JP2021130082A

JP2021130082A - 流体殺菌装置

Info

Publication number: JP2021130082A
Application number: JP2020025939A
Authority: JP
Inventors: 涼太河崎; Ryota Kawasaki; 真也渡邊; Shinya Watanabe
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2021-09-09
Anticipated expiration: 2040-02-19
Also published as: JP7030147B2

Abstract

【課題】汚れの付着をモニタできる流体殺菌装置を提供する。【解決手段】流体殺菌装置１０は、処理流路１２を区画する直管２０と、直管２０の長手方向と交差する方向に延びる流通口３３と、流通口３３と処理流路１２をつなぐ連通室１３とを区画し、直管２０の端部２１の外周を包囲する筐体３１と、筐体３１に対して固定され、直管２０の端部２１と対向する光源窓３７と、光源窓３７越しに処理流路１２に向けて紫外光を照射する光源４１と、直管２０の端部２１と光源窓３７の間の位置で光源４１からの紫外光を測定する第１測定器４７と、直管２０の外周面２３と対向する位置で光源４１からの紫外光を測定する第２測定器４８と、を備える。【選択図】図１

Description

処理容器内で水などの流体に紫外光を照射して殺菌処理をする流体殺菌装置が知られている。処理容器内には、紫外光の強度を測定可能なフォトダイオードが設けられ、流体に照射される紫外光の強度がモニタされる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９−３７４５０号公報

流体殺菌装置の使用に伴って処理容器の内面に汚れが付着すると、殺菌処理の性能に影響を与えるおそれがある。汚れが付着しているかどうかをモニタできることが好ましい。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、汚れの付着をモニタできる流体殺菌装置を提供することにある。

本発明のある態様の流体殺菌装置は、処理流路を区画する直管と、直管の長手方向と交差する方向に延びる流通口と、流通口と処理流路をつなぐ連通室とを区画し、直管の端部の外周を包囲する筐体と、筐体に対して固定され、直管の端部と対向する光源窓と、光源窓越しに処理流路に向けて紫外光を照射する光源と、直管の端部と光源窓の間の位置で光源からの紫外光を測定する第１測定器と、直管の外周面と対向する位置で光源からの紫外光を測定する第２測定器と、を備える。

この態様によると、直管の壁面を透過していない紫外光を第１測定器で測定し、直管の壁面を透過した紫外光を第２測定器で測定することができる。第１測定器と第２測定器の測定結果を比較することで、使用に伴って直管の壁面に汚れが付着することに起因する透過率の変化を検出することができる。これにより、光源からの紫外光をモニタしつつ、直管の壁面に付着する汚れの状態をモニタできる。

直管の一部箇所に設けられ、光源からの紫外光を直管の内部から外部に向けて透過させる透過窓をさらに備えてもよい。第２測定器は、透過窓と対向する位置に設けられてもよい。

第１測定器および第２測定器は、連通室に設けられてもよい。

本発明によれば、流体殺菌装置の使用に伴う汚れの付着をモニタできる。

実施の形態に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図１は、実施の形態に係る流体殺菌装置１０の構成を概略的に示す図である。流体殺菌装置１０は、矢印Ａで示されるように処理流路１２内を通過する流体に対して紫外光ＵＶを照射して殺菌処理を施す。流体殺菌装置１０は、直管２０と、第１筐体３１と、第２筐体３２と、第１光源４１と、第２光源４２と、第１測定器４７と、第２測定器４８と、制御装置５０とを備える。

直管２０は、処理流路１２を区画する。直管２０は、第１端部２１および第２端部２２を有する。第１端部２１には第１筐体３１が設けられ、第２端部２２には第２筐体３２が設けられる。直管２０の材質は特に問わないが、少なくとも直管２０の内周面２４が紫外光に対する耐久性および反射率が高い材料であることが好ましい。直管２０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂で構成されることが好ましい。直管２０は、例えば、円筒壁の厚さが３ｍｍ以上のＰＴＦＥで構成される。

図面の理解を助けるため、直管２０の第１端部２１から第２端部２２に向かう方向を「軸方向」ともいう。また、直管２０の中心軸から離れる方向を「径方向」ともいい、直管２０の中心軸周りの方向を「周方向」ともいう。

第１筐体３１は、直管２０の外側に設けられる第１連通室１３および第１光源室１７を区画する。第１連通室１３と第１光源室１７の間は、第１光源窓３７により仕切られる。第１筐体３１には第１流通口３３が設けられ、第１流通口３３から第１流通管３５が径方向に延びる。第１連通室１３は、処理流路１２と第１流通口３３の間をつなぐ。第１連通室１３は、直管２０の第１端部２１と、第１端部２１に対向する第１光源窓３７との間の第１隙間１５を通じて処理流路１２と連通する。第１連通室１３は、例えば、直管２０の外側の全周にわたって設けられる。

第２筐体３２は、直管２０の外側に設けられる第２連通室１４および第２光源室１８を区画する。第２連通室１４と第２光源室１８の間は、第２光源窓３８により仕切られる。第２筐体３２には第２流通口３４が設けられ、第２流通口３４から第２流通管３６が径方向に延びる。第２連通室１４は、処理流路１２と第２流通口３４の間をつなぐ。第２連通室１４は、直管２０の第２端部２２と、第２端部２２に対向する第２光源窓３８との間の第２隙間１６を通じて処理流路１２と連通する。第２連通室１４は、例えば、直管２０の外側の全周にわたって設けられる。

第１筐体３１および第２筐体３２は、紫外光に対する耐久性および反射率が高い材料で構成されることが好ましく、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのフッ素樹脂で構成することができる。第１筐体３１および第２筐体３２の材料として、ＰＴＦＥよりも紫外光反射率の低いＰＶＤＦを用いることで、第１連通室１３および第２連通室１４の内面にて紫外光が反射され、第１流通口３３および第２流通口３４を通じて第１筐体３１および第２筐体３２の外部に向かう紫外光の強度を低減できる。

図１の構成では、第１光源室１７が設けられる第１筐体３１を流体の流入側とし、第２光源室１８が設けられる第２筐体３２を流体の流出側としている。つまり、第１流通口３３を流入口とし、第１流通管３５を流入管とし、第２流通口３４を流出口とし、第２流通管３６を流出管としている。別の実施の形態では、流入側と流出側を逆にしてもよい。つまり、第１流通口３３を流出口とし、第１流通管３５を流出管とし、第２流通口３４を流入口とし、第２流通管３６を流入管としてもよい。

第１光源４１は、第１光源室１７に設けられる。第１光源４１は、複数の第１発光素子４３と、第１基板４５とを含む。第１光源４１は、複数の第１発光素子４３を冷却するためのヒートシンク（不図示）をさらに含んでもよい。第１光源４１は、第１光源窓３７越しに処理流路１２に向けて軸方向に紫外光ＵＶを照射するよう構成される。つまり、第１光源４１は、第１端部２１から第２端部２２に向けて直管２０の内部に紫外光ＵＶを照射する。

第１発光素子４３は、いわゆるＵＶ−ＬＥＤ（Ultra Violet-Light Emitting Diode）である。第１発光素子４３は、発光のピーク波長が３００ｎｍ以下であり、殺菌効率の高い波長である２６０ｎｍ〜２９０ｎｍ付近の紫外光を発する。複数の第１発光素子４３は、第１基板４５の実装面上にアレイ状に並べられ、軸方向に紫外光ＵＶを照射するように配置される。複数の第１発光素子４３は、例えば円形や矩形状の第１基板４５の実装面上に等間隔となるように二次元アレイ状に配置される。

第２光源４２は、第２光源室１８に設けられる。第２光源４２は、複数の第２発光素子４４と、第２基板４６とを含む。第２光源４２は、第１光源４１と同様に構成される。第２光源４２は、第２光源窓３８越しに処理流路１２に向けて軸方向に紫外光を照射するよう構成される。つまり、第２光源４２は、第２端部２２から第１端部２１に向けて直管２０の内部に紫外光ＵＶを照射する。

第１光源窓３７は、第１光源４１と第１端部２１の間に設けられ、第１隙間１５を挟んで第１端部２１と対向するように配置される。第２光源窓３８は、第２光源４２と第２端部２２の間に設けられ、第２隙間１６を挟んで第２端部２２と対向するように配置される。第１光源窓３７および第２光源窓３８は、紫外光の透過率が高い材料で構成され、例えば石英ガラス（ＳｉＯ_２）やサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）などで構成される。

第１測定器４７は、第１筐体３１に設けられ、第１連通室１３に露出する。第１測定器４７は、第１端部２１と第１光源窓３７の間に配置される。第１測定器４７は、第１光源４１から出射して第１光源窓３７を透過した紫外光ＵＶが直接的に入射する位置に配置される。これにより、第１測定器４７は、直管２０の外周面２３または内周面２４の汚れの影響を受けていない紫外光を測定する。第１測定器４７は、紫外光を検出可能なフォトダイオードを含む。第１測定器４７の測定結果は、制御装置５０に送信される。

第２測定器４８は、第１筐体３１に設けられ、第１連通室１３に露出する。第２測定器４８は、第１測定器４７とは異なる位置に配置されており、直管２０の外周面２３と対向する位置に配置される。第２測定器４８は、第１光源４１から出射して第１光源窓３７を透過した紫外光ＵＶが直接的に入射しない位置に配置され、直管２０の外周面２３または内周面２４にて反射したり、直管２０の外周面２３または内周面２４を透過したりする紫外光を測定する。これにより、第２測定器４８は、直管２０の外周面２３または内周面２４の汚れの影響を受けている紫外光を測定する。第２測定器４８は、紫外光を検出可能なフォトダイオードを含む。第２測定器４８の測定結果は、制御装置５０に送信される。

直管２０の第２測定器４８と対向する箇所には透過窓２５が設けられてもよい。透過窓２５は、直管２０の一部箇所に設けられ、直管２０の円筒壁の他の部分よりも紫外光の透過率が高い。透過窓２５は、例えば、直管２０の外周面２３に凹部２６を形成し、直管２０の円筒壁の厚さを部分的に薄くすることにより形成される。直管２０がＰＴＦＥで構成される場合、透過窓２５は、厚さが２ｍｍ以下または１ｍｍ以下のＰＴＦＥ層で構成されることが好ましい。なお、透過窓２５は、直管２０の円筒壁を貫通してもよい。透過窓２５は、直管２０の円筒壁を貫通する開口部に挿入される石英や非晶質フッ素樹脂などの紫外光の透過率が高い部材で構成されてもよい。透過窓２５を設けることで、透過窓２５を透過する紫外光を第２測定器４８で測定することができる。これにより、透過窓２５の表面に付着する汚れを効果的に検出できる。

制御装置５０は、第１光源４１および第２光源４２の動作を制御する。制御装置５０は、第１測定器４７の測定結果に基づいて第１光源４１および第２光源４２から出力される紫外光ＵＶの強度が一定となるように第１光源４１および第２光源４２を駆動する。制御装置５０は、第１測定器４７の測定値が所定の基準値未満となった場合、異常が発生したとみなしてアラートを出力してもよい。

制御装置５０は、第１測定器４７および第２測定器４８の測定結果に基づいて、直管２０の外周面２３または内周面２４に付着する汚れの程度を解析する。制御装置５０は、例えば、第１測定器４７および第２測定器４８のそれぞれの測定値の単位時間あたりの変化率を比較して汚れの程度を評価してもよい。例えば、第１測定器４７の測定値の低下率に比べて、第２測定器４８の測定値の低下率が顕著に大きい場合、直管２０の外周面２３または内周面２４に汚れが付着していると判定し、アラートを出力してもよい。

つづいて、流体殺菌装置１０の動作について説明する。殺菌処理の対象となる水などの流体は、第１流通管３５、第１流通口３３、第１連通室１３、第１隙間１５、処理流路１２、第２隙間１６、第２連通室１４、第２流通口３４および第２流通管３６の順に通過する。処理流路１２内の流体の流れは、第１連通室１３および第２連通室１４のそれぞれに通水断面積の小さい第１隙間１５および第２隙間１６を設けることで整流化される。このような整流化された流体に対して、流れ方向Ａに沿って紫外光ＵＶを軸方向に照射することにより、流体に対して紫外光を効果的に作用させることができ、殺菌効果を高めることができる。

本実施の形態によれば、第１測定器４７および第２測定器４８が直管２０の内部ではなく、直管２０の外部に設けられるため、直管２０により区画される処理流路１２の流れに顕著な影響を与えることなく、第１光源４１または第２光源４２からの紫外光ＵＶをモニタリングできる。

本実施の携帯によれば、第１測定器４７および第２測定器４８を異なる位置に設けることで、直管２０の外周面２３や内周面２４に付着する汚れを検出できる。直管２０の内周面２４がＰＴＦＥで構成される場合、第１光源４１および第２光源４２からの紫外光ＵＶを内周面２４にて高反射率で反射させながら流体に作用させることができる。しかしながら、内周面２４に汚れが付着している場合、内周面２４に入射する紫外光が汚れに吸収されてしまうため、流体に作用する紫外光量が低減し、殺菌性能が低下してしまう。本実施の形態によれば、汚れに起因する紫外光量の変化を第２測定器４８を用いて測定し、殺菌性能の低下につながる汚れの付着を検出してユーザにアラートできる。これにより、ユーザは、流体殺菌装置１０を分解清掃するなどの対応を取ることができ、流体殺菌装置１０の殺菌性能を回復させることができる。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

上述の実施の形態では、透過窓２５、第１測定器４７および第２測定器４８を第１筐体３１の内部に設けることとした。別の実施の形態では、透過窓２５、第１測定器４７および第２測定器４８と同様の構成を第２筐体３２の内部に設けてもよい。

上述の実施の形態では、直管２０の第１端部２１と第２端部２２のそれぞれに第１筐体３１および第２筐体３２を設ける構成とした。別の実施の形態では、第２端部２２に第２筐体３２が設けられなくてもよいし、第２光源４２が設けられなくてもよい。

別の実施の形態では、直管２０の外周面２３および内周面２４の少なくとも一方を清掃するための清掃機構が設けられてよい。制御装置５０は、第１測定器４７および第２測定器４８の測定結果に基づいて汚れの付着を検知した場合、清掃機構を駆動させて汚れが除去されるようにしてもよい。

１０…流体殺菌装置、１２…処理流路、２０…直管、２３…外周面、２４…内周面、２５…透過窓、３１…第１筐体、４１…第１光源、４７…第１測定器、４８…第２測定器。

Claims

処理流路を区画する直管と、
前記直管の長手方向と交差する方向に延びる流通口と、前記流通口と前記処理流路をつなぐ連通室とを区画し、前記直管の端部の外周を包囲する筐体と、
前記筐体に対して固定され、前記直管の前記端部と対向する光源窓と、
前記光源窓越しに前記処理流路に向けて紫外光を照射する光源と、
前記直管の前記端部と前記光源窓の間の位置で前記光源からの紫外光を測定する第１測定器と、
前記直管の外周面と対向する位置で前記光源からの紫外光を測定する第２測定器と、を備えることを特徴とする流体殺菌装置。
前記直管の一部箇所に設けられ、前記光源からの紫外光を前記直管の内部から外部に向けて透過させる透過窓をさらに備え、
前記第２測定器は、前記透過窓と対向する位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の流体殺菌装置。
前記第１測定器および前記第２測定器は、前記連通室に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の流体殺菌装置。