JP2024061992A - 流体処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源に設けられた発光素子を効率良く冷却することができ、且つ、流体の処理効率が低下するのを抑制することができる流体処理装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係る流体処理装置は、筒状を呈し、内部に流体が流れる空間を有する筒部２と；前記筒部の外部に設けられた基板と；前記基板の、前記筒部側の面に設けられ、前記筒部の内部を流れる前記流体に、紫外線を照射する発光素子と；前記基板の、前記発光素子側とは反対側に設けられ、内部に前記流体が流れる孔を有する冷却部６５と；前記冷却部の孔に前記流体を流通させるポンプ６６と；を具備している。前記筒部の一方の端部側に接続され、前記筒部に供給される前記流体が流れる流路３２ａ１において、前記冷却部の前記孔から排出された前記流体を前記流路に戻す位置は、前記冷却部の前記孔に供給する前記流体を前記流路から取り入れる位置よりも下流となっている。【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、流体処理装置に関する。

水などの流体に紫外線を照射して、流体に含まれている細菌の殺菌、ウイルスの不活性化、有機物の分解などの処理を行う流体処理装置がある。例えば、流体が流れる筒部と、流体に紫外線を照射する発光ダイオードなどの発光素子を有する光源と、を備えた流体処理装置が提案されている。ここで、発光素子を点灯させると、紫外線とともに熱が発生する。発生した熱により発光素子の温度が高くなり過ぎると、紫外線の照度が低下したり、発光素子の寿命が短くなったりするおそれがある。

そのため、流体が流れる筒部の内部に光源を設ける技術が提案されている。この様にすれば、流体により光源に設けられた発光素子を冷却することができる。しかしながら、この様にすると、光源を液密構造にする必要があるので製造コストが増大する。また、光源のメンテナンスの際には、光源を筒部の内部から取り外したり、光源を筒部の内部に取り付けたりする必要がある。そのため、メンテナンス作業が煩雑となったり、メンテナンス時間が長くなったりすることになる。

また、流体が流れる筒部の外部に光源を設け、筒部の内部を流れる流体の一部を取り出して、光源の冷却に用いる技術が提案されている。この技術においては、光源の冷却に用いられた流体は廃棄される。光源の冷却に用いられた流体を廃棄すると、流体にロスが生じるので、流体の処理効率が低下することになる。

そこで、光源に設けられた発光素子を効率良く冷却することができ、且つ、流体の処理効率が低下するのを抑制することができる流体処理装置の開発が望まれていた。

特許第６５３０６８１号公報 特許第６６８１３１４号公報

本発明が解決しようとする課題は、光源に設けられた発光素子を効率良く冷却することができ、且つ、流体の処理効率が低下するのを抑制することができる流体処理装置を提供することである。

実施形態に係る流体処理装置は、筒状を呈し、内部に流体が流れる空間を有する筒部と；前記筒部の外部に設けられた基板と；前記基板の、前記筒部側の面に設けられ、前記筒部の内部を流れる前記流体に、紫外線を照射する発光素子と；前記基板の、前記発光素子側とは反対側に設けられ、内部に前記流体が流れる孔を有する冷却部と；前記冷却部の孔に前記流体を流通させるポンプと；を具備している。前記筒部の一方の端部側に接続され、前記筒部に供給される前記流体が流れる流路において、前記冷却部の前記孔から排出された前記流体を前記流路に戻す位置は、前記冷却部の前記孔に供給する前記流体を前記流路から取り入れる位置よりも下流となっている。

本発明の実施形態によれば、光源に設けられた発光素子を効率良く冷却することができ、且つ、流体の処理効率が低下するのを抑制することができる流体処理装置を提供することができる。

流体処理装置を例示するための模式斜視図である。 図１における流体処理装置のＡ－Ａ線断面図である。 図１における流体処理装置のＢ－Ｂ線断面図である。 光源を例示するための模式断面図である。 光源を例示するための模式断面図である。 冷却部の配管系統図である。 複数の冷却部が設けられた場合の配管系統図である。 複数の冷却部が設けられた場合の配管系統図である。 複数の冷却部が設けられた場合の配管系統図である。 複数の流体処理装置が設けられた場合の配管系統図である。 複数の流体処理装置が設けられた場合の配管系統図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、本発明の実施形態に係る流体処理装置１は、例えば、水などの流体に含まれている細菌の殺菌、ウイルスの不活性化、有機物の分解などの処理に用いることができる。ただし、流体処理装置１の用途は例示をしたものに限定されるわけではない。

図１は、流体処理装置１を例示するための模式斜視図である。
図２は、図１における流体処理装置１のＡ－Ａ線断面図である。
図３は、図１における流体処理装置１のＢ－Ｂ線断面図である。

図１に示すように、流体処理装置１は、例えば、筒部２、供給ヘッド３、排出ヘッド４、架台５、および光源６を有する。
図１～図３に示すように、筒部２は、筒状を呈し、内部に処理を行う流体３００が流れる空間を有する。筒部２の内部空間は、流体３００が流れる流路となるとともに、光源６から照射された紫外線により処理を行う処理空間となる。筒部２の両側の端部は開口している。筒部２の両側の端部のそれぞれには、枠状のフランジ２１を設けることができる。

筒部２は、例えば、角筒管とすることができる。この場合、図１に示すように、筒部２の中心軸２ｃに沿った方向から見て、筒部２の断面の輪郭が四角形であれば、筒部２の側部が面積の大きな平坦面となるので、光源６の取り付けが容易となる。また、互いに対向する側部に光源６を取り付けることができる。例えば、互いに対向する光源６から筒部２の内部に紫外線が照射されれば、流体３００への紫外線の照射光量を多くしたり、照射ムラを小さくしたりすることができる。そのため、殺菌などの処理性能を向上させたり、流体３００の処理量を増加させたりすることができる。

筒部２の内部には処理を行う流体３００が流れるので、筒部２の内壁には流体３００が接触する。また、筒部２の内壁には光源６から照射された紫外線が入射する。この場合、筒部２の内壁に入射した紫外線が、筒部２を透過せずに筒部２の内壁で反射されれば、紫外線の利用効率の向上、ひいては殺菌などの処理性能の向上を図ることができる。また、紫外線の利用効率を向上させることができれば、光源６に設けられる発光素子６１の数を少なくすることができる。発光素子６１の数が少なくなれば、光源６の小型化、低コスト化、省エネルギー化などを図ることができる。

そのため、筒部２は、処理対象の流体３００に対する耐性、紫外線に対する耐性、および紫外線に対する反射率が高い材料から形成することが好ましい。例えば、筒部２は、ステンレスやチタンなどの金属や、フッ素樹脂などの樹脂から形成することができる。

また、処理対象の流体３００が海水、地下水、糖液などの場合がある。海水や地下水などには、砂、微生物の死骸、無機塩、有機物などの異物が含まれている。また、糖液などには、糖分や製造工程で生じる不純物等の異物が含まれている。流体３００は筒部２の内壁に接触するので、流体３００に異物が含まれていると、筒部２の内壁に異物が付着する場合がある。筒部２の内壁に異物が付着すると、紫外線に対する反射率が低下する。反射率が低下すると、流体３００に照射される反射光（紫外線）の照射光量が少なくなる。また、筒部２の内壁の一部に異物が付着すると、反射率が部分的に低下して照射ムラが生じ易くなる。紫外線の照射光量が少なくなったり、照射ムラが生じたりすれば、殺菌などの処理性能が低下するおそれがある。

そのため、筒部２の内壁の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａは、５０ｎｍ（ナノメートル）以下、好ましくは、３ｎｍ（ナノメートル）以上、５０ｎｍ（ナノメートル）以下とすることが好ましい。筒部２の内壁の表面粗さをこの様にすれば、筒部２の内壁に異物が付着するのを抑制することができ、且つ、紫外線に対する反射率を向上させることができる。

また、筒部２が、Ｎｉ（ニッケル）を８ｗｔ％以上含むステンレスから形成されていれば、紫外線に対する反射率と、海水などの腐食が生じ易い流体に対する耐性と、を向上させることができる。Ｎｉを８ｗｔ％以上含むステンレスは、例えば、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６などである。

供給ヘッド３は、筒部２の一方の端部に設けられている。供給ヘッド３は、筒状を呈し、両側の端部が開口している。供給ヘッド３の内部空間は、筒部２の内部空間と繋がっている。供給ヘッド３の内部空間は、筒部２の内部空間に流体３００を供給する流路となる。

筒部２の中心軸２ｃに直交する方向における、供給ヘッド３の寸法は、筒部２側になるに従い漸増している。筒部２の中心軸２ｃに沿った方向から見た場合に、供給ヘッド３の筒部２側の端部の形状と寸法は、筒部２の端部の形状と寸法と同じとすることができる。例えば、筒部２が角筒の場合には、供給ヘッド３の外観形状は角錐台とすることができる。図１に示すように、筒部２が四角筒の場合には、供給ヘッド３の外観形状は四角錐台とすることができる。

供給ヘッド３の筒部２側の端部には、枠状のフランジ３１を設けることができる。供給ヘッド３のフランジ３１と、筒部２のフランジ２１は、ネジなどの締結部材を用いて接続することができる。また、供給ヘッド３のフランジ３１と、筒部２のフランジ２１との間には、シール部材を設けることができる。シール部材は、例えば、Ｏリングなどである。

供給ヘッド３の筒部２側とは反対側の端部には、供給部３２を接続することができる。供給部３２の、供給ヘッド３側とは反対側の端部には、フランジ３２ａなどの接続部材を設けることができる。例えば、フランジ３２ａには、流路３２ａ１を接続することができる。すなわち、流路３２ａ１は、筒部２の一方の端部側に接続される。流路３２ａ１には、筒部２に供給される流体３００が流れる。流路３２ａ１は、例えば、配管などである。流路３２ａ１には、流体３００の供給装置などを接続することができる。流体３００の供給装置は、例えば、ポンプなどであってもよいし、工場配管などであってもよい。また、供給部３２には、開閉弁３２ｂを設けることができる。開閉弁３２ｂが設けられていれば、例えば、メンテナンスの際に筒部２の内部にある流体３００を排出させることができる。

供給ヘッド３の材料は、流体３００と紫外線に対する耐性があれば特に限定がない。ただし、供給ヘッド３の材料が、紫外線に対する反射率が高い材料であれば、供給ヘッド３の内壁に入射した紫外線を反射させて流体３００に照射することができる。そのため、紫外線の利用効率の向上、ひいては殺菌などの処理性能の向上を図ることができる。

供給ヘッド３の材料は、例えば、筒部２の材料と同じとすることができる。供給ヘッド３の内壁の表面粗さは、例えば、筒部２の内壁の表面粗さと同じとすることができる。

図２に示すように、供給ヘッド３の内部には、整流板３３および整流板３４を設けることができる。整流板３３および整流板３４は、筒部２の中心軸２ｃに沿った方向（流体３００の流れ方向）に並べて設けることができる。例えば、整流板３４は、整流板３３よりも筒部２側に設けられている。整流板３３および整流板３４は、板状を呈し、例えば、供給ヘッド３の材料と同じ材料から形成することができる。整流板３３および整流板３４の表面粗さＲａは、例えば、筒部２の内壁の表面粗さと同じとすることができる。

図３に示すように、整流板３４には、整流板３４を厚み方向に貫通する複数の孔３４ａを設けることができる。複数の孔３４ａの数、配置、開口面積、形状、間隔（ピッチ寸法）は、筒部２の中心軸２ｃに直交する方向の寸法や処理流量などに応じて適宜変更することができる。ただし、複数の孔３４ａの総開口面積は、供給ヘッド３の、筒部２側とは反対側の端部の開口面積よりも大きくすることが好ましい。この様にすれば、流体３００が、複数の孔３４ａの内部を流れる際の圧力損出を抑制することができる。

整流板３３にも、整流板３３を厚み方向に貫通する複数の孔３３ａを設けることができる。複数の孔３３ａの配置、開口面積、形状、間隔（ピッチ寸法）は、前述した孔３４ａと同様とすることができる。筒部２の中心軸２ｃに沿った方向から見た場合に、複数の孔３３ａは、複数の孔３４ａと重なるようにすることができる。この様にすれば、筒部２の内部において、流体３００の流れが層流となりやすくなる。流体３００の流れが層流となれば、筒部２の内部において、流体３００の流れに淀みが発生するのを抑制することができる。そのため、紫外線の照射ムラが生じるのを抑制することができるので、殺菌などの処理性能を向上させることができる。

また、流体３００が、複数の孔３３ａの内部および複数の孔３４ａの内部を流れる際の圧力損出を抑制することができる。なお、整流板３３の大きさは、整流板３４の大きさよりも小さくなる。そのため、複数の孔３３ａの数は、複数の孔３４ａの数よりも少なくなる。ただし、複数の孔３３ａの総開口面積は、供給ヘッド３の、筒部２側とは反対側の端部の開口面積よりも大きくすることが好ましい。この様にすれば、流体３００が、複数の孔３３ａの内部を流れる際の圧力損出を抑制することができる。

なお、整流板３３および整流板３４が設けられる場合を例示したが、いずれか一方を設けてもよいし、３つ以上の整流板を設けてもよい。この場合、整流板の数が多くなれば流体３００の流れを層流とするのが容易となる。一方、整流板の数が多くなれば圧力損出が大きくなる。そのため、整流板の数は、例えば、筒部２の、中心軸２ｃに直交する方向の断面積（流路面積）や処理流量などに応じて適宜変更することができる。

排出ヘッド４は、筒部２の、供給ヘッド３が設けられる側とは反対側の端部に設けられている。排出ヘッド４は、筒状を呈し、両側の端部が開口している。排出ヘッド４の内部空間は、筒部２の内部空間と繋がっている。排出ヘッド４の内部空間は、筒部２の内部空間から、殺菌などの処理が施された流体３００ａを排出する流路となる。

排出ヘッド４の寸法、形状、筒部２への取り付け、および材料は、例えば、前述した供給ヘッド３の寸法、形状、筒部２への取り付け、および材料と同じとすることができる。 例えば、排出ヘッド４の筒部２側の端部には、枠状のフランジ４１を設けることができる。排出ヘッド４のフランジ４１と、筒部２のフランジ２１は、ネジなどの締結部材を用いて接続することができる。排出ヘッド４のフランジ４１と、筒部２のフランジ２１との間には、Ｏリングなどのシール部材を設けることができる。

排出ヘッド４の筒部２側とは反対側の端部には、排出部４２を接続することができる。排出部４２には、例えば、フランジ４２ａなどの接続部材を設けることができる。例えば、フランジ４２ａには、配管を介して、殺菌などの処理が施された流体３００ａを収納するタンク、流体３００ａを使用する洗浄装置などを接続することができる。

図２に示すように、排出ヘッド４の内部には、整流板４３および整流板４４を設けることができる。整流板４３および整流板４４は、筒部２の中心軸２ｃに沿った方向（流体３００の流れ方向）に並べて設けることができる。例えば、整流板４４は、整流板４３よりも筒部２側に設けられている。

整流板４３には、整流板４３を厚み方向に貫通する複数の孔４３ａを設けることができる。複数の孔４３ａの数、配置、開口面積、形状、間隔（ピッチ寸法）は、前述した整流板３３の複数の孔３３ａの数、配置、開口面積、形状、間隔（ピッチ寸法）と同じとすることができる。

整流板４４には、整流板４４を厚み方向に貫通する複数の孔４４ａを設けることができる。複数の孔４４ａの数、配置、開口面積、形状、間隔（ピッチ寸法）は、前述した整流板３４の複数の孔３４ａの数、配置、開口面積、形状、間隔（ピッチ寸法）と同じとすることができる。

筒部２の中心軸２ｃに沿った方向から見た場合に、複数の孔４３ａは、複数の孔４４ａと重なっている。また、複数の孔４３ａは、整流板３３の複数の孔３３ａと重なっている。この様にすれば、筒部２の内部において、流体３００の流れが層流となりやすくなる。また、殺菌などの処理が施された流体３００ａが、複数の孔４３ａの内部および複数の孔４４ａの内部を流れる際の圧力損出を抑制することができる。

なお、整流板４３および整流板４４が設けられる場合を例示したが、いずれか一方を設けてもよいし、３つ以上の整流板を設けてもよい。また、整流板３３、整流板３４、整流板４３、および整流板４４の少なくともいずれかを設けるようにしてもよい。供給ヘッド３の内部と、排出ヘッド４の内部に整流板が設けられていれば、流体３００の流れを層流とするのが容易となる。一方、供給ヘッド３の内部と、排出ヘッド４の内部に整流板が設けられていれば、圧力損出が大きくなる。そのため、整流板の配置や数は、例えば、筒部２の、中心軸２ｃに直交する方向の断面積（流路面積）や処理流量などに応じて適宜変更することができる。

なお、筒部２の、中心軸２ｃに直交する方向の断面積（流路面積）が小さいため、筒部２の内部に層流が形成され易い場合などには、整流板３３、３４、４３、４４を省くこともできる。
また、整流板が、供給ヘッド３の内部と、排出ヘッド４の内部に設けられる場合を例示したが、整流板は筒部２の内部に設けてもよい。

架台５は、筒部２を保持する。架台５は、例えば、台座５１とスタンド５２を有する。
台座５１は、例えば、板状を呈し、床などに固定することができる。スタンド５２は、台座５１の一方の面に設けられている。スタンド５２は、例えば、形鋼などの細長い部材を用いた骨組み構造を有する。スタンド５２の、台座５１側とは反対側の端部には、ネジなどの締結部材を用いて、筒部２のフランジ２１、および供給ヘッド３のフランジ３１の少なくともいずれかを取り付けることができる。スタンド５２の内部には、供給ヘッド３を設けることができる。
なお、架台５の構造は例示をしたものに限定されるわけではなく、流体処理装置１の設置環境などに応じて適宜変更することができる。また、供給ヘッド３、排出ヘッド４、および光源６が設けられた筒部２を直接設置できる場合には、架台５を省くことができる。

光源６は、ネジなどの締結部材を用いて、筒部２の側部に着脱可能に設けることができる。発光素子６１は放電ランプなどに比べて長寿命ではあるが、点灯時間が長くなれば発光効率が低下する。また、発光素子６１が故障して不灯になることも考えられる。光源６が筒部２の側部に着脱可能に設けられていれば、発光素子６１の交換などのメンテナンスが容易となる。光源６は、少なくとも１つ設けることができる。図１、および図２に例示をした流体処理装置１には４つの光源６が設けられている。

図４、および図５は、光源６を例示するための模式断面図である。
なお、図４は、図２におけるＣ部の拡大図である。
図５は、図３におけるＤ部の拡大図である。
図４、および図５に示すように、光源６は、例えば、発光素子６１、基板６２、ホルダ６３、および冷却部６５を有する。なお、複数の光源６を設ける場合には、同じ構成を有する光源６を設けてもよいし、例えば、発光素子６１の数などが異なる構成を有する光源を設けてもよい。

発光素子６１は、基板６２の筒部２側の面に設けられ、後述する窓６４を介して、筒部２の内部を流れる流体３００に紫外線を照射する。発光素子６１は、少なくとも１つ設けることができる。図４、および図５に例示をした光源６には、複数の発光素子６１が設けられている。複数の発光素子６１が設けられる場合には、複数の発光素子６１を直列接続することができる。発光素子６１は、紫外線を照射可能な素子であれば特に限定はない。発光素子６１は、例えば、発光ダイオードやレーザダイオードなどとすることができる。発光素子６１から照射される紫外線のピーク波長は、例えば、２６０ｎｍ（ナノメートル）以上、２９０ｎｍ（ナノメートル）以下とすることができる。

基板６２は、板状を呈し、筒部２の外部に設けられている。基板６２は、冷却部６５の、筒部２側の面に設けられている。基板６２は、例えば、熱伝導性接着剤を用いて冷却部６５に接着することもできるし、放熱シート、放熱テープ、放熱グリス（熱伝導性グリス）などを介して冷却部６５に取り付けることもできる。

基板６２の、筒部２側の面には、配線パターンを設けることができる。基板６２は、紫外線に対する耐性を有し、且つ、熱伝導率の高い材料から形成することが好ましい。基板６２は、例えば、酸化アルミニウムなどのセラミックスや、金属板の表面を絶縁材料で覆ったメタルコア基板などから形成することができる。

ホルダ６３は、ネジなどの締結部材を用いて、筒部２の側部に着脱可能に設けられている。ホルダ６３は、板状を呈し、筒部２側の面に開口する凹部６３ａを有する。凹部６３ａの内部には、窓６４が設けられる。凹部６３ａの底面には孔６３ｂを設けることができる。孔６３ｂの内部には、発光素子６１および基板６２を設けることができる。ホルダ６３は、例えば、窓６４を保持する機能と、発光素子６１および基板６２を収納する機能を有する。ホルダ６３は、例えば、ステンレスなどの金属から形成することができる。

筒部２の側部には、流体３００が流れる空間と連通する孔２ａが設けられている。窓６４は、板状を呈し、孔２ａの開口を覆っている。筒部２の側部には孔２ａの開口を囲むシール部材２ｂを設けることができる。シール部材２ｂは、例えば、Ｏリングなどとすることができる。ホルダ６３を筒部２の側部に取り付けた際には、凹部６３ａの内部に設けられた窓６４がシール部材２ｂに押し付けられる。そのため、窓６４と、筒部２の側部との間を液密となるように封止することができる。

窓６４は、筒部２の側部に設けられている。窓６４は、筒部２の側部に設けられた孔２ａを覆っている。そのため、発光素子６１から出射した紫外線は、窓６４と、筒部２の側部に設けられた孔２ａとを介して、筒部２の内部を流れる流体３００に照射される。窓６４は、紫外線を透過させることができ、且つ、紫外線と流体３００に対する耐性を有する材料から形成される。窓６４は、例えば、石英ガラスや、紫外線を透過するフッ素樹脂などから形成される。

また、窓６４の、発光素子６１側の面には、反射防止膜を設けることもできる。反射防止膜が設けられていれば、発光素子６１から出射した紫外線が窓６４により反射されて、流体３００に照射され難くなるのを抑制することができる。すなわち、発光素子６１から出射した紫外線の利用効率を向上させることができる。

また、窓６４の筒部２側の面には、防汚膜を設けることもできる。前述したように、流体３００には異物が含まれている場合がある。異物が窓６４に付着すると、発光素子６１から出射した紫外線が窓６４を透過し難くなる。防汚膜が設けられていれば、異物が窓６４に付着するのを抑制することができる。

冷却部６５は、例えば、板状を呈し、基板６２の、発光素子６１側とは反対側に設けられている。冷却部６５は、内部に処理前の流体３００が流れる孔６５ａを有する。また、放熱性を向上させるために、冷却部６５に放熱フィンなどをさらに設けることもできる。図４に示すように、孔６５ａには、一対の配管継ぎ手６５ｂが接続されている。孔６５ａには、一対の配管継ぎ手６５ｂを介して、処理前の流体３００を流すことができる。なお、冷却部６５（孔６５ａ）への流体３００の供給と、冷却部６５（孔６５ａ）からの流体３００の排出に関する詳細は後述する。

冷却部６５は、熱伝導性の高い材料から形成することができる。例えば、冷却部６５は、アルミニウム、銅、ステンレスなどの金属から形成することができる。
冷却部６５の孔６５ａに流体３００を流すことで、発光素子６１を冷却することができる。そのため、例えば、発光素子６１の数や印加電力などを増加させても、発光素子６１の温度が最大ジャンクション温度を越え難くなる。

また、図１、および図２に示すように、本実施の形態に係る流体処理装置１においては、光源６が、筒部２の中心軸２ｃに直交する方向に設けられている。例えば、光源６は、筒部２の側部に設けられ、筒部２の内部を中心線２ｃに沿う方向に流れる流体３００に向けて紫外線を照射する。

この場合、図２に示すように、光路長は、筒部２の側部同士の間の距離と同程度となる。すなわち、例えば、筒部２の、中心軸２ｃ方向における端部に光源６を設ける場合に比べて光路長を短くすることができる。そのため、例えば、紫外線の透過率が低い流体３００であっても、光量減衰を小さくすることができるので、殺菌などの処理性能を向上させることができる。また、流体３００に直接照射される紫外線の照射量を多くすることができるので、筒部２の内壁に異物が付着したとしても殺菌などの処理性能が低下するのを抑制することができる。また、流体３００の処理量を増加させるために筒部２の断面積（流路の断面積）を大きくしても、光路長の増加量は少なくて済む。そのため、筒部２の断面積を大きくしても、流体３００に直接照射される紫外線の照射量が少なくなるのを抑制することができ、ひいては殺菌などの処理性能を維持することができる。

また、図１、および図２に示すように、一対の光源６が、筒部２の中心線２ｃを挟んで互いに対向していれば、一方の光源６から離れた位置にある流体３００に、他方の光源６から紫外線を照射することができる。そのため、流体３００に照射される紫外線の照射量を増加させたり、照射ムラをなくしたりすることができるので、殺菌などの処理性能をさらに向上させることができる。

また、図１、および図２に示すように、一対の光源６を、筒部２の中心線２ｃに沿った方向に、複数組並べて設ければ、筒部２の内部の広い領域において、筒部２の内部を流れる流体３００に満遍なく紫外線を照射することができる。そのため、処理量の増加と、殺菌などの処理性能の向上とを図ることができる。

次に、冷却部６５への流体３００の供給と、冷却部６５からの流体３００の排出についてさらに説明する。
冷却部６５の孔６５ａに供給する冷媒を、処理前の流体３００とすれば、冷媒と冷媒を供給する供給装置を省くことができる。

この場合、冷却部６５の孔６５ａに供給された流体３００は、廃棄することができる。しかしながら、この様にすると、流体３００にロスが生じるので、流体３００の処理効率が低下することになる。

そのため、本実施の形態に係る流体処理装置１においては、冷却部６５の孔６５ａから排出された流体３００を、筒部２に供給される流体３００が流れる流路３２ａ１に戻している。この様にすれば、流体３００にロスが生じることが無いので流体３００の処理効率が低下するのを抑制することができる。

この場合、冷却部６５に、処理が施された流体３００ａを供給し、冷却部６５の孔６５ａから排出された流体３００ａを、筒部２に接続された流路３２ａ１に戻すと、戻された流体３００ａを再度処理することになる。そのため、処理前の流体３００を冷却部６５の孔６５ａに供給し、冷却部６５の孔６５ａから排出された流体３００を、筒部２に接続された流路３２ａ１に戻すことが好ましい。この様にすれば、流体３００の一部を２回処理することが無いので、光源６における省エネルギー化を図ることができる。

図６は、冷却部６５の配管系統図である。
なお、図６は、光源６（冷却部６５）が、１つ設けられた場合である。
図６に示すように、冷却部６５と流路３２ａ１との間には、冷却部６５の孔６５ａに流体３００を流通させるポンプ６６を設けることができる。なお、ポンプ６６が、冷却部６５（孔６５ａ）の流体３００の供給側に設けられる場合を例示したが、ポンプ６６が、冷却部６５（孔６５ａ）の流体３００の排出側に設けられていてもよい。

ここで、冷却部６５の孔６５ａに供給された流体３００により、発光素子６１の冷却が行われる。流体３００により、発光素子６１の冷却を行うと、流体３００の温度が上昇する。そのため、単に、冷却部６５の孔６５ａから排出された流体３００を流路３２ａ１に戻すと、温度の高い流体３００が冷却部６５の孔６５ａに供給される場合がある。例えば、流路３２ａ１において、冷却部６５の孔６５ａから排出された流体３００を流路３２ａ１に戻す位置３０２を、冷却部６５の孔６５ａに供給する流体３００を流路３２ａ１から取り入れる位置３０１よりも上流側にすると、発光素子６１からの熱で温度が高くなった流体３００が、位置３０１を介して冷却部６５の孔６５ａに供給される場合がある。温度の高い流体３００が冷却部６５の孔６５ａに供給されると、発光素子６１の温度上昇を抑制するのが困難となるおそれがある。

そのため、図６に示すように、流路３２ａ１において、冷却部６５の孔６５ａから排出された流体３００を流路３２ａ１に戻す位置３０２は、冷却部６５の孔６５ａに供給する流体３００を流路３２ａ１から取り入れる位置３０１よりも下流側（筒部２側）にすることが好ましい。この様にすれば、温度の高い流体３００が冷却部６５の孔６５ａに供給されるのを抑制することができるので、発光素子６１の温度上昇を抑制するのが容易となる。
この場合、流路３２ａ１に戻された流体３００は、紫外線により処理されるので、未処理の流体３００が流体処理装置１から排出されることがない。

図７～図９は、複数の冷却部６５が設けられた場合の配管系統図である。
なお、図７～図９においては、４つの冷却部６５が設けられる場合を例示したが、冷却部６５の数は２つ以上であればよい。また、筒部２の一方の側面に光源６（冷却部６５）が設けられる場合を例示したが、例えば、図１、および図２に例示をした様に、筒部２の互いに対向する側面のそれぞれに光源６（冷却部６５）が設けられていてもよい。

図７に示すように、複数の冷却部６５の孔６５ａは直列接続することができる。例えば、配管などを介して、１つの冷却部６５の孔６５ａの排出側を、他の冷却部６５の孔６５ａの供給側に接続することができる。複数の冷却部６５の孔６５ａを直列接続する場合にも、直列接続された複数の冷却部６５の孔６５ａから排出された流体３００を流路３２ａ１に戻す位置３０２を、直列接続された複数の冷却部６５の孔６５ａに供給する流体３００を流路３２ａ１から取り入れる位置３０１よりも下流側にすることが好ましい。

複数の冷却部６５の孔６５ａを直列接続すれば、配管経路が簡潔となるので、配管作業が容易となる。そのため、流体処理装置１の製造コストの低減を図ることができる。なお、複数の冷却部６５の孔６５ａを直列接続すると、加熱された流体３００が他の冷却部６５の孔６５ａに供給される。しかしながら、流体３００の温度が低い場合や、発光素子６１の発熱量が少ない場合などには、他の冷却部６５における冷却効果を維持することができる。

図８に示すように、複数の冷却部６５の孔６５ａは並列接続することができる。例えば、配管などを介して、複数の冷却部６５の孔６５ａの排出側を互いに接続し、複数の冷却部６５の孔６５ａの供給側を互いに接続することができる。複数の冷却部６５の孔６５ａを並列接続する場合にも、並列接続された複数の冷却部６５の孔６５ａから排出された流体３００を流路３２ａ１に戻す位置３０２を、並列接続された複数の冷却部６５の孔６５ａに供給する流体３００を流路３２ａ１から取り入れる位置３０１よりも下流側にすることが好ましい。

複数の冷却部６５の孔６５ａを並列接続しても、配管経路が簡潔となるので、配管作業が容易となる。そのため、流体処理装置１の製造コストの低減を図ることができる。また、複数の冷却部６５の孔６５ａを並列接続すれば、加熱された流体３００が他の冷却部６５の孔６５ａに供給されることがない。そのため、複数の冷却部６５における冷却効果を維持するのが容易となる。

図９に示すように、複数の冷却部６５の孔６５ａのそれぞれを、流路３２ａ１に接続することができる。この場合、複数の冷却部６５の孔６５ａのそれぞれから排出された流体３００を流路３２ａ１に戻す位置３０２を、複数の冷却部６５の孔６５ａのそれぞれに供給する流体３００を流路３２ａ１から取り入れる位置３０１よりも下流側にすることが好ましい。
この様にすれば、複数の冷却部６５における冷却効果を維持することができる。

図１０、および図１１は、複数の流体処理装置１が設けられた場合の配管系統図である。
なお、図１０、および図１１においては、１つの流体処理装置１に対して１つの光源６（冷却部６５）が設けられる場合を例示したが、１つの流体処理装置１に対して複数の光源６（冷却部６５）が設けられていてもよい。また、４つの流体処理装置１が設けられる場合を例示したが流体処理装置１の数は２つ以上であればよい。

図１０に示すように、複数の流体処理装置１は直列接続することができる。例えば、配管などを介して、１つの流体処理装置１の排出側を、他の流体処理装置１の供給側に接続することができる。
この場合、例えば、配管などを介して、１つの流体処理装置１に設けられた冷却部６５の孔６５ａの排出側を、他の流体処理装置１に設けられた冷却部６５の孔６５ａの供給側に接続することができる。すなわち、図７に例示をしたものと同様に、複数の冷却部６５の孔６５ａを直列接続することができる。複数の冷却部６５の孔６５ａを直列接続すれば、図７において説明したものと同様の効果を享受することができる。なお、複数の冷却部６５の孔６５ａを並列接続することもできる。複数の冷却部６５の孔６５ａを並列接続すれば、図８において説明したものと同様の効果を享受することができる。また、複数の冷却部６５の孔６５ａのそれぞれを、流路３２ａ１に接続することもできる。この様にすれば、図９において説明したものと同様の効果を享受することができる。

図１１に示すように、複数の流体処理装置１は並列接続することができる。例えば、配管などを介して、複数の流体処理装置１の排出側を互いに接続し、複数の流体処理装置１の供給側を互いに接続することができる。
この場合、例えば、配管などを介して、１つの流体処理装置１に設けられた冷却部６５の孔６５ａの排出側を、他の流体処理装置１に設けられた冷却部６５の孔６５ａの供給側に接続することができる。すなわち、図７に例示をしたものと同様に、複数の冷却部６５の孔６５ａを直列接続することができる。複数の冷却部６５の孔６５ａを直列接続すれば、図７において説明したものと同様の効果を享受することができる。なお、複数の冷却部６５の孔６５ａを並列接続することもできる。複数の冷却部６５の孔６５ａを並列接続すれば、図８において説明したものと同様の効果を享受することができる。また、複数の冷却部６５の孔６５ａのそれぞれを、流路３２ａ１に接続することもできる。この様にすれば、図９において説明したものと同様の効果を享受することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ 流体処理装置、２ 筒部、３ 供給ヘッド、３２ａ１ 流路、６ 光源、６１ 発光素子、６５ 冷却部、６５ａ 孔、６６ ポンプ、３００ 流体、３００ａ 流体、３０１ 位置、３０２ 位置

Claims (3)

1. 筒状を呈し、内部に流体が流れる空間を有する筒部と；
   前記筒部の外部に設けられた基板と；
   前記基板の、前記筒部側の面に設けられ、前記筒部の内部を流れる前記流体に、紫外線を照射する発光素子と；
   前記基板の、前記発光素子側とは反対側に設けられ、内部に前記流体が流れる孔を有する冷却部と；
   前記冷却部の孔に前記流体を流通させるポンプと；
   を具備し、
   前記筒部の一方の端部側に接続され、前記筒部に供給される前記流体が流れる流路において、前記冷却部の前記孔から排出された前記流体を前記流路に戻す位置は、前記冷却部の前記孔に供給する前記流体を前記流路から取り入れる位置よりも下流となっている流体処理装置。
2. 前記冷却部は複数設けられ、複数の前記冷却部の孔は直列接続されている請求項１記載の流体処理装置。
3. 前記冷却部は複数設けられ、複数の前記冷却部の孔は並列接続されている請求項１記載の流体処理装置。

Images