CN109963813A - 水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的水处理装置(100)是利用从LED元件(31)照射出的紫外光来对被处理水进行紫外线处理的水处理装置。水处理装置(100)具备供被处理水流动的流路(10)、隔着由透明部件构成的窗部(20)而配置于流路(10)的外侧的LED元件收纳室(30)、以及配置在LED元件收纳室(30)内的多个LED元件(31)，LED元件收纳室(30)具有干燥气体的流入口(34)及流出口(35)，LED元件(31)的发光面在LED元件收纳室(30)内的空间露出。
Description
技术领域
本发明涉及水处理装置，尤其涉及利用从LED(Light Emitting Diode)元件照射出的紫外光来对被处理水进行紫外线处理的水处理装置。
背景技术
现今，水处理中的消毒处理一般使用氯。但是，近年来，明确了在利用氯进行的消毒处理中杀菌性能还有改善的余地。因此，为了充分对作为消毒处理对象的饮用水等被处理水进行杀菌，研究出使用紫外线的技术。此处，作为用于向被处理水照射紫外线的紫外线照射装置，一般是搭载有水银灯作为光源的紫外线照射装置。但是，在搭载有水银灯的紫外线照射装置中，因装置的老化劣化等，无法完全排除水银与被处理水接触的风险。
因此，近年来，作为紫外线光源，开发出使用了LED的水处理装置(例如参照专利文献1)。专利文献1中公开一种在由成为窗部的透明部件分隔出的空间内配置有作为紫外线光源的LED元件的水处理装置(以下也称作“第一现有例的水处理装置”)。并且，专利文献1中公开一种具有用于保护作为紫外线光源的LED元件免受水的影响的玻璃等透明密封部件的水处理装置(以下也称作“第二现有例的水处理装置”)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-233646号公报
发明内容
发明所要解决的课题
此处，在上述第一现有例的水处理装置中，当在设置有作为紫外线光源的LED元件的空间内产生了结露的情况下，有时裸露的LED元件损伤。并且，在上述第二现有例的水处理装置中，作为紫外线光源的LED元件不会因水而损伤，但由于在每个LED元件中设置密封件，所以从LED元件照射出的紫外光的强度因密封件而变弱，从而无法充分确保所希望的照射强度。
因此，本发明的目的在于提供一种水处理装置，其采用未密封的所谓的“裸露”状态下的LED元件作为紫外线光源，能够保持从LED元件照射出的紫外光的强度，同时能够抑制这样的LED元件因结露而受到损伤。
用于解决课题的方案
发明人为了实现上述目的进行了锐意研究。而且，发明人发现如下情况从而完成了本发明：在利用从LED元件照射出的紫外光来对被处理水进行紫外线处理的水处理装置中，设置对发光面露出的LED元件进行收纳的LED元件收纳室，并且向这样的收纳室内流动干燥气体，从而能够保持从LED元件照射出的紫外光的强度，并且能够抑制这样的LED元件因结露而受到损伤。
即，本发明的目的在于有利地解决上述课题，本发明的水处理装置是利用从LED元件照射出的紫外光来对被处理水进行紫外线处理的水处理装置，其特征在于，具备：流路，其供被处理水流动；LED元件收纳室，其隔着由透明部件构成的窗部而配置于上述流路的外侧；以及多个LED元件，其配置在上述LED元件收纳室内，上述LED元件收纳室具有干燥气体的流入口及流出口，上述LED元件的发光面在上述LED元件收纳室内的空间露出。这样，在LED元件收纳室内以使发光面露出的状态配置有LED元件，并且向这样的LED元件收纳室内流动干燥空气，从而能够保持从LED元件照射出的紫外光的强度，并且能够抑制这样的LED元件因结露而受到损伤。
并且，在本发明的水处理装置中，上述LED元件的设置密度优选为8,000个/m2以上。若LED的设置密度为8,000个/m2以上的高密度，则能够进一步提高针对被处理水的紫外线的照射强度，从而能够进一步提高水处理装置的杀菌效果。
并且，在本发明的水处理装置中，优选为，在上述LED元件收纳室内设有围绕各LED元件的聚光板，在上述聚光板与上述窗部之间设有缝隙。由聚光板对来自LED元件的紫外线进行聚光，能够更加提高针对被处理水的紫外线的照射强度。并且，通过使聚光板不与窗部接触，在与窗部之间设置缝隙，能够进一步提高利用干燥气体来防止结露的效果。
并且，在本发明的水处理装置中，优选为，在上述LED元件收纳室的与上述流路侧相反的一侧设有冷却装置。从背面侧、即与流路相反的一侧冷却LED元件收纳室，能够抑制LED元件的寿命变短以及产生故障的情况。
并且，在本发明的水处理装置中，优选为，在构成上述流路的部件与构成上述窗部的透明部件之间、以及构成上述窗部的透明部件与构成上述LED元件收纳室的部件之间分别配置有密封部件。不仅在构成窗部的透明部件的单面侧而在两侧进行密封，由此能够提高水处理装置的可靠性。
发明的效果如下。
根据本发明的水处理装置，能够保持从LED元件照射出的紫外光的强度，并且能够抑制这样的LED元件因结露而受到损伤。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式水处理装置的简要结构图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的水处理装置的实施方式进行详细说明。本发明的水处理装置例如能够搭载于净水厂等的大型设备、小型的饮水机、污水处理厂以及超纯水制造设备等，从而能够用于饮用水的杀菌处理。
(水处理装置)
图1示出本发明的一个实施方式的水处理装置的简要结构图。图1所示的水处理装置100是利用从LED元件照射出的紫外光对被处理水进行紫外线处理的水处理装置。而且，水处理装置100具备供被处理水流动的流路10、隔着窗部20而配置于流路10的外侧的LED元件收纳室30、以及配置在LED元件收纳室30内的多个LED元件31。另外，LED元件收纳室30具备干燥气体的流入口34和流出口35。再者，LED元件31的发光面在LED元件收纳室30内的空间露出。水处理装置100对通过流路10而流动的被处理水照射从LED元件收纳室30内的LED元件31射出的紫外光，来进行杀菌处理。所获得到的处理水例如能够作为饮用水而输送至用于供给饮用水的各种设备。
以下，更详细地说明构成水处理装置100的各功能部。此外，以下，将被处理水向水处理装置100流入的一侧称作前段侧，并将处理水从水处理装置100流出的一侧称作后段侧。
流路10能够形成于双重管构造部13的内部，该双重管构造部13具备例如能够是SUS管的内管11和外管12。此处，内管11由设于内管11的外周侧的外管12围绕。并且，外管12例如在外周面内具有处理水的流出口(未图示)，但没有特别限定。而且，在内管11的轴线方向一方侧的端缘与窗部20之间设有缝隙。这样的缝隙能够由任意的防位移部件14划分。防位移部件14只要能够划分内管11的轴线方向一方侧的端缘与窗部20之间的缝隙16即可，没有特别限定，例如能够由凸缘、嵌套凸缘、以及/或者锁定销等形成。因而，虽未详细地图示，但图1所示的防位移部件14能够是具有可将内管11保持于预定位置并划分与窗部20之间的缝隙的嵌套凸部的嵌套凸缘。当然，防位移部件14不限定于嵌套凸缘，例如也可以是不具有嵌套凸部的通常的凸缘。在该情况下，例如，内管从轴线方向上侧朝向下侧受到按压，成为在防位移部件的锥形形状的内周面的内径与内管的外径一致的位置处保持为不会更进一步向轴线方向下侧移动的构造，从而能够划分内管与窗部之间的缝隙。
另外，外管12的在轴线方向上靠窗部20侧的端部能够具有凸缘。而且，作为嵌套凸缘，图示的防位移部件14与外管12端部的凸缘相互固定而延伸至比内管11靠轴线方向一方侧的位置。尤其是，防位移部件14保持窗部20，并且与窗部20液密地连结。此外，图1中，示出防位移部件14与外管12是相独立的部件，但它们也可以具体地作为一个部件来体现。即，外管12也可以围绕内管11，并且具备用于划分内管11的轴线方向一方侧的端缘与窗部20之间的缝隙16的构造。
而且，由上述内管11、外管12以及任意的防位移部件14形成流路10以及使经过流路10并由来自窗部20的紫外光处理后的处理水流入的处理水流路15。
经过流路10并碰触到窗部20的水流沿窗部20的表面流动，并且隔着窗部20受到来自LED元件收纳室30的紫外光的照射。这样，经过流路10并流入水处理装置100内的被处理水受到紫外线处理而成为处理水。而且，这样的处理水沿窗部20的表面向内管11、外管12以及防位移部件14的内壁面方向流动，并经过缝隙16而到达由内管11、外管12以及防位移部件14划分出的处理水流路15。之后，处理水经过处理水流路15并经由设于外管12的外周面内的流出口而向水处理装置100外流出。
窗部20例如期望由紫外光的透射率较高的透明材料构成。例如，窗部20优选由透明部件构成，该透明部件通过将石英玻璃(SiO2)、蓝宝石玻璃(Al2O3)、以及氟树脂等之类的透明材料成型为板状而成。其中，从耐久性以及透射性等观点看，作为透明材料，优选石英玻璃。窗部20设于由上述的内管11和外管12形成的双重管构造部13的轴线方向一方侧(图1中，下侧)。另外，在隔着窗部20的流路10的外侧配置有LED元件收纳室30。
LED元件收纳室30包括多个LED元件31。而且，上述LED元件3的发光面在LED元件收纳室30内的空间露出。此处，本说明书中，“LED元件的发光面露出”是指在蓝宝石基板等基板上层叠LED构造的外延层等而成的发光面未由透镜以及/或者密封件等不直接利于发光的构造部覆盖的状态。而且，从上述发光面在LED元件收纳室30内的空间露出的多个LED元件31出射的紫外光照射至流动在内管11内的被处理水。
LED元件31例如能够是照射波长为200nm以上、更优选为240nm以上300nm以下、更优选为285nm以下的紫外线的元件。紫外光中，这样的波长区域的紫外光的杀菌力较高。
另外，多个LED元件31没有特别限定，例如能够以相对于LED基板32固定的状态配置。另外，LED元件收纳室30内的多个LED元件31的设置密度优选为8,000个/m2以上。若以8,000个/m2以上的高密度在LED元件收纳室30内配置LED元件，则能够提高紫外线的照射强度，从而能够提高水处理装置100的杀菌性能。本发明中，正因为采用了使多个LED元件31以发光面在LED元件收纳室30内的空间露出的状态配置的构造，所以能够以上述的高密度配置LED元件。
LED元件收纳室30由LED元件收纳室划分凸缘33、窗部20、以及LED基板32围绕而成。另外，LED基板32具有使干燥气体向LED元件收纳室30内流入的干燥气体流入口34。并且，在LED元件收纳室划分凸缘33在水处理装置100的轴线方向上划分LED元件收纳室30的壁部内，至少具备一个(优选具备多个)干燥气体流出口35。
此处，本说明书中“干燥气体”是指露点温度为水处理装置100的设置环境周围的空气的露点温度以下的空气，更具体地能够是露点0℃以下的空气。另外，干燥气体的温度没有特别限定，能够是室温(JIS Z 8703)。经由干燥气体流入口34向LED元件收纳室30内流入了的干燥气体碰触到窗部20，并沿窗部20流动，最终从干燥气体流出口35排出。这样，通过成为干燥气体在LED元件收纳室30内流通的构造，能够抑制LED元件因结露而受到损伤。
另外，优选在LED元件收纳室30内设有围绕各LED元件31的聚光板36，并在这样的聚光板36与窗部20之间设有缝隙。首先，若LED元件31具有例如能够是反射器等的聚光板36，则对从LED元件31发出的紫外线进行聚光，能够更加提高针对被处理水的紫外线的照射强度。此处，能够考虑与窗部20的间隔以及窗部20的面积、厚度等来任意地使聚光板36的形状变得最佳。此外，反射器等聚光板36能够经由反射器底座之类的聚光板保持部件37来保持。
另外，优选在聚光板36的轴线方向最上部与窗部20之间存在缝隙。若在聚光板36与窗部20之间存在缝隙，则提高在LED元件收纳室30内的干燥气体的流动性，从而能够更进一步提高利用干燥气体来防止结露的效果。这样的缝隙的大小能够任意决定，但优选为0.5mm以上1.0mm以下。这是因为，若缝隙的大小为0.5mm以上，则能够充分确保聚光板36的聚光效果。另外是因为，若缝隙的大小为1.0mm以下，则能够充分提高利用干燥气体来防止结露的效果。
此处，构成窗部20的透明部件在上述轴线方向上由上述的防位移部件14以及LED元件收纳室划分凸缘33从两侧保持。而且，上述防位移部件14、LED元件收纳室划分凸缘33、以及形成于外管12的端部的凸缘能够相互固定。这样的固定方法没有特别限定，例如能够是图1所示的经由螺栓23和螺母24的一般的固定方法。
优选为，在防位移部件14与构成窗部20的透明部件之间配置有第一密封部件21，并在构成窗部20的透明部件与LED元件收纳室划分凸缘33之间配置有第二密封部件22。第一密封部件21在轴线方向上由防位移部件14和窗部20从上下按压，提高防位移部件14与窗部20之间的连接的密闭性。并且，第二密封部件22在轴线方向上由窗部20和LED元件收纳室划分凸缘33从上下按压，提高窗部20与LED元件收纳室划分凸缘33之间的连接的密闭性。第一密封部件21和第二密封部件22是被夹在连接对象间而压缩从而能够起到确保作为连接对象的部件管的密闭性的功能的部件。更具体地，第一密封部件21和第二密封部件22例如分别能够是垫片、垫圈等。此外，能够是垫片、垫圈等的密封部件也可以是包含橡胶等弹性材料而成的部件。
这样，若透明部件不仅在流路10侧而在两侧被密封，则能够提高水处理装置100的可靠性。这是因为，在被处理水向LED元件收纳室30内漏出了的情况下，水处理装置100产生故障，从而通过形成这样的严密的密闭构造，能够防止水向LED元件收纳室30内侵入。
另外，水处理装置100优选在LED元件收纳室30的与流路10侧相反的一侧具备冷却装置40。此处，冷却装置40例如能够由设于冷却板内的冷却室41、以及使冷却水向这样的冷却室内流入的冷却水路径42构成。如上所述，水处理装置100是以使干燥气体向LED元件收纳室30内流动作为特征的装置。因此，在水处理装置100中，无法利用在流路10内流动的被处理水来冷却LED元件31。并且，如上所述，在水处理装置100中，LED元件31的发光面在LED元件收纳室30内的空间露出，而并未由透镜、密封件等保护。因此，在水处理装置100中，也无法通过直接向LED元件收纳室30内导入冷却水来冷却LED元件31。因此，本发明中，通过在LED元件收纳室30的与流路10侧相反的一侧设置冷却装置40，能够冷却LED元件31。这样，通过冷却LED元件31，能够延长LED元件31的寿命，并且能够抑制故障的产生。
而且，虽未图示，但冷却水路径42也可以与外管12连接，能够向冷却室41供给处理水作为冷却水。在冷却室41内循环后的作为冷却水的处理水能够经过未图示的冷却水排水路径，而与从外管12流出的处理水合流。此处，若冷却水路径42与外管12连接，则不设置用于向冷却室41供水的另外的动力就能够冷却LED元件31。因而，根据这样的结构，能够进一步提高水处理装置100的水处理效率。
以上，使用一个例子对本发明的水处理装置进行了说明，但本发明的水处理装置不限定于上述一个例子。即，能够适当地对本发明的水处理装置实施变更。
具体地，例如，在上述一个例子中，对冷却室41是支撑LED基板32的板状的部件亦即冷却板内的空隙进行了说明。但是，冷却室例如也可以设为以漩涡形状以及之字形状等各种方式配置的管的内部空间。通过将冷却室设为这样的构造，能够进一步提高LED元件的冷却效率。
并且，在上述一个例子中，对如下构造进行了说明：流路10由内管11、外管12以及任意的防位移部件14形成，在上述管以及部件的轴线方向的一端部配置有窗部20，并且隔开这样的窗部20而配置有LED元件收纳室30。但是，在本发明的水处理装置中，当然也能够采用如下构造：窗部沿流路配置在例如形成流路的管内，并且经由这样的窗部照射来自LED元件的紫外光。
工业上的可利用性
根据本发明的水处理装置，能够保持从LED元件照射出的紫外光的强度，同时能够抑制这样的LED元件因结露而受到损伤。
符号的说明
10—流路，11—内管，12—外管，13—双重管构造部，14—防位移部件，15—处理水流路，16—缝隙，20—窗部，21—第一密封部件，22—第二密封部件，23—螺栓，24—螺母，30—LED元件收纳室，31—LED元件，32—LED基板，33—LED元件收纳室划分凸缘，34—干燥气体流入口，35—干燥气体流出口，36—聚光板，37—聚光板保持部件，40—冷却装置，41—冷却室，42—冷却水路径，100—水处理装置。
Claims (5)
1.一种水处理装置，利用从LED元件照射出的紫外光来对被处理水进行紫外线处理，其特征在于，具备：
流路，其供被处理水流动；
LED元件收纳室，其隔着由透明部件构成的窗部而配置于上述流路的外侧；以及
多个LED元件，其配置在上述LED元件收纳室内，
上述LED元件收纳室具有干燥气体的流入口及流出口，
上述LED元件的发光面在上述LED元件收纳室内的空间露出。
2.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，
上述LED元件的设置密度为8,000个/m2以上。
3.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，
在上述LED元件收纳室内设有围绕各LED元件的聚光板，
在上述聚光板与上述窗部之间设有缝隙。
4.根据权利要求1～3任一项中所述的水处理装置，其特征在于，
在上述LED元件收纳室的与上述流路侧相反的一侧设有冷却装置。
5.根据权利要求1～4任一项中所述的水处理装置，其特征在于，
在构成上述流路的部件与构成上述窗部的透明部件之间、以及构成上述窗部的透明部件与构成上述LED元件收纳室的部件之间分别配置有密封部件。
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