(57)【要約】【課題】  従来に比較して寿命をより長くした無電極放電紫外線照射装置を用いてなる液体処理装置の提供。【解決手段】  放電媒体を封入した石英製の無電極紫外線放電管の管内の内壁面を、１８５ｎｍ以下の波長の紫外線を遮断若しくは減光する材料で被覆する。これにより、紫外線放電管に紫外線を発生させた場合に、１８５ｎｍ以下の波長の紫外線が遮断若しくは減光されることから、１８５ｎｍ波長の紫外線の総受光量が概ね７００Ｗ時／ｃｍ2程度に達するのを時間的に遅らせることができる。１８５ｎｍ波長の紫外線の総受光量が概ね７００Ｗ時／ｃｍ2程度に達しなければ、石英分子の結合分断が引き起こされて放電管を構成する石英の密度が変化してクラックが生じることがない。したがって、そもそも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が、さらに従来に比較して寿命をより長くすることができる。【選択図】        図２
2014093190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水銀若しくは水銀合金と希ガスとを含んでなる放電媒体を管内に封入した石英製の無電極の紫外線放電管であって、前記紫外線放電管は、石英分子の結合分断により石英密度を変化させ得る１８５ｎｍ以下の波長の紫外線を遮断若しくは減光する材料で前記管内の内壁面を被覆したものと、
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誘導コイルと、
前記誘導コイルに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
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】
水銀若しくは水銀合金と希ガスとを含んでなる放電媒体を管内に封入した無電極の紫外線放電管であって、前記紫外線放電管は、石英分子の結合分断により石英密度を変化させ得る１８５ｎｍ以下の波長の紫外線を遮断若しくは減光する材料を石英に混入して生成したものと、
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誘導コイルと、
前記誘導コイルに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
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３】
前記紫外線放電管は、長手方向に沿って内部を貫通する空洞部を有してなる筒状の二重管又は空洞部を有してなる半球状の二重管であって、該二重管の管内に１ｔｏｒｒ以下で前記放電媒体を封入す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。
【請求項４】
前記紫外線放電管を収容する収容管をさらに備えた請求項１乃至３のいずれかに記載の液体処理装置。
【請求項５】
前記紫外線放電管の管内の内壁面を当該管内に封入されている放電媒体との反応を防止する保護膜で被覆することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液体処理装置。
【請求項６】
フェライトコアをさらに備え、前記誘導コイルは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てなり、当該誘導コイルを駆動する際の前記高周波電源の周波数は５ＭＨｚ以下且つ５０ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか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放電管から紫外線を放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、紫外線の累積被爆による石英製放電管の破損を遅らせる技術に関する。
【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液体処理装置も知られている。これらの液体処理装置では、放電管の管内に封入ガスとして水銀等を封入してなり、主に１８５ｎｍ波長の紫外線（真空紫外光と呼ばれる）及び２５４ｎｍ波長の紫外線（殺菌紫外光と呼ばれる）を放射する紫外線照射装置が用いられている。最近では、無電極放電を用いて蛍光ランプを点灯する長寿命蛍光ランプの構成で、放電管の材料を紫外線透過性を有する石英管（石英ガラス管など）に変更した無電極放電紫外線照射装置が利用されるようになっている。
【０００３】
下記に示す特許文献１には、食品包装材料の表面殺菌のために用いられる殺菌用紫外線ランプが開示されている。この紫外線ランプでは、両端に電極を備えてなる石英ガラス製バルブ（放電管）の外壁面に酸化ジルコニウム膜が形成されており、これにより殺菌用の２５４ｎｍ波長の紫外線の強度を維持しながらも人体に有害なオゾンを発生させる１８５ｎｍの紫外線を減光することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、石英製の放電管においては、当該放電管自身から放射される１８５ｎｍ波長の紫外線に長い時間にわたって晒されると、特に紫外線の累積被爆量の多い箇所ではひびや割れなどの無数の微細なクラックが生じる。本願発明人は、石英管壁単位面積当たりにおける１８５ｎｍ波長の紫外線の総受光量が概ね７００Ｗ時／ｃｍ2程度になると、石英分子の結合分断による石英密度が変化して石英管壁に歪みが生じてしまい、その結果、石英管（放電管）に微細なクラックが生じ最終的に破損することを実験により突き止めた。したがって、紫外線照射装置の寿命をより長くするには、放電管から放射される１８５ｎｍ波長の紫外線の総受光量（累積被爆量）が概ね７００Ｗ時／ｃｍ2程度に達するのを時間的に遅らせればよく、そのための１つの方策として紫外線照射装置の使用に伴って２５４ｎｍ波長の殺菌線と共に放射される１８５ｎｍ波長の紫外線を遮断若しくは減光すればよい、との結論に達した。
【０００６】
そこで、上述の特許文献１に記載のような紫外線ランプを液体処理装置に用いることが考えられるが、この紫外線ランプは通常の蛍光ランプと同様のフィラメント電極を用いた有電極タイプであって寿命時間が高々２万時間程度であり、そもそも無電極タイプに比較すると寿命が短いがために、液体処理装置に用いるには適さない。また、特許文献１に記載の紫外線ランプは、放電管外面にて当該放電管から放射される１８５ｎｍ波長の紫外線の減光／遮断するようにしたものであることから、当該放電管から外部へ放射される１８５ｎｍ波長の紫外線を減光／遮断することはできたが、１８５ｎｍ波長の紫外線による当該放電管（石英管）の劣化を食い止めることはできない。
【０００７】
このように、従来においては、そもそも１８５ｎｍ波長の紫外線によって石英分子の結合分断が引き起こされて、これに伴い石英管（放電管）を構成する石英の密度が変化してクラックが生じることの解明がなされていなかったために、１８５ｎｍ波長の紫外線による石英製放電管の劣化破損を防止することに関して何らの手立ても考えられていなかった。それ故に、より長期にわたって使用することが可能な、従来にない寿命の長い無電極放電紫外線照射装置を用いてなる液体処理装置を提供することは困難であった。
【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無電極放電紫外線照射装置を適用した液体処理装置に関するものであり、この無電極放電紫外線照射装置において紫外線による放電管の劣化破損の発生を遅らせることにより、従来に比べてより寿命の長い無電極放電紫外線照射装置を用いてな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】
本発明の請求項１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線照射装置で紫外線を放射するものである。その無電極放電紫外線照射装置は、水銀若しくは水銀合金と希ガスとを含んでなる放電媒体を管内に封入した石英製の無電極の紫外線放電管であって、前記紫外線放電管は、石英分子の結合分断により石英密度を変化させ得る１８５ｎｍ以下の波長の紫外線を遮断若しくは減光する材料で前記管内の内壁面を被覆したものと、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誘導コイルと、前記誘導コイルに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を備える。
【００１０】
この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、水銀若しくは水銀合金と希ガスとを含んでなる放電媒体を管内に封入した石英製の無電極の紫外線放電管の管内の内壁面を、１８５ｎｍ以下の波長の紫外線を遮断若しくは減光する材料で被覆する。誘導コイルを通電して紫外線放電管に紫外線を発生させた場合、１８５ｎｍ以下の波長の紫外線は管の内壁面で遮断若しくは減光される。これにより、使用時において１８５ｎｍ以下の波長の紫外線が遮断若しくは減光されることから、１８５ｎｍ波長の紫外線の総受光量（累積被爆量）が概ね７００Ｗ時／ｃｍ2程度に達するのを時間的に遅らせることができる。１８５ｎｍ波長の紫外線の総受光量が概ね７００Ｗ時／ｃｍ2程度に達しなければ、石英分子の結合分断が引き起こされて、放電管を構成する石英の密度が変化してクラックが生じることがない。したがって、そもそも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が、さらに従来に比較して寿命をより長くすることができるようになる、という利点を生ずる。
【００１１】
本発明の請求項２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線照射装置で紫外線を放射するものである。その無電極放電紫外線照射装置は、水銀若しくは水銀合金と希ガスとを含んでなる放電媒体を管内に封入した無電極の紫外線放電管であって、前記紫外線放電管は、石英分子の結合分断により石英密度を変化させ得る１８５ｎｍ以下の波長の紫外線を遮断若しくは減光する材料を石英に混入して生成したものと、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誘導コイルと、前記誘導コイルに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を備える。これによっても、放電管から放射される１８５ｎｍ以下の波長の紫外線を遮断若しくは減光することにより、１８５ｎｍ波長の紫外線の総受光量が概ね７００Ｗ時／ｃｍ2程度に達するのを時間的に遅らせて、該放電管の寿命を著しく延長せしめることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、石英製の無電極の紫外線放電管の管内の内壁面を１８５ｎｍ以下の波長の紫外線を遮断若しくは減光する材料で被覆することによって、１８５ｎｍ波長の紫外線の総受光量が概ね７００Ｗ時／ｃｍ2程度に達するのを時間的に遅らせることができるので、従来に比べてより寿命の長い無電極放電紫外線照射装置を用いた液体処理装置を提供でき、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。また、効率的で安定的に紫外線を放射させることや液体処理に必要な紫外線放射を効果的に行うことが、簡易な構成で容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る液体処理装置の全体構成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一部破断図である。
【図３】放電管の別の実施例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全体構成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筒状の容器Ａ（例えば円筒容器であるがこれに限られない、シリンダなどとも呼ばれる）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を着脱可能に取り付けることのできるようになっており、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（シリンダ）には、無電極放電紫外線照射装置２を取り付けるための取り付け部Ａｃが設けられており、無電極放電紫外線照射装置２はフランジ２ａを介して螺子Ｎ等の取り付け部材により当該取り付け部Ａｃに取り付けられて、円筒容器Ａに固定的に支持されるようになっている。前記取り付け部は円筒容器Ａの内部にまで達する貫通孔を有していることから、図示のように無電極放電紫外線照射装置２はその一部が貫通孔から円筒容器Ａ内に突出した状態で円筒容器Ａに固定される。
【００１７】
そして、この円筒容器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。このため、図１に示す液体処理装置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、円筒容器Ａ内部に突出した無電極放電紫外線照射装置２から発せられる紫外線が前記流路を通る処理液体Ｐに放射されて、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からは、例えば２６０ｎｍ以下の波長の紫外線、典型的には２５４ｎｍや１８５ｎｍの波長の紫外線が発せられ、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。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。
【００１８】
図２は、無電極放電紫外線照射装置２の一実施例を示す一部破断図である。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、放電管点灯回路部（図示せず）を収納したステンレス製のケーシング部材２１と、紫外線を透過する石英やテフロン（登録商標）製の放電管収容管（保護管などとも呼ばれる、以下単に収容管と記す）２２とが組み合わされてなる。放電管点灯回路部は図示を省略したが、誘導コイルＥ（より詳しくはフェライトコアコイル又は空芯コイル）を高周波励起するための駆動回路等を含んでおり、これらに電源を供給する外部の高周波電源に接続される。
【００１９】
一方、ケーシング部材２１と収容管２２とを組み合わせることにより確保される内部空間には、石英製の無電極紫外線放射放電管Ｈ（以下、単に放電管と記す）と、磁性材料からなるフェライトコアＣと、前記フェライトコアＣに巻き回された誘導コイルＥ（巻線）と、誘導コイルＥの高周波励起に伴いフェライトコアＣ及び／又は誘起コイルＥから発生する熱を放熱する放熱フィンＤとが収納されている。この構成では、上述のようにして円筒容器Ａに無電極放電紫外線照射装置２を取り付けた場合に、収容管２２が、放電管Ｈ，フェライトコアＣ（誘導コイルＥを含む），放熱フィンＤを、処理液体Ｐから隔離するようになっている。
【００２０】
この実施形態に示される放電管Ｈは、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（水銀合金）と、キセノン、クリプトン、アルゴン、ネオンなどの希ガスとを含んでなる放電媒体を管内に封入した二重管形状の無電極水銀放電管であり、フェライトコアコイルにより電磁波で励起駆動されることにより１８５ｎｍ波長並びに２５４ｎｍ波長の紫外線を発する。すなわち、高周波電源から高周波電流又は電圧が供給されると、誘導コイルＥが通電されて高周波の電磁波が励起され、これにより放電管Ｈから紫外線が発生される。図２に示すように、長尺状のフェライトコアＣの外周に誘導コイルＥが巻き回されてフェライトコアコイルを形成してなり、このフェライトコアコイルを囲むようにして放電管Ｈは配置される。言い換えれば、放電管Ｈはフェライトコアコイルを囲むことのできる形状であればどのような形状であってもよい。例えば、図２に示した例は、中央部にくぼみ（空洞部）を有する半球状（ナス状、半楕円状）の放電管Ｈであって、前記くぼみ部分にフェライトコアコイルを配置することのできる形状である。こうした形状では、効率的に紫外線を放射させることができる。
【００２１】
なお、誘導コイルＥ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。また、誘導コイルＥ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るとよい。なお、放電管Ｈの周囲温度が高くなるような場合には、最適な水銀蒸気圧を確保するために放電管Ｈに水銀アマルガムを封入するとよい。
【００２２】
本実施形態において、放電媒体を封入した放電管Ｈの管内の内壁面には、少なくとも水銀放電により発せられる真空紫外光である１８５ｎｍ付近以下の紫外線（より具体的には、長時間の放射に伴い石英分子を結合分断して、放電管Ｈを構成している石英の密度を変化させ得る１８５ｎｍ以下の波長の紫外線）を遮断もしくは減光する、例えば酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化チタンなどの材料からなる金属酸化膜Ｂが形成（被覆）される。あるいは、上記した酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化チタンなどの金属酸化物を石英に混入して、放電管Ｈ自体を生成してもよい。
【００２３】
また、放電管Ｈの内壁面には、水銀原子あるいは水銀化合物が放電により石英管壁に付着して紫外線出力が低下するのを防ぐために、酸化希土類金属膜や酸化アルミニウム膜等の保護膜（図示せず）が形成されるとよい。一般的には、この水銀原子の管壁への付着を防ぐ保護膜と、上述の１８５ｎｍ波長の紫外線を減光乃至遮断する金属酸化膜Ｂとは異なる個別の膜として放電管Ｈの内壁面に別々に形成されるが、両者を兼ねた１種類の膜として放電管Ｈの内壁面に形成されてよいのは勿論である。
【００２４】
１８５ｎｍ波長の紫外線を減光乃至遮断するのに最適な材料としては、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化チタンなどの金属酸化物がある。そして、本実施形態においては上述のように、放電管Ｈの内壁面にそれらの薄膜を形成する、もしくは石英にそれら金属酸化物を混入して放電管Ｈ自体を作成することによって、放電管Ｈから発せられて放電管Ｈの壁面に放射される１８５ｎｍ波長の紫外線の照射量を従来よりも抑制し、紫外線の累積被爆による放電管Ｈの破損が生じるのを遅らせるようにしている（詳しくは後述する）。なお、酸化チタンを石英材料に混入させて管として成形された石英管はオゾンレス石英管として市販されているので、これを利用するとよい。
【００２５】
本実施形態の無電極放電紫外線照射装置２における紫外線の累積被爆による放電管破損の評価結果について、従来装置と比較して説明する。上記したように１８５ｎｍ波長の紫外線を抑制する手段として金属酸化膜Ｂが内壁面に形成されてなる石英製の無電極放電管Ｈ内に（外管φ８５ｍｍ、内管φ３２ｍｍ、長さ２００ｍｍ）、水銀を１０ｍｇ含む水銀合金とアルゴンガスを６７パスカル（０．５ｔｏｒｒ）封入してなり、高周波電源により２００Ｗの電力（ランプ入力）を投入するといった条件下でこの放電管Ｈを連続点灯した場合の評価結果であるが、本実施形態の無電極放電紫外線照射装置２を用いた場合には、使用累積時間が６万時間経過しても、石英管（放電管Ｈ）には微細なクラックが生じることなく何らの変化も見られなかった。
【００２６】
他方、同じ条件で１８５ｎｍ波長の紫外線を抑制する手段を講じていない従来の無電極放電紫外線照射装置を用いた場合には、使用累積時間が１万時間程度経過すると石英管（放電管Ｈ）に紫外線の影響による歪が現れ始めて、２万時間程度経過すると微細なクラックが生じてきた。そして、さらに継続点灯するとクラックが大きくなって放電管Ｈは破損した。ばらつきはあるが、従来装置では、概ね無電極放電管Ｈの内壁面の単位面積当たりにおける１８５ｎｍ波長の紫外線の総受光量が７００Ｗ時／ｃｍ2程度になると放電管Ｈに微細なクラックが現れ始め、さらに使用を続けることでついには破損に至ることが、本願発明人が行った実験の結果から確認された。特にランプ入力が大きく、１８５ｎｍ波長の紫外線放射量の強い、放電管電力が大きく、放電管容積の小さい、高密度電力型放電管ほど、短時間で放電管の管壁に歪が生じて微細クラックが発生しやすい傾向がある。したがって、高密度紫外線放射、長寿命の無電極放電紫外線照射装置において、水銀原子の発生する１８５ｎｍ波長の紫外線（真空紫外光）を低減することは必須の技術である。そこで、本願発明人は、水銀発光を用いた無電極放電紫外線照射装置において、石英製の無電極放電管Ｈに対して上述したような少なくとも１８５ｎｍ波長の紫外線（真空紫外光）を抑制する手段を講じることにより、従来に比べてより長寿命の無電極放電紫外線照射装置を実現できることを見出したのである。
【００２７】
さらには、放電管Ｈ内の水銀原子あるいは不純物として放電管Ｈ内に混入した空気成分や排気系油成分などと結合して生成された酸化水銀、窒化水銀などの水銀化合物が、放電により放電管Ｈの管壁に付着して紫外線出力が低下するのを防ぐために、放電管Ｈの内壁面に酸化希土類金属や酸化アルミニウム等からなる保護膜を形成すれば、より一層寿命の長い無電極放電紫外線照射装置を得ることができる。酸化希土類金属のうち例えば酸化イットリウムや酸化セリウムなどは、１８５ｎｍ波長の紫外線の減光／遮断と水銀原子付着防止との両者の働きをする材料であるので、酸化イットリウムや酸化セリウムなどで上記した金属酸化膜Ｂを形成するのが有利である。
【００２８】
また、図２に示すように、処理液体Ｐから隔離するために、放電管Ｈ等は石英やテフロン（登録商標）などで構成された収容管２２に収容してある。この収容管２２においても、放電管Ｈから放射される１８５ｎｍ波長の紫外線により、収容管２２が劣化して放電管Ｈと同様にクラックが生じて破損する不具合が生じ得る。そこで、これを防止するために、放電管Ｈの外壁面に１８５ｎｍ波長の紫外線を遮断もしくは減光する酸化チタン膜等を形成するとよい。
【００２９】
なお、無電極放電紫外線照射装置２は２５４ｎｍ波長の紫外線を放射することから、これを利用して殺菌のみならず、不快な物質や有害物質、例えばＳ‐Ｈ結合（８７．９ｋｃａｌ／ｍｏｌ）、オゾンＯ3 の分解など、分子結合エネルギーが２５４ｎｍ波長の紫外線が有するエネルギーよりも低い物質の分解にも有効である。例えば、６×１０23個（１モル）の２５４ｎｍ波長の紫外線が有する光量子（フォトン）エネルギーは１１２．８ｋｃａｌ／ｍｏｌに相当し、６×１０23個（１モル）の電子を移動させるに必要な電圧で表示すると４．８９ｅＶ（電子ボルト）となるので、これより低い結合エネルギーの分子結合を分解することができる。
【００３０】
このような、１８５ｎｍ波長の紫外線を抑制して、強力な２５４ｎｍ波長の紫外線を得るためには、水銀もしくは水銀合金と希ガスとが封入され電磁波で励起駆動する無電極放電紫外線照射装置２において、放電管Ｈ内に封入する封入ガスのガス圧は、アルゴンガス、アルゴンとネオンの混合ガス、あるいはアルゴン、ネオン、クリプトン、キセノンなど希ガスの混合ガスなど、そのガス圧が低いほど効果的であることから、１３３Ｐａ（１ｔｏｒｒ）以下が望ましい。しかもこのような低圧であると放電の開始電圧も低くなるので、電力消費が少なく有利である。
【００３１】
また、本実施形態においては、そもそも無電極の放電管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ことから、無電極放電紫外線照射装置２を用いた液体処理装置１の製造乃至運用コストを低くに抑えられる。
【００３２】
上述した本発明に係る液体処理装置１で処理液体Ｐの殺菌や処理液体Ｐ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を長寿命とするために、電極を用いずに電磁波で駆動する無電極放電システムを採用している。この無電極放電紫外線照射装置２において駆動電磁波を効果的に放電管Ｈに投入するためには、磁束を集める鉄心などのフェライトコアＣを有したフェライトコアコイルを用いるとよく、その場合に高周波でも損失の少ないフェライトコアＣを用いるのがよい。フェライトコアコイルを用いる場合、周波数が高いとフェライトコアＣの発熱損失が多くなり、フェライトコアＣの許容動作温度上限（キュリー温度）を超えてしまうことにもなることから、このようなフェライトコアＣの限界以下で用いるために５ＭＨｚ以下の周波数でフェライトコアコイルを駆動するのが望ましい。
【００３３】
他方、空芯コイルである場合には、法的に許容されたＩＳＭ帯（１３．５６ＭＨｚ）以下の周波数で空芯コイルを駆動するのが望ましい。
【００３４】
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ような場合には、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、フェライトコアコイルあるいは空芯コイルの駆動周波数は１ＭＨｚ以下が望ましい。
【００３５】
なお、フェライトコアＣの動作効率上の観点からすれば、高周波電源によるフェライトコアコイル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、高周波電源によるフェライトコアコイルの駆動周波数が低すぎる場合には、フェライトコアＣ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、高周波電源によるフェライトコアコイルの駆動周波数は、２０ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下であるのが望ましい。
【００３６】
すなわち、フェライトコアＣの透磁率をμ、磁界強度をＨとすると、フェライトコアＣ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Ｃ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Ｃ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Ｃ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Ｃ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Ｃ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。すなわち、空芯コイルよりもフェライトコアコイルを用いたほうが、より効率的且つ安定的に紫外線を放射させ得る。
【００３７】
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の石英製の放電管Ｈの内壁面（内周）に１８５ｎｍ波長の紫外線（真空紫外光）を減光／遮断する酸化金属膜を形成する、あるいは石英に金属酸化物を混入して作成された放電管Ｈを用いることで、１８５ｎｍ波長の紫外線の総受光量（累積被爆量）が概ね７００Ｗ時／ｃｍ2程度に達するのを時間的に遅らせることができるので、該放電管Ｈの寿命を著しく延長せしめることができるようになる。さらには、フェライトコアコイルを用いることにより、効率よく且つ安定した紫外線の放射を行うことが容易にできる。封入希ガス圧を１ｔｏｒｒ（１３３パスカル）以下とすれば、紫外線放射効率を高くすることが容易にできる。放電管Ｈの内壁面に保護膜を形成するだけで、放電管Ｈの寿命をより長くすることができる。駆動周波数を５０ｋＨｚ以上とすることにより、紫外線放射能力が高く効率良く紫外線を放射させることが容易にできる。また、処理液体Ｐと放電管Ｈとが大きく隔離されて配置されているような場合には、ＩＳＭ帯もしくはそれ以下の周波数で駆動することにより、紫外線放射能力が高く効率良く紫外線を放射させることが容易にできる。他方、処理液体Ｐと放電管Ｈとが接近して配置されているような場合には、５ＭＨｚ以下のより望ましくは１ＭＨｚ以下の周波数で駆動することにより、紫外線放射能力が高く効率良く紫外線を放射させることが容易にできる。これらの利点を有した、従来に比較してより寿命の長い且つ安定した放電を行う無電極放電紫外線照射装置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。
【００３８】
更に、例えば紫外線被照射物が食品もしくはその原材料関連品等であり、これに対し１８５ｎｍ波長の紫外線が２５４ｎｍ波長の紫外線と共に放射された場合には、１８５ｎｍ波長の紫外線の分解作用により食品の味変わり（食味の変化）が起きるが、本実施形態によれば１８５ｎｍ波長の紫外線を遮断もしくは大幅に減光することから、そうした食味の変化を生じさせることなしに良好な殺菌結果を得ることのできるようになることが見出された。例えば牛乳の殺菌に用いる場合、１８５ｎｍ波長の紫外線を遮断しないと牛乳が煙臭く変質するという食味の変化が見られるが、１８５ｎｍ波長の紫外線を遮断するとそのような食味の変化が見られず、かつ良好な殺菌状態が得られた。
【００３９】
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、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において、放電管は図３に示すような構成であってもよい。すなわち、放電管Ｈ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Ｃ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Ｃ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。この実施形態では、フェライトコアＣではなく放電管Ｈの外周に誘導コイルＥが巻き回されている。勿論、上述した図２の実施形態においても、誘起コイルＥをフェライトコアＣを中に配した放電管Ｈの外周に巻き回してもよい。反対に、図３の実施形態において、フェライトコアＣに誘導コイルＥを巻き回してよいのは言うまでもない。更には、図示を省略したが、ループ状の放電管にコイルを懸回したリング状のフェライトコアを鎖交させた構造のものでも良いことは自明である。
【００４０】
なお、本発明に係る液体処理装置１としては、図１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に対して放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】
【００４１】
１・・・液体処理装置
２・・・無電極放電紫外線照射装置
２１・・・ケーシング部材
２２・・・放電管収容管
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・・・酸化金属膜
Ｃ・・・フェライトコア
Ｄ・・・放熱フィン
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
Ｎ・・・螺子
Ｐ・・・処理液体
【図１】
2014093190.tif 000003
【図２】
2014093190.tif 000004
【図３】
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