(57)【要約】【課題】紫外線を照射することで流体の殺菌を行う殺菌装置において、殺菌効率を向上させる。【解決手段】殺菌対象となる流体が流れる流路Ｒを有するハウジング１２１と、該ハウジング１２１に設けられ、前記流路Ｒ内に紫外線を照射する光源１２２と、を備えた殺菌装置１００において、前記流路Ｒの内壁面が、前記光源１２２から照射された紫外線を複数回反射させつつ、前記流路Ｒの一方側から他方側に向かわせる一対の反射面１１１，１１２を有し、且つ、前記反射面１１１，１１２上に、殺菌対象となる流体の屈折率と略同等の屈折率を有する部材で形成され、前記反射面１１１，１１２に向う紫外線及び前記反射面１１１，１１２によって反射された紫外線が透過する紫外線透過層１１３，１１４が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
殺菌対象となる流体が流れる流路を有するハウジングと、
該ハウジングに設けられ、前記流路内に紫外線を照射する光源と、を備え、
前記流路の内壁面が、前記光源から照射された紫外線を複数回反射させつつ、前記流路の一方側から他方側に向かわせる一対の反射面を有し、且つ、
前記反射面上に、殺菌対象となる流体の屈折率と略同等の屈折率を有する部材で形成され、前記反射面に向う紫外線及び前記反射面によって反射された紫外線が透過する紫外線透過層が設けられた殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体や気体などの流体を殺菌する殺菌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
浄水器などにおいて、紫外線を照射することで水の殺菌を行う殺菌装置を備えたものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、浄水器に、紫外線を生じる紫外線ＬＥＤを含む発光体アセンブリを設け、紫外線ＬＥＤで生じた紫外線を浄水カートリッジと吐水口との間の浄水通路内で該浄水通路の延伸方向に略沿って照射する技術が開示されている。また、特許文献２には、殺菌対象となる流体が流れる流路内に紫外線を照射する際に、照射光を繰り返し反射させる技術が開示されている（特許文献２参照）。
【０００４】
ここで、図５及び６を参照して、流路内に紫外線を照射する際に、照射光を繰り返し反射させながら水などの流体の殺菌を行う場合の仮想技術について説明する。
【０００５】
図５は仮想技術に係る殺菌装置の模式的断面図である。殺菌装置３００は、殺菌対象となる流体の流路Ｒを有するハウジング３１０と、ハウジング３１０に設けられる光源ユニット３２０とを備えている。光源ユニット３２０には、流路Ｒ内に紫外線を照射する光源であるＬＥＤ素子３２１が備えられている。そして、流路Ｒの内壁面は、ＬＥＤ素子３２１から照射された紫外線を複数回反射させつつ、流路Ｒの一方側から他方側に向かわせる一対の反射面３１１，３１２を有している。なお、図５中の線Ｌは、ＬＥＤ素子３２１から照射された紫外線の中心（光軸）を示している。
【０００６】
図５に示す断面図の下方には、流路Ｒの中心線上における一方側から他方側に向かう距離と光強度との関係をグラフで示している。図示のように、光強度は距離の二乗に反比例するように減衰する。図示の例では、紫外線がハウジング３１０の外部に漏れるときには、光強度が低下している。ここで、殺菌効果を得るためには、光強度が一定値以上である必要がある。紫外線の波長によって、その値は異なるが、図示のＬＥＤ素子３２１により照射される紫外線によって殺菌効果を得るために必要な光強度をＹ０［Ｊ／ｃｍ２］とする。この場合、距離Ｘ０［ｍｍ］までの領域でのみ殺菌効果が得られることになる。
【０００７】
また、流路Ｒにおける内壁面付近、即ち反射面３１１，３１２付近では、流路Ｒにおける中心線付近に比べて、流体への紫外線の照射量が小さい。図６は、流路Ｒ内における紫外線の中心（光軸）の経路の一部を示す図である。図６中において、矢印は、ＬＥＤ素子３２１から照射された紫外線の光軸の経路を示している。図６に示すように、流路Ｒの中心線付近は、一方の反射面から他方の反射面に向う紫外線と、他方の反射面から一方の反射面に向う紫外線とが通過する。これに対し、反射面３１１，３１２における紫外線の通過点は該紫外線の反射点のみとなる。つまり、紫外線が一方の反射面側から他方の反射面側に向い、他方の反射面に反射されて一方の反射面側に戻るまでの間において、流路Ｒの中心線付近では紫外線の光軸の通過点が二点存在するが、反射面における紫外線の光軸の通過点は一点のみとなる。従って、流路Ｒにおける内壁面付近では、流路Ｒにおける中心線付近に比べて、紫外線の通過量が小さく、流体への紫外線の照射量が小さくなる。
【０００８】
そのために、流路Ｒにおける内壁面付近を流れる流体に対しては殺菌効果が低くなり、殺菌効率が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２１４２４１号公報
【特許文献２】特表２００７−５０２２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、紫外線を照射することで流体の殺菌を行う殺菌装置において、殺菌効率を向上させることが可能な技術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】
【００１１】
本発明に係る殺菌装置は、
殺菌対象となる流体が流れる流路を有するハウジングと、
該ハウジングに設けられ、前記流路内に紫外線を照射する光源と、を備え、
前記流路の内壁面が、前記光源から照射された紫外線を複数回反射させつつ、前記流路の一方側から他方側に向かわせる一対の反射面を有し、且つ、
前記反射面上に、殺菌対象となる流体の屈折率と略同等の屈折率を有する部材で形成され、前記反射面に向う紫外線及び前記反射面によって反射された紫外線が透過する紫外線透過層が設けられている。
【００１２】
本発明に係る殺菌装置においては、流路を流れる殺菌対象となる流体と反射面との間に紫外線透過層が存在する。そのため、流体は反射面とは直接接しておらず、紫外線透過層の表面と接している。
【００１３】
紫外線透過層は、反射面に向う紫外線及び反射面によって反射された紫外線を透過する。従って、紫外線透過層の表面においては、該紫外線透過層に入射する紫外線（反射面に向う紫外線）と、該紫外線透過層から出射する紫外線（反射面によって反射された紫外線）とが通過することとなる。そのため、紫外線透過層の表面では、紫外線が一方の反射面側から他方の反射面側に向い、他方の反射面に反射されて一方の反射面側に戻るまでの間において、流路Ｒの中心線付近と同様、紫外線の光軸の通過点が二点存在することになる。
【００１４】
これにより、流路を流れる流体と反射面とが直接接する場合に比べて、流路の内壁面付近を流れる流体への紫外線の照射量が多くなる。その結果、流路の内壁面付近を流れる流体に対する殺菌効果が高まる。従って、殺菌効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、紫外線を照射することで流体の殺菌を行う殺菌装置において、殺菌効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例に係る殺菌装置を備える浄水器の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る殺菌装置の正面図である。
【図３】本発明の実施例に係る殺菌装置の模式的断面図である。
【図４】本発明の実施例に係る殺菌装置の流路内における紫外線の中心（光軸）の経路の一部を示す図である。
【図５】仮想技術に係る殺菌装置の模式的断面図である。
【図６】仮想技術に係る殺菌装置の流路内における紫外線の中心（光軸）の経路の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１８】
＜殺菌装置の適用例＞
本実施例に係る殺菌装置は、水（水道水）などの液体や空気などの気体を殺菌するためなど、各種用途に適用し得る。前者の場合には、例えば水道の蛇口に取り付けたり、水道に取付ける浄水器内に設置したりすることで水を殺菌するために用いることができる。また、後者の場合には、例えば排気管などに取付けることで、排気を殺菌するために用いることができる。ここでは、一例として、ポット型の浄水器に装着するカートリッジ型の殺菌装置の場合について、図１を参照して説明する。
【００１９】
図１に示すポット型の浄水器２００は、ケース２１０と、ケース２１０の内部の空間を２つの領域に仕切る仕切り部２２０と、仕切り部２２０に装着される浄水カートリッジ２５０とを備えている。また、ケース２１０の上部には、水道水などの原水をケース２１０内に入れるための第１蓋２３０、及び浄化後の水を外部に排出させるための第２蓋２４０が設けられている。浄水カートリッジ２５０には、その内部に活性炭が充填されている。
【００２０】
以上のように構成される浄水器２００によれば、第１蓋２３０を開いた状態で、原水をケース２１０内に入れると、浄水カートリッジ２５０により浄化された水Ｗが、ケース２１０の下方に溜められる。そして、第２蓋２４０を開いた状態で、ケース２１０を第２蓋２４０側に傾けることによって、浄化された水Ｗを外部に排出させることができる。
【００２１】
ここで、上記のように構成される浄水器２００の場合、ケース２１０内に溜められた水は、活性炭によって塩素が除去されている。そのため、長期間放置されると菌が発生してしまう問題がある。そこで、本実施例に係る浄水器２００においては、溜められた水Ｗを殺菌するために、第２蓋２４０の付近にカートリッジ型の殺菌装置１００が装着されている。そして、溜められていた浄化後の水Ｗをケース２１０の外部に排出する際には、該水Ｗが殺菌装置１００内の流路を通る際に紫外線によって殺菌される。
【００２２】
＜実施例１＞
［殺菌装置の概略構成］
図２及び３を参照して、本実施例に係る殺菌装置について説明する。図２は、本実施例に係る殺菌装置の模式的断面図である。図３は、図２中のＡＡ断面図である。
【００２３】
本実施例に係る殺菌装置１００は、ハウジング１１０と光源ユニット１２０とを備えている。ハウジング１１０は、殺菌対象となる流体（ここでは、水）の流路Ｒを有している。光源ユニット１２０は、ハウジング１１０に設けられる。
【００２４】
光源ユニット１２０は、基板１２１と、ＬＥＤ素子１２２と、レンズ１２３とを備えている。ＬＥＤ素子１２２は、流路Ｒ内に紫外線を照射するための光源である。ＬＥＤ素子１２２は基板１２１に取付けられている。レンズ１２３は、ＬＥＤ素子１２２から照射された紫外線を集光する。ＬＥＤ素子１２２の個数は特に限定されるものではなく、基板１２１の長手方向（ハウジング１１０の幅方向）に複数個並べて配置させることができる。なお、ＬＥＤ素子１２２の電源（電池）には、殺菌装置１００（例えば、ハウジング１１０）に設けても良いし、殺菌装置１００の外部（例えば、上述した浄水器２００のケース２１０）に設けても良い。
【００２５】
また、光源ユニット１２０と流路Ｒとの間には、窓１２４が設けられている。この窓１
２４は光源ユニット１２０が配置されている領域と流路Ｒとを仕切るために設けられている。すなわち、この窓１２４は、殺菌対象となる流体（水）が光源ユニット１２０側に向かわないように、紫外線は透過させつつ流体の光源ユニット１２０側への侵入を防止する役割を担っている。
【００２６】
図２に示すように、ハウジング１１０に設けられる流路Ｒは、その断面が矩形となるように構成されている。この流路Ｒの内壁面は、ＬＥＤ素子１２２から照射された紫外線を複数回反射させつつ、流路Ｒの一方側から他方側に向かわせる一対の反射面を有している。この反射面は、例えば、流路Ｒの内壁面の表面をフッ化マグネシウム等の紫外線透過率の高い保護膜でコーティングし、その上にアルミニウム等の紫外線を反射させる材料を蒸着させ、さらにその表面をフッ化マグネシウム等の紫外線透過率の高い保護膜でコーティングすることで形成することができる。説明の便宜上、以下、これら一対の反射面における一方及び他方の反射面を、それぞれ第１反射面１１１、第２反射面１１２と称する。なお、図３中の線Ｌは、ＬＥＤ素子１２２から照射された紫外線の中心（光軸）を示している。
【００２７】
第１反射面１１１と第２反射面１１２は、いずれも表面が平面で構成されると共に、平面同士が平行になるように、かつ対向するように構成されている。そして、図３に示すように、これら第１反射面１１１と第２反射面１１２の法線に対して、ＬＥＤ素子１２２から照射された紫外線の向きが、流路Ｒの一方側から他方側に向かって傾くように、ＬＥＤ素子１２２（光源ユニット１２０）がハウジング１１０に対して配置されている。
【００２８】
また、反射面１１１，１１２上には、紫外線を透過する紫外線透過層１１３，１１４が設けられている。この紫外線透過層１１３，１１４は、殺菌対象となる流体の屈折率と略同等の屈折率を有する部材（例えば、殺菌対象となる流体が水の場合は、フッ素系樹脂等）で形成されている。説明の便宜上、以下、第１反射面１１１上に設けられた紫外線透過層を第１紫外線透過層１１３と称し、第２反射面１１２上に設けられた紫外線透過層を第２紫外線透過層１１４と称する。
【００２９】
第１紫外線透過層１１３は、第１反射面１１１に向う紫外線及び第１反射面１１１によって反射された紫外線を透過する。また、第２紫外線透過層１１４は、第２反射面１１２に向う紫外線及び第２反射面１１２によって反射された紫外線を透過する。
【００３０】
［本実施例に係る殺菌装置の優れた点］
図４は、本実施例に係る殺菌装置１００の流路Ｒ内における紫外線の中心（光軸）の経路の一部を示す図である。図４中において、矢印は、ＬＥＤ素子３２１から照射された紫外線の光軸の経路を示している。
【００３１】
上述したように、第１紫外線透過層１１３は、第１反射面１１１に向う紫外線及び第１反射面１１１によって反射された紫外線を透過する。従って、第１紫外線透過層１１３の表面においては、該第１紫外線透過層１１３に入射する紫外線（第１反射面１１１に向う紫外線）と、該第１紫外線透過層１１３から出射する紫外線（第１反射面１１１によって反射された紫外線）とが通過することとなる。また、第２紫外線透過層１１４は、第２反射面１１２に向う紫外線及び第２反射面１１２によって反射された紫外線を透過する。従って、第２紫外線透過層１１４の表面においては、該第２紫外線透過層１１４に入射する紫外線（第２反射面１１２に向う紫外線）と、該第２紫外線透過層１１４から出射する紫外線（第２反射面１１２によって反射された紫外線）とが通過することとなる。
【００３２】
そのため、図４に示すように、各紫外線透過層１１３，１１４の表面では、紫外線が一方の反射面側から他方の反射面側に向い、他方の反射面に反射されて一方の反射面側に戻
るまでの間において、流路Ｒの中心線付近と同様、紫外線の光軸の通過点が二点存在することになる。
【００３３】
そして、流路Ｒを流れる殺菌対象となる流体は、上記のように紫外線の光軸の通過点が流路Ｒの中心線付近と同様に存在する紫外線透過層１１３，１１４の表面と接している。これにより、流路Ｒを流れる流体が反射面１１１，１１２に直接接する場合に比べて、流路Ｒの内壁面付近を流れる流体への紫外線の照射量が多くなる。その結果、流路Ｒの内壁面付近を流れる流体に対する殺菌効果が高まる。従って、殺菌効率を向上させることができる。
【００３４】
なお、流路Ｒ内を流れる流体の方向は特に限定されるものではなく、例えば、図３中左側から右側に流してもよいし、右側から左側に流してもよい。
【００３５】
また、ハウジングに対して光源ユニットを必ずしも斜めに配置しなくてもよい。例えば、ハウジングにおける光源ユニットと対向する位置に、該光源ユニットから照射された紫外線を流路の中心線に対して斜めに反射する反射装置を設けることで、図３と同様に、該紫外線を反射面に複数回反射させつつ、流路の一方側から他方側に向かわせることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１００・・殺菌装置
１１０・・ハウジング
１１１，１１２・・反射面
１１３，１１４・・透過層
１２０・・光源ユニット
１２１・・基板
１２２・・ＬＥＤ素子
１２３・・レンズ
１２４・・窓
２００・・浄水器
２１０・・ケース
２２０・・仕切り部
２３０・・第１蓋
２４０・・第２蓋
２５０・・浄水カートリッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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