CN103837231B - 紫外线灯的劣化检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种紫外线灯的劣化检测装置，其具有检测可见光线的光强度的可见光区域用的光检测器，利用该光检测器对从封入水银及惰性气体而成的紫外线灯而与紫外线一起放射的可见光线进行受光，并检测其光强度。如果由于灯的劣化导致水银量减少，则惰性气体的能量为了可见光线的发光而被更多地消耗，可见光线的发光强度增加。因此，通过判定例如检测出的可见光的强度是否超过了规定阈值，从而能够检测紫外线灯的劣化。由此，无需使用高价的紫外线传感器，通过使用低价的可见光传感器检测伴随灯内有效水银量减少而导致的可见光增加，从而能够对紫外线灯的劣化进行适当地检测，因此，能够与紫外线放射量的下降相对应，适当地进行更换灯的必要性的通知。

Description

紫外线灯的劣化检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种对紫外线灯的劣化进行检测的劣化检测装置及方法，该紫外线灯放射出对有机物分解或杀菌等有效的波长的紫外线。特别是，涉及一种对与紫外线灯内的有效水银量的减少相伴的紫外线放射量的下降进行检测，并基于该检测结果提示进行紫外线灯的更换的技术。

背景技术

当前，为了进行有机物分解或杀菌等而使用紫外线灯。紫外线灯放射出主要包含对有机物分解有效的185nm波长或对杀菌有效的254nm波长在内的紫外线，例如是低压水银灯（所谓UV-C紫外线灯）等。在紫外线灯中除了水银（更具体地说是水银粒或水银汞剂等）之外，还封入作为非活性气体的氩气等惰性气体。

在紫外线灯（下面简称为“灯”）中，如现有技术所示，伴随紫外线的放射，灯内被封入的水银被消耗。因此，灯内的有效水银量随着灯的点亮时间增加而逐渐减少。随着灯内的有效水银量减少，例如变化为氧化汞等的无效水银而附着在灯管内壁上，与其相对应，包含对有机物分解或杀菌等有效的波长185nm或254nm的紫外线的放射量（以下称为“发光强度”）逐渐下降。并且，如果包含对有机物分解或杀菌等有效的波长的紫外线放射量明显下降，则无法有效地进行有机物分解或杀菌等。因此，在灯内的有效水银枯竭之前，必须更换为新的灯本体。

因此，当前，使用能够测定紫外线放射量的紫外线传感器等紫外线区域用的光检测器，在检测到包含对有机物分解或杀菌等有效的波长的紫外线放射量下降至规定的规定值时，提示进行灯的更换。

例如在下述所示的专利文献1中示出有下述装置，其在能够测定200nm至400nm波长频带的紫外线放射量的碳化硅（SiC）光电二极管中，组合用于隔断超过300nm波长的紫外线的光学滤光器，以测定包含对杀菌有效的254nm波长在内的200nm至300nm波长频带的紫外线放射量。即，利用紫外区域用的光检测器，直接监视包含对杀菌有效的254nm波长在内的紫外线放射量本身，在该紫外线放射量低于规定的阈值的情况下，能够提示更换灯。

专利文献1：日本特开2004－317512号公报

但是，如上所述能够检测包含对杀菌有效的波长在内的紫外线放射量本身的紫外区域用的光检测器，与仅对可见光线进行受光而能够检测可见光线的发光强度的可见光区域用的通常设备相比，高价且成本高。另外，存在下述问题，即，在不使用用于选择杀菌性波长的复杂且高价的光学滤光器的情况下，在紫外线频谱低的一端的区域中，不具有足够的灵敏度。

发明内容

本发明就是鉴于上述问题而提出的，提供一种紫外线灯的劣化检测装置及方法，其不直接对包含有效用于有机物分解或杀菌等的波长在内的紫外线的放射量（发光强度）本身进行检测，也能够与伴随灯内有效水银量的减少出现的所述紫外线放射量的下降相对应，进行更换灯的提示。

本发明所涉及的紫外线灯的劣化检测装置的特征在于，具有检测可见光线的光强度的可见光区域用的光检测器，利用所述光检测器对从封入水银及惰性气体的紫外线灯与紫外线一起放射的可见光线进行受光，基于由该光检测器受光的可见光线的光强度，检测所述紫外线灯的劣化。优选还具有控制部，其基于所述光检测器的输出判定是否需要更换所述紫外线灯，在应更换时对该更换信息进行通知。

根据本发明，使用可见光区域用的光检测器，基于从紫外线灯放射的可见光线的光强度，检测所述紫外线灯的劣化。可见光线与从封入水银及惰性气体的紫外线灯放射的紫外线一起进行放射，而可视区域用的光检测器仅对可见光线进行检测，仅对从紫外线灯放射的可见光线进行受光，并检测该受光的可见光线的发光强度。

如果在灯内封入的有效水银被极度地消耗，则在由水银产生的紫外线的发光中不会再消耗大量的能量，紫外线放射量下降。与其相伴，灯内所封入的惰性气体具有的发光能量用于可见光线的发光，因此被更多地使用，由惰性气体产生的可见光线的发光强度增加（由惰性气体产生可见光线所消耗的能量值增加）。

本发明人着眼于，对应于上述灯内的水银量的变化（减少）而由惰性气体产生可见光线所消耗的能量值变化（增加）这一点，想到如下结论：即使仅对从紫外线灯放射的可见光线的发光强度进行检测，也能够检测伴随灯内有效水银量减少而出现的紫外线放射量的下降。因此，使用可见光区域用的光检测检测可见光线的发光强度，基于该检测结果，检测紫外线灯的劣化，能够判定是否更换该紫外线灯。由此，不直接检测包含对有机物分解或杀菌等有效的波长在内的紫外线的放射量本身，也能够与伴随灯内有效水银量减少出现的紫外线放射量的下降相对应，判定是否更换灯，以及进行表示应更换的通知，并通过容易且低成本得以实现。

本发明不仅可以作为装置发明而实施，还可以作为方法发明而实施。

附图说明

图1是表示使用本发明所涉及的劣化检测装置的液体处理装置的一个实施例的概略图，（a）是侧视图，（b）是主视图。

图2是沿A－A’矢向剖开图1（b）所示的可见光检测部的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是表示使用本发明所涉及的劣化检测装置的液体处理装置1的一个实施例的概略图。在本实施方式中，作为使用本发明所涉及的劣化检测装置的装置，示出了下述液体处理装置1，即，例如在圆筒形状的密闭容器E（下面，称为“圆筒容器”）内，如图1（b）所示，将多个由可透过紫外线的石英玻璃形成的保护外管3，配置成以该容器E的中心轴为起点的同心圆状（在本例中为6根），在该容器E和保护外管3之间通过处理液体P，在分别收容于上述保护外管3中的紫外线灯2发出的紫外线透过保护外管3，而照射向在该容器E内穿过的处理液体P。此外，圆筒容器E由不会因处理液体P生锈的材质形成。具体来说，是不锈钢等。

在图1所示的液体处理装置1中，圆筒容器E的一侧端部（在图示的例子中为左端部）利用密封部F液密地密闭，另一侧端部（在图示的例子中为右端部）利用端板G液密地密闭，并构成下述管路：从设在该容器侧面的一个液体入口Ea进入的处理液体P，从设在与其分离的该容器侧面的另一个液体出口Eb排出。

紫外线灯2以插入至保护外管3内的状态配置在圆筒容器E内。该紫外线灯2是封入有水银（更具体地说是水银粒或水银汞剂）及惰性气体而成的水银放电管，通过发出例如小于或等于260nm，典型的是185nm或254nm波长的紫外线，从而发挥对通过上述管路的处理液体P的杀菌以及分解处理液体P中的有机物的功能。通过现有技术已知，如果紫外线的波长在254nm左右，则显著地显现出杀菌效果，如果在185nm左右，则显著地显现出有机物分解效果。作为惰性气体，使用氙气、氪气、氩气、氖气等，通过将上述中的任一种惰性气体或将这多种惰性气体进行组合而成的混合气体与水银一起封入紫外线灯2内，从而能够实现灯的发光效率、电弧稳定性、电弧集中化的提高等。

在本实施方式中，在圆筒容器E的某一侧的端部配置的端板G的中央部设有安装孔Ga，经由该端板G的安装孔Ga，能够以相对于圆筒容器E进行拆卸的方式安装可见光检测部4。图2是沿A－A’矢向剖开图1（b）所示的可见光检测部4的剖视图。如图2所示的可见光检测部4，在例如由不锈钢等材质构成的圆筒形状的壳体H内的光路上，配置有可见光传感器5、带通滤光器6以及（紫外线吸收用）可见光通过玻璃7等。

可见光传感器5（光检测器）是按照与水银的主要发射谱线（波长为200nm至400nm左右的紫外线频谱）不同的惰性气体的发光频谱，检测可见光线（在一个例子中波长为580nm至700nm左右的可见光线）的发光强度的传感器（相当于检测单元）。该可见光传感器5可以是由例如硅、镓·砷·磷（GaAsP）、氧化锌（ZnO₂）、氮化铝（AlN）、氮化铝·镓（AlGaN）、氮化镓（GaN）、氮化铝·铟·镓（AlInGaN）及氮化铟·镓（InGaN），以及碳化硅（SiC）等任一种材料构成的光电二极管。但是，本实施方式中使用的可见光传感器5，并不是在现有技术中使用的对紫外线进行受光并能够测定紫外线的发光强度的紫外区域用的传感器（所谓紫外线传感器），而是与现有技术不同地，仅对可见光线进行受光并能够检测可见光线的发光强度的可见光区域用的传感器。此外，可见光传感器5并不限定于光电二极管，也可以是光电子倍增管或分光器。

在与可见光传感器5的配置侧相反一侧的壳体H的前端部上，形成由石英构成的测定窗Ha，从紫外线灯2发出的紫外线及可见光线经由该测定窗Ha向壳体H内射入。即，由水银产生的紫外线从测定窗Ha射入，由惰性气体产生的可见光线也从测定窗Ha射入。此外，也可以使壳体H的内表面形成镜面状或由反射材料覆盖等，以使从测定窗Ha射入的可见光线易于反射。另外，测定窗Ha并不限定于由石英形成，只要是不会因处理液体P或紫外线等而发生劣化的材料即可，可以由任何材料形成。

在测定窗Ha和可见光传感器5之间，从测定窗Ha侧开始依次配置（紫外线吸收用）可见光通过玻璃7、带通滤光器6。可见光通过玻璃7（相当于遮断单元）是不使从测定窗Ha射入的紫外线通过至可见光传感器5及带通滤光器6侧的单元（参照在图中以双点划线表示的箭头）。能够保护可见光传感器5及带通滤光器6，使它们不因紫外线而产生劣化。

带通滤光器6（相当于限制单元）具有窄频带宽度特性，其能够在由惰性气体产生的可见光线中，仅选择性地提取一部分的波长频带。通过利用带通滤光器6，仅使从测定窗Ha射入的可见光线中的特定的波长频带中所包含的波长的可见光线通过至可见光传感器5侧（参照在图中以实线及单点划线表示的箭头），从而使可见光传感器5仅对由惰性气体产生的可见光线中的任意频带进行响应。上述选择性的带通滤光器，与紫外线灯2内所封入的惰性气体的种类相匹配而预先确定波长频带。例如，在作为惰性气体包含氖气的情况下，优选确定以波长640nm左右为中心，包含580nm至700nm波长在内的波长频带。640nm的频谱线是由氖气产生的强频谱线。此外，作为带通滤光器6，也可以使切断可见光线的长波长侧的滤光器和切断可见光线的短波长侧的滤光器组合而构成。在该情况下，可以根据可见光传感器5的灵敏度，确定是否使用切断长波长侧的滤光器。

可见光传感器5与对从测定窗Ha向壳体H内射入，并由带通滤光器6限制波长后的可见光线进行受光的情况相对应，对该受光的可见光线的发光强度进行测定。如果可见光传感器5测定了可见光线的发光强度，则将该测定结果发送至计算机等控制部10。在控制部10中将预先设定的阈值和从可见光传感器5发送的可见光线的发光强度进行比较，在基于该比较，可见光线的发光强度超过了规定的阈值的情况下，判定为应更换紫外线灯2，根据该判定，将表示更换紫外线灯2的信息或紫外线灯2的更换时机等向用户进行提示。此外，作为用于提示是否更换紫外线灯2的单元，在可见光传感器5的输出信号表示的可见光强度超过了规定的阈值时，可以使用利用警告发光提示更换紫外线灯的发光体，或者，可以使用利用数值或字符显示提示更换紫外线灯的显示器。或者，可见光传感器5可以本身发光，并对应于大于或等于阈值的受光强度而进行发光变化。或者，可以通过声音或印刷输出发出表示应更换的信息或通知已到更换时机。

如上所述，根据本发明，在从封入有水银及惰性气体的紫外线灯2放射的紫外线及可见光线中，利用带通滤光器6等按照规定的波长频带仅对由惰性气体发光产生的可见光线进行提取，并利用可视区域用的可见光传感器5检测该提取出的可见光线的发光强度。并且，基于该检测出的可见光线的发光强度，提示是否应更换紫外线灯2的信息。如上所述，使用可视区域用的可见光传感器5检测可见光线的发光强度，并基于该检测结果提示是否更换紫外线灯2，由此，能够容易且低成本地实现下述效果，即，不直接检测包含对有机物分解或杀菌等有效的波长在内的紫外线的放射量本身，也能够与伴随灯内有效水银量减少而出现的紫外线放射量的下降相对应，进行更换灯的提示。

本发明是基于可见光线的发光强度随灯2内的有效水银量而变化这一情况。即，在灯2内的有效水银量足够的情况下，由于大量的能量被由水银引起的紫外线的发光消耗，因此，紫外线的发光强度（放射量）高于由惰性气体产生的可见光线的发光强度（由惰性气体引起的可见光线的发光所消耗的能量值相对较小）。另一方面，如果伴随长时间的点亮而导致灯2内所封入的水银被极度地消耗，则由水银引起的紫外线的发光不会再消耗大量的能量，紫外线放射量下降。与此相对应，由惰性气体产生的可见光线的发光强度高于由水银产生的紫外线的发光强度（由惰性气体产生可见光线所消耗的能量值相对较大）。即，根据对应于上述灯2内的有效水银量的变化，由惰性气体产生可见光线所消耗的能量值相对地发生变化，即使仅对从灯2放射的可见光线的发光强度进行检测，也能够检测伴随灯2内的有效水银量的减少而出现的紫外线放射量的下降。

另外，特别是185nm波长的紫外线在空气中或液体中传播时，对应于从灯2至测定位置为止的距离，该发光强度以指数衰减，因此，在现有技术中利用与灯2分离配置的紫外线传感器，很难准确地检测185nm波长的发光强度。与其相对，对于可见光线，对应于从灯2至测定位置为止的距离，其强度不是以指数衰减，因此，使用与灯2分离配置的可见光传感器5，能够准确地测定可见光线的发光强度。因此，在本发明中，由于不直接对包含波长185nm在内的紫外线的放射量本身进行测定，而是利用可见光传感器5测定可见光线的发光强度，从而检测灯2内的有效水银量的减少，因此，具有下述优点，即，即使可见光传感器5与灯2分离地配置，也能够检测伴随灯2内的有效水银量的减少而出现的紫外线放射量的下降。

以上，基于附图对实施方式的一个例子进行了说明，但本发明并不限定于此，当然能够具有多种实施方式。例如，在上述实施例中，示出了将多个紫外线灯2在圆筒容器E内配置成同心圆状的例子，但并不限定于此，也可以在圆筒容器E内配置1至多个紫外线灯2，另外，该配置是任意的。

此外，在上述实施例中，示出了经由在圆筒容器E的端部配置的端板G的安装孔Ga，能够在圆筒容器E上可拆卸地安装可见光检测部4的技术，但并不限定于此，也可以使端板G和可见光检测部4一体地形成。另外，并不限定于能够将可见光检测部4安装在端板G上，也可以安装在配置于圆筒容器E的侧面的测定用分支管等上。

此外，圆筒容器和可见光检测部4并不限定为剖面为图示的圆形状的情况，也可以是椭圆形状或多边形状等任意形状。

此外，在上述实施例中，示出了仅设置1个可见光检测部4的例子，但并不限定于此，也可以设置多个可见光检测部4。在该情况下，例如以使1个可见光检测部4与1根保护外管3（或紫外线灯2）对应的方式进行安装，并使得能够独立地对与各个可见光检测部4对应的各灯发出的可见光量进行检测。或者，以使1个可见光检测部4与大于或等于2根的多个保护外管3（或紫外线灯2）对应的方式进行安装。

此外，也可以使带通滤光器6能够相对于壳体H从外部进行更换。这样，具有下述优点，即，仅与紫外线灯2所封入的惰性气体的种类相对应而替换任意频带的带通滤光器6，就能够适当地进行更换灯的提示。

此外，应用本发明所涉及的劣化检测装置的装置并不限定于液体处理装置1，只要是使用例如紫外线照射装置等封入水银及惰性气体（但是，是发出可见光线的）的紫外线灯2的装置即可，可以使任何装置。

Claims (7)

1.一种紫外线灯的劣化检测装置，其特征在于，

具有可见光区域用的光检测器，其检测可见光线的光强度，

利用所述光检测器，对从封入水银及惰性气体而成的紫外线灯与紫外线一起放射的可见光线进行受光，基于由该光检测器受光的可见光线的光强度超过规定的阈值，检测所述紫外线灯的劣化。

2.根据权利要求1所述的紫外线灯的劣化检测装置，其中，

还具有控制部，其基于所述光检测器的输出，判定是否需要更换所述紫外线灯，在应更换时对该更换信息进行通知。

3.根据权利要求1或2所述的紫外线灯的劣化检测装置，其特征在于，

还具有限制单元，其从由所述紫外线灯放射的可见光线中，提取特定波长频带的可见光线，该限制单元按照与所述紫外线灯中所封入的惰性气体的种类相对应而预先确定的波长频带，提取该可见光线。

4.根据权利要求3所述的紫外线灯的劣化检测装置，其特征在于，

具有收容所述光检测器和所述限制单元的收容容器，该收容容器至少可更换地收容所述限制单元。

5.根据权利要求1或2所述的紫外线灯的劣化检测装置，其中，

还具有遮断单元，其遮断从所述紫外线灯放射的紫外线及可见光线中的所述紫外线。

6.一种紫外线灯的劣化检测方法，其特征在于，

由下述步骤构成：使用仅对从封入水银及惰性气体的紫外线灯放射的紫外线及可见光线中的可见光线进行受光的光检测器，对该受光的可见光线的发光强度进行检测，

基于检测出的可见光线的光强度超过规定的阈值，检测所述紫外线灯的劣化。

7.根据权利要求6的紫外线灯的劣化检测方法，其中，

还具有下述步骤：基于所述检测出的可见光线的发光强度，判定是否需要更换所述紫外线灯，在应更换时对该更换信息进行通知。