(57)【要約】【課題】冷陰極紫外線放射ランプの始動特性の改善した液体浄化処理装置を提供する。【解決手段】液体浄化処理装置は、被処理液体の流入口及び処理済液体の流出口を有する容器と、容器内に配設した冷陰極放電紫外線ランプと、を備える。容器には、可視光を透過し、紫外光を遮光する可視光透過窓が設けられている。設置環境において液体浄化処理装置に照射される外光のうちの可視光成分が可視光透過窓から容器内に入射し、冷陰極放電紫外線ランプを照射することにより、冷陰極紫外線放射ランプの始動特性を改善することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液体の流入口及び処理済液体の流出口を有する容器と、
前記容器内に配設した冷陰極放電紫外線ランプと、を備え、
前記容器は、紫外光および可視光を透過しない材料から構成され、
前記容器には、可視光を透過し、紫外光を遮光する可視光透過窓が設けられていることを特徴とする液体浄化処理装置。
【請求項２】
前記可視光透過窓は、前記容器に形成した開口内に可視光透過材料を充填して構成されることを特徴とする請求項１に記載の液体浄化処理装置。
【請求項３】
前記冷陰極放電紫外線ランプは、直管状で管内の両端部に一対の冷陰極電極を備える放電管を有し、
前記容器は、両端部に形成された、前記冷陰極放電紫外線ランプの端部を保持する開孔を備えたランプ取付け部と、前記ランプ取付け部および前記冷陰極放電紫外線ランプの端部を夫々前記容器両端部において覆うキャップと、を有し、
前記キャップは、底部を有する略円筒状に形成され、
前記キャップの一方の前記底部に前記可視光透過窓が形成され、
前記キャップの他方には、前記冷陰極電極に電気的に接続されて外部から給電するワイヤーハーネスが挿通されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体浄化処理装置。
【請求項４】
前記冷陰極放電紫外線ランプは、前記放電管を内部に配置し可視光および紫外光を透過する材料からなる保護管と、前記放電管の両端部を夫々覆い、前記保護管と前記放電管との間に介装される弾性材料からなる保持部材とを有し、
前記保持部材のうち、前記可視光透過窓に近い側は、可視光透過材料から構成されることを特徴とする請求項３に記載の液体浄化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体浄化処理装置に関し、特に冷陰極放電型紫外線放射ランプを備えた液体浄化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、冷陰極放電型紫外線放射ランプを備えた液体浄化処理装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３０３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の液体浄化処理装置は、紫外線放射ランプの近傍に紫外線放射ランプを励起する光源が設けられていた。
特許文献１のような液体浄化処理装置は、外部に紫外線が漏れないよう構成されており、それ故に紫外線放射ランプにも外光が照射されない構成とされているため、紫外線放射ランプは液体浄化処理装置内の暗所下に設置されていた。ここで、紫外線放射ランプとして冷陰極放電型の紫外線放射ランプを用いた場合には、暗所で始動する際に放電開始が遅れるという問題があった。特許文献１の液体浄化処理装置は、暗所での放電立ち上がり特性を改善するため、紫外線放射ランプ近傍に別途補助光源を配置して、補助光源を用いて放電立ち上がり時に紫外線放射ランプを励起していた。
【０００５】
しかし、補助光源を配置することにより、補助光源配置に伴い追加される部品（例えば、補助光源点灯用回路、ワイヤーハーネス、補助光源を実装するソケットなど）が生じ、部品点数が増え、工程および製造コストが増大する、小型化を妨げるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、補助光源を用いることなく放電始動特性を改善した液体浄化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】
【０００７】
本発明の液体浄化処理装置は、被処理液体の流入口及び処理済液体の流出口を有する容器と、容器内に配設した冷陰極放電紫外線ランプと、を備える。容器は、可視光および紫外光を遮光する材料から構成され、容器には、可視光を透過し、紫外光を遮光する可視透過窓が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の液体浄化処理装置によれば、液体浄化処理装置内に補助光源を配置することなく放電始動特性を改善した液体浄化処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０の正面図、（ｂ)本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０の左側面図、（ｃ）本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０の概略断面図である。
【図２】（ａ）本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０の可視光取り込み側の端部における分解正面図、（ｂ）本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０の可視光取り込み側の端部における分解断面図である。
【図３】（ａ−１、２）本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０の可視光取り込み側のキャップの斜視図、（ｂ−１、２）本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０の可視光取り込み側の保持部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の好適な実施形態を詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００１１】
本発明の液体浄化処理装置は、浄水器、純水器、ウォータークーラー、ウォーターサーバー、加湿器、食器洗浄器、洗濯機、デンタルチェア、などに用いることができる。
【実施例】
【００１２】
以下に、本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０について、図１〜図３を参照しつつ説明する。
図１（ａ）は本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０の正面図、図１（ｂ）は本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０の左側面図、図１（ｃ）は実施例に係る液体浄化処理装置１０の概略断面図である。
図２（ａ）は本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０の可視光透過窓形成側端部の分解図（正面図）、図２（ｂ）は、本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０の可視光透過窓形成側端部の分解図（概略断面図）である。
図３（ａ−１）および（ａ−２）は、本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０の可視光取り込み側のキャップ６ａの斜視図、（ｂ−１）、および（ｂ−２）は、本発明の実施例に係る液体浄化処理装置１０の可視光取り込み側の保持部材２５ａの斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の液体浄化処理装置１０は、略円柱状の容器１と、容器内部の中央に配置された紫外線放射ランプ２と、容器１に設けられた可視光透過窓７と、から構成される。
【００１４】
容器１は、紫外光および可視光を透過しない材料から構成され、具体的には、紫外光および可視光を主に反射する金属材料から構成される。
容器１は、円筒状の本体部４と、本体部４の側面に設けた流入口１１および流出口１２と、両端部に紫外線放射ランプ２保持するランプ取付け部５と、ランプ取付け部５と紫外線放射ランプ２の端部を容器の両端部において覆うキャップ６とを有する。
【００１５】
本体部４の内径の大きさと、本体部４内径の中心軸方向の長さを比べたときに、中心軸方向の長さが長い円柱形状、すなわち横長の円柱形状としている。中心軸方向の長さを長くすることで、液体の浄化処理のための紫外線処理路の長さを長くすることができる。また、容器１の内面、すなわち内周面は平滑度を高めた鏡面からなる反射面１３としている。反射面１３は紫外線放射ランプ２から照射された紫外線を反射する紫外線反射面となる。
【００１６】
容器１（本体部４、ランプ取付け部５、キャップ６）に用いる金属はアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムを主成分とする合金、またはステンレスが好適である。アルミニウムは紫外線の反射率が高く、且つ、熱伝導率が高いからである。ステンレスはアルミニウムより耐薬品性に優れるとともに反射率が高いからである。熱伝導率が高いと紫外線ランプの点灯により生じた熱を効率よく外部に放熱することができる。紫外線反射率が高いと紫外線を効率良く利用することができる。また、反射面１３は、容器１の基材をそのまま用いたが、別途紫外線反射膜を内面に設けたものでもよい。また、金属材料のかわりに、紫外線ランプと対向する内面に紫外線を透過させない単層または複層の紫外線反射膜を設けた樹脂材料とすることもできる。
本実施例では、本体部４およびランプ取付け部５はステンレスで構成し、キャップ６はアルミニウムで構成した。
【００１７】
本体部４には、中心軸に沿って、同軸上に紫外線放射ランプ２が配置されている。
本体部４の円柱側面（図１においては紙面上側の側面）には、被処理液体の流入口１１および処理済液体の流出口１２が設けられている。流入口１１は、容器１の円柱端面１ａ側の円柱側面に設けられ、流出口１２は、容器１の円柱端面１ｂ側の円柱側面に設けられている。本実施例では、流入口１１の口径と流出口１２の口径は同じ大きさである。
流入口１１および流出口１２には、被処理液体および処理済液体を運ぶホースを管継手などを用いて取り付けるための円筒形状の管取付け部３が流入口１１および流出口１２を囲むように本体部４の外側に形成されている。
本体部４には、紫外線放射ランプ２の周囲に、流入口１１と流出口１２と連続した浄化処理路１４が形成される。すなわち、紫外線ランプ２の外周を取囲むように処理路１４が形成される。処理路１４は、流入口１１と流出口１２を円柱側面の上側の面に設けることで、流入する被処理液体の圧力により生じる自然対流による流路となっている。
【００１８】
紫外線放射ランプ２は、石英ガラスなどの紫外線透過性材料により形成された円筒状の保護管２２と、保護管２２内に配置した冷陰極放電管２１と、から構成される。
【００１９】
保護管２２は、容器１の中心軸上と同軸とした円筒状であり、保護管２２の端部２２ａ、２２ｂは、容器１の端部にあるランプ取付け部５ａ、５ｂにアルミニウムからなるキャップ６ａ、６ｂを用いて各々固定される。ワイヤハーネス２４を導出する側のキャップ６ｂは、ゴムカバー６ｃに覆われている。
本実施例では、保護管２２の端部は、一方の端部２２ａ（図１の紙面において左側の端部）のみが閉塞された形状に構成されている。つまり、一方の端部２２ａが閉塞され、他方の端部２２ｂが開放された形状の石英ガラスからなる保護管２２を用いた。そのため、放電電極２ａと接続されたリード２３ａは、ポリテトラフルオロエチレンにより被覆されてワイヤハーネス２４ａとして、放電管２１に沿って保護管内で延伸され、放電電極２ｂに接続されたリード２３ｂをポリテトラフルオロエチレンにより被覆されたワイヤーハーネス２４ｂとともに、保持部材２５ｂを通って開放された保護管端部２２ｂおよび容器１の端部にあるランプ取付け部５ｂから導出される。
【００２０】
保護管２２の両端部には、保護管内の所定位置に放電管を保持する弾性材料からなる保持部材２５（２５ａ、２５ｂ）が配置されている。保持部材２５は、放電管２１の端部において、放電管と保護管との間に介装されている。
保護管２２内の閉塞側の保護管端部２２ａにおいて、放電管２１の端部およびワイヤハーネス２４の端部は、弾性を有する保持部材２５ａにより固定されている。また、保護管端部２２ｂにおいて、保護管２２の端面、放電管２１の端部およびワイヤハーネス２４の端部は保持部材２５ｂにより固定されている。
【００２１】
本実施例では、保持部材２５ａ、２５ｂは、いずれも主としてシリコーン樹脂からなるゴム製の部材から構成されている。ただし、後述する可視光透過窓７側の（窓部材９側の）保持部材２５ａは、白色半透明であって、紫外光を透過せず可視光を透過する。他方の保持部材２５ｂは、白色であり、シリカや二酸化チタンを含有し、紫外光および可視光を透過しない部材が好ましい。
保持部材２５ａは、図２、図３（ｂ−１）、および図３（ｂ−２）に示すように、放電管２１の端部、ワイヤーハーネス２４の端部を収容する凹部と保護管２２の内周面に当接する外周面を有する。
保持部材２５ｂは、放電管２１の端部を収容する凹部、両電極に接続されたワイヤハーネスを挿入する貫通孔、保護管２２の内周面に当接する外周面、およびキャップの内周面に当接する外周面を有する。
【００２２】
冷陰極放電管２１は、直管状（細長い形状）の石英管からなり、放電管の長さ方向の両端に一対の放電電極２ａ、２ｂが設けられている。本実施例においては１本の紫外線放射ランプを容器１の中心軸上に配設する。
放電電極２ａ、２ｂとしては、例えば対向する放電電極側を凹部とした円筒カップ形状の冷陰極電極で、表面にセシウム化合物などのゲッタ材料を塗布したものを用いることができる。また放電電極の各々の放電管端部側にはリード電極２３ａ、２３ｂが夫々設けられ、放電管２１から外部に導出されている。本実施例においては、一方のリード電極２３ａ（図１の紙面において左側のリード電極）は、導出された放電管の端部から、もう一方の端部に向けて放電管２１に沿うように保護管内で延出されており、保護管の解放側端部を経由して上記保持部材２５ｂに保持されている。
【００２３】
放電管２１としては、例えば、アルゴンガスおよびネオンガスと水銀を放電管内部に封入した水銀放電ランプを用いることができる。また、水銀を用いない放電管２１としてキセノンガスとヨウ化キセノン（ＸｅＩ）封入した放電ランプやキセノンガスを封入しその励起光で紫外線を放射する蛍光体層を設けた放電ランプなども用いることができる。具体的には、例えばランプ長１５０ｍｍ、ランプ径４．０ｍｍの冷陰極水銀放電ランプを、リード電極を介して給電して、１０ｍＡにて点灯することで、２５４ｎｍと１８５ｎｍを主波長とする発光を得ることができる。
【００２４】
ランプ取付け部５（５ａ、５ｂ）は、容器本体部４の両端部に形成されている。
ランプ取付け部５は、紫外線放射ランプ２を挿入可能な開孔５１を有しており、該開孔に紫外線放射ランプの端部を挿入して後述するキャップや保持部材と共に紫外線放射ランプの端部を保持、固定する。
図２（ａ）に示すように、ランプ取付け部は、外周面に螺旋状の溝が形成されており、キャップの内周面に形成された螺旋状の溝と螺合することができる。
【００２５】
キャップ６（６ａ、６ｂ）は、ランプ取付け部５と紫外線放射ランプ２の端部を覆うように脱着可能に取り付けられる。キャップ６を取り付けて、この収容部にランプ取付け部５と保護管の端部を納めることにより、本体部４と紫外線放射ランプ２とを水密に保持することができる。また、キャップとランプ取付け部との間には、適宜Ｏ−リングなどのシール部材を介装することもできる。キャップ６とランプ取付け部５とは、キャップの内周面とランプ取付け部外周面に形成された相互に螺合可能な螺旋状の溝により、適宜シール材を配置して、締結される。
【００２６】
キャップ６は、有底略円筒の外形を有し、底部６１、直径の異なる２つの円柱形状の凹部６２、６３を有する。底部６１側の凹部６２の直径は、保護管２２の外径と略同一であり、凹部６３の直径は、ランプ取付け部５の外径と略同一に形成されている。底部６１側の凹部６２の直径は、凹部６３の直径より小さい。底部６１側の凹部６２は、保護管２２の端部を収容し、凹部６２の壁面と保護管２２の外周面が当接する。もう一方の凹部６３は、ランプ取付け部５を収容し、凹部６３の壁面には螺旋状の溝が形成され、ランプ取付け部５の外周面に形成された螺旋状の溝と螺合する。さらに、キャップ６ｂの凹部６２の部分領域には、保持部材２５ｂの端部が収容され、凹部６２の壁面と保持部材２５ｂの外周面が当接される。
さらに、キャップ６は、底部６１に円形の開口８を有する。開口８の直径は、凹部６２および凹部６３より小さい。キャップ６ａにおいては、凹部６２の開口８側の部分領域と開口８に窓部材９を収容して可視光透過窓７を形成することができる。キャップ６ｂにおいては、開口８にワイヤーハーネス２４（２４ａおよび２４ｂ）が挿通し、紫外線放射ランプ２への給電を可能としている。
つまり、キャップ６ａおよびキャップ６ｂは、それぞれ異なる機能を有しつつ、同一形状、同一サイズのものを用いることができる。
【００２７】
本実施例において、一方のキャップ６ａ（図１の紙面において左側のキャップ）には、可視透過窓７が形成されている。ここで、可視光透過窓７は、可視光を透過し、紫外光を吸収または反射して遮光する。具体的には、キャップ６ａに設けられた開口８内に、紫外光を吸収し可視光を透過する窓部材９が充填されている。窓部材９としては、紫外光を吸収または反射して遮光し、可視光を透過する材料が用いられ、例えば、ソーダガラス、樹脂などで構成することができる。
【００２８】
窓部材９には、適宜、紫外線吸収剤、紫外光を吸収して可視光を放出する蛍光体を添加してもよい。紫外線吸収剤としては、サリチル酸誘導体、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体などの有機系紫外線吸収剤、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム等の無機酸化物系紫外線吸収剤を単独あるいは組み合わせて用いることができる。蛍光体としては、例えば黄色発光のＣｅを不活したＹＡＧ蛍光体を用いることができる。
【００２９】
本実施例では、窓部材９として、紫外線を遮光し可視光を透過するとともに紫外線に対して耐候性の高いシリコーン樹脂を用いた。具体的には、所定の強度やゴム弾性を有するために、シリカなど適宜な充填剤や加硫剤が添加された乳白色半透明のシリコーン樹脂を用いた。
本実施例では、ゴム弾性を有するシリコーン樹脂（いわゆるシリコーンゴム）からなる成形品を窓部材９として構成し、キャップに形成した円形開口８に充填し、可視透過窓７を形成した。開口８より一回り大きなシリコーンゴム成形品からなる窓部材９を開口８内に押し込むことにより、弾性変形して圧入された窓部材９で開口８を塞いだ。
具体的には、窓部材９は、直径の異なる２つの部分領域９１および９２を有する略円柱形状、すなわち、図２（ｂ）に示すように断面が略Ｔ字状に形成されている。部分領域９１の直径は、開口８の内径よりわずかに大きく、部分領域９２の直径は凹部６２の直径よりわずかに大きい。これにより、キャップ６ａの底６１と反対側から窓部材９を押し込むことにより、部分領域９１と９２との間の段差部が凹部６２と凹部６３との段差部に突き合わされて位置決めされ、部分領域９１の外周面と凹部６２の壁面および部分領域９２の外周面と凹部６３の壁面とが圧接される。
【００３０】
紫外線放射ランプ２から放射された紫外光は、保護管内の空気層に入射する。そして、空気層４および保護管３を通った紫外光は、処理路１３を流れる被処理液体６を照射する。また、被処理液体６を通った紫外光の一部は、紫外線反射面１３により反射した後に被処理液体６を再び照射する。紫外線反射面１３を設けることで紫外線放射ランプ２から遠い側を流れる被処理液体６にも紫外線を照射することができるので、より一層紫外線エネルギーをムダなく活用できる。紫外線光を被処理液体６に照射することにより被処理液体６に含まれる有害な菌などを不活性化することができる。
【００３１】
液体浄化処理装置１０は、暗室空間とした容器内に設置されているため暗所での放電の始動特性が悪かったが、設置環境において可視光透過窓から入射した外光により始動特性を改善、具体的には、放電開始時間を縮めることができる。
放電電極に外光からの光が照射されると、光電効果による初期電子を生成させることが出来る。特にセシウム化合物などの電子放出性を有するゲッタ材料を塗布した放電電極に光照射を行なうと初期電子の発生量を増加することができる。初期電子が生成されると、放電電極に加えられた高電圧により発生する放電の開示時間を短くすることができるためである。
本実施例において、可視光透過窓に照射された外光のうち、可視光は、窓部材９、保護管２１、保持部材２５ａ、を順に経由して、放電電極２ａを照射する。窓部材９、保護管２１、保持部材２５ａはいずれも可視光を透過するためである。従って、可視光透過窓を構成しないもの、保持部材２５ａを可視光透過部材としないものと比較して、始動特性を改善、具体的には放電開始時間を短縮することができた。
特に、本実施例において、可視光透過窓をキャップに形成するとともに、放電管端部を保持する保持部材２５ａを可視光透過部材とすることにより、放電管内の端部に形成されている放電電極２ａに効率よく外光を照射することができる。
尚、紫外線放射ランプ２の点灯時に放出される紫外光は、可視光透過窓に入射しても外部へ放出されることがない。可視光透過窓を構成する窓部材は、紫外線を吸収または反射して遮蔽するためである。
【００３２】
本発明の液体浄化処理装置によれば、設置環境における外光を利用することにより、放電開始時間を短縮することができるため、液体浄化処理装置に補助光源を配置することがないという利点がある。従って、補助光源を配置した液体浄化処理装置と比較して、補助光源配置に伴い追加される部品（例えば、補助光源点灯用回路、ワイヤーハーネス、補助光源を実装するソケットなど）も不要とすることができるため、部品点数、工程および製造コストの増大を抑制することができ、小型化を妨げることがない。
また、点灯時には、紫外線放電ランプから放出される紫外光を遮光するため、液体浄化処理装置の外部へ紫外光が漏出することがない。
さらに、本実施例のように、紫外線放電ランプとして水銀放電灯を用いた場合には、水銀の放電に由来して発生する可視光の輝線スペクトルが放出されるため、点灯状態を可視光透過窓において緑がかった青白色として視認することができる。窓部材は、紫外線を遮蔽し可視光を透過する材料から構成されているためである。
【００３３】
尚、本発明の液体浄化処理装置は、上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることは勿論である。
【００３４】
例えば、上記実施例において可視光透過窓はキャップ６に形成したが、容器１における他の部分、例えば本体部４に設けることもできる。放電電極２へ外光の可視光成分が入射することが効率よく始動特性改善することができるため、可視光透過窓は、放電電極近傍に形成することが好ましい。
【００３５】
例えば、上記実施例において窓部材９には、可視光透過のシリコーンゴム単体から構成したが、これに限らない。例えば、可視光および紫外光を透過する部材の表面に可視光を透過して紫外光を反射する多層膜を形成する、などの積層構造とすることもできる。
【００３６】
例えば、上記実施例において放電管には水銀を封入して紫外光および可視光を放出するものを用いたが、水銀を封入せずに紫外光のみ放出する放電管を用いることもできる。また、紫外光のみを放出する放電管には、窓部材に適宜な蛍光体を添加することにより、点灯時には、窓部材における蛍光体が紫外線放射ランプからの紫外線光を吸収して可視光を放出して、点灯状態を視認することができる。
【００３７】
例えば、上記実施例においては、紫外線ランプ２が１本とした例を説明したが、２本以上の紫外線ランプを保護管２２の内部に配置することもできる。
【００３８】
例えば、被処理液体は、水に限定されず、水以外の液体とすることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１：容器
２：紫外線放射ランプ
２１：冷陰極放電管
２２：保護管
２ａ、２ｂ：放電電極
２３ａ、２３ｂ：リード
２４ａ、２４ｂ：ワイヤハーネス
２５ａ、２５ｂ：保持部材
３：管取付け部
４：本体部
５（５ａ、５ｂ）：ランプ取付け部
５１：開孔
６（６ａ、６ｂ）：キャップ
６１：底部
６ｃ：ゴムカバー
７：可視光透過窓
８：開口
９：窓部材
１０：液体浄化処理装置
１１：流入口
１２：流出口
１３：反射面
１４：処理路
【図１】
2015139712.tif 000003
【図２】
2015139712.tif 000004
【図３】
2015139712.tif 000005