(57)【要約】【課題】信頼性を高めた光照射装置を提供する。【解決手段】光照射装置１００において、ＬＥＤモジュール４０は、紫外光を発する。管状の筐体１０は、ＬＥＤモジュール４０を収容する光源室２０と、ＬＥＤモジュール４０を冷却する流体を通す冷却流路２２との間を仕切る第１隔壁１４を有する。筐体１０は、可撓性を有し、ＬＥＤモジュール４０が発する紫外光を透過する樹脂材料で構成されている。複数のＬＥＤ４４は、フレキシブル基板４２上に実装されてもよい。フレキシブル基板４２は、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含む金属ベースの基板であってもよい。第１隔壁１４は、筐体１０よりも熱伝導率が高くてもよい。【選択図】図１
2015174026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）モジュールと、
前記ＬＥＤモジュールを収容する光源室と、前記ＬＥＤモジュールを冷却する流体を通す冷却流路との間を仕切る第１隔壁を有する管状の筐体と、
を備えることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記筐体は、可撓性を有し、前記ＬＥＤモジュールが発する紫外光を透過する樹脂材料で構成されており、
前記ＬＥＤモジュールは、フレキシブル基板と、前記フレキシブル基板上に実装される複数のＬＥＤと、を有することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記フレキシブル基板は、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含む金属をベースとする基板であることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
【請求項４】
前記第１隔壁は、前記筐体よりも熱伝導率が高いことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記第１隔壁は、銅（Ｃｕ）を含む板状部材が埋め込まれることを特徴する請求項４に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記筐体は、前記紫外光の照射対象となる流体を通す処理流路と、前記光源室との間を仕切る第２隔壁をさらに有し、
前記第２隔壁は、前記紫外光を透過する部材で構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項７】
前記第２隔壁は、前記処理流路側の表面が前記紫外光を透過する樹脂材料で被覆される石英ガラスを含むことを特徴とする請求項６に記載の光照射装置。
【請求項８】
前記光源室の内部に設けられ、前記ＬＥＤが発する紫外光を反射して前記処理流路へ向かわせる反射部材をさらに備えることを特徴とする請求項６または７に記載の光照射装置。
【請求項９】
前記第１隔壁は、長手方向に延在する平板形状を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項１０】
前記第１隔壁は、長手方向に延在する円筒形状を有し、
前記光源室は、前記第１隔壁の外側に設けられ、
前記冷却流路は、前記第１隔壁の内側に設けられており、
前記ＬＥＤモジュールは、前記第１隔壁の外周面に沿って円周状または螺旋状に設けられる基板と、前記基板上に実装される複数のＬＥＤと、を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項１１】
前記第１隔壁および前記第２隔壁は、長手方向に延在する円筒形状を有し、
前記処理流路は、前記第２隔壁の内側に設けられ、
前記光源室は、前記第１隔壁と前記第２隔壁の間に設けられ、
前記冷却流路は、前記第１隔壁の外側に設けられており、
前記ＬＥＤモジュールは、前記第１隔壁の内周面に沿って円周状または螺旋状に設けられる基板と、前記基板上に実装される複数のＬＥＤと、を有することを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項１２】
前記筐体および前記第１隔壁は、リング形状を有し、
前記光源室は、前記第１隔壁の内側に設けられ、
前記冷却流路は、前記第１隔壁の外側に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射装置に関し、特に、紫外光を照射する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外光は、樹脂硬化の分野や、医療や食品分野における滅菌もしくは殺菌処理などで広く用いられている。昨今において、食の安全性や衛生面に対する人々の関心の高まりとともに、Ｏ−１５７をはじめとする細菌やインフルエンザウイルス等の感染予防が重要視されており、効果的に殺菌処理を施すことのできる装置が求められている。
【０００３】
紫外光を発する光源として、紫外線ランプや紫外光ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が挙げられる。例えば、管体の外側に設けた紫外光ＬＥＤにより、管体に流す流体を殺菌する殺菌装置が挙げられる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５８７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
紫外光の照射装置にＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤの発熱により劣化が進むことがあるため、適切に冷却しながら用いることが望ましい。
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、信頼性を高めた光照射装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の光照射装置は、紫外光を発するＬＥＤモジュールと、ＬＥＤモジュールを収容する光源室と、ＬＥＤモジュールを冷却する流体を通す冷却流路との間を仕切る第１隔壁を有する管状の筐体と、を備える。
【０００８】
この態様によると、ＬＥＤモジュールが収容される光源室と、ＬＥＤモジュールを冷却する流体を通す冷却流路とが第１隔壁を間にして隣接するため、ＬＥＤモジュールの冷却効率を高めることができる。これにより、ＬＥＤモジュールの発熱による劣化を防ぎ、光照射装置の信頼性を高めることができる。
【０００９】
上記態様の光照射装置において、筐体は、可撓性を有し、ＬＥＤモジュールが発する紫外光を透過する樹脂材料で構成されており、ＬＥＤモジュールは、フレキシブル基板と、フレキシブル基板上に実装される複数のＬＥＤと、を有してもよい。
【００１０】
上記態様の光照射装置において、フレキシブル基板は、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含む金属をベースとする基板であってもよい。
【００１１】
上記態様の光照射装置において、第１隔壁は、筐体よりも熱伝導性が高くてもよい。
【００１２】
上記態様の光照射装置において、第１隔壁は、銅（Ｃｕ）を含む板状部材が埋め込まれてもよい。
【００１３】
上記態様の光照射装置において、筐体は、紫外光の照射対象となる流体を通す処理流路と、光源室との間を仕切る第２隔壁をさらに有してもよい。第２隔壁は、紫外光を透過する部材で構成されてもよい。
【００１４】
上記態様の光照射装置において、光源室の内部に設けられ、ＬＥＤが発する紫外光を反射して処理流路へ向かわせる反射部材をさらに備えてもよい。
【００１５】
上記態様の光照射装置において、第２隔壁は、処理流路側の表面が紫外光を透過する樹脂材料で被覆される石英ガラスを含んでもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光照射装置によれば、冷却流路によってＬＥＤモジュールを冷却しながら用いることができるため、信頼性を高めた光照射装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る光照射装置を示す外観図であり、図１（ｂ）は、第１の実施の形態に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図３】湾曲するように変形させた光照射装置を示す断面図である。
【図４】変形例１に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図５】第２の実施の形態に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図７】変形例２−１に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図８】変形例２−２に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図９】変形例２−３に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図１０】変形例２−４に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図１１】変形例２−５に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図１２】第３の実施の形態に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図１３】第３の実施の形態に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図１４】螺旋状に構成されるＬＥＤモジュールを模式的に示す外観図である。
【図１５】変形例３−１に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図１６】変形例３−２に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図１７】第４の実施の形態に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図１８】第４の実施の形態に係る光照射装置の構造を示す断面図である。
【図１９】第５の実施の形態に係る光照射ユニットを示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る光照射装置１００を示す外観図である。図１（ｂ）は、光照射装置１００の構造を示す断面図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す。図２（ａ）、（ｂ）は、光照射装置１００の構造を示す断面図であり、図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面およびＣ−Ｃ線断面をそれぞれ示す。
【００２０】
光照射装置１００は、紫外光を発するＬＥＤモジュール４０と、ＬＥＤモジュール４０を収容する光源室２０と、ＬＥＤモジュール４０を冷却する流体を通す冷却流路２２との間を仕切る隔壁１４（第１隔壁ともいう）を有する管状の筐体１０と、を備える。筐体１０は、柔軟な樹脂材料で構成されており、複数のＬＥＤ４４は、フレキシブル基板４２上に実装される。そのため、光照射装置１００は、後述する図３に示すように、筐体１０を湾曲させた状態において外部に紫外光を照射するフレキシブル光源として用いることができる。
【００２１】
光照射装置１００は、筐体１０と、ＬＥＤモジュール４０を備える。
【００２２】
筐体１０は、長手方向に延びる管状の部材であり、図２（ａ），（ｂ）に示すように、長手方向に直交する断面が円形の円管状部材である。筐体１０は、内部に収容するＬＥＤモジュール４０からの紫外光を透過する材料で構成され、また、可撓性を有する柔軟な材料で構成される。筐体１０は、紫外光の透過率の高い樹脂材料で構成され、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂や、透明性のシリコーン樹脂などを用いればよい。
【００２３】
筐体１０は、外壁１２と、隔壁１４と、シール部１６ａ、１６ｂと、第１接続部２４と、第２接続部２６と、を有する。
【００２４】
外壁１２は、長手方向に延びる円筒形状の部材である。外壁１２は、隔壁１４とともに光源室２０を区画する第１外壁１２ａと、隔壁１４とともに冷却流路２２を区画する第２外壁１２ｂとを有する。隔壁１４は、長手方向に延びる平板形状の部材であり、円筒形状の外壁１２の内部を光源室２０と冷却流路２２に仕切る。外壁１２および隔壁１４は、例えば、押出成型または射出成型等により一体的に成型することができる。
【００２５】
シール部１６ａ、１６ｂは、筐体１０の端部１０ａ、１０ｂを密閉する部材である。シール部１６ａ、１６ｂは、一体的に成型された外壁１２および隔壁１４の両端部にそれぞれ取り付けられて両端部をシールする。シール部１６ａ、１６ｂは、例えば、光源室２０にＬＥＤモジュール４０を収容した後に筐体１０の端部１０ａ、１０ｂに取り付けられる。第１シール部１６ａ、１６ｂは、筐体１０の両端部に着脱可能に取り付けられてもよいし、密閉性を高めるために外壁１２や隔壁１４と溶着されてもよい。
【００２６】
第１接続部２４および第２接続部２６は、冷却流路２２に流す流体の入口または出口となる接続口である。第１接続部２４および第２接続部２６は、第２外壁１２ｂに設けられ、それぞれ筐体１０の端部１０ａ、１０ｂの近傍に設けられる。第１接続部２４および第２接続部２６には、流体を通すためのポンプ（不図示）に通じるホースや配管などが接続可能となるジョイント構造が設けられてもよい。
【００２７】
ＬＥＤモジュール４０は、フレキシブル基板４２と、複数のＬＥＤ４４と、を有する。
【００２８】
ＬＥＤモジュール４０は、光源室２０の内部に収容され、筐体１０の外部に向けて紫外光を照射するように構成される。ＬＥＤモジュール４０は、フレキシブル基板４２による放熱性を高めるため、フレキシブル基板４２の裏面４２ｂが隔壁１４と接するように配置される。これにより、フレキシブル基板４２の表面４２ａは、第１外壁１２ａ側に向けられ、ＬＥＤ４４からの紫外光が第１外壁１２ａに向けて照射される。なお、ＬＥＤモジュール４０は、図示しない外部電源と電気的に接続されており、外部電源からの電力供給により紫外光を発する。また変形例として、ＬＥＤモジュール４０は、筐体１０の内部に設けられる電池を電源として用いてもよい。
【００２９】
フレキシブル基板４２は、細長いテープ状の基板であり、その表面４２ａに複数のＬＥＤ４４が一列に並んで実装される。フレキシブル基板４２は、ＬＥＤ４４の放熱性を高めるため、熱伝導率の高い部材で構成されることが望ましく、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）を含む金属をベースとした基板とすることが望ましい。またフレキシブル基板４２は、筐体１０を変形させる場合に、その変形に追従できる程度に可撓性を有することが望ましい。
【００３０】
フレキシブル基板４２にこのような放熱性と可撓性を持たせるためには、フレキシブル基板４２の厚さを、５０〜６００μｍ程度とすればよく、好ましくは、２５０〜５００μｍ程度とすればよい。例えば、アルミニウムをベースとしたフレキシブル基板４２の場合、ベース層を３００μｍ程度、ベース層の上に設けられる絶縁層を２５μｍ程度、絶縁層の上に設けられる導通層となる銅箔を２５μｍ程度の厚さとすればよい。このような構成とすることで、適度な可撓性を有するとともに、放熱性の高いフレキシブル基板４２とすることができる。
【００３１】
ＬＥＤ４４は、紫外光を発するＵＶ−ＬＥＤであり、その中心波長又はピーク波長が約２２０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外領域に含まれるものを用いる。例えば、光照射装置１００を殺菌用途に用いる場合、殺菌効率の高い波長である２６０ｎｍ付近の紫外光を発するものを用いることが好ましい。このような紫外光ＬＥＤとして、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）を用いたものが知られている。なお、樹脂硬化など他の用途に用いる場合には、用途に適した波長の紫外光を発するＬＥＤを選択すればよい。変形例として、ＵＶ−ＬＥＤの代わりに可視光や赤外光を発するＬＥＤを用いたり、ＵＶ−ＬＥＤと組み合わせて可視光や赤外光を発するＬＥＤを用いてもよい。
【００３２】
本実施の形態では、一枚のフレキシブル基板４２の上に１２個のＬＥＤ４４を実装したＬＥＤモジュール４０を用いる場合を示しているが、ＬＥＤモジュール４０が有するＬＥＤ４４の個数はこれに限らず、その他の個数としてもよい。
【００３３】
以上の構成により、光照射装置１００は、ＬＥＤモジュール４０によって外部に紫外光を照射するとともに、ＬＥＤモジュール４０に生じる熱を冷却流路２２を通る冷却水により放熱する。これにより、熱によるＬＥＤモジュール４０の劣化を防いで、光照射装置１００の信頼性を高めることができる。
【００３４】
図３は、湾曲するように変形させた光照射装置１００を示す断面図である。光照射装置１００の筐体１０は、可撓性を有する樹脂材料で構成されているため、長手方向に交差する方向に筐体１０を変形させることができる。同様に、ＬＥＤモジュール４０は、可撓性を有するフレキシブル基板４２により構成されるため、長手方向に交差する方向に変形させることができる。そのため、光照射装置１００は、湾曲するように変形させた状態においても使用することができる。
【００３５】
例えば、光照射装置１００を医療や食品加工の現場での殺菌処理に用いる場合、紫外光の照射対象の形状や、光照射装置１００の設置箇所の空間的な制約等に応じて、光照射装置１００を変形させることができる。例えば、製造ラインの一部に含まれる曲面で構成される箇所に紫外光を照射して殺菌処理を施す必要がある場合、その曲面に対応するように光照射装置１００を変形させて設置することで、曲面に効果的に紫外光を照射することができる。また、紫外光の照射対象が複雑な形状を有しているような場合であっても、個々の形状に合った光照射装置１００を設計する必要がないため、光照射装置１００の汎用性を高めることができる。これにより、個別設計の必要性を減らして製造コストを抑えることができる。
【００３６】
また、光照射装置１００をタンク内に貯留される飲料水等の殺菌処理に用いる場合、タンクの内壁形状に合わせて光照射装置１００の形状を変えて設置することができる。例えば、円筒形のタンクの内壁に沿って光照射装置１００を設ける場合であっても、タンクの内壁の曲率に合わせて光照射装置１００を湾曲させた状態で設置することができる。
【００３７】
また、光照射装置１００を皮膚治療等に用いる場合、紫外光を照射すべき部位の形状に合わせて光照射装置１００の形状を変えることで、紫外光を照射すべき箇所により効率的に紫外光を照射することができる。例えば、腕や背中等に紫外光を照射する場合には、腕や背中の表面形状に合わせて光照射装置１００を湾曲させて使用することができる。
【００３８】
（変形例１）
図４は、変形例１に係る光照射装置１００の構造を示す断面図であり、図２（ｂ）に対応する断面を示す。変形例１においては、筐体１０が円管状ではなく、角管状の部材で構成される点で上述の第１の実施の形態と異なる。変形例１においては、筐体１０が角管状であるため、上述の第１の実施の形態よりも可撓性に優れた光照射装置１００とすることができる。また、角管状とすることで、筐体１０の厚さ（第１外壁１２ａと第２外壁１２ｂの距離）を小さくすることができる。また、第１外壁１２ａが平坦面を形成するため、より強度の高い紫外光を外部に照射することができる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図５及び図６は、第２の実施の形態に係る光照射装置２００の構造を示す断面図であり、図６は、図５のＢ−Ｂ線断面を示す。光照射装置２００は、筐体１１０の内部に処理流路１３２がさらに設けられる点で、上述の第１の実施の形態に係る光照射装置１００と異なる。以下、上述の第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４０】
光照射装置２００は、ＬＥＤモジュール４０と、筐体１１０とを備える。筐体１１０は、図６に示すように、長手方向に直交する断面が楕円形または卵形の管状部材である。筐体１１０は、可撓性を有し、かつ、紫外光の透過率の高い樹脂材料で構成される。
【００４１】
筐体１１０は、ＬＥＤモジュール４０を収容する光源室１２０およびＬＥＤモジュール４０を冷却する流体を通す冷却流路１２２の間を仕切る第１隔壁１１４と、紫外光の照射対象となる流体を通す処理流路１３２および光源室１２０の間を仕切る第２隔壁１１５と、を備える。第２隔壁１１５は、紫外光を透過する部材により構成されており、ＬＥＤモジュール４０が発する紫外光は、第２隔壁１１５を透過して処理流路１３２に照射される。これにより、光照射装置２００は、処理流路１３２を通る流体に対して紫外光を照射する。
【００４２】
筐体１１０は、外壁１１２と、第１隔壁１１４と、第２隔壁１１５と、シール部１１６ａ、１１６ｂと、第１接続部１２４と、第２接続部１２６と、第３接続部１３４と、第４接続部１３６と、を有する。
【００４３】
外壁１１２は、長手方向に延びる筒状部材である。外壁１１２は、第１外壁１１２ａ、第２外壁１１２ｂ、第３外壁１１２ｃを含む。第１外壁１１２ａは、第１隔壁１１４および第２隔壁１１５とともに光源室１２０を区画する。第２外壁１１２ｂは、第１隔壁１１４とともに冷却流路１２２を区画する。第３外壁１１２ｃは、第２隔壁１１５とともに処理流路１３２を区画する。
【００４４】
第１隔壁１１４および第２隔壁１１５は、長手方向に延びる平板形状の部材であり、筒形状の外壁１１２の内部を冷却流路１２２、光源室１２０、処理流路１３２の三つの空間に仕切る。第１隔壁１１４は、冷却流路１２２および光源室１２０の間を仕切るように設けられ、第２隔壁１１５は、光源室１２０および処理流路１３２の間を仕切るように設けられる。外壁１１２、第１隔壁１１４および第２隔壁１１５は、押出成型または射出成型等により一体的に成型される。
【００４５】
第１接続部１２４および第２接続部１２６は、冷却流路１２２の入口または出口となる接続口であり、第２外壁１１２ｂのうち、筐体１１０の端部１１０ａ、１１０ｂの近傍に設けられる。第３接続部１３４および第４接続部１３６は、処理流路１３２の入口または出口となる接続口であり、第３外壁１１２ｃのうち、筐体１１０の端部１１０ａ、１１０ｂの近傍に設けられる。シール部１１６ａ、１１６ｂは、筐体１１０の端部１１０ａ、１１０ｂに設けられて、筐体１１０の両端部をシールする。
【００４６】
ＬＥＤモジュール４０は、光源室１２０の内部に収容され、フレキシブル基板４２の裏面４２ｂが第１隔壁１１４と接するように配置される。これにより、フレキシブル基板４２の表面４２ａは、第２隔壁１１５側に向けられ、ＬＥＤ４４からの紫外光が処理流路１３２に向けて照射される。
【００４７】
以上の構成により、光照射装置２００は、ＬＥＤモジュール４０によって処理流路１３２を通る流体に紫外光を照射するとともに、ＬＥＤモジュール４０に生じる熱を冷却流路１２２を通る冷却水により放熱する。これにより、熱によるＬＥＤモジュール４０の劣化を防いで、光照射装置２００の信頼性を高めることができる。また、光照射装置２００は、筐体１１０およびＬＥＤモジュール４０が可撓性を有するため、湾曲するように変形させて用いることができる。
【００４８】
なお、変形例においては、第２隔壁１１５を紫外光を透過する樹脂材料で構成し、外壁１１２や第１隔壁１１４などの筐体１１０を構成する第２隔壁１１５以外の部材を紫外光を透過しない材料で構成してもよい。これにより、紫外光が筐体１１０の外部に漏れることを防ぎ、光照射装置２００を使用する際の安全性を高めることができる。この場合、第２隔壁１１５以外の部材については、ＬＥＤモジュール４０が発する紫外光によって劣化しにくい材料で構成されることが望ましい。これにより、光照射装置２００の耐久性を高めることができる。
【００４９】
（変形例２−１）
図７は、変形例２−１に係る光照射装置２００の構造を示す断面図であり、図６に対応する断面を示す。変形例２−１においては、処理流路１３２の通水断面積が光源室１２０や冷却流路１２２よりも大きくなるように、処理流路１３２を区画する流路管壁１３８が設けられる点で上述の第２の実施の形態と異なる。以下、上述の第２の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００５０】
筐体１１０は、外壁１１２と、第１隔壁１１４と、第２隔壁１１５と、流路管壁１３８と、を有する。流路管壁１３８は、長手方向に直交する断面が円形の円筒部材である。流路管壁１３８の外周面からは、第１外壁１１２ａが延びており、流路管壁１３８、第１外壁１１２ａおよび第１隔壁１１４により光源室１２０が区画される。なお、流路管壁１３８の一部は、光源室１２０を区画する第２隔壁１１５ということもできる。外壁１１２および流路管壁１３８は一体的に成型してもよいし、外壁１１２および流路管壁１３８を別体として成型した後に、両者を接合してもよい。
【００５１】
変形例２−１においては、上述の第２の実施の形態と比べて通水断面積の大きい処理流路１３２が設けられる。処理流路１３２に通す流体の流量が同じであれば、処理流路１３２を通る流体の流速を第２の実施の形態と比べて遅くすることができ、流体の単位体積あたりに照射される紫外線エネルギーの量を大きくすることができる。また、処理流路１３２に通す流体の流速が同じであれば、処理流路１３２を通る流体の流量を第２の実施の形態と比べて多くすることができ、紫外光を照射することのできる単位時間あたりの流量を大きくすることができる。このように、変形例２−１に係る光照射装置２００では、処理流路１３２の通水断面積を大きくすることで、紫外光照射の処理能力を高めることができる。
【００５２】
（変形例２−２）
図８は、変形例２−２に係る光照射装置２００の構造を示す断面図である。変形例２−２においては、第２隔壁１１５に紫外光の透過率の高い透過窓１４０が設けられる点で上述の変形例２−１と異なる。
【００５３】
透過窓１４０は、第２隔壁１１５の一部を構成するように設けられ、フッ素樹脂やシリコーン樹脂などと比べて紫外光透過率の高い石英ガラスにより構成される。透過窓１４０は、少なくとも処理流路１３２側の主面１４０ａが、樹脂材料により構成される保護層１４２により被覆される。透過窓１４０を有する流路管壁１３８は、例えば、流路管壁１３８を樹脂成型する際に、第２隔壁１１５が形成される箇所に透過窓１４０を配置しておくことで一体的に形成できる。このときに、流路管壁１３８を構成する樹脂材料により、透過窓１４０の主面１４０ａを被覆する保護層１４２も形成することができる。
【００５４】
変形例２−２においては、第２隔壁１１５に紫外光透過率の高い透過窓１４０が設けられるため、処理流路１３２を通る流体に照射される紫外光の強度を高めることができる。また、透過窓１４０の主面１４０ａが保護層１４２で被覆されるため、透過窓１４０が割れたり欠けたりして、ガラスの破片が処理流路１３２を通る流体に混入することを防ぐことができる。
【００５５】
なお、本変形例に係る透過窓１４０は、上述の第２の実施の形態に係る第２隔壁１１５に設けることとしてもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。
【００５６】
（変形例２−３）
図９は、変形例２−３に係る光照射装置２００の構造を示す断面図である。変形例２−３においては、光源室１２０の内部に反射板１５０が設けられる点で上述の変形例２−１と異なる。
【００５７】
反射板１５０は、第１外壁１１２ａに沿うようにして光源室１２０の内部に設けられる。反射板１５０は、ＬＥＤモジュール４０が発する紫外光のうち、第１外壁１１２ａに向かう光を反射させて、第２隔壁１１５に向かわせる機能を有する。反射板１５０は、例えば、その反射面が紫外光の反射率が高いアルミニウム（Ａｌ）で構成される。反射板１５０をアルミニウム板で構成してもよい。反射板１５０を設けることで、第２隔壁１１５を透過して処理流路１３２に照射される紫外光の量を増やし、照射効率を高めることができる。また、第１外壁１１２ａに照射される紫外光の量を減らし、紫外光の照射によって外壁１１２が劣化するのを防ぐことができる。
【００５８】
なお、反射板１５０を設ける代わりに、フレキシブル基板４２を断面コの字状に形成し、フレキシブル基板４２が第１外壁１１２ａに沿って延びるようにしてもよい。このとき、フレキシブル基板４２のうち、第１外壁１１２ａに沿って延びる箇所については、紫外光反射率が高まるように、その表面４２ａをアルミニウムで構成することが望ましい。この場合においても、反射板１５０を設けるのと同様の効果を得ることができる。また、反射板１５０を設ける代わりに、光源室１２０の内面のうち、第１外壁１１２ａに対応する箇所にアルミニウムを蒸着させて、反射部材を形成してもよい。
【００５９】
なお、本変形例に係る反射板１５０や反射部材は、上述の第２の実施の形態に係る光源室１２０の内部に設けることとしてもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。
【００６０】
（変形例２−４）
図１０は、変形例２−４に係る光照射装置２００の構造を示す断面図である。変形例２−４においては、第１隔壁１１４の熱伝導率が高まるように放熱板１６０が設けられる点で上述の変形例２−１と異なる。
【００６１】
放熱板１６０は、筐体１１０を構成する樹脂材料よりも熱伝導率の高い部材であり、例えば、銅（Ｃｕ）を含む板状部材である。放熱板１６０は、第１隔壁１１４の内部に埋め込まれるように設けられる。放熱板１６０を含む第１隔壁１１４は、例えば、筐体１１０を樹脂成型する際に、第１隔壁１１４が形成される箇所に放熱板１６０を予め設けておくことで一体的に成型することができる。第１隔壁１１４は、放熱板１６０を設けることにより、筐体１１０の他の部分と比べて熱伝導率が高くなる。第１隔壁１１４の熱伝導率を高めることで、ＬＥＤモジュール４０の放熱性を高め、より信頼性の高い光照射装置２００とすることができる。
【００６２】
なお、第１隔壁１１４の熱伝導率を高めるために、放熱板１６０を設ける代わりに、樹脂よりも熱伝導率の高い粉体などを第１隔壁１１４を構成する樹脂に混入させてもよい。
【００６３】
また、本変形例に係る放熱板１６０は、上述の第１および第２の実施の形態に係る第１隔壁１１４に設けることとしてもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。
【００６４】
（変形例２−５）
図１１は、変形例２−５に係る光照射装置２００の構造を示す断面図である。変形例２−５においては、冷却流路１２２に向けて突出するフィン１６０ａが放熱板１６０に設けられる点で、上述の変形例２−４と異なる。
【００６５】
冷却流路１２２を通る流体にフィン１６０ａが直接接触するようにすることで、ＬＥＤモジュール４０の放熱性をさらに高めることができる。なお、放熱板１６０の放熱性を高める構造は、フィン１６０ａを設ける態様に限られず、放熱板１６０の表面に凹凸を設けるなどして放熱面積を増やすことにより、ＬＥＤモジュール４０の放熱性を高めてもよい。この場合、冷却流路１２２に冷却水を通す代わりに、空気を流して放熱板１６０を空冷してもよい。
【００６６】
（第３の実施の形態）
図１２及び図１３は、第３の実施の形態に係る光照射装置３００の構造を示す断面図であり、図１３は、図１２のＢ−Ｂ線断面を示す。光照射装置３００は、冷却流路２２２および光源室２２０の間を仕切る第１隔壁２１４と、光源室２２０および処理流路２３２の間を仕切る第２隔壁２１５が、長手方向に延びる円筒形状を有する点で、上述の第２の実施の形態に係る光照射装置２００と異なる。また、光照射装置３００は、円筒形状の第１隔壁２１４の内周面に沿って螺旋状に設けられるＬＥＤモジュール４０を有する。以下、上述の第２の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００６７】
筐体２１０は、外壁２１２と、第１隔壁２１４と、第２隔壁２１５と、第１接続部２２４と、第２接続部２２６と、第３接続部２３４と、第４接続部２３６と、を有する。
【００６８】
外壁２１２、第１隔壁２１４および第２隔壁２１５は、いずれも長手方向に延在する円筒形状を有し、中心軸を共通するように配置される。中心軸の近くに第２隔壁２１５が設けられ、第２隔壁２１５の外側には第１隔壁２１４が設けられ、第１隔壁２１４の外側には外壁２１２が設けられる。これにより、第２隔壁２１５の内側に処理流路２３２が区画され、第２隔壁２１５と第１隔壁２１４の間に光源室２２０が区画され、第１隔壁２１４と外壁２１２の間に冷却流路２２２が区画される。
【００６９】
外壁２１２および第１隔壁２１４は、樹脂材料または金属材料で構成される。第２隔壁２１５は、紫外光の透過率の高い石英ガラスや、フッ素樹脂などで構成される。第２隔壁２１５は、石英ガラスで構成される透過窓２４０と、ＰＦＡで構成される保護層２４２を有してもよい。この場合、保護層２４２は、透過窓２４０の処理流路２３２側の表面２４０ａを被覆するように設けられる。
【００７０】
外壁２１２には、冷却流路２２２の入口または出口となる第１接続部２２４および第２接続部２２６が設けられる。また、筐体２１０の両端部２１０ａ、２１０ｂには、処理流路２３２の入口または出口となる第３接続部２３４および第４接続部２３６が設けられる。なお、第３接続部２３４および第４接続部２３６は、図示されるようなヘルール継手構造を有してもよい。
【００７１】
図１４は、螺旋状に構成されるＬＥＤモジュール４０を模式的に示す外観図である。ＬＥＤモジュール４０は、可撓性を有するフレキシブル基板４２の特性を活かして、螺旋状に構成され、円筒形状の第１隔壁２１４の内周面に沿うようにして光源室２２０に配置される。ＬＥＤモジュール４０を螺旋状に構成することで、ＬＥＤモジュール４０と第１隔壁２１４の密着性を高め、放熱性を高めることができる。また、処理流路２３２の外側に配置されるＬＥＤ４４の実装密度を高めて、処理流路２３２に照射される紫外光の強度を高めることができる。
【００７２】
なお、変形例においては、ＬＥＤモジュール４０を螺旋状ではなく、リング状に形成して光源室２２０に設けることとしてもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。また、その他の変形例として、フレキシブル基板４２の表面４２ａをアルミニウムで構成することとしてもよい。これにより、ＬＥＤ４４が発する紫外光のうちフレキシブル基板４２に向かうこととなる光を反射させて、処理流路２３２に向かわせることができ、処理流路２３２に照射される紫外光の量を増やすことができる。
【００７３】
（変形例３−１）
図１５は、変形例３−１に係る光照射装置３００の構造を示す断面図である。変形例３−１では、冷却流路２２２が内側に、処理流路２３２が外側に設けられる点で、上述の第３の実施の形態の異なる。以下、第３の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００７４】
外壁２１２、第１隔壁２１４および第２隔壁２１５は、いずれも長手方向に延在する円筒形状であり、中心軸を共通するように配置される。中心軸の近くに第１隔壁２１４が設けられ、第１隔壁２１４の外側には第２隔壁２１５が設けられ、第２隔壁２１５の外側には外壁２１２が設けられる。これにより、第１隔壁２１４の内側に冷却流路２２２が区画され、第１隔壁２１４と第２隔壁２１５の間に光源室２２０が区画され、第２隔壁２１５と外壁２１２の間に処理流路２３２が区画される。
【００７５】
外壁２１２には、処理流路２３２の入口または出口となる第３接続部２３４および第４接続部２３６が設けられる。また、筐体２１０の両端部２１０ａ、２１０ｂには、冷却流路２２２の入口または出口となる第１接続部２２４および第２接続部２２６が設けられる。
【００７６】
外壁２１２および第１隔壁２１４は、樹脂材料または金属材料で構成される。第２隔壁２１５は、紫外光の透過率の高い石英ガラスや、フッ素樹脂などで構成される。第２隔壁２１５は、石英ガラスで構成される透過窓２４０と、ＰＦＡで構成される保護層２４２を有し、保護層２４２は、透過窓２４０の処理流路２３２側の表面２４０ａを被覆するように設けられる。
【００７７】
ＬＥＤモジュール４０は、第１隔壁２１４の外周面に沿って螺旋状または円周状に設けられる。これにより、ＬＥＤモジュール４０と第１隔壁２１４の密着性を高め、放熱性を高めることができる。また、処理流路２３２の内側に配置されるＬＥＤ４４の実装密度を高めて、処理流路２３２に照射される紫外光の強度を高めることができる。
【００７８】
（変形例３−２）
図１６は、変形例３−２に係る光照射装置３００の構造を示す断面図である。変形例３−２では、第２隔壁２１５の外側に外壁２１２が設けられず、筐体２１０の内部に処理流路２３２が設けられない点で上述した変形例３−１に係る光照射装置３００と異なる。したがって、変形例３−２に係るＬＥＤモジュール４０が発する紫外光は、第２隔壁２１５を透過して筐体２１０の外部に照射される。
【００７９】
変形例３−２に係る光照射装置３００は、一般的な紫外線ランプと同様に直管型の形状を有するため、既存の紫外線ランプの代替品として用いることができる。例えば、光照射装置３００を既存の殺菌灯のように使用することで、周囲の空気を紫外光で殺菌する用途に用いることができる。なお変形例３−２においても、上述の変形例３−１と同様に、ＬＥＤモジュール４０の放熱性を高めるとともに、ＬＥＤ４４の実装密度を高めて筐体２１０の外部に照射される紫外光の強度を高めることができる。
【００８０】
（第４の実施の形態）
図１７及び図１８は、第４の実施の形態に係る光照射装置４００の構造を示す断面図であり、図１８は、図１７のＡ−Ａ線断面を示す。光照射装置４００は、筐体３１０がリング形状を有する点で、上述の第１の実施の形態と異なる。以下、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００８１】
光照射装置４００は、筐体３１０と、ＬＥＤモジュール４０を備える。筐体３１０は、外壁３１２と、隔壁３１４（第１隔壁ともいう）と、シール部３１６と、第１接続部３２４と、第２接続部３２６と、を有する。
【００８２】
筐体３１０は、断面円形の円管状部材がリング状に構成される部材であり、ドーナツ型の形状を有する。同様に、隔壁３１４もリング状に構成される。隔壁３１４の内側には光源室３２０が設けられ、隔壁３１４の外側には冷却流路３２２が設けられる。外壁３１２は、円筒形状の部材の両端部をつなげてリング状に構成される部材である。外壁３１２は、隔壁３１４とともに光源室３２０を区画する第１外壁３１２ａと、隔壁３１４とともに冷却流路３２２を区画する第２外壁３１２ｂとを有する。
【００８３】
第２外壁３１２ｂには、冷却流路３２２の入口または出口となる第１接続部３２４および第２接続部３２６が設けられる。第１接続部３２４と第２接続部３２６の間には、シール部３１６が設けられる。このため、第１接続部３２４から冷却流路３２２に入る冷却水は、冷却流路３２２をぐるっと一周して第２接続部３２６から出て行く。
【００８４】
ＬＥＤモジュール４０は、隔壁３１４の内周面に沿ってリング状に設けられる。フレキシブル基板４２は、その裏面４２ｂが隔壁３１４と接するように配置され、フレキシブル基板４２の表面４２ａは、第１外壁３１２ａ側に向けられる。このため、ＬＥＤ４４からの紫外光は第１外壁１２ａに向けて照射され、少なくとも一部の紫外光は、リング形状の筐体３１０の中心Ｏに向かって照射される。
【００８５】
以上の構成により、光照射装置４００は、筐体３１０の中心Ｏに向けて紫外光を照射する。したがって、紫外光の照射対象となる物体を取り囲むように光照射装置４００を配置することで、光照射装置４００の内側の物体に強度の高い紫外光を照射することができる。例えば、食品の製造ライン等で用いられるノズルの先端部の周囲に光照射装置４００を設けることで、ノズル先端部を殺菌する用途に用いることができる。
【００８６】
なお、変形例においては、フレキシブル基板４２の表面４２ａをアルミニウムで構成することとしてもよい。これにより、ＬＥＤ４４が発する紫外光のうちフレキシブル基板４２に向かうこととなる光を反射させて、光照射装置４００の内側の物体により強度の高い紫外光を照射することができる。
【００８７】
（第５の実施の形態）
図１９は、第５の実施の形態に係る光照射ユニット５００を示す外観図である。光照射ユニット５００は、上述の第１の実施の形態に係る光照射装置１００ａ〜１００ｅ（以下、光照射装置１００ともいう）を複数アレイ状に配置したユニットである。このように、複数の光照射装置１００をアレイ状に配置することで、より広い範囲に紫外光を照射できる光照射ユニット５００とすることができる。また、それぞれの光照射装置１００は、可撓性を有するため、光照射ユニット５００の設置箇所に応じて光照射装置１００ａ〜１００ｅをそれぞれ異なる形状に変形させてもよい。これにより、フレキシブルな光照射ユニット５００とすることができる。
【００８８】
光照射ユニット５００においては、光照射装置１００ａ〜１００ｅのそれぞれの冷却流路に冷却水が行き渡るように、それぞれの第１接続部２４ａ〜２４ｅおよび第２接続部２６ａ〜２６ｅを相互に接続してもよい。例えば、光照射装置１００ａから光照射装置１００ｅへ向けて順に冷却水が流れていくように、それぞれの光照射装置１００ａ〜１００ｅを直列接続してもよいし、並列接続してもよい。
【００８９】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜組合せにより種々の発明を形成しても良いし、上記実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。更に、複数の実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１０…筐体、１４…隔壁（第１隔壁）、２０…光源室、２２…冷却流路、４０…ＬＥＤモジュール、４２…フレキシブル基板、４２ａ…表面、４４…ＬＥＤ、１００…光照射装置、１１０…筐体、１１４…第１隔壁、１１５…第２隔壁、１２０…光源室、１２２…冷却流路、１３２…処理流路、２００…光照射装置、２１０…筐体、２１４…第１隔壁、２１５…第２隔壁、２２０…光源室、２２２…冷却流路、２３２…処理流路、３００…光照射装置、３１０…筐体、３１４…隔壁、３２０…光源室、３２２…冷却流路、４００…光照射装置。
【図１】
2015174026.tif 000003
【図２】
2015174026.tif 000004
【図３】
2015174026.tif 000005
【図４】
2015174026.tif 000006
【図５】
2015174026.tif 000007
【図６】
2015174026.tif 000008
【図７】
2015174026.tif 000009
【図８】
2015174026.tif 000010
【図９】
2015174026.tif 000011
【図１０】
2015174026.tif 000012
【図１１】
2015174026.tif 000013
【図１２】
2015174026.tif 000014
【図１３】
2015174026.tif 000015
【図１４】
2015174026.tif 000016
【図１５】
2015174026.tif 000017
【図１６】
2015174026.tif 000018
【図１７】
2015174026.tif 000019
【図１８】
2015174026.tif 000020
【図１９】
2015174026.tif 000021