JP2001507275A - 紫外線装置における乱流混合の増加 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 紫外線装置の各ランプユニットの外表面の１つまたは複数の所定位置に１つまたは複数のリング形器具、例えばワッシャを配置することによって、紫外線装置内の乱流混合を増加させる。ワッシャの直径は同一でも異なっていてもよい。また、各ランプユニットの上流側端部をリング形器具内に固定することによって、またはそれを上記のように各ランプユニットの外表面に配置されたワッシャと組み合わせることによっても、乱流混合が増加する。

Description

【発明の詳細な説明】 紫外線装置における乱流混合の増加 技術分野 本発明は、生物を駆除するために紫外線を使用する装置、特に生物が装置を通 過する際に受ける紫外線の線量に関する。背景技術 周知のように、汚水を含めた水を殺菌するために紫外線を使用することができ る。紫外線は、水または汚水内の病原性微生物の増殖を抑止する。最近では、発 電所に使用される湖及び河川の水に存在するカワホトトギスガイ及び同族のイガ イを駆除するために紫外線が提案されている。 微生物でもイガイでも、生物を駆除するために紫外線を使用する際の秘訣は、 生物が生き残ることができないようにする十分な線量の紫外線を受けるようにす ることである。生物が受ける線量は、 線量＝強度ｘ時間 で定められ、時間は、ある生物が紫外線に暴露される秒単位の時間である。強度 はＷ／ｃｍ^-の単位で測定され、線量はＷ・秒／ｃｍ^-の単位で測定される。ある 紫外線ランプの出力において、ランプからの放射方向距離が長くなるほど、強度 が低下する。 生物を駆除するために紫外線を使用する一例として、１９９１年５月２８日に 発行されて本発明の譲受人と関係がある譲受人に譲渡されている米国特許第５， ０１９，２５６号（’２５６特許）に記載されている汚水殺菌装置がある。この 装置は、１つまたは複数のモジュール式のラックを取り付けるフレームを有して いる。各ラックは一列に並んだ複数のランプユニットを有している。各ランプユ ニットは、紫外線ランプを石英スリーブで包囲して成る。各ランプの一端部だけ に電源に接続するための接点が設けられており、石英スリーブは一端部で閉じて いる。 ランプユニットは、石英スリーブの閉鎖端部がランプの電源接続接点を設けて いない端部に位置するようにして組み立てられる。各ラックに２つの向き合った 脚部が設けられている。脚部の一方に複数のスイベルスリーブが取り付けられて いる。各スイベルスリーブはそれぞれランプユニットの１つに対応している。ラ ンプユニットは、石英スリーブの閉鎖端部をスイベルスリーブに滑り込ませるよ うにして、ラックに取り付けられている。石英スリーブの閉鎖端部の一部分がス イベルスリーブにはまっている。 ’２５６特許に記載されているような紫外線装置では、第７Ｃ図の点２におい て強度が最低である。生物がランプ列を通過する時に中心線付近に留まっている 場合、それはランプ列を不規則な乱流経路で通過する生物が受ける紫外線量に較 べて少ない紫外線量を受けるであろう。乱流経路線にすれば、生物は石英スリー ブに接近し、従ってランプに接近するであろう。 従って、生物がランプ列を横切る時に装置内にすでに存在している乱流混合を 増加させることが望ましい。石英スリーブのコストはそれの長さと相関している ので、石英スリーブの長さを短くするようにして装置内の乱流混合を増加させる ことも望ましい。さらに、生物が紫外線装置を横切る時に紫外線装置ランプ列全 体に乱流混合が確実に存在することが望ましい。発明の開示 液体に浸漬される紫外線装置内の乱流混合を増加させる方法。この装置は少な くとも１つのランプユニットを有している。本方法は、ランプユニットの外表面 の所定場所にリング形器具を設置する段階を含む。 液体に浸漬される紫外線装置。本装置は少なくとも１つのランプユニットを備 えている。本装置はまた、ランプユニットの外表面の第１所定位置に配置された リング形器具を備えている。 紫外線装置は、液体に浸漬される。本装置は、上流側及び下流側の端部のリテ ーナ間に取り付けられた紫外線ランプユニットを備えている。本装置はまた、ラ ンプユニットに近接させて上流側端部リテーナに取り付けられたリング形器具を 備えている。図面の簡単な説明 次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。 第１図は、’２５６特許の紫外線装置の斜視図であり、 第２図は、５つのラックを有する紫外線装置を浸漬した流れチャネルの上流側 端面図であり、 第３図は、第２図に示されているチャネルの側部断面図であり、 第４図は、本発明の１つの実施例に従って具現された紫外線装置を浸漬した第 ２図のチャネルの側部断面図であり、 第５図は、本発明の別の実施例に従って具現された紫外線装置を浸漬した流れ チャネルの上流側端部を示しており、 第６ａ図は、本発明を試験するために使用したチャネルの側部断面図であり、 中性浮揚性染料をチャネルに注入する横方向位置を示しており、 第６ｂ図は、第６ａ図のチャネルの断面図であり、 第６ｃ図は、染料注入点の３つの拡大図であり、 第７ａ図は、第４図の実施例を試験するために使用したチャネルの側部断面図 であり、速度測定を行った軸方向場所を示しており、 第７ｂ図は、第５図の実施例を試験するために使用したチャネルの側部断面図 であり、速度測定を行った軸方向場所を示しており、 第７ｃ図は、第７ａ図及び第７ｂ図に示されている各軸方向場所について速度 測定を行った横方向の２位置を示している。発明を実施する最良の態様 第１図を参照すると、’２５６特許に記載されている紫外線装置１００の斜視 図が示されている。この装置１００は１つまたは複数のモジュール式ラック１０ を有しており、その各々に水平方向ハンガーバー１１が設けられている。バー１ １の上流側の位置から垂直金属ロッド１２が垂下し、バー１１の下流側の位置か ら垂直金属導管１５が垂下している。導管１５は、電気ケーブル用の防水通路と して機能している。 ロッド１２にはそれに沿って等間隔に金属スリーブ１３が回動可能に取り付け られており、その各々の内部に弾丸形のキャップが設けられている。スリーブの 各々は、水平面上で旋回する。導管１５にはスリーブ１３に面する方向にカプラ ー１６が取り付けられており、各々がランプソケットを収容している。 スリーブ１３と対応のカプラー１６との間にランプユニット１７が延在してい る。当該技術分野では周知のようにして、各ランプユニットの上流側端部は対応 のスリーブに摺動可能にはめ込まれ、下流側端部は対応のカプラーにはめ込まれ ている。 各ランプユニット１７は、細長い管状の紫外線ランプから成る。各ランプは、 ランプの紫外線放射を透過させる石英スリーブ内に収容されて保護されている。 石英スリーブの上流側端部は閉鎖されている。スリーブの開放した下流側端部は 、この開放端部が密封されるようにしてカプラー１６にはめ込まれている。導管 １５内の電気ケーブルはカプラー１６を通過し、それによって対応のスリーブの 開放端部の位置で各ランプに接続される。 次に第２図を参照すると、５つのラック１０を有する装置１００を浸漬した流 れチャネルの上流側端面図が示されている。各ラックに４つのランプユニットが 設けられて、ロッド１２に取り付けられたスリーブ１３の対応のものと対応の下 流側端部カプラー（図示せず）との間に延在している。第３図は、第２図の装置 １００を浸漬した流れチャネル２０の側部断面図である。 装置１００内の各ラック１０の乱流混合を増加させるために、ワッシャ等のリ ング形器具を各ランプユニットの石英スリーブの周囲にはめた。１つの実施例で は、同一寸法の２つのワッシャを各石英スリーブの周囲にはめた。第４図は、装 置１００を浸漬した流れチャネル２０と、ラックの各ランプユニットの石英スリ ーブの周囲にはめ付けられた２つのワッシャ２２ａ及び２２ｂの側部断面図であ る。 ラックの上流側端部から下流側端部までの距離の１／３の地点に１つのワッシ ャを設置した。上流側端部から下流側端部までの距離の２／３の地点に他方のワ ッシャを設置した。各ワッシャをそのワッシャのすぐ後に配置されたゴムリング （図示せず）で所定位置に保持した。ワッシャは、当該技術分野の専門家には周 知の他の手段、例えば石英スリーブに亀裂を生じないでそれを押し付ける金属部 材で所定位置に保持することができる。 次に第５図を参照すると、装置１００内の５つのラックの各々の別の実施例を 浸漬した流れチャネルの上流側端面図が示されている。この実施例では、’２５ ６特許に記載されている装置の上流側端部のロッド１２及び金属スリーブ１３に 代わるロッド２４及びリング２６によって乱流混合が増加される。リング２６は ロッド２４に溶接されている。リング２６は各ランプユニットの上流側端部を保 持している。 ’２５６特許に記載されている装置の各ラックは長さが１．６１ｍの石英スリ ーブを使用しているが、第５図のシステムの各ラックは長さがわずかに１．５６ ｍの石英スリーブを使用している。従って、第５図のシステムは乱流混合を増加 させるだけでなく、石英スリーブの長さを、従ってそのコストを減少させる。 装置１００内の５つのラックの各々のさらなる実施例（図示せず）では、第４ 図に示されている実施例のワッシャ２２ａ、２２ｂを第５図に示されている実施 例のロッド２４及びリング２６と組み合わせることによって乱流混合を増加させ る。 第４図及び第５図に示されている実施例と、これらの実施例を組み合わせた実 施例の各々を試験して、乱流混合の増加を決定した。試験は、各実施例を幅が３ ８．８９ｃｍ、深さが４６ｃｍ、長さが約１２ｍのチャネルに浸漬して行われた 。中性浮力の赤色染料を流れに注入して、乱流混合及び流れパターンのビデオ記 録を作成した。当該技術分野の専門家には周知のように、中性浮揚性染料は、チ ャネル内の水と同じ温度の染料である。 赤色染料をチャネルの所定場所で注入した。第６ａ図は、チャネルの側面図で あり、染料を注入した横方向の４位置１−４を示している。染料注入点の軸方向 場所を各ワッシャ組の５ｃｍ上流の位置に固定した。第６ｂ図は、チャネルの断 面図及び染料注入点を示しており、第６ｃ図は、染料注入点１、２及び４の拡大 図である。 上記の赤色染料と組み合わせて、ラックで速度測定も行った。これらの測定に はソンテック(Sontek)製の音波ドップラー速度計（ＡＤＶ）を使用した。ＡＤＶ は、変更形の赤道入れ子式取り付け具によって所定位置に保持した。水温の変化 に対応して水中の音の速度も変化するので、水銀温度計または他の適当な器具を 使用してチャンネル水の温度を監視した。 第４図に示されている実施例では、第７ａ図に示されている番号１−２７を付 けた２７カ所の軸方向場所で速度測定値のサンプルを抽出した。２７カ所の軸方 向場所のうちの２４カ所はラックの内部である。第５図に示されている実施例で は、第７ｂ図に番号１−１２で示されている１２カ所の場所で速度測定値のサン プルを抽出した。１２カ所の軸方向場所のうちの９カ所はラックの内部である。 第７ａ図及び第７ｂ図に示されている各軸方向場所において、第７ｃ図に１及 び２で示されている横方向の２位置で速度測定値を得た。位置１は、隣接した垂 直方向及び水平方向のランプの中心線の中間（端部を除く意）に位置し、位置２ は、紫外線強度が最低である位置であるが、４つの石英スリーブから等間隔の位 置にある。 第４図に示されているように具現されたワッシャを有するラックの上流側端部 での混合は、’２５６特許に示されているように具現されたラックを有する装置 と比較して同程度であるか、わずかに少ないが、装置のその他の部分のすべてで 混合が明らかに増加することが試験でわかった。また、第４図に示されているよ うに具現されたワッシャを有するラックでは、’２５６特許に示されているよう に具現されたラックを有する装置と比較して平均乱流強さの値が増加することが 試験でわかった。さらに、ワッシャの寸法が増加するほど、平均乱流強さの値が 増加することが試験でわかった。さらに、第５図に示されているように具現され たラックでも、’２５６特許に示されているように具現されたラックを有する装 置と比較して平均乱流強さの値が増加することも試験でわかった。 第４図に示されているように具現されたラックを有する装置の場合の上記結果 は、装置内のワッシャのすべてが同一径である装置のものである。流速の違いを 説明するために５種類のワッシャ径の１つをすべてのワッシャが有する装置を試 験した。これらのワッシャ径は、３．８１ｃｍ、４．１３ｃｍ、４．４５ｃｍ、 ４．７６ｃｍ及び５．０８ｃｍであった。 第４図に示されているように具現されたラックを有する装置を、各ラックの各 ランプユニットの石英スリーブに異なった直径の２つのワッシャを取り付けた場 合についても試験した。直径が５．０８ｃｍの一方のワッシャを、ラックの長さ のロッド１２に近接した上流側入口から下流に１／３の位置に配置した。直径が ３．８１ｃｍの別のワッシャを、ラックの長さの上流側入口から下流に２／３の 位置に配置した。この装置も、’２５６特許に示されているように具現されたラ ックを有する装置と比較して平均乱流強さの値の増加を示した。 本発明を使用して具現されたラックを有するこれらの装置の場合の滞留時間が 、’２５６特許に示されているように具現されたラックを有する装置での滞留時 間と比較してわずかに短いことが試験でわかった。しかし、本発明に従って具現 されたラックを有する装置のすべてにおける乱流の増加は、滞留時間のわずかな 減少に較べて極めて大きい。 ’２５６特許に示されている装置とそれに記載されている多数のランプユニッ トを有する多数のラックに関連して本発明を説明してきたが、単一のランプユニ ットから成る装置において本発明のリングを使用することによって乱流混合を増 加させることができることも理解されたい。さらに、各ランプユニットに取り付 けられた２つのリングを示す実施例、及びランプユニットを保持しているラック の上流側ロッドに取り付けられた１つのリングを示す別の実施例によって本発明 が説明されているが、ランプユニットの上流側または下流側のいずれかに１つの リングを配置することによって乱流混合を増加させることができることも理解さ れたい。 好適な実施例の以上の説明は、本発明を例示するためにすぎず、包括的ではな い。当該技術の専門家であれば、添付の請求の範囲で定義される本発明の精神ま たはその範囲から逸脱することなく一定の追加、削除及び／または変更を開示さ れた主題の実施例に加えることができるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 コジー ピエルイジ カナダ国、エル０エス １エム０ オンタ リオ、リッヂヴィル、エフィンガム ロー ド 1139

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．液体に浸漬される、少なくとも１つのランプユニットを有する紫外線装置内 の乱流混合を増加する方法であって、 該ランプユニットの外表面の所定場所にリング形器具を設置する段階を含む方 法。 ２．さらに、前記ランプユニットの外表面の別の所定場所に別のリング形器具を 設置する段階を含む段階を有する請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．液体に浸漬される紫外線装置であって、 （ａ）少なくとも１つの紫外線ランプユニットと、 （ｂ）該ランプユニットの外表面の第１所定位置に配置されたリング形器具と を備えている紫外線装置。 ４．さらに、前記ランプユニットの外表面の第２所定位置に別のリング形器具を 備えている請求の範囲第３項に記載の装置。 ５．前記リング形器具はほぼ同一直径を有している請求の範囲第４項に記載の装 置。 ６．前記リング形器具は異なった直径を有している請求の範囲第４項に記載の装 置。 ７．さらに、少なくとも１つのラックを備えており、前記少なくとも１つの紫外 線ランプユニットは該ラックに取り付けられている請求の範囲第３項から第６項 までのいずれか１項に記載の装置。 ８．前記少なくとも１つのランプユニットは、前記ラックの上流側及び下流側端 部に固定されている請求の範囲第７項に記載の装置。 ９．前記ランプユニットに近接させて前記ラック上流側端部にリング形器具が取 り付けられている請求の範囲第８項に記載の装置。 １０．前記ランプユニットの前記上流側リテーナに近接した端部は、前記ラック 上流側端部に取り付けられた前記リング形器具にはめ込まれている請求の範囲第 ９項に記載の装置。 １１．液体に浸漬される紫外線装置であって、 （ａ）上流側及び下流側端部のリテーナ間に取り付けられた紫外線ランプユニ ットと、 （ｂ）該ランプユニットに近接させて前記上流側端部リテーナに取り付けられ たリング形器具とを備えている紫外線装置。 １２．前記ランプユニットの前記上流側リテーナに近接した端部は、前記リング 形器具にはめ込まれている請求の範囲第１１項に記載の装置。 １３．さらに、前記ランプユニットの前記上流側端部リテーナから第１所定位置 にリング形器具を備えている請求の範囲第１１項または第１２項に記載の装置。 １４．さらに、前記ランプユニットの外表面の第２所定位置に別のリング形器具 を備えている請求の範囲第１３項に記載の装置。 １５．前記ランプユニット上に配置された前記リング形器具はほぼ同一直径を有 している請求の範囲第１４項に記載の装置。 １６．前記ランプユニット上に配置された前記リング形器具は異なった直径を有 している請求の範囲第１４項に記載の装置。