【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外線照射装置に係り、特に、紫外線を放射する複数のランプを備えた紫外線照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紫外線を放射するランプ、例えば低圧水銀ランプなどでは、紫外線放射強度をほぼ最大値にするためには、最低温部分を、この最低温部分にある水銀が液状になる温度付近に保ち、ランプ内の水銀蒸気圧を所定の範囲内に保つ必要がある。従来の紫外線照射装置において、例えば、出力が４００Ｗを越える比較的大容量のランプでは、ランプの口金側の端部に伝熱ブロックを設けて最低温部分を冷却または加温することによって、紫外線放射強度をできるだけ最大値に近づけ、紫外線照射能力を向上することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２２５０６７号公報（第２−３頁、第１図、第２図）
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば、出力が４０ｗから４００Ｗといったような比較的小容量のランプでは、紫外線照射装置に複数のランプを設置する場合、被照射流体に対してまんべんなく必要な紫外線強度で紫外線を照射できるようにするため、比較的大容量のランプを用いた場合に比べてランプの配置が高密度化してしまう。このように、ランプの紫外線放射密度と被処理流体に対する必要な紫外線強度との関係によっては、隣り合うランプ間の間隔が狭くなるため、従来の紫外線照射装置のように伝熱ブロックを設けることができなくなる場合がある。したがって、複数のランプを備えた紫外線照射装置では、伝熱ブロックを設けることができず、紫外線照射能力を向上できなくなる場合がある。
【０００４】
本発明の課題は、複数のランプを備えた紫外線照射装置の紫外線照射能力を向上することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の紫外線照射装置は、紫外線を放射する複数のランプを内包する筒体内に、この筒体内の他の空間と隔離されて熱媒体を収容する熱媒体室を備え、この熱媒体室は、複数のランプの少なくとも最低温部分を囲んでいる構成とすることにより上記課題を解決する。
【０００６】
このように構成すれば、従来の紫外線照射装置のように伝熱ブロックを用いなくても、熱媒体室内の冷却された熱媒体または加温された熱媒体により、ランプの最低温部分の温度をほぼ最適温度付近に保つことができる。このため、複数のランプを備え、隣り合うランプ間の距離が伝熱ブロックを設置できない程度に狭くなっても、ランプの最低温部分の温度をほぼ最適温度付近に保つことができ、紫外線照射能力を向上することができる。
【０００７】
さらに、熱媒体室内に挿通され、ランプの口金側の端部を挿入可能で、熱伝導性の材料で形成された筒状の複数の伝熱筒を有し、前記ランプの口金側の端部が挿入される伝熱筒内の空間は、熱媒体室内の空間と隔離されている構成とする。このような構成とすれば、熱媒体室内の熱媒体とランプの最低温部分との間で熱伝導可能な状態で、複数のランプを内包する筒体内の他の空間と熱媒体室とを容易に隔離できるので好ましい。
【０００８】
また、熱媒体室は、この熱媒体室に熱媒体を流入させる熱媒体流入口部と、この熱媒体室内の熱媒体をこの熱媒体室内から流出させる熱媒体流出口部とが形成されている構成とする。このような構成とすれば、熱媒体室に冷却用熱媒体供給源または加温用熱媒体供給源からの熱媒体を通流させることで、ランプの最低温部分を冷却または加温できる。このため、熱媒体室に熱媒体を冷却または加温する温度調整手段などを設ける必要が無く、装置の構成を簡素化できる。
【０００９】
一方で、熱媒体室内の熱媒体を加温または冷却する温度調整手段を設けた構成とすれば、熱媒体室内に熱媒体を貯留した状態で熱媒体を加温または冷却できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明を適用してなる紫外線照射装置の一実施形態を図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる紫外線照射装置の概略構成と動作を示す断面図である。図２は、ランプのステム部を拡大して示す断面図である。図３は、本発明を適用してなる紫外線照射装置の外観をしめす正面図である。図４は、本発明を適用してなる紫外線照射装置の外観を示す平面図である。なお、本実施形態では、上水、下水、河川水や湖沼水、種々の施設からの廃水など様々な被処理液の消毒や被処理液中の微生物の殺滅などに用いられる紫外線照射装置を例示している。しかし、本発明を適用してなる紫外線照射装置は、気体への紫外線照射処理を行う装置や、紫外線による化学反応などを行う装置など、様々な被処理流体へ様々な目的で紫外線照射を行う紫外線照射装置に適用できる。
【００１１】
本実施形態の紫外線照射装置１は、図１に示すように、直管状のランプ３、ランプ３を覆う紫外線透過性のスリーブ５、スリーブ５に覆われたランプ３を収容する筒体である槽７、槽７の一端部に形成された熱媒体室９などを備えている。
【００１２】
本実施形態のランプ３は、例えば、出力が４０Ｗから４００Ｗ程度の比較的出力が低い低圧水銀ランプである。ランプ３のステム部１１には、図２に示すように、ランプ３の端部を構成する口金１３からランプ３の管部分内に突出し、先端部に電極１５が張り渡された２本のリードワイヤ１７を支持する石英製のステム１９などが設けられている。２本のリードワイヤ１７は、各々、口金１３の端面から外側に突出した２本の口金ピン２１に電気的に連続している。リードワイヤ１７の先端部近傍には、リードワイヤ１７が貫通した状態で、口金１３の端面と平行に、遮熱板２３が設けられている。さらに、リードワイヤ１７の一方は、電極１５側の端部に鍔状に形成された部分を有する筒状の絶縁部材２５に挿通され、絶縁部材２５は、遮熱板２３を貫通した状態となっている。
【００１３】
紫外線照射装置１の槽７は、図１及び図３に示すように、例えばステンレスといった耐腐食性を有する材料で形成した縦置型の槽である。この槽７は、上下両端部にフランジ２７ａ、２７ｂが形成された筒状の胴部２７、上側フランジ２７ａに対応する径に形成された円盤状の天板部２９ａ及び天板部２９ａの一面側に伏せた状態で設けた椀状の上部カバー２９ｂを有する上蓋２９、下側フランジ２７ｂに対応する径に形成された円盤状の下蓋３１などで構成されている。
【００１４】
胴部２７は、上端部分の側面に垂直に突設された流出管路３３と、下端部分の側面の流出管路３３に対応する位置に垂直に突設された流入管路３５とを有している。上蓋２９は、胴部２７の上側フランジ２７ａに、上蓋２９の天板部２９ａの周縁部分と胴部２７の上側フランジ２７ａとの間に弾性を有するＯ−リングやガスケットなどのシール部材３７を挟んだ状態で、ボルト３９またはクランプなどによって固定されている。下蓋３１は、胴部２７の下側フランジ２７ａに、円盤状の下蓋３１の周縁部分と胴部２７の下側フランジ２７ｂとの間に弾性を有するＯ−リングやガスケットなどのシール部材３７を挟んだ状態で、ボルト３９またはクランプなどによって固定されている。
【００１５】
胴部２７内の下蓋３１と流入管路３５との間の部分には、一端が閉塞された平たい筒状で、胴部２７の内径と同じ大きさの外径に形成された熱媒体室画成部材４１が取り付けられている。熱媒体室画成部材４１は、閉塞端側から胴部２７内に挿入されており、熱媒体室画成部材４１の開口端は、胴部２７の下側の開口と同じ位置に在る。そして、熱媒体室画成部材４１の開口端は、下蓋３１を胴部２７に取り付けることで、下蓋３１の内面で閉塞される。これにより、熱媒体室画成部材４１と下蓋３１の内面とで画成された熱媒体室９が形成される。
【００１６】
熱媒体室画成部材４１の閉塞端の壁には、胴部２７内のランプ３の設置位置に対応する部分に開口が設けられており、熱媒体室画成部材４１内つまり熱媒体室９内には、この開口の周縁に水密に設けられ、熱媒体室画成部材４１の開口端に向けて延在する筒状の伝熱筒４５が設けられている。つまり、複数の伝熱筒４５が、熱媒体室９内に挿通された状態で設けられている。また、伝熱筒４５は、熱媒体室画成部材４１の開口端から突出した状態になっており、このため、下蓋３１の内面には、伝熱筒４５の位置に対応して、伝熱筒４５の熱媒体室画成部材４１の開口端から突出した端部を挿入可能な凹部４７が形成されている。そして、下蓋３１を胴部２７に取り付けたとき、伝熱筒４５の熱媒体室画成部材４１の開口端から突出した端部が、下蓋３１の内面の凹部４７に挿入された状態となる。
【００１７】
熱媒体室画成部材４１の閉塞端の壁の中心部分にも、開口が形成されており、この開口には、この開口の周縁に水密に設けられ、熱媒体室画成部材４１内つまり熱媒体室９内から下蓋３１の中心部分を挿通して槽７の外側に通り抜け、下蓋３１の下方に延びるドレン管４９が設けられている。ドレン管４９には、ドレン管４９からの水の排出及び停止を行うためのドレン弁５３が設けられている。このように、下蓋３１を胴部２７に取り付けて熱媒体室９を形成したとき、伝熱筒４５内の空間と、ドレン管４９内の流路とは、胴部２７内の熱媒体室９以外の空間である紫外線の照射室５１に連通している。そして、熱媒体室９内の空間と、伝熱筒４５内の空間とは、隔離された状態となっている。
【００１８】
なお、熱媒体室画成部材４１、伝熱筒４５、そしてドレン管４９は、一体成形して形成こともできるし、個々に形成した熱媒体室画成部材４１、伝熱筒４５、そしてドレン管４９を組み立てることで形成することもできる。一体成形して形成する場合、熱伝導性を有する材料、例えば槽７と同じステンレス、また、銅やアルミニウムなどで形成する。個々に形成した熱媒体室画成部材４１、伝熱筒４５、そしてドレン管４９を組み立てることで形成する場合、少なくとも伝熱筒４５は、熱伝導性を有する材料で形成する。また、熱媒体室画成部材４１は、図示していないシール材などを用いて水密に胴部２７に固定されており、熱媒体室９内に照射室５１内の被処理水が侵入しないようになっている。
【００１９】
下蓋３１には、２箇所に熱媒体室９に連通する貫通孔が形成されており、この貫通孔の一方が、図示していない冷却用熱媒体供給手段または加温用熱媒体手段から熱媒体を供給する熱媒体供給管路５３が連結され、熱媒体供給管路５３を介して供給される熱媒体を熱媒体室９に流入させる熱媒体の流入口部５５となる。他方の貫通孔が、図示していない冷却用熱媒体供給手段または加温用熱媒体手段に熱媒体を戻したり、熱媒体を排出したりするための熱媒体流出管路５７が連結され、熱媒体流出管路５７へ熱媒体室９内の熱媒体を流出させる熱媒体の流出口部５９となる。
【００２０】
本実施形態では、ランプ３を覆うスリーブ５は、紫外線透過性の材料、例えば石英ガラスやポリテトラフルオロエチレンなどで形成されており、一端部が開口され、他端部が丸底状に閉塞された円筒状の管である。ランプ３は、このようなスリーブ５に挿入された状態で、槽７内に設置される。ランプ３を槽７内に設置するとき、スリーブ５の開口された端部側は、上蓋２９の天板部２９ａのランプ３の設置位置に対応して形成されたスリーブ５を挿入可能な貫通孔に挿通される。一方、スリーブ５の丸底状の端部側は、伝熱筒４５に挿入される。
【００２１】
伝熱筒４５は、スリーブ５の外径以上の大きさの内径を有しており、スリーブ５を挿入可能になっている。伝熱筒４５の内径は、スリーブ５の外径の公差などを考慮し、スリーブ５が挿入可能で、スリーブ５の外面と伝熱筒４５の内面とが接触する大きさになっている。伝熱筒４５の下蓋３１側の端部つまり下端部には、スリーブ５の丸底状の端部に対応する形状に形成され、スリーブ５の丸底状の端部を支持するスリーブ受６１が設けられている。スリーブ受６１は、紫外線に耐性を有する樹脂製、例えばポリテトラフルオロエチレン製で、スリーブ５の丸底状の端部の破損を防止する。
【００２２】
スリーブ５の開口された端部側は、スリーブ５の開口された端部の、上蓋２９の天板部２９ａに形成された貫通孔から上部カバー２９ｂ内に突出した部分にかけて取り付けられた弾性を有する材料で形成した筒状のシールグランド６３、シールグランド６３の下端面と上蓋２９の天板部２９ａに形成された貫通孔内の段状の面との間に設けられた弾性を有する材料で形成したＯ−リング６５などで照射室５１に対して水密に固定されている。また、スリーブ５の開口は、この開口に嵌合され、弾性を有する材料で形成したシールグランドキャップ６７で閉塞されている。シールグランドキャップ６７には、２本の管６９ａ、６９ｂが挿通されており、一方の管６９ａには、ランプ３の配線が挿通されており、他方の管６９ｂは、スリーブ５内への通気に用いられる。
【００２３】
照射室５１内には、胴部２７の中央部よりも流出管路３３寄りと、流入管路３５寄りとに、各々、胴部２７とほぼ同じ径の円盤状の整流板７１ａ、７１ｂが設けられている。整流板７１ａ、７１ｂには、各々、ランプ３の設置位置に対応する部分にスリーブ５の外径よりも大きな径の開口が形成されている。整流板７１ａは、上蓋２９の天板部２９ａの内面に所定の間隔で溶接などにより一端部が固定された固定ロッド７３ａの他端部に取り付けられることにより、照射室５１内に設置されている。整流板７１ｂは、熱媒体室画成部材４１の閉塞端の壁の、照射室５１内側の面に所定の間隔で溶接などにより一端部が固定された固定ロッド７３ｂの他端部に取り付けられることにより、照射室５１内に設置されている。整流板７１ａ、７１ｂ、固定ロッド７３ａ、７３ｂは、例えばステンレスといった耐腐食性を有する材料で形成されている。
【００２４】
ここで、ランプ３の最低温部分７５は、図２に示すように、ステム１９がランプ３の管壁に接触する箇所であり、口金１３で覆われたステム部１１内に位置する。本実施形態では、図１に示すように、ランプ３のステム部１１からリードワイヤ１７の一部分が、熱媒体室９内に設けられた伝熱筒４５内に挿入されているため、ランプ３の最低温部分７５が、熱媒体室９で囲まれた状態となっている。また、槽７の中心部分に位置するランプ３のうち、流入管路３５側のランプ３を覆うスリーブ５内面の、ランプ３のステム部１１に対応する部分には、ステム部１１近傍の温度を検出するための温度センサ７７が設けられている。さらに、本実施形態の紫外線照射装置１の槽７は、図３において破線で示したような、下蓋３１に取り付けられた架台７９によって支持されている。
【００２５】
なお、ランプ３は、図１では、断面の位置の関係により中央部分に２本しか記されていないが、実際には、図４に示すように、複数のランプ３が照射室５内全体に亘って、比較的高密度に設置されている。例えば、紫外線による殺菌率は、生残菌数／原水菌数＝ｅｘｐ（−Ｋ＊照射量）、Ｋは定数、で表される。そして、照射量＝装置内の紫外線強度Ｉ＊滞留時間ｔと表され、紫外線強度Ｉは、ランプから離れるに連れて減少する。したがって、紫外線を照射する被処理流体のランプの近くを流れている部分と、ランプからより離れた位置を流れている部分とでは、紫外線強度が異なる。
【００２６】
このため、被処理流体に対する紫外線の照射効率を向上するには、流れている位置に関係なく被処理流体にできるだけ均等な紫外線強度で紫外線が照射されるように、紫外線放射密度が低い出力が４０ｗから４００Ｗといったような比較的小容量のランプでは、できるだけランプの本数を増やして高密度化して配置することにより、照射室内の紫外線強度の濃淡の差を少なくする必要がある。このような理由から、本実施形態の紫外線照射装置１では、ランプ３が照射室５１内全体に亘って、比較的高密度に設置されている。そして、隣り合うランプ３の中心間の間隔は、４〜５ｃｍ以下となっている。
【００２７】
このような本実施形態の紫外線照射装置１では、図１に破線で示すように、被処理水は、胴部２７の下側に設けられた流入管路３５から胴部２７内の照射室５１に流れ込む。照射室５１に流れ込んだ被処理水は、照射室５１内に上下方向に設置されたランプ３の外側を囲むスリーブ５の周囲を通り、スリーブ５に沿って照射室５１内を上昇し、胴部２７の下側に設けられた流出管路３３から流出する。このとき、被処理水は、照射室５１内を通流する過程で、ランプ３から放射された紫外線の照射を受ける。
【００２８】
ここで、ランプ３の紫外線放射束の値、つまり紫外線放射強度は、ランプ３内の水銀蒸気圧によって変動する。したがって、紫外線放射強度をほぼ最大値に保つためには、ランプ３内の水銀蒸気圧を所定の範囲内に保つ必要がある。このような所定の範囲内の水銀蒸気圧つまり最適水銀蒸気圧は、ランプの最低温部分で、ランプ内の水銀が液状で存在するような温度範囲にすることにより、保つことができる。
【００２９】
例えば、本実施形態のようなスリーブ５を備えたランプ３では、図２に示すように、最低温部分７５はステム部１１にあり、このステム部１１の温度がほぼ４０〜４５℃の範囲内であることが最適温度となる。ランプ３は、一般的な紫外線ランプであり、被処理水の温度が常温のときに最低温部分７５が最適温度となるように設計されている。このとき、ランプ３の電極１５近傍の管壁部分８１の温度は、８０℃〜９０℃程度になっている。このため、被処理水の温度が、例えば７０℃や２℃といったような場合には、最低温部分７５が最適温度から外れてしまい、紫外線発生効率は、３５〜４０％程度まで低減してしまう。
【００３０】
そこで、本実施形態の紫外線照射装置１では、例えば流入管路３５からほぼ７０℃の被処理水が照射室５１内に流入して来る場合、図１において実線で示すように、熱媒体としてほぼ１７℃の水、例えば井戸水などを、熱媒体供給管路５３から下蓋３１の流入管路３５側に設けられた流入口部５５を介して熱媒体室９内に流入させる。このとき、ステム部１１に在る口金１３の一部はスリーブ５の内面に接触しており、スリーブ５の外面の少なくとも一部は、伝熱筒４５の内面に接触している。したがって、ステム部１１の熱は、スリーブ５と伝熱筒４５を介して熱媒体室９内のほぼ１７℃の水に放熱される。
【００３１】
言い換えれば、伝熱筒４５は、熱媒体室９内のほぼ１７℃の水によって冷却されるため、ステム部１１は、伝熱筒４５を介して、熱媒体室９内のほぼ１７℃の冷水によって冷却される。このように、伝熱筒４５を介して熱交換した水は、下蓋３１の流入管路３５と対向する胴部２７の壁面部分側に設けられた流出口部５９から熱媒体流出管路５７に流出される。
【００３２】
このとき、温度センサ７７で検出した温度に応じて、熱媒体供給管路５３に設けられた図示していない流量制御弁の開度を調整することで、温度センサ７７で検出した温度が予め設定した温度範囲になるように、すなわち、最低温部分７５が最適温度になるように、熱媒体室９に流入する水の流量を制御する。
【００３３】
ここでは、熱媒体が井戸水である場合を例示しているため、冷却用熱媒体供給手段は、井戸及び井戸水を汲み上げて送液するポンプなどで構成されている。しかし、冷却用熱媒体供給手段として水の冷却装置を用い、この冷却装置に熱媒体供給管路５３と熱媒体流出管路５７とを連結して熱媒体室９との間で水を循環させることもできる。この場合は、温度センサ７７で検出した温度に応じて、熱媒体の流量を調整して温度制御することもできるし、冷却装置による水の冷却温度を制御して温度制御することもできる。また、熱媒体は水に代えて、ブラインなどの熱の搬送が可能な液体、さらに気体などを用いることもできる。なお、被処理水がほぼ７０℃のとき、ランプ３の管壁部分８１の温度は、１２０℃〜１３０℃程度になる。
【００３４】
一方、例えば流入管路３５からほぼ２℃の被処理水が照射室５１内に流入して来る場合、図１において実線で示すように、熱媒体として２５〜４０℃の水を、熱媒体供給管路５３から下蓋３１の流入管路３５側に設けられた流入口部５５を介して熱媒体室９内に流入させる。これにより、伝熱筒４５は、２５〜４０℃の水によって加温される。したがって、ステム部１１は、伝熱筒４５を介して、熱媒体室９内２５〜４０℃の水によって加温される。伝熱筒４５を介して熱交換した水は、下蓋３１の流入管路３５と対向する胴部２７の壁面部分側に設けられた流出口部５９から熱媒体流出管路５７に流出される。
【００３５】
ここでは、加温用熱媒体供給手段は、熱媒体の加熱装置を用い、この加熱装置に熱媒体供給管路５３と熱媒体流出管路５７とを連結して熱媒体室９との間で水を循環させている。そして、温度センサ７７で検出した温度に応じて、水の流量を調整、または、加熱装置による水の加熱温度を制御して温度制御している。また、熱媒体は水に代えて、ブラインなどの熱の搬送が可能な液体、さらに気体などを用いることができるのは、冷却の場合と同じである。
【００３６】
このように、本実施形態の紫外線照射装置１は、ランプ３のステム部１１を囲むように熱媒体室９が設けられている。このため、例えば被処理流体の温度が常温よりも高い場合には、熱媒体室９内に常温よりも温度が低い熱媒体を入れることで、ステム部１１の熱は、熱媒体室９内の熱媒体に伝わり放熱される。一方、例えば、被処理流体の温度が常温よりも低い場合には、熱媒体室９内に常温よりも温度が高い熱媒体を入れることで、ステム部１１は、熱媒体室９内の熱媒体により加温される。これにより、ランプ３のステム部１１を最適温度付近に保つことができるので、ランプ３内の水銀蒸気圧が最適水銀蒸気圧付近となり、ランプ３の紫外線放射強度を最大値付近に保つことができる。加えて、従来の紫外線照射装置のように伝熱ブロックを用いないため、複数のランプ３が設置されており、隣り合うランプ３の間隔が、例えば４〜５ｃｍ以下といったような伝熱ブロックを設置できないような間隔であっても、ステム部１１を最適温度付近に保つことができる。すなわち、複数のランプを備えた紫外線照射装置の紫外線照射能力を向上できる。
【００３７】
ところで、ステム部の温度が上昇してもランプ内の水銀蒸気圧が高くならないようにすることで、紫外線放射強度がステム部の温度によって変化し難くした紫外線ランプとして、純水の水銀の代わりに水銀アマルガムを用いたランプが考えられている。このような水銀アマルガムを用いたランプを用いれば、ステム部の冷却や加温の必要がないため、槽内のランプの設置密度が高密度化しても、紫外線照射能力が低下することはない。しかし、このような水銀アマルガムを用いた特殊なランプは一般的な紫外線ランプに比べて高価であるため、このような水銀アマルガムを用いた特殊なランプの使用は、紫外線照射装置のランニングコストなどの上昇を招くため望ましくない。特に、複数のランプをできるだけ高密度化して設置する場合には、使用するランプの本数が増大するため、水銀アマルガムを用いた特殊なランプの使用によるコストの増大の影響が大きくなり、望ましくない。
【００３８】
これに対して、本実施形態の紫外線照射装置１では、水銀アマルガムを用いたランプを使用せずに紫外線照射能力を向上できるため、コストを抑えながら複数のランプを備えた紫外線照射装置の紫外線照射能力を向上できる。
【００３９】
また、本実施形態では、熱媒体室９内に伝熱筒４５を設け、伝熱筒４５を介してスリーブ５やランプ３のステム部１１との熱交換を行っている。しかし、熱媒体室を画成する熱媒体室画成部材の閉塞端の壁の、ランプの設置位置に対応する部分にスリーブの外径と同径の開口のみを形成し、ここにスリーブの端部を挿入し、隙間をシール材などで密封する構成にすることもできる。しかし、本実施形態のように、熱媒体室９内に伝熱筒４５を設けた構成とした方が、熱媒体室９のシール性に対する信頼性を向上でき、さらに、スリーブ５は、伝熱筒４５に挿入されているだけであるため、スリーブ５の交換なども容易に行うことができる。
【００４０】
また、本実施形態では、スリーブ５を設けた構成について説明したが、スリーブ５が必要ない場合には、ランプ３がスリーブ５で覆われていない構成にすることもできる。この場合には、熱媒体室９内の伝熱筒４５の内径は、ランプ３の口金１３の外径以上にする。
【００４１】
また、本実施形態では、熱媒体室９に熱媒体の流入口部５５と流出口部５９とを設け、熱媒体を熱媒体室９内に通流させる構成としている。しかし、熱媒体室９内に熱媒体を充填した状態とし、熱媒体室９内に充填した熱媒体を冷却または加熱する熱媒体の温度調整手段を設けることで、熱媒体室９内の熱媒体の温度を調整する構成にすることもできる。例えば、図５に示すように、熱媒体室９を画成する熱媒体室画成部材４１の側壁外面を取り巻いた状態で温度調整手段８３を設ける。また、熱媒体室９の熱媒体の流入口部５５、流出口部５９は、熱媒体の熱媒体室９への充填及び排出に用い、装置使用時は、蓋８５を取り付けて塞いでおく。温度調整手段８３としては、熱媒体を加熱する必要がある場合にはシート型のヒータなどを用い、熱媒体を冷却する必要がある場合にはペルチェ素子などを用いる。
【００４２】
ただし、本実施形態のような熱媒体を熱媒体室９内に通流させる構成の方が、槽７の構成を簡素化でき、さらに、１つの槽７で熱媒体を冷却する必要がある場合にも、加温する必要がある場合にも対応できる。加えて、井戸水を利用できる場合や、機器類の廃熱などで熱媒体を加熱できる場合には、井戸水や廃熱で加熱された熱媒体などを熱媒体室９に通流させることができるため、熱媒体の冷却や加熱に要するエネルギーが必要なくなり、省エネルギー性を向上することもできる。
【００４３】
また、本実施形態では、縦置型の槽７について説明したが、横置型の槽にすることもできる。横置型の槽８７を備えた紫外線照射装置８９の場合、例えば、図６に示すように、槽８７は、横方向に延在する胴部２７の下側部分に流入管路３５や、図示していない流出管路が設けられている。ドレン管９１は、熱媒体室画成部材４１に形成されておらず、胴部２７の下側部分に設けられている。胴部２７の熱媒体室９側の端部に設けられている円盤状の横蓋９３には、下側に熱媒体供給管路５３が連結された流入口部５５が、上側に熱媒体流出管路５７が連結された流出口部５９が設けられている。
【００４４】
さらに、この図６の例では、スリーブ９５の端部は両端とも開口されている。横蓋９３には、伝熱筒４５に対応する部分に貫通孔が形成されており、スリーブ５の端部は、伝熱筒４５から横蓋９３の貫通孔を槽通し、槽８７の外に突出した状態となっている。そして、このスリーブ５の端部は、本実施形態のスリーブ５の上蓋２９側の端部と同様に、横蓋９３に形成された貫通孔から槽８７の外に突出した部分にかけて取り付けられた弾性を有する材料で形成した筒状のシールグランド６３、シールグランド６３の下端面と横蓋９３に形成された貫通孔内の段状の面との間に設けられた弾性を有する材料で形成したＯ−リング６５などで照射室５１に対して水密に固定されている。また、スリーブ９５の開口は、この開口に嵌合され、弾性を有する材料で形成したシールグランドキャップ６７で閉塞されている。なお、図６の例では、、シールグランドキャップ６７には、２本の管は挿通されていない。
【００４５】
また、本実施形態では、複数のランプを設置した筒体として槽７のような円筒状の槽を備えた紫外線照射装置の構成について説明しているが、槽７のような槽を備えていない構成にすることもできる。例えば、下端が開口され、上端部に被処理流体を流出させる管路を設けた筒体の中に複数のランプを設置した構成にすることもできる。このような紫外線照射装置では、この筒体の一部を、上部が開放された槽などに入っている被処理液中に沈め、筒体の下端の開口から侵入してきた被処理液にランプからの紫外線を照射し、筒体の上端部に設けられた管路から流出させることで、被処理液への紫外線の照射を行う。
【００４６】
このように、本発明は、本実施形態の構成に限らず、被処理流体が通流する筒体内に複数の紫外線を放射するランプを設置した様々な構成の紫外線照射装置に適用できる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のランプを備えた紫外線照射装置の紫外線照射能力を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる紫外線処理装置の一実施形態の概略構成と動作を示す断面図である。
【図２】ランプのステム部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明を適用してなる紫外線照射装置の一実施形態の外観をしめす正面図である。
【図４】本発明を適用してなる紫外線照射装置の一実施形態外観を示す平面図である。
【図５】本発明を適用してなる紫外線処理装置の変形例の概略構成と動作を示す断面図である。
【図６】本発明を適用してなる紫外線処理装置の別の変形例の概略構成と動作を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 紫外線照射装置
３ ランプ
５ スリーブ
７ 槽
９ 熱媒体室
１１ ステム部
１３ 口金
２７ 胴部
２９ 上蓋
３１ 下蓋
４５ 伝熱筒
５１ 照射室[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultraviolet irradiation device, and more particularly, to an ultraviolet irradiation device including a plurality of lamps that emit ultraviolet light.
[0002]
[Prior art]
In a lamp that emits ultraviolet light, for example, a low-pressure mercury lamp, in order to make the ultraviolet radiation intensity almost the maximum value, the lowest temperature part is maintained near a temperature at which mercury in the lowest temperature part becomes liquid, and the inside of the lamp is It is necessary to keep the mercury vapor pressure within a predetermined range. In a conventional ultraviolet irradiation apparatus, for example, for a lamp of a relatively large capacity having an output exceeding 400 W, a heat transfer block is provided at an end of the lamp on the base side to cool or heat the lowest temperature portion, thereby radiating the ultraviolet light. It has been proposed to make the intensity as close to the maximum value as possible to improve the ultraviolet irradiation ability (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-225067 A (Pages 2-3, FIGS. 1 and 2)
[Problems to be solved by the invention]
However, for example, in the case of a lamp having a relatively small capacity such as an output of 40 W to 400 W, when a plurality of lamps are installed in an ultraviolet irradiation device, the irradiation target fluid can be uniformly irradiated with ultraviolet light at a necessary ultraviolet intensity. Therefore, the arrangement of the lamps becomes higher in density than when a lamp having a relatively large capacity is used. As described above, depending on the relationship between the ultraviolet radiation density of the lamp and the required ultraviolet intensity for the fluid to be processed, the interval between adjacent lamps becomes narrow. Therefore, it is necessary to provide a heat transfer block as in a conventional ultraviolet irradiation device. May not be possible. Therefore, in the ultraviolet irradiation device including a plurality of lamps, the heat transfer block cannot be provided, and the ultraviolet irradiation capability may not be improved.
[0004]
An object of the present invention is to improve the ultraviolet irradiation capability of an ultraviolet irradiation device having a plurality of lamps.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The ultraviolet irradiation device of the present invention includes a heat medium chamber that houses a heat medium that is isolated from other spaces in the cylinder inside a cylinder that contains a plurality of lamps that emit ultraviolet light. The above problem is solved by providing a configuration surrounding at least the lowest temperature portion of the plurality of lamps.
[0006]
With this configuration, the temperature of the lowest temperature portion of the lamp can be reduced by a cooled heat medium or a heated heat medium in the heat medium chamber without using a heat transfer block unlike a conventional ultraviolet irradiation device. It can be kept near the optimum temperature. Therefore, even when a plurality of lamps are provided and the distance between adjacent lamps is so small that a heat transfer block cannot be installed, the temperature of the lowest temperature portion of the lamps can be maintained almost at the optimum temperature, and the ultraviolet irradiation capability can be maintained. Can be improved.
[0007]
Further, the lamp has a plurality of tubular heat transfer tubes which are inserted into the heat medium chamber, the end of the lamp on the base side can be inserted, and are formed of a heat conductive material, and the end of the lamp on the base side. The space inside the heat transfer cylinder into which the heat transfer medium is inserted is separated from the space inside the heat medium chamber. With this configuration, the heat medium chamber can be easily connected to the other space in the cylinder containing the plurality of lamps in a state where heat can be conducted between the heat medium in the heat medium chamber and the lowest temperature portion of the lamp. It is preferable because it can be isolated.
[0008]
Further, the heat medium chamber has a heat medium inlet port through which the heat medium flows into the heat medium chamber, and a heat medium outlet port through which the heat medium in the heat medium chamber flows out of the heat medium chamber. Configuration. With such a configuration, the lowest temperature portion of the lamp can be cooled or heated by flowing the heat medium from the heat medium supply source for cooling or the heat medium supply source for heating into the heat medium chamber. For this reason, there is no need to provide a temperature adjusting means for cooling or heating the heat medium in the heat medium chamber, and the configuration of the apparatus can be simplified.
[0009]
On the other hand, if a configuration is provided in which a temperature adjusting means for heating or cooling the heat medium in the heat medium chamber is provided, the heat medium can be heated or cooled while the heat medium is stored in the heat medium chamber.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
One embodiment of an ultraviolet irradiation apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration and operation of an ultraviolet irradiation apparatus to which the present invention is applied. FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a stem portion of the lamp. FIG. 3 is a front view showing the appearance of an ultraviolet irradiation device to which the present invention is applied. FIG. 4 is a plan view showing the appearance of an ultraviolet irradiation device to which the present invention is applied. In the present embodiment, water irradiation, sewage, river water and lake water, ultraviolet irradiation apparatus used for disinfection of various liquids to be treated such as wastewater from various facilities and killing of microorganisms in the liquid to be treated, etc. It is illustrated. However, an ultraviolet irradiation apparatus to which the present invention is applied is an ultraviolet irradiation apparatus that performs ultraviolet irradiation for various purposes on various fluids to be processed, such as an apparatus for performing an ultraviolet irradiation process on a gas and an apparatus for performing a chemical reaction by ultraviolet light. Applicable to irradiation equipment.
[0011]
As shown in FIG. 1, the ultraviolet irradiation apparatus 1 of the present embodiment is a tank that is a straight tubular lamp 3, an ultraviolet-transparent sleeve 5 that covers the lamp 3, and a cylindrical body that stores the lamp 3 covered by the sleeve 5. 7, a heating medium chamber 9 formed at one end of the tank 7 and the like.
[0012]
The lamp 3 of the present embodiment is, for example, a low-pressure mercury lamp having a relatively low output of about 40 W to 400 W. As shown in FIG. 2, the stem portion 11 of the lamp 3 has two leads projecting from a base 13 constituting an end portion of the lamp 3 into the tube portion of the lamp 3 and having an electrode 15 stretched over the tip portion. A quartz stem 19 for supporting the wire 17 and the like are provided. Each of the two lead wires 17 is electrically connected to two base pins 21 projecting outward from the end face of the base 13. A heat shield plate 23 is provided near the end of the lead wire 17 in parallel with the end face of the base 13 with the lead wire 17 penetrating therethrough. Further, one end of the lead wire 17 is inserted into a cylindrical insulating member 25 having a flange-shaped portion at the end on the electrode 15 side, and the insulating member 25 is in a state penetrating the heat shield plate 23. ing.
[0013]
As shown in FIGS. 1 and 3, the tank 7 of the ultraviolet irradiation apparatus 1 is a vertical tank formed of a corrosion-resistant material such as stainless steel. The tank 7 includes a cylindrical body 27 having flanges 27a and 27b formed at both upper and lower ends, a disk-shaped top plate 29a formed to have a diameter corresponding to the upper flange 27a, and one surface of the top plate 29a. An upper cover 29 having a bowl-shaped upper cover 29b provided in a state of being folded down, a disk-shaped lower cover 31 formed to have a diameter corresponding to the lower flange 27b, and the like.
[0014]
The body 27 has an outflow conduit 33 vertically projecting from the side surface of the upper end portion, and an inflow conduit 35 vertically projecting at a position corresponding to the outflow conduit 33 on the side surface of the lower end portion. ing. The upper lid 29 sandwiches a sealing member 37 such as an O-ring or a gasket having elasticity between the peripheral edge portion of the top plate 29a of the upper lid 29 and the upper flange 27a of the trunk 27 on the upper flange 27a of the trunk 27. In this state, it is fixed by a bolt 39 or a clamp. The lower lid 31 is provided with a sealing member 37 such as an O-ring or a gasket having elasticity between a peripheral portion of the disc-shaped lower lid 31 and the lower flange 27b of the body 27 on the lower flange 27a of the body 27. Are fixed by bolts 39 or clamps.
[0015]
In a portion between the lower lid 31 and the inflow conduit 35 in the body 27, a heat medium chamber having a flat cylindrical shape with one end closed and having an outer diameter equal to the inner diameter of the body 27 is formed. A defining member 41 is attached. The heat medium chamber defining member 41 is inserted into the body 27 from the closed end side, and the open end of the heat medium chamber defining member 41 is located at the same position as the lower opening of the body 27. The opening end of the heat medium chamber defining member 41 is closed by the inner surface of the lower lid 31 by attaching the lower lid 31 to the body 27. As a result, the heat medium chamber 9 defined by the heat medium chamber defining member 41 and the inner surface of the lower lid 31 is formed.
[0016]
In the wall of the closed end of the heat medium chamber defining member 41, an opening is provided in a portion corresponding to the installation position of the lamp 3 in the body portion 27, and the inside of the heat medium chamber defining member 41, that is, the heat medium chamber 9 Inside, a cylindrical heat transfer cylinder 45 is provided, which is provided in a watertight manner at the periphery of the opening and extends toward the opening end of the heat medium chamber defining member 41. That is, the plurality of heat transfer cylinders 45 are provided in a state inserted into the heat medium chamber 9. Further, the heat transfer cylinder 45 projects from the opening end of the heat medium chamber defining member 41, so that the inner surface of the lower lid 31 has a transfer surface corresponding to the position of the heat transfer cylinder 45. A concave portion 47 into which an end protruding from the opening end of the heat medium chamber defining member 41 of the heat cylinder 45 can be inserted is formed. When the lower lid 31 is attached to the body 27, the end protruding from the opening end of the heat medium chamber defining member 41 of the heat transfer cylinder 45 is inserted into the concave portion 47 on the inner surface of the lower lid 31. Become.
[0017]
An opening is also formed in the central portion of the wall of the closed end of the heat medium chamber defining member 41, and the opening is provided in a watertight manner around the periphery of the opening. A drain pipe 49 is provided from the inside of the medium chamber 9 to pass through the center of the lower lid 31, pass through the outside of the tank 7, and extend below the lower lid 31. The drain pipe 49 is provided with a drain valve 53 for discharging and stopping water from the drain pipe 49. As described above, when the lower cover 31 is attached to the body 27 to form the heat medium chamber 9, the space in the heat transfer cylinder 45 and the flow path in the drain pipe 49 are connected to the heat medium chamber in the body 27. 9 and communicate with an ultraviolet irradiation chamber 51 which is a space other than 9. The space in the heat medium chamber 9 and the space in the heat transfer cylinder 45 are in an isolated state.
[0018]
Note that the heat medium chamber defining member 41, the heat transfer cylinder 45, and the drain pipe 49 can be formed by integral molding, or the heat medium chamber defining member 41, the heat transfer cylinder 45, and the drain formed separately. It can also be formed by assembling the tube 49. When it is formed by integral molding, it is formed of a material having thermal conductivity, for example, the same stainless steel as the tank 7, copper, aluminum, or the like. When formed by assembling the individually formed heat medium chamber defining member 41, the heat transfer cylinder 45, and the drain tube 49, at least the heat transfer cylinder 45 is formed of a material having thermal conductivity. Further, the heat medium chamber defining member 41 is fixed to the body 27 in a watertight manner using a sealing material (not shown) or the like, so that water to be treated in the irradiation chamber 51 does not enter the heat medium chamber 9. It has become.
[0019]
The lower lid 31 is provided with through holes communicating with the heat medium chamber 9 at two places, and one of the through holes is used to supply heat from a cooling heat medium supply unit or a heating heat medium unit (not shown). The heat medium supply pipe 53 that supplies the medium is connected to serve as a heat medium inlet 55 that allows the heat medium supplied through the heat medium supply pipe 53 to flow into the heat medium chamber 9. The other through-hole is connected to a heat medium outlet pipe 57 for returning the heat medium to the heat medium supply means or the heat medium means for heating, not shown, and for discharging the heat medium. The heat medium outlet 9 serves as a heat medium outlet for allowing the heat medium in the heat medium chamber 9 to flow out to the medium outlet pipe 57.
[0020]
In the present embodiment, the sleeve 5 that covers the lamp 3 is formed of a material that transmits ultraviolet light, such as quartz glass or polytetrafluoroethylene, and has one end opened and the other end closed in a round bottom shape. Cylindrical tube. The lamp 3 is installed in the tank 7 while being inserted into the sleeve 5. When the lamp 3 is installed in the tank 7, the open end of the sleeve 5 has a through hole through which the sleeve 5 formed corresponding to the installation position of the lamp 3 on the top plate 29 a of the upper lid 29 can be inserted. Is inserted through. On the other hand, the round bottom end of the sleeve 5 is inserted into the heat transfer cylinder 45.
[0021]
The heat transfer cylinder 45 has an inner diameter larger than the outer diameter of the sleeve 5 so that the sleeve 5 can be inserted. The inner diameter of the heat transfer cylinder 45 is such that the sleeve 5 can be inserted and the outer surface of the sleeve 5 and the inner surface of the heat transfer cylinder 45 come into contact in consideration of the tolerance of the outer diameter of the sleeve 5. At the end, that is, the lower end, of the heat transfer cylinder 45 on the lower lid 31 side, a sleeve receiver 61 formed to have a shape corresponding to the round bottom end of the sleeve 5 and supporting the round bottom end of the sleeve 5. Is provided. The sleeve receiver 61 is made of a resin having resistance to ultraviolet rays, for example, made of polytetrafluoroethylene, and prevents damage to the round bottom end of the sleeve 5.
[0022]
The open end of the sleeve 5 has elasticity attached to a portion of the open end of the sleeve 5 that protrudes into the upper cover 29b from a through hole formed in the top plate 29a of the upper lid 29. A cylindrical seal gland 63 formed of a material, formed of a resilient material provided between a lower end surface of the seal gland 63 and a stepped surface in a through hole formed in a top plate 29 a of the upper lid 29. It is fixed to the irradiation chamber 51 in a watertight manner by an O-ring 65 or the like. The opening of the sleeve 5 is fitted in the opening and closed with a seal gland cap 67 made of an elastic material. Two tubes 69a and 69b are inserted into the seal gland cap 67, one of the tubes 69a is inserted with the wiring of the lamp 3, and the other tube 69b is used for ventilation into the sleeve 5. Used.
[0023]
In the irradiation chamber 51, disc-shaped rectifying plates 71a and 71b having substantially the same diameter as the body 27 are provided closer to the outflow pipe 33 and closer to the inflow pipe 35 than the center of the body 27. Has been. Openings having a diameter larger than the outer diameter of the sleeve 5 are formed in portions of the flow straightening plates 71a and 71b corresponding to the installation positions of the lamps 3, respectively. The rectifying plate 71a is installed in the irradiation chamber 51 by being attached to the other end of a fixed rod 73a having one end fixed by welding or the like to the inner surface of the top plate 29a of the upper lid 29 at predetermined intervals. . The rectifying plate 71b is attached to the other end of the fixed rod 73b, one end of which is fixed by welding or the like to the inner surface of the irradiation chamber 51 at a predetermined interval on the closed end wall of the heat medium chamber defining member 41. , Is installed in the irradiation chamber 51. The current plates 71a and 71b and the fixing rods 73a and 73b are formed of a corrosion-resistant material such as stainless steel.
[0024]
Here, the lowest temperature portion 75 of the lamp 3 is a portion where the stem 19 comes into contact with the tube wall of the lamp 3 and is located in the stem portion 11 covered with the base 13 as shown in FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a part of the lead wire 17 from the stem 11 of the lamp 3 is inserted into the heat transfer cylinder 45 provided in the heat medium chamber 9, The lowest temperature portion 75 is surrounded by the heat medium chamber 9. Further, of the lamp 3 located at the center of the tank 7, a portion corresponding to the stem 11 of the lamp 3 on the inner surface of the sleeve 5 that covers the lamp 3 on the inflow pipe 35 side has a temperature near the stem 11. A temperature sensor 77 for detection is provided. Further, the tank 7 of the ultraviolet irradiation apparatus 1 of the present embodiment is supported by a pedestal 79 attached to the lower lid 31 as shown by a broken line in FIG.
[0025]
In FIG. 1, only two lamps 3 are shown at the center due to the cross-sectional position. However, in practice, as shown in FIG. A relatively high density is provided throughout. For example, the bactericidal rate by ultraviolet rays is represented by the number of surviving bacteria / the number of raw water bacteria = exp (-K * irradiation amount), and K is a constant. Then, the irradiation amount is expressed as: irradiation amount = ultraviolet intensity I in the apparatus * residence time t, and the ultraviolet intensity I decreases as the distance from the lamp increases. Therefore, the intensity of the ultraviolet light differs between a portion of the fluid to be irradiated, which is irradiated near the lamp, and a portion, which is located farther from the lamp.
[0026]
For this reason, in order to improve the irradiation efficiency of ultraviolet rays to the fluid to be treated, an output having a low ultraviolet radiation density is set to 40 watts so that the fluid to be treated is irradiated with ultraviolet rays as uniform as possible regardless of the flowing position. In the case of a lamp having a relatively small capacity such as from 400 W to 400 W, it is necessary to reduce the difference in the intensity of the ultraviolet light intensity in the irradiation chamber by increasing the number of lamps as much as possible and arranging the lamps with high density. For this reason, in the ultraviolet irradiation apparatus 1 of the present embodiment, the lamps 3 are installed at a relatively high density throughout the irradiation chamber 51. The distance between the centers of the adjacent lamps 3 is 4 to 5 cm or less.
[0027]
In the ultraviolet irradiation apparatus 1 of the present embodiment, as shown by the broken line in FIG. 1, the water to be treated is supplied from the inflow pipe 35 provided below the body 27 to the irradiation chamber 51 in the body 27. Flow into The water to be treated that has flowed into the irradiation chamber 51 passes around the sleeve 5 surrounding the outside of the lamp 3 installed vertically in the irradiation chamber 51, rises inside the irradiation chamber 51 along the sleeve 5, and rises in the body. It flows out of an outflow line 33 provided below 27. At this time, the water to be treated is irradiated with the ultraviolet rays emitted from the lamp 3 in the course of flowing through the irradiation chamber 51.
[0028]
Here, the value of the ultraviolet radiation flux of the lamp 3, that is, the ultraviolet radiation intensity varies depending on the mercury vapor pressure in the lamp 3. Therefore, it is necessary to keep the mercury vapor pressure in the lamp 3 within a predetermined range in order to keep the ultraviolet radiation intensity at almost the maximum value. Such a predetermined range of the mercury vapor pressure, that is, the optimum mercury vapor pressure, can be maintained by setting the temperature range such that the mercury in the lamp exists in a liquid state at the lowest temperature portion of the lamp.
[0029]
For example, in the lamp 3 having the sleeve 5 as in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the lowest temperature portion 75 is in the stem portion 11, and the temperature of the stem portion 11 is approximately in the range of 40 to 45 ° C. Is the optimum temperature. The lamp 3 is a general ultraviolet lamp, and is designed such that the lowest temperature portion 75 has an optimum temperature when the temperature of the water to be treated is normal temperature. At this time, the temperature of the tube wall portion 81 near the electrode 15 of the lamp 3 is about 80 ° C. to 90 ° C. Therefore, when the temperature of the water to be treated is, for example, 70 ° C. or 2 ° C., the lowest temperature portion 75 deviates from the optimum temperature, and the ultraviolet ray generation efficiency is reduced to about 35 to 40%. .
[0030]
Therefore, in the ultraviolet irradiation apparatus 1 of the present embodiment, for example, when water to be treated at about 70 ° C. flows into the irradiation chamber 51 from the inflow pipe 35, as shown by a solid line in FIG. Water at 17 ° C., for example, well water, is caused to flow from the heat medium supply pipe 53 into the heat medium chamber 9 through the inflow port 55 provided on the inflow pipe 35 side of the lower lid 31. At this time, a part of the base 13 in the stem portion 11 is in contact with the inner surface of the sleeve 5, and at least a part of the outer surface of the sleeve 5 is in contact with the inner surface of the heat transfer cylinder 45. Therefore, the heat of the stem portion 11 is radiated to the water of approximately 17 ° C. in the heat medium chamber 9 via the sleeve 5 and the heat transfer tube 45.
[0031]
In other words, since the heat transfer cylinder 45 is cooled by the water of approximately 17 ° C. in the heat medium chamber 9, the stem portion 11 is connected to the cold water of approximately 17 ° C. in the heat medium chamber 9 via the heat transfer cylinder 45. Cooled by. In this way, the water exchanged through the heat transfer cylinder 45 flows from the outlet 59 provided on the wall surface side of the body 27 facing the inlet 35 of the lower cover 31 to the heat medium outlet 57. Spilled to.
[0032]
At this time, the temperature detected by the temperature sensor 77 is set in advance by adjusting the opening of a flow control valve (not shown) provided in the heat medium supply pipe 53 in accordance with the temperature detected by the temperature sensor 77. The flow rate of water flowing into the heat medium chamber 9 is controlled so that the temperature falls within the specified temperature range, that is, the lowest temperature portion 75 has the optimum temperature.
[0033]
Here, since the case where the heat medium is well water is illustrated, the heat medium supply means for cooling is constituted by a well and a pump for pumping well water and pumping the well water. However, a water cooling device is used as the cooling heat medium supply means, and the heat medium supply pipe 53 and the heat medium outflow pipe 57 are connected to the cooling device to circulate water between the heat medium chamber 9. You can also. In this case, it is possible to control the temperature by adjusting the flow rate of the heat medium in accordance with the temperature detected by the temperature sensor 77, or to control the temperature by controlling the cooling temperature of the water by the cooling device. In addition, instead of water, a heat transferable liquid such as brine, or a gas, can be used as the heat medium. When the water to be treated is approximately 70 ° C., the temperature of the tube wall portion 81 of the lamp 3 is about 120 ° C. to 130 ° C.
[0034]
On the other hand, for example, when water to be treated at about 2 ° C. flows into the irradiation chamber 51 from the inflow pipe 35, as shown by a solid line in FIG. The heat is caused to flow into the heat medium chamber 9 from the pipe 53 via an inlet 55 provided on the inflow pipe 35 side of the lower lid 31. Thereby, the heat transfer cylinder 45 is heated by the water of 25 to 40 ° C. Therefore, the stem portion 11 is heated by the water at 25 to 40 ° C. in the heat medium chamber 9 via the heat transfer cylinder 45. The water that has exchanged heat via the heat transfer tube 45 flows out to the heat medium outlet pipe 57 from an outlet 59 provided on the wall surface side of the body 27 facing the inlet pipe 35 of the lower lid 31. .
[0035]
Here, the heating medium supply means for heating uses a heating device for the heating medium, and connects the heating medium supply pipe 53 and the heating medium outflow pipe 57 to the heating apparatus to connect the heating medium with the heating medium chamber 9. Water is circulating. The flow rate of water is adjusted according to the temperature detected by the temperature sensor 77, or the temperature of the water is controlled by controlling the heating temperature of the water by the heating device. Further, instead of water, a heat transferable liquid such as brine or a gas can be used in place of water as in the case of cooling.
[0036]
As described above, in the ultraviolet irradiation device 1 of the present embodiment, the heating medium chamber 9 is provided so as to surround the stem portion 11 of the lamp 3. For this reason, for example, when the temperature of the fluid to be processed is higher than the normal temperature, the heat of the stem portion 11 is transferred into the heat medium chamber 9 by introducing a heat medium having a lower temperature than the normal temperature into the heat medium chamber 9. The heat is transferred to the heat medium and dissipated. On the other hand, for example, when the temperature of the fluid to be processed is lower than the normal temperature, the heat medium whose temperature is higher than the normal temperature is put into the heat medium chamber 9, and the heat medium in the heat medium chamber 9 is removed. Is heated. Thereby, the stem portion 11 of the lamp 3 can be kept near the optimum temperature, so that the mercury vapor pressure in the lamp 3 becomes close to the optimum mercury vapor pressure, and the ultraviolet radiation intensity of the lamp 3 can be kept near the maximum value. . In addition, since a heat transfer block is not used unlike a conventional ultraviolet irradiation device, a plurality of lamps 3 are installed, and a heat transfer block in which an interval between adjacent lamps 3 is, for example, 4 to 5 cm or less is installed. The stem 11 can be kept near the optimum temperature even if the interval is not possible. That is, the ultraviolet irradiation capability of the ultraviolet irradiation device having a plurality of lamps can be improved.
[0037]
By the way, by preventing the mercury vapor pressure in the lamp from increasing even when the temperature of the stem rises, instead of pure water mercury as an ultraviolet lamp, the ultraviolet radiation intensity is hardly changed by the temperature of the stem. Lamps using mercury amalgam have been considered. If a lamp using such a mercury amalgam is used, there is no need to cool or heat the stem portion, and therefore, even if the installation density of the lamp in the tank is increased, the ultraviolet irradiation ability does not decrease. However, such a special lamp using mercury amalgam is more expensive than a general ultraviolet lamp, and thus, the use of such a special lamp using mercury amalgam is difficult due to the running cost of an ultraviolet irradiation device. It is not desirable because it causes a rise. In particular, when a plurality of lamps are installed with as high a density as possible, the number of lamps to be used increases, and the use of a special lamp using mercury amalgam greatly increases the cost, which is not desirable.
[0038]
On the other hand, in the ultraviolet irradiation apparatus 1 of the present embodiment, since the ultraviolet irradiation ability can be improved without using a lamp using mercury amalgam, the ultraviolet irradiation of the ultraviolet irradiation apparatus including a plurality of lamps can be performed while reducing the cost. Ability to improve.
[0039]
In the present embodiment, a heat transfer cylinder 45 is provided in the heat medium chamber 9, and heat exchange with the sleeve 5 and the stem 11 of the lamp 3 is performed via the heat transfer cylinder 45. However, only the opening having the same diameter as the outer diameter of the sleeve is formed in the portion of the wall at the closed end of the heat medium chamber defining member that defines the heat medium chamber, corresponding to the position where the lamp is installed. It is also possible to adopt a configuration in which a portion is inserted and the gap is sealed with a sealing material or the like. However, when the heat transfer cylinder 45 is provided in the heat medium chamber 9 as in the present embodiment, the reliability of the sealing property of the heat medium chamber 9 can be improved. Since the sleeve 5 is merely inserted into the cylinder 45, the sleeve 5 can be easily replaced.
[0040]
Further, in the present embodiment, the configuration in which the sleeve 5 is provided has been described. However, when the sleeve 5 is not required, a configuration in which the lamp 3 is not covered with the sleeve 5 can be adopted. In this case, the inner diameter of the heat transfer cylinder 45 in the heat medium chamber 9 is set to be equal to or larger than the outer diameter of the base 13 of the lamp 3.
[0041]
In the present embodiment, the heat medium chamber 9 is provided with an inlet 55 and an outlet 59 for the heat medium so that the heat medium flows through the heat medium chamber 9. However, when the heat medium chamber 9 is filled with the heat medium, and the heat medium inside the heat medium chamber 9 is provided with temperature control means for cooling or heating the heat medium, the heat medium in the heat medium chamber 9 is provided. The temperature may be adjusted. For example, as shown in FIG. 5, the temperature adjusting means 83 is provided in a state surrounding the outer surface of the side wall of the heat medium chamber defining member 41 which defines the heat medium chamber 9. The heat medium inlet and outlet 55 and the heat outlet 59 of the heat medium chamber 9 are used for charging and discharging the heat medium into and out of the heat medium chamber 9, and are covered with a lid 85 when the apparatus is used. As the temperature adjusting means 83, a sheet-type heater or the like is used when it is necessary to heat the heat medium, and a Peltier element or the like is used when it is necessary to cool the heat medium.
[0042]
However, the configuration in which the heat medium flows through the heat medium chamber 9 as in the present embodiment can simplify the configuration of the tank 7, and further, when it is necessary to cool the heat medium in one tank 7. In addition, it can cope with the case where heating is required. In addition, when well water can be used, or when the heat medium can be heated by the waste heat of equipment, the heat medium heated by the well water or the waste heat can flow through the heat medium chamber 9. In addition, energy required for cooling and heating the heat medium is not required, and energy saving can be improved.
[0043]
In this embodiment, the vertical tank 7 has been described, but a horizontal tank can also be used. In the case of the ultraviolet irradiation device 89 provided with the horizontal type tank 87, for example, as shown in FIG. Outflow conduits are not provided. The drain pipe 91 is not formed on the heat medium chamber defining member 41 but is provided on a lower portion of the body 27. A disk-shaped lateral lid 93 provided at an end of the body 27 on the side of the heat medium chamber 9 has an inlet 55 to which a heat medium supply pipe 53 is connected on the lower side, and a heat medium outlet on the upper side. An outlet 59 to which the pipe 57 is connected is provided.
[0044]
Further, in the example of FIG. 6, both ends of the sleeve 95 are open. A through hole is formed in the side cover 93 at a portion corresponding to the heat transfer cylinder 45, and the end of the sleeve 5 passes through the through hole of the side cover 93 from the heat transfer cylinder 45 to the outside of the tank 87. It is in a protruding state. The end of the sleeve 5 is attached to a portion protruding from the through hole formed in the lateral cover 93 to the outside of the tank 87, similarly to the end of the sleeve 5 of the present embodiment on the upper lid 29 side. A cylindrical seal gland 63 formed of a material having the following characteristics: O formed of a material having elasticity provided between a lower end surface of the seal gland 63 and a stepped surface in a through hole formed in the lateral lid 93. -It is fixed to the irradiation chamber 51 in a watertight manner by a ring 65 or the like. The opening of the sleeve 95 is fitted in the opening and closed with a seal gland cap 67 made of an elastic material. In the example of FIG. 6, two pipes are not inserted into the seal gland cap 67.
[0045]
Further, in the present embodiment, the configuration of the ultraviolet irradiation apparatus including a cylindrical tank such as the tank 7 as a cylinder on which a plurality of lamps are installed is described, but the tank such as the tank 7 is not provided. It can also be configured. For example, it is also possible to adopt a configuration in which a plurality of lamps are installed in a cylindrical body having an opening at the lower end and a pipe at the upper end for allowing the fluid to flow out. In such an ultraviolet irradiation apparatus, a part of the cylindrical body is immersed in the liquid to be treated contained in a tank or the like having an open top, and the liquid to be treated which has entered through the opening at the lower end of the cylindrical body is supplied from a lamp. The liquid to be treated is irradiated with ultraviolet rays by irradiating the liquid to be treated with the ultraviolet rays and flowing out from a pipe provided at the upper end of the cylindrical body.
[0046]
As described above, the present invention is not limited to the configuration of the present embodiment, and can be applied to an ultraviolet irradiation apparatus having various configurations in which a lamp that emits a plurality of ultraviolet rays is installed in a cylinder through which a fluid to be processed flows.
[0047]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ultraviolet irradiation capability of the ultraviolet irradiation apparatus provided with a some lamp can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration and operation of an embodiment of an ultraviolet processing apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a stem portion of the lamp.
FIG. 3 is a front view showing the appearance of an embodiment of an ultraviolet irradiation device to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a plan view showing an external appearance of an embodiment of an ultraviolet irradiation apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration and operation of a modified example of the ultraviolet processing apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration and operation of another modified example of the ultraviolet processing apparatus to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1 UV irradiation device
3 lamps
5 sleeve
7 tanks
9 Heat medium room
11 Stem part
13 base
27 torso
29 Upper lid
31 Lower lid
45 heat transfer tube
51 Irradiation room
