(57)【要約】【課題】流体への紫外光の照射効率を高め、流体の殺菌効率を向上することができる流体殺菌装置を提供する。【解決手段】  流体殺菌装置１は、内径が２４ｍｍ以上６４ｍｍ以下であって、流体の流路２１を形成する筒状の流路部２と、前記流路部２の外面に設けられた反射部２２と、前記流路部２の長手方向に形成され、前記反射部２２が設けられていない窓部２３と、紫外光を照射する複数の発光素子４１が前記窓部２３に沿って配設された光源部４とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径が２４ｍｍ以上６４ｍｍ以下であって、流体の流路を形成する筒状の流路部と、
前記流路部の外面に設けられた反射部と、
前記流路部の長手方向に形成され、前記反射部が設けられていない窓部と、
紫外光を照射する複数の発光素子が前記窓部に沿って配設された光源部と、
を具備することを特徴とする流体殺菌装置。
【請求項２】
前記発光素子の指向半値角は１００度〜１４０度であり、前記流路部と発光素子の表面との距離は２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の流体殺菌装置。
【請求項３】
前記発光素子の光の出射側に指向角を広げるレンズが設けられており、前記流路部と前記レンズの表面との距離は２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の流体殺菌装置。
【請求項４】
前記流路部の内周の長さ寸法に対して前記窓部の幅寸法が４．５％以上１４％以下の範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の流体殺菌装置。
【請求項５】
前記窓部は正対するように一対形成されていて、前記光源部は前記窓部に対向して一対配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の流体殺菌装置。
【請求項６】
前記反射部は、流路部の外面にアルミニウムの薄膜を形成することにより又はフッ素系樹脂のシート若しくは高反射処理したアルミニウムのシートを外面に巻き付けることにより構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の流体殺菌装置。
【請求項７】
前記光源部は、基板に複数の発光素子が実装されて構成されており、前記基板の実装面には反射材が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の流体殺菌装置。
【請求項８】
前記流路部の開口部には、流水口が設けられる接続部が接続されており、この接続部と前記光源部とは熱的に結合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の流体殺菌装置。
【請求項９】
前記流路部に流れる流体の流量は、１分あたり１リットル〜５リットルであり、前記発光素子の紫外光の総出力は０．２Ｗ以上０．９Ｗ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の流体殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外光を照射して流体を殺菌する流体殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、水などの流体の殺菌を行う場合、流路を構成する直管の端部に紫外光を照射する光源を配置するものが知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。
これら従来の構成は、流体への紫外光の照射効率が低く、流体の殺菌が効率的に行われないという課題が生じる。
一方、流路の長手方向の側部に沿って紫外光を照射する光源を配置するものが提案されている（特許文献３及び特許文献４参照）。
【０００３】
しかしながら、これらには構成の概念が示されてはいるものの、流体への紫外光の照射効率を高め、流体の殺菌効率を向上するための具体的な構成は開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−６４６１０号公報
【特許文献２】特開２０１７−７４１１４号公報
【特許文献３】特開２０１７−４７３８５号公報
【特許文献４】特開２０１４−２３３６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、流体への紫外光の照射効率を高め、流体の殺菌効率を向上することができる流体殺菌装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の流体殺菌装置は、内径が２４ｍｍ以上６４ｍｍ以下であって、流体の流路を形成する筒状の流路部と、前記流路部の外面に設けられた反射部と、前記流路部の長手方向に形成され、前記反射部が設けられていない窓部と、紫外光を照射する複数の発光素子が前記窓部に沿って配設された光源部と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、流体への紫外光の照射効率を高め、流体の殺菌効率を向上することができる流体殺菌装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る流体殺菌装置を示す断面図である。
【図２】同流路部に形成された窓部を示す平面図である。
【図３】同光源部を示す平面図である。
【図４】同実施形態と比較例において、発光素子への投入電力と紫外線出力との関係を示すグラフである。
【図５】同流路部の内径と紫外線の照射量との関係を示すグラフである。
【図６】同流路部と発光素子との距離の関係を示すための模式的な説明図である。
【図７】同紫外光の入射状態を示す模式的な説明図である。
【図８】同流路部と発光素子との距離に対する流路部への入射光量比率を示す表である。
【図９】同流路部と発光素子との距離に対する流路部への入射光量比率を示すグラフである。
【図１０】同流路部内径、窓部幅及び流路部と発光素子との距離の関係を示す表である。
【図１１】同窓部の幅が流路部の内周の長さに占める比率を示したグラフである
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る流体殺菌装置について図１乃至図１１を参照して説明する。本実施形態の流体殺菌装置は、流路部を流れる例えば、上水等の流体に波長２２０ｎｍ以上３００ｎｍ未満の紫外光を照射して流体を殺菌するものである。
【００１０】
図１は、流体殺菌装置の断面図を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は流路部及び光源部を示す横断面図である。図２は、流路部に形成された窓部の平面図を示し、図３は、光源部を示す平面図である。なお、各図において、同一又は相当部分には、同一符号を付し重複する説明を省略する。また、各図では、各部材を認識可能な大きさ及び寸法とするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１１】
図１及び図２に示すように流体殺菌装置１は、流路部２と、接続部３と、光源部４とを備えている。流路部２は、流体である水の流路２１を形成するように筒状の管状部材で形成されていて、紫外光を透過する材料で構成されている。具体的には、流路部２は円筒状で波長２６０ｎｍ付近の紫外線の透過性が良好な石英（ＳｉＯ２）等のガラス材料から作られている。
【００１２】
本実施形態の流体殺菌装置１は、流路部２の流路２１に１分あたり１リットル〜５リットルの流量の水を流すことを予定している比較的小型のものである。流路部２の長さ寸法Ｌは１５０ｍｍ〜２００ｍｍであり、内径φは２４ｍｍ以上６４ｍｍ以下に設定されている。なお、流路部２の厚み寸法は、強度的な面を勘案して通常１ｍｍ〜３ｍｍに形成される。
【００１３】
このような流路部２の外周面には、反射部２２が設けられている。反射部２２は、流路部２の外周面に形成された反射膜であり、アルミニウム（Ａｌ）の蒸着やスパッタリングにより薄膜として形成される。なお、反射部２２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の紫外線反射率の高いフッ素系樹脂のシートや高反射処理したアルミニウムのシートを流路部２の外周面に巻き付けるようにして形成してもよい。さらに、反射部２２の上には適宜保護膜層を形成してもよい。
【００１４】
また、流路部２の外周面の一部には、反射部２２が設けられていない。つまり、反射部２２は、流路部２の外周面の一部を残して形成されている。この反射部２２が設けられていない流路部２の外周面の一部は、紫外光が透過する窓部２３となっている。
【００１５】
窓部２３は、流路部２３の長手方向に沿って所定の幅寸法で直線状に形成されている。具体的には、幅寸法Ｗが１０ｍｍ程度の窓部２３ａ、２３ｂが正対するように一対形成されている（図１（ｂ）参照）。なお、この窓部２３は、長手方向に沿って平坦状に形成してもよい。
【００１６】
流路部２の両端の開口部２４には、接続部３が接続され取付けられている。接続部３は、流水口が設けられるものであり、流水口は流水入口３ａと流水出口３ｂとの一対から構成されている。この流水入口３ａと流水出口３ｂとは、略同様な構成である。
【００１７】
詳しくは、接続部３は、キャップ状の本体３１と連通管３２とを備えている。本体３１は、連結壁３３と嵌合壁３４とを有している。連結壁３３の略中央部には、連通管３２が気密的に接続されている。連通管３２は、流路部３と連通する屈曲状の部材であり、流路部３の内径より小さい内径寸法を有していて、連結管３３には、流路部３に水を流す配管等が接続できるようになっている。
【００１８】
また、嵌合壁３４の内面側は、流路部２の外周面に気密的に嵌合されている。なお、接続部３の材料には、熱伝導性が良好な金属や熱伝導性を有する合成樹脂を用いるのが好ましい。
【００１９】
図３を併せて参照して示すように、光源部４は、流路部２の窓部２３に沿って対向するように、一対の光源部４ａ、４ｂが流路部２の外側に正対して配設されている。光源部４は、光源である発光素子４１が実装された基板４２と、この基板４２が取付けられる放熱部４３と、この放熱部４３が取付けられる取付部材４４とを備えている。
【００２０】
基板４２は、横長の長方形状に形成されていて、絶縁材であるガラスエポキシ樹脂の平板からなり、表面側（実装面側）には銅箔で形成された配線パターンが施されている。また、基板４２の表面側には適宜白色のレジスト層等の反射材４５が施されるようになっている。
【００２１】
なお、基板４２の材料は、絶縁材とする場合には、セラミックス材料又は合成樹脂材料を適用できる。さらに、金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れたべース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用してもよい。また、基板４２の表面側に形成される反射材４５には、紫外線の高反射材としてセラミック系の白色無機塗料を適用することができる。
【００２２】
発光素子４１は、ＬＥＤ（light emitting diode）であり、表面実装型のＬＥＤパッケージである。発光素子４１は、波長が２２０ｎｍ以上３００ｎｍ未満の帯域に含まれる紫外光、好ましくは波長２６５ｎｍ付近の殺菌効果の高い紫外光を出射する。また、発光素子４１であるＬＥＤパッケージの配光について、その指向半値角は１００度〜１４０度のものを用いている。
【００２３】
このＬＥＤパッケージは、基板４２の長手方向に沿って３個〜１０個の複数個、本実施形態では５個が直線状に並べられて実装され配設されている。具体的には、５個のＬＥＤパッケージが各々２５ｍｍの間隔を空けて配設されている。ＬＥＤパッケージは、概略的にはセラミックスで形成された本体に配設されたＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを封止するエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等のモールド用の透光性樹脂とから構成されている。また、発光素子４１における波長が２２０ｎｍ以上３００ｎｍ未満の帯域に含まれる紫外光の総出力は０．２Ｗ以上０．９Ｗ以下である。  
【００２４】
殺菌能力として、１分あたり１リットル〜５リットルの流量の流体としての水を殺菌する能力を有する装置を想定すると、水の紫外光の透過率や流水部２の紫外光の透過率にもよるが、発光素子４１からの紫外光の波長が２２０ｎｍ以上３００ｎｍ未満の範囲の総出力としては、波長２６０ｎｍから２８５ｎｍ以下のピークの発光素子では０．２Ｗ以上が必要である。また、発光素子４１を多くすると流水部２の外表面中で発光素子４１の占める比率が高くなり効率の低下につながるため、０．９Ｗ以下が好ましい。  
放熱部４３は、熱伝導性の良好な材料、例えば、アルミニウム製の部材である。この放熱部４３には、基板４２の裏面側が熱的に結合されて取付けられている。
【００２５】
取付部材４４は、板状であり、横長で両端部が段状に折曲されて取付部４３１が形成されている。取付部材４４は、ステンレス等耐腐食性の優れる材料から作られており、放熱部４３が熱的に結合されて取付けられている。また、取付部材４４の取付部４３１は、接続部３の連結壁３３にねじ等の固定手段によって取付けられている。
【００２６】
このような構成により、光源部４は、流路部２側に取り付けられて、流路部２の外周側に窓部２３に対向して配置される。ここで、詳細を後述するように、発光素子４の表面と流路部２の外面との距離Ｇは、２ｍｍ以下に設定されている。これにより発光素子４１から出射する光の流路部２内への入射量のロスを減少させることができる。
【００２７】
また、流路部２には接続部３が接続されており、この接続部３と光源部４とは熱的に結合されている。詳しくは、基板４２−放熱部４３−取付部材４４−接続部３−流路部２が熱的に結合され、熱伝導経路が構成されているため、発光素子４１から発生する熱を効果的に放熱することができる。
【００２８】
なお、ＬＥＤは、砲弾型のＬＥＤを実装するようにしてもよく、実装方式や形式は、格別限定されるものではない。さらに、発光素子の指向角（照射角）が十分広くない場合、流路部に紫外光が侵入した後には水の屈折率の関係で指向角が狭くなることから、照度が低い領域が大きくなりやすい。したがって、発光素子の光の出射側に指向角を広げるレンズを設けて光源を構成するようにしてもよい。この場合は、レンズの表面と流路部との距離Ｇを２ｍｍ以下に設定するとよい。
【００２９】
次に、本実施形態の使用状態について説明する。概略的には、流体殺菌装置１に配管等を接続し、流体殺菌装置１の流路２１に流体としての水を流し、この水に紫外光を照射して水を殺菌する。
【００３０】
流体としての水を接続部３の流水入口３ａ側から給水し、流路部２の流路２１を通過させて接続部３の流水出口３ｂ側から取水する。この場合、光源部４に電力を供給することにより、発光素子４１から紫外光が出射され、この紫外光が流路部２の窓部２３を通じて透過して流れる水に照射される。
【００３１】
また、流路部２の内部に入射した紫外光は、水に照射されるとともに、流路部２の外周面の反射部２２に到達した紫外光は、反射されて再度流路部２の内部の水に照射される。さらに、一対の光源部４ａ、４ｂが流路部２の外側に正対して配設されているので、流路部２には、少なくとも二方向の複数方向から紫外光が入射し水に照射されるようになる。
したがって、殺菌対象物である水に照射される紫外光の光量を多くすることができ、また、流路部２の内部に照射される紫外光を均一化することができる。
加えて、流路部２の内部に入射した紫外光は、反射部２２に反射されて流路部２の内部の水に照射される。
【００３２】
これにより水に含まれる細菌の細胞内のＤＮＡに紫外線を吸収させて、ＤＮＡの遺伝コードを破壊して、細菌の細胞の増殖、代謝が正常に行われないようにし、細菌を不活性化する。したがって、取水された水は、紫外光の効率的な照射により殺菌されたものとなる。
【００３３】
一方、ＬＥＤ等の発光素子４１は、その温度が上昇するに従い、光の出力が低下し、耐用年数も短くなる。このため、発光素子４１を光源とする場合、耐用年数を延したり発光効率等の特性を改善したりするために、発光素子４１の温度が上昇するのを抑制することが必要である。
【００３４】
本実施形態では、発光素子４１から発生する熱は、基板４２−放熱部４３−取付部材４４−接続部３−流路部２の熱伝導経路により放熱され、発光素子４１の温度が上昇するのを抑制することができる。また、流路部２には水が流れるため、流路部２は温度が低下する方向に作用し、放熱効果を高めることが期待できる。
次に、本実施形態の流体殺菌装置１を製作するにあたり、最適な具体的構成を追求し、調査分析した結果を図４乃至図１１を参照して説明する。
（投入電力と紫外線出力）
本実施形態と比較例の流体殺菌装置において、図４に示すように発光素子（ＬＥＤ）への投入電力と紫外線出力との関係を示している。
【００３５】
本実施形態のものは、側面照射方式であり、流路部２の長手方向に沿って窓部２３が形成され、窓部２３に対向して光源部４を配置している。なお、１箇所に形成された窓部２３に光源部４が対向する構成としている。比較例のものは、端部照射方式であり、流路部２´の長手方向の端部に窓部２３´が形成され、発光素子４１´が設けられた光源部４´を配置している。
【００３６】
図４において、横軸は発光素子への投入電力（Ｗ）を示し、縦軸は発光素子からの紫外線の出力（Ｗ）を示している。図４に示すように、比較例では、発光素子への投入電力が３０Ｗを超えると、紫外線の出力が飽和状態となるが、本実施形態においては、発光素子への投入電力の増加に対して紫外線の出力の飽和がみられず、その分、紫外線の出力が高くなり高出力化が可能になることが分る。
（相対紫外線照射量）
【００３７】
図５に示すように、流路部の内径と紫外線の照射量との関係を、殺菌対象物である水において、紫外光の透過率を変えて実験した。水はその溶解成分によって紫外光の透過率が変化する。一般的な上水用の水は、紫外光の１ｃｍあたりの透過率が９０％以上であり、透過率が９０％、９５％、９９％の３種の水を用意し測定した。
【００３８】
流体殺菌装置の試料は、流路部の長さ寸法Ｌは１７０ｍｍであり、内径φを１８ｍｍ〜８０ｍｍまで変化させ、出力５０ｍＷの発光素子（ＬＥＤ）が実装された前述の光源部が正対して配置されたものである。流路部に１分あたり２リットルの流量の水を流して流路部の内径と紫外線の照射量との関係を測定した。
【００３９】
図５において、横軸は流路部の内径φ（ｍｍ）を示し、縦軸は紫外線の照射量（Ｊ／ｍ２）を示している。具体的には、流路部の内径φを１８ｍｍ、２４ｍｍ、３０ｍｍ、４６ｍｍ、５４ｍｍ、６４ｍｍ、８０ｍｍと変化させた。
【００４０】
水はその溶解成分によって紫外光の透過率が変わり、透過率の低い水は紫外光が長い距離まで届きにくいため、紫外線の照射量が低下し、殺菌効果が低下する。図５に示すように、水の透過率が低い場合、例えば、透過率が９０％のときには、内径の細い側に照射量のピークＰ１がくる。一方、水の透過率が高い場合、例えば、透過率が９５％、９９％のときには、内径の太い側に照射量のピークＰ２、Ｐ３がくる傾向にある。
【００４１】
したがって、流路部の内径と紫外線の照射量との関係において、流路部の内径の範囲は、紫外線の照射量のピークが含まれる所定の範囲が適切となる。しかしながら、水の透過率が高い場合、例えば、透過率が９９％のときは紫外線の絶対照射量が大きいので、ピークＰ３を含まなくても殺菌効果を確保することができる。
また、透過率が９５％の水を使って殺菌試験を実施したところ、１分あたり２リットルの流量で大腸菌を９９．９％不活化できることを確認した。
【００４２】
以上を考慮し分析すると、流路部の内径は、一般的な上水用の水において、紫外線の照射量のピークが含まれ、所定の紫外線の照射量が得られる２４ｍｍ以上６４ｍｍ以下の範囲が好ましく、３５ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲がより好ましいとの結論を見出すことができる。
（流路部と発光素子との距離）
次に、図６乃至図９に示すように流路部と発光素子（ＬＥＤ）の表面との距離の関係において、流路部内への入射光量について分析した。
【００４３】
図６（ａ）及び（ｂ）は、流路部２と発光素子４１との距離Ｇの関係を示すための模式的な説明図である。図７（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態のように一対の光源部４ａ、４ｂが流路部２の外側に正対して配設されている場合の紫外光の入射状態を示す模式的な説明図である。
【００４４】
図６（ａ）に示すように流路部２と発光素子４１との距離Ｇが近い場合には、流路部２内への入射光量は多くなる。一方、図６（ｂ）に示すように流路部２と発光素子４１との距離Ｇが遠くなる場合には、紫外光が窓部２３の外側にはみ出し、流路部２内への入射光量が減少してロスが大きくなる。したがって、紫外光が窓部２３の外側にはみ出す比率を少なくして、ロスを減少させて入射光量を確保できる距離Ｇを設定する必要がある。
【００４５】
また、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように光源部４ａ、４ｂが正対して配設され、流路部２と発光素子４１との距離Ｇが適切に設定される場合には、入射光量のロスが少なく、流路部２内へ紫外光が入射されとともに反射部２２に反射されて流路部２の内部の水に照射される。したがって、水に照射される紫外光の光量のロスを少なくして増加させることができ、また、流路部２の内部に照射される紫外光を均一化することができる。
【００４６】
以上の関係性を踏まえ、図８及び図９に示すように流路部と発光素子の表面との距離Ｇ（ｍｍ）に対する流路部への入射光量比率（％）を測定し評価した。図８は、測定データの数値を示した表であり、図９は、図８の測定データに基づくグラフである。図９において、横軸は流路部と発光素子の表面との距離Ｇ（ｍｍ）を示しており、縦軸は流路部への入射光量比率（％）を示している。流路部の内径φ（ｍｍ）は、１８ｍｍ、２４ｍｍ、３０ｍｍ、４６ｍｍ、５４ｍｍ、６４ｍｍ、８０ｍｍと変化させた。また、流路部と発光素子の表面との距離Ｇは、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍと変化させた。なお、発光素子の指向半値角は１００度〜１４０度であり、具体的には１２０度のものを用いている。窓部２３の幅寸法Ｗは１０ｍｍ程度の一定とし、入射光量比率が９６％以上を入射光量が良好なものとして評価した。
【００４７】
図９に示すように、流路部２の内径φが大きく、流路部２と発光素子４１の表面との距離Ｇが小さいほど入射光量比率が高い傾向になることが分る。図８及び図９の測定結果から、前述の流路部２の内径φが２４ｍｍ以上６４ｍｍ以下の範囲において、入射光量比率が９６％以上を達成できる流路部２と発光素子４１の表面との距離Ｇは、２ｍｍ以下であることが導き出せる。また、前述の流路部２の内径φがより好ましい３５ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲においても当該距離Ｇが２ｍｍ以下であれば入射光量比率９６％以上を達成できることが分る。
【００４８】
因みに、内径φが４６ｍｍの流路部２において、発光素子４１を１．５ｍｍの距離Ｇで設置した場合、発光素子４１からの紫外光の約９９％の光量が流路部２内に入射した。しかし、この場合、発光素子４１を３ｍｍの距離Ｇで設置すると、紫外光の光量のロスが多くなり、発光素子４１からの紫外光の流路部２内へ入射する光量は約９３％に低下する。
（流路部内径、窓部幅及び流路部と発光素子との距離）
【００４９】
次に、図１０及び図１１に示すように、流路部内径、窓部幅及び流路部と発光素子との距離の関係について分析した。図１０は、流路部の内径（ｍｍ）、流路部の内周の長さ（ｍｍ）、窓部の幅が１０ｍｍの場合の流路部の内周の長さに占める比率（％）、流路部の内周の長さの５％以下にする窓部の幅（ｍｍ）及び当該窓部の幅における流路部と発光素子との好ましい距離（ｍｍ）を示した表である。流路部の内径φ（ｍｍ）は、１８ｍｍ、２４ｍｍ、３０ｍｍ、４６ｍｍ、５４ｍｍ、６４ｍｍ、８０ｍｍと変化させている。
【００５０】
窓部の幅寸法Ｗは、流路部２内への紫外光の入射光量の観点からは広い方がよい。流路部２の内径φが２４ｍｍ以上６４ｍｍ以下の範囲においては、格別限定されるものではないが、  窓部の幅寸法Ｗが１０ｍｍ程度の幅寸法で、流路部２と発光素子４１の表面との距離Ｇを２ｍｍ以下に設定することにより、入射光量比率９６％以上を達成できる。
【００５１】
この場合、例えば、流路部内径φが２４ｍｍでは、流路部内周長は７５ｍｍであり、窓部の幅Ｗ１０ｍｍの比率は１３．３％となる。また、流路部内径φが４６ｍｍでは、流路部内周長は１４４ｍｍであり、窓部の幅Ｗ１０ｍｍの比率は６．９％となり、流路部内径φが６４ｍｍでは、流路部内周長は２０１ｍｍであり、窓部の幅Ｗ１０ｍｍの比率は５．０％となる。
【００５２】
以上のような結果から、流路部２の内径φが２４ｍｍ以上６４ｍｍ以下の範囲においては、流路部２の内周の長さ寸法に対して窓部の幅寸法Ｗが凡そ４．５％以上１４％以下の範囲で設定するのが適当であるとの指標が得られる。
【００５３】
一方、窓部の幅寸法Ｗは、流路部２内へ入射した紫外光の反射部２２での効率的な反射の利用の観点からは狭い方がよい。流路部２における反射部２２の面積比率を大きくできるからである。換言すれば、窓部の幅寸法Ｗを広くすると、その分、反射部２２の面積比率が小さくなってしまうからである。
【００５４】
したがって、流路部２内への紫外光の入射光量及び効率的な反射の利用の観点から、流路部２の内周の長さ寸法に対する窓部の幅寸法Ｗの比率を考察した。その結果、窓部の幅寸法Ｗの比率として５％以下が適当であるとの指標を得た。窓部の幅寸法Ｗの比率が５％以下であれば、流路部２における反射部２２の面積比率を大きく確保でき、効率的な反射の利用を実現できる。また、流路部２と発光素子４１の表面との距離Ｇを２ｍｍ以下に設定することにより、入射光量比率９６％以上を達成できることが確認できた。
【００５５】
具体的には、例えば、流路部内径φが２４ｍｍでは、内周長の５％以下の窓部の幅Ｗは３．５ｍｍであり、流路部２と発光素子４１との距離Ｇは１ｍｍとなる。また、流路部内径φが４６ｍｍでは、内周長の５％以下の窓部の幅Ｗは７ｍｍであり、流路部２と発光素子４１との距離Ｇは１．５ｍｍとなり、流路部内径φが６４ｍｍでは、内周長の５％以下の窓部の幅Ｗは１０ｍｍであり、流路部２と発光素子４１との距離Ｇは２ｍｍとなる。
【００５６】
以上のように、少なくとも流路部２の内径φが２４ｍｍ以上６４ｍｍ以下の範囲においては、窓部の幅寸法Ｗの比率が５％以下であり、流路部２と発光素子４１の表面との距離Ｇを２ｍｍ以下に設定するのが望ましい。
【００５７】
図１１は、窓部の幅Ｗが１０ｍｍの場合の流路部２の内周の長さに占める比率を示したグラフである。横軸は流路部の内径φ（ｍｍ）を示しており、縦軸の左側は流路部の内周の長さ（ｍｍ）、右側は比率（％）を示している。流路部の内周の長さを棒グラフで表し、比率を折れ線グラフで表している。
【００５８】
当然のことながら、流路部２の内径φが大きく、流路部２の内周の長さが長くなると、窓部の幅Ｗが１０ｍｍの場合の流路部２の内周の長さに占める比率が減少していくことが分る。
以上のように本実施形態によれば、流体への紫外光の照射効率を高め、流体の殺菌効率を向上することができる流体殺菌装置１を提供することが可能となる。
【００５９】
なお、光源部は、流路部の窓部に沿って一対正対して配設するのが好ましいが、これに限定されず、例えば、窓部を３箇所等の複数箇所に形成し、この複数の窓部に対応して、複数の光源部を配設するようにしてもよい。さらに、窓部を１箇所に形成し、この一つの窓部に対応して一つの光源部を配設するようにしてもよい。
【００６０】
本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・・流体殺菌装置
２・・・・流路部
３・・・・接続部
４・・・・光源部
２１・・・流路
２２・・・反射部
２３・・・窓部
３１・・・接続部の本体
３２・・・連通管
３３・・・連結壁
３４・・・嵌合壁
４１・・・発光素子
４２・・・基板
４３・・・放熱部
４４・・・取付部材
４５・・・反射材
【図１】
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【図２】
2020000285.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020000285.tif 000006
【図５】
2020000285.tif 000007
【図６】
2020000285.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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