JP6666136B2 - 紫外線照射装置 - Google Patents

Description

実施形態は、紫外線照射装置に関する。

水等の液体及び空気等の気体のような流体は、微生物により汚染される可能性がある。これらの微生物は、消費者の健康に悪影響を与える場合がある。従って、流体中に存在する微生物は、流体が消費用に使用される前に不活化する必要がある。

流体内の有害な微生物を不活化する方法として、２００ｎｍから３００ｎｍの波長の紫外線光を用いる方法がある。２００ｎｍから３００ｎｍの波長の範囲の紫外線は、例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ及びタンパク質により吸収され、遺伝子に損傷を与える有害な微生物を不活化し、増殖力を抑制することが知られている。この紫外線の微生物の不活化効果を利用し、流体内の有害な微生物の不活化効果を利用した装置やシステムが多く提案され、実用されているものも多い。

一方、紫外線を照射する紫外線照射部材として従来の水銀ランプ、及び、近年開発された水銀を用いない紫外線ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）等が用いられている。１または複数の紫外線照射部材を被処理流体の流路に設けた紫外線照射装置が開示されている。

特開２０１４−２２１４４５号公報 特開２０１２−１１５７１５号公報 特開２０１２−２０５６１５号公報 特開２００６−３４６６７６号公報

しかしながら、上述の紫外線照射装置では、供給された電力等によって紫外線照射部材が発熱するが、こういった紫外線照射部材の温度変化に基づく紫外線照射装置の性能の変化等についての考察がまだ十分でない。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態の制御装置は、紫外線照射プレートと、被処理流体が流入する流体入口と、流体入口と接続され、流体入口から流入する被処理流体が流れる空間を有し、被処理流体に紫外線の照射方向を向けて紫外線照射プレートを保持するチャンバーと、流体入口と異なる位置でチャンバーに接続され、被処理流体を排出する流体出口と、複数の紫外線照射部材に直流電力を供給する複数の直流電源と、制御装置と、を備える。紫外線照射プレートは、紫外線照射ユニットを複数有し、複数の紫外線照射ユニットを保持する基盤を備える。紫外線照射ユニットは、保持部材と、保持部材に保持され、被処理流体に紫外線を照射する紫外線照射部材と、保持部材に設けられ、紫外線照射部材の温度に関する温度情報を検出する温度検出部と、を備える。制御装置は、温度検出部からの温度情報に基づいて、温度情報が検出された紫外線照射部材に直流電力を供給する直流電力の電圧を設定し、温度情報から換算した紫外線照射部材の温度に対応する換算温度が、予め設定された上限温度よりも高い場合、直流電力の電圧を下げ、換算温度と被処理流体の流速との予め設定された関係に基づいて、換算温度に対応する紫外線照射部材に割り当てられた紫外線の照射区間を流れる被処理流体の流速を計算する。

図１は、第１実施形態の紫外線照射装置を示す図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面矢視図である。 図３は、紫外線照射プレートの拡大図である。 図４は、紫外線照射ユニットの拡大図である。 図５は、紫外線照射部の温度と、被処理流体の流速との関係を示すグラフである。 図６は、紫外線照射部材から照射される紫外線の強度と、紫外線照射部材に供給される電圧との関係を示すグラフである。 図７は、紫外線照射量と有害な微生物の不活化率との関係を示すグラフである。 図８は、チャンバー内の各領域の温度分布及び紫外線照射量分布を示す断面矢視図である。 図９は、紫外線照射部材に供給する電圧別の流速と、温度センサーで計測される紫外線照射部の温度との関係を示すグラフである。 図１０は、紫外線照射装置の制御系を説明するブロック図である。 図１１は、制御装置による電圧の制御処理を説明するフローチャートである。

以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。

以下の実施形態にかかる紫外線処理装置は、紫外線ＬＥＤ等によって構成された紫外線照射部材の発熱に対応することを目的とする。

＜実施形態＞
図１は、第１実施形態の紫外線照射装置１０を示す図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面矢視図である。図３は、紫外線照射プレート１８の拡大図である。以下の説明において、上流側とは、図１において白抜き矢印で示す被処理流体の流れる方向における上流側のことである。下流側とは、被処理流体の流れる方向における下流側のことである。

図１に示すように、紫外線照射装置１０は、流体入口１２と、チャンバー１４と、流体出口１６と、紫外線照射プレート１８とを備える。

流体入口１２は、紫外線照射装置１０の上流側に配置されている。流体入口１２は、例えば、中空の円筒形状に構成されている。流体入口１２には、被処理流体が流入する。

チャンバー１４は、例えば、流体入口１２から流入する被処理流体が流れる紫外線照射室２０を有する中空の筒状に形成されている。図２に示すように、紫外線照射室２０は、例えば、平面視において、矩形状である。チャンバー１４の上流側の端部には、流入口２２が開口している。チャンバー１４の流入口２２には、流体入口１２が接続される。チャンバー１４の下流側の端部には、流出口２４が開口している。流出口２４は、流入口２２と対向する位置に設けられている。

流体出口１６は、紫外線照射装置１０の下流側に配置されている。流体出口１６は、例えば、中空の円筒形状に構成されている。流体出口１６は、流体入口１２と異なる位置で、チャンバー１４に接続されている。具体的には、流体出口１６は、チャンバー１４の流出口２４に接続されている。従って、流体出口１６は、流体入口１２と対向する位置に設けられている。流体出口１６は、チャンバー１４内で紫外線により処理された被処理流体を排出する。

紫外線照射プレート１８は、紫外線を照射して、被処理流体に対して消毒や殺菌処理等をする。紫外線照射プレート１８は、被処理流体に紫外線の照射方向を向けてチャンバー１４に保持されている。紫外線照射プレート１８は、紫外線照射室２０の一面を覆い、チャンバー１４の一面を塞ぐように設けられている。換言すれば、紫外線照射室２０は、チャンバー１４と紫外線照射プレート１８によって囲まれている。

紫外線照射プレート１８は、基盤２６と、１または複数の紫外線照射ユニット２７とを有する。

基盤２６は、例えば、板状の部材である。基盤２６は、チャンバー１４の内側に固定されている。基盤２６は、１または複数の紫外線照射ユニット２７を保持する。

本実施形態では、紫外線照射ユニット２７の個数を２４個とする。紫外線照射ユニット２７は、基盤２６の面のうち、チャンバー１４の内側に向けられた面に設けられている。紫外線照射ユニット２７は、基盤２６の面上にマトリックス状に配置される。例えば、２４個の紫外線照射ユニット２７は、同じ間隔をあけて、３個×８個のマトリックス状に配置される。紫外線照射ユニット２７は、紫外線を照射する側の面である照射面をチャンバー１４の内側に向けて、基盤２６に設けられている。各紫外線照射ユニット２７は、紫外線照射部２８と、温度センサー３０とを有する。

図４は、紫外線照射ユニット２７の拡大図である。図４に示すように、紫外線照射部２８は、ステム３２と、紫外線照射部材３４と、ケース３６と、紫外線透過部材３８と、一対の導線４０とを有する。

ステム３２は、保持部材の一例である。ステム３２は、例えば、板状の部材である。ステム３２は、チャンバー１４の内側に向いた基盤２６の一面に固定されている。

紫外線照射部材３４は、例えば、紫外線を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）である。紫外線照射部材３４は、チャンバー１４の内側に向いたステム３２の一面に保持されている。紫外線照射部材３４は、紫外線の照射方向をチャンバー１４の内側に向けて固定されている。紫外線照射部材３４は、被処理流体へ紫外線を照射する。紫外線照射部材３４は、有害微生物に対して消毒効果が認められている２００ｎｍから３００ｎｍの波長の紫外線を照射することが好ましい。

ケース３６は、例えば、筒状の部材である。ケース３６は、紫外線照射部材３４の側面を覆うように、ステム３２に設けられている。

紫外線透過部材３８は、例えば、板状の部材である。紫外線透過部材３８は、ケース３６の照射側に設けられている。ステム３２、ケース３６及び紫外線透過部材３８は、水密な空間を形成する。これにより、ステム３２、ケース３６及び紫外線透過部材３８は、紫外線照射部材３４を被処理流体から保護する。紫外線透過部材３８は、紫外線を透過する材料を含む。紫外線透過部材３８は、例えば、２００ｎｍから３００ｎｍの波長の紫外線をほとんど透過する石英ガラス等によって構成することが好ましい。これにより、紫外線照射部材３４が照射した紫外線を効率良く利用することができる。

一対の導線４０は、紫外線照射部材３４と電気的に接続されている。一対の導線４０は、紫外線照射部材３４へ直流電力を供給する。

温度センサー３０は、温度検出部の一例であって、ステム３２に設けられている。温度センサー３０は、例えば、紫外線照射部材３４が固定される面とは反対側のステム３２の裏面に設けられている。温度センサー３０は、紫外線照射部材３４の温度に関する温度情報を検出して出力する。例えば、温度センサー３０は、紫外線照射部材３４の温度に応じた電気信号を検出して出力する。

次に、上述した紫外線照射装置１０の動作について説明する。

有害な微生物を含む被処理流体は、流体入口１２からチャンバー１４内に流入する。被処理流体は、紫外線照射部２８の紫外線照射部材３４から照射された２００ｎｍから３００ｎｍの波長を有する紫外線を受ける。これにより、被処理流体に含まれる微生物は、紫外線を受けることにより、ＤＮＡ、ＲＮＡ及びタンパク質により吸収された場合に遺伝子に損傷を与える有害性及び増殖力を抑制されて不活化される。紫外線を受けた被処理流体は、流体出口１６から排出される。

ここで、図２を参照して、チャンバー１４内における被処理流体の流れについて説明する。図２において、チャンバー１４内の被処理流体の流れのベクトルを黒塗りの細い矢印で示す。矢印の長さは、被処理流体の流速を示す。流体入口１２とチャンバー１４との接続箇所では、被処理流体が流れる流路の幅が拡大している。一方、チャンバー１４と流体出口１６の接続箇所では、被処理流体が流れる流路の幅が縮小している。これにより、被処理流体は、流路の幅が変わる当該接続箇所の近傍のチャンバー１４の角部で流速を低下させて、場合によっては渦を発生させて滞留域を形成する。一方、被処理流体の流速の分布は、チャンバー１４の中央部で速く、チャンバー１４の側壁近傍では遅くなる。

紫外線照射部材３４は、導線４０を介して、直流電力が供給されると、紫外線を照射するとともに、発熱するので、紫外線照射部２８の温度は上昇する。ここで、当該温度が紫外線照射部２８の近傍を流れる被処理流体の温度よりも高い場合、紫外線照射部２８から被処理流体に熱伝達が行われる。

ここで、紫外線照射部２８の温度と、被処理流体の流速との関係を説明する。図５は、紫外線照射部２８の温度と、被処理流体の流速との関係を示すグラフである。紫外線照射部２８と被処理流体との間の熱伝達率は、被処理流体の流速により変化する。これにより、紫外線照射部材３４に供給される電圧が一定の場合、温度センサー３０が計測する紫外線照射部２８の温度と、被処理流体の流速の関係は、図５に示すようになる。具体的には、被処理流体の流速が遅い場合には、紫外線照射部２８の温度は高くなり、被処理流体の流速が速くなるにつれて、紫外線照射部２８の温度は低くなる。

次に、紫外線照射部材３４から照射される紫外線の強度と、紫外線照射部材３４に供給される電圧との関係を説明する。図６は、紫外線照射部材３４から照射される紫外線の強度と、紫外線照射部材３４に供給される電圧との関係を示すグラフである。図６に示すように、紫外線照射部材３４から照射される紫外線の強度は、被処理流体の流速が一定の場合には、紫外線照射部材３４に供給される電圧に比例して、増加する。

次に、紫外線照射量Ｄと有害な微生物の不活化率Ｓとの関係を説明する。図７は、紫外線照射量Ｄと有害な微生物の不活化率Ｓとの関係を示すグラフである。紫外線照射量Ｄは、紫外線強度Ｉと、被処理流体が紫外線に暴露される時間である暴露時間Ｔにより決まる。ここで、次式のように、流体入口１２における紫外線照射前の被処理流体に含まれる有害な微生物数Ｎ_０で、流体出口１６における紫外線照射後の有害な微生物数Ｎを除した値の常用対数と“−１”の積を不活化率Ｓとして定義する。この場合、紫外線照射量Ｄと有害な微生物の不活化率Ｓは、図７に示す関係となる。具体的には、紫外線照射量Ｄが小さい場合には不活化効果は小さく、紫外線照射量Ｄの上昇に伴い不活化効果が大きくなる。
Ｓ＝−Ｌｏｇ（Ｎ／Ｎ_０）

次に、全ての紫外線照射部材３４に供給される電圧を同じ値で一定に保った場合のチャンバー１４内の各領域の温度分布と紫外線照射量分布について説明する。図８は、チャンバー１４内の各領域の温度分布及び紫外線照射量分布を示す断面矢視図である。以上の関係から、紫外線照射装置１０内に流速分布があり、全ての紫外線照射部材３４に供給される電圧を同じ値で一定に保った場合、図８中に示すような各領域の温度分布と紫外線照射量分布となる。

図８の斜めハッチング領域の長さは、紫外線照射部材３４の温度の高さを示す。従って、斜めハッチング領域の長さが長い、チャンバー１４の側壁近傍の領域は、紫外線照射部材３４の温度が高いことを示す。これは、チャンバー１４の側壁近傍は、被処理流体の流速が遅く、被処理流体による紫外線照射部材３４の冷却効果が小さいことに起因する。

図８のドットハッチング領域の長さは、紫外線照射量Ｄの大きさを示す。従って、ドットハッチング領域の長さが長い、チャンバー１４の側壁近傍の領域は、紫外線照射量Ｄが多いことを示す。これは、チャンバー１４の側壁近傍は、被処理流体の流速が遅く、当該領域を通過するのに要する通過時間が長いことに起因する。

図８から分かるように、被処理流体は、通過するチャンバー１４内の領域によっては、被処理流体内の有害な微生物の一部は目標の不活化率Ｓに対して過剰な紫外線照射量Ｄを受けたり、あるいは残りの一部の有害な微生物は目標の不活化率Ｓに対して不十分な紫外線照射量Ｄしか受けなかったりする。従って、全ての紫外線照射部材３４に供給される電圧を同じ値で一定に保った場合、被処理流体が通るチャンバー１４内の領域によっては、微生物が不活化されたりされなかったりする。

次に、本実施形態の紫外線照射装置１０における紫外線照射部材３４に供給する電圧別の流速と、温度センサー３０で計測される紫外線照射部２８の温度との関係に基づく制御について説明する。図９は、紫外線照射部材３４に供給する電圧別の流速と、温度センサー３０で計測される紫外線照射部２８の温度との関係を示すグラフである。本実施形態の紫外線照射装置１０では、図９に示すように、紫外線照射部材３４に供給する電圧別の流速と、温度センサー３０で計測される紫外線照射部２８の温度との関係を調べておき、図６の電圧と紫外線強度との関係に基づいて、チャンバー１４内の被処理流体の流速分布に合わせて、チャンバー１４内のどの領域でも同一の紫外線照射量となるように、紫外線照射部材３４に供給する電圧を制御する。

図１０は、紫外線照射装置１０の制御系を説明する図である。紫外線照射装置１０は、直流電源部４８と、制御装置５０とを備える。

直流電源部４８は、複数の直流電源５２を有する。各直流電源５２は、いずれかの紫外線照射部材３４と電気的に接続されている。換言すれば、直流電源５２は、紫外線照射部材３４と一対一の関係で接続されている。複数の直流電源５２は、複数の紫外線照射部材３４に直流電力を供給する。各直流電源５２は、制御装置５０からの操作信号に基づいて、異なる電圧の直流電力を個別に紫外線照射部材３４に供給する。

制御装置５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む演算処理装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＨＤＤ（Hard Disk Drive）等を含む記憶装置等のハードウエアを有するコンピュータである。制御装置５０は、紫外線照射装置１０を制御する。

制御装置５０は、紫外線照射ユニット２７の温度センサー３０及び直流電源部４８の直流電源５２と接続されている。制御装置５０は、温度センサー３０からの電気信号等に基づいて、当該電気信号が検出された紫外線照射部材３４に直流電力を供給する直流電源５２の電圧を設定する。具体的には、制御装置５０は、温度センサー３０から取得した電気信号を用いて、当該電気信号を予め設定された換算式により温度に換算する。制御装置５０は、換算した温度に対して、直流電源５２が供給する電圧を設定する。制御装置５０は、温度センサー３０が設けられた紫外線照射部材３４に電力を供給する直流電源５２に、設定した電圧を指示する操作信号を出力する。これにより、制御装置５０は、紫外線照射部材３４の温度の変化に応じて、各紫外線照射部材３４に供給する電圧を個別に上下させて制御する。

図１１は、制御装置５０による電圧の制御処理を説明するフローチャートである。制御装置５０は、演算処理装置が記憶部に記憶されたプログラムを読み込むことによって、図１１に示す電圧の制御処理を実行する。

制御装置５０は、予め設定された対象とする有害な微生物の目標の不活化率Ｓ、予め設定された各紫外線照射部材３４に割り当てられた紫外線の照射区間の被処理流体が流れ方向における距離Ｌ_１…ｎ、予め設定された紫外線照射部材３４の上限温度ＴＨ_ＬＩＭを記憶装置に格納している（Ｓ１００）。ここで、上限温度ＴＨ_ＬＩＭは、紫外線照射部材３４か破損に至ることのない上限の温度を示す。

次に、制御装置５０は、図７に示す紫外線照射量Ｄと有害微生物の不活化率Ｓとの関係に基づいて、目標の不活化率Ｓを得るために必要な紫外線照射量として定められた目標紫外線照射量Ｄ_Ｔを計算する（Ｓ１１０）。

次に、制御装置５０は、各温度センサー３０から取得した電気信号から、予め定められた電気信号と換算温度との関係に基づいて、各紫外線照射部材３４の温度に対応する換算温度Ｔ_１…ｎを換算する（Ｓ１２０）。制御装置５０は、換算温度Ｔ_１…ｎと、予め設定された上限温度ＴＨ_ＬＩＭとを比較する（Ｓ１３０）。

制御装置５０は、紫外線照射部材３４の換算温度Ｔ_１…ｎが上限温度ＴＨ_ＬＩＭよりも高い場合（Ｓ１３０：ＮＯ）、対応する紫外線照射部材３４に供給される直流電力の電圧Ｖ_１…ｎを下げる旨の操作信号を直流電源５２へ出力して（Ｓ１４０）、ステップＳ１２０以降を繰り返す。

一方、制御装置５０は、紫外線照射部材３４の換算温度Ｔ_１…ｎが紫外線照射部材３４の上限温度ＴＨ_ＬＩＭ未満の場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、各直流電源５２が出力している電圧を読み込む（Ｓ１５０）。

制御装置５０は、図９に示す各紫外線照射部材３４に供給されている電圧Ｖ_１…ｎと、換算温度Ｔ_１…ｎと被処理流体の流速との予め設定された関係に基づいて、換算温度Ｔ_１…ｎに対応する各紫外線照射部材３４に割り当てられた紫外線の照射区間を流れる被処理流体の流速ｕ_１…ｎを計算する（Ｓ１６０）。

制御装置５０は、各紫外線照射部材３４の照射区間の被処理流体の流速ｕ_１…ｎと、対応する紫外線照射部材３４の照射区間の距離Ｌ_１…ｎから、各紫外線照射部材３４に割り当てられた照射区間を被処理流体が通過するのに要する通過時間Δｔ_１…ｎを計算する。また、制御装置５０は、紫外線照射部材３４に供給される電圧Ｖ_１…ｎから、各紫外線照射部材３４の紫外線の紫外線強度Ｉ_１…ｎを計算する（Ｓ１７０）。具体的には、制御装置５０は、図６に示した紫外線照射部材３４に供給される電圧Ｖ_１…ｎと、出力される紫外線強度Ｉとの関係に基づいて、紫外線強度Ｉ_１…ｎを計算する。

制御装置５０は、計算した通過時間Δｔ_１…ｎ及び紫外線強度Ｉ_１…ｎから、各紫外線照射部材３４に割り当てられた照射区間を通過する間に被処理流体が受ける紫外線照射量Ｄ_１…ｎを計算する（Ｓ１８０）。具体的には、制御装置５０は、被処理流体が通過するのに要する通過時間Δｔ_１…ｎに紫外線強度Ｉ_１…ｎを掛けて、紫外線照射量Ｄ_１…ｎを計算する。

制御装置５０は、複数の（例えば、全て）の紫外線照射部材３４の紫外線照射量Ｄ_１…ｎを積分して、当該積分した紫外線照射部材３４の個数Ｍで割って平均した平均紫外線照射量Ｄ_ｍを計算する（Ｓ１９０）。

制御装置５０は、平均紫外線照射量Ｄ_ｍと目標紫外線照射量Ｄ_Ｔとを比較する（Ｓ２００）。

制御装置５０は、平均紫外線照射量Ｄ_ｍが目標紫外線照射量Ｄ_Ｔ未満の場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）、電圧Ｖ_１…ｎを一律に上げる旨の操作信号を全ての直流電源５２に出力して、複数の紫外線照射部材３４に供給する直流電力の電圧Ｖ_１…ｎを一律に上げる（Ｓ２１０）。この後、制御装置５０は、ステップＳ１２０以降の処理を繰り返す。

一方、制御装置５０は、平均紫外線照射量Ｄ_ｍが目標紫外線照射量Ｄ_Ｔ以上の場合（Ｓ２００：ＮＯ）、平均紫外線照射量Ｄ_ｍと各紫外線照射部材３４に割り当てられた照射区間の紫外線照射量Ｄ_１…ｎとを比較する（Ｓ２２０）。

制御装置５０は、平均紫外線照射量Ｄ_ｍといずれかの紫外線照射量Ｄ_１…ｎとが異なる場合（Ｓ２２０：ＮＯ）、当該異なる紫外線照射量Ｄ_１…ｎと平均紫外線照射量Ｄ_ｍとの大小関係を比較する（Ｓ２３０）。

制御装置５０は、いずれかの照射区間の紫外線照射量Ｄ_１…ｎが平均紫外線照射量Ｄ_ｍよりも低い場合（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、電圧Ｖ_１…ｎを上げる旨の操作信号を対応する直流電源５２へと出力して、当該照射区間に紫外線を照射する紫外線照射部材３４に供給する直流電力の電圧Ｖ_１…ｎを上げる（Ｓ２１０）。この後、制御装置５０は、ステップＳ１２０以降の処理を繰り返す。

制御装置５０は、照射区間の紫外線照射量Ｄ_１…ｎが平均紫外線照射量Ｄ_ｍよりも高い場合（Ｓ２３０：ＮＯ）、電圧Ｖ_１…ｎを下げる旨の操作信号を対応する直流電源５２へと出力して、当該照射区間に紫外線を照射する紫外線照射部材３４に供給する直流電力の電圧Ｖ_１…ｎを下げる（Ｓ１４０）。この後、制御装置５０は、ステップＳ１２０以降の処理を繰り返す。

制御装置５０は、複数の紫外線照射部材３４の全ての紫外線照射量Ｄ_１…ｎが平均紫外線照射量Ｄ_ｍと等しい場合（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、平均紫外線照射量Ｄ_ｍと目標紫外線照射量Ｄ_Ｔとを比較する（Ｓ２４０）。

制御装置５０は、平均紫外線照射量Ｄ_ｍが目標紫外線照射量Ｄ_Ｔと等しくない場合（Ｓ２４０：ＮＯ）、電圧Ｖ_１…ｎを下げる旨の操作信号を全ての直流電源５２へ出力して、紫外線照射部材３４に供給する直流電力の電圧Ｖ_１…ｎを一律に下げる（Ｓ１４０）。尚、ステップＳ２４０における平均紫外線照射量Ｄ_ｍが目標紫外線照射量Ｄ_Ｔと等しくない場合は、ステップＳ２００との関係から、平均紫外線照射量Ｄ_ｍが目標紫外線照射量Ｄ_Ｔより大きい場合のことである。この後、制御装置５０は、ステップＳ１２０以降の処理を繰り返す。

制御装置５０は、平均紫外線照射量Ｄ_ｍが目標紫外線照射量Ｄ_Ｔと等しい場合（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、ステップＳ１２０以降の処理を繰り返す。

上述したように実施形態による紫外線照射装置１０では、紫外線照射部材３４の温度に関する電気信号を検出する温度センサー３０を有するので、紫外線照射部材３４の発熱に対応することができる。

例えば、制御装置５０は、換算温度Ｔ_１…ｎが紫外線照射部材３４の破損を抑制するために設定された上限温度ＴＨ_ＬＩＭよりも高くなると、紫外線照射部材３４への電圧Ｖ_１…ｎを下げる。これにより、紫外線照射装置１０は、紫外線照射部材３４の破損を抑制して、寿命を延ばすことができる。

制御装置５０は、換算温度Ｔ_１…ｎから、それぞれの紫外線照射部材３４の照射区間における被処理流体の流速ｕ_１…ｎを計算によって推測できる。これにより、紫外線照射装置１０は、被処理流体に照射される紫外線照射量Ｄ_１…ｎをチャンバー１４内でほぼ均一にすることができる。特に、紫外線照射装置１０では、各紫外線照射部材３４に対応して温度センサー３０が設けられているので、流体入口１２、チャンバー１４、及び、流体出口１６の形状等が異なっていても、各紫外線照射部材３４の照射区間を流れる被処理流体の流速ｕ_１…ｎに合わせて、紫外線照射量Ｄ_１…ｎを制御できる。

更に、制御装置５０は、当該流速から各紫外線照射部材３４の照射区間における被処理流体が受ける紫外線照射量Ｄ_１…ｎを計算でき、更に、紫外線照射量Ｄ_１…ｎから平均紫外線照射量Ｄ_ｍを計算できる。

制御装置５０は、平均紫外線照射量Ｄ_ｍと、目標の不活化率Ｓに基づいて設定された目標紫外線照射量Ｄ_Ｔ、及び、各紫外線照射部材３４の紫外線照射量Ｄ_１…ｎに応じて、紫外線照射部材３４に供給される直流電力の電圧Ｖ_１…ｎを個別にまたは一律に制御できる。

これにより、紫外線照射装置１０は、紫外線照射量Ｄ_１…ｎをチャンバー１４内でほぼ均一にしつつ、個別に紫外線照射部材３４の電圧Ｖ_１…ｎを制御することで過剰な電力消費を防止できるとともに、有害な微生物の不活化率を向上させることができる。

また、紫外線照射装置１０は、被処理流体の流速ｕ_１…ｎに基づいて、電圧Ｖ_１…ｎを制御するので、被処理流体による紫外線照射部材３４の冷却能力に合わせて、電圧Ｖ_１…ｎを制御できる。これにより、紫外線照射装置１０は、紫外線照射部材３４の温度の均一化を向上しつつ、紫外線照射部材３４の温度を含む状態を個別に監視できる。

上述の各実施形態の構成の形状、個数、接続関係等は適宜変更してよい。

例えば、流体入口１２、チャンバー１４、及び、流体出口１６の形状は適宜変更してよい。上述の実施形態ではチャンバー１４を矩形状としたが、チャンバー１４は円筒形状でもよい。

上述の実施形態では、紫外線照射プレート１８をチャンバー１４の一方の面に設ける例を示したが、複数の紫外線照射プレート１８を、チャンバー１４の複数の面に設けてもよい。例えば、２枚の紫外線照射プレート１８を、被処理流体が流れる照射空間を挟み、互いに対向するようにチャンバー１４に設けてもよい。更に、３枚以上の紫外線照射プレート１８が照射空間を囲むように、紫外線照射プレート１８をチャンバー１４に設けてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、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。

１０…紫外線照射装置、１２…流体入口、１４…チャンバー、１６…流体出口、１８…紫外線照射プレート、２０…紫外線照射室、２６…基盤、２７…紫外線照射ユニット、２８…紫外線照射部、３０…温度センサー、３２…ステム、３４…紫外線照射部材、３６…ケース、３８…紫外線透過部材、４０…導線、４８…直流電源部、５０…制御装置、５２…直流電源。

Claims (6)

1. 紫外線照射プレートと、
   被処理流体が流入する流体入口と、
   前記流体入口と接続され、前記流体入口から流入する前記被処理流体が流れる空間を有し、前記被処理流体に紫外線の照射方向を向けて前記紫外線照射プレートを保持するチャンバーと、
   前記流体入口と異なる位置で前記チャンバーに接続され、前記被処理流体を排出する流体出口と、
   複数の紫外線照射部材に直流電力を供給する複数の直流電源と、
   制御装置と、を備え、
   前記紫外線照射プレートは、
   紫外線照射ユニットを複数有し、
   前記複数の紫外線照射ユニットを保持する基盤を備え、
   前記紫外線照射ユニットは、
   保持部材と、
   前記保持部材に保持され、前記被処理流体に前記紫外線を照射する紫外線照射部材と、
   前記保持部材に設けられ、前記紫外線照射部材の温度に関する温度情報を検出する温度検出部と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記温度検出部からの前記温度情報に基づいて、前記温度情報が検出された前記紫外線照射部材に前記直流電力を供給する前記直流電力の電圧を設定し、
   前記温度情報から換算した前記紫外線照射部材の温度に対応する換算温度が、予め設定された上限温度よりも高い場合、前記直流電力の前記電圧を下げ、
   前記換算温度と前記被処理流体の流速との予め設定された関係に基づいて、前記換算温度に対応する前記紫外線照射部材に割り当てられた前記紫外線の照射区間を流れる前記被処理流体の流速を計算する、
   紫外線照射装置。
2. 前記制御装置は、
   計算した前記流速と、前記被処理流体が流れる方向における前記照射区間の距離とから前記被処理流体が前記照射区間を通過する通過時間を計算して、
   前記紫外線照射部材に供給される前記電圧から前記紫外線照射部材の前記紫外線の紫外線強度を計算して、
   前記通過時間及び前記紫外線強度から、前記照射区間を通過する間に前記被処理流体が受ける紫外線照射量を計算する
   請求項１に記載の紫外線照射装置。
3. 前記制御装置は、
   前記複数の紫外線照射部材の前記紫外線照射量を積分して、前記紫外線照射部材の個数で割って平均した平均紫外線照射量を計算して、
   前記平均紫外線照射量が、予め設定された目標の不活化率から定められた目標紫外線照射量未満の場合、前記複数の紫外線照射部材に供給する前記直流電力の前記電圧を一律に上げる
   請求項２に記載の紫外線照射装置。
4. 前記制御装置は、
   前記複数の紫外線照射部材の前記紫外線照射量を積分して、前記紫外線照射部材の個数で割って平均した平均紫外線照射量を計算して、
   前記紫外線照射量が、前記平均紫外線照射量よりも低い前記照射区間の前記紫外線照射部材に供給する前記直流電力の前記電圧を上げる
   請求項２または３に記載の紫外線照射装置。
5. 前記制御装置は、
   前記複数の紫外線照射部材の前記紫外線照射量を積分して、前記紫外線照射部材の個数で割って平均した平均紫外線照射量を計算して、
   前記紫外線照射量が、前記平均紫外線照射量よりも高い前記照射区間の前記紫外線照射部材に供給する前記直流電力の前記電圧を下げる
   請求項２から４のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。
6. 前記制御装置は、
   前記複数の紫外線照射部材の前記紫外線照射量を積分して、前記紫外線照射部材の個数で割って平均した平均紫外線照射量を計算して、
   前記複数の紫外線照射部材の全ての前記紫外線照射量が、前記平均紫外線照射量と等しく、かつ、前記平均紫外線照射量が、予め設定された目標の不活化率から定めら目標紫外線照射量よりも大きい場合、前記複数の紫外線照射部材の前記直流電力の前記電圧を一律に下げる
   請求項２から５のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。

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