WO2016047410A1 - 加圧流体殺菌装置 - Google Patents

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WO2016047410A1
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ultraviolet
pressurized
light
pressurized fluid
ultraviolet light
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PCT/JP2015/075022
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新吾 松井
ゆり子 堀井
山本　玲緒
啓一郎 弘中
康孝 濱
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株式会社トクヤマ
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08—Radiation
    • A61L2/10—Ultraviolet radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light

Definitions

  • the present invention relates to a pressurized fluid sterilization apparatus for ultraviolet sterilizing a pressurized fluid. More specifically, for sterilizing ultraviolet rays by irradiating ultraviolet rays to a pressurized fluid consisting of a pressurized gas or a liquefied gas obtained by pressurizing a gas or a pressurized fluid obtained by pressurizing a liquid.
  • the present invention relates to a pressurized fluid sterilizer.
  • UV-LED ultraviolet light-emitting diode
  • a positive pressure space or a negative pressure space is highly purified (for example, May need to be aseptic).
  • ultraviolet sterilization may be used.
  • an ultraviolet lamp capable of emitting powerful ultraviolet rays is used as the light source.
  • LEDs are used (see Patent Documents 2 to 6).
  • Patent Document 7 an apparatus for disinfecting pressurized air by placing an ultraviolet lamp in the pressurized space is also known (see Patent Document 7).
  • JP 2014-100206 A Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-198178 Japanese Patent Publication No. 06-34941 Utility Model Registration No. 3103406 JP 2008-178374 A JP 2011-254800 JP Japanese Patent Laid-Open No. 10-249128
  • the sterilization apparatus can be downsized by using a device that irradiates ultraviolet light to the pressurized air as disclosed in Patent Document 7. It is thought that we can plan.
  • a tank (container 7f in FIG. 1 of Patent Document 7) is separately provided in the pressurized air supply line, and an ultraviolet germicidal lamp is disposed therein,
  • an ultraviolet germicidal lamp is disposed therein.
  • the purpose of the apparatus is to prevent the problem that bacteria are discharged when the apparatus is restarted after being stopped for a long time. Therefore, the tank is connected to the discharge pipe on the most downstream side of the pressurized air supply line. Therefore, the installation conditions of the sterilizer itself are greatly limited.
  • the UV germicidal lamp is damaged due to a shock due to sudden pressure or flow rate fluctuations at the start of operation of the device, pressure system failure or piping damage, etc., there is a problem that mercury is released to the outside. .
  • the present invention is a novel pressurized fluid sterilization apparatus that solves the above-mentioned problems, and pressurization is performed by irradiating ultraviolet light to a pressurized fluid such as pressurized gas or pressurized liquid (including liquefied gas)
  • a fluid sterilization apparatus comprising a pressure-resistant container or pipe that defines a pressurized space, an ultraviolet irradiation device, and an ultraviolet emitting optical member.
  • the ultraviolet irradiation device has an ultraviolet light source and an optical transmission mechanism.
  • the ultraviolet light source is disposed outside the pressurizing space.
  • the light transmission mechanism includes a light incident port on which ultraviolet light emitted from the ultraviolet light source is incident, a light emission port, and an optical transmission path that transmits ultraviolet light incident on the light incident port to the light emission port.
  • the optical member for emitting ultraviolet light is disposed in the pressurizing space and optically connected to the light emitting port.
  • the ultraviolet ray emitting optical member is configured to emit the ultraviolet ray to a pressurized fluid existing in the pressurized space.
  • the optical member for emitting ultraviolet light may be an optical fiber collimator, a lens diffusion plate, a diffusion lens, or a light guide plate.
  • an impact buffering mechanism such as a buffer tank, a flow controller, an accumulator, an air cylinder and a branch for a pressure adjusting bypass line is provided upstream of the portion where the ultraviolet light emitting optical member is disposed in the pressurized space. It may be arranged.
  • the inner surface of the container or the pipe that is irradiated with ultraviolet rays may be made of an ultraviolet reflecting material.
  • the pressurized fluid sterilizer of the present invention a large amount of gas can be sterilized efficiently in a short time compared to a conventional ultraviolet sterilizer that sterilizes a gas (gas) such as air at normal pressure. Moreover, since no light source such as an ultraviolet lamp is installed in the pressurized space, the apparatus can be made very compact. Therefore, it can be installed in a facility or the like for which an installation location could not be secured so far. Furthermore, since the ultraviolet lamp does not break in the pressurized space, the apparatus can be used stably and safely over a long period of time.
  • the ultraviolet light emission port when installing the ultraviolet light emission port in the pressurized space, there is almost no spatial restriction in the installation location, and it can be installed in a narrow space such as a pipe. For this reason, it is possible not only to sterilize the gas at an arbitrary place in the pressurization line, but also to sterilize the pressurized liquid (pressurized liquid) that is pumped through the narrow pipe. Furthermore, for example, when a filter or the like is installed in the pressurized space, it is possible to prevent the growth of bacteria by irradiating the filter with ultraviolet rays.
  • This figure is a schematic view of the vicinity of the optical member installation part for ultraviolet emission in the ultraviolet sterilization apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • This figure is a schematic view of the vicinity of an ultraviolet light emitting optical member installation portion in an ultraviolet sterilization apparatus according to another representative embodiment of the present invention.
  • This figure is a schematic view of the vicinity of the ultraviolet light emitting optical member installation portion in the ultraviolet sterilization apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • This figure is a schematic view of the vicinity of the ultraviolet light emitting optical member installation portion in the ultraviolet sterilization apparatus provided with a pressure adjusting bypass line as an impact buffering mechanism.
  • This figure is a schematic view of the vicinity of the ultraviolet light emitting optical member installation portion in the ultraviolet sterilization apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • a pressurized fluid sterilizer includes a pressure-resistant container or pipe that defines a pressurized space, and a pressurized liquid such as a pressurized gas or a liquefied gas existing in the container or the pipe.
  • a pressurized fluid sterilization apparatus that sterilizes by irradiating ultraviolet rays to an "ultraviolet irradiation apparatus” having an ultraviolet light source and a light transmission mechanism having a light incident port, a light transmission path, and a light emission port.
  • an“ ultraviolet emitting optical member ”disposed in the pressurizing space” the ultraviolet light source is disposed outside the pressurizing space, and the light emitting port is disposed in the ultraviolet emitting optical.
  • Pressurized liquid such as pressurized gas or liquefied gas existing in the pressurized space by optically connecting to the member and transmitting ultraviolet light emitted from the light source to the ultraviolet light emitting optical member for emission It is characterized by irradiating ultraviolet rays to To do.
  • the pressurized space refers to a space where a gas or liquid can exist in a pressure state higher than normal pressure (atmospheric pressure) or a space where a part of the gas can be liquefied by being compressed.
  • a pressurizing space include the following. (1) A pneumatic line for supplying compressed air such as the flow system shown in FIGS. 1 to 5 of Patent Document 7 or the flow system shown in FIGS. 1 and 2 of Japanese Utility Model Publication No.
  • Pressure-resistant containers or pipes that define the pressurized space include compressors, gas cylinders, gas tanks, liquefied gas tanks, dryers, gas cylinders, various line filters, accumulators, buffer tanks, silencers, gas mixers, temperature controllers, humidity Examples include regulators, pressure regulators, various valves (valves), metal piping, pressure-resistant resin piping, pressure-resistant hoses, couplers, various joints, pressure gauges, flow meters, and the like.
  • the gas to be sterilized by pressurization or liquefaction is not particularly limited, but examples of preferable ones include air, carbon dioxide gas, nitrogen gas, helium gas, argon gas, oxygen gas, Nitrogen oxide, sterilizing gas (mixed gas of ethylene and carbon dioxide) and the like can be exemplified.
  • examples of the pressurized liquid include water, various beverages, and the like that are pumped in the pipe.
  • the pressure when these gases and liquids are sterilized by ultraviolet irradiation is not particularly limited as long as the pressure is higher than atmospheric pressure. However, when gas is pressurized, a large amount of gas can be sterilized in a narrower space. From the viewpoint, the pressure is preferably higher. From the viewpoint of apparatus cost and application, a preferable pressure is usually in the range of 0.2 MPa to 10 MPa, more preferably 0.2 MPa to 5 MPa, and particularly preferably in the range of 0.2 MPa to 2 MPa.
  • the pressure is preferably lower than the atmospheric pressure as long as it can be pumped, and preferably exceeds 0.10133 MPa and is 1 MPa or less, particularly preferably 0.102 MPa or more and 0.800 MPa or less.
  • the pressure in the pressurizing space does not need to be constant throughout the entire front space, and an ultraviolet irradiation space (a space where ultraviolet irradiation is performed in the pressurizing space) using a pressure regulating valve, a partition valve, or the like. It is good also considering only the pressure of the said preferable range.
  • the “ultraviolet irradiation device” in the pressurized fluid sterilizer includes an “ultraviolet light source” and a “light transmission mechanism” having a light incident port, a light transmission path, and a light emission port. .
  • the “ultraviolet light source” is disposed outside the pressurizing space.
  • the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light source is taken into the light transmission path from the light incident port, passes through the light transmission path, and is transmitted to the light emission port.
  • the transmitted ultraviolet rays are emitted from an ultraviolet ray emitting optical member optically connected to the light emission port, and are irradiated toward the pressurized gas, liquefied gas, or pressurized liquid inside the pressurized space.
  • a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a xenon mercury lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, and an ultraviolet light emitting diode can be used.
  • a UV-LED having a main emission peak in a wavelength region of 200 nm or more and less than 300 nm, particularly 220 nm or more and 280 nm or less because the bactericidal effect is high and the characteristics of the LED can be utilized.
  • the optical transmission line is not particularly limited as long as it can transmit ultraviolet rays, and an optical fiber, an optical waveguide, a light guide plate, or the like can be used.
  • the light incident port is provided at one end of the optical transmission path, and the light exit port is provided at the other end of the optical transmission path.
  • the ultraviolet irradiation apparatus used by this invention may have structures, such as a bundle fiber, an optical combiner, a coupler, FGB, a collimator.
  • a fiber bundle type UV-LED light source (manufactured by Fujikura Co., Ltd., see http://www.fujikura.co.jp/f-news/1198834_4018.html) can be preferably used. .
  • the ultraviolet light emitting optical member disposed in the pressurized space is preferably an optical fiber collimator, a lens diffusion plate, a diffusion lens, or a light guide plate, A lens diffusing plate, a diffusing lens or a light guide plate is particularly preferable because the irradiation area can be widened.
  • the optical fiber collimator is a member that uses collimated light (parallel light) as light emitted from the optical fiber, and a connector type in which an aspherical lens is incorporated in the ferrule for optical fiber can be suitably used.
  • a lens diffusing plate is also called a diffusing film, a diffusing filter or a diffusing sheet, and diffuses and shapes light into a circular or elliptical shape by the action of a minute lens randomly formed on the surface. Thus, uniform irradiation is possible.
  • a diffusing lens a lens such as “Light Enhancer Cap” (registered trademark) manufactured by Enplus Co., Ltd. can be suitably used.
  • the light guide plate for example, a surface light emitting device disclosed in JP-A-2006-237563 can be suitably used.
  • the installation location of the optical member for emitting ultraviolet rays is not particularly limited as long as it is inside the pressurized space, and may be appropriately determined from various pressure-resistant containers or pipes from the viewpoint of irradiation and sterilization efficiency.
  • the size, shape and number of installed optical members for ultraviolet radiation, the arrangement pattern when many optical members are installed, and the like may be appropriately determined according to the size and shape in the space as the installation location.
  • the surface of the inner surface of the piping and pressure-resistant container in the ultraviolet irradiation space near the portion where the optical member for emitting ultraviolet light is installed has a high reflectance to ultraviolet rays because the sterilization efficiency can be increased by the reflection of ultraviolet rays.
  • It is preferably made of a material such as platinum group metals such as Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Al, Ag, Ti, an alloy containing at least one of these metals, or magnesium oxide. Is particularly high, it is particularly preferably formed of Al, a platinum group metal, an alloy containing a platinum group metal, or magnesium oxide. When the surface is composed of these materials, the surface may be coated with an ultraviolet light transmissive material such as silicon dioxide.
  • the optical connection between the light emitting port and the optical member for emitting ultraviolet light arranged inside the pressurizing space is not particularly limited as long as it is a method capable of ensuring airtightness in the pressurizing space. These methods can be adopted. 1) A main body of the optical member for emitting ultraviolet light so that a port portion for optical connection with the light emitting port is provided on the optical member for emitting ultraviolet light, and the port portion is exposed to the outside of the pressurizing space while maintaining airtightness.
  • An optical fiber (for another connection) is hermetically inserted into the pressurization space, or an optical fiber (for connection other than the optical transmission path) in the pressurization space and an optical fiber outside the pressurization space (the optical transmission path)
  • An optical fiber for another connection is hermetically connected, and the optical fiber in the pressurizing space is optically connected to the optical member for emitting ultraviolet light disposed inside the pressurizing space and is outside the pressurizing space. Is optically connected to the light exit port.
  • a hole is provided in the optical member for emitting ultraviolet light, and a part of the optical member for emitting ultraviolet light (excluding the flange) can be inserted through the pipe or the pressure resistant container.
  • the seal structure such as packing or O-ring may be introduced into the flange and fixed directly using bolts and nuts, or fixed to the flange.
  • an airtight adapter and a pressure-resistant connector that can be adopted by the above method 2), an airtight adapter as disclosed in Japanese Patent No. 3002966 and Japanese Patent No. 3335592, FIG. 1 or a pressure-resistant optical connector as described in FIG.
  • an adapter or connector can be used by using an optical fiber array or the like.
  • FIGS. 1 to 3 show a part including ultraviolet irradiation spaces (8a, 8b and 8c) of ultraviolet sterilization apparatuses 1a, 1b and 1c as pressurized fluid sterilization apparatuses according to embodiments of the present invention which are different from each other.
  • a cross-sectional view is shown.
  • FIG. 4 is a partial piping diagram of the ultraviolet sterilization apparatus 1d in which the ultraviolet irradiation space has the same structure as the ultraviolet sterilization apparatus 1c shown in FIG. 3 and is provided with a pressure adjusting bypass line as an impact buffering mechanism. Show.
  • Each of these ultraviolet sterilizers arranges an optical member for emitting ultraviolet rays in a pipe, and uses a pressure-resistant connector to hermetically connect an optical fiber in the pressurized space and an optical fiber outside the pressurized space, although the optical fiber is optically connected to the ultraviolet light emitting optical member disposed inside the pressurized space, the ultraviolet sterilization apparatus of the present invention is not limited to such an embodiment.
  • the installation location of the optical member for emitting ultraviolet light and the optical connection mode between the light emitting port and the optical member for emitting ultraviolet light can be appropriately changed as necessary.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the vicinity of an optical member for irradiating ultraviolet light in the ultraviolet sterilizer 1a, and this part includes an ultraviolet irradiation space 8a.
  • the pressurized space 2a is defined by a metal pipe 3a, and the pipe 3a requires a pressurized gas supply source (not shown) such as a compressor and a gas cylinder arranged upstream.
  • pressurized gas 4a supplied through the inside of a pressure-resistant container (none shown) such as a dryer or a line filter is circulated or retained.
  • a partition valve, a pressure regulating valve, and the like are arranged downstream of the portion, and the gas pressurized by opening these valves is released from the pressurized space to the outside (for example, in the atmosphere). It has become so.
  • an optical fiber collimator 9 is disposed as an optical member for emitting ultraviolet rays.
  • the optical fiber collimator 9 is optically connected to an optical fiber extending into the pressure space from a pressure-resistant connector 7a that is airtightly fixed through a hole provided obliquely in the pipe 3a.
  • the optical fiber extending out of the pressure space from the pressure-resistant connector 7a is optically connected to the light exit port of the optical fiber 5a, which is an ultraviolet light transmission path of the light transmission mechanism, in the coupler 6a.
  • the optical fiber 5a extends to the light incident port existing at the other end.
  • An ultraviolet light source LS is disposed outside the pipe 3a so as to face the light incident port of the optical fiber 5a.
  • the ultraviolet light source LS is composed of a UV-LED capable of emitting ultraviolet light having a main emission peak in a wavelength region of 200 nm or more and less than 300 having a high bactericidal effect.
  • the ultraviolet light source LS is optically connected to the light incident port so that the ultraviolet light can enter the light incident port.
  • the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet light source LS are taken from the light incident port and transmitted through the optical fiber 5a, via the light emitting port and the pressure-resistant connector 7a.
  • the light is emitted from the optical fiber collimator 9 as parallel light.
  • the emitted ultraviolet rays proceed while being repeatedly reflected on the inner wall surface of the pipe 3a made of an ultraviolet reflective material, and are irradiated to the pressurized gas 4a in the ultraviolet irradiation space 8a, thereby sterilizing the pressurized gas 4a. Is done.
  • the emission direction of the ultraviolet rays in the pipe 3a may be the flow direction of the pressurized gas 4a, or may be the direction opposite to the flow.
  • the penetration direction of the pressure-resistant connector 7a with respect to the pipe 3a is not limited to the direction oblique to the pipe 3a, and may be a direction perpendicular to the pipe 3a.
  • the optical member for emitting ultraviolet light a member capable of diffusing and emitting ultraviolet light into the pipe 3a, such as a lens diffusion plate, a diffusion lens, and a light guide plate, may be employed. Thereby, since the irradiation area
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the vicinity of an optical member for ultraviolet emission in the ultraviolet sterilizer 1b, and this part includes an ultraviolet irradiation space 8b.
  • the pressurizing space 2b is defined by a metal pipe 3b.
  • the pipe 3b is supplied with a pressurized gas supply source (not shown) such as a compressor and a gas cylinder arranged upstream as required.
  • the pressurized gas 4b supplied through the inside of a pressure-resistant container (none of which is not shown) such as a dryer or a line filter arranged in a circulating manner or stays there.
  • a valve (not shown) is disposed downstream of the portion, and is released to the outside from a pressurized space that is pressurized by opening the valve.
  • a plurality of diffusion lenses 10 as optical members for emitting ultraviolet rays are arranged inside the pipe 3b.
  • the plurality of diffusing lenses 10 are optically connected to a plurality of optical fibers extending into a pressurizing space from a plurality of pressure-resistant connectors 7b that are airtightly fixed through a plurality of holes provided perpendicular to the pipe 3b. It is connected to the.
  • the plurality of pressure-resistant connectors 7b are arranged in alignment in the axial direction of the pipe 3b, and the optical fibers extending from the plurality of pressure-resistant connectors 7b to the outside of the pressurizing space are respectively transmitted through the coupler 6b by the ultraviolet light transmission of the light transmission mechanism. It is optically connected to the light exit port of the optical fiber 5b which is a path.
  • the optical fiber 5b extends to the light incident port existing at the other end.
  • a plurality of ultraviolet light sources LS are arranged outside the pipe 3b so as to face the light incident ports of the optical fibers 5b.
  • Each ultraviolet light source LS is composed of a UV-LED capable of emitting ultraviolet light having a main emission peak in a wavelength region of 200 nm or more and less than 300 having a high bactericidal effect.
  • Each ultraviolet light source LS is optically connected to the light incident port so that the ultraviolet light can enter the light incident port.
  • the ultraviolet light emitted from each ultraviolet light source LS is taken from the light incident port and transmitted through the optical fiber 5b, and passes through the light emitting port and the pressure-resistant connector 7a. Then, the light is emitted from the diffusion lens 10 as diffused light.
  • the emitted ultraviolet rays are irradiated on the pressurized gas 4b in the ultraviolet irradiation space 8b while being repeatedly reflected on the inner wall surface of the pipe 3a made of an ultraviolet reflective material, so that the pressurized gas 4b is sterilized. .
  • voltage resistant connector 7b with respect to the piping 3b is not restricted to the direction perpendicular
  • the arrangement direction of the respective pressure-resistant connectors 7b is not necessarily limited linearly, and may be arranged in a staggered manner around the pipe 3b or may be arranged in a spiral shape, for example.
  • the pipe 3b is not limited to a straight pipe, and can be applied to a pipe having a bent portion.
  • the ultraviolet light source LS is not limited to the case of being configured by a plurality of light sources arranged corresponding to each optical fiber 5b, and may be configured by a single light source common to each optical fiber 5b.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view in the vicinity of the ultraviolet light emitting optical member installation portion in the ultraviolet sterilizer 1c, and this portion includes an ultraviolet irradiation space 8c.
  • the pressurized space 2c is defined by a metal pipe 3c, which is supplied from a pressurized gas supply source (not shown) such as a compressor and a gas cylinder disposed upstream as needed.
  • Pressurized gas 4c supplied through the inside of a pressure-resistant container (none shown) such as a dryer or a line filter is circulated or stagnated.
  • a valve (not shown) is disposed downstream of the portion, and is released to the outside from a pressurized space that is pressurized by opening the valve.
  • the light guide plate 11 as an optical member for emitting ultraviolet rays is disposed inside the pipe 3c.
  • the light guide plate 11 is formed in a rectangular shape having a longitudinal direction parallel to the axial direction of the pipe 3c, with one main surface serving as a light emitting surface and the other main surface being a part of the inner wall surface of the pipe 3c. It is comprised as a support surface attached to the formed support part 3c1.
  • the light guide plate 11 has, on one side surface (upper surface in FIG. 3), a plurality of optical fibers extending into the pressurizing space from a plurality of pressure-resistant connectors 7c respectively fixed to a plurality of holes provided perpendicular to the pipe 3c. Optically connected.
  • the plurality of pressure-resistant connectors 7c are arranged in alignment in the axial direction of the pipe 3c, and the optical fibers extending from the plurality of pressure-resistant connectors 7c to the outside of the pressurizing space are respectively transmitted through the coupler 6c with ultraviolet light transmission of the light transmission mechanism. It is optically connected to the light exit port of the optical fiber 5c which is a path.
  • the optical fiber 5c extends to the light incident port existing at the other end.
  • a plurality of ultraviolet light sources LS are arranged outside the pipe 3c so as to face the light incident ports of the optical fibers 5c.
  • Each ultraviolet light source LS is composed of a UV-LED capable of emitting ultraviolet light having a main emission peak in a wavelength region of 200 nm or more and less than 300 having a high sterilizing effect.
  • Each ultraviolet light source LS is optically connected to the light incident port so that the ultraviolet light can enter the light incident port.
  • the ultraviolet light emitted from each ultraviolet light source LS is taken in from the light incident port and transmitted through the optical fiber 5c, via the light emitting port and the pressure-resistant connector 7c. Then, the light is emitted as diffused light from the one main surface (light emitting surface) of the light guide plate 11.
  • the emitted ultraviolet light proceeds while being repeatedly reflected on the inner wall surface of the pipe 3c made of an ultraviolet reflective material, and is irradiated to the pressurized gas 4c in the ultraviolet irradiation space 8c, thereby sterilizing the pressurized gas 4c. Is done.
  • the light guide plate 11 is disposed along the inner wall surface of the pipe 3c. Therefore, even when the flow rate of the pressurized gas 4c in the pipe 3c is relatively high, Ultraviolet sterilization of the pressurized gas 4c can be performed without hindering the flow.
  • the light guide plate 11 is disposed along the axis of the pipe 3c. May be.
  • the light guide plate 11 may include not only one main surface but also the other main surface opposite to the one main surface as a light emitting surface.
  • FIG. 4 is a partial piping diagram of the ultraviolet sterilizer 1d in which the ultraviolet irradiation space has a structure similar to that of the ultraviolet sterilizer 1c shown in FIG. 3, and the pressure adjusting bypass line 13 is provided as an impact buffering mechanism.
  • the main line 12 includes an ultraviolet irradiation space 8d.
  • a pressure-resistant container such as a dryer or a line filter (not shown) arranged as necessary from a pressurized gas supply source (not shown) such as a compressor or a gas cylinder arranged upstream of the pipe portion (not shown)
  • Pressurized gas 4d is supplied via the inside of the chamber, and a valve (not shown) is disposed downstream of the portion, and the pressurized pressure is increased by opening the valve. It is discharged from the pressure space to the outside.
  • the pressure adjusting bypass line 13 branches from a branch point 21 located upstream of the ultraviolet irradiation space 8d of the main line 12, bypasses the ultraviolet irradiation space 8d, and is positioned downstream of the ultraviolet irradiation space 8d. It is provided so as to be connected to the main line 12 at the junction 22.
  • Partition valves 15 and 16 are provided immediately after the branch point 21 in the main line 12 and immediately after the branch point 21 in the bypass line 13, respectively, and immediately before the junction 22 in the main line 12 and immediately before the junction 22 in the bypass line 13. Are provided with partition valves 19 and 20, respectively, and the flow path of the pressurized gas 4d can be switched by opening and closing these valves.
  • a pressure gauge 14 is installed upstream of the junction 21 to measure the pressure upstream of the junction 21, and a pressure downstream of the junction 22 is measured downstream of the junction 22. Pressure gauges 23 are respectively installed. Further, a flow rate adjusting valve 17 is provided downstream of the partition valve 15 of the main line 12 and upstream of the ultraviolet irradiation space 8d, and a flow rate adjusting valve 18 is provided between the partition valves 16 and 20 of the bypass line 13, respectively. The flow rate (flow velocity) of the flowing pressurized gas 4d can be controlled.
  • the bypass line 13 in the ultraviolet sterilizer 1d is installed in order to reduce an adverse effect on the device due to a shock due to a sudden change in pressure or flow velocity at the start of operation of the device (at the start of circulation of pressurized gas). Yes, shock can be reduced by the following mechanism.
  • the flow of the pressurized gas 4d is started with all the partition valves 15, 16, 19 and 20 and the flow rate adjusting valves 17 and 18 closed, and the pressure upstream from the branch point 21 is started.
  • the gate valves 16 and 20 are sequentially opened.
  • the pressurized gas 4d is circulated through the bypass line 13 while the flow rate adjusting valve is gradually opened to increase the pressure downstream of the junction 22 to equalize the pressure upstream of the branch point 21.
  • the flow rate adjusting valve 18 and the partition valves 20 and 16 are closed, and the flow rate adjusting valve 17 is gradually opened after the partition valve 15 is opened.
  • the pressurized gas is slowly introduced into the main line 12 between the partition valve 15 and the partition valve 19 by opening the partition valve 19 after the pressure upstream of the partition valve 19 is stabilized. Thereby, the shock in the ultraviolet irradiation space 8d can be relieved.
  • the ultraviolet sterilizer 1d shown in FIG. 4 is an example in which a pressure adjusting bypass line 12 is provided as an impact buffering mechanism and a branch thereof is provided upstream from the ultraviolet irradiation space 8d, but a buffer tank, a flow controller, an accumulator, an air A similar buffering effect can be obtained by installing a cylinder or the like upstream of the ultraviolet irradiation space 8d.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the vicinity of an ultraviolet light emitting optical member installation portion in an ultraviolet sterilization apparatus 1e as a pressurized fluid sterilization apparatus according to another embodiment, and this part includes an ultraviolet irradiation space 8e.
  • the pressurized space 2e is defined by a metal pipe 3e, and the pipe 3e is supplied from a pressurized gas supply source (not shown) such as a compressor or a gas cylinder arranged upstream.
  • the pressurized gas 4e circulates, a line filter 30 for filtering the pressurized gas 4e is arranged in the ultraviolet irradiation space 8e of the pipe 3e, and a valve (not shown) is arranged downstream of the pipe 3e. By opening the valve, the pressure is released from the pressurized space.
  • a diffusion lens 31 is disposed as an optical member for emitting ultraviolet rays.
  • the diffusing lens 31 is formed of an optical fiber 5e that is an ultraviolet light transmission path through a pressure-resistant connector, a coupler, and the like that are airtightly fixed through a hole provided obliquely in the pipe 3e. Optically connected to the light exit port.
  • the optical fiber 5e extends to the light incident port existing at the other end.
  • An ultraviolet light source LS is disposed outside the pipe 3e so as to face the light incident port of the optical fiber 5e.
  • the ultraviolet light source LS is composed of a UV-LED capable of emitting ultraviolet light having a main emission peak in a wavelength region of 200 nm or more and less than 300 having a high bactericidal effect.
  • the ultraviolet light source LS is optically connected to the light incident port so that the ultraviolet light can enter the light incident port.
  • the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light source LS is taken from the light incident port and transmitted through the optical fiber 5e, and is transmitted from the diffusion lens 31 via the light emitting port. It is emitted as diffused light.
  • the emitted ultraviolet rays are irradiated on the pressurized gas 4a and the line filter 30 in the ultraviolet irradiation space 8e, so that the pressurized gas 4a and the line filter 30 are sterilized.
  • the line filter 30 can be sterilized, so that the line filter 30 can be protected from contamination by bacteria and at the time of passing through the line filter 30.
  • the recontamination of the pressurized gas 4e (reattachment of bacteria) can be effectively prevented.
  • the ultraviolet sterilizer 1e having the above-described configuration is provided in a part of the pipe 3e.
  • the ultraviolet sterilizer 1e may be configured as a single unit that can be attached to the outlet of the pipe from which the pressurized gas is discharged. Good. That is, since the outlet of the pipe is easily in contact with the outside air, it is relatively easily contaminated with bacteria. Therefore, the ultraviolet sterilizer 1e including the line filter 30 and the like is attached in the vicinity of the outlet of the pipe, so that it is possible to stably discharge clean pressurized gas that is not contaminated with bacteria over a long period of time.
  • UV irradiation space 9 ⁇ collimator 10 for optical fiber ⁇ diffusion lens 11 ⁇ light guide plate 12 ⁇ main line 13 ⁇ bypass line 14 for pressure adjustment ⁇ ⁇ ⁇ pressure gauges 15 and 16 Partition valves 17 and 18 Flow control valves 19 and 20 Partition valves 21 Branch point 22 Junction point 23 Pressure gauge 30 Line filter 31 Diffuser lens

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Abstract

【課題】　大量のガスや加圧状態の液体を短時間で効率よく紫外線殺菌することができ、コンパク化が可能で、長期に亘って安定且つ安全に装置を使用することができる紫外線殺菌装置を提供する。 【解決手段】　加圧空間を規定する耐圧性の容器又は配管を有し、該容器又は配管内に存在する加圧ガスや加圧液体等の加圧状態の流体に紫外線を照射して殺菌を行う加圧流体殺菌装置であって、前記加圧空間内に拡散レンズや導光板等の紫外線出射用光学部材を配置すると共に、光ファイバ等の光伝送路を用いて紫外線発光ダイオードなどの紫外線光源から出射された紫外線を該紫外線出射用光学部材に伝送して出射するようにして前記加圧空間内に存在する加圧ガス又は加圧液体に紫外線を照射するようにしたことを特徴とする紫外線殺菌装置。

Description

加圧流体殺菌装置
　本発明は、加圧状態の流体を紫外線殺菌するための加圧流体殺菌装置に関する。更に詳しくは、ガスを加圧して得られる加圧ガス又は液化ガスからなる加圧流体や液体を加圧して得られる加圧液体からなる加圧流体に紫外線を照射して紫外線殺菌を行うための加圧流体殺菌装置に関する。
　２００～３５０ｎｍの波長を有する紫外線は、細菌の原形質である核酸に作用して増殖能力を奪うだけでなく、原形質を破壊して細菌を死滅させる作用を有することから、このような紫外線をガスに照射することにより、殺菌を行なうことができる。このような紫外線の光源としては、低圧（約０．１Ｐａ）の水銀蒸気の放電によって発生する２５３．７ｎｍの波長の光（水銀の共鳴線）を放射する低圧水銀ランプ（所謂、殺菌ランプ）が一般的であり、該殺菌ランプは、様々な分野で広く使用されている。また、近年は、紫外線発光ダイオード（以下、ＵＶ－ＬＥＤともいう。）を殺菌用紫外線の光源として使用する例も増えている（特許文献１参照）。
　ところで、食品工業分野、医薬工業分野、医療分野等においては、室内空間又はパーティションやエアーカーテン等で仕切られた閉鎖空間、陽圧空間若しくは陰圧空間の内部を高度に清浄化された状態（例えば無菌状態）にする必要がある場合がある。そして、そのためには、除菌又は殺菌された空気をこれら空間に供給したり、これら空間内の空気或いはこれら空間から排出される空気を除菌又は殺菌したりする必要がある。このよう場合に紫外線殺菌が利用されることもあるが、処理する空気が大量であるため、光源としては強力な紫外線を発光することができる紫外線ランプが使用されることが殆どであり、ＵＶ－ＬＥＤが使用される例は殆どない（特許文献２～６参照）。
　一方、加圧空間内に紫外線ランプを配置して加圧状態の空気を殺菌するための装置も知られている（特許文献７参照）。
特開２０１４－１００２０６号公報 特開平０７－１９８１７８号公報 特公平０６－３４９４１号公報 実用新案登録第３１０３４０６号公報 特開２００８－１７８３７４号公報 特開２０１１－２５４８００号公報 特開平１０－２４９１２８号公報
　紫外線を照射して大量の空気を殺菌するためには、殺菌対象となる空気全体に一定量以上の紫外線を照射する必要があり、殺菌装置の大型化が避けられない。ところが、空気は加圧することによってその体積を大幅に小さくすることができるため、特許文献７に開示されているような加圧状態の空気に紫外線を照射する装置を用いれば、殺菌装置の小型化を図ることができると考えられる。
　しかしながら、前記特許文献７に開示される装置では、加圧空気供給ラインの中に別途にタンク（特許文献７図１における容器７ｆ）を設け、その内部に紫外線殺菌灯を配置しているため、装置の小型化には限界があった。しかも該装置は、長時間停止後に装置を再稼働させた時に菌が排出されてしまうという問題を防止することを目的としているため、前記タンクを加圧空気供給ラインの最下流の吐出配管に介装する必要があり、これに起因して殺菌装置自体の設置条件に大きな制限が伴うものであった。さらに、装置の稼働開始時や加圧系の故障或いは配管破損等に伴う急激な圧力や流速の変動によるショックにより紫外線殺菌灯が破損した場合には水銀が外部に放出されるという問題があった。
　本発明は、上記課題を解決する新規な加圧流体殺菌装置であり、加圧ガス又は加圧液体（液化ガスを含む）等の加圧状態の流体に紫外線を照射して殺菌を行う加圧流体殺菌装置であって、加圧空間を規定する耐圧性の容器又は配管と、紫外線照射装置と、紫外線出射用光学部材とを具備する。
　前記紫外線照射装置は、紫外線光源と、光伝送機構とを有する。前記紫外線光源は、前記加圧空間の外部に配置される。前記光伝送機構は、前記紫外線光源から出射された紫外線が入射する光入射ポートと、光出射ポートと、上記光入射ポートに入射した紫外線を前記光出射ポートへ伝送する光伝送路と、を有する。
　前記紫外線出射用光学部材は、前記加圧空間内に配置され、前記光出射ポートに光学的に接続される。前記紫外線出射用光学部材は、前記加圧空間内に存在する加圧状態の流体に前記紫外線を出射するように構成される。
　上記本発明の一形態に係る加圧流体殺菌装置においては、前記紫外線出射用光学部材が、光ファイバコリメータ、レンズ拡散板、拡散レンズ又は導光板であってもよい。また、前記加圧空間内の紫外線出射用光学部材が配置される部分より上流側に、バッファータンク、流量調節器、アキュムレーター、エアーシリンダー及び圧力調整用バイパスライン用の分岐等の衝撃緩衝機構が配置されてもよい。さらに、紫外線照射される前記容器又は配管の内面が紫外線反射材で構成されてもよい。
　本発明の加圧流体殺菌装置によれば、空気などのガス（気体）の殺菌を常圧で行う従来の紫外線殺菌装置に比べて、大量のガスを短時間で効率よく殺菌することができる。しかも、加圧空間内に紫外線ランプ等の光源を設置しないため、装置を非常にコンパクトにすることができる。したがって、これまで設置場所を確保することができなかった施設等にも設置することが可能となる。さらに、加圧空間内において紫外線ランプが破損することがないため、長期に亘って安定且つ安全に装置を使用することができる。
　また、前記紫外線出射ポートを加圧空間内に設置するに際して、その設置場所における空間的制約は殆どなく、例えば配管内のような狭い空間内にも設置できる。このため、加圧ラインの任意の場所でガスの殺菌を行うことができるばかりでなく、狭い配管内を圧送される加圧状態の液体（加圧液体）の殺菌を行うことも可能になる。更に、例えば加圧空間内にフィルターなどを設置した場合には、該フィルターに紫外線を照射して菌の繁殖を防止することも可能である。
本図は、代表的な本発明の一実施形態に係る紫外線殺菌装置における紫外線出射用光学部材設置部近傍の模式図である。 本図は、別の代表的な本発明の一実施形態に係る紫外線殺菌装置における紫外線出射用光学部材設置部近傍の模式図である。 本図は、更に別の代表的な本発明の一実施形態に係る紫外線殺菌装置における紫外線出射用光学部材設置部近傍の模式図である。 本図は、衝撃緩衝機構として圧力調整用バイパスラインを設けた紫外線殺菌装置における紫外線出射用光学部材設置部近傍の模式図である。 本図は、更に別の代表的な本発明の一実施形態に係る紫外線殺菌装置における紫外線出射用光学部材設置部近傍の模式図である。
　本発明の一実施形態に係る加圧流体殺菌装置は、加圧空間を規定する耐圧性の容器又は配管を有し、該容器又は配管内に存在する加圧ガス又は液化ガスなどの加圧液体に紫外線を照射して殺菌を行う加圧流体殺菌装置であって、"紫外線光源と、光入射ポートと光伝送路と光出射ポートとを有する光伝送機構と、を有する「紫外線照射装置」"と、"前記加圧空間内に配置された「紫外線出射用光学部材」"と、を更に有し、前記紫外線光源を加圧空間の外部に配置すると共に前記光出射ポートを前記紫外線出射用光学部材に光学的に接続して、前記光源から出射された紫外線を該紫外線出射用光学部材に伝送して出射することによって前記加圧空間内に存在する加圧ガス又は液化ガスなどの加圧液体に紫外線を照射するようにしたことを特徴とする。
　ここで加圧空間とは、気体又は液体が常圧（大気圧）よりも高い圧力状態で存在し得る空間又は気体が圧縮されてその一部が液化して存在し得る空間をいう。このような加圧空間としては、例えば、以下のものが挙げられる。
　（１）特許文献７の図１～５に示されるフローシステム又は実開平６－７４１４５号公報の図１及び２に示されるようなフローシステムのような圧縮空気を供給するための空圧ライン（分岐や合流を有していてもよい圧縮性流体回路）における加圧空間（空気圧縮機、圧縮空気タンク、エアードライヤー、各種フィルター、およびこれらを連結する配管内の空間）、
　（２）加圧ガス供給手段として空気圧縮機に代えて定置式液化ガス供給装置や高圧ガス用マニフォールドを用いたような医療用ガス供給システムにおける加圧空間（たとえば、特開平９－７５４５９号公報の図１、特開平１０－１５０７０号公報の図１及びｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｅｇａｃａｒｅ．ｃｏ．ｊｐ／ｆｅａｔｕｒｅ／ｏｘｙｍｅｄ．ｈｔｍｌの概念図等参照）、
　（３）特開２００３－２６７４９３号公報の図１に示されるビールサーバー又は特開２０１４－５０２９０３号公報の図１に示される加圧ガスによるミルクの泡立てにおけるガス供給システムにおける加圧空間、
　・特開２００４－４２６４８号公報図１の加圧ガス導入装置、特表２００５－５０３９５３号公報の図２に示される呼吸ガス供給システム、特開２０１１－１１０４５７号公報の図１に示される濾過機設備等のガス供給システムにおける加圧空間、
　（４）水道配管内の空間など。
　加圧空間を規定する耐圧性の容器又は配管としては、コンプレッサー、ガスボンベ、ガスタンク、液化ガスタンク、ドライヤー、ガスシリンダー、各種ラインフィルター、アキュムレーター、バッファータンク、サイレンサー、ガス混合器、温度調節器、湿度調節器、圧力調節器、各種弁（バルブ）、金属配管、耐圧性樹脂配管、耐圧ホース、カップラー、各種ジョイント、圧力計、流量計などを挙げることができる。
　加圧又は液化されて殺菌されるガスは、特に限定されるものではないが、好適に使用されるものを例示すれば、空気、炭酸ガス、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、酸素ガス、亜酸化窒素、殺菌ガス（エチレンと炭酸ガスの混合ガス）などを例示することができる。また、加圧液体としては、配管内を圧送される、水、各種飲料などを挙げることができる。
　なお、これらガスや液体が紫外線照射により殺菌されるときの圧力は大気圧よりも高い圧力であれば特に限定されないが、ガスを加圧する場合に関しては、より狭い空間で大量のガスを殺菌できるという観点から該圧力は高い方が好ましい。装置コストや用途の観点から、好ましい圧力は通常０．２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の範囲であり、０．２ＭＰａ以上５ＭＰａ以下、特に０．２ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲であることがより好ましい。また、液体を加圧する場合に関しては、圧送可能な圧であれば大気圧よりも高ければ低い方が好ましく０．１０１３３ＭＰａを越え１ＭＰａ以下、特に０．１０２ＭＰａ以上０．８００ＭＰａ以下であることが好ましい。なお、加圧空間内の圧力は前空間内の全体を通して一定である必要はなく、調圧バルブや仕切りバルブ等を利用して、紫外線照射空間（加圧空間内において紫外線照射が行われる空間）の圧力のみを上記好適な範囲としてもよい。
　本発明の一実施形態に係る加圧流体殺菌装置における「紫外線照射装置」は、「紫外線光源」と、光入射ポートと光伝送路と光出射ポートとを有する「光伝送機構」と、を有する。そして、上記「紫外線光源」は前記加圧空間の外部に配置される。紫外線照射装置において、紫外線光源から出射された紫外線は光入射ポートより光伝送路に取り込まれて該光伝送路内を通過して光出射ポートまで伝送される。そして伝送された紫外線は、該光出射ポートと光学的に接続される紫外線出射用光学部材から出射されて、加圧空間内部で加圧ガス、液化ガス又は加圧液体に向かって照射される。
　光源としては高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノン水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ及び紫外線発光ダイオード（ＵＶ－ＬＥＤ）が使用できる。これら光源の中でも殺菌効果が高く、ＬＥＤの特徴を活かせるという理由から２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満、特に２２０ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長領域に主発光ピークを有するＵＶ－ＬＥＤを使用するのが更に好ましい。
　また、光伝送路としては紫外線を伝送可能なものであれば特に限定されず、光ファイバ、光導波路、導光板などが使用できる。そして、光入射ポートは光伝送路の一方の端部に設けられ、光出射ポートは光伝送路の他方の端部に設けられる。また、本発明で使用する紫外線照射装置は、バンドルファイバ、光コンバイナ、カプラ、ＦＧＢ，コリメータ等の構造を有していてもよい。紫外線照射装置としては、例えばファイババンドル型ＵＶ－ＬＥＤ光源（株式会社フジクラ製、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｕｊｉｋｕｒａ．ｃｏ．ｊｐ／ｆ－ｎｅｗｓ／１１９８８３４＿４０１８．ｈｔｍｌ　参照）のようなものが好適に使用できる。
　本発明の一実施形態に係る加圧流体殺菌装置において前記加圧空間内に配置される紫外線出射用光学部材は、光ファイバ用コリメータ、レンズ拡散板、拡散レンズ又は導光板であることが好ましく、照射領域を広くすることができるという理由からレンズ拡散板、拡散レンズ又は導光板であることが特に好ましい。
　ここで、光ファイバコリメータとは、光ファイバからの出射光をコリメート光（平行光）とする部材であり、光ファイバ用フェルールに非球面レンズを組み込んだコネクタタイプのものが好適に使用できる。レンズ拡散板（Ｌｉｇｈｔ　Ｓｈａｐｉｎｇ　Ｄｉｆｆｕｓｅｒ）とは、拡散フィルム、拡散フィルター又は拡散シートとも呼ばれるものであり、表面にランダムに形成される微小なレンズの作用等により、光を円形や楕円形などに拡散整形して均一な照射を可能にするものである。また、拡散レンズとしては株式会社エンプラス社製「Ｌｉｇｈｔ　Ｅｎｈａｎｃｅｒ　Ｃａｐ」（登録商標）のようなものが好適に使用できる。さらに導光板としては、たとえば特開２００６－２３７５６３号公報に開示されている面発光デバイスのようなものが好適に使用できる。
　紫外線出射用光学部材の設置場所は加圧空間の内部であれば特に限定されず、照射の目的や殺菌効率の観点から、各種耐圧性容器又は配管の中から適宜決定すればよい。また、紫外線出射用光学部材の大きさ、形状および設置個数や多数設置する場合の配列様式等は、設置場所となる空間内の大きさや形状に合わせて適宜決定すればよい。なお、紫外線出射用光学部材が設置される部分近傍の紫外線照射空間にける配管や耐圧性容器内面の表面は、紫外線の反射により殺菌効率を高めることができるという理由から、紫外線に対する反射率が大きい材質、たとえばＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ等の白金族金属、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、これらの金属の少なくも一種を含む合金、又は酸化マグネシウムで構成されることが好ましく、反射率が特に高いという理由から、Ａｌ、白金族金属又は白金族金属を含む合金、又は酸化マグネシウムで形成されていることが特に好ましい。なお、表面をこれら材質で構成する場合には、その表面を二酸化ケイ素等の紫外線透過性の材料でコーティングしてもよい。
　前記光出射ポートと加圧空間の内部に配置される前記紫外線出射用光学部材との光学的な接続は、加圧空間内の気密性を確保できる方法であれば特に限定されず、例えば、以下の方法等が採用できる。
　１）紫外線出射用光学部材に前記光出射ポートと光学的に接続するようなポート部を設け、気密を保ちながら該ポート部が加圧空間外に露出するようにして紫外線出射用光学部材の本体を加圧空間内に配置し、加圧空間外において該ポート部と前記光出射ポートとを光学的に接続する方法、又は
　２）気密アダプタや耐圧性のコネクタを用いて（光伝送路とは別の接続用の）光ファイバを加圧空間内に気密挿入するか又は加圧空間内の（光伝送路とは別の接続用の）光ファイバと加圧空間外の（光伝送路とは別の接続用の）光ファイバを気密接続し、加圧空間内の光ファイバを加圧空間の内部に配置される前記紫外線出射用光学部材に光学的に接続すると共に加圧空間外の光ファイバを前記光出射ポートと光学的に接続する方法。
　上記１）の方法を採用する場合には、例えば、紫外線出射用光学部材に鍔部を設けると共に配管や耐圧性容器に紫外線出射用光学部材の一部（鍔部を除く）が貫通挿入できる穴をあけ、鍔部にパッキンやＯ－リング等のシール構造を導入し、ボルト・ナットを用いて直接固定するかまたはフランジ固定すればよい。
　また、上記２）の方法で採用できる気密アダプタや耐圧性のコネクタとしては、特許第３００２９６６号公報、特許第３３３５５９２号公報に開示されているような気密アダプタ、特開平６－２５００４７号公報の図１や図４に記載されているような耐圧型光コネクタなどを挙げることができる。なお、光伝送路として光導波路又は導光板を用いた場合には、光ファイバアレイなどを用いることによりこのようなアダプタやコネクタを使用することが可能となる。
　図１～図３にはそれぞれ異なる態様の本発明の実施形態に係る加圧流体殺菌装置としての紫外線殺菌装置１ａ、１ｂ及び１ｃについて、その紫外線照射空間（８ａ、８ｂ及び８ｃ）を含む一部分の断面図を示している。また、図４には、紫外線照射空間が図３に示す紫外線殺菌装置１ｃと同様の構造を有し、衝撃緩衝機構として圧力調整用バイパスラインを設けた紫外線殺菌装置１ｄの部分的な配管図を示している。
　これら紫外線殺菌装置は、何れも配管内に紫外線出射用光学部材を配置し、耐圧コネクタを用いて加圧空間内の光ファイバと加圧空間外の光ファイバを気密接続し、加圧空間内の光ファイバを加圧空間の内部に配置される前記紫外線出射用光学部材に光学的に接続しているが、本発明の紫外線殺菌装置はこのような態様に限定されるものではない。たとえば、紫外線出射用光学部材の設置場所や光出射ポートと紫外線出射用光学部材との光学的な接続様式は必要に応じて適宜変更可能である。
　以下、これら図面に示される本発明の紫外線殺菌装置を例に、本発明の本発明の紫外線殺菌装置についてさらに詳しく説明する。
　図１は、紫外線殺菌装置１ａにおける紫外線出射用光学部材設置部近傍の断面図であり、該部分は紫外線照射空間８ａを含んでいる。該部分において加圧空間２ａは、金属製の配管３ａで規定されており、該配管３ａには、上流に配置されたコンプレッサー、ガスボンベなどの加圧ガス供給源（図示せず）から、必要に応じて配置されるドライヤーやラインフィルター等の耐圧性容器（何れも図示せず）の内部を通過して供給された加圧ガス４ａが流通若しくは滞留している。また該部分の下流には仕切りバルブや調圧バルブなど（図示せず）が配置されており、これらバルブを開くことにより加圧されたガスが加圧空間から外部（例えば大気中）に放出されるようになっている。
　配管３ａの内部には紫外線出射用光学部材として光ファイバ用コリメータ９が配置されている。該光ファイバ用コリメータ９は、配管３ａに斜めに設けられた穴を貫通して気密に固定された耐圧コネクタ７ａから加圧空間内に延びた光ファイバと光学的に接続されている。耐圧コネクタ７ａから加圧空間外に延びた光ファイバはカップラー６ａにおいて光伝送機構の紫外線光伝送路である光ファイバ５ａの光出射ポートと光学的に接続されている。
　光ファイバ５ａは、もう一方の端部に存在する光入射ポートまで延びている。配管３ａの外部には、光ファイバ５ａの光入射ポートに対向するように紫外線光源ＬＳが配置されている。紫外線光源ＬＳは、殺菌効果の高い２００ｎｍ以上３００未満の波長領域に主発光ピークを有する紫外線を出射することが可能なＵＶ－ＬＥＤで構成される。紫外線光源ＬＳは、該紫外線を上記光入射ポートへ入射させることができるように、該光入射ポートに光学的に接続されている。
　以上のように構成される紫外線殺菌装置１ａにおいては、紫外線光源ＬＳから出射された紫外線は該光入射ポートから取り入れられて光ファイバ５ａ内を伝送し、光出射ポート及び耐圧コネクタ７ａを経由して光ファイバ用コリメータ９から平行光として出射される。出射された紫外線は、紫外線反射性材料で構成される配管３ａの内壁面で反射を繰り返しながら進行し、紫外線照射空間８ａにおいて加圧ガス４ａに照射されることにより、該加圧ガス４ａの殺菌が行われる。配管３ａ内における紫外線の出射方向は、加圧ガス４ａの流れ方向でもよいし、その流れとは反対の方向であってもよい。
　なお、配管３ａに対する耐圧コネクタ７ａの貫通方向は、配管３ａに斜めの方向に限られず、配管３ａに垂直な方向であってもよい。また、紫外線出射用光学部材としては、レンズ拡散板や拡散レンズ、導光板等のように紫外線を配管３ａ内に拡散出射することができるものが採用されてもよい。これにより、紫外線の照射領域を広くすることができるため、加圧ガス４ａの殺菌を効率よく行うことができる。
　図２は、紫外線殺菌装置１ｂにおける紫外線出射用光学部材設置部近傍の断面図であり、該部分は紫外線照射空間８ｂを含んでいる。該部分において加圧空間２ｂは、金属製の配管３ｂで規定されており、該配管３ｂには、上流に配置されたコンプレッサー、ガスボンベなどの加圧ガス供給源（図示せず）から必要に応じて配置されるドライヤーやラインフィルター等の耐圧性容器（何れも図示せず）の内部を通過して供給された加圧ガス４ｂが流通若しくは滞留している。また該部分の下流にはバルブ（図示せず）が配置されており、該バルブを開くことにより加圧された加圧空間から外部に放出されるようになっている。
　配管３ｂの内部には紫外線出射用光学部材としての複数の拡散レンズ１０が配置されている。該複数の拡散レンズ１０は、配管３ｂに垂直に設けられた複数の穴をそれぞれ貫通して気密に固定された複数の耐圧コネクタ７ｂから加圧空間内に延びた複数の光ファイバとそれぞれ光学的に接続されている。複数の耐圧コネクタ７ｂは、配管３ｂの軸方向に整列して配置されており、該複数の耐圧コネクタ７ｂから加圧空間外に延びた光ファイバはそれぞれ、カップラー６ｂにおいて光伝送機構の紫外線光伝送路である光ファイバ５ｂの光出射ポートと光学的に接続されている。
　光ファイバ５ｂは、もう一方の端部に存在する光入射ポートまで延びている。配管３ｂの外部には、各光ファイバ５ｂの光入射ポートに対向するように複数の紫外線光源ＬＳが配置されている。各紫外線光源ＬＳは、殺菌効果の高い２００ｎｍ以上３００未満の波長領域に主発光ピークを有する紫外線を出射することが可能なＵＶ－ＬＥＤで構成される。各紫外線光源ＬＳは、該紫外線を上記各光入射ポートへ入射させることができるように、該光入射ポートに光学的に接続されている。
　以上のように構成される紫外線殺菌装置１ｂにおいては、各紫外線光源ＬＳから出射された紫外線は該光入射ポートから取り入れられて光ファイバ５ｂ内を伝送し、光出射ポート及び耐圧コネクタ７ａを経由して拡散レンズ１０から拡散光として出射される。出射された紫外線は、紫外線反射性材料で構成される配管３ａの内壁面で反射を繰り返しながら紫外線照射空間８ｂにおいて加圧ガス４ｂに照射されることにより、該加圧ガス４ｂの殺菌が行われる。
　なお、配管３ｂに対する各耐圧コネクタ７ｂの貫通方向は、配管３ｂに垂直な方向に限られず、配管３ａに斜めの方向であってもよい。また、各耐圧コネクタ７ｂの配列方向は必ずしも直線的に限られず、例えば、配管３ｂの周囲に千鳥足状に配置されてもよいし、らせん状に配置されてもよい。また、配管３ｂは直線的なものに限られず、屈曲部を有する配管にも適用可能である。さらに、紫外線光源ＬＳは、各光ファイバ５ｂに対応して配置された複数の光源で構成される場合に限られず、各光ファイバ５ｂに共通の単一の光源で構成されてもよい。
　図３は、紫外線殺菌装置１ｃにおける紫外線出射用光学部材設置部近傍の断面図であり、該部分は紫外線照射空間８ｃを含んでいる。該部分において加圧空間２ｃは、金属製の配管３ｃで規定されており該配管３ｃには、上流に配置されたコンプレッサー、ガスボンベなどの加圧ガス供給源（図示せず）から必要に応じて配置されるドライヤーやラインフィルター等の耐圧性容器（何れも図示せず）の内部を通過して供給された加圧ガス４ｃが流通若しくは滞留している。また該部分の下流にはバルブ（図示せず）が配置されており、該バルブを開くことにより加圧された加圧空間から外部に放出されるようになっている。
　配管３ｃの内部には紫外線出射用光学部材としての導光板１１が配置されている。該導光板１１は、配管３ｃの軸方向に平行な長手方向を有する矩形状に形成され、その一方の主面は光出射面として、他方の主面は、配管３ｃの内壁面の一部に形成された支持部３ｃ１に取り付けられる支持面として構成されている。導光板１１は、その一側面（図３において上面）において、配管３ｃに垂直に設けられた複数の穴にそれぞれ固定された複数の耐圧コネクタ７ｃから加圧空間内に延びた複数の光ファイバと光学的に接続されている。複数の耐圧コネクタ７ｃは、配管３ｃの軸方向に整列して配置されており、該複数の耐圧コネクタ７ｃから加圧空間外に延びた光ファイバはそれぞれ、カップラー６ｃにおいて光伝送機構の紫外線光伝送路である光ファイバ５ｃの光出射ポートと光学的に接続されている。
　光ファイバ５ｃは、もう一方の端部に存在する光入射ポートまで延びている。配管３ｃの外部には、各光ファイバ５ｃの光入射ポートに対向するように複数の紫外線光源ＬＳが配置されている。各紫外線光源ＬＳ殺菌効果の高い２００ｎｍ以上３００未満の波長領域に主発光ピークを有する紫外線を出射することが可能なＵＶ－ＬＥＤで構成される。各紫外線光源ＬＳは、該紫外線を上記各光入射ポートへ入射させることができるように、該光入射ポートに光学的に接続されている。
　以上のように構成される紫外線殺菌装置１ｃにおいては、各紫外線光源ＬＳから出射された紫外線は該光入射ポートから取り入れられて光ファイバ５ｃ内を伝送し、光出射ポート及び耐圧コネクタ７ｃを経由して導光板１１の上記一方の主面（光出射面）から拡散光として出射される。出射された紫外線は、紫外線反射性材料で構成される配管３ｃの内壁面で反射を繰り返しながら進行し、紫外線照射空間８ｃにおいて加圧ガス４ｃに照射されることにより、該加圧ガス４ｃの殺菌が行われる。
　上記構成の紫外線殺菌装置１ｃにおいては、導光板１１が配管３ｃの内壁面に沿って配置されているため、配管３ｃ内における加圧ガス４ｃの流速が比較的大きい場合でも、加圧ガス４ｃの流れを阻害することなく、加圧ガス４ｃの紫外線殺菌を行うことができる。なお、配管３ｃ内における加圧ガス４ｃの流速が比較的小さい場合や加圧ガス４ｃが配管３ｃ内に滞留している場合には、導光板１１は、配管３ｃの軸心に沿って配置されてもよい。この場合、導光板１１は、一方の主面だけでなく、それとは反対の他方の主面も光出射面として構成されてもよい。
　図４は、紫外線照射空間が図３に示す紫外線殺菌装置１ｃと同様の構造を有し、衝撃緩衝機構として圧力調整用バイパスライン１３を設けた紫外線殺菌装置１ｄの部分的な配管図であり、メインライン１２に紫外線照射空間８ｄを含んでいる。また、該配管部分の上流に配置されたコンプレッサー、ガスボンベなどの加圧ガス供給源（図示せず）から必要に応じて配置されるドライヤーやラインフィルター等の耐圧性容器（何れも図示せず）の内部を経由して加圧ガス４ｄが供給されるようになっており、さらに該部分の下流にはバルブ（図示せず）が配置されており、該バルブを開くことにより加圧された加圧空間から外部に放出されるようになっている。
　紫外線殺菌装置１ｄにおいて圧力調整用バイパスライン１３はメインライン１２の紫外線照射空間８ｄより上流に位置する分岐点２１から分岐し、紫外線照射空間８ｄを迂回して、紫外線照射空間８ｄより下流に位置する合流点２２でメインライン１２に接続するようにして設けられている。メインライン１２における分岐点２１の直後およびバイパスライン１３の分岐点２１の直後には夫々仕切りバルブ１５及び１６が設けられると共にメインライン１２における合流点２２の直前およびバイパスライン１３の合流点２２の直前には夫々仕切りバルブ１９及び２０が設けられており、これらバルブの開閉操作により、加圧ガス４ｄの流路を切り替えることができるようになっている。また、分岐点２１の上流側には分岐点２１より上流側の圧力を計るための設置された圧力計１４が、また、合流点２２の下流には合流点２２より下流側の圧力を図るための圧力計２３がそれぞれ設置されている。さらにメインライン１２の仕切りバルブ１５の下流で紫外線照射空間８ｄの上流には流量調節バルブ１７が、バイパスライン１３の仕切バルブ１６と２０の間には流量調節バルブ１８が夫々設けられ、各ラインを流れる加圧ガス４ｄの流量（流速）を制御できるようになっている。
　紫外線殺菌装置１ｄにおける前記バイパスライン１３は、装置の稼働開始時（加圧ガスの流通開始時）における急激な圧力や流速の変動によるショックによる装置への悪影響を低減するために設置されたものであり、次のような作用機構によりショックを緩和することができる。
　すなわち、先ず、装置の稼働開始時において仕切りバルブ１５、１６、１９及び２０並びに流量調節バルブ１７及び１８を全て閉とした状態で加圧ガス４ｄの流通を開始し、分岐点２１より上流の圧力が所定の圧力に達したことを確認してから仕切りバルブ１６及び２０を順次開状態とする。そして、流量調節バルブを徐々に開きながらバイパスライン１３に加圧ガス４ｄを流通せしめて合流点２２の下流の圧力を上昇させて分岐点２１より上流側との均圧化を図る。その後、流量調節バルブ１８、仕切りバルブ２０及び１６を閉じ、仕切りバルブ１５を開けてから流量調節バルブ１７を徐々に開く。そして仕切りバルブ１９より上流側の圧力が安定してから仕切りバルブ１９を開くことにより仕切りバルブ１５と仕切りバルブ１９の間のメインライン１２内に加圧ガスをゆっくり導入する。これにより紫外線照射空間８ｄ内におけるショックを緩和することができる。
　図４に示す紫外線殺菌装置１ｄは、衝撃緩衝機構として圧力調整用バイパスライン１２を設けその分岐を紫外線照射空間８ｄより上流に設けた例であるが、バッファータンク、流量調節器、アキュムレーター、エアーシリンダーなどを紫外線照射空間８ｄより上流に設置することにより同様の緩衝効果を得ることができる。
　図５は、他の実施形態に係る加圧流体殺菌装置としての紫外線殺菌装置１ｅにおける紫外線出射用光学部材設置部近傍の断面図であり、該部分は紫外線照射空間８ｅを含んでいる。該部分において加圧空間２ｅは、金属製の配管３ｅで規定されており、該配管３ｅには、上流に配置されたコンプレッサー、ガスボンベなどの加圧ガス供給源（図示せず）から供給された加圧ガス４ｅが流通し、配管３ｅの紫外線照射空間８ｅには、加圧ガス４ｅをろ過するラインフィルター３０が配置され、また配管３ｅの下流にはバルブ（図示せず）が配置されており、該バルブを開くことにより加圧された加圧空間から外部に放出されるようになっている。
　配管３ｅの内部には紫外線出射用光学部材として例えば拡散レンズ３１が配置されている。拡散レンズ３１は、第１の実施形態と同様に、配管３ｅに斜めに設けられた穴を貫通して気密に固定された耐圧コネクタ、カップラー等を介して紫外線光伝送路である光ファイバ５ｅの光出射ポートと光学的に接続されている。
　光ファイバ５ｅは、もう一方の端部に存在する光入射ポートまで延びている。配管３ｅの外部には、光ファイバ５ｅの光入射ポートに対向するように紫外線光源ＬＳが配置されている。紫外線光源ＬＳは、殺菌効果の高い２００ｎｍ以上３００未満の波長領域に主発光ピークを有する紫外線を出射することが可能なＵＶ－ＬＥＤで構成される。紫外線光源ＬＳは、該紫外線を上記光入射ポートへ入射させることができるように、該光入射ポートに光学的に接続されている。
　以上のように構成される紫外線殺菌装置１ｅにおいては、紫外線光源ＬＳから出射された紫外線は該光入射ポートから取り入れられて光ファイバ５ｅ内を伝送し、光出射ポートを経由して拡散レンズ３１から拡散光として出射される。出射された紫外線は、紫外線照射空間８ｅにおいて加圧ガス４ａ及びラインフィルター３０に照射されることにより、該加圧ガス４ａ及びラインフィルター３０の殺菌が行われる。
　本実施形態によれば、加圧ガス４ｅだけでなく、ラインフィルター３０の殺菌をも行うことができるため、ラインフィルター３０を細菌による汚染から保護することができるとともに、ラインフィルター３０の通過時における加圧ガス４ｅの再汚染（細菌の再付着）を効果的に阻止することができる。
　以上の実施形態では、上記構成の紫外線殺菌装置１ｅは、配管３ｅの一部に設けられたが、例えば、加圧ガスが放出される配管の出口に取り付け可能な単独のユニットとして構成されてもよい。すなわち、配管の出口は外気と接触し易いため、比較的細菌によって汚染されやすい。そこで、ラインフィルター３０等を含む紫外線殺菌装置１ｅが配管の出口近傍に取り付けられることで、細菌に汚染されていない清浄な加圧ガスを長期にわたって安定に放出することが可能となる。
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ・・・紫外線殺菌装置
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｅ・・・加圧空間
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ・・・配管
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ・・・加圧ガス
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ・・・光ファイバ
６ａ、６ｂ、６ｃ・・・カップラー
７ａ、７ｂ、７ｃ・・・耐圧コネクタ
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ・・・紫外線照射空間
９・・・光ファイバ用コリメータ
１０・・・拡散レンズ
１１・・・導光板
１２・・・メインライン
１３・・・圧力調整用バイパスライン
１４・・・圧力計
１５，１６・・・仕切りバルブ
１７、１８・・・流量調節バルブ
１９，２０・・・仕切りバルブ
２１・・・分岐点
２２・・・合流点
２３・・・圧力計
３０・・・ラインフィルター
３１・・・拡散レンズ

Claims (8)

  1. 　加圧状態の流体に紫外線を照射して殺菌を行う加圧流体殺菌装置であって、
    　加圧空間を規定する耐圧性の容器又は配管と、
    　前記加圧空間の外部に配置された紫外線光源と、光伝送機構とを有する紫外線照射装置であって、前記光伝送機構は、前記紫外線光源から出射された紫外線が入射する光入射ポートと、光出射ポートと、前記光入射ポートに入射した紫外線を前記光出射ポートへ伝送する光伝送路とを有する紫外線照射装置と、
    　前記加圧空間内に配置され、前記光出射ポートに光学的に接続された紫外線出射用光学部材であって、前記加圧空間内に存在する加圧状態の流体に前記紫外線を出射するように構成された紫外線出射用光学部材と
    　を具備する加圧流体殺菌装置。
  2. 　前記加圧状態の流体が、加圧ガス又は加圧液体である請求項１に記載の加圧流体殺菌装置。
  3. 　前記加圧状態の流体が、０．２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の圧力のガス若しくは液化ガス、又は０．１０１３３ＭＰａを越え１ＭＰａ以下の圧力の液体である、請求項１に記載の加圧流体殺菌装置。
  4. 　前記紫外線出射用光学部材が光ファイバ用コリメータ、レンズ拡散板又は拡散レンズである請求項１乃至３の何れか一に記載の加圧流体殺菌装置。
  5. 　前記紫外線出射用光学部材が導光板であり、前記光伝送機構の前記光出力ポートがを該導光板の側面に接続される請求項１乃至３の何れか一に記載の加圧流体殺菌装置。
  6. 　前記加圧空間内の紫外線出射用光学部材が配置される部分より上流側に配置された、衝撃緩衝機構をさらに具備する請求項１乃至５の何れか一に記載の加圧流体殺菌装置。
  7. 　紫外線照射される前記容器又は配管の内面が紫外線反射材で構成される請求項１乃至６の何れか一に記載の加圧流体殺菌装置。
  8. 　前記容器又は配管は、前記加圧流体が通過するラインフィルターを含み、
    　前記紫外線出射用光学部材は、前記ラインフィルターに前記紫外線を出射するように構成される請求項１乃至７の何れか一に記載の加圧流体殺菌装置。
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