TW201343565A - 紫外線殺菌裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係一種紫外線殺菌裝置，包含：容器，其可注入液體；紫外線照射單元，其具備可發出使液體中的病毒或細菌失去活性的紫外線的固體發光元件與突出於容器中並使固體發光元件所發出的紫外線照射於液體中的突出部；以及散射體供給部，其對突出部的周圍供給使紫外線散射的散射體。

Description

紫外線殺菌裝置

本發明係關於一種紫外線殺菌裝置。

以往，關於細菌的殺菌、消毒方法，已知有加熱殺菌、使用氯等藥劑的藥劑殺菌或是利用紫外線照射的紫外線消毒(以下亦稱為紫外線殺菌)等方法。其中紫外線殺菌，係對細菌照射紫外線，使其作用於掌握細菌的基因資訊的核酸(DNA或RNA)，進而引起光化學反應。由於光化學反應對細菌的核酸的一部分造成阻礙，使基因的複製控制受到滯礙，故細菌會因為新陳代謝異常而失去活性。紫外線殺菌，與對細菌使用藥劑的藥劑殺菌不同，不會產生多餘的藥劑殘留。另外，紫外線殺菌，與對細菌使用藥劑的藥劑殺菌不同，不會使細菌衍生出抗藥性。因此，關於細菌的殺菌、消毒方法，紫外線殺菌裝置受到廣泛使用。

通常，紫外線殺菌裝置使用低壓水銀燈(主要輝線光譜：253.7nm)作為照射紫外線的光源。低壓水銀燈可有效率地發出與在細菌的核酸中的吸收光譜的吸收帶一致而殺菌效果較高的紫外線。

另外，近年來，關於照射紫外線的光源，吾人正對於LED積極研究、開發其作為可發出近紫外線或深紫外線等紫外線範圍之紫外線的固體發光元件。發出紫外線的LED，不像低壓水銀燈那樣需要水銀，故對環境造成的影響較小。另外，LED，比起低壓水銀燈而言，點亮也不需要那麼高的 電壓。而且，LED具有小型、輕量且消耗電力低等優點，即使到目前為止低壓水銀燈設置困難的狹小空間場所亦可使用之。

關於此種具備發出可殺菌之紫外線的LED的裝置，例如圖6所示的光治療裝置101，已為所人習知(參照例如日本專利公開2011-224106號公報；以下稱為專利文獻1)。

專利文獻1的光治療裝置101包含：儲存光散射體溶液103且具備患部(例如手腕等部位，圖中未顯示)可插入之插入口110的水槽104，與水槽104的內部所設置的複數個治療用光源114以及LED所構成的殺菌用光源115。在光治療裝置101中，紅外線發送部118以及紅外線接收部119，設置在位於比水槽104內的光散射體溶液103的液面122更上方且比插入口110更下方的內壁面112上。光治療裝置101具備在治療用光源114或是殺菌用光源115的光照射時點亮的治療實施顯示燈108以及殺菌實施顯示燈109。

在光治療裝置101中，控制部120控制從電源部121對治療用光源114或殺菌用光源115所供給的電力，以控制治療用光源114或殺菌用光源115的光照射。在光治療裝置101中，當紅外線發送部118所發送的紅外線未被紅外線接收部119接收時，便開始從治療用光源114照射光線。另外，在光治療裝置101中，當紅外線發送部118所發送的紅外線被紅外線接收部119接收時，便不從治療用光源114照射光線，而從殺菌用光源115照射光線。

另外，光治療裝置101於水槽104內部的內壁面112下部設置了使懸浮的光散射體的粒子在光散射體溶液103中均勻擴散的攪拌裝置116。光治療裝置101設置了防護部117，使患部插入水槽104內時不會觸碰到攪拌裝置116。防護部117，設有複數個在利用攪拌裝置116將水槽104內的光散射體溶液103的光散射體攪拌均勻時，光散射體溶液103可通過防護部117內外，但患部無法插入防護部117內的大小的透過孔。

光治療裝置101，藉由使用光散射體溶液103，可有效率地對治療部位 照射均勻的光線，以進行充分的光治療，而無治療不均勻的情況。另外，光治療裝置101，在患部未插入時，可利用殺菌用光源115對光散射體溶液103以及水槽104內部進行殺菌。

另外，LED，係使用半導體的固體發光元件，通常，形成晶片狀等的小型形狀，作為點光源使用。發出紫外線的LED，指向性很強，比起形成線光源的低壓水銀燈而言，較難以對廣範圍照射均勻的紫外線。

紫外線殺菌裝置，為了對作為殺菌對象的液體於廣範圍更均勻地照射紫外線，若只是單純地增加固體發光元件的數量，則會有構造變複雜且製造成本變高這樣的問題存在。紫外線殺菌裝置，隨著用途的擴大，期望能夠在更廣的範圍對更多的液體進行殺菌處理，僅靠上述專利文獻1的構造並不充分，而欲求更進一步的改良。

有鑑於上述問題，本發明之目的在於提供一種紫外線殺菌裝置，其可對作為殺菌對象的液體，在廣範圍更均勻地照射紫外線。

本發明之紫外線殺菌裝置包含：容器，其可注入液體；紫外線照射單元，其具備可發出紫外線的固體發光元件與在該容器中突出並使該固體發光元件所發出的紫外線照射在該液體中的突出部；以及散射體供給部，其對該突出部的周圍供給使該紫外線散射的散射體。

在該紫外線殺菌裝置中，該散射體供給部宜在該液體中供給成為該散射體的氣泡。

在該紫外線殺菌裝置中，該散射體供給部宜具備包圍該突出部的網格狀的分隔部，並在該分隔部所分隔的該突出部側以該液體使成為該散射體的粒子強制對流。

在該紫外線殺菌裝置中，就該粒子而言，該粒子的材料宜為金屬材料或是折射率與該液體不同的透光性材料。

在該紫外線殺菌裝置中，該粒子宜配置在該分隔部所分隔的空間內，該分隔部宜具有比該粒子的外形尺寸更小的開口尺寸。

在該紫外線殺菌裝置中，該散射體供給部宜以在俯視下與該突出部重疊的方式配置。

在該紫外線殺菌裝置中，該固體發光元件宜照射發光峰值波長在380nm以下的紫外線。

在該紫外線殺菌裝置中，該固體發光元件宜照射發光峰值波長從250nm到280nm的紫外線。

本發明的紫外線殺菌裝置具有可對作為殺菌對象的液體在廣範圍更均勻地照射紫外線這樣的功效。

1‧‧‧紫外線照射單元

1a‧‧‧固體發光元件

1b‧‧‧突出部

1c‧‧‧控制電路部

2‧‧‧容器

2a‧‧‧液體

2ba、2bb、2bc、2bd‧‧‧側壁

2c‧‧‧內底面

3‧‧‧散射體供給部

3a‧‧‧氣泡產生單元

3b‧‧‧循環單元

3a1‧‧‧第3配管

3a2‧‧‧驅動部

3a3‧‧‧供給孔

3b1‧‧‧第4配管

3b2‧‧‧驅動部

3b3‧‧‧循環孔

4‧‧‧散射體

4a‧‧‧氣泡

4b‧‧‧粒子

5‧‧‧第1閥門

5a‧‧‧第1配管

6‧‧‧第2閥門

6a‧‧‧第2配管

7‧‧‧分隔部

8‧‧‧支持台

10‧‧‧紫外線殺菌裝置

101‧‧‧光治療裝置

103‧‧‧光散射體溶液

104‧‧‧水槽

108‧‧‧治療實施顯示燈

109‧‧‧殺菌實施顯示燈

110‧‧‧插入口

112‧‧‧內壁面

114‧‧‧治療用光源

115‧‧‧殺菌用光源

116‧‧‧攪拌裝置

117‧‧‧防護部

118‧‧‧紅外線發送部

119‧‧‧紅外線接收部

120‧‧‧控制部

121‧‧‧電源部

122‧‧‧液面

圖1係實施態樣1的紫外線殺菌裝置的剖面說明圖。

圖2係表示實施態樣1的紫外線殺菌裝置的概略俯視圖。

圖3係表示實施態樣1的紫外線殺菌裝置的主要部位的立體圖。

圖4係實施態樣2的紫外線殺菌裝置的剖面說明圖。

圖5係表示實施態樣2的紫外線殺菌裝置的概略俯視圖。

圖6係以往的光治療裝置的側剖面圖。

(實施態樣1)

以下，使用圖1至圖3說明本實施態樣的紫外線殺菌裝置10。

紫外線殺菌裝置10包含：容器2，其可注入液體2a；紫外線照射單元1，其具備發出可使液體2a中的病毒或細菌失去活性的紫外線的固體發光元件1a以及突出於容器2中並使固體發光元件1a所發出的紫外線照射於液體2a中的突出部1b；以及散射體供給部3，其對突出部1b的周圍供給使紫外線散射的散射體4。

藉此，本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，便可對作為殺菌對象的液體，在廣範圍更均勻地照射紫外線。

更具體而言，本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，具有可注入作為殺菌對象的液體2a且外形為長方體形狀的容器2。容器2設有側壁2ba、2bb、2bc、2bd以及內底面2c。容器2被載置於比容器2更大的矩形板狀的支持台8上。容器2，在容器2的側壁2ba(第1側壁)與第1配管5a連接。於第1配管5a設置了第1閥門5，打開第1閥門5的閥體，便可經由第1閥門5對容器2內注入液體2a。另外，容器2，在容器2的側壁2bb(第2側壁)與第2配管6a連接。於第2配管6a設置了第2閥門6，打開第2閥門6的閥體，便可經由第2閥門6將液體2a抽出容器2的外部。第1配管5a與第2配管6a，分別設置於長方體形狀的容器2中互相對向的一對側壁2ba、2bb上，並將第2配管6a配置在比第1配管5a更靠容器2的內底面2c側的位置。

另外，在容器2中，設置了從與第1配管5a連接容器2的的側壁2ba向對面的與第2配管6a連接的側壁2bb側在容器2的內部突出的圓筒狀的突出部1b。突出部1b配置成與容器2的內底面2c大略平行。突出部1b在圓筒狀的突出部1b的表面安裝了複數個固體發光元件1a。複數個固體發光元件1a沿著突出部1b的突出方向設置。另外，複數個固體發光元件1a亦沿著突出部1b的外周圍方向設置(參照圖2以及圖3)。

再者，在容器2中，設置了從與第2配管6a連接的容器2的側壁2bb向對面的與第1配管5a連接的側壁2ba側在容器2的內部突出的第3配管3a1。第3配管3a1形成內部為空洞的矩形板狀。第3配管3a1配置成與容器2的內底面2c大略平行。突出部1b與第3配管3a1，分別設置於長方體形狀的容器2中互相對向的一對側壁2ba、2bb上，並將第3配管3a1配置在比突出部1b更靠容器2的內底面2c側的位置。第3配管3a1，在俯視下，將矩形形狀的短邊方向的尺寸設置成比圓筒狀的突出部1b的外徑尺寸更大。第3配管3a1，在俯視下，以矩形形狀的第3配管3a1的短邊方向的中央部位與圓筒狀的突出部1b沿著長邊方向重疊的方式，設定第3配管3a1與突出部1b的相對位置(參照圖2)。

第3配管3a1，在矩形形狀的第3配管3a1的短邊方向上，設置了可隔著突出部1b從兩端部供給氣體的供給孔3a3。亦即，供給孔3a3，以在俯視下與突出部1b不重疊的方式設置。第3配管3a1將複數個(12個×2列)供給孔3a3沿著矩形形狀的第3配管3a1的長邊方向排列設置。第3配管3a1，在容器2的外部，與具備供給高壓空氣之壓縮機的驅動部3a2連接。紫外線殺菌裝置10，從第3配管3a1的供給孔3a3供給氣體，在容器2的液體2a中產生作為散射體4的氣泡4a，藉此構成可產生氣泡的構造。因此，紫外線殺菌裝置10，以具備供給孔3a3的第3配管3a1以及對第3配管3a1輸送空氣用的驅動部3a2構成氣泡產生單元3a。

在紫外線殺菌裝置10中，複數個固體發光元件1a透過形成於突出部1b的電路圖案(圖中未顯示)以串聯的方式電連接。在紫外線照射單元1中，複數個固體發光元件1a被控制電路部1c控制而點亮，發出可使液體2a中所含有之病毒或細菌失去活性的紫外線。固體發光元件1a，使用可發出具有300nm以下的發光峰值波長的紫外線者，例如，發出波長260nm的紫外線。

在本實施態樣的紫外線殺菌裝置10中，氣泡產生單元3a從供給孔3a3釋放出空氣等的氣體，以對突出部1b周圍供給氣泡4a，其在液體2a中作為散射體4，使固體發光元件1a所發出的紫外線散射。亦即，在本實施態樣的紫外線殺菌裝置10中，氣泡產生單元3a具有散射體供給部3的功能。

在本實施態樣的紫外線殺菌裝置10中，第1配管5a，在從容器2的內底面2c算起到第1高度的位置與容器2的側壁2ba連接，第2配管6a，在從容器2的內底面2c算起到第2高度的位置與容器2的側壁2bb連接。第1高度設定成比第2高度更高。

另外，突出部1b，在從容器2的內底面2c算起到第3高度的位置與容器2的側壁2ba連接。第3高度設定成比第1高度更低且比第2高度更高。

另外，散射體供給部3，在從容器2的內底面2c算起到第4高度的位置與容器2的側壁2bb連接。第4高度設定成比第1高度更低且比第2高度更高。另外，第4高度設定成比第3高度更低。

本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，係利用紫外線進行殺菌處理，藉此無須進行藥品等的處理，而對於具有抗藥性的細菌或病毒亦可進行殺菌處理。

本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，藉由使用固體發光元件1a，而具有使用壽命長且消耗電力低的優點。另外，紫外線殺菌裝置10，由於具備可供給使紫外線散射的散射體4的散射體供給部3，故即使僅以較少數量的固體發光元件1a，亦可一次對大量的液體2a進行殺菌處理。亦即，紫外線殺菌裝置10，可對廣範圍均勻地照射紫外線，並可減少對液體2a進行殺菌處理所需要的固體發光元件1a的個數。因此，本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，可使裝置構造更為簡化，更可大幅減少組裝成本或步驟數。

以下，更詳細地說明本實施態樣的紫外線殺菌裝置10中所使用的各個部位的構造。

紫外線照射單元1，係可在液體2a中照射紫外線，使液體2a中的病毒或細菌失去活性的構件。紫外線照射部1具備固體發光元件1a，其可發出使液 體2a中的病毒或細菌的失去活性的紫外線，例如，具有380nm以下的發光峰值波長者。另外，紫外線照射部1具備突出部1b，其從容器2的外部向容器2的內部突出，使固體發光元件1a所發出的紫外線照射於液體2a中。再者，紫外線照射單元1具備控制點亮固體發光元件1a的控制電路部1c。

固體發光元件1a適合使用在液體2a中照射的紫外線的主要發光峰值波長在380nm以下者。固體發光元件1a，為了更有效率地消毒細菌，所照射的紫外線的發光峰值波長宜在300nm以下。固體發光元件1a，為了利用紫外線的照射進行細菌等的消毒，雖然會受到細菌的種類(大小或形狀)等因素的影響，但更宜可發出發光峰值波長尤其在250nm到280nm的紫外線。

通常，細菌等的DNA的光吸收光譜，在波長260nm附近具有吸收峰值。因此，吾人認為，紫外線照射單元1，藉由對細菌照射具有250nm到280nm附近的波長的紫外線，便可有效率地使細菌的DNA產生光化學反應，進而提高細菌的殺菌效果。

另外，紫外線照射單元1，可根據容器2的大小形狀等，適當設定設置於容器2的突出部1b的個數、設置間隔或設置位置等。另外，固體發光元件1a，亦可根據容器2的大小形狀等，適當設定固體發光元件1a的個數、固體發光元件1a之間的間隔或配置等。固體發光元件1a，在將複數個固體發光元件1a安裝於突出部1b的情況下，並無必須僅以同種類的固體發光元件1a構成之必要。固體發光元件1a，例如，亦可組合使用發出之紫外線的發光峰值波長不同的複數個固體發光元件1a。

固體發光元件1a，可使用將AlN、AlGaN、AlInGaN等的氮化物半導體材料用於發光層的半導體發光元件，或是將鑽石薄膜用於發光層的半導體發光元件。固體發光元件1a，可用上述發光層的混晶比調整紫外線的發光峰值波長。固體發光元件1a，當於上述發光層中使用氮化物半導體材料時，可增加Al的含有量，以縮短紫外線的發光峰值波長。一般而言，細菌的消毒作用的光譜特性，在約260nm附近消毒作用較強，以約260nm為峰值，之 後細菌的消毒作用有降低的傾向。因此，紫外線照射單元1，只要將固體發光元件1a所發出之紫外線的發光峰值波長設定為260nm即可。

另外，固體發光元件1a，例如，可構成在基板上依序堆疊緩衝層、n型接觸層、量子井構造的發光層、p型包覆層、p型接觸層的構造。固體發光元件1a，可使用藍寶石作為基板，可使用AlN作為緩衝層，可使用摻雜Si的AlGaN作為n型接觸層。另外，固體發光元件1a，可使用AlGaN的井層與Al的混晶比比井層更小的AlGaN的障壁層交互堆疊的多重量子井構造作為量子井構造的發光層。再者，固體發光元件1a，可使用摻雜Mg且Al的混晶比不同的2種AlGaN交互堆疊的多重量子構造作為p型包覆層，可使用摻雜Mg的GaN作為p型接觸層。另外，固體發光元件1a亦可使n型接觸層具備n型包覆層的功能。

紫外線照射單元1，為了提高從突出部1b所照射之紫外線的發光強度，亦可將在260nm附近具有發光峰值波長的複數個固體發光元件1a串聯連接，或是以並聯連接或串並聯連接使輸出提高。

在此，細菌的生存率，根據細菌的種類(大小或形狀)等而各自不同，例如，已知為了消毒大腸桿菌，只要用波長為253.7nm的紫外線以6.6mW．sec/cm²的光照度照射即可。此時，紫外線照射單元1，為了細菌的消毒，只要用發光波長在254nm附近的深紫外線以上述的程度照射即可。固體發光元件1a，亦可使用在金屬製的罐式封裝或陶瓷封裝內安裝半導體發光元件者，或是使用裸晶片的半導體發光元件。另外，固體發光元件1a所放出的紫外線的主要發光波長的光譜，比起一般低壓水銀燈等所放出的水銀的輝線光譜而言，光譜範圍更廣。因此，固體發光元件1a所發出的紫外線，可使細菌所吸收的紫外線量更多。紫外線照射部1，宜以使紫外線可向液體2a中的不同方向照射的方式將複數個固體發光元件1a配置在圓筒狀的突出部1b的表面。

突出部1b，只要可在容器2中突出即可，突出部1b的形狀並不限於圓筒 狀者。突出部1b可為角柱狀、圓錐狀、圓錐台狀、角錐狀或角錐台狀等各種形狀。突出部1b，例如，可利用鋁、銅等的金屬材料或陶瓷材料等作為突出部1b的材料。突出部1b，使用比起樹脂材料而言熱傳導性較高的金屬材料或陶瓷材料等，便可將伴隨固體發光元件1a的發光所產生的熱有效率地散熱。突出部1b，可使用具備形成於突出部1b的表面上的絶緣層與形成於絶緣層之上的上述電路圖案者。突出部1b，例如，只要將複數個固體發光元件1a安裝於由銅所構成的圓筒狀的表面上，同時與設置在上述絶緣層上的上述電路圖案電連接即可。突出部1b，在突出部1b的表面側，沿著圓筒狀的圓周方向安裝複數個固體發光元件1a。另外，突出部1b，沿著圓筒狀的長邊方向安裝複數個固體發光元件1a。藉此，突出部1b，便可使固體發光元件1a所發出的紫外線在液體2a中向不同方向照射。

紫外線照射單元1，亦可設置具有紫外線透光性的保護蓋(圖中未顯示)，使發出紫外線的固體發光元件1a與液體2a不直接接觸。在紫外線照射單元1中，具有紫外線透光性的保護蓋，宜為可使固體發光元件1a所發出的紫外線有效率地穿透者，且可防水者。具有紫外線透光性的保護蓋，例如，可使用覆蓋固體發光元件1a所安裝之突出部1b的低熔點玻璃。另外，具有紫外線透光性的保護蓋，亦可為包圍固體發光元件1a所安裝之突出部1b的有底圓筒狀的石英玻璃。

具有紫外線透光性的保護蓋，可形成平滑的表面，以減少細菌等的附著。就具有紫外線透光性的保護蓋而言，亦可將具有紫外線透光性的保護蓋與安裝了固體發光元件1a的突出部1b隔著空間而隔開設置，藉此防止伴隨著固體發光元件1a的點亮所產生的熱傳導至具有紫外線透光性的保護蓋。具有紫外線透光性的保護蓋，在無細菌附著之問題的情況下，亦可設置使固體發光元件1a所發出之紫外線在液體2a中散射的凹凸。

紫外線照射單元1，只要可從突出部1b對液體2a中照射紫外線即可，固體發光元件1a本身並不一定要安裝於突出部1b。此時，紫外線照射單元1，亦可構成將固體發光元件1a與突出部1b分開配置，並經由與固體發光元件 1a光結合的光纖從突出部1b對液體2a中照射紫外線的構造。

控制電路部1c，與商用電源或電池等電連接，以可透過控制電路部1c對固體發光元件1a供給電力的方式電連接。另外，固體發光元件1a，由於以脈衝方式點亮比較容易，故以動態方式點亮，比起以靜態方式點亮而言，更可抑制消耗電力。因此，控制電路部1c，使固體發光元件1a以脈衝方式點亮，亦可減少固體發光元件1a的消耗電力。控制電路部1c，可使用微電腦等構件適當構成之。

容器2，例如，從與容器2連接的第1配管5a將欲進行紫外線殺菌的液體2a注入容器2內。容器2，例如，從與容器2連接的第2配管6a將在容器2內進行過紫外線殺菌的液體2a抽出。另外，紫外線殺菌裝置10，根據紫外線照射部1所照射之紫外線穿透液體2a的透光率而殺菌能力有所不同。就紫外線殺菌裝置10而言，當液體2a中有多餘的浮游物時，浮游物中會混入細菌，殺菌效果有降低之虞。因此，紫外線殺菌裝置10，根據紫外線殺菌裝置10的用途，亦可適當在第1配管5a設置過濾器等的過濾裝置(圖中未顯示)，以除去打開第1閥門5的閥體所供給的液體2a中的浮游物。紫外線殺菌裝置10，當欲在容器2內將液體2a儲存到既定位準並進行殺菌處理時，調整第1閥門5而在容器2中將欲進行殺菌的液體2a注入到既定的位準，然後使第1閥門5處於關閉狀態。此時，在紫外線殺菌裝置10中，從容器2將液體2a抽出的第2閥門6也處於關閉狀態。

另外，紫外線殺菌裝置10，當一邊使欲進行殺菌的液體2a循環一邊在容器2進行殺菌處理時，為了有效率地進行殺菌處理，可調整第1閥門5以適當設定注入容器2的液體2a的注入量。同樣地，紫外線殺菌裝置10，當一邊使欲進行殺菌的液體2a循環一邊在容器2進行殺菌處理時，為了有效率地進行殺菌處理，可調整第2閥門6以適當設定從容器2抽出的液體2a的抽出量。另外，就容器2而言，亦可在容器2適當形成開口部，以將發泡所產生的氣泡4a適當排出到容器2的外部去。另外，紫外線殺菌裝置10，宜具備遮蔽板等構件，以防止紫外線從容器2的上述開口部洩漏到外部去。在本實施態樣 中，由於散射體供給部3以及突出部1b位於第1配管5a與第2配管6a之間，故在一邊使液體2a循環一邊進行殺菌處理的情況下可有效率地處理液體2a。

容器2，考慮到耐腐蝕性或耐久性等特性，例如，可使用陶器、玻璃、在金屬表面上形成玻璃結晶的琺琅作為容器2的材質。另外，容器2，亦可使用可有效率地反射紫外線的不銹鋼等的金屬材料形成。藉此，容器2便可將紫外線照射單元1的突出部1b所照射出去的紫外線以容器2的側壁2ba、2bb、2bc、2bd或內底面2c反射而有效利用之。

散射體供給部3係可對突出部1b的周圍供給散射體4的構件。在紫外線殺菌裝置10中，當對液體2a照射紫外線的突出部1b的一部分髒污時，可能會發生複數個固體發光元件1a之中的一部分固體發光元件1a所發出的紫外線無法充分照射出去的情況。使用固體發光元件1a的紫外線殺菌裝置10，比起使用低壓水銀燈的情況而言，當突出部1b的一部分髒污時，紫外線無法充分照射到的範圍容易變大，會有殺菌效果大幅降低之虞。散射體供給部3對突出部1b的周圍供給散射體4，亦可抑制對液體2a照射紫外線的突出部1b變髒污。

本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，於在液體2a中照射紫外線的突出部1b的正下方，設置了供給在液體2a中成為散射體4的氣泡4a的氣泡產生單元3a。亦即，氣泡產生單元3a具有對突出部1b的周圍供給散射體4的散射體供給部3的功能。

如圖2所示的，在本實施態樣的紫外線殺菌裝置10中，散射體供給部3以在俯視下與突出部1b重疊的方式配置。由於藉由此構造對突出部1b的周圍供給散射體4，故可利用散射體4有效率地使突出部1b所發出的紫外線散射。

氣泡產生單元3a具備：在液體2a中供給氣體的第3配管3a1，以及驅動對第3配管3a1輸送高壓空氣的壓縮機的驅動部3a2。驅動部3a2，雖圖中未顯 示，惟具備：上述壓縮機、控制壓縮機的控制部、對壓縮機供給電力的電源部。第3配管3a1，並不限於矩形板狀的形狀，只要可對突出部1b的周圍供給散射體4，便可為各種形狀。第3配管3a1可使用能夠反射突出部1b所照射之紫外線的材料形成。第3配管3a1，例如，可使用鍍鋅鐵、不銹鋼或鋁等的金屬材料作為第3配管3a1的材料。另外，第3配管3a1，亦可在與突出部1b對向的表面側形成凹凸，以將突出部1b所照射的紫外線反射、散射。再者，第3配管3a1，亦可在上述表面側將具有光觸媒之功能的TiO₂或ZnO的微粒子形成膜狀。

另外，氣泡產生單元3a，在與驅動部3a2連接的第3配管3a1上，配置了於液體2a中產生氣泡的複數個供給孔3a3。氣泡產生單元3a，在第3配管3a1上沿著突出部1b的長邊方向設置了複數個供給孔3a3。供給孔3a3，只要可對突出部1b的周圍供給作為散射體4的氣泡4a即可，可為適當的大小。另外，氣泡產生單元3a，在俯視下，具備設置了圓形的供給孔3a3的第3配管3a1，惟供給孔3a3的形狀並不限於圓形，亦可設置成矩形或橢圓形等各種形狀。另外，供給孔3a3，不限於單一種類的形狀，亦可組合複數種類的形狀。供給孔3a3，亦可在第3配管3a1上沿著長邊方向配置成複數列狀，亦可配置成矩陣狀或鋸齒狀。

接著，說明使用本實施態樣的紫外線殺菌裝置10對液體2a進行紫外線殺菌的殺菌處理步驟。

在本實施態樣的紫外線殺菌裝置10中，首先，打開第1閥門5的閥體並利用第1配管5a將欲進行殺菌的液體2a在容器2內注入到既定的位準。接著，在紫外線殺菌裝置10中，點亮固體發光元件1a，從突出部1b對液體2a中照射紫外線。另外，在紫外線殺菌裝置10中，驅動散射體供給部3的驅動部3a2，從第3配管3a1的供給孔3a3噴出高壓的空氣以進行發泡動作，將氣泡4a供給到液體2a中，並進行殺菌處理。在紫外線殺菌裝置10中，從突出部1b所照射的紫外線因為藉由發泡所產生的氣泡4a而散射，在短時間內遍及廣範圍，進而更均勻地對液體2a進行殺菌處理。紫外線殺菌裝置10，打開第2閥 門6的閥體，從容器2經由第2配管6a將經過殺菌處理的液體2a抽出到外部去。本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，係將作為殺菌對象的液體2a一次儲存於容器2內再一起進行殺菌處理的實施例，惟亦可一邊使液體2a不斷循環一邊進行殺菌處理。亦即，紫外線殺菌裝置10，亦可一邊在容器2內從突出部1b照射紫外線，一邊從第2配管6a將液體2a供給到第1配管5a，構成液體2a的循環路徑。

另外，本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，係以使用高壓空氣進行發泡的散射體供給部3，供給作為散射體4的氣泡4a，惟並非僅限於此。因此，紫外線殺菌裝置10，亦可從散射體供給部3供給稀有氣體等的惰性氣體，以免與作為殺菌對象的液體2a產生化學反應等。另外，紫外線殺菌裝置10，根據作為殺菌對象的液體2a的不同，亦可從散射體供給部3供給臭氧氣體。紫外線殺菌裝置10，對臭氧氣體照射固體發光元件1a所發出的紫外線，使臭氧分解成活性氧，藉此亦可提高殺菌效果。此時，紫外線殺菌裝置10，宜設置成氣密容器，以防止臭氧等從容器2排出。臭氧，例如，可利用以無聲放電法產生臭氧的臭氧產生裝置。

(實施態樣2)

圖4所示之本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，取代圖1所示之實施態樣1的使用氣泡產生單元3a作為散射體供給部3的構造，而係具備將具有散射體4之功能的粒子4b以分隔部7分隔並使其在液體2a中循環的循環單元3b，二者在此點上有所不同。另外，與實施態樣1同樣的構成要件，會附上相同的符號，並適當省略說明。

本實施態樣的紫外線殺菌裝置10包含：容器2，其可注入液體2a；紫外線照射單元1，其具備發出可使液體2a中的病毒或細菌失去活性的紫外線的固體發光元件1a以及在容器2中突出並使固體發光元件1a所發出的紫外線照射於液體2a中的突出部1b；以及散射體供給部3，其對突出部1b的周圍供給使紫外線散射的散射體4(粒子4b)。特別是，紫外線殺菌裝置10的散射體供給部3，具備包圍突出部1b的網格狀的分隔部7。另外，散射體供給部3， 構成可在以分隔部7分隔的突出部1b側以液體2a使作為散射體4的粒子4b強制對流的構造。另外，在分隔部7所分隔的空間內配置粒子4b，分隔部7的開口尺寸比粒子的外形尺寸更小。

本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，與實施態樣1同樣，可對作為殺菌對象的液體2a，於廣範圍更均勻地照射紫外線。

更具體而言，本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，具有可置入作為殺菌對象的液體2a且外形為長方體形狀的容器2。容器2被載置於比容器2更大的矩形板狀的支持台8上。容器2在容器2的側壁2ba與第1配管5a連接。在第1配管5a設置了第1閥門5，藉由打開第1閥門5的閥體，便可經由第1閥門5在容器2內注入液體2a。另外，容器2在容器2的側壁2ba與第2配管6a連接。在第2配管6a設置了第2閥門6，藉由打開第2閥門6的閥體，便可經由第2閥門6將液體2a抽出到容器2的外部去。第1配管5a與第2配管6a，設置在長方體形狀的容器2的同一側壁2ba側，並將第2配管6a配置在比第1配管5a更靠容器2的內底面2c側的位置。

另外，在容器2中設置了從第1配管5a所連接的容器2的側壁2ba向對面的側壁2bb側在容器2的內部突出的圓筒狀的突出部1b。突出部1b配置成與容器2的內底面2c大略平行。突出部1b在圓筒狀的突出部1b的表面上安裝了複數個固體發光元件1a。複數個固體發光元件1a沿著突出部1b的突出方向設置。另外，複數個固體發光元件1a亦沿著突出部1b的外周圍方向設置。

在容器2中，設置了從與第1配管5a以及第2配管6a所連接之容器2的側壁2ba對向的側壁2bb，向第1配管5a以及第2配管6a所連接之側壁2ba側在容器2的內部突出的第4配管3b1。第4配管3b1為矩形板狀。第4配管3b1配置成與容器2的內底面2c大略平行。突出部1b與第4配管3b1，分別設置於在長方體形狀的容器2中互相對向的一對側壁2ba、2bb上，並將第4配管3b1配置在比突出部1b更靠容器2的內底面2c側的位置。第4配管3b1，在俯視下，將矩形形狀的短邊方向的尺寸設置成比圓筒狀的突出部1b的外徑尺寸更大。第4配 管3b1，在俯視下，以圓筒狀的突出部1b沿著長邊方向與矩形形狀的第4配管3b1的短邊方向的中央部位重疊的方式，限定並配置第4配管3b1與突出部1b的相對位置(參照圖5)。第4配管3b1，在俯視下，將複數個(12個×2列)循環孔3b3沿著矩形形狀的長邊方向排列設置，該等循環孔3b3可從在矩形形狀的第4配管3b1的短邊方向上隔著突出部1b的兩端部使液體2a循環並在容器2中造成強制對流。第4配管3b1在容器2的外部與驅動部3b2連接，該驅動部3b2具備壓縮機，該壓縮機可使從部分循環孔3b3所吸入的液體2a從其他循環孔3b3噴出。

在本實施態樣的紫外線殺菌裝置10中，紫外線照射單元1的固體發光元件1a被控制電路部1c控制而點亮，發出可使液體2a中所含有的病毒或細菌失去活性的紫外線。另外，紫外線殺菌裝置10，以可從第4配管3b1的循環孔3b3使容器2的液體2a進行強制對流的方式構成。循環孔3b3，例如，沿著第4配管3b1的長邊方向，一側的端部(圖5的紙面的上側)的循環孔3b3可將液體2a吸入，另一側的循環孔3b3(圖5的紙面的下側)可將被吸入的液體2a噴出，以此方式在內部使管路連通。因此，在紫外線殺菌裝置10中，係以具備循環孔3b3的第4配管3b1以及將液體2a吸入或噴出第4配管3b1的驅動部3b2構成循環單元3b。

在紫外線殺菌裝置10中，循環單元3b從第4配管3b1的複數個循環孔3b3將液體2a吸入以及噴出，使液體2a產生強制對流，並對突出部1b的周圍供給作為散射體4的粒子4b，使突出部1b所照射之紫外線散射。亦即，在本實施態樣的紫外線殺菌裝置10中，循環單元3b具備散射體供給部3的功能。

在本實施態樣的紫外線殺菌裝置10中，散射體供給部3主要係由以下構件所構成：可將突出部1b所照射之紫外線反射的由鋁等對紫外線的反射率較高的金屬材料所構成的微小粒子4b、使液體2a循環並以液體2a使粒子4b強制對流的循環單元3b，以及限定出使粒子4b強制對流的區域的網格狀的分隔部7。網格狀的分隔部7設計成開口尺寸比粒子4b的外形尺寸更小。網格狀的分隔部7以包圍紫外線照射部1的突出部1b以及循環單元3b的第4配 管3b1的方式設置。循環單元3b，利用從第4配管3b1所形成之循環孔3b3向突出部1b噴出的液體2a，使粒子4b在安裝了複數個固體發光元件1a的突出部1b的周圍對流，進而使突出部1b所照射的紫外線散射。

接著，說明使用本實施態樣的紫外線殺菌裝置10對液體2a進行紫外線殺菌的殺菌處理步驟。

本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，首先，打開第1閥門5的閥體從第1配管5a將欲進行殺菌的液體2a注入容器2內直到在容器2中到達既定的位準為止。接著，紫外線殺菌裝置10，將紫外線照射部1的固體發光元件1a點亮，從突出部1b對液體2a中照射紫外線。另外，紫外線殺菌裝置10，用循環單元3b使液體2a進行循環。紫外線殺菌裝置10，在被網格狀的分隔部7所分隔的突出部1b該側之中，一邊以液體2a使成為散射體4的粒子4b強制對流一邊對容器2中的液體2a進行殺菌處理。在紫外線殺菌裝置10中，由金屬材料所構成的粒子4b使固體發光元件1a的紫外線散射，在短時間內遍及廣範圍，故可更均勻地使液體2a受到殺菌處理。紫外線殺菌裝置10，打開第2閥門6的閥體，從容器2經由第2配管6a將經過殺菌處理的液體2a抽出到外部去。

另外，在本實施態樣的紫外線殺菌裝置10中，因為液體2a的循環而強制對流的粒子4b的材料係金屬材料，惟並非僅限於金屬材料。在紫外線殺菌裝置10中，粒子4b由可使紫外線折射、繞射或全反射而使紫外線在液體2a中擴散的材料所構成，也能獲得同樣的效果。紫外線殺菌裝置10，例如，亦可使用玻璃片或矽氧化物等的介電體材料，作為在液體2a中受到強制對流的粒子4b的材料。

另外，本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，亦可在成為散射體4的粒子4b中，使用由TiO₂或ZnO等材料所構成的光觸媒。就固體發光元件1a而言，當固體發光元件1a的發光波長，例如，在近紫外線範圍的355nm到375nm左右的較長波長範圍時，對細菌的消毒作用較低。光觸媒，會被突出部1b所照射之近紫外線範圍的紫外線所活化，利用光觸媒的氧化作用亦可將光觸媒 所接觸的細菌殺死。

在本實施態樣的紫外線殺菌裝置10中，關於在液體2a中受到強制對流的粒子4b的外形形狀，可根據突出部1b所照射的紫外線的發光峰值波長或材質選擇適當的形狀，例如，球狀、角柱狀或鱗片狀等。

另外，在紫外線殺菌裝置10中，關於循環單元3b，並不限於將液體2b吸入以及噴出者，亦可利用實施態樣1的氣泡產生單元3a作為循環單元3b。藉此，紫外線殺菌裝置10便可對突出部1b的周圍供給氣泡4a與粒子4b作為散射體4。

本實施態樣的紫外線殺菌裝置10，由於係在突出部1b的周邊使由金屬等材料所構成的微小粒子4b強制對流以令紫外線散射，故即使固體發光元件1a的數量更少，也能夠一次對大量的液體2a進行殺菌處理。

另外如上所述的，紫外線照射單元1並無將固體發光元件1a本體安裝於突出部1b之必要。

例如，紫外線照射單元1亦可具備：在側面設有複數透光窗並在容器2內突出的突出部1b；配置在容器2的外部且可發出紫外線的固體發光元件；以及將固體發光元件所發出的紫外線傳導至透光窗的傳導機構(光纖等)。

或者，紫外線照射單元1亦可具備：在側面設有複數透光窗且在容器2內突出的棒狀突出部1b；以及在容器2的外部與突出部1b的基部結合為一體，並對突出部1b的內部照射紫外線的固體發光元件。突出部1b的內部宜形成使紫外線散射的散射構造。

藉由此等構造，即使減少固體發光元件1a的個數，亦可從複數透光窗均勻地照射紫外線。另外，比起將固體發光元件1a配置在容器2內的情況而言，固體發光元件1a的維護保養也變得比較容易。

1‧‧‧紫外線照射單元

1a‧‧‧固體發光元件

1c‧‧‧控制電路部

1b‧‧‧突出部

2‧‧‧容器

2a‧‧‧液體

2ba‧‧‧側壁

2bb‧‧‧側壁

2c‧‧‧內底面

3‧‧‧散射體供給部

3a‧‧‧氣泡產生單元

3a1‧‧‧第3配管

3a2‧‧‧驅動部

4‧‧‧散射體

4a‧‧‧氣泡

5‧‧‧第1閥門

5a‧‧‧第1配管

6‧‧‧第2閥門

6a‧‧‧第2配管

8‧‧‧支持台

10‧‧‧紫外線殺菌裝置

Claims (8)

1. 一種紫外線殺菌裝置，包含：容器，其可注入液體；紫外線照射單元，具備：固體發光元件，其發出紫外線；以及突出部，其突出於該容器中並使該固體發光元件所發出的紫外線照射於該液體中；以及散射體供給部，其對該突出部的周圍供給使該紫外線散射的散射體。
2. 如申請專利範圍第1項之紫外線殺菌裝置，其中，該散射體供給部，在該液體中供給成為該散射體的氣泡。
3. 如申請專利範圍第1項之紫外線殺菌裝置，其中，該散射體供給部，具備包圍該突出部之網格狀的分隔部，並在該分隔部所分隔的該突出部側，以該液體使成為該散射體的粒子強制對流。
4. 如申請專利範圍第3項之紫外線殺菌裝置，其中，該粒子的材料為金屬材料或是折射率與該液體不同的透光性材料。
5. 如申請專利範圍第3項之紫外線殺菌裝置，其中，該粒子配置在該分隔部所分隔的空間內，該分隔部具有比該粒子的外形尺寸更小的開口尺寸。
6. 如申請專利範圍第1項之紫外線殺菌裝置，其中，該散射體供給部以在俯視下與該突出部重疊的方式配置。
7. 如申請專利範圍第1項之紫外線殺菌裝置，其中，該固體發光元件照射發光峰值波長在380nm以下的紫外線。
8. 如申請專利範圍第7項之紫外線殺菌裝置，其中，該固體發光元件照射發光峰值波長從250nm到280nm的紫外線。