(57)【要約】【課題】  石英ガラス製の透明管を処理槽として使用した場合における紫外線ＬＥＤの配置状態を最適化した紫外線照射装置を提供する。【解決手段】  内周面に紫外線反射部を有する管状石英ガラス製処理槽の外周に複数の紫外線ＬＥＤを配置し、該紫外線ＬＥＤからの紫外線を、前記処理槽に形成した照射孔を通して処理槽内を流れる被処理水に照射する紫外線照射装置において、紫外線ＬＥＤから照射孔を通る紫外線の光軸を、処理槽の軸線に交わる方向で、かつ、処理槽の直径方向の直線に対して処理槽の上流側又は下流側に傾斜させるとともに、処理槽の軸線方向に隣接する照射孔同士は、照射孔同士の間隔をＬ、処理槽の内径をＤ、前記直径方向の直線に対する光軸の角度をθとしたときに、Ｌ＝２Ｄｔａｎθとなる間隔にはならないようにする。【選択図】  図１
2017221903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に紫外線を反射させる反射部を有する管状石英ガラス製の処理槽の外周に複数の紫外線ＬＥＤを配置し、該紫外線ＬＥＤからの紫外線を、前記処理槽に形成した照射孔を通して処理槽内を流れる被処理水に照射する紫外線照射装置において、前記複数の紫外線ＬＥＤは、前記処理槽の外周の周方向にあらかじめ設定された間隔でリング状に設けられるとともに、該リング状に設けられた紫外線ＬＥＤが処理槽の軸線方向にあらかじめ設定された間隔で複数箇所に設けられ、前記照射孔を通る各紫外線の光軸を、前記処理槽の軸線に交わる方向で、かつ、前記処理槽の直径方向の直線に対して処理槽の上流側又は下流側にあらかじめ設定された角度で傾斜させるとともに、前記処理槽の軸線方向に隣接する紫外線ＬＥＤからの紫外線を透過するに照射孔は、照射孔同士の処理槽軸線方向の間隔をＬ、前記処理槽の内径をＤ、前記直径方向の直線に対する光軸の角度をθとしたときに、Ｌ＝２Ｄｔａｎθとなる位置には設けないことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記直径方向の直線に対する光軸の角度θは、１５〜２５度の範囲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３】
前記処理槽の内径が２００ｍｍであり、管壁の肉厚が６．５ｍｍであり、前記角度θが２０度であり、前記照射孔が周方向に等間隔で３０箇所に設けられていることを特徴とする請求項１又は２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、紫外線照射装置に関し、詳しくは、浄水処理や下水処理等において、紫外線を用いて水中の微生物の殺菌や有機物の酸化を行う紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、紫外線を照射して、被処理水に含まれる微生物や病原性原虫の殺菌や消毒をする紫外線照射水処理装置が知られている。紫外線光源として、近年は、紫外線ＬＥＤが注目されており、紫外線ＬＥＤを用いた紫外線照射水処理装置としては、処理槽となる管体の内側に多数の紫外線ＬＥＤを配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５３２２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のように、処理槽の内側に紫外線ＬＥＤを配置した場合は、メンテナンス性などに難点があるため、外側に紫外線ＬＥＤを配置することが考えられる。しかし、処理槽の外側に紫外線ＬＥＤを配置する場合、処理槽として、紫外線を透過する材料、例えば、石英ガラス製の透明管を使用する必要があるが、管壁の肉厚や内径、石英ガラスの屈折率などの各種条件に応じて紫外線ＬＥＤの配置状態を最適化する必要がある。
【０００５】
そこで本発明は、石英ガラス製の透明管を処理槽として使用した場合における紫外線ＬＥＤの配置状態を最適化した紫外線照射装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の紫外線照射装置は、内周面に紫外線を反射させる反射部を有する管状石英ガラス製の処理槽の外周に複数の紫外線ＬＥＤを配置し、該紫外線ＬＥＤからの紫外線を、前記処理槽に形成した照射孔を通して処理槽内を流れる被処理水に照射する紫外線照射装置において、前記複数の紫外線ＬＥＤは、前記処理槽の外周の周方向にあらかじめ設定された間隔でリング状に設けられるとともに、該リング状に設けられた紫外線ＬＥＤが処理槽の軸線方向にあらかじめ設定された間隔で複数箇所に設けられ、前記照射孔を通る各紫外線の光軸を、前記処理槽の軸線に交わる方向で、かつ、前記処理槽の直径方向の直線に対して処理槽の上流側又は下流側にあらかじめ設定された角度で傾斜させるとともに、前記処理槽の軸線方向に隣接する紫外線ＬＥＤからの紫外線を透過する照射孔は、照射孔同士の処理槽軸線方向の間隔をＬ、前記処理槽の内径をＤ、前記直径方向の直線に対する光軸の角度をθとしたときに、Ｌ＝２Ｄｔａｎθとなる位置には設けないことを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明の紫外線照射装置は、前記直径方向の直線に対する光軸の角度θが１５〜２５度の範囲であること、また、前記処理槽の内径が２００ｍｍであり、管壁の肉厚が６．５ｍｍであり、前記角度θが２０度であり、前記照射孔が周方向に等間隔で３０箇所に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の紫外線照射装置によれば、処理槽内を流れる被処理水に対して効率よく紫外線処理を行うことができる。これにより、紫外線ＬＥＤの設置数を最小化し、消費電力の低減を図りながら、紫外線処理効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の紫外線照射装置の一形態例を示す説明図である。
【図２】処理槽外周への紫外線ＬＥＤの配置例を示す説明図である。
【図３】紫外線ＬＥＤの角度θと入射エネルギＷとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１及び図２は、本発明の紫外線照射装置の一形態例を示している。紫外線照射装置１１は、管状石英ガラス製の処理槽１２の外周に、図示しないリング状の電気配線基板等を備えたリング状ＬＥＤ支持部材に装着された状態で、複数の紫外線ＬＥＤ１３をリング状に配置している。前記処理槽１２には、少なくとも内周面に紫外線を反射させる処理を施した反射部１２ａが形成されるとともに、前記紫外線ＬＥＤ１３からの紫外線を処理槽１２内に照射する部分には、紫外線を透過させる照射孔１２ｂがそれぞれ設けられている。各紫外線ＬＥＤ１３は、リング状ＬＥＤ支持部材の周方向にあらかじめ設定された間隔で等間隔で設けられており、各紫外線ＬＥＤ１３から照射孔１２ｂを通して照射される紫外線の光軸Ａは、前記処理槽１２の軸線Ｃに交わる方向で、かつ、前記処理槽１２の直径方向の直線Ｒに対して処理槽１２内を流れる被処理水の上流側又は下流側にあらかじめ設定された角度θで傾斜した状態に設定されている。
【００１１】
また、前記リング状ＬＥＤ支持部材は、前記処理槽１２の軸線Ｃの方向に、あらかじめ設定された間隔で複数箇所に配置されている。隣接するリング状ＬＥＤ支持部材の間隔、すなわち、処理槽１２の軸線方向に隣接する紫外線ＬＥＤ１３からの紫外線を処理槽１２内に透過する照射孔１２ｂは、該照射孔１２ｂ同士の処理槽軸線方向の間隔をＬ、前記処理槽１２の内径をＤ、前記直径方向の直線Ｒに対する光軸Ａの角度をθとしたときに、Ｌ＝２Ｄｔａｎθとなる位置には設けないようにしている。すなわち、図１において、一つの紫外線ＬＥＤ１３から照射孔１２ｂを介して処理槽１２内に照射され、処理槽１２の内面の反射部１２ａで反射した紫外線の光軸が、隣接する二つ目の紫外線ＬＥＤ１３に対応する照射孔１２ｂとは異なる位置になるように設定している。
【００１２】
紫外線ＬＥＤ１３及び照射孔１２ｂを、このような角度θ及び間隔Ｌで配置することにより、各紫外線ＬＥＤ１３からの紫外線を処理槽１２の内部全体に照射することができ、処理槽１２内を流れる被処理水の紫外線処理を効率よく行うことができる。
【００１３】
次に、内径が２００ｍｍ、管壁の厚さが６．５ｍｍ、屈折率が１．４９９９４の石英ガラスで製作した管状の処理槽１２を使用し、処理槽１２の軸線方向に隣接する紫外線ＬＥＤ１３及び照射孔１２ｂ同士の間隔Ｌを１５ｍｍに固定し、前記照射孔１２ｂを通る紫外線の光軸Ａの角度θを０度から５度毎に３０度までに変化させ、処理槽１２内への入射量をそれぞれ測定した。その結果、図３に示すような光軸の角度θと入射エネルギＷとの関係が得られた。これにより、角度θが２０度のときに入射エネルギＷが最大となることがわかる。このことから、処理槽１２内に照射する紫外線の光軸の角度θの最適値は２０度であることがわかる。
【００１４】
また、前記照射孔１２ｂの内径がＦのとき、隣接する照射孔１２ｂ同士の間隔Ｌを、Ｌ＝２Ｄｔａｎθ＋Ｆ又はＬ＝２Ｄｔａｎθ−Ｆに設定することにより、反射光の光軸を前記照射孔１２ｂから外れた位置にできるので、照射孔１２ｂの部分で反射しなくなる紫外線量を少なくでき、処理槽１２内での紫外線の反射量を多くすることができる。
【００１５】
なお、使用する紫外線ＬＥＤは、一般的なものを使用することが可能であり、リング状ＬＥＤ支持部材の構造も、一般的な構造を採用することが可能である。また、全ての紫外線の光軸を同一方向に揃える必要は無く、上流側に向けたものと下流側に向けたものとを混在させることもできる。さらに、反射部は、紫外線を反射する材料、例えば金属の蒸着などの周知の手法によって形成することができる。
【符号の説明】
【００１６】
１１…紫外線照射装置、１２…処理槽、１２ａ…反射部、１２ｂ…照射孔、１３…紫外線ＬＥＤ、Ａ…紫外線の光軸、Ｃ…処理槽の軸線、Ｄ…処理槽の内径、Ｌ…処理槽の軸線方向に隣接する照射孔同士の間隔、Ｒ…直径方向の直線 
【図１】
2017221903.tif 000003
【図２】
2017221903.tif 000004
【図３】
2017221903.tif 000005