JP2017104830A - Fluid sterilizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体殺菌装置に関し、特に、紫外光を照射して流体を殺菌する技術に関する。 The present invention relates to a fluid sterilizer, and more particularly to a technique for sterilizing a fluid by irradiating ultraviolet light.
紫外光には殺菌能力があることが知られており、医療や食品加工の現場などでの殺菌処理に紫外光を照射する装置が用いられている。また、水などの流体に紫外光を照射することで、流体を連続的に殺菌する装置も用いられている。このような装置として、例えば、直管状の金属パイプで形成される流路の管端部内壁に紫外線LEDを配置した装置が挙げられる(例えば、特許文献1参照)。 It is known that ultraviolet light has a sterilizing ability, and an apparatus for irradiating ultraviolet light is used for sterilization treatment in medical or food processing sites. In addition, an apparatus for continuously sterilizing a fluid by irradiating a fluid such as water with ultraviolet light is also used. As such a device, for example, a device in which an ultraviolet LED is arranged on the inner wall of a pipe end of a flow path formed of a straight tubular metal pipe can be cited (for example, see Patent Document 1).
流体殺菌装置を長期的に使用する場合、管内壁面が汚れて殺菌能力が低下するおそれがある。定期的に流体殺菌装置を分解して内部を洗浄しなければならないとすると、メンテナンスに手間がかかる。 When the fluid sterilizer is used for a long time, the inner wall surface of the pipe may become dirty and the sterilizing ability may be reduced. If it is necessary to periodically disassemble the fluid sterilizer and clean the inside, it will take time for maintenance.
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、洗浄機能を備えた流体殺菌装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of these problems, and one of exemplary purposes thereof is to provide a fluid sterilization apparatus having a cleaning function.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の流体殺菌装置は、流入口と流出口を有し、流入口から流出口に向けて軸方向に延びる流路を区画する筐体と、流路を流れる流体に向けて紫外光を照射する光源と、流路内で軸方向に移動可能となるように設けられる洗浄ユニットと、を備える。洗浄ユニットは、流路内の流体が洗浄ユニットに作用する力を利用して軸方向に移動し、筐体の内壁面を洗浄する。 In order to solve the above-described problem, a fluid sterilization apparatus according to an aspect of the present invention includes a housing having an inlet and an outlet, and defining a flow path extending in the axial direction from the inlet to the outlet. A light source that irradiates ultraviolet light toward the fluid flowing through the path, and a cleaning unit that is provided so as to be movable in the axial direction within the flow path. The cleaning unit moves in the axial direction using the force that the fluid in the flow path acts on the cleaning unit, and cleans the inner wall surface of the housing.
この態様によると、洗浄ユニットにより管内壁面を自動的に洗浄できるため、流体殺菌装置を分解して内部を洗浄する手間を低減できる。また、流路内の流体が作用する力を利用して洗浄ユニットを駆動させるため、モータなどの駆動装置や外部電源などを必要としない簡易な構造を実現できる。 According to this aspect, since the inner wall surface of the pipe can be automatically cleaned by the cleaning unit, it is possible to reduce the trouble of disassembling the fluid sterilizer and cleaning the inside. Further, since the cleaning unit is driven using the force acting on the fluid in the flow path, a simple structure that does not require a driving device such as a motor or an external power source can be realized.
洗浄ユニットは、内壁面に触れる接触部を有し、接触部により内壁面を摩擦洗浄してもよい。 The cleaning unit may have a contact portion that touches the inner wall surface, and the inner wall surface may be frictionally cleaned by the contact portion.
洗浄ユニットは、流路内の流体からの浮力および流体圧の少なくとも一方を利用して流路内を移動してもよい。 The cleaning unit may move in the flow path using at least one of buoyancy and fluid pressure from the fluid in the flow path.
洗浄ユニットは、流路内が流体で満たされるときに流入口よりも流出口の近くに位置してもよく、流路内が流体で満たされないときに流出口よりも流入口の近くに位置してもよい。 The cleaning unit may be located closer to the outlet than the inlet when the flow path is filled with fluid, and closer to the inlet than the outlet when the flow path is not filled with fluid. May be.
洗浄ユニットは、流路内への流体の流入が開始される場合に流入口から流出口に向けて移動してもよく、流路内への流体の流入が停止される場合に流出口から流入口に向けて移動してもよい。 The cleaning unit may move from the inlet to the outlet when the inflow of fluid into the flow path is started, and flows from the outlet when the inflow of fluid into the flow path is stopped. You may move towards the entrance.
洗浄ユニットは、光源からの紫外光を反射させる反射面を有してもよい。 The cleaning unit may have a reflective surface that reflects ultraviolet light from the light source.
洗浄ユニットは、軸方向に突出して流路内の流体に触れる凹凸面を有してもよい。 The cleaning unit may have an uneven surface that protrudes in the axial direction and touches the fluid in the flow path.
本発明によれば、流体殺菌装置の内部を自動的に洗浄できる。 According to the present invention, the inside of the fluid sterilizer can be automatically cleaned.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same elements are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate.
図1は、実施の形態に係る流体殺菌装置10の構成を概略的に示す図である。流体殺菌装置10は、筐体20と、洗浄ユニット30と、光源40とを備える。光源40は、筐体20の内部に向けて紫外光を照射する。流体殺菌装置10は、筐体20の内部を流れる水などの流体に紫外光を照射して殺菌処理を施すために用いられる。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a
筐体20は、第1端部21と、第2端部22と、流入口23と、流出口24と、側壁25と、第1端壁26と、第2端壁27と、窓部28とを有する。
The
筐体20は、軸方向に延在する円筒状の側壁25と、第1端部21を塞ぐ第1端壁26と、第2端部22を塞ぐ第2端壁27とにより流路12を区画する。筐体20は、第1端部21が鉛直下側、第2端部22が鉛直上側となる向きで設置される。流入口23は、第1端部21の近傍に設けられ、流路12が延びる軸方向と直交する径方向に流体を流入させる。流路12は、流入口23から流出口24に向けて軸方向に延びる。流出口24は、第2端部22の近傍に設けられ、流路12の軸方向と直交する径方向に流体を流出させる。
The
第1端壁26には、光源40からの紫外光を透過させるための窓部28が設けられる。窓部28は、石英(SiO2)やサファイア(Al2O3)、非晶質のフッ素系樹脂などの紫外光の透過率が高い部材で構成される。第2端部22と流出口24の間には、洗浄ユニット30が収容される収容室14が設けられる。収容室14は、洗浄ユニット30の大きさに対応する容積を有し、流出口24から流出する流体の流れを洗浄ユニット30が阻害しないような位置に洗浄ユニット30を収容する。
The
洗浄ユニット30は、筐体20の内部に設けられ、流路12を軸方向に移動して筐体20の内壁面20aを洗浄する。洗浄ユニット30は、本体部32と、ブラシ34と、反射板36とを有する。本体部32は、円筒状または円柱状の部材であり、筐体20の内径よりも少しだけ小さい外直径を有する。ブラシ34は、本体部32の外周面に設けられており、筐体20の内壁面20aと接触する。ブラシ34は、内壁面20aに触れる接触部であり、内壁面20aに接触しながら軸方向に移動することで内壁面20aを摩擦洗浄する。
The
反射板36は、筐体20の内径に対応する直径を有する円板状の部材であり、第1端壁26と対向する位置に設けられる。反射板36は、光源40と対向する反射面を有し、光源40からの紫外光を反射させ、流路12を流れる流体に照射される紫外光の強度を高める。反射板36は、光源40からブラシ34に向かう紫外光を遮蔽して、紫外光によるブラシ34の劣化を防ぐ。
The
筐体20および洗浄ユニット30は、金属材料や樹脂材料で構成される。なお、筐体20の内壁面20aおよび反射板36は、紫外光の反射率が高い材料で構成されることが望ましく、例えば、鏡面研磨されたアルミニウム(Al)や、全フッ素化樹脂であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で構成される。これらの材料で内壁面20aや反射板36を構成することで、光源40が発する紫外光を内壁面20aや反射板36で反射させて紫外光を効率的に流体に作用させることができる。なお、PTFEは、化学的に安定した材料であり、紫外光の反射率が高い材料であるため、紫外光が当たる側壁25や反射板36の材料として好適である。
The
洗浄ユニット30は、流路12を流れる流体からの浮力または流体圧力の少なくとも一方による鉛直上方向の力を受けて、流入口23の近傍、より具体的には、収容室14の内部に位置する。したがって、洗浄ユニット30は、流体の浮力によって浮上できるように流体よりも比重が軽くなるように構成されることが望ましく、例えば、水(比重1g/cm3)よりも比重が小さくなるように構成される。特に、本体部32は、水よりも比重の軽いポリプロピレンやポリエチレンなどの樹脂材料で構成されてもよい。なお、洗浄ユニット30は、流体の比重よりもわずかに大きい比重を有してもよく、この場合、浮力と流体圧の双方の力を利用して浮上するように構成されてもよい。
The
光源40は、発光素子42と、基板44とを有する。発光素子42は、紫外光を発するLED(Light Emitting Diode)であり、その中心波長またはピーク波長が約200nm〜350nmの範囲に含まれる。発光素子42は、殺菌効率の高い波長である260nm〜290nm付近の紫外光を発することが好ましい。このような紫外光LEDとして、例えば、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)を用いたものが知られている。
The
発光素子42は、所定の指向角または配光角を有するLEDであり、例えば、配光角(全角値)が120度以上となる広配光角のLEDである。このような発光素子42として、出力強度の高い表面実装(SMD;surface mount device)型のLEDが挙げられる。発光素子42は、筐体20の中心軸上に配置され、窓部28と対向するように基板44に取り付けられる。基板44は、熱伝導性の高い部材で構成され、例えば、銅(Cu)やアルミニウム(Al)などがベース材料として用いられる。発光素子42が発する熱は、基板44を通じて放熱される。
The
つづいて、以上の構成による洗浄ユニット30の動作について説明する。図2は、流路12内に流体がないときの流体殺菌装置10の構成を概略的に示す断面図である。洗浄ユニット30は、流路12に流体が満たされていないときに第1端部21の近傍に位置する。洗浄ユニット30は、流路12への流体の流入が停止される場合、自身に作用する重力により第1端部21に向けて鉛直下方向に落下する。洗浄ユニット30は、図1に示す流出口24の近傍の位置から図2に示す流入口23の近傍の位置に移動する過程において、ブラシ34が内壁面20aに触れながら軸方向に移動することで内壁面20aを洗浄する。
Next, the operation of the
図3は、流路12内への流体の流入が開始される場合の流体殺菌装置10の構成を概略的に示す断面図である。洗浄ユニット30は、流路12への流体の流入が開始される場合、流入口23から流入する流体からの浮力または流体圧により鉛直上方向の力を受けて、流入口23から流出口24へ向けて軸方向(A方向)に移動する。洗浄ユニット30は、流入口23から流出口24へ向けて軸方向に移動する過程において、ブラシ34が内壁面20aに触れながら軸方向に移動することで内壁面20aを洗浄する。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
本実施の形態によれば、流体殺菌装置10に流体を流入させる場合および流入を停止させる場合に、洗浄ユニット30が流路12の内部を軸方向に移動するため、筐体20の内壁面20aを自動的に洗浄することができる。したがって、内壁面20aを洗浄するために流体殺菌装置10を分解清掃する手間を低減させることができる。
According to the present embodiment, when the fluid is introduced into the
本実施の形態によれば、流路12内の流体に起因する力を利用して洗浄ユニット30を移動させるため、モータなどの駆動装置を設ける必要がなく、比較的簡易な構造で洗浄機能を実現できる。また、筐体20の内壁面20aに汚れが付着しない状態を維持することで、汚れにより内壁面20aの紫外光反射率が下がり、紫外光の照射効率が低下する影響を抑えることができる。
According to the present embodiment, since the
(変形例1)
図4は、変形例1に係る流体殺菌装置110の構成を概略的に示す断面図である。図5は、図4の洗浄ユニット130を概略的に示す外観斜視図である。本変形例は、洗浄ユニット130が軸方向に突出する凹凸面で構成される反射面136を有する点で上述の実施の形態と相違する。以下、流体殺菌装置110について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。
(Modification 1)
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of the
流体殺菌装置110は、筐体20と、洗浄ユニット130と、光源40とを備える。洗浄ユニット130は、本体部132を有する。本体部132は、円筒状もしくは円柱状に構成されるが、光源40と対向する反射面136が凹凸面で構成される。反射面136は、例えば、凹凸面を有する樹脂材料の表面にアルミニウムを蒸着することにより形成できる。本体部132の外周面134には、内壁面20aを洗浄するためのブラシ(不図示)が設けられる。
The
反射面136は、軸方向に突出する凹凸面により反射面136の近傍での流れが乱流となるようにする。反射面136は、流路12の内部に流体が満たされる場合に流出口24の近傍の流れを乱流化させ、紫外光による殺菌効率を高める。本変形例によれば、凹凸構造の反射面136を設けることで、紫外光による殺菌能力をより高めることができる。
The
(変形例2)
図6は、変形例2に係る流体殺菌装置210の構成を概略的に示す断面図である。流体殺菌装置210は、洗浄ユニット230が弾性部材250を介して筐体20に取り付けられており、リップシール234およびウエアリング235を介して内壁面20aと接触する点で上述の実施の形態と相違する。以下、流体殺菌装置210について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。
(Modification 2)
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
流体殺菌装置210は、筐体20と、洗浄ユニット230と、光源40と、弾性部材250とを備える。洗浄ユニット230は、本体部232と、リップシール234と、ウエアリング235とを有する。本体部232は、円筒状の部材であり、光源40と対向する反射面236を有する。本体部232の外周には、リップシール234とウエアリング235が設けられる。リップシール234は、内壁面20aに触れる接触部であり、内壁面20aに接触しながら軸方向に移動することで内壁面20aを摩擦洗浄する。
The
弾性部材250は、筐体20の第2端壁27と洗浄ユニット230の間に設けられる。弾性部材250は、図示されるような弦巻バネで構成され、洗浄ユニット230に対して鉛直下方に弾性力を加える。弾性部材250は、流路12の内部に流体が満たされていない場合に、洗浄ユニット230に弾性力を加えることで洗浄ユニット230が流入口23の近傍に位置するようにする。弾性部材250は、洗浄ユニット230に作用する流体からの力よりも小さい弾性力を有する。これにより、流路12の内部に流体が満たされている場合に、洗浄ユニット230に作用する流体の力により弾性部材250が縮んで洗浄ユニット230が流出口24の近傍に位置するようにする。
The
本変形例においても、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、本変形例によれば、筐体20の軸方向の向きが水平方向となるように流体殺菌装置210が設置される場合であっても、洗浄ユニット230が往復移動して内壁面20aを洗浄するようにできる。つまり、洗浄ユニット230が重力によって流入口23の近傍に移動しないような向きで配置される場合であっても、弾性部材250の弾性力を利用して洗浄ユニット230を流入口23の近傍に移動させることができる。また、リップシール234によるシール構造により、洗浄ユニット230に作用する流体圧を利用して洗浄ユニット230を流出口24の近傍に移動させることができる。
Also in this modification, the same effect as the above-mentioned embodiment can be produced. Further, according to this modification, even when the
(変形例3)
図7は、変形例3に係る流体殺菌装置310の構成を概略的に示す断面図である。流体殺菌装置310は、光源340が筐体320の側方に設けられ、流路12を流れる流体に向けて径方向に紫外光を照射するよう構成される点で上述の実施の形態と相違する。以下、流体殺菌装置310について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。
(Modification 3)
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a
流体殺菌装置310は、筐体320と、洗浄ユニット30と、光源340とを備える。筐体320は、第1端部321と、第2端部322と、流入口323と、流出口324と、側壁325と、第1端壁326と、第2端壁327と、窓部328とを有する。
The
筐体320は、流入口323から流出口324に向けて軸方向の延びる流路12を区画する。流入口323は、第1端部321の近傍に設けられ、流出口324は、第2端部322の近傍に設けられる。流路12は、軸方向に延在する円筒状の側壁325と、第1端部321を塞ぐ第1端壁326と、第2端部322を塞ぐ第2端壁327により囲われる。側壁325の一部には、光源340から紫外光を透過させるための窓部328が設けられる。
The
光源340は、複数の発光素子342と基板344を有する。複数の発光素子342は、軸方向に配列されて共通の基板344に取り付けられる。光源340は、流路12の径方向に紫外光を照射する。光源340からの紫外光は、筐体320の内壁面320aで反射されながら流路12の内部を伝搬し、流路12を流れる流体を殺菌する。
The
本変形例においても、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、本変形例によれば、洗浄ユニット30が軸方向に移動して内壁面20aを洗浄することにより、窓部328に汚れが付着しないようにできる。これにより、窓部328の透過率が低減して紫外光による殺菌能力が低下する影響を抑えることができる。
Also in this modification, the same effect as the above-mentioned embodiment can be produced. Further, according to the present modification, the
以上、本発明を実施の形態にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. It is understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes are possible, and various modifications are possible, and such modifications are within the scope of the present invention. It is a place.
10…流体殺菌装置、12…流路、20…筐体、20a…内壁面、23…流入口、24…流出口、30…洗浄ユニット、40…光源、110…流体殺菌装置、130…洗浄ユニット、136…反射面、210…流体殺菌装置、230…洗浄ユニット、236…反射面、310…流体殺菌装置、320…筐体、320a…内壁面、323…流入口、324…流出口、340…光源。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記流路を流れる流体に向けて紫外光を照射する光源と、
前記流路内で前記軸方向に移動可能に設けられる洗浄ユニットと、を備え、
前記洗浄ユニットは、前記流路内の流体が前記洗浄ユニットに作用する力を利用して前記軸方向に移動し、前記筐体の内壁面を洗浄することを特徴とする流体殺菌装置。 A housing having an inlet and an outlet, and defining a flow path extending in the axial direction from the inlet toward the outlet;
A light source that emits ultraviolet light toward the fluid flowing through the flow path;
A cleaning unit provided movably in the axial direction in the flow path,
The fluid sterilizer is characterized in that the cleaning unit cleans the inner wall surface of the casing by moving in the axial direction using a force acting on the cleaning unit by the fluid in the flow path.
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- 2015-12-11 JP JP2015242208A patent/JP2017104830A/en active Pending
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