(57)【要約】【課題】外部からの光の進入が遮断された閉塞空間内に配置された高圧放電ランプの始動性を高める。【解決手段】実施形態のランプ点灯装置は、外部からの光の進入が遮断された閉塞空間内に配置され、紫外線を放出する高圧放電ランプと、高圧放電ランプの点灯時に、絶縁破壊電圧に対して３００％以上、５００％以下の無負荷電圧を高圧放電ランプに印加する安定器と、を備える。【選択図】図１
2017016869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの光の進入が遮断された閉塞空間内に配置され、紫外線を放出する高圧放電ランプと；
前記高圧放電ランプの点灯時に、絶縁破壊電圧に対して３００％以上、５００％以下の無負荷電圧を前記高圧放電ランプに印加する安定器と；
を具備するランプ点灯装置。
【請求項２】
前記安定器は、前記無負荷電圧を５秒間以上、継続して前記高圧放電ランプに印加する、請求項１に記載のランプ点灯装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のランプ点灯装置を具備し、
前記高圧放電ランプは、前記閉塞空間内で被照射体に光を照射する、照射装置。
【請求項４】
外部からの光の進入が遮断された閉塞空間内に配置され、紫外線を放出する高圧放電ランプの点灯時に、絶縁破壊電圧に対して３００％以上、５００％以下の無負荷電圧を前記高圧放電ランプに印加する、ランプ点灯方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ランプ点灯装置、照射装置、及びランプ点灯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線照射装置では、紫外線を被照射体に照射するための紫外線高圧放電ランプ（以下、高圧放電ランプと称する）が用いられている。この種の紫外線照射装置には、例えば、船舶において、船舶のバラストタンク内に取り込んだバラスト水の殺菌等の濾過処理を行うために、被照射体としてのバラスト水に紫外線を照射するために用いられるものがある。
【０００３】
このような紫外線照射装置では、例えば、バラストタンク内のバラスト水が流れる流路に高圧放電ランプが配置されており、高圧放電ランプを、外部からの光の進入が遮断された完全暗所下の閉塞空間内に配置することで、船舶の乗員が紫外線に晒されることを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−０１７３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のように完全暗所下の閉塞空間内に配置された高圧放電ランプは、紫外線照射装置の使用後に長時間放置された場合、外部の自然光による励起によって初期電子が供給されることがない。このため、完全暗所下に配置された高圧放電ランプは、点灯されるときに、絶縁破壊に至るまでの時間が長くなる傾向があり、点灯時の始動不良につながる。
【０００６】
このような始動不良の対策としては、高圧放電ランプの点灯前に補助光源をあらかじめ点灯させる構成や、高圧放電ランプの電極に、仕事関数が低いエミッタ材を塗布する構成がある。しかしながら、補助光源を用いる構成は、補助光源を設置するためのスペースを確保することで紫外線照射装置の大型化を招く不都合がある。また、電極にエミッタ材を塗布する構成では、高圧放電ランプの発光管内でエミッタ材が飛散し、エミッタ材と発光管のガラス材とが反応することで失透が生じ、失透が生じた箇所から、発光管内のガスがリークするおそれがある。また、電極にエミッタ材を塗布する構成では、エミッタ材と発光管との反応部分が高温になり、発光管の黒化を招くおそれもある。
【０００７】
そこで、本発明は、外部からの光の進入が妨げられた閉塞空間内に配置された高圧放電ランプの始動性を高めることができるランプ点灯装置、照射装置、及びランプ点灯方法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】
【０００８】
実施形態に係るランプ点灯装置は、外部からの光の進入が遮断された閉塞空間内に配置され、紫外線を放出する高圧放電ランプと、前記高圧放電ランプの点灯時に、絶縁破壊電圧に対して３００％以上５００％以下の無負荷電圧を前記高圧放電ランプに印加する安定器と、を具備する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、外部からの光の進入が妨げられた閉塞空間に配置された高圧放電ランプの始動性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る紫外線照射装置を示す模式図である。
【図２】図２は、実施形態に係る紫外線照射装置において、点灯時に高圧放電ランプに印加する無負荷電圧と印加時間との関係を説明するためのグラフである。
【図３】図３は、実施形態に係る紫外線照射装置における高圧放電ランプの点灯時の始動特性について参考例と比べた結果を説明するための図である。
【図４】図４は、実施形態に係る紫外線照射装置において、高圧放電ランプの点灯時の始動時間と度数との関係を模式的に示すグラフである。
【図５】図５は、実施形態に係る変形例の紫外線照射装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下で説明する実施形態に係るランプ点灯装置８は、高圧放電ランプ１１と、安定器１２と、を備える。高圧放電ランプ１１は、外部からの光の進入が遮断された閉塞空間としての流路１０内に配置され、紫外線を放出する。安定器１２は、高圧放電ランプ１１の点灯時に、絶縁破壊電圧に対して３００％以上、５００％以下の無負荷電圧を高圧放電ランプ１１に印加する。
【００１２】
また、以下で説明する実施形態に係るランプ点灯装置８が有する安定器１２は、無負荷電圧を５秒間以上、継続して高圧放電ランプ１１に印加する。
【００１３】
また、以下で説明する実施形態に係る照射装置としての紫外線照射装置１は、ランプ点灯装置８を備える。高圧放電ランプ１１は、流路１０内で被照射体としてのバラスト水５に光を照射する。
【００１４】
また、以下で説明する実施形態に係るランプ点灯方法は、外部からの光の進入が遮断された閉塞空間内に配置され、紫外線を放出する高圧放電ランプ１１の点灯時に、絶縁破壊電圧に対して３００％以上、５００％以下の無負荷電圧を高圧放電ランプ１１に印加する。
【００１５】
（実施形態）
以下、実施形態に係る紫外線照射装置について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る紫外線照射装置は、船舶においてバラスト水に紫外線を照射するために用いられる。
【００１６】
（紫外線照射装置の構成）
図１は、実施形態に係る紫外線照射装置を示す模式図である。図１に示すように、実施形態の紫外線照射装置１は、被照射体としてのバラスト水５を貯留するバラストタンク６から供給されるバラスト水５の供給経路上に設けられている。紫外線照射装置１は、バラスト水５に紫外線を照射するための照射管７と、照射管７内に配置されたランプ点灯装置８と、を備える。
【００１７】
バラストタンク６は、船舶の外部からバラスト水５を取り入れる第１配管６ａと、船舶から外部へバラスト水５を排出する第２配管６ｂと、を有する。また、バラストタンク６は、紫外線照射装置１へバラスト水５を供給する第３配管６ｃと、紫外線照射装置１を通過したバラスト水５が戻される第４配管６ｄと、を有する。各第１配管６ａから第４配管６ｄには、各配管６ａ〜６ｄを開閉可能にするバルブ９がそれぞれ設けられている。
【００１８】
紫外線照射装置１の照射管７は、バラストタンク６の第３配管６ｃと第４配管６ｄとの間に配置されている。照射管７は、外部からの光の進入が遮断された閉塞空間である流路１０を有しており、流路１０内が完全暗所下となっている。照射管７には、一端に、第３配管６ｃと連結される供給口７ａが設けられており、他端に、第４配管６ｄと連結される排出口７ｂが設けられている。
【００１９】
ランプ点灯装置８は、紫外線ランプである複数の高圧放電ランプ１１と、安定器１２と、を有する。複数の高圧放電ランプ１１は、完全暗所下の閉塞空間である流路１０内に配置されている。高圧放電ランプ１１は、いわゆるＨＩＤ（High  Intensity  Discharge）ランプであり、例えば高圧水銀ランプが用いられている。高圧放電ランプ１１は、図示しないが、発光管と、発光管の両端に配置された一対の電極と、を有しており、発光管内に希ガス、水銀が封入されている。
【００２０】
なお、高圧放電ランプ１１は、発光管内に希ガス、水銀に加えて、例えばヨウ化鉄などのメタルハライドが更に封入されてもよい。また、ここでいう「紫外線」とは、４００ｎｍ以下の波長の光であり、具体的には発光管内に封入された水銀の輝線である２５４ｎｍ、３６５ｎｍの光であるが、その他の波長の光も許容される。また、「紫外線を放出する高圧放電ランプ」とは、４００ｎｍ以下の光を放出する高圧放電ランプに限定されるものではなく、例えば４００ｎｍ以下の光を放出するのみでなく、４００ｎｍよりも長波長側の光を放出する高圧放電ランプであってもよい。要は、４００ｎｍ以下の光を放出する高圧放電ランプであれば、その発光様式は限定されない。
【００２１】
また、照射管７の流路１０内に配置された複数の高圧放電ランプ１１は、紫外線の透過性を有するランプカバー１３によってそれぞれ覆われており、各ランプカバー１３が、照射管７の内部に固定されている。これにより、高圧放電ランプ１１は、照射管７内を流れるバラスト水５から保護されている。
【００２２】
安定器１２は、高圧放電ランプ１１の点灯時に、絶縁破壊電圧に対して３００％以上、５００％以下の無負荷電圧を各高圧放電ランプ１１に印加する。また、安定器１２は、無負荷電圧を５秒間以上、継続して高圧放電ランプ１１に印加する。本実施形態では、絶縁破壊の平均電圧が４００Ｖである高圧放電ランプ１１を用いて、安定器１２によって１２００Ｖの無負荷電圧を５．５秒間程度、継続して高圧放電ランプ１１に印加する。
【００２３】
なお、ここでいう「絶縁破壊電圧」とは、高圧放電ランプ１１の両端に２５ｋＨｚの正弦波形を有する電圧を印加して放電が開始した電圧を指しており、具体的には測定器ＫＳ−１２９（エヌエフ回路設計ブロック社製）を用いて測定した値の平均値である。
【００２４】
（紫外線照射装置における照射処理）
バラストタンク６には、船舶の外部から取り込まれたバラスト水５が貯められる。バラストタンク６内に貯められたバラスト水５は、第３配管６ｃを通って、紫外線照射装置１へ供給される。紫外線照射装置１では、照射管７の供給口７ａから供給されたバラスト水５が、照射管７の流路１０に沿って流れると共に、高圧放電ランプ１１によってバラスト水５に紫外線が照射される。このように紫外線照射装置１は、高圧放電ランプ１１がバラスト水５に紫外線を照射することで、バラスト水５に含まれる微生物を死滅させる。
【００２５】
照射管７内で紫外線が照射されたバラスト水５は、照射管７の流路１０に沿って流れ、照射管７の排出口７ｂから排出される。紫外線照射装置１から排出されたバラスト水５は、第４配管６ｄを通ってバラストタンク６へ戻される。紫外線照射装置１によってバラストタンク６内のバラスト水５を浄化した後、バラストタンク６内のバラスト水５は、船舶の外部へ排水される。
【００２６】
なお、本実施形態では、紫外線照射装置１を通過したバラスト水５は、第４配管６ｄを介してバラストタンク６内へ戻されるが、この構成に限定されるものではない。例えば、紫外線照射装置１を通過したバラスト水５は、船舶の外部へ直接排出されるように構成されてもよい。
【００２７】
図２は、実施形態に係る紫外線照射装置１において、点灯時に高圧放電ランプ１１に印加する無負荷電圧と印加時間との関係を説明するためのグラフである。図２において、縦軸が電圧（Ｖ）を示し、横軸が電圧の印加時間（秒）を示す。
【００２８】
図２に示すように、実施形態の紫外線照射装置１では、絶縁破壊電圧が４００Ｖである高圧放電ランプ１１を点灯させるときに、安定器１２によって絶縁破壊電圧の３００％である１２００Ｖの無負荷電圧を、５．５秒間程度、継続して印加する。紫外線照射装置１では、バラスト水５の処理後、完全暗所下である照射管７内に配置された高圧放電ランプ１１が点灯されずに、例えば２４時間程度以上、放置される場合がある。このような場合であっても、高圧放電ランプ１１の点灯時に、安定器１２によって絶縁破壊電圧の３００％以上の無負荷電圧を印加することで、高圧放電ランプ１１が不点灯になる頻度が低減され、高圧放電ランプ１１の始動性が高められる。
【００２９】
次に、実施形態の紫外線照射装置１における高圧放電ランプ１１の始動性について、実施例と参考例とを比較した結果を説明する。図３は、実施形態に係る紫外線照射装置１における高圧放電ランプ１１の点灯時の始動特性について参考例と比べた結果を説明するための図である。図４は、実施形態に係る紫外線照射装置１において、高圧放電ランプ１１の点灯時の始動時間と度数との関係を模式的に示すグラフである。図４において、縦軸が度数（サンプル数）を示し、横軸が高圧放電ランプ１１の始動時間（秒）を示す。また、図４において、実施例を実線で示し、参考例を破線で示す。
【００３０】
図３に示すように、実施例及び参考例では、絶縁破壊の平均電圧（絶縁破壊電圧）が４００Ｖの高圧放電ランプ１１を用いて、完全暗所下に２４時間以上、放置させた後に、高圧放電ランプ１１の点灯を行った。参考例では、絶縁破壊電圧の２５０％である１０００Ｖの無負荷電圧を４秒間）継続して印加した。このとき、参考例では、高圧放電ランプ１１の始動遅れの平均時間が１．２秒となり、始動遅れの比率が１００％であった。
【００３１】
一方、実施例では、絶縁破壊電圧の３００％である１２００Ｖの無負荷電圧を５．５秒間、継続して高圧放電ランプ１１に印加した。実施例では、高圧放電ランプ１１の始動遅れの平均時間が０．６秒となり、参考例に対する始動遅れの比率が５１．８％であった。したがって、実施例は、参考例に比べて、高圧放電ランプ１１の始動時間を６秒弱短縮し、始動遅れが生じる比率を４８％程度低減することができた。
【００３２】
したがって、図４に示すように、高圧放電ランプ１１の始動時間が６．０秒秒程度までかかっていた参考例に比べて、実施例によれば、３．０秒以上の始動遅れが解消され、始動時間が３．０秒以内となる度数を増やすことができた。
【００３３】
すなわち、紫外線照射装置１によれば、絶縁破壊電圧の３００％以上の無負荷電圧を高圧放電ランプ１１に印加することで、始動遅れの平均時間を短縮し、始動遅れの比率が削減されるので、完全暗所下での高圧放電ランプ１１の始動性を高められる。加えて、紫外線照射装置１によれば、絶縁破壊電圧の３００％である１２００Ｖの無負荷電圧を、５秒間以上、継続して高圧放電ランプ１１に印加することで、完全暗所下での高圧放電ランプ１１の始動性を更に高められる。
【００３４】
なお、無負荷電圧を５００％よりも大きく設定した場合、電極に印加される電圧が高くなり、電極を構成する材料が高圧放電ランプ１１の発光管内に飛散する。電極を構成する材料が高圧放電ランプ１１の発光管内に飛散することで、始動性が低下するので、好ましくない。また、電極を構成する材料が高圧放電ランプ１１の発光管内に飛散することで、電極近傍の高圧放電ランプ１１の発光管内が黒化する。黒化は、高圧放電ランプ１１の紫外線放出量を減らす作用があるので、好ましくない。さらに、無負荷電圧を５００％よりも大きくする安定器１２を実現しようとした場合、安定器１２の大型化を招く。安定器１２の大型化は、特に狭い船舶内部に搭載するとき寸法の制約を受ける。よって、無負荷電圧は５００％以下に設定することが好ましい。
【００３５】
また、上述のように構成されたランプ点灯装置８を用いたランプ点灯方法は、外部からの光の進入が遮断された閉塞空間内である照射管７の流路１０内に配置された高圧放電ランプ１１の点灯時に、絶縁破壊電圧に対して３００％以上、５００％以下の無負荷電圧を高圧放電ランプ１１に印加する。
【００３６】
実施形態におけるランプ点灯装置８は、外部からの光の進入が遮断された流路１０内に配置された高圧放電ランプ１１の点灯時に、絶縁破壊電圧に対して３００％以上、５００％以下の無負荷電圧を高圧放電ランプ１１に印加する安定器１２を有する。これにより、完全暗所下での高圧放電ランプ１１の始動性を高めることできる。
【００３７】
加えて、実施例形態のランプ点灯装置８は、安定器１２によって、上述の無負荷電圧を５秒間以上、継続して高圧放電ランプ１１に印加することで、完全暗所下での高圧放電ランプ１１の始動性を更に高めることできる。
【００３８】
また、実施形態によれば、安定器１２によって高圧放電ランプ１１に印加する無負荷電圧を設定するだけで対応可能であるので、ランプ点灯装置８の構成の変更や追加が不要であり、ランプ点灯装置８、紫外線照射装置１全体の大型化を避けることができる。
【００３９】
以下、実施形態に係る変形例の紫外線照射装置について図面を参照して説明する。なお、変形例において、実施形態と同一の構成部材には、実施形態と同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
（変形例）
図５は、実施形態に係る変形例の紫外線照射装置を示す模式図である。変形例は、被照射体としてのばい煙に紫外線を照射する点が、実施形態と異なる。
【００４１】
図５に示すように、実施形態の変形例の紫外線照射装置２は、例えば焼却炉や厨房に連通する排気ダクト２６の流路に配置されており、排気ダクト２６を流れるばい煙に含まれる有害物質の分解を行うばい煙処理に適用されている。
【００４２】
紫外線照射装置２は、ばい煙に紫外線を照射するための照射管２７と、照射管２７内に配置されたランプ点灯装置８と、を備える。紫外線照射装置２の照射管２７は、排気ダクト２６と排気ダクト２６との間に両端が連結されている。照射管２７は、外部からの光の進入が遮断された閉塞空間である流路２０を有しており、流路２０内が完全暗所下となっている。また、照射管２７の両端部には、ばい煙を排気するための排気ファン２８が設けられている。
【００４３】
また、ランプ点灯装置８の複数の高圧放電ランプ１１は、完全暗所下の閉塞空間である流路２０内に配置されている。また、照射管２７の流路２０内に配置された複数の高圧放電ランプ１１は、ランプカバー１３によって覆われており、照射管２７内を流れるばい煙から保護されている。
【００４４】
なお、厨房等からの光が排気ダクト２６内へ僅かに進入する状況もあり、排気ダクト２６を介して照射管２７の流路２０内へ光が僅かに進入するような環境についても、外部からの光の進入が遮断された閉塞空間に含まれるものとする。
【００４５】
以上のように構成された紫外線照射装置２において、排気ファン２８によって排気ダクト２６内を流れるばい煙は、紫外線照射装置２に供給される。紫外線照射装置２では、照射管２７の一端側から供給されたばい煙が、照射管２７の流路２０に沿って流れると共に、高圧放電ランプ１１によってばい煙に紫外線が照射される。このように紫外線照射装置２は、高圧放電ランプ１１がばい煙に紫外線を照射することで、ばい煙に含まれる有害物質を分解して、ばい煙を浄化する。
【００４６】
照射管２７内で紫外線が照射されたばい煙は、照射管２７の流路２０に沿って流れ、照射管２７の他端側から排気ダクト２６へ排出される。紫外線照射装置２を通過して排気ダクト２６に排出されたばい煙は、排気ダクト２６を通って外部へ排出される。
【００４７】
そして、紫外線照射装置２においても、高圧放電ランプ１１の点灯時に、完全暗所下に配置された高圧放電ランプ１１の点灯時に、安定器１２によって、絶縁破壊電圧に対して３００％以上、５００％以下の無負荷電圧を高圧放電ランプ１１に印加する。これにより、完全暗所下での高圧放電ランプ１１の始動性が高められている。加えて、変形例においても、安定器１２によって、上述の無負荷電圧を５秒間以上、継続して高圧放電ランプ１１に印加することで、高圧放電ランプ１１の始動性が更に高められている。
【００４８】
変形例においても、実施形態と同様に、絶縁破壊電圧に対して３００％以上、５００％以下の無負荷電圧を高圧放電ランプ１１に印加することで、完全暗所下での高圧放電ランプ１１の始動性を高めることができる。加えて、上述の無負荷電圧を５秒間以上、継続して高圧放電ランプ１１に印加することで、完全暗所下での高圧放電ランプ１１の始動性を更に高めることができる。
【００４９】
なお、上述した実施形態及び変形例では、絶縁破壊電圧に対して３００％以上の一定の無負荷電圧が高圧放電ランプ１１に印加されるように構成されたが、一定の無負荷電圧に限定されるものではない。絶縁破壊電圧に対して３００％以上の無負荷電圧は、印加時間に伴って、段階的または無段階に変化するように制御されてもよい。例えば、絶縁破壊電圧に対して無負荷電圧が３００％、３１０％、３２０％と印加時間と共に段階的に増えたり、無負荷電圧が３００％から３５０％まで無段階に増えたりするように制御されてもよい。また、絶縁破壊電圧に対して３００％以上の無負荷電圧を段階的に変化させる場合には、無負荷電圧の印加時間が徐々に長くなるように制御されてもよい。例えば、絶縁破壊電圧に対して３００％の無負荷電圧を２秒間継続し、続いて絶縁破壊電圧に対して３５０％の無負荷電圧を４秒間継続して印加するように制御されてもよい。これらにより、完全暗所下での高圧放電ランプ１１の始動性を更に高めることが可能になる。
【００５０】
本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施す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。実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００５１】
１  紫外線照射装置
５  バラスト水
７  照射管
８  ランプ点灯装置
１０  流路
１１  高圧放電ランプ
１２  安定器
【図１】
2017016869.tif 000003
【図２】
2017016869.tif 000004
【図３】
2017016869.tif 000005
【図４】
2017016869.tif 000006
【図５】
2017016869.tif 000007