JPS63302940A - 流体殺菌方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続的に供給される光、空気などの流体を殺菌
する方法および装置に係り、特に紫外線照射によって殺
菌を行う技術に関する。

〔従来の技術〕

食品、薬品の原料として使用される水や電子部品の製造
工程で使用される洗浄水などは、高度の殺菌状態での連
続供給が必要となっている。このような流体の殺菌には
紫外線照射が好適であり、従来より紫外線殺菌灯を用い
た流体殺菌装置が使用されている。

従来の流体殺菌装置では紫外線殺菌灯として低圧水銀ラ
ンプが使用されており、管路内を輸送される流体内にこ
の低圧水銀ランプを浸漬し、低圧水銀ランプが発する波
長２５３．７ｎｍ近辺の紫外線により殺菌を行っている
。ここで、低圧水銀ランプは直管状をなしており、これ
が石英ガラスなどの紫外線透過性の外管内に収納され、
複数本が流体内に浸漬されるようになっている。流体は
紫外線殺菌灯の周辺を長手方向に低速度で輸送され、輸
送中に紫外線殺菌灯から照射される紫外線により殺菌が
行われる。この場合、流体がショートパスをして十分な
殺菌が行われないことを防止するため、紫外線殺菌灯の
周囲には多数の環流板が輸送方向と略直交する方向に配
設されている。

従って、流体は環流板を迂回しながら殺菌灯の長手方向
に進み、均一に紫外線が照射されるようになっている。

また、管路内面は紫外線を反則するステンレスによって
形成されており、これにより殺菌強度が高められるよう
になっている。

（発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、従来技術においては以下の■〜■に示す
問題点を有している。

■　流体が輸送される管路の内面や紫外線殺菌灯が収納
されている外管の外面に埃や水垢が付着して使用中に汚
れ、紫外線が遮られて殺菌力が低下する。従って、これ
ら管路の内面、外管の外面を定期的に清掃する必要があ
るが、多数の環流板があったり殺菌灯が長尺であったり
するため、清掃作業が困難となっている。

■　殺菌灯および外管を高度な水密構造とする必要があ
り、従って構造が複雑でこれらの組み立てが面倒となっ
ている。

■　一般に、殺菌灯として使用される低圧水銀ランプは
ランプ内の水銀蒸気圧が高くなると出力が低下する。と
ころが、低圧水銀ランプの周囲には流体が流れており、
流体の温度により水銀蒸気圧が変動しやすく、紫外線出
力が低下しやすい。

このため、殺菌灯の周囲における温度管理が必須不可欠
であり、その制御が煩わしく、また制御手段の併設によ
り装置が複雑化、大型化している。

そこで本発明は、操作が容易な殺菌方法と、構造が簡単
で清掃、保守管理が容易な殺菌装置とを提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る流体殺菌方法は、管路内に設けられたライ
トガイドの光出射端部から、管路内を輸送される流体に
対して上流方向に紫外線を照射することを特徴とする。

また、本発明に係る流体殺菌装置は、光出射端部が流体
の輸送方向の上流側に向くように流体の管路内に光出射
端部が挿入されたライトガイドと、管路から引き出され
たライトガイドの光入射端部に接続される紫外線光源と
を備え、光出射端部から出射される紫外線が管路の全断
面を照射するように、管路の内径と紫外線の出射角とが
相対的に決定されていることを特徴とする。

（作用〕 本発明は以上の通りに構成されるので、ライトガイドは
その先出ｔＡ端面から流体の上流側に紫外線を照射して
殺菌を行う。光出射端部から照射される紫外線は、管路
の内径と紫外線出射角との設定により、管路内の流体の
全断面に照射するように作用する。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して、本発明のいくつかの実施例
を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同
一符号を付し、重複する説明を省略する。

第１図は本発明の基本構成図である。図示の通り、殺菌
対象物となる流体が管路２内を矢印１の方向に輸送され
ており、管路２内にはライトガイド３の光出射端部が管
路２の長手方向（流体の輸′送方向）と平行に挿入され
ている。ライトガイド３は光出射端部のみが管路２内に
挿入され、光入射端部は管路２から引き出されて紫外線
光源（図示せず。）に接続されている。この場合、ライ
トガイド３としては例えば複数の光ファイバが束ねられ
た光ハンドルファイバが使用され、紫外線光源としては
高圧水銀ランプ、水銀キセノンランプあるいは低圧水銀
ランプのほか、種々のものが用いられる。

ライトガイド３は光出射端部３ａが流体の上流側（矢印
１と反対方向）を向くように管路２内に挿入され、光出
射端面３ａからの紫外線は流体の流れと逆方向に照射さ
れる。照射に際しては斜線領域４で示すように、流体の
輸送方向と直交する全断面に紫外線が達するように行わ
れる。これは後述する方法で行うことができ、これによ
り流体は管路２内を輸送される間に紫外線照射で殺菌が
行われる。

次に、上記流体の全断面への照射手段を第２図により説
明する。

図示の通り、ライトガイド３の光出射端面から照射され
る紫外線は流体の上流側に向かって徐々に幅が拡大する
。この出射光の出射角θは、一般にライトガイド３の光
フアイバ固有のＮ、Ａ。

（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐａｒｔｕｒｅ；開口数）と
流体の屈折率によって決定される。光出射端面３ａから
の出射光が流体の全断面を照射するまでの距離ρと、出
射角θおよび管路２の内径の半径Ｒとの関係は、幾何学
計算から、 Ｒ＝１　ｊａｎ　（θ／２） であるので、 ρ＝Ｒ／ｌａｎ　（θ／２） となる。すなわち、少なくとも上式によって得られる１
以上の長さの直線部分を形成することで、管路２内を輸
送される全ての流体に紫外線を照射させることができ、
流体の殺菌が可能となる。このような距離ｐよりもライ
トガイド３の光出射端面に近い位置に屈曲部分を有する
場合には、第３図のように管路２内の流体に対して全断
面の照射ができず、一部に未殺菌流体を生じる。

第４図は上記ρが異なる値の場合に、各ρ値における紫
外線の照射強度を測定した例を示す。この例では、管路
２として内径（半径）が１０ａｎのパイプを使用し、ま
たライトガイド３は約５００本の光ファイバが束ねられ
た直径５＃の光ハンドルファイバを使用し、ざらに殺菌
対象物として水通水に適用したものである。１５ｏ（ρ
＝５０ｍ＞と’Ｊ　　　　（Ｊ）＝１００ｒＷ１１）に
おける紫外線強度分布を同図（ｂ）に示す。’　ｉｏｏ
からρ５ｏの間では、最低１５ｍＷ／ｃｍの紫外線照射
が行われている。従って、流体の流速が２０α／秒の場
合には、最低でも３．７５ｍＷ・秒／　ｃｒＡの強度の
紫外線を照射でき、流速が１０ｃｍ／秒の場合には最低
でも７．５ｍｗ・秒／　ｃｒｌｔの強度の紫外線を照射
することができる。流体中の菌によってざらに高強度の
紫外線を必要とする場合は、流体を循環させたり、照射
装置の複数化により対応すればよい。

第５図は流体の全断面への照射の別の手段を示すもので
ある。

図示の通り、管路２におけるライトガイド３の上流側に
は、小径の通路５が所定の長さで形成されている。この
通路５はライトガイド３からの紫外線の照射幅よりも小
径となっており、好ましくはライトガイド３の軸線上に
形成されている。この場合には、上記ｇと関係なく小径
の通路５内を流れる流体の全てに紫外線が照射でき、そ
の殺菌が可能となる。ちなみに１．１！　　　　（Ｎ＝
１００ｍ＞と、１）　１０　（Ｎ　＝　１０ｇ＞の位置
における紫外線強度は、それぞれ１５ｍｗ／ｃ＝および
８００ｍＷＺＣｄとなっている。

次に、本装置を医薬品製造工場などの手洗水供給装置に
適用した例を、第６図により具体的に説明する。

図示の通り、管路２は配水ランプが複数本接合されて形
成され、中間部位に紫外線殺菌を行う直線部分２ａが形
成されると共に、下流側には蛇ロアが取り付けられてい
る。ライトガイド３は管路２の直線部分２ａにおける下
流側から、その光出射端部が挿入されている。このう・
イトガイド３の光入射端部側は、管路２に挿入されるこ
となく手洗水供給装置の系外に引き出されており、その
光入射端部には紫外線光源６が接続されている。同図中
、符号８はライトガイド３の挿入部分に取り付けられた
パツキン、Ｏリングなどのシール部材である。

このような装置では、ライトガイド３はシール部材８を
介して管路２に挿脱自在となっており、ライトガイド３
の洗浄は管路２がらライトガイド３を扱き取った状態で
行うことができるので、メンテナンスが容易となる。ま
た、紫外線光源６が管路２外に設けられて流体に浸漬さ
れないので、光源６を水密＠造とする必要がなく、構造
が簡単になる。ざらに、流体の温度影響がなくなり、安
定した紫外線をライトガイドに供給することができる。

なお本発明においては、殺菌対象となる流体としては水
のみならず、アルコール、空気など紫外線透過率の高い
流体に好適に適用することができるものである。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本発明は、紫外線照射手段と
して光ファイバからなるライトガイドを使用すると共に
、流体の全断面を照射するようにしたので、構造を簡略
化することができ、保守が容易となる。また、紫外線光
源を管路の外側に設けることができるので水密性も不要
となり、流体の温度影響を受けることなく、安定した紫
外線照射が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構造を示す断面図、第２図および
第３図は紫外線照射と管路との関係を示す図、第４図は
紫外線強度の分布図およびその位置を示す断面図、第５
図は照射方法の別の例を示す断面図、第６図は手洗水供
給装置に適用した断面図である。 １・・・流体の流れ、２・・・管路、２ａ・・・直線部
、３・・・ライトガイド、３ａ・・・先出ｆＭ端面、６
・・・紫外線光源。 特許出願人　　住友電気工業株式会社 出願人代理人　　長各州　　芳　　樹 実施例の基本構成 第１図 実施例における紫外線照射域 第２図 屈曲した管路と照射域の関係 第　　３　　図 誘家雪娼芒 ρ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管路内に設けられたライトガイドの光出射端面から
   、前記管路内を輸送される流体に対して上流方向に紫外
   線を照射することを特徴とする流体殺菌方法。 ２、光ファイバを有して形成され、その光出射端面が流
   体の輸送方向の上流側に向くように当該流体の管路内に
   光出射端部が挿入されたライトガイドと、 前記管路から引き出された前記ライトガイドの光入射端
   部に接続される紫外線光源とを備え、前記光出射端面か
   ら出射される紫外線が前記管路の全断面を照射するよう
   に前記管路の内径と紫外線の出射角とが相対的に決定さ
   れていることを特徴とする流体殺菌装置。 ３、前記ライトガイドの光出射端面の上流側に位置する
   前記管路には、当該管路の内径Ｒおよび紫外線の出射角
   θに対して、Ｒ／ｔａｎ（θ／２）以上の長さの直線部
   分が形成されている特許請求の範囲第２項記載の流体殺
   菌装置。 ４、前記ライトガイドの光出射端面の上流側に位置する
   前記管路には、紫外線の照射幅よりも狭い幅の流路が設
   けられている特許請求の範囲第２項記載の流体殺菌装置
   。