(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線ランプを挿入した保護管を処理槽内に設け、この処理槽に被処理流体を流通させ、前記紫外線ランプが放射する紫外線を、前記保護管を介して被処理流体に照射して処理する紫外線処理装置において、
前記保護管に沿って払拭体を往復移動して当該保護管の表面を清掃する清掃機構を設け、
前記清掃機構の金属部分に電気的に接続する犠牲電極を備えたことを特徴とする紫外線処理装置。
【請求項２】
前記犠牲電極は、前記払拭体が待機位置に位置するときに、前記清掃機構の金属部分に電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の紫外線処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプの保護管を清掃する清掃機構を備えた紫外線処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被処理流体が流れ込む筒状の処理槽に管状の紫外線ランプを設置し、被処理流体中の微生物の殺滅、有機物の酸化分解、その他の有機物質の分解などを行う紫外線処理装置が知られている。この種の紫外線処理装置においては、紫外線ランプの破損時に破片が流れ出ないようにすべく、紫外線ランプはランプスリーブ（保護管）に挿入されている。さらに、処理槽内には、ランプスリーブの表面を清掃するクリーニングブラシ（払拭体）が設けられており、このクリーニングブラシをランプスリーブの長手方向に沿って１日に１〜数往復させてランプスリーブの表面に紫外光の透過を妨げる物質が堆積するのを防いでいる。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、金属に対して腐食性の高い海水等の液体を処理する紫外線処理装置に用いる材料としては、耐食性の高いチタン等の金属を使用するのが望ましいが、チタンは価格が高価で加工性もあまりよくないことから、低価格な装置が要求される場合は、耐食性は劣るものの比較的安価なステンレス鋼等の金属を使用するとともに、犠牲電極を設ける等の防食機構を併用することが考えられる。
【０００５】
清掃機構においては、クリーニングブラシは紫外線に対する耐久性のあるフッ素ゴム系の樹脂を用いた場合には、特に防食を施す必要がない。一方、例えば、クリーニングブラシを保持する保持部材は機械的な剛性を要求されるため、この保持部材には、剛性の面で劣るフッ素系樹脂を使用することは困難であり、ステンレス鋼等の金属を使用せざるを得ない。しかしながら、処理槽に犠牲電極を装着した場合には、保持部材は、犠牲電極と電気的に必ずしも接続していないため、犠牲電極による防食効果を得ることができない場合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、清掃機構の金属部分をより確実に防食可能な紫外線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】
上記目的を達成するために、本発明は、紫外線ランプを挿入した保護管を処理槽内に設け、この処理槽に被処理流体を流通させ、前記紫外線ランプが放射する紫外線を、前記保護管を介して被処理流体に照射して処理する紫外線処理装置において、前記保護管に沿って払拭体を往復移動して当該保護管の表面を清掃する清掃機構を設け、前記清掃機構の金属部分に電気的に接続する犠牲電極を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成において、前記犠牲電極は、前記払拭体が待機位置に位置するときに、前記清掃機構の金属部分に電気的に接続してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、清掃機構の金属部分に電気的に接続する犠牲電極を設けたため、清掃機構の金属部分の腐食を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る紫外線処理装置を示す平面図である。
【図２】図１の縦断面を示す図である。
【図３】図２の接触子を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明に係る紫外線処理装置の一態様として、船舶に設けられ、船舶のバラスト水（海水）に含まれる微生物等による海洋汚染や公害、生態系の破壊を回避するため、バラスト水を被処理流体として殺菌を行う紫外線処理装置を説明する。
図１は本実施の形態に係る紫外線処理装置を示す平面図であり、図２は図１の縦断面を示す図である。
これらの図に示すように、紫外線処理装置１は、筐体を構成する円筒状の処理槽２と、この処理槽２に内設された棒状の紫外線ランプ体３とを有している。なお、紫外線処理装置１は紫外線ランプ体３を複数備えるが、図２ではそのうちの１体のみを図示し、他は省略している。
【００１１】
処理槽２は、その両側方の開口がフランジ４，５により閉塞されている。この処理槽２（フランジ４，５を含む）は、耐紫外線性や剛性に優れた材料、例えばステンレス鋼から形成されている。処理槽２の側面２Ａの一方側には、水を導入する円筒状の導入ポート（入口）６が配設され、また、側面２Ａの他方側には、殺菌処理した水を導出する円筒状の導出ポート（出口）７が配設されている。これらの導入ポート６及び導出ポート７は処理槽２の中心軸Ｃと直交するように同軸に設けられており、紫外線処理装置１は平面視で十字状に形成されている。導入ポート６からは、図示しないポンプによって、殺菌前の水が所定の流量（或いは流圧）を保ちながら処理槽２内に導入され、その流圧によって処理槽２内を他方側の導出ポート７に向かって移動する。そして、水は処理槽２内を移動中に上記紫外線ランプ体３による紫外線の照射を受けて殺菌され導出ポート７から外部に吐出される。
【００１２】
紫外線ランプ体３は、直管状の紫外線ランプ８と、この紫外線ランプ８を装着する例えば石英ガラスから形成された紫外線透過性の円筒管としてのランプスリーブ（保護管）９とを有している。
ランプスリーブ９は、処理槽２の中心軸Ｃと平行に延在し、両側方のフランジ４，５を貫通するように設けられ、その両端が開口している。フランジ４，５のそれぞれには、処理槽２の外部にケース１１，１２が固定されており、ランプスリーブ９の両端開口はケース１１，１２内に位置している。各ケース１１，１２は着脱自在な蓋体１３，１４を有しており、この蓋体１３，１４を取り外すことにより紫外線処理装置１のメンテナンスが可能となる。
上記紫外線ランプ８は、ランプスリーブ９に装着した際に、導入ポート６及び導出ポート７の孔径の大きさをカバーする程度の長さを有して構成されており、導入ポート６から導出ポート７に至る流路の全範囲にわたって紫外線が照射される。
【００１３】
紫外線処理装置１には、ランプスリーブ９の表面を清掃する清掃機構２０が設けられている。清掃機構２０の構成について詳述すると、ランプスリーブ９には、環状のクリーニングブラシ（払拭体）２１が嵌め込まれ、各クリーニングブラシ２１がクリーニングブラシサポート２２によって支持されている。
処理槽２の中心軸Ｃ上には、処理槽２を貫通するボールねじ（駆動体）２３が配置され、ボールねじ２３は処理槽２に固定されている。このボールねじ２３にはボールねじナット２４が螺合し、このボールねじナット２４に移動体としてのクリーニングプレート３２が連結されている。クリーニングプレート３２には、上記クリーニングブラシサポート２２が支持され、クリーニングプレート３２はクリーニングブラシ２１を保持する保持部材を構成している。
【００１４】
また、処理槽２のフランジ５側外部には、フランジ５に固定されたモータ支持部２５に支持されて駆動モータ２６が配設され、この駆動モータ２６の出力軸２６Ａ及び上記ボールねじ２３の端部が回転力伝達機構２７によって連結されている。なお、駆動モータ２６は、必要に応じて防水モータとしてもよい。これらモータ支持部２５、駆動モータ２６及び回転力伝達機構２７は、ケース１２によって覆われている。
【００１５】
以上の構成の下、駆動モータ２６によってボールねじ２３が回転駆動されると、このボールねじ２３にボールねじナット２４によって連結されたクリーニングプレート３２が処理槽２内をガイドシャフト２９に沿って移動する。そして、このクリーニングプレート３２の移動に伴ってクリーニングブラシ２１がランプスリーブ９の外周表面を払拭することでランプスリーブ９の清掃が行われることになる。
【００１６】
上記クリーニングプレート３２は、通常時（非清掃時）、紫外線の影を生じさせないようにすべく、処理槽２のフランジ５近傍であって、少なくとも導入ポート６及び導出ポート７よりも外側の位置（待機位置）に停留する。
そして、ランプスリーブ９を清掃するときには、駆動モータ２６の駆動に伴って、処理槽２のフランジ４側であって、少なくとも紫外線ランプ８の発光部より外側、すなわち紫外線ランプ８の端部の電極付近よりも外側の位置を折り返し点として、クリーニングプレート３２を処理槽２内で往復移動する。この往復移動に伴ってクリーニングブラシ２１がランプスリーブ９の外周表面を払拭することとなり、これによりランプスリーブ９の清掃が行われ、ランプスリーブ９の汚れによる紫外線の出力低下が防止される。なお、待機位置をフランジ４側に、折り返し点をフランジ５側に設定してもよい。
【００１７】
クリーニングブラシ２１は、殺菌作用のある波長２２０ｎｍ以上（例えば、２５４ｎｍ付近）の紫外線に対する耐久性（耐紫外線性）が十分な樹脂材料、例えばフッ素ゴムで形成されている。同様に、クリーニングブラシサポート２２も、耐紫外線性に優れた樹脂材料で形成されている。
一方、クリーニングプレート３２は、耐紫外線性や剛性に優れた材料、例えばステンレス鋼から形成されている。同様に、ボールねじ２３も、耐紫外線性や剛性に優れた材料、例えばステンレス鋼から形成されている。
【００１８】
ボールねじナット２４には、ボールねじ２３と機械的な摺動を伴うため、通常、金属（例えば、銅）製のボールベアリングを使用し、ボールねじ２３とボールベアリングとの間を油脂等の潤滑剤で潤滑する必要がある。しかしながら、腐食性の高い被処理流体内にあり、且つ、紫外線の照射がある条件においては、金属製のボールベアリングは早期に腐食してしまう上、油脂等の潤滑剤は紫外線によって変質してしまうため使用することができない。一方、金属製のボールねじ２３と金属製のボールベアリングを直接接触させた状態で使用したのでは、ボールねじ２３及びボールベアリングは水中に配置されていたとしても比較的短期間で摩耗してしまい、正常に動作させることができない。
【００１９】
そこで本実施の形態のボールねじナット２４は、耐摩耗性に優れた材料、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等の合成樹脂から形成され、紫外線ランプ体３が放射する紫外線によるボールねじナット２４の劣化を防ぐために、ボールねじナット２４の表面が紫外線に晒されるのを防止するステンレス鋼製のカバー２４Ａがボールねじナット２４に取り付けられている。このカバー２４Ａはクリーニングプレート３２に接触するように設けられている。
【００２０】
紫外線処理装置１が殺菌する被処理流体は、金属に対して腐食性の高い海水であるため、ステンレス鋼から形成される処理槽２には犠牲電極３５が装着されている。犠牲電極３５は、処理槽２等に使用されるステンレス鋼等の金属より電位が卑な材料である例えば炭素鋼、亜鉛、アルミニウム等で形成される。犠牲電極３５は、消耗によって定期的な交換を必要とするため、フランジ５に、フランジ５の外側から取り外し可能に取り付けられている。なお、犠牲電極３５は、処理槽２の任意の位置に装着可能である。
この犠牲電極３５により、処理槽２を介して犠牲電極３５に電気的に接続されているボールねじ２３等の金属部材は防食される。一方、犠牲電極３５に電気的に接続されていない金属部品であるクリーニングプレート３２やカバー２４Ａは、そのままでは被処理流体により腐食するおそれがある。
【００２１】
これらのクリーニングプレート３２やカバー２４Ａに別途犠牲電極を装着することで防食効果を得られるが、クリーニングプレート３２やカバー２４Ａは処理槽２内に配置されていて容易にメンテナンスすることができないため、消耗によって定期的な交換を必要とする犠牲電極をクリーニングプレート３２やカバー２４Ａに装着することは得策でない。
そこで、本実施の形態では、犠牲電極３５を、清掃機構２０のクリーニングプレート３２やカバー２４Ａに電気的に接続するように構成している。より詳細には、クリーニングプレート３２と電気的に接続する接触子４０を処理槽２に設けている。
【００２２】
図３は、図２の接触子４０を拡大して示す図である。
接触子４０は、犠牲電極３５より電位が貴な材料、例えばステンレス鋼で形成されている。この接触子４０は、図３に示すように、クリーニングプレート３２の移動方向においてクリーニングプレート３２と対向する位置のフランジ５に固定されており、クリーニングプレート３２が待避位置に位置するときに、接触子４０の先端の接触部４０Ａがクリーニングプレート３２に接触する長さを有して構成されている。本実施の形態の接触部４０Ａは弾性変形する弾性部材４１となっており、この弾性部材４１は、図３に示すばね（例えば、板ばね）の他、弾性材料を用いて形成することができる。
一方、クリーニングプレート３２には、接触子４０と接触する位置に、接触面５０が形成されている。これらの接触部４０Ａ（弾性部材４１）及び接触面５０は、金メッキ等の海水に対して優れた耐食性を有する物質で覆われている。
【００２３】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
本実施の形態では、犠牲電極３５が、処理槽２と電気的に接続していないクリーニングプレート３２やカバー２４Ａ等の清掃機構２０の金属部分に電気的に接続するように、クリーニングプレート３２に電気的に接続する接触子４０を処理槽２に設けたため、犠牲電極３５が処理槽２及び接触子４０を介してクリーニングプレート３２に電気的に接続されることとなり、清掃機構２０の金属部分（クリーニングプレート３２やカバー２４Ａ）の腐食を防止できる。
【００２４】
ここで、クリーニングプレート３２は、常時往復動作をさせる必要がないため、通常は被処理流体に紫外線を照射するのを阻害しない待機位置に配置されており、清掃動作が必要なときのみに往復動作する。つまり、クリーニングプレート３２は、紫外線処理装置１の運転時間のほとんどにおいて待機位置にとどまり、清掃動作のために待機位置を離れている時間はわずかである。例えば、１日に１回１０分間の清掃動作を行う場合、クリーニングプレート３２が待機位置を離れている時間は１日の０．７％に満たない。そのため、クリーニングプレート３２に対し、９９．３％の時間において防食効果を与えることで、実質的に常時防食の効果を与えることにほぼ等しくなる。
【００２５】
本実施の形態では、接触子４０を、クリーニングブラシ２１が待機位置に位置するときに、清掃機構２０のクリーニングプレート３２やカバー２４Ａ等の金属部分に電気的に接続するように設けたため、クリーニングプレート３２と接触する接触子４０を処理槽２に設けると言った簡単な構成で、処理槽２と電気的に接続していない清掃機構２０の金属部分を十分に防食できる。そして、犠牲電極３５を交換するだけで、クリーニングプレート３２及びカバー２４Ａも処理槽２とほぼ同じだけの腐食寿命を有することが可能となる。
【００２６】
しかも、接触子４０の接触部４０Ａは弾性部材４１となっているため、清掃機構２０の制御機構の構成等によってクリーニングプレート３２の停止位置が多少変動する場合であっても、弾性部材４１によりクリーニングプレート３２の位置ずれが吸収される。これより、クリーニングプレート３２と接触子４０とを確実に接触させることができるので、クリーニングプレート３２及びカバー２４Ａを確実に防食できる。
【００２７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ランプスリーブ９に沿ってクリーニングブラシ２１を往復移動して当該ランプスリーブ９の表面を清掃する清掃機構２０を設け、清掃機構２０のクリーニングプレート３２やカバー２４Ａ等の金属部分に電気的に接続する犠牲電極３５を備える構成とする。この構成により、清掃機構２０の金属部分が処理槽２と電気的に接続していない場合であっても、清掃機構２０の金属部分の腐食を抑制できる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、犠牲電極３５は、クリーニングブラシ２１が待機位置に位置するときに、清掃機構２０のクリーニングプレート３２やカバー２４Ａ等の金属部分に電気的に接続する構成とした。この構成により、例えば、クリーニングプレート３２と接触する接触子４０を処理槽２に設けると言った簡単な構成で、処理槽２と電気的に接続していない清掃機構２０の金属部分を十分に防食できる。
【００２９】
但し、上記実施の形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、処理槽２に接触子４０を設け、クリーニングプレート３２に接触面５０を設けたが、これとは逆に、処理槽２に接触面５０を設け、クリーニングプレート３２に接触子４０を設けてもよい。また、処理槽２及びクリーニングプレート３２の両方に接触子を設けてもよい。
また、上記実施の形態では、接触子４０の接触部４０Ａ（弾性部材４１）と、クリーニングプレート３２の接触面５０とは、金メッキ等の海水に対して優れた耐食性を有する物質で覆われていたが、接触部４０Ａ及びクリーニングプレート３２の接触部自体を耐食性に優れた材料で形成してもよい。
【００３０】
また、上記実施の形態では、接触子４０に弾性部材４１を設けたが、クリーニングプレート３２に弾性部材４１を設けてもよい。また、この弾性部材４１は省略してもよい。
また、上記実施の形態では、接触子４０をクリーニングプレート３２に接触させていたが、犠牲電極３５から電気的に独立する他の金属部材（例えば、カバー２４Ａ）に接触させてもよい。
【００３１】
また、上記実施の形態では、接触子４０と接触面５０は、クリーニングプレート３２の移動方向において対向する位置関係で配置されているが、これに限られるものではなく、例えば、クリーニングプレート３２の側面（処理槽２の側面２Ａ側の面）に接触面を配置し、クリーニングプレート３２の側面の接触面に接触するように接触子を設けてもよい。
また、上記実施の形態では、接触子４０を、クリーニングブラシ２１が待機位置に位置するときに、清掃機構２０の金属部分に電気的に接続させていたが、これに限定されるものではなく、例えば、清掃機構２０の金属部分と処理槽２（犠牲電極）を可撓性のある電線で接続してもよい。
また、上記実施の形態では、処理槽２から電気的に独立した清掃機構２０の金属部分は、クリーニングプレート３２やカバー２４Ａとして説明したが、これに限定されるものではなく、清掃機構２０の構成によって生じる処理槽２から電気的に独立した金属部分であればよい。
【００３２】
また、本発明では、紫外線処理条件に応じて、中心軸Ｃの周りに等間隔に複数本の紫外線ランプ体３を設ける等、紫外線ランプ体３の本数や配置・間隔を適宜選定することができる。
【００３３】
また、上記実施の形態では、紫外線殺菌装置の一例として殺菌対象物が水である流水殺菌装置を例示したが、これに限らず、処理槽に紫外線ランプを内設し、殺菌対象物をこの処理槽内で移動させて紫外線殺菌装置であれば、任意の装置に本発明を適用することが可能である。また、殺菌対象物は、流体全般に適用することが可能であり、水などの液体、空気などの気体を例示することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  紫外線処理装置
２  処理槽
８  紫外線ランプ
９  ランプスリーブ（保護管）
２０  清掃機構
２１  クリーニングブラシ（払拭体）
２４Ａ  カバー（金属部分）
３２  クリーニングプレート（金属部分）
３５  犠牲電極
４０  接触子
【図１】
0005810995.tif 000002
【図２】
0005810995.tif 000003
【図３】
0005810995.tif 000004