(57)【要約】【課題】照射経路が短くて済み、所定の照射量を長時間に亘って維持できる紫外線照射装置および紫外線照射方法を提供する。【解決手段】第２の導入口１７から導入される流体Ｙが渦流形成筒１５内で渦流となる。渦流の中心の負圧部分２３に流体Ｘが供給される。流体Ｘ，Ｙが第２の排出口１７から排出される。渦流形成筒１５内の紫外線照射領域２２において、紫外線またはオゾンによって分解された物質も第２の排出口１７から排出される。渦流の中心に形成される負圧部分を利用するため、他の動力を使うことなく、反応後の物質が紫外線室１２に入り込むことを防止できる。光源を汚すことなく、所定の紫外線量を長期間に亘って維持できる。【選択図】図１
2011062639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を照射する光源を包囲するように設けられた紫外線室と、この紫外線室に隣接して設けられた渦流形成筒とを備え、紫外線室は、第１の流体を導入する第１の導入口と、前記光源から照射された紫外線と共に前記第１の導入口から導入された第１の流体を排出する第１の排出口とを有し、渦流形成筒は、その軸方向の一端側の中心位置において紫外線室の前記第１の排出口で紫外線室に連通すると共に、その軸方向の他端側の中心位置に設けられた第２の排出口と、その軸線から偏心した位置においてその内壁に沿うように設けられた第２の導入口とを有し、渦流形成筒内において、前記第２の導入口から導入される第２の流体を渦流化し、この渦流の中心に発生する負圧部分に前記第１の排出口から排出される第１の流体が供給され、この第１の流体と共に前記第２の流体を前記第２の排出口から排出させることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
第３の流体を導入する第３の導入口を有し、紫外線室と渦流形成筒との間に設けられた混合室を具備し、該混合室は、前記第３の導入口から導入された第３の流体を、前記光源からの紫外線に照射させつつ前記第１の流体に混合させることを特徴とする、請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記排出口から排出される第１の流体および第２の流体の回転力がこの排出口の外側の領域に伝達されることを抑制する回転力伝達抑制手段が設けられていることを特徴とする、請求項１または２記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
紫外線が照射される紫外線照射領域において第２の流体を渦流化させ、この第２の流体を渦流化させた前記紫外線照射領域より上流の領域にて第１の流体に紫外線照射させ、この紫外線照射された第１の流体を、前記第２の流体の渦流の中心部に発生する負圧部分に供給し、この負圧部分の前記第１の流体が供給される側の反対側から前記第１の流体および第２の流体を排出させることを特徴とする紫外線照射方法。
【請求項５】
第２の流体を渦流化させる紫外線照射領域と、第１の流体が紫外線照射される領域との間の領域に第３の流体を供給し、この第３の流体を前記第１の流体と共に前記第２の流体の渦流の中心部に発生する負圧部分に供給し、これら第１ないし第３の流体を前記負圧部分の前記第１および第２の流体が供給される側の反対側から排出させることを特徴とする請求項４記載の紫外線照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、殺菌線（波長253.7nm線）や酸素（Ｏ）を活性化させるオゾン線（波長184.9nm線）等の紫外光（光触媒を励起させる可視光領域を含む）を照射する紫外線照射装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線照射装置は殺菌や消臭等を目的として広い分野で使用されている。その構成についても下記特許文献に例示されるように各種のものが提案されている。
【０００３】
これら従来の紫外線照射装置の多くは、紫外光を発する放電管（ＵＶランプ）を石英等の筒の中に入れ、その筒の周りに照射対象物（菌やウイルス等）を含む媒体（水や空気等）を循環させながら紫外光を照射する構成を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４５８１４号公報
【特許文献２】特開平５−２５３５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記した従来の紫外線照射装置によると、紫外光の照射によって照射対象物から分解された物質が使用時間の経過につれて放電管を囲む筒の外側面に付着してしまうため、長時間に亘って所定の照射量を維持することが困難であった。
【０００６】
よって、媒体中に散在する照射対象物に対して長時間に亘って所定の照射量を確保するためには照射経路を長く取る必要があり、例えば照射対象物を含む媒体が水の場合には、放電管を囲む筒に防水処理を施した上で水槽の中に沈めた状態で設置するものとし、空気の場合にも放電管を包む筒を空気室中に設置している。このため装置が大型化し、しかも媒体の紫外線透過率を考慮すると照射時間を長く取らないと照射対象物に対して所定の照射量を確保することができなくなり、非常に処理効率の悪いものとなっていた。
【０００７】
また、水の殺菌に有効なオゾン反応による対象物の酸化には、オゾン生成器を使用することとなるが、オゾン生成器は、紫外光を発する放電管やオゾナイザーといった放電等の電気エネルギーを用いてオゾンを生成するため、水に対して極度に弱い装置である。このため、オゾン生成部については、必然的に水とオゾン反応させるオゾン反応部の外に設置されることとなり、これらオゾン生成部とオゾン反応部との間に距離が生じることとなっている。しかしながら、オゾンは、不安定で維持が容易ではない物質であるため、オゾン反応部の経路を長くした場合には、オゾンの消滅量が増加してしまい、所定の反応量より多くのオゾンを生成しなければならない。
【０００８】
なお、現状において、水中の対象物を酸化させるためのオゾン反応については、水中へのオゾンのバブリングによって得ているため、オゾンと酸化対象物との接触は確率論的にならざるを得ないと共に、オゾンの泡の表面でのみオゾン反応が得られるにすぎず、反応後のオゾンは酸素に戻るものの、泡中のオゾンや酸素の位置等を制御できないため、結果的に、大量のオゾンが必要となり、極めて非効率であった。このことにより、酸化対象物を内包する媒体（水等）までも必要以上に酸化されることになるほか、人体に有毒なオゾンが水面から大量に放出してしまうおそれがあるため、人が近づく場所への設置は問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来技術の不利欠点を解消し、照射経路が短くて済み、所定の照射量を長時間に亘って維持できる新規な構成の紫外線照射装置およびその方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するため、請求項１に係る本発明は、紫外線を照射する光源を包囲するように設けられた紫外線室と、この紫外線室に隣接して設けられた渦流形成筒とを備え、紫外線室は、第１の流体を導入する第１の導入口と、前記光源から照射された紫外線と共に前記第１の導入口から導入された第１の流体を排出する第1の排出口とを有し、渦流形成筒は、その軸方向の一端側の中心位置において紫外線室の前記第1の排出口で紫外線室に連通すると共に、その軸方向の他端側の中心位置に設けられた第２の排出口と、その軸線から偏心した位置においてその内壁に沿うように設けられた第２の導入口とを有し、渦流形成筒内において、前記第２の導入口から導入される第２の流体を渦流化し、この渦流の中心に発生する負圧部分に前記第１の排出口から排出される第１の流体が供給され、この第１の流体と共に前記第２の流体を前記第２の排出口から排出させることを特徴とする紫外線照射装置である。
【００１１】
請求項２に係る本発明は、請求項１記載の紫外線照射装置において、第３の流体を導入する第３の導入口を有し、紫外線室と渦流形成筒との間に設けられた混合室を具備し、該混合室は、前記第３の導入口から導入された第３の流体を、前記光源からの紫外線に照射させつつ前記第１の流体に混合させることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る本発明は、請求項１または２記載の紫外線照射装置において、前記排出口から排出される第１の流体および第２の流体の回転力がこの排出口の外側の領域に伝達されることを抑制する回転力伝達抑制手段が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る本発明は、紫外線が照射される紫外線照射領域において流体を渦流化させ、この流体を渦流化させた領域より上流の領域にて他の流体に紫外線照射させ、この紫外線照射された他の流体を、前記流体の渦流の中心部に発生する負圧部分に供給し、これら流体を前記紫外線照射領域において混合させることを特徴とする紫外線照射方法である。
【００１４】
請求項５に係る本発明は、請求項４記載の紫外線照射方法において、第２の流体を渦流化させる紫外線照射領域と、第１の流体が紫外線照射される領域との間の領域に第３の流体を供給し、この第３の流体を前記第１の流体と共に前記第２の流体の渦流の中心部に発生する負圧部分に供給し、これら第１ないし第３の流体を前記負圧部分の前記第１および第２の流体が供給される側の反対側から排出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、渦流形成筒の第２の導入口から導入された第２の流体は、渦流形成筒内において渦流とされ、この渦流の中心の負圧部分に、連通口から導入される第１の流体が供給され、この第１の流体と共に第２の流体が排出口から排出される。したがって、渦流形成筒内の紫外線照射領域において、紫外線またはオゾンによって分解された物質についても排出口から排出される。よって、渦流の中心に形成される負圧部分を利用することにより、他の動力を使うことなく、反応後の物質が紫外線室に入り込むことを防止できるから、光源を汚すことなく、所定の紫外線量を長期間に亘って維持できる。
【００１６】
第２の導入口より導入された第２の流体は、常に渦流中心部を通って第２の排出口へと流れていくため、紫外線照射領域は渦流中心部の数巻分の領域と渦の深さのみを考慮すれば良い。なお、渦流中心部では、渦の流れの幅が小さくなって薄くなる性質があるため、渦流形成筒内において第２の流体に含まれる照射対象物周囲の領域が小さくなることとなり、この照射対象物への紫外線照射率を向上できる。
【００１７】
さらに、混合室の第３の導入口から導入された第３の流体を、連通口にて紫外線を照射させつつ第１の流体に混合させることにより、紫外線室を通過させることなく第３の流体に紫外線を照射でき、この第３の流体を第１の流体および第２の流体に混合させることができる。すなわち、渦流の中心部に存在する負圧部分および渦流の中心部の渦については、光源から紫外線が直接照射される領域となっているため、この領域での第１ないし第３の流体のそれぞれを混合できる。
【００１８】
また、排出口から排出される各流体の回転力が排出口の外側の領域に伝達されることを、回転力伝達抑制手段によって抑制できるから、排出口から排出された際の各流体の混合をより効率良くでき、既に排出されて排出口の外側に存在する各流体とも効率良く混合できる。
【００１９】
さらに、紫外線が照射される紫外線照射領域において第２の流体が渦流化とされ、この第２の流体を渦流化させた紫外線照射領域より上流の領域において第１の流体が紫外線照射され、この紫外線照射された第１の流体が、第２の流体の渦流の中心部に発生する負圧部分に供給されて、この負圧部分の第１の流体が供給される側の反対側から第１の流体および第２の流体が排出される。よって、渦流の中心に形成される負圧部分を利用することにより、他の動力を使うことなく、渦流化される第２の流体や反応後の物質が紫外線照射領域より上流の第１の流体が紫外線照射される領域に入り込むことを防止できる。
【００２０】
また、第２の流体を渦流化させる紫外線照射領域と、第１の流体が紫外線照射される領域との間の領域に第３の流体を供給し、この第３の流体を第１の流体と共に第２の流体の渦流の中心部に発生する負圧部分に供給して、これら第１ないし第３の流体を負圧部分の第１および第２の流体が供給される側の反対側から排出させることにより、紫外線室を通過させることなく第３の流体に紫外線を照射でき、この第３の流体を第１の流体および第２の流体に混合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態による紫外線照射装置の概略構成図である。
【図２】図１中ＩＩ−ＩＩ線による断面図であり、渦流形成筒内で形成される渦流を模式的に示す図である。
【図３】本発明の別の実施形態による紫外線照射装置の概略構成図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態による紫外線照射装置の渦流形成筒を示す概略構成図である。
【図５】本発明による一実施形態による紫外線照射装置を連結させた状態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１に示される本発明の一実施形態による紫外線照射装置１０は、渦流型紫外線照射装置であって、紫外線を照射する紫外線光源としてのＵＶランプ１１を包囲するように設けられた紫外線室１２を有する。紫外線室１２は、ステンレス等の紫外線不透過性を有すると共に、紫外線やオゾンによって分解されない性質を有する材料で形成することが好ましく、これによりＵＶランプ１１から照射された紫外線が装置１０の外部に漏出することを防止し、装置１０の周辺環境に害を与えない安全な処理を実行できる。なお、このＵＶランプ１１に代えて、他の紫外線照射源や、紫外光を発するＬＥＤランプ等を用いても良いし、オゾン発生器（オゾナイザー）を併設しても良い。
【００２３】
紫外線室１２には、この紫外線室１２の側面に開口された導入口１３から第１の流体である流体Ｘ（空気等）が導入され、紫外線室１２内でＵＶランプ１１による紫外光照射を受けた後、底面中央に開口された紫外線照射窓としての排出口ないし連通口１４から排出される。排出口１４からは同時にＵＶランプ１１からの紫外光も放出される。図において矢印Ａは紫外線室１２から排出口１４を介して排出ないし放出される流体Ｘおよび紫外光の移動方向を示す。なお、ＵＶランプ１１は、照射対象物に対する紫外線強度の変更や寿命後の交換等を考慮して容易に交換できる設置方法を採ることが好ましい。
【００２４】
紫外線室１２の下方には略円筒形状の渦流形成筒１５が設けられている。渦流形成筒１５は排出口１４にて紫外線室１２に連通している。ここで、紫外線室１２は、渦流形成筒１５の軸方向の一端側中央に排出口１４が位置するように該形成筒１５に隣接して設けられている。渦流形成筒１５は、該形成筒１５の略円筒上の軸線上の偏心位置において該形成筒１５の内壁に沿うように設けられた導入口１６から圧入される第２の流体としての流体Ｙを該形成筒１５の内壁面の曲面を利用して渦流化させる。流体Ｙには、装置１０において紫外線照射により除去しようとする照射対象物（菌やウイルス、アンモニア等）が含まれており、流体Ｘより高い粘度の物質が媒体として用いられている。導入口１６は、渦流形成筒１５の軸方向の他端側、すなわち該形成筒１５の底面側に設けられており、導入口１６から導入される流体Ｙを逆円錐形状の渦巻流とさせる。
【００２５】
排出口１４は、渦流形成筒１５の略円筒状の軸方向（軸線）に対して垂直な一端側である上面側の中心位置に設けられ、該排出口１４を介して渦流形成筒１５と紫外線室１２とを連通させている。渦流形成筒１５の底面には排出口１４の直下位置（底面の中心位置）において所定径（渦流形成筒１５の内径より十分に小さい）の渦流排出口としての排出口１７が開口している。排出口１７は、渦流形成筒１５の排出口１４と同心状に連通しており、該形成筒１５の略円筒状の軸方向に対して垂直な他端側中央に開口している。
【００２６】
渦流形成筒１５の壁面に対向した位置に、該形成筒１５の軸方向に沿った平板状の回転力伝達抑制手段としての回転力伝達防止板１８が取り付けられている。回転力伝達防止板１８は、渦流形成筒１５から所定間隔離間された位置に取り付けられ、該形成筒１５の排出口１７より下方に突出している。該防止板１８は、渦流形成筒１５の排出口１７から排出された流体Ｘと流体Ｙとの回転力が、この排出口１７の外側の空間、すなわち下方領域１９へ伝達することを抑制して、これら流体Ｘ，Ｙを効率良く混合させる。
【００２７】
なお、流体Ｙも流体Ｘと同様に気体や液体であり、これら流体Ｘ，Ｙは同一の種類の媒体であっても異種の媒体であっても良い。たとえば、この装置１０で水に含まれる細菌等を除去しようとする場合、流体Ｘに空気を用いてこれをＵＶランプ１１でオゾン化して排出口１４から渦流形成筒１５に導入して、流体Ｙ（水）をオゾン殺菌するように用いることができる。
【００２８】
ポンプ（図示せず）等の供給源から所定の流速で導入口１６を介して渦流形成筒１５内に偏心的に圧入された流体Ｙは、流体Ｙ自身の粘度によって渦流形成筒１５の内壁に沿って移動しようとする力と、内壁に沿って上下に拡散する力が存在することになるが、排出口１７に近い位置に流体Ｙの導入口１６を設けることにより、距離的に近い排出口１７へ向かう流れが、渦流形成筒１５よりも径の小さい排出口１７によって、該排出口１７内での流速が早くなる。この結果、流体Ｙ自身の粘度に引きずられて、渦流形成筒１５の内側面を沿って移動する力、および排出口１７に向かう力になっていく。このため、図２に模式的に示すように、一巡目の回転流ｙ１となり、その後は徐々に内側を通る回転流ｙ２，ｙ３・・・となって、徐々に回転流が小径化していって渦流が形成される。ここで、この渦流の中心部に近づくに連れて、排出口１７に向かう力が大きくなるため、渦流の中心部が窪んだ形状となって、この部分に負圧部分２３が発生することとなり、排出口１４から流体Ｘが引き込まれることとなる。
【００２９】
本装置１０は、渦流の性質を利用するものであるため、後述する流体Ｚを含め、利用する各流体Ｘ，Ｙ，Ｚの粘度については流体Ｙ＞流体Ｚ≧流体Ｘとなることが好ましい。これにより、渦流形成筒１５内へ引き込まれた流体Ｘは、流体Ｙより粘度が低いため、これら流体Ｘ，Ｙ間に速度差が生じて摩擦が生じ、該形成筒１５内にて旋回している流体Ｙに引きずられにくく、回転同化されにくい。さらに、流体Ｘと流体Ｙとの間に生じた摩擦によって、これら流体Ｘ，Ｙが帯電しやすくなり、これら流体Ｘ，Ｙが互いに結びつきやすくなる。なお、流体Ｘが供給される排出口１４の付近に回転力伝達防止板（図示せず）を取り付けて、流体Ｘ，Ｙとの間の速度差をより大きくすることによって、これら流体Ｘ，Ｙの回転同化をより確実に防止できる。
【００３０】
このとき、紫外線室１２の導入口１３から供給される流体Ｘの流量を調整することによって、渦流形成筒１５内での逆円錐形状の渦流中心部の負圧部分２３への流体Ｘの補填量を調整でき、この負圧部分２３への流体Ｘの補填量を多くすることによって、この負圧部分２３の窪みが大きくなり、この負圧部分２３への流体Ｘの補填量を少なくすることによって、この負圧部分２３の窪みを小さくできる。
【００３１】
そして、この負圧部分２３の窪みについては、渦流形成筒１５内において排出口１７までに亘って渦流が形成されていることから、上下方向の大きさ（長さ）は変化できず、径方向の大きさ（直径）のみが変化する。すなわち、この負圧部分２３の窪みを小さくすることによって、渦流が形成される領域が広くなり、渦の巻き数を増加でき、その逆も可能である。渦流はその性質上、外周および内周の移動速度が同じであるから、巻き数の変化によって渦流の中心部分での回転速度（巻速度）を調整できる。このため、流体Ｘの渦流の中心部への補填量を変化させることによって、流体Ｙの渦流形成筒１５内の紫外線照射領域２２での滞在時間を調整でき、流体Ｙの紫外線照射時間を調整できる。
【００３２】
さらに、排出口１７から排出された流体Ｘ，Ｙは、該排出口１７から排出された途端に、これら流体Ｘ，Ｙの回転力や圧力を遮る壁面が無くなることにより、図１に示すような下方に向けて急激に拡開した円錐面状の旋回流２１となり、渦流形成筒１５の下方領域１９へ放出され、この下方領域１９との間において生じる回転差による摩擦によって、該領域１９に存在する流体Ｘ，Ｙと、排出口１７から排出された流体Ｘ，Ｙとが急激に混合される。
【００３３】
このとき、流体Ｘ，Ｙが排出口１７から排出されて円錐面状の旋回流２１となる際の回転力によって、この円錐面状の旋回流２１が形成されている領域と下方領域１９との回転が同化した場合には、これら領域の間での摩擦力が低下し、これら流体Ｘ，Ｙを混合させるための混合力が低下してしまう。しかし、渦流形成筒１５の壁面に対向した位置に設けた回転力伝達防止板１８によって、該円錐面状の旋回流２１が形成される領域と下方領域１９との間での回転力の伝達が防止されて速度差が維持される事により、これら領域間での摩擦力が一定となり、排出口１７から排出された後の流体Ｘ，Ｙが効率良く混合される事となる。
【００３４】
そして、この回転力伝達防止板１８によって、下方領域１９での流体Ｘ，Ｙの回転同化が防止されるため、装置１０を小型化できると共に、下方領域１９が回転同化しやすい円筒状の容器（図示せず）に本装置１０を設置することも可能となる。さらに、円錐面状の旋回流２１付近の下方領域１９の流体Ｘ，Ｙの流れも調整できるため、これら旋回流２１と下方領域１９との間での摩擦状態をより確実に調整することが可能になると共に、混合後の流体Ｘ，Ｙの流れも制御することが可能となり、下方領域１９を内包する容器からの排出口の位置や形状等の設計の自由度を高めることができる。なお、回転力伝達防止板１８としては、旋回流２１と下方領域１９との間に速度差を設けることができる構成であれば、どのような構成であってもよい。
【００３５】
上記の構成において、照射対象物を含んだ流体Ｙを加圧して導入口１６から導入させて、逆円錐形状の渦流とし、この渦流化した流体Ｙの回転中心部に向けて紫外線を照射する方式としたことにより、流体Ｙの渦流中心部に発生する負圧部分２３を利用することが可能となり、流体Ｙ中の紫外線に分解された照射対象物がＵＶランプ１１側の紫外線室１２に入り込むことなく、流体Ｙの渦流の中心部に引き込まれるため、紫外線に分解された照射対象物がＵＹランプ１１に付着することがなくなった。つまり、流体Ｙやそこに含まれる物質がどのようなものであっても、紫外線室１２内を常にクリーンな状態に保持する事に成功した。この結果、流体Ｙに含まれている物質や照射対象物等の紫外線やオゾンによる分解後の特性に左右されることなく、紫外線室１２内のＵＶランプ１１による所定の照射量を、長期間に亘って維持することが可能となり、ＵＶランプ１１自体の寿命まで装置１０の保守を行う必要が無くなるから、装置１０の稼働性をより向上できる。
【００３６】
また、渦流形成筒内１５で流体Ｙを渦流化したことにより、この流体Ｙの渦流の中心部を、該流体Ｙ中の照射対象物が常に移動して通過するようになるため、渦流中心部数巻分の領域と渦の深さの紫外線照射領域２２を確保すれば良いこととなると共に、ＵＶランプ１１の汚れに対する紫外線量の低下を考慮する必要がなくなるので、ＵＶランプ１１の長さ分の照射経路を設ける必要が無くなり、ＵＶランプ１１の小型化及び省エネルギー化が可能となる。
【００３７】
さらに、渦流形成筒１５に隣接して紫外線室１２を設けられるため、紫外線照射源から流体Ｙに対する距離の短縮が可能となり、紫外線強度を保持しやすくできると共に、該形成筒１５内での流体Ｙの渦流の中心部に形成される負圧部分２３への流体Ｘの供給については、紫外線室１２を通過させて紫外線照射されたものを直ぐに利用できることとなる。つまり、流体Ｘに酸素が含まれる場合は、渦流形成筒１５へ紫外線を照射するための排出口１４を利用して該形成筒１５内に流体Ｘを送り込むことができるため、該形成筒１５内での流体Ｙの渦流の中心部に形成される逆円錐形状の負圧部分２３に送り込んだ流体Ｘが流体Ｙと接触する間際までオゾンを生成可能となる。
【００３８】
このとき、渦流化した流体Ｙの中心部は、流速の上昇に伴う遠心力の増加によって薄膜化されていくが、流体Ｙの内包物（菌やウイルス等）まで薄くなることはないため、渦流中心部においては内包物に対する流体Ｙの比率が小さくなる。したがって、流体Ｙの内包物に対する紫外線照射効率及びオゾンの接触効率が向上する。
【００３９】
なお、渦流形成筒１５は該形成筒１５の高さや径を調整することによって、該形成筒１５内での流体Ｙの渦流形状を調整できるので、流体Ｙの紫外線透過率やオゾンとの接触時間を考慮して該形成筒１５を設計することが望ましい。また、導入口１６からの流体Ｙの流速および流量等の調整、および流体Ｘの導入量の可変による渦流中心部の渦の巻き数の調整により、該形成筒１５内での紫外線照射領域２２における流体Ｙの渦流の回転速度が調整可能であるため、これらを調整することによって、導入物に適した紫外線照射時間を調整できる。また、ＵＶランプ１１の交換による紫外線強度の調整については容易に行えるため、流体Ｘ，Ｙの物性や照射対象物の特性に合わせて選択すると良い。
【００４０】
特に、流体Ｘが空気（酸素）の場合には、紫外線のオゾン生成有効領域までオゾンを生成させることが可能であるから、渦流形成筒１５内において、紫外線が照射される紫外線照射領域２２がオゾン生成部および反応部分となり、オゾンが送られる経路中でのオゾンの消滅量を考慮する必要が無くなる。さらに、流体Ｙの渦流中に引き込まれたオゾンについては、この流体Ｙの渦流の中心部において媒体や照射対象物との間での回転差による摩擦が生じることとなり、渦流内に引き込まれたオゾンの泡（塊）自体が剪断または回転する等の激しい動きを強いられるため、泡（塊）中のオゾンによる反応を効率良くできる。
【００４１】
すなわち、渦流形成筒１５内の流体Ｙの渦流中心部に存在する照射対象物や媒体に対して、少ないオゾン量で確実にオゾン反応させることができるから、該形成筒１５の排出口１７から排出される流体Ｘ，Ｙに含まれる溶存オゾン量をほとんど無くすことができる。このため、人畜に使用する直前の段階で装置１０を設置することが可能となり、オゾン反応を待つまでの流体経路を短縮化することが可能となった。
【００４２】
よって、本装置１０を養殖牡蠣や活魚等の水槽に直付けすることが可能となるから、オゾン臭漂う水槽で飼育せず、水槽内の飼育物を食してもオゾン臭が漂うといった不具合を解消できる。また、本装置１０を湯船に直接設置してもオゾン臭漂う湯船とはならないから、省エネルギーで、より安全にオゾン殺菌することが可能となる。
【００４３】
さらに、流体Ｙの経路が長くなる場合に必要な流体Ｙ自体の殺菌効力の持続を無視できるので、流体Ｙが水や海水の場合に、この流体Ｙの媒体として塩素等を含有させる必要を無くすことができる。
【００４４】
ここで、導入口１３から導入される流体Ｘに酸素が含まれている場合に、ＵＶランプ１１として波長185nm線の紫外線を放射する紫外線ランプを用いることにより、該流体ＸがＵＶランプ１１に沿って紫外線室１２を通過していく際に、この流体Ｘに含まれている酸素を容易にオゾン（Ｏ３）として生成できる。なお、この生成されたオゾンは、渦流形成筒１５内での流体Ｙの渦流によって形成される矢印Ａの流れに伴う負圧によって、排出口１４から渦流形成筒１５内の流体Ｙの渦流中へと引き込まれていき、この流体Ｙの渦流の底部まで紫外線が照射されていることにより、この流体Ｙの渦流の底部までに亘ってオゾンが生成される。
【００４５】
さらに、第１の排出口１４から矢印Ａの負圧によって渦流形成筒１５内へ引き込まれた流体Ｘや、この流体Ｘから生成されたオゾンは、該形成筒１５内の流体Ｙの渦流中心部に存在する逆円錐状の負圧部分２３へ導入されるため、流体Ｙと共に回転せず、該負荷部分２３の底部まで到達するまでの間に流体Ｙとの回転差による摩擦が生じ、排出口１７から排出された後において、流体Ｙが回転している領域に強制的に取り込まれていく。この結果、流体Ｘは、流体Ｙとの間に大きな摩擦が生じ、この摩擦にて回転力および剪断力を受けつつ流体Ｙに接触していくため、流体Ｙのオゾンによる酸化をより確実にできる。
【００４６】
図３は、本発明の他の実施形態による紫外線照射装置３０を示す。この紫外線照射装置３０は、紫外線室１２と渦流形成筒１５との間に、第３の流体としての流体Ｚが導入される混合室３１が設けられている。混合室３１には、流体Ｚを導入するための導入口３２が形成され、この導入口３２から導入された流体Ｚを、排出口３３からの紫外線に直接照射させつつ、排出口１４から渦流形成筒１５に送り込んで、前述したようにして紫外線照射領域２２において、紫外線室１２の導入口１３から導入された流体Ｘと混合される。混合室３１は、紫外線室１２を包囲するように設けられており、紫外線室１２の底部中央に、該紫外線室１２へ導入された流体Ｘを排出するための排出口３３が設けられている。
【００４７】
図１に示した実施形態と異なり、この実施形態では、導入口３２から導入された流体Ｚが紫外線室１２を通過することがないため、この流体Ｚの紫外線照射により分解された物質がＵＶランプ１１の表面に付着しやすい性質を有する場合や、該物質が直接ＵＶランプ１１を汚すおそれのあるような場合に特に有効である。また、この場合においても、混合室１２と渦流形成筒１５との間には、該形成筒１５内での流体Ｙの渦流によって形成される矢印Ａの引き込み力が生じているため、流体Ｚ,Ｙとしてどのような物質を用いても、これら流体Ｚ，Ｙ中の紫外線やオゾンにて分解された物質によってＵＶランプ１１を汚すおそれがない。
【００４８】
すなわち、排出口１４によって紫外線室１２と渦流形成筒１５とが直接連通しているため、排出口１４内には渦流中心部に存在する負圧部分が常に存在する状態となる。このため、流体Ｙ，Ｚが紫外線やオゾンによって分解される物質、あるいはそのような性質の物質が含まれる場合、またはこれら各流体の混合によって如何なる物質が生成される場合であっても、紫外線室１２およびＵＶランプ１１に対して、何ら影響を及ぼすことなく本装置３０を稼働できる。特に、渦流形成筒１５内の渦流の中心部に形成される負圧部分によって、この渦流中心部の近くにＵＶランプ１１を設置できるため、紫外線の照射損失を最大限に抑えることができる。
【００４９】
さらに、渦流形成筒１５内の負圧部分２３は、該形成筒１５内での渦流の形成によって自給的に形成されるため、流体Ｚにおいても、紫外線の照射対象物を照射位置に配置して照射し移動させるといった一連の照射行程を、他の動力を使うことなく行うことができる。
【００５０】
なお、流体Ｘ，Ｚについては、排出口１４を通過した後に渦流中心部に向けて先細りする逆円錐状の領域内に供給されて導かれるが、この先細りする形状によって、照射対象を領域的に絞り込むことができるから、流体Ｚ内の対象物を照射領域内に確実に配置でき、確実に紫外線照射して排出口１７から排出させることができる。
【００５１】
すなわち、装置１０において、流体Ｘ，Ｙにおける粘度差の確保が難しい場合や、流体Ｘの内包物が主な照射・反応対象である場合等においては、本装置３０を利用することによって、汚染された流体を流体Ｚに置き換えることが可能となる。また、流体Ｘ，Ｚとの混合を主目的とした場合には、流体Ｙとして混合に必要な粘度を有する物質とできるので、流体Ｚに混入した菌・ウイルス等や流体Ｚ自体に紫外線を照射しながら流体Ｘを紫外線照射またはオゾン酸化した後に、最適な粘度を有する流体Ｙ中において摩擦を利用して混合できる。すなわち、流体Ｚについても、殺菌しようとする菌やウイルス等の照射対象物を含んだ媒体等にすることができる。
【００５２】
よって、本装置３０における流体Ｙを水としてポンプにて循環させ、流体Ｘを清潔な空気とし、流体Ｚを汚染された空気とすることにより、他の動力を使うことなく、これら流体Ｘ，Ｚを自給させることが可能となる。この構成によって、汚染された空気に対して閉塞的な紫外線照射や、オゾン反応させることが可能となる。さらに、上述のように、継続的に照射源と近接して照射対象物を移動できる利点、すなわち紫外線の照射損失の軽減や、負圧部分２３の絞込みによる効果、各流体の粘度差による確実な混合効果等といった、本装置３０による各利点によって、汚染された空気に対する確実な紫外線照射およびオゾン反応が可能となると共に、確実なオゾン反応による装置３０外へのオゾンの流出を防止できるため、人畜に近い場所での紫外線やオゾンによる殺菌消臭効果をより安全に行うことが可能となった。
【００５３】
すなわち、病室内はもちろん、トイレや喫煙室、畜舎内といった空気を、人畜の存在に関わらず、安全に殺菌消臭することが可能となった。なお、流体Ｚに含まれる殺菌・消臭・分解した成分や、流体Ｚに含まれる塵や花粉等についても、流体Ｙに混合可能となるため、流体Ｙを定期的に交換する機構（図示せず）を設けることによって、フィルター等を用いる事無く、これらの成分を安全に処理できる。さらに、処理後の空気にはついては、これらの成分が含まれないため、これら成分を骸とした二次的な繁殖を抑えられると共に、人畜に対する接触や呼吸等の吸い込みによるアレルギー反応も防止できる。
【００５４】
図４は、本発明のさらに別の実施形態による渦流形成筒４１を示す。この渦流形成筒４１は、下方から上方に向けて拡径された構造に形成されている。この場合においても、渦流形成筒１５の導入口１６から導入された流体Ｙは、該形成筒１５の内壁に沿って周方向に移動する力を有するため、該形成筒１５の内壁に沿って形成された逆円錐形状の渦流となり、渦全体についても逆円錐形状の渦流となる。
【００５５】
すなわち、この渦流形成筒４１は、渦流中心部に存在する負圧や、この中心部での流れの特性を利用するために構成するものであり、導入する流体Ｙの特性に合わせて渦流中心部の巻き数や渦流上部の形状等を考慮して渦流形成筒４１の形状を定めることができるから、いずれの形状とすることもできる。また、導入される流体Ｙに応じ、渦流形成筒１５内で渦巻流にでき、上記の各条件を満足するような最適な形状とすることが好ましい。
【００５６】
なお、紫外線室１２、排出口１４、混合室３１または渦流形成筒１５の内壁等の主だった光経路上に酸化チタン皮膜を形成し、導入される各流体Ｘ，Ｙ，Ｚに対して殺菌防汚等の酸化チタン効果を適用させることもできる。
【００５７】
図５は、本発明による一実施形態の紫外線照射装置を連結させた紫外線照射システム５０を示す。この紫外線照射システム５０は、たとえば３台の紫外線照射装置１０を直列に接続させた各列を２列に並列接続させた３重連２系列であって、水槽５１の下端に設けられた排出口５２が２台のポンプ５３それぞれに接続されている。これらポンプ５３は、別系列の上流側に位置する紫外線照射装置１０の導入口１６に接続されている。
【００５８】
ここで、各紫外線照射装置１０は、渦流形成筒１５の下部を覆うように混合用タンク５４が取り付けられており、該形成筒１５の排出口１７から排出された流体Ｘ，Ｙが混合タンク５４内にて混合されて貯留される。該タンク５４の上端部に排出口５５が設けられ、各排出口５５は、下流側に位置する紫外線照射装置１０の導入口１６に接続されている。各系列の最も下流側に位置する紫外線照射装置１０の排出口５５は、水槽５１の上端縁に設けられた導入口５６にそれぞれ接続されている。
【００５９】
したがって、水槽５１内に貯留されている流体Ｙ（水等）は、ポンプ５３によって水槽５１の排出口５２から上流側の紫外線照射装置１０の導入口１６へ送られ、この流体Ｙ中の菌やウイルス等の照射対象物が紫外線照射またはオゾン処理されてから、順次下流側の紫外線照射装置１０へ送られて繰り返し紫外線照射またはオゾン処理された後に、水槽１５の導入口５６へ送られて、水槽５１内での菌やウイルス等の増殖や発生等が防止される。すなわち、１台の紫外線照射装置１０では流体Ｙに対する紫外線照射量不足やオゾン混入不足によって、流体Ｙの処理が不十分な場合には、循環経路を設けることや、複数台の本装置１０を必要に応じて連結させる等して用いることによって、流体Ｙに対する紫外線照射量および照射時間を確保できる。
【符号の説明】
【００６０】
１０，３０  紫外線照射装置
１１  ＵＶランプ（光源）
１２  紫外線室
１３  第１の流体の導入口（第１の導入口）
１４  第１の排出口
１５，４１  渦流形成筒
１６  第２の流体の導入口（第２の導入口）
１７  第２の排出口
１８  回転力伝達防止板（回転力伝達抑制手段）
１９  下方領域
２１  旋回流
２２  紫外線照射領域
２３  負圧部分
３１  混合室
３２  第３の流体の導入口（第３の導入口）
３３  排出口
５０  紫外線照射システム
５１  水槽
５２  排出口
５３  ポンプ
５４  混合用タンク
５５  排出口
５６  導入口
【図１】
2011062639.tif 000003
【図２】
2011062639.tif 000004
【図３】
2011062639.tif 000005
【図４】
2011062639.tif 000006
【図５】
2011062639.tif 000007