(57)【要約】【課題】水酸化鉄の付着をより効果的に抑制できる紫外線殺菌ポンプを提供する。【解決手段】紫外線殺菌ポンプ１は、吐出部１１および吐出部１１よりも下方に設けられた吸入部を有する本体１０と、吸入部の近傍に配置された紫外線源５２を有する殺菌部５０とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出部および前記吐出部よりも下方に設けられた吸入部を有する本体と、
前記吸入部の近傍に配置された紫外線源を有する殺菌部と、
を備える、
紫外線殺菌ポンプ。
【請求項２】
前記紫外線源が出射する紫外線の波長が、２００〜３１０ｎｍである、
請求項１に記載の紫外線殺菌ポンプ。
【請求項３】
前記本体と前記紫外線源とが、異なる配線から電力を供給されている、
請求項１または２に記載の紫外線殺菌ポンプ。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の紫外線殺菌ポンプの前記吸入部から金属イオンと酸素源とを含む被処理水を取り入れ、前記吐出部から揚水管に送る水処理方法であって、
前記吸入部に流入する前記被処理水または前記吸入部を通過直後の前記被処理水に紫外線を照射して、前記被処理水に含まれる酸化菌を殺菌する、
水処理方法。
【請求項５】
前記被処理水の溶存酸素量が０．５ｐｐｍ以下である、請求項４に記載の水処理方法。
【請求項６】
ポンプに取り付けられる支持部材と、
前記支持部材に取り付けられた紫外線源と、
を備えるポンプ用殺菌ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線殺菌ポンプ、およびこの紫外線殺菌ポンプを用いた水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄イオンを含む水を処理する際の問題点として、水酸化鉄が挙げられる。
水中に鉄酸化菌と酸素源とが存在すると、鉄酸化菌が酸素と鉄イオンから水酸化鉄を生成する。水酸化鉄がポンプや配管に付着すると、ポンプや配管内の水の流れが悪くなり、ポンプの動作不良や配管閉塞の原因となる。
【０００３】
水酸化鉄への対策がいくつか提案されている。
特許文献１では、水に殺菌剤を添加することにより、鉄酸化菌の生育を抑制することを提案している。殺菌剤として、次亜塩素酸や次亜臭素酸を発生する化合物が開示されている。
特許文献２では、脱気システムを井戸内に設置して溶存酸素を除去することを提案している。
特許文献３では、紫外線殺菌灯を収納した殺菌容器を設け、水中ポンプから吐出される水をこの殺菌容器に通すことを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１―２１９１７３号公報
【特許文献２】特開２０１６−１１２４９０号公報
【特許文献３】特開２０００―２９６３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、殺菌に伴いトリハロメタン、ジクロロアセトニトリル等の人体に有害な副生成物が発生する点が問題である。また、殺菌剤を持続的に供給する必要があり、そのための設備も必要となる。
特許文献２に記載の技術では、井戸水の溶存酸素を完全に取り除くのが困難である。仮に完全に除去できたとしても、硝酸等の他の酸素源が存在すると鉄酸化菌が水酸化鉄を作り出すため、水酸化鉄の生成を完全に防止できない。
特許文献３に記載の技術では、ポンプから吐出された水が殺菌されるが、ポンプ内の水には鉄酸化菌が存在しているため、ポンプ内における水酸化鉄の発生を抑制できない。
【０００６】
上記事情を踏まえ、本発明は、水酸化鉄の付着をより効果的に抑制できる紫外線殺菌ポンプを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、水酸化鉄の付着をより効果的に抑制し、ポンプの交換頻度を低減できる水処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施態様は下記の通りである。
［１］吐出部および前記吐出部よりも下方に設けられた吸入部を有する本体と、前記吸入部の近傍に配置された紫外線源を有する殺菌部と、を備える、紫外線殺菌ポンプ。
［２］前記紫外線源が出射する紫外線の波長が、２００〜３１０ｎｍである、［１］に記載の紫外線殺菌ポンプ。
［３］前記本体と前記紫外線源とが、異なる配線から電力を供給されている、［１］または［２］に記載の紫外線殺菌ポンプ。
［４］［１］〜［３］の何れか一項に記載の紫外線殺菌ポンプの前記吸入部から金属イオンと酸素源とを含む被処理水を取り入れ、前記吐出部から揚水管に送る水処理方法であって、前記吸入部に流入する前記被処理水または前記吸入部を通過直後の前記被処理水に紫外線を照射して、前記被処理水に含まれる酸化菌を殺菌する、水処理方法。
［５］前記被処理水の溶存酸素量が０．５ｐｐｍ以下である、［４］に記載の水処理方法。
［６］ポンプに取り付けられる支持部材と、前記支持部材に取り付けられた紫外線源と、を備える、ポンプ用殺菌ユニット。
【０００８】
前記紫外線殺菌ポンプおよび前記水処理方法では、吸入部に流入する被処理水または吸入部を通過直後の被処理水に紫外線を照射して、被処理水に含まれる酸化菌を殺菌することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水酸化鉄の付着をより効果的に抑制できる紫外線殺菌ポンプを提供でき、水処理におけるポンプの交換頻度低減に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る紫外線殺菌ポンプの全体図である。
【図２】同紫外線殺菌ポンプの吸入部を示す部分拡大図である。
【図３】同紫外線殺菌ポンプの設置状態の一例を示す図である。
【図４】同紫外線殺菌ポンプの駆動時における吸入部近傍を示す模式図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る紫外線殺菌ポンプの吸入部を示す部分拡大図である。
【図６】同紫外線殺菌ポンプの変形例における吸入部を示す部分拡大図である。
【図７】同紫外線殺菌ポンプの変形例における吸入部を示す部分拡大図である。
【図８】同紫外線殺菌ポンプの変形例における吸入部を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の第一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る紫外線殺菌ポンプ１の全体図である。
紫外線殺菌ポンプ１は、図１に示すように、ポンプ機能を有する本体（ポンプ）１０と、本体１０に取り付けられた殺菌部５０とを備えている。
【００１２】
本体１０は、略円柱状の外形を有する。本体１０の基本構造は、公知の揚水ポンプと同様であり、揚水可能に構成されている。本体１０は、上部に設けられた吐出部１１と、吐出部１１よりも下方に設けられた吸入部とを有する。
吐出部１１は、揚水管に接続可能に構成されている。本体１０は、浅井戸、深井戸等の井戸内に設置し、揚水管に接続して駆動することにより、吸入部から被処理水を取り込んで吐出部１１から揚水管に供給することができる。
【００１３】
図２は、本体１０の吸入部２０周辺を示す部分拡大図である。吸入部２０は、本体１０の外周面に形成された吸入口２１と、吸入口２１に取り付けられたストレーナー２２とを有する。ストレーナー２２は、被処理水に含まれる所定寸法より大きい固形成分が本体１０の内部に進入することを抑制する部材であり、網状、メッシュ状等の構造や材質に特に制限はない。
本発明において、前記吸入部２０と前記吸入口２１は、液密に連通する部材を介して離間していてもよい。
【００１４】
殺菌部５０は、円筒状のカバー（支持部材）５１と、カバー５１に取り付けられた紫外線源５２と、カバー５１を本体に指示するためのリング５３とを有する。
【００１５】
カバー５１の形状や材質、寸法等に特に制限はないが、吸入部２０への被処理水の流れを阻害しないように設定するのが好ましい。材質としては、金属、合成樹脂（例えば、塩化ビニリデン）等を例示できる。
リング５３は、支柱５４によりカバー５１と接続されている。リング５３をビス止めや溶接、接着等により本体１０に固定することで、カバー５１を本体１０に固定できる。
【００１６】
紫外線源５２は、鉄酸化菌を殺菌する紫外線を照射する。紫外線源５２として、紫外線を照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）を例示できるが、これには限られない。
紫外線源５２が照射する紫外線の波長は、殺菌対象とする菌の種類や生息条件等に応じて適宜選択できる。水中における鉄酸化菌に効果的に作用させる観点からは、紫外線の波長は２００〜３１０ｎｍとでき、２２０〜２８０ｎｍがより好ましく、２５０〜２６０ｎｍが特に好ましい。
【００１７】
紫外線源５２を備えた殺菌部５０の殺菌力は、菌種、温度、その他の条件により変動するが、基本的には、紫外線の放射照度と照射時間との積で表せる。具体的には、
殺菌線量（Ｊ／ｍ２）＝放射照度（Ｗ／ｍ２）×照射時間（秒）
となる。
放射照度は、紫外線源５２の数に正比例し、照射距離に反比例する。照射時間は、吸入部２０における水の流量に反比例する。
【００１８】
上述した波長範囲の紫外線は、照射距離が長すぎると十分届かず、殺菌効果が低下する。このため、紫外線殺菌ポンプ１においては、紫外線源５２が吸入部２０の近傍に配置されるように、殺菌部５０が本体１０に取り付けられる。
本発明における「近傍」とは、概ね５ｃｍ（センチメートル）以下である。すなわち、吸入部２０に流入する被処理水あるいは吸入口２１を通過した直後の被処理水が、少なくとも一つの紫外線源５２との距離が５ｃｍ以内である位置を通過するように紫外線源５２の位置を設定することが好ましい。一例として、吸入口が直径１０ｃｍの円形である場合は、吸入口の周縁に紫外線源を並べて配置することにより、上記条件を満たすことができる。
【００１９】
紫外線源５２の数および配置、並びに紫外線源５２の寸法等は、上記条件を考慮しつつ、対象菌種における線量と殺菌率との関係等を考慮して適宜設定すればよい。本実施形態では、一例として、８つの紫外線ＬＥＤを略環状に配置した状態を示している。
上記の条件が満たされれば、殺菌部５０は、吸入部２０の近傍に位置しない紫外線源を有してもよい。
【００２０】
以上の様に構成された紫外線殺菌ポンプ１の使用時の動作について説明する。
まず、殺菌部５０が取り付けられた紫外線殺菌ポンプ１が、井戸内に設置される。
図３に、井戸内に設置された紫外線殺菌ポンプ１を示す。紫外線殺菌ポンプ１は、揚水管１０１と吐出部１１とが接続された状態で、井戸Ｗの動水位ｈ１よりも下方に吸入部２０が位置する深さに設置される。本体１０を駆動するための第一配線１０２および紫外線源５２に電力を供給するための第二配線１０３も、井戸Ｗ内に配置される。第一配線１０２および第二配線１０３は、別途準備された配線用の配管に通されて井戸Ｗ内に配置されてもよい。
【００２１】
殺菌部５０の紫外線源５２は、第二配線１０３から供給される電力により常時点灯され、紫外線を照射する。
本体１０が駆動すると、吸入部２０から被処理水が本体１０内に流入する。このとき、吸入口２１に接近する被処理水や吸入口２１を通過した直後の被処理水には、図４に示すように、必ずいずれかの紫外線源５２から紫外線が照射される。この紫外線により、被処理水に含まれる鉄酸化菌が殺菌される。
【００２２】
本体１０の駆動に伴い、本体１０内に流入した被処理水は、本体１０内を上昇して吐出部１１から揚水管１０１に移動する。
紫外線殺菌ポンプ１による水処理が開始された後は、単位時間あたりの処理水の量が流量計等により監視される。水酸化鉄が本体１０や揚水管１０１の内部に付着すると、処理水量が徐々に低下する。処理水量が規定の閾値以下になったら、本体１０や揚水管１０１を交換したりクリーニングしたりするメンテナンスが行われる。
【００２３】
上述した本実施形態の水処理方法において、処理される水（被処理水）は、すべて吸入口２１を通過した直後の時点で殺菌されているため、鉄酸化菌による水酸化鉄の生成が完全にもしくは著しく抑制されている。したがって、本体１０内部や揚水管１０１内への水酸化鉄の付着を著しく低減し、上述したメンテナンスの頻度やコストを低減することができる。
また、薬剤を使わずに殺菌を行うため、取得される水（処理水）の水質にも影響を及ぼさない。
【００２４】
本実施形態においては、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。
以下にいくつか変更を例示するが、これらはすべてではなく、それ以外の変更も可能である。これらの変更が適宜組み合わされてもよい。
【００２５】
・本体１０において、本体１０の外形、吐出部１１の位置、吸入部２０の数および位置、吸入口２１の形状等は、使用環境等に応じて適宜設定できる。
・殺菌部において、紫外線源５２は、必ずしも常時点灯されなくてもよい。例えば、本体１０の休止と連動して紫外線源５２が消灯されてもよい。ただし、本体１０の休止時も、本体１０内において若干被処理水の移動が発生する。紫外線源５２を常時点灯すると、休止時に本体１０内に流入する被処理水も殺菌できるため、好ましい。
・紫外線源５２に対する電力供給の態様は、上記に限られない。例えば、電池であってもよいし、本体１０と共通であってもよい。ただし、上述したように本体１０と別系統にしておくと、紫外線源５２の常時点灯が簡便に行える。
【００２６】
本実施形態の紫外線殺菌ポンプは、金属イオンと酸素源の両方を含む被処理水の処理に適用することにより、ポンプや配管の交換頻度低減に大きな効果を発揮する。
特に、本実施形態の紫外線殺菌ポンプは、金属イオンと酸素源の両方を含む被処理水の処理に適用することが好ましい。
金属イオンを構成する金属としては、２価鉄や２価マンガン等を例示できる。紫外線源５２から照射される紫外線は、マンガン酸化細菌も殺菌できるため、紫外線殺菌ポンプ１は、マンガン酸化物が生じる被処理水にも有効である。
被処理水の種類は特に限定されないが、上述した水質を考慮すると、地下水、温泉等を例示できる。
【００２７】
本発明の第二実施形態について、図５から図８を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２８】
図５は、本実施形態の紫外線殺菌ポンプにおける本体１０の吸入部２０およびその周辺を示す部分拡大図である。
本実施形態の紫外線殺菌ポンプは、殺菌部５０に代えて殺菌部１５０を備える。殺菌部１５０は、紫外線源５２と、紫外線源５２が支持されるリング状の支持部材１５１とを備えている。複数の紫外線源５２は、支持部材１５１上に概ね等間隔で配置されている。
【００２９】
支持部材１５１の内径は、吸入口２１の直径およびストレーナー２２の直径より一回り大きい。殺菌部１５０は、吸入部２０の周囲に支持部材１５１および紫外線源５２が位置するように、本体１０の外周面に取り付けられている。
【００３０】
本実施形態の紫外線殺菌ポンプの使用方法は、第一実施形態と概ね同様である。すなわち、紫外線源５２を点灯することにより、吸入口２１に接近する被処理水や吸入口２１を通過した直後の被処理水に含まれる酸化菌を殺菌して、金属酸化物の付着を抑制できる。
【００３１】
本実施形態の紫外線殺菌ポンプも、第一実施形態の紫外線殺菌ポンプと同様の効果を奏する。
さらに、殺菌部１５０がより吸入部２０の近くに配置されているため、紫外線源を吸入部の近傍に配置しやすい。
【００３２】
本実施形態では、殺菌部全体を吸入部の近傍に配置しているが、殺菌部全体を吸入部の近傍に配置する態様は、上述した例に限られない。
図６に示す変形例では、吸入口２１が本体１０の外周面から一段低くなった部位に形成されており、支持部材１５１と紫外線源５２とを備えた殺菌部１５０Ａが、吸入口２１とストレーナー２２との間に配置されている。
このような構成でも、吸入口２１に接近する被処理水に含まれる酸化菌を殺菌して、金属酸化物の付着を抑制できる。
【００３３】
図７に示す変形例では、ストレーナー２２に紫外線源５２が取り付けられており、ストレーナー２２が支持部材とされている。
このような構成でも、吸入口２１に接近する被処理水に含まれる酸化菌を殺菌して、金属酸化物の付着を抑制できる。
また、この構成では、紫外線源５２を吸入口２１に接近する被処理水に近づけやすく、吸入口２１を通過した被処理水に紫外線を照射することも比較的容易である。
図７では、ストレーナー２２のうち、吸入口２１に面した側に紫外線源５２が取り付けられているが、取り付け態様はこれには限られず、図７に示す側と反対側に取り付けられてもよい。
【００３４】
図８に示す変形例では、吸入部２０Ａが本体１０の外周面から突出して形成されている。
殺菌部１５０Ｂは、筒状のカバー１５５を有し、カバー１５５の内面に紫外線源５２が取り付けられている。殺菌部１５０Ｂは、カバー１５５が吸入部２０Ａの周囲を取り囲むように本体１０に取り付けられている。
このような構成でも、吸入口に接近する被処理水に含まれる酸化菌を殺菌して、金属酸化物の付着を抑制できる。
【００３５】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。以下にいくつか変更を例示するが、これらはすべてではなく、それ以外の変更も可能である。これらの変更が適宜組み合わされてもよい。
【００３６】
・本発明に係る紫外線殺菌ポンプにおいては、紫外線源を含む殺菌部が本体の内部に設置されてもよい。本体の内部に設置されても、紫外線源が吸入口の近傍に配置され、吸入口を通過した直後の被処理水に紫外線を照射できるような位置関係にあれば、吸入口を通過した直後の被処理水に含まれる酸化菌を殺菌して同様の効果を奏する。
・紫外線源は、本体に直接取り付けられてもよい。
【００３７】
上述した各種構成の殺菌部は、本体に取り付け可能なポンプ用殺菌ユニットとして構成されてもよい。これにより、通常の水処理ポンプに殺菌ユニットを取り付けて殺菌機能を付与したり、紫外線源に動作不良や破損等が生じた際に、新しい殺菌ユニットと交換したりすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、ポンプおよびポンプを使用した水処理方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  紫外線殺菌ポンプ
１０  本体（ポンプ）
１１  吐出部
２０、２０Ａ  吸入部
２１  吸入口
２２  ストレーナー
５０、１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ  殺菌部
５１、１５５  カバー（支持部材）
５２  紫外線源
１０１  揚水管
１５１  支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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