CN111320229A - 流体杀菌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种流体杀菌装置。利用该流体杀菌装置能够使流体的速度分布均匀化而减少紫外光的照射时间的偏差，从而提高杀菌效率。流体杀菌装置(1)具备：筒体(5)，其具有供杀菌对象的流体流动的流路；设置在筒体(5)的一端侧的流出口(6a)；设置在筒体(5)的另一端侧的流出口(7a)；向流体照射紫外线的光源(3)；以及设置在流路内且具有圆柱状的贯通孔的整流板(12)。整流板(12)由从其中心向流路的径向延伸的内周区域Rin和向内周区域Rin的外侧延伸的外周区域Rout构成，外周区域Rout中的板厚t相对于贯通孔的直径d之比(t/d)out大于内周区域Rin中的板厚t相对于贯通孔的直径d之比(t/d)in。
Description
技术领域
本发明涉及利用紫外光对在流路中流动的流体进行杀菌的流体杀菌装置。
背景技术
近年来，紫外线(波长240～380nm)的杀菌作用被利用于食品库的杀菌灯或医疗用装置。另外，也公知有一种装置，利用紫外LED对在流路中流动的流体照射紫外光而对流体进行杀菌来用于清洗用水等。
例如，下述的专利文献1的杀菌装置具备多个发光元件、基板、棒状透镜、窗部、筐体及整流板。筐体具有箱形形状，其内部划分成处理室、光源室、冷却流路、第1排出路、第2排出路。
另外，在筐体的入口设有整流板，调整从入口流入的流体的流动。由此，流入处理室的流体层流化，与在处理室的内部流体成为紊流状态的情况相比，能够使紫外光传播至更远处。而且，能够延长紫外光作用于流体的时间，从而提高紫外光的累计照射量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-051290号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，专利文献1的杀菌装置的入口的直径与处理室的上游壁的直径相同，因此利用简单的整流板能够使流体层流化，但在入口的直径与处理室的直径不同的筐体中，产生更复杂的流动。因此，存在整流板的效果变低的问题。
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种能够使流体的速度分布均匀化而减少紫外光的照射时间的偏差从而提高杀菌效率的流体杀菌装置。
用于解决课题的手段
本发明的第一方面的流体杀菌装置的特征在于，具备：筐体，具有供杀菌对象的流体沿轴向流动的流路；流入口，设置于所述筐体的一端侧以使所述流体沿着所述轴向流入所述流路；设置在所述筐体的另一端侧而供所述流体流出的流出口；光源，经由紫外光透过材料对所述流体照射紫外光；以及整流板，其在所述筐体的一端侧的所述流路内相对于所述轴垂直地设置，并具有多个圆柱状的贯通孔，所述整流板由从其中心沿所述流路的径向延伸的内周区域和向该内周区域的外侧延伸的外周区域构成，所述整流板在所述外周区域中的板厚t相对于所述贯通孔的直径d的比(t/d)out比所述整流板在所述内周区域中的板厚t相对于所述贯通孔的直径d的比(t/d)in大。
在本发明中，杀菌对象的流体从流入口流入具有流路的筐体，并从流出口流出。光源经由紫外光透过材料对在流路中流动的流体照射紫外光，因此对流体进行杀菌。
此时，流体被设置于筐体的一端侧的流路内的整流板整流，整流板被设置成内周区域处的板厚t相对于贯通孔d的比(t/d)与外周区域处的板厚t相对于贯通孔d的比(t/d)不同。特别是，通过使外周区域处的比(t/d)out大于内周区域处的比(t/d)in，从而产生从内周区域的贯通孔流出的流体流向流路的管壁部侧的流动。由此，在管壁部与管中央部(轴周边)处，流体的速度分布实现均匀化，因此，本装置能够减少紫外光照射时间的偏差，提高杀菌效率。
在本发明第一方面的流体杀菌装置中，优选的是，在所述整流板的所述板厚t恒定的情况下，设置于所述内周区域的所述贯通孔的直径din大于设置于所述外周区域的所述贯通孔的直径dout。
根据该构成，在整流板的板厚t为恒定的情况下，使设置于内周区域的贯通孔的直径din大于设置于外周区域的贯通孔的直径dout时，外周区域的比(t/d)out要大于内周区域的比(t/d)in。这样，通过改变整流板的内周区域处的直径d和外周区域处的贯通孔的直径d的大小，能够容易地使流体的速度分布实现均匀化。
另外，在本发明第一方面的流体杀菌装置中，在所述整流板的所述贯通孔的直径d为恒定的情况下，也可以使所述外周区域的所述板厚tout大于所述内周区域的所述板厚tin。
根据该构成，在贯通孔的直径d为恒定的情况下，使外周区域的板厚tout大于内周区域的板厚tin时，外周区域的比(t/d)out大于内周区域的比(t/d)in。这样，通过改变整流板的内周区域的板厚t和外周区域的板厚t，也能够使流体的速度分布均匀化。
另外，在本发明第一方面的流体杀菌装置中，优选的是，所述整流板具有所述板厚t随着接近其中心而变小的凹形形状。
在贯通孔的直径d为恒定的情况下，需要改变整流板的内周区域的板厚t与外周区域的板厚t，但是将整流板设置成板厚t随着接近其中心而变小的那种凹形状。由此，能够使外周区域的比(t/d)out大于内周区域的比(t/d)in。
另外，在本发明第一方面的流体杀菌装置中，优选的是，所述流入口具有与所述流路共轴的圆柱形状，所述整流板的所述内周区域具有圆形形状，该内周区域的直径与所述流入口的直径Din相等。
根据该构成，使整流板的内周区域(圆形)的直径与跟流路共轴的流入口(圆柱形状)的直径Din相等(包含大致相等)。由此，通过针对从流入口直行至整流板的流体成分改变整流板的内周区域的比(t/d)，本装置能够使流体的速度分布均匀化。
另外，在本发明第一方面的流体杀菌装置中，优选的是，所述整流板的所述板厚t相对于所述贯通孔的直径d的比(t/d)小于0.65。
比(t/d)与流体的流出角相对于流体流入整流板的流入角之比即流出角系数具有相关性。并且，特别是在比(t/d)小于0.65时，产生通过整流板的中央(内周区域)的流体流向流路的管壁部侧的流动。由此，本装置能够提高流体的速度分布均匀化的效果。
另外，在本发明第一方面的流体杀菌装置中，优选的是，所述流入口以及所述流路具有圆柱形状，所述流入口的直径Din相对于所述流路的直径D之比(Din/D)为0.46以上且小于1。
流体的速度分布还依存于流入口(圆柱形状)的直径Din与流路(圆柱形状)的直径D之比(Din/D)。在使用整流板的情况下，通过将比(Din/D)设定为0.46以上且小于1的值，成为稳定的紊流的速度分布，本装置能够实现流体的速度分布的均匀化。
另外，在本发明第一方面的流体杀菌装置中，优选的是，所述光源从相对于所述流体的流动方向垂直的方向照射紫外光。
例如，通过在流路的外周部配置光源，能够从相对于流体的流动方向垂直的方向照射紫外光。由此，本装置能够对在直管形状的较长的流路中流动的流体高效地进行杀菌。
另外，在本发明第一方面的流体杀菌装置中，所述光源也可以从相对于所述流体的流动方向平行的方向照射紫外光。
例如，通过在流路的端部配置光源，能够从相对于流体的流动方向平行的方向照射紫外光。由此，本装置能够对接近于流路端部的流体高效地进行杀菌。
另外，在本发明第一方面的流体杀菌装置中，优选的是，所述光源是轴向沿着所述流路的所述轴向设置的冷阴极管。
通过将光源设置成轴向沿着流路的轴向形成的冷阴极管，本装置能够对在直管形状或L字型的流路中流动的流体高效地进行杀菌。
本发明的第二方面的流体杀菌装置的特征在于，具备：筐体，具有供杀菌对象的流体沿轴向流动的流路；流入口，设置于所述筐体的一端侧以使所述流体沿着所述轴向流入所述流路；设置在所述筐体的另一端侧而供所述流体流出的流出口；光源，经由紫外光透过材料对所述流体照射紫外光；以及整流板，其在所述筐体的一端侧的所述流路内相对于所述轴垂直地设置，并具有多个圆柱状的贯通孔，所述整流板的板厚t相对于所述贯通孔的直径d的比(t/d)随着远离该整流板的中心而变大。
在本发明中，利用设置在筐体的一端侧的流路内的整流板对流体进行整流，设置成使板厚t相对于贯通孔d的比(t/d)随着远离整流板的中心而变大。由此，尤其是从整流板的中央(内周区域)的贯通孔流出的流体产生流向流路的管壁部侧的流动。因此，由于流体的速度分布在管壁部及管中央部(轴周边)实现均匀化，本装置能够减少紫外光的照射时间的偏差，提高杀菌效率。
本发明的第三方面的流体杀菌装置的特征在于，具备：筐体，具有供杀菌对象的流体沿轴向流动的流路；流入口，设置于所述筐体的一端侧以使所述流体沿着所述轴向流入所述流路；设置在所述筐体的另一端侧而供所述流体流出的流出口；光源，经由紫外光透过材料对所述流体照射紫外光；以及整流板，其在所述筐体的一端侧的所述流路内相对于所述轴垂直地设置，并具有多个圆柱状的贯通孔，并满足所述整流板的板厚t相对于所述贯通孔的直径d的比(t/d)小于0.65的条件。
在本发明中，流体被设置在筐体的一端侧的流路内的整流板整流，满足板厚t相对于贯通孔d的比(t/d)小于0.65的条件。由此，特别是从整流板的中央的贯通孔流出的流体产生流向流路的管壁部侧的流动。因此，由于流体的速度分布在管壁部及管中央部(轴周边)实现均匀化，本装置能够减少紫外光的照射时间的偏差，提高杀菌效率。
在本发明第三方面的流体杀菌装置中，优选的是，所述流入口具有与所述流路共轴的圆柱形状，所述整流板的圆形的内周区域的直径与所述流入口的直径Din相等，设置于所述内周区域内的所述贯通孔满足所述条件。
根据该构成，整流板的内周区域(圆形)的直径与跟流路共轴的流入口(圆柱形状)的直径Din相等(包含大致相等)，而且使整流板的内周区域的比(t/d)小于0.65。由此，从流入口直行至整流板的流体的成分产生从贯通孔流出的流体流向流路的管壁部侧的流动，因此，本装置能够实现流体的速度分布的均匀化。
附图说明
图1表示本发明的流体杀菌装置的整体立体图(第一实施方式)。
图2是图1的流体杀菌装置的II-II剖视图。
图3是整流板的主视图及侧视图(1)。
图4是说明整流板的种类和厚度比的图。
图5表示流速分布的模拟结果的图。
图6说明流入角系数的图。
图7说明厚度比与流入角系数的关系的图。
图8A是整流板的主视图及侧视图(2)。
图8B是整流板的主视图及侧视图(3)。
图8C是整流板的主视图及侧视图(4)。
图9是说明厚度比与紫外线照射量的关系的图。
图10是说明流入口径/流路直径比与平均流速/最大流速比的关系的图。
图11是本发明的流体杀菌装置的整体立体图(第二实施方式)。
图12是本发明的流体杀菌装置的整体立体图(第二实施方式的变更例)。
图13是本发明的流体杀菌装置的整体立体图(第三实施方式)。
图14是图13的流体杀菌装置的X-X剖视图。
符号说明
1，10，20，30…流体杀菌装置；3，3’，3a，3b…光源；3A，3B…LED；4，4’…基板；5，5a～5g，15，25…筒体；6，7…异径管；6a…流入口；7a…流出口，8，8’…反射器；8a，8b…凸缘，9，19…连接器；9a，19a…布线；11…散热器；12，12A～12F，22…整流板；13A，13B…O型环；14…石英窗；17…流出装置；17a…流出口；18…光源模块装置；23…UV冷阴极管；24…通水管；24a…流入口；24b…流出口。
具体实施方式
以下，对本发明的流体杀菌装置的实施方式进行说明。
[第一实施方式]
图1是本发明的流体杀菌装置的第一实施方式的整体立体图。流体杀菌装置1是对在流路中流动的流体照射紫外光而进行杀菌的一种装置，利用于净水器、工业用循环装置。
流体杀菌装置1由安装有光源(省略图示)的基板4、具有流路且构成流体的杀菌部的筒体5、具有流体的流出口7a的异径管(Reducer)7、和以包围筒体5的周围的方式配设的反射器8等构成。
在将基板4安装于反射镜8时，光源成为嵌入反射镜8的开口部的状态，详细内容后述。这里，由于筒体5由作为紫外光透过材料的石英制成，从光源射出的紫外光透过筒体5，对流体进行杀菌。
如图所示，在基板4的背面侧(没有光源的发光面的一侧)设置有金属制的散热器11。另外，连接器9连接配线9a与光源。
接着，在图2中示出图1的流体杀菌装置1的II-II剖视图。
光源3由LED3a和LED3b构成，安装在基板4的前面侧(光源的发光面侧)。从光源3射出的紫外光具备具有杀菌效果的波长或能够分解化学物质的波长，例如波长为240～380nm的范围。
基板4优选散热性优异的铜、铝等金属制的基板。而且，光源3通过配线9a、连接器9、基板4而被供电。需要说明的是，基板4在其前面侧与反射镜8抵接，并用螺钉固定。
在基板4的背面侧配设有用于散热的散热器11。由此，能够有效地对光源3产生的热进行散热。
筒体5(相当于本发明的“筐体”)具有直径为48mm(内径D为44mm)、流路(杀菌部)的长度为200mm的圆柱形的直管形状，杀菌对象的流体在筒体5的长轴方向上流通。由于筒体5为石英管，因此从光源3射出的紫外光会透过筒体5。
在反射镜8的轴向的一端部(图的右侧)具有凸缘8a，利用螺钉安装异径管6(扩展角65°(参照图1)。并且，流体从圆柱形状的流入口6a(内径Din为27mm)流入。在异径管6与筒体5之间配设有O型环13A，因此，密封该部分，防止流体渗入到反射器8内。
另外，在反射镜8的轴向的另一端部(图的左侧)具有凸缘8b，通过螺钉安装异径管7(扩展角65°)。然后，流体从圆柱形状的流出口7a(内径为27mm)流出。如图所示，流入口6a、筒体5的流路、流出口7a的中心轴一致(共轴)，流量例如约为10(L/min)。
同样地，在异径管7与筒体5之间配设有O型环13B。因此，密封该部分，防止流体渗入于反射器8。需要说明的是，O型环13A、13B由氟系材料形成，有时暴露于紫外光而产生劣化。然而，O型环13A、13B由于处于几乎不会照射到紫外光的位置，因此能够防止其劣化。
从流入口6a流入的流体通过设置在异径管6的与流入口6a相反侧的端部的整流板12而到达筒体5的流路。整流板12是金属制或氟树脂制的板材，具有沿筒体5的轴向贯通的多个圆柱状的贯通孔。流体通过整流板12，因而流速在流入筒体5的流路时被平均化。
到达筒体5的流路的流体暴露于从嵌入于反射体8的开口部的光源3射出并通过反射器8被扩散的紫外光。由此，紫外光能够毫无遗漏地照射到流体，提高杀菌性能。
接着，参照图3～图5，对变更整流板的种类来调查流体的流速分布的模拟结果进行说明。这里，流速分布是指与流路垂直的面内的流速分布。
在流体杀菌装置1(参照图1)中，当流体的流量为10(L/min)时，平均流速为0.11(m/s)(此时的雷诺数Re为约4800，因为是4000以上，因而是紊流)。在反射器8的周围以90°间隔配置深紫外LED(265nm，50mW)的光源，在流路的轴向的大致中央(整流板的位置设为z＝0时，z＝110mm)起±20mm的位置分别设置1个光源，合计8个光源。
首先，图3表示作为本次使用的整流板之一的整流板12A的主视图及侧视图。整流板12A是下述一种60°交错型(60°千鳥型)的板件：贯通孔的孔径(直径)d为2.0mm、间距p为3.0mm、开孔率β为0.403、板厚t为1.0mm、1.3mm、3.0mm。整流板12A配设于筒体5的右端部(z＝0(参照图2)。
图4表示整流板12A的三种板厚t以及板厚t相对于孔径d之比、即厚度比(t/d)。另外，作为整流板12A以外的整流板，准备了贯通孔的孔径d为3.0mm、孔的间距p为4.5mm、开孔率β为0.403的整流板12B以及贯通孔的孔径d为4.0mm、间距p为6.0mm、开孔率β为0.403的整流板12C。整流板12B及整流板12C也具有三种板厚t。
图5表示流速分布的模拟结果。在本模拟中，使用通用流体解析软件ANSYSFLUENT(Ver.16.2)，紊流模型采用k-e。另外，在计算栅格中使用六网(Hexa Mesh)，关于照度分布，则使用了通用光学模拟软件ASAP。
设定成水的紫外线透射率UVT＝95％、反射器8的反射率R＝90％，根据粒子跟踪(粒子数：约8000个)的模拟和MS2(噬菌体)的紫外线敏感性算出紫外线照射量。
在图5中，流速分布从上往下以厚度比从大到小的顺序排列，筒体5a的厚度比(t/d)＝1.5(最大厚度比)，筒体5b的厚度比(t/d)＝0.75，筒体5c的厚度比(t/d)＝0.65，筒体5d的厚度比(t/d)＝0.5，筒体5e的厚度比(t/d)＝0.43，筒体5f的厚度比(t/d)＝0.33，筒体5g的厚度比(t/d)＝0.25(最小厚度比)。
在筒体5a的例子中，管壁部的流速为0.05～0.15(m/s)，管中央部的流速(管壁部的内侧、轴周边)为0.50～0.60(m/s)，在即将流入整流板12A之前的位置和刚流入流出口7a的位置的流速为0.80～0.90(m/s)。
如图所示，厚度比(t/d)越大，流速快的部分越延伸至筒体5的轴向里侧(流出口7a)的方向。流速快时，紫外线照射量有可能不充分，因此不是优选的状态。因此可知，厚度比(t/d)越小，管壁部与管中央部的流速分布的均匀性越高，因而是属于优选的状态。
接着，参照图6、图7对流体流入整流板的现象进行说明。
如图6所示，一般来说，以流入角θ1流入整流板12的流体从整流板12以流出角θ2流出。这时，在流入角θ1与流出角θ2之间，比例关系成立，可以通过下式(1)表述。
θ2＝αθ1···(1)
这里，α称为流出角系数。
流出角系数α根据整流板12的厚度比(t/d)的值而变化。如图7所示，流出角系数α随着厚度比的增加而减少，在厚度比(t/d)为0.65附近时，流出角系数α成为0。另外，根据式(1)可知，α→0时θ2→0，流出角系数α＝0时不依存于流入角θ1的值，流体相对于整流板12呈直角流出。
并且，当厚度比增加时，流出角系数α成为负值。即，在流出角系数α为正值的区域中，通过了整流板12的流体向筒体5的管壁部侧扩展，在流出角系数α为负值的区域中，流体集中于筒体5的中央部。
其结果，如图5所示，通过了厚度比较大(例如筒体5a：t/d＝1.5)的整流板的流体集中于筒体5的管中央部，流速快的部分延伸至远处。另一方面，通过了厚度比较小(例如筒体5g：t/d＝0.25)的整流板的流体向管壁部侧扩展，因此，在刚通过整流板之后，流速的分散推进。根据以上的结果可知，整流板的厚度比(t/d)优选为小于0.65的值。
接着，参照图8A～图8C，对考虑了上述模拟结果的整流板的结构进行说明。
图8A所示的整流板12D的板厚恒定为t，具有从整流板12D的中心沿流路的径向延伸的内周区域Rin和向其外侧延伸的外周区域Rout。需要说明的是，内周区域Rin与流入口的直径Din的大小几乎相等。
如图所示，在内周区域Rin设置的贯通孔的孔径din与设于外周区域Rout的贯通孔的孔径dout之间存在din＞dout的关系。因此，关于厚度比，(t/din)＜(t/dout)的关系成立。
厚度比(t/din)、(t/dout)均为小于0.65的值，但由于厚度比(t/din)的值更小，因此，流入整流板12D的中央附近的流体容易向筒体的管壁部侧行进，流速分布实现均匀化。
另外，图8B所示的整流板12E的板厚恒定为t，贯通孔的孔径d随着远离整流板12E的中心而变小。如图所示，在整流板12E的内周区域Rin存在孔径din1和孔径din2(din1＞din2)的贯通孔，在外周区域Rout存在孔径dout(din2＞dout)的贯通孔。
由此，关于厚度比，(t/din1)＜(t/din2)＜(t/dout)的关系成立。厚度比(t/din1)、(t/din2)、(t/dout)均为小于0.65的值，但由于厚度比随着接近整流板12E的中心而成为较小的值，因此流入整流板12E的中央附近的流体容易向筒体的管壁部侧行进，仍然能够实现流速分布的均匀化。
需要说明的是，孔径d不限于3种，也可以设置成4种以上。另外，不仅限于内周区域Rin，在外周区域Rout也可以形成具有多个孔径d的贯通孔。
如图8A、图8B所示，在板厚t为恒定的整流板上设置内周区域Rin和外周区域Rout，在各个区域中使贯通孔的孔径d不同的情况下，可以至少使在内周区域Rin中设置的贯通孔的孔径din满足厚度比(t/din)小于0.65的条件。
而且，如果增加整流板的内周区域Rin与流入口的直径Din的大小相等这一条件，则至少流入整流板的中央附近的流体容易向筒体的管壁部侧行进。因此，即使在假设设置于外周区域Rout的贯通孔的孔径dout不满足厚度比(t/dout)小于0.65的条件的情况下，整流板在使流速分布均匀化的方面也具有一定的效果。
另外，图8C所示的整流板12F的贯通孔的孔径为恒定的d，但具有从整流板12F的中心沿流路的径向延伸的内周区域Rin和向其外侧延伸的外周区域Rout。
而且，在整流板12F的外周区域Rout，板厚t1形成最大，在整流板12F的内周区域Rin中，板厚越接近整流板12F的中心变得越小。即，成为以板厚t2、板厚t3、板厚t4的顺序变小的值。
由此，关于厚度比，(t1/d)＜(t2/d)＜(t3/d)＜(t4/d)的关系成立。厚度比(t1/d)、(t2/d)、(t3/d)、(t4/d)均为小于0.65的值，但由于厚度比随着接近整流板12F的中心而变成更小的值，因此，流入整流板12F的中央附近的流体容易向筒体的管壁部侧行进，仍然能够实现流速分布的均匀化。
在这里，整流板12F的内周区域Rin也与流入口的直径Din的大小几乎相等。需要说明的是，若形成为像整流板12F那样的凹形，一个贯通孔在端部侧的板厚t与在中央部侧的板厚t不同，因此也可以是朝向整流板12F的中心形成下挖的阶梯构造。
接着，参照图9、图10，对考虑了上述模拟结果的流路的结构进行说明。
图9是表示上述厚度比与紫外线照射量的关系的图。伴随厚度比变化的流速分布的变化体现在紫外线照射量的变化。特别是在使厚度比(t/d)从0.25变化为0.75时，紫外线照射量从14.3(mJ/cm2)减少至11.9(mJ/cm2)。
另外，得出了下述结果：在进一步增加厚度而将厚度比(t/d)设定为1.5时，紫外线照射量成为恒定的11.9(mJ/cm2)。由此可知，从紫外线照射量的观点出发，厚度比(t/d)也可以小于0.65。
另外，使用图4的整流板12C(厚度比t/d＝0.25)，调查了改变流入口6a的直径Din的情况下的平均流速(V)/最大流速比(Umax)。可知随着直径Din增大到14.7mm、20.2mm、27.0mm，V/Umax的值变大，在20.2mm以上时，V/Umax为0.8以上，利用1枚整流板12C能够实现流速分布的均匀化。需要说明的是，实验性地确认了紊流的速度分布与层流的速度分布相比更能实现平均化，形成接近相同流动的分布，在层流的状态下V/Umax为0.5以上、在紊流的状态下V/Umax为0.8以上。因此，V/Umax为0.8以上，能够称之为几乎均匀的流速分布。
图10示出了筒体5(可照射紫外线区域：Z＝10～210mm)的V/Umax(平均值)对流入口径(Din)/流路比(D)的依存性。如图所示，在没有设置整流板的情况下，得到V/Umax不发生变化的结果。另一方面，在设置有整流板(t/d＝0.25)的情况下，在Din/D为0.46以上时，得到了V/Umax为0.8以上的流速分布。
根据以上内容可知，Din/D优选为0.46以上且小于1的值，在该条件下的流体杀菌装置中，通过在流入口侧配设1枚厚度比(t/d)小于0.65的整流板，能够形成均匀的流速分布。
[第二实施方式]
接着，参照图11、图12，对本发明的流体杀菌装置的第二实施方式进行说明。以下，对与上述实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
图11所示的流体杀菌装置10由具有流路且构成流体的杀菌部的筒体15、具有流体的流入口6a的异径管6、具有流体的流出口17a的流出装置17、和以包围筒体5的周围的方式配设的反射器8等构成。这里对图实施了简化，光源3以安装于基板的状态被安装到反射镜8上(参照图1)。
筒体15以直径为48mm(内径D为44mm)、流路的长度为200mm的圆柱形的直管形状且杀菌对象的流体沿筒体15的长轴方向流通的方式构成。另外，由于筒体15由作为紫外光透过材料的石英制作，因此从光源3射出的紫外光透过筒体15，对流体照射紫外光，进行杀菌。
在筒体15的轴向的一端部(图的右侧)安装有异径管6。并且，流体从圆柱形的流入口6a(内径Din为20.2mm)流入。另外，流入口6a的扩展角为54°。
另外，在筒体15的轴向的另一端部(图的左侧)安装有流出装置17。流体从圆柱形的流出口7a(内径为20.2mm)流出。流量例如约为10(L/min)。这样，流路也可以具有L字型的结构。
从流入口6a流入的流体通过设置在异径管6的与流入口6a相反侧的端部的整流板12，到达筒体15的流路。流体通过整流板12，从而在筒体15的管壁部与管中央部(轴周边)实现流速分布的均匀化。
到达筒体15的流路的流体暴露于从嵌入在反射体8开口部的光源3(LED3a、LED3b)出射并通过反射器8扩散的紫外光。由此，紫外光能够毫无遗漏地照射流体，提高杀菌性能。
另外，也可以如图12所示的流体杀菌装置20那样变更光源、反射器的位置，将光源模块装置18配设于流出装置17的左侧(筒体15的另一端部且是流入口6a的相反侧)。这里，在光源模块装置18的内部收纳有光源3’、光源3’用的基板4’、反射器8’。另外，在流出装置17与光源模块装置18之间设置有石英窗14。
在基板4’的前面侧安装有1个光源3’。基板4’优选散热性优异的铜、铝等金属制的基板，光源3’通过基板4’被供电。也可以在基板4’的背面侧(与光源3’的发光面相反的一侧)配设用于散热的散热器。
在基板4’的前面侧，以包围光源3’的方式配设有反射器8’。反射器8’是旋转椭圆面或旋转抛物面的反射镜，从光源3’射出的紫外光经反射器8’的内表面反射，通过石英窗14而向筒体15的流路的方向行进。由此，紫外光照射向到达流出装置17的流出口17a附近的流体。
流体杀菌装置20的光源3’因为是从与流体流通的方向平行的方向照射紫外光(端面照射式)，筒体15也可以不是紫外光透过材料。例如，也可以用不锈钢构成筒体15，并用紫外光反射材料涂敷筒体15的内壁。由此，从光源3’射出的紫外光能够到达远离光源3’的位置，提高杀菌效率。
另外，流体杀菌装置10、流体杀菌装置20的流路为L字型，但也可以设置成流入口和流出口均被配设成相对于流路成垂直方向(筒体的周向)的U字型的结构。
[第三实施方式]
最后，参照图13、图14，对作为本发明第三实施方式的外照式的流体杀菌装置进行说明。
如图13所示，流体杀菌装置30在筒体25的内部收纳有构成光源的UV冷阴极管23和供流体流通的通水管24。UV冷阴极管23是射出紫外光的柱状或U字型的灯，通过连接器19、配线19a而被供电，以轴向沿着通水管24的方式配设。
流体从通水管24的流入口24a流入流路，从流出口24b流出。另外，由于在流路的中途(流入口24a附近)设置有整流板22，通过整流板22实现流速分布的均匀化。
接着，图14表示图13的流体杀菌装置30的X-X剖视图。
如图所示，在筒体25的内部相邻地配设有UV冷阴极管23和通水管24。流体在通水管24的内部流通，由于通水管24由紫外光透过材料制成，因此从UV冷阴极管23射出的紫外光透过通水管24，对流体照射紫外光，进行杀菌。
筒体25的内部且通水管24的外侧部分形成空洞，由于对筒体25的内壁加工有紫外光反射材料，能够起到反射器的作用。由此，从UV冷阴极管23射出的紫外光从通水管24的所有方向照射到流体。
流体杀菌装置30是收纳有一根UV冷阴极管23的单灯式装置，但是也可以是以夹着通水管24的方式配设UV冷阴极管的双灯式装置或以从三个方向以上夹着通水管24的方式配设冷阴极管的多灯式装置。另外，筒体25为直管形状，但也可以为L字型。
上述实施方式不过只是一个例子，能够根据用途进行适当的变更。由于流体杀菌装置的筒体根据用途不同其流量不同，因此能够变更尺寸、形状。
在上述实施方式中，以筒体具有圆柱形的情况为例进行了说明，但并不限定于此。例如，筒体也可以是具有截面形状为有圆形、卵形或多边形等的柱形形状。
在如流体杀菌装置20那样在流路的单侧配设光源的方式中，流体流通的方向一般为与紫外光的照射方向相反的方向，但也可以与照射方向相一致。流入口、流出口的数量、方向、紫外LED的数量等也能够进行适当的变更。
在流体杀菌装置的筒体的内壁由聚氯乙烯构成的情况下，为了防止聚氯乙烯受紫外光影响而引起劣化，也可以用紫外光反射材料或紫外光吸收材料涂敷内壁。作为紫外光反射材料，可以使用PTFE等氟系树脂、铝等。另外，作为紫外光吸收材料，可以使用不锈钢等。
Claims (13)
1.一种流体杀菌装置，其特征在于，具备：
筐体，其具有供杀菌对象的流体沿轴向流动的流路；
流入口，其设置于所述筐体的一端侧以使所述流体沿着所述轴向流入所述流路；
流出口，其设置在所述筐体的另一端侧而供所述流体流出；
光源，其经由紫外光透过材料对所述流体照射紫外光；以及
整流板，其在所述筐体的一端侧的所述流路内相对于所述轴垂直地设置，并具有多个圆柱状的贯通孔，
所述整流板由从其中心沿所述流路的径向延伸的内周区域和向该内周区域的外侧延伸的外周区域构成，
所述整流板在所述外周区域中的板厚t相对于所述贯通孔的直径d的比(t/d)out比所述整流板在所述内周区域中的板厚t相对于所述贯通孔的直径d的比(t/d)in大。
2.根据权利要求1所述的流体杀菌装置，其特征在于，
在所述整流板的所述板厚t恒定的情况下，设置于所述内周区域的所述贯通孔的直径din大于设置于所述外周区域的所述贯通孔的直径dout。
3.根据权利要求1所述的流体杀菌装置，其特征在于，
在所述整流板的所述贯通孔的直径d恒定的情况下，所述外周区域的所述板厚tout大于所述内周区域的所述板厚tin。
4.根据权利要求3所述的流体杀菌装置，其特征在于，
所述整流板具有所述板厚t随着接近其中心而变小的凹形形状。
5.根据权利要求1所述的流体杀菌装置，其特征在于，
所述流入口具有与所述流路共轴的圆柱形状，
所述整流板的所述内周区域具有圆形形状，该内周区域的直径与所述流入口的直径Din相等。
6.根据权利要求1所述的流体杀菌装置，其特征在于，
所述整流板的所述板厚t相对于所述贯通孔的直径d的比(t/d)小于0.65。
7.根据权利要求1所述的流体杀菌装置，其特征在于，
所述流入口以及所述流路具有圆柱形状，
所述流入口的直径Din相对于所述流路的直径D之比(Din/D)为0.46以上且小于1。
8.根据权利要求1所述的流体杀菌装置，其特征在于，
所述光源从相对于所述流体的流动方向垂直的方向照射紫外光。
9.根据权利要求1所述的流体杀菌装置，其特征在于，
所述光源从相对于所述流体的流动方向平行的方向照射紫外光。
10.根据权利要求8所述的流体杀菌装置，其特征在于，
所述光源是轴向沿着所述流路的所述轴向设置的冷阴极管。
11.一种流体杀菌装置，其特征在于，具备：
筐体，其具有供杀菌对象的流体沿轴向流动的流路；
流入口，其设置于所述筐体的一端侧以使所述流体沿着所述轴向流入所述流路；
流出口，其设置在所述筐体的另一端侧而供所述流体流出；
光源，其经由紫外光透过材料对所述流体照射紫外光；以及
整流板，其在所述筐体的一端侧的所述流路内相对于所述轴垂直地设置，并具有多个圆柱状的贯通孔，
所述整流板的板厚t相对于所述贯通孔的直径d的比(t/d)随着远离该整流板的中心而变大。
12.一种流体杀菌装置，其特征在于，具备：
筐体，其具有供杀菌对象的流体沿轴向流动的流路；
流入口，其设置于所述筐体的一端侧以使所述流体沿着所述轴向流入所述流路；
流出口，其设置在所述筐体的另一端侧而供所述流体流出；
光源，其经由紫外光透过材料对所述流体照射紫外光；以及
整流板，其在所述筐体的一端侧的所述流路内相对于所述轴垂直地设置，并具有多个圆柱状的贯通孔，
并满足所述整流板的板厚t相对于所述贯通孔的直径d的比(t/d)小于0.65的条件。
13.根据权利要求12所述的流体杀菌装置，其特征在于，
所述流入口具有与所述流路共轴的圆柱形状，
所述整流板的圆形的内周区域的直径与所述流入口的直径Din相等，
设置于所述内周区域内的所述贯通孔满足所述条件。
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