(57)【要約】【課題】より確実に殺菌を行い、効率よく紫外線照射を行う紫外線照射装置を提供する。【解決手段】流体殺菌モジュール１は、長手方向に延びる筒状の処理流路２１ｄを形成する内筒２１と、内筒２１の一端側の開口部を介して処理流路２１ｄと連通する第一室２６と、第一室２６に対象物を流入する流入部４と、処理流路２１ｄを通過した対象物を内筒２１の他端側から流出させる流出部５と、処理流路２１ｄの他端側の開口部に面して設けられ、処理流路２１ｄを通過する対象物に向けて長手方向に沿って紫外光を照射する発光素子３４ａと、対象物が処理流路２１ｄ内にあることを検知する流体検知器６と、流体検知器６の検知信号に基づき発光素子３４ａを駆動制御する制御部７と、を備える。第一室２６の内容積は、処理流路２１ｄの相当内径の三乗の２／３以上、処理流路２１ｄの内容積の３倍以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延びる筒状の処理流路を形成し、一端側に開口部を有する筒状部と、
前記開口部を覆い、前記開口部を介して前記処理流路と連通する第一室と、
前記第一室に対象物を流入する流入部と、
前記処理流路を通過した前記対象物を前記筒状部の他端側から流出させる流出部と、
前記筒状部の前記一端側又は前記他端側の少なくとも一方に設けられ、前記処理流路を通過する前記対象物に向けて紫外光を照射する発光素子と、
前記対象物が前記処理流路にあることを検知する流体検知器と、
当該流体検知器の検知信号に基づき前記発光素子を駆動制御する制御部と、
を備え、
前記第一室の内容積が、前記処理流路の相当内径の三乗の２／３以上前記処理流路の内容積の３倍以下である紫外線照射装置。
【請求項２】
前記流体検知器は歯車式である、請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記流体検知器は電磁式である、請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記流体検知器は超音波式である、請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記流体検知器は、前記検知信号として、単位時間当たりに前記処理流路を通過する前記対象物の量に応じて変化する信号を出力する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記検知信号に基づき前記紫外光の強度を調整する、請求項５に記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
前記第一室は、前記筒状部の外周に沿って形成される請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
【請求項８】
前記処理流路の最上流部から最下流部までの主たる断面積の変化量が５％以下である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
【請求項９】
前記筒状部の前記一端側に、前記開口部を覆う板を備え、
当該板は、表裏間を通じる開口孔を有し、開口率が５〔％〕以上８０〔％〕以下である請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
【請求項１０】
前記開口孔の相当直径が、０．５〔ｍｍ〕以上前記処理流路の相当内径の１／３以下である請求項９に記載の紫外線照射装置。
【請求項１１】
前記第一室の壁面の、前記開口部と対向する位置に凸部を有し、
前記板は、前記凸部と前記筒状部の端面とで挟むことにより固定されている請求項９又は請求項１０に記載の紫外線照射装置。
【請求項１２】
前記流入部は、前記筒状部の前記一端側の端部から、前記流入部の流入口相当半径以上処理流路長の２／３以下の距離だけ、前記筒状部の前記他端側寄りとなる位置に配置されている請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
【請求項１３】
前記処理流路と前記流出部との間に第二室をさらに備える請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
【請求項１４】
前記筒状部の前記他端側には、前記処理流路と前記第二室とを連通する連通口が設けられ、前記第二室は、前記筒状部の外周面に沿って設けられている請求項１３に記載の紫外線照射装置。
【請求項１５】
前記流出部は、前記連通口から前記流出部の流出口相当半径以上処理流路長の２／３以下の距離だけ、前記筒状部の前記一端側寄りとなる位置に配置されている請求項１４に記載の紫外線照射装置。
【請求項１６】
前記筒状部の前記他端側の端面には、前記筒状部の前記他端側の開口部全体を塞ぐ部品が設けられ、
前記部品と前記筒状部の前記他端側の端面とは弾性部材を介して接合されている請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
【請求項１７】
前記筒状部の前記第一室を含む位置における、前記長手方向と直交する断面において、前記第一室の断面積が前記処理流路の断面積の１／１０以上１以下である請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
【請求項１８】
前記筒状部が、拡散透過率が１〔％〕／１〔ｍｍ〕以上２０〔％〕／１〔ｍｍ〕以下であり、且つ紫外線領域における全反射率が８０〔％〕／１〔ｍｍ〕以上９９〔％〕／１〔ｍｍ〕以下である紫外線反射性材料で形成されている請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
【請求項１９】
前記流入部は、ポリオレフィンで形成されている請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
【請求項２０】
前記対象物としての流体の殺菌を行う流体殺菌モジュールである請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
【請求項２１】
前記対象物は、液体である請求項１から請求項２０のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体検知器を備えた紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線には、殺菌能力があることから、水等の流体に紫外線を照射することで、流体を連続的に殺菌する装置が提案されている。
このような装置においては、従来、紫外線光源として、水銀ランプやキセノンランプ等の管球が用いられている。また、殺菌を行うことの可能な波長の光を照射することのできるＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）を紫外線光源とし、長手方向に延びる流路を構成する流路管内を流れる流体に向けて長手方向に紫外光を照射するようにした流体殺菌装置等も提案されている。
【０００３】
また、このように紫外線光源としてＬＥＤを用いた流体殺菌モジュールにおいて、殺菌効率を向上させるためには、殺菌エリア内における紫外線の光束分布に合わせた流速分布を形成することが好ましい。そのため、流路の入口又は出口となる入出口を有し、流路管の端部と対向する対向部材を備えた整流室を、流路管の端部を囲むように配置し、入出口から整流室に流入される流体又は整流室から流出される流体を、対向部材と端部との間に形成した隙間を介して、流路管に流入又は流路管から流出することによって、流体の流速を調整するようにした方法も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６０８０９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、隙間を小さく設定すると、僅かな寸法誤差が流速の速度差を生み，隙間を大きく設定すると、流体の慣性による速度差を十分に減らすことができず、流路を流れる流体が受ける紫外線照射量にばらつきが生じると十分に殺菌を行うことができない可能性がある。
また、紫外線照射を行うことにより流路を流れる流体の殺菌を行うことができるが、紫外線照射に伴い流路管等の劣化も進む。また、紫外線の照射時間が長いほど光源の寿命も短くなる。本発明者らは、紫外線照射装置の寿命の観点や、コスト削減の観点等から、必要以上の紫外線照射を行うことを抑制し、流路管内の流体の殺菌をより確実に行い且つ効率よく紫外線照射を行うことの可能な紫外線照射装置を検討した。
この発明は、従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、流路管内の流体に対する殺菌をより確実に行い且つ効率よく紫外線照射を行うことの可能な紫外線照射装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る紫外線照射装置は、長手方向に延びる筒状の処理流路を形成し、一端側に開口部を有する筒状部と、開口部を覆い、開口部を介して処理流路と連通する第一室と、第一室に対象物を流入する流入部と、処理流路を通過した対象物を筒状部の他端側から流出させる流出部と、筒状部の一端側又は他端側の少なくとも一方に設けられ、処理流路を通過する対象物に向けて紫外光を照射する発光素子と、対象物が処理流路にあることを検知する流体検知器と、流体検知器の検知信号に基づき発光素子を駆動制御する制御部と、を備え、第一室の内容積が、処理流路の相当内径の三乗の２／３以上処理流路の内容積の３倍以下であることを特徴としている。
なおここでいう処理流路の相当内径とは、「処理流路の断面積の四倍／処理流路の断面周長」のことをいう。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、組み付け精度が低いこと等により、流路を流れる流体に速度差が生じることによって、流路を流れる流体が受ける紫外線照射量にばらつきが生じることを抑制し、より確実に且つ効率よく紫外線照射を行うことの可能な紫外線照射装置を提供することを目的としている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る紫外線照射装置を適用した流体殺菌モジュールの一例を示す外観図である。
【図２】（ａ）は図１の縦断面図、（ｂ）は図１のＡ−Ａ′線端面図である。
【図３】拡散透過率の測定に用いる装置の一例である。
【図４】整流用の板の一例を示す平面図である。
【図５】殺菌エリアの長さと殺菌に必要な紫外線のドーズ量との関係を示す特性図の一例である。
【図６】本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュールの変形例である。
【図７】紫外線の透過状況を説明するための説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュールの変形例である。
【図９】本発明の一実施形態に係る光源の紫外光強度を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態の比較例Ａにおける流体殺菌モジュールの流速分布の一例である。
【図１１】本発明の一実施形態の実施例Ａ１における流体殺菌モジュールの流速分布の一例である。
【図１２】本発明の一実施形態の実施例Ａ２における流体殺菌モジュールの流速分布の一例である。
【図１３】本発明の一実施形態の実施例Ａ３における流体殺菌モジュールの流速分布の一例である。
【図１４】本発明の一実施形態の実施例Ａ４における流体殺菌モジュールの流速分布の一例である。
【図１５】本発明の一実施形態の実施例Ｂ１における流体殺菌モジュールの概略を示す構成図である。
【図１６】本発明の一実施形態の実施例Ｂ２における流体殺菌モジュールの概略を示す構成図である。
【図１７】本発明の一実施形態の実施例Ｂ３における流体殺菌モジュールの概略を示す構成図である。
【図１８】本発明の一実施形態の比較例Ｂ１における流体殺菌モジュールの概略を示す構成図である。
【図１９】本発明の一実施形態の比較例Ｂ２における流体殺菌モジュールの概略を示す構成図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュールを用いた流体シミュレーション結果の一例である。
【図２１】本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュールを用いた流体シミュレーション結果の一例である。
【図２２】本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュールを用いた流体シミュレーション結果の一例である。
【図２３】本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュールを用いた流体シミュレーション結果の一例である。
【図２４】本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュールを用いたシミュレーション結果の一例である。
【図２５】本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュールを用いて殺菌試験を行った結果の一例である。
【図２６】本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュールを用いたシミュレーションによる、流体殺菌モジュール内における流速分布の一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１０】
図１及び図２は、本発明に係る紫外線照射装置を適用した流体殺菌モジュールの一例を示す概念図である。また、図２（ａ）は図１の縦断面図、図２（ｂ）は図１のＡ−Ａ′線端面図である。
流体殺菌モジュール１は、図１に示すように、殺菌処理部２と、発光部３と、流入部４と、流出部５と、流体検知器６と、制御部７と、を備える。
殺菌処理部２は、図２（ａ）に示すように、内筒（筒状部）２１と、内筒２１を収容するケース部２２と、内筒２１の一端側の開口部に固定され、内筒２１内に流入される流体を整流するための円盤状の板（開口部を覆う板）２３と、内筒２１とケース部２２との間に配置され、内筒２１とケース部２２との間の隙間を区画する部材２４と、を備える。
【００１１】
内筒２１は、両端が開口された筒状に形成され、肉厚が１〔ｍｍ〕以上２０〔ｍｍ〕以下であることが好ましい。また、内筒２１は、紫外線反射性材料で形成され、この紫外線反射性材料は、拡散透過率が１〔％〕／１〔ｍｍ〕以上２０〔％〕／１〔ｍｍ〕以下であり、且つ紫外線領域における全反射率が８０〔％〕／１〔ｍｍ〕以上９９〔％〕／１〔ｍｍ〕以下である。拡散透過率と紫外線領域における全反射率との和は９０〔％〕／１〔ｍｍ〕以上であることが好ましい。内筒２１に適用される紫外線反射性材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene ＰＴＦＥ)、シリコン樹脂、内部に０．０５〔μｍ〕以上１０〔μｍ〕以下の気泡を含む石英ガラス、内部に０．０５〔μｍ〕以上１０〔μｍ〕以下の結晶粒を含む部分結晶化石英ガラス、０．０５〔μｍ〕以上１０〔μｍ〕以下の結晶粒状のアルミナ焼結体、及び０．０５〔μｍ〕以上１０〔μｍ〕以下の結晶粒状のムライト焼結体等のうちの少なくともいずれか一つを含むものを挙げることができる。
【００１２】
ここで、内筒２１として、拡散反射性の材料を用いる場合、材料自体での紫外線の吸収は無いと仮定すると、内筒２１の一端側に設けられた発光部３による照射光の少なくとも一部は、内筒２１の他端側まで透過するように設定している。このときの透過率が、２０〔％〕／１〔ｍｍ〕より大きいと、有効な紫外線反射量を増やすために内筒２１の肉厚として非常に厚い素材が必要になる。そのため、流体殺菌モジュール１全体が大きくなったり、適切な流路設計が困難になったりするばかりでなく、深層から反射を制御しなくてはならなくなり、光学的な設計も困難になる。散乱体の光学密度が高く、透過率が低いことは一般的に望ましいが、非多孔質の場合は、結晶部と非晶部等、材料内部の粗密差が散乱体となるため、１〔％〕／１〔ｍｍ〕とすることは困難である。多孔質の場合には１〔％〕／１〔ｍｍ〕を下回る構造は可能であるが、後述の処理流路２１ｄが殺菌対象物（以下、単に対象物ともいう。）に接触するため、菌類の温床となる微細な穴構造を提供してしまうことになり、内筒２１の構成部材としてふさわしくない。
【００１３】
また、紫外線領域における全反射率は８０〔％〕／〔ｍｍ〕以下では有効な紫外光線の多重反射効果を得ることが出来ない。全反射率は高ければ高いほど望ましいが、非多孔質の場合は、結晶部と非晶部等、材料内部の粗密差が散乱体となるため、全反射率を９９〔％〕／１〔ｍｍ〕以上とすることは困難である。多孔質の場合には９９〔％〕／１〔ｍｍ〕を上回る構造は可能であるが、処理流路２１ｄが対象物に接触するため、菌類の温床となる微細な穴構造を提供してしまうことになり、内筒２１の構成部材としてふさわしくない。
【００１４】
さらに、拡散透過率と紫外線領域における全反射率との和が９０〔％〕／１〔ｍｍ〕以下、すなわち、内部で吸収されるエネルギーが１０〔％〕以上である素材は、有効な紫外光線の多重反射効果を得ることが出来ないため、処理流路２１ｄの構成部材としてふさわしくない。
なお、拡散透過率は、紫外線反射性材料をスライスした板状サンプルを用いて測定する。具体的には、例えば紫外線反射性材料としてＰＴＦＥの拡散透過率を測定する場合には、以下の手順で行う。
すなわち、ＰＴＦＥは、拡散性を有する材料であるため、通常の直線光を用いた透過率測定では適切に測定することが困難である。そのため、積分球を用いた拡散透過率の測定を行う。この積分球を用いた拡散透過率の測定は、例えば図３に示すように、懸濁性物質の拡散透過率を測定する際に一般的に用いられる分光光度計等を用いて行えばよい。
なお、図３において、１０１は板状サンプル、１０２は検出器、１０３は測定光、１０４は対照光、１０５は標準白板である。
【００１５】
図２に戻って、内筒２１は、その外周面の静止摩擦係数が、ケース部２２の内周面の静止摩擦係数よりも小さい材料で形成されることが好ましい。つまり、内筒２１とケース部２２との間の隙間からなる後述の第一室２６において、第一室２６の内周側の壁面を形成する内筒２１の外周面の静止摩擦係数が、第一室２６の外周側の壁面を形成するケース部２２の内周面の静止摩擦係数よりも小さいことが好ましい。このような構成であれば、バイオフィルムが発生する状況では、第一室２６の外周側の壁面の方が第一室２６の内周側の壁面よりも先にバイオフィルムが発生する。第一室２６の外周側の壁面つまり、ケース部２２の内周面に付着したバイオフィルムは外側から懐中電灯等を当てると影ができることで、その存在を確認できる。そのため、第一室２６内におけるバイオフィルムの発生を容易に検出することができると共に、第一室２６内全体にバイオフィルムが発生する前の、第一室２６の外周側の壁面、つまりケース部２２の内周面側にバイオフィルムが発生した段階で、バイオフィルムの発生を検出することができる。そのため、バイオフィルムによるリスクの発生を抑制することができる。
【００１６】
なおバイオフィルムによるリスクをより低減するため、内筒２１の外周面の静止摩擦係数は、ケース部２２の内周面の静止摩擦係数の１／２以下であることが好ましい。また、内筒２１の外周面の静止摩擦係数は、ケース部２２の内周面の静止摩擦係数の１／１０以下であることがより好ましい。
表１、表２に、樹脂の摩擦係数を示す。表１は、代表的な樹脂の摩擦係数を示したものである。表２は、フッ素樹脂の静止摩擦係数及び動摩擦係数を示したものである。
【００１７】
【表１】
2020127923.tif 000003
【００１８】
【表２】
2020127923.tif 000004
【００１９】
図２（ａ）に戻って、内筒２１の、発光部３側の端部寄りの位置には、周方向の例えば６０度離れた６箇所に、径方向を向き、内筒２１を貫通する連通口２１ａが形成されている。なお、連通口２１ａの配置位置及び配置数はこれに限るものではない。
連通口２１ａの形状は、機械加工の観点から、断面が円形であることが望ましい。連通口２１ａの形状は断面が円形である場合に限るものではなく、任意の形状とすることができる。また、連通口２１ａの直径は処理流路２１ｄの直径の１／１００以上１／４以下であることが望ましく、１／２０以上１／５以下であることがさらに望ましい。
【００２０】
連通口２１ａの配置位置は、発光部３側の端部から処理流路２１ｄの発光部３とは反対側の端部に向かって少しずれた位置が望ましい。具体的には、連通口２１ａの開口部における中心位置と処理流路２１ｄの発光部３側の端部との間の距離が、処理流路２１ｄの直径の１／２０以上直径以下となる、処理流路２１ｄの発光部３とは逆側の端部寄りとなる位置であることが望ましい。連通口２１ａの配置位置は、より好ましくは処理流路２１ｄの直径の１／１０以上１／４以下となる処理流路２１ｄの逆側の端部寄りとなる位置である。
【００２１】
内筒２１の、内筒２１が延びる方向の中央部分の外周面には、部材２４と嵌合する溝２１ｂが形成されている。溝２１ｂの断面は例えば矩形状である。
内筒２１の発光部３とは逆側の端部の内周面には、板２３と嵌合する段差部２１ｃが形成されている。そして、内筒２１の中空部が処理流路２１ｄを形成している。
なお、処理流路２１ｄは、処理流路２１ｄ内で対象物の流速のむらを抑制するという観点から、処理流路２１ｄの最上流部、つまり、内筒２１の内周面の板２３側の端部から内筒２１の内周面の発光部３側の端部までの間の、主たる断面積の変化量が５〔％〕以下であることが好ましい。また、処理流路２１ｄは円筒でなくともよい。
【００２２】
ケース部２２は、例えば、ポリオレフィン、具体的にはポリプロピレン又はポリエチレンで形成され、一端が閉じ、他端が開放された、断面が円形の筒状を有する。ケース部２２の開放端の外周面にはフランジ部２２ａが形成される。また、ケース部２２の開放端の内周面には段差部２２ｂが形成されている。
ケース部２２の開放端とは逆側の閉端には、ケース部２２の内側に向いて突出する凸部２２αが形成されている。凸部２２αは、周方向の例えば１２０度離れた３箇所に設けられている。なお、凸部２２αの配置位置また配置数はこれに限るものではなく、要は、後述のように板２３を固定することができればよい。
【００２３】
ケース部２２の閉端寄りの外周面には、円筒状の中空部を内部に有する流入部４がケース部２２と一体に形成され、ケース部２２の開放端寄りの外周面には、円筒状の中空部を内部に有する流出部５がケース部２２と一体に形成されている。流入部４の中空部の開口部が流入口４ａとなり、流出部５の中空部の開口部が流出口５ａとなる。
流入部４及び流出部５は、それぞれの中空部を対象物が流れる方向と、ケース部２２の長手方向とが直交するように形成されることが好ましい。
【００２４】
流入部４は、内筒２１の、段差部２１ｃ側の外周面の端部との間の距離が、流入口４ａの流入口相当半径以上、処理流路２１ｄの処理流路長の２／３以下の距離だけ、内筒２１の連通口２１ａ側の端部寄りとなる位置に形成される。
流出部５は、連通口２１ａからの距離が、流出口５ａの流出口相当半径以上、処理流路長の２／３以下の距離だけ、内筒２１の、段差部２１ｃ側の端部寄りとなる位置に形成される。
【００２５】
流入部４及び流出部５をそれぞれこのような範囲内に形成することによって、処理流路２１ｄにおいて流速が極端に速い部分の発生を抑制することができる。
なお、流入部４の配置位置は、内筒２１の、段差部２１ｃ側の外周面の端部との間の距離が、処理流路２１ｄの相当内径（以下、処理流路相当内径ともいう。）の１／２以上、処理流路長の２／３以下の距離だけ、内筒２１の、連通口２１ａ側の端部寄りとなる位置がより好ましく、処理流路相当内径の３／４以上、処理流路長の２／３以下の距離だけ、内筒２１の、連通口２１ａ側の端部寄りとなる位置がさらにより好ましい。
【００２６】
同様に、流出部５の配置位置は、連通口２１ａからの距離が、処理流路相当内径の１／２以上、処理流路長の２／３以下の距離だけ、段差部２１ｃ側の端部寄りとなる位置が好ましく、処理流路相当内径の３／４以上、処理流路長の２／３以下の距離だけ、段差部２１ｃ側の端部寄りの位置がさらにより好ましい。
なお、流入部４及び流出部５の配置位置が、処理流路長の２／３を上回る位置となると、流入部４及び流出部５を配置する設計自由度が低くなるため、処理流路長の２／３以下の範囲が好ましい。
板２３は、ＰＴＦＥ等の紫外線反射性材料で形成される。板２３は、図４の平面図に示すように、表裏間を通じる開口孔２３ａを複数有し、開口率は、０．０５以上０．８以下に設定される。また、各開口孔２３ａの相当直径は、０．５ｍｍ以上、処理流路２１ｄの処理流路相当内径の１／３以下に設定される。
【００２７】
開口率を０．０５以上０．８以下とすることによって、第一室２６及び後述の第二室２７を設けない場合に比較して、より整流効果を得ることができる。つまり処理流路２１ｄにおける対象物の流速のばらつきを抑制することができる。開口率は、０．０５以上０．６以下であることが好ましく、０．０５以上０．３５以下であることがより好ましい。なお、開口率が０．０５を下回ると、処理流路２１ｄの大きさに対して最大処理流量が少なくなるため、開口率は０．０５以上であることが好ましい。
なお、ここでは、第一室２６から処理流路２１ｄに流入される対象物の流れを制御する目的で板２３を設けているが、板２３に限るものではなく、整流することの可能な整流機構を設ければよい。また、要求される殺菌効果を得ることができるのであれば、板２３つまり整流機構を必ずしも設けなくともよい。
【００２８】
図２に戻って、部材２４は、例えば、バイトン（登録商標）等のフッ素ゴムで形成される。部材２４は、円環状に形成され、内周面側には、内筒２１に形成された溝２１ｂと嵌合する凸部２４ａが形成されている。部材２４の外周面側には断面が半円の環状の凸部２４ｂが幅方向に複数（例えば３つ）形成されている。
また、部材２４は、径方向の肉厚によって、内筒２１とケース部２２と密着し、且つこれらの間に予め設定した一定の隙間を形成する形状を有する。
そして、内筒２１とケース部２２との間の隙間において、部材２４で区分けされた区画のうちの、ケース部２２の閉端側の領域が、流入部４と処理流路２１ｄとの間に設けられ、内筒２１の、段差部２１ｃ側の開口部と連通する、流入側の整流室となる第一室２６を形成している。また、部材２４で区分けされた区画のうちの、ケース部２２の開放端側の領域が、流出部５と処理流路２１ｄとの間に設けられ、連通口２１ａを介して処理流路２１ｄと連通する、流出側の整流室となる第二室２７を形成している。
【００２９】
このとき、第一室２６の内容積は、処理流路２１ｄの処理流路相当内径の三乗の２／３（約６７〔％〕）以上、処理流路２１ｄの処理流路内容積の３倍以下に設定される。第一室２６の内容積を、このような範囲とすることによって、第一室２６及び第二室２７を設けない場合に比較して、より整流効果を得ることができる。なお、第一室２６の内容積は、処理流路相当内径の三乗の７５〔％〕以上、処理流路内容積の２倍以下とすることがより好ましく、処理流路相当内径の三乗の８５〔％〕以上、処理流路内容積以下であることがより好ましい。第一室２６の内容積を大きくしすぎると、流体殺菌モジュール１全体のサイズが処理流量に対して大きくなり過ぎるため、第一室２６の内容積は処理流路内容積の３倍以下であることが好ましい。
【００３０】
また、図２（ｂ）に示す第一室２６の断面積Ａ２６は、処理流路２１ｄの断面積Ａ２１の１／１０以上１以下であることが好ましく、より好ましくは、１／１０以上１／２以下に設定される。第一室２６の断面積Ａ２６が、処理流路２１ｄの断面積Ａ２１よりも大きい場合には、流体殺菌モジュール１として機能させることが困難であり、断面積Ａ２６が断面積Ａ２１よりも大きいとバイオフィルムの発生を十分に抑制することが困難となる。
【００３１】
つまり、流体殺菌モジュール１における殺菌処理の処理流量が２〔Ｌ／ｍｉｎ〕であるときに殺菌に必要な断面積つまり処理流路２１ｄの断面積Ａ２１がＡ２１＞３．１４〔ｃｍ２〕であり、バイオフィルムの発生防止に必要な第一室２６の断面積Ａ２６がＡ２６＜１．５３〔ｃｍ２〕であるとする。これらの相対値が流量に比例すると考えられるため、処理流量がＸ〔Ｌ／ｍｉｎ〕であるときには、殺菌に必要な処理流路２１ｄの断面積Ａ２１は、Ａ２１＞１．５７×Ｘ〔ｃｍ２〕であり、バイオフィルムの発生防止に必要な第一室２６の断面積Ａ２６は、Ａ２６＜０．７６×Ｘ〔ｃｍ２〕と表すことができる。したがって、「殺菌に必要な断面積Ａ２１÷バイオフィルム発生防止に必要な断面積Ａ２６」が２．０６よりも大きい（（Ａ２１／Ａ２６）＞２．０６）ことが好ましい。なお、処理流路２１ｄの長さは対象物の透過率によって決まり、目的処理流量には因らない。
【００３２】
図５は、殺菌エリアの長さ、つまり、処理流路２１ｄの長さと、流体に吸収され殺菌に利用される紫外線のドーズ量（積算照射量）との関係を示す特性図である。図５において横軸は殺菌エリアの長さ〔ｍｍ〕、縦軸は紫外線のドーズ量（積算照射量）〔ｍＪ／ｃｍ２〕を示す。各特性線は、処理流路２１ｄの内径及び処理流路２１ｄの反射率が異なる。処理流路２１ｄの内径と、処理流路２１ｄの反射率とが決まれば、図５から処理流路２１ｄの長さ及び紫外線のドーズ量（積算照射量）を決定することができる。つまり、バイオフィルムの発生を防止する流速と、一定の殺菌能力を担保するドーズ量とを両立することで、長期的に安定した殺菌能力を提供することができる。
【００３３】
なお、部材２４は、フッ素ゴムに限るものではなく、内筒２１とケース部２２との間の隙間において、ケース部２２の閉端側と開放端側との間を対象物が行き来しないように区画することができ、耐久性があればどのような材料で形成されていてもよい。
また、部材２４に設けられた凸部２４ｂは３つでなくともよく複数備えていればよい。凸部２４ｂを複数備えることによって、内筒２１とケース部２２とを安定して固定することができる。凸部２４ｂは、幅方向に例えば等間隔で配置されていればよく、要は、凸部２４ｂの配置位置が偏ること等により、内筒２１とケース部２２との間隔が不均一となることがなく、均等となる位置に配置すればよい。
なお、ここでいう、相当内径又は相当直径とは、「流路断面積の四倍／流路断面周長」のことをいう。
また、相当半径とは、「流路断面積の二倍／流路断面周長」のことをいう。
また、整流室とは、処理流路と外部装置との間に配置され、流体殺菌モジュール１と外部装置との間で対象物の授受を行うための流入口及び流出口を有し、処理流路相当内径に対して、１．１倍以上、好ましくは１．５倍以上の相当内径を有する空間のことをいう。
【００３４】
図２（ａ）に戻って、発光部３は、窓部（開口部全体を塞ぐ部品）３１と、素子部３２とを備える。
窓部３１は、例えばステンレス等で形成され、ケース部２２のフランジ部２２ａの外径と同一の外径を有する円環状に形成される。窓部３１の内周面には、第一段差部３１ａと、第一段差部３１ａよりも直径の大きい第二段差部３１ｂとが形成され、第二段差部３１ｂに、例えば石英ガラス等の紫外線透過性素材からなる円盤状の窓３３が窓部３１の素子部３２側の表面と面一となるように嵌め込まれている。
【００３５】
素子部３２は、例えばステンレス等で形成され、窓部３１の外径と同一の外径を有する円環状に形成される。素子部３２の窓部３１と対向する面には、平面視で円形の凹部３２ａが形成されている。ＵＶＣ−ＬＥＤ（深紫外ＬＥＤ）等の発光素子３４ａとこの発光素子３４ａが実装された基板３４ｂとを含む光源３４は、発光面が窓３３と対向するように凹部３２ａに固定される。光源３４は、光源３４からの照射光の光軸と、処理流路２１ｄの長手方向の中心軸とが一致するように配置される。
【００３６】
素子部３２の窓部３１とは逆側の面には、流体殺菌モジュール１を駆動制御する制御部７が搭載された制御基板（図示せず）を固定するための凹部３２ｂが形成されている。
殺菌処理部２と発光部３とは、ケース部２２のフランジ部２２ａの部分で、貫通ボルト２５により一体に固定されている。
このとき、段差部２２ｂには、ゴム等の弾性部材からなるＯリング２２ｃが設けられると共に、内筒２１の連通口２１ａ側の端部と窓部３１との間に弾性部材からなる円環状の弾性シート２２ｄが設けられ、対象物が窓部３１とケース部２２との接触部分から外部に漏れだすことを防止している。弾性シート２２ｄとなる弾性部材としては、シリコン樹脂エラストマー、フッ素樹脂エラストマー等のエラストマーを適用することが好ましい。
【００３７】
また、内筒２１の連通口２１ａ側の端部と窓部３１との間に弾性シート２２ｄを介在させた状態で貫通ボルト２５で固定することにより、内筒２１の段差部２１ｃに設けられた板２３を凸部２２αによって押圧し、凸部２２αと段差部２１ｃとで挟み込むことによって板２３を段差部２１ｃに固定するようになっている。
また、窓部３１の第一段差部３１ａと窓３３との間にゴム等の弾性部材からなるＯリング３１ｃが設けられ、対象物が窓部３１と窓３３との接触部分から外部に漏れだすことを防止している。
【００３８】
内筒２１の端部と、窓部３１の、弾性シート２２ｄを介して内筒２１の端部と対向する領域との間の隙間は、機械加工の精度等の観点から、２５〔μｍ〕以下に設定できる。さらに１０〔μｍ〕以下であれば、対象物としての水等の表面張力によって、実質的に漏洩することがなくなる。
図１に戻って、流体検知器６は、流入口４ａに連通する流入配管６１に設けられる。流体検知器６は、流入配管６１を通過する流体の流れを検知し、検知したことを表す電気信号からなる検知信号を制御部７に出力する。流体検知器６は、歯車式、超音波式、電磁式等、いずれの検知方式であっても適用することができる。また、流体検知器６は、流入配管６１を通過する流体の流れを検知することができればよく、流入配管６１を流れる流体の速度、粘度、温度等に応じて適用する流体検知器の方式を選定すればよい。
【００３９】
制御部７は、流体検知器６からの検知信号に基づき光源３４を駆動制御すると共に、流体殺菌モジュール１全体の制御を行う。制御部７では、具体的には、流体検知器６で流体の流れを検知したとき光源３４を起動し、流体検知器６で流体の流れを検知しなくなったとき光源３４を停止させる。
なお、流体検知器６と制御部７との間は有線で接続されていてもよく無線で接続されていてもよい。また、制御部７は、実際には、前述のように図２（ａ）に示す凹部３２ｂに制御基板に搭載されて設けられているが、図１では、説明のため制御部７を明示している。
【００４０】
〔動作〕
次に、上記実施形態の動作を説明する。
流入配管６１を介して処理流路２１ｄ内に殺菌対象物が流入されていないときには、流入配管６１に設けられた流体検知器６では、流体の流れを検知しない。制御部７では、流体検知器６からの検知信号を入力し、流入配管６１を通過する流体の流れが検知されないときには、処理流路２１ｄ内の対象物が静止していると判断して、光源３４を動作させない。
一方、流入配管６１を通して処理流路２１ｄ内に殺菌対象物が流入される状態となると、流体検知器６では流体の流れを検知する。そのため、制御部７では、流体検知器６で流入配管６１を通過する流体の流れが検知されたことから、処理流路２１ｄ内の対象物が流動していると判断し、光源３４を起動する。そのため、流入配管６１を通して処理流路２１ｄ内を通過する殺菌対象物に対して紫外線照射が行われる。
この状態から、流体検知器６で流体の流れを検知しない状態となると、制御部７では光源３４を停止させる。これにより、紫外線照射が停止する。
【００４１】
〔流体検知器６を設けることによる効果〕
（１）本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１は、流入配管６１を通過する流体の流れを検出する流体検知器６を設け、流体検知器６の検知信号に基づき、処理流路２１ｄ内の殺菌対象物が流動しているとみなされる状態となったときに紫外線照射を行い、流入配管６１を通る流体の流れを検知できない状態となると紫外線照射を停止するようにしている。そのため、処理流路２１ｄ内の殺菌対象物が静止している状態で紫外線照射が行われることを回避することができ、その分、不要な紫外線照射を行うことを回避することができる。その結果、紫外線照射を効率よく行うことができ、流体殺菌モジュール１の寿命を伸ばすことができ、また、コスト削減を図ることができる。
【００４２】
（２）本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１は、流体検知器６を、流入配管６１に設け、流入配管６１を通過する流体の流れを検知するようにしている。そのため、実際に処理流路２１ｄ内に対象物が流入される以前の時点で光源３４を起動させることができる。その結果、処理流路２１ｄ内に実際に対象物が流入された時点から対象物に対して紫外線照射を行うことができる。つまり、流体検知器６で流体の流れを検知した時点から実際に紫外線照射が開始されるまでのタイムラグを考慮して光源３４を駆動することができる。そのため、処理流路２１ｄ内に流入される対象物に対し、より一層漏れが生じることなく紫外線照射を行うことができ、殺菌効果を向上させることができる。
【００４３】
「流体検知器６が流体の流れを検知した時点から実際に紫外線照射が開始されるまでの所要時間」が、「“流体検知器６の配置位置から処理流路２１ｄの紫外線照射が可能な地点までの体積”を“単位時間当たりの殺菌対象物の流量”で割り算した値」以下、という配置条件、を満足すれば、処理流路２１ｄ内に対象物が流入された初期の段階から対象物に対する殺菌を行うことができる。したがって、前記配置条件、つまり、「流体検知器６が流体の流れを検知した時点から実際に紫外線照射が開始されるまでの所要時間」が「流体検知器６で検出された流体が処理流路２１ｄ内の紫外線照射が可能な地点に到達するまでの所要時間」以下となるように流体検知器６を配置すれば、処理流路２１ｄ内に流入される対象物に対し、より確実に紫外線照射を行うことができる。
【００４４】
〔流体検知器６を設ける場合の変形例〕
（１）上記実施形態においては、流入配管６１を流れる流体の有無を検知するセンサを用いているが、流体検知器６は、単位時間当たりに流入配管６１を流れる流体量に応じた信号を出力するセンサであってもよい。
流体検知器６が、単位時間当たりに流入配管６１を流れる流体量に応じた信号を出力するセンサである場合には、制御部７において、単位時間当たりの流体量に応じて、光源３４の紫外線照射量、すなわち紫外光の強度を調整するようにしてもよい。つまり、単位時間当たりの流体量が多いときには紫外線照射量を増加させ、単位時間当たりの流体量が少ないときには紫外線照射量を減少させるようにしてもよい。このようにすることによって、処理流路２１ｄ内に流入される対象物の量に応じた、より過不足のない紫外線照射量で照射することができる。そのため、不要な紫外線照射を行うことをより一層抑制することができる。また、流体検知器６によって、対象物の流速を検出するようにし、流速に応じて紫外線照射量を調整するように構成してもよい。
【００４５】
（２）上記実施形態では、流体検知器６により、流入配管６１を通過する流体の流れを検知する場合について説明しているが、流入配管６１を流れる殺菌対象物が粉体等流体でない場合には、殺菌対象物が流入配管６１を流れていることを検知することができるセンサを適用すればよい。
【００４６】
（３）上記実施形態においては、流体検知器６により、流入配管６１を通過する流体の流れを検知する場合について説明したがこれに限るものではない。例えば、図６に示すように、流出口５ａに連通する流出配管６２に流体検知器６を設け、制御部７では、流出配管６２を通過する流体の流れに応じて、光源３４を制御するようにしてもよい。具体的には制御部７では、流出配管６２を通過する流体の流れを検知したときには、処理流路２１ｄ内の対象物が流動しているとみなして光源３４を駆動し、流出配管６２を通過する流体の流れを検知しないときには処理流路２１ｄ内の対象物が静止しているとみなして光源３４を停止させる。
【００４７】
この場合も不要な紫外線照射を行うことを回避することができる。また、流体検知器６は、流出配管６２を通過する流体が検知されなくなった時点で紫外線照射を停止するようにしているため、流体検知器６を通過した流体は、紫外線照射が行われた後の流体である。つまり、流体検知器６を通過する流体は殺菌済みである。ここで、流体検知器６が、流出配管６２を通過する流体と接触して流体の有無を検知する型式のセンサである場合、流体検知器６に対象物が接触することによって、流体検知器６にバイオフィルム等が生じる可能性がある。しかしながら、流体検知器６を通過する流体は、紫外線照射が行われた後の流体であるため、流体検知器６にバイオフィルム等が生じるリスクを低減することができる。また、流体検知器６を通過する流体は既に紫外線照射が行われた後であるため、流体検知器６は、流出配管６２の流出口５ａにより近い位置に設けることが好ましい。このようにすることによって、紫外線照射を行うべき対象物に対する紫外線照射が終了した後、より早い時点で紫外線照射を停止することができるため、不要な紫外線照射を行うことをより早い段階で終了することができる。
【００４８】
（４）上記実施形態においては、流体検知器６を、流入配管６１及び流出配管６２のいずれか一方に配置する場合について説明したが、流体検知器６を流入配管６１と流出配管６２との両方に設けてもよい。この場合には、制御部７は、流入配管６１に設けた流体検知器６で流体の流れを検知した時点で光源３４を起動し、流出配管６２に設けた流体検知器６で流体の流れが停止したことを検知した時点で光源３４を停止させるようにすればよい。このようにすることによって、殺菌対象物に対する殺菌処理を開始する時点及び終了時点ともに的確なタイミングで光源３４を起動及び停止することができ、より一層、不要な紫外線照射を行うことを回避することができると共に、流出配管６２に設けた流体検知器６の寿命の延長を図ることができる。
【００４９】
（５）上記実施形態においては、流体検知器６により、流入配管６１を通過する流体の流れを検知する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、流入配管６１内に対象物が存在するか否かを検出するようにしてもよい。同様に、流出配管６２内に対象物が存在するか否かを検出するようにしてもよい。つまり、処理流路２１ｄ内の対象物が流動しているか否かに関係なく、流入配管６１に設けた流体検知器６により流体を検知したときには処理流路２１ｄ内に対象物が存在するとみなして光源３４による紫外線照射を行い、流体検知器６により流体を検知しないときには処理流路２１ｄ内に対象物が存在しないとみなして紫外線照射を停止する。流出配管６２に流体検知器６を設けた場合も同様に光源３４を制御する。
【００５０】
上記実施形態では流体検知器６により流体の流れを検知しているため、処理流路２１ｄ内に対象物が存在していても対象物が流動していなければ、流体検知器６で検知されないため、紫外線照射は行われない。これに対し、流体検知器６で流体の有無を検知することにより、処理流路２１ｄ内に対象物が存在するか否かに応じて紫外線照射を起動及び停止させることができる。
【００５１】
〔流体殺菌モジュール１の構成の効果〕
（１）本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１は、処理流路２１ｄの上流に、一定以上の容積を有する第一室２６を設けている。そのため、例えば組み付け精度にばらつきが生じる場合であっても、対象物を、第一室２６を介して処理流路２１ｄに流入させることによって、組み付け精度によるばらつきの影響を緩和させることができ、結果的に、処理流路２１ｄにおける対象物の流速のばらつきを抑制することができる。そのため、組み付け精度による個体間のばらつきが抑制された流体殺菌モジュール１を実現することができる。
【００５２】
（２）本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１は、処理流路２１ｄを通過した対象物を、内筒２１の発光部３側の端部寄りに設けた連通口２１ａを介してのみ第二室２７に流入させて流出部５から流出させるようにしている。処理流路２１ｄを通過した対象物は全て連通口２１ａのみを通じて流出されることになる。そのため、流量が変動した場合であっても、この流量の変動に起因して処理流路２１ｄ内における流速分布が変動することを抑制することができる。そのため、流速分布が変動することにより殺菌不良が生じることを防止することができる。
【００５３】
（３）本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１は、第一室２６の断面積Ａ２６が処理流路２１ｄの断面積Ａ２１の１／１０以上１以下、より好ましくは１／１０以上１／２以下となるようにしている。そのため、処理流路２１ｄにおける殺菌効果を得ることができると共に、第一室２６におけるバイオフィルムの発生を防止することができる。
また、内筒２１は、その外周面の静止摩擦係数が、ケース部２２の内周面の静止摩擦係数よりも小さい材料で形成している。そのため、バイオフィルムの発生を容易に検出することができ、且つ、第一室２６内全体にバイオフィルムが発生するよりも前の、ケース部２２の内周面側にバイオフィルムが生じた段階でバイオフィルムの発生を検出することができる。そのため、バイオフィルムによるリスク発生の低減に寄与することができる。
ここで、ケース部２２側に付着したバイオフィルムは、流体殺菌モジュール１に対する定期的なメンテナンス時に、懐中電灯等の光源をケース部２２の外周面に近接させ、ケース部２２の内側の反射から汚れ状態を視認することで、発生状況を確認することができる。
【００５４】
これに対し、内筒２１側は、内筒２１とケース部２２との間に、流入側の整流室となる第一室２６及び流出側の整流室となる第二室２７が設けられており、すなわち、屈折率の異なる流体層が存在する。そのため、内筒２１側に付着したバイオフィルムは、ケース部２２の外側からは視認することはできない。つまり、内筒２１側にバイオフィルムが付着していたとしても視認することは困難である。そのため、内筒２１側は、ケース部２２側よりもバイオフィルムの発生が遅くなる工夫が実用上から非常に重要となる。つまり、ケース部２２側にバイオフィルムが付着したことを検出した時点で内筒２１側にはバイオフィルムは発生していないと予測されることから、ケース部２２側にバイオフィルムが付着したことを検出するタイミングで内筒２１についてもバイオフィルムに対する対処を行えばよい。
このように本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１は、第一室２６におけるバイオフィルムの発生を抑制することができる。したがって、第一室２６を設けることによる殺菌効果の低下を、より小さくすることができる。
【００５５】
（４）本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１は、内筒２１の肉厚を１〔ｍｍ〕以上２０〔ｍｍ〕以下とし、さらに、内筒２１を、拡散透過率が１〔％〕／１〔ｍｍ〕以上、２０〔％〕／１〔ｍｍ〕以下であり、且つ紫外線領域における全反射率が８０〔％〕／１〔ｍｍ〕以上、９９〔％〕／１〔ｍｍ〕以下である紫外線反射性材料で形成している。
そのため、発光部３から処理流路２１ｄに向けて照射された紫外光を処理流路２１ｄ内に高密度に紫外光を閉じ込めることができ、強い殺菌力を発揮させることができる。また、内筒２１は紫外光の一部は透過させるため、処理流路２１ｄ内に照射された紫外光は、図７中に符号Ｚで示すように、内筒２１を透過して第一室２６及び第二室２７内に向けて照射される。つまり、第一室２６及び第二室２７内の流体に対しても紫外光照射が行われることになるため、これら第一室２６や第二室２７に溜まっている対象物に雑菌が増殖することを防止することができる。このため、第一室２６や第二室２７内に対象物が溜まっていたとしても、雑菌の生成を抑えることができ、流動開始時に菌の増殖した対象物が流出されることを抑制することができ、流体殺菌モジュール１の信頼性をより向上させることができる。なお、図７は、図２（ａ）に示す流体殺菌モジュール１を簡易的に示している。
【００５６】
（５）本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１は、内筒２１とケース部２２との間の隙間を、部材２４によって流入部４側と流出部５側とに分割している。そのため、組み付け精度が低い場合であっても、第一室２６や第二室２７等、流路から対象物が漏れることを低減することができる。また、内筒２１とケース部２２との間に部材２４を介在させることで実現することができるため、製造工程の大幅な増加を伴うことなく実現することができる。また、部材２４は、弾性部材で構成されるため、例えば稼動時におけるロバストネスにも優れた流体殺菌モジュールを実現することができる。
【００５７】
〔流体殺菌モジュール１の構成の変形例〕
（１）上記実施形態においては、流体の殺菌を行う流体殺菌モジュールに適用した場合について説明したが、殺菌対象は、水、水溶液、コロイド分散液等の流体であってもよく、また、空気等の気体や、氷や固体の微粉末等であってもよい。
【００５８】
（２）上記実施形態においては、部材２４の内周面側には凸部２４ａを設け、外周面側には複数の凸部２４ｂを設けた場合について説明したが、これに限るものではない。要は、内筒２１の外周面に設けた溝２１ｂと嵌合することで、内筒２１の延びる方向への部材２４の移動を制限することができ、且つ、部材２４と内筒２１との接触面及び部材２４とケース部２２との接触面を通して、部材２４で区画される一方の側から他方の側へ対象物が移動することを阻止することが可能であって、十分な耐久性を有していれば部材２４はどのような形状であってもよい。
【００５９】
例えば、図２（ａ）に示す内筒２１に代えて図８に示す内筒２１αを用いてもよい。内筒２１αは、図８に示すように、内筒２１αの延びる方向の中央部の外周面に環状の溝２１αａが形成されると共に、溝２１αａの両側に環状の凸部２１αｂ、２１αｃが形成されている。凸部２１αｂ、２１αｃの高さは、溝２１αａの深さよりも大きく、凸部２１αｂ、２１αｃの外周面とケース部２２の内周面とが接するように形成される。また、溝２１αａにはゴム等の弾性部材からなるＯリング２１αｄが嵌められている。この内筒２１αを、ケース部２２に収容することによって、凸部２１αｂ及び２１αｃの外周面とＯリング２１αｄとがケース部２２の内周面と接触し、凸部２１αｂの流入部４側及び凸部２１αｃの流出部５側の、ケース部２２と内筒２１αとの間に隙間が形成される。この凸部２１αｂの流入部４側の隙間が第一室２６を形成し、凸部２１αｃの流出部５側の隙間が第二室２７を形成する。
このような構成を有する内筒２１αを用いることによっても、上記と同等の作用効果を得ることができる。
【００６０】
（３）上記実施形態においては、図２（ａ）に示すように、内筒２１とケース部２２との間の隙間を部材２４で区分けし、区分けした二つの区画のうち一方の区画を第一室２６、他方の区画を第二室２７としているがこれに限るものではない。例えば、第一室２６及び第二室２７をそれぞれ別体として形成するようにしてもよい。また、第一室２６及び第二室２７を備えているが、少なくとも第一室２６のみを備える場合であっても適用することができる。
【００６１】
（４）上記実施形態においては、発光素子３４ａを、処理流路２１ｄの板２３とは逆側の端部に設けた場合について説明したが、板２３側に設けることも可能であり、さらに、板２３側及び板２３とは逆側の両方に設けることも可能である。
【実施例】
【００６２】
以下に、本発明に係る紫外線照射装置を用いた流体殺菌モジュールの実施例を説明する。
〔実施例Ａ〕
以下に、本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１について、処理流路２１ｄにおける流速分布を示す。
ここで、処理流路２１ｄ内における流速分布はできるだけ均一な方がよい。つまり、ＵＶＣ−ＬＥＤ等の発光素子の照度分布は、例えば、図９に示すように、中央部が壁側領域よりも１.４倍程度照度が高い分布となっている。そのため、処理流路２１ｄにおける流速が照度分布と一致していないと、照度に対して流速の速い部分では十分な殺菌効果を得ることができない可能性がある。このため、流速分布は壁面に対して１．４倍程度中央部の流速が速い分布であることが好ましいが、処理流路の壁面流速は必ず０となるため、実質的には処理流路内の流速が均一になる程、殺菌能力の向上が見込まれる
なお、以下の図１０〜図１４では、流体殺菌モジュール１を簡易的に示している。また、図中の矢印は、流れの向きを示す。
【００６３】
〔比較例Ａ〕
図１０は、比較例として、第一室２６を持たない流体殺菌モジュール１ａにおける流速分布を示したものである。比較例における流体殺菌モジュール１ａは、第一室２６及び第二室２７を共に持たない。また、流入部４及び流出部５は、内筒２１の両端にそれぞれ設けられている。
図１０に示すように、比較例における流体殺菌モジュール１ａの、処理流路２１ｄにおける流速分布は壁面近傍の流速が中央部に比べて速く、十分な殺菌性能を得る事が出来ない。
【００６４】
〔実施例Ａ１〕
実施例Ａ１における流体殺菌モジュール１は、図１１に示すように、比較例における流体殺菌モジュール１ａにおいて、第一室２６を設けたものである。
図１１に示すように、処理流路２１ｄの中央部近傍における流速のばらつきが抑制されていることがわかる。
〔実施例Ａ２〕
実施例Ａ２における流体殺菌モジュール１は、図１２に示すように、実施例Ａ１における流体殺菌モジュール１において、さらに、処理流路２１ｄの流入側に、板２３を設けたものである。
図１２に示すように、実施例Ａ１に比較して、処理流路２１ｄにおける流れの向きが揃っていることがわかる。
【００６５】
〔実施例Ａ３〕
実施例Ａ３における流体殺菌モジュール１は、図１３に示すように、実施例Ａ２における流体殺菌モジュール１において、流入部４を、処理流路２１ｄの長手方向中央寄りに移動したものである。
図１３に示すように、流入部４を処理流路２１ｄの長手方向中央寄りに移動することによって、処理流路２１ｄにおける流速のばらつきがより抑制される事が分かる。
【００６６】
〔実施例Ａ４〕
実施例Ａ４における流体殺菌モジュール１は、図１４に示すように、実施例Ａ３における流体殺菌モジュール１において、さらに第二室２７を設け、流出部５を、処理流路２１ｄの長手方向中央寄りに移動したものである。
図１４に示すように、第一室２６だけでなく第二室２７を設け、さらに、流入部４及び流出部５を、処理流路２１ｄの長手方向中央寄りに移動することによって、処理流路２１ｄにおける流速のばらつきがより抑制され、また、流れの向きがより一方向に向いていることがわかる。
【００６７】
〔実施例Ｂ〕
本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１について、殺菌効率を測定した。
殺菌効率の測定は、２５〔℃〕、透過率９７〔％／ｃｍ〕、Ｅ．Ｃｏｌｉ  ＮＢＲＣ３９７２（１×１０６〔ＣＦＵ／ｍｌ〕）の溶液を用い、この溶液を２．０〔Ｌ／ｍｉｎ〕の流速で流入部４から流入させることで行った。また、光源３４は二つの発光素子３４ａを備え、発光素子３４ａとして、５００〔ｍＡ〕で１ミリ秒のパルス電流を供給したとき３５〔ｍＷ〕の紫外線を出力する光源を用いた。パルス電流での発光測定は熱に因らずに発光素子の光出力を確認するためであり、殺菌は連続電流で連続発光させて行う。殺菌効率として、残留菌〔％〕と、ＬＲＶ（Ｌｏｇａｒｉｔｈｍ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｖａｌｕｅ）とを測定した。ＬＲＶは、次式（２）で算出される値である。
ＬＲＶ＝−ｌｏｇ（殺菌処理済の溶液中の菌数÷原液（溶液）の菌数）……（２）
なお、以下の図１５〜図１９では、流体殺菌モジュール１を簡易的に示している。
【００６８】
〔実施例Ｂ１〕
実施例Ｂ１における流体殺菌モジュール１は、図１５に示すように、内筒２１の流入部４側の端部及び流出部５側の端部に、第一室２６と第二室２７とを設けたものである。これら第一室２６及び第二室２７は、それぞれ別体として形成され、内筒２１の流入部４側及び流出部５側において、それぞれ開口部及び外周面を囲むように端部寄りの部分にのみ設けられている。また、内筒２１の流入部４側の開口部には、板２３が設けられている。
【００６９】
〔実施例Ｂ２〕
実施例Ｂ２における流体殺菌モジュール１は、図１６に示すように、実施例Ｂ１における流体殺菌モジュール１において、さらに石英ガラス等で形成される窓３３を含む窓部３１と内筒２１の端面との間に、弾性シート２２ｄを設けたものである。
〔実施例Ｂ３〕
実施例Ｂ３における流体殺菌モジュール１は、図１７に示すように、図２に示す流体殺菌モジュール１に相当する。
【００７０】
〔比較例Ｂ１〕
比較例Ｂ１における流体殺菌モジュール１ａは、図１８に示すように、図１５に示す実施例Ｂ１における流体殺菌モジュール１において、連通口２１ａに変えて、内筒２１と、窓部３１との間に隙間５１を設け、この隙間５１を介して処理流路２１ｄを通過した対象物を流出部５から流出させるようにしたものである。
【００７１】
〔比較例Ｂ２〕
比較例Ｂ２における流体殺菌モジュール１ａは、図１９に示すように、図１８に示す比較例Ｂ１における流体殺菌モジュール１ａにおいて、隙間５１ではなく、内筒２１の窓部３１側の端部に、径方向を向く溝部５２を設け、窓部３１と内筒２１の溝部５２との間に形成される流路を通して、処理流路２１ｄを通過した対象物を流出部５から流出させるようにしたものである。
【００７２】
〔殺菌効率〕
表３に、実施例Ｂ１〜Ｂ３及び比較例Ｂ１、Ｂ２における殺菌効率の測定結果を示す。
表３からわかるように、残留菌％は、比較例Ｂ１、Ｂ２における流体殺菌モジュール１ａに比較して、実施例Ｂ１〜Ｂ３における流体殺菌モジュール１の方が、大幅に低減されていることがわかる。また、ＬＲＶも、比較例Ｂ１、Ｂ２における流体殺菌モジュール１ａに比較して、実施例Ｂ１〜Ｂ３における流体殺菌モジュール１の方が良好であることがわかる。
【００７３】
【表３】
2020127923.tif 000005
【００７４】
〔実施例Ｃ〕
本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１について、流体シミュレーションを行った。
図２０は、本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１の流体シミュレーション結果を示したものである。
図２０に示すように、比較的流速が小さい状態（例えば、流速＞１〔ｍ／ｓ〕程度）で、第一室２６において乱流が発生することが確認できた。つまり、バイオフィルムが生じにくくなることが確認された。なお、図２０では、流体殺菌モジュール１を簡易的に示している。
【００７５】
〔実施例Ｄ〕
本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１における、第一室２６の内容積と紫外線による殺菌性能との関係について計算機上でシミュレーションを行った。
図２１〜図２３は、第一室２６の容積の、処理流路２１ｄの相当内径の三乗に対する倍率を、０．５１（図２１）、１．４６（図２２）、１．５１（図２３）とした場合の流体シミュレーション結果である。図２１〜図２３において、（ａ）は、本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１について、処理流路２１ｄにおける流速分布を示す。なお、図２１〜図２３では、流体殺菌モジュール１を簡易的に示している。また、図中の矢印は、流れの向きを示す。また、図２１〜図２３において、（ｂ）は、処理流路２１ｄにおける流速〔ｍ／ｓ〕を表し、横軸は、処理流路２１ｄの長手方向ほぼ中央位置のａ１−ａ２断面における、処理流路中心からの距離〔ｍ〕、縦軸は流速〔ｍ／ｓ〕を表す。
【００７６】
図２１〜図２３に示す流体シミュレーション結果から、第一室２６の容積の処理流路２１ｄの相当内径の三乗に対する倍率が大きい方が、処理流路２１ｄ内の流れ分布が均一になっていることが分かる。
図２４は、第一室２６の容積とＬＲＶとの対応を示すシミュレーション結果であり、横軸は、処理流路２１ｄの相当内径の三乗に対する倍率、縦軸は毎分２リットルの流速で殺菌対象の流体としてＥ．Ｃｏｌｉ  ＮＢＲＣ３９７２の菌液を処理流路２１ｄに流したときのＬＲＶである。なお、図２に示す流体殺菌モジュール１において、発光素子３４ａとして、ＵＶＣ−ＬＥＤ出力２８ｍＷを２灯用いるものとした。
【００７７】
その結果、図２４に示すように、第一室２６の容積が大きくなるほど、ＬＲＶが大きくなることがわかる。また、殺菌性能の合格ラインをＬＲＶ＝３としたとき、第一室２６の容積が処理流路２１ｄの相当内径の三乗の２／３程度（０．６７程度）以上であるとき、ＬＲＶ≧３を満足することがわかる。
次に、図２４に示すシミュレーション結果において、試算点Ｍ１及び試算点Ｍ２について、図２に示す流体殺菌モジュール１を用いて実際に殺菌試験を行った。その結果を図２５に示す。
【００７８】
なお、試算点Ｍ１の処理流路２１ｄの相当内径の三乗に対する倍率は０．８５、試算点Ｍ２の処理流路２１ｄの相当内径の三乗に対する倍率は１．３１とした。
また、図２に示す流体殺菌モジュール１において、発光素子３４ａとして、ＵＶＣ−ＬＥＤを２灯用いた。
ピーク波長２６５〔ｎｍ〕ＵＶＣ−ＬＥＤの光出力を、７９．０〔ｍＷ〕、６４．９〔ｍＷ〕、４６．９〔ｍＷ〕としたときの、ＬＲＶを、試算点Ｍ１及びＭ２それぞれについて測定した。
図２５において、横軸は、ピーク波長２６５〔ｎｍ〕のＵＶＣ−ＬＥＤの光出力〔ｍＷ」、縦軸は毎分２リットルの流量におけるＥ．Ｃｏｌｉ  ＮＢＲＣ３９７２に対する殺菌性能（ＬＲＶ）を示す。
図２５から、２８〔ｍＷ〕ＬＥＤ２灯分のＬＥＤ出力５６〔ｍＷ〕に相当する殺菌性能（ＬＲＶ）は図２４に示したシミュレーション結果以上の殺菌性能が実現できていることがわかる。
【００７９】
〔実施例Ｅ〕
本発明の一実施形態に係る流体殺菌モジュール１において、図２（ｂ）に示す第一室２６の断面積Ａ２６と処理流路２１ｄの断面積Ａ２１との関係を説明するためのシミュレーションを行った。
図２６（ａ）〜（ｃ）に示すように、内筒２１の外径φＤ１の異なる３つの流体殺菌モジュール１−１〜１−３を用いて、流入部４と第一室２６との連通部分における流速を測定した。
【００８０】
各流体殺菌モジュール１−１〜１−３において、内筒２１の内径φｄ１はφ２０〔ｍｍ〕、ケース部２２の内径φｄ２はφ３４〔ｍｍ〕とした。また、流体殺菌モジュール１−１の内筒２１の外径φＤ１はφ３１〔ｍｍ〕、処理流路２１ｄの断面積Ａ２１に対する第一室２６の断面積Ａ２６の比（Ａ２６／Ａ２１）は４８．８〔％〕とした。流体殺菌モジュール１−２の内筒２１の外径φＤ１はφ２８〔ｍｍ〕、処理流路２１ｄの断面積Ａ２１に対する第一室２６の断面積Ａ２６の比（Ａ２６／Ａ２１）は９３〔％〕とした。流体殺菌モジュール１−３の内筒２１の外径φＤ１はφ２６〔ｍｍ〕、処理流路２１ｄの断面積Ａ２１に対する第一室２６の断面積Ａ２６の比（Ａ２６／Ａ２１）は１２０〔％〕とした。
【００８１】
各流体殺菌モジュール１−１〜１−３について、流路における流速分布を図２６（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、図２６は、図２（ａ）に示す流体殺菌モジュール１を簡易的に示している。
断面積の比Ａ２６／Ａ２１が「１」より小さい流体殺菌モジュール１−１及び１−２の場合、流入部４と第一室２６との連通部分Ｋにおける流速の最小値は１〔ｍ／ｓｅｃ〕より大きく、バイオフィルムの発生を良好に抑制できることが確認された。
一方、断面積の比Ａ２６／Ａ２１が「１」より大きい流体殺菌モジュール１−３の場合、流入部４と第一室２６との連通部分における流速の最小値は１〔ｍ／ｓｅｃ〕より小さく、バイオフィルムの発生を抑制することができない可能性があることが確認された。
以上から、バイオフィルムの発生を抑制するためには、処理流路２１ｄの断面積Ａ２１に対する第一室２６の断面積Ａ２６の比（Ａ２６／Ａ２１）が「１」より小さいことが好ましいことがわかる。
【００８２】
〔実施例Ｆ〕
流体殺菌モジュール１について、図１に示す流体殺菌モジュール１を用いて殺菌性能試験を実施した。
その結果、流体検知器６を対象物である水が通過したことを検知した検知信号を元に即時に発光素子３４ａが点灯することで、処理流路２１ｄを通過した水が十分殺菌されることが確認され、その結果、効率よく殺菌が行われたことが確認された。
【符号の説明】
【００８３】
１  流体殺菌モジュール
２  殺菌処理部
３  発光部
４  流入部
５  流出部
６  流体検知器
７  制御部
２１  内筒
２１ｄ  処理流路
２２  ケース部
２３  板（整流用の板）
２４  部材
２６  第一室
２７  第二室
３４  光源
３４ａ  発光素子
６１  流入配管
６２  流出配管
【図１】
2020127923.tif 000006
【図２】
2020127923.tif 000007
【図３】
2020127923.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020127923.tif 000012
【図８】
2020127923.tif 000013
【図９】
2020127923.tif 000014
【図１０】
2020127923.tif 000015
【図１１】
2020127923.tif 000016
【図１２】
2020127923.tif 000017
【図１３】
2020127923.tif 000018
【図１４】
2020127923.tif 000019
【図１５】
2020127923.tif 000020
【図１６】
2020127923.tif 000021
【図１７】
2020127923.tif 000022
【図１８】
2020127923.tif 000023
【図１９】
2020127923.tif 000024
【図２０】
2020127923.tif 000025
【図２１】
2020127923.tif 000026
【図２２】
2020127923.tif 000027
【図２３】
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【図２４】
2020127923.tif 000029
【図２５】
2020127923.tif 000030
【図２６】
2020127923.tif 000031