UV-LED流水殺菌装置の殺菌効率性能シミュレーション

高効率な白色LEDの開発により、省電力化のため室内照明の多くがLEDに置き換わってきました。同様に、近年はUV-LEDの出力が向上しており、殺菌用途でも蛍光灯などの従来型光源の置き換えが進んでいます。浄水場に設置される大規模な流水殺菌装置でもUV-LEDの活用が期待されます。

解析の目的・背景

図1　浄水場

浄水場における殺菌装置は比較的大型な装置であり、実際に大量の水を流して評価する際のコストも大きなものになります。このような分野ではコンピュータシミュレーションによって検討できれば大幅なコスト削減が見込めます。

流水殺菌のシミュレーションには照明解析と流体解析の二つが必要です。照明解析では紫外線光源 (UV-LED) の伝搬を調べ、殺菌装置内の照度分布を取得します。流体解析では、照明解析で得た照度分布を用いて、水中の微粒子が流路の中で受け取る紫外線のエネルギー量の積分値を計算します。このデータを元に、殺菌効率を算出することが可能です。

解析モデル

ここでは簡易的な流路の3Dモデルを用意し、仮想粒子に対する紫外線照射量の統計データを最終データとして出力しています。

図2　流路の3Dモデル

解析結果

図3　照度減衰の様子

図4　紫外線照射量の統計データ