TWI694058B

TWI694058B - 殺菌裝置

Info

Publication number: TWI694058B
Application number: TW105128628A
Authority: TW
Inventors: 木內裕紀
Original assignee: 日商日機裝股份有限公司
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2020-05-21
Also published as: CN107921159B; JP2017051887A; JP6486249B2; WO2017043356A1; TW201716336A; US20180140728A1; US10736979B2; CN107921159A

Abstract

本發明提供一種殺菌裝置(10)，係具備：處理室(48)，其在下游側設置有排出閥(44)；光源(發光元件(20))，用以對暫時貯存於處理室(48)內的流體照射紫外光；以及熱交換室(46)，其透過閘閥(42)而連接於處理室(48)的上游側。熱交換室(46)係與光源熱連接。殺菌裝置(10)亦可更具備用以熱連接光源和熱交換室(46)的熱管(24)。熱管(24)亦可從光源朝向熱交換室(46)並垂直向上方延伸。

Description

殺菌裝置

本發明係關於一種殺菌裝置，尤其是關於一種對流體照射紫外光並進行殺菌的裝置。

在紫外光中具有殺菌能力是已知的，且照射紫外光的裝置已被用在醫療或食品加工現場等的殺菌處理中。又，將水等流體貯存於處理槽並照射紫外光，藉此將流體進行殺菌的裝置亦已被使用。發出紫外光的光源，因受到發光時所產生的熱之影響，故而是一邊被適切地冷卻一邊被使用。例如，使用泵浦(pump)來使貯存於處理槽的水循環而藉此使光源被冷卻(例如，參照專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2014-205082號公報。

為了適切地冷卻光源，雖然較佳是冷卻效率較高的水冷方式，但是當為了水冷而另外設置泵浦等的驅動源或水冷用的路徑時，就可能導致構件數的增加或為了驅動泵浦而使電力消耗增大。又，考慮在醫療或食品加工現場，大多早已導入各種的機器，及空間等的限制時，裝置就被要求是小型的。

本發明係有鑑於如此的課題而開發完成，其例示的目的之一係在於提供一種簡化冷卻光源的手段的小型殺菌裝置。

為了解決上述課題，本發明之某一態樣的殺菌裝置係具備：處理室，其在下游側設置有排出閥；光源，用以對暫時貯存於處理室內的流體照射紫外光；以及熱交換室，其透過閘閥而連接於處理室的上游側。熱交換室係與光源熱連接。

依據該態樣，則在對貯存於處理室的流體照射紫外光並進行殺菌處理時，可以在位於處理室之上游的熱交換室事先貯存流體，藉此利用熱交換室的流體來冷卻光源所發出的熱。因已貯存於熱交換室的流體係為了成為下一個殺菌處理的對象而會被移至處理室，且對熱交換室供給新的流體，故而可以在每次進行殺菌處理時利用新的流體來冷卻光源。因此，依據本態樣，可以不使用水冷用的循環路徑，藉由比較簡單的冷卻手段來適切地冷卻光源。

亦可更具備用以熱連接光源和熱交換室的熱管(heat pipe)。

熱交換室亦可設置於處理室的垂直上方，熱管亦可從光源朝向熱交換室並垂直向上方延伸。

處理室亦可由使光源所發出的紫外光穿透的材料所劃分。

熱交換室亦可由熱傳導率比用以劃分處理室的材料更高的材料所劃分。

亦可更具備用以控制光源、排出閥及閘閥之動作的控制裝置。控制裝置亦可在有流體貯存於處理室及熱交換室之雙方且排出閥及閘閥之雙方已被閉鎖的狀態下，使光源點亮。

依據本發明的殺菌裝置，就可以簡化冷卻光源的手段並將裝置小型化。

10:殺菌裝置

12:框體

14:熱交換容器

16:處理容器

20:發光元件

22:基板

24:熱管

26:吸熱部

28:散熱部

30:流入管

32:連接管

34:排出管

40:流入閥

42:閘閥

44:排出閥

46:熱交換室

48:處理室

50:控制裝置

圖1係概略地顯示實施形態的殺菌裝置之構成的垂直剖視圖。

圖2係概略地顯示圖1的殺菌裝置之構成的水平剖視圖。

圖3係顯示殺菌裝置之動作流程的流程圖。

以下，一邊參照圖式，一邊針對實施本發明用的形態加以詳細說明。另外，在說明中，在同一要件係附記同一元件符號，且適當省略重複的說明。

圖1係概略地顯示實施形態的殺菌裝置10之構成的垂直剖視圖，圖2係概略地顯示圖1的殺菌裝置10之構成的水平剖視圖。圖2係顯示圖1的A-A線剖面，圖1係顯示圖2的B-B線剖面。殺菌裝置10係指將飲料水等流體貯存於處理室48並照射紫外光施予殺菌處理的裝置。作為用以照射紫外光之光源的發光元件20係透過基板22及熱管24而熱連接於熱交換容器14。因此，殺菌裝置10就可以藉由貯存於熱交換室46的流體來冷卻發光元件20並且進行殺菌處理。

殺菌裝置10係具備框體12、熱交換容器14、處理容器16、複數個發光元件20、基板22、熱管24、流入管30、連接管32、排出管34、流入閥40、閘閥42、排出閥44及控制裝置50。

框體12係具有圓筒形狀，且在其內部收容熱交換容器14及處理容器16。框體12係由金屬材料或樹脂材料等所構成。在框體12的上端係設置有流入管30，在框體12的下端係設置有排出管34。

在本說明書中，係將設置有流入管30的此側稱為上游側，設置有排出管34的此側稱為下游側。在框體12的內部，熱交換容器14係設置於比處理容器16更靠上游側，處理容器16係設置於比熱交換容器14更靠下游側。又，在本實施形態中，流入管30係設置於垂直上側，排出管34係設置於垂直下側。從而，在本實施形態中，所謂上游側係意指垂直上方，所謂下游側係意指垂直下方。

熱交換容器14係具有與框體12對應的圓筒形狀，且劃分出熱交換室46。熱交換容器14較佳是由熱傳導率較高的構件所構成，且由銅(Cu)或鋁(Al)等的金屬材料所構成。在熱交換容器14的上游側係連接有流入管30，在下游側係連接有連接管32。又，在熱交換容器14係熱連接有熱管24的散熱部28。

處理容器16係具有與框體12對應的圓筒形狀，且劃分出處理室48。處理容器16較佳是由紫外光之穿透率較高的構件所構成，且由非晶性氟樹脂、或石英(SiO₂)等的玻璃材料所構成。在處理容器16的上游側係連接有連接管32，在處理容器16的下游側係連接有排出管34。又，在處理容器16的外側係以包圍處理容器16的方式設置有複數個發光元件20。

發光元件20為發出紫外光的LED(Light Emitting Diode；發光二極體)，且其中心波長或波峰波長涵蓋在約200nm至350nm的範圍內。發光元件20較佳是具有發出殺菌效率較高之260nm至270nm波長附近的紫外光的LED。作為如此的紫外光LED，例如已知的有使用氮化鋁鎵(AlGaN)。

複數個發光元件20係安裝於處理容器16之外側所配置的基板22，且以成為對處理室48之內部的流體照射紫外光的方向的方式所配置。如圖1所示，基板22係沿著處理容器16的外壁而延伸於垂直方向(z方向)，複數個發光元件20係沿著z方向而排列安裝於基板22上。又，如圖2所示，可供複數個發光元件20安裝的基板22係以在處理容器16周圍使位置沿著圓周方向而不同的方式配置有複數個。例如，複數個基板22係以位置沿著圓周方向各不同60度的方式配置於六個部位。藉此，複數個發光元件20係能使紫外光均等地照射及於處理室48的整體。

基板22較佳是由熱傳導性較高的構件所構成，例如使用銅或鋁等作為基底材料。在基板22係連接有熱管24的吸熱部26。從而，在發光元件20點亮時所產生的熱，就能通過基板22而傳熱至熱管24。

熱管24為中空結構的金屬管，且於內部封閉有揮發性的加熱介質(heating medium)。熱管24係具有吸熱部26和散熱部28，且在吸熱部26的近旁藉由加熱介質氣化而吸熱，在散熱部28的近旁藉由加熱介質凝結而散熱。熱管24係以吸熱部26成為垂直下方、散熱部28成為垂直上方的方向來設置，吸熱部26與基板22熱連接，散熱部28與熱交換容器14的外壁熱連接。

在流入管30係設置有流入閥40。藉由使流入閥40開啟，則成為殺菌處理之對象的流體就會流入熱交換室46。在連接管32係設置有閘閥42。藉由使閘閥42開啟，則成為殺菌處理之對象的流體就會從熱交換室46移至處理室48。又，在排出管34係設置有排出閥44。當閉鎖排出閥44時，就能使處理對象的流體貯存於處理室48。在處理室48施予殺菌處理之後，藉由開啟排出閥44就能使被殺菌後的流體從排出管34流出。

控制裝置50係控制複數個發光元件20、流入閥40、閘閥42、排出閥44的動作。控制裝置50係藉由使流入閥 40及閘閥42開啟，來使處理對象的流體流入熱交換室46或處理室48。控制裝置50係藉由使閘閥42及排出閥44閉鎖，來使處理對象的流體貯存於處理室48，並且使水冷用的流體貯存於熱交換室46。控制裝置50係在已閉鎖閘閥42的狀態下使排出閥44開啟，藉此僅使已在處理室48完成殺菌處理的流體流出至外部。

圖3係顯示殺菌裝置10之動作流程的流程圖。閉鎖排出閥44(S10)，且開啟流入閥40及閘閥42(S12)，以使處理對象的流體流入熱交換室46及處理室48。等待流體對熱交換室46及處理室48的注入完成(S14的「否」)，若完成注入(S14的「是」)，就閉鎖流入閥40和閘閥42(S16)，且使發光元件20點亮以使紫外光的照射開始(S18)。持續紫外線的照射直至殺菌處理的完成為止(S22的「否」)，若經過了完成殺菌處理所需的時間(S22的「是」)，就使發光元件20熄滅以使紫外光的照射結束(S22)。之後，等待直至使處理完的流體從處理室48流出的時序(timing)為止(S24的「否」)，若到達使流體流出的時序(S24的「是」)，就使排出閥44開啟以使殺菌處理完的流體排出(S26)。若需要持續的處理(S28的「是」)，就重複S10至S26的處理，若不需要處理的持續(S28的「否」)，就結束本流程。

依據本實施形態，因發光元件20和熱交換室46係透過熱管24而熱連接，故而可以利用貯存於熱交換室46的流體來冷卻發光元件20。貯存於熱交換室46的流體，因是在使流體流入處理室48時一起完成替換，故而沒有必要設置水冷用的循環路徑，或另外設置使冷卻水循環用的泵浦等。因此，依據本實施形態，可以簡化冷卻光源用的手段，並且可以獲得使用水冷方式之充分冷卻功效。

依據本實施形態，藉由將照射紫外光用的處理室48和冷卻用的熱交換室46分開設置於不同的空間，就可以用簡單的結構來獲得充分的冷卻功效。處理室48的壁面因是由用以使紫外線穿透的氟樹脂或石英玻璃等所構成，故而熱傳導率較低，且不易使其經由處理室48的壁面而散熱。又，雖然藉由在處理室48的內部設置散熱片(heat sink)，或在處理室48的內部設置光源，或許可以利用處理室48作為熱交換室，但是當欲採用如此的構成時，就需要用以使處理室48成為水密的複雜結構。另一方面，依據本實施形態，因光源係配置於處理室48的外側，故而只要準備使紫外線穿透之材料的容器就可以簡單獲得水密結構，且可以在簡單結構的狀態下獲得藉由熱交換室46所帶來的水冷功效。

依據本實施形態，因是在熱交換室46與處理室48之間設置有閘閥42，故而可以僅使已在處理室48完成殺菌處理的流體流出。當假設是不設置閘閥42的構成時，就恐有發生並未被紫外光照射之貯存於熱交換室46的流體與處理完的流體一起被排出之虞。另一方面，在本實施形態中，因是藉由閘閥42來劃分出熱交換室46與處理室48之間，故而可以僅使已在處理室48充分地完成殺菌處理後的流體流出，且可以提高對流出的流體的殺菌功效。

依據本實施形態，就可以使用熱傳導率較高的銅作為熱交換室46的壁面，藉此獲得銅離子的殺菌功效。從而，依據本實施形態，就可以將銅離子的殺菌功效和紫外光照射的殺菌功效組合在一起，且可以提高殺菌能力。

以上，已基於實施例說明本發明。本發明並未被限定於上述實施形態，其能夠進行各種的設計變更，且能夠實施各種的變化例，又，如此的變化例亦涵蓋在本發明的範圍內，此為該發明所屬技術領域中具有通常知識者所能理解。

在變化例中，亦可形成為不設置流入閥40的構成。

在變化例中，亦可在熱交換容器14設置附加的冷卻裝置。例如，亦可在熱交換容器14附加帕耳帖(Peltier)元件、或氣冷用的風扇等。

在變化例中，亦可將本殺菌裝置使用於藉由紫外光的照射來使流體內所含的有機物分解的淨化處理中。

(產業上之可利用性)

10‧‧‧殺菌裝置

12‧‧‧框體

14‧‧‧熱交換容器

16‧‧‧處理容器

20‧‧‧發光元件

22‧‧‧基板

24‧‧‧熱管

26‧‧‧吸熱部

28‧‧‧散熱部

30‧‧‧流入管

32‧‧‧連接管

34‧‧‧排出管

40‧‧‧流入閥

42‧‧‧閘閥

44‧‧‧排出閥

46‧‧‧熱交換室

48‧‧‧處理室

50‧‧‧控制裝置

Claims

一種殺菌裝置，具備：處理室，係在下游側設置有排出閥；光源，係用以對暫時貯存於前述處理室內的流體照射紫外光；熱交換室，係透過閘閥而連接於前述處理室的上游側；以及熱管，係用以熱連接前述光源和前述熱交換室。
如請求項1所記載之殺菌裝置，其中前述熱交換室係設置於前述處理室的垂直上方，前述熱管係從前述光源朝向前述熱交換室並垂直向上方延伸。
如請求項1所記載之殺菌裝置，其中前述處理室係由使前述光源所發出的紫外光穿透的材料所劃分。
如請求項3所記載之殺菌裝置，其中前述熱交換室係由熱傳導率比用以劃分前述處理室的材料更高的材料所劃分。
如請求項1至4中任一項所記載之殺菌裝置，其中更具備用以控制前述光源、前述排出閥及前述閘閥之動作的控制裝置；前述控制裝置係在：有流體貯存於前述處理室及前述熱交換室之雙方且前述排出閥及前述閘閥之雙方已被閉鎖的狀態下，使前述光源點亮。