特許 7545114 流体殺菌システム

(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】

(24)【登録日】2024-08-27

(45)【発行日】2024-09-04

(54)【発明の名称】流体殺菌システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/32 20230101AFI20240828BHJP

【ＦＩ】

C02F1/32

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021003925

(22)【出願日】2021-01-14

(65)【公開番号】P2021171758

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-08-09

(31)【優先権主張番号】P 2020074026

(32)【優先日】2020-04-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003757

【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(72)【発明者】

【氏名】加藤 剛雄

(72)【発明者】

【氏名】藤岡 純

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 公人

(72)【発明者】

【氏名】飯田 誠也

(72)【発明者】

【氏名】越智 貴則

(72)【発明者】

【氏名】中川 幸信

【審査官】石岡 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０４４５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１８２０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ１／２０－１／２６、１／３０－１／３８

Ａ６１Ｌ２／００－２／２８

Ａ６１Ｌ９／００－９／２２

Ａ６１Ｌ１１／００－１２／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状のカバーと；前記カバーの内部に設けられた筒部と；前記筒部の一方の端部に設けられた供給ヘッドと；前記筒部の他方の端部に設けられた排出ヘッドと；前記供給ヘッドおよび前記排出ヘッドの少なくともいずれかに設けられ、前記筒部の内部に紫外線を照射可能な少なくとも１つの発光素子と；前記カバーと前記筒部との間の空間の温度を制御可能な温度制御部と；を具備した流体殺菌装置と；
前記流体殺菌装置に設けられた温度制御部を制御可能なコントローラと；
を具備し、
前記コントローラは、前記流体殺菌装置に設けられたカバーと筒部との間の空間の温度と、前記流体殺菌装置に供給される液体の温度と、の差が小さくなるように前記温度制御部を制御する流体殺菌システム。

【請求項2】

前記排出ヘッドに設けられ、一方の面が、前記排出ヘッドに設けられた流路に露出する第１の窓と；
前記発光素子が設けられた第１の基板と；
前記第１の窓の他方の面と前記第１の基板との間の空間と、前記カバーと前記筒部との間の空間と、を連通する少なくとも１つの第１の連通部と；
をさらに具備した請求項１記載の流体殺菌システム。

【請求項3】

前記第１の窓の他方の面と前記第１の基板との間の空間と、前記カバーと前記筒部との間の空間と、の間で気体の流れを生じさせる第１の送風部をさらに具備した請求項２記載の流体殺菌システム。

【請求項4】

前記供給ヘッドに設けられ、一方の面が、前記供給ヘッドに設けられた流路に露出する第２の窓と；
前記発光素子が設けられた第２の基板と；
前記第２の窓の他方の面と前記第２の基板との間の空間と、前記カバーと前記筒部との間の空間と、を連通する少なくとも１つの第２の連通部と；
をさらに具備した請求項１～３のいずれか１つに記載の流体殺菌システム。

【請求項5】

前記第２の窓の他方の面と前記第２の基板との間の空間と、前記カバーと前記筒部との間の空間と、の間で気体の流れを生じさせる第２の送風部をさらに具備した請求項４記載の流体殺菌システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、流体殺菌装置、および流体殺菌システムに関する。

【背景技術】

【0002】

水などの流体に紫外線を照射して、流体を殺菌する流体殺菌装置がある。例えば、流体が流れる筒部と、筒部の端部に設けられ、筒部の内部に紫外線を照射する光源と、を備えた流体殺菌装置が提案されている。光源から照射された紫外線の一部は、筒部の内部を流れる流体に直接照射される。また、光源から照射され、筒部の内側面に入射した紫外線は、筒部の内部で反射を繰り返しながら伝搬していく。

【0003】

ここで、筒部の内部を流れる流体の温度が、流体殺菌装置が設けられている環境の温度よりも低くなる場合がある。一般的に、流体殺菌装置が設けられる環境には水蒸気を含む空気がある。そのため、流体の温度と環境の温度との差が大きくなると、筒部の外側面において結露が発生する場合がある。筒部の外側面において結露が発生し、筒部に水が付着すると、筒部の光学特性が変化するおそれがある。筒部の光学特性が変化すると、筒部の内部で反射を繰り返しながら伝搬する紫外線による殺菌効果が低下するおそれがある。
そこで、筒部の外側面において結露が発生するのを抑制することができる技術の開発が望まれていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１１８２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、筒部の外側面において結露が発生するのを抑制することができる流体殺菌装置、および流体殺菌システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態に係る流体殺菌システムは、筒状のカバーと；前記カバーの内部に設けられた筒部と；前記筒部の一方の端部に設けられた供給ヘッドと；前記筒部の他方の端部に設けられた排出ヘッドと；前記供給ヘッドおよび前記排出ヘッドの少なくともいずれかに設けられ、前記筒部の内部に紫外線を照射可能な少なくとも１つの発光素子と；前記カバーと前記筒部との間の空間の温度を制御可能な温度制御部と；を具備した流体殺菌装置と；前記流体殺菌装置に設けられた温度制御部を制御可能なコントローラと；を具備している。前記コントローラは、前記流体殺菌装置に設けられたカバーと筒部との間の空間の温度と、前記流体殺菌装置に供給される液体の温度と、の差が小さくなるように前記温度制御部を制御する。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態によれば、筒部の外側面において結露が発生するのを抑制することができる流体殺菌装置、および流体殺菌システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施の形態に係る流体殺菌装置を例示するための模式断面図である。

【図2】他の実施形態に係る流体殺菌装置を例示するための模式断面図である。

【図3】他の実施形態に係る流体殺菌装置を例示するための模式断面図である。

【図4】本実施の形態に係る流体殺菌システムを例示するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0010】

（流体殺菌装置）
本実施の形態に係る流体殺菌装置１は、例えば、外気温よりも低い温度の流体を殺菌するのに用いることができる。流体殺菌装置１は、例えば、夏などの気温の高い時期に井戸水や湧き水などを殺菌するのに用いることができる。ただし、流体殺菌装置１の用途は例示をしたものに限定されるわけではない。

【0011】

図１は、本実施の形態に係る流体殺菌装置１を例示するための模式断面図である。
図１に示すように、流体殺菌装置１には、筒部２、反射部３、供給ヘッド４、排出ヘッド５、光源６、窓７（第１の窓の一例に相当する）、カバー８、および温度制御部９を設けることができる。

【0012】

筒部２は、筒状を呈し、両側の端部が開口している。筒部２は、例えば、円筒管とすることができる。筒部２の材料は、紫外線および殺菌を行う流体３０１ａに対する耐性があれば特に限定はない。筒部２の材料は、例えば、石英や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂とすることができる。

【0013】

反射部３は、筒部２の外側面に設けることができる。筒部２が、石英などのように紫外線を透過する材料から形成される場合がある。光源６から照射された紫外線の一部が筒部２を透過して外部に漏れると、流体殺菌装置１の処理能力が低下する。筒部２の外側面に反射部３が設けられていれば、筒部２の外部に向かう紫外線を筒部２の内部に向けて反射させることができる。そのため、光源６から照射された紫外線の利用効率を向上させることができるので、発光素子６１の数を少なくすることが可能となる。発光素子６１の数が少なくなれば、光源６の小型化や低コスト化を図ることができる。

【0014】

反射部３は、紫外線の反射率が高い材料から形成することができる。反射部３の材料は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、二酸化ケイ素、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などとすることができる。反射部３は、板状を呈し、筒部２の外側面に取り付けることができる。また、スパッタリング法や蒸着法などの成膜法を用いて、筒部２の外側面に膜状の反射部３を形成することもできる。

【0015】

また、反射部３が筒部２の外側面に設けられる場合を例示したが、反射部３が筒部２の内側面に設けられていてもよい。ただし、反射部３と殺菌前の流体３０１ａ（例えば、水）が接触することで腐食などが生じたり、反射部３の材料が溶け出したりする場合には、筒部２の外側面に反射部３を設けることが好ましい。

【0016】

また、反射部３は省くこともできる。例えば、筒部２が、紫外線を反射する材料（例えば、白色の無機材料や白色の樹脂）から形成される場合には、反射部３を省くことができる。

【0017】

供給ヘッド４は、筒部２の一方の端部に設けられている。供給ヘッド４と筒部２の端部との間には、Ｏリングなどのシール部材を設けることができる。シール部材は、供給ヘッド４と筒部２との間が液密となるように封止する。

【0018】

供給ヘッド４は、例えば、円柱状を呈し、一方の端面と他方の端面との間を貫通する孔４ａを有する。孔４ａの一方の開口は、筒部２の内部とつながっている。孔４ａの他方の開口は、供給口４ａ１となる。供給口４ａ１には、配管を介して、流体３０１ａの供給源を接続することができる（図４を参照）。また、フィルタや整流板などを孔４ａの内部に設けることもできる。

【0019】

供給ヘッド４の材料は、流体３０１ａと紫外線に対する耐性があれば特に限定がない。供給ヘッド４の材料は、例えば、ステンレスなどの金属とすることができる。

【0020】

排出ヘッド５は、筒部２の他方の端部に設けられている。排出ヘッド５と筒部２の端部との間には、Ｏリングなどのシール部材を設けることができる。シール部材は、排出ヘッド５と筒部２との間が液密となるように封止する。

【0021】

排出ヘッド５は、例えば、円柱状を呈し、孔５ａおよび孔５ｄを有する。孔５ａの一方の開口は、筒部２の内部とつながっている。孔５ａの他方の開口は、排出ヘッド５の側面に設けられた排出口５ａ１となる。例えば、排出口５ａ１には、配管を介して、タンク１０５などを接続することができる（図４を参照）。

【0022】

排出ヘッド５の材料は、殺菌済みの流体３０１ｂと紫外線に対する耐性があれば特に限定がない。排出ヘッド５の材料は、例えば、ステンレスなどの金属とすることができる。

【0023】

図１に示すように、孔５ａは屈曲した流路となっている。孔５ａは、排出ヘッド５の筒部２側の端面に略平行な流路５ａ２と、排出ヘッド５の軸方向に延びる流路５ａ３とを有する。

【0024】

流路５ａ２は、排出ヘッド５の筒部２側の端面に開口している。また、流路５ａ２の内壁には、窓７が露出している。流路５ａ２は、例えば、円板状の空間とすることができる。
流路５ａ３の一方の端部は、流路５ａ２の周縁近傍に接続されている。流路５ａ３の他方の端部は、排出口５ａ１に接続されている。流路５ａ３は、例えば、円筒状の空間とすることができる。

【0025】

図１に示すように、供給ヘッド４を介して、筒部２の内部に供給された流体３０１ａは、流路５ａ２の内部に供給される。流路５ａ２の内部に供給された流体３０１ａは、窓７に当たり、窓７の面に沿って、窓７の周縁側に流れる。この際、窓７を介して照射された紫外線により、流体３０１ａが殺菌される。殺菌済みの流体３０１ｂは、流路５ａ３を介して排出口５ａ１から排出される。

【0026】

なお、流路５ａ２に照射された紫外線の一部は、筒部２の内部に照射される。また、筒部２の内部に照射された紫外線の一部は、反射部３により反射される。そのため、筒部２の内部においても流体３０１ａの殺菌が行われる。

【0027】

孔５ｄは、排出ヘッド５の、筒部２側とは反対側の端面と、流路５ａ２とに開口している。

【0028】

光源６は、例えば、排出ヘッド５に着脱自在に設けることができる。
光源６は、例えば、発光素子６１、基板６２（第１の基板または第２の基板の一例に相当する）、およびホルダ６３を有する。
発光素子６１は、基板６２に設けられ、窓７に向けて紫外線を照射することができる。すなわち、発光素子６１は、筒部２の内部に紫外線を照射可能となっている。発光素子６１は、少なくとも１つ設けることができる。発光素子６１が複数設けられる場合には、複数の発光素子６１を直列接続することができる。発光素子６１は、紫外線を発生させる素子であれば特に限定はない。発光素子６１は、例えば、発光ダイオードやレーザダイオードなどとすることができる。

【0029】

発光素子６１から照射される紫外線のピーク波長は、殺菌効果があれば特に限定はない。ただし、ピーク波長が２６０ｎｍ～２８０ｎｍであれば、殺菌効果を向上させることができる。そのため、ピーク波長が２６０ｎｍ～２８０ｎｍの紫外線を照射可能な発光素子６１とすることが好ましい。

【0030】

基板６２は、板状を呈し、ホルダ６３の窓７側の面に設けられている。基板６２の一方の面には、配線パターンを設けることができる。基板６２の配線パターンには発光素子６１を実装することができる。すなわち、基板６２には、少なくとも１つの発光素子６１が設けられている。基板６２の材料は、紫外線に対する耐性を有するものとすることが好ましい。基板６２の材料は、例えば、酸化アルミニウムなどのセラミックスとすることができる。基板６２は、金属板の表面を無機材料で覆ったもの（メタルコア基板）とすることもできる。基板６２の材料がセラミックスなどであったり、基板６２がメタルコア基板であったりすれば、紫外線に対する耐性と高い放熱性を得ることができる。

【0031】

ホルダ６３は、排出ヘッド５に着脱自在に設けることができる。発光素子６１は放電ランプなどに比べて長寿命ではあるが、点灯時間が長くなれば発光効率が低下する。また、発光素子６１が故障して不灯になったり、基板６２の配線パターンなどに不具合が生じたりすることも考えられる。ホルダ６３が排出ヘッド５に着脱自在に設けられていれば、ホルダ６３と共に発光素子６１と基板６２を容易に取り外すことができるので、メンテナンス作業が容易となる。

【0032】

ホルダ６３は、例えば、フランジ６３ａと凸部６３ｂを有することができる。フランジ６３ａと凸部６３ｂは一体に形成することができる。
フランジ６３ａは、板状を呈し、排出ヘッド５の筒部２側とは反対側の端面に取り付けることができる。フランジ６３ａは、例えば、ネジなどの締結部材を用いて排出ヘッド５に取り付けることができる。

【0033】

凸部６３ｂは、フランジ６３ａの、筒部２側の面に設けられている。凸部６３ｂの、筒部２側の端面には、発光素子６１が設けられた基板６２を設けることができる。また、凸部６３ｂが、排出ヘッド５に対する発光素子６１の位置を決める機能を有するようにしてもよい。例えば、凸部６３ｂの側面を、排出ヘッド５の孔５ｄの内壁に接触させることができる。この様にすれば、排出ヘッド５に対する発光素子６１の位置を決めることができる。

【0034】

また、排出ヘッド５の孔５ｄと流路５ａ２は、窓７により仕切られているので、流路５ａ２に流体３０１ａがある状態でも、光源６（ホルダ６３）の着脱が可能となる。

【0035】

また、ホルダ６３は、発光素子６１において発生した熱を外部に放出する機能を有することができる。そのため、ホルダ６３は、熱伝導率の高い材料から形成することが好ましい。ホルダ６３は、例えば、アルミニウム、銅、ステンレスなどの金属から形成することができる。

【0036】

また、ホルダ６３の、発光素子６１側とは反対側の端面などに放熱フィンや冷却装置６４などを設けることもできる。冷却装置６４は、例えば、ホルダ６３に空気を供給するファンなどとすることができる。また、ホルダ６３に放熱フィンが設けられる場合には、冷却装置６４は、放熱フィンに空気を供給するファンとすることができる。また、冷却装置６４は、例えば、ホルダ６３に設けられた流路に冷媒を供給するものとしてもよい。すなわち、冷却装置６４は、空冷式であってもよいし、液冷式であってもよい。

【0037】

なお、発光素子６１の数や発熱量、流体３０１ａの温度や流量などによっては冷却装置６４を省くことができる。ただし、冷却装置６４が設けられていれば、発光素子６１の数や印加電力などを増加させても、発光素子６１の温度が最大ジャンクション温度(最大接合部温度)を越え難くなる。

【0038】

窓７は、板状を呈し、排出ヘッド５の孔５ｄの内壁に液密となるように設けられている。すなわち、窓７は、排出ヘッド５設けられ、一方の面が、排出ヘッド５に設けられた流路５ａ２に露出している。窓７と基板６２との間には空間５ｄ１を設けることができる。窓７は、紫外線を透過させることができ、且つ、紫外線と流体３０１ａに対する耐性を有する材料から形成することができる。窓７は、例えば、石英や、紫外線を透過するフッ素樹脂などから形成することができる。

【0039】

また、窓７の、発光素子６１側の面には、反射防止膜を設けることもできる。反射防止膜が設けられていれば、発光素子６１から照射された紫外線が窓７により反射されて、流体３０１ａに照射され難くなるのを抑制することができる。すなわち、発光素子６１から照射された紫外線の利用効率を向上させることができる。

【0040】

また、窓７の、筒部２側の面には、防汚膜を設けることもできる。流体３０１ａには不純物が含まれている場合がある。不純物が窓７に付着すると、発光素子６１から照射された紫外線が窓７を透過し難くなる。防汚膜が設けられていれば、不純物が窓７に付着するのを抑制することができる。そのため、紫外線が、経時的に、流体３０１ａに照射され難くなるのを抑制することができる。

【0041】

カバー８は、筒状を呈し、筒部２および反射部３を内部に収納することができる。カバー８と反射部３（筒部２）の外側面との間には空間８ａが設けられている。カバー８は、例えば、供給ヘッド４と排出ヘッド５に取り付けることができる。カバー８の取り付け方法には特に限定がない。例えば、カバー８の一方の端部を供給ヘッド４に設けられた溝の内部に設け、カバー８の他方の端部を排出ヘッド５に設けられた溝の内部に設けることができる。また、例えば、カバー８の両側の端部のそれぞれにフランジを設け、一方のフランジを供給ヘッド４にネジなどで取り付け、他方のフランジを排出ヘッド５にネジなどで取り付けてもよい。

【0042】

ここで、筒部２の内部を流れる流体３０１ａの温度が、流体殺菌装置１が設けられている環境の温度よりも低くなる場合がある。例えば、夏などの気温が高い時期に、地下水や湧き水などの殺菌を行う場合がある。カバー８と反射部３（筒部２）の外側面との間の空間８ａには、空気などの気体が含まれている。一般的に、空間８ａに含まれている気体は、カバー８を供給ヘッド４および排出ヘッド５に取り付ける作業を行う環境の空気となる。そのため、空間８ａには水蒸気を含む空気がある。

【0043】

この場合、流体３０１ａの温度と、流体殺菌装置１が設けられている環境の温度との差が大きくなると、空間８ａに含まれている水蒸気が凝縮して、反射部３（筒部２）の外側面において結露が発生する場合がある。

【0044】

光源６から照射され、筒部２の内側面に入射した紫外線は、筒部２の内部で反射を繰り返しながら伝搬していく。結露により発生した水が、筒部２の外側面に付着したり、筒部２の外側面と反射部３との間に侵入したりすると、反射部３や筒部２の光学特性（例えば、反射率など）が変化するおそれがある。筒部２の内部で反射を繰り返しながら伝搬する紫外線も殺菌に寄与するので、反射部３などの光学特性が変化すると、殺菌効果が低下するおそれがある。

【0045】

そこで、本実施の形態に係る流体殺菌装置１には、温度制御部９が設けられている。
温度制御部９は、カバー８に設けることができる。温度制御部９は、カバー８と反射部３（筒部２）との間の空間８ａの温度を制御することができる。例えば、温度制御部９は、空間８ａに含まれている気体の温度と、筒部２の内部に供給される流体３０１ａの温度との差が小さくなるようにする。温度制御部９は、例えば、ペルチェ素子とすることができる。温度制御部９がペルチェ素子であれば、ペルチェ素子に流す電流の方向を変化させることで、空間８ａに含まれている気体を冷却したり、空間８ａに含まれている気体を加熱したりすることができる。ペルチェ素子は、板状の素子であるため、カバー８の外側面や内側面に設けることが容易である。また、図１に示すように、カバー８に孔を設け、孔の内部に温度制御部９を設けることもできる。

【0046】

なお、温度制御部９は、熱媒体を循環させる流路を備えたものとしてもよい。例えば、温度制御部９は、水冷ジャケットなどとすることもできる。また、温度制御部９は、送風機やヒータなどを備えたものとしてもよい。ただし、温度制御部９がペルチェ素子であれば、温度制御部９の小型化、ひいては流体殺菌装置１の小型化を図ることができる。また、流す電流の方向を変化させることで、空間８ａに含まれている気体を冷却したり、空間８ａに含まれている気体を加熱したりすることができるので、温度制御が容易となる。

【0047】

また、結露の抑制を考慮すると、カバー８と供給ヘッド４との間に、パッキンやＯリングなどのシール部材を設けることが好ましい。カバー８と排出ヘッド５との間に、パッキンやＯリングなどのシール部材を設けることが好ましい。シール部材を設ければ、空間８ａに、外部の水蒸気を多く含む空気などが侵入するのを抑制することができる。

【0048】

また、結露の抑制を考慮すると、空間８ａに含まれている水蒸気の量が少ない方が好ましい。例えば、空間８ａにおける相対湿度が、８０％以下となるようにすることが好ましい。例えば、相対湿度が８０％以下の環境において、カバー８を供給ヘッド４と排出ヘッド５とに取り付ければ良い。また、空間８ａに除湿剤などを設けることもできる。

【0049】

また、結露の抑制を考慮すると、カバー８の材料は、熱伝導率の低い材料とすることが好ましい。例えば、カバー８は、例えば、フェノール樹脂やフッ素樹脂などの樹脂。セラミックスなどの無機材料などから形成することができる。また、金属などの熱伝導率の高い材料と、樹脂などの熱伝導率の低い材料とを積層させるようにしてもよい。また、カバー８の外側面および内側面の少なくともいずれかに断熱材を設けることもできる。この様にすれば、外気と空間８ａに含まれている気体との間における熱の伝搬を抑制することができるので、温度制御部９による温度制御を容易とすることができる。

【0050】

図２は、他の実施形態に係る流体殺菌装置１ａを例示するための模式断面図である。
図２に示すように、流体殺菌装置１ａには、筒部２、反射部３、供給ヘッド１４、排出ヘッド５、光源６、窓７、カバー８、温度制御部９、および連通部１０（第１の連通部または第２の連通部の一例に相当する）を設けることができる。

【0051】

図１に例示をした流体殺菌装置１の場合には、排出ヘッド５に光源６（発光素子６１）が設けられ、供給ヘッド４には光源６（発光素子６１）が設けられていない。なお、供給ヘッド４に光源６（発光素子６１）が設けられ、排出ヘッド５には光源６（発光素子６１）が設けられないようにしてもよい。本実施の形態に係る流体殺菌装置１ａの場合には、供給ヘッド１４と排出ヘッド５のそれぞれに光源６（発光素子６１）が設けられている。すなわち、光源６（発光素子６１）は、供給ヘッドおよび排出ヘッドの少なくともいずれかに設けることができる。この場合、光源６（発光素子６１）が、供給ヘッドと排出ヘッドに設けられていれば、殺菌を行う流体３０１ａの量を増加させたり、筒部２の中心軸方向の長さを長くしたりすることができる。また、発熱量の多い発光素子６１を複数設ける場合には、複数の発光素子６１を供給ヘッド側の光源６と排出ヘッド側の光源６とに分けて設けることができる。そのため、発熱量の多い発光素子６１であっても、発光素子６１の温度が最大ジャンクション温度を越えるのを抑制することができる。

【0052】

なお、供給ヘッドに光源６を設ける場合には、供給ヘッドにも窓７（第２の窓の一例に相当する）を設けることができる。すなわち、窓７は、供給ヘッド１４に設けられ、一方の面が、供給ヘッド１４に設けられた流路１４ａ２に露出している。

【0053】

図２に示すように、光源６と窓７が設けられる供給ヘッド１４は、例えば、排出ヘッド５と同様の構成を有することができる。供給ヘッド１４の材料は、例えば、排出ヘッド５の材料と同じとすることができる。
例えば、供給ヘッド１４に設けられた孔１４ａおよび孔１４ｄは、排出ヘッド５に設けられた孔５ａおよび孔５ｄと同様とすることができる。この場合、孔１４ａの一方の開口は、筒部２の内部とつながっている。孔１４ａの他方の開口は、供給ヘッド１４の側面に設けられた供給口１４ａ１となる。例えば、供給口１４ａ１には、配管を介して、水源などを接続することができる。また、フィルタや整流板などを供給口１４ａ１の内部に設けることもできる。

【0054】

また、孔１４ａに設けられた流路１４ａ２と流路１４ａ３は、孔５ａに設けられた流路５ａ２と流路５ａ３と同様とすることができる。例えば、流路１４ａ２は、供給ヘッド１４の筒部２側の端面に開口している。また、流路１４ａ２の内壁には、窓７が露出している。流路１４ａ３の一方の端部は、流路１４ａ２の周縁近傍に接続されている。流路１４ａ３の他方の端部には、供給口１４ａ１が接続されている。

【0055】

図２に示すように、供給口１４ａ１および流路１４ａ３を介して、流路１４ａ２の内部に供給された流体３０１ａは、窓７の面に沿って、窓７の中央側に流れる。この際、窓７を介して照射された紫外線により、流体３０１ａが殺菌される。また、流体３０１ａは、筒部２の内部を排出ヘッド５側に流れ、排出ヘッド５の流路５ａ２の内部に供給される。流路５ａ２の内部に供給された流体３０１ａは、窓７に当たり、窓７の面に沿って、窓７の周縁側に流れる。この際、窓７を介して照射された紫外線により、流体３０１ａが殺菌される。殺菌済みの流体３０１ｂは、流路５ａ３を介して排出口５ａ１から排出される。

【0056】

なお、流路１４ａ２および流路５ａ２に照射された紫外線の一部は、筒部２の内部に照射される。また、筒部２の内部に照射された紫外線の一部は、反射部３により反射される。そのため、筒部２の内部においても流体３０１ａの殺菌が行われる。

【0057】

連通部１０は、窓７の、発光素子６１側の面と基板６２との間の空間５ｄ１（空間１４ｄ１）と、カバー８と反射部３（筒部２）との間の空間８ａと、を連通している。連通部１０は、例えば、管状を呈するものとすることができる。連通部１０の一方の端部は、カバー８の外側面に設けられた孔を介して空間８ａと接続することができる。連通部１０の他方の端部は、ホルダ６３に設けられた孔を介して空間５ｄ１（空間１４ｄ１）と接続することができる。

【0058】

連通部１０が設けられていれば、空間８ａと空間５ｄ１（空間１４ｄ１）を接続することができる。連通部１０が設けられていれば、空間８ａと空間５ｄ１（空間１４ｄ１）との間で気体の循環を生じさせることができる。これにより、窓７に結露が発生するのを抑制することができる。そのため、窓７の表面の光学特性が変化するのを抑制することができ、ひいては、殺菌効果が低下するのを抑制することができる。空間５ｄ１（空間１４ｄ１）の内部には発光素子６１が露出しているので、空間５ｄ１（空間１４ｄ１）の内部に気体の流れが生じれば、発光素子６１の冷却を図ることができる。そのため、発光素子６１の温度が最大ジャンクション温度を越えるのを抑制することができる。

【0059】

なお、連通部１０の数、配置、断面寸法（内径）などは、発光素子６１の数や発熱量などに応じて適宜変更することができる。連通部１０の数、配置、断面寸法（内径）などは、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定すればよい。

【0060】

図３は、他の実施形態に係る流体殺菌装置１ｂを例示するための模式断面図である。
図３に示すように、流体殺菌装置１ｂには、筒部２、反射部３、供給ヘッド１４、排出ヘッド５、光源６、窓７、カバー８、温度制御部９、連通部１０、および送風部１１（第１の送風部または第２の送風部の一例に相当する）を設けることができる。

【0061】

送風部１１は、窓７の、発光素子６１側の面と基板６２との間の空間５ｄ１（空間１４ｄ１）と、カバー８と反射部３（筒部２）との間の空間８ａと、の間で気体の流れを生じさせる。送風部１１は、例えば、連通部１０に設けることができる。送風部１１は、例えば、ポンプやブロアなどの送風機とすることができる。送風部１１が設けられていれば、空間８ａと空間５ｄ１（空間１４ｄ１）との間で気体の循環を強制的に生じさせることができる。そのため、窓７に結露が発生するのを効果的に抑制することができる。また、発光素子６１の冷却を効果的に行うことができる。

【0062】

なお、連通部１０が複数設けられる場合には、少なくとも１つの連通部１０に送風部１１を設けることができる。この場合、空間５ｄ１および空間１４ｄ１の内部に気体の流れが生じるようにすることが好ましい。そのため、図３に示すように、供給ヘッド１４に接続された連通部１０に送風部１１を設け、且つ、排出ヘッド５に接続された連通部１０に送風部１１を設けることが好ましい。

【0063】

（流体殺菌システム１００）
図４は、本実施の形態に係る流体殺菌システム１００を例示するための模式図である。なお、以下においては、一例として、流体殺菌装置１が設けられる場合を説明するが、流体殺菌装置１ａ、１ｂが設けられる場合も同様とすることができる。

【0064】

図４に示すように、流体殺菌システム１００は、流体殺菌装置１、タンク１０１、ポンプ１０２、流量制御弁１０３、温度センサ１０４ａ、温度センサ１０４ｂ、タンク１０５、電源１０６、およびコントローラ１０７を有することができる。

【0065】

タンク１０１は、殺菌前の流体３０１ａを収納することができる。タンク１０１の排出口と流体殺菌装置１の供給口４ａ１は、例えば、配管を介して接続することができる。

【0066】

ポンプ１０２は、タンク１０１と流体殺菌装置１の間の配管に設けることができる。ポンプ１０２は、タンクに１０１に収納されている流体３０１ａを流体殺菌装置１に供給する。なお、ポンプ１０２が、例えば、地下水や湧き水などを汲み上げる場合には、タンク１０１を省くことができる。流体殺菌装置１が、例えば、工場配管などに接続される場合には、タンク１０１を省くこともできるし、タンク１０１およびポンプ１０２を省くこともできる。

【0067】

流量制御弁１０３は、ポンプ１０２と流体殺菌装置１の間の配管に設けることができる。流量制御弁１０３は、流体殺菌装置１に供給する流体３０１ａの流量を制御する。また、流量制御弁１０３は、流体３０１ａの供給の開始と供給の停止を行うこともできる。
また、流体殺菌装置１の供給ヘッド４や、供給口４ａ１に接続された配管には、フィルタなどを適宜設けることもできる。

【0068】

温度センサ１０４ａは、流体殺菌装置１に供給される流体３０１ａの温度を検出する。温度センサ１０４ｂは、空間８ａにある気体の温度を検出する。温度センサ１０４ａ、１０４ｂは、例えば、熱電対などとすることができる。

【0069】

タンク１０５は、配管を介して流体殺菌装置１の排出口５ａ１に接続することができる。タンク１０５は、殺菌後の流体３０１ｂ（例えば、水）を収納することができる。なお、殺菌後の流体３０１ｂがタンク１０５に収納される場合を例示したが、流体殺菌装置１の排出口５ａ１が洗浄装置などの流体３０１ｂを用いる装置に接続されてもよい。また、流体殺菌装置１の排出口５ａ１から排出された流体３０１ｂが基板などの対象物にかけ流されるようにしてもよい。

【0070】

電源１０６は、流体殺菌装置１の光源６（発光素子６１）に電気的に接続されている。電源１０６は、光源６（発光素子６１）に所定の電力を供給する。電源１０６は、例えば、直流電源とすることができる。直流電源には、整流回路、コンバータ、およびスイッチなどを設けることができる。整流回路は、交流電源と電気的に接続される。整流回路は、例えば、交流電源により印加された交流電圧を全波整流することができる。整流回路は、例えば、ダイオードブリッジなどを有することができる。コンバータは、整流回路により全波整流された電圧を、所定の直流電圧に変換する。コンバータは、例えば、スイッチング回路を有することができる。スイッチは、光源６（発光素子６１）への電力の印加と、電力の印加の停止とを切り替えることができる。

【0071】

コントローラ１０７は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算素子と、半導体メモリなどの記憶素子を有することができる。コントローラ１０７は、例えば、コンピュータとすることができる。記憶素子には、流体殺菌システム１００に設けられた各要素の動作を制御する制御プログラムを格納することができる。演算素子は、記憶素子に格納されている制御プログラム、操作者により入力されたデータなどを用いて、流体殺菌システム１００に設けられた各要素の動作を制御する。

【0072】

コントローラ１０７は、流体殺菌装置１に設けられたカバー８と反射部３（筒部２）との間の空間８ａの温度と、流体殺菌装置１に供給される液体３０１ａの温度と、の差が小さくなるように温度制御部９を制御することができる。コントローラ１０７は、例えば、温度センサ１０４ａにより検出された流体３０１ａの温度と、温度センサ１０４ｂにより検出された空間８ａにある気体の温度との差が小さくなるように、温度制御部９を制御することができる。例えば、夏などの気温の高い時期に井戸水などを殺菌する場合には、温度制御部９により、空間８ａにある気体を冷却することができる。この様にすれば、空間８ａに含まれている水蒸気が凝縮して、反射部３（筒部２）の外側面において結露が発生するのを抑制することができる。そのため、反射部３などの光学特性が変化するのを抑制することができ、ひいては、殺菌効果が低下するのを抑制することができる。

【0073】

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0074】

１ 流体殺菌装置、１ａ 流体殺菌装置、１ｂ 流体殺菌装置、２ 筒部、３ 反射部、４ 供給ヘッド、５ 排出ヘッド、６ 光源、７ 窓、８ カバー、８ａ 空間、９ 温度制御部、１０ 連通部、１１ 送風部、１４ 供給ヘッド、６１ 発光素子、６２ 基板、１００ 流体殺菌システム、１０４ａ 温度センサ、１０４ｂ 温度センサ、１０７ コントローラ、３０１ａ 流体、３０１ｂ 流体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】