(57)【要約】【課題】洗浄機能を備えた流体殺菌装置を提供する。【解決手段】流体殺菌装置１０は、流入口２３と流出口２４を有し、流入口２３から流出口２４に向けて軸方向に延びる流路１２を区画する筐体２０と、流路１２を流れる流体に向けて紫外光を照射する光源４０と、流路内で軸方向に移動可能となるように設けられる洗浄ユニット３０と、を備える。洗浄ユニット３０は、流路内の流体が洗浄ユニット３０に作用する力を利用して軸方向に移動し、筐体２０の内壁面２０ａを洗浄する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口と流出口を有し、前記流入口から前記流出口に向けて軸方向に延びる流路を区画する筐体と、
前記流路を流れる流体に向けて紫外光を照射する光源と、
前記流路内で前記軸方向に移動可能に設けられる洗浄ユニットと、を備え、
前記洗浄ユニットは、前記流路内の流体が前記洗浄ユニットに作用する力を利用して前記軸方向に移動し、前記筐体の内壁面を洗浄することを特徴とする流体殺菌装置。
【請求項２】
前記洗浄ユニットは、前記内壁面に触れる接触部を有し、前記接触部により前記内壁面を摩擦洗浄することを特徴とする請求項１に記載の流体殺菌装置。
【請求項３】
前記洗浄ユニットは、前記流路内の流体からの浮力および流体圧の少なくとも一方を利用して前記流路内を移動することを特徴とする請求項１または２に記載の流体殺菌装置。
【請求項４】
前記洗浄ユニットは、前記流路内が流体で満たされるときに前記流入口よりも前記流出口の近くに位置し、前記流路内が流体で満たされないときに前記流出口よりも前記流入口の近くに位置する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流体殺菌装置。
【請求項５】
前記洗浄ユニットは、前記流路内への流体の流入が開始される場合に前記流入口から前記流出口に向けて移動し、前記流路内への流体の流入が停止される場合に前記流出口から前記流入口に向けて移動することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の流体殺菌装置。
【請求項６】
前記洗浄ユニットは、前記光源からの紫外光を反射させる反射面を有す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流体殺菌装置。
【請求項７】
前記洗浄ユニットは、前記軸方向に突出して前記流路内の流体に触れる凹凸面を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の流体殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体殺菌装置に関し、特に、紫外光を照射して流体を殺菌する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外光には殺菌能力があることが知られており、医療や食品加工の現場などでの殺菌処理に紫外光を照射する装置が用いられている。また、水などの流体に紫外光を照射することで、流体を連続的に殺菌する装置も用いられている。このような装置として、例えば、直管状の金属パイプで形成される流路の管端部内壁に紫外線ＬＥＤを配置した装置が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流体殺菌装置を長期的に使用する場合、管内壁面が汚れて殺菌能力が低下するおそれがある。定期的に流体殺菌装置を分解して内部を洗浄しなければならないとすると、メンテナンスに手間がかかる。
【０００５】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、洗浄機能を備えた流体殺菌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の流体殺菌装置は、流入口と流出口を有し、流入口から流出口に向けて軸方向に延びる流路を区画する筐体と、流路を流れる流体に向けて紫外光を照射する光源と、流路内で軸方向に移動可能となるように設けられる洗浄ユニットと、を備える。洗浄ユニットは、流路内の流体が洗浄ユニットに作用する力を利用して軸方向に移動し、筐体の内壁面を洗浄する。
【０００７】
この態様によると、洗浄ユニットにより管内壁面を自動的に洗浄できるため、流体殺菌装置を分解して内部を洗浄する手間を低減できる。また、流路内の流体が作用する力を利用して洗浄ユニットを駆動させるため、モータなどの駆動装置や外部電源などを必要としない簡易な構造を実現できる。
【０００８】
洗浄ユニットは、内壁面に触れる接触部を有し、接触部により内壁面を摩擦洗浄してもよい。
【０００９】
洗浄ユニットは、流路内の流体からの浮力および流体圧の少なくとも一方を利用して流路内を移動してもよい。
【００１０】
洗浄ユニットは、流路内が流体で満たされるときに流入口よりも流出口の近くに位置してもよく、流路内が流体で満たされないときに流出口よりも流入口の近くに位置してもよい。
【００１１】
洗浄ユニットは、流路内への流体の流入が開始される場合に流入口から流出口に向けて移動してもよく、流路内への流体の流入が停止される場合に流出口から流入口に向けて移動してもよい。
【００１２】
洗浄ユニットは、光源からの紫外光を反射させる反射面を有してもよい。
【００１３】
洗浄ユニットは、軸方向に突出して流路内の流体に触れる凹凸面を有してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、流体殺菌装置の内部を自動的に洗浄できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】流路内に流体がないときの流体殺菌装置の構成を示す断面図である。
【図３】流路内への流体の流入が開始される場合の流体殺菌装置の構成を示す断面図である。
【図４】変形例に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図５】図４の洗浄ユニットを概略的に示す外観斜視図である。
【図６】変形例に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図７】変形例に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１７】
図１は、実施の形態に係る流体殺菌装置１０の構成を概略的に示す図である。流体殺菌装置１０は、筐体２０と、洗浄ユニット３０と、光源４０とを備える。光源４０は、筐体２０の内部に向けて紫外光を照射する。流体殺菌装置１０は、筐体２０の内部を流れる水などの流体に紫外光を照射して殺菌処理を施すために用いられる。
【００１８】
筐体２０は、第１端部２１と、第２端部２２と、流入口２３と、流出口２４と、側壁２５と、第１端壁２６と、第２端壁２７と、窓部２８とを有する。
【００１９】
筐体２０は、軸方向に延在する円筒状の側壁２５と、第１端部２１を塞ぐ第１端壁２６と、第２端部２２を塞ぐ第２端壁２７とにより流路１２を区画する。筐体２０は、第１端部２１が鉛直下側、第２端部２２が鉛直上側となる向きで設置される。流入口２３は、第１端部２１の近傍に設けられ、流路１２が延びる軸方向と直交する径方向に流体を流入させる。流路１２は、流入口２３から流出口２４に向けて軸方向に延びる。流出口２４は、第２端部２２の近傍に設けられ、流路１２の軸方向と直交する径方向に流体を流出させる。
【００２０】
第１端壁２６には、光源４０からの紫外光を透過させるための窓部２８が設けられる。窓部２８は、石英（ＳｉＯ２）やサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、非晶質のフッ素系樹脂などの紫外光の透過率が高い部材で構成される。第２端部２２と流出口２４の間には、洗浄ユニット３０が収容される収容室１４が設けられる。収容室１４は、洗浄ユニット３０の大きさに対応する容積を有し、流出口２４から流出する流体の流れを洗浄ユニット３０が阻害しないような位置に洗浄ユニット３０を収容する。
【００２１】
洗浄ユニット３０は、筐体２０の内部に設けられ、流路１２を軸方向に移動して筐体２０の内壁面２０ａを洗浄する。洗浄ユニット３０は、本体部３２と、ブラシ３４と、反射板３６とを有する。本体部３２は、円筒状または円柱状の部材であり、筐体２０の内径よりも少しだけ小さい外直径を有する。ブラシ３４は、本体部３２の外周面に設けられており、筐体２０の内壁面２０ａと接触する。ブラシ３４は、内壁面２０ａに触れる接触部であり、内壁面２０ａに接触しながら軸方向に移動することで内壁面２０ａを摩擦洗浄する。
【００２２】
反射板３６は、筐体２０の内径に対応する直径を有する円板状の部材であり、第１端壁２６と対向する位置に設けられる。反射板３６は、光源４０と対向する反射面を有し、光源４０からの紫外光を反射させ、流路１２を流れる流体に照射される紫外光の強度を高める。反射板３６は、光源４０からブラシ３４に向かう紫外光を遮蔽して、紫外光によるブラシ３４の劣化を防ぐ。
【００２３】
筐体２０および洗浄ユニット３０は、金属材料や樹脂材料で構成される。なお、筐体２０の内壁面２０ａおよび反射板３６は、紫外光の反射率が高い材料で構成されることが望ましく、例えば、鏡面研磨されたアルミニウム（Ａｌ）や、全フッ素化樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で構成される。これらの材料で内壁面２０ａや反射板３６を構成することで、光源４０が発する紫外光を内壁面２０ａや反射板３６で反射させて紫外光を効率的に流体に作用させることができる。なお、ＰＴＦＥは、化学的に安定した材料であり、紫外光の反射率が高い材料であるため、紫外光が当たる側壁２５や反射板３６の材料として好適である。
【００２４】
洗浄ユニット３０は、流路１２を流れる流体からの浮力または流体圧力の少なくとも一方による鉛直上方向の力を受けて、流入口２３の近傍、より具体的には、収容室１４の内部に位置する。したがって、洗浄ユニット３０は、流体の浮力によって浮上できるように流体よりも比重が軽くなるように構成されることが望ましく、例えば、水（比重１ｇ／ｃｍ３）よりも比重が小さくなるように構成される。特に、本体部３２は、水よりも比重の軽いポリプロピレンやポリエチレンなどの樹脂材料で構成されてもよい。なお、洗浄ユニット３０は、流体の比重よりもわずかに大きい比重を有してもよく、この場合、浮力と流体圧の双方の力を利用して浮上するように構成されてもよい。
【００２５】
光源４０は、発光素子４２と、基板４４とを有する。発光素子４２は、紫外光を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、その中心波長またはピーク波長が約２００ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲に含まれる。発光素子４２は、殺菌効率の高い波長である２６０ｎｍ〜２９０ｎｍ付近の紫外光を発することが好ましい。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。
【００２６】
発光素子４２は、所定の指向角または配光角を有するＬＥＤであり、例えば、配光角（全角値）が１２０度以上となる広配光角のＬＥＤである。このような発光素子４２として、出力強度の高い表面実装（ＳＭＤ；surface mount device)型のＬＥＤが挙げられる。発光素子４２は、筐体２０の中心軸上に配置され、窓部２８と対向するように基板４４に取り付けられる。基板４４は、熱伝導性の高い部材で構成され、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）などがベース材料として用いられる。発光素子４２が発する熱は、基板４４を通じて放熱される。
【００２７】
つづいて、以上の構成による洗浄ユニット３０の動作について説明する。図２は、流路１２内に流体がないときの流体殺菌装置１０の構成を概略的に示す断面図である。洗浄ユニット３０は、流路１２に流体が満たされていないときに第１端部２１の近傍に位置する。洗浄ユニット３０は、流路１２への流体の流入が停止される場合、自身に作用する重力により第１端部２１に向けて鉛直下方向に落下する。洗浄ユニット３０は、図１に示す流出口２４の近傍の位置から図２に示す流入口２３の近傍の位置に移動する過程において、ブラシ３４が内壁面２０ａに触れながら軸方向に移動することで内壁面２０ａを洗浄する。
【００２８】
図３は、流路１２内への流体の流入が開始される場合の流体殺菌装置１０の構成を概略的に示す断面図である。洗浄ユニット３０は、流路１２への流体の流入が開始される場合、流入口２３から流入する流体からの浮力または流体圧により鉛直上方向の力を受けて、流入口２３から流出口２４へ向けて軸方向（Ａ方向）に移動する。洗浄ユニット３０は、流入口２３から流出口２４へ向けて軸方向に移動する過程において、ブラシ３４が内壁面２０ａに触れながら軸方向に移動することで内壁面２０ａを洗浄する。
【００２９】
本実施の形態によれば、流体殺菌装置１０に流体を流入させる場合および流入を停止させる場合に、洗浄ユニット３０が流路１２の内部を軸方向に移動するため、筐体２０の内壁面２０ａを自動的に洗浄することができる。したがって、内壁面２０ａを洗浄するために流体殺菌装置１０を分解清掃する手間を低減させることができる。
【００３０】
本実施の形態によれば、流路１２内の流体に起因する力を利用して洗浄ユニット３０を移動させるため、モータなどの駆動装置を設ける必要がなく、比較的簡易な構造で洗浄機能を実現できる。また、筐体２０の内壁面２０ａに汚れが付着しない状態を維持することで、汚れにより内壁面２０ａの紫外光反射率が下がり、紫外光の照射効率が低下する影響を抑えることができる。
【００３１】
（変形例１）
図４は、変形例１に係る流体殺菌装置１１０の構成を概略的に示す断面図である。図５は、図４の洗浄ユニット１３０を概略的に示す外観斜視図である。本変形例は、洗浄ユニット１３０が軸方向に突出する凹凸面で構成される反射面１３６を有する点で上述の実施の形態と相違する。以下、流体殺菌装置１１０について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００３２】
流体殺菌装置１１０は、筐体２０と、洗浄ユニット１３０と、光源４０とを備える。洗浄ユニット１３０は、本体部１３２を有する。本体部１３２は、円筒状もしくは円柱状に構成されるが、光源４０と対向する反射面１３６が凹凸面で構成される。反射面１３６は、例えば、凹凸面を有する樹脂材料の表面にアルミニウムを蒸着することにより形成できる。本体部１３２の外周面１３４には、内壁面２０ａを洗浄するためのブラシ（不図示）が設けられる。
【００３３】
反射面１３６は、軸方向に突出する凹凸面により反射面１３６の近傍での流れが乱流となるようにする。反射面１３６は、流路１２の内部に流体が満たされる場合に流出口２４の近傍の流れを乱流化させ、紫外光による殺菌効率を高める。本変形例によれば、凹凸構造の反射面１３６を設けることで、紫外光による殺菌能力をより高めることができる。
【００３４】
（変形例２）
図６は、変形例２に係る流体殺菌装置２１０の構成を概略的に示す断面図である。流体殺菌装置２１０は、洗浄ユニット２３０が弾性部材２５０を介して筐体２０に取り付けられており、リップシール２３４およびウエアリング２３５を介して内壁面２０ａと接触する点で上述の実施の形態と相違する。以下、流体殺菌装置２１０について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００３５】
流体殺菌装置２１０は、筐体２０と、洗浄ユニット２３０と、光源４０と、弾性部材２５０とを備える。洗浄ユニット２３０は、本体部２３２と、リップシール２３４と、ウエアリング２３５とを有する。本体部２３２は、円筒状の部材であり、光源４０と対向する反射面２３６を有する。本体部２３２の外周には、リップシール２３４とウエアリング２３５が設けられる。リップシール２３４は、内壁面２０ａに触れる接触部であり、内壁面２０ａに接触しながら軸方向に移動することで内壁面２０ａを摩擦洗浄する。
【００３６】
弾性部材２５０は、筐体２０の第２端壁２７と洗浄ユニット２３０の間に設けられる。弾性部材２５０は、図示されるような弦巻バネで構成され、洗浄ユニット２３０に対して鉛直下方に弾性力を加える。弾性部材２５０は、流路１２の内部に流体が満たされていない場合に、洗浄ユニット２３０に弾性力を加えることで洗浄ユニット２３０が流入口２３の近傍に位置するようにする。弾性部材２５０は、洗浄ユニット２３０に作用する流体からの力よりも小さい弾性力を有する。これにより、流路１２の内部に流体が満たされている場合に、洗浄ユニット２３０に作用する流体の力により弾性部材２５０が縮んで洗浄ユニット２３０が流出口２４の近傍に位置するようにする。
【００３７】
本変形例においても、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、本変形例によれば、筐体２０の軸方向の向きが水平方向となるように流体殺菌装置２１０が設置される場合であっても、洗浄ユニット２３０が往復移動して内壁面２０ａを洗浄するようにできる。つまり、洗浄ユニット２３０が重力によって流入口２３の近傍に移動しないような向きで配置される場合であっても、弾性部材２５０の弾性力を利用して洗浄ユニット２３０を流入口２３の近傍に移動させることができる。また、リップシール２３４によるシール構造により、洗浄ユニット２３０に作用する流体圧を利用して洗浄ユニット２３０を流出口２４の近傍に移動させることができる。
【００３８】
（変形例３）
図７は、変形例３に係る流体殺菌装置３１０の構成を概略的に示す断面図である。流体殺菌装置３１０は、光源３４０が筐体３２０の側方に設けられ、流路１２を流れる流体に向けて径方向に紫外光を照射するよう構成される点で上述の実施の形態と相違する。以下、流体殺菌装置３１０について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００３９】
流体殺菌装置３１０は、筐体３２０と、洗浄ユニット３０と、光源３４０とを備える。筐体３２０は、第１端部３２１と、第２端部３２２と、流入口３２３と、流出口３２４と、側壁３２５と、第１端壁３２６と、第２端壁３２７と、窓部３２８とを有する。
【００４０】
筐体３２０は、流入口３２３から流出口３２４に向けて軸方向の延びる流路１２を区画する。流入口３２３は、第１端部３２１の近傍に設けられ、流出口３２４は、第２端部３２２の近傍に設けられる。流路１２は、軸方向に延在する円筒状の側壁３２５と、第１端部３２１を塞ぐ第１端壁３２６と、第２端部３２２を塞ぐ第２端壁３２７により囲われる。側壁３２５の一部には、光源３４０から紫外光を透過させるための窓部３２８が設けられる。
【００４１】
光源３４０は、複数の発光素子３４２と基板３４４を有する。複数の発光素子３４２は、軸方向に配列されて共通の基板３４４に取り付けられる。光源３４０は、流路１２の径方向に紫外光を照射する。光源３４０からの紫外光は、筐体３２０の内壁面３２０ａで反射されながら流路１２の内部を伝搬し、流路１２を流れる流体を殺菌する。
【００４２】
本変形例においても、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、本変形例によれば、洗浄ユニット３０が軸方向に移動して内壁面２０ａを洗浄することにより、窓部３２８に汚れが付着しないようにできる。これにより、窓部３２８の透過率が低減して紫外光による殺菌能力が低下する影響を抑えることができる。
【００４３】
以上、本発明を実施の形態にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００４４】
１０…流体殺菌装置、１２…流路、２０…筐体、２０ａ…内壁面、２３…流入口、２４…流出口、３０…洗浄ユニット、４０…光源、１１０…流体殺菌装置、１３０…洗浄ユニット、１３６…反射面、２１０…流体殺菌装置、２３０…洗浄ユニット、２３６…反射面、３１０…流体殺菌装置、３２０…筐体、３２０ａ…内壁面、３２３…流入口、３２４…流出口、３４０…光源。
【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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