流体杀菌装置的制作方法

1.本实用新型的实施方式涉及一种流体杀菌装置。


背景技术：

2.已知有一种流体杀菌装置，其朝向流体(例如，水等)照射紫外线从而对流体进行杀菌。例如，提出有一种流体杀菌装置，其具有使流体流过的筒部以及设置在筒部的端部并且向筒部的内部照射紫外线的光源。此时，从光源照射出的紫外线的一部分直接照射到流过筒部的内部的流体上。并且，从光源照射出而入射到筒部的内侧表面的紫外线在筒部的内部反复进行反射的同时传播。
3.这种流体杀菌装置例如可以用于对海水或地下水等进行杀菌。然而，海水或地下水等中有时含有砂、微生物残骸或无机盐等杂质。因此，若将流体杀菌装置用于上述用途，则杂质会附着于流体杀菌装置的液体接触部分，有时会导致杀菌效果下降。
4.例如，若杂质附着于筒部的内侧表面，则反射率会下降。若反射率下降，则照射到流体的反射光(紫外线)的强度会下降，因而会导致杀菌效果下降。并且，若杂质附着于设置在光源与流路之间的窗上，则从光源朝向流体照射的紫外线的一部分会被遮光，因而会导致杀菌效果下降。
5.此时，若拆卸流体杀菌装置1后去除附着的杂质，则需要花费劳力和时间，而且流体杀菌装置1的可动率也会下降。
6.因此，期待研发出能够抑制杂质附着的流体杀菌装置。
7.专利文献1：日本特开2018-69166号公报
8.专利文件2：日本特开2017-051290号公报


技术实现要素：

9.本实用新型要解决的技术问题在于提供一种能够抑制杂质附着的流体杀菌装置。
10.本实用新型涉及一种流体杀菌装置，其具备：筒部；供给头，设置在所述筒部的一侧端部；排出头，设置在所述筒部的另一侧端部，并且具有贯穿所述排出头的筒部侧的端面和所述排出头的与筒部侧相反一侧的端面之间的孔；基板，设置在所述排出头的所述孔的内部；发光元件，设置在所述基板的所述筒部侧的表面上，并且照射出紫外线；及窗，设置在所述排出头，并且与所述发光元件对置，所述筒部的内侧表面的表面粗糙度ra为50nm以下。
11.根据本实用新型的实施方式，提供一种能够抑制杂质附着的流体杀菌装置。
附图说明
12.图1是用于例示本实施方式所涉及的流体杀菌装置的示意剖视图。
13.图中：1-流体杀菌装置；2-筒部；4-供给头；5-排出头；6-光源；7-窗；9-刮刀；61-发光元件；63-保持架；63b-凸部；301a-流体；301b-流体。
具体实施方式
14.以下，参考附图对实施方式进行说明。另外，在各附图中，对相同的构成要件标注相同的符号，并适当省略详细说明。
15.图1是用于例示本实施方式所涉及的流体杀菌装置1的示意剖视图。
16.如图1所示，流体杀菌装置1例如具有筒部2、罩3、供给头4、排出头5、光源6、窗7、冷却部8及刮刀9。
17.筒部2呈筒状，且其两侧端部开口。筒部2例如可以为圆柱管。来自光源6的紫外线照射到筒部2的内部，但是，若照射过来的紫外线的一部分透过筒部2而泄漏到外部，则会导致流体杀菌装置1的处理能力下降。因此，筒部2优选由不透过紫外线且对紫外线的反射率高的材料制成。例如，可以由对紫外线的反射率高度金属形成筒部2。
18.若筒部2包含对紫外线的反射率高的金属，则容易将入射到筒部2的内侧表面的紫外线朝向流体301a反射。因此，能够提高从光源6照射出的紫外线的利用效率。若能够提高紫外线的利用效率，则能够减少发光元件61的数量。若发光元件61的数量变少，则能够实现光源6的小型化、低成本化及节能化。
19.并且，筒部2的内部空间成为杀菌对象的流体301a的流路。因此，流体301a与筒部2的内侧表面接触。在此，流体301a有时为海水或地下水等。例如，有时会出现包含金属的筒部2的内侧表面与海水接触而被腐蚀的情况。因此，优选由对海水等容易引起腐蚀的液体具有耐腐蚀性的金属形成筒部2。例如，若由含有8wt％以上的ni(镍)的不锈钢形成筒部2，则能够提高对紫外线的反射率及对海水等容易引起腐蚀的液体的耐腐蚀性。作为不锈钢，例如可以使用sus304或sus316等。
20.并且，海水或地下水等中有时含有砂、微生物残骸或无机盐等杂质。由于流体301a与筒部2的内侧表面接触，因此，若流体301a中含有杂质，则杂质容易附着于筒部2的内侧表面。若杂质附着于筒部2的内侧表面，则有时会出现对紫外线的反射率下降的情况。若对紫外线的反射率下降，则照射到流体301a的反射光(紫外线)的强度会下降，因而有可能会导致杀菌效果下降。
21.此时，若拆卸流体杀菌装置1后去除附着于筒部2的内侧表面上的杂质，则需要花费劳力和时间，而且流体杀菌装置1的可动率(operational availability)也会下降。
22.在此，可动率(operational availability)是指：希望开动设备时，设备能够正常开动运转的时间的比例。也可以说，保全所带来的设备可靠性。
23.基于本发明人的见解可知，若将筒部2的内侧表面的表面粗糙度(算术平均粗糙度)ra设为50nm(纳米)以下的范围，优选设为3nm(纳米)以上且50nm(纳米)以下的范围，则能够抑制杂质附着于筒部2的内侧表面，并且能够提高对紫外线的反射率。例如，通过对筒部2的内侧表面进行抛光，能够使筒部2的内侧表面的表面粗糙度ra成为上述数值范围。
24.罩3呈筒状，且其两侧端部开口。罩3例如可以为圆柱管。在罩3的内部空间容纳有筒部2。罩3的材料只要具有一定程度的刚性即可，其并不受特别限定。罩3的材料例如可以使用不锈钢等金属。罩3例如可以固定于供给头4及排出头5。罩3的固定方法并不受特别限定。例如，可以将罩3的一侧端部设置在设置于供给头4的凹部或槽的内部，将罩3的另一侧端部设置在设置于排出头5的凹部或槽的内部。并且，例如，也可以在罩3的两侧端部上分别设置凸缘，并通过螺钉等将一侧凸缘安装在供给头4上，通过螺钉等将另一侧凸缘安装在排
出头5上。
25.另外，并非一定要设置罩3，也可以省略罩3。但是，若设置有罩3，则能够抑制外力直接作用于筒部2。
26.供给头4设置在筒部2的一侧端部。在供给头4与筒部2的端部之间可以设置有未图示的密封部件。密封部件将供给头4与筒部2之间密封为液密。密封部件例如可以是o型环等。
27.供给头4例如呈圆柱状，且具有贯穿其筒部2侧端面和与筒部2侧相反一侧的端面之间的孔4a。孔4a的筒部2侧的开口与筒部2的内部连通。孔4a的与筒部2侧相反一侧的开口则成为供给口4a1。在供给口4a1，经由配管可以连接有流体301a的供给源。并且，在孔4a的内部还可以设置过滤器或整流板等。
28.供给头4的材料只要对流体301a及紫外线具有耐性即可，其并不受特别限定。供给头4的材料例如可以使用不锈钢等金属。如上所述，在流体301a为海水等容易引起腐蚀的液体的情况下，优选由含有8wt％以上的ni(镍)的不锈钢形成供给头4。如此一来，即使在对海水等进行杀菌的情况下，也能够抑制供给头4产生腐蚀。
29.排出头5设置在筒部2的另一侧端部。在排出头5与筒部2的端部之间可以设置有未图示的密封部件。密封部件将排出头5与筒部2之间密封为液密。密封部件例如可以是o型环等。
30.排出头5例如呈圆柱状，且其具有孔5a及孔5b。
31.孔5a的筒部2侧的开口与筒部2的内部空间连通。孔5a的与筒部2侧相反一侧的开口则成为设置在排出头5的侧面上的排出口5a1。杀菌完毕的流体301b从排出口5a1排出。在排出口5a1，经由配管可以连接有容纳杀菌完毕的流体301b的罐等。
32.并且，孔5a成为弯曲的流路。孔5a具有与排出头5的筒部2侧的端面大致平行的流路5a2以及沿着排出头5的轴向延伸的流路5a3。
33.流路5a2在排出头5的筒部2侧的端面开口。并且，在流路5a2的内壁，暴露有窗7。流路5a2例如为圆板状的空间。
34.流路5a3的一侧端部与流路5a2的周缘附近连接。在流路5a3的另一侧端部，连接有排出口5a1。流路5a3例如为圆筒状的空间。
35.从光源6照射出的紫外线经由窗7入射到流路5a2。因此，流过流路5a2的流体301a被紫外线杀菌。并且，入射到流路5a2的紫外线的一部分照射到筒部2的内部空间。照射到筒部2的内部空间的紫外线的一部分被筒部2的内侧表面反射。因此，流过筒部2的内部的流体301a被紫外线杀菌。
36.孔5b开口于排出头5的与筒部2侧相反一侧的端面及流路5a2。即，排出头5具有贯穿其筒部2侧的端面和与筒部2侧相反一侧的端面之间的孔(孔5b及孔5a)。
37.在孔5b内，例如设置有保持架63的凸部63b、基板62及发光元件61。
38.排出头5的材料只要对流体301a、301b及紫外线具有耐性即可，其并不受特别限定。排出头5的材料例如可以使用不锈钢等金属。如上所述，在流体301a、301b为海水等容易引起腐蚀的液体的情况下，优选由含有8wt％以上的ni(镍)的不锈钢形成排出头5。如此一来，即使在对海水等进行杀菌的情况下，也能够抑制排出头5产生腐蚀。
39.光源6装卸自如地设置在排出头5上。
40.光源6例如具有发光元件61、基板62及保持架63。
41.发光元件61设置在基板62的筒部2侧的表面上。发光元件61朝向窗7照射紫外线。发光元件61至少可以设置有一个。在设置有多个发光元件61的情况下，多个发光元件61可以串联连接。发光元件61只要是产生紫外线的元件即可，其并不受特别限定。发光元件61例如可以使用发光二极管或激光二极管等。
42.从发光元件61照射出的紫外线的峰值波长只要具有杀菌效果即可，其并不受特别限定。但是，若峰值波长为255nm～290nm，则能够提高杀菌效果。因此，优选使用能够照射出峰值波长为255nm～290nm的紫外线的发光元件61。
43.基板62呈板状，且其设置在凸部63b的筒部2侧的端面上。在基板62上可以设置有配线图案。基板62的材料优选使用对紫外线具有耐性的材料。基板62的材料例如可以使用氧化铝等陶瓷。基板62也可以是用无机材料包覆金属板表面而成的基板(金属芯基板)。若基板62的材料使用陶瓷等或基板62采用金属芯基板，则能够获得对紫外线的耐性及高的散热性。
44.保持架63可以装卸自如地设置在排出头5上。发光元件61的寿命比放电灯等的寿命长，但是，若点亮时间变长则发光效率会下降。并且，还可能存在发光元件61出现故障而无法点亮的情况。若将保持架63装卸自如地设置在排出头5上，则能够容易更换发光元件61。
45.保持架63例如具有凸缘63a及凸部63b。凸缘63a及凸部63b可以形成为一体。
46.凸缘63a呈板状，且其安装于排出头5的与筒部2侧相反一侧的端面。凸缘63a例如通过螺钉等紧固部件安装于排出头5上。
47.凸部63b设置在凸缘63a的筒部2侧的面上。凸部63b从凸缘63a的一个面突出从而设置在排出头5的孔5b的内部。在凸部63b的筒部2侧的端面上可以设置安装有发光元件61的基板62。并且，凸部63b可以具有相对于排出头5定位发光元件61的功能。例如，可以使凸部63b的侧面与排出头5的孔5b的内壁接触。如此一来，能够相对于排出头5定位发光元件61。
48.并且，排出头5的孔5b与流路5a2被窗7隔开，因此，在流路5a2中存在流体301a的状态下也能够装卸排出头5。因此，能够提高维护性。
49.并且，保持架63具有向外部释放发光元件61中产生的热量的功能。因此，保持架63优选由导热系数高的材料制成。保持架63例如可以由铝、铜、不锈钢等金属制成。并且，在保持架63的与筒部2侧相反一侧的端面或侧面等上还可以设置散热片。
50.窗7呈板状，且其例如液密地设置在排出头5的孔5b的内壁上。即，窗7设置在排出头5上，且其一个面暴露于设置在排出头5的流路5a2中。窗7的平面形状例如可以为四边形。若将窗7的平面形状设为四边形，则刮刀9容易与窗7的整个面接触。因此，容易去除附着于窗7的杂质。
51.窗7与发光元件61对置。在窗7与发光元件61之间可以设置有空间5b1。窗7可以由能够使紫外线透过且对紫外线及流体301a具有耐性的材料制成。窗7例如可以由石英或使紫外线透过的氟树脂等制成。
52.并且，在窗7的发光元件61侧的面上可以设置有反射防止膜。若设置有反射防止膜，则能够抑制从发光元件61照射出的紫外线被窗7反射而难以照射到流体301a的情况出
现。即，能够提高从发光元件61照射出的紫外线的利用效率。
53.并且，在窗7的筒部2侧的面上还可以设置有防污膜。如上所述，流体301a中有时含有杂质。若杂质附着于窗7，则从发光元件61照射过来的紫外线会难以透过窗7。若设置有防污膜，则能够抑制杂质附着于窗7。
54.例如，在保持架63的与发光元件61侧相反的一侧可以设置有冷却部8。冷却部8例如为朝向保持架63供给空气的风扇等。在保持架63上设置有散热片的情况下，冷却部8可以是朝向散热片供给空气的风扇。并且，冷却部8例如也可以朝向设置在保持架63的流路供给液体。即，冷却部8可以是空冷式也可以是液冷式。
55.另外，根据发光元件61的数量或发热量、流体301a的温度或流量等，还可以省略冷却部8。但是，若设置有冷却部8，则即使增加发光元件61的数量或施加电力等，发光元件61的温度也难以超过最大pn结温度。
56.并且，若设置有冷却部8，则即使流体301a的温度变高或温度高的流体301a的流量增加，发光元件61的温度也难以超过最大pn结温度。因此，能够扩大可应对的流体301a的范围。
57.在此，由于流体301a与窗7的筒部2侧的面接触，因此，若流体301a中含有杂质，则杂质容易附着于窗7的筒部2侧的面上。若杂质附着于窗7上，则从光源6照射出的紫外线难以入射到流路5a2。因此，有可能会导致杀菌效果下降。
58.如上所述，若在窗7的筒部2侧的面上设置有防污膜，则能够抑制杂质附着。然而，即便设置有防污膜，若流体301a中所含杂质的量较多，则有时难以抑制杂质的附着。
59.此时，若拆卸流体杀菌装置1后去除附着于窗7上的杂质，则需要花费劳力和时间，而且流体杀菌装置1的可动率也会下降。
60.因此，在流体杀菌装置1上设置了用于去除附着于窗7上的杂质的刮刀9。
61.刮刀9可以设置于排出头5上。在刮刀9与排出头5之间，可以设置有密封部件10。密封部件10将刮刀9与排出头5之间密封为液密。
62.刮刀9能够以与窗7的筒部2侧的面接触的状态沿着窗7的表面移动。例如，刮刀9的一侧端部9a可以与窗7的筒部2侧的面接触。例如，刮刀9的另一侧端部9b可以从排出头5暴露在外。例如，刮刀9能够沿与筒部2的中心轴正交的方向移动。
63.若设置有上述刮刀9，则能够刮取附着于窗7上的杂质。
64.刮刀9的移动例如可以由操作人员手动进行，或者也可以使用马达或气缸等驱动设备进行。刮刀9的杂质去除例如可以根据所附着的杂质的量而进行，也可以定期进行。
65.刮刀9的材料只要对流体301a及紫外线具有耐性即可，其并不受特别限定。刮刀9的材料例如可以使用不锈钢等金属。如上所述，在流体301a为海水等容易引起腐蚀的液体的情况下，优选由含有8wt％以上的ni(镍)的不锈钢形成刮刀9。如此一来，即使在对海水等进行杀菌的情况下，也能够抑制刮刀9产生腐蚀。
66.以上，对本实用新型的若干实施方式进行了例示，但这些实施方式只是举例说明，并没有限定本实用新型范围的意图。这些新的实施方式能够以其它各种方式实施，在不脱离本实用新型宗旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式或其变形例均属于本实用新型的范围或宗旨内，并且也包含在技术方案中记载的发明及其等同的范围内。并且，上述各实施方式也可以彼此组合实施。