JP7276111B2 - 殺菌装置 - Google Patents

Description

本開示は、殺菌装置に関するものである。

殺菌装置においては、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、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ものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８－０３４０２０号公報

特許文献１に示されるような殺菌装置においては、フッ素系樹脂材料の第１層を含む処理室の壁に、流入口及び流出口が孔として形成されている。円筒形状又は角筒形状の側壁に切削加工により孔（流入口及び流出口）を形成する場合は、開口の貫通する方向に沿って切削を進める必要がある。ここで、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂の弾性率は、一般に、金属、エンジニアリング・プラスチックと比較して低い。このため、円筒形状又は角筒形状のフッ素系樹脂の端部を固定して孔に穴を形成する切削加工の場合に、切削加工機がフッ素系樹脂に触れた箇所の近傍が変形する。そして、切削加工時の変形に起因して加工精度が低くなってしまい、処理室筐体の耐圧強度、耐久性、耐腐食性の低下を招き、流体を通す処理室筐体の水密性又は気密性について信頼性が低下してしまう。また、切削加工時にフッ素系樹脂の変形を抑制するための治具等を使用する場合は、加工に要する時間が増え、加工コストが増大し経済性が損なわれる。

本開示は、このような課題を解決するためになされたものである。その目的は、フッ素系樹脂の処理室筐体内壁の側面に流入口及び流出口の一方又は両方を形成する場合に、加工コストの増加を抑制しつつ、製造時の加工精度の低下を抑制でき、処理室筐体の耐圧強度、耐久性、耐腐食性の向上を図ることが可能である殺菌装置を提供することにある。

本開示に係る殺菌装置は、殺菌対象の流体を収容する処理室を形成し、処理室内に流体を流入させるための流入口と、処理室内から流体を流出させるための流出口とが形成された処理室壁部と、処理室内に紫外光を照射する光源と、を備え、処理室壁部は、少なくとも一部の形状が筒状を呈する側壁を有するとともに、フッ素系樹脂材料からなる処理室第１層と、射出成型可能な樹脂材料からなる処理室第２層と、を含む積層構造を有し、処理室第１層は、処理室の内側に露出して設けられ、処理室第２層は、処理室第１層よりも処理室の外側に設けられ、光源は、筒状の軸方向と平行に紫外光を照射し、流入口は、軸方向における側壁の一方の端部に配置され、流出口は、軸方向における側壁の他方の端部に配置され、軸方向における側壁の両端部の一方又は両方には、切り欠き部が形成され、流入口及び流出口の一方又は両方は、切り欠き部の内側に配置され、切り欠き部は、側壁の処理室第１層に形成される。

本開示に係る殺菌装置によれば、フッ素系樹脂の処理室筐体内壁の側面に流入口及び流出口の一方又は両方を形成する場合に、加工コストの増加を抑制しつつ、製造時の加工精度の低下を抑制でき、処理室筐体の耐圧強度、耐久性、耐腐食性の向上を図ることが可能であるという効果を奏する。

実施の形態１に係る殺菌装置の構成を示す断面図である。 図１の断面Ａ－Ａによる断面図である。 図２の要部を抜き出した断面図である。

本開示に係る殺菌装置を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。なお、本開示は以下の実施の形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、又は各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

実施の形態１．
図１から図３を参照しながら、本開示の実施の形態１について説明する。図１は実施の形態１に係る殺菌装置の構成を示す断面図である。図２は図１の断面Ａ－Ａによる断面図である。そして、図３は図２の要部を抜き出した断面図である。

この実施の形態に係る殺菌装置１は、対象に紫外光を照射して殺菌処理を施す紫外光殺菌装置である。殺菌装置１の殺菌対象は、例えば水等の流体である。図１に示すように、この実施の形態に係る殺菌装置１は、処理室筐体２、光源室筐体３、流入管４、流出管５及び光源６を備えている。処理室筐体２は、処理室７を区画する容器である。処理室７は、殺菌対象の流体を収容する空間である。

処理室筐体２は、第１端壁２１、第２端壁２２及び側壁２３を備えている。第１端壁２１、第２端壁２２及び側壁２３は、処理室７を形成する処理室壁部である。すなわち、処理室７を形成する処理室壁部は、側壁２３を有している。側壁２３は、少なくとも一部の形状が筒状を呈している。ここで説明する構成例では、側壁２３の全体が円筒状を呈している。第１端壁２１と第２端壁２２は、筒状の側壁２３の２つの底面に相当する。すなわち、第１端壁２１と第２端壁２２は、前述した側壁２３の筒状の軸方向（以降において、単に「軸方向」という）において対向する位置に配置されている。そして、側壁２３は、第１端壁２１と第２端壁２２との間に軸方向に沿って延在している。

光源室筐体３は、処理室筐体２の第１端壁２１に隣接して設けられている。光源室筐体３と第１端壁２１とにより、光源室８が区画されている。光源室８の内部には、光源６が収容されている。光源６は、紫外光ＬＥＤ（発光ダイオード）又は紫外光ランプである。光源６は、予め設定された波長の光を発生させる。光源６が発する光の波長は、紫外光領域であり具体的に例えば２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満である。光源室筐体３は、アルミニウム（Ａｌ）等の紫外光を遮蔽可能な材料で構成されることが望ましい。

処理室筐体２の第１端壁２１は、処理室７と光源室８の間を仕切るようにして設けられている。第１端壁２１の少なくとも光源６と対向する部分には、窓部２１ａが設けられている。窓部２１ａは、光源６から照射される紫外光の透過率が高い部材で構成される。窓部２１ａを構成する部材として、具体的に例えば、石英（ＳｉＯ２）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、非晶性のフッ素系樹脂等が挙げられる。光源６から発せられた紫外光は、第１端壁２１の窓部２１ａを透過して処理室７の内部に照射される。すなわち、光源６は、処理室７内に紫外光を照射する。この際の光源６から照射される紫外光の光軸は、軸方向と平行である。すなわち、光源６は、前述した筒状の軸方向と平行に紫外光を照射する。

処理室筐体２の処理室壁部には、流入口２４と流出口２５とが形成されている。この実施の形態では、流入口２４及び流出口２５は、処理室壁部の側壁２３に形成されている。流入口２４は、処理室７内に殺菌対象の流体を流入させるための開口である。流出口２５は、処理室７内から流体を流出させるための開口である。図示の構成例では、流入口２４は、側壁２３の第２端壁２２側の端部に配置されている。また、流出口２５は、側壁２３の第１端壁２１側の端部に配置されている。つまり、流入口２４は軸方向における側壁２３の一方の端部に配置されている。そして、流出口２５は軸方向における側壁２３の他方の端部に配置されている。

流入口２４及び流出口２５の一方又は両方には、管状の流路壁部が接続されている。ここで説明する構成例では、流入口２４及び流出口２５の両方のそれぞれに、管状の流路壁部が接続されている。すなわち、流入口２４には流入管４が接続されている。また、流出口２５には流出管５が接続されている。そして、流入管４及び流出管５が、管状の流路壁部に相当する。流入管４及び流出管５は、軸方向と直交する径方向に延びて配置されている。

流路壁部である流入管４及び流出管５のそれぞれは、処理室７の内部と外部とを接続する流路を形成している。すなわち、流入管４の内部には、流入口２４を介して処理室７の内部と外部とを接続する流路が形成されている。また、流出管５の内部には、流出口２５を介して処理室７の内部と外部とを接続する流路が形成されている。

以上のように構成された殺菌装置１において、殺菌対象の流体は、流入管４内の流路を通って流入口２４から処理室７内に流入する。光源６が発した紫外光は、窓部２１ａを透過して処理室７内の流体に照射される。流入口２４から入った殺菌対象の流体は、処理室７内を流出口２５に向かって流れながら、光源６から照射された紫外光を受けて殺菌される。光源６からの紫外光の照射を受けて殺菌された流体は、流出口２５から流出管５内の流路を通り処理室７外に流出する。

処理室壁部のうち少なくとも側壁２３は、処理室積層構造３０ａを有している。図示の構成例では、側壁２３及び第２端壁２２が処理室積層構造３０ａを有している。処理室積層構造３０ａは、処理室第１層３１ａと処理室第２層３２ａとを含み、これらの層が積層された構造である。処理室第１層３１ａは、処理室７の内側に露出して設けられている。処理室第２層３２ａは、処理室第１層３１ａよりも処理室７の外側に設けられている。

処理室第１層３１ａは、フッ素系樹脂材料からなる。処理室第１層３１ａを構成するフッ素系樹脂材料として、具体的に例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を挙げることができる。処理室第２層３２ａは、射出成型可能な樹脂材料からなる。処理室第２層３２ａを構成する樹脂材料として、具体的に例えば、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）等を挙げることができる。

処理室第１層３１ａと処理室第２層３２ａの処理室積層構造３０ａは、インサート成形による一体化構造を有している。処理室積層構造３０ａを一体的に成形することで、処理室筐体２の強度を向上できる。このため、フッ素系樹脂材料の厚みを削減することが可能である。そして、一般的に高価なフッ素系樹脂材料の使用量を削減でき、経済性の向上を図ることが可能である。

処理室積層構造３０ａは、処理室壁部の全体に用いられてもよいし、一部のみに用いられてもよい。ただし、処理室積層構造３０ａは、少なくとも、光源６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。

処理室第１層３１ａの厚さは、例えば３ｍｍ以上である。処理室第１層３１ａの厚さをある程度以上とすることにより、側壁２３に入射する紫外光の反射率を高めることができる。特に処理室第１層３１ａがＰＴＦＥで構成される場合、処理室第１層の厚さを３ｍｍ以上とすることで、処理室第１層３１ａによる紫外光の拡散反射率を９０％以上にできる。

流路壁部である流入管４及び流出管５のそれぞれは、流路積層構造３０ｂを有している。流路積層構造３０ｂは、流路第１層３１ｂと流路第２層３２ｂとを含み、これらの層が積層された構造である。流路第１層３１ｂは、流路の内側に露出して設けられている。流路第２層３２ｂは、流路第１層３１ｂよりも流路の外側に設けられている。

流路第１層３１ｂは、フッ素系樹脂材料からなる。流路第１層３１ｂを構成するフッ素系樹脂材料として、具体的に例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を挙げることができる。流路第２層３２ｂは、射出成型可能な樹脂材料からなる。流路第２層３２ｂを構成する樹脂材料として、具体的に例えば、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）等を挙げることができる。

流路第１層３１ｂと流路第２層３２ｂの流路積層構造３０ｂは、インサート成形による一体化構造を有している。流路積層構造３０ｂを一体的に成形することで、流入管４及び流出管５の強度を向上できる。このため、フッ素系樹脂材料の厚みを削減することが可能である。そして、一般的に高価なフッ素系樹脂材料の使用量を削減でき、経済性の向上を図ることが可能である。

流路積層構造３０ｂは、流路壁部の全体に用いられてもよいし、一部のみに用いられてもよい。ただし、流路積層構造３０ｂは、少なくとも、光源６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。

図２に示すように、処理室筐体２の側壁２３には、切り欠き部４０が形成されている。切り欠き部４０は、軸方向における側壁２３の両端部の一方又は両方に形成されている。そして、流入口２４及び流出口２５の一方又は両方は、切り欠き部４０の内側に配置されている。ここで説明する構成例では、側壁２３の両端部のそれぞれに切り欠き部４０が形成されている。そして、流入口２４及び流出口２５の両方が、それぞれ切り欠き部４０の内側に配置されている。なお、切り欠き部４０は、軸方向における側壁２３の一端部のみに形成されていてもよい。この場合、流入口２４及び流出口２５の２つの開口のうち、切り欠き部４０が形成された側の端部にある開口が、切り欠き部４０の内側に配置される。

図３は、図２の処理室第１層３１ａの部分を抜き出して示すものである。同図に示すように、切り欠き部４０は、側壁２３の処理室積層構造３０ａのうちの処理室第１層３１ａに形成されている。そして、図１に示すように、側壁２３の処理室第２層３２ａには、切り欠き部４０に対応する位置に貫通孔５０が形成されている。

図１に示すように、流入管４の端部は、処理室第２層３２ａの貫通孔５０内と、処理室第１層３１ａの切り欠き部４０内とを通されて、流入口２４に接続される。そして、流路壁部である流入管４が流入口２４に接続される側の流路第１層３１ｂの端部は、側壁２３の処理室第１層３１ａの切り欠き部４０に当接している。同様に、流出管５の端部は、処理室第２層３２ａの貫通孔５０内と、処理室第１層３１ａの切り欠き部４０内とを通されて、流出口２５に接続される。流路壁部である流出管５が流出口２５に接続される側の流路第１層３１ｂの端部は、側壁２３の処理室第１層３１ａの切り欠き部４０に当接している。

本実施の形態によれば、処理室７の内壁が、紫外光の反射率の高いフッ素系樹脂材料の処理室第１層３１ａである。このため、光源６から照射される紫外光を処理室７の内壁で反射し、効率的に紫外光を利用できる。また、処理室筐体２の耐久性、耐腐食性を向上できる。さらに、流入口２４及び流出口２５の部分に流路第１層３１ｂが配置されるため、流入口２４及び流出口２５の耐久性、耐腐食性を向上できるとともに、流路第１層３１ｂでも紫外光を拡散反射させて処理室７の内部の紫外光強度分布の均一化を図ることが可能である。

一般にフッ素系樹脂材料の弾性率は、金属、エンジニアリング・プラスチックと比較して低い。このため、フッ素系樹脂材料は、切削加工等の加工時に応力を与えると加工精度の悪化につながる変形が発生しやすい傾向がある。この実施の形態に係る殺菌装置１においては、流入口２４及び流出口２５が形成される部分に処理室第１層３１ａに切り欠き部４０が形成されている。そして、流入口２４及び流出口２５が切り欠き部４０の内側に配置される。よって、処理室積層構造３０ａを有する処理室７の側壁２３に流入口２４及び流出口２５を形成する場合に、処理室第１層３１ａに切り欠き部４０を形成することで流入口２４及び流出口２５となる開放部分をフッ素系樹脂材料の処理室第１層３１ａに形成できる。

つまり、フッ素系樹脂材料の処理室第１層３１ａについては、軸方向に直交する径方向に沿った切削加工でなく、軸方向沿った切削加工により流入口２４及び流出口２５となる開放部分を形成できる。これにより、処理室筐体２の径方向から切削する場合と比較して、切削工具の接触によるフッ素系樹脂材料の変形を抑制でき、加工精度の低下を抑制することが可能である。また、この際に、フッ素系樹脂の変形を抑制するための特別な治具等を使用する必要もない。そして、加工精度の向上により、加工コストの増加を抑制しつつ、処理室筐体２、流入管４及び流出管５の耐圧強度、耐久性、耐腐食性を向上することができる。したがって、フッ素系樹脂の処理室筐体２内壁の側面に流入口２４又は流出口２５を形成する場合に、経済性が損なわれず、かつ、製造時の加工精度の低下を抑制し、処理室筐体２の耐圧強度、耐久性、耐腐食性の向上を図ることができる。

図３に示すように、この実施の形態においては、切り欠き部４０は、矩形状部４１と半円状部４２とが組み合わされて形成されている。側壁２３の端部側の切り欠き部４０は、矩形状部４１である。そして、側壁２３の端部から離れた側の切り欠き部４０は、角が丸められて半円状部４２になっている。すなわち、矩形状部４１の一端は、側壁２３の端部まで延びて形成されている。そして、半円状部４２は、矩形状部４１の他端から延びて形成されている。

半円状部４２は、矩形状部４１の前述した他端の辺の長さに等しい直径の半円状を呈する。つまり、矩形状部４１の幅と半円状部４２の直径とが等しい。このため、矩形状部４１の幅と同じ径の円柱形状の切削工具だけを使用した切削加工により切り欠き部４０を形成できる。よって、側壁２３を含む殺菌装置１を製造するときの加工コストの低減を図ることができる。

さらに、処理室第１層３１ａの半円状部４２と処理室第２層３２ａの貫通孔５０とは、同心かつ同径な配置及び形状にするとよい。このようにすることで、予め処理室第１層３１ａの切り欠き部を切削加工により形成した後、処理室第２層３２ａを射出成型する際に、この射出成型により処理室第２層３２ａに貫通孔５０を形成できる。このため、処理室第２層３２ａに貫通孔５０を形成するための第２層３２の孔を成型するための切削加工等を不要にでき、側壁２３を含む殺菌装置１を製造するときの加工コストの低減を図ること可能である。

この実施の形態においては、流入口２４及び流出口２５は、前述した筒状の軸から見て同じ側に配置されている。このようにすることで、第１層３１の切り欠き形状を切削加工により成形する際に、加工機のワークの固定部及び切削工具の移動を最小限にできる。よって、側壁２３を含む殺菌装置１を製造するときの加工時間の短縮、加工コストの低減を図ること可能である。

なお、流路壁部である流入管４及び流出管５の流路第２層３２ｂを構成する樹脂材料は、紫外線耐候性を有するものにするとよい。流路第２層３２ｂに使用する紫外線耐候性を有する樹脂材料として、具体的に例えば、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）が挙げられる。図２に示すように、側壁２３の切り欠き部４０と流入管４又は流出管５の流路第１層３１ｂとの間には隙間が生じる。この隙間には、流路第２層３２ｂが処理室７に対して露出する。そして、処理室７内に露出した流路第２層３２ｂには、光源６から照射された紫外光が当たり得る。そこで、この部分の流路第２層３２ｂを紫外線耐候性を有する樹脂材料にすることで、耐久性、耐腐食性の向上を図ることができる。したがって、特に少なくとも流入管４及び流出管５が流入口２４又は流出口２５に接続される側の流路第２層３２ｂを紫外線耐候性を有する樹脂材料にするとよい。また、切り欠き部４０と流入管４又は流出管５との間には隙間には、処理室第２層３２ａも処理室７内に露出し得る。そこで、処理室第２層３２ａの露出部分を紫外線耐候性を有する樹脂材料にしてもよい。

１ 殺菌装置
２ 処理室筐体
３ 光源室筐体
４ 流入管
５ 流出管
６ 光源
７ 処理室
８ 光源室
２１ 第１端壁
２１ａ 窓部
２２ 第２端壁
２３ 側壁
２４ 流入口
２５ 流出口
３０ａ 処理室積層構造
３０ｂ 流路積層構造
３１ａ 処理室第１層
３２ａ 処理室第２層
３１ｂ 流路第１層
３２ｂ 流路第２層
４０ 切り欠き部
４１ 矩形状部
４２ 半円状部
５０ 貫通孔

Claims (11)

1. 殺菌対象の流体を収容する処理室を形成し、前記処理室内に流体を流入させるための流入口と、前記処理室内から流体を流出させるための流出口とが形成された処理室壁部と、
   前記処理室内に紫外光を照射する光源と、を備え、
   前記処理室壁部は、
   少なくとも一部の形状が筒状を呈する側壁を有するとともに、
   フッ素系樹脂材料からなる処理室第１層と、射出成型可能な樹脂材料からなる処理室第２層と、を含む積層構造を有し、
   前記処理室第１層は、前記処理室の内側に露出して設けられ、
   前記処理室第２層は、前記処理室第１層よりも前記処理室の外側に設けられ、
   前記光源は、前記筒状の軸方向と平行に紫外光を照射し、
   前記流入口は、前記軸方向における前記側壁の一方の端部に配置され、
   前記流出口は、前記軸方向における前記側壁の他方の端部に配置され、
   前記軸方向における前記側壁の両端部の一方又は両方には、切り欠き部が形成され、
   前記流入口及び前記流出口の一方又は両方は、前記切り欠き部の内側に配置され、
   前記切り欠き部は、前記側壁の前記処理室第１層に形成された殺菌装置。
2. 前記処理室第１層は、ポリテトラフルオロエチレンからなる請求項１に記載の殺菌装置。
3. 前記処理室第１層は、３ｍｍ以上の厚さのポリテトラフルオロエチレンからなる請求項２に記載の殺菌装置。
4. 前記側壁の前記処理室第２層には、前記切り欠き部に対応する位置に貫通孔が形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の殺菌装置。
5. 前記流入口及び前記流出口は、前記筒状の軸から見て同じ側に配置される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の殺菌装置。
6. 前記切り欠き部は、
   一端が前記側壁の端部まで延びて形成された矩形状部と、
   前記矩形状部の他端から延びて形成され、前記矩形状部の前記他端の辺の長さに等しい直径の半円状部と、を有する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の殺菌装置。
7. 前記処理室第１層と前記処理室第２層の積層構造は、インサート成形による一体化構造を有する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の殺菌装置。
8. 前記流入口及び前記流出口の一方又は両方に接続され、前記処理室の内部と外部とを接続する流路を形成する管状の流路壁部をさらに備え、
   前記流路壁部は、フッ素系樹脂材料からなる流路第１層と、射出成型可能な樹脂材料からなる流路第２層と、を含む積層構造を有し、
   前記流路第１層は、前記流路の内側に露出して設けられ、
   前記流路第２層は、前記流路第１層よりも前記流路の外側に設けられ、
   前記流路壁部が前記流入口又は前記流出口に接続される側の前記流路第１層の端部は、前記側壁の前記切り欠き部に当接している請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の殺菌装置。
9. 前記流路第１層は、ポリテトラフルオロエチレンからなる請求項８に記載の殺菌装置。
10. 前記流路壁部が前記流入口又は前記流出口に接続される側の前記流路第２層は、紫外線耐候性を有する樹脂材料からなる請求項８又は請求項９に記載の殺菌装置。
11. 前記流路第１層と前記流路第２層の積層構造は、インサート成形による一体化構造を有する請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の殺菌装置。

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