JP2019176986A - 殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工性がより高く、小型化を図ることの可能な殺菌装置を提供する。【解決手段】殺菌装置１は、被照射体を導入可能な中空部が内部に形成され、外周が光反射性樹脂からなる被覆部５で被覆された筐体２と、筐体２の被覆部５で被覆されていない領域に配置され、中空部に向けて光を照射する光源６と、を備える。被覆部５として光反射性樹脂を用いることにより、光源６の照射光が被覆部５の外部に漏れることを回避することができると共に、加工性を向上させることができ、殺菌装置の小型化に有利な構造とすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、殺菌装置に関する。

紫外線には、殺菌能力があることから、水等の流体に紫外線を照射することで、流体を連続的に殺菌する装置が提案されている。このような装置として、光反射性樹脂で中空の筐体を作製し、中空部分に被照射体を導入し、中空部分に紫外線を照射することによって、被照射体の殺菌を行うようにした装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１７−６４６１０号公報

上記従来の殺菌装置においては、紫外線を反射させる材料として光反射性樹脂を用いて筐体を作製している。光反射性樹脂を用いて筐体を作製する場合、筐体としての形状保持性の点から、光反射性樹脂を比較的厚い構造にする必要がある。そのため、加工性がより高く、小型化を図る上で有利な構造の殺菌装置が望まれていた。
そこで、この発明は従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、加工性がより高く、小型化を図る上で有利な構造の殺菌装置を提供することを目的としている。

本発明の一実施形態に係る殺菌装置は、被照射体を導入可能な中空部が内部に形成され、外周が光反射性樹脂で被覆された筐体と、筐体の光反射性樹脂で被覆されていない領域に配置され、中空部に向けて光を照射する光源と、を備えることを特徴としている。

本発明の一態様によれば、加工性がより高く、小型化を図る上で有利な構造の殺菌装置を実現することができる。

本発明に係る殺菌装置の一例を示す構成図である。 本発明に係る殺菌装置のその他の例を示す構成図である。 本発明に係る殺菌装置のその他の例を示す構成図である。 本発明に係る殺菌装置のその他の例を示す構成図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

図１は、本発明に係る殺菌装置１の一例を示す外観図であって、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ′線断面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ′線断面図である。
図１に示すように、殺菌装置１は、両端が開口された筒状の筐体２と、被照射体としての例えば流体の筐体２への流入口２ｉｎを有する流入側接液部３と、筐体２からの流体の流出口２ｏｕｔを有する流出側接液部４と、筐体２の外周を覆うように配置された被覆部５と、紫外線を照射する光源６と、を備える。なお、ここでは、図１において上側を流入側、下側を流出側としているが、これに限るものではなく、下側を流入側、上側を流出側としてもよい。

筐体２は、高透過性の材料で形成された円筒形の部材であり、円筒形の内部の中空部に被照射体として流体を導入するようになっている。なお、ここでいう高透過性とは、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線透過率が５０％以上である材料のことをいい、好ましくは８０％以上の材料のことをいう。高透過性とは、ある厚みで規格化した透過率ではなく、高透過性の材料で形成される壁材そのものの透過率を測定したときの透過率で定義する。測定は例えば紫外可視吸収分光光度計を用いて行う。高透過性の材料としては、例えば紫外線透過性樹脂、石英を適用することができ、石英が好ましく、筐体２は例えば石英管で形成される。石英としては、例えば、溶融石英、合成石英等を用いることができる。

流入側接液部３は、流入口２ｉｎとなる孔を形成する円筒部３ａを有し、円筒部３ａの上端側外周面にフランジ部３ｂが形成されている。フランジ部３ｂの外径は、被覆部５の外径と同一である。円筒部３ａの外径は筐体２の内径と同一である。円筒部３ａを筐体２に挿入し、フランジ部３ｂと筐体２及び被覆部５の端部とを例えば接着樹脂により密着させることで筐体２内を水密に保つようになっている。

流出側接液部４は、円筒部４ａと、円筒部４ａよりも外径が小さい円柱部４ｂとを備える。円筒部４ａの下端側外周面にフランジ部４ａ′が形成され、フランジ部４ａ′の外径は、被覆部５の外径と同一である。円筒部４ａの外径は筐体２の内径と同一である。円柱部４ｂは、筐体２の中空部を向く面の中央部に光源６を設置するためのスペースが形成されている。円筒部４ａの内周側部分及び円柱部４ｂの外周側部分同士は、周方向の例えば１８０°離れた２箇所において、径方向を向く板状の部材４ｃで連結されることにより、互いに一体となっている。そして、円筒部４ａを筐体２に挿入し、フランジ部４ａ′と筐体２及び被覆部５の端部とを例えば接着樹脂で密着させることで、筐体２内を水密に保つようになっている。
そして、流出側接液部４の円筒部４ａの内周側部分と円柱部４ｂの外周側部分との間に形成される環状の空間部分が、流出口２ｏｕｔを形成している。

流入側接液部３及び流出側接液部４は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成される。なお、流入側接液部３及び流出側接液部４の材質は限定されるものではなく、例えば被照射体の性質によって選択することができる。例えば、食品製造や薬品製造等に関連する流体を扱う場合、具体的には例えば純水等の場合は、サニタリ用途のステンレス鋼でも良い。流入側接液部３及び流出側接液部４を樹脂で形成すれば安価に実現することができ、反射性能の高い樹脂や金属を用いれば、光源６の光を効率良く反射することが可能であり、内部の流体に効率良く光を照射可能である。また、アルミニウム等の熱伝導性が高い金属で形成すれば放熱性を高めることができる。流入側接液部３及び流出側接液部４は、全体を一つの材質で構成してもよく、複数の材質を併用してもよい。例えば、光源６が設けられていない流入側接液部３には、樹脂、好ましくは高反射を有する樹脂を用い、光源６が設けられている流出側接液部４には、アルミニウム又はステンレス鋼を用いてもよい。

さらに接着に用いる接着剤は接着樹脂に限るものではなく、配管用シール材等を用いて接液してもよく、内部の水密性が損なわれないものを用いるのが好ましい。
被覆部５は、光反射性樹脂で形成される。光反射性樹脂は、例えば、多孔質ポリテトラフルオロエチレンを含む樹脂、延伸ポリテトラフルオロエチレンを含む樹脂、及び粉体を焼結させたポリテトラフルオロエチレンを含む樹脂のうちの少なくともいずれか一つで形成される。
被覆部５としての光反射性樹脂の厚みは０．２５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることがより好ましい。被覆部５の厚みは薄くても厚くても加工性が悪く、また、薄すぎると紫外線反射率が不足する。また、被覆部５は、一枚の厚い樹脂を筐体２の外周に巻き付けてもよいし、薄い樹脂を複数回筐体２に巻き付けて形成してもよい。巻数が少ないほど被覆部５を容易に形成することができる。

なお、被覆部５は、図１に示すように、筐体２の外周全面に設けられていてもよく、部分的に設けられていてもよい。少なくとも光源６が照射する紫外線が、直接照射される位置に被覆部５が設けられていることが好ましい。
また、図１には記載されていないが、被覆部５の外周は、光反射性樹脂を巻き付けた後の固定用として、紫外線透過性の低い材料で固定してもよい。光反射性樹脂を透過するわずかな紫外線が被覆部５の外周部へ漏れだすことを防ぐことが可能である。例えば、熱収縮チューブで被覆部５を固定すればよい。

光源６は、流出側接液部４の光源６用のスペースに配置される。具体的には、光源６は、流出側接液部４のスペースに、照射面が筐体２の中空部を向くように配置される。光源６用のスペースには、例えば光透過性の部材からなる窓部が形成されている。これにより、筐体２の中空部に向けて光が照射されることになる。光源６は、発光波長のピークが２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）で形成される。

なお、ここでは、被照射体として流体を適用した場合について説明するが、流動性を有していればよく、液体状のもの、氷、砂等の多数の細かい粒又は粒子から構成される粉体であってもよい。液体状のものとは具体的には、水、水溶液、エマルジョン等といった流動性を有するもの全般であり、飲食用の液体又は非飲料用に用いられる液体がある。飲食用の液体とは、例えば、水、清涼飲料、乳製品飲料、牛乳、食用の油などが挙げられる。また、シャーベット、ゼリー、ソフトクリーム、スムージー、ココア又はチョコレート飲料等も含む。非飲食の液体とは、例えば超純水、洗浄水、弱酸性水、弱アルカリ性水等、また工業原料の水溶液、水系塗料等の工業製品が挙げられる。

このように、本発明の実施形態に係る殺菌装置１は、筐体２を紫外線に対して高透過性を有する石英管で形成し、被覆部５を光反射性樹脂で形成したため、紫外線が被覆部５の外部に漏れることを回避することができると共に、筐体２として石英管を用いているため、筐体２の厚みが比較的薄くても筐体２としての形状保持性を有することができる。また、被覆部５は光反射性樹脂を用いているため容易に加工することができ、殺菌装置１の小型化に有利な構造とすることができる。
なお、上記実施形態においては、光源６を一つ設けた場合について説明したが、光源６の数は、一つに限るものではなく、被照射体を殺菌することができれば個数は問わない。光源６の数が多いほど殺菌効率が向上するが、多すぎると放熱を考慮する必要があり、電力も多くかかる。また、光源６の配置位置は、筐体２に対して対称性をもって照射できる位置に配置することが好ましい。

例えば、光源６を四つ設ける場合には、図２に示すように、図１に示す殺菌装置１において流出側接液部４に代えて、中心部に流出口２ｏｕｔを備える流出側接液部１１を用いる。
流出側接液部１１は、流入側接液部３と同様に、図２に示すように中心部に流出口２ｏｕｔとなる孔が開いた円筒状の構造を有する円筒部１１ａと、円筒部１１ａの下端側外周面に形成されたフランジ部１１ｂとを備える。フランジ部１１ｂの外径は、被覆部５の外径と同一である。円筒部１１ａの外径は筐体２の内径と同一である。そして、円筒部１１ａを筐体２に挿入し、フランジ部１１ｂと筐体２及び被覆部５の端部とを例えば接着樹脂により密着させることで筐体２内を水密に保つようになっている。この流出側接液部１１の、上端側の端面に、筐体２の中空部を向くように、四つの光源６が点対象となるように配置される。

また、例えば、二つの光源６を殺菌装置１の側面に設ける場合には、図２に示す殺菌装置１において、図３に示すように、流出側接液部１１に設けるのではなく、筐体２の長手方向略中央部付近に、二つの光源６の照射面が互いに向かい合うように配置する。このとき、光源６の配置位置には被覆部５を設けないようにし、光源６の照射面と、筐体２の外周面とを対向させて配置する。これによって、光源６の照射光が被覆部５によって遮られることなく、筐体２の内部を流動する被照射体に対して照射を行うことができる。
また、本発明の一実施形態に係る殺菌装置１は、図１〜図３に示すように、流入側接液部３及び流出側接液部４をそれぞれ筐体２の端部に挿入し、接着剤を用いて接合する場合について説明したがこれに限るものではない。

例えば、図１に示す殺菌装置１において、流入側接液部３に代えて、図４に示すように、外径が被覆部５の外径よりも大きく、中央部に流入口２ｉｎとなる孔が形成された円盤状の流入側接液部２１を設ける。同様に流出側接液部４に代えて、外径が被覆部５の外径よりも大きく、環状の流出口２ｏｕｔが形成された円盤状の流出側接液部２２を設ける。そして、流入側接液部２１と流出側接液部２２との間に筐体２及び被覆部５を挟んだ状態で、流入側接液部２１及び流出側接液部２２の縁部近傍の、周方向に等間隔に離隔した四カ所乃至八カ所程度をボルトネジ２３で挟み込み、このとき、筐体２の端部をパッキン等を用いて絞め込むことで、流入側接液部２１及び流出側接液部２２と、筐体２及び被覆部５の端部とを固定してもよい。

なお、流出側接液部２２は、円盤状の部材において、流出口２ｏｕｔとなる環状部材を除去した残りの、円柱状の小径部２２ａと、環状の大径部２２ｂとを、図１における流出側接液部４と同様に、周方向の例えば１８０°離れた２箇所において、径方向を向く板状の部材２２ｃで連結することで互いに一体に形成される。
なお、図２から図４のそれぞれにおいて、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ′線断面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ′線断面図である。図２〜図４においては、上側を流入側、下側を流出側としているが、これに限るものではなく、下側を流入側、上側を流出側としてもよい。
また、上記実施形態において、光源６を流入側接液部３に設けてもよく、流入側接液部３又は２１、流出側接液部４又は１１又は２２、被覆部５の外周のうちの少なくともいずれか一つに設ければよい。

内径φが５０ｍｍ、外径φが５４ｍｍ、長さが１００ｍｍの石英管からなる筐体２に、被覆部５として厚みが１．５ｍｍの光反射性樹脂を１回巻き付けて、図１から図４に示す殺菌装置１それぞれを作製した。なお、図１及び図４に示す一つの光源６を備えた殺菌装置１の流入口２ｉｎの直径φは１０ｍｍとし、流出口２ｏｕｔの外径は３４ｍｍとし、流出口２ｏｕｔの内径φは２６ｍｍとした。また、図２及び図３に示す複数の光源６を備えた殺菌装置１の流入口２ｉｎ及び流出口２ｏｕｔの直径φはそれぞれ１０ｍｍとした。
これら殺菌装置１を用いて、被覆部５としての光反射性樹脂の膜厚条件を変化させ、相対反射率を測定した。その結果を、表１に示す。相対反射率とは標準反射板での反射率を１００％としたときの反射率を表す。標準反射板としては、「ラブスフェア社製 スペクトラロン標準反射板 白色 ＳＲＳシリーズ」を使用した。

なお、光反射性樹脂として、延伸ポリテトラフルオロエチレンを使用した。光反射性樹脂の厚み、つまり被覆部５の厚みを１．５ｍｍ、０．８ｍｍ、０．２５ｍｍの３パターンとし、光源６による照射光の波長は２６０ｎｍと３００ｎｍの２パターンとした。
いずれの殺菌装置１も、被覆部５の厚みがいずれの場合においても、相対反射率は８８％以上となり、外部への紫外線の漏れを防止する被覆部５として十分な性能を発揮することが確認された。
ちなみに、殺菌装置１の筐体２として用いた石英管と同じ大きさの、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）管を筐体として用いた場合、つまり被覆部５は設けずにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）管を用いて殺菌装置を形成した場合の、相対反射率は、照射光の波長がいずれの場合も９０％であった。つまり、筐体２として石英管を用い、筐体２の外周を被覆部５で覆うことにより、ポリテトラフルオロエチレン管を筐体として用いた場合と同等の相対反射率を得ることができることが確認された。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

１ 殺菌装置
２ 筐体
２ｉｎ 流入口
２ｏｕｔ 流出口
３、２１ 流入側接液部
４、１１、２２ 流出側接液部
５ 被覆部
６ 光源

Claims (11)

1. 被照射体を導入可能な中空部が内部に形成され、外周が光反射性樹脂で被覆された筐体と、
   前記筐体の前記光反射性樹脂で被覆されていない領域に配置され、前記中空部に向けて光を照射する光源と、を備える殺菌装置。
2. 前記光反射性樹脂は、多孔質ポリテトラフルオロエチレンを含む請求項１に記載の殺菌装置。
3. 前記光反射性樹脂は、延伸ポリテトラフルオロエチレンを含む請求項１又は請求項２に記載の殺菌装置。
4. 前記光反射性樹脂は、粉体を焼結させたポリテトラフルオロエチレンを含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の殺菌装置。
5. 前記光反射性樹脂の厚みは、０．２５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の殺菌装置。
6. 前記筐体は、紫外線に対して高透過性の素材で形成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の殺菌装置。
7. 前記高透過性の素材は、石英である請求項６に記載の殺菌装置。
8. 前記筐体は、前記被照射体を前記中空部に流入するための流入口及び前記被照射体を前記中空部から流出するための流出口を備える請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の殺菌装置。
9. 前記光源は、発光波長ピークが２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の殺菌装置。
10. 前記光源は、発光ダイオードである請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の殺菌装置。
11. 前記被照射体は、流動性を有する液体状又は粉体状の物質である請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の殺菌装置。

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