CN111683693A - 紫外线杀菌管及紫外线杀菌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的紫外线杀菌管具有：流路管，在内部具有处理流路；以及窗口，配置于流路管的管壁的至少一部分。窗口包括：荧光层，包含若被照射紫外线则放射可见光的荧光体；以及紫外线隔断层，配置于比荧光层更远离处理流路的位置，将紫外线隔断，并使可见光透射。
Description
技术领域
本发明涉及紫外线杀菌管及紫外线杀菌装置。
背景技术
使用紫外线对液体等流体进行杀菌处理是众所周知的。例如，专利文献1中记载了如下的流体杀菌装置：通过对沿轴向延伸的流路，向轴向照射紫外线，来对在流路内流通的液体进行杀菌。
具体而言，专利文献1中记载的流体杀菌装置具有：流路管，划分沿轴向延伸的处理流路；以及宽取向角的发光元件(LED(Light Emitting Diode，发光二极管)光源)，设置于流路管的一侧的端部附近，且朝向处理流路从一侧的端部沿轴向照射紫外线。从光源照射的紫外线对在处理流路中流动的流体进行杀菌。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-104230号公报
发明内容
发明要解决的问题
由于这样的用于流体杀菌的紫外线的波长为200nm～300nm，因此，无法通过目视确认有无紫外线从光源射出。在该情况下，可以考虑利用照度计等传感器确认紫外线的有无。但是，可以预见，使用传感器会导致装置复杂化且大型化、以及制造成本增高等。另外，紫外线比可见光波长短，为高能量。因此，若紫外线照射到人体，则有时会产生失明等危险。
因此，本发明的目的在于，提供能够简单且安全地对处理流路内是否照射有紫外线进行确认的紫外线杀菌管及紫外线杀菌装置。
解决问题的方案
用于解决上述问题的本发明的紫外线杀菌管用于对在处理流路中流动的流体照射紫外线来对所述流体进行杀菌处理，该紫外线杀菌管具有：流路管，在内部具有所述处理流路；以及窗口，配置于所述流路管的管壁的至少一部分，所述窗口包括：荧光层，包含若被照射紫外线则放射可见光的荧光体；以及紫外线隔断层，配置于比所述荧光层更远离所述处理流路的位置，将所述紫外线隔断，并使所述可见光透射。
另外，用于解决上述问题的本发明的紫外线杀菌装置具有：上述的紫外线杀菌管；以及向所述处理流路射出紫外线的光源。
发明效果
根据本发明，能够简单且安全地对处理流路内是否照射有紫外线进行确认。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的紫外线杀菌装置的剖面图。
图2是本发明的实施方式2的紫外线杀菌装置的剖面图。
图3是本发明的变形例1的紫外线杀菌装置的剖面图。
图4是本发明的变形例2的紫外线杀菌装置的剖面图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。
[实施方式1]
(紫外线杀菌装置的结构)
图1是本发明的实施方式1的紫外线杀菌装置100的剖面图。
如图1所示，紫外线杀菌装置100具有紫外线杀菌管110和光源140。
紫外线杀菌管110具有流路管111、窗口112和入射窗131。
流路管111是被处理的流体流动的管。在此，“流体”是指液体及气体等能够在流路管111中流动的物质。流路管111具有流入管121、流路管主体122和流出管123。
流入管121用于将要通过照射紫外线进行杀菌处理的流体导入到处理流路113。流入管121在内部具有流入流路124。流入管121的上游侧端部是用于使流体流入到流入流路124的流入口125。流入管121的下游侧端部在流路管主体122的上游侧端部附近的管壁114开口。流入管121经由流入口125与未图示的流体供给装置等连接，将来自流体供给装置的流体引导至处理流路113。流入口125也可以呈如下形状，即，能够嵌入用于将流体引导至流入流路124的软管的形状。
流路管主体122在内部具有从一侧的端部侧流向另一侧的端部侧的处理流路113。流路管主体122的形状只要是流体能够流动的形状即可，不特别地进行限定。流路管主体122的形状可以是直线状，也可以是曲线状。在本实施方式中，流路管主体122的形状是直线状。另外，也不特别地限定流路管主体122的与流体流动的方向垂直的方向的剖面形状。该剖面形状可以是圆形，也可以是多边形。在本实施方式中，流路管主体122的与流体流动的方向垂直的方向的剖面形状是圆形。
优选流路管主体122由紫外线的反射率较高的材料形成。流路管主体122的材料的例子包括经过镜面研磨的铝(Al)和聚四氟乙烯(PTFE)。此外，从化学稳定且紫外线的反射率也高的观点考虑，优选流路管主体122的材料为PTFE。若流路管主体122由紫外线的反射率较高的材料形成，则能够提高从光源140发出的紫外线的利用效率。
流路管主体122的大小只要是能够通过照射紫外线对流体充分地进行杀菌处理的大小即可，不特别地进行限定。例如，在利用具备一个灯的光源140照射紫外线，其中，该一个灯的光输出为30mW的情况下，也可以将流路管主体122的内径设为5cm以下，将流路管主体122的流路长度设为2cm以上且30cm以下。即使在流路管主体122的内径和处理流路113的长度等尺寸与此不同的情况下，也能够通过改变光源140的数量来得到同等的杀菌效果。在本实施方式中，在流路管主体122的上游侧端面配置有窗口112，在下游侧端面配置有入射窗131。
流出管123用于使经过杀菌处理的流体从处理流路113流出。流出管123在内部具有流出流路126。流出管123的上游侧端部在流路管主体122的下游侧端部附近开口。流出管123的下游侧端部是用于向未图示的液体储存装置等引导的流出口127。流出口127与液体储存装置连接，将来自处理流路113的流体向液体储存装置等引导。流出口127也可以呈如下形状，即，能够嵌入用于将流体引导至液体储存装置的软管的形状。
入射窗131将从光源140射出的紫外线向流路管111(流路管主体122)内引导。配置入射窗131的位置只要是能够发挥上述功能的位置即可，不特别地进行限定。在本实施方式中，入射窗131配置于流路管主体122的下游侧的端面。入射窗131由使紫外线透射且不易因流通的流体的压力而变形或破损的材料形成。另外，入射窗131的内表面作为处理流路113的外周的一部分发挥功能，防止流体从流路管主体122的一侧的端部向外部流出。作为入射窗131的材料，优选石英(SiO2)、蓝宝石(Al2O3)及非晶氟系树脂等对紫外线的透射率较高的材料。
窗口112用于判断是否正在从光源140适当地射出紫外线。窗口112只要配置于管壁114的至少一部分即可，但是，优选窗口112配置于从光源140射出的紫外线容易到达的位置。在本实施方式中，窗口112以与光源140(入射窗131)相对置的方式配置于流路管主体122的上游侧的端面。窗口112具有荧光层132和紫外线隔断层133。
荧光层132配置于处理流路113侧。荧光层132包含若被照射紫外线则放射可见光的荧光体。荧光体的例子包括钨酸钙、钨酸镁、卤磷酸钙、硅酸锌和硅酸钙。荧光层132的结构只要是能够发挥上述功能的结构即可，不特别地进行限定。荧光层132的形态可以是在树脂板或玻璃板上散布了荧光体粒子后的荧光层，还可以是在紫外线隔断层133的表面涂布了荧光涂料并使其固化后的荧光层。在本实施方式中，荧光层132是在紫外线隔断层133的表面涂布了荧光涂料并使其固化后的荧光层。另外，荧光层132的内表面作为处理流路113的外周的一部分发挥功能，防止流体从流路管主体122的一侧的端部向外部流出。
紫外线隔断层133配置于比荧光层132远离处理流路113的位置。紫外线隔断层133将紫外线隔断并使可见光透射。紫外线隔断层133的结构只要是能够发挥上述功能的结构即可，不特别地进行限定。紫外线隔断层133例如使用BK7等光学材料形成为板状即可。在本实施方式中，在紫外线隔断层133的处理流路113侧的面形成有荧光层132。
光源140向处理流路113射出紫外线。对于光源140的种类不特别地进行限定，只要能够射出紫外线即可。光源的例子包括LED、水银灯、金属卤化物灯、氙气灯和LD(LaserDiode，激光二极管)。优选从光源140射出的紫外线的中心波长或峰值波长为200nm以上且350nm以下。从杀菌效率高的观点考虑，更优选从光源140发出的紫外线的中心波长或峰值波长为260nm以上且290nm以下。光源140配置于基板141上。以与入射窗131相对置的方式安装光源140。
从流入口125经由流入流路124被导入到处理流路113的流体在于处理流路113中流动的期间，经由入射窗131被照射从光源140射出的紫外线，从而被进行杀菌处理。之后，经过杀菌处理的流体经由流出流路126从流出口127排出。
流体只要是需进行杀菌处理的、能够在处理流路113中流动的物质即可，例如，如果是液体则可以设为水等。另外，上述流体包括：包括饮用水和农业用水等的清洁供水、以及包括从工厂等排出的排水的污水。
流体的流速只要是能在处理流路113中流动的期间，通过照射紫外线充分地进行杀菌的速度即可，例如，在利用具备一个灯的光源140向液体照射紫外线，其中，该一个灯的输出为30mW的情况下，优选液体的流速为10L/min以下。此外，通过改变光源140的数量或配置，即使是比10L/min快的流速，也能够得到与本实施方式同等的杀菌效果。
如上所述，从光源140射出的紫外线经由入射窗131入射到处理流路113。入射到处理流路113的紫外线中的一部分的紫外线直接到达窗口112(荧光层132)。另外，入射到处理流路113的紫外线中的其他一部分的紫外线被管壁114反射后到达窗口112(荧光层132)。
到达了窗口112的紫外线中的一部分的紫外线到达荧光体。有紫外线到达的荧光体放射可见光。有时也会发生如下情况：到达了窗口112的紫外线中的其他一部分的紫外线未到达荧光体而在荧光层132透射。
从荧光体放射的可见光中的一部分的可见光在紫外线隔断层133透射而射出到外部。另一方面，在荧光层132透射的紫外线被紫外线隔断层133隔断，不向外部射出。这样，从紫外线杀菌管110只射出可见光。因此，用户可以通过观察来自荧光层132的可见光对处理流路113内是否照射有紫外线进行确认。
(效果)
如以上那样，根据本实施方式的紫外线杀菌装置100，由于从紫外线杀菌管110(紫外线杀菌装置100)只射出可见光，因此能够简单且安全地对处理流路113内是否照射有紫外线进行确认(目视)。
[实施方式2]
实施方式2的紫外线杀菌装置200只是窗口212的结构与实施方式1的紫外线杀菌装置100不同。因此，对于与实施方式1的紫外线杀菌装置100相同的结构，标以相同的附图标记并省略其说明。
(紫外线杀菌装置的结构)
紫外线杀菌装置200具有紫外线杀菌管210和光源140。另外，紫外线杀菌管210具有流路管111、窗口212和入射窗131。
本实施方式的紫外线杀菌管210的窗口212除了具有荧光层132和紫外线隔断层133，还具有紫外线透射层228。紫外线透射层228相对于荧光层132配置于紫外线隔断层133的相反侧，并使紫外线透射。例如，可针对荧光层132的荧光体溶解于流体的情况等采用紫外线透射层228。紫外线透射层228的内表面作为处理流路113的外周的一部分发挥功能，防止流体从流路管主体112向外部流出。作为紫外线透射层228的材料，优选石英(SiO2)、蓝宝石(Al2O3)和非晶氟系树脂等对紫外线的透射率较高的材料。可以配置为紫外线透射层228与荧光层132之间具有规定的间隙，也可以配置为两者紧贴。
(效果)
如以上那样，根据本实施方式的紫外线杀菌装置200，除了实施方式1的效果以外，还由于不需要考虑流体与荧光体之间的相容性，所以能够提高紫外线杀菌装置的通用性。另外，由于荧光层132不会劣化，因此能够提高紫外线杀菌装置210的耐久性。
此外，为了使从光源140发出的紫外线的照度分布更均匀，从而对处理流路113内的流体更均匀地进行杀菌，也可以使光源140一边旋转一边向处理流路113照射紫外线。另外，也可以具有用于将紫外线向处理流路113聚光的聚光镜或反射器。
另外，在上述实施方式1及实施方式2中，以封住流路管主体122的上游侧的开口部整体的方式配置了窗口112、212，但是，本发明的紫外线杀菌装置的结构不限于此。例如，也可以如图3和图4所示那样，以封住流路管主体122的上游侧的开口部整体的方式配置具有通孔的反射板310、410，并以封住反射板310、410的通孔的方式配置窗口112(或窗口212)。通过这样构成，能够将由反射板310、410反射的紫外线用于杀菌，可以提高杀菌效率。此外，能够减小窗口112、212(特别是荧光层132)的大小，因此也能够降低紫外线杀菌装置的制造成本。不特别地限定反射板310、410的反射面的形状，可以如图3所示那样是平面，也可以如图4所示那样是倾斜面。例如利用通过在基底材料上蒸镀铝而得到的铝镜、或PTFE等构成反射板310、410。
本申请主张基于在2018年2月2日提出的日本专利申请2018-017568号的优选权。该申请的说明书和附图中记载的内容全部引用于本申请说明书。
工业实用性
根据本发明，例如对用于清洁供水或农业用的流体等的杀菌的紫外线杀菌装置是有用的。
附图标记说明
100、200、300、400紫外线杀菌装置
110、210紫外线杀菌管
111流路管
112、212窗口
113处理流路
114管壁
121流入管
122流路管主体
123流出管
124流入流路
125流入口
126流出流路
127流出口
131入射窗
132荧光层
133紫外线隔断层
140光源
141基板
228紫外线透射层
310、410反射板
Claims (4)
1.一种紫外线杀菌管，其用于对在处理流路中流动的流体照射紫外线来对所述流体进行杀菌处理，该紫外线杀菌管具有：
流路管，在内部具有所述处理流路；以及
窗口，配置于所述流路管的管壁的至少一部分，
所述窗口包括：
荧光层，包含若被照射紫外线则放射可见光的荧光体；以及
紫外线隔断层，配置于比所述荧光层更远离所述处理流路的位置，将所述紫外线隔断，并使所述可见光透射。
2.如权利要求1所述的紫外线杀菌管，
所述窗口还具有紫外线透射层，该紫外线透射层相对于所述荧光层配置于所述紫外线隔断层的相反侧，并使所述紫外线透射。
3.一种紫外线杀菌装置，具有：
权利要求1或权利要求2所述的紫外线杀菌管；以及
向所述处理流路射出紫外线的光源。
4.如权利要求3所述的紫外线杀菌装置，
所述处理流路形成为直线状，
所述光源以沿着所述处理流路的轴的方式照射紫外线，
所述窗口配置于与所述光源相对置的位置。
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