JP2023146778A - Ultraviolet lamp - Google Patents

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俊範 岡田
Toshinori Okada
一輝 本間
Kazuki Homma
勇兵 宮原
Yuhei Miyahara
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Abstract

To provide an ultraviolet lamp capable of suppressing a rise in a temperature of a light source without increasing a size of a device.SOLUTION: An ultraviolet lamp has a space containing fluid to be irradiated with ultraviolet light, a light source for irradiating ultraviolet light toward the space, a metal support member for supporting the light source, a supply pipe defining a supply channel for supplying fluid to the space, and a discharge pipe defining a discharge channel for discharging the fluid in the space. At least one of the supply pipe and the discharge pipe is made of metal. The support member is in contact with the metallic supply pipe or the metallic discharge pipe.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、流体に紫外線を照射する紫外線照射装置に関する。 The present invention relates to an ultraviolet irradiation device that irradiates a fluid with ultraviolet rays.

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。例えば、特許文献1には、軸方向に延びる流路に対して、軸方向に紫外線を照射して、流路内を流れる流体を殺菌する流体殺菌装置が記載されている。 It is widely known that fluids such as liquids can be sterilized using ultraviolet light. For example, Patent Document 1 describes a fluid sterilization device that irradiates ultraviolet rays in the axial direction to a flow path extending in the axial direction to sterilize the fluid flowing inside the flow path.

具体的には、特許文献1に記載の流体殺菌装置は、紫外線を出射する半導体発光素子を含む光源と、殺菌対象の流体が軸方向に流れる流路を有する筐体と、を有する。光源は、筐体の軸方向の一端部に配置されたケースに収容されている。筐体は、ステンレス製であり、一端部から他端部に向けて流路の断面積が徐々に大きくなるテーパ構造を有する。テーパ構造は、半導体発光素子の配向角に合わせた傾斜を有している。また、上記筐体の他端部に、流体の流れを整える整流手段が設けられている。さらにケースには、放熱ファンを配置してもよいことが記載されている。 Specifically, the fluid sterilization device described in Patent Document 1 includes a light source including a semiconductor light emitting element that emits ultraviolet rays, and a casing having a flow path through which a fluid to be sterilized flows in the axial direction. The light source is housed in a case disposed at one end of the housing in the axial direction. The housing is made of stainless steel and has a tapered structure in which the cross-sectional area of the flow path gradually increases from one end to the other end. The tapered structure has an inclination that matches the orientation angle of the semiconductor light emitting device. Further, a rectifying means for adjusting the flow of fluid is provided at the other end of the housing. Furthermore, the case states that a heat dissipation fan may be provided.

特許文献1では、筐体が半導体発光素子の配向角に合わせた傾斜を有するテーパ構造を有することにより、光源から遠い位置まで紫外線を到達させることができ、かつ、整流手段で流れを整えた流体に紫外線を照射することで、流体に万遍なく紫外線が照射されるので、殺菌効果を高めることができるとされている。また、光源を使用することによる光源の温度の上昇は、放熱ファンを使用することで抑制している。 In Patent Document 1, the casing has a tapered structure with an inclination that matches the orientation angle of the semiconductor light emitting element, so that ultraviolet rays can reach a position far from the light source, and the fluid whose flow is adjusted by a rectifying means. It is said that by irradiating ultraviolet rays to the fluid, the sterilizing effect can be enhanced because the fluid is evenly irradiated with ultraviolet rays. Furthermore, the temperature rise of the light source due to its use is suppressed by using a heat dissipation fan.

特開2019-98055号公報JP2019-98055A

しかしながら、特許文献1に記載の流体殺菌装置では、光源の温度の上昇を抑制するために、放熱ファンと、放熱ファンを駆動するための装置が必要となり、装置が大型化するという問題があった。 However, the fluid sterilization device described in Patent Document 1 requires a heat dissipation fan and a device for driving the heat dissipation fan in order to suppress the rise in temperature of the light source, resulting in a problem that the device becomes large. .

そこで、本発明の目的は、装置を大型化することなく、光源の温度の上昇を抑制できる紫外線照射装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an ultraviolet irradiation device that can suppress a rise in the temperature of a light source without increasing the size of the device.

本発明の一実施の形態に係る紫外線照射装置は、流体に紫外線を照射するための紫外線照射装置であって、紫外線が照射される前記流体が収容される空間と、前記空間に向けて紫外線を照射するための光源と、前記光源を支持する金属製の支持部材と、前記空間に流体を供給するための供給流路を規定する供給管と、前記空間の流体を排出するための排出流路を規定する排出管とを有し、前記供給管および前記排出管の少なくとも一方は、金属製であり、前記支持部材は、金属製の前記供給管または金属製の前記排出管に接触している。 An ultraviolet irradiation device according to an embodiment of the present invention is an ultraviolet irradiation device for irradiating a fluid with ultraviolet rays, and includes a space in which the fluid to be irradiated with ultraviolet rays is housed, and a space in which the ultraviolet rays are directed toward the space. A light source for irradiation, a metal support member that supports the light source, a supply pipe that defines a supply channel for supplying fluid to the space, and a discharge channel for discharging the fluid from the space. at least one of the supply pipe and the discharge pipe is made of metal, and the support member is in contact with the supply pipe made of metal or the discharge pipe made of metal. .

本発明によれば、装置を大型化することなく、光源の温度の上昇を抑制できる紫外線照射装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an ultraviolet irradiation device that can suppress a rise in the temperature of a light source without increasing the size of the device.

図1A、Bは、実施の形態に係る紫外線照射装置の構成を示す図である。FIGS. 1A and 1B are diagrams showing the configuration of an ultraviolet irradiation device according to an embodiment. 図2は、紫外線照射装置の断面斜視図である。FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of the ultraviolet irradiation device. 図3は、紫外線照射装置の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the ultraviolet irradiation device. 図4A、Bは、排出管の材料の違いによる光源の温度の変化を示すグラフである。FIGS. 4A and 4B are graphs showing changes in the temperature of the light source depending on the material of the discharge pipe.

以下、本発明の一実施の形態に係る紫外線照射装置について、添付した図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、紫外線照射装置を流体を殺菌するための殺菌装置に適用した例について説明する。 Hereinafter, an ultraviolet irradiation device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the following description, an example will be described in which the ultraviolet irradiation device is applied to a sterilization device for sterilizing fluid.

(紫外線照射装置の構成)
図1A、B、図2および図3は、本実施の形態に係る紫外線照射装置100の構成を示す図である。図1Aは、紫外線照射装置100の斜視図であり、図1Bは、平面図である。図2は、紫外線照射装置100の断面斜視図である。図3は、紫外線照射装置100の断面図である。
(Configuration of ultraviolet irradiation device)
1A, B, 2, and 3 are diagrams showing the configuration of an ultraviolet irradiation device 100 according to this embodiment. FIG. 1A is a perspective view of the ultraviolet irradiation device 100, and FIG. 1B is a plan view. FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of the ultraviolet irradiation device 100. FIG. 3 is a cross-sectional view of the ultraviolet irradiation device 100.

図1A、B、図2および図3に示されるように、紫外線照射装置100は、流れる流体に紫外線を照射するための装置であって、紫外線が照射される流体が収容される空間S1と、空間S1に向けて紫外線を照射するための光源120と、光源120を支持する金属製の支持部材130と、空間S1に流体を供給するための供給流路S2を規定する供給管140と、空間S1の流体を排出するための排出流路S3を規定する排出管150とを有する。なお、本実施の形態では、紫外線照射装置100は、主として貯留壁110の第1壁111を覆うカバー160をさらに有する。 As shown in FIGS. 1A, B, 2, and 3, the ultraviolet irradiation device 100 is a device for irradiating a flowing fluid with ultraviolet rays, and includes a space S1 in which a fluid to be irradiated with ultraviolet rays is accommodated; A light source 120 for irradiating ultraviolet rays toward the space S1, a metal support member 130 that supports the light source 120, a supply pipe 140 that defines a supply channel S2 for supplying fluid to the space S1, It has a discharge pipe 150 that defines a discharge flow path S3 for discharging the fluid of S1. Note that in this embodiment, the ultraviolet irradiation device 100 further includes a cover 160 that mainly covers the first wall 111 of the storage wall 110.

空間S1は、貯留壁110により規定される。貯留壁110は、流体を収容するための空間S1を規定し、光源120から出射された紫外線を反射させる。貯留壁110は、1つの部材でもよいし、2以上の部材でもよい。本実施の形態では、貯留壁110は、第1壁111と、第2壁112との2つの部材を有する。貯留壁110(第1壁111および第2壁112)により規定される空間S1の形状の例には、球形状、円柱形状、角柱形状、その他の形状が含まれる。本実施の形態では、貯留壁110(第1壁111および第2壁112)により規定される空間S1の形状は、略球形状である。第1壁111は空間S1の一方の略半球形状を規定し、第2壁112は空間S1の他方の略半球形状を規定する。なお、本実施の形態では、第1壁111は後述する供給流路S2の一部も規定し、第2壁112は後述する排出流路S3の一部も規定する。本実施の形態では、第1壁111は流体の流動方向において上流側に配置されており、第2壁112は流体の流動方向において下流側に配置されている。略球形状の空間S1は、第1壁111および第2壁112を接合することで形成される。 Space S1 is defined by storage wall 110. The storage wall 110 defines a space S1 for accommodating a fluid and reflects the ultraviolet rays emitted from the light source 120. The storage wall 110 may be one member or may be two or more members. In this embodiment, the storage wall 110 has two members: a first wall 111 and a second wall 112. Examples of the shape of the space S1 defined by the storage wall 110 (the first wall 111 and the second wall 112) include a spherical shape, a cylindrical shape, a prismatic shape, and other shapes. In this embodiment, the shape of the space S1 defined by the storage wall 110 (the first wall 111 and the second wall 112) is approximately spherical. The first wall 111 defines one generally hemispherical shape of the space S1, and the second wall 112 defines the other generally hemispherical shape of the space S1. Note that in this embodiment, the first wall 111 also defines a part of the supply flow path S2, which will be described later, and the second wall 112 also defines a part of the discharge flow path S3, which will be described later. In this embodiment, the first wall 111 is arranged on the upstream side in the fluid flow direction, and the second wall 112 is arranged on the downstream side in the fluid flow direction. The substantially spherical space S1 is formed by joining the first wall 111 and the second wall 112.

第1壁111および第2壁112の材料は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。第1壁111および第2壁112の材料は、同じでもよいし、異なっていてもよい。本実施の形態では、第1壁111および第2壁112の材料は、同じ材料である。第1壁111および第2壁112の材料は、紫外線を効率的に反射する観点から、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が好ましい。貯留壁110の内径は、特に限定されないが、例えば20~60mm程度である。貯留壁110の内径を20~60mm程度とすることにより、光源120として1個のUV-C LEDのみを用いた場合であっても、貯留壁110内の流体を十分に殺菌できる。空間S1には、供給流路S2および排出流路S3が接続されている。 The materials for the first wall 111 and the second wall 112 are not particularly limited as long as they can perform the above functions. The materials of the first wall 111 and the second wall 112 may be the same or different. In this embodiment, the first wall 111 and the second wall 112 are made of the same material. The material of the first wall 111 and the second wall 112 is preferably polytetrafluoroethylene (PTFE) from the viewpoint of efficiently reflecting ultraviolet rays. The inner diameter of the storage wall 110 is not particularly limited, but is, for example, about 20 to 60 mm. By setting the inner diameter of the storage wall 110 to approximately 20 to 60 mm, the fluid within the storage wall 110 can be sufficiently sterilized even when only one UV-C LED is used as the light source 120. A supply channel S2 and a discharge channel S3 are connected to the space S1.

供給管140は、空間S1に流体を供給するための供給流路S2を規定する。供給管140の下流側では、例えばOリングなどの第1封止部材(図示省略)が供給管140と第1壁111との間の一部の領域に配置され、液漏れを防止している。また、本10進形態では、供給管140は、螺合することでカバー160に接触している(図示省略)。供給管140の材料は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。供給管140の材料の例には、ニッケルめっきされた黄銅、ポリプロピレン(PP)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム-スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリスチレン、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS樹脂)、ポリアセタール(POM)、ポリ塩化ビニル(PVC)が含まれる。本実施の形態では、供給管140の材料は、ポリプロピレンである。 The supply pipe 140 defines a supply channel S2 for supplying fluid to the space S1. On the downstream side of the supply pipe 140, a first sealing member (not shown) such as an O-ring is disposed in a part of the region between the supply pipe 140 and the first wall 111 to prevent liquid leakage. . Moreover, in this decimal form, the supply pipe 140 is in contact with the cover 160 by being screwed together (not shown). The material of the supply pipe 140 is not particularly limited as long as it can perform the above function. Examples of materials for the supply pipe 140 include nickel-plated brass, polypropylene (PP), acrylonitrile-butadiene rubber-styrene copolymer (ABS resin), polystyrene, acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin), polyacetal ( POM) and polyvinyl chloride (PVC). In this embodiment, the material of supply pipe 140 is polypropylene.

供給流路S2は、貯留壁110の内部(空間S1)に流体を供給する。供給流路S2は、その一端が空間S1に開口している。すなわち、供給流路S2の空間S1への開口部が、供給口141である。供給流路S2は、貯留壁110の内部(空間S1)に貯留壁110の内面に沿って滑らかに流体を供給できるように配置されていることが好ましい。本実施の形態では、供給流路S2における流体の流動方向に沿い、かつ空間S1の重心を含む断面における、供給流路S2の内面と貯留壁110の内面との接続部において、供給流路S2の内面の一部は、接続部における貯留壁110の内面の接線と一致するように、貯留壁110の内面と滑らかに連続して配置されている。本実施の形態では、供給流路S2は、貯留壁110(第1壁111)の一部と、供給管140とにより構成されている。 The supply channel S2 supplies fluid to the inside of the storage wall 110 (space S1). One end of the supply channel S2 is open to the space S1. That is, the opening of the supply channel S2 to the space S1 is the supply port 141. It is preferable that the supply channel S2 is arranged so as to be able to smoothly supply fluid into the interior of the storage wall 110 (space S1) along the inner surface of the storage wall 110. In the present embodiment, at the connection between the inner surface of the supply channel S2 and the inner surface of the storage wall 110 in the cross section including the center of gravity of the space S1 along the flow direction of the fluid in the supply channel S2, the supply channel S2 A part of the inner surface of is arranged smoothly and continuously with the inner surface of the storage wall 110 so as to coincide with a tangent to the inner surface of the storage wall 110 at the connecting portion. In this embodiment, the supply channel S2 is configured by a part of the storage wall 110 (first wall 111) and the supply pipe 140.

排出管150は、空間S1の内部の流体を排出するための排出流路S3を規定する。排出管150の上流側では、第2封止部材152が供給管140と第1壁111との間の一部の領域に配置され、液漏れを防止している。本実施の形態では、第2封止部材152は、Oリングである。また、排出管150は、螺合することで支持部材130に接続されている。排出管150の材料は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。排出管150の材料の例には、ニッケルめっきされた黄銅、黄銅、銅、アルミニウムが含まれる。本実施の形態では、排出管150の材料は、ニッケルめっきされた黄銅である。排出管150の材料としてのニッケルめっきされた黄銅は、異種金属腐食が生じにくいため、好ましい。よって、供給管140および排出管150の少なくとも一方は、金属製である。ここで、「供給管140および排出管150の少なくとも一方は、金属製である」とは、供給管140だけが金属製でもよく、排出管150だけが金属製でもよく、供給管140および排出管150の両方が金属製でもよいことを意味する。支持部材130と、金属で形成された排出管150は、螺合することで接触している。 The discharge pipe 150 defines a discharge flow path S3 for discharging the fluid inside the space S1. On the upstream side of the discharge pipe 150, a second sealing member 152 is disposed in a partial area between the supply pipe 140 and the first wall 111 to prevent liquid leakage. In this embodiment, the second sealing member 152 is an O-ring. Furthermore, the discharge pipe 150 is connected to the support member 130 by screwing together. The material of the discharge pipe 150 is not particularly limited as long as it can perform the above function. Examples of materials for the discharge tube 150 include nickel-plated brass, brass, copper, and aluminum. In this embodiment, the material of the discharge pipe 150 is nickel-plated brass. Nickel-plated brass as a material for the discharge pipe 150 is preferable because it is less susceptible to dissimilar metal corrosion. Therefore, at least one of the supply pipe 140 and the discharge pipe 150 is made of metal. Here, "at least one of the supply pipe 140 and the discharge pipe 150 is made of metal" means that only the supply pipe 140 may be made of metal, only the discharge pipe 150 may be made of metal, and the supply pipe 140 and the discharge pipe 150 may be made of metal. 150 means that both may be made of metal. The support member 130 and the discharge pipe 150 made of metal are screwed into contact with each other.

排出流路S3は、貯留壁110の内部(空間S1)の流体を排出する。排出流路S3は、その一端が空間S1に開口している。すなわち、排出流路S3の空間S1への開口部が、排出口151である。排出流路S3は、貯留壁110の内部(空間S1)に貯留壁110の壁に沿って滑らかに流体を排出できるように配置されていることが好ましい。本実施の形態では、排出流路S3における流体の流動方向に沿い、かつ貯留壁110の重心を含む断面における、排出流路S3の内面と貯留壁110の内面との接続部において、排出流路S3の内面の一部は、接続部における貯留壁110の内面の接線と一致するように、貯留壁110の内面と滑らかに連続して配置されている。本実施の形態では、排出流路S3は、貯留壁110(第2壁112)の一部と、排出管150とにより構成されている。 The discharge channel S3 discharges the fluid inside the storage wall 110 (space S1). One end of the discharge channel S3 opens into the space S1. That is, the opening of the discharge channel S3 to the space S1 is the discharge port 151. It is preferable that the discharge flow path S3 is disposed inside the storage wall 110 (space S1) so that the fluid can be smoothly discharged along the wall of the storage wall 110. In the present embodiment, the discharge flow path is formed at the connection portion between the inner surface of the discharge flow path S3 and the inner surface of the storage wall 110 in the cross section including the center of gravity of the storage wall 110 along the flow direction of the fluid in the discharge flow path S3. A part of the inner surface of S3 is arranged smoothly and continuously with the inner surface of the storage wall 110 so as to coincide with a tangent to the inner surface of the storage wall 110 at the connection portion. In this embodiment, the discharge flow path S3 is configured by a part of the storage wall 110 (second wall 112) and the discharge pipe 150.

支持部材130は、光源120を支持する。本実施の形態では、支持部材130は、貯留壁110の一部を覆うとともに、排出管150を支持する。支持部材130には、光源120が配置される凹部131が配置されている。支持部材130は、光源120で生じた熱を効率的に排出管150に移行させるために、金属で形成されている。支持部材130の材料は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。支持部材130の材料の例には、アルミニウム、黄銅、銅などの金属が含まれる。本実施の形態では、支持部材130の材料は、放熱性および製造コストの観点から、アルミニウムである。また、支持部材130は、光源120で生じた熱を効率よく排出管150に移行させるため、排出管150に接触している。支持部材130と、排出管150との接触方法は、特に限定されない。本実施の形態では、支持部材130と、排出管150とは、螺合により接触している。これにより、支持部材130と、排出管150との接触面積を大きくして、光源120で生じた熱を効率よく排出管150に移行させている。なお、本実施の形態では、アルミニウムは、異種金属腐食が生じやすいため、流体に接触する排出流路S3を規定する排出管150をニッケルめっきされた黄銅で形成することで、光源120で生じた熱を逃がしている。 Support member 130 supports light source 120. In this embodiment, support member 130 covers a portion of storage wall 110 and supports discharge pipe 150. A recess 131 in which the light source 120 is placed is arranged in the support member 130. The support member 130 is made of metal in order to efficiently transfer the heat generated by the light source 120 to the exhaust pipe 150. The material of the support member 130 is not particularly limited as long as it can exhibit the above function. Examples of materials for support member 130 include metals such as aluminum, brass, and copper. In this embodiment, the material of the support member 130 is aluminum from the viewpoint of heat dissipation and manufacturing cost. Further, the support member 130 is in contact with the exhaust pipe 150 in order to efficiently transfer the heat generated by the light source 120 to the exhaust pipe 150. The method of contact between the support member 130 and the discharge pipe 150 is not particularly limited. In this embodiment, the support member 130 and the discharge pipe 150 are in contact with each other through screwing. Thereby, the contact area between the support member 130 and the discharge pipe 150 is increased, and the heat generated by the light source 120 is efficiently transferred to the discharge pipe 150. In this embodiment, since aluminum is susceptible to dissimilar metal corrosion, the discharge pipe 150 that defines the discharge flow path S3 that comes into contact with the fluid is formed of nickel-plated brass, thereby eliminating corrosion caused by the light source 120. Heat is escaping.

カバー160は、第1壁111の全部および第2壁112の一部を覆うとともに、供給管140を支持する。より具体的には、カバー160は、支持部材130と共同で貯留壁を覆う。本実施の形態では、支持部材130と、カバー160とが固定されることで、第1壁111および第2壁112とが固定される。カバー160の材料は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。カバー160の材料の例には、アルミニウム、ステンレス、黄銅、銅などの金属、ポリプロピレン(PP)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム-スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリスチレン、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS樹脂)、ポリアセタール(POM)、ポリ塩化ビニル(PVC)などの樹脂が含まれる。本実施の形態では、カバー160の材料は、ポリプロピレンである。 The cover 160 covers all of the first wall 111 and a part of the second wall 112, and supports the supply pipe 140. More specifically, the cover 160 covers the reservoir wall in conjunction with the support member 130. In this embodiment, the first wall 111 and the second wall 112 are fixed by fixing the support member 130 and the cover 160. The material of the cover 160 is not particularly limited as long as it can perform the above functions. Examples of materials for the cover 160 include metals such as aluminum, stainless steel, brass, and copper, polypropylene (PP), acrylonitrile-butadiene rubber-styrene copolymer (ABS resin), polystyrene, acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin), etc. ), polyacetal (POM), polyvinyl chloride (PVC), and other resins. In this embodiment, the material of cover 160 is polypropylene.

光源120は、貯留壁110の内部(空間S1)の流体に紫外線を照射する。光源120は、空間S1の流体に直接紫外線を照射してもよいし、窓やミラーなどの他の部材を介して空間S1の流体に紫外線を照射してもよい。本実施の形態では、貯留壁110の一部には、紫外線を透過させる窓123が配置され、光源120は窓123を通して空間S1に紫外線を照射する。 The light source 120 irradiates the fluid inside the storage wall 110 (space S1) with ultraviolet light. The light source 120 may directly irradiate the fluid in the space S1 with ultraviolet rays, or may irradiate the fluid in the space S1 with ultraviolet rays through other members such as windows or mirrors. In this embodiment, a window 123 that transmits ultraviolet rays is arranged in a part of the storage wall 110, and the light source 120 irradiates the space S1 with ultraviolet rays through the window 123.

光源120の種類は、紫外線を出射できれば特に限定されない。光源120の例には、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)が含まれる。本実施の形態では、光源120は、発光ダイオード(LED)である。光源120が照射する紫外線の波長は、特に限定されない。光源120が出射する紫外線の波長は、効果的に殺菌する観点から、200nm以上350nm以下が好ましく、200nm以上280nm以下がより好ましい。すなわち、光源120から出射される紫外線は、紫外線C波(UVC)が好ましい。市販されている光源120の例には、ピーク波長が280nmの紫外線発光ダイオードであるNCSU334A(日亜化学工業株式会社)が含まれる。また、ピーク波長が280nmの紫外線発光ダイオードの他の例には、KLARAN(旭化成株式会社)、ZEU110BEAE(スタンレー電気株式会社)が含まれる。 The type of light source 120 is not particularly limited as long as it can emit ultraviolet rays. Examples of light source 120 include a light emitting diode (LED), a mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, and a laser diode (LD). In this embodiment, light source 120 is a light emitting diode (LED). The wavelength of the ultraviolet light emitted by the light source 120 is not particularly limited. From the viewpoint of effective sterilization, the wavelength of the ultraviolet light emitted by the light source 120 is preferably 200 nm or more and 350 nm or less, more preferably 200 nm or more and 280 nm or less. That is, the ultraviolet rays emitted from the light source 120 are preferably ultraviolet C waves (UVC). Examples of commercially available light sources 120 include NCSU334A (Nichia Corporation), which is an ultraviolet light emitting diode with a peak wavelength of 280 nm. Further, other examples of ultraviolet light emitting diodes having a peak wavelength of 280 nm include KLARAN (Asahi Kasei Corporation) and ZEU110BEAE (Stanley Electric Corporation).

光源120の位置は、空間S1の流体に紫外線を照射できれば特に限定されない。光源120は、第1壁111に配置されていてもよいし、第2壁112に配置されていてもよい。本実施の形態では、光源120は、第2壁112側に配置されている。より具体的には、光源120は、支持部材130に設けられた凹部131の内部に、生じた熱が支持部材130に移行しやすいように配置されている。また、光源120は、その光軸が供給口141および排出口151のいずれにも交差しないように配置されている。 The position of the light source 120 is not particularly limited as long as it can irradiate the fluid in the space S1 with ultraviolet rays. The light source 120 may be placed on the first wall 111 or the second wall 112. In this embodiment, the light source 120 is placed on the second wall 112 side. More specifically, the light source 120 is arranged inside a recess 131 provided in the support member 130 so that the generated heat is easily transferred to the support member 130. Further, the light source 120 is arranged so that its optical axis does not intersect with either the supply port 141 or the discharge port 151.

窓123は、貯留壁110(第2壁112)の壁面の一部として配置されており、光源120から出射された紫外線を貯留壁110の内部(空間S1)へ透過させる。窓123の材料は、紫外線を透過させることができ、かつ必要な強度を有していれば、特に限定されない。殺菌性能を向上させる観点からは、窓123の材料は、波長200nm以上830nm以下の紫外線を透過させる材料であることが好ましい。窓123の材料の例には、石英ガラス、サファイアガラス、フッ化バリウム、フッ化カルシウムが含まれる。 The window 123 is arranged as a part of the wall surface of the storage wall 110 (second wall 112), and transmits the ultraviolet rays emitted from the light source 120 into the inside of the storage wall 110 (space S1). The material for the window 123 is not particularly limited as long as it can transmit ultraviolet rays and has the necessary strength. From the viewpoint of improving sterilization performance, the material of the window 123 is preferably a material that transmits ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or more and 830 nm or less. Examples of materials for the window 123 include quartz glass, sapphire glass, barium fluoride, and calcium fluoride.

また、窓123の形状は、光源120から出射された紫外線を空間S1に到達させることができれば特に限定されず、平板状でもよいし、貯留壁110の内面に合わせた形状でもよい。本実施の形態では、窓123は、平板状であり、第2壁112に設けられた凹部を覆うように配置されている。窓123の外径は、光源120から出射された紫外線を空間S1に到達させることができれば特に限定されない。例えば、窓123の外径は、貯留壁110の内径の大きさに対して、20~50%の大きさであることが好ましい。窓123の外径を大きくすることで、空間S1の広い範囲に紫外線を直接照射することができる。一方、窓123の外径を小さくすることで、空間S1の内面に占める紫外線反射面の割合を大きくすることができる。また、本実施の形態では、第3封止部材124が窓123と第2壁112との間の一部の領域に配置され、液漏れを防止している。 Further, the shape of the window 123 is not particularly limited as long as it allows the ultraviolet rays emitted from the light source 120 to reach the space S1, and may be flat or shaped to match the inner surface of the storage wall 110. In this embodiment, the window 123 has a flat plate shape and is arranged to cover a recess provided in the second wall 112. The outer diameter of the window 123 is not particularly limited as long as it allows the ultraviolet rays emitted from the light source 120 to reach the space S1. For example, the outer diameter of the window 123 is preferably 20 to 50% of the inner diameter of the storage wall 110. By increasing the outer diameter of the window 123, a wide range of the space S1 can be directly irradiated with ultraviolet rays. On the other hand, by reducing the outer diameter of the window 123, it is possible to increase the proportion of the ultraviolet reflecting surface occupying the inner surface of the space S1. Further, in this embodiment, the third sealing member 124 is arranged in a part of the area between the window 123 and the second wall 112 to prevent liquid leakage.

(紫外線照射装置の使用方法および光源の冷却方法)
次に、本実施の形態に係る紫外線照射装置100の使用方法および光源120の冷却方法について説明する。
(How to use the ultraviolet irradiation device and how to cool the light source)
Next, a method of using the ultraviolet irradiation device 100 and a method of cooling the light source 120 according to the present embodiment will be described.

光源120から紫外線を出射させた状態で、殺菌対象の流体(例えば水)を供給口141から空間S1に導入するとともに、空間S1の流体を排出口151から取り出す。このとき、供給口141導入された流体は、直接排出口151に移動するわけではなく、螺旋状に回って空間S1に滞在する。なお、供給口141(供給流路S2)側を加圧して流体を移動させてもよいし、排出口151(排出流路S3)側を減圧して流体を移動させてもよい。光源120から出射された紫外線は、貯留壁110の内面で反射される。 With ultraviolet light emitted from the light source 120, a fluid to be sterilized (for example, water) is introduced into the space S1 from the supply port 141, and the fluid in the space S1 is taken out from the discharge port 151. At this time, the fluid introduced into the supply port 141 does not directly move to the discharge port 151, but stays in the space S1 while rotating in a spiral shape. Note that the fluid may be moved by pressurizing the supply port 141 (supply channel S2) side, or the fluid may be moved by reducing the pressure on the discharge port 151 (discharge channel S3) side. The ultraviolet light emitted from the light source 120 is reflected by the inner surface of the storage wall 110.

ここで、光源120は、金属製の支持部材130に配置されている。また、金属製の排出管150は、排出流路S3を規定する。そして、金属製の支持部材30と、金属製の排出管150とは接触している。さらに、排出管150が規定する排出流路S3には流体が流れている。よって、光源120で生じた熱は、支持部材130、排出管150および流体の順番に伝わる。なお、本実施の形態では、支持部材130が金属で形成されており、排出管150が金属で形成されているため、光源120で生じた熱は、速やかに排出管150を介して流体に伝わる。これにより、光源120で生じた熱は、速やかに排除されるため、光源120の温度の上昇を抑制できる。 Here, the light source 120 is placed on a metal support member 130. Further, the metal discharge pipe 150 defines a discharge flow path S3. The metal support member 30 and the metal discharge pipe 150 are in contact with each other. Furthermore, fluid flows through the discharge channel S3 defined by the discharge pipe 150. Therefore, the heat generated by the light source 120 is transmitted to the support member 130, the discharge pipe 150, and the fluid in this order. Note that in this embodiment, since the support member 130 is made of metal and the discharge pipe 150 is made of metal, the heat generated by the light source 120 is quickly transmitted to the fluid via the discharge pipe 150. . As a result, the heat generated by the light source 120 is quickly removed, so that an increase in the temperature of the light source 120 can be suppressed.

なお、上記の例では、支持部材130は、排出管150に接触している形態を例に説明したが、支持部材130は、金属製の供給管140に接触していてもよい。この場合、供給管140は、ニッケルめっきされた黄銅で形成されていることが好ましく、排出管150は樹脂製でもよい。また、供給管140および排出管150は、金属製でもよく、ニッケルめっきされた黄銅で形成されていてもよい。 Note that in the above example, the support member 130 is in contact with the discharge pipe 150, but the support member 130 may be in contact with a metal supply pipe 140. In this case, the supply pipe 140 is preferably made of nickel-plated brass, and the discharge pipe 150 may be made of resin. Further, the supply pipe 140 and the discharge pipe 150 may be made of metal or may be formed of nickel-plated brass.

(実験)
ここで、排出管150(または供給管140)の材料の違いによる光源120の温度および温度の変化を調べた。本実験では、支持部材130は、排出管150に接触している。排出管150の材料は、ポリプロピレンまたは無電解ニッケルめっきされた黄銅である。
(experiment)
Here, the temperature of the light source 120 and the change in temperature due to differences in the material of the discharge pipe 150 (or the supply pipe 140) were investigated. In this experiment, the support member 130 was in contact with the discharge pipe 150. The material of the discharge tube 150 is polypropylene or electroless nickel plated brass.

図4Aは、光源120を1つ点灯した紫外線照射装置100における流体の流量と光源120の温度との関係を示すグラフであり、図4Bは、光源120を2つ点灯した紫外線照射装置100における流体の流量と光源120の温度との関係を示すグラフである。図4A、Bの横軸は流体の流量を示しており、縦軸は光源120の温度を示している。図4A、Bの三角シンボルは、排出管150がニッケルめっきされた黄銅で構成されている場合の結果を示しており、四角シンボルは、排出管150がポリプロピレンで構成されている場合の結果を示している。光源120として、ピーク波長が280nmの紫外線発光ダイオードであるNCSU434B(日亜化学工業株式会社)を使用し、光源の駆動電流は500mAとした。 FIG. 4A is a graph showing the relationship between the fluid flow rate and the temperature of the light source 120 in the ultraviolet irradiation device 100 with one light source 120 turned on, and FIG. 4B is a graph showing the relationship between the fluid flow rate and the temperature of the light source 120 in the ultraviolet irradiation device 100 with one light source 120 turned on. 2 is a graph showing the relationship between the flow rate of the light source 120 and the temperature of the light source 120. The horizontal axes in FIGS. 4A and 4B indicate the fluid flow rate, and the vertical axes indicate the temperature of the light source 120. The triangular symbols in FIGS. 4A and 4B show the results when the exhaust pipe 150 is constructed of nickel-plated brass, and the square symbols represent the results when the exhaust pipe 150 is constructed from polypropylene. ing. As the light source 120, NCSU434B (Nichia Chemical Industries, Ltd.), which is an ultraviolet light emitting diode with a peak wavelength of 280 nm, was used, and the driving current of the light source was 500 mA.

図4A、Bにおける三角シンボルに示されるように、排出管150が金属製の場合、流量を高くしても光源120の温度に大きな変動は見られなかった。また、四角シンボルと、三角シンボルとの比較から、光源120の数に関係なく、金属製の排出管150を有する紫外線照射装置100の方が、樹脂製の排出管150を有する紫外線照射装置よりも光源120の温度が低かった。これは、金属製の排出管150を有する紫外線照射装置100では、光源120で生じた熱が、支持部材130および排出管150を介して排出流路S3内を流れる流体へ放散されたためと考えられる。すなわち、アルミニウム製の支持部材130および排出管150がヒートシンクとして機能したと考えられる。 As shown by the triangular symbols in FIGS. 4A and 4B, when the discharge pipe 150 was made of metal, no large fluctuations in the temperature of the light source 120 were observed even when the flow rate was increased. Further, from the comparison between the square symbol and the triangular symbol, regardless of the number of light sources 120, the ultraviolet irradiation device 100 having the metal discharge pipe 150 is better than the ultraviolet ray irradiation device having the resin discharge pipe 150. The temperature of the light source 120 was low. This is considered to be because in the ultraviolet irradiation device 100 having the metal discharge pipe 150, the heat generated by the light source 120 is dissipated to the fluid flowing in the discharge channel S3 via the support member 130 and the discharge pipe 150. . That is, it is considered that the aluminum support member 130 and the exhaust pipe 150 functioned as a heat sink.

一方、図4A、Bにおける四角シンボルに示されるように、樹脂製の排出管150を有する紫外線照射装置では、光源120の温度が高かった。これは、光源120で生じ支持部材130に伝導された熱が、排出管150を介して排出流路S3内を流れる流体に包さんされなかったためと考えられる。すなわち、樹脂製の排出管150がヒートシンクとして機能しなかったためと考えられた。 On the other hand, as shown by the square symbols in FIGS. 4A and 4B, the temperature of the light source 120 was high in the ultraviolet irradiation device having the discharge pipe 150 made of resin. This is considered to be because the heat generated by the light source 120 and conducted to the support member 130 was not enveloped by the fluid flowing in the discharge channel S3 via the discharge pipe 150. In other words, it was thought that this was because the resin discharge pipe 150 did not function as a heat sink.

さらに、特に結果は示していないが、排出管150がニッケルめっきされた黄銅で構成された本実施の形態に係る紫外線照射装置100では、異種金属腐食が生じなかった。 Furthermore, although no particular results are shown, no dissimilar metal corrosion occurred in the ultraviolet irradiation device 100 according to the present embodiment in which the discharge pipe 150 was made of nickel-plated brass.

(効果)
本発明によれば、光源120の熱が、金属製の支持部材130と、金属製の供給管140または排出管150とを介して流体に効率よく放散されるため、光源120の温度の上昇を抑制できる。
(effect)
According to the present invention, the heat of the light source 120 is efficiently dissipated into the fluid via the metal support member 130 and the metal supply pipe 140 or the metal discharge pipe 150, so that the temperature of the light source 120 can be prevented from increasing. It can be suppressed.

本発明に係る紫外線照射装置は、例えば、浄水や農業用水、食品用洗浄水、各種洗浄水、浴場の水、プールの水などの殺菌において有用である。 The ultraviolet irradiation device according to the present invention is useful, for example, in sterilizing purified water, agricultural water, food washing water, various washing waters, bath water, pool water, and the like.

100 紫外線照射装置
110 貯留壁
111 第1壁
112 第2壁
123 窓
124 第3封止部材
120 光源
130 支持部材
131 凹部
140 供給管
141 供給口
150 排出管
151 排出口
152 第2封止部材
160 カバー
S1 空間
S2 供給流路
S3 排出流路
100 Ultraviolet irradiation device 110 Storage wall 111 First wall 112 Second wall 123 Window 124 Third sealing member 120 Light source 130 Support member 131 Recess 140 Supply pipe 141 Supply port 150 Discharge pipe 151 Discharge port 152 Second sealing member 160 Cover S1 Space S2 Supply channel S3 Discharge channel

Claims (4)

流体に紫外線を照射するための紫外線照射装置であって、
紫外線が照射される前記流体が収容される空間と、
前記空間に向けて紫外線を照射するための光源と、
前記光源を支持する金属製の支持部材と、
前記空間に流体を供給するための供給流路を規定する供給管と、
前記空間の流体を排出するための排出流路を規定する排出管と
を有し、
前記供給管および前記排出管のすくなくとも一方は、金属製であり、
前記支持部材は、金属製の前記供給管または金属製の前記排出管に接触している、
紫外線照射装置。
An ultraviolet irradiation device for irradiating a fluid with ultraviolet rays,
a space containing the fluid to which ultraviolet rays are irradiated;
a light source for irradiating ultraviolet light toward the space;
a metal support member that supports the light source;
a supply pipe defining a supply flow path for supplying fluid to the space;
and a discharge pipe defining a discharge flow path for discharging fluid in the space,
At least one of the supply pipe and the discharge pipe is made of metal,
The support member is in contact with the metal supply pipe or the metal discharge pipe,
Ultraviolet irradiation device.
前記支持部材は、アルミニウム製である、請求項1に記載の紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to claim 1, wherein the support member is made of aluminum. 前記金属は、ニッケルめっきされた黄銅である、請求項1または請求項2に記載の紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to claim 1 or 2, wherein the metal is nickel-plated brass. 前記支持部材と、金属製の前記供給管または金属製の前記排出管とは、螺合することで接触している、請求項1~3のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the support member and the metal supply pipe or the metal discharge pipe are screwed into contact with each other.
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