JP2020044515A

JP2020044515A - 流体殺菌装置

Info

Publication number: JP2020044515A
Application number: JP2018176548A
Authority: JP
Inventors: 剛雄加藤; Takeo Kato; 貴則越智; Takanori Ochi; 公人櫻井; Kimito Sakurai; 幸信中川; Yukinobu Nakagawa
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2020-03-26
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: TWI804668B; JP7205128B2; CN211141587U; TW202023957A

Abstract

【課題】部品の交換を容易にすること。【解決手段】実施形態に係る流体殺菌装置は、流路収容室と、光源収容室と、冷却水路とを具備する。流路収容室は、流体を流すための流路管と流路管の外周に設けられ流路管に向かって紫外線を反射する反射板とを有する流路部を収容する。光源収容室は、流路管内に向けて紫外線を照射する光源を収容する。冷却水路は、光源収容室の周囲に設けられ、冷却水が流れる。また、流路収容室および光源収容室は、外部から乾燥流体を流すための接続口をそれぞれ有する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、流体殺菌装置に関する。

光源となる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では、光源として、紫外線を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）が収容される光源収容室と、ＬＥＤの発熱を抑制するための冷却水路が光源収容室の周囲に形成されているものがある。

特開２０１４−２３３６４６号公報

ところで、光源収容室に比べて冷却水路を流れる流体や殺菌する流体の温度が低い場合、光源収容室や流体を殺菌する処理室に結露が発生するおそれがある。このため、光源の故障や処理室における殺菌性能劣化が懸念される。

本発明が解決しようとする課題は、殺菌性能を維持することができる流体殺菌装置を提供することである。

実施形態に係る流体殺菌装置は、流路収容室と、光源収容室と、冷却水路とを具備する。前記流路収容室は、流体を流すための流路管と前記流路管の外周に設けられ前記流路管に向かって紫外線を反射する反射板とを有する流路部を収容する。前記光源収容室は、前記流路管内に向けて紫外線を照射する光源を収容する。前記冷却水路は、前記光源収容室の周囲に設けられ、冷却水が流れる。また、前記流路収容室および前記光源収容室は、外部から乾燥流体を流すための接続口をそれぞれ有する。

本発明によれば、殺菌性能を維持することができる。

図１は、第１の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、第１の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を示す断面模式図である。図３は、第２の実施形態に係る流体殺菌装置の要部を示す断面模式図である。

以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置１、１Ａは、流路収容室２０と、光源収容室３０と、冷却水路３５とを具備する。流路収容室２０は、流体を流すための流路管２２と流路管２２の外周に設けられ流路管２２に向かって紫外線を反射する反射板２３とを有する流路部２１を収容する。光源収容室３０は、流路管２２内に向けて紫外線を照射する光源３１を収容する。冷却水路３５は、光源収容室３０の周囲に設けられ、冷却水が流れる。流路収容室２０および光源収容室３０は、外部から乾燥流体を流すための接続口Ｃ１、Ｃ２をそれぞれ有する。

また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置１、１Ａにおいて、冷却水路３５は、流路管２２と連通する。

また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置１、１Ａは、流路収容室２０と光源収容室３０とを連通させる連通管４０を具備する。

また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置１、１Ａは、乾燥流体が流れる流路に設けられ、乾燥流体の圧力を計測するためのセンサＳｃを具備する。

また、以下で説明する実施形態に係る流体殺菌装置１、１Ａは、センサＳｃの計測結果に基づいて乾燥流体が流れる経路に設けられた開閉弁Ｖ１、Ｖ２を制御する制御部５０を具備する。

（第１の実施形態）
以下、添付図面を参照して、第１の実施形態に係る流体殺菌装置１について説明する。実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下では、流体が液体である場合について説明するが、流体は気体であってもよい。また、以下では、流体殺菌装置１にて殺菌する流体について処理流体と記載する場合がある。

まず、図１を用いて第１の実施形態に係る流体殺菌装置１の概要について説明する。図１は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置１全体を示す模式図である。図１に示すように、流体殺菌装置１は、上流側流路部材４を介して給水タンク２と接続されるとともに、回収タンク７と下流側流路部材５を介して接続される。

すなわち、流体殺菌装置１は、給水タンク２から供給される液体を殺菌し、回収タンク７へ供給する。上流側流路部材４は、一端が給水タンク２に接続され、他端が流体殺菌装置１に接続される。

ポンプ３は、給水タンク２に貯蔵された液体を上流側流路部材４を介して流体殺菌装置１へ送る働きを担う。下流側流路部材５は、一端が流体殺菌装置１に接続され、他端が回収タンク７に接続されるとともに、流体殺菌装置１から回収タンク７へ送る液体の流量を調整する流量調整機構６が設けられている。

図２は、第１の実施形態に係る流体殺菌装置１の要部を示す断面模式図である。図２に示すように、流体殺菌装置１は、流路収容室２０と、光源収容室３０と、連通管４０と、制御部５０と、センサＳｃとを具備する。

また、流体殺菌装置１は、流路部２１の一端に接続された第１接続部材１０と、流路部２１の他端に接続された第２接続部材１１と、第１接続部材１０と第２接続部材１１とを連結する筐体２４を具備する。

流路収容室２０は、流路部２１が収容される空間であり、流路部２１と筐体２４の間に形成される。また、流路収容室２０は、外部から乾燥流体を流すための接続口Ｃ１を具備する。

流路部２１は、流体が流れる流路管２２と、流路管２２の外周に設けられ、流路管２２内へ紫外線を反射する反射板２３とを具備する。

流路管２２は、紫外線の透過率が高く、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、流路管２２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２３を用いる。

反射板２３は、光源３１が流路管２２内の処理室２５へ照射する紫外線を処理室２５内へ反射する。例えば、反射板２３は、アルミニウム製の板材が用いられている。これにより、光源３１から出射された紫外線を処理室２５へ効率よく戻すことができる。すなわち、流体を効率よく殺菌することが可能となる。

なお、反射板２３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、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、流路管２２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、流路管２２の外周面に形成する代わりに、流路管２２の内周面に形成されてもよい。

光源収容室３０は、例えば、流路管２２の下流側の端部に配置され、光源３１を収容するとともに、外部に接続される接続口Ｃ２を有する。また、光源収容室３０の流路管２２側には、カバー３２が設けられる。カバー３２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、紫外線を透過させつつ、光源３１を流体から保護する役割を担う。

光源３１は、図示しない基板上に設置され、紫外線を発する発光素子であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。光源３１は、殺菌作用が高い３００ｎｍ以下の波長を有する紫外線を発する。なお、光源３１として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。

また、光源収容室３０の周囲には、冷却水路３５が設けられる。冷却水路３５には、光源３１を冷却するための冷却水が流れる。これにより、光源３１や光源３１が載置される基板を冷却することができる。

なお、図２に示す例では、冷却水路３５と処理室２５とが連通する場合を示す。すなわち、処理流体が冷却水路３５を流れる冷却水を兼ねる場合を示す。これにより、冷却水を別途用意する必要がないので、光源３１を効率よく冷却することが可能となる。なお、冷却水路３５と、処理室２５とは、必ずしも連通している必要はなく、冷却水路３５と、処理室２５とをそれぞれ独立して設けることにしてもよい。

また、図２に示すように、本実施形態において、流路収容室２０および光源収容室３０には、それぞれ外部から乾燥流体を流すための接続口Ｃ１および接続口Ｃ２が設けられる。

具体的には、流路収容室２０の接続口Ｃ１は、流路部材６０ａと接続され、光源収容室３０の接続口Ｃ２は、流路部材６０ｂと接続される。流路部材６０ａ、６０ｂには、それぞれ開閉弁Ｖ１、Ｖ２が設けられる。

また、流路収容室２０および光源収容室３０は、連通管４０によって連通する。これにより、流路収容室２０および光源収容室３０の双方で乾燥気体を共有して用いることが可能となる。なお、以下では、乾燥流体が通過する流路を乾燥流路と記載する。

例えば、流路部材６０ａの開閉弁Ｖ１の外側には、乾燥流体を送出するボンベやポンプが配置され、乾燥流路を通過し、流路部材６０ｂの開閉弁Ｖ２から送出される。なお、開閉弁Ｖ２側から乾燥流体を流入し、開閉弁Ｖ１側から乾燥流体を排出させることにしてもよい。

ここで、乾燥流体とは、空気から水蒸気を除去した乾燥気体であるが、シリコンオイルなどの絶縁性を有する液体であってもよい。なお、乾燥流体が液体である場合、紫外線透過率が高いものを用いることが好ましい。また、乾燥流体の温度は、流体殺菌装置１の周囲の空気の露点温度以下であることが好ましい。より詳細には、流路収容室２０に流す乾燥流体の温度は、処理室２５を流れる処理流体の温度以下であることが好ましく、光源収容室３０に流す乾燥流体の温度は、冷却水路３５を流れる冷却水の温度以下であることが好ましい。

これにより、流路収容室２０および光源収容室３０における結露の発生を抑制することが可能となる。また、この場合、乾燥流体によっても光源３１を冷却することが可能となる。なお、乾燥流体の温度は、上記の例に限られず、結露が発生した場合に、結露の蒸発を促進する温度に設定することにしてもよい。

制御部５０は、センサＳｃによる計測結果に基づき、開閉弁Ｖ１および開閉弁Ｖ２を制御する。センサＳｃは、乾燥気体の流路に設けられ、乾燥流体の圧力を計測するためのセンサである。例えば、センサＳｃは、圧力センサであるが、乾燥流体の流速を計測する流速センサなど、圧力に換算可能なセンサであれば、その他のセンサであってもよい。

また、図２に示す例では、センサＳｃが流路収容室２０に設けられる場合について示している。しかしながら、これに限定されるものではなく、センサＳｃを光源収容室３０や流路部材６０ａ、６０ｂに設けることにしてもよく、あるいは、開閉弁Ｖ１および開閉弁Ｖ２に設けることにしてもよい。

開閉弁Ｖ１および開閉弁Ｖ２は、それぞれ電磁弁や電動弁によって開閉制御されるバルブである。開閉弁Ｖ１および開閉弁Ｖ２は、それぞれ制御部５０による制御によって開閉動作が制御される。これにより、流路部材６０ａや流路部材６０ｂに流れる乾燥流体の流量を調整することができる。

具体的には、制御部５０は、センサＳｃの計測結果に基づき、流路収容室２０や光源収容室３０内が常に陽圧となるように開閉弁Ｖ１および開閉弁Ｖ２を制御する。言い換えれば、流路収容室２０や光源収容室３０内が乾燥流体で充分に満たされるように、開閉弁Ｖ１および開閉弁Ｖ２を制御する。

より詳細には、制御部５０は、例えば、乾燥流路内の圧力が低下した場合に、開閉弁Ｖ１を開くことで、より多くの乾燥流体を乾燥流路内へ流入させたり、開閉弁Ｖ２を閉じることで、乾燥気体を乾燥流路の内部へ留めたりすることができる。

これにより、乾燥流体を乾燥流路内へ充填することができるので、結露の発生を抑制することが可能となる。なお、図２では、流体殺菌装置１が、開閉弁Ｖ１および開閉弁Ｖ２の２つの開閉弁を具備する場合について説明したが、開閉弁は１つであってもよい。また、図２では、流体殺菌装置１において、流路収容室２０と光源収容室３０とが連通管４０により連通する場合について説明したが、流路収容室２０と光源収容室３０とが連通していない構成であってもよい。

このように、実施形態に係る流体殺菌装置１は、流路収容室２０および光源収容室３０へ乾燥流体を充填することで、流路収容室２０および光源収容室３０における結露の発生を抑制することが可能となる。

すなわち、流路収容室２０において、流路管２２の外周面や反射板２３の内周面に発生する結露の発生を抑制することができるので、流路管２２や反射板２３の劣化を抑制することが可能となる。また、光源収容室３０においては、結露による光源３１や、光源３１が載置される基板の故障を抑制することができる。つまり、流体殺菌装置１の殺菌性能を維持することができる。

上述したように、実施形態に係る流体殺菌装置１は、流路収容室２０と、光源収容室３０と、冷却水路３５とを具備する。流路収容室２０は、流体を流すための流路管２２と流路管２２の外周に設けられ流路管２２に向かって紫外線を反射する反射板２３とを有する流路部２１を収容する。光源収容室３０は、流路管２２内に向けて紫外線を照射する光源３１を収容する。冷却水路３５は、光源収容室３０の周囲に設けられ、冷却水が流れる。流路収容室２０および光源収容室３０は、外部から乾燥流体を流すための接続口Ｃ１、Ｃ２をそれぞれ有する。したがって、実施形態に係る流体殺菌装置１によれば、殺菌性能を維持することができる。

ところで、上述した実施形態では、流路管２２が１重管構造である場合について説明したが、流路管２２は、２重管構造以上の多重管構造であってもよい。次に、図３を用いて第２の実施形態に係る流体殺菌装置１Ａについて説明する。図３は、第２の実施形態に係る流体殺菌装置１Ａの要部を示す断面模式図である。なお、図３では、図２に示した開閉弁Ｖ１、Ｖ２や制御部５０などの記載を省略して示す。

また、図３に示すように、第２の実施形態に係る流体殺菌装置１Ａは、第１の実施形態に係る流体殺菌装置１と流路部２１の流路管２２の構成が主に異なる。具体的には、図３に示すように、第２の実施形態に係る流体殺菌装置１Ａにおいて、流路部２１ａが、第１流路管２２−１と、第２流路管２２−２とを有する。

また、図３に示すように、第１流路管２２−１と、第２流路管２２−２とは、処理流体の流れる向きが異なる。つまり、流体殺菌装置１Ａにおいて、流路管は、内側と外側で処理流体の流れる向きが異なる多重管構造である。

図３に示すように、上流側流路部材４から流入した処理流体は、第１流路管２２−１の内周に形成された第１処理室２５−１を経て、第２接続部材１１−１によって構成される冷却水路３５−１にて折り返し、第１流路管２２−１と、第２流路管２２−２とによって形成された第２処理室２５−２を経由し、下流側流路部材５から排出される。

すなわち、第２の実施形態に係る流体殺菌装置１Ａにおいて、流路管を多重管構造とすることで、流体殺菌装置１Ａの全長を短くすることが可能となる。なお、ここでは、流路管が２重管構造の多重管である場合について説明したが、流路管は、３重管構造以上の多重管構造であってもよい。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施され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。この実施形態やその変形は、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。

１、１Ａ流体殺菌装置
２給水タンク
３ポンプ
４上流側流路部材
５下流側流路部材
６流量調整機構
７回収タンク
２０流路収容室
２１流路部
２２流路管
２３反射板
２４筐体
２５処理室
３０光源収容室
３１光源
３２カバー
４０連通管
５０制御部
Ｃ１、Ｃ２接続口
Ｓｃセンサ
Ｖ１、Ｖ２開閉弁

Claims

流体を流すための流路管と前記流路管の外周に設けられ前記流路管に向かって紫外線を反射する反射板とを有する流路部を収容する流路収容室と；
前記流路管内に向けて紫外線を照射する光源を収容する光源収容室と；
前記光源収容室の周囲に設けられ、冷却水が流れる冷却水路と；
を具備し、
前記流路収容室および前記光源収容室は、
外部から乾燥流体を流すための接続口をそれぞれ有する、
流体殺菌装置。
前記冷却水路は、
前記流路管と連通する、
請求項１に記載の流体殺菌装置。
前記流路収容室と前記光源収容室とを連通させる連通管；
を具備する請求項１または２に記載の流体殺菌装置。
前記乾燥流体が流れる流路に設けられ、前記乾燥流体の圧力を計測するためのセンサ；
を具備する請求項１〜３のいずれか一つに記載の流体殺菌装置。
前記センサの計測結果に基づいて前記乾燥流体が流れる経路に設けられた開閉弁を制御する制御部；
を具備する請求項４に記載の流体殺菌装置。