WO2015020041A1 - 紫外線殺菌装置 - Google Patents

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WO2015020041A1
WO2015020041A1 PCT/JP2014/070600 JP2014070600W WO2015020041A1 WO 2015020041 A1 WO2015020041 A1 WO 2015020041A1 JP 2014070600 W JP2014070600 W JP 2014070600W WO 2015020041 A1 WO2015020041 A1 WO 2015020041A1
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ultraviolet
light guide
light
light source
peripheral surface
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PCT/JP2014/070600
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Inventor
花田　敏広
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旭有機材工業株式会社
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    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • C02F1/325—Irradiation devices or lamp constructions
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    • C02F2303/04—Disinfection

Definitions

  • the present invention relates to an ultraviolet sterilizer that sterilizes, decomposes, and purifies bacteria, algae, impurities, and the like contained in a fluid to be treated by irradiation with ultraviolet rays.
  • an ultraviolet sterilizer 101 shown in FIG. 4 is used as an ultraviolet sterilizer for sterilizing / photolyzing and purifying bacteria, algae, impurities, and the like contained in a fluid flowing in a pipe by being attached in the middle of a pipe.
  • the ultraviolet sterilizer 101 includes a tube 102 that transports a fluid to be treated, an ultraviolet light source 103 that is disposed on the inner peripheral surface of the tube 102 to irradiate the fluid with ultraviolet light, and a control for controlling the operation of the ultraviolet light source 103.
  • UV-LED a light emitting diode that emits ultraviolet rays
  • the control means 104 uses a control method of pulsing the ultraviolet light source 103 in a preselected cycle. ing.
  • the ultraviolet sterilizer 101 can process the fluid to be processed in-line without staying in a water tank or the like.
  • the ultraviolet sterilization apparatus 101 can irradiate a to-be-processed fluid with an ultraviolet-ray effectively by controlling the ultraviolet light source 103 with the control means 104, it can sterilize the to-be-processed fluid smoothly.
  • the conventional ultraviolet sterilization apparatus 101 directly irradiates the fluid to be treated from the ultraviolet light source 103 disposed on the inner peripheral surface of the tube 102, one UV-LED as the ultraviolet light source 103 is used.
  • the irradiation range is narrow and many UV-LEDs are required.
  • the intensity of ultraviolet rays in the tube 102 is not uniform, and the sterilizing effect due to irradiation with ultraviolet rays may not be uniform. is there.
  • it is necessary to attach a large number of UV-LEDs to the tube 102 one by one it may take time for assembly work and maintenance work.
  • the object of the present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and can irradiate a wide range uniformly with a small number of ultraviolet light sources, and is easy to attach an ultraviolet light source to an ultraviolet sterilizer. Therefore, an in-line type ultraviolet sterilizer that is easy to maintain is provided.
  • an ultraviolet sterilization apparatus for sterilizing a fluid by irradiating a fluid flowing through a flow path having an inlet opening and an outlet opening
  • the fluid is formed in a tubular shape, and has a flow path inside.
  • a light guide having light scattering means on the outer peripheral surface; and an ultraviolet light source disposed on the outer surface of the light guide to irradiate the light guide with ultraviolet rays.
  • the ultraviolet sterilizer is characterized in that the ultraviolet light is scattered by the light scattering means and irradiated to the flow path through the inner peripheral surface of the light guide.
  • the light guide by arranging the ultraviolet light source in the light guide having the light scattering means, the light guide emits the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light source not like a spot but as a surface. Can be uniformly irradiated over a wide range. Furthermore, the light guide has a function as a pipe for transporting the fluid to be processed by forming the light guide in a tubular shape. By adopting such a configuration, it is possible to uniformly irradiate ultraviolet rays toward the flow path through which the fluid to be processed flows from the entire inner peripheral surface or a wide range of the light guide. The processing fluid can be effectively sterilized.
  • ultraviolet rays are emitted from the ultraviolet light source to the light guide, and the ultraviolet rays are scattered by the light scattering means formed on the outer peripheral surface of the light guide.
  • the scattered and scattered ultraviolet rays are radiated toward the flow path formed inside the light guide through the inner peripheral surface of the light guide.
  • the irradiation range of the ultraviolet rays per ultraviolet light source can be widened. Therefore, the number of ultraviolet light sources (for example, the number of UV-LEDs) can be reduced.
  • the ultraviolet rays scattered by the light scattering means are irradiated with uniform intensity from the inner peripheral surface of the light guide to the flow path, the sterilizing effect by the ultraviolet rays can be made uniform.
  • the irradiation range of ultraviolet rays per ultraviolet light source can be widened, the number of ultraviolet light sources (for example, the number of UV-LEDs) can be reduced, so that assembly work and maintenance work are facilitated.
  • the ultraviolet light source is disposed on the outer surface of the light guide, when the ultraviolet light source is attached to the light guide, the water-tightness between the ultraviolet light source and the light guide or the ultraviolet light source is adjusted within the light guide. There is no need to consider various measures such as contamination and damage of the ultraviolet light source related to exposure to the peripheral surface. Therefore, the ultraviolet light source can be attached to the light guide body with a configuration that facilitates assembly work and maintenance work, and maintenance can be performed with the ultraviolet sterilizer connected to the pipe.
  • the inner peripheral surface of the light guide that is, the flow path surface can be made a smooth surface without unevenness. Therefore, since no dead space is generated on the flow path surface, dirt is less likely to accumulate, and the ultraviolet sterilization effect can be maintained for a long period of time, so that the number of maintenance can be reduced.
  • the ultraviolet light sterilizer according to claim 1, wherein the ultraviolet light source is disposed on at least one end face of the light guide body on the inlet opening side or the outlet opening side. Provided.
  • the ultraviolet light sources by arranging the ultraviolet light source on the end face of the light guide, the ultraviolet light sources can be concentrated and arranged within a limited range, so that assembly work and maintenance work are further facilitated. become.
  • the ultraviolet sterilizer according to claim 1, wherein the ultraviolet light source is disposed on the outer peripheral surface of the light guide along the flow axis direction.
  • the “outer surface of the light guide” is a surface appearing on the outer side of the light guide, and the periphery of the outer surface of the light guide body in the longitudinal direction, that is, the flow direction (flow channel axial direction). ) Is the outer peripheral surface, and the surface located at the end of the light guide on the inlet opening side or outlet opening side is the end surface.
  • the “inner peripheral surface of the light guide” is a surface that appears inside the light guide and is a surface that forms a flow path that extends in the longitudinal direction of the light guide, that is, the flow direction.
  • the “inside of the light guide” refers to the inside of the main body constituting the light guide, and the inside of the light guide refers to the hollow portion of the light guide that forms the flow path.
  • the present invention it is possible to uniformly irradiate ultraviolet rays over a wide range with a small number of ultraviolet light sources, and it is easy to attach the ultraviolet light source to the ultraviolet sterilizer, and maintenance is easy.
  • An in-line type ultraviolet sterilizer can be provided.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an ultraviolet sterilizer 1 according to the first embodiment.
  • the ultraviolet sterilizer 1 includes a light guide 2 formed in a tubular shape and an ultraviolet light source 3 disposed on the outer surface of the light guide 2.
  • the light guide 2 is made of polymethyl methacrylate and is formed in a circular tube shape.
  • An inlet opening 4 is formed on one end face of the light guide 2, and an outlet opening 5 is formed on the other end face.
  • a flow path 6 for flowing a fluid to be treated (for example, sewage) is formed in a straight line.
  • Ultraviolet light sources 3 are disposed on both end surfaces of the light guide 2, and light scattering means 8 is formed on the outer peripheral surface.
  • tubular connection portions 7 that connect the upstream and downstream pipes of the light guide 2 and the light guide 2 are formed.
  • the material of the light guide 2 is not particularly limited as long as it transmits ultraviolet light emitted from the ultraviolet light source 3.
  • examples thereof include polymethyl methacrylate, polycarbonate, polypropylene, polyfluorinated ethylene, polyvinylidene fluoride, polymethylpentene, quartz glass, multicomponent glass, and combinations thereof.
  • the light guide 2 is formed in a circular tube shape, but the shape of the light guide 2 may be tubular and is not particularly limited. Examples of the shape of the light guide 2 include a circular tube, a rectangular tube, and a combination thereof.
  • the connection part 7 is formed in the tubular shape, the shape and connection method of the connection part 7 are not specifically limited. As the shape and connection method of the connection portion 7, for example, a socket shape, a flange shape, a screw shape, and the like are preferable.
  • the connection part 7 may be formed integrally with the light guide 2 or may be formed separately, and is not particularly limited.
  • the ultraviolet light source 3 is disposed on both end surfaces of the light guide 2, and four UV-LEDs are disposed on each end surface at a predetermined interval in the circumferential direction.
  • the type and wavelength of the ultraviolet light source 3 can be appropriately selected depending on the purpose of use of the ultraviolet sterilizer 1.
  • Suitable examples of the ultraviolet light source 3 include UV lamps, excimer lasers, and the like in addition to UV-LEDs.
  • the wavelength of the ultraviolet rays those that emit ultraviolet rays having a wavelength of 150 to 400 nm, preferably 200 to 400 nm are suitable in view of the bactericidal effect.
  • the ultraviolet light source 3 is arrange
  • the light scattering means 8 scatters the ultraviolet rays irradiated from the ultraviolet light source 3 to the light guide 2 so that the processing fluid can be irradiated through the inner peripheral surface of the light guide 2. is there.
  • the light scattering means 8 is composed of a plurality of light scattering grooves formed on the outer peripheral surface of the light guide 2. Referring to FIG. 1, the light scattering groove is an annular groove having a V-shaped cross section, and is formed so that scattered ultraviolet rays can be uniformly applied to the flow path 6 from the inner peripheral surface of the light guide 2. . By forming the light scattering grooves in this way, it is possible to uniformly irradiate ultraviolet rays through the flow path 6.
  • the method for forming the light scattering grooves is not particularly limited, and examples of suitable forming methods include machining, laser processing, and molding using a mold.
  • the light scattering means 8 is formed from a plurality of light scattering grooves, but it is not particularly limited as long as it can scatter ultraviolet rays.
  • the ultraviolet light source 3 When the ultraviolet light source 3 irradiates the light guide 2 with ultraviolet light, the ultraviolet light travels inside the light guide 2 and reaches the light scattering means 8.
  • the ultraviolet rays that have reached the light scattering means 8 are scattered by the light scattering means 8 and irradiated toward the fluid to be processed flowing through the flow path 6 through the inner peripheral surface of the light guide 2.
  • the ultraviolet ray emitted from the ultraviolet light source 3 is scattered by the light scattering means 8, so that a small number of ultraviolet light sources 3 can irradiate a wide range of ultraviolet rays.
  • the ultraviolet light source 3 is disposed on the outer surface of the light guide 2, the ultraviolet light source 3 is not exposed on the inner peripheral surface of the flow path 6, and no dead space is generated. It is possible to prevent dirt from adhering to the inner peripheral surface and the surface of the ultraviolet light source 3. Accordingly, dirt is unlikely to collect on the flow path surface, and the ultraviolet sterilization effect can be maintained for a long period of time, so that the number of maintenance can be reduced.
  • the ultraviolet light source 3 is disposed outside the light guide 2, when the ultraviolet light source 3 is disposed on the light guide 2, the fluid to be processed between the ultraviolet light source 3 and the light guide 2 is reduced. There is no need to worry about leakage or damage to the ultraviolet light source 3, and the assembly work and maintenance work of the ultraviolet light source 3 can be facilitated.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the ultraviolet sterilizer 1 according to the second embodiment.
  • the difference of the second embodiment from the first embodiment is mainly the configuration of the light source side reflecting means 31, the light scattering means side reflecting means 32, and the light diffusing means 33.
  • components having the same operations and functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and differences from the first embodiment will be mainly described below.
  • the ultraviolet sterilizer 1 includes a light guide 2 and an ultraviolet light source 3 disposed on both end faces of the light guide 2.
  • the light guide 2 is formed in a circular tube shape, a flow path 6 is formed inside, and a light scattering means 8 is formed on the outer peripheral surface.
  • the tapered portion 34 is formed so that the outer diameter is reduced from the end surface of the light guide 2 to the intermediate portion in the longitudinal direction of the light guide 2. That is, the shortest distance between the outer peripheral surface where the light scattering means 8 is formed and the flow path 6 (the inner peripheral surface of the light guide 2) becomes shorter as the distance from the ultraviolet light source 3 increases.
  • the light source side reflecting means 31 is provided on the outside of the ultraviolet light source 3 in order to prevent the leakage of the ultraviolet light to the outside of the light guide 2 and to guide the ultraviolet light that is not directly irradiated to the light guide 2 to the light guide 2.
  • the light source side reflecting means 31 is provided.
  • an annular member made of aluminum and having a U-shaped cross section is used as the light source side reflecting means 31.
  • the light source side reflecting means 31 is not particularly limited as long as it can reflect ultraviolet rays.
  • the light scattering means 8 is formed on the outer peripheral surface of the light guide 2, and the light scattering means side reflecting means 32 is provided outside the light scattering means 8.
  • the light scattering means side reflecting means 32 prevents ultraviolet rays from leaking outside the light guide 2 from the surface on which the light scattering means 8 is formed, and guides ultraviolet rays that are about to leak outside the light guide 2. It is provided to irradiate the inner peripheral surface of the body 2.
  • an aluminum plate is used as the light scattering means side reflecting means 32.
  • the light scattering means side reflecting means 32 is not particularly limited as long as it can reflect ultraviolet rays. Examples of the light scattering means-side reflecting means 32 include a polyester sheet, an aluminum plate, and a silver deposited film.
  • a light diffusing means 33 is provided on the inner peripheral surface of the light guide 2 in order to irradiate the fluid to be treated with UV light scattered by the light scattering means 8 more uniformly.
  • a sheet of polymethyl methacrylate that has been subjected to a diffusion treatment is attached so as to be in close contact and used as a diffusion means.
  • the material of the light diffusing means 33 include polyester, polycarbonate, polypropylene polyfluorinated ethylene, polyvinylidene fluoride, and polymethylpentene.
  • the diffusion process may be performed in advance on the inner peripheral surface of the light guide 2 without using a sheet.
  • UV light When UV light is irradiated from the UV light source 3 toward the light guide 2, some UV light is not directly applied to the light guide 2.
  • the ultraviolet rays that are not directly applied to the light guide 2 are reflected by the light source side reflection means 31 and are applied to the light guide 2.
  • the ultraviolet light incident on the light guide 2 reaches the light scattering means 8 and is scattered by the light scattering means 8.
  • the taper part 34 is formed in the outer peripheral surface of the light guide 2, ultraviolet rays can be effectively scattered.
  • the ultraviolet rays leaked to the outside of the light guide 2 are reflected by the light scattering means-side reflecting means 32 and irradiated toward the inner peripheral surface of the light guide 2.
  • the light source side reflecting means 31 and the light scattering means side reflecting means 32 it is possible to prevent leakage of ultraviolet rays to the outside of the light guide 2, so that it is guided from the inner peripheral surface of the light guide 2.
  • Ultraviolet rays can be effectively irradiated to the fluid to be processed flowing through the flow path 6 inside the light body 2.
  • the light diffusing unit 33 is provided on the inner peripheral surface of the light guide 2, the ultraviolet light scattered by the light scattering unit 8 can be more uniformly irradiated onto the fluid to be processed.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the ultraviolet sterilizer 1 according to the third embodiment.
  • the difference of the third embodiment from the first embodiment is mainly the arrangement of the ultraviolet light source 3. That is, in the third embodiment, the ultraviolet light source 3 is arranged on the outer peripheral surface of the light guide 2 along the flow path axis direction.
  • components having the same operations and functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and differences from the first embodiment will be mainly described below.
  • the ultraviolet sterilizer 1 includes a light guide 2 and an ultraviolet light source 3.
  • the light guide 2 is formed in a circular tube shape, a flow path 6 is formed inside, and a light scattering means 8 is formed on the outer peripheral surface. Further, on the outer peripheral surface of the light guide 2, a ridge 41 formed linearly along the flow path axis direction of the light guide 2 is formed as a seat for placing the ultraviolet light source 3. Both end surfaces of the protrusion 41 are formed on the same plane as both end surfaces of the inlet opening 4 and the outlet opening (not shown) of the light guide 2.
  • the ridge portion 41 includes a flat surface portion 42 formed from a flat surface and a curved surface portion 43 formed from a curved surface that is gently connected to the outer peripheral surface of the light guide 2, and these extend in the flow path axis direction. is doing.
  • the ultraviolet light source 3 is disposed on the flat portion 42 of the protrusion 41 of the light guide 2.
  • the protrusion 41 is formed linearly along the flow path axis direction of the light guide 2, but the ultraviolet light source 3 extends along the flow path axis direction on the outer peripheral surface of the light guide 2.
  • Any shape can be used as long as it can be arranged, and it is not particularly limited.
  • the ridge 41 may be formed in a spiral shape centered on the flow path axis or another axis substantially parallel to the flow path axis.
  • the ultraviolet light source 3 is arrange
  • the ultraviolet light source 3 may be disposed by forming a groove portion in the light guide 2, or the ultraviolet light source 3 may be disposed by forming a plurality of recesses in the light guide 2.
  • a plurality of circular ultraviolet light sources 3 are arranged on the protrusion 41, but the shape and number of the ultraviolet light sources 3 are not particularly limited.
  • only one straight tube-shaped ultraviolet light source 3 having substantially the same length as the light guide 2 may be disposed.
  • action of the ultraviolet sterilizer 1 which concerns on 3rd embodiment is the same as that of 1st embodiment, description is abbreviate
  • a plurality of ultraviolet sterilizers 1 may be connected in series. By connecting a plurality of ultraviolet sterilizers 1 in series, the processing time of the fluid to be processed can be extended. At this time, the wavelength of the ultraviolet light source 3 of each ultraviolet sterilizer 1 may be changed.
  • the ultraviolet sterilizer 1 may be configured by arbitrarily combining the first to third embodiments. That is, the present invention is not limited to the ultraviolet sterilizer 1 of the embodiment as long as the features and functions of the present invention can be realized.

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Abstract

　本発明は、入口開口（４）と出口開口（５）とを有する流路（６）を流れる流体に紫外線を照射し流体を殺菌する紫外線殺菌装置（１）に関する。紫外線殺菌装置は、管状に形成され、内側に流路を有し、かつ外周面に光散乱手段（８）を有する導光体（２）と、導光体の外面に配置されて導光体に対して紫外線を照射する紫外線光源（３）とを具備する。紫外線光源から導光体に対して照射された紫外線が、光散乱手段で散乱されて、導光体の内周面を通して流路に照射される。

Description

紫外線殺菌装置
　本発明は、被処理流体中に含まれる細菌、藻類、および不純物などを紫外線の照射により殺菌、分解して浄化する紫外線殺菌装置に関する。
　従来、配管の途中に装着して管内を流れる流体中に含まれる細菌、藻類、および不純物などを紫外線の照射により殺菌・光分解して浄化する紫外線殺菌装置として、図４に示す紫外線殺菌装置１０１があった（例えば、特許文献１参照）。紫外線殺菌装置１０１は、被処理流体を輸送する管１０２と、紫外線を流体に照射するために管１０２の内周面に配置された紫外線光源１０３と、紫外線光源１０３の動作を制御するための制御手段１０４とを具備し、紫外線光源１０３として紫外線を発光する発光ダイオード（以下、ＵＶ－ＬＥＤ）が用いられ、制御手段１０４では予め選ばれたサイクルで紫外線光源１０３をパルス化する制御方法が用いられている。紫外線殺菌装置１０１は、管１０２の内周面に紫外線光源１０３を配置することによって、被処理流体を水槽などに滞留させることなくインラインで処理することができる。また、紫外線殺菌装置１０１は、制御手段１０４で紫外線光源１０３を制御することによって、被処理流体に効果的に紫外線を照射することができるので、被処理流体を円滑に殺菌処理することができる。
特表２００９－５３２２００号公報
　しかしながら、前記従来の紫外線殺菌装置１０１は、管１０２の内周面に配置された紫外線光源１０３から被処理流体に紫外線を直接照射しているので、紫外線光源１０３であるＵＶ－ＬＥＤのひとつあたりの照射範囲が狭く、多数のＵＶ－ＬＥＤが必要である。また、管１０２の内周面に多数のＵＶ－ＬＥＤが点在して配置されているので、管１０２内の紫外線の強度は均一でなく、紫外線を照射することによる殺菌効果が均一でないおそれがある。また、多数のＵＶ－ＬＥＤを管１０２にひとつずつ取り付ける必要があるので、組立作業やメンテナンス作業に手間がかかる場合がある。また、ＵＶ－ＬＥＤが管１０２を貫通して取り付けられているため、ＵＶ－ＬＥＤの管１０２への取り付け構造は複雑なものとなるだけでなく、管１０２内周面に汚れがたまりやすくなることから、殺菌効果を維持するために頻繁にメンテナンス作業を行う必要がある。
　本発明の目的は、以上のような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、少ない数の紫外線光源で広い範囲を均一に照射することができ、紫外線殺菌装置への紫外線光源の取り付けが容易で、メンテナンスが容易なインライン式の紫外線殺菌装置を提供することである。
　請求項１の発明によれば、入口開口と出口開口とを有する流路を流れる流体に紫外線を照射し流体を殺菌する紫外線殺菌装置において、管状に形成され、内側に流路を有し、かつ外周面に光散乱手段を有する導光体と、導光体の外面に配置されて導光体に対して紫外線を照射する紫外線光源とを具備し、紫外線光源から導光体に対して照射された紫外線が、光散乱手段で散乱されて、導光体の内周面を通して流路に照射されることを特徴とする紫外線殺菌装置が提供される。
　すなわち、請求項１の発明では、光散乱手段を有する導光体に紫外線光源を配置することによって、導光体は紫外線光源から発せられる紫外線を、点のように局部的ではなく、面のように広い範囲で均一に照射させることができる。さらに、導光体は、導光体の形状を管状に形成することによって、被処理流体を輸送する配管としての機能を有する。このような構成にすることによって、導光体の内周面の全体または広い範囲から被処理流体が流れる流路に向けて紫外線を均一に照射することができるので、請求項１の発明により被処理流体を効果的に殺菌することができる。
　紫外線を面のように広い範囲で均一に照射させる仕組みとしては、まず、紫外線光源から導光体に対して紫外線が発せられ、紫外線が導光体の外周面に形成された光散乱手段で散乱させられ、散乱させられた紫外線が導光体の内周面を通して導光体の内側に形成された流路に向かって照射される。このとき、紫外線光源から発せられた紫外線は光散乱手段によって散乱させられるので、紫外線光源ひとつあたりの紫外線の照射範囲を広くすることができる。そのため、紫外線光源の数（例えば、ＵＶ－ＬＥＤの数）を少なくすることもできる。また、光散乱手段によって散乱させられた紫外線は、導光体の内周面から流路に向かって均一な強度で照射されるので、紫外線による殺菌効果を均一にすることができる。
　また、紫外線光源ひとつあたりの紫外線の照射範囲を広くすることができることから、紫外線光源の数（例えば、ＵＶ－ＬＥＤの数）を少なくすることができるので、組立作業やメンテナンス作業が容易になる。また、紫外線光源が導光体の外面に配置されていることから、紫外線光源を導光体に取り付けるときに、紫外線光源と導光体との間の水密性や紫外線光源を導光体の内周面に露出させることに関する紫外線光源の汚れや破損などの様々な対策を考慮する必要がない。従って、組立作業やメンテナンス作業が容易な構成で紫外線光源を導光体に取り付けることができるとともに、紫外線殺菌装置を配管に接続した状態でメンテナンスを行うことができる。また、紫外線光源が導光体の内周面に露出することがないので、導光体の内周面すなわち流路面を凹凸のない滑らかな面にすることができる。従って、流路面にデッドスペースが生じることないことから汚れがたまりにくくなり、紫外線殺菌効果を長期間持続させることができるので、メンテナンスの回数を少なくすることができる。
　請求項２の発明によれば、紫外線光源が導光体の少なくとも入口開口側又は出口開口側のいずれか一方の端面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線殺菌装置が提供される。
　すなわち、請求項２の発明では、紫外線光源を導光体の端面に配置したことによって、紫外線光源を限られた範囲内に集約して配置することができるので、組立作業やメンテナンス作業がさらに容易になる。
　請求項３の発明によれば、紫外線光源が導光体の外周面に流路軸線方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線殺菌装置が提供される。
　すなわち、請求項３の発明では、紫外線光源を導光体の外周面に流路軸線方向に沿って配置したことによって、導光体の流路軸線方向の長さが長くなっても効果的に殺菌することができる紫外線殺菌装置が提供される。
　本発明において、「導光体の外面」とは導光体の外側に現れている面であり、外面のうちの、導光体の流路の周囲を長手方向すなわち流れ方向（流路軸線方向）に延びる面が外周面であり、導光体の入口開口側又は出口開口側の端部に位置する面が端面である。また、「導光体の内周面」とは導光体の内側に現れている面であって、導光体の長手方向すなわち流れ方向に延びる、流路を形成する面である。また、「導光体の内部」とは導光体を構成する本体内部のことであり、導光体の内側とは流路を形成する導光体の中空部のことである。
　請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、少ない数の紫外線光源で広い範囲に紫外線を均一に照射することができ、紫外線殺菌装置への紫外線光源の取り付けが容易で、メンテナンスが容易なインライン式の紫外線殺菌装置を提供することができる。
本発明の第一の実施形態に係る紫外線殺菌装置を示す縦断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る紫外線殺菌装置を示す縦断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る紫外線殺菌装置を示す斜視図である。 従来の紫外線殺菌装置を示す縦断面図である。
　以下、本発明の実施形態について図面に示す実施例を参照して説明するが、本発明が以下の実施形態に限定されないことは言うまでもない。
　－第一の実施形態－
　以下、図１を参照して、本発明の第一の実施形態に係る紫外線殺菌装置１について説明する。図１は、第一の実施形態に係る紫外線殺菌装置１を示す縦断面図である。この紫外線殺菌装置１は、管状に形成された導光体２と導光体２の外面に配置される紫外線光源３とを具備している。
　第一の実施形態では、導光体２はポリメタクリル酸メチル製で円管状に形成されている。導光体２の一方の端面には入口開口４が形成され、他方の端面には出口開口５が形成され、導光体２の内側には有機体や微生物などを含有する水や空気などの被処理流体（例えば、汚水）を流す流路６が直線状に形成されている。導光体２の両端面には紫外線光源３が配置され、外周面には光散乱手段８が形成されている。導光体２の両端部には、導光体２の上流および下流の配管と導光体２とを接続する管状の接続部７が形成されている。
　本発明において、導光体２の材質は、紫外線光源３から発せられる紫外線を透過させるものであればよく、特に限定されない。例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリフッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリメチルペンテン、石英ガラス、多成分ガラス及びこれらの組合せからなるものなどが挙げられる。
　図１を参照すると、導光体２が円管状に形成されているが、導光体２の形状は管状であればよく、特に限定されない。導光体２の形状としては、例えば、円管状、角管状およびこれらの組み合わせからなるものなどが挙げられる。また、第一の実施形態では、接続部７が管状に形成されているが、接続部７の形状や接続方法は特に限定されてない。接続部７の形状や接続方法としては、例えば、ソケット形状、フランジ形状、ネジ形状などが好適なものとして挙げられる。また、接続部７は導光体２と一体に形成されても別体に形成されてもよく、特に限定されない。
　第一の実施形態では、紫外線光源３は、導光体２の両端面に配置され、それぞれの端面に４個のＵＶ－ＬＥＤが周方向に所定間隔をもって配置されている。紫外線光源３の種類や波長については、紫外線殺菌装置１の使用目的によって適宜選択することができる。紫外線光源３としては、ＵＶ－ＬＥＤのほかに紫外線ランプ、エキシマレーザなどが好適なものとして挙げられる。また紫外線の波長としては、殺菌効果を考慮すると、１５０～４００ｎｍの間、好ましくは２００～４００ｎｍの間の波長の紫外線を発するものが好適である。また、異なる種類や異なる波長の紫外線光源３を併用してもよい。なお、第一の実施形態では、紫外線光源３は、導光体２の両端面に配置されているが、入口開口４側又は出口開口５側のいずれか一方の端面に配置されてもよく、導光体２の外周面に配置されてもよい。すなわち、紫外線光源３は、以下に示す紫外線殺菌装置１の作用を奏する限り、導光体２の外面のいずれの箇所に配置されてもよい。
　光散乱手段８は、紫外線光源３から導光体２に対して照射された紫外線を散乱させ、紫外線を導光体２の内周面を通して被処理流体に照射することができるようにするものである。第一の実施形態では、光散乱手段８は導光体２の外周面に形成された複数の光散乱溝から構成されている。図１を参照すると光散乱溝は断面Ｖ字形状の環状溝であり、散乱させた紫外線を導光体２の内周面から流路６に均一に照射することができるように形成されている。このように光散乱溝を形成することによって、紫外線を流路６により均一に照射することができる。光散乱溝の形成方法は特に限定されないが、機械加工、レーザ加工、金型を用いた成形などが好適な形成方法として挙げられる。また、第一の実施形態では、光散乱手段８が複数の光散乱溝から形成されているが、紫外線を散乱することができればよく、特に限定されない。
　次に、本発明の第一の実施形態に係る紫外線殺菌装置１の作用について説明する。
　紫外線光源３から紫外線が導光体２に対して照射されると、紫外線は導光体２の内部を進み光散乱手段８に到達する。光散乱手段８に到達した紫外線は光散乱手段８によって散乱させられ、導光体２の内周面を通して流路６を流れる被処理流体に向けて照射される。このとき、紫外線光源３から発せられた紫外線を光散乱手段８で散乱させることによって、少ない数の紫外線光源３でも広い範囲に紫外線を照射することができる。また、紫外線を散乱させることによって、導光体２の内周面を通して流路６に向けて広い範囲に均一な強度で紫外線を照射することができるので、紫外線の被処理流体に対する殺菌効果を均一にすることができる。
　また、紫外線光源３が導光体２の外面に配置されているので、流路６の内周面に紫外線光源３が露出することがなく、デッドスペースを生じることがないので、流路６の内周面や紫外線光源３の表面に汚れが付着することを防止することができる。従って、流路面に汚れがたまりにくく、紫外線殺菌効果を長期間持続させることができるので、メンテナンスの回数を少なくすることができる。また、紫外線光源３が導光体２の外側に配置されていることから、紫外線光源３を導光体２に配置するときに、紫外線光源３と導光体２との間における被処理流体の漏洩や紫外線光源３の破損などを気にする必要がなく、紫外線光源３の組立作業やメンテナンス作業を容易にすることができる。
　－第二の実施形態－
　以下、図２を参照して、本発明の第二の実施形態に係る紫外線殺菌装置１について説明する。図２は、第二の実施形態に係る紫外線殺菌装置１を示す縦断面図である。第二の実施形態が第一の実施形態と異なる点は、主に光源側反射手段３１、光散乱手段側反射手段３２、光拡散手段３３の構成である。なお、図２では、第一の実施形態と同様の作用や機能を有する構成要素には図１と同一の符号を付し、以下では第一の実施形態との相違点を主に説明する。
　紫外線殺菌装置１は導光体２と導光体２の両端面に配置される紫外線光源３とを具備している。導光体２は、円管状に形成されており、内側には流路６が形成され、かつ外周面には光散乱手段８が形成されている。また、第二の実施形態では、導光体２の端面から導光体２の長手方向の中間部にかけて外径が縮径するようにテーパー部３４が形成されている。すなわち、光散乱手段８が形成されている外周面と流路６（導光体２の内周面）との最短距離が、紫外線光源３から遠くなるに連れて短くなっている。
　図２を参照すると、紫外線光源３の外側には、導光体２の外への紫外線の漏洩を防止するとともに、導光体２に対して直接に照射されない紫外線を導光体２に導くための光源側反射手段３１が設けられている。第二の実施形態では、アルミニウム製で断面形状がＵ字型の環状部材を光源側反射手段３１として用いている。光源側反射手段３１は紫外線を反射することができればよく、材質や形状などは特に限定されない。光源側反射手段３１としては、例えば、アルミニウムのような紫外線を反射する材料で製作したものでも、プラスチックなどの硬質材料に銀蒸着フィルムやポリエステルシートなどの紫外線を反射する薄膜を貼り付けて製作したものでもよい。また、それぞれの紫外線光源３に個別に光源側反射手段３１を設けてもよい。
　第二の実施形態では、導光体２の外周面には光散乱手段８が形成されており、さらに、光散乱手段８の外側には光散乱手段側反射手段３２が設けられている。光散乱手段側反射手段３２は光散乱手段８が形成された面から紫外線が導光体２の外部に漏洩することを防止するとともに、導光体２の外部に漏洩しようとする紫外線を導光体２の内周面に照射するために設けられている。第二の実施形態では、アルミニウム板を光散乱手段側反射手段３２として用いている。光散乱手段側反射手段３２は紫外線を反射することができればよく、材質や形状などは特に限定されない。光散乱手段側反射手段３２としては、ポリエステルシートやアルミニウム板、銀蒸着フィルムなどが挙げられる。
　図２を参照すると、導光体２の内周面には、光散乱手段８によって散乱された紫外線を、より均一に被処理流体に照射するために光拡散手段３３が設けられている。第二の実施形態では、ポリメタクリル酸メチル製のシートに拡散処理を施したものを密着するように貼り付けて拡散手段として用いている。光拡散手段３３のシートの材質としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリプロピレンポリフッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリメチルペンテンなどが挙げられる。また、シートを用いなくても、導光体２の内周面に予め拡散処理を施してもよい。
　次に、本発明の第二の実施形態である紫外線殺菌装置１の作用について説明する。
　紫外線光源３から紫外線が導光体２に向けて照射されると、一部の紫外線は導光体２に対して直接に照射されない。ここで、導光体２に対して直接に照射されない紫外線は、光源側反射手段３１によって反射されることにより、導光体２に対して照射される。導光体２に入射した紫外線は光散乱手段８に到達し、光散乱手段８によって散乱させられる。ここで、導光体２の外周面にはテーパー部３４が形成されているので、効果的に紫外線を散乱させることができる。
　光散乱手段８に到達した紫外線の一部は光散乱手段８が形成された面から導光体２の外部に漏洩する。ここで、導光体２の外部に漏洩した紫外線は光散乱手段側反射手段３２によって反射され、導光体２の内周面に向けて照射される。このように、光源側反射手段３１、光散乱手段側反射手段３２を設けることによって、導光体２の外部への紫外線の漏洩を防ぐことができるので、導光体２の内周面から導光体２の内側の流路６を流れる被処理流体に対して、効果的に紫外線を照射することができる。ここで、導光体２の内周面に光拡散手段３３が設けられていると、光散乱手段８によって散乱された紫外線を、より均一に被処理流体に照射することができる。
　－第三の実施形態－
　以下、図３を参照して、本発明の第三の実施形態に係る紫外線殺菌装置１について説明する。図３は、第三の実施形態に係る紫外線殺菌装置１を示す斜視図である。第三の実施形態が第一の実施形態と異なる点は、主に、紫外線光源３の配置である。すなわち、第三の実施形態では、紫外線光源３が導光体２の外周面に流路軸線方向に沿って配置されている。なお、図３では、第一の実施形態と同様の作用や機能を有する構成要素には図１と同一の符号を付し、以下では第一の実施形態との相違点を主に説明する。
　紫外線殺菌装置１は導光体２と紫外線光源３とを具備している。導光体２は、円管状に形成されており、内側には流路６が形成され、かつ外周面には光散乱手段８が形成されている。また、導光体２の外周面には導光体２の流路軸線方向に沿って直線状に形成された突条部４１が紫外線光源３を配置するための座として形成されている。突条部４１の両端面は導光体２の入口開口４および出口開口（図示しない）の両端面とそれぞれ同一面上に形成されている。突条部４１は、平面から形成される平面部４２と、導光体２の外周面になだらかに接続される曲面から形成される曲面部４３とを含み、これらは流路軸線方向に延在している。紫外線光源３は導光体２の突条部４１の平面部４２に配置されている。
　図３を参照すると、突条部４１が導光体２の流路軸線方向に沿って直線状に形成されているが、導光体２の外周面に流路軸線方向に沿って紫外線光源３を配置することができればどのような形状でもよく、特に限定されない。例えば、突条部４１を流路軸線又は流路軸線と略平行な他の軸線を中心とした螺旋形状に形成してもよい。また、第三の実施形態では、紫外線光源３が導光体２に形成された突条部４１に配置されているが、紫外線光源３を配置する部分は突出していなくてもよく特に限定されない。例えば、導光体２に溝部を形成して紫外線光源３を配置してもよく、また、導光体２に複数の凹部を形成して紫外線光源３を配置してもよい。また、第三の実施形態では、円形状の紫外線光源３を突条部４１に複数個配置しているが、紫外線光源３の形状や個数は特に限定されない。例えば、導光体２の長さとほぼ同じ長さを有する直管形状の紫外線光源３をひとつだけ配置してもよい。また、第三の実施形態に係る紫外線殺菌装置１の作用は第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。
　本発明において、複数の紫外線殺菌装置１を直列に接続してもよい。複数の紫外線殺菌装置１を直列に接続することによって、被処理流体の処理時間を長くすることができる。このとき、それぞれの紫外線殺菌装置１の紫外線光源３の波長などを変化させてもよい。
　なお、上記第一の実施形態から第三の実施形態を任意に組み合わせて紫外線殺菌装置１を構成してもよい。すなわち、本発明の特徴および機能を実現できる限り、本発明は実施形態の紫外線殺菌装置１に限定されない。
　１　　紫外線殺菌装置
　２　　導光体
　３　　紫外線光源
　４　　入口開口
　５　　出口開口
　６　　流路
　７　　接続部
　８　　光散乱手段
　３１　　光源側反射手段
　３２　　光散乱手段側反射手段
　３３　　光拡散手段
　４１　　突条部

Claims (3)

  1. 　入口開口と出口開口とを有する流路を流れる流体に紫外線を照射し前記流体を殺菌する紫外線殺菌装置において、
    　　　管状に形成され、内側に前記流路を有し、かつ外周面に光散乱手段を有する導光体と、
    　　　前記導光体の外面に配置されて前記導光体に対して紫外線を照射する紫外線光源と、
    　を具備し、
    　前記紫外線光源から前記導光体に対して照射された紫外線が、前記光散乱手段で散乱されて、前記導光体の内周面を通して前記流路に照射される
    　ことを特徴とする紫外線殺菌装置。
  2. 　前記紫外線光源が前記導光体の少なくとも前記入口開口側又は前記出口開口側のいずれか一方の端面に配置されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の紫外線殺菌装置。
  3. 　前記紫外線光源が前記導光体の外周面に流路軸線方向に沿って配置されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の紫外線殺菌装置。
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