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JP7632120B2 - Fluid Sterilization Device - Google Patents

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JP7632120B2
JP7632120B2 JP2021107248A JP2021107248A JP7632120B2 JP 7632120 B2 JP7632120 B2 JP 7632120B2 JP 2021107248 A JP2021107248 A JP 2021107248A JP 2021107248 A JP2021107248 A JP 2021107248A JP 7632120 B2 JP7632120 B2 JP 7632120B2
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Japan
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cylindrical portion
fluid
light
discharge head
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JP2021107248A
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周平 阿部
剛雄 加藤
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Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Publication date
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Priority to CN202121930212.1U priority patent/CN215886449U/en
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Description

本発明の実施形態は、流体殺菌装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to a fluid sterilization device.

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。この場合、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。 There is a fluid sterilization device that sterilizes a fluid such as water by irradiating it with ultraviolet light. For example, a fluid sterilization device has been proposed that includes a tubular section through which the fluid flows and a light source that is provided at the end of the tubular section and irradiates the inside of the tubular section with ultraviolet light. In this case, some of the ultraviolet light irradiated from the light source is directly irradiated onto the fluid flowing inside the tubular section. In addition, the ultraviolet light irradiated from the light source and incident on the inner surface of the tubular section propagates while repeatedly reflecting inside the tubular section.

この様な流体殺菌装置は、例えば、海水や地下水などの殺菌にも用いることができる。ところが、海水や地下水などには、砂、微生物の死骸、無機塩などの異物が含まれている。そのため、流体殺菌装置をこの様な用途に用いると、異物が流体殺菌装置の接液部分に付着して、殺菌効果が小さくなる場合がある。 This type of fluid sterilization device can also be used to sterilize seawater, groundwater, and the like. However, seawater and groundwater contain foreign matter such as sand, microbial corpses, and inorganic salts. Therefore, when the fluid sterilization device is used for such purposes, foreign matter may adhere to the liquid-contacting parts of the fluid sterilization device, reducing the sterilization effect.

例えば、筒部の内側面に異物が付着すると、反射率が低下する。反射率が低下すると、流体に照射される反射光(紫外線)の強度が低下するので、殺菌効果が小さくなる。また、光源と流路との間に設けられた窓に異物が付着すると、光源から流体に向けて照射された紫外線の一部が遮光されるので、殺菌効果が小さくなる。 For example, if foreign matter adheres to the inner surface of the tube, the reflectance decreases. When the reflectance decreases, the intensity of the reflected light (ultraviolet light) irradiated to the fluid decreases, reducing the sterilization effect. In addition, if foreign matter adheres to the window provided between the light source and the flow path, some of the ultraviolet light irradiated from the light source toward the fluid is blocked, reducing the sterilization effect.

この場合、流体殺菌装置を分解して付着した異物を除去すると、手間と時間がかかり、また、流体殺菌装置の可動率も低くなる。
そこで、異物の付着を抑制することができる流体殺菌装置の開発が望まれていた。
In this case, disassembling the fluid sterilizing device to remove the attached foreign matter takes time and effort, and also reduces the operational rate of the fluid sterilizing device.
Therefore, there has been a demand for the development of a fluid sterilizing device that can suppress the adhesion of foreign matter.

特開2018-69166号公報JP 2018-69166 A 特開2017-051290号公報JP 2017-051290 A

本発明が解決しようとする課題は、異物の付着を抑制することができる流体殺菌装置を提供することである。 The problem that this invention aims to solve is to provide a fluid sterilization device that can suppress the adhesion of foreign matter.

実施形態に係る流体殺菌装置は、Ni(ニッケル)を8wt%以上含むステンレスから形成され、筒状を呈する筒部と;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、前記筒部側の端面と、前記筒部側とは反対側の端面と、の間を貫通する孔を有する排出ヘッドと;前記排出ヘッドの前記孔の内部に設けられた基板と;前記基板の、前記筒部側の面に設けられ、紫外線を照射可能な発光素子と;前記排出ヘッドに設けられ、前記発光素子と対向する窓と;を具備している。前記筒部の内側面には、異物を含む海水または地下水が接触し、前記筒部の前記内側面の表面粗さRaは、50nm(ナノメートル)以下である。 The fluid sterilization device according to the embodiment comprises: a cylindrical tube made of stainless steel containing 8 wt% or more of Ni (nickel) ; a supply head provided at one end of the cylindrical tube; a discharge head provided at the other end of the cylindrical tube and having a hole penetrating between the end face on the cylindrical tube side and the end face opposite the cylindrical tube side; a substrate provided inside the hole of the discharge head; a light-emitting element provided on the surface of the substrate on the cylindrical tube side and capable of irradiating ultraviolet light; and a window provided in the discharge head and facing the light-emitting element. The inner surface of the cylindrical tube is in contact with seawater or groundwater containing foreign matter, and the surface roughness Ra of the inner surface of the cylindrical tube is 50 nm (nanometers) or less.

本発明の実施形態によれば、異物の付着を抑制することができる流体殺菌装置を提供することができる。 According to an embodiment of the present invention, a fluid sterilization device that can suppress adhesion of foreign matter can be provided.

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。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the fluid sterilization device according to the present embodiment.

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。 Below, an embodiment will be illustrated with reference to the drawings. Note that in each drawing, similar components are given the same reference numerals and detailed explanations are omitted as appropriate.

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は、例えば、筒部2、カバー3、供給ヘッド4、排出ヘッド5、光源6、窓7、冷却部8、およびスクレーパ9を有する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a fluid sterilizing device 1 according to this embodiment.
As shown in FIG. 1 , the fluid sterilization device 1 includes, for example, a tube portion 2 , a cover 3 , a supply head 4 , a discharge head 5 , a light source 6 , a window 7 , a cooling portion 8 , and a scraper 9 .

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の内部には光源6から紫外線が照射されるが、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。そのため、筒部2は、紫外線が透過せず、且つ、紫外線に対する反射率が高い材料から形成することが好ましい。例えば、筒部2は、紫外線に対する反射率が高い金属から形成することができる。 The tube portion 2 has a cylindrical shape and is open at both ends. The tube portion 2 can be, for example, a cylindrical tube. Ultraviolet light is irradiated from the light source 6 into the inside of the tube portion 2. If some of the irradiated ultraviolet light passes through the tube portion 2 and leaks to the outside, the processing capacity of the fluid sterilization device 1 will decrease. For this reason, the tube portion 2 is preferably formed from a material that is not permeable to ultraviolet light and has a high reflectance to ultraviolet light. For example, the tube portion 2 can be formed from a metal that has a high reflectance to ultraviolet light.

筒部2が、紫外線に対する反射率が高い金属を含んでいれば、筒部2の内側面に入射した紫外線を流体301aに向けて反射させ易くなる。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。紫外線の利用効率を向上させることができれば、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、低コスト化、省エネルギー化などを図ることができる。 If the tube portion 2 contains a metal that has a high reflectivity for ultraviolet rays, it becomes easier to reflect the ultraviolet rays incident on the inner surface of the tube portion 2 toward the fluid 301a. This makes it possible to improve the efficiency of using the ultraviolet rays emitted from the light source 6. If the efficiency of using the ultraviolet rays can be improved, it becomes possible to reduce the number of light-emitting elements 61. Reducing the number of light-emitting elements 61 allows the light source 6 to be made smaller, less expensive, and more energy-efficient.

また、筒部2の内部空間は、殺菌の対象となる流体301aの流路となる。そのため、筒部2の内側面には、流体301aが接触する。ここで、流体301aが海水や地下水などの場合がある。例えば、海水が、金属を含む筒部2の内側面に接触すると腐食が発生する場合がある。そのため、筒部2は、海水などの腐食が生じ易い液体に対する耐食性を有する金属から形成することが好ましい。例えば、筒部2が、Ni(ニッケル)を8wt%以上含むステンレスから形成されていれば、紫外線に対する反射率と、海水などの腐食が生じ易い液体に対する耐食性を向上させることができる。ステンレスとしては、例えば、SUS304やSUS316等を使用することができる。 The internal space of the tube 2 serves as a flow path for the fluid 301a to be sterilized. Therefore, the fluid 301a comes into contact with the inner surface of the tube 2. Here, the fluid 301a may be seawater or groundwater. For example, when seawater comes into contact with the inner surface of the metal-containing tube 2, corrosion may occur. Therefore, it is preferable that the tube 2 is formed from a metal that has corrosion resistance against liquids that are prone to corrosion, such as seawater. For example, if the tube 2 is formed from stainless steel containing 8 wt% or more of Ni (nickel), it is possible to improve the reflectance against ultraviolet rays and the corrosion resistance against liquids that are prone to corrosion, such as seawater. As the stainless steel, for example, SUS304, SUS316, etc. can be used.

また、海水や地下水などには、砂、微生物の死骸、無機塩などの異物が含まれている。流体301aは筒部2の内側面に接触するので、流体301aに異物が含まれていると、筒部2の内側面に異物が付着し易くなる。筒部2の内側面に異物が付着すると、紫外線に対する反射率が低下する場合がある。反射率が低下すると、流体301aに照射される反射光(紫外線)の強度が低下するので、殺菌効果が小さくなるおそれがある。
この場合、流体殺菌装置1を分解して、筒部2の内側面に付着した異物を除去すると、手間と時間がかかり、また、流体殺菌装置1の可動率も低くなる。
Furthermore, seawater, groundwater, and the like contain foreign matter such as sand, dead microorganisms, and inorganic salts. Since the fluid 301a comes into contact with the inner surface of the tube portion 2, if the fluid 301a contains foreign matter, the foreign matter will easily adhere to the inner surface of the tube portion 2. If foreign matter adheres to the inner surface of the tube portion 2, the reflectance of ultraviolet light may decrease. If the reflectance decreases, the intensity of the reflected light (ultraviolet light) irradiated to the fluid 301a decreases, and this may reduce the sterilization effect.
In this case, disassembling the fluid sterilization device 1 to remove the foreign matter adhering to the inner surface of the tubular portion 2 takes time and effort, and also reduces the operational rate of the fluid sterilization device 1.

本発明者の得た知見によれば、筒部2の内側面の表面粗さ(算術平均粗さ)Raを50nm(ナノメートル)以下の範囲、好ましくは、3nm(ナノメートル)以上、50nm(ナノメートル)以下の範囲にすれば、筒部2の内側面に異物が付着するのを抑制することができ、且つ、紫外線に対する反射率を向上させることができる。例えば、筒部2の内側面をバフ研磨することで、筒部2の内側面の表面粗さRaを前記数値の範囲となるようにすることができる。 According to the findings of the inventors, if the surface roughness (arithmetic mean roughness) Ra of the inner surface of the tube portion 2 is in the range of 50 nm (nanometers) or less, preferably in the range of 3 nm (nanometers) or more and 50 nm (nanometers) or less, it is possible to prevent foreign matter from adhering to the inner surface of the tube portion 2 and to improve the reflectance against ultraviolet rays. For example, by buffing the inner surface of the tube portion 2, it is possible to make the surface roughness Ra of the inner surface of the tube portion 2 fall within the above numerical range.

カバー3は、筒状を呈し、両側の端部が開口している。カバー3は、例えば、円筒管とすることができる。カバー3の内部空間には、筒部2が収納される。カバー3の材料は、ある程度の剛性を有するものであれば特に限定はない。カバー3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。カバー3は、例えば、供給ヘッド4と排出ヘッド5に固定することができる。カバー3の固定方法には特に限定がない。例えば、カバー3の一方の端部を供給ヘッド4に設けられた凹部や溝の内部に設け、カバー3の他方の端部を排出ヘッド5に設けられた凹部や溝の内部に設けることができる。また、例えば、カバー3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にネジなどで固定し、他方のフランジを排出ヘッド5にネジなどで固定してもよい。
なお、カバー3は、必ずしも必要ではなく省くこともできる。ただし、カバー3が設けられていれば、外力が筒部2に直接作用するのを抑制することができる。
The cover 3 is cylindrical and has open ends on both sides. The cover 3 may be, for example, a cylindrical tube. The tube portion 2 is housed in the internal space of the cover 3. The material of the cover 3 is not particularly limited as long as it has a certain degree of rigidity. The material of the cover 3 may be, for example, a metal such as stainless steel. The cover 3 may be fixed to the supply head 4 and the discharge head 5. There is no particular limit to the method of fixing the cover 3. For example, one end of the cover 3 may be provided inside a recess or groove provided in the supply head 4, and the other end of the cover 3 may be provided inside a recess or groove provided in the discharge head 5. In addition, for example, flanges may be provided at both ends of the cover 3, one flange may be fixed to the supply head 4 with a screw or the like, and the other flange may be fixed to the discharge head 5 with a screw or the like.
The cover 3 is not necessarily required and may be omitted. However, if the cover 3 is provided, it is possible to prevent an external force from acting directly on the cylindrical portion 2.

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、図示しない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。シール部材は、例えば、Oリングなどとすることができる。 The supply head 4 is provided at one end of the tubular portion 2. A seal member (not shown) can be provided between the supply head 4 and the end of the tubular portion 2. The seal member provides a liquid-tight seal between the supply head 4 and the tubular portion 2. The seal member can be, for example, an O-ring.

供給ヘッド4は、例えば、円柱状を呈し、筒部2側の端面と、筒部2側とは反対側の端面との間を貫通する孔4aを有する。孔4aの筒部2側の開口は、筒部2の内部空間とつながっている。孔4aの筒部2側とは反対側の開口は、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。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。 The supply head 4 is, for example, cylindrical, and has a hole 4a that penetrates between the end face on the cylindrical portion 2 side and the end face on the opposite side to the cylindrical portion 2 side. The opening of the hole 4a on the cylindrical portion 2 side is connected to the internal space of the cylindrical portion 2. The opening of the hole 4a on the opposite side to the cylindrical portion 2 side is the supply port 4a1. A supply source of the fluid 301a can be connected to the supply port 4a1 via piping. A filter, a straightening plate, etc. can also be provided inside the hole 4a.

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。前述したように、流体301aが海水などの腐食が生じ易い液体の場合には、供給ヘッド4を、Niが8wt%以上含まれるステンレスから形成することが好ましい。このようにすれば、海水などの殺菌を行う場合であっても、供給ヘッド4に腐食が発生するのを抑制することができる。 The material of the supply head 4 is not particularly limited as long as it is resistant to the fluid 301a and ultraviolet rays. The material of the supply head 4 can be, for example, a metal such as stainless steel. As mentioned above, when the fluid 301a is a liquid that is prone to corrosion, such as seawater, it is preferable to form the supply head 4 from stainless steel containing 8 wt% or more of Ni. In this way, corrosion of the supply head 4 can be suppressed even when sterilizing seawater or the like.

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、図示しない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。シール部材は、例えば、Oリングなどとすることができる。 The discharge head 5 is provided at the other end of the tubular portion 2. A seal member (not shown) can be provided between the discharge head 5 and the end of the tubular portion 2. The seal member provides a liquid-tight seal between the discharge head 5 and the tubular portion 2. The seal member can be, for example, an O-ring.

排出ヘッド5は、例えば、円柱状を呈し、孔5a、および孔5bを有する。
孔5aの筒部2側の開口は、筒部2の内部空間とつながっている。孔5aの筒部2側とは反対側の開口は、排出ヘッド5の側面に設けられた排出口5a1となる。殺菌済みの流体301bは、排出口5a1から排出される。排出口5a1には、配管を介して、殺菌済みの流体301bが収納されるタンクなどを接続することができる。
また、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。
The discharge head 5 has, for example, a cylindrical shape and has a hole 5a and a hole 5b.
The opening of the hole 5a on the cylindrical portion 2 side is connected to the internal space of the cylindrical portion 2. The opening of the hole 5a on the opposite side to the cylindrical portion 2 side is an outlet 5a1 provided on the side of the discharge head 5. The sterilized fluid 301b is discharged from the outlet 5a1. A tank or the like that stores the sterilized fluid 301b can be connected to the outlet 5a1 via piping.
The hole 5a has a flow path 5a2 that is approximately parallel to the end face of the discharge head 5 on the side of the cylindrical portion 2, and a flow path 5a3 that extends in the axial direction of the discharge head 5.

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、円板状の空間である。
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の他方の端部には、排出口5a1が接続されている。流路5a3は、例えば、円筒状の空間である。
The flow passage 5a2 opens to an end surface of the discharge head 5 on the side of the cylindrical portion 2. A window 7 is exposed on the inner wall of the flow passage 5a2. The flow passage 5a2 is, for example, a disk-shaped space.
One end of the flow path 5a3 is connected to the vicinity of the periphery of the flow path 5a2. The other end of the flow path 5a3 is connected to the outlet 5a1. The flow path 5a3 is, for example, a cylindrical space.

光源6から照射された紫外線は、窓7を介して流路5a2に入射する。そのため、流路5a2を流れる流体301aが、紫外線により殺菌される。また、流路5a2に入射した紫外線の一部は、筒部2の内部空間に照射される。筒部2の内部空間に照射された紫外線の一部は、筒部2の内側面において反射される。そのため、筒部2の内部を流れる流体301aが、紫外線により殺菌される。 The ultraviolet light emitted from the light source 6 enters the flow path 5a2 through the window 7. Therefore, the fluid 301a flowing through the flow path 5a2 is sterilized by the ultraviolet light. In addition, a portion of the ultraviolet light that enters the flow path 5a2 is irradiated into the internal space of the tube portion 2. A portion of the ultraviolet light that is irradiated into the internal space of the tube portion 2 is reflected by the inner surface of the tube portion 2. Therefore, the fluid 301a flowing inside the tube portion 2 is sterilized by the ultraviolet light.

孔5b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。すなわち、排出ヘッド5は、筒部2側の端面と、筒部2側とは反対側の端面と、の間を貫通する孔(孔5bおよび孔5a)を有する。
孔5bには、例えば、ホルダ63の凸部63b、基板62、および発光素子61が設けられる。
The hole 5b opens to the flow path 5a2 and to the end face of the discharge head 5 opposite the cylindrical portion 2 side. That is, the discharge head 5 has holes (hole 5b and hole 5a) penetrating between the end face on the cylindrical portion 2 side and the end face opposite the cylindrical portion 2 side.
In the hole 5b, for example, a protrusion 63b of a holder 63, a substrate 62, and a light emitting element 61 are provided.

排出ヘッド5の材料は、流体301a、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。前述したように、流体301a、301bが海水などの腐食が生じ易い液体の場合には、排出ヘッド5を、Niが8wt%以上含まれるステンレスから形成することが好ましい。このようにすれば、海水などの殺菌を行う場合であっても、排出ヘッド5に腐食が発生するのを抑制することができる。 The material of the discharge head 5 is not particularly limited as long as it is resistant to the fluids 301a, 301b and ultraviolet rays. The material of the discharge head 5 can be, for example, a metal such as stainless steel. As mentioned above, when the fluids 301a, 301b are liquids that are prone to corrosion, such as seawater, it is preferable to form the discharge head 5 from stainless steel containing 8 wt% or more of Ni. In this way, corrosion of the discharge head 5 can be suppressed even when sterilizing seawater or the like.

光源6は、排出ヘッド5に着脱自在に設けられている。
光源6は、例えば、発光素子61、基板62、およびホルダ63を有する。
発光素子61は、基板62の、筒部2側の面に設けられている。発光素子61は、窓7に向けて紫外線を照射する。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。
The light source 6 is detachably provided on the discharge head 5 .
The light source 6 includes, for example, a light emitting element 61 , a substrate 62 , and a holder 63 .
The light-emitting element 61 is provided on the surface of the substrate 62 facing the tube portion 2. The light-emitting element 61 irradiates ultraviolet light toward the window 7. At least one light-emitting element 61 can be provided. When a plurality of light-emitting elements 61 are provided, the plurality of light-emitting elements 61 can be connected in series. There are no particular limitations on the light-emitting element 61 as long as it is an element that generates ultraviolet light. The light-emitting element 61 can be, for example, a light-emitting diode or a laser diode.

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255nm~290nm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255nm~290nm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。 There are no particular limitations on the peak wavelength of the ultraviolet light emitted from the light-emitting element 61, so long as it has a sterilizing effect. However, if the peak wavelength is between 255 nm and 290 nm, the sterilizing effect can be improved. Therefore, it is preferable to use a light-emitting element 61 that can radiate ultraviolet light with a peak wavelength between 255 nm and 290 nm.

基板62は、板状を呈し、凸部63bの、筒部2側の端面に設けられている。基板62には、配線パターンを設けることができる。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。 The substrate 62 is plate-shaped and is provided on the end surface of the protruding portion 63b on the cylindrical portion 2 side. A wiring pattern can be provided on the substrate 62. The material of the substrate 62 is preferably one that is resistant to ultraviolet light. The material of the substrate 62 can be, for example, ceramics such as aluminum oxide. The substrate 62 can also be a metal plate with the surface covered with an inorganic material (metal core substrate). If the material of the substrate 62 is ceramics or the substrate 62 is a metal core substrate, it is possible to obtain resistance to ultraviolet light and high heat dissipation properties.

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、発光素子61の交換を容易とすることができる。 The holder 63 can be detachably attached to the discharge head 5. Although the light-emitting element 61 has a longer life than a discharge lamp or the like, the light-emitting efficiency decreases as the lighting time increases. It is also possible that the light-emitting element 61 will break down and stop lighting. If the holder 63 is detachably attached to the discharge head 5, it will be easy to replace the light-emitting element 61.

ホルダ63は、例えば、フランジ63aと凸部63bを有する。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設けられている。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に取り付けられる。
The holder 63 has, for example, a flange 63a and a protrusion 63b. The flange 63a and the protrusion 63b can be integrally formed.
The flange 63a has a plate shape and is provided on the end surface of the discharge head 5 opposite to the cylindrical portion 2. The flange 63a is attached to the discharge head 5 using a fastening member such as a screw.

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は、フランジ63aの一方の面から突出し、排出ヘッド5の孔5bの内部に設けられる。凸部63bの、筒部2側の端面には、発光素子61が実装された基板62を設けることができる。また、凸部63bは、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ことができる。例えば、凸部63bの側面を、排出ヘッド5の孔5b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。 The protrusion 63b is provided on the surface of the flange 63a facing the tube portion 2. The protrusion 63b protrudes from one surface of the flange 63a and is provided inside the hole 5b of the discharge head 5. A substrate 62 on which the light-emitting element 61 is mounted can be provided on the end surface of the protrusion 63b facing the tube portion 2. The protrusion 63b can also have the function of determining the position of the light-emitting element 61 relative to the discharge head 5. For example, the side surface of the protrusion 63b can be brought into contact with the inner wall of the hole 5b of the discharge head 5. In this way, the position of the light-emitting element 61 relative to the discharge head 5 can be determined.

また、排出ヘッド5の孔5b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、排出ヘッド5(光源6)の着脱が可能となる。そのため、メンテナンス性の向上を図ることができる。 In addition, the hole 5b of the discharge head 5 and the flow path 5a2 are separated by a window 7, so the discharge head 5 (light source 6) can be attached and detached even when fluid 301a is present in the flow path 5a2. This improves maintainability.

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。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。また、ホルダ63の、筒部2側とは反対側の端面や、側面などに放熱フィンを設けることもできる。 The holder 63 also has the function of dissipating heat generated in the light-emitting element 61 to the outside. For this reason, it is preferable that the holder 63 is made of a material with high thermal conductivity. The holder 63 can be made of a metal such as aluminum, copper, or stainless steel. In addition, heat dissipation fins can be provided on the end face of the holder 63 opposite the tube portion 2 side, or on the side.

窓7は、板状を呈し、例えば、排出ヘッド5の孔5b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の平面形状は、例えば、四角形とすることができる。窓7の平面形状が四角形であれば、窓7の全面にスクレーパ9を接触させるのが容易となる。そのため、窓7に付着した異物を除去するのが容易となる。 The window 7 has a plate shape and is provided, for example, on the inner wall of the hole 5b of the discharge head 5 so as to be liquid-tight. That is, the window 7 is provided on the discharge head 5, and one surface is exposed to the flow path 5a2 provided on the discharge head 5. The planar shape of the window 7 can be, for example, a rectangle. If the planar shape of the window 7 is a rectangle, it becomes easy to bring the scraper 9 into contact with the entire surface of the window 7. Therefore, it becomes easy to remove foreign matter adhering to the window 7.

窓7は、発光素子61と対向している。窓7と発光素子61との間には空間5b1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される。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される。 The window 7 faces the light-emitting element 61. A space 5b1 can be provided between the window 7 and the light-emitting element 61. The window 7 is made of a material that is transparent to ultraviolet light and has resistance to ultraviolet light and the fluid 301a. The window 7 is made of, for example, quartz or a fluororesin that transmits ultraviolet light.

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。 An anti-reflection film can also be provided on the surface of the window 7 facing the light-emitting element 61. If an anti-reflection film is provided, it is possible to prevent the ultraviolet light irradiated from the light-emitting element 61 from being reflected by the window 7 and becoming difficult to irradiate onto the fluid 301a. In other words, it is possible to improve the efficiency of use of the ultraviolet light irradiated from the light-emitting element 61.

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。前述したように、流体301aには異物が含まれている場合がある。異物が窓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、異物が窓7に付着するのを抑制することができる。 An anti-soiling film can also be provided on the surface of the window 7 facing the tube portion 2. As mentioned above, the fluid 301a may contain foreign matter. If foreign matter adheres to the window 7, it becomes difficult for the ultraviolet light emitted from the light-emitting element 61 to pass through the window 7. If an anti-soiling film is provided, it is possible to prevent foreign matter from adhering to the window 7.

冷却部8は、例えば、ホルダ63の、発光素子61側とは反対側に設けることができる。冷却部8は、例えば、ホルダ63に空気を供給するファンなどである。ホルダ63に放熱フィンが設けられる場合には、冷却部8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、冷却部8は、例えば、ホルダ63に設けられた流路に液体を供給するものとしてもよい。すなわち、冷却部8は、空冷式であってもよいし、液冷式であってもよい。 The cooling unit 8 can be provided, for example, on the side of the holder 63 opposite the light emitting element 61 side. The cooling unit 8 is, for example, a fan that supplies air to the holder 63. If the holder 63 is provided with heat dissipation fins, the cooling unit 8 can be a fan that supplies air to the heat dissipation fins. The cooling unit 8 can also be, for example, a unit that supplies liquid to a flow path provided in the holder 63. That is, the cooling unit 8 can be an air-cooled type or a liquid-cooled type.

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部8を省くこともできる。ただし、冷却部8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を越え難くなる。 The cooling unit 8 may be omitted depending on the number of light-emitting elements 61, the amount of heat generated, the temperature and flow rate of the fluid 301a, etc. However, if the cooling unit 8 is provided, the temperature of the light-emitting elements 61 is less likely to exceed the maximum junction temperature even if the number of light-emitting elements 61 or the applied power is increased.

また、冷却部8が設けられていれば、流体301aの温度が高くなったり、温度の高い流体301aの流量が増加したりしても、発光素子61の温度が最大ジャンクション温度を越え難くなる。そのため、対応可能な流体301aの範囲を広げることができる。 In addition, if the cooling unit 8 is provided, the temperature of the light-emitting element 61 is less likely to exceed the maximum junction temperature even if the temperature of the fluid 301a increases or the flow rate of the high-temperature fluid 301a increases. Therefore, the range of compatible fluids 301a can be expanded.

ここで、窓7の筒部2側の面には、流体301aが接触するので、流体301aに異物が含まれていると、窓7の筒部2側の面に異物が付着し易くなる。窓7に異物が付着すると、光源6から照射された紫外線が流路5a2に入射し難くなる。そのため、殺菌効果が小さくなるおそれがある。 Here, the fluid 301a comes into contact with the surface of the window 7 facing the tube portion 2, so if the fluid 301a contains foreign matter, the foreign matter will easily adhere to the surface of the window 7 facing the tube portion 2. If foreign matter adheres to the window 7, it becomes difficult for the ultraviolet light irradiated from the light source 6 to enter the flow path 5a2. This may reduce the sterilization effect.

前述したように、窓7の筒部2側の面に防汚膜が設けられていれば、異物が付着するのを抑制することができる。しかしながら、防汚膜が設けられていても、流体301aに含まれている異物の量が多い場合などには、異物の付着を抑制するのが困難となる場合がある。 As mentioned above, if an anti-fouling film is provided on the surface of the window 7 facing the tube portion 2, it is possible to prevent foreign matter from adhering. However, even if an anti-fouling film is provided, it may be difficult to prevent the adhesion of foreign matter when the fluid 301a contains a large amount of foreign matter.

この場合、流体殺菌装置1を分解して、窓7に付着した異物を除去すると、手間と時間がかかり、また、流体殺菌装置1の可動率も低くなる。
そこで、流体殺菌装置1には、窓7に付着した異物を除去するスクレーパ9が設けられている。
In this case, disassembling the fluid sterilization device 1 to remove the foreign matter adhering to the window 7 takes time and effort, and the operational rate of the fluid sterilization device 1 also decreases.
Therefore, the fluid sterilization device 1 is provided with a scraper 9 for removing foreign matter adhering to the window 7 .

スクレーパ9は、排出ヘッド5に設けることができる。スクレーパ9と排出ヘッド5との間には、シール部材10を設けることができる。シール部材10は、スクレーパ9と排出ヘッド5との間が液密となるように封止する。 The scraper 9 can be provided on the discharge head 5. A seal member 10 can be provided between the scraper 9 and the discharge head 5. The seal member 10 provides a liquid-tight seal between the scraper 9 and the discharge head 5.

スクレーパ9は、窓7の、筒部2側の面に接触した状態で、窓7の面に沿って移動可能とすることができる。例えば、スクレーパ9の一方の端部9aは、窓7の、筒部2側の面に接触させることができる。例えば、スクレーパ9の他方の端部9bは、排出ヘッド5から露出させることができる。例えば、スクレーパ9は、筒部2の中心軸に直交する方向に移動可能とすることができる。
この様なスクレーパ9が設けられていれば、窓7に付着した異物を掻き取ることができる。
The scraper 9 may be movable along the surface of the window 7 while in contact with the surface of the window 7 facing the cylindrical portion 2. For example, one end 9a of the scraper 9 may be in contact with the surface of the window 7 facing the cylindrical portion 2. For example, the other end 9b of the scraper 9 may be exposed from the discharge head 5. For example, the scraper 9 may be movable in a direction perpendicular to the central axis of the cylindrical portion 2.
If such a scraper 9 is provided, foreign matter adhering to the window 7 can be scraped off.

スクレーパ9の移動は、例えば、作業者が行うようにしてもよいし、モータやエアシリンダなどの駆動機器を用いて行うようにしてもよい。スクレーパ9による異物の除去は、例えば、付着した異物の量に応じて行うこともできるし、定期的に行うこともできる。 The scraper 9 may be moved, for example, by an operator, or by a driving device such as a motor or an air cylinder. The scraper 9 may remove foreign matter according to the amount of foreign matter attached, or may be removed periodically.

スクレーパ9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。スクレーパ9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。前述したように、流体301aが海水などの腐食が生じ易い液体の場合には、スクレーパ9を、Niが8wt%以上含まれるステンレスから形成することが好ましい。このようにすれば、海水などの殺菌を行う場合であっても、スクレーパ9に腐食が発生するのを抑制することができる。 The material of the scraper 9 is not particularly limited as long as it is resistant to the fluid 301a and ultraviolet rays. The material of the scraper 9 can be, for example, a metal such as stainless steel. As mentioned above, when the fluid 301a is a liquid that is prone to corrosion, such as seawater, it is preferable to form the scraper 9 from stainless steel containing 8 wt% or more of Ni. In this way, corrosion of the scraper 9 can be suppressed even when sterilizing seawater or the like.

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。 Although several embodiments of the present invention have been illustrated above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, modifications, etc. can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their variations are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention and its equivalents described in the claims. Furthermore, the above-mentioned embodiments can be implemented in combination with each other.

1 流体殺菌装置、2 筒部、4 供給ヘッド、5 排出ヘッド、6 光源、7 窓、9 スクレーパ、61 発光素子、63 ホルダ、63b 凸部、301a 流体、301b 流体 1 Fluid sterilization device, 2 Cylinder, 4 Supply head, 5 Discharge head, 6 Light source, 7 Window, 9 Scraper, 61 Light emitting element, 63 Holder, 63b Convex portion, 301a Fluid, 301b Fluid

Claims (2)

Ni(ニッケル)を8wt%以上含むステンレスから形成され、筒状を呈する筒部と;
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、前記筒部側の端面と、前記筒部側とは反対側の端面と、の間を貫通する孔を有する排出ヘッドと;
前記排出ヘッドの前記孔の内部に設けられた基板と;
前記基板の、前記筒部側の面に設けられ、紫外線を照射可能な発光素子と;
前記排出ヘッドに設けられ、前記発光素子と対向する窓と;
を具備し、
前記筒部の内側面には、異物を含む海水または地下水が接触し、
前記筒部の前記内側面の表面粗さRaは、50nm(ナノメートル)以下である流体殺菌装置。
A cylindrical portion formed of stainless steel containing 8 wt % or more of Ni (nickel) and having a cylindrical shape ;
a supply head provided at one end of the cylindrical portion;
a discharge head provided at the other end of the cylindrical portion and having a hole penetrating between an end face on the cylindrical portion side and an end face opposite to the cylindrical portion side;
a substrate disposed within the bore of the ejection head;
a light-emitting element provided on a surface of the substrate facing the cylindrical portion and capable of emitting ultraviolet light;
a window provided in the discharge head and facing the light emitting element;
Equipped with
The inner surface of the cylindrical portion is in contact with seawater or groundwater containing foreign matter,
A fluid sterilization device, wherein the surface roughness Ra of the inner surface of the cylindrical portion is 50 nm (nanometers) or less.
一方の端部が、前記窓の、前記筒部側の面に接触した状態で、前記窓の前記面に沿って往復移動可能なスクレーパをさらに具備し
前記窓に付着した異物の除去を行わない場合には、前記スクレーパの前記一方の端部が、前記窓の周縁側に位置している請求項1載の流体殺菌装置。
The scraper further includes a scraper that can reciprocate along the surface of the window with one end in contact with the surface of the window on the cylindrical portion side ,
2. The fluid sterilizing device according to claim 1 , wherein the one end of the scraper is positioned on the peripheral edge side of the window when foreign matter adhering to the window is not removed .
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