(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い放電容器の内部に放電媒体を封入してなる無電極放電ランプと；
放電容器の長手方向に沿って分散して配設されて無電極放電ランプに高周波磁界を作用させて放電を生起させる複数の励起コイルと；
無電極放電ランプの軸方向の一端側においてほぼ同軸に配設されて各励起コイルに接続されるインピーダンス整合回路と；
無電極放電ランプ，励起コイルおよびインピーダンス整合回路を一体化する一体化手段と；
を具備していることを特徴とする無電極放電ランプユニット。
【請求項２】
細長い放電容器の内部に放電媒体を封入してなる無電極放電ランプと；
無電極放電ランプに高周波磁界を作用させて放電を生起させる励起コイルと；
無電極放電ランプおよびコイルの周囲を流体に対してシールして包囲する少なくとも主要部が放射透過性の保護管と；
無電極放電ランプの軸方向の一端側に配設されて励起コイルに接続されるインピーダンス整合回路と；
無電極放電ランプ，励起コイル、保護管およびインピーダンス整合回路を一体化する一体化手段と；
を具備していることを特徴とする無電極放電ランプユニット。
【請求項３】
無電極放電ランプは、放電容器が円筒状であることを特徴とする請求項１または２記載の無電極放電ランプユニット。
【請求項４】
細長い円筒状の主要部および主要部の両端から軸方向に延在する一対の筒部を備えた放電容器の主要部内に放電媒体を封入してなる無電極放電ランプと；
無電極放電ランプに磁界を作用させて放電を生起させる励起コイルと；
無電極放電ランプおよび励起コイルの周囲を流体に対してシールして包囲するとともに放電容器の一対の筒部を介して無電極放電ランプを内部に保持している少なくとも主要部が放射透過性の保護管と；
保護管の軸方向の一端に配設されて励起コイルに接続されるインピーダンス整合回路と；
を具備していることを特徴とする無電極放電ランプユニット。
【請求項５】
保護管および整合回路の間に配設された隔壁を具備していることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一記載の無電極放電ランプユニット。
【請求項６】
インピーダンス整合回路は、保護管とほぼ同一の径を有するケースを備えていることを特徴とする請求項２または４記載の無電極放電ランプユニット。
【請求項７】
無電極放電ランプは、放電によって紫外線を放射することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一記載の無電極放電ランプユニット。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一記載の無電極放電ランプユニットと；
無電極放電ランプユニットと離間した位置に配設された高周波電源と；
無電極放電ランプユニットおよび高周波電源の間を接続する同軸ケーブルと；を具備していることを特徴とする無電極放電ランプ装置。
【請求項９】
流体の流入口および流出口を備えた処理槽と；
少なくとも無電極放電ランプおよび励起コイルが処理槽の中に配設されていて流体に光照射することにより処理する請求項１ないし７のいずれか一記載の無電極放電ランプユニットと；
無電極放電ランプユニットと離間した位置に配設された高周波電源と；
無電極放電ランプユニットおよび高周波電源の間を接続する同軸ケーブルと；を具備していることを特徴とする流体処理装置。
【請求項１０】
流体の流入口および流出口を備えた処理槽と；
少なくとも無電極放電ランプおよび励起コイルが処理槽の中において流体に近接して光照射するように配設されているとともに、流体の有無に応じて生じる励起コイルに投入される電力の変動が±１０％以内であるようにインピーダンス整合回路が構成されている請求項１ないし７のいずれか一記載の無電極放電ランプユニットと；
無電極放電ランプユニットと離間した位置に配設された高周波電源と；
無電極放電ランプユニットおよび高周波電源の間を接続する同軸ケーブルと；を具備していることを特徴とする流体処理装置。
【請求項１１】
流体の流入口および流出口を備えた処理槽と；
少なくとも無電極放電ランプおよび励起コイルが処理槽の中において流体に近接して光照射するように配設されているとともに、インピーダンス整合回路が励起コイルが属するツリーのリアクタンスと同種で、かつ、それより十分に大きいリアクタンスを有し励起コイルに並列接続されたリアクタンス要素を含んで構成されている請求項１ないし７のいずれか一記載の無電極放電ランプユニットと；
無電極放電ランプユニットと離間した位置に配設された高周波電源と；
無電極放電ランプユニットおよび高周波電源の間を接続する同軸ケーブルと；を具備していることを特徴とする流体処理装置。
【請求項１２】
無電極放電ランプユニットを処理槽に対して昇降させる昇降装置を具備していることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか一記載の流体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は離間した高周波電源から高周波電力の供給を受けるのに好適で取扱いの容易な無電極放電ランプユニット、これを用いた無電極放電ランプ装置および流体処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平６−３１０２９１号公報には、高周波電源と電球形の無電極放電ランプとを離間してその間を同軸ケーブルで接続するとともに、同軸ケーブルの両端にそれぞれインピーダンス整合回路を設け、無電極ランプ側のインピーダンス整合回路を負荷側ユニットに収納した無電極放電ランプ点灯装置がその図４および関連記述に示されている（従来技術１）。
【０００３】
従来技術１は、同軸ケーブルの両端に２個のインピーダンス整合回路を用いることにより、負荷側ユニットと電源側ユニットとを別個にインピーダンス整合の調整を行えるようにできる旨記載されている。
【０００４】
また、特開平２−３７６６０号公報には、中空部分を照射空間とした円筒状の発光管を備えた無電極放電ランプが記載されている（従来技術２）。
【０００５】
従来技術２は、円筒状発光管の中空部分を照射空間とすることにより、一様な光強度で周囲から照射されるから、小形の外照形光源装置を構成することができる旨記載されている。
【０００６】
さらに、近時細長い放電容器を備えた無電極放電ランプを水などの被処理流体中に没入させて、すなわち内照形の構成によって、流体の殺菌などの処理を行う試みがなされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
細長い放電容器を備えた無電極放電ランプを流体処理に用いる場合に、高周波電源を無電極放電ランプから離間させる方が都合よい。そのためには、高周波電源と無電極放電ランプとの間を同軸ケーブルで接続する。
【０００８】
ところが、インピーダンス整合回路と無電極放電ランプとの位置関係によっては励起コイルのインピーダンスが配線の影響を受けて整合を良好にとれないことが分かった。従来技術１においては、インピーダンス整合回路を負荷側ユニットに収納する旨述べられているが、インピーダンス整合回路と無電極放電ランプとの具体的位置関係および構造については開示がなく、この従来技術を適用しても上記の問題は解決することができない。
【０００９】
また、従来技術２は、円筒状の発光管の中空部分を照射空間とするので、いわゆる外照形であり、これを内照形の流体処理には適用できない。さらに、外照形は処理量を多くしにくいので、中規模以上の流体処理装置には不向きである。
【００１０】
本発明は、比較的容量の大きい流体処理用にも好適で、しかも取扱いの容易な無電極放電ランプユニット、これを用いた無電極放電ランプ装置および流体処理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の無電極放電ランプユニットは、細長い放電容器の内部に放電媒体を封入してなる無電極放電ランプと；放電容器の長手方向に沿って分散して配設されて無電極放電ランプに高周波磁界を作用させて放電を生起させる複数の励起コイルと；無電極放電ランプの軸方向の一端側においてほぼ同軸に配設されて各励起コイルに接続されるインピーダンス整合回路と；無電極放電ランプ，励起コイルおよびインピーダンス整合回路を一体化する一体化手段と；を具備していることを特徴としている。
【００１２】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１３】
無電極放電ランプにおいては、その放電容器の外側に励起コイルを巻回して放電容器の軸方向に高周波磁界を生成させて放電媒体を励起させるので、放電は放電容器の横断面において、ドーナッツ状に生起する。したがって、放電容器の軸心近傍は放電に寄与しないから、放電容器を軸方向に中空に形成することができる。しかし、本発明においては、要すれば直管形の放電容器を用いることができる。
【００１４】
放電媒体は、所要の放電を生起するために必要な種々の媒体を用いることができる。たとえば放電によって波長２３５．７ｎｍの紫外線を発生させたい場合は、水銀およびアルゴンなどの希ガスを数ｔｏｒｒ封入する。そして、低圧水銀蒸気放電となるような蒸気圧となるように放電条件を設定する。しかし、本発明は可視光を発生する場合にも適応する。また、高圧金属蒸気放電および高圧ガス放電にも適応する。
【００１５】
励起コイルは、その複数を放電容器の長手方向に分散させて配設している。これは細長い放電容器の長手方向のほぼ全体にわたって放電を生起させるのに効果的である。また、各励起コイルは、通常数ターン程度のターン数とされるが、要すれば１ターンであってもよい。
【００１６】
インピーダンス整合回路は、所要のインピーダンス整合を行えるなら、その回路構成は自由である。そして、通常はケースに回路要素を収納してインピーダンス整合回路は構成されている。また、インピーダンス整合回路は、そのケースを無電極放電ランプの長手方向の一端側においてほぼ同軸に配設され、かつ一体化手段によって無電極放電ランプおよび励起コイルと一体化されて無電極放電ランプユニットを構成している。
【００１７】
一体化手段は、本来他の目的のもとに配設されたものであっても、本発明にいう構成であり、しかも一体化の効果を奏するなら、一体化手段をも兼ねていると解釈する。たとえば後述する保護管を付加する場合に保護管の端板とインピーダンス整合回路のケースの一部を兼ねることができる。また、一体化手段は、インピーダンス整合回路を上記の位置に一体化する固着手段であることを許容する。
【００１８】
そうして、本発明においては、細長い放電容器の長手方向に沿って複数の励起コイルを分散配置しているので、放電容器のほぼ全体を均一に発光させることができ、したがって発光量を多くすることができる。これとともに、無電極放電ランプの一端側においてインピーダンス整合回路をほぼ同軸に配設し、さらに一体化手段によって無電極放電ランプ、励起コイルおよびインピーダンス整合回路を一体化しているので、高周波電源、インピーダンス整合回路および複数の励起コイルの電気的接続と無電極放電ランプユニットの機械的支持が容易になり、したがって中規模以上の容量の流体処理装置を含めて種々の流体処理装置に適応する無電極放電ランプユニットである。
【００１９】
請求項２の発明の無電極放電ランプユニットは、細長い放電容器の内部に放電媒体を封入してなる無電極放電ランプと；無電極放電ランプに高周波磁界を作用させて放電を生起させる励起コイルと；無電極放電ランプおよびコイルの周囲を流体に対してシールして包囲する少なくとも主要部が放射透過性の保護管と；無電極放電ランプの軸方向の一端側に配設されて励起コイルに接続されるインピーダンス整合回路と；無電極放電ランプ，励起コイル、保護管およびインピーダンス整合回路を一体化する一体化手段と；を具備していることを特徴としている。
【００２０】
本発明において、励起コイルは放電容器の軸方向の長さおよび励起コイルのターン数に応じて１ないし数個用いることができる。
【００２１】
保護管は、無電極放電ランプおよび励起コイルが直接被処理流体に接触しないように保護するもので、そのため流体に対してシールして無電極放電ランプおよび励起コイルを包囲している。被処理流体が液体の場合、シールは液密である。また、被処理流体が気体の場合、シールは気密である。
【００２２】
少なくとも主要部が放射透過性であるとは、保護管はその全体が放射透過性である必要はなく、所望部分から所望方向へ放射を透過させたい場合に、当該部分において所望方向に対して放射を透過するものであればよい。放射を透過するとは、無電極放電ランプの放射のうち所望波長帯の放射を透過するものであればよい。
【００２３】
保護管の構成としては、一般的には、放射透過性の円筒体および円筒体の両端を閉塞する金属または合成樹脂の端板からなり、円筒体と端板との間にパッキンを介在させて両者を固定することにより、流体に対してシールされた保護管を構成することができる。上記と異なる構成としては、放射透過性の有底筒体の開口端にパッキンを介して金属または合成樹脂の端板を固定することによることもできる。
【００２４】
インピーダンス整合回路は、保護管の一方の端板を利用して固定することにより、無電極放電ランプの一端側に配設し、かつ一体化することができる。このような場合、保護管の端板および端板を固定する固定手段を一体化手段を兼ねているといえる。
【００２５】
そうして、本発明においては、無電極放電ランプおよび励起コイルを保護管で包囲することにより、流体に直接接触しないようにしたので、次の作用がある。すなわち、保護管の主として径を十分大きくすることにより、励起コイルの寄生容量が大きくなるのを回避することができる。これに対して、比誘電率の大きい流体が励起コイルに近接していると、励起コイルの寄生容量が流体の比誘電率のために大きくなり、しかも流体の濃度や流量およびまたは流速が変化しやすいために、流体による寄生容量が変動しやすくなる。このため、励起コイルの寄生容量が変動して整合が乱れるために、所望の電力を励起コイルを通じて無電極放電ランプに投入できなくなる。
【００２６】
また、励起コイルおよび無電極放電ランプが流体に接触することによって腐食したり誤動作するようなことはない。
【００２７】
さらに、無電極放電ランプの温度が流体の温度に左右されにくいので、適正温度に維持しやすい。
【００２８】
さらにまた、万一放電容器が破損しても流体に放電媒体が混入することを回避できる。
【００２９】
請求項３の発明の無電極放電ランプユニットは、請求項１または２記載の無電極放電ランプユニットにおいて、無電極放電ランプは、放電容器が円筒状であることを特徴としている。
【００３０】
本発明においては、放電容器が円筒状で、放電に寄与しない部分が少ないから、放電に寄与しない放電容器の部分に対してまで放電媒体を余分に封入する無駄を省ける。
【００３１】
請求項４の発明の無電極放電ランプユニットは、細長い円筒状の主要部および主要部の両端から軸方向に延在する一対の筒部を備えた放電容器の主要部内に放電媒体を封入してなる無電極放電ランプと；無電極放電ランプに磁界を作用させて放電を生起させる励起コイルと；無電極放電ランプおよび励起コイルの周囲を流体に対してシールして包囲するとともに放電容器の一対の筒部を介して無電極放電ランプを内部に保持している少なくとも主要部が放射透過性の保護管と；保護管の軸方向の一端に配設されて励起コイルに接続されるインピーダンス整合回路と；を具備していることを特徴としている。
【００３２】
本発明において、放電容器の筒部は主要部と同一材質したがって、放射透過性の材質で形成するのが製造性上好ましい。しかし、熱膨張率が近似していていれば異なる材質で構成されていてもよい。
【００３３】
本発明においては、放電容器が細長い円筒状の主要部の両端から一対の筒部が軸方向に延在する構成であり、放電容器の筒部を介して無電極放電ランプを保護管内に保持することにより、その保持が容易である。
【００３４】
また、無電極放電ランプの発光部は放電容器の主要部であり、主要部から筒部が両端方向に延在しているから、発光が筒部およじ保持手段によって蹴られることが少ない。したがって、無電極放電ランプの発光を有効に流体処理に利用することができる。
【００３５】
さらに、筒部は主要部と同心にできるので、無電極放電ランプを保護管に対して所望の位置に固定しやすく、しかも保持の構造を簡単にすることができる。
【００３６】
請求項５の発明の無電極放電ランプユニットは、請求項２ないし４のいずれか一記載の無電極放電ランプユニットにおいて、保護管および整合回路の間に配設された隔壁を具備していることを特徴としている。
【００３７】
本発明において、隔壁はインピーダンス整合回路を無電極放電ランプからの熱の影響を受けにくくするものである。そして、保護管の端板を本発明の隔壁として兼用することができる。熱容量が大きいなら隔壁が金属であってもよい。また、隔壁は、熱伝導率の小さな合成樹脂などであってもよい。
【００３８】
そうして、本発明においては、インピーダンス整合回路が隔壁によって無電極放電ランプの熱影響を受けにくいから、インピーダンス整合を安定させることが容易である。また、インピーダンス整合回路をなるべく無電極放電ランプに接近して配設することができ、その分インピーダンス整合回路が配線の影響を受けにくくなる。
【００３９】
請求項６の発明の無電極放電ランプユニットは、請求項２または４記載の無電極放電ランプユニットにおいて、インピーダンス整合回路は、保護管とほぼ同一の径を有するケースを備えていることを特徴としている。
【００４０】
無電極放電ランプユニットの全体をほぼ同一径にできるので、無電極放電ランプユニットの取扱いが容易になるとともに、保護管の端板とインピーダンス整合回路のケースを一体化しやすくなり、構造の簡素化を図ることができる。さらに、外観も良好になる。
【００４１】
請求項７の発明の無電極放電ランプユニットは、請求項１ないし６のいずれか一記載の無電極放電ランプユニットにおいて、無電極放電ランプは、放電によって紫外線を放射することを特徴としている。
【００４２】
無電極放電ランプが紫外線特に波長２５３．７ｎｍの紫外線を放射するなら、これを流体の殺菌処理に用いると効果的である。この場合、無電極放電ランプは放電容器に電極を封装しないから、電極の電子放射物質が消耗することがないので、従来の有電極の殺菌ランプに比較して著しく長寿命となる。
【００４３】
したがって、この無電極放電ランプ装置を流体の殺菌処理に用いた場合には、そのメンテナンスが容易で、かつ安価になる。
【００４４】
請求項８の発明の無電極放電ランプ装置は、請求項１ないし７のいずれか一記載の無電極放電ランプユニットと；無電極放電ランプユニットと離間した位置に配設された高周波電源と；無電極放電ランプユニットおよび高周波電源の間を接続する同軸ケーブルと；を具備していることを特徴としている。
【００４５】
高周波電源は、無電極放電ランプの点灯に必要な１ないし数百ＭＨｚの周波数の電力を供給可能であれば、回路方式は限定されない。高周波電源と無電極放電ランプユニットとの離間距離はそれらの間を同軸ケーブルで接続する必要がある距離であればよく、具体的な距離数は限定されない。たとえば同軸ケーブルで１ないし１０ｍ程度の離間は十分に許容される。
【００４６】
同軸ケーブルは、その中間にコネクタボックスなどが介在していてもよい。
【００４７】
無電極放電ランプ装置の用途は特段限定されないが、流体処理は最適な用途の一つである。光化学反応などにも用いることができる。さらに、要すれば、照明用とすることも許容される。
【００４８】
請求項９の発明の流体処理装置は、流体の流入口および流出口を備えた処理槽と；少なくとも無電極放電ランプおよび励起コイルが処理槽の中に配設されていて流体に光照射することにより処理する請求項１ないし７のいずれか一記載の無電極放電ランプユニットと；無電極放電ランプユニットと離間した位置に配設された高周波電源と；無電極放電ランプユニットおよび高周波電源の間を接続する同軸ケーブルと；を具備していることを特徴としている。
【００４９】
無電極放電ランプは、処理に必要な波長の放射をするように構成されていればよいので、紫外線放射に限定されない。
【００５０】
また、無電極放電ランプは、被処理流体の上から照射してもよいし、流体中に没入されていわゆる外照形の照射であってもよい。さらに要すれば、円筒状の放電容器を備えているならば、中空部内に流体を収納または流通させていわゆる内照形の照射を行ってもよい。
【００５１】
処理槽は、通流する流体の全部が偏りなく無電極放電ランプの放射を照射されるように必要に応じて隔壁その他の手段を適宜採用することを許容する。
【００５２】
請求項１０の発明の流体処理装置は、流体の流入口および流出口を備えた処理槽と；少なくとも無電極放電ランプおよび励起コイルが処理槽の中において流体に近接して光照射するように配設されているとともに、流体の有無に応じて生じる励起コイルに投入される電力の変動が±１０％以内であるようにインピーダンス整合回路が構成されている請求項１ないし７のいずれか一記載の無電極放電ランプユニットと；無電極放電ランプユニットと離間した位置に配設された高周波電源と；無電極放電ランプユニットおよび高周波電源の間を接続する同軸ケーブルと；を具備していることを特徴としている。
【００５３】
無電極放電ランプおよびまたは励起コイルが被処理流体に近接している場合において、流体の濃度、流速または量が変動すると、前述のように流体の比誘電率が変動する。励起コイルに近接する流体を誘電体として寄生容量が形成される。そして、この寄生容量はインピーダンス整合回路に影響を与えるので、比誘電率の変動は、インピーダンス整合回路のインピーダンス整合の度合いを変動させる。これによって、励起コイルから無電極放電ランプに所要の高周波電力が投入されないで、放電空間の一部のみで放電したり、放電が立ち消えが発生する。甚だしいときには放電しないこともある。いずれにしても、設計光出力が得られなくなる。その結果、流体処理が不良になるという重大な問題を生じる。
【００５４】
たとえば汚水を無電極放電ランプ装置を用いて殺菌処理する場合、殺菌剤を添加しないで殺菌できるから、処理水をそのまま河川に放流することができ、生体系への悪影響がないという利点がある。
【００５５】
ところが、この場合に前記したような流体処理の不良が発生すると、殺菌されていないか、不十分な殺菌状態のまま汚水が放流されることになり、環境が汚染されることになる。
【００５６】
したがって、励起コイルへ投入する電力の変動が少なくなるようにする必要がある。
【００５７】
そうして、本発明においては、インピーダンス整合回路を浮遊容量の変動の影響を受けにくいように構成したものであるから、たとえ流体の比誘電率が変動しても所要の流体処理を確保することができる。
【００５８】
本発明において、励起コイルが比処理流体に近接しているとは、励起コイルが直接流体に接触しているか、流体に接近していることを意味する。したがって、無電極放電ランプおよび励起コイルを比較的間隙の少ない状態で保護管で包囲して流体中に没入するか、保護管を用いないで直接流体中に没入する場合に効果的である。ここで、比較的間隔の少ない状態とは、流体の比誘電率の変動が一般的にインピーダンス整合回路に影響を与え得る程度をいう。
【００５９】
なお、保護管を用いないで直接無電極放電ランプおよび励起コイルを直接流体中に没入させる場合、構造が簡単になり、また保護管および保持手段などの付帯機構によって放射が吸収されることがないので、処理効率が向上する。
【００６０】
請求項１１の発明の流体処理装置は、流体の流入口および流出口を備えた処理槽と；少なくとも無電極放電ランプおよび励起コイルが処理槽の中において流体に近接して光照射するように配設されているとともに、インピーダンス整合回路が励起コイルが属するツリーのリアクタンスと同種で、かつ、それより十分に大きいリアクタンスを有し励起コイルに並列接続されたリアクタンス要素を含んで構成されている請求項１ないし７のいずれか一記載の無電極放電ランプユニットと；無電極放電ランプユニットと離間した位置に配設された高周波電源と；無電極放電ランプユニットおよび高周波電源の間を接続する同軸ケーブルと；を具備していることを特徴としている。
【００６１】
励起コイルが属するツリーとは、励起コイルの両端から励起コイルを見た場合の回路をいう。また、ツリーのリアクタンスとは、動作周波数における励起コイルおよび浮遊容量の合成リアクタンスのことで、それが導性または容量性のいずれかのリアクタンスになっている。換言すれば、リアクタンス一端子対回路における周波数特性における動作点が誘導性および容量性のいずれの領域にあるかである。上記のいずれのリアクタンスにするかは、インピーダンス整合回路の設計において任意に設定することができる。
【００６２】
本発明は、励起コイルが近接する流体による寄生容量が変動しても、励起コイルに並列接続したリアクタンス要素のリアクタンスが大きいから、励起コイルが属するツリーのリアクタンスの変動は小さく抑えられることになる。
【００６３】
したがって、流体による寄生容量が変動しても、励起コイルから無電極放電ランプに投入する電力の変動を実用上差し支えない程度にすることがきる。
【００６４】
請求項１２の発明の流体処理装置は、請求項９ないし１１のいずれか一記載の流体処理装置において、無電極放電ランプユニットを処理槽に対して昇降させる昇降装置を具備していることを特徴としている。
【００６５】
昇降装置とは、無電極放電ランプユニットを処理槽に配設する場合および修理、点検または交換などのために処理槽から取り外す際に、無電極放電ランプユニットを昇降させるのに用いる。処理槽に常設する構成の他に、所要時に取り付けて使用するが、常時は取り外しておくことができる構成をも許容する。
【００６６】
無電極放電ランプユニットを一または複数連接して一括して昇降させてもよい。
【００６７】
そうして、本発明は、昇降装置を備えるので、無電極放電ランプユニットの処理容量が大きくて、そのため重量が大きい場合に効果的である。
【００６８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００６９】
図１は、本発明に用いることができる無電極放電ランプの一実施形態を示す断面図である。
【００７０】
図において、１は放電容器である。
【００７１】
放電容器１は、紫外線透過性のガラスからなる円筒状の主要部１ａと、主要部１ａの両端から軸方向に延在する一対の筒部１ｂとからなる。本実施形態においては、筒部１ｂも主要部１ａと同一材料で構成されている。
【００７２】
放電容器１の主要部１ａ内には、水銀およびアルゴンガスからなる放電媒体を封入して無電極放電ランプ２が形成されている。
【００７３】
そうして、本実施形態の無電極放電ランプ２は、主として波長２５３．７ｎｍの紫外線を放射する。
【００７４】
図２は、本発明の無電極放電ランプユニットおよび無電極放電ランプ装置の第１の実施形態を示す概念図である。
【００７５】
図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。３は無電極放電ランプユニット、４は高周波電源、５は同軸ケーブルである。
【００７６】
無電極放電ランプユニット３は、無電極放電ランプ２、励起コイル６、保護管７およびインピーダンス整合回路８からなる。
【００７７】
励起コイル６は、４ターンのものを６個並列にして放電容器１の主要部１ａの周囲に巻回され、かつ主要部１ａの長さ方向に分散して配設されている。
【００７８】
保護管７は、紫外線透過性のガラスを有底筒状に成形したもので、内部に無電極放電ランプ２および励起コイル６を収納する。この場合、無電極放電ランプ２は、放電容器１の主要部１ａの両端から延在する一対の筒部１ｂ、１ｂを利用して保護管７内に保持されている。すなわち、保護管７内に保持手段７ａ、７ａを配設して、この保持手段７ａに筒部１ｂを定置させることによって、無電極放電ランプ２を保護管７内に保持している。
【００７９】
インピーダンス整合回路８は、ケース８ａの内部にリアクタンス要素を所要に接続して構成されている。そして、インピーダンス整合回路８は、高周波電源４の出力インピーダンスと励起コイル６の入力インピーダンスを整合させるものであるが、無電極放電ランプ２の軸方向の一端側に一体化されて配設されている。本実施形態においては、保護管７の上部の端板７ｂを一体化手段として利用している。また、各励起コイル６は、インピーダンス整合回路８に並列接続されている。
【００８０】
高周波電源４は、無電極放電ランプ２と離間して配設されている。
【００８１】
同軸ケーブル５は、インピーダンス整合回路８と高周波電源４との間を接続している。
【００８２】
図３は、本発明の無電極放電ランプユニットおよび無電極放電ランプ装置の第２の実施形態を示す概念図である。
【００８３】
図において、図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００８４】
本実施形態は、保護管７およびインピーダンス整合回路８の間に隔壁７ｂ’を配設したものである。すなわち、隔壁７ｂ’は、保護管４の厚手の金属製の端板およびインピーダンス整合回路８のケース８ａを兼ねており、インピーダンス整合回路８が無電極放電ランプ２の作動に伴って発生した熱の影響を受けにくくする。
【００８５】
図４は、本発明の無電極放電ランプユニットおよび無電極放電ランプ装置の第３の実施形態を示す概念図である。
【００８６】
図において、図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００８７】
本実施形態は、インピーダンス整合回路８’の径を保護管７の径とほぼ同一にして、無電極放電ランプユニットの取扱いを容易にし、また保護管の端板とインピーダンス整合回路のケースとを兼用しやすくして構造の簡素化を図ったものである。
【００８８】
図５は、本発明の無電極放電ランプユニットの第４の実施形態を示す正面図である。
【００８９】
図６は、同じく断面図である。
【００９０】
図７は、同じく平面図である。
【００９１】
各図において、図２と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００９２】
本実施形態は、保護管７よびインピーダンス整合回路８の構造および無電極放電ランプ２の保持構造を実際的なものにしている。
【００９３】
すなわち、保護管７は、紫外線透過性のガラス管７ｃの両端にパッキン７ｅを介して一対の金属製の端板７ｂ、７ｂ’を当接し、その端板７ｂ、７ｂ’の周囲に複数の締め付けボルト７ｄを挿通して内部を流体に対してシールして構成されている。一方、保護管７の内部には端板７ｂ、７ｂ’に保持手段７ａ、７ａ’を予め配設しておき、端板７ｂ、７ｂ’を締め付ける前にガラス管７ｃの内部に無電極放電ランプ２の筒部１ｂを一方の保持手段７ａにクッション７ｅを介して,また他方の保持手段７ａ’はそれ自体がクッション作用を有しているので、そのまま嵌合させる。そして、締め付けボルト７ｄを締め付けると、端板７ａ、７ａ’の取り付けと同時に無電極放電ランプ２も保護管７内の所定の位置に保持される。
【００９４】
なお、無電極放電ランプ２の周囲に予め４ターンからなる６個の励起コイル６を装着しておき、端板７ｂを貫通して励起コイル６のリード線をインピーダンス整合回路８に接続しておく。
【００９５】
次に、インピーダンス整合回路８は、そのケース８ａが保護管７とほぼ同径で、かつ端板７ｂと一体に形成され、リアクタンス要素８ｂを内部に収納している。ケース８ａの蓋８ａ１はボルト８ｃで固定ケース８ａに固定されている。
【００９６】
同軸ケーブル５は、ケース８ａの蓋８ａ１を貫通してリアクタンス要素８ｂに接続されている。
【００９７】
図において、９、１０は取付具で、無電極放電ランプユニット３を流体処理槽に取り付けるためなどに用いる。
【００９８】
図８は、本発明の無電極放電ランプユニットの第５の実施形態を示す回路図である。
【００９９】
図において、インピーダンス整合回路８は、励起コイル６と直列接続されたインダクタＬと、励起コイル６に並列接続されたコンデンサＣ1とからなるＬ形回路である。なお、ＣSは寄生容量である。
【０１００】
本実施形態は、コンデンサＣ1の容量を寄生容量ＣSより大きくしてある。
【０１０１】
そうして、本実施形態においては、コンデンサＣ1は寄生容量ＣSと等価的に並列接続されている。したがって、寄生容量ＣSが流体によって変動しても、コンデンサＣ1の容量が大きいので、全体として容量の変動は小さく見えることになり、インピーダンス整合が外れることはない。
【０１０２】
図９は、本発明の無電極放電ランプユニットの第６の実施形態を示す回路図である。
【０１０３】
図において、図８と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【０１０４】
本実施形態は、インピーダンス整合回路８’の構成が図８と異なる。すなわち、さらに高周波電源側の端子間にコンデンサＣ2を並列接続したものである。
【０１０５】
そうして、本実施形態においても、基本的には図８と同様に作用する。
【０１０６】
図１０は、本発明の流体処理装置の第１の実施形態である流水殺菌装置を示す正面図である。
【０１０７】
図１１は、同じく背面図である。
【０１０８】
図１２は、同じく縦断面図である。
【０１０９】
図において、１１は処理槽、３は無電極放電ランプユニットである。
【０１１０】
処理槽１１は、背面に流入口１１ａ、前面に流出口１１ｂを備え、内部に流路変更板１１ｃが配設され、内部に被処理水が流通するように構成されている。なお、１１ｄは、処理槽１１の蓋である。
【０１１１】
無電極放電ランプユニット３は、図５ないし図７に示す構造を備え、処理槽１１内に周囲を流体が通流する位置に配設されている。
【０１１２】
そうして、図１２において、流入口１１ａから矢印にて示すように処理槽１１内に流入した被処理水は、流路変更板１１ｃに規制されてまず下方へ通流する。流路変更板１１ｃを通過した後、次に上方へ通流して無電極放電ランプユニット３の周囲を通過する。そして、流出口１１ｂから排出される。その間、被処理水は、無電極放電ユニット３の周囲を通過する際に紫外線を照射されて殺菌される。
【０１１３】
図１３は、本発明の流体処理装置の第２の実施形態である流水殺菌装置を示す正面図である。
【０１１４】
図において、図１１および図１２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【０１１５】
本実施形態は、無電極放電ランプユニット３の昇降装置１２を有する点で第１の実施形態と異なる。
【０１１６】
すなわち、昇降装置１２は、案内レール１２ａおよび巻取り機１２ｂとを備えている。昇降装置１２は、基台１３に取り付けられている。基台１３は、コンクリート製の水槽１４の上に固定手段１５のよって固定される。そして、処理槽１１は、昇降装置１２の下端に取り付けられている。そして、処理槽１１は、水槽１４内において、水槽１４の流入口（図示しない。）に流入口１１ａが当接された状態で、固定される。
【０１１７】
無電極放電ランプユニット３は、その３個が支持枠１６に装着され、巻取り機１２ｂに巻き付けられているワイヤ１２ｂ１の下端に吊持される。
【０１１８】
支持枠１６は、処理槽１１の蓋１１ｄが一体に固定されている。
【０１１９】
そうして、水槽１４の流入口から水槽に流入する被処理水は処理槽１１の流入口１１ａを経由して処理槽１１内に流入し、無電極放電ランプユニット３が放射する紫外線によって殺菌され、流出口１１ｂから水槽１４内に流出され、貯水されるか、その他の処理が行われる。
【０１２０】
処理槽１１に無電極放電ランプユニット３を装着するには、まず巻取り機１２ｂによって巻き上げた状態で、支持枠１６に無電極放電ランプユニット３を取り付ける。次に、巻取り機１２ｂを操作して無電極放電ランプユニット３を下げると、処理槽１１内に装着される。なお、処理槽１１に位置決め手段１１ｅを配設し、また支持枠１６に位置決め子１６ａを配設しておけば、位置出しが容易になる。
【０１２１】
無電極放電ランプユニット３を点検、修理または交換のために処理槽１１から引き上げる場合には、巻取り機１２ｂを操作して支持枠１６を上方へ移動させればよい。
【０１２２】
【発明の効果】
請求項１ないし７の各発明によれば、細長い放電容器の一端側に整合回路を一体化させたことにより、比較的容量の大きい流体処理用にも好適で、しかも取扱いの容易な無電極放電ランプユニットを提供することができる。
【０１２３】
請求項１の発明によれば、加えて放電容器の長手方向に沿って分散して複数の励起コイルを配設したことにより、細長い放電容器の長手方向のほぼ全体にわたって発光する無電極放電ランプユニットを提供することができる。
【０１２４】
請求項２の発明によれば、加えて無電極放電ランプおよび励起コイルを流体に対してシールした保護管を配設したことにより、無電極放電ランプおよび励起コイルを被処理流体から所要に離間させることができ、このためインピーダンス整合が乱れることがない無電極放電ランプユニットを提供することができる。
【０１２５】
請求項３の発明によれば、加えて円筒状の放電容器を用いることにより、放電媒体に無駄のない無電極放電ランプユニットを提供することができる。
【０１２６】
請求項４の発明によれば、加えて円筒状の主要部の両端から筒部が延在する放電容器を用い、筒部を介して無電極放電ランプを保護管内に保持することにより、保持が簡単で、しかも発光が蹴られにくい無電極放電ランプユニットを提供することができる。
【０１２７】
請求項５の発明によれば、加えて保護管とインピーダンス整合回路殿間に隔壁を配設することにより、無電極放電ランプの発生熱の影響を受けにくい無電極放電ランプユニットを提供することができる。
【０１２８】
請求項６の発明によれば、加えてインピーダンス整合回路の径を保護管とほぼ同一にしたことにより、取扱いが容易で、構造の簡単な無電極放電ランプユニットを提供することができる。
【０１２９】
請求項７の発明によれば、加えて紫外線を放射して流体の殺菌に効果的な無電極放電ランプユニットを提供することができる。
【０１３０】
請求項８の発明によれば、加えて高周波電源が無電極放電ランプユニットから離間していることにより、無電極放電ランプユニットの取扱いが容易な請求項１ないし７の効果を有する無電極放電ランプ装置を提供することができる。
【０１３１】
請求項９の発明によれば、加えて請求項１ないし８の効果を有する流体処理装置を提供することができる。
【０１３２】
請求項１０の発明によれば、加えてインピーダンス整合回路を流体の有無に応じて生じる励起コイルに投入される電力の変動が±１０以内であるように構成することにより、寄生容量の影響を受けにくい流体処理装置を提供することができる。
【０１３３】
請求項１１の発明によれば、加えて励起コイルと並列に励起コイルが属するツリーのリアクタンスと同種で、十分に大きいリアクタンス要素を接続したインピーダンス整合回路を用いることにより、寄生容量の影響を受けにくい流体処理装置を提供することができる。
【０１３４】
請求項１２の発明によれば、加えて無電極放電ランプユニットの処理槽に対する昇降装置を備えることにより、無電極放電ランプユニットの処理槽への装着、点検および交換の容易な、したがって中規模以上に好適な流体処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いることができる無電極放電ランプの一実施形態を示す断面図
【図２】本発明の無電極放電ランプユニットおよび無電極放電ランプ装置の第１の実施形態を示す概念図
【図３】本発明の無電極放電ランプユニットおよび無電極放電ランプ装置の第２の実施形態を示す概念図
【図４】本発明の無電極放電ランプユニットおよび無電極放電ランプ装置の第３の実施形態を示す概念図
【図５】本発明の無電極放電ランプユニットの第４の実施形態を示す正面図
【図６】同じく断面図
【図７】同じく平面図
【図８】本発明の無電極放電ランプユニットの第５の実施形態を示す回路図
【図９】本発明の無電極放電ランプユニットの第６の実施形態を示す回路図
【図１０】本発明の流体処理装置の第１の実施形態である流水殺菌装置を示す正面図
【図１１】同じく背面図
【図１２】同じく縦断面図
【図１３】本発明の流体処理装置の第２の実施形態である流水殺菌装置を示す正面図
【図１４】同じく側面図
【図１５】同じく平面図
【符号の説明】
１…放電容器
１ａ…主要部
１ｂ…筒部
２…無電極放電ランプ
５…同軸ケーブル
６…励起コイル
７…保護管
７ａ…保持手段
７ａ’…保持手段
７ｂ…端板
７ｂ’…端板
７ｃ…ガラス管
７ｄ…締め付けボルト
８…インピーダンス整合回路
８ａ…リアクタンス要素
【図１】
0003653534.tif 000002
【図２】
0003653534.tif 000003
【図３】
0003653534.tif 000004
【図４】
0003653534.tif 000005
【図５】
0003653534.tif 000006
【図６】
0003653534.tif 000007
【図７】
0003653534.tif 000008
【図８】
0003653534.tif 000009
【図９】
0003653534.tif 000010
【図１０】
0003653534.tif 000011
【図１１】
0003653534.tif 000012
【図１２】
0003653534.tif 000013
【図１３】
0003653534.tif 000014
【図１４】
0003653534.tif 000015
【図１５】
0003653534.tif 000016