(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水等の流体に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
内部を流体が流れる管体に、該管体の外部から紫外線を透過させる透過面と前記管体の内部で紫外線を反射させる反射面とを設け、
前記管体の外部に設けられていて前記管体の透過面を通して内部を流れる流体に紫外線を照射する紫外線発光ダイオードを備え、
前記透過面は前記管体が紫外線を透過させる透過管に形成されると共に、該透過管の一部の外面または内面に前記反射面が設けられ、
前記紫外線発光ダイオードから照射される紫外線は流体の流れ方向に対して傾斜する方向に照射して前記反射面で反射させることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記紫外線発光ダイオードは、前記管体の周方向に複数配列されている請求項１に記載された紫外線照射装置。
【請求項３】
前記紫外線発光ダイオードが管体の周方向に配列された環状ユニットは、前記管体の長手方向に間隔を開けて複数組配列されている請求項１または２に記載された紫外線照射装置。
【請求項４】
前記反射面は前記管体の内面が紫外線を反射する反射管によって構成されると共に、該反射管の一部を開口して外部から紫外線を透過させる窓体を設けて前記透過面とした請求項１から３のいずれか１項に記載された紫外線照射装置。
【請求項５】
水等の流体に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
内部を流体が流れる管体に、該管体の外部から紫外線を透過させる透過面と前記管体の内部で紫外線を反射させる反射面とを設け、
前記管体の外部に設けられていて前記管体の透過面を通して内部を流れる流体に紫外線を照射する紫外線発光ダイオードを備え、
前記管体の内部には反射部材が配設され、前記反射部材は前記管体の流路断面を複数等分に分割する構成であり、
前記紫外線発光ダイオードから照射された紫外線は流体の流れ方向に対して傾斜する方向に照射して、前記反射部材で反射させると共に前記反射面で反射させることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項６】
水等の流体に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
内部を流体が流れる管体に、該管体の外部から紫外線を透過させる透過面と前記管体の内部で紫外線を反射させる反射面とを設け、
前記管体の外部に設けられていて前記管体の透過面を通して内部を流れる流体に紫外線を照射する紫外線発光ダイオードを備え、
前記紫外線発光ダイオードが管体の周方向に配列された環状ユニットは、前記管体の長手方向に間隔を開けて複数組配列され、
前記管体の外面に固定配置された第一の前記環状ユニットに対して、その前後に反射面を配設した第二の前記環状ユニットを移動可能に配置し、前記第一及び第二の環状ユニットの間と前記第二の環状ユニットの上流側または下流側とに前記反射面を設定して紫外線の連続する反射領域を形成し、
前記紫外線発光ダイオードから照射される紫外線は流体の流れ方向に対して傾斜する方向に照射して前記反射面で反射させることを特徴とする紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理等の流体処理に用いる紫外線照射装置に関し、例えば浄水処理や下水処理等において、紫外線を照射して流体中の微生物の不活性化や殺菌等の処理を行うようにした紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、我が国の水道法により、上水道の水は塩素消毒によって水中の微生物等の消毒、殺菌が行われている。しかしながら、耐塩素性病原生物であるクリプトスポリジウム及びジアルジア(以下、クリプトスポリジウム等という)は塩素によって殺菌できないため、紫外線を照射して不活性化させることで上水の安全性を高めている。
このような水処理設備として、例えば特許文献１や２に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載された紫外線ランプを備えた水処理施設では、水が流通する管路内の紫外線ランプから照射された紫外線によって、水中の微生物の殺菌や有機物の酸化処理を行っている。なお、紫外線ランプが破損することを考慮して紫外線ランプ全体を覆う保護管を設けている。
さらに、地震等で紫外線ランプと保護管が破損した場合には、紫外線ランプの上流側と下流側を遮断し、排水弁を開けることで紫外線ランプの水銀や保護管の破損したかけらを一旦排水受け槽に受けて、その後、重金属吸着塔に導入することでガラスの破片を回収し、水銀を吸着するようにしている。
【０００４】
また、特許文献２に記載された紫外線発光ダイオードを備えた配管では、水を流す管の内部に紫外線（ＵＶ）発光ダイオード（ＬＥＤ）を突出させ、その電気接続部を管の外側に位置させ、管内の水の流れ方向に直交する方向に突出する紫外線発光ダイオードからの発光によって水中の微生物を不活性化したり有機体を駆除したりするようにしている。
また、図９は特許文献２に関連する紫外線発光ダイオードを管体に装着した水処理装置を示すものであり、内部を上水用の水が流れる管体１００の外周部に、紫外線発光ダイオード１０１を周方向に配列させた処理手段１０３が取り付けられている。そして、殺菌処理時には、管体１００内の水流に直交する方向に紫外線発光ダイオード１０１から紫外線を照射して水流中の微生物を不活性化させる等の処理をしている。
【０００５】
なお、社団法人日本水道協会２０１２年発行の水道施設設計指針によれば、流体中の微生物を殺菌等の処理をするには、紫外線照射槽を通過する水量の９５％以上に対して紫外線（波長２５３．７ｎｍ付近）の照射量を常時１０ｍＪ／ｃｍ２以上確保しなければならないとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１８８２７４号公報
【特許文献２】特開２００９−５３２２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された水処理施設では、水中に紫外線ランプを設置しているため、紫外線を全方向に照射できる利点はあるが、ランプや保護管が破損した場合には、水銀やガラスの破片等が水中に飛散するため、下流側の浄水施設等に送られる水に水銀や破片等が混入しないように遮断弁やバイパス管を設けたり、破損した紫外線ランプの水銀やランプ破片等を回収するために排水受け槽や重金属吸着塔を設置しなければならなかった。そのため、水処理装置の構成が複雑である上に、上水の安全性を考えると好ましくなかった。
【０００８】
また、特許文献２に記載された水処理装置では、管体内を流れる水流が増大した場合には、管体に配設した紫外線発光ダイオードから水流に直交して紫外線を照射するだけでは上記照射量を満たすことができず、十分な殺菌効果を発揮できないという欠点があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、管体内を流れる流体に紫外線を照射して微生物を確実に不活性化し、殺菌する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】
本発明による紫外線照射装置は、水等の流体に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、内部を流体が流れる管体の外部から紫外線が透過する透過面と管体の内部の紫外線を反射する反射面とを設け、管体の外部に設けられていて管体の透過面を通して内部を流れる流体に紫外線を照射する紫外線発光ダイオードを備え、前記透過面は前記管体が紫外線を透過させる透過管に形成されると共に、該透過管の一部の外面または内面に前記反射面が設けられ、紫外線発光ダイオードから照射される紫外線は流体の流れ方向に対して傾斜する方向に照射して反射面で反射させることを特徴とする。
本発明によれば、流体が流れる管体の外に設けた紫外線発光ダイオードから管体の透過面を通して紫外線を流体内に照射させ、更に管体の反射面で紫外線を反射させて再度流体内に照射させ、流体に対する紫外線の照射と反射面での反射とを繰り返すことで流体中の微生物を確実に不活性化させたり殺菌させたりすることができる。
さらに、紫外線は流体の流れ方向に対して傾斜する方向に照射されているので、管体内を流れる流体に対して、停止している流体に紫外線を照射する場合と同等の照射時間つまり照射量を確保することが可能となる。
【００１１】
また、紫外線発光ダイオードは管体の周方向に複数配列されていることが好ましい。
管体の周方向に紫外線発光ダイオードを複数配列させることで、管体内を流れる流体全域に効率よく紫外線を照射させて反射面で反射させて再度紫外線を照射するので、効率良く流体中の微生物の不活性化や殺菌を行える。
【００１２】
また、紫外線発光ダイオードが管体の周方向に配列された環状ユニットは、管体の長手方向に間隔を開けて複数組配列されていることが好ましい。
一の環状ユニットの紫外線発光ダイオードから紫外線を流体中に照射して微生物を不活性化したり殺菌したりするためには、紫外線強度が所定値以上であることが必要であり、紫外線が反射面での反射を繰り返すことで複数回流体に照射できると共に、紫外線強度が低下する領域に別個の環状ユニットを配設して紫外線発光ダイオードから新たな紫外線を照射することで、流体中の微生物を不活性化させたり殺菌させたりする紫外線の領域を連続して長く設定できるので、大量の流体であっても必要な照射時間つまり照射量を確保することが可能となり、確実に微生物の不活性化や殺菌を行える。
【００１３】
また、透過面は、管体が紫外線を透過させる透過管であって該透過管に形成されると共に、透過管の一部の外面または内面に反射面が設けられていることが好ましい。
これにより、透過面を管体である透過管によって簡単に形成することができる。
【００１４】
また、反射面は管体の内面が紫外線を反射する反射管によって構成されると共に、該反射管の一部を開口して外部から紫外線を透過させる窓体を設けて前記透過面としてもよい。
これにより、反射面を管体の内面に簡単に形成することができる。
【００１５】
また、管体の内部には反射部材が配設され、紫外線発光ダイオードから照射された紫外線は反射部材で反射するようにしてもよい。
管体の内径が大きくて紫外線の照射光や反射光が管体の他端まで届かない場合には、反射部材を管体内に設置して反射するまでの光路長を短くすることで確実に流体中の微生物に照射光や反射光を照射できる。
また、本発明による紫外線照射装置は、水等の流体に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、内部を流体が流れる管体に、該管体の外部から紫外線を透過させる透過面と前記管体の内部で紫外線を反射させる反射面とを設け、前記管体の外部に設けられていて前記管体の透過面を通して内部を流れる流体に紫外線を照射する紫外線発光ダイオードを備え、前記管体の内部には反射部材が配設され、前記反射部材は前記管体の流路断面を複数等分に分割する構成であり、前記紫外線発光ダイオードから照射された紫外線は流体の流れ方向に対して傾斜する方向に照射して、前記反射部材で反射させると共に前記反射面で反射させることを特徴とする。
この場合、管体の流路が均等に分割されるので、管体内の流体に対して紫外線照射量等も均等化することが可能となる。
【００１６】
本発明による紫外線照射装置は、水等の流体に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、内部を流体が流れる管体に、該管体の外部から紫外線を透過させる透過面と前記管体の内部で紫外線を反射させる反射面とを設け、前記管体の外部に設けられていて前記管体の透過面を通して内部を流れる流体に紫外線を照射する紫外線発光ダイオードを備え、前記紫外線発光ダイオードが管体の周方向に配列された環状ユニットは、前記管体の長手方向に間隔を開けて複数組配列され、前記管体の外面に固定配置された第一の前記環状ユニットに対して、その前後に反射面を配設した第二の前記環状ユニットを移動可能に配置し、前記第一及び第二の環状ユニットの間と前記第二の環状ユニットの上流側または下流側に前記反射面を設定して紫外線の連続する反射領域を形成し、前記紫外線発光ダイオードから照射される紫外線は流体の流れ方向に対して傾斜する方向に照射して前記反射面で反射させることを特徴とする。
固定の第一の環状ユニットに対して可動の第二の環状ユニットを反射面と共に移動させることで、管体中の流体の量に応じて所定強度の照射光や反射光が流体中の微生物を照射できる反射領域を広い範囲に設定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による紫外線照射装置によれば、紫外線発光ダイオードを管体の外部に設け、紫外線発光ダイオードから照射する紫外線は管体を通して水等の流体の流れ方向に対して傾斜する方向に照射し、管体の外面または内面に設けた反射面で反射させることで繰り返して紫外線を流体に照射できるため、紫外線によって流体中の微生物を効率的に不活性化したり殺菌したりすることができて処理量を増大できる。
また、流体に対して紫外線の照射時間が長くなるので、流体の流れ方向に広範囲に紫外線発光ダイオードを配置する必要がなく、紫外線照射装置を低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態における上水を流す管体の外側に紫外線発光ダイオードの環状ユニットを配列させた紫外線照射装置を示す要部断面図である。
【図２】図１に示す紫外線発光ダイオードの管体に対する設置角度と紫外線の進路を示す断面図である。
【図３】第一実施形態の第一変形例による紫外線照射装置を示す要部断面図である。
【図４】第一実施形態の第二変形例による紫外線照射装置を示す説明図である。
【図５】第二実施形態による紫外線照射装置において、管体の内部に反射部材を配設させた構成を示す要部断面図である。
【図６】図５に示す第二実施形態による紫外線照射装置における管体内に反射部材を設けた構成を示す長手方向に直交する要部断面図である。
【図７】第二実施形態の変形例による管体内に設けた反射部材を示す長手方向に直交する要部断面図である。
【図８】第三実施形態による紫外線照射装置において管体の外側に環状ユニットと反射部材を配列させた構成を示す要部断面図である。
【図９】従来の管体に設けた紫外線照射装置を示す図であり、（ａ）は管体の側面図、（ｂ）は管体の長手方向に直交する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態による水路の紫外線照射装置について添付図面を参照して説明する。
図１及び図２は本発明の第一実施形態による紫外線照射装置１を示すものである。図１に示す紫外線照射装置１は、水等の流体に紫外線を照射する紫外線照射装置であり、水路２に接続されていて内部を水等の流体が流れる管体３と、その管体３の外部から紫外線を透過する透過面３ａと、その管体３の内部の紫外線を反射する反射面４とを設け、更に管体３の外部に設けられていて管体３の透過面３ａを通して内部を流れる流体に紫外線を照射する紫外線発光ダイオード７を備えている。この、紫外線発光ダイオード７から照射される紫外線は水の流れ方向に対して傾斜する方向に照射して反射面４で反射させている。
紫外線照射装置１を流れる流体は、例えば平成１９年厚生労働省が設定した「水道におけるクリプトスポリジウム等対策指針」内のリスクレベル３に該当する水源原水または、適正に処理を行った凝集沈殿―ろ過水が一般的である。
【００２０】
透過面３ａは、管体３の少なくとも一部の配管を紫外線を透過する石英管等の透過管で構成すると共に、その透過管の一部の外面に反射面４が設けられている。この透過管からなる管体３の外面側に設けられた円筒状の反射面４は、例えば銀の蒸着や、ステンレス管等で管体３に密着または当接して形成されている。なお、反射面４は、管体３の少なくとも一部の配管部分の内面を鏡面仕上げし、紫外線の反射効率を高めたステンレス管等の反射管で構成し、その反射管の一部を開口４ａで開口させて外部から紫外線を透過させる石英ガラス等の窓体を設けることで透過面３ａとすることも可能である。
【００２１】
そして、石英管等の透過管からなる管体３の領域には、反射面４の外面にリング状に形成された環状ユニット６が配設されている。環状ユニット６は管体３の外側においてその長手方向に所定間隔を開けて複数組、例えば２組設置されており、その上流側の一方を符号６Ａで示し、下流側の他方を符号６Ｂで示すものとする。環状ユニット６にはその周方向に所定間隔を開けて紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ）７が配列されている。しかも、紫外線発光ダイオード７から照射される紫外線Ｌは、水流の方向Ｗに対して直交する方向に照射される従来の照射方向と相違して、水流の方向Ｗに対して鋭角の角度αをなすように傾斜して照射される。
【００２２】
なお、第一実施形態の紫外線照射装置１の第一変形例として、図３に示すように、環状ユニット６Ｃを設けてもよい。この環状ユニット６ｃは、紫外線発光ダイオード７の直近に反射板８を設けて紫外線を反射させる構成を有し、紫外線は反射面４の開口４ａと管体３の透過面３ａを通して管体３内の水流に斜めに照射させるようにしている。この環状ユニット６Ｃの照射については、紫外線発光ダイオード７から照射される管体３の外側で水の流れと平行の紫外線Ｌを、反射板８を介して管体３内に或る入射角度αを以て入射させることができる。この場合、反射板８の角度を調整することによって入射角度αを調整できる。
【００２３】
本第一実施形態において、図２に示すように、紫外線発光ダイオード７の射出口から発光される紫外線Ｌは管体３である石英管等の透過管の透過面３ａを透過するが、反射面４は透過しないため、反射面４に紫外線Ｌを通過させるための開口４ａが各紫外線発光ダイオード７毎に形成されている。しかも紫外線Ｌが水流の方向Ｗに対して角度αで走行するように、環状ユニット６内で各紫外線発光ダイオード７を所定角度傾斜させて配列させている。反射面４は環状ユニット６の下流側、即ち紫外線照射方向の管体３に配設されている。
【００２４】
また、紫外線発光ダイオード７から発光する紫外線による処理方法は、管体３内の水道原水中の耐塩素性病原生物(微生物)であるクリプトスポリジウム等に紫外域の光エネルギーを加えることで核酸（ＤＮＡ）を損傷させて不活性化する処理方法である。そのためには、紫外線照射領域を通過する水量の９５％以上に対して、紫外線（特に波長２５３．７ｎｍ付近）の照射量を常時１０ｍＪ／ｃｍ２以上確保することが必要である（この照射強度を設計値という）。しかも処理対象とする水は濁度２度以下、色度５度以下、波長２５３．７ｎｍ付近の紫外線の透過率が７５％を超えるものとする（紫外線吸光度が０．１２５ａｂｓ．/１０ｍｍ未満）。なお、紫外線照射量（ｍＪ／ｃｍ２）は照射強度（ｍＷ/ｃｍ２）と照射時間（ｓ）との積である。
【００２５】
環状ユニット６の各紫外線発光ダイオード７から所定角度αの傾斜で射出される紫外線Ｌは管体３の水流を通過して管体３の壁面を通過し反射面４で全反射して管体３内の水流中に戻ることになる。そして、管体３の外側に設けた各紫外線発光ダイオード７から照射する紫外線Ｌは、反射面４で反射して水流の方向Ｗに照射することを繰り返すことで光の強度が次第に弱くなる。
そこで、第二環状ユニット６Ｂを任意の間隔で設けることにより、光の照射強度を増加させて、装置内のいかなる所においても設計値を満たす照射強度を維持させ、水流に対する所定の紫外線照射量を確保させることができ、安全性が向上する。このように、環状ユニット６Ａ，６Ｂを複数設けることにより、流体の流量が増加つまり流速が早くなっても対応することができる。
【００２６】
これによって、管体３内を流れる水に対して２組の環状ユニット６Ａ、６Ｂを所定間隔を開けて管体３の外側に設置することで、クリプトスポリジウム等を不活性化するのに十分な時間と距離に亘って、紫外線Ｌをその間の水量の９５％以上に照射できることになる。換言すれば、２組の環状ユニット６Ａ，６Ｂによって水量の９５％以上に対して紫外線Ｌの照射量を常時１０ｍＪ/ｃｍ２以上確保できる程度の水量を設定して、原水貯留槽から管体３内に流すように制御する。
【００２７】
本第一実施形態による紫外線照射装置１は上述の構成を備えており、次に紫外線照射方法を説明する。
紫外線照射装置１は、本装置を通過する被処理水に対して、石英管等の透過管からなる管体３の上流側に設けた第一環状ユニット６Ａ内の各紫外線発光ダイオード７から水流の流れ方向Ｗに対して角度αを以て紫外線Ｌを照射している。各紫外線Ｌは傾斜角度αで水流を照射し、クリプトスポリジウム等を不活性化させて石英管等の透過管の管体３を透過してその外側の反射面４で全反射し、再度水流を照射してクリプトスポリジウム等を不活性化させる。こうして、紫外線Ｌは管体３の外側に設けた反射面４で反射されて水中のクリプトスポリジウム等を不活性化させながら、次第に光の強度が低下する。
【００２８】
そして、第一環状ユニット６Ａによる紫外線Ｌの照射強度が設計値以下になる前の領域には第二環状ユニット６Ｂが配設されており、この環状ユニット６Ｂの各紫外線発光ダイオード７から新たな紫外線Ｌが同様に角度αで管体３内の水流に照射され、反射面４での反射を繰り返しながら水流中のクリプトスポリジウム等を不活性化させる。
こうして、水路２の管体３内を流れる水流に対して水流の方向Ｗに所定間隔離間した２組の環状ユニット６Ａ，６Ｂの各紫外線発光ダイオード７から所定範囲にわたって照射される紫外線Ｌによって、水流中のクリプトスポリジウム等を連続して不活性化または殺菌させる。なお、第一環状ユニット６Ａと第二環状ユニット６Ｂの距離は、第一環状ユニット６Ａの各紫外線発光ダイオード７の光強度が例えば照射量として１０ｍＪ/ｃｍ２より低下する前の位置を最大距離とすることが好ましい。
【００２９】
上述したように、本第一実施形態による紫外線照射装置１によれば、管体３の外側に所定の間隔を開けて設けた環状ユニット６Ａ、６Ｂの各紫外線発光ダイオード７から紫外線Ｌを所定角度αで水流に照射させ、管体３の外側の反射面４で全反射させながら水流に繰り返して紫外線を照射することで、水中の微生物を紫外線によって効率的に不活性化したり殺菌したりすることができる。しかも、複数組の環状ユニット６Ａ，６Ｂによって連続して長い距離に亘って所定強度以上の紫外線を水流に照射できるため、確実に水中の微生物を不活性化したり殺菌したりでき、水の処理量が増大する。
【００３０】
また、環状ユニット６Ａ，６Ｂを複数段設置したため、一方の環状ユニット６の紫外線発光ダイオード７が故障した場合でも、他方の環状ユニット６の紫外線発光ダイオード７によって水流への紫外線照射が行える。しかも、環状ユニット６Ａ，６Ｂを管体３の外部に設置したため、故障やメンテナンス等の際に取り外しが容易で修理や点検を容易に行える。また、環状ユニット６や紫外線発光ダイオード７が破損しても水中に混入することはない。
【００３１】
なお、本発明は上述の第一実施形態による紫外線照射装置１に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
【００３２】
上述した第一実施形態では、２組の環状ユニット６Ａ，６Ｂを所定間隔で配列させたが、管体３が比較的小径であれば、或いは水量が少なければ、環状ユニット６と反射面４を１組配設しただけでもよい。この場合でも、管体３の外側に配列した環状ユニット６内の紫外線発光ダイオード７から紫外線Ｌを管体３内の水流に照射し反射面４で反射を繰り返すことで、所定長さ範囲に亘って水流の９５％以上に対して常時１０ｍＪ/ｃｍ２以上の紫外線照射量（光強度）を確保できて、効率的に微生物の不活性化や殺菌を行える。
また、２組の環状ユニット６Ａ，６Ｂでは水流中の微生物の不活性化や殺菌が不十分な程度に管体３の内径や水量または流速が大きい場合には３組以上の環状ユニット６を所定間隔に設定して反射面４を配設すればよい。
【００３３】
次に図４は本発明の第一実施形態による紫外線照射装置１の第二変形例を示すものである。本変形例によれば、石英管等の透過管である管体３の内面側に例えば蒸着やステンレス等による円筒状の反射面４が配設されている。
本変形例による紫外線照射装置１によれば、紫外線発光ダイオード７から照射された紫外線Ｌは、石英管等の透過管である管体３を透過することなく、その内側で反射して水流に戻るため、紫外線Ｌの強度の低下を抑えて、より効率的に紫外線を水流に照射することができる。
【００３４】
次に本発明の第二実施形態による紫外線照射装置１０について図５及び図６により説明する。
本発明において、管体３の内径が比較的大きい場合、管体３の外側から斜めに水流に照射する紫外線Ｌが管体３の内径全幅に届かない、または届くとしても微生物を不活性化するのに必要な照射量（例えば１０ｍＪ/ｃｍ２以上）以下になってしまう場合、或いは１〜２回程度の反射で光の強度が衰弱してしまう恐れがある。本第二実施形態による紫外線照射装置１０はこのような場合でも必要な光強度を維持できるようにしたものである。
【００３５】
即ち、本第二実施形態では、管体３の内部に第一環状ユニット６Ａから第二環状ユニット６Ｂ内の紫外線発光ダイオード７の光が必要な照射量（例えば１０ｍＪ/ｃｍ２以上）を維持すべき範囲にわたって反射板１１を反射部材として設置した。即ち、反射板１１は管体３の内面を１／４円に区画するように断面十字状のものを上記範囲以上にわたって形成した。
【００３６】
この構成によれば、図６に示すように、管体３の内面側に配設した１/４円筒状の反射面４と管体３の中心を角部として直角に仕切った反射板１１とによって囲われた４つの断面扇形のスペース１２に仕切ることができる。そのため、各環状ユニット６に配列させた紫外線発光ダイオード７から水流の方向Ｗへ斜めに照射される紫外線Ｌは直角をなす反射板１１のいずれか一方で反射して他方で更に反射して円筒状の反射面４に向かうので、そのスペース１２内の水流の全てに確実に強い光強度の紫外線を照射することができる。
【００３７】
本第二実施形態によれば、比較的大径の管体３の内部を反射板１１で断面扇形の４つのスペース１２に区切ったことで、紫外線Ｌが反射するまでの距離が１/２以下に短くなり、より長い距離に亘って必要な光強度を維持して水中の微生物を確実に不活性化できる。
【００３８】
なお、上述した第二実施形態では、管体３の内面側に反射面４を形成したが、管体３の外面側に反射面４を形成してもよい。
また、本実施形態による紫外線照射装置１０は、管体３の内面を仕切る反射板１１を十字形状にして４つのスペース１２に区画した構成に限定されるものではない。例えば、管体３を１/２円の半円状に仕切る反射板１１を配設してもよいし、或いは図７に示すように、管体３の内面を１２０°間隔に仕切った放射状の３面の反射板１１で形成して、３つのスペース１２を形成してもよい。本発明では、管体３の内面を区切る反射板１１の数は任意である。
【００３９】
次に本発明の第三実施形態による紫外線照射装置１５を図８によって説明する。
本実施形態において、管体３は石英管等の透過管でできており、管体３の外側に設けた環状ユニット６Ａ、６Ｂのうち例えば上流側に位置する第一環状ユニット６Ａは管体３に固定されており、その下流側に配置した第二環状ユニット６Ｂは管体３に沿って往復移動可能とされている。
【００４０】
しかも、第二環状ユニット６Ｂはその上流側と下流側に筒状の反射面１６ａ、１６ｂが設けられている。上流側の反射面１６ａは例えば軟質で変形可能なフィルム状のシートからなり、シートの内面には紫外線を反射させる反射膜が塗布または被覆され、或いはシートが反射材で形成されている。反射膜は銀の蒸着や反射性シート等でよく、反射性で軟質の材料であれば任意のものを採用できる。
上流側の反射面１６ａは第一環状ユニット６Ａを乗り越えて第一ばね１７等によって引っ張られた状態に保持される。また、第一環状ユニット６Ａの下流側の近傍には反射面１６ａを管体３の外面に押さえつけるリング状のガイド部材１８が固定配置されている。
【００４１】
また、下流側の反射面１６ｂは上流側の反射面１６ａと同一材質であってもよいし、ステンレス等の剛性の高い円筒状の反射材でもよい。そして、下流側の反射面１６ｂの下端部には第二ばね１９が接続されて、下流側の反射面１６ｂを下流側に引っ張っている。そして、第一ばね１７の付勢力は第二ばね１９の付勢力より大きく設定されており、第二環状ユニット６Ｂはガイド部材１８に当接または近接した位置を基準位置とする。
【００４２】
しかも第二環状ユニット６Ｂまたは下流側の反射面１６ｂには第二環状ユニット６Ｂを低速で下流側に引っ張る巻き取りモータ２０等の駆動手段が連結され、巻き取りモータ２０のＯＮ状態で、第二環状ユニット６Ｂは第一ばね１７と第二ばね１９の付勢力の差に打ち勝って管体３にガイドされつつ下流側に移動して上流側の反射面１６ａが引き伸ばされた位置、即ち、第一環状ユニット６Ａの各紫外線発光ダイオード７の光強度が例えば照射量として１０ｍＪ/ｃｍ２より低下する前の位置まで第二環状ユニット６Ｂを移動可能とする。
【００４３】
そして、第一及び第二環状ユニット６Ａ，６Ｂの各紫外線発光ダイオード７から射出される斜め方向の光が、水流を照射して管体３を透過して反射面１６ａ、１６ｂで反射して管体３内に向かうようにしている。そして、巻き取りモータ２０がＯＦＦ状態になると、第二環状ユニット６Ｂは第一ばね１７と第二ばね１９の付勢力の差によって第一環状ユニット６Ａに向けてゆっくり戻ることになる。
なお、第二環状ユニット６Ｂが上流側から下流側に移動する際には、管体３内の水流は次第に増大し、下流側から上流側に戻る際には水流と逆方向になるので水流を低減して紫外線の照射範囲が短くても水量全体を紫外線Ｌで照射して微生物を不活性化できる程度に低減するよう制御する。
【００４４】
本第三実施形態による紫外線照射装置１５は上述の構成を備えており、次に紫外線照射方法を説明する。本実施形態において、第二環状ユニット６Ｂがガイド部材１８を介して第一環状ユニット６Ａに近接した初期位置にある状態から、管体３内の水量の増加に応じて、巻き取りモータ２０をＯＮして第二環状ユニット６Ｂを管体３に沿って下流側に引っ張ることで、その上流側の反射面１６ａを次第に下流側に引き出す。その際、第一及び第二環状ユニット６Ａ，６Ｂの各紫外線発光ダイオード７から水流の斜め方向に射出する紫外線の光強度が必要な強度を有する範囲で、水中の微生物を十分不活性化できる程度の水量となるように調整する。
【００４５】
第二環状ユニット６Ｂの上流側の反射面１６ａは巻き取りモータ２０で引っ張られるため、第一環状ユニット６Ａの下流側に配設したガイド部材１８でガイドされて、管体３の外面に密着するようにガイドされる。また、下流側の反射面１６ｂは剛性の高いステンレス製等であるから、反射面の領域を所定長さに維持しながら下流側に移動し、水流中の微生物を不活性化する反射領域を次第に増大させる。
そして、上流側の反射面１６ａが最大に延びた領域で水流中の微生物を不活性化する反射領域が最大になり、管体３内の被処理水量も最大になる。第二環状ユニット６Ｂをこの状態に保持して継続して大きな水量に対して所定の光強度の紫外線Ｌを所定の範囲にわたって照射できる
【００４６】
その後、管体３を流れる水量を減少した場合でも、第一及び第二環状ユニット６Ａ，６Ｂと上下流側の反射面１６ａ、１６ｂの範囲を最大に維持して水流の殺菌等をしてもよい。
なお、水量の減少に応じて第二環状ユニット６Ｂを第一環状ユニット６Ａ側に移動させるには、巻き取りモータ２０をＯＦＦにして第一ばね１７と第二ばね１９の付勢力の差によって第二環状ユニット６Ｂを上流側に移動させてもよい。第二環状ユニット６Ｂを上流側に移動させることで反射面１６ａ、１６ｂによる紫外線Ｌの反射範囲が減少し、水量の減少に対応させることができる。
【００４７】
上述のように本第三実施形態による紫外線照射装置１５によれば、管体３内の水量が次第に増大する場合、これに応じて固定状態の第一環状ユニット６Ａに対して可動の第二環状ユニット６Ｂを下流側に移動させて第一環状ユニット６Ａとの間の反射面１６ａを長くすることで紫外線Ｌの反射領域を増大させて微生物を不活性化または殺菌できる領域を増大できる。
また、水量が減少した場合には、そのままの状態を維持するか、第二環状ユニット６Ｂを第一環状ユニット６Ａに近づけることで、各紫外線発光ダイオード７から射出する高強度の紫外線Ｌの領域を短い範囲に集中させることができて水中の微生物の不活性化または殺菌の効率が向上する。
【００４８】
なお、上述の第三実施形態では、固定の第一環状ユニット６Ａの下流側に可動の第二環状ユニット６Ｂを配設したが、これに代えて第一環状ユニット６Ａの上流側に可動の第二環状ユニット６Ｂを配設して上流側に移動可能としてもよい。
また、第二環状ユニット６Ｂは巻き取りモータ２０によらず手動で移動させてもよい。
また、上述した各実施形態では、リング状の環状ユニット６内に紫外線発光ダイオード７を配列させたが、環状ユニット６を設けずに紫外線発光ダイオード７を直接管体３の外側に設置してもよい。
【００４９】
また、上述した各実施形態では、紫外線照射装置として上水用の水を不活性化したり殺菌したりする消毒装置について説明したが、本発明は上水に限定されることなく、下水や工業用水等、或いは他の流体等、各種の流体中に含まれる微生物を紫外線で不活性化したり殺菌したりする装置に適用できる。
なお、管体３における第一環状ユニット６Ａと第二環状ユニット６Ｂの配設間隔について、第一環状ユニット６ａにおける各紫外線発光ダイオード７の光強度が例えば照射量として１０ｍＪ/ｃｍ２より小さく低下した位置に第二環状ユニット６Ｂを設置してもよく、この場合でも各環状ユニット６Ａ、６Ｂによって個別に水流を殺菌できる。
【符号の説明】
【００５０】
１、１０、１５  紫外線照射装置
２  水路
３  配管
４  反射面
６  環状ユニット
６Ａ  第一環状ユニット
６Ｂ  第二環状ユニット
７  紫外線発光ダイオード
１１  反射板
１２  スペース
１６ａ  上流側の反射面
１６ｂ  下流側の反射面
１７  第一ばね
１８  ガイド部材
１９  第二ばね
２０  巻き取りモータ
Ｌ  紫外線
【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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