JP2002263645A - 紫外線照射装置 - Google Patents
紫外線照射装置Info
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Abstract
ギーで安定した処理液の処理が可能な紫外線照射装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】処理槽2の処理空間2−1内に外周を保護
管10で保護された中圧紫外線ランプ9を配置し、該処
理槽2内に流入する処理液に該中圧紫外線ランプ9から
紫外線を照射し、処理液を処理する紫外線照射装置1に
おいて、中圧紫外線ランプ9から照射される紫外線照射
強度をモニタする紫外線モニタ装置4、中圧紫外線ラン
プ9に電力を供給するインバータ電力供給制御装置3を
設け、該インバータ電力供給制御装置3はその出力周波
数を紫外線モニタ装置4、透過率計5の出力で制御する
ように構成したことを特徴とする紫外線照射装置。
Description
て処理液中の細菌の殺菌、有機物の紫外線酸化分解、有
害物の分解等の処理を行なう紫外線照射装置に関し、特
に中圧紫外線ランプをインバータ電力供給制御装置によ
って駆動制御する紫外線照射装置に関するものである。
槽内に外周を保護管で保護された中圧紫外線ランプを配
置し、該処理槽内に流入する処理液に該中圧紫外線ラン
プから紫外線を照射し、処理液を処理するように構成さ
れている。そして、中圧紫外線ランプの入力電力を電源
トランスの電圧タップの切換えによって行っていた。従
って、該電圧タップの切換器には、中圧紫外線ランプに
供給される電流が流れるため、該電流に整合した接点容
量を有する切換器を選定する必要があった。また、電圧
タップの切換時に中圧紫外線ランプを消灯させないため
に、切換器をラップさせて負荷抵抗器を設ける必要があ
った。さらに、上記切換器は中圧紫外線ランプの供給電
力を直接切り換えるため、切換器の接点容量が大きく
(40A程度)なるという問題があった。
制御は、中圧紫外線ランプの点灯時間による劣化を予想
劣化函数から求めた点灯設定時間で、シーケンス制御に
より電源トランスの電圧タップの切り換えを行ってお
り、中圧紫外線ランプの力率(0.897〜0.90
5)が低いとう問題があった。
みてなされたもので、中圧紫外線ランプの力率を改善
(0.955〜0.960)し、省エネルギーで安定し
た処理液の処理が可能な紫外線照射装置を提供すること
を目的とする。
請求項1に記載の発明は、処理槽内に外周を保護管で保
護された中圧紫外線ランプを配置し、該処理槽内に流入
する処理液に該中圧紫外線ランプから紫外線を照射し、
処理液を処理する紫外線照射装置において、中圧紫外線
ランプはインバータを具備するインバータ電力供給制御
装置で駆動され、該インバータ電力供給制御装置の出力
電力周波数を制御して該中圧紫外線ランプの紫外線照射
強度を制御することを特徴とする。
出力周波数を制御して、該中圧紫外線ランプの紫外線照
射強度を制御するので、中圧紫外線ランプの力率を改善
でき、処理液の処理の効率化と安定化及び省エネルギー
化が図れる。
の紫外線照射装置において、中圧紫外線ランプから照射
される紫外線照射強度をモニタする紫外線モニタ装置を
設け、該インバータ電力供給制御装置はその出力周波数
を紫外線モニタ装置の出力で制御し、該中圧紫外線ラン
プの紫外線照射強度を制御することをことを特徴とす
る。
はその出力周波数を紫外線モニタ装置の出力で制御する
ので、中圧紫外線ランプの力率を改善でき、処理液の処
理の効率化と安定化及び省エネルギー化が図れると共
に、中圧紫外線ランプの安定した紫外線照射強度が得ら
れる。
の紫外線照射装置において、紫外線モニタ装置の紫外線
測定ヘッドの先端と、保護管の間隔を反射紫外線等の外
来ノイズを排除できる所定距離に設定したことを特徴と
する。
定ヘッドの先端と、保護管の間隔を反射紫外線等の外来
ノイズを排除できる所定距離に設定したことにより、中
圧紫外線ランプの供給電力と紫外線モニタ装置の出力が
1次函数り、中圧紫外線ランプの紫外線照射強度を制御
するための制御構成が容易となる。
の紫外線照射装置において、処理槽内に流入する処理液
の透過率を検出する透過率検出手段を設け、紫外線モニ
タ装置で検出された現在の紫外線照射強度値をI0、紫
外線モニタ装置の紫外線測定ヘッドの先端と保護管の間
隔を所定距離に設定した場合の現在の処理液の透過率を
T10、該紫外線モニタ装置設定時の処理液の透過率をT
10′とした場合、下記の式を用いて現在の紫外線照射強
度値I0を透過率で補正した紫外線照射強度値I0Rを求
め、該紫外線照射強度値I0Rと紫外線強度値I0を比較
することにより、中圧紫外線ランプの劣化、紫外線モニ
タ装置の紫外線測定ヘッド又は保護管の汚染の少なくと
もいずれかを検出する検出手段を設けたことを特徴とす
る。 I0R=I0×T10′/T10
線強度値I0を比較することにより、中圧紫外線ランプ
の劣化、紫外線モニタ装置の紫外線測定ヘッド又は保護
管の汚染の少なくともいずれかを容易に検出することが
できる。
の紫外線照射装置において、インバータ電力供給制御装
置は、紫外線照射装置の運転前の紫外線照射強度実測現
在値をIST、紫外線モニタ装置の紫外線測定ヘッドの
先端と保護管の間隔を所定距離に設定した時の処理液の
透過率をTST、現在の処理液の透過率をTRL、紫外
線モニタ装置の設定時の出力をMST、該紫外線モニタ
装置の現在の出力をMRL、計画処理水量をQWI、該
紫外線照射装置の現在の処理水量をQW、計画処理水量
の処理液を処理するのに必要な紫外線照射線量をES
T、紫外線照射装置の現在の運転レベルにおける中圧紫
外線ランプ入力値をPL(X)、とした場合、下式を用
いて線形係数Ke(TRL)を求め、該Ke(TRL)
より現在の紫外線照射線量ERLを求め、該ERLより
各運転レベルにおける紫外線照射線量ECL(Y)を求
め、該各運転レベルにおける紫外線照射線量ECL
(Y)と計画水量の処理液を処理するのに必要な紫外線
照射線量ESTを比較し、紫外線照射装置の運転レベル
を変更することで紫外線照射強度を目標の紫外線照射強
度に制御することを特徴とする。 Ke(TRL)=a×TRL+b ERL=Ke(TRL)×IST×(MRL/MST)
×(TST/TRL)×(QWI/QW) ECL(Y)=ERL×(PL(Y)/PL(X)) ただし、a、bは定数である。
照射線量ECL(Y)と計画処理水量の処理液を処理す
るのに必要な紫外線照射線量ESTを比較し、紫外線照
射装置の運転レベルを変更することにより、紫外線照射
強度を目標の紫外線照射強度に容易に制御することがで
きる。
面に基いて説明する。図1は本発明にかかる紫外線照射
装置の概略構成例を示す図である。本紫外線照射装置1
は、処理槽2、インバータ電力供給制御装置3、紫外線
モニタ装置4、透過率計5、流量計6より構成されてい
る。なお、7、8は流量制御弁である。
理液が流入する処理空間2−1を有し、該処理空間2−
1に処理液が流入する流入口2−2と処理した処理液が
流出する流出口2−3が設けられている。処理空間2−
1内の略中央には、円筒状の中圧紫外線ランプ9が処理
液に直接接触しないようにその周囲を保護管10で密閉
された状態で配置されている。
に、出力部4−1と紫外線測定ヘッド4−2、固定部材
4−3より構成されており、処理空間2−1内に該紫外
線測定ヘッド4−2が突出した状態で固定部材4−3に
より処理槽2の外壁に取付けられている。このとき、紫
外線測定ヘッド4−2の先端と保護管10の距離は、外
来ノイズ、即ち反射光や他の中圧紫外線ランプからの紫
外線(処理空間2−1に複数本の中圧紫外線ランプが設
置されている場合)の影響を受けない距離とする。ここ
では、10mmとしている。これにより、中圧紫外線ラ
ンプ9の供給電力と紫外線モニタ4で測定した紫外線照
射強度の関係は、図4に示すように、1次函数となり、
後述する中圧紫外線ランプ9の劣化、紫外線モニタ装置
4の紫外線測定ヘッド4−2又は保護管10の汚染の検
出や、紫外線照射強度を目標の紫外線照射強度に制御す
ることを容易にすることができる。
説明する。処理液は流量制御弁7を開くことによって、
流量計6を通り、流入口2−2から処理槽2の処理空間
2−1内に流入する。このとき、流量計6によって処理
水量が測定され(0〜100m3/h)、インバータ電
力供給制御装置3に出力される。
理液は、保護管10内の中圧紫外線ランプ9による紫外
線照射によって処理液中の細菌の殺菌、有機物の紫外線
酸化分解、有害物の分解が行なわれ、処理された処理液
は流出口2−3より流出される。このとき、処理空間2
−1に流入する処理液の一部は、流量制御弁8より透過
率計5に送られ、該透過率計5によりその透過率が測定
され(0〜100%)、インバータ電力供給制御装置3
に出力される。
度は、紫外線モニタ装置4により測定され(0〜200
%)、インバータ電力供給制御装置3に出力される。な
お、紫外線モニタ装置4による出力値は、予め分光計等
により、中圧紫外線ランプの紫外線照射強度を測定した
値を基準としてその比率(%)で出力される。
概略構成例を示す図で、該インバータ電力供給制御装置
3は、制御部3−1、インバータ制御部3−2、インバ
ータ3−3、及び表示部3−4で構成されている。制御
部3−1には、紫外線モニタ装置4の出力、透過率計5
の出力及び流量計6の出力等のデータが入力される。制
御部3−1は後述するようにこれらのデータを基にイン
バータ3−3が中圧紫外線ランプ9を目標の紫外線照射
強度で駆動するような指令信号をインバータ制御部3−
2に出力する。
−1から指令信号を受け、インバータ3−3の出力電力
周波数を制御し、中圧紫外線ランプ9の紫外線照射強度
が目標の紫外線照射強度になるようにする。インバータ
制御部3−2は、インバータ3−3の出力電力周波数を
複数段切り換えて(ここでは8段切換え)中圧紫外線ラ
ンプ9に電力(300〜460W)を供給する。なお、
中圧紫外線ランプ9の劣化等により紫外線照射強度を目
標の紫外線照射強度に制御できない場合は、表示部3−
4にその旨を表示する。
を設け、その出力電力周波数の切り換えにより、中圧紫
外線ランプ9の紫外線照射強度を目標の紫外線照射強度
になるように制御するので、中圧紫外線ランプ9の力率
を改善することができ(0.955〜0.960)、処
理液の処理の効率化と安定化及び省エネルギー化が図れ
る。また、中圧紫外線ランプ9に供給する電圧を切換器
で切り換える従来方式と異なり、インバータを構成する
素子のベース電流を切り換えてインバータの出力電力周
波数を切り換えるので、切換器の接点容量が少なくてす
む(3A程度)。さらに、中圧紫外線ランプ9をインバ
ータ3−3で駆動するので、電源トランス、安定器及び
イグニッタが不要となる。
線ランプ9の劣化等の検出について説明する。紫外線モ
ニタ装置4で検出された現在の紫外線照射強度値
(I0)、透過率計6で検出された現在の処理液の透過
率(T10)、紫外線モニタ装置4の設定時に透過率計6
で検出された処理液の透過率を(T10′)をインバータ
電力供給制御装置3の制御部3−1に入力する。
(1)により現在の紫外線照射強度値I0を求める。 I0=IK×T10 (IK:紫外線ランプの殺菌線出力) (1)
線照射強度値I0を処理液の透過率T10及びT10′で補
正した紫外線照射強度値I0Rを求める。 I0R=I0×T10′/T10 (2)
照射強度値I0Rと紫外線強度値I0を比較する。紫外線
照射強度値I0Rと紫外線強度値I0がI0R=I0であれ
ば、中圧紫外線ランプ9の劣化、紫外線モニタ装置4の
紫外線測定ヘッド4−2又は保護管10の汚染はないと
判断され、後述する制御が行われる。しかし、紫外線照
射強度値I0Rと紫外線強度値I0がI0R<I0であれば、
中圧紫外線ランプ9の劣化、紫外線モニタ装置4の紫外
線測定ヘッド4−2又は保護管10の汚染の少なくとも
いずれかであると判断され、表示部3−4にその旨を表
示する。
いて説明する。図6及び図7は、本発明にかかる紫外線
照射装置の運転制御フロー及び各データ入力値とテーブ
ルを示す図である。本紫外線照射装置1では、中圧紫外
線ランプ9への供給電力を8段階(0〜7)で制御して
いる。
テップST1)。このとき、図7(a)に示す運転前に
予め決められていた値である設定時の中圧紫外線ランプ
点灯レベル(PLI)、紫外線照射装置1の設定時の紫
外線照射強度実測現在値(IST)、透過率計6で検出
された設定時処理液の透過率(TST)、紫外線モニタ
装置4の設定時の出力(MST)、計画処理水量の処理
液を処理するのに必要な紫外線照射線量(EST)、計
画処理水量(QWI)をインバータ電力供給制御装置3
の制御部3−1に入力する(ステップST1)。なお、
紫外線照射装置1の運転が終了したときのデータを記録
しておき、これを上記設定時の値として入力してもよ
い。
する(ステップST2)。このとき、紫外線照射装置1
の中圧紫外線ランプ9には、設定時の中圧紫外線ランプ
点灯レベル(PLI)に対応した電力をインバータ3−
3から供給され、処理空間2−1内の処理液の処理を開
始する。
過率計5、流量計6で検出された図7(b)に示す現在
の運転レベルにおける中圧紫外線ランプ9の供給電力
(PL(X))、現在の処理液の透過率(TRL)、紫
外線モニタ装置4の現在の出力をMRL、現在の処理水
量(QW)をインバータ電力供給制御装置3の制御部3
−1に入力する(ステップST3)。
図7(c)に示す制御部3−1に記録されているテーブ
ルより、下記の式(3)を用いて線形係数(Ke(TR
L))を計算する(ステップST4)。ただし、a、b
は定数である。 Ke(TRL)=a×TRL+b (3) 例えば、TRLが75%の場合、図7(c)より、定数
aが0.0038、定数bが−0.1682、Ke(T
RL)は、0.1168となる。
外線照射線量(ERL)を下記の式(4)より求める
(ステップST5)。 ERL=Ke(TRL)×IST×(MRL/MST)×(TST/TRL) ×(QWI/QW) (4)
ルにおける紫外線照射線量(ECL(Y))を下記の式
(5)より求める(ステップST6)。このとき、各運
転レベルのランプ供給電力(PL(Y))は、図7
(d)に示す制御部3−1に記録されているテーブルの
運転レベルY=0から後述するステップST12により
各レベルごとに段階的に決定される。 ECL(Y)=ERL×(PL(Y)/PL(X)) (5)
(X)が同じか否かを判断し(ステップST7)、同じ
であれば制御部3−1に運転レベル指令PL(X)をP
L(Y)に置き換える指令を出し(ステップST8)、
PL(Y)のランプ供給電力をインバータ3−3から中
圧紫外線ランプ9に供給する。
と運転レベル(X)が同じでなければ、(Y)が8より
小さいか否か、即ち最大運転レベル8を超えているか否
かを判断し(ステップST9)、小さくなければ紫外線
照射線量不足であり、インバータ電力供給制御装置3の
表示部3−4にその旨を表示する(ステップST1
0)。
(Y)が最大運転レベル8より小さい場合は、計画処理
水量の処理液を処理するのに必要な紫外線照射線量(E
ST)が各運転レベルにおける紫外線照射線量(ECL
(Y))より小さいか否かを判断し(ステップST1
1)、小さくなければ運転レベル(Y)を1つ上げて
(ステップST12)、ステップST6からステップS
T9の処理を繰り返す。
L(Y)より小さい場合は、運転レベル(Y)が運転レ
ベル(X)よりも小さいか否かを判断し(ステップST
13)、小さければ制御部3−1のレベルアップカウン
タに運転レベル(Y)を記憶する(ステップST1
4)。制御部3−1においてN=N+1の計算をし(ス
テップST15)、Nが3になったか否かを判断し(ス
テップST16)、Nが3になるまでは10秒間ずつ待
機して(ステップST17)、ステップST3からステ
ップST15まで繰り返す。Nが3となったら、制御部
3−1のレベルアップカウンタをリセットし(ステップ
ST18)、レベルアップカウンタに記憶されていた運
転レベル(Y)に対応するランプ供給電力PL(Y)を
ランプ供給電力PL(X)と置き換える指令を出し(ス
テップST8)、PL(Y)のランプ供給電力をインバ
ータ3−3から中圧紫外線ランプ9に供給する。
(Y)が運転レベル(X)よりも小さくなければ、制御
部3−1のレベルダウンカウンタに(Y)を記憶する
(ステップST19)。制御部3−1においてN=N+
1の計算をし(ステップST20)、Nが3になったか
否かを判断し(ステップST21)、Nが3になるまで
は10秒間ずつ待機して(ステップST22)、ステッ
プST3からステップST13、ステップST19、ス
テップST20まで繰り返す。Nが3となったら、制御
部3−1のレベルダウンカウンタをリセットし(ステッ
プST23)、レベルアップカウンタに記憶されていた
(Y)に対応するランプ供給電力PL(Y)をPL
(Y)と置き換える指令を出し(ステップST8)、P
L(Y)のランプ供給電力をインバータ3−3から中圧
紫外線ランプ9に供給する。
り、各運転レベルにおける紫外線照射線量ECL(Y)
と計画処理水量の処理液を処理するのに必要な紫外線照
射線量ESTを比較し、紫外線照射装置1の運転レベル
を変更することにより、紫外線照射強度を目標の紫外線
照射強度に容易に制御することができる。
段階で制御しているが本発明はこれに限定されるもので
はなく、無段階で紫外線照射装置の運転を制御しても良
い。
発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
タ電力供給制御装置の出力周波数を制御して、該中圧紫
外線ランプの紫外線照射強度を制御するので、中圧紫外
線ランプの力率を改善でき、処理液の処理の効率化と安
定化及び省エネルギー化が図れる。
タ電力供給制御装置はその出力周波数を紫外線モニタ装
置の出力で制御するので、中圧紫外線ランプの力率を改
善でき、処理液の処理の効率化と安定化及び省エネルギ
ー化が図れると共に、中圧紫外線ランプの安定した紫外
線照射強度が得られる。
ニタ装置の紫外線測定ヘッドの先端と、保護管の間隔を
反射紫外線等の外来ノイズを排除できる所定距離に設定
したことにより、中圧紫外線ランプの供給電力と紫外線
モニタ装置の出力が1次函数り、中圧紫外線ランプの紫
外線照射強度を制御するための制御構成が容易となる。
射強度値I0Rと紫外線強度値I0を比較することによ
り、中圧紫外線ランプの劣化、紫外線モニタ装置の紫外
線測定ヘッド又は保護管の汚染の少なくともいずれかを
容易に検出することができる。
ベルにおける紫外線照射線量ECL(Y)と計画処理水
量の処理液を処理するのに必要な紫外線照射線量EST
を比較し、紫外線照射装置の運転レベルを変更すること
により、紫外線照射強度を目標の紫外線照射強度に容易
に制御することができる。
示す図である。
例を示す図である。
図である。
関係を示す図である。
力供給制御装置の概略構成例を示す図である。
ーを示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 処理槽内に外周を保護管で保護された中
圧紫外線ランプを配置し、該処理槽内に流入する処理液
に該中圧紫外線ランプから紫外線を照射し、処理液を処
理する紫外線照射装置において、 前記中圧紫外線ランプはインバータを具備するインバー
タ電力供給制御装置で駆動され、該インバータ電力供給
制御装置の出力電力周波数を制御して該中圧紫外線ラン
プの紫外線照射強度を制御することを特徴とする紫外線
照射装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の紫外線照射装置におい
て、 前記中圧紫外線ランプから照射される紫外線照射強度を
モニタする紫外線モニタ装置を設け、該インバータ電力
供給制御装置はその出力周波数を前記紫外線モニタ装置
の出力で制御し、該中圧紫外線ランプの紫外線照射強度
を制御することをことを特徴とする紫外線照射装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載の紫外線照射装置におい
て、 前記紫外線モニタ装置の紫外線測定ヘッドの先端と、前
記保護管の間隔を反射紫外線等の外来ノイズを排除でき
る所定距離に設定したことを特徴とする紫外線照射装
置。 - 【請求項4】 請求項3に記載の紫外線照射装置におい
て、 処理槽内に流入する処理液の透過率を検出する透過率検
出手段を設け、前記紫外線モニタ装置で検出された現在
の紫外線照射強度値をI0、前記紫外線モニタ装置の紫
外線測定ヘッドの先端と保護管の間隔を前記所定距離に
設定した場合の現在の処理液の透過率をT10、該紫外線
モニタ装置設定時の処理液の透過率をT 10′とした場
合、下記の式を用いて現在の紫外線照射強度値I0を透
過率で補正した紫外線照射強度値I0Rを求め、該紫外線
照射強度値I0Rと前記紫外線強度値I0を比較すること
により、前記中圧紫外線ランプの劣化、前記紫外線モニ
タ装置の紫外線測定ヘッド又は保護管の汚染の少なくと
もいずれかを検出する検出手段を設けたことを特徴とす
る紫外線照射装置。 I0R=I0×T10′/T10 - 【請求項5】 請求項3に記載の紫外線照射装置におい
て、 前記インバータ電力供給制御装置は、前記紫外線照射装
置の運転前の紫外線照射強度実測現在値をIST、前記
紫外線モニタ装置の紫外線測定ヘッドの先端と保護管の
間隔を前記所定距離に設定した時の処理液の透過率をT
ST、現在の処理液の透過率をTRL、紫外線モニタ装
置の設定時の出力をMST、該紫外線モニタ装置の現在
の出力をMRL、計画処理水量をQWI、該紫外線照射
装置の現在の処理水量をQW、計画処理水量の処理液を
処理するのに必要な紫外線照射線量をEST、前記紫外
線照射装置の現在の運転レベルにおける中圧紫外線ラン
プ入力値をPL(X)、とした場合、下式を用いて線形
係数Ke(TRL)を求め、該Ke(TRL)より現在
の紫外線照射線量ERLを求め、該ERLより各運転レ
ベルにおける紫外線照射線量ECL(Y)を求め、該各
運転レベルにおける紫外線照射線量ECL(Y)と前記
計画水量の処理液を処理するのに必要な紫外線照射線量
ESTを比較し、紫外線照射装置の運転レベルを変更す
ることで紫外線照射強度を目標の紫外線照射強度に制御
することを特徴とする紫外線照射装置。 Ke(TRL)=a×TRL+b ERL=Ke(TRL)×IST×(MRL/MST)
×(TST/TRL)×(QWI/QW) ECL(Y)=ERL×(PL(Y)/PL(X)) ただし、a、bは定数である。
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