(57)【要約】【課題】水の種類や水量の変化に十分対応して紫外線照射による水処理を可能にする紫外線水処理装置を提供することを課題とする。【解決手段】実施形態によれば、両端に第１の配管用フランジ継手を設け，内部に紫外線ランプとランプ保護管からなる紫外線照射管を設けた紫外線ランプユニット２２と、両端に第２の配管用フランジ継手を設け，前記ランプ保護管の表面を清掃する清掃装置を駆動する清掃装置駆動ユニット２３とを具備し、紫外線ランプユニットと清掃装置駆動ユニットが第１・第２の配管用フランジ継手部分で連結された紫外線水処理装置が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に第１の配管用フランジ継手を設け，内部に紫外線ランプとこの紫外線ランプを保護するランプ保護管を有する紫外線照射管を設けた紫外線ランプユニットと、両端に第２の配管用フランジ継手を設け，前記ランプ保護管の表面を清掃する清掃装置を駆動する清掃装置駆動ユニットとを具備し、紫外線ランプユニットと清掃装置駆動ユニットが第１・第２の配管用フランジ継手部分で連結されていることを特徴とする紫外線水処理装置。
【請求項２】
前記紫外線ランプユニットは、両端に前記第１の配管用フランジ継手を設けるともに内部に前記紫外線照射管を設け，対向する中腹部に夫々切欠き部が形成された円筒胴と、この円筒胴の切欠き部の一部に夫々取り付けられた管板と、前記切欠き部の残りの開口部分を塞ぐように取り付けられた閉止板を備え、
前記紫外線照射管は前記円筒胴を貫通するように配置され、その両端は前記管板に水密に固定されていることを特徴とする請求項１記載の紫外線水処理装置。
【請求項３】
前記紫外線ランプユニットは、両端に前記第１の配管用フランジ継手を設けるとともに内部に前記紫外線照射管を設けた矩形状胴体を備え、
前記紫外線照射管は前記矩形状胴体を貫通するように配置され、その両端は矩形状胴体の対向する側面部に水密に固定されていることを特徴とする請求項１記載の紫外線水処理装置。
【請求項４】
前記紫外線照射管の表面を擦るように設置されたワイパー部材と、このワイパー部材を固定するランプ保護管清掃板と、前記清掃装置駆動ユニットとの連結部を有する清掃装置を具備することを特徴とする請求項１乃至３いずれか一記載の紫外線水処理装置。
【請求項５】
前記清掃装置駆動ユニットは、両端に前記第２の配管用フランジ継手が設けられた円筒状のユニット胴と、このユニット胴の中腹部の両側面を貫通し、かつ両端部が水密に接続された駆動軸と、この駆動軸の軸方向に往復するように取り付けられた駆動板を備えていることを特徴とする請求項１記載の紫外線水処理装置。
【請求項６】
複数台の前記紫外線ランプユニットに、１台の前記清掃装置駆動ユニットが連結されていることを特徴とする請求項１記載の紫外線水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、紫外線を利用した紫外線水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の如く、上下水道の殺菌・消毒、工業用水の殺菌・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。  
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り、水質や水量の変化に対し即対応できなかった。一方、紫外線には、上下水道の殺菌・消毒・脱色、難分解性有機物の分解、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、紫外線を照射する時間が数秒以内で効果が発揮される。そこで、紫外線照射を行う紫外線水処理装置においては、その紫外線光源として、高輝度高出力の紫外線ランプを使用する場合、管状の通水胴に直交するように紫外線ランプを設置する場合がある（非特許文献１）。
【０００３】
図７（Ａ）および（Ｂ）は従来の高輝度高出力紫外線ランプを使用した紫外線水処理装置の一例を示し、図７（Ａ）は同紫外線水処理装置の正面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＸ−Ｘに沿う断面図を示す。  
紫外線水処理装置１は、被処理水２が流れる管状通水胴３と、この管状通水胴３の中央部で十字接合された管状通水胴３と同管径のランプハウジング４とから構成されている。ランプハウジング４には、石英ガラス製のランプ保護管５と、この保護管５の中に紫外線ランプ６が配置された６本の紫外線照射管７が、等間隔で設置されている。各紫外線照射管７の両端部は、ランプハウジング蓋８に水密Ｏリング（図示せず）とＯリング押さえ９により水封されている。また、ランプハウジング４には、清掃板駆動軸１０と、駆動ネジ（図示せず）と、駆動モータ１１と、清掃板１２と、ランプ保護管ワイパー１３とにより構成された清掃装置が組み込まれている。こうした構成の紫外線照射装置１では、同一仕様の紫外線ランプが使用されている。なお、図中の符番１４は処理水を示す。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「地表水以外の水への適用における紫外線処理設備維持管理マニュアル」、（財）水道技術研究センター、平成２１年７月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、水処理施設によっては被処理水に含まれる汚れ物質が多い場合や少ない場合があり、従来の紫外線水処理装置では、水の種類や水量の変化した場合に十分な紫外線処理ができないという課題があった。  
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、水の種類や水量が変化した場合でも十分な紫外線処理をなしえる紫外線水処理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】
【０００６】
本発明に係る紫外線水処理装置は、両端に第１の配管用フランジ継手を設け，内部に紫外線ランプとこの紫外線ランプを保護するランプ保護管からなる紫外線照射管を設けた紫外線ランプユニットと、両端に第２の配管用フランジ継手を設け，前記ランプ保護管の表面を清掃する清掃装置を駆動する清掃装置駆動ユニットとを具備し、紫外線ランプユニットと清掃装置駆動ユニットが第１・第２の配管用フランジ継手部分で連結されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る紫外線水処理装置の説明図。
【図２】図１の紫外線水処理装置の一構成である紫外線ランプユニットの要部の説明図。
【図３】図２のＸ−Ｘ線、Ｙ−Ｙ線に沿う断面図。
【図４】図１の紫外線水処理装置の一構成であるランプ保護管清掃装置駆動ユニットの説明図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る紫外線水処理装置の説明図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る紫外線水処理装置の説明図。
【図７】従来の紫外線水処理装置の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本実施形態に係る紫外線水処理装置について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は下記に述べることに限定されない。  
（第１の実施形態）  
第１の実施形態に係る紫外線水処理装置について、図１、図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）、図３（Ａ），（Ｂ）及び図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を参照して説明する。ここで、図１は紫外線水処理装置の正面図、図２（Ａ）は図１の紫外線水処理装置の一構成である紫外線ランプユニットの平面図、図２（Ｂ）は同紫外線ランプユニットの正面図、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）のＺ方向から見た側面図を示す。また、図３（Ａ）は図２（Ｂ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図、図３（Ｂ）は図２（Ｃ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図を示す。さらに、図４（Ａ）は図１の紫外線水処理装置の一構成であるランプ保護管清掃装置駆動ユニットの正面図、図４（Ｂ）は側面図、図４（Ｃ）は図４（Ｂ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図を示す。
【０００９】
紫外線水処理装置２１は、両端に第１の配管用フランジ継手２２ａを設けた紫外線ランプユニット２２と、両端に第２の配管用フランジ継手２３ａを設けたランプ保護管清掃装置駆動ユニット（以下、清掃装置駆動ユニットと呼ぶ）２３とから構成されている。紫外線ランプユニット２２と清掃装置駆動ユニット２３とは、第１・第２の配管用フランジ継手部分で図示しないボルトとナットにより連結されている。また、紫外線ランプユニット２２は通水配管２４と連結され、清掃装置駆動ユニット２３は通水配管２５と連結されている。なお、図１中の符番２６は被処理水、符番２７は処理水を示す。
【００１０】
前記紫外線ランプユニット２２は、内部に紫外線ランプ（図示せず）と、この紫外線ランプを保護するランプ保護管（図示せず）からなる３本の紫外線照射管２８を備えた円筒胴３０を有している。円筒胴３０の対向する中腹部には、夫々切欠き部３０ｂが形成されている。この円筒胴３０の切欠き部３０ｂの一部には、管板３１が夫々取り付けられている。また、切欠き部３０ｂの残りの開口部分３２には、この開口部分３２を塞ぐように閉止板３３が管板３１と接続して取り付けられている。前記紫外線照射管２８は、前記円筒胴３０の胴部分を貫通するように配置され、その両端は水密固定部材３４により前記管板３１に水密に固定されている。
【００１１】
紫外線照射管２８の表面を擦るように設置されたワイパー部材３５と、このワイパー部材３５を固定するランプ保護管清掃板３６は、図２（Ｃ）、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、円筒胴３０内に設けられている。ランプ保護管清掃板３６は、ワイパー部材固定部３７によりワイパー部材３５を固定し、前記清掃装置駆動ユニット２３との連結部３８で連結されている。前記ワイパー部材３５とランプ保護管清掃板３６とワイパー部材固定部３７と連結部３８によりランプ保護管清掃装置が構成されている。
【００１２】
前記清掃装置駆動ユニット２３は、図４に示すように、両端に第２の配管用フランジ継手２３ａが取り付けられた円筒状のユニット胴３９と、このユニット胴３９の中腹部の両側面を貫通し、かつ両端部が水密に接続された駆動軸４０、この駆動軸４０の軸方向に往復するように取り付けられた駆動板４１を備えている。駆動軸４０の両端は貫通型の軸受４２，密閉型の軸受４３に水密に固定されており、その片端部には駆動モータ４４が接続されている。この駆動モータ４４は、所定の時間間隔で動作するように設定されている。駆動板４１は、駆動軸４０に駆動ネジ４５によって取り付けられている。また、駆動板４１には、前記ランプ保護管清掃板３６の連結部３８と接続するための接続部４６が設けられている。
【００１３】
次に、上記のように構成された紫外線水処理装置の作用について説明する。  
被処理水２６は、図１の左側から紫外線照射ユニット２２内を紫外線の照射を受けながら通過し、その後、清掃装置駆動ユニット２３内を通過して図１の右側へ処理水２７として流出する。  
また、駆動モータ４４が駆動すると、この駆動モータ４４に連結された駆動軸４０も回転し、これに伴い駆動ネジ４５に取り付けられた駆動板４１が往復動作する。さらに、駆動板４１の接続部４６と、紫外線照射ユニット２２の内部に設置されたランプ保護管清掃板３４の連結部３８が連結されているため、ランプ保護管清掃板３４も往復動作し、紫外線照射管２８のランプ保護管表面が清掃される。
【００１４】
第１の実施形態によれば、以下に述べる効果を有する。  
（１）両端に配管用フランジ継手２２ａを設け，内部に紫外線ランプとランプ保護管からなる紫外線照射管２８を設けた紫外線ランプユニット２２と、両端に配管用フランジ継手２３ａを設けた清掃装置駆動ユニット２３とを備え、紫外線ランプユニット２２と清掃装置駆動ユニット２３が配管用フランジ継手部分で連結された構成であるので、水の種類や水量が変化しても紫外線ランプユニット２２を別な紫外線ランプユニットに簡単に交換でき、既存の水処理施設に容易に導入することができる。
【００１５】
（２）被処理水２６内の微生物や有機物、および無機物の被処理対象物質を、紫外線照射ユニット２２を通過する間に紫外線照射することにより、被処理水２６を消毒（殺菌）又は酸化処理することができる。  
（３）清掃装置駆動ユニット２３によって紫外線ランプユニット２２に内蔵されたランプ保護管清掃装置を駆動することにより、被処理水２６に含まれる物質が紫外線照射管２８の表面に付着するのを防止することができる。
【００１６】
（４）紫外線ランプユニット２２は、対向する中腹部に夫々切欠き部３０ｂが形成された円筒胴３０と、この円筒胴３０の切欠き部３０ｂの一部に夫々取り付けられた管板３１と、前記切欠き部３０ｂの残りの開口部分３２を塞ぐように取り付けられた閉止板３３を備え、３本の紫外線照射管２８の両端は円筒胴３０の中腹部に位置する管板３１に水密に固定されている。従って、各紫外線照射管２８が設置されている通水胴幅が上下方向で等しくなり、同一仕様の紫外線ランプでも、紫外線ランプから発光される紫外線を過不足なく被処理水２６に照射することができる。
【００１７】
これに対し、上記した図７の紫外線水処理装置の場合、紫外線ランプは消費する電力（又は紫外線出力）によりランプの全長、発光領域長、及び太さが決まっているため、管状通水胴３のような円形断面の場合、中心線部の幅が最大で、断面の上下方向に徐々に狭くなる。そのため、設置する紫外線ランプを選定する場合において、図７（Ｂ）に示したように、断面の上下位置幅に合わせて選定した場合、中心位置のランプにおいては、通水胴幅に対して紫外線ランプの発光領域長が短くなってしまう。その結果、紫外線ランプの両端側領域Ｆを流れる被処理水に対して十分な紫外線が照射されない。  
また、上記とは逆に、管状通水胴３の断面中心部の幅に合わせて紫外線ランプを選定した場合は、断面上部及び断面下部においては、管状通水胴３の幅に対して紫外線発光長が長くなってしまうため、被処理水の処理に寄与しない領域にも紫外線が無駄に照射されてしまう。
【００１８】
（第２の実施形態）  
第２の実施形態に係る紫外線水処理装置について、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）を参照して説明する。ここで、図５（Ａ）は同紫外線水処理の一構成である紫外線ランプユニットの正面図、図５（Ｂ）は側面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図、図５（Ｄ）は図５（Ｂ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図を示す。但し、図１〜図４と同部材は同符番を付して説明を省略する。
【００１９】
図中の符番５１は、両端に第１の配管用フランジ継手５１ａが取り付けられた矩形状胴体を示す。矩形状胴体５１の対向する両側面部５２には、３本の紫外線照射管２８が側面部５２から外部に突き出るように貫通して配置されている。各紫外線照射管２８の両端は、水固定部材３４により側面部５２に水密に固定されている。
【００２０】
こうした構成の紫外線水処理装置では、被処理水は、矩形状胴体５１内を通過する間に、内部に設置された紫外線照射管２８から紫外線の照射を受ける。その後、清掃装置駆動ユニット内を通過して処理水として流出する。なお、ランプ保護管清掃装置による紫外線照射管２８のランプ保護管表面の清掃については第１の実施形態の場合と同様である。
【００２１】
第２の実施形態によれば、紫外線ランプユニットの被処理水が流れる流路断面が矩形状と単純な形状であるため、紫外線ランプから発光される紫外線を無駄なく被処理水に照射することができる。また、矩形状の断面のため、流路は上下方向で等しくなるので、同一仕様の紫外線ランプでも、紫外線ランプから発光される紫外線を無駄なく被処理水に照射することができる。  
なお、第２の実施形態では、上記紫外線ランプユニットと連結される通水配管として円形の配管を用いるが、矩形状の通水配管を用いることもできる。
【００２２】
（第３の実施形態）  
第３の実施形態に係る紫外線水処理装置について、図６を参照して説明する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。  
本実施形態は、２台の第１・第２の紫外線ランプユニット２２１，２２２に対し、１台の清掃装置駆動ユニット２３を両紫外線ランプユニット２２１，２２２間に配置してフランジ継手部分で連結したことを特徴とする。
【００２３】
第３の実施形態によれば、被処理水の条件によっては１台の紫外線ランプユニットで処理に必要な紫外線照射量を超えるような施設でも、別な紫外線ランプユニットを用いて容易に紫外線処理を行うことができる。また、１台の清掃装置駆動ユニット２３で２台の紫外線ランプユニット２２１，２２２の夫々に内蔵されたランプ保護管清掃板を動作することで、設備をコンパクトな構成にすることができる。
【００２４】
なお、本開示は、上記実施形態に記載された内容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。また、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ることができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。具体的には、紫外線照射管は上述した３本に限らない。また、紫外線ランプユニットや清掃装置駆動ユニットの組み合わせも上述した内容のものに限らない。
【符号の説明】
【００２５】
２１…紫外線水処理装置、２２，２２１，２２２…紫外線ランプユニット、２２ａ，２３ａ，５１ａ…配管用フランジ継手、２３…ランプ保護管清掃装置駆動ユニット、２８…紫外線照射管、３０…円筒胴、３０ｂ…切欠き部、３１…管板、３３…閉止板、３４…水密固定部材、３５…ワイパー部材、３６…ランプ保護管清掃板、３９…ユニット胴、４０…駆動軸、４１…駆動板、４２，４３…軸受、４４…駆動モータ、４５…駆動ネジ、５１…矩形状胴体。
【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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