CN102674500A - 紫外线照射装置 - Google Patents
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Abstract
紫外线照射装置具有：紫外线照射水槽，具有处理水的给水口和处理水的排水口；保护管，被配置于紫外线照射水槽内，贯通紫外线照射水槽的两端；紫外线灯，被配置于保护管内，通过大于等于10kHz且小于等于10MHz的高频放电点亮来向上述处理水照射紫外线；保护罩，被分别设于紫外线照射水槽的两端，遮挡紫外线和电磁波；电子镇流器(10)，被配置于上述保护罩；以及供电线，将上述紫外线灯与上述电子镇流器(10)电连接。紫外线照射水槽以及保护罩分别由比电导率与相对磁导率之积为1以上的导电性材料构成，且紫外线照射水槽以及保护罩的厚度分别为流过紫外线灯的高频电流的频率下的表皮深度的3倍以上。
Description
关联申请的引用
本申请以日本专利申请第2011-059824号(申请日：2011年3月17日)为基础，享受该申请的优先权。本申请参照该申请，由此，包含同申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及一种紫外线照射装置。
背景技术
紫外线处理被用于上下水道的杀菌/消毒(参照JP，P2004-223502A)。
紫外线灯被用于紫外线照射装置的紫外线光源，紫外线灯利用高频放电来点亮。在高频放电的频率为10MHz以上的情况下，来自紫外线灯与装置内部的供电线的电波泄漏的主要原因是电场。该情况下，仅通过金属来遮挡紫外线灯与装置内部的供电线便能基本抑制电波泄漏。但是，在利用大于等于10kHz且小于等于10MHz的频率的高频放电来点亮紫外线灯的情况下，来自紫外线灯与装置内部的供电线的磁场会泄漏，泄漏到装置外部的磁场可能使其他机器误工作。
发明内容
本发明所要解决的课题是提供一种能够避免来自紫外线灯与装置内部的供电线的电磁波向装置外部泄漏的紫外线照射装置。
实施方式的紫外线照射装置具有：紫外线照射水槽，具有处理水的给水口和处理水的排水口；保护管，被配置于紫外线照射水槽内，贯通紫外线照射水槽的两端；紫外线灯，被配置于保护管内，通过大于等于10kHz且小于等于10MHz的高频放电来点亮，并向处理水照射紫外线；保护罩，被分别设于紫外线照射水槽的两端，遮挡紫外线和电磁波；电子镇流器，被配置于保护罩内；以及供电线，将紫外线灯与电子镇流器电连接，被配置于紫外线照射水槽内以及保护罩内。能够提供一种紫外线照射装置，其中紫外线照射水槽以及保护罩分别由比电导率与相对磁导率之积为1以上的导电性材料构成，且紫外线照射水槽以及保护罩的厚度分别为流过紫外线灯的高频电流的频率下的表皮深度的3倍以上。
通过上述构成的紫外线照射装置，能够避免来自紫外线灯与装置内部的供电线的电磁波向装置外部泄漏。
附图说明
图1表示上水处理系统中的处理流程的概要。
图2是第一实施方式的紫外线照射装置的剖面图。
图3是第二实施方式的紫外线照射装置的剖面图。
图4放大表示图3的紫外线照射装置的重要部分。
图5是图3的示意立体图。
图6是第三实施方式的紫外线照射装置的剖面图。
图7是第四实施方式的紫外线照射装置的剖面图。
图8是第五实施方式的紫外线照射装置的剖面图。
图9表示一般金属的比电导率(比導電率)X、相对磁导率(比透磁率)Y以及它们之积X·Y。
具体实施方式
以下，对本实施方式的紫外线照射装置加以说明。另外，本实施方式并不限于下述内容。
首先，参照图1，对上水处理系统中的处理流程的概要加以说明。
首先，从河川、湖或地下水采集原水(步骤S1)。接着，将所采集的原水导入凝聚沉淀槽，向原水中添加凝聚剂来使微粒子凝聚并沉淀(步骤S2)。接着，将凝聚沉淀槽的上清液送至活性炭过滤槽滤出异物(步骤S3)。接着，将过滤水送至紫外线照射装置并向过滤水照射紫外线(步骤S4)。接着，将UV(紫外线)消毒处理水送至氯注入槽，向UV消毒处理水中注入氯(步骤S5)。在步骤S5之后，经处理的水被配送至一般家庭或企业等。本实施方式的紫外线照射装置被用在步骤S4，进行上水道的杀菌、消毒、灭活。本实施方式的紫外线照射装置也被用于下水道的杀菌、消毒、灭活。
在本实施方式的紫外线照射装置中，紫外线照射水槽以及保护罩分别由比电导率与相对磁导率之积为1以上的导电性材料形成，且紫外线照射水槽以及保护罩的厚度分别为流过紫外线灯的高频电流的频率下的表皮深度(表皮深さ)的3倍以上。作为导电性材料，可列举出金属、导电性树脂、导电性铁素体等。作为金属，可列举出例如不锈钢(SUS316)等。作为导电性树脂，可列举出混合了金属粉的树脂以及在表面形成了金属膜的树脂。图9表示一般金属的比电导率X、相对磁导率Y以及它们之积X·Y。
由于表皮效应，流过导体的高频电流的电流密度在导体的表面高，而在远离表面的位置低。电流密度J由与深度δ相关的下式来表示。
J＝e-δ/d
在此，d为表皮深度(μm)，其为电流成为表面电流的1/e(约0.37)处的深度。表皮深度d如下计算。
d＝(5.03×108)×(ρ/μr·f)1/2
＝(6.609×10-3)/(f/σr)1/2
在此，ρ表示电阻率，μr表示相对磁导率，f表示频率，σr表示比电导率。
以下，对具体的实施方式加以说明。
(第一实施方式)
参照图2，对第一实施方式的紫外线照射装置加以说明。
筒状的紫外线照射水槽1具有处理水的给水口2以及处理水的排水口3。紫外线照射水槽1由比电导率与相对磁导率之积为1以上的导电性材料形成，紫外线照射水槽1的厚度为高频电流的表皮深度的3倍以上。紫外线照射水槽1由例如不锈钢(SUS304，SUS316，SUS316L等)形成。在紫外线照射水槽1内配置有贯通紫外线照射水槽1的端部1a、1b的筒状的保护管6。保护管6为例如石英玻璃管。在保护管6内配置有向紫外线照射水槽1内的处理水照射紫外线4的紫外线灯5。紫外线灯5利用大于等于10kHz且小于等于10MHz的高频放电来点亮。在紫外线照射水槽1上设置监视窗7，未作图示的紫外线监视器介由监视窗7监视紫外线灯5的紫外线照射量。
在紫外线照射水槽1的两端分别设有遮挡紫外线和电磁波的保护罩8。保护罩8由比电导率与相对磁导率之积为1以上的导电性材料形成，保护罩8的厚度为流过紫外线灯的高频电流的频率下的表皮深度的3倍以上。保护罩8由例如金属不锈钢(SUS304，SUS316，SUS316L等)形成。在该实施例中，保护罩8由与紫外线照射水槽1相同的材料形成。在一侧的保护罩8的内侧配置有电子镇流器(電子安定器)10。电子镇流器10通过供电线9与紫外线灯5电连接。供电线9由例如铝(Al)形成。在紫外线照射水槽1内与紫外线灯5平行地配置有贯通紫外线照射水槽1的端部1a、1b的筒状的配管11。保护管6的一侧的端部与配管11的一侧的端部由一侧的保护罩8覆盖，并且保护管6的另一侧的端部与配管11的另一侧的端部由另一侧的保护罩8覆盖。
供电线9包含第一供电线9a和第二供电线9b。第一供电线9a的一端连接于电子镇流器10的一侧的端子，另一端在保护管6内连接于紫外线灯5的一侧的端子。第二供电线9b的一端在保护管6内连接于紫外线灯5的另一侧的端子，另一端通过保护管6、保护罩8以及配管11内而连接于电子镇流器10的另一侧的端子。第一供电线9a、第二供电线9b、紫外线灯5以及电子镇流器10连接成环状。通过配管11内的第二供电线9b与紫外线灯5平行地配置。因此，供电线9被配置于紫外线照射水槽1内以及保护罩8内。
根据第一实施方式，紫外线照射水槽1以及保护罩8分别由比电导率与相对磁导率之积为1以上的导电性材料形成。紫外线照射水槽1以及保护罩8厚度分别为流过紫外线灯的高频电流的频率下的表皮深度的3倍以上。因此，能够避免来自紫外线灯附近以及供电线9的电磁波向装置外部泄漏，并能够防止其他机器的误工作。
(第二实施方式)
参照图3～图5，对第二实施方式的紫外线照射装置加以说明。图3表示紫外线照射装置的剖面图，图4表示图3的重要部分的扩大图，图5表示图4的示意立体图。但是，为与图2所示的部件相同的部件赋予与图2的符号相同的符号，并省略说明。
如图3所示，第二实施方式的紫外线照射装置的供电线9a、9b在保护管6以及保护罩8内以供电线9a、9b、紫外线灯5和电子镇流器10形成环状的方式连接。此外，第二供电线9b的与紫外线灯5平行的部分在保护管6内与紫外线灯5相接近地配置。如图4以及图5所示，紫外线灯5的两端在保护管6的内部被固定于陶瓷制成的引导部件12。第二供电线9b贯通两侧的引导部件12的贯通孔12a，通过固定部件13被固定于一侧的引导部件12。在图4中，固定部件13被固定于远离电子镇流器10的引导部件12。另外，图4、图5中的符号14表示紫外线灯5的电极。
根据第二实施方式，紫外线照射水槽1以及保护罩8分别由比电导率与相对磁导率之积为1以上的导电性材料形成，紫外线照射水槽1以及保护罩8的厚度分别为流过紫外线灯的高频电流的频率下的表皮深度的3倍以上。因此，第二实施方式的紫外线照射装置与第一实施方式的紫外线照射装置同样地，能够避免来自紫外线灯附近以及供电线9的电磁波向装置外部泄漏，并能够防止其他机器的误工作。
如图3所示，在利用高频放电来点亮紫外线照射灯5的情况下，与电子镇流器10连接的供电线9a、9b和紫外线灯5构成环形天线。因此，不需要的电磁场易于被向装置的外部放出。但是，第二实施方式中，第二供电线9b的与紫外线灯5平行的一部分在保护管6内与紫外线灯5相接近地配置。因此，能够避免不需要的电磁波向装置的外部泄漏，并将防止其他机器的误工作。而且，第二供电线9b的一侧的端部侧通过固定部件13被固定于引导部件12，且第二供电线9b的另一端侧以成为贯通引导板12的贯通孔12a的自由端的方式被支撑。即，第二供电线9b被支撑于一侧的引导部件12，且被固定于另一侧的引导部件12。因此，即使第二供电线9b被来自紫外线灯5的辐射热加热膨张而产生热变形，也能够保持第二供电线9b与紫外线灯5的配置关系。
(第三实施方式)
参照图6，对第三实施方式的紫外线照射装置加以说明。为与图2所示的部件相同的部件赋予与图2的符号相同的符号，并省略说明。
如图6所示，第三实施方式的紫外线照射装置与图2相比保护管6的直径大。此外，连接于紫外线灯5的另一侧的端子的第二供电线9b在紫外线灯5的另一侧的端子侧分支为供电线15a、15b。在紫外线灯5的一侧的端子侧，供电线15a的另一端连接于供电线15b的另一端。这些供电线9a、9b、15a、15b被收纳于保护管6以及保护罩8内。相对于紫外线灯5线对称地配置供电线15a、15b。另外，虽未作图示，在图6的紫外线照射装置中，供电线15a、15b与图4、图5所示的第二供电线9b同样地被固定部件支撑，且被固定于固定部件。
根据第三实施方式，紫外线照射水槽1以及保护罩8分别由比电导率与相对磁导率之积为1以上的导电性材料构成，且紫外线照射水槽1以及保护罩8的厚度分别为流过紫外线灯的高频电流的频率下的表皮深度的3倍以上。因此，第三实施方式的紫外线照射装置与第一实施方式的紫外线照射装置同样地，能够避免来自紫外线灯附近以及供电线9的电磁波向装置外部泄漏，并能够防止其他机器的误工作。
根据第三实施方式，连接于紫外线灯5的另一侧的端子的第二供电线9b分支为供电线15a、15b，相对于紫外线灯5线对称地配置这些分支的供电线15a、15b。因此，由通过第一供电线9a、紫外线灯5以及第二供电线9b的高频电流16产生的磁场和由通过分支的供电线15a、15b的高频电流17产生的磁场彼此抵消。因此，能够避免合成磁场向装置的外部泄漏。其结果是，通过第三实施方式，能够防止其他机器的误工作。
另外，在第三实施方式中记述了将第二供电线9b分支为2根供电线15a、15b的情况，但并不限于此，也可以将第二供电线9b分支为例如4根的偶数根的分支供电线，将被分开的各2根分支供电线配置为相对于紫外线灯线对称。
另外，在该实施方式中，作为紫外线灯附近的供电线9b、15a、15b的材质，优选使用铝或铝合金。这是因为下述理由。即，紫外线灯周边的空气中的氧元素因紫外线而发生反应并生成臭氧。此外，由于供电线的金属表面被臭氧氧化，供电线的金属表面的导电率将发生变化。其结果是，流过被分支为多根的供电线的电流的平衡被破坏。流过供电线15a、15b的不平衡的电流所产生的磁场不能抵消流过第二供电线9b以及紫外线灯5的电流所产生的磁场。但是，铝以及铝合金具有耐臭氧性，能够防止这些问题。
(第四实施方式)
参照图7对第四实施方式的紫外线照射装置加以说明。不过，为与图2、图6所示的部件相同的部件赋予与图2、图6的符号相同的符号，并省略说明。图中的符号18、19分别为配置于紫外线照射水槽1的外侧的供电线保护用的配管。配管18、19与紫外线灯5并行配置，且配管18、19的两端部延伸至保护罩8所形成的空间。配管18、19分别由比电导率与相对磁导率之积为1以上的导电性材料形成，且配管18、19的厚度分别为流过紫外线灯的高频电流的频率下的表皮深度的3倍以上。从供电线9b分支的一侧的供电线15a通过保护罩8以及配管18内而被连接于电子镇流器10的一侧端子。从供电线9b分支的另一侧的供电线15b通过保护罩8以及配管19在电子镇流器10的附近连接于供电线15a。相对于紫外线灯5线对称地配置供电线15a、15b的与紫外线灯5平行的部分。
根据第四实施方式，能够获得与第一实施方式相同的效果。另外，在第四实施方式中，记述了将第二供电线9b分支为2根供电线15a、15b的情况，但并不限于此，也可以将第二供电线9b分支为例如4根的偶数根的供电线，相对于紫外线灯线对称地配置被分开的各2根的供电线。该情况下，供电线保护用的多个配管与各供电线相对应地配置。
(第五实施方式)
参照图8，对第五实施方式的紫外线照射装置加以说明。不过，为与图2所示的部件相同的部件赋予与图2的符号相同的符号，并省略说明。
第五实施方式的紫外线照射装置具有配置于紫外线灯5周围的螺旋状的第二供电线9b。
以下详细记述第二供电线9b的构造。第二供电线9b分别具有多个第一区域9x、第二区域9y、第三区域9z。在平行于紫外线灯5且相对于紫外线灯5线对称的第一线和第二线上配置第一区域9x和第二区域9y。第一区域9x被配置于第一线上，第二区域9y被配置于第二线上。第一区域9x和第二区域9y被交替地配置于各自的线上。第三区域9z被配置于垂直于紫外线灯5的长度方向的面上。交替配置的第一区域9x和第二区域9y由第三区域9z连接，多个第一区域9x、第二区域9y和第三区域9z形成一个连续的供电线。该连续的供电线的一端连接于紫外线灯5的另一侧的端子20，另一端连接于镇流器装置10的另一侧的端子。
根据第五实施方式，紫外线照射水槽1以及保护罩8分别由比电导率与相对磁导率之积为1以上的导电性材料形成，且紫外线照射水槽1以及保护罩8的厚度分别为流过紫外线灯的高频电流的频率下的表皮深度的3倍以上。因此，第五实施方式的紫外线照射装置也与第一实施方式的紫外线照射装置同样地，能够避免来自紫外线灯附近的电磁波向装置外部泄漏，并能防止其他机器的误工作。
此外，根据第五实施方式的紫外线照射装置，通过紫外线灯5中的高频电流20的朝向与在平行于紫外线灯5的方向上流过第二供电线9b的高频电流的朝向彼此相反。因此，能够抵消各电流所产生的磁场。所以，能够避免合成磁场向紫外线照射水槽6的外部泄漏，并能够防止其他机器的误工作。
如以上所说明的，根据各实施方式的紫外线照射装置，紫外线照射水槽1以及保护罩8分别由比电导率与相对磁导率之积为1以上的导电性材料形成，且紫外线照射水槽1以及保护罩8的厚度分别为流过紫外线灯的高频电流的频率下的表皮深度的3倍以上。因此，各实施方式的紫外线照射装置能够避免来自紫外线灯附近的电磁波向装置外部泄漏，并能够防止其他机器的误工作。
虽然已对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为例子示出，其意图并不在于限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以通过其他各种形态得以实施，并可以在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形包含于发明的范围或主旨内，并包含于权利要求内所记载的发明及其均等的范围内。
Claims (11)
1.一种紫外线照射装置，具有：
紫外线照射水槽，具有处理水的给水口和处理水的排水口；
保护管，被配置于上述紫外线照射水槽内，贯通上述紫外线照射水槽的两端；
紫外线灯，被配置于上述保护管内，通过大于等于10kHz且小于等于10MHz的高频放电来点亮，并向上述处理水照射紫外线；
保护罩，被分别设于上述紫外线照射水槽的两端，遮挡紫外线和电磁波；
电子镇流器，被配置于上述保护罩内；以及
供电线，将上述紫外线灯与上述电子镇流器电连接，被配置于上述紫外线照射水槽内以及上述保护罩内，
上述紫外线照射水槽以及保护罩分别由比电导率与相对磁导率之积为1以上的导电性材料构成，且上述紫外线照射水槽以及保护罩的厚度分别为流过上述紫外线灯的高频电流的频率下的表皮深度的3倍以上。
2.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，
还具有供电线保护用的配管，上述供电线保护用的配管被配置于上述紫外线照射水槽内，贯通上述紫外线照射水槽的两端部，且与上述紫外线灯并行配置，
上述供电线具有：第一供电线，其一端连接于上述电子镇流器的一个端子，另一端连接于上述紫外线灯的一个端子；和第二供电线，其一端连接于上述紫外线灯的另一个端子，另一端通过上述配管内并连接于上述电子镇流器的另一个端子，
上述第二供电线配置为在上述配管内与上述紫外线灯平行，上述第一供电线、上述第二供电线、上述紫外线灯以及上述电子镇流器连接成环状。
3.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，
上述供电线具有：第一供电线，被配置于上述保护管内，其一端连接于上述电子镇流器的一个端子，且另一端连接于上述紫外线灯的一个端子；和第二供电线，被配置于上述保护管内，其一端连接于上述紫外线灯的另一个端子，且另一端连接于上述电子镇流器的另一个端子，上述第一供电线、上述第二供电线、上述紫外线灯以及上述电子镇流器连接成环状。
4.根据权利要求1所述的紫外线照明装置，其特征在于，
上述供电线具有：第一供电线，被配置于上述保护管内，其一端连接于上述电子镇流器的一个端子，另一端连接于上述紫外线灯的一个端子；和第二供电线，被配置于上述保护管内，其一端连接于上述紫外线灯的另一个端子，另一端分支为偶数根的分支供电线并连接于上述电子镇流器的另一个端子，
上述第二供电线中的第奇数根的分支供电线直接连接于上述电子镇流器的上述一个端子，第偶数根的分支供电线在上述电子镇流器的附近连接于第奇数根的分支供电线，
第奇数根的分支供电线与第偶数根的分支供电线配置为相对于上述紫外线灯线对称。
5.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，
还具有供电线保护用的偶数的配管，该配管贯通上述紫外线照射水槽的两端部，与上述紫外线灯并行配置于上述紫外线照射水槽的外侧，上述配管分别由比电导率与相对磁导率之积为1以上的导电性材料构成，且上述配管的厚度分别为流过上述紫外线灯的高频电流的频率下的表皮深度的3倍以上，
上述供电线具有：第一供电线，其一端连接于上述电子镇流器的一个端子，且另一端连接于上述紫外线灯的一个端子；以及第二供电线，其一端连接于上述紫外线灯的另一个端子，且另一端连接于被分支为偶数根的分支供电线的第二供电线，
第二供电线中的第奇数根的分支供电线通过上述保护管、上述保护罩以及第奇数个的上述配管内并直接连接于上述电子镇流器的另一个端子，第二供电线中的第偶数根的分支供电线通过上述保护管、上述保护罩以及第偶数个的上述配管并在上述电子镇流器的附近连接于第奇数根的分支供电线，
第奇数根的分支供电线和第偶数根的分支供电线配置为相对于上述紫外线灯线对称。
6.根据权利要求1所述的紫外线照明装置，其特征在于，
上述供电线具有：第一供电线，被配置于上述保护管内，其一端连接于上述电子镇流器的一个端子，另一端连接于上述紫外线灯的一个端子；和第二供电线，被配置于上述保护管内，其一端连接于上述紫外线灯的另一个端子，另一端连接于上述电子镇流器的另一个端子，该第二供电线是配置于上述紫外线灯周围的螺旋状的供电线。
7.根据权利要求4所述的紫外线照射装置，其特征在于，
上述供电线由铝或铝合金形成。
8.根据权利要求3所述的紫外线照射装置，其特征在于，
还具有：引导部件，在上述保护管内分别固定上述紫外线灯的两端；和固定部件，用于将上述第二供电线固定于位于隔着上述紫外线灯与上述电子镇流器侧相反一侧的一个上述引导部件，上述第二供电线贯通上述两个引导部件，通过上述固定部件被固定于上述一个引导部件，并被另一个上述引导部件支撑。
9.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，
上述导电性材料为金属、导电性树脂、或导电性铁素体。
10.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，
上述导电性材料为不锈钢。
11.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，
上述紫外线照射水槽与上述保护罩由相同的材料形成。
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