CN101885517A - 紫外线照射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种紫外线照射装置。在下侧面形成有开口部(14)的箱状的光源(11)内配置紫外线灯(12)，并使发生的紫外线从开口部(14)发射。向开口部(14)的反方向发射的紫外线灯(12)的紫外线通过反射板(13)反射后从开口部(14)发射。在与光源(11)的开口部(14)相对的位置形成有窗部(15c)，通过配置于该窗部(15c)的、透射紫外线的石英玻璃制紫外线透射材料(19)，向处理容器(15)照射紫外线，该处理容器(15)在内部形成有能够流入、流出被处理水的处理部(16)。介由紫外线透射构件(19)接收来自光源(11)的紫外线的照射的处理部(16)基于必要的紫外线的照度分布来形成其形状。

Description

紫外线照射装置

相关申请的交互引用

本发明基于2009年5月11日申请的日本申请、即特愿2009-114410的优先权的利益。由此主张该优先权的利益。前述日本申请的所有内容作为参照文献合并于此。

技术领域

本发明涉及一种使用紫外线灯进行流体的杀菌、不活化、有机物分解等处理的紫外线照射装置，进一步地具体来说，涉及一种在谋求维护性提高的同时，同样对被处理水进行紫外线照射的紫外线照射装置。

背景技术

在日本特表2005-534475号公报(现有技术1)中所公开的技术是：在流体流动的流体通路的外部，配置能够照射紫外线的紫外线灯，使用2块反射板进行聚光，使得在流体通路内流动的流体能够被从紫外线灯发出的紫外线高效率地照射。

上述现有技术1的技术形成了在流体通路的周围配置有反射板的结构。该结构使得流体通路的大小(直径)难以增大，因此存在着流体的处理量减少，处理效率较差的问题。又，为了使处理速度提高增加紫外线灯的数量时，反射板的设计、调整花费时间，而且反射板本身的尺寸也变大，存在着系统整体大型化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紫外线照射装置，其可以在谋求提高维护性的同时，对被处理水进行同样的紫外线照射。

本发明的紫外线照射装置，其特征在于，包括：在下侧面形成有开口部的箱状的光源；配置在所述光源内，通过所述开口部发射紫外线的紫外线灯；使向所述开口部的反方向发射的所述紫外线向所述开口部反射的反射板；和处理容器，所述处理容器包括：形成为能够收容被处理水的处理部；设置在该处理部的上方的与所述光源的开口部相对的位置，使所述紫外线透射的紫外线透射性的紫外线透射材料，所述处理部具有基于必要的紫外线的照度分布的形状。

附图说明

图1是用于说明本发明的紫外线处理装置的一个实施形态的概念上的立体图。

图2是图1所示的紫外线处理装置的侧截面图。

图3是图1所示的紫外线处理装置的侧截面图。

图4A是用于说明图3所示的紫外线灯发出的紫外线被反射板反射的说明图，图4B是用于说明相对于水的深度的紫外线的照度的说明图。

图5是用于说明不同波长的紫外线在水中的透射率的说明图。

图6是用于说明从光源(ランプハウス)发射出的紫外线的254nm的配光分布实例的说明图。

图7是基于本发明的被处理水的深度，说明不同的紫外线照度和处理容器的形状之间的关系的说明图。

图8是用于说明本发明的紫外线照射装置的其他的实施形态的说明图。

图9A及图9B是用于分别说明被处理水下的紫外线照度和处理容器的形状之间的关系的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图对实施本发明的最佳形态进行详细说明。

图1～图3是用于说明本发明的紫外线照射装置的一个实施形态的图，图1是概念上的立体图，图2是图1的侧截面图，图3是以截面显示图2的一部分的I-I’线的侧截面图。

如图1及图2所示，该实施形态的紫外线照射装置100包括例如发射紫外线的光源11和使该紫外线照射自来水并进行杀菌处理的处理容器15。光源11形成为箱状，在其下侧面设置有开口部14。在光源11内配置有能够发射波长为180～400nm的紫外线的紫外线灯12。在夹着紫外线灯12与开口部14相对的位置上，配置有反射板13。反射板13使从紫外线灯12发出的、向开口部14的相反侧方向发射的紫外线向开口部14方向反射。

紫外线灯12可以是能够发射波长为180～400nm的紫外线的任意的紫外线灯，例如高压放电灯、管状的无电极灯，该无电极灯封入有一种通过微波放电来发射紫外线的物质。

如图1至图3所示，处理容器15是由例如不锈钢等的耐腐蚀性材料所形成的容器。处理容器15具有如下形状：在三棱柱横向放倒的状态下，该三棱柱的3个侧面中的一个面向上方，与该面向上方的三棱柱的侧面相对的棱线(底部15a)朝向下方。在处理容器15的内部空间形成有处理部16。在与该三棱柱的一方的端面相对应的处理容器15的侧面，形成有将作为处理对象的水灌入处理部16的供水口17。同样地，在与该三棱柱的另一方的端面相对应的处理容器15的侧面，形成有将由处理部16处理后的水排出的排水口18。在供水口17安装有使被处理水流入的管道(图中未示出)，在排水口18安装有用于将由处理部16处理过的被处理水排出的管道(图中未示出)。

但是，供水口17形成在处理容器15的底部15a的附近，排水口18形成在处理容器的上部15b(与底部15a相对的该三棱柱的侧面)的附近。由此，被灌入供水口17的被处理水通过处理容器15中深度较深的位置和处理容器15中深度较浅的位置这两个位置从排水口18排出。

在处理容器15的上部15b(与底部15a相对并面向上面的该三棱柱的侧面)，形成有大小与光源11的开口部14配合的窗部15c。在窗部15c上安装有具有紫外线透射性的功能的、例如石英玻璃制的紫外线透射材料19。即，成为紫外线灯12能够通过紫外线透射材料19对处理部16照射紫外线的状态。

采用具有这样的构成的紫外线照射装置，从紫外线灯12发射的紫外线，由通过紫外线透射材料19直接被照射到处理部16上的部分的紫外线，和通过反射板反射13反射并通过紫外线透射材料19被照射到处理部16上的部分的紫外线合并而成，并对从供水口17灌入到处理部16的被处理水进行照射。

图4A及图4B是在被处理对象物是自来水的情况下，用于说明相对于水的深度的紫外线的照度的说明图。

图4A示出从图3的紫外线灯12发射的波长为254nm的紫外线被直接发射状态和通过反射板13的反射而发射的状态。图中的II-II’线示出相当于处理部16内的水面的线。图4B示出从光源11向处理部16照射紫外线时，相对于被处理水的深度的紫外线的照度。

即，图4B表示的是：将从紫外线灯12直接发射的波长为254nm的紫外线和利用反射板13反射的同样波长为254nm的紫外线的照度合并，在将II-II’线上(水面上)的照度设为100％时，II-II’线以下(水面下)的各照度80％、60％、20％的各自的分布。

可以看出，水中的照度是根据所谓的朗勃特-比尔(Lambert-Beer)法则按照指数函数方式减少的。图5示出在与自来水中，各波长为240nm、260nm、280nm、300nm的紫外线的相对于水深的透射率。

但是，如上所述，处理容器15具有如下形状：将三棱柱横向放倒设置(该三棱柱的两端面横向设置)，并且与该三棱柱的面向上方的侧面相对的棱线朝向下方。下面，参照图6及图7，对向处理容器15内的紫外线的照射和处理容器15的形状的关系进行说明。

图6示出从光源11照射到处理容器15的波长为254nm的紫外线的配光分布实例。图7基于本发明的被处理水的深度，表示不同的紫外线照度和处理容器的形状之间的关系。

图7中，在将具有图6所示的紫外线灯12的配光分布的紫外线照射到处理部16内的自来水上时，可以确保20mW/cm²以上的照度的处理容器15的形状以a表示，可以确保10mW/cm²以上的照度的处理容器15的形状以b表示。

即，以20mW/cm²以上的照度的紫外线进行自来水的杀菌处理时，通过使用处理容器15的形状a，能够在处理部16内的全部区域以所需要的照度来进行紫外线照射。以10mW/cm²以上的照度的紫外线进行自来水的杀菌处理时，通过使用处理容器15的形状b，能够在处理部16内的全部区域以所需要照度来进行紫外线照射。又，在处理部16的全部区域照射10mW/cm²以上的照度的紫外线时，通过采用处理容器15的形状a，所确保的紫外线照度可以是形状为b的情况下的2倍。由此，如果用于水处理的紫外线照度确保为10mW/cm²以上，通过采用形状a代替形状b，能够使水处理的生产间隔时间缩短到一半。即，能够将必要照度的紫外线给予处理部16内的全部区域，进行适当的水处理。

这样地，从供水口17灌入到处理容器15的自来水可以在处理部16的全部区域得到处理所需要的所希望的照度的紫外线，因此，可以可靠地进行水处理。

进一步地，供水口17配置于处理容器15的下方侧的位置，排水口18配置于上方侧的位置。由此，处理水在水深较深的位置部分和水深较浅的位置部分这两个部分被处理。由于在紫外线照度低的水深较深的位置和紫外线照度高的水深较浅的位置这两处对被处理水进行处理，因此能够更可靠地进行水处理。

即，被处理水同样通过供水口17附近的距离水面较远的紫外线照度弱的区域和排水口18附近的距离水面较近的紫外线照度强的区域，因此被处理水在可靠地进行了水处理之后从排水口18被排出。

在该实施形态中，紫外线灯设置于处理容器的外侧，因此可以提高灯更换的维护性。又，即使在紫外线灯破损了的情况下，也可以防止破损物进入到处理容器内部。

此外，通过使处理容器的处理部形成为与光源的配光相对应的形状，可以将必要的紫外线照度的紫外线照射到通过处理部的全部的被处理水上，从而能够可靠地且高效率地进行水处理。

图8是用于说明本发明的紫外线照射装置的其他的实施形态的说明图。

在该实施形态的紫外线处理装置中，处理容器15具有形状c，该形状c与自来水水面下的照度分布中对应于所希望的照度(例如10mW/cm²以上)的分布形状相配合。与图7的形状b相比，图8所示的处理容器中，在处理容器15的底部15a设置有平坦部81，该平坦部81的形状与紫外线照度分布的扩展相配合，同时在处理容器15的侧面形成使角度平缓了的倾斜部82a、82b。

在这种情况下，将波长为254nm的紫外线照射到处理容器15内的自来水上时，可以做成基本上最大限度地确保在水面下能得到10mW/cm²以上的紫外线照度的处理部16的区域的形状，因此其结果是能够增加水处理能力。基于同样的考虑，可以做成基本上最大限度地确保能得到20mW/cm²以上的紫外线照度的处理部16的区域的形状。

然而，从收容在处理部16内的被处理水的水面到与该水面相对的水面下的处理容器15底面(形成处理容器15的三棱柱的下方侧的侧面)的垂直距离设为d(cm)时，如果满足下式的条件，即可以进行高效率地水处理。这里，A表示所使用的紫外线的波长下每1cm被处理水的吸光度(cm^-1)，X表示必要的照度(mW/cm²)，Y表示在水面上的照度。被处理水是自来水时，每1cm的260nm吸光度是0.0642。

$d\≤-\frac{1}{A}{\log }_{10}\left(\frac{X}{Y}\right)$

图9A及图9B分别表示出不同形状的处理容器151，152，它们是根据相对于被处理水的紫外线的配光分布，通过恰当地选择由水深得到的在被处理水中的紫外线照度而得到的。

在紫外线灯12的条件相同的情况下，根据被处理水的处理条件的不同选择被处理水中的紫外线照度，由此能够任意地设计图9A或者图9B等的处理容器15的形状，并能可靠地进行高效率地水处理。

本发明并不限定为上述的实施形态，例如处理容器15的处理部的形状只要是与所希望的紫外线照度的形状相配合的形状即可，并不限定于上述的形状。又，上述紫外线灯12的波长举例为254nm，但只要是对水处理有效的180～400nm的范围的波长的紫外线，通过做成基于所希望的紫外线照度的处理部16的形状，就能够达到同样的效果。

进一步地，能将水面下的照度确保在20mW/cm²以上的处理容器15的形状a及能确保在10mW/cm²以上的处理容器15的形状b只是一个实例，对应于处理对象即被处理水的目的，能够基于所希望的照度分布任意地设计紫外线照射装置100的处理容器15的形状。

又，说明了将从光源11发射的紫外线聚光后照射的实例，但只要在被处理水内能够得到所希望的紫外线照度，将光源扩散后照射也是可以的。作为水处理的具体实例，以杀菌为例进行了列举，悬浮或者溶解了有机物的状态的水处理等也能够作为其对象。

Claims (5)

1.一种紫外线照射装置，其特征在于，包括：

在下侧面形成有开口部的箱状的光源；

配置在所述光源内，通过所述开口部发射紫外线的紫外线灯；

使向所述开口部的反方向发射的所述紫外线向所述开口部反射的反射板；和

处理容器，所述处理容器包括：形成为能够收容被处理水的处理部；设置在该处理部的上方的与所述光源的开口部相对的位置，使所述紫外线透射的紫外线透射性的紫外线透射材料，

所述处理部具有基于必要的紫外线的照度分布的形状。

2.如权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，

当所述紫外线的波长的被处理水的吸光度为A(cm^-1)，必要的照度(mW/cm²)为X，水面的照度为Y时，所述处理部具有使d(cm)满足下式关系的形状，

$d\≤-\frac{1}{A}{\log }_{10}\left(\frac{X}{Y}\right)$

其中d(cm)是从供给到所述处理部的被处理水的水面到与该水面相对的所述处理容器底面的垂直距离。

3.如权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述处理容器包括：

设置于所述处理容器的下方侧的供水口；

设置于所述处理容器的上方侧，并将在所述处理容器内被处理了的被处理水排出的排出口。

4.如权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，

所述处理部的在远离所述开口部侧的水平面上的面积比接近所述开口部侧的水平面上的面积小。

5.如权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，

所述紫外线灯照射波长为180～400nm的紫外线。

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