(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に面して設けられた開口と流入口及び流出口を有し、装置本体内に設けられたＵＶジャケットと、前記ＵＶジャケットの開口に固定するジャケット蓋と、前記ＵＶジャケットに対して着脱可能に支持されてＵＶジャケット内の流体に対して殺菌線を放射するＵＶランプと、前記ＵＶジャケットの流路に配置され、前記ＵＶランプを内部に収納して殺菌用の紫外線を通すと共に前記ＵＶジャケット内の流体との接触を遮断する外管と、直流低電圧を発生させる制御ボードと、該制御ボードの出力端に接続され、前記ＵＶランプと連結されて該ＵＶランプを点灯する高周波高電圧を発生するインバータ基板とを備え、該インバータ基板と前記制御ボードとを接続するコネクタを前記装置本体外部に設けたことを特徴とする水用紫外線殺菌装置。
【請求項２】
前記ジャケット蓋を前記ＵＶジャケットに対して着脱可能にすると共に、前記ＵＶランプが前記ジャケット蓋の下側下方に突出するように前記外管を該ジャケット蓋で保持し、前記ＵＶランプ上方で前記ジャケット蓋の上側に凹部を設けて前記インバータ基板を収納したことを特徴とする請求項１に記載の水用紫外線殺菌装置。
【請求項３】
前記ＵＶランプが前記ジャケット蓋に着脱可能なランプベースに保持されると共に、前記ランプベースの上部に前記インバータ基板を収納する箱体を一体的に形成したことを特徴とする請求項１に記載の水用紫外線殺菌装置。
【請求項４】
前記インバータ基板をモールド剤によりモールドしたことを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の水用紫外線殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液体を殺菌する紫外線殺菌装置の技術分野に属し、特に浴槽湯を殺菌する紫外線殺菌装置として好適である。
【０００２】
【従来の技術】
水用紫外線殺菌装置は浴槽湯を循環させて循環中に殺菌する殺菌装置として、従来より使用されている。浴槽湯の殺菌装置としては「オゾナイザー」が使用されていた。オゾナイザーは空気中で高圧放電をさせ、酸素をオゾン化し、発生されたオゾンの殺菌性を利用して殺菌を行うものであり、オゾン化した空気を浴槽内で噴出させて殺菌を行なう。オゾナイザーは小型で安価、しかもオゾン発生量の制御が安易であることから広く利用されている。しかし、浴槽湯の殺菌装置として使用する場合は、入浴時にはオゾン殺菌を止めなければならないという問題、深夜に運転すると吸気音のため安眠が妨げられるという問題、更に高圧放電の際に発生するノイズにより、ＴＶ等の電気器具に電波障害が生じる等の問題があった。そこで、最近では紫外線殺菌装置が使用されるようになってきた。
【０００３】
図４（Ａ）、（Ｂ）は浴槽湯の殺菌に使用されている従来の水用紫外線殺菌装置の１例を示す。この従来装置は本発明に最も近いと思われる従来装置であり、以下この従来装置について説明する。図４（Ａ）において、殺菌装置本体１０にＵＶジャケット１１が一体として形成されている。ＵＶジャケット１１の上方側部に流入口１２と底部に流出口１３が各々設けられており、上方は開口１４となっている。開口１４は、ジャケット蓋１５が開口周囲のフランジ部１６にねじ１７によりねじ止めされ、密閉されている。ＵＶジャケット１１およびジャケット蓋１５は紫外線に強い材料で製作するか強い材料が裏張りされている。
【０００４】
ジャケット蓋１５の略中央に外管１８を取り付けるための丸孔１９が設けられている。外管１８はその上方開口が装置本体１０の外部に現れるようにジャケット蓋１５にパッキン２０を介して保持されている。パッキン２０は外管１８を保持すると共に、ＵＶジャケット１１内の水が外管１８内に侵入するのを防止している。外管１８はその中にＵＶランプ２１を収納し、ＵＶランプ（紫外線殺菌灯）２１をＵＶジャケット１１内の浴水から保護するためのものであり、上方にＵＶランプ挿入用の開口を有し、側部が円筒形であり、底面は閉じている。外管１８は殺菌用の紫外線を通し易い石英等の材料で作られている。
【０００５】
ＵＶランプ２１は、略２６０ｎｍ（ナノミリ）の波長の殺菌線を放射する低圧水銀灯が使用される。低圧水銀灯の放電電圧は数１０Ｖである。ＵＶランプ２１はランプベース２２によって外管１８に保持されている。ランプベース２２は耐熱性、難燃性、耐紫外線に優れたセラミックやＰＢＴ樹脂などの材料で作られている。ＵＶランプ２１の放電電極２１ａ、２１ｂはスポット溶接で接続されたリード線２３によって、ランプベース２２まで引き出され、配線３２によって防水したコネクタ２４の雌型コネクタ２４ａに接続されている。ＵＶランプ２１は、図４（Ｂ）に示すように、ランプベース２２、リード線２３、及び雌型コネクタ２４ａと一体的に結合されており、このランプユニット３０だけを装置本体１０から取り外すことができる構成となっている。
【０００６】
また雌型コネクタ２４ａと接続する雄型コネクタ２４ｂは配線２５に接続され、配線２５の他端はインバータ基板２６の出力端に接続されている。インバータ基板２６は装置本体１０の内部のＵＶジャケット１１の外側側部に浮かした状態で取り付けられている。インバータ基板２６にはＵＶランプ２１を点灯させるための電源回路が実装されている。この電源回路はトランジスタインバータを利用した点灯回路で、ＤＣ−ＡＣインバータと昇圧トランスから構成されている。インバータ基板２６の入力端は配線２７により、制御ボード２８に接続されている。制御ボード２８は直流低電圧を発生するもので、図２に示すように絶縁トランス、フィルター、整流平滑回路から構成されている。
【０００７】
この従来の水用殺菌装置は以上の如く構成されており、殺菌する場合は以下のように動作する。即ち、制御ボード２８によって直流低電圧（数Ｖ）が発生し、インバータ基板２６に入力される。インバータ基板２６の点灯回路によって高周波（略１ＫＨＺ〜数１０ＫＨＺ）に変換され、放電電圧（数１０Ｖ）に昇圧された後、配線２５、コネクタ２４、リード線２３を通って、ＵＶランプ２１の電極２１ａ、２１ｂに印加される。ＵＶランプ２１から殺菌線が放射され、放射された殺菌線は外管１８を通過して流路２９を流れている浴槽湯を殺菌する。
【０００８】
又、ランプを交換する場合は、コネクタ２４を外し、ランプユニット３０を上方より取り出した後、新しいランプユニットを収納し、コネクタを接続する。又、外管２１を清浄する場合は、コネクタ２４を外し、ランプユニット３０を上方より取り出し、ジャケット蓋のねじ１７を外してジャケット蓋１５と外管１８をＵＶジャケットから外す。外管１８の汚れを清掃した後、ジャケット蓋、ランプユニットを取り付ける。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
水用紫外線殺菌装置を２４時間何時でも好みの時に入浴できるようにしたいわゆる２４時間風呂の浴槽湯清浄化装置に使用した場合は、略半年程度で外管に汚れがついて殺菌能力が落ちる。又、所定時間使用すると、ＵＶランプは殺菌線の放射能力が落ちてランプの交換が必要となる。家庭で使用する２４時間風呂の場合、外管の清浄やランプの交換はユーザーが行う。ＵＶランプの交換、外管の清浄にはコネクタを外したり、接続する作業が伴う。従来装置では、コネクタに高周波高電圧電流が流れており、ユーザーがコネクタを正しく接続しなかった場合は、アーク放電を起こしたり、さらに発煙発火の危険性もあった。また、コネクタは装置本体の外部にあり、しかも高電圧電流が流れているため、ユーザーが濡れた手で触って、感電するという危険もあり、課題があった。本発明はこのような課題を解決した水用紫外線殺菌装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、外部に面して設けられた開口と流入口及び流出口を有し、装置本体内に設けられたＵＶジャケットと、前記ＵＶジャケットの開口に固定するジャケット蓋と、前記ＵＶジャケットに対して着脱可能に支持されてＵＶジャケット内の流体に対して殺菌線を放射するＵＶランプと、前記ＵＶジャケットの流路に配置され、前記ＵＶランプを内部に収納して殺菌用の紫外線を通すと共に前記ＵＶジャケット内の流体との接触を遮断する外管と、直流低電圧を発生させる制御ボードと、該制御ボードの出力端に接続され、前記ＵＶランプと連結されて該ＵＶランプを点灯する高周波高電圧を発生するインバータ基板とを備え、該インバータ基板と前記制御ボードとを接続するコネクタを前記装置本体外部に設けた水用紫外線殺菌装置としたことを特徴としている。
【００１１】
上記構成により、殺菌される流体は流入口より流入し、流出口より流出する。この間の流路で殺菌線に照射されて殺菌される。また、ＵＶランプを点灯する高周波高電圧はインバータ基板により発生されるので、制御ボードとインバータ基板間の配線並びにコネクタには直流低電圧が流れ、高周波高圧電圧の電流は流れない。なお、水用としているが、水（冷水又は温水）の殺菌に限定されるものではなく、他の流体、例えば清涼飲料水等の液体殺菌用にも適用される。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の装置で、前記ジャケット蓋を前記ＵＶジャケットに対して着脱可能にすると共に、前記ＵＶランプが前記ジャケット蓋の下側下方に突出するように前記外管を該ジャケット蓋で保持し、前記ＵＶランプ上方で前記ジャケット蓋の上側に凹部を設けて前記インバータ基板を収納した構成となっている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の装置で、前記ＵＶランプが前記ジャケット蓋に着脱可能なランプベースに保持されると共に、前記ランプベースの上部に前記インバータ基板を収納する箱体を一体的に形成したことを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明は請求項１〜３の記載の装置で、前記インバータ基板をモールド剤によりモールドしたことを特徴としている。上記構成により、インバータ基板を湿気又は水滴の多い雰囲気中で使用しても湿気等が内部に侵入せず、故障及び劣化が少ない。これらの請求項の構成により課題を解決した。
【００１５】
【発明の実施形態】
〈実施形態１〉
本発明の実施形態１を図１及び図２を参照して説明する。図１（Ａ）は実施形態１の紫外線殺菌装置の断面図で、図１（Ｂ）は実施形態１のランプユニットである。図２は実施形態１のＵＶランプの電源回路のブロック図である。なお、従来装置で述べた要素または部品と同一のものは同一の参照番号を付して詳細な説明は省略する。
【００１６】
図１（Ａ）において、ジャケット蓋４１の頭部にはインバータ基板２６を収納するための凹部４２が設けられている。インバータ基板２６は凹部４２に直接収納されず、箱体４４に収納され、箱体４４が凹部４２に収納される構成となっている。インバータ基板２６は湿気やゴミ等の進入を防止するためのモールド材によりモールドされている。モールド材としては電気的絶縁性の優れた樹脂、ガラス、セラミック等を使用する。又、箱体４４は非導電性材料、例えば強度、絶縁性の優れたプラステック樹脂、セラミック等を使用する。
【００１７】
インバータ基板２６の出力端は、はんだ付けによりリード線４３に接続され、リード線４３の他端はＵＶランプ２１のリード線２３の端とスポット溶接等で接続されている。リード線２３はランプベース４７により固定保持されている。ランプベース４７はセラミックやＰＢＴ樹脂などの材料で製作されている。インバータ基板２６の入力端は配線４５にはんだ付けにより接続され、配線４５の他端はコネクタ４６の雌形コネクタ４６ａに接続する。雌形コネクタと接続する雄形コネクタ４６ｂは配線２７により制御ボード４８に接続されている。なお、コネクタ４６は耐電圧の低いものでよいが、防水が施されたものを使用する。また、ランプユニット５０、コネクタ４６等は図示省略のトップカバーで覆われている。
【００１８】
図１（Ｂ）はランプユニット５０を示す。このランプユニット５０は一体として取り付け、取り外しを行うもので、交換する際は全体を交換する。ランプユニット５０は、図に示す如く、ＵＶランプ２１と電極２１ａ、２１ｂに接続されたリード線２３、リード線２３とインバータ基板２６を接続するリード線４３、インバータ基板２６を収納してモールド剤でモールドした箱体４４及び配線４５に接続された雌形コネクタ４６ａから構成されている。
【００１９】
図２はＵＶランプを点灯するための電源回路のブロック図を示したものである。
図２において、電源５３は商用電源でＡＣ１００Ｖである。この電源５３は制御ボード４８に入力される。制御ボード４８に入力された電源は絶縁トランス５４によって数Ｖ程度の低電圧に変換された後、整流平滑回路５５により５Ｖ程度の直流低電圧に変換される。この直流出力電圧は配線２７、４５によりコネクタ４６を介してインバータ基板２６に入力される。また、制御ボード４８の制御回路５７から、ＵＶランプの点灯を制御するＵＶランプ点灯制御信号が同時に、配線５７によりコネクタ４６を介してインバータ基板２６に入力される。
【００２０】
インバータ基板２６に入力した直流電圧はＤＣ−ＡＣインバータ回路５８により高周波（略１ＫＨＺ〜略２０ＫＨＺ）に変換され、昇圧トランス５９によりＵＶランプ２１を点灯するに必要な高電圧（数１０Ｖ程度）まで昇圧される。インバータ回路はトランジスタインバータ（又は、ＩＣインバータ）またはサイリスタインバータを使用する。昇圧トランス５９で昇圧された高周波高電圧は、ＵＶランプ点灯制御信号がオンのとき、ＵＶランプ２１に供給され、該ランプを点灯する。ＵＶランプ点灯電圧は、浴槽湯の殺菌装置として使用する場合は、万一の場合の入浴者の感電する危険性を考慮して、略２４Ｖ以下にするのが好ましい。
【００２１】
実施形態１は以上のような構成であり、殺菌作用は以下のように行われる。制御ボード４８から直流低電圧及びＵＶランプ点灯制御信号が配線２７により供給され、コネクタ４６を介して配線４５によりインバータ基板２６の入力端に供給される。ＵＶランプ点灯制御信号がオンのとき高周波高電圧電流がインバータ基板２６の出力端からＵＶランプ２１に供給され、ＵＶランプ２１を点灯する。一方、浴水等の殺菌される液体はＵＶジャケットの入口ポート１２から流入し、出口ポート１３から流出するまでの流路２９を流れる間に、殺菌線に照射されて殺菌が行われる。
【００２２】
また、ＵＶランプ２１の交換作業は、コネクタ４６を外し、ランプユニット５０を上方へ引き抜いて取り出した後、新しいランプユニットを収納し、コネクタ４６を接続する。外管１８を清浄する場合は、コネクタ４６を外し、ランプユニットを上方へ引き抜いた後、ジャケット蓋のねじ１７を外して、ジャケット蓋４２をＵＶジャケット１１から取り出す。外管の汚れを布等で清浄した後、ジャケット蓋４２、ランプユニット５０を取り付ける。
【００２３】
実施形態１は、以上説明したように、コネクタ４６を流れる電流電圧は低電圧（数Ｖの直流電圧）であるので、雌形コネクタ４６ａ、雄形コネクタ４６ｂが接触不良の場合でもコネクタ４６でアーク放電を起こしたり、発煙発火する危険性はない。また、電源を切らずにコネクタに身体（手等）で直接触れても感電する危険性が少なく、交換作業等が極めて安全に行えるという効果がある。さらに、インバータ基板２６はモールドされ、水滴やゴミの進入を防止しており、コネクタ４６も防水用コネクタを使用しているので、湿気雰囲気中で長期間使用しても故障する可能性は低く、信頼性が改良されるという効果がある。また、インバータ基板２６をジャケット蓋４１の上に設けたことにより装置全体をコンパクトになり、その結果、製作、組立が容易になるという効果がある。
【００２４】
なお、コネクタが接触不良の場合はＵＶランプが点灯しない場合も起こり得る。しかし、この場合でも上記した危険な事態は生じない。必要ならば、コネクタの接触不良を検出するための装置を設けてもよい。また、本発明は直流低電圧が略５Ｖに限定されるものでもなく、放電電圧が略２４Ｖ以下のものに限定されるものではない。さらに、入力電源も商用１００Ｖに限定されるものではなく、例えば１１０〜１２０Ｖの商用電源でもよい。
【００２５】
〈実施形態２〉
実施形態２は実施形態１とほぼ同じ構成である。同一の構成部分については同じ参照番号を付して詳細な説明を省略し、異なる構成部分は異なる参照番号を付してこの部分を主に説明する。図３（Ａ）は実施形態２の紫外線殺菌装置の断面図で、図３（Ｂ）はランプユニットの断面図である。図３（Ａ）、（Ｂ）において、ランプベース６１は頭部にインバータ基板２６を収納するための箱体部６２を有し、胴部にはＵＶランプ２１及びリード線４３、２３を保持固定するためのランプベース本体６３が設けられ、一体として製作されている。ランプベース６１はセラミックやＰＢＴ樹脂などで製作する。
【００２６】
ランプユニット６０の製作はリード線２３と４３をスポット溶接で接続し、ＵＶランプ２１の端部とリード線２３、４３を保持固定するようにランプベース６１を製作する。その後で箱体部６２にインバータ基板２６を収納し、該基板の出力端とリード線４３をはんだ付けにより接続し、入力端と配線４５をはんだ付けにより接続した後、モールド剤によりモールドする。ジャケット蓋６５の上側表面はランプベース６１を取り付けた場合に箱体部６２が安定して載置できるように平坦部を設ける。他の構成は実施形態１と同じである。なお、ランプベース６１は一体として製作するものに限られるものではなく、各部分を分割して製作し、合体させてもよい。
【００２７】
実施形態２は以上のように構成されており、その作用と機能は実施形態１と同様である。実施形態２はランプベースの頭部にインバータ基板を収納する箱体部をランプベース本体と一体として構成したことにより、取り付け、取り外し等の作業が容易となり、また装置の製造コストが安価になるという効果がある。
【００２８】
以上、この発明の実施形態を図面により詳細に説明してきたが、具体的な構成は以上の説明又は例示されたものに限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、インバータ基板は収納部に収納した後、モールド剤でモールドして水滴やゴミの侵入を防止しているが、モールド剤の代わりに基板表面を防湿コート剤を塗布して上部を蓋で密閉してもよい。また、ＵＶランプは直管タイプのものに限られるものではなく、Ｕ字管タイプまたはその他の形状のものでもよい。
【００２９】
また、ジャケット蓋のＵＶジャケットへの固定はねじに限られるものでなく、ジャケット蓋とＵＶジャケットとの接触面にねじ加工して固定するようにしてもよい。また、雌形コネクタと雄形コネクタは取り替えて接続してもよい。また、本発明は浴槽湯の殺菌だけに限定されるものではなく、例えば清涼飲料水、血清、ワクチン原料等を殺菌する装置としても適用できるものである。また、ＵＶランプは低圧水銀灯に限定されるものではなく、他の殺菌作用を有する紫外線を放射するランプを使用してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、請求項１に記載の発明は、コネクタ部には低電圧しか作用しないので、コネクタの接続に接触不良等があってもアーク放電等によって発煙発火の危険性はなく、また、手で触っても感電の危険性は少なく、装置の安全性の向上が図れるという効果がある。
請求項２に記載の発明は、ジャケット蓋の上に凹部を設けてインバータ基板を収納し、蓋の下側に外管及びＵＶランプを配置したことにより、配線及び装置の設計をコンパクトにすることができるという効果がある。
請求項３に記載の発明は、ランプベースとインバータ基板収納部を一体としてユニット化を図っているので、製作コストが安価になると共に殺菌ランプの交換、
清掃等における取り扱い操作がさらに容易になるという効果が得られる。
請求項４に記載の発明は、インバータ回路をモールドしたことにより、防湿、防水の効果が得られると共に高電源圧部分が外部に直接露出しないので、安心して取り扱えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本願発明の実施形態１の全体構造の断面を示し、（Ｂ）はランプユニットの断面を示す。
【図２】実施形態１のＵＶランプ点灯のための電源回路のブロック図を示す。
【図３】（Ａ）は本願発明の実施形態２の全体構造の断面を示し、（Ｂ）はランプユニットの断面を示す。
【図４】（Ａ）は従来装置の全体構造の断面を示し、（Ｂ）は交替ユニットを示す。
【符号の説明】
１０  装置本体
１１  ＵＶジャケット
１２  入口ポート（流入口）
１３  出口ポート（流出口）
１４  開口
１５、４１  ジャケット蓋
１８  外管
２０  パッキン
２１  ＵＶランプ
２２、４７、６１  ランプベース
２３、４３  リード線
２４、４６  コネクタ
２６  インバータ基板
２８、４８  制御ボード
３０、５０、６０  ランプユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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