(57)【要約】【課題】紫外線発光素子から発光した紫外線光を繰り返し反射させながら照射して殺菌能力を高め、流体を確実に殺菌するＵＶ殺菌装置およびこれを備えたウォータサーバを提供すること。【解決手段】流体に紫外線光Ｌを照射して殺菌する紫外線照射用管体１２０が、この紫外線照射用管体１２０内に向かって紫外線光Ｌを発光する紫外線発光素子１４１と前記紫外線照射用管体１２０内に挿着して紫外線発光素子１４１を保持する管状スペーサ１４６と前記紫外線照射用管体１２０内に流体を流通させる円管状の合成石英パイプ１４７とこの合成石英パイプ１４７の上流側を跨いで対向配置して紫外線発光素子１４１から発光された紫外線光の大半を繰り返し反射させる放物線反射ミラー１４８ａ，１４８ｂとで少なくとも構成される紫外線照射ユニット１４０を内蔵しているＵＶ殺菌装置１００。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流入させる流入ポートと該流入ポートから流入させた流体に紫外線光を照射して殺菌する紫外線照射用管体と該紫外線照射用管体から流体を流出させる流出ポートとを備えたＵＶ殺菌装置であって、
前記紫外線照射用管体が、該紫外線照射用管体内に向かって紫外線光を発光する紫外線発光素子と前記紫外線照射用管体内に挿着して紫外線発光素子を保持する管状スペーサと前記紫外線照射用管体内に流体を流通させる円管状の合成石英パイプと該合成石英パイプの上流側を跨いで対向配置して紫外線発光素子から発光された紫外線光の大半を繰り返し反射させる放物線反射ミラーとで少なくとも構成される紫外線照射ユニットを内蔵し、
該紫外線照射ユニットが、前記紫外線光の光減衰率を抑えた状態で紫外線光を繰り返し反射させながら前記流体を流通させることを特徴とするＵＶ殺菌装置。
【請求項２】
前記紫外線照射ユニットが、前記合成石英パイプの下流側を挿入した状態で位置決めして前記管状スペーサと係合するとともに前記紫外線発光素子から発光された紫外線光の残りを繰り返し反射させる円管状のパイプ保持体を有していることを特徴とする請求項１に記載のＵＶ殺菌装置。
【請求項３】
前記パイプ保持体が、反射剤で表面加工された反射内周面を有していることを特徴とする請求項２に記載のＵＶ殺菌装置。
【請求項４】
前記放物線反射ミラーが、非球面からなる凹面鏡であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のＵＶ殺菌装置。
【請求項５】
前記放物線反射ミラーが、前記紫外線光の繰り返し反射された光束横断面を一定に維持する反射面形状を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載のＵＶ殺菌装置。
【請求項６】
前記紫外線発光素子が、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載のＵＶ殺菌装置。
【請求項７】
前記紫外線発光素子が、該紫外線発光素子から発光された紫外線光を拡散させる拡散レンズでカバーされていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のＵＶ殺菌装置。
【請求項８】
前記紫外線発光素子の発光する紫外線光が、１００乃至２８０ｎｍの波長を有する深紫外線であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載のＵＶ殺菌装置。
【請求項９】
前記管状スペーサが、前記紫外線照射用管体の管軸方向に沿って二分割可能に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載のＵＶ殺菌装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかいずれか１つに記載のＵＶ殺菌装置を前記流体である水の配管の経路上に設けたウォータサーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が流入するユニット本体に紫外線発光素子を備えたＵＶ殺菌装置であって、特に、お茶やコーヒーなどの飲料を販売・供給する自動販売機やウォータサーバなどの飲料水用装置、飲料水用設備に用いられるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＵＶ殺菌装置として、紫外線照射用管体とこの紫外線照射用管体の上流側に設置された流入口と前記紫外線照射用管体の下流側に設置された流出口と前記紫外線照射用管体の側方に設置された紫外線発光素子とを備えた飲料殺菌ユニットが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０２９９３６号公報（特に、図１、図２参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の飲料殺菌ユニットは、紫外線照射用管体の側面に設置された拡散レンズが、紫外線発光素子からの紫外線光を流入口および流出口の少なくとも一方に直接照射するため、飲料に対して照射効率が充分ではなく、殺菌効率に限界があるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、紫外線発光素子から発光した紫外線光を繰り返し反射させながら照射して殺菌能力を高め、流体を確実に殺菌するＵＶ殺菌装置およびこれを備えたウォータサーバを提供することである。
【本発明の解決しようとする課題】
【０００６】
本請求項１に係る発明は、流体を流入させる流入ポートと該流入ポートから流入させた流体に紫外線光を照射して殺菌する紫外線照射用管体と該紫外線照射用管体から流体を流出させる流出ポートとを備えたＵＶ殺菌装置であって、前記紫外線照射用管体が、該紫外線照射用管体内に向かって紫外線光を発光する紫外線発光素子と前記紫外線照射用管体内に挿着して紫外線発光素子を保持する管状スペーサと前記紫外線照射用管体内に流体を流通させる円管状の合成石英パイプと該合成石英パイプの上流側を跨いで対向配置して紫外線発光素子から発光された紫外線光の大半を繰り返し反射させる放物線反射ミラーとで少なくとも構成される紫外線照射ユニットを内蔵し、該紫外線照射ユニットが、前記紫外線光の光減衰率を抑えた状態で紫外線光を繰り返し反射させながら前記流体を流通させることにより、前述した課題を解決するものである。
【０００７】
本請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたＵＶ殺菌装置の構成に加えて、前記紫外線照射ユニットが、前記合成石英パイプの下流側を挿入した状態で位置決めして前記管状スペーサと係合するとともに前記紫外線発光素子から発光された紫外線光の残りを繰り返し反射させる円管状のパイプ保持体を有していることにより、前述した課題を解決するものである。
【０００８】
本請求項３に係る発明は、請求項２に記載されたＵＶ殺菌装置の構成に加えて、前記パイプ保持体が、反射剤で表面加工された反射内周面を有していることにより、前述した課題を解決するものである。
【０００９】
本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置の構成に加えて、前記放物線反射ミラーが、非球面からなる凹面鏡であることにより、前述した課題を解決するものである。
【００１０】
本請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置の構成に加えて、前記放物線反射ミラーが、前記紫外線光の繰り返し反射された光束横断面を一定に維持する反射面形状を有していることにより、前述した課題を解決するものである。
【００１１】
本請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置の構成に加えて、前記紫外線発光素子が、発光ダイオードであることにより、前述した課題を解決するものである。
【００１２】
本請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置の構成に加えて、前記紫外線発光素子が、該紫外線発光素子から発光された紫外線光を拡散させる拡散レンズでカバーされていることにより、前述した課題を解決するものである。
【００１３】
本請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置の構成に加えて、前記紫外線発光素子の発光する紫外線光が、１００乃至２８０ｎｍの波長を有する深紫外線であることにより、前述した課題を解決するものである。
【００１４】
本請求項９に係る発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置の構成に加えて、前記管状スペーサが、前記紫外線照射用管体の管軸方向に沿って二分割可能に形成されていることにより、前述した課題を解決するものである。
【００１５】
本請求項１０に係る発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置を前記流体である水の配管の経路上に設けたウォータサーバであることにより、前述した課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＵＶ殺菌装置は、流体を流入させる流入ポートとこの流入ポートから流入させた流体に紫外線光を照射して殺菌する紫外線照射用管体とこの紫外線照射用管体から流体を流出させる流出ポートとを備えていることにより、紫外線照射用管体を流れる流体に紫外線光を照射して流体を殺菌することができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。
【００１７】
請求項１に係る発明のＵＶ殺菌装置によれば、紫外線照射用管体が、この紫外線照射用管体内に向かって紫外線光を発光する紫外線発光素子と前記紫外線照射用管体内に挿着して紫外線発光素子を保持する管状スペーサと前記紫外線照射用管体内に流体を流通させる円管状の合成石英パイプとこの合成石英パイプの上流側を跨いで対向配置して紫外線発光素子から発光された紫外線光の大半を繰り返し反射させる放物線反射ミラーとで少なくとも構成される紫外線照射ユニットを内蔵していることにより、合成石英パイプに流体を流通させる際に流体が合成石英パイプ内で乱流を発生せず、流体に含まれる種々の物質が合成石英パイプ内に付着しないため、この合成石英パイプに対する紫外線光の透過効率を従来のような樹脂製パイプと比較すると大幅に増加させることができ、しかも、紫外線照射ユニット内で光減衰率を抑えた状態の紫外線光が、繰り返し集中的に照射されて流体に対する紫外線照射量が増加するため、この紫外線照射量の増加分だけ流体に対する殺菌能力を高めることができる。
【００１８】
そして、紫外線照射用管体に内蔵された紫外線照射ユニットが、紫外線光を発光する紫外線発光素子と、紫外線発光素子を保持する管状スペーサと、流体を流通させる円管状の合成石英パイプと、紫外線光の大半を繰り返し反射させる放物線反射ミラーとで構成されていることにより、流体の殺菌に不可欠な要素部品が紫外線照射用管体内で一連一体に構成されるため、紫外線照射ユニットを紫外線照射用管体内から簡便に取り出すことで合成石英パイプ、紫外線発光素子、放物線反射ミラーの位置調整、清掃、保守交換を容易に行うことができる。
【００１９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたＵＶ殺菌装置が奏する効果に加えて、紫外線照射ユニットが、円管状のパイプ保持体を有していることにより、このパイプ保持体が、合成石英パイプの下流側を挿入した状態で合成石英パイプを位置決めするとともに管状スペーサと係合して合成石英パイプを保持するため、紫外線発光素子から発光された紫外線光の残りを合成石英パイプの下流側で確実に繰り返し反射させながら照射させ、その結果、合成石英パイプの上流側での殺菌効果に加えて、合成石英パイプの下流側でも殺菌効果を奏することができる。
【００２０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載されたＵＶ殺菌装置が奏する効果に加えて、パイプ保持体が、反射剤で表面加工された反射内周面を有していることにより、このパイプ保持体の反射内周面が、紫外線発光素子から発光された紫外線光の残りを合成石英パイプの下流側で繰り返し反射させながら光減衰させることなく照射させるため、合成石英パイプの下流側においても殺菌効果を高めることができる。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置が奏する効果に加えて、放物線反射ミラーが、非球面からなる凹面鏡であることにより、紫外線発光素子から発光した紫外線光を拡散させることなく集束させて反射させるため、合成石英パイプ内の流体へ紫外線光を効率良く集中して照射することができる。
【００２２】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置が奏する効果に加えて、放物線反射ミラーが、紫外線光の光束横断面を一定に維持する反射面形状を有していることにより、この放物線反射ミラーで紫外線光を繰り返し反射させることが可能となるため、紫外線光の拡散を抑制して紫外線照射強度の減衰を防止することができる。
【００２３】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置が奏する効果に加えて、紫外線発光素子が、発光ダイオードであることにより、発光ダイオード素子の照射可能時間が従来のような蛍光ランプと比べて長いため、長期に亘って殺菌することができる。
【００２４】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置が奏する効果に加えて、紫外線発光素子が、この紫外線発光素子から発光された紫外線光を拡散させる拡散レンズでカバーされていることにより、この拡散レンズが紫外線光のビーム角を広げてビームを太くするため、紫外線照射ユニットにおける流体に確実に照射することができる。
【００２５】
請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置が奏する効果に加えて、紫外線発光素子の発光する紫外線光が、１００乃至２８０ｎｍの波長を有する深紫外線であることにより、紫外線光の中でも、特に、所謂ＵＶ−Ｃである殺菌効果に優れているため、より一層確実に殺菌することができる。
【００２６】
請求項９に係る発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置が奏する効果に加えて、管状スペーサが、紫外線照射用管体の管軸方向に沿って二分割可能に形成されていることにより、管状スペーサを必要に応じて二分割できるため、ＵＶ殺菌装置の製作時に紫外線照射用管体へ紫外線照射ユニットを組み付ける場合の合成石英パイプ、紫外線発光素子、放物線反射ミラーの取り扱いが簡便であり、さらに、合成石英パイプ、紫外線発光素子、放物線反射ミラーの位置調整、清掃、保守交換を行う場合の分解、組み立てを容易に行うことができる。
【００２７】
請求項１０に係る発明のウォータサーバによれば、請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載されたＵＶ殺菌装置が奏する効果と同様な効果を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施例であるＵＶ殺菌装置を備えたウォータサーバの概略を示す正面断面図。
【図２】本発明の第１実施例であるＵＶ殺菌装置の一部を切り欠いた概略説明図。
【図３】図２の符号３−３で視た断面図。
【図４】紫外線照射ユニットにおける深紫外線の照射状態を示す説明図。
【図５】放物線反射ミラーにおける深紫外線の繰り返し反射状態を示す説明図。
【図６】本発明の第２実施例であるＵＶ殺菌装置の要部を示す分解組み立て図。
【図７】本発明の第２実施例であるＵＶ殺菌装置の要部を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明のＵＶ殺菌装置およびウォータサーバは、流体を流入させる流入ポートとこの流入ポートから流入させた流体に紫外線光を照射して殺菌する紫外線照射用管体とこの紫外線照射用管体から流体を流出させる流出ポートとを備え、紫外線照射用管体が、この紫外線照射用管体内に向かって紫外線光を発光する紫外線発光素子と前記紫外線照射用管体内に挿着して紫外線発光素子を保持する管状スペーサと前記紫外線照射用管体内に流体を流通させる円管状の合成石英パイプとこの合成石英パイプの上流側を跨いで対向配置して紫外線発光素子から発光された紫外線光の大半を繰り返し反射させる放物線反射ミラーとで少なくとも構成される紫外線照射ユニットを内蔵し、この紫外線照射ユニットが、紫外線光の光減衰率を抑えた状態で紫外線光を繰り返し反射させながら流体を流通させて殺菌能力を高め、流体を確実に殺菌するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。
【００３０】
例えば、本発明のＵＶ殺菌装置に適用する流体としては、水、コーヒー、お茶などの飲料である液体でも良く、空気などの気体でも良い。
そして、本発明のＵＶ殺菌装置の設置例としては、ウォータサーバ、飲料用装置などの飲料用設備やエアークリーナなどの清浄機であるが、これら以外にも殺菌機能を必要とするものであれば、本発明のＵＶ殺菌装置は、適用できることは言うまでもない。
なお、本発明のＵＶ殺菌装置は、流量、流体温などの感知センサーを介在させて設置した場合、感知センサーから得られた流量、流体温などの検知データに基づいて紫外線発光素子から発光する紫外線光を光量調整して殺菌性能を制御することが可能となる。
【００３１】
本発明のＵＶ殺菌装置における紫外線照射用管体の具体的な形態については、流体が貯留する筒状であれば、流れ方向から視た断面形状は、正円形、楕円形、多角形など如何なるものであっても構わない。
そして、紫外線照射用管体の材質は、ステンレスなどの金属、ＡＢＳ樹脂などの樹脂など如何なるものであっても構わない。
【００３２】
また、本発明のＵＶ殺菌装置における紫外線照射ユニットの具体的な設置位置については、紫外線照射用管体内に内蔵し、この紫外線照射ユニットが、紫外線光の光減衰率を抑えた状態で紫外線光を繰り返し反射させながら流体を流通させて殺菌能力を高め、流体を確実に殺菌することができれば、紫外線照射用管体の上流側の如何なる領域であっても良い。
【００３３】
そして、本発明のＵＶ殺菌装置で用いる合成石英パイプの具体的な材質と形態については、流通する流体に対して紫外線光を集中させて照射することができれば、如何なる材質と形態であっても構わない。
たとえば、紫外線光の透過効率が９５％以上であれば、流体の速度が速い中心（中央）部の殺菌効果も発揮することができ、紫外線光の照射面積をより狭く絞り込み可能な透明型パイプを用いるとさらに殺菌効果も発揮することができ、より好ましい。
また、このような合成石英パイプを用いた場合には、流体が流通する際に流体の流速分布が均一化されて流体に乱流を発生させず、流体に含まれる種々の物質が合成石英パイプに付着しないため、紫外線光の透過効率を増加させることが可能となる。
上述したような合成石英パイプを用いた場合であっても開口端側の流速が乱れるため、合成石英パイプは、流入ポートに対して合成石英パイプの開口端をわずかに離隔した領域に設けるのがより好ましい。
また、この合成石英パイプの径は、紫外線照射用管体の径よりも狭く絞り込むと、紫外線光が集中して照射されるため、より確実に殺菌することが可能となる。
しかも、この合成石英パイプに換えて、サファイア製パイプを用いることも可能であるが、このサファイア製パイプよりも安価に制作することができる。
【００３４】
さらに、本発明のＵＶ殺菌装置に用いる紫外線発光素子については、少なくとも３００ｎｍ以下の深紫外線光を発光するものであれば、如何なる深紫外線光であっても構わないが、１００乃至２８０ｎｍの波長を有する深紫外線光を発光するものが深紫外線光の中でも特に所謂ＵＶ−Ｃである殺菌効果に優れるため、より好ましい。
また、紫外線発光素子の具体的な形態については、紫外線光を照射発光するものであれば如何なる形態のものであっても差し支えないが、発光ダイオードからなる紫外線発光素子を用いた場合には、発光ダイオード素子の照射可能時間が蛍光ランプと比べて長いため、長期に亘って殺菌することができるので、より好ましい。
【００３５】
また、本発明のＵＶ殺菌装置に用いる拡散レンズの具体的な形態については、紫外線発光素子から発光された紫外線を紫外線照射ユニットに向けて拡散させるものであれば、平凸レンズ、非球面レンズの何れであっても差し支えないが、平凸レンズのほうが非球面レンズよりもレンズ製作が容易であり安価である。
そして、本発明のＵＶ殺菌装置に用いる拡散レンズと紫外線発光素子との具体的な配置形態については、紫外線発光素子から拡散レンズを介して合成石英パイプに向けて紫外線光を照射させることができれば、如何なる配置形態であっても構わない。
特に、拡散レンズおよび紫外線発光素子を流体の流れ方向に対して直交方向に向けて設置する場合は、紫外線照射ユニットの管状スペーサに対して拡散レンズおよび紫外線発光素子を流体の流れ方向に傾けて設置する必要がないため、紫外線照射ユニットの管状スペーサに対する拡散レンズおよび紫外線発光素子の取付け構造を簡素化することができる。
さらに、合成石英パイプに対する照射位置および照射範囲については、拡散レンズの中心を紫外線発光素子の中心に対して偏倚させて拡散レンズと紫外線発光素子との相対的な位置関係を調整することが可能になるため、合成石英パイプと拡散レンズとの相対的な姿勢や位置関係を変更することなく容易に調整するのがより好ましい。
【００３６】
さらに、本発明のＵＶ殺菌装置に用いる放物線反射ミラーの具体的な設置形態については、紫外線照射ユニットの管状スペーサにおいて相互に対向配置することが可能であれば、２枚１組の配置形態、２枚複数組のいずれの配置形態であっても良い。
また、放物線反射ミラーの具体的ミラー形態については、紫外線照射ユニットにおいて相互に対向配置する非球面からなる凹面鏡からなる放物線反射ミラーであれば良く、紫外線光を減衰させることなく集束させて繰り返し反射させることができ、例えば、凹面ミラーをＵＶ高反射アルミニウムでコーティングした凹面広帯域金属コーティングミラーなどのような反射面形状を有する放物線反射ミラーであれば、紫外線光の光束横断面が拡大されて紫外線光が分散されないため、放物線反射ミラーによる紫外線光が繰り返し反射する際の拡散による紫外線照射強度の減衰を抑止するので、より好ましい。
ここで、２枚１組の放物線反射ミラーの具体的な形態については、紫外線光の光束横断面を一定に維持するように調整するために、相互に対向配置する放物線反射ミラーが、それぞれ異なった非球面からなる凹面鏡、あるいは、相互に異なった対向角度で設置されることは言うまでもない。
【００３７】
本発明のＵＶ殺菌装置に用いる管状スペーサの具体的な形態については、少なくとも、紫外線照射用管体内に挿着して紫外線発光素子を保持するとともに、相互に対向配置する放物線反射ミラーを保持することができれば、如何なる管状体であっても良い。
特に、管状スペーサが、前記紫外線照射用管体の管軸方向に沿って二分割で形成されている場合には、管状スペーサ内に保持する合成石英パイプ、紫外線発光素子、放物線反射ミラーの位置調整、清掃、保守交換を行う際の分解、組み立てを容易に行うことができるのでより好ましい。
【００３８】
本発明のＵＶ殺菌装置に用いるパイプ保持体の具体的な設置形態については、合成石英パイプの下流側を挿入した状態で合成石英パイプを位置決めするとともに管状スペーサと係合して合成石英パイプを保持するものであれば良いが、好ましくは、反射剤で表面加工された反射内周面を有していることにより、このパイプ保持体の反射内周面が、紫外線発光素子から発光された紫外線光の残りを合成石英パイプの下流側で繰り返し反射させながら光減衰させることなく照射して、合成石英パイプの下流側においても殺菌効果を高めるのが良い。
【実施例１】
【００３９】
以下に、本発明の第１実施例であるＵＶ殺菌装置１００を備えたウォータサーバＷ１０について、図１に基づいて説明し、ＵＶ殺菌装置１００について、図２乃至図４に基づいて説明する。
すなわち、図１は、本発明の第１実施例であるＵＶ殺菌装置１００を備えたウォータサーバＷ１０の概略を示す正面断面図であり、図２は、本発明の第１実施例であるＵＶ殺菌装置の一部を切り欠いた概略説明図であり、図３は、図２の符号３−３で視た断面図であり、図４は、紫外線照射ユニットにおける深紫外線の照射状態を示す説明図であり、放物線反射ミラーにおける深紫外線の繰り返し反射状態を示す説明図である。
【００４０】
本発明の第１実施例であるウォータサーバＷ１０は、図１に示すように、水道水ＷＴ１を貯める水容器Ｗ１１と、水道水ＷＴ１を浄化する浄化カートリッジＷ１２と、浄化水ＷＴ２を貯める浄化水貯留容器Ｗ１３と、浄化水ＷＴ２の温度を変更自在なウォータサーバ本体Ｗ１４とを備えている。
このうち、水容器Ｗ１１は、上方に開口した開口部（水道水ＷＴ１の注入口）Ｗ１１ｂａを有する水容器本体Ｗ１１ｂと、開口部Ｗ１１ｂａを開閉自在な蓋Ｗ１１ａとを備えている。
水容器本体Ｗ１１ｂの底壁Ｗ１１ｂｃには、開口穴Ｗ１１ｂｄが形成され、浄化カートリッジＷ１２が、開口穴Ｗ１１ｂｄに貫通して嵌め込まれている。
浄化水貯留容器Ｗ１３は、ウォータサーバ本体Ｗ１４の上方にある水容器Ｗ１１の真下に設置され、浄化カートリッジＷ１２の内部の通水路を流下して浄化された浄化水ＷＴ２を一時的に貯留するように構成されている。
【００４１】
ウォータサーバ本体Ｗ１４は、温水タンクＷ１４ａと、冷水タンクＷ１４ｂと、温水用蛇口Ｗ１４ｃと、常温水用蛇口Ｗ１４ｄと、冷水用蛇口Ｗ１４ｅとを備えている。
このうち、温水タンクＷ１４ａは、浄化水貯留容器Ｗ１３と第１配管Ｗ１４ｆを介して接続され、浄化水貯留容器Ｗ１３からこの温水タンクＷ１４ａに浄化水ＷＴ２が供給されるように構成されている。
さらに、温水タンクＷ１４ａは、内部に貯留した浄化水ＷＴ２を所定温度に加熱する加熱手段を有している。
また、温水タンクＷ１４ａは、図示しない配管を介して温水用蛇口Ｗ１４ｃに接続され、この温水用蛇口Ｗ１４ｃを開栓することで、温水タンクＷ１４ａの内部の温水がこの温水用蛇口Ｗ１４ｃを通ってユーザに供給されるように設けられている。
【００４２】
冷水タンクＷ１４ｂは、浄化水貯留容器Ｗ１３と第２配管Ｗ１４ｇを介して接続され、第２配管Ｗ１４ｇの経路上には、詳しく後述するＵＶ殺菌装置１００が設けられている。
そして、浄化水貯留容器Ｗ１３からこの冷水タンクＷ１４ｂに殺菌された浄化水ＷＴ２が供給されるように構成されている。
さらに、この冷水タンクＷ１４ｂは、内部の浄化水ＷＴ２を冷却する冷却手段を有している。
【００４３】
また、冷水タンクＷ１４ｂは、図示しない配管を介して冷水用蛇口Ｗ１４ｅに接続され、この冷水用蛇口Ｗ１４ｅを開栓することで、冷水タンクＷ１４ｂの内部の冷水がこの冷水用蛇口Ｗ１４ｅを通ってユーザに供給されるように設けられている。
なお、本実施例では、第２配管Ｗ１４ｇの経路上にＵＶ殺菌装置１００を設けたが、冷水タンクＷ１４ｂと冷水用蛇口Ｗ１４ｅとを接続する配管（図示せず）の経路上にＵＶ殺菌装置１００を設けてもよい。
【００４４】
常温水用蛇口Ｗ１４ｄは、第３配管Ｗ１４ｈを介して浄化水貯留容器Ｗ１３に接続され、第３配管Ｗ１４ｈの経路上には、詳しくは後述するＵＶ殺菌装置１００が設けられている。
そして、常温水用蛇口Ｗ１４ｄを開栓することで、浄化水貯留容器Ｗ１３の内部の常温水がＵＶ殺菌装置１００を流通するときに殺菌され、この常温水用蛇口Ｗ１４ｄを通ってユーザに供給されるように設けられている。
なお、温水用蛇口Ｗ１４ｃ〜冷水用蛇口Ｗ１４ｅの下には、これらの温水用蛇口Ｗ１４ｃおよび冷水用蛇口Ｗ１４ｅからこぼれ落ちた水を受ける水受皿Ｗ１４ｉが設置されている。
また、本実施例では、ウォータサーバＷ１０が、温水タンクＷ１４ａおよび冷水タンクＷ１４ｂの両方を備えているが、温水タンクＷ１４ａまたは冷水タンクＷ１４ｂの何れか一方のみを備えるものであってもよい。
【００４５】
以上の構成を備えるウォータサーバＷ１０において、図１に示すように、ピッチャーＰＴなどを使って水道水ＷＴ１が水容器Ｗ１１の開口部Ｗ１１ｂａから注入されると、水道水ＷＴ１は、水容器Ｗ１１の底に設置されている浄化カートリッジＷ１２の内部に導入される。
浄化カートリッジＷ１２の内部に導入された水道水ＷＴ１は、浄化カートリッジＷ１２の各浄水エレメント（図示せず）を流通する毎に、それぞれの処理が施される。
【００４６】
そして、浄化カートリッジＷ１２を流通する水道水ＷＴ１は、最下位置の浄水エレメント容器（図示せず）より浄化水貯留容器Ｗ１３の内部に排出され、浄化水ＷＴ２としてこの浄化水貯留容器Ｗ１３で一時的に貯留される。
冷水用蛇口Ｗ１４ｅまたは温水用蛇口Ｗ１４ｃが開栓されると、温水タンクＷ１４ａまたは冷水タンクＷ１４ｂの内部の水が外に排出されるが、このとき、温水タンクＷ１４ａ、冷水タンクＷ１４ｂの内部の水量の低下に伴って浄化水貯留容器Ｗ１３の内部の浄化水ＷＴ２が温水タンクＷ１４ａ、冷水タンクＷ１４ｂの内部にそれぞれ供給される。
【００４７】
図２に示すように、ＵＶ殺菌装置１００は、上述した浄化水ＷＴ２からなる殺菌すべき流体（以下、「水」と言う。）を流入させる正円筒形の流入ポート１１０と、この流入ポート１１０から流入させた水に紫外線光Ｌを照射して殺菌するためのＡＢＳ樹脂からなる内径１２ｍｍφ程度、パイプ長１５ｍｍ程度の円管状を呈した紫外線照射用管体１２０とこの紫外線照射用管体１２０から水を流出させる正円筒形の流出ポート１３０とを備えている。
なお、流入ポート１１０と紫外線照射用管体１２０との間、および、紫外線照射用管体１２０と流出ポート１３０との間には、（図示しないが）シールリングがそれぞれ介在している。
そして、前述した紫外線照射用管体１２０は、紫外線照射用管体１２０を流れる水に１００乃至２８０ｎｍの波長を有する紫外線光Ｌを照射して水を殺菌する紫外線照射ユニット１４０を内蔵している。
【００４８】
つぎに、本実施例のＵＶ殺菌装置１００において最も特徴部分である紫外線照射ユニット１４０の具体的構成について、以下に詳しく説明する。
まず、図２乃至図３に示すように、紫外線照射ユニット１４０は、紫外線照射用管体１２０内に向かって１００乃至２８０ｎｍの波長の紫外線光Ｌ（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）を発光する発光ダイオード素子からなる紫外線発光素子１４１と、この紫外線発光素子１４１をカバーする平凸レンズからなる拡散レンズ１４２と、紫外線発光素子１４１に設けられて図示しない電源から発光ダイオード素子１４１へ電力を供給する基板１４３と、紫外線照射用管体１２０内に挿着して紫外線発光素子１４１を保持する管状スペーサ１４６と、紫外線照射用管体１２０内に水を流通させる内径１０ｍｍφ程度、パイプ長３０ｍｍ程度のパイプ状を呈する合成石英パイプ１４７と、この合成石英パイプ１４７の上流側を跨いで対向配置して紫外線発光素子１４１から発光された紫外線光Ｌの大半を繰り返し反射させる一組の放物線反射ミラー１４８ａ、１４８ｂと、合成石英パイプ１４７の下流側を挿入した状態で合成石英パイプ１４７を位置決めするとともに管状スペーサ１４６と係合して合成石英パイプ１４７を保持する内径１２ｍｍφ程度、パイプ長１５ｍｍ程度の円管状を呈したパイプ保持体１４９とで構成されている。
【００４９】
ここで、上述した発光ダイオード素子からなる紫外線発光素子１４１の照射可能時間は、従来の蛍光ランプと比べて長く、拡散レンズ１４２が、紫外線光Ｌのビーム角を広げてビームを太くして、紫外線照射ユニット１４０の合成石英パイプ１４７を流れる殺菌すべき水に確実に照射するようになっている。
そして、上述した平凸レンズからなる拡散レンズ１４２は、レンズ倍率が５〜７倍の範囲であるのが良く、管状スペーサ１４６に形成されたレンズ挿通穴１４６ａに嵌合され基板１４３側に平坦面を呈する円環状のレンズつば部１４２ａ（図示していない）と、合成石英パイプ１４７側に向かって凸状球面１４２ｂとを有して、紫外線発光素子１４１の紫外線光Ｌを拡散させる。
【００５０】
そして、紫外線発光素子１４１および拡散レンズ１４２は、紫外線発光素子１４１から発光された紫外線光Ｌの大半となる７０％程度、すなわち、紫外線光Ｌａが合成石英パイプ１４７の上流側に向けて照射されるように、拡散レンズ１４２の中心を紫外線発光素子１４１の中心に対して水の流れ方向の上流側に偏倚させている。
これにより、管状スペーサ１４６に対して紫外線発光素子１４１および拡散レンズ１４２を設置調整する必要がなく、管状スペーサ１４６に対する紫外線発光素子１４１および拡散レンズ１４２の取付け構造を簡素化し、しかも、紫外線発光素子１４１と拡散レンズ１４２との相対的な位置関係を設定するだけで合成石英パイプ１４７に対する照射位置および照射範囲を調整している。
【００５１】
また、本実施例で用いる合成石英パイプ１４７は、この合成石英パイプ１４７内で水の流速分布が均一化されて水に乱流を発生させず、また、水に含まれる種々の物質が合成石英パイプ１４７に付着することが無いため、この合成石英パイプ１４７における紫外線光Ｌの透過効率は、従来のような樹脂製パイプと比較すると、格段に高９５％以上を達成している。
なお、本実施例の場合、流入ポート１１０から流入する水の流速が乱れ易いため、合成石英パイプ１４７の開口端は、流入ポート１１０に対してわずかに離隔した領域（例えば、合成石英パイプ１４７の開口端から１０ｍｍ程度の離隔した領域）に設けている。
【００５２】
さらに、本実施例で用いるパイプ保持体１４９は、反射剤でコーティング加工された反射内周面を有していることにより、この反射内周面が、図４に示すように、紫外線発光素子１４１から発光された紫外線光Ｌの残り、すなわち、紫外線光Ｌｃを合成石英パイプ１４７の下流側で繰り返し反射させながら光減衰させることなく照射させるため、合成石英パイプ１４７の下流側においても殺菌効果を高めることができる。
これにより、ＵＶ殺菌装置が奏する殺菌効果は、合成石英パイプ１４７の上流側と下流側でおおよそ７：３の割合で発揮する。
なお、図４に示す紫外線光Ｌｂは、合成石英パイプ１４７の上流側と下流側との間で一組の放物線反射ミラー１４８ａ、１４８ｂやパイプ保持体１４９と関与せずに、紫外線発光素子１４１から一方的に照射されて紫外線光である。
【００５３】
そして、本実施例で用いる放物線反射ミラー１４８ａ、１４８ｂについては、図３乃至図４に示すように、この合成石英パイプ１４７の上流側を跨いで対向配置して紫外線発光素子１４１から発光された紫外線光Ｌの大半（Ｌａ）であるおおよそ７０％近くを繰り返し反射させる２枚１組の非球面からなる凹面鏡からなる放物線反射ミラーであって、ＵＶ高反射アルミニウムでコーティングした凹面広帯域金属コーティングミラーである。
また、これらの放物線反射ミラー１４８ａ、１４８ｂの具体的なミラー形状については、図５に示すように、紫外線光Ｌａの光束横断面を拡大して紫外線光Ｌａを分散させないように、すなわち、紫外線光Ｌを減衰させることなく集束させて繰り返し反射させるために、それぞれ異なった非球面からなる反射面形状を有するように設計し、さらに、これらの放物線反射ミラー１４８ａ、１４８ｂのミラー配置形態については、紫外線光Ｌの光束横断面を一定に維持するように調整するために、相互に異なった対向角度で設置されていることは言うまでもない。
【００５４】
また、図３に示すように、本実施例で用いた紫外線照射用管体１２０内に挿着して紫外線発光素子１４１を保持する管状スペーサ１４６は、必要に応じて紫外線照射用管体１２０の管軸方向に沿って二分割できるように形成されているため、ＵＶ殺菌装置１００の製作時に紫外線照射用管体１２０へ紫外線照射ユニット１４０を組み付ける場合の合成石英パイプ１４７の装着、紫外線発光素子１４１の取付、放物線反射ミラー１４８ａ、１４８ｂの設置調整などの取り扱いが簡便であり、さらに、合成石英パイプ１４７、紫外線発光素子１４１、放物線反射ミラー１４８ａ、１４８ｂの位置調整、清掃、保守交換を行う場合の分解、組み立てを容易に行うことが可能となっている。
【００５５】
このようにして得られた本発明の第１実施例であるＵＶ殺菌装置１００は、紫外線照射ユニット１４０が、紫外線光Ｌを発光する紫外線発光素子１４１と紫外線照射用管体１２０内に挿着する管状スペーサ１４６と水を流通させる合成石英パイプ１４７とこの合成石英パイプ１４７の上流側を跨いで対向配置して紫外線発光素子１４１から発光された紫外線光Ｌの大半を繰り返し反射させる放物線反射ミラー１４８ａ、１４８ｂとで構成されていることにより、紫外線照射ユニット１４０内で光減衰率を抑えた状態の紫外線光Ｌが、合成石英パイプ１４７に対して繰り返し集中的に照射されて、水に対する紫外線照射量が増加して殺菌能力を高めることができるとともに、紫外線照射ユニット１４０を紫外線照射用管体１２０内から簡便に取り出すことで合成石英パイプ１４７、紫外線発光素子１４１、放物線反射ミラー１４８ａ、１４８ｂの位置調整、清掃、保守交換を容易に行うことができるなど、その効果は甚大である。
また、紫外線照射ユニット１４０が、円管状のパイプ保持体１４８を有していることにより、合成石英パイプ１４７の上流側での殺菌効果に加えて、合成石英パイプ１４７の下流側でも殺菌効果を奏することができる。
【実施例２】
【００５６】
続いて、本発明の第２実施例であるＵＶ殺菌装置２００について、図５および図６に基づいて説明する。
ここで、図６は、本発明の第２実施例であるＵＶ殺菌装置２００の要部を示す分解斜視図であり、図７は、本発明の第２実施例であるＵＶ殺菌装置２００の要部を示す断面図である。
第２実施例のＵＶ殺菌装置２００は、第１実施例のＵＶ殺菌装置１００における平凸レンズ１４２と基板１４３との間にレンズスペーサ２４４を設置するとともに、基板１４３の背面に放熱プレート２４５を設置したものであり、多くの要素について第１実施例のＵＶ殺菌装置１００と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する２００番台の符号を付すのみとする。
【００５７】
図６および図７に示すように、レンズスペーサ２４４は、平凸レンズからなる拡散レンズ２４２と基板２４３との間に配設され、発光ダイオード素子２４１から平凸レンズ２４２までの距離が調整可能となっている。
なお、発光ダイオード素子２４１から平凸レンズ２４２までの距離を変更するには、レンズスペーサ２４４の厚みを変更すればよい。
また、レンズスペーサ２４４には、発光ダイオード素子からなる紫外線発光素子２４１を収容するダイオード収容孔２４４ａが設けられ、さらに、このダイオード収容孔２４４ａの周壁は、発光ダイオード素子２４１からの深紫外線光Ｌを反射自在に設けられ、発光ダイオード素子２４１の周囲がダイオード収容孔２４４ａの周壁で囲まれて配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光の漏れが殆ど無くなっている。
なお、本第２実施例で意味する「配光分布の０度」は、発光ダイオード素子２４１に対して真正面である。
【００５８】
また、本第２実施例では、レンズスペーサ２４４が、高反射率樹脂など、発光ダイオード素子２４１からの深紫外線光Ｌを透過しない材料で形成され、ダイオード収容孔２４４ａの周壁で発光ダイオード素子２４１からの紫外線光を反射させている。
さらに、本第２実施例では、ダイオード収容孔２４４ａの周壁が、基板２４３側から平凸レンズ２４２側へ向かって漸次拡がるテーパ状に形成され、配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光を平凸レンズ２４２へ反射させることにより、上述した第１実施例と比べて集光率を約３０％向上させている。
【００５９】
また、上述したレンズスペーサ２４４に設けたダイオード収容孔２４４ａの周壁は、発光ダイオード素子２４０から離間して配置され、例えば、基板２７０を固定する図示しないネジなどを緩めることにより、レンズスペーサ２４４に対してダイオード収容孔２８１と発光ダイオード素子２４１との隙間分だけ基板２７０と平行な方向へ相対的に移動自在となり、図７に示すように、発光ダイオード素子２４１の中心Ｃ１と平凸レンズ２４２の中心Ｃ２とを揃えたりずらしたり調整自在になっている。
【００６０】
さらに、第２実施例のＵＶ殺菌装置２００は、図６および図７に示すように、基板２４３の背面にアルミプレートからなる凹凸平板状の放熱プレート２４５を設置することにより、長期使用時に基板２４３が発熱した場合であっても、基板２４３の発熱を凹凸平板状の放熱プレート２４５に熱伝達し、この放熱プレート２４５によって効率よく直ちに放熱することができる。
【００６１】
このようにして得られた本発明の第２実施例であるＵＶ殺菌装置２００は、発光ダイオード素子２４１を配設する基板２４３と拡散レンズである平凸レンズ２４２との間に配設されたレンズスペーサ２４４が、発光ダイオード素子２４１を収容するダイオード収容孔２４４ａを有し、このダイオード収容孔２４４ａの周壁が、発光ダイオード素子２４１からの紫外線光を反射自在に設けられていることにより、配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光のロスを著しく低減して発光効率を高めて省エネルギー効果およびハイコストパフォーマンスを両立するとともに、光源のビーム角（拡散具合）を調整して照射範囲を調整することができる。
【００６２】
そして、第２実施例のＵＶ殺菌装置２００は、第１実施例のＵＶ殺菌装置１００における基板２４３の背面に放熱プレート２４５を設置することにより、長期使用時に基板２４３が発熱した場合であっても、放熱プレート２４５により直ちに放熱するため、上述した第１実施例のＵＶ殺菌装置１００が奏する効果に加えて、安全かつ安心して使用することができるなど、その効果は甚大である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  、２００  ・・・  ＵＶ殺菌装置
１１０            ・・・  流入ポート
１２０            ・・・  紫外線照射用管体
１３０            ・・・  流出ポート
１４０  、２４０  ・・・  紫外線照射ユニット
１４１  、２４１  ・・・  発光ダイオード素子（紫外線発光素子）
１４２  、２４２  ・・・  平凸レンズ（拡散レンズ）
１４２ａ、２４２ａ・・・  レンズつば部
１４２ｂ、２４２ｂ・・・  凸状球面
１４３  、２４３  ・・・  基板
２４４  ・・・  レンズスペーサ
２４４ａ・・・  ダイオード収容孔
２４５  ・・・  放熱プレート
１４６            ・・・  管状スペーサ
１４６ａ          ・・・  レンズ挿通穴
１４７            ・・・  合成石英パイプ
１４８ａ、１４８ｂ・・・  放物線反射ミラー
１４９            ・・・  パイプ保持体
Ｌ        ・・・  紫外線光（深紫外線光）
Ｌａ      ・・・  紫外線光
Ｌｂ      ・・・  紫外線光
Ｌｃ      ・・・  紫外線光
Ｃ１      ・・・  発光ダイオード素子の中心
Ｃ２      ・・・  平凸レンズの中心
Ｗ１０    ・・・  ウォータサーバ
Ｗ１１    ・・・  水容器
Ｗ１１ａ  ・・・  蓋
Ｗ１１ｂ  ・・・  水容器本体
Ｗ１１ｂａ・・・  開口部（水道水の注入口）
Ｗ１１ｂｃ・・・  底壁
Ｗ１１ｂｄ・・・  開口穴
Ｗ１２    ・・・  浄化カートリッジ
Ｗ１３    ・・・  浄化水貯留容器
Ｗ１４    ・・・  ウォータサーバ本体
Ｗ１４ａ  ・・・  温水タンク
Ｗ１４ｂ  ・・・  冷水タンク
Ｗ１４ｃ  ・・・  温水用蛇口
Ｗ１４ｄ  ・・・  常温水用蛇口
Ｗ１４ｅ  ・・・  冷水用蛇口
Ｗ１４ｆ  ・・・  第１配管
Ｗ１４ｇ  ・・・  第２配管
Ｗ１４ｈ  ・・・  第３配管
Ｗ１４ｉ  ・・・  水受皿
ＰＴ      ・・・  ピッチャー
ＷＴ１    ・・・  水道水
ＷＴ２    ・・・  水（浄化水）
【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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