(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発光素子を有する光源と、流路部材の一端に接続されると共に光源が設けられ、光源の周囲に配置されて第１の流路に連通する第２の流路と、発光素子を支持する支持部と、を有する接続部材と、光源を流体から保護するカバー部材と、を備える。光源は、発光素子が載置される載置面を有し、載置面が第１の流路内に位置している。カバー部材は、載置面に沿う方向から見たときに、光源の最大出射角の境界線に沿って進む紫外線を透過させる。【選択図】図３
2019010609.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発光素子を有する光源と；
前記流路部材の一端に接続されると共に前記光源が設けられ、前記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、前記光源を支持する支持部と、を有する接続部材と；
前記光源を流体から保護するカバー部材と；
を具備し、
前記光源は、前記発光素子が載置される載置面を有し、前記載置面が前記第１の流路内に位置し、
前記カバー部材は、前記載置面に沿う方向から見たときに、前記光源の最大出射角の境界線に沿って進む紫外線を透過させる、流体殺菌装置。
【請求項２】
前記流路部材の外周面には、前記発光素子が前記第１の流路内へ照射する紫外線を前記第１の流路内へ反射する反射面が設けられ、
前記載置面に沿う方向から見たときに、前記反射面は、前記流路部材の外周面に沿って、前記光源の最大出射角の境界線と前記第１の流路の内面とが交差する位置よりも、前記光源側へ延びている、
請求項１に記載の流体殺菌装置。
【請求項３】
前記第２の流路は、前記第１の流路の一端に連結された連結路を有し、前記連結路の流れ方向が、前記第１の流路の流れ方向に対して鈍角をなして傾斜している、
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２の流路は、前記第１の流路の一端に連結された連結路を有し、前記連結路の流れ方向が、前記第１の流路の流れ方向と等しい、
請求項１または２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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２３３６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流体殺菌装置としては、流路部材の流路内へ紫外線を照射する光源が、流路部材の一端に設けられており、光源が、流路部材の、流体の流れ方向に直交する流路断面に対向して配置された構成が提案されている。このような流体殺菌装置では、紫外線が照射される流路を有する流路部材の両端が、流路部材の上流側流路及び下流側流路と接続部材を介してそれぞれ連結されている。一方の接続部材の内部には、光源が設けられており、光源の周囲に沿って流れる流路が形成されている。
【０００５】
上述の流体殺菌装置が有する接続部材の内部には、発光素子を収容する収容凹部が設けられており、収容凹部の開口が、紫外線透過性を有するカバー部材で塞がれている。これにより、光源の発光素子は、光源の周囲を流れる流体から保護されている。そのため、収容凹部内に配置された発光素子が発する光のうち、カバー部材の外周部側へ入射した光は、収容凹部の内壁で遮られてしまい、流路部材の流路内へ到達せず、流体に対する紫外線の照射効率を低下させている。
【０００６】
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】
【０００７】
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発光素子を有する光源と、前記流路部材の一端に接続されると共に前記光源が設けられ、前記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、前記発光素子を支持する支持部と、を有する接続部材と、前記光源を流体から保護するカバー部材と、を具備し、前記光源は、前記発光素子が載置される載置面を有し、前記載置面が前記第１の流路内に位置し、前記カバー部材は、前記載置面に沿う方向から見たときに、前記光源の最大出射角の境界線に沿って進む紫外線を透過させる。
【発明の効果】
【０００８】
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】
【０００９】
【図１】第１の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】第１の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】第１の実施形態に係る流体殺菌装置が有する光源部を拡大して示す断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る流体殺菌装置が有する発光素子と反射膜の反射面との位置関係を説明するための模式図である。
【図５】第１の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を示す断面図である。
【図６】第１の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７】第１の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８】第１の実施形態に係る流体殺菌装置が有するカバー部材の変形例を示す模式図である。
【図９】第２の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１０】第３の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１１】第４の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１２】第５の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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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、光源と、接続部材と、カバー部材と、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。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。光源は、第１の流路内へ紫外線を照射する発光素子を有する。接続部材は、流路部材の一端に接続されると共に光源が設けられている。接続部材は、第２の流路と、支持部と、を有する。第２の流路は、光源の周囲に配置されている。第２の流路は、第１の流路に連通する。支持部は、発光素子を支持する。カバー部材は、光源を流体から保護する。光源は、発光素子が載置される載置面を有する。載置面は、第１の流路内に位置している。カバー部材は、載置面に沿う方向から見たときに、光源の最大出射角の境界線に沿って進む紫外線を透過させる。
【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ける流路部材の外周面には、反射面が設けられている。反射面は、発光素子が第１の流路内へ照射する紫外線を、第１の流路内へ反射する。載置面に沿う方向から見たときに、反射面は、流路部材の外周面に沿って、光源の最大出射角の境界線と第１の流路の内面とが交差する位置よりも、光源側へ延びている。
【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ける第２の流路は、連結路を有する。連結路は、第１の流路の一端に連結されている。連結路の流れ方向は、第１の流路の流れ方向に対して鈍角をなして傾斜している。
【００１３】
また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置における第２の流路は、連結路を有する。連結路は、第１の流路の一端に連結されている。連結路の流れ方向は、第１の流路の流れ方向と等しい。
【００１４】
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。なお、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。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の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、第１の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、第１の実施形態に係る流体殺菌装置が有する光源部を拡大して示す断面図である。図４は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置が有する発光素子と反射膜の反射面との位置関係を説明するための模式図である。図５は、第１の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を示す断面図である。
【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発光素子としてのＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）２３を有する光源部１５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膜１３ｂが形成されたものを用いる。反射膜１３ｂは、光源部１５のＬＥＤ２３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、例えばシリカ膜が用いられている。
【００２０】
なお、流路部材１３に形成される反射膜１３ｂ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）等のフッ素樹脂であってもよい。また、反射膜１３ｂ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３に示すように、光源部１５は、第１の接続部材１７の内部に設けられている。光源部１５は、光源１６と、光源１６を流体から保護するカバー部材２１と、を有する。光源１６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、光源部１５の光源１６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。
【００２２】
光源１６は、光モジュールであって、紫外線を発する発光素子としてのＬＥＤ２３と、ＬＥＤ２３が実装された基板２４と、を有する。基板２４は、金属材料を母材として形成されており、ＬＥＤ２３が載置される載置面としての実装面２４ａを有する。基板２４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ＬＥＤ２３が設けられている。なお、基板２４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、光源１６が有する発光素子は、ＬＥＤ２３に限らず、ＬＤ（Laser  Diode）等の他の半導体素子が用いられてもよい。
【００２３】
光源１６は、図示しない電源から電力が供給され、ＬＥＤ２３を発光させる。光源１６は、ＬＥＤ２３の発光面が、流路１３ａの流路断面に対向しており、例えば、光源１６の基板２４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、「ＬＥＤ２３の発光面」とは、単にＬＥＤ２３の発光領域のみを示しているのではなく、ＬＥＤ２３が配置された基板２４の主面全体を指している。また、「ＬＥＤ２３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、ＬＥＤ２３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。
【００２４】
また、ＬＥＤ２３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。
【００２５】
光源部１５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、ＬＥＤ２３及び基板２４を覆って配置されている。カバー部材２１の外周部は、基板２４の側面側を覆うように延ばされている。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、光源部１５の内部が気密に閉じられている。カバー部材２１は、ＬＥＤ２３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を照射する。なお、実施形態におけるカバー部材２１は、流路１３ａの流路断面に対向する面が、平面として形成されているが、カバー部材２１の周囲を流れる流体の流動抵抗を軽減するように曲面が形成されてもよい。
【００２６】
図３及び図４に示すように、光源部１５は、ＬＥＤ２３が載置される載置面としての基板２４の実装面２４ａが、流路部材１３の流路１３ａ内に位置している。後述するが、第１の接続部材１７が有する光源支持部１７ｂ−３が、第１の接続部材１７側から流路１３ａ内へ突出されていることにより、基板２４の実装面２４ａ上に載置されたＬＥＤ２３全体が、流路１３ａ内に配置されている。このため、ＬＥＤ２３が発する紫外線のうち、特に基板２４の実装面２４ａとなす角度が小さな方向へ沿って進む紫外線であっても、流路１３ａ内へ入射させることが可能となり、ＬＥＤ２３が発する紫外線の利用効率が高められる。
【００２７】
また、ＬＥＤ２３が載置される基板２４の実装面２４ａは、図４に示すように、実装面２４ａに沿う方向（流路１３ａの流れ方向に直交する方向）から見たときに、反射面としての反射膜１３ｂは、流路部材１３の外周面に沿って、光源部１５の最大出射角、本実施形態では、ＬＥＤ２３の半値角θの境界線Ｌと流路１３ａの内面とが交差する位置Ｐよりも、光源１６側へ延びている。これにより、ＬＥＤ２３が発する紫外線のうち、半値角θの境界線Ｌに沿って進む紫外線を、反射膜１３ｂに入射させて、反射膜１３ｂによって流路１３ａ内へ反射させることが可能となり、ＬＥＤ２３が発する紫外線の利用効率が高められる。なお、ＬＥＤ２３としては、例えば、半値角θが１２０°程度のものが用いられている。
【００２８】
また、本実施形態におけるカバー部材２１は、基板２３の実装面２４ａに沿う方向から見たときに、光源１６の半値角θの境界線Ｌに沿って進む紫外線を透過させる。言い換えると、ＬＥＤ２３の半値角θよりも、光源１６の最大出射角が小さいので、カバー部材２１は、基板２３の実装面２４ａに沿う方向から見たときに、光源１６の最大出射角の境界線に沿って進む紫外線を透過させるとも言える。
【００２９】
なお、反射膜１３ｂは、流路部材１３の外周面の全域に亘って形成されることが望ましいが、反射膜１３ｂの成膜時に流路部材１３を保持するための保持代に相当する領域、すなわち、流路部材１３の端部に反射膜１３ｂを形成することが困難である。このため、上述のように、反射膜１３ｂの一端が、位置Ｐよりも光源部１５側へ延ばされることにより、ＬＥＤ２３が発する紫外線が流路１３ａの外側へ漏れ出て損失することが抑えられ、ＬＥＤ２３が発する紫外線の利用効率が高められる。
【００３０】
ＬＥＤ２３が載置される実装面２４ａは、流路１３ａ内に配置されていればよく、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、ＬＥＤ２３の半値角θを踏まえて、ＬＥＤ２３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。
【００３１】
また、第１の接続部材１７が有する後述の流路１７ａ−１、１７ａ−２は、光源１６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、ＬＥＤ２３が発する紫外線の利用効率を高めることが可能になる。
【００３２】
光源１６のＬＥＤ２３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ＬＥＤ２３からの直射光が照射されると共に、図２及び図３に示す矢印のように、流路１３ａ内において反射膜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膜１３ｂからの反射光が間接的に照射される。
【００３３】
第１の接続部材１７の内部には、光源１６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が光源１６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。
【００３４】
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、光源部１５を挟んで流路部材１３とは反対側に配置されている。
【００３５】
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。
【００３６】
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。図７に示すように、流路１７ａ−２は、流路１７ａ−１と連通されており、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、光源１６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、ＬＥＤ２３が発する紫外線の利用効率を高めることが可能になる。
【００３７】
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、光源１６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光源部１５の周囲に配置されている。
【００３８】
また、光源支持部１７ｂ−３は、図３及び図４に示すように、光源１６の基板２４が取り付けられる取付部１７ｂ−４を有する。取付部１７ｂ−４は、流路部材１３の流路１３ａの流れ方向に沿って、流路１３ａ側へ突出して形成されている。取付部１７ｂ−４には、基板２４を支持する平坦な支持面１７ｂ−５が、流路１３ａの流路断面と対向して形成されており、流路１３ａ内に位置している。取付部１７ｂ−４には、平坦な支持面１７ｂ−５から流路１３ａ側へ突出する部分が形成されていない。したがって、光源支持部１７ｂ−３は、取付部１７ｂ−４の支持面１７ｂ−５に光源１６が取り付けられたときに、基板２４の実装面２４ａと同一平面上において、ＬＥＤ２３が発する紫外線を透過させる。すなわち、光源支持部１７ｂ−３の取付部１７ｂ−４には、ＬＥＤ２３が発する紫外線を遮る部分が形成されていない。ＬＥＤ２３が発した紫外線は、カバー部材２１を透過し、流路１３ａ内へ入射する。
【００３９】
本実施形態では、基板２４の実装面２４ａが流路１３ａ内に位置するが、取付部１７ｂ−４の支持面１７ｂ−５が流路１３ａ内に位置するように構成されることにより、例えば、基板２４の厚み等のばらつきにかかわらずに、ＬＥＤ２３全体を流路１３ａ内に配置させることができる。
【００４０】
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、光源部１５の周囲において取付部１７ｂ−４の側面に沿う流路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、光源１６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。
【００４１】
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。
【００４２】
図３及び図５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３及び図５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に収容された光源１６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。
【００４３】
すなわち、流路１３ａにおいて光源１６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、光源１６の発光面側に向かって流れ、光源１６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、光源１６の発光面側から反対面側に流体が通り抜ける。これにより、光源１６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光源１６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。
【００４４】
なお、光源支持部１７ｂ−３に収容された光源１６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。光源１６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、流体によって光源１６を更に効率的に冷却することができる。
【００４５】
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５に示した方向に限定されるものではなく、図５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、後述する第２の実施形態から第５の実施形態においても同様である。
【００４６】
また、図３及び図５では、流路部材１３は、流路１３ａにおける流体の流れ方向が、光源部１５の光源１６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、光源１６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。
【００４７】
連結部材１９は、例えば、ステンレス等の金属材料によって、流路部材１３を内部に収容する円筒状に形成されており、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２７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２７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。
【００４８】
（流体殺菌装置の要部のＩ−Ｉ断面（Ａ方向））
図６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。
【００４９】
図２及び図５においてＩ−Ｉ断面を図中のＡ方向から見ると、図６に示すように、下流側フランジ１７ｂ及び光源１６が配置されている。図２及び図５におけるＩ−Ｉ断面をＡ方向から見たとき、図６に示すように、下流側フランジ１７ｂは、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、光源１６が、ＬＥＤ２３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。
【００５０】
また、光源支持部１７ｂ−３の周囲には、複数の流路１７ｂ−１が、ＬＥＤ２３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、光源１６を囲んだ周辺に光源１６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。
【００５１】
なお、基板２４上に実装されるＬＥＤ２３の個数、及び流路１７ｂ−１の個数は、図６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。
【００５２】
（流体殺菌装置の要部のＩ−Ｉ断面（Ｂ方向））
図７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。
【００５３】
図２及び図５においてＩ−Ｉ断面を図中のＢ方向から見ると、図７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及び図５におけるＩ−Ｉ断面を図中のＢ方向から見たとき、図７に示すように、上流側フランジ１７ａは、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。
【００５４】
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とを連結することで、図７に示す各流路１７ａ−２の放射状に延びる先端部分と、位置が対応する図６に示す各流路１７ｂ−１とがそれぞれ接続される。
【００５５】
上述したように第１の実施形態の流体殺菌装置１は、流路部材１３の流路１３ａの流路断面に対向して配置される光源１６を備えており、光源１６のＬＥＤ２３が載置される基板２４の実装面２４ａが、流路１３ａ内に位置している。光源支持部１７ｂ−３は、基板２４の実装面２４ａと同一平面上において、ＬＥＤ２３が発する紫外線を透過させる。カバー部材２１は、実装面２４ａに沿う方向から見たときに、ＬＥＤ２３の半値角θの境界線Ｌに沿って進む紫外線を透過させる。これにより、ＬＥＤ２３全体が流路１３ａ内に配置されるので、ＬＥＤ２３が発する紫外線の利用効率が高められ、流路１３ａ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。
【００５６】
また、流体殺菌装置１は、ＬＥＤ２３全体が流路１３ａ内に配置されることにより、ＬＥＤ２３から出射される紫外線を屈折させて流路１３ａ内へ入射させる光学レンズ等の光学系を用いることなく、簡素な構成で、紫外線の利用効率を高めることができる。
【００５７】
また、流体殺菌装置１が有する流路部材１３の外周面に設けられた反射膜１３ｂは、基板２４の実装面２４ａに沿う方向から見たときに、流路部材１３の外周面に沿って、ＬＥＤ２３の半値角θの境界線Ｌと流路１３ａの内面とが交差する位置Ｐよりも、ＬＥＤ２３側へ延びている。これにより、ＬＥＤ２３が発する紫外線のうち、半値角θの境界線Ｌに沿って進む紫外線を、反射膜１３ｂによって流路１３ａ内へ反射させることが可能となり、ＬＥＤ２３が発する紫外線の利用効率を高めることができる。
【００５８】
（変形例）
ここで、第１の実施形態におけるカバー部材２１の変形例について説明する。便宜上、変形例においても、上述のカバー部材２１と同一符号を付して説明する。図８は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置が有するカバー部材２１の変形例を示す模式図である。変形例のカバー部材２１は、平板状に形成されている点が、第１の実施形態におけるカバー部材２１と異なる。図８に示すように、カバー部材２１は、基板２４の実装面２４ａに対向する平坦部分のみを有しており、基板２１の側面側へ外周部が延ばされていない。取付部１７ｂ−４の支持面１７ｂ−５の周囲には、光源１６を包囲する周壁１７ｂ−６が形成されている。平板状のカバー部材２１の外周部は、取付部１７ｂ−４の周壁１７ｂ−６に気密に固定されている。また、変形例のカバー部材２１は、基板２３の実装面２４ａに沿う方向から見たときに、光源１６の最大出射角θ’の境界線Ｌ’に沿って進む紫外線を透過させる大きさに形成されている。
【００５９】
図８に示す構成において、光源１６の最大出射角θ’は、ＬＥＤ２３の半値角θよりも小さい。反射膜１３ｂは、光源１６の最大出射角θ’の境界線Ｌ’と流路１３ａの内面とが交差する位置Ｐよりも、光源１６側へ延びている。これにより、光源１６が発する紫外線のうち、最大出射角θ’の境界線Ｌ’に沿って進む紫外線を、反射膜１３ｂに入射させて、反射膜１３ｂによって流路１３ａ内へ反射させることが可能となり、光源１６が発する紫外線の利用効率を高めることができる。ここで、「光源１６の最大出射角θ’」とは、光源１６を保護するカバー部材２１が装着された状態での最大出射角を指す。
【００６０】
以下、他の実施形態の流体殺菌装置について図面を参照して説明する。他の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部材には、第１の実施形態と同一符号を付して説明を省略する。また、第２の実施形態及び第３の実施形態は、第１の接続部材１７の内部形状（流路）が第１の実施形態と異なるが、便宜上、第１の実施形態と同一符号を付して説明する。
【００６１】
（第２の実施形態及び第３の実施形態）
図９は、第２の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１０は、第３の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。第２の実施形態及び第３の実施形態は、流路１３ａと連結される第１の接続部材１７の流路の向きが、第１の実施形態と異なる。
【００６２】
図９に示すように、第２の実施形態の流体殺菌装置２における第１の接続部材１７は、流路部材１３の流路１３ａの一端に連結された連結路としての流路１７ｂ−１を有しており、流路１７ｂ−１の流れ方向が、流路１３ａの流れ方向に対して鈍角θＯをなして傾斜している。言い換えると、流路１７ｂ−１は、流路１３ａ側から遠ざかるに従って、流路１３ａの径方向における内側から外側へ向かって流体を流すように、流路１３ａの流れ方向に対して傾斜されている。また、流路１７ｂ−１は、流路１７ｂ−２と連結されている。
【００６３】
また、図１０に示すように、第３の実施形態の流体殺菌装置３における第１の接続部材１７は、流路部材１３の流路１３ａの一端に連結された連結路としての流路１７ｂ−１を有しており、流路１７ｂ−１の流れ方向が、流路１３ａの流れ方向と等しい。言い換えると、流路１７ｂ−１の流れ方向は、流路１３ａの流れ方向と揃えられており、流路１３ａと流路１７ｂ−１との間で、流体の流れ方向が変化することが抑えられている。また、流路１７ｂ−１は、流路１７ｂ−２と連結されている。
【００６４】
第２の実施形態及び第３の実施形態は、第１の実施形態に比べて、流路１３ａから流路１７ｂ−１へ流入する、または流路１７ｂ−１から流路１３ａへ流入する流体の流動抵抗が抑えられるので、流路部材１３の流路１３ａと、第１の接続部材１７の流路１７ｂ−１との間で、流体をスムーズに流すことができる。
【００６５】
なお、第２の実施形態及び第３の実施形態においても、流路１７ｂ−１の内面に、反射膜や反射板が設けられてもよい。このような反射膜等により、流路１３ａ側から流路１７ｂ−１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、ＬＥＤ２３が発する紫外線の利用効率を高めることができる。
【００６６】
（第４の実施形態）
図１１は、第４の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。第４の実施形態は、連結部材の内面で紫外線を反射する点が、第１の実施形態と異なる。図１１に示すように、第４の実施形態の流体殺菌装置４が備える連結部材１９Ａは、紫外線透過性を有する流路部材１３Ａを内部に収容する円筒状に形成されており、内周面全体に、流路部材１３Ａを透過した紫外線を流路部材１３Ａの流路１３ａへ反射する反射面としての反射膜１９ｂが形成されている。
【００６７】
反射膜１９ｂとしては、例えば、シリカ膜やアルミニウム蒸着膜が用いられている。連結部材１９Ａは、反射膜１９ｂを有する点が、上述の連結部材１９と異なる。また、流路部材１３Ａは、紫外線透過性を有する材料によって形成されており、反射膜１３ｂを有していない点が、上述の流路部材１３と異なる。したがって、第４の実施形態では、光源１６が発した紫外線が流路部材１３Ａの流路１３ａ内へ入射し、流路部材１３Ａを透過した後に、連結部材１９Ａの反射膜１９ｂで反射される。反射膜１９ｂで反射された紫外線の反射光は、流路部材１３Ａを透過して、流路部材１３Ａの流路１３ａ内を流れる流体に照射される。
【００６８】
第４の実施形態においても、光源部１５を有することにより、第１の実施形態と同様に、ＬＥＤ２３が発した紫外線の利用効率が高められるので、流路１３ａ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。また、流路部材１３Ａを透過した紫外線が、連結部材１９Ａの反射膜１９ｂによって流路１３ａ内へ反射されるので、流路１３ａ内の流体に対する紫外線の照射効率を更に高めることができる。
【００６９】
（第５の実施形態）
図１２は、第５の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。第５の実施形態は、流路部材１３の長手方向の両側に、光源１６がそれぞれ配置された点が、第１の実施形態と異なる。図１２に示すように、第５の実施形態の流体殺菌装置５は、第２の接続部材１８Ａと、連結部材１９Ｂと、を備える。第２の接続部材１８Ａの内部には、上述した第１の接続部材１７の内部の光源１６とは別の光源１６が設けられている。また、第２の接続部材１８Ａの内部には、上述した第１の接続部材１７と同様に、流路１３ａの上流側の一端に連通する第３の流路としての流路１７ａ−１、１７ａ−２、１７ｂ−１、１７ｂ−２が光源１６の周囲に沿って形成されている。連結部材１９Ｂの両端部には、第１の接続部材１７と第２の接続部材１８Ａに固定されるフランジ部１９ａがそれぞれ形成されている。
【００７０】
第５の実施形態によれば、第２の接続部材１８Ａが光源部１５を有することで、第１の接続部材１７のみに光源部１５を有する第１の実施形態から第４の実施形態と比べて、流路１３ａ内の流体の殺菌効果を更に高めることができる。また、第５の実施形態においても、第１の接続部材１７及び第２の接続部材１８Ａが光源部１５をそれぞれ有することにより、第１の実施形態と同様に、ＬＥＤ２３が発した紫外線の利用効率が高められるので、流路１３ａ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。
【００７１】
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】
【００７２】
１  流体殺菌装置
１３  流路部材
１３ａ  流路（第１の流路）
１３ｂ  反射膜（反射面）
１５  光源部
１６  光源
１７  第１の接続部材（接続部材）
１７ａ  上流側フランジ
１７ｂ  下流側フランジ
１７ａ−１、１７ａ−２、１７ｂ−１、１７ｂ−２  流路（第２の流路）
１７ｂ−３  光源支持部（支持部）
２１  カバー部材
２３  ＬＥＤ（発光素子）
２４  基板
２４ａ  実装面（載置面）
θ  半値角
θ’  最大出射角
θＯ  鈍角
【図１】
2019010609.tif 000003
【図２】
2019010609.tif 000004
【図３】
2019010609.tif 000005
【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】
2019010609.tif 000011
【図１０】
2019010609.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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