(57)【要約】【課題】無電極ランプの交換性の向上を図るとともに、効率よく無電極ランプにマイクロ波を放射させて流体改善の向上を図る。【解決手段】無電極ランプ１３とマイクロ波エネルギーを供給するマグネトロン１２が一体構造となったランプハウス１１と被処理水が収容される収容部１７は別空間で構成する。ランプハウス１１と収容部１７は照射窓１１２に配置したスクリーン１８を介して紫外線を通過可能とし、収容部１７に収容した被処理水内に光触媒物質が担持された浄化処理部材１９に対し紫外線が照射可能とする。これにより、取り外し可能なランプハウス１１は、収容部１７から取り外し可能とし、ランプハウス１１に収容された無電極ランプ１３の交換を容易にすることができる。このため、無電極ランプ１３のメンテナンスが容易となり、ランニングコスト削減に寄与することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記マイクロ波を発生させるためのマグネトロンと、
紫外線を透過させる誘電体からなるとともに、前記マイクロ波による放電で紫外線を発光する物質が封入される管状の無電極ランプと
前記マイクロ波を前記無電極ランプに伝達する導波管と、
少なくとも前記マグネトロン、無電極ランプ、導波管を内部に配置したランプハウスと、
被処理水が収容され前記無電極ランプから発光する紫外線を光学的に通過させる照射窓が形成された収容部と、
前記被処理水内の前記紫外線が照射される位置に配置した光触媒機能を備えた浄化処理部材と、を具備したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記照射窓には、前記紫外線を光学的に通過させる金属製のスクリーンを配置したことを特徴する請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記ランプハウス内には、前記照射窓を介して前記無電極ランプで発光させた紫外線を、前記浄化処理部材に照射させるための反射鏡を設置したことを特徴とする請求項１または２記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記浄化処理部材は、光触媒物質を金属製の網あるいは多孔が形成された金属板に担持させたものであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記浄化処理部材は、前記無電極ランプのランプ軸に対して平行にあるいは傾斜させて支持したことを特徴とする請求項４記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記収容部の被処理水の位置に防水状態で、前記ランプハウス側から前記無電極ランプを交換可能に取りけるとともに、前記収容部に位置する前記無電極ランプに対し、前記導波管を介して前記マイクロ波を伝達するようにした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】
この発明は、マイクロ波給電式による無電極紫外線ランプを用いて、例えば微生物や有機物が懸濁あるいは溶存した状態にある水処理を行う場合に好適な紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から紫外線と光触媒の併用により、水質を改善させるための紫外線照射装置用光源としては、長寿命化を図ることから無電極紫外線ランプが用いられている。この紫外線照射装置は、無電極紫外線ランプと光触媒が流体改善区域外に設置されたマグネトロンから、流体改善区域内に配置された無電極紫外線ランプに対してマイクロ波を放射して紫外線を発光させ、その紫外線によってさらに光触媒による化学反応を促進させることで、流体の改善が行われている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特表２００５−５２４５２４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、紫外線を放射する無電極ランプが流体改善区域内に設置されていることから、無電極ランプを交換する場合には、流体や光触媒の中から無電極ランプ自体を取り出す必要がある。この場合、流体改善区域内の無電極ランプと流体改善区域外のマグネトロンの間に水が存在するため、マイクロ波が水に吸収されることから、効率よく無電極ランプに対してマイクロ波が放射されない、という問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、無電極ランプの交換性の向上を図るとともに、効率よく無電極ランプにマイクロ波を放射させて流体改善の向上を図ることのでき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】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明の紫外線照射装置は、前記マイクロ波を発生させるためのマグネトロンと、紫外線を透過させる誘電体からなるとともに、前記マイクロ波による放電で紫外線を発光する物質が封入される管状の無電極ランプと、前記マイクロ波を前記無電極ランプに伝達する導波管と、少なくとも前記マグネトロン、無電極ランプ、導波管を内部に配置したランプハウスと、被処理水が収容され前記無電極ランプから発光する紫外線を光学的に通過させる照射窓が形成された収容部と、前記被処理水内の前記紫外線が照射される位置に配置した光触媒機能を備えた浄化処理部材と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、ランプハウス自体の着脱とランプ交換性が容易となることから、メンテナンが容易となり、ランニングコストの削減につなげることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
図１〜図３は、この発明の紫外線照射装置に関する第１の実施形態について説明するための、図１はシステム構成について説明するための斜視図、図２は図１の断面図、図３はこの発明で用いる無電極ランプについて説明するための構成図である。
【０００９】
図１、図２において、１１は、例えばステンレス製の四方形状のランプハウスであり、このランプハウス１１内の上方部には、マグネトロン１２を配置する。ランプハウス１１は、マグネトロン１２から発生されるマイクロ波を遮断する構造となっている。マグネトロン１２と対向するランプハウス１１の下方部には、電極を備えないいわゆる無電極ランプ１３を配置してある。
【００１０】
無電極ランプ１３は、図３に示す構成を備えている。すなわち、１３１は紫外光を透過させる石英ガラス製の長さが２００ｍｍ程度の円筒形状のバルブである。バルブ１３１は、長手方向の中央部１３２をその両端部１３３，１３４よりも細くなるようにテ―パをつけたもので、両端部１３３，１３４の外径は例えば１７ｍｍ程度、中央部１３２の外径は１２ｍｍ程度である。バルブ１３１の発光空間１３５内には、不活性ガスと水銀、それにタリウムとヨウ素を封入する。バルブ１３１の両端にはバルブ１３１を支持する支持部１３６，１３７を、バルブ１３１と一体的に形成する。
【００１１】
図１、図２において、マグネトロン１２と無電極ランプ１３との間には、マグネトロン１２で発生したマイクロ波を送出させるアンテナ１４から、無電極ランプ１３に伝達させる導波管１５を配置する。また、マグネトロン１２と無電極ランプ１３との間には、無電極ランプ１３から照射される波長２００〜４００ｎｍの紫外線をランプハウス１１の下方側に反射させ、反射させた紫外線を拡散もしくは集光させるための反射鏡１６が配置されている。反射鏡１６はマイクロ波を通過させる例えば耐熱性の樹脂等で形成される。
【００１２】
１７は、被処理水が収容されるランプハウス１１の空間とは別の空間とした箱状の収容部である。また、収容部１７は上面１７１がランプハウス１１の底部１１１とを兼用するもので、底部１１１に無電極ランプ１３で発光した紫外線を照射させるための照射窓１１２を形成することで、無電極ランプ１３と収容部１７は光学的に連通された状態の構造となる。
【００１３】
収容部１７の上面１７１（底部１１１）に形成された照射窓１１２の全面には、スクリーン１８が配置される。スクリーン１８は、例えば、金属線をメッシュ状に編み込んだり、金属板にパンチング加工したりすることにより形成される。
【００１４】
さらに、照射窓１１２と対向する収容部１７内には、複数枚の浄化処理部材１９を無電極ランプ１３のランプ軸に対して、傾斜された状態で配置する。浄化処理部材１９は、例えば金属製の網や金属板に多孔を形成した基材の表面に、光触媒物質を担持させたものである。
【００１５】
光触媒物質としては、紫外線の照射を受けることにより活性化されて被処理水に含まれる有機物を分解または変質させ得るものが用いられ、例えば二酸化チタン、特にアナタ―ゼ型の二酸化チタンが好適である。二酸化チタンは、紫外線が照射されることにより励起され、水を分解してＯＨラジカルを生成させる機能を有するものであり、生成されたＯＨラジカルにより、水中に含まれる有機物を分解または変質させる。光触媒物資を基材の表面に担持させる手段としては、例えば焼結処理により実現可能である。また、基材となる金属材料としては、光触媒物質を構成する金属元素と同種の元素よりなる金属材料が好ましく、例えば光触媒物質として酸化チタンを用いる場合には、チタンを用いることが好ましい。
【００１６】
ここで、図４を参照し、図１の右側面がら見た状態の側面図に図１を駆動させる機能を追加状態について説明する。
【００１７】
図４において、反射鏡１６の前面に位置するランプハウス１１の側面には、無電極ランプ１３から発光する紫外線を受光する受光素子４１と、受光素子４１が受光した光の量を検出する光量検出器４２と、予め光の量が設定され、光量検出器４２により検出された光の量が、設定された光の量に等しくなるように電源４４を制御する電源制御部４３を備える。受光素子４１は、紫外線照射の妨げにならないように、反射鏡１６とスクリーン１８を結ぶ直線上を避けて設けられている。
【００１８】
このようにして、収容部１７に収容された被処理水は、無電極ランプ１３で発光する紫外線を被処理水中に配置された浄光触媒物質が担持の浄化処理部材１９に照射することにより、被処理水に含まれる有機物を分解または変質させ、被処理水の改善を図ることができる。
【００１９】
この実施形態では、無電極ランプ１３はマグネトロン１２と同じランプハウス１１内に配置され、被処理水を収容する収容部１７とは別空間に分けてある。このため、ランプハウス１１自体の取り外しと無電極ランプ１３の交換が容易となり、メンテナンス性の向上に繋がり、ランニングコストの削減に寄与する。
【００２０】
図５は、この発明の紫外線照射装置に関する第２の実施形態について説明するための構成図である。上記した実施形態と同一構成部分には同一の符号を付してここでは異なる部分について説明する。
【００２１】
この実施形態は、浄化処理部材１９２を無電極ランプ１３のランプ軸に対して平行に配置したものである。この場合は、スクリーン１８を介して照射される紫外線が、傾斜した場合に比べて広い面積となる。このため浄化処理部材１９２の処理能力の向上に寄与する。
【００２２】
この場合も、無電極ランプとマグネトロンが一体のランプハウスに配置し、被処理水が収容する空間とは別の空間であるため、ランプハウス自体の取り外しとランプ交換性の向上を図ることができる。
【００２３】
図６は、この発明の紫外線照射装置に関する第３の実施形態について説明するための構成図である。上記した実施形態と同一構成部分には同一の符号を付してここでは異なる部分について説明する。
【００２４】
この実施形態は、浄化処理部材１９３を無電極ランプ１３のランプ軸に対して平行に配置することに加え、浄化処理部材１９３を波型としたものである。この場合は、スクリーン１８を介して照射される紫外線が、平面型の第２の実施形態に比べてさらに広い面積となる。このため浄化処理部材１９３の処理能力のさらに向上させることができる。
【００２５】
この場合も、無電極ランプとマグネトロンが一体のランプハウスに配置し、被処理水が収容する空間とは別の空間であるため、ランプハウス自体の取り外しとランプ交換性の向上を図ることができる。
【００２６】
図７、図８は、この発明の紫外線照射装置に関する第４の実施形態について説明するためのもので、図７は図２に相当する構成図、図８は図７の要部を拡大して示した斜視図である。上記した各実施形態と同一構成部分には同一の符号を付してここでは異なる部分について説明する。
【００２７】
図７、図８において、収容部１７（ランプハウス１１）の一部を、マイクロ波を送出させるための導波管１５と兼用するとともに、導波管１５を収容部１７の位置に配置するようにした。すなわち、収容部１７の上面１７１に切込みを入れ、ここから収容部１７の内部側にほぼ直角に折りこんで切込み部７１，７２を形成し、取付け孔７３をとする。折込み部７１，７２の端部には、ほぼ円筒状のスクリーン１８２を取り付ける。スクリーン１８２は、折込み部７１と７２の間隔だけスクリーン１８２の長手方向に切欠部７４を形成し、この切欠部７４を折込部７１，７２の端部を接着等の接合手段を用いて取着する。これにより、スクリーン１８２の内部は、切欠部７４と取付け孔７３を介して収容部１７の外部と連通した状態となる。
【００２８】
スクリーン１８２の内部には、無電極ランプ１３を配置して取り付ける。無電極ランプ１３の取付けは、無電極ランプ１３の支持部１３６，１３７を、図示しない収容部１７の取付け部に取り付けるか、取付け孔７３から無電極ランプ１３が取付けられた図示しない着脱式のランプ取付具を収納するかにより実現できる。また、スクリーン１８２の内部は防水構造とし、収容部１７内の被処理水が入り込まないようにしてある。
【００２９】
これにより、無電極ランプ１３は、円筒形状に形成された浄化処理部材１９４内に配置する状態に配置される。浄化処理部材１９４は、径の異なるものを用意し、スクリーン１８２の周囲を取り囲む格好としている。この例では、浄化処理部材１９４を２重に配置してある。
【００３０】
この場合、マイクロ波を送出する導波管１５を、収容部１７内に配置された無電極ランプ１３の発光部まで設置したことで、あたかも収容部１７内からの発光であるかのような紫外線照射が可能となり、浄化処理部材１９に対する紫外線の照射効率を向上させることができる。
【００３１】
また、直径の異なる複数の円筒形状の浄化処理部材１９は、無電極ランプ１３に対して取り囲む構造をしていることから、反射鏡なしに確実に効率よく無電極ランプ１３から照射される紫外線を受けることが可能となる。
【００３２】
この実施形態では、無電極ランプをランプハウス側から交換可能としながら、無電極ランプを囲む格好で浄化処理部材を配置できることから、浄化処理部材に確実に紫外線を照射させることができる。
【００３３】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、被処理水は収容部１７内で被処理水に含まれる有機物を分解または変質させるようにしたが、被処理水はダクトを用いて連続的に処理することも考えられる。
【００３４】
また、収容部１７の重なるランプハウス１１の部分は、収容部１７で兼用したが、それぞれ形成して結合しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の紫外線照射装置に関する第１の実施形態について説明するための概念的な斜視図。
【図２】図１の断面図。
【図３】図１を駆動させる構成を追加して示した構成図。
【図４】この発明で用いる無電極ランプについて説明するための構成図。
【図５】この発明の紫外線照射装置に関する第２の実施形態について説明するための概念的な斜視図。
【図６】この発明の紫外線照射装置に関する第３の実施形態について説明するための概念的な斜視図。
【図７】この発明の紫外線照射装置に関する第４の実施形態について説明するための概念的な斜視図。
【図８】図７の要部の斜視図。
【符号の説明】
【００３６】
１１  ランプハウス
１１１  底部
１２  マグネトロン
１３  無電極ランプ
１４  アンテナ
１５  導波管
１６  反射鏡
１７  収容部
１７１  上面
１８，１８２  スクリーン
１９，１９２，１９３，１９４  浄化処理部材
７１，７２  切込み部
７３  取付け孔
７４  切欠部
【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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【図７】
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【図８】
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