(57)【要約】【課題】流路内の流体に対する紫外線の照射効率を高める。【解決手段】実施形態の流体殺菌装置は、流体を流すための第１の流路を有する流路部材と、第１の流路の、流体の流れ方向に交差する流路断面に対向して配置され、第１の流路内へ紫外線を照射する複数の第１の発光素子を有する第１の光源と、第１の流路の流路断面に対向し、かつ、第１の光源に対向して配置され、第１の流路内へ紫外線を照射する複数の第２の発光素子を有する第２の光源と、を備える。第１の光源と第２の光源が互いに対向する同一の平面上に複数の第１の発光素子と複数の第２の発光素子を投影したとき、第１の発光素子と第２の発光素子は、仮想上の正多角形の頂点に配置されている。【選択図】図４
2019055126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流すための第１の流路を有する流路部材と；
前記第１の流路の、前記流体の流れ方向に交差する流路断面に対向して配置され、前記第１の流路内へ紫外線を照射する複数の第１の発光素子を有する第１の光源と；
前記第１の流路の前記流路断面に対向し、かつ、前記第１の光源に対向して配置され、前記第１の流路内へ紫外線を照射する複数の第２の発光素子を有する第２の光源と；
を具備し、
前記第１の光源と前記第２の光源が互いに対向する同一の平面上に前記複数の第１の発光素子と前記複数の第２の発光素子を投影したとき、前記第１の発光素子と前記第２の発光素子は、仮想上の正多角形の頂点に配置されている、流体殺菌装置。
【請求項２】
前記同一の平面上に前記複数の第１の発光素子及び前記複数の第２の発光素子を投影したとき、前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、前記正多角形の頂点に交互に配置されている、
請求項１に記載の流体殺菌装置。
【請求項３】
前記第１の光源は、前記第１の発光素子が配置された第１の基板を有し、
前記第２の光源は、前記第１の基板における前記第１の発光素子の配置と等しく前記第２の発光素子が配置された第２の基板を有し、前記第２の基板が、前記第１の基板に対して前記正多角形の中心まわりに回転されて設けられている、
請求項１または２に記載の流体殺菌装置。
【請求項４】
前記第１の発光素子と前記第２の発光素子は、同心の複数の前記正多角形の頂点に交互に配置されている、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の流体殺菌装置。
【請求項５】
前記流路部材の一端に接続されると共に前記第１の光源が設けられ、前記第１の光源の周囲に配置されて前記第１の流路に連通する第２の流路と、を有する第１の接続部材と；
前記流路部材の他端に接続されると共に前記第２の光源が設けられ、前記第２の光源の周囲に配置されて前記第１の流路に連通する第３の流路と、を有する第２の接続部材と；
を更に具備する、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の流体殺菌装置。
【請求項６】
前記流路部材は、紫外線透過性を有し、前記第１の光源及び前記第２の光源が発した紫外線を前記第１の流路内へ反射する反射面が設けられている、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の流体殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、流体殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源の発光素子が発する紫外線を、例えば、水、気体等の流体が流れる流路部材の流路内へ照射することで、流体を殺菌する流体殺菌装置が知られている。この種の流体殺菌装置としては、紫外線を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する光源を用いたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７４１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した流体殺菌装置では、流路内を流れる流体へＬＥＤが発する紫外線を効率的に照射することが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、流路内の流体に対する紫外線の照射効率を高め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】
実施形態に係る流体殺菌装置は、流体を流すための第１の流路を有する流路部材と、前記第１の流路の、前記流体の流れ方向に交差する流路断面に対向して配置され、前記第１の流路内へ紫外線を照射する複数の第１の発光素子を有する第１の光源と、前記第１の流路の前記流路断面に対向し、かつ、前記第１の光源に対向して配置され、前記第１の流路内へ紫外線を照射する複数の第２の発光素子を有する第２の光源と、を具備し、前記第１の光源と前記第２の光源とが互いに対向する同一の平面上に前記複数の第１の発光素子と前記複数の第２の発光素子を投影したとき、前記第１の発光素子と前記第２の発光素子は、仮想上の正多角形の頂点に配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、流路内の流体に対する紫外線の照射効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る流体殺菌装置全体を示す模式図である。
【図２】実施形態に係る流体殺菌装置の要部を示す断面図である。
【図３】実施形態に係る流体殺菌装置が有する第１の光源を拡大して示す断面図である。
【図４】実施形態に係る流体殺菌装置の要部において、流路部材を流体が流れる方向に直交するＩ−Ｉ断面をＡ方向から見た断面図である。
【図５】実施形態に係る流体殺菌装置の要部において、流路部材を流体が流れる方向に直交するＩ−Ｉ断面をＢ方向から見た断面図である。
【図６】実施形態に係る流体殺菌装置の第１の光源及び第２の光源を説明するための模式図である。
【図７】実施形態に係る流体殺菌装置の第１の光源及び第２の光源の変形例１を説明するための模式図である。
【図８】実施形態に係る流体殺菌装置の第１の光源及び第２の光源の変形例２を説明するための模式図である。
【図９】実施形態に係る流体殺菌装置の第１の光源及び第２の光源の変形例３を説明するための模式図である。
【図１０】実施形態に係る流体殺菌装置の第１の光源及び第２の光源の変形例４を説明するための模式図である。
【図１１】実施形態に係る流体殺菌装置の要部の変形例５を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置は、流路部材と、第１の光源と、第２の光源と、を備える。流路部材は、流体を流すための第１の流路を有する。第１の光源は、第１の流路の、流体の流れ方向に交差する流路断面に対向して配置されている。第１の光源は、複数の第１の発光素子を有する。複数の第１の発光素子は、第１の流路内へ紫外線を照射する。第２の光源は、第１の流路の流路断面に対向して配置されている。第２の光源は、第１の光源に対向して配置されている。第２の光源は、複数の第２の発光素子を有する。複数の第２の発光素子は、第１の流路内へ紫外線を照射する。第１の光源と第２の光源が互いに対向する同一の平面上に複数の第１の発光素子と複数の第２の発光素子を投影したとき、第１の発光素子と第２の発光素子は、仮想上の正多角形の頂点に配置されている。
【００１０】
また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置において、第１の光源と第２の光源が互いに対向する同一の平面上に複数の第１の発光素子及び複数の第２の発光素子を投影したとき、第１の発光素子及び第２の発光素子は、正多角形の頂点に交互に配置されている。
【００１１】
また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置において、第１の光源は、第１の基板を有する。第１の基板には、第１の発光素子が配置されている。第２の光源は、第２の基板を有する。第２の基板には、第２の発光素子が配置されている。第２の発光素子は、第１の基板における第１の発光素子の配置と等しく配置されている。第２の基板は、第１の基板に対して正多角形の中心まわりに回転されて設けられている。
【００１２】
また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置において、第１の発光素子と第２の発光素子は、同心の複数の正多角形の頂点に交互に配置されている。
【００１３】
また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置は、第１の接続部材と、第２の接続部材と、を更に備える。第１の接続部材は、流路部材の一端に接続されている。第１の接続部材には、第１の光源が設けられている。第１の接続部材は、第２の流路を有する。第２の流路は、第１の光源の周囲に配置されている。第２の流路は、第１の流路に連通している。第２の接続部材は、流路部材の他端に接続されている。第２の接続部材には、第２の光源が設けられている。第２の接続部材は、第３の流路を有する。第３の流路は、第２の光源の周囲に配置されている。第３の流路は、第１の流路に連通している。
【００１４】
また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置において、流路部材は、紫外線透過性を有する。流路部材には、反射面が設けられている。反射面は、第１の光源及び第２の光源が発した紫外線を第１の流路内へ反射する。
【００１５】
（第１の実施形態）
以下、実施形態に係る流体殺菌装置について、図面を参照して説明する。以下の実施形態は、一例を示すものであって、発明を限定するものではない。図１は、実施形態に係る流体殺菌装置全体を示す模式図である。図２は、実施形態に係る流体殺菌装置の要部を示す断面図である。図３は、実施形態に係る流体殺菌装置が有する第１の光源を拡大して示す断面図である。
【００１６】
（流体殺菌装置の構成）
図１に示すように、第１の実施形態の流体殺菌装置１は、紫外線（紫外光）を照射する流体を流すための流路部材１３が、流体を供給する給水タンク６に連結されると共に、紫外線が照射された流体を回収する回収タンク７に連結されている。図１及び図２に示すように、流体殺菌装置１は、流路部材１３の上流側が、上流側流路部材８を介して給水タンク６に連結されている。上流側流路部材８には、給水タンク６から流体殺菌装置１へ流体を送るポンプ１１が設けられている。また、流体殺菌装置１は、流路部材１３の上流側と同様に、流路部材１３の下流側が、下流側流路部材９を介して回収タンク７に連結されている。下流側流路部材９には、流体殺菌装置１から回収タンク７へ送る流体の流量を調整する流量調整機構１２が設けられている。
【００１７】
流体殺菌装置１は、例えば、飲料水供給装置において、給水タンク６内の水を殺菌処理するために用いられる。本実施形態では、流体として、例えば、上水等の水に適用されるが、気体に適用されてもよい。
【００１８】
図２に示すように、流体殺菌装置１は、流体を流すための第１の流路としての流路１３ａを有する流路部材１３と、流路部材１３の流路１３ａ内へ紫外線を照射する第１の光源部１５Ａ及び第２の光源部１５Ｂと、を備える。また、流体殺菌装置１は、流路部材１３の一端に接続された第１の接続部材１７と、流路部材１３の他端に接続された第２の接続部材１８と、第１の接続部材１７と第２の接続部材１８とを連結する連結部材１９と、を備える。
【００１９】
流路部材１３は、紫外線反射率が高く、紫外線による劣化が抑えられた材料で形成されることが好ましい。本実施形態では、流路部材１３として、透明な石英管が用いられており、石英管の外周面全体に、紫外線反射率が高い反射面としての反射板１３ｂを用いる。反射板１３ｂは、第１の光源部１５Ａ及び第２の光源部１５Ｂが流路１３ａ内へ照射する紫外線を流路１３ａ内へ反射する反射面の一例であり、例えば、アルミニウム製の板材が用いられている。
【００２０】
なお、流路部材１３に形成される反射板１３ｂは、石英管の外周面全体に、紫外線反射率が高い反射面としての反射膜が形成されたものを用いてもよい。反射膜は、例えば、シリカ膜が用いられている。また、流路部材１３に形成される反射膜は、シリカ膜に限らず、アルミニウム蒸着膜であってもよい。また、流路部材１３は、透明な石英管に限らず、高反射率のポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene：ＰＴＦＥ、テトラフルオロエチレンの重合体）等のフッ素樹脂によって形成されてもよい。また、反射膜は、流路部材１３の外周面に形成する代わりに、流路部材１３の内周面に形成されてもよい。
【００２１】
図２に示すように、第１の光源部１５Ａと第２の光源部１５Ｂは、流路部材１３の流路１３ａの両端に配置されており、互いに対向している。以下、第１の光源部１５Ａの構成要素と、第２の光源部１５Ｂの構成要素については、同一符号の末尾にＡ、Ｂを付けて区別する。第１の光源部１５Ａと第２の光源部１５Ｂは、後述する第１の光源部１５Ａにおける複数の第１のＬＥＤ２３Ａの配置と、第２の光源部１５Ｂにおける第２のＬＥＤ２３Ｂの配置とが異なる点を除いて、同様に構成されている。このため、第１の光源部１５Ａと第２の光源部１５Ｂとで共通する構成については、第１の光源部１５Ａの構成に基づいて説明し、第２の光源部１５Ｂの構成についての説明を省略する。第１の光源部１５Ａにおける第１のＬＥＤ２３Ａの配置と、第２の光源部１５Ｂにおける第２のＬＥＤ２３Ｂの配置との違いについては後述する。
【００２２】
図３に示すように、第１の光源部１５Ａは、第１の接続部材１７の内部に設けられている。第１の光源部１５Ａは、第１の光源１６Ａと、第１の光源１６Ａを流体から保護するカバー部材２１と、を有する。カバー部材２１については、第１の光源部１５Ａと第２の光源部１５Ｂとで同一符号を付けて説明する。第１の光源１６Ａは、流路部材１３の一端側において、流路１３ａの、流体の流れ方向に直交する流路断面（以下、流路１３ａの流路断面と称する。）に対向して配置されている。また、第１の光源部１５Ａの第１の光源１６Ａは、第１の接続部材１７が有する後述の光源支持部１７ｂ−３に配置されている。
【００２３】
第１の光源１６Ａは、光モジュールであって、紫外線を発する第１の発光素子としての第１のＬＥＤ２３Ａと、第１のＬＥＤ２３Ａが実装された第１の基板２４Ａと、を有する。第１の基板２４Ａは、金属材料を母材として形成されており、第１のＬＥＤ２３Ａが載置される載置面としての実装面２４ａを有する。第１の基板２４Ａの実装面２４ａ上には、図示しないが、絶縁層を介して所望の導電パターン（配線パターン）が形成されており、導電パターン上に第１のＬＥＤ２３Ａが設けられている。なお、第１の基板２４Ａの母材は、金属材料に限らず、例えばアルミナ等のセラミックスが用いられてもよい。また、第１の光源１６Ａが有する第１の発光素子としては、第１のＬＥＤ２３Ａに限らず、レーザーダイオード（ＬＤ）等の他の半導体素子が用いられてもよい。
【００２４】
第１の光源１６Ａは、図示しない電源から電力が供給され、第１のＬＥＤ２３Ａを発光させる。第１の光源１６Ａは、第１のＬＥＤ２３Ａの発光面が、流路１３ａの流路断面に対向しており、例えば、第１の光源１６Ａの第１の基板２４Ａの主面が流路１３ａの流れ方向に対して略垂直となるように配置されている。ここで、「第１のＬＥＤ２３Ａの発光面」とは、単に第１のＬＥＤ２３Ａの発光領域のみを示しているのではなく、第１のＬＥＤ２３Ａが配置された第１の基板２４Ａの主面全体を指している。また、「第１のＬＥＤ２３Ａの発光面が、流路１３ａの流路断面に対向する」向きは、互いに平行に対向する向きのみに限定されるものではない。例えば、第１のＬＥＤ２３Ａの発光面と、流路１３ａの流路断面とがなす角度（鋭角）は±１０°程度まで許容される。
【００２５】
また、第１のＬＥＤ２３Ａとしては、殺菌作用が比較的高い波長２７５ｎｍ近辺にピーク波長を有するものが好ましいが、殺菌作用を奏する波長帯域であればよく、紫外線の波長を限定するものではない。
【００２６】
第１の光源部１５Ａのカバー部材２１は、例えば、ガラス材によって形成された紫外線透過部材であり、第１のＬＥＤ２３Ａ及び第１の基板２４Ａを覆って配置されている。カバー部材２１は、第１の接続部材１７が有する後述の光源支持部１７ｂ−３に固定されており、第１の光源部１５Ａの内部が気密に閉じられている。カバー部材２１は、第１のＬＥＤ２３Ａが発した紫外線を透過し、流路１３ａ内を流れる流体、及び第１の接続部材１７が有する後述の流路１７ａ−１、１７ａ−２を流れる流体に対して紫外線が照射される。
【００２７】
第１のＬＥＤ２３Ａが載置される実装面２４ａは、流路１３ａの流れ方向に対する実装面２４ａの向き（姿勢）を限定するものではないが、第１のＬＥＤ２３Ａの半値角を踏まえて、第１のＬＥＤ２３Ａが発する紫外線の利用効率を高める観点では、実装面２４ａが流路１３ａの流路断面と平行に配置されるのが好ましい。
【００２８】
また、第１の接続部材１７が有する後述の流路１７ａ−１、１７ａ−２は、第１の光源１６Ａの近傍に位置しているので、必要に応じて、流路１７ａ−１、１７ａ−２の内面に反射膜が設けられてもよい。このような反射膜により、流路１３ａ側から流路１７ａ−１、１７ａ−２内へ入射する紫外線を流路１３ａ内へ反射させることが可能になり、第１のＬＥＤ２３Ａが発する紫外線の利用効率を高めることが可能になる。
【００２９】
第１の光源１６Ａの第１のＬＥＤ２３Ａから出射された紫外線は、カバー部材２１を透過し、流路１３ａ内を流れる流体に対して第１のＬＥＤ２３Ａからの直射光が照射されると共に、図３に示す矢印のように、流路１３ａ内において反射板１３ｂで反射されることで流路１３ａ内を流れる流体に対して反射板１３ｂからの反射光が間接的に照射される。
【００３０】
第１の接続部材１７の内部には、第１の光源１６Ａが設けられており、流路１３ａの一端に連通する第２の流路としての流路１７ａ−１、１７ａ−２、１７ｂ−１、１７ｂ−２が第１の光源１６Ａの周囲に沿って形成されている。また、第１の接続部材１７の上流側フランジ１７ａには、後述する連結部材１９の一端部が固定されている。
【００３１】
第１の接続部材１７は、一対の上流側フランジ１７ａと下流側フランジ１７ｂを、図示しない締結部材を介して一体に締結して構成されている。上流側フランジ１７ａは、流路部材１３側に配置されており、下流側フランジ１７ｂは、第１の光源部１５Ａを挟んで流路部材１３とは反対側に配置されている。
【００３２】
第１の接続部材１７の上流側フランジ１７ａは、第２の流路として、流路１７ａ−１と、流路１７ａ−２と、を有する。上流側フランジ１７ａは、Ｏリング２５を介して流路部材１３の一端部を支持している。上流側フランジ１７ａ及び下流側フランジ１７ｂは、所定以上の熱伝導率を有する材料、例えば、腐食性に優れるステンレス鋼によって円筒状に形成されている。なお、上流側フランジ１７ａ及び下流側フランジ１７ｂは、ステンレス鋼に限らず、熱伝導率が高いアルミニウムの複合素材によって形成されてもよく、セラミックスやフィラーが混合された高熱伝導性樹脂材等によって形成されてもよい。
【００３３】
流路１７ａ−１は、上流側フランジ１７ａの中心付近に位置しており、流路部材１３の流路１３ａの一端と連通されている。流路１７ａ−２は、流路１７ａ−１と連通されており（図５参照）、上流側フランジ１７ａの中心から外周側へ延びている。したがって、上流側フランジ１７ａの流路１７ａ−１及び流路１７ａ−２は、流路部材１３の流路１３ａと連通されており、第１の光源１６Ａの近傍に位置している。上述したように、流路１７ａ−１、１７ａ−２の内面には、流路１３ａ側から流路１７ａ−１、１７ａ−２内へ入射する紫外線を流路１３ａ内へ反射させる反射膜が設けられてもよく、第１のＬＥＤ２３Ａが発する紫外線の利用効率を高めることが可能になる。
【００３４】
図２及び図３に示すように、下流側フランジ１７ｂは、第２の流路として、流路１７ｂ−１と、流路１７ｂ−２と、第１の光源１６Ａを支持する支持部としての光源支持部１７ｂ−３と、を有する。光源支持部１７ｂ−３は、流路１７ｂ−１及び流路１７ｂ−２で囲まれる領域に形成されている。したがって、流路１７ｂ−１と流路１７ｂ−２は、第１の接続部材１７の内部に設けられた第１の光源部１５Ａの周囲に配置されている。
【００３５】
下流側フランジ１７ｂは、上流側フランジ１７ａと連結されており、流路１７ｂ−１と流路１７ａ−２とを接続している。また、下流側フランジ１７ｂは、下流側流路部材９と連結されている。このように第１の接続部材１７は、例えば、流路部材１３の流路１３ａから流入した流体を、第１の光源部１５Ａのカバー部材２１に沿う流路１７ａ−１、光源支持部１７ｂ−３の外周側へ向かう流路１７ａ−２、光源支持部１７ｂ−３の外周付近を通過する流路１７ｂ−１、第１の光源１６Ａの発光面の反対面側で光源支持部１７ｂ−３の外周側から中心付近へ延びる流路１７ｂ−２の順に経由させて、下流側流路部材９へ流出させる。
【００３６】
図２に示すように、第２の接続部材１８は、円筒状に形成されており、上流側流路部材８と流路部材１３とを連結している。第２の接続部材１８は、Ｏリング２５を介して流路部材１３の他端部を支持している。第２の接続部材１８の外周部には、後述する連結部材１９の他端部が固定されている。また、第２の接続部材１８は、第１の接続部材１７が有する第２の流路と同様に、第３の流路として、流路１７ａ−１及び流路１７ａ−２と、流路１７ｂ−１及び流路１７ｂ−２と、を有する。第２の接続部材１８が有する光源支持部１７ｂ−３には、第２の光源部１５Ｂが設けられている。
【００３７】
図３に示すように、上流側流路部材８の流路から、流路部材１３の流路１３ａ内へ流入した流体は、図２及び図３中の矢印のように、流路１３ａ内を流れ、第１の接続部材１７の流路１７ａ−１、流路１７ａ−２、流路１７ｂ−１、流路１７ｂ−２を経由し、下流側流路部材９の流路へ流出される。第１の接続部材１７へ流入した流体は、流路１７ａ−１、流路１７ａ−２、流路１７ｂ−１、流路１７ｂ−２の経路を通過する際に、光源支持部１７ｂ−３に収容された第１の光源１６Ａが発する熱を奪いながら、下流側流路部材９へ流出される。
【００３８】
すなわち、流路１３ａにおいて第１の光源１６Ａが発した紫外線が照射されることにより殺菌される流体は、流路部材１３の流路１３ａを通って、第１の光源１６Ａの発光面側に向かって流れ、第１の光源１６Ａの発光面に沿う流路１７ａ−１へ流入し、第１の接続部材１７内を流路１７ａ−１、流路１７ａ−２、流路１７ｂ−１、流路１７ｂ−２の複数の経路を通過して、発光面の反対面側へ流出する。第１の接続部材１７内の流路１７ａ−１、流路１７ａ−２、流路１７ｂ−１、流路１７ｂ−２の複数の経路は、光源１６の周囲に沿って延びており、第１の光源１６Ａの発光面側から反対面側に流体が通り抜ける。
【００３９】
このため、第１の光源１６Ａは、他の冷却手段を用いることなく、流路１７ａ−１、流路１７ａ−２、流路１７ｂ−１、流路１７ｂ−２の複数の経路を通過する流体を用いて、間接的ではあるが効率的に冷却される。また、他の冷却手段を用いることなく、流路１７ａ−１、流路１７ａ−２、流路１７ｂ−１、流路１７ｂ−２の複数の経路を通過する流体を用いて第１の光源１６Ａの冷却を行うことで、例えば、放熱フィンなどの他の冷却部材が不要となる。これにより、流体殺菌装置１を小型化することができる。
【００４０】
なお、光源支持部１７ｂ−３に収容された第１の光源１６Ａと、光源支持部１７ｂ−３との間に、例えば、アルミニウム、ステンレス等の所定以上の熱伝導率を有する熱伝導部材が設けられることが好ましい。第１の光源１６Ａが発した熱が、熱伝導部材を介して第１の接続部材１７内を流れる流体に伝わり、流体によって第１の光源１６Ａを更に効率的に冷却することができる。
【００４１】
また、流体殺菌装置１の流路部材１３における流体の流れ方向は、図１及び図２に示した方向に限定されるものではなく、図１に示す方向と逆方向であってもよい。すなわち、図示しないが、第１の接続部材１７が上流側流路部材８に接続され、第２の接続部材１８が下流側流路部材９に連結されてもよい。この構成の場合、上流側流路部材８から第１の接続部材１７へ流入した流体が、流路１７ｂ−２、流路１７ｂ−１、流路１７ａ−２、流路１７ａ−１の順に経由して流路１３ａ内を流れて、下流側流路部材９の流路へ流出される。このように流体の流れ方向を限定しないことは、後述する変形例においても同様である。
【００４２】
また、図３では、流路部材１３は、流路１３ａにおける流体の流れ方向が、第１の光源部１５Ａの第１の光源１６Ａの発光面に対して略垂直に配置されているが、垂直に限定されず、流路１３ａの流れ方向が、第１の光源１６Ａの発光面に対して、所定の角度をなす構成、あるいは、角度を任意に調整可能な構成であってもよい。
【００４３】
連結部材１９は、例えば、ステンレス等の金属材料によって円筒状に形成されており、流路部材１３を内部に収容することで、流路部材１３の外周を覆って保護するカバー部材としても機能する。連結部材１９の両端部には、フランジ部１９ａが形成されている。連結部材１９の一端部側のフランジ部１９ａは、第１の接続部材１７の上流側フランジ１７ａにおける流路部材１３側の側面、すなわち流路部材１３における流体の流れ方向に直交する面に、例えば、ボルト等の締結部材２０を介して固定されている。同様に、連結部材１９の他端部側のフランジ部１９ａは、第２の接続部材１８における流路部材１３側の側面、すなわち流路部材１３における流体の流れ方向に直交する面に、締結部材２０を介して固定されている。このように第１の接続部材１７と第２の接続部材１８は、連結部材１９を介して互いに連結されることで、第１の接続部材１７と第２の接続部材１８との間に挟まれた流路部材１３の両端の支持状態が補強されている。
【００４４】
（流体殺菌装置の要部のＩ−Ｉ断面（Ａ方向））
図４は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置１の要部において、流路部材１３を流体が流れる方向に直交するＩ−Ｉ断面をＡ方向から見た断面図である。
【００４５】
図２においてＩ−Ｉ断面を図中のＡ方向から見ると、図４に示すように、下流側フランジ１７ｂ及び第１の光源１６Ａが配置されている。図２におけるＩ−Ｉ断面をＡ方向から見たとき、下流側フランジ１７ｂは、図４に示すように、円形状であり、その中心付近に、凹状の光源支持部１７ｂ−３を有する。そして、光源支持部１７ｂ−３には、第１の光源１６Ａが、第１のＬＥＤ２３Ａからの紫外線の照射方向が流路１３ａ側に向くように収容されている。
【００４６】
また、光源支持部１７ｂ−３の周囲には、複数の流路１７ｂ−１が、第１のＬＥＤ２３Ａを中心とする同心円状に沿って間隔をあけて設けられている。複数の流路１７ｂ−１は、下流側フランジ１７ｂにおいて、第１の光源１６Ａを囲んだ周辺に第１の光源１６Ａの発光面側から反対面側まで貫通する貫通孔によって形成されている。
【００４７】
なお、第１の基板２４Ａ上に実装される第１のＬＥＤ２３Ａの個数、及び流路１７ｂ−１の個数は、図４に示す個数に限定されるものではなく、必要に応じて変更されてよい。
【００４８】
（流体殺菌装置の要部のＩ−Ｉ断面（Ｂ方向））
図５は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置１の要部において、流路部材１３を流体が流れる方向に直交するＩ−Ｉ断面をＢ方向から見た断面図である。
【００４９】
図２においてＩ−Ｉ断面を図中のＢ方向から見ると、図５に示すように、上流側フランジ１７ａ及び光源１６が配置されている。図２におけるＩ−Ｉ断面を図中のＢ方向から見たとき、上流側フランジ１７ａは、図５に示すように、円形状であり、その中心付近に流路１３ａと連通される断面円形状の流路１７ａ−１と、流路１７ａ−１から、上流側フランジ１７ａの外周側へ向かって放射状に延びる複数の流路１７ａ−２と、を有する。また、第１の接続部材１７の内部において、カバー部材２１は、流路１７ａ−１及び流路１７ａ−２に隣接して配置されている。
【００５０】
第１の接続部材１７は、一対の上流側フランジ１７ａと下流側フランジ１７ｂとが連結されることで、図５に示す各流路１７ａ−２の放射状に延びる先端部分と、この先端部分と位置が対応する図４に示す各流路１７ｂ−１とがそれぞれ接続される。
【００５１】
（第１の光源及び第２の光源におけるＬＥＤの配置）
上述した第１の光源部１５Ａが有する第１の光源１６Ａと同様に、第２の光源部１５Ｂは、第２の光源１６Ｂを有する。以下、第１の光源１６Ａと第２の光源１６Ｂとの違いについて説明する。
【００５２】
図６は、実施形態に係る流体殺菌装置１の第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂを説明するための模式図である。図７は、実施形態に係る流体殺菌装置１の第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂの変形例１を説明するための模式図である。図８は、実施形態に係る流体殺菌装置１の第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂの変形例２を説明するための模式図である。図６〜図８は、それぞれ、第１の接続部材１７側から第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂを透過して見た図である。
【００５３】
図６（ａ）に示すように、第１の光源１６Ａは、２つの第１のＬＥＤ２３Ａが配置された第１の基板２４Ａを有する。２つの第１のＬＥＤ２３Ａは、第１の基板２４Ａ上に仮想上の正多角形Ｐである正方形を投影したときに、正方形における一方の対角線（図６中の水平線）上の２つの頂点に配置されている。
【００５４】
図６（ｂ）に示すように、第２の光源１６Ｂは、２つの第２のＬＥＤ２３Ｂが配置された第２の基板２４Ｂを有する。２つの第２のＬＥＤ２３Ｂは、上述した第１のＬＥＤ２３Ａと同様に、第２の基板２４Ｂ上に仮想上の正多角形Ｐである正方形を投影したとき、正方形における他方の対角線上（図６中の鉛直線上）の２つの頂点に配置されている。したがって、実施形態は、合計４つの第１のＬＥＤ２３Ａ及び第２のＬＥＤ２３Ｂを用いる構成である。
【００５５】
そして、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第２の基板２４Ｂは、第１の基板２４Ａと構成が同一であり、第１の基板２４Ａの向き（姿勢）に対して、正方形の中心Ｏまわりに９０°回転させて配置されている。このため、第１の光源１６Ａの第１のＬＥＤ２３Ａの配置と、第２の光源１６Ｂの第２のＬＥＤ２３Ｂの配置は、中心Ｏまわりにずらされることにより、第１の光源１６Ａと第２の光源１６Ｂが互いに対向する同一平面（以下、単に同一平面と称する。）に対して非対称になっている。言い換えると、第１の基板２４Ａと第２の基板２４Ｂは、同一平面に対して互いに対向するように配置されている。
【００５６】
このように、第２の光源１６Ｂは、正方形の中心Ｏまわりに対する第２の基板２４Ｂの向きを除いて、第１の光源１６Ａと構成が同一であり、第１の基板２４Ａにおける第１のＬＥＤ２３Ａの配置と等しく第２のＬＥＤ２３Ｂが配置された第２の基板２４Ｂを有する。つまり、第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂにおいて、第１のＬＥＤ２３Ａが設けられた第１の基板２４Ａと、第２のＬＥＤ２３Ｂが設けられた第２の基板２４Ｂとが共通化されている。また、第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂは、例えば、正方形の中心Ｏ、第１の基板２４Ａ及び第２の基板２４Ｂの中心Ｏが、流路部材１３の流路１３ａの中心軸上に位置するように配置されている。
【００５７】
図６（ｃ）に示すように、同一平面上に２つの第１のＬＥＤ２３Ａと２つの第２のＬＥＤ２３Ｂを投影したとき、第１のＬＥＤ２３Ａと第２のＬＥＤ２３Ｂは、仮想上の正多角形Ｐの頂点に交互に配置されている。ここで、正多角形Ｐの頂点に交互に配置とは、正多角形における頂点の配列方向（周方向）において交互に配置されることを指す。このように流路１３ａの両端において、第１のＬＥＤ２３Ａの配置と第２のＬＥＤ２３Ｂの配置とが非対称に異なることで、流路部材１３の流路１３ａ内（流路断面）における照度が均一化され、流路１３ａ内を流れる流体に対する紫外線の照射効率が高められる。
【００５８】
変形例１として、例えば、正多角形Ｐが正六角形の場合、図７（ａ）に示すように、第１の光源１６Ａでは、３つの第１のＬＥＤ２３Ａが、第１の基板２４Ａ上に投影された正六角形の６つの頂点に１つおきに配置されている。同様に、第２の光源１６Ｂでは、図７（ｂ）に示すように、３つの第２のＬＥＤ２３Ｂが、第２の基板２４Ｂ上に投影された正六角形の６つの頂点に１つおきに配置されている。
【００５９】
そして、第２の基板２４Ｂは、第１の基板２４Ａの向きに対して、正六角形の中心Ｏまわりに１８０°回転させて配置されている。このため、３つの第１のＬＥＤ２３Ａと、３つの第２のＬＥＤ２３Ｂは、同一平面に対して非対称に配置されている。図７（ｃ）に示すように、同一平面上に３つの第１のＬＥＤ２３Ａと３つの第２のＬＥＤ２３Ｂを投影したとき、第１のＬＥＤ２３Ａと第２のＬＥＤ２３Ｂは、正多角形Ｐの頂点に交互に配置されている。
【００６０】
変形例１によれば、実施形態と同様に、流路１３ａ内の流体に対する紫外線の照射効率が高められ、合計６つの第１のＬＥＤ２３Ａ及び第２のＬＥＤ２３Ｂを用いることで、実施形態と比べて照度、積算光量が高められる。
【００６１】
変形例２として、例えば、正多角形Ｐが正八角形の場合、図８（ａ）に示すように、第１の光源１６Ａでは、４つの第１のＬＥＤ２３Ａが、第１の基板２４Ａ上に投影された正八角形の８つの頂点に１つおきに配置されている。同様に、第２の光源１６Ｂでは、図８（ｂ）に示すように、４つの第２のＬＥＤ２３Ｂが、第２の基板２４Ｂ上に投影された正八角形の８つの頂点に１つおきに配置されている。
【００６２】
そして、第２の基板２４Ｂは、第１の基板２４Ａの向きに対して、正八角形の中心Ｏまわりに４５°回転させて配置されている。このため、４つの第１のＬＥＤ２３Ａと、４つの第２のＬＥＤ２３Ｂは、同一平面に対して非対称に配置されている。図８（ｃ）に示すように、同一平面上に４つの第１のＬＥＤ２３Ａと４つの第２のＬＥＤ２３Ｂを投影したとき、第１のＬＥＤ２３Ａと第２のＬＥＤ２３Ｂは、正多角形Ｐの頂点に交互に配置されている。
【００６３】
変形例２によれば、実施形態と同様に、流路１３ａ内の流体に対する紫外線の照射効率が高められ、合計８つの第１のＬＥＤ２３Ａ及び第２のＬＥＤ２３Ｂを用いることで、変形例１と比べて照度、積算光量が高められる。なお、第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂは、正八角形よりも頂点が多い他の正多角形Ｐが適用されることで第１のＬＥＤ２３Ａ及び第２のＬＥＤ２３Ｂの合計個数が増やされてもよい。
【００６４】
図９は、実施形態に係る流体殺菌装置１の第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂの変形例３を説明するための模式図である。図１０は、実施形態に係る流体殺菌装置１の第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂの変形例４を説明するための模式図である。
【００６５】
また、変形例３として、図９（ａ）に示すように、第１の光源１６Ａは、図７に示した変形例１と同様に３つの第１のＬＥＤ２３Ａが正六角形の６つの頂点に１つおきに配置されると共に、更に１つの頂点に第１のＬＥＤ２３Ａが配置されている。したがって、第１の光源１６Ａは、４つの第１のＬＥＤ２３Ａを有しており、正六角形の隣り合う頂点に連続して配置された第１のＬＥＤ２３Ａを含む。同様に、図９（ｂ）に示すように、第２の光源１６Ｂは、変形例１と同様に３つの第２のＬＥＤ２３Ｂが正六角形の６つの頂点に１つおきに配置されると共に、更に１つの頂点に第２のＬＥＤ２３Ｂが配置されている。したがって、第２の光源１６Ｂは、４つの第２のＬＥＤ２３Ｂを有しており、正六角形の隣り合う頂点に連続して配置された第２のＬＥＤ２３Ｂを含む。
【００６６】
そして、第２の基板２４Ｂは、第１の基板２４Ａの向きに対して、正六角形の中心Ｏまわりに１８０°回転させて配置されている。このため、第１の光源１６Ａと第２の光源１６Ｂにおいて、４つの第１のＬＥＤ２３Ａと４つの第２のＬＥＤ２３Ｂが、同一平面に対して非対称に配置されると共に、互いに対向して配置された第１のＬＥＤ２３Ａ及び第２のＬＥＤ２３Ｂを含む。
【００６７】
変形例３においても、実施形態と同様の効果が得られ、合計８つの第１のＬＥＤ２３Ａ及び第２のＬＥＤ２３Ｂを用いることで、変形例１と比べて照度、積算光量が高められる。
【００６８】
変形例４として、図１０（ａ）に示すように、第１の光源１６Ａは、第１の基板２４Ａ上に投影された同心の２つの正多角形Ｐである２つの正方形の頂点に、４つの第１のＬＥＤ２３Ａが配置されている。同様に、第２の光源１６Ｂは、図１０（ｂ）に示すように、第２の基板２４Ｂ上に投影された同心の２つの正多角形Ｐである２つの正方形の頂点に、４つの第２のＬＥＤ２３Ｂが配置されている。図１０（ｃ）に示すように、変形例４においても、同心の２つの正多角形Ｐの各々の頂点に、４つの第１のＬＥＤ２３Ａ及び４つの第２のＬＥＤ２３Ｂが交互に配置されている。
【００６９】
変形例４においても、実施形態と同様の効果が得られ、合計８つの第１のＬＥＤ２３Ａ及び第２のＬＥＤ２３Ｂを用いることで、変形例１と比べて照度、積算光量が高められる。なお、変形例４では、第１のＬＥＤ２３Ａ及び第２のＬＥＤ２３Ｂが、同心の２つの正多角形Ｐの頂点に配置されたが、同心になる３つ以上の正多角形Ｐに配置されてもよい。また、変形例４においても、変形例３のように互いに対向して配置された第１のＬＥＤ２３Ａと第２のＬＥＤ２３Ｂを含むように構成されてもよい。
【００７０】
また、変形例４における第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂでは、４つの第１のＬＥＤ２３Ａ及び４つの第２のＬＥＤ２３Ｂが、図１０中の横方向と縦方向とに２つずつ配置されたが、例えば、４つの第１のＬＥＤ２３Ａが横方向に並べられ、４つの第２のＬＥＤ２３Ｂが縦方向に並べられてもよい。また、変形例４では、同心の２つの正多角形Ｐのうち、内側の正多角形Ｐと外側の正多角形Ｐとが相似形にされたが、内側の正多角形Ｐと外側の正多角形Ｐとが異なるように、第１のＬＥＤ２３Ａ及び第２のＬＥＤ２３Ｂが配置されてもよい。また、第１のＬＥＤ２３Ａ及び第２のＬＥＤ２３Ｂは、同心の複数の正多角形Ｐのうちのいずれかの正多角形Ｐを中心Ｏまわりに回転させたように、各頂点に配置されてもよい。また、第１のＬＥＤ２３Ａ及び第２のＬＥＤ２３Ｂは、複数の正多角形Ｐの頂点に加えて、第１の基板２４Ａ上及び第２の基板２４Ｂ上の任意の位置に配置されてもよい。
【００７１】
上述したように実施形態の流体殺菌装置１において、第１の光源１６Ａと第２の光源１６Ｂとが互いに対向する同一の平面上に複数の第１のＬＥＤ２３Ａと複数の第２のＬＥＤ２３Ｂを投影したとき、第１のＬＥＤ２３Ａと第２のＬＥＤ２３Ｂは、仮想上の正多角形Ｐの頂点に配置されている。特に、第１のＬＥＤ２３Ａと第２のＬＥＤ２３Ｂは、正多角形Ｐの頂点に交互に配置されている。これにより、流路部材１３の流路１３ａ内（流路断面）における照度が均一化され、流路１３ａ内を流れる流体に対する紫外線の照射効率を高めることができる。
【００７２】
また、実施形態の流体殺菌装置１における第２の光源１６Ｂは、第１の基板２４Ａにおける第１のＬＥＤ２３Ａの配置と等しく第２のＬＥＤ２３Ｂが配置された第２の基板２４Ｂを有しており、第２の基板２４Ｂが、第１の基板２４Ａに対して正多角形Ｐの中心Ｏまわりに回転されて設けられている。このように第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂにおいて、第１のＬＥＤ２３Ａが設けられた第１の基板２４Ａと、第２のＬＥＤ２３Ｂが設けられた第２の基板２４Ｂとが共通化されて用いられることで、流体殺菌装置１の製造コストの増大を抑えることができる。
【００７３】
また、実施形態の流体殺菌装置１は、流路部材１３の一端に接続されると共に第１の光源１６Ａが設けられ、第１の光源１６Ａの周囲に配置されて第１の流路としての流路１３ａに連通する第２の流路として第２の流路としての流路１７ａ−１、１７ａ−２、１７ｂ−１、１７ｂ−２とを有する第１の接続部材１７と、流路部材１３の他端に接続されると共に第２の光源１６Ｂが設けられ、第２の光源１６Ｂの周囲に配置されて第１の流路としての流路１３ａに連通する第３の流路として流路１７ａ−１及び流路１７ａ−２と、流路１７ｂ−１及び流路１７ｂ−２と、を有する第２の接続部材１８と、備える。このように第１の接続部材１７及び第２の接続部材１８が用いられることで、第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂを、他の冷却手段を用いることなく、効率的に冷却することができる。また、他の冷却手段を用いることなく、第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂの周囲に設けられた複数の流路を通過する流体を用いて第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂの冷却を行うことで、例えば、放熱フィンなどの他の冷却部材が不要となる。これにより、流体殺菌装置１を小型化することができる。
【００７４】
また、実施形態の流体殺菌装置１における流路部材１３は、紫外線透過性を有しており、第１の光源１６Ａ及び第２の光源１６Ｂが発した紫外線を流路１３ａ内へ反射する反射板１３ｂが設けられている。これにより、流路１３ａ内の流体への紫外線の照射効率を高めることができる。
【００７５】
（流体殺菌装置の変形例）
図１１は、実施形態に係る流体殺菌装置の要部の変形例５を示す断面図である。変形例５において、実施形態と同一の構成部材には、実施形態と同一符号を付して説明を省略する。
【００７６】
上述した実施形態では、上流側流路部材８及び下流側流路部材９が、流路部材１３の流路１３ａ内の流れ方向に沿って流体を供給及び排出するように、第１の接続部材１７及び第２の接続部材１８に接続されたが、上流側流路部材８及び下流側流路部材９の位置が限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、上流側流路部材８が、流路部材１３の流路１３ａ内の流れ方向に交差する方向から流体を供給するように第２の接続部材１８の上方に接続され、下流側流路部材９が、流路部材１３の流路１３ａ内の流れ方向に交差する方向へ流体を排出するように第１の接続部材１７の下方に接続されてもよい。
【００７７】
本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００７８】
１  流体殺菌装置
１３  流路部材
１３ａ  流路（第１の流路）
１３ｂ  反射板（反射面）
１６Ａ  第１の光源
１６Ｂ  第２の光源
１７  第１の接続部材
１８  第２の接続部材
１７ａ−１、１７ａ−２、１７ｂ−１、１７ｂ−２  流路（第２の流路、第３の流路）
２３Ａ  第１のＬＥＤ（第１の発光素子）
２３Ｂ  第２のＬＥＤ（第２の発光素子）
２４Ａ  第１の基板
２４Ｂ  第２の基板
Ｏ  中心
Ｐ  正多角形
【図１】
2019055126.tif 000003
【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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