WO2018143304A1 - 紫外線照射モジュール用セル及び紫外線照射モジュール - Google Patents
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Abstract
本発明は、従来よりも被照射体の殺菌効率を向上させることができる紫外線照射モジュール用セル及び紫外線照射モジュールを提供することを目的とする。紫外線照射モジュール用セル(2)は、(110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下であるポリテトラフルオロエチレンで少なくとも一部が形成され、被照射体を導入可能な内部空間(21)を有する筐体(20)を備える。
Description
本発明は、紫外線照射モジュール用セル及び紫外線照射モジュールに関する。
近年、大気中、又は水等の液体に含まれる病原性や有害性を有する糸状菌、細菌、ウイルス等の微生物を殺菌するために紫外線照射を行う方法が広く用いられるようになってきている。紫外線の中でも特にC波(UVC)と呼ばれる280nm以下の波長帯域での照射では、ウイルス等のDNA複製機能は破壊され、ウイルス等を死滅する効果が非常に高いと言われている。
このような理由から、254nmの紫外線を効率良く放射する低圧水銀灯は、殺菌用光源として広く使用され、製品化されている。
また光源の出力を効率良く利用するため、殺菌用のセル内に低圧水銀灯を光源として設置し、セル内を高反射材料で被覆するという方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また光源の出力を効率良く利用するため、殺菌用のセル内に低圧水銀灯を光源として設置し、セル内を高反射材料で被覆するという方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、低圧水銀灯は光源としての寿命が短く、交換の頻度が高くメンテナンスに手間がかかるといった課題がある。また、低圧水銀灯を光源とした場合、電源等を含めたセル全体のユニットのサイズは大きくなり、コンパクト化が困難である。
このため、低圧水銀灯に代わる光源として紫外線LEDを用いる方法が提案されている。(例えば、特許文献2)LEDは高寿命であり、サイズ等も小さく軽量であるためコンパクト化が容易である。しかし、光源として紫外線LEDを用いる方法において殺菌効率を高めるために、内部に被照射体(流体)を導入するセルの材質を最適化するための検討は十分に行われていない。
本発明の目的は、被照射体の殺菌効率を向上させることができる紫外線照射モジュール用セル及び紫外線照射モジュールを提供することにある。
本発明の一態様による紫外線照射モジュール用セルは、(110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下であるポリテトラフルオロエチレンで少なくとも一部が形成され、被照射体を導入可能な内部空間を有する筐体を備える。
本発明の一態様による紫外線照射モジュールは、上記本発明の一態様による紫外線照射モジュール用セルと、前記筐体の前記内部空間に紫外線を照射可能な紫外線照射装置と、を備える。
本発明の一態様によれば、被照射体の殺菌効率を向上させることができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態(以下、本実施形態という)について説明する。
なお、以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
<紫外線照射モジュール用セル>
本発明の一実施形態に係る紫外線照射モジュール用セルは、平均結晶化度が0.51以上0.61以下であり、(110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で少なくとも一部が形成され、被照射体を導入可能な内部空間を有する筐体を備える。
本発明の一実施形態に係る紫外線照射モジュール用セルは、平均結晶化度が0.51以上0.61以下であり、(110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で少なくとも一部が形成され、被照射体を導入可能な内部空間を有する筐体を備える。
本発明の一実施形態に係る紫外線照射モジュール用セルによれば、筐体の少なくとも一部が紫外線に対する反射率が高いPTFEで形成されているため、筐体の内部空間の紫外線量、すなわち筐体の内部空間における紫外線の密度を高めることができ、被照射体の殺菌効率を向上させることが可能となる。
<紫外線照射モジュール>
本発明の一実施形態に係る紫外線照射モジュールは、本発明の紫外線照射モジュール用セルと、筐体の内部空間に紫外線を照射可能な紫外線照射装置と、を備える。
本発明の一実施形態に係る紫外線照射モジュールは、本発明の紫外線照射モジュール用セルと、筐体の内部空間に紫外線を照射可能な紫外線照射装置と、を備える。
本実施形態の紫外線照射モジュールによれば、筐体の少なくとも一部が紫外線に対する反射率が高いPTFEで形成されているため、紫外線照射装置から照射された紫外線を筐体の内部空間に留める時間を長くすることができる。これにより、本実施形態による紫外線照射モジュールによれば、筐体の内部空間に導入された被照射体の殺菌効率を向上させることが可能となる。
以下、本発明の紫外線照射モジュールを構成する各構成部について、より具体的に説明する。
以下、本発明の紫外線照射モジュールを構成する各構成部について、より具体的に説明する。
<筐体>
筐体は、内部空間に被照射体を導入可能である。また、筐体の少なくとも一部は、平均結晶化度が0.51以上0.61以下であり、(110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下であるPTFEで形成されている。
筐体は、内部空間に被照射体を導入可能である。また、筐体の少なくとも一部は、平均結晶化度が0.51以上0.61以下であり、(110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下であるPTFEで形成されている。
ここで、筐体の少なくとも一部とは、筐体を形成する部材の少なくとも一部に上記のPTFEが用いられていることを意味する。一例として、筐体は管状であり、管の内表面に上記のPTFEが用いられていてもよい。あるいは、管状の筐体の内表面は紫外線を透過する部材で形成されており、管状の筐体の外表面が上記のPTFEで形成されていてもよい。
筐体の形状は管状に限られず、内部空間を有し、この内部空間に被照射体を導入可能な形状であればどのような形状でもよい。筐体の形状の一例としては、円筒形状が挙げられるが、特にこれには限定されない。また筐体は、内部に被照射体を導入するための導入口及び、内部から外部に被照射体を導出するための導出口を有していてもよい。
光源に対する筐体の構造としては、光源からの紫外光放射を、上記PTFEの反射性を利用して有効活用するために、光源の中心位置から見た(投影した)相対立体角で、30%以上の領域が該PTFEで構成されていることが好ましい。50%以上の領域が該PTFEで構成されていればさらに好ましく、70%以上の領域が該PTFEで構成されていれば最も好ましい。ここで相対立体角とは全球の立体角を分母とした際に、該PTFEが投影される立体角を分子としたときの値をパーセント表示したものである。30%以上とすることで、拡散反射性物質であるPTFEで実質的な多重反射の利用が可能となる。50%以上の領域が該PTFEで構成されていると、多重反射による紫外線の有効利用の効果が高まり、70%以上の領域が該PTFEで構成されていると、入射光の半数以上が2回以上の多重反射することになり非常に紫外線の有効利用の効果が高まる。上限については、100%が最も望ましいが、光源へのエネルギー供給路や流体の導入口など、実用上の構成部材によって制約され、現実のモジュールで100%とするのは事実上困難である。
本発明の一実施形態に係る紫外線照射モジュール用セルは、筐体内部の表面積のうち、光源の中心位置から投影した場合の、相対立体角で30%以上、99%以下(筐体の少なくとも一部の一例)が、(110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下という条件又は平均結晶化度が0.51以上0.61以下という条件のうちの少なくとも一方の条件を満たすポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で構成されていればよい。
内部空間の光輻射を有効利用するための筐体の構造としては、光源から導入された紫外光放射を、上記のPTFEの拡散反射性を利用してより効率よく多重反射を起こし、輻射エネルギーを有効活用するために、内部空間の中心位置から見た相対立体角で、30%以上の領域がPTFEで構成されていることが好ましい。50%以上の領域が該PTFEで構成されていればさらに好ましく、70%以上の領域が該PTFEで構成されていれば最も好ましい。上限については、100%が最も望ましいが、光源へのエネルギー供給路や流体の導入口など、実用上の構成部材によって制約され、現実のモジュールで100%とするのは事実上困難である。
筐体内部の表面積のうち、内部空間の中心位置から投影した場合の、相対立体角で30%以上、99%以下(筐体の少なくとも一部の一例)が、(110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下という条件又は平均結晶化度が0.51以上0.61以下という条件のうちの少なくとも一方の条件を満たすポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で構成されていればよい。
被照射体への光照射を有効に行うための筐体の構造としては、光源から導入された紫外光放射を、被照射体が流動する過程において、より効率よく光照射が受けられるように、導入口から導出口を結ぶ直線の中点から見た相対立体角で、30%以上の領域が上記PTFEで構成されていることが好ましい。50%以上の領域が該PTFEで構成されていればさらに好ましく、70%以上の領域が該PTFEで構成されていれば最も好ましい。上限については、100%が最も望ましいが、光源へのエネルギー供給路や流体の導入口など、実用上の構成部材によって制約され、現実のモジュールで100%とするのは事実上困難である。
筐体内部の表面積のうち、導入口から導出口を結ぶ直線の中点から投影した場合の、相対立体角で30%以上、99%以下(筐体の少なくとも一部の一例)が、(110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下という条件又は平均結晶化度が0.51以上0.61以下という条件のうちの少なくとも一方の条件を満たすポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で構成されていればよい。
(平均結晶化度の測定方法)
筐体に用いられるPTFEの平均結晶化度(X)および結晶子サイズ(D)は以下のようにして測定することができる。
X線小角・広角散乱(SAXS&WAXS(XRD))の測定結果を基に、以下の式(1)および式(2)から平均結晶化度(X)と結晶子サイズ(D)とを求める。
装置:株式会社リガク製 NANO-Viewer
X線波長λ:0.154nm
光学系:ポイントコリメーション
1st slit:0.4mmφ
2nd slit:0.2mmφ
guard slit:0.8mmφ
測定時間:900秒
検出器:(SAXS)PILATUS100K,(WAXS)イメージングプレート
カメラ長:(SAXS)841mm,(WAXS)75.3mm
試料:上記試料を厚み:0.5mm程度に切り出したものを測定に供した
筐体に用いられるPTFEの平均結晶化度(X)および結晶子サイズ(D)は以下のようにして測定することができる。
X線小角・広角散乱(SAXS&WAXS(XRD))の測定結果を基に、以下の式(1)および式(2)から平均結晶化度(X)と結晶子サイズ(D)とを求める。
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2nd slit:0.2mmφ
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測定時間:900秒
検出器:(SAXS)PILATUS100K,(WAXS)イメージングプレート
カメラ長:(SAXS)841mm,(WAXS)75.3mm
試料:上記試料を厚み:0.5mm程度に切り出したものを測定に供した
また、PTFEの密度は、2160kg/m3以上2180kg/m3以下であってもよい。
(密度の測定方法)
筐体に用いられるPTFEの密度は、JIS K 7112準拠 A法(水中置換)により測定することができ、試験片は18×18×2mm厚みとした。
筐体に用いられるPTFEの密度は、JIS K 7112準拠 A法(水中置換)により測定することができ、試験片は18×18×2mm厚みとした。
また、筐体の内表面の少なくとも一部は、波長265nmの紫外線に対して94%以上の反射率を有していてもよい。これにより、筐体の内部空間の紫外線量(密度)を高めることができ、被照射体の殺菌効率を向上させることが可能となる。
(反射率の測定方法)
筐体の内部空間における紫外線の反射率は、可視・紫外分光法(UV-Vis)により測定することができる。本実施形態では、例えば島津製作所社製のUV-2450を用いて可視・紫外分光法により反射率を測定した。試験片はφ50×2mm厚みとした。
筐体の内部空間における紫外線の反射率は、可視・紫外分光法(UV-Vis)により測定することができる。本実施形態では、例えば島津製作所社製のUV-2450を用いて可視・紫外分光法により反射率を測定した。試験片はφ50×2mm厚みとした。
<紫外線照射装置>
本発明の一実施形態における紫外線照射モジュールの紫外線照射装置は、筐体の内部空間に紫外線を照射可能であれば特に限定されない。紫外線照射装置としては、紫外線ランプや紫外線LEDなど、紫外線を照射可能な装置又は素子を用いることが可能である。紫外線の波長は10nm以上400nm以下であれば特に制限されないが、バクテリア等の殺菌効率の観点から、ピーク波長が200nm以上300nm以下であってもよい。ピーク波長が200nm以上300nm以下の紫外線照射装置としては、発光層に窒化物半導体層(例えば、AlN、AlGaN、AlGaInN等)を用いたものが好ましい。また、紫外線照射装置は発熱するため、必要に応じて放熱機構を設ける必要がある。放熱機構には、空冷式又は水冷式を用いたもの等が挙げられるがこれに制限されない。放熱機構として、例えば熱伝導の高いアルミニウム板を用いた放熱フィンや空冷ファンを用いることが可能である。
本発明の一実施形態における紫外線照射モジュールの紫外線照射装置は、筐体の内部空間に紫外線を照射可能であれば特に限定されない。紫外線照射装置としては、紫外線ランプや紫外線LEDなど、紫外線を照射可能な装置又は素子を用いることが可能である。紫外線の波長は10nm以上400nm以下であれば特に制限されないが、バクテリア等の殺菌効率の観点から、ピーク波長が200nm以上300nm以下であってもよい。ピーク波長が200nm以上300nm以下の紫外線照射装置としては、発光層に窒化物半導体層(例えば、AlN、AlGaN、AlGaInN等)を用いたものが好ましい。また、紫外線照射装置は発熱するため、必要に応じて放熱機構を設ける必要がある。放熱機構には、空冷式又は水冷式を用いたもの等が挙げられるがこれに制限されない。放熱機構として、例えば熱伝導の高いアルミニウム板を用いた放熱フィンや空冷ファンを用いることが可能である。
また、本発明での被照射体は流動性を有するものであり、例えば,水、水溶液、エマルジョン等の液体状のものおよび氷、砂などの多数の細かい粒または粒子から構成される粉体を指す。液体とは、水、水溶液、エマルジョン等といった流動性を有するもの全般であり,飲食用の液体又は非飲料用に用いられる液体がある。
飲食用の液体とは、例えば,水、清涼飲料、乳製品飲料、牛乳、食用の油等が挙げられる。また、シャーベット、ゼリー、ソフトクリーム、スムージー、ココア/チョコレート飲料等も含む。
非飲食の液体とは、例えば超純水、洗浄水、弱酸性水、弱アルカリ性水等、また、工業原料の水溶液、水系塗料等の工業製品が挙げられる。
飲食用の液体とは、例えば,水、清涼飲料、乳製品飲料、牛乳、食用の油等が挙げられる。また、シャーベット、ゼリー、ソフトクリーム、スムージー、ココア/チョコレート飲料等も含む。
非飲食の液体とは、例えば超純水、洗浄水、弱酸性水、弱アルカリ性水等、また、工業原料の水溶液、水系塗料等の工業製品が挙げられる。
このように、本発明での被照射体は、流動性を有しており、例えば液体状または粉体である。
<実施形態の具体例>
次に、図面を参照して、本実施形態に係る紫外線照射モジュール用セル及び紫外線照射モジュールの具体例について説明する。
次に、図面を参照して、本実施形態に係る紫外線照射モジュール用セル及び紫外線照射モジュールの具体例について説明する。
図1は、本実施形態における紫外線照射モジュールおよび紫外線照射モジュール用セルの一例を示す図である。
本実施形態における紫外線照射モジュール1は、紫外線照射モジュール用セル2及び紫外線照射装置3を備える。また、紫外線照射モジュール用セル2は、筐体20を備えている。図1において、筐体20の形状は円筒状で図示されているが、特にこの形状には限定されない。筐体20は、被照射体を収容する内部空間21と、内部空間21に入射した紫外線の一部を筐体20の内部空間21に向かって反射させる内表面22と、被照射体を内部空間21に導入するための導入口23と、被照射体を内部空間21から導出するための導出口25とを有している。また、図1に示すように、筐体20の底面には石英板で形成された石英窓27が設けられている。
本実施形態における紫外線照射モジュール1は、紫外線照射モジュール用セル2及び紫外線照射装置3を備える。また、紫外線照射モジュール用セル2は、筐体20を備えている。図1において、筐体20の形状は円筒状で図示されているが、特にこの形状には限定されない。筐体20は、被照射体を収容する内部空間21と、内部空間21に入射した紫外線の一部を筐体20の内部空間21に向かって反射させる内表面22と、被照射体を内部空間21に導入するための導入口23と、被照射体を内部空間21から導出するための導出口25とを有している。また、図1に示すように、筐体20の底面には石英板で形成された石英窓27が設けられている。
紫外線照射装置3には、光源31として紫外線を照射可能な発光ダイオード(例えば、UVC-LED)が設けられている。紫外線照射装置3から照射された紫外線は、石英窓27を介して筐体20の内部空間21に入射し、内部空間21に導入されている被照射体を殺菌する。筐体20の少なくとも一部は、平均結晶化度が0.51以上0.61以下であり、(110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下であるPTFEで形成されている。これにより、紫外線照射モジュール用セル2は、紫外線照射装置3から照射され内部空間21に入射した紫外線の一部を、筐体20の内表面22において内部空間21に向かって反射させることが可能となる。このため、紫外線照射モジュール用セル2を有する紫外線照射モジュール1は、筐体20の内部空間21の紫外線量、すなわち内部空間21における紫外線の密度を高めることができる。これにより本実施形態による紫外線照射モジュール1は、筐体20に導入されている被照射体の殺菌効率を向上させることが可能となる。
<実施例>
以下に、本実施形態による紫外線照射モジュール用セル及び紫外線照射モジュールの実施例を説明する。
以下に、本実施形態による紫外線照射モジュール用セル及び紫外線照射モジュールの実施例を説明する。
[実施例1]
平均結晶化度:0.54、(110)方向の結晶子サイズ:110nm
図2に示すように、本実施例では、本実施形態にかかる紫外線照射モジュール1を備えた紫外線殺菌装置100を用いて被照射体に殺菌処理を行い、殺菌処理後の被照射体の菌数を測定した。図2に示すように、紫外線殺菌装置100は、菌液110と、チュービングポンプ120(イソワテック株式会社製のWM-520U)と、紫外線照射モジュール1と、シリコンチューブ130(内/外径 φ6/φ10(mm))と、ドライバー140と、を備える。
平均結晶化度:0.54、(110)方向の結晶子サイズ:110nm
図2に示すように、本実施例では、本実施形態にかかる紫外線照射モジュール1を備えた紫外線殺菌装置100を用いて被照射体に殺菌処理を行い、殺菌処理後の被照射体の菌数を測定した。図2に示すように、紫外線殺菌装置100は、菌液110と、チュービングポンプ120(イソワテック株式会社製のWM-520U)と、紫外線照射モジュール1と、シリコンチューブ130(内/外径 φ6/φ10(mm))と、ドライバー140と、を備える。
紫外線殺菌装置100において、菌液110で満たされている容器111とチュービングポンプ120と紫外線照射モジュール1とは、シリコンチューブ130によって接続されている。また、菌液110が導入された容器111側のシリコンチューブ130aと紫外線照射モジュール1側のシリコンチューブ130bとは、チュービングポンプ120の送液部において塩ビチューブ121(内/外径 φ8/φ12(mm))によって接続されている。これにより、菌液110がシリコンチューブ130(130a,130b)を介して紫外線照射モジュール用セル2を構成する筐体20の内部空間21(図1参照)に導入される。
また、紫外線照射モジュール1の紫外線照射装置3には、電気的駆動源としてドライバー140が接続されている。ドライバー140は電源装置(不図示)に接続されており、ドライバー140を介して紫外線照射装置3に電源が供給される。また、紫外線照射モジュール1の下部には放熱機構として放熱フィン5が設けられている。
菌液110は、1ミリリットルあたりの菌数が108(cfu/ml)の大腸菌(Escherichia coli ATCC8739)を、精製水を用いて1.5×104(cfu/ml)に希釈して作成した。
紫外線照射モジュール用セル2の筐体20は、PTFEを切削加工にて内部容量約80ccの円筒形状とした。筐体20の底面の石英窓27(図1参照)は石英板(φ40mm)とし、石英窓27を介して紫外線照射モジュール1内(筐体20の内部空間21内)に導入された菌液110に紫外線照射装置3に設けられた光源31(例えば、UVC-LED)を用い、紫外線を照射した。
紫外線照射モジュール用セル2の筐体20は、PTFEを切削加工にて内部容量約80ccの円筒形状とした。筐体20の底面の石英窓27(図1参照)は石英板(φ40mm)とし、石英窓27を介して紫外線照射モジュール1内(筐体20の内部空間21内)に導入された菌液110に紫外線照射装置3に設けられた光源31(例えば、UVC-LED)を用い、紫外線を照射した。
紫外線照射装置3が有する光源31(UVC-LED)の出力は、直流電流源の出力電流にて調整した。
シリコンチューブ130における菌液110の流量は、チュービングポンプ120の回転数にて調整して500ml/minとした。また、殺菌処理前の菌液110は紫外線照射モジュール1の側面下部(例えば、図1に示す導入口23)からシリコンチューブ130bを介して筐体20の内部空間21内に導入し、紫外線照射装置3での紫外線照射による殺菌処理後の菌液110は紫外線照射モジュール用セル2の上面(例えば、図1に示す導出口25)からシリコンチューブ130cを介して排出した。
紫外線殺菌装置100において殺菌処理されてシリコンチューブ130cを介して排出された菌液110は、図2に示す100ccスピッツ管101(例えば、100cc遠沈管)で採取した。採取された殺菌処理後の菌液110は、寒天培地上にコンラージ棒で塗り拡げ、インキュベータにより温度37℃の環境下で24時間培養した後、寒天培地上に生成した集落をカウントすることで菌数測定を行った。
シリコンチューブ130における菌液110の流量は、チュービングポンプ120の回転数にて調整して500ml/minとした。また、殺菌処理前の菌液110は紫外線照射モジュール1の側面下部(例えば、図1に示す導入口23)からシリコンチューブ130bを介して筐体20の内部空間21内に導入し、紫外線照射装置3での紫外線照射による殺菌処理後の菌液110は紫外線照射モジュール用セル2の上面(例えば、図1に示す導出口25)からシリコンチューブ130cを介して排出した。
紫外線殺菌装置100において殺菌処理されてシリコンチューブ130cを介して排出された菌液110は、図2に示す100ccスピッツ管101(例えば、100cc遠沈管)で採取した。採取された殺菌処理後の菌液110は、寒天培地上にコンラージ棒で塗り拡げ、インキュベータにより温度37℃の環境下で24時間培養した後、寒天培地上に生成した集落をカウントすることで菌数測定を行った。
[実施例2]
平均結晶化度:0.61、(110)方向の結晶子サイズ:110nm
実施例2においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、実施例2では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの平均結晶化度が実施例1と異なる。
平均結晶化度:0.61、(110)方向の結晶子サイズ:110nm
実施例2においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、実施例2では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの平均結晶化度が実施例1と異なる。
[実施例3]
平均結晶化度:0.61、(110)方向の結晶子サイズ:250nm
実施例3においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、実施例3では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの平均結晶化度および(110)方向の結晶子サイズが実施例1と異なる。
平均結晶化度:0.61、(110)方向の結晶子サイズ:250nm
実施例3においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、実施例3では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの平均結晶化度および(110)方向の結晶子サイズが実施例1と異なる。
[実施例4]
平均結晶化度:0.54、結晶子サイズ:60nm
実施例4においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、実施例4では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの(110)方向の結晶子サイズが実施例1と異なる。
平均結晶化度:0.54、結晶子サイズ:60nm
実施例4においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、実施例4では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの(110)方向の結晶子サイズが実施例1と異なる。
[実施例5]
平均結晶化度:0.51、(110)方向の結晶子サイズ:250nm
実施例5においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、実施例5では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの平均結晶化度および(110)方向の結晶子サイズが実施例1と異なる。
平均結晶化度:0.51、(110)方向の結晶子サイズ:250nm
実施例5においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、実施例5では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの平均結晶化度および(110)方向の結晶子サイズが実施例1と異なる。
[比較例1]
平均結晶化度:0.54、(110)方向の結晶子サイズ:55nm
比較例1においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、比較例1では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの(110)方向の結晶子サイズが実施例1と異なる。
平均結晶化度:0.54、(110)方向の結晶子サイズ:55nm
比較例1においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、比較例1では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの(110)方向の結晶子サイズが実施例1と異なる。
[比較例2]
平均結晶化度:0.51、(110)方向の結晶子サイズ:260nm
比較例2においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、比較例2では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの平均結晶化度および(110)方向の結晶子サイズが実施例1と異なる。
平均結晶化度:0.51、(110)方向の結晶子サイズ:260nm
比較例2においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、比較例2では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの平均結晶化度および(110)方向の結晶子サイズが実施例1と異なる。
[比較例3]
平均結晶化度:0.50、(110)方向の結晶子サイズ:250nm
比較例3においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、比較例3では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの平均結晶化度および(110)方向の結晶子サイズが実施例1と異なる。
平均結晶化度:0.50、(110)方向の結晶子サイズ:250nm
比較例3においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、比較例3では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの平均結晶化度および(110)方向の結晶子サイズが実施例1と異なる。
[比較例4]
平均結晶化度:0.62、(110)方向の結晶子サイズ:110nm
比較例4においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、比較例4では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの平均結晶化度が実施例1と異なる。
平均結晶化度:0.62、(110)方向の結晶子サイズ:110nm
比較例4においても、実施例1と同様に図2に示す紫外線殺菌装置100を用いて菌液110の殺菌処理を行い、実施例1と同様の方法で殺菌処理後の菌液110について菌数測定をおこなった。ただし、上述のように、比較例4では、紫外線照射モジュール1の筐体20を形成するPTFEの平均結晶化度が実施例1と異なる。
<評価結果>
以下の表1には、図2に示す紫外線照射モジュール1を備えた紫外線殺菌装置100を用いた菌液110の殺菌結果が示されている。表1は、「菌数」および「生残率」の2つの項目に大別されている。「菌数」は、紫外線殺菌装置100を用いた殺菌処理後の菌液110において1ミリリットルあたりに測定された菌数(単位:cfu/ml)を表している。また、「生残率」は、紫外線殺菌装置100を用いた殺菌処理前に菌液110において存在した菌(本例では、大腸菌)が殺菌処理後に生残している割合(単位:Log(N/N0))を表している。なお、Nは殺菌処理後の1ミリリットルあたりの菌数を示し、N0は殺菌処前の菌数、すなわち1.5×104(cfu/ml)を示している。さらに、「菌数」および「生残率」の2つの項目は、紫外線照射モジュール1の紫外線照射装置3が有する光源31(UVC-LED)の出力ごとに3つ(10mW、15mWおよび20mW)に分類されている。
以下の表1には、図2に示す紫外線照射モジュール1を備えた紫外線殺菌装置100を用いた菌液110の殺菌結果が示されている。表1は、「菌数」および「生残率」の2つの項目に大別されている。「菌数」は、紫外線殺菌装置100を用いた殺菌処理後の菌液110において1ミリリットルあたりに測定された菌数(単位:cfu/ml)を表している。また、「生残率」は、紫外線殺菌装置100を用いた殺菌処理前に菌液110において存在した菌(本例では、大腸菌)が殺菌処理後に生残している割合(単位:Log(N/N0))を表している。なお、Nは殺菌処理後の1ミリリットルあたりの菌数を示し、N0は殺菌処前の菌数、すなわち1.5×104(cfu/ml)を示している。さらに、「菌数」および「生残率」の2つの項目は、紫外線照射モジュール1の紫外線照射装置3が有する光源31(UVC-LED)の出力ごとに3つ(10mW、15mWおよび20mW)に分類されている。
また、図3は、実施例1から実施例5および比較例1から比較例4のそれぞれについて、紫外線照射装置3が有するLEDの出力ごとに菌液110における菌の生残率の推移を表すグラフである。図3のグラフの横軸は紫外線照射装置3の光源31(UVC-LED)の出力であり、縦軸は菌の生残率(単位:Log(N/N0))である。
表1に示すとおり、実施例1から実施例5における殺菌処理後の菌数は、紫外線照射モジュール1の紫外線照射装置3が有する光源31(UVC-LED)の出力が10mW、15mWおよび20mWの何れの場合においても、比較例1から比較例4における殺菌処理後の菌数よりも少ない。また、表1および図3に示すとおり、実施例1から実施例5における殺菌処理後の菌の生残率は、紫外線照射モジュール1の紫外線照射装置3が有する光源31(UVC-LED)の出力が10mW、15mWおよび20mWの何れの場合においても、比較例1から比較例4における殺菌処理後の菌の生残率よりも少ない。
このように、本実施形態による紫外線照射モジュール1および紫外線照射モジュール用セル2によれば、筐体20の内部空間21における紫外線量を高めることができる。このため、被照射体の殺菌効率を向上させることが可能となる。
1 紫外線照射モジュール
2 紫外線照射モジュール用セル
3 紫外線照射装置
31 光源
5 放熱フィン
20 筐体
21 内部空間
22 内表面
23 導入口
25 導出口
27 石英窓
100 紫外線殺菌装置
101 スピッツ管
110 菌液
111 容器
120 チュービングポンプ
130、130a、130b、130c シリコンチューブ
140 ドライバー
2 紫外線照射モジュール用セル
3 紫外線照射装置
31 光源
5 放熱フィン
20 筐体
21 内部空間
22 内表面
23 導入口
25 導出口
27 石英窓
100 紫外線殺菌装置
101 スピッツ管
110 菌液
111 容器
120 チュービングポンプ
130、130a、130b、130c シリコンチューブ
140 ドライバー
Claims (10)
- (110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下であるポリテトラフルオロエチレンで少なくとも一部が形成され、被照射体を導入可能な内部空間を有する筐体を備える
紫外線照射モジュール用セル。 - ポリテトラフルオロエチレンの平均結晶化度が0.51以上0.61以下である
請求項1に記載の紫外線照射モジュール用セル。 - 前記ポリテトラフルオロエチレンの密度は、2160kg/m3以上2180kg/m3以下である
請求項1又は請求項2に記載の紫外線照射モジュール用セル。 - 前記筐体の内表面の少なくとも一部は、波長が265nmの紫外線に対して94%以上の反射率を有する
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の紫外線照射モジュール用セル。 - 筐体内部の表面積のうち、光源の中心位置から投影した場合の、相対立体角で30%以上、99%以下が、(110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下という条件又は平均結晶化度が0.51以上0.61以下という条件のうちの少なくとも一方の条件を満たす前記ポリテトラフルオロエチレンで構成された
請求項1から請求項4の何れか一項に記載の紫外線照射モジュール用セル。 - 筐体内部の表面積のうち、内部空間の中心位置から投影した場合の、相対立体角で30%以上、99%以下が、(110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下という条件又は平均結晶化度が0.51以上0.61以下という条件のうちの少なくとも一方の条件を満たす前記ポリテトラフルオロエチレンで構成された
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の紫外線照射モジュール用セル。 - 筐体内部の表面積のうち、導入口から導出口を結ぶ直線の中点から投影した場合の、相対立体角で30%以上、99%以下が、(110)方向の結晶子サイズが60nm以上250nm以下という条件又は平均結晶化度が0.51以上0.61以下という条件のうちの少なくとも一方の条件を満たす前記ポリテトラフルオロエチレンで構成された
請求項1から請求項6の何れか一項に記載の紫外線照射モジュール用セル。 - 請求項1から請求項7の何れか一項に記載の紫外線照射モジュール用セルと、
前記筐体の前記内部空間に紫外線を照射可能な紫外線照射装置と、
を備える紫外線照射モジュール。 - 前記紫外線照射装置の光源はLEDであり、前記LEDの発光波長が10nm以上400nm以下である
請求項8に記載の紫外線照射モジュール。 - 前記被照射体は、流動性を有しており、液体状または粉体である
請求項8又は請求項9に記載の紫外線照射モジュール。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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