JP6419760B2 - 紫外光殺菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、紫外光殺菌装置に関し、特に、処理対象に紫外光を照射して殺菌する技術に関する。

紫外光には殺菌能力があることが知られており、医療や食品加工の現場などでの殺菌処理に紫外光を照射する装置が用いられている。また、水などの流体に紫外光を照射することで、流体を連続的に殺菌する装置も用いられている。このような装置として、例えば、直管状の金属パイプで形成される流路の管端部内壁に紫外線ＬＥＤを配置した装置が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１６０７４号公報

直管状の流路内を流れる流体に高効率で紫外光を照射するためには、流路内壁面での紫外光反射率が高くなる構造とすることが望ましい。また、流路内を流れる流体によって腐食されにくい材料で流路内壁面を構成することが望ましい。

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、流路内を流れる流体への紫外光の照射効率を高めた紫外光殺菌装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の紫外光殺菌装置は、殺菌対象を収容する処理室と、処理室内に紫外光を照射する光源とを備える。処理室の壁は、フッ素系樹脂材料の第１層と、紫外光反射性を有する材料の第２層とを含む積層構造であって、第１層が処理室の内側となる積層構造を有する。

この態様によると、処理室の内面をフッ素系樹脂材料の第１層により構成することで、処理室内面の耐腐食性を高めることができる。第１層の外側に紫外光反射性を有する材料の第２層を配置することで、第１層を透過する紫外光を第２層で反射させ、処理室内に紫外光を戻すことができる。これにより、処理室内の紫外光強度を高めて殺菌効率を向上させることができる。

紫外光殺菌装置は、処理室の外側に設けられ、処理室を通る流体が流れる流路をさらに備えてもよい。処理室の壁の少なくとも一部は、処理室と流路の間に位置する隔壁であり、隔壁は、第１層と、第２層と、フッ素系樹脂材料の第３層とが順に積層される積層構造であって、第１層が処理室側、第３層が流路側となる積層構造を有してもよい。

紫外光殺菌装置は、第２層の端部がフッ素系樹脂材料で被覆されてもよい。

積層構造は、第１層と第２層の間を充填する接着層をさらに含んでもよい。

第１層は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であってもよい。

第１層は、３ｍｍ以上の厚さを有してもよい。

第１層は、厚さが均一となるよう構成されてもよい。

第２層は、アルミニウム（Ａｌ）であってもよい。

第２層は、第１層と対する面が鏡面であってもよい。

本発明によれば、処理室の耐腐食性を高めるとともに、処理室内の紫外光強度を高めて殺菌能力を向上させることができる。

第１の実施の形態に係る紫外光殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。 第２の実施の形態に係る紫外光殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。 第３の実施の形態に係る紫外光殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。 第４の実施の形態に係る紫外光殺菌装置の構成を概略的に示す断面図であ

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。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る紫外光殺菌装置１０の構成を概略的に示す図である。紫外光殺菌装置１０は、処理室筐体２０と、光源室筐体３４と、流出管３６と、流入管３７と、光源４０とを備える。光源４０は、処理室筐体２０により囲われる処理室１２の内部に向けて紫外光を照射する。紫外光殺菌装置１０は、処理室１２を流れる流体（水など）に紫外光を照射して殺菌処理を施すための流体殺菌装置である。

処理室筐体２０は、処理室１２を区画する容器である。処理室筐体２０は、第１端壁２１と、第２端壁２２と、側壁２３とを有する。第１端壁２１には、光源４０からの紫外光を透過させる窓部材２４が設けられる。第２端壁２２は、第１端壁２１と軸方向に対向する位置に設けられる。側壁２３は、第１端壁２１から第２端壁２２に向けて軸方向に延在し、例えば、円筒形状または角筒形状を有する。側壁２３には流出口２６および流入口２７が設けられる。流出口２６は、第１端壁２１の近傍に設けられ、流入口２７は、第２端壁２２の近傍に設けられる。流出口２６には流出管３６が接続され、流入口２７には流入管３７が接続される。

処理室筐体２０の壁は、フッ素系樹脂材料の第１層３１と、紫外光反射性を有する材料の第２層３２とを含む積層構造３０により構成される。積層構造３０は、第１層３１が処理室１２の内部側に配置され、第２層３２が処理室１２の外部側に配置されるように積層されている。したがって、第１層３１は、第２層３２の内側面３２ａを被覆するように設けられている。処理室筐体２０の内面２５は、第１層３１で構成されており、第１層３１は、処理室１２の内部空間に露出している。

第１層３１を構成するフッ素系樹脂材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレンプロペンコポリマ）、非晶質全フッ素化樹脂（例えば、旭硝子株式会社製のサイトップＳ（ＣｙｔｏｐＳ；登録商標）、デュポン製のテフロン（登録商標）ＡＦなど）を挙げることができる。特にＰＴＦＥは、化学的に安定し、耐久性、耐熱性および耐薬品性に優れた材料であり、紫外光の反射率が高い材料であるため、第１層３１の材料として好適である。

第１層３１の厚さは、例えば、処理室筐体２０の全体にわたって均一となるように形成される。第１層３１の厚さは、例えば、３ｍｍ以上であり、好ましくは５ｍｍ以上である。第１層３１の厚さをある程度以上とすることにより、内面２５に入射する紫外光の反射率を高めることができる。第１層３１がＰＴＦＥで構成される場合、第１層３１の厚さを３ｍｍ以上とすることで紫外光の拡散反射率を約９０％以上にできることが本発明者らの知見により分かっている。

なお、第１層３１の厚さは、場所に応じて異なっていてもよい。例えば、第１層３１の厚さを光源４０からの距離に応じて変化させることにより、処理室１２の内部空間の紫外光強度分布が調整されてもよい。例えば、光源４０の近傍において第１層３１の厚さを小さくし、光源４０から遠方において第１層３１の厚さを大きくしてもよい。逆に、光源４０の近傍において第１層３１の厚さを大きくし、光源４０から遠方において第１層３１の厚さを小さくしてもよい。第１層３１の厚さを小さくすることで、第２層３２による鏡面反射成分の寄与率を高めることができる。一方、第１層３１の厚さを大きくすることで、第１層３１による拡散反射成分の寄与率を高めることができる。

第２層３２を構成する紫外光反射性を有する材料として、金属材料やセラミック材料を用いることができ、例えば、紫外光の反射率が高いアルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。第２層３２としてアルミニウムなどの金属材料を用いることで、第１層３１を透過する紫外光を遮蔽し、処理室筐体２０の外部に紫外光が漏れることを防ぐこともできる。なお、第２層３２による紫外光反射率を高めるため、第１層３１と対する第２層３２の内側面３２ａを鏡面仕上げとすることが好ましい。

積層構造３０は、第１層３１および第２層３２が一体的に成形されてもよいし、それぞれが別体として成形された後に組み上げられてもよい。前者の場合、押出成型や射出成型などにより積層構造３０が形成されてもよいし、第１層３１の外側をアルミ蒸着することにより第２層３２を形成してもよい。後者の場合、例えば、処理室筐体２０の形状に成形された第２層３２の内側に第１層３１が取り付けられてもよいし、処理室筐体２０の形状に成形された第１層３１の外側に第２層３２が取り付けられてもよい。

第１層３１と第２層３２が別体として形成される場合、第１層３１と第２層３２の間を充填する接着層が設けられてもよい。第１層３１と第２層３２の間に空気層が生じないようにすることで、第２層３２の内側面３２ａにおける紫外光の反射効率を高めることができる。なお、第１層３１と第２層３２の間の接着層として、紫外光への耐性が高いフッ素系樹脂材料を用いることが望ましい。このような接着剤として、例えば、密着性基を有する非晶質フッ素樹脂（旭硝子株式会社製のサイトップＡ（ＣｙｔｏｐＡ；登録商標）、サイトップＥ（ＣｙｔｏｐＥ；登録商標）、ソルベイ製のアルゴフロン（登録商標）ＡＤなど）を含むフッ素樹脂を用いることができる。

積層構造３０は、処理室筐体２０の壁全体に用いられてもよいし、処理室筐体２０の壁の一部にのみ用いられてもよい。積層構造３０は、少なくとも、光源４０からの紫外光が直接的に照射される箇所に用いられることが好ましい。一方で、光源４０から紫外光が直接的に照射されにくい箇所は積層構造３０が用いられなくてもよい。例えば、図示されるように、第２端壁２２および側壁２３が第１層３１と第２層３２の二層構造により形成される一方で、第１端壁２１が第１層３１の一層構造により形成されてもよい。変形例においては、第１端壁２１が積層構造３０により形成されてもよい。

処理室筐体２０の壁には、積層構造３０に加えて他の部材が用いられてもよい。例えば、積層構造３０の外側にさらに別の材料（例えば金属材料や樹脂材料）の部材が取り付けられてもよい。言いかえれば、処理室筐体２０を構成する別の部材に対して、積層構造３０が処理室筐体２０の内壁として取り付けられてもよい。

光源室筐体３４は、処理室筐体２０の第１端壁２１に隣接して設けられ、光源４０が収容される光源室１４を区画する。窓部材２４は、処理室１２と光源室１４の間を仕切るように設けられる。窓部材２４は、石英（ＳｉＯ_２）やサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、非晶質のフッ素系樹脂などの紫外光の透過率が高い部材で構成される。光源室筐体３４は、処理室筐体２０と同じ材料で構成されてもよいし、別の材料で構成されてもよいが、紫外光を遮蔽可能な材料で構成されることが望ましい。

流出管３６および流入管３７は、処理室筐体２０の軸方向と直交する径方向に延びる管状部材である。流出管３６および流入管３７は、耐光性および耐腐食性に優れた材料で構成されることが好ましく、フッ素系樹脂材料で構成されることが望ましい。流出管３６および流入管３７は、第１層３１と同じ材料で構成されてもよく、例えばＰＴＦＥで構成されてもよい。流出管３６および流入管３７は、側壁２３の一部を構成する第１層３１と一体的に形成されてもよいし、側壁２３の一部を構成する第１層３１とは別体として形成され、後に第１層３１と接合されてもよい。流出管３６および流入管３７は、処理室筐体２０と同様、第１層３１と第２層３２の積層構造で構成されてもよい。

本実施の形態では、第１端壁２１の近傍に流出管３６が設けられ、第２端壁２２の近傍に流入管３７が設けられる構成としている。つまり、光源４０から遠い位置に流入管３７が設けられ、光源４０から近い位置に流出管３６が設けられる。このような構成とすることで、流入口２７から流出口２６に向けて流体を整流化し、整流された流体に光源４０の近傍の高強度の紫外光を照射できる。

光源４０は、紫外光を発する発光素子を含むいわゆるＵＶ−ＬＥＤ（Ultra Violet-Light Emitting Diode）光源である。光源に含まれる発光素子は、その中心波長またはピーク波長が約２００ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲に含まれ、殺菌効率の高い波長である２６０ｎｍ〜２７０ｎｍ付近の紫外光を発することが好ましい。このような紫外光ＬＥＤとして、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）を用いたものが知られている。

光源４０は、窓部材２４に近接して設けられ、窓部材２４を介して処理室１２の内部に軸方向に紫外光を照射するよう配置される。光源４０は、発光素子の配光角を調整するための調整機構を含んでもよい。調整機構は、例えば、光源４０に含まれる発光素子の指向角または配向角が６０度以上、９０度以上または１２０度以上である場合に、その出射角を調整して配向角φが３０度以下となるようにする。調整機構は、レンズなどの透過型の光学系で構成されてもよいし、凹面鏡などの反射型の光学系で構成されてもい。

調整機構は、配光角φを調整することにより、光源４０から出力される紫外光の大半が処理室１２に入射するようにする。調整機構は、処理室１２の内面２５に入射する紫外光の入射角が７５度以上となるようにしてもよい。特に、内面２５がＰＴＦＥで構成される場合、ＰＴＦＥへの入射角が７０度以上となると表面での反射率が非常に高くなることが本発明者らの知見により分かっている。そのため、調整機構により紫外光の配向角を調整することで、処理室１２の内面２５にて高反射率で紫外光が反射され、処理室１２のより遠くまで高強度の紫外光が伝搬するようにできる。

以上の構成により、紫外光殺菌装置１０は、処理室１２を流れる流体に向けて光源４０からの紫外光を照射して殺菌処理を施す。処理対象となる流体は、流入管３７から流入し、流入口２７から流出口２６に向けて処理室１２の内部を軸方向に流れる。光源４０は、処理室１２を流れる流体に向けて、第１端壁２１から第２端壁２２に向けて軸方向に紫外光を照射する。光源４０からの紫外光の一部は、処理室筐体２０の内面２５に入射し、第１層３１または第２層３２の内側面３２ａにて反射されて軸方向に伝搬していく。処理室１２の内部で紫外光が照射された流体は、流出口２６から流出管３６を通って流出する。

本実施の形態によれば、処理室筐体２０の内壁がフッ素系樹脂材料の第１層３１と紫外光反射性を有する材料の第２層３２との積層構造３０により構成されるため、光源４０から出力される紫外光を効率的に用いることができる。フッ素系樹脂材料の第１層３１を設けることで、処理室筐体２０の内面２５の耐久性ないし耐腐食性を高めるとともに、第１層３１にて紫外光を拡散反射させて処理室１２の内部の紫外光強度分布を均一化できる。さらに、紫外光反射性を有する第２層３２を設けることで、第１層３１を透過する紫外光を第２層３２の内側面３２ａで反射させて処理室１２に戻すとともに、処理室筐体２０の外部への紫外光の漏れを防ぐことができる。また、第２層３２が第１層３１で被覆されるため、処理室１２を流れる流体による第２層３２の腐食を防ぎ、第２層３２の内側面３２ａの紫外光反射率が高い状態を維持できる。これらの作用効果により、本実施の形態によれば、第１層３１または第２層３２のいずれか一方のみで処理室筐体２０の内壁を構成する場合と比べて、改善された紫外光殺菌装置１０を提供できる。

（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態に係る紫外光殺菌装置１１０を概略的に示す断面図である。紫外光殺菌装置１１０は、筐体１２０と、第１光源１４１と、第２光源１４２とを備える。筐体１２０は、処理室筐体１５０と、第１光源室筐体１６０と、第２光源室筐体１７０とを有する。本実施の形態では、処理室１１２の両端に光源１４１，１４２が設けられ、それぞれの光源室筐体１６０，１７０に整流室１１６，１１７が設けられる点で上述の実施の形態と相違する。以下、上述の第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

処理室筐体１５０は、処理室１１２を区画する。処理室筐体１５０は、第１端部１５１から第２端部１５２に向けて軸方向に延在する筒状部材であり、例えば、円筒形状または角筒形状を有する。第１端部１５１には第１光源室筐体１６０が設けられ、第２端部１５２には第２光源室筐体１７０が設けられる。処理室筐体１５０の両端部１５１，１５２は開放されており、第１端部１５１において処理室１１２と第１整流室１１６が連通し、第２端部１５２において処理室１１２と第２整流室１１７が連通する。

処理室筐体１５０の壁は、積層構造１３０により構成される。積層構造１３０は、フッ素系樹脂材料の第１層１３１と、紫外光反射性を有する材料の第２層１３２と、フッ素系樹脂材料の第３層１３３とを含む。積層構造１３０の各層は、第１層１３１、第２層１３２、第３層１３３の順に積層されている。積層構造１３０は、図示されるように、第１層１３１が処理室１１２の内側となり、第３層１３３が処理室１１２の外側となるように配置されている。したがって、第１層１３１が処理室１１２の内部空間に露出しており、処理室筐体１５０の内面１５５を形成する。

第２層１３２は、第１層１３１と対する内側面１３２ａと、第３層１３３と対する外側面１３２ｂとを有する。内側面１３２ａは、光源１４１，１４２からの紫外光が入射する面であるため、紫外光反射率が高まるように鏡面仕上げとすることが好ましい。一方、外側面１３２ｂは、光源１４１，１４２からの紫外光を反射させる面ではないため、鏡面仕上げがなされなくてもよい。なお、内側面１３２ａと外側面１３２ｂの双方が鏡面研磨されてもよい。

積層構造１３０は、さらに、第１端保護部１３４と、第２端保護部１３５とを含む。第１端保護部１３４は、第１端部１５１において第２層１３２の端部を被覆し、第２端保護部１３５は、第２端部１５２において第２層１３２の端部を被覆するように設けられる。第１端保護部１３４および第２端保護部１３５は、処理室筐体１５０の両端部１５１，１５２において、第２層１３２の端部が露出しないように被覆して保護する。

第１端保護部１３４および第２端保護部１３５は、フッ素系樹脂材料で構成され、例えば、第１層１３１や第３層１３３と同じ材料で構成される。第１層１３１および第３層１３３がＰＴＦＥで構成される場合、第１端保護部１３４および第２端保護部１３５がＰＴＦＥで構成されてもよい。なお変形例では、第１層１３１、第３層１３３、第１端保護部１３４および第２端保護部１３５が異なる材料で構成されてもよい。

積層構造１３０は、第１層１３１、第２層１３２、第３層１３３、第１端保護部１３４および第２端保護部１３５が一体的に成形される。例えば、第２層１３２をフッ素系樹脂材料で被覆するように押出成型することにより積層構造１３０が形成される、なお変形例では、第１層１３１、第２層１３２、第３層１３３、第１端保護部１３４および第２端保護部１３５を別体として成形し、これらを組み上げて積層構造１３０を形成してもよい。

処理室筐体１５０は、第１区間１５６と、第２区間１５７と、第３区間１５８とを有する。第１区間１５６は、第１端部１５１から軸方向に一定の範囲に位置する区間であり、第１光源室筐体１６０の内部に設けられる区間である。第２区間１５７は、第２端部１５２から軸方向に一定の範囲に位置する区間であり、第２光源室筐体１７０の内部に設けられる区間である。第３区間１５８は、第１区間１５６と第２区間１５７の間に位置する区間であり、第１光源室筐体１６０と第２光源室筐体１７０の間に位置する区間である。

第１区間１５６は、処理室１１２の壁の一部であって、処理室１１２と第１整流室１１６の間に位置する隔壁である。同様に第２区間１５７は、処理室１１２の壁の一部であって、処理室１１２と第２整流室１１７の間に位置する隔壁である。したがって、第１区間１５６および第２区間１５７は、処理室１１２と処理室１１２の外側の流路（第１整流室１１６、第２整流室１１７）との間を仕切るよう構成されており、第１層１３１および第３層１３３の双方が流体と接触する。一方、第３区間１５８の外側には流路が設けられないため、第３区間１５８では、第１層１３１のみが流体と接触する。なお、変形例においては、第３区間１５８において第３層１３３が設けられず、第３区間１５８において第２層１３２の外側面１３２ｂが外部に露出してもよい。

第１光源室筐体１６０は、第１端部１５１の周囲を取り囲むように設けられる。第１光源室筐体１６０は、第１側壁１６２と、第１内側端壁１６３と、第１外側端壁１６４とを有する。第１側壁１６２は、第１内側端壁１６３から第１外側端壁１６４まで軸方向に延びる筒状部材であり、例えば、処理室筐体１５０の中心軸と同軸となるように設けられる。第１内側端壁１６３は、処理室筐体１５０から第１側壁１６２に向けて径方向外側に延びる部材であり、円環形状または枠形状を有する。第１外側端壁１６４は、第１端部１５１と対向するように第１端部１５１から軸方向に離れた位置に設けられる部材であり、円板形状または矩形状を有する。したがって、第１内側端壁１６３と第１外側端壁１６４は、第１端部１５１を挟んで軸方向に対向する位置に設けられる。

第１光源室筐体１６０の内部には、第１光源１４１からの紫外光を透過する第１窓部材１２４が設けられる。第１窓部材１２４は、第１端部１５１との間にわずかな寸法の隙間が設けられるように第１端部１５１の近傍に配置される。第１窓部材１２４は、第１端部１５１との間の隙間が第１端部１５１の全周にわたって均一となるように配置されることが好ましく、第１端部１５１と第１窓部材１２４の対向面とが略平行となるように配置されることが好ましい。これにより、処理室１１２から第１整流室１１６へ向かう流体の流れを整え、処理室１１２の第１端部１５１の近傍において流れに乱れが生じるのを緩和する。

第１窓部材１２４は、第１光源室筐体１６０の内部を第１光源室１１４と第１整流室１１６に区画する。第１光源室１１４は、第１窓部材１２４、第１側壁１６２および第１外側端壁１６４により区画される領域である。第１整流室１１６は、第１窓部材１２４、処理室筐体１５０の第１区間１５６、第１側壁１６２および第１内側端壁１６３により区画される領域である。第１整流室１１６は、第１端部１５１の近傍において処理室１１２の径方向外側を囲うように環状ないし矩形枠状に設けられる。

第１光源室筐体１６０には、流出口１２６と流出管１３６が設けられる。流出口１２６は、処理室１１２にて紫外光が照射される流体が流出する流通口であり、第１整流室１１６と連通する位置に設けられる。流出口１２６は、例えば、図示されるように第１側壁１６２に設けられる。流出管１３６は、流出口１２６に取り付けられる接続管であり、紫外光殺菌装置１１０と接続される配管やチューブコネクタが取り付け可能となるように構成される。

第２光源室筐体１７０は、第１光源室筐体１６０と同様に構成される。第２光源室筐体１７０は、第２端部１５２の周囲を取り囲むように設けられ、第２光源室１１５と第２整流室１１７を区画する。第２光源室筐体１７０は、第２側壁１７２と、第２内側端壁１７３と、第２外側端壁１７４とを有する。

第２側壁１７２は、第２内側端壁１７３から第２外側端壁１７４まで軸方向に延びる筒状部材である。第２内側端壁１７３は、処理室筐体１５０から第２側壁１７２に向けて径方向外側に延びる部材であり、円環形状または枠形状を有する。第２外側端壁１７４は、第２端部１５２と対向するように第２端部１５２から軸方向に離れた位置に設けられる部材であり、円板形状または矩形状を有する。第２内側端壁１７３と第２外側端壁１７４は、第２端部１５２を挟んで軸方向に対向する位置に設けられる。

第２光源室筐体１７０の内部には、第２光源１４２からの紫外光を透過する第２窓部材１２５が設けられる。第２窓部材１２５は、第２端部１５２との間にわずかな寸法の隙間が設けられるように第２端部１５２の近傍に配置される。第２窓部材１２５は、第２端部１５２との間の隙間が第２端部１５２の全周にわたって均一となるように配置されることが好ましく、第２端部１５２と第２窓部材１２５の対向面とが略平行となるように配置されることが好ましい。これにより、第２整流室１１７から処理室１１２へ向かう流体の流れを整え、処理室１１２の第２端部１５２の近傍において流れに乱れが生じるのを緩和する。

第２窓部材１２５は、第２光源室筐体１７０の内部を第２光源室１１５と第２整流室１１７に区画する。第２光源室１１５は、第２窓部材１２５、第２側壁１７２および第２外側端壁１７４により区画される領域である。第２整流室１１７は、第２窓部材１２５、処理室筐体１５０の第２区間１５７、第２側壁１７２および第２内側端壁１７３により区画される領域である。第２整流室１１７は、第２端部１５２の近傍において処理室１１２の径方向外側を囲うように環状ないし矩形枠状に設けられる。

第２光源室筐体１７０には、流入口１２７と流入管１３７が設けられる。流入口１２７は、処理室１１２にて紫外光が照射される流体が流入する流通口であり、第２整流室１１７と連通する位置に設けられる。流入口１２７は、例えば、図示されるように第２側壁１７２に設けられる。流入管１３７は、流入口１２７に取り付けられる接続管であり、紫外光殺菌装置１１０と接続される配管やチューブコネクタが取り付け可能となるように構成される。

第１光源１４１は、第１光源室１１４の内部に設けられ、第１端部１５１の開口に向けて軸方向に紫外光を出力するように配置される。第２光源１４２は、第２光源室１１５の内部に設けられ、第２端部１５２の開口に向けて軸方向に紫外光を出力するよう配置される。第１光源１４１および第２光源１４２は、出力する紫外光の大半が処理室１１２の内部に入射するように配置されることが好ましい。

以上の構成により、紫外光殺菌装置１１０は、処理室１１２を流れる流体に向けて第１光源１４１および第２光源１４２からの紫外光を照射して殺菌処理を施す。処理対象となる流体は、流入管１３７、第２整流室１１７、処理室１１２、第１整流室１１６、流出口１２６および流出管１３６で構成される一連の流路を流れる。第１整流室１１６は、第１窓部材１２４と第１端部１５１の間に均一に設けられる隙間を利用して流体の流れを整流化する。同様に、第２整流室１１７は、第２窓部材１２５と第２端部１５２の間に均一に設けられる隙間を利用して流体の流れを整流化する。第１光源１４１および第２光源１４２は、整流化されて処理室１１２を流れる流体に紫外光を照射する。第１光源１４１および第２光源１４２からの紫外光は、処理室筐体１５０の内壁を構成する第１層１３１および第２層１３２の内側面１３２ａにて反射されながら軸方向に伝搬する。

本実施の形態においても、処理室筐体１５０の内壁がフッ素系樹脂材料の第１層１３１と紫外光反射性を有する材料の第２層１３２とが積層されているため、上述の第１の実施の形態と同様の効果を層することができる。また、第２層１３２の外側面１３２ｂが第３層１３３により被覆され、第２層１３２の両端部が保護部１３４，１３５により被覆されるため、第２層１３２に流体が接触することによる腐食の発生を防ぐことができる。

本実施の形態では、処理室１１２の両端に第１整流室１１６および第２整流室１１７を設ける構成としているため、上述の第１の実施の形態と比べて処理室１１２に生じる流れの乱れを抑制できる。特に、紫外光殺菌装置１１０の処理能力を高めるために処理室１１２を通る流体の平均流速を高めるような場合であっても整流化された状態の維持が容易となる。したがって、本実施の形態によれば、乱れの少ない状態で流れる流体に紫外光を効果的に作用させて殺菌効果を高めることができる。

（第３の実施の形態）
図３は、第３の実施の形態に係る紫外光殺菌装置２１０の構成を概略的に示す断面図である。紫外光殺菌装置２１０は、筐体２２０と、光源２４０とを備える。本実施の形態では、筐体２２０の内部に隔壁２５０が設けられ、筐体２２０の内部が処理室２１２と整流室２１６の二重構造となるように構成される点で上述の実施の形態と相違する。以下、紫外光殺菌装置２１０について上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。

筐体２２０は、第１端壁２２１と、第２端壁２２２と、側壁２２３と、窓部材２２４と、接続端部２２８と、円錐部２２９と、流出管２３６と、流入管２３７と、隔壁２５０とを有する。

隔壁２５０は、処理室１１２を区画する。隔壁２５０は、第１端部２５１から第２端部２５２に向けて軸方向に延在する筒状部材であり、例えば、円筒形状または角筒形状を有する。隔壁２５０は、フッ素系樹脂材料の第１層２３１と、紫外光反射性を有する材料の第２層２３２と、フッ素系樹脂材料の第３層２３３とを含む積層構造２３０により構成される。積層構造２３０は、第１層１３１が処理室２１２に露出し、第３層１３３が整流室２１６に露出するよう配置されている。第２層２３２の内側面２３２ａは、好ましくは鏡面研磨される。積層構造２３０はさらに、第２層１３２の両端部を被覆する第１端保護部２３４および第２端保護部２３５を含む。

第１端壁２２１は、第１端部２５１と軸方向に対向するように第１端部２５１から軸方向に離れた位置に設けられる。第２端壁２２２は、第２端部２５２の近傍に設けられ、隔壁２５０から径方向外側に延在する。側壁２２３は、第１端壁２２１から第２端壁２２２に向けて軸方向に延在する筒状部材であり、円筒形状または角筒形状を有する。側壁２２３には、流出口２２６が設けられ、流出口２２６には径方向に延在する流出管２３６が取り付けられている。流出口２２６は、第１端部２５１から軸方向に離れた位置に設けられ、第１端部２５１よりも第２端部２５２に近い位置に設けられる。

接続端部２２８は、処理室２１２と連通する流入路２１５を区画する。接続端部２２８には、第２端部２５２が接続されている。円錐部２２９は、漏斗状の部材であり、口径が相対的に大きい第２端部２５２と、口径が相対的に小さい流入口２２７との間を接続する。流入口２２７には、軸方向に延在する流入管２３７が接続されている。

窓部材２２４は、筐体２２０の内部において第１端部２５１と対向する位置に設けられる。窓部材２２４は、光源室２１４と、処理室２１２または整流室２１６との間を仕切る。光源室２１４は、第１端壁２２１、側壁２２３および窓部材２２４により区画される。光源室２１４の内部には光源２４０が設けられる。整流室２１６は、第２端壁２２２、側壁２２３、窓部材２２４および隔壁２５０により区画される。本実施の形態では、処理室２１２の外側において、整流室２１６が処理室２１２に沿って軸方向に延在する。

以上の構成により、紫外光殺菌装置２１０は、処理室１１２を流れる流体に向けて光源２４０からの紫外光を照射して殺菌処理を施す。処理対象となる流体は、流入管２３７、流入口２２７、流入路２１５、処理室２１２、整流室２１６、流出口２２６および流出管２３６により構成される一連の流路を流れる。光源２４０から出力される紫外光は、隔壁２５０の内面２５５を構成する第１層２３１および第２層２３２の内側面２３２ａにて反射されながら軸方向に伝搬する。

本実施の形態においても、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態によれば、整流室２１６の軸方向の長さが上述の第２の実施の形態よりも長いため、整流室２１６による整流効果を高めることができる。特に、第１端部１５１と流出口２２６とが軸方向に離れているため、流出口２２６の近傍において流れに乱れが生じる場合であっても、その乱れが第１端部１５１にまで波及する影響を抑制できる。また、流入路２１５が処理室２１２と同軸となるように構成されるため、処理室２１２に流入する流体の流れに乱れが生じにくい。したがって、本実施の形態によれば、処理室２１２の流れがより均一な状態とすることができ、流体に対する紫外光の照射効率をより高めることができる。

（第４の実施の形態）
図４は、第４の実施の形態に係る紫外光殺菌装置３１０の構成を概略的に示す断面図である。紫外光殺菌装置３１０は、処理室筐体３２０と、光源室筐体３３４と、光源３４０とを備え、処理室筐体３２０により区画される処理室３１２の内部に紫外光が照射される。本実施の形態では、流体の流れにより処理対象を連続的に殺菌するのではなく、処理室３１２に処理対象を収容または貯留して紫外光を照射することで殺菌処理が施される。以下、本実施の形態について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。

処理室筐体３２０は、処理室３１２を囲む容器である。処理室筐体３２０は、上蓋３２１と、底壁３２２と、側壁３２３とを有する。上蓋３２１は、側壁３２３に対して取り外し可能となるように構成されており、着脱のための把持部３２６が設けられている。上蓋３２１は、処理対象を処理室３１２に出し入れする際に、側壁３２３から取り外される。上蓋３２１は、処理室３１２の内部に紫外光を照射する際に、側壁３２３の上開口３２８に嵌め込まれる。上蓋３２１は、側壁３２３に対して完全に外れるにように構成されてもよいし、蝶番などを介して側壁３２３に取り付けられていてもよい。

処理室３１２の壁は、フッ素系樹脂材料の第１層３３１と、紫外光反射性を有する材料の第２層３３２とを含む積層構造３３０で構成されている。具体的には、上蓋３２１および側壁３２３が積層構造３３０により構成される。第２層３３２の内側面３３２ａは、鏡面研磨されてもよい。一方、底壁３２２には紫外光を透過するための窓部材３２４が設けられる。底壁３２２には光源室筐体３３４が取り付けられており、光源室筐体３３４の内部に光源３４０が設けられる。光源３４０は、窓部材３２４を介して処理室３１２の内部に紫外光を照射可能となる向きで配置される。

本実施の形態によれば、貯留型の殺菌装置において処理室３１２の壁を積層構造３３０で構成することにより、処理室３１２の内部の紫外光照射効率を高めることができる。

以上、本発明を実施の形態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。

上述の実施の形態および変形例では、流体に紫外光を照射して殺菌処理を施すための装置として説明した。さらなる変形例においては、紫外光の照射により流体に含まれる有機物を分解させる浄化処理に本紫外光殺菌装置を用いてもよい。

さらなる変形例においては、上述の実施の形態または変形例にて示した流れの方向と逆向きに流体を流してもよい。つまり、流入口と流出口をそれぞれ逆に用いてもよい。例えば、図１に示す第１の実施の形態において、符号２７で示される流通口を流出口として使用し、符号２６で示される流通口を流入口として使用してもよい。

１０…紫外光殺菌装置、１２…処理室、３０…積層構造、３１…第１層、３２…第２層、４０…光源、１１０…紫外光殺菌装置、１１２…処理室、１３０…積層構造、１３１…第１層、１３２…第２層、１３３…第３層、２１０…紫外光殺菌装置、２１２…処理室、２３０…積層構造、２３１…第１層、２３２…第２層、２３３…第３層、２４０…光源、２５０…隔壁、３１０…紫外光殺菌装置、３１２…処理室、３３０…積層構造、３３１…第１層、３３２…第２層、３４０…光源。

Claims (8)

1. 軸方向に延在して筒状に構成され、殺菌対象である流体が流れる処理室と、
   前記処理室の端部から前記処理室内に向けて前記軸方向に紫外光を照射するように配置される光源と、
   前記光源と前記処理室の前記端部との間に配置される窓部材と、
   前記処理室の外側に設けられ、前記処理室を通る前記殺菌対象である流体が流れる外側流路と、を備え、
   前記処理室の壁は、厚さが３ｍｍ以上のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で構成される第１層と、アルミニウム（Ａｌ）で構成される第２層とを含む積層構造であって、前記第１層が前記処理室の内側となる積層構造を有し、
   前記処理室の壁の少なくとも一部は、前記処理室と前記外側流路の間に位置する隔壁であり、前記隔壁は、前記第１層と、前記第２層と、フッ素系樹脂材料の第３層とが順に積層される積層構造であって、前記第１層が前記処理室側、前記第３層が前記外側流路側となる積層構造を有することを特徴とする紫外光殺菌装置。
2. 前記第２層は、前記第１層と対する面が鏡面である請求項１に記載の紫外光殺菌装置。
3. 軸方向に延在して筒状に構成され、殺菌対象である流体が流れる処理室と、
   前記処理室の端部から前記処理室内に向けて前記軸方向に紫外光を照射するように配置される光源と、
   前記光源と前記処理室の前記端部との間に配置される窓部材と、
   前記処理室の外側に設けられ、前記処理室の前記端部と前記窓部材との間の隙間を介して前記処理室内と連通し、前記処理室を通る前記殺菌対象である流体が流れる外側流路と、を備え、
   前記処理室の壁は、厚さが３ｍｍ以上のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で構成される第１層と、アルミニウム（Ａｌ）で構成される第２層とを含む積層構造であって、前記第１層が前記処理室の内側となる積層構造を有し、
   前記処理室の壁の少なくとも一部は、前記処理室と前記外側流路の間に位置する隔壁であり、前記隔壁は、前記第１層と、前記第２層と、フッ素系樹脂材料の第３層とが順に積層される積層構造であって、前記第１層が前記処理室側、前記第３層が前記外側流路側となる積層構造を有し、
   前記第２層は、前記第１層と対する面が鏡面であり、前記第３層と対する面の紫外光反射率が前記第１層と対する面よりも低いことを特徴とする紫外光殺菌装置。
4. 前記外側流路は、前記処理室の前記端部と前記窓部材との間の隙間を介して前記処理室内と連通することを特徴とする請求項１または２に記載の紫外光殺菌装置。
5. 前記窓部材と対向する前記第２層の端部がフッ素系樹脂材料で被覆されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の紫外光殺菌装置。
6. 前記第１層は、厚さが均一となるよう構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の紫外光殺菌装置。
7. 前記第１層は、前記光源からの距離に応じて厚さが異なるよう構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の紫外光殺菌装置。
8. 前記積層構造は、前記第１層と前記第２層の間を充填する接着層をさらに含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の紫外光殺菌装置。

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