JP2023127471A - 流体殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源（発光素子）から照射される紫外光を流路管に適切に入射させ、殺菌能を高める流体殺菌装置の提供を目的とする。【解決手段】流体殺菌装置は、側周壁１１を有する筒状の流路管１０と、側周壁に配設される発光素子２１と、発光素子を実装する基板２２とを備える光源ユニット２０とを備え流路管の側周壁に、流路管の長手方向に沿う切欠領域１４が形成され、光源ユニットが切欠領域に収められることを特徴とする。また、流体殺菌装置は、光源ユニットの基板より径方向外側に配設されると共に、基板の外面と接触するヒートシンク５０と、ヒートシンクを収容する筐体６０とを更に備えることが好ましい。更に、流路管は切欠領域の発光素子が臨む位置に貫通孔１５を有し、貫通孔に設けられた紫外光透過窓部４０と、切欠領域に収められ発光素子を取り囲む環状のリフレクタ３０とを更に備えることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、流体殺菌装置に関する。

紫外光を照射して流体（例えば、飲料用の液体若しくは食品原料水、又は工場用の各種冷却水・洗浄水など）を殺菌する種々の製品が提供されている。これに関連する発明として、流体の流路に設けられる流体殺菌装置が、例えば、下記特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示の流体殺菌装置は、流路管と、流路管を通る水に紫外光を照射する光源と、流路管や光源を格納する筐体を備える。また、前記流路管の壁面に、その少なくとも一部に紫外光を透過する窓部が設けられ、前記光源は、前記窓部に対応する位置に設けられる。

特開２０１４－２３３６４６号公報

しかしながら、特許文献１に開示の流体殺菌装置において、筐体に格納される光源は、流路管の外側の筐体にまず固定され、更に流路管に筐体が固定されている。このような構造の場合、組立工数が多い。

前記課題に鑑み、本発明は、光源ユニット（発光素子）を流路管に簡便に取り付けることができる流体殺菌装置の提供を目的とする。

前述した課題を解決するため、本発明に係る流体殺菌装置は、
側周壁を有する筒状の流路管と、
前記側周壁に配設される発光素子と、前記発光素子を実装する基板とを備える光源ユニットと、
を備え、
前記流路管の前記側周壁に、前記流路管の長手方向に沿う切欠領域が形成され、
前記光源ユニットが前記切欠領域に収められることを特徴とする。

本発明のこの態様によれば、流路管の側周壁に、光源ユニットを収める切欠領域が形成されるため、光源ユニット（発光素子）を流路管に簡便に取り付けることができる。また、発光素子が切欠領域に対応する凹み空間に収められるため、発光素子から照射される紫外光を流路管内部に漏れなく入射させることができる。

また、本発明に係る流体殺菌装置は、
前記光源ユニットの前記基板より径方向外側に配設されると共に、前記基板の外面と接触するヒートシンクと、
前記ヒートシンクを収容する筐体と、
を更に備えることが好ましい。

本発明のこの態様によれば、ヒートシンクを光源ユニットの基板の外面と接触させ、且つ、ヒートシンクを筐体に収容することができる。そのため、本発明のこの態様によれば、流体殺菌装置の小型化を図ることができると共に、光源ユニットで生じる熱を適切に排熱することができる。

更に、本発明に係る流体殺菌装置において、
前記流路管は、前記切欠領域の前記発光素子が臨む位置に貫通孔を有し、
前記貫通孔に設けられた紫外光透過窓部と、
前記切欠領域に収められ、前記発光素子を取り囲む環状のリフレクタと、
を更に備えることが好ましい。

本発明のこの態様によれば、流路管の切欠領域の発光素子が臨む位置に貫通孔が形成され、光源ユニット、リフレクタ、及び紫外光透過窓部を切欠領域に収めることができる。その結果、発光素子、リフレクタ、及び紫外光透過窓部が、流路管のより内側に位置する。これにより、流体殺菌装置の更なる小型化を図ることができると共に、発光素子から照射される紫外光の流路管への入射効率を更に高めることができる。

更に、本発明に係る流体殺菌装置において、
前記発光素子、前記リフレクタ、及び前記紫外光透過窓部をそれぞれ複数備え、
前記流路管が、複数の貫通孔を有し、
前記流路管の前記側周壁の第１位置に、前記貫通孔のうちの第１貫通孔が設けられると共に、
前記側周壁において、前記第１位置から周方向に所定距離離れた第２位置に、前記貫通孔のうちの第２貫通孔が設けられ、
複数の前記発光素子のうちの少なくとも１つの発光素子、複数の前記リフレクタのうちの少なくとも１つのリフレクタ、及び前記複数の紫外光透過窓部のうちの少なくとも１つの紫外光透過窓部が、前記第１貫通孔に臨み、
複数の前記発光素子のうちの他の発光素子、複数の前記リフレクタのうちの他のリフレクタ、及び前記複数の紫外光透過窓部のうちの他の紫外光透過窓部が、前記第２貫通孔に臨むことが好ましい。

本発明のこの態様によれば、流路管の周方向における複数箇所から、流水に紫外光を照射することができる。その結果、殺菌能を更に高めることができる。

本発明によれば、光源ユニット（発光素子）を流路管に簡便に取り付けることができる流体殺菌装置を提供できる。

本発明の一本実施形態に係る流体殺菌装置の垂直断面図。 本実施形態に係る流体殺菌装置の分解斜視図。 本実施形態に係る流体殺菌装置の分解斜視図。 （ａ）変形例に係る流体殺菌装置の斜視図、（ｂ）変形例に係る流体殺菌装置の横断面図。 別の変形例に係る流体殺菌装置の垂直断面図。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る流体殺菌装置を詳細に説明する。初めに、図１から図３を参照して、本実施形態に係る流体殺菌装置１を説明する。ここで、図１は、流体殺菌装置１の垂直断面図である。また、図２は、斜め下方側から見た流体殺菌装置１の分解斜視図である。更に、図３は、斜め上方側から見た流体殺菌装置１の分解斜視図である。

図１から図３に示されるように、本実施形態に係る流体殺菌装置１は、流体を流す流路管１０、光源ユニット２０、リフレクタ３０、紫外光透過窓部（例えば、石英ガラス）４０、ヒートシンク５０、筐体６０等を備える。

本実施形態の流路管１０は、側周壁１１を有する管状部材である。また、流路管１０は、直管形態（Ｉ字型）を呈し、長手方向に相対する両端に開口端部（入口端１２、出口端１３）を更に有する。これにより、殺菌対象の流体（例えば、水）は、入口端１２から流路管１０内に流入し、側周壁１１内を流通して出口端１３から流出する。ただし、流路管１０の形態は、これに限られない。流路管１０の他の形態の例として、Ｌ字型の形態等が挙げられる。

更に、図１から図３に示されるように、本実施形態の流路管１０は、側周壁１１に長手方向に沿い、且つ、流路管１０（側周壁１１）の径方向内側に窪む切欠領域１４と、側周壁１１の切欠領域１４を貫通する貫通孔１５を備える。後述するように、切欠領域１４に設けられた貫通孔１５に、光源ユニット２０の発光素子２１が臨む。

なお、本実施形態の流路管１０は、貫通孔１５を３つ有するが、貫通孔１５の数はこれに限られない。また、本実施形態の流路管１０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製である。ただし、流路管１０の素材は、これに限られない。流路管１０の他の素材として、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）等の樹脂や、ステンレス等の金属が挙げられる。

次に、図１から図３に示されるように、光源ユニット２０は、紫外光（例えば、１００ｎｍ～４００ｎｍにピーク波長を有する光）を発光する発光素子２１、発光素子２１を実装する基板２２等を備える。

本実施形態の光源ユニット２０は、流路管１０の切欠領域１４に対向し、切欠領域１４の内側に収まるよう配設される。また、前述のように、発光素子２１は、切欠領域１４に設けられる貫通孔１５に臨む。これにより、発光素子２１からの紫外光は、流路管１０の内部（側周壁１１の内部）に漏れなく入射し、流路管１０に流通する流体に向けて照射される。

光源ユニット２０およびヒートシンク５０が、切欠領域１４にはめ込むように置かれるため、筐体６０で固定される前の組立作業の最中であっても、これらが位置ずれしにくい。そのため、切欠領域１４に光源ユニット２０およびヒートシンク５０を載置し、筐体６０で挟持させる組立工程を簡便に行うことができる。更に、流路管１０が円筒状なのに対し、切欠領域１４における光源ユニット２０の配置面が平面状に形成されている。そのため、基板２２およびヒートシンク５０を切欠領域１４に取り付けしやすい。

なお、発光素子２１の種類は、特に限定されるものではないが、例えば、ＬＥＤ（Light emitting diode）、レーザーダイオードなどの半導体発光素子が挙げられる。また、本実施形態の発光素子２１は、長手方向に沿って列状に３つ設けられているが、これに限られない。更に、本実施形態において、１つの貫通孔１５に対して１つの発光素子２１が臨むが、１つの貫通孔１５に対して複数の発光素子２１が臨んでもよい。

このように、発光素子２１が流路管１０の貫通孔１５に臨むよう配設されるため、発光素子２１から照射される紫外光を流路管１０の内部に漏れなく入射させることができる。その結果、発光素子２１から照射される紫外光の流路管１０への入射効率を高めることができ、殺菌能を向上させることができる。

また、発光素子２１が、流路管１０（側周壁１１）の径方向内側に窪む切欠領域１４に形成される貫通孔１５に臨むため、発光素子２１を流路管１０のより内側に配設することができる。それに伴い、発光素子２１を実装する基板２２も、流路管１０のより内側に配設される。その結果、流体殺菌装置１の小型化を図ることができると共に、発光素子２１から照射される紫外光の入射効率（流路管１０への入射効率）を更に高めることができる。

次に、図１に示されるように、リフレクタ３０は、発光素子２１を取り囲む環状の部材である。また、本実施形態のリフレクタ３０は、基板２２と流路管１０の側周壁１１の間に位置し、流路管１０の切欠領域１４に収められる。本実施形態によれば、リフレクタ３０を設けることで、発光素子２１からの紫外光が所望の範囲に照射されるよう配光できる。これにより、配光範囲における紫外光の照度を高められる結果、殺菌能をより向上させることができる。

次に、図１に示されるように、紫外光透過窓部４０は、流路管１０の切欠領域１４における貫通孔１５の周縁とリフレクタ３０の先端とに挟持される。切欠領域１４に収められる貫通孔１５の周縁とリフレクタ３０の先端とで、紫外光透過窓部４０を挟持することで、流水殺菌装置１をより小型化することができる。

次に、ヒートシンク５０は、図１から図３に示されるように、光源ユニット２０の基板２２より径方向外側に配設される。より詳しくは、ヒートシンク５０は、基板２２の外面（径方向外側を向く面）と接触する。また、ヒートシンク５０の底方側が、流路管１０の切欠領域１４内に嵌まり込む。

このようにヒートシンク５０を配設することで、光源ユニット２０（発光素子２１や基板２２）で生じる熱を適切に排熱することができると共に、流水殺菌装置１をより小型化することができる。

次に、筐体６０は、流路管１０（側周壁１１）に周設される筒状の部材である。また、筐体６０は、図１から図３に示されるように、内部にヒートシンク５０を収容する。本実施形態の筐体６０は、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂製であるが、これに限られない。

このように、ヒートシンク５０を筒状の筐体６０に収めることで、ヒートシンク５０が流路管１０から脱離する事態を防ぐことができる。また、流水殺菌装置１をより小型化することができる。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明した。ただし、前述の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定する趣旨で記載されたものではない。本発明には、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るものを含み得る。また、本発明にはその等価物が含まれる。

前述の実施形態に係る流体殺菌装置１において、流路管１０の切欠領域１４が１箇所形成されているが、図４に示されるような構造の流体殺菌装置２であってもよい（以下、図４に示される流体殺菌装置２を「変形例」と言う場合がある）。

ここで、図４（ａ）は、変形例に係る流体殺菌装置２の斜視図であり、図４（ｂ）は、変形例に係る流体殺菌装置２の横断面図である。図４（ｂ）に示されるように、変形例に係る流体殺菌装置２において、流路管１０の複数箇所に切欠領域１４，３４が形成されていてもよい（側周壁１１の周方向に所定距離離れて、切欠領域１４と切欠領域３４とが位置する）。

以下、切欠領域１４を第１切欠領域１４と言い、切欠領域３４を第２切欠領域３４と言う。また、流路管１０の側周壁１１において、第１切欠領域１４の形成箇所を第１位置と言い、第２切欠領域３４の形成箇所を第２位置と言う。

第１切欠領域１４（第１位置）と第２切欠領域３４（第２位置）との位置関係は、特に限定されないが、図４に示される変形例の場合、側周壁１１の中央を原点として、第１切欠領域１４から時計回りに９０°回転する位置に、第２切欠領域３４が設けられる。

また、第１切欠領域１４に、貫通孔１５が貫通する。更に、第２切欠領域３４に、別の貫通孔３５が貫通する。以下、第１切欠領域１４を貫通する貫通孔１５を第１貫通孔１５と言い、第２切欠領域３４を貫通する貫通孔３５を第２貫通孔３５と言う。

更に、第１貫通孔１５に、発光素子２１（光源ユニット）、リフレクタ３０、紫外光透過窓部４０が臨む。また、第２貫通孔３５に、発光素子２１とは別の発光素子３１（光源ユニット）、リフレクタ３０とは別のリフレクタ３６、紫外光透過窓部４０とは別の紫外光透過窓部４１が臨む。

第１切欠領域１４（第１位置）に設けられる発光素子２１等（発光素子２１、リフレクタ３０、紫外光透過窓部４０のセット）の数は、特に限定されない。また、第２切欠領域３４に設けられる発光素子３１等（発光素子３１、リフレクタ３６、紫外光透過窓部４１のセット）の数に関しても、特に限定されない。

更に、図４（ａ）に示されるように、ヒートシンク５０とは別のヒートシンク５１が設けられる。ヒートシンク５０が発光素子２１（発光素子２１を実装する基板２２）と熱接触すると共に、ヒートシンク５１が発光素子３１（発光素子３１を実装する基板）と熱接触する。また、ヒートシンク５０を収容する筐体６０に加え、ヒートシンク５１を収容する別の筐体６１が設けられる。

前述の変形例によれば、流路管１０の周方向における複数箇所から、流水に紫外光を照射することができる。その結果、流体に照射される紫外光の照度を高め、殺菌能を更に高めることができる。

更に、図５に示される別の変形例（流体殺菌装置３）のように、流路管１０の入口端１２と出口端１３側にそれぞれ、複数の小孔を有する制水板１２０，１３０を配設してもよい。

本発明に係る流体殺菌装置は、例えば、紫外光殺菌装置、浄水器、給湯器、送水管、冷却水循環装置、ウォーターサーバ、ドリンクサーバ等に用いられる。ただし、その用途は、これに限られない。

１… 流体殺菌装置
１０…流路管
１１…側周壁
１２…入口端
１３…出口端
１４，３４…切欠領域
２０…光源ユニット
２１，３１…発光素子
２２…基板
３０，３６…リフレクタ
４０，４１…紫外光透過窓部
５０，５１…ヒートシンク
６０，６１…筐体

Claims (4)

1. 側周壁を有する筒状の流路管と、
   前記側周壁に配設される発光素子と、前記発光素子を実装する基板とを備える光源ユニットと、
   を備え、
   前記流路管の前記側周壁に、前記流路管の長手方向に沿う切欠領域が形成され、
   前記光源ユニットが前記切欠領域に収められる
   流体殺菌装置。
2. 前記光源ユニットの前記基板より径方向外側に配設されると共に、前記基板の外面と接触するヒートシンクと、
   前記ヒートシンクを収容する筐体と、
   を更に備える請求項１の流体殺菌装置。
3. 前記流路管は、前記切欠領域の前記発光素子が臨む位置に貫通孔を有し、
   前記貫通孔に設けられた紫外光透過窓部と、
   前記切欠領域に収められ、前記発光素子を取り囲む環状のリフレクタと、
   を更に備える請求項１又は２に記載の流体殺菌装置。
4. 前記発光素子、前記リフレクタ、及び前記紫外光透過窓部をそれぞれ複数備え、
   前記流路管が、複数の貫通孔を有し、
   前記流路管の前記側周壁の第１位置に、前記貫通孔のうちの第１貫通孔が設けられると共に、
   前記側周壁において、前記第１位置から周方向に所定距離離れた第２位置に、前記貫通孔のうちの第２貫通孔が設けられ、
   複数の前記発光素子のうちの少なくとも１つの発光素子、複数の前記リフレクタのうちの少なくとも１つのリフレクタ、及び前記複数の紫外光透過窓部のうちの少なくとも１つの紫外光透過窓部が、前記第１貫通孔に臨み、
   複数の前記発光素子のうちの他の発光素子、複数の前記リフレクタのうちの他のリフレクタ、及び前記複数の紫外光透過窓部のうちの他の紫外光透過窓部が、前記第２貫通孔に臨む
   請求項３に記載の流体殺菌装置。
   
   

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