JP2021029582A - Ultraviolet irradiation device and method of using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本技術は、紫外線照射装置およびその使用方法に関する。 The present technology relates to an ultraviolet irradiation device and a method of using the same.
現在、世界の海に存在しているプラスチックごみは約1億5000万トンであり、そこへ少なくとも年間800万トンが新たに流入していると推定されている。こうしたプラスチックごみ(例えばペットボトルや食品容器等)は自然界での分解が困難で半永久的に環境中に残ってしまうため、海洋環境や生物、生態系への影響が大きい。近年、その削減が世界的な緊急課題となっている。 Currently, there are about 150 million tons of plastic waste in the world's oceans, and it is estimated that at least 8 million tons of new plastic waste is flowing into it annually. Such plastic waste (for example, PET bottles, food containers, etc.) is difficult to decompose in the natural world and remains in the environment semi-permanently, which has a great impact on the marine environment, living things, and ecosystems. In recent years, the reduction has become an urgent issue worldwide.
プラスチックごみの一因としてペットボトルがある。ペットボトルのリサイクル率および軽量化率の改善は進んでいる。しかしながら、より一層のごみの削減に必要なペットボトルのリユース(再使用)の対策は、ペットボトル内の細菌、微生物、カビ等の発生、繁殖による衛生上の安全性に関する懸念があり、限定的な範囲でしか進められていない。 PET bottles are one of the causes of plastic waste. The recycling rate and weight reduction rate of PET bottles are improving. However, the measures for reuse of PET bottles necessary for further reduction of waste are limited due to concerns about the outbreak of bacteria, microorganisms, molds, etc. in PET bottles and the hygienic safety due to reproduction. It is only progressing within a certain range.
他方、波長域150〜300nmの紫外線(以下、「深紫外線」とも称する。)は、細菌のDNAを破壊して細菌を不活性化させる高い殺菌能力を有する。そのため、深紫外線の照射は、従来の煮沸や塩素消毒等、高コスト、環境への負荷、あるいは人体に有害な殺菌方法に代わる方法として注目されている。 On the other hand, ultraviolet rays having a wavelength range of 150 to 300 nm (hereinafter, also referred to as “deep ultraviolet rays”) have a high bactericidal ability of destroying bacterial DNA and inactivating the bacteria. Therefore, irradiation with deep ultraviolet rays is attracting attention as an alternative to conventional sterilization methods such as boiling and chlorine disinfection, which are costly, have an environmental burden, or are harmful to the human body.
特開2017−210256号公報(特許文献1)は、深紫外線を用いてボトル内に貯蔵された飲料水を殺菌するウォーターサーバを開示している。当該ウォーターサーバは、ボトル内に導入された細菌を内在している空気、及びボトル内に存在する空気と飲料水の界面に紫外線を効率的に照射し、殺菌された飲料水を供給できる。ところが、殺菌効果は、空気と水面上の菌に限定され、水内部には及ばないという問題がある。さらに、ウォーターサーバは大きく持ち運びに不便である。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-21256 (Patent Document 1) discloses a water server that sterilizes drinking water stored in a bottle using deep ultraviolet rays. The water server can efficiently irradiate the air containing the bacteria introduced into the bottle and the interface between the air and the drinking water existing in the bottle with ultraviolet rays to supply sterilized drinking water. However, there is a problem that the bactericidal effect is limited to the air and bacteria on the surface of the water and does not reach the inside of the water. In addition, water servers are large and inconvenient to carry.
こうした持ち運びができない課題の対策として、特開2017−170342号公報(特許文献2)には、ペットボトルの飲み口(飲料物の出入り口)に装着可能な殺菌装置が開示されている。当該殺菌装置は、飲料物の出入りの際(例えば、飲料物を飲む際)に、飲み口を通過する飲料物に紫外線を照射することで殺菌する。 As a countermeasure against such a problem that cannot be carried, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-170342 (Patent Document 2) discloses a sterilizer that can be attached to the mouthpiece (doorway / exit of a beverage) of a PET bottle. The sterilizer sterilizes a beverage passing through a mouthpiece by irradiating it with ultraviolet rays when entering or exiting the beverage (for example, when drinking the beverage).
特開2004−196370号公報(特許文献3)には、ペットボトルの口部に被着され、紫外線発光素子を備えたキャップが開示されている。紫外線発光素子から紫外線を照射させることで、ペットボトルの口部周辺が殺菌される。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-196370 (Patent Document 3) discloses a cap that is attached to the mouth of a PET bottle and has an ultraviolet light emitting element. By irradiating ultraviolet rays from the ultraviolet light emitting element, the area around the mouth of the PET bottle is sterilized.
特許文献2に開示の殺菌装置では、紫外線の照射時間は、飲料物が出入口を通過する際の極短時間に限定される。そのため、殺菌効果が十分ではない。
In the sterilizer disclosed in
特許文献3に開示のキャップでは、紫外線の到達範囲が口部周辺に限定され、ペットボトル内部の飲料物に対する殺菌効果が十分ではない。
With the cap disclosed in
本開示は、上記の問題点に着目してなされたもので、殺菌効果の高い紫外線照射装置およびその使用方法を提供することを目的としている。 The present disclosure has focused on the above problems, and an object of the present disclosure is to provide an ultraviolet irradiation device having a high bactericidal effect and a method of using the same.
本開示の一例の紫外線照射装置は、発光素子と、少なくとも1つの電子部品と、導光板と、基材と、配線とを備える。発光素子は、波長150〜300nmの紫外線が発せられる発光面を有する。少なくとも1つの電子部品は、発光素子の動作を制御する。導光板は、端面と厚み方向に交差する光出射面とを有し、端面に照射された紫外線を導いて光出射面から出射させる。基材は、電極および発光面が露出するように発光素子を埋設するとともに、電極が露出するように少なくとも1つの電子部品を埋設する。配線は、基材の表面上に形成され、発光素子の電極と少なくとも1つの電子部品の電極とを接続する。導光板は、端面が発光面に接するように基材に支持される。 The ultraviolet irradiation device of an example of the present disclosure includes a light emitting element, at least one electronic component, a light guide plate, a base material, and wiring. The light emitting element has a light emitting surface that emits ultraviolet rays having a wavelength of 150 to 300 nm. At least one electronic component controls the operation of the light emitting element. The light guide plate has a light emitting surface that intersects the end face in the thickness direction, and guides ultraviolet rays radiated to the end face to emit the ultraviolet rays from the light emitting surface. In the base material, the light emitting element is embedded so that the electrode and the light emitting surface are exposed, and at least one electronic component is embedded so that the electrode is exposed. The wiring is formed on the surface of the base material and connects the electrode of the light emitting element and the electrode of at least one electronic component. The light guide plate is supported by the base material so that the end face is in contact with the light emitting surface.
この開示によれば、導光板の端面は、発光素子の発光面に接する。これにより、発光素子から発せられた紫外線は、高効率で導光板内に伝達される。導光板内に伝達された紫外線は、導光板における厚み方向に交差する光出射面から出射される。これにより、広い範囲に亘って紫外線を照射できる。その結果、殺菌効果の高い紫外線照射装置を実現できる。 According to this disclosure, the end face of the light guide plate is in contact with the light emitting surface of the light emitting element. As a result, the ultraviolet rays emitted from the light emitting element are transmitted into the light guide plate with high efficiency. The ultraviolet rays transmitted into the light guide plate are emitted from the light emitting surfaces intersecting in the thickness direction of the light guide plate. As a result, ultraviolet rays can be irradiated over a wide range. As a result, it is possible to realize an ultraviolet irradiation device having a high bactericidal effect.
本開示の別の例の紫外線照射装置は、発光素子と、少なくとも1つの電子部品と、導光板と、配線とを備える。発光素子は、波長150〜300nmの紫外線が発せられる発光面を有する。少なくとも1つの電子部品は、発光素子の動作を制御する。導光板は、電極が露出するように発光素子および少なくとも1つの電子部品を埋設する。配線は、導光板の表面上に形成され、発光素子の電極と少なくとも1つの電子部品の電極とを接続する。発光素子の発光面は、導光板内に位置する。導光板は、発光面から発せられた紫外線を導いて、厚み方向に交差する光出射面から出射させる。 Another example of the ultraviolet irradiation device of the present disclosure includes a light emitting element, at least one electronic component, a light guide plate, and wiring. The light emitting element has a light emitting surface that emits ultraviolet rays having a wavelength of 150 to 300 nm. At least one electronic component controls the operation of the light emitting element. The light guide plate embeds a light emitting element and at least one electronic component so that the electrodes are exposed. The wiring is formed on the surface of the light guide plate and connects the electrode of the light emitting element and the electrode of at least one electronic component. The light emitting surface of the light emitting element is located in the light guide plate. The light guide plate guides ultraviolet rays emitted from the light emitting surface and emits them from the light emitting surfaces intersecting in the thickness direction.
この開示によっても、発光素子から発せられた紫外線は、高効率で導光板内に伝達される。導光板内に伝達された紫外線は、導光板における厚み方向に交差する光出射面から出射される。これにより、広い範囲に亘って紫外線を照射できる。その結果、殺菌効果の高い紫外線照射装置を実現できる。 Even with this disclosure, the ultraviolet rays emitted from the light emitting element are transmitted into the light guide plate with high efficiency. The ultraviolet rays transmitted into the light guide plate are emitted from the light emitting surfaces intersecting in the thickness direction of the light guide plate. As a result, ultraviolet rays can be irradiated over a wide range. As a result, it is possible to realize an ultraviolet irradiation device having a high bactericidal effect.
上記の開示において、導光板の材料は、アクリル酸エステルの重合体、メタクリル酸エステルの重合体、および、四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体のいずれかである。もしくは、導光板の材料は、石英ガラスであってもよい。 In the above disclosure, the material of the light guide plate is either a polymer of an acrylic acid ester, a polymer of a methacrylic acid ester, or a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkoxyethylene. Alternatively, the material of the light guide plate may be quartz glass.
上記の開示において、紫外線照射装置は、長手方向に延伸した形状を有する。配線の少なくとも一部は、発光面の少なくとも一部を含む仮想平面と交差する。仮想平面は、長手方向に直交する。 In the above disclosure, the ultraviolet irradiation device has a shape extending in the longitudinal direction. At least part of the wiring intersects a virtual plane that contains at least part of the light emitting surface. The virtual plane is orthogonal to the longitudinal direction.
紫外線照射装置に外部から過大な力が加わり、基材における発光素子と導光板との境界付近に破断が生じることが考えられる。上記の開示によれば、基材における発光素子と導光板との境界付近に破断が生じたときに、仮想平面と交差する配線が断線する。これにより、発光素子への電力供給が遮断され、発光素子からの深紫外線の照射が停止される。その結果、基材に破断が生じた場合であっても、深紫外線が直接外部に照射されることを防止できる。 It is conceivable that an excessive force is applied to the ultraviolet irradiation device from the outside, causing breakage near the boundary between the light emitting element and the light guide plate on the base material. According to the above disclosure, when a break occurs near the boundary between the light emitting element and the light guide plate in the base material, the wiring intersecting the virtual plane is broken. As a result, the power supply to the light emitting element is cut off, and the irradiation of deep ultraviolet rays from the light emitting element is stopped. As a result, even if the base material is broken, it is possible to prevent the deep ultraviolet rays from being directly irradiated to the outside.
上記の開示において、少なくとも1つの電子部品は、間欠発光するように発光素子を制御する。この開示によれば、紫外線照射装置の消費電力量を低減できる。 In the above disclosure, at least one electronic component controls the light emitting element so as to emit light intermittently. According to this disclosure, the power consumption of the ultraviolet irradiation device can be reduced.
上記の開示において、基材の熱伝導率は、1W/mK以上である。この開示によれば、発光素子および少なくとも1つの電子部品によって発せられる熱は、基材を介して効率的に放熱される。 In the above disclosure, the thermal conductivity of the substrate is 1 W / mK or more. According to this disclosure, the heat generated by the light emitting element and at least one electronic component is efficiently dissipated through the substrate.
上記の開示において、導光板は、長手方向に延伸した形状を有する。少なくとも1つの電子部品は、導光板において長手方向の一方端側に埋設される。発光素子は、導光板において長手方向の他方端側に埋設される。発光面は、光出射面に対向している。 In the above disclosure, the light guide plate has a shape extending in the longitudinal direction. At least one electronic component is embedded in the light guide plate on one end side in the longitudinal direction. The light emitting element is embedded in the light guide plate on the other end side in the longitudinal direction. The light emitting surface faces the light emitting surface.
この開示によれば、導光板における長手方向の他方端を先頭にして、紫外線照射装置を飲料物容器に差し込んだ場合、発光素子は、飲料物容器の深い場所に位置する。発光素子の発光面が導光板の光出射面に対向しているため、発光素子付近において、高い照度の紫外線が照射される。これにより、飲料用容器内の飲料物の量が少なくなったとしても、深紫外線が飲料物に効率的に照射され、殺菌効果を高めることができる。 According to this disclosure, when the ultraviolet irradiation device is inserted into the beverage container with the other end in the longitudinal direction of the light guide plate at the head, the light emitting element is located deep in the beverage container. Since the light emitting surface of the light emitting element faces the light emitting surface of the light guide plate, high illuminance ultraviolet rays are irradiated in the vicinity of the light emitting element. As a result, even if the amount of the beverage in the beverage container is reduced, the beverage is efficiently irradiated with deep ultraviolet rays, and the bactericidal effect can be enhanced.
本開示の一例では、上記の紫外線照射装置の使用方法は、飲料物が収容された飲料用容器に形成された差し込み口から、光出射面が飲料物に浸漬するように紫外線照射装置を差し込むステップと、発光素子に通電し、光出射面から飲料物に紫外線を出射させるステップとを備える。 In one example of the present disclosure, the method of using the ultraviolet irradiation device is a step of inserting the ultraviolet irradiation device from an insertion port formed in the beverage container containing the beverage so that the light emitting surface is immersed in the beverage. And a step of energizing the light emitting element and emitting ultraviolet rays from the light emitting surface to the beverage.
この開示によれば、導光板の広い光出射面から紫外線を照射できるため、飲料用容器内の広い範囲において、殺菌に十分な線量をもった紫外線が到達する。その結果、殺菌効果が高まる。 According to this disclosure, since the ultraviolet rays can be irradiated from the wide light emitting surface of the light guide plate, the ultraviolet rays having a sufficient dose for sterilization reach a wide range in the beverage container. As a result, the bactericidal effect is enhanced.
上記の開示において、少なくとも1つの電子部品は、スイッチを含む。スイッチは、外部からの操作を受け付ける操作部を有し、操作部への操作に応じて、発光素子への電力の供給の有無を切り替える。紫外線照射装置を差し込むステップは、操作部と飲料用容器とを接触させることにより、発光素子への電力の供給を開始させるステップを含む。 In the above disclosure, at least one electronic component includes a switch. The switch has an operation unit that accepts an operation from the outside, and switches whether or not to supply electric power to the light emitting element according to the operation to the operation unit. The step of inserting the ultraviolet irradiation device includes a step of starting the supply of electric power to the light emitting element by bringing the operation unit into contact with the beverage container.
この開示によれば、紫外線照射装置を飲料物容器に差し込む際に、自動的に発光素子への電力の供給が開始される。これにより、ユーザの操作の手間を省略できる。 According to this disclosure, when the ultraviolet irradiation device is inserted into the beverage container, the power supply to the light emitting element is automatically started. As a result, the time and effort of the user's operation can be saved.
なお、飲料用容器は、開口部が形成された容器本体と、開口部を開閉可能なキャップとを含む。差し込み口は、容器本体またはキャップに形成される。 The beverage container includes a container body having an opening and a cap capable of opening and closing the opening. The outlet is formed in the container body or cap.
本開示によれば、殺菌効果の高い紫外線照射装置を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an ultraviolet irradiation device having a high bactericidal effect.
以下、本発明の一側面に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。本明細書において「A〜B」という形式の表記は、範囲の上限下限(すなわちA以上B以下)を意味し、Aにおいて単位の記載がなく、Bにおいてのみ単位が記載されている場合、Aの単位とBの単位とは同じである。 Hereinafter, embodiments relating to one aspect of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated. In the present specification, the notation in the form of "A to B" means the upper and lower limits of the range (that is, A or more and B or less), and when the unit is not described in A and the unit is described only in B, A The unit of and the unit of B are the same.
[実施形態1]
(紫外線照射装置の構造)
図1〜図4を参照して、実施形態1に係る紫外線照射装置の構造について説明する。図1は、実施形態1に係る紫外線照射装置を模式的に示す正面図である。図2は、図1に示す紫外線照射装置の背面図である。図3は、図2に示す紫外線照射装置から保護膜を省略したときの背面図である。図4は、図2のIV−IV線に沿った矢視縦断面図である。
[Embodiment 1]
(Structure of UV irradiation device)
The structure of the ultraviolet irradiation device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a front view schematically showing an ultraviolet irradiation device according to the first embodiment. FIG. 2 is a rear view of the ultraviolet irradiation device shown in FIG. FIG. 3 is a rear view when the protective film is omitted from the ultraviolet irradiation device shown in FIG. FIG. 4 is a vertical cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG.
図1〜図4に示されるように、紫外線照射装置1は、長手方向(上下方向)に延伸した板状である。紫外線照射装置1のサイズは特に限定されないが、例えば10×100×1.5mmである。紫外線照射装置1は、発光素子10(図3,4参照)と、少なくとも1つの電子部品と、導光板20と、基材30と、配線40(図3,4参照)と、保護膜50(図2,4参照)とを備える。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
発光素子10は、150〜300nmの波長を有する紫外線(深紫外線)を照射するLED(Light Emitting Diode)である。例えば、発光素子10は、3.5×3.5×1.2mmの直方体であり、波長265nmの深紫外線を出力50mWで発光する。発光素子10は、発光面10b(図3,4参照)から深紫外線を照射する。発光面10bから照射される深紫外線の平均的な進行方向は、発光面10bの法線方向(以下、「発光方向60」と称する。)である。発光素子10の他の面には電極10a(図3参照)が形成されている。
The
少なくとも1つの電子部品は、発光素子10の動作を制御するための部品である。図3および図4に示されるように、少なくとも1つの電子部品は、例えば、電池11と、スイッチ12と、ICチップ13と、チップ部品14とを含む。チップ部品14は、例えば、抵抗、コンデンサ、ダイオードなどである。なお、図3には3つのチップ部品14が示されるが、そのうちの1つにのみ符号「14」を付している。
At least one electronic component is a component for controlling the operation of the
電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14は、それぞれ電極11a,12a,13a,14aを有している。なお、各部品は複数の電極を有しているが、図3には複数の電極のうちの1つにのみ符号を付している。さらに、スイッチ12は、外部からの操作を受け付けるボタン12bを有し、ボタン12bに対する操作に応じて、発光素子10への電力の供給の有無を切り替える。ボタン12bは、紫外線照射装置1における長手方向の一方端1a(上端)に位置している。
The
発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14は、紫外線照射装置1における長手方向の一方端1a側に配置される。
The
導光板20は、深紫外線を透過する材料によって構成され、深紫外線を導く。深紫外線を透過する材料とは、厚み2mmのときの深紫外線の透過率が50%以上である材料である。深紫外線を透過する材料として、例えば、アクリル酸エステルの重合体、メタクリル酸エステルの重合体(例えばポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA))、四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体(例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PFA))、石英ガラスが採用され得る。導光板20は、紫外線照射装置1における長手方向の他方端1b側に配置される。
The
図5は、導光板の一例を示す断面図である。図5に示されるように、導光板20は、光出射面20aと、背面20bと、端面20cとを有する。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the light guide plate. As shown in FIG. 5, the
光出射面20aは、導光板20の内部を導かれ、後述する光路変更部21により光路変更された光を出射する面である。光出射面20aは、厚み方向に直交する2つの平面のうちの一方である前面を構成している。背面20bは、光出射面20aに平行な面であり、後述する光路変更部21が配置される面である。
The
端面20cから導光板20内に入射した光は、光出射面20aまたは背面20bで全反射され、導光板20内を進む。ただし、図5に示されるように、導光板20の内部において背面20bに複数の光路変更部21が形成されている。光路変更部21は、導光板20内を進む光の光路を変更して光出射面20aから出射させる。これにより、端面20cから入射した光は、光出射面20aから出射する。
The light incident on the
図3および図4に示されるように、基材30は、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13、チップ部品14および導光板20を支持する。基材30は、樹脂によって構成される。基材30は、深紫外線が透過しない樹脂で構成されることが好ましい。深紫外線が透過しない樹脂とは、厚み2mmのときの深紫外線の透過率が0%である材料である。さらに、基材30は、熱伝導率が1W/mK以上である樹脂で構成されることが好ましい。すなわち、基材30の熱伝導率は、1W/mK以上であることが好ましい。例えば、基材30は、白色ポリカーボネート(PC)で構成される。白色ポリカーボネートの熱伝導率は1.7W/mKである。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図1〜図4に例示される基材30は、長手方向(上下方向)に延伸した板状であり、厚み方向に直交する2つの平面である前面30aおよび背面30bを有する。前面30aには、導光板20と同形状の凹部30cが形成されている。
The
基材30は、電極10a〜14aがそれぞれ背面30bに露出するように発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14を埋設することにより、これらの部品を支持する。白色ポリカーボネートのように熱伝導率が1W/mK以上である樹脂で基材30が構成されることにより、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14によって発生した熱が基材30を介して放熱される。
The
発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14における電極10a〜14aがそれぞれ形成された面は、基材30の背面30bと同一平面上である。
The surfaces of the
発光素子10は、凹部30cの側面に発光面10bが露出するように基材30に埋設される。これにより、発光素子10は、発光面10bから凹部30cに向けて深紫外線を発光できる。
The
スイッチ12は、ボタン12bが露出するように基材30に埋設される。これにより、ユーザは、ボタン12bを操作することができる。
The
導光板20は、端面20cが発光素子10の発光面10bに接するように、基材30の凹部30cに嵌め込まれる(積層される)。これにより、図4に示されるように、発光素子10の発光面10bから照射された深紫外線70は、端面20cから導光板20に入射し、導光板20内を進行した後、導光板20の光出射面20aから出射する。これにより、深紫外線70を広い範囲に亘って照射することができる。
The
配線40は、基材30の背面30b上に形成され、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14のそれぞれの電極10a〜14aのいずれかと電気的に接続される。これにより、スイッチ12のボタン12bが操作されることにより、発光素子10に電力が供給され、発光素子10から深紫外線が照射される。
The
上述したように、基材30の背面30bは、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14における電極10a〜14aがそれぞれ形成された面と同一平面上である。そのため、配線40は、例えばインクジェット印刷法を用いて銀(Ag)インクを噴射することにより、容易に形成される。インクジェット印刷法は、インクをノズルから噴射し、粒子状のインクを噴射対象面上に堆積させる印刷方式である。なお、配線40は、Ag以外の材質からなっていてもよいし、他の方法で形成されてもよく、配線の太さや厚み等は特に限定されるものではない。
As described above, the
配線40は、発光素子10の電極10aに接続される配線40a,40b(図3参照)を含む。配線40a,40bは、発光素子10の発光面10bを含む仮想平面45と交差するように形成される。仮想平面45は、紫外線照射装置1の長手方向に直交する。紫外線照射装置1に外部から過大な力が加わった場合、紫外線照射装置1は、長手方向に直交する平面に沿って破断する可能性がある。特に、基材30における発光素子10と導光板20との境界付近に破断が生じやすい。基材30に破断が生じ、発光素子10の発光面10bが露出すると、人体に影響を及ぼす深紫外線が直接外部に照射される可能性がある。しかしながら、配線40a,40bは、仮想平面45と交差するように形成されているため、基材30における発光素子10と導光板20との境界付近に破断が生じたときに断線する。これにより、発光素子10への電力供給が遮断され、発光素子10からの深紫外線の照射が停止される。その結果、基材30に破断が生じた場合であっても、人体に影響を及ぼす深紫外線が直接外部に照射されることを防止できる。
The
保護膜50は、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13、チップ部品14および配線40を覆うように、基材30の背面30b上に形成される。保護膜50は、例えば銀系無機抗菌剤を練り込んだ絶縁性の樹脂コーティング材によって構成され、当該樹脂コーティング材を背面30b上に塗布することによって形成される。保護膜50の厚さは、例えば0.1mm程度である。保護膜50は、外部環境に含まれる水、粉塵等から、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13、チップ部品14および配線40を保護する。
The
(電子回路)
図6は、紫外線照射装置に備えられる電子回路の一例を示す図である。図6に例示される電子回路100は、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13、チップ部品14および配線40によって実現される。図6に示されるように、電子回路100は、電源101と、回路接続部102と、タイマー103と、点灯制御部104と、LED105とを含む。
(Electronic circuit)
FIG. 6 is a diagram showing an example of an electronic circuit provided in the ultraviolet irradiation device. The
電源101は、電池11によって構成され、電力を供給する。回路接続部102は、スイッチ12によって構成される。回路接続部102は、電源101と点灯制御部104との間に接続され、電源101から点灯制御部104への電力供給のオンおよびオフを切り替える。
The
タイマー103および点灯制御部104は、ICチップ13によって構成される。点灯制御部104は、回路接続部102によって電源101からの電力供給を受けると、タイマー103のカウント値を用いて、間欠発光するようにLED105を制御する。例えば、点灯制御部104は、電源101からの電力供給が開始されると、60秒間だけLED105を発光させた後、5分間隔で30秒間ずつLED105を発光させる。これにより、電源101の電力消費量を抑制できる。
The
LED105は、発光素子10によって構成され、波長150〜300nmの深紫外線を照射する。
The
(紫外線照射装置の製造方法)
次に図7および図8を参照して、紫外線照射装置1の製造方法について説明する。図7は、実施の形態1に係る紫外線照射装置の製造方法における前半の工程を説明する図である。図8は、実施の形態1に係る紫外線照射装置の製造方法における後半の工程を説明する図である。
(Manufacturing method of ultraviolet irradiation device)
Next, a method of manufacturing the
(第1工程)
図7(a)に示されるように、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14を、仮固定シート80に接着剤(図示せず)により貼り付けて仮固定する。このとき、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14は、電極が仮固定シート80に接するように、仮固定シート80に貼り付けられる。発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14の配置は予め定められる。
(First step)
As shown in FIG. 7A, the
仮固定シート80の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等が採用され得る。仮固定シート80は、後述する理由により、紫外線を透過し得る材料からなっていることが好ましい。
As the material of the
仮固定は、例えば、仮固定シート80の片方の面に塗布した紫外線硬化型の接着剤(図示せず)を用いて行われる。例えば、厚み50μmのPET製の仮固定シート80に、紫外線硬化型の接着剤(例えば(有)グルーラボ製GL−3005H)を2〜3μmの厚さで塗布する。この塗布は、インクジェット印刷法などの方法を用いて行なえばよい。その後、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14を予め定められた位置に設置する。そして、仮固定シート80の接着剤が塗布されていない面から例えば強度3000mJ/cm2の紫外線を照射することにより、接着剤を硬化して、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14を仮固定シート80に仮固定する。
Temporary fixing is performed, for example, by using an ultraviolet curable adhesive (not shown) applied to one surface of the
(第2工程)
次に図7(b)に示されるように、仮固定シート80が成形型90内に配置される。図7(b)には、成形型90の縦断面図が示される。成形型90は、上型91と下型92とから構成され、上型91と下型92との間に空間93が形成される。成形型90は、空間93の形状が基材30の形状と一致するように予め作製される。具体的には、上型91における下型92側の面には、基材30の凹部30cに対応する形状の凸部94が形成される。
(Second step)
Next, as shown in FIG. 7B, the
仮固定シート80は、発光素子10等の貼り付けられていない側の面が下型92の平らな内面に接するように、成形型90内に配置される。発光素子10の発光面10bは、上型91の凸部94の側面に接する。また、スイッチ12のボタン12bは、上型91の側面に形成された凹部に挿入される。
The
射出成形法により成形型90内の空間93に溶融樹脂を射出する。射出成形を行なう条件は、樹脂の材料に応じて適宜選択される。例えば、白色ポリカーボネート(PC)を用いる場合、射出樹脂温度270℃、射出圧力100MPaで射出成形を行なう。
The molten resin is injected into the
空間93に射出された樹脂は、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14を囲むように充填される。ただし、発光素子10の発光面10bが上型91の凸部94の側面に接しているため、発光面10bのうち凸部94の側面に接している部分には樹脂が流入されない。また、スイッチ12のボタン12bが上型91の側面に形成された凹部に挿入されるため、ボタン12bにも樹脂が流入されない。
The resin injected into the
(第3工程)
第2工程において空間93に射出成形された樹脂が硬化することにより、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14が埋設された基材30が成形される。図7(c)に示されるように、基材30は、成形型90から取り出される。なお、図7(c)において、上段には平面図が示され、中段には縦断面図が示され、下段には底面図が示される。
(Third step)
By curing the resin injection-molded in the
仮固定シート80は、射出成形時の樹脂の温度によって変形し、基材30から剥離する。仮固定シート80の厚みは、基材30の厚みに比べて僅かである。そのため、基材30において、仮固定シート80と接触していた表面と仮固定シート80と接触していない表面との間の段差は無視できる程度に小さい。
The
仮固定シート80が基材30から剥離されることにより、基材30の背面30bのうち仮固定シート80と接触していた部分が露出する。上述したように、第1工程において、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14は、電極が仮固定シート80に接触するように、仮固定シート80に貼り付けられる。そのため、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14それぞれの電極10a〜14aは、基材30の背面30bに露出する。発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14における電極が形成された面は、仮固定シート80に接触していたため、基材30の背面30bに連続し、背面30bと同一平面上となる。
When the
上型91に凸部94が形成されているため、基材30の前面30aには凹部30cが形成される。発光素子10の発光面10bは、凸部94の側面に接していたため、凹部30cの側面に露出する。
Since the
スイッチ12のボタン12bは、上型91の凹部に挿入されていたため、基材30から突出する。
Since the
(第4工程)
図8(a)に示されるように、基材30の凹部30cに導光板20が嵌め込まれる。図8(a)において、上段には平面図が示され、下段には縦断面図が示される。導光板20は、端面20cが発光素子10の発光面10bと接し、かつ、背面20bが凹部30cの底面に接するように配置される。これにより、導光板20の光出射面20aは、基材30の前面30aに露出する。
(4th step)
As shown in FIG. 8A, the
(第5工程)
図8(b)に示されるように、基材30の背面30b上に、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14の電極10a〜14aのいずれかに接続する配線40を形成する。図8(b)において、上段には平面図が示され、下段には縦断面図が示される。
(Fifth step)
As shown in FIG. 8B, a
配線40の形成は、例えば印刷手法により形成される。具体的には、インクジェットプリンタ等で導電材料(例えば、銀インク等)を噴射して印刷する方法、エアロゾルを用いる方法、ディスペンサ等で銀ペーストを印刷する方法等を用いればよい。
The
発光素子10の近辺に形成される配線40a,40bは、発光素子10の発光面10bを含む仮想平面45と交差するように迂回して形成される。
The
(第6工程)
図8(c)に示されるように、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13、チップ部品14および配線40を覆うように、基材30の背面30b上に保護膜50を形成する。図8(c)には縦断面図が示される。
(6th step)
As shown in FIG. 8C, a
保護膜50は、例えば、樹脂コーティング材を背面30b上に厚さ0.1mm程度塗布することによって形成される。樹脂コーティング材の塗布は、インクジェット印刷法、エアロゾルを用いる方法、ディスペンサ等で印刷する方法等の公知の技術を用いて行なわれる。
The
保護膜50が形成されることにより、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13、チップ部品14および配線40は、外部環境から保護される。
By forming the
(紫外線照射装置の使用方法)
(第1の使用方法)
図9〜図13を参照して、紫外線照射装置1の第1の使用方法について説明する。図9は、第1の使用方法に従って紫外線照射装置が取り付けられた飲料用容器の正面図である。図10は、第1の使用方法に従って紫外線照射装置が取り付けられた飲料用容器の平面図である。図11は、飲料用容器の縦断面図である。図12は、飲料用容器への紫外線照射装置の取り付け方法を示す縦断面図である。図13は、第1の使用方法に従って紫外線照射装置が取り付けられた飲料用容器の側面図である。
(How to use the UV irradiation device)
(First usage)
A first method of using the
図9〜図13に例示される飲料用容器200は、ポリエチレンテレフタレート(PET)製のペットボトルであり、キャップ210と容器本体220とを含む。
The
容器本体220は、有底略円筒形状である。容器本体220の上部には開口部225(図11参照)が形成される。キャップ210は、開口部225を開閉可能である。
The
容器本体220の側壁における上部には、紫外線照射装置1を取り付けるための取り付け部230が形成されている。図10に示されるように、取り付け部230は、周囲の側壁よりも内側に凹んでいる。図11に示されるように、取り付け部230と取り付け部230よりも下側の容器本体220の側壁との間で段が形成される。
An
取り付け部230の下壁231は、平面視矩形状であり、紫外線照射装置1をその長手方向に直交する平面で切ったときの断面形状と同程度のサイズを有する。下壁231の周囲には図示しない切り込みまたはミシン目が形成されている。当該切り込みまたはミシン目は、例えばハーフカット加工によって形成される。なお、ミシン目は、全カット加工によって形成されてもよい。この場合、全カット加工により形成されたミシン目からの飲料物の漏れを防止するために、ミシン目を覆うようにシール膜が設けられる。
The
図12に示されるように、ユーザは、紫外線照射装置1の長手方向の他方端1b(導光板20が配置された側の端部)を取り付け部230の下壁231に当接させ、切り込みまたはミシン目に沿って下壁231を破断させる。これにより、容器本体220に紫外線照射装置1を差し込むための差し込み口232が形成される。ユーザは、容器本体220に形成された差し込み口232に紫外線照射装置1を差し込む。このとき、ユーザは、他方端1b(導光板20が配置された側の端部)を先頭にして、紫外線照射装置1を容器本体220に差し込む。
As shown in FIG. 12, the user makes the
図9および図13に示されるように、紫外線照射装置1の他方端1bが容器本体220の底付近に到達したときに、導光板20の全体が容器本体220内に位置するように、紫外線照射装置1のサイズが予め設計されている。また、図9に示されるように、紫外線照射装置1の他方端1bが容器本体220の底付近に到達したときに、紫外線照射装置1の一方端1aが容器本体220の外部に位置するように、紫外線照射装置1のサイズが予め設計されている。ユーザは、他方端1bが容器本体220の底に到達するまで紫外線照射装置1を容器本体220内に差し込んでから、一方端1aに配置されたスイッチ12のボタン12bを操作する。このとき、図13に示されるように、紫外線照射装置1の導光板20の光出射面20aは、容器本体220内の飲料物Lに浸漬される。ボタン12bに対応する操作に応じて発光素子10が通電され、発光素子10から発せられた深紫外線70は、導光板20内に導かれ、広い光出射面20aから飲料物に向けて照射される。すなわち、容器本体220内の広い範囲に亘って深紫外線70が照射される。これにより、発光素子10より遠い位置になる飲料物Lにも深紫外線が到達しやすくなり、飲料物の殺菌効果が高まる。
As shown in FIGS. 9 and 13, when the
紫外線照射装置1は、容器本体220の側壁近傍に配置される。そのため、容器本体220内において紫外線照射装置1から遠い領域に位置する飲料物Lには、殺菌に十分な強度を有する深紫外線が到達しない可能性がある。しかしながら、ユーザによる飲料用容器200の持ち運びに応じて容器本体220内の飲料物Lが流動するため、容器本体220内の飲料物全体を殺菌することができる。
The
飲料用容器200の材料であるポリエチレンテレフタレートは、深紫外線を透過させない。さらに、基材30の材料として、深紫外線が透過しない樹脂(例えば白色ポリカーボネート)を用いられる。これにより、容器本体220内に照射された深紫外線が外部に漏れることを防止できる。
Polyethylene terephthalate, which is the material of the
図10に示されるように、容器本体220の取り付け部230に形成された差し込み口232に紫外線照射装置1を差し込むと、紫外線照射装置1の一方端1aは、取り付け部230内に収まる。そのため、紫外線照射装置1が飲料用容器200の使用の邪魔にならない。
As shown in FIG. 10, when the
ユーザは、飲料物を飲み終わった後、容器本体220から紫外線照射装置1を抜き取り、飲料用容器200を廃棄すればよい。ユーザは、紫外線照射装置1を別の飲料用容器200に取り付けて再度利用できる。
After drinking the beverage, the user may remove the
(第2の使用方法)
図14および図15を参照して、紫外線照射装置1の第2の使用方法について説明する。図14は、第2の使用方法に従って紫外線照射装置が取り付けられた飲料用容器の平面図である。図15は、第2の使用方法に従って紫外線照射装置が取り付けられたキャップの縦断面図である。
(Second usage)
A second method of using the
図14および図15に示されるように、紫外線照射装置1は、キャップ210に設けられた差し込み口211に差し込まれる。紫外線照射装置1のうち一方端1a側の端部のみがキャップ210の上方に突き出る。キャップ210が容器本体220に取り付けられることにより、紫外線照射装置1の導光板20は、容器本体220内の飲料物に浸漬される。ユーザは、キャップ210の上方に突き出た紫外線照射装置1の一方端1aに設けられたスイッチ12のボタン12bを操作することにより、飲料物に深紫外線を照射させ、飲料物を殺菌できる。
As shown in FIGS. 14 and 15, the
(作用・効果)
以上のように、実施形態1に係る紫外線照射装置1は、発光素子10と、発光素子10の動作を制御するための少なくとも1つの電子部品(電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14)と、導光板20と、基材30と、配線40とを備える。発光素子10は、波長150〜300nmの紫外線が発せられる発光面10bを有する。導光板20は、端面20cと厚み方向に交差する光出射面20aとを有し、端面20cに照射された紫外線を導いて光出射面20aから出射させる。基材30は、電極10aおよび発光面10bが露出するように発光素子10を埋設するとともに、電極11a〜14aが露出するように電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14を埋設する。配線40は、基材30の背面30b上に形成され、発光素子10の電極10aと電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14の電極11a〜14aとを接続する。導光板20は、端面20cが発光面10bに接するように基材30に支持される。
(Action / effect)
As described above, the
上記の構成によれば、導光板20の端面20cは、発光素子10の発光面10bに接する。これにより、発光素子10から発せられた紫外線は、高効率で導光板10内に伝達される。導光板10内に伝達された紫外線は、導光板20における厚み方向に交差する光出射面20aから出射される。これにより、広い範囲に亘って紫外線を照射できる。その結果、殺菌効果の高い紫外線照射装置を実現できる。
According to the above configuration, the
さらに、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14は、基材30に埋設される。そのため、紫外線照射装置1を小型化および薄型化できる。その結果、紫外線照射装置1の持ち運びが容易になる。
Further, the
さらに、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14の電極が形成された面が基材30と同一平面上とすることにより、基材30の表面において、これらの部品に起因する凹凸がない。そのため、これらの部品を湿気、水、粉塵等から防御する保護膜50を簡易的な方法で設けることができる。
Further, by making the surface on which the electrodes of the
紫外線照射装置1は、長手方向に延伸した形状を有する。配線40は、発光面10bを含む仮想平面45と交差する配線40a,40bを含むことが好ましい。仮想平面45は、紫外線照射装置1の長手方向に直交する。
The
紫外線照射装置1に外部から過大な力が加わり、基材30における発光素子10と導光板20との境界付近に破断が生じることが考えられる。基材30に破断が生じ、発光素子10の発光面10bが露出すると、人体に影響を及ぼす深紫外線が直接外部に照射される可能性がある。しかしながら、上記の構成によれば、基材30における発光素子10と導光板20との境界付近に破断が生じたときに、仮想平面45と交差する配線40a,40bが断線する。これにより、発光素子10への電力供給が遮断され、発光素子10からの深紫外線の照射が停止される。その結果、基材30に破断が生じた場合であっても、人体に影響を及ぼす深紫外線が直接外部に照射されることを防止できる。
It is conceivable that an excessive force is applied to the
ICチップ13は、間欠発光するように発光素子10を制御することが好ましい。これにより、紫外線照射装置1の消費電力量を低減できる。
It is preferable that the
基材30の熱伝導率は、1W/mK以上であることが好ましい。これにより、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14によって発せられる熱は、基材30を介して放熱される。
The thermal conductivity of the
紫外線照射装置1の使用方法は、以下のステップ(A)(B)を備える。
ステップ(A):飲料用容器200に形成された差し込み口(図12の差し込み口232または図15に示す差し込み口211)から、導光板20の光出射面20aが飲料物に浸漬するように紫外線照射装置1を差し込む。
ステップ(B):スイッチ12のボタン12bを操作することにより、発光素子10に通電し、導光板20の光出射面20aから飲料物に紫外線を出射させる。
The method of using the
Step (A): Ultraviolet rays so that the
Step (B): By operating the
上記の使用方法によれば、紫外線照射装置1をペットボトルのような飲料用容器200に直接組み込む。そのため、持ち運びに便利な飲料用容器200を、簡易的な飲料物貯蔵ボトルとして活用することができる。
According to the above usage method, the
さらに、紫外線を用いて飲料物を殺菌するため、飲料用容器200内に不純物材が混入することを抑制できる。
Furthermore, since the beverage is sterilized using ultraviolet rays, it is possible to prevent impurities from being mixed into the
さらに、導光板20の広い光出射面20aから紫外線を照射できるため、飲料用容器200内の広い範囲において、殺菌に十分な線量をもった紫外線が到達する。その結果、殺菌効果が高まる。
Further, since the ultraviolet rays can be irradiated from the wide
なお、飲料用容器内において線量の低い紫外線のみが到達する領域が存在したとしても、飲料用容器200の持ち運びの際に、飲料用容器200内の飲料物の流動によって、飲料物全体を殺菌できる。
Even if there is a region in the beverage container where only low-dose ultraviolet rays reach, the entire beverage can be sterilized by the flow of the beverage in the
[実施形態2]
実施形態1に係る紫外線照射装置1は、導光板20と、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14が埋設された基材30とを別部材として備える。しかしながら、実施形態2に係る紫外線照射装置では、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14は、導光板に埋設される。これにより、基材30を省略でき、部品点数が少なくなる。
[Embodiment 2]
The
図16は、実施形態2に係る紫外線照射装置の背面図である。図17は、図16に示す紫外線照射装置の縦断面図である。なお、図16では、保護膜50の図示を省略している。
FIG. 16 is a rear view of the ultraviolet irradiation device according to the second embodiment. FIG. 17 is a vertical cross-sectional view of the ultraviolet irradiation device shown in FIG. In FIG. 16, the
図16および図17に示されるように、実施形態2に係る紫外線照射装置2は、実施形態1の紫外線照射装置1と比較して、導光板20および基材30の代わりに導光板25を備える点で相違する。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
導光板25は、深紫外線を透過する材料によって構成される。導光板25は、例えば実施形態1の基材30と同様の射出成形法を用いて形成される。そのため、導光板25の材料は、例えば、アクリル酸エステルの重合体、メタクリル酸エステルの重合体(例えばポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA))、四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体(例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PFA))のような樹脂である。
The
導光板25は、長手方向(上下方向)に延伸した板状である。導光板25のサイズは特に限定されるものではないが、紫外線照射装置2が取り付けられる飲料用容器のサイズに応じて適宜設定される。例えば、導光板25のサイズは、10×100×1.5mmである。
The
図17に示されるように、導光板25は、前面25aと背面25bとを有する。前面25aは、厚み方向に直交する2つの平面のうちの一方である。背面25bは、前面25aに平行な面である。
As shown in FIG. 17, the
発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14は、それぞれの電極10a〜14aが背面25bに露出するように、導光板25に埋設される。配線40は、導光板25の背面25b上に形成され、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14それぞれの電極10a〜14aのいずれかと電気的に接続される。保護膜50は、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13、チップ部品14および配線40を覆うように、導光板25の背面25b上に形成される。
The
発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14は、導光板25における長手方向の一方端25c(上端)側に埋設される。
The
発光素子10の発光面10bは、導光板25内において、導光板25における長手方向の他方端25dに対向するように位置する。そのため、発光面10bから発光方向60(発光面10bの法線方向)に発せられた深紫外線は、すぐに導光板25内を進行する。すなわち、少ない伝達損失で導光板25に深紫外線を伝達できる。
The
導光板25の背面25bにおける、発光素子10の発光面10bよりも他方端25d側の領域25eに、図示しない複数の光路変更部が形成される。背面25bに形成される複数の光路変更部は、図5に示す光路変更部21と同様に、導光板25内を進む深紫外線の光路を変更して前面25aから出射させる。すなわち、前面25aにおいて背面25bの領域25eに対向する領域は、光出射面を構成する。
On the
以上のように、実施形態2に係る紫外線照射装置2は、実施形態1に係る紫外線照射装置1と比較して、導光板20および基材30の代わりに導光板25を備える。導光板25は、電極10a〜14aが露出するように発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14を埋設する。配線40は、導光板25の背面25b上に形成され、発光素子10の電極10aと電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14の電極11a〜14aとを接続する。発光素子10の発光面10bは、導光板25内に位置する。導光板25は、発光面10bから発せられた紫外線を導いて、厚み方向に交差する前面25a(光出射面)から出射させる。
As described above, the
上記の構成によっても、発光素子10から照射された紫外線は、高効率で導光板25内に伝達される。導光板25内に伝達された紫外線は、導光板25における厚み方向に交差する前面25aから出射される。これにより、広い範囲に亘って紫外線を照射できる。その結果、殺菌効果の高い紫外線照射装置を実現できる。
Even with the above configuration, the ultraviolet rays emitted from the
[実施形態3]
実施形態3に係る紫外線照射装置は、実施形態2の変形例である。図18および図19を参照して、実施形態3に係る紫外線照射装置を説明する。図18は、実施形態3に係る紫外線照射装置の背面図である。図19は、図18に示す紫外線照射装置の縦断面図である。なお、図18では、保護膜50の図示を省略している。
[Embodiment 3]
The ultraviolet irradiation device according to the third embodiment is a modification of the second embodiment. The ultraviolet irradiation device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 18 and 19. FIG. 18 is a rear view of the ultraviolet irradiation device according to the third embodiment. FIG. 19 is a vertical cross-sectional view of the ultraviolet irradiation device shown in FIG. In FIG. 18, the
図18および図19に示されるように、実施形態3に係る紫外線照射装置3では、電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14は、導光板25における長手方向の一方端25c側に埋設される。
As shown in FIGS. 18 and 19, in the
発光素子10は、導光板25における長手方向の他方端25d側に埋設される。紫外線照射装置3に備えられる発光素子10において、発光面10bは、電極10aが形成される面の裏側に位置する。そのため、発光面10bは、導光板25の前面25aに対向している。
The
発光素子10の発光面10bから発光方向60に発せられた深紫外線70の一部は、導光板25の前面25aにおいて反射せずに外部に出射する。発光面10bから発光方向60に発せられた深紫外線70の残りは、導光板25の前面25aにおいて反射し、導光板10内の進行する(図19の破線矢印61参照)。導光板25の背面25bの他方端25d側の領域25eには、実施形態2と同様に、複数の光路変更部が形成される。そのため、深紫外線70は、導光板25の前面25aにおける背面25bの領域25eに対向する領域から外部に出射する。ただし、発光面10bが導光板25の前面25aに向いているため、前面25aからの深紫外線70の出射量は、発光素子10に近いほど大きくなる。
A part of the deep ultraviolet rays 70 emitted from the
紫外線照射装置3は、他方端25dを先頭にして飲料用容器に差し込まれる。これにより、他方端25d側に配置された発光素子10は、飲料用容器内において底部に近くなる。その結果、飲料用容器内の飲料物の量が少なくなったとしても、深紫外線が飲料物に効率的に照射され、殺菌効果を高めることができる。
The
図19に示されるように、保護膜50は、発光素子10、電池11、スイッチ12、ICチップ13、チップ部品14および配線40を覆うように、導光板25の背面25b上に形成される。電池11、スイッチ12、ICチップ13およびチップ部品14が導光板25の一方端25c側に配置され、発光素子10が導光板25の他方端25d側に配置される。そのため、保護膜50は、導光板25の背面25bの大部分を覆うように形成される。保護膜50は、無機質材(例えばアルミナ等)が混錬された樹脂製のコーティング材によって構成されることが好ましい。これにより、保護膜50は、深紫外線を反射させる作用を有する。その結果、導光板25の背面25bからの深紫外線の漏れを抑制できる。
As shown in FIG. 19, the
[変形例]
上記の説明では、スイッチ12は、ボタン12bが紫外線照射装置の上端面から上方向に突出するように配置される。しかしながら、スイッチ12の配置位置はこれに限定されない。例えば、スイッチ12は、ボタン12bが紫外線照射装置の側端面から横方向に突出するように配置されてもよい。
[Modification example]
In the above description, the
図20は、変形例に係る紫外線照射装置の使用方法の一例を示す図である。図20に例示される紫外線照射装置1において、スイッチ12は、ボタン12bが紫外線照射装置1の側端面から横方向に突出するように配置される。紫外線照射装置1が取り付けられる容器本体220の取り付け部230には、ボタン12bを接触するような凸部233が設けられる。これにより、ユーザは、ボタン12bと差し込み口232が形成された容器本体220とを接触させることにより、発光素子10への電力の供給を開始させることができる。
FIG. 20 is a diagram showing an example of how to use the ultraviolet irradiation device according to the modified example. In the
なお、図20には容器本体220とボタン12bとを接触させる例が示されるが、図14および図15のように、紫外線照射装置がキャップ210に差し込まれる場合には、キャップ210とボタン12bとを接触させることにより、発光素子10への電力の供給を開始させてもよい。
Although FIG. 20 shows an example in which the
上記の説明では、直方体形状である発光素子10を備える紫外線照射装置について説明した。発光素子10が直方体形状である場合、発光面10bは平面状となる。しかしながら、発光素子10の形状は特に限定されない。例えば、発光素子10は、ドーム状の発光面10bを有していてもよい。このような平面状ではない発光面10bを発光素子10が有する場合であっても、発光面10bの少なくとも一部を含み、かつ、紫外線照射装置の長手方向に直交する仮想平面と交差するように配線40の少なくとも一部を形成すればよい。長手方向に延伸した形状を有する紫外線照射装置に外部から過大な力が加わった場合、紫外線照射装置は、長手方向に直交する平面に沿って破断する可能性がある。当該破断によって発光素子10の発光面10bが露出すると、人体に影響を及ぼす深紫外線が直接外部に照射され得る。しかしながら、発光面10bの少なくとも一部を含み、かつ、紫外線照射装置の長手方向に直交する仮想平面と交差するように配線40の少なくとも一部が形成されるため、破断と同時に、発光素子10への電力供給が途絶える。そのため、発光面10bから深紫外線が直接外部に照射されることを防止できる。
In the above description, the ultraviolet irradiation device including the
電池11は、充電式電池であってもよい。すなわち、電池11は、充電用端子を有し、充電用端子に入力された電力を蓄電する。この場合、電池11は、充電用端子が露出するように基材30または導光板25に埋設される。これにより、ユーザは、電池11の蓄電量が低下したときに、充電用端子を用いて電池11を充電できる。
The
[付記]
以下のように、本実施形態は、以下のような開示を含む。
[Additional Notes]
As described below, the present embodiment includes the following disclosures.
(構成1)
紫外線照射装置(1)であって、
波長150〜300nmの紫外線が発せられる発光面(10b)を有する発光素子(10)と、
前記発光素子(10)の動作を制御するための少なくとも1つの電子部品(11〜14)と、
端面(20c)と厚み方向に交差する光出射面(20a)とを有し、前記端面(20c)に照射された前記紫外線を導いて前記光出射面(20a)から出射させる導光板(20)と、
電極(10a)および前記発光面(10b)が露出するように前記発光素子(10)を埋設するとともに、電極(11a〜14a)が露出するように前記少なくとも1つの電子部品(11〜14)を埋設する基材(30)と、
前記基材(30)の表面上に形成され、前記発光素子(10)の前記電極(10a)と前記少なくとも1つの電子部品(11〜14)の前記電極(11a〜14a)とを接続する配線(40,40a,40b)とを備え、
前記導光板(20)は、前記端面(20c)が前記発光面(10b)に接するように前記基材(30)に支持される、紫外線照射装置(1)。
(Structure 1)
Ultraviolet irradiation device (1)
A light emitting element (10) having a light emitting surface (10b) that emits ultraviolet rays having a wavelength of 150 to 300 nm,
At least one electronic component (11 to 14) for controlling the operation of the light emitting element (10), and
A light guide plate (20) having an end surface (20c) and a light emitting surface (20a) intersecting in the thickness direction, and guiding the ultraviolet rays irradiated to the end surface (20c) to be emitted from the light emitting surface (20a). When,
The light emitting element (10) is embedded so that the electrode (10a) and the light emitting surface (10b) are exposed, and at least one electronic component (11 to 14) is provided so that the electrodes (11a to 14a) are exposed. The base material (30) to be buried and
Wiring formed on the surface of the base material (30) and connecting the electrodes (10a) of the light emitting element (10) and the electrodes (11a to 14a) of the at least one electronic component (11 to 14). (40, 40a, 40b)
The light guide plate (20) is an ultraviolet irradiation device (1) in which the end surface (20c) is supported by the base material (30) so as to be in contact with the light emitting surface (10b).
(構成2)
紫外線照射装置(2,3)であって、
波長150〜300nmの紫外線が発せられる発光面(10b)を有する発光素子(10)と、
前記発光素子(10)の動作を制御するための少なくとも1つの電子部品(11〜14)と、
電極(10a〜14a)が露出するように前記発光素子(10)および前記少なくとも1つの電子部品(11〜14)を埋設する導光板(25)と、
前記導光板(25)の表面上に形成され、前記発光素子(10)の前記電極(10a)と前記少なくとも1つの電子部品(11〜14)の前記電極(11a〜14a)とを接続する配線(40)とを備え、
前記発光面(10b)は、前記導光板(25)内に位置し、
前記導光板(25)は、前記発光面(10b)から発せられた前記紫外線を導いて、厚み方向に交差する光出射面(25a)から出射させる、紫外線照射装置(2,3)。
(Structure 2)
It is an ultraviolet irradiation device (2, 3)
A light emitting element (10) having a light emitting surface (10b) that emits ultraviolet rays having a wavelength of 150 to 300 nm,
At least one electronic component (11 to 14) for controlling the operation of the light emitting element (10), and
A light guide plate (25) in which the light emitting element (10) and at least one electronic component (11 to 14) are embedded so that the electrodes (10a to 14a) are exposed.
Wiring formed on the surface of the light guide plate (25) and connecting the electrodes (10a) of the light emitting element (10) and the electrodes (11a to 14a) of the at least one electronic component (11 to 14). With (40)
The light emitting surface (10b) is located in the light guide plate (25).
The light guide plate (25) is an ultraviolet irradiation device (2, 3) that guides the ultraviolet rays emitted from the light emitting surface (10b) and emits them from a light emitting surface (25a) intersecting in the thickness direction.
(構成3)
前記導光板(20,25)の材料は、アクリル酸エステルの重合体、メタクリル酸エステルの重合体、および、四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体のいずれかである、構成1または2に記載の紫外線照射装置。
(Structure 3)
The material of the light guide plate (20, 25) is any one of a polymer of an acrylic acid ester, a polymer of a methacrylic acid ester, and a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkoxyethylene. Alternatively, the ultraviolet irradiation device according to 2.
(構成4)
前記導光板(20)の材料は、石英ガラスである、構成1に記載の紫外線照射装置。
(Structure 4)
The ultraviolet irradiation device according to
(構成5)
前記紫外線照射装置(1〜3)は、長手方向に延伸した形状を有し、
前記配線の少なくとも一部(40a,40b)は、前記発光面(10b)の少なくとも一部を含む仮想平面(45)と交差し、前記仮想平面(45)は、前記長手方向に直交する、構成1から4のいずれかに記載の紫外線照射装置。
(Structure 5)
The ultraviolet irradiation device (1 to 3) has a shape extended in the longitudinal direction.
At least a part (40a, 40b) of the wiring intersects a virtual plane (45) including at least a part of the light emitting surface (10b), and the virtual plane (45) is orthogonal to the longitudinal direction. The ultraviolet irradiation device according to any one of 1 to 4.
(構成6)
前記少なくとも1つの電子部品(11〜14)は、間欠発光するように前記発光素子を制御する、構成1から5のいずれか1項に記載の紫外線照射装置。
(Structure 6)
The ultraviolet irradiation device according to any one of
(構成7)
前記基材(30)の熱伝導率は、1W/mK以上である、構成1に記載の紫外線照射装置。
(Structure 7)
The ultraviolet irradiation device according to
(構成8)
前記導光板(25)は、長手方向に延伸した形状を有し、
前記少なくとも1つの電子部品(11〜14)は、前記導光板(25)において前記長手方向の一方端(25c)側に埋設され、
前記発光素子(10)は、前記導光板(25)において前記長手方向の他方端(25d)側に埋設され、
前記発光面(10b)は、前記光出射面(25a)に対向している、構成2に記載の紫外線照射装置。
(Structure 8)
The light guide plate (25) has a shape extended in the longitudinal direction.
The at least one electronic component (11 to 14) is embedded in the light guide plate (25) on one end (25c) side in the longitudinal direction.
The light emitting element (10) is embedded in the light guide plate (25) on the other end (25d) side in the longitudinal direction.
The ultraviolet irradiation device according to
(構成9)
構成1から8のいずれかに記載の紫外線照射装置(1〜3)の使用方法であって、
飲料物が収容された飲料用容器(200)に形成された差し込み口(211,232)から、前記光出射面(20a,25a)が前記飲料物に浸漬するように前記紫外線照射装置(1〜3)を差し込むステップと、
前記発光素子(10)に通電し、前記光出射面から前記飲料物に前記紫外線を出射させるステップとを備える、紫外線照射装置の使用方法。
(Structure 9)
A method of using the ultraviolet irradiation device (1 to 3) according to any one of
The ultraviolet irradiation device (1 to) so that the light emitting surfaces (20a, 25a) are immersed in the beverage from the insertion port (21,232) formed in the beverage container (200) containing the beverage. 3) Inserting step and
A method of using an ultraviolet irradiation device, comprising a step of energizing the light emitting element (10) and emitting the ultraviolet rays from the light emitting surface to the beverage.
(構成10)
前記少なくとも1つの電子部品は、スイッチ(12)を含み、
前記スイッチ(12)は、外部からの操作を受け付ける操作部(12b)を有し、前記操作部(12b)への操作に応じて、前記発光素子(10)への電力の供給の有無を切り替え、
前記紫外線照射装置を差し込むステップは、
前記操作部(12b)と前記飲料用容器(200)とを接触させることにより、前記発光素子(10)への電力の供給を開始させるステップを含む、構成9に記載の紫外線照射装置の使用方法。
(Structure 10)
The at least one electronic component includes a switch (12).
The switch (12) has an operation unit (12b) that receives an operation from the outside, and switches whether or not to supply electric power to the light emitting element (10) in response to an operation on the operation unit (12b). ,
The step of inserting the ultraviolet irradiation device is
The method of using the ultraviolet irradiation device according to the configuration 9, which includes a step of starting the supply of electric power to the light emitting element (10) by bringing the operation unit (12b) into contact with the beverage container (200). ..
(構成11)
前記飲料用容器(200)は、開口部(225)が形成された容器本体(220)と、前記開口部(225)を開閉可能なキャップ(210)とを含み、
前記差し込み口(211,232)は、前記容器本体(220)または前記キャップ(210)に形成される、構成9または10に記載の紫外線照射装置の使用方法。
(Structure 11)
The beverage container (200) includes a container body (220) having an opening (225) formed therein, and a cap (210) capable of opening and closing the opening (225).
The method of using the ultraviolet irradiation device according to the
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1〜3 紫外線照射装置、1a,25c 一方端、1b,25d 他方端、10 発光素子、10a〜14a 電極、10b 発光面、11 電池、12 スイッチ、12b ボタン、13 ICチップ、14 チップ部品、20,25 導光板、20a 光出射面、20b,25b,30b 背面、20c 端面、21 光路変更部、25a,30a 前面、25e 領域、30 基材、30c 凹部、40,40a,40b 配線、45 仮想平面、50 保護膜、60 発光方向、70 紫外線、80 仮固定シート、90 成形型、91 上型、92 下型、93 空間、94,233 凸部、100 電子回路、101 電源、102 回路接続部、103 タイマー、104 点灯制御部、105 LED、200 飲料用容器、210 キャップ、211,232 差し込み口、220 容器本体、225 開口部、230 取り付け部、231 下壁、L 飲料物。 1-3 UV irradiation device, 1a, 25c one end, 1b, 25d other end, 10 light emitting element, 10a to 14a electrodes, 10b light emitting surface, 11 batteries, 12 switches, 12b buttons, 13 IC chips, 14 chip parts, 20 , 25 light guide plate, 20a light emitting surface, 20b, 25b, 30b back surface, 20c end surface, 21 optical path changing part, 25a, 30a front surface, 25e region, 30 base material, 30c recess, 40, 40a, 40b wiring, 45 virtual plane , 50 protective film, 60 light emitting direction, 70 ultraviolet rays, 80 temporary fixing sheet, 90 molding mold, 91 upper mold, 92 lower mold, 93 space, 94, 233 convex part, 100 electronic circuit, 101 power supply, 102 circuit connection part, 103 timer, 104 lighting control unit, 105 LED, 200 beverage container, 210 cap, 211,232 insertion port, 220 container body, 225 opening, 230 mounting part, 231 lower wall, L beverage.
Claims (11)
波長150〜300nmの紫外線が発せられる発光面を有する発光素子と、
前記発光素子の動作を制御するための少なくとも1つの電子部品と、
端面と厚み方向に交差する光出射面とを有し、前記端面に照射された前記紫外線を導いて前記光出射面から出射させる導光板と、
電極および前記発光面が露出するように前記発光素子を埋設するとともに、電極が露出するように前記少なくとも1つの電子部品を埋設する基材と、
前記基材の表面上に形成され、前記発光素子の前記電極と前記少なくとも1つの電子部品の前記電極とを接続する配線とを備え、
前記導光板は、前記端面が前記発光面に接するように前記基材に支持される、紫外線照射装置。 It is an ultraviolet irradiation device
A light emitting element having a light emitting surface that emits ultraviolet rays having a wavelength of 150 to 300 nm,
At least one electronic component for controlling the operation of the light emitting element, and
A light guide plate having a light emitting surface intersecting with an end surface in the thickness direction and guiding the ultraviolet rays applied to the end surface to emit light from the light emitting surface.
A base material in which the light emitting element is embedded so that the electrode and the light emitting surface are exposed, and the at least one electronic component is embedded so that the electrode is exposed.
A wiring formed on the surface of the base material and connecting the electrode of the light emitting element and the electrode of at least one electronic component is provided.
The light guide plate is an ultraviolet irradiation device supported by the base material so that the end surface is in contact with the light emitting surface.
波長150〜300nmの紫外線が発せられる発光面を有する発光素子と、
前記発光素子の動作を制御するための少なくとも1つの電子部品と、
電極が露出するように前記発光素子および前記少なくとも1つの電子部品を埋設する導光板と、
前記導光板の表面上に形成され、前記発光素子の前記電極と前記少なくとも1つの電子部品の前記電極とを接続する配線とを備え、
前記発光面は、前記導光板内に位置し、
前記導光板は、前記発光面から発せられた前記紫外線を導いて、厚み方向に交差する光出射面から出射させる、紫外線照射装置。 It is an ultraviolet irradiation device
A light emitting element having a light emitting surface that emits ultraviolet rays having a wavelength of 150 to 300 nm,
At least one electronic component for controlling the operation of the light emitting element, and
A light guide plate in which the light emitting element and the at least one electronic component are embedded so that the electrodes are exposed.
A wiring formed on the surface of the light guide plate and connecting the electrode of the light emitting element and the electrode of at least one electronic component is provided.
The light emitting surface is located in the light guide plate and is located in the light guide plate.
The light guide plate is an ultraviolet irradiation device that guides the ultraviolet rays emitted from the light emitting surface and emits them from light emitting surfaces intersecting in the thickness direction.
前記配線の少なくとも一部は、前記発光面の少なくとも一部を含む仮想平面と交差し、前記仮想平面は、前記長手方向に直交する、請求項1から4のいずれか1項に記載の紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device has a shape extended in the longitudinal direction.
The ultraviolet irradiation according to any one of claims 1 to 4, wherein at least a part of the wiring intersects a virtual plane including at least a part of the light emitting surface, and the virtual plane is orthogonal to the longitudinal direction. apparatus.
前記少なくとも1つの電子部品は、前記導光板において前記長手方向の一方端側に埋設され、
前記発光素子は、前記導光板において前記長手方向の他方端側に埋設され、
前記発光面は、前記光出射面に対向している、請求項2に記載の紫外線照射装置。 The light guide plate has a shape extending in the longitudinal direction.
The at least one electronic component is embedded in the light guide plate on one end side in the longitudinal direction.
The light emitting element is embedded in the light guide plate on the other end side in the longitudinal direction.
The ultraviolet irradiation device according to claim 2, wherein the light emitting surface faces the light emitting surface.
飲料物が収容された飲料用容器に形成された差し込み口から、前記光出射面が前記飲料物に浸漬するように前記紫外線照射装置を差し込むステップと、
前記発光素子に通電し、前記光出射面から前記飲料物に前記紫外線を出射させるステップとを備える、紫外線照射装置の使用方法。 The method of using the ultraviolet irradiation device according to any one of claims 1 to 8.
A step of inserting the ultraviolet irradiation device so that the light emitting surface is immersed in the beverage from an insertion port formed in the beverage container containing the beverage.
A method of using an ultraviolet irradiation device, comprising a step of energizing the light emitting element and emitting the ultraviolet rays from the light emitting surface to the beverage.
前記スイッチは、外部からの操作を受け付ける操作部を有し、前記操作部への操作に応じて、前記発光素子への電力の供給の有無を切り替え、
前記紫外線照射装置を差し込むステップは、
前記操作部と前記飲料用容器とを接触させることにより、前記発光素子への電力の供給を開始させるステップを含む、請求項9に記載の紫外線照射装置の使用方法。 The at least one electronic component includes a switch.
The switch has an operation unit that accepts an operation from the outside, and switches the presence / absence of power supply to the light emitting element according to the operation to the operation unit.
The step of inserting the ultraviolet irradiation device is
The method for using an ultraviolet irradiation device according to claim 9, further comprising a step of starting the supply of electric power to the light emitting element by bringing the operation unit into contact with the beverage container.
前記差し込み口は、前記容器本体または前記キャップに形成される、請求項9または10に記載の紫外線照射装置の使用方法。 The beverage container includes a container body having an opening and a cap capable of opening and closing the opening.
The method of using the ultraviolet irradiation device according to claim 9 or 10, wherein the insertion port is formed in the container body or the cap.
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