(57)【要約】【課題】装置内部の紫外線照射状態を常時監視でき、かつ、装置内に配置された全ての紫外線ランプの能力を個々に監視することが可能で、しかも紫外線モニターの劣化を軽減することが可能な、紫外線照射装置を得ることを課題とする。【解決手段】上下水道処理における微生物の殺菌・消毒・不活化を行う紫外線照射装置１において、紫外線照射装置１内の紫外線照射状況を常時監視するための第１の紫外線モニター１７と、紫外線照射装置１内に紫外線を照射する紫外線ランプ７ａ〜７ｆの能力を個別に監視するための、ランプ能力監視用の第２の紫外線モニター１８１，１８２を具備していることを特徴とする紫外線照射装置１。【選択図】図２
2011050830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下水道処理における微生物の殺菌・消毒・不活化を行う紫外線照射装置において、
紫外線照射装置内の紫外線照射状況を常時監視するための第１の紫外線モニターと、紫外線照射装置内に紫外線を照射する紫外線ランプの能力を個別に監視するための、ランプ能力監視用の第２の紫外線モニターを具備していることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記第２の紫外線モニターは、紫外線ランプと平行に設置された保護管内の内壁に固定設置され、かつ、監視対象紫外線ランプ方向に、監視ランプ本数と同数の監視孔が開けられた固定筒と、該固定筒の内側に前記固定筒の監視孔よりも径の大きい導光孔が開けられ、かつ、駆動装置によって回転する可動筒により構成された紫外線ランプ監視管と、該紫外線ランプ監視管の中心軸と、受光部中心軸が一致し、かつ、可動筒内面に接触しない位置に設置された紫外線強度センサーを具備していることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記固定筒の監視孔は前記紫外線強度センサーの受光部と一致する位置の周上に開けられ、かつ、前記可動筒の導光孔は前記監視孔と一致する円周上に開けられていることを特徴とする請求項２記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記可動筒を往復運動させる往復駆動装置を更に備えていることを特徴とする請求項２若しくは３記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記固定筒の監視孔は、前記紫外線強度センサーの受光部と一致する位置の周上に開けられ、かつ、前記可動筒の導光孔は、前記監視孔と一致する円周上に開けられており、さらに、複数の導光孔を有する場合は、個々の導光孔位置を往復運動方向にずらして複数の導光孔同士が同一円周上に無いように開けられていることを特徴とする請求項４記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
複数の紫外線ランプを監視対象とする場合、前記固定筒の監視孔が、監視対象ランプからの距離が最も近い監視孔径ｄ１を基準として、前記紫外線強度センサーの受光部における紫外線強度が同等となるように、他の紫外線ランプを監視するための１つ以上の監視孔径ｄｎ（ｎは２以上の正の整数）の孔が開けられていることを特徴とする請求項１乃至５いずれか一記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
前記第２の紫外線モニターには、先端にドーム状の受光部を持ち、ドーム状受光部の底辺から該底辺と反対側の半球状部分に、センサー軸を中心とした周方向に３６０°の視野角特性を有する紫外線強度センサーが内蔵されていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか一記載の紫外線照射装置。
【請求項８】
上下水道処理における微生物の殺菌・消毒・不活化を行う紫外線照射装置において、
紫外線照射装置内の紫外線照射状況を常時監視するための第１の紫外線モニターと、紫外線照射装置内に紫外線を照射する紫外線ランプの能力を個別に監視するための、ランプ能力監視用の第２の紫外線モニターを具備し、
前記第２の紫外線モニターは、紫外線ランプと平行に設置された保護管の内壁に、監視対象紫外線ランプ方向に監視対象ランプ数と同数の監視孔が、同一周上に１個のみとなるように前記保護管軸方向にずらして開けられた固定筒と、該固定筒の内側に設置された，ドーム状の受光部を有する紫外線強度センサーと、前記ドーム状受光部を覆うように配置され，同一周上に、監視対象ランプと同数で、かつ前記固定筒に開けられた監視孔より孔径の大きい導光孔が開けられた円筒状のキャップを備えていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項９】
前記紫外線強度センサーは、該紫外線強度センサーを固定、及び可動可能とする支持具により支持されており、該支持具は前記石英ガラス管の片端部側に取り付けられた固定具により取り付けられており、前記支持具の固定端部には紫外線強度センサーの軸を中心と板面が垂直になるように円板が取付けられており、該円板には角度目盛りが付けられていることを特徴とする請求項１乃至８いずれか一記載の紫外線照射装置。
【請求項１０】
装置内部に設置された，紫外線ランプを保護するランプスリーブ表面を清掃する洗浄装置と、該洗浄装置を自動駆動するための駆動モータを更に具備し、紫外線モニター装置の前記可動筒、或いは前記紫外線強度センサーを駆動するための駆動軸に、該駆動モータの回転軸と連結するギアを介して接続されており、前記駆動モータの動作に合わせて駆動することを特徴とする請求項２，３，６，７，８，９のいずれか一記載の紫外線照射装置。
【請求項１１】
前記洗浄装置が前記ランプスリーブの片端からもう一方の端まで移動する間に、前記可動筒が回転運動する場合は、前記紫外線強度センサー設置位置を中心として１回転し、前記可動筒が往復運動する場合は、可動範囲の片道分の動作をするように、前記洗浄装置駆動軸と前記可動筒駆動軸を連結するギアの歯数比を設定していることを特徴とする請求項１０記載の紫外線照射装置。
【請求項１２】
前記紫外線モニターの可動筒、或いは可動式の紫外線強度センサーの動作開始点を監視対象ランプのうち１本の紫外線ランプの紫外線を受光する監視孔位置と、可動孔、或いは前記紫外線センサー受光部に取り付けられた円筒状キャップの導光孔の位置が一致することを特徴とする請求項１０若しくは１１記載の紫外線照射装置。
【請求項１３】
前記第２の紫外線モニターの保護管外表面を擦り、該保護管外表面に被処理流体に含まれる有機物や無機物が付着、あるいは析出して紫外線の透過を妨げるのを防止するために清掃ワイパーを備え、該清掃ワイパーは前記紫外線ランプを内蔵するランプスリーブの洗浄装置に取り付けられ、当該洗浄装置の動作に合わせて稼動することを特徴とする請求項１乃至１２いずれか一記載の紫外線照射装置。
【請求項１４】
前記紫外線強度センサーには該紫外線強度センサーの紫外線出力を記録する記録装置が接続され、前記紫外線出力の出力信号順と、前記監視対象紫外線ランプの監視順を予め関連付けておくことを特徴とする請求項２乃至請求項１４いずれか一記載の紫外線照射装置。
【請求項１５】
前記監視対象紫外線ランプ毎に対応する紫外線強度センサー出力値が、前記紫外線強度センサー出力記録装置に記録された紫外線強度センサー出力データのうち、監視開始時の出力データ値と比較し、当該監視対象紫外線ランプの出力に対応する紫外線強度センサー出力相当理論能力値と前記紫外線照射装置設計時下限値に対応する紫外線強度センサー出力相当値との差を１００％とし、前記監視開始時の紫外線強度センサー出力値と、現紫外線強度センサー出力値の差が、前記紫外線ランプの出力に対応する紫外線強度センサー出力相当理論能力値と紫外線照射装置設計時下限値に対応する紫外線強度センサー出力相当値の差に対し、任意に設定される許容下限値を下回る値に達した場合に、警報信号を出力する機能を備えたことを特徴とする請求項１４記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線を利用した紫外線照射装置に関し、特に上下水道処理における微生物の殺菌・消毒・不活性を行う紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の如く、上下水道の殺菌・消毒、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白、さらには医療機器の殺菌等を行うためにオゾンや塩素等の薬品が用いられている。
【０００３】
従来の消毒装置では、オゾンや薬品を処理水に均一に溶けこますために、滞留槽やスプレーポンプ等の攪拌装置が必需品である。従って、水質や水量の変化に対し即対応できなかった。紫外線には、殺菌・消毒・脱色、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白等の作用があり、水質や水量の変化に対し即対応するために、紫外線処理を行う。特に、上下水道の殺菌・消毒・不活化を行う紫外線照射装置において、紫外線を用いる場合、紫外線を照射している数秒で殺菌・消毒・不活化される。このため、その能力の維持を監視するためは、正確な紫外線の照射量を把握する必要がある。しかし、紫外線ランプは、同じ電気入力でも点灯累積時間で紫外線放射量が減衰してしまうという課題があった。
【０００４】
さらに、紫外線照射量の低下が、被処理流体の紫外線透過率の低下によるものか、あるいは紫外線ランプの経年変化によるものか、あるいは紫外線モニターの劣化によるものかの判定が困難である。従って、1台の紫外線モニターだけでは監視が不十分であり、紫外線照射装置に内蔵される紫外線ランプ個々の能力変化を監視する必要がある。また、そのために装着される紫外線モニターの劣化を軽減する必要がある等の課題があった。
【０００５】
上記の課題を解決する手段としては、紫外線照射装置内の有効照射量を常時監視する方法が知られている。この方法は、紫外線処理槽内に複数本の紫外線ランプが配置された円の中心に紫外線透過性を有する保護管が処理槽に両端を固定して配置され保護管内に波長変換素子を挿入し、波長変換素子から各紫外線ランプを見通せる位置に互いに間隔を離して配置させる方法である（例えば、特許文献１）。また、紫外線照射装置内に設置された紫外線ランプの能力を個別に監視する方法が知られている。その例として、紫外線ランプと１対１で紫外線センサーを取り付ける方法（例えば、非特許文献１）や、紫外線ランプの発光部の一部を装置外に露出させ、この露出部に紫外線モニターを取り付ける方法（特許文献２）が提案されている。さらに、紫外線モニターの性能劣化を防止する方法が知られている。その例としては、紫外線ランプと紫外線モニター受光部の間に、シャッターを取り付け間欠的に監視することにより紫外線モニターへの総曝露量を低減する方法（例えば、特許文献３）や、紫外線ランプと紫外線モニターの間にバルブ等の遮蔽物を取り付ける方法（例えば、特許文献４）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１６８３４８号公報
【特許文献２】特開２００５−３３４７５６号公報
【特許文献３】特開２００５−２７９４３４号公報
【特許文献４】特開２００５−５２７６０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】（財）水道技術センター，「紫外線照射装置ＪＷＲＣ技術審査基準（中圧ランプ編），２００８年８月１日発行。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した特許文献１では、紫外線照射装置内に設置された紫外線ランプ個々の状態を監視できないという問題点がある。特許文献２や非特許文献１では、紫外線照射装置内の紫外線照射の状態を監視できないという問題点や、紫外線ランプ近傍に紫外線モニター受光部を設置しているため、紫外線モニターの早期の性能劣化をもたらすといった問題点がある。さらに、特許文献３や特許文献４では、紫外線照射装置内の照射状態を常時監視できないばかりか、個々のランプの状態を把握できないといた課題がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、装置内部の紫外線照射状態を常時監視でき、かつ、装置内に配置された全ての紫外線ランプの能力を個々に監視することが可能で、しかも紫外線モニターの劣化を軽減することが可能な紫外線照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願第１の発明に係る紫外線照射装置は、上下水道処理における微生物の殺菌・消毒・不活化を行う紫外線照射装置において、紫外線照射装置内の紫外線照射状況を常時監視するための第１の紫外線モニターと、紫外線照射装置内に紫外線を照射する紫外線ランプの能力を個別に監視するための、ランプ能力監視用の第２の紫外線モニターを具備していることを特徴とする。
【００１１】
本願第２の発明に係る紫外線照射装置は、上下水道処理における微生物の殺菌・消毒・不活化を行う紫外線照射装置において、紫外線照射装置内の紫外線照射状況を常時監視するための第１の紫外線モニターと、紫外線照射装置内に紫外線を照射する紫外線ランプの能力を個別に監視するための、ランプ能力監視用の第２の紫外線モニターを具備し、前記第２の紫外線モニターは、紫外線ランプと平行に設置された石英ガラス管の内壁に、監視対象紫外線ランプ方向に監視対象ランプ数と同数の監視孔が、同一周上に１個のみとなるように該石英ガラス軸方向にずらして開けられた固定筒と、該固定筒の内側に設置された，ドーム状の受光部を有する紫外線強度センサーと、前記ドーム状受光部を覆うように配置され，同一周上に、監視対象ランプと同数で、かつ前記固定筒に開けられた監視孔より孔径の大きい導光孔が開けられた円筒状のキャップを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、紫外線照射装置内の紫外線照射状況を常時監視するための第１の紫外線センサーと、紫外線照射装置内に紫外線を照射する光源として配置され，紫外線ランプの能力を個別に監視するための、ランプ能力監視用の第２の紫外線センサーを設置することにより、紫外線照射装置の能力を正確に監視できる紫外線照射装置を提供することができる。  
また、本発明によれば、紫外線発光強度の強いランプを使用する場合でも、紫外線ランプの受光部で受光する紫外線強度を低減することができるので、紫外線センサー受光部の劣化を低減することができる。
【００１３】
更に、紫外線照射装置内の紫外線照射状態を監視するための紫外線センサーとは別に、個々の紫外線ランプの能力を監視するための紫外線センサーを設置しているので、常時監視に対する要求と、紫外線ランプ個々の監視に対する要求を同時に対応することができる紫外線照射装置を提供することができる。  
更には、１個の紫外線センサーで複数の紫外線ランプを監視することができるので、紫外線照射装置の製造コスト、メンテナンスコスト、電力コストを低減することができる紫外線照射装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態による紫外線モニターを組み込んだ紫外線照射装置を示す構成図。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図。
【図３】図１の紫外線照射装置の一構成である洗浄板の説明図。
【図４】図１の紫外線照射装置の一構成であるランプ監視用紫外線モニターと、洗浄板駆動機構の連結状態を示す模式図。
【図５】図１の紫外線照射装置の一構成であるランプ能力監視用紫外線モニターの固定筒を示す模式図。
【図６】図１の紫外線照射装置の一構成であるランプ能力監視用紫外線モニターの可動筒を示す模式図。
【図７】紫外線強度センサーの一例を示す模式図。
【図８】図１の紫外線照射装置の紫外線モニターのシステム構成を示すブロック図。
【図９】ランプ能力監視用紫外線モニターの紫外線センサー出力を示すグラフ。
【図１０】ランプ能力監視用紫外線モニターの紫外線強度センサー出力の時間変化を示すグラフ。
【図１１】監視孔の孔径を決める方法を説明するための模式図。
【図１２】本発明の第２実施形態による紫外線モニターを組み込んだ紫外線照射装置の断面図。
【図１３】第２の実施形態による可動筒を示す模式図。
【図１４】本発明に係る紫外線照射装置の紫外線モニターの第２の実施形態によるランプ監視用紫外線モニターを示す模式図。
【図１５】本発明に係る紫外線照射装置の紫外線モニターの第３の実施形態によるランプ監視用紫外線モニターを示す模式図。
【図１６】第３の実施形態による固定筒を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態に係る紫外線照射装置について詳細に説明する。  
（第１の実施形態）  
本発明の第１の実施形態に係る紫外線照射装置について、図１〜図８を参照して説明する。ここで、図１は紫外線モニターを組み込んだ紫外線照射装置を示す平面図、図２は図１のＸ−Ｘ方向に沿う断面図である。図３（Ａ），（Ｂ）は、図１の紫外線照射装置の内部に組み込まれている洗浄板の説明図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。図４は、図１の紫外線照射装置よるランプ監視用紫外線モニターと洗浄板駆動機構の連結状態を示す模式図である。図５はランプ監視用紫外線モニターの一構成である固定筒を示す模式図、図６は同ランプ監視用紫外線モニターの一構成である可動筒を示す模式図である。図７は、同ランプ監視用紫外線モニターの一構成である紫外線強度センサーの模式図である。図８は、前記紫外線照射装置の紫外線モニターのシステム構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１中の符番１は紫外線照射装置を示し、被処理水２が流れるシリンダー３と、このシリンダー３の中央部で該シリンダー３と十字に接合する，該シリンダー３と同管径のランプハウジング４を備えている。被処理水２は、図１において、左側から流入し、装置内で紫外線照射を受けた処理水５として右側へ排出される。ランプハウジング４は、石英ガラス管製のランプスリーブ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆと、その中に紫外線ランプ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆが夫々挿入設置された状態で、６組等間隔に設置されている。
【００１７】
これら紫外線ランプ７ａ〜７ｆを内蔵したランプスリーブ６ａ〜６ｆの両端部は、ランプハウジング蓋８１，８２に図示していない水密ＯリングとＯリング押さえ９（９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆ）、１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｅ，１０ｆ）により水封シールされている。また、紫外線照射装置には、ランプハウジング４の中心に設置された洗浄板駆動軸１１、駆動ネジ１２、駆動モータ１３、洗浄板１４、ランプスリーブワイパー１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ、及びランプ監視管ワイパー１６ａ，１６ｂからなる洗浄装置が組み込まれている。また、紫外線照射装置１のシリンダー３と、ランプハウジング４の十字交差中心点に、紫外線照射装置１の内部における紫外線照射状況を常時監視するための常時監視用紫外線モニター（第１の紫外線モニター）１７が設置されている。
【００１８】
紫外線照射装置１の内部には、ランプハウジング４の中心より左側と右側に夫々ランプ能力監視用紫外線モニター（第２の紫外線モニター）１８（１８１，１８２）が設置されている。夫々のモニター１８１，１８２は、石英ガラス管（保護管）１９に、外側から固定筒２０、可動筒２１、及び紫外線強度センサー２２の順に内蔵されている。即ち、ランプ能力監視用紫外線モニター１８１は、ランプハウジング４の管軸より左側の紫外線ランプ７ａ，７ｂ，７ｃを監視対象とし、ランプ能力監視用紫外線モニター１８２は、右側の紫外線ランプ７ｄ，７ｅ，７ｆを監視対象としている。
【００１９】
次に、ランプ能力監視用の第２の紫外線モニターの構造について図４、図５、図６、及び図７を用いて更に詳しく説明する。図４において、第２の紫外線モニター１８１は、遮光材で作られた固定筒２０と可動筒２１により構成されたランプ監視管２３と、紫外線強度センサー２２と、支持部材２５を備えている。ここで、固定筒２０は、紫外線ランプ７と平行に設置された石英ガラス管１９内壁に挿入固定されている。また、固定筒２０には、監視対象紫外線ランプ方向に、監視対象ランプ数と同数の後述する関係で決められ孔径ｄ１、ｄ２、ｄ３を夫々もつ監視孔２４１、２４２、２４３が開けられている。可動筒２１は固定筒２０の内側に配置されている。
【００２０】
前記可動筒２１には、固定筒２０の監視孔２４１、２４２、２４３よりも径の大きい導光孔２６が1個開けられている。可動筒２１には、該可動筒２１を回転駆動するための可動筒駆動軸２７が接続されている。先端に受光部２８を持つ紫外線強度センサー２２は、ランプ監視管２３の中心軸と受光部２８の中心軸が一致し、かつ、可動筒２１内面に接触しない位置に支持部材２５により所定位置に設置されている。可動筒駆動軸２７は、可動筒駆動連結歯車２９に接続されている。可動筒駆動連結歯車２９は、洗浄板駆動軸３０に固定設置された動力歯車３１に噛合されている。
【００２１】
次に、図８を参照して上記紫外線照射装置の紫外線モニターのシステム構成を示すブロック図について説明する。図８において、ランプ監視用の第２の紫外線モニター１８、及び常時監視用の第１の紫外線モニター１７の出力は、紫外線強度センサーモニター３２より出力される電流データ（ｍＡ）を紫外線照度（ｍＷ／ｃｍ２）に変換され、演算装置に出力される。また、駆動モータ１３には、回転数カウンター３３が接続されており、ここで駆動モータ１３の回転数がカウントされ、演算装置３４へ出力される。演算装置３４では、紫外線強度センサー出力モニター３２の出力値と、回転数カウンター３３の出力値の関連付けが行われ、記録装置３５に記録するとともに、コントローラ３６へ出力される。なお、図８中の符番３７は処理場の中央監視装置を示す。
【００２２】
コントローラ３６では、第１の紫外線モニター１７のデータから、予め設定された判定条件から、紫外線照射装置１内部の紫外線照射の状態の過不足を判断する。さらに、第２の紫外線モニター１８のデータの現在値、及び記録装置３５に記録データを参照して、監視開始時の出力データ値と比較し、当該監視対象紫外線ランプの出力に対応する紫外線強度センサー出力値と、紫外線照射装置１の設計時に決定した下限値に対応する紫外線強度センサー出力値相当値との差を１００％とし、監視開始時の紫外線強度センサー出力値と、現紫外線強度センサー出力値の差が、紫外線ランプ７の出力に対応する紫外線強度センサー出力値と紫外線照射装置設計時下限値に対応する紫外線強度センサー出力の差に対し、予め設定された許容下限値iｌｉｍと比較を行い、コントローラ３６へ出力される。
【００２３】
次に、以上のように構成された紫外線照射装置の紫外線モニターの作用について説明する。  
処理対象である病原性微生物を含む被処理水２は、図１の左側から紫外線照射装置１に流入し、ランプハウジング４に設置されたランプスリーブ６に内蔵された紫外線ランプ７より紫外線の照射を受ける。これにより、病原性微生物のＤＮＡの一部が障害を受け不活性化（病原性の消滅）され、図１の右側へ処理水５となり流出する。紫外線照射装置１のシリンダー３とランプハウジング４の十字接合中心点には常時監視用紫外線モニター１７が設置されており、紫外線照射装置１内部における紫外線の照射状態を常時監視している。さらに、ランプハウジング４にはランプ能力監視用の第２の紫外線モニター１８１，１８２が２セット設置されており、個々の紫外線ランプの能力変化を個別に監視している。
【００２４】
図９は、ランプ能力監視用の第２の紫外線モニターによる紫外線強度と駆動モータの回転数との関係を示す。図９において、符号ａ，ｂ，ｃは夫々紫外線ランプ６ａ，６ｂ，６ｃの出力値データを示す。図１０は、紫外線ランプの能力維持率（％）と照射時間との関係の一例を示している。図１０において、曲線ａ，ｂ，ｃは夫々紫外線ランプ６ａ，６ｂ，６ｃの能力維持率を示す。図１１は、監視孔２４１，２４２，２４３の孔径を決める方法を説明するための模式図である。  
はじめに、紫外線の放射における基礎知識について説明する。  
紫外線が光源位置から水中を透過して任意の点に到達するとき、到達点の紫外線強度は、光源の紫外線強度に対して、光源位置と、到達点の直線距離の２乗に反比例して減少する。また、水中には紫外線を吸収、阻害する物質が含まれており紫外線強度が減少する。さらに、ランプ能力監視用の第２の紫外線モニター１８１，１８２の外管は石英ガラス管１９であり、ここでも紫外線強度は減少する。
【００２５】
また、任意の点における紫外線強度を計算する方法は、非特許文献１にも紹介されているとおりである。即ち、紫外線ランプの発光点をランプ中心軸上に点光源が連なっていると考え、発光は任意の光源点から全方向に均一に放射されるとする透明光モデルや、任意の光源点から放射の角度により異なり、ランプ軸からの垂線と光の方向が成す角度をθとして、ｃｏｓ(θ)分だけ減少するとした拡散光モデルが提唱されている。ここでは、透明光モデルを用いて説明する。
【００２６】
第１の実施形態によるランプ能力監視用の第２の紫外線モニター１８１では、1台で３本の紫外線ランプ７ａ，７ｂ，７ｃを監視対象としており、特に、紫外線ランプ７ｂと、他の紫外線ランプ７ａ，７ｃでは、紫外線ランプと、第２の紫外線モニター１８間の距離が大きく異なる。従って、第２の紫外線モニターに到達する紫外線の強度も大きく異なる。このままでは、第２の紫外線モニター１８１に内蔵される紫外線強度センサー２２の測定スパンを最も強い強度に合わせて設定することになり、紫外線モニターよりの距離が遠い紫外線ランプの監視精度が低下してしまう。従って、個々のランプの能力変化を正確に監視するためには、紫外線強度センサー２２の受光部２８に到達する紫外線強度を同等とすることが望ましい。そこで、第１の実施形態による第２の紫外線モニターの固定筒２０に開けられる監視孔径を監視対象ランプからの距離が最も近い監視孔２４１をｄ１とし、これを基準として、他の監視孔２４２，２４３の夫々の孔径ｄ２，ｄ３を決定する。
【００２７】
図１１において、監視孔２４１の孔径ｄ１は、受光部２８の表面部であるＰ点から紫外線ランプ７ｂの中心線（Ｃ．Ｌ．）までの垂直距離Ｒ１、監視光２４１に入射する紫外線の発光点範囲（視野角範囲）長さI１、Ｐ点から固定筒２０の外表面までの距離ｒを用いて、下記数１の（１）式で計算できる。
【数１】
2011050830.tif 000003
【００２８】
同様に、監視孔２４２（２４３も同様）の孔径ｄ２（ｄ３も同様）は、Ｐ点から紫外線ランプ７ａ、又は７ｃ中心軸までの垂直距離Ｒ２と、監視孔２４２に入射する紫外線の発光点範囲（視野角範囲）長さＩ２を用いて、下記数２の（２）式で計算できる。
【数２】
2011050830.tif 000004
【００２９】
また、紫外線ランプ７ｂの中心線Ｃ．Ｌ．上の点Ｘから孔径ｄ１の監視孔２４１を通過して紫外線強度センサーの受光部の点Ｐに到達する紫外線強度をＩ１（ｍＷ／ｃｍ２）とすると、紫外線強度Ｉ１は、下記数３の（３）式により計算できる。
【数３】
2011050830.tif 000005
【００３０】
ここで、ｆＱ１はランプスリーブ６ｂの紫外線透過係数、ｆＱ２はランプ能力監視用の第２の紫外線モニター１８の石英ガラス管１９の紫外線透過係数、Ｓは紫外線ランプの紫外線出力（Ｗ）、Ｌは紫外線ランプ７の発光部長さ（ｃｍ）、αｗは被処理水の紫外線透過割合、ｑはランプスリーブ６の半径である。
【００３１】
同様に、監視孔２４２、あるいは監視孔２４３を通って紫外線強度センサーの受光部２８に到達する紫外線強度Ｉ２は、下記数４の（４）式より計算できる。
【数４】
2011050830.tif 000006
【００３２】
以上の関係から、監視孔２３２の孔径ｄ２を決めるためには、まず、（３）、（４）式から、Ｉ１＝Ｉ２となるようなＩ２を求め、このＩ２を（２）式に代入してｄ２を求めればよい。
【００３３】
なお、本第１の実施形態では、ランプ能力監視用の第２の紫外線モニター１８１と、紫外線ランプ７ａ、７ｃの距離は等しいのでｄ２＝ｄ３とすればよい。また、ランプ能力監視用の第２の紫外線モニター１８２の監視孔の孔径も同様の方法で決定できる。
【００３４】
次に、第１の実施形態によるランプ能力監視用の第２の紫外線モニターの監視操作の手順を説明する。  
まず、前記紫外線照射装置１には、図２に示すように、ランプスリーブ表面に被処理水中に含まれる有機物や無機物が堆積して紫外線の透過を妨げるのを防止する目的で洗浄板１４が取り付けられている。この洗浄板１４は、洗浄板駆動軸１１、駆動ネジ１２、駆動モータ１３によりランプスリーブに平行に往復動作するように構成されている。洗浄板駆動軸１１の紫外線照射装置１の外側部分には、動力歯車３１が取り付けられている。この動力歯車３１には、上述したようにランプ能力監視用の第２の紫外線モニター１８の可動筒駆動歯車２９が噛合されている。ランプスリーブ洗浄装置は、所定の時間間隔で動作するように設定されており、駆動モータ１３が回転すると駆動歯車に連結された可動筒駆動歯車２９も回転し、可動筒２１を回転させる。可動筒２１が回転する間に、固定筒２０に開けられた監視孔位置と、可動筒２１に開けられた導光孔位置が一致する地点に達すると、監視孔２４と導光孔２６を通過して紫外線が紫外線強度センサー２２の受光部２８に達し、紫外線強度が計測される。
【００３５】
ここで、動力歯車３１と可動筒駆動歯車２９の歯車数比を、洗浄板１４がランプスリーブの片端からもう一方の端まで移動する間に、紫外線センサー２２の設置位置を中心として、１回転するように設定する。これにより、1回の洗浄動作、即ち洗浄板１４がランプスリーブ６の端から端まで1往復するように設定されていれば、1回のランプ能力監視が可能となる。
【００３６】
このときの紫外線強度センサー２２の出力値は、図９に示すように単発的な方形波の連続となるが、駆動モータ１３の回転数と洗浄板１４の位置を予め調べておくことで、紫外線強度センサー出力と、そのときの監視対象ランプ位置を対応付けることができる。
【００３７】
（効果）  
第１の実施形態によれば、紫外線照射装置内の全体的な紫外線照射状態の常時監視と、紫外線照射装置内に配置された紫外線ランプ個々に紫外線出力能力の監視が可能となる。これにより、紫外線ランプ個々の性能、および能力低下に起因する紫外線照射量不足を正確に監視することができる。そのため、紫外線照射量不足に起因して処理水内に病原性を保持した微生物が生存することに起因する感染拡大を防止することができる。従って、紫外線照射装置の信頼性が向上し、安全な処理水を提供することが可能となる。
【００３８】
また、第１の実施形態によれば、1台のランプ能力監視用の第２の紫外線モニターで複数の紫外線ランプを監視する場合の、監視対象紫外線ランプとランプ能力監視用紫外線モニターの距離の違いによる紫外線強度センサー受光部への紫外線強度の違いを、監視孔の孔径を変えることで全て同等の値になる。従って、紫外線強度センサーの測定スパン値を狭い範囲に設定でき、測定精度が高くなり、信頼性の高いランプ能力監視が可能となる。
【００３９】
更に、第１の実施形態によれは、監視孔により紫外線強度センサーの受光部へ到達する紫外線強度を制限し、さらに、所定時間間隔での監視のため、強烈な紫外線照射や、長時間の連続照射よる紫外線強度センサーの受光部の短時間での曝露限界値超過による劣化を防止することができる。そのため、長時間安定したランプ能力監視が可能となる。
【００４０】
更には、第２の紫外線モニターの可能筒を回転する動力として洗浄装置駆動モータを利用しているので、可動筒駆動のための特別な駆動装置が不要となる。さらにまた、駆動モータの回転数と洗浄板の位置を予め調べておくことで、紫外線強度センサー出力と、そのときの監視対象ランプ位置を対応付けることができ、紫外線ランプ個々と能力変化を監視することが可能となる。
【００４１】
（第２の実施形態）  
次に、本発明の第２の実施形態に係る紫外線照射装置について図１２を用いて説明する。なお、図１〜図１１と同部材は同符番を付して説明を省略する。  
（構成）  
第２の実施形態は、第１の実施形態に対して、ランプ能力監視用の第２の紫外線モニター１８１，１８２の構成要素である、可動筒２１の駆動動力として往復駆動シリンダー４０を用いており、可動筒２１の動作方向を平行に移動する往復運動としている点が異なる。他の構成は、第１の実施形態の図１と同じである。往復駆動シリンダー４０は、ランプハウジング蓋８２のランプ能力監視用モニター軸位置に固定設置されている。
【００４２】
次に、図１３、図１４を用いて、第２の実施形態に係る紫外線照射装置の構成を更に詳しく説明する。ここで、図１３は、上記紫外線照射装置のランプ監視用の第２の紫外線モニターを示す模式図である。図１４は、第２の実施形態による固定筒を示す模式図である。  
図１３において、第２の紫外線モニター１８に内蔵されている固定筒２０には、紫外線強度センサー２２の受光部２８位置と一致する周上に、それぞれ所定孔径ｄ１、ｄ２、ｄ３に設定された監視孔２４１，２４２，２４３が開けられている。また、可動筒２１の可動筒駆動軸２７は、ランプハウジング蓋８２に固定設置された往復駆動シリンダー４０に接続されている。さらに、図１４に示したように、各導光孔２６１，２６２，２６３が、それぞれ、軸方向にＬ２、Ｌ３の間隔をおいて開けられている。
【００４３】
（作用）  
次に、図２の紫外線照射装置の紫外線モニターの動作について説明する。  
往復駆動シリンダー４０が稼動すると、該往復駆動シリンダー４０に可動筒駆動軸２７によって接続された可動筒２１が平行移動を開始する。可動筒２１が平行移動する間に、固定筒２０に開けられた監視孔２４の位置と、可動筒２１に開けられた導光孔２６の位置が一致する地点に達すると、監視孔２４と導光孔２６を通過して紫外線が紫外線強度センサー２２の受光部２８に達し紫外線強度が計測される。
【００４４】
（効果）  
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、ランプ監視用の第２の紫外線モニター１８の可動筒２３の駆動装置として、専用の往復駆動シリンダー４０を取り付けているので、ランプ能力監視操作時間間隔を自由に設定できるので、ランプ能力監視能力を向上することができる。
【００４５】
（第３の実施形態）  
次に、本発明の第３の実施形態に係る紫外線照射装置について図１５、図１６を参照して説明する。図１５は第３の実施形態に係る紫外線照射装置の紫外線モニターの構成図である。なお、図１〜図１４と同部材は同符番を付して説明を省略する。  
第３の実施形態は、第１，第２の実施形態に対し、紫外線ランプと平行に設置された石英ガラス管１９の内壁に、監視対象紫外線ランプ方向に監視対象ランプ数と同数で、それぞれ所定孔径ｄ１、ｄ２、ｄ３に設定された監視孔２４１，２４２，２４３が、同一周上に１個のみとなりように軸方向にＬ２、Ｌ３の間隔をおいて開けられた固定筒２０が固定設置されており、その内部にドーム状の受光部２８を有する紫外線強度センサー２２が設置されている。さらに、紫外線強度センサー２２の受光部２８には、同一周上に、監視対象ランプと同数で、かつ固定筒２０に開けられた監視孔２４より孔径の大きい導光孔２６が開けられた円筒状のキャップ４１がかぶされている。また、紫外線強度センサー２２を保持する紫外線強度センサー支持部材２５の端部は、往復駆動シリンダー４０に接続されており、水平方向に往復運動をするように構成されている。
【００４６】
（作用）  
次に、上記紫外線照射装置の紫外線モニターの動作について説明する。  
往復駆動シリンダー４０が稼動すると、往復駆動シリンダー４０の可動部に、接続された紫外線強度センサー支持部材２５と、それにより保持された紫外線強度センサー２２が平行移動を開始する。紫外線強度センサー２２が平行移動する間に、固定筒２０に開けられた監視孔位置と、円筒状キャップ４１に開けられた導光孔２６の位置が一致する地点に達すると、監視孔２３と導光孔２６を通過して紫外線が紫外線強度センサー２２の受光部２５に達し紫外線強度が計測される。
【００４７】
（効果）  
第３の実施形態では、第２の実施形態と同様の効果が得られるとともに、ランプ能力監視用の第２の紫外線モニター１８の構成要素である可動筒が不要となるため、可動筒操作時懸念される軸のズレや、これに伴う駆動以上はなくなるため、より確実で、正確な紫外線ランプ能力の監視が実現できる。
【００４８】
なお、以上の実施形態では、紫外線照射装置の構造として、紫外線ランプが被処理流体の流れに対して直交する方向に配置する構造を例として示したが、本発明によれば、紫外線照射装置の構造をなんら限定するものではなく紫外線ランプを流れに対して平行に設置する場合での同様の効果得られる。また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。更に、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【００４９】
１…紫外線照射装置、２…被処理水、３…シリンダー、４…ランプハウジング、５…処理水、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ…ランプスリーブ、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ…紫外線ランプ、８１，８２…ランプハウジング蓋、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ…Ｏリング押さえ、１１…洗浄板駆動軸、１２…駆動ネジ、１３…駆動モータ、１４…洗浄板、１５ａ，１５ｂ，５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ…ランプスリーブワイパー、１６ａ，１６ｂ…ランプ監視管ワイパー、１７…常時監視用の第２の紫外線モニター、１８１，１８２…ランプ能力監視用の第２の紫外線モニター、１９…石英ガラス管（保護管）、２０…固定筒、２１…可動筒、２２…紫外線強度センサー、２３…ランプ監視管、２４１，２４２，２４３…監視孔、２５…支持部材、２６，２６１，２６２，２６３…導光孔、２７…可動筒駆動軸、２８…受光部、２９…可動筒駆動連結歯車、２８…可動筒駆動連結歯車、３１…紫外線強度センサーモニター、３２…回転数カウンター、３３…演算装置、３４…記録装置、３５…コントローラ、３７…処理場の中央監視装置、４０…往復駆動シリンダー、４１…円筒状のキャップ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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