JP2021016715A

JP2021016715A - 紫外線殺菌装置

Info

Publication number: JP2021016715A
Application number: JP2019135583A
Authority: JP
Inventors: 隼河野; Hayato Kono; 夏希稲岡; Natsuki Inaoka
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2021-02-15
Also published as: WO2021015247A1

Abstract

【課題】既設の流路管に接続でき、流体の殺菌効率を向上させることができる紫外線殺菌装置の提供を目的とする。【解決手段】本発明に関する紫外線殺菌装置は、紫外線を照射する紫外線照射ユニット、並びに内部に流体を貯留するタンクと、前記タンクに形成された、流体をタンク内部に流入する流体流入口及びタンク内部の流体を流出する流体流出口と、前記タンクに形成された、前記紫外線照射ユニットを配置するユニット挿入部とを備える流体貯留モジュールを有し、前記流体貯留モジュールの前記ユニット挿入部に、前記紫外線照射ユニットを配置している。【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線殺菌装置に関する。

紫外線を用いて流路管内の流体を殺菌処理することが広く知られている。例えば、特許文献１には、流路内の流体に対する紫外線の照射効率を高める紫外線殺菌装置が記載されている。

特開２０１９−１０６０９号公報

近時、紫外線殺菌装置には、流体の殺菌効率の向上が求められている。
そこで本発明は、流体の殺菌効率を向上させることができる紫外線殺菌装置の提供を目的とする。

上記の課題を解決するための、本発明に関する紫外線殺菌装置は、紫外線を照射する紫外線照射ユニット、並びに内部に流体を貯留するタンクと、前記タンクに形成された、流体をタンク内部に流入する流体流入口及びタンク内部の流体を流出する流体流出口と、前記タンクに形成された、前記紫外線照射ユニットを配置するユニット挿入部とを備える流体貯留モジュールを有し、前記流体貯留モジュールの前記ユニット挿入部に、前記紫外線照射ユニットを配置している。

本発明の紫外線殺菌装置によれば、既設の流路管に接続でき、流体の殺菌効率を向上させることができる。

図１は、本発明の実施の形態１の紫外線殺菌装置の図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。図２は、実施の形態１の流体貯留モジュールの図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は平面図、（ｅ）は（ｄ）に示すＢ−Ｂ線の断面図である。図３は、実施の形態１の紫外線照射ユニットの断面図である。図４は、実施の形態１の紫外線殺菌装置の流体貯留モジュール内の流体の流れを示す図であり、（ａ）は、流体貯留モジュールを左側壁側から見た透視図、（ｂ）は、流体貯留モジュールを後壁側から見た透視図である。図５は、実施の形態２の紫外線殺菌装置の流体貯留モジュールの図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は平面図、（ｅ）は（ｄ）に示すＣ−Ｃ線の断面図である。図６は、実施の形態２の紫外線殺菌装置の流体貯留モジュール内の流体の流れを示す図であり、（ａ）は、流体貯留モジュールを右正面側から見た透視図、（ｂ）は、流体貯留モジュールを右側面側から見た透視図である。図７は、実施の形態３の紫外線殺菌装置の流体貯留モジュールの図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は平面図、（ｅ）は（ｄ）に示すＤ−Ｄ線の断面図である。図８は、実施の形態３の紫外線殺菌装置の流体貯留モジュール内の流体の流れを示す図であり、（ａ）は、流体貯留モジュールを右正面側から見た透視図、（ｂ）は、流体貯留モジュールを左側面側から見た透視図である。図９は、実施の形態４の紫外線殺菌装置の流体貯留モジュールの図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は平面図、（ｅ）は（ｄ）に示すＥ−Ｅ線の断面図である。図１０は、実施の形態４の紫外線殺菌装置の流体貯留モジュール内の流体の流れを示す図であり、（ａ）は、流体貯留モジュールを右正面側から見た透視図、（ｂ）は、流体貯留モジュールを左側面側から見た透視図である。図１１は、実施の形態５の紫外線殺菌装置の流体貯留モジュールの図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は平面図、（ｅ）は（ｄ）に示すＦ−Ｆ線の断面図である。図１２は、実施の形態５の紫外線殺菌装置の流体貯留モジュール内の流体の流れを示す図であり、（ａ）は、流体貯留モジュールを右正面側から見た透視図、（ｂ）は、流体貯留モジュールを背面側から見た透視図である。図１３は、変形例１の紫外線照射ユニットの断面図である。図１４は、変形例２の紫外線照射ユニットの断面図である。図１５は、変形例３の紫外線照射ユニットの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［実施の形態１］
図１に示すように、紫外線殺菌装置１は、中空の略直方体形状のタンク３、及びタンク３の頂壁５に形成された、内部に向かって貫通しているユニット挿入部７を備える流体貯留モジュール９と、流体貯留モジュール９のタンク３のユニット挿入部７に配置されている紫外線照射ユニット１１とを有する。

図２に示すように、流体貯留モジュール９は、頂壁５、底壁１３、前壁１５、後壁１７、右側壁１９、及び左側壁２１を有する中空の略直方体形状のタンク３と、タンク３の頂壁５に形成された、内部に向かって貫通しているユニット挿入部７と、タンク３の前壁１５に形成された、内部に貫通している流入開口部２３から外部に向かって円筒状に突出している流体流入口２５と、タンク３の前壁１５の流体流入口２５よりも上方に形成された、内部に貫通している流出開口部２７から外部に向かって円筒状に突出している流体流出口２９とを有する。

タンク３は、流体流入口２５から流入される流体を内部に貯留する。タンク３は、例えば、０．１Ｌ〜１．０Ｌの流体を貯留できる。タンク３は、例えば、塩化ビニル、ポリプロピレン（ＰＰ）、架橋ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）のような樹脂材料、カーボンブラックのような熱伝導性の高い材料を含む樹脂材料、又はステンレス鋼、銅とスズの合金である青銅、銅と亜鉛との合金である黄銅、アルミニウムのような金属材料から形成される。

ユニット挿入部７は、紫外線照射ユニット１１の筐体本体４７の外径寸法が収まる直径を有する。ユニット挿入部７の内壁３１には、紫外線照射ユニット１１の筐体本体４７の外壁５１に螺合するネジ溝（図示せず）が設けられている。ユニット挿入部７には、内壁３１に設けられたネジ溝と、紫外線照射ユニット１１の筐体本体４７の外壁５１に設けられたネジ溝とを螺合させ、ユニット挿入部７の外部側の外周縁部５７に紫外線照射ユニット１１の鍔部５３を当接させて、紫外線照射ユニット１１が固定される（図１）。ユニット挿入部７には、例えば、紫外線照射ユニット１１が接着剤、又は溶接により固定されていてもよい。

流体流入口２５は、内部３３を通して流体をタンク内部に流入する。流体流入口２５は、例えば、直径２０ｍｍの円形状である。流体流入口２５には、流入側流路管（図示せず）が接続される。流入側流路管は、例えば、ネジ、接着剤、溶接等により流体流入口２５に固定される。流入側流路管は、例えば既設の流路管である。流入側流路管の上流側には、流体供給装置など（図示せず）が接続される。

流体流出口２９は、内部３５を通してタンク内部の流体を外部に流出する。流体流出口２９は、例えば、直径２０ｍｍの円形状である。流体流出口２９には、流出側流路管（図示せず）が接続される。流出側流路管は、例えば、ネジ、接着剤、溶接等により流体流出口２９に固定される。流出側流路管は、例えば既設の流路管である。流出側流路管の下流側には、液体貯蔵装置など（図示せず）が接続される。

このような流体貯留モジュール９において、流体供給装置から流体流入口２５を経由してタンク３内に流入された流体は、タンク３を滞留している間に、ユニット挿入部７に配置された紫外線照射ユニット１１から出射された紫外線により殺菌処理される。続いて、殺菌処理された流体は、流体流出口２９を経由して液体貯蔵装置に流れる。

流体の流量は、タンク３を流れる間に紫外線の照射によって殺菌される流量であればよく、例えば、１Ｌ／ｍｉｎ〜１００Ｌ／ｍｉｎである。

流体は、例えば、空気等の気体、小麦粉のような穀物やその他の粉体、上水や農業用水のような液体である。

図３に示すように、紫外線照射ユニット１１は、略円筒形状の筐体３７と、筐体３７内に配置された光源３９と、筐体３７の紫外線出射口４１と光源３９との間に配置された紫外線透過体４３とを有する。

筐体３７は、タンク３のユニット挿入部７の口径内に収まる外径寸法を有し、紫外線出射口４１と、光源３９を備える紫外線照射モジュール４４を挿入するためのモジュール挿入口４５とを備える、略円筒形状の筐体本体４７を有する。筐体３７は、例えば、流体貯留モジュール９のタンク３の形成に用いる材料から形成される。

モジュール挿入口４５は、紫外線出射口４１と比較して大きく開口している。モジュール挿入口４５は、例えば、直径２１ｍｍの円形状である。紫外線出射口４１は、例えば、直径１４ｍｍの円形状である。

筐体本体４７は、タンク３のユニット挿入部７の口径内に収まる外径寸法を有する。筐体本体４７の内壁４９には、紫外線照射モジュール４４と螺合するネジ溝（図示せず）が設けられている。筐体本体４７の外壁５１には、タンク３のユニット挿入部７の内壁３１と螺合するネジ溝（図示せず）が設けられている。

また、筐体本体４７は、モジュール挿入口４５側の端部に鍔部５３と、紫外線出射口４１側の端部に延出部５５とを有する。

鍔部５３は、筐体本体４７の紫外線照射モジュール４４側の端部から外周側に向かって延出して設けられている。鍔部５３は、タンク３のユニット挿入部７の外周縁部５７に当接して、紫外線照射ユニット１１がタンク３内に全て入ることを防止する。

延出部５５は、筐体本体４７の紫外線出射口４１側の端部から紫外線出射口４１の口径を狭めるように内周側に向かい、続いて筐体本体４７の中空内に向かって延出して設けられている。延出部５５は、流体接触部５９と、紫外線透過体当接部６１と、紫外線透過体当接部６１及び筐体本体４７の内壁４９の間に形成されたパッキン挿入溝６３とを有する。紫外線透過体当接部６１は、パッキン挿入溝６３内に配置されたパッキン６５とともに紫外線透過体４３と当接する。

パッキン６５は、オーリングであり、例えば、ニトリルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴムから形成される。

紫外線照射モジュール４４は、光源３９と、光源３９のモジュール挿入口４５側の面に配置された基板６７と、基板６７のモジュール挿入口４５側の面に配置された基体６９と、基体６９のモジュール挿入口４５側の面に互いに間隔をあけて配置された複数の放熱板７１を備える放熱体７３とを有する。

光源３９は、紫外線を出射し、光源３９から出射される紫外線の中心波長又はピーク波長は、例えば、２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。光源３９から出射される紫外線の中心波長又はピーク波長は、殺菌効率が高い観点から、２６０ｎｍ以上２９０ｎｍ以下であることが好ましい。光源３９の種類は、紫外線を出射できれば特に限定されない。光源３９の種類は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、レーザーダイオード（ＬＤ）である。

基体６９は、円形の板状形状であり、側壁７５に筐体３７の内壁４９と螺合するネジ溝（図示せず）が設けられている。基体６９は、例えば、カーボンブラックを含む樹脂材料、Ａｌ（アルミニウム）等の熱伝導性の高い材料から形成される。

各放熱板７１は、光源３９から発生した熱を外部に放出する。各放熱板７１は、例えば、アルミニウム、鉄、銅等の熱伝導性が高い材料から形成される。各放熱板７１は、剣山状や蛇腹状のように表面積を大きくすることによって放熱性能を向上することができる。また、筐体３７を、カーボンブラックを含む樹脂材料、Ａｌ（アルミニウム）等の熱伝導性の高い材料にすることで、流体と筐体３７と放熱板７１とにおける連続的な熱移動を促進でき、更に放熱性能を向上させることができる。

紫外線透過体４３は、光源３９から出射された紫外線を流体貯留モジュール９のタンク３内に透過させる。紫外線透過体４３は、筐体３７の紫外線透過体当接部６１とパッキン６５に当接して、筐体本体４７内に嵌め込まれている。紫外線透過体４３は、例えば、石英（ＳｉＯ_２）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、非晶質のフッ素系樹脂、シリコーン樹脂のような紫外線に対する透過率が高い材料から形成される。紫外線透過体は、例えば上述した材料から選択される１種又は２種以上を含む板状体又は集光レンズである。

光源３９と紫外線透過体４３との間には、スペーサー７７が設けられている。スペーサー７７は、その一端７９が紫外線透過体４３の紫外線照射モジュール４４側の面の外周近傍に当接して、紫外線透過体４３がずれないように固定している。また、スペーサー７７は、その他端８１が紫外線照射モジュール４４の基体６９の紫外線出射口４１側の面の外周近傍に当接することによって、紫外線照射モジュール４４の光源３９が紫外線透過体４３に接触して、紫外線透過体４４が破損しないように位置決めしている。

上述した紫外線照射モジュール４４は、光源３９をモジュール挿入口４５から筐体本体４７の中空内に向けて挿入し、筐体３７の内壁４９と、紫外線照射モジュール４４の基体６９の側壁７５とを螺合し、基体６９の外周近傍をスペーサー７７の他端８１に当接させて、筐体３７に取り付けることができる。このため、紫外線照射モジュール４４は、筐体３７内に脱着自在に設けられている。

実施の形態１の紫外線殺菌装置１は、流体貯留モジュール９と、流体貯留モジュール９のタンク３のユニット挿入部７に配置された紫外線照射ユニット１１とを備えるため、流体流入口２５から流入された流体を流体貯留モジュール９のタンク３内に滞留させて、タンク３内の流体に対して紫外線照射ユニット１１から照射される紫外線の照射時間を延ばして、流体の殺菌効率を向上させることができる。

実施の形態１の紫外線殺菌装置１における、流体貯留モジュール９の流体流入口２５から流体流出口２９へ流れる流体の滞留の様子及び流速を確認するために、流体貯留モジュール９内の流体の滞留の様子及び流速を、ＣＯＭＳＯＬを用いたシミュレーションにより測定した。その結果を図４に示す。なお、シミュレーションは、流体流入口２５の内径を２０ｍｍとし、流体流入口２５に２Ｌの流量、０．１１ｍ／ｓの流速で流体を供給する条件で行った。

図４を参照して、実施の形態１の流体貯留モジュール９内の流体の滞留の様子及び流速について説明する。図４において、矢印は流体の流れを示す。図４に示すように、実施の形態１の流体貯留モジュール９において、流体流入口２５から流入した流体は、後壁１７の内面に当たり底壁１３に向かう（矢印i）。次に、流体は、後壁１７から前壁１５に向かって底壁１３近傍を流れ、再度、流体流入口２５から後壁１７に向かう（矢印ii）。次に、流体は、後壁１７の内面に当たった後、頂壁５及び後壁１７の内面付近を滞留する（矢印iii、iv）。ここで、流体貯留モジュール９内を滞留しているときの流速は、約０．０２ｍ／ｓであった。最後に、流体は、流体流出口２９から外部に流出することがわかる（矢印v）。したがって、実施の形態１の紫外線殺菌装置１は、流体貯留モジュール９のタンク３のユニット挿入部７に紫外線照射ユニット１１を備えるため、流体流入口２５から流入されたタンク３内の流体を滞留させて、流体に対する紫外線照射ユニット１１から照射される紫外線の照射時間を延ばして、流体の殺菌効率を向上させることができる。

以下に本発明の他の実施の形態を説明するが、以下に説明する実施形態において、上述した実施の形態１と同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付することによりその部分の詳細な説明を省略し、以下の説明では実施の形態１と主に異なる点を説明する。なお、実施の形態２〜５の紫外線殺菌装置は、流体貯留モジュール９の形状が実施の形態１の紫外線殺菌装置１と異なる。

［実施の形態２］
図５を参照して、実施の形態２の紫外線殺菌装置１について説明する。実施の形態２の紫外線殺菌装置１は、流体貯留モジュール９のタンク３の形状がいわゆる略三角フラスコ形状であることが実施の形態１の紫外線殺菌装置１と異なる。

図５に示すように、実施の形態２の流体貯留モジュール９は、円形の底壁７９と、円形の底壁７９の外周近傍から上方に向かうにしたがって、開口を小さくするように延びる傾斜壁８１と、傾斜壁８１の上方端部から上方に延びる円筒形状の円筒壁８３を有するタンク３とを有する。

流体貯留モジュール９のタンク３の傾斜壁８１の正面側には、流体流入口２５が形成され、円筒壁８３の背面側には、流体流入口２５よりも上方に流体流出口２９が形成されている。流体貯留モジュール９の円筒壁８３は、ユニット挿入部７を構成している。

円筒壁８３は、流体流出口２９の流出開口部２７を塞がないように、紫外線照射ユニット１１の筐体本体４７の外径寸法を超える内径を有する。円筒壁８３の上方端部８５は、鍔部５３と当接して、紫外線照射ユニット１１がタンク３内に全て入ることを防止する。

実施の形態２の紫外線殺菌装置１は、流体貯留モジュール９と、流体貯留モジュール９の略三角フラスコ形状のタンク３のユニット挿入部７に紫外線照射ユニット１１とを備えるため、流体流入口２５から流入された流体を流体貯留モジュール９のタンク３内に滞留させて、タンク３内の流体に対して紫外線照射ユニット１１から照射される紫外線の照射時間を延ばして、流体の殺菌効率を向上させることができる。

実施の形態２の紫外線殺菌装置１における、流体貯留モジュール９の流体流入口２５から流体流出口２９へ流れる流体の滞留の様子及び流速を確認するために、流体貯留モジュール９内の流体の滞留の様子及び流速を、上記シミュレーションにより測定した。その結果を図６に示す。

図６を参照して、実施の形態２の流体貯留モジュール９内の流体の滞留の様子及び流速について説明する。図６において、矢印は流体の流れを示す。図６に示すように、実施の形態２の流体貯留モジュール９において、流体流入口２５から流入した流体の大部分は、正面側の傾斜壁８１の内面に当たり底壁１３に向かい（矢印i）、流体の一部は、正面側の傾斜壁８１の内面に当たり流体流出口２９へ向かう（矢印ii）。次に、底壁１３に向かう流体は、正面側から背面側に向かい、傾斜壁８１の背面側内面に沿って上方に流れる（矢印iii）。ここで、流体貯留モジュール９内を流れているときの流速は、約０．０２ｍ／ｓであった。最後に、流体は、流体流出口２９から外部に流出することがわかる（矢印iv）。したがって、実施の形態２の紫外線殺菌装置１は、流体貯留モジュール９のタンク３のユニット挿入部７に紫外線照射ユニット１１を備えるため、流体流入口２５から流入されたタンク３内の流体を滞留させて、流体に対する紫外線照射ユニット１１から照射される紫外線の照射時間を延ばして、流体の殺菌効率を向上させることができる。

［実施の形態３］
図７を参照して、実施の形態３の紫外線殺菌装置１について説明する。実施の形態３の紫外線殺菌装置１は、流体貯留モジュール９のタンク３の形状が中空の円柱形状であることが実施の形態１の紫外線殺菌装置１と異なる。

図７に示すように、実施の形態３の流体貯留モジュール９は、円形の底壁８７と、円形の底壁８７の外周近傍から上方に延びる円筒形状の側壁８９と、側壁８９の上方端部から内径方向に延びる円形の頂壁９１を有するタンク３とを有する。

流体貯留モジュール９のタンク３の側壁８９の正面側には、流体流入口２５が形成され、流体流入口２５よりも上方に流体流出口２９が形成されている。流体貯留モジュール９の頂壁９１には、ユニット挿入部７が形成されている。

実施の形態３の紫外線殺菌装置１は、流体貯留モジュール９と、流体貯留モジュール９の中空の円柱形状のタンク３のユニット挿入部７に紫外線照射ユニット１１とを備えるため、流体流入口２５から流入された流体を流体貯留モジュール９のタンク３内に滞留させて、タンク３内の流体に対して紫外線照射ユニット１１から照射される紫外線の照射時間を延ばして、流体の殺菌効率を向上させることができる。

実施の形態３の紫外線殺菌装置１における、流体貯留モジュール９の流体流入口２５から流体流出口２９へ流れる流体の滞留の様子及び流速を確認するために、流体貯留モジュール９内の流体の滞留の様子及び流速を、上記シミュレーションにより測定した。その結果を図８に示す。

図８を参照して、実施の形態３の流体貯留モジュール９内の流体の滞留の様子及び流速について説明する。図８において、矢印は流体の流れを示す。図８に示すように、実施の形態３の流体貯留モジュール９において、流体流入口２５から流入した流体は、タンク３内部を不規則に流れながら底壁８７から頂壁９１へ向かって流れる（矢印i）。ここで、流体貯留モジュール９内を流れているときの流速は、約０．０２ｍ／ｓであった。続いて、流体は、流体流出口２９から外部に流出することがわかる（矢印ii）。したがって、実施の形態３の紫外線殺菌装置１は、流体貯留モジュール９のタンク３のユニット挿入部７に紫外線照射ユニット１１を備えるため、流体流入口２５から流入されたタンク３内の流体を滞留させて、流体に対する紫外線照射ユニット１１から照射される紫外線の照射時間を延ばして、流体の殺菌効率を向上させることができる。

［実施の形態４］
図９を参照して、実施の形態４の紫外線殺菌装置１について説明する。実施の形態４の紫外線殺菌装置１は、タンク３の側壁８９にある流体流入口２５と流体流出口２９の間を正面とした時に、流体流入口２５を左側面側に、流体流出口２９を右側面側にそれぞれずらして形成していることが実施の形態３の紫外線殺菌装置１と異なる。

実施の形態４の紫外線殺菌装置１は、流体貯留モジュール９と、流体貯留モジュール９の中空の円柱形状のタンク３のユニット挿入部７に紫外線照射ユニット１１とを備えるため、流体流入口２５から流入された流体を流体貯留モジュール９のタンク３内に滞留させて、タンク３内の流体に対して紫外線照射ユニット１１から照射される紫外線の照射時間を延ばして、流体の殺菌効率を向上させることができる。

実施の形態４の紫外線殺菌装置１における、流体貯留モジュール９の流体流入口２５から流体流出口２９へ流れる流体の滞留の様子及び流速を確認するために、流体貯留モジュール９内の流体の滞留の様子及び流速を、上記シミュレーションにより測定した。その結果を図１０に示す。

図１０を参照して、実施の形態４の流体貯留モジュール９内の流体の滞留の様子及び流速について説明する。図１０において、矢印は流体の流れを示す。図１０に示すように、実施の形態４の流体貯留モジュール９において、流体流入口２５から流入した流体は、タンク３の側壁８９の内面に沿いながら、頂壁９１の内面に向かう（矢印i）。次に、流体はタンク３の中央付近を通り、底壁８７の内面に向かう（矢印ii）。ここで、流体貯留モジュール９内を流れているときの流速は、約０．０２ｍ／ｓであった。最後に、流体は、タンク３の側壁８９の内面に沿いながら流体流出口２９から外部に流出することがわかる（矢印iii）。したがって、実施の形態４の紫外線殺菌装置１は、流体貯留モジュール９のタンク３のユニット挿入部７に紫外線照射ユニット１１を備えるため、流体流入口２５から流入されたタンク３内の流体を滞留させて、流体に対する紫外線照射ユニット１１から照射される紫外線の照射時間を延ばして、流体の殺菌効率を向上させることができる。

［実施の形態５］
図１１を参照して、実施の形態５の紫外線殺菌装置１について説明する。実施の形態５の紫外線殺菌装置１は、流体貯留モジュール９のタンク３の背面側内部に、背面側内部から正面側に向かって突出する、間隔をあけて設けられた、半円形状の複数の突出部９３をさらに備えることが実施の形態４の紫外線殺菌装置１と異なる。

半円形状の複数の突出部９３は、タンク３の背面側内部から、間隔をあけて正面側に向かって突出して設けられている。複数の突出部９３は、流体流入口２５から流入する流体をタンク３の中心付近で滞留させる。複数の突出部９３は、タンク３と同じ材料から形成され、例えば、一体成型によりタンク３とともに形成される。

実施の形態５の紫外線殺菌装置１は、流体貯留モジュール９と、流体貯留モジュール９の中空の円柱形状のタンク３のユニット挿入部７に紫外線照射ユニット１１と、半円形状の複数の突出部９３とを備えるため、流体流入口２５から流入された流体を流体貯留モジュール９のタンク３内に滞留させて、タンク３内の流体に対して紫外線照射ユニット１１から照射される紫外線の照射時間を延ばして、流体の殺菌効率を向上させることができる。

実施の形態５の紫外線殺菌装置１における、流体貯留モジュール９の流体流入口２５から流体流出口２９へ流れる流体の滞留の様子及び流速を確認するために、流体貯留モジュール９内の流体の滞留の様子及び流速を、上記シミュレーションにより測定した。その結果を図１２に示す。

図１２を参照して、実施の形態５の流体貯留モジュール９内の流体の滞留の様子及び流速について説明する。図１２において、矢印は流体の流れを示す。図１０に示すように、実施の形態４の流体貯留モジュール９において、流体流入口２５から流入した流体は、タンク３の側壁８９の内面に沿いながら、タンク３の中央付近に向かう（矢印i）。次に、流体はタンク３の中央付近に一定時間滞留する（矢印ii）。ここで、流体貯留モジュール９内を滞留しているときの流速は、約０．０２ｍ／ｓであった。最後に、流体は、タンク３の側壁８９の内面に沿いながら流体流出口２９から外部に流出することがわかる（矢印iii）。したがって、実施の形態５の紫外線殺菌装置１は、流体貯留モジュール９のタンク３のユニット挿入部７に紫外線照射ユニット１１と、半円形状の複数の突出部９３とを備えるため、流体流入口２５から流入されたタンク３内の流体を一定時間滞留させて、実施の形態５の紫外線殺菌装置１と比較して、流体に対する紫外線照射ユニット１１から照射される紫外線の照射時間をさらに延ばして、流体の殺菌効率をさらに向上させることができる。

［変形例］
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、１つの流体貯留モジュール９と１つの紫外線照射ユニット１１とを１組とした場合に、１〜１０組の紫外線殺菌装置１を用いて流体を殺菌してもよい。紫外線殺菌装置１の組数を増加させることによって、流体に対する殺菌効率を向上させるとともに、殺菌処理する流体の量を増やすことができる。

タンク３の内部表面は、アルミニウムでミラー状にコーティングされていてもよい。このようにコーティングすることによって、タンク３の内部表面が紫外線照射ユニット１１の紫外線により早期劣化することを抑制又は防止することができ、紫外線を流体に反射して流体に対する殺菌効率を向上させることができる。

複数の突出部９３は、例えば、半円状に代えて直方体状であってもよく、半円状の突出部と直方体状の突出部が交互に設けられていてもよい。

紫外線照射ユニット１１は、実施の形態１の紫外線照射ユニット１１の代わりに以下に示す変形例１〜３の紫外線照射ユニット１１であってもよい。

変形例１
図１３を参照して、変形例１の紫外線照射ユニット１１について説明する。変形例１の紫外線照射ユニット１１は、スペーサー７７の代わりにリフレクター９５を有することのみが実施の形態１の紫外線照射ユニット１１と異なる。

図１３に示すように、変形例１の紫外線照射ユニット１１は、紫外線透過体４３の外周近傍に当接し、光源３９の周囲に配置されたリフレクター９５を有する。

リフレクター９５は、凹部９７と、紫外線反射面９９と、紫外線出射口側面１０１と、モジュール挿入口側面１０３と、紫外線出射口側開口部１０５と、モジュール挿入口側開口部１０７とを備えている。

リフレクター９５は、光源３９から出射された紫外線のうち、一部の紫外線（出射角度が大きな紫外線）を紫外線透過体９に向けて反射する。リフレクター９５は、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ガラス、金属から形成され、少なくとも紫外線反射面９９の表面はアルミニウムでミラー状にコーティングされている。凹部９７の表面は、紫外線から樹脂を保護するためにコーティングされていてもよい。凹部９７と紫外線反射面９９の表面のコーティングは、例えば、蒸着によるアルミニウムコーティングが挙げられる。

凹部９７は、紫外線照射モジュール１１の光源３９と基板６７を収容する。凹部９７の底部の中央部部分は、モジュール挿入口側開口部１０７と連通している。

紫外線反射面９９は、光源３９から出射され、直接到達した紫外線を紫外線透過体９に向けて反射する。紫外線反射面９９は、中心軸１０９を回転軸とした回転対象面であり、本実施の形態では円対称であり、中心軸１０９に対して直線状である。紫外線反射面９９は、中心軸１０９の方向に凸の曲線状や凹の曲線状であってもよく、光源３９から出射された紫外線を紫外線透過体９に向けて反射する目的が達成されればよい。

紫外線出射口側面１０１は、紫外線透過体９の外周近傍に当接し、モジュール挿入口側面１１１は、基体３５の紫外線出射口側の面の外周近傍に当接している。紫外線出射口側面１０１とモジュール挿入口側面１１１は、中心軸１０９が紫外線出射口側開口部１０５とモジュール挿入口側開口部１０７の中心を通るように、リフレクター９５を位置決めしている。

紫外線出射口側開口部１０５は、モジュール挿入口側開口部１０７と比較して大きく開口している。紫外線出射口側開口部１０５は、例えば、直径１６ｍｍの円形状である。モジュール挿入口側開口部１０７は、例えば、直径６ｍｍの円形状である。

変形例１の紫外線照射ユニット１１は、リフレクター９５の紫外線反射面９９において、光源３９から出射された紫外線を紫外線透過体９に向けて反射するため、中心付近に高い紫外線強度を有する紫外線を外部に向けて照射することができる。このため、変形例１の紫外線照射ユニット１１は、流体流入口２５から流入された流体を流体貯留モジュール９のタンク３内に滞留させて、タンク３内の中心付近を滞留する流体に対して紫外線照射ユニット１１から照射される紫外線の照射強度を増大させて、流体の殺菌効率を向上させることができる。

変形例２
図１３を参照して、変形例１の紫外線照射ユニット１１について説明する。変形例１の紫外線照射ユニット１１は、スペーサー７７の代わりにリフレクター９５を有することのみが実施の形態１の紫外線照射ユニット１１と異なる。

図１４を参照して、変形例２の紫外線照射ユニット１１について説明する。変形例２の紫外線照射ユニット１１は、スペーサー７７の代わりにリフレクター９５を有すること、紫外線透過体として第１集光レンズを有すること、パッキン６５を有していないことが変形例１の紫外線照射ユニット１１と異なる。

変形例２において、紫外線透過体９は第１集光レンズであり、凸レンズ面１１３と、鍔部１１５と、脚部１１７とを有する。以下、変形例２において、紫外線透過体９を第１集光レンズとして記載する。

凸レンズ面１１３は、紫外線照射モジュール１１の光源３９に対向するように配置されている。凸レンズ面１１３は、紫外線照射モジュール１１の光源３９から出射され、直接到達した紫外線と、リフレクター９５の紫外線反射面９９に反射して到達した紫外線とが入射する面である。凸レンズ面１１３は、中心軸１０９を回転軸とした円対称である。凸レンズ面１１３は、中心軸１０９に対して直交する断面において、光源３９側から紫外線出射口４１側に向かうにしたがって、断面の径が大きくなるように形成されている。

鍔部１１５は、凸レンズ面１１３の周囲に配置されている。鍔部１１５には、リフレクター９５の紫外線出射口側面１０１が当接している。

脚部１１７は、鍔部１１５の凸レンズ面１１３と反対側面の外周近傍から筐体３７のパッキン挿入溝６３内に向かって延出し、形成されている。脚部１１７は、筐体３７のパッキン挿入溝６３と係合している。

第１集光レンズは、紫外線照射モジュール１１の光源３９から出射された紫外線、すなわち、紫外線照射モジュール１１から出射され、第１集光レンズに直接到達した紫外線と、紫外線照射モジュール１１から出射された後にリフレクター９５の紫外線反射面９９で反射され、第１集光レンズに到達した紫外線とを集光し、外部に向けて透過する。

変形例２の紫外線照射ユニット１１は、リフレクター９５の紫外線反射面９９において、光源３９から出射された紫外線を紫外線透過体９に向けて反射するとともに、紫外線透過体９である第１集光レンズにおいて、紫外線照射モジュール１１の光源３９から出射された紫外線を集光し、外部に向けて透過するため、中心付近にさらに高い紫外線強度を有する紫外線を外部に向けて照射することができる。このため、変形例２の紫外線照射ユニット１１は、流体流入口２５から流入された流体を流体貯留モジュール９のタンク３内に滞留させて、タンク３内の中心付近を滞留する流体に対して紫外線照射ユニット１１から照射される紫外線の照射強度をさらに増大させて、流体の殺菌効率を向上させることができる。

図１５を参照して、変形例３の紫外線照射ユニット１１について説明する。変形例３の紫外線照射ユニット１１は、紫外線透過体９として第２集光レンズを有することが実施の形態１の紫外線照射ユニット１と異なる。

変形例３において、紫外線透過体９は第２集光レンズであり、凸レンズ面１１９と、突出部１２１と、紫外線入射面１２３と、鍔部１２５と、脚部１２７とを有する。以下、実施の形態４において、紫外線透過体９を第２集光レンズとして記載する。

凸レンズ面１１９は、紫外線照射モジュール１１の光源３９に対向するように配置されている。凸レンズ面１１９は、紫外線照射モジュール１１の光源３９から出射された紫外線のうち、出射角度が小さい紫外線が入射する面である。凸レンズ面１１９は、中心軸１０９を回転軸とした円対称である。凸レンズ面１１９は、中心軸１０９に対して直交する断面において、光源３９側から紫外線出射口７側に向かうにしたがって、断面の径が大きくなるように形成されている。

突出部１２１は、凸レンズ面１１９の周囲から紫外線照射モジュール１１側に向かって延出した後、中心軸１０９側から外周に向かって直線状に傾斜している。

紫外線入射面１２３は、突出部１２１の中心軸１０９側の面であり、紫外線照射モジュール１１の光源３９から出射された紫外線のうち、出射角度が大きい紫外線が入射する面である。

鍔部１２５は、突出部１２１の周囲に配置されている。鍔部１２５の紫外線照射モジュール１１側の面には、スペーサー７７の一端７９が当接している。

脚部１２７は、鍔部１２５の凸レンズ面１１９と反対側面の外周近傍から筐体３７のパッキン挿入溝６３内に向かって延出し、形成されている。脚部１２７は、筐体３のパッキン挿入溝６３と係合している。

第２集光レンズは、紫外線照射モジュール１１の光源３９から出射された紫外線、すなわち、紫外線照射モジュール１１から出射され、凸レンズ面１１９に到達した紫外線と、紫外線照射モジュール１１から出射され、紫外線入射面１２３に到達した紫外線とを集光し、外部に向けて透過する。

変形例３の紫外線照射ユニット１１は、紫外線透過体９である第２集光レンズにおいて、紫外線照射モジュール１１の光源３９から出射された紫外線を集光し、外部に向けて透過するため、中心付近に高い紫外線強度を有する紫外線を外部に向けて照射することができる。このため、変形例３の紫外線照射ユニット１１は、流体流入口２５から流入された流体を流体貯留モジュール９のタンク３内に滞留させて、タンク３内の中心付近を滞留する流体に対して紫外線照射ユニット１１から照射される紫外線の照射強度を増大させて、流体の殺菌効率を向上させることができる。

１紫外線殺菌装置
３タンク
７ユニット挿入部
９流体貯留モジュール
１１紫外線照射ユニット

Claims

紫外線を照射する紫外線照射ユニット、並びに
内部に流体を貯留するタンクと、
前記タンクに形成された、流体をタンク内部に流入する流体流入口及びタンク内部の流体を流出する流体流出口と、
前記タンクに形成された、前記紫外線照射ユニットを配置するユニット挿入部とを備える流体貯留モジュールを有し、
前記流体貯留モジュールの前記ユニット挿入部に、前記紫外線照射ユニットを配置している紫外線殺菌装置。
前記タンク内部の、前記流体流入口及び前記流体流出口に離間して対向する位置に複数の突出部が設けられている請求項１に記載の紫外線殺菌装置。
前記紫外線照射ユニットは、光源及び紫外線透過体を有する請求項１又は２に記載の紫外線殺菌装置。
前記紫外線透過体は、石英、サファイア、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂から選択される１種又は２種以上を含む板状体又は集光レンズである請求項３に記載の紫外線殺菌装置。