JP7195134B2 - 流体殺菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、紫外光によって流体を殺菌する流体殺菌装置に関する。

水等の流体に混入している菌の殺菌を行うために、流体を筒状チャンバ内で軸方向に流しつつ、流れる流体に対し紫外光を照射する流体殺菌装置が知られている。

紫外光を出射する光源は、ＬＥＤ等の半導体発光素子が用いられているが、半導体発光素子は、点灯中、多量の熱を発生する。半導体発光素子は、高温になると、放射輝度が低下してしまうので、光源の冷却が必要になる。

特許文献１の流体殺菌装置では、基板は、紫外光を出射する半導体発光素子を表面側に取り付けられて、表面側を筒状チャンバの流体空間に向けて筒状チャンバに取り付けられている。そして、ヒートシンクが、基板の背面に面接触して取り付けられて、基板からの伝導熱を大気に放出している。

特許文献１の流体殺菌装置では、さらに、基板は、表面の周縁部において、流体空間を画成している筒状チャンバに面接合されている光源搭載部材の外面に面接触している。したがって、半導体発光素子の発熱の一部は、基板の表面から光源搭載部材及び筒状チャンバを経て筒状チャンバ内の流体に放出される。

特開２０１７‐６０６６８号公報

紫外光は、十分な強度と所望の配光角で流体空間に照射されることが望まれる。特許文献１の流体殺菌装置では、基板が、筒状チャンバに面接合される光源搭載部材に表面側で面接触しているものの、半導体発光素子から出射される紫外光の配光角を規定する反射面（リフレクタ）が光源搭載部材内に形成されなければならない。リフレクタを基板に対して流体空間側に形成することは、基板から流体空間までの距離を増大させ、発光素子を流体空間の流体で冷却させるときの冷却効率の低下につながる。

本発明の目的は、流体空間の流体による光源の冷却効果を高めることができる流体殺菌装置を提供することである。

本発明の流体殺菌装置は、
軸方向の一端側から他端側に流体が流れる流体空間が内面側に画成されているチャンバと、
紫外光を前記チャンバの外側から内側に透過するように、前記チャンバに設けられた透過部と、
背面において前記チャンバの外面に面接触する基板と、
前記基板の表面に取り付けられて、前記紫外光を前記チャンバから離間する方向に出射する光源と、
前記基板の前記表面に対向して設けられ、前記光源から出射された前記紫外光を前記透過部に向けて反射するリフレクタと、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、基板は、背面においてチャンバに面接触するとともに、光源は、基板の表面に取り付けられて、紫外光をチャンバから離間する方向に出射する。そして、リフレクタが、基板の表面に対向して設けられていて、光源からの紫外光を透過部に向けて反射する。これにより、基板と流体空間との間にリフレクタを配置する必要がなくなるので、基板から流体空間までの距離を大幅に減少することができる。この結果、流体空間の流体による光源の冷却効果を高めることができる。

好ましくは、本発明の流体殺菌装置において、
前記チャンバは、前記流体空間の前記他端側において径方向内側に張出す張出し部を有する筒状チャンバと、前記透過部が内周側に装着され、前記筒状チャンバの前記張出し部に前記他端側から面接触している環状ブラケットと、を有し、
前記基板は、前記環状ブラケットに前記他端側から面接触している。

この構成によれば、チャンバは、他端側に張出し部を有する筒状チャンバと、該筒状チャンバの張出し部に他端側から面接触する環状ブラケットとを有する。そして、基板は、環状ブラケットに他端側から面接触する。これにより、流体空間の流体に紫外光を軸方向から照射する流体殺菌装置において、チャンバへの基板の取付を容易化しつつ、流体空間の流体による光源の冷却効果を高めることができる。

好ましくは、本発明の流体殺菌装置において、前記環状ブラケットは、前記筒状チャンバより熱伝導率の大きな材料から成る。

この構成によれば、基板の表面に取り付けられた光源が発する熱が、基板から環状ブラケットを介して筒状チャンバへ伝導し、放熱され易くなる。

好ましくは、本発明の流体殺菌装置において、前記筒状チャンバの前記張出し部は、前記筒状チャンバの内側に向けて突出した複数のフィンを有している。

この構成によれば、フィンにより流体への放熱面積を増大させて、流体空間の流体による光源の冷却効果を高めることができる。

好ましくは、本発明の流体殺菌装置において、
前記基板は、環状板であり、
前記光源は、前記環状板の表面に周方向に等角度間隔で設けられた複数の発光素子を有する。

この構成によれば、光源が周方向に等角度間隔で配置されることにより、軸対称な配光パターンで紫外光を照射することで、放射照度分布のむらを抑制し、殺菌性能を向上することができる。

好ましくは、本発明の流体殺菌装置において、
前記チャンバは、周壁部に開口を有する筒状チャンバと、前記透過部及び前記光源が装着され、前記周壁部において前記開口の口縁部に前記筒状チャンバの径方向の外側から面接触しているブラケットと、有し、
前記基板は、前記ブラケットに前記筒状チャンバの径方向の外側から面接触している。

この構成によれば、チャンバは、筒状チャンバと、径方向の外側から筒状チャンバに面接触するブラケットとを有する。そして、基板は、ブラケットに径方向外側から面接触する。これにより、紫外光をチャンバの軸方向の他端側から流体空間に照射する流体殺菌装置において、チャンバへの基板の取付を容易化しつつ、流体空間の流体による光源の冷却効果を高めることができる。

好ましくは、本発明の流体殺菌装置において、
前記光源は、前記筒状チャンバの周方向に設けられた複数の発光素子を有し、
前記リフレクタは、各発光素子から前記筒状チャンバの前記径方向の外側に出射された前記紫外光を、前記筒状チャンバの前記径方向の内側に向けて照射するように、反射する。

この構成によれば、流体空間の流体に対し筒状チャンバの周壁部の複数の周方向位置から径方向の内側に紫外光が照射されるので、放射照度分布のむらを抑制し、殺菌性能を向上させることができる。

好ましくは、本発明の流体殺菌装置において、
前記開口は、前記筒状チャンバの軸方向に延在しているスリット形状を有し、
前記光源は、前記スリット形状の開口に沿って設けられた複数の発光素子を有し、
前記リフレクタは、各発光素子から前記筒状チャンバの前記径方向の外側に出射された前記紫外光を、前記筒状チャンバの前記径方向の内側に向けて照射するように、反射する。

この構成によれば、流体空間の流体に対し筒状チャンバの軸方向の複数の位置から径方向の内側に紫外光が照射されるので、流体空間における軸方向位置の相違による紫外光の照射むらを抑制することができる。

好ましくは、本発明の流体殺菌装置において、前記ブラケットは、前記筒状チャンバより熱伝導率の大きな材料から成る。

この構成によれば、基板の表面に取り付けられた光源が発する熱が、基板からブラケットを介して筒状チャンバへ伝導し、放熱されやすくなる。

好ましくは、本発明の流体殺菌装置において、前記リフレクタの出射側の焦点は、前記透過部に位置している。

この構成によれば、リフレクタで反射した紫外光を透過部において絞ることができるので、透過部を小型にすることができる。

第１実施形態の流体殺菌装置の外観斜視図。 第１実施形態の流体殺菌装置の分解斜視図。 光源装置の正面図。 流体殺菌装置の縦断面図。 図４の紫外光出射部の拡大図。 流体殺菌装置の温度試験で解析した温度分布図。 放熱部にフィンを付加した筒状チャンバの構造図。 第２実施形態の流体殺菌装置の縦断面図。 第３実施形態の流体殺菌装置の筒状チャンバにおける横断面図。 第３実施形態の流体殺菌装置の筒状チャンバの主要部の構成を筒状チャンバの軸方向の所定範囲において示した斜視図。

［第１実施形態：構成］
図１及び図２は、それぞれ第１実施形態の流体殺菌装置１の外観斜視図及び分解斜視図である。図２において、流体殺菌装置１は、軸方向に一端側から他端側に順番に筒状チャンバ２、石英板３、環状ブラケット４、基板５、ＬＥＤ（light emitting diode）６及びリフレクタ７を備えている。

筒状チャンバ２と環状ブラケット４とは、軸方向に相互に面接合されて、チャンバ８を構成する。複数のＬＥＤ６は、光源９を構成する。図５で後述するように、光源９は、少なくとも１つのＬＥＤ６を有すればよい。

筒状チャンバ２は、軸方向に一端側から他端側に順番に流入管１１、テーパ部１２、円筒部１３、流出管１４及び張出し部１５を有している。１つの流入管１１は、円筒部１３の中心線Ｃｌ（図４）に沿ってテーパ部１２から一端側に突出している。２つの流出管１４は、円筒部１３の他端側の外周部から直径方向の相互に反対方向に突出している。

図３は、光源装置２０の正面図である。光源装置２０は、基板５と、基板５の表面に取り付けられた光源９とを有する。光源９は、流体殺菌装置１の周方向に等角度間隔で配置された複数のＬＥＤ６から構成されている。ここでは、光源装置２０の正面とは、基板５の表面が見える側をいうものとする。リフレクタ７は、光源装置２０の正面に対向している。

図４は、流体殺菌装置１の縦断面図である。Ｃｌは、流体空間２５の横断面の中心を貫く中心線であり、流体殺菌装置１の軸方向に平行となる。図４の縦断面は、中心線Ｃｌと共に２つの流出管１４の中心線を含む平面上に存在する。“ＩＮ”及び“ＯＵＴ”は、流体殺菌装置１により殺菌処理される菌入り流体（例：水）が、筒状チャンバ２に流入及び流出する位置及び向きを示している。

図４には、紫外光の光線を重ねて示している。図示を簡明にするために、光線図は、１つのＬＥＤ６から出射される紫外光の光線のみを示している。他のＬＥＤ６からの光線図も、図４の光線図と同様になる。なお、図４における紫外光の光線の密度は、紫外光の強度とは無関係である。図４の光線図は、各位置の紫外光の光線の進路を示しているのみである。

テーパ部１２及び円筒部１３は、内周側に流体空間２５を画成する。流入口２６は、流入管１１が流体空間２５に開口する箇所に位置する。流出口２７は、流出管１４が流体空間２５に開口する箇所に位置する。菌が混入している流体（例：水）は、流入管１１に流入し（図４の“ＩＮ”）、流体空間２５内を一端側の光源装置２０から他端側の石英板３の方へ軸方向に流れる。そして、２つの流出口２７から流出管１４に流出し、さらに、流出管１４から流体殺菌装置１の外に流出する（図４の“ＯＵＴ”）。

以下、流体殺菌装置１及び後述の流体殺菌装置４１（図８），流体殺菌装置８１（図９Ａ）の各部品の厚み方向の両面において「内面」及び「外面」というときは、厚み方向の両面のうち流体空間２５に近い側の面を「内面」とし、遠い側の面を「外面」とする。

［紫外光出射部］
図５は、図４の紫外光出射部３０の拡大図である。紫外光出射部３０は、リフレクタ７及び光源装置２０を含む。張出し部１５は、円筒部１３の他端側の端縁を形成し、円筒部１３の他端から径方向内側及び径方向外側の両方に張出している。張出し部１５の外方張出し部は、フランジを形成する。

筒状チャンバ２と環状ブラケット４とは、チャンバ８を構成する。複数のＬＥＤ６は、光源９を構成する。本発明の光源９は、少なくとも１つのＬＥＤ６を有すればよい。ＬＥＤ６の個数は、ＬＥＤ６の紫外光の発光強度、ＬＥＤ６の取付位置、筒状チャンバ２の寸法（例：径又は長さ）や流体空間２５内を流れる流体の流量等の流体殺菌装置１の使用環境によって１以上の最適な個数に決められる。

環状ブラケット４は、内面を張出し部１５の外面に面接触させて、張出し部１５に接合されている。円形の石英板３は、環状ブラケット４の内周面に嵌合しつつ、軸方向の一端側の内面及び他端側の外面の周縁部をそれぞれ張出し部１５及び環状ブラケット４の内方張出し部に当てている。石英板３は、紫外光の通過用に形成された張出し部１５の内周側の円形孔を封鎖している。

基板５は、同心の内周円と外周円との輪郭から成る環状板で形成されている。基板５は、内面側を背面とし、該背面を環状ブラケット４の外面に面接触している。基板５は、表面を外面側とし、外面側においてリフレクタ７の内面側の反射面２９と軸方向に対向している。複数のＬＥＤ６は、周方向に等角度間隔の配置で基板５の表面に取り付けられ、流体空間２５から離間する方向としてのリフレクタ７に向かって紫外光を出射する。

リフレクタ７の内面は、反射面２９を形成し、基板５の表面及びＬＥＤ６に対向している。基板５の表面のＬＥＤ６は、流体空間２５から離間する方向に紫外光を出射する。該紫外光は、リフレクタ７により軸方向に向きを反転して反射され、石英板３に向かう。そして、石英板３を透過して、流体空間２５内に照射される。

反射面２９の縦断面は、中心線Ｃｌで二分されている。二分された反射面２９の各半部からの紫外光の反射光は、石英板３において交差して、各半部が中心線Ｃｌに対して位置する側とは反対側に進む。ＬＥＤ６は、基板５の表面に周方向に等角度間隔で、すなわち回転対称で取り付けられており、反射面２９も回転対称の形状である。したがって、紫外光出射部３０からの照射光は、流体空間２５の横断面の全領域に照射される。

反射面２９の具体的な形状は、中心線Ｃｌで二分される反射面２９の各半部が、中心線Ｃｌに対して対称で、かつ楕円の輪郭の一部を形成する形状になっている。反射面２９の各半部の輪郭上の楕円の２つの焦点は、光学上の２つの焦点に一致する。各半部の楕円輪郭の一方の焦点は、ＬＥＤ６に位置する。他方の焦点は、石英板３の内部、典型的には石英板３の中心（中心線Ｃｌ上でかつ石英板３の厚みの中点）に設定される。

リフレクタ７の反射面２９の出射側の焦点が石英板３の中心に位置することにより、リフレクタ７の反射面２９からの紫外光の反射光は、軸方向に石英板３の位置で径方向に絞られる。この結果、石英板３を小型化することができる。

［第１実施形態：作用］
ＬＥＤ６は、点灯中、多量の熱を発生する。ＬＥＤ６は、高温になると、紫外光の強度が低下するので、流体に対する基準の殺菌効果を満たすためには、ＬＥＤ６を冷却する必要がある。従来の典型的な流体殺菌装置では、基板５は、表面側（ＬＥＤ６の取付側）を流体空間２５側に向けているので、ヒートシンクが、基板５の背面に面接触して、基板５からの熱を大気に放出していた。

そして、ＬＥＤ６の熱を、流体空間２５に流れる流体（典型的には液体）により冷却（典型的には水冷）できれば、ヒートシンクによる空冷よりもはるかに冷却効率が高まる。しかしながら、従来の典型的な流体殺菌装置では、リフレクタを光源（例：ＬＥＤ）と透過部（例：石英板）との間に配設する必要があるので、基板と流体空間との間の熱伝導路の長さが長大化してしまう。

これに対し、流体殺菌装置１では、基板５に対してリフレクタ７が流体空間２５とは逆側に配置されるので、基板５と流体空間２５との間にリフレクタを配設する必要がなくなり、軸方向の基板５－流体空間２５間の熱伝導路の長さが大幅に短縮される。すなわち、ＬＥＤ６の発熱は、環状ブラケット４と基板５の背面との面接触を介して環状ブラケット４に伝導した後、環状ブラケット４と張出し部１５との面接触部を介して流体空間２５の流体に伝導する。こうして、熱伝導路の長さの短縮により流体空間２５の流体による基板５の冷却効果を高めることができる。

なお、環状ブラケット４から筒状チャンバ２への高い熱伝導性を確保するために、環状ブラケット４は、筒状チャンバ２の熱伝導率よりも大きな熱伝導率の材料とされる。一例としては、環状ブラケット４はアルミ合金であり、筒状チャンバ２はステンレスである。

［放熱試験］
図６は、流体殺菌装置１の温度試験で解析した温度分布図である。異なる３つの状況で温度試験した温度分布図が対比されている。温度分布図で、白っぽい領域ほど、高温になっている。逆にいえば、黒っぽい領域ほど、低温になっている。この温度試験では、基板５の表面に周方向に等角度間隔で取り付けられるＬＥＤ６の個数は１２個としている。

３つのうちの左から１番目の温度分布図は、流体殺菌装置１から紫外光出射部３０を分離して、紫外光出射部３０単独のときの温度分布図である。左から２番目と３番目の温度分布図は、流体殺菌装置１の全体の温度分布図となっている。ただし、左から２番目の温度分布図は、流体空間２５に流体を流していないときのものであるのに対し、左から３番目の温度分布図は、流体空間２５に流体を流しているときのものである。

図６の各構造ごとの基板５の温度の解析結果は、左から右への構造の順に述べると、５４℃、４７℃及び３７℃であった。この結果から、流体空間２５の流体によりＬＥＤ６を効率良く冷却できることが分かった。

［冷却フィン］
図７は、放熱部にフィン３５を付加した筒状チャンバ２の構造図である。筒状チャンバ２の内面側の構造を分かり易くするために、筒状チャンバ２は、図４の縦断面を含む平面で両断して、後ろ側の半部のみを示している。

複数のフィン３５は、張出し部１５の流体空間２５側の面としての内面に等角度間隔に一体的に設けられている。フィン３５は、矩形板状に形成され、中心線Ｃｌ（図５）から放射方向に沿って延在し、かつ軸方向に突出している。軸方向へのフィン３５の寸法（突出量）は、軸方向に流出口２７の中心を越えない量、好ましくは流出口２７において張出し部１５に最も接近している箇所を一端側（流入口２６側）の方に越えない寸法とされる。フィン３５により張出し部１５からの放熱面積が増大するので、流体空間２５の流体によるＬＥＤ６の冷却効果が一層向上する。

［第２実施形態：構成］
図８は、第２実施形態の流体殺菌装置４１の縦断面図である。流体殺菌装置４１において、流体殺菌装置１の部分と同一の部分は、流体殺菌装置１の該部分と同一の符号を付けている。

流体殺菌装置４１は、流体空間２５の流体に対して殺菌用の紫外光を径方向の内側に照射する。流体殺菌装置４１は、内面側に流体空間２５を画成する筒状チャンバ４２と、筒状チャンバ４２の外周を包囲するように取り付けられて流体空間２５に向けて紫外光を出射する紫外光出射部４３とを備えている。

筒状チャンバ４２は、中心線Ｃｌに沿って一端側から他端側に流入管４７、テーパ部４８、円筒部４９、テーパ部５０及び流出管５１を備えている。Ｃｒは、流体殺菌装置４１の軸方向の中点を通り、かつ中心線Ｃｌに直交する中心線である。

円周開口６１は、円筒部４９の軸方向には中心線Ｃｒの位置において、筒状チャンバ４２の周壁部としての円筒部４９に周方向に延在している。１対の環状ブラケット６４ａ，６４ｂは、円筒部４９において円周開口６１の口縁部に相当する部分に径方向の外側から面接触して接合されている。環状石英板６３は、円筒部４９の軸方向に両側から１対の環状ブラケット６４ａ，６４ｂに挟まれて、円筒部４９の外面に装着されて、円周開口６１を封鎖している。なお、円周開口６１の代わりに、円筒部４９の周壁に沿って等角度間隔で複数の円形の開口を穿設してもよい。それら円形の複数の開口に対しては、開口と同一形状の石英板が外周側から封鎖するように、円筒部４９の外周に装着される。

紫外光出射部４３は、環状石英板６３の外周を包囲するように、円筒部４９の外周面に取り付けられる。紫外光出射部４３は、中心線Ｃｌに対して回転対称の構造になっている。円筒部４９の断面構造は、構造的には、図５の紫外光出射部３０の中心線Ｃｌを中心線Ｃｒの向きに変更した断面構造にほぼ同一になっている。

紫外光出射部４３は、１対の光源装置６０ａ，６０ｂと、環状リフレクタ６７とを備える。光源装置６０ａ，６０ｂは、それぞれ環状ブラケット６４ａ，６４ｂ、環状基板６５ａ，６５ｂ及びＬＥＤ６６ａ，６６ｂを備えている。１対の光源装置６０ａ，６０ｂ及び環状リフレクタ６７の機能は、紫外光出射部３０（図５）における光源装置２０及びリフレクタ７にそれぞれ対応する。

円筒部４９、１対の環状ブラケット６４ａ，６４ｂ及び１対の環状基板６５ａ，６５ｂにおいて、内周面及び外周面がそれぞれ内面（流体空間２５に向いている側の面）及び外面（流体空間２５とは反対側に向いている面）に対応する。

１対の環状基板６５ａ，６５ｂにおいて、外面が表面に対応し、内面が裏面に対応する。環状基板６５ａ，６５ｂの表面には、複数のＬＥＤ６６ａ，６６ｂが周方向に等角度間隔でそれぞれ取り付けられている。

環状リフレクタ６７の内面は、紫外光を環状石英板６３に向けて反射する反射面６９を形成する。反射面６９は、径方向に流体空間２５から離間する方向としての環状リフレクタ６７の方にＬＥＤ６６ａ，６６ｂから出射された紫外光を、径方向の向きを反転させる。反射面６９により径方向の向きを反転された紫外光は、反射後、環状石英板６３に入射する。

反射面６９の具体的な形状は、中心線Ｃｒで二分される反射面６９の各半部が、中心線Ｃｒに対して対称で、かつ楕円の輪郭の一部を形成する形状になっている。反射面６９の各半部の輪郭上の楕円焦点は、光学上の２焦点に一致する。各半部の楕円輪郭の一方の焦点は、反射面６９の入射側の焦点としてＬＥＤ６６に位置する。他方の焦点は、反射面６９の出射側の焦点として環状石英板６３の内部、典型的には環状石英板６３の中心（中心線Ｃｒ上でかつ環状石英板６３の厚みの中点）に位置する。

環状石英板６３の反射面の出射側の焦点が環状石英板６３の中心に位置することにより、環状リフレクタ６７の反射面６９からの紫外光の反射光を環状石英板６３の位置で軸方向に絞ることができる。この結果、環状石英板６３の幅を小さくすることができる。

以下、環状ブラケット６４ａ，６４ｂを区別しないときは、「環状ブラケット６４」と総称する。環状基板６５ａ，６５ｂ及びＬＥＤ６６ａ，６６ｂについても同様に、両者を区別しないときは、それぞれ「環状基板６５」及び「ＬＥＤ６６」と総称する。チャンバ６８は、筒状チャンバ４２と環状ブラケット６４とを含む。複数の発光素子としての複数のＬＥＤ６６は、光源５９を構成する。

［第２実施形態：作用］

流体殺菌装置４１では、ＬＥＤ６６を、流体空間２５を流れる流体により冷却する。すなわち、環状基板６５は、ＬＥＤ６６が取り付けられている表面側を流体殺菌装置４１の径方向外側に向けているので、背面において環状ブラケット６４の外面に面接触することが可能になる。環状基板６５の背面と環状ブラケット６４の外面との面接触は、環状基板６５から環状ブラケット６４への熱伝導性を高める。

さらに、流体殺菌装置４１では、ＬＥＤ６６からの紫外光の配光角を調整する環状リフレクタ６７が、環状基板６５と流体空間２５との間に配置されない。これにより、環状基板６５－流体空間２５間の距離は、大幅に短縮する。距離の短縮は、ＬＥＤ６６から流体空間２５の流体への熱伝導量を増大させる。こうして、ＬＥＤ６６の冷却効果を大幅に向上することができる。

なお、環状ブラケット６４から筒状チャンバ４２への高い熱伝導性を確保するために、環状ブラケット６４の熱伝導率が筒状チャンバ４２の伝導率よりも高くなるように、環状ブラケット６４及び筒状チャンバ４２の材料が選択されている。一例としては、環状ブラケット６４はアルミ合金であり、筒状チャンバ４２はステンレスである。

［第３実施形態：構成］
図９Ａは、第３実施形態の流体殺菌装置８１の筒状チャンバ４２における横断面図である。図９Ｂは、流体殺菌装置８１の筒状チャンバ４２の主要部の構成を筒状チャンバ４２の軸方向の所定範囲において示した斜視図である。なお、図９Ｂでは、内部の構造を分かり易くするために、筒状チャンバ４２を所定の横断面で切断している。流体殺菌装置８１において、流体殺菌装置４１の部分と同一の部分は、流体殺菌装置４１の部分に付けた符号と同一の符号を付けている。

流体殺菌装置８１は、流体殺菌装置４１（図８）と同じく、流体空間２５の流体に対して紫外光を流体空間２５の径方向に照射する。ただし、流体殺菌装置８１では、紫外光出射部８２は、円筒部４９の周方向ではなく、円筒部４９の軸方向に延在して、円筒部４９の外周面に取り付けられている。

円筒部４９には、円筒部４９の周方向の１箇所において軸方向に所定の長さにわたり延在するスリット形状の開口としてのスリット９０が形成されている。中心線Ｃｓは、図８の流体殺菌装置８１の横断面においてスリット９０の幅の中点を通る直径に重ねて設定されている。

１対の帯状ブラケット８４ａ，８４ｂは、スリット９０を間に挟みつつ、スリットに沿って延在している。１対の帯状ブラケット８４ａ，８４ｂは、スリット９０の口縁部の外面に面接触で固定されている。帯状石英板８３は、幅方向の両側から１対の帯状ブラケット８４ａ，８４ｂに固定されて、スリット９０を封鎖している。筒状チャンバ４２と１対の帯状ブラケット８４ａ，８４ｂとは、チャンバ７８を構成する。

紫外光出射部８２は、帯状リフレクタ８７と、１対の光源装置９１ａ，９１ｂとを備える。光源装置９１ａ，９１ｂは、それぞれ１対の帯状基板８５ａ，帯状基板８５ｂと、複数のＬＥＤ８６ａ，８６ｂとを備える。複数のＬＥＤ８６ａ，８６ｂは、紫外光出射部８２の光源７９を構成する。紫外光出射部８２の横断面構造は、中心線Ｃｓを含む縦断面に対して対称となる。

帯状石英板８３、１対の帯状ブラケット８４ａ，８４ｂ、１対の帯状基板８５ａ，帯状基板８５ｂ、及び帯状リフレクタ８７の各々において、径方向に流体空間２５側の面が内面に相当し、流体空間２５とは反対側の面が外面に相当する。１対の帯状ブラケット８４ａ，８４ｂ、１対の帯状基板８５ａ，帯状基板８５ｂ及び１対のＬＥＤ８６ａ，８６ｂは、間に中心線Ｃｓを挟んで、中心線Ｃｓの両側に設けられている。

帯状基板８５ａ，帯状基板８５ｂは、裏面を帯状ブラケット８４ａ，８４ｂの外面に面接触させている。帯状基板８５ａ，帯状基板８５ｂの表面には、複数のＬＥＤ８６ａ，８６ｂがスリット９０の延在方向に等間隔で取り付けられている。帯状リフレクタ８７の内面は、紫外光を反射する反射面８９を形成する。反射面８９は、径方向に流体空間２５から離間する方向としての帯状リフレクタ８７の方にＬＥＤ８６ａ，８６ｂから出射された紫外光を、径方向の向きを反転させて、帯状石英板８３に入射するように、反射する形状に設定されている。

反射面８９の具体的な形状は、中心線Ｃｓで二分される反射面８９の各半部が、中心線Ｃｓに対して対称で、かつ楕円の輪郭の一部を形成する形状になっている。反射面８９の各半部の輪郭上の楕円焦点は、光学上の２焦点に一致する。各半部の楕円輪郭の一方の焦点は、反射面６９の入射側の光学焦点としてＬＥＤ６６に位置する。他方の焦点は、反射面８９の出射側の光学焦点として帯状石英板８３の内部、典型的には帯状石英板８３の中心（中心線Ｃｓ上でかつ帯状石英板８３の厚みの中点）に設定される。

帯状石英板８３の反射面の出射側の焦点が帯状石英板８３の中心に位置することにより、帯状リフレクタ８７の反射面８９からの紫外光の反射光を帯状石英板８３の位置で周方向に絞ることができる。この結果、帯状石英板８３の周方向幅を小さくすることができる。

以下、帯状ブラケット８４ａ，８４ｂを区別しないときは、「帯状ブラケット８４」と総称する。帯状基板８５ａ，帯状基板８５ｂ及びＬＥＤ８６ａ，８６ｂについても同様に、両者を区別しないときは、それぞれ「帯状基板８５」及び「ＬＥＤ８６」と総称する。

［第３実施形態：作用］
流体殺菌装置８１では、ＬＥＤ８６を、流体空間２５を流れる流体により冷却する。すなわち、帯状基板８５は、ＬＥＤ８６が取り付けられている表面側を流体殺菌装置８１の径方向外側に向けているので、背面において帯状ブラケット８４の外面に面接触することが可能になる。帯状基板８５の背面と帯状ブラケット８４の外面との面接触は、帯状基板８５から帯状ブラケット８４への熱伝導性を高める。

さらに、流体殺菌装置８１では、ＬＥＤ８６からの紫外光の配光角を調整する帯状リフレクタ８７が、帯状基板８５と流体空間２５との間に配置されない。これにより、帯状基板８５－流体空間２５間の距離は、大幅に短縮する。距離の短縮は、ＬＥＤ８６から流体空間２５の流体への熱伝導量を増大させる。こうして、流体によるＬＥＤ８６の冷却効果を大幅に向上することができる。

なお、帯状ブラケット８４から筒状チャンバ４２への高い熱伝導性を確保するために、帯状ブラケット８４は、筒状チャンバ４２の伝導率よりも大きな熱伝導率の材料にされる。一例としては、帯状ブラケット８４はアルミ合金であり、筒状チャンバ４２はステンレスである。

［変形例］
実施形態では、光源９，５９，７９として半導体発光素子としてのＬＥＤ（例：ＬＥＤ６，６６，８６）等が用いられている。本発明では、ＬＥＤ以外の半導体発光素子を光源として用いることができる。

実施形態では、チャンバ８，６８，７８は、相互に面接触して接合している２つの接合部品（例：筒状チャンバ２と環状ブラケット４、筒状チャンバ４２と環状ブラケット６４、又は筒状チャンバ４２と帯状ブラケット８４）から構成されている。本発明では、環状ブラケット４，６４及び帯状ブラケット８４を筒状チャンバ２，４２に一体化して、チャンバ８，６８，７８を単品にすることもできる。その場合には、基板の背面は、筒状チャンバ２，４２に直付けされるので、流体による冷却効果を一層高めることができる。

実施形態では、透過部として石英板３が使用されている。本発明では、紫外光を透過し、かつ所定の強度を有する材料であれば、透過部として石英以外の材料を選択することができる。

流体が流体空間２５において軸方向に一端側（流入口２６側）から他端側（流出口２７側）に流れるときの流れを改善するためには、流体空間２５内に整流部を配置することができる。整流部は、例えば、多数の小径の通孔（例：円形孔）を等密度で有する整流板を備える。該整流板は、典型的には、円筒部１３のテーパ部１２側の端に配設される。整流板は、軸方向に間隔を開けて、複数設けることができる。

１，４１，８１・・・流体殺菌装置、２，４２・・・筒状チャンバ、３・・・石英板（透過部）、４，６４・・・環状ブラケット、５・・・基板、６，６６，８６・・・ＬＥＤ、７・・・リフレクタ、８，６８，７８・・・チャンバ、９，５９，７９・・・光源、１５・・・張出し部、２５・・・流体空間、２６・・・流入口、２７・・・流出口、２９，６９，８９・・・反射面、３０，４３，８２・・・紫外光出射部、３５・・・フィン、６３・・・環状石英板（透過部）、６５・・・環状基板、６７・・・環状リフレクタ、６９・・・反射面、８３・・・帯状石英板（透過部）、８４・・・帯状ブラケット、８５・・・帯状基板、８７・・・帯状リフレクタ、９０・・・スリット（開口）。

Claims (10)

1. 軸方向の一端側から他端側に流体が流れる流体空間が内面側に画成されているチャンバと、
   紫外光を前記チャンバの外側から内側に透過するように、前記チャンバに設けられた透過部と、
   背面において前記チャンバの外面に面接触する基板と、
   前記基板の表面に取り付けられて、前記紫外光を前記チャンバから離間する方向に出射する光源と、
   前記基板の前記表面に対向して設けられ、前記光源から出射された前記紫外光を前記透過部に向けて反射するリフレクタと、
   を備えることを特徴とする流体殺菌装置。
2. 請求項１に記載の流体殺菌装置において、
   前記チャンバは、前記流体空間の前記他端側において径方向内側に張出す張出し部を有する筒状チャンバと、前記透過部が内周側に装着され、前記筒状チャンバの前記張出し部に前記他端側から面接触している環状ブラケットと、を有し、
   前記基板は、前記環状ブラケットに前記他端側から面接触していることを特徴とする流体殺菌装置。
3. 請求項２に記載の流体殺菌装置において、
   前記環状ブラケットは、前記筒状チャンバより熱伝導率の大きな材料から成ることを特徴とする流体殺菌装置。
4. 請求項３に記載の流体殺菌装置において、
   前記筒状チャンバの前記張出し部は、前記筒状チャンバの内側に向けて突出した複数のフィンを有していることを特徴とする流体殺菌装置。
5. 請求項４に記載の流体殺菌装置において、
   前記基板は、環状板であり、
   前記光源は、前記環状板の表面に周方向に等角度間隔で設けられた複数の発光素子を有することを特徴とする流体殺菌装置。
6. 請求項１に記載の流体殺菌装置において、
   前記チャンバは、周壁部に開口を有する筒状チャンバと、前記透過部及び前記光源が装着され、前記周壁部において前記開口の口縁部に前記筒状チャンバの径方向の外側から面接触しているブラケットと、有し、
   前記基板は、前記ブラケットに前記筒状チャンバの径方向の外側から面接触していることを特徴とする流体殺菌装置。
7. 請求項６に記載の流体殺菌装置において、
   前記光源は、前記筒状チャンバの周方向に設けられた複数の発光素子を有し、
   前記リフレクタは、各発光素子から前記筒状チャンバの前記径方向の外側に出射された前記紫外光を、前記筒状チャンバの前記径方向の内側に向けて照射するように、反射することを特徴とする流体殺菌装置。
8. 請求項６に記載の流体殺菌装置において、
   前記開口は、前記筒状チャンバの軸方向に延在しているスリット形状を有し、
   前記光源は、前記スリット形状の開口に沿って設けられた複数の発光素子を有し、
   前記リフレクタは、各発光素子から前記筒状チャンバの前記径方向の外側に出射された前記紫外光を、前記筒状チャンバの前記径方向の内側に向けて照射するように、反射することを特徴とする流体殺菌装置。
9. 請求項６～８のいずれか１に記載の流体殺菌装置において、
   前記ブラケットは、前記筒状チャンバより熱伝導率の大きな材料から成ることを特徴とする流体殺菌装置。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の流体殺菌装置において、
    前記リフレクタの出射側の焦点は、前記透過部に位置していることを特徴とする流体殺菌装置。

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