WO2021149475A1 - 紫外線殺菌装置 - Google Patents

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WO2021149475A1
WO2021149475A1 PCT/JP2021/000095 JP2021000095W WO2021149475A1 WO 2021149475 A1 WO2021149475 A1 WO 2021149475A1 JP 2021000095 W JP2021000095 W JP 2021000095W WO 2021149475 A1 WO2021149475 A1 WO 2021149475A1
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WO
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ultraviolet rays
light source
detection unit
impeller
flow path
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/000095
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English (en)
French (fr)
Inventor
心平 森岡
渡邊　強
夏希 稲岡
Original Assignee
株式会社エンプラス
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Publication date
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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—Ultra-violet 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
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/26—Accessories or devices or components used for biocidal treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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 an ultraviolet sterilizer.
  • a fluid or the like flowing in a flow path is sterilized by irradiating it with ultraviolet rays.
  • a device in which a light source is arranged at one end of a tubular flow path tube and irradiates ultraviolet rays substantially parallel to the axis of the flow path tube is known.
  • a flow rate sensor for specifying the flow velocity and the flow direction of the fluid flowing in the tube is also known (for example, Patent Document 1).
  • the rotation speed and the rotation direction of the magnetic impeller arranged in the flow path are detected by the magnetic sensor, and the flow velocity and the flow direction of the fluid are specified.
  • the present invention has been made in view of the above problems. Specifically, in the ultraviolet sterilizer, the present invention provides an ultraviolet sterilizer having a simple structure and capable of easily grasping the flow state of a fluid.
  • the present invention provides the following ultraviolet sterilizer.
  • An ultraviolet sterilizer for sterilizing the fluid by irradiating the fluid flowing through the flow path with ultraviolet rays, the flow comprising the flow path and an impeller arranged in the flow path and rotated by the flow of the fluid.
  • An ultraviolet sterilizer having a shielding portion for shielding, wherein the detecting portion detects a change in the intensity of ultraviolet rays caused by rotation of the reflecting portion or the shielding portion.
  • the fluid state can be easily grasped with a simple structure.
  • FIG. 1A is a plan view of the ultraviolet sterilizer according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a front view of the ultraviolet sterilizer
  • FIG. 1C is a bottom view of the ultraviolet sterilizer
  • FIG. 1D is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1C
  • FIG. 1E is a left side view
  • FIG. 1F is a right side view
  • 2A and 2B are views showing a modified example of the cross-sectional view of the ultraviolet sterilizer shown in FIG. 1D.
  • FIG. 3A is a graph showing the relationship between the amount of ultraviolet rays received by the detection unit and the time when the fluid is flowing in the ultraviolet sterilizer according to the first embodiment
  • 3B and 3C are graphs showing the relationship between the amount of ultraviolet rays received by the detection unit and the time. It is a graph which shows the relationship between the amount of ultraviolet rays which the detection part receives when it is not flowing, and time.
  • 4A is a plan view of a modified example of the ultraviolet sterilizer according to the first embodiment
  • FIG. 4B is a front view of the ultraviolet sterilizer
  • FIG. 4C is a bottom view of the ultraviolet sterilizer.
  • 4D is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4C
  • FIG. 4E is a left side view
  • FIG. 4F is a right side view.
  • 5A is a plan view of the ultraviolet sterilizer according to the second embodiment, FIG.
  • FIG. 5B is a front view of the ultraviolet sterilizer
  • FIG. 5C is a bottom view of the ultraviolet sterilizer
  • 5C is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5C
  • FIG. 5E is a left side view
  • FIG. 5F is a right side view.
  • 6A, 6B and 6C are graphs showing the relationship between the amount of light received by the detection unit and the time when the fluid is flowing in the ultraviolet sterilizer according to the second embodiment.
  • 7A and 7B are graphs showing the relationship between the amount of light received by the detection unit and the time when the fluid is not flowing in the ultraviolet sterilizer according to the second embodiment.
  • 8A is a plan view of the ultraviolet sterilizer according to the third embodiment, FIG.
  • FIG. 8B is a front view of the ultraviolet sterilizer
  • FIG. 8C is a bottom view of the ultraviolet sterilizer
  • 8C is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 8C
  • FIG. 8E is a left side view
  • FIG. 8F is a right side view.
  • FIG. 9A is a graph showing the relationship between the amount of ultraviolet rays received by the detection unit and the time when the fluid is flowing in the ultraviolet sterilizer according to the third embodiment
  • FIGS. 9B and 9C show the relationship between the amount of ultraviolet rays received by the detection unit and the time. It is a graph which shows the relationship between the amount of ultraviolet rays which the detection part receives when it is not flowing, and time.
  • the ultraviolet sterilizer will be described in detail based on a specific embodiment. However, the ultraviolet sterilizer is not limited to these embodiments.
  • FIG. 1A A plan view of the ultraviolet sterilizer 10 of the first embodiment is shown in FIG. 1A, a front view is shown in FIG. 1B, and a bottom view is shown in FIG. 1C. Further, a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1C is shown in FIG. 1D, a left side view is shown in FIG. 1E, and a right side view is shown in FIG. 1F.
  • the ultraviolet sterilizer 10 of the present embodiment includes a flow path tube 11 having a flow path, a flow detection unit 12 for measuring the flow rate flowing in the flow path tube 11 (flow path), and a flow path tube 11 (flow path).
  • a first light source 14 that irradiates ultraviolet rays
  • a detection unit 13 that receives ultraviolet rays reflected by the reflecting unit 120a of the impeller 120 in the flow detecting unit 12.
  • the term "fluid" means a substance that can flow in the flow path tube 11, such as a liquid or a gas. Examples of fluids include water, and more specifically, water such as drinking water and agricultural water, and sewage such as factory wastewater.
  • the flow path pipe 11 is connected to an introduction section 112 for introducing the fluid into the flow path tube 11, a discharge section 113 for discharging the fluid to the outside of the flow path tube 11, and one end thereof to the introduction section 112. It has a flow path (hereinafter, also referred to as “treatment flow path 111”) for treating the fluid with ultraviolet rays, the other end of which is connected to the discharge portion 113.
  • treatment flow path 111 a flow path for treating the fluid with ultraviolet rays, the other end of which is connected to the discharge portion 113.
  • the central axis of the flow path pipe 11 on the introduction portion 112 side and the central axis of the flow path pipe 11 on the discharge portion 113 side are arranged so as to be substantially orthogonal to each other.
  • the shape of the flow path pipe 11 is not limited to this shape.
  • the introduction unit 112 may have a structure capable of introducing a fluid into the processing flow path 111.
  • the introduction portion 112 has an opening at one end and the other end is a flow path connected to the processing flow path 111.
  • the introduction portion 112 may be, for example, a through hole arranged on the side wall of the flow path pipe 11 for communicating the processing flow path 111 and the outside.
  • an arbitrary fluid supply device (not shown) or the like may be connected to the introduction unit 112.
  • the introduction portion 112 may be formed with various structures for fitting a hose or the like of the fluid supply device or fixing the hose.
  • the discharge unit 113 may have a structure capable of discharging the fluid sterilized in the treatment flow path 111 to the outside of the ultraviolet sterilizer 10.
  • the discharge unit 113 is a through hole that communicates the processing flow path 111 with the outside.
  • the discharge unit 113 may be arranged on the side wall of the flow path pipe 11, for example.
  • the discharge unit 113 may further have a flow path or the like for guiding the fluid in an arbitrary direction.
  • a liquid storage device (not shown) or the like may be connected to the discharge unit 113.
  • the discharge unit 113 may be formed with various structures for fitting a hose for discharging the fluid from the processing flow path 111 or for fixing the hose.
  • the processing flow path 111 is a flow path in which one end is connected to the introduction section 112 and the other end is connected to the discharge section 13 as described above, and is a region for treating the fluid with ultraviolet rays.
  • the processing flow path 111 is a substantially columnar space provided inside the flow path tube 11, but the shape of the processing flow path 111 is not limited to the substantially columnar shape. However, a substantially columnar shape is preferable from the viewpoint that ultraviolet rays can be evenly irradiated and the fluid can flow from the introduction portion 112 side to the discharge portion 113 side without staying.
  • the volume of the treatment flow path 111 may be large enough to sufficiently sterilize the fluid by irradiating with ultraviolet rays.
  • the diameter of the processing flow path 111 is preferably 5 cm or less.
  • the length of the processing flow path 111 is preferably 2 cm or more and 30 cm or less. The diameter and length of the processing flow path 111 can be appropriately changed according to the number and type (ultraviolet output) of the first light source 14.
  • a first window (not shown) for taking in light from the first light source 14 described later is arranged at a connection portion between the processing flow path 111 and the introduction portion 112. Has been done. Further, in the upper part of the processing flow path 111 (between the flow detection unit 12 described later and the detection unit 13 described later), a second window 17 for extracting ultraviolet rays from the inside of the processing flow path 111 toward the detection unit 13 side is provided. Is placed. The first window and the second window 17 function as a part of the outer wall of the flow path pipe 11.
  • the first window and the second window 17 are preferably made of a material having a high transmittance for ultraviolet rays, and examples of the materials include quartz (SiO 2 ), sapphire (Al 2 O 3 ), and amorphous. Fluorine-based resin and the like are included.
  • the method of forming the flow path pipe 11 is not particularly limited, and the processing flow path 111, the discharge portion 113, the introduction portion 112, the first window, and the second window 17 may be integrally formed or separately formed. You may combine the members.
  • the portion of the flow path tube 11 other than the first window and the second window 17 is preferably formed of a material having a high reflectance of ultraviolet rays, and in particular, the wall surrounding the processing flow path 111 has the reflectance of ultraviolet rays. Is preferably formed from a high material. Examples of materials having high reflectance include mirror-polished aluminum (Al), polytetrafluoroethylene (PTFE), and the like.
  • PTFE is preferable from the viewpoint of being chemically stable and having a high reflectance of ultraviolet rays.
  • the flow path tube 11 (parts other than the first window and the second window 17) is made of a material having high reflectance of ultraviolet rays, the sterilization efficiency of the fluid by ultraviolet rays is increased.
  • the first light source 14 of the present embodiment is a light source for irradiating ultraviolet rays, which is arranged outside the first window (not shown) of the above-mentioned flow path tube 11.
  • the type of the first light source 14 is not particularly limited as long as it can emit ultraviolet rays toward the processing flow path 111.
  • Examples of the first light source 14 include LEDs, mercury lamps, metal halide lamps, xenon lamps, LDs, and the like.
  • the center wavelength or peak wavelength of the ultraviolet rays emitted from the first light source 14 is preferably 200 nm or more and 350 nm or less.
  • the center wavelength or peak wavelength of the ultraviolet rays emitted from the first light source 14 is more preferably 260 nm or more and 290 nm or less from the viewpoint of high sterilization efficiency.
  • first light source 14 is arranged outside the first window (end of the processing flow path 111 on the introduction portion 112 side).
  • the first light source 14 may be arranged at the end of the processing flow path 111 on the discharge portion 113 side. Further, it may be arranged on both sides of the introduction portion 112 side and the discharge portion 113 side of the processing flow path 111, respectively.
  • the flow detection unit 12 has a structure for detecting the flow of fluid, which is arranged in the processing flow path 111 of the above-mentioned flow path pipe 11.
  • the flow detection unit 12 has an impeller 120 that is rotated by the flow of fluid, and a support unit 123 that supports the impeller 120.
  • the flow detection unit 12 is arranged substantially at the center of the processing flow path 111 in the flow direction, but the arrangement position of the flow detection unit 12 is not limited to the position.
  • the flow detection unit 12 may be arranged on the introduction unit 112 side of the processing flow path 111, or may be arranged on the discharge unit 113 side.
  • the impeller 120 arranged in the flow detection unit 12 has a shaft 121 and a blade 122, and the blade 122 rotates with the shaft 121 as a rotation axis due to the flow of the fluid flowing in the processing flow path 111.
  • the impeller 120 preferably has a structure that does not significantly impair the flow of the fluid from the introduction portion 112 side to the discharge portion 113 side.
  • the impeller 120 has a reflecting portion 120a that reflects ultraviolet rays at a position that rotates with the rotation of the impeller 120.
  • the reflecting portion 120a is arranged on one of the plurality of blades 122 included in the impeller 120.
  • the reflection unit 120a reflects the ultraviolet rays emitted by the first light source 14 toward the detection unit 13 described later.
  • the reflecting unit 120a is arranged on one of the blades 122 in this way, when the detecting unit 13 and the reflecting unit 120a (blades 122) face each other, a large amount of ultraviolet rays are reflected on the detecting unit 13 side.
  • the impeller 120 rotates and the detection unit 13 and the reflection unit 120a (blades 122) do not face each other, the amount of ultraviolet rays reflected on the detection unit 13 side decreases. That is, the rotation of the impeller 120 changes the amount of ultraviolet rays reflected on the detection unit 13 side, which makes it possible to confirm the flow state of the fluid.
  • the position of the reflecting portion 120a is not particularly limited as long as it is a position that can rotate with the rotation of the impeller 120, and is arranged on one of the plurality of blades 122 as in the present embodiment.
  • the reflecting portion 120a may be arranged on all the blades 122. Further, the reflecting portion 120a may be arranged only on a part of each blade 122, or the reflecting portion 120a may be arranged on the entire blade 122.
  • the area and shape of the reflecting unit 120a are not particularly limited as long as a sufficient amount of ultraviolet rays can be reflected toward the detecting unit 13, and may be adjusted according to the sensitivity of the detecting unit 13 and the like.
  • a structure or the like for reducing the reflectance of ultraviolet rays may be arranged in a region other than the reflecting portion 120a.
  • the reflecting portion 120a may be arranged on the shaft 121 of the impeller 120.
  • the reflecting portion 120a may be arranged only on a part of the peripheral surface of the shaft 121, or the reflecting portion 120a may be arranged so as to surround the entire circumference of the shaft 121.
  • the width of the reflecting portion 120 is changed so that the intensity of the ultraviolet rays reflected on the detection unit 13 side changes as the impeller 120 rotates. And shape etc.
  • the reflecting portion 120a may be arranged on both the shaft 121 and the blade 122 of the impeller 120.
  • the impeller 120 may be, for example, a molded body of resin or metal, and the shaft 121 and the blade 122 may be formed separately and combined, or the shaft 121 and the blade 122 may be integrally formed.
  • the method of forming the reflecting portion 120a is not particularly limited, and for example, the blade 122 and the shaft 121 may be formed of a metal, resin, or the like having a high reflectance of ultraviolet rays. Further, a region having a high ultraviolet reflectance may be formed on the blade 122 or the shaft 121 formed of a resin or the like having a low ultraviolet reflectance by a plating treatment, application of a paint, or the like.
  • the detection unit 13 is arranged so as to face the impeller 120 of the flow detection unit 12 via the second window 17 of the flow path pipe 11.
  • the detection unit 13 receives the ultraviolet rays emitted from the above-mentioned first light source 14 and reflected by the impeller 120. Then, the detection unit 13 detects the change in the intensity of ultraviolet rays caused by the rotation of the reflection unit 120a of the impeller 120 described above.
  • the type of the detection unit 13 is not particularly limited as long as it can detect a change in the intensity of ultraviolet rays reflected by the impeller 120 of the flow detection unit 12.
  • it can be a photodiode (PD).
  • PD photodiode
  • only one detection unit 13 is arranged above the impeller 120 (processing flow path), but a plurality of detection units 13 may be arranged at the relevant locations, and the detection units 13 may be arranged at a plurality of locations. May be placed.
  • the fluid is introduced into the processing flow path 111 from the introduction unit 112. Then, the fluid introduced into the processing flow path 111 is sterilized by the ultraviolet rays emitted from the first light source 14 while flowing through the processing flow path 111. After that, the sterilized fluid is discharged from the discharge unit 113 to the outside of the ultraviolet sterilizer 10.
  • the flow velocity of the fluid may be such that it is sufficiently sterilized while flowing through the processing flow path 111.
  • the flow velocity of the fluid may be such that it is sufficiently sterilized while flowing through the processing flow path 111.
  • the total output of the first light source 14 is about 30 mW and the fluid is a liquid, it is 10 L / min or less.
  • the impeller 120 of the flow detection unit 12 rotates due to the flow of the fluid. Then, the reflecting portion 120a of the impeller 120 reflects the ultraviolet rays emitted from the first light source 14. Then, when the reflecting unit 120a of the impeller 120 faces the detection unit 13, the ultraviolet rays are reflected to the detection unit 13 side, and the detection unit 13 receives a large amount of ultraviolet rays. On the other hand, when the impeller 120 (reflection unit 120a) rotates and the reflection unit 120a and the detection unit 13 no longer face each other, the amount of ultraviolet rays received by the detection unit 13 decreases. That is, when the fluid is flowing and the impeller 120 is rotating, as shown in FIG. 3A, the intensity of the light received by the detection unit 13 changes with time.
  • the ultraviolet sterilizer of the present embodiment may further include a control unit (not shown) that performs a process of turning off the first light source 14 when the amount of light received by the detection unit 13 becomes constant for a predetermined time. .. By turning off the first light source 14 when it is not needed, the energy consumption can be reduced and the life of the first light source 14 can be extended.
  • a control unit not shown
  • FIG. 4A shows a modified example of the ultraviolet sterilizer 100 of the embodiment.
  • a plan view of the ultraviolet sterilizer 100 according to the modification is shown in FIG. 4A
  • a front view is shown in FIG. 4B
  • a bottom view is shown in FIG. 4C.
  • a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4C is shown in FIG. 4D
  • a left side view is shown in FIG. 4E
  • a right side view is shown in FIG. 4F.
  • the ultraviolet sterilizer 100 according to the modification is the same as the above-mentioned ultraviolet sterilizer 10 except that the detection unit 13 is arranged adjacent to the first light source 14.
  • the reflecting unit 120a of the impeller 120 reflects the ultraviolet rays emitted from the first light source 14, and the reflected light can be detected by the detecting unit 13.
  • the second window 17 of the flow path pipe 11 described above becomes unnecessary.
  • FIG. 5A A plan view of the ultraviolet sterilizer 20 of the second embodiment is shown in FIG. 5A, a front view is shown in FIG. 5B, and a bottom view is shown in FIG. 5C. Further, a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5C is shown in FIG. 5D, a left side view is shown in FIG. 5E, and a right side view is shown in FIG. 5F.
  • the ultraviolet sterilizer 20 of the second embodiment is the same as the ultraviolet sterilizer 10 of the first embodiment described above, except that it further includes a second light source 25 that irradiates the impeller 120 with the second light. ..
  • the same members as those of the ultraviolet sterilizer 10 of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the second light source 25 is a light source for irradiating the second light, which is arranged on the outside of the second window 17 of the flow path tube 11 adjacent to the detection unit 13 described above.
  • the type of the second light source 25 is not particularly limited as long as it can irradiate the impeller 120 of the flow detection unit 12 with the second light.
  • the wavelength of the second light emitted from the second light source 25 is not particularly limited, and may be ultraviolet rays, infrared rays, or visible light.
  • Examples of the second light source 25 include LEDs, mercury lamps, metal halide lamps, xenon lamps, LDs, and the like, but LEDs are preferable because they have a long life and consume less energy.
  • the intensity of the second light emitted from the second light source 25 may be the same as the intensity of the ultraviolet rays emitted from the first light source 14 described above, but is preferably different.
  • the intensities of the second light emitted from the second light source 25 are different, it becomes possible to detect when a problem occurs in either the first light source 14 or the second light source 25, as will be described later.
  • the optical axes of the first light source 14 and the optical axes of the second light source are arranged so as to be substantially orthogonal to each other, but the positions of the first light source 14 and the second light source 25 are located at the positions. Not limited.
  • the optical axis of the first light source 14 and the optical axis of the second light source are arranged so as to have an angle, the first light source 14 and the second light source 25 are less likely to interfere with each other, and the respective lights are reflected by the impeller 120. It is easy to surely reflect by the portion 120a.
  • the impeller 120 in the present embodiment may reflect the ultraviolet rays emitted by the first light source 14 and the second light emitted by the second light source 25 as long as it can reflect the reflection of the impeller 120 of the first embodiment described above. It can be the same as the department.
  • ultraviolet rays and second light may be reflected by one reflecting unit 120a.
  • the reflecting portion 120a for reflecting ultraviolet rays and the reflecting portion 120a for reflecting the second light may be arranged separately.
  • the reflecting portion 120a for reflecting ultraviolet rays is arranged on the blade 122 of the impeller 120
  • the reflecting portion 120a for reflecting the second light is the shaft 121 of the impeller 120. It may be arranged in. And vice versa.
  • the fluid is introduced into the processing flow path 111 from the introduction unit 112. Then, the fluid introduced into the processing flow path 111 is sterilized by the ultraviolet rays emitted from the light source 14 while flowing through the processing flow path 111. After that, the sterilized fluid is discharged from the discharge unit 113 to the outside of the ultraviolet sterilizer 20.
  • the velocity of the fluid can be similar to that of the first embodiment.
  • the impeller 120 of the flow detection unit 12 rotates due to the flow of the fluid. Then, the reflecting portion 120a of the impeller 120 reflects the ultraviolet rays emitted from the first light source 14 and the second light emitted from the second light source 25. For example, when the reflecting unit 120a of the impeller 120 faces the detection unit 13, ultraviolet rays and second light are reflected toward the detection unit 13, and the detection unit 13 receives a large amount of ultraviolet rays and second light.
  • the impeller 120 rotates and the reflecting unit 120a and the detecting unit 13 no longer face each other, the amount of ultraviolet rays and the second light received by the detecting unit 13 decreases. That is, when the fluid is flowing and the impeller 120 is rotating, as shown in FIG. 6A, the intensity of the light received by the detection unit 13 changes with time.
  • the intensity of the light received by the detection unit 13 changes with time.
  • the change in light intensity is smaller than that in the state where both the first light source 14 and the second light source 25 are lit (FIG. 6A).
  • the case where the intensity of the second light emitted from the second light source ⁇ the intensity of the ultraviolet rays emitted from the first light source will be described as an example.
  • the light received by the detection unit 13 is only the ultraviolet rays emitted from the first light source 14.
  • the light received by the detection unit 13 is only the second light emitted from the second light source 25. Therefore, when the intensity change detected by the detection unit 13 is reduced, it is possible to identify which light source causes the problem.
  • the intensity of the light received by the detection unit 13 can be changed more finely. In this case as well, if any of the light sources has a problem, it is possible to easily identify which light source has the problem.
  • the control unit when the change in the amount of light received by the detection unit 13 disappears, the control unit (not shown) may control the first light source 14 and the second light source 25 to be turned off. good. By turning off the first light source 14 and the second light source 25 when not needed, the energy consumption can be reduced and the life of the first light source 14 and the second light source 25 can be extended.
  • the present embodiment when a defect occurs in either the first light source or the second light source, it is possible to identify which of the defects has occurred. Therefore, both the control of the light source and the control of the flow of the fluid can be performed.
  • FIG. 8A A plan view of the ultraviolet sterilizer 30 of the third embodiment is shown in FIG. 8A, a front view is shown in FIG. 8B, and a bottom view is shown in FIG. 8C. Further, a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 8C is shown in FIG. 8D, a left side view is shown in FIG. 8E, and a right side view is shown in FIG. 8F.
  • the impeller 320 of the flow detection unit 32 has a shielding unit 320a instead of a reflection unit and the detection unit 33 is arranged in the processing flow path 111.
  • This is the same as the ultraviolet sterilizer 10 of the first embodiment described above.
  • the same members as those of the ultraviolet sterilizer 10 of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the flow detection unit 32 of the present embodiment has an impe 320 that rotates by the flow of a fluid and a support unit 323 that supports the impe 320.
  • the impeller 320 arranged in the flow detection unit 32 has a shaft 321 and a blade 322, and the blade 322 rotates about the shaft 321 as a rotation axis due to the flow of the fluid flowing in the processing flow path 111.
  • the impeller 320 preferably has a structure that does not significantly impair the flow of the fluid from the introduction portion 112 side to the discharge portion 113 side.
  • the impeller 320 has a shielding portion 320a that shields ultraviolet rays at a position that rotates with the rotation of the impeller 320.
  • the shielding portion 320a is arranged on one of the plurality of blades 322 of the impeller 320.
  • the ultraviolet rays emitted from the first light source 14 are blocked and do not reach the detection unit 33.
  • the blade 322 shielding unit 320a
  • the ultraviolet rays emitted from the first light source 14 reach the detection unit 33. Therefore, due to the rotation of the impeller 320, the amount of ultraviolet rays received by the detection unit 33 changes with time, and the fluid state can be confirmed.
  • the shielding portion 320a may be arranged on one of the plurality of blades 322, or may be arranged on all the blades 322. Further, the shielding portion 320a may be arranged only on a part of each blade 322, or the shielding portion 320a may be arranged on the entire blade 322.
  • the area and shape of the shielding unit 320a are not particularly limited as long as they can sufficiently shield ultraviolet rays as described above, and may be adjusted according to the sensitivity of the detecting unit 33 and the like.
  • the region other than the shielding portion 320a is preferably made of a material having a high ultraviolet transmittance.
  • the impeller 320 may be, for example, a molded body of resin or metal, and the shaft 321 and the blade 322 may be formed separately and combined, or the shaft 321 and the blade 322 may be integrally formed.
  • the method of forming the shielding portion 320a is not particularly limited, and for example, the blade 322 (shielding portion 320a) may be formed of a metal, resin, or the like having a high ultraviolet shielding rate. Further, a region having a high ultraviolet shielding rate may be formed on the blade 322 formed of a resin or the like having a low ultraviolet shielding rate by plating treatment, application of a paint, or the like.
  • the detection unit 33 of the present embodiment is arranged so as to face the first light source 14 via the flow detection unit 32.
  • the detection unit 33 receives ultraviolet rays (ultraviolet rays not blocked by the shielding unit 320a) emitted from the above-mentioned first light source 14 and transmitted through the flow detecting unit 32. More specifically, the detection unit 33 detects a change in the intensity of ultraviolet rays caused by the rotation of the shielding unit 320a of the impeller 320 described above.
  • the type of the detection unit 33 is not particularly limited as long as it can detect a change in the intensity of ultraviolet rays transmitted through the flow detection unit 32.
  • it can be a photodiode (PD).
  • PD photodiode
  • only one detection unit 33 is arranged in the processing flow path 111 of the flow path tube 11, but a plurality of detection units 33 may be arranged at the position, and in the processing flow path 111.
  • the detection units 33 may be arranged at a plurality of locations.
  • the fluid is introduced into the processing flow path 111 from the introduction unit 112. Then, the fluid introduced into the processing flow path 111 is sterilized by the ultraviolet rays emitted from the light source 14 while flowing through the processing flow path 111. After that, the sterilized fluid is discharged from the discharge unit 113 to the outside of the ultraviolet sterilizer 10.
  • the velocity of the fluid can be similar to that of the first embodiment.
  • the impeller 320 of the flow detection unit 32 rotates due to the flow of the fluid. Then, when the shielding portion 320a of the impeller 320 is located between the first light source 14 and the detection unit 33, the ultraviolet rays emitted from the first light source 14 are shielded by the shielding portion 320a. That is, the amount of ultraviolet rays received by the detection unit 33 is reduced. On the other hand, when the impeller 320 rotates and the shielding unit 320a is no longer located between the first light source 14 and the detection unit 33, the ultraviolet rays emitted from the first light source 14 pass through the flow detection unit 32. That is, the amount of ultraviolet rays received by the detection unit 33 increases. Therefore, when the fluid is flowing and the impeller 320 is rotating, the intensity of the light received by the detection unit 13 changes with time, as shown in FIG. 9A.
  • the ultraviolet sterilizer of the present embodiment further has a control unit (not shown) that performs a process of turning off the first light source 14 when the change in the amount of light received by the detection unit 33 disappears. good. By turning off the first light source 14 when it is not needed, the energy consumption can be reduced and the life of the first light source 14 can be extended.
  • the fluid state can be easily grasped with a simple structure. Therefore, it is very useful in various water treatment facilities, water supply pipes, and the like.
  • Second light source 111 Processing channel 120, 320 Impeller 120a Reflector 121, 321 Shaft 122, 322 Blade 123, 323 Support part 320a Shielding part

Abstract

紫外線殺菌装置において、流体の流動状態を容易に把握可能な紫外線殺菌装置を提供することを課題とする。　上記課題を解決する紫外線殺菌装置は、流路を流れる流体に対して紫外線を照射して前記流体を殺菌処理する。当該紫外線殺菌装置は、流路と、前記流路に配置され、前記流体の流れによって回転するインペラを含む、流動検知部と、前記流路に前記紫外線を照射する第１光源と、前記第１光源から出射され、前記流動検知部により反射された紫外線、または前記第１光源から出射され、前記流動検知部を透過した紫外線を受光する検出部と、を有し、前記インペラは、前記インペラの回転に伴って回転し、かつ紫外線を反射する反射部、または前記インペラの回転に伴って回転し、かつ紫外線を遮蔽する遮蔽部を有し、前記検出部は、前記反射部または前記遮蔽部の回転によって生じる紫外線の強度変化を検出する。

Description

紫外線殺菌装置
　本発明は、紫外線殺菌装置に関する。
　従来、流路内を流れる流体等に、紫外線を照射して、殺菌処理することが知られている。例えば、チューブ状の流路管の一端に光源を配置し、流路管の軸と略平行に紫外線を照射する装置等が知られている。
　また、チューブ内を流れる流体の流速や流動方向を特定するための流量センサも知られている（例えば、特許文献１）。当該流量センサでは、流路内に配置された磁気を有するインペラの回転速度や回転方向を、磁気センサで検出し、流体の流速や流動方向を特定している。
国際公開第０１／０６３２２１号
　ここで、上記殺菌装置では、流体が流動しているときにのみ、流体に紫外線を照射すればよい。しかしながら、従来の装置では、流路管内を流体が流動しているか否かを特定することが難しかった。ここで、上記殺菌装置に、上述の特許文献１に記載のセンサを組み合わせ、流体の流動状態に合わせて紫外線を点灯したり消灯したりすることが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載されているような磁気を用いたセンサは、装置が大型化したり、コストが高い、という課題がある。
　本発明は、上記課題を鑑みてなされたものである。具体的には、紫外線殺菌装置において、簡便な構造で、流体の流動状態を容易に把握可能な紫外線殺菌装置を提供する。
　上記の課題を解決するため、本発明は、以下の紫外線殺菌装置を提供する。
　流路を流れる流体に対して紫外線を照射して前記流体を殺菌処理する紫外線殺菌装置であって、前記流路と、前記流路に配置され、前記流体の流れによって回転するインペラを含む、流動検知部と、前記流路に前記紫外線を照射する第１光源と、前記第１光源から出射され、前記流動検知部により反射された紫外線、または前記第１光源から出射され、前記流動検知部を透過した紫外線を受光する検出部と、を有し、前記インペラは、前記インペラの回転に伴って回転し、かつ紫外線を反射する反射部、または前記インペラの回転に伴って回転し、かつ紫外線を遮蔽する遮蔽部を有し、前記検出部は、前記反射部または前記遮蔽部の回転によって生じる紫外線の強度変化を検出する、紫外線殺菌装置。
　本発明に係る紫外線殺菌装置によれば、簡便な構造で流体の流動状態を容易に把握可能である。
図１Ａは、第１の実施形態に係る紫外線殺菌装置の平面図であり、図１Ｂは、当該紫外線殺菌装置の正面図であり、図１Ｃは、当該紫外線殺菌装置の底面図であり、図１Ｄは、図１ＣにおけるＡ－Ａ線での断面図であり、図１Ｅは左側面図であり、図１Ｆは、右側面図である。 図２Ａおよび図２Ｂは、図１Ｄに示す紫外線殺菌装置の断面図の変形例を示す図である。 図３Ａは、第１の実施形態に係る紫外線殺菌装置内を流体が流動している時に検出部が受光する紫外線の量および時間の関係を示すグラフであり、図３Ｂおよび図３Ｃは、流体が流動してない時に検出部が受光する紫外線の量および時間の関係を示すグラフである。 図４Ａは、第１の実施形態に係る紫外線殺菌装置の変形例の平面図であり、図４Ｂは、当該紫外線殺菌装置の正面図であり、図４Ｃは、当該紫外線殺菌装置の底面図であり、図４Ｄは、図４ＣにおけるＡ－Ａ線での断面図であり、図４Ｅは左側面図であり、図４Ｆは、右側面図である。 図５Ａは、第２の実施形態に係る紫外線殺菌装置の平面図であり、図５Ｂは、当該紫外線殺菌装置の正面図であり、図５Ｃは、当該紫外線殺菌装置の底面図であり、図５Ｄは、図５ＣにおけるＡ－Ａ線での断面図であり、図５Ｅは左側面図であり、図５Ｆは、右側面図である。 図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃは、第２の実施形態に係る紫外線殺菌装置内を流体が流動している時に検出部が受光する光の量および時間の関係を示すグラフである。 図７Ａおよび図７Ｂは、第２の実施形態に係る紫外線殺菌装置内を流体が流動していない時に検出部が受光する光の量および時間の関係を示すグラフである。 図８Ａは、第３の実施形態に係る紫外線殺菌装置の平面図であり、図８Ｂは、当該紫外線殺菌装置の正面図であり、図８Ｃは、当該紫外線殺菌装置の底面図であり、図８Ｄは、図８ＣにおけるＡ－Ａ線での断面図であり、図８Ｅは左側面図であり、図８Ｆは、右側面図である。 図９Ａは、第３の実施形態に係る紫外線殺菌装置内を流体が流動している時に検出部が受光する紫外線の量および時間の関係を示すグラフであり、図９Ｂおよび図９Ｃは、流体が流動してない時に検出部が受光する紫外線の量および時間の関係を示すグラフである。
　以下、紫外線殺菌装置について、具体的な実施形態に基づき、詳しく説明する。ただし、紫外線殺菌装置は、これらの実施形態に限定されない。
　［第１の実施形態］
　第１の実施形態の紫外線殺菌装置１０の平面図を図１Ａに示し、正面図を図１Ｂに示し、底面図を図１Ｃに示す。さらに、図１ＣにおけるＡ－Ａ線での断面図を図１Ｄに示し、左側面図を図１Ｅに示し、右側面図を図１Ｆに示す。
　（紫外線殺菌装置の構成）
　本実施形態の紫外線殺菌装置１０は、流路を有する流路管１１と、流路管１１内（流路）を流れる流量を計測するための流動検知部１２と、流路管１１（流路）内に紫外線を照射する第１光源１４と、流動検知部１２内のインペラ１２０の反射部１２０ａによって反射された紫外線を受光する検出部１３とを有する。本明細書において、「流体」とは、液体および気体等、流路管１１内を流れ得る物質を意味する。流体の例には、水が含まれ、より具体的には、飲用水、農業用水等の上水や、工場排水等の下水等が含まれる。
　流路管１１は、流体を流路管１１内部に導入するための導入部１１２と、流体を流路管１１の外部に排出するための排出部１１３と、一端が導入部１１２と接続され、他端が排出部１１３と接続された、流体を紫外線によって処理するための流路（以下、「処理流路１１１」とも称する）と、を有する。なお、本実施形態では、流路管１１の導入部１１２側の中心軸と、流路管１１の排出部１１３側の中心軸とが略直交するように配置されている。ただし、流路管１１の形状は当該形状に限定されない。
　導入部１１２は、処理流路１１１内に流体を導入可能な構造であればよい。本実施形態では、導入部１１２が、一端に開口部を有し、他端が処理流路１１１に接続された流路としている。ただし、導入部１１２は、例えば流路管１１の側壁に配置された、処理流路１１１と外部とを連通する貫通孔等であってもよい。また、導入部１１２には、任意の流体供給装置（図示せず）等が接続されていてもよい。さらに、導入部１１２には、流体供給装置のホース等を嵌め込んだり、ホースを固定したりするための各種構造が形成されていてもよい。
　一方、排出部１１３は、処理流路１１１で殺菌処理された流体を紫外線殺菌装置１０外に排出可能な構造であればよい。本実施形態では、排出部１１３が、処理流路１１１と外部とを連通する貫通孔である。排出部１１３は、例えば流路管１１の側壁に配置されていてもよい。排出部１１３は、流体を任意の方向に導くための流路等をさらに有していてもよい。また、排出部１１３には、液体貯留装置（図示せず）等が接続されてもよい。さらに、排出部１１３には、流体を処理流路１１１から排出するためのホースを嵌め込んだり、ホースを固定したりするための各種構造が形成されていてもよい。
　また、処理流路１１１は、上述のように一端が導入部１１２と接続され、他端が排出部１３と接続された流路であって、流体を紫外線によって処理するための領域である。本実施形態では、処理流路１１１を、流路管１１の内側に設けられた略円柱状の空間としているが、処理流路１１１の形状は略円柱状に制限されない。ただし、紫外線をムラなく照射でき、さらに導入部１１２側から排出部１１３側に向けて流体を滞留させることなく流動させることができる観点で、略円柱状が好ましい。
　処理流路１１１の体積は、紫外線の照射により流体を十分に殺菌処理できる大きさであればよい。例えば第１光源１４における紫外線の総出力が３０ｍＷであり、処理流路１１１が円柱状である場合、処理流路１１１の径（流路管１１の内径）は、５ｃｍ以下が好ましい。またこのとき、処理流路１１１の長さは、２ｃｍ以上３０ｃｍ以下が好ましい。なお、処理流路１１１の径や長さは、第１光源１４の数や種類（紫外線の出力）等に合わせて、適宜変更できる。
　また、本実施形態の流路管１１には、処理流路１１１と導入部１１２との接続部に、後述の第１光源１４からの光を取り込むための第１窓（図示せず）が配置されている。さらに、処理流路１１１の上部（後述の流動検知部１２と後述の検出部１３との間）には、処理流路１１１内から検出部１３側に向かって紫外線を取り出すための第２窓１７が配置されている。第１窓および第２窓１７は、流路管１１の外壁の一部として機能する。第１窓および第２窓１７は、紫外線に対する透過率が高い材料で構成されていることが好ましく、材料の例には、石英（ＳｉＯ２）や、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、非晶質のフッ素系樹脂等が含まれる。
　ここで、上記流路管１１の形成方法は特に制限されず、処理流路１１１や排出部１１３、導入部１１２、第１窓、第２窓１７を一体に形成してもよく、別々に形成した部材を組み合わせてもよい。なお、流路管１１の第１窓および第２窓１７以外の部分は、紫外線の反射率が高い材料から形成されていることが好ましく、特に処理流路１１１を囲む壁は、紫外線の反射率が高い材料から形成されていることが好ましい。反射率が高い材料の例には、鏡面研磨されたアルミニウム（Ａｌ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が含まれる。これらの中でも、化学的に安定であり、かつ紫外線の反射率も高い観点から、ＰＴＦＥが好ましい。流路管１１（第１窓および第２窓１７以外の部分）が紫外線の反射率が高い材料で構成されると、紫外線による流体の殺菌効率が高まる。
　一方、本実施形態の第１光源１４は、上述の流路管１１の第１窓（図示せず）の外側に配置された、紫外線を照射するための光源である。当該第１光源１４は、処理流路１１１に向けて紫外線を出射することが可能であればその種類等は特に制限されない。第１光源１４の例には、ＬＥＤ、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ＬＤ等が含まれる。第１光源１４から出射される紫外線の中心波長またはピーク波長は、２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下が好ましい。第１光源１４から出射される紫外線の中心波長またはピーク波長は、殺菌効率が高い観点から、２６０ｎｍ以上２９０ｎｍ以下がより好ましい。
　なお、本実施形態では、第１光源１４を、第１窓の外側（処理流路１１１の導入部１１２側端部）に１つのみ配置している。ただし、第１光源１４は、処理流路１１１の排出部１１３側の端部に配置してもよい。さらには処理流路１１１の導入部１１２側および排出部１１３側の両側にそれぞれ配置してもよい。
　流動検知部１２は、上述の流路管１１の処理流路１１１内に配置された、流体の流れを検知するための構造である。流動検知部１２は、流体の流れによって回転するインペラ１２０と、これを支持する支持部１２３とを有する。本実施形態では、流動検知部１２が、処理流路１１１の流れ方向の略中央に配置されているが、流動検知部１２の配置位置は当該位置に制限されない。流動検知部１２が処理流路１１１の導入部１１２側に配置されてもよく、排出部１１３側に配置されてもよい。
　また、流動検知部１２に配置されるインペラ１２０は、軸１２１と、羽根１２２とを有し、処理流路１１１内を流れる流体の流動によって軸１２１を回転軸として、羽根１２２が回転する。当該インペラ１２０は、導入部１１２側から排出部１１３側に向かう流体の流動を大きく損なわない構造が好ましい。
　ここで、インペラ１２０は、当該インペラ１２０の回転に伴って回転する位置に紫外線を反射する反射部１２０ａを有する。本実施形態では、反射部１２０ａは、インペラ１２０が有する複数の羽根１２２のうちの一つに配置されている。当該反射部１２０ａは、後述の検出部１３に対向したときに、第１光源１４が出射した紫外線を後述の検出部１３に向けて反射する。このように、羽根１２２の一つに反射部１２０ａが配置されていると、検出部１３と反射部１２０ａ（羽根１２２）とが対向した時には、検出部１３側に多量の紫外線が反射される。一方で、インペラ１２０が回転し、検出部１３と反射部１２０ａ（羽根１２２）とが対向しなくなると、検出部１３側に反射される紫外線が少なくなる。つまり、インペラ１２０の回転によって、検出部１３側に反射される紫外線の量が変化し、流体の流動状態の確認が可能となる。
　ここで、反射部１２０ａの位置は、インペラ１２０の回転に伴って回転可能な位置であれば特に制限されず、本実施形態のように、複数の羽根１２２のうちの１つに配置されていてもよく、すべての羽根１２２に反射部１２０ａが配置されていてもよい。さらに各羽根１２２の一部のみに反射部１２０ａが配置されていてもよく、各羽根１２２の全体に反射部１２０ａが配置されていてもよい。なお、反射部１２０ａの面積や形状は特に制限されず、十分な量の紫外線を検出部１３に向けて反射可能であればよく、検出部１３の感度等に合わせて調整してもよい。なお、反射部１２０ａ以外の領域には、紫外線の反射率を低減するための構造等が配置されていてもよい。
　一方、図２Ａに示すように、インペラ１２０の軸１２１に反射部１２０ａが配置されていてもよい。この場合、軸１２１の周面の一部のみに反射部１２０ａが配置されていてもよく、軸１２１の全周を囲むように反射部１２０ａが配置されていてもよい。ただし、軸１２１の全周を囲むように反射部１２０ａが配置される場合、インペラ１２０の回転に伴って、検出部１３側に反射される紫外線の強度が変化するように、反射部１２０の幅や形状等を調整する。
　なお、図２Ｂに示すように、インペラ１２０の軸１２１および羽根１２２の両方に反射部１２０ａを配置してもよい。
　インペラ１２０は、例えば樹脂や金属の成形体等とすることができ、軸１２１および羽根１２２を別々に形成し、これらを組み合わせてもよく、軸１２１および羽根１２２を一体に形成してもよい。また、反射部１２０ａの形成方法は特に制限されず、例えば羽根１２２や軸１２１を、紫外線の反射率が高い金属や樹脂等で形成してもよい。また紫外線の反射率が低い樹脂等によって形成された羽根１２２や軸１２１に、めっき処理や、塗料の塗布等によって、紫外線の反射率が高い領域を形成してもよい。
　また、検出部１３は、流路管１１の第２窓１７を介して流動検知部１２のインペラ１２０と対向するように配置される。検出部１３は、上述の第１光源１４から出射され、インペラ１２０によって反射された紫外線を受光する。そして、検出部１３は、上述のインペラ１２０の反射部１２０ａの回転によって生じる紫外線の強度変化を検出する。
　検出部１３は、流動検知部１２のインペラ１２０によって反射される紫外線の強度変化を検出可能であればその種類は特に制限されない。例えば、フォトダイオード（ＰＤ）とすることができる。本実施形態では、インペラ１２０（処理流路）の上方に検出部１３を１つのみ配置しているが、当該箇所に検出部１３を複数個配置してもよく、また複数個所に検出部１３を配置してもよい。
　（紫外線殺菌装置の使用方法）
　本実施形態の紫外線殺菌装置１０では、導入部１１２から処理流路１１１内に流体を導入する。そして、処理流路１１１に導入された流体は、処理流路１１１を流れている間に、第１光源１４から出射された紫外線によって殺菌処理される。その後、殺菌処理された流体は、排出部１１３から紫外線殺菌装置１０の外に排出される。
　流体の流速は、処理流路１１１を流れる間に、十分に殺菌される速さであればよい。例えば、第１光源１４の総出力が３０ｍＷ程度であり、流体が液体である場合、１０Ｌ／ｍｉｎ以下である。なお、第１光源１４の数や配置を変更することで、１０Ｌ／ｍｉｎより早い流速であっても本実施形態と同等の殺菌効果を得ることができる。
　また流体を導入部１１２から処理流路１１１内に導入すると、流体の流動によって、流動検知部１２のインペラ１２０が回転する。そして、インペラ１２０の反射部１２０ａが第１光源１４から出射された紫外線を反射する。そして、インペラ１２０の反射部１２０ａが検出部１３と対向したときには、紫外線が検出部１３側に反射されて、検出部１３が多くの紫外線を受光する。一方、インペラ１２０（反射部１２０ａ）が回転し、反射部１２０ａと検出部１３とが対向しなくなったときには、検出部１３が受光する紫外線の量が少なくなる。つまり、流体が流動し、インペラ１２０が回転しているときには、図３Ａに示すように、検出部１３が受光する光の強度が時間によって変化する。
　これに対し、流体の流動が止まった時には、インペラ１２０の回転が停止する。そして、反射部１２０ａおよび検出部１３が対向した状態でインペラ１２０が停止した場合、図３Ｂ示すように、検出部１３における紫外線の受光量が多い状態が続く。一方、反射部１２０ａが検出部１３と対向していない状態でインペラ１２０が停止した場合、図３Ｃのように、検出部１３における受光量が低い状態が続く。
　本実施形態の紫外線殺菌装置は、検出部１３における受光量が所定時間一定になった場合に、第１光源１４を消灯する処理を行う制御部（図示せず）をさらに有していてもよい。不要なときに第１光源１４を消灯することで、エネルギー消費量を減らしたり、第１光源１４の寿命を長くしたりすることができる。
　（その他）
　図４Ａに、当該実施形態の紫外線殺菌装置１００の変形例を示す。当該変形例に係る紫外線殺菌装置１００の平面図を図４Ａに示し、正面図を図４Ｂに示し、底面図を図４Ｃに示す。さらに、図４ＣにおけるＡ－Ａ線での断面図を図４Ｄに示し、左側面図を図４Ｅに示し、右側面図を図４Ｆに示す。当該変形例に係る紫外線殺菌装置１００は、検出部１３が、第１光源１４に隣接して配置されている以外は、上述の紫外線殺菌装置１０と同様である。当該紫外線殺菌装置１００においても、第１光源１４から出射された紫外線をインペラ１２０の反射部１２０ａが反射し、当該反射光を検出部１３で検出することができる。なお、当該変形例においては、上述の流路管１１の第２窓１７が不要となる。
　（効果）
　本実施形態では、紫外線殺菌装置内を流体が流動しているか否かを、インペラの反射部が反射する紫外線量の検出のみによって確認できる。したがって、大掛かりなセンサ等を設ける必要がなく、さらにコストも抑えることができる。また、検出部における紫外線の受光量が一定になった場合に、第１光源を消灯する処理等を行うことも可能であり、エネルギー消費量を減らしたり、第１光源の寿命を長くしたりすることもできる。
　［第２の実施形態］
　第２の実施形態の紫外線殺菌装置２０の平面図を図５Ａに示し、正面図を図５Ｂに示し、底面図を図５Ｃに示す。さらに、図５ＣにおけるＡ－Ａ線での断面図を図５Ｄに示し、左側面図を図５Ｅに示し、右側面図を図５Ｆに示す。
　第２の実施形態の紫外線殺菌装置２０は、インペラ１２０に対して第２光を照射する第２光源２５をさらに有する点以外は、上述の第１の実施形態の紫外線殺菌装置１０と同様である。第１の実施形態の紫外線殺菌装置１０と同じ部材については、同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。
　第２光源２５は、流路管１１の第２窓１７の外側に、上述の検出部１３と隣接して配置された、第２光を照射するための光源である。第２光源２５は、上述の流動検知部１２のインペラ１２０に対して第２光を照射可能であれば、その種類は特に制限されない。また、第２光源２５から出射される第２光の波長も特に制限されず、紫外線であってもよく、赤外線であってもよく、可視光であってもよい。第２光源２５の例には、ＬＥＤ、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ＬＤ等が含まれるが、寿命が長く、かつエネルギー消費量が少ないこと等から、ＬＥＤが好ましい。
　ここで、第２光源２５から出射される第２光の強度は、上述の第１光源１４から出射する紫外線の強度と同一であってもよいが、異なることが好ましい。第２光源２５から出射される第２光の強度が異なる場合には、後述のように、第１光源１４または第２光源２５のいずれかに不具合が生じたときに検知可能となる。なお、本実施形態では、第１光源１４の光軸および第２光源の光軸が略直交するように配置されているが、第１光源１４および第２光源２５の配置位置は、当該位置に制限されない。ただし、第１光源１４の光軸および第２光源の光軸が角度を有するように配置されているほうが、第１光源１４および第２光源２５が干渉し難く、それぞれの光をインペラ１２０の反射部１２０ａによって確実に反射させやすい。
　また、本実施形態におけるインペラ１２０は、第１光源１４が出射する紫外線、および第２光源２５が出射する第２光を反射可能であればよく、上述の第１の実施形態のインペラ１２０の反射部と同様とすることができる。本実施形態では、１つの反射部１２０ａによって、紫外線および第２光を反射してもよい。一方で、紫外線を反射するための反射部１２０ａと、第２光を反射するための反射部１２０ａとが別々に配置されていてもよい。例えば、上述の図２Ｂに示すインペラ１２０と同様に、紫外線を反射するための反射部１２０ａがインペラ１２０の羽根１２２に配置され、第２光を反射するための反射部１２０ａがインペラ１２０の軸１２１に配置されていてもよい。また、その逆であってもよい。
　（紫外線殺菌装置の使用方法）
　本実施形態の紫外線殺菌装置２０でも、導入部１１２から処理流路１１１内に流体を導入する。そして、処理流路１１１に導入された流体は、処理流路１１１を流れている間に、光源１４から出射された紫外線によって殺菌処理される。その後、殺菌処理された流体は、排出部１１３から紫外線殺菌装置２０の外に排出される。流体の速度は、第１の実施形態と同様とすることができる。
　また流体を導入部１１２から処理流路１１１内に導入すると、流体の流動によって、流動検知部１２のインペラ１２０が回転する。そして、インペラ１２０の反射部１２０ａが第１光源１４から出射された紫外線、および第２光源２５から出射された第２光を反射する。例えば、インペラ１２０の反射部１２０ａが検出部１３と対向したとき、紫外線および第２光が検出部１３側に反射されて、検出部１３が多くの紫外線および第２光を受光する。一方、インペラ１２０（反射部１２０ａ）が回転し、反射部１２０ａと検出部１３とが対向しなくなったときには、検出部１３が受光する紫外線および第２光の量が少なくなる。つまり、流体が流動し、インペラ１２０が回転しているときには、図６Ａに示すように、検出部１３が受光する光の強度が時間によって変化する。
　また本実施形態では、処理流路１１１内で流体は流動しているものの、第１光源１４または第２光源２５に不具合が生じた場合、検出部１３が受光する光の強度は時間と共に変化するものの、第１光源１４および第２光源２５が共に点灯している状態（図６Ａ）より光の強度変化が少なくなる。第２光源から出射される第２光の強度＜第１光源から出射される紫外線の強度である場合を例に説明する。第２光源２５に不具合が生じた場合、図６Ｂの点線で示すように、検出部１３が受光する光は、第１光源１４から出射された紫外線のみとなる。一方、第１光源１４に不具合が生じた場合、図６Ｂの一点鎖線で示すように、検出部１３が受光する光は、第２光源２５から出射される第２光のみとなる。したがって、検出部１３で検出される強度変化が少なくなった場合に、どの光源で不具合が生じたかを特定可能である。
　また、インペラ１２０に反射部１２０ａを複数設け、第１光源１４から出射された紫外線を反射するタイミングと、第２光源２５から出射された第２光を反射するタイミングとをずらした場合には、例えば図６Ｃに示すように、検出部１３が受光する光の強度をより細かく変化させることができる。この場合も、いずれかの光源に不具合が生じた場合、どの光源で不具合が生じたかを容易に特定可能である。
　なお、本実施形態においても、流体の流動が止まった時には、インペラ１２０の回転が停止する。そして、インペラ１２０の反射部１２０ａが検出部１３と対向した状態で停止した場合には、図７Ａのように、検出部１３における受光量が多い状態が続く。一方、インペラ１２０の反射部１２０ａが検出部１３と対向していない状態で停止した場合には、図７Ｂのように、検出部１３における受光量が低い状態が続く。
　また、本実施形態でも、検出部１３による受光量の変化がなくなった場合に、制御部（図示せず）によって、第１光源１４や第２光源２５を消灯する処理を行う制御を行ってもよい。不要なときに第１光源１４や第２光源２５を消灯することで、エネルギー消費量を減らしたり、第１光源１４および第２光源２５の寿命を長くしたりすることができる。
　（効果）
　本実施形態でも、紫外線殺菌装置内を流体が流動しているか否かを、インペラの反射部が反射する紫外線量の検出のみによって確認できる。したがって、大掛かりなセンサ等を設ける必要がなく、さらにコストも抑えることができる。また、検出部による受光量の変化がなくなった場合に、第１光源を消灯する処理等を行うことも可能であり、エネルギー消費量を減らしたり、第１光源の寿命を長くしたりすることもできる。
　さらに、本実施形態によれば、第１光源および第２光源のいずれかに不具合が生じた場合に、いずれで不具合が生じたかも特定可能である。したがって、光源の管理および流体の流動の管理の両方を行うことができる。
　［第３の実施形態］
　第３の実施形態の紫外線殺菌装置３０の平面図を図８Ａに示し、正面図を図８Ｂに示し、底面図を図８Ｃに示す。さらに、図８ＣにおけるＡ－Ａ線での断面図を図８Ｄに示し、左側面図を図８Ｅに示し、右側面図を図８Ｆに示す。
　第３の実施形態の紫外線殺菌装置３０は、流動検知部３２のインペラ３２０が反射部ではなく遮蔽部３２０ａを有する点、および検出部３３が処理流路１１１内に配置されている点以外は、上述の第１の実施形態の紫外線殺菌装置１０と同様である。第１の実施形態の紫外線殺菌装置１０と同じ部材については、同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。
　本実施形態の流動検知部３２は、流体の流れによって回転するインペ３２０と、これを支持する支持部３２３とを有する。流動検知部３２に配置されるインペラ３２０は、軸３２１と、羽根３２２とを有し、処理流路１１１内を流れる流体の流動によって軸３２１を回転軸として、羽根３２２が回転する。当該インペラ３２０は、導入部１１２側から排出部１１３側に向かう流体の流動を大きく損なわない構造が好ましい。
　ここで、インペラ３２０は、当該インペラ３２０の回転に伴って回転する位置に紫外線を遮蔽する遮蔽部３２０ａを有する。本実施形態では、遮蔽部３２０ａは、インペラ３２０が有する複数の羽根３２２の一つに配置されている。当該遮蔽部３２０ａが、第１光源１４と、後述の検出部３３との間に位置すると、第１光源１４から出射された紫外線が遮られて、検出部３３に届かなくなる。一方、羽根３２２（遮蔽部３２０ａ）が回転し、第１光源１４と、後述の検出部３３との間から移動したときには、第１光源１４から出射された紫外線が検出部３３に届く。したがって、インペラ３２０の回転によって、検出部３３が受光する紫外線の量が時間と共に変化し流体の流動状態の確認が可能となる。
　遮蔽部３２０ａは、複数の羽根３２２のうちの１つに配置されていてもよく、すべての羽根３２２に配置されていてもよい。さらに各羽根３２２の一部のみに遮蔽部３２０ａが配置されていてもよく、各羽根３２２の全体に遮蔽部３２０ａが配置されていてもよい。なお、遮蔽部３２０ａの面積や形状は特に制限されず、上述のように、紫外線を十分に遮蔽可能であればよく、検出部３３の感度等に合わせて調整してもよい。なお、遮蔽部３２０ａ以外の領域は、紫外線の透過率が高い材料で構成されていることが好ましい。
　インペラ３２０は、例えば樹脂や金属の成形体等とすることができ、軸３２１および羽根３２２を別々に形成し、これらを組み合わせてもよく、軸３２１および羽根３２２を一体に形成してもよい。また、遮蔽部３２０ａの形成方法は特に制限されず、例えば羽根３２２（遮蔽部３２０ａ）を、紫外線の遮蔽率が高い金属や樹脂等で形成してもよい。また紫外線の遮蔽率が低い樹脂等によって形成された羽根３２２に、めっき処理や塗料の塗布等によって、紫外線の遮蔽率が高い領域を形成してもよい。
　一方、本実施形態の検出部３３は、流動検知部３２を介して第１光源１４と対向するように配置されている。検出部３３は、上述の第１光源１４から出射され、流動検知部３２を透過した紫外線（遮蔽部３２０ａによって遮られなかった紫外線）を受光する。より具体的には、検出部３３は、上述のインペラ３２０の遮蔽部３２０ａの回転によって生じる紫外線の強度変化を検出する。
　検出部３３は、流動検知部３２を透過した紫外線の強度変化を検出可能であればその種類は特に制限されない。例えば、フォトダイオード（ＰＤ）とすることができる。本実施形態では、流路管１１の処理流路１１１内に検出部３３を１つのみ配置しているが、当該位置に検出部３３を複数個配置してもよく、また処理流路１１１内の複数個所に検出部３３を配置してもよい。
　（紫外線殺菌装置の使用方法）
　本実施形態の紫外線殺菌装置３０においても、導入部１１２から処理流路１１１内に流体を導入する。そして、処理流路１１１に導入された流体は、処理流路１１１を流れている間に、光源１４から出射された紫外線によって殺菌処理される。その後、殺菌処理された流体は、排出部１１３から紫外線殺菌装置１０の外に排出される。流体の速度は、第１の実施形態と同様とすることができる。
　また流体を導入部１１２から処理流路１１１内に導入すると、流体の流動によって、流動検知部３２のインペラ３２０が回転する。そして、インペラ３２０の遮蔽部３２０ａが第１光源１４と検出部３３との間に位置したとき、第１光源１４から出射された紫外線が遮蔽部３２０ａによって遮蔽される。つまり、検出部３３が受光する紫外線の量が少なくなる。一方、インペラ３２０が回転し、遮蔽部３２０ａが第１光源１４と検出部３３との間に位置しなくなったとき、第１光源１４から出射された紫外線は流動検知部３２を透過する。つまり、検出部３３が受光する紫外線の量が多くなる。したがって、流体が流動し、インペラ３２０が回転しているときには、図９Ａに示すように、検出部１３が受光する光の強度が時間によって変化する。
　これに対し、流体の流動が止まった時には、インペラ３２０の回転が停止する。そして、遮蔽部３２０ａが、第１光源１４と検出部３３との間に位置した状態で、インペラ３２０が停止すると、図９Ｂ示すように、検出部３３における受光量が低い状態が続く。一方、遮蔽部３２０ａが、第１光源１４と検出部３３との間からずれた状態で、インペラ３２０が停止すると、図９Ｃのように、検出部３３における受光量が高い状態が続く。
　なお、本実施形態の紫外線殺菌装置においても、検出部３３による受光量の変化がなくなった場合に、第１光源１４を消灯する処理を行う制御部（図示せず）をさらに有していてもよい。不要なときに第１光源１４を消灯することで、エネルギー消費量を減らしたり、第１光源１４の寿命を長くしたりすることができる。
　（効果）
　本実施形態においても、紫外線殺菌装置内を流体が流動しているか否かを、流動検知部を透過する紫外線量の検出のみによって確認できる。したがって、大掛かりなセンサ等を設ける必要がなく、さらにコストも抑えることができる。また、検出部による受光量の変化がなくなった場合に、第１光源を消灯する処理等を行うことも可能であり、エネルギー消費量を減らしたり、第１光源の寿命を長くしたりすることもできる。
　本出願は、２０２０年１月２２日出願の特願２０２０－００８５０２号に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
　本発明に係る紫外線殺菌装置によれば、簡便な構造で、流体の流動状態を容易に把握可能である。したがって、各種水処理施設や水供給用パイプ等において、非常に有用である。
　１０、２０、３０、１００　紫外線殺菌装置
　１１　流路管
　１２、３２　流動検知部
　１３、３３　検出部
　１４　第１光源
　１７　第２窓
　２５　第２光源
　１１１　処理流路
　１２０、３２０　インペラ
　１２０ａ　反射部
　１２１、３２１　軸
　１２２、３２２　羽根
　１２３、３２３　支持部
　３２０ａ　遮蔽部

Claims (5)

  1. 　流路を流れる流体に対して紫外線を照射して前記流体を殺菌処理する紫外線殺菌装置であって、
    　前記流路と、
    　前記流路に配置され、前記流体の流れによって回転するインペラを含む、流動検知部と、
    　前記流路に前記紫外線を照射する第１光源と、
    　前記第１光源から出射され、前記流動検知部により反射された紫外線、または前記第１光源から出射され、前記流動検知部を透過した紫外線を受光する検出部と、
    　を有し、
    　前記インペラは、前記インペラの回転に伴って回転し、かつ紫外線を反射する反射部、または前記インペラの回転に伴って回転し、かつ紫外線を遮蔽する遮蔽部を有し、
    　前記検出部は、前記反射部または前記遮蔽部の回転によって生じる紫外線の強度変化を検出する、
    　紫外線殺菌装置。
  2. 　前記インペラに対して第２光を照射する第２光源をさらに有し、
    　前記検出部は、前記反射部または前記遮蔽部の回転によって生じる第２光の強度変化も検出する、
    　請求項１に記載の紫外線殺菌装置。
  3. 　前記第１光源から出射される紫外線の強度と、前記第２光源から出射される第２光の強度とが異なる、
    　請求項２に記載の紫外線殺菌装置。
  4. 　前記インペラが、軸と、前記軸の周囲に配置された羽根を有し、
    　前記反射部が、前記軸および／または前記羽根に配置されている、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の紫外線殺菌装置。
  5. 　前記インペラが、軸と、前記軸の周囲に配置された羽根を有し、
    　前記遮蔽部が、前記羽根に配置されている、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の紫外線殺菌装置。
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