(57)【要約】【課題】  高周波電源から放電管へのエネルギー伝送効率を向上して、より効率的に放電を生起させ得る無電極放電紫外放射装置を備えた液体処理装置の提供。【解決手段】  被処理液体の流入口から流出口に至る処理液体流路に配設されて前記流路を通る処理液体に対して紫外線を照射する紫外線放電管を有する液体処理装置において、放電媒体が封入されてなる放電管それぞれに配置されたフェライトコアをコア連結部によって相互に連結したうえで、該フェライトコア又は放電管に巻き回された１乃至複数の誘導コイルを通電することにより放電管に紫外線を発生させる。これによれば、誘導コイルにより誘起された磁束をこれらフェライトコア及びコア連結部を介してループ状に循環させることで外部への磁束の漏れが少なくなり、誘起コイルから放電管にエネルギーが効率的に転送されるので（つまりエネルギー伝送効率が向上する）、より効率的に放電を生起させることができる。【選択図】        図１
2014086183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿って内部を貫通する空洞部が形成されてなる筒状の紫外線放電管であって、前記各紫外線放電管は前記空洞部の外周を囲む本体部の内部に放電媒体が封入されてなるものと、
前記空洞部に前記紫外線放電管の長手方向に沿って配置されるフェライトコアと、
前記フェライトコア又は前記紫外線放電管に巻き回された１乃至複数の誘導コイルであって、該誘導コイルは前記紫外線放電管の長手方向に沿って配設されてなり、前記紫外線放電管に高周波磁界を作用させて放電を生起させるものと、
前記誘導コイルにリード線を介して高周波電流又は電圧を供給する高周波電源であって、該高周波電源は前記誘導コイルを通電することにより前記紫外線放電管に紫外線を発生させるものと、
複数の前記紫外線放電管それぞれに配置されたフェライトコアを相互に連結するコア連結部であって、前記コア連結部は連結した複数のフェライトコアとで前記複数の紫外線放電管に同時に放電を生起させる閉ループの磁路を形成するものと
を備え、
処理液体の流入口及び流出口を備えた処理液体流路に配設され、前記流路を通る処理液体に対し紫外線を照射して前記処理液体を処理する液体処理装置。
【請求項２】
前記コア連結部は、前記フェライトコアと同じ透磁性の材質からなることを特徴とする請求項１に記載の液体処理装置。
【請求項３】
前記コア連結部は少なくとも前記複数のフェライトコアの同一側の端部全てを覆う形状の板状体に形成されてなり、該コア連結部は前記複数のフェライトコアの両端側に、同一側の端部全てとの接触状態を変えて配置可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導コイルの高周波励起に応じて紫外線放射放電管から紫外線を照射する無電極の放電紫外線照射装置を用いた液体処理装置に関する。特に、高周波電源から放電管へのエネルギー伝送効率を向上して、より効率的に放電管の全長にわたってほぼ均一に放電を生起させて液体を処理するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体の殺菌並びに液体中の微量有機物の酸化分解あるいは難分解性有機物の分解等の液体処理を行うために、紫外線放射装置を用いた液体処理装置が知られている。また、半導体や液晶などの製造に不可欠な超純水製造過程において、微量の有機物を除去するために紫外線放射装置を用いた液体処理装置がある。上記紫外線放射装置としては、蛍光ランプのような構成で管材料を紫外線透過性の石英管などに変更したものが用いられている。
【０００３】
ところで、近年では寿命の長い無電極放電管が一般照明用として実用化されている。また、無電極の放電紫外線照射装置としては、従来からフェライトコアに誘導コイル（以下、単に「コイル」とも記す）を巻き回したものを紫外線放射放電管（以下、単に「放電管」とも記す）の近傍に配置しておき、当該コイルに対し高周波電流（又は高周波電圧）を印加して前記放電管内に環状電界を誘起することにより、前記放電管から紫外線を発生させて照射させるようにしたものが知られている（例えば、下記に示す特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の装置においては、フェライトコアに巻き回されたコイルに対し高周波（電流又は電圧、以下同じ）を印加することにより略球形状（詳しくは電球状）に形成されてなる放電管内にドーナツ状の安定した放電が生じることに応じて、該放電管内に封入されている封入ガス特有の放射光が発せられる。例えば、放電管は石英などの材質からなる紫外線を透過するガラスで形成されており、またこの放電管内に封入されている封入ガスの構成物が水銀であるような場合には、当該放電管から２５４ｎｍの殺菌線や１８５ｎｍの真空紫外線等の放射が行われる。
【０００５】
また、誘導コイルを巻き回したフェライトコアを同軸円筒放電管に複数個配して、光放射の均一化を改善した無電極低圧ランプもある（例えば、下記に示す特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２０５８１９号公報
【特許文献２】特表２００５−５０６６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１に記載の無電極放電紫外線照射装置では、放電管の長さがその直径の数倍以上である場合に、放電が放電管全長のうちの一部箇所に片寄って行われやすく、放電管全長にわたっての均一な放電を実現させることが難しいことから液体処理装置には不向きであった。そこで、上記特許文献２に記載の装置のように、放電管において複数の誘導コイルによる放電を独立的に放電管の複数箇所で並列的に生起させることによって、放電管全長にわたって放電の均一化を図ることが考えられる。しかし、これら特許文献１や特許文献２に記載の装置では、そもそも誘導コイルに高周波を印加することに応じて発生される磁束のうち放電管外に漏れる量があまりに多く、高周波電源から放電管へのエネルギー伝送効率が悪くなりがちであることから、効率よく放電を生起させることが難しい、という欠点がある。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、主要構成要素のひとつである紫外線照射装置に、水などの処理液体の誘電率が高いがために、従来では無電極放電を用いることが難しかったフェライトコアを用いた無電極放電紫外線照射装置を適用した液体処理装置であって、この無電極放電紫外線照射装置において高周波電源から紫外線放射放電管へのエネルギー伝送効率を向上し、より効率よく放電管全長にわたってほぼ均一に放電を生起させて、望ましい有機物分解や殺菌に必要な紫外線を効率的に放射することのできる液体処理装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る無電極放電紫外線照射装置を用いた液体処理装置は、処理液体の流入口及び流出口を備えた処理液体流路に配設されて、流路を通る処理液体に対して無電極放電紫外放射装置で紫外線を照射するものである。その無電極放電紫外線照射装置は、長手方向に沿って内部を貫通する空洞部が形成されてなる筒状の紫外線放電管であって、前記各紫外線放電管は前記空洞部の外周を囲む本体部の内部に放電媒体が封入されてなるものと、前記空洞部に前記紫外線放電管の長手方向に沿って配置されるフェライトコアと、前記フェライトコア又は前記紫外線放電管に巻き回された１乃至複数の誘導コイルであって、該誘導コイルは前記紫外線放電管の長手方向に沿って配設されてなり、前記紫外線放電管に高周波磁界を作用させて放電を生起させるものと、前記誘導コイルにリード線を介して高周波電流又は電圧を供給する高周波電源であって、該高周波電源は前記誘導コイルを通電することにより前記紫外線放電管に紫外線を発生させるものと、複数の前記紫外線放電管それぞれに配置されたフェライトコアを相互に連結するコア連結部であって、前記コア連結部は連結した複数のフェライトコアとで前記複数の紫外線放電管に同時に放電を生起させる閉ループの磁路を形成するものとを備える。
【００１０】
本発明の無電極放電紫外線照射装置を用いた液体処理装置によれば、放電媒体が封入されてなる紫外線放電管を内部を貫通する空洞部を有してなる筒状に形成しておき、該空洞部内にフェライトコアを配置する。複数の紫外線放電管それぞれに配置されたフェライトコアは、コア連結部によって相互に連結される。フェライトコア又は紫外線放電管には誘導コイルが長手方向に沿って巻き回されており、該巻き回された誘導コイルにリード線を介して高周波電流又は電圧を供給することによって紫外線放電管から紫外線を生起させる。フェライトコアをコア連結部によって相互に連結することで、コア連結部と複数のフェライトコアとは閉ループの磁路を形成することから、誘導コイルにより誘起された磁束はこれらのフェライトコア及びコア連結部を介してループ状に通過し循環することになる。すると、外部への磁束の漏れが少なくなって誘起コイルから紫外線放電管にエネルギーが効率的に転送される（つまりエネルギー伝送効率が向上する）ことから、より効率的に放電を生起させることができる、という利点を生ずる。また、磁束の通り道をループ状とすることで、高周波電源を安定的に動作させることができて電源の寿命を延ばすことができる、という利点もある。
【００１１】
さらには、フェライトコアが収容されてなる紫外線放電管に誘導コイルを巻き回す構成とすれば、フェライトコアと誘導コイルとを紫外線放電管を介して離間させることになり、特に処理液体に吸収されて電力損失の原因となる高い周波数で誘導コイルを励磁しなくとも紫外線放電管に比較的に高電圧が印加されることから放電を生起しやすく、また放電空間が放電管表面に近くなることから有機物分解に有効な真空紫外線の放射量が増大するので有利である。また、１乃至複数の誘導コイルによる放電を独立的に紫外線放電管の複数箇所で並列的に生起させて放電を放電管の一部に集中させることなく放電管全長にわたって均一的に生起させ、処理液体流路のほぼ全体に渡って液体を処理することが容易に実現可能である。そして、無電極の紫外線放電管は有電極の放電管に比べて長寿命であるので、放電管交換の頻度を低減できる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、コア連結部によって複数の紫外線放電管それぞれに配置されたフェライトコアを相互に連結し、コア連結部及びこれら複数のフェライトコアとで閉ループの磁路を形成する無電極放電紫外線照射装置を液体処理装置に配置する構成としたので、高周波電源から放電管へのエネルギー伝送効率を向上できてより効率的な紫外線放射が可能となる。また、紫外放射の強い安定した放電を放電管全長にわたってほぼ均一的に生起させることが簡易な構成ででき、且つ液体処理に必要な紫外線放射が効果的に行われ、さらに長寿命であるために放電管交換などのメンテナンス回数が大幅に減る、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る液体処理装置の一実施例を示す概念図である。
【図２】図１に示した無電極放電紫外線照射装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る液体処理装置の一実施例を示す概念図である。図１に示す液体処理装置１は、例えばステンレスなどの腐食し難い材質からなる円筒形状の容器Ａ内に、後述する図２に示すような無電極放電紫外線照射装置２を配置してなり、この無電極放電紫外線照射装置２から放射される紫外線によって該円筒容器Ａ内を通る処理液体Ｐに対し液体処理を行うタイプのものである。
【００１６】
円筒容器Ａは、その両端がシール部Ｆによって処理液体Ｐが外部に漏れ出すことのないように液密に密閉されることによって、該容器Ａ側面に設けられた図中左側の処理液体流入口Ａａから取り入れた処理液体Ｐ（図中において点線の矢印で示す）を、該容器Ａ側面に設けられた図中右側の処理液体流出口Ａｂから排出する流路が形成される。このタイプの液体処理装置１では、処理液体流入口Ａａから流れ込んだ処理液体Ｐが円筒容器Ａ内を通過するときに、無電極放電紫外線照射装置２から発せられる紫外線が処理液体Ｐに照射されて、処理液体Ｐの殺菌並びに処理液体Ｐ中の有機物（微生物等）の防除といった液体処理が行われる。このとき、無電極放電紫外線照射装置２は、例えば２６０ｎｍ以下の波長の紫外線、典型的には２５４ｎｍや１８５ｎｍの波長の紫外線を発する。紫外線の波長が２５４ｎｍ前後であれば殺菌効果が、１８５ｎｍ前後であれば有機物分解効果がそれぞれ顕著に現われることは従来知られている通りである。液体処理後の処理液体Ｐは、浄化水などとして処理液体流出口Ａｂから外部に流れ出る。
【００１７】
図２は、無電極放電紫外線照射装置２の一実施例を示す斜視図である。図２に示すように、本発明に係る液体処理装置１の構成要素をなす無電極放電紫外線照射装置２は、中空円筒状に形成されてなる複数（この例では２本）の無電極紫外線放射放電管Ｈと、磁性材料からなるフェライトコア３と、複数（この例では２本）のフェライトコア３を連結するコア連結部４と、誘導コイルＥと、前記誘導コイルＥを高周波励起するための駆動回路等を含んでなる高周波電源（図示せず）と前記誘導コイルＥとを接続するリード線Ｂ（つまり巻線）とから構成されてなる。
【００１８】
円筒容器Ａ内に並列配置される２本の放電管Ｈそれぞれには、開口された一方の端部から開口された他方の端部までにわたって内部を貫通する中空部（空洞部）Ｈａが形成されてなり（つまり放電管Ｈの断面は環状になる）、該中空部Ｈａ（空洞部）に管軸に沿って長尺形状のフェライトコア３が配置される。ここに示す実施例では、例えばセラミック製のフェライトコア３が放電管Ｈと同様の円筒形状に構成されてなり、該放電管Ｈとほぼ同軸になるように放電管Ｈ内に配設されている。なお、ここでは図示を省略したが、フェライトコア３を上記の各放電管Ｈ内において同軸に配設するための支持部材を有していてよい。
【００１９】
個々の放電管Ｈにおける中空部Ｈａ以外の本体部Ｈｂは、紫外線を透過する石英等の材質を用いて形成されてなる閉じられた空間を有してなり、当該空間に紫外線を放射するガスとなる例えば水銀粒あるいは水銀アマルガムなどが封入されている。
【００２０】
これら各放電管Ｈの外周には、１乃至複数（この例では１つ）の誘導コイルＥが巻き回されている。ただし、後述するようにして互いに連結される各放電管Ｈにおいては、誘起される磁束の向きが一致するように誘導コイルＥの巻き線方向が決められている。この例では、誘導コイルＥの巻き線方向が互いに逆向きとなるように巻き回される。リード線Ｂは、図示を省略した高周波電源と各放電管Ｈに巻き回された誘導コイルＥとを接続する。このとき、各放電管Ｈに巻き回された誘導コイルＥを直列あるいは並列にして高周波電源に接続すれば、それら複数の誘導コイルＥを少ない数の駆動回路により駆動できることから、コストを低減でき且つ回路寿命を改善することができる。したがって、これらの誘導コイルＥを高周波電源に対し並列接続してもよいし直列接続してもよいが、図２に示すように並列接続した場合には直列接続した場合に比べて、高周波電源からのコイル駆動電圧を低くして、高周波電源における駆動回路内にある各部品の耐電圧値を下げることで、これらの部品の寿命を長くすることができるという利点がある。
【００２１】
誘導コイルＥ及びリード線Ｂ（巻線）は、銀、銅、アルミニウムなどの良導体、あるいはニッケル、ステンレスなどの難腐食性金属の材質からなる単線あるいは細線を、絶縁を保ちながら束ねた所謂リッツワイヤーなどで構成される。また、誘導コイルＥ及びリード線Ｂの表面は、テフロン（登録商標）などの耐紫外線材料で被覆してあってもよい。なお、放電管Ｈの外周表面には、処理液体Ｐから保護するための例えばフッ素樹脂などが塗布されていてよい。
【００２２】
複数の放電管Ｈそれぞれに収容されたフェライトコア３は、その両端部においてコア連結部４によって相互に連結される。このコア連結部４は例えばフェライト、鉄、ニッケルなどの透磁性の高い材質で形成されてなり、複数のフェライトコア３が該コア連結部４によって相互に連結されることにより、１つの環状のフェライトコアに複数の放電管Ｈを配置した構成となる。したがって、誘起コイルＥが高周波励起された場合には、それに伴い生ずる磁束によってこの環状のフェライトコアを循環する磁路が形成されることになる。
【００２３】
上記構成の無電極放電紫外線照射装置２による紫外線放射について説明する。高周波電源によりリード線Ｂを介して各放電管Ｈの外周に巻き回されている誘導コイルＥが高周波励起されると、該コイルＥにより誘起された磁束は、コア連結部４によって相互に連結されることにより形成された環状のフェライトコアをループ状に通過する。このとき、各放電管Ｈ内に配置されたフェライトコア３内において磁束が通過すると、その磁束により各放電管Ｈ内に閉ループ状に電界が誘起されることに応じて、放電空間にドーナツ状の放電が起きる。その結果、電力供給されたコイルＥと放電プラズマリングとがそれぞれ結合しコイルＥのエネルギーがプラズマに注入されることに従い、各放電管Ｈの本体部Ｈｂ内部に封入された水銀粒あるいは水銀アマルガムによる紫外線の放電発光を継続的に生ずる。すなわち、無電極の放電管Ｈでは、高周波電源によりコイルＥを介してフェライトコア３が励磁されると、長尺形状に形成された放電管Ｈに２次誘起起電力を発生させるので、これにより放電管Ｈ内の放電が生起される。そして、放電管Ｈ内に封入されている水銀粒（あるいは水銀アマルガム）の一部が気体となって存在することで、紫外線が効率よく放射される。
【００２４】
本実施形態においては、誘導コイルＥにより誘起された磁束が環状のフェライトコアをループ状に通して循環することから、磁束の漏れが少なくてすむ。したがって、誘起コイルＥから放電管Ｈに対してエネルギーが効率的に転送される。すなわち、高周波電源から放電管へのエネルギー伝送効率が向上するという利点がある。また、磁束の通り道をループ状とすればインダクタンスが大きくなり、それ故に、駆動回路を安定動作させることができると共に回路寿命を長くすることもできる。
【００２５】
なお、誘起コイルＥはフェライトコア３を中に配した放電管Ｈの外周に巻き回すことに限らず、フェライトコア３の外周にコイルＥを巻き回すようにしてもよい。ただし、図２に示したようにコイルＥを放電管Ｈの外周に巻き回すことによれば、コイルＥをフェライトコア３に巻き回す場合に比べて以下に示すような利点がある。例えば、同じ電圧で放電管Ｈを起動した場合に、比較的高い電圧が放電管Ｈ内において中心から離れた外側に印加されることから放電を生起しやすい。生起されたプラズマがコイルＥに引き寄せられて放電管Ｈの外側近傍に多く存在した状態となりやすいことから、有機物分解に効果的な波長の短い真空紫外光などがより強く放射されやすい。磁束の漏れ量をフェライトコア３とコイルＥとの間に確保する空隙の大きさによって調整できるが故に、安定的で継続的な放電を行いやすい。
【００２６】
また、フェライトコア３にコイルＥを直に巻き回していないことから、フェライトコア３を冷却するための構成が容易である。例えば、フェライトコア３を冷却するための冷却部（図示せず）を円筒容器Ａの一端に取り付けておき、該冷却部はフェライトコア３を挿入した後の放電管Ｈの中空部Ｈａに、冷却した気体をファンなどで送り循環させる（空冷式）又は冷却した液体をポンプなどで送り循環させる（水冷式）ことによって、フェライトコア３を冷却するものであってよい。
【００２７】
あるいは、フェライトコア３を中空に形成しておき、冷却部はこの中空部に冷却した気体や冷却した液体などを送って循環させることにより、フェライトコア３を冷却するものであってもよい。さらには、フェライトコア３の中心軸に熱伝達の良い例えばヒートパイプや金属棒などを通しておき、冷却部はこれらの端部を冷却用液体や気体等に直接的又は間接的に接触させることにより、フェライトコア３を冷却するものであってもよい。なお、放電管Ｈの温度が適正温度よりもはるかに高温度になる場合には、水銀蒸気圧を下げるため、例えばアマルガム等を使用してもよいことは勿論である。
【００２８】
本実施形態においては、無電極の放電管Ｈを利用している。無電極の放電管Ｈは有電極放電管に比較して、寿命が数倍から数十倍程度に長くほぼメンテナンスを必要としないので、コイルＥを外周に巻き回してあってもメンテナンスに伴いコイルＥを一旦取り外すなどの面倒な作業を行うことがほとんどない点で有利なだけでなく、無電極放電紫外線照射装置２の製造乃至運用コストを低くに抑えられるという点でも有利である。さらには、図２に示したように両端を開口させて内部を貫通させた中空の円筒状に構成した放電管Ｈの製作が容易であること、つまりは放電管Ｈの本体部Ｈｂにより覆われる形でフェライトコア３を挿入設置するのが容易な放電管Ｈを製作しやすい、という利点もある。
【００２９】
上述した本発明に係る液体処理装置１で被処理液の殺菌や処理液体中の有機物分解などの液体処理を行う場合には、上記したように本発明の液体処理装置１の構成要素のひとつである無電極放電紫外線照射装置２を処理液体Ｐの流路の途中に配置しておき、これを外部に配置した高周波電源（図示せず）により動作する。ここで、上述したような水銀が封入された放電管Ｈを用いた無電極放電紫外放射装置２の場合には、その水銀蒸気圧を適正に保ち紫外放射効率を最適にする必要があり、それはとりもなおさず放電管Ｈの最冷部温度を適正値に保持することによる。本発明に係る液体処理装置１はこの点においても、コイルＨがフェライトコア３を中に配した放電管Ｈの外周に巻き回してあり、このコイルＥ自身が抵抗発熱するので、フェライトコア３にコイルＥを直に巻き回した場合より有利である。
【００３０】
本実施例において、フェライトコア３の動作効率上の観点からすれば、高周波電源によるコイルＥの駆動周波数が高ければ高いほど損失が大きくなることから、前記駆動周波数はできれば高くないほうが望ましい。反対に、高周波電源によるコイルＥの駆動周波数が低すぎる場合には、フェライトコア３を太くつまりは直径を大きくしなければならずコスト的に不利である。これらに鑑みれば、高周波電源によるコイルＥの駆動周波数は、２０ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下であるのが望ましい。
【００３１】
すなわち、フェライトコア３の透磁率をμ、磁界強度をＨとすると、フェライトコア３を介して高周波電源から放電管Ｈへと伝達されるエネルギーは、フェライトコア３の単位体積当り「μｆＨ2／２」で表される。したがって、周波数（ｆ）が低くなると単位体積当りのエネルギー伝達量が少なくなるので、一定量のエネルギーを伝達するためにはフェライトコア３を大きくしなければならなくなる。例えば２０kHzの周波数で駆動する場合には、２００ｋＨｚの周波数で駆動する場合に比べて約１０倍の大きさのフェライトコア３が必要になる。そこで、本実施形態においては放電管Ｈから紫外線を発生させるための駆動周波数の下限がフェライトコア３の外周に巻き回されたコイルＥへの駆動周波数で決まり、望ましくは２０ｋＨｚ以上（更に望ましくは５０ｋＨｚ以上）の周波数で駆動するように調整するのがよい。そうすることで、フェライトコア３をあえて大きくしなくても、高周波電源から放電管Ｈへと効率的にエネルギーを伝達させることが簡単にできるようになる。
【００３２】
更には処理液体Ｐが、誘電率が高いがために高周波電磁波をより多く吸収して高周波電力損失の大きい水などを主体とした液体である場合には、コイルＥの駆動周波数が高いと紫外線を放射するべきエネルギーが、紫外線を放射しないで処理液体に直接吸収されてしまい多大な電力損失をきたす原因となる。そのために、コイルＥの駆動周波数は１ＭＨｚ以下が望ましい。５００ｋＨｚ以下ならば更に望ましい。
【００３３】
フェライトコア３及びコア連結部４の紫外線による劣化を防止するため、これらの表面にはアルミナ粉末を塗布するなどして紫外線反射材を取り付けるとよい。あるいは、放電管Ｈの内壁近傍に紫外線反射材を取り付けることも容易である。このように、この実施形態においては紫外線反射材を取り付けることが簡単にでき、これにより発生された紫外線の影響によるフェライトコア３やコア連結部４さらにはコイルＥの劣化を防止することができるだけでなく、且つ紫外線の放射対象である処理液体Ｐの存在する放電管Ｈの外周側への紫外線放射量を増やして液体処理の効率を挙げることが容易にできる。また、フェライトコア３を紫外線反射性金属チューブで構成することで、紫外線反射と冷却媒体を通す管とを兼ねるようにすることも簡便である。
【００３４】
また、放電管Ｈの内側管を硬質ガラスや軟質ガラスなどで形成する一方、放電管Ｈの外側管を石英で形成するなどして、放電管Ｈの内側管と外側管とを異なる素材で形成しておきこれを組み合わせることにより内部に中空部Ｈａを有する放電管Ｈを形成するとよい。硬質又は軟質ガラスのような紫外線を透過しない素材で内側管を形成することで、中空部Ｈａに配設されるフェライトコア３や外周に巻き回されたコイルＥを本体部Ｈｂから発せられる紫外線から保護するための例えば上記した紫外線反射材などを取り付けるなどの保護策を講ずる必要がなくなるので、コストを下げることができる。なお、膨張係数の異なる硬質又は軟質ガラスで形成された内側管と、石英で形成された外側管との気密接合は、膨張係数が少しずつ異なるガラスを複数段重ね合わせて接合した、いわゆるグレーテッドチューブ（傾斜管）を用いればよい。
【００３５】
通常の電極を有する放電管は電極による寿命により高々２万時間程度の寿命であるが、本願発明に係る液体処理装置１の構成要素である無電極放電紫外線照射装置２のようなフェライトコア３を用いた放電管Ｈは電極が無いので有電極放電管に比べて数倍の寿命となる。しかし、放電管Ｈが紫外線劣化のほとんど無いアルミナなどのセラミックで構成されている場合は別として、一般的な石英等で構成されている場合には、１８５ｎｍなどの真空紫外線放射により石英を構成する原子間結合が切断されて石英の体積が変化することによって放電管Ｈに微細クラックが生じてしまい、ついには放電管Ｈ自体が破損することが生じ得、これが放電管Ｈの寿命を短くし得る１つの原因となっている。
【００３６】
ここで、石英中に水酸基ＯＨが１００ｐｐｍ以上存在し、尚且つ塩素やフッ素などのハロゲン元素が０．１ｐｐｍ以上含有されている場合には、真空紫外線光の影響による微細クラックの生成が少ないことが実験的に分かっている。これは、ハロゲンの存在で真空紫外線光の透過率が向上して石英内での吸収が減ることによることと、ＯＨ基の存在で石英の切断された結合が回復することによる。そこで、本願発明に係る無電極放電紫外線照射装置３においても、石英中に水酸基ＯＨを１００ｐｐｍ以上且つ塩素やフッ素などのハロゲン元素を０．１ｐｐｍ以上含有させて中空円筒状の放電管Ｈを形成することによって、紫外線劣化による放電管Ｈの寿命の向上を図るとよい。
【００３７】
本願発明に係る液体処理装置１の構成要素である無電極放電紫外線照射装置２の放電管Ｈの内壁面（内周）には真空紫外光を吸収する酸化チタンなどを塗布することで、放電管Ｈを構成している石英内への真空紫外線の侵入を抑えることができ、こうすることによっても放電管Ｈの寿命を改善することができる。さらには、従来から知られているが、酸化アルミや希土類酸化物などを放電管Ｈの本体部Ｈｂ内部の特に外周表面側に塗布することで、該放電管Ｈ内において封入されている水銀の付着量を減少させることができるので、これにより外部への紫外線放射量が減少することを防止するようにもしている。
なお、上記したこれらの対策を同時に用いてよいことは当然である。そうすると、放電管Ｈの寿命を飛躍的に延ばすことがより効果的にできるようになるので非常に有利である。
【００３８】
以上詳述したように、本発明に係る液体処理装置１によれば、その構成要素である無電極放電紫外線照射装置２を、放電媒体が封入されてなる紫外線放電管Ｈそれぞれに配置されたフェライトコア３をコア連結部４によって相互に連結したうえで、該フェライトコア３又は放電管Ｈに巻き回された１乃至複数の誘導コイルＥを通電することにより前記放電管Ｈに紫外線を発生させる構成とし、誘導コイルＥにより誘起された磁束をこれらフェライトコア３及びコア連結部４を介してループ状に循環させることで外部への磁束の漏れが少なくなり、誘起コイルＥから放電管Ｈにエネルギーが効率的に転送されるので（つまりエネルギー伝送効率が向上する）、より効率的に放電を生起させることができる。また、無電極の放電管Ｈは有電極の放電管に比べて長寿命であるが、放電管Ｈの寿命をより長くしたり出力低下を減少させたりすることが容易である。駆動周波数を適正にすることでフェライトコア３の電力損失を少なくでき、尚且つ処理液体への高周波電力損失を低減できる。これらの利点を有した、長寿命且つ安定した放電を行う無電極放電紫外放射装置２を備えた液体処理装置１を提供することができるようになる。
【００３９】
さらには、放電媒体が封入されてなる紫外線放電管Ｈでフェライトコア３を囲んだうえで、該放電管Ｈの外周に１乃至複数の誘導コイルＥを巻き回し、フェライトコア３と誘導コイルＥとを放電管Ｈを介して離間させる構成とすることで、処理液体に吸収されて電力損失の原因となる高い周波数で誘導コイルＥを励磁しなくとも放電管Ｈに比較的に高電圧が印加されることから放電を生起しやすく、また放電空間が放電管Ｈの表面近くになることから有機物分解に有効な真空紫外線の放射量が増大する（つまりは、エネルギー伝送効率が向上する）。また、放電管Ｈの管軸方向において一部箇所に集中させることなく管軸方向全長にわたってほぼ均一に、且つ安定的且つ継続的に放電を生起することが簡単にできる。
【００４０】
以上、図面に基づいて実施形態の一例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な実施形態が可能であることは言うまでもない。例えば、図２に示した放電管Ｈの中空部Ｈａに配設された１本のフェライトコア３は、複数に分割されたものからなっていてもよい。すなわち、複数のフェライトコア３を間隔（ギャップ）を空けずに又は若干の間隔を空けて軸方向に並べて棒状に配置したものであってよい。一般的に市販されているフェライトコア３の長さは高々２０ｃｍ程度の長さのものが最長であることから、複数のフェライトコア３を軸方向に複数並べることにより、例えば全長が放電管Ｈの最大径の１０倍以上に形成された１本のフェライトコア３として使用できるようにしてよい。このとき、フェライトコア３同士の接続部に若干の間隔を設けることで、インダクタンスおよび磁束密度の調整ができ、もって放電を安定的に生起させることができるようになる。
【００４１】
上述した実施例では、円筒容器Ａ内に２本の放電管Ｈを並列配置してなる無電極放電紫外線照射装置２を示したがこれに限らず、より多数の放電管Ｈを並列に配置してなる無電極放電紫外線照射装置２であってもよいのは勿論である。その場合、コア連結部４は上記したものに限らず、放電管Ｈの数や円筒容器Ａ内における配置形態等の違いに応じてコア連結部４の形状が異なってよいのは勿論である。例えば、フェライトコア３の数に対応した数だけ放射状に分岐したアーム部を有するコア連結部４で連結してもよいし、多数のフェライトコア３全ての端部をカバーする板状体のコア連結部４で連結してもよい。コア連結部４が板状体である場合、その外形は円、多角形、星、円環等の適宜の形状であってよい。
【００４２】
フェライトコア３とコア連結部４とは互いに接触する箇所（接触部）が鏡面研磨されており、コア連結部４はフェライトコア３に対し該接触部が密着するように配置されるのが望ましい。また、コア連結部４においてフェライトコア３と接触する箇所に端部が入り込む窪みを設けておくことでフェライトコア３との密着度を上げるようにしてあってもよい。さらには、あえて密着度を低下させるようにフェライトコア３との接触状態を変えて、コア連結部４を配置できるようにしておくとよい。密着度を低下させるようにコア連結部４を配置すると、インダクタンスおよび磁束密度の調整ができ、放電が安定度を増して生起されることになる。すなわち、コア連結部４はフェライトコア３端部との接触状態を変えて配置可能としておき、使用者は接触状態を変えることにより生起させる放電の安定度を調整することが簡単にできることになる。
【００４３】
なお、無電極放電紫外線照射装置２における各放電管Ｈ毎に、フェライトコア３の軸方向において離間した位置に複数の誘導コイルＥを巻き回した構成としてもよい。こうすることによれば、個々のコイルＥごとに放電が行われて放電管Ｈの特定箇所に集中し偏って放電が行われることがなくなるので、ほぼ均一な放電発光を放電管Ｈの全長にわたって得ることができるようになる。この実施形態では放電管Ｈの外周にコイルＥを巻き回す構成であることから、このような変更を行うことが容易である。
【００４４】
なお、図２に示すように１本のフェライトコア３に１つの放電管Ｈを配置することに限らず、１本のフェライトコア３の軸方向に複数の放電管Ｈを並べて配置するようにしてもよい。この場合、各放電管Ｈ毎に分散して放電が行なわれることにより、特定箇所に集中し偏って放電が行われることがない。したがって、ほぼ均一な放電発光をフェライトコア３の軸方向にわたって得ることができるようになる。なお、この場合、複数の放電管Ｈ個々に対応させるようにして複数のコイルＥ各々を巻き回すのが望ましいが、複数の放電管Ｈを１個のコイルＥでまとめて巻き回してもよい。
【００４５】
なお、個々の放電管Ｈは、紫外線を透過する石英ガラス等で形成された管状の保護外管（図示せず）により保護された状態で円筒容器Ａ内に配置されるようになっていてもよい。上述した実施例のように、個々の放電管Ｈが保護外管に収納されることなく円筒容器Ａ内に直に配置される場合には、個々の放電管Ｈが処理液体Ｐに直接に触れた状態となることから、特に処理液体Ｐの温度が低すぎる場合には水銀による適正な紫外線放射が得られない恐れがある。そこで、適正な紫外線放射を確保するためには、個々の放電管Ｈを保護外管に収納して円筒容器Ａ内に配置するのがよい。その場合、放電管Ｈの外周にコイルＥを巻き回さずに保護外管の外周にコイルＥを巻き回してもよい。あるいは、放電管Ｈ及び保護外管の両方の外周にコイルＥを巻き回してもよい。
【００４６】
なお、本発明に係る液体処理装置１としては、図２に示したような無電極放電紫外線照射装置２が処理槽に貯められた処理液体Ｐ中に浸漬されて、当該無電極放電紫外線照射装置２から発せられる紫外線が放電管Ｈの周囲に存在する処理液体Ｐに対して照射されることにより液体処理を行うタイプのものであってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・液体処理装置
２・・・無電極紫外線放射放電装置
３・・・フェライトコア
４・・・コア連結部
Ａ・・・円筒容器（密閉容器）
Ａａ・・・処理液体流入口
Ａｂ・・・処理液体流出口
Ｂ・・・リード線
Ｅ・・・誘導コイル
Ｆ・・・シール部
Ｈ・・・無電極紫外線放射放電管
Ｈａ・・・中空部
Ｈｂ・・・本体部
Ｐ・・・処理液体
【図１】
2014086183.tif 000003
【図２】
2014086183.tif 000004