CN114681637A - 杀菌装置 - Google Patents

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常盘哲也
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Abstract

本发明涉及杀菌装置。杀菌装置具有：用于容纳流体的大致球状的储存部；供给口，在所述储存部开口，用于向所述储存部内供给所述流体；取出口，在所述储存部开口，用于取出所述储存部内的所述流体；以及光源，向所述储存部内照射紫外线。所述储存部包括：大致半球状的第一半储存部和大致半球状的第二半储存部，分别位于在所述供给口处的所述流体的流动方向上的上游侧和下游侧。所述供给口在所述第一半储存部开口，所述取出口在所述第二半储存部开口。在将所述供给口和所述取出口投影到如下的虚拟平面时，所述供给口的重心与所述取出口的重心分离，该虚拟平面是与供给流路的内表面的延伸方向正交的平面，该供给流路在所述供给口与所述储存部连接。

Description

杀菌装置
技术领域
本发明涉及对流体照射紫外线来对所述流体进行杀菌处理的杀菌装置。
背景技术
能够使用紫外线对液体等流体进行杀菌处理，这已被人们普遍认知。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沿轴向照射紫外线，来对在流路内流动的流体进行杀菌。
具体而言，专利文献1中记载的流体杀菌装置具有：光源，包括射出紫外线的半导体发光元件；以及壳体，具有杀菌对象的流体在其中沿轴向流动的流路。光源配置于壳体的轴向的一端部。壳体具有随着从一端部靠近另一端部而流路的剖面面积逐渐变大的锥形结构。锥形结构具有与半导体发光元件的配光角配合的倾斜度。另外，在壳体的另一端部配置有对流体的流动进行整流的整流构件。
在专利文献1记载的流体杀菌装置中，由于壳体具备具有与半导体发光元件的配光角配合的倾斜度的锥形结构，从而能够使紫外线到达距光源较远的位置。另外，专利文献1记载的流体杀菌装置构成为，向通过整流构件进行整流后的流体照射紫外线，以对流体均匀地照射紫外线，从而能够提高杀菌效果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-98055号公报
发明内容
发明要解决的问题
对于专利文献1记载的杀菌装置，从对流体均匀地照射紫外线的观点和减少流体的压力损失的观点考虑，还有改进的余地。
因此，本发明的目的在于提供能够对流体均匀地照射紫外线来充分地对流体进行杀菌的杀菌装置。
解决问题的方案
本发明的一实施方式的杀菌装置对流体照射紫外线来对所述流体进行杀菌处理，该杀菌装置具有：大致球状的储存部，用于容纳所述流体；供给口，在所述储存部开口，用于向所述储存部内供给所述流体；取出口，在所述储存部开口，用于取出所述储存部内的所述流体；以及光源，向所述储存部内照射紫外线，所述储存部包括：大致半球状的第一半储存部，在所述供给口处的所述流体的流动方向上位于上游侧；以及大致半球状的第二半储存部，在所述供给口处的所述流体的流动方向上位于下游侧，所述供给口在所述第一半储存部开口，所述取出口在所述第二半储存部开口，在将所述供给口和所述取出口投影到如下的虚拟平面时，所述供给口的重心与所述取出口的重心分离，所述虚拟平面是与供给流路的内表面的延伸方向正交的平面，该供给流路在所述供给口与所述储存部连接。
发明效果
根据本发明，可提供能够对流体均匀地照射紫外线来充分地进行杀菌的杀菌装置。
附图说明
图1是实施方式的杀菌装置的立体图；
图2是实施方式的杀菌装置的剖面立体图；
图3是实施方式的杀菌装置的透视立体图；
图4是表示将供给口、取出口及储存部投影到虚拟平面时的供给口与取出口之间的位置关系的投影图；以及
图5是表示实施方式的杀菌装置的储存部内的流体的流动的图。
附图标记说明
100 杀菌装置
101 第一部件
102 第二部件
103 第三部件
110 储存部
111 第一半储存部
112 第二半储存部
120 供给口
121 供给流路
122 连接部
130 取出口
131 取出流路
132 连接部
140 光源
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式的杀菌装置进行说明。
(杀菌装置的结构)
图1～图3是表示本发明的一实施方式的杀菌装置100的结构的图。图1是杀菌装置100的立体图。图2是杀菌装置100的剖面立体图。图3是杀菌装置100的储存部110的附近的透视立体图。图4是表示将供给口120、取出口130及储存部110投影到虚拟平面(后述)时的、供给口120与取出口130之间的位置关系的投影图。图5是表示实施方式的杀菌装置100的储存部110内的流体的流动的图。
如图1和图2所示，杀菌装置100具有：用于容纳杀菌对象的流体的储存部110；在储存部110开口的供给口120；在储存部110开口的取出口130；以及向储存部110内照射紫外线的光源140。本实施方式的杀菌装置100是对流体照射紫外线来对流体进行杀菌处理的装置。
储存部110是大致球状的空间，用于容纳流体。储存部110包括：在供给口120处的流体的流动方向(图2中的箭头A方向)上位于上游侧的大致半球状的第一半储存部111；以及在供给口120处的流体的流动方向上位于下游侧的大致半球状的第二半储存部112。在本实施方式中，通过将包括第一半储存部111的第一部件101和包括第二半储存部112的第二部件102接合来形成储存部110。在本实施方式中，使用多个螺丝将第一部件101的凸缘与第二部件102的凸缘接合。此外，也可以进一步地将第三部件103接合于第二部件102。使用多个螺丝将第二部件102与第三部件103接合。
储存部110的周围的壁构成为不会由于流动的流体的压力而发生变形或损坏。储存部110的周围的壁例如由金属或树脂构成。另外，从对储存部110内的流体高效地照射紫外线的观点考虑，优选地，储存部110(第一半储存部111和第二半储存部112)的周围的壁(内表面)包括如下的紫外线反射面，该紫外线反射面对于从光源140照射的紫外线的反射率为80％以上。例如，能够通过使用聚四氟乙烯(PTFE)或铝等对紫外线具有较高的反射率的材料构成储存部110的内表面，来将储存部110的内表面用作紫外线反射面。在本实施方式中，第一部件101和第二部件102均是由PTFE构成。
不特别地限定储存部110的内径W1，例如为20mm～60mm左右。通过将储存部110的内径W1设为20mm～60mm左右，从而即使在只使用一个UV-C LED作为光源140的情况下，也能够充分地对储存部110内的流体进行杀菌。
供给口120是在储存部110开口的开口部，用于向储存部110内供给流体。取出口130是在储存部110开口的开口部，用于取出储存部110内的杀菌后的流体。供给口120是在储存部110中的第一半储存部111开口，而取出口130是在储存部110中的第二半储存部112开口。优选地，取出口130在储存部110(第二半储存部112)中配置于，从光源140射出的紫外线不会直接到达的位置。在本实施方式中，供给口120与供给流路121连接，而取出口130与取出流路131连接。另外，在本实施方式中，供给流路121的供给口120附近的部分与取出流路131的取出口130附近的部分是彼此平行的。
在本实施方式中，供给口120与供给流路121连接。换言之，供给流路121的向储存部110的开口部是供给口120。优选地，供给口120(供给流路121)以能够使流体沿储存部110的壁而顺畅地被向储存部110内供给的方式配置。在本实施方式中，在连接部122处，供给流路121的内表面的一部分以与连接部122处的储存部110的内表面的切线一致的方式，与储存部110的内表面平滑地连续而配置。在此，在沿供给口120处的流体的流动方向(图2中的箭头A方向)且包括储存部110的重心的剖面中，连接部122是供给流路121的内表面与储存部110的内表面的切点。
另外，在本实施方式中，取出口130与取出流路131连接。换言之，取出流路131的向储存部110的开口部是取出口130。优选地，取出口130(取出流路131)以能够使流体沿储存部110的壁而顺畅地被从储存部110内取出的方式配置。在本实施方式中，在连接部132处，取出流路131的内表面的一部分以与连接部132处的储存部110的内表面的切线一致的方式，与储存部110的内表面平滑地连续而配置。在此，在沿取出口130处的流体的流动方向(图2中的箭头B方向)且包括储存部110的重心的剖面中，连接部132是取出流路131的内表面与储存部110的内表面的切点。
通过使得在供给流路121的内表面与储存部110的内表面的连接部122处、以及取出流路131的内表面与储存部110的内表面的连接部132处均不存在高低差，从而能够实现沿球状的储存部110的壁面的流体的流动，并且，能够在使流体在储存部110内沿固定方向旋转而滞留后，将流体取出。由此，能够向流体均匀地照射紫外线，因此，能够充分地对流体进行杀菌。
不特别地限定供给口120(供给流路121)的内径W2和取出口130(取出流路131)的内径W3。从保持杀菌性能的同时减少流体的压力损失观点考虑，优选地，供给口120(供给流路121)的内径W2和取出口130(取出流路131)的内径W3相对于储存部110的内径W1在25％～40％的范围内。通过增大供给口120的内径W2和取出口130的内径W3，能够减少杀菌装置100中的流体的压力损失。另一方面，通过减小供给口120的内径W2和取出口130的内径W3，从而从供给口120供给的流体在储存部110内停留的时间变长，能够提高杀菌性能。
如图4所示，供给口120和取出口130配置为，在将供给口120、取出口130及储存部110投影到如下的虚拟平面时，供给口120的重心与取出口130的重心分离，该虚拟平面是与供给流路121的内表面的延伸方向(图2中的箭头A方向)正交的平面，该供给流路121在供给口120与储存部110连接。在这样配置供给口120和取出口130的情况下，如图5所示，从供给口120被向储存部110内供给的流体不会成直线地流向取出口130，而在储存部110内多次回旋后到达取出口130。因此，流体在被照射足够量的紫外线而充分地被杀菌后，到达取出口130。此外，在本实施方式中，在如上述那样进行投影时，窗150(光源140)配置为不与供给口120和取出口130重叠。此外，在本实施方式中，如图4所示，在投影到上述虚拟平面时，供给口120、取出口130、窗150及储存部110都呈圆形。因此，供给口120的重心与供给口120的中心一致，取出口130的重心与取出口130的中心一致，储存部110的重心与储存部110的中心一致。
在本实施方式中，如图3所示，储存部110的重心(图3中位于储存部110的中央的黑点)与将供给口120的重心(图3中位于供给口120的中央的黑点)和取出口130的重心(图3中位于取出口130的中央的黑点)连结的直线分离。另外，储存部110的重心不位于供给口120与取出口130之间。
另外，在本实施方式中，如图4所示，优选地，在将供给口120、取出口130及储存部110投影到上述虚拟平面时，将供给口120的重心(图4中位于供给口120的中央的黑点)和储存部110的重心(图4中位于储存部110的中央的黑点)连结的直线、与将取出口130的重心(图4中位于取出口130的中央的黑点)和储存部110的重心连结的直线所成的角度α在75°～165°的范围内，更优选地，在120°～150°的范围内。通过将角度α设定在上述的范围内，从而能够在保持充分的杀菌性能的同时进一步减少流体的压力损失。在此，两个直线所成的角度是指，两个直线所成的两个角度中较小的一方的角度。
光源140向储存部110内的流体照射紫外线。光源140可以直接向储存部110内的流体照射紫外线，也可以以经由窗或反射镜等其他部件的方式，向储存部110内的流体照射紫外线。在本实施方式中，构成储存部110的壁包括使紫外线透射的窗150，光源140使紫外线从窗150透射而将其向储存部110内照射。对于光源140的种类，只要是能够射出紫外线的即可，不特别地进行限定。光源140的例子包括发光二极管(LED)、水银灯、金属卤化物灯、氙气灯和激光二极管(LD)。在本实施方式中，光源140是发光二极管(LED)。不特别地限定光源140射出的紫外线的波长。对于光源140射出的紫外线的波长，从有效地对储存部110内的流体进行杀菌的观点考虑，优选为200nm以上且350nm以下，更优选为200nm以上且280nm以下。即，优选地，从光源140射出的紫外线为紫外线C波(UVC)。市售的光源140的例子包括作为峰值波长为280nm的紫外线发光二极管的NCSU334A(日亚化学工业株式会社)。另外，峰值波长为280nm的紫外线发光二极管的其他例子包括KLARAN(旭化成株式会社)、ZEU110BEAE(斯坦雷电气株式会社)。
对于光源140的位置，只要能够向储存部110内的流体照射紫外线即可，不特别地进行限定，但若将光源140配置于第二半储存部112，则能够进一步提高杀菌性能。在本实施方式中，光源140配置于靠第二半储存部112的一侧。更具体地，光源140在第三部件103所设置的凹部的内部(构成第二半储存部112的壁的内部)，以光源140的光轴与供给口120和取出口130都不交叉的方式配置。
窗150作为储存部110的壁面的一部分配置，使从光源140射出的紫外线向储存部110的内部透射。对于窗150的材料，只要是能够使紫外线透射且具有所需的强度的材料即可，不特别地进行限定。从提高杀菌性能的观点考虑，窗150的材料优选为使波长为200nm以上且350nm以下的紫外线透射的材料，更优选为使波长为200nm以上且280nm以下的紫外线透射的材料。作为窗150的材料的例子包括石英(SiO2)、蓝宝石(Al2O3)及非晶质的氟系树脂。
另外，对于窗150的形状，只要能够使从光源140射出的紫外线到达储存部110内即可，不特别地进行限定，可以是平板状，也可以是与储存部110的内表面配合的形状。在本实施方式中，窗150是平板状，配置于在第二部件102所设置的凹部的内部。对于窗150的外径W4，只要能够使从光源140射出的紫外线到达储存部110之内即可，不特别地进行限定。例如，优选地，窗150的外径W4的大小相对于储存部110的内径W1的大小为20％～50％。通过增大窗150的外径W4，能够向储存部110内的较宽的范围直接照射紫外线。另一方面，通过减小窗150的外径W4，从而能够增大紫外线反射面在储存部110的内表面所占的比例。
(杀菌装置的使用方法)
接着，对本实施方式的杀菌装置100的使用方法进行说明。
在从光源140射出紫外线的状态下，将杀菌对象的流体(例如水)从供给口120导入至储存部110内，并且，将储存部110内的流体从取出口130取出。此时，可以对靠供给口120(供给流路121)的一侧进行加压来使流体移动，也可以对靠取出口130(取出流路131)的一侧进行减压，来使流体移动。如上所述，在本实施方式的杀菌装置100中，将储存部110的形状设为大致球状，且将供给口120和取出口130以满足规定的条件的方式配置，因此，杀菌对象的流体在储存部110内回旋的同时被照射紫外线，以被充分地杀菌后的状态被从取出口130取出。
(效果)
如以上那样，根据本实施方式的杀菌装置100，由于将储存部110的形状设为大致球状，且将供给口120和取出口130以满足规定的条件的方式配置，因此，能够在保持充分的杀菌性能的同时减少流体的压力损失。
工业实用性
本实施方式的杀菌装置例如在纯净水、农业用水、食品用洗涤用水、各种洗涤用水、浴池的水、泳池的水等的杀菌方面是有用的。

Claims (10)

1.一种杀菌装置，对流体照射紫外线来对所述流体进行杀菌处理，其特征在于，具有：
大致球状的储存部，用于容纳所述流体；
供给口，在所述储存部开口，用于向所述储存部内供给所述流体；
取出口，在所述储存部开口，用于取出所述储存部内的所述流体；以及
光源，向所述储存部内照射紫外线，
所述储存部包括：大致半球状的第一半储存部，在所述供给口处的所述流体的流动方向上位于上游侧；以及大致半球状的第二半储存部，在所述供给口处的所述流体的流动方向上位于下游侧，
所述供给口在所述第一半储存部开口，
所述取出口在所述第二半储存部开口，
在将所述供给口和所述取出口投影到如下的虚拟平面时，所述供给口的重心与所述取出口的重心分离，所述虚拟平面是与供给流路的内表面的延伸方向正交的平面，该供给流路在所述供给口与所述储存部连接。
2.如权利要求1所述的杀菌装置，其中，
在将所述供给口和所述取出口投影到所述虚拟平面时，所述供给口与所述取出口分离。
3.如权利要求1或2所述的杀菌装置，其中，
所述光源配置于靠所述第二半储存部的一侧。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的杀菌装置，其中，
所述储存部的重心与如下直线分离，所述直线是将所述供给口的重心和所述取出口的重心连结的直线。
5.如权利要求4所述的杀菌装置，其中，
所述储存部的重心不位于所述供给口与所述取出口之间。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的杀菌装置，其中，
在将所述供给口、所述取出口及所述储存部投影到所述虚拟平面时，将所述供给口的重心和所述储存部的重心连结的直线，与将所述取出口的重心和所述储存部的重心连结的直线所成的角度在75°～165°的范围内。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的杀菌装置，其中，
所述供给口与供给流路连接，
在沿所述供给口处的所述流体的流动方向且包含所述储存部的重心的剖面中的、所述供给流路的内表面与所述储存部的内表面的连接部处，所述供给流路的内表面的一部分以与所述连接部处的所述储存部的内表面的切线一致的方式，与所述储存部的内表面平滑地连续而配置。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的杀菌装置，其中，
所述取出口配置于从所述光源射出的紫外线不会直接到达的位置。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的杀菌装置，其中，
构成所述储存部的壁包括使紫外线透射的窗，
所述光源使紫外线从所述窗透射而将紫外线向所述储存部内照射。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的杀菌装置，其中，
所述储存部的内表面包括紫外线的反射率为80％以上的紫外线反射面。
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