JP2018140001A - 流体殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の温度上昇を抑えると共に、流路部材を流れる流体への紫外線の照射効率を高める。【解決手段】実施形態の流体殺菌装置は、流体を第１の方向へ流すための第１の流路と、第１の流路に連通して流体を第１の方向から戻る第２の方向へ流すための第２の流路と、を有する流路部材と、第１の流路及び第２の流路の流路断面であって第１の方向及び第２の方向に交差する流路断面に対向して配置され、第１の流路内及び第２の流路内へ紫外線を照射する光源と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、流体殺菌装置に関する。

光源の発光素子が発する紫外線を、例えば、水、気体等の流体が流れる流路部材の流路内へ照射することで、流体を殺菌する流体殺菌装置が知られている。この種の流体殺菌装置では、光源として、紫外線を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）が実装された基板を有するものがある。

特開２０１４−２３３６４６号公報

ところで、流路を流れる流体に対してＬＥＤが発する紫外線を照射して流体を殺菌する場合、より一層高い殺菌効果を得るために、ＬＥＤの出力を高め、流体への紫外線の照射効率を高めることが望ましい。しかし、ＬＥＤへの供給電力を上げたり、ＬＥＤの実装数を増やしたりするだけでは、発熱による温度制限があるＬＥＤは、発光に伴う発熱により発光効率が低下するので、紫外線の照射効率を高めることが困難である。

そこで、本発明は、光源の温度上昇を抑えると共に、流路部材を流れる流体への紫外線の照射効率を高めることができる流体殺菌装置を提供することを目的とする。

実施形態に係る流体殺菌装置は、流体を第１の方向へ流すための第１の流路と、前記第１の流路に連通して前記流体を前記第１の方向から戻る第２の方向へ流すための第２の流路と、を有する流路部材と、前記第１の流路及び前記第２の流路の流路断面であって前記第１の方向及び前記第２の方向に交差する前記流路断面に対向して配置され、前記第１の流路内及び前記第２の流路内へ紫外線を照射する光源と、を備える。

本発明によれば、光源の温度上昇を抑えると共に、流路部材を流れる流体への紫外線の照射効率を高めることができる。

第１の実施形態に係る流体殺菌装置全体を示す模式図である。 第１の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を示す断面図である。 第１の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を図２と別の断面で示す断面図である。 第１の実施形態に係る流体殺菌装置の要部において流路部材を流体が流れる方向を示す断面図である。 第１の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を、流路部材を流体が流れる方向に直交するＩ−Ｉ断面をＡ方向から見た断面図である。 第１の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を、流路部材を流体が流れる方向に直交するＩＩ−ＩＩ断面をＢ方向から見た断面図である。 第１の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を、流路部材を流体が流れる方向に直交するＩＩ−ＩＩ断面をＣ方向から見た断面図である。 第１の実施形態に係る流体殺菌装置の変形例の要部を示す断面図である。 第２の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を示す断面図である。 第３の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を示す断面図である。

以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置は、流路部材と、光源と、を備える。流路部材は、流体を第１の方向へ流すための第１の流路を有する。流路部材は、流体を第１の方向から戻る第２の方向へ流すための第２の流路を有する。第２の流路は、第１の流路に連通している。光源は、第１の流路の流路断面に対向して配置されている。第１の流路の流路断面は、第１の方向に交差する。光源は、第２の流路の流路断面に対向して配置されている。第２の流路の流路断面は、第２の方向に交差する。光源は、第１の流路内及び第２の流路内へ紫外線を照射する。

また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置の流路部材は、折り返し部を有する。折り返し部では、第１の方向から第２の方向へ流体が折り返して流れる。

また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置の折り返し部は、流路部材における光源側の端部に、光源に対向して設けられている。

また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置は、接続部材を更に備える。接続部材は、流路部材の端部に接続されると共に光源が設けられている。接続部材は、第１の流路に連通する第３の流路と、前記第２の流路に連通する第４の流路と、を有する。第３の流路と第４の流路の少なくとも一方の流路は、光源の周囲に形成される。

また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置の流路部材は、第１の流路管と、第２の流路管と、を有する。第１の流路管は、第１の流路を有する。第２の流路管は、第２の流路を有する。第１の流路管と第２の流路管は、流路断面において同心円状に配置されている。

また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置の第１の流路管の内部には、紫外線透過性を有する第２の流路管が設けられている。第１の流路管には、反射面が設けられている。反射面は、光源が発した紫外線を第１の流路内及び第２の流路内へ反射する。

以下、実施形態に係る流体殺菌装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は、一例を示すものであって、発明を限定するものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置全体を示す模式図である。図２は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を示す断面図である。図３は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を図２と別の断面で示す断面図である。図４は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置の要部において流路部材を流体が流れる方向を示す断面図である。

（流体殺菌装置の構成）
図１に示すように、第１の実施形態の流体殺菌装置１は、紫外線（紫外光）を照射する流体が流れる流路部材１３が、流体を供給する給水タンク６に連結されると共に、紫外線が照射された流体を回収する回収タンク７に連結されている。図１及び図２に示すように、流体殺菌装置１は、流路部材１３の上流側が、上流側流路部材８を介して給水タンク６に連結されている。上流側流路部材８には、給水タンク６から流体殺菌装置１へ流体を送るポンプ１１が設けられている。また、流体殺菌装置１は、流路部材１３の上流側と同様に、流路部材１３の下流側が、下流側流路部材９を介して回収タンク７に連結されている。下流側流路部材９には、流体殺菌装置１から回収タンク７へ送る流体の流量を調整する流量調整機構１２が設けられている。

流体殺菌装置１は、例えば、飲料水供給装置において、給水タンク６内の水を殺菌処理するために用いられる。本実施形態では、流体として、例えば、上水等の液体に適用されるが、気体に適用されてもよい。

図２に示すように、流体殺菌装置１は、流体を流すための流路部材１３と、流路部材１３の内部へ紫外線を照射する光源部１５と、を備える。また、流体殺菌装置１は、流路部材１３の一端に接続された第１の接続部材１７と、流路部材１３の他端に接続された第２の接続部材１８と、を備える。

流路部材１３は、第１の流路管２１と、第２の流路管２２と、を有する。第１の流路管２１は、流体を第１の方向から戻るＡ方向へ流すための第１の流路２１ａを有する。第２の流路管２２は、流体をＡ方向と逆向きの第２の方向であるＢ方向へ流すための第２の流路２２ａを有する。第２の流路管２２は、第１の流路管２１の内部に、第１の流路管２１の管軸と第２の流路管２２の管軸とを互いに一致させて配置されており、流体が流れるＡ方向及びＢ方向に直交する流路断面において同心円状に配置されている。

なお、本実施形態では、Ａ方向から戻るＢ方向が、Ａ方向と逆向きへ流れるが、Ａ方向とＢ方向とが互いに平行な逆方向に限定するものではなく、流路部材１３において概ね逆向きへ流れることを指しており、Ａ方向とＢ方向とが所定の傾斜角で交差する構成も含めて指す。また、流体がＡ方向へ流れる第１の流路２１ａの外周側を、第２の流路２２ａが螺旋状にＢ方向へ流れることにより、Ａ方向から戻るように流れてもよい。

流路部材１３の一端側には、第１の流路管２１の第１の流路２１ａ内を流体が流れるＡ方向から、第２の流路管２２の第２の流路２２ａ内を流体が流れるＢ方向へ流体が折り返して流れる折り返し部２０が設けられている。すなわち、折り返し部２０において、第２の流路管２２の第２の流路２２ａの一端は、第１の流路管２１の第１の流路２１ａの一端に連通している。図２〜図４では、便宜上、第２の流路管２２の一端と第２の接続部材１８と間に間隙をあけた折り返し部２０が設けられて、第２の流路管２２の他端が第１の接続部材１７に片持ち支持されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、第２の流路管２２の一端が第２の接続部材１８に支持されて、第２の流路管２２の一端側に、第１の流路管２１の第１の流路２１ａと連通する複数の連通口（図示せず）が形成されることで、複数の連通口によって折り返し部２０が設けられてもよい。この構成によれば、第２の流路管２２の両端が第１の接続部材１７と第２の接続部材１８に支持されるので、第２の流路管２２の支持状態の安定性が高められる。

また、折り返し部２０は、流路部材１３内に設けられる構成に限定されず、例えば、第２の接続部材１８の内部に形成されたり、折り返し部を有する他の流路部材が第２の接続部材１８の外側に設けられたりしてもよい。

流路部材１３の第１の流路管２１及び第２の流路管２２は、紫外線反射率が高く、紫外線による劣化が抑えられた材料で形成されることが好ましい。本実施形態では、第１の流路管２１及び第２の流路管２２としては、透明な石英管が用いられており、紫外線透過性を有する。第１の流路管２１の外周面全体に紫外線反射率が高い反射膜１３ａが形成されている。反射膜１３ａは、光源部１５から出射された紫外線を、流路部材１３の第１の流路２１ａ内及び第２の流路２２ａ内へ反射させる反射面の一例であり、例えばシリカ膜が用いられている。

なお、第１の流路管２１に形成される反射膜１３ａは、シリカ膜に限らず、アルミニウム蒸着膜であってもよい。また、流路部材１３は、透明な石英管に限らず、高反射率のポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene：ＰＴＥＦ、テトラフルオロエチレンの重合体）等のフッ素樹脂であってもよい。また、反射膜１３ａは、第１の流路管２１の外周面に形成される代わりに、第１の流路管２１の内周面に形成されてもよい。

光源部１５は、第１の接続部材１７の内部に設けられており、第１の流路管２１の第１の流路２１ａ内及び第２の流路管２２の第２の流路２２ａ内へ紫外線を照射する光源１６を有する。光源部１５は、光源１６と、光源１６を保護する紫外線透過部材１９と、を有する。光源１６は、流路部材１３の一端側において、第１の流路２１ａ及び第２の流路２２ａを流体が流れる方向に直交する流路断面（以下、流路断面と称する。）に対向して配置されている。

光源１６は、紫外線を発する発光素子であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）２４（以下、ＬＥＤ２４と称する。）が基板２５上に実装された光モジュールである。基板２５は、金属材料を母材として形成されている。基板２５上には、図示しないが、絶縁層を介して所望の導電パターン（配線パターン）が形成されており、導電パターン上にＬＥＤ２４が設けられている。なお、基板２５の母材は、金属材料に限らず、例えばアルミナ等のセラミックスが用いられてもよい。また、光源１６が有する発光素子は、ＬＥＤ２４に限らず、ＬＤ（Laser diode）等の他の半導体素子が用いられてもよい。

光源１６は、図示しない電源から電力が供給され、ＬＥＤ２４を発光させる。光源１６は、ＬＥＤ２４の発光面が、第１の流路２１ａの流路断面及び第２の流路２２ａの流路断面に対向しており、例えば、光源１６の基板２５の主面が、第１の流路２１ａ及び第２の流路２２ａの流れ方向に対して略垂直となるように配置されている。ここで、「ＬＥＤ２４の発光面」とは、単にＬＥＤ２４の発光領域のみを示しているのではなく、ＬＥＤ２４が配置された基板２５の主面全体を指している。また、「ＬＥＤ２４の発光面が、第１の流路２１ａの流路断面及び第２の流路２２ａの流路断面に対向する」向きは、互いに平行に対向する向きのみに限定されるものではない。例えば、ＬＥＤ２４の発光面と、第１の流路２１ａ及び第２の流路２２ａの流路断面とがなす角度（鋭角）は±１０°程度まで許容される。

また、ＬＥＤ２４としては、殺菌作用が比較的高い波長２７５ｎｍ近辺にピーク波長を有するものが好ましいが、殺菌作用を奏する波長帯域であればよく、紫外線の波長を限定するものではない。

紫外線透過部材１９は、紫外線透過性を有する材料によって平板状に形成されており、光源１６、すなわち、基板２５の主面に対して略平行に配置されている。紫外線透過部材１９は、光源１６が発した紫外線を透過し、第１の流路２１ａ内及び第２の流路２２ａ内をそれぞれ流れる流体と、第１の接続部材１７が有する後述の流路１７ａ−１、１７ｂ−１、１７ｂ−２を流れる流体とに対して紫外線を照射する。

光源１６から出射された紫外線は、紫外線透過部材１９を透過し、第１の流路２１ａ内及び第２の流路２２ａ内をそれぞれ流れる流体に対して、光源１６から直射光として照射される。また、光源１６から出射された紫外線は、図２に示す矢印のように、第１の流路２１ａ内及び第２の流路２２ａ内において反射膜１３ａで反射されることで、第１の流路２１ａ内及び第２の流路２２ａ内を流れる水に対して反射膜１３ａからの反射光として間接的に照射される。

第１の接続部材１７には、Ｏリング（図示せず）を介して、第１の流路管２１の端部及び第２の流路管２２の端部がそれぞれ支持されている。第２の接続部材１８には、Ｏリングを介して第１の流路管２１の端部が支持されている。

第１の接続部材１７の内部には、図３に示すように、第１の流路２１ａの一端に連通する第３の流路としての流路１７ｃ−３、１７ｂ−３、１７ａ−３、１７ａ−２が、上流側流路部材８から第１の流路２１ａへ向かって順に形成されている。また、第１の接続部材１７の内部には、光源１６が設けられており、図２に示すように、第２の流路２２ａの一端に連通する第４の流路としての流路１７ａ−１、１７ｂ−１、１７ｂ−２、１７ｃ−１、１７ｃ−２が、光源１６の周囲に沿って形成されている。

第１の接続部材１７は、上流側フランジ１７ａと、中間フランジ１７ｂと、下流側フランジ１７ｃとの３つが、図示しない締結部材を介して一体に締結して構成されている。上流側フランジ１７ａは、流路部材１３側に配置されており、下流側フランジ１７ｃは、光源部１５を挟んで流路部材１３とは反対側に配置されている。中間フランジ１７ｂは、上流側フランジ１７ａと下流側フランジ１７ｃとの間に挟んで配置されている。

上流側フランジ１７ａには、第１の流路管２１の端部と第２の流路管２２の端部がそれぞれ支持されている。上流側フランジ１７ａ、中間フランジ１７ｂ及び下流側フランジ１７ｃは、所定以上の熱伝導率を有する材料、例えば、腐食性に優れるステンレス鋼によって円筒状に形成されている。なお、上流側フランジ１７ａ、中間フランジ１７ｂ及び下流側フランジ１７ｃは、ステンレス鋼に限らず、熱伝導率が高いアルミニウムの複合素材によって形成されてもよく、セラミックスやフィラーが混合された高熱伝導性樹脂材等によって形成されてもよい。

第１の接続部材１７の上流側フランジ１７ａは、第３の流路として、複数の流路１７ａ−２と、流路１７ａ−３と、を有する。また、上流側フランジ１７ａは、第４の流路として、流路１７ａ−１を有する。流路１７ａ−１は、上流側フランジ１７ａの中心付近に位置しており、第２の流路管２２の第２の流路２２ａの一端と連通されている。

中間フランジ１７ｂは、第４の流路として、流路１７ｂ−１と、流路１７ｂ−２と、を有する。流路１７ｂ−１は、中間フランジ１７ｂの中心付近に位置しており、上流側フランジ１７ａの流路１７ａ−１に連通されている。図２及び図４に示すように、中間フランジ１７ｂの流路１７ｂ−２は、流路１７ｂ−１と連通されており、中間フランジ１７ｂの中心から外周側へ延びている。したがって、中間フランジ１７ｂの流路１７ｂ−１及び流路１７ｂ−２は、上流側フランジ１７ａの流路１７ａ−１を介して、第２の流路管２２の第２の流路２２ａと連通されている。

下流側フランジ１７ｃは、第４の流路として、流路１７ｃ−１と、流路１７ｃ−２と、流路１７ｃ−１及び流路１７ｃ−２で囲まれる領域に位置する凹状の光源収容部１７ｃ−４と、を有する。また、下流側フランジ１７ｃは、第３の流路として、流路１７ｃ−３を有しており、中間フランジ１７ｂの流路１７ｂ−３と連通されている。光源収容部１７ｃ−４には、光源部１５が収納されており、例えば、光源収容部１７ｃ−４の開口部が、後述する光源部１５が有する平板状の紫外線透過部材１９によって覆われている。下流側フランジ１７ｃは、光源収容部１７ｃ−４の開口部が紫外線透過部材１９によって覆われた状態で中間フランジ１７ｂと連結されており、流路１７ｃ−１と、流路１７ｂ−２とを接続する。

また、下流側フランジ１７ｃは、上流側流路部材８及び下流側流路部材９と連結されている。このように第１の接続部材１７は、例えば、第２の流路管２２の第２の流路２２ａから流入した流体を、紫外線透過部材１９の中心付近の流路、１７ａ−１、１７ｂ−１、光源収容部１７ｃ−４の外周側へ向かう流路１７ｂ−２、光源収容部１７ｃ−４の外周付近を通過する流路１７ｃ−１、光源１６の発光面の反対面側で光源収容部１７ｃ−４の外周側から中心付近へ延びる流路１７ｃ−２を経由させて、下流側流路部材９へ流出させる。

（流体殺菌装置の要部における流体の流れ）
図３に示すように、上流側流路部材８の流路から、第１の接続部材１７内の流路１７ｃ−３、流路１７ｂ−３、流路１７ａ−３、流路１７ａ−２の順に通り、第１の流路管２１の第１の流路２１ａへ流入する。第１の流路管２１の第１の流路２１ａへ流入した流体は、図３及び図４中の矢印のように、第１の流路２１ａ内をＡ方向へ流れ、折り返し部２０を通って、第２の流路管２２の第２の流路２２ａ内へ流入する。第２の流路２２ａ内へ流入した流体は、第２の流路２２ａ内をＢ方向へ流れ、再度、第１の接続部材１７内へ流入する。第１の接続部材１７内へ流入した流体は、流路１７ｂ−１、流路１７ｂ−２、流路１７ｃ−１、流路１７ｃ−２を経由し、下流側流路部材９の流路へ流出される。

このように、流路部材１３の第１の流路２１ａ内及び第２の流路２２ａ内を流れる流体は、光源１６が発した紫外線が照射されることにより殺菌される。また、第１の接続部材１７内へ流入した流体は、流路１７ａ−１、流路１７ｂ−２、流路１７ｂ−２に沿って流れる際に光源１６近傍を通過することで、紫外線が効率的に照射されて殺菌される。すなわち、流体殺菌装置１では、光源１６が発した紫外線が、流路部材１３を流れる流体に対して、第１の流路２１ａ内で照射されると共に第２の流路２２ａ内で照射されるので、光源部１５のみを用いた構成であっても流路部材１３を流れる流体に対する紫外線の照射時間を長く確保することが可能になる。このため、流体の殺菌効果が高められると共に、流体殺菌装置１がコンパクトに構成される。

また、第１の接続部材１７へ流入した流体は、流路１７ｂ−１、流路１７ｂ−２、流路１７ｃ−１、流路１７ｃ−２の経路を通過する際に、光源収容部１７ｃ−４に収容された光源１６が発する熱を奪いながら、下流側流路部材９へ流出される。すなわち、流路部材１３において光源１６が発した紫外線が照射されることにより殺菌される流体は、第１の流路２１ａから第２の流路２２ａへ流れ、第２の流路２２ａを通って光源１６の発光面側に向かって第１の接続部材１７内へ流入する。第１の接続部材１７内で流体は、流路１７ａ−１、流路１７ｂ−１、流路１７ｂ−２、流路１７ｃ−１、流路１７ｃ−２の複数の経路を通過して、発光面の反対面側へ流出する。第１の接続部材１７内の流路１７ｂ−２、流路１７ｃ−１、流路１７ｃ−２の複数の経路は、光源１６の周囲に沿って延びており、光源１６の発光面側から反対面側に流体が通り抜ける。

これにより、光源１６は、他の冷却手段を用いることなく、流路１７ａ−１、流路１７ｂ−１、流路１７ｂ−２、流路１７ｃ−１、流路１７ｃ−２の複数の経路を通過する流体を用いて、間接的ではあるが効率的に冷却される。また、他の冷却手段を用いることなく、流路１７ａ−１、流路１７ｂ−１、流路１７ｂ−２、流路１７ｃ−１、流路１７ｃ−２の複数の経路を通過する流体を用いて光源１６の冷却を行うことで、例えば、放熱フィンなどの他の冷却部材が不要となる。これにより、流体殺菌装置１を小型化することができる。

なお、光源収容部１７ｃ−４に収容された光源１６と、光源収容部１７ｃ−４との間に、例えば、アルミニウム、ステンレス等の所定以上の熱伝導率を有する熱伝導部材が設けられることが好ましい。光源１６が発した熱が、熱伝導部材を介して第１の接続部材１７内を流れる流体に伝わり、流体によって光源１６を更に効率的に冷却することができる。

また、流体殺菌装置１の流路部材１３を流体が流れる方向は、図１及び図４に示したＡ方向からＢ方向へ流れる向きに限定されるものではなく、図４に示す方向と逆方向であってもよい。すなわち、図示しないが、第２の流路２２ａが上流側流路部材８に接続され、第１の流路２１ａが下流側流路部材９に連結されてもよい。この構成の場合、上流側流路部材８から、流路１７ｃ−２、流路１７ｃ−１、流路１７ｂ−２、流路１７ｂ−１、流路１７ａ−１の順に経由して流れた流体が、第２の流路２２ａへ流入する。第２の流路２２ａ内へ流入した流体は、折り返し部２０を経て第１の流路２１ａ内へ流入し、第１の流路２１ａ内を流れて、下流側流路部材９の流路へ流出される。このように流体の流れ方向を限定しないことは、後述する変形例、第２及び第３の実施形態においても同様である。

また、図２及び図３では、流路部材１３は、第１の流路２１ａ及び第２の流路２２ａを流体が流れるＡ、Ｂ方向が、光源部１５の光源１６の発光面に対して略垂直に配置されているが、垂直に限定されない。第１の流路２１ａ及び第２の流路２２ａを流体が流れる方向が、光源１６の発光面に対して、所定の角度をなす構成、あるいは、角度を任意に調整可能な構成であってもよい。

（流体殺菌装置の要部のＩ−Ｉ断面（Ａ方向））
図５は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を、流路部材１３を流体が流れる方向に直交するＩ−Ｉ断面をＡ方向から見た断面図である。

図２〜図４において、Ｉ−Ｉ断面を図中のＡ方向から見ると、図５に示すように、上流側フランジ１７ａが配置されている。図２〜図４におけるＩ−Ｉ断面を図中のＡ方向から見たとき、図５に示すように、上流側フランジ１７ａは、円形状であり、第２の流路２２ａと連通される断面円形状の流路１７ａ−１と、第１の流路２１ａと連通される複数の流路１７ａ−２と、複数の流路１７ａ−２を連通する環状の流路１７ａ−３と、を有する。流路１７ａ−１は、上流側フランジ１７ａの中心付近に設けられている。

（流体殺菌装置の要部のＩＩ−ＩＩ断面（Ｂ方向））
図６は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置１の要部を、流路部材１３を流体が流れる方向に直交するＩＩ−ＩＩ断面をＢ方向から見た断面図である。

図２〜図４において、ＩＩ−ＩＩ断面を図中のＢ方向から見ると、図６に示すように、中間フランジ１７ｂ及び紫外線透過部材１９が配置されている。図２〜図４におけるＩＩ−ＩＩ断面を図中のＢ方向から見たとき、図６に示すように、中間フランジ１７ｂは、円形状であり、第２の流路２２ａと連通される断面円形状の流路１７ｂ−１と、流路１７ｂ−１から中間フランジ１７ｂの外周側へ向かって放射状に延びる複数の流路１７ｂ−２と、を有する。流路１７ｂ−１は、中間フランジ１７ｂの中心付近に設けられており、上流側フランジ１７ａの流路１７ａ−１を介して第２の流路２２ａと連通されている。また、第１の接続部材１７の内部において、紫外線透過部材１９は、流路１７ｂ−１及び流路１７ｂ−２に隣接して配置されている。

（流体殺菌装置の要部のＩＩ−ＩＩ断面（Ｃ方向））
図７は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置１の要部を、流路部材１３を流体が流れる方向に直交するＩＩ−ＩＩ断面をＣ方向から見た断面図である。

図２〜図４において、ＩＩ−ＩＩ断面を図中のＣ方向から見ると、図７に示すように、下流側フランジ１７ｃ及び光源１６が配置されている。図２〜図４におけるＩＩ−ＩＩ断面をＣ方向から見たとき、図６に示すように、下流側フランジ１７ｃは、円形状であり、その中心付近に、凹状の光源収容部１７ｃ−４を有する。光源収容部１７ｃ−４には、ＬＥＤ２４からの紫外線の照射方向が第２の流路２２ａ側に向くように光源１６が収容されている。

また、光源収容部１７ｃ−４の周囲には、複数の流路１７ｃ−１が、ＬＥＤ２４を中心とする同心円状に沿って間隔をあけて設けられている。複数の流路１７ｃ−１は、下流側フランジ１７ｃにおいて、光源１６を囲んだ周辺に光源１６の発光面側から反対面側まで貫通する貫通孔によって形成されている。

第１の接続部材１７は、上流側フランジ１７ａ、中間フランジ１７ｂ及び下流側フランジ１７ｃが連結されることで、図３に示すように、流路１７ａ−３、流路１７ｂ−３及び流路１７ｃ−３が連結される。また、第１の接続部材１７は、中間フランジ１７ｂと下流側フランジ１７ｃとが連結されることで、図６に示す各流路１７ｂ−２の放射状に延びる先端部分と、位置が対応する図７に示す各流路１７ｃ−１とがそれぞれ接続される。

なお、基板２５上に実装されるＬＥＤ２４の個数、及び流路１７ｃ−１の個数は、図７に示す個数に限定されるものではなく、必要に応じて変更されてよい。

また、本実施形態における第１の接続部材１７には、第２の流路２２ａから第１の接続部材１７に流入した流体が、光源１６の周囲を流れるように流路１７ａ−１、流路１７ｂ−１、流路１７ｂ−２、流路１７ｃ−１、流路１７ｃ−２が形成されたが、この構成に限定されるものではない。第１の接続部材１７には、上流側流路部材８から流入して第１の接続部材１７を通って第１の流路２１ａまで流れる流体が、光源１６の周囲を流れるように流路が形成されてもよく、第１の接続部材１７から第１の流路２１ａへ向かう流体と、第２の流路２２ａから第１の接続部材１７に流入する流体との両方が、光源１６の周囲を流れるように流路が形成されてもよい。

また、実施形態では、第１の流路２１ａの長さ方向と、第２の流路２２ａの長さ方向とが平行に配置されたが、第２の流路２２ａの外周側に、螺旋状の第１の流路２１ａが、第２の流路２２ａの長手方向に向かって回って配置されてもよい。この構成によれば、第１の流路２１ａを螺旋状に形成することにより、第１の流路２１ａの流路長を延ばして、第１の流路２１ａ内を流れる流体への紫外線の照射時間を長く確保し、照射効率を高めることができる。

上述したように第１の実施形態の流体殺菌装置１は、流体をＡ方向へ流すための第１の流路２１ａと、流体をＡ方向から戻るＢ方向へ流すための第２の流路２２ａと、を有する流路部材１３と、第１の流路２１ａ内及び第２の流路２２ａ内へ紫外線を照射する光源１６と、を備える。これにより、光源１６のみによって流路部材１３の第１の流路２１ａ内及び第２の流路２２ａ内へ紫外線をそれぞれ照射することができるので、光源１６の温度上昇を抑えると共に、流路部材１３を流れる流体への紫外線の照射効率を高めることができる。

また、第１の実施形態における第１の接続部材１７は、光源１６の周囲を流れる流路１７ａ−１、流路１７ｂ−１、流路１７ｂ−２、流路１７ｃ−１、流路１７ｃ−２を有することにより、光源１６が流体によって間接的に冷却されるので、光源１６の温度上昇を更に抑えることができる。その結果、流体への紫外線の照射効率を更に高めることが可能になる。

また、流路部材１３が折り返し部２０を有することにより、流路部材１３内に第１の流路２１ａと第２の流路２２ａをコンパクトに構成することができる。また、流路部材１３は、同心円状に配置された第１の流路管２１と第２の流路管２２とを有することにより、流路部材１３をコンパクトに構成し、流体殺菌装置１を小型化することができる。また、第１の流路管２１には、光源１６が発した紫外線を第１の流路２１ａ内及び第２の流路２２ａ内へ反射する反射膜１３ａが設けられたことで、第１の流路２１ａ及び第２の流路２２ａへの紫外線の照射効率を高めることができる。

以下、第１の実施形態の変形例及び他の実施形態の流体殺菌装置について図面を参照して説明する。変形例及び他の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部材には、第１の実施形態と同一符号を付して説明を省略する。

（第１の実施形態の変形例）
図８は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置の変形例の要部を示す断面図である。図８に示すように、変形例の流体殺菌装置が備える第１の接続部材１７Ａは、内部に、光源１６が発した紫外線を反射する反射部材２６が、紫外線透過性を有する第２の流路管２２の下流側の端部に配置されている点が、上述の第１の接続部材１７と異なる。

反射部材２６は、円筒状に形成されており、第１の反射面２６ａと、第２の反射面２６ｂとを有する。第１の反射面２６ａは、第１の接続部材１７Ａの流路１７ｂ−２に沿って形成されており、光源１６の発光面に対向している。第２の反射面２６ｂは、第２の流路管２２の管軸方向（Ａ、Ｂ方向）に沿って形成されている。変形例によれば、光源１６の発光面近傍、紫外線透過部材１９近傍の紫外線を効率的に反射させて、第２の流路２２ａ内及び第１の流路２１ａ内へ紫外線を効率的に照射することが可能となる。

なお、図示しないが、第１の流路管２１の外周面に反射膜１３ａが設けられる代わりに、流路部材１３の外周側に反射部材が設けられてもよい。この場合、反射部材は、内周面に反射面を有する筒状に形成されており、両端が第１の接続部材１７及び第２の接続部材１８に固定される。また、流路部材１３を支持する第１の接続部材１７及び第２の接続部材１８の支持状態を補強するために、第１の接続部材１７と第２の接続部材１８とを連結する連結部材が設けられてもよい。この場合、連結部材の両端は、第１の接続部材１７及び第２の接続部材１８に締結部材を介して固定される。また、第１の接続部材１７及び第２の接続部材１８には、必要に応じて、流路部材１３の外周側を覆って流路部材１３を保護するカバー部材が設けられてもよい。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を示す断面図である。第２の実施形態は、光源部１５近傍に折り返し部２０が設けられた点が、第１の実施形態と異なる。図９に示すように、第２の実施形態の流体殺菌装置２における流路部材１３は、第１の接続部材２７と第２の接続部材２８との間に設けられている。

第１の接続部材２７には、第１の流路管２１の端部が支持されている。第１の接続部材２７の端面には、流路部材１３の第２の流路管２２の端部に対向する位置に、凹状の光源収容部２７ａが設けられている。光源収容部２７ａ内には、光源部１５が収容されており、光源収容部２７ａの開口部が紫外線透過部材１９によって閉じられている。流路部材１３における光源１６側の端部には、第１の流路管２１の第１の流路２１ａ内を流体が流れるＢ方向から、第２の流路管２２の第２の流路２２ａ内を流体が流れるＡ方向へ流体が折り返して流れる折り返し部２０が、光源１６に対向して設けられている。

第２の接続部材２８には、上流側流路部材８及び下流側流路部材９が接続されている。第２の接続部材２８には、第１の流路管２１の端部及び第２の流路管２２の端部が支持されている。第２の接続部材２８は、第３の流路として、流路２８ａと、流路２８ｂと、複数の流路２８ｃと、を有する。流路２８ａは、上流側流路部材８に連通されている。流路２８ｂは、第２の接続部材２８の周方向に沿って環状に形成されており、流路２８ａと流路２８ｃに連通されている。複数の流路２８ｃは、第１の流路管２１の周方向に沿って間隔をあけて設けられており、第１の流路２１ａに連通されている。また、第２の接続部材２８は、第４の流路として、流路２８ｄを有する。流路２８ｄは、第２の接続部材２８の中心付近に貫通して設けられており、第２の流路２２ａと下流側流路部材９とに連通されている。

以上のように構成された流体殺菌装置２では、上流側流路部材８から流入した流体が、第２の接続部材２８の流路２８ａ、流路２８ｂ、流路２８ｃの順に経由し、第１の流路管２１の第１の流路２１ａ内をＢ方向に沿って流れる。第１の流路２１ａ内を流れる流体は、折り返し部２０を通って、第２の流路管２２の第２の流路２２ａ内へ流入し、第２の流路２２ａ内をＡ方向に沿って流れる。第２の流路２２ａ内を流れる流体は、第２の接続部材２８の流路２８ｄを通って下流側流路部材９へ流出される。

第２の実施形態によれば、光源１６が発する紫外線を、第１の流路２１ａ内及び第２の流路２２ａ内を流れる流体にそれぞれ照射すると共に、光源部１５近傍の折り返し部２０を通る流体に、光源１６からの紫外線を効率的に照射することができる。したがって、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様に、流体への紫外線の照射効率を高めることができる。また、第２の実施形態は、折り返し部２０を流れる流体が第１の接続部材２７の端面に沿って流れることで、第１の接続部材２７に設けられた光源１６を間接的ではあるが効率的に冷却することができる。

（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を示す断面図である。第３の実施形態は、流路部材が第３の流路を更に有する点が、第１の実施形態と異なる。図１０に示すように、第３の実施形態の流体殺菌装置３における流路部材３３は、第１の接続部材３７と第２の接続部材３８との間に設けられている。

流路部材３３は、第１の流路管２１と、第２の流路管２２と、第３の流路管２３と、を有する。第３の流路管２３は、第２の流路管２２の第２の流路２２ａ内を流体が流れるＢ方向と逆向きのＡ方向へ流すための第３の流路２３ａを有する。第３の流路管２３は、第２の流路管２２の内部に、第１の流路管２１の管軸及び第２の流路管２２の管軸と、第３の流路管２３の管軸とを互いに一致させて配置されており、流体が流れるＡ方向及びＢ方向に直交する流路断面において同心円状に配置されている。また、流路部材３３には、第１の流路２１ａ内を流体が流れるＡ方向から、第２の流路２２ａ内を流体が流れるＢ方向へ流体が折り返して流れる折り返し部２０ａと、第２の流路２２ａ内を流体が流れるＢ方向から、第３の流路２３ａ内を流体が流れるＡ方向へ流体が折り返して流れる折り返し部２０ｂとが設けられている。折り返し部２０ｂは、流路部材３３における光源１６側の端部に、光源１６に対向して設けられている。

第１の接続部材３７には、上流側流路部材８が接続されている。第１の接続部材３７には、第１の流路管２１の端部及び第２の流路管２２の端部が支持されている。第１の接続部材３７は、複数の流路３７ａと、複数の流路３７ｂと、を有する。また、第１の接続部材３７の端面には、第３の流路管２３の端部に対向する位置に、凹状の光源収容部３７ｃが設けられている。光源収容部３７ｃ内には、光源部１５が収容されており、光源収容部３７ｃの開口部が紫外線透過部材１９によって閉じられている。複数の流路３７ａは、第１の接続部材３７の中心から外周に向かって放射状に形成されており、上流側流路部材８に連通されている。複数の流路３７ｂは、第１の流路管２１の周方向に沿って間隔をあけて設けられている。複数の流路３７ｂは、対応する流路３７ａと連通されており、第１の流路管２１の第１の流路２１ａと連通されている。また、複数の流路３７ａ及び複数の流路３７ｂは、光源部１５の周囲に形成されている。

第２の接続部材３８は、下流側流路部材９が接続されている。第２の接続部材３８には、第１の流路管２１の端部及び第３の流路管２３の端部が支持されている。また、第２の接続部材３８は、流路３８ａを有する。流路３８ａは、第２の接続部材３８の中心付近に貫通して設けられており、第３の流路２３ａと下流側流路部材９とに連通されている。

以上のように構成された流体殺菌装置３では、上流側流路部材８から流入した流体が、第１の接続部材３７の流路３７ａ、流路３７ｂの順に経由し、第１の流路管２１の第１の流路２１ａ内をＡ方向に沿って流れる。第１の流路２１ａ内を流れる流体は、折り返し部２０ａを通って、第２の流路管２２の第２の流路２２ａ内へ流入し、第２の流路２２ａ内をＢ方向に沿って流れる。第２の流路２２ａ内を流れる流体は、折り返し部２０ｂを通って、第３の流路管２３の第３の流路２３ａ内へ流入し、第３の流路２３ａ内をＡ方向に沿って流れる。第３の流路２３ａ内を流れる流体は、第２の接続部材３８の流路３８ａを通って下流側流路部材９へ流出される。

第３の実施形態によれば、光源１６が発する紫外線を、第１の流路２１ａ内、第２の流路２２ａ内及び第３の流路２３ａ内を流れる流体にそれぞれ照射すると共に、光源部１５近傍の折り返し部２０ｂを通る流体に、光源１６からの紫外線を効率的に照射することができる。第３の実施形態は、第１及び第２の実施形態に比べて、流路部材３３を流体が流れる流路長が長くなるので、流体への紫外線の照射効率を更に高めることができる。また、第３の実施形態は、第１の接続部材３７の流路３７ａ、流路３７ｂを流体が流れることと、折り返し部２０ｂを流れる流体が第１の接続部材３７の端面に沿って流れることで、第１の接続部材３７に設けられた光源１６を間接的ではあるが効率的に冷却することができる。

本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 流体殺菌装置
１３ 流路部材
１５ 光源部
１６ 光源
１７ 第１の接続部材
１７ａ 上流側フランジ
１７ｂ 中間フランジ
１７ｃ 下流側フランジ
１７ａ−２、１７ａ−３、１７ｂ−３、１７ｃ−３ 流路（第３の流路）
１７ａ−１、１７ｂ−１、１７ｂ−２、１７ｃ−１、１７ｃ−２ 流路（第４の流路）
１８ 第２の接続部材
２０ 折り返し部
２１ 第１の流路管
２１ａ 第１の流路
２２ 第２の流路管
２２ａ 第２の流路
２４ ＬＥＤ
Ａ 方向（第１の方向）
Ｂ 方向（第２の方向）

Claims (6)

1. 流体を第１の方向へ流すための第１の流路と、前記第１の流路に連通して前記流体を前記第１の方向から戻る第２の方向へ流すための第２の流路と、を有する流路部材と；
   前記第１の流路及び前記第２の流路の流路断面であって前記第１の方向及び前記第２の方向に交差する前記流路断面に対向して配置され、前記第１の流路内及び前記第２の流路内へ紫外線を照射する光源と；
   を具備する流体殺菌装置。
2. 前記流路部材は、前記第１の方向から前記第２の方向へ前記流体が折り返して流れる折り返し部を有する、
   請求項１に記載の流体殺菌装置。
3. 前記折り返し部は、前記流路部材における前記光源側の端部に、前記光源に対向して設けられている、
   請求項２に記載の流体殺菌装置。
4. 前記流路部材の端部に接続されると共に前記光源が設けられ、前記第１の流路に連通する第３の流路と、前記第２の流路に連通する第４の流路と、を有し、前記第３の流路と前記第４の流路の少なくとも一方の流路が、前記光源の周囲に形成された接続部材を更に具備する、
   請求項１または２に記載の流体殺菌装置。
5. 前記流路部材は、前記第１の流路を有する第１の流路管と、前記第２の流路を有する第２の流路管と、を有し、
   前記第１の流路管と前記第２の流路管は、前記流路断面において同心円状に配置されている、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の流体殺菌装置。
6. 前記第１の流路管の内部には、紫外線透過性を有する前記第２の流路管が設けられ、
   前記第１の流路管には、前記光源が発した紫外線を前記第１の流路内及び前記第２の流路内へ反射する反射面が設けられている、
   請求項５に記載の流体殺菌装置。

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