CN111732157A - 流体杀菌装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是不仅抑制光源的温度上升，而且容易更换组件。实施方式的流体杀菌装置包括处理部、光源部、盖构件、及流路构件。处理部对流体进行处理。光源部包括朝向处理部照射紫外线的光源、以及支撑光源的支撑构件。盖构件配置于光源部的前表面侧，保护光源不受流体影响。流路部包括将盖构件加以保持的保持部、以及使处理部与外部连通的流体流路。流体流路的至少一部分位于光源部的侧方，光源部与流路构件热性接触。流路构件包括能拆装地装配光源部的装配部。

Description

流体杀菌装置

技术领域

本发明的实施方式涉及一种流体杀菌装置。

背景技术

已知如下的流体杀菌装置，其通过将光源的发光元件所发出的紫外线，例如朝向水、气体等流体所流动的流路照射，来对流体进行杀菌。此种流体杀菌装置中，存在安装有发出紫外线的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)来作为光源的基板的装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2017-051290号公报

专利文献2：日本专利特开2018-069166号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但，当对在流路中流动的流体照射LED所发出的紫外线，对流体进行杀菌的情况下，为了获得更高的杀菌效果，理想为提高LED的输出，提高紫外线对流体的照射效率。但是，仅通过提高对LED的供给电力，或增加LED的安装数量，具有由发热引起的温度限制的LED通过随着发光的发热而发光效率下降，因此难以提高紫外线的照射效率。

另外，光源随着点灯时间的经过而发光效率下降，因此流体杀菌装置中，必须将光源等组件定期更换。然而，现有的流体杀菌装置中，更换组件时需要繁琐的作业。

本发明所要解决的问题为提供一种流体杀菌装置，其不仅能够抑制光源的温度上升，而且能够容易更换组件。

解决问题的技术手段

实施方式的流体杀菌装置包括处理部、光源部、盖构件、及流路构件。处理部对流体进行处理。光源部包括朝向处理部照射紫外线的光源、以及支撑光源的支撑构件。盖构件配置于光源部的前表面侧，保护光源不受流体的影响。流路构件包括将盖构件加以保持的保持部、以及使处理部与外部连通的流体流路。流体流路的至少一部分位于光源部的侧方，光源部与流路构件热性接触。流路构件包括装配部，其以能拆装的方式装配光源部。

发明的效果

依据本发明，不仅能够抑制光源的温度上升，而且容易更换组件。

附图说明

图1是表示第一实施方式的流体杀菌装置的应用例的示意图。

图2是表示第一实施方式的流体杀菌装置的剖面图。

图3是图2的A-A剖面图。

图4是图2的B-B剖面图。

图5是图2的C-C剖面图。

图6是表示第一实施方式的装配部的示意图。

图7是表示第一实施方式的光源部的装配方式的剖面示意图。

图8是表示第二实施方式的装配部的剖面示意图。

图9是表示第三实施方式的装配部的剖面示意图。

图10是表示第四实施方式的装配部的示意图。

图11是表示第五实施方式的流体杀菌装置的剖面图。

图12是图11的D-D剖面图。

图13是图11的E-E剖面图。

图14是图11的F-F剖面图。

图15是表示第六实施方式的流体杀菌装置的剖面图。

符号的说明

1、1A～1E：流体杀菌装置

2：供给箱

3：泵

4：上游侧流路构件

5：下游侧流路构件

6：流量调整机构

7：回收箱

10：连接构件

11：整流板

17：卡合部

20：处理部

21：管状构件

21a：外表面

22：反射板

23：收纳构件

24、31、32、33、33a、34、39：流路

30、30a、30b、30c：流路构件

301：第一凸缘

302：第二凸缘

35：贯通口

36、36a、36b、36c：装配部

38：贯通孔

40、40a、40b、40c：光源部

41：支撑构件

41a：装配构件

411、413：开口

412：介质流路

414：背面

415：前表面

42：光源

43：基板

45：公螺纹

45a：锁孔部

45c：固定部

45b：钩部

46：爪部

49：空间

50：盖构件

60：冷却装置

X、Y、Z：轴

具体实施方式

以下所说明的实施方式的流体杀菌装置1包括：处理部20、光源部40、盖构件50、及流路构件30。处理部20对流体进行处理。光源部40包括朝向处理部20照射紫外线的光源42、以及支撑光源42的支撑构件41。盖构件50配置于光源部40的前表面侧，保护光源42不受流体影响。流路构件30包括将盖构件50加以保持的保持部、以及使处理部20与外部连通的流体流路。流体流路的至少一部分位于光源部40的侧方，光源部40与流路构件30热性接触。流路构件30包括能拆装地装配光源部40的装配部。

另外，以下所示的实施方式的流路构件30在光源部40的背面侧延伸存在，光源部40从盖构件50的侧面侧装配于流路构件30。

此外，以下所说明的实施方式的支撑构件41具有使与流体不同的加热介质流通的介质流路412。

另外，以下所说明的实施方式的流路构件30在光源部40的侧方具有流体流路的开口。

以下，参照附图，对实施方式的流体杀菌装置进行说明。此外，以下的各实施方式表示一例，并不限定发明。另外，以下所示的各实施方式能够在不矛盾的范围内适当组合。另外，各实施方式的说明中，对同一构成赋予同一符号，省略后述的说明。

(第一实施方式)

图1是表示第一实施方式的流体杀菌装置的应用例的示意图。图2是表示第一实施方式的流体杀菌装置的剖面图。

此外，为了使说明容易理解，图2中图示出三维的正交座标系，其包含将铅垂向上设为正方向、且将铅垂向下设为负方向的Z轴。所述正交座标系在后述说明所使用的其他附图中也示出。

(流体杀菌装置的构成)

如图1所示，第一实施方式的流体杀菌装置1不仅与供给流体的供给箱2连结，而且与将经紫外线照射的流体回收的回收箱7连结。如图1及图2所示，流体杀菌装置1的上游侧经由上游侧流路构件4而与供给箱2连结。在上游侧流路构件4，设置有从供给箱2向流体杀菌装置1输送流体的泵3。另外，流体杀菌装置1的下游侧经由下游侧流路构件5而与回收箱7连结。在下游侧流路构件5，设置有流量调整机构6，所述流量调整机构6调整从流体杀菌装置1向回收箱7输送的流体的流量。

流体杀菌装置1例如在饮用水供给装置中，用于对供给箱2内的水进行杀菌处理。本实施方式中，作为流体，例如应用于自来水等液体，但也可应用于气体。

如图2所示，流体杀菌装置1包括处理部20、收纳构件23、光源部40、盖构件50、连接构件10、及流路构件30。

处理部20包括：管状构件21，在内部具有使流体流通的流路24；以及反射板22，配置于管状构件21的外表面21a。处理部20对在流路24中流动的流体进行处理。

管状构件21例如为石英管(quartz tube)，使紫外线透过。管状构件21为两端开口的筒状的构件。反射板22是将从光源部40向流路24内照射的紫外线反射至流路24内的反射面的一例，例如使用高亮度铝板。管状构件21的一端支撑、固定于连接构件10，另一端支撑、固定于流路构件30。

此外，反射板22并不限定于高亮度铝板，只要是以高效率来反射紫外线的构件，则可以是任意构件。另外，也可代替反射板22，而在管状构件21的外表面21a形成反射膜。反射膜是使用例如二氧化硅膜。此外，反射膜并不限定于二氧化硅膜，也可以是铝蒸镀膜。另外，管状构件21并不限定于石英管，也可以是聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)等氟树脂。另外，反射板22也可形成于管状构件21的内表面，来代替形成于管状构件21的外表面21a。进而，处理部20可包含反射板22与反射膜这两者，也可不包含反射板22或反射膜。

收纳构件23收纳处理部20。收纳构件23例如是利用不锈钢(SUS)等金属材料，形成为将处理部20收纳于内部的圆筒状，还发挥将处理部20的外周覆盖来加以保护的盖构件的功能。在收纳构件23的两端部形成有凸缘(flange)，且一端紧固于连接构件10，另一端紧固于流路构件30。

光源部40对处理部20的流路24照射紫外线。另外，光源部40包括光源42、基板43、及支撑构件41。

光源42是发出紫外线的发光元件，安装于基板43上。光源42例如为LED。光源42是由未图示的电源来供给电力而发光。光源42是与处理部20相向而配置，对处理部20照射紫外线。另外，作为光源42，考虑到寿命及输出，优选为在波长280[nm]附近具有峰值波长的光源，只要是例如260[nm]～280[nm]的起到杀菌作用的波长范围即可，并不限定于紫外线的波长。即，光源42并不限定于LED，也可以是激光二极管(laser diode，LD)等发出既定的波长范围的紫外线的其他半导体元件。

基板43是以金属材料作为母材来形成。在基板43上，虽未图示，但经由绝缘层而形成有所需的导电图案(布线图案)，且在导电图案上设置有光源42。此外，基板43的母材并不限定于金属材料，例如也可以使用氧化铝等陶瓷。基板43是固定于支撑构件41而受到支撑。

支撑构件41通过将安装有光源42的基板43固定于既定的位置，来支撑光源42。此处，光源42由于随着点灯时间的经过而发光效率下降，故而必须定期更换。因此，流体杀菌装置1为了容易更换光源部40，而将支撑光源42的支撑构件41构成为能够容易拆装。这方面的详情如后述。

盖构件50例如是由石英玻璃(quartz glass)所形成的紫外线透过构件，配置于光源部40的前表面即Z轴负方向侧。盖构件50固定于流路构件30，在与光源部40的支撑构件41之间所包围的空间的内部被气密地封闭，保护光源42不受流体影响。盖构件50使光源42所发出的紫外线透过，对在处理部20的流路24内流动的流体照射紫外线。

在盖构件50的前表面，形成作为连接流路的流路39，所述流路39在与后述第一凸缘301之间将流路24与后述流路33连接。此外，盖构件50只要是对深紫外区域的光具有透过性，且劣化少，则并无特别限定，例如可以是具有紫外线透过性的氟树脂。另外，盖构件50可在流路24侧的表面形成预防流体中包含的微量成分的附着的防污膜，也可为了提高来自光源42的光的透过率而在光源部40侧的表面设置抗反射膜。

连接构件10形成为圆筒状，将上游侧流路构件4与处理部20的流路24连结。连接构件10是经由例如未图示的O型环来支撑管状构件21的一端部。在连接构件10的外周部，固定着收纳构件23的一端部。此外，在上游侧流路构件4与处理部20的流路24之间，也可设置整流板11，所述整流板11使从上游侧流路构件4流入的流体的流动整齐。

流路构件30是将第一凸缘301与第二凸缘302，经由未图示的紧固构件来紧固为一体而构成。第一凸缘301配置于处理部20侧，第二凸缘302配置在与处理部20相反的一侧。

在流路构件30，形成流体流路，所述流体流路使处理部20的流路24与外部的下游侧流路构件5连通。此处，使用图2～图5，对流路构件30所具有的流体流路的一例进行说明。

图3是图2的A-A剖面图。图4是图2的B-B剖面图。图5是图2的C-C剖面图。

如图2、图3所示，第二凸缘302从Z轴方向看为圆形状，在其中央部分具有在Z轴方向贯通的贯通口35。贯通口35中，在前表面侧、即Z轴负方向侧，保持、固定有盖构件50。即，贯通口35是将盖构件50加以保持的保持部的一例。另外，在位于盖构件50的背面侧、即Z轴正方向侧的贯通口35，以能拆装的方式装配有光源部40。

另外，如图3、图5所示，在第二凸缘302形成有：流路33，环状地包围贯通口35的周围且在Z轴方向延伸；以及流路34，从装配光源部40的贯通口35的侧方起在径向(此处为Y轴方向)延伸。在流路34，连接有下游侧流路构件5，流路33经由流路34而与流体杀菌装置1的外部连通。

另一方面，如图2、图4所示，第一凸缘301从Z轴方向看为圆形状，且在其中央部分包括：流路31，在Z轴方向贯通，使流路39与处理部20的流路24连通；以及多个流路32，从流路31朝向第一凸缘301的外周侧而以放射状延伸。

流路构件30通过将第一凸缘301及第二凸缘302紧固，而将图4所示的各流路32的以放射状延伸的前端部分、与位置对应的图3所示的流路33分别连通。由此，从上游侧流路构件4供给至实施方式的流体杀菌装置1的内部的流体是经由整流板11→流路24→流路31→流路39→流路32→流路33→流路34，而流出至下游侧流路构件5的流路。流入至流路构件30的流体当通过流路33时，夺取装配于贯通口35的光源部40所发出的热，并且向下游侧流路构件5流出。

即，在流路24中，通过照射光源42所发出的紫外线而经杀菌的流体是通过管状构件21的流路24，流向光源42的发光面侧，经由贯通第一凸缘301的流路31而流入至沿着光源42的发光面的流路39，经盖构件50折返而在流路构件30内通过流路32、流路33，从而向光源部40的侧方流出。由此，包括光源42的光源部40不使用其他冷却单元，而是使用在位于装配于贯通口35的光源部40的侧方的流路33中通过的流体，来间接但有效率地冷却。另外，通过不使用其他冷却单元，而使用通过流路33的流体来进行光源42的冷却，例如能够在不使用散热片(radiating fin)等其他冷却构件的情况下，抑制流体杀菌装置1的温度上升。

此外，流路构件30能够包含例如SUS。另外，也可代替SUS，而由导热率良好的铜或铝来构成流路构件30。此外，所述实施方式中，流路构件30包括第一凸缘301及第二凸缘302，可包括三个以上的构件，另外，也可包括一个构件。

另外，装配于贯通口35且支撑光源42的支撑构件41优选为由例如铜或SUS等具有既定以上的导热率的导热构件来设置。光源42发出的热经由支撑构件41而传递至在流路构件30内流动的流体，能够利用流体，将光源42更有效率地冷却。

此外，安装于基板43上的光源42的个数并不限定于图3所示的个数或大小，也可视需要来变更。另外，流路32的个数并不限定于图4所示的个数，也可视需要来变更。进而，流路33的形状并不限定于图3所示的环状，例如也可与图4所示的流路32对应，沿着同心圆状而隔开间隔来设置多个。

(光源部的拆装)

其次，对装配于流路构件30的光源部40的拆装进行说明。图6是表示第一实施方式的装配部的示意图。图7是表示第一实施方式的光源部的装配方式的剖面示意图。此外，图6、图7及后述的图8～图10中，将形成于流路构件30的各流路的图示省略。

如图6所示，装配部36是在流路构件30的贯通口35(例如参照图2)形成的母螺纹。另外，在构成光源部40的支撑构件41的外周面，形成与装配部36螺合的公螺纹45。即，光源部40与流路构件30是通过装配部36、与公螺纹45螺合而紧固固定。

图7所示的例子中，支撑构件41的内部为了轻量化而成为中空，但考虑到散热性，支撑构件41也可形成为实心。

此外，例如也可在光源部40与流路构件30之间，以夹持橡胶衬垫(rubberpacking)等密封构件的状态来装配光源部40。由此，能够抑制流体泄漏至光源部40。

(第二实施方式)

其次，使用图8，对第二实施方式的流体杀菌装置1A进行说明。图8是表示第二实施方式的装配部的剖面示意图。

第二实施方式的流体杀菌装置1A与第一实施方式的流体杀菌装置1相比较，光源部40及流路构件30的固定方式不同。具体而言，第二实施方式的流体杀菌装置1A中，装配部36a是沿着流路构件30a的贯通口35的周壁而延伸且向内侧突出的钩部。

另一方面，在与支撑构件41连接的装配构件41a的外周面，设置有用以与装配部36a卡止的锁孔部45a。即，第二实施方式的流体杀菌装置1A中，通过设置于光源部40a的锁孔部45a与装配部36a卡合，而将光源部40a固定于装配部36a。

由此，依据第二实施方式的流体杀菌装置1A，能够在不另外使用固定件的情况下，将光源部40a与流路构件30a固定(参照图8的右图)。即，能够使光源部40a及流路构件30a容易拆装，因此能容易更换组件。

(第三实施方式)

其次，使用图9，对第三实施方式的流体杀菌装置1B进行说明。图9是表示第三实施方式的装配部的剖面示意图。如图9所示，第三实施方式的流体杀菌装置1B中，钩部45b沿着光源部40b的侧壁而延伸，且向外壁侧突出。

而且，在流路构件30b的内壁形成与钩部45b的卡合的装配部36b。第三实施方式的流体杀菌装置1B中，通过钩部45b与设置于流路构件30b的装配部36b卡合，而使光源部40b固定于流路构件30b。

即便是所述情况，也能够容易拆装光源部40b及流路构件30b，因此容易更换组件。此外，所述第二实施方式中，也可将锁孔部45a及装配部36a的形状相互调换。同样，第三实施方式中，也可将钩部45b及装配部36b的形状相互调换。即便是所述情况，也可不使用固定件，而将光源部40a、光源部40b及装配部36a、装配部36b固定。

(第四实施方式)

其次，使用图10，对第四实施方式的流体杀菌装置1C进行说明。图10是表示第四实施方式的装配部的示意图。如图10所示，第四实施方式的流体杀菌装置1C中，固定部45c是从光源部40c向流路构件30c突出的***部，且在***部的前端具有沿着径向而突出的爪部46。

另一方面，流路构件30c在端面具有装配部36c，所述装配部36c是作为供固定部45c***的***孔。例如，所述装配部36c具有卡合部17，所述卡合部17在以***有固定部45c的状态而向既定的方向旋转的情况下，与爪部46卡合。

图10所示的例子中，若在已将固定部45c***装配部36c的状态下，使固定部45c顺时针旋转，则爪部46与卡合部17卡合。由此，能够将光源部40c固定于流路构件30c。

如上所述，第四实施方式的流体杀菌装置1C中，也能在不使用固定件的情况下，将光源部40c与流路构件30c固定，因此能够容易更换组件。

此外，图6～图10所示的装配部为一例，并不受其限定。即，若装配部是使光源部与流路构件卡合而固定的结构，则也可以是其他的固定方式。通过装配部是使光源部与流路构件卡合而固定的结构，则除了光源部以能拆装的方式固定于流路构件以外，不仅能够将光源部容易地装配于流路构件，而且当在与流路构件的延伸方向垂直的剖面上看时，能够使设置于光源部的光源42装配于流路构件的大致中央，因此容易适当进行光源42的定位，能够抑制由于光源部的更换而引起的杀菌性能下降。

(第五实施方式)

其次，使用图11～图14，对第五实施方式的流体杀菌装置1D进行说明。图11是表示第五实施方式的流体杀菌装置的剖面图。图12是图11的D-D剖面图。图13是图11的E-E剖面图。图14是图11的F-F剖面图。

第一实施方式的流体杀菌装置1中，光源部40是构成为在沿着构成处理部20的管状构件21的长度方向的Z轴方向上能够拆装，与此相对，第五实施方式的流体杀菌装置1D中，不同之处在于，光源部40在与管状构件21的长度方向交叉的径向、此处为X轴方向上能够拆装。

具体而言，如图12、图13所示，构成流路构件30的第二凸缘302具有贯通孔38，所述贯通孔38在X轴方向贯通，能进行光源部40的拆装。另外，第二凸缘302中，在Y轴方向上夹持光源部40而相向延伸的流路33a是以避开贯通孔38的方式形成。

另外，如图14所示，流路33a在光源部40的背面侧与下游侧流路构件5连通。利用此种流体杀菌装置1D，也能够使用在流路33a中通过的流体来进行光源42的冷却，由此在不使用例如散热片等其他冷却构件的情况下，抑制流体杀菌装置1的温度上升。

此外，第五实施方式的流体杀菌装置1D是图示为大致棱柱状，但并不限定于此，也可为例如圆柱状。

(第六实施方式)

其次，使用图15，对第六实施方式的流体杀菌装置1E进行说明。图15是表示第六实施方式的流体杀菌装置的剖面图。

如图15所示，第六实施方式的流体杀菌装置1E在支撑构件41的内部形成介质流路412，且在支撑构件41的背面414侧形成与介质流路412相连的开口411、开口413。另外，在开口411、开口413，连接有与冷却装置60相连的未图示配管。

此处，冷却装置60例如为冷却器(chiller)。冷却装置60在与介质流路412之间使加热介质流通。加热介质例如为与处理流体不同的自来水。具体而言，从冷却装置60供给至开口411的冷却介质是随着在介质流路412中通过而在与支撑构件41之间进行热交换，且从开口413排出。由此，能够进一步抑制经由支撑构件41的光源42的温度上升。

此外，例如也可代替介质流路412而设置贯通孔，所述贯通孔从支撑构件41的背面414朝向前表面415而贯通。在所述情况下，若使作为加热介质的例如干燥空气，从支撑构件41的贯通孔流通至支撑构件41的前表面415侧的空间49，则例如能够防止或消除盖构件50的结露，抑制杀菌性能的下降。

如上所述，实施方式的流体杀菌装置1包括处理部20、光源部40、盖构件50、及流路构件30。处理部20对流体进行处理。光源部40包括朝向处理部20照射紫外线的光源42、以及支撑光源42的支撑构件41。盖构件50配置于光源部40的前表面侧，保护光源42不受流体影响。流路构件30包括将盖构件50加以保持的保持部、以及使处理部20与外部连通的流体流路。流体流路的至少一部分位于光源部40的侧方，且光源部40与流路构件30热性接触。流路构件30包括能拆装地装配光源部40的装配部。因此，不仅能够抑制光源42的温度上升，而且能够容易更换光源部40。

另外，实施方式的流路构件30在光源部40的背面侧延伸存在，光源部40从盖构件50的侧面侧装配于流路构件30。因此，不仅能够抑制光源42的温度上升，而且能够容易更换光源部40。

另外，实施方式的支撑构件41包括使与流体不同的加热介质流通的介质流路412。因此，能够进一步抑制光源42的温度上升。

另外，实施方式的流路构件30在光源部40的侧方具有流体流路的开口。因此，不仅能够确保杀菌性能，而且能够小型化。

此外，流路构件30中的流体的流动方向并不限定于图示的方向，也可为反方向。即，流路构件30可与上游侧流路构件4连接，连接构件10可与下游侧流路构件5连结。

另外，各实施方式的流体杀菌装置能以任意朝向来使用。例如，能以流路构件30成为上方、连接构件10成为下方的朝向来使用，也能以连接构件10成为上方、流路构件30成为下方的朝向来使用。进而，能以管状构件21的长度方向成为水平的方式来配置，也能倾斜来使用。

虽已对本发明的若干实施方式加以说明，但这些实施方式是作为例子而提出，并非想要限定发明的范围。这些实施方式能够以其他的多种方式来实施，能够在不脱离发明的要旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形包含于发明的范围或要旨中，同样包含于权利要求所记载的发明及其均等的范围内。

Claims (4)

1.一种流体杀菌装置，包括：

处理部，对流体进行处理；

光源部，包括朝向所述处理部照射紫外线的光源、及支撑所述光源的支撑构件；

盖构件，配置于所述光源部的前表面侧，保护所述光源不受流体影响；以及

流路构件，包括保持前表面盖构件的保持部、以及使所述处理部与外部连通的流体流路；并且

所述流体流路的至少一部分位于前表面光源部的侧方，所述光源部与所述流路构件热性接触，

所述流路构件包括能拆装地装配所述光源部的装配部。

2.根据权利要求1所述的流体杀菌装置，其中，

所述流路构件在所述光源部的背面侧延伸存在，且

所述光源部是从所述盖构件的侧面侧装配于所述流路构件。

3.根据权利要求1或2所述的流体杀菌装置，其中，

所述支撑构件包括使与所述流体不同的加热介质流通的介质流路。

4.根据权利要求1或2所述的流体杀菌装置，其中，

所述流路构件在所述光源部的侧方具有所述流体流路的开口。

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