JP2002025503A - 紫外線を利用した処理装置 - Google Patents
紫外線を利用した処理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高密度の紫外線光源による紫外線照射量に見
合うよう殺菌・浄化等処理能力を高め、効率の良い処理
を行う。 【解決手段】 紫外線放電管５０から発する紫外線を拡
散させて被処理物に照射する光拡散構造を具備し、輝度
むらを緩和する。光拡散構造としては、発光管１０の内
面に白色系の薄膜１１を塗布する、あるいは発光管１０
の内又は外面に微細な凹凸を形成する、あるいは、放電
管５０を収納する透光性の外管（保護管）６０を、半透
明（拡散透過性）の材質で構成する。
合うよう殺菌・浄化等処理能力を高め、効率の良い処理
を行う。 【解決手段】 紫外線放電管５０から発する紫外線を拡
散させて被処理物に照射する光拡散構造を具備し、輝度
むらを緩和する。光拡散構造としては、発光管１０の内
面に白色系の薄膜１１を塗布する、あるいは発光管１０
の内又は外面に微細な凹凸を形成する、あるいは、放電
管５０を収納する透光性の外管（保護管）６０を、半透
明（拡散透過性）の材質で構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線エネルギー
を用いて、水や空気などの消毒・殺菌等浄化処理を行う
処理装置に関する。
を用いて、水や空気などの消毒・殺菌等浄化処理を行う
処理装置に関する。
【０００２】
【従来技術】短波長域の紫外線は殺菌および有害物や有
機物の分解など多岐にわたって利用されている。図５
に、紫外線を利用した液体の殺菌装置の従来技術の一例
を示す。ステンレス製のシリンダー状タンク１の上下両
端はフランジ２ａ，２ｂで液密に閉じられており、下方
に入水口３が、上方に出水口４が設けられている。入水
口３から導入された被処理水Ｗはタンク１内を下方から
上方へ向かって流れ、出水口４から排出される。５は紫
外線光源で、一般に殺菌線である波長が２５４ｎｍの紫
外線を効率良く放射する低圧水銀蒸気放電灯や中圧水銀
蒸気放電灯あるいは高圧水銀蒸気放電灯などが使用され
る。この紫外線光源つまり放電灯５は、外管つまり保護
管６内に挿入されており、タンク１内で被処理水に直接
接触しないように隔離されている。外管つまり保護管６
は、一般には紫外線が透過し易い石英ガラスでできてい
る。放電灯５に所定の安定器（図示せず）を介して電源
を投入すると、外放電灯５が点灯し水銀特有の紫外線を
発光する。発せられた紫外線は外管６を透過してタンク
１内の被処理水に照射される。照射された紫外線は細菌
のＤＮＡ（デオキシリボ核酸）に作用して殺菌効果を発
揮することになる。
機物の分解など多岐にわたって利用されている。図５
に、紫外線を利用した液体の殺菌装置の従来技術の一例
を示す。ステンレス製のシリンダー状タンク１の上下両
端はフランジ２ａ，２ｂで液密に閉じられており、下方
に入水口３が、上方に出水口４が設けられている。入水
口３から導入された被処理水Ｗはタンク１内を下方から
上方へ向かって流れ、出水口４から排出される。５は紫
外線光源で、一般に殺菌線である波長が２５４ｎｍの紫
外線を効率良く放射する低圧水銀蒸気放電灯や中圧水銀
蒸気放電灯あるいは高圧水銀蒸気放電灯などが使用され
る。この紫外線光源つまり放電灯５は、外管つまり保護
管６内に挿入されており、タンク１内で被処理水に直接
接触しないように隔離されている。外管つまり保護管６
は、一般には紫外線が透過し易い石英ガラスでできてい
る。放電灯５に所定の安定器（図示せず）を介して電源
を投入すると、外放電灯５が点灯し水銀特有の紫外線を
発光する。発せられた紫外線は外管６を透過してタンク
１内の被処理水に照射される。照射された紫外線は細菌
のＤＮＡ（デオキシリボ核酸）に作用して殺菌効果を発
揮することになる。
【０００３】ところで、近年では処理能力を高める目的
から紫外光源の高密度化が図られている。例えば、上述
した中圧水銀蒸気放電灯は、殺菌線の放射効率は低圧水
銀蒸気放電灯よりもやや低いものの大容量の放電灯とし
て構成することができるので、コンパクトで高密度の光
源として利用度が高い。
から紫外光源の高密度化が図られている。例えば、上述
した中圧水銀蒸気放電灯は、殺菌線の放射効率は低圧水
銀蒸気放電灯よりもやや低いものの大容量の放電灯とし
て構成することができるので、コンパクトで高密度の光
源として利用度が高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような高密度の光源を利用した場合に、殺菌等処理能力
が紫外線量に必ずしも比例して向上しないという問題に
直面した。本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、
紫外線照射量に見合って殺菌等処理能力を高めた、効率
の良い処理装置を提供しようとするものである。
ような高密度の光源を利用した場合に、殺菌等処理能力
が紫外線量に必ずしも比例して向上しないという問題に
直面した。本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、
紫外線照射量に見合って殺菌等処理能力を高めた、効率
の良い処理装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に関わる紫外線を
利用した処理装置は、紫外線光源から発する紫外線を拡
散させて被処理物に照射する光拡散構造を具備し、輝度
むらを緩和することを特徴とする。この構成によれば、
光拡散構造により、紫外線光源から発する紫外線が拡散
されて被処理物に照射されるので、被処理物に照射され
る紫外線の輝度むらを緩和ことができる。よって、高密
度の光源を利用した場合でも、輝度むらが緩和されるこ
とで、被処理物に対して可及的にむらなく紫外線を照射
することができ、殺菌等処理能力が紫外線量に必ずしも
比例して向上しないという従来技術の問題点を解決し、
浄化効果を向上させて、浄化処理を行うことが可能とな
る。
利用した処理装置は、紫外線光源から発する紫外線を拡
散させて被処理物に照射する光拡散構造を具備し、輝度
むらを緩和することを特徴とする。この構成によれば、
光拡散構造により、紫外線光源から発する紫外線が拡散
されて被処理物に照射されるので、被処理物に照射され
る紫外線の輝度むらを緩和ことができる。よって、高密
度の光源を利用した場合でも、輝度むらが緩和されるこ
とで、被処理物に対して可及的にむらなく紫外線を照射
することができ、殺菌等処理能力が紫外線量に必ずしも
比例して向上しないという従来技術の問題点を解決し、
浄化効果を向上させて、浄化処理を行うことが可能とな
る。
【０００６】すなわち、本願の発明者は、上述の従来技
術の問題について解析した結果、高密度の光源を利用し
た場合に殺菌等処理能力が紫外線量の増加に必ずしも比
例して向上しないという事態が生じる理由は、被処理物
に照射される紫外線の輝度むらに起因しているのではな
いかとの結論に至った。つまり、コンパクトで高密度の
光源は一般に放電電流が増加するため輝度むらが発生し
易く、紫外線が被処理物（液体、気体又は固体）に均一
に照射されず、それがために、殺菌等処理能力が紫外線
量の増加に必ずしも比例して向上しないことになる。こ
のような傾向は、特に、被処理物が液体又は気体のよう
に一様に拡散している物質の場合に顕著である。すなわ
ち、増加した紫外線量が一様に拡散している被処理物の
一部分に部分的に多く当ってしまうことで、他の多くの
部分は増加した紫外線量の恩恵を十分にはこうむらない
ことになってしまう。そこで、本発明のように、紫外線
光源から発する紫外線を拡散させて被処理物に照射する
光拡散構造を具備することで、紫外線が拡散されて被処
理物に照射されることになり、被処理物に照射される紫
外線の輝度むらを緩和することができ、被処理物の可及
的多くの部分に可及的均一に紫外線が照射されることと
なり、殺菌等処理能力を高めることができる。特に、高
密度の光源を利用した場合に、被処理物の多くの部分が
増加した紫外線量の恩恵を十分にこうむることができる
ことになり、紫外線量の増大に見合った殺菌等処理能力
を得ることができるようになる。
術の問題について解析した結果、高密度の光源を利用し
た場合に殺菌等処理能力が紫外線量の増加に必ずしも比
例して向上しないという事態が生じる理由は、被処理物
に照射される紫外線の輝度むらに起因しているのではな
いかとの結論に至った。つまり、コンパクトで高密度の
光源は一般に放電電流が増加するため輝度むらが発生し
易く、紫外線が被処理物（液体、気体又は固体）に均一
に照射されず、それがために、殺菌等処理能力が紫外線
量の増加に必ずしも比例して向上しないことになる。こ
のような傾向は、特に、被処理物が液体又は気体のよう
に一様に拡散している物質の場合に顕著である。すなわ
ち、増加した紫外線量が一様に拡散している被処理物の
一部分に部分的に多く当ってしまうことで、他の多くの
部分は増加した紫外線量の恩恵を十分にはこうむらない
ことになってしまう。そこで、本発明のように、紫外線
光源から発する紫外線を拡散させて被処理物に照射する
光拡散構造を具備することで、紫外線が拡散されて被処
理物に照射されることになり、被処理物に照射される紫
外線の輝度むらを緩和することができ、被処理物の可及
的多くの部分に可及的均一に紫外線が照射されることと
なり、殺菌等処理能力を高めることができる。特に、高
密度の光源を利用した場合に、被処理物の多くの部分が
増加した紫外線量の恩恵を十分にこうむることができる
ことになり、紫外線量の増大に見合った殺菌等処理能力
を得ることができるようになる。
【０００７】一実施形態として、前記光拡散構造は、紫
外線光源の発光管体それ自体の内面又は外面に形成され
る。例えば、紫外線光源の発光管体（例えば石英ガラス
管）の内面に白色系の薄膜を形成する、あるいは、該発
光管体の内面もしくは外面に微細な凹凸面を形成する。
あるいは、該発光管体の材質それ自体を半透明（拡散透
過性）の材質、例えば、多結晶アルミナセラミックスで
構成することで光拡散構造とする、等の形態を適宜採用
してよい。これらの構成によれば、紫外線損失の少ない
拡散面を形成でき、また、外管（保護管）なしで使用す
る場合（例えば気体を殺菌処理する場合）でも、本発明
を実施可能である。また、放電灯自身の内面に白色系の
薄膜を設けるものにあっては、放電灯の取扱い中にその
外側に手や物が当接したとしても薄膜が剥がれるなどと
いった問題が起きないのでよい。
外線光源の発光管体それ自体の内面又は外面に形成され
る。例えば、紫外線光源の発光管体（例えば石英ガラス
管）の内面に白色系の薄膜を形成する、あるいは、該発
光管体の内面もしくは外面に微細な凹凸面を形成する。
あるいは、該発光管体の材質それ自体を半透明（拡散透
過性）の材質、例えば、多結晶アルミナセラミックスで
構成することで光拡散構造とする、等の形態を適宜採用
してよい。これらの構成によれば、紫外線損失の少ない
拡散面を形成でき、また、外管（保護管）なしで使用す
る場合（例えば気体を殺菌処理する場合）でも、本発明
を実施可能である。また、放電灯自身の内面に白色系の
薄膜を設けるものにあっては、放電灯の取扱い中にその
外側に手や物が当接したとしても薄膜が剥がれるなどと
いった問題が起きないのでよい。
【０００８】白色系の薄膜としては、酸化アルミニウ
ム、酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、
酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム
の中から選ばれた金属酸化物の少なくとも１種以上を主
成分とするものを採用するとよい。これによれば、化学
的に安定で強固な白色系の薄膜を形成することができ
る。
ム、酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、
酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム
の中から選ばれた金属酸化物の少なくとも１種以上を主
成分とするものを採用するとよい。これによれば、化学
的に安定で強固な白色系の薄膜を形成することができ
る。
【０００９】別の実施形態として、紫外線光源を透光性
の保護管内に収納し、該保護管の内面もしくは外面に微
細な凹凸面を設けることで、前記光拡散構造を構成する
ようにしてもよい。あるいは、該保護管を半透明のセラ
ミックス（例えば多結晶アルミナセラミックス）で構成
することで、前記光拡散構造を構成するようにしてもよ
い。この場合、紫外線光源である放電灯を交換する場合
でも、保護管の方は継続して使用することができる。従
って、放電灯そのものに光拡散構造を加工する場合に比
べて、保護管の方に光拡散構造を加工する手法は、加工
面積が相対的に大となるために初期コストはやや高くつ
くが、長期使用できるので結果的に割安となる、という
メリットがある。
の保護管内に収納し、該保護管の内面もしくは外面に微
細な凹凸面を設けることで、前記光拡散構造を構成する
ようにしてもよい。あるいは、該保護管を半透明のセラ
ミックス（例えば多結晶アルミナセラミックス）で構成
することで、前記光拡散構造を構成するようにしてもよ
い。この場合、紫外線光源である放電灯を交換する場合
でも、保護管の方は継続して使用することができる。従
って、放電灯そのものに光拡散構造を加工する場合に比
べて、保護管の方に光拡散構造を加工する手法は、加工
面積が相対的に大となるために初期コストはやや高くつ
くが、長期使用できるので結果的に割安となる、という
メリットがある。
【００１０】もちろん、本発明に従う光拡散構造は、光
の完全拡散を意図するものではなく、あくまでも、輝度
むらを緩和することができる程度の適量の拡散を実現し
うるものである。よって、白色系の薄膜は、適度の薄さ
を持ち、拡散した光が透過しうるようにする。微細な凹
凸面の程度も同様であり、半透明のセラミックスの半透
明度も同様である。なお、「輝度」とは、その点を含む
微小面積要素の与えられた光度を、その方向に垂直な平
面上にこの面積要素を正射影した面積で割ったもの（社
団法人照明学会発行の「ライティングハンドブック」よ
り）として、通常、可視光を対象として使用される言葉
であるが、本発明では、紫外線に対して同じような意味
合いで使用するこことする。
の完全拡散を意図するものではなく、あくまでも、輝度
むらを緩和することができる程度の適量の拡散を実現し
うるものである。よって、白色系の薄膜は、適度の薄さ
を持ち、拡散した光が透過しうるようにする。微細な凹
凸面の程度も同様であり、半透明のセラミックスの半透
明度も同様である。なお、「輝度」とは、その点を含む
微小面積要素の与えられた光度を、その方向に垂直な平
面上にこの面積要素を正射影した面積で割ったもの（社
団法人照明学会発行の「ライティングハンドブック」よ
り）として、通常、可視光を対象として使用される言葉
であるが、本発明では、紫外線に対して同じような意味
合いで使用するこことする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明しよう。図１は、本発明に
係る液体の処理装置の一実施例を示している。たてに延
びたステンレス製シリンダー状タンク１の下端側に入水
口３が設けられており、ここから被処理物質（液体）Ｗ
が取り入れられる。シリンダー状タンク１の内部には外
管（つまり保護管）６０内に挿入された紫外線放電灯５
０がたてに延びて配置されており、被処理物質はこの放
電灯５０から発せられる紫外線によって殺菌・消毒等処
理され、シリンダー状タンク１の上端側に設けられた出
水口４から排出される。
明の実施の形態を詳細に説明しよう。図１は、本発明に
係る液体の処理装置の一実施例を示している。たてに延
びたステンレス製シリンダー状タンク１の下端側に入水
口３が設けられており、ここから被処理物質（液体）Ｗ
が取り入れられる。シリンダー状タンク１の内部には外
管（つまり保護管）６０内に挿入された紫外線放電灯５
０がたてに延びて配置されており、被処理物質はこの放
電灯５０から発せられる紫外線によって殺菌・消毒等処
理され、シリンダー状タンク１の上端側に設けられた出
水口４から排出される。
【００１２】一例として、外管（保護管）６０は、内径
２２ｍｍ、肉圧１，５ｍｍの石英ガラス製で、ゴム製Ｏ
リング７ａ、７ｂを介してシリンダー状タンク１内に、
上下両端で水密に保持されて設置されている。外管（保
護管）６０の上端は開口しており、放電灯５０の出し入
れが可能となっている。外管（保護管）６０の下端は図
示のように丸く閉じた形状である。
２２ｍｍ、肉圧１，５ｍｍの石英ガラス製で、ゴム製Ｏ
リング７ａ、７ｂを介してシリンダー状タンク１内に、
上下両端で水密に保持されて設置されている。外管（保
護管）６０の上端は開口しており、放電灯５０の出し入
れが可能となっている。外管（保護管）６０の下端は図
示のように丸く閉じた形状である。
【００１３】図２は、本発明実施例に搭載される放電灯
５０の一例を示す。この紫外線放電灯５０が特徴とする
ところは、発光管１０の内部に白色系の薄膜１１が形成
されていることである。その他は通常知られた紫外線放
電灯と同様であってよい。念のため一例を説明すると、
発光管１０は、金属製保持部材類１２ａ、１２ｂ、１２
ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆによって保持され、その内
部の両端には一対の電極１３ａ、１３ｂが設けられてい
る。電極１３ａはモリブデン箔１４ａ、ウェルズ１５
ａ、外部リード線１６ａ、金属製保持部材１２ｆを介し
て絶縁板１７上の端子１８ａに電気的につながってお
り、金属製保持部材１２ａと１２ｆとの間は絶縁碍子１
９によって絶縁されている。また電極１３ｂはモリブデ
ン箔１４ｂ、ウェルズ１５ｂ、外部リード線１６ｂ、さ
らに金属製保持部材１２ｅ、１２ｄ，１２ｃを介して絶
縁板１７上の端子１８ｂに電気的につながっている。一
例として、発光管１０は内径１２ｍｍ、肉厚１ｍｍの石
英ガラスでできており、また、発光管内には適量の水銀
とアルゴンガスを封入してある。
５０の一例を示す。この紫外線放電灯５０が特徴とする
ところは、発光管１０の内部に白色系の薄膜１１が形成
されていることである。その他は通常知られた紫外線放
電灯と同様であってよい。念のため一例を説明すると、
発光管１０は、金属製保持部材類１２ａ、１２ｂ、１２
ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆによって保持され、その内
部の両端には一対の電極１３ａ、１３ｂが設けられてい
る。電極１３ａはモリブデン箔１４ａ、ウェルズ１５
ａ、外部リード線１６ａ、金属製保持部材１２ｆを介し
て絶縁板１７上の端子１８ａに電気的につながってお
り、金属製保持部材１２ａと１２ｆとの間は絶縁碍子１
９によって絶縁されている。また電極１３ｂはモリブデ
ン箔１４ｂ、ウェルズ１５ｂ、外部リード線１６ｂ、さ
らに金属製保持部材１２ｅ、１２ｄ，１２ｃを介して絶
縁板１７上の端子１８ｂに電気的につながっている。一
例として、発光管１０は内径１２ｍｍ、肉厚１ｍｍの石
英ガラスでできており、また、発光管内には適量の水銀
とアルゴンガスを封入してある。
【００１４】白色系の薄膜１１は、一例として酸化アル
ミニウムの微粉末からできており、あらかじめ電極１３
ａ、１３ｂを封じる前の石英ガラスバルブの状態におい
て、結着剤と共に酢酸ブチルで懸濁した溶液を塗布し乾
燥後、酸化雰囲気で加熱処理して形成することができ
る。この放電灯５０に所定の安定器を（図示せず）介し
て電源を投入して点灯すると、管電圧７００Ｖ、管電流
１．７Ａ、管電力１，０００Ｗの中圧水銀蒸気放電灯に
なる。放電灯５０は点灯中、水銀原子を励起して紫外線
を出し、紫外線は外管６０を透過して被処理物質に照射
されることになる。ここで、放電のアークで発生した紫
外線の一部は発光管の石英ガラス壁を直接透過するが、
他の一部は石英ガラス面内に形成した酸化アルミニウム
の薄膜１１によって拡散されて透過する。よって、輝度
むらが緩和された紫外線が放射され、被処理物質に対し
て可及的均一に照射されることになるので、浄化効果が
向上する。
ミニウムの微粉末からできており、あらかじめ電極１３
ａ、１３ｂを封じる前の石英ガラスバルブの状態におい
て、結着剤と共に酢酸ブチルで懸濁した溶液を塗布し乾
燥後、酸化雰囲気で加熱処理して形成することができ
る。この放電灯５０に所定の安定器を（図示せず）介し
て電源を投入して点灯すると、管電圧７００Ｖ、管電流
１．７Ａ、管電力１，０００Ｗの中圧水銀蒸気放電灯に
なる。放電灯５０は点灯中、水銀原子を励起して紫外線
を出し、紫外線は外管６０を透過して被処理物質に照射
されることになる。ここで、放電のアークで発生した紫
外線の一部は発光管の石英ガラス壁を直接透過するが、
他の一部は石英ガラス面内に形成した酸化アルミニウム
の薄膜１１によって拡散されて透過する。よって、輝度
むらが緩和された紫外線が放射され、被処理物質に対し
て可及的均一に照射されることになるので、浄化効果が
向上する。
【００１５】放電灯５０の内面に形成する白色系の薄膜
１１は、上述の酸化アルミニウムに限らず、他のもので
もよい。例えば、酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化マ
グネシウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸
化ハフニウムの中から選ばれた金属酸化物の少なくとも
１種以上を主成分とする微粉末を用いて、該薄膜１１を
形成してよい。
１１は、上述の酸化アルミニウムに限らず、他のもので
もよい。例えば、酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化マ
グネシウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸
化ハフニウムの中から選ばれた金属酸化物の少なくとも
１種以上を主成分とする微粉末を用いて、該薄膜１１を
形成してよい。
【００１６】なお、紫外線を拡散させるために塗布する
白色系の薄膜１１は、厚く塗布すると完全拡散面に近づ
き紫外線の均整度は向上するが、透過率が低下するため
好ましくない。よって本発明では、輝度むらを緩和でき
る程度に極薄く塗布することが好ましく、それで十分に
大きな効果をもたらすことが実験によって確かめられて
いる。
白色系の薄膜１１は、厚く塗布すると完全拡散面に近づ
き紫外線の均整度は向上するが、透過率が低下するため
好ましくない。よって本発明では、輝度むらを緩和でき
る程度に極薄く塗布することが好ましく、それで十分に
大きな効果をもたらすことが実験によって確かめられて
いる。
【００１７】放電灯５０に対して施す光拡散構造は、上
記のような白色系の薄膜１１の塗布に限らない。例え
ば、発光管１０のガラスそれ自体の内面又は外面に微細
な凹凸面を（曇りガラス状に）形成することで、光拡散
構造を形成するようにしてもよい。あるいは、発光管１
０の材質それ自体を半透明（拡散透過性）の材質、例え
ば、多結晶アルミナセラミックスで構成することで、光
拡散構造とするようにしてもよい。これらの場合の光拡
散構造の形成の仕方も、上記と同様に、輝度むらを緩和
できる程度とし、拡散した紫外線が発光管１０を透過す
るようにする。もちろん、上記のように放電灯５０の発
光管１０に対して光拡散構造を持たせた場合は、外管
（保護管）６０は従来同様のもの（図５の保護管６と同
様のもの）を用いてよい。また、被処理物が気体や固体
のようなものである場合は、外管（保護管）６０それ自
体を設けなくてもよい。
記のような白色系の薄膜１１の塗布に限らない。例え
ば、発光管１０のガラスそれ自体の内面又は外面に微細
な凹凸面を（曇りガラス状に）形成することで、光拡散
構造を形成するようにしてもよい。あるいは、発光管１
０の材質それ自体を半透明（拡散透過性）の材質、例え
ば、多結晶アルミナセラミックスで構成することで、光
拡散構造とするようにしてもよい。これらの場合の光拡
散構造の形成の仕方も、上記と同様に、輝度むらを緩和
できる程度とし、拡散した紫外線が発光管１０を透過す
るようにする。もちろん、上記のように放電灯５０の発
光管１０に対して光拡散構造を持たせた場合は、外管
（保護管）６０は従来同様のもの（図５の保護管６と同
様のもの）を用いてよい。また、被処理物が気体や固体
のようなものである場合は、外管（保護管）６０それ自
体を設けなくてもよい。
【００１８】図３は本発明の別の実施例を示す図であ
り、光拡散構造を外管（保護管）６０の方に形成する例
を示す。この実施例における外管６０は、この外管６０
に内挿された放電灯（図示せず）の発光部に対応する部
分２０と保持部に対応する部分２１ａ、２１ｂからな
る。紫外線光の拡散は、発光部に対応する部分２０の外
表面に微細な凹凸面２２を形成し曇りガラス状にするこ
とによってなされている。この微細な凹凸面２２を形成
するには、堅い砂状の微粒子を高速で照射するドライホ
ーニングというメカニカルな研削方法を用いるとよい。
しかし、これに限らず、弗酸液に浸漬して表面を化学的
にエッチングする方法を用いることも可能である。ま
た、この微細な凹凸面２２は、外管（保護管）６０の内
表面に形成してもよい。また、凹凸面２２に限らず、上
記薄膜１１と同様の白色系の薄膜を外管（保護管）６０
の内表面に形成するようにしてもよいが、外管（保護
管）６０の内表面といえども放電灯の出し入れ時等にお
いて物が当接するおそれがあるのであまり得策ではな
い。図３のように光拡散構造を外管（保護管）６０の方
に形成する場合は、放電管５０の方に光拡散構造を形成
する必要はなく、従来同様のもの（図５の放電管５と同
様のもの）を用いてよい。
り、光拡散構造を外管（保護管）６０の方に形成する例
を示す。この実施例における外管６０は、この外管６０
に内挿された放電灯（図示せず）の発光部に対応する部
分２０と保持部に対応する部分２１ａ、２１ｂからな
る。紫外線光の拡散は、発光部に対応する部分２０の外
表面に微細な凹凸面２２を形成し曇りガラス状にするこ
とによってなされている。この微細な凹凸面２２を形成
するには、堅い砂状の微粒子を高速で照射するドライホ
ーニングというメカニカルな研削方法を用いるとよい。
しかし、これに限らず、弗酸液に浸漬して表面を化学的
にエッチングする方法を用いることも可能である。ま
た、この微細な凹凸面２２は、外管（保護管）６０の内
表面に形成してもよい。また、凹凸面２２に限らず、上
記薄膜１１と同様の白色系の薄膜を外管（保護管）６０
の内表面に形成するようにしてもよいが、外管（保護
管）６０の内表面といえども放電灯の出し入れ時等にお
いて物が当接するおそれがあるのであまり得策ではな
い。図３のように光拡散構造を外管（保護管）６０の方
に形成する場合は、放電管５０の方に光拡散構造を形成
する必要はなく、従来同様のもの（図５の放電管５と同
様のもの）を用いてよい。
【００１９】図３のように光拡散構造を外管（保護管）
６０の方に形成する場合においても、上記と同様に、放
電管５０から発光された紫外線の一部は外管（保護管）
６０の石英ガラス壁を直接透過するが、他の一部はガラ
ス内面又は外面に形成した微細な凹凸面２２によって拡
散されて透過する。よって、輝度むらが緩和された紫外
線が放射され、被処理物質に対して可及的均一に照射さ
れることになるので、浄化効果が向上する。
６０の方に形成する場合においても、上記と同様に、放
電管５０から発光された紫外線の一部は外管（保護管）
６０の石英ガラス壁を直接透過するが、他の一部はガラ
ス内面又は外面に形成した微細な凹凸面２２によって拡
散されて透過する。よって、輝度むらが緩和された紫外
線が放射され、被処理物質に対して可及的均一に照射さ
れることになるので、浄化効果が向上する。
【００２０】次に、本発明実施例による殺菌性能の実験
結果を示す。図４は、腸球菌を用いた殺菌試験の、本発
明実施例に従う結果をＡで示し、従来技術に従う結果を
Ｂで示すグラフである。紫外線光源として使用した放電
灯は、発光長３５ｃｍ、入力電力１，０００ワットの中
圧水銀蒸気放電灯であり、Ｂでは従来通りの放電灯を使
用し、Ａでは図２の実施例のように発光管１０の内面に
白色の薄膜１１を施して輝度むらを緩和した放電灯５０
を使用した。図４の横軸は被処理液体の流量、たて軸は
残菌率、を示す。詳しくは、濃度１ミリリットル当たり
１．１×１０5個の生菌を含んだ被処理水を原水とし
て、各流量時の生菌を測定し、この測定値を残菌率とし
てプロットしたものである。結果は、図示のように、流
量が少ない場合には両者とも残菌率が非常に低く、それ
ほど大きな違いはなかったが、流量を増すごとにＡはＢ
を大きく上回る殺菌性能を発揮した。また、特に図示し
ないが、図３の実施例のように外管６０の側に輝度むら
を緩和するための光拡散構造を設けた場合の実験結果に
おいても、上記Ａとほぼ同等の高い殺菌性能を得ること
ができることを確認した。
結果を示す。図４は、腸球菌を用いた殺菌試験の、本発
明実施例に従う結果をＡで示し、従来技術に従う結果を
Ｂで示すグラフである。紫外線光源として使用した放電
灯は、発光長３５ｃｍ、入力電力１，０００ワットの中
圧水銀蒸気放電灯であり、Ｂでは従来通りの放電灯を使
用し、Ａでは図２の実施例のように発光管１０の内面に
白色の薄膜１１を施して輝度むらを緩和した放電灯５０
を使用した。図４の横軸は被処理液体の流量、たて軸は
残菌率、を示す。詳しくは、濃度１ミリリットル当たり
１．１×１０5個の生菌を含んだ被処理水を原水とし
て、各流量時の生菌を測定し、この測定値を残菌率とし
てプロットしたものである。結果は、図示のように、流
量が少ない場合には両者とも残菌率が非常に低く、それ
ほど大きな違いはなかったが、流量を増すごとにＡはＢ
を大きく上回る殺菌性能を発揮した。また、特に図示し
ないが、図３の実施例のように外管６０の側に輝度むら
を緩和するための光拡散構造を設けた場合の実験結果に
おいても、上記Ａとほぼ同等の高い殺菌性能を得ること
ができることを確認した。
【００２１】なお、図示の実施例並びに実験結果は、１
灯の放電灯を搭載した装置を例に説明したが、多灯式の
より大容量の殺菌装置においても、各灯毎に本発明を適
用することにより、灯数にほぼ比例する殺菌性能の向上
をもたらすことがてきる、という実験結果が得られてい
る。
灯の放電灯を搭載した装置を例に説明したが、多灯式の
より大容量の殺菌装置においても、各灯毎に本発明を適
用することにより、灯数にほぼ比例する殺菌性能の向上
をもたらすことがてきる、という実験結果が得られてい
る。
【００２２】勿論、本発明に関わる紫外線を利用した処
理装置の構造は、図１のようなシリンダー状タンク１内
に被処理液体を導入して紫外線照射を施すようにする密
閉タイプのものに限らず、どのようなタイプのものであ
ってもよい。例えば開水路や埋込式下水管路内に紫外線
光源をそのまま浸漬して汚水の殺菌・消毒処理を行うタ
イプに対しても有効に適用可能であり、その他、有機物
や有害物の分解処理を行う装置など、被処理物が液体状
／気体状であるかにかかわらず、要するに紫外線エネル
ギーを利用して処理を行う装置であれば、殺菌以外の処
理装置であっても本発明の適用対象とされる。
理装置の構造は、図１のようなシリンダー状タンク１内
に被処理液体を導入して紫外線照射を施すようにする密
閉タイプのものに限らず、どのようなタイプのものであ
ってもよい。例えば開水路や埋込式下水管路内に紫外線
光源をそのまま浸漬して汚水の殺菌・消毒処理を行うタ
イプに対しても有効に適用可能であり、その他、有機物
や有害物の分解処理を行う装置など、被処理物が液体状
／気体状であるかにかかわらず、要するに紫外線エネル
ギーを利用して処理を行う装置であれば、殺菌以外の処
理装置であっても本発明の適用対象とされる。
【００２３】また、上記実施例では紫外線光源として
１，０００ワットクラスの中圧水銀蒸気放電灯を用いた
場合を例に説明したが、これに限らず、より高入力の中
圧放電灯や高圧水銀蒸気放電灯並びに電極を有しない無
電極放電灯など、いかなるタイプの紫外線光源を使用す
る場合であっても、本発明を適用することができる。
１，０００ワットクラスの中圧水銀蒸気放電灯を用いた
場合を例に説明したが、これに限らず、より高入力の中
圧放電灯や高圧水銀蒸気放電灯並びに電極を有しない無
電極放電灯など、いかなるタイプの紫外線光源を使用す
る場合であっても、本発明を適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、紫外線光
源から発する紫外線を拡散させて被処理物に照射する光
拡散構造を具備するようにしたので、紫外線が拡散され
て被処理物に照射されることになり、被処理物に照射さ
れる紫外線の輝度むらを緩和することができ、被処理物
の可及的多くの部分に可及的均一に紫外線が照射される
こととなり、殺菌等処理能力を高めることができる、と
いう優れた効果を奏する。特に、高密度の光源を利用し
た場合に、被処理物の多くの部分が増加した紫外線量の
恩恵を十分にこうむることができることになり、紫外線
量の増大に見合った殺菌等処理能力を得ることができる
ようになる、という優れた効果を奏する。
源から発する紫外線を拡散させて被処理物に照射する光
拡散構造を具備するようにしたので、紫外線が拡散され
て被処理物に照射されることになり、被処理物に照射さ
れる紫外線の輝度むらを緩和することができ、被処理物
の可及的多くの部分に可及的均一に紫外線が照射される
こととなり、殺菌等処理能力を高めることができる、と
いう優れた効果を奏する。特に、高密度の光源を利用し
た場合に、被処理物の多くの部分が増加した紫外線量の
恩恵を十分にこうむることができることになり、紫外線
量の増大に見合った殺菌等処理能力を得ることができる
ようになる、という優れた効果を奏する。
【図１】 本発明に係る紫外線利用処理装置の一実施例
を示す一部断面側面図。
を示す一部断面側面図。
【図２】 図１の一実施例に搭載される放電灯の一実施
例を示す一部断面側面図。
例を示す一部断面側面図。
【図３】 図１の一実施例で利用可能な外管（保護管）
の一実施例を示す断面図。
の一実施例を示す断面図。
【図４】 本発明の一実施例に従う処理装置と従来技術
に従う処理装置による殺菌実験結果を示すグラフ。
に従う処理装置による殺菌実験結果を示すグラフ。
【図５】 従来装置の一例を示す一部断面側面図。
１ シリンダー状タンク ２ａ，２ｂ フランジ ３ 入水口 ４ 出水口 ５，５０ 放電灯 ６，６０ 外管（保護管） ７ａ，７ｂ ゴム製Ｏリング １０ 発光管 １１ 白色系の薄膜 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ 金
属製保持部材類 １３ａ，１３ｂ 電極 ２０ 発光部に対応する外管部分 ２１ａ、２１ｂ 保持部に対応する外管部分 ２２ 微細な凹凸面
属製保持部材類 １３ａ，１３ｂ 電極 ２０ 発光部に対応する外管部分 ２１ａ、２１ｂ 保持部に対応する外管部分 ２２ 微細な凹凸面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C058 AA20 BB06 CC04 DD07 JJ30 KK02 KK12 KK25 KK46 KK50 4C080 AA10 BB02 BB05 CC01 HH01 JJ01 KK02 LL01 NN01 QQ11 4D037 AB03 BA18 5C043 AA04 BB09 CC02 CC08 CD01 DD01 DD32 EA13 EB16
Claims (7)
- 【請求項１】 被処理物の近傍に設定された紫外線光源
から発する紫外線エネルギーによって該被処理物を浄化
する処理装置において、前記紫外線光源から発する紫外
線を拡散させて前記被処理物に照射する光拡散構造を具
備し、輝度むらを緩和することを特徴とする処理装置。 - 【請求項２】 前記光拡散構造は、前記紫外線光源の発
光管体を構成するガラス管の内面に白色系の薄膜を形成
してなるものからなることを特徴とする請求項１に記載
の処理装置。 - 【請求項３】 ガラス管の内面に付加する白色系の薄膜
は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化カルシウム、
酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウ
ム、酸化ハフニウムの中から選ばれた金属酸化物の少な
くとも１種以上を主成分とすることを特徴とする請求項
２に記載の処理装置。 - 【請求項４】 前記光拡散構造は、前記紫外線光源の発
光管体を構成するガラス管の内面又は外面に微細な凹凸
を設けてなる構造からなることを特徴とする請求項１に
記載の処理装置。 - 【請求項５】 前記紫外線光源の発光管体を半透明のセ
ラミックスで構成することで、前記光拡散構造を構成し
たことを特徴とする請求項１に記載の処理装置。 - 【請求項６】 前記紫外線光源を透光性の保護管内に収
納し、該保護管の内面もしくは外面に微細な凹凸面を設
けることで、前記光拡散構造を構成したことを特徴とす
る請求項１に記載の処理装置。 - 【請求項７】 前記紫外線光源を保護管内に収納し、該
保護管を半透明のセラミックスで構成することで、前記
光拡散構造を構成したことを特徴とする請求項１に記載
の処理装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000207237A JP2002025503A (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 紫外線を利用した処理装置 |
| CA002414361A CA2414361A1 (en) | 2000-07-07 | 2001-07-05 | Treating apparatus utilizing ultraviolet ray |
| US10/332,363 US20030178924A1 (en) | 2000-07-07 | 2001-07-05 | Treating apparatus utilizing ultraviolet ray |
| PCT/JP2001/005845 WO2002005311A1 (fr) | 2000-07-07 | 2001-07-05 | Appareil de traitement par les uv |
| EP01947851A EP1306883A4 (en) | 2000-07-07 | 2001-07-05 | TREATMENT DEVICE WITH AN ULTRAVIOLET SWEAT |
Applications Claiming Priority (1)
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