JP2018064771A - 紫外光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出口などの配管内を適切に殺菌する技術を提供する。【解決手段】紫外光照射装置１０は、第１方向に延びる第１の管１１と接続可能な第１接続部２１と、第１方向と交差する第２方向に延びる第２の管１２と接続可能な第２接続部２２と、第１接続部２１と第２接続部２２の間に位置する本体部２４と、を有する管継手２０と、本体部２４から第１の管２１の内部に向けて紫外光を照射するよう構成される光源３０と、を備える。紫外光照射装置１０は、本体部２４に設けられ、光源３０からの紫外光を透過する窓部材４０を備えてもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、紫外光照射装置に関する。

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、金属管で形成される流路の管内壁に紫外線ＬＥＤを配置した装置が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−２３３６４６号公報

飲料水などの液体を供給する機器では、吐出口を通じて液体が供給される。一般に、吐出口は外部に露出しているため、菌や有機物が外部から侵入することにより吐出口の管内壁にて雑菌が繁殖するおそれがある。雑菌が繁殖した状態で液体を供給してしまうと、雑菌を含む液体が供給されてしまう。

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、吐出口などの配管内を適切に殺菌する技術を提供することにある。

本発明のある態様の紫外光照射装置は、第１方向に延びる第１の管と接続可能な第１接続部と、第１方向と交差する第２方向に延びる第２の管と接続可能な第２接続部と、第１接続部と第２接続部の間に位置する本体部と、を有する管継手と、本体部から第１の管の内部に向けて紫外光を照射するよう構成される光源と、を備える。

この態様によれば、第１の管と第２の管の接続箇所に本態様の紫外光照射装置を用いることで、第１の管の内部に紫外光を照射して殺菌処理を施すことができる。例えば、第１の管が吐出口となる場合、吐出口に向けて紫外光を照射して殺菌処理を施すことができる。また、管継手型の照射装置とすることで、配管を繋ぎかえたり、経年劣化した配管や管継手を交換したりすることが容易となるため、利便性を高めることができる。

本体部に設けられ、光源からの紫外光を透過する窓部材をさらに備えてもよい。

光源は、紫外光を出力する発光素子と、発光素子から出力される紫外光の照射方向を整えるための光学機構と、を有してもよい。

光学機構は、発光素子の周りを囲むように配置される反射部材を含んでもよい。

本体部は、第１接続部から第２接続部に向けて屈曲する接続流路を区画し、光源は、屈曲する接続流路部の内側コーナに向けて紫外光を照射するよう構成されてもよい。

第１接続部は、第１の管の先端部が接続流路の内側コーナと重ならずに第１の管と接続可能となるよう構成され、第２接続部は、第２の管の先端部が接続流路の内側コーナと重ならずに第２の管と接続可能となるよう構成されてもよい。

光源は、第１の管の中心軸から内側コーナに向けてずれた位置に配置されてもよい。

光源は、第１の管の中心軸上に配置されてもよい。

第１接続部に接続される第１の管をさらに備え、第１の管は、フッ素系樹脂材料で構成され、本体部の内部を流れる流体の吐出口を有してもよい。

管継手はＬ字継手であり、光源は第１光源であり、本体部から第２の管の内部に向けて紫外光を照射するよう構成される第２光源をさらに備えてもよい。

管継手は、分岐継手であり、第１方向と交差する第３方向に延びる第３の管と接続される第３接続部をさらに有してもよい。

本発明によれば、吐出口などの配管内を適切に殺菌することができる。

実施の形態に係る紫外光照射装置の構成を概略的に示す断面図である。 変形例１に係る紫外光照射装置の構成を概略的に示す断面図である。 変形例２に係る紫外光照射装置の構成を概略的に示す断面図である。 変形例３に係る紫外光照射装置の構成を概略的に示す断面図である。 変形例４に係る紫外光照射装置の構成を概略的に示す断面図である。 実施の形態に係る紫外光照射システムの構成を概略的に示す断面図である。

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。

図１は、実施の形態に係る紫外光照射装置１０の構成を概略的に示す図である。紫外光照射装置１０は、管継手２０と、光源３０と、窓部材４０とを備える。紫外光照射装置１０は、第１の管１１と第２の管１２の間を接続する管継手型の装置である。紫外光照射装置１０は、接続される第１の管１１の内部に紫外光を照射して第１の管１１の管内壁の殺菌処理を施す。

管継手２０は、第１接続部２１と、第２接続部２２と、本体部２４とを有する。第１接続部２１は、第１方向に延びる第１の管１１と接続される部分であり、第２接続部２２は、第１方向と交差する第２方向に延びる第２の管１２と接続される部分である。本体部２４は、第１接続部２１と第２接続部２２の間に位置し、第１接続部２１から第２接続部２２に向けて屈曲する接続流路５０を区画する部分である。図示する例では、管継手２０が直角に屈曲するＬ字継手となる場合を示しているが、管継手２０の接続方向は直角に限られない。変形例においては、第１方向と第２方向の交差する角度が９０度未満の鋭角であってもよいし、９０度を超える鈍角であってもよい。

管継手２０は、金属材料や樹脂材料で構成される。管継手２０は、光源３０から出力される紫外光に対する耐久性や遮蔽性が高い材料で構成されることが好ましい。このような材料として、例えば、ステンレスやアルミニウムなどの金属材料や、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素系樹脂材料を挙げることができる。なお、管継手２０のうち、光源３０からの紫外光が直接照射される本体部２４の内面２６に紫外光の反射性が高い材料が少なくとも部分的に用いられてもよい。

第１接続部２１は、第１の管１１の第１先端部１１ａを受け、本体部２４の内部の接続流路５０と第１の管１１の内部の第１流路５１とが水密に接続されるようにする。第２接続部２２は、第２の管１２の第２先端部１２ａを受け、接続流路５０と第２の管１２の内部の第２流路５２とが水密に接続されるようにする。第１接続部２１および第２接続部２２は、第１先端部１１ａおよび第２先端部１２ａのそれぞれと接続するための接続構造を有してもよく、例えば、ねじ切り構造、フランジ構造、ワンタッチ接続構造などを有してもよい。

第１接続部２１は、屈曲する接続流路５０の内側コーナ４８に第１先端部１１ａが重ならずに第１の管１１と接続されるよう構成される。同様に、第２接続部２２は、屈曲する接続流路５０の内側コーナ４８に第２先端部１２ａが重ならずに第２の管１２と接続されるよう構成される。内側コーナ４８に接続される管の先端部が重ならないことで、管の先端部と内側コーナ４８の間に液体が滞留し、内側コーナ４８の近傍で雑菌が繁殖しやすい状態となるのを防ぐことができる。

光源３０は、本体部２４に取り付けられ、本体部２４から第１の管１１の内部に向けて紫外光を照射するよう配置される。光源３０は、第１の管１１の中心軸Ｌ１上に位置し、中心軸Ｌ１に沿った第１方向に紫外光を照射する。光源３０は、本体部２４の外側に設けられており、本体部２４に設けられる窓部材４０を介して本体部２４の内部に紫外光を照射する。

光源３０は、発光素子３２と、基板３４と、リフレクタ３６とを有する。発光素子３２は、いわゆるＵＶ−ＬＥＤ（Ultra Violet-Light Emitting Diode）であり、中心波長またはピーク波長が約２００ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲に含まれる深紫外光を出力する。発光素子３２は、殺菌効率の高い波長である２６０ｎｍ〜２７０ｎｍ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。発光素子３２は、基板３４に実装される。基板３４は、放熱性の高い材料で構成されることが好ましく、例えば、ベース材料が銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）などで構成される。

リフレクタ３６は、発光素子３２の周りを囲むように設けられる椀形状の反射部材であり、椀形状の底部に発光素子３２が配置される。リフレクタ３６は、発光素子３２からの紫外光の照射方向を整える光学機構であり、発光素子３２から出力される紫外光の照射方向が第１の管１１の中心軸Ｌ１に沿った方向となるようにする。これにより、発光素子３２から出力される深紫外光を第１の管１１の内部に効率的に入射させ、殺菌効果を高めることができる。リフレクタ３６は、発光素子３２からの紫外光の一部が接続流路５０の内側コーナ４８に向けて照射されるようにする。これにより、本体部２４の内部において流体の流れが滞留して雑菌が繁殖しやすい内側コーナ４８を好適に殺菌できる。なお、変形例においては、反射型の光学素子であるリフレクタ３６の代わりにレンズなどの屈折型の光学素子を用いて発光素子３２の照射方向を整えてもよい。

光源３０の周りにはカバー３８が設けられる。カバー３８は、光源３０を保護するとともに、光源３０からの紫外光が外部に漏れ出すことを防ぐ。カバー３８は、ねじなどの固定部材４６により本体部２４の外面２８に取り付けられている。カバー３８は、管継手２０と同様に金属材料や樹脂材料で構成され、紫外光に対する耐久性や紫外光の遮蔽性が高い材料で構成されることが好ましい。カバー３８の内部には光源３０を点灯させるための電源（不図示）が設けられてもよい。光源３０は、カバー３８の外へと延びる電源ケーブル（不図示）を通じて電力の供給を受けてもよい。

窓部材４０は、接続流路５０と光源３０の間に配置される。窓部材４０は、石英（ＳｉＯ_２）やサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、非晶質のフッ素系樹脂といった紫外光の透過率が高い部材で構成される。本体部２４には第１の管１１の中心軸Ｌ１上に開口４２が設けられており、窓部材４０は、開口４２を塞ぐように本体部２４に取り付けられる。窓部材４０と本体部２４の間にはシール部材４４が設けられる。図示する例において、窓部材４０は、本体部２４とカバー３８の間に挟み込まれて固定されている。本体部２４の内面２６と窓部材４０の間には開口４２の厚みに起因する段差が設けられており、接続流路５０から見て窓部材４０の位置が凹部となるように窓部材４０が設けられる。

以上の構成によれば、第１の管１１と第２の管１２の接続に紫外光照射装置１０を用いることにより、第１の管１１の内部に紫外光を照射し、第１の管１１の管内壁を殺菌することができる。また、管継手２０の内部の接続流路５０を流れる流体に紫外光を照射して流体に対する殺菌処理を施すこともできる。さらに、流体の流れが遅い内側コーナ４８に向けて紫外光を照射することで、管継手２０の内部での雑菌の繁殖を抑えることができる。また、流体が滞留しやすい窓部材４０の凹部（開口４２）にも高強度の紫外光を照射できるため、管継手２０の内部での雑菌の繁殖を抑えることができる。したがって、本実施の形態によれば、接続流路５０および第１流路５１を衛生的に保つことができる。

本実施の形態によれば、紫外光照射装置１０、第１の管１１および第２の管１２を容易に分解することができるため、いずれかの部材が劣化した場合には該当する部分だけを容易に交換してメンテナンスすることができる。また、定期的に分解して清掃することも容易であるため、流路を構成する部品を長期間にわたって衛生的に用いることができる。

本実施の形態では、管継手２０と窓部材４０とが別体として形成される場合を示したが、変形例においては、窓部材４０が管継手２０と一体的に形成されてもよい。

本実施の形態では、管継手２０の外側に光源３０が設けられる場合を示したが、変形例においては、光源３０が管継手２０の内部に設けられてもよいし、光源３０が管継手２０の壁面内に埋め込まれるように設けられてもよい。

（変形例１）
図２は、変形例１に係る紫外光照射装置１０の構成を概略的に示す断面図である。本変形例では、光源３０が第１の管１１の中心軸Ｌ１からずれた位置に配置される点で上述の実施の形態と相違する。光源３０は、第１の管１１の中心軸Ｌ１よりも内側コーナ４８に向けてずれた位置に配置されており、上述の実施の形態よりも第２接続部２２に近い位置に配置されている。同様に、開口４２が設けられる位置も第１の管１１の中心軸Ｌ１からずれている。本変形例によれば、光源３０から内側コーナ４８に向かう紫外光の光量を増やして、内側コーナ４８における殺菌効果をより高めることができる。

（変形例２）
図３は、変形例２に係る紫外光照射装置１１０の構成を概略的に示す断面図である。本変形例に係る紫外光照射装置１１０は、第１の管１１と、管継手２０と、光源３０と、窓部材４０とを備える。つまり、紫外光照射装置１１０は、図１に示す紫外光照射装置１０に加えて第１の管１１を備える。第１の管１１は、流体を外部に供給するための吐出口５４を有する。第１の管１１は、管継手２０と分離可能であってもよいし、管継手２０と一体的に形成されてもよい。

第１の管１１は、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂材料で構成される。第１の管１１をＰＴＦＥで構成することにより、第１の管１１の内壁面１１ｂで紫外光を反射させながら第１の管１１の軸方向に高強度の紫外光が照射されるようにできる。例えば、ＰＴＦＥの管壁の厚みを５ｍｍ以上とすることにより、内壁面１１ｂでの紫外光反射率を高めることができる。一方、ＰＴＦＥの管壁の厚みを５ｍｍ未満とすることにより、ＰＴＦＥの外壁面１１ｃから紫外光の一部が漏れ出るようにしてもよい。例えば、ＰＴＦＥの管壁の厚みを１ｍｍ〜２ｍｍ程度とすることで、第１の管１１の外壁面１１ｃに紫外光が漏れ出るようにし、外壁面１１ｃが紫外光で殺菌されるようにしてもよい。

本変形例によれば、吐出口５４を構成する第１の管１１の内壁面１１ｂおよび外壁面１１ｃの少なくとも一方を好適に殺菌することができる。吐出口５４は外部に露出するため、菌や有機物が外部から侵入することによる雑菌発生の基点となる。吐出口５４で雑菌が繁殖すると、第１の管１１を伝わって流路の奥の方へ広がってしまう。本変形例によれば、雑菌繁殖の基点となる吐出口５４を好適に殺菌できるため、吐出口５４を殺菌するだけでなく、流路の上流に向かう雑菌の広がりも抑えることができる。したがって、本変形例によれば、吐出口５４につながる流路全体を衛生的に保つことができる。

（変形例３）
図４は、変形例３に係る紫外光照射装置２１０の構成を概略的に示す断面図である。紫外光照射装置２１０は、管継手２０と、光源３０（第１光源３０ともいう）と、窓部材４０（第１窓部材４０ともいう）と、第２光源６０と、第２窓部材７０とを備える。本変形例では、第１の管１１の内部に紫外光を照射する第１光源３０に加えて、第２の管１２の内部に紫外光を照射する第２光源６０が設けられる点で上述の実施の形態と相違する。

第２光源６０は、本体部２４に設けられ、本体部２４から第２の管１２の内部に向けて紫外光を照射するよう配置される。第２光源６０は、第２の管１２の中心軸Ｌ２上に配置され、中心軸Ｌ２に沿って第２方向に紫外光を照射する。第２光源６０は、第１光源３０と同様、発光素子６２と、基板６４と、リフレクタ６６とを有する。第２光源６０の周りには第２カバー６８が設けられる。第２カバー６８は、固定部材７６により本体部２４の外面２８に取り付けられている。

第２窓部材７０は、接続流路５０と第２光源６０の間に配置される。第２窓部材７０は、第２の管１２の中心軸Ｌ２上に配置される第２開口７２を塞ぐように取り付けられる。第２窓部材７０は、水密となるように本体部２４との間にシール部材７４が挟み込まれる。

本変形例によれば、第１光源３０から第１の管１１の内部に紫外光を照射するだけでなく、第２光源６０から第２の管１２の内部に紫外光を照射することができる。これにより、紫外光照射装置２１０に接続される配管内の殺菌効果をより高めることができる。

なお、さらなる変形例においては、第２光源６０が第２の管１２の中心軸Ｌ２から内側コーナ４８に向けてずれた位置に配置されてもよい。これにより、屈曲する接続流路５０の内側コーナ４８に第２光源６０から高強度の紫外光が照射されるようにしてもよい。

（変形例４）
図５は、変形例４に係る紫外光照射装置３１０の構成を概略的に示す断面図である。本変形例では、管継手３２０が三つの管１１，１２，１３を接続するよう構成される分岐継手である点で上述の実施の形態と相違する。以下、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。

紫外光照射装置３１０は、管継手３２０と、光源３０と、窓部材４０とを備える。管継手３２０は、第１接続部３２１と、第２接続部３２２と、第３接続部３２３と、本体部３２４とを有する。第１接続部３２１は、第１方向に延びる第１の管１１と接続される部分であり、第２接続部３２２は、第１方向と交差する第２方向に延びる第２の管１２と接続される部分であり、第３接続部３２３は、第１方向と交差する第３方向に延びる第３の管１３と接続される部分である。本体部３２４は、第１接続部３２１、第２接続部３２２および第３接続部３２３の間に位置する。

図示する例では、管継手３２０がＴ字形状を有し、第２の管１２と第３の管１３の中心軸が同軸となるように構成されている。つまり、第２方向と第３方向が平行である。さらなる変形例では、第２方向と第３方向が平行でなくてもよく、例えば、管継手３２０がＹ字形状であってもよい。その他、第１方向がｘ方向、第２方向がｙ方向、第３方向がｚ方向となるような形状を管継手３２０が有してもよい。

本体部３２４は、第１の管１１の内部の第１流路５１、第２の管１２の内部の第２流路５２、および、第３の管１３の内部の第３流路５３を接続する接続流路３５０を区画する。接続流路３５０には、第１接続部３２１から第２接続部３２２に向けて屈曲する流路の内側コーナである第１内側コーナ４８ａと、第１接続部３２１から第３接続部３２３に向けて屈曲する流路の内側コーナである第２内側コーナ４８ｂとが設けられる。

光源３０は、第１の管１１の中心軸Ｌ１上に配置され、第１の管１１の内部に向けて第１方向に紫外光を照射するよう配置される。光源３０は、本体部３２４の内面３２６の少なくとも一部に紫外光を照射し、特に、第１内側コーナ４８ａおよび第２内側コーナ４８ｂに紫外光を照射するよう配置される。窓部材４０は、光源３０と接続流路３５０の間に配置され、第１の管１１の中心軸Ｌ１上に位置する。窓部材４０は、光源３０から第１の管１１の内部に向けて照射される紫外光を透過する。

以上の構成によれば、分岐継手に接続される三つの管のうち、一つの管の内部に向けて紫外光を照射して殺菌処理をすることができる。さらなる変形例では、四以上の管が接続可能となるように管継手３２０が構成されてもよい。また、分岐継手に接続される三以上の管のうちの二以上の管の内部に向けて紫外光が照射可能となるよう複数の光源が設けられてもよい。

図６は、実施の形態に係る紫外光照射システム４００の構成を概略的に示す断面図である。紫外光照射システム４００は、上述の実施の形態または変形例に係る紫外光照射装置１０，１１０，２１０，３１０を複数組み合わせることにより構成される。紫外光照射システム４００は、例えば、図５に示す紫外光照射装置３１０（第１の紫外光照射装置３１０ともいう）と、図１に示す紫外光照射装置１０（第２の紫外光照射装置１０ともいう）と、を備える。

第１の紫外光照射装置３１０には、第１の管１１、第２の管１２および第３の管１３が接続されている。第１の紫外光照射装置３１０において、第１接続部３２１に第１の管１１が接続され、第２接続部３２２に第２の管１２が接続され、第３接続部３２３に第３の管１３が接続されている。第２の紫外光照射装置１０には、第３の管１３および第４の管１４が接続されている。第２の紫外光照射装置１０において、第１接続部２１に第３の管１３が接続され、第２接続部２２に第４の管１４が接続されている。

第１の紫外光照射装置３１０が備える光源３０（第１の光源３０ａともいう）は、第１の管１１の内部に向けて紫外光を照射する。第２の紫外光照射装置１０が備える光源３０（第２の光源３０ｂともいう）は、第３の管１３の内部に向けて紫外光を照射する。第２の光源３０ｂが照射する紫外光は、第３の管１３を通じて第１の紫外光照射装置３１０の本体部３２４の内部に入射し、第２の管１２の内部に向けて照射される。したがって、本実施の形態によれば、一つの紫外光照射装置３１０のみでは照射することのできない配管に対して、別の紫外光照射装置１０からの紫外光が照射されるようにし、殺菌処理がなされる範囲を広げることができる。

以上、本発明を実施例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。

１０…紫外光照射装置、１１…第１の管、１２…第２の管、１３…第３の管、２０…管継手、２１…第１接続部、２２…第２接続部、２４…本体部、３０…光源、３２…発光素子、４０…窓部材、４８…内側コーナ、５０…接続流路、５４…吐出口。

Claims (11)

1. 第１方向に延びる第１の管と接続可能な第１接続部と、前記第１方向と交差する第２方向に延びる第２の管と接続可能な第２接続部と、前記第１接続部と前記第２接続部の間に位置する本体部と、を有する管継手と、
   前記本体部から前記第１の管の内部に向けて紫外光を照射するよう構成される光源と、を備えることを特徴とする紫外光照射装置。
2. 前記本体部に設けられ、前記光源からの紫外光を透過する窓部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の紫外光照射装置。
3. 前記光源は、紫外光を出力する発光素子と、前記発光素子から出力される紫外光の照射方向を整えるための光学機構と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の紫外光照射装置。
4. 前記光学機構は、前記発光素子の周りを囲むように配置される反射部材を含むことを特徴とする請求項３に記載の紫外光照射装置。
5. 前記本体部は、前記第１接続部から前記第２接続部に向けて屈曲する接続流路を区画し、
   前記光源は、屈曲する前記接続流路の内側コーナに向けて紫外光を照射するよう構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の紫外光照射装置。
6. 前記第１接続部は、前記第１の管の先端部が前記接続流路の前記内側コーナと重ならずに前記第１の管と接続可能となるよう構成され、
   前記第２接続部は、前記第２の管の先端部が前記接続流路の前記内側コーナと重ならずに前記第２の管と接続可能となるよう構成されることを特徴とする請求項５に記載の紫外光照射装置。
7. 前記光源は、前記第１の管の中心軸から前記内側コーナに向けてずれた位置に配置されることを特徴とする請求項５または６に記載の紫外光照射装置。
8. 前記光源は、前記第１の管の中心軸上に配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の紫外光照射装置。
9. 前記第１接続部に接続される前記第１の管をさらに備え、前記第１の管は、フッ素系樹脂材料で構成され、前記本体部の内部を流れる流体の吐出口を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の紫外光照射装置。
10. 前記管継手はＬ字継手であり、前記光源は第１光源であり、
    前記本体部から前記第２の管の内部に向けて紫外光を照射するよう構成される第２光源をさらに備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の紫外光照射装置。
11. 前記管継手は、分岐継手であり、前記第１方向と交差する第３方向に延びる第３の管と接続される第３接続部をさらに有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の紫外光照射装置。

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