JP2019055126A - Fluid sterilizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、流体殺菌装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a fluid sterilizer.
光源の発光素子が発する紫外線を、例えば、水、気体等の流体が流れる流路部材の流路内へ照射することで、流体を殺菌する流体殺菌装置が知られている。この種の流体殺菌装置としては、紫外線を発する発光ダイオード(LED)を有する光源を用いたものがある。 2. Description of the Related Art A fluid sterilization apparatus that sterilizes a fluid by irradiating ultraviolet rays emitted from a light emitting element of a light source into a flow path of a flow path member through which a fluid such as water or gas flows is known. As this type of fluid sterilization apparatus, there is an apparatus using a light source having a light emitting diode (LED) that emits ultraviolet rays.
上述した流体殺菌装置では、流路内を流れる流体へLEDが発する紫外線を効率的に照射することが望まれている。 In the fluid sterilization apparatus described above, it is desired to efficiently irradiate the ultraviolet light emitted from the LED onto the fluid flowing in the flow path.
そこで、本発明は、流路内の流体に対する紫外線の照射効率を高めることができる流体殺菌装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the fluid sterilizer which can improve the irradiation efficiency of the ultraviolet-ray with respect to the fluid in a flow path.
実施形態に係る流体殺菌装置は、流体を流すための第1の流路を有する流路部材と、前記第1の流路の、前記流体の流れ方向に交差する流路断面に対向して配置され、前記第1の流路内へ紫外線を照射する複数の第1の発光素子を有する第1の光源と、前記第1の流路の前記流路断面に対向し、かつ、前記第1の光源に対向して配置され、前記第1の流路内へ紫外線を照射する複数の第2の発光素子を有する第2の光源と、を具備し、前記第1の光源と前記第2の光源とが互いに対向する同一の平面上に前記複数の第1の発光素子と前記複数の第2の発光素子を投影したとき、前記第1の発光素子と前記第2の発光素子は、仮想上の正多角形の頂点に配置されている。 A fluid sterilization apparatus according to an embodiment is disposed so as to oppose a flow path member having a first flow path for flowing a fluid and a flow path cross section of the first flow path that intersects the fluid flow direction. A first light source having a plurality of first light emitting elements for irradiating ultraviolet rays into the first flow path, facing the cross section of the flow path of the first flow path, and the first light source And a second light source having a plurality of second light emitting elements arranged to face the light source and irradiating ultraviolet rays into the first flow path, the first light source and the second light source Projecting the plurality of first light emitting elements and the plurality of second light emitting elements on the same plane facing each other, the first light emitting element and the second light emitting element are virtually It is placed at the vertex of a regular polygon.
本発明によれば、流路内の流体に対する紫外線の照射効率を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the irradiation efficiency of the ultraviolet-ray with respect to the fluid in a flow path can be improved.
以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置は、流路部材と、第1の光源と、第2の光源と、を備える。流路部材は、流体を流すための第1の流路を有する。第1の光源は、第1の流路の、流体の流れ方向に交差する流路断面に対向して配置されている。第1の光源は、複数の第1の発光素子を有する。複数の第1の発光素子は、第1の流路内へ紫外線を照射する。第2の光源は、第1の流路の流路断面に対向して配置されている。第2の光源は、第1の光源に対向して配置されている。第2の光源は、複数の第2の発光素子を有する。複数の第2の発光素子は、第1の流路内へ紫外線を照射する。第1の光源と第2の光源が互いに対向する同一の平面上に複数の第1の発光素子と複数の第2の発光素子を投影したとき、第1の発光素子と第2の発光素子は、仮想上の正多角形の頂点に配置されている。 A fluid sterilizer according to an embodiment described below includes a flow path member, a first light source, and a second light source. The flow path member has a first flow path for flowing a fluid. The first light source is disposed to face the cross section of the first flow path that intersects the fluid flow direction. The first light source has a plurality of first light emitting elements. The plurality of first light emitting elements irradiate ultraviolet rays into the first flow path. The 2nd light source is arrange | positioned facing the flow-path cross section of a 1st flow path. The second light source is disposed to face the first light source. The second light source has a plurality of second light emitting elements. The plurality of second light emitting elements irradiate ultraviolet rays into the first flow path. When a plurality of first light emitting elements and a plurality of second light emitting elements are projected on the same plane where the first light source and the second light source face each other, the first light emitting element and the second light emitting element are Are arranged at the vertices of a virtual regular polygon.
また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置において、第1の光源と第2の光源が互いに対向する同一の平面上に複数の第1の発光素子及び複数の第2の発光素子を投影したとき、第1の発光素子及び第2の発光素子は、正多角形の頂点に交互に配置されている。 In the fluid sterilization apparatus according to the embodiment described below, a plurality of first light emitting elements and a plurality of second light emitting elements are projected on the same plane where the first light source and the second light source face each other. In this case, the first light emitting elements and the second light emitting elements are alternately arranged at the vertices of the regular polygon.
また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置において、第1の光源は、第1の基板を有する。第1の基板には、第1の発光素子が配置されている。第2の光源は、第2の基板を有する。第2の基板には、第2の発光素子が配置されている。第2の発光素子は、第1の基板における第1の発光素子の配置と等しく配置されている。第2の基板は、第1の基板に対して正多角形の中心まわりに回転されて設けられている。 Moreover, in the fluid sterilizer according to the embodiment described below, the first light source includes a first substrate. A first light emitting element is disposed on the first substrate. The second light source has a second substrate. A second light emitting element is disposed on the second substrate. The second light emitting elements are arranged in the same manner as the arrangement of the first light emitting elements on the first substrate. The second substrate is provided to be rotated around the center of the regular polygon with respect to the first substrate.
また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置において、第1の発光素子と第2の発光素子は、同心の複数の正多角形の頂点に交互に配置されている。 In the fluid sterilization apparatus according to the embodiment described below, the first light emitting elements and the second light emitting elements are alternately arranged at the vertices of a plurality of concentric regular polygons.
また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置は、第1の接続部材と、第2の接続部材と、を更に備える。第1の接続部材は、流路部材の一端に接続されている。第1の接続部材には、第1の光源が設けられている。第1の接続部材は、第2の流路を有する。第2の流路は、第1の光源の周囲に配置されている。第2の流路は、第1の流路に連通している。第2の接続部材は、流路部材の他端に接続されている。第2の接続部材には、第2の光源が設けられている。第2の接続部材は、第3の流路を有する。第3の流路は、第2の光源の周囲に配置されている。第3の流路は、第1の流路に連通している。 Moreover, the fluid sterilizer which concerns on embodiment described below is further provided with the 1st connection member and the 2nd connection member. The first connection member is connected to one end of the flow path member. The first connection member is provided with a first light source. The first connecting member has a second flow path. The second flow path is disposed around the first light source. The second channel communicates with the first channel. The second connection member is connected to the other end of the flow path member. The second connection member is provided with a second light source. The second connection member has a third flow path. The third flow path is disposed around the second light source. The third channel is in communication with the first channel.
また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置において、流路部材は、紫外線透過性を有する。流路部材には、反射面が設けられている。反射面は、第1の光源及び第2の光源が発した紫外線を第1の流路内へ反射する。 Moreover, in the fluid sterilizer according to the embodiment described below, the flow path member has ultraviolet transparency. The flow path member is provided with a reflective surface. The reflecting surface reflects ultraviolet rays emitted from the first light source and the second light source into the first flow path.
(第1の実施形態)
以下、実施形態に係る流体殺菌装置について、図面を参照して説明する。以下の実施形態は、一例を示すものであって、発明を限定するものではない。図1は、実施形態に係る流体殺菌装置全体を示す模式図である。図2は、実施形態に係る流体殺菌装置の要部を示す断面図である。図3は、実施形態に係る流体殺菌装置が有する第1の光源を拡大して示す断面図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a fluid sterilizer according to an embodiment will be described with reference to the drawings. The following embodiment shows an example and does not limit the invention.
(流体殺菌装置の構成)
図1に示すように、第1の実施形態の流体殺菌装置1は、紫外線(紫外光)を照射する流体を流すための流路部材13が、流体を供給する給水タンク6に連結されると共に、紫外線が照射された流体を回収する回収タンク7に連結されている。図1及び図2に示すように、流体殺菌装置1は、流路部材13の上流側が、上流側流路部材8を介して給水タンク6に連結されている。上流側流路部材8には、給水タンク6から流体殺菌装置1へ流体を送るポンプ11が設けられている。また、流体殺菌装置1は、流路部材13の上流側と同様に、流路部材13の下流側が、下流側流路部材9を介して回収タンク7に連結されている。下流側流路部材9には、流体殺菌装置1から回収タンク7へ送る流体の流量を調整する流量調整機構12が設けられている。
(Configuration of fluid sterilizer)
As shown in FIG. 1, in the
流体殺菌装置1は、例えば、飲料水供給装置において、給水タンク6内の水を殺菌処理するために用いられる。本実施形態では、流体として、例えば、上水等の水に適用されるが、気体に適用されてもよい。
The
図2に示すように、流体殺菌装置1は、流体を流すための第1の流路としての流路13aを有する流路部材13と、流路部材13の流路13a内へ紫外線を照射する第1の光源部15A及び第2の光源部15Bと、を備える。また、流体殺菌装置1は、流路部材13の一端に接続された第1の接続部材17と、流路部材13の他端に接続された第2の接続部材18と、第1の接続部材17と第2の接続部材18とを連結する連結部材19と、を備える。
As shown in FIG. 2, the
流路部材13は、紫外線反射率が高く、紫外線による劣化が抑えられた材料で形成されることが好ましい。本実施形態では、流路部材13として、透明な石英管が用いられており、石英管の外周面全体に、紫外線反射率が高い反射面としての反射板13bを用いる。反射板13bは、第1の光源部15A及び第2の光源部15Bが流路13a内へ照射する紫外線を流路13a内へ反射する反射面の一例であり、例えば、アルミニウム製の板材が用いられている。
The
なお、流路部材13に形成される反射板13bは、石英管の外周面全体に、紫外線反射率が高い反射面としての反射膜が形成されたものを用いてもよい。反射膜は、例えば、シリカ膜が用いられている。また、流路部材13に形成される反射膜は、シリカ膜に限らず、アルミニウム蒸着膜であってもよい。また、流路部材13は、透明な石英管に限らず、高反射率のポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene:PTFE、テトラフルオロエチレンの重合体)等のフッ素樹脂によって形成されてもよい。また、反射膜は、流路部材13の外周面に形成する代わりに、流路部材13の内周面に形成されてもよい。
In addition, you may use the reflecting plate 13b formed in the
図2に示すように、第1の光源部15Aと第2の光源部15Bは、流路部材13の流路13aの両端に配置されており、互いに対向している。以下、第1の光源部15Aの構成要素と、第2の光源部15Bの構成要素については、同一符号の末尾にA、Bを付けて区別する。第1の光源部15Aと第2の光源部15Bは、後述する第1の光源部15Aにおける複数の第1のLED23Aの配置と、第2の光源部15Bにおける第2のLED23Bの配置とが異なる点を除いて、同様に構成されている。このため、第1の光源部15Aと第2の光源部15Bとで共通する構成については、第1の光源部15Aの構成に基づいて説明し、第2の光源部15Bの構成についての説明を省略する。第1の光源部15Aにおける第1のLED23Aの配置と、第2の光源部15Bにおける第2のLED23Bの配置との違いについては後述する。
As shown in FIG. 2, the first light source unit 15 </ b> A and the second light source unit 15 </ b> B are disposed at both ends of the
図3に示すように、第1の光源部15Aは、第1の接続部材17の内部に設けられている。第1の光源部15Aは、第1の光源16Aと、第1の光源16Aを流体から保護するカバー部材21と、を有する。カバー部材21については、第1の光源部15Aと第2の光源部15Bとで同一符号を付けて説明する。第1の光源16Aは、流路部材13の一端側において、流路13aの、流体の流れ方向に直交する流路断面(以下、流路13aの流路断面と称する。)に対向して配置されている。また、第1の光源部15Aの第1の光源16Aは、第1の接続部材17が有する後述の光源支持部17b−3に配置されている。
As shown in FIG. 3, the first light source unit 15 </ b> A is provided inside the
第1の光源16Aは、光モジュールであって、紫外線を発する第1の発光素子としての第1のLED23Aと、第1のLED23Aが実装された第1の基板24Aと、を有する。第1の基板24Aは、金属材料を母材として形成されており、第1のLED23Aが載置される載置面としての実装面24aを有する。第1の基板24Aの実装面24a上には、図示しないが、絶縁層を介して所望の導電パターン(配線パターン)が形成されており、導電パターン上に第1のLED23Aが設けられている。なお、第1の基板24Aの母材は、金属材料に限らず、例えばアルミナ等のセラミックスが用いられてもよい。また、第1の光源16Aが有する第1の発光素子としては、第1のLED23Aに限らず、レーザーダイオード(LD)等の他の半導体素子が用いられてもよい。
16 A of 1st light sources are optical modules, Comprising: It has 1st LED23A as a 1st light emitting element which emits an ultraviolet-ray, and 1st board |
第1の光源16Aは、図示しない電源から電力が供給され、第1のLED23Aを発光させる。第1の光源16Aは、第1のLED23Aの発光面が、流路13aの流路断面に対向しており、例えば、第1の光源16Aの第1の基板24Aの主面が流路13aの流れ方向に対して略垂直となるように配置されている。ここで、「第1のLED23Aの発光面」とは、単に第1のLED23Aの発光領域のみを示しているのではなく、第1のLED23Aが配置された第1の基板24Aの主面全体を指している。また、「第1のLED23Aの発光面が、流路13aの流路断面に対向する」向きは、互いに平行に対向する向きのみに限定されるものではない。例えば、第1のLED23Aの発光面と、流路13aの流路断面とがなす角度(鋭角)は±10°程度まで許容される。
The first
また、第1のLED23Aとしては、殺菌作用が比較的高い波長275nm近辺にピーク波長を有するものが好ましいが、殺菌作用を奏する波長帯域であればよく、紫外線の波長を限定するものではない。 Moreover, as 1st LED23A, what has a peak wavelength in the wavelength vicinity of 275 nm with a comparatively high bactericidal action is preferable, However, What is necessary is just a wavelength range with a bactericidal action, and does not limit the wavelength of an ultraviolet-ray.
第1の光源部15Aのカバー部材21は、例えば、ガラス材によって形成された紫外線透過部材であり、第1のLED23A及び第1の基板24Aを覆って配置されている。カバー部材21は、第1の接続部材17が有する後述の光源支持部17b−3に固定されており、第1の光源部15Aの内部が気密に閉じられている。カバー部材21は、第1のLED23Aが発した紫外線を透過し、流路13a内を流れる流体、及び第1の接続部材17が有する後述の流路17a−1、17a−2を流れる流体に対して紫外線が照射される。
The
第1のLED23Aが載置される実装面24aは、流路13aの流れ方向に対する実装面24aの向き(姿勢)を限定するものではないが、第1のLED23Aの半値角を踏まえて、第1のLED23Aが発する紫外線の利用効率を高める観点では、実装面24aが流路13aの流路断面と平行に配置されるのが好ましい。
Although the mounting surface 24a on which the
また、第1の接続部材17が有する後述の流路17a−1、17a−2は、第1の光源16Aの近傍に位置しているので、必要に応じて、流路17a−1、17a−2の内面に反射膜が設けられてもよい。このような反射膜により、流路13a側から流路17a−1、17a−2内へ入射する紫外線を流路13a内へ反射させることが可能になり、第1のLED23Aが発する紫外線の利用効率を高めることが可能になる。
Moreover, since the below-mentioned
第1の光源16Aの第1のLED23Aから出射された紫外線は、カバー部材21を透過し、流路13a内を流れる流体に対して第1のLED23Aからの直射光が照射されると共に、図3に示す矢印のように、流路13a内において反射板13bで反射されることで流路13a内を流れる流体に対して反射板13bからの反射光が間接的に照射される。
The ultraviolet rays emitted from the
第1の接続部材17の内部には、第1の光源16Aが設けられており、流路13aの一端に連通する第2の流路としての流路17a−1、17a−2、17b−1、17b−2が第1の光源16Aの周囲に沿って形成されている。また、第1の接続部材17の上流側フランジ17aには、後述する連結部材19の一端部が固定されている。
A
第1の接続部材17は、一対の上流側フランジ17aと下流側フランジ17bを、図示しない締結部材を介して一体に締結して構成されている。上流側フランジ17aは、流路部材13側に配置されており、下流側フランジ17bは、第1の光源部15Aを挟んで流路部材13とは反対側に配置されている。
The first connecting
第1の接続部材17の上流側フランジ17aは、第2の流路として、流路17a−1と、流路17a−2と、を有する。上流側フランジ17aは、Oリング25を介して流路部材13の一端部を支持している。上流側フランジ17a及び下流側フランジ17bは、所定以上の熱伝導率を有する材料、例えば、腐食性に優れるステンレス鋼によって円筒状に形成されている。なお、上流側フランジ17a及び下流側フランジ17bは、ステンレス鋼に限らず、熱伝導率が高いアルミニウムの複合素材によって形成されてもよく、セラミックスやフィラーが混合された高熱伝導性樹脂材等によって形成されてもよい。
The
流路17a−1は、上流側フランジ17aの中心付近に位置しており、流路部材13の流路13aの一端と連通されている。流路17a−2は、流路17a−1と連通されており(図5参照)、上流側フランジ17aの中心から外周側へ延びている。したがって、上流側フランジ17aの流路17a−1及び流路17a−2は、流路部材13の流路13aと連通されており、第1の光源16Aの近傍に位置している。上述したように、流路17a−1、17a−2の内面には、流路13a側から流路17a−1、17a−2内へ入射する紫外線を流路13a内へ反射させる反射膜が設けられてもよく、第1のLED23Aが発する紫外線の利用効率を高めることが可能になる。
The
図2及び図3に示すように、下流側フランジ17bは、第2の流路として、流路17b−1と、流路17b−2と、第1の光源16Aを支持する支持部としての光源支持部17b−3と、を有する。光源支持部17b−3は、流路17b−1及び流路17b−2で囲まれる領域に形成されている。したがって、流路17b−1と流路17b−2は、第1の接続部材17の内部に設けられた第1の光源部15Aの周囲に配置されている。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
下流側フランジ17bは、上流側フランジ17aと連結されており、流路17b−1と流路17a−2とを接続している。また、下流側フランジ17bは、下流側流路部材9と連結されている。このように第1の接続部材17は、例えば、流路部材13の流路13aから流入した流体を、第1の光源部15Aのカバー部材21に沿う流路17a−1、光源支持部17b−3の外周側へ向かう流路17a−2、光源支持部17b−3の外周付近を通過する流路17b−1、第1の光源16Aの発光面の反対面側で光源支持部17b−3の外周側から中心付近へ延びる流路17b−2の順に経由させて、下流側流路部材9へ流出させる。
The
図2に示すように、第2の接続部材18は、円筒状に形成されており、上流側流路部材8と流路部材13とを連結している。第2の接続部材18は、Oリング25を介して流路部材13の他端部を支持している。第2の接続部材18の外周部には、後述する連結部材19の他端部が固定されている。また、第2の接続部材18は、第1の接続部材17が有する第2の流路と同様に、第3の流路として、流路17a−1及び流路17a−2と、流路17b−1及び流路17b−2と、を有する。第2の接続部材18が有する光源支持部17b−3には、第2の光源部15Bが設けられている。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、上流側流路部材8の流路から、流路部材13の流路13a内へ流入した流体は、図2及び図3中の矢印のように、流路13a内を流れ、第1の接続部材17の流路17a−1、流路17a−2、流路17b−1、流路17b−2を経由し、下流側流路部材9の流路へ流出される。第1の接続部材17へ流入した流体は、流路17a−1、流路17a−2、流路17b−1、流路17b−2の経路を通過する際に、光源支持部17b−3に収容された第1の光源16Aが発する熱を奪いながら、下流側流路部材9へ流出される。
As shown in FIG. 3, the fluid that has flowed into the
すなわち、流路13aにおいて第1の光源16Aが発した紫外線が照射されることにより殺菌される流体は、流路部材13の流路13aを通って、第1の光源16Aの発光面側に向かって流れ、第1の光源16Aの発光面に沿う流路17a−1へ流入し、第1の接続部材17内を流路17a−1、流路17a−2、流路17b−1、流路17b−2の複数の経路を通過して、発光面の反対面側へ流出する。第1の接続部材17内の流路17a−1、流路17a−2、流路17b−1、流路17b−2の複数の経路は、光源16の周囲に沿って延びており、第1の光源16Aの発光面側から反対面側に流体が通り抜ける。
That is, the fluid that is sterilized by being irradiated with the ultraviolet rays emitted from the first
このため、第1の光源16Aは、他の冷却手段を用いることなく、流路17a−1、流路17a−2、流路17b−1、流路17b−2の複数の経路を通過する流体を用いて、間接的ではあるが効率的に冷却される。また、他の冷却手段を用いることなく、流路17a−1、流路17a−2、流路17b−1、流路17b−2の複数の経路を通過する流体を用いて第1の光源16Aの冷却を行うことで、例えば、放熱フィンなどの他の冷却部材が不要となる。これにより、流体殺菌装置1を小型化することができる。
For this reason, the first
なお、光源支持部17b−3に収容された第1の光源16Aと、光源支持部17b−3との間に、例えば、アルミニウム、ステンレス等の所定以上の熱伝導率を有する熱伝導部材が設けられることが好ましい。第1の光源16Aが発した熱が、熱伝導部材を介して第1の接続部材17内を流れる流体に伝わり、流体によって第1の光源16Aを更に効率的に冷却することができる。
In addition, between the 1st
また、流体殺菌装置1の流路部材13における流体の流れ方向は、図1及び図2に示した方向に限定されるものではなく、図1に示す方向と逆方向であってもよい。すなわち、図示しないが、第1の接続部材17が上流側流路部材8に接続され、第2の接続部材18が下流側流路部材9に連結されてもよい。この構成の場合、上流側流路部材8から第1の接続部材17へ流入した流体が、流路17b−2、流路17b−1、流路17a−2、流路17a−1の順に経由して流路13a内を流れて、下流側流路部材9の流路へ流出される。このように流体の流れ方向を限定しないことは、後述する変形例においても同様である。
Moreover, the flow direction of the fluid in the
また、図3では、流路部材13は、流路13aにおける流体の流れ方向が、第1の光源部15Aの第1の光源16Aの発光面に対して略垂直に配置されているが、垂直に限定されず、流路13aの流れ方向が、第1の光源16Aの発光面に対して、所定の角度をなす構成、あるいは、角度を任意に調整可能な構成であってもよい。
In FIG. 3, the
連結部材19は、例えば、ステンレス等の金属材料によって円筒状に形成されており、流路部材13を内部に収容することで、流路部材13の外周を覆って保護するカバー部材としても機能する。連結部材19の両端部には、フランジ部19aが形成されている。連結部材19の一端部側のフランジ部19aは、第1の接続部材17の上流側フランジ17aにおける流路部材13側の側面、すなわち流路部材13における流体の流れ方向に直交する面に、例えば、ボルト等の締結部材20を介して固定されている。同様に、連結部材19の他端部側のフランジ部19aは、第2の接続部材18における流路部材13側の側面、すなわち流路部材13における流体の流れ方向に直交する面に、締結部材20を介して固定されている。このように第1の接続部材17と第2の接続部材18は、連結部材19を介して互いに連結されることで、第1の接続部材17と第2の接続部材18との間に挟まれた流路部材13の両端の支持状態が補強されている。
For example, the connecting
(流体殺菌装置の要部のI−I断面(A方向))
図4は、第1の実施形態に係る流体殺菌装置1の要部において、流路部材13を流体が流れる方向に直交するI−I断面をA方向から見た断面図である。
(II cross section (direction A) of the main part of the fluid sterilizer)
FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part of the
図2においてI−I断面を図中のA方向から見ると、図4に示すように、下流側フランジ17b及び第1の光源16Aが配置されている。図2におけるI−I断面をA方向から見たとき、下流側フランジ17bは、図4に示すように、円形状であり、その中心付近に、凹状の光源支持部17b−3を有する。そして、光源支持部17b−3には、第1の光源16Aが、第1のLED23Aからの紫外線の照射方向が流路13a側に向くように収容されている。
When the II cross section is viewed from the direction A in FIG. 2, the
また、光源支持部17b−3の周囲には、複数の流路17b−1が、第1のLED23Aを中心とする同心円状に沿って間隔をあけて設けられている。複数の流路17b−1は、下流側フランジ17bにおいて、第1の光源16Aを囲んだ周辺に第1の光源16Aの発光面側から反対面側まで貫通する貫通孔によって形成されている。
Further, around the light
なお、第1の基板24A上に実装される第1のLED23Aの個数、及び流路17b−1の個数は、図4に示す個数に限定されるものではなく、必要に応じて変更されてよい。
The number of the
(流体殺菌装置の要部のI−I断面(B方向))
図5は、第1の実施形態に係る流体殺菌装置1の要部において、流路部材13を流体が流れる方向に直交するI−I断面をB方向から見た断面図である。
(II cross section (direction B) of the main part of the fluid sterilizer)
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part of the
図2においてI−I断面を図中のB方向から見ると、図5に示すように、上流側フランジ17a及び光源16が配置されている。図2におけるI−I断面を図中のB方向から見たとき、上流側フランジ17aは、図5に示すように、円形状であり、その中心付近に流路13aと連通される断面円形状の流路17a−1と、流路17a−1から、上流側フランジ17aの外周側へ向かって放射状に延びる複数の流路17a−2と、を有する。また、第1の接続部材17の内部において、カバー部材21は、流路17a−1及び流路17a−2に隣接して配置されている。
In FIG. 2, when the I-I cross section is viewed from the B direction in the drawing, as shown in FIG. 5, the
第1の接続部材17は、一対の上流側フランジ17aと下流側フランジ17bとが連結されることで、図5に示す各流路17a−2の放射状に延びる先端部分と、この先端部分と位置が対応する図4に示す各流路17b−1とがそれぞれ接続される。
The first connecting
(第1の光源及び第2の光源におけるLEDの配置)
上述した第1の光源部15Aが有する第1の光源16Aと同様に、第2の光源部15Bは、第2の光源16Bを有する。以下、第1の光源16Aと第2の光源16Bとの違いについて説明する。
(Disposition of LEDs in the first light source and the second light source)
Similar to the first
図6は、実施形態に係る流体殺菌装置1の第1の光源16A及び第2の光源16Bを説明するための模式図である。図7は、実施形態に係る流体殺菌装置1の第1の光源16A及び第2の光源16Bの変形例1を説明するための模式図である。図8は、実施形態に係る流体殺菌装置1の第1の光源16A及び第2の光源16Bの変形例2を説明するための模式図である。図6〜図8は、それぞれ、第1の接続部材17側から第1の光源16A及び第2の光源16Bを透過して見た図である。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the first
図6(a)に示すように、第1の光源16Aは、2つの第1のLED23Aが配置された第1の基板24Aを有する。2つの第1のLED23Aは、第1の基板24A上に仮想上の正多角形Pである正方形を投影したときに、正方形における一方の対角線(図6中の水平線)上の2つの頂点に配置されている。
As shown in FIG. 6A, the first
図6(b)に示すように、第2の光源16Bは、2つの第2のLED23Bが配置された第2の基板24Bを有する。2つの第2のLED23Bは、上述した第1のLED23Aと同様に、第2の基板24B上に仮想上の正多角形Pである正方形を投影したとき、正方形における他方の対角線上(図6中の鉛直線上)の2つの頂点に配置されている。したがって、実施形態は、合計4つの第1のLED23A及び第2のLED23Bを用いる構成である。
As shown in FIG. 6B, the second
そして、図6(a)及び図6(b)に示すように、第2の基板24Bは、第1の基板24Aと構成が同一であり、第1の基板24Aの向き(姿勢)に対して、正方形の中心Oまわりに90°回転させて配置されている。このため、第1の光源16Aの第1のLED23Aの配置と、第2の光源16Bの第2のLED23Bの配置は、中心Oまわりにずらされることにより、第1の光源16Aと第2の光源16Bが互いに対向する同一平面(以下、単に同一平面と称する。)に対して非対称になっている。言い換えると、第1の基板24Aと第2の基板24Bは、同一平面に対して互いに対向するように配置されている。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
このように、第2の光源16Bは、正方形の中心Oまわりに対する第2の基板24Bの向きを除いて、第1の光源16Aと構成が同一であり、第1の基板24Aにおける第1のLED23Aの配置と等しく第2のLED23Bが配置された第2の基板24Bを有する。つまり、第1の光源16A及び第2の光源16Bにおいて、第1のLED23Aが設けられた第1の基板24Aと、第2のLED23Bが設けられた第2の基板24Bとが共通化されている。また、第1の光源16A及び第2の光源16Bは、例えば、正方形の中心O、第1の基板24A及び第2の基板24Bの中心Oが、流路部材13の流路13aの中心軸上に位置するように配置されている。
As described above, the second
図6(c)に示すように、同一平面上に2つの第1のLED23Aと2つの第2のLED23Bを投影したとき、第1のLED23Aと第2のLED23Bは、仮想上の正多角形Pの頂点に交互に配置されている。ここで、正多角形Pの頂点に交互に配置とは、正多角形における頂点の配列方向(周方向)において交互に配置されることを指す。このように流路13aの両端において、第1のLED23Aの配置と第2のLED23Bの配置とが非対称に異なることで、流路部材13の流路13a内(流路断面)における照度が均一化され、流路13a内を流れる流体に対する紫外線の照射効率が高められる。
As shown in FIG. 6 (c), when the two
変形例1として、例えば、正多角形Pが正六角形の場合、図7(a)に示すように、第1の光源16Aでは、3つの第1のLED23Aが、第1の基板24A上に投影された正六角形の6つの頂点に1つおきに配置されている。同様に、第2の光源16Bでは、図7(b)に示すように、3つの第2のLED23Bが、第2の基板24B上に投影された正六角形の6つの頂点に1つおきに配置されている。
As a first modification, for example, when the regular polygon P is a regular hexagon, as shown in FIG. 7A, in the first
そして、第2の基板24Bは、第1の基板24Aの向きに対して、正六角形の中心Oまわりに180°回転させて配置されている。このため、3つの第1のLED23Aと、3つの第2のLED23Bは、同一平面に対して非対称に配置されている。図7(c)に示すように、同一平面上に3つの第1のLED23Aと3つの第2のLED23Bを投影したとき、第1のLED23Aと第2のLED23Bは、正多角形Pの頂点に交互に配置されている。
Then, the
変形例1によれば、実施形態と同様に、流路13a内の流体に対する紫外線の照射効率が高められ、合計6つの第1のLED23A及び第2のLED23Bを用いることで、実施形態と比べて照度、積算光量が高められる。
According to the modified example 1, as in the embodiment, the irradiation efficiency of the ultraviolet rays with respect to the fluid in the
変形例2として、例えば、正多角形Pが正八角形の場合、図8(a)に示すように、第1の光源16Aでは、4つの第1のLED23Aが、第1の基板24A上に投影された正八角形の8つの頂点に1つおきに配置されている。同様に、第2の光源16Bでは、図8(b)に示すように、4つの第2のLED23Bが、第2の基板24B上に投影された正八角形の8つの頂点に1つおきに配置されている。
As a second modification, for example, when the regular polygon P is a regular octagon, as shown in FIG. 8A, in the first
そして、第2の基板24Bは、第1の基板24Aの向きに対して、正八角形の中心Oまわりに45°回転させて配置されている。このため、4つの第1のLED23Aと、4つの第2のLED23Bは、同一平面に対して非対称に配置されている。図8(c)に示すように、同一平面上に4つの第1のLED23Aと4つの第2のLED23Bを投影したとき、第1のLED23Aと第2のLED23Bは、正多角形Pの頂点に交互に配置されている。
The
変形例2によれば、実施形態と同様に、流路13a内の流体に対する紫外線の照射効率が高められ、合計8つの第1のLED23A及び第2のLED23Bを用いることで、変形例1と比べて照度、積算光量が高められる。なお、第1の光源16A及び第2の光源16Bは、正八角形よりも頂点が多い他の正多角形Pが適用されることで第1のLED23A及び第2のLED23Bの合計個数が増やされてもよい。
According to the modified example 2, as in the embodiment, the irradiation efficiency of the ultraviolet rays with respect to the fluid in the
図9は、実施形態に係る流体殺菌装置1の第1の光源16A及び第2の光源16Bの変形例3を説明するための模式図である。図10は、実施形態に係る流体殺菌装置1の第1の光源16A及び第2の光源16Bの変形例4を説明するための模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a third modification of the first
また、変形例3として、図9(a)に示すように、第1の光源16Aは、図7に示した変形例1と同様に3つの第1のLED23Aが正六角形の6つの頂点に1つおきに配置されると共に、更に1つの頂点に第1のLED23Aが配置されている。したがって、第1の光源16Aは、4つの第1のLED23Aを有しており、正六角形の隣り合う頂点に連続して配置された第1のLED23Aを含む。同様に、図9(b)に示すように、第2の光源16Bは、変形例1と同様に3つの第2のLED23Bが正六角形の6つの頂点に1つおきに配置されると共に、更に1つの頂点に第2のLED23Bが配置されている。したがって、第2の光源16Bは、4つの第2のLED23Bを有しており、正六角形の隣り合う頂点に連続して配置された第2のLED23Bを含む。
Further, as a third modification, as shown in FIG. 9A, the first
そして、第2の基板24Bは、第1の基板24Aの向きに対して、正六角形の中心Oまわりに180°回転させて配置されている。このため、第1の光源16Aと第2の光源16Bにおいて、4つの第1のLED23Aと4つの第2のLED23Bが、同一平面に対して非対称に配置されると共に、互いに対向して配置された第1のLED23A及び第2のLED23Bを含む。
Then, the
変形例3においても、実施形態と同様の効果が得られ、合計8つの第1のLED23A及び第2のLED23Bを用いることで、変形例1と比べて照度、積算光量が高められる。
Also in
変形例4として、図10(a)に示すように、第1の光源16Aは、第1の基板24A上に投影された同心の2つの正多角形Pである2つの正方形の頂点に、4つの第1のLED23Aが配置されている。同様に、第2の光源16Bは、図10(b)に示すように、第2の基板24B上に投影された同心の2つの正多角形Pである2つの正方形の頂点に、4つの第2のLED23Bが配置されている。図10(c)に示すように、変形例4においても、同心の2つの正多角形Pの各々の頂点に、4つの第1のLED23A及び4つの第2のLED23Bが交互に配置されている。
As a fourth modification, as shown in FIG. 10A, the first
変形例4においても、実施形態と同様の効果が得られ、合計8つの第1のLED23A及び第2のLED23Bを用いることで、変形例1と比べて照度、積算光量が高められる。なお、変形例4では、第1のLED23A及び第2のLED23Bが、同心の2つの正多角形Pの頂点に配置されたが、同心になる3つ以上の正多角形Pに配置されてもよい。また、変形例4においても、変形例3のように互いに対向して配置された第1のLED23Aと第2のLED23Bを含むように構成されてもよい。
Also in the modified example 4, the same effect as that of the embodiment can be obtained, and the illuminance and the integrated light amount can be increased as compared with the modified example 1 by using a total of eight
また、変形例4における第1の光源16A及び第2の光源16Bでは、4つの第1のLED23A及び4つの第2のLED23Bが、図10中の横方向と縦方向とに2つずつ配置されたが、例えば、4つの第1のLED23Aが横方向に並べられ、4つの第2のLED23Bが縦方向に並べられてもよい。また、変形例4では、同心の2つの正多角形Pのうち、内側の正多角形Pと外側の正多角形Pとが相似形にされたが、内側の正多角形Pと外側の正多角形Pとが異なるように、第1のLED23A及び第2のLED23Bが配置されてもよい。また、第1のLED23A及び第2のLED23Bは、同心の複数の正多角形Pのうちのいずれかの正多角形Pを中心Oまわりに回転させたように、各頂点に配置されてもよい。また、第1のLED23A及び第2のLED23Bは、複数の正多角形Pの頂点に加えて、第1の基板24A上及び第2の基板24B上の任意の位置に配置されてもよい。
Further, in the first
上述したように実施形態の流体殺菌装置1において、第1の光源16Aと第2の光源16Bとが互いに対向する同一の平面上に複数の第1のLED23Aと複数の第2のLED23Bを投影したとき、第1のLED23Aと第2のLED23Bは、仮想上の正多角形Pの頂点に配置されている。特に、第1のLED23Aと第2のLED23Bは、正多角形Pの頂点に交互に配置されている。これにより、流路部材13の流路13a内(流路断面)における照度が均一化され、流路13a内を流れる流体に対する紫外線の照射効率を高めることができる。
As described above, in the
また、実施形態の流体殺菌装置1における第2の光源16Bは、第1の基板24Aにおける第1のLED23Aの配置と等しく第2のLED23Bが配置された第2の基板24Bを有しており、第2の基板24Bが、第1の基板24Aに対して正多角形Pの中心Oまわりに回転されて設けられている。このように第1の光源16A及び第2の光源16Bにおいて、第1のLED23Aが設けられた第1の基板24Aと、第2のLED23Bが設けられた第2の基板24Bとが共通化されて用いられることで、流体殺菌装置1の製造コストの増大を抑えることができる。
In addition, the second
また、実施形態の流体殺菌装置1は、流路部材13の一端に接続されると共に第1の光源16Aが設けられ、第1の光源16Aの周囲に配置されて第1の流路としての流路13aに連通する第2の流路として第2の流路としての流路17a−1、17a−2、17b−1、17b−2とを有する第1の接続部材17と、流路部材13の他端に接続されると共に第2の光源16Bが設けられ、第2の光源16Bの周囲に配置されて第1の流路としての流路13aに連通する第3の流路として流路17a−1及び流路17a−2と、流路17b−1及び流路17b−2と、を有する第2の接続部材18と、備える。このように第1の接続部材17及び第2の接続部材18が用いられることで、第1の光源16A及び第2の光源16Bを、他の冷却手段を用いることなく、効率的に冷却することができる。また、他の冷却手段を用いることなく、第1の光源16A及び第2の光源16Bの周囲に設けられた複数の流路を通過する流体を用いて第1の光源16A及び第2の光源16Bの冷却を行うことで、例えば、放熱フィンなどの他の冷却部材が不要となる。これにより、流体殺菌装置1を小型化することができる。
In addition, the
また、実施形態の流体殺菌装置1における流路部材13は、紫外線透過性を有しており、第1の光源16A及び第2の光源16Bが発した紫外線を流路13a内へ反射する反射板13bが設けられている。これにより、流路13a内の流体への紫外線の照射効率を高めることができる。
In addition, the
(流体殺菌装置の変形例)
図11は、実施形態に係る流体殺菌装置の要部の変形例5を示す断面図である。変形例5において、実施形態と同一の構成部材には、実施形態と同一符号を付して説明を省略する。
(Modification of fluid sterilizer)
FIG. 11: is sectional drawing which shows the modification 5 of the principal part of the fluid sterilizer which concerns on embodiment. In the modified example 5, the same components as those of the embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the embodiment, and description thereof is omitted.
上述した実施形態では、上流側流路部材8及び下流側流路部材9が、流路部材13の流路13a内の流れ方向に沿って流体を供給及び排出するように、第1の接続部材17及び第2の接続部材18に接続されたが、上流側流路部材8及び下流側流路部材9の位置が限定されるものではない。例えば、図11に示すように、上流側流路部材8が、流路部材13の流路13a内の流れ方向に交差する方向から流体を供給するように第2の接続部材18の上方に接続され、下流側流路部材9が、流路部材13の流路13a内の流れ方向に交差する方向へ流体を排出するように第1の接続部材17の下方に接続されてもよい。
In the embodiment described above, the first connecting member is configured so that the upstream-
本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described, the embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the present invention. The embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. The embodiments and modifications thereof are included in the scope of the present invention and the gist thereof, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1 流体殺菌装置
13 流路部材
13a 流路(第1の流路)
13b 反射板(反射面)
16A 第1の光源
16B 第2の光源
17 第1の接続部材
18 第2の接続部材
17a−1、17a−2、17b−1、17b−2 流路(第2の流路、第3の流路)
23A 第1のLED(第1の発光素子)
23B 第2のLED(第2の発光素子)
24A 第1の基板
24B 第2の基板
O 中心
P 正多角形
DESCRIPTION OF
13b Reflector (reflective surface)
16A 1st
23A First LED (first light emitting element)
23B 2nd LED (2nd light emitting element)
24A
Claims (6)
前記第1の流路の、前記流体の流れ方向に交差する流路断面に対向して配置され、前記第1の流路内へ紫外線を照射する複数の第1の発光素子を有する第1の光源と;
前記第1の流路の前記流路断面に対向し、かつ、前記第1の光源に対向して配置され、前記第1の流路内へ紫外線を照射する複数の第2の発光素子を有する第2の光源と;
を具備し、
前記第1の光源と前記第2の光源が互いに対向する同一の平面上に前記複数の第1の発光素子と前記複数の第2の発光素子を投影したとき、前記第1の発光素子と前記第2の発光素子は、仮想上の正多角形の頂点に配置されている、流体殺菌装置。 A flow path member having a first flow path for flowing a fluid;
A first passage having a plurality of first light emitting elements that are arranged to face a cross section of the first flow passage that intersects the flow direction of the fluid and that irradiates ultraviolet rays into the first flow passage. With a light source;
A plurality of second light emitting elements that are arranged to face the cross section of the first flow path and to face the first light source, and to irradiate ultraviolet rays into the first flow path. A second light source;
Comprising
When the plurality of first light emitting elements and the plurality of second light emitting elements are projected on the same plane in which the first light source and the second light source face each other, the first light emitting element and the second light source The second light emitting element is a fluid sterilizer arranged at an apex of a virtual regular polygon.
請求項1に記載の流体殺菌装置。 When the plurality of first light emitting elements and the plurality of second light emitting elements are projected on the same plane, the first light emitting elements and the second light emitting elements are at the vertices of the regular polygon. Arranged alternately,
The fluid sterilizer according to claim 1.
前記第2の光源は、前記第1の基板における前記第1の発光素子の配置と等しく前記第2の発光素子が配置された第2の基板を有し、前記第2の基板が、前記第1の基板に対して前記正多角形の中心まわりに回転されて設けられている、
請求項1または2に記載の流体殺菌装置。 The first light source has a first substrate on which the first light emitting element is disposed,
The second light source includes a second substrate on which the second light emitting element is disposed in the same manner as the first light emitting element is disposed on the first substrate, and the second substrate includes the second light source. 1 substrate is provided by being rotated around the center of the regular polygon.
The fluid sterilizer according to claim 1 or 2.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の流体殺菌装置。 The first light emitting elements and the second light emitting elements are alternately arranged at the vertices of the plurality of concentric regular polygons,
The fluid sterilizer according to any one of claims 1 to 3.
前記流路部材の他端に接続されると共に前記第2の光源が設けられ、前記第2の光源の周囲に配置されて前記第1の流路に連通する第3の流路と、を有する第2の接続部材と;
を更に具備する、
請求項1ないし4のいずれか1項に記載の流体殺菌装置。 A first channel that is connected to one end of the channel member, is provided with the first light source, is disposed around the first light source, and communicates with the first channel; 1 connecting member;
A third flow path that is connected to the other end of the flow path member, is provided with the second light source, and is disposed around the second light source and communicates with the first flow path. A second connecting member;
Further comprising
The fluid sterilizer according to any one of claims 1 to 4.
請求項1ないし5のいずれか1項に記載の流体殺菌装置。 The flow path member has ultraviolet transparency, and is provided with a reflective surface that reflects the ultraviolet light emitted from the first light source and the second light source into the first flow path.
The fluid sterilizer according to any one of claims 1 to 5.
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