JP2020032158A

JP2020032158A - 紫外線殺菌装置

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Publication number: JP2020032158A
Application number: JP2019042655A
Authority: JP
Inventors: 中村　真人; Masato Nakamura; 真人中村
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2020-03-05
Also published as: WO2020183767A1

Abstract

【課題】流体の透明度が低くても、流体に十分に紫外線を照射することができ、流体を適切に殺菌することができる紫外線殺菌装置を提供すること。【解決手段】本発明の紫外線殺菌装置は、流体に対して紫外線を照射して前記流体を殺菌処理する紫外線殺菌装置であって、流路深さに対する流路幅の比が４以上である処理流路と、前記処理流路内を流れる流体に対して前記処理流路の深さ方向に沿って紫外線を照射する複数の発光素子と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、紫外線殺菌装置に関する。

紫外線を用いて液体などの流体を殺菌処理できることは広く知られている。たとえば、特許文献１には、軸方向に延びる流路に対して、上記軸方向に紫外線を照射して、流路内を流通する液体を殺菌する流体殺菌装置が記載されている。

具体的には、特許文献１に記載の流体殺菌装置は、軸方向に延びる処理流路を区画する流路管と、上記流路管の一方の端部の近傍に設けられ、上記処理流路に向けて上記一方の端部から上記軸方向に紫外線を照射する広配向角の発光素子（ＬＥＤ光源）と、を有する。上記光源から広角に照射された紫外線は、流路管の内面で反射されながら処理流路の長手方向（軸方向）に伝播していき、処理流路の内部の流体を殺菌する。

特開２０１７−１０４２３０号公報

特許文献１に記載されているような従来の紫外線殺菌装置には、流体の透明度が低い場合に、流体を適切に殺菌できないという問題がある。この問題について、図１Ａおよび図１Ｂを用いて説明する。

図１Ａに示すように、紫外線殺菌装置１０の処理流路１１内において、透明度の高い流体（例えば水）が、紫外線光源１２に向かって流れているとする（図中の矢印１８参照）。この処理流路１１内を流れている流体に対して、処理流路１１の軸方向に、紫外線光源１２から紫外線を照射する。このとき、流体の透明度が高いので、紫外線光源１２からの紫外線は遠くまで届く。その結果、流体に十分に紫外線を照射して、流体を適切に殺菌することができる。

これに対して、図１Ｂに示すように、紫外線殺菌装置１０の処理流路１１内において、透明度の低い流体（例えば牛乳）が、紫外線光源１２に向かって流れているとする（図中の矢印１８参照）。このとき、流体の透明度が低いので、紫外線光源１２からの紫外線は遠くまで届かない。その結果、流体に十分に紫外線を照射することができず、流体を適切に殺菌することができない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、流体の透明度が低くても、流体に十分に紫外線を照射して、流体を適切に殺菌することができる紫外線殺菌装置を提供することを目的とする。

本発明に係る紫外線殺菌装置は、流体に対して紫外線を照射して前記流体を殺菌処理する紫外線殺菌装置であって、流路深さに対する流路幅の比が４以上である処理流路と、前記処理流路内を流れる流体に対して前記処理流路の深さ方向に沿って紫外線を照射する複数の発光素子と、を有する。

本発明によれば、流体の透明度が低くても、流体に十分に紫外線を照射して、流体を適切に殺菌することができる。

図１Ａおよび図１Ｂは従来の紫外線殺菌装置を用いて流体を殺菌する様子を示す模式図である。図２Ａは本発明の一実施形態に係る紫外線殺菌装置の断面を示す模式図であり、図２Ｂは、図２Ａに示される紫外線殺菌装置の平面を示す模式図である。図３は第１の変形例に係る紫外線殺菌装置の断面を示す模式図である。図４は第２の変形例に係る紫外線殺菌装置の断面を示す模式図である。図５は第３の変形例に係る紫外線殺菌装置の断面を示す模式図である。図６は第４の変形例に係る紫外線殺菌装置の断面を示す模式図である。図７Ａは第５の変形例に係る紫外線殺菌装置の断面を示す模式図であり、図７Ｂは、図７Ａに示される紫外線殺菌装置の平面を示す模式図である。図８Ａは第６の変形例に係る紫外線殺菌装置の断面を示す模式図であり、図８Ｂは、図８Ａに示される紫外線殺菌装置の発光素子および反射シートを示す模式図である。図９は第７の変形例に係る紫外線殺菌装置の断面を示す模式図である。図１０は第８の変形例に係る紫外線殺菌装置の断面を示す模式図である。図１１Ａは第９の変形例に係る紫外線殺菌装置の断面を示す模式図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示される紫外線殺菌装置の発光素子、反射シートおよびリフレクターを示す模式図である。図１２Ａは第１０の変形例に係る紫外線殺菌装置の断面を示す模式図であり、図１２Ｂは、図１２Ａに示される紫外線殺菌装置の発光素子、反射シートおよびリフレクターを示す模式図である。図１３Ａは第１１の変形例に係る紫外線殺菌装置の断面を示す模式図であり、図１３Ｂは、図１３Ａに示される紫外線殺菌装置の反射シートおよび光束制御部材を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（紫外線殺菌装置の構成）
本発明の一実施形態に係る紫外線殺菌装置の構成を図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。

図２Ａは、紫外線殺菌装置１００の断面を示す模式図であり、図２Ｂは、図２Ａに示される紫外線殺菌装置１００の平面を示す模式図である。

図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、本実施形態に係る紫外線殺菌装置１００は、処理流路１１０と、紫外線を出射する複数の発光素子１２０とを有する。殺菌されるべき流体は、処理流路１１０内を矢印１８０の方向に沿って流れる。

図２Ａに示されるように、処理流路１１０は、第１の板１３１および第２の板１３２の間に形成されている。本実施形態では、第１の板１３１および第２の板１３２は、いずれも紫外線を透過可能な材料で構成されている。発光素子１２０から出射された紫外線は、第１の板１３１を透過し、処理流路１１０内を流れている流体に照射される。

図２Ａに示されるように、処理流路１１０の深さは小さいのに対し、図２Ｂに示されるように、処理流路１１０の流路幅は大きい。このように処理流路１１０は、第１の板１３１および第２の板１３２の間に配置され、流路深さは小さいが、流路幅は大きい。処理流路１１０の流路深さに対する流路幅の比は４以上である。このように処理流路１１０の流路深さを小さくすることで、処理流路１１０を流れる流体の透明度が低い場合であっても、流体に適切に紫外線を照射することができる。また、処理流路１１０の流路幅を大きくすることで、処理流路１１０を流れる流体の量を増大させることができる。結果として、紫外線殺菌装置１００は、効率的に流体を殺菌することができる。処理流路１１０の流路深さは、特に限定されないが、透明度が低い流体に紫外線を照射する観点からは１０ｍｍ以下であることが好ましい。

処理流路１１０の流路深さに対する流路幅の比は、流路深さを小さくしつつ、流れる流体の量を増大させるという観点から、４以上であることが好ましく、１０以上であることがより好ましく、５０以上であることがより好ましい。流路深さに対する流路幅の比の上限は、特に限定されないものの、例えば１０００００以下であることが好ましく、１００００以下であることがより好ましい。また、処理流路１１０の流路深さは、特に限定されないが、透明度が低い流体に紫外線を照射する観点からは紫外線が流路底部（第２の板１３２の流路内表面）まで到達可能な深さであることが好ましく、たとえば、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、１ｍｍ以下がより好ましい。流路深さの下限は、特に限定されないものの、流体を処理流路１１０内に流しやすくするという観点から、例えば０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。

第１の板１３１および第２の板１３２の厚さは、紫外線を過度に減衰させず、かつ必要な強度を確保できれば特に限定されない。第１の板１３１および第２の板１３２の厚さは、例えば０．５〜１０ｍｍ程度である。

第１の板１３１および第２の板１３２を構成する材料は、紫外線を透過させることができれば特に限定されない。このような材料の例には、ガラス、石英（ＳｉＯ_２）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、非晶質のフッ素系樹脂などが含まれる。

なお、本実施形態では、第１の板１３１および第２の板１３２は、いずれも紫外線を透過可能であるが、紫外線が透過する必要が無い第２の板１３２は、紫外線が透過可能でなくてもよい。

複数の発光素子１２０は、図２Ａに示されるように、処理流路１１０内を流れる流体に対して流路の深さ方向に沿って紫外線を照射するように配置される。本実施形態では、複数の発光素子１２０は、第１の板１３１の処理流路１１０の反対側の面と対向するように配置される。このように発光素子１２０が配置されることで、発光素子１２０から出射された紫外線は、処理流路１１０の深さ方向に沿って流体に照射される。流体の透明度が低くても、処理流路１１０の流路深さが小さいため、紫外線は、処理流路１１０の深さ方向のどの位置を流れる流体に対しても十分に到達することができる。

複数の発光素子１２０は、図２Ｂに示されるように、処理流路１１０の幅方向に沿って配置されている。このように複数の発光素子１２０を配置することで、処理流路１１０の幅方向のどの位置を流れる流体に対しても紫外線を照射することができる。また、本実施形態では、複数の発光素子１２０は、図２Ａに示されるように、流体の流れる方向１８０に沿っても配置されている。すなわち、本実施形態では、複数の発光素子１２０は、マトリックス状に配置されている。このように複数の発光素子１２０を配置することで、処理流路１１０を流れる流体に対して長時間紫外線を照射することができる。

発光素子１２０の種類は、紫外線を出射することができるものであれば特に制限されない。発光素子１２０の例には、半導体レーザー、発光ダイオードなどが含まれる。

発光素子１２０が出射する紫外線の波長は、特に限定されないが、処理流路１１０を流れる流体を殺菌するという観点から、２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であることが好ましく、２６０ｎｍ以上２９０ｎｍ以下であることがより好ましい。発光素子１２０の光出力は、特に限定されないが、処理流路１１０を流れる流体を殺菌するという観点から、１ｍＷ以上であることが好ましく、１０ｍＷ以上であることがより好ましい。

（紫外線殺菌装置による殺菌）
本実施形態に係る紫外線殺菌装置１００による殺菌について、図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。

殺菌されるべき流体は、処理流路１１０の一端から他端へ矢印１８０の方向に流れる。このとき、複数の発光素子１２０から出射された紫外線は、第１の板１３１を透過し、処理流路１１０を流れる流体に対して処理流路１１０の深さ方向に沿って照射される。前述のとおり、処理流路１１０の深さは、例えば１ｍｍと小さいので、流体の透明度が低くても、紫外線が流体の全体に十分に届き、流体は適切に殺菌される。

なお、処理流路１１０に流す流体の種類は、特に限定されず、気体であっても液体であってもよい。流体の例には、飲用水や農業用水などの上水、工場からの排水などの下水、牛乳やジュース、酒などの飲料が含まれる。本実施形態に係る紫外線殺菌装置１００は、透明度が低い流体であっても適切に殺菌できることから、流体の透明度が低いほど、本実施形態に係る紫外線殺菌装置１００の効果が発揮されうる。たとえば、光路長１ｃｍで、波長２６５ｎｍの紫外線に対する流体の透過率が１％であっても、光路長１ｍｍの場合の透過率は６３％程度となるため、殺菌可能な紫外線量が得られる。この透過率は以下の式によって計算される。

Ｔ_１ｍｍ：光路長１ｍｍにおける透過率
Ｔ_１０ｍｍ：光路長１０ｍｍにおける透過率
ｄ１：光路長１ｍｍ
ｄ１０：光路長１０ｍｍ

（効果）
以上のように、本実施形態に係る紫外線殺菌装置１００によれば、処理流路１１０の深さが小さいので、流体の透明度が低くても、発光素子から出射された紫外線が流体の全体に十分届き、流体を適切に殺菌することができる。

［変形例］
上記の実施形態の変形例について、図３〜図７を用いて以下に説明する。各変形例について、上記実施形態に係る紫外線殺菌装置１００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

（第１の変形例）
図３は、第１の変形例に係る紫外線殺菌装置２００の断面を示す模式図である。第１の変形例に係る紫外線殺菌装置２００は、処理流路１１０の両側に複数の発光素子１２０が配置されている点で、上記実施形態に係る紫外線殺菌装置１００と相違する。

紫外線殺菌装置２００では、複数の発光素子１２０の一部は、第１の板１３１の処理流路１１０の反対側の面と対向するように配置され、複数の発光素子１２０の他の一部は、第２の板１３２の処理流路１１０の反対側の面と対向するように配置されている。この紫外線殺菌装置２００では、処理流路１１０の両側から紫外線が照射されるため、より多くの紫外線を流体に照射することができる。

（第２の変形例）
図４は、第２の変形例に係る紫外線殺菌装置３００の断面を示す模式図である。第２の変形例に係る紫外線殺菌装置３００は、反射シート３１０をさらに有する点で上記実施形態に係る紫外線殺菌装置１００と相違する。

反射シート３１０は、第２の板１３２の処理流路１１０の反対側の面上に配置され、処理流路１１０側から到達した紫外線を処理流路１１０側に向けて反射させる。反射シート３１０の材料は、紫外線を反射するものであれば特に限定されない。反射シート３１０の材料の例には、金属、ポリテトラフルオロエチレン、ガラスまたは樹脂材料の表面に真空蒸着等により形成されたアルミニウム膜などが含まれる。

紫外線殺菌装置３００では、複数の発光素子１２０から出射された紫外線は、第１の板１３１を透過し、処理流路１１０の深さ方向に沿って処理流路１１０内を流れる流体に照射される。また、流体を通過した紫外線は、第２の板１３２を透過し、反射シート３１０によって反射され、再度第２の板１３２を透過し、処理流路１１０の深さ方向に沿って流体に照射される。この紫外線殺菌装置３００でも、処理流路１１０の両側から紫外線が照射されるため、より多くの紫外線を流体に照射することができる。

（第３の変形例）
図５は、第３の変形例に係る紫外線殺菌装置４００の断面を示す模式図である。第３の変形例に係る紫外線殺菌装置４００は、第２の板４３２が紫外線を反射可能な板である点で、上記実施形態に係る紫外線殺菌装置１００と相違する。

第２の板４３２は、第１の板１３１とともに処理流路１１０を形成し、処理流路１１０側から到達した紫外線を処理流路１１０側に向けて反射させる。第２の板４３２の材料は、紫外線を反射可能であれば特に限定されない。第２の板４３２の材料の例には、金属、ポリテトラフルオロエチレン、ガラスまたは樹脂材料の表面に真空蒸着等により形成されたアルミニウム膜などが含まれる。

紫外線殺菌装置４００では、複数の発光素子１２０から出射された紫外線は、第１の板１３１を透過し、処理流路１１０の深さ方向に沿って処理流路１１０内を流れる流体に照射される。また、流体を通過した紫外線は、第２の板４３２によって反射され、再度処理流路１１０の深さ方向に沿って流体に照射される。この紫外線殺菌装置４００でも、処理流路１１０の両側から紫外線が照射されるため、より多くの紫外線を流体に照射することができる。

（第４の変形例）
図６は、第４の変形例に係る紫外線殺菌装置５００の断面を示す模式図である。第４の変形例に係る紫外線殺菌装置５００は、発光素子１２０から出射された紫外線を拡げるための光束制御部材５１０をさらに有する点で、上記実施形態に係る紫外線殺菌装置１００と相違する。

複数の光束制御部材５１０のそれぞれは、複数の発光素子１２０のそれぞれの上に配置されている。光束制御部材５１０は、対応する発光素子１２０から出射された紫外線を拡げる、いわゆる拡散レンズである。光束制御部材５１０の形状は、複数の発光素子１２０の配置や複数の発光素子１２０と処理流路１１０との間隔などに応じて必要となる配光特性に応じて適宜決定される。光束制御部材５１０の材料は、紫外線を透過させることができる材料であれば特に制限されない。光束制御部材５１０の材料の例には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの光透過性樹脂、またはガラス、合成石英などが含まれる。

紫外線殺菌装置５００では、複数の発光素子１２０から出射された紫外線は、光束制御部材５１０により配光を制御された上で第１の板１３１に到達する。第１の板１３１に到達した紫外線は、第１の板１３１を透過し、処理流路１１０の深さ方向に沿って処理流路１１０内を流れる流体に照射される。

紫外線殺菌装置５００では、光束制御部材５１０により発光素子１２０から出射された光の配光を制御するため、発光素子１２０の数を低減することができ、かつ装置を薄型化することもできる。

（第５の変形例）
図７Ａは、第５の変形例に係る紫外線殺菌装置６００の断面を示す模式図であり、図７Ｂは、図７Ａに示される紫外線殺菌装置６００の平面を示す模式図である。

第５の変形例に係る紫外線殺菌装置６００は、第１の板および第２の板が導光板６３１、６３２である点で、上記実施形態に係る紫外線殺菌装置１００と相違する。

導光板（第１の板）６３１および導光板（第２の板）６３２は、処理流路１１０を形成する。導光板６３１および導光板６３２は、その側面から処理流路１１０の幅方向に沿って紫外線を入射させ、入射した紫外線を処理流路１１０の深さ方向に沿って処理流路１１０に向けて出射させる。本実施形態では、導光板６３１および導光板６３２は、一方の側面（紫外線が入射する側面）から他方の側面に近づくにつれて厚みが薄くなる、紫外線を透過可能な板である。

また、導光板６３１の処理流路１１０の反対側の面、および導光板６３２の処理流路１１０の反対側の面には、それぞれ反射シート３１０が配置されている。反射シート３１０は、導光板６３１、６３２側から到達した紫外線を導光板６３１、６３２側に向けて反射させる。反射シート３１０の材料は、紫外線を反射するものであれば特に限定されない。反射シート３１０の材料の例には、金属、ポリテトラフルオロエチレン、ガラスまたは樹脂材料の表面に真空蒸着等により形成されたアルミニウム膜などが含まれる。

複数の発光素子１２０は、導光板６３１、６３２の側面と対向するように配置されており、処理流路１１０の深さ方向に略垂直な方向に沿って紫外線を出射する。本実施形態では、複数の発光素子１２０は、処理流路１１０の幅方向に沿って紫外線を出射する。

紫外線殺菌装置６００では、複数の発光素子１２０から出射された紫外線は、導光板６３１、６３２内を進行し、処理流路１１０の深さ方向に沿って、処理流路１１０内を流れる流体に照射される。この紫外線殺菌装置６００でも、処理流路１１０の両側から紫外線が照射されるため、より多くの紫外線を流体に照射することができる。

なお、上記説明では、第１の板および第２の板の両方が導光板である態様について説明したが、第１の板または第２の板の一方のみが導光板であってもよい。

（第６の変形例）
図８Ａは、第６の変形例に係る紫外線殺菌装置７００の断面を示す模式図であり、図８Ｂは、図８Ａに示される紫外線殺菌装置７００の発光素子１２０および反射シート４１０を示す模式図である。図８Ａでは、ハッチングを省略している。

第６の変形例に係る殺菌装置７００は、反射シート３１０および反射シート４１０を有する点で、上記の実施形態に係る紫外線殺菌装置１００と相違する。

反射シート３１０は、第２の板１３２の処理流路１１０の反対側の面上に配置され、処理流路１１０側から到達した紫外線を処理流路１１０側に向けて反射させる。

反射シート４１０は、第１の板１３１の処理流路１１０の反対側の面と対向するように発光素子１２０の周囲に配置され、処理流路１１０側から到達した紫外線を処理流路１１０側に向けて反射させる。本変形例では、反射シート４１０は、発光素子１２０から出射
される紫外線の光軸の方向において、発光素子１２０と略同じ位置に配置されている。

反射シート３１０および反射シート４１０の材料は、紫外線を反射するものであれば特に限定されない。反射シート３１０の材料の例には、金属、ポリテトラフルオロエチレン、ガラスまたは樹脂材料の表面に真空蒸着等により形成されたアルミニウム膜などが含まれる。

紫外線殺菌装置７００では、反射シート３１０によって反射され、第２の板１３２、処理流路１１０、第１の板１３１を通過し、反射シート４１０に到達した紫外線は、反射シート４１０によって処理流路１１０に向けて反射される。これにより、紫外線殺菌装置７００では、より多くの紫外線を流体に照射することができる。

（第７の変形例）
図９は、第７の変形例に係る紫外線殺菌装置８００の断面を示す模式図である。図９では、ハッチングを省略している。第７の変形例に係る紫外線殺菌装置８００は、第２の板４３２が紫外線を反射可能な板である点、および反射シート４１０を有する点で、上記の実施形態に係る紫外線殺菌装置１００と相違する。

第２の板４３２は、第１の板１３１とともに処理流路１１０を形成し、処理流路１１０側から到達した紫外線を処理流路１１０側に向けて反射させる。第２の板４３２は、第３の変形例の第２の板と同じものである。

反射シート４１０は、第１の板１３１の処理流路１１０の反対側の面と対向するように発光素子１２０の周囲に配置され、処理流路１１０側から到達した紫外線を処理流路１１０側に向けて反射させる。本変形例では、反射シート４１０は、発光素子１２０から出射される紫外線の光軸の方向において、発光素子１２０と略同じ位置に配置されている。反射シート４１０は、第６の変形例の反射シートと同じものである。

紫外線殺菌装置８００では、第２の板４３２によって反射され、処理流路１１０、第１の板１３１を通過し、反射シート４１０に到達した紫外線は、処理流路１１０に向けて反射される。これにより、紫外線殺菌装置８００では、より多くの紫外線を流体に照射することができる。

（第８の変形例）
図１０は、第８の変形例に係る紫外線殺菌装置９００の断面を示す模式図である。図１０では、ハッチングを省略している。第８の変形例に係る紫外線殺菌装置９００は、処理流路１１０の両側に複数の発光素子１２０が配置されている点、および２枚の反射シート４１０を有する点で、上記実施形態に係る紫外線殺菌装置１００と相違する。

紫外線殺菌装置９００では、複数の発光素子１２０の一部は、第１の板１３１の処理流路１１０の反対側の面と対向するように配置され、複数の発光素子１２０の他の一部は、第２の板１３２の処理流路１１０の反対側の面と対向するように配置されている。

２枚の反射シート４１０のうちの一方は、第１の板１３１の処理流路１１０の反対側の面と対向するように発光素子１２０の周囲に配置され、処理流路１１０側から到達した紫外線を処理流路１１０側に向けて反射させる。

２枚の反射シート４１０のうちの他方は、第２の板１３２の処理流路１１０の反対側の面と対向するように発光素子１２０の周囲に配置され、処理流路１１０側から到達した紫外線を処理流路１１０側に向けて反射させる。

本変形例では、これらの反射シート４１０は、発光素子１２０から出射される紫外線の光軸の方向において、発光素子１２０と略同じ位置に配置されている。反射シート４１０は、第６の変形例の反射シートと同じものである。

２枚の反射シート４１０のうちの一方は、第１の板１３１の処理流路１１０の反対側の面と対向するように発光素子１２０の周囲に配置され、２枚の反射シート４１０のうちの他方は、第２の板１３２の処理流路１１０の反対側の面と対向するように発光素子１２０の周囲に配置され、処理流路１１０側から到達した紫外線を処理流路１１０側に向けて反射させる。

紫外線殺菌装置９００では、第１の板１３１側に配置された複数の発光素子１２０は、第２の板１３２側に配置された複数の発光素子１２０と対向しないように配置されている。具体的には、第１の板１３１側に配置された発光素子１２０は、第１の板１３１および第２の板１３２を挟んで、第２の板１３２側に配置された反射シート４１０と対向するように配置されている。

同様に、第２の板１３２側に配置された発光素子１２０は、第１の板１３１および第２の板１３２を挟んで、第１の板１３１側に配置された反射シート４１０と対向するように配置されている。

紫外線殺菌装置９００では、第１の板１３１側に配置された発光素子１２０から出射され、第１の板１３１、処理流路１１０、第２の板１３２を通過した紫外線は、第２の板１３２側に配置された反射シート４１０により反射され、処理流路１１０に照射される。同様に、第２の板１３２側に配置された発光素子１２０から出射され、第２の板１３２、処理流路１１０、第１の板１３１を通過した紫外線は、第１の板１３１側に配置された反射シート４１０により反射され、処理流路１１０に照射される。

これにより、紫外線殺菌装置９００では、より多くの紫外線を流体に照射することができる。

（第９の変形例）
図１１Ａは、第９の変形例に係る紫外線殺菌装置１０００の断面を示す模式図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示された紫外線殺菌装置１０００の発光素子１２０、反射シート４１０およびリフレクター５２０を示す模式図である。図１１Ａでは、ハッチングを省略している。第９の変形例に係る紫外線殺菌装置１０００は、反射シート３１０、反射シート４１０および複数のリフレクター５２０を有する点で、上記の実施形態に係る紫外線殺菌装置１００と相違する。

反射シート３１０は、第２の板１３２の処理流路１１０の反対側の面と対向するように配置され、処理流路１１０側から到達した紫外線を処理流路１１０側に向けて反射させる。反射シート３１０は、第６の変形例の反射シートと同じものである。

複数のリフレクター５２０は、それぞれ、発光素子１２０の光軸を取り囲むように発光素子１２０の上に配置されている。リフレクター５２０は、発光素子１２０から出射された紫外線のうち、発光素子１２０の光軸から大きい角度で出射された紫外線を処理流路１１０に向けて反射させ、より多くの紫外線が処理流路１１０に到達するようにする。

紫外線殺菌装置１０００では、第２の板１３２側に配置された反射シート３１０で反射され、第２の板１３２、処理流路１１０、第１の板１３１を通過した紫外線は、反射シート４１０によって処理流路１１０に向けて反射される。

これにより、紫外線殺菌装置１０００では、より多くの紫外線を流体に照射することができる。

また、紫外線殺菌装置１０００では、リフレクター５２０により紫外線を反射させることで、処理流路１１０内の特定の領域における紫外線強度を高めることができる。

なお、上記の紫外線殺菌装置１０００は、反射シート３１０および反射シート４１０を有するように説明したが、紫外線殺菌装置１０００は、反射シート３１０のみを有していてもよい。また、紫外線殺菌装置１０００は、反射シート３１０および反射シート４１０を有さなくてもよい。

（第１０の変形例）
図１２Ａは、第１０の変形例に係る紫外線殺菌装置１１００の断面を示す模式図であり、図１２Ｂは、図１２Ａに示された紫外線殺菌装置１１００の発光素子１２０、反射シート４１０およびリフレクター５２０を示す模式図である。図１２Ａでは、ハッチングを省略している。第１０の変形例に係る紫外線殺菌装置１１００は、反射シート３１０、反射シート４１０および複数のリフレクター５２０を有する点で、上記の実施形態に係る紫外線殺菌装置１００と相違する。

反射シート４１０は、第１の板１３１の処理流路１１０の反対側の面と対向するようにリフレクター５２０の周囲に配置され、処理流路１１０側から到達した紫外線を処理流路１１０側に向けて反射させる。本変形例では、反射シート４１０は、発光素子１２０から出射される紫外線の光軸の方向において、リフレクター５２０の開口部（上部）と略同じ位置に配置されている。反射シート４１０は、第６の変形例の反射シートと同じものである。

複数のリフレクター５２０は、それぞれ、発光素子１２０の光軸を取り囲むように発光素子１２０の上に配置されている。リフレクター５２０は、発光素子１２０から出射された紫外線のうち、発光素子１２０の光軸から大きい角度で出射された紫外線を反射面５２１で処理流路１１０に向けて反射させ、より多くの紫外線が処理流路１１０に到達するようにする。

紫外線殺菌装置１１００では、第２の板１３２側に配置された反射シート３１０で反射され、第２の板１３２、処理流路１１０、第１の板１３１を通過した紫外線は、反射シート４１０によって処理流路１１０に向けて反射される。ここで、紫外線殺菌装置１１００では、反射シート４１０がリフレクター５２０の開口部の周囲に配置されるため、より多くの紫外線を処理流路１１０に向けて反射させることができる。

これにより、紫外線殺菌装置１１００では、より多くの紫外線を流体に照射することができる。

また、紫外線殺菌装置１１００では、リフレクター５２０により紫外線を反射させることで、処理流路１１０内の特定の領域における紫外線強度を高めることができる。

（第１１の変形例）
図１３Ａは、第１１の変形例に係る紫外線殺菌装置１２００の断面を示す模式図であり、図１３Ｂは、図１３Ａに示された紫外線殺菌装置１２００の反射シート４１０および光束制御部材５３０を示す模式図である。図１３Ａでは、ハッチングを省略している。第１１の変形例に係る紫外線殺菌装置１２００は、反射シート３１０、反射シート４１０および複数の光束制御部材５３０を有する点で、上記実施形態に係る紫外線殺菌装置１００と相違する。

反射シート４１０は、第１の板１３１の処理流路１１０の反対側の面と対向するように光束制御部材５３０の周囲に配置され、処理流路１１０側から到達した紫外線を処理流路１１０側に向けて反射させる。本変形例では、反射シート４１０は、発光素子１２０から出射される紫外線の光軸の方向において、光束制御部材５３０と略同じ位置に配置されている。反射シート４１０は、第６の変形例の反射シートと同じものである。

複数の光束制御部材５３０は、それぞれ発光素子１２０の上に配置されている。光束制御部材５３０は、対応する発光素子１２０から出射された紫外線を拡げる、いわゆる拡散レンズである。光束制御部材５３０の形状は、複数の発光素子１２０の配置や複数の発光素子１２０と処理流路１１０との間隔などに応じて必要となる配向特性に応じて適宜決定される。光束制御部材５３０の材料は、紫外線を透過させることができる材料であれば特に制限されない。光束制御部材５３０の材料の例には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの光透過性樹脂、またはガラス、合成石英などが含まれる。

紫外線殺菌装置１２００では、発光素子１２０から出射された紫外線は、光束制御部材５３０により配向を制御された上で第１の板１３１に到達する。第１の板１３１に到達した紫外線は、第１の板１３１を透過し、処理流路１１０の深さ方向に沿って処理流路１１０を流れる流体に照射される。

また、紫外線殺菌装置１２００では、反射シート３１０で反射され、第２の板１３２、処理流路１１０、第１の板１３１を通過し、反射シート４１０に到達した紫外線は、処理流路１１０に向けて反射する。

これにより、紫外線殺菌装置１２００では、より多くの紫外線を流体に照射することができる。

また、紫外線殺菌装置１２００では、光束制御部材５３０により発光素子１２０から出射された光の配向を制御するため、発光素子１２０の数を低減することができ、かつ装置を薄型化することもできる。

本発明の紫外線殺菌装置によれば、流体の透明度が低くても、流体に十分に紫外線を照射して流体を適切に殺菌することができる。たとえば、本発明の紫外線殺菌装置は、牛乳やジュースなどの透明度の低い液体の殺菌に有用である。

１０紫外線殺菌装置
１１処理流路
１２紫外線光源
１８流体の流れる方向
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００紫外線殺菌装置
１１０処理流路
１２０発光素子
１３１第１の板
１３２、４３２第２の板
１８０流体の流れる方向
３１０、４１０反射シート
５１０、５３０光束制御部材
５２０リフレクター
５２１反射面
６３１、６３２導光板

Claims

流体に対して紫外線を照射して前記流体を殺菌処理する紫外線殺菌装置であって、
流路深さに対する流路幅の比が４以上である処理流路と、
前記処理流路内を流れる流体に対して前記処理流路の深さ方向に沿って紫外線を照射する複数の発光素子と、
を有する、紫外線殺菌装置。
前記処理流路の流路深さは、１０ｍｍ以下である、請求項１に記載の紫外線殺菌装置。
前記処理流路を規定する第１の板および第２の板をさらに有し、
前記処理流路は、前記第１の板および前記第２の板の間に配置されている、
請求項１または２に記載の紫外線殺菌装置。
前記第１の板または前記第２の板は、紫外線を透過させるように構成されており、
前記複数の発光素子は、紫外線を透過させる前記第１の板または紫外線を透過させる前記第２の板の前記処理流路の反対側の面と対向するように配置されている、
請求項３に記載の紫外線殺菌装置。
前記第１の板および前記第２の板は、紫外線を透過させるように構成されており、
前記複数の発光素子は、前記第１の板の前記処理流路の反対側の面または前記第２の板の前記処理流路の反対側の面と対向するように配置されている、
請求項３に記載の紫外線殺菌装置。
前記第２の板の前記処理流路の反対側の面上に配置された、紫外線を反射させるための反射シートをさらに有し、
前記複数の発光素子は、前記第１の板の前記処理流路の反対側の面と対向するように配置されている、
請求項５に記載の紫外線殺菌装置。
前記第１の板は、紫外線を透過させるように構成されており、
前記第２の板は、紫外線を反射させるように構成されており、
前記複数の発光素子は、前記第１の板の前記処理流路の反対側の面と対向するように配置されている、
請求項３に記載の紫外線殺菌装置。
前記第１の板の前記処理流路の反対側の面と対向するように前記複数の発光素子の周囲に配置された、紫外線を反射させるための反射シートをさらに有する、請求項６または請求項７に記載の紫外線殺菌装置。
前記第１の板および前記第２の板は、紫外線を透過させるように構成されており、
前記複数の発光素子の一部は、前記第１の板の前記処理流路の反対側の面と対向するように配置され、
前記複数の発光素子の他の一部は、前記第２の板の前記処理流路の反対側の面と対向するように配置され、
前記第１の板の前記処理流路の反対側の面と対向するように配置された前記複数の発光素子のそれぞれと、前記第２の板の前記処理流路の反対側の面と対向するように配置された前記複数の発光素子のそれぞれとは、前記第１の板および前記第２の板を挟んで互いに対向しないように配置されている、
請求項３に記載の紫外線殺菌装置。
前記第１の板の前記処理流路の反対側の面と対向するように前記複数の発光素子の周囲に配置された、または、前記第２の板の前記処理流路の反対側の面と対向するように前記複数の発光素子の周囲に配置された、紫外線を反射させるための反射シートをさらに有する、請求項９に記載の紫外線殺菌装置。
前記複数の発光素子から出射された紫外線を拡げるための複数の光束制御部材をさらに有し、
前記複数の光束制御部材は、それぞれ前記複数の発光素子の上に配置されている、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の紫外線殺菌装置。
前記複数の発光素子から出射された紫外線を拡げるための複数の光束制御部材と、
前記第１の板の前記処理流路の反対側の面と対向するように前記複数の光束制御部剤の周囲に配置された、紫外線を反射させるための反射シートと、
をさらに有し、
前記複数の光束制御部材は、それぞれ前記複数の発光素子の上に配置されている、
請求項６または請求項７に記載の紫外線殺菌装置。
前記複数の発光素子から出射された紫外線の少なくとも一部を処理流路に向けて反射させるための複数のリフレクターをさらに有し、
前記複数のリフレクターは、それぞれ前記複数の発光素子の上に配置されている、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の紫外線殺菌装置。
前記第１の板または前記第２の板は、紫外線を透過させるように構成されている導光板であり、
前記複数の発光素子は、前記第１の板の側面または前記第２の板の側面と対向するように配置されており、
前記複数の発光素子は、前記処理流路の深さ方向に略垂直な方向に沿って、前記第１の板の側面または前記第２の板の側面に向けて紫外線を出射し、
前記第１の板または前記第２の板は、前記処理流路の深さ方向に沿って前記処理流路に向けて紫外線を出射する、
請求項３に記載の紫外線殺菌装置。