(57)【要約】【課題】紫外線照射水槽の両端の外面又は保護管の内面に結露が生じるのを回避し得る紫外線照射装置を提供することを課題とする。【解決手段】上下水道水の殺菌・消毒・不活化を行う紫外線照射装置において、処理水の給水ポート，排水ポートを有する筒状の紫外線照射水槽１１と、前記紫外線照射水槽内に配置され、処理水に紫外線を照射する紫外線ランプ１５と、前記紫外線照射水槽内に配置され、前記紫外線ランプを保護する保護管１６と、前記紫外線照射水槽の両端の外面又は前記保護管の内面と接触する気体の湿度が結露しない湿度まで下げた状態に保つ結露防止機構とを備えていることを特徴とする紫外線照射装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下水道水の殺菌・消毒・不活化を行う紫外線照射装置において、処理水の給水ポート，排水ポートを有する筒状の紫外線照射水槽と、前記紫外線照射水槽内に配置され、処理水に紫外線を照射する紫外線ランプと、前記紫外線照射水槽内に配置され、前記紫外線ランプを保護する保護管と、前記紫外線照射水槽の両端の外面又は前記保護管の内面と接触する気体の湿度が結露しない湿度まで下げた状態に保つ結露防止機構とを備えていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記結露防止機構は、前記紫外線照射水槽の両端に気密に設けられた保護カバーと、この保護カバー内に充填された、前記紫外線照射水槽の両端の外面又は前記保護管の内面に結露しない湿度まで湿度を下げた気体とを備えていることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記結露防止機構は、前記紫外線照射水槽の両端の給電部に気密に設けられた保護カバーと、この保護カバー内に乾燥した気体を導入する導入機構と、前記保護カバーに設けられ、乾燥した気体を導入・排出する導入口及び排出口とを備えていることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
乾燥した気体が紫外線照射装置のエア駆動装置から排出される排気ガスであることを特徴とする請求項３記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
乾燥した気体を断続的に保護カバー内に導入する制御機構を備えていることを特徴とする請求項３記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
処理水の水温を測定する第１のセンサーと、前記紫外線照射水槽近傍の給水ポート又は排水ポート近傍の気温と湿度を測定する第２のセンサーと、これら第１・第２のセンサーと電気的に接続された制御器とを具備し、これらのセンサーの測定データより結露が生じる条件になった時だけ、保護カバー内に乾燥した気体が導入されることを特徴とする請求項３記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
前記結露防止機構は、前記紫外線照射水槽の両端の外面又は前記保護管の内面の外気との接触面に、予熱された気体を供給する供給機構であることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項８】
前記結露防止機構は、紫外線照射水槽の両端の給電部に気密に設けられた保護カバーと、この保護カバー内に配置された除湿機とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項９】
前記結露防止機構は、紫外線照射水槽の両端の給電部に気密に設けられた保護カバーと、この保護カバー内に配置されたヒータとから構成されていることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、紫外線を利用した紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道水の殺菌・消毒、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白、さらには医療機器の殺菌等を行うためにオゾンや塩素等の薬品が用いられている。  
従来の消毒装置では、オゾンや薬品を処理水に均一に溶けこますために、滞留槽やスプレーポンプ等の攪拌装置が必需品で、水質や水量の変化に対し即対応できなかった。紫外線には、殺菌・消毒・脱色、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白等の作用があり、水質や水量の変化に対し即対応するために、紫外線処理を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１６８３４８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、紫外線処理を行う紫外線照射装置においては、次のような課題があった。  
（１）上下水道水の殺菌・消毒・不活化を行う紫外線照射装置において、処理水は紫外線を照射している数秒以内で殺菌・消毒・不活化される。紫外線光源には紫外線ランプが使用される。この紫外線ランプは、紫外線照射水槽内に配置された，紫外線が透過する誘電体からなる保護管内に配置されている。前記保護管は、処理水に接触しているため、通水される処理水と外気温の温度差に起因する結露が、紫外線ランプ側の保護管内面に発生しやすい。  
保護管の内面に発生した結露が、紫外線ランプに接触すると、ランプ表面の温度が下がり、その影響でランプ内部の気体の圧力や液体もしくは固体の蒸気圧が下がって、所定の紫外線出力が得られなくなる。また、状況によっては点灯状態が維持できなくなる。
【０００５】
（２）紫外線照射装置の構成部材である紫外線照射水槽には、保護管にヒビが入った場合や割れた場合に処理水が漏れ出てくる場合に備え、漏水を検知する目的で漏水検知器が備えられている。しかし、通水される処理水と外気温の温度差に起因する結露が紫外線照射水槽の外面に生じた場合、前記漏水検知器が誤動作して、装置を緊急停止させてしまう。  
（３）紫外線照射水槽には、紫外線ランプをはじめとする電気部品が取り付けられている。通水される処理水と外気温の温度差に起因する結露が紫外線照射水槽の外面に生じた場合、この結露に起因して電気回路が短絡してしまう危険性がある。
【０００６】
実施形態の目的は、通水される処理水と外気温の温度差に起因する結露が紫外線照射水槽の両端の外面又は保護管の内面に結露が生じるのを回避し得る紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、上下水道水の殺菌・消毒・不活化を行う紫外線照射装置において、処理水が流入・流出する筒状の紫外線照射水槽と、前記紫外線照射水槽内に配置され、処理水に紫外線を照射する紫外線ランプと、前記紫外線照射水槽内に配置され、前記紫外線ランプを保護する保護管と、前記紫外線照射水槽の両端の外面又は前記保護管の内面と接触する気体の湿度が結露しない湿度まで下げた状態に保つ結露防止機構とを備えていることを特徴とする紫外線照射装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】上水処理システムのフローの例。
【図２】第１の実施形態に係る紫外線照射装置の説明図。
【図３】第２の実施形態に係る紫外線照射装置の説明図。
【図４】第３の実施形態に係る紫外線照射装置の説明図。
【図５】第４の実施形態に係る紫外線照射装置の説明図。
【図６】処理水の温度と湿度との関係を示す特性図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本実施形態の紫外線照射装置について詳細に説明する。  
本発明者らは、種々研究を重ねた結果、上下水道水の殺菌・消毒・不活化を行う紫外線照射装置において、通水される処理水と外気温の温度差に起因する結露が紫外線照射水槽の両端の外面又は保護管の内面、特に給電部近くの紫外線照射水槽の外面又は保護管の内面に生ずるのを防ぐために以下の手段を講じることを究明するに至った。ここで、結露を回避するためには、紫外線照射水槽の両端の外面又は前記保護管の内面と接触する気体の湿度を結露しない湿度まで下げた状態に保つことが重要である。なお、川の水のように温度が比較的高い場合、あるいは全ての紫外線ランプが点灯している場合は、紫外線照射水槽の両端の外面又は保護管の内面に結露が付着しにくい。一方、地下水のように温度が低い場合、あるいは複数の紫外線ランプのうち一部の紫外線ランプのみが点灯している場合には、紫外線照射水槽の両端の外面又は保護管の内面に結露が付着する傾向がある。
【００１０】
（１）紫外線照射水槽の両端に保護カバーをＯリング等を用いて気密に取付けた構造とし、保護カバー内に紫外線照射水槽の外面又は保護管の内面に結露しない湿度まで湿度を下げた空気、窒素等の気体を充填する手段。  
（２）紫外線照射水槽の両端に夫々保護カバーを取付け、一方の保護カバー内に外部より乾燥した空気、窒素等の乾燥気体を供給し、他方の保護カバー内から乾燥気体を排出する手段。なお、乾燥気体としては、紫外線照射装置のエア駆動装置の排気ガスを利用してもよい。これにより、排気ガスを有効利用できる。また、乾燥気体は制御機構としてのタイマー等で制御して、断続的に供給してもよい。即ち、結露は紫外線照射水槽の両端の外面や保護管の内面に常に発生するわけではないので、乾燥気体を連続的に供給する必要はなく、タイミングを見て断続的に供給することによっても結露を回避できる。
【００１１】
（３）処理水の水温を測定する第１のセンサーと、前記紫外線照射水槽近傍の気温と湿度を測定する第２のセンサーと、これら第１・第２のセンサーと電気的に接続する制御器を具備し、これらのセンサーの測定データより結露が生じる条件になった時だけ、保護カバー内に乾燥した気体を導入する手段。即ち、この手法は、例えば図６に示すように、縦軸を湿度、横軸を処理水の水温とするグラフを描いたとき飽和水蒸気曲線が得られるが、この飽和水蒸気曲線より上側の湿度になった時に結露が生じるので、この時だけ保護カバー内に乾燥した気体を導入するものである。  
（４）紫外線照射水槽の両端の外気との接触面に、予熱された空気、窒素等の気体を供給する供給機構を用いる手段。  
（５）紫外線照射水槽の給電部に保護カバーを設け、この保護カバー内に気体の湿度を結露しない湿度まで下げる除湿機を設ける手段。  
（６）紫外線照射水槽の給電部に保護カバーを設け、この保護カバー内に紫外線照射水槽の外面に結露が生じるのを回避するためのヒータを設ける手段。
【００１２】
以下、具体的な実施形態について述べるが、本実施形態は下記に述べることに限定されない。  
図１は上水処理システムのフローの例を示し、川，湖，地下から取水された原水は、凝集沈殿１、活性炭濾過２の工程を経て、ＵＶ消毒装置３に導かれ、塩素注入４された後、一般家庭家事業所などに配水される。
【００１３】
（第１の実施形態）  
第１の実施形態に係る紫外線照射装置について、図２を参照して説明する。  
図２中の符号１１は、下部側に処理水１２の給水ポート１３を有し、上部側に排水ポート１４を有したＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６からなる紫外線照射水槽を示す。この紫外線照射水槽１１には、４本の紫外線ランプ１５と該紫外線ランプ１５を夫々保護する４本の保護管１６が断面的にみて環状に配置されている。また、保護管１６は、紫外線を透過可能な誘電体例えば石英ガラスからなり、紫外線ランプ１５と同軸上に配置されている。なお、保護管１６は紫外線ランプ１５に対して十分長く、保護管１６の両端側には紫外線ランプ１５は存在しない。前記紫外線照射水槽１１の両端は給電部１７になっており、これらの給電部１７に紫外線を遮蔽するステンレス製の保護カバー１９ａ，１９ｂがＯリング２３を介して気密に設けられている。これらの保護カバー１９ａ，１９ｂ内には、紫外線照射水槽１１の給電部付近の外面に結露が生じない湿度まで下げた空気、窒素等の気体２０が充填されている。ここで、保護カバー１９ａ，１９ｂとＯ−リング２３と気体とを総称して結露防止機構と呼ぶ。前記各紫外線ランプ１５の両端は、電子安定器２１に電気的に接続されている。前記紫外線照射水槽１１の上部には、紫外線照射量を監視する紫外線モニター（図示せず）を設置する監視窓２２が取付けられている。なお、図示しないが、漏水検知器は、保護カバー１９ａ，１９ｂ内の端部でフランジの保護管１６のシール部分の直下に取付けられている。
【００１４】
こうした構成の紫外線照射装置において、処理水１２は給水ポート１３より紫外線照射水槽１１内に流入した後、紫外線ランプ１５から照射された紫外線１８により処理水内に含まれる細菌が殺菌・消毒・不活化され、排水ポート１４より流出する。
【００１５】
第１の実施形態によれば、紫外線照射水槽１１の両端に夫々気密に設けられた保護カバー１９ａ，１９ｂ及びこれらの保護カバー１９ａ，１９ｂ内に充填された気体２０により、紫外線照射水槽１１の両端の外面や保護管１６の内面に結露が生じるのを防ぐことができる。従って、所定の紫外線出力を維持できるとともに、漏水検知器が誤動作により装置が緊急停止することを防止でき、更に結露に起因して電気回路が短絡するのを防止できる殺菌・消毒・不活化能力が維持可能な紫外線照射装置が得られる。
【００１６】
(第２の実施形態)  
第２の実施形態に係る紫外線照射装置について、図３を参照して説明する。但し、図２と同部材は同符号を付して説明を省略する。  
図２中の符号３１は、一方の保護カバー１９ａに設けられた気体導入口を示す。この気体導入口３１からは、紫外線照射水槽１１の両端の外面や保護管１６の内面に結露が生じるのを防ぐために、乾燥した空気、窒素等の乾燥気体３２が図示しない導入機構により導入される。また、他方の保護カバー１９ｂには、乾燥気体を排出するための気体排出口３３が設けられている。
【００１７】
第２の実施形態によれば、紫外線照射水槽１１の両端の給電部に設けられた保護カバー１９ａ，１９ｂと、保護カバー１９ａ内に乾燥気体を導入する気体導入口３１と、保護カバー１９ｂに設けられた気体排出口３３と、導入機構を備えた構成にすることにより、第１の実施形態と同様な効果を有する。
【００１８】
なお、第２の実施形態において、乾燥気体として乾燥した空気、窒素等の乾燥気体を用いた場合について述べたが、これに限らず、紫外線照射装置のエア駆動装置の排気ガスを利用してもよい。また、上記乾燥気体は、タイマー等で制御して保護カバー内に断続的に供給するような構成にしてもよい。更に、処理水の水温を測定する第１のセンサーと、紫外線照射水槽近傍の気温と湿度を測定する第２のセンサーと、これらの第１・第２のセンサーに電気的に接続する制御器とを具備し、これらのセンサーの測定データより結露が生じる条件になった時だけ、保護カバー内に乾燥した気体を導入するようにしてもよい。さらには、紫外線照射水槽の両端に保護カバーを設けずに、紫外線照射水槽の両端の外気との接触面に、予熱された空気、窒素等の気体を外部より直接供給するようにしてもよい。
【００１９】
(第３の実施形態)  
第３の実施形態に係る紫外線照射装置について、図４を参照して説明する。但し、図２と同部材は同符号を付して説明を省略する。  
図４中の符号３４は、保護カバー１９ａ内に配置された除湿機を示す。この除湿機３４は、紫外線照射水槽１１の両端の外面や保護管１６の内面に結露が生じるのを防ぐために設けられている。
【００２０】
第３の実施形態によれば、保護カバー１９ａ内に除湿機３４を設けることにより、第１の実施形態と同様な効果を有する。
【００２１】
(第４の実施形態)  
第４の実施形態に係る紫外線照射装置について、図５を参照して説明する。但し、図２と同部材は同符号を付して説明を省略する。  
図５中の符号３５は、保護カバー１９ａ，１９ｂ内に夫々配置されたヒータを示す。これらのヒータ３５は、紫外線照射水槽１１の両端の外面や保護管１６の内面に結露が生じる防ぐために設けられている。  
第４の実施形態によれば、保護カバー１９ａ，１９ｂ内に夫々ヒータ３５を設けることにより、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【００２２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２３】
１１…紫外線照射水槽、１２…処理水、１３…給水ポート、１４…排水ポート、１５…紫外線ランプ、１６…保護管、１７…給電部、１８…紫外線光、１９ａ，１９ｂ…保護カバー、２０…気体、２１…電子安定器、２３…Ｏ−リング、３１…気体導入口、３２…乾燥気体、３３…気体排出口、３４…除湿機、３５…ヒータ。
【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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