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JP7724174B2 - Fluid sterilizer - Google Patents
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JP7724174B2 - Fluid sterilizer - Google Patents

Fluid sterilizer

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JP7724174B2
JP7724174B2 JP2022034688A JP2022034688A JP7724174B2 JP 7724174 B2 JP7724174 B2 JP 7724174B2 JP 2022034688 A JP2022034688 A JP 2022034688A JP 2022034688 A JP2022034688 A JP 2022034688A JP 7724174 B2 JP7724174 B2 JP 7724174B2
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Description

本発明は、流体殺菌装置に関する。 The present invention relates to a fluid sterilization device.

水などの流体に紫外光を照射して流体を殺菌する流体殺菌装置が知られている。このような装置では、例えば、流路内壁面に紫外光反射率が高い材料が使用され、流路内を透過した紫外光の光量を計測する受光部が設けられる(例えば、特許文献1参照)。 Fluid sterilization devices are known that sterilize fluids such as water by irradiating them with ultraviolet light. In such devices, for example, a material with high ultraviolet reflectivity is used for the inner wall surface of the flow path, and a light receiving unit is provided that measures the amount of ultraviolet light that has passed through the flow path (see, for example, Patent Document 1).

特許6810012号公報Patent No. 6810012

流路内を透過した紫外光の計測結果が変化する原因として、例えば、流路内を流れる流体の透過率の変化と、流路内壁面の汚れによる紫外光反射率の変化とがある。流体殺菌装置の状態を適切にモニタリングするためには、計測結果に影響する複数の原因を切り分けできることが好ましい。 Causes of changes in the measurement results of ultraviolet light transmitted through the flow path include, for example, changes in the transmittance of the fluid flowing through the flow path and changes in the ultraviolet light reflectance due to dirt on the inner wall surface of the flow path. In order to properly monitor the status of the fluid sterilization device, it is desirable to be able to distinguish between multiple causes that affect the measurement results.

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、モニタリング精度を高めた流体殺菌装置を提供することにある。 The present invention was made in consideration of these issues, and one of its exemplary objectives is to provide a fluid sterilization device with improved monitoring accuracy.

本発明のある態様の流体殺菌装置は、殺菌対象の流体が流れる直管と、直管の第1端部側に配置される光源窓と、光源窓越しに直管の内部に紫外光を照射する光源と、直管の第1端部とは反対側の第2端部側に配置される計測窓と、計測窓を透過した紫外光を計測する計測装置と、を備える。計測装置は、紫外光の光量を計測する光センサと、計測窓と光センサの間に設けられ、光源から光センサに向けて延びる光軸上に配置される第1開口を有する第1絞りと、第1絞りと光センサの間に設けられ、光軸上に配置される第2開口を有する第2絞りと、を含み、第1端部から第1絞りまでの第1距離L1、第1絞りから第2絞りまでの第2距離L2、第1端部における直管の内径φ0、第1開口の第1開口径φ1、および、第2開口の第2開口径φ2を用いて表される条件式(φ0-φ1)/L1≧(φ1+φ2)/L2を充足可能である。 One embodiment of the fluid sterilization device of the present invention comprises a straight tube through which a fluid to be sterilized flows, a light source window located at a first end of the straight tube, a light source that irradiates the interior of the straight tube with ultraviolet light through the light source window, a measurement window located at a second end of the straight tube opposite the first end, and a measurement device that measures the ultraviolet light transmitted through the measurement window. The measurement device includes an optical sensor that measures the amount of ultraviolet light, a first diaphragm located between the measurement window and the optical sensor and having a first opening located on an optical axis extending from the light source toward the optical sensor, and a second diaphragm located between the first diaphragm and the optical sensor and having a second opening located on the optical axis. The measurement device is capable of satisfying the conditional expression (φ0 - φ1)/L1 ≧ (φ1 + φ2)/L2, which is expressed using a first distance L1 from the first end to the first diaphragm, a second distance L2 from the first diaphragm to the second diaphragm, an inner diameter φ0 of the straight tube at the first end, a first opening diameter φ1 of the first opening, and a second opening diameter φ2 of the second opening.

本発明によれば、モニタリング精度を高めた流体殺菌装置を提供できる。 The present invention provides a fluid sterilization device with improved monitoring accuracy.

第1実施形態に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a fluid sterilization device according to a first embodiment. 計測装置によって計測される直接光成分を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a direct light component measured by a measurement device. 第2実施形態に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a fluid sterilization device according to a second embodiment. 第3実施形態に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a fluid sterilizing device according to a third embodiment. 第1絞りの構成を概略的に示す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of a first aperture.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の寸法比と一致しない。 The following describes in detail the embodiments of the present invention with reference to the drawings. Note that identical elements throughout the description will be assigned the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted where appropriate. To facilitate understanding of the description, the dimensional ratios of the components in each drawing do not necessarily correspond to the actual dimensional ratios.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る流体殺菌装置10の構成を概略的に示す図である。流体殺菌装置10は、矢印Aで示されるように直管12の内部を流れる流体に対して紫外光Bを照射して殺菌処理を施す。流体殺菌装置10は、直管12と、第1筐体14と、第2筐体16と、光源窓18と、光源20と、計測窓22と、計測装置24と、制御装置26とを備える。
(First embodiment)
1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a fluid sterilization device 10 according to a first embodiment. The fluid sterilization device 10 irradiates a fluid flowing inside a straight pipe 12 with ultraviolet light B as indicated by arrow A to sterilize the fluid. The fluid sterilization device 10 includes the straight pipe 12, a first housing 14, a second housing 16, a light source window 18, a light source 20, a measurement window 22, a measurement device 24, and a control device 26.

直管12は、殺菌対象の流体が流れる処理流路28を区画する。処理流路28は、直管12の内部空間である。直管12は、第1端部30および第2端部32を有する。第1端部30には第1筐体14が設けられ、第2端部32には第2筐体16が設けられる。直管12は、紫外光に対する耐久性および反射率が高い材料から構成される。直管12は、直管12の内部から外部に向けて紫外光を透過する材料から構成される。このような材料としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などの白色のフッ素樹脂が挙げられる。直管12は、例えば、側壁34の厚さが3mm以上のPTFEから構成される。直管12の内径φ0は、特に限られないが、例えば10mm以上500mm以下であり、20mm以上100mm以下であってもよい。直管12の長さL0は、特に限られないが、例えば、100mm以上1000mm以下であり、200mm以上500mm以下であってもよい。 The straight pipe 12 defines a processing flow path 28 through which the fluid to be sterilized flows. The processing flow path 28 is the internal space of the straight pipe 12. The straight pipe 12 has a first end 30 and a second end 32. A first housing 14 is provided at the first end 30, and a second housing 16 is provided at the second end 32. The straight pipe 12 is made of a material that is highly durable and reflective to ultraviolet light. The straight pipe 12 is made of a material that transmits ultraviolet light from the inside to the outside of the straight pipe 12. One example of such a material is a white fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE). The straight pipe 12 is made of, for example, PTFE with a sidewall 34 that is 3 mm or thicker. The inner diameter φ0 of the straight pipe 12 is not particularly limited, but may be, for example, 10 mm or larger and 500 mm or smaller, or 20 mm or larger and 100 mm or smaller. The length L0 of the straight pipe 12 is not particularly limited, but may be, for example, 100 mm or more and 1000 mm or less, or 200 mm or more and 500 mm or less.

図面の理解を助けるため、直管12の第1端部30から第2端部32に向かう方向を「長手方向」または「軸方向」ともいう。また、直管12の中心軸から離れる方向を「径方向」ともいい、直管12の中心軸周りの方向を「周方向」ともいう。 To facilitate understanding of the drawings, the direction from the first end 30 to the second end 32 of the straight pipe 12 is also referred to as the "longitudinal direction" or "axial direction." The direction away from the central axis of the straight pipe 12 is also referred to as the "radial direction," and the direction around the central axis of the straight pipe 12 is also referred to as the "circumferential direction."

第1筐体14は、直管12の外側に設けられる第1連通室36および光源室38を区画する。第1連通室36と光源室38の間は、光源窓18により仕切られる。第1筐体14は、第1流通口40を有する。第1流通口40は、直管12の長手方向と交差する方向に開いており、例えば径方向に開口している。第1流通口40には第1流通管42が接続されている。第1流通管42は、第1流通口40から径方向外側に延びている。第1連通室36は、処理流路28と第1流通口40の間をつなぐ。第1連通室36は、直管12の第1端部30と、第1端部30に対向する光源窓18との間の第1隙間44を通じて処理流路28と連通する。第1連通室36は、直管12の外側の全周にわたって設けられる。 The first housing 14 defines a first communication chamber 36 and a light source chamber 38, both of which are located outside the straight tube 12. The first communication chamber 36 and the light source chamber 38 are separated by a light source window 18. The first housing 14 has a first flow port 40. The first flow port 40 opens in a direction intersecting the longitudinal direction of the straight tube 12, for example, in the radial direction. A first flow pipe 42 is connected to the first flow port 40. The first flow pipe 42 extends radially outward from the first flow port 40. The first communication chamber 36 connects the processing flow path 28 and the first flow port 40. The first communication chamber 36 communicates with the processing flow path 28 through a first gap 44 between the first end 30 of the straight tube 12 and the light source window 18 opposite the first end 30. The first communication chamber 36 is located around the entire outside circumference of the straight tube 12.

第2筐体16は、直管12の外側に設けられる第2連通室46および計測室48を区画する。第2連通室46と計測室48の間は、計測窓22により仕切られる。第2筐体16は、第2流通口50を有する。第2流通口50は、直管12の長手方向と交差する方向に開いており、例えば径方向に開口している。第2流通口50には第2流通管52が接続されている。第2流通管52は、第2流通口50から径方向外側に延びている。第2連通室46は、処理流路28と第2流通口50の間をつなぐ。第2連通室46は、直管12の第2端部32と、第2端部32に対向する計測窓22との間の第2隙間54を通じて処理流路28と連通する。第2連通室46は、直管12の外側の全周にわたって設けられる。 The second housing 16 defines a second communication chamber 46 and a measurement chamber 48, both of which are located outside the straight pipe 12. The second communication chamber 46 and the measurement chamber 48 are separated by a measurement window 22. The second housing 16 has a second flow port 50. The second flow port 50 opens in a direction intersecting the longitudinal direction of the straight pipe 12, for example, in the radial direction. A second flow pipe 52 is connected to the second flow port 50. The second flow pipe 52 extends radially outward from the second flow port 50. The second communication chamber 46 connects the processing flow path 28 and the second flow port 50. The second communication chamber 46 communicates with the processing flow path 28 through a second gap 54 between the second end 32 of the straight pipe 12 and the measurement window 22 opposite the second end 32. The second communication chamber 46 is located around the entire outer circumference of the straight pipe 12.

第1筐体14および第2筐体16は、紫外光に対する耐久性および反射率が高い材料で構成されることが好ましく、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのフッ素樹脂で構成することができる。第1筐体14および第2筐体16の材料として、PTFEよりも紫外光反射率の低いPVDFを用いることで、第1連通室36および第2連通室46の内面にて紫外光が反射され、第1流通口40および第2流通口50を通じて第1筐体14および第2筐体16の外部に向かう紫外光の強度を低減できる。 The first housing 14 and the second housing 16 are preferably made of a material that is highly durable and reflects ultraviolet light, and can be made of a fluororesin such as polyvinylidene fluoride (PVDF), for example. By using PVDF, which has a lower ultraviolet light reflectivity than PTFE, as the material for the first housing 14 and the second housing 16, ultraviolet light is reflected by the inner surfaces of the first communication chamber 36 and the second communication chamber 46, reducing the intensity of ultraviolet light traveling outside the first housing 14 and the second housing 16 through the first flow port 40 and the second flow port 50.

図1の構成では、第1筐体14を流入側とし、第2筐体16を流出側としている。つまり、第1流通口40を流入口とし、第1流通管42を流入管とし、第2流通口50を流出口とし、第2流通管52を流出管としている。別の実施の形態では、流入側と流出側を逆にしてもよい。つまり、第1流通口40を流出口とし、第1流通管42を流出管とし、第2流通口50を流入口とし、第2流通管52を流入管としてもよい。 In the configuration of FIG. 1, the first housing 14 is the inlet side, and the second housing 16 is the outlet side. That is, the first flow port 40 is the inlet, the first flow pipe 42 is the inlet pipe, the second flow port 50 is the outlet, and the second flow pipe 52 is the outlet pipe. In another embodiment, the inlet and outlet sides may be reversed. That is, the first flow port 40 may be the outlet, the first flow pipe 42 may be the outlet pipe, the second flow port 50 may be the inlet, and the second flow pipe 52 may be the inlet pipe.

光源窓18は、直管12の第1端部30側に設けられる。光源窓18は、光源20と第1端部30の間に設けられ、第1隙間44を挟んで第1端部30と軸方向に対向するように配置される。光源窓18は、紫外光の透過率が高い材料で構成され、例えば石英ガラス(SiO)やサファイア(Al)などで構成される。 The light source window 18 is provided on the first end 30 side of the straight tube 12. The light source window 18 is provided between the light source 20 and the first end 30, and is arranged so as to face the first end 30 in the axial direction across a first gap 44. The light source window 18 is made of a material with high transmittance for ultraviolet light, such as quartz glass (SiO 2 ) or sapphire (Al 2 O 3 ).

光源20は、光源室38に設けられる。光源20は、複数の発光素子56と、基板58とを含む。光源20は、複数の発光素子56を冷却するためのヒートシンク(不図示)をさらに含んでもよい。光源20は、光源窓18越しに処理流路28に向けて軸方向に紫外光Bを照射するよう構成される。つまり、光源20は、第1端部30から第2端部32に向けて直管12の内部に紫外光Bを照射する。 The light source 20 is provided in the light source chamber 38. The light source 20 includes a plurality of light-emitting elements 56 and a substrate 58. The light source 20 may further include a heat sink (not shown) for cooling the plurality of light-emitting elements 56. The light source 20 is configured to irradiate ultraviolet light B in the axial direction toward the processing flow path 28 through the light source window 18. In other words, the light source 20 irradiates ultraviolet light B into the interior of the straight tube 12 from the first end 30 toward the second end 32.

発光素子56は、いわゆるUV-LED(Ultra Violet-Light Emitting Diode)である。発光素子56は、発光のピーク波長が300nm以下であり、殺菌効率の高い260nm~290nmの波長範囲から選択される紫外光を発する。複数の発光素子56は、基板58の実装面上にアレイ状に並べられ、軸方向に紫外光Bを照射するように配置される。複数の発光素子56は、例えば円形や矩形状の基板58の実装面上に等間隔となるように二次元アレイ状に配置される。 The light-emitting elements 56 are so-called UV-LEDs (Ultra Violet-Light Emitting Diodes). The light-emitting elements 56 emit ultraviolet light with a peak emission wavelength of 300 nm or less, selected from the wavelength range of 260 nm to 290 nm, which has high sterilization efficiency. Multiple light-emitting elements 56 are arranged in an array on the mounting surface of the substrate 58, and are positioned so that ultraviolet light B is emitted in the axial direction. The multiple light-emitting elements 56 are arranged in a two-dimensional array at equal intervals on the mounting surface of the substrate 58, which may be, for example, circular or rectangular.

計測窓22は、直管12の第2端部32側に設けられる。計測窓22は、計測装置24と第2端部32の間に設けられ、第2隙間54を挟んで第2端部32と軸方向に対向するように配置される。計測窓22は、光源窓18と同様、紫外光の透過率が高い材料で構成され、例えば石英ガラス(SiO)やサファイア(Al)などで構成される。 The measurement window 22 is provided on the second end 32 side of the straight tube 12. The measurement window 22 is provided between the measurement device 24 and the second end 32, and is arranged so as to face the second end 32 in the axial direction across a second gap 54. Like the light source window 18, the measurement window 22 is made of a material with high transmittance for ultraviolet light, such as quartz glass (SiO 2 ) or sapphire (Al 2 O 3 ).

計測装置24は、計測室48に設けられる。計測装置24は、処理流路28の内部を通過して計測窓22を透過した紫外光を計測する。計測装置24は、第1絞り60と、第2絞り62と、光センサ64とを含む。計測装置24は、光軸C上に配置される。光軸Cは、光源20から光センサ64に向けて延びる。光軸Cは、例えば、直管12の中心軸に一致する。光軸Cは、直管12の中心軸と厳密に一致しなくてもよく、直管12の中心軸から径方向にずれて設定されてもよいし、直管12の中心軸に対して傾斜するように設定されてもよい。 The measuring device 24 is provided in the measuring chamber 48. The measuring device 24 measures the ultraviolet light that passes through the processing flow path 28 and is transmitted through the measuring window 22. The measuring device 24 includes a first aperture 60, a second aperture 62, and an optical sensor 64. The measuring device 24 is arranged on the optical axis C. The optical axis C extends from the light source 20 toward the optical sensor 64. The optical axis C, for example, coincides with the central axis of the straight pipe 12. The optical axis C does not have to coincide exactly with the central axis of the straight pipe 12; it may be set radially offset from the central axis of the straight pipe 12, or may be set at an angle with respect to the central axis of the straight pipe 12.

第1絞り60は、計測窓22の近くに配置される。第1絞り60は、例えば、計測窓22に隣接して配置される。第1絞り60は、計測窓22から離れて配置されてもよい。第1絞り60は、光軸C上に配置される第1開口66を有する。第1絞り60は、計測窓22を透過する紫外光のうち、光軸C上の第1開口66と重なる領域の紫外光を通過させ、第1開口66と重ならない領域の紫外光を遮蔽する。 The first aperture 60 is positioned near the measurement window 22. The first aperture 60 is positioned, for example, adjacent to the measurement window 22. The first aperture 60 may also be positioned away from the measurement window 22. The first aperture 60 has a first opening 66 positioned on the optical axis C. Of the ultraviolet light passing through the measurement window 22, the first aperture 60 passes ultraviolet light in a region that overlaps with the first opening 66 on the optical axis C, and blocks ultraviolet light in a region that does not overlap with the first opening 66.

第1開口66の開口径φ1(第1開口径φ1ともいう)は、直管12の内径φ0よりも小さい。第1開口径φ1は、例えば、直管12の内径φ0の0.1%以上50%以下であり、1%以上20%以下であってもよい。第1開口径φ1は、例えば0.1mm以上20mm以下であり、1mm以上10mm以下であってもよい。 The opening diameter φ1 of the first opening 66 (also referred to as the first opening diameter φ1) is smaller than the inner diameter φ0 of the straight pipe 12. The first opening diameter φ1 is, for example, 0.1% to 50% of the inner diameter φ0 of the straight pipe 12, and may be 1% to 20%. The first opening diameter φ1 is, for example, 0.1 mm to 20 mm, and may be 1 mm to 10 mm.

第2絞り62は、光センサ64の近くに配置され、第1絞り60から離れて配置される。第2絞り62は、例えば光センサ64の計測面70に隣接して配置される。第2絞り62は、光センサ64の計測面70から離れて配置されてもよい。第2絞り62は、光軸C上に配置される第2開口68を有する。第2絞り62は、第1絞り60の第1開口66を通過する紫外光のうち、光軸C上の第2開口68と重なる領域の紫外光を通過させ、第2開口68と重ならない領域の紫外光を遮蔽する。 The second aperture 62 is positioned near the optical sensor 64 and spaced apart from the first aperture 60. The second aperture 62 is positioned, for example, adjacent to the measurement surface 70 of the optical sensor 64. The second aperture 62 may also be positioned spaced apart from the measurement surface 70 of the optical sensor 64. The second aperture 62 has a second opening 68 positioned on the optical axis C. Of the ultraviolet light passing through the first opening 66 of the first aperture 60, the second aperture 62 passes ultraviolet light in a region that overlaps with the second opening 68 on the optical axis C, and blocks ultraviolet light in a region that does not overlap with the second opening 68.

第2開口68の開口径φ2(第2開口径φ2ともいう)は、直管12の内径φ0よりも小さい。第2開口径φ2は、例えば、直管12の内径φ0の0.1%以上50%以下であり、1%以上20%以下であってもよい。第2開口径φ2は、例えば0.1mm以上20mm以下であり、1mm以上10mm以下であってもよい。第2開口径φ2は、第1開口径φ1と同じであってもよい。第2開口径φ2は、第1開口径φ1より小さくてもよいし、第1開口径φ1より大きくてもよい。 The opening diameter φ2 of the second opening 68 (also referred to as the second opening diameter φ2) is smaller than the inner diameter φ0 of the straight pipe 12. The second opening diameter φ2 is, for example, 0.1% to 50% of the inner diameter φ0 of the straight pipe 12, and may be 1% to 20%. The second opening diameter φ2 is, for example, 0.1 mm to 20 mm, and may be 1 mm to 10 mm. The second opening diameter φ2 may be the same as the first opening diameter φ1. The second opening diameter φ2 may be smaller than the first opening diameter φ1 or larger than the first opening diameter φ1.

光センサ64は、計測面70を有し、計測面70に入射する紫外光の光量を計測する。光センサ64は、例えば、紫外光を検出可能なフォトダイオードを含む。光センサ64は、計測窓22を透過する紫外光のうち、第1開口66および第2開口68を通過する紫外光のみを計測する。光センサ64の計測結果は、制御装置26に送信される。 The optical sensor 64 has a measurement surface 70 and measures the amount of ultraviolet light incident on the measurement surface 70. The optical sensor 64 includes, for example, a photodiode capable of detecting ultraviolet light. Of the ultraviolet light that passes through the measurement window 22, the optical sensor 64 measures only the ultraviolet light that passes through the first opening 66 and the second opening 68. The measurement results of the optical sensor 64 are sent to the control device 26.

計測装置24は、第1端部30から第1絞り60までの第1距離L1、第1絞り60から第2絞り62までの第2距離L2、第1端部30における直管12の内径φ0、第1開口径φ1および第2開口径φ2を用いて表される、以下の条件式(1)を充足するように構成される。
(φ0-φ1)/L1≧(φ1+φ2)/L2 …(1)
図1の例において、第1距離L1は、直管12の軸方向の長さL0と、第2隙間54の軸方向の幅dと、計測窓22の厚さtの合計に相当し、L1=L0+d+tである。
The measuring device 24 is configured to satisfy the following conditional expression (1), which is expressed using a first distance L1 from the first end 30 to the first orifice 60, a second distance L2 from the first orifice 60 to the second orifice 62, an inner diameter φ0 of the straight pipe 12 at the first end 30, a first opening diameter φ1, and a second opening diameter φ2.
(φ0-φ1)/L1≧(φ1+φ2)/L2…(1)
In the example of Figure 1, the first distance L1 corresponds to the sum of the axial length L0 of the straight pipe 12, the axial width d of the second gap 54, and the thickness t of the measurement window 22, and L1 = L0 + d + t.

上記条件式(1)を充足するように計測装置24を構成することにより、光源20から出射する紫外光Bのうち、直管12の内面72にて反射することなく、光センサ64に到達する直接光成分のみを計測できる。言い換えれば、光源20から出射する紫外光Bのうち、直管12の内面72にて少なくとも1回反射してから計測窓22に到達する反射光成分を第1絞り60および第2絞り62を用いて遮断できる。 By configuring the measurement device 24 to satisfy the above conditional expression (1), it is possible to measure only the direct light component of the ultraviolet light B emitted from the light source 20 that reaches the optical sensor 64 without being reflected by the inner surface 72 of the straight tube 12. In other words, the first aperture 60 and the second aperture 62 can be used to block the reflected light component of the ultraviolet light B emitted from the light source 20 that is reflected at least once by the inner surface 72 of the straight tube 12 before reaching the measurement window 22.

図2は、計測装置24によって計測される直接光成分74を模式的に示す断面図である。図2は、説明を簡略化するために図1に示される流体殺菌装置10の構成要素の一部のみを示している。図2において網掛けの範囲により示される直接光成分74は、光源20から出射する紫外光のうち、直管12の内面72にて反射することなく第1開口66を通過する光成分である。第2開口68は、第1開口66を通過する直接光成分74の少なくとも一部のみを通過させ、直接光成分74とは異なる反射光成分76を遮蔽するように、第2開口径φ2および第2距離L2が設定される。 Figure 2 is a cross-sectional view schematically illustrating the direct light component 74 measured by the measuring device 24. For ease of explanation, Figure 2 shows only some of the components of the fluid sterilization device 10 shown in Figure 1. The direct light component 74, indicated by the shaded area in Figure 2, is the light component of the ultraviolet light emitted from the light source 20 that passes through the first opening 66 without being reflected by the inner surface 72 of the straight tube 12. The second opening 68 has a second opening diameter φ2 and a second distance L2 set so as to pass at least a portion of the direct light component 74 that passes through the first opening 66 and to block the reflected light component 76, which is different from the direct light component 74.

図2に示される幾何学的な配置から、第2絞り62に入射する直接光成分74の直径φ3について、以下の式(2)が成立する。
(φ0-φ1)/L1=(φ1+φ3)/L2 …(2)
第2開口68が直接光成分74の少なくとも一部のみを通過させるためには、第2絞り62に入射する直接光成分74の直径φ3以下となるように第2開口系φ2を設定すればよい(つまり、φ3≧φ2)。φ3≧φ2を上記式(2)に代入すれば、上記条件式(1)を得ることができる。
From the geometrical arrangement shown in FIG. 2, the following equation (2) holds for the diameter φ3 of the direct light component 74 incident on the second diaphragm 62.
(φ0-φ1)/L1=(φ1+φ3)/L2...(2)
In order for the second aperture 68 to pass at least a portion of the direct light component 74, the second aperture system φ2 should be set so that the diameter of the direct light component 74 incident on the second diaphragm 62 is equal to or smaller than φ3 (i.e., φ3≧φ2). By substituting φ3≧φ2 into the above equation (2), the above conditional equation (1) can be obtained.

上記条件式(1)を変形すると、第2距離L2に関する下記式(3)が得られる。
L2≧L1×(φ1+φ2)/(φ0-φ1) …(3)
一例として、φ0=30mm、φ1=5mm、φ2=5mmとすると、第1距離L1と第2距離L2の関係性は、L2≧L1×0.4となり、第2距離L2を第1距離L1の40%以上とすればよい。例えば、L1=300mmであれば、L2を120mm以上とすればよい。なお、光センサ64にて計測される直接光成分74の光量を増やす観点から、上記条件式(1)を満たす範囲において、第2距離L2をできるだけ小さくすることが好ましい。第2距離L2は、例えば、L1×(φ1+φ2)/(φ0-φ1)の2倍以下であることが好ましく、1.5倍以下、1.2倍以下または1.1倍以下であってもよい。
By modifying the above conditional expression (1), the following expression (3) regarding the second distance L2 is obtained.
L2≧L1×(φ1+φ2)/(φ0−φ1)…(3)
As an example, if φ0 = 30 mm, φ1 = 5 mm, and φ2 = 5 mm, the relationship between the first distance L1 and the second distance L2 is L2 ≧ L1 × 0.4, and the second distance L2 should be set to 40% or more of the first distance L1. For example, if L1 = 300 mm, L2 should be set to 120 mm or more. Note that, from the perspective of increasing the amount of direct light component 74 measured by the optical sensor 64, it is preferable to make the second distance L2 as small as possible within a range that satisfies the above conditional expression (1). The second distance L2 is preferably, for example, no more than twice L1 × (φ1 + φ2) / (φ0 - φ1), and may be no more than 1.5, 1.2, or 1.1 times.

上記条件式(1)を変形すると、第1開口径φ1に関する下記式(4)が得られる。
φ1≦(L2×φ0-L1×φ2)/(L1+L2) …(4)
一例として、L1=300mm、L2=60mm、φ0=30mm、φ2=4mmとすると、φ1≦1.66mmとなる。なお、光センサ64にて計測される直接光成分74の光量を増やす観点から、上記条件式(4)を満たす範囲において、第1開口径φ1をできるだけ大きくすることが好ましい。第1開口径φ1は、例えば、(L2×φ0-L1×φ2)/(L1+L2)の0.5以上であることが好ましく、0.8倍以上、0.9倍以上または0.95倍以上であってもよい。
By modifying the above conditional expression (1), the following expression (4) regarding the first opening diameter φ1 is obtained.
φ1≦(L2×φ0−L1×φ2)/(L1+L2)…(4)
As an example, if L1 = 300 mm, L2 = 60 mm, φ0 = 30 mm, and φ2 = 4 mm, then φ1 ≦ 1.66 mm. From the viewpoint of increasing the amount of direct light component 74 measured by optical sensor 64, it is preferable to make first opening diameter φ1 as large as possible within a range that satisfies conditional expression (4). For example, first opening diameter φ1 is preferably 0.5 or greater of (L2 × φ0 - L1 × φ2) / (L1 + L2), and may be 0.8 or greater, 0.9 or greater, or 0.95 or greater.

上記条件式(1)を変形すると、第2開口径φ2に関する下記式(5)が得られる。
φ2≦{L2×φ0-(L1+L2)×φ1}/L1 …(5)
一例として、L1=300mm、L2=60mm、φ0=30mm、φ1=1mmとすると、φ2≦4.8mmとなる。なお、光センサ64にて計測される直接光成分74の光量を増やす観点から、上記条件式(5)を満たす範囲において、第2開口径φ2をできるだけ大きくすることが好ましい。第2開口径φ2は、例えば、{L2×φ0-(L1+L2)×φ1}/L1の0.5以上であることが好ましく、0.8倍以上、0.9倍以上または0.95倍以上であってもよい。
By modifying the above conditional expression (1), the following expression (5) regarding the second opening diameter φ2 is obtained.
φ2≦{L2×φ0−(L1+L2)×φ1}/L1…(5)
As an example, if L1 = 300 mm, L2 = 60 mm, φ0 = 30 mm, and φ1 = 1 mm, then φ2 ≦ 4.8 mm. From the viewpoint of increasing the amount of direct light component 74 measured by optical sensor 64, it is preferable to make second opening diameter φ2 as large as possible within a range that satisfies conditional expression (5). For example, second opening diameter φ2 is preferably 0.5 or greater of {L2 × φ0 - (L1 + L2) × φ1}/L1, and may be 0.8 or greater, 0.9 or greater, or 0.95 or greater.

なお、第1開口径φ1と第2開口径φ2が同一とすると、下記式(6)が得られる。
φ1=φ2≦φ0×L2/(2×L1+L2) …(6)
一例として、L1=300mm、L2=60mmとすると、φ1=φ2≦φ0×1/11となり、第1開口径φ1および第2開口径φ2を直管12の内径φ0の1/11以下とすればよい。例えば、φ0=30mmであれば、第1開口径φ1および第2開口径φ2を2.72mm以下とすればよい。なお、光センサ64にて計測される直接光成分74の光量を増やす観点から、上記条件式(6)を満たす範囲において、第1開口径φ1および第2開口径φ2をできるだけ大きくすることが好ましい。第1開口径φ1および第2開口径φ2は、例えば、φ0×L2/(2×L1+L2)の0.5以上であることが好ましく、0.8倍以上、0.9倍以上または0.95倍以上であってもよい。
If the first opening diameter φ1 and the second opening diameter φ2 are the same, the following formula (6) is obtained.
φ1=φ2≦φ0×L2/(2×L1+L2) …(6)
As an example, if L1 = 300 mm and L2 = 60 mm, then φ1 = φ2 ≦ φ0 × 1/11, and the first opening diameter φ1 and the second opening diameter φ2 may be set to 1/11 or less of the inner diameter φ0 of the straight pipe 12. For example, if φ0 = 30 mm, then the first opening diameter φ1 and the second opening diameter φ2 may be set to 2.72 mm or less. Note that, from the viewpoint of increasing the amount of direct light component 74 measured by the optical sensor 64, it is preferable to make the first opening diameter φ1 and the second opening diameter φ2 as large as possible within a range that satisfies the above conditional expression (6). The first opening diameter φ1 and the second opening diameter φ2 are preferably equal to or greater than 0.5 of φ0 × L2/(2 × L1 + L2), and may be equal to or greater than 0.8, 0.9, or 0.95.

制御装置26は、例えば、MCU(Micro Controller Unit)などの集積回路を含む。制御装置26は、ハードウェア的には、コンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現できる。制御装置26は、ハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。 The control device 26 includes, for example, an integrated circuit such as an MCU (Micro Controller Unit). In terms of hardware, the control device 26 can be realized using elements and mechanical devices such as a computer's CPU and memory, and in terms of software, it can be realized using a computer program, etc. Those skilled in the art will understand that the control device 26 can be realized in various ways by combining hardware and software.

制御装置26は、計測装置24の計測結果を用いて光源20の動作を制御する。制御装置26は、流体殺菌装置10の動作時、つまり、処理流路28の内部を流体が流れている状態において、光センサ64の測定結果が所定値となるように光源20を駆動する。これにより、処理流路28を流れる流体に所望の強度の紫外光が照射されるようにする。 The control device 26 controls the operation of the light source 20 using the measurement results of the measuring device 24. When the fluid sterilization device 10 is operating, that is, when fluid is flowing through the treatment flow path 28, the control device 26 drives the light source 20 so that the measurement results of the optical sensor 64 reach a predetermined value. This ensures that ultraviolet light of the desired intensity is irradiated onto the fluid flowing through the treatment flow path 28.

制御装置26は、計測装置24によって測定された直接光成分74の計測結果を用いて、流体の透過率を算出する。制御装置26は、例えば、流体殺菌装置10の非動作時における光センサ64の計測結果Iaと、流体殺菌装置10の動作時における光センサ64の計測結果Ibとを用いて、透過率T=Ib/Iaを算出する。非動作時における計測結果Iaは、透過率Tを算出するための参照値である。参照値Iaは、処理流路28の内部に流体が存在しない状態において計測されてもよいし、処理流路28の内部に既知の透過率の流体(例えば、汚れのない純水)が存在する状態において計測されてもよい。参照値Iaは、流体殺菌装置10の使用開始前の初期状態において計測されてもよいし、流体殺菌装置10の使用開始後における任意のタイミングにおいて計測されてもよい。 The control device 26 calculates the transmittance of the fluid using the measurement results of the direct light component 74 measured by the measurement device 24. The control device 26 calculates the transmittance T = Ib/Ia, for example, using the measurement result Ia of the optical sensor 64 when the fluid sterilization device 10 is not operating and the measurement result Ib of the optical sensor 64 when the fluid sterilization device 10 is operating. The measurement result Ia when the fluid sterilization device 10 is not operating is a reference value for calculating the transmittance T. The reference value Ia may be measured when no fluid is present inside the processing flow path 28, or when a fluid with a known transmittance (e.g., uncontaminated pure water) is present inside the processing flow path 28. The reference value Ia may be measured in an initial state before the fluid sterilization device 10 is first used, or at any time after the fluid sterilization device 10 is first used.

制御装置26は、透過率T=exp(-αL)の式を用いて、流体の吸収係数αを算出してもよい。ここで、経路長Lは、処理流路28の長さであり、例えば、直管12の長さL0を用いることができる。なお、経路長Lは、直管12の長さL0、第1隙間44の幅dおよび第2隙間54の幅dの合計L0+2dであってもよい。 The control device 26 may calculate the absorption coefficient α of the fluid using the formula: transmittance T = exp(-αL). Here, the path length L is the length of the processing flow path 28, and may be, for example, the length L0 of the straight pipe 12. Note that the path length L may also be the sum L0 + 2d of the length L0 of the straight pipe 12, the width d of the first gap 44, and the width d of the second gap 54.

本実施形態によれば、計測装置24によって直接光成分74のみの光量を計測できるため、計測装置24の測定結果に基づいて流体の透過率Tの算出精度を高めることができる。計測装置24に第1絞り60および第2絞り62が含まれない場合、光センサ64は、直接光成分74と反射光成分76を合計した光量を計測する。反射光成分76は、直管12の内面72にて反射されているため、内面72の汚れに起因する反射率の変化の影響を受ける。また、反射光成分76は、処理流路28の内部を光軸Cに対して斜めに進行するため、直接光成分74に比べて流体の内部を通過する経路が長く、流体の透過率の変化の影響をより多く受ける。一方、直接光成分74は、処理流路28の内部を光軸Cに沿って進行するため、流体の内部を通過する経路長のばらつきが少ない。そのため、T=exp(-αL)を用いて吸収係数αを算出した場合に、経路長Lのばらつきによって生じうる吸収係数αの誤差を低減できる。 In this embodiment, the measuring device 24 can measure the amount of light of only the direct light component 74, thereby improving the accuracy of calculating the fluid transmittance T based on the measurement results of the measuring device 24. If the measuring device 24 does not include the first diaphragm 60 and the second diaphragm 62, the optical sensor 64 measures the total amount of light of the direct light component 74 and the reflected light component 76. Because the reflected light component 76 is reflected by the inner surface 72 of the straight pipe 12, it is affected by changes in reflectance due to contamination on the inner surface 72. Furthermore, because the reflected light component 76 travels obliquely through the processing flow path 28 with respect to the optical axis C, it takes a longer path through the fluid than the direct light component 74 and is therefore more affected by changes in the fluid's transmittance. On the other hand, because the direct light component 74 travels along the optical axis C through the processing flow path 28, there is less variation in the path length it takes through the fluid. Therefore, when the absorption coefficient α is calculated using T = exp(-αL), errors in the absorption coefficient α that may arise due to variations in the path length L can be reduced.

(第2実施形態)
図3は、第2実施形態に係る流体殺菌装置10Aの構成を概略的に示す断面図である。第2実施形態では、第2距離L2が可変となるように計測装置24Aが構成される点で、上述の第1実施形態と相違する。以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明し、共通点については適宜省略する。
Second Embodiment
3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a fluid sterilization device 10A according to a second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in that a measuring device 24A is configured so that the second distance L2 is variable. The following description of the second embodiment will focus on the differences from the first embodiment, and commonalities will be omitted as appropriate.

流体殺菌装置10Aは、直管12と、第1筐体14と、第2筐体16と、光源窓18と、光源20と、計測窓22と、計測装置24Aと、制御装置26Aとを備える。直管12、第1筐体14、第2筐体16、光源窓18、光源20および計測窓22は、第1実施形態と同様に構成される。 The fluid sterilization device 10A comprises a straight pipe 12, a first housing 14, a second housing 16, a light source window 18, a light source 20, a measurement window 22, a measurement device 24A, and a control device 26A. The straight pipe 12, the first housing 14, the second housing 16, the light source window 18, the light source 20, and the measurement window 22 are configured in the same manner as in the first embodiment.

計測装置24Aは、第1絞り60と、第2絞り62と、光センサ64と、駆動機構80Aとを含む。第1絞り60、第2絞り62および光センサ64は、第1実施形態と同様に構成される。 The measuring device 24A includes a first aperture 60, a second aperture 62, an optical sensor 64, and a drive mechanism 80A. The first aperture 60, the second aperture 62, and the optical sensor 64 are configured in the same manner as in the first embodiment.

駆動機構80Aは、第2絞り62および光センサ64を光軸Cに沿って移動させ、第1絞り60から第2絞り62までの第2距離L2を可変にする。駆動機構80Aは、第2絞り62のみを移動させ、光センサ64を移動させないように構成されてもよい。駆動機構80Aは、第1絞り60と第2絞り62が接触して第2距離L2を実質的にゼロにできるように構成されてもよい。 The drive mechanism 80A moves the second aperture 62 and the optical sensor 64 along the optical axis C, varying the second distance L2 from the first aperture 60 to the second aperture 62. The drive mechanism 80A may be configured to move only the second aperture 62 without moving the optical sensor 64. The drive mechanism 80A may also be configured to bring the first aperture 60 and the second aperture 62 into contact, thereby making the second distance L2 substantially zero.

駆動機構80Aは、少なくとも第2絞り62を移動させることにより、上記条件式(1)を充足する第1状態と、上記条件式(1)を充足しない第2状態との間で、第2距離L2を可変にするよう構成される。上記式(3)より、第2距離L2を大きくすることで第1状態とし、第2距離L2を小さくすることで第2状態とすることができる。第1状態は、駆動機構80Aによる第2距離L2の可変範囲において第2距離L2が最大となる状態であってもよい。第2状態は、駆動機構80Aによる第2距離L2の可変範囲において第2距離L2が最小となる状態であってもよい。 The drive mechanism 80A is configured to vary the second distance L2 between a first state that satisfies the above conditional formula (1) and a second state that does not satisfy the above conditional formula (1) by moving at least the second aperture 62. According to the above formula (3), the first state can be achieved by increasing the second distance L2, and the second state can be achieved by decreasing the second distance L2. The first state may be a state in which the second distance L2 is maximum within the range in which the second distance L2 is variable by the drive mechanism 80A. The second state may be a state in which the second distance L2 is minimum within the range in which the second distance L2 is variable by the drive mechanism 80A.

制御装置26Aは、駆動機構80Aの動作を制御する。制御装置26Aは、流体殺菌装置10Aの動作時に第1状態の光センサ64によって計測される第1計測結果I1bを取得する。制御装置26Aは、第1計測結果I1bを用いて、流体の透過率Tや吸収係数αを算出してもよい。制御装置26Aは、流体殺菌装置10Aの非動作時に第1状態の光センサ64によって計測される計測結果I1a(第1参照値I1aともいう)を用いて、透過率T=I1b/I1aを算出してもよい。制御装置26Aは、透過率T=I1b/I1a=exp(-αL)により、流体の吸収係数αを算出してもよい。 The control device 26A controls the operation of the drive mechanism 80A. The control device 26A acquires the first measurement result I1b measured by the optical sensor 64 in the first state when the fluid sterilization device 10A is operating. The control device 26A may use the first measurement result I1b to calculate the transmittance T and absorption coefficient α of the fluid. The control device 26A may use the measurement result I1a (also referred to as the first reference value I1a) measured by the optical sensor 64 in the first state when the fluid sterilization device 10A is not operating to calculate the transmittance T = I1b/I1a. The control device 26A may calculate the absorption coefficient α of the fluid using the transmittance T = I1b/I1a = exp(-αL).

制御装置26Aは、流体殺菌装置10Aの動作時に第2状態の光センサ64によって計測される第2計測結果I2bをさらに取得する。制御装置26Aは、第1計測結果I1bと第2計測結果I2bとを用いて、直管12の内面72に付着する汚れを検出してもよい。第2計測結果I2bは、直接光成分74と反射光成分76を含むため、第2計測結果I2bを用いることにより、反射光成分76に含まれる直管12の内面72の汚れに起因する反射率の変化の寄与を評価できる。 The control device 26A further acquires a second measurement result I2b measured by the optical sensor 64 in the second state when the fluid sterilization device 10A is operating. The control device 26A may use the first measurement result I1b and the second measurement result I2b to detect dirt adhering to the inner surface 72 of the straight pipe 12. Because the second measurement result I2b includes a direct light component 74 and a reflected light component 76, the second measurement result I2b can be used to evaluate the contribution of changes in reflectance caused by dirt on the inner surface 72 of the straight pipe 12, which is included in the reflected light component 76.

例えば、第2計測結果I2bから第1計測結果I1bを引いた差分計測値ΔIb=I2b-I1bは、主に反射光成分76を含む。差分計測値ΔIbは、第2参照値I2aから第1参照値I1aを引いた差分参照値ΔIa=I2a-I1aを用いて、以下の式(7)で表すことができる。
ΔIb=ΔIa×exp(-αkL)×β …(7)
ここで、第2参照値I2aは、流体殺菌装置10Aの非動作時に第2状態の光センサ64によって計測される計測結果であり、第2状態の参照値である。吸光係数αは、第1計測結果I1bを用いて算出される。係数kは、直接光成分74の経路長Lに対する反射光成分76の経路長kLの比率であり、k≧1である。係数βは、直管12の内面72の汚れによる反射率の変化を表す。係数kは、例えば、直管12の内面72の汚れがなく、係数β=1と仮定できる状態において、処理流路28に既知の吸収係数α1,α2を有する流体を流して差分計測値ΔIbを得ることにより予め算出できる。
For example, the differential measurement value ΔIb=I2b−I1b obtained by subtracting the first measurement result I1b from the second measurement result I2b mainly includes the reflected light component 76. The differential measurement value ΔIb can be expressed by the following equation (7) using the differential reference value ΔIa=I2a−I1a obtained by subtracting the first reference value I1a from the second reference value I2a.
ΔIb=ΔIa×exp(-αkL)×β…(7)
Here, the second reference value I2a is the measurement result measured by the optical sensor 64 in the second state when the fluid sterilization device 10A is not operating, and is the reference value for the second state. The absorption coefficient α is calculated using the first measurement result I1b. The coefficient k is the ratio of the path length kL of the reflected light component 76 to the path length L of the direct light component 74, where k≧1. The coefficient β represents a change in reflectance due to contamination of the inner surface 72 of the straight pipe 12. The coefficient k can be calculated in advance, for example, by flowing fluids with known absorption coefficients α1 and α2 through the treatment flow path 28 and obtaining the differential measurement value ΔIb in a state where the inner surface 72 of the straight pipe 12 is not contaminated and the coefficient β can be assumed to be 1.

制御装置26Aは、算出した係数βを用いて、直管12の内面72の汚れの有無を検出してもよい。制御装置26Aは、係数βが所定の閾値以下である場合に、直管12の内面72の汚れを検出してもよい。 The control device 26A may use the calculated coefficient β to detect the presence or absence of contamination on the inner surface 72 of the straight pipe 12. The control device 26A may detect contamination on the inner surface 72 of the straight pipe 12 when the coefficient β is equal to or less than a predetermined threshold value.

本実施形態によれば、第2計測結果I2bを用いることにより、直管12の内面72の汚れによる反射率の変化を表す係数βの算出精度を向上できる。本実施形態によれば、直管12の内面72の汚れの有無をより適切に検出できる。 According to this embodiment, by using the second measurement result I2b, it is possible to improve the calculation accuracy of the coefficient β, which represents the change in reflectance due to contamination on the inner surface 72 of the straight pipe 12. According to this embodiment, it is possible to more appropriately detect whether or not the inner surface 72 of the straight pipe 12 is contaminated.

(第3実施形態)
図4は、第3実施形態に係る流体殺菌装置10Bの構成を概略的に示す図である。第3実施形態では、第1開口径φ1が可変となるように計測装置24Bが構成される点で、上述の実施形態と相違する。以下、第3実施形態について、上述の実施形態との相違点を中心に説明し、共通点については適宜省略する。
(Third embodiment)
4 is a diagram showing a schematic configuration of a fluid sterilization device 10B according to a third embodiment. The third embodiment differs from the above-described embodiments in that a measuring device 24B is configured so that the first opening diameter φ1 is variable. The following description of the third embodiment will focus on the differences from the above-described embodiments, and omit the commonalities as appropriate.

流体殺菌装置10Bは、直管12と、第1筐体14と、第2筐体16と、光源窓18と、光源20と、計測窓22と、計測装置24Bと、制御装置26Bとを備える。直管12、第1筐体14、第2筐体16、光源窓18、光源20および計測窓22は、第1実施形態と同様に構成される。 The fluid sterilization device 10B comprises a straight pipe 12, a first housing 14, a second housing 16, a light source window 18, a light source 20, a measurement window 22, a measurement device 24B, and a control device 26B. The straight pipe 12, the first housing 14, the second housing 16, the light source window 18, the light source 20, and the measurement window 22 are configured in the same manner as in the first embodiment.

計測装置24Bは、第1絞り60Bと、第2絞り62と、光センサ64と、駆動機構80Bとを含む。第2絞り62および光センサ64は、第1実施形態と同様に構成される。 The measuring device 24B includes a first aperture 60B, a second aperture 62, an optical sensor 64, and a drive mechanism 80B. The second aperture 62 and the optical sensor 64 are configured in the same manner as in the first embodiment.

第1絞り60Bは、固定孔を有する固定板82と、可動孔を有する可動板84とを有する。可動板84は、固定板82と光軸Cが延びる方向に重なるように配置される。第1開口66Bは、固定板82に設けられる固定孔と、可動板84に設けられる可動孔とが連通することにより形成される。可動板84は、開口径の異なる複数の可動孔を有する。駆動機構80Bは、固定板82に対して可動板84を移動させ、固定孔と連通する可動孔を切り替えるよう構成される。 The first aperture 60B has a fixed plate 82 with a fixed hole and a movable plate 84 with a movable hole. The movable plate 84 is positioned so as to overlap with the fixed plate 82 in the direction of optical axis C. The first opening 66B is formed by communication between the fixed hole provided in the fixed plate 82 and the movable hole provided in the movable plate 84. The movable plate 84 has multiple movable holes with different opening diameters. The drive mechanism 80B is configured to move the movable plate 84 relative to the fixed plate 82 and switch the movable hole that communicates with the fixed hole.

図5は、第1絞り60Bの構成を概略的に示す平面図である。固定板82は、光軸Cと重なる位置に設けられる固定孔86を有する。可動板84は、第1可動孔88と、第2可動孔90とを有する。第1可動孔88の開口径φ11は、第2可動孔90の開口径φ12よりも小さい。駆動機構80Bは、可動板84を矢印Xで示されるように固定板82に対してスライド移動させ、固定孔86と第1可動孔88が連通する第1状態と、固定孔86と第2可動孔90が連通する第2状態とを切り替える。固定孔86の開口径は、第1可動孔88および第2可動孔90の開口径φ11,φ12よりも大きい。したがって、第1開口66Bの第1開口径φ1は、第1可動孔88または第2可動孔90の開口径φ11,φ12によって決まる。 Figure 5 is a plan view schematically illustrating the configuration of the first aperture 60B. The fixed plate 82 has a fixed hole 86 located at a position overlapping the optical axis C. The movable plate 84 has a first movable hole 88 and a second movable hole 90. The opening diameter φ11 of the first movable hole 88 is smaller than the opening diameter φ12 of the second movable hole 90. The drive mechanism 80B slides the movable plate 84 relative to the fixed plate 82 as indicated by arrow X, switching between a first state in which the fixed hole 86 and the first movable hole 88 are in communication with each other and a second state in which the fixed hole 86 and the second movable hole 90 are in communication with each other. The opening diameter of the fixed hole 86 is larger than the opening diameters φ11 and φ12 of the first movable hole 88 and the second movable hole 90. Therefore, the first opening diameter φ1 of the first aperture 66B is determined by the opening diameters φ11 and φ12 of the first movable hole 88 or the second movable hole 90.

駆動機構80Bは、上記条件式(1)を充足する第1状態と、上記条件式(1)を充足しない第2状態との間で、第1開口径φ1を可変にするよう構成される。上記式(4)より、第1開口径φ1を小さくすることで第1状態とし、第1開口径φ1を大きくすることで第2状態とすることができる。第1可動孔の開口径φ11は、上記式(4)を充足するように設定され、φ11≦(L2×φ0-L1×φ2)/(L1+L2)となる。一方、第2可動孔の開口径φ12は、上記式(4)を充足しないように設定され、φ12>(L2×φ0-L1×φ2)/(L1+L2)となる。 The drive mechanism 80B is configured to vary the first opening diameter φ1 between a first state that satisfies the above conditional formula (1) and a second state that does not satisfy the above conditional formula (1). According to the above formula (4), the first state can be achieved by reducing the first opening diameter φ1, and the second state can be achieved by increasing the first opening diameter φ1. The opening diameter φ11 of the first movable hole is set to satisfy the above formula (4), such that φ11≦(L2×φ0−L1×φ2)/(L1+L2). On the other hand, the opening diameter φ12 of the second movable hole is set to not satisfy the above formula (4), such that φ12>(L2×φ0−L1×φ2)/(L1+L2).

制御装置26Bは、駆動機構80Bの動作を制御する。制御装置26Bは、流体殺菌装置10Bの動作時に第1状態の光センサ64によって計測される第1計測結果I1bと、第2状態の光センサ64によって計測される第2計測結果I2bとを取得する。制御装置26Bは、第1計測結果I1bおよび第2計測結果I2bを用いて、流体の透過率T、流体の吸収係数α、直管12の内面72の汚れを表す係数βなどを算出できる。したがって、本実施形態においても、第2実施形態と同様の効果を奏することができる。 The control device 26B controls the operation of the drive mechanism 80B. The control device 26B acquires a first measurement result I1b measured by the optical sensor 64 in the first state and a second measurement result I2b measured by the optical sensor 64 in the second state during operation of the fluid sterilization device 10B. Using the first measurement result I1b and the second measurement result I2b, the control device 26B can calculate the fluid transmittance T, the fluid absorption coefficient α, and a coefficient β representing the degree of contamination on the inner surface 72 of the straight pipe 12. Therefore, this embodiment can also achieve the same effects as the second embodiment.

なお、第1絞り60Bは、図5とは異なる構成によって第1開口径φ1が可変となるよう構成されてもよい。第1絞り60Bは、例えば、可動板84をスライド移動させるのではなく回転させることにより、固定孔86と連通する可動孔88,90が切り替わるよう構成されてもよい。第1絞り60Bは、第1開口径φ1が連続的に可変となるように構成されてもよく、複数枚の絞り羽根を用いる虹彩絞りであってもよい。 The first aperture 60B may be configured so that the first opening diameter φ1 is variable using a configuration different from that shown in FIG. 5. For example, the first aperture 60B may be configured so that the movable holes 88, 90 communicating with the fixed hole 86 are switched by rotating the movable plate 84 instead of sliding it. The first aperture 60B may be configured so that the first opening diameter φ1 is continuously variable, or may be an iris aperture using multiple aperture blades.

第3実施形態の変形例として、第1絞り60Bの第1開口径φ1を可変にする代わりに、第2絞り62の第2開口径φ2を可変にしてもよい。この場合、第2絞り62として、第1絞り60Bと同様の構成を用いることができる。駆動機構80Bは、上記条件式(1)を充足する第1状態と、上記条件式(1)を充足しない第2状態との間で、第2開口径φ2を可変にするよう構成してもよい。上記式(5)より、第2開口径φ2を小さくすることで第1状態とし、第2開口径φ2を大きくすることで第2状態とすることができる。 As a modified example of the third embodiment, instead of varying the first aperture diameter φ1 of the first aperture 60B, the second aperture diameter φ2 of the second aperture 62 may be varied. In this case, the second aperture 62 may have a configuration similar to that of the first aperture 60B. The drive mechanism 80B may be configured to vary the second aperture diameter φ2 between a first state that satisfies the above conditional formula (1) and a second state that does not satisfy the above conditional formula (1). From the above formula (5), the first state can be achieved by reducing the second aperture diameter φ2, and the second state can be achieved by increasing the second aperture diameter φ2.

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on examples. It will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and that various design changes and modifications are possible, and that such modifications are also within the scope of the present invention.

以下、本発明のいくつかの態様について説明する。 Several aspects of the present invention are described below.

本発明の第1の態様は、殺菌対象の流体が流れる直管と、前記直管の第1端部側に配置される光源窓と、前記光源窓越しに前記直管の内部に紫外光を照射する光源と、前記直管の前記第1端部とは反対側の第2端部側に配置される計測窓と、前記計測窓を透過した紫外光を計測する計測装置と、を備え、前記計測装置は、前記紫外光の光量を計測する光センサと、前記計測窓と前記光センサの間に設けられ、前記光源から前記光センサに向けて延びる光軸上に配置される第1開口を有する第1絞りと、前記第1絞りと前記光センサの間に設けられ、前記光軸上に配置される第2開口を有する第2絞りと、を含み、前記第1端部から前記第1絞りまでの第1距離L1、前記第1絞りから前記第2絞りまでの第2距離L2、前記第1端部における前記直管の内径φ0、前記第1開口の第1開口径φ1、および、前記第2開口の第2開口径φ2を用いて表される条件式(φ0-φ1)/L1≧(φ1+φ2)/L2を充足可能である流体殺菌装置である。第1の態様によれば、条件式を充足するように計測装置を構成することにより、直管の内部を透過する直接光成分のみを計測でき、直管の内面にて反射する反射光成分を計測対象から除外できる。 A first aspect of the present invention comprises a straight pipe through which a fluid to be sterilized flows, a light source window disposed at a first end of the straight pipe, a light source that irradiates the interior of the straight pipe with ultraviolet light through the light source window, a measurement window disposed at a second end of the straight pipe opposite the first end, and a measurement device that measures the ultraviolet light that has passed through the measurement window, the measurement device comprising an optical sensor that measures the amount of ultraviolet light, and a first optical fiber disposed between the measurement window and the optical sensor and positioned on an optical axis extending from the light source toward the optical sensor. The fluid sterilization device includes a first diaphragm having an opening, and a second diaphragm having a second opening disposed on the optical axis and disposed between the first diaphragm and the optical sensor, and is capable of satisfying the conditional expression (φ0-φ1)/L1≧(φ1+φ2)/L2, which is expressed using a first distance L1 from the first end to the first diaphragm, a second distance L2 from the first diaphragm to the second diaphragm, an inner diameter φ0 of the straight tube at the first end, a first opening diameter φ1 of the first opening, and a second opening diameter φ2 of the second opening. According to the first aspect, by configuring the measurement device to satisfy the conditional expression, only the direct light component that transmits through the straight tube can be measured, and the reflected light component reflected by the inner surface of the straight tube can be excluded from the measurement target.

本発明の第2の態様は、前記計測装置は、前記第2絞りを移動させ、前記条件式を充足する第1状態と前記条件式を充足しない第2状態との間で前記第2距離L2を可変にする駆動機構をさらに備える、第1の態様に記載の流体殺菌装置である。第2の態様によれば、条件式を充足する第1状態と条件式を充足しない第2状態とを切り替えることができるため、直接光成分のみの第1計測結果と、反射光成分を含む第2計測結果とを取得できる。 A second aspect of the present invention is the fluid sterilization device described in the first aspect, wherein the measurement device further includes a drive mechanism that moves the second aperture to vary the second distance L2 between a first state in which the conditional expression is satisfied and a second state in which the conditional expression is not satisfied. According to the second aspect, it is possible to switch between the first state in which the conditional expression is satisfied and the second state in which the conditional expression is not satisfied, thereby obtaining a first measurement result containing only the direct light component and a second measurement result containing the reflected light component.

本発明の第3の態様は、前記計測装置は、前記条件式を充足する第1状態と前記条件式を充足しない第2状態との間で前記第1開口径φ1を可変にする駆動機構をさらに含む、第1の態様に記載の流体殺菌装置である。第3の態様によれば、条件式を充足する第1状態と条件式を充足しない第2状態とを切り替えることができるため、直接光成分のみの第1計測結果と、反射光成分を含む第2計測結果とを取得できる。 A third aspect of the present invention is the fluid sterilization device described in the first aspect, wherein the measurement device further includes a drive mechanism that varies the first opening diameter φ1 between a first state that satisfies the conditional formula and a second state that does not satisfy the conditional formula. According to the third aspect, it is possible to switch between the first state that satisfies the conditional formula and the second state that does not satisfy the conditional formula, thereby obtaining a first measurement result containing only the direct light component and a second measurement result containing the reflected light component.

本発明の第4の態様は、前記計測装置は、前記条件式を充足する第1状態と前記条件式を充足しない第2状態との間で前記第2開口径φ2を可変にする駆動機構をさらに含む、第1の態様に記載の流体殺菌装置である。第4の態様によれば、条件式を充足する第1状態と条件式を充足しない第2状態とを切り替えることができるため、直接光成分のみの第1計測結果と、反射光成分を含む第2計測結果とを取得できる。 A fourth aspect of the present invention is the fluid sterilization device described in the first aspect, wherein the measurement device further includes a drive mechanism that varies the second opening diameter φ2 between a first state that satisfies the conditional formula and a second state that does not satisfy the conditional formula. According to the fourth aspect, it is possible to switch between the first state that satisfies the conditional formula and the second state that does not satisfy the conditional formula, thereby obtaining a first measurement result containing only the direct light component and a second measurement result that contains the reflected light component.

本発明の第5の態様は、前記条件式を充足するときに前記光センサによって計測される計測結果を用いて、前記直管の内部を流れる流体の透過率を算出する制御装置をさらに備える、第1から第4のいずれか一つの態様に記載の流体殺菌装置である。第5の態様によれば、直管の内部を透過する直接光成分のみの計測結果を用いて流体の透過率を算出することにより、透過率の算出精度を向上できる。 A fifth aspect of the present invention is a fluid sterilization device according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a control device that calculates the transmittance of the fluid flowing inside the straight pipe using the measurement results obtained by the optical sensor when the conditional expression is satisfied. According to the fifth aspect, the transmittance of the fluid is calculated using the measurement results of only the direct light component that passes through the inside of the straight pipe, thereby improving the accuracy of the transmittance calculation.

本発明の第5の態様は、前記第1状態の前記光センサによって計測される第1計測結果と、前記第2状態の前記光センサによって計測される第2計測結果とを用いて、前記直管の内面に付着する汚れを検出する制御装置をさらに備える、第2から第4のいずれか一つの態様に記載の流体殺菌装置である。第6の態様によれば、直接光成分のみの第1計測結果と、反射光成分を含む第2計測結果とを用いることにより、内面に付着する汚れの検出精度を向上できる。 A fifth aspect of the present invention is a fluid sterilization device according to any one of the second to fourth aspects, further comprising a control device that detects dirt adhering to the inner surface of the straight pipe using a first measurement result measured by the optical sensor in the first state and a second measurement result measured by the optical sensor in the second state. According to the sixth aspect, the accuracy of detecting dirt adhering to the inner surface can be improved by using a first measurement result containing only a direct light component and a second measurement result containing a reflected light component.

10,10A,10B…流体殺菌装置、12…直管、18…光源窓、20…光源、22…計測窓、24,24A,24B…計測装置、26,26A,26B…制御装置、30…第1端部、32…第2端部、60,60B…第1絞り、62…第2絞り、64…光センサ、66,66B…第1開口、68…第2開口、72…内面、80A,80B…駆動機構。 10, 10A, 10B...fluid sterilization device, 12...straight tube, 18...light source window, 20...light source, 22...measuring window, 24, 24A, 24B...measuring device, 26, 26A, 26B...control device, 30...first end, 32...second end, 60, 60B...first aperture, 62...second aperture, 64...optical sensor, 66, 66B...first opening, 68...second opening, 72...inner surface, 80A, 80B...driving mechanism.

Claims (6)

殺菌対象の流体が流れる直管と、
前記直管の第1端部側に配置される光源窓と、
前記光源窓越しに前記直管の内部に紫外光を照射する光源と、
前記直管の前記第1端部とは反対側の第2端部側に配置される計測窓と、
前記計測窓を透過した紫外光を計測する計測装置と、を備え、
前記計測装置は、
前記紫外光の光量を計測する光センサと、
前記計測窓と前記光センサの間に設けられ、前記光源から前記光センサに向けて延びる光軸上に配置される第1開口を有する第1絞りと、
前記第1絞りと前記光センサの間に設けられ、前記光軸上に配置される第2開口を有する第2絞りと、を含み、
前記第1端部から前記第1絞りまでの第1距離L1、前記第1絞りから前記第2絞りまでの第2距離L2、前記第1端部における前記直管の内径φ0、前記第1開口の第1開口径φ1、および、前記第2開口の第2開口径φ2を用いて表される条件式(φ0-φ1)/L1≧(φ1+φ2)/L2を充足可能である流体殺菌装置。
a straight pipe through which a fluid to be sterilized flows;
a light source window disposed on a first end side of the straight tube;
a light source that irradiates ultraviolet light into the inside of the straight tube through the light source window;
a measurement window disposed on a second end side of the straight pipe opposite to the first end side;
a measurement device that measures the ultraviolet light that has passed through the measurement window,
The measuring device is
an optical sensor that measures the amount of ultraviolet light;
a first diaphragm provided between the measurement window and the optical sensor, the first diaphragm having a first opening disposed on an optical axis extending from the light source toward the optical sensor;
a second diaphragm provided between the first diaphragm and the optical sensor, the second diaphragm having a second opening disposed on the optical axis;
A fluid sterilization device that can satisfy the conditional formula (φ0-φ1)/L1≧(φ1+φ2)/L2, which is expressed using a first distance L1 from the first end to the first orifice, a second distance L2 from the first orifice to the second orifice, an inner diameter φ0 of the straight pipe at the first end, a first opening diameter φ1 of the first opening, and a second opening diameter φ2 of the second opening.
前記計測装置は、前記第2絞りを移動させ、前記条件式を充足する第1状態と前記条件式を充足しない第2状態との間で前記第2距離L2を可変にする駆動機構をさらに備える、請求項1に記載の流体殺菌装置。 The fluid sterilization device described in claim 1, wherein the measurement device further includes a drive mechanism that moves the second aperture to vary the second distance L2 between a first state in which the conditional expression is satisfied and a second state in which the conditional expression is not satisfied. 前記計測装置は、前記条件式を充足する第1状態と前記条件式を充足しない第2状態との間で前記第1開口径φ1を可変にする駆動機構をさらに含む、請求項1に記載の流体殺菌装置。 The fluid sterilizing device described in claim 1, wherein the measuring device further includes a drive mechanism that varies the first opening diameter φ1 between a first state in which the conditional expression is satisfied and a second state in which the conditional expression is not satisfied. 前記計測装置は、前記条件式を充足する第1状態と前記条件式を充足しない第2状態との間で前記第2開口径φ2を可変にする駆動機構をさらに含む、請求項1に記載の流体殺菌装置。 The fluid sterilizing device described in claim 1, wherein the measuring device further includes a drive mechanism that varies the second opening diameter φ2 between a first state in which the conditional expression is satisfied and a second state in which the conditional expression is not satisfied. 前記条件式を充足するときに前記光センサによって計測される計測結果を用いて、前記直管の内部を流れる流体の紫外光透過率を算出する制御装置をさらに備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の流体殺菌装置。 The fluid sterilization device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a control device that calculates the ultraviolet light transmittance of the fluid flowing inside the straight pipe using the measurement result measured by the optical sensor when the conditional formula is satisfied. 前記第1状態の前記光センサによって計測される第1計測結果と、前記第2状態の前記光センサによって計測される第2計測結果とを用いて、前記直管の内面に付着する汚れを検出する制御装置をさらに備える、請求項2から4のいずれか一項に記載の流体殺菌装置。 The fluid sterilization device described in any one of claims 2 to 4, further comprising a control device that detects dirt adhering to the inner surface of the straight pipe using a first measurement result measured by the optical sensor in the first state and a second measurement result measured by the optical sensor in the second state.
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