(57)【要約】【課題】  浄化処理能力を向上できる紫外線照射装置を提供する。【解決手段】  オゾンが注入された被処理流体の入口１５を備えた入口室１、入口室１よりも流路の幅が狭くなっており、被処理流体に紫外線を照射するための紫外線照射流路３、１７、２７、紫外線照射流路３、１７、２７よりも流路の幅が広くなっており、紫外線照射後の被処理流体の出口５ｃを備えた出口室５、紫外線照射流路３、１７、２７内を通流する被処理流体に紫外線照射流路３、１７、２７の外側から紫外線を照射する紫外線ランプ７が設置される紫外線照射部９を備え、紫外線照射流路３、１７、２７は、少なくとも一部３が紫外線透過性を有する材料で形成された構成とする。【選択図】        図１
2007029817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンが注入された被処理流体の入口を備えた入口室と、該入口室よりも流路の幅が狭くなっており、被処理流体に紫外線を照射するための紫外線照射流路と、該紫外線照射流路よりも流路の幅が広くなっており、紫外線照射後の被処理流体の出口を備えた出口室と、前記紫外線照射流路内を通流する被処理流体に前記紫外線照射流路の外側から紫外線を照射する紫外線ランプが設置される紫外線照射部とを備え、前記紫外線照射流路は、少なくとも一部が紫外線透過性を有する材料で形成された紫外線照射装置。
【請求項２】
前記紫外線照射流路の前記入口室に連結された側の端部は、前記入口室内の流路に突出して前記入口室内の流路の被処理流体中に開口した状態となり、該紫外線照射流路の前記入口室内の流路に突出した部分には、前記入口室内の流路の上部の気体中に連通した状態となる貫通孔が形成されてい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】
前記紫外線照射流路の少なくとも紫外線透過性を有する材料で形成された部分及び前記紫外線照射部の周囲は、紫外線を反射する反射板で囲われていることを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線照射装置に係り、特に、オゾンを含む被処理流体への紫外線照射を行うことでオゾンと紫外線により被処理流体の処理を行なう紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上水、下水、工場排水、産業廃棄物の処理工程で生じた排水やその他の有害物質や有害微生物などを含む様々な流体の浄化処理技術において、オゾンと紫外線を組み合わせた処理を行うことにより、有害物質の分解作用などを向上でき、浄化処理能力を向上できることが知られている。このようなオゾンと紫外線を組み合わせた流体の浄化処理技術では、流体に溶存しているオゾンに紫外線が照射されることで、オゾンに比べて強い酸化作用を有するヒドロキシラジカル（以下、ＯＨラジカルと略称する）が発生し、このＯＨラジカルの酸化分解作用により、オゾンまたは紫外線単独で浄化処理を行った場合よりも高い有害物質や有害微生物の分解作用などを得ることができる。
【０００３】
このようなオゾンと紫外線を組み合わせて流体の浄化処理を行う従来の紫外線照射装置では、被処理流体に紫外線を照射するための紫外線ランプが内部に設置された槽に、この槽の底部からオゾンを含む気体を注入するか、または、槽に被処理流体を供給する流路で被処理水中にオゾンを注入し、オゾンの気泡を同伴した被処理流体を槽内に流入させている（例えば、特許文献１−３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３００３７６号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献２】特開２００３−９４０７５号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献３】特開２００３−２６６０８８号公報（第５−６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、オゾンと紫外線を組み合わせて流体の浄化処理を行う従来の紫外線照射装置では、オゾンガスが注入されてオゾンの気泡が生じることにより、槽内の流体が攪拌されることになる。このため、従来の紫外線照射装置が有する槽は、完全混合槽型反応器となり、従来の紫外線照射装置が有する槽内の流体の一部は、紫外線の照射を十分に受けることなく、オゾンが未反応のまま、言い換えれば、オゾンに紫外線が照射されることによるＯＨラジカルの発生やＯＨラジカルによる酸化分解が十分に行われないまま槽から流出する可能性がある。このように、従来の紫外線照射装置が有する反応器には、容積効率に改善の余地がある。したがって、紫外線照射装置が有する反応器の容積効率を向上することにより、紫外線照射装置の浄化処理能力を向上することが望まれている。
【０００６】
本発明の課題は、浄化処理能力を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の紫外線照射装置は、オゾンが注入された被処理流体の入口を備えた入口室と、この入口室よりも流路の幅が狭くなっており、被処理流体に紫外線を照射するための紫外線照射流路と、この紫外線照射流路よりも流路の幅が広くなっており、紫外線照射後の被処理流体の出口を備えた出口室と、紫外線照射流路内を通流する被処理流体に紫外線照射流路の外側から紫外線を照射する紫外線ランプが設置される紫外線照射部とを備え、紫外線照射流路は、少なくとも一部が紫外線透過性を有する材料で形成された構成とすることにより上記課題を解決する。
【０００８】
このような構成とすることにより、紫外線照射流路が紫外線照射による反応を得るための反応器となるため、反応器は、押し出し流れ反応器となる。このため、紫外線照射流路内の流体の一部が、紫外線の照射を十分に受けず、オゾンが未反応のまま、つまり、オゾンに紫外線が照射されることによるＯＨラジカルの発生やＯＨラジカルによる酸化分解が十分に行われないまま流出するのを抑制できる。したがって、紫外線照射装置が有する反応器の容積効率を向上でき、紫外線照射装置の浄化処理能力を向上できる。
【０００９】
ところで、入口室内の流路に入ったオゾンの気泡を注入された被処理流体は、気液分離状態となり、入口室内の流路の上部にオゾンまたはオゾンを含む気体が溜まった状態となる。このような入口室内の流路の上部に溜まった気体が紫外線照射流路に流入すると、オゾンが被処理流体に溶解し難くなるような比較的大きな気泡として紫外線照射流路を通流する可能性がある。このように、オゾンが、被処理流体に溶解し難くなるような比較的大きな気泡として紫外線照射流路を通流すると、紫外線を照射してもオゾンからＯＨラジカルが発生し難くなり、浄化処理能力を向上できない場合が生じる。
【００１０】
これに対して、紫外線照射流路の前記入口室に連結された側の端部は、入口室内の流路に突出して入口室内の流路の被処理流体中に開口した状態となり、この紫外線照射流路の入口室内の流路に突出した部分には、入口室内の流路の上部の気体中に連通した状態となる貫通孔が形成されている構成とする。これにより、入口室内の流路の上部に溜まったオゾンまたはオゾンを含む気体は、入口室内から紫外線照射流路に流入した被処理流体に、貫通孔を介して比較的微細な気泡となって紫外線照射流路に供給される。したがって、紫外線照射流路内には比較的微細な気泡を含む気泡流が形成され、オゾンは紫外線照射流路を通流する被処理流体に溶解し易くなるため、浄化処理能力を確実に向上できる。
【００１１】
さらに、紫外線照射流路の少なくとも紫外線透過性を有する材料で形成された部分及び紫外線照射部の周囲は、紫外線を反射する反射板で囲われている構成とすれば、紫外線の照射効率が向上し、浄化処理能力をより向上できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、浄化処理能力を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を適用してなる払拭機構及び紫外線照射装置の一実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる紫外線照射装置の概略構成及び動作を示す図であり、外箱を断面で、また、入口側ヘッダ管及び紫外線透過管路を部分的に破断した状態で示す正面図である。図２は、図１のII?II線からの矢視図であり、入口部、照射室床、制御盤などを省略した状態で示す図である。図３は、本発明を適用してなる紫外線照射装置の紫外線照射部の概略構成を示す図である。図４は、本発明を適用してなる紫外線照射装置の入口側ヘッダ管と紫外線透過管路との連結構造を示す断面図である。図５は、本発明を適用してなる紫外線照射装置の各紫外線照射流路の流量比を示す図である。
【００１４】
本実施形態の紫外線照射装置は、図１に示すように、オゾンが注入された被処理流体の流路の入口室を形成する入口側ヘッダ管１、入口側ヘッダ管１からの被処理流体が通流する紫外線透過管３、紫外線透過管３からの被処理流体が流入し、処理後の被処理流体の出口室を形成する出口側ヘッダ管５、紫外線透過管３内を通流する被処理流体に紫外線を照射する紫外線ランプ７が設置される紫外線照射部９などを備えている。入口側ヘッダ管１及び出口側ヘッダ管５の一部、そして、紫外線透過管３や紫外線照射部９などは、筐体１１内に収容されている。さらに、筐体１１の外面には、紫外線照射部９に設置した紫外線ランプ７の点灯などを制御する制御部や操作スイッチなどを有する制御盤１３が設けられている。
【００１５】
入口側ヘッダ管１は、両端にフランジ１ａが形成された筒状の部材であり、ステンレス鋼などの金属や樹脂などの耐食性を有する材料で形成されており、横方向に延在させた状態で設けられている。入口側ヘッダ管１の両端には、各々、オゾンが注入された被処理流体の入口となる入口部１５が取り付けられている。入口部１５は、入口側ヘッダ管１よりも径が細い直管状の部材の一方の端部にフランジ１ａに対応するフランジ１５ａが、他方の端部にオゾンが注入された被処理流体が通流する図示していない管路に設けられたフランジに対応するフランジ１５ｂが設けられた部材である。そして、入口部１５は、入口側ヘッダ管１のフランジ１ａと入口部１５のフランジ１５ａとの間に図示していないＯリングやガスケットなどのシール部材を挟んだ状態でボルト１６またはクランプなどの固定具で固定することにより入口側ヘッダ管１に取り付けられている。
【００１６】
入口側ヘッダ管１には、入口側ヘッダ管１の管壁を、外側から入口側ヘッダ管１内に挿通させた状態で同方向に平行に延在する複数の直管状の入口ノズル１７が設けられている。本実施形態では、入口ノズル１７は、各列２本ずつで、入口側ヘッダ管１の延在方向に３列に並んだ状態で、計６本設けられている。入口ノズル１７の内径は、入口側ヘッダ管１の内径よりも細くなっている。言い換えれば、各入口ノズル１７の被処理流体の流路の幅は、入口側ヘッダ管１の被処理流体の流路の幅よりも細くなっている。
【００１７】
入口ノズル１７の入口側ヘッダ管１内側の端部は、入口側ヘッダ管１の幅方向の中央部付近に位置した状態になっており、そこで開口している。入口ノズル１７の入口側ヘッダ管１内側で、入口側ヘッダ管１の内面近傍の部分には、入口ノズル１７の管壁を貫通する貫通孔である散気孔１７ａが穿設されている。入口ノズル１７の入口側ヘッダ管１外側の端部は、紫外線透過管３を連結する連結部となっている。
【００１８】
このような本実施形態の入口側ヘッダ管１は、６本の入口ノズル１７が設けられている側の外周面部分を上に向けて、つまり、６本の入口ノズル１７の連結部を上に向けて設置されている。また、入口側ヘッダ管１の外周面の下側部分には、入口側ヘッダ管１内の被処理流体などを排出するためのドレインバルブ１９が設けられている。
【００１９】
紫外線透過管３は、紫外線透過性を有する材料、例えば石英ガラスやポリテトラフルオロエチレンなどで形成した直管状の部材である。紫外線透過管３の内径は、入口側ヘッダ管１の入口ノズル１７の内径とほぼ同じになっている。紫外線透過管３の一方の端部は、Ｏリング２１とバンド２３とによって入口ノズル１７の連結部に水密に連結されている。したがって、本実施形態では、２本ずつ３列に並んだ６本の紫外線透過管３が、入口側ヘッダ管１から上方に向けて平行に延在した状態となっている。
【００２０】
出口側ヘッダ管５は、両端にフランジ５ａが形成された筒状の胴部５ｂと、この胴部５ｂの延在方向の中央部に突設された紫外線照射後の被処理流体の出口となる直管状の出口部５ｃとで形成された外形がＴ字状の管である。出口側ヘッダ管５は、ステンレス鋼などの金属や樹脂などの耐食性を有する材料で形成されており、出口部５ｃは、胴部５ｂよりも径が細くなっている。出口部５ｃの端部には、紫外線照射処理後の被処理流体が通流する図示していない管路に設けられたフランジに対応するフランジ５ｄが設けられている。
【００２１】
出口側ヘッダ管５は、入口側ヘッダ管１の上方の対応する位置に胴部５ｂを横方向に延在させた状態で設けられている。出口側ヘッダ管５の胴部５ｂの両端には、各々、フランジ５ａに対応する径の円盤状部材２５が、出口側ヘッダ管５のフランジ５ａと円盤状部材２５の周縁部との間に図示していないＯリングやガスケットなどのシール部材を挟んだ状態でボルト１６またはクランプなどの固定具で固定することにより出口側ヘッダ管５に取り付けられ、出口側ヘッダ管５の胴部５ｂの両端を閉塞している。
【００２２】
出口側ヘッダ管５には、出口部５ｃが突設された管壁の部分と反対側の管壁の部分に、紫外線透過管を連結するため、同方向に平行に延在する複数の直管状の連結管２７が設けられている。出口側ヘッダ管５に設けられた連結管２７は、入口側ヘッダ管１に設けられた入口ノズル１７に対応する位置に設けられている。したがって、本実施形態では、連結管２７は、各列２本ずつで、出口側ヘッダ管５の胴部５ｂの延在方向に３列に並んだ状態で、計６本設けられている。したがって、本実施形態では、出口側ヘッダ管５は、出口部５ｃを上方に向けて、連結管２７を下方に向けた状態で設置されている。
【００２３】
連結管２７の内径は、出口側ヘッダ管５の胴部５ｂの内径よりも細くなっている。言い換えれば、連結管２７の被処理流体の流路の幅は、出口側ヘッダ管５の胴部５ｂの流路の幅よりも細くなっている。さらに、連結管２７の内径は、紫外線透過管３の内径とほぼ同じになっている。連結管２７の出口側ヘッダ管５の胴部５ｂに連結された側と反対側の端部は、紫外線透過管３を連結する連結部となっている。
【００２４】
紫外線透過管３の入口側ヘッダ管１に連結された側と反対側の端部は、図示していないＯリングとバンド２３とによって出口側ヘッダ管５に設けられた連結管２７の連結部に水密に連結されている。このように、本実施形態の紫外線照射装置では、下側に設けられた入口側ヘッダ管１と、入口側ヘッダ管１の上方に設けられた出口側ヘッダ管５との間に、２本ずつ３列に並んだ６本の紫外線透過管３が、上下方向に平行に延在した状態で設置されている。そして、入口側ヘッダ管１に設けられた入口ノズル１７、紫外線透過管３、そして、出口側ヘッダ管５の胴部５ｂに設けられた連結管２７が、入口室となる入口側ヘッダ管１よりも流路の幅が狭く形成されて被処理流体に紫外線を照射するための紫外線照射流路を形成している。
【００２５】
入口側ヘッダ管１、紫外線透過管３、そして、出口側ヘッダ管５は、図１及び図２に示すように、縦長で直方体状の筐体１１内に収容されている。筐体１１は、耐食性を有するステンレス鋼などの金属や樹脂などで形成されており、方形の台座２９に支持具２９ａを介して取り付けられた側面を囲む長方形で平板状の４枚の板材からなる側壁１１ａ、１１ｂと、側壁１１ａ、１１ｂの上端部に取り付けられた方形で平板状の天板１１ｃなどで形成されている。１組の対向する側壁１１ａには、各々、上端部側と下端部側の対応する位置に、入口側ヘッダ管１及び出口側ヘッダ管５の胴部５ｂに対応する穴が穿設されており、入口側ヘッダ管１の両端部及び出口側ヘッダ管５の胴部５ｂの両端部が、筐体１１の外側に突出した状態となっている。天板１１ｃの中央部にも穴が穿設されており、出口側ヘッダ管５の出口部５ｃの端部が、上方に向けて外側に突出した状態となっている。
【００２６】
筐体１１の１組の対向する側壁１１ａの内面の、紫外線透過管３の上側の端部及び下側の端部に対応する位置には、照射室天井３１及び照射室床３３が支持具３５を介して支持されている。照射室天井３１及び照射室床３３は、各々、方形で平板状であり、紫外線透過管３の位置に対応する位置に、各列２つずつで、入口側ヘッダ管１及び出口側ヘッダ管５の胴部５ｂの延在方向に３列に並んだ状態の穴が形成されており、この穴に紫外線透過管３の対応する側の端部が挿通された状態になっている。照射室天井３１及び照射室床３３の内側の面つまり対向する面の対応する位置には、各々、直線上のガイドレール３７、３９が取り付けられている。
【００２７】
ガイドレール３７、３９は、照射室天井３１及び照射室床３３に形成された紫外線透過管３が挿通された穴の各列の間及び両端の列の外側に取り付けられている。したがって、本実施形態では、照射室天井３１及び照射室床３３には、対応する位置に、入口側ヘッダ管１及び出口側ヘッダ管５の胴部５ｂの延在方向に直角に交わる方向に延在する４つのガイドレール３７、３９が取り付けられている。そして、照射室天井３１及び照射室床３３の対応する位置にあるガイドレール３７、３９の組、つまり、対応する上側に位置するガイドレール３７と下側に位置するガイドレール３９とを利用して紫外線照射部９が取り付けられる。
【００２８】
紫外線照射部９は、図３に示すように、２本の紫外線ランプ７を取り付ける事が可能なスライディングランプラック９ａを有している。紫外線照射部９のスライディングランプラック９ａには、口側ヘッダ管１及び出口側ヘッダ管５の胴部５ｂの延在方向に直角な方向に２本ずつ並ぶ紫外線透過管３に対応する位置に２本の紫外線ランプ７が取り付けられるようになっている。紫外線照射部９のスライディングランプラック９ａの一方の端縁部には、ガイドレール３７に係合させ、ガイドレール３７に案内されて移動可能な吊金具９ｂが設けられている。紫外線照射部９のスライディングランプラック９ａの他方の端縁部には、ガイドレール３９に係合させ、ガイドレール３９に摺動可能なスライディングシュー９ｃが設けられている。
【００２９】
したがって、紫外線照射部９は、図１に示すように、吊金具９ｂをガイドレール３７の一方の端部側からガイドレール３７に挿入するとともに、このガイドレール３７に対応する位置にあるガイドレール３９にも対応する端部側からスライディングシュー９ｃを挿入し、移動させることで所定の位置に設置されている。すなわち、紫外線照射部９は、上側のガイドレール３７につり下げられ、下側のガイドレール３９によってふらつきを防止された状態で、着脱可能に設置されている。また、ガイドレール３９は、図示していない配線により制御盤１３と電気的に接続されている。このため、紫外線照射部９は、スライディングシュー９ｃがガイドレール３９と接触することで、ガイドレール３９を介して制御盤１３と電気的に接続された状態となり、紫外線ランプ７に電力を供給することができる。
【００３０】
６本の紫外線透過管３及び４つの紫外線照射部９は、方形に形成された反射板４１によって囲われている。反射板４１は、例えば内側つまり６本の紫外線透過管３及び４つの紫外線照射部９側に向く面が鏡面状になっている長方形の平板状の板材を４枚用いることなどで形成されており、照射室天井３１及び照射室床３３に支持具４０を介して支持されている。このように、本実施形態では、６本の紫外線透過管３及び４つの紫外線照射部９を内包する照射室４３が、照射室天井３１、照射室床３３、そして、側壁となる反射板４１で形成されており、この照射室４３を筐体１１が内包した状態となっている。
【００３１】
このように、本実施形態の紫外線照射装置は、紫外線透過管３内を通流している被処理流体に対して紫外線透過管３の外側に設置された紫外線照射部９から紫外線を照射するものであり、外照式の紫外線照射装置となっている。
【００３２】
このような構成の本実施形態の紫外線照射装置の動作や本発明の特徴部などについて説明する。ここでは、紫外線照射装置の入口側ヘッダ管１の両端部に取り付けられた入口部１５のフランジ１５ｂに、オゾンが注入された被処理流体が通流する図示していない管路が連結され、出口側ヘッダ管５の出口部５ｃのフランジ５ｄには、紫外線照射処理後の被処理流体が通流する図示していない管路が連結された状態で、被処理流体となる被処理水に紫外線の照射処理を行う場合を一例として説明を行う。
【００３３】
紫外線照射装置を起動すると、図１に示すように、紫外線照射装置の紫外線照射部９の紫外線ランプ７が点灯するとともに、図示していないポンプなどの送液手段などで被処理水が、被処理流体が通流する図示していない管路を通流し、さらに、この図示していない管路内を通流する被処理水に図示していないオゾン供給手段によってオゾンが注入される。オゾンを注入された被処理水つまりオゾンと被処理水の混合流体は、紫外線照射装置の入口側ヘッダ管１の入口部１５から入口側ヘッダ管１内に流入する。入口側ヘッダ管１内に流入したオゾンと被処理水の混合流体は、図１及び図４に示すように、入口側ヘッダ管１内で気液分離し、被処理水からなる液体層４５と、被処理水からなる液体層４５の上部に溜まったオゾンまたはオゾンを含む気体からなるオゾンガス層４７の２層に分かれる。
【００３４】
入口側ヘッダ管１内で液体層４５となっている被処理水は、液体層４５内で開口している入口ノズル１７に流入し、紫外線透過管３内を上方に向けて通流する。一方、入口側ヘッダ管１内の上部のオゾンガス層４７となっているオゾンまたはオゾンを含む気体は、入口ノズル１７に設けられ、オゾンガス層４７内で開口している散気孔１７ａから入口ノズル１７内を紫外線透過管３に向けて通流している被処理水に気泡４９となって流入する。したがって、紫外線透過管３内を上方に向けて通流する被処理水に、オゾンまたはオゾンを含む気体の気泡流が形成されることになる。
【００３５】
オゾンまたはオゾンを含む気体の気泡流は、紫外線透過管３内を上昇し、この間に、気泡流を形成する気泡４９中のオゾンは被処理水中に溶解する。さらに、紫外線照射部９の紫外線ランプ７は、紫外線透過管３と平行に設置されている。したがって、紫外線透過管３内を通流するオゾンが溶解した被処理水は、紫外線照射部９の紫外線ランプ７から十分な紫外線の照射を受けることができる。紫外線照射部９の紫外線ランプ７から紫外線の照射を受けたオゾンが溶解した被処理水は、波長２５４ｎｍの紫外線を吸収してＯＨラジカルを生成し、生成したＯＨラジカルによって被処理水中に含まれた有機物の酸化分解反応や微生物の殺滅などが進行する。
【００３６】
紫外線透過管３を通流する間に紫外線照射部９の紫外線ランプ７から紫外線の照射を受けた被処理水は、出口側ヘッダ管５に設けられた連結管２７を介して出口側ヘッダ管５に流入し、さらに、出口側ヘッダ管の出口部５ｃから、紫外線照射処理後の被処理水が通流する図示していない管路へ流出して行く。
【００３７】
ここで、本実施形態の紫外線照射装置の反応器となる紫外線照射流路、つまり、入口ノズル１７、紫外線透過管３、そして、連結管２７からなる管路のアスペクト比や容積効率の一例を示す。本実施形態の紫外線照射装置では、紫外線照射流路は、内径が５７.８ｍｍで、有効長が１.１ｍから１.６ｍといった寸法になっている。したがって、本実施形態の紫外線照射装置の反応器となる紫外線照射流路の内径に対する有効長の比つまりアスペクト比は、１８から２６になっている。これに対して、従来の紫外線照射装置の反応器となる槽のアスペクト比、つまり、槽の細長比は、２から６といったものである。このように、本実施形態の紫外線照射装置では、反応器となる紫外線照射流路のアスペクト比は、従来の紫外線照射装置の反応器となる槽のアスペクト比に比べて格段に大きくすることができる。
【００３８】
すなわち、本実施形態の紫外線照射装置の反応器となる紫外線照射流路は、押し出し流れ反応器となり、反応器内での逆混合、つまり、流体の一部が短絡して流れ、紫外線の照射を十分に受けることなく、オゾンが未反応のまま反応器から流出するといった問題が起こり難くなり、反応器の容積効率を向上できる。本実施形態の紫外線照射装置の反応器となる紫外線照射流路の容積効率は、実際の必要反応器容積に対する理想流れとなる押し出し流れでの必要反応器容積（理想流れとなる押し出し流れでの必要な反応器容積／実際の必要反応器容積）で表されるが、本発明者らが検討した結果、本実施形態の紫外線照射装置の紫外線照射流路の反応器としての容積効率はほぼ１であった。
【００３９】
容積効率Ｖｐ／Ｖは、化学工学便覧によれば次式（１）で表される。
Ｖｐ／Ｖ＝１／［１＋ｋτ（Ｄ／ｕＬ）］  ・・・（１）
なお、Ｖｐは押し出し流れ反応器の容積、Ｖは同一の反応率を得るのに必要な反応器の容積、ｋは反応速度係数、τは平均滞留時間、Ｄは気泡塔逆混合係数であり吹き込みガスの空塔流速の関数、ｕは液の空塔流速、Ｌは反応器の有効長である。
【００４０】
式（１）に、以下のような本実施形態の紫外線照射装置における各数値の一例を代入する。化学工学便覧に基づいてガスの空塔流速が１.２７ｃｍ／秒におけるＤは３.５ｃｍ２／秒、ｕは１３.２３ｃｍ／秒、ｋは０.４４６（１／秒）、τは６.８秒とすると、式（１）により、Ｌが９０ｃｍのときでも容積効率Ｖｐ／Ｖは０.９９１となり、Ｌが１.１ｍのとき容積効率Ｖｐ／Ｖは０.９９３となる。
【００４１】
このように、本実施形態の紫外線照射装置では、従来の紫外線照射装置ように完全混合槽型反応器となる槽内でオゾンを注入した被処理流体への紫外線の照射を行わず、入口側ヘッダ管１から紫外線透過管３に流入し、紫外線透過管３を通流しているオゾンを注入した被処理流体へ、紫外線透過管３の外側から紫外線を照射している。本実施形態における紫外線透過管３などからなる反応器での理想流れは、押し出し流れとなり、本実施形態のような紫外線透過管３などからなる反応器は、押し出し流れ反応器となる。このため、反応器内の流体の一部が、紫外線の照射を十分に受けず、オゾンが未反応のまま、つまり、オゾンに紫外線が照射されることによるＯＨラジカルの発生やＯＨラジカルによる酸化分解が十分に行われないまま流出するのを抑制できる。したがって、紫外線照射装置が有する反応器の容積効率を向上でき、紫外線照射装置の浄化処理能力を向上できる。
【００４２】
さらに、本実施形態の紫外線照射装置では、紫外線照射流路を形成する入口ノズル１７を有しており、入口ノズル１７は、入口側ヘッダ管１内の流路に突出して入口側ヘッダ管１内の被処理水からなる液体層４５中で開口した状態となっている。そして、この入口ノズル１７の入口側ヘッダ管１内の流路に突出した部分には、入口側ヘッダ管１内の流路の上部のオゾンガス層４７に連通した貫通孔からなる散気孔１７ａが穿設されている。これにより、入口側ヘッダ管１内の流路の上部に溜まったオゾンガス層４７となっているオゾンまたはオゾンを含む気体は、入口側ヘッダ管１内から紫外線透過管３などからなる紫外線照射流路へ通流する被処理流体に、散気孔１７ａを介して比較的微細な気泡４９となって供給される。したがって、紫外線照射流路内には比較的微細な気泡を含む気泡流が形成され、オゾンは紫外線照射流路を通流する被処理流体に溶解し易くなるため、浄化処理能力を確実に向上できる。
【００４３】
ところで、本実施形態の紫外線照射装置のように、紫外線透過管３などからなる紫外線照射流路を複数備えている場合、各紫外線照射流路に供給される被処理流体の量やオゾンまたはオゾンを含む気体の量などはできるだけ均一である必要がある。これに対して、本実施形態の紫外線照射装置では、入口ノズル１７は、オゾンガス層４７に連通した散気孔１７ａが穿設され、入口側ヘッダ管１内の被処理水からなる液体層４５中で開口した状態となっていることによって、複数の紫外線照射流路に供給される被処理流体の量やオゾンまたはオゾンを含む気体の量などを均一化することもできる。
【００４４】
ここで、本発明者らが複数の紫外線照射流路に供給される被処理流体の量やオゾンまたはオゾンを含む気体の量について検討した結果の一例を図５に示す。図５は、被処理水の流量比を本実施形態と同様の構成の紫外線照射装置に設けた２２本の紫外線照射流路について調べた結果の一例であり、個々の紫外線照射流路の流量比は、被処理水の入口側ヘッダ管への総供給流量を１００％としたときの割合を示している。
【００４５】
入口側ヘッダ管の両端部側に位置する入口ノズルから紫外線透過管への流量比つまり紫外線照射流路の流量比は、図５に示すように、平均値よりも約１％少なく、入口側ヘッダ管の中央部に位置する紫外線照射流路の流量比は、平均値よりも約０.７５％大きくなっている。しかし、これらの流量比の差は、処理上の問題を生じる程のものではないうえ、本実施形態では、他の入口側ヘッダ管への紫外線照射流路の連結形態に比べて被処理流体の量やオゾンまたはオゾンを含む気体の量などを均一化できていることがわかった。ただし、浄化処理能力は低下するが、他の入口側ヘッダ管への紫外線照射流路の連結形態にすることもできる。
【００４６】
さらに、本実施形態の紫外線照射装置では、紫外線照射流路の少なくとも紫外線透過性を有する材料で形成された部分である紫外線透過管３及び紫外線照射部９の周囲は、紫外線を反射する反射板４１で囲われている。このため、紫外線の照射効率が向上し、浄化処理能力をより向上できる。ただし、浄化処理能力は低下するが、反射板を設けていない構成にすることもできる。
【００４７】
また、本実施形態では、紫外線照射流路を入口ノズル１７、紫外線透過管３、そして、連結管２７などを連結して形成している。しかし、紫外線照射流路は、このような形態に限らず、適宜の形態で形成できる。さらに、入口室を入口側ヘッダ管１で、出口室を出口側ヘッダ管５で形成した。しかし、紫外線照射流路よりも被処理流体の流路の幅が大きい空間を形成できれば、入口室や出口室は、このような形態に限らず、適宜の形態で形成できる。
【００４８】
また、本実施形態では、６本の紫外線照射流路に対して２本ずつ紫外線ランプ７を設置できる紫外線照射部９を４つ用いた構成を示している。しかし、紫外線照射流路の本数や紫外線照射部の数は、処理数流体の容量などに応じて適宜選択できる。さらに、本実施形態では、オゾン供給手段を備えておらず、オゾンを注入した被処理流体を供給して用いる紫外線照射装置の場合を示している。しかし、オゾン供給手段などを備えた構成などにすることもできる。
【００４９】
このように、本発明を適用してなる紫外線照射装置は、本実施形態の構成に限らず、入口室、出口室、そして、入口室と出口室との間に設けられた紫外線照射流路を備えていれば、様々な構成で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を適用してなる紫外線照射装置の一実施形態の概略構成及び動作を示す図であり、外箱を断面で、また、入口側ヘッダ管及び紫外線透過管を部分的に破断した状態で示す正面図である。
【図２】図１のII−II線からの矢視図であり、入口部、照射室床、制御盤などを省略した状態で示す図である。
【図３】本発明を適用してなる紫外線照射装置の一実施形態の紫外線照射部の概略構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】本発明を適用してなる紫外線照射装置の一実施形態の入口側ヘッダ管と紫外線透過管との連結構造を示す断面図である。
【図５】本発明を適用してなる紫外線照射装置の各紫外線照射流路の流量比を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  入口側ヘッダ管
３  紫外線透過管
５  出口側ヘッダ管
５ｃ  出口部
７  紫外線ランプ
９  紫外線照射部
１１  筐体
１３  制御盤
１５  入口部
１７  入口ノズル
１７ａ  散気孔
２７  連結管
３１  照射室天井
３３  照射室床
４１  反射板
４３  照射室
４９  気泡
【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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