JP7371000B2 - 紫外線照射ユニット及び紫外線殺菌装置 - Google Patents
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Description
図1及び図2に示すように、紫外線照射ユニット1は、略円筒形状の筐体3と、筐体3内に配置された光源5と、筐体3の紫外線出射口7と光源5との間に配置された紫外線透過体9とを有する。
図4を参照して、実施の形態2の紫外線照射ユニット1について説明する。実施の形態2の紫外線照射ユニット1は、スペーサー43の代わりにリフレクター67を有することのみが実施の形態1の紫外線照射ユニット1と異なる。
図5を参照して、実施の形態3の紫外線照射ユニット1について説明する。実施の形態3の紫外線照射ユニット1は、スペーサー43の代わりにリフレクター67を有すること、紫外線透過体として第1集光レンズを有すること、パッキン31を有していないことが実施の形態1の紫外線照射ユニット1と異なる。
図6を参照して、実施の形態4の紫外線照射ユニット1について説明する。実施の形態4の紫外線照射ユニット1は、紫外線透過体9として第2集光レンズを有することが実施の形態1の紫外線照射ユニット1と異なる。
図1を参照して、実施の形態5の紫外線照射ユニット1について説明する。実施の形態5の紫外線照射ユニット1は、筐体として、熱伝導性の高い材料から形成された筐体3を備える。熱伝導性の高い材料は、例えば、カーボンブラックを含むPPS、又はアルミニウム等である。
例2:アルミニウムから形成された筐体3を備える紫外線照射ユニット1(実施の形態5)
例3:塩化ビニルから形成された筐体3を備える紫外線照射ユニット1
例4:塩化ビニルから形成された筐体3と、筐体3の鍔部21に取り付けられた、放熱装置であるファン107とを備える紫外線照射ユニット1
次に、室温の水109を入れたビーカー111と、筐体本体15の外径寸法と同じ直径の孔113を有するプレート115を4セット準備した。その後、例1~3の各紫外線照射ユニット1の、基板33の光源5側表面(i点)と、放熱板37表面(ii点)と、筐体3の筐体本体15の外壁19表面(iii点)に温度測定用の熱電対(図示せず)をそれぞれ取り付けた。次に、各ビーカー111の水109内(iv点)にも温度測定用の熱電対(図示せず)をそれぞれ配置した。その後、熱電対を取り付けた各紫外線照射ユニット1の筐体本体15をプレート115の孔113にそれぞれ挿入し、筐体3の流体接触部25を水の表面に接触させるようにして、プレート115をビーカー111の開口上にそれぞれ配置した。(図8の(A))。
図13を参照して、実施の形態6の紫外線照射ユニット1について説明する。実施の形態6の紫外線照射ユニット1は、放熱部として、筐体3の流体接触部25から紫外線照射方向に向かって突出する、間隔をあけて周方向に設けられた、直方体状の複数の放熱突出部117を有することが、実施の形態1の紫外線照射ユニット1と異なる。
図15を参照して、実施の形態7の紫外線照射ユニット1について説明する。実施の形態7の紫外線照射ユニット1は、筐体3の流体接触部25から紫外線照射方向に向かって長く突出する、流体接触部25の半周領域に間隔をあけて周方向に設けられた、角柱状の複数の放熱突出部117を有することが、実施の形態1の紫外線照射ユニット1と異なる。
図17を参照して、実施の形態8の紫外線照射ユニット1について説明する。実施の形態8の紫外線照射ユニット1は、筐体3が紫外線出射口側筐体119と反紫外線出射口側筐体121とに分割されていること、基体35がスペーサー43と一体に形成されていること、基体35が紫外線出射口側筐体119と反紫外線出射口側筐体121にそれぞれ螺合してこれらを接続していること、紫外線照射モジュール11が放熱体39を有していないことが、実施の形態1の紫外線照射ユニット1と異なる。
図19を参照して、実施の形態9の紫外線照射ユニット1について説明する。実施の形態9の紫外線照射ユニット1は、紫外線出射口側筐体119の流体接触部25から紫外線照射方向に向かって長く突出する、流体接触部25の半周領域に間隔をあけて周方向に設けられた、角柱状の複数の放熱突出部117を有することが、実施の形態8の紫外線照射ユニット1と異なる。
紫外線照射ユニット1から出射される紫外線の照射強度は、前述のようにW/mm2で示されるが、流体に対する紫外線の殺菌線量は、W・sec/mm2で示される。すなわち、用いる紫外線の出力が同じ場合、流体に対して照射時間が長い方が高い殺菌率を得られる。そこで、流体に対する紫外線の照射時間を長くして殺菌効果を向上させるために、流体の流速を低減させることが考えられる。
例2:紫外線照射ユニット1の筐体3の紫外線出射口側筐体端部127が、第3口部57の開口129を越えないで、第2口部55側に存在している紫外線殺菌装置49(図22の(B))
例3:紫外線照射ユニット1の筐体3の紫外線出射口側筐体端部127が、第3口部57の開口129の中心線上に存在している紫外線殺菌装置49(図22の(C))
例4:紫外線照射ユニット1の筐体3が、第3口部57の開口129に離間対向せずに第1口部53に嵌合している紫外線殺菌装置49(図22の(D))
図22の(A)~(D)に示す、例1~4の構成の紫外線殺菌装置49内の流体の流速は、COMSOLを用いたシミュレーションにより測定した。各例におけるシミュレーションは、流入側流路管63の内径を31mm、流出側流路管65の内径と第3口部の開口の最小の直径を20mmとし、流入側流路管63に2Lの流量、0.04m/sの流速で流体を供給する条件で行った。
図23を参照して、実施の形態11の紫外線殺菌装置49について説明する。実施の形態11の紫外線殺菌装置49は、筐体3の、継手51の第3口部57の開口129に離間して対向する位置に放熱部131が設けられ、放熱部131は熱伝導性が高い材料で形成されていることが、実施の形態10の紫外線殺菌装置49と異なる。
図24を参照して、実施の形態12の紫外線殺菌装置49について説明する。図24において、実施の形態12の紫外線殺菌装置49は、継手51の第2口部55に設けられた流入側流路管63が、90度エルボタイプの継手135を介して上流側流路管137に接続していることが、実施の形態10の紫外線殺菌装置49と異なる。
図25及び26を参照して、実施の形態13の紫外線殺菌装置49について説明する。図25において、実施の形態13の紫外線殺菌装置49は、継手51の第1口部53に、集光レンズである紫外線透過体9を有する実施の形態4の紫外線照射ユニット1が嵌合していること、継手51の第2口部55の内径寸法が第1口部53に向かって小さくなっていることが実施の形態10の紫外線殺菌装置49と異なる。
例6:継手51の第2口部55の内径寸法が、第1口部53に向かって25mmから18mm(例えば、図26において、Φ1=25mm、Φ2=18mm)に小さくなっている紫外線殺菌装置49(図27の(B))
シミュレーション条件:例5、6の構成の紫外線殺菌装置に、流入側流路管63から流出側流路管65に向けて、菌体を模した1000個の粒子を含む流体を2L/minの流量で供給した。
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
筐体と、
前記筐体内に配置される紫外線を出射する光源と、
前記筐体の紫外線出射口と前記光源との間に配置される紫外線透過体とを備え、
前記筐体は、流路管に接続される継手の口径内に収まる外径寸法を有する紫外線照射ユニット。
[2]
前記紫外線透過体は、石英、サファイア、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂から選択される1種又は2種以上を含む板状体又は集光レンズである[1]に記載の紫外線照射ユニット。
[3]
前記光源から出射された紫外線のうちの一部を、前記紫外線出射口に向けて反射するリフレクターをさらに備える[1]又は[2]に記載の紫外線照射ユニット。
[4]
前記筐体に、紫外線を出射する紫外線照射モジュールが取り付けられ、
前記光源及び前記紫外線透過体が、前記紫外線照射モジュールに配置されている[1]~[3]のいずれか1つに記載の紫外線照射ユニット。
[5]
放熱部が設けられ、前記放熱部は熱伝導性が高い材料で形成されている[1]~[4]のいずれか1つに記載の紫外線照射ユニット。
[6]
前記放熱部は、前記流路管内を流れる流体に接する位置に配置されている[5]に記載の紫外線照射ユニット。
[7]
前記筐体は、紫外線出射口側筐体と反紫外線出射口側筐体に分割され、少なくとも前記紫外線出射口側筐体に前記放熱部が配置されている[5]又は[6]に記載の紫外線照射ユニット。
[8]
[1]~[7]のいずれか1つに記載の紫外線照射ユニットを、3つ以上の口部を有する継手の1つの口部に嵌合した紫外線殺菌装置。
[9]
前記紫外線照射ユニットは、前記継手を流れる流体に対して、流体の流れる向きに対向する口部に設けられている[8]に記載の紫外線殺菌装置。
[10]
前記3つ以上の口部を有する継手は、互いに対向して配置される第1口部及び第2口部と、前記第1口部及び前記第2口部を繋ぐ管と、前記管に開口を有する1つ以上の第3口部とを含み、
前記紫外線照射ユニットは、前記筐体の一部が前記第3口部の開口に離間して対向するように、前記継手の前記第1口部又は前記第2口部に嵌合されている[9]に記載の紫外線殺菌装置。
[11]
前記紫外線照射ユニットは、筐体の紫外線出射口側筐体端部が、前記継手の第3口部の開口を越えて、前記紫外線照射ユニットが嵌合している口部に対向する口部側に存在している[10]に記載の紫外線殺菌装置。
[12]
前記紫外線殺菌装置は、流路内において低い位置に配置されている[10]又は[11]に記載の紫外線殺菌装置。
[13]
前記継手の第1口部には、集光レンズである紫外線透過体を有する紫外線照射ユニットが嵌合し、前記継手の第2口部の内径寸法は、第1口部に向かって小さくなっている[10]又は[11]に記載の紫外線殺菌装置。
Claims (10)
- 3つ以上の口部を有する継手の1つの口部に紫外線照射ユニットを嵌合した紫外線殺菌装置であって、
前記紫外線照射ユニットは、筐体と、前記筐体内に配置される紫外線を出射する光源と、前記筐体の紫外線出射口と前記光源との間に配置される紫外線透過体とを備え、
前記筐体は、流路管に接続される継手の口径内に収まる外径寸法を有し、
前記3つ以上の口部を有する継手は、互いに対向して配置される第1口部及び第2口部と、前記第1口部及び前記第2口部を繋ぐ管と、前記管に開口を有する1つ以上の第3口部とを含み、
前記紫外線照射ユニットは、前記継手を流れる流体の流れ方向と対向するように設けられ、かつ、前記筐体の一部が前記第3口部の開口に離間して対向するように前記継手の前記第1口部又は前記第2口部に嵌合されている、紫外線殺菌装置。 - 前記紫外線透過体は、石英、サファイア、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂から選択される1種又は2種以上を含む板状体又は集光レンズである請求項1に記載の紫外線殺菌装置。
- 前記紫外線照射ユニットは、前記光源から出射された紫外線のうちの一部を前記紫外線出射口に向けて反射するリフレクターをさらに備える、請求項1又は2に記載の紫外線殺菌装置。
- 前記筐体に、紫外線を出射する紫外線照射モジュールが取り付けられ、
前記光源及び前記紫外線透過体が、前記紫外線照射モジュールに配置されている請求項1~3の何れか1項に記載の紫外線殺菌装置。 - 前記紫外線照射ユニットにさらに放熱部が設けられ、前記放熱部は熱伝導性が高い材料で形成されている請求項1~4の何れか1項に記載の紫外線殺菌装置。
- 前記放熱部は、前記流路管内を流れる流体に接する位置に配置されている請求項5に記載の紫外線殺菌装置。
- 前記筐体は、紫外線出射口側筐体と反紫外線出射口側筐体に分割され、少なくとも前記紫外線出射口側筐体に前記放熱部が配置されている請求項5又は6に記載の紫外線殺菌装置。
- 前記紫外線照射ユニットは、筐体の紫外線出射口側筐体端部が、前記継手の第3口部の開口を越えて、前記紫外線照射ユニットが嵌合している口部に対向する口部側に存在している請求項1~7の何れか1項に記載の紫外線殺菌装置。
- 前記紫外線殺菌装置は、流路内において低い位置に配置されている請求項1~8の何れか1項に記載の紫外線殺菌装置。
- 前記継手の第1口部には、集光レンズである紫外線透過体を有する紫外線照射ユニットが嵌合し、前記継手の第2口部の内径寸法は、第1口部に向かって小さくなっている請求項1~8の何れか1項に記載の紫外線殺菌装置。
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