TW201622757A - 加壓流體殺菌裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題為提供一種能在短時間內效率佳地將大量的氣體或加壓狀態的液體予以紫外線殺菌、可小型化、能長期間穩定且安全地使用裝置之紫外線殺菌裝置。
本發明為一種紫外線殺菌裝置，係具備有用以規定加壓空間之耐壓性的容器或配管，且用以對存在於該容器或配管內的加壓氣體或加壓液體等加壓狀態的流體照射紫外線以進行殺菌；於前述加壓空間內配置擴散透鏡或導光板等紫外線射出用光學構件，並使用光纖等光傳送路徑將紫外線發光二極體等紫外線光源所射出的紫外線傳送並射出至該紫外線射出用光學構件，並對存在於前述加壓空間內的加壓氣體或加壓液體照射紫外線。
Description
本發明係有關於一種用以將加壓狀態的流體予以紫外線殺菌之加壓流體殺菌裝置。更詳細而言，有關於一種用以對由將氣體予以加壓所獲得之加壓氣體或液化氣體所構成之加壓流體、或者由將液體予以加壓所獲得之加壓液體所構成之加壓流體照射紫外線以進行紫外線殺菌之加壓流體殺菌裝置。
具有200nm至350nm的波長之紫外線係不僅會對屬於細菌的原生質之核酸產生作用而剝奪增殖能力，更具有破壞原生質使細菌壞死之作用，因此能藉由將此種紫外線照射至氣體來進行殺菌。以此種紫外線的光源而言，一般有用以將藉由低壓(約0.1Pa)的水銀蒸氣的放電所產生之253.7nm的波長的光(水銀的共振線(resonance line))予以放射之低壓水銀燈(亦即所謂的殺菌燈)，該殺菌燈係廣泛地使用於各種領域。此外，近年來將紫外線發光二極體(以下亦稱為UV-LED)作為殺菌用紫外線的光源來使用的例子亦增加(參照專利文獻1)。
然而，在食品工業領域、醫藥工業領域以及醫療領域等中，有需要將室內空間、以區塊(partition)或氣簾(air curtain)等分隔的封閉空間、正壓空間或者負壓空間的內部設定成已高度地潔淨化之狀態(例如無菌狀態)之情形。為此，需要將已除菌或殺菌的空氣供給至該等空間或者將該等空間內的空氣或從該等空間排出的空氣予以除菌或殺菌。在此種情形中，雖然亦會利用紫外線殺菌，然而由於所處理的空氣量龐大，故幾乎使用以光源而言能發光出強力的紫外線之紫外線燈，幾乎無使用UV-LED之例子(參照專利文獻2至6)。
另一方面，亦已知有一種裝置，係將紫外線燈配置於加壓空間內，用以將加壓狀態的空氣予以殺菌(參照專利文獻7)。
專利文獻1：日本特開2014-100206號公報。
專利文獻2：日本特開平07-198178號公報。
專利文獻3：日本特公平06-34941號公報。
專利文獻4：日本實用新案登錄第3103406號公報。
專利文獻5：日本特開2008-178374號公報。
專利文獻6：日本特開2011-254800號公報。
專利文獻7：日本特開平10-249128號公報。
為了照射紫外線以將大量的空氣予以殺菌，須對成為殺菌對象的空氣全體照射一定量以上的紫外線，故無法避免殺菌裝置的大型化。然而，由於空氣經過加壓即能大幅地縮小空氣的體積，故只要使用如專利文獻7所揭示般之用以對加壓狀態的空氣照射紫外線之裝置，即能謀求殺菌裝置的小型化。
然而，在前述專利文獻7所揭示的裝置中，由於在加壓空氣供給線路中另外設置槽(專利文獻7的圖1中的容器7f)並於槽的內部配置紫外線殺菌燈，因此裝置的小型化有限。而且，由於該裝置為了達成防止長時間停止後使裝置再稼動時排出細菌之問題的目的，需要將前述槽夾設在加壓空氣供給線路的最下游的吐出配管，從而會導致對於殺菌裝置本體的設置條件帶來大的限制。再者，在裝置的稼動開始時、加壓系統的故障或配管破損等所伴隨之急遽的壓力或流速的變動所產生的振動(shock)使紫外線殺菌燈破損之情形中，會有水銀排出至外部之問題。
本發明乃是用以解決上述課題之新穎的加壓流體殺菌裝置，係用以對加壓氣體或加壓液體(包含液化氣體)等加
壓狀態的流體照射紫外線以進行殺菌，並具備有用以規定加壓空間之耐壓性的容器或配管、紫外線照射裝置以及紫外線射出用光學構件。
前述紫外線照射裝置係具備有紫外線光源以及光傳送機構。前述紫外線光源係配置於前述加壓空間的外部。前述光傳送機構係具備有：光射入埠(port)，係使從前述紫外線光源所射出的紫外線射入；光射出埠；以及光傳送路徑，係將射入至前述光射入埠的紫外線傳送至前述光射出埠。
前述紫外線射出用光學構件係配置於前述加壓空間內，並光學性地連接至前述光射出埠。前述紫外線射出用光學構件係構成為對存在於前述加壓空間內的加壓狀態的流體射出前述紫外線。
在前述本發明的一實施形態的加壓流體殺菌裝置中，前述紫外線射出用光學構件亦可為光纖準直儀(fiber collimator)、透鏡擴散板(Light Shaping Diffuser)、擴散透鏡或者導光板。此外，亦可於前述加壓空間內之比配置有紫外線射出用光學構件的部分還上游側配置有緩衝槽、流量調節器、聚集器(accumulator)、氣缸(air cylinder)以及壓力調整用旁通線路(bypass line)用的分歧等衝擊緩衝機構。再者，被紫外線照射之前述容器或配管的內面亦可由紫外線反射構材所構成。
依據本發明的加壓流體殺菌裝置，與在常壓進行空氣等的氣體(air)的殺菌之以往的紫外線殺菌裝置相比，能在短時間內效率佳地將大量的氣體予以殺菌。並且，由於未將紫外線燈等光源設置於加壓空間內，因此能將裝置作成非常地小型。因此，即使是至今為止無法確保設置場所之設施等亦可設置。再者，由於紫外線燈不會在加壓空間內破損，因此能長期間安定且安全地使用裝置。
此外，在將前述紫外線射出埠設置於加壓空間內時，幾乎不會有設置場所的空間性限制，因此亦能配置於例如配管內此種狹窄的空間內。因此，不僅能在加壓線路的任意的地方進行氣體的殺菌，亦可在狹窄的配管內進行經過壓送的加壓狀態的液體(加壓液體)的殺菌。再者，在將過濾器等設置於例如加壓空間內之情形中，可對該過濾器照射紫外線以防止細菌的繁殖。
1a、1b、1c、1d、1e‧‧‧紫外線殺菌裝置
2a、2b、2c、2e‧‧‧加壓空間
3a、3b、3c、3e、3e‧‧‧配管
3c1‧‧‧支撐部
4a、4b、4c、4d、4e‧‧‧加壓氣體
5a、5b、5e、5e、5e‧‧‧光纖
6a、6b、6c‧‧‧耦合器
7a、7b、7c‧‧‧耐壓連接器
8a、8b、8c、8d、8e‧‧‧紫外線照射空間
9‧‧‧光纖用準直儀
10、31‧‧‧擴散透鏡
11‧‧‧導光板
12‧‧‧主線路
13‧‧‧壓力調整用旁通線路
14、23‧‧‧壓力計
15、16、19、20‧‧‧分隔閥
17、18‧‧‧流量調節閥
21‧‧‧分歧點
22‧‧‧合流點
30‧‧‧線路過濾器
LS‧‧‧紫外線光源
圖1係本發明實施形態之一代表性的紫外線殺菌裝置中的紫外線射出用光學構件設置部附近的示意圖。
圖2係本發明實施形態之另一代表性的紫外線殺菌裝置中的紫外線射出用光學構件設置部附近的示意圖。
圖3係本發明實施形態之又一代表性的紫外線殺菌裝置中的紫外線射出用光學構件設置部附近的示意圖。
圖4係設置有壓力調整用旁通線路作為衝擊緩衝機構
之紫外線殺菌裝置中的紫外線射出用光學構件設置部附近的示意圖。
圖5係本發明實施形態之再一代表性的紫外線殺菌裝置中的紫外線射出用光學構件設置部附近的示意圖。
本發明實施形態之一的加壓流體殺菌裝置係具備有用以規定加壓空間之耐壓性的容器或配管，且用以對存在於該容器或配管內的加壓氣體或液化氣體等加壓液體照射紫外線以進行殺菌；加壓流體殺菌裝置進一步具備有：「紫外線照射裝置，係具備有：紫外線光源；以及光傳送機構，係具有光射入埠、光傳送路徑以及光射出埠」；以及「紫外線射出用光學構件，係配置於前述加壓空間內」；將前述紫外線光源配置於加壓空間的外部，並將前述光射出埠光學性地連接至前述紫外線射出用光學構件，將從前述光源射出的紫外線傳送並射出至該紫外線射出用光學構件，藉此對存在於前述加壓空間內的加壓氣體或液化氣體等加壓液體照射紫外線。
在此，所謂加壓空間係指氣體或液體能在比常壓(大氣壓)還高的壓力狀態下存在之空間或氣體被壓縮使其一部分能液化而存在之空間。以此種加壓空間而言，能例舉如下。
(1)如專利文獻7的圖1至圖5所示的流動系統(flow system)或日本實開平6-74145號公報的圖1及圖2所示之流
動系統般用以供給壓縮空氣之空壓線路(亦可具有分歧或合流之壓縮性流體迴路)中的加壓空間(空氣壓縮機、壓縮空氣槽、空氣乾燥機(air dryer)、各種過濾器、以及將該等予以連結之配管內的空間)。
(2)使用定置式液化氣體供給裝置或高壓氣體用歧管(manifold)作為加壓氣體供給手段以取代空氣壓縮機之醫療用氣體供給系統中的加壓空間(例如參照日本特開平9-75459號公報的圖1、日本特開平10-15070號公報的圖1以及http：//www.megacare.co.jp/feature/oxymed.html的概念圖等)。
(3)日本特開2003-267493號公報的圖1所示之啤酒機(beer sever)或日本特開2014-502903號的圖1所示之用以進行加壓氣體所為之牛奶的打泡之氣體供給系統中的加壓空間；日本特開2004-42648號公報的圖1的加壓氣體導入裝置、日本特表2005-503953號公報的圖2所示之呼吸氣體供給系統、日本特開2011-110457號公報的圖1所示之過濾機設備等氣體供給系統中的加壓空間。
(4)自來水配管內的空間等。
以用以規定加壓空間之耐壓性的容器或配管而言，能例舉壓縮機、氣瓶(gas bottle)、氣體槽、液化氣體槽、乾燥機、氣缸、各種線路過濾器(line filter)、聚集器、緩衝槽、消音器(silencer)、氣體混合器、溫度調節器、濕度調節器、壓力調節器、各種閥門(閥(valve))、金屬配管、耐壓性樹脂配管、耐壓軟管、耦合器(coupler)、各種接頭、壓力計、流量計等。
經過加壓或液化並被殺菌之氣體並無特別限定，以可適合使用的例示而言，可例舉空氣、碳酸氣體、氮氣體、氦氣體、氬氣體、氧氣體、一氧化氮、殺菌氣體(乙烯與碳酸氣體的混合氣體)等。此外，以加壓液體而言，能例舉在配管內被壓送的水、各種飲料等。
此外，這些氣體或液體藉由紫外線照射而被殺菌時的壓力只要比大氣壓還高則無特別限定，在將氣體予以加壓之情形中，從能在狹窄的空間中將大量的氣體予以殺菌之觀點而言，該壓力較高者為佳。從裝置成本及用途的觀點而言，一般來說壓力較佳為0.2MPa以上10MPa以下的範圍，更佳為0.2MPa以上5MPa以下的範圍，最佳為0.2MPa以上2MPa以下的範圍。此外，在將液體予以加壓之情形中，只要為可壓送的壓力，且只要比大氣壓高，則較低者為佳，較佳為超過0.10133MPa且在1MPa以下，更佳為0.102MPa以上0.800MPa以下。此外，加壓空間內的壓力無須前空間內的整體皆一定，亦可使用調壓閥或分隔閥等僅將紫外線照射空間(加壓空間內中進行紫外線照射之空間)的壓力調整至上述較佳的範圍。
本發明實施形態之一的加壓流體殺菌裝置中的「紫外線照射裝置」係具備有「紫外線光源」以及「光傳送機構」，該光傳送機構係具備有光射入埠、光傳送路徑以及光射出
埠。並且，上述「紫外線光源」係配置於前述加壓空間的外部。在紫外線照射裝置中，從紫外線光源射出的紫外線係從光射入埠進入至光傳送路徑，並通過該光傳送路徑內傳送至光射出埠。並且，被傳送的紫外線係從與該光射出埠光學性地連接之紫外線射出用光學構件射出，並在加壓空間內部朝加壓氣體、液化氣體或加壓液體照射。
以光源而言，能使用高壓水銀燈、低壓水銀燈、氙水銀燈、氙燈、金屬鹵素燈(metal halide lamp)以及紫外線發光二極體(UV-LED)。在該等光源中，從殺菌功效高且活用LED特徵之觀點而言，較佳為使用於200nm以上未滿300nm、更佳為於220nm以上280nm以下的波長區域具有主發光峰值之UV-LED。
此外，以光傳送路徑而言，只要為可傳送紫外線者則無特別限制，能使用光纖、光導波路徑、導光板等。並且，光射入埠係設置於光傳送路徑的一方的端部，光射出埠係設置於光傳送路徑的另一方的端部。此外，本發明所使用的紫外線照射裝置亦可具有叢光纖(bundle fiber)、光合成器(optical combiner)、耦合器、FGB(Fiber Bragg Grating；光纖布拉格光柵)、準直儀等構造。以紫外線照射裝置而言，能適當地使用例如光纖叢(fiber bundle)型UV-LED光源(例如參照http：//www.fuiikura.co.jp/f-news/1198834_4018.html；FUJIKURA股份有限公司製造)。
在本發明實施形態之一的加壓流體殺菌裝置中配置於前述加壓空間內的紫外線射出用光學構件較佳為光纖用準直儀、透鏡擴散板、擴散透鏡或者導光板，從能擴展照射區域之觀點而言，更佳為透鏡擴散板、擴散透鏡或者導光板。
在此，所謂光纖準直儀係用以將來自光纖的射出光作為準直光(collimated light)(平行光)之構件，能適當地使用於光纖用套接管(ferrule)組入非球面透鏡之連接器型式者。所謂透鏡擴散板亦稱為擴散膜、擴散過濾器或者擴散片，藉由於表面不規則形成的微小的透鏡的作用等，將光擴散整形成圓形或橢圓形等，而可均勻地照射。此外，以擴散透鏡而言，能適當地使用ENPLAS股份有限公司製的「Light Enhancer Cap(註冊商標)」。再者，以導光板而言，能適當地使用例如日本特開2006-237563號公報所揭示之面發光裝置。
紫外線射出用光學構件的設置場所只要為加壓空間的內部則無特別限制，從照射的目的或殺菌效率的觀點而言，只要從各種耐壓性容器或配管中適當地決定即可。此外，紫外線射出用光學構件的大小、形狀以及設置數量或者設置複數個之情形的排列樣式等只要配合設置場所的空間內的大小或形狀適當地決定即可。此外，從設置有紫外線射出用光學構件之部分附近的紫外線照射空間中的配管或耐壓性容器內面的表面係能藉由紫外線的反射提高殺菌效率之觀點而言，較佳為對於紫外線的反射率較大的材質，例
如為以Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt等鉑族金屬所構成；以Al、Ag、Ti、或者含有這些金屬的至少一種之合金所構成；或者以氧化鎂所構成；從反射率特別高之觀點而言，更佳為以Al、鉑族金屬、含有鉑族金屬之合金、或者氧化鎂所形成。此外，在以該等材質構成表面之情形中，亦可以二氧化矽等紫外線透過性的材料塗布於其表面。
前述光射出埠與配置於加壓空間的內部之前述紫外線射出用光學構件之間的光學性的連接只要為能確保加壓空間內的氣密性則無特別限制，例如能採用以下的方法等。
方法(1)：於紫外線射出用光學構件設置與前述光射出埠光學性地連接之埠部，以一邊確保氣密一邊使該埠部露出於加壓空間外之方式將紫外線射出用光學構件的本體配置於加壓空間內，在加壓空間外將該埠部與前述光射出埠予以光學性地連接。
方法(2)：使用氣密轉接器(adapter)或耐壓性的連接器將(與光傳送路徑各自獨立之連接用的)光纖予以氣密插入至加壓空間內或者將加壓空間內的(與光傳送路徑各自獨立之連接用的)光纖與加壓空間外的(與光傳送路徑各自獨立之連接用的)光纖予以氣密連接，並將加壓空間內的光纖光學性地連接至配置於加壓空間的內部的前述紫外線射出用光學構件，且將加壓空間外的光纖與前述光射出埠光學性地連接。
在採用上述(1)的方法之情形中，只要例如於紫外線射
出用光學構件設置鍔部，並於配管或耐壓性容器鑿出紫外線射出用光學構件的一部分(除了鍔部之外)能貫通插入之孔，將襯墊(packing)或O型環等密封構造導入至鍔部，並使用螺栓與螺帽予以直接固定或凸緣(flange)固定即可。
此外，以上述方法(2)所能採用的氣密轉接器或耐壓性的連接器而言，能例舉日本特許第3002966號公報或日本特許第3335592號公報所揭示之氣密轉接器、日本特開平6-250047號公報的圖1或圖4所揭示之耐壓型光連接器等。此外，在使用光導波路徑或導光板作為光傳送路徑之情形中，藉由使用光纖陣列等而可使用此種轉接器或連接器。
圖1至圖3係顯示作為本發明實施形態不同態樣的加壓流體殺菌裝置之紫外線殺菌裝置1a、1b、1c之含有紫外線照射空間(8a、8b、8c)的一部分的剖視圖。此外，圖4係顯示紫外線殺菌裝置1d的局部配管圖，紫外線殺菌裝置1d的紫外線照射空間具有與圖3所示之紫外線殺菌裝置1c同樣的構造，且設置有壓力調整用旁通線路作為衝擊緩衝機構。
這些紫外線殺菌裝置皆將紫外線射出用光學構件配置於配管內，並使用耐壓連接器將加壓空間內的光纖與加壓空間外的光纖予以氣密連接，且將加壓空間內的光纖光學性地連接至配置於加壓空間的內部的前述紫外線射出用光學構件，但本發明的紫外線殺菌裝置並未限定於此種態樣。例如紫外線射出用光學構件的設置位置以及光射出埠
與紫外線射出用光學構件之間的光學性的連接方式亦可因應需要適當地變更。
以下以這些圖式所示的本發明的紫外線殺菌裝置為例進一步詳細地說明本發明的紫外線殺菌裝置。
圖1係紫外線殺菌裝置1a中的紫外線射出用光學構件設置部附近的剖視圖，該部分係包含有紫外線照射空間8a。在該部分中，加壓空間2a係被金屬製的配管3a規定，且於配管3a流通或滯留有加壓氣體4a，該加壓氣體4a係從配置於上游的壓縮機、氣瓶等加壓氣體供給源(未圖示)通過因應需要而配置的乾燥機或線路過濾器等耐壓性容器(皆未圖示)的內部而供給。此外，於該部分的下游配置有分隔閥或調壓閥等(未圖示)，藉由開啟這些閥而將已加壓的氣體從加壓空間排出至外部(例如大氣中)。
於配管3a的內部配置有作為紫外線射出用光學構件的光纖用準直儀9。該光纖用準直儀9係與從耐壓連接器7a朝加壓空間內延伸的光纖光學性地連接，該耐壓連接器7a係貫通並氣密地固定至傾斜設置於配管3a的孔。從耐壓連接器7a朝加壓空間外延伸的光纖係與耦合器6a中的光傳送機構之作為紫外線光傳送路徑的光纖5a的光射出埠光學性地連接。
光纖5a係延伸至存在於另一方的端部的光射入埠。於配管3a的外部以與光纖5a的光射入埠相對向之方式配置有紫外線光源LS。紫外線光源LS係由UV-LED所構成，該UV-LED係可射出於殺菌效果高之200nm以上未滿300nm的波長區域具有主發光峰值之紫外線。紫外線光源LS係以能使該紫外線朝上述光射入埠射入之方式光學性地連接至該光射入埠。
在如上述所構成的紫外線殺菌裝置1a中，從紫外線光源LS射出的紫外線係從該光射入埠被取入並傳送至光纖5a內，經由光射出埠及耐壓連接器7a從光纖用準直儀9作為平行光射出。所射出的紫外線係在紫外線反射性材料所構成的配管3a的內壁面一邊不斷反射一邊前進，並在紫外線照射空間8a中照射至加壓氣體4a，藉此進行該加壓氣體4a的殺菌。配管3a內的紫外線的射出方向係可為加壓氣體4a的流動方向，亦可為與該流動方向相反的方向。
此外，耐壓連接器7a相對於配管3a的貫通方向並未限定於朝配管3a傾斜的方向，亦可為與配管3a垂直的方向。此外，以紫外線射出用光學構件而言，亦可使用透鏡擴散板、擴散透鏡、導光板等用以將紫外線擴散射出至配管3a內。藉此，由於能擴展紫外線的照射區域，因此能效率佳地進行加壓氣體4a的殺菌。
圖2係紫外線殺菌裝置1b中的紫外線射出用光學構件設置部附近的剖視圖，該部分係包含有紫外線照射空間8b。該部分中，加壓空間2b係被金屬製的配管3b所規定，於該配管3b流通或滯留有加壓氣體4b，該加壓氣體4b係從配置於上游的壓縮機、氣瓶等加壓氣體供給源(未圖示)通過因應需要而配置的乾燥機或線路過濾器等耐壓性容器(皆未圖示)的內部而供給。此外，於該部分的下游配置有閥(未圖示)，藉由開啟該閥而從已加壓的加壓空間排出至外部。
於配管3b的內部配置有作為紫外線射出用光學構件的複數個擴散透鏡10。該複數個擴散透鏡10係與從複數個耐壓連接器7b朝加壓空間內延伸的複數個光纖分別光學性地連接，該複數個耐壓連接器7b係分別貫通並氣密地固定至垂直設置於配管3b的複數個孔。複數個耐壓連接器7b係整列地配置於配管3b的軸方向，從複數個耐壓連接器7b朝加壓空間外延伸的光纖係分別與耦合器6b中的光傳送機構之作為紫外線光傳送路徑的光纖5b的光射出埠光學性地連接。
光纖5b係延伸至存在於另一方的端部的光射入埠。於配管3b的外部以與各光纖5b的光射入埠相對向之方式配置有複數個紫外線光源LS。各紫外線光源LS係由UV-LED所構成，該UV-LED係可射出於殺菌效果高之200nm以上未滿300nm的波長區域具有主發光峰值之紫外線。各
紫外線光源LS係以能使該紫外線朝上述各光射入埠射入之方式光學性地連接至該光射入埠。
在如上述所構成的紫外線殺菌裝置1b中，從各紫外線光源LS射出的紫外線係從該光射入埠被取入並傳送至光纖5b內，經由光射出埠及耐壓連接器7b從擴散透鏡10作為擴散光射出。所射出的紫外線係在紫外線反射性材料所構成的配管3b的內壁面一邊不斷反射一邊前進，並在紫外線照射空間8b中照射至加壓氣體4b，藉此進行該加壓氣體4b的殺菌。
此外，各耐壓連接器7b相對於配管3b的貫通方向並未限定於與配管3b垂直的方向，亦可為與配管3b傾斜的方向。此外，各耐壓連接器7b的排列方向並未限定於直線性，例如亦可於配管3b的周圍配置成千鳥足狀，或亦可配置成螺旋狀。此外，配管3b並未限定於直線性，亦可應用具有彎曲部的配管。再者，紫外線光源LS並未限定於由與各光纖5b對應配置的複數個光源所構成之情形，亦可以於各光纖5b共通的單一個光源所構成。
圖3係紫外線殺菌裝置1c中的紫外線射出用光學構件設置部附近的剖視圖，該部分係包含有紫外線照射空間8c。該部分中，加壓空間2c係被金屬製的配管3c所規定，於該配管3c流通或滯留有加壓氣體4c，該加壓氣體4c係
從配置於上游的壓縮機、氣瓶等加壓氣體供給源(未圖示)通過因應需要而配置的乾燥機或線路過濾器等耐壓性容器(皆未圖示)的內部而供給。此外，於該部分的下游配置有閥(未圖示)，藉由開啟該閥而從已加壓的加壓空間排出至外部。
於配管3c的內部配置有作為紫外線射出用光學構件的導光板11。該導光板11係形成為具有與配管3c的軸方向平行的長度方向之矩形狀，其一方的主面係作為光射出面而構成，另一方的主面係作為安裝至形成於配管3c的內壁面的一部分的支撐部3c1之支撐面而構成。導光板11的一側面(圖3中為上表面)係與從複數個耐壓連接器7c朝加壓空間內延伸的複數個光纖光學性地連接，該複數個耐壓連接器7c係分別固定至垂直設置於配管3c的複數個孔。複數個耐壓連接器7c係整列地配置於配管3c的軸方向，從該複數個耐壓連接器7c朝加壓空間外延伸的光纖係分別與耦合器6c中的光傳送機構之作為紫外線光傳送路徑的光纖5c的光射出埠光學性地連接。
光纖5c係延伸至存在於另一方的端部的光射入埠。於配管3c的外部以與各光纖5c的光射入埠相對向之方式配置有複數個紫外線光源LS。各紫外線光源LS係由UV-LED所構成，該UV-LED係可射出於殺菌效果高之200nm以上未滿300nm的波長區域具有主發光峰值之紫外線。各紫外線光源LS係以能使該紫外線朝上述各光射入埠射入
之方式光學性地連接至該光射入埠。
在如上述所構成的紫外線殺菌裝置1c中，從各紫外線光源LS射出的紫外線係從該光射入埠被取入並傳送至光纖5c內，經由光射出埠及耐壓連接器7c從導光板11的上述一方的主面(光射出面)作為擴散光射出。所射出的紫外線係在紫外線反射性材料所構成的配管3c的內壁面一邊不斷反射一邊前進，並在紫外線照射空間8c中照射至加壓氣體4c，藉此進行該加壓氣體4c的殺菌。
在上述構成的紫外線殺菌裝置1c中，由於導光板11沿著配管3c的內壁面配置，因此即使在配管3c內的加壓氣體4c的流速較大之情形中，亦能不阻礙加壓氣體4c的流動而進行加壓氣體4c的紫外線殺菌。此外，在配管3c內的加壓氣體4c的流速較小之情形以及加壓氣體4c滯留於配管3c內之情形，導光板11亦可沿著配管3c的軸心配置。在此情形中，導光板11中之與一方主面相對的另一方的主面亦可作為光射出面而構成，而非由一方的主面作為光射出面而構成。
圖4係紫外線設置空間具有與圖3所示的紫外線殺菌裝置1c同樣的構造且設置有壓力調整用旁通線路13作為衝擊緩衝機構之紫外線殺菌裝置1d的部分的配管圖，於主線路12包含有紫外線照射空間8d。此外，加壓氣體4d係
從配置於該配管部分的上游的壓縮機、氣瓶等加壓氣體供給源(未圖示)通過因應需要而配置的乾燥機或線路過濾器等耐壓性容器(皆未圖示)的內部而供給，且於該部分的下游配置有閥(未圖示)，藉由開啟該閥而從已加壓的加壓空間排出至外部。
在紫外線殺菌裝置1d中，壓力調整用旁通線路13係設置成：從位於比主線路12之比紫外線照射空間8d還上游的分歧點21分歧，在紫外線照射空間8d迂迴，並在位於比紫外線照射空間8d還下游的合流點22連接至主線路12。於主線路12中的分歧點21的後方以及壓力調整用旁通線路13的分歧點21的後方分別設置有分隔閥15、16，並於主線路12中的合流點22的前方及壓力調整用旁通線路13的合流點22的前方分別設置有分隔閥19、20，能藉由這些閥的開閉操作切換加壓氣體4d的流路。此外，於分歧點21的上游側設置有用以測量比分歧點21還上游側的壓力之壓力計14，且於合流點22的下游設置用以測量比合流點22還下游側的壓力之壓力計23。再者，在主線路12的分隔閥15的下游且為紫外線照射空間8d的上游設置有流量調節閥17，並於壓力調整用旁通線路13的分隔閥16與分隔閥20之間設置有流量調節閥18，藉此能控制流通於各線路的加壓氣體4d的流量(流速)。
紫外線殺菌裝置1d中的前述壓力調整用旁通線路13
係用以降低裝置的稼動開始時(加壓氣體的流通開始時)的急遽的壓力或流速的變動所造成的振動對於裝置的不良影響，因此能藉由下述的作用機構緩合振動。
亦即，首先在裝置的稼動開始時，在將分隔閥15、16、19、20以及流量調節閥17、18全部關閉的狀態下開始加壓氣體4d的流通，確認比分歧點21還上游的壓力到達預定壓力後，將分隔閥16、20依序設為開狀態。接著，一邊將流量調節閥緩緩地開啟一邊使加壓氣體4d流通至壓力調整用旁通線路13，使合流點22的下游的壓力上升，謀求與比分歧點21還上游側的均壓化。之後，將流量調節閥18、分隔閥20、16關閉並將分隔閥15開啟後，將流量調節閥17緩緩地開啟。接著，在比分隔閥19還上游側的壓力穩定後，開啟分隔閥19，藉此將加壓氣體慢慢地導入至分隔閥15與分隔閥19之間的主線路12內。藉此，能緩和紫外線照射空間8d內的振動。
在圖4所示的紫外線殺菌裝置1d中，雖然以將壓力調整用旁通線路13作為衝擊緩衝機構來設置，並將其分歧設置於比紫外線照射空間8d還上游為例子，但將緩衝槽、流量調節器、聚集器、氣缸等設置於比紫外線照射空間8d還上游，藉此亦能獲得同樣的緩衝功效。
圖5係其他實施形態之作為加壓流體殺菌裝置的紫外
線殺菌裝置1e中的紫外線射出用光學構件設置部附近的剖視圖，該部分係包含有紫外線照射空間8e。在該部分中，加壓空間2e係被金屬製的配管3e所規定，於該配管3e流通有加壓氣體4e，該加壓氣體4e係從配置於上游的壓縮機、氣瓶等加壓氣體供給源(未圖示)所供給，並於配管3e的紫外線照射空間8e配置有用以過濾加壓空氣4e之線路過濾器30，且於配管3e的下游配置有閥(未圖示)，藉由開啟該閥而從已加壓的加壓空間排出至外部。
於配管3e的內部配置有作為紫外線射出用光學構件之例如擴散透鏡31。與第一實施形態同樣，擴散透鏡31係經由貫通而氣密性地固定至傾斜設置於配管3e的孔之耐壓連接器、耦合器等，而與作為紫外線光傳送路徑的光纖5e的光射出埠光學性地連接。
光纖5e係延伸至存在於另一方的端部的光射入埠。於配管3e的外部以與光纖5e的光射入埠相對向之方式配置有紫外線光源LS。紫外線光源LS係由UV-LED所構成，該UV-LED係可射出於殺菌效果高之200nm以上未滿300nm的波長區域具有主發光峰值之紫外線。紫外線光源LS係以能使該紫外線朝上述各光射入埠射入之方式光學性地連接至該光射入埠。
在如上述所構成的紫外線殺菌裝置1e中，從紫外線光
源LS射出的紫外線係從該光射入埠被取入並傳送至光纖5e內，經由光射出埠從擴散透鏡31作為擴散光射出。所射出的紫外線係在紫外線照射空間8e中照射至加壓氣體4e及線路過濾器30，藉此進行該加壓氣體4e及線路過濾器30的殺菌。
依據本實施形態，由於除了進行加壓氣體4e的殺菌之外亦可進行線路過濾器30的殺菌，因此能保護線路過濾器30不會受到細菌的污染，並能有效地阻止加壓氣體4e通過線路過濾器30時再次受到污染(再次附著細菌)。
在以上的實施形態中，雖然上述構成的紫外線殺菌裝置1e係設置於配管3e的一部分，但亦可例如作為可安裝至排出加壓氣體的配管的出口之單獨的單元來構成。亦即，由於配管的出口容易與外氣接觸，因此較容易被細菌污染。因此，將包含有線路過濾器30等之紫外線殺菌裝置1e配置於配管的出口附近，藉此可長期穩定地排出未被細菌污染之潔淨的加壓氣體。
1b‧‧‧紫外線殺菌裝置
2b‧‧‧加壓空間
3b‧‧‧配管
4b‧‧‧加壓氣體
5b‧‧‧光纖
6b‧‧‧耦合器
7b‧‧‧耐壓連接器
8b‧‧‧紫外線照射空間
10‧‧‧擴散透鏡
LS‧‧‧紫外線光源
Claims (8)
- 一種加壓流體殺菌裝置，係用以對加壓狀態的流體照射紫外線以進行殺菌，該加壓流體殺菌裝置係具備有：耐壓性的容器或配管，係用以規定加壓空間；紫外線照射裝置，係具備有：紫外線光源，係配置於前述加壓空間的外部；以及光傳送機構，係具備有：光射入埠，係使從前述紫外線光源射出的紫外線射入；光射出埠；以及光傳送路徑，係將射入至前述光射入埠的紫外線傳送至前述光射出埠；以及紫外線射出用光學構件，係配置於前述加壓空間內，並光學性地連接至前述光射出埠，且構成為用以對存在於前述加壓空間內的加壓狀態的流體射出前述紫外線。
- 如請求項1所記載之加壓流體殺菌裝置，其中前述加壓狀態的流體係加壓氣體或加壓液體。
- 如請求項1所記載之加壓流體殺菌裝置，其中前述加壓狀態的流體係0.2MPa以上10MPa以下的壓力的氣體或液化氣體，或者超過0.10133MPa且為1MPa以下的壓力的液體。
- 如請求項1至3項中任一項所記載之加壓流體殺菌裝置，其中前述紫外線射出用光學構件係光纖用準直儀、透鏡擴散板或擴散透鏡。
- 如請求項1至3項中任一項所記載之加壓流體殺菌裝置，其中前述紫外線射出用光學構件係導光板； 前述光傳送機構的前述光輸出埠係連接至前述導光板的側面。
- 如請求項1至3項中任一項所記載之加壓流體殺菌裝置，進一步具備有衝擊緩衝機構，係配置於前述加壓空間內之比配置有紫外線射出用光學構件的部分還上游側。
- 如請求項1至3項中任一項所記載之加壓流體殺菌裝置，其中被紫外線照射之前述容器或配管的內面係由紫外線反射構件所構成。
- 如請求項1至3項中任一項所記載之加壓流體殺菌裝置，其中前述容器或配管係包含有用以使前述加壓流體通過之線路過濾器；前述紫外線射出用光學構件係構成為對前述線路過濾器射出前述紫外線。
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