定地固定。凸部24b例如在宽度方向上等间隔地配置即可，总的来说，只要没有因凸部24b的配置位置发生偏移等而导致内筒21与壳体部22之间的间隔变得不均匀的情况，配置在均等的位置即可。

需要说明的是，在此所说的等效内径或等效直径是指(流路截面积的四倍/流路截面周长)。

另外，等效半径是指(流路截面积的两倍/流路截面周长)。

另外，整流室是指这样的空间，配置在处理流路与外部装置之间，具有用于在流体杀菌组件1与外部装置之间进行对象物的授受的流入口以及流出口，且具有相对于处理流路等效内径而言为1.1倍以上优选为1.5倍以上的等效内径。

返回图2的(a)，发光部3具有窗部(将开口部整体封堵的零件)31和元件部32。

窗部31例如由不锈钢等形成，形成为具有与壳体部22的凸缘部22a的外径相同的外径的圆环状。在窗部31的内周面形成有第一台阶部31a和直径比第一台阶部31a的直径大的第二台阶部31b，包括例如石英玻璃等紫外线透过性原材料的圆盘状的窗33以与窗部31的靠元件部32侧的表面齐平的方式嵌入第二台阶部31b。

元件部32例如由不锈钢等形成，形成为具有与窗部31的外径相同的外径的圆环状。在元件部32的与窗部31相对的面形成有俯视时呈圆形的凹部32a。包括UVC-LED(深紫外LED)等发光元件34a和供该发光元件34a安装的基板34b在内的光源34以发光面与窗33相对的方式固定于凹部32a。光源34配置成来自光源34的照射光的光轴与处理流路21d的长度方向上的中心轴一致。

在元件部32的与窗部31所处侧相反的那一侧的面形成有用于对搭载有未图示的控制装置等的控制基板进行固定的凹部32b。

杀菌处理部2和发光部3在壳体部22的凸缘部22a的部分被贯穿螺栓25固定为一体。

此时，在台阶部22b设有包括橡胶等弹性构件的O型密封圈22c，并且在内筒21的靠连通口21a侧的端部与窗部31之间设有包括弹性构件的圆环状的弹性片22d，从而防止对象物自窗部31与壳体部22之间的接触部分向外部漏出。作为成为弹性片22d的弹性构件，优选应用硅树脂弹性体、氟树脂弹性体等弹性体。

另外，通过在使弹性片22d介于内筒21的靠连通口21a侧的端部与窗部31之间的状态下利用贯穿螺栓25进行固定，由此，利用凸部22α按压在内筒21的台阶部21c设置的板23，利用凸部22α和台阶部21c将板23夹住，从而将板23固定于台阶部21c。

另外，在窗部31的第一台阶部31a与窗33之间设有包括橡胶等弹性构件的O型密封圈31c，防止对象物自窗部31与窗33之间的接触部分向外部漏出。

对于内筒21的端部和窗部31的隔着弹性片22d与内筒21的端部相对的区域之间的间隙，从机械加工的精度等观点出发，能够设定为25〔μm〕以下。若进一步为10〔μm〕以下，因作为对象物的水等的表面张力发挥作用而不存在实质上的泄漏。

〔效果〕

(1)本发明的一实施方式的流体杀菌组件1在处理流路21d的上游设有具有规定以上的容积的第一室26。因此，即使在例如组装精度产生偏差的情况下，也能够通过使对象物经由第一室26流入处理流路21d，来缓和组装精度的偏差所带来的影响，结果是，能够抑制处理流路21d中的对象物的流速的偏差。因此，能够实现由组装精度引起的个体间的偏差被抑制的流体杀菌组件1。

(2)本发明的一实施方式的流体杀菌组件1使经过处理流路21d的对象物仅经由靠向内筒21的靠发光部3侧的端部地设置的连通口21a向第二室27流出，并从流出部5流出。经过处理流路21d的对象物全部仅经由连通口21a流出。因此，即使在流量发生了变动的情况下，也能够抑制由于该流量的变动引起处理流路21d内的流速分布发生变动。因此，能够防止因流速分布发生变动而导致产生杀菌不良。

(3)本发明的一实施方式的流体杀菌组件1的第一室26的截面积A26设为处理流路21d的截面积A21的1/10以上且为处理流路21d的截面积以下，更优选设为1/10以上且1/2以下。因此，能够得到处理流路21d的杀菌效果，并且能够防止第一室26中的生物膜的产生。

另外，内筒21由其外周面的静摩擦系数小于壳体部22的内周面的静摩擦系数的材料形成。因此，能够容易地检测生物膜的产生，并且能够在第一室26内整体产生生物膜之前的、在壳体部22的内周面侧产生了生物膜的阶段检测到生物膜的产生。因此，能够有助于降低由生物膜引起的风险。

在此，对于附着在壳体部22侧的生物膜，在对流体杀菌组件1定期进行维护时，通过使手电筒等光源接近壳体部22的外周面，根据壳体部22的内侧的反射用肉眼确认污垢状态，从而能够确认产生状况。

相对于此，内筒21侧在内筒21与壳体部22之间设有成为流入侧的整流室的第一室26以及成为流出侧的整流室的第二室27，即，存在折射率不同的流体层。因此，无法从壳体部22的外侧用肉眼确认附着在内筒21侧的生物膜。也就是说，即使生物膜附着在内筒21侧，也难以用肉眼确认。因此，使内筒21侧比壳体部22侧延迟产生生物膜的研究在实用上变得非常重要。也就是说，由于在检测出生物膜附着在壳体部22侧的时刻预测为在内筒21侧没有产生生物膜，因此，在检测出在壳体部22侧附着有生物膜的时机，对内筒21也进行针对生物膜的处理即可。

这样，本发明的一实施方式的流体杀菌组件1能够抑制第一室26中的生物膜的产生。因此，能够进一步减小由于设置第一室26所导致的杀菌效果的降低。

(4)本发明的一实施方式的流体杀菌组件1将内筒21的壁厚设为1〔mm〕以上且20〔mm〕以下，此外，利用扩散透过率为1〔％〕/1〔mm〕以上且20〔％〕/1〔mm〕以下并且紫外线区域中的全反射率为80〔％〕/1〔mm〕以上且99〔％〕/1〔mm〕以下的紫外线反射性材料来形成内筒21。

因此，能够将从发光部3朝向处理流路21d照射的紫外光以高密度封在处理流路21d内，能够使紫外光发挥较强的杀菌力。另外，紫外光的一部分能够透过内筒21，因此照射到处理流路21d内的紫外光如图6中的附图标记Z所示那样，透过内筒21向第一室26以及第二室27内照射。也就是说，对第一室26以及第二室27内的流体也进行紫外光照射，因此能够防止在积存于上述的第一室26、第二室27的对象物中有杂菌增殖。因此，即使对象物积存在第一室26、第二室27内，也能够抑制杂菌的生成，能够抑制在流动开始时细菌增殖了的对象物流出，能够进一步提高流体杀菌组件1的可靠性。需要说明的是，图6简要地示出了图2的(a)所示的流体杀菌组件1。

(5)本发明的一实施方式的流体杀菌组件1利用构件24将内筒21与壳体部22之间的间隙分割成流入部4侧和流出部5侧。因此，即使是组装精度较低的情况，也能够减少对象物从第一室26、第二室27等流路泄漏的情况。另外，由于能够通过使构件24介于内筒21与壳体部22之间来实现，因此能够在不伴随制造工序的大幅增加的前提下实现。另外，构件24由弹性构件构成，因此能够实现例如工作时的坚固性也优异的流体杀菌组件。

〔变形例〕

在上述实施方式中，对适用于进行流体的杀菌的流体杀菌组件的情况进行了说明，杀菌对象可以是水、水溶液、胶体分散液等流体，另外，也可以是空气等气体，冰、固定的微粉末等。

另外，在上述实施方式中，对在构件24的内周面侧设有凸部24a、在外周面侧设有多个凸部24b的情况进行了说明，但并不限定于此。总的来说，只要是能够通过与在内筒21的外周面设置的槽21b嵌合来限制构件24向内筒21的延伸方向的移动，并且，能够阻止对象物经由构件24与内筒21的接触面以及构件24与壳体部22的接触面从被构件24区划出的一侧向另一侧移动，且具有充分的耐久性，构件24就可以是任意的形状。

例如，也可以使用图7所示的内筒21α来代替图2的(a)所示的内筒21。如图7所示，内筒21α在内筒21α的延伸方向上的中央部的外周面形成有环状的槽21αa，并且在槽21αa的两侧形成有环状的凸部21αb、21αc。形成为凸部21αb、21αc的外周面与壳体部22的内周面接触。另外，在槽21αa嵌入有包括橡胶等弹性构件的O型密封圈21αd。将该内筒21α收纳于壳体部22，从而使凸部21αb的外周面、凸部21αc的外周面以及O型密封圈21αd与壳体部22的内周面接触，在凸部21αb的流入部4侧以及凸部21αc的流出部5侧的、壳体部22与内筒21α之间形成间隙。该凸部21αb的流入部4侧的间隙形成第一室26，凸部21αc的流出部5侧的间隙形成第二室27。

使用具有这样的结构的内筒21α，也能够得到与上述同等的作用效果。

另外，在上述实施方式中，如图2的(a)所示，利用构件24区划内筒21与壳体部22之间的间隙，将区划出的两个分区中的一个分区设为第一室26，将另一个分区设为第二室27，但并不限定于此。例如，也可以将第一室26以及第二室27彼此独立地形成。另外，虽然具有第一室26以及第二室27，但至少仅具有第一室26的情况也能够适用。

另外，在上述实施方式中，对将发光元件34a设置在处理流路21d的与板23所处侧相反的那一侧的端部的情况进行了说明，但也可以设置在板23侧，此外，还可以在板23侧以及与板23所处侧相反的那一侧双方设置发光元件34a。

〔第二实施方式〕

接下来，对第二实施方式进行说明。

图8是将本发明的紫外线照射装置应用于流体杀菌组件的图，是表示流体杀菌组件201的一例的主视图。另外，图9是图8的纵剖视图。

如图8所示，流体杀菌组件201具有流入部202、圆筒部(筒状部)203、发光部204以及流出部205。流入部202安装于圆筒部203的一端，在圆筒部203的另一端安装有发光部204。

流入部202具有端部221和锥形部222，在端部221的一端形成有使流体沿着圆筒部203的长度方向流入的流入口221a和用于将流入口221a连接于其他的配管等的凸缘221b。需要说明的是，锥形部222的内部的空间222a与技术方案中记载的第一室相对应。

锥形部222形成为沿流入的流体的流动方向扩径的锥状，锥形部222的小径侧连接于端部221的另一端，锥形部222的大径侧如图9所示那样隔着板(将筒状部的开口部覆盖的板)206安装于圆筒部203的一端。

锥形部222是出于使流入的流体的流动成为泊肃叶分布状的流动的目的而设置的。泊肃叶分布状的流动能够通过设为流体的流入口较窄、然后扩展的锥形状来形成。作为锥形状，优选的是，锥度为0.2以上0.68以下。通过将锥度设为该范围，能够在更长的距离实现泊肃叶分布状的流动。

需要说明的是，如图10所示，在将锥形部222的内侧的、小径侧的直径设为d，将大径侧的直径设为D，将锥形部222的长度也就是从小径侧的端部到大径侧的端部的距离设为L时，利用下式(1)表示锥度。

锥度＝(D-d)/L……(1)

圆筒部203如图8所示那样具有流入部202侧的第一构件231和发光部204侧的第二构件232，第一构件231和第二构件232利用接合构件233结合为一体。另外，如图9所示，在圆筒部203的靠发光部204侧的端面设有供来自收纳于发光部204的光源241的紫外光透过的窗部234。窗部234由石英(SiO₂)、蓝宝石(Al₂O₃)、非晶质的氟系树脂等紫外光的透过率较高的材料形成。

如图9所示，在圆筒部203设有分离壁237，该分离壁237将圆筒部203的内部分离成具有与锥形部222的大径侧同等程度的内径的内侧流路(处理流路)235和形成在内侧流路235的外侧的外侧流路236。靠向分离壁237的靠发光部204侧的端部地形成有多个将内侧流路235和外侧流路236连通的连通孔(连通口)238。需要说明的是，外侧流路236与技术方案中记载的第二室相对应。

另外，在靠向圆筒部203的靠流入部202侧的端部的外周设有使流体杀菌组件201内的流体流出的流出部205。流出部205的一端与外侧流路236连通，在流出部205的另一端形成有使流体流出的流出口251和用于将流出口251连接于其他的配管等的凸缘252。

由此，自流入口221a流入的流体经由锥形部222、内侧流路235、连通孔238、外侧流路236从流出口251流出。

发光部204具有光源241，光源241配置成照射面与窗部234相对，且照射面的中心与从流体的流动方向观察时的内侧流路235的中心相对。光源241由能够发出杀菌效率较高的波长即260〔nm〕以上270〔nm〕以下附近的紫外光、例如中心波长为230〔nm〕以上300〔nm〕以下的紫外线发光二极管等发光元件构成。

板206是出于使流入的流体的流动成为泊肃叶分布状的流动的目的而设置的。通过设置板206，能够将泊肃叶分布状的流动形成为更接近理想状态的形式。板206具有多个穿过表背之间的开口孔206a，开口孔206a配置成使板206的开口率在中心部分较大、在周边部分较小。板206例如如图11所示，在用同心圆将板206分割成面积相等的3个区域时，优选的是，最内侧的区域(下面，称为内侧区域。)Ain的开口率相对于最外侧的区域(下面，称为外侧区域。)Aout的开口率为6倍以上10倍以下。在内侧区域Ain与外侧区域Aout之间存在的中间区域Amid的开口率设为与外侧区域Aout的开口率和内侧区域Ain的开口率中的某一者相同、或者设为两者的开口率之间的开口率。当将内侧区域Ain的开口率相对于外侧区域Aout的开口率设为6倍以上10倍以下时，能够在更长的距离维持泊肃叶分布状的流动。

需要说明的是，从抑制组件压力损失的观点出发，板206整体的开口率优选为10〔％〕以上，从板206的整流性能和板206的强度的方面出发，板206整体的开口率优选为50〔％〕以下，更优选为30〔％〕以下，进一步优选为20〔％〕以下。

另外，板206并不限定于将开口率分成三级的情况，可以分成任意的等级，总的来说，只要通过使以雷诺数3000以上导入的流体经过板206能够形成泊肃叶分布状的流动即可，同样，开口孔206a的大小、配置位置也能够任意设定。

图12～图14是表示板206的开口孔206a的配置例的图。

图12是将开口率分成三级的图，是在内侧区域Ain、中间区域Amid以及外侧区域Aout通过使开口孔206a的配置数量不同来使开口率不同的情况。也就是说，开口孔206a的大小相同，配置成内侧区域Ain中的开口孔206a的配置数量最多，中间区域Amid中的开口孔206a的配置数量第二多，外侧区域Aout中的开口孔206a的配置数量最少即可。

图13是将开口率分成两级的图，是通过使开口孔的大小不同来使开口率不同的情况。也就是说，在俯视时呈圆形的板206中，在中心部设置孔径比较大的开口孔206b，在板206的处于同心圆上的位置以包围开口孔206b的方式配置孔径比开口孔206b的孔径小的多个开口孔206c。由此，能够将开口率分成两级。需要说明的是，也可以通过调整开口孔206b的大小和开口孔206c的配置数量这两者来调整开口率。

图14是通过使开口孔的配置数量不同来将开口率分成两级的情况。开口孔206d具有相同的孔径，在图14的(a)中，在内侧区域Ain配置145个开口孔206d，在外侧区域Aout配置124个开口孔206d，开口率比成为2：1。在图14的(b)中，在内侧区域Ain配置165个开口孔206d，在外侧区域Aout配置104个开口孔206d，开口比成为3：1。

在具有这样的结构的流体杀菌组件201中，流入流入口221a的流体的雷诺数Re设为3000以上。

在此，为了使在流路中流动的流体形成泊肃叶分布状的流动，需要将在流路中流动的流体的雷诺数设为层流状态的临界雷诺数以下，例如，已知圆管内的流体的临界雷诺数约为2300。因此，即使使雷诺数为3000以上的流体流入圆管，也难以在该状态下成为泊肃叶分布状的流动。

另一方面，在图9所示的流体杀菌组件201中，流入到流入口221a的流体经由锥形部222，再经过板206流入内侧流路235。

在此，锥形部222的入口侧的管径较小，然后进行扩径，因此，在锥形部222内，流体的流动向锥形部222的侧壁方向扩展。也就是说，如图9中用箭头所示的那样，从流体流动的方向观察时，流动集中在锥形部222的中心部分，即形成泊肃叶分布状的流动。而且，由于将锥形部222的锥度设为0.2以上0.68以下，因此能够在内侧流路235的较长的距离维持泊肃叶分布状的流动。

此外，在锥形部222与内侧流路235之间设有板206，该板206在利用同心圆划分出面积相等的3个区域时，相对于外侧区域的开口率而言，内侧区域的开口率变得较大。通过设置板206，虽然流体的流动向内侧流路235的侧壁方向扩展，但是由于内侧区域的开口率较大，因此，与外侧区域相比在内侧区域流动的流量变得较大。因此，如图9中用箭头所示的那样，在从流体流动的方向观察时，在内侧流路235的中心部分流动的流体的流速变快，与在中心部分流动的流体相比，在内侧流路235的靠侧壁的部位流动的流体的速度变慢。也就是说，能够形成泊肃叶分布状的流动。而且，将内侧区域的开口率相对于外侧区域的开口率设为6倍以上10倍以下。因此，即使设置板206，也能够在内侧流路235的较长距离维持泊肃叶分布状的流动。

而且，如图15所示，光源241具有越靠照射面的中心发光强度越强、越接近照射面的缘部发光强度越变弱的强度的分布特性。另外，将光源241配置成照射面的中心与从流体流动的方向观察时内侧流路235的中心相对。因此，光源241利用发光强度最强的部分来照射流速较高的中心部。其结果，成为泊肃叶分布状的流速分布，能够使作用于经过内侧流路235的流体的紫外光的能量不受流体所经过的径向上的位置影响地均匀化。由此，能够对在内侧流路235中流动的流体整体照射规定以上的能量的紫外光，能够提高对流体整体的杀菌效果。

图16是表示使流体流入图8所示的流体杀菌组件201的情况的流速分布的一例的图。如图16所示，可知在流体杀菌组件201中，从流体流动的方向观察时，中心部附近的流速最大。需要说明的是，图16简要地示出了图9所示的流体杀菌组件201。

需要说明的是，在上述第二实施方式中，如图9所示，对利用锥形部222和板206来形成泊肃叶分布状的流动的情况进行了说明，但并不限定于此。如上述那样，由于能够通过设置锥形部222和板206中的至少任一者来形成泊肃叶分布状的流动，因此，即使是仅设有锥形部222和板206中的一者的情况，也能够形成泊肃叶分布状的流动。

另外，在上述第二实施方式中，对将本发明的紫外线照射装置如图8所示那样应用于双重构造的流体杀菌组件的情况进行了说明，但并不限定于此，即使是对经过流路内的流体照射紫外线的杀菌组件也能够适用。另外，流体杀菌组件201的形状并不限定于图8所示的双重构造，即使是将圆管、筒状构件的内部作为流路供流体经过的情况也能够适用。

另外，在上述第二实施方式中，对进行流体的杀菌的情况进行了说明，但杀菌对象既可以是水、水溶液、胶体分散液等流体，另外，也可以是空气等气体，冰、固定的微粉末等。

另外，在上述实施方式中，对将发光部204的光源241设置在圆筒部203的与流入部202所处侧相反的那一侧的端部的情况进行了说明，但也可以设置在流入部202侧，此外，还可以在流入部202侧以及与流入部202所处侧相反的那一侧双方设置发光部204。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式是例示用于将本发明的技术思想具体化的装置、方法的实施方式，本发明的技术思想并非用于特定结构零件的材质、形状、构造、配置等。本发明的技术思想能够在权利要求书所记载的权利要求规定的技术范围内追加各种变更。

【实施例】

以下，对使用了本发明的紫外线照射装置的流体杀菌组件的实施例进行说明。

〔实施例A〕

以下，表示第一实施方式的流体杀菌组件1的处理流路21d中的流速分布。

在此，处理流路21d内的流速分布尽可能均匀则较佳。也就是说，UVC-LED等发光元件的照度分布例如如图17所示那样，中央部成为照度为壁侧区域的照度的1.4倍左右的照度较高的分布。因此，当处理流路21d中的流速与照度分布不一致时，在相对于照度而言流速较快的部分有可能无法获得充分的杀菌效果。因此，优选的是，流速分布为中央部的流速为壁面的流速的1.4倍左右的流速较快的分布，但由于处理流路的壁面流速必须为0，因此实质上处理流路内的流速变得越均匀，越能够预期杀菌能力的提高。

需要说明的是，在以下的图18～图22中，简要地示出了流体杀菌组件1。另外，图中的箭头表示流动的朝向。

〔比较例A〕

图18作为比较例，表示不具有第一室26的流体杀菌组件1a中的流速分布。比较例中的流体杀菌组件1a不具有第一室26以及第二室27。另外，流入部4以及流出部5分别设于内筒21的两端。

如图18所示，比较例中的流体杀菌组件1a的、处理流路21d中的流速分布为壁面附近的流速比中央部快，无法获得充分的杀菌性能。

〔实施例A1〕

实施例A1中的流体杀菌组件1如图19所示那样，是在比较例中的流体杀菌组件1a中设有第一室26而成的。

如图19所示，可知处理流路21d的中央部附近的流速的偏差被抑制。

〔实施例A2〕

实施例A2中的流体杀菌组件1如图20所示那样，是在实施例A1中的流体杀菌组件1中还在处理流路21d的流入侧设有板23而成的。

如图20所示，可知，与实施例A1相比，处理流路21d中的流动的朝向一致。

〔实施例A3〕

实施例A3中的流体杀菌组件1如图21所示那样，是在实施例A2中的流体杀菌组件1中使流入部4移动至靠向处理流路21d的长度方向中央的位置而成的。

如图21所示，可知，通过使流入部4移动至靠向处理流路21d的长度方向中央的位置，从而使处理流路21d中的流速的偏差被抑制。

〔实施例A4〕

实施例A4中的流体杀菌组件1如图22所示那样，是在实施例A3中的流体杀菌组件1中还设有第二室27并且使流出部5移动至靠向处理流路21d的长度方向中央的位置而成的。

如图22所示，可知，通过不仅设置第一室26还设置第二室27，此外，使流入部4以及流出部5移动至靠向处理流路21d的长度方向中央的位置，能够进一步抑制处理流路21d中的流速的偏差，另外，流动的朝向进一步朝向同一方向。

〔实施例B〕

对第一实施方式的流体杀菌组件1测量杀菌效率。

杀菌效率的测量是通过使用25〔℃〕、透过率97〔％/cm〕、E.Coli NBRC3972(1×10⁶〔CFU/ml〕)的溶液，使该溶液以2.0〔L/min〕的流速从流入部4流入来进行的。另外，光源34具有两个发光元件34a，作为发光元件34a，使用了以500〔mA〕供给1毫秒的脉冲电流时输出35〔mW〕的紫外线的光源。对于脉冲电流下的发光测量，由于能够不受热影响地确认发光元件的光输出，因此能够利用连续电流连续发光地进行杀菌。作为杀菌效率，测量了残留菌〔％〕和LRV(Logarithm Reduction Value)。LRV是利用下式(2)算出的值。

LRV＝-log(杀菌处理完的溶液中的菌数÷原液(溶液)的菌数)……(2)

需要说明的是，在以下的图23～图27中，简要地示出了流体杀菌组件1。

〔实施例B1〕

如图23所示，实施例B1中的流体杀菌组件1在内筒21的靠流入部4侧的端部设有第一室26，在内筒21的靠流出部5侧的端部设有第二室27。上述第一室26以及第二室27形成为彼此独立，在内筒21的靠流入部4侧的位置以及靠流出部5侧的位置分别以包围开口部以及外周面的方式仅设于靠端部的部分。另外，在内筒21的靠流入部4侧的开口部设有板23。

〔实施例B2〕

实施例B2中的流体杀菌组件1如图24所示那样，是在实施例B1中的流体杀菌组件1中还在包含由石英玻璃等形成的窗33在内的窗部31与内筒21的端面之间设有弹性片22d而成的。

〔实施例B3〕

实施例B3中的流体杀菌组件1如图25所示那样与图2所示的流体杀菌组件1相当。

〔比较例B1〕

比较例B1中的流体杀菌组件1a如图26所示那样，是在图23所示的实施例B1中的流体杀菌组件1中，替代连通口21a而在内筒21与窗部31之间设有间隙51，使经由该间隙51经过处理流路21d的对象物从流出部5流出而成的。

〔比较例B2〕

比较例B2中的流体杀菌组件1a如图27所示那样，是在图26所示的比较例B1中的流体杀菌组件1a中，没有形成间隙51，而是在内筒21的靠窗部31侧的端部设置朝向径向的槽部52，使经过处理流路21d的对象物经由在窗部31与内筒21的槽部52之间形成的流路从流出部5流出而成的。

〔杀菌效率〕

表3表示实施例B1～B3以及比较例B1、B2中的杀菌效率的测量结果。

从表3可知，关于残留菌％，与比较例B1、B2中的流体杀菌组件1a相比，实施例B1～B3中的流体杀菌组件1的残留菌％大幅度降低。另外，关于LRV，与比较例B1、B2中的流体杀菌组件1a相比，也是实施例B1～B3中的流体杀菌组件1的LRV较良好。

【表3】

	实施例B1	实施例B2	实施例B3	比较例B1	比较例B2
						残留菌％	0.00038％	0.00031％	0.000083％	3.8％	0.037％
LRV	5.4	5.5	6.1	1.4	3.4

〔实施例C〕

对第一实施方式的流体杀菌组件1进行流体模拟。

图28是表示本发明的一实施方式的流体杀菌组件1的流体模拟结果的图。

如图28所示，能够确认在流速比较小的状态(例如，流速＞1〔m/s〕左右)下，在第一室26产生紊流。也就是说，确认到难以产生生物膜。需要说明的是，在图28中，简要地示出了流体杀菌组件1。

〔实施例D〕

在计算机上对第一实施方式的流体杀菌组件1中的、第一室26的内容积与紫外线的杀菌性能之间的关系进行了模拟。

图29～图31是将第一室26的容积的相对于处理流路21d的等效内径的立方的倍率设为0.51(图29)、1.46(图30)、1.51(图31)的情况的流体模拟结果。在图29～图31中，(a)表示第一实施方式的流体杀菌组件1的处理流路21d中的流速分布。需要说明的是，在图29～图31中，简要地示出了流体杀菌组件1。另外，图中的箭头表示流动的朝向。另外，在图29～图31中，(b)表示处理流路21d中的流速〔m/s〕，横轴表示处理流路21d的长度方向上大致中央位置的a1-a2截面中的、距处理流路中心的距离〔m〕，纵轴表示流速〔m/s〕。

根据图29～图31所示的流体模拟结果可知，第一室26的容积的相对于处理流路21d的等效内径的立方的倍率越大，处理流路21d内的流动分布变得越均匀。

图32是表示第一室26的容积与LRV之间的对应关系的模拟结果，横轴是相对于处理流路21d的等效内径的立方的倍率，纵轴是使E.Coli NBRC3972的菌液作为杀菌对象的流体以每分钟两升的流速在处理流路21d中流动时的LRV。需要说明的是，在图2所示的流体杀菌组件1中，作为发光元件34a，设为使用两盏输出为28mW的UVC-LED。

其结果，如图32所示，可知，第一室26的容积越大，LRV变得越大。另外，在将杀菌性能的合格线设为LRV＝3时，可知，在第一室26的容积为处理流路21d的等效内径的立方的2/3左右(0.67左右)以上时，满足LRV≥3。

接下来，在图32所示的模拟结果中，对于试算点M1以及试算点M2，使用图2所示的流体杀菌组件1实际进行了杀菌试验。将其结果表示在图33中。

需要说明的是，试算点M1处的相对于处理流路21d的等效内径的立方的倍率设为0.85，试算点M2处的相对于处理流路21d的等效内径的立方的倍率设为1.31。

另外，在图2所示的流体杀菌组件1中，作为发光元件34a，使用了两盏UVC-LED。

对于试算点M1以及试算点M2，分别测量在将峰值波长为265〔nm〕的UVC-LED的光输出设为79.0〔mW〕、64.9〔mW〕、46.9〔mW〕时的LRV。

在图33中，横轴表示峰值波长为265〔nm〕的UVC-LED的光输出〔mW)，纵轴表示每分钟两升的流量下的对E.Coli NBRC3972的杀菌性能(LRV)。

根据图33可知，与两盏28〔mW〕LED的LED输出56〔mW〕相当的杀菌性能(LRV)能够实现图32所示的模拟结果以上的杀菌性能。

〔实施例E〕

对本发明的第二实施方式的流体杀菌组件101在计算机上进行了光学模拟以及流速模拟。

在上述光学模拟以及流速模拟中，将图34的(a)所示的截面呈圆形的直管的内侧假想为内侧流路237，并在计算机上进行了模拟。

具体而言，假想为管径40〔mm〕、长度300〔mm〕的直管。对象物流动的条件为流量设为5〔L/min〕、平均流速设为0.07〔m/s〕、雷诺数设为2957，产生了紊流。此外，导流区间距离设为1000〔mm〕以上1600〔mm〕以下。

另外，直管为聚四氟乙烯制成的，紫外线区域中的反射率设为96〔％〕，紫外线区域中的拡散率设为100〔％〕。

〔光学模拟〕

在包括这样的直管的流路中，在直管的自流入口侧的端部向下游侧距离200〔mm〕的部位的截面中，进行了针对对象物的光学评价。需要说明的是，在图34的(a)中，如图34的(b)所示那样，将直管延伸的方向设为Z轴。另外，将截面中的圆中心也就是管中心作为基准，将与Z轴垂直的方向(在图34的(b)中为朝上的方向)设为Y轴，将同样以管中心为基准的与Z轴以及Y轴垂直的方向设为X轴方向，将管中心处的X轴以及Y轴的坐标分别设为X＝0、Y＝0。在该XYZ坐标系中，将通过Z＝200〔mm〕、X＝0的Y轴上的从Y＝-20〔mm〕到+20〔mm〕的范围中的每隔0.5〔mm〕的点设为试算点，对于各试算点，作为与投配量相当的值，运算了(紫外光强度×(1/流速))(下面，也称为紫外光强度的比率。)。

在通过Z＝200、X＝0的截面中，对于40个试算点中的紫外光强度的比率的分布，若在从管中心(X＝0、Y＝0、Z＝200)到直管的周缘部的范围内均匀则效率较佳，相反，若在从管中心到直管的周缘部的范围内存在偏差则能够视为效率较差。

于是，进行光学模拟，算出40个试算点中的紫外光强度的比率的标准偏差，并进行了评价。

图35的(a)是表示根据光学模拟的结果所得到的在图34的(a)假想成的直管的从流入侧端部到流出侧端部的范围中的紫外光的分布的图。另外，图35的(b)是表示使用了在图34的(a)假想成的直管的流路的、通过Z＝200〔mm〕、X＝0的截面中的紫外光强度的比率的图，横轴表示在Y轴方向上距截面中的管中心(X＝0、Y＝0、Z＝200)的距离〔mm〕，纵轴表示紫外光强度的比率。

如图35的(b)所示，可知，在通过Z＝200〔mm〕、X＝0的截面中，紫外光强度的比率在管中心附近最大，越接近周缘部变得越小。

〔流速模拟(整流用的板)〕

在计算机上对使用在图34的(a)假想成的直管并设置了板206-1～206-6作为板206的情况进行了流速模拟。需要说明的是，没有设置锥形部222。

作为板206，使用了图36的(a)～图36(f)所示的开口率不同的6种板206-1～206-6。将板206-1～206-6的规格示于表4中。需要说明的是，板206-1～206-6与图11同样，利用同心圆分割成面积相等的3个区域。

【表4】

使用该板206-1～206-6，与光学模拟时同样，假想为图34的(a)所示的直管，进行了流速模拟。在流速模拟中，对象物流动的条件与光学模拟时相同。

〔(内侧区域的开口率÷外侧区域的开口率)的范围的验证〕

对于与光学模拟时同样的40个试算点，运算了紫外光强度的比率。将其运算结果示于图37的(a)～(f)。在图37的各图中，横轴表示在Y轴方向上距通过Z＝200、X＝0的截面中的管中心(X＝0、Y＝0、Z＝200)的距离〔mm〕，纵轴表示紫外光强度的比率。

图38是表示板206-1～206-6各自的紫外光强度的比率的标准偏差与(内侧区域的开口率÷外侧区域的开口率)之间的对应关系的图。

在此，在图34的(a)假想成的直管中，对于没有设置板206的情况进行流速模拟，对于上述的40个试算点运算紫外光强度的比率，求出该紫外光强度的比率的标准偏差。将该标准偏差设为标准偏差的基准值σs1。若在各板206-1～206-6中得到的紫外光强度的比率的标准偏差小于标准偏差的基准值σs1，则能够视为通过设置板206使标准偏差变小。因此，对于各板206-1～206-6中的、紫外光强度的比率的标准偏差小于标准偏差的基准值σs1的整流用的板，能够视为通过使用该整流用的板从而使紫外线照射量的偏差变小、效率变得良好。相反，在紫外光强度的比率的标准偏差为标准偏差的基准值σs1以上的情况下，能够视为通过使用该整流用的板，致使紫外线照射量的偏差变大、效率变差。

针对各板206-1～206-6所得到的紫外光强度的比率的标准偏差如图38所示那样，例如从0.15左右的值取到0.25左右的值，在此时的标准偏差的基准值σs1例如为0.2的情况下，能够视为在使用了标准偏差小于标准偏差的基准值σs1的板206-3以及206-4的情况下，紫外线的照射效率得到提高。

也就是说，在图38中，若(内侧区域的开口率÷外侧区域的开口率)处于紫外光强度的比率的标准偏差低于标准偏差的基准值σs1的、6.3以上8.6以下左右的范围，则能够视为效率较佳的整流用的板。

因此，可知，在如图11所示那样利用同心圆将整流用的板分割成面积相等的3个区域时，最内侧的区域Ain的开口率相对于最外侧的区域Aout的开口率优选为6倍以上10倍以下，更优选为6.3倍以上8.6倍以下。

〔开口率的范围的验证〕

接下来，使用图39所示的开口率不同的两个板206—11、206—12进行了流速模拟。该流速模拟也是使用图34的(a)所示的直管在计算机上进行。需要说明的是，没有设置锥形部222。

将流速模拟结果示于表5。

【表5】

	整流板206-11	整流板206-12
			开口率	9.4％	16.6％
孔数	151	265
			压力损失	0.5kPa	0.2kPa
比率	2.6	1

板206—11的孔数为151，开口率为9.4〔％〕。板206—12的孔数为265，开口率为16.6〔％〕。

利用流速模拟来运算图34的(a)所示的直管的流入侧端部、输出侧端部各自的压力，并运算出了压力损失。

其结果，如表5所示，板206—11的压力损失为0.5〔kPa〕，板206—12的压力损失为0.2〔kPa〕。开口率为9.4〔％〕的情况下的压力损失成为开口率为16.6〔％〕的情况下的压力损失的2.5倍。

根据表5可知，为了将压力损失抑制为0.5〔kPa〕左右，优选的是，将开口率设为10〔％〕以上。

接下来，针对开口率不同的板206-21～206-24运算了安全率。将其结果示于表6。

【表6】

	整流板206-21	整流板206-22	整流板206-23	整流板206-24
					孔数	349	487	649	806
开口率	22％	30％	41％	50％
					范式等效应力	335MPa	365MPa	432MPa	467MPa
安全率	1.6	1.4	1.2	1.1

作为板206-21～206-24使用了不锈钢SUS304。拉伸强度为520〔MPa〕。板206-21～206-24的规格如表6所示，板206-21的开口率为22〔％〕，板206-22的开口率为30〔％〕，板206-23的开口率为41〔％〕，板206-24的开口率为50〔％〕。

作为对各板206-21～206-24施加了3〔MPa〕的压力的情况下的应力，运算了范式等效应力。而且，运算了安全率(＝拉伸强度÷范式等效应力)。

图40是表示整流用的板的开口率与安全率之间的对应关系的图，横轴是整流用的板的开口率，纵轴是安全率。

如图40所示，开口率变得越大安全率越降低。当安全率降低时存在整流用的板断裂的可能性，因此优选安全率为1以上，由于开口率为55〔％〕左右时安全率变得小于1，因此优选开口率为50〔％〕以下。

根据以上内容可知，从压力损失和安全率的观点出发，优选的是，开口率为10〔％〕以上50〔％〕以下。

〔流体模拟(锥形状)〕

接下来，使用图34的(a)，针对具有锥形部222的情况，在计算机上进行了流体模拟。需要说明的是，没有设置板206。

如图41所示，作为锥形部222，使用了锥形部222—1～锥形部222-5。锥形部222-1的锥度为1/4，锥形部222-2的锥度为3/8，锥形部222-3的锥度为1/2，锥形部222-4的锥度为3/4，锥形部222-5的锥度为7/8。在流体模拟中，对象物流动的条件与光学模拟时相同。

对于与光学模拟时相同的40个试算点，运算了紫外光强度的比率。将其运算结果示于图42的(a)～(e)。在图42的各图中，横轴表示在Y轴方向上距通过Z＝200、X＝0的截面中的管中心(X＝0、Y＝0、Z＝200)的距离〔mm〕，纵轴表示紫外光强度的比率。

图43是表示锥形部222-1～222-5各自的紫外光强度的比率的标准偏差与锥度之间的对应关系的图。

在此，在图34的(a)所示的直管中，对没有设置锥形部的情况进行流体模拟，对于上述的40个试算点运算紫外光强度的比率，求出了该紫外光强度的比率的标准偏差。将该标准偏差设为标准偏差的基准值σs2。若针对各锥形部222-1～222-5所得到的紫外光强度的比率的标准偏差小于标准偏差的基准值σs2，则能够视为通过设置锥形部从而使标准偏差变小。因此，对于各锥形部222-1～222-5中的、紫外光强度的比率的标准偏差小于标准偏差的基准值σs2的锥形部，能够视为通过使用该锥形部从而使紫外线照射量的偏差变小、效率变得良好。相反，在紫外光强度的比率的标准偏差为标准偏差的基准值σs2以上的情况下，能够视为通过使用该锥形部，致使紫外线照射量的偏差变大、效率变差。

针对各锥形部222-1～222-5所得到的紫外光强度的比率的标准偏差如图43所示那样，例如从0.13左右的值取到0.23左右的值，在此时的标准偏差的基准值σs2例如为0.2的情况下，能够视为在使用了标准偏差小于标准偏差的基准值σs2的锥形部222-1、222-2、222-3的情况下，紫外线的照射效率得到提高。

也就是说，在图43中，若锥度处于紫外光强度的比率的标准偏差低于标准偏差的基准值σs2的、0.2以上0.68以下左右的范围，则能够视为效率较佳的锥度。

因此，可知，锥形部222的锥度优选为0.2以上0.68以下。

〔实施例F〕

在第一实施方式的流体杀菌组件1中，进行了用于说明图2的(b)所示的第一室26的截面积A26与处理流路21d的截面积A21之间的关系的模拟。

如图44的(a)～(c)所示，使用内筒21的外径

不同的3个流体杀菌组件1-1～1-3，测量了流入部4与第一室26之间的连通部分处的流速。

在各流体杀菌组件1-1～1-3中，内筒21的内径

设为

〔mm〕，壳体部22的内径

设为

〔mm〕。另外，流体杀菌组件1-1的内筒21的外径

设为

〔mm〕，第一室26的截面积A26与处理流路21d的截面积A21之比(A26/A21)设为48.8〔％〕，流体杀菌组件1-2的内筒21的外径

设为

〔mm〕，第一室26的截面积A26与处理流路21d的截面积A21之比(A26/A21)设为93〔％〕，流体杀菌组件1-3的内筒21的外径

设为

〔mm〕，第一室26的截面积A26与处理流路21d的截面积A21之比(A26/A21)设为120〔％〕。

将各流体杀菌组件1-1～1-3的流路中的流速分布示于图44的(a)～(c)。需要说明的是，图44简要地示出了图2的(a)所示的流体杀菌组件1。

在为截面积的比A26/A21小于1的流体杀菌组件1-1以及1-2的情况下，流入部4与第一室26之间的连通部分K处的流速的最小值大于1〔m/sec〕，确认到能够良好地抑制生物膜的产生。

另一方面，在为截面积的比A26/A21大于1的流体杀菌组件1-3的情况下，流入部4与第一室26之间的连通部分处的流速的最小值小于1〔m/sec〕，确认到有可能无法抑制生物膜的产生。

根据以上内容可知，为了抑制生物膜的产生，优选的是，第一室26的截面积A26与处理流路21d的截面积A21之比(A26/A21)小于1。

Claims (25)

1.一种紫外线照射装置，其中，

该紫外线照射装置包括：

筒状部，其形成沿长度方向延伸的筒状的处理流路，且在一端侧具有开口部；

第一室，其覆盖所述开口部，且经由所述开口部与所述处理流路连通；

流入部，其用于使对象物流入所述第一室；

流出部，其用于使经过所述处理流路的所述对象物从所述筒状部的另一端侧流出；以及

发光元件，其设于所述筒状部的所述一端侧和所述另一端侧中的至少一者，该发光元件能够朝向经过所述处理流路的所述对象物照射紫外光，

所述第一室的内容积为所述处理流路的等效内径的立方的2/3以上且为所述处理流路的内容积的3倍以下，所述等效内径是指所述处理流路的截面积的四倍/所述处理流路的截面周长。

2.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其中，

所述第一室沿着所述筒状部的外周地形成。

3.根据权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其中，

所述处理流路的从最上游部到最下游部的范围内的主要截面积的变化量为5％以下。

4.根据权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其中，

该紫外线照射装置在所述筒状部的所述一端侧具有覆盖所述开口部的板，

该板具有穿过表背之间的开口孔，开口率为5％以上且80％以下。

5.根据权利要求4所述的紫外线照射装置，其中，

所述开口孔的等效直径为0.5mm以上且为所述处理流路的等效内径的1/3以下。

6.根据权利要求4所述的紫外线照射装置，其中，

该紫外线照射装置在所述第一室的壁面的与所述开口部相对的位置具有凸部，

所述板被所述凸部和所述筒状部的端面夹住从而被固定。

7.根据权利要求4所述的紫外线照射装置，其中，

所述板在俯视时呈圆形，所述开口率设定为越靠该板的中心变得越大，越接近周边变得越小，

所述发光元件设于所述筒状部的所述另一端侧，能够朝向在所述处理流路中流动的所述对象物照射紫外光，所述发光元件中的所述紫外光的强度分布为在所述处理流路的与所述长度方向正交的截面中，中央附近的紫外光强度高于其周围的紫外光强度。

8.根据权利要求7所述的紫外线照射装置，其中，

在利用同心圆将所述板分割成面积相等的3个区域时，最内侧的区域的所述开口率相对于最外侧的区域的所述开口率为6倍以上且10倍以下。

9.根据权利要求4所述的紫外线照射装置，其中，

所述板的所述开口率为10％以上且50％以下。

10.根据权利要求7所述的紫外线照射装置，其中，

所述第一室含有锥形部，该锥形部沿着所述长度方向内径逐渐增加且与所述处理流路相连通，

在所述锥形部的小径侧的端部设有所述流入部。

11.根据权利要求8所述的紫外线照射装置，其中，

所述第一室含有锥形部，该锥形部沿着所述长度方向内径逐渐增加且与所述处理流路相连通，

在所述锥形部的小径侧的端部设有所述流入部。

12.根据权利要求9所述的紫外线照射装置，其中，

所述第一室含有锥形部，该锥形部沿着所述长度方向内径逐渐增加且与所述处理流路相连通，

在所述锥形部的小径侧的端部设有所述流入部。

13.根据权利要求10所述的紫外线照射装置，其中，

在所述锥形部的锥形状中，锥度为0.2以上且0.68以下。

14.根据权利要求11所述的紫外线照射装置，其中，

在所述锥形部的锥形状中，锥度为0.2以上且0.68以下。

15.根据权利要求12所述的紫外线照射装置，其中，

在所述锥形部的锥形状中，锥度为0.2以上且0.68以下。

16.根据权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其中，

所述流入部配置在自所述筒状部的所述一端侧的端部向所述筒状部的所述另一端侧靠近所述流入部的流入口等效半径以上且处理流路长度的2/3以下的距离的位置。

17.根据权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其中，

该紫外线照射装置还在所述处理流路与所述流出部之间具有第二室。

18.根据权利要求17所述的紫外线照射装置，其中，

在所述筒状部的所述另一端侧设有将所述处理流路与所述第二室连通的连通口，所述第二室沿着所述筒状部的外周面地设置。

19.根据权利要求18所述的紫外线照射装置，其中，

所述流出部配置在自所述连通口向所述筒状部的所述一端侧靠近所述流出部的流出口等效半径以上且处理流路长度的2/3以下的距离的位置。

20.根据权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其中，

在所述筒状部的所述另一端侧的端面设有将所述筒状部的所述另一端侧的开口部整体封堵的零件，

所述零件和所述筒状部的所述另一端侧的端面借助弹性构件相接合。

21.根据权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其中，

在所述筒状部的包含所述第一室的位置处的与所述长度方向正交的截面中，所述第一室的截面积为所述处理流路的截面积的1/10以上且为所述处理流路的截面积以下。

22.根据权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其中，

所述筒状部由扩散透过率为1％/1mm以上且20％/1mm以下、并且紫外线区域中的全反射率为80％/1mm以上99％/1mm以下的紫外线反射性材料形成。

23.根据权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其中，

所述流入部由聚烯烃形成。

24.根据权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其中，

该紫外线照射装置是能够对作为所述对象物的流体进行杀菌的流体杀菌组件。

25.根据权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其中，

所述对象物是液体。

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