JP7084574B2 - UV sterilizer and drinking water supply equipment equipped with it - Google Patents
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Description
本発明は、流体が流入するユニット本体に紫外線発光素子を備えたUV殺菌装置であって、特に、お茶やコーヒーなどの飲料を販売・供給する自動販売機やウォータサーバなどの飲料水供給設備に用いられるものに関する。 The present invention is a UV sterilizer equipped with an ultraviolet light emitting element in the unit body into which fluid flows, and is particularly used for drinking water supply equipment such as vending machines and water servers that sell and supply beverages such as tea and coffee. Regarding what is used.
従来、UV殺菌装置として、紫外線照射用管体とこの紫外線照射用管体の上流側に設置された流入口と前記紫外線照射用管体の下流側に設置された流出口と前記紫外線照射用管体の側方に設置された紫外線発光素子とを備えた飲料殺菌ユニットが知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, as a UV sterilizer, an ultraviolet irradiation tube, an inlet installed on the upstream side of the ultraviolet irradiation tube, an outlet installed on the downstream side of the ultraviolet irradiation tube, and the ultraviolet irradiation tube have been used. A beverage sterilization unit including an ultraviolet light emitting element installed on the side of the body is known (for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述した従来の飲料殺菌ユニットは、紫外線照射用管体の側面に設置された拡散レンズが、紫外線発光素子からの紫外線光を流入口および流出口の少なくとも一方に直接照射するため、飲料に対して照射効率が充分ではなく、殺菌効率に限界があるという問題があった。 However, in the above-mentioned conventional beverage sterilization unit, the diffuser lens installed on the side surface of the ultraviolet irradiation tube directly irradiates at least one of the inlet and outlet with the ultraviolet light from the ultraviolet light emitting element, so that the beverage can be treated. On the other hand, there is a problem that the irradiation efficiency is not sufficient and the sterilization efficiency is limited.
そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、紫外線発光素子から発光した紫外線光を繰り返し反射させながら照射して殺菌能力を高め、流体を確実に殺菌するUV殺菌装置およびこれを備えた飲料水供給設備を提供することである。 Therefore, the present invention solves the problems of the prior art as described above, that is, the object of the present invention is to improve the sterilizing ability by irradiating the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element while repeatedly reflecting the ultraviolet light. , To provide a UV sterilizer that reliably sterilizes fluid and a drinking water supply facility equipped with the UV sterilizer.
本請求項1に係る発明は、流体を流入させる流入ポートと該流入ポートから流入させた流体に紫外線光を照射して殺菌する紫外線照射用管体と該紫外線照射用管体から流体を流出させる流出ポートとを備えたUV殺菌装置であって、前記紫外線照射用管体が、該紫外線照射用管体内に向かって紫外線光を発光する紫外線発光素子と、該紫外線発光素子から発光された紫外線光を拡散させる拡散レンズと、前記紫外線照射用管体内に挿着して紫外線発光素子を保持する管状スペーサと、前記紫外線照射用管体内に流体を流通させる円管状の合成石英パイプと、該合成石英パイプの上流側を跨いで対向配置して前記拡散レンズの中心を紫外線発光素子の中心に対して合成石英パイプの上流側に偏倚させた状態で紫外線発光素子から合成石英パイプに向けて発光された紫外線光の大半となる合成石英パイプの上流側の紫外線光を繰り返し反射させる2枚1組または2枚複数組の凹面鏡からなる放物線反射ミラーとで少なくとも構成される紫外線照射ユニットを内蔵し、該紫外線照射ユニットが、前記合成石英パイプを跨いで対向配置した凹面鏡からなる放物線反射ミラーの相互間で紫外線光の光減衰率を抑えた状態で紫外線光を繰り返し反射させながら前記流体を流通させることにより、前述した課題を解決するものである。 The invention according to claim 1 is an inflow port for inflowing fluid, an ultraviolet irradiation tube for sterilizing the fluid flowing in from the inflow port by irradiating it with ultraviolet light, and an ultraviolet irradiation tube for flowing out the fluid. A UV sterilizer equipped with an outflow port, wherein the ultraviolet irradiation tube has an ultraviolet light emitting element that emits ultraviolet light toward the inside of the ultraviolet irradiation tube, and an ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element. A diffuser lens that diffuses the ultraviolet rays, a tubular spacer that is inserted into the ultraviolet irradiation tube to hold the ultraviolet light emitting element, a circular tubular synthetic quartz pipe that allows fluid to flow inside the ultraviolet irradiation tube, and the synthetic quartz. Light was emitted from the ultraviolet light emitting element toward the synthetic quartz pipe in a state where the center of the diffuser lens was placed facing the upstream side of the pipe and the center of the diffuser lens was biased toward the upstream side of the synthetic quartz pipe with respect to the center of the ultraviolet light emitting element. It has a built-in ultraviolet irradiation unit consisting of at least a parabolic reflection mirror consisting of two sets or two sets of concave mirrors that repeatedly reflect the ultraviolet light on the upstream side of the synthetic quartz pipe, which is the majority of the ultraviolet light. The irradiation unit circulates the fluid while repeatedly reflecting the ultraviolet light while suppressing the light attenuation rate of the ultraviolet light between the parabolic reflection mirrors composed of concave mirrors arranged so as to face each other across the synthetic quartz pipe. It solves the above-mentioned problems.
本請求項2に係る発明は、請求項1に記載されたUV殺菌装置の構成に加えて、前記紫外線照射ユニットが、前記紫外線照射用管体に合成石英パイプの下流側を挿入した状態で位置決めして前記管状スペーサと係合するとともに前記紫外線発光素子から合成石英パイプに向けて発光された紫外線光の残りとなる下流側の紫外線光を繰り返し反射させる円管状のパイプ保持体を有していることにより、前述した課題を解決するものである。 In the invention according to claim 2, in addition to the configuration of the UV sterilizer according to claim 1, the ultraviolet irradiation unit is positioned with the downstream side of the synthetic quartz pipe inserted into the ultraviolet irradiation tube. It has a circular tubular pipe holder that engages with the tubular spacer and repeatedly reflects the ultraviolet light on the downstream side, which is the remainder of the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element toward the synthetic quartz pipe. This solves the above-mentioned problems.
本請求項3に係る発明は、請求項2に記載されたUV殺菌装置の構成に加えて、前記パイプ保持体が、反射剤で表面加工された反射内周面を有していることにより、前述した課題を解決するものである。 According to the third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the UV sterilizer according to the second aspect, the pipe holder has a reflective inner peripheral surface surface-processed with a reflective agent. It solves the above-mentioned problems.
本請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置の構成に加えて、前記放物線反射ミラーが、非球面からなる凹面鏡であることにより、前述した課題を解決するものである。 In the invention according to claim 4, in addition to the configuration of the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 3, the parabolic reflection mirror is a concave mirror made of an aspherical surface. It solves the above-mentioned problems.
本請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置の構成に加えて、前記放物線反射ミラーが、前記紫外線光の繰り返し反射された光束横断面を一定に維持する反射面形状を有していることにより、前述した課題を解決するものである。 In the invention according to claim 5, in addition to the configuration of the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 4, the parabolic reflection mirror crosses a light flux repeatedly reflected by the ultraviolet light. By having a reflective surface shape that keeps the surface constant, the above-mentioned problems are solved.
本請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置の構成に加えて、前記紫外線発光素子が、発光ダイオードであることにより、前述した課題を解決するものである。 The invention according to claim 6 has the above-mentioned problem because the ultraviolet light emitting element is a light emitting diode in addition to the configuration of the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 5. Is to solve the problem.
本請求項7に係る発明は、請求項1乃至請求項6のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置の構成に加えて、前記紫外線発光素子が、該紫外線発光素子から発光された紫外線光を拡散させる拡散レンズでカバーされていることにより、前述した課題を解決するものである。 In the invention according to claim 7, in addition to the configuration of the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 6, the ultraviolet light emitting element emits ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element. By being covered with a diffuser lens that diffuses ultraviolet rays, the above-mentioned problems are solved.
本請求項8に係る発明は、請求項1乃至請求項7のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置の構成に加えて、前記紫外線発光素子の発光する紫外線光が、100乃至280nmの波長を有する深紫外線であることにより、前述した課題を解決するものである。 In the invention according to claim 8, in addition to the configuration of the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 7, the ultraviolet light emitted by the ultraviolet light emitting element has a wavelength of 100 to 280 nm. The deep ultraviolet light having the above-mentioned problem is solved.
本請求項9に係る発明は、請求項1乃至請求項8のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置の構成に加えて、前記管状スペーサが、前記紫外線照射用管体の管軸方向に沿って二分割可能に形成されていることにより、前述した課題を解決するものである。 In the invention according to claim 9, in addition to the configuration of the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 8, the tubular spacer is provided in the direction of the tube axis of the ultraviolet irradiation tube. It solves the above-mentioned problem by being formed so as to be divisible along the line.
本請求項10に係る発明は、請求項1乃至請求項9のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置を前記流体である水の配管の経路上に設けた飲料水供給設備であることにより、前述した課題を解決するものである。 The invention according to claim 10 is a drinking water supply facility in which the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 9 is provided on the path of a water pipe which is the fluid. , It solves the above-mentioned problems.
本発明のUV殺菌装置は、流体を流入させる流入ポートとこの流入ポートから流入させた流体に紫外線光を照射して殺菌する紫外線照射用管体とこの紫外線照射用管体から流体を流出させる流出ポートとを備えていることにより、紫外線照射用管体を流れる流体に紫外線光を照射して流体を殺菌することができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。 The UV sterilizer of the present invention has an inflow port for inflowing a fluid, an ultraviolet irradiation tube for sterilizing the fluid inflowed from the inflow port by irradiating it with ultraviolet light, and an outflow for flowing the fluid from the ultraviolet irradiation tube. By providing the port, not only the fluid flowing through the ultraviolet irradiation tube can be sterilized by irradiating the fluid with ultraviolet light, but also the following unique effects can be obtained.
請求項1に係る発明のUV殺菌装置によれば、紫外線照射用管体が、この紫外線照射用管体内に向かって紫外線光を発光する紫外線発光素子と、この紫外線発光素子から発光された紫外線光を拡散させる拡散レンズと、紫外線照射用管体内に挿着して紫外線発光素子を保持する管状スペーサと、紫外線照射用管体内に流体を流通させる円管状の合成石英パイプと、この合成石英パイプの上流側を跨いで対向配置して拡散レンズの中心を紫外線発光素子の中心に対して合成石英パイプの上流側に偏倚させた状態で紫外線発光素子から合成石英パイプに向けて発光された紫外線光の大半となる合成石英パイプの上流側の紫外線光を繰り返し反射させる2枚1組または2枚複数組の凹面鏡からなる放物線反射ミラーとで少なくとも構成される紫外線照射ユニットを内蔵していることにより、合成石英パイプに流体を流通させる際に流体が合成石英パイプ内で乱流を発生せず、流体に含まれる種々の物質が合成石英パイプ内に付着しないため、この合成石英パイプに対する紫外線光の透過効率を従来のような樹脂製パイプと比較すると大幅に増加させることができ、しかも、紫外線照射ユニット内で光減衰率を抑えた状態の紫外線光が、繰り返し集中的に照射されて流体に対する紫外線照射量が増加するため、この紫外線照射量の増加分だけ流体に対する殺菌能力を高めることができる。 According to the UV sterilization apparatus of the invention according to claim 1, the ultraviolet irradiation tube has an ultraviolet light emitting element that emits ultraviolet light toward the inside of the ultraviolet irradiation tube, and an ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element. A diffuser lens that diffuses UV rays, a tubular spacer that is inserted into the UV irradiation tube to hold the UV light emitting element, a circular tubular synthetic quartz pipe that allows fluid to flow inside the UV irradiation tube, and this synthetic quartz pipe. Ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element toward the synthetic quartz pipe with the center of the diffuser lens offset to the upstream side of the synthetic quartz pipe with respect to the center of the ultraviolet light emitting element by arranging them facing each other across the upstream side. Synthesized by incorporating an ultraviolet irradiation unit consisting of at least a parabolic reflecting mirror consisting of a set of two or a set of two concave mirrors that repeatedly reflects ultraviolet light on the upstream side of most synthetic quartz pipes. When the fluid is circulated through the quartz pipe, the fluid does not generate turbulence in the synthetic quartz pipe, and various substances contained in the fluid do not adhere to the synthetic quartz pipe. Therefore, the transmission efficiency of ultraviolet light to the synthetic quartz pipe is high. Can be significantly increased compared to conventional resin pipes, and the amount of ultraviolet light applied to the fluid is repeatedly and intensively irradiated with ultraviolet light in a state where the light attenuation rate is suppressed in the ultraviolet irradiation unit. Therefore, the sterilizing ability for the fluid can be enhanced by the increase in the amount of ultraviolet irradiation.
そして、紫外線照射用管体に内蔵された紫外線照射ユニットが、紫外線照射用管体内に向かって紫外線光を発光する紫外線発光素子と、この紫外線発光素子から発光された紫外線光を拡散させる拡散レンズと、紫外線照射用管体内に挿着して紫外線発光素子を保持する管状スペーサと、紫外線照射用管体内に流体を流通させる円管状の合成石英パイプと、この合成石英パイプの上流側を跨いで対向配置した2枚1組または2枚複数組の凹面鏡からなる放物線反射ミラーとで構成されていることにより、流体の殺菌に不可欠な要素部品が紫外線照射用管体内で一連一体に構成されるため、紫外線照射ユニットを紫外線照射用管体内から簡便に取り出すことで合成石英パイプ、紫外線発光素子、放物線反射ミラーの位置調整、清掃、保守交換を容易に行うことができる。 Then, the ultraviolet irradiation unit built in the ultraviolet irradiation tube has an ultraviolet light emitting element that emits ultraviolet light toward the ultraviolet irradiation tube body, and a diffuser lens that diffuses the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element. , A tubular spacer that is inserted into the UV irradiation tube to hold the UV light emitting element, a circular tubular synthetic quartz pipe that allows fluid to flow inside the UV irradiation tube, and a facing each other across the upstream side of this synthetic quartz pipe. Since it is composed of a parabolic reflection mirror consisting of a set of two or a set of two concave mirrors arranged, the elemental parts indispensable for sterilizing the fluid are integrally configured in the ultraviolet irradiation tube. By simply taking out the ultraviolet irradiation unit from the inside of the ultraviolet irradiation tube, the position of the synthetic quartz pipe, the ultraviolet light emitting element, and the parabolic reflection mirror can be easily adjusted, cleaned, and replaced.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載されたUV殺菌装置が奏する効果に加えて、紫外線照射ユニットが、紫外線照射用管体に合成石英パイプの下流側を挿入した状態で位置決めして管状スペーサと係合するとともに紫外線発光素子から合成石英パイプに向けて発光された紫外線光の残りとなる下流側の紫外線光を繰り返し反射させる円管状のパイプ保持体を有していることにより、このパイプ保持体が、合成石英パイプの下流側を挿入した状態で合成石英パイプを位置決めするとともに管状スペーサと係合して合成石英パイプを保持するため、紫外線発光素子から発光された紫外線光の残りを合成石英パイプの下流側で確実に繰り返し反射させながら照射させ、その結果、合成石英パイプの上流側での殺菌効果に加えて、合成石英パイプの下流側でも殺菌効果を奏することができる。 In the invention according to claim 2, in addition to the effect of the UV sterilizer according to claim 1, the ultraviolet irradiation unit is positioned with the downstream side of the synthetic quartz pipe inserted into the ultraviolet irradiation tube. This is due to having a circular tubular pipe holder that engages with the tubular spacer and repeatedly reflects the downstream ultraviolet light that is the rest of the ultraviolet light emitted from the ultraviolet emitting element toward the synthetic quartz pipe. Since the pipe holder positions the synthetic quartz pipe with the downstream side of the synthetic quartz pipe inserted and engages with the tubular spacer to hold the synthetic quartz pipe, the rest of the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element is retained. Irradiation is performed while being reliably and repeatedly reflected on the downstream side of the synthetic quartz pipe, and as a result, in addition to the bactericidal effect on the upstream side of the synthetic quartz pipe, the bactericidal effect can be exerted on the downstream side of the synthetic quartz pipe.
請求項3に係る発明は、請求項2に記載されたUV殺菌装置が奏する効果に加えて、パイプ保持体が、反射剤で表面加工された反射内周面を有していることにより、このパイプ保持体の反射内周面が、紫外線発光素子から発光された紫外線光の残りを合成石英パイプの下流側で繰り返し反射させながら光減衰させることなく照射させるため、合成石英パイプの下流側においても殺菌効果を高めることができる。 The invention according to claim 3 has, in addition to the effect of the UV sterilizer according to claim 2, that the pipe holder has a reflective inner peripheral surface surface-processed with a reflective agent. Since the reflective inner peripheral surface of the pipe holder repeatedly reflects the rest of the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element on the downstream side of the synthetic quartz pipe and irradiates it without light attenuation, even on the downstream side of the synthetic quartz pipe. The bactericidal effect can be enhanced.
請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置が奏する効果に加えて、放物線反射ミラーが、非球面からなる凹面鏡であることにより、紫外線発光素子から発光した紫外線光を拡散させることなく集束させて反射させるため、合成石英パイプ内の流体へ紫外線光を効率良く集中して照射することができる。 In the invention according to claim 4, in addition to the effect of the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 3, the ultraviolet reflection mirror is a concave mirror made of an aspherical surface. Since the ultraviolet light emitted from the light emitting element is focused and reflected without being diffused, the ultraviolet light can be efficiently concentrated and irradiated to the fluid in the synthetic quartz pipe.
請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置が奏する効果に加えて、放物線反射ミラーが、紫外線光の光束横断面を一定に維持する反射面形状を有していることにより、この放物線反射ミラーで紫外線光を繰り返し反射させることが可能となるため、紫外線光の拡散を抑制して紫外線照射強度の減衰を防止することができる。 In the invention according to claim 5, in addition to the effect of the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 4, the parabolic reflection mirror keeps the cross section of the ultraviolet light beam constant. Having a reflecting surface shape makes it possible for the parabolic reflection mirror to repeatedly reflect ultraviolet light, so that it is possible to suppress the diffusion of ultraviolet light and prevent the attenuation of the ultraviolet irradiation intensity.
請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置が奏する効果に加えて、紫外線発光素子が、発光ダイオードであることにより、発光ダイオード素子の照射可能時間が従来のような蛍光ランプと比べて長いため、長期に亘って殺菌することができる。 In the invention according to claim 6, in addition to the effect of the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 5, the ultraviolet light emitting element is a light emitting diode, so that the light emitting diode element can be used. Since the irradiation time is longer than that of a conventional fluorescent lamp, it can be sterilized for a long period of time.
請求項7に係る発明は、請求項1乃至請求項6のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置が奏する効果に加えて、紫外線発光素子が、この紫外線発光素子から発光された紫外線光を拡散させる拡散レンズでカバーされていることにより、この拡散レンズが紫外線光のビーム角を広げてビームを太くするため、紫外線照射ユニットにおける流体に確実に照射することができる。 In the invention according to claim 7, in addition to the effect of the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 6, the ultraviolet light emitting element emits ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element. By being covered with a diffusing lens, the diffusing lens widens the beam angle of the ultraviolet light and thickens the beam, so that the fluid in the ultraviolet irradiation unit can be reliably irradiated.
請求項8に係る発明は、請求項1乃至請求項7のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置が奏する効果に加えて、紫外線発光素子の発光する紫外線光が、100乃至280nmの波長を有する深紫外線であることにより、紫外線光の中でも、特に、所謂UV-Cである殺菌効果に優れているため、より一層確実に殺菌することができる。 In the invention according to claim 8, in addition to the effect of the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 7, the ultraviolet light emitted by the ultraviolet light emitting element has a wavelength of 100 to 280 nm. Since it has deep ultraviolet rays, it has an excellent sterilizing effect, which is so-called UV-C, among ultraviolet rays, so that it can be sterilized even more reliably.
請求項9に係る発明は、請求項1乃至請求項8のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置が奏する効果に加えて、管状スペーサが、紫外線照射用管体の管軸方向に沿って二分割可能に形成されていることにより、管状スペーサを必要に応じて二分割できるため、UV殺菌装置の製作時に紫外線照射用管体へ紫外線照射ユニットを組み付ける場合の合成石英パイプ、紫外線発光素子、放物線反射ミラーの取り扱いが簡便であり、さらに、合成石英パイプ、紫外線発光素子、放物線反射ミラーの位置調整、清掃、保守交換を行う場合の分解、組み立てを容易に行うことができる。 In the invention according to claim 9, in addition to the effect of the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 8, the tubular spacer is provided along the tube axis direction of the ultraviolet irradiation tube. Since the tubular spacer can be divided into two as needed because it is formed so that it can be divided into two, a synthetic quartz pipe, an ultraviolet light emitting element, which is used when assembling an ultraviolet irradiation unit to an ultraviolet irradiation tube when manufacturing a UV sterilizer, The handling of the parabolic reflection mirror is easy, and the position of the synthetic quartz pipe, the ultraviolet light emitting element, and the parabolic reflection mirror can be adjusted, cleaned, and disassembled and assembled easily for maintenance and replacement.
請求項10に係る発明の飲料水供給設備によれば、請求項1乃至請求項9のいずれか1つに記載されたUV殺菌装置が奏する効果と同様な効果を有することができる。 According to the drinking water supply equipment of the invention according to claim 10, it is possible to have the same effect as that of the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 9.
本発明のUV殺菌装置および飲料水供給設備は、流体を流入させる流入ポートとこの流入ポートから流入させた流体に紫外線光を照射して殺菌する紫外線照射用管体とこの紫外線照射用管体から流体を流出させる流出ポートとを備え、紫外線照射用管体が、この紫外線照射用管体内に向かって紫外線光を発光する紫外線発光素子と、この紫外線発光素子から発光された紫外線光を拡散させる拡散レンズと、紫外線照射用管体内に挿着して紫外線発光素子を保持する管状スペーサと、紫外線照射用管体内に流体を流通させる円管状の合成石英パイプと、この合成石英パイプの上流側を跨いで対向配置して拡散レンズの中心を紫外線発光素子の中心に対して合成石英パイプの上流側に偏倚させた状態で紫外線発光素子から合成石英パイプに向けて発光された紫外線光の大半となる合成石英パイプの上流側の紫外線光を繰り返し反射させる2枚1組または2枚複数組の凹面鏡からなる放物線反射ミラーとで少なくとも構成される紫外線照射ユニットを内蔵し、この紫外線照射ユニットが、合成石英パイプを跨いで対向配置した凹面鏡からなる放物線反射ミラーの相互間で紫外線光の光減衰率を抑えた状態で紫外線光を繰り返し反射させながら流体を流通させて殺菌能力を高め、流体を確実に殺菌するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。 The UV sterilizer and drinking water supply facility of the present invention are composed of an inflow port for inflowing fluid, an ultraviolet irradiation tube for sterilizing the fluid flowing in from the inflow port by irradiating it with ultraviolet light, and the ultraviolet irradiation tube. It is equipped with an outflow port that allows fluid to flow out, and the ultraviolet irradiation tube has an ultraviolet light emitting element that emits ultraviolet light toward the inside of the ultraviolet irradiation tube and a diffusion that diffuses the ultraviolet light emitted from this ultraviolet light emitting element. It straddles the lens, the tubular spacer that is inserted into the UV irradiation tube to hold the UV light emitting element, the circular tubular synthetic quartz pipe that allows fluid to flow inside the UV irradiation tube, and the upstream side of this synthetic quartz pipe. The composition is the majority of the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element toward the synthetic quartz pipe with the center of the diffuser lens offset to the upstream side of the synthetic quartz pipe with respect to the center of the ultraviolet light emitting element. It has a built-in ultraviolet irradiation unit consisting of at least a parabolic reflection mirror consisting of two sets or two sets of concave mirrors that repeatedly reflect ultraviolet light on the upstream side of the quartz pipe, and this ultraviolet irradiation unit is a synthetic quartz pipe. The fluid is circulated while repeatedly reflecting the ultraviolet light while suppressing the light attenuation rate of the ultraviolet light between the parabolic reflection mirrors consisting of concave mirrors arranged across the surface to improve the sterilization ability and reliably sterilize the fluid. As long as it is, the specific embodiment may be any.
例えば、本発明のUV殺菌装置に適用する流体としては、水、コーヒー、お茶などの飲料である液体でも良く、空気などの気体でも良い。
そして、本発明のUV殺菌装置の設置例としては、ウォータサーバ、飲料用装置などの飲料水供給設備やエアークリーナなどの清浄機であるが、これら以外にも殺菌機能を必要とするものであれば、本発明のUV殺菌装置は、適用できることは言うまでもない。
なお、本発明のUV殺菌装置は、流量、流体温などの感知センサーを介在させて設置した場合、感知センサーから得られた流量、流体温などの検知データに基づいて紫外線発光素子から発光する紫外線光を光量調整して殺菌性能を制御することが可能となる。
For example, the fluid applied to the UV sterilizer of the present invention may be a liquid such as water, coffee, or tea, or a gas such as air.
An example of installation of the UV sterilizer of the present invention is a drinking water supply facility such as a water server and a drinking device, and a purifier such as an air cleaner, but any device that requires a sterilizing function other than these. Needless to say, the UV sterilizer of the present invention can be applied.
When the UV sterilizer of the present invention is installed with a sensing sensor such as flow rate and fluid temperature interposed therebetween, ultraviolet rays emitted from an ultraviolet light emitting element based on detection data such as flow rate and fluid temperature obtained from the sensing sensor. It is possible to control the sterilization performance by adjusting the amount of light.
本発明のUV殺菌装置における紫外線照射用管体の具体的な形態については、流体が貯留する筒状であれば、流れ方向から視た断面形状は、正円形、楕円形、多角形など如何なるものであっても構わない。
そして、紫外線照射用管体の材質は、ステンレスなどの金属、ABS樹脂などの樹脂など如何なるものであっても構わない。
Regarding the specific form of the ultraviolet irradiation tube in the UV sterilizer of the present invention, if it is a cylinder in which a fluid is stored, the cross-sectional shape seen from the flow direction may be a perfect circle, an ellipse, a polygon, or the like. It doesn't matter.
The material of the ultraviolet irradiation tube may be any material such as a metal such as stainless steel and a resin such as ABS resin.
また、本発明のUV殺菌装置における紫外線照射ユニットの具体的な設置位置については、紫外線照射用管体内に内蔵し、この紫外線照射ユニットが、紫外線光の光減衰率を抑えた状態で紫外線光を繰り返し反射させながら流体を流通させて殺菌能力を高め、流体を確実に殺菌することができれば、紫外線照射用管体の上流側の如何なる領域であっても良い。 Further, the specific installation position of the ultraviolet irradiation unit in the UV sterilizer of the present invention is built in the ultraviolet irradiation tube, and the ultraviolet irradiation unit emits ultraviolet light in a state where the light attenuation rate of the ultraviolet light is suppressed. Any region on the upstream side of the ultraviolet irradiation tube may be used as long as the fluid can be circulated while being repeatedly reflected to enhance the sterilizing ability and the fluid can be sterilized reliably.
そして、本発明のUV殺菌装置で用いる合成石英パイプの具体的な材質と形態については、流通する流体に対して紫外線光を集中させて照射することができれば、如何なる材質と形態であっても構わない。
たとえば、紫外線光の透過効率が95%以上であれば、流体の速度が速い中心(中央)部の殺菌効果も発揮することができ、紫外線光の照射面積をより狭く絞り込み可能な透明型パイプを用いるとさらに殺菌効果も発揮することができ、より好ましい。
また、このような合成石英パイプを用いた場合には、流体が流通する際に流体の流速分布が均一化されて流体に乱流を発生させず、流体に含まれる種々の物質が合成石英パイプに付着しないため、紫外線光の透過効率を増加させることが可能となる。
上述したような合成石英パイプを用いた場合であっても開口端側の流速が乱れるため、合成石英パイプは、流入ポートに対して合成石英パイプの開口端をわずかに離隔した領域に設けるのがより好ましい。
また、この合成石英パイプの径は、紫外線照射用管体の径よりも狭く絞り込むと、紫外線光が集中して照射されるため、より確実に殺菌することが可能となる。
しかも、この合成石英パイプに換えて、サファイア製パイプを用いることも可能であるが、このサファイア製パイプよりも安価に制作することができる。
The specific material and form of the synthetic quartz pipe used in the UV sterilizer of the present invention may be any material and form as long as the flowing fluid can be irradiated with ultraviolet light in a concentrated manner. do not have.
For example, if the transmission efficiency of ultraviolet light is 95% or more, the bactericidal effect of the central part where the fluid speed is high can be exhibited, and a transparent pipe that can narrow down the irradiation area of ultraviolet light is narrower. When used, it can further exert a bactericidal effect, which is more preferable.
Further, when such a synthetic quartz pipe is used, the flow velocity distribution of the fluid is made uniform when the fluid flows, and turbulence is not generated in the fluid, and various substances contained in the fluid are contained in the synthetic quartz pipe. Since it does not adhere to the water, it is possible to increase the transmission efficiency of ultraviolet light.
Even when the synthetic quartz pipe as described above is used, the flow velocity on the open end side is disturbed. Therefore, the synthetic quartz pipe should be provided in a region where the open end of the synthetic quartz pipe is slightly separated from the inflow port. More preferred.
Further, if the diameter of the synthetic quartz pipe is narrowed down to be narrower than the diameter of the ultraviolet irradiation tube, the ultraviolet light is concentrated and irradiated, so that sterilization can be performed more reliably.
Moreover, although it is possible to use a sapphire pipe instead of this synthetic quartz pipe, it can be manufactured at a lower cost than this sapphire pipe.
さらに、本発明のUV殺菌装置に用いる紫外線発光素子については、少なくとも300nm以下の深紫外線光を発光するものであれば、如何なる深紫外線光であっても構わないが、100乃至280nmの波長を有する深紫外線光を発光するものが深紫外線光の中でも特に所謂UV-Cである殺菌効果に優れるため、より好ましい。
また、紫外線発光素子の具体的な形態については、紫外線光を照射発光するものであれば如何なる形態のものであっても差し支えないが、発光ダイオードからなる紫外線発光素子を用いた場合には、発光ダイオード素子の照射可能時間が蛍光ランプと比べて長いため、長期に亘って殺菌することができるので、より好ましい。
Further, the ultraviolet light emitting element used in the UV sterilizer of the present invention may be any deep ultraviolet light as long as it emits deep ultraviolet light of at least 300 nm or less, but has a wavelength of 100 to 280 nm. Those that emit deep ultraviolet light are more preferable because they are particularly excellent in the so-called UV-C bactericidal effect among the deep ultraviolet light.
The specific form of the ultraviolet light emitting element may be any form as long as it irradiates and emits ultraviolet light, but when an ultraviolet light emitting element composed of a light emitting diode is used, it emits light. Since the irradiation time of the LED element is longer than that of the fluorescent lamp, it can be sterilized for a long period of time, which is more preferable.
また、本発明のUV殺菌装置に用いる拡散レンズの具体的な形態については、紫外線発光素子から発光された紫外線を紫外線照射ユニットに向けて拡散させるものであれば、平凸レンズ、非球面レンズの何れであっても差し支えないが、平凸レンズのほうが非球面レンズよりもレンズ製作が容易であり安価である。
そして、本発明のUV殺菌装置に用いる拡散レンズと紫外線発光素子との具体的な配置形態については、紫外線発光素子から拡散レンズを介して合成石英パイプに向けて紫外線光を照射させることができれば、如何なる配置形態であっても構わない。
特に、拡散レンズおよび紫外線発光素子を流体の流れ方向に対して直交方向に向けて設置する場合は、紫外線照射ユニットの管状スペーサに対して拡散レンズおよび紫外線発光素子を流体の流れ方向に傾けて設置する必要がないため、紫外線照射ユニットの管状スペーサに対する拡散レンズおよび紫外線発光素子の取付け構造を簡素化することができる。
さらに、合成石英パイプに対する照射位置および照射範囲については、拡散レンズの中心を紫外線発光素子の中心に対して偏倚させて拡散レンズと紫外線発光素子との相対的な位置関係を調整することが可能になるため、合成石英パイプと拡散レンズとの相対的な姿勢や位置関係を変更することなく容易に調整するのがより好ましい。
The specific form of the diffuser lens used in the UV sterilizer of the present invention is either a plano-convex lens or an aspherical lens as long as it diffuses the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet light emitting element toward the ultraviolet irradiation unit. However, a plano-convex lens is easier and cheaper to manufacture than an aspherical lens.
Regarding the specific arrangement of the diffuser lens and the ultraviolet light emitting element used in the UV sterilizer of the present invention, if the ultraviolet light can be irradiated from the ultraviolet light emitting element toward the synthetic quartz pipe via the diffuser lens. Any arrangement may be used.
In particular, when the diffuser lens and the ultraviolet light emitting element are installed in a direction orthogonal to the fluid flow direction, the diffuser lens and the ultraviolet light emitting element are installed at an angle in the fluid flow direction with respect to the tubular spacer of the ultraviolet irradiation unit. Therefore, it is possible to simplify the attachment structure of the diffuser lens and the ultraviolet light emitting element to the tubular spacer of the ultraviolet irradiation unit.
Furthermore, regarding the irradiation position and irradiation range for the synthetic quartz pipe, it is possible to adjust the relative positional relationship between the diffuser lens and the ultraviolet light emitting element by deviating the center of the diffuser lens with respect to the center of the ultraviolet light emitting element. Therefore, it is more preferable to easily adjust the synthetic quartz pipe and the diffuser lens without changing the relative posture and positional relationship.
さらに、本発明のUV殺菌装置に用いる放物線反射ミラーの具体的な設置形態については、紫外線照射ユニットの管状スペーサにおいて相互に対向配置することが可能であれば、2枚1組の配置形態、2枚複数組のいずれの配置形態であっても良い。
また、放物線反射ミラーの具体的ミラー形態については、紫外線照射ユニットにおいて相互に対向配置する非球面からなる凹面鏡からなる放物線反射ミラーであれば良く、紫外線光を減衰させることなく集束させて繰り返し反射させることができ、例えば、凹面ミラーをUV高反射アルミニウムでコーティングした凹面広帯域金属コーティングミラーなどのような反射面形状を有する放物線反射ミラーであれば、紫外線光の光束横断面が拡大されて紫外線光が分散されないため、放物線反射ミラーによる紫外線光が繰り返し反射する際の拡散による紫外線照射強度の減衰を抑止するので、より好ましい。
ここで、2枚1組の放物線反射ミラーの具体的な形態については、紫外線光の光束横断面を一定に維持するように調整するために、相互に対向配置する放物線反射ミラーが、それぞれ異なった非球面からなる凹面鏡、あるいは、相互に異なった対向角度で設置されることは言うまでもない。
Further, regarding the specific installation form of the parabolic reflection mirror used in the UV sterilizer of the present invention, if it is possible to arrange them so as to face each other in the tubular spacer of the ultraviolet irradiation unit, the arrangement form of two sheets is set to 2. Any arrangement of a plurality of sheets may be used.
Further, the specific mirror form of the parabolic reflection mirror may be a parabolic reflection mirror made of concave mirrors made of aspherical surfaces arranged opposite to each other in the ultraviolet irradiation unit, and the ultraviolet light is focused and repeatedly reflected without being attenuated. This can be done, for example, in the case of a parabolic reflective mirror having a reflective surface shape such as a concave broadband metal coated mirror in which a concave mirror is coated with UV highly reflective aluminum, the cross section of the light beam of the ultraviolet light is enlarged and the ultraviolet light is emitted. Since it is not dispersed, it is more preferable because it suppresses the attenuation of the ultraviolet irradiation intensity due to the diffusion when the ultraviolet light is repeatedly reflected by the parabolic reflection mirror.
Here, regarding the specific form of the pair of parabolic reflection mirrors, the parabolic reflection mirrors arranged so as to face each other are different from each other in order to adjust so as to keep the luminous flux cross section of the ultraviolet light constant. Needless to say, it is a concave mirror made of an aspherical surface, or it is installed at different facing angles.
本発明のUV殺菌装置に用いる管状スペーサの具体的な形態については、少なくとも、紫外線照射用管体内に挿着して紫外線発光素子を保持するとともに、相互に対向配置する放物線反射ミラーを保持することができれば、如何なる管状体であっても良い。
特に、管状スペーサが、前記紫外線照射用管体の管軸方向に沿って二分割で形成されている場合には、管状スペーサ内に保持する合成石英パイプ、紫外線発光素子、放物線反射ミラーの位置調整、清掃、保守交換を行う際の分解、組み立てを容易に行うことができるのでより好ましい。
Regarding the specific form of the tubular spacer used in the UV sterilizer of the present invention, at least, the ultraviolet light emitting element is held by being inserted into the ultraviolet irradiation tube, and the parabolic reflection mirrors arranged opposite to each other are held. If possible, any tubular body may be used.
In particular, when the tubular spacer is formed in two parts along the tube axis direction of the ultraviolet irradiation tube, the positions of the synthetic quartz pipe, the ultraviolet light emitting element, and the parabolic reflection mirror held in the tubular spacer are adjusted. , It is more preferable because it can be easily disassembled and assembled at the time of cleaning, maintenance and replacement.
本発明のUV殺菌装置に用いるパイプ保持体の具体的な設置形態については、合成石英パイプの下流側を挿入した状態で合成石英パイプを位置決めするとともに管状スペーサと係合して合成石英パイプを保持するものであれば良いが、好ましくは、反射剤で表面加工された反射内周面を有していることにより、このパイプ保持体の反射内周面が、紫外線発光素子から発光された紫外線光の残りを合成石英パイプの下流側で繰り返し反射させながら光減衰させることなく照射して、合成石英パイプの下流側においても殺菌効果を高めるのが良い。 Regarding the specific installation form of the pipe holder used in the UV sterilizer of the present invention, the synthetic quartz pipe is positioned with the downstream side of the synthetic quartz pipe inserted, and the synthetic quartz pipe is held by engaging with the tubular spacer. However, it is preferable that the inner peripheral surface of the pipe holder has a reflective inner peripheral surface that has been surface-processed with a reflective agent, so that the inner peripheral surface of the reflection of the pipe holder is the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element. It is preferable to irradiate the rest of the material on the downstream side of the synthetic quartz pipe while repeatedly reflecting it without light attenuation to enhance the bactericidal effect also on the downstream side of the synthetic quartz pipe.
以下に、本発明の第1実施例であるUV殺菌装置100を備えた飲料水供給設備としてのウォータサーバW10について、図1に基づいて説明し、UV殺菌装置100について、図2乃至図4に基づいて説明する。
すなわち、図1は、本発明の第1実施例であるUV殺菌装置100を備えたウォータサーバW10の概略を示す正面断面図であり、図2は、本発明の第1実施例であるUV殺菌装置の一部を切り欠いた概略説明図であり、図3は、図2の符号3-3で視た断面図であり、図4は、紫外線照射ユニットにおける深紫外線の照射状態を示す説明図であり、放物線反射ミラーにおける深紫外線の繰り返し反射状態を示す説明図である。
Hereinafter, the water server W10 as a drinking water supply facility provided with the
That is, FIG. 1 is a front sectional view showing an outline of a water server W10 provided with a
本発明の第1実施例であるウォータサーバW10は、図1に示すように、水道水WT1を貯める水容器W11と、水道水WT1を浄化する浄化カートリッジW12と、浄化水WT2を貯める浄化水貯留容器W13と、浄化水WT2の温度を変更自在なウォータサーバ本体W14とを備えている。
このうち、水容器W11は、上方に開口した開口部(水道水WT1の注入口)W11baを有する水容器本体W11bと、開口部W11baを開閉自在な蓋W11aとを備えている。
水容器本体W11bの底壁W11bcには、開口穴W11bdが形成され、浄化カートリッジW12が、開口穴W11bdに貫通して嵌め込まれている。
浄化水貯留容器W13は、ウォータサーバ本体W14の上方にある水容器W11の真下に設置され、浄化カートリッジW12の内部の通水路を流下して浄化された浄化水WT2を一時的に貯留するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the water server W10 according to the first embodiment of the present invention has a water container W11 for storing tap water WT1, a purification cartridge W12 for purifying tap water WT1, and purified water storage for storing purified water WT2. It includes a container W13 and a water server main body W14 that can freely change the temperature of the purified water WT2.
Of these, the water container W11 includes a water container main body W11b having an opening (injection port for tap water WT1) W11ba opened upward, and a lid W11a that can open and close the opening W11ba.
An opening hole W11bd is formed in the bottom wall W11bc of the water container main body W11b, and the purification cartridge W12 is fitted through the opening hole W11bd.
The purified water storage container W13 is installed directly under the water container W11 above the water server main body W14, and flows down the water passage inside the purification cartridge W12 to temporarily store the purified water WT2. It is configured.
ウォータサーバ本体W14は、温水タンクW14aと、冷水タンクW14bと、温水用蛇口W14cと、常温水用蛇口W14dと、冷水用蛇口W14eとを備えている。
このうち、温水タンクW14aは、浄化水貯留容器W13と第1配管W14fを介して接続され、浄化水貯留容器W13からこの温水タンクW14aに浄化水WT2が供給されるように構成されている。
さらに、温水タンクW14aは、内部に貯留した浄化水WT2を所定温度に加熱する加熱手段を有している。
また、温水タンクW14aは、図示しない配管を介して温水用蛇口W14cに接続され、この温水用蛇口W14cを開栓することで、温水タンクW14aの内部の温水がこの温水用蛇口W14cを通ってユーザに供給されるように設けられている。
The water server main body W14 includes a hot water tank W14a, a cold water tank W14b, a hot water faucet W14c, a normal temperature water faucet W14d, and a cold water faucet W14e.
Of these, the hot water tank W14a is connected to the purified water storage container W13 via the first pipe W14f, and is configured to supply purified water WT2 from the purified water storage container W13 to the hot water tank W14a.
Further, the hot water tank W14a has a heating means for heating the purified water WT2 stored inside to a predetermined temperature.
Further, the hot water tank W14a is connected to the hot water faucet W14c via a pipe (not shown), and by opening the hot water faucet W14c, the hot water inside the hot water tank W14a passes through the hot water faucet W14c and the user. It is provided to be supplied to.
冷水タンクW14bは、浄化水貯留容器W13と第2配管W14gを介して接続され、第2配管W14gの経路上には、詳しく後述するUV殺菌装置100が設けられている。
そして、浄化水貯留容器W13からこの冷水タンクW14bに殺菌された浄化水WT2が供給されるように構成されている。
さらに、この冷水タンクW14bは、内部の浄化水WT2を冷却する冷却手段を有している。
The cold water tank W14b is connected to the purified water storage container W13 via the second pipe W14g, and a
Then, the purified water storage container W13 is configured to supply the sterilized purified water WT2 to the cold water tank W14b.
Further, the cold water tank W14b has a cooling means for cooling the internal purified water WT2.
また、冷水タンクW14bは、図示しない配管を介して冷水用蛇口W14eに接続され、この冷水用蛇口W14eを開栓することで、冷水タンクW14bの内部の冷水がこの冷水用蛇口W14eを通ってユーザに供給されるように設けられている。
なお、本実施例では、第2配管W14gの経路上にUV殺菌装置100を設けたが、冷水タンクW14bと冷水用蛇口W14eとを接続する配管(図示せず)の経路上にUV殺菌装置100を設けてもよい。
Further, the cold water tank W14b is connected to the cold water faucet W14e via a pipe (not shown), and by opening the cold water faucet W14e, the cold water inside the cold water tank W14b passes through the cold water faucet W14e and the user. It is provided to be supplied to.
In this embodiment, the
常温水用蛇口W14dは、第3配管W14hを介して浄化水貯留容器W13に接続され、第3配管W14hの経路上には、詳しくは後述するUV殺菌装置100が設けられている。
そして、常温水用蛇口W14dを開栓することで、浄化水貯留容器W13の内部の常温水がUV殺菌装置100を流通するときに殺菌され、この常温水用蛇口W14dを通ってユーザに供給されるように設けられている。
なお、温水用蛇口W14c~冷水用蛇口W14eの下には、これらの温水用蛇口W14cおよび冷水用蛇口W14eからこぼれ落ちた水を受ける水受皿W14iが設置されている。
また、本実施例では、ウォータサーバW10が、温水タンクW14aおよび冷水タンクW14bの両方を備えているが、温水タンクW14aまたは冷水タンクW14bの何れか一方のみを備えるものであってもよい。
The normal temperature water faucet W14d is connected to the purified water storage container W13 via the third pipe W14h, and a
Then, by opening the normal temperature water faucet W14d, the normal temperature water inside the purified water storage container W13 is sterilized when it is circulated through the
Under the hot water faucet W14c to the cold water faucet W14e, a water pan W14i for receiving the water spilled from the hot water faucet W14c and the cold water faucet W14e is installed.
Further, in this embodiment, the water server W10 includes both the hot water tank W14a and the cold water tank W14b, but may include only one of the hot water tank W14a and the cold water tank W14b.
以上の構成を備えるウォータサーバW10において、図1に示すように、ピッチャーPTなどを使って水道水WT1が水容器W11の開口部W11baから注入されると、水道水WT1は、水容器W11の底に設置されている浄化カートリッジW12の内部に導入される。
浄化カートリッジW12の内部に導入された水道水WT1は、浄化カートリッジW12の各浄水エレメント(図示せず)を流通する毎に、それぞれの処理が施される。
In the water server W10 having the above configuration, as shown in FIG. 1, when tap water WT1 is injected from the opening W11ba of the water container W11 using a pitcher PT or the like, the tap water WT1 becomes the bottom of the water container W11. It is introduced inside the purification cartridge W12 installed in.
The tap water WT1 introduced into the purification cartridge W12 is subjected to each treatment each time it is circulated through each water purification element (not shown) of the purification cartridge W12.
そして、浄化カートリッジW12を流通する水道水WT1は、最下位置の浄水エレメント容器(図示せず)より浄化水貯留容器W13の内部に排出され、浄化水WT2としてこの浄化水貯留容器W13で一時的に貯留される。
冷水用蛇口W14eまたは温水用蛇口W14cが開栓されると、温水タンクW14aまたは冷水タンクW14bの内部の水が外に排出されるが、このとき、温水タンクW14a、冷水タンクW14bの内部の水量の低下に伴って浄化水貯留容器W13の内部の浄化水WT2が温水タンクW14a、冷水タンクW14bの内部にそれぞれ供給される。
Then, the tap water WT1 flowing through the purification cartridge W12 is discharged into the purified water storage container W13 from the water purification element container (not shown) at the lowest position, and is temporarily used as the purified water WT2 in the purified water storage container W13. Is stored in.
When the cold water faucet W14e or the hot water faucet W14c is opened, the water inside the hot water tank W14a or the cold water tank W14b is discharged to the outside. Along with the decrease, the purified water WT2 inside the purified water storage container W13 is supplied to the inside of the hot water tank W14a and the inside of the cold water tank W14b, respectively.
図2に示すように、UV殺菌装置100は、上述した浄化水WT2からなる殺菌すべき流体(以下、「水」と言う。)を流入させる正円筒形の流入ポート110と、この流入ポート110から流入させた水に紫外線光Lを照射して殺菌するためのABS樹脂からなる内径12mmφ程度、パイプ長15mm程度の円管状を呈した紫外線照射用管体120とこの紫外線照射用管体120から水を流出させる正円筒形の流出ポート130とを備えている。
なお、流入ポート110と紫外線照射用管体120との間、および、紫外線照射用管体120と流出ポート130との間には、(図示しないが)シールリングがそれぞれ介在している。
そして、前述した紫外線照射用管体120は、紫外線照射用管体120を流れる水に100乃至280nmの波長を有する紫外線光Lを照射して水を殺菌する紫外線照射ユニット140を内蔵している。
As shown in FIG. 2, the
A seal ring (not shown) is interposed between the
The above-mentioned
つぎに、本実施例のUV殺菌装置100において最も特徴部分である紫外線照射ユニット140の具体的構成について、以下に詳しく説明する。
まず、図2乃至図3に示すように、紫外線照射ユニット140は、紫外線照射用管体120内に向かって100乃至280nmの波長の紫外線光L(La、Lb、Lc)を発光する発光ダイオード素子からなる紫外線発光素子141と、この紫外線発光素子141をカバーする平凸レンズからなる拡散レンズ142と、紫外線発光素子141に設けられて図示しない電源から発光ダイオード素子141へ電力を供給する基板143と、紫外線照射用管体120内に挿着して紫外線発光素子141を保持する管状スペーサ146と、紫外線照射用管体120内に水を流通させる内径10mmφ程度、パイプ長30mm程度のパイプ状を呈する合成石英パイプ147と、この合成石英パイプ147の上流側を跨いで対向配置して紫外線発光素子141から発光された紫外線光Lの大半を繰り返し反射させる一組の放物線反射ミラー148a、148bと、合成石英パイプ147の下流側を挿入した状態で合成石英パイプ147を位置決めするとともに管状スペーサ146と係合して合成石英パイプ147を保持する内径12mmφ程度、パイプ長15mm程度の円管状を呈したパイプ保持体149とで構成されている。
Next, the specific configuration of the
First, as shown in FIGS. 2 to 3, the
ここで、上述した発光ダイオード素子からなる紫外線発光素子141の照射可能時間は、従来の蛍光ランプと比べて長く、拡散レンズ142が、紫外線光Lのビーム角を広げてビームを太くして、紫外線照射ユニット140の合成石英パイプ147を流れる殺菌すべき水に確実に照射するようになっている。
そして、上述した平凸レンズからなる拡散レンズ142は、レンズ倍率が5~7倍の範囲であるのが良く、管状スペーサ146に形成されたレンズ挿通穴146aに嵌合され基板143側に平坦面を呈する円環状のレンズつば部142a(図示していない)と、合成石英パイプ147側に向かって凸状球面142bとを有して、紫外線発光素子141の紫外線光Lを拡散させる。
Here, the irradiation time of the ultraviolet
The
そして、紫外線発光素子141および拡散レンズ142は、紫外線発光素子141から発光された紫外線光Lの大半となる70%程度、すなわち、紫外線光Laが合成石英パイプ147の上流側に向けて照射されるように、拡散レンズ142の中心を紫外線発光素子141の中心に対して水の流れ方向の上流側に偏倚させている。
これにより、管状スペーサ146に対して紫外線発光素子141および拡散レンズ142を設置調整する必要がなく、管状スペーサ146に対する紫外線発光素子141および拡散レンズ142の取付け構造を簡素化し、しかも、紫外線発光素子141と拡散レンズ142との相対的な位置関係を設定するだけで合成石英パイプ147に対する照射位置および照射範囲を調整している。
The ultraviolet
This eliminates the need to install and adjust the ultraviolet
また、本実施例で用いる合成石英パイプ147は、この合成石英パイプ147内で水の流速分布が均一化されて水に乱流を発生させず、また、水に含まれる種々の物質が合成石英パイプ147に付着することが無いため、この合成石英パイプ147における紫外線光Lの透過効率は、従来のような樹脂製パイプと比較すると、格段に高95%以上を達成している。
なお、本実施例の場合、流入ポート110から流入する水の流速が乱れ易いため、合成石英パイプ147の開口端は、流入ポート110に対してわずかに離隔した領域(例えば、合成石英パイプ147の開口端から10mm程度の離隔した領域)に設けている。
Further, in the
In the case of this embodiment, since the flow velocity of the water flowing in from the
さらに、本実施例で用いるパイプ保持体149は、反射剤でコーティング加工された反射内周面を有していることにより、この反射内周面が、図4に示すように、紫外線発光素子141から発光された紫外線光Lの残り、すなわち、紫外線光Lcを合成石英パイプ147の下流側で繰り返し反射させながら光減衰させることなく照射させるため、合成石英パイプ147の下流側においても殺菌効果を高めることができる。
これにより、UV殺菌装置が奏する殺菌効果は、合成石英パイプ147の上流側と下流側でおおよそ7:3の割合で発揮する。
なお、図4に示す紫外線光Lbは、合成石英パイプ147の上流側と下流側との間で一組の放物線反射ミラー148a、148bやパイプ保持体149と関与せずに、紫外線発光素子141から一方的に照射されて紫外線光である。
Further, the
As a result, the sterilizing effect of the UV sterilizing device is exhibited at a ratio of approximately 7: 3 on the upstream side and the downstream side of the
The ultraviolet light Lb shown in FIG. 4 is transmitted from the ultraviolet
そして、本実施例で用いる放物線反射ミラー148a、148bについては、図3乃至図4に示すように、この合成石英パイプ147の上流側を跨いで対向配置して紫外線発光素子141から発光された紫外線光Lの大半(La)であるおおよそ70%近くを繰り返し反射させる2枚1組の非球面からなる凹面鏡からなる放物線反射ミラーであって、UV高反射アルミニウムでコーティングした凹面広帯域金属コーティングミラーである。
また、これらの放物線反射ミラー148a、148bの具体的なミラー形状については、図5に示すように、紫外線光Laの光束横断面を拡大して紫外線光Laを分散させないように、すなわち、紫外線光Lを減衰させることなく集束させて繰り返し反射させるために、それぞれ異なった非球面からなる反射面形状を有するように設計し、さらに、これらの放物線反射ミラー148a、148bのミラー配置形態については、紫外線光Lの光束横断面を一定に維持するように調整するために、相互に異なった対向角度で設置されていることは言うまでもない。
As shown in FIGS. 3 to 4, the parabolic reflection mirrors 148a and 148b used in this embodiment are arranged so as to face each other across the upstream side of the
Regarding the specific mirror shape of these parabolic reflection mirrors 148a and 148b, as shown in FIG. 5, the cross section of the light beam of the ultraviolet light La is enlarged so as not to disperse the ultraviolet light La, that is, the ultraviolet light. In order to focus and repeatedly reflect L without attenuating it, it is designed to have a reflecting surface shape consisting of different aspherical surfaces, and further, the mirror arrangement form of these parabolic reflection mirrors 148a and 148b is ultraviolet rays. Needless to say, the light L is installed at different facing angles in order to adjust the cross section of the light beam so as to be kept constant.
また、図3に示すように、本実施例で用いた紫外線照射用管体120内に挿着して紫外線発光素子141を保持する管状スペーサ146は、必要に応じて紫外線照射用管体120の管軸方向に沿って二分割できるように形成されているため、UV殺菌装置100の製作時に紫外線照射用管体120へ紫外線照射ユニット140を組み付ける場合の合成石英パイプ147の装着、紫外線発光素子141の取付、放物線反射ミラー148a、148bの設置調整などの取り扱いが簡便であり、さらに、合成石英パイプ147、紫外線発光素子141、放物線反射ミラー148a、148bの位置調整、清掃、保守交換を行う場合の分解、組み立てを容易に行うことが可能となっている。
Further, as shown in FIG. 3, the
このようにして得られた本発明の第1実施例であるUV殺菌装置100は、紫外線照射ユニット140が、紫外線光Lを発光する紫外線発光素子141と紫外線照射用管体120内に挿着する管状スペーサ146と水を流通させる合成石英パイプ147とこの合成石英パイプ147の上流側を跨いで対向配置して紫外線発光素子141から発光された紫外線光Lの大半を繰り返し反射させる放物線反射ミラー148a、148bとで構成されていることにより、紫外線照射ユニット140内で光減衰率を抑えた状態の紫外線光Lが、合成石英パイプ147に対して繰り返し集中的に照射されて、水に対する紫外線照射量が増加して殺菌能力を高めることができるとともに、紫外線照射ユニット140を紫外線照射用管体120内から簡便に取り出すことで合成石英パイプ147、紫外線発光素子141、放物線反射ミラー148a、148bの位置調整、清掃、保守交換を容易に行うことができるなど、その効果は甚大である。
また、紫外線照射ユニット140が、円管状のパイプ保持体148を有していることにより、合成石英パイプ147の上流側での殺菌効果に加えて、合成石英パイプ147の下流側でも殺菌効果を奏することができる。
In the
Further, since the
続いて、本発明の第2実施例であるUV殺菌装置200について、図5および図6に基づいて説明する。
ここで、図6は、本発明の第2実施例であるUV殺菌装置200の要部を示す分解斜視図であり、図7は、本発明の第2実施例であるUV殺菌装置200の要部を示す断面図である。
第2実施例のUV殺菌装置200は、第1実施例のUV殺菌装置100における平凸レンズ142と基板143との間にレンズスペーサ244を設置するとともに、基板143の背面に放熱プレート245を設置したものであり、多くの要素について第1実施例のUV殺菌装置100と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下2桁が共通する200番台の符号を付すのみとする。
Subsequently, the
Here, FIG. 6 is an exploded perspective view showing a main part of the
In the
図6および図7に示すように、レンズスペーサ244は、平凸レンズからなる拡散レンズ242と基板243との間に配設され、発光ダイオード素子241から平凸レンズ242までの距離が調整可能となっている。
なお、発光ダイオード素子241から平凸レンズ242までの距離を変更するには、レンズスペーサ244の厚みを変更すればよい。
また、レンズスペーサ244には、発光ダイオード素子からなる紫外線発光素子241を収容するダイオード収容孔244aが設けられ、さらに、このダイオード収容孔244aの周壁は、発光ダイオード素子241からの深紫外線光Lを反射自在に設けられ、発光ダイオード素子241の周囲がダイオード収容孔244aの周壁で囲まれて配光+90度方向および配光-90度方向への散乱光の漏れが殆ど無くなっている。
なお、本第2実施例で意味する「配光分布の0度」は、発光ダイオード素子241に対して真正面である。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
In order to change the distance from the light emitting
Further, the
The "0 degree of light distribution" meant in the second embodiment is directly in front of the light emitting
また、本第2実施例では、レンズスペーサ244が、高反射率樹脂など、発光ダイオード素子241からの深紫外線光Lを透過しない材料で形成され、ダイオード収容孔244aの周壁で発光ダイオード素子241からの紫外線光を反射させている。
さらに、本第2実施例では、ダイオード収容孔244aの周壁が、基板243側から平凸レンズ242側へ向かって漸次拡がるテーパ状に形成され、配光+90度方向および配光-90度方向への散乱光を平凸レンズ242へ反射させることにより、上述した第1実施例と比べて集光率を約30%向上させている。
Further, in the second embodiment, the
Further, in the second embodiment, the peripheral wall of the diode
また、上述したレンズスペーサ244に設けたダイオード収容孔244aの周壁は、発光ダイオード素子240から離間して配置され、例えば、基板270を固定する図示しないネジなどを緩めることにより、レンズスペーサ244に対してダイオード収容孔281と発光ダイオード素子241との隙間分だけ基板270と平行な方向へ相対的に移動自在となり、図7に示すように、発光ダイオード素子241の中心C1と平凸レンズ242の中心C2とを揃えたりずらしたり調整自在になっている。
Further, the peripheral wall of the diode
さらに、第2実施例のUV殺菌装置200は、図6および図7に示すように、基板243の背面にアルミプレートからなる凹凸平板状の放熱プレート245を設置することにより、長期使用時に基板243が発熱した場合であっても、基板243の発熱を凹凸平板状の放熱プレート245に熱伝達し、この放熱プレート245によって効率よく直ちに放熱することができる。
Further, in the
このようにして得られた本発明の第2実施例であるUV殺菌装置200は、発光ダイオード素子241を配設する基板243と拡散レンズである平凸レンズ242との間に配設されたレンズスペーサ244が、発光ダイオード素子241を収容するダイオード収容孔244aを有し、このダイオード収容孔244aの周壁が、発光ダイオード素子241からの紫外線光を反射自在に設けられていることにより、配光+90度方向および配光-90度方向への散乱光のロスを著しく低減して発光効率を高めて省エネルギー効果およびハイコストパフォーマンスを両立するとともに、光源のビーム角(拡散具合)を調整して照射範囲を調整することができる。
The
そして、第2実施例のUV殺菌装置200は、第1実施例のUV殺菌装置100における基板243の背面に放熱プレート245を設置することにより、長期使用時に基板243が発熱した場合であっても、放熱プレート245により直ちに放熱するため、上述した第1実施例のUV殺菌装置100が奏する効果に加えて、安全かつ安心して使用することができるなど、その効果は甚大である。
The
100 、200 ・・・ UV殺菌装置
110 ・・・ 流入ポート
120 ・・・ 紫外線照射用管体
130 ・・・ 流出ポート
140 、240 ・・・ 紫外線照射ユニット
141 、241 ・・・ 発光ダイオード素子(紫外線発光素子)
142 、242 ・・・ 平凸レンズ(拡散レンズ)
142a、242a・・・ レンズつば部
142b、242b・・・ 凸状球面
143 、243 ・・・ 基板
244 ・・・ レンズスペーサ
244a・・・ ダイオード収容孔
245 ・・・ 放熱プレート
146 ・・・ 管状スペーサ
146a ・・・ レンズ挿通穴
147 ・・・ 合成石英パイプ
148a、148b・・・ 放物線反射ミラー
149 ・・・ パイプ保持体
L ・・・ 紫外線光(深紫外線光)
La ・・・ 紫外線光
Lb ・・・ 紫外線光
Lc ・・・ 紫外線光
C1 ・・・ 発光ダイオード素子の中心
C2 ・・・ 平凸レンズの中心
W10 ・・・ ウォータサーバ(飲料水供給設備)
W11 ・・・ 水容器
W11a ・・・ 蓋
W11b ・・・ 水容器本体
W11ba・・・ 開口部(水道水の注入口)
W11bc・・・ 底壁
W11bd・・・ 開口穴
W12 ・・・ 浄化カートリッジ
W13 ・・・ 浄化水貯留容器
W14 ・・・ ウォータサーバ本体
W14a ・・・ 温水タンク
W14b ・・・ 冷水タンク
W14c ・・・ 温水用蛇口
W14d ・・・ 常温水用蛇口
W14e ・・・ 冷水用蛇口
W14f ・・・ 第1配管
W14g ・・・ 第2配管
W14h ・・・ 第3配管
W14i ・・・ 水受皿
PT ・・・ ピッチャー
WT1 ・・・ 水道水
WT2 ・・・ 水(浄化水)
100, 200 ・ ・ ・
142, 242 ... Plano-convex lens (diffusing lens)
142a, 242a ...
244 ・ ・ ・ Lens spacer
244a ... Diode accommodating hole
245 ・ ・ ・
La ・ ・ ・ Ultraviolet light Lb ・ ・ ・ Ultraviolet light Lc ・ ・ ・ Ultraviolet light C1 ・ ・ ・ Center of light emitting diode element C2 ・ ・ ・ Center of plano-convex lens W10 ・ ・ ・ Water server (drinking water supply equipment)
W11 ・ ・ ・ Water container W11a ・ ・ ・ Closure W11b ・ ・ ・ Water container body W11ba ・ ・ ・ Opening (tap water inlet)
W11bc ・ ・ ・ Bottom wall W11bd ・ ・ ・ Opening hole W12 ・ ・ ・ Purification cartridge W13 ・ ・ ・ Purified water storage container W14 ・ ・ ・ Water server body W14a ・ ・ ・ Hot water tank W14b ・ ・ ・ Cold water tank W14c ・ ・ ・ Hot water Faucet W14d ・ ・ ・ Faucet for normal temperature water W14e ・ ・ ・ Faucet for cold water W14f ・ ・ ・ First pipe W14g ・ ・ ・ Second pipe W14h ・ ・ ・ Third pipe W14i ・ ・ ・ Water tray PT ・ ・ ・ Pitcher WT1・ ・ ・ Tap water WT2 ・ ・ ・ Water (purified water)
Claims (10)
前記紫外線照射用管体が、該紫外線照射用管体内に向かって紫外線光を発光する紫外線発光素子と、該紫外線発光素子から発光された紫外線光を拡散させる拡散レンズと、前記紫外線照射用管体内に挿着して紫外線発光素子を保持する管状スペーサと、前記紫外線照射用管体内に流体を流通させる円管状の合成石英パイプと、該合成石英パイプの上流側を跨いで対向配置して前記拡散レンズの中心を紫外線発光素子の中心に対して合成石英パイプの上流側に偏倚させた状態で紫外線発光素子から合成石英パイプに向けて発光された紫外線光の大半となる合成石英パイプの上流側の紫外線光を繰り返し反射させる2枚1組または2枚複数組の凹面鏡からなる放物線反射ミラーとで少なくとも構成される紫外線照射ユニットを内蔵し、
該紫外線照射ユニットが、前記合成石英パイプを跨いで対向配置した凹面鏡からなる放物線反射ミラーの相互間で紫外線光の光減衰率を抑えた状態で紫外線光を繰り返し反射させながら前記流体を流通させることを特徴とするUV殺菌装置。 A UV sterilizer equipped with an inflow port for inflowing a fluid, an ultraviolet irradiation tube for sterilizing the fluid flowing in from the inflow port with ultraviolet light, and an outflow port for discharging the fluid from the ultraviolet irradiation tube. And,
The ultraviolet irradiation tube has an ultraviolet light emitting element that emits ultraviolet light toward the ultraviolet irradiation tube, a diffusion lens that diffuses the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element, and an ultraviolet irradiation tube. A tubular spacer that is inserted into the tube to hold the ultraviolet light emitting element, a circular tubular synthetic quartz pipe that allows fluid to flow inside the ultraviolet irradiation tube, and the diffusion of the synthetic quartz pipe that is placed opposite to each other across the upstream side of the synthetic quartz pipe. On the upstream side of the synthetic quartz pipe, which is the majority of the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element toward the synthetic quartz pipe with the center of the lens biased toward the upstream side of the synthetic quartz pipe with respect to the center of the ultraviolet light emitting element. It has a built-in ultraviolet irradiation unit consisting of at least a parabolic reflection mirror consisting of a set of two or a set of two concave mirrors that repeatedly reflect ultraviolet light.
The ultraviolet irradiation unit circulates the fluid while repeatedly reflecting the ultraviolet light in a state where the light attenuation rate of the ultraviolet light is suppressed between the parabolic reflection mirrors composed of concave mirrors arranged so as to face each other across the synthetic quartz pipe. A UV sterilizer characterized by.
A drinking water supply facility in which the UV sterilizer according to any one of claims 1 to 9 is provided on the path of a water pipe which is the fluid.
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