(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線光源と光透過性隔壁を介して隔てられた被処理液に、該紫外線光源から紫外線を照射することによって、該被処理液を処理する紫外線照射装置において、
前記被処理液に接触する前記光透過性隔壁の接触面を洗浄するための洗浄部材と、前記被処理液に接触しない前記光透過性隔壁の非接触面に沿って駆動される駆動部材とを具え、前記洗浄部材と前記駆動部材とを前記光透過性隔壁を介して磁気的に結合させたことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記光透過性隔壁は、前記紫外線光源を内挿する光源保護管であり、該光源保護管の内側に前記駆動部材を具えることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記光透過性隔壁の接触面側に前記被処理液を通す密閉管を更に具え、該密閉管の内側に前記洗浄部材を具えることを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記光透過性隔壁は、前記被処理液を通す通水管であり、該通水管の外側に前記紫外線光源を具えることを特徴とする請求項１に記載の紫外線処理装置。
【請求項５】
前記光透過性隔壁の接触面側に前記洗浄部材を具え、該光透過性隔壁の非接触面側に前記駆動部材を具えることを特徴とする請求項１又は４に記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記光透過性隔壁の材質は、テフロン樹脂であることを特徴と  する請求項１乃至５のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
前記光透過性隔壁の材質は、石英ガラスであって、該石英ガラスの前記接触面にはテフロンがコーティングされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項８】
前記洗浄部材は、磁性体を含んでなり、前記駆動部材は、該磁性体と結合するマグネットであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項９】
前記洗浄部材は、磁性体と、該磁性体を被覆する耐紫外線性の被覆材とを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項１０】
前記磁性体を被覆する耐紫外線性の被覆材は、樹脂材又はゴム材であることを特徴とする請求項９に記載の紫外線照射装置。
【請求項１１】
前記洗浄部材は、一部にスリットを具えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外線照射により被処理液中の細菌等の殺菌、消毒、あるいは微量有機物の酸化分解あるいは難分解性有機物の分解等の処理を行う紫外線照射装置に関し、特に、紫外線光源と被処理液とを隔てる光源保護管や通水管などの光透過性隔壁の被処理液との接触面を洗浄することのできる紫外線照射装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紫外線照射により被処理液中の細菌等の殺菌及び消毒等の処理を行う紫外線照射装置又はシステムは、半導体工業純水製造ラインや、製薬工業無菌水製造ライン、食品工業用水の殺菌ライン、水産・養殖用水殺菌ライン、排水・下水処理ライン、プール水処理ライン、冷却塔循環水処理ラインなど、様々な分野で応用されている。この種の紫外線照射装置は、紫外線の被処理液に対する照射方式に応じて内照式紫外線照射装置と外照式紫外線照射装置とに大別される。内照式紫外線照射装置は、被処理液を通す密閉管内に液密に配置されてなる光透過性の光源保護管に紫外線光源を内挿し、該保護管の内側から紫外線光源によって密閉管内の被処理液に紫外線を照射するものである。外照式紫外線照射装置は、被処理液を通す光透過性の通水管の外部に紫外線光源を配置し、該通水管の外側から紫外線光源によって当該通水管内の被処理液に紫外線を照射するものである。
【０００３】
上記各紫外線照射装置では、紫外線光源と被処理液とが光透過性の保護管や通水管などの隔壁を介して隔てられているため、被処理液の処理を継続していると、該保護管や通水管の被処理液との接触面にスケール（被処理液中のカルシウム、マグネシウム、鉄、アルミニウム、リン、有機物など）、油分、浮遊物質などの汚れが徐々に付着する。上記接触面に付着した汚れは、紫外線光源から放射される紫外線を遮蔽するため、殺菌効率、光反応効率等の低下を招く。このため、被処理液に対して所定の処理効果を得ようとした場合、その処理効果に必要とされるエネルギーの増大を招くとともに、付着汚れを洗浄するために被処理液の通水を停止する必要があり、運転効率の低下を来たしていた。
【０００４】
そこで、従来、紫外線照射装置に洗浄装置を設け、該洗浄装置によって上記接触面に付着した汚れを被処理液の通水中に定期的に洗浄することが行われている。図４に洗浄装置を備える内照式紫外線照射装置の一例を示す。図４において、シリンダー４１は、その両端がシール部４１ａ及び４１ｂによって水密に密閉されており、処理水流入口４８から取り入れた被処理液をシリンダー４１内に通し、処理水排出口４９から排出する。このシリンダー４１内には、石英ガラス製の光透過性の保護管４２をシール部４１ａ及び４１ｂにシール材４４ａ及び４４ｂによって水密に設置し、該保護管４２に紫外線光源４３が内挿される。紫外線光源４３は、シリンダー４１内を通る被処理液に紫外線を照射して、該被処理液中の細菌等の殺菌及び消毒等の処理を行う。被処理液の処理中において、保護管４２の外面に徐々に付着した汚れを洗浄するため、ブラシ等の洗浄具４５が保護管外面に密着するように設置される。この洗浄具４５には、シリンダー４１のシール部４１ａ及び４１ｂにシール材４７によって水密に設置した洗浄ロッド４６が連結されており、該洗浄ロッド４６を保護管４２の長軸方向に上下に移動させることによって、洗浄具４５が保護管外面の汚れを洗浄する。洗浄具４５の駆動手段としては、手動によるものの他に、洗浄具４５を自動的に駆動するためピストン、モーター等が適宜使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の内照式紫外線処理装置においては、洗浄具や該洗浄具を駆動するための洗浄ロッドが被処理液中に存在するため、被処理液の水流抵抗が大きくなって損失水頭の増大を招くという問題があった。また、洗浄具や洗浄ロッドにも被処理液中の汚れが付着して動作不良を引き起こす原因となることがある。また、洗浄ロッドには防水のためのシールが必要となることから、装置構成が複雑になる。また、洗浄ロッドは、通常、鉄や鋼などの金属材料を用いて作製されるが、該洗浄ロッドを腐食させるような化学薬品を含む被処理液や海水などの被処理液を処理すると、洗浄ロッドが腐食してしまうため、このような被処理液の処理に金属製の洗浄ロッドを適用することができないという問題があった。
外照式紫外線照射装置においては、光透過性の通水管の外側に配置した紫外線光源によって該通水管内の被処理液に紫外線を照射する構造となっているので、通水管の中心部付近を流れる被処理液に対しても十分な紫外線照射を行う必要があり、通水管の径をあまり太くできないという事情がある。よって、外照式紫外線照射装置では、通水管内に洗浄装置を設けることは内照式装置の場合以上に困難であるため、通水管内面に汚れが付着した場合には、被処理液の通水を停止し、通水管を取り外して洗浄せざるをえなかった。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑みて為されたものであり、光透過性隔壁の被処理液と接触しない非接触面側から該光透過性隔壁の被処理液と接触する接触面を洗浄することのできる紫外線照射装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る紫外線照射装置は、紫外線光源と光透過性隔壁を介して隔てられた被処理液に、該紫外線光源から紫外線を照射することによって、該被処理液を処理する紫外線照射装置において、前記被処理液に接触する前記光透過性隔壁の接触面を洗浄するための洗浄部材と、前記被処理液に接触しない前記光透過性隔壁の非接触面に沿って駆動される駆動部材とを具え、前記洗浄部材と前記駆動部材とを前記光透過性隔壁を介して磁気的に結合させたことを特徴とするものである。これによれば、光透過性隔壁の非接触面側の駆動部材によって洗浄部材を該光透過性隔壁の接触面に沿って駆動させることができるので、光透過性隔壁の非接触面側から該光透過性隔壁の接触面を洗浄することができる。
【０００８】
紫外線照射装置は、前述したように、紫外線の被処理液に対する照射方式に応じて内照式紫外線照射装置と外照式紫外線照射装置とに大別される。内照式紫外線照射装置の場合、前記光透過性隔壁は、前記紫外線光源を内挿する光源保護管であり、該光源保護管の内側に前記駆動部材を具えると共に、前記光透過性隔壁の接触面側に前記被処理液を通す密閉管を更に具え、該密閉管の内側に前記洗浄部材を具えるよう構成することができる。また、外照式紫外線照射装置の場合、前記光透過性隔壁は、前記被処理液を通す通水管であり、該通水管の外側に前記紫外線光源を具えると共に、前記光透過性隔壁の接触面側に前記洗浄部材を具え、該光透過性隔壁の非接触面側に前記駆動部材を具えるよう構成することができる。
【０００９】
【本発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した内照式紫外線照射装置の一実施例を示す概略構成を示し、（ａ）は同装置の概略構成断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線拡大断面図である。
図１において、シリンダー１は、その両端がシール部１ａ及び１ｂによって水密に密閉されており、処理水流入口８から取り入れた被処理液をシリンダー１内に通し、処理水排出口９から排出する。このシリンダー１内には、シール部１ａ及び１ｂに石英ガラス製の光透過性の保護管２がシール材４ａ及び４ｂによって水密に設置されている。この保護管２には紫外線光源３が内挿されており、この紫外線光源３は、シリンダー１内を通る被処理液に紫外線を照射して、該被処理液中の細菌等の殺菌及び消毒等の処理を行う。保護管２において、被処理液と接触する保護管外面に洗浄具５が配置されてなり、被処理液と接触しない保護管内面には金属製の洗浄ロッド６に接続されたマグネット１０が配置される。洗浄具５は、追って説明するように、磁性ステンレスや鉄などの強磁性材料を含んで構成されてなり、保護管２を介してマグネット１０と磁気的に結合している。
【００１０】
図２に、洗浄具５の具体的な一構成例を示す。洗浄具５は、磁性ステンレスや鉄などの強磁性材料からなる複数の分割された強磁性体１１を含んで構成される。本例では、紫外線照射装置によって化学薬品を含む被処理液や海水などの被処理液を処理することを考慮して、上記複数の強磁性体１１を耐紫外線性のテフロン（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等）若しくはゴム（ＥＰＤＭ、バイトン（商標）等）などの被覆材１２によって被覆するよう構成している。すなわち、洗浄具５は、図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、複数の強磁性体１１が保護管２の外径に対応する所定の円周上に分割して配置され、それらの強磁性体１１を被覆材１２により被覆することによってリング状に形成される。また、洗浄具５には、図２（ｂ）に示されるように、その一部に斜めにカットされたスリット５ａが設けられる。洗浄具５の一部にスリット５ａを設けることで、洗浄具５を保護管２に取り付ける際に、保護管２の外径公差を吸収して保護管外面に密着させることができると共に、洗浄ムラを無くことができる。また、図２（ｃ）に示されるように、洗浄具５の上下の内周縁には、保護管外面と接触するリップ状の突条５ｂ及び５ｃが形成されている。このように、洗浄具５の上下の内周縁に突条５ｂ及び５ｃを設けることによって、保護管外面の付着汚れを削ぎ落とすことができ、洗浄効果を高めることができる。
【００１１】
マグネット１０は、図１（ｂ）に示されるように、保護管２の内径形状及び紫外線光源３の外径形状に対応するリング状に形成されている。マグネット１０としては、保持力が強くかつエネルギー密度（磁気密度）の高いマグネットが適宜選定される。通常は、フェライト系ボンド磁石を使用するが、付着汚れによる洗浄抵抗が大きい場合には、エネルギー密度のより高いネオジム系ボンド磁石などを適宜使用することができる。
【００１２】
本例に示す紫外線照射装置において、保護管外面に付着したスケール、油分、浮遊物質などの汚れを洗浄する場合、洗浄ロッド６を手動若しくはピストンやモーター等の駆動源を用いて保護管２の長軸方向に上下に駆動させると、マグネット１０が保護管内面に沿って洗浄ロッド６と共に同方向に上下に移動される。洗浄具５は、保護管２を介してマグネット１０と磁気的に結合しているので、マグネット１０の動きに追従して保護管２の外面に沿って上下に駆動される。その際に、洗浄具５の突条５ｂ及び５ｃが保護管外面の汚れを削ぎ落として洗浄する。洗浄具５の突条５ｂ及び５ｃは、上述したように、磁性ステンレス等の複数の強磁性体１１を被覆してなる上記テフロン材やゴム材などの被覆材１２によって成形されているので、保護管外面に付着している汚れを保護管２を傷付けることなく効果的に除去することができる。
【００１３】
本例の内照式紫外線照射装置では、保護管２の外部に洗浄具５を配置し、該洗浄具５を駆動するためのマグネット１０及び該マグネット１０を駆動するための洗浄ロッド６を保護管２の内部に配置しているので、シリンダー１内で保護管２との間を通る被処理液にマグネット１０及び洗浄ロッド６などからなる洗浄具駆動機構の水流抵抗が生じることがない。従って、上記洗浄具駆動機構による被処理液の損失水頭の増加を来すことなく、保護管外面に付着している汚れを洗浄することができる。また、洗浄ロッド６に被処理液中の汚れが付着することがないので、上記洗浄具駆動機構の動作不良を防止することができ、安定した運転を行うことができる。また、洗浄ロッド６のシール材が不要となるため、装置構成を簡素化することができると共に、シール材の交換等のメンテナンスも必要無くなり、装置の維持管理が容易となる。また、耐紫外線性の樹脂材もしくは耐紫外線性のゴム材などの被覆材１２により磁性体１１を被覆して洗浄具５を構成しているので、化学薬品を含む被処理液や海水などの被処理液の紫外線照射処理が可能となる。そのため、金属製の洗浄具を用いた場合に困難であった上記被処理液の紫外線照効率の低下を来すことなく紫外線照射処理を連続的に行うことができ、運転コストを低減することができる。なお、本実施例の内照式紫外線照射装置において、マグネット１０の設置場所は保護管２内部に限らず、シリンダー１の外側に設置してもよい。
【００１４】
図３は、本発明を適用した外照式紫外線照射装置の一実施例を示す概略構成を示し、（ａ）は同装置の概略構成断面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。なお、本例の外照式紫外線照射装置に用いられる洗浄具２６及びマグネット２８は、前述した内照式紫外線照射装置に記載したものと同じ構成となっているので、その説明は省略する。
図３において、光透過性の通水管２１は、処理水流入口２２と処理水排出口２３とを有し、処理水流入口２２から取り入れた被処理液を通水管２１内に通し、処理水排出口２３から排出する。通水管２１の外側には、紫外線光源２４が複数（図示例では、４本）配置されており、これらの紫外線光源２４は、通水管２１内を通る被処理液に紫外線を照射して、該被処理液中の細菌等の殺菌及び消毒等の処理を行う。紫外線光源２４を配置する照射部はカバー２５で覆われており、外部への紫外線照射が防止される。通水管２１において、被処理液と接触する通水管内面に洗浄具２６が配置されてなり、被処理液と接触しない通水管外面には金属製の洗浄ロッド２７に接続されたマグネット２８が配置される。洗浄具２６は、磁性ステンレスや鉄などの強磁性材料を含んで構成されてなり、通水管２１を介してマグネット２８と磁気的に結合している。
【００１５】
本例に示す外照式紫外線照射装置において、通水管内面に付着したスケール、油分、浮遊物質などの汚れを洗浄する場合、洗浄ロッド２７を手動若しくはピストンやモーター等の駆動源を用いて通水管２１の長軸方向に上下に駆動させると、マグネット２８が通水管外面に沿って洗浄ロッド２７と共に同方向に上下に移動される。洗浄具２６は、通水管２１を介してマグネット２８と磁気的に結合しているので、マグネット２８の動きに追従して通水管２１の外面に沿って上下に駆動される。その際に、洗浄具２６の図示しない突条が通水管内面の汚れを削ぎ落として洗浄する。洗浄具２６の突条は、前述したように、磁性ステンレス等の複数の強磁性体（図示せず）を被覆してなる耐紫外線性のテフロンや耐紫外線性のゴムなどの被覆材（図示せず）によって成形されているので、通水管内面に付着している汚れを通水管２１を傷付けることなく効果的に除去することができる。
【００１６】
本例の外照式紫外線照射装置では、通水管２１の内部に洗浄具２６を配置し、該洗浄具２６を駆動するためのマグネット２８及び該マグネット２８を駆動するための洗浄ロッド２７を通水管２１の外部に配置しているので、通水管２１内を通る被処理液の通水抵抗はわずかである。このため、洗浄具２６による被処理液の損失水頭の増加を来すことなく、通水管内面に付着している汚れを洗浄することができる。また、洗浄ロッド２７に被処理液中の汚れが付着することがないので、該洗浄ロッド２７及びマグネット２８などからなる洗浄具駆動機構の動作不良を防止することができ、安定した運転を行うことができる。また、洗浄ロッド２７のシール材が不要となるため、装置構成を簡素化することができると共に、シール材の交換等のメンテナンスも必要無くなり、装置の維持管理が容易となる。また、耐紫外線性の樹脂材もしくは耐紫外線性のゴム材などの被覆材により磁性体を被覆して洗浄具２６を構成しているので、化学薬品を含む被処理液や海水などの被処理液の紫外線照射処理が可能となる。そのため、金属製の洗浄具を用いた場合に困難であった上記被処理液の紫外線照効率の低下を来すことなく紫外線照射処理を連続的に行うことができ、運転コストを低減することができる。従って、本例の外照式紫外線照射装置においても、前述した内照式紫外線照射装置と同様な効果を得ることができる。
【００１７】
本実施の形態に示す内照式紫外線照射装置は、マグネット１０の磁力を利用して洗浄具５を駆動することができるので、洗浄ロッド６及びマグネット１０などからなる洗浄具駆動機構を光透過性の保護管２の外部に配置することが可能となり、これによって、該洗浄具駆動機構の簡素化、駆動安定化、耐久性の向上を達成することができる。また、耐紫外線性の樹脂材もしくは耐紫外線性のゴム材などの被覆材１２により磁性体１１を被覆して洗浄具５を構成しているので、化学薬品を含む被処理液や海水などの被処理液の紫外線照射処理を行うことができる。また、外照式紫外線照射装置においても、マグネット２８の磁力を利用して洗浄具２６を駆動することができるので、洗浄ロッド２７及びマグネット２８などからなる洗浄具駆動機構を光透過性の通水管２１の外部に配置することが可能となり、これによって、該洗浄具駆動機構の簡素化、駆動安定化、耐久性の向上を達成することができる。また、耐紫外線性の樹脂材もしくは耐紫外線性のゴム材などの被覆材により磁性体を被覆して洗浄具２６を構成しているので、化学薬品を含む被処理液や海水などの被処理液の紫外線照射処理を行うことができる。
【００１８】
本実施の形態に示す各紫外線照射装置において、保護管２又は通水管２１の材質として、通常は石英ガラスを使用するが、汚れの剥離抵抗を小さくし、洗浄具５，２６の移動抵抗を減らすためにＦＥＰ等の紫外線透過性のテフロン管を使用するとよい。ただし、テフロン管自体の耐圧力性はそれほど高くないため、圧力の高い場合には、外面に０．５〜１．０ｍｍ程度の厚さのテフロン被覆を行った石英ガラス製の管を使用すると良い。また、洗浄具５，２６として、汚れの種類に応じて、金属材料からなるブラシ等を使用することもできる。
【００１９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る紫外線照射装置によれば、光透過性隔壁の非接触面側の駆動部材によって洗浄部材を該光透過性隔壁の接触面に沿って駆動させることができるので、光透過性隔壁の非接触面側から該光透過性隔壁の接触面を洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  内照式紫外線照射装置の一実施例を示す概略構成を示し、（ａ）は同装置の概略構成断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線拡大断面図。
【図２】  洗浄具の一構成例を示し、（ａ）は洗浄具の平面図、（ｂ）は同洗浄具の斜視図、（ｃ）は同洗浄具の断面図。
【図３】  外照式紫外線照射装置の一実施例を示す概略構成を示し、（ａ）は同装置の概略構成断面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図４】  従来技術の内照式紫外線照射装置の一例を示す概略構成を示し、（ａ）は同装置の概略構成断面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図。
【符号の説明】
２  保護管
５，２６  洗浄具
６，２７  洗浄ロッド
１０，２８  マグネット
１２  被覆材
２１  通水管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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