(57)【要約】【課題】少ない数の紫外線光源で広い範囲に紫外線を均一に照射することができ、紫外線殺菌装置への紫外線光源の取り付けが容易で、メンテナンスが容易なインライン式の紫外線殺菌装置を提供する。【解決手段】本発明は、入口開口４と出口開口５とを有する流路６を流れる流体に紫外線を照射し流体を殺菌する紫外線殺菌装置１に関する。紫外線殺菌装置は、管状に形成され、内側に流路を有し、かつ外周面に光散乱手段８を有する導光体２と、導光体の外面に配置されて導光体に対して紫外線を照射する紫外線光源３とを具備する。紫外線光源から導光体に対して照射された紫外線が、光散乱手段で散乱されて、導光体の内周面を通して流路に照射される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口開口と出口開口とを有する流路を流れる流体に紫外線を照射し前記流体を殺菌する紫外線殺菌装置において、
管状に形成され、内側に前記流路を有し、かつ外周面に光散乱手段を有する導光体と、
前記導光体の外面に配置されて前記導光体に対して紫外線を照射する紫外線光源と、
を具備し、
前記紫外線光源から前記導光体に対して照射された紫外線が、前記光散乱手段で散乱されて、前記導光体の内周面を通して前記流路に照射される
ことを特徴とする紫外線殺菌装置。
【請求項２】
前記紫外線光源が前記導光体の少なくとも前記入口開口側又は前記出口開口側のいずれか一方の端面に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の紫外線殺菌装置。
【請求項３】
前記紫外線光源が前記導光体の外周面に流路軸線方向に沿って配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の紫外線殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理流体中に含まれる細菌、藻類、および不純物などを紫外線の照射により殺菌、分解して浄化する紫外線殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配管の途中に装着して管内を流れる流体中に含まれる細菌、藻類、および不純物などを紫外線の照射により殺菌・光分解して浄化する紫外線殺菌装置として、図４に示す紫外線殺菌装置１０１があった（例えば、特許文献１参照）。紫外線殺菌装置１０１は、被処理流体を輸送する管１０２と、紫外線を流体に照射するために管１０２の内周面に配置された紫外線光源１０３と、紫外線光源１０３の動作を制御するための制御手段１０４とを具備し、紫外線光源１０３として紫外線を発光する発光ダイオード（以下、ＵＶ−ＬＥＤ）が用いられ、制御手段１０４では予め選ばれたサイクルで紫外線光源１０３をパルス化する制御方法が用いられている。紫外線殺菌装置１０１は、管１０２の内周面に紫外線光源１０３を配置することによって、被処理流体を水槽などに滞留させることなくインラインで処理することができる。また、紫外線殺菌装置１０１は、制御手段１０４で紫外線光源１０３を制御することによって、被処理流体に効果的に紫外線を照射することができるので、被処理流体を円滑に殺菌処理することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５３２２００号公報
【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、前記従来の紫外線殺菌装置１０１は、管１０２の内周面に配置された紫外線光源１０３から被処理流体に紫外線を直接照射しているので、紫外線光源１０３であるＵＶ−ＬＥＤのひとつあたりの照射範囲が狭く、多数のＵＶ−ＬＥＤが必要である。また、管１０２の内周面に多数のＵＶ−ＬＥＤが点在して配置されているので、管１０２内の紫外線の強度は均一でなく、紫外線を照射することによる殺菌効果が均一でないおそれがある。また、多数のＵＶ−ＬＥＤを管１０２にひとつずつ取り付ける必要があるので、組立作業やメンテナンス作業に手間がかかる場合がある。また、ＵＶ−ＬＥＤが管１０２を貫通して取り付けられているため、ＵＶ−ＬＥＤの管１０２への取り付け構造は複雑なものとなるだけでなく、管１０２内周面に汚れがたまりやすくなることから、殺菌効果を維持するために頻繁にメンテナンス作業を行う必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、以上のような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、少ない数の紫外線光源で広い範囲を均一に照射することができ、紫外線殺菌装置への紫外線光源の取り付けが容易で、メンテナンスが容易なインライン式の紫外線殺菌装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明によれば、入口開口と出口開口とを有する流路を流れる流体に紫外線を照射し流体を殺菌する紫外線殺菌装置において、管状に形成され、内側に流路を有し、かつ外周面に光散乱手段を有する導光体と、導光体の外面に配置されて導光体に対して紫外線を照射する紫外線光源とを具備し、紫外線光源から導光体に対して照射された紫外線が、光散乱手段で散乱されて、導光体の内周面を通して流路に照射されることを特徴とする紫外線殺菌装置が提供される。
【０００７】
すなわち、請求項１の発明では、光散乱手段を有する導光体に紫外線光源を配置することによって、導光体は紫外線光源から発せられる紫外線を、点のように局部的ではなく、面のように広い範囲で均一に照射させることができる。さらに、導光体は、導光体の形状を管状に形成することによって、被処理流体を輸送する配管としての機能を有する。このような構成にすることによって、導光体の内周面の全体または広い範囲から被処理流体が流れる流路に向けて紫外線を均一に照射することができるので、請求項１の発明により被処理流体を効果的に殺菌することができる。
【０００８】
紫外線を面のように広い範囲で均一に照射させる仕組みとしては、まず、紫外線光源から導光体に対して紫外線が発せられ、紫外線が導光体の外周面に形成された光散乱手段で散乱させられ、散乱させられた紫外線が導光体の内周面を通して導光体の内側に形成された流路に向かって照射される。このとき、紫外線光源から発せられた紫外線は光散乱手段によって散乱させられるので、紫外線光源ひとつあたりの紫外線の照射範囲を広くすることができる。そのため、紫外線光源の数（例えば、ＵＶ−ＬＥＤの数）を少なくすることもできる。また、光散乱手段によって散乱させられた紫外線は、導光体の内周面から流路に向かって均一な強度で照射されるので、紫外線による殺菌効果を均一にすることができる。
【０００９】
また、紫外線光源ひとつあたりの紫外線の照射範囲を広くすることができることから、紫外線光源の数（例えば、ＵＶ−ＬＥＤの数）を少なくすることができるので、組立作業やメンテナンス作業が容易になる。また、紫外線光源が導光体の外面に配置されていることから、紫外線光源を導光体に取り付けるときに、紫外線光源と導光体との間の水密性や紫外線光源を導光体の内周面に露出させることに関する紫外線光源の汚れや破損などの様々な対策を考慮する必要がない。従って、組立作業やメンテナンス作業が容易な構成で紫外線光源を導光体に取り付けることができるとともに、紫外線殺菌装置を配管に接続した状態でメンテナンスを行うことができる。また、紫外線光源が導光体の内周面に露出することがないので、導光体の内周面すなわち流路面を凹凸のない滑らかな面にすることができる。従って、流路面にデッドスペースが生じることないことから汚れがたまりにくくなり、紫外線殺菌効果を長期間持続させることができるので、メンテナンスの回数を少なくすることができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、紫外線光源が導光体の少なくとも入口開口側又は出口開口側のいずれか一方の端面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線殺菌装置が提供される。
【００１１】
すなわち、請求項２の発明では、紫外線光源を導光体の端面に配置したことによって、紫外線光源を限られた範囲内に集約して配置することができるので、組立作業やメンテナンス作業がさらに容易になる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、紫外線光源が導光体の外周面に流路軸線方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線殺菌装置が提供される。
【００１３】
すなわち、請求項３の発明では、紫外線光源を導光体の外周面に流路軸線方向に沿って配置したことによって、導光体の流路軸線方向の長さが長くなっても効果的に殺菌することができる紫外線殺菌装置が提供される。
【００１４】
本発明において、「導光体の外面」とは導光体の外側に現れている面であり、外面のうちの、導光体の流路の周囲を長手方向すなわち流れ方向（流路軸線方向）に延びる面が外周面であり、導光体の入口開口側又は出口開口側の端部に位置する面が端面である。また、「導光体の内周面」とは導光体の内側に現れている面であって、導光体の長手方向すなわち流れ方向に延びる、流路を形成する面である。また、「導光体の内部」とは導光体を構成する本体内部のことであり、導光体の内側とは流路を形成する導光体の中空部のことである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、少ない数の紫外線光源で広い範囲に紫外線を均一に照射することができ、紫外線殺菌装置への紫外線光源の取り付けが容易で、メンテナンスが容易なインライン式の紫外線殺菌装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る紫外線殺菌装置を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る紫外線殺菌装置を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第三の実施形態に係る紫外線殺菌装置を示す斜視図である。
【図４】従来の紫外線殺菌装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面に示す実施例を参照して説明するが、本発明が以下の実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００１８】
−第一の実施形態−
以下、図１を参照して、本発明の第一の実施形態に係る紫外線殺菌装置１について説明する。図１は、第一の実施形態に係る紫外線殺菌装置１を示す縦断面図である。この紫外線殺菌装置１は、管状に形成された導光体２と導光体２の外面に配置される紫外線光源３とを具備している。
【００１９】
第一の実施形態では、導光体２はポリメタクリル酸メチル製で円管状に形成されている。導光体２の一方の端面には入口開口４が形成され、他方の端面には出口開口５が形成され、導光体２の内側には有機体や微生物などを含有する水や空気などの被処理流体（例えば、汚水）を流す流路６が直線状に形成されている。導光体２の両端面には紫外線光源３が配置され、外周面には光散乱手段８が形成されている。導光体２の両端部には、導光体２の上流および下流の配管と導光体２とを接続する管状の接続部７が形成されている。
【００２０】
本発明において、導光体２の材質は、紫外線光源３から発せられる紫外線を透過させるものであればよく、特に限定されない。例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリフッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリメチルペンテン、石英ガラス、多成分ガラス及びこれらの組合せからなるものなどが挙げられる。
【００２１】
図１を参照すると、導光体２が円管状に形成されているが、導光体２の形状は管状であればよく、特に限定されない。導光体２の形状としては、例えば、円管状、角管状およびこれらの組み合わせからなるものなどが挙げられる。また、第一の実施形態では、接続部７が管状に形成されているが、接続部７の形状や接続方法は特に限定されてない。接続部７の形状や接続方法としては、例えば、ソケット形状、フランジ形状、ネジ形状などが好適なものとして挙げられる。また、接続部７は導光体２と一体に形成されても別体に形成されてもよく、特に限定されない。
【００２２】
第一の実施形態では、紫外線光源３は、導光体２の両端面に配置され、それぞれの端面に４個のＵＶ−ＬＥＤが周方向に所定間隔をもって配置されている。紫外線光源３の種類や波長については、紫外線殺菌装置１の使用目的によって適宜選択することができる。紫外線光源３としては、ＵＶ−ＬＥＤのほかに紫外線ランプ、エキシマレーザなどが好適なものとして挙げられる。また紫外線の波長としては、殺菌効果を考慮すると、１５０〜４００ｎｍの間、好ましくは２００〜４００ｎｍの間の波長の紫外線を発するものが好適である。また、異なる種類や異なる波長の紫外線光源３を併用してもよい。なお、第一の実施形態では、紫外線光源３は、導光体２の両端面に配置されているが、入口開口４側又は出口開口５側のいずれか一方の端面に配置されてもよく、導光体２の外周面に配置されてもよい。すなわち、紫外線光源３は、以下に示す紫外線殺菌装置１の作用を奏する限り、導光体２の外面のいずれの箇所に配置されてもよい。
【００２３】
光散乱手段８は、紫外線光源３から導光体２に対して照射された紫外線を散乱させ、紫外線を導光体２の内周面を通して被処理流体に照射することができるようにするものである。第一の実施形態では、光散乱手段８は導光体２の外周面に形成された複数の光散乱溝から構成されている。図１を参照すると光散乱溝は断面Ｖ字形状の環状溝であり、散乱させた紫外線を導光体２の内周面から流路６に均一に照射することができるように形成されている。このように光散乱溝を形成することによって、紫外線を流路６により均一に照射することができる。光散乱溝の形成方法は特に限定されないが、機械加工、レーザ加工、金型を用いた成形などが好適な形成方法として挙げられる。また、第一の実施形態では、光散乱手段８が複数の光散乱溝から形成されているが、紫外線を散乱することができればよく、特に限定されない。
【００２４】
次に、本発明の第一の実施形態に係る紫外線殺菌装置１の作用について説明する。
【００２５】
紫外線光源３から紫外線が導光体２に対して照射されると、紫外線は導光体２の内部を進み光散乱手段８に到達する。光散乱手段８に到達した紫外線は光散乱手段８によって散乱させられ、導光体２の内周面を通して流路６を流れる被処理流体に向けて照射される。このとき、紫外線光源３から発せられた紫外線を光散乱手段８で散乱させることによって、少ない数の紫外線光源３でも広い範囲に紫外線を照射することができる。また、紫外線を散乱させることによって、導光体２の内周面を通して流路６に向けて広い範囲に均一な強度で紫外線を照射することができるので、紫外線の被処理流体に対する殺菌効果を均一にすることができる。
【００２６】
また、紫外線光源３が導光体２の外面に配置されているので、流路６の内周面に紫外線光源３が露出することがなく、デッドスペースを生じることがないので、流路６の内周面や紫外線光源３の表面に汚れが付着することを防止することができる。従って、流路面に汚れがたまりにくく、紫外線殺菌効果を長期間持続させることができるので、メンテナンスの回数を少なくすることができる。また、紫外線光源３が導光体２の外側に配置されていることから、紫外線光源３を導光体２に配置するときに、紫外線光源３と導光体２との間における被処理流体の漏洩や紫外線光源３の破損などを気にする必要がなく、紫外線光源３の組立作業やメンテナンス作業を容易にすることができる。
【００２７】
−第二の実施形態−
以下、図２を参照して、本発明の第二の実施形態に係る紫外線殺菌装置１について説明する。図２は、第二の実施形態に係る紫外線殺菌装置１を示す縦断面図である。第二の実施形態が第一の実施形態と異なる点は、主に光源側反射手段３１、光散乱手段側反射手段３２、光拡散手段３３の構成である。なお、図２では、第一の実施形態と同様の作用や機能を有する構成要素には図１と同一の符号を付し、以下では第一の実施形態との相違点を主に説明する。
【００２８】
紫外線殺菌装置１は導光体２と導光体２の両端面に配置される紫外線光源３とを具備している。導光体２は、円管状に形成されており、内側には流路６が形成され、かつ外周面には光散乱手段８が形成されている。また、第二の実施形態では、導光体２の端面から導光体２の長手方向の中間部にかけて外径が縮径するようにテーパー部３４が形成されている。すなわち、光散乱手段８が形成されている外周面と流路６（導光体２の内周面）との最短距離が、紫外線光源３から遠くなるに連れて短くなっている。
【００２９】
図２を参照すると、紫外線光源３の外側には、導光体２の外への紫外線の漏洩を防止するとともに、導光体２に対して直接に照射されない紫外線を導光体２に導くための光源側反射手段３１が設けられている。第二の実施形態では、アルミニウム製で断面形状がＵ字型の環状部材を光源側反射手段３１として用いている。光源側反射手段３１は紫外線を反射することができればよく、材質や形状などは特に限定されない。光源側反射手段３１としては、例えば、アルミニウムのような紫外線を反射する材料で製作したものでも、プラスチックなどの硬質材料に銀蒸着フィルムやポリエステルシートなどの紫外線を反射する薄膜を貼り付けて製作したものでもよい。また、それぞれの紫外線光源３に個別に光源側反射手段３１を設けてもよい。
【００３０】
第二の実施形態では、導光体２の外周面には光散乱手段８が形成されており、さらに、光散乱手段８の外側には光散乱手段側反射手段３２が設けられている。光散乱手段側反射手段３２は光散乱手段８が形成された面から紫外線が導光体２の外部に漏洩することを防止するとともに、導光体２の外部に漏洩しようとする紫外線を導光体２の内周面に照射するために設けられている。第二の実施形態では、アルミニウム板を光散乱手段側反射手段３２として用いている。光散乱手段側反射手段３２は紫外線を反射することができればよく、材質や形状などは特に限定されない。光散乱手段側反射手段３２としては、ポリエステルシートやアルミニウム板、銀蒸着フィルムなどが挙げられる。
【００３１】
図２を参照すると、導光体２の内周面には、光散乱手段８によって散乱された紫外線を、より均一に被処理流体に照射するために光拡散手段３３が設けられている。第二の実施形態では、ポリメタクリル酸メチル製のシートに拡散処理を施したものを密着するように貼り付けて拡散手段として用いている。光拡散手段３３のシートの材質としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリプロピレンポリフッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリメチルペンテンなどが挙げられる。また、シートを用いなくても、導光体２の内周面に予め拡散処理を施してもよい。
【００３２】
次に、本発明の第二の実施形態である紫外線殺菌装置１の作用について説明する。
【００３３】
紫外線光源３から紫外線が導光体２に向けて照射されると、一部の紫外線は導光体２に対して直接に照射されない。ここで、導光体２に対して直接に照射されない紫外線は、光源側反射手段３１によって反射されることにより、導光体２に対して照射される。導光体２に入射した紫外線は光散乱手段８に到達し、光散乱手段８によって散乱させられる。ここで、導光体２の外周面にはテーパー部３４が形成されているので、効果的に紫外線を散乱させることができる。
【００３４】
光散乱手段８に到達した紫外線の一部は光散乱手段８が形成された面から導光体２の外部に漏洩する。ここで、導光体２の外部に漏洩した紫外線は光散乱手段側反射手段３２によって反射され、導光体２の内周面に向けて照射される。このように、光源側反射手段３１、光散乱手段側反射手段３２を設けることによって、導光体２の外部への紫外線の漏洩を防ぐことができるので、導光体２の内周面から導光体２の内側の流路６を流れる被処理流体に対して、効果的に紫外線を照射することができる。ここで、導光体２の内周面に光拡散手段３３が設けられていると、光散乱手段８によって散乱された紫外線を、より均一に被処理流体に照射することができる。
【００３５】
−第三の実施形態−
以下、図３を参照して、本発明の第三の実施形態に係る紫外線殺菌装置１について説明する。図３は、第三の実施形態に係る紫外線殺菌装置１を示す斜視図である。第三の実施形態が第一の実施形態と異なる点は、主に、紫外線光源３の配置である。すなわち、第三の実施形態では、紫外線光源３が導光体２の外周面に流路軸線方向に沿って配置されている。なお、図３では、第一の実施形態と同様の作用や機能を有する構成要素には図１と同一の符号を付し、以下では第一の実施形態との相違点を主に説明する。
【００３６】
紫外線殺菌装置１は導光体２と紫外線光源３とを具備している。導光体２は、円管状に形成されており、内側には流路６が形成され、かつ外周面には光散乱手段８が形成されている。また、導光体２の外周面には導光体２の流路軸線方向に沿って直線状に形成された突条部４１が紫外線光源３を配置するための座として形成されている。突条部４１の両端面は導光体２の入口開口４および出口開口（図示しない）の両端面とそれぞれ同一面上に形成されている。突条部４１は、平面から形成される平面部４２と、導光体２の外周面になだらかに接続される曲面から形成される曲面部４３とを含み、これらは流路軸線方向に延在している。紫外線光源３は導光体２の突条部４１の平面部４２に配置されている。
【００３７】
図３を参照すると、突条部４１が導光体２の流路軸線方向に沿って直線状に形成されているが、導光体２の外周面に流路軸線方向に沿って紫外線光源３を配置することができればどのような形状でもよく、特に限定されない。例えば、突条部４１を流路軸線又は流路軸線と略平行な他の軸線を中心とした螺旋形状に形成してもよい。また、第三の実施形態では、紫外線光源３が導光体２に形成された突条部４１に配置されているが、紫外線光源３を配置する部分は突出していなくてもよく特に限定されない。例えば、導光体２に溝部を形成して紫外線光源３を配置してもよく、また、導光体２に複数の凹部を形成して紫外線光源３を配置してもよい。また、第三の実施形態では、円形状の紫外線光源３を突条部４１に複数個配置しているが、紫外線光源３の形状や個数は特に限定されない。例えば、導光体２の長さとほぼ同じ長さを有する直管形状の紫外線光源３をひとつだけ配置してもよい。また、第三の実施形態に係る紫外線殺菌装置１の作用は第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３８】
本発明において、複数の紫外線殺菌装置１を直列に接続してもよい。複数の紫外線殺菌装置１を直列に接続することによって、被処理流体の処理時間を長くすることができる。このとき、それぞれの紫外線殺菌装置１の紫外線光源３の波長などを変化させてもよい。
【００３９】
なお、上記第一の実施形態から第三の実施形態を任意に組み合わせて紫外線殺菌装置１を構成してもよい。すなわち、本発明の特徴および機能を実現できる限り、本発明は実施形態の紫外線殺菌装置１に限定されない。
【符号の説明】
【００４０】
１    紫外線殺菌装置
２    導光体
３    紫外線光源
４    入口開口
５    出口開口
６    流路
７    接続部
８    光散乱手段
３１    光源側反射手段
３２    光散乱手段側反射手段
３３    光拡散手段
４１    突条部
【図１】
2015033669.tif 000003
【図２】
2015033669.tif 000004
【図３】
2015033669.tif 000005
【図４】
2015033669.tif 000006