JP7044625B2

JP7044625B2 - 流体殺菌装置

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Publication number: JP7044625B2
Application number: JP2018088297A
Authority: JP
Inventors: 彰一新関; 直樹柴田
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2018-05-01
Filing date: 2018-05-01
Publication date: 2022-03-30
Anticipated expiration: 2038-05-01
Also published as: JP2019193917A

Description

本発明は、流体殺菌装置に関し、特に、紫外光を照射して流体を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照射装置が用いられる。また、水などの流体に連続的に紫外光を照射して流体を殺菌する装置も知られている。紫外線ランプを用いる流体殺菌装置では、流路と紫外線ランプの間に紫外線を透過する保護管が設けられる。保護管の結露を防止するため、保護管の内部に乾燥した気体または予熱した気体が供給される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２－６１４１３号公報

流体に紫外光を照射するための窓部材の結露をより少ない消費電力で効率的に防止できることが好ましい。

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、効率的に窓部材の結露を防止できる流体殺菌装置を提供することにある。

本発明のある態様の流体殺菌装置は、殺菌対象の流体が流れる処理流路と、処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源と、光源と処理流路の間に設けられる窓部材と、光源と熱的に接続されるヒートシンクと、ヒートシンクにより加熱されることで上昇気流を伴う空気を窓部材に向けて通過させる熱気口と、窓部材により冷却されることで下降気流を伴う空気をヒートシンクに向けて通過させる冷気口と、を備える。

この態様によると、光源の点灯時に生じる熱を利用して窓部材の結露を防止できるため、ヒータや温風供給装置などを別途設ける場合に比べて、結露防止に用いる消費電力を抑制できる。また、ヒートシンクにて加熱される空気と、窓部材にて冷却される空気とを自然対流により循環させることで、少ない消費電力で効率的に窓部材を加熱して結露を防止できる。

熱気口および冷気口のそれぞれは、光源および窓部材の対向方向と直交する方向に窓部材から離れた位置に設けられてもよい。

熱気口は、窓部材より重力方向上側に設けられ、冷気口は、ヒートシンクより重力方向下側に設けられてもよい。

ヒートシンクは、光源および窓部材の対向方向と直交する方向に窓部材から離れた位置に設けられ、熱気口および冷気口の一方は、ヒートシンクより窓部材の近くに設けられ、熱気口および冷気口の他方は、窓部材よりヒートシンクの近くに設けられてもよい。

ヒートシンクは、光源を挟んで窓部材の反対側の位置に設けられ、熱気口および冷気口の一方は、光源および窓部材の対向箇所に設けられ、熱気口および冷気口の他方は、光源および窓部材の対向方向と直交する方向に窓部材から離れた位置に設けられてもよい。

ヒートシンクは、窓部材よりも重力方向下側に位置してもよい。

光源が設けられ、窓部材が露出する第１空間と、ヒートシンクが設けられる第２空間との間を仕切る仕切部材をさらに備えてもよい。熱気口および冷気口のそれぞれは、第１空間と第２空間を連通するように仕切部材に設けられてもよい。

仕切部材は、第１空間と第２空間を連通する第１通気口、第２通気口および第３通気口を有し、第３通気口には当該流体殺菌装置の設置方向に応じて第３通気口を閉鎖する閉鎖部材が設けられており、第３通気口が閉鎖部材により閉鎖されるとき、第１通気口が熱気口として機能し、第２通気口が冷気口として機能し、第３通気口が閉鎖部材により閉鎖されないとき、第１通気口および第２通気口が冷気口として機能し、第３通気口が熱気口として機能してもよい。

仕切部材は、第１空間と第２空間を連通する第１通気口、第２通気口および第３通気口を有し、第３通気口には当該流体殺菌装置の設置方向に応じて第３通気口を閉鎖する閉鎖部材が設けられており、第３通気口が閉鎖部材により閉鎖されるとき、第１通気口が熱気口として機能し、第２通気口が冷気口として機能し、第３通気口が閉鎖部材により閉鎖されないとき、第１通気口および第２通気口が熱気口として機能し、第３通気口が冷気口として機能してもよい。

本発明によれば、効率的に窓部材の結露を防止する流体殺菌装置を提供できる。

第１の実施の形態に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。図１の流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。図１の第２筐体の構成を概略的に示す断面図である。図４（ａ）および（ｂ）は、変形例に係るヒートシンクの構成を概略的に示す図である。第２の実施の形態に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。変形例に係る流体殺菌装置の設置態様を示す断面図である。第３の実施の形態に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。変形例に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。

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および図２は、第１の実施の形態に係る流体殺菌装置１０の構成を概略的に示す図である。図２は、図１のＢ－Ｂ線断面を示す。流体殺菌装置１０は、処理流路１２と、光源１４と、窓部材１６と、ヒートシンク１８とを備える。流体殺菌装置１０は、第１筐体２０の内部に区画される処理流路１２を流れる流体に紫外光Ａを照射して殺菌処理を施すために用いられる。光源１４およびヒートシンク１８は、第２筐体３０の内部に収容される。流体殺菌装置１０の使用時、第２筐体３０の内部の空気を光源１４の点灯時に生じる熱により加熱することで、第２筐体３０の内部に露出する窓部材１６の結露を防止する。

図面において、光源１４の紫外光Ａの照射方向をｚ方向としている。ｚ方向に直交する二つの方向のうち、重力方向Ｇに沿う方向をｙ方向と、ｙ方向およびｚ方向の双方に直交する方向をｘ方向としている。

第１筐体２０は、処理流路１２を区画する容器である。第１筐体２０は、流入口２１と、流出口２２と、窓部材１６が設けられる第１開口２４と、を有する。第１筐体２０の材質は特に問わないが、少なくとも第１筐体２０の内面２３が紫外光に対する耐久性および反射率が高い材料であることが好ましい。第１筐体２０の内面２３は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂やアルミニウム（Ａｌ）などの金属材料で構成されることが好ましい。

第２筐体３０は、光源１４およびヒートシンク１８を収容する。第２筐体３０は、第１開口２４と連通する第２開口３４と、仕切部材３６とを有する。第２筐体３０の内部空間は、仕切部材３６により第１空間３１と第２空間３２に区切られている。第１空間３１には、光源１４および第２開口３４が設けられる。したがって、窓部材１６は、第１空間３１に露出している。第２空間３２には、ヒートシンク１８が設けられる。仕切部材３６は、光源１４が実装される実装基板である。

光源１４は、窓部材１６を通じて第１筐体２０の内部の処理流路１２に紫外光Ａを照射する。光源１４は、複数の発光素子３８を有する。複数の発光素子３８は、仕切部材３６の第１面３６ａに取り付けられ、第１空間３１に設けられる。発光素子３８は、いわゆるＵＶ－ＬＥＤ（Ultra Violet-Light Emitting Diode）である。発光素子３８は、発光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～２９０ｎｍ付近の紫外光を発することが好ましい。

窓部材１６は、光源１４と処理流路１２の間に設けられ、光源１４からの紫外光Ａを処理流路１２に向けて透過させる。窓部材１６は、紫外光の透過率が高い材料で構成されることが好ましく、紫外光の透過率が８０％以上となるよう構成されることが好ましい。窓部材１６は、石英（ＳｉＯ_２）などのガラス材料、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）または非晶質のフッ素系樹脂で構成される。窓部材１６は、第１筐体２０の第１開口２４を塞ぐように設けられる。窓部材１６は、例えば、第１筐体２０の第１開口２４に形成される凹部２６に嵌め込まれる。窓部材１６と第１筐体２０の間には、Ｏリングなどのシール部材２８が設けられ、窓部材１６と第１筐体２０の隙間が密閉される。

ヒートシンク１８は、光源１４と熱的に接続され、光源１４の点灯時に生じる熱を放熱させる。ヒートシンク１８は、光源１４を挟んで窓部材１６の反対側の位置に設けられる。ヒートシンク１８は、仕切部材３６の第１面３６ａとは反対側の第２面３６ｂに取り付けられ、第２空間３２に設けられる。ヒートシンク１８は、第２空間３２の空気を加熱し、第２空間３２において上昇気流を生じさせる。ヒートシンク１８は、重力方向Ｇに沿って流れる上昇気流を妨げない形状を有することが好ましい。ヒートシンク１８は、例えば、ｙ方向に延びる複数の放熱フィン１８ａを有し、放熱フィン１８ａの間の隙間１８ｂがｙ方向に延びる。

第２筐体３０の内部には第１通気口４１および第２通気口４２が設けられる。第１通気口４１および第２通気口４２のそれぞれは、第１空間３１と第２空間３２とをつなぐ。第１通気口４１および第２通気口４２のそれぞれは、光源１４と窓部材１６の対向方向（ｚ方向）と直交する方向（例えばｙ方向）に光源１４および窓部材１６から離れた位置に設けられる。第１通気口４１は、重力方向Ｇの上側に設けられ、第２通気口４２は、重力方向Ｇの下側に設けられる。ヒートシンク１８により加熱されることで上昇気流を伴う空気は、矢印Ｆ１で示されるように第１通気口４１を通過し、第２空間３２から第１空間３１に向けて流れる。したがって、第１通気口４１は、加熱された空気が通過する熱気口として機能する。また、窓部材１６により冷却されることで下降気流を伴う空気は、矢印Ｆ２で示されるように第２通気口４２を通過し、第１空間３１から第２空間３２に向けて流れる。したがって、第２通気口４２は、冷却された空気が通過する冷気口として機能する。

なお、本明細書において、「熱気」および「冷気」の文言は、それぞれ相対的に温度が高い空気および相対的に温度が低い空気のことを意味し、必ずしも特定の温度の空気を意味するものではないことが理解されよう。「熱気」は、例えば１５℃～２５℃程度の室温よりも高温の空気であってもよいが、必ずしも室温より高い必要はない。一方、「冷気」は、室温よりも低温の空気であってもよいが、必ずしも室温より低い必要はない。例えば、熱気および冷気の双方が室温より高い温度であってもよいし、室温より低い温度であってもよい。

図３は、図１の第２筐体３０の構成を概略的に示す断面図であり、図１のＣ－Ｃ線断面を示す。複数の発光素子３８は、仕切部材３６の第１面３６ａ上に二次元アレイ状に配置され、図示されるように三角格子状に並んで配置される。なお、複数の発光素子３８の配置は特に問わず、例えば、四角格子状に配置されてもよい。破線で示されるヒートシンク１８は、仕切部材３６を挟んで光源１４の反対側に取り付けられる。仕切部材３６の上側には第１通気口４１が設けられ、仕切部材３６の下側には第２通気口４２が設けられる。なお、第１通気口４１および第２通気口４２の他に、第１空間３１と第２空間３２をつなぐ通気口は設けられない。つまり、第１通気口４１および第２通気口４２を除いて、第１空間３１および第２空間３２のそれぞれは密閉されている。

つづいて、流体殺菌装置１０の動作について説明する。殺菌対象となる水などの流体が流入口２１から第１筐体２０の内部に流入し、処理流路１２を流体が流れる。光源１４を点灯させ、光源１４からの紫外光Ａを処理流路１２を流れる流体に照射する。処理流路１２にて紫外光Ａが照射された流体は流出口２２から排出される。光源１４が発する熱は、ヒートシンク１８に伝わり、ヒートシンク１８は第２空間３２の空気を加熱する。第２空間３２の空気は相対的に温度が高いため、第２空間３２には上昇気流が生じる。一方、第１空間３１の空気は、処理対象の流体の温度が低い場合、窓部材１６を通じて冷却される。第１空間３１の空気は相対的に温度が低くなるため、第１空間３１には下降気流が生じる。その結果、第２筐体３０の内部で自然対流が生じ、第２空間３２で加熱された空気により窓部材１６が加熱され、窓部材１６により冷却された空気はヒートシンク１８により再度加熱される。このようにして、光源１４の点灯時の熱を利用して、窓部材１６を効率的に加熱することができ、ヒータや温風供給装置などを別途設けなくても、窓部材１６の結露を好適に防止できる。

本実施の形態によれば、窓部材１６の結露を防止することにより、結露により生じる水分によって発光素子３８の配線等において生じうる不具合を防ぐことができる。また、窓部材１６に付着する水滴によって窓部材１６の透過率が低下し、殺菌処理能力が低下することを防ぐことができる。これにより、流体殺菌装置１０を安定的に動作させることができる。

図４は、変形例に係るヒートシンク１８の構成を概略的に示す図である。図４（ａ）は、ｘ方向に見た側面図であり、図４（ｂ）は、ｚ方向に見た正面図である。変形例に係るヒートシンク１８は、ベース部１８ｃと、複数の放熱板１８ｄと、接続部１８ｅとを有する。ベース部１８ｃは、仕切部材３６の第２面３６ｂに取り付けられる部分である。複数の放熱板１８ｄは、ベース部１８ｃから離間して設けられ、ベース部１８ｃと平行となるように間隔を空けて設けられる。接続部１８ｅは、ベース部１８ｃと複数の放熱板１８ｄとを接続し、ベース部１８ｃに対して複数の放熱板１８ｄを固定する。本変形例においても、第２空間３２に生じる上昇気流を妨げない形状のヒートシンク１８となるため、自然対流を利用して窓部材１６を効率的に加熱できる。また、本変形例に係るヒートシンク１８によれば、ｚ軸まわりに流体殺菌装置１０を回転させるように設置方向を変えた場合であっても、第２空間３２における上昇気流を妨げにくい構成にできる。

なお、ヒートシンク１８の形状は図示されるものに限られず、重力方向Ｇに沿う空気の流れを妨げない、もしくは、妨げにくい形状であれば、他の形状であってもよい。

（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態に係る流体殺菌装置１１０の構成を概略的に示す断面図である。第２の実施の形態では、光源１１４とヒートシンク１１８がｙ方向に離れた位置に設けられる点で上述の第１の実施の形態と相違する。以下、流体殺菌装置１１０について、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

流体殺菌装置１１０は、処理流路１２と、光源１１４と、窓部材１６と、ヒートシンク１１８とを備える。処理流路１２を区画する第１筐体２０は、第１の実施の形態と同様に構成される。

第２筐体１３０は、光源１１４およびヒートシンク１１８を収容する。第２筐体１３０は、第１開口２４と連通する第２開口１３４と、仕切部材１３６とを有する。第２筐体１３０の内部空間は、仕切部材１３６により第１空間１３１と第２空間１３２に区切られている。第１空間１３１には、光源１１４および第２開口１３４が設けられ、窓部材１６は第１空間３１に露出している。第２空間１３２には、ヒートシンク１１８が設けられる。

光源１１４は、第１の実施の形態に係る光源１４と同様に構成され、複数の発光素子３８を有する。複数の発光素子３８は、仕切部材１３６の第１面１３６ａに取り付けられる。光源１１４は、窓部材１６と対向する箇所に設けられる。

ヒートシンク１１８は、仕切部材１３６の第１面１３６ａとは反対側の第２面１３６ｂに取り付けられる。ヒートシンク１１８は、光源１１４と窓部材１６が対向する箇所から離れた位置に設けられており、光源１１４と窓部材１６の対向方向（ｚ方向）と直交する方向（例えばｙ方向）に光源１１４および窓部材１６から離れて設けられる。図示する例において、ヒートシンク１１８は、光源１１４および窓部材１６から重力方向Ｇに離れており、窓部材１６よりも重力方向Ｇの下側に設けられる。言いかえれば、窓部材１６は、ヒートシンク１１８よりも重力方向Ｇの上側に設けられる。ヒートシンク１１８は、光源１１４と熱的に接続され、例えば、ヒートパイプなどにより接続されてもよい。

第２筐体１３０の内部には第１通気口１４１および第２通気口１４２が設けられる。第１通気口１４１は、重力方向Ｇの上側に設けられ、第２通気口１４２は、重力方向Ｇの下側に設けられる。第１通気口１４１は、窓部材１６よりも重力方向Ｇの上側に設けられ、ヒートシンク１１８より窓部材１６の近くに位置する。一方、第２通気口１４２は、ヒートシンク１１８よりも重力方向Ｇの下側に設けられ、窓部材１６よりヒートシンク１１８の近くに位置する。

ヒートシンク１１８により加熱されることで上昇気流を伴う空気は、第２空間１３２の上方に向かい、矢印Ｆ１で示されるように第１通気口１４１を通過し、第２空間１３２から第１空間１３１に向けて流れる。したがって、第１通気口１４１は、加熱された空気が通過する熱気口として機能する。また、窓部材１６により冷却されることで下降気流を伴う空気は、第１空間１３１の下方に向かい、矢印Ｆ２で示されるように第２通気口１４２を通過し、第１空間１３１から第２空間１３２に向けて流れる。したがって、第２通気口４２は、冷却された空気が通過する冷気口として機能する。本実施の形態においても、上述の第１の実施の形態と同様の作用効果を実現できる。

本実施の形態によれば、窓部材１６とヒートシンク１１８の位置をずらし、窓部材１６を重力方向Ｇの上側、ヒートシンク１１８を重力方向Ｇの下側に配置することで、第２筐体１３０の内部でより効率的に空気を対流させることができる。これにより、より効率的に窓部材１６の結露を防止するとともに、光源１４を冷却することができる。

図６は、変形例に係る流体殺菌装置１１０の設置態様を示す断面図である。本変形例は、図５の第２の実施の形態と同じ構造であるが、設置方向が異なっており、光源１１４からの紫外光Ａの照射方向（ｚ方向）が重力方向Ｇとなるように設置されている。また、第２筐体１３０の内部の空気の流れＦ１，Ｆ２の向きが逆となっている。光源１１４および窓部材１６の近くに設けられる第１通気口１４１では、窓部材１６により冷却されることで下降気流を伴う空気が第１空間１３１から第２空間１３２に向けて流れる。したがって、第１通気口１４１は、冷却された空気が通過する冷気口として機能する。ヒートシンク１１８の近くに設けられる第２通気口１４２では、ヒートシンク１１８により加熱されることで上昇気流を伴う空気が第２空間１３２から第１空間１３１に向けて流れる。したがって、第２通気口１４２は、加熱された空気が通過する熱気口として機能する。本変形例によれば、流体殺菌装置１１０の設置方向を変化させた場合であっても、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

（第３の実施の形態）
図７は、第３の実施の形態に係る流体殺菌装置２１０の構成を概略的に示す断面図である。本実施の形態は、図１の第１の実施の形態と共通するが、設置方向が異なるとともに、仕切部材２３６の中央部に第３通気口２４３が設けられる点で上述の実施の形態と相違する。以下、流体殺菌装置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。

流体殺菌装置２１０は、処理流路１２と、光源１４と、窓部材１６と、ヒートシンク２１８とを備える。処理流路１２を区画する第１筐体２０は、第１の実施の形態と同様に構成される。流体殺菌装置２１０は、光源１４からの紫外光Ａの照射方向（ｚ方向）が重力方向Ｇとなるように設置されている。

第２筐体２３０は、光源１４およびヒートシンク２１８を収容する。第２筐体２３０は、第１開口２４と連通する第２開口２３４と、仕切部材２３６とを有する。第２筐体２３０の内部空間は、仕切部材２３６により第１空間２３１と第２空間２３２に区切られている。第１空間２３１には、光源１４および第２開口２３４が設けられ、窓部材１６は第１空間２３１に露出している。第２空間２３２には、ヒートシンク２１８が設けられる。

光源１４は、仕切部材２３６の第１面２３６ａに取り付けられる。ヒートシンク２１８は、仕切部材２３６の第１面２３６ａとは反対側の第２面２３６ｂに取り付けられる。光源１４およびヒートシンク２１８は、仕切部材２３６の中央部に設けられている。仕切部材２３６の中央部とは、光源１４と窓部材１６が対向する箇所である。ヒートシンク２１８は、窓部材１６よりも重力方向Ｇの下側に配置されている。

第２筐体２３０の内部には、第１通気口２４１、第２通気口２４２および第３通気口２４３が設けられる。第１通気口２４１および第２通気口２４２は、上述の第１実施の形態の第１通気口４１および第２通気口４２と同様に構成され、光源１４および窓部材１６の対向方向（ｚ方向）と直交する方向（例えばｙ方向）に窓部材１６から離れた位置に設けられる。一方、第３通気口２４３は、光源１４および窓部材１６の対向箇所に設けられており、仕切部材２３６の中央部において仕切部材２３６を貫通するように形成される。

本実施の形態では、ヒートシンク２１８により加熱されることで上昇気流を伴う空気は、矢印Ｆ３で示されるように第３通気口２４３を通過し、第２空間２３２から第１空間２３１に向けて流れる。したがって、第３通気口２４３は、加熱された空気が通過する熱気口として機能する。一方、窓部材１６により冷却されることで下降気流を伴う空気は、矢印Ｆ１，Ｆ２で示されるように第１通気口２４１または第２通気口２４２を通過し、第１空間２３１から第２空間２３２に向けて流れる。したがって、第１通気口２４１および第２通気口２４２は、冷却された空気が通過する冷気口として機能する。本実施の形態においても、上述の第１の実施の形態と同様の作用効果を実現できる。

なお、変形例として、第３通気口２４３を閉鎖可能な閉鎖部材がさらに設けられてもよい。閉鎖部材は、フラップ弁やシャッタ弁などのバルブとして構成され、流体殺菌装置２１０の設置方向に応じて第３通気口２４３を選択的に閉鎖する。閉鎖部材は、図７に示されるように、紫外光Ａの照射方向が重力方向Ｇとなる場合、第３通気口２４３を開放して非閉鎖状態とする。一方で、閉鎖部材は、図１に示されるように、紫外光Ａの照射方向が重力方向Ｇと直交する場合、第３通気口２４３を閉鎖して閉鎖状態とする。第３通気口２４３の閉鎖状態においては、図１の第１の実施の形態と同等に用いることができる。

上述の閉鎖部材が設けられる場合、閉鎖部材は、仕切部材２３６に設けられる複数の通気口（例えば、第１通気口２４１、第２通気口２４２および第３通気口２４３）の一部を流体殺菌装置２１０の設置方向に応じて閉鎖する。閉鎖部材により閉鎖可能な通気口（例えば第３通気口２４３）は、非閉鎖時に上昇気流を伴う空気が流れる熱気口として機能する。閉鎖部材により閉鎖されない通気口（例えば、第１通気口２４１および第２通気口２４２）は、閉鎖可能な通気口（例えば第３通気口２４３）の非閉鎖時に下降気流を伴う空気が流れる冷気口として機能する。閉鎖部材により閉鎖されない通気口（例えば、第１通気口２４１および第２通気口２４２）は、閉鎖可能な通気口（例えば第３通気口２４３）の閉鎖時に、少なくとも一つ（例えば第１通気口２４１）が上昇気流を伴う空気が流れる熱気口として機能し、少なくとも別の一つ（例えば第２通気口２４２）が下流気流を伴う空気が流れる冷気口として機能する。本変形例によれば、流体殺菌装置２１０の設置方向を変えたとしても、それぞれの設置態様にて適切な自然対流が生じるように空気の流れを制御できる。

図８は、変形例に係る流体殺菌装置３１０の構成を概略的に示す断面図である。本変形例は、図７の第３の実施の形態と共通するが、ヒートシンク３１８が仕切部材２３６の中央部から離れて設けられる点で上述の実施の形態と相違する。図示されるように、ヒートシンク３１８は、仕切部材２３６の中央部を避けて設けられ、仕切部材２３６の外周部にのみ設けられる。

本変形例では、ヒートシンク３１８により加熱されることで上昇気流を伴う空気は、矢印Ｆ１、Ｆ２で示されるように第１通気口２４１および第２通気口２４２を通過し、第２空間２３２から第１空間２３１に向けて流れる。したがって、第１通気口２４１および第２通気口２４２は、加熱された空気が通過する熱気口として機能する。一方、窓部材１６により冷却されることで下降気流を伴う空気は、矢印Ｆ３で示されるように第３通気口２４３を通過し、第１空間２３１から第２空間２３２に向けて流れる。したがって、第３通気口２４３は、冷却された空気が通過する冷気口として機能する。本変形例においても、上述の実施の形態と同様の作用効果を実現できる。

さらなる変形例として、第３通気口２４３を閉鎖可能な閉鎖部材がさらに設けられてもよい。閉鎖部材は、図８に示されるように、紫外光Ａの照射方向が重力方向Ｇとなる場合、第３通気口２４３を開放して非閉鎖状態とする。一方で、閉鎖部材は、図１に示されるように、紫外光Ａの照射方向が重力方向Ｇと直交する場合、第３通気口２４３を閉鎖して閉鎖状態とする。

図１と同様の向きに流体殺菌装置３１０が配置され、閉鎖部材により第３通気口２４３が閉鎖されるとき、重力方向Ｇの上側に位置する第１通気口２４１が熱気口として機能し、重力方向Ｇの下側に位置する第２通気口２４２が冷気口として機能する。一方、図８に示されるように流体殺菌装置３１０が配置され、第３通気口２４３が閉鎖部材により閉鎖されないとき、第１通気口２４１および第２通気口２４２が熱気口として機能し、第３通気口２４３が冷気口として機能する。したがって、本変形例によれば、流体殺菌装置３１０の設置方向を変えたとしても、それぞれの設置態様にて適切な自然対流が生じるように空気の流れを制御できる。

以上、本発明を実施例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。

上述の実施の形態では、水などの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。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装置を用いてもよい。

１０…流体殺菌装置、１２…処理流路、１４…光源、１６…窓部材、１８…ヒートシンク、３１…第１空間、３２…第２空間、３６…仕切部材、４０…通気口、４１…第１通気口、４２…第２通気口。

Claims

殺菌対象の流体が流れる処理流路と、
前記処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源と、
前記光源と前記処理流路の間に設けられる窓部材と、
前記光源と熱的に接続されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクにより加熱されることで上昇気流を伴う空気を前記窓部材に向けて通過させる熱気口と、
前記窓部材により冷却されることで下降気流を伴う空気を前記ヒートシンクに向けて通過させる冷気口と、を備え、
前記熱気口および前記冷気口のそれぞれは、前記光源および前記窓部材の対向方向と直交する方向に前記窓部材から離れた位置に設けられる流体殺菌装置。
殺菌対象の流体が流れる処理流路と、
前記処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源と、
前記光源と前記処理流路の間に設けられる窓部材と、
前記光源と熱的に接続されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクにより加熱されることで上昇気流を伴う空気を前記窓部材に向けて通過させる熱気口と、
前記窓部材により冷却されることで下降気流を伴う空気を前記ヒートシンクに向けて通過させる冷気口と、を備え、
前記熱気口は、前記窓部材より重力方向上側に設けられ、
前記冷気口は、前記ヒートシンクより重力方向下側に設けられる流体殺菌装置。
殺菌対象の流体が流れる処理流路と、
前記処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源と、
前記光源と前記処理流路の間に設けられる窓部材と、
前記光源と熱的に接続されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクにより加熱されることで上昇気流を伴う空気を前記窓部材に向けて通過させる熱気口と、
前記窓部材により冷却されることで下降気流を伴う空気を前記ヒートシンクに向けて通過させる冷気口と、を備え、
前記ヒートシンクは、前記光源および前記窓部材の対向方向と直交する方向に前記窓部材から離れた位置に設けられ、
前記熱気口および前記冷気口の一方は、前記ヒートシンクより前記窓部材の近くに設けられ、前記熱気口および前記冷気口の他方は、前記窓部材より前記ヒートシンクの近くに設けられる流体殺菌装置。
殺菌対象の流体が流れる処理流路と、
前記処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源と、
前記光源と前記処理流路の間に設けられる窓部材と、
前記光源と熱的に接続されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクにより加熱されることで上昇気流を伴う空気を前記窓部材に向けて通過させる熱気口と、
前記窓部材により冷却されることで下降気流を伴う空気を前記ヒートシンクに向けて通過させる冷気口と、を備え、
前記ヒートシンクは、前記光源を挟んで前記窓部材の反対側の位置に設けられ、
前記熱気口および前記冷気口の一方は、前記光源および前記窓部材の対向箇所に設けられ、前記熱気口および前記冷気口の他方は、前記光源および前記窓部材の対向方向と直交する方向に前記窓部材から離れた位置に設けられる流体殺菌装置。
殺菌対象の流体が流れる処理流路と、
前記処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源と、
前記光源と前記処理流路の間に設けられる窓部材と、
前記光源と熱的に接続されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクにより加熱されることで上昇気流を伴う空気を前記窓部材に向けて通過させる熱気口と、
前記窓部材により冷却されることで下降気流を伴う空気を前記ヒートシンクに向けて通過させる冷気口と、を備え、
前記ヒートシンクは、前記窓部材よりも重力方向下側に位置する流体殺菌装置。
殺菌対象の流体が流れる処理流路と、
前記処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源と、
前記光源と前記処理流路の間に設けられる窓部材と、
前記光源と熱的に接続されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクにより加熱されることで上昇気流を伴う空気を前記窓部材に向けて通過させる熱気口と、
前記窓部材により冷却されることで下降気流を伴う空気を前記ヒートシンクに向けて通過させる冷気口と、
前記光源が設けられ、前記窓部材が露出する第１空間と、前記ヒートシンクが設けられる第２空間との間を仕切る仕切部材と、を備え、
前記熱気口および前記冷気口のそれぞれは、前記第１空間と前記第２空間を連通するように前記仕切部材に設けられる流体殺菌装置。
前記光源が設けられ、前記窓部材が露出する第１空間と、前記ヒートシンクが設けられる第２空間との間を仕切る仕切部材をさらに備え、
前記熱気口および前記冷気口のそれぞれは、前記第１空間と前記第２空間を連通するように前記仕切部材に設けら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流体殺菌装置。
前記仕切部材は、前記第１空間と前記第２空間を連通する第１通気口、第２通気口および第３通気口を有し、前記第３通気口には当該流体殺菌装置の設置方向に応じて前記第３通気口を閉鎖する閉鎖部材が設けられており、
前記第３通気口が前記閉鎖部材により閉鎖されるとき、前記第１通気口が前記熱気口として機能し、前記第２通気口が前記冷気口として機能し、
前記第３通気口が前記閉鎖部材により閉鎖されないとき、前記第１通気口および前記第２通気口が前記冷気口として機能し、前記第３通気口が前記熱気口として機能することを特徴とする請求項６または７に記載の流体殺菌装置。
前記仕切部材は、前記第１空間と前記第２空間を連通する第１通気口、第２通気口および第３通気口を有し、前記第３通気口には当該流体殺菌装置の設置方向に応じて前記第３通気口を閉鎖する閉鎖部材が設けられており、
前記第３通気口が前記閉鎖部材により閉鎖されるとき、前記第１通気口が前記熱気口として機能し、前記第２通気口が前記冷気口として機能し、
前記第３通気口が前記閉鎖部材により閉鎖されないとき、前記第１通気口および前記第２通気口が前記熱気口として機能し、前記第３通気口が前記冷気口として機能することを特徴とする請求項６または７に記載の流体殺菌装置。