紫外线照射单元及紫外线杀菌装置的制作方法

本发明涉及紫外线照射单元及紫外线杀菌装置。

背景技术：

众所周知，紫外线可用于对流路管中的流体进行杀菌处理。例如，日本专利申请公开第2016-531746号中记载了一种紫外线杀菌装置，该紫外线杀菌装置将紫外线均匀地分散，以对流路管中的流体进行杀菌处理。

技术实现要素：

然而，当对已设好的流路管中流动的流体进行杀菌时，难以将常规的紫外线杀菌装置连接至已设好的流路管，必须要使用另外的连接设备。

因此，本发明的目的在于，提供一种易于与已设好的流路管进行连接的紫外线照射单元和紫外线杀菌装置。

为解决上述的问题，本发明的紫外线照射单元包括：壳体；配置于所述壳体内的用于发射紫外线的光源；以及，配置于所述壳体的紫外线发射口与所述光源之间的紫外线透射体；所述壳体具有可容纳于与流路管连接的连接器的口径内的外径尺寸。

此外，为解决上述问题，在本发明的紫外线杀菌装置中，上述紫外线照射单元被嵌合于具有三个以上口部的连接器的一个口部。

附图说明

图1为本发明实施例一的紫外线照射单元的剖面图。

图2为实施例的紫外线杀菌装置的剖面图。

图3为表示从图2中所示的紫外线杀菌装置取下紫外线照射模块后的状态的剖面图。

图4为实施例二的紫外线照射单元的剖面图。

图5为实施例三的紫外线照射单元的剖面图。

图6为实施例四的紫外线照射单元的剖面图。

图7中，(a)为实施例四中的紫外线照射单元在距壳体的上表面28mm处的紫外线照射强度分布图，(b)为距离壳体的上表面28mm处，该紫外线照射单元的紫外线照射强度的图。

图8中，(a)为表示示例一至三的紫外线照射单元的散热试验的状态的图，(b)为表示示例四的紫外线照射单元的散热试验的状态的图。

图9为表示示例一的紫外线照射单元的各部分及水的温度与时间的关系的图。

图10为表示示例二的紫外线照射单元的各部分及水的温度与时间的关系的图。

图11为表示示例三的紫外线照射单元的各部分及水的温度与时间的关系的图。

图12为表示示例四的紫外线照射单元的各部分及水的温度与时间的关系的图。

图13为实施例六的紫外线照射单元的立体图。

图14为具有实施例六的紫外线照射单元的紫外线杀菌装置的剖面图。

图15为实施例七的紫外线照射单元的立体图。

图16为具有实施例七的紫外线照射单元的紫外线杀菌装置的剖面图。

图17中，(a)为实施例八的紫外线照射单元的立体图，(b)为表示(a)中的紫外线照射单元沿a-a线的剖面的图。

图18为具有实施例八的紫外线照射单元的紫外线杀菌装置的剖面图。

图19中，(a)为实施例九的紫外线照射单元的立体图，(b)为表示(a)中的紫外线照射单元沿a-a线的剖面的图。

图20为具有实施例九的紫外线照射单元的紫外线杀菌装置的剖面图。

图21为实施例十的紫外线杀菌装置的剖面图。

图22为紫外线照射单元中的壳体的紫外线发射口侧壳体端部的不同位置的比较图，其中，(a)为示例一的紫外线杀菌装置内的流体速度的分布图，(b)为示例二的紫外线杀菌装置内的流体速度的分布图，(c)为示例三的紫外线杀菌装置内的流体速度的分布图，(d)为示例四的紫外线杀菌装置内的流体速度的分布图。

图23为实施例十一的紫外线杀菌装置的剖面图。

图24为实施例十二的紫外线杀菌装置的剖面图。

图25为实施例十三的紫外线杀菌装置的剖面图。

图26为实施例十三的紫外线杀菌装置的连接器的图，其中(a)为俯视图，(b)为左视图，(c)为右视图，(d)为沿(a)中所示的d-d线的剖面图。

图27为紫外线杀菌装置的不同连接器的比较图，其中(a)表示在示例五的紫外线杀菌装置内流动的粒子所受到的紫外线的照射剂量和紫外线照射单元照射的紫外线强度分布的图；(b)表示在示例六的紫外线杀菌装置内流动的粒子所受到的紫外线的照射剂量和紫外线照射单元照射的紫外线强度分布的图。

图28中，(a)表示在示例五的紫外线杀菌装置中各粒子所受到的紫外线的照射剂量的图，(b)表示在示例六的紫外线杀菌装置中各粒子受到的紫外线的照射剂量的图。

图29为变形例一的紫外线杀菌装置的剖面图。

图30为变形例二的紫外线杀菌装置的剖面图。

图31为变形例三的紫外线杀菌装置的连接器的图，其中(a)为俯视图，(b)为左视图，(c)为右视图，(d为沿(a)中所示的d-d线的剖面图。

图32为变形例四的紫外线杀菌装置的剖面图。

具体实施方式

下文将参照附图详细描述本发明的实施例。

【实施例一】

如图1及图2所示，紫外线照射单元1包括：大致为圆筒状的壳体3，配置于壳体3内的光源5，以及，配置于壳体3的紫外线发射口7和光源5之间的紫外线透射体9。

壳体3具有可容纳于与流路管连接的连接器的口径内的外径尺寸，并具有大致为圆筒状的壳体本体15，所述壳体本体15具有紫外线发射口7和模块插入口13，该模块插入口13用于插入具备光源5的紫外线照射模块11。壳体3由诸如氯乙烯、聚丙烯(pp)、交联聚乙烯、聚苯硫醚(pps)之类的树脂材料，包含诸如炭黑之类的高导热材料的树脂材料，或者诸如不锈钢、青铜(铜和锡的合金)、黄铜(铜和锌的合金)及铝之类的金属材料形成。优选地，壳体3由与后述的连接器51相同的材料形成。

模块插入口13的开口比紫外线发射口7大。例如，模块插入口13为直径21mm的圆形。例如，紫外线发射口7为直径14mm的圆形。

壳体本体15具有可容纳于后述的连接器51的口部的口径内的外径尺寸。壳体本体15的外径尺寸设为与所连接的连接器的规格相应的外径，例如，在本实施例中，设为能够与公称直径20的jisk6743tst型接头相连接的外径。壳体本体15的内壁17设置螺纹槽(未图示)，该螺纹槽用于与紫外线照射模块11螺纹连接。壳体本体15的外壁19设置有螺纹槽(未图示)，该螺纹槽用于与后述的连接器51的第一口部53的内壁59螺纹连接。

此外，壳体本体15在模块插入口13侧的端部具有凸缘部21，在紫外线发射口7侧的端部具有延伸部23。

凸缘部21被设置为从壳体本体15的模块插入口13侧的端部朝向外周侧延伸。凸缘部21抵接于后述的连接器51的第一口部53的开口侧端部61，以防止紫外线照射单元1全部进入连接器51的第一口部53内。

延伸部23被设置为从壳体本体15的紫外线发射口7侧的端部朝向内周侧延伸，以使紫外线发射口7的口径变窄，然后向壳体本体15的空腔中延伸。延伸部23包括：流体接触部25，紫外线透射体抵接部27，以及，在紫外线透射体抵接部27与壳体本体15的内壁17之间形成的密封插入槽29。紫外线透射体抵接部27及设置于密封插入槽29内的密封件31一起，与紫外线透射体9抵接。

密封件31为o形环，由诸如丁腈橡胶、氟橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶或丙烯酸橡胶形成。

紫外线照射模块11包括：光源5；基板33，设置于光源5的靠近模块插入口13一侧的表面；基体35，设置于基板33的靠近模块插入口13一侧的表面；散热体39，散热体39包括多个散热板37，这些散热板37彼此间隔地设置于基体35的靠近模块插入口13的一侧的表面。

光源5发射出紫外线，从光源5发出的紫外线的中心波长或峰值波长例如为200nm以上且350nm以下。基于高杀菌率的观点，从光源5发射出的紫外线的中心波长或峰值波长优选为260nm以上且290nm以下。光源5的类型并没有特别限制，只要其可以发射紫外线即可。光源5的类型例如是发光二极管(led)、水银灯、金属卤化物灯、氙气灯或激光二极管(ld)。

基体35为圆形的板状物，且其侧壁41上设置有与壳体3的内壁17螺纹连接的螺纹槽(未图示)。基体35由诸如包含炭黑的树脂材料或者al(铝)等高导热材料形成。

各散热板37将从光源5产生的热量释放到外部。各散热板37由诸如铝、铁、铜等高导热材料形成。各个散热板37可通过增大表面积，例如制成剑山状或蛇腹状，来提高散热性能。此外，壳体3由包含炭黑的树脂材料、铝等导热性高的材料制成，可以促进流体与壳体3和散热板37之间形成连续的热传递，可以进一步地提高散热性能。

紫外线透射体9使从光源5发出的紫外线透射至连接器51中。紫外线透射体9与壳体3的紫外线透射体抵接部27和密封件31抵接，嵌于壳体本体15内。紫外线透射体9由诸如石英(sio2)、蓝宝石(al2o3)、无定形氟树脂和硅树脂等对紫外线具有高透射性的材料形成。紫外线透射体为含有选自诸如上述材料中的一种或两种以上的板状体或聚光透镜。

在光源5和紫外线透射体9之间设置有间隔件43。间隔件43的一端45抵接于紫外线透射器9的靠近模块插入口13一侧的表面的外周附近，固定住紫外线透射体9，以防止紫外线透射体9偏移。此外，间隔件43的另一端47抵接于紫外线照射模块11的基体35的靠近紫外线发射口7一侧的表面的外周附近，由此进行定位以避免光源5与紫外线透射体9接触而使紫外线透射体9损坏。

通过将光源5从模块插入口13插入至壳体本体15的空腔中，壳体3的内壁17和紫外线照射模块11的基体35的侧壁41螺纹连接，使基体35的外周附近与间隔件43的另一端47抵接，上述紫外线照射模块11得以安装在壳体3。因此，紫外线照射模块11可拆卸地设置在壳体3中。

如图2所示，紫外线杀菌装置49中，紫外线照射单元1被装配到具有三个口部的连接器51的其中一个口部，即第一口部53。

连接器51可以是市售的连接器，由诸如氯乙烯、聚丙烯或交联聚乙烯的树脂材料或诸如不锈钢、青铜或黄铜的金属材料形成。连接器51优选由与壳体3相同的材料形成。连接器51可以是诸如t形或y形的具有三个口部的连接器，也可以是诸如十字形的具有四个口部的连接器等具有三个以上的口部的连接器。

连接器51是t字形的连接器，包括：在长度方向的一端侧开口的第一口部53，在长度方向的另一端侧开口的第二口部55，以及，从长度方向的中心附近垂直分岔并开口的第三口部57。换而言之，具有三个口部的连接器51包括：彼此对向设置的第一口部53和第二口部55，连接第一口部53和第二口部55的管，管上具有开口的第三口部57。

将设置于第一口部53的内壁59上的螺纹槽(未图示)与设置于紫外线照射单元1的壳体本体15的外壁19的螺纹槽螺纹连接，使紫外线照射单元1的凸缘部21与连接器51的开口侧端部61相抵接，紫外线照射单元1得以固定在第一口部53。紫外线照射单元1也可以通过诸如粘合剂或焊接的方式固定至第一口部53。

第二口部55连接有流入侧流路管63。流入侧流路管63为已设好的流路管，通过如螺钉、粘合剂或焊接的方式固定至第二口部55。在流入侧流路管63的上游侧连接有流体供给装置等(未图示)。

第三口部57连接有流出侧流路管65。流出侧流路管65为已设好的流路管，通过如螺钉、粘合剂或焊接的方式固定至第三口部57。在流出侧流路管65的下游侧连接有液体储存装置等(未图示)。

从流体供给装置经由流入侧流路管63被导入第二口部55内的流体，在流过流入侧流路管63和第二口部55时，由紫外线照射单元1发出的紫外线进行杀菌处理。随后，杀菌处理过的流体经由第三口部57和流出侧流路管65，流向液体储存装置。这样，紫外线杀菌装置49即可通过紫外线对流体进行杀菌处理。

流体的流速只要是在流过流入侧流路管63与第二口部55之间时可通过紫外线照射杀菌的流速即可，例如为1l/min至100l/min。

流体可以是诸如空气等气体，也可以是诸如小麦粉这样的谷物或者其他粉末，也可以是净水和农业用水等液体。

如上所述，紫外线照射单元1具备圆筒状的壳体3，且该壳体3具有可容纳于连接器51的第一口部53的口径内的外径尺寸，所以该紫外线照射单元1易于连接至连接器51。因此，通过连接器51，紫外线照射单元1可方便地与作为已设好的流路管的流入侧流路管63和流出侧流路管65相连接，不再需要另外的连接设备，因此削减了成本。

如图2所示，紫外线杀菌装置49通过将紫外线照射单元1设置于与流经连接器51的流体的流动方向相对的口部(即第一口部53)，延长了对流体的紫外线照射的时间，增加了杀菌处理的流体的总量。

紫外线杀菌装置49的更换及维护可以按如下所示地进行。如图3所示，紫外线杀菌装置49中，可保留紫外线照射单元1的壳体3及紫外线透射体9，仅将紫外线照射模块11取出。随后，将新的紫外线照射模块11安装在紫外线照射单元1的壳体3中，可以替换成新的紫外线照射模块11。这样，紫外线杀菌装置49不需要准备另外的紫外线照射单元1，而仅需要准备紫外线照射模块11，因此可以削减成本。此外，紫外线透射体9被密封件31、紫外线透射体抵接部27及间隔件43所夹持，因此能够防止流体泄漏至外部。

以下将对本发明的其他实施方式进行说明，但在以下说明的实施例中，对于具有与上述的实施例一中起相同作用的部分标注以相同的附图标记，并省略该部分的详细的说明，以下的说明中将主要描述与实施例一的不同之处。

【实施例二】

参照图4，对实施例二的紫外线照射单元1进行说明。实施例二的紫外线照射单元1与实施例一的紫外线照射单元1相比，其不同之处仅在于，它具有反射器67而不是间隔件43。

如图4所示，实施例二的紫外线照射单元1具有反射器67，该反射器67设置于光源5的周围，并抵接于紫外线透射体9的外周附近。

反射器67包括：凹部69，紫外线反射面71，紫外线发射口侧面73，模块插入口侧面75，紫外线发射口侧开口部77和模块插入口侧开口部79。

反射器67将从光源5所发射的紫外线中的一部分紫外线(具有大发射角的紫外线)反射至紫外线透射体9。反射器67可由诸如聚碳酸酯树脂，丙烯酸树脂，环烯烃共聚物(coc)，玻璃或金属形成，且至少紫外线反射面71的表面用铝镀膜成镜面状。凹部69的表面可覆有覆盖层，以保护树脂免受紫外线的伤害。凹部69和紫外线反射面71的表面的覆盖层可以是，例如蒸镀形成的铝覆盖层。

凹部69用于容纳紫外线照射模块11的光源5和基板33。凹部69的底部的中央部部分与模块插入口侧开口部79连通。

紫外线反射面71将从光源5发射且直接到达的紫外线，朝向紫外线透射体9反射。紫外线反射面71是以中心轴81为旋转轴的旋转对象面，在本实施例中为圆对称，且相对于中心轴81呈直线状。紫外线反射面71可以在沿中心轴81的方向上具有凸的弯曲形状或者凹的弯曲形状，能够实现将从光源5发射的紫外线向紫外线透射体9进行反射的目的即可。

紫外线发射口侧面73抵接于紫外线透射体9的外周附近，模块插入口侧面75抵接于基体35的靠近紫外线发射口侧的表面的外周附近。紫外线发射口侧面73与模块插入口侧面75对反射器67进行定位，使中心轴81穿过紫外线发射口侧开口部77和模块插入口侧开口部79的中心。

紫外线发射口侧开口部77具有与模块插入口侧开口部79相比更大的开口。例如，紫外线发射口侧开口部77为直径16mm的圆形。例如，模块插入口侧开口部79为直径6mm的圆形。

实施例二中的紫外线照射单元1，由于反射器67的紫外线反射面71可将从光源5发射的紫外线向紫外线透射体9进行反射，因此，该紫外线照射单元1可向外部照射出中心附近紫外线强度高的紫外线。这样，将实施例二中的紫外线照射单元1设置于与流体的流动方向相对的位置，对于流过流路管的流体(即对于在管中心的层流速度快而在管壁侧的层流速度慢的流体)照射中心附近紫外线强度高的紫外线，可以对这种流体进行充分的杀菌。

此外，实施例二中的紫外线照射单元1能够抑制紫外线对连接器的内壁和流路管的内壁进行直接照射，从而防止连接器和流路管因紫外线而劣化。

【实施例三】

参照图5，对实施例三的紫外线照射单元1进行说明。实施例三中的紫外线照射单元1与实施例1中的紫外线照射单元1相比，其不同点在于，具有反射器67而不是间隔件43，具有作为紫外线透射体的第一聚光透镜，且无密封件31。

实施例三中，紫外线透射体9即为第一聚光透镜，包括：凸透镜面83，凸缘部85和支脚部87。在下文中的实施例三中，将紫外线透射体9描述为第一聚光透镜。

凸透镜面83与紫外线照射模块11中的光源5对向地设置。凸透镜面83为以下这些紫外线的入射面，这些紫外线包括：从紫外线照射模块11的光源5射出并直接到达的紫外线，以及，由反射镜67的紫外线反射面71反射并到达的紫外线。凸透镜面83以中心轴81为旋转轴圆对称。凸透镜面83形成为其与中心轴81正交的截面的截面直径沿从光源5侧朝向连接器51侧的方向增大。

凸缘部85设置于凸透镜面83的周围。凸缘部85与反射器67的紫外线发射口侧面73抵接。

支脚部87形成为从凸缘部85的与凸透镜面83相反一侧的面的外周附近向壳体3的密封插入槽29的内部延伸。支脚部87与壳体3的密封插入槽29接合。

第一聚光透镜将紫外线照射模块11的光源5所发射的紫外线(即从紫外线照射模块11发射出并直接到达第一聚光透镜的紫外线，以及，从紫外线照射模块11发射出后由反射器67的紫外线反射面71反射并到达第一聚光透镜的紫外线)进行聚光并透射至外部。

实施例三的紫外线照射单元1，通过反射器67的紫外线反射面71，将光源5发射出的紫外线朝向紫外线透射体9反射，并通过作为紫外线透射体9的第一聚光透镜，对紫外线照射模块11的光源5所发射的紫外线进行聚光，透射至外部，因此可以向外部照射中心附近紫外线强度更高的紫外线。这样，将实施例三中的紫外线照射单元1设置于与流体的流动方向相对的位置，对于流过流路管的流体(即对于在管中心的层流速度快而在管壁侧的层流速度慢的流体)，通过照射中心附近紫外线强度更高的紫外线，可以对这种流体进行更充分的杀菌。

此外，实施例三中的紫外线照射单元1能够进一步抑制紫外线对连接器的内壁和流路管的内壁进行直接照射，从而进一步防止连接器和流路管因紫外线而劣化。

【实施例四】

参照图6，对实施例四的紫外线照射单元1进行说明。实施例四的紫外线照射单元1与实施例一的紫外线照射单元1相比，不同之处在于，具有作为紫外线透射体9的第二聚光透镜。

实施例四中，紫外线透射体9即为第二聚光透镜，包括：凸透镜面89，突出部91，紫外线入射面93、凸缘部95和支脚部97。在下文中的实施例四中，将紫外线透射体9描述为第二聚光透镜。

凸透镜面89与紫外线照射模块11的光源5对向地设置。凸透镜面89是紫外线照射模块11的光源5所发射的紫外线中发射角度较小的紫外线的入射面。凸透镜面89以中心轴81为旋转轴圆对称。凸透镜面89形成为其与中心轴81正交的截面的截面直径沿从光源5侧朝向紫外线发射口7侧的方向增大。

突出部91从凸透镜面89的周围向紫外线照射模块11侧延伸，然后从中心轴81侧朝向外周呈直线状倾斜。

紫外线入射面93是突出部91的靠近中心轴81侧的表面，是紫外线照射模块11的光源5所发射的紫外线中发射角度较大的紫外线的入射面。

凸缘部95设置于突出部91的周围。凸缘部95的靠近紫外线照射模块11一侧的表面，与间隔件43的一端45抵接。

支脚部97形成为从凸缘部95的与凸透镜面89相反一侧的面的外周附近向壳体3的密封插入槽29的内部延伸。支脚部97与壳体3的密封插入槽29接合。

第二聚光透镜可将紫外线照射模块11的光源5所发射的紫外线(即：从紫外线照射模块11发射出并到达凸透镜面89的紫外线，以及，从紫外线照射模块11发射并到达紫外线入射面93的紫外线)进行聚光并透射至外部。

实施例四中的紫外线照射单元1，通过作为紫外线透射体9的第二聚光透镜，将紫外线照射模块11的光源5所发射的紫外线进行聚光并向外部透射，因此可向外照射出中心附近紫外线强度高的紫外线。因此，将实施例四中的紫外线照射单元1设置于与流体的流动方向相对的位置，对于流过流路管的流体(即对于在管中心的层流速度快而在管壁侧的层流速度慢的流体)，通过照射中心附近紫外线强度高的紫外线，可以对这种流体进行杀菌。

此外，实施例四中的紫外线照射单元1能够抑制紫外线对连接器的内壁和流路管的内壁进行直接照射，从而防止连接器和流路管因紫外线而劣化。

参照图7，对实施例四的紫外线照射单元1所发射的紫外线照射强度进行说明。如图7中的(a)和(b)所示，在距壳体3的上表面28mm处，对于实施例四中的紫外线照射单元1，可知：在距中心的直线距离最大约为1mm的范围内强度在1.94e-4w/mm²以上；而在距中心的直线距离约为10mm远的地方强度约为2.25e-5w/mm²。另一方面，在距壳体3的上表面28mm处，对于实施例一的紫外线照射单元1，可知：距中心的直线距离约为1mm远的地方强度为6.73e-6w/mm²；而在距中心的直线距离约为10mm远的地方强度约为6.14e-6w/mm²。因此，实施例四中的紫外线照射单元1具备作为紫外线透射体9的第二聚光透镜，通过第二聚光透镜，将紫外线照射模块11的光源5所发射的紫外线进行聚光并向外部透射，因此可向外照射出中心附近紫外线强度高的紫外线。

【实施例五】

参照图1，对实施例五的紫外线照射单元1进行说明。实施例五的紫外线照射单元1包括由高导热材料形成的壳体3。高导热材料例如为包含炭黑的pps或者铝等。

实施例五的紫外线照射单元1由于具备由高导热材料形成的壳体3，因此光源5所产生的热量通过基板33及基体35传递到各个散热板37及壳体3。传递至各个散热板37的热量被释放至大气中，传递至壳体3的热量从流体接触部25传递至流体中。这样，实施例五中的紫外线照射单元1通过将光源5的热量释放到大气中或传递至流体中来增强散热性，因此可以抑制或防止紫外线照射时光源5处于高温状态(例如，与光源5相邻的基板在65℃以上)而过早地劣化。

为评估实施例五的紫外线照射单元1的散热性，进行了如图8所示的散热性试验。首先，准备如下的示例1-4中的紫外线照射单元，作为散热性试验中使用的紫外线照射单元。

示例1：紫外线照射单元1，其壳体3由包含炭黑的pps形成(实施例五)

示例2：紫外线照射单元1，其壳体3由铝形成(实施例五)

示例3：紫外线照射单元1，其壳体3由氯乙烯形成

示例4：紫外线照射单元1，其壳体3由氯乙烯形成，且壳体3的凸缘部21安装有作为散热装置的风扇107

接下来，准备四组装有室温的水109的烧杯111和具有孔113的板115，该孔113的直径与壳体本体15的外径相同。之后，对于示例1至3中的各个紫外线照射单元1，分别在基板33的靠近光源5侧的表面(i点)，散热板37的表面(ii点)以及壳体3的壳体本体15的外壁19的表面(iii点)安装用于温度测定的热电偶(未图示)。接着，分别在每个烧杯111的水109中(iv点)也设置用于温度测定的热电偶(未图示)。此后，将安装好热电偶的各个紫外线照射单元1的壳体本体15插入板115的孔113中，并将板115配置在烧杯111的开口上，使壳体3的流体接触部25与水表面接触。(图8(a))

之后，对于示例4的紫外线照射单元1，在基板33的靠近光源5侧的表面(i点)，散热板37的表面(ii点)以及壳体3的壳体本体15的外壁19的表面(iii点)安装用于温度测定的热电偶(未图示)。接着，在每个烧杯111的水109中(iv点)也设置用于温度测定的热电偶(未图示)。此后，将安装有热电偶的紫外线照射单元1的壳体本体15插入板115的孔113中，并将板115配置在烧杯111的开口上，使壳体3的流体接触部25与水表面接触，完成准备工作(图8(b))。

随后，使示例1至4的各个紫外线照射单元1的光源5照射紫外线并开始进行散热性试验。作为散热性试验，从紫外线照射时间开始(0秒)到1800秒为止，以10秒为间隔，分别对示例1-4中的各个紫外线照射单元1的上述i-iii点及水(iv点)的温度进行测定。该结果如图9至12所示。另外，表1中示出了在紫外线照射1800秒之后，示例1至4的各个紫外线照射单元1的上述i至iii点和水(iv点)的温度。

表1

参照表1，对实施例五的紫外线照射单元1的散热性进行说明。如表1所示，可知：示例1中的紫外线照射单元1的基板温度为60.1℃，示例2中的紫外线照射单元1的基板温度为39.8℃，示例3中的紫外线照射单元1的基板温度为79.3℃。由此可知，作为实施例五的示例1和2中，由于紫外线照射单元1包括由高导热材料所形成的壳体3，因此，光源5的热量通过基板33和基体35传递至散热板37和壳体3，传递至壳体3的热量又从流体接触部25传递至水中，从而增强了散热性能。

此外，如表1所示，可知：示例1中的紫外线照射单元1的基板温度为60.1℃，示例3中的紫外线照射单元1的基板温度为79.3℃，示例4中的紫外线照射单元1的基板温度为58.1℃。由此可知，作为实施例五的示例1中的紫外线照射单元1，可将基板的温度冷却至具备散热装置的示例4中的紫外线照射单元1相当的程度。由此，作为实施例五的示例1中的紫外线照射单元1，由于具备由高导热材料形成的壳体3，因此，它不需要诸如风扇107之类的散热装置，削减了散热装置所带来的成本，且可使紫外线照射单元小型化。

进一步，如表1所示，可知：示例2中的紫外线照射单元1的基板温度为39.8℃，示例3中的紫外线照射单元1的基板温度为79.3℃，示例4中的紫外线照射单元1的基板温度为58.1℃。由此可知，作为实施例五的示例2中紫外线照射单元1，与具备散热装置的示例4中的紫外线照射单元1相比，将基板的温度进一步冷却了18℃以上。由此，作为实施例五的示例2中紫外线照射单元1，由于具备由高导热材料制成的壳体3，因此，它不需要诸如风扇107之类的散热装置，削减了散热装置所带来的成本，且可使紫外线照射单元小型化。

【实施例六】

参照图13，对实施例六的紫外线照射单元1进行说明。实施例六的紫外线照射单元1与实施例一的紫外线照射单元1相比，不同之处在于，包括：多个长方体状的散热突出部117，散热突出部117作为散热部，从壳体3的流体接触部25向紫外线照射方向突出并在圆周方向上间隔地设置。

多个长方体状的散热突出部117从壳体3的流体接触部25向紫外线照射方向突出，增加了流体接触部25与流体的接触表面积。多个散热突出部117由与壳体3同样的材料形成，例如，通过一体成型与壳体3一同形成。

如图14所示，将实施例六的紫外线照射单元1插入至连接器51的第一口部53中，使多个长方体状的散热突出部117朝向连接器51的第二口部55。实施例六的紫外线照射单元1由于具有多个长方体状的散热突出部117，因此可以将光源5所产生的热量通过基板33和基体35传递至各个散热板37和壳体3，传递至壳体3的热量则由多个长方体状的散热突出部117传递至流体中。因此，实施例六的紫外线照射单元1通过将光源5的热量传递至流体中，可抑制或防止光源5处于高温状态而过早地劣化。进一步地，实施例六中的紫外线照射单元1由于具备多个长方体状的散热突出部117，因此，它不需要散热装置，削减了散热装置所带来的成本，且可使紫外线照射单元小型化。

【实施例七】

参照图15，对实施例七的紫外线照射单元1进行说明。实施例七中的紫外线照射单元1与实施例一的紫外线照射单元1相比，不同之处在于，包括：多个棱柱状的散热突出部117，散热突出部117从壳体3的流体接触部25向紫外线照射方向长长地伸出并在流体接触部25的半圆周区域沿圆周方向间隔地设置。

多个棱柱状的散热突出部117从壳体3的流体接触部25向紫外线照射方向突出，增加了流体接触部25与流体的接触表面积。多个散热突出部117由与壳体3同样的材料形成，例如，通过一体成型与壳体3一同形成。

如图16所示，将实施例七中的紫外线照射单元1插入至连接器51的第一口部53中，使多个棱柱状的散热突出部117位于与连接器51的第三口部57的相反侧。这样，实施例七中的紫外线照射单元1不会阻碍流体从第二口部55流向第三口部57。

此外，实施例七的紫外线照射单元1由于具有多个棱柱状的散热突出部117，因此可以将光源5所产生的热量通过基板33和基体35传递至各个散热板37和壳体3，传递至壳体3的热量则由多个棱柱状的散热突出部117传递至流体中。因此，实施例七的紫外线照射单元1通过将光源5的热量传递至流体中，可抑制或防止光源5处于高温状态而过早地劣化。进一步地，实施例七的紫外线照射单元1由于具备多个棱柱状的散热突出部117，因此，它不需要散热装置，削减了散热装置所带来的成本，且可使紫外线照射单元小型化。

【实施例八】

参照图17，对实施例八的紫外线照射单元1进行说明。实施例八中的紫外线照射单元1与实施例一的紫外线照射单元1相比，不同之处在于：壳体3被分割为紫外线发射口侧壳体119及紫外线发射口相反侧壳体121，基体35与间隔件43一体成型，基体35分别与紫外线发射口侧壳体119及紫外线发射口相反侧壳体121螺纹连接，且紫外线照射模块11无散热体39。

紫外线发射口侧壳体119中，在靠近模块插入口13一侧的内壁123设置有螺纹槽(未图示)，该螺纹槽用于与基体35的侧壁41螺合。紫外线发射口侧壳体119由诸如包含炭黑的树脂材料或者al(铝)等高导热材料形成。

紫外线发射口相反侧壳体121中，在紫外线发射口7侧的内壁125设置有螺纹槽(未图示)，该螺纹槽用于与基体35的侧壁41螺合。紫外线发射口相反侧壳体121可以由例如与后述的紫外线发射口侧壳体119相同的材料形成，也可以由另外的材料形成。

基体35与间隔件43一体成型，其侧壁41设置有螺纹槽(未图示)，该螺纹槽用于分别与紫外线发射口侧壳体119的内壁123及紫外线发射口相反侧壳体121的内壁125进行螺蚊连接。

如图18所示，实施例八中的紫外线照射单元1中，壳体被分为紫外线发射口侧壳体119及紫外线发射口相反侧壳体121，光源5所产生的热量通过基板33和基体35传递至作为散热部且由高导热材料形成的紫外线发射口侧壳体119，传递至紫外线发射口侧壳体119的热量从流体接触部25传递至流体中。因此，实施例八的紫外线照射单元1通过将光源5的热量传递至流体中，可抑制或防止光源5处于高温状态而过早地劣化。实施例八中的紫外线照射单元1，若紫外线发射口相反侧壳体121由高导热材料形成，则可向大气中散热，且紫外线发射口侧壳体119与紫外线发射口相反侧壳体121不必由相同材料形成，若高导热材料价格昂贵，紫外线发射口相反侧壳体121可由诸如氯乙烯等廉价的材料形成，从而削减成本。进一步地，实施例八的紫外线照射单元1由于不包括散热体39，因此削减了散热体39所带来的成本，且可使紫外线照射单元小型化。

【实施例九】

参照图19，对实施例九的紫外线照射单元1进行说明。实施例九中的紫外线照射单元1，与实施例八的紫外线照射单元1相比，不同之处在于，包括：多个棱柱状的散热突出部117，散热突出部117从紫外线发射口侧壳体119的流体接触部25向紫外线照射方向长长地伸出并在流体接触部25的半圆周区域沿圆周方向间隔地设置。

如图20所示，实施例九中的紫外线照射单元1，其壳体被分为紫外线发射口侧壳体119及紫外线发射口相反侧壳体121，还包括多个棱柱状的散热突出部117，因此，光源5所产生的热量通过基板33和基体35传递至紫外线发射口侧壳体119及紫外线发射口相反侧壳体121，传递至作为散热部的紫外线发射口侧壳体119的热量从流体接触部25及多个棱柱状的散热突出部117传递至流体中。因此，实施例九的紫外线照射单元1通过将光源5的热量传递至流体中，可抑制或防止光源5处于高温状态而过早地劣化。进一步地，实施例九的紫外线照射单元1由于不包括散热体39，削减了散热体39所带来的成本。

【实施例十】

如上所述，从紫外线照射单元1发出的紫外线的照射强度以w/mm²表示，紫外线对流体的杀菌剂量以w·sec/mm²表示。也就是说，当所使用的紫外线的输出相同时，对流体的照射时间越长，越可获得高的杀菌率。因此，为了延长紫外线对流体的照射时间以提高杀菌效果，可考虑降低流体的流速。

参照图21，对实施例十的紫外线杀菌装置49进行说明。实施例十的紫外线杀菌装置49中，紫外线照射单元1嵌合于具有三个口部的连接器51的其中一个口部，即第一口部53。相对于流经连接器51的流体，紫外线照射单元1设置于与该流体的流动方向相对的口部，即第一口部53，并且，壳体3的紫外线发射口侧壳体端部127越过连接器51的第三口部57的开口129，位于与紫外线照射单元1被嵌合的口部(即第一口部53)相对的口部即第二口部55侧。换而言之，紫外线照射单元1嵌合于第一口部53，使得壳体3的一部分面对连接器51的第三口部57的开口129，且距离开口129一定的距离。

如图21所示，实施例十的紫外线杀菌装置49中，由于紫外线照射单元1的壳体3的紫外线发射口侧壳体端部127越过第三口部57的开口129，位于第二口部55侧(即，紫外线照射单元1的壳体3的一部分以与连接器51的第三口部57的开口129相隔并相对的方式嵌合于第一口部53)，因此，对于从流入侧流路管63流动至流出侧流路管65的流体而言，与流出侧流路管65中该流体的流速相比，可降低该流体在从流入侧流路管63至紫外线发射口侧壳体端部127的流速。因此，与紫外线照射单元1的壳体3嵌合于第一口部53且不与第三口部57的开口129相隔并相对的紫外线杀菌装置相比，实施例十的紫外线杀菌装置49可以延长紫外线照射单元1对从流入侧流路管63流动至紫外线发射口侧壳体端部127的流体的紫外线照射时间，从而提高流体的杀菌率。

为了对实施例十的紫外线杀菌装置49中，从流入侧流路管63流动至流出侧流路管65的流体，在流入侧流路管63至紫外线发射口侧壳体端部127的流速以及在流出侧流路管65的流速进行确认，分别对如图22(a)-(d)中所示的示例1-4的结构的紫外线杀菌装置内的流体的流速进行了测定。示例1-4的紫外线杀菌装置的结构如下所示，其中示例1-3的紫外线杀菌装置相当于实施例十的紫外线杀菌装置。

示例1：紫外线杀菌装置49(图22(a))，其中，紫外线照射单元1的壳体3的紫外线发射口侧壳体端部127越过第三口部57的开口129，位于第二口部55侧

示例2：紫外线杀菌装置49(图22(b))，其中，紫外线照射单元1的壳体3的紫外线发射口侧壳体端部127未越过第三口部57的开口129，位于第二口部55侧

示例3：紫外线杀菌装置49(图22(c))，其中，紫外线照射单元1的壳体3的紫外线发射口侧壳体端部127位于第三口部57的开口129的中心线上

示例4：紫外线杀菌装置49(图22(d))，其中，紫外线照射单元1的壳体3嵌合于第一口部53，且不与第三口部57的开口129相隔并相对

通过使用comsol的模拟来测定如图22(a)-(d)中所示的示例1至4的结构的紫外线杀菌装置49内的流体的流速。每个示例的模拟以下述条件来进行：流入侧流路管63的内径为31mm，流出侧流路管65的内径和第三口部的开口的最小直径为20mm，且在流入侧流路管63中以流量为2l，流速为0.04m/s供给流体。

参照图22(a)-(d)，对实施例十的紫外线杀菌装置49中流体的流速进行说明。

如图22(a)所示，可知，示例1中的紫外线杀菌装置49中，从流入侧流路管63到紫外线发射口侧壳体端部127的流体的速度，从流路管的中心至管壁侧大约为0.05m/s，流出侧流路管65的中心附近的流体的最大速度约为0.30m/s。

如图22(b)所示，可知，示例2中的紫外线杀菌装置49中，从流入侧流路管63到紫外线发射口侧壳体端部127的流体的速度，从流路管的中心至管壁侧大约为0.05m/s，流出侧流路管65的中心附近的流体的最大速度约为0.25m/s。

如图22(c)所示，可知，示例3中的紫外线杀菌装置49中，从流入侧流路管63到紫外线发射口侧壳体端部127的流体的速度，从流路管的中心至管壁侧大约为0.05m/s，流出侧流路管65的中心附近的流体的最大速度约为0.25m/s。

如图22(d)所示，可知，示例4中的紫外线杀菌装置49中，从流入侧流路管63到紫外线发射口侧壳体端部127的流体的速度，在流路管的中心附近大约为0.15m/s，在管壁侧大约为0.10m/s，流出侧流路管65的中心附近的流体的最大速度约为0.25m/s。

因此，与示例4中的紫外线杀菌装置(其中，紫外线照射单元1的壳体3嵌合于第一口部53，且不与第三口部57的开口129相隔并相对)相比，作为实施例十的示例1-3中的紫外线杀菌装置49可以延长紫外线照射单元1对于从流入侧流路管63流动至紫外线发射口侧壳体端部127的流体的紫外线照射时间，从而提高流体的杀菌率。

【实施例十一】

参照图23，对实施例十一的紫外线杀菌装置49进行说明。实施例十一的紫外线杀菌装置49与实施例十的紫外线杀菌装置49相比，不同之处在于，在壳体3上与连接器51的第三口部57的开口129相隔并相对的位置设置有散热部131，散热部131由高导热材料形成。

通过在壳体3上与连接器51的第三口部57的开口129相隔并相对的位置形成多个槽133，来设置散热部131。散热部131由上述高导热材料形成。多个槽133增加了壳体3与流体的接触面积。

实施例十一的紫外线杀菌装置49，在壳体3上与连接器51的第三口部57的开口129相隔并相对的位置具备散热部131，因此光源5所产生的热量通过基板33和基体35传递至各个散热板37及壳体3。传递至各个散热板37的热量被释放至大气中，传递至壳体3的热量由散热部131传递至流体中。因此，实施例十一的紫外线杀菌装置49通过将光源5的热量释放到大气中或传递至流体中来增强散热性能，所以可以抑制或防止光源5在紫外线照射时处于高温状态而过早地劣化。

【实施例十二】

参照图24，对实施例十二的紫外线杀菌装置49进行说明。在图24中，实施例十二的紫外线杀菌装置49与实施例十的紫外线杀菌装置49的不同之处在于，设置于连接器51的第二口部55的流入侧流路管63经由90度肘形的连接器135与上游侧流路管137连接。

在图24中，定义与流入侧流路管63平行的方向为第一方向x，定义与流出侧流路管65和上游侧流路管137平行的方向为第二方向y，第一方向x和第二方向y彼此正交，且定义第二方向y的正方向为上或上方；因此，实施例十二的紫外线杀菌装置49设置于在流路内比上游侧流路管137低的位置。

如图24所示，由于实施例十二中的紫外线杀菌装置49被配置于流路内的低位，因此可抑制或防止空气等气泡进入第二口部55和流入侧流路管63中。因此，实施例十二的紫外线杀菌装置49可抑制或防止从紫外线照射单元1发射出的紫外线直接照射至第二口部55或流入侧流路管63的内表面所造成的第二口部55或流入侧流路管63的过早劣化。另外，还可以抑制或防止因气泡所造成的杀菌率降低。

【实施例十三】

参照图25和图26，对实施例十三的紫外线杀菌装置49进行说明。在图25中，实施例十三的紫外线杀菌装置49与实施例十的紫外线杀菌装置49的不同之处在于：实施例四的紫外线照射单元1嵌合于连接器51的第一口部53，在该紫外线照射单元1中，紫外线透射体9为聚光透镜；以及，连接器51的第二口部55的内径尺寸沿朝向第一口部53的方向变小。

如图26所示，实施例十三中，连接器51的第二口部55的内径尺寸沿朝向第一口部53的方向从φ1逐渐减小到φ2。图25中，φ1与插入并连接至第二口部55的流入侧流路管63的内径尺寸相同。φ2为紫外线照射单元1的壳体3的紫外线发射口7的内径以上的尺寸，例如，为φ1的内径尺寸的90％至50％。

如图25所示，实施例十三的紫外线杀菌装置49由于连接器51的第二口部55的内径尺寸沿朝向第一口部53的方向变小，因此，从流入侧流路管63流向流出侧流路管65的流体可以被汇集于第二口部55内的管的中央附近。这样，实施例十三的紫外线杀菌装置49可对汇集于第二口部55内的管的中央附近的流体照射紫外线强度高的紫外线，以提高流体的杀菌率。

为了确认实施例十三的紫外线杀菌装置49提高了对流体的杀菌率，通过comsol对如图27的(a)、(b)所示的示例5、6中的结构的紫外线杀菌装置进行了模拟。以下表示示例5、6中的紫外线杀菌装置的各个结构以及模拟条件。此外，在图27的(a)和(b)中，紫外线照射单元1用白色部分示出。

示例5：紫外线杀菌装置49(图27的(a))，其中，连接器51的第二口部55的内径尺寸向着第一口部53恒定为25mm(例如，在图26中，φ1＝φ2＝25mm)

示例6：紫外线杀菌装置49(图27的(b))，其中，连接器51的第二口部55的内径尺寸向着第一口部53从25mm减小至18mm(例如，在图26中，φ1＝25mm,φ2＝18mm)

模拟条件：对示例5、6中的紫外线杀菌装置，从流入侧流路管63朝向流出侧流路管65，以2l/min的流量供给了包含模拟菌体的1000个粒子的流体。

通过上述的模拟，示例5、6中的紫外线杀菌装置中，测定紫外线照射单元照射的紫外线的强度分布以及紫外线杀菌装置中流动的粒子所受到的紫外线照射剂量。

这里，粒子照射的紫外线的照射剂量与利用紫外线杀菌装置对流体的杀菌率相对应，图28中表示各粒子受到的紫外线的照射剂量。在图28的(a)、(b)的图表中，横轴表示赋予1000个粒子的序号，纵轴表示各粒子受到的紫外线的照射剂量。此外，图28中，还省略了受到超过3.0×e-5j/mm²的紫外线照射剂量的粒子图。

参照图27的(a)、(b)以及图28的(a)、(b)，对流经示例5、6中的结构的紫外线杀菌装置49内的1000个粒子所受到的紫外线的照射剂量进行说明。

示例5的紫外线杀菌装置49中，如图27的(a)所示，可知，在第二口部55内，流体中所含粒子139的一部分在与管的中心附近相比紫外线强度较低的管壁侧流动。此外，如图28(a)所示，可知：1000个粒子中最小的紫外线照射剂量为1.9×e-5j/mm²。

另一方面，示例6中的紫外线杀菌装置49中，如图27的(b)所示，可知，在第二口部55内，流体中所含的粒子139在与管的管壁侧相比紫外线强度较高的管的中心附近流动。此外，如图28的(b)所示，可知：1000个粒子中最小的紫外线照射剂量为2.07×e-5j/mm²。可知示例6的紫外线杀菌装置49与示例5的紫外线杀菌装置49相比，1000个粒子中最小的紫外线照射剂量提高了约9％。

因此，作为实施例十三的示例6中的紫外线杀菌装置，由于连接器51的第二口部55的内径尺寸沿朝向第一口部53的方向变小，因此，可将从流入侧流路管63流向流出侧流路管65的流体汇集于第二口部55内的管的中央附近，通过对该流体照射紫外线强度高的紫外线，可以提高流体的杀菌率。

【变型例】

本发明并不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明主旨的范围内进行各种变形。

如图29所示，紫外线杀菌装置49可以包括两个经由流路管99连接的连接器51，以及嵌合于每个连接器51的第一口部53的紫外线照射单元1。流路管99是已设好的流路管，通过如螺钉、粘合剂或焊接等方式固定至两个连接器51的口部。

图29所示的紫外线杀菌装置49具有两个紫外线照射单元1，因此能够延长对流体照射紫外线的时间，增加杀菌处理的流体的总量。

在以1个紫外线照射单元1和一个连接器51作为一组的情况下，紫外线杀菌装置49可具备1～10组紫外线照射单元1和连接器51。

如图30所示，紫外线杀菌装置49中可以包括具有四个口部的连接器101，以及嵌合在连接器101的两个口部即第一口部103和第二口部105的两个紫外线照射单元1。此外，图30所示的紫外线杀菌装置49中，也可以仅在第一口部103嵌合有紫外线照射单元1，可将塞子(未图示)代替紫外线照射单元1嵌合于第二口部105。

多个散热突出部117可以是例如半球状而不是长方体状，也可以交替地设置长方体状的散热突出部和半球状的散热突出部。另外，多个散热突出部117可以是例如圆柱状而不是棱柱状，也可以交替地设置圆柱状的散热突出部和棱柱状的散热突出部。

实施例十的紫外线杀菌装置49的壳体3，与连接器51的第三口部57的开口129相隔并相对的部分的外径，可与抵接于连接器51的第一口部53的部分的外径相同。

实施例十二的紫外线杀菌装置49，与设置于连接器51的第二口部55的流入侧流路管63相连接的上游侧流路管137，设置于紫外线杀菌装置49的上方即可，也可以配置在其他的上游侧流路管或下游侧流路管的上方。

实施例十三的连接器51的第二口部55的内径尺寸可以沿朝向第一口部53的方向阶段性地变小。

在实施例十三中，紫外线照射单元1可以是实施例三中的紫外线照射单元1，而不是实施例四中的紫外线照射单元1。

实施例十三的紫外线杀菌装置的49的连接器51，如图31所示，连接器51的第一口部53可以与紫外线照射单元1的壳体3一体成型。

在实施例十三的紫外线杀菌装置49中，如图32所示，也可以通过将内径转换部件141嵌合到第二口部55，从而使连接器51的第二口部55的内径尺寸沿朝向第一口部53的方向而变小。