特開 2024-140225 流体殺菌装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024140225

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】流体殺菌装置

(51)【国際特許分類】

   A61L 2/10 20060101AFI20241003BHJP

【ＦＩ】

A61L2/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051263

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】宇和川 智

(72)【発明者】

【氏名】松友 伸司

(72)【発明者】

【氏名】大崎 和隆

(72)【発明者】

【氏名】手嶋 慎一郎

(72)【発明者】

【氏名】山下 正純

【テーマコード（参考）】

4C058

【Ｆターム（参考）】

4C058AA20

4C058BB06

4C058KK02

4C058KK22

(57)【要約】

【課題】複数のＵＶ－ＬＥＤ流体殺菌装置を簡便に連結しつつ、各装置に流体を均等に分配する流体殺菌装置を提供すること。
【解決手段】流体殺菌装置は、対向して位置する２つの流出入部と、２つの流出入部の間に位置する筒状の照射流路とを含み、照射流路の延びる方向を第１の方向とした場合、流出入部は、第１の方向と交わる第２の方向に延びる第２の流路と、第２の流路の両端に各々設けられた流出入口と、第１の方向において照射流路に接続された接続口と、を備え、流出入部の少なくとも一方の内部には、照射流路内に向けて紫外線を発する光源が配置されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向して位置する２つの流出入部と、前記２つの流出入部の間に位置する筒状の照射流路とを含み、
前記照射流路の延びる方向を第１の方向とした場合、
前記流出入部は、
前記第１の方向と交わる第２の方向に延びる第２の流路と、
前記第２の流路の両端に各々設けられた流出入口と、
前記第１の方向において前記照射流路に接続された接続口と、を備え、
前記流出入部の少なくとも一方の内部には、照射流路内に向けて紫外線を発する光源が配置されている流体殺菌装置。

【請求項2】

前記流出入口は、他の流体殺菌装置の流出入部の流出入口と連結可能に形成されている請求項１に記載の流体殺菌装置。

【請求項3】

前記光源は、光源収容室に収容されており、
前記第２の流路と前記接続口との間には、連通部が配置されており、
前記光源収容室の主たる部分は、前記連通部に配置されている請求項１または２に記載の流体殺菌装置。

【請求項4】

前記流出入部には、前記第１の方向および前記第２の方向とは異なる第３の方向に開口した分岐口が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。

【請求項5】

前記連通部には、前記光源を交換するための挿入口が設けられている請求項３に記載の流体殺菌装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体殺菌装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＵＶ（紫外線）光の殺菌力を用いて流体を殺菌する技術が知られている。特許文献１には、照射流路を流れる流体にＵＶ光を照射して流体を殺菌する流体殺菌装置について、流体殺菌装置が接続される配管の延びる方向と平行な方向に、照射流路の長手方向が配置される流体殺菌装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６４５８７７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＵＶ光の光源としてＵＶ－ＬＥＤを用いる場合、ＵＶ光の出力に伴ってＵＶ－ＬＥＤ自身が発熱する。ＵＶ－ＬＥＤは熱に弱いため、大流量の流体を殺菌する時、言い換えれば、多くのＵＶ－ＬＥＤが必要な時には、光源をなるべく分散して配置したほうが良い。

【0005】

例えば、ＵＶ－ＬＥＤが高密度に配置された１つの大型の流体殺菌装置で殺菌するよりも、ＵＶ－ＬＥＤが低密度に配置された複数台の小型の流体殺菌装置（小型機種）を連結して使用することが望ましい。さらには、圧損の観点からも、小型機種を並列に連結することが望ましい。

【0006】

しかし、従来技術では、複数台の小型機種を連結する際に追加の配管が必要で手間がかかり、装置サイズも大きくなってしまう。さらに、小型機種を並列で連結する場合は、小型機種を各装置に均等に分配するために、分配用の配管形状や、流速を十分検討する必要がある。小型機種の分配に偏りがあると、多くの流体が流入した装置ではＵＶが十分に照射されずに装置から流出してしまうためである。

【0007】

そこで本発明は、複数のＵＶ－ＬＥＤ流体殺菌装置を簡便に連結しつつ、各装置に流体を均等に分配することが容易な流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】

【0008】

（１）対向して位置する２つの流出入部と、前記２つの流出入部の間に位置する筒状の照射流路とを含み、前記照射流路の延びる方向を第１の方向とした場合、前記流出入部は、前記第１の方向と交わる第２の方向に延びる第２の流路と、前記第２の流路の両端に各々設けられた流出入口と、前記第１の方向において前記照射流路に接続された接続口と、を備え、前記流出入部の少なくとも一方の内部には、照射流路内に向けて紫外線を発する光源が配置されている流体殺菌装置。

【0009】

上記の流体殺菌装置によれば、複数のＵＶ－ＬＥＤ流体殺菌装置を簡便に連結しつつ、各装置に流体を均等に分配することが容易な流体殺菌装置を提供することができる。また、第２の流路が延びる方向と、照射流路が延びる方向とが異なる。そのため、多様な流体殺菌装置の設置の仕方が可能になる。また、第２の流路の両端に流出入口が設けられている。そのため、流出入部を他の流体殺菌装置の流出入部に接続することによって、流体殺菌装置の処理能力を容易に高めることができる。

【0010】

（２）前記流出入口は、他の流体殺菌装置の流出入部の流出入口と連結可能に形成されている（１）に記載の流体殺菌装置。

【0011】

上記の流体殺菌装置によれば、特段の接続用の部材を用いることなく、複数の流体殺菌装置を連結することが可能になる。そのため、処理能力を容易に増大させることができる。

【0012】

（３）前記光源は、光源収容室に収容されており、前記第２の流路と前記接続口との間には、連通部が配置されており、前記光源収容室の主たる部分は、前記連通部に配置されている（１）または（２）に記載の流体殺菌装置。

【0013】

上記の流体殺菌装置によれば、光源収容室の主たる部分が、第２の流路ではなく連通部に配置されている。そのため、第２の流路における圧力損失を低減することができる。複数の流体殺菌装置を連結して使用する場合には、第２の流路における圧力損失が小さいことにより、それぞれの流体殺菌装置に処理流体を均等に分配することができる。

【0014】

（４）前記流出入部には、前記第１の方向および前記第２の方向とは異なる第３の方向に開口した分岐口が設けられている（１）から（３）のいずれか１つに記載の流体殺菌装置。

【0015】

上記の流体殺菌装置によれば、流体殺菌装置を縦方向に積むことに加えて、流体殺菌装置を横方向へ接続することが可能になる。これにより、いわゆる３次元スタッキングが可能になる。そのため、敷地面積や空間の障害物の状況に応じた処理能力の変更が容易になる。

【0016】

（５）前記連通部には、前記光源を交換するための挿入口が設けられている（３）または（４）に記載の流体殺菌装置。

【0017】

上記の流体殺菌装置によれば、光源のメンテナンスおよび交換が容易になる。また、接液部を開放することなく光源を出し入れすることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、複数のＵＶ－ＬＥＤ流体殺菌装置を簡便に連結しつつ、各装置に流体を均等に分配する流体殺菌装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の流体殺菌装置の外観を示す斜視図である。

【図2】流体殺菌措置の内部構造を示す断面図である。

【図3】２つの流体殺菌装置が連結された状態を示す流体殺菌装置の断面図である。

【図4】流出入部の近傍の構造の概略を示す概念図である。

【図5】流路の配置を説明するための流体殺菌装置の概略図である。

【図6】図５のＩ－Ｉ線断面に相当する図である。

【図7】図５に、流路を画する部材を記載した図である。

【図8】流路の設計と偏流度合いとの関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

発明を実施するための形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態の流体殺菌装置１の外観を示す斜視図である。

【0021】

各図にＸＹＺ座標系を記載する。Ｘ方向は、後に説明する照射流路部１０の延びる方向である。Ｚ方向は、後に説明する第２の流路Ｐ２の延びる方向である。なお、ＸＹＺ座標系は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向が厳密に直交することを示すために記載するものではない。ＸＹＺ座標系は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向が、おおよそ直交するように交わる関係であることを示すために記載するものである。

【0022】

流体殺菌装置１は、流体を殺菌する装置である。流体殺菌装置１は、流体に紫外線を照射することによって流体を殺菌する。流体殺菌装置１によって殺菌される流体を、処理流体とする。

【0023】

図１に示すように、流体殺菌装置１は、照射流路部１０および流出入部２０を含む。照射流路部１０は、その内部において処理流体を殺菌する部分である。照射流路部１０は、管状の部材によって構成されている。詳しくは、照射流路部１０は、外管１２を含む。外管１２は、照射流路部１０の外側形状を規定する部材である。外管１２の形状は、丸管形状である。外管１２は、金属で形成されている。外管１２の内側には、内管１４が配置されている。内管１４については、図２に基づいて後に説明する。

【0024】

照射流路部１０の内部は、処理流体の流路になっている。照射流路部１０の内部の流路を、照射流路Ｐ４とする。

【0025】

照射流路部１０のＸ方向における両端には、それぞれ流出入部２０が配置されている。すなわち、２つの流出入部２０が、照射流路部１０をはさんで、対向して配置されている。流出入部２０は、外部から処理流体が流入し、また外部へ処理流体が流出する部分である。また、流出入部２０は、照射流路部１０に処理流体を流入させ、また、照射流路部１０から処理流体を流出させる部分でもある。

【0026】

流出入部２０と照射流路部１０とは、閉止部３０および固定部材３６などによって固定されている。閉止部３０および固定部材３６については、図２に基づいて後に説明する。

【0027】

流出入部２０には、挿入口５６が設けられている。挿入口５６は、Ｙ方向に開口している。挿入口５６は、光源収容室５２の内部と、外部空間とを連通する。光源収容室５２については、図２に基づいて後に説明する。

【0028】

挿入口５６は、挿入口５６を介して光源５０を光源収容室５２の内部に挿入することを可能にする。また、挿入口５６は、挿入口５６を介して光源５０を光源収容室５２の内部から取り出すことを可能にする。

【0029】

図２に基づいて、流体殺菌装置１についてより詳しく説明する。図２は、本発明の実施形態の流体殺菌装置１の内部構造を示す断面図である。図２は、図１に示す流体殺菌装置１のＸＺ平面での断面図である。

【0030】

図２に示すように、流出入部２０には、光源５０が配置されている。光源５０は、紫外線を発光する部品である。光源５０は、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）－ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とすることができる。光源５０は、複数配置されていてもよい。

【0031】

光源５０は、光源収容室５２の内部に配置されている。光源５０を光源収容室５２の内部に配置することによって、光源５０が処理流体に接しないようにすることができる。

【0032】

光源５０は、配線基板５１などに実装されていてもよい。光源５０と、光源５０が実装された配線基板５１とをあわせた部品を、面光源モジュール６０とする。

【0033】

光源５０または面光源モジュール６０は、光源収容室５２の内面に接するように配置されている。光源５０または面光源モジュール６０を光源収容室５２の内面に接するように配置することによって、光源５０の熱を処理流体に効率的に逃がすことができる。特には、光源５０または面光源モジュール６０は、光源収容室５２の背面５８に接するように配置されることが好ましい。背面５８とは、光源収容室５２において、第２の流路Ｐ２に面する面である。第２の流路Ｐ２は、光源５０の出射方向の反対側に位置する。光源収容室５２と処理流体の流れとの関係については後述する。

【0034】

光源５０は、光源収容室５２に、照射流路部１０に向かって発光するように配置されている。光源収容室５２の、照射流路部１０に向かう面には、窓５４が配置されている。窓５４は、石英ガラスなどの紫外線を透過可能な材料で形成されている。光源５０からの光は、窓５４を介して照射流路部１０に照射される。

【0035】

光源収容室５２には、挿入口５６が設けられている。挿入口５６は、光源収容室５２の内部と、外部空間とを連通する開口である。挿入口５６を介して、光源５０または面光源モジュール６０を、光源収容室５２の内部から外部空間に取り出すことができる。面光源モジュール６０の取り出しは、面光源モジュール６０を、光源収容室５２の内部から外部空間にスライドさせるようにして行うことができる。挿入口５６が設けられていることによって、処理流体で満たされている部分を開放することなく、光源５０を交換することができる。

【0036】

流出入部２０には、流出入口２２が設けられている。流出入口２２は、流出入部２０の内部に、処理流体を流入させるための開口である。また、流出入口２２は、流出入部２０の内部から、処理流体を流出させるための開口でもある。

【0037】

流出入部２０には、２つの流出入口２２が設けられている。図２において、Ｘ方向のマイナス側に配置されている流出入部２０Ａを例にして説明する。流出入部２０Ａには、Ｚ方向の両端にそれぞれ流出入口２２が設けられている。Ｚ方向のマイナス側に端に設けられている流出入口２２を流出入口２２Ａで示す。Ｚ方向のプラス側の端に設けられている流出入口２２を流出入口２２Ｂで示す。

【0038】

なお、流出入口２２は、流出入部２０に、必ずしも２つ設けられていなくてもよい。流出入口２２は、流出入部２０に、１つ設けられていてもよい。

【0039】

流出入部２０に２つの流出入口２２が設けられている場合には、複数の流体殺菌装置１をＺ方向に連結することが容易になる。複数の流体殺菌装置１の連結については、図３に基づいて後に説明する。

【0040】

流出入部２０に２つの流出入口２２が設けられている場合、その一方を閉止することによって、１つの流体殺菌装置１を単独で用いることができる。図２に、流出入口２２を閉止して流体殺菌装置１を用いる場合の一例を示す。

【0041】

また、流出入部２０に２つの流出入口２２が設けられている場合、どの流出入口２２を閉止するかを変更することによって、処理流体の流体殺菌装置１に直列に流すか、または並列に流すかを、容易に変更することができる。

【0042】

図２に示す流出入部２０Ａでは、流出入口２２Ｂが閉止されている。流出入口２２の閉止は、流出入口２２に閉口部材２８を配置することによって行うことができる。閉口部材２８は、流出入口２２をふさぐための蓋体である。閉口部材２８の形状は、流出入口２２の開口の形状と同様の形状にすることができる。

【0043】

図２に示す例では、Ｘ方向のプラス側に流出入部２０Ａと同様の構造を有する流出入部２０が配置されている。Ｘ方向のプラス側に配置されている流出入部２０を、流出入部２０Ｂとする。

【0044】

流出入部２０Ｂには、流出入部２０Ａと同様に、Ｚ方向の両端にそれぞれ流出入口２２が設けられている。Ｚ方向のマイナス側に端に設けられている流出入口２２を流出入口２２Ｃで示す。また、Ｚ方向のプラス側の端に設けられている流出入口２２を流出入口２２Ｄで示す。

【0045】

流出入部２０Ｂにおいては、流出入口２２Ｃに閉口部材２８が配置されることによって、流出入口２２Ｃが閉止されている。

【0046】

図２に示す例では、流出入口２２Ｂおよび流出入口２２Ｃが閉止されることによって、流体殺菌装置１を単独で用いることが可能になっている。以下、流体殺菌装置１のおける処理流体の流れを説明する。

【0047】

図２の矢印は、流路およびその流路を処理流体が流れる方向を示している。処理流体は、照射流路Ｐ４を流れる間に紫外線の照射を受けることによって殺菌される。処理流体は、矢印Ａ１に示すように、照射流路Ｐ４を、Ｘ方向のマイナス側からプラス側に向かう方向に流れる。Ｘ方向のマイナス側からプラス側に向かう方向を第１の方向とする。

【0048】

照射流路部１０の２つの端部１６に配置されている流出入部２０Ａおよび流出入部２０Ｂには、それぞれ光源５０が配置されている。流出入部２０Ａに配置されている光源５０、および流出入部２０Ｂに配置されている光源５０は、いずれも、照射流路Ｐ４に向けて紫外線を照射するように配置されている。そのため、照射流路Ｐ４を流れる処理流体は、Ｘ方向におけるプラス側から、およびマイナス側からの２方向からの照射によって殺菌される。２方向からの照射によって、すなわち照射流路Ｐ４の延びる方向における両側からの照射によって処理流体を殺菌することで、処理流体を効率的に殺菌することができる。

【0049】

光源５０は、流出入部２０Ａおよび流出入部２０Ｂのうちのいずれか一方に配置されていてもよい。

【0050】

殺菌効果は、処理流体が流れる方向と同じ方向に光を照射する場合よりも、処理流体が流れる方向とは逆の方向に光を照射する場合の方が高い。これは、処理流体が流れる方向と同じ方向に光を照射する場合は、処理流体が流れる方向とは逆の方向に光を照射する場合に比べて、殺菌力がより高い光源付近の流速の乱れが大きいからである。そのため、光源５０を、流出入部２０Ａおよび流出入部２０Ｂのうちのいずれか一方に配置する場合には、流出入部２０Ｂに光源５０を配置した方が、殺菌効果は高くなる。

【0051】

照射流路部１０は、外管１２に加えて、内管１４を含む。内管１４は、外管１２の内側に配置される管である。内管１４の形状は、丸管形状である。内管１４は、フッ素素材、例えば、フッ素樹脂で形成されている。フッ素樹脂の例は、ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙ ｔｅｔｒａ ｆｌｕｏｒｏ ｅｔｈｙｌｅｎｅ：ポリテトラフルオロエチレン）である。なお、外管１２は、前述のように、金属で形成されている。

【0052】

外管１２が金属で形成されていることによって、照射流路部１０の耐圧性を向上させることができる。また、紫外線は、金属によって遮蔽される。そのため、外管１２が金属で形成されていることによって、紫外線が照射流路部１０の外側に漏れることを抑制することができる。

【0053】

外管１２と内管１４との間には、図示しない隙間が設けられている。隙間は、空気層となる。空気層は、その屈折率が低い。紫外線の一部は、屈折率の低い空気層と、内管１４のフッ素樹脂との界面で全反射する。紫外線の一部が全反射することによって、照射流路部１０の内壁での紫外線の反射率を向上させることができる。紫外線の反射率が向上することによって、殺菌効率を高めることができる。

【0054】

フッ素素材は、一般的に汚染されにくい素材である。そのため、内管１４をフッ素素材で形成することによって、内管１４への汚染物質の付着を少なくすることができる。

【0055】

また、フッ素素材は、一般的に腐食されにくい素材である。そのため、内管１４をフッ素素材で形成することによって、内管１４の腐食などに配慮することなく、様々な薬剤を用いて内管１４を容易に清掃することができる。

【0056】

照射流路Ｐ４の端部１６における内管１４には、面取り部１８が形成されている。面取り部１８は、内管１４の端部において、断面形状が斜めになるよう形成されている部分をいう。面取り部１８は、照射流路Ｐ４の端部１６において、照射流路Ｐ４の内壁面が面取りされている部分であるといえる。面取り部１８は、処理流体を、照射流路Ｐ４へより均一に流入させることを可能にする。

【0057】

処理流体は、流出入部２０Ａの流出入口２２Ａから、流出入部２０の内部に流入する。流出入部２０の内部には、Ｚ方向に延びる流路が形成されている。この流路を、第２の流路Ｐ２とする。流出入部２０に流入した処理流体は、矢印Ａ２が示すように、第２の流路Ｐ２を、Ｚ方向のマイナス側からプラス側に向けて流れる。この、Ｚ方向のマイナス側からプラス側に向かう方向を第２の方向とする。第２の方向は、先に説明した第１の方向と直交していることが好ましい。

【0058】

流出入部２０Ａの流出入口２２Ｂは閉止されている。そのため、流出入部２０に流入した処理流体は、第２の方向から、第１の方向に流れの向きを変える。

【0059】

流出入部２０において、第２の流路Ｐ２と、照射流路部１０との間には、連通部２４が配置されている。連通部２４には、光源収容室５２が配置されている。光源収容室５２は、Ｚ方向において、連通部２４のほぼ中央に配置されている。そのため、処理流体がＸ方向のプラス方向に流れる流路として、２つの流路が生じる。１つの流路は、矢印Ａ３で示す流路である。他の一つの流路は、矢印Ａ４で示す流路である。矢印Ａ３で示す流路は、光源収容室５２のＺ方向のマイナス側に位置する流路である。矢印Ａ４で示す流路は、光源収容室５２のＺ方向のプラス側に位置する流路である。矢印Ａ３で示す流路と、矢印Ａ４で示す流路とをあわせて、第１の流路Ｐ１とする。

【0060】

なお、図２には、第１の流路Ｐ１として、矢印Ａ３で示す流路、および矢印Ａ４で示す流路を示した。ただし、第１の流路Ｐ１は、光源収容室５２を迂回できれば、その経路は特には限定されない。そのため、第１の流路Ｐ１は、２つの流路からではなく、１つ、または３つ以上の流路から構成されていてもよい。

【0061】

照射流路部１０の径は、連通部２４の径よりも小さい。図２に示す断面図でいうと、照射流路部１０のＺ方向の長さは、連通部２４のＺ方向の長さよりも短い。そのため、第１の流路Ｐ１を流れる処理流体は、照射流路部１０に流入する前にＺ方向に流れる必要がある。

【0062】

第１の流路Ｐ１において矢印Ａ３で示す流路を流れた処理流体は、矢印Ａ５で示す流路を流れる。矢印Ａ５で示す流路は、Ｚ方向のマイナス側からプラス側に向けて流れる流路である。一方、第１の流路Ｐ１において矢印Ａ４で示す流路を流れた処理流体は、矢印Ａ６で示す流路を流れる。矢印Ａ６で示す流路は、Ｚ方向のプラス側からマイナス側に向けて流れる流路である。矢印Ａ５で示す流路と、矢印Ａ６で示す流路とをあわせて、第３の流路Ｐ３とする。

【0063】

第３の流路Ｐ３を流れた処理流体は、照射流路Ｐ４に流入する。照射流路Ｐ４に流入した処理流体は、照射流路Ｐ４において紫外線の照射を受けて、殺菌される。

【0064】

前述のように、照射流路部１０のＸ方向のプラス側の端部１６には、流出入部２０Ｂが配置されている。流出入部２０Ｂは、流出入部２０Ａと同様の構造を有している。流出入部２０Ｂにおける処理流体の流れは、おおよそ、流出入部２０Ａにおける処理流体の流れの逆となる。

【0065】

具体的には、照射流路Ｐ４を流れた処理流体は、流出入部２０Ｂにおいて、まずＺ方向に流れる。光源収容室５２を回避するためである。ここでの、処理流体のＺ方向の流路を、矢印Ａ６で示している。Ｚ方向の流路は、Ｚ方向のプラス側からマイナス側に向けて流れる流路、およびＺ方向のマイナス側からプラス側に向けて流れる流路を含む。

【0066】

矢印Ａ６で示す流路を流れた処理流体は、つぎに、Ｘ方向のマイナス側からプラス側に向けて流れる。ここでの、処理流体のＸ方向の流路を、矢印Ａ７で示している。Ｘ方向の流路は、光源収容室５２のＺ方向におけるプラス側を流れる流路、および光源収容室５２のＺ方向におけるマイナス側を流れる流路を含む。

【0067】

矢印Ａ７で示す流路を流れた処理流体は、第２の流路Ｐ２を、Ｚ方向のマイナス側からプラス側に流れる。

【0068】

流出入部２０Ｂには、流出入口２２Ｃおよび流出入口２２Ｄの、２つの流出入口２２が設けられている。２つの流出入口２２のうち、流出入口２２Ｃが閉口部材２８によって閉止されている。そのため、処理流体は、流出入部２０Ｂにおいて、矢印Ａ８に示すように、第２の流路Ｐ２を、Ｚ方向のマイナス側からプラス側に向けて流れる。

【0069】

第２の流路Ｐ２を、Ｚ方向のマイナス側からプラス側に向けて流れた処理流体は、流出入口２２Ｄから排出される。

【0070】

このように、図２に示す流体殺菌装置１においては、処理流体はＺ方向におけるマイナス側から流体殺菌装置１に流入し、流体殺菌装置１からＺ方向におけるプラス側に向けて流出する。

【0071】

なお、流出入部２０Ａおよび流出入部２０Ｂにおいて、閉口部材２８を配置する位置は適宜変更することができる。閉口部材２８を配置する位置を変更することによって、例えば、処理流体がＺ方向におけるプラス側から流体殺菌装置１に流入し、流体殺菌装置１からＺ方向におけるマイナス側に向けて流出するようにすることもできる。

【0072】

流出入部２０と照射流路部１０との関係について説明する。流体殺菌装置１において、流出入部２０と照射流路部１０とは、一体として形成されていてもよい。ただし、流出入部２０と照射流路部１０とは、別体であってもよい。流出入部２０と照射流路部１０とが別体である場合、照射流路部１０は、流出入部２０に取り外しができるように接続されていてもよい。

【0073】

以下、流出入部２０と照射流路部１０とが別体である場合を説明する。図２に示すように、照射流路部１０は、流出入部２０に配置された接続口２６に接続されている。接続口２６は、流出入部２０に照射流路部１０を接続するための貫通穴である。接続口２６は、照射流路部１０のＹＺ断面の形状と、同様の形状を有している。

【0074】

図２に示す例では、接続口２６は、閉止部３０に設けられている。閉止部３０は、流出入部２０の照射流路部１０に面する面を閉止する部材である。図２に示す例では、連通部２４の照射流路部１０に面する面は開口している。閉止部３０は、連通部２４の開口を封止するために、連通部２４の開口に取り付けられている。

【0075】

照射流路部１０は、閉止部３０を介して流出入部２０に取り付けられている。閉止部３０には、閉止部３０に照射流路部１０を接続するための貫通口が設けられている。この貫通口が接続口２６である。第３の流路Ｐ３と照射流路Ｐ４とは、接続口２６を介して連通する。

【0076】

照射流路部１０は、取り外しができるように接続口２６に接続されている。そのため、照射流路部１０を接続口２６から取り外すことによって、光源収容室５２に配置されている窓５４を容易に清掃することができる。

【0077】

また、照射流路部１０は、流出入部２０が設置、固定された状態で取り外しができるように、接続口２６に接続されている。そのため、流出入部２０が配管に接続されたままの状態で、流体殺菌装置１の位置をかえることなく、窓５４を容易に清掃することができる。

【0078】

照射流路部１０を接続口２６に取り付ける方法は特には限定されない。図２は、固定部材３６を用いて、照射流路部１０と接続口２６とを固定する構成を示している。固定部材３６は、照射流路部１０の一部と、接続口２６の一部とをあわせて固定することによって、照射流路部１０と接続口２６とを固定する部品であり、例えば、ヘルールクランプ等である。

【0079】

接続口２６には、接続口突起３７が設けられている。図２に示す例では、接続口突起３７は、閉止部３０に設けられている。一方、照射流路部１０には、照射流路突起３８が設けられている。照射流路突起３８は、照射流路部１０における外管１２に設けられている。接続口突起３７と照射流路突起３８とは、あわせられた状態で、固定部材３６によって締め付けることが可能な形状を有している。接続口突起３７および照射流路突起３８は、例えば、ヘルール継手等である。

【0080】

照射流路部１０と接続口２６とは、接続口突起３７と照射流路突起３８とが固定部材３６によって固定されることによって固定されている。

【0081】

このような構成においては、固定部材３６による固定を解除することによって、照射流路部１０を接続口２６から容易に取り外すことができる。

【0082】

また、図２に示すように、連通部２４に閉止部３０が配置されている場合には、閉止部３０を連通部２４から取り外すことによっても、窓５４の清掃を容易にすることができる。閉止部３０を連通部２４から取り外す場合には、照射流路部１０を接続口２６から取り外す場合に比べて、開口する部分を大きくすることができる。そのため、窓５４の清掃をより容易にすることができる。

【0083】

なお、別体としての閉止部３０を備えない構成とすることもできる。すなわち、流出入部２０が、連通部２４を経て、閉止部３０を含めて、一体として形成されていてもよい。一体として形成されている場合には、固定部材３６による固定を解除することによって、窓５４の清掃を容易にすることができる。

【0084】

上述の説明では、窓５４の清掃の容易さについて記載した。窓５４を露出させることは、窓５４の清掃を容易にすることに加えて、窓５４を交換することも容易にする。

【0085】

窓５４は、窓５４の内側に、結露によって水滴が付着する場合がある。窓５４の内側とは、窓５４の光源収容室５２の内部に面する側をいう。言い換えると、窓５４の内側とは、窓５４の光源５０側の表面を意味する。付着した水滴を取り除くために、窓５４の清掃は、窓５４の内側の清掃も含む。

【0086】

また、閉止部３０を取り外しができるようにすること、または照射流路部１０を取り外しができるようにすることは、照射流路Ｐ４を清掃すること、および照射流路Ｐ４を交換することも容易にする。

【0087】

また、連通部２４は、流出入部２０の一部であってもよく、または別個の部材とすることもできる。流出入部２０を別個の部材とする場合、その別個の部材を筐体３２という。筐体３２については、図７に基づいて後に説明する。

【0088】

図３および図４に基づいて、複数の流体殺菌装置１の連結について説明する。図３は、２つの流体殺菌装置１がＺ方向に連結された状態を示す流体殺菌装置１の断面図である。流体殺菌装置１には、流出入部２０に２つの流出入口２２が設けられている。そのため、複数の流体殺菌装置１をＺ方向に連結することが容易である。すなわち、１つの流体殺菌装置１の流出入口２２と、他の流体殺菌装置１の流出入口２２とを接続することによって、流体殺菌装置１を容易に連結することができる。また、流出入口２２は、例えばヘルール継手等の形状にすることにより、他の流体殺菌装置１との連結をさらに容易にする。

【0089】

また、流出入口２２と流出入口２２とを直接接続するため、流体殺菌装置１を連結することによる装置全体の容積の増加を最小限に抑制することができる。

【0090】

流体殺菌装置１が複数を連結されることによって、処理流体の処理量を増加させることができる。

【0091】

図４に基づいて、複数の流体殺菌装置１のＹ方向への連結について説明する。図４は、流出入部２０の近傍の構造の概略を示す概念図である。

【0092】

図３は、複数の流体殺菌装置１がＺ方向に連結された場合を示していた。流体殺菌装置１に、Ｙ方向に向いた連結手段が設けられている場合には、流体殺菌装置１をＹ方向に連結することができる。

【0093】

図４はその一例として、流出入部２０に、Ｙ方向に延びる分岐管４２が設けられた場合を示している。具体的には、流出入部２０にＹ方向に開口した分岐口４０が設けられている。そして、分岐口４０に、分岐口４０からＹ方向に延びる分岐管４２が配置されている。図４において分岐管４２が遠心するＹ方向に第３の方向Ｄ３とする。この分岐管４２を、他の流体殺菌装置１に設けられた分岐口４０、または、他の流体殺菌装置１に設けられた分岐管４２と接続することによって、流体殺菌装置１をＹ方向に連結することができる。なお、第３の方向は、先に説明した第１の方向および第２の方向と直交していることが好ましい。

【0094】

また、図４に示すＹ方向での連結と、図３に示したＺ方向での連結とを組み合わせることもできる。Ｙ方向での連結とＺ方向での連結とを組み合わせることによって、流体殺菌装置１を３次元に連結することができる。流体殺菌装置１を３次元に連結することによって、処理流量を容易に増大させることができる。また、処理流量を増大させることによる装置全体の容積の増加を抑制することができる。

【0095】

図４に基づいて、流出入部２０の第２の流路Ｐ２における処理流体の流れと、光源収容室５２との関係を説明する。図４の矢印Ａ１０は、第２の流路Ｐ２における処理流体の流れの方向を示す。矢印Ａ１０は、Ｚ方向のプラス側からマイナス側に向かっている。ただし、流出入部２０へ処理流体を流入させる向きの設定によっては、処理流体の流れの方向は、図４に示す方向と反対の方向であってもよい。この場合には、矢印Ａ１０は、Ｚ方向のマイナス側からプラス側に向かうことになる。

【0096】

前述のように、光源５０は、光源収容室５２の内部に収容されている。光源収容室５２において、光源５０が配置されている面が背面５８である。第２の流路Ｐ２における処理流体の流れ方向は、光源収容室５２の背面５８とほぼ平行である。すなわち、矢印Ａ１０の方向は、背面５８とほぼ平行である。

【0097】

第２の流路Ｐ２において処理流体が流れる方向を、光源収容室５２の背面５８とほぼ平行にすることによって、背面５８に衝突する処理流量の量を減らすことができる。背面５８に衝突する処理流量の量を減らすことで、圧損を少なくすることができる。

【0098】

圧損を少なくすることによって、複数の流体殺菌装置１が連結されている場合に、それぞれの流体殺菌装置１に処理流体を均等に分配することが容易になる。

【0099】

図４に基づいて、光源収容室５２と第２の流路Ｐ２との位置関係を説明する。光源収容室５２の大半の部分は、第２の流路Ｐ２以外の位置に配置されている。前述のように、光源収容室５２の主たる部分は、連通部２４に配置されている。図４の線Ｌ１は、第２の流路Ｐ２と連通部２４との境界を示している。図４に示すように、光源収容室５２は、線Ｌ１を超えることなく、連通部２４に配置されていることが好ましい。または、少なくとも光源収容室５２の大半の部分は、線Ｌ１を超えることなく、連通部２４に配置されていることが好ましい。

【0100】

少なくとも光源収容室５２の大半の部分が、線Ｌ１を超えることなく、連通部２４に配置されることによって、光源収容室５２に衝突する処理流体の量を減らすことができる。光源収容室５２に衝突する処理流量の量を減らすことで、圧損を少なくすることができる。

【0101】

圧損を少なくすることによって、複数の流体殺菌装置１が連結されている場合に、それぞれの流体殺菌装置１に処理流体を均等に分配することが容易になる。

【0102】

図４に基づいて、第２の流路Ｐ２の径と、第２の流路Ｐ２を流れる処理流体の流量との関係について説明する。図４の線Ｋ１は、第２の流路Ｐ２の径を示す。第２の流路Ｐ２の断面が円形である場合、線Ｋ１は第２の流路Ｐ２の直径を示す。以下、第２の流路Ｐ２の断面が円形である場合を例にして説明する。

【0103】

処理流体が流出入部２０に流入する流路、または流出入部２０から流出する流路の直径が大きすぎる場合には、光源５０の冷却効率が低下する場合がある。一方、処理流体が流出入部２０に流入する流路、または流出入部２０から流出する流路の直径が小さい場合には、処理流体の速度および動圧が上昇する。処理流体の速度および動圧が上昇すると、処理流体を照射流路Ｐ４内に均等に流入させることが困難になる。特に、流体殺菌装置１が複数連結されている場合には、それぞれの流体殺菌装置１に処理流体を均等に分配することが困難になる。

【0104】

そこで、第２の流路Ｐ２の直径と、第２の流路Ｐ２を流れる処理流体の流量との比率を適切な範囲に設定することが好ましい。具体的には、第２の流路Ｐ２の直径（メートル）に対する、第２の流路Ｐ２を流れる処理流体の流量の比率、すなわち流量／流出入路断面積（ＬＶ）の値を、３６０ ｍ／ｈ以上１８，０００ ｍ／ｈ以下の範囲に設定することが好ましい。

【0105】

なお、ＬＶ（Ｌｉｎｅａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ：線速度）は、以下の値を意味する。ＬＶ＝Ｑ／Ａ（メートル／時）。ここで、Ｑ：流量（立方メートル／時）、Ａ：流出入路断面積（平方メートル）。

【0106】

第２の流路Ｐ２の直径と、第２の流路Ｐ２を流れる処理流体の流量との比率を適切な範囲に設定することによって、処理流体による光源５０の冷却能力を損なうことなく、処理流体を照射流路Ｐ４に均等に流入させることができる。特に、流体殺菌装置１が複数連結されている場合において、それぞれの流体殺菌装置１に処理流体を均等に分配することが容易になる。

【0107】

図５から図７に基づいて、各流路の位置関係、および各流路の断面積について説明する。図５は、各流路の配置を説明するための流体殺菌装置１の概略図である。

【0108】

図５において、Ｘ方向のマイナス側に配置されている流出入部２０Ｃについては各流路の概略を示している。また、図５において、Ｘ方向のプラス側に配置されている流出入部２０Ｄについては光源収容室５２を強調して示している。

【0109】

先に図２などに基づいて説明したように、第２の流路Ｐ２は、流出入部２０において、流出入口２２からＺ方向に処理流体を流すための流路である。

【0110】

第１の流路Ｐ１は、第２の流路Ｐ２からＸ方向に処理流体を流すための流路である。第１の流路Ｐ１は、連通部２４に配置されている光源収容室５２の、Ｚ方向のマイナス側と、Ｚ方向のプラス側とに、それぞれ配置される。そのため、第１の流路Ｐ１は、図５に、Ｚ方向のマイナス側と、Ｚ方向のプラス側とに、合計２つ示されている。

【0111】

第３の流路Ｐ３は、第１の流路Ｐ１からＺ方向に処理流体を流すための流路である。第１の流路Ｐ１は、Ｚ方向のマイナス側と、Ｚ方向のプラス側とに、それぞれ配置されていた。そのため、第３の流路Ｐ３も、Ｚ方向のマイナス側と、Ｚ方向のプラス側とに、それぞれ配置されている。

【0112】

照射流路Ｐ４は、そこを流れる処理流体が、光源５０からの光を受けて殺菌される流路である。第３の流路Ｐ３を流れた処理流体は、照射流路Ｐ４に流入する。

【0113】

上述のように、流出入口２２から流出入部２０に流入した処理流体は、第２の流路Ｐ２、第１の流路Ｐ１、および第３の流路Ｐ３を介して、照射流路Ｐ４に流入する。流路と外部空間とは、図７に示す連通部２４などによって画されていてもよい。流路と外部空間とを画する部材については、後に図７に基づいて説明する。

【0114】

第１の流路Ｐ１の流路断面積と、第３の流路から照射流路Ｐ４へ流入する面の断面積との比について説明する。図６は、図５のＩ－Ｉ線断面に相当する図である。図６に示す、ＹＺ断面における第１の流路Ｐ１の断面積を、流路断面積（Ａ）とする。

【0115】

また、第３の流路Ｐ３から照射流路Ｐ４へ流入する面の断面積を断面積（Ｂ）とする。第３の流路Ｐ３から照射流路Ｐ４へ流入する面の断面は、図５のＩＩ－ＩＩ断面に対応する。第３の流路Ｐ３から照射流路Ｐ４へ流入する面の断面の形状は、円環形状である。

【0116】

本実施形態の流体殺菌装置１においては、第１の流路Ｐ１の流路断面積（Ａ）と第３の流路Ｐ３から照射流路Ｐ４へ流入する面の断面積（Ｂ）との比が０．５以上である。

【0117】

第１の流路Ｐ１の流路断面積（Ａ）と、第３の流路Ｐ３から照射流路Ｐ４へ流入する面の断面積（Ｂ）との比が０．５以上であることにより、照射流路Ｐ４の周方向全域から均一に処理流体が照射流路Ｐ４へ流入する。したがって、照射流路Ｐ４における流速の乱れが生じにくくなり、殺菌性能を高めることができる。

【0118】

図８は、流路の設計と偏流度合いとの関係を示す図である。図８の横軸は、（第１の流路Ｐ１の流路断面積（Ａ））／（第３の流路Ｐ３から照射流路Ｐ４へ流入する面の断面積（Ｂ））の値を示している。以下、この値をＡ／Ｂと記載することがある。

【0119】

図８の縦軸は、管入口偏流度合いを示している。管入口偏流度合いとは、照射流路Ｐ４への入り口近傍における流れの乱れの度合いを示す。以下、管入口偏流度合いを偏流度合いと記載することがある。偏流度合いは、例えば、Ｘ軸方向の流速の変動係数を比較することで評価することができる。

【0120】

図８に示すように、偏流度合いは、Ａ／Ｂが０より大きくなると低下し、Ａ／Ｂが１．０を超えると、ほぼ一定の値になる。すなわち、偏流度合いは、Ａ／Ｂが１．０を超えると、低い値で一定になる。この低い値で一定になった偏流度合いを、基底偏流度合いとする。

【0121】

一方、管入口偏流度合いが大きくなると、殺菌効果の高い光源近傍における滞留時間の短い流体の割合が増加するため、殺菌性能が低下する。ここで、偏流度合いを基底偏流度合いの１．２倍程度以下の値にすることによって、殺菌性能の低下を実用上問題がない範囲に抑制することができることを見出した。

【0122】

図８に示す例では、基底偏流度合いは０．８である。そのため、偏流度合いが０．９６（０．８×１．２＝０．９６）以下となるように、Ａ／Ｂの範囲を設定することが好ましい。具体的には、Ａ／Ｂの範囲は、０．５以上にすることが好ましい。

【0123】

図７に戻り、流路を外部空間と画する部材について説明する。図７は、図５に流路を画する部材を記載した図である。

【0124】

流体殺菌装置１には、照射流路Ｐ４の端部に光源５０の出射方向に対して垂直な面に形成される閉止部３０が備えられていてもよい。ここで、図７において、光源５０の出射方向は、Ｘ方向である。また、光源５０の出射方向に対して垂直な面は、ＹＺ平面である。

【0125】

閉止部３０には、図１などに示したように、中央に貫通穴である接続口２６が形成されている。接続口２６には、照射流路部１０が挿入される。

【0126】

また、流体殺菌装置１には、光源収容室５２を囲うように形成される筒状の筐体３２が備えられていてもよい。この筐体３２によって、連通部２４が外部空間と画される。筐体３２の内壁面３４側には、第１の流路Ｐ１および第３の流路Ｐ３が形成されている。

【0127】

本実施形態の流体殺菌装置１においては、閉止部３０と筐体３２の内壁面３４とが垂直に交わっている。

【0128】

閉止部３０と筐体３２の内壁面３４とが垂直に交わることによって、処理流体を照射流路Ｐ４へより均一に流入させることができる。その結果、殺菌性能を高めることができる。

【0129】

例えば、閉止部３０に対して筐体３２の内壁面３４が傾斜して交わる場合には、特には、第３の流路Ｐ３が照射流路Ｐ４に向けて絞られている場合には、処理流体を照射流路Ｐ４へ均一に流入させることが困難になる。これに対して、本実施形態の流体殺菌装置１のように、閉止部３０と筐体３２の内壁面３４とが垂直に交わる場合には、処理流体を照射流路Ｐ４へより均一に流入させることができる。

【0130】

閉止部３０は、円環状であることが好ましい。また、筐体３２は、円管状であることが好ましい。閉止部３０が円環状であり、筐体３２が円管状であることによって、処理流体を照射流路Ｐ４へより均一に流入させることができる。その結果、殺菌性能をより高めることができる。

【0131】

また、本実施形態の流体殺菌装置１では、照射流路Ｐ４の端部１６内壁面が面取りされていることが好ましい。すなわち、図２に基づいて説明したように、内管１４に面取り部１８が形成されていることが好ましい。

【0132】

照射流路Ｐ４の端部１６の内壁面が面取りされていることによって、処理流体を照射流路Ｐ４へより均一に流入させることができる。その結果、殺菌性能を高めることができる。

【0133】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されることなく、種々の変更、変形及び組み合わせが可能である。

【符号の説明】

【0134】

１ 流体殺菌装置
１０ 照射流路部
１２ 外管（金属）
１４ 内管（フッ素樹脂）
１６ 照射流路の端部
１８ 面取り部
２０ 流出入部
２２ 流出入口
２４ 連通部
２６ 接続口
２８ 閉口部材
３０ 閉止部
３２ 筐体
３４ 筐体の内壁面
３６ 固定部材
５０ 光源
５１ 配線基板
５２ 光源収容室
５４ 窓
５６ 挿入口
５８ 背面
６０ 面光源モジュール
Ｐ４ 照射流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】