流体杀菌装置的制作方法

本发明涉及流体杀菌装置，尤其涉及向作为处理对象的流体照射紫外光进行杀菌的技术。

背景技术：

已知紫外光具有杀菌能力，在医疗或食品加工的现场等的杀菌处理中，使用照射紫外光的装置。另外，通过向水等流体照射紫外光而连续性地对液体进行杀菌的装置也被使用。作为这样的装置，例如可举出将直管状的导管的两端部用石英的玻璃板密封，从导管的外侧经由玻璃板向在导管的内部流动的流体照射紫外光的构成(例如，参照专利文献1)。[在先技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特开2014-233712号公报

技术实现要素：

[发明要解决的课题]

在流体杀菌装置中，需要采用能够耐受应处理的流体的流体压力的流路构造，尤其需要使分隔流路与光源之间的玻璃板为耐压构造。在所处理的流体为高压的情况下，为了能够耐受其压力而必须增加玻璃板的厚度。但若增加玻璃板的厚度，则因透射过厚玻璃板而造成的紫外光的损失增加，流体所照射到的紫外光强度降低。

本发明鉴于以上课题而完成，其示例性的目的之一在于提供一种提高对在流路内流动的流体的紫外光照射效率的流体杀菌装置。

[用于解决技术课题的技术方案]

本发明的一种方案的流体杀菌装置包括：杀菌对象的流体所流动的处理流路；容纳有向处理流路内的流体照射紫外光的光源的光源室；被设置在处理流路与光源室之间，使紫外光透射的窗构件；以及为了使处理流路的压力与光源室的压力的差减少而调整光源室的压力的压力调整机构。

根据本方案，因根据处理流路内的流体的压力而调整光源室的压力，所以能够减少施加在窗构件的两面的压力差。由此，与因未根据处理流路内的压力而调整光源室的压力所以较大的压力差施加在窗构件上的情况相比，能够采用厚度小的窗构件，能够提高照向流体的紫外光的照射效率。

也可以是，压力调整机构具有被构成为能根据处理流路与光源室的压力差而变位的隔板，利用隔板的变位所导致的容积变化来调整光源室的压力。

也可以是，压力调整机构具有与光源室连通的光源侧压力调整室，以及与处理流路连通的流路侧压力调整室；光源侧压力调整室与流路侧压力调整室之间设置有隔板，利用隔板的变位所导致的光源侧压力调整室的容积变化来调整光源室的压力。

也可以是，压力调整机构具有与光源室连通的压力调整室，压力调整室与处理流路之间设置有隔板，利用隔板的变位所导致的压力调整室的容积变化来调整光源室的压力。

也可以是，压力调整室被隔着处理流路配置在光源室的相反侧。

也可以是，隔板设置在处理流路与光源室之间，隔板的至少一部分被构成为窗构件，压力调整机构利用隔板的变位所导致的光源室的容积变化来调整光源室的压力。

也可以是，光源室被封入比大气压高的压力的气体。

也可以是，压力调整机构具有使光源室加压及减压的加减压装置，测定处理流路的压力的流路压力计，以及基于流路压力计的测量结果控制加减压装置的动作的控制装置。

也可以是，加减压装置包含：使光源室加压的泵；使光源室减压的阀门；以及测定光源室的压力的光源室压力计。控制装置为了流路压力计与光源室压力计的测量结果的差减少而使加减压装置动作。

也可以是，包括在处理流路与光源室的压力差超过预定的阈值的情况下输出警报的控制装置。

本发明的另一方案的流体杀菌装置包括：被设计为使杀菌对象的流体在预定的动作压力范围内流动的处理流路；容纳有向处理流路内的流体照射紫外光的光源的光源室；以及设置在处理流路与光源室之间、使紫外光透射的窗构件。光源室被封入气体，该气体的压力是与处理流路所设置的氛围压力不同的压力，并且是处理流路的动作压力范围的中间值与氛围压力之间的任意压力。

根据此方案，预定的动作压力范围的流体在处理流路内流动的期间，窗构件受到来自处理流路侧的流体压力，并且受到来自光源室侧的动作压力范围的中间值与氛围压力之间的压力。因此，与光源室内的气压为氛围压力的情况相比，能够减少施加在窗构件的两面的压力差。由此，与流体流动时的光源室内为氛围压力的情况相比，能够采用厚度小的窗构件，能够提高照向流体的紫外光的照射效率。

[发明效果]

根据本发明，在对与氛围压力不同压力的流体进行处理的情况下，也能够提高照射于流体的紫外光强度，使杀菌能力提高。

附图说明

图1是概略地表示第1实施方式的流体杀菌装置的构成的剖视图。

图2是概略地表示变形例的流体杀菌装置的构成的剖视图。

图3是概略地表示变形例的流体杀菌装置的构成的剖视图。

图4是概略地表示第2实施方式的流体杀菌装置的构成的剖视图。

图5是概略地表示第3实施方式的流体杀菌装置的构成的剖视图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的实施方式。此外，在说明中对相同的要素标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。

(第1实施方式)

图1是概略地表示实施方式1的流体杀菌装置10的构成的剖视图。流体杀菌装置10包括：处理容器20，光源30，窗构件32，以及压力调整机构40。光源30向被处理容器20所包围的处理流路12的内部照射紫外光，对在处理流路12内流动的流体(水等)照射紫外光进行杀菌处理。

处理容器20中划分出处理流路12及光源室14。处理容器20具有第1端壁21、第2端壁22、侧壁23、流出管26、以及流入管27。第1端壁21的附近设置有容纳光源30的光源室14。侧壁23从第1端壁21向第2端壁22沿轴向延伸。侧壁23为筒状构件，例如具有圆筒形状。侧壁23上设置有流出管26与流入管27。流出管26及流入管27与处理流路12连通。流出管26设置在窗构件32的附近，流入管27设置在第2端壁22的附近。处理容器20的内面25由具有紫外光反射性的材料构成，例如使用聚四氟乙烯(ptfe)等氟系树脂材料或铝(al)等金属材料。

光源30为包含发出紫外光的发光元件的所谓uv-led(ultraviolet-lightemittingdiode：紫外发光二极管)光源。光源所包含的发光元件，其中心波长或峰值波长包含在约200nm～350nm的范围内，优选为发出杀菌效率高的波长为260nm～290nm附近的紫外光。作为这种紫外光led，已知有使用了氮化铝镓(algan)的方式。

光源30被靠近窗构件32地设置，配置为经由窗构件32向处理流路12的内部沿轴向照射紫外光。也可以是，光源30包含用于调整发光元件的配光角的调整机构。调整机构例如在光源30所包含的发光元件的指向角或者取向角为60度以上、90度以上或者120度以上的情况下，调整其出射角使取向角为30度以下。调整机构可以由透镜等透射型的光学系统构成，也可以由凹面镜等反射型的光学系统构成。

窗构件32被设置使得将处理流路12与光源室14之间分隔开。窗构件32例如被嵌入在处理容器20的侧壁23上所设置的凹部24中。窗构件32与凹部24的间隙中设置有密封构件34。由此，针对在处理流路12中流动的流体，光源室14被密封或密闭。窗构件32由石英(sio2)或蓝宝石(al2o3)、非晶质的氟系树脂等紫外光的透射率高的材料构成。

压力调整机构40具有压力调整容器42、隔板44、流路连接管46、以及光源室连接管48。压力调整机构40是为减少施加在窗构件32的两面的压力差，防止因处理流路12的流体压力造成的窗构件32的损伤而设置的。

压力调整容器42为处理容器20之外另行设置的容器。隔板44设置在压力调整容器42的内部，将压力调整容器42的内部划分为流路侧压力调整室16与光源侧压力调整室18。隔板44经由滑动构件45被安装在压力调整容器42的内面，使得流路侧压力调整室16与光源侧压力调整室18能够沿相邻的方向(附图的箭头方向)滑动。滑动构件45被构成使得隔板44能够以流路侧压力调整室16与光源侧压力调整室18之间被隔板44密封或密闭的状态进行滑动移动。滑动构件45例如由活塞密封用的密封构件等构成。

流路连接管46为连接处理流路12与流路侧压力调整室16的配管。流路连接管46使处理流路12与流路侧压力调整室16连通，使处理流路12与流路侧压力调整室16的内部的压力变得相等。光源室连接管48为连接光源室14与光源侧压力调整室18的配管。光源室连接管48使光源室14与光源侧压力调整室18连通，使光源室14与光源侧压力调整室18的内部的压力变得相等。

光源室14及光源侧压力调整室18为由窗构件32及密封构件34、隔板44及滑动构件45所密闭的空间。光源室14及光源侧压力调整室18中被封入空气或氮气(n2)这样的气体。光源室14中也可以设置有检测处理流路12的流体泄漏的传感器。光源室14所设置的泄露检测传感器例如被构成为在检测到流体的泄漏的情况下输出警报。

隔板44根据流路侧压力调整室16与光源侧压力调整室18的压力差，即处理流路12与光源室14的压力差而滑动移动地变位。若隔板44变位，则光源侧压力调整室18的容积变化，伴随容积变化而光源室14及光源侧压力调整室18的气压变化。若隔板44变位而使得光源侧压力调整室18的容积变小，则光源侧压力调整室18的气体被压缩而压力上升。另一方面，若隔板44变位使得光源侧压力调整室18的容积变大，则光源侧压力调整室18的气压下降。如此，隔板44变位使流路侧压力调整室16与光源侧压力调整室18的压力差下降，调整光源室14的压力，使得处理流路12与光源室14的压力差缩小。

压力调整机构40被构成为能够在第1压力与第2压力之间的范围内进行压力调整。第1压力对应光源侧压力调整室18的容积成为最大时的光源室14及光源侧压力调整室18的气压。第2压力对应光源侧压力调整室18的容积成为最小时的光源室14及光源侧压力调整室18的气压。第1压力的值没有特别要求，但优选为接近大气压(约0.1mpa)的值。通过将第1压力值设为接近大气压的值，在流体杀菌装置10不使用时，能够极力减小处理流路12与光源室14的压力差。此外，在流体杀菌装置10所被设置的环境为与大气压不同的预定的氛围压力的情况下，第1压力也可以为与氛围压力相近的值。

另一方面，第2压力的值根据作为处理对象的流体的流体压力而决定。例如设定为大气压的2倍～100倍(约0.2mpa～10mpa)程度的值。通过将第2压力值设为作为处理对象的流体的上限压力以上，在流体杀菌装置10使用时，能够极力减小处理流路12与光源室14的压力差，使其实质上为零。此外，也可以是，第2压力值不足作为处理对象的流体的上限压力。这是因为，即使在流体杀菌装置10使用时仅能够将光源室14的压力调整到比处理流路12的压力低的压力，与光源室14为大气压的情况相比，也能够缓和处理流路12与光源室14之间的压力差。

说明如上述构成的流体杀菌装置10的动作。在流体杀菌装置10使用时，若处理流路12的内部被导入流体，则根据处理流路12的内部的流体压力而流路侧压力调整室16的压力上升，隔板44进行变位，以缓和流路侧压力调整室16与光源侧压力调整室18的压力差变位。其结果，伴随处理流路12的流体压力的上升而光源室14的压力上升，光源室14的压力变成流体压力或者第2压力值。光源30经由窗构件32向在处理流路12中流动的流体照射紫外光进行杀菌处理。

若处理流路12中的流体的流动停止、流体压力下降，则流路侧压力调整室16的压力下降，隔板44进行变位，以缓和流路侧压力调整室16与光源侧压力调整室18的压力差变位。其结果，伴随处理流路12的流体压力下降而光源室14的压力下降。若在流体杀菌装置10不使用时处理流路12为空、变为大气压，则光源室14的压力变为大气压或者第1压力值。这样，在流体杀菌装置10的使用时及不使用时这二者下，压力调整机构40都进行动作以缓和处理流路12与光源室14的压力差。

根据本实施方式，在流体杀菌装置10的使用时及不使用时，因通过压力调整机构40而使得处理流路12与光源室14的压力差被缓和，所以能够常时减小起因于压力差而施加在窗构件32上的力。由此，不需要为了能够耐受流动在处理流路12中的流体压力而增加窗构件32的厚度，在处理高压的流体的情况下也能使窗构件更薄。通过使窗构件更薄，能够抑制透射过窗构件32的紫外光的损失，提高照射到在处理流路12中流动的流体的紫外光强度。另外，通过使窗构件32更薄，能够降低窗构件32及密封构件34的成本。

在本实施方式中，表示了流体的动作压力范围比大气压或者氛围压力高的情况。在变形例中，也可以是，动作压力范围中包含有大气压或者氛围压力，动作压力范围比大气压或者氛围压力低。在这种情况下，通过使压力调整机构40工作而使处理流路12与光源室14的压力差减少，也能够降低施加在窗构件32上的压力差的最大值，与未进行压力调整的情况相比能采用更薄的窗构件32。

(变形例1)

图2是概略地表示变形例1的流体杀菌装置10的构成的剖视图。本变形例的流体杀菌装置10包括取代压力调整机构40的另一压力调整机构50。压力调整机构50构成为利用在处理容器20的内部所划分出的压力调整室17，来调整光源室14的压力。以下，以与上述实施方式的不同点为中心说明本变形例。

压力调整机构50具有隔板54以及连接管58。隔板54被设置为在处理容器20的内部将处理流路12与压力调整室17之间划分开。所以，压力调整室17被第2端壁22、侧壁23及隔板54划分出来，被设置在隔着处理流路12与光源室14相反侧的位置。

隔板54介由滑动构件55而被安装在处理容器20的内面25上。隔板54被设置在第2端壁22的附近，被构成为能够在第2端壁22与流入管27之间沿处理容器20的轴向(附图的箭头方向)滑动。流入管27附近的内面25上设置有挡块57。挡块57限制隔板54的变位，使得其不会超过流入管27的位置地向从第2端壁22远离的方向移动变位。隔板54可以由紫外光的反射率高的构件构成，例如，隔板54中与光源30相对的相对面54a可以由紫外光的反射率高的材料构成。

连接管58连接光源室14与压力调整室17，使光源室14与压力调整室17的压力变得相等。连接管58沿处理容器20的侧壁23向轴向延伸，连接被设置在第1端壁21的光源室14与被设置在第2端壁22的压力调整室17。连接管58如图所示被设置在处理容器20的外部。此外，也可以是，连接管58被与处理容器20一体化地构成，例如，被埋入处理容器20的侧壁23中。

根据本变形例，隔板54根据处理流路12与压力调整室17的压力差而变位，使得压力调整室17的容积变化，由此调整光源室14及压力调整室17的压力。因此，在本变形例中，也能够在流体杀菌装置10的使用时及非使用时，调整光源室14的压力，使得处理流路12与光源室14的压力差减少。

(变形例2)

图3是概略地表示变形例2的流体杀菌装置10的构成的剖视图。本变形例的流体杀菌装置10中取代压力调整机构40而具有压力调整机构60。压力调整机构60通过可移动地构成窗构件32，从而使得使光源室14作为压力调整室发挥功能。以下，以与上述实施方式的不同点为中心说明本变形例。

压力调整机构60包括隔板64。隔板64被设置为在处理容器20的内部将处理流路12与光源室14之间划分开。隔板64上设置有窗构件32，隔板64的至少一部分由透射紫外光的材料构成。隔板64经由滑动构件65被安装在处理容器20的内面25上，构成为能够在光源30与流出管26之间沿处理容器20的轴向(附图的箭头方向)滑动。光源30的附近设置有第1挡块67a，通过第1挡块67a进行限制，使得隔板64不接触到光源30。另外，流出管26的附近设置有第2挡块67b，变位限制隔板64的变位，使得隔板64不超过流出管2的位置地向从第1端壁21远离的方向移动。

根据本变形例，通过兼具作为窗构件32的功能的隔板64的变位，来使光源室14的容积变化，调整光源室14的压力。所以，在本变形例中，也能够在流体杀菌装置10的使用时及非使用时，调整光源室14的压力，使得处理流路12与光源室14的压力差减少。

(变形例3)

在上述实施方式及变形例中，表示了通过隔板的移动而使压力调整室的容积变化的构成。在更进一步的变形例中，也可以构成为通过其它构造而使压力调整室的容积变化。例如，也可以是，隔板由可挠性的材料构成，构成为通过隔板的变形而使压力调整室的容积可变。例如，也可以是，对隔板采用隔膜构造，通过隔膜的变形而使压力调整室的容积变化。即，构成为通过隔膜的变形使隔板的至少一部分变位而使压力调整室的容积变化。

(第2实施方式)

图4是概略地表示第2实施方式的流体杀菌装置110的构成的剖视图。流体杀菌装置110包括处理容器20、光源30、窗构件32、以及压力调整机构70。压力调整机构70具有加减压装置72、控制装置80、以及流路压力计88。在本实施方式中，构成为通过根据处理流路12的压力值而使加减压装置72工作，来调整光源室14的压力。以下，以与上述实施方式的不同点为中心说明流体杀菌装置110。

加减压装置72包含加压泵74、减压阀76、以及光源室压力计78。加减压装置72连接在与光源室14连通的光源室连接管84上。加压泵74被构成为将被加压的空气或氮气经由光源室连接管84供给到光源室14，使光源室14加压。减压阀76构成为使被加压的光源室14放泄，从而降低光源室14的压力。光源室压力计78测量光源室14的压力。流路压力计88经由流路连接管82与处理流路12相连接，测量处理流路12的流体压力。加压泵74、减压阀76、光源室压力计78、以及流路压力计88与控制装置80相连接，按照来自控制装置80的指令而工作。

控制装置80根据流路压力计88所测量的处理流路12的压力值而控制加减压装置72的动作。控制装置80在处理流路12的压力值上升的情况，使加压泵74工作将光源室14加压，使处理流路12与光源室14的压力差减少。控制装置80在处理流路12的压力值降低的情况，使减压阀76工作而将光源室14减压，使处理流路12与光源室14的压力差减少。控制装置80例如对加压泵74及减压阀76进行反馈控制，以使得光源室压力计78的压力值与流路压力计88的压力值的差减小。

也可以是，控制装置80在加减压装置72未正常动作的情况下输出表示异常的警报。控制装置80例如在处理流路12与光源室14的压力差超过预定的阈值的情况下输出警报。由此，也可以通知存在窗构件32受到损伤或密封部件34的密封被损坏的可能。

根据本实施方式，通过根据流路压力计88的压力值而使加减压装置72工作，从而能够调整光源室14的压力。所以，根据本实施方式，在处理流路12的流体压力升高的情况，也能够调整光源室14的压力使处理流路12与光源室14的压力差减少。

(第3实施方式)

图5是概略地表示第3实施方式的流体杀菌装置210的构成的剖视图。流体杀菌装置210包括处理容器20、光源30、窗构件32、以及阀门90。在本实施方式中，不设置如上述实施方式及变形例所示的压力调整机构，而使光源室14的压力维持在一定值。光源室14与阀门90相连接，光源室14被封入预定的压力的气体。在本实施方式中，通过向光源室14中封入预定的压力的气体，能够使施加在窗构件32上的压力差的最大值被缓和。

被封入光源室14的气体的压力值为在处理流路12中流动的流体的动作压力范围的中间值与处理流路12的设置场所的氛围压力之间的值。例如，若在处理流路12中流动的流体的动作压力范围为0.3mpa～0.5mpa，处理流路12所被设置的氛围压力为大气压(约0.1mpa)，则向光源室14中封入0.1mpa～0.4mpa之间的气体。光源室14的压力值优选被设定使得施加在窗构件32上的压力差的最大值变小，例如，设定为处理流路12的动作压力范围的上限或者下限(界限值)与氛围压力的中间附近的值。例如，光源室14的压力值可以设定为处理流路12的动作压力范围的界限值与氛围压力的中间值的0.5倍～1.5倍程度的值。

处理流路12的氛围压力可以是大气压，也可以比大气压低，也可以比大气压高。另外，流动在处理流路12中的流体的动作压力范围可以包含处理流路12所被设置的氛围压力，也可以不包含。例如，在处理流路12的动作压力范围比氛围压力低的情况下，光源室14的压力也可以比氛围压力低。光源室14的压力值，可以为与氛围压力不同的值，也可以为与氛围压力相同的值。

根据本实施方式，因光源室14被设定为预定的压力，且为在处理流路12中流动的流体的动作压力范围与氛围压力之间的压力，所以能够减少施加在窗构件32的两面的压力差的最大值。例如，若流体的动作压力范围为0.3mpa～0.5mpa，光源室14的压力为0.3mpa，则流体流动在处理流路12中的期间施加在窗构件32上的压力差最大为0.2mpa。另外，处理流路12为空、成为氛围压力(例如为大气压即约0.1mpa)时，施加在窗构件32上的压力差也为约0.2mpa。其结果，能够使施加在窗构件32的两面的压力的最大值比流体压力的上限值小。由此，与光源室14未被设定为预定压力的情况相比，能够将起因于压力差的施加在窗构件32上的力的最大值减小。所以，根据本实施方式，在对流体的动作压力范围与氛围压力的差大的流体进行处理的情况下，也能够使用厚度小的窗构件32。

以上，基于实施方式说明了本发明。本领域技术人员应当理解，本发明并不被限定于上述实施方式，可能有各种设计变更，可能有各种变形例，并且这些变形例也在本发明的范围内。

在上述实施方式及变形例中，说明了用于向流体照射紫外光来进行杀菌处理的装置。在更进一步的变形例中，也可以将本流体杀菌装置用于通过紫外光的照射使流体中所含的有机物分解的净化处理。

在更进一步的变形例中，也可以使流体向与上述的实施方式或者变形例所示的流动方向相反的方向流动。即，可以将流入口与流出口反过来使用。例如，在图1所示的第1实施方式中，也可以将附图标记27所示的流通口作为流出口使用，将附图标记26所示的流通口作为流入口使用。

[附图标记说明]

10、110、210…流体杀菌装置，12…处理流路，14…光源室，16…流路侧压力调整室，17…压力调整室，18…光源侧压力调整室，30…光源，32…窗构件，40…压力调整机构，44…隔板，45…滑动构件，50…压力调整机构，54…隔板，65…滑动构件，70…压力调整机构，72…加减压装置，74…加压泵，76…减压阀，78…光源室压力计，80…控制装置，88…流路压力计

[工业可使用性]

根据本发明，在对与氛围压力不同压力的流体进行处理的情况下，也能够提高照射在流体上的紫外光强度而使杀菌能力提高。