特許 6192679 液体の殺菌方法及び殺菌装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6192679

(24)【登録日】2017年8月18日

(45)【発行日】2017年9月6日

(54)【発明の名称】液体の殺菌方法及び殺菌装置

(51)【国際特許分類】

   A23L 3/28 20060101AFI20170828BHJP

   B01J 19/12 20060101ALI20170828BHJP

   B01J 19/00 20060101ALI20170828BHJP

【ＦＩ】

   A23L3/28

   B01J19/12 Z

   B01J19/00 B

【請求項の数】8

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2015-88585(P2015-88585)

(22)【出願日】2015年4月23日

(65)【公開番号】特開2016-202092(P2016-202092A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2016年4月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003182

【氏名又は名称】株式会社トクヤマ

(74)【代理人】

【識別番号】100129838

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 典輝

(74)【代理人】

【識別番号】100101203

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100104499

【弁理士】

【氏名又は名称】岸本 達人

(72)【発明者】

【氏名】堀井 ゆり子

(72)【発明者】

【氏名】松井 新吾

(72)【発明者】

【氏名】濱 康孝

【審査官】 伊達 利奈

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２１２５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２３６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２０１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０８９８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０８７５４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３０５４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０４６０１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１３−５２３３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０４３１３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−０７５９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１１５１４６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ２３Ｌ ３／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＭＥＤＬＩＮＥ（ＳＴＮ）

ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

Ｇ−Ｓｅａｒｃｈ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（１）所定の幅の間隙を設けて平行に配置された一対の隔壁の間に形成された流路に、溶液又は懸濁液である被殺菌液体を流通させる工程と、
（２）前記流路を通過する前記被殺菌液体に、前記一対の隔壁の向かい合う２面の一方または両方に設けられた１又は２の紫外線発光面から紫外線を照射する工程と
を含み、
前記間隙の、前記紫外線発光面に垂直な方向の幅は、前記１又は２の紫外線発光面の有効光路長の総和以下であり、
前記紫外線発光面の有効光路長は、該紫外線発光面から照射される紫外線が前記被殺菌液体の層を透過したときの透過紫外線の放射照度が０．００１ｍＷ／ｃｍ^２となる前記被殺菌液体の層の厚さとして定義され、
前記一対の隔壁は、第１の隔壁と第２の隔壁とからなり、
前記第１の隔壁は、少なくとも前記第２の隔壁と向かい合う面に、前記紫外線発光面を有し、
前記第２の隔壁は、少なくとも前記第１の隔壁と向かい合う面に、光触媒作用を有する面を有する液体殺菌方法により液体の殺菌を行うための装置であって、
紫外線を発する一対の紫外線発光面を有する面光源を複数有し、
前記複数の面光源が相互に対向するように平行に配列されていることにより、隣接する二つの前記面光源に挟まれた、スリット状の流路を複数有し、
前記スリット状の流路の、前記紫外線発光面に垂直な方向の幅が、該流路を挟む前記紫外線発光面の有効光路長の総和以下であり、
前記スリット状の流路に液体を流通させることにより、前記液体を殺菌することを特徴とし、
前記面光源が、一対の紫外線発光面を有する導光板と、複数の深紫外線発光ダイオードと、前記導光板の表面に配置された複数の光拡散ドットとを含み、
前記複数の深紫外線発光ダイオードから発せられた紫外線は、前記導光板の一方の端部に入射し、
前記光拡散ドットは、一方の表面が前記一対の紫外線発光面のいずれかに接するように設けられた、紫外線を反射する反射膜と、該反射膜の他方の表面に設けられた光拡散ドット基材と、該光拡散ドット基材に保持された光触媒粒子とを有し、
前記面光源は、光触媒材料を、前記光拡散ドットにおいてのみ有する、
液体殺菌装置。

【請求項2】

前記複数の深紫外線発光ダイオードは、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する、
請求項１に記載の液体殺菌装置。

【請求項3】

前記面光源において、前記複数の深紫外線発光ダイオードは、前記導光板の一方の端部に配列されている、
請求項１又は２に記載の液体殺菌装置。

【請求項4】

前記面光源は、
前記一対の紫外線発光面を有する前記導光板と、
前記導光板から離隔して配置され、前記紫外線を発生する、紫外線発生装置と、
前記紫外線発生装置から前記導光板の一方の端部へ前記紫外線を導く、紫外線導波手段とを有し、
前記紫外線発生装置は、前記紫外線を出射する棒状光源と、該棒状光源から出射された前記紫外線を集光する集光装置とを有し、
前記棒状光源は、円筒状または多角柱状の基体と、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する前記複数の深紫外線発光ダイオードとを有し、
該複数の深紫外線発光ダイオードは、各深紫外線発光ダイオードの光軸が前記基体の中心軸を通るように前記基体の側面に配置されており、前記中心軸に対して放射状に深紫外線を出射する、
請求項１又は２に記載の液体殺菌装置。

【請求項5】

（１）所定の幅の間隙を設けて平行に配置された一対の隔壁の間に形成された流路に、溶液又は懸濁液である被殺菌液体を流通させる工程と、
（２）前記流路を通過する前記被殺菌液体に、前記一対の隔壁の向かい合う２面の一方または両方に設けられた１又は２の紫外線発光面から紫外線を照射する工程と
を含み、
前記間隙の、前記紫外線発光面に垂直な方向の幅は、前記１又は２の紫外線発光面の有効光路長の総和以下であり、
前記紫外線発光面の有効光路長は、該紫外線発光面から照射される紫外線が前記被殺菌液体の層を透過したときの透過紫外線の放射照度が０．００１ｍＷ／ｃｍ^２となる前記被殺菌液体の層の厚さとして定義され、
前記一対の隔壁は、第１の隔壁と第２の隔壁とからなり、
前記第１の隔壁は、少なくとも前記第２の隔壁と向かい合う面に、前記紫外線発光面を有し、
前記第２の隔壁は、少なくとも前記第１の隔壁と向かい合う面に、光触媒作用を有する面を有し、
前記工程（２）において、前記流路を通過する前記被殺菌液体に、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域及び３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に夫々主ピークを有する紫外線を、前記第１の隔壁の紫外線発光面から照射し、
前記流路の前記紫外線発光面に垂直な方向の幅は、前記２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線が前記被殺菌液体の層を透過し得る最大厚さ以下である、液体殺菌方法により液体の殺菌を行うための装置であって、
２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域及び３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に夫々主ピークを有する紫外線を発する一対の紫外線発光面を有する面光源を複数有し、
複数の光触媒担持板を有し、
それぞれの前記光触媒担持板の表面には光触媒材料が担持されており、
それぞれの前記面光源には光触媒材料が担持されておらず、
前記複数の面光源および前記複数の光触媒担持板は平行に配列されており、
前記複数の光触媒担持板のそれぞれが、隣り合う一対の前記面光源の間に配置されることにより、隣接する面光源と光触媒担持板との間にスリット状の流路が形成されており、
前記スリット状の流路の、該流路の側面を構成する前記紫外線発光面に垂直な方向の幅が、該紫外線発光面の有効光路長以下であり、
前記スリット状の流路に液体を流通させることにより前記液体を殺菌する、
液体殺菌装置。

【請求項6】

前記光触媒担持板は、
基材と、
前記基材の表面を被覆するバリアコート層と、
前記バリアコート層の表面を被覆する光触媒層とを有し、
前記バリアコート層は、前記光触媒層の酸化作用から前記基材を保護する層である、
請求項５に記載の液体殺菌装置。

【請求項7】

前記面光源は、
一対の紫外線発光面を有する導光板と、
該導光板の一方の端部に配列された、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の深紫外線発光ダイオード及び３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の紫外線発光ダイオードとを有する、
請求項５又は６に記載の液体殺菌装置。

【請求項8】

前記面光源は、
一対の紫外線発光面を有する導光板と、
前記導光板から離隔して配置され、前記紫外線を発生する、紫外線発生装置と、
前記紫外線発生装置から前記導光板の一方の端部へ前記紫外線を導く、紫外線導波手段とを有し、
前記紫外線発生装置は、前記紫外線を出射する棒状光源と、該棒状光源から出射された前記紫外線を集光する集光装置とを有し、
前記棒状光源は、円筒状または多角柱状の基体と、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の深紫外線発光ダイオードと、３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の紫外線発光ダイオードとを有し、
前記複数の深紫外線発光ダイオードおよび前記複数の紫外線発光ダイオードは、各深紫外線発光ダイオードおよび各紫外線発光ダイオードの光軸が前記基体の中心軸を通るように前記基体の側面に配置されており、前記中心軸に対して放射状に前記紫外線を出射する、
請求項５又は６に記載の液体殺菌装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、紫外線を用いた液体の殺菌方法及び殺菌装置に関する。

【背景技術】

【0002】

紫外線殺菌は、薬剤による殺菌とは異なり残留する物がなく、安全性が高く、被照射物にはほとんど変化を与えない。そのため、安心と安全性を求められる飲料水などの液体に対する殺菌方法として適している。そして、紫外線殺菌を様々な場面での液体の殺菌に用いることが提案されている。

【0003】

例えば特許文献１には、紫外線等の殺菌作用を有する波長の光を射出する光源と、粘性液体状，固形状あるいはゲル状のコアと、このコアよりも屈折率が小さく、かつ柔軟性を有しそのコアを封入した筒状のクラッドとからなり、光源から出射する光を水中に導光する光伝送ホースと、この光伝送ホースで導光された光を水中で照射する殺菌光照射手段とを備えたことを特徴とする水中用殺菌装置が記載されている。

【0004】

特許文献２には、透明材料で形成された導光体と、該導光体の表面に形成された光触媒となる二酸化チタンの薄膜と、該導光体に近接して設けられ該導光体に波長３６０〜４００ｎｍの紫外線を放射する発光ダイオ−ドと、を具備することを特徴とする光触媒装置が記載されている。

【0005】

特許文献３には、排水中の有機物を処理する排水処理装置であって、排水を貯留する排水処理槽と、紫外光を照射する光源と、排水処理槽内に少なくとも一つ設けられ、光源から照射された紫外光を導光する導光部及び光の屈折率が導光部と同じかそれ以上であり導光部から紫外光を漏洩させる漏洩部を有する漏洩導光体の表面を、光触媒を含む光触媒層で被覆してなる光触媒被覆漏洩導光体と、光源から照射された紫外光を光触媒被覆漏洩導光体に導光させる導光体と、排水処理槽内に設けられ、光触媒被覆漏洩導光体に向けて酸素を供給する酸素供給部とを有し、排水中の有機物を光触媒及び酸素供給部から供給された酸素によって発生したオゾン（Ｏ_３）により分解除去することを特徴とする排水処理装置が記載されている。

【0006】

また特許文献４には、光源と、この光源を側面に配置した導光板とを有し、この導光板の表面または裏面の少なくとも一方が光源からの光を放射する発光面であって、導光板の発光面及び光源が配置された側面以外の面が遮光面として形成され、ピーク波長が３８８ｎｍ以下の光を放射することを特徴とする面発光デバイスが記載されている。
また、特許文献５には、表面に複数の紫外線ＬＥＤを配置するとともに該紫外線ＬＥＤを水密状態で覆う保護カバーをそれぞれ備えた第１伝熱板及び第２伝熱板の裏面同士を、第１伝熱板の紫外線ＬＥＤと第２伝熱板の紫外線ＬＥＤとが背中合わせに重なり合わない状態で組み合わせたＬＥＤモジュールを処置層の内部に配置した紫外線照射水処理装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平０６−６３１０６号公報

【特許文献2】特開平０９−０３８５０３号公報

【特許文献3】特許第５５６６８０１号公報

【特許文献4】特開２００６−２３７５６３号公報

【特許文献5】特開２０１２−１１５７１５号公報

【特許文献6】特許第５５９１３０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１乃至３に記載の発明においては、殺菌対象物に光が十分に届いていないことがあり、光の当たらない箇所の殺菌ができていないという問題があった。この現象は、特に光源を紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）とした場合に顕著である。特許文献４の発明においても、被殺菌対象に光が十分届かないために殺菌効果が十分でなく、また発光面に担持した光触媒に深紫外光が吸収されるという問題があった。

【0009】

特に現在は、制御の容易さや消費電力の低さからＵＶ−ＬＥＤが注目を集めているが、ＵＶ−ＬＥＤには発光出力が小さいという欠点がある。特許文献１乃至４に記載の技術においてＵＶ−ＬＥＤを紫外線光源として使用した場合には、殺菌対象物を十分に殺菌できないことが懸念される。

【0010】

また紫外線の透過率は、液体の種類に応じて変動する。すなわち、純水の紫外線透過率は比較的高いものの、紫外線を吸収する溶質が溶解した水溶液や紫外線を吸収又は散乱する懸濁物質を含む懸濁液では、紫外線線透過率は低下し、その低下率は溶質や懸濁物質の種類や含有量によって著しく変化する。たとえば、蒸留水において２５３．７ｎｍの紫外線に対する透過率が１０％となるときの厚さ（光路長：光が試料内を透過する長さ）は３００ｍｍであるのに対し、牛乳およびジュースの同厚さは夫々０．０７ｍｍおよび０．５〜１ｍｍであることが知られている。そのため、溶液や懸濁液に対して、特許文献５に記載された技術を含む従来の技術で紫外線殺菌を試みた場合には、殺菌が不十分となる可能性がさらに高くなることが懸念される。

【0011】

そこで本発明は、例えばジュースや牛乳などの溶液や懸濁液に対してもＵＶ−ＬＥＤによる紫外線殺菌が可能な液体殺菌方法、および、該液体殺菌方法に用いることができる液体殺菌装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

［１］ 一の実施形態において、本発明の液体殺菌方法は、
（１）所定の幅の間隙を設けて平行に配置された一対の隔壁の間に形成された流路に、溶液又は懸濁液である被殺菌液体を流通させる工程と、
（２）上記流路を通過する被殺菌液体に、前記一対の隔壁の向かい合う２面の一方または両方に設けられた１又は２の紫外線発光面から紫外線を照射する工程とを含み、
上記間隙の、上記紫外線発光面に垂直な方向の幅は、上記１又は２の紫外線発光面の有効光路長の総和以下であり、
上記紫外線発光面の有効光路長は、該紫外線発光面から照射される紫外線が上記被殺菌液体の層を透過したときの透過紫外線の放射照度が０．００１ｍＷ／ｃｍ^２（＝１μＷ／ｃｍ^２）となる上記被殺菌液体の層の厚さとして定義される
ことを特徴とする。

【0013】

なお、上記有効光路長を規定する放射照度の値：０．００１ｍＷ／ｃｍ^２（１μＷ／ｃｍ^２）は、その数値自体に臨界的意義があるわけではなく、実用的な処理時間（紫外線照射時間）において、有効な殺菌効果を得ることができるという観点から決定した指標である。例えば、９９．９％不活性化に必要な紫外線照射量（積算照射量）が約１０（ｍＪ／ｃｍ^２＝ｍＷ・ｓｅｃ／ｃｍ^２）である大腸菌の殺菌を考えた場合、１μＷ／ｃｍ^２の放射照度では１０，０００秒（約２．８時間）の照射で９９．９％の不活性化が可能であるが、０．１μＷ／ｃｍ^２の放射照度ではその１０倍の約２８時間を要し、現実的ではない。すなわち、上記本発明の方法の基本的な技術思想は、紫外線透過性の低い被殺菌液体の殺菌を行うに際し、流路内を流れる被殺菌液体層において、実用的な時間の紫外線照射を行っても殺菌に必要な積算照射量を得ることができないような領域を作らないために、流路幅及び／又は紫外線発光面から照射される紫外線強度を制御するという点にある。
本発明の方法においては、その効果が顕著であるという理由から、被殺菌液体としては、２５３．７ｎｍの紫外線に対する透過率が１０％となるときの厚さ（光路長：光が試料内を透過する長さ）が５０ｍｍ以下５μｍ以上である溶液又は懸濁液、特に該厚さが１０ｍｍ以下１０μｍ以上である溶液又は懸濁液であることが好ましい。

【0014】

［２］ 上記［１］の形態において、上記流路を通過する被殺菌液体に照射される紫外線は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有することが好ましい。
本出願において、紫外線が或る一の波長領域に「主ピークを有する」とは、当該紫外線のパワースペクトルが１つ以上のピークを有し、ピーク高さが最大であるピークのピーク波長が当該波長領域に存在することを意味する。

【0015】

［３］ 上記［１］〜［２］の形態において、本発明の液体殺菌方法は、
（ａ）所定の光路長を有する紫外線透過性光学測定用セルの内部に上記被殺菌液体を充填する工程と、
（ｂ）上記紫外線発光面を上記光学測定用セルに密着させて、該紫外線発光面から殺菌処理時と同一の発光条件で発光させた紫外線を該光学測定用セル内に向けて照射する工程と、
（ｃ）上記セルを通過した透過紫外線の放射照度（単位：ｍＷ／ｃｍ^２）を測定する工程と、
（ｄ）上記工程（ａ）乃至（ｃ）を、異なる光路長を有する複数の上記光学測定用セルについて行うことにより、上記透過紫外線の放射照度と光路長との関係を求める工程と
をさらに有することが好ましい。

【0016】

［４］ 上記［３］の形態において、本発明の液体殺菌方法は、
（ｅ）上記工程（ｄ）において求めた関係に基づいて、上記紫外線発光面の有効光路長を決定する工程をさらに有することが好ましい。

【0017】

［５］ 上記［３］の形態において、本発明の液体殺菌方法は、
（ｆ）上記紫外線発光面における透過紫外線の放射照度と光路長との関係、および、上記流路の紫外線発光面に垂直な方向の幅に基づいて、上記流路の紫外線発光面に垂直な方向における紫外線の放射照度分布、及び、該放射照度分布における最低放射照度（単位：ｍＷ／ｃｍ^２）を決定する工程と、
（ｇ）上記被殺菌液体の殺菌に必要な紫外線の積算照射量（単位：ｍＪ／ｃｍ^２）を決定する工程と、
（ｈ）積算照射量を最低放射照度で除した値で定義される最低照射時間（単位：秒）を決定する工程と、
（ｉ）上記被殺菌液体が上記流路内に滞在する滞在時間が最低照射時間以上となるように、上記流路の長さ及び／又は該流路を流れる上記被殺菌液体の流速を調整する工程と
をさらに有することが好ましい。

【0018】

［６］ 上記［１］〜［５］の形態において、
工程（１）において、２以上の上記流路に上記被殺菌液体を流通させ、
工程（２）において、該２以上の流路を通過する被殺菌液体に紫外線を照射し、
該２以上の流路のそれぞれは、平行に配置された３以上の隔壁の、各一対の隣接する隔壁の間に形成された流路であり、
該３以上の隔壁のそれぞれの両面に、紫外線発光面が設けられていることが好ましい。

【0019】

［７］ 上記［１］〜［５］の形態において、
工程（１）において、２以上の上記流路に上記被殺菌液体を流通させ、
工程（２）において、該２以上の流路を通過する被殺菌液体に紫外線を照射し、
該２以上の流路のそれぞれは、平行に配置された３以上の隔壁の、各一対の隣接する隔壁の間に形成された流路であり、
該３以上の隔壁のそれぞれの片面のみに紫外線発光面が設けられており、
該３以上の隔壁は、紫外線発光面が設けられた面を同じ方向に向けて配置されている。

【0020】

［８］ 上記［１］〜［５］の形態において、
上記一対の隔壁は、第１の隔壁と第２の隔壁とからなり、
第１の隔壁は、少なくとも第２の隔壁と向かい合う面に、紫外線発光面を有し、
第２の隔壁は、少なくとも第１の隔壁と向かい合う面に、光触媒作用を有する面を有し、
工程（２）において、上記流路を通過する被殺菌液体に、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域及び３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に夫々主ピークを有する紫外線を、第１の隔壁の紫外線発光面から照射し、
上記流路の紫外線発光面に垂直な方向の幅は、上記２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線が当該被殺菌液体の層を透過し得る最大厚さ以下であることが好ましい。
本出願において、紫外線が「２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域及び３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に夫々主ピークを有する」とは、その紫外線のパワースペクトルが２つ以上のピークを有し、最も大きなピーク高さを有するピークのピーク波長が、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域及び３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域のうち一方の波長領域に存在し、かつ、２番目に大きなピーク高さを有するピークのピーク波長が、他方の波長領域に存在することを意味する。

【0021】

［９］ 一の実施形態において、本発明の液体殺菌装置は、上記［１］の形態の液体殺菌方法により液体の殺菌を行うための装置であって、
紫外線を発する一対の紫外線発光面を有する面光源を複数有し、
該複数の面光源が相互に対向するように平行に配列されていることにより、隣接する二つの面光源に挟まれた、スリット状の流路を複数有し、
該スリット状の流路の、紫外線発光面に垂直な方向の幅が、該流路を挟む紫外線発光面の有効光路長の総和以下であり、
該スリット状の流路に液体を流通させることにより、当該液体を殺菌することを特徴とする。

【0022】

［１０］ 上記［９］の形態において、上記面光源は、一対の紫外線発光面を有する導光板と、該導光板の一方の端部に配列された、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の深紫外線発光ダイオードとを有することが好ましい。

【0023】

［１１］ 上記［９］の形態において、上記面光源は、一対の紫外線発光面を有する導光板と、該導光板から離隔して配置され、上記紫外線を発生する、紫外線発生装置と、該紫外線発生装置から導光板の一方の端部へ紫外線を導く、紫外線導波手段とを有し、
紫外線発生装置は、紫外線を出射する棒状光源と、該棒状光源から出射された紫外線を集光する集光装置とを有し、
棒状光源は、円筒状または多角柱状の基体と、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の深紫外線発光ダイオードとを有し、
該複数の深紫外線発光ダイオードは、各紫外線発光ダイオードの光軸が基体の中心軸を通るように上記基体の側面に配置されており、前記中心軸に対して放射状に深紫外線を出射することが好ましい。

【0024】

［１２］ 一の実施形態において、本発明の液体殺菌装置は、上記［８］の形態の液体殺菌方法により液体の殺菌を行うための装置であって、
２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域及び３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に夫々主ピークを有する紫外線を発する一対の紫外線発光面を有する面光源を複数有し、
複数の光触媒担持板を有し、
それぞれの光触媒担持板の表面には光触媒材料が担持されており、
上記複数の面光源および上記複数の光触媒担持板は平行に配列されており、
複数の光触媒担持板のそれぞれが、隣り合う一対の面光源の間に配置されることにより、隣接する面光源と光触媒担持板との間にスリット状の流路が形成されており、
スリット状の流路の、該流路の側面を構成する紫外線発光面に垂直な方向の幅が、該紫外線発光面の有効光路長以下であり、
スリット状の流路に液体を流通させることにより前記液体を殺菌することを特徴とする。

【0025】

［１３］ 上記［１２］の形態において、上記面光源は、一対の紫外線発光面を有する導光板と、該導光板の一方の端部に配列された、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の深紫外線発光ダイオード及び３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の紫外線発光ダイオードとを有することが好ましい。

【0026】

［１４］ 上記［１２］の形態において、上記面光源は、一対の紫外線発光面を有する導光板と、導光板から離隔して配置され、上記紫外線を発生する、紫外線発生装置と、紫外線発生装置から導光板の一方の端部へ紫外線を導く、紫外線導波手段とを有し、
紫外線発生装置は、上記紫外線を出射する棒状光源と、該棒状光源から出射された紫外線を集光する集光装置とを有し、
該光源は、円筒状または多角柱状の基体と、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の深紫外線発光ダイオードと、３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の紫外線発光ダイオードとを有し、
該複数の深紫外線発光ダイオードおよび該複数の紫外線発光ダイオードは、各深紫外線発光ダイオードおよび各紫外線発光ダイオードの光軸が上記基体の中心軸を通るように上記基体の側面に配置されており、上記中心軸に対して放射状に前記紫外線を出射することが好ましい。

【発明の効果】

【0027】

本発明の液体殺菌方法によれば、例えばジュースや牛乳などの溶液や懸濁液に対しても、ＵＶ−ＬＥＤによる紫外線殺菌が可能である。

【0028】

本発明の液体殺菌装置は、本発明の液体殺菌方法による液体の殺菌に好ましく用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】一の実施形態に係る液体殺菌装置１００を模式的に説明する図である。

【図2】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図3】（ａ）面光源２を模式的に説明する平面図である。（ｂ）面光源２を模式的に説明する側面図である。（ｃ）面光源２の他の一例を模式的に説明する側面図である。

【図4】隣接する面光源（隔壁）２、２を紫外線発光面２１ａ、２１ｂに平行な方向から見た模式断面図、及び、透過紫外線の放射照度Ｉ_１の座標依存性を説明するグラフを含む図である。

【図5】液体殺菌装置１１００を模式的に説明する断面図である。

【図6】棒状光源（棒状紫外線発光モジュール）１１０の（Ｘ−Ｘ´面で切断したときの）横断面図および縦断面図である。

【図7】棒状光源１１０を有する紫外線発生装置２４の横断面図である。

【図8】棒状光源１１０を有する紫外線発生装置２４の側面図である。

【図9】他の一の実施形態に係る液体殺菌装置２１００を模式的に説明する図である。

【図10】図９のＡ−Ａ断面図である。

【図11】（ａ）面光源２００２を模式的に説明する平面図である。（ｂ）面光源２００２を模式的に説明する側面図である。（ｃ）面光源２００２の他の一例を模式的に説明する側面図である。

【図12】（ａ）光触媒担持板４を模式的に説明する平面図である。（ｂ）光触媒担持板４を模式的に説明する側面図である。

【図13】液体殺菌装置３１００を模式的に説明する断面図である。

【図14】紫外線発生装置３０２４が有する棒状光源３１１０を説明する図であって、図６に対応する図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

本発明の上記した作用および利得は、以下に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。なお、図では、一部の符号を省略することがある。

【0031】

図１は、本発明の一の実施形態に係る液体殺菌装置１００を模式的に説明する図である。液体殺菌装置１００は、本発明の一の実施形態に係る液体殺菌方法Ｓ１に用いられる装置である。図１に示すように、液体殺菌装置１００は、胴部の横断面が矩形である筒状のケーシング１を有しており、ケーシング１の一方の端部には流入口１ａが、ケーシング１の他方の端部には流出口１ｂが、それぞれ設けられている。流入口１ａからケーシング１の内部に流入した液体は、ケーシング１の内部で紫外線による殺菌を受けた後、流出口１ｂからケーシング１の外部に流出する。

【0032】

図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図２に示すように、液体殺菌装置１００は、ケーシング１の内部に複数の面光源２、２、…（以下において単に「面光源２」ということがある。）を有している。後述するようにそれぞれの面光源２は一対の紫外線発光面を有している。ケーシング１の内部には、複数の面光源２、２、…が、その紫外線発光面を相互に対向させるように配列されており、隣接する面光源２同士に挟まれた複数の並列に並んだスリット状の流路３、３、…（以下において単に「流路３」ということがある。）を有している。流入口１ａからケーシング１内部に流入した液体は、スリット状の流路３、３、…を通過する間に、面光源２からの紫外線の照射を受けて殺菌される。流路３、３、…を通過した殺菌済みの液体は、流出口１ｂからケーシング１の外部に流出する。

【0033】

図３（ａ）は、面光源２を説明する平面図であり、図３（ｂ）は面光源２を説明する側面図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、面光源２は、一対の紫外線発光面２１ａ、２１ｂを有する導光板２１と、導光板２１の一方の端部に配列された複数の深紫外線発光ダイオード２２、２２、…（以下において単に「深紫外線発光ダイオード２２」ということがある。）と、一対の紫外線発光面２１ａ、２１ｂの表面に設けられた光拡散ドット２３、２３、…（以下において単に「光拡散ドット２３」ということがある。）を有している。図２に示すように、面光源２（より具体的には導光板２１）の一方の端部はケーシング１の胴部の外側に延出しており、該端部において深紫外線発光ダイオード２２、２２、…（図２においては不図示。図３参照。）と接続されると共に、深紫外線発光ダイオード２２、２２、…は不図示の電源に接続されており、紫外線を発する。紫外線は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する。紫外線発光面２１ａ、２１ｂから発せられる紫外線は、同一の主ピーク波長を有している。紫外線光拡散ドット２３は、一方の表面が紫外線発光面２１ａまたは２１ｂに接するように設けられた、紫外線を反射する反射膜２３ｃと、反射膜２３ｃの他方の表面に設けられた光拡散ドット基材２３ａと、光拡散ドット基材２３ａの内部に分散保持された光触媒粒子２３ｂ、２３ｂ、…（以下において単に「光触媒粒子２３ｂ」ということがある。）とを有している。図３（ｂ）の矢印Ｂに示すように、深紫外線発光ダイオード２２から発せられた紫外線は、導光板２１の一方の端部２１ｃから導光板２１内部に入射し、反射膜２３ｃ、２３ｃ、…によって反射されながら導光板２１の内部を伝播し、反射膜２３ｃのない紫外線発光面２１ａ若しくは２１ｂ又は導光板２１の他方の端部２１ｄから導光板２１の外部に出射される。

【0034】

光拡散ドット２３、２３、…が導光板２１の表面に配置されていることにより、液体がスリット状の流路３を流通する際に液体が光拡散ドット２３にぶつかり、乱流が発生する。乱流が発生することによって液体が撹拌されるので、紫外線による殺菌効率が向上する。

【0035】

光拡散ドット基材２３ａの内部に光触媒粒子２３ｂが分散保持されていることにより、紫外線の拡散効果を向上させることが可能になり、また、紫外線による殺菌作用に加えて、光触媒による殺菌作用を利用することも可能になる。

【0036】

図３（ａ）及び（ｂ）においては、反射膜２３ｃの導光板２１と接していない表面に光拡散ドット基材２３ａが設けられ、その結果光拡散ドット２３が導光板２１の紫外線発光面２１ａ、２１ｂの表面から突出している形態の面光源２を説明したが、面光源２は当該形態に限定されるものではなく、例えば、光拡散ドット２３が導光板２１の紫外線発光面２１ａ、２１ｂから突出していない形態の面光源を採用することも可能である。図３（ｃ）は、そのような面光源の他の一例を説明する側面図であって、図３（ｂ）に対応する図である。図３（ｃ）に示すように、光拡散ドット２３を、紫外線発光面２１ａ又は２１ｂに埋没するように設けてもよい。図３（ｃ）において、反射膜２３ｃは、光拡散ドット基材２３ａと導光板２１との界面に設けられている。このように光拡散ドットを導光板表面に埋没させた形態によれば、光拡散ドットの脱落を防ぐことが容易になる。なお、図３（ｂ）に示したように導光板表面から突出するように設けた光拡散ドットと、図３（ｃ）に示すように導光板表面に埋没するように設けた光拡散ドットとの両方を有する形態の面光源を採用することも可能である。

【0037】

再び図２を参照する。液体殺菌装置１００においては、一対の紫外線発光面２１ａ、２１ｂを有する面光源２、２、…が、相互に対向するように、すなわち隣接する面光源の紫外線発光面どうしが相互に対向するように、平行に配列されているので、スリット状の流路３の両側から液体に紫外線を照射することができ、効率よく液体を殺菌することができる。後述するように、各スリット状の流路３の、紫外線発光面２１ａ、２１ｂに垂直な方向の幅ｄは、該流路３を挟む紫外線発光面２１ａ、２１ｂの有効光路長の総和以下となっている。

【0038】

本発明の一の実施形態に係る液体殺菌方法Ｓ１について、図１〜図３を参照しつつ説明する。液体殺菌方法Ｓ１は、（１）所定の幅の間隙を設けて平行に配置された一対の隔壁２、２（すなわち隣接する面光源２、２。）の間に形成された流路３に、溶液又は懸濁液である被殺菌液体５を流通させる工程Ｓ１１と、（２）流路３を通過する被殺菌液体５に、一対の隔壁２、２の向かい合う２面の両方に設けられた紫外線発光面２１ａ、２１ｂから紫外線を照射する工程Ｓ１２とを含む。そして、上記間隙（すなわち隣接する面光源２、２の間の距離。）の、紫外線発光面２１ａ、２１ｂに垂直な方向の幅ｄは、紫外線発光面２１ａ、２１ｂの有効光路長Ｌ_ａ、Ｌ_ｂの総和Ｌ_ａ＋Ｌ_ｂ以下とされる。ここで、各紫外線発光面２１ａ、２１ｂの有効光路長Ｌ_ａ、Ｌ_ｂは、該紫外線発光面２１ａ／２１ｂから照射される紫外線が被殺菌液体５の層を透過したときの透過紫外線の放射照度が０．００１ｍＷ／ｃｍ^２（＝１μＷ／ｃｍ^２）となる被殺菌液体５の層の厚さとして定義される。紫外線発光面２１ａ、２１ｂの有効光路長Ｌ_ａ、Ｌ_ｂは別途測定される。

【0039】

紫外線発光面２１ａ、２１ｂの有効光路長Ｌ_ａ、Ｌ_ｂの決定は、例えば次の工程（ａ）〜（ｅ）（Ｓ１０１〜Ｓ１０５）により行うことができる：
（ａ）所定の光路長を有する紫外線透過性光学測定用セル（以下において単に「セル」ということがある。）の内部に、被殺菌液体５を充填する工程Ｓ１０１；
（ｂ）紫外線発光面２１ａ（又は２１ｂ）をセルに密着させて、紫外線発光面２１ａ（又は２１ｂ）から、殺菌処理時と同一の発光条件で発光させた紫外線を、セル内に向けて照射する工程Ｓ１０２；
（ｃ）セルを通過した透過紫外線の放射照度（単位：ｍＷ／ｃｍ^２）を測定する工程Ｓ１５；
（ｄ）上記工程（ａ）乃至（ｃ）（Ｓ１０１〜Ｓ１０３）を、異なる光路長を有する複数のセルについて行うことにより、透過紫外線の放射照度と光路長との関係を求める工程Ｓ１０４；および、
（ｅ）上記工程（ｄ）（Ｓ１０４）において求めた、透過紫外線の放射照度と光路長との関係に基づいて、紫外線発光面２１ａ（又は２１ｂ）の有効光路長Ｌ_ａ（又はＬ_ｂ）を決定する工程Ｓ１０５。

【0040】

上記工程（ｄ）〜（ｅ）（Ｓ１０４〜Ｓ１０５）において、透過紫外線の放射照度と光路長との関係は、Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒの法則に従う。すなわち、透過紫外線の放射照度Ｉ_１は、光路長Ｌに対して、次の式（１）の関係にある。
ｌｏｇ（Ｉ_１／Ｉ_０）＝−αＬ …（１）
式（１）中、Ｉ_０は媒質に入射する前の波長λの紫外線の放射照度であり、αは非殺菌液体５と波長λ_ｐｅａｋに対応して定まる比例定数（吸光係数）である。一般に、発光ダイオードの発光スペクトルのピーク幅は極めて狭いので、透過紫外線の放射照度の光路長依存性を議論するにあたっては、深紫外線発光ダイオード２２の発光ピーク波長λ_ｐｅａｋにおける吸光係数α（λ_ｐｅａｋ）のみを考えれば十分である。式（１）は次の式（２）のように変形できる。
ｌｏｇＩ_１＝−αＬ＋ｌｏｇＩ_０ …（２）
したがって主ピーク波長λ_ｐｅａｋにおける透過紫外線の放射照度Ｉ_１の対数と、セルの光路長Ｌとの組を複数得ることにより、主ピーク波長λ_ｐｅａｋにおける透過紫外線の放射照度Ｉ_１と光路長Ｌとを関係付ける回帰直線を求めることができる（上記（ｄ）工程Ｓ１０４）。回帰直線の算出には例えば最小二乗法等の公知の方法を用いることができる。そして紫外線発光面２１ａ（又は２１ｂ）の有効光路長Ｌ_ａ（又はＬ_ｂ）は、該回帰直線においてＩ_１＝０．００１ｍＷ／ｃｍ^２（＝１μＷ／ｃｍ^２）を与える光路長Ｌとして求めることができる（上記（ｅ）工程Ｓ１０５）。紫外線発光面２１ａ、２１ｂの発光強度が同一であればＬ_ａ＝Ｌ_ｂである。
上記工程（ａ）〜（ｅ）（Ｓ１０１〜Ｓ１０５）は、上記工程Ｓ１１及びＳ１２の前に別途行うことができる。

【0041】

上記したように、液体殺菌方法Ｓ１において、紫外線発光面２１ａ、２１ｂに垂直な方向の幅ｄは、紫外線発光面２１ａ、２１ｂの有効光路長Ｌ_ａ、Ｌ_ｂの総和Ｌ_ａ＋Ｌ_ｂ以下とする。このとき、ｄの下限値は、使用する面光源の紫外線発光面から照射される紫外線強度の制御可能範囲（特に最高強度）や被殺菌液体の流速の制御可能範囲（特に最低流速）を考慮して、想定する処理時間（紫外線照射時間内）で殺菌に必要な積算照射量を得るという観点から決定される。ｄの下限値は、有効光路長Ｌ_ａ、Ｌ_ｂの総和Ｌ_ａ＋Ｌ_ｂの１０〜９０％であることが好ましく、２０〜８０％であることがより好ましく、３０〜７０％であることが最も好ましい。
流路３の長さ及び／又は被殺菌液体５の流速（流路３の長さが調整可能でない場合には、被殺菌液体５の流速）は、被殺菌液体５の殺菌に必要な紫外線の積算照射量Ｉ_ｉｎｔ（ｍＪ／ｃｍ^２）が確実に達成されるように定めることが好ましい。これは例えば、上記工程（ａ）〜（ｄ）（Ｓ１０１〜Ｓ１０４）および、次の工程（ｆ）〜（ｉ）（Ｓ１０６〜Ｓ１０９）により行うことができる：
（ｆ）紫外線発光面２１ａ、２１ｂにおける透過紫外線の放射照度Ｉ_１と光路長Ｌとの関係、および、流路３の紫外線発光面２１ａ、２１ｂに垂直な方向の幅ｄに基づいて、流路３の紫外線発光面２１ａ、２１ｂに垂直な方向における紫外線の放射照度分布、及び、該放射照度分布における最低放射照度Ｉ_ｍｉｎ（単位：ｍＷ／ｃｍ^２）を決定する工程Ｓ１０６；
（ｇ）被殺菌液体５の殺菌に必要な紫外線の積算照射量Ｉ_ｉｎｔ（単位：ｍＪ／ｃｍ^２）を決定する工程Ｓ１０７；
（ｈ）積算照射量Ｉ_ｉｎｔを最低放射照度Ｉ_ｍｉｎで除した値で定義される最低照射時間ｔ_ｍｉｎ（単位：秒）を決定する工程Ｓ１０８；および、
（ｉ）被殺菌液体５が流路３内に滞在する滞在時間Ｔが最低照射時間ｔ_ｍｉｎ以上となるように、流路３の長さｌ及び／又は流路３を流れる被殺菌液体５の流速（線速度）ｖを調整する工程Ｓ１０９。

【0042】

上記工程（ｆ）（Ｓ１０６）において、紫外線発光面２１ａ、２１ｂに係る透過紫外線の放射照度Ｉ_１と光路長Ｌとの関係は、上記工程（ａ）〜（ｄ）（Ｓ１０１〜Ｓ１０４）により求められる。図４を参照する。図４には、隣接する面光源（隔壁）２、２を紫外線発光面２１ａ、２１ｂに平行な方向から見た模式断面図、及び、透過紫外線の放射照度Ｉ_１の座標依存性を説明するグラフが表れている。紫外線発光面２１ａ、２１ｂに垂直な方向にｘ軸をとり、紫外線発光面２１ａの位置をｘ軸の原点とする。座標ｘにおける透過紫外線の放射照度Ｉ（ｘ）に対する、紫外線発光面２１ａ、２１ｂから発せられた紫外線の寄与Ｉ_ａ（ｘ）、Ｉ_ｂ（ｘ）は、次の式（３ａ）及び（３ｂ）で表される。
Ｉ_ａ（ｘ）＝Ｉ_０，ａ・１０^−αｘ …（３ａ）
Ｉ_ｂ（ｘ）＝Ｉ_０，ｂ・１０^{−α（ｄ−ｘ）} …（３ｂ）
ただしｄは流路３の紫外線発光面２１ａ、２１ｂに垂直な方向の幅である。
したがって座標ｘにおける透過紫外線の放射照度Ｉ（ｘ）は、
Ｉ（ｘ）＝Ｉ_ａ（ｘ）＋Ｉ_ｂ（ｘ）
＝Ｉ_０，ａ・１０^−αｘ＋Ｉ_０，ｂ・１０^{−α（ｄ−ｘ）} …（４）
で表される。Ｉ（ｘ）は流路３の紫外線発光面２１ａ、２１ｂにおける紫外線の放射照度分布である。ｄＩ（ｘ）／ｄｘ＝０を与える座標ｘ_１は
ｘ_１＝（ｌｏｇ（Ｉ_０，ａ／Ｉ_０，ｂ）＋αｄ）／２α …（６）
である。紫外線発光面２１ａ、２１ｂの発光強度が同一である場合にはＩ_０，ａ＝Ｉ_０，ｂなので、この場合には式（６）はαの値に関わらず
ｘ_１＝ｄ／２ …（７）
となる。０≦ｘ≦ｄにおいて常に
ｄ^２Ｉ（ｘ）／ｄｘ^２＞０ …（８）
であるので、式（６）の座標ｘ_１において透過紫外線の放射照度Ｉ（ｘ）は極小値（最小値）Ｉ（ｘ_１）をとる。Ｉ（ｘ_１）は放射照度分布Ｉ（ｘ）における最低放射照度Ｉ_ｍｉｎである。

【0043】

上記工程（ｇ）（Ｓ１０７）において、被殺菌液体５の殺菌に必要な紫外線の積算照射量Ｉ_ｉｎｔ（単位：ｍＪ／ｃｍ^２）は、紫外線発光面２１ａ、２１ｂから照射される紫外線の主ピーク波長（すなわち深紫外線発光ダイオード２２の発光ピーク波長λ_ｐｅａｋ）と、被殺菌液体５に含まれることが想定される、殺菌すべき微生物とに基づいて定めることができる。Ｉ_ｉｎｔとしては例えば、波長λ_ｐｅａｋの深紫外線を照射したときに、殺菌すべき微生物の９９．９％が死滅する積算照射量を選択することができる。そのような積算照射量は、予備実験または文献により知ることができる。

【0044】

上記工程（ｈ）（Ｓ１０８）において、最低照射時間ｔ_ｍｉｎは、上記（ｆ）工程Ｓ１０６において決定された最低放射照度Ｉ_ｍｉｎと、上記（ｇ）工程Ｓ１０７において決定された積算照射量Ｉ_ｉｎｔとから、次の式（９）によって決定することができる。
ｔ_ｍｉｎ＝Ｉ_ｉｎｔ／Ｉ_ｍｉｎ …（９）

【0045】

上記工程（ｉ）（Ｓ１０９）において、被殺菌液体５が流路３内に滞在する滞在時間Ｔは、流路３の長さｌ及び流路３を流れる被殺菌液体５の流速（線速度）ｖから、
Ｔ＝ｌ／ｖ …（１０）
によって定まる。上記（ｈ）工程Ｓ１０８において求めた最低照射時間ｔ_ｍｉｎに対して
Ｔ＝ｌ／ｖ≧ｔ_ｍｉｎ …（１１）
となるように、ｌ及び／又はｖを調整する。複数の流路３、３、…が存在し、流路によって被殺菌液体５の流速が異なる場合には、最も流速の大きな流路について式（１１）が満たされるべきである。流路３の長さｌが調整可能でない場合には、被殺菌液体５の流速ｖを調整する。被殺菌液体５の流速ｖは、液体殺菌装置１００の上流側および／または下流側に配置される送液ポンプ（不図示）の送液速度を変更することにより容易に調整できる。

【0046】

本発明に関する上記説明では、上記（１）工程Ｓ１１において、２以上の流路３、３、…に被殺菌液体５を流通させ、上記（２）工程Ｓ１２において、該２以上の流路３、３、…を通過する被殺菌液体５に紫外線を照射し、該２以上の流路３、３、…のそれぞれは、平行に配置された３以上の隔壁２、２、…の、各一対の隣接する隔壁２、２の間に形成された流路３であり、上記３以上の隔壁２、２、…のそれぞれの両面に、紫外線発光面２１ａ、２１ｂが設けられている形態の液体殺菌方法を例示したが、本発明の液体殺菌方法は当該形態に限定されない。例えば、上記３以上の隔壁２、２、…のそれぞれの片面のみに紫外線発光面２１ａが設けられており（紫外線発光面２１ｂが存在せず）、上記３以上の隔壁２、２、…は、該紫外線発光面２１ａが設けられた面を同じ方向に向けて（図２参照。）配置される形態の液体殺菌方法とすることも可能である。そのような形態としては例えば、図３（ａ）〜（ｃ）において、紫外線発光面２１ｂが全て紫外線反射膜で覆われている形態を例示できる。かかる形態においては、上記工程（２）は、流路３を通過する被殺菌液体５に、一対の隔壁２、２の向かい合う２面の一方に設けられた１の紫外線発光面２１ａから紫外線を照射する工程となる。
また、上記工程（１）において、単一の流路３に被殺菌液体５を流通させ、上記工程（２）において、該単一の流路３を通過する被殺菌液体５に紫外線を照射する形態の液体殺菌方法とすることも可能である。

【0047】

本発明に関する上記説明では、各面光源２が、一対の紫外線発光面２１ａ、２１ｂを有する導光板２１と、該導光板２１の一方の端部２１ｃに配列された、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の深紫外線発光ダイオード２２、２２、…とを有する形態の液体殺菌装置１００を例示したが、本発明の液体殺菌装置は当該形態に限定されない。例えば、面光源に関しては、他の形態の導光板の他、特許文献５に記載されたＬＥＤモジュールのように、深紫外線発光ダイオード２２を多数平面上に整列配置したものを使用することも可能である。しかし、このような面光源では必然的に面光源の厚さが厚くなり装置のコンパクト化が困難となるばかりでなく、深紫外線発光ダイオード２２自体をケーシング１内部に配置しなければならないことから装置のメンテナンスが煩雑となる。このような理由から面光源としては導光板を利用したものが好ましい。
液体殺菌装置１００以外の装置で好適な装置を例示すれば、各面光源が、一対の紫外線発光面を有する導光板と、該導光板から離隔して配置され、紫外線を発生する、紫外線発生装置と、該紫外線発生装置から導光板の一方の端部へ紫外線を導く、紫外線導波手段とを有する形態の液体殺菌装置を挙げることができる。図５は、そのような他の一の実施形態に係る液体殺菌装置１１００を説明する図である。図５は、液体殺菌装置１１００を模式的に説明する断面図であって、図５の紙面に垂直な方向が被殺菌液体５の流通する方向である。図５において、図１〜４に表れた要素と同一の要素には図１〜４における符号と同一の符号を付し、説明を省略する。

【0048】

液体殺菌装置１１００は、面光源２、２、…に代えて面光源１００２、１００２、…を有する点において、上記説明した液体殺菌装置１００と異なっている。各面光源１００２は、一対の紫外線発光面２１ａ、２１ｂを有する導光板２１と、該導光板２１から離隔して配置され、紫外線を発生する、紫外線発生装置２４と、該紫外線発生装置２４から導光板２１の一方の端部２１ｃへ紫外線を導く、紫外線導波手段２５とを有している。図５においては、図面を簡単にするため、導光板２１の表面に設けられる光拡散ドット２３、２３、…は省略している。紫外線導波手段２５としては例えば、折り曲げられた導光板、可撓性の導光フィルムの張り合わせ、内壁が紫外線反射材で構成された導波管等、帯状の平行光を伝送可能な導波路を特に制限なく採用できる。液体殺菌装置１１００において、導光板２１の端部２１ｃと紫外線導波手段２５との接続を容易にするため、導光板２１の一部は、ケーシング１の一の側壁に設けられた貫通孔を通じてケーシング１の内部からケーシング１の外部に延在しており、ケーシング１の外部に存在する導光板２１の端部２１ｃに紫外線導波手段２５の一方の端部が接続されている。紫外線導波手段２５の他方の端部は紫外線発生装置２４に接続されている。

【0049】

紫外線発生装置２４について、図６〜８を参照しつつ説明する。紫外線発生装置２４は、紫外線を出射する棒状光源１１０と、棒状光源１１０から出射された紫外線を集光する集光装置とを有し、棒状光源１１０は、円筒状または多角柱状の基体１１と、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の深紫外線発光ダイオード１１２、１１２、…とを有し、該複数の深紫外線発光ダイオード１１２、１１２、…は、各深紫外線発光ダイオード１１２の光軸が基体１１の中心軸１１４を通るように基体１１の側面に配置されており、中心軸１１４に対して放射状に深紫外線を出射する、このような紫外線発生装置は、特許第５５９１３０５号公報（特許文献６）に記載されており、その内容はここに参照をもって組み入れられる。

【0050】

図６には、棒状光源（棒状紫外線発光モジュール）１１０の（Ｘ−Ｘ´面で切断したときの）横断面図および縦断面図を示している。図６に示されるように、棒状光源１１０は円筒状基体１１１の表面上に複数の深紫外線発光ダイオード１１２、１１２、…（以下において単に「深紫外ＬＥＤ１１２」ということがある。）が整列配置されており、該円筒状基体１１の内部には冷却媒体用流路１１３が形成されている。また、深紫外ＬＥＤ１１２が搭載された円筒状基体１１１は、石英などの紫外線透過性材料から形成されるカバー１１６で覆われている。該カバー１１６は封止剤やパッキン、Ｏ−リング等のシール部材１１７を用いて気密又は水密に円筒状基体１１１に装着され、その内部には深紫外ＬＥＤ１１２の耐久性を高めるために不活性ガスまたは乾燥空気が封入されている。

【0051】

深紫外ＬＥＤ１１２、１１２、…は、素子がサブマウントに搭載された状態またはパッケージに収容された状態で配置され、一定方向に向かって紫外線を出射する。なお、図示しないが、サブマウント又はパッケージには、外部から深紫外ＬＥＤ１１２に電力を供給するための配線や深紫外ＬＥＤ１１２を正常に作動させるための回路等が形成されており、該配線や回路への電力の供給は円筒状基体１１１の表面又は内部に形成された配線を介して行われる。

【0052】

円筒状基体１１１は、深紫外ＬＥＤ１１２を固定および保持するための支持体として機能するほか、ヒートシンクとしての機能も有し、内部の冷却媒体用流路１１３に冷却水や冷却用エアーなどの冷却媒体１１８を流通することにより深紫外ＬＥＤ１１２が発する熱による温度上昇を防止して、素子の安定作動を助け、素子寿命を延ばすことが可能となる。

【0053】

深紫外ＬＥＤ１１２で発生した熱を効率よく除去するため、円筒状基体１１１は、主として銅、アルミニウムなどの熱導電性の高い金属やセラミックスなどで構成されていることが好ましく、また、冷却媒体１１８の熱交換面積を増大させるために冷却媒体用流路１１３の内壁面には溝加工を施すことが好ましい。さらに、円筒状基体１１１を金属材料で構成する場合には、外部電源から深紫外ＬＥＤ１１２に電力を供給するための銅線または回路との絶縁を図るための絶縁層が形成されていることが好ましい。

【0054】

円筒状基体１１１の側面には、その周方向に沿って、複数の深紫外ＬＥＤ１１２、１１２、…が、各深紫外ＬＥＤ１１２の光軸１１５が基体１１１の中心軸１１４を通るように配置されている。その結果、深紫外ＬＥＤ１１２から出射される深紫外線は、基体１１１の中心軸１１４に対して放射状に出射されることになる。なお、深紫外ＬＥＤ１１２の光軸１１５とは、深紫外ＬＥＤ１１２から出射される光芒の中心軸を意味し、該光芒の進行方向とほぼ同義である。また、ここで、「光軸１１５が基体１１１の中心軸１１４を通るように配置する」とは、なるべくこのような状態を実現するように配置するという意味であり、その状態から僅かに傾いていても問題はない。

【0055】

図６には、基体１１１の周方向に４個の深紫外ＬＥＤを配置した例を示しているが、当該形態に限定されるものではなく、深紫外ＬＥＤ１１２の配置数は円筒状基体１１１の外径に応じて適宜変更できる。周方向に配置する深紫外ＬＥＤ１１２の数は、通常３〜２０個、好ましくは４〜１２個の範囲であるが、周方向に配置する深紫外ＬＥＤ１１２の数が多いほど深紫外光照射手段４４’から出射される深紫外線の強度（光量子束密度）は高くなるので、より高強度の深紫外光が必要な場合には、円筒状基体１１１の径を大きくし、周方向に配置する紫外線発光素子の数を、上記範囲を超えて多くすることができる。

【0056】

深紫外ＬＥＤ１１２、１１２、…は、図６の縦断面図に示すように円筒状基体１１１の長手方向に列を形成するように配置することが好ましい。このとき、深紫外ＬＥＤ１１２、１１２、…は、棒状光源１１０の軸方向における発光強度が均一になるように、円筒状基体１１１側面に密に規則正しく配列するように配置することが好ましい。

【0057】

図７及び図８には、棒状光源１１０を有する紫外線発生装置２４の横断面図及び側面図を示した。紫外線発生装置２４は、内面が長楕円反射ミラーからなる出射側反射ミラー１２０となっている出射側筐体１２５と、内面が長楕円反射ミラーからなる集光側反射ミラー１２３となっていると共に紫外線出射用開口部１３０が形成されている集光側筐体１２６と、紫外線出射用開口部１３０に配置されたコリメート光学系１４０からなる本体１５０を有し、該本体１５０の内部に棒状光源１１０が配置されている。本体１５０において出射側筐体１２５と集光側筐体筐体１２６とは互いに着脱可能に又はヒンジ等を用いて開閉可能とされていることが好ましい。また、本体１５０の図７及び図８における上下両端開口部には、紫外線が外部に漏れ出ることを防止するためのカバー（不図示）が設けられている。

【0058】

図７及び図８に示す態様では、出射側反射ミラー１２０と集光側反射ミラー１２３とは実質的に同形状の長楕円反射ミラーであるので、本体１５０において、出射側筐体１２５と集光側筐体１２６とが結合されて形成される内部空間の形状は、出射側反射ミラーの焦点軸１２１及び出射側反射ミラーの集光軸１２２の２軸をそれぞれ焦点軸とする楕円形の断面（ただし、開口部１３０に相当する部分が欠損している。）を有する柱状体となる。出射側反射ミラー１２０および集光側反射ミラー１２３の表面は、深紫外線に対する反射率が大きい材質、たとえばＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ等の白金族金属、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、これらの金属の少なくとも一種を含む合金、又は酸化マグネシウムで構成されることが好ましく、反射率が特に高いという理由から、Ａｌ、白金族金属又は白金族金属を含む合金、又は酸化マグネシウムで形成されていることが特に好ましい。

【0059】

集光側反射ミラー１２３及び集光側筐体１２６には、スリット状に紫外線出射用開口部１３０が設けられ、該開口部１３０には、集光された紫外線を平行若しくは略平行な光束に変換するコリメート光学系１４０が配置されている。コリメート光学系１４０は合成又は天然石英、サファイア、紫外線透過性樹脂等の紫外線透過性の高い材質で構成されることが好ましい。該コリメート光学系１４０は紫外線出射用開口部１３０に脱着可能に取り付けられていることが好ましい。

【0060】

紫外線発生装置２４において、棒状光源１１０は、その中心軸１１４が出射側反射ミラーの焦点軸１２１と一致するように配置される。このような位置に棒状光源１１０が配置されるので、該棒状光源１１０から放射状に出射される深紫外光は出射側反射ミラー１２０および集光側反射ミラー１２３で反射されて集光側反射ミラーの焦点軸１２４（すなわち出射側反射ミラーの集光軸１２２）上に収斂するように集光され、集光された深紫外光は紫外線出射用開口部１３０から紫外線導波手段２５の一方の（導波板２１に接続されている端部とは反対側の）端部に入射する。

【0061】

このように、紫外線発生装置２４では、原理的には、棒状光源１１０から放射状に出射される深紫外線の全てを集光側反射ミラー１２３の焦点軸１２４上に集光でき、深紫外線出射用開口部１３０方向に向かわない方向（たとえば反対方向や横方向）に出射された深紫外線をも有効に利用することができる。すなわち、棒状光源１１０において、光軸１１５が紫外線出射用開口部１３０方向に向かうように深紫外ＬＥＤ１１２、１１２、…の全てを同一平面上に配置する必要はなく、横方向や反対方向に向けて配置することも可能となる。したがって、棒状光源１１０は、単位空間当たりに配置される深紫外線発光ダイオードの数を大幅に増やすことができ、紫外線発生装置２４は、より高い強度の紫外線を導光板２１に供給することができる。

【0062】

本発明に関する上記説明では、それぞれのスリット状の流路３が隣接する面光源２、２によって画定される形態の液体殺菌装置１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、スリット状の流路が光触媒を担持した板と面光源とによって画定され、光触媒の殺菌作用をさらに利用する形態の液体殺菌装置とすることも可能である。図９は、そのような他の一の実施形態に係る液体殺菌装置２１００を模式的に説明する図であり、図１０は図９のＡ’−Ａ’断面図である。また図１１は、液体殺菌装置２１００が備える面光源２００２を模式的に説明する図である。図９〜１２において、図１〜８に既に表れた要素と同一の要素には図１〜８における符号と同一の符号を付し、説明を省略する。

【0063】

図１０に示すように、液体殺菌装置２１００は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域及び３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に夫々主ピークを有する紫外線を発する一対の紫外線発光面２０２１ａ、２０２１ｂ（後述）を有する面光源２００２、２００２、…（以下において単に「面光源２００２」ということがある。）に加えて、複数の光触媒担持板４、４、…（以下において単に「光触媒担持板４」ということがある。）をさらに有しており、複数の面光源２００２、２００２、…および複数の光触媒担持板４、４、…は平行に配列されており、光触媒担持板４のそれぞれが、隣り合う一対の面光源２００２、２００２の間に配置されることにより、隣接する面光源２００２と光触媒担持板４との間にスリット状の流路２００３が形成されている。各スリット状の流路２００３の、該流路２００３の側面を構成する紫外線発光面２０２１ａ（又は２０２１ｂ）に垂直な方向の幅ｄ’が、該紫外線発光面２０２１ａ（又は２０２１ｂ）の有効光路長以下となっている。液体殺菌装置２１００においては、スリット状の流路２００３、２００３、…に液体を流通させることによって液体の殺菌が行われる。

【0064】

図１１（ａ）は面光源２００２を模式的に説明する平面図であって、図３（ａ）に対応する図である。図１１（ｂ）は面光源２００２を模式的に説明する側面図であって、図３（ｂ）に対応する図である。図１１（ａ）に示すように、面光源２００２は、一対の紫外線発光面２０２１ａ、２０２１ｂを有する導光板２０２１と、導光板２０２１の一方の端部２０２１ｃに配列された、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の深紫外線発光ダイオード２２、２２、…、及び、３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の紫外線発光ダイオード２６、２６、…と、一対の紫外線発光面２０２１ａ、２０２１ｂの表面に設けられた光拡散ドット２０２３、２０２３、…（以下において単に「光拡散ドット２０２３」ということがある。）を有している。図１０に示すように、面光源２００２（より具体的には導光板２０２１）の一方の端部２０２１ｃはケーシング１の胴部の外側に演出し、該端部において深紫外線発光ダイオード２２、２２、…及び紫外線発光ダイオード２６、２６、…（図１０において不図示。図１１参照。）と接続されるともに、深紫外線発光ダイオード２２、２２、…及び紫外線発光ダイオード２６、２６、…は不図示の電源に接続されており、波長２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の深紫外線および波長３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の深紫外線をそれぞれ発する。光拡散ドット２０２３は、一方の表面が紫外線発光面２０２１ａまたは２０２１ｂに接するように設けられた、紫外線を反射する反射膜２０２３ｃと、反射膜２０２３ｃの他方の表面に設けられた光拡散ドット基材２０２３ａとを有している。図１１（ｂ）の矢印Ｂに示すように、深紫外線発光ダイオード２２又は紫外線発光ダイオード２６から発せられた紫外線は、導光板２０２１の一方の端部２０２１ｃから導光板２０２１内部に入射し、反射膜２０２３ｃ、２０２３ｃ、…によって反射されながら導光板２０２１の内部を伝播し、反射膜２０２３ｃのない紫外線発光面２０２１ａ若しくは２０２１ｂ又は導光板２０２１の他方の端部２０２１ｄから導光板２０２１の外部に出射される。図１１（ｂ）に示すように、光拡散ドット２０２３、２０２３、…が導光板２０２１の表面に配置されていることにより、液体がスリット状の流路２００３を流通する際に液体が光拡散ドット２０２３にぶつかり、乱流が発生する。乱流が発生することによって液体が撹拌されるので、殺菌効率が向上する。

【0065】

図１１（ａ）及び（ｂ）においては、反射膜２０２３ｃの導光板２０２１と接していない表面に光拡散ドット基材２０２３ａが設けられ、その結果光拡散ドット２０２３が導光板２０２１の紫外線発光面２０２１ａ、２０２１ｂの表面から突出している形態の面光源２００２を説明したが、面光源２００２は当該形態に限定されるものではなく、例えば、光拡散ドット２０２３が導光板２０２１の紫外線発光面２０２１ａ、２０２１ｂから突出していない形態の面光源を採用することも可能である。図１１（ｃ）は、そのような面光源の他の一例を説明する側面図であって、図１１（ｂ）に対応する図である。図１１（ｃ）に示すように、光拡散ドット２０２３を、紫外線発光面２０２１ａ又は２０２１ｂに埋没するように設けてもよい。図１１（ｃ）において、反射膜２０２３ｃは、光拡散ドット基材２０２３ａと導光板２０２１との界面に設けられている。このように光拡散ドットを導光板表面に埋没させた形態によれば、光拡散ドットの脱落を防ぐことが容易になる。なお、図１１（ｂ）に示したように導光板表面から突出するように設けた光拡散ドットと、図１１（ｃ）に示すように導光板表面に埋没するように設けた光拡散ドットとの両方を有する形態の面光源を採用することも可能である。

【0066】

なお、液体殺菌装置２１００は光触媒担持板４、４、…を備えているので、面光源２００２の光拡散ドット２０２３内部に光触媒粒子を分散保持させる必要はない。光拡散ドット内部に光触媒を分散保持させないことにより、光触媒の作用による面光源２００２の劣化を防止することが容易になる。

【0067】

図１２（ａ）は光触媒担持板４を模式的に説明する平面図であり、図１２（ｂ）は光触媒担持板４を模式的に説明する側面図である。図１２（ｂ）に示すように、光触媒担持板４は、基材４ａと、基材４ａの表面を被覆するバリアコート層４ｂと、バリアコート層４ｂの表面を被覆する光触媒層４ｃとを有する。光触媒担持板の基材４ａと光触媒層４ｃの間にバリアコート層４ｂを設けることによって、光触媒担持板の基材４ａが光触媒層４ｃの光触媒作用によって劣化する事態を抑制できる。光触媒担持板の基材４ａは、光触媒担持板４の形状を維持する十分な強度を有する材料によって形成されている。そのような材料としては、各種金属、セラミックス、ガラス、各種樹脂等を例示できる。バリアコート層４ｂは、光触媒層４ｃの酸化作用から光触媒担持板の基材４ａを保護する層であり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂等のフッ素樹脂により形成されている。光触媒層４ｃは、光触媒を含有する被膜層であって、光照射を受けることにより有機物を酸化分解する機能を有する。光触媒層４ｃに含有させる光触媒としては、安全性の観点から酸化チタンを好ましく用いることができる。なお、光触媒担持板の基材４ａに光触媒層４ｃを形成する手段は特に制限されるものではなく、例えば、光触媒酸化チタン及びバインダーを含むコーティング剤をバリアコート層４ｂの表面に塗布した後、該コーティング剤を硬化させることにより形成することができる。バインダーとしては、例えばケイ酸塩系バインダー、リン酸塩系バインダー、無機コロイド、金属アルコキシド、フッ素樹脂などの、光触媒担持板の基材４ａを劣化させない温度での硬化が可能な公知のバインダーを特に制限なく用いることができる。液体殺菌装置２１００が殺菌すべき液体が食品（例えば牛乳や清涼飲料水、酒類等。）である場合には、硬化後にその成分が当該液体に溶出しない硬化剤を用いることが好ましく、このような観点からは、フッ素樹脂系バインダーを好ましく採用できる。

【0068】

再び図１０を参照する。液体殺菌装置２１００においては、各光触媒担持板４が、隣り合う一対の面光源２００２、２００２の間に配置されることにより、隣接する面光源２００２と光触媒担持板４との間にスリット状の流路２００３が形成されている。流路２００３に液体を流通させると、流路２００３のうち面光源２００２に近い領域においては深紫外線による殺菌が主に行われ、流路２００３のうち光触媒担持板４に近い領域においては光触媒作用による殺菌が主に行われる。液体殺菌装置２１００によれば、このようにして、効率よく液体を殺菌することが可能である。

【0069】

本発明の他の一の実施形態に係る液体殺菌方法Ｓ２について、図９〜１２を参照しつつ説明する。液体殺菌方法Ｓ２は、（１）所定の幅の間隙を設けて平行に配置された一対の隔壁２００２、４（すなわち隣接する面光源２００２及び光触媒担持板４。）の間に形成された流路２００３に、溶液又は懸濁液である被殺菌液体５を流通させる工程Ｓ２１と、（２）流路２００３を通過する被殺菌液体５に、一対の隔壁２００２、４の向かい合う２面の一方に設けられた紫外線発光面２０２１ａ（又は２０２１ｂ）から紫外線を照射する工程Ｓ２２とを含む。そして、上記間隙（すなわち隣接する面光源２００２と光触媒担持板４との間の距離。）の、紫外線発光面２０２１ａ（又は２０２１ｂ）に垂直な方向の幅ｄ’は、該間隙の一方の側面を構成する紫外線面光源２００２の紫外線発光面２０２１ａ（又は２０２１ｂ）の有効光路長Ｌ_ａ（又はＬ_ｂ）以下である。ここで、紫外線発光面２０２１ａ、２０２１ｂの有効光路長Ｌ_ａ、Ｌ_ｂの定義は上記説明した液体殺菌方法Ｓ１と同様であり、別途測定される。

【0070】

液体殺菌方法Ｓ２において、一対の隔壁２００２、４は、第１の隔壁２００２（すなわち面光源２００２）と、第２の隔壁４（すなわち光触媒担持板４）とからなる。第１の隔壁２００２は、少なくとも第２の隔壁４と向かい合う面に、紫外線発光面２０２１ａ（又は２０２１ｂ）を有し、第２の隔壁４は、少なくとも第１の隔壁２００２と向かい合う面に、光触媒作用を有する面を有する。上記（２）の工程Ｓ２２において、流路２００３を通過する被殺菌液体５に、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域及び３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に夫々主ピークを有する紫外線を、第１の隔壁２００２の紫外線発光面２０２１ａ（又は２０２１ｂ）から照射する。流路２００３の紫外線発光面２０２１ａ（又は２０２１ｂ）に垂直な方向の幅ｄ’は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線に基づいて決定された有効光路長Ｌ_ａ（又はＬ_ｂ）以下とされている。光源として２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する深紫外線発光ダイオード２２と３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する紫外線発光ダイオード２６とを併用した場合、一般に紫外線発光ダイオード２６の発光強度の方が深紫外線発光ダイオード２２の発光強度より高いので、幅ｄ’が深紫外線発光ダイオード２２から発せられる波長２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する深紫外線に基づいて決定された有効光路長Ｌ_ａ（又はＬ_ｂ）以下である限り、光触媒の励起光となる３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に主ピークを有する紫外線は第２の隔壁４（すなわち光触媒担持板４）に到達することができる。
なお、幅ｄ’の下限値は、液体殺菌方法Ｓ１と同様にして決定すればよい。

【0071】

紫外線発光面２０２１ａ、２０２１ｂの有効光路長Ｌ_ａ、Ｌ_ｂの決定は、上記液体殺菌方法Ｓ１と同様の工程（ａ）〜（ｅ）（Ｓ１０１〜Ｓ１０５）により行うことができる。

【0072】

流路２００３の長さ及び／又は被殺菌液体５の流速（流路２００３の長さが調整可能でない場合には、被殺菌液体５の流速）は、被殺菌液体５の殺菌に必要な紫外線の積算照射量Ｉ_ｉｎｔ（ｍＪ／ｃｍ^２）が確実に達成されるように定めることが好ましい。これは上記工程（ａ）〜（ｄ）（Ｓ１０１〜Ｓ１０４）および上記工程（ｆ）〜（ｉ）（Ｓ１０６〜Ｓ１０９）により同様に行うことができる。ただし上記（ｆ）の工程Ｓ１０６において、向かい合う一対の隔壁の一方は紫外線発光面を有しない光触媒担持板４であるので、当該流路２００３に接する紫外線発光面２０２１ａ（又は２０２１ｂ）に垂直な方向にｘ軸をとり、該紫外線発光面２０２１ａ（又は２０２１ｂ）の位置をｘ軸の原点として、座標ｘにおける透過紫外線の放射照度Ｉ（ｘ）は、
Ｉ（ｘ）＝Ｉ_０・１０^−αｘ …（４’）
として表される。ただし０≦ｘ≦ｄ’である。これは座標ｘ＝ｄ’において最小値Ｉ（ｄ’）をとる。これが放射照度分布Ｉ（ｘ）における最低放射照度Ｉ_ｍｉｎである。

【0073】

本発明に関する上記説明では、上記（１）工程Ｓ２１において、２以上の流路２００３、２００３、…に被殺菌液体５を流通させ、上記（２）工程Ｓ２２において、該２以上の流路２００３、２００３、…を通過する被殺菌液体５に紫外線を照射する形態の液体殺菌方法Ｓ２を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、上記工程（１）において、単一の流路２００３に被殺菌液体５を流通させ、上記工程（２）において、該単一の流路２００３を通過する被殺菌液体５に紫外線を照射する形態の液体殺菌方法とすることも可能である。

【0074】

本発明に関する上記説明では、各面光源２００２が、一対の紫外線発光面２０２１ａ、２０２１ｂを有する導光板２０２１と、該導光板２０２１の一方の端部２０２１ｃに配列された、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の深紫外線発光ダイオード２２、２２、…及び３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の紫外線発光ダイオード２６、２６、…とを有する形態の液体殺菌装置１００を例示したが、本発明の液体殺菌装置は当該形態に限定されない。例えば、各面光源が、一対の紫外線発光面を有する導光板と、該導光板から離隔して配置され、紫外線を発生する、紫外線発生装置と、該紫外線発生装置から導光板の一方の端部へ紫外線を導く、紫外線導波手段とを有する形態の液体殺菌装置とすることも可能である。図１３は、そのような他の一の実施形態に係る液体殺菌装置３１００を説明する図である。図１３は、液体殺菌装置３１００を模式的に説明する断面図であって、図１３の紙面に垂直な方向が被殺菌液体５の流通する方向である。図１３において、図１〜１２において既に表れた要素と同一の要素には図１〜１２における符号と同一の符号を付し、説明を省略する。

【0075】

液体殺菌装置３１００は、面光源２００２、２００２、…に代えて面光源３００２、３００２、…を有する点において、上記説明した液体殺菌装置２１００と異なっている。各面光源３００２は、一対の紫外線発光面２０２１ａ、２０２１ｂを有する導光板２０２１と、該導光板２０２１から離隔して配置され、紫外線を発生する、紫外線発生装置３０２４と、該紫外線発生装置３０２４から導光板２０２１の一方の端部２０２１ｃへ紫外線を導く、紫外線導波手段２５とを有している。図１３においては、図面を簡単にするため、導光板２０２１の表面に設けられる光拡散ドットは省略している。液体殺菌装置３１００において、導光板２０２１の端部２０２１ｃと紫外線導波手段２５との接続を容易にするため、導光板２０２１の一部は、ケーシング１の一の側壁に設けられた貫通孔を通じてケーシング１の内部からケーシング１の外部に延在しており、ケーシング１の外部に存在する導光板２０２１の端部２０２１ｃに紫外線導波手段２５の一方の端部が接続されている。紫外線導波手段２５の他方の端部は紫外線発生装置３０２４に接続されている。

【0076】

紫外線発生装置３０２４は、棒状光源１１０に代えて、棒状光源３１１０を有する点において、図６〜８を参照しつつ上記説明した紫外線発生装置２４と異なっている。図１４は、紫外線発生装置３０２４が有する棒状光源３１１０を説明する図であり、図６に対応する図である。図１４において、図６〜８に既に表れた要素と同一の要素には図６〜８と同一の符号を付し、説明を省略する。棒状光源３１１０は、円筒状または多角柱状の基体１１と、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の深紫外線発光ダイオード１１２、１１２、…と、３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の紫外線発光ダイオード３０２６、３０２６、…とを有している。該複数の深紫外線発光ダイオード１１２、１１２、…及び該複数の紫外線発光ダイオード３０２６、３０２６、…は、各深紫外線発光ダイオード１１２および紫外線発光ダイオード３０２６の光軸が基体１１の中心軸１１４を通るように基体１１の側面に配置されており、中心軸１１４に対して放射状に深紫外線および紫外線を出射する。すなわち、棒状光源３１１０は、棒状光源１１０における深紫外線発光ダイオード１１２、１１２、…の一部が、３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域に主ピークを有する紫外線を発光する複数の紫外線発光ダイオード３０２６、３０２６、…に置き換えられている点において、上記説明した棒状光源１１０と異なっている。

【0077】

深紫外線発光ダイオード１１２、１１２、…及び紫外線発光ダイオード３０２６、３０２６、…は、図６の縦断面図に示すように、円筒状基体１１１の長手方向に深紫外線発光ダイオード１１２、１１２、…の列と紫外線発光ダイオード３０２６、３０２６、…の列とが形成されるように配置することが好ましい。このように配置することにより、紫外線発生装置３０２４から出射される紫外線の、棒状光源３１１０の軸方向における強度のむらを低減することができる。

【0078】

紫外線発生装置３０２４では、原理的には、棒状光源３１１０から放射状に出射される深紫外線の全てを集光側反射ミラー１２３の焦点軸１２４上に集光でき、深紫外線出射用開口部１３０方向に向かわない方向（たとえば反対方向や横方向）に出射された紫外線をも有効に利用することができる。すなわち、棒状光源３１１０において、光軸１１５が紫外線出射用開口部１３０方向に向かうように深紫外線発光ダイオード１１２、１１２、…及び紫外線発光ダイオード３０２６、３０２６、…の全てを同一平面上に配置する必要はなく、横方向や反対方向に向けて配置することも可能となる。したがって、棒状光源３１１０は、単位空間当たりに配置される深紫外線発光ダイオードおよび紫外線発光ダイオードの数を大幅に増やすことができ、深紫外線発生装置３０２４は、より高い強度の紫外線を導光板２０２１に供給することができる。

【0079】

本発明に関する上記説明では、光拡散ドットを有する面光源を備える形態の液体殺菌装置１００、１１００、２１００、３１００を例示したが、本発明の液体殺菌装置は当該形態に限定されるものではない。例えば、光拡散ドットを有しない面光源を備える形態の液体殺菌装置とすることも可能である。

【符号の説明】

【0080】

１ ケーシング
１ａ 流入口
１ｂ 流出口
２、１００２、２００２、３００２ 面光源
２１、２０２１ 導光板
２１ａ、２１ｂ （一対の）紫外線発光面
２０２１ａ、２０２１ｂ （一対の）紫外線発光面
２１ｃ、２１ｄ、２０２１ｃ、２０２１ｄ （導光板の）端部
２２、１１２ 深紫外線発光ダイオード
２３、２０２３ 光拡散ドット
２３ａ、２０２３ａ 光拡散ドット基材
２３ｂ 光触媒粒子
２３ｃ、２０２３ｃ 反射膜
２４、３０２４ 紫外線発生装置
２５ 紫外線導波手段
２６、３０２６ 紫外線発光ダイオード
３、２００３ （スリット状の）流路
４ 光触媒担持板
４ａ （光触媒担持板の）基材
４ｂ バリアコート層
４ｃ 光触媒層
５ 被殺菌液体
１１０、３１１０ 棒状光源
１１１ （円筒状または多角柱状の）基体
１２０ 出射側反射ミラー
１２１ 出射側反射ミラーの焦点軸
１２２ 出射側反射ミラーの集光軸
１２５ 出射側筐体
１２３ 集光側反射ミラー
１２４ 集光側反射ミラーの焦点軸
１２６ 集光側筐体
１３０ 深紫外光出射用開口部
１４０ コリメート光学系
１５０ 本体
１００、１１００、２１００、３１００ 液体殺菌装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】