JP2020010830A - 流体殺菌モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、流体中に存在する細菌の殺菌効率の向上を図ることができる流体殺菌モジュールを提供することを目的とする。【解決手段】流体殺菌モジュール１は、流体が流通する流通部１６と、流通部１６の少なくとも一部が形成されている側に設けられて流通部１６を流通する流体に紫外線を照射可能な光源１４と、光源１４と同じ側に設けられて光源１４を駆動する駆動回路１５とを備えている。【選択図】図７

Description

本発明は、紫外線を照射して液体を殺菌する流体殺菌モジュールに関する。

紫外線を照射して、水に含まれる細菌を殺菌する紫外線照射水処理装置が知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１４−１６１７６７号公報

特許文献１に開示されているような紫外線照射水処理装置のように、流体中に存在する細菌を殺菌する技術分野では、殺菌効率の向上が常に求められている。

本発明の目的は、流体中に存在する細菌の殺菌効率の向上を図ることができる流体殺菌モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様による流体殺菌モジュールは、流体が流通する流通部と、前記流通部の少なくとも一部が形成されている側に設けられて前記流通部を流通する流体に紫外線を照射可能な光源と、前記光源と同じ側に設けられて前記光源を駆動する駆動部とを備えることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、流体中に存在する細菌の殺菌効率の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態による流体殺菌モジュール１の外観構成を示す図である。 本発明の第１実施形態による流体殺菌モジュール１に備えられた光源取付部品１１及び処理槽１２の概略構成を示す図である。 本発明の第１実施形態による流体殺菌モジュール１に備えられた処理槽１２の概略構成を示す図である。 本発明の第１実施形態による流体殺菌モジュール１に備えられた光源取付部品１１の概略構成を示す図であり、図４（ａ）は光源取付部品１１の正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）中に示すＡ−Ａ線で切断した光源取付部品１１の部分断面図である。 本発明の第１実施形態による流体殺菌モジュール１に備えられた光源取付部品１１の主要部材１１１の概略構成を示す図であり、主要部材１１１の正面図である。 本発明の第１実施形態による流体殺菌モジュール１に備えられた基板１３の概略構成を示す図である。 本発明の第１実施形態による流体殺菌モジュール１の殺菌作用を説明する図であり、図７（ａ）は正面から見た流体殺菌モジュール１の断面を模式的に示す図であり、図７（ｂ）は処理漕１２の流通部材１２１で切断した流体殺菌モジュール１の断面を流体殺菌モジュール１の平面側から見た模式図である。 本発明の第１実施形態による流体殺菌モジュール１を水耕栽培に適用した状態示す模式図である。 本発明の第２実施形態による流体殺菌モジュール３の概略構成を示す図であり、図９（ａ）は、流体殺菌モジュール３の概略構成を示す斜視図であり、図９（ｂ）は、流体殺菌モジュール３に設けられた光源１４が配置された箇所を殺菌モジュール３の長手方向に対して直交する方向に切断した断面を模式的に示す図であり、図９（ｃ）は、流体殺菌モジュール３に設けられた駆動回路１５が配置された箇所を殺菌モジュール３の長手方向に対して直交する方向に切断した断面を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態による流体殺菌モジュール３の流通部３６の形状と光取り込みの関係を模式的に示す図であって、図１０（ａ）は、図９に示す流通部３６を長手方向に直交する方向に切断した流通部３６の断面を模式的に示す図であり、図１０（ｂ）は、流通部３６を方形管状に形成した場合の流通部３６の長手方向に対して直交する方向に切断した流通部３６の断面を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態による流体殺菌モジュール３を水耕栽培に適用した状態示す模式図である。 本発明の第２実施形態による流体殺菌モジュール３の運用を拡張した流体殺菌器について模式的に示す図であって、図１２（ａ）は流体殺菌器の上面の概略図であり、図１２（ｂ）は流体殺菌器の正面の概略図である。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態による流体殺菌モジュールについて図１から図８を用いて説明する。まず、本実施形態による流体殺菌モジュール１の概略構成について図１から図３を用いて説明する。流体殺菌モジュール１は、水道水のように無色透明と表現される流体よりも透過率が低い（例えば２０％から４０％程度）流体を殺菌することができる。このため、流体殺菌モジュール１は、例えば水耕栽培に用いられる養液を殺菌するための殺菌装置として用いることができる。なお、流体殺菌モジュール１は、水道水のように無色透明と表現される流体を殺菌することももちろんできる。

図１に示すように、流体殺菌モジュール１は、円筒形状の処理槽１２を備えている。処理槽１２は、流体が流通する流通部を構成する流通部材１２１と、流通部材１２１から流体が漏れることを防止する蓋部材１２２とを有している。

蓋部材１２２には、ほぼ中央部に貫通孔１２２ａが形成されている。貫通孔１２２ａには、流体が流入したり流出したりする第一流入出部１７（詳細は後述）が挿入されている。また、蓋部材１２２には、第二流入出部１８が設けられている。本実施例では貫通孔１２２aの周囲に等間隔に３個設けているが、数や配置はこれに限定されるものではなく、１個であっても良く、また流通部材１２１側に設けることも可能である。第二流入出部１８は、第一流入出部１７から処理槽１２に流入した流体を流出したり、外部から流入する流体を処理槽１２の内部に流出したりするようになっている。第二流入出部１８から処理槽１２の内部に流入した流体は、第一流入出部１７から流出するようになっている。

本実施形態による流体殺菌モジュール１は、第一流入出部１７から処理槽１２の内部に流体を流入し、処理槽１２の内部で殺菌された流体を第二流入出部１８から流出するようになっている。図示は省略するが、第一流入出部１７及び３個の第二流入出部１８には、所定のホースがそれぞれ接続されている。殺菌前の流体は、第一流入出部１７に接続されたホース及び第一流入出部１７を通って外部から処理槽１２の内部に流入される。処理槽１２の内部で殺菌された殺菌後の流体は、３個の第二流入出部１８及び３個の第二流入出部１８にそれぞれ接続されたホースを通って外部に流出される。

図１に示すように、蓋部材１２２には、貫通孔１２２ａの周囲であって隣り合う第二流入出部１８の間に貫通孔１２２ｂが形成されている。図１では、１個の貫通孔１２２ｂが図示されているが、貫通孔１２２ａは２個形成されている。貫通孔１２２ｂには、ケーブル群１９が挿入されている。ケーブル群１９は、処理槽１２の内部に配置される光源１４（図１では不図示）及び光源１４を駆動するための駆動回路１５（図１では不図示）の電源が供給されるケーブル、所定の制御信号が送信されるケーブル及び基準電位となる領域（グランド）に接続されたケーブルなどが束ねられて構成されている。

図１に示すように、蓋部材１２２には、貫通孔１２２ａの周囲に複数の貫通孔１２２ｃが等間隔に形成されている。本実施形態では、貫通孔１２２ｃは、例えば６個（図１では３個のみ図示されている）形成されている。複数の貫通孔１２２ｃには、後述する光源取付部品１１（図１では不図示。図２参照）の第一栓部材１１２（図１では不図示。図２参照）を蓋部材１２２に固定するためのボルトＢ１がそれぞれ挿入されている。

図２に示すように、流体殺菌モジュール１は、蓋部材１２２に固定された光源取付部品１１を備えている。光源取付部品１１は、基板１３、光源１４及び駆動回路１５などが取り付けられる主要部材１１１と、主要部材１１１の一方の端部に取り付けられる第一栓部材１１２（図２では不図示）と、主要部材１１１の他方の端部に取り付けられる第二栓部材１１３とを有している。また、光源取付部品１１は、基板１３、光源１４及び駆動回路１５などが殺菌対象の流体に接触することを防止するカバー部材１１４と、カバー部材１１４で囲まれる空間を密閉するためのパッキンＰＫ２とを有している。

主要部材１１１は、熱伝導性に優れる金属や合金で形成され、例えばアルミニウムで形成されている。主要部材１１１は、八角柱形状に形成された基板固定部１１１ａを有している。基板固定部１１１ａの８個の側面のそれぞれに基板１３が固定される。主要部材１１１の詳細な構成については後述する。

基板固定部１１１ａに固定される複数（本実施形態では８枚）の基板１３は、それぞれ同一の構成を有している。基板１３は、光源１４などが実装された実装面の裏面の全面で基板固定部１１１ａに密着し、３個のボルトＢ２によって主要部材１１１に固定される。詳細は後述するが、光源１４や駆動回路１５で発生した熱は、基板固定部１１１ａに伝導し、外部に放出される。基板１３の一端部には複数のコネクタＣＮ１が設けられている。ケーブル群１９を構成する複数のケーブル１９１のそれぞれは、複数のコネクタＣＮ１と１対１の関係で接続されている。

図２中に示す基板１３に必要に応じてパワーメータ２１が実装さる。パワーメータ２１が検出する光源１４の照度情報は、光源１４の劣化やカバー部材１１４の汚れ具合の検知に用いられる。または、温度センサ２２が実装される。温度センサ２２が検出する温度情報は、光源１４の冷却具合の検知や光源１４の異常発熱の検知（すなわち過昇温の防止）に用いられる。

本実施形態では、１枚の基板３３に１種のセンサを搭載しているが、当該センサの個数や種類は、これに限定されるものではない。

図２に示すように、流通部材１２１の一端部側の外表面には、ねじ１２１ａが切られている。図示は省略するが、蓋部材１２２の内側面には、ねじ１２１ａに噛み合うように形成されたねじが切られている。これにより、流通部材１２１と蓋部材１２２とが固定される。また、図示は省略するが、貫通孔１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，が形成された蓋部材１２２の端部平面の内表面には、パッキンが設けられている。このパッキンは、流通部材１２１と蓋部材１２２とを固定した場合に、流通部材１２１の一端部が接触する位置に設けられている。このため、流通部材１２１と蓋部材１２２とを固定すると、流通部材１２１の一端部がこのパッキンに食い込む。これにより、流通部材１２１と蓋部材１２２とが密着するので、流体殺菌モジュール１は、流通部材１２１に流入する流体が流通部材１２１と蓋部材１２２との接触部分から処理槽１２の外部に漏れ出てしまうことを防止できる。

図３に示すように、流通部材１２１の内部は、円筒状の空間になっている。流通部材１２１の内表面には、反射部材１２３が設けられている。詳細は後述するが、反射部材１２３は、複数の光源１４から照射された紫外線を反射して、流通部材１２１の内部を流通する液体に紫外線を照射することができる。これにより、流体殺菌モジュール１は、流体の殺菌効率の向上を図ることができる。ただし必ずしも反射部材１２３を設ける必要はない。

次に、光源取付部品１１の具体的な構成について図１及び図２を参照しつつ図４から図５を用いて説明する。図４（ａ）では、理解を容易にするため、光源取付部品１１の基板固定部１１１ａに取り付けられた８枚の基板１３のうちの１枚の基板１３のみが図示され、かつ基板１３に実装された一部の部品のみが図示されている。また、図４（ａ）では、理解を容易にするため、本来視認できない第一流入出部１７の空間１７１と光源取付部品１１の空間１１６とが破線で図示されている。

図４（ａ）に示すように、光源取付部品１１は、基板１３などが取り付けられる主要部材１１１と、主要部材１１１の一方の端部に取り付けられる第一栓部材１１２と、主要部材１１１の他方の端部に取り付けられる第二栓部材１１３とを有している。また、光源取付部品１１は、基板１３などが殺菌対象の流体に接触することを防止するカバー部材１１４と、カバー部材１１４で囲まれる空間を密閉するためのパッキンＰＫ１，ＰＫ２とを有している。カバー部材１１４は、光源１４が発光した紫外線を透過することができる素材で形成されている。本実施形態では、カバー部材１１４は、例えば石英で形成されている。

主要部材１１１は、熱伝導性に優れる金属や合金で形成され、例えばアルミニウムで形成されている。主要部材１１１は、八角柱形状に形成された基板固定部１１１ａ（図４（ｂ）参照）と、基板固定部１１１ａの一方の底面から延在して形成された第一支柱部１１１ｂと、基板固定部１１１ａの他方の底面から延在して形成された第二支柱部１１１ｃとを有している。

基板固定部１１１ａの８個の側面のそれぞれには、基板１３が固定される（図２参照）。図４（ｂ）に示すように、基板固定部１１１ａの側面のそれぞれには、基板１３をねじ止めするためのねじ穴ＳＨ１が形成されている。図５に示すように、ねじ穴ＳＨ１は、基板固定部１１１ａのそれぞれの側面に３個ずつ形成されている。なお、図５では、基板固定部１１１ａの正面側の側面のみにねじ穴ＳＨ１が図示されている。

図５に示すように、第一支柱部１１１ｂ及び第二支柱部１１１ｃは、互いに同じ形状の円柱形状を有している。第一被取付部１１１ｄ及び第二被取付部１１１ｅは、互いに同じ長さの直径の円盤形状を有している。第一支柱部１１１ｂは、第一支柱部１１１ｂの直径及び基板固定部１１１ａの対向辺の間の長さよりも長い直径を有している。第二被取付部１１１ｅは、第二支柱部１１１ｃの直径及び基板固定部１１１ａの対向辺の間の長さよりも長い直径を有している。これにより、主要部材１１１にカバー部材１１４を取り付けた場合、基板固定部１１１ａに固定された基板１３と、カバー部材１１４との間には、所定の間隙が設けられる（図４（ａ）参照）。

主要部材１１１は、第二被取付部１１１ｅの中央部から突出して形成された円筒部１１１ｆを有している。第二栓部材１１３は、円筒部１１１ｆに挿入された状態で第二被取付部１１１ｅに固定されるようになっている。

次に、流体殺菌モジュール１に設けられた基板１３の概略構成について図２を参照しつつ図６を用いて説明する。
図６に示すように、基板１３は、矩形の薄板形状を有している。基板１３は、熱伝導性に優れる金属（例えばアルミニウム）または合金で形成された金属基板である。基板１３には、３個の光源１４が実装されている。光源１４は、紫外線を照射する発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）で構成されている。光源１４は、表面実装型の電子部品であり、発光部１４１が基板１３の第一面１３１（詳細は後述）に平行な面内で露出して配置されている。これにより、光源１４は、発光部１４１が有する指向角、すなわち第一面１３１の法線方向に対して所定の範囲に紫外線を照射できる。

３個の光源１４は、等間隔で基板１３に実装されている。隣り合う光源１４の発光部１４１が照射する紫外線が不必要に重ならないように、発光部１４１の指向角に基づいて隣り合う光源１４の間隔が設定されている。これにより、３個の光源１４が発光する紫外線は、発光むらが防止された状態でカバー部材１１４に照射される。このため、８枚の基板１３に実装された合計２４個の光源１４によって、カバー部材１１４の側面のほぼ全面が照射される。カバー部材１１４の側面に照射された紫外線は、カバー部材１１４を透過して、流体が流通する流通部（詳細は後述）に均一に照射される。

基板１３には、光源１４を駆動するための２個の駆動回路１５が実装されている。２個の駆動回路１５は、２個の光源１４の間に配置されている。２個の駆動回路１５は並列に接続された冗長構成（詳細は後述）を有している。

基板１３には、４個の抵抗素子Ｒが実装されている。４個の抵抗素子Ｒは、駆動回路１５の入力端子及び出力端子が基板１３に形成された電源パターンや基準電位（グランド）パターンに短絡することを防止するために設けられている。

基板１３の一方の端部には、４個のコネクタＣＮ１が並列して実装されている。４個のコネクタＣＮ１のうちの両側の一方のコネクタＣＮ１は、光源１４及び駆動回路１５に供給される電源用のコネクタであり、当該両側の他方のコネクタＣＮ１は、光源１４及び駆動回路１５の基準電位用のコネクタである。

上述のとおり、基板１３には、必要に応じてパワーメータ２１又は温度センサ２２が実装される。図６では、温度センサ２２が実装された状態の基板１３が図示されている。４個のコネクタＣＮ１のうちの中央の２個のコネクタＣＮ１の一方は、温度センサ２２に供給される電源用のコネクタであり、他方のコネクタＣＮ１は、温度センサ２２が検出した温度に基づく検出信号が出力されるコネクタである。温度センサ２２の基準電位用の端子は、基板１３に形成された配線パターン（不図示）によって光源１４及び駆動回路１５の基準電位（グランド）に接続されている。

基板１３にパワーメータ２１が実装されている場合も、４個のコネクタＣＮ１のうちの中央の２個のコネクタＣＮ１の一方が、パワーメータ２１に供給される電源用のコネクタとなり、他方のコネクタＣＮ１が、パワーメータ２１が検出した照度に基づく検出信号が出力されるコネクタである。パワーメータ２１の基準電位用の端子は、基板１３に形成された配線パターン（不図示）によって光源１４及び駆動回路１５の基準電位（グランド）に接続される。なお本実施例では１基板に１種のセンサを搭載しているが数や種類はこれに限定されるものではない。コネクタ数は搭載するセンサ数に応じて増やせばよい。

３個の光源１４と、並列接続された２個の駆動回路１５は、電源と基準電位との間で直列に接続されている。このため、流体殺菌モジュール１は、２個の駆動回路１５のうちの１個が破損しても、３個の光源１４に電流を供給し続けられるので、殺菌対象の流体に紫外線を照射し続けられる。このように、流体殺菌モジュール１は、駆動回路１５を冗長構成とすることにより、処理槽１２における流体の殺菌作用の安定化が図られている。

基板１３には、複数（本実施形態では５個）の貫通孔ＴＨ１０が形成されている。貫通孔ＴＨ１０は、基板１３を基板固定部１１１ａにねじ止めするためのボルトＢ２を挿入できる大きさに形成されている。複数の貫通孔ＴＨ１０のうちの所定数の貫通孔ＴＨ１０は、基板固定部１１１ａ（図５参照）に形成された複数のねじ穴ＳＨ１と対応する間隔で形成されている。本実施形態では、コネクタＣＮ１が実装された側から、１番目、３番目及び５番目に形成された３個の貫通孔ＴＨ１０が、３個のねじ穴ＳＨ１の間隔と同じ間隔に形成されており、基板１３を基板固定部１１１ａにねじ止めするために用いられる。３個のボルトＢ２（図４参照）は、この３個の貫通孔ＴＨ１０を通ってねじ穴ＳＨ１に固定される。

基板１３は、光源１４及び駆動回路１５などが実装された実装面、すなわち第一面１３１の裏面である第二面１３２（詳細は図７を用いて後述する）の全面で、基板固定部１１１ａに密着して固定される。上述のとおり、基板１３は、熱が伝導しやすい金属（例えばアルミニウム）で形成されている。これにより、光源１４や駆動回路１５で発生した熱は、基板１３を通って基板固定部１１１ａに伝導して放熱される。

図４に戻って、主要部材１１１の長手方向の中央部には、流体殺菌モジュール１の殺菌対象であって殺菌前の流体が流通する空間１１６が形成されている。空間１１６は、第一被取付部１１１ｄから円筒部１１１ｆまで形成され、主要部材１１１の長手方向において主要部材１１１を貫通して形成されている。また、第一流入出部１７の内側には流体が流通する空間１７１が形成されている。空間１７１は、第一流入出部１７の一端部から他端部まで貫通して形成されている。第一流入出部１７は、光源取付部品１１と一体に形成されており、空間１７１と空間１１６とは一続きに形成されている。このため、空間１７１及び空間１１６によって、第一流入出部１７の端部から光源取付部品１１の円筒部１１１ｆ側の端部まで貫通する空間が形成される。基板固定部１１１ａは、第一流入出部１７から流入し空間１１６を流通する液体によって冷却される。これにより、光源取付部品１１は、基板１３で発生する熱の冷却効率の向上を図ることができる。

次に、流体殺菌モジュール１の流体の殺菌作用について図１から図３を参照しつつ図７を用いて説明する。

流通部材１２１と蓋部材１２２とが固定された場合、蓋部材１２２に取り付けられた光源取付部品１１は、流通部材１２１の底部から所定の間隙を設けて流通部材１２１のほぼ中央に配置される。光源取付部品１１が流通部材１２１の内部に配置されると、円柱形状の流通部材１２１の内部は、光源取付部品１１によって仕切られて、円環筒状の空間が形成される。この空間は、流通部材１２１に流入した流体が流通する流通部となる。このため、図７に示すように、流体殺菌モジュール１は、流体Ｆが流通する流通部１６を備えている。

また、光源取付部品１１が流通部材１２１の内部に配置されると、基板１３に設けられた複数の光源１４は、流通部１６及び流通部材１２１の内壁面に向かってそれぞれ配置される。これにより、複数の光源１４は、流通部１６及び流通部材１２１の内壁面に設けられた反射部材１２３に向かって紫外線を照射できる。このように流体殺菌モジュール１は、流通部１６の少なくとも一部が形成されている側に設けられて流通部１６を流通する流体Ｆに紫外線を照射可能な光源１４を備えている。

基板１３は、一方の面を基板固定部１１１ａに接触させた状態でボルトＢ２によって基板固定部１１１ａの側面に固定されている。このため、光源取付部品１１が流通部材１２１の内部に配置されると、基板１３は、光源１４などの部品が設けられた面を流通部１６に向けて配置される。つまり、基板１３は、流通部１６の少なくとも一部に向けて配置された第一面１３１、及び第一面１３１の裏面である第二面１３２を有している。光源１４及び駆動回路１５は、基板１３の第一面１３１に設けられている。基板１３の第二面１３２は、基板固定部１１１ａの側面に接触している。

光源１４及び駆動回路１５は、流通部１６に向けて配置された基板１３の第一面１３１に設けられている。このため、流体殺菌モジュール１は、光源１４と同じ側に設けられて光源１４を駆動する駆動回路（駆動部の一例）１５を備えている。このため、流体殺菌モジュール１は、光源１４及び駆動回路１５で発生する熱を同一方向（光源１４及び駆動回路１５が向けられていない方向）に向かって伝導することができる。これにより、流体殺菌モジュール１は、光源で発生した熱の伝導方向に駆動回路が配置されていたり、駆動回路で発生した熱の伝導方向に光源が配置されたりしなくなる。その結果、光源１４の発光特性及び駆動回路１５の電気的特性が熱によって変動し難くなる。これにより、流体殺菌モジュール１は、光源１４を安定して発光でき、流通部１６を流通する流体中に存在する細菌の殺菌効率の向上を図ることができる。

また、基板３３は、パワーメータ２１及び温度センサ２２を搭載可能に構成されていてもよい。基板３３にパワーメータ２１及び温度センサ２２が搭載されている場合、光源１４や駆動回路１５の直近で実際の光量や発熱状況を直接監視できる。これにより、光源１４の発光状況並びに光源１４及び駆動回路１５の発熱状況の少なくとも一方に応じて細かく流体殺菌モジュール１を制御することができる。その結果、流体殺菌モジュール１の省電力化や安全性を高めることが可能になる。さらに、流体殺菌モジュール１の製造においても光源１４及び駆動回路１５並びにパワーメータ２１及び温度センサ２２の少なくとも一方を同一の基板３３の同一面上に配置することで生産コストの低減が可能である。

上述のとおり、第一流入出部１７の空間１７１と光源取付部品１１の空間１１６とは一続きに連続して形成されている。このため、図７（ａ）に示すように、第一流入出部１７から流入する流体Ｆは、第一流入出部１７の空間１７１と光源取付部品１１の空間１１６とを通って光源取付部品１１の第二栓部材１１３側の空間１１６の端部から流通部材１２１の底部に向かって流出される。

ところで、第一流入出部１７の流通部材１２１側の流入出口１７２と、第二流入出部１８の流通部材１２１側の流入出口１８２とは、同一の平面内に設けられている。このため、流通部材１２１の底部側に流出された流体Ｆは、３個の第二流入出部１８の何れか１つに片寄って向う片流れを生じずに、３個の第二流入出部１８に向かってほぼ均一に流通部１６を流通する。これにより、流体殺菌モジュール１は、流通部１６を流通する流体に対する紫外線の照射むらを低減できる。さらに、３個の第二流入出部１８は、第一流入出部１７の周りに等間隔に配置されている。このため、流体殺菌モジュール１は、流通部１６における流体Ｆの片流れをより一層抑制して、流通部１６を流通する流体に対する紫外線の照射むらを低減できる。

図７（ｂ）に示すように、流通部１６の幅をＤとし、流通部１６を流通する流体の紫外線（波長２６０〜２７０ｎｍ）透過率をｎパーセントとすると、流通部１６の幅は、以下の式（１）の関係式を満たすように構成されている。ここで、流通部１６の幅は、カバー部材１１４の外表面と流通部材１２１の内表面との距離である。
（ｎ／１００）^Ｄ＞０．０１ ・・・（１）

流通部１６の幅が式（１）の関係式を満たすように構成されると、流体殺菌モジュール１は、殺菌対象がｎパーセントの透過率の流体であっても、光源１４で発光された紫外線を流通部材１２１の内壁面まで到達させることができる。これにより、流体殺菌モジュール１は、殺菌対象の流体の殺菌効率の向上を図ることができる。例えば液体の過率を２０％とすると流通部１６の幅Ｄは２．８６ｃｍ未満であることが好ましい。

次に、本実施形態による流体殺菌モジュール１を水耕栽培に適用した使用例について図８を用いて説明する。
図８に示すように、水槽９に貯留された養液Ｌを流体殺菌モジュール１の第一流入出部１７に流入し、流体殺菌モジュール１において養液Ｌを殺菌した流体Ｆを、第二流入出部１８から水槽９に流出する。流体殺菌モジュール１は、水槽９に貯留された養液Ｌに含まれる菌数を徐々に削減することができる。また、流体殺菌モジュール１は、養液Ｌの透過率ｎ％に対して流通部１６（図８では不図示）の幅Ｄが上述の式（１）を満たすように構成されることにより、養液Ｌの殺菌効率の向上を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態による流体殺菌モジュール１は、流体が流通する流通部１６と、流通部１６の少なくとも一部が形成されている側に設けられて流通部１６を流通する流体に紫外線を照射可能な光源１４と、光源１４と同じ側に設けられて光源１４を駆動する駆動回路１５とを備えている。これにより、流体殺菌モジュール１は、流体中に存在する細菌の殺菌効率の向上を図ることができる。

また、流体殺菌モジュール１は、流通部１６の少なくとも一部に向けて配置された第一面１３１、及び第一面１３１の裏面である第二面１３２を有する基板１３を備え、光源１４及び駆動回路１５は、第一面１３１に設けられている。これにより、基板１３の第二面１３２の全面を基板固定部１１１ａに密着させることができるので、流体殺菌モジュール１は、光源１４及び駆動回路１５で発生する熱を効率よく放出することができる。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態による流体殺菌モジュールについて図９及び図１０を用いて説明する。本実施形態による流体殺菌モジュール３は、光源１４及び駆動回路１５が設けられた複数の基板３３によって流体が流通する流通部３６を囲む構成を有している。

図９（ａ）に示すように、流体殺菌モジュール３は、流体が流通する流通部３６と、流通部３６の少なくとも一部が形成されている側に設けられて流通部３６を流通する流体に紫外線を照射可能な光源１４（図９（ｂ）参照）と、光源１４と同じ側に設けられて光源１４を駆動する駆動回路（駆動部の一例）１５（図９（ｃ）参照）とを備えている。このため、流体殺菌モジュール３は、光源１４及び駆動回路１５で発生する熱を同一方向（光源１４及び駆動回路１５が向けられていない方向）に向かって伝導することができる。これにより、流体殺菌モジュール３は、光源で発生した熱の伝導方向に駆動回路が配置されていたり、駆動回路で発生した熱の伝導方向に光源が配置されたりしなくなる。その結果、光源１４の発光特性及び駆動回路１５の電気的特性が熱によって変動し難くなる。これにより、流体殺菌モジュール３は、光源１４を安定して発光でき、流通部３６を流通する流体中に存在する細菌の殺菌効率の向上を図ることができる。

図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、流体殺菌モジュール３は、複数（本実施形態では４枚）の基板３３を備えている。基板３３は、上記第１実施形態による流体殺菌モジュール１に備えられた基板１３と同様の構成を有しているため、詳細な説明は省略する。基板３３は、流通部３６を囲んで配置された照射器容器３５に取り付けられている。４枚の基板３３はそれぞれ、流通部３６の少なくとも一部に向けて配置された第一面３３１、及び第一面３３１の裏面である第二面３３２を有している。４枚の基板３３は、第二面３３２を照射器容器３５の内壁面に接触して取り付けられるとともに、第一面３３１を向い合わせて流通部３６を囲んで配置されている。このため、図９（ｂ）に示すように、第一面３３１に設けられた光源１４は、流通部３６に向けられて配置される。図９（ｃ）に示すように、駆動回路１５も同様に、流通部３６に向けられて配置されている。基板３３を固定する照射器容器３５は、基板３３の熱を容器周囲の液体に速やかに放熱するために熱伝導率の高い素材を用いて形成されていることが好ましい。照射器容器３５は、例えば金属やステンレス等の合金がより好ましいがそれに限定されない。

図９（ａ）に戻って、流体殺菌モジュール３は、照射器容器３５と流通部３６とを固定する第一固定部材３２を備えている。照射器容器３５の一端部側は、流通部３６が挿入可能に構成された第一固定部材３２に固定されている。さらに、照射器容器３５の他端部側は、流通部３６が挿入可能に構成された第二固定部材３４に固定されている。これにより、照射器容器３５と流通部３６とで囲まれる空間が密閉状態となる。

流通部３６は、円筒形状を有し、光源１４で発光された紫外線を透過することができる素材で形成されている。流通部３６は、例えば石英で形成されている。これにより、流体殺菌モジュール３は、流通部３６の内側の空間３６１を流通する流体に紫外線を照射して流体を殺菌することができる。

図１０（ａ）に示すように、配置する光源１４が４個で、流通部３６の断面が円形の場合、流通部３６の外表面は、光源１４に向かって凸形状となる。このため、入射光の入射角を光源１４に対し法線方向を０°とすると紫外線の入射が大きくなり、流通部３６の外表面での反射により、流通部３６を流通する液体への紫外線の照射量が大きく損なわれる。

この場合、図１０（ｂ）に示すように、流通部３６を方形管状（四隅は角ではなく、カーブしている）に形成されている場合、４個の光源１４は方形の平坦面に対向させて配置される。これにより、光源１４から照射される紫外線は、流通部３６の外表面での反射が低減され、より効率よく流通部３６を流通する溶液（液体）へ紫外線を照射することができる。方形管状の流通部３６は既存の円形管と同様に溶融石英材により作製可能である。

図９（ｂ）及び図９（ｃ）に戻って、流体殺菌モジュール３は、照射器容器３５の内壁面の一部の領域であって４枚の基板３３が配置されていない領域に反射部材３７を有していてもよい。本実施形態では、反射部材３７は、照射器容器３５の内壁面の角部に配置されている。これにより、流体殺菌モジュール３は、光源１４から出射され流通部３６の外表面で反射した紫外線を反射部材３７で反射し、反射部材３７で反射させた紫外線を流通部３６の内部を流通する流体に照射することができる。その結果、流体殺菌モジュール３は、流体の殺菌力を高めることが可能になる。

図１０（ａ）に示すように、流通部３６の長手方向に直交する断面が円環状の場合、流通部３６の長手方向における中心軸と流通部３６の内壁面との間の距離（すなわち半径）をｒとする。また、図１０（ｂ）に示すように、流通部３６の長手方向に直交する断面が方形の環状の場合、流通部３６の当該断面の一辺の長さの２分の１の距離をｒとする。これらの場合、流通部３６を流通する流体の透過率をｎパーセントとすると、流通部３６の距離ｒは、以下の式（２）の関係を満たすように構成されている。
（ｎ／１００）^ｒ＞０．０１ ・・・（２）

流通部３６の距離ｒが式（２）の関係式を満たすように構成されると、流体殺菌モジュール３は、殺菌対象がｎパーセントの透過率の流体であっても、光源１４で発光された紫外線を流通部３６の中心まで到達させることができる。これにより、流体殺菌モジュール３は、殺菌対象の流体の殺菌効率の向上を図ることができる。

次に、本実施形態による流体殺菌モジュール３を水耕栽培に適用した使用例について図１１を用いて説明する。流体殺菌モジュール３は、流体を流通させる領域が流通部３６であるため、上記第１実施形態による流体殺菌モジュール１と比較して、流体を流通させる領域が制限されている。

このため、図１１に示すように、流体殺菌モジュール３を用いた水耕栽培は、流体殺菌モジュール３によって殺菌済みの流体Ｆを水槽８に貯留する構成とすることができる。この場合、流体殺菌モジュール３を水没することでモジュールを冷却し、紫外線の外部への漏れを抑制することで外套も不要となる。

次に、流体殺菌モジュール３を水槽から独立した殺菌器として用いる使用例について図１２を用いて説明する。
図１２に示すように、流体殺菌器の外套７の内部に流体殺菌モジュール３を載置し、第一流入出部７７と第二流入出部７８を設ける。流体殺菌器の外套７には必要な処理流量や殺菌力に応じて流体殺菌モジュール３を複数本（本例では３本）配置することができる。第一流入出部１７及び第二流入出部１８のいずれかは流通部３６に接続されている。本例では、第一流入出部１７が流体殺菌モジュール３に接続されている。流通部３６を流通する流体Ｆは、殺菌されて流体殺菌モジュール３を冷却するか又は逆に流体殺菌モジュール３を冷却したのち、殺菌されて流体殺菌器より流出される。

図１２に示す形態の利点として、流体殺菌モジュール３から漏れ出る紫外線の光量を抑制することで、外套７に紫外線に対し耐性の低い種類の樹脂も適用できる点にある。また、水槽の水深が浅い、又は水槽の形状等により、流体殺菌モジュール３を水没させることができない場合もある。その場合、図１２に示す形態を取ることで、水槽によらず、流体殺菌モジュール３の使用本数を必要な処理流量や殺菌力に応じて使用することで、水槽とは独立した流体殺菌器とすることができる。

以上説明したように、本実施形態による流体殺菌モジュール３は、流体が流通する流通部３６と、流通部３６の少なくとも一部が形成されている側に設けられて流通部３６を流通する流体に紫外線を照射可能な光源１４と、光源１４と同じ側に設けられて光源１４を駆動する駆動回路１５とを備えている。これにより、流体殺菌モジュール３は、流体中に存在する細菌の殺菌効率の向上を図ることができる。

本発明は、上記実施形態に限らず、種々の形態が可能である。
上記第１実施形態による流体殺菌モジュール１では、第一流入出部１７から処理槽１２に流入した流体を処理槽１２の内部で往復させて第二流入出部１８から流出するように構成されているが、本発明はこれに限られない。例えば、流体殺菌モジュール１は、上記第二実施形態による流体殺菌モジュール３のように、流体を一方向に流通させて当該流体を殺菌するように構成されていてもよい。この場合、第一流入出部１７は例えば流通部材１２１の底部に設けられる。これにより、流体殺菌モジュール１は、浮遊物などが処理槽１２の内部に残留することを防止できる。

また、この場合、流体殺菌モジュール１は、流体殺菌モジュール１の光源取付部品１１に設けられた空間１１６と外部とを連通する他の流路が設けられ、当該他の流路を通過する流体によって基板１３を冷却し、光源１４や駆動回路１５で発生する熱を放熱するように構成されていてもよい。これにより、流体殺菌モジュール１は、光源１４の冷却効率の向上を図ることができる。

上記第１実施形態による流体殺菌モジュール１は、同一の平面内に第一流入出部１７の流入出口１７２と、第二流入出部１８の流入出口１８２とを有しているが、本発明はこれに限られない。第二流入出部１８の流入出口１８２は、第一流入出部１７の流入出口１７２が設けられた平面と平行な面内に設けられていてもよい。

上記第１実施形態による流体殺菌モジュール１は、複数の第二流入出部１８を備えているが、本発明はこれに限られない。例えば、第二流入出部１８は、処理槽１２側には複数の流入出口を有し、第二流入出部１８の内部で流通経路がまとめられて外部側には１個の流入出口を有する構成を有していてもよい。

上記第２実施形態による流体殺菌モジュール３は、流通部３６の流出口（流体殺菌モジュール３が水槽８に流体を流出する流出口）に所定の間隙を設けて対向配置された障害板を有していてもよい。流通部３６が管状を有している場合、流通部３６を流通する流体の流速は、流通部３６の内壁面の近傍よりも中心軸の近傍の方が速い。流体殺菌モジュール３は、流通部３６を流通して水槽８に流出する流体を障害板に衝突させることにより、水槽８に流出する流体の流速を均一にすることができる。この障害板は流入部と流出部双方に設けると、より効果を高めることができる。さらに、流体殺菌モジュール３は、流通部３６から漏洩する紫外線を障害板によって抑制することができる。

１，３ 流体殺菌モジュール
７ 外套
８，９ 水槽
１１ 光源取付部品
１２ 処理槽
１３，３３ 基板
１４ 光源
１５ 駆動回路
１６，３６ 流通部
１７，７７ 第一流入出部
１８，７８ 第二流入出部
１９ ケーブル群
２１ パワーメータ
２２ 温度センサ
３１ 接続部材
３２ 第一固定部材
３４ 第二固定部材
３５ 照射器容器
１１１ 主要部材
１１１ａ 基板固定部
１１１ｂ 第一支柱部
１１１ｃ 第二支柱部
１１１ｄ 第一被取付部
１１１ｅ 第二被取付部
１１１ｆ 円筒部
１１２ 第一栓部材
１１３ 第二栓部材
１１４ カバー部材
１１６，１７１，３６１ 空間
１２１ 流通部材
１２２ 蓋部材
１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，貫通孔
３７，１２３ 反射部材
１３１ 第一面
１３２ 第二面
１４１ 発光部
１７２，１８２ 流入出口
１９１ ケーブル
３３１ 第一面
３３２ 第二面
Ｂ１，Ｂ２， ボルト
ＣＮ１ コネクタ
Ｆ 流体
Ｌ 養液
ＰＫ１，ＰＫ２ パッキン
Ｒ 抵抗素子
ＳＨ１，ねじ穴
ＳＨ２ ねじ孔

Claims (3)

1. 流体が流通する流通部と、
   前記流通部の少なくとも一部が形成されている側に設けられて前記流通部を流通する流体に紫外線を照射可能な光源と、
   前記光源と同じ側に設けられて前記光源を駆動する駆動部と
   を備える流体殺菌モジュール。
2. 前記流通部の少なくとも一部に向けて配置された第一面、及び前記第一面の裏面である第二面を有する基板を備え、
   前記光源及び前記駆動部は、前記第一面に設けられている
   請求項１に記載の流体殺菌モジュール。
3. 前記流通部の幅をＤとし、前記流通部を流通する流体の紫外線透過率をｎパーセントとすると、前記流通部の幅は、
   （ｎ／１００）^Ｄ＞０．０１
   の関係式を満たす
   請求項１又は２に記載の流体殺菌モジュール。

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