CN114173830A - 紫外线照射装置和紫外线照射方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在组装精度较低的情况下也不会产生流体等被照射对象物的泄漏并且可靠性优异的紫外线照射装置。因此，紫外线照射装置(1)具有形成处理流路(21d)的内筒(21)、使对象物向处理流路(21d)流入的流入部(4)、收纳内筒(21)的外筒(22)、向经过处理流路(21d)的对象物照射紫外光的发光元件(33c)、将设于内筒(21)的外周面与外筒(22)的内周面之间的空间划分为供照射紫外光之前的对象物经过的第一室(26)和供照射紫外光之后的对象物经过的第三室(28)的O型环(24)、以及经由连通孔(65)与第一室(26)连通的第二室(27)，第二室(27)和处理流路(21d)经由板(23)连通。

Description

紫外线照射装置和紫外线照射方法

技术领域

本发明涉及紫外线照射装置和紫外线照射方法。

背景技术

以往，在使用紫外线的杀菌装置等照射装置中，作为紫外线光源，使用水银灯、氙气灯等管球。另外，近年来，通过能够照射能够进行杀菌的波长的LED(light emittingdiode)被实用化，以使用管球来作为紫外线光源的装置无法实现的装置结构能够得以实现。作为使用LED的照射装置，例如提出了一种将照射对象物导入积分球使之经过积分球的中空部并且在中空部进行紫外线照射的照射装置(例如参照专利文献1)。另外，提出了如下的装置：在沿着长度方向朝向在构成沿长度方向延伸的流路的直流管内流动的流体照射紫外光的照射装置中，研究用于使流体向流路管内流入的构造或者用于使流体从流路管流出的构造，从而调整流体在流路管内的流速(例如参照专利文献2、专利文献3)等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5432286号公报

专利文献2：日本特许第6080937号公报

专利文献3：日本特许第6404404号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在使用积分球的中空部来作为进行紫外线照射的处理流路的照射装置中，由于处理流路由曲面包围，因此需要加工为复杂的形状。另外，由于相对于紫外线的耐久性较高且加工性优异的材料较少，因此，工业上的经济性较差。另外，在使用直流管进行紫外线照射的照射装置的情况中，作为照射装置的材质，使用PTFE(聚四氟乙烯：polytetrafluoroethylene)的情况较多，但该PTFE在与其他材质的接触点处的耐水压较低，而且容易引起塑性变形、蠕变破坏，耐久性也令人担忧。

在具有使用了PTFE的处理流路的照射装置中，在需要耐水压的情况下，在处理流路的外部需要强度较高的壳体部。但是，通过设置壳体部，导致照射区域的构造、照射区域的制造方法受限，难以制造个体间的偏差较少、可靠性优异的照射装置。

另外，在相对于流体照射紫外线的装置中，为了提高照射效率，需要控制处理流路内的流体的流动，以使流速分布与处理流路中的紫外线光束分布相适应。

在专利文献2中，提出了一种经由处理流路的光源侧端部和与该光源侧端部相对的构件之间的间隙将流入口和处理流路连通的模块构造。但是，当将光源侧端部和与该光源侧端部相对的构件之间的间隙设定为较小时，存在如下的可能：些许的组装尺寸误差会引起流速的速度差，产生照射量不足的部位。相反地，当将间隙设定为较大时，无法充分降低流体的惯性所引起的速度差，难以确保处理流路内的流动的均匀性。

另外，在专利文献3中，提出了一种在与处理流路连通的连通路中，通过将连通路设为较窄来形成环状的窄路的模块构造。但是，由于依赖于由间隙进行的流速控制，因此，与上述同样地产生如下的问题：些许的组装尺寸误差会引起流速的速度差，整流效果恶化，并且通过设置窄路，导致照射装置整体的压力损失增加。

因此，本发明是着眼于上述以往的未解决的课题而完成的，其目的在于提供如下的紫外线照射装置和紫外线照射方法：即使在组装精度较低的情况下，也不会发生流体等被照射对象物的意外的泄漏，可靠性优异，能够确保处理流路内的流动的均匀性，并且能够抑制紫外线照射装置整体的压力损失。

用于解决问题的方案

本发明的一实施方式的紫外线照射装置的特征在于，其具有：筒状部，该筒状部形成沿长度方向延伸的筒状的处理流路，至少一端开口；流入部，该流入部使对象物从所述筒状部的开口端侧向所述处理流路流入；发光元件，该发光元件设于所述筒状部的至少一端，向经过所述处理流路的所述对象物照射紫外光；外筒，该外筒收纳所述筒状部，在所述筒状部的外周面与所述外筒的内周面之间设有空间；划分构件，该划分构件的至少与所述筒状部的外周面接触的部分和与所述外筒的内周面接触的部分由弹性构件形成，将所述空间划分为供照射所述紫外光之前的所述对象物经过的流入侧区域、和供照射所述紫外光之后的所述对象物经过的流出侧区域；以及滞留部，该滞留部经由第一连通部与所述流入侧区域连通，所述流入侧区域与所述流入部连通，所述滞留部和所述处理流路经由第二连通部连通。

另外，在本发明的其他实施方式的紫外线照射方法中，使对象物从流入部向形成于一端开口且沿长度方向延伸的筒状部的内侧的处理流路流入，对经过所述处理流路的所述对象物照射紫外光，该紫外线照射方法的特征在于，在所述筒状部的外周面与收纳所述筒状部的外筒的内周面之间夹设有划分构件而划分成两个区域，该划分构件的至少与所述筒状部的外周面接触的部分和与所述外筒的内周面接触的部分由弹性构件形成，将所述两个区域中的靠所述筒状部的开口端侧的区域设为供照射所述紫外光之前的所述对象物经过的流入侧区域，所述流入侧区域和位于该流入侧区域的下游的滞留部介于从所述流入部至所述处理流路为止的所述对象物的流路中，使所述对象物在经过所述流入侧区域和所述滞留部之后，向所述处理流路流入。

并且，在本发明的其他实施方式的紫外线照射方法中，使对象物从流入部向沿长度方向延伸的筒状的处理流路流入，对经过所述处理流路的所述对象物照射紫外光，该紫外线照射方法的特征在于，在从所述流入部至所述处理流路为止的所述对象物的流路中，设有多个形成有多个连通孔的连通部，使所述对象物在经过多个所述连通部之后，向所述处理流路流入。

发明的效果

根据本发明的一方式，即使在组装精度较低的情况下，也能够进一步提高整流效果，能够确保处理流路内的流动的均匀性，并且能够抑制压力损失。

附图说明

图1是表示本发明的紫外线照射装置的一个例子的立体图。

图2是紫外线照射装置的纵剖视图。

图3是板的俯视图。

图4是盖部的立体图。

图5的(a)是盖部的俯视图，图5的(b)是盖部的剖视图。

图6是流体压损系数的计算方法的说明图。

图7是处理流路内的照度的分布的一个例子。

图8是表示外筒的内径、外径以及长度的图。

图9是表示杀菌能力的测量结果的图表。

图10是表示压损比与表面均匀性的对应关系的图。

图11是表示最外周的孔配置外端/流体处理室的直径与表面均匀性的对应关系的图。

图12是表示本发明的紫外线照射装置的变形例的概略结构图。

图13是表示本发明的盖部的变形例的剖视图。

图14是表示本发明的盖部的变形例的立体图。

图15是表示本发明的紫外线照射装置的一个例子的六面视图。

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，对于相同或类似的部分标注相同或类似的附图标记。不过，附图为示意性的，厚度和平面尺寸的关系、各层的厚度的比例等与实际不同。另外，以下所示的实施方式例示用于使本发明的技术思想具体化的装置、方法，本发明的技术思想并不将结构部件的材质、形状、构造、配置等特定为下述的内容。本发明的技术思想能够在权利要求书所述的权利要求所规定的技术范围内施加各种变更。

＜紫外线照射装置的结构＞

图1是表示应用本发明的紫外线照射装置1的外观的一个例子的立体图，图2是紫外线照射装置1的纵剖视图。

紫外线照射装置1如图1所示，具有杀菌处理部2、发光部3、流入部4、流出部5以及盖部6。

如图2所示，杀菌处理部2为双重管构造，该双重管构造具有内筒(筒状部)21、收纳内筒21的外筒22、固定于内筒21的一端侧的开口部并且用于对流入内筒21内的流体进行整流的圆形的板23以及配置于内筒21与外筒22之间并且划分内筒21与外筒22之间的间隙的O型环(划分构件)24。

内筒21具有两端开口的、剖面呈圆形的筒状，内筒21包括小径部21aa和与小径部21aa连续且外径大于小径部的大径部21ab。内筒21的内径一定。

内筒21的内壁由紫外线反射性材料形成，该紫外线反射性材料在紫外线区域中的全反射率为80％以上且99％以下。作为应用于内筒21的紫外线反射性材料，能够举出聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene PTFE)等。

在内筒21的靠近发光部3侧的端部的位置中的在周向的例如彼此分开60度的6处，形成有朝向径向并且贯通内筒21的连通口21a。

此外，连通口21a的配置位置和配置数量并不限于此。

连通口21a的形状从机械加工的观点来看，期望剖面为圆形，但连通口21a的形状并不限于剖面为圆形的情况，而是能够设为任意的形状。连通口21a的配置位置优选为，从处理流路21d的发光部3侧的端部向与发光部3相反的一侧的端部稍微偏离的位置。

在内筒21的作为内筒21所延伸的方向的大致中央部的、大径部21ab的外周面形成有槽21b。槽21b的剖面例如为矩形形状。

在内筒21的与发光部3相反的一侧的端部的内周面形成有与板23嵌合的台阶部21c。台阶部21c的内径与板23的直径一致。在将板23配置于台阶部21c的状态下，将内径与处理流路21d的内径相同且外径与台阶部21c的内径一致的圆环状的环状构件21ca嵌入台阶部21c以对板23进行夹持，从而将板23固定于内筒21。

而且，内筒21的中空部形成处理流路21d。由于利用紫外线反射性构件形成内筒21的内壁，因此，能够相对于经过处理流路21d的对象物高效地照射紫外线。

外筒22例如由聚烯烃形成，具体而言，由聚丙烯或聚乙烯形成，外筒22具有两端开放的、剖面呈圆形的筒状。在外筒22的发光部3侧的端部的外周面形成有凸缘部22a，在外筒22的凸缘部22a侧的端部的内周面形成有台阶部22b。同样地，在外筒22的盖部6侧的端部的外周面形成有凸缘部22c，在外筒22的凸缘部22c侧的端部的内周面形成有台阶部22d。

在外筒22的长度方向的大致中央部的内周面形成有圆环状的凸部22e。凸部22e形成为，在组装紫外线照射装置1时，内筒21的大径部21ab的外周和凸部22e的内周紧密接触，以将包括弹性构件的O型环24嵌入于形成于内筒21的槽21b中的状态将内筒21向外筒22插入，从而利用凸部22e将形成于内筒21与外筒22之间的间隙分割为两个划分区域。O型环24具有能够通过径向的厚壁而与内筒21和外筒22紧贴的形状，O型环24在内筒21与外筒22之间的间隙中进行划分，以防止对象物在内筒21的小径部21aa侧与大径部21ab侧之间往来。

此时，如图2所示，在外筒22设置凸部22e，在凸部22e的部分中，外筒22隔着O型环24与内筒21接触。即，在外筒22中，与O型环24接触的部位的内径小于除了与O型环24接触的部位以外的其他部位的内径。因此，作为介于外筒22与内筒21之间的O型环24，使用外径较小的O型环(后面也称作尺寸较小的O型环)，由此能够划分内筒21与外筒22之间的间隙。在此，为了提高整流效果，有时需要扩宽内筒21与外筒22之间的间隙，但即使在这样扩宽内筒21与外筒22之间的间隙的情况下，通过在外筒22设置凸部22e，即使是尺寸较小的O型环，只要满足精度、耐久性，则也能够作为O型环24应用。从密封性的观点来看，作为O型环24，优选为至少在与内筒21和外筒22接触的区域中具有弹性的构件。作为这样的构件，能够举出弹性体等这样的柔软且构造追随性较高的材料。

此外，在此说明了利用凸部22e和嵌入槽21b内的O型环24将内筒21与外筒22之间的间隙划分为小径部21aa侧和大径部21ab侧这两个区域的情况，但并不限于此。例如，能够通过夹设圆环状的弹性构件等方式来将内筒21和外筒22之间的间隙以液封的方式划分为两个区域即可。

另外，外筒22并不限于两端开口的筒状的构件，也可以是至少一端开口的筒状的构件。通过外筒22的两端开口，从而作为发光部3或盖部6，能够应用形状、设计内容不同的更多的发光部或盖部，针对所设计的一个外筒22，能够实现形状不同的更多的紫外线照射装置1，即能够提高通用性。

在外筒22的与内筒21的小径部21aa相对的部分，与外筒22一体地形成有流入部4，该流入部4向外周侧突出，且在内部具有圆筒状的中空部。在外筒22的与内筒21的大径部21ab相对的部分，与外筒22一体地形成有流出部5，该流出部5向外周侧突出，且在内部具有圆筒状的中空部。流入部4的中空部的开口部成为流入口4a，与包括形成于内筒21的小径部21aa与外筒22之间的间隙的划分区域连通。形成于该小径部21aa与外筒22之间的划分区域形成了作为照射紫外光之前的对象物所经过的流入侧的整流室的第一室(流入侧区域，前室)26。

流出部5的中空部的开口部成为流出口5a，与包括形成于内筒21的大径部21ab与外筒22之间的间隙的划分区域连通。形成于大径部21ab与外筒22之间的划分区域形成了作为照射紫外光之后的对象物所经过的流出侧的整流室的第三室(流出侧区域)28。通过设置第三室28，能够不易使液体积存，能够使对象物均匀地流出。

流入部4和流出部5优选地形成为，对象物在各自的中空部中流动的方向与外筒22的长度方向正交。

另外，流入部4优选地配置于在流入部4的延长线上不存在后述的连通孔65的位置。即，流入部4优选地配置为，从流入部4流入的对象物在流入到形成于小径部21aa的第一室26之后，经过连通孔65。这样，不是使流入的对象物直接经过连通孔65，而是使对象物流入到第一室26之后使之经过连通孔65，从而能够进一步不易产生流速分布的不均匀性。

此外，如图2所示，使处理流路21d内的对象物经由第三室28从流出部5向紫外线照射装置1的外部排出，但并不限于这样构成的情况。例如，也可以构成为，将流出部5直接设置于内筒21的外周面，使处理流路21d内的对象物不经由第三室28而是直接向紫外线照射装置1的外部排出。

板23优选由PTFE、SUS(Steel Special Use Stainless)等相对于对象物具有耐久性的材料构成，优选由相对于紫外线具有高反射性的PTFE形成。

如图3的俯视图所示，板23具有多个贯穿表面和背面之间的连通孔23a。即，板23构成具有多个连通孔23a的连通部(第二连通部)。

板23的开口率、即对于每个板23而言形成于该板23的多个连通孔23a的总面积相对于该板23的与处理流路21d内的流体流动垂直的方向上的截面的比率优选为0.05以上且0.8以下，更优选为0.05以上且0.6以下，进一步优选为0.05以上且0.35以下。通过将开口率设为0.05以上且0.8以下的范围，能够在不增大压损的情况下维持板23的强度、精度，并且能够提高对象物向处理流路21d内流入时的整流效果。

从整流效果的观点来看，连通孔23a优选以等间隔配置为同心圆状。通过这样配置，能够提高处理流路21d内的中央部和外周部的流体的流动的对称性。

另外，作为连通孔23a的分布，优选的是，在板23中，不是仅在板23的中央部附近配置有连通孔23a，也在比具有处理流路21d的内径的0.85倍的直径的同心圆靠外侧的位置配置有连通孔23a。另外，配置于板23的最外周的连通孔23a的径向的内端优选地存在于小于处理流路21d的内径的位置，更优选地位于比处理流路21d的内径的0.95倍的位置靠近中央部的位置，最优选地位于比处理流路21d的内径的0.90倍以下的位置靠近中央部的位置。通过这样配置，能够抑制处理流路21d内的最外周侧的对象物的流速急剧下降或者产生不必要的滞留。

回到图2，发光部3具有窗部31、窗部支承部32以及元件部33。

窗部31例如由SUS板等形成，形成为具有与外筒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，从与杀菌处理部2相对的一侧依次形成有第一台阶部31a和内径比第一台阶部31a大的第二台阶部31b，在第二台阶部31b嵌入有窗31c，该窗31c例如由相对于紫外线具有高透射率的材料形成，呈圆盘状，且用于导入紫外线。此时，窗31c嵌入成使窗31c和窗部31的处于元件部33侧的面构成同一面。作为相对于紫外线具有高透射率的材料，能够举出合成石英、石英玻璃、水晶、蓝宝石等。另外，如果相对于紫外线的透射性足够高，则也能够应用树脂材料。

窗部支承部32例如由SUS等形成，形成为具有与窗部31的外径相同的外径的圆环状，内径小于第一台阶部31a的内径且形成为能够将后述的基板33b收纳于窗部支承部32的开口部内的大小。

元件部33例如由SUS等形成，包括光源支承部33a和基板33b，该光源支承部33a呈圆盘状，具有比窗部支承部32的外径小的外径。在基板33b安装有UVC－LED(深紫外LED)等发光元件33c和用于驱动发光元件33c的未图示的控制电路。控制电路例如利用无线通信等与设于外部的上位装置之间进行通信，根据来自上位装置的指令，控制并驱动发光元件33c。发光元件33c优选为发出中心发射波长为230nm以上且300nm以下的紫外线的元件。发光元件33c若是发出中心发射波长为230nm以上且300nm以下的紫外线的元件，则在使用紫外线照射装置1作为杀菌装置时能够提高杀菌效果。

基板33b配置为，发光元件33c的发光面与窗31c相对。基板33b通过螺纹固定而固定于光源支承部33a。另外，发光元件33c配置为，来自发光元件33c的照射光的光轴与处理流路21d的长度方向的中轴一致。在配置有多个发光元件33c的情况下，成为相对于中轴而言对称性较高的配置。发光元件33c优选为，发光元件33c的发光面和窗31c尽量接近地配置。通过这样接近地配置，能够提高紫外线照射效率。此外，发光元件33c既可以如图2所示那样与内筒21的流出部5侧的端面相对地设置，也可以与内筒21的流入部4侧的端面相对地设置，设置成至少任一者即可。

利用贯通螺栓34从元件部33侧将窗部31、窗部支承部32以及元件部33进行螺纹固定，从而固定为一体。此时，通过在第一台阶部31a上配置并固定有包括橡胶等弹性构件的O型环31d，由此被夹在第一台阶部31a与窗31c之间的O型环31d变形而紧贴于第一台阶部31a和窗31c，从而能够防止对象物从窗部31与窗31c的接触部分向发光元件33c侧漏出。

杀菌处理部2和发光部3在外筒22的凸缘部22a的部分，利用贯通螺栓38从窗部支承部32侧将凸缘部22a、窗部31以及窗部支承部32固定，从而固定为一体。此时，在台阶部22b设有包括橡胶等弹性构件的O型环22f，防止对象物从窗部31与外筒22的接触部分向外部漏出。另外，在内筒21的连通口21a侧的端部与窗部31之间设有平环密封件22g。平环密封件22g作为利用盖部6将内筒21按压于窗部31时的缓冲材料发挥作用。另外，通过平环密封件22g的弹性，内筒21相对于外筒22处于一定的相对位置。作为平环密封件22g，优选使用PTFE、硅树脂弹性体、氟树脂弹性体等弹性体。

盖部6以堵塞内筒21的开口部的方式设置。图4是盖部6的立体图，图5的(a)是盖部6的俯视图，图5的(b)是图5的(a)的A－A′剖视图。

盖部6例如由SUS等形成，如图4所示，具有圆盘部61和形成于圆盘部61的一面的圆环部62，圆盘部61和圆环部62形成为一体。

圆盘部61的直径与外筒22的凸缘部22c的外径相同。

圆环部62形成为，其轴心与圆盘部61的圆心一致。在圆环部62的端部沿圆周方向等间隔地形成有多个同一形状的狭缝63。另外，在圆环部62的端部，在内侧形成有台阶部64，狭缝63形成为，从圆环部62的端部到达台阶部64与圆盘部61的表面之间的位置。在图4中，形成有12个狭缝63。

在此，如图5的(b)所示，将圆环部62中的、高度较高的圆环状的部分设为凸部(第一凸部)62out，将高度较低的圆环状的部分设为凸部(第二凸部)62in，这时，凸部62in的外径与凸部62out的内径相同，凸部62in的内径与内筒21的内径相同。凸部62out的外径与外筒22的内径大致相同，凸部62out的内径与内筒21的外径大致相同，凸部62out的外径和内径优选为，能够使凸部62out的顶端嵌合于内筒21与外筒22之间的间隙，且凸部62out与内筒21之间、以及凸部62out与外筒22之间的间隙较小。

因此，在将盖部6以堵塞内筒21的开口部的方式嵌于内筒21时，盖部6的圆盘部61的外径与凸缘部22c的外径一致，通过将凸部62out的顶端嵌入内筒21与外筒22之间的间隙即第一室26中，来限制盖部6在与处理流路21d的长度方向正交的方向上移动。另外，通过内筒21的端面与凸部62in的端面接触，盖部6的圆盘部61与凸缘部22c接触，从而限制盖部6向杀菌处理部2侧移动。凸部62out的高度设定为，在将盖部6固定于杀菌处理部2时凸部62out的端部到达比板23靠发光部3侧的位置。

盖部6和杀菌处理部2在盖部6的圆盘部61与凸缘部22c重叠的部分，利用贯通螺栓68进行螺纹固定，从而固定为一体。此时，在外筒22的台阶部22d设有包括橡胶等弹性构件的O型环69，由此，防止对象物从盖部6与外筒22的接触部分向外部漏出。

在此，如图4所示，在盖部6形成有狭缝63，狭缝63形成至比台阶部64靠圆盘部61侧的位置。因此，通过将盖部6固定于杀菌处理部2，从而狭缝63的靠近顶端部的部分由内筒21堵塞，但在狭缝63的靠近圆盘部的部分产生未由内筒21堵塞的部分。其结果是，如图2所示，由盖部6和内筒21形成了由狭缝63和内筒21划分出的、与狭缝63的数量相同且朝向径向的连通孔65。即，由盖部6和内筒21形成了作为具有12个连通孔65的第一连通部的连通部R1。另外，在盖部6的圆环部62的内侧、板23以及内筒21的盖部6侧的区域之间形成有圆柱状的空间。该空间为作为流入侧的整流室发挥作用的第二室(滞留部，前室)27。通过设置第二室27，能够防止在对象物的流量发生变动的情况下的、处理流路21d内的流速变动，能够提高整流效果。另外，通过设置第二室27，能够减少因组装精度引起的个体间的偏差。

在此，连通部R1的“流路压损系数的平均值/流路数”优选为第一室26的“平均直径/(纵截面当量内径的4次方)”的0.5倍以上且30倍以下，更优选为0.5倍以上且5.0倍以下，进一步优选为0.5倍以上且2.0倍以下。通过将连通部R1的“流路压损系数的平均值/流路数”设为这样的范围内的值，能够在不增大压力损失的情况下得到充分的整流效果。

此外，在此所说的流路压损系数是指，在多个连通孔65各自的流路中，由以下的式(1)示出的系数。

流路压损系数

＝{(流路的长度)/(流路当量内径的平方)}/流路截面积

……(1)

此外，如图6所示，在连通孔65的流路的截面积发生变化的情况下，流路压损系数根据以下的式(2)计算。此外，式(2)中的n为流路中的不同的截面积的数量。在图6的情况下，n＝3。

流路压损系数

＝[{(流路的长度1)/(流路当量内径的平方)}/流路截面积1]

+[{(流路的长度2)/(流路当量内径的平方)}/流路截面积2]

+……

+[{(流路的长度n)/(流路当量内径的平方)}/流路截面积n]

……(2)

在式(1)和式(2)中所说的“流路当量内径”是指，连通孔65的“连通路截面积的4倍/连通路截面周长”，即“(连通孔65的截面积的4倍)/(连通孔65的截面周长)”。

流路数表示连通孔65的个数。

第一室26的平均直径以在第一室26即环状流路中的内径和外径的平均值进行表示。

第一室26的纵截面以如图2所示的、与包括紫外线照射装置1的中心轴的处理流路21d的长度方向平行的方向的截面中的、第一室26的流路截面进行表示。此外，仅记载为流路的截面的情况是以与流路内的流动方向垂直的方向上的流路截面进行表示。

根据紫外线照射装置1的大小、形状等装置构造，有时同一连通孔65的流路截面积在流路的中途发生变化，但根据上述的式(2)来设计连通部R1即可。由此，能够提高整流效果，并且能够提高装置构造的自由度。

另外，连通孔65优选地配置于第二室27的侧壁，第二室27与连通孔65的连接部分处的、连通孔65的开口面积的总和相对于侧壁的整个面积的总面积比优选为0.03以上且0.8以下。通过设于该范围内，压力损失不会过大，而且能够维持连通孔65的强度、精度。此外，在此所说的侧壁的整个面积是指，在图2中，从圆盘部61至板23的区域的、包括圆环部62和配置有环状构件21ca的内筒21在内的侧壁的面积。

在具有以上的结构的紫外线照射装置1中，流入到流入口4a的对象物经过流入部4被导入第一室26，沿着处理流路21d的长度方向在第一室26中移动，经由由盖部6和杀菌处理部2形成的、构成连通部R1的多个连通孔65，从与处理流路21d的长度方向相交的方向向第二室27导入。然后，导入到第二室27的对象物从处理流路21d的长度方向经过具有多个连通孔23a的板23被向处理流路21d导入，在经过处理流路21d时，由发光元件33c进行紫外线照射并进行杀菌处理之后，从处理流路21d经由连通口21a，从与处理流路21d的长度方向相交的方向向第三室28排出，经过流出部5从流出口5a向紫外线照射装置1的外部排出。

＜效果＞

在本发明的一实施方式的紫外线照射装置1中，对象物在从流入部4到达处理流路21d为止的期间，经由第一室26和第二室27向处理流路21d流入。输入到流入部4的对象物通过分别经过第一室26和第二室27，而在流速被调整为更均匀后被向处理流路21d导入。因此，通过设置第一室26和第二室27，能够进一步提高整流效果，其结果是，能够将导入到处理流路21d的对象物调整为更均匀的流动。

另外，作为将第一室26和第二室27之间连通的连通部R1，设为由狭缝63和内筒21划分出连通孔65的构造。即，通过在盖部6形成狭缝63，将盖部6和内筒21组合，从而划分出连通孔65，通过形成多个狭缝63，从而形成具有多个连通孔65的连通部R1。狭缝63能够以较高的精度制成，另外，盖部6和内筒21能够以较高的精度组装。因此，能够减少因组装误差引起的连通孔65的个体间的偏差，从而能够减少因组装误差引起的整流效果的偏差。这样，由于能够减少组装误差等的影响，因此，能够实现可靠性优异的紫外线照射装置1。因此，能够防止在紫外线照射装置1内的流路中生成导致意外流动的间隙、或者产生因流路尺寸的精度不足引起的流路的不均衡(所谓的单流)。

另外，在流入侧设置连通部R1和板23，利用连通部R1进行整流，并且也在板23进行整流。因此，与使对象物仅经过连通部R1或仅经过板23的情况相比，能够更高精度地进行整流。其结果是，能够抑制伴随着流量的变动而在处理流路21d产生流动较快的部分，能够进一步确保对象物在处理流路21d中的流动的均匀性。因此，能够进一步避免伴随着流量的变动而产生照射量不足的部位。另外，通过设置连通部R1和板23，能够更高精度地调整处理流路21d中的流速分布，因此，能够使对象物在处理流路21d中的流动更加接近目标流动。因此，能够进一步抑制紫外线照射装置1整体的压力损失，并且能够发挥良好的杀菌性能。

当在处理流路21d中对象物的流速与照度分布一致时，则不会产生相对于照度而言流速较快的部分，存在容易得到充分的杀菌效果的倾向。处理流路21d内的照度分布如图7所示那样，在处理流路21d中的除了光源(发光元件33c)附近以外的区域内，流路截面内的照度大致均匀的情况下，对象物的处理流路21d处的壁面流速一定为0，因此，实际上通过确保对象物在处理流路21d中的流动的均匀性，能够期待杀菌能力的提高。

另外，通过如连通部R1和板23那样设置多个具有多个连通孔的连通部，与设置一个连通部的情况相比，一个连通部中的连通孔的配置的设计范围扩大，并且通过组合多个连通部，能够实现更多的流速的流动。因此，能够将对象物在处理流路中的流速分布调整为更适当的流速分布。

另外，本发明的一实施方式的紫外线照射装置1规定连通孔23a在板23中的配置位置、开口率。因此，能够提高整流效果，并且能够确保对象物在处理流路21d内的流动的均匀性。

另外，在本发明的一实施方式的紫外线照射装置1中，在处理流路21d的外周设有包括环状流路的第一室26。因此，与不设置第一室26的情况相比，能够进一步提高整流效果。

另外，盖部6构成为，将凸部62out的顶端部嵌入内筒21与外筒22之间的间隙，由此限制盖部6在与内筒21的长度方向正交的方向上移动，因此，换言之，利用凸部62out规定内筒21与外筒22之间的间隔。并且，在内筒21与外筒22的长度方向大致中央部设有O型环24，O型环24与内筒21和外筒22紧贴，划分出第一室26和第三室28。因此，利用O型环24和凸部62out规定内筒21相对于外筒22的位置。因而，不进行繁琐的调整也能够将内筒21保持在外筒22内的适当的位置。另外，即使由对象物等施加了振动，由于内筒21由盖部6和O型环24定位，因此，也不易产生内筒21在外筒22内的位置偏移等。因此，能够将内筒21维持在适当的位置。在内筒21在外筒22内产生了位置偏移的情况下，对象物在处理流路21d中的流动不均匀，其结果是，紫外线的照射不均匀，因此，通过防止内筒21的位置偏移，能够更可靠地进行紫外线照射。

另外，在凸部62out的内侧设置凸部62in，形成由圆环部62、内筒21以及板23包围的第二室27，由此不会在第二室27的侧面生成台阶部。因此，能够不易发生因设有台阶部等而导致对象物在第二室27内滞留。另外，如上所述，关于内筒21，利用盖部6和O型环24防止内筒21在外筒22内的位置偏移，因此，即使在因对象物等施加了振动的情况下，也能够稳定地维持第二室27的形状。因此，能够防止因外部干扰使第二室27的形状发生变化而导致整流效果下降。

另外，将对内筒21进行定位的构造作为圆环部62设于盖部6，另外，在盖部6设置用于划分出连通孔65的狭缝63。因此，能够在不损害生产率的情况下实现。即，假设使内筒21具有相当于圆环部62、狭缝63的构造，由于内筒21需要使用相对于紫外线的性能较高的材料，因此，材料选择的范围较小，这样的材料存在加工性较差的倾向。另外，假设使外筒22具有相当于圆环部62、狭缝63的构造，则加工性较差。即，相当于圆环部62、狭缝63的构造通常通过对热塑性树脂进行注射成型来制造，需要使用多个复杂的构造的模具。与此相对，在使盖部6具有相当于圆环部62、狭缝63的构造的情况下，与使外筒22具有所述构造的情况相比，能够利用更简易的构造的模具进行制造，且能够利用更少的模具进行制造。

＜实施例＞

以下说明本发明的紫外线照射装置1的实施例。

＜实施例1＞

如图8所示，在实施例1的紫外线照射装置1中，外筒22设为树脂性，外径Φ1为Φ56mm，内径Φ2为Φ46mm，长度L1为124mm。另外，流入口4a和流出口5a的直径分别设为Φ7.5mm。作为内筒21，使用外形(小径部21aa)为Φ40mm、内径为Φ30mm、长度为115mm的PTFE管。通过设置12个狭缝63，在内筒21与盖部6之间设置12个连通孔65。连通孔65的宽度设为4mm，高度设为2mm。另外，作为板23，使用外径为Φ32mm、厚度为1.5mm、且以同心圆状形成有85个直径为1.4mm的连通孔23a的板。将配置于板23的最外周的多个连通孔23a的、靠中央的端部彼此连结起来的圆的直径设为Φ28mm，相对于处理流路21d的直径的比例为0.93。板23的设置位置为内筒21的、自盖部6侧的端面起向内侧前进4mm的位置，以使得在对象物向处理流路21d内流入时，防止对象物不经过板23而在处理流路21d内经过。为了固定板23，在内筒21的盖部6侧的内侧形成有深度为5.5mm、径向的距离为1mm的台阶部21c。另外，作为用于固定板23的环状构件21ca，使用外径为Φ32mm、内径为30mm、高度为4mm的构件。另外，在SUS制的直径为Φ68mm、厚度为7mm的窗部31的内侧设有包括直径为Φ32mm、厚度为3mm的合成石英的窗31c。作为平环密封件22g，使用PTFE制的较薄的密封件。作为内筒21的连通口21a，在距内筒21的端面1mm的内侧位置设有直径为Φ2.5mm的贯通孔。作为元件部33，使用Al制的板，在Al制的板的内侧设置安装有发光元件33c的基板33b。盖部6的直径设为比外筒22的外径Φ1大的Φ68mm。另外，与圆盘部61的直径对应地，也将外筒22的凸缘部的直径设为Φ68mm。

＜实施例1的评价＞

使用上述结构的紫外线照射装置1来作为流体杀菌模块，通过测量含有大肠杆菌的水的杀菌能力来评价其杀菌性能。在图9中示出杀菌能力的测量结果。在图9中，横轴表示峰值波长为265〔nm〕的LED的光输出〔mW〕，纵轴表示使含有大肠杆菌(Eq.Power菌种：E.Coli)的水以流速为5L/分钟经过处理流路21d时的杀菌性能LRV。如图8所示，在峰值波长为265〔nm〕的LED的光输出〔mW〕为40mW左右以上的情况下，LRV为3以上，确认能够实现99.9％杀菌。

＜实施例2＞

使用图1所示的紫外线照射装置1，测量处理流路21d中的流动的均匀性。流动的均匀性以表面均匀性这样的参数进行评价。如上所述，当在处理流路21d内，截面内的照度大致均匀的情况下，处理流路21d内的流速越均匀，越能够期待杀菌能力的提高，因此，表面均匀性越高，杀菌能力越高。

表面均匀性由以下的式(3)表示。从式(3)得到的表面均匀性越接近“1”，表示流动的均匀性越高。此外，式(3)中的Σf为某个面中的离散区域的总和。另外，面积平均值是指某个面中的对象标量的值的平均值。

[数学式1]

φ：流速

φ的面积平均值

φ_f:某个面的流速值

A_f:某个面的面积……(3)

此外，在Φ_f、A_f中所述的“某个面”是指设为对象的流路截面。

＜实施例2的评价1＞

在图10中示出变更了连通部R1的尺寸、狭缝63的个数以及第一室26的纵截面形状时的表面均匀性与压损比的对应关系。在图10中，横轴为压损比，纵轴为表面均匀性。此外，压损比表示连通部R1的“流路压损系数的平均值/流路数”与第一室26的“平均直径/纵截面当量内径的4次方”的比例。如图10所示，可知若压损比为0.5以上，则表面均匀性为大致0.8以上，处理流路21d内的对象物的流动的均匀性较高。

＜实施例2的评价2＞

接下来，使用上述结构的紫外线照射装置1，变更最外周的孔配置直径相对于处理流路21d的直径的比例，得到了表1所示的结果。根据其结果，对有效的范围进行估算，能够得到如图11所示的结果。可知通过将比例设为0.9以上，能够提高表面均匀性。另外，根据试验结果能够确认，当进行外推时，若比例为0.85以上，则能够将表面均匀性确保为0.75以上。此外，在图11中，横轴为“最外周的孔配置外端/流体处理室(即第二室27)的直径”。

[表1]

＜变形例＞

(1)在上述实施方式中，说明了设置第一室26、第二室27以及第三室28的情况，但并不限于此。

例如，也可以是，不设置流入部4，而是直接向第一室26供给对象物。另外，只要是在流入处理流路21d之前至少经由两个室流入处理流路21d的结构即可，根据整流效果、流体的处理能力等的关系，也可以是经由三个以上的室而流入处理流路21d的结构。例如，也可以设置多个连通部R1，也可以具有连通部R1和多个板23，也可以分别设置多个连通部R1和多个板23。另外，第一室26与第二室27之间的连通部具有多个连通孔即可。

另外，例如，如图12的(a)所示，也可以构成为，不设置第一室26，而是将流入到流入部4的对象物直接向连通部R1供给，同样地，也可以是，不设置第三室28，而是将从处理流路21d输出的对象物直接从流出部5排出。

另外，并不限于分别设置连通部R1和板23的情况，如图12的(b)所示，也可以是，不设置连通部R1，而是以串联的方式设置多个板23。另外，在该情况下也可以构成为，不设置第二室27，而是使对象物从流入部4直接经过板23。另外，如图12的(c)所示，也可以是，以串联的方式设置3个以上的板23。在作为连通部仅设置板23的情况下，也可以是，如图12的(b)、图12的(c)所示，将流入部4设于处理流路21d的长度方向的延长线上，使对象物从处理流路21d的长度方向流入。另外，如图12的(d)所示，与图2所示的本实施方式同样地，以朝向与处理流路21d的长度方向正交的方向的方式设置流入部4。另外，也可以设置多个连通部R1，也可以分别设置多个连通部R1和多个板23。

通过设置多个作为连通部的连通部R1或板23来提高整流效果，但连通部的数量越增加，紫外线照射装置1越大，另外，压损有可能增加，因此，优选考虑这些因素来决定连通部的数量。

此外，图12的(a)～图12的(d)表示紫外线照射装置的概要结构。

(2)如图5所示，说明了盖部6的圆环部62通过凸部62out和凸部62in连结而一体地形成的情况，但并不限于此。例如，如图13所示，即使在圆环部62通过凸部62out和凸部62in分离地形成的情况下，也能够应用。

另外，只要能够得到与凸部62out和凸部62in一体地形成的圆环部62相同的作用效果即可，例如，如图14所示，也可以是，圆环部62在圆上配置有圆柱，该圆柱在顶端形成有用于保持内筒21的缺口，另外，并不限于圆柱，也可以是，在圆上配置有剖面形状为多边形的、在顶端形成有用于保持内筒21的缺口的柱状的构件。

(3)另外，也可以是，连通孔65不必朝向径向即相对于内筒21的长度方向正交的方向，只要朝向与内筒21的长度方向相交的方向即可。另外，连通孔65也可以不必均等地配置，另外，也可以不朝向相同的方向，也可以根据对象物在处理流路21d中的所期望的流速分布来调整连通孔65的朝向和配置位置。

同样地，形成于板23的连通孔23a也可以不必朝向相对于板23主体正交的方向，另外，全部的连通孔23a也可以不朝向同一方向。另外，板23也可以不设为与处理流路21d的截面平行，另外，板23也可以不是平面，另外，板23也可以不是圆形。

在图15中示出本发明的实施方式的紫外线照射装置1的一个例子的六面视图。在图15中，(a)为主视图，(b)为左视图，(c)为右视图，(d)为俯视图，(e)为仰视图，(f)为后视图。

此外，本发明的范围并不限于图示并记载的例示的实施方式，也包括带来与本发明的目的同等的效果的全部的实施方式。并且，本发明的范围能够由所有公开的各特征中的特定的特征的所有期望的组合来限定。

附图标记说明

1、紫外线照射装置；2、杀菌处理部；3、发光部；4、流入部；5、流出部；6、盖部；21、内筒；21d、处理流路；22、外筒；23、板；23a、连通孔；26、第一室；27、第二室；28、第三室；33c、发光元件；62in、凸部；62out、凸部；65、连通孔；R1、连通部。

Claims (30)

1.一种紫外线照射装置，其中，

该紫外线照射装置具有：

筒状部，该筒状部形成沿长度方向延伸的筒状的处理流路，至少一端开口；

流入部，该流入部使对象物从所述筒状部的开口端侧向所述处理流路流入；

发光元件，该发光元件设于所述筒状部的至少一端，向经过所述处理流路的所述对象物照射紫外光；

外筒，该外筒收纳所述筒状部，在所述筒状部的外周面与所述外筒的内周面之间设有空间；

划分构件，该划分构件的至少与所述筒状部的外周面接触的部分和与所述外筒的内周面接触的部分由弹性构件形成，将所述空间划分为供照射所述紫外光之前的所述对象物经过的流入侧区域、和供照射所述紫外光之后的所述对象物经过的流出侧区域；以及

滞留部，该滞留部经由第一连通部与所述流入侧区域连通，

所述流入侧区域与所述流入部连通，

所述滞留部和所述处理流路经由第二连通部连通。

2.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其中，

所述外筒中的与所述划分构件接触的部位的内径小于所述外筒中的其他部位的内径。

3.根据权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其中，

所述外筒的与所述筒状部的开口端相同的一侧的端部开口。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的紫外线照射装置，其中，

所述滞留部为与所述筒状部的所述开口端连通且形成于所述筒状部的延长线上的圆筒状的区域，

所述第一连通部具有沿着所述滞留部的侧面的周向配置的多个连通孔，

所述流入侧区域和所述滞留部经由所述第一连通部连通，

所述第一连通部所具有的所述多个连通孔的、所述滞留部的侧面处的开口面积的总和相对于所述滞留部的侧面整体的面积的总面积比为0.03以上且0.8以下。

5.根据权利要求3或4所述的紫外线照射装置，其中，

该紫外线照射装置具有覆盖所述外筒的开口端的盖部，

该盖部具有内插于所述筒状部与所述外筒之间的间隙中的第一凸部。

6.根据权利要求5所述的紫外线照射装置，其中，

所述盖部在所述第一凸部的内侧具有第二凸部，

所述第一凸部和所述第二凸部连结或分离。

7.根据权利要求6所述的紫外线照射装置，其中，

所述第一连通部具有多个连通孔，

所述流入侧区域和所述滞留部经由所述第一连通部连通，

所述第二凸部的高度小于所述第一凸部的高度，

所述第二凸部的顶端与所述筒状部的端面相对，

在所述第一凸部形成有从该第一凸部的侧面观察时从该第一凸部的顶端直至所述第二凸部的中途的多个狭缝，且在所述第一凸部与所述第二凸部重叠的部分的所述第二凸部形成有与形成于所述第一凸部的所述狭缝重叠的狭缝，

所述第一连通部的所述多个连通孔由所述筒状部以及形成于所述第一凸部和所述第二凸部的所述多个狭缝划分出。

8.根据权利要求5～7中任一项所述的紫外线照射装置，其中，

所述发光元件仅设于所述筒状部的一个端部，

所述盖部设于所述外筒的、与设有所述发光元件的端部相反的一侧的端部。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的紫外线照射装置，其中，

所述第二连通部包括1个或多个板，在该板分别形成有在所述板的表面和背面之间开口的多个连通孔，

对于每个所述板而言，形成于该板的所述多个连通孔的总面积相对于该板的与所述处理流路内的流体流动垂直的方向上的截面的比率为0.05以上且0.8以下。

10.根据权利要求9所述的紫外线照射装置，其中，

在所述板中，在比具有所述处理流路的内径的0.85倍的直径的同心圆靠外侧的位置也形成有所述连通孔。

11.根据权利要求9或10所述的紫外线照射装置，其中，

形成于所述板的最外周的所述连通孔的径向的内端从所述处理流路的长度方向观察时，形成于小于所述处理流路的内径的位置。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的紫外线照射装置，其中，

所述流出侧区域与所述处理流路连通，流入有经过所述处理流路之后的所述对象物。

13.一种紫外线照射方法，在该方法中，使对象物从流入部向形成于一端开口且沿长度方向延伸的筒状部的内侧的处理流路流入，对经过所述处理流路的所述对象物照射紫外光，其中，

在所述筒状部的外周面与收纳所述筒状部的外筒的内周面之间夹设有划分构件而划分成两个区域，该划分构件的至少与所述筒状部的外周面接触的部分和与所述外筒的内周面接触的部分由弹性构件形成，

将所述两个区域中的靠所述筒状部的开口端侧的区域设为供照射所述紫外光之前的所述对象物经过的流入侧区域，所述流入侧区域和位于该流入侧区域的下游的滞留部介于从所述流入部至所述处理流路为止的所述对象物的流路中，

使所述对象物在经过所述流入侧区域和所述滞留部之后，向所述处理流路流入。

14.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其中，

在所述流入部与所述处理流路之间的所述对象物的流路具有以彼此串联的方式设置的多个连通部，

该连通部包括所述第一连通部和所述第二连通部，

所述多个连通部分别具有多个连通孔。

15.根据权利要求14所述的紫外线照射装置，其中，

所述多个连通部中的一个连通部具有朝向与所述处理流路延伸的方向相交的方向的所述多个连通孔。

16.根据权利要求14所述的紫外线照射装置，其中，

所述多个连通部中的一个连通部在与所述处理流路延伸的方向相交的面内具有朝向与该面相交的方向的所述多个连通孔。

17.根据权利要求16所述的紫外线照射装置，其中，

所述一个连通部为形成有所述多个连通孔的圆形的板，所述连通孔以同心圆状配置。

18.根据权利要求14～17中任一项所述的紫外线照射装置，其中，

在所述流入部与所述处理流路之间的所述对象物的流路中的、在所述连通部之前紧挨着所述连通部的位置，具有与形成于该连通部的所述多个连通孔连通的前室。

19.根据权利要求14所述的紫外线照射装置，其中，

所述第一连通部具有朝向与所述处理流路延伸的方向相交的方向的所述多个连通孔，

所述第二连通部设于所述第一连通部的下游侧，在与所述处理流路延伸的方向相交的平面内，具有朝向与该平面相交的方向的所述多个连通孔，

所述滞留部设于所述第一连通部与所述第二连通部之间，与形成于所述第一连通部的所述多个连通孔和形成于所述第二连通部的所述多个连通孔连通。

20.根据权利要求19所述的紫外线照射装置，其中，

该紫外线照射装置具有盖部，该盖部具有与所述筒状部的一个端面相对的圆环部，

所述第一连通部的所述多个连通孔由所述筒状部以及形成于所述圆环部的顶端且沿所述筒状部的长度方向延伸的多个狭缝划分出。

21.根据权利要求19或20所述的紫外线照射装置，其中，

所述滞留部为形成于所述处理流路的延长线上的圆筒状的空间，所述第一连通部的所述多个连通孔排列配置在所述滞留部的外周。

22.根据权利要求21所述的紫外线照射装置，其中，

所述流入侧区域在所述第一连通部之前紧挨着所述第一连通部的位置与形成于该第一连通部的所述多个连通孔连通地设置，

所述流入侧区域至少沿着所述滞留部的外周形成为圆环状，

形成于所述第一连通部的所述多个连通孔的“压损系数的平均值/连通孔的数量”为所述流入侧区域的“平均直径/(纵截面当量内径的4次方)”的0.5倍以上。

23.根据权利要求19～22中任一项所述的紫外线照射装置，其中，

所述第二连通部为形成有所述多个连通孔的圆形的板，所述多个连通孔以同心圆状配置。

24.根据权利要求23所述的紫外线照射装置，其中，

所述第二连通部的所述多个连通孔的总面积相对于与所述处理流路内的流体流动垂直的方向上的截面为0.05倍以上且0.8倍以下。

25.根据权利要求23或24所述的紫外线照射装置，其中，

在所述板中，在比具有所述处理流路的内径的0.85倍的直径的同心圆靠外侧的位置也形成有所述连通孔。

26.根据权利要求23～25中任一项所述的紫外线照射装置，其中，

经过形成于所述板的最外周的所述连通孔的径向内端的同心圆的直径小于所述处理流路的内径。

27.根据权利要求14～26中任一项所述的紫外线照射装置，其中，

所述流入部的流入口配置为朝向相对于所述筒状部正交的方向。

28.一种紫外线照射方法，在该方法中，使对象物从流入部向沿长度方向延伸的筒状的处理流路流入，对经过所述处理流路的所述对象物照射紫外光，其中，

在从所述流入部至所述处理流路为止的所述对象物的流路中，设有多个形成有多个连通孔的连通部，使所述对象物在经过多个所述连通部之后，向所述处理流路流入。

29.根据权利要求28所述的紫外线照射方法，其中，

所述多个连通部中的一个连通部的所述多个连通孔形成为朝向与所述处理流路延伸的方向相交的方向。

30.根据权利要求28所述的紫外线照射方法，其中，

所述多个连通部中的一个连通部的所述多个连通孔设为在与所述处理流路延伸的方向相交的平面内，朝向与该平面相交的方向。

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