WO2024018845A1

WO2024018845A1 - 流体殺菌装置

Info

Publication number: WO2024018845A1
Application number: PCT/JP2023/023598
Authority: WO
Inventors: 英明田中; 裕幸加藤; 和久新野; 和亮川崎; 諒佐野
Original assignee: スタンレー電気株式会社
Priority date: 2022-07-22
Filing date: 2023-06-26
Publication date: 2024-01-25
Also published as: JP2024014411A

Abstract

筐体本体１２及びアウタカバー１４は筐体を構成している。直管１８及び光源装置１９は、筐体内に軸方向に内挿されている。導出流路３５は、筐体内に形成され、直管１８の光源装置１９側に形成されている切欠き１８１に連通している。遮蔽リング２０は、筐体より高い紫外線耐性を有する。遮蔽リング２０のテーパ部２０１は、導出流路３５を画成しているとともに、切欠き１８１から直管１８の外に漏れてくる紫外線に対して筐体を保護する。

Description

流体殺菌装置

　本発明は、流体に紫外線を照射して流体を殺菌する流体殺菌装置に関する。

　流路管内を一端側から他端側へ流れる被殺菌流体に対し、他端側から紫外線を照射して、殺菌することが知られている。この場合、流路管内の被殺菌流体を流路管の外に導出するために、流路管の他端側には、導出口が設けられている（例：特許文献１及び２）。

特開２０１８－２０２２０５号公報特開２０２２－６８０６２号公報

　流体殺菌装置は、流路管や光源等の構成要素を、収納部品として筐体の開口側から内挿、収納し、開口側から締め付けるようにして、組付ける構造にすると、組付け構造が簡単化されるとともに、配置スペースが節約されて、小型化を図ることができる。その場合、典型的には、流路管は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン４フッ化エチレン樹脂）等の紫外線耐性の優れる材料で製造されたものが使用されるのに対し、筐体は、剛性がありかつ安価な樹脂が使用されるのが一般的である。

　導出口が流路管の他端部、すなわち光源側の端部に設けられている場合、導出口近辺の紫外線強度は大きく、筐体が、導出口から流路管の外に漏れ出た紫外線を受けて、劣化し易いという問題がある。

　特許文献１，２の流体殺菌装置は、筐体に流路管を、光源等の他の部品と共に収納して、組み付けを合理化するという構造を有しておらず、筐体が流路管の導出口から外に漏れた紫外線により劣化するという問題が提起されない。

　本発明の目的は、流路管の導出口から外へ漏れ出た紫外線に因る筐体の劣化を有効に防止することができる流体殺菌装置を提供することである。

　本発明は、
　液体を殺菌する流体殺菌装置であって、
　直線である軸の同軸上に一端側と他端側を有する筐体と、
　前記筐体は、前記一端側に第１筒部と、前記第１筒部より大きい内径を有する前記他端側の第２筒部とを含み、
　被殺菌流体が前記一端側から前記他端側に一方向に流れるように前記筐体の前記第１筒部内に軸方向に内挿され、前記他端側の開口から前記一端側の方へ前記軸方向に所定長さ延在する切欠きを有している流路管と、
　前記筐体の前記第２筒部内に備えられ、紫外線透過部を有し前記流路管の前記開口を封鎖する開口封鎖部材と、
　前記開口封鎖部材の前記紫外線透過部を介して前記流路管内に前記軸方向の他端側から紫外線を照射する光源と、
　前記筐体の前記第２筒部内に備えられ、前記筐体より高い紫外線耐性を有し、前記流路
管の外周側に配設され、前記切欠きからの前記被殺菌流体の導出流路の上流端部を画成しているとともに、前記流路管の切欠きからの紫外線の出射光に対して前記筐体の内周側を遮蔽している遮蔽部材と、
を備えている。

　本発明によれば、流路管の他端部の切欠きから外に漏れ出た紫外線の照射範囲に、筐体より高い紫外線耐性を有する遮蔽部材が設けられ、漏れ出た紫外線に対し筐体を遮蔽する。これにより、筐体を紫外線に対して保護しつつ、流体殺菌装置の小型化を図ることができる。

流体殺菌装置の縦断面図である。筐体本体の円筒部内に収納される収納部品を流体殺菌装置の軸方向に分解して示す分解斜視図である。光源装置及びアウタレットを軸方向に分解して軸方向一端側から見た分解斜視図である。光源装置及びアウタレットを軸方向に分解して軸方向他端側から見た分解斜視図である。図１において軸方向に拡径部及びアウタカバーを含む範囲の拡大図である。図５Ａにおいて中心軸Ｒｘに対して上側の半部の拡大図である。変形例のリフレクタの斜視図である。照度分布の上限を４０ｍｗ／ｃｍ^２として流体殺菌装置におけるＵＶの照度分布をシミュレーションで解析した図である。照度分布の上限を１０ｍｗ／ｃｍ^２として流体殺菌装置におけるＵＶの照度分布をシミュレーションで解析した図である。照度分布の上限を５ｍｗ／ｃｍ^２として流体殺菌装置におけるＵＶの照度分布をシミュレーションで解析した図である。

　以下、本発明の実施形態について説明する。本発明は、実施形態に限定されないことは言うまでもない。なお、複数の実施形態間で共通する構成要素については、全図を通して同一の符号を使用する。

　（構成）
　図１は、流体殺菌装置１０の縦断面図である。Ｒｘは、流体殺菌装置１０の中心軸を示している。流体殺菌装置１０は、円筒状の筐体本体１２と、キャップ形状のアウタカバー１４とを有している。筐体本体１２及びアウタカバー１４は、流体殺菌装置１０の筐体を構成し、中心軸を流体殺菌装置１０の中心軸Ｒｘに揃えてそれぞれの雄ねじ部１２１及び雌ねじ部１４１において螺合している。雄ねじ部１２１及び雌ねじ部１４１の螺合は、筐体内の収納部品を軸方向に締め付けることにより、収納部品の組付構造を簡単化している。

　筐体本体１２は、円筒部１２２、インレット１２３、拡径部１２４及びストッパ部１２５を有している。インレット１２３は、円筒部１２２の軸方向一端側から中心軸Ｒｘに沿って一端側の方へ所定長さ突出している。ストッパ部１２５は、円筒部１２２の軸方向の一端側の内面として形成され、中心部においてインレット１２３のインレット通路が開口している。ストッパ部１２５は、円筒部１２２内の収納部品が軸方向の一端側への移動を阻止する役割を有している。拡径部１２４は、一端側において円筒部１２２から径方向に
張り出し、他端側において開口している。

　アウタカバー１４は、カバー部の中心に開口１４２を有している。アウタカバー１４は、円形の開口１４２を中央部に画成しているカバー部により筐体本体１２からの収納部品の離脱を阻止し、かつ筐体本体１２との螺合後は、収納部品をストッパ部１２５の方へ押し付ける役割を有している。

　図２は、筐体本体１２の円筒部１２２内に収納される収納部品を流体殺菌装置１０の軸方向に分解して示す分解斜視図である。収納部品には、遮蔽体１５、整流板１６及び直管１８が含まれ、それらの中心軸を筐体の中心軸Ｒｘに揃え、その順番で軸方向に一端側から他端側へ配列されて、筐体本体１２の他端側の開口側から内挿されている。

　遮蔽体１５は、整流板１６及び直管１８と共に、紫外線耐性を有する材料によって構成される。遮蔽体１５は、ストッパ部１２５の内面に一端側を当てられて、ＵＶ（紫外線）に対してストッパ部１２５の内面を遮蔽して、ストッパ部１２５をＵＶから保護している。遮蔽体１５は、また、内周側にテーパ部１５１を有している。テーパ部１５１は、小径側及び大径側においてそれぞれインレット１２３及び直管１８の内径に等しい径を有し、それぞれインレット１２３及び殺菌室１８２に連通している。テーパ部１５１を有することによって、テーパ部１５１で反射したＵＶが整流板１６の方向へ反射されることによって、ＵＶの利用効率が上がる。

　整流板１６は、中央部１６１を包囲する周辺部に複数の整流孔１６２を有している。中央部１６１は、不図示の圧送ポンプからインレット１２３及び遮蔽体１５を経て整流板１６に流れ込んでくる被殺菌流体（例：水）に対し、堰止めの機能を果たしている。すなわち、被殺菌流体は、中央部１６１に当たって、減速されてから、整流孔１６２から直管１８内に流入する。これにより、被殺菌流体の流速は、殺菌室１８２において径方向の内側と外側とで均一化する。また、中心軸Ｒｘ軸上に、遮蔽体１５の流入口（テーパ部１５１の最小径部）と、整流板１６の中央部１６１を有することによって、直管１８から整流板方向へ出射されるＵＶが、流体殺菌装置１０から漏出することを防いでいる。ここで、中央部１６１の面積は、遮蔽体１５の流入口の面積以上である。

　直管１８は、殺菌室１８２を内周側に画成している。複数の切欠き１８１は、軸方向他端側の直管１８の周壁に周方向に等角度間隔で形成され、直管１８の他端の開口から一端側の方へ所定長さ延在している。Ｏリング１８３は、直管１８の外周部の環状溝に嵌着して、外周部における被殺菌流体の漏れを阻止している。

　図３及び図４は、光源装置１９及び筐体封鎖部材３２を軸方向に分解してそれぞれ軸方向一端側及び他端側から見た分解斜視図である。図５Ａは、図１において軸方向に拡径部１２４及びアウタカバー１４を含む範囲の拡大図、図５Ｂは、図５Ａにおいて中心軸Ｒｘに対して上側半部の拡大図である。

　図３～図５Ｂにおいて、光源装置１９及び筐体封鎖部材３２は、拡径部１２４内にそれぞれ一端側及び他端側の配列でかつそれらの中心軸を中心軸Ｒｘに揃えて、収納されている。光源装置１９は、軸方向に一端側から他端側へ順番に、遮蔽リング２０、Ｏリング１９１、石英ガラス２２、リフレクタ２４、ＵＶ－ＬＥＤ２６、基板２８及び放熱カバー３０に分解される。

　光源装置１９において、ＵＶを出射する側及びその反対側を適宜、それぞれ表面側及び裏面側ということにする。光源装置１９は、表面側及び裏面側をそれぞれ流体殺菌装置１０の軸方向の一端側及び他端側に向けている。Ｏリング１９１は、石英ガラス２２の周部
とリフレクタ２４の表面側の環状段部との間に嵌着され、シールを行っている。石英ガラス２２とＯリング１９１は、流路管としての直管１８の他端側開口を封鎖する開口封鎖部材を構成する。

　リフレクタ２４は、遮蔽リング２０と共に、紫外線耐性を有する材料によって構成される。リフレクタ２４は、反射面２４１、張出し面２４２、周面２４３及び凹所２４４を有している。反射面２４１は、リフレクタ２４の内周側において裏面側から表面側に向かって径を漸増するテーパに形成されている。張出し面２４２は、反射面２４１の周縁から径方向外側に張出している。周面２４３は、円柱側面の形状で形成され、張出し面２４２の径方向外側端から軸方向の他端の方へ延在している。凹所２４４は、リフレクタ２４の裏面の周辺部に開口して形成されている。

　リフレクタ２４は、裏面側（図４）において、円周端面２４７、及び円周端面２４７の内周に沿ってかつ奥にへこんで形成されている環状段部２４８を有している。

　複数（図示の例では２個）のＵＶ－ＬＥＤ２６と複数の電気部品２７は、それぞれ基板２８の表面側の中心部及び周辺部に実装されている。ＵＶ－ＬＥＤ２６は、リフレクタ２４の裏面側からテーパ形状の反射面２４１内に露出し、電気部品２７は、リフレクタ２４の裏面の凹所２４４に収納されている。円形の基板２８の周縁には、対向する１対の凹所２８１と１対の凹所２８２とが形成されている。

　ＵＶ－ＬＥＤ２６が出射するＵＶは、流体の殺菌に効力の高い深紫外線に属し、波長域が例えば１００～４００ｎｍの範囲となっている。特に、紫外線波長領域のうち、波長が１００～２８０ｎｍのＵＶＣは特に殺菌効果が高いのでより好ましい。

　放熱カバー３０は、金属製であり、裏面側に筒部３０１を有している。筒部３０１には、基板２８の電気部品２７への配線であるハーネス（図示せず）が挿通されている。１対の突起３０２は、放熱カバー３０の表面側に形成され、基板２８の１対の凹所２８２に嵌合している。Ｏリング１９２（図５Ａ）は、放熱カバー３０の内周と、周面２４３の軸方向他端側の環状段部の外周との間に嵌着されている。

　筐体封鎖部材３２は、内面側に、周方向に等角度間隔で形成されている複数の***としてのスペーサ３２０と、周方向に１８０°離れた関係にあるスペーサ３２０の***頂面に形成されている凸部３２１とを有している。円弧状突出縁３２４は、リフレクタ２４の周面２４３の外側に嵌合している。

　ハーネス孔３２２は、筐体封鎖部材３２を軸方向に貫通している。ハーネス孔３２２には、Ｏリング１９３が周部に嵌められている筒部３０１が嵌入されている。凸部３２１は、別種の流体殺菌装置との部品共通化のために形成されているものであり、この流体殺菌装置１０では省略可能である。なぜなら、放熱カバー３０と筐体封鎖部材３２との周方向の位置決めは、筒部３０１とハーネス孔３２２との嵌合により達成されるからである。

　筐体封鎖部材３２は、裏面側に、封鎖部３２５と、封鎖部３２５から中心軸Ｒｘに沿って軸方向の他端側に突出するアウトレット３２６とを有している。アウトレット３２６は、アウタカバー１４の開口１４２の内周側を通過して、突出端においてアウタカバー１４の外側に達している。

図５Ａ及び図５Ｂにおいて、遮蔽リング２０は、軸方向の一端側の環状端面を拡径部１２４の内周に、Ｏリング１９６を用いて嵌着されている。遮蔽リング２０は、軸方向一端側及び他端側の内周側にそれぞれ円柱側面部２０２及びテーパ部２０１を有している。軸方
向において、遮蔽リング２０の一端側の端の位置Ｐ１、テーパ部２０１の小径側の端の位置Ｐ２、テーパ部２０１の大径側の端の位置Ｐ３、切欠き１８１の終端の位置（軸方向の一端の位置）Ｑ１、及び切欠き１８１の始端位置（軸方向の他端の位置）、すなわち直管１８の他端位置Ｑ２について、図示の例では、軸方向に一端側から他端側の方へ順番に、Ｐ１、Ｑ１、Ｐ２、Ｐ３（＝Ｑ２）の配置となっている。しかしながら、Ｐ１とＱ１とは軸方向の同一位置（Ｐ１＝Ｑ１）であることが好ましい。なぜなら、切欠き１８１の全体がテーパ部２０１に露出して、切欠き１８１の有効面積が増大するとともに、テーパ部２０１の一端側と直管１８の外周面との間に横断面が三角形の空間が形成されて、当該三角形の空間に被殺菌流体が滞留することを防止できるからである。

　図５Ａ及び図５Ｂにおいて、Ｆｎは流体殺菌装置１０における被殺菌流体の流れを示している。導出流路３５は、直管１８の切欠き１８１から径方向の外側に導出されてくる被殺菌流体を流体殺菌装置１０の外に導出する通路として、流体殺菌装置１０内の光源装置１９と、遮蔽リング２０のテーパ部２０１、拡径部１２４、又は筐体封鎖部材３２の封鎖部３２５の内面との間の空間に形成されている。導出流路３５は、被殺菌流体の流れ方向に順番に第１流路部３５１、第２流路部３５２、第３流路部３５３、第４流路部３５４及び第５流路部３５５を有している。第１流路部３５１、第２流路部３５２及び第３流路部３５３は、軸方向視でいずれも環状の形状を有している。第４流路部３５４及び第５流路部３５５は、軸方向視で円形の形状を有している。

　第１流路部３５１は、軸方向にテーパ部２０１と張出し面２４２との間に挟まれた空間に形成され、導出流路３５の最上流部分として切欠き１８１から導出した直後の被殺菌流体を下流側に導く。第２流路部３５２は、張出し面２４２と周面２４３との境界のコーナ部とテーパ部２０１との間の通過部として形成されている。第３流路部３５３は、拡径部１２４と周面２４３との間に環状に形成されている。第４流路部３５４は、光源装置１９の裏面と筐体封鎖部材３２の内面との間に軸方向の間隙として形成されている。

　（材料）
　以下は、流体殺菌装置１０を構成している各部品の材料の一例である。
（ａ）筐体（筐体本体１２及びアウタカバー１４）：ＰＣ（ポリカーボネート）やＰＯＭ（ポリアセタール）等のエンジニアリングプラスチック
（ｂ）遮蔽体１５、整流板１６、直管１８、遮蔽リング２０及びリフレクタ２４：ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン４フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、又はＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の被殺菌流体及びフッ素樹脂
（ｃ）放熱カバー３０：金属

　上記（ｂ）の材料は、上記（ａ）の材料より紫外線耐性及びＵＶに対する反射率が高い材料として選択されている。なお、（ａ）の材料は、金属よりも被殺菌流体に対する耐腐食性の高い材料として選択されている。遮蔽体１５及び遮蔽リング２０について上記（ｂ）の材料を選択した理由は、遮蔽体１５及び遮蔽リング２０がＰＴＦＥに軽度の加工を施した部材で構成されているため、簡便な加工で製造することのできる材料とするためである。

　（作用）
　被殺菌流体は、不図示の圧送ポンプから流体殺菌装置１０に圧送され、筐体本体１２のインレット１２３、遮蔽体１５のテーパ部１５１及び整流板１６の整流孔１６２を経て直管１８の殺菌室１８２内に導入される。整流板１６が通孔無しの中央部１６１を有している理由は、被殺菌流体を整流板１６の整流孔１６２に伴って整流化するとともに、殺菌室１８２における流速を、殺菌室１８２の径方向位置での流速を均一化させるためである。

　ＵＶ－ＬＥＤ２６は、ＵＶを、光源装置１９の軸方向に石英ガラス２２に向けて出射する。ＵＶ－ＬＥＤ２６から出射した紫外線のうち、径方向に広がって反射面２４１に照射された紫外線は、反射面２４１で反射して中心軸Ｒｘの方に反射される。紫外線は、石英ガラス２２を通過して、殺菌室１８２内の被殺菌流体に照射される。これにより、被殺菌流体は、殺菌される。

　被殺菌流体は、石英ガラス２２の表面に衝突することにより、向きを直管１８の軸方向から径方向の外向きに変化し、切欠き１８１から直管１８の外へ出る。複数の切欠き１８１の合計の流通断面積は、殺菌室１８２の流通断面積より小さいので、被殺菌流体の流速は、切欠き１８１において増大する。そして、被殺菌流体の流速は、テーパ部２０１によって更に増大する。

　図１では、流体殺菌装置１０は、横置き（長手方向を水平方向に揃える置き方）になっているが、例えば、インレット１２３及びアウトレット３２６をそれぞれ下及び上にした縦置き（長手方向を鉛直方向に揃える置き方）で使用することが可能である。この場合、流体殺菌装置１０を装備するウォータサーバ等の装備機器が停止するのに伴い、圧送ポンプの作動も停止し、直管１８の上側部分に空気が残る。この残存空気は、次に圧送ポンプが作動開始した時、速やかに外に排出されることが好ましい。なぜなら、空気は、ＵＶの強度を弱める原因になるからである。

　前述したように、被殺菌流体の流速は、切欠き１８１において増大するので、流体殺菌装置１０において、直管１８の上部、すなわち切欠き１８１の高さに残存していた空気は、長く残存することなく、高速化した被殺菌流体により速やかかつ円滑に直管１８の外へ排出される。

　一方、石英ガラス２２から殺菌室１８２に出射したＵＶのうち、径方向の外側に大きく広がったものは、切欠き１８１から直管１８の外に出射する。以下、直管１８の内周側から切欠き１８１に進入したＵＶを「外漏れＵＶ」ともいう。

　前述したように、軸方向において、遮蔽リング２０の一端側の位置Ｐ１、円柱側面部２０２とテーパ部２０１との境界の位置Ｐ２、遮蔽リング２０の開口端の位置Ｐ３、切欠き１８１の終端の位置Ｑ１、切欠き１８１の始端位置、すなわち直管１８の他端位置Ｑ２について、軸方向の位置関係が前述のように規定されている結果、外漏れＵＶは、流体殺菌装置１０により遮断されて、筐体本体１２の内面への照射が阻止される。すなわち、外漏れＵＶは、全量が遮蔽リング２０のテーパ部２０１に照射して、径方向内側に反射するか、切欠き１８１の一端側の一部を介して円柱側面部２０２へ反射して、直ちに直管１８内に戻り、残りは、遮蔽リング２０のテーパ部２０１に照射して、反射する。

　一方、被殺菌流体は、第１流路部３５１を通過した後、テーパ部２０１とリフレクタ２４のコーナ部との間に挟まれた第２流路部３５２を通過する。外漏れＵＶのうちテーパ部２０１に照射したものは、テーパ部２０１で反射した後、反射先が（ａ）直管１８の軸方向の他端部の周壁の切欠き１８１、（ｂ）直管１８の軸方向の他端部の周壁のうち切欠き１８１が形成されていない部分、及び（ｃ）張出し面２４２の３つに分かれる。外漏れＵＶのうち、反射先が（ａ）のものは、切欠き１８１を通過して直管１８内に戻り、殺菌室１８２の被殺菌流体の再殺菌に寄与する。外漏れＵＶのうち、反射先が（ｂ）及び（ｃ）のものは、反射先で再度反射し、強度が十分に弱まるまで、テーパ部２０１とリフレクタ２４との間を繰り返し、再反射し、第１流路部３５１及び第２流路部３５２における被殺菌流体の殺菌に寄与する。

　テーパ部２０１は、外漏れＵＶがテーパ部２０１とリフレクタ２４との交互の繰り返し反射で、第２流路部３５２の下流側の第３流路部３５３へ抜けることなく、第１流路部３５１及び第２流路部３５２に留まるか、最終的に切欠き１８１を介して殺菌室１８２へ戻るように、テーパ角の値又は輪郭形状に設定されている。

　被殺菌流体は、第２流路部３５２を通過した後、リフレクタ２４の周面２４３と拡径部１２４の内周面との間の環状の第３流路部３５３を軸方向に流れ、さらに、その後、封鎖部３２５の内面に当たって、進行方向を径方向の内側に変える。そして、光源装置１９の背面側の第４流路部３５４に回り込んで、封鎖部３２５の内面に沿って径方向の中心部としてのアウトレット３２６の一端側の開口に集合する。第４流路部３５４は、軸方向に光源装置１９の背面と筐体封鎖部材３２の封鎖部３２５との間に挟まれる間隙として形成されている。

　被殺菌流体は、第４流路部３５４において光源装置１９の放熱カバー３０の背面に接触して、放熱カバー３０を冷却する。ＵＶ－ＬＥＤ２６の発熱は、基板２８に伝導し、さらに、金属製の放熱カバー３０に伝導するので、第４流路部３５４における被殺菌流体による放熱カバー３０の冷却は、ＵＶ－ＬＥＤ２６の冷却に寄与する。ここで、切欠き１８１及びテーパ部２０１によって、被殺菌流体の流速が増大することによって、放熱カバー３０の冷却性を向上している。

　なお、基板２８は、金属基板とも呼ばれるもので、放熱を必要とする部品の実装領域は金属となっており、裏面側への熱伝導率が高まる構造になっている。

　被殺菌流体は、その後、第５流路部３５５を経て流体殺菌装置１０の外に流出する。

　（リフレクタの変形例）
　図６は、変形例のリフレクタ２４ｂの斜視図である。リフレクタ２４（図３及び図４）に対するリフレクタ２４ｂの相違点は、張出し面２４２が中心軸に対して垂直ではなく、テーパ部２０１の形状に合わせたテーパ形状で形成されていること、及び複数の溝２４５が周方向に等角度間隔でテーパ形状の張出し面２４２に形成されていることである。

　この結果、リフレクタ２４ｂの張出し面２４２は、リフレクタ２４の張出し面２４２よりテーパ部２０１との間隔を局所的に狭くなることを回避することができる。また、溝２４５により第１流路部３５１の流通断面積を十分な大きさに確保することができる。

　（照度分布の解析）
　図７～図９は、流体殺菌装置１０におけるＵＶの照度分布をシミュレーションで解析した図である。図７～図９の照度分布の解析では、ＵＶ－ＬＥＤ２６から出射したＵＶの出射強度（輝度）は同一にしている。ただし、照度分布解析の上限は、それぞれ４０ｍｗ／ｃｍ^２、１０ｍｗ／ｃｍ^２及び５ｍｗ／ｃｍ^２としている。したがって、各照度分布図において、上限以上の照度の位置は、一律に最上段階の領域に属させている。尚、シミュレーションはＢｒｅａｕｌｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ社のＡＳＡＰを用いて行った。

　また、図１及び図２の説明において、整流板１６の中央部１６１の直管１８側は、ＵＶの反射面となっていると説明したが、図７～図９の照度分布では、中央部１６１においてＵＶは反射しないものと計算している。

　図７～図９の照度分布では、上限の照度Ｌｕを４等分して、各位置が４段階の照度段階のどの段階に属するかを示している。すなわち、照度をＬとすると、第１照度段階は、０
≦Ｌ＜Ｌｕ／４、第２照度段階は、Ｌｕ／４≦Ｌ＜Ｌｕ／２、第３照度段階は、Ｌｕ／２≦Ｌ＜３・Ｌｕ／４、第４照度段階は、３・Ｌｕ／４≦Ｌである。

　図７から、ＵＶ－ＬＥＤ２６の出射近辺が３０ｍｗ／ｃｍ^２以上の強い照度であること、及び切欠き１８１の外周側に、１０ｍｗ／ｃｍ^２～２０ｍｗの照度領域があることが分かる。図８から、テーパ部２０１の径方向内側部分と遮蔽体１５とが２．５ｍｗ／ｃｍ^２～５．０ｍｗの照度領域であること、図９から、テーパ部２０１の最大径側が１．２５ｍｗ／ｃｍ^２～２．５ｍｗの照度領域であることが、分かる。

　すなわち、図７～９の照度分布のシミュレーション結果から、テーパ部２０１を設けることによって、筐体（筐体本体１２及びアウタカバー１４）の領域へ紫外光が漏れることを防ぎ、紫外線による劣化を抑制できる。

　（補足）
　流体殺菌装置１０では、被殺菌流体として水が使用されている。しかしながら、本発明では、被殺菌流体は、水以外の液体であってもよい。

　流体殺菌装置１０は、ＵＶを出射する光源としてＵＶ－ＬＥＤ２６を２個、備えている。本発明の流体殺菌装置は、ＵＶを出射する光源は、１個でもよいし、３個以上であってもよい。

　流体殺菌装置１０では、紫外線透過部として石英ガラス２２が用いられている。本発明の紫外線透過部は、紫外線を透過し、被殺菌流体に対する耐腐食性があるものであれば、石英ガラス２２以外のものを使用することができる。

　流体殺菌装置１０の円筒部１２２及び拡径部１２４は、それぞれ本発明の第１筒部及び第２筒部に相当し、それぞれ流路管としての直管１８及び光源装置１９を収納している。遮蔽リング２０は、拡径部１２４において直管１８の切欠き１８１側の端部に外挿されている。遮蔽リング２０のテーパ部２０１は、直管１８の導出口としての切欠き１８１から外に導出されて来る被殺菌流体の、拡径部１２４における導出通路を形成するとともに、切欠き１８１から直管１８の外に漏れ出た紫外線を受けて、拡径部１２４を保護している。

　流体殺菌装置１０が殺菌対象とする被殺菌流体の例として、製氷機の貯水タンクの貯水、送水管や給湯器における送水、ウォータサーバの飲料水、循環装置（チラー）の冷却水、及びドリンクサーバにおける飲料液がある。

１０・・・流体殺菌装置、１８・・・直管（流路管）、１９・・・光源装置、２０・・・遮蔽リング（遮蔽部材）、２２・・・石英ガラス（紫外線透過部）、２４，２４ｂ・・・リフレクタ、２６・・・ＵＶ－ＬＥＤ（光源）、２８・・・基板、３０・・・放熱カバー、３２・・・筐体封鎖部材、３５・・・導出流路、２４・・・拡径部、１２２・・・円筒部（第１筒部）、１２４・・・拡径部（第２筒部）、１１４・・・アウタカバー、１２５・・・ストッパ部、１４２・・・開口、１８１・・・切欠き、２０１・・・テーパ部、２０２・・・円柱側面部、２４１・・・反射面、２４２・・・張出し面、２４３・・・周面、２４５・・・溝、３２５・・・封鎖部、３２６・・・アウトレット、３５１・・・第１流路部、３５２・・・第２流路部、３５３・・・第３流路部、３５４・・・第４流路部、３５５・・・第５流路部。

Claims

　液体を殺菌する流体殺菌装置であって、
　直線である軸の同軸上に一端側と他端側を有する筐体と、
　前記筐体は、前記一端側に第１筒部と、前記第１筒部より大きい内径を有する前記他端側の第２筒部とを含み、
　被殺菌流体が前記一端側から前記他端側に一方向に流れるように前記筐体の前記第１筒部内に軸方向に内挿され、前記他端側の開口から前記一端側の方へ前記軸方向に所定長さ延在する切欠きを有している流路管と、
　前記筐体の前記第２筒部内に備えられ、紫外線透過部を有し前記流路管の前記開口を封鎖する開口封鎖部材と、
　前記開口封鎖部材の前記紫外線透過部を介して前記流路管内に前記軸方向の他端側から紫外線を照射する光源と、
　前記筐体の前記第２筒部内に備えられ、前記筐体より高い紫外線耐性を有し、前記流路管の外周側に配設され、前記切欠きからの前記被殺菌流体の導出流路の上流端部を画成しているとともに、前記流路管の切欠きからの紫外線の出射光に対して前記筐体の内周側を遮蔽している遮蔽部材と、
を備えていることを特徴とする流体殺菌装置。
　請求項１記載の流体殺菌装置において、
　前記遮蔽部材は、前記流路管の軸方向に前記一端側から前記他端側に向かって拡開するテーパ部を内周側に有していることを特徴とする流体殺菌装置。
　請求項２記載の流体殺菌装置において、
　前記遮蔽部材は、前記筐体より紫外線に対して高い反射率を有していることを特徴とする流体殺菌装置。
　請求項３記載の流体殺菌装置において、
　さらに、前記軸方向に前記光源と前記開口封鎖部材との間に配置され、内周側に前記光源からの前記紫外線を反射する反射面を有し、外周側は前記遮蔽部材及び前記筐体との間の環状間隙において前記導出流路を形成しているリフレクタを備えていることを特徴とする流体殺菌装置。
　請求項４記載の流体殺菌装置において、
　前記リフレクタは、径方向に前記流路管の外側に張出して、前記軸方向に前記テーパ部と対向する張出し面を有し、前記筐体より高い紫外線耐性を有し、
　前記遮蔽部材のテーパ部は、前記切欠き孔及び前記リフレクタの前記張出し面に向けて前記紫外線を反射することを特徴とする流体殺菌装置。
　請求項４記載の流体殺菌装置において、
　前記リフレクタは、前記導出流路を画成する部分に前記被殺菌流体の流れに沿って延在する溝を有していることを特徴とする流体殺菌装置。
　請求項４記載の流体殺菌装置において、
　前記開口封鎖部材、前記リフレクタ及び前記光源は、光源装置を構成し、
　さらに、前記光源装置との間に前記軸方向の間隙として形成している封鎖部と、前記封鎖部の中心部から前記筐体の外へ突出して前記間隙内の前記被殺菌流体を前記筐体外へ導くアウトレットとを有している筐体封鎖部材を備え、
　前記筐体は、前記軸方向の前記一端側において前記一端側への前記筐体内の収納部品の移動を阻止するストッパ部と、前記筐体封鎖部材の前記封鎖部を介して前記収納部品を前
記ストッパ部の方へ締め付ける締付け部とを有し、
　前記流路管と前記光源装置とが前記収納部品として前記筐体内に収納されているとともに、
　前記流路管、前記光源装置、及び前記筐体封鎖部材が、中心軸を揃えて、前記軸方向に前記一端側から順番に一列に配列されていることを特徴とする流体殺菌装置。