JP5052412B2 - 殺菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、水や湯の殺菌装置に関するもので、特に循環式風呂等にて用いられる殺菌装置に関するものである。

本発明の発明者は、災害時等の汚染された水や、水質の悪い地域での汚れた水を洗浄、殺菌することにより、飲料水や医療用高純度水にする方法、装置を開発して特願２００２−２７８３００号（特許文献１参照）として出願した。それは、各種フィルターを用いて土砂類のほか化学物質等を除去して無害化すると共に、これらフィルターにては除去し得ない細菌類を含む微生物を、紫外線を照射して殺菌しあるいは無害化することにより、飲料水はもとより、医療現場等にて用い得る高純度の水を得ることを目的としている。
特開２００３−２４５６６４公報 特開２００４−２６７４０１公報 本発明は、前記のように温泉場や健康ランド等における風呂の湯等の浄化、殺菌を目的とする殺菌装置に関するものである。尚、汚染された飲料水等の殺菌にも使用し得る。

このような、本発明の装置において対象となる健康ランドや温泉の湯等は、比較的透明度が低く、特に紫外線は混入される不純物の粒子による散乱等によりその透過度は低い。そのために、単に紫外線ランプを配置して湯等の流体に紫外線を照射しても、流体中に混入されている菌を死滅させることはもちろん、無害化させることも困難である。

風呂の湯、特に温泉においては、飲用を目的としないために飲料水に比べてフィルターによる浄化がそれほど重要ではない。そればかりか、温泉水はさまざまな成分のものであるが、身体によいとされる物質、成分が多量に混入されており、透明度が低い。そのため、これら物質、成分や汚れ等は、前記飲料水を対象とした浄化、殺菌装置にて用いられているような各種フィルターを組み合わせ配置することにより除去でき、流体の透明度を高くすることは容易である。しかし、この方法によれば、温泉等にて有効な物質や成分も除去してしまうため好ましくない。

そのために、本発明の発明者は温泉水等における各種物質を除去することなしに水分中の微生物、細菌類を死滅させるあるいは無害化させる殺菌装置を開発し、出願した。それは前記特許文献２に記載されている殺菌装置である。

この特許文献２に記載されている装置は、殺菌すべき湯等の流体を流す流路中に比較的接近させて複数の紫外線ランプを配置したものである。そして、流入側より流体を流入させ紫外線ランプの間を通って流体が流れる間に紫外線の照射を受けて微生物、最近特に問題になっているレジオネラ菌を死滅あるいは無害化するようにした。実際には、流路等に設けられた流入口と流出口とを有する殺菌槽で、流入口から流出口へ向けて流れる流体のその流れに対して直角な方向に、１列に並べて複数の紫外線ランプを配列したもので、流体がこれら紫外線ランプ間を流れる際に紫外線の照射を受けるようにしたものである。しかも各紫外線間の間隔を流体が不透明であることを考慮しても十分紫外線が透過し得る距離で、しかも流体の供給量、循環量を考慮しても実用化の可能な間隔に設定することにより、十分な殺菌あるいは無害化を可能にしたものである。

更に、この殺菌装置は、殺菌槽の底面に、流体の流れの方向に向けて次第に上昇する形状の斜面、つまり流入口側から流出口側に向け上昇する斜面を設けることにより、流体の流れに乱流を起こさせて、同様に紫外線による殺菌効果を増大せしめ得る。

また、前述の殺菌槽に設ける斜面は、側壁面と底面の両方に設けてもよい。
この殺菌装置は、具体的には特許文献２にも記載されているように、図７に示すような構成で、この図において（Ａ）は水平方向の断面図、（Ｂ）は垂直方向の断面図である。

これら図において、１は装置本体（殺菌槽）で、ステンレス製の仕切り板２により、第１槽１１と第２槽１２の二つの槽に区切られている。

これら二つの槽のうち、第１槽１１は殺菌槽１に設けられた流入口４に接続され、この流入口４に、例えば浴槽よりのパイプが連結されていて湯（流体）が流入する。また、この第１の槽１１には、不織布等よりなるフィルター２１が設けられ、浴槽内の湯に混入された髪の毛や垢等の汚れを取るためのものである。
また、第２の槽１２には、複数本の紫外線ランプが等間隔に１列に並んで配置されたものが３列設けられている。

更に第２の槽１２は、浴槽等に湯（流体）を供給する側の流出口９が形成され、この流出口９に循環用のパイプが連結されていて、例えば浴槽に接続されている。

このような装置において、モータの運転により浴槽内の湯をパイプを通して殺菌槽本体１の流入口４より第１の槽１１に流入させる。この第１の槽１１に入った湯は、フィルター２１により、湯内に混入されている髪の毛や垢等の入浴による汚れ等を除去する。

続いて、第１の槽１１内の湯は、モータ２２の働きによりパイプ２３、２４を通って殺菌槽１２に送られる。送られた湯は、図において殺菌槽１を右から左へ流れる間に各紫外線ランプの列２５、２６、２７の間を通り抜けて流れる。

このように、複数のランプ間を通る湯は、ランプより発する紫外線にて照射されて殺菌される。

この三つのランプ列２５、２６、２７を流れる間に、夫々紫外線ランプの列２５、２６、２７の各ランプより発する紫外線の照射を受けてレジオネラ菌等の細菌類は、ほとんどすべてが殺菌され、少なくとも無害化される。

この発明の装置は、フィルター２１として、不織布等よりなるフィルターが一つまたは二つ配置されているのみであり、これにより入浴による汚れ等は、十分除去し得る。一方、温泉に含まれる有効成分は、このフィルター２１にて除去されることはない。

また、温泉の有効成分が混入されていることにより、通常の水よりも透明度が低く、したがって、紫外線の湯中を透過する量も散乱等により比較的急激に減少するが、この発明の装置のように、比較的狭い間隔をおいて紫外線ランプが多数配置されており、つまり図１０（Ａ）の２５、２６、２７の位置に図面の上下方向に多数紫外線ランプが配置されており、これら紫外線ランプ間の狭い間隔を通して湯が流れるようにすることにより、多少透明度の低い温泉の湯等であっても、十分殺菌が可能になる。

また、湯の透明度がより低い場合、１列に配置する紫外線ランプの数を増やすことにより、つまり、ランプ間の間隔をより小にするか、ランプの照度を増大することにより、十分な殺菌が可能になる。

また、殺菌槽の両側壁の断面形状を、図７の（Ａ）に示すように、第２の槽１２の内部へ向けて台形状の突出部１ａを形成するようにすることにより、一方にのみ紫外線ランプの列が配置されているこの両側壁付近を流れる湯の一部は、台形状の突出部１ａの斜面Ａにて当たり、槽の中央方向に流れることになり、側壁での殺菌効果の減少は解消され、全体として殺菌効果を得ることが可能である。

また、この台形状突出部１ａの斜面Ａつまり流体の流れる方向に向けて槽内部分に突出する斜面Ａによる流れの変化によって乱流が生じ、これによっても殺菌効果が増大する。

同様に、図７の（Ｂ）に示すように殺菌槽１の底面には流体の流れる方向に沿って次第に高くなる勾配をもった突出部１ｂを設けて斜面Ｂを形成することにより斜面Ａと同様に底面付近を流れ、紫外線が照射されにくい箇所の流体に対しても紫外線の十分な照射が可能になる。しかも、この斜面Ｂに当たる流体は、流れの方向を上方に変化し、これにより乱流を生ずるため、紫外線照射の上で有効である。

この特許文献２に記載する殺菌装置をもとに、多くの実験を繰り返し行なった結果、ほとんどの細菌が死滅し十分な効果が得られることが確認された。

しかし、時にはわずかであるが死滅されずに残る菌が存在することがある。

本発明は前記特許文献２に記載する殺菌装置に若干の改良を加えることにより、完全に細菌類を死滅させ得るようにした殺菌装置を提供するものである。

本発明の殺菌装置は、流体の流入口と流出口とを有する殺菌槽と、前記殺菌槽内に湯等の流体の流れる方向に対しほぼ直角方向に所望の間隔をおいて１列に並び配置された複数本の紫外線ランプとよりなり、前記流入口より殺菌槽に流入した流体が前記各紫外線ランプの間の間隙を通って流れ、流出口より流体を供給する装置で、流体が紫外線ランプの間を通過する際にランプよりの紫外線による照射を受けて微生物を死滅させるようにした殺菌装置であって、前記殺菌槽の底面に、流れの方向に沿って斜め上方に向かう斜面を形成し、前記斜面の前記殺菌槽の底面との境界部分に小孔を設けたことを特徴とする。

本発明の発明者は、前記のように細菌を含む流れを利用しての実験の結果による微少量の細菌が死滅されずに検出されることの原因を解明するために、殺菌装置内の水の流れの観察を行なった。

即ち、装置の流入口より水を流し、その際に一部着色した水を混入させることにより着色した水の流れを観察した。その結果、図８に示すように前記斜面（傾斜板）にあたる流れ３０は、この斜面により斜め上方に上昇した流れ３０ａとなり又乱流となり、紫外線ランプの周辺付近に流れ、これらに細菌類が含まれている場合、紫外線により死滅させ得ることを確認した。

しかし、前記斜面にあたる水の流れのうち底面に接して流れる水の一部が底面と斜面との境界部分において、よどみ、これがその部分にたまった後、少量ずつ流れに加わっていくことが観察された。例えば、図８における流れ３１のように底面の近くを流れる流れは、斜面Ｂにて流れ３１ａのようになり、前記のように底面と斜面との境界付近にとどまり、その後少量ずつ流れに加わる。そのために流入口より流入させた水が比較的多量の細菌を含む場合、前記斜面の底面との境界部分にたまった水は、他の部分、流れのある部分に比べ細菌の量が多くなり、時折流れに加わる多量の細菌を含む水が紫外線の照射を受けても極少量の細菌が死滅することなく残るためと考えられる。

そのため、本発明は、図４（Ｂ）に示すように斜面の底面との境界部分に小孔を設け、この斜面と底面との境界部分の水がこの小孔を通して流れるようにしたものである。これによりこの境界部分に水がたまることがなく、少なくとも単位体積あたりの細菌の数は他の部分と同程度に減少し、紫外線による殺菌効果は増大する。

又、小孔を通って流れる水は、小孔通過後にある程度拡がり、又、壁面や次の斜面に当たり分散されるために細菌の混入する密度が大である部分がなくなり、更に紫外線ランプの近くを流れる流れとなり紫外線による殺菌が完全なものとなる。

更に、前記本発明の殺菌装置において両側壁に内側に突出する台形状の突出部を設けることにより細菌等をほぼ完全に殺すことが可能である。

殺菌槽内を流れる液体のうち、殺菌槽の側壁の内面に沿って流れる液体は、紫外線ランプによる紫外線の照射は受けるものの、紫外線ランプから比較的離れた箇所を通るため十分な照射量を受けられないことがある。そのために、十分な殺菌が行なわれないまま、流出口より装置外に排出されることがある。

したがって、殺菌槽の側壁面に前記のように内側に突出する台形状の突出部を設けることにより一層完全な殺菌効果が得られる。

この側壁面に設ける台形状の突出部は、台形が上下方向に伸びる形状であるため、底面に設ける斜面とは異なり、垂直に伸びる側壁面とこれに対して傾斜した台形部の面との境界付近に液体がたまることはない。したがって、底面に設けた斜面のような小孔を設ける必要はない。

本発明の殺菌装置は、装置（殺菌槽）底面に沿って流れる液体を斜面により上方に向けると共に斜面に小孔をあけることにより斜面と底面との境界に液体がたまることなく小孔を通って流れしかも分散させることにより、底面に沿って流れる液体のほとんどが紫外線ランプよりの紫外線の照射を受け流出口より出る液体が確実に殺菌されるという効果を有する。

次に本発明の殺菌装置の実施の形態を図示する実施例にもとづいて説明する。

図１、図２、図３は、本発明の殺菌装置の実施例１を示すもので、これら図は殺菌装置内部を示すもので、図１が正面図、図２が側面図、図３が平面図である。

これら図において、１０１は殺菌装置１００の流入口（殺菌すべき水又は湯等の液体を殺菌槽内に流入させるための流入口）でＬ字状に曲げた形状であって、上下方向を向いたパイプ状部分に径が１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度の微細な孔が多数形成されている。又図１、２、３において、１１１乃至１１６はいずれも紫外線ランプであって、この実施例では、３本の紫外線ランプ１１１、１１２、１１３が一定間隔をおいて１列に並び配置され、他の３本の紫外線ランプが１列に並び配置され、６本の紫外線ランプが一定間隔をおいて配置されている。又１０４は流出口で、この流出口にも流入口と同様の多数の微細な孔が形成されている。１０５は殺菌槽の底面１０６に形成された斜面（傾斜板）で図４に示すようにこの斜面１０５の底面１０６との境界１０７に多数の小孔１０５Ａが設けられている。この図４において、（Ａ）は斜面を側面より見た図、（Ｂ）は正面より見た図である。又図５は底面１０６付近にて、この底面１０６に沿って流れる液体の流れを示す図である。

この実施例１の殺菌装置において、殺菌すべき液体例えば水道水や温泉の湯等を流入口１０１より流入させると流入口のパイプ状部分に形成された微細な孔より槽内に送り込まれる。ここで流入口１０１より槽内に送られる液体は、多数の微細な孔より分散された状態にて流入され槽内を通って流出口１０４より流出される。

この槽内を流れる液体は、槽内に配置された紫外線ランプ１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６より発する紫外線の照射を受けて液体内に細菌が含まれている場合、この紫外線の照射により殺菌される。その後、流出口１０４の上下方向を向いたパイプ状部分の微細な孔を通り流出口１０４より流出する。したがって、流出する液体は、紫外線の照射を受けて殺菌された液体である。
ここで、殺菌槽内を流れる液体で、槽底面１０６に沿って流れ、その後、流出口１０４より流出する液体は、底面に沿って流れる間は、ほとんど紫外線の照射を受けない。そのために、十分に殺菌されずに流出されることになる。

前述のようにこれを防止するためにこの実施例１では、図１、図２、図３のように槽の底面１０６に斜面１０５を形成し、底面１０６に沿って流れる液体を上昇させ紫外線ランプ１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６の間や近傍を流れる液体と一体化し、紫外線ランプ１１１乃至１１６より発する紫外線を受け液体に含まれる細菌類を殺すようにしている。又、この斜面１０５は図１に示すように流入口１０１と紫外線ランプ１１１（１１４）との間および紫外線ランプ１１１（１１４）と紫外線ランプ１１２（１１５）、殺菌槽１００の一方の側壁面１０８から他方の側壁面１０９つまり図３に示す壁面１０８から壁面１０９にわたって形成されている。

更に、この実施例１では斜面１０５に図４に示すような小孔１０５Ａが形成されている。そのため底面に沿って流れる流体の一部はこの小孔を通って斜面１０５を通り抜ける。つまり、図５に示すように底面１０６付近を流れる流れのうち底面より比較的離れた流れ１１０は、特許文献２の発明と同様に斜面１０５に沿って斜めに上昇し、又底面に近接する流れ１２０は小孔１０５Ａを通って流れる。そのために底面１０６と斜面１０５との境界付近に液体がたまり、その部分の液体の細菌の濃度が高くなるのを防止している。

しかも、図４（Ｂ）に示すようにこの小孔１０５Ａは、上下方向に長い半楕円形状又はそれに近い形状で、しかも横方向の長さが小である。そのため、小孔１０５Ａを通る液体の流れは、図６に示すように小孔の縁に沿って種々な方向に向かう流れとなる。又、斜面１０５の付近は底面１０６に沿って流れる比較的多量の液体の流れ１１０により圧力が大であり、その斜面１０５に沿って斜めに上昇する液体は比較的ゆっくりとした速度にて上昇する。一方、小孔１０５Ａを通る液体の流れ１２０は、底面を流れる液体の多くが斜面１０５にてさえぎられ、その反対側は比較的圧力が小になる。そのために高い圧力の部分より低い圧力に急激に変化するため、その圧力差により液体の速度は急激に大になる。この場合、全体としては図５における流れ１２０のように、小孔を通過後に斜め上方に向かう。この流れを小孔１０５Ａを通過した時の状態を示すと、図６のように斜め上方に分散する流れとなり、そのほとんどが紫外線ランプよりの紫外線の照射を受ける。このように小孔を通過する液体の流れ１２０は、通過後に大きい速度にて図６に示すように四方に散り、例えば分散された状態で上昇して全体の流れに合流した上で紫外線ランプの近くを通り、紫外線ランプ１１１、１１２等より発する紫外線にて照射され、十分な殺菌作用を受け、含まれる細菌類は完全に死滅する。

このように、実施例１の装置において、底面１０６に沿って流れる水１１０は、斜面１０５により斜め上方に上昇し紫外線ランプ１１１、１１２等の付近を流れることになる。一方底面１０６に最も近い水１２０は斜面に形成された小孔１０５Ａより抜け出ると共にその際に前述のように分散された速い流れとなり、紫外線ランプ１１１、１１２等の近くに流れ紫外線の照射を受けることになる。又、斜面１０５の各小孔１０５Ａの間の部分１０５Ｂを流れる水は、小孔１０５Ａを速い速度にて通過する水に引き込まれ、境界部分にたまることなく同様に小孔１０５Ａを通過することになる。

したがって、底面１０６に沿って流れる水は、斜面に沿って上昇すると共に底面１０６に最も近い底面１０６上を流れる水は小孔１０５Ａを通過し分散され、すべての水が紫外線ランプ近傍を通ることとなり、紫外線の照射を全く受けないかほとんど受けない水はなくなり、細菌類をほぼ完全に殺菌し無害化することが可能である。

又、この実施例１では、前述のように小孔１０５Ａが設けられた斜面１０５を一方の側壁面１０８から他方の壁側面１０９にわたって形成しており、そのために、底面１０６に沿って流れる液体のほとんどが斜面１０５に沿って上昇するか小孔１０５Ａを通って分散された速い流れとなる。これによって、流入口１０１と紫外線ランプ１１１（１１４）との間に設けられた斜面１０５により上昇された液体および小孔１０５Ａを通り分散された液体は、紫外線ランプ１１１（１１４）の紫外線を発する近傍を通ることになり、確実に紫外線の照射を受けることになる。同様に、紫外線ランプ１１１（１１４）と紫外線ランプ１１２（１１５）の間に設けられた斜面により上昇される液体は、両紫外線ランプ１１１（１１４）と１１２（１１５）との間で、両ランプよりの紫外線による照射位置に向けられるため、両紫外線ランプ１１１（１１４）、１１２（１１５）により紫外線の照射を受けることになる。又、小孔を通った水もこれら紫外線ランプよりの紫外線の照射を受けることになる。更に紫外線ランプ１１２（１１５）と紫外線ランプ１１３（１１６）との間に設けられた斜面によっても液体は、この斜面により上昇され又は小孔を通って分散され、紫外線ランプ１１２（１１５）、１１３（１１６）等よりの紫外線による照射を受け、液体中の細菌類は殺菌される。
又、この実施例１では斜面の両端は側壁面１０８、１０９に夫々密着するように接合されており、斜面１０５と側壁面１０８又は１０９の間を通り抜ける液体がないように作成してあり、すべての液体が紫外線ランプ１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６のいずれかの近傍を通るように設けられており、殺菌が確実の行なわれるようにしてある。

この実施例１の殺菌装置は、殺菌槽の底面に形成した斜面に小孔を設けることにより、底面に沿って流れる液体は、そのすべてがこの斜面にて流れる方向が変化して紫外線ランプの近くを通ることになる。そのため殺菌効果は大である。
上記実施例１では、紫外線ランプを一定間隔を置いて２列に配置した構成であるため、斜面１０５の配置は、紫外線ランプ間を横方向に伸びる形状に配置した。

しかし、殺菌槽の形状や流入口、流出口の配置位置、殺菌槽内に仕切板を配置する等により、殺菌槽内を流体の流れの状態が異なり、それにより最も殺菌効果の得られる紫外線ランプの配置位置も異なることがある。その場合、斜面の配置も前述の効果が最も得られる配置位置にすることが望ましい。

又、この実施例１では、紫外線ランプを、１列に３本づつ、２列所定の間隔をおいて配置されたものであるが、紫外線を使用する本数およびその配列に関しては、この実施例１にこだわるものではない。例えば比較的細菌等の混入の少ない水の浄化、殺菌を行なうことを目的とし、小型化の要求される場合等は、紫外線ランプの数は少なくてもよい。又、細菌が多量に混入されていると考えられる水の浄化や、一度に多量の水処理を行なう必要のある場合は、紫外線ランプの数はより多くなる。

このように、実施例１の紫外線ランプの配置等は１例であって、本発明は小孔を設けた斜面を設けた点にあり、したがって、従来例として示した前記特許文献に記載されている発明において、その斜面に小孔を形成することによりほぼ完全な殺菌効果が得られる。

本発明の殺菌装置は、水道水や温泉の湯等に用いるものである。これにより、水道水等の飲料水にあやまって細菌類が混入した場合や故意に混入された場合でも本発明の殺菌装置を通した後に用いれば安心して飲料水として使用し得る。又天然水等を飲料水として用いる場合も同様の効果が得られる。又天然水中に無機物質や鉱物等が含まれる場合は、これら物質を濾過するための装置を組み合わせ用いればよい。又温泉等に用いることにより皮膚等が細菌により悪影響を受けることもない。

本発明の実施例１の正面図 前記実施例１の側面図 前記実施例１の平面図 本発明にて用いる斜面の拡大図並びに液体の流れを示す図 本発明の実施例における斜面近傍の液体の流れを示す図 前記斜面を裏面より見た図および液体の流れを示す図 従来の殺菌装置を示す図 前記従来の殺菌装置における斜面近傍の液体の流れを示す図

符号の説明

１００、１２０ 液体の流れ
１０５ 斜面
１０５Ａ 小孔
１０６ 底面
１１１、１１２、１１３ 紫外線ランプ
１１４、１１５、１１６ 紫外線ランプ

Claims (1)

1. 流体の流入口と流出口とを有する殺菌槽と、前記殺菌槽内に流体の流れる方向に対し直角方向に所望の間隔をおいて１列に並び配置された複数本の紫外線ランプとよりなり、前記流入口より殺菌槽に流入した流体が前記各紫外線ランプの間の間隙を通って流れ、流出口より流体を供給する装置で、流体が紫外線ランプの間を通過する際にランプよりの紫外線による照射を受けて微生物を死滅させるようにした殺菌装置であって、前記殺菌槽の底面に、流れの方向に沿って上方に向かう斜面を形成し、前記斜面の前記殺菌槽の底面との境界部分に小孔を設けたことを特徴とする殺菌装置。

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