(57)【要約】【課題】紫外線照射効率が高く、流体中の微生物に対する殺菌効果が大きい紫外線照射装置を提供する。【解決手段】紫外線照射装置１の流路３の途中には、流体の流れを調整する流れ調整室５が形成されている。流れ調整室５は、流体流入口１４と流体流出口１５とを有し、流体流入口１４から流入した流体の一部を旋回させて流体流入口１４側へ還流させるようになっている。そして、紫外線照射装置１は、流れ調整室５内の流体に紫外線を照射し、流体を紫外線で殺菌するようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路中の流体に紫外線を照射し、前記流体を紫外線で殺菌する紫外線照射装置において、
前記流路の途中には、前記流体の流れを調整する流れ調整室が形成され、
前記流れ調整室は、流体流入口と流体流出口とを有し、前記流体流入口から流入した前記流体の一部を旋回させて前記流体流入口側へ還流させるようになっており、
前記流れ調整室内の前記流体に紫外線が照射される、
ことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記流れ調整室は、平面視した形状が円形状又は楕円形状の輪郭を形作る壁面を有し、前記流体が前記流体流入口から前記壁面に沿って流入する、
ことを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記流体流入口と前記流体流出口は、前記流れ調整室を平面視した場合の前記流れ調整室の中心に対して２回対称の位置にある、
ことを特徴とする請求項３に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記流れ調整室は、前記流路に沿って直列に複数配置された、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記流れ調整室を直列に複数配置してなる前記流路は、並列に複数配置された、
ことを特徴とする請求項４に記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体中のバクテリアやウイルスを紫外線で殺菌する紫外線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、紫外線を流体に照射し、流体中の微生物（バクテリア、ウイルス等）を紫外線で殺菌する紫外線照射装置が知られている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
このような紫外線照射装置には、紫外線透過性樹脂材料で形成された管路内に流体を流動させ、管路内の流体に紫外線ＬＥＤから紫外線を照射し、流体中の微生物を殺菌するものがある。そして、このような紫外線照射装置は、流体が流動する管路の複数箇所を湾曲させることにより、管路を蛇行させて、管路内を流動する流体が乱流を生じやすくし、管路内を流動する流体への紫外線照射効率を向上させている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−３０２９４０号公報
【特許文献２】特開２００４−５０００３号公報
【特許文献３】特開２０１６−８７０７１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３に記載された紫外線照射装置は、管路径が一定で、流体が管路の入口から出口まで一定の流速で流動するため、紫外線照射効率を十分に向上させることができなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、紫外線照射効率が高く、流体中の微生物に対する殺菌効果が大きい紫外線照射装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、流路３中の流体に紫外線を照射し、流体を紫外線で殺菌する紫外線照射装置１，２１に関するものである。本発明において、流路３の途中には、流体の流れを調整する流れ調整室５が形成されている。流れ調整室５は、流体流入口１４と流体流出口１５とを有し、流体流入口１４から流入した流体の一部を旋回させて流体流入口１４側へ還流させるようになっている。そして、流れ調整室５内の流体に紫外線が照射される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る紫外線照射装置は、流路を流れる流体の一部が流れ調整室内に旋回流となって拡がった状態で一時的に留まるため、流体への紫外線の単位時間当たりの照射量が多くなり、紫外線照射効率が高くなり、流体中の微生物に対する殺菌効果が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る紫外線照射装置を示す図であり、図１（ａ）は紫外線照射装置の側面図、図１（ｂ）は紫外線照射装置を構成する被照射体の平面図、図１（ｃ）は被照射体の流路を示す断面図（図１（ａ）のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す断面図）、図１（ｄ）は図１（ｂ）のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す被照射体の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る紫外線照射装置を構成する被照射体の第１変形例を示す図であり、被照射体の流路及び流れ調整室を示す断面図（図１（ｂ）に対応する図）である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る紫外線照射装置を構成する被照射体の第２変形例を示す図であり、図３（ａ）は被照射体の平面図、図３（ｂ）は被照射体の流路を示す断面図（図３（ｃ）のＡ３−Ａ３線に沿って切断して示す断面図）である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る紫外線照射装置を右斜め上方から見て示す外観斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る紫外線照射装置の平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る紫外線照射装置の正面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る紫外線照射装置を構成する被照射体を示す図であり、図７（ａ）は被照射体の正面図、図７（ｂ）は被照射体の側面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＡ４−Ａ４線に沿って切断して示す被照射体の断面図である。
【図８】図７（ｃ）に示した被照射体の流路ブロックの成形方法を説明するための図である。
【図９】流路ブロックを構成する分割パネルを示す図であり、図９（ａ）は分割パネルの平面図、図９（ｂ）は分割パネルの側面図、図９（ｃ）は図９（ａ）のＡ５−Ａ５線に沿って切断して示す分割パネルの断面図（図８（ｂ）に対応する図）であり、図９（ｄ）は分割パネルの裏面図である。
【図１０】紫外線出射部を示す図であり、図１０（ａ）は紫外線出射部の平面図、図１０（ｂ）は紫外線出射部の側面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＡ６−Ａ６線に沿って切断して示す紫外線出射部の断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る紫外線照射装置の使用状態図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る紫外線照射装置の変形例を示す外観斜視図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る紫外線照射装置の変形例を示す図であり、図１３（ａ）は紫外線照射装置の平面図、図１３（ｂ）は紫外線照射装置の正面図、図１３（ｃ）は紫外線照射装置の裏面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る紫外線照射装置１を示す図である。なお、図１（ａ）は紫外線照射装置１の側面図であり、図１（ｂ）は紫外線照射装置１を構成する被照射体２の平面図であり、図１（ｃ）は被照射体２の流路３を示す断面図（図１（ａ）のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す断面図）であり、図１（ｄ）は図１（ｂ）のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す被照射体２の断面図である。
【００１２】
図１に示すように、紫外線照射装置１は、内部に流路３が形成された被照射体２と、この被照射体２に対向するように配置された紫外線出射部４と、を有している。なお、被照射体２は、３Ｄプリンタで製造されるか、又は射出成形によって製造される。
【００１３】
被照射体２は、紫外線を透過する樹脂（フッ素樹脂等の紫外線透過樹脂）で形成されており、流路３の途中に流れ調整室５が形成されている。流れ調整室５は、平面視した形状が円形状になっており、中心６を通りＹ方向に沿って延びる中心線７と円形状の輪郭を形作る壁面８との両交点１０，１０のうちの一方側に上流側流路１１が接続され、中心６を通りＹ方向に沿って延びる中心線７と円形状の輪郭を形作る壁面８との両交点１０，１０のうちの他方側に下流側流路１２が接続されている。上流側流路１１と下流側流路１２は、共に流路断面形状が矩形形状であり、流れ調整室５の中心６に対して２回対称となるように形成されている。また、上流側流路１１と下流側流路１２は、平面視した形状が略三角形状に流路断面積を変化させる流れ案内流路部１３，１３を有し、その流れ案内流路部１３，１３が流れ調整室５に接続されている。そして、上流側流路１１の流れ案内流路部１３と流れ調整室５との接続部は、上流側流路１１の流体（気体又は液体）が流れ調整室５に流入する流体流入口１４になっている。また、下流側流路１２の流れ案内流路部１３と流れ調整室５との接続部は、流れ調整室５内の流体が下流側流路１２に流出する流体流出口１５になっている。このような流体流入口１４と流体流出口１５は、流れ調整室５の中心６に対して２回対称となるように位置している。なお、図１（ｃ）に示すように、流れ調整室５の直径は、上流側流路１１の幅寸法ｗの数倍になっている。
【００１４】
上流側流路１１と下流側流路１２は、流れ調整室５の径方向内方寄りに位置する内側流路側壁１３ａと、流れ調整室５の径方向外方寄りに位置する外側流路側壁１３ｂと、を有している。そして、上流側流路１１の外側流路側壁１３ｂは、流れ調整室５の壁面８と中心線７との両交点１０，１０のうちの一方に接続されている。また、下流側流路１２の外側流路壁面１３ｂは、流れ調整室５の壁面８と中心線７との両交点１０，１０のうちの他方に接続されている。上流側流路１１の流れ案内流路部１３の内側流路壁面１３ａは、流れ調整室５の近傍において、流れ調整室５に近づくに従って外側流路壁面１３ｂに近づくように傾斜して流路断面積を漸減している。また、下流側流路１２の流れ案内流路部１３の内側流路壁面１３ａは、流れ調整室５の近傍において、流れ調整室５から遠ざかるに従って外側流路壁面１３ｂから離れるように傾斜して流路断面積を漸増している。なお、被照射体２は、上流側流路１１を下流側流路として使用し、下流側流路１２を上流側流路として使用することができるので、上流側流路１１と下流側流路１２とを適宜流路３と略称して説明する。
【００１５】
紫外線出射部４は、紫外線ＬＥＤ１６から出射された紫外線を流れ調整室５及び流れ調整室５の周囲に向けて照射するようになっている。なお、紫外線は、少なくとも流れ調整室５の全体に照射され、好ましくは流路３の全体及び流れ調整室５の全体に照射される。
【００１６】
以上のような構成の紫外線照射装置１は、流体流入口１４の近傍の上流側流路１１において、内側流路壁面１３ａが流れ調整室５に近づくに従って外側流路壁面１３ｂに近づくように傾斜しているため、上流側流路１１の流体が流体流入口１４から流れ調整室５の壁面８に沿って流入する。その結果、上流側流路１１から流れ調整室５内に流入した流体は、流れ調整室５内で壁面８に沿った旋回流を生じやすく、流体流出口１５から下流側流路１２へ流出する流れと、旋回しながら流体流入口１４側へ還流して流れ調整室５内に拡がる流れとを生じる。
【００１７】
このような、本実施形態に係る紫外線照射装置１は、流路３を流れる流体の一部が流れ調整室５内に旋回流となって拡がった状態で一時的に留まるため、流体への紫外線の単位時間当たりの照射量が多くなり、紫外線照射効率が高くなり、流体中の微生物に対する殺菌効果が大きくなる。
【００１８】
なお、本実施形態において、流れ調整室５は、平面視した形状が円形状のものを例示したが、これに限られず、平面視した形状が楕円形状のものでもよい。また、本実施形態において、流れ調整室５を平面視した形状が円又は楕円に内接する多角形（６角形、８角形、１２角形等）であって、流体流入口から流入した流体を旋回させることができる多角形を、円形状又は楕円形状に含むものとする。
【００１９】
（第１実施形態の第１変形例）
図２は、本実施形態の第１変形例に係る被照射体２を流路３及び流れ調整室５が露出するように破断して示す平面図である。この図２に示すように、本変形例に係る被照射体２は、複数の流れ調整室５が流路３に直列に配置されている。そして、この被照射体２は、紫外線が全ての流れ調整室５に照射されることにより、全ての流れ調整室５内の流体を紫外線で殺菌することができる。このような本変形例に係る被照射体２を使用した紫外線照射装置１は、流路３を流れる流体への紫外線照射量が多くなり、流体中の微生物に対する殺菌効果がより一層大きくなる。
【００２０】
（第１実施形態の第２変形例）
図３は、本実施形態の第２変形例に係る被照射体２を示す図である。なお、図３（ａ）は被照射体２の平面図であり、図３（ｂ）は被照射体２を流路３及び流れ調整室５が露出するように破断して示す平面図（図３（ｃ）のＡ３−Ａ３線に沿って切断して示す断面図）であり、図３（ｃ）は被照射体２の側面図である。
【００２１】
この図３に示すように、本変形例に係る被照射体２は、蛇行するように形成された流路３に複数の流れ調整室５が直列に配置されている。この被照射体２は、流路３及び流れ調整室５を密に配置するため、隣り合う一方の流れ調整室５の流体流出口１５と隣り合う他方の流れ調整室５の流体流入口１４とが対向するように形成されている。そして、この被照射体２は、紫外線が全体に照射され、流路３内及び複数の流れ調整室５内の流体が紫外線で殺菌される。このような本変形例に係る被照射体２を使用した紫外線照射装置１は、流路３を蛇行するように形成することにより、第１変形例に係る被照射体２と比較し、全体を大きくすることなく、流路３を長くすることができると共に、流れ調整室５を密に数多く配置できるため、流路３及び流れ調整室５内の流体への紫外線照射量が多くなり、流体中の微生物に対する殺菌効果がより一層大きくなる。
【００２２】
［第２実施形態］
図４乃至図６は、本発明の第２実施形態に係る紫外線照射装置２１を示す図である。なお、図４は、本実施形態に係る紫外線照射装置２１を右斜め上方から見て示す外観斜視図である。また、図５は、本実施形態に係る紫外線照射装置２１の平面図である。また図６は、本実施形態に係る紫外線照射装置２１の正面図である。
【００２３】
（紫外線照射装置の全体構造）
これらの図に示すように、本実施形態に係る紫外線照射装置２１は、被照射体２２を複数重ねて組み立てた被照射体組立体２３と、被照射体組立体２３の両側面２４，２４のうちの一方に対向するように配置され、被照射体組立体２３に紫外線を照射する紫外線出射部２５と、被照射体組立体２３の両側面２４，２４のうちの他方に対向するように配置された紫外線反射体２６と、を有している。
【００２４】
（被照射体組立体）
図４乃至図７に示すように、被照射体組立体２３は、プレート状の被照射体２２を複数枚重ねて一体化（例えば、接着）したものであり、隣り合う被照射体２２，２２の流路３が接続されるように組み立てられている。被照射体２２は、流路３（流れ案内流路部１３）及び流れ調整室５がマトリックス状に複数形成されており、各流路３が被照射体２２の表裏に開口するように形成されている。
【００２５】
図８乃至図９は、射出成形方法で製造された被照射体２２を説明するための図である。これらの図に示すように、被照射体２２は、射出成形時の離型を考慮し、第１被照射体ブロック２２ａと第２被照射体ブロック２２ｂとに板厚方向に二分割され、第１被照射体ブロック２２ａに一対の流れ案内流路部１３，１３のうちの一方と流れ調整室５の半分が形成され、第２被照射体ブロック２２ｂに一対の流れ案内流路部１３，１３のうちの他方と流れ調整室５の半分が形成されている。そして、第１被照射体ブロック２２ａは、流れ案内流路部１３が表面２７ａ側に開口し、半分に分割された流れ調整室５が裏面２７ｂ側に開口している。また、第２被照射体ブロック２２ｂは、流れ案内流路部１３が表面２７ａ側に開口し、半分に分割された流れ調整室５が裏面２７ｂ側に開口している。なお、被照射体２２は、図８（ｃ）に示す第２被照射体ブロック２２ｂを紙面に直交する仮想軸の周りに１８０°回転させると、図８（ｂ）に示す第１被照射体ブロック２２ａと第２被照射体ブロック２２ｂとが重なるように（同一形状になるように）なっている。したがって、本実施形態に係る紫外線照射装置２１は、被照射体２２を射出成形する場合には、第１被照射体ブロック２２ａ又は第２被照射体ブロック２２ｂを射出成形するための金型を１種類だけ準備すればよく、金型費用を節約することができる。また、図９（ａ）及び図９（ｄ）に示すように、第１被照射体ブロック２２ａは、合計３２個の流れ案内流路部１３及び半分に分割された流れ調節室５が４行８列のマトリックス状に形成される態様を例示しているが、この例示した態様に限定されず、被照射体２２のサイズ等に応じて、行数及び列数を適宜変更してもよい。
【００２６】
このように形成された第１被照射体ブロック２２ａは、裏面２７ｂ側が第２被照射体ブロック２２ｂの裏面２７ｂ側に貼り合わせられる（例えば、接着固定される）ことにより、第２被照射体ブロック２２ｂと共に被照射体２２を構成する。なお、第１被照射体ブロック２２ａ及び第２被照射体ブロック２２ｂは、流れ案内流路部１３が開口する側を表面２７ａ側とし、半分に分割された流れ調整室５が開口する側を裏面２７ｂ側としている。
【００２７】
被照射体組立体２３は、８枚の被照射体２２を重ねて形成されたものであり、図７（ｃ）の最も右側に位置する被照射体２２を第１の被照射体２２とすると、図７（ｃ）の右側から左側に向かって第１の被照射体２２から第８の被照射体２２までを重ねて形成されたものである。そして、被照射体組立体２３は、第２の被照射体２２が第１の被照射体２２を表裏反転したものであり、第３の被照射体２２が第２の被照射体２２を表裏反転したものであり、被照射体２２を表裏反転させながら第８の被照射体２２まで順次重ねられたものである。なお、被照射体組立体２３は、第１乃至第８の被照射体２２が接着により固定されるか、又は第１乃至第８の被照射体２２がボルト又はクリップ等によって分解可能に固定される。
【００２８】
このように、被照射体組立体２３は、第１の被照射体２２から第８の被照射体２２まで順次重ねられることにより、隣り合う被照射体２２，２２の流体流出側の流れ案内流路部１３と流体流入側の流れ案内流路部１３とが接続され、合計８本の流路３が並列している。なお、本実施形態において、被照射体組立体２３は、説明の都合上、図７（ｃ）の図中右側を流体流入側（ＩＮ側）とし、図７（ｃ）の図中左側を流体流出側（ＯＵＴ側）としている。
【００２９】
（紫外線反射体）
紫外線反射体２６は、プラスチックプレート又は金属プレートの表面に紫外線を反射する金属酸化物（酸化チタン、酸化亜鉛等）の塗膜が形成されたものであり、紫外線出射部２５から出射された紫外線のうちで被照射体２２を透過した紫外線を被照射体２２へ向けて反射する。このような紫外線反射体２６を備えた紫外線照射装置２１は、紫外線反射体２６を配置しない場合と比較し、被照射体２２（流路３及び流れ調整室５）への紫外線照射効率を高め、被照射体２２の流路３及び流れ調整室５内の流体の殺菌効果を向上させることができる。
【００３０】
（紫外線出射部）
図４乃至図６、及び図１０に示すように、紫外線出射部２５は、ボックス２８内の基板３０に複数の紫外線ＬＥＤ１６が取り付けられ、これら紫外線ＬＥＤ１６から出射された紫外線が拡散板３１を透過する際に均一に拡散して被照射体組立体２３に照射されるようになっている。このような紫外線出射部２５は、紫外線を被照射体組立体２３の各流路３及び各流れ調整室５に均一に照射することができ、複数の流路３及び流れ調整室５内の流体に対する殺菌効果にばらつきが生じにくい。
【００３１】
（紫外線照射装置の使用例）
図１１は、本実施形態に係る紫外線照射装置２１の使用例を示す図である。この図１１に示すように、本実施形態に係る紫外線照射装置２１は、被照射体組立体２３の流体流入側（図７（ｃ）のＩＮ側）に上流側流路継ぎ手３２が接続され、この上流側流路継ぎ手３２が流体供給路３３と被照射体組立体２３の流体流入側（ＩＮ側）の各流路３とを接続している。そして、流体供給路３３には、流体を加圧して上流側流路継ぎ手３２に送り出す流体供給手段３４（ファン、ポンプ等）が配置されている。また、本実施形態に係る紫外線照射装置２１は、被照射体組立体２３の流体流出側（図７（ｃ）のＯＵＴ側）に下流側流路継ぎ手３５が接続され、この下流側流路継ぎ手３５が被照射体組立体２３の流体流出側（ＯＵＴ側）の各流路３と流体排出路とを接続している。
【００３２】
（本実施形態の効果）
このような、本実施形態に係る紫外線照射装置２１は、第１実施形態に係る紫外線照射装置１と同様に、流路３を流れる流体の一部が流れ調整室５内に旋回流となって拡がった状態で一時的に留まるため、流体への紫外線の単位時間当たりの照射量が多くなり、紫外線照射効率が高くなり、流体中の微生物に対する殺菌効果が大きくなる。
【００３３】
また、本実施形態に係る紫外線照射装置２１は、被照射体組立体２３に複数の流路３が並列に形成され、各流路３に複数の流れ調整室５が形成されているため、多量の流体の殺菌を効率的に行うことができる。
【００３４】
なお、本実施形態に係る紫外線照射装置２１は、射出成形した被照射体２２を複数重ね合わせて被照射体組立体２３を形成する態様を例示したが、これに限定されず、被照射体組立体２３の全体を３Ｄプリンタで成形してもよい。
【００３５】
また、本実施形態に係る紫外線照射装置２１は、流体が液体の場合、流体供給手段３４を省略し、流体供給路３３を被照射体組立体２３よりも上方に配置し、流体を重力の作用のみで被照射体組立体２３の各流路３に流入させてもよい。
【００３６】
（第２実施形態の変形例）
図１２及び図１３は、本発明の第２実施形態の変形例に係る紫外線照射装置２１を示す図である。なお、図１２は、本変形例に係る紫外線照射装置２１の外観斜視図である。また、図１３（ａ）は本変形例に係る紫外線照射装置２１の平面図であり、図１３（ｂ）は本変形例に係る紫外線照射装置２１の正面図であり、図１３（ｃ）は本変形例に係る紫外線照射装置２１の裏面図である。
【００３７】
これらの図に示すように本変形例に係る紫外線照射装置２１は、被照射体組立体２３の底面３７側に紫外線出射部２５を配置し、被照射体組立体２３の両側面２４，２４及び上面３８を紫外線反射体２６で覆うように構成されている。このような本変形例に係る紫外線照射装置２１は、第２実施形態に係る紫外線照射装置２１と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１，２１……紫外線照射装置、３……流路、５……流れ調整室、１４……流体流入口、１５……流体流出口
【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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【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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【図１２】
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【図１３】
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