(57)【要約】【課題】流路内を流れる流体への紫外光の照射効率を高めた流体殺菌装置を提供する。【解決手段】流体殺菌装置１０は、殺菌対象の流体が流れる処理流路１２と、処理流路１２内の流体に向けて紫外光を照射する光源３０が格納される光源室１４と、処理流路１２と光源室１４の間に設けられ、紫外光を透過する窓部材３２と、処理流路１２の圧力と光源室１４の圧力の差を低減させるよう光源室１４の圧力を調整する圧力調整機構４０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
殺菌対象の流体が流れる処理流路と、
前記処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源が格納される光源室と、
前記処理流路と前記光源室の間に設けられ、前記紫外光を透過する窓部材と、
前記処理流路の圧力と前記光源室の圧力の差を低減させるよう前記光源室の圧力を調整する圧力調整機構と、を備えることを特徴とする流体殺菌装置。
【請求項２】
前記圧力調整機構は、前記処理流路と前記光源室の圧力差に応じて変位可能となるよう構成される隔壁を有し、前記隔壁の変位に伴う容積変化を用いて前記光源室の圧力を調整す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】
前記圧力調整機構は、前記光源室と連通する光源側圧力調整室と、前記処理流路と連通する流路側圧力調整室とを有し、前記光源側圧力調整室と前記流路側圧力調整室の間に前記隔壁が設けられ、前記隔壁の変位に伴う前記光源側圧力調整室の容積変化を用いて前記光源室の圧力を調整することを特徴とする請求項２に記載の流体殺菌装置。
【請求項４】
前記圧力調整機構は、前記光源室と連通する圧力調整室を有し、前記圧力調整室と前記処理流路の間に前記隔壁が設けられ、前記隔壁の変位に伴う前記圧力調整室の容積変化を用いて前記光源室の圧力を調整することを特徴とする請求項２に記載の流体殺菌装置。
【請求項５】
前記圧力調整室は、前記処理流路を挟んで前記光源室の反対側に設けられることを特徴とする請求項４に記載の流体殺菌装置。
【請求項６】
前記隔壁は、前記処理流路と前記光源室の間に設けられ、前記隔壁の少なくとも一部が前記窓部材となるよう構成されており、
前記圧力調整機構は、前記隔壁の変位に伴う前記光源室の容積変化を用いて前記光源室の圧力を調整することを特徴とする請求項２に記載の流体殺菌装置。
【請求項７】
前記圧力調整機構は、前記光源室を加圧および減圧する加減圧装置と、前記処理流路の圧力を測定する流路圧力計と、前記流路圧力計の計測結果に基づいて前記加減圧装置の動作を制御する制御装置とを有す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８】
前記加減圧装置は、前記光源室を加圧するポンプと、前記光源室を減圧するバルブと、前記光源室の圧力を測定する光源室圧力計とを含み、
前記制御装置は、前記流路圧力計と前記光源室圧力計の計測結果の差が低減されるよう前記加減圧装置を動作させることを特徴とする請求項７に記載の流体殺菌装置。
【請求項９】
前記処理流路と前記光源室の圧力差が所定の閾値を超えた場合にアラートを出力する制御装置を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の流体殺菌装置。
【請求項１０】
殺菌対象の流体が所定の動作圧力範囲内で流れるよう設計される処理流路と、
前記処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源が格納される光源室と、
前記処理流路と前記光源室の間に設けられ、前記紫外光を透過する窓部材と、を備え、
前記光源室は、前記処理流路の設置場所の雰囲気圧とは異なる圧力であって、前記処理流路の動作圧力範囲の中間値と前記雰囲気圧との間のいずれかの圧力の気体が封入されることを特徴とする流体殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体殺菌装置に関し、特に、処理対象となる流体に紫外光を照射して殺菌する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外光には殺菌能力があることが知られており、医療や食品加工の現場などでの殺菌処理に紫外光を照射する装置が用いられている。また、水などの流体に紫外光を照射することで、流体を連続的に殺菌する装置も用いられている。このような装置として、例えば、直管状のパイプの両端部を石英のガラス板で封止し、パイプの外側からガラス板を介してパイプの内部を流れる流体に紫外光を照射する構成が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２３３７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流体殺菌装置では、処理すべき流体の流体圧に耐えうる流路構造を採用する必要があり、特に、流路と光源の間を仕切るガラス板を耐圧構造とする必要がある。処理される流体が高圧の場合、その圧力に耐えられるようガラス板の厚みを大きくしなければならない。一方で、ガラス板の厚みを大きくすると、厚いガラス板を透過することにより紫外光の損失が増加し、流体に照射される紫外光強度が低下してしまう。
【０００５】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、流路内を流れる流体への紫外光の照射効率を高めた流体殺菌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の流体殺菌装置は、殺菌対象の流体が流れる処理流路と、処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源が格納される光源室と、処理流路と光源室の間に設けられ、紫外光を透過する窓部材と、処理流路の圧力と光源室の圧力の差を低減させるよう光源室の圧力を調整する圧力調整機構と、を備える。
【０００７】
この態様によると、処理流路内の流体の圧力に応じて光源室の圧力が調整されるため、窓部材の両面に加わる圧力差を低減することができる。これにより、処理流路内の圧力に応じて光源室内の圧力が調整されないために比較的大きな圧力差が窓部材に加わってしまう場合に比べて厚みの小さい窓部材を採用することができ、流体への紫外光の照射効率を高めることができる。
【０００８】
圧力調整機構は、処理流路と光源室の圧力差に応じて変位可能となるよう構成される隔壁を有し、隔壁の変位に伴う容積変化を用いて光源室の圧力を調整してもよい。
【０００９】
圧力調整機構は、光源室と連通する光源側圧力調整室と、処理流路と連通する流路側圧力調整室とを有し、光源側圧力調整室と流路側圧力調整室の間に隔壁が設けられ、隔壁の変位に伴う光源側圧力調整室の容積変化を用いて光源室の圧力を調整してもよい。
【００１０】
圧力調整機構は、光源室と連通する圧力調整室を有し、圧力調整室と処理流路の間に隔壁が設けられ、隔壁の変位に伴う圧力調整室の容積変化を用いて光源室の圧力を調整してもよい。
【００１１】
圧力調整室は、処理流路を挟んで光源室の反対側に配置されてもよい。
【００１２】
隔壁は、処理流路と光源室の間に設けられ、隔壁の少なくとも一部が窓部材となるよう構成されており、圧力調整機構は、隔壁の変位に伴う光源室の容積変化を用いて光源室の圧力を調整してもよい。
【００１３】
光源室は、大気圧よりも高い圧力の気体が封入されてもよい。
【００１４】
圧力調整機構は、光源室を加圧および減圧する加減圧装置と、処理流路の圧力を測定する流路圧力計と、流路圧力計の計測結果に基づいて加減圧装置の動作を制御する制御装置とを有してもよい。
【００１５】
加減圧装置は、光源室を加圧するポンプと、光源室を減圧するバルブと、光源室の圧力を測定する光源室圧力計とを含んでもよい。制御装置は、流路圧力計と光源室圧力計の計測結果の差が低減されるよう加減圧装置を動作させてもよい。
【００１６】
処理流路と光源室の圧力差が所定の閾値を超えた場合にアラートを出力する制御装置を備えてもよい。
【００１７】
本発明の別の態様の流体殺菌装置は、殺菌対象の流体が所定の動作圧力範囲内で流れるよう設計される処理流路と、処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源が格納される光源室と、処理流路と光源室の間に設けられ、紫外光を透過する窓部材と、を備える。光源室は、処理流路が設置される雰囲気圧とは異なる圧力であって、処理流路の動作圧力範囲の中間値と雰囲気圧との間のいずれかの圧力の気体が封入される。
【００１８】
この態様によると、処理流路内を所定の動作圧力範囲の流体が流れる間、窓部材は、処理流路側から流体圧を受けるとともに、光源室側から動作圧力範囲の中間値と雰囲気圧との間の圧力を受ける。そのため、光源室内の気圧が雰囲気圧下である場合と比べて窓部材の両面に加わる圧力差を低減することができる。これにより、流体が流れているときの光源室内が雰囲気圧である場合に比べて厚みの小さい窓部材を採用することができ、流体への紫外光の照射効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、雰囲気圧と異なる圧力の流体を処理する場合であっても、流体に照射される紫外光強度を高めて殺菌能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】変形例に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】変形例に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る流体殺菌装置１０の構成を概略的に示す断面図である。流体殺菌装置１０は、処理容器２０と、光源３０と、窓部材３２と、圧力調整機構４０とを備える。光源３０は、処理容器２０により囲われる処理流路１２の内部に向けて紫外光を照射し、処理流路１２を流れる流体（水など）に紫外光を照射して殺菌処理を施す。
【００２３】
処理容器２０は、処理流路１２および光源室１４を区画する。処理容器２０は、第１端壁２１と、第２端壁２２と、側壁２３と、流出管２６と、流入管２７とを有する。第１端壁２１の近傍には、光源３０が収容される光源室１４が設けられる。側壁２３は、第１端壁２１から第２端壁２２に向けて軸方向に延在する。側壁２３は、筒状部材であり、例えば円筒形状を有する。側壁２３には、流出管２６と流入管２７が設けられる。流出管２６および流入管２７は、処理流路１２と連通する。流出管２６は、窓部材３２の近傍に設けられ、流入管２７は、第２端壁２２の近傍に設けられる。処理容器２０の内面２５は、紫外光反射性を有する材料で構成され、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂材料やアルミニウム（Ａｌ）などの金属材料が用いられる。
【００２４】
光源３０は、紫外光を発する発光素子を含むいわゆるＵＶ−ＬＥＤ（Ultra Violet-Light Emitting Diode）光源である。光源に含まれる発光素子は、その中心波長またはピーク波長が約２００ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲に含まれ、殺菌効率の高い波長である２６０ｎｍ〜２７０ｎｍ付近の紫外光を発することが好ましい。このような紫外光ＬＥＤとして、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）を用いたものが知られている。
【００２５】
光源３０は、窓部材３２に近接して設けられ、窓部材３２を介して処理流路１２の内部に軸方向に紫外光を照射するよう配置される。光源３０は、発光素子の配光角を調整するための調整機構を含んでもよい。調整機構は、例えば、光源３０に含まれる発光素子の指向角または配向角が６０度以上、９０度以上または１２０度以上である場合に、その出射角を調整して配向角が３０度以下となるようにする。調整機構は、レンズなどの透過型の光学系で構成されてもよいし、凹面鏡などの反射型の光学系で構成されてもい。
【００２６】
窓部材３２は、処理流路１２と光源室１４の間を仕切るように設けられる。窓部材３２は、例えば、処理容器２０の側壁２３に設けられる凹部２４に嵌め込まれる。窓部材３２と凹部２４の隙間にはシール部材３４が設けられる。これにより、処理流路１２を流れる流体に対して、光源室１４が封止ないし密閉されるようにする。窓部材３２は、石英（ＳｉＯ２）やサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、非晶質のフッ素系樹脂などの紫外光の透過率が高い部材で構成される。
【００２７】
圧力調整機構４０は、圧力調整容器４２と、隔壁４４と、流路接続管４６と、光源室接続管４８とを有する。圧力調整機構４０は、窓部材３２の両面に加わる圧力差を低減し、処理流路１２の流体圧による窓部材３２の損傷を防ぐために設けられる。
【００２８】
圧力調整容器４２は、処理容器２０とは別に設けられる容器である。隔壁４４は、圧力調整容器４２の内部に設けられ、圧力調整容器４２の内部を流路側圧力調整室１６と光源側圧力調整室１８に仕切る。隔壁４４は、スライド部材４５を介して圧力調整容器４２の内面に取り付けられており、流路側圧力調整室１６と光源側圧力調整室１８が隣接する方向（図面の矢印方向）にスライド可能となるよう構成される。スライド部材４５は、流路側圧力調整室１６と光源側圧力調整室１８の間が隔壁４４により封止ないし密閉された状態のまま隔壁４４がスライド移動可能となるよう構成される。スライド部材４５は、例えば、ピストンシール用のシール部材などにより構成される。
【００２９】
流路接続管４６は、処理流路１２と流路側圧力調整室１６を接続する配管である。流路接続管４６は、処理流路１２と流路側圧力調整室１６を連通させ、処理流路１２と流路側圧力調整室１６の内部の圧力が等しくなるようにする。光源室接続管４８は、光源室１４と光源側圧力調整室１８を接続する配管である。光源室接続管４８は、光源室１４と光源側圧力調整室１８を連通させ、光源室１４と光源側圧力調整室１８の内部の圧力が等しくなるようにする。
【００３０】
光源室１４および光源側圧力調整室１８は、窓部材３２およびシール部材３４と、隔壁４４およびスライド部材４５とにより密閉された空間となる。光源室１４および光源側圧力調整室１８には、空気や窒素（Ｎ２）といった気体が封入される。光源室１４には、処理流路１２からの流体の漏れを検知するセンサが設けられてもよい。光源室１４が設けられる漏れ検知センサは、例えば、流体の漏れを検知した場合にアラートを出力するよう構成される。
【００３１】
隔壁４４は、流路側圧力調整室１６と光源側圧力調整室１８の圧力差、つまり、処理流路１２と光源室１４の圧力差に応じてスライド移動して変位する。隔壁４４が変位すると、光源側圧力調整室１８の容積が変化し、容積変化に伴って光源室１４および光源側圧力調整室１８の気圧が変化する。光源側圧力調整室１８の容積が小さくなるように隔壁４４が変位すると、光源側圧力調整室１８の気体が圧縮されて圧力が上昇する。一方、光源側圧力調整室１８の容積が大きくなるように隔壁４４が変位すると、光源側圧力調整室１８の気圧が低下する。このようにして、隔壁４４は、流路側圧力調整室１６と光源側圧力調整室１８の圧力差を低下させるように変位し、処理流路１２と光源室１４の圧力差が小さくなるように光源室１４の圧力を調整する。
【００３２】
圧力調整機構４０は、第１圧力と第２圧力の間の範囲で圧力調整可能となるように構成される。第１圧力は、光源側圧力調整室１８の容積が最大となるときの光源室１４および光源側圧力調整室１８の気圧に対応する。第２圧力は、光源側圧力調整室１８の容積が最小となるときの光源室１４および光源側圧力調整室１８の気圧に対応する。第１圧力の値は、特に問わないが、大気圧（約０．１ＭＰａ）の近傍の値であることが好ましい。第１圧力値を大気圧近傍とすることで、流体殺菌装置１０の非使用時において、処理流路１２と光源室１４の圧力差を極力小さくできる。なお、流体殺菌装置１０が設置される環境が大気圧と異なる所定の雰囲気圧である場合、第１圧力は雰囲気圧に近い値であってもよい。
【００３３】
一方、第２圧力の値は、処理対象とする流体の流体圧に応じて決められ、例えば、大気圧の２倍〜１００倍（約０．２ＭＰａ〜１０ＭＰａ）程度の値が設定される。第２圧力値を処理対象とする流体の上限圧以上にすることで、流体殺菌装置１０の使用時において、処理流路１２と光源室１４の圧力差を極力小さくし、実質的にゼロにすることができる。なお、第２圧力値は、処理対象とする流体の上限圧未満であってもよい。流体殺菌装置１０の使用時において、処理流路１２の圧力より低い圧力までしか光源室１４の圧力が調整できなかったとしても、光源室１４が大気圧である場合に比べて処理流路１２と光源室１４の間の圧力差を緩和できるからである。
【００３４】
以上のように構成される流体殺菌装置１０の動作について説明する。流体殺菌装置１０の使用時において処理流路１２の内部に流体が導入されると、処理流路１２の内部の流体圧に応じて流路側圧力調整室１６の圧力が上昇し、流路側圧力調整室１６と光源側圧力調整室１８の圧力差を緩和するように隔壁４４が変位する。その結果、処理流路１２の流体圧の上昇に伴って光源室１４の圧力が上昇し、光源室１４の圧力が流体圧または第２圧力値となる。光源３０は、窓部材３２を介して処理流路１２を流れる流体に紫外光を照射して殺菌処理を施す。
【００３５】
処理流路１２の流体の流れが止まって流体圧が低下すると、流路側圧力調整室１６の圧力が低下し、流路側圧力調整室１６と光源側圧力調整室１８の圧力差を緩和するように隔壁４４が変位する。その結果、処理流路１２の流体圧の低下に伴って光源室１４の圧力が低下する。流体殺菌装置１０の非使用時において処理流路１２が空になって大気圧になると、光源室１４の圧力が大気圧または第１圧力値となる。このようにして、流体殺菌装置１０の使用時および非使用時の双方において、処理流路１２と光源室１４の圧力差が緩和されるように圧力調整機構４０が作動する。
【００３６】
本実施の形態によれば、流体殺菌装置１０の使用時および非使用時において、圧力調整機構４０により処理流路１２と光源室１４の圧力差が緩和されるため、圧力差に起因して窓部材３２に加わる力を常時小さくできる。これにより、処理流路１２を流れる流体圧に耐えうるように窓部材３２の厚さを大きくする必要がなくなり、高圧の流体を処理する場合であっても窓部材３２を薄くできる。窓部材３２を薄くすることで、窓部材３２を透過する紫外光の損失を抑え、処理流路１２を流れる流体に照射される紫外光強度を高めることができる。また、窓部材３２を薄くすることで、窓部材３２およびシール部材３４のコストを下げることができる。
【００３７】
本実施の形態では、大気圧または雰囲気圧よりも流体の動作圧力範囲が高い場合について示したが、変形例においては、動作圧力範囲に大気圧または雰囲気圧が含まれてもよいし、動作圧力範囲が大気圧または雰囲気圧より低くてもよい。このような場合であっても、処理流路１２と光源室１４の圧力差を低減させるよう圧力調整機構４０を作動させることにより、窓部材３２に加わる圧力差の最大値を低減し、圧力調整がなされない場合と比較して薄い窓部材３２を採用することができる。
【００３８】
（変形例１）
図２は、変形例１に係る流体殺菌装置１０の構成を概略的に示す断面図である。本変形例に係る流体殺菌装置１０は、圧力調整機構４０の代わりに別の圧力調整機構５０を備える。圧力調整機構５０は、処理容器２０の内部に区画される圧力調整室１７を用いて光源室１４の圧力を調整するよう構成される。以下、本変形例について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００３９】
圧力調整機構５０は、隔壁５４と、接続管５８とを有する。隔壁５４は、処理容器２０の内部において処理流路１２と圧力調整室１７の間を仕切るように設けられる。したがって、圧力調整室１７は、第２端壁２２、側壁２３および隔壁５４により区画され、処理流路１２を挟んで光源室１４と反対側の位置に設けられる。
【００４０】
隔壁５４は、スライド部材５５を介して処理容器２０の内面２５に取り付けられる。隔壁５４は、第２端壁２２の近傍に設けられ、第２端壁２２と流入管２７の間で処理容器２０の軸方向（図面の矢印方向）にスライド可能となるよう構成される。流入管２７の近傍の内面２５には、ストッパ５７が設けられる。ストッパ５７は、流入管２７の位置を超えて第２端壁２２から離れる方向に隔壁５４が移動しないよう隔壁５４の変位を規制する。隔壁５４は、紫外光の反射率が高い部材で構成されてもよく、例えば、隔壁５４のうち光源３０と対向する対向面５４ａが紫外光の反射率が高い部材で構成されてもよい。
【００４１】
接続管５８は、光源室１４と圧力調整室１７を接続し、光源室１４と圧力調整室１７の圧力が等しくなるようにする。接続管５８は、処理容器２０の側壁２３に沿って軸方向に延在し、第１端壁２１に設けられる光源室１４と、第２端壁２２に設けられる圧力調整室１７とを接続する。接続管５８は、図示されるように処理容器２０の外部に設けられる。なお、接続管５８は、処理容器２０と一体化されるように構成されてもよく、例えば、処理容器２０の側壁２３に埋め込まれていてもよい。
【００４２】
本変形例によれば、処理流路１２と圧力調整室１７の圧力差に応じて隔壁５４が変位して圧力調整室１７の容積が変化することにより、光源室１４および圧力調整室１７の圧力が調整される。したがって、本変形例においても、流体殺菌装置１０の使用時および非使用時において、処理流路１２と光源室１４の圧力差が低減するように光源室１４の圧力を調整できる。
【００４３】
（変形例２）
図３は、変形例２に係る流体殺菌装置１０の構成を概略的に示す断面図である。本変形例に係る流体殺菌装置１０は、圧力調整機構４０の代わりに圧力調整機構６０を備える。圧力調整機構６０は、窓部材３２を移動可能に構成することで、光源室１４が圧力調整室として機能するようにしている。以下、本変形例について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４４】
圧力調整機構６０は、隔壁６４を備える。隔壁６４は、処理容器２０の内部において処理流路１２と光源室１４の間を仕切るように設けられる。隔壁６４には窓部材３２が設けられており、隔壁６４の少なくとも一部が紫外光を透過する材料で構成される。隔壁６４は、スライド部材６５を介して処理容器２０の内面２５に取り付けられ、光源３０と流出管２６の間で処理容器２０の軸方向（図面の矢印方向）にスライド可能となるよう構成される。光源３０の近傍には第１ストッパ６７ａが設けられ、第１ストッパ６７ａにより隔壁６４が光源３０に接触しないように規制される。また、流出管２６の近傍には第２ストッパ６７ｂが設けられ、流出管２６の位置を超えて第１端壁２１から離れる方向に隔壁６４が移動しないよう隔壁６４の変位が規制される。
【００４５】
本変形例によれば、窓部材３２としての機能を兼ねる隔壁６４が変位することにより光源室１４の容積が変化し、光源室１４の圧力が調整される。したがって、本変形例においても、流体殺菌装置１０の使用時および非使用時において、処理流路１２と光源室１４の圧力差が低減するように光源室１４の圧力を調整できる。
【００４６】
（変形例３）
上述の実施の形態および変形例では、隔壁がスライド移動することにより圧力調整室の容積を変化させる構成について示した。さらなる変形例では、別の構造により圧力調整室の容積が可変となるよう構成されてもよい。例えば、隔壁を可撓性の材料で構成し、隔壁が変形することにより圧力調整室の容積が可変となるよう構成してもよい。例えば、隔壁にダイヤフラム構造を使用し、ダイヤフラムの変形により圧力調整室の容積を変化させてもよい。つまり、隔壁の変形により隔壁の少なくとも一部が変位して圧力調整室の容積が変化するよう構成されてもよい。
【００４７】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態に係る流体殺菌装置１１０の構成を概略的に示す断面図である。流体殺菌装置１１０は、処理容器２０と、光源３０と、窓部材３２と、圧力調整機構７０とを備える。圧力調整機構７０は、加減圧装置７２と、制御装置８０と、流路圧力計８８とを有する。本実施の形態では、処理流路１２の圧力値に応じて加減圧装置７２を作動させることにより光源室１４の圧力を調整するよう構成される。以下、流体殺菌装置１１０について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４８】
加減圧装置７２は、加圧ポンプ７４と、減圧バルブ７６と、光源室圧力計７８とを含む。加減圧装置７２は、光源室１４と連通する光源室接続管８４に接続されている。加圧ポンプ７４は、加圧された空気や窒素ガスを光源室接続管８４を介して光源室１４に供給し、光源室１４を加圧するよう構成される。減圧バルブ７６は、加圧された光源室１４をベントして光源室１４の圧力を下げるよう構成される。光源室圧力計７８は、光源室１４の圧力を計測する。流路圧力計８８は、流路接続管８２を介して処理流路１２に接続され、処理流路１２の流体圧を計測する。加圧ポンプ７４、減圧バルブ７６、光源室圧力計７８および流路圧力計８８は、制御装置８０に接続されており、制御装置８０からの指令にしたがって作動する。
【００４９】
制御装置８０は、流路圧力計８８が計測する処理流路１２の圧力値に応じて、加減圧装置７２の動作を制御する。制御装置８０は、処理流路１２の圧力値が上昇する場合、加圧ポンプ７４を作動させて光源室１４を加圧し、処理流路１２と光源室１４の圧力差が低減されるようにする。制御装置８０は、処理流路１２の圧力値が低下する場合、減圧バルブ７６を作動させて光源室１４を減圧し、処理流路１２と光源室１４の圧力差が低減されるようにする。制御装置８０は、例えば、光源室圧力計７８の圧力値と流路圧力計８８の圧力値の差が小さくなるように加圧ポンプ７４および減圧バルブ７６をフィードバック制御する。
【００５０】
制御装置８０は、加減圧装置７２が正常に動作しない場合に異常を示すアラートを出力してもよい。制御装置８０は、例えば、処理流路１２と光源室１４の圧力差が所定の閾値を超えた場合にアラートを出力する。これにより、窓部材３２が損傷を受けたり、シール部材３４による封止が損なわれたりするおそれがある旨を通知してもよい。
【００５１】
本実施の形態によれば、流路圧力計８８の圧力値に応じて、加減圧装置７２を作動させることにより、光源室１４の圧力を調整することができる。したがって、本実施の形態によれば、処理流路１２の流体圧が高くなる場合であっても、処理流路１２と光源室１４の圧力差が低減するように光源室１４の圧力を調整できる。
【００５２】
（第３の実施の形態）
図５は、第３の実施の形態に係る流体殺菌装置２１０の構成を概略的に示す断面図である。流体殺菌装置２１０は、処理容器２０と、光源３０と、窓部材３２と、バルブ９０とを備える。本実施の形態では、上述の実施の形態および変形例にて示したような圧力調整機構が設けられず、光源室１４の圧力が一定値に維持される。光源室１４にはバルブ９０が接続されており、光源室１４には所定の圧力の気体が封入される。本実施の形態では、光源室１４に所定の圧力の気体を封入することにより、窓部材３２に加わる圧力差の最大値が緩和されるようにする。
【００５３】
光源室１４に封入される気体の圧力値は、処理流路１２を流れる流体の動作圧力範囲の中間値と処理流路１２の設置場所の雰囲気圧との間の値である。例えば、処理流路１２を流れる流体の動作圧力範囲が０．３ＭＰａ〜０．５ＭＰａであり、処理流路１２が設置される雰囲気圧が大気圧（約０．１ＭＰａ）であれば、光源室１４には０．１ＭＰａ〜０．４ＭＰａの間の気体が封入される。光源室１４の圧力値は、窓部材３２に加わる圧力差の最大値が小さくなるように設定されることが好ましく、例えば、処理流路１２の動作圧力範囲の上限または下限（限界値）と、雰囲気圧との中間付近の値が設定される。例えば、光源室１４の圧力値は、処理流路１２の動作圧力範囲の限界値と雰囲気圧との中間値の０．５倍〜１．５倍程度の値が設定されてもよい。
【００５４】
処理流路１２の雰囲気圧は、大気圧であってもよいし、大気圧より低くてもよいし、大気圧より高くてもよい。また、処理流路１２を流れる流体の動作圧力範囲は、処理流路１２が設置される雰囲気圧を含んでもよいし、含まなくてもよい。例えば、処理流路１２の動作圧力範囲が雰囲気圧よりも低い場合には、光源室１４の圧力は雰囲気圧より低くてもよい。光源室１４の圧力値は、雰囲気圧と異なる値であってもよいし、雰囲気圧と同じ値であってもよい。
【００５５】
本実施の形態によれば、光源室１４が所定の圧力に設定され、かつ、処理流路１２を流れる流体の動作圧力範囲と雰囲気圧の間の圧力となっているため、窓部材３２の両面にかかる圧力差の最大値を低減できる。例えば、流体の動作圧力範囲が０．３ＭＰａ〜０．５ＭＰａであり、光源室１４の圧力が０．３ＭＰａであれば、処理流路１２を流体が流れている間に窓部材３２に加わる圧力差は最大で０．２ＭＰａとなる。また、処理流路１２が空になって雰囲気圧（例えば、大気圧である約０．１ＭＰａ）となる場合も、窓部材３２に加わる圧力差は約０．２ＭＰａとなる。その結果、窓部材３２の両面に加わる圧力の最大値を流体圧の上限値よりも小さくできる。これにより、光源室１４が所定圧力に設定されない場合と比べて、圧力差に起因して窓部材３２に加わる力の最大値を小さくできる。したがって、本実施の形態によれば、流体の動作圧力範囲と雰囲気圧の差が大きい流体を処理する場合であっても、厚みの小さい窓部材３２を用いることが可能となる。
【００５６】
以上、本発明を実施の形態にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【００５７】
上述の実施の形態および変形例では、流体に紫外光を照射して殺菌処理を施すための装置として説明した。さらなる変形例においては、紫外光の照射により流体に含まれる有機物を分解させる浄化処理に本流体殺菌装置を用いてもよい。
【００５８】
さらなる変形例においては、上述の実施の形態または変形例にて示した流れの方向と逆向きに流体を流してもよい。つまり、流入口と流出口をそれぞれ逆に用いてもよい。例えば、図１に示す第１の実施の形態において、符号２７で示される流通口を流出口として使用し、符号２６で示される流通口を流入口として使用してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０，１１０，２１０…流体殺菌装置、１２…処理流路、１４…光源室、１６…流路側圧力調整室、１７…圧力調整室、１８…光源側圧力調整室、３０…光源、３２…窓部材、４０…圧力調整機構、４４…隔壁、４５…スライド部材、５０…圧力調整機構、５４…隔壁、５５…スライド部材、６０…圧力調整機構、６４…隔壁、６５…スライド部材、７０…圧力調整機構、７２…加減圧装置、７４…加圧ポンプ、７６…減圧バルブ、７８…光源室圧力計、８０…制御装置、８８…流路圧力計。
【図１】
2018075505.tif 000003
【図２】
2018075505.tif 000004
【図３】
2018075505.tif 000005
【図４】
2018075505.tif 000006
【図５】
2018075505.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月30日(2018.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
殺菌対象の流体が流れる処理流路と、
前記処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源が格納される光源室と、
前記処理流路と前記光源室の間に設けられ、前記紫外光を透過する窓部材と、
前記光源室と連通する光源側圧力調整室と、
前記処理流路と連通する流路側圧力調整室と、
前記光源側圧力調整室と前記流路側圧力調整室の間に設けられ、前記光源室と前記処理流路の圧力差を低減させるように変位可能となるよう構成される隔壁と、を備え、
前記隔壁の変位に伴う前記光源側圧力調整室の容積変化により前記光源室の圧力を調整することを特徴とする流体殺菌装置。
【請求項２】
殺菌対象の流体が流れる処理流路と、
前記処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源が格納される光源室と、
前記処理流路と前記光源室の間に設けられ、前記紫外光を透過する窓部材と、
前記処理流路を挟んで前記光源室の反対側に設けられ、前記光源室と連通する圧力調整室と、
前記処理流路と前記圧力調整室の間に設けられ、前記光源室と前記処理流路の圧力差を低減させるように変位可能となるよう構成される隔壁と、を備え、
前記隔壁の変位に伴う前記圧力調整室の容積変化により前記光源室の圧力を調整することを特徴とする流体殺菌装置。
【請求項３】
殺菌対象の流体が流れる処理流路と、
前記処理流路内の流体に向けて紫外光を照射する光源が格納される光源室と、
前記処理流路と前記光源室の間に設けられる隔壁であって、少なくとも一部が前記紫外光を透過する窓部材で構成され、前記光源室と前記処理流路の圧力差を低減させるように変位可能となるよう構成される隔壁と、を備え、
前記隔壁の変位に伴う前記光源室の容積変化により前記光源室の圧力を調整することを特徴とする流体殺菌装置。
【請求項４】
前記隔壁は、前記光源室と前記処理流路の圧力差を低減させるようにスライド移動可能となるよう構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の流体殺菌装置。
【請求項５】
前記隔壁は、少なくとも一部が可撓性の材料で構成され、前記光源室と前記処理流路の圧力差を低減させるように変形可能となるよう構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の流体殺菌装置。