JP2005515594A - アマルガム供与式の水銀低圧ｕｖ照射器 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つのアマルガム貯蔵室を有した水銀低圧アマルガム照射器のタイプの照射器と、該照射器を包囲しているジャケット管とを備えた照射器ユニットであって、ジャケット管と照射器との間にエアギャップが設けられている形式のものに関する。新しい照射器において、照射器の軸方向で、少なくとも１つのアマルガム貯蔵室の領域に、アマルガムの温度に影響を及ぼすための手段が設けられていることにより、大きな範囲での調整可能性が達成される。

Description

本発明はアマルガム供与式（ａｍａｌｇａｍｄｏｔｉｅｒｔ）の水銀低圧ＵＶ（紫外線）照射器に関する。

この種の照射器は実際の使用の場から知られている。これらの照射器は上水および下水のための殺菌分野で使用され、特に効率が高い点で優れている。この高い効率は、内部の圧力が低い照射器の場合、水銀がアマルガム（有利にはインジウム）に結合されることにより達成される。この水銀は、照射器が約９０℃の動作温度に達すると、気相に放出される。この動作温度にとって重要であるのはアマルガムの温度である。

ＵＶ照射器の別のタイプとしては、最適な動作温度が約４０℃であって比較的に効率の低い、アマルガムを備えていない低圧照射器、ならびに約１０００ミリバールの内部圧力を有していてその動作温度が数百℃を数える中圧ランプが挙げられる。これらの照射器は確かにキロワット領域で相対的に高い出力を有している。しかし、その効率、つまり所望の波長領域における放射力と電力入力との間の割合は、当該のアマルガム供与式の水銀低圧照射器の効率には及ばない。

運転中に、上述の約９０℃の最適な温度を達成するために、上位概念部に記載した形式の照射器は直接的には殺菌したい液体内に浸漬されない。上水または下水分野における、そこで支配的な温度は、照射器の必要な温度を維持するためには低すぎる。それゆえ、照射器はジャケット管により包囲されており、ジャケット管はその内壁と照射器の外面との間にエアギャップを画定している。空気の熱伝導性が低いことは照射器の運転中、照射器が９０℃を下回って冷却されないことを保証する。しかし前提条件は十分に高い電力である。

これらの周辺条件から結果として、上位概念部に記載した形式の照射器が運転時にジャケット管内で限定的にしか調整できないということになる。つまり、例えば特に高い初期的なＵＶ発生量を有した新品の照射器の場合、放射されるＵＶ強度を、照射器が後に古くなった状態で放出するレベルにまで下げるのに十分な程、電力を下げることはできない。そうすると紫外線照射器は冷たくなりすぎて、このことは放射発生量を減じてしまう。

別の事例は、処理したい水が相対的に高い温度、例えば６０℃を有している運転状態にある場合である。この運転状態で相対的に古い照射器が使用されると、必要なＵＶ強度を提供できるようにするためには、この照射器に高い電力が供給されなければならない。高い周囲温度は結果として、照射器が低温時の場合と同様に最適な作業範囲に冷却されるようには至らないことになる。照射器の効率は低下する。それというのは、９０℃を超える照射器の温度が生じるからである。この運転状態は好ましくない。

それゆえ、本発明の課題は、アマルガム供与式の水銀低圧ＵＶ照射器を改良して、水温とは無関係に、有利には可変のＵＶ出力でもって運転できるような照射器を提供することである。

上記課題は請求項１の特徴部に記載された特徴を備えた照射器により解決される。

照射器の軸方向で見てアマルガム貯蔵室の軸方向位置に、アマルガムの温度に影響を及ぼすための手段が設けられているので、アマルガム温度が低温である場合に、温度を上昇させることができる。有利には、温度に影響を及ぼすための手段はまた、アマルガムの温度が最適な運転領域に比して高すぎる場合に、この温度を低下させ得るように構成されている。

本発明の有利な実施形態では、金属の材料から成る帯状体が照射器とジャケット管との間に位置している。帯状体は有利には照射器の周方向で、アマルガムの軸方向位置に延在している。この帯状体は本発明の変化例によれば少なくとも部分的にバイメタルとして構成されていることができるので、その空間的な配置は温度に依存して変化する。帯状体がアマルガムの領域で照射器に固定されていて、かつ帯状体に、照射器に対して半径方向で可動であってジャケット管の内面に当接できる領域が設けられていると、帯状体は、アマルガムの領域から熱を導出するためにも使用され得るので、冷却が可能になる。

本発明の別の実施形態では、電気的な加熱素子が照射器の外面に、アマルガムの領域で配置されている。この加熱素子はオーム抵抗またはＰＴＣ抵抗として構成されていることができる。有利には、この抵抗は、アマルガムの領域で照射器の外面に、かつジャケット管の内面に接して位置しているので、加熱素子を電流で負荷することなしに、照射器からジャケット管への熱伝達が実施可能であり、かつこのようにしてアマルガムを冷却することができる。加熱素子の特に簡単な接続は、この加熱素子を照射器のフィラメントに対して並列に接続する場合に可能である。この場合、この加熱部はフィラメントもしくは加熱コイルのためのヒータ電流に接続され得る。電気的な加熱素子を照射器の接続部に対して並列に接続することも考えられ、その場合、加熱部は照射器の運転電圧に依存して作動する。

以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。

図１には本発明による照射器ユニットが側面図で示されている。照射器ユニットは外側のジャケット管１を有しており、ジャケット管１は、アマルガムが封入された水銀低圧照射器の形式で構成された照射器２を取り巻いている。ジャケット管１と照射器２との間にはエアギャップ３が存在している。照射器２は自体公知の形式で端部側のフィラメント４もしくは白熱コイルを有しており、フィラメント４は気体放電の開始および維持のためにフィラメント電圧もしくは運転電圧により負荷され得る。左側のフィラメント４から軸方向に間隔を置いて、アマルガム貯蔵室５が設けられており、このアマルガム貯蔵室５はやはり公知の形式で例えばインジウム・水銀・アマルガムから成ることができる。このアマルガムは照射器の運転中に特に高い効率を生ぜしめる。

アマルガム貯蔵室５の軸方向の長さを若干上回って、金属スパイラル６が、アマルガム貯蔵室５の領域で照射器２の外側に固定されており、エアギャップ３内でジャケット管１と照射器２との間に位置している。

線ＩＩ−ＩＩの領域のより正確な構造を図２ａおよび図２ｂから見て取ることができる。図２ａおよび図２ｂは、図１に示した照射器ユニットの、線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。

図２ａには、低温の動作温度にある、本例では殺菌したい液体１０により取り囲まれているジャケット管１を備えた照射器ユニットが示されている。スパイラル６は１１の箇所で熱伝導性に照射器２の外面に結合、例えばそこに耐紫外線性の接着剤により接着されている。位置１１を起点として、スパイラル６はその自由な端部にかけ、照射器２の周方向に対してほぼ平行に延びている。スパイラル６は本実施例ではバイメタルとして形成されており、かつ温度が低いことに基づいて、照射器２の周囲にほぼ一致する空間的な形状を成している。つまり、スパイラル６はその自由な端部に至るまで近密に照射器に沿って位置している。

図２ｂには、比較的高温時の、図２ａに基づく構成が示されている。スパイラル６は温度の影響に基づいて延伸する。その際、位置１１で固定したことによりスパイラル６はそこに確保される。スパイラル６の自由な端部はジャケット管１に接近する。その間に位置する領域では、スパイラル６が照射器２の表面から持ち上がる。

以下に、運転状態にある前記照射器ユニットの作動形式について説明する。

最初に照射器２は公知の形式で点火されるので、気体放電が照射器２の内部で形成される。気体放電により照射器２は熱くなる。照射器２内で発生した熱はエアギャップ３を介してジャケット管１に、かつそこで液体１０に放出されるので、始動後まず照射器の内部の温度が、平衡状態に達するまで上昇する。上下水道の分野でしばしば見受けられるような、殺菌したい液体１０の温度が低い場合に、照射器２内の平衡温度が、アマルガム貯蔵室５内のアマルガムを、約９０〜９５℃にある最適な動作温度にもたらすためには十分でないという状態が生じる可能性がある。この場合、図２ａに示したように近接して照射器２に沿って位置しているスパイラル６は、アマルガム貯蔵室５の軸方向位置における放射力を照射器２の内部に向けて反射させるので、この箇所で照射器内の温度が上昇する。さらに、スパイラル６は、照射器から出た熱を受容する。付加的にスパイラルは照射器２からの放射束を吸収することにより熱くなる。これにより、スパイラル６は温められて、この熱を位置１１における熱伝導性の結合部を介してアマルガム貯蔵室５へと伝達するので、アマルガム貯蔵室５は始動期に最初に比較的迅速に熱くなり、その結果、照射器２は従来慣用の装置に比してより迅速にその動作温度に到達し、ひいてはその卓越した効率を達成する。運転時にスパイラル６は、液体１０の温度が低い場合に、照射器２の動作温度を下回ることを防止し、ひいてはやはり持続的に良好な効率を保証する。さらに、この運転条件が許容すれば、照射器２に供給される電力を下げることができる。この電力の低下は例えば、殺菌したい液体１０の流速が低くて、それゆえに弱いＵＶ強度で十分な殺菌効果が得られる場合に望まれ得る。電力を下げることは、照射器２の内部の平衡温度を低下させることにつながる。この温度低下は、上述したようなアマルガム貯蔵室５に対するスパイラル６の効果に対して、逆の作用を及ぼす。

図２ｂには、より高温の運転状態にある、図２ａに示した照射器が示されている。スパイラル６はそのバイメタル特性に基づいて延伸する。スパイラル６はエアギャップ３内でジャケット管１に近接した状態へと接近するか、または温度がさらに上昇する場合にはジャケット管に当接する。これにより、スパイラル６は、１１における熱伝導性の結合部の領域でアマルガム貯蔵室５から受容される熱を、ジャケット管１の比較的に冷たいジャケット管壁へと導出する。アマルガム貯蔵室５はこのようにして冷却されるので、電力または液体１０の温度が高い場合にアマルガム貯蔵室５の温度が過度に上昇してしまうことはない。このようにして、スパイラル６は、最適な動作温度の範囲を上回るアマルガム貯蔵室５の温度上昇に対して、逆の作用を及ぼすことができる。これにより、良好な効率を保証する動作温度を保つことが保証される。

図１および図２に示した、バイメタルスパイラルを備えた実施例の他に、別の機械的な解決策、つまり例えばいわゆる「形状記憶金属」の特有の特性を利用した装置も考えられる。それに、例えばアマルガム貯蔵室５とジャケット管１との間にブラインド（Ｂｌｅｎｄｅ）を配置することも可能であって、ブラインドが温度に応じて照射器２の半径方向または軸方向でシフトさせられて、アマルガム貯蔵室５の温度を調整する。放射反射器を照射器２の、アマルガム貯蔵室５に対向して位置する側に配置することも可能であって、放射反射器はそこに到来する放射力のみをアマルガム貯蔵室５へ、反射することにより戻して、場合によってはその反射特性を温度に関連して変化させる。

本発明の別の実施形態が図３および図４に示されている。この実施形態では、アマルガム貯蔵室５の温度に影響を及ぼすために、機械的な装置ではなく、電気的なヒータ装置もしくは加熱素子１２が設けられている。ヒータ装置１２は熱伝導性に照射器２の外面に、アマルガム貯蔵室５の領域で固定される。ヒータ装置１２は例えば簡単な加熱抵抗器、ＰＴＣ抵抗（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：正の温度係数）、またはＶＤＲ（ｖｏｌｔａｇｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｒｅｓｉｓｔｏｒ：電圧依存抵抗器）から成っていることができる。加熱素子１２は図３の場合、接続導線１３，１４を介してフィラメント４に対して並列に接続されているので、フィラメント４のためにヒータ電圧を接続した場合、加熱素子１２に対してもヒータ電圧が供給される。このようにして、アマルガム貯蔵室５内のアマルガムは既に始動プロセス時に加熱される。これにより、動作温度に迅速に到達することが可能である。供給される電力が低下した場合、ヒータ電圧は、照射器が冷え切るのを防ぐために再度接続され得る。有利には、加熱素子１２はその外面で熱伝導性にジャケット管１に接して位置しているので、ヒータ電圧で負荷することなしに加熱素子１２はその独自の熱伝導性に基づいて熱をアマルガム貯蔵室５からジャケット管に導出することができ、このようにして、照射器２内の温度が最適な範囲を超えて上昇した場合に、動作温度の低下に寄与することができる。

図４の場合には、照射器ユニットに同じく加熱抵抗器１２が上記したような形式で設けられている。ただし、接続導線１３，１５は図４の場合、加熱素子１２のヒータ電圧が、互いに対向して位置するフィラメント４の間に印可されている電圧から取り出されるように構成されている。つまりヒータ電圧１２は照射器の運転電圧から取られる。

この構成は、照射器が運転中に電流を介して制御される、つまり例えば一定の電流により運転される場合に使用され得る。運転状態に応じて、特に照射器内の温度に応じて、照射器に印可される電圧が調整される。この際、高い照射器電圧は、アマルガム貯蔵室５の温度が著しく低いことを示すサインである。図４に示した回路において、照射器電圧が所定の値を超えて上昇した場合、ここでは例えばＶＤＲとして構成されている加熱素子１２における加熱が高まる。アマルガム貯蔵室５内の温度は、供給されるヒータ出力に基づいて、同じく上昇するので、運転電圧は再び低下する。時間の経過とともにここには、加熱抵抗器１２を適当に設計した場合に最適な動作温度の範囲内にある調整された平衡が生ぜしめられる。このように構成した場合においても、加熱素子１２をヒータ電圧で負荷することなしに過剰な熱をアマルガム貯蔵室５からジャケット管１に放出することができるので、高出力時または高い外温時においてアマルガム貯蔵室５は冷却される。

温度に影響を及ぼすための帯状の手段を備えた、本発明による照射器の側面図である。

図１に示した照射器の、アマルガムの領域の軸方向横断面図である。

図１に示した照射器の、アマルガムの領域の軸方向横断面図である。

電気的な加熱手段を備えた照射器を示す側面図である。

電気的な加熱手段を備えた別の照射器を示す側面図である。

Claims (11)

1. 少なくとも１つのアマルガム貯蔵室を有した水銀低圧アマルガム照射器のタイプの照射器と、該照射器を包囲しているジャケット管とを備えた照射器ユニットであって、ジャケット管と照射器との間にエアギャップが設けられている形式のものにおいて、照射器の軸方向で、少なくとも１つのアマルガム貯蔵室の領域に、アマルガムの温度に影響を及ぼすための手段が設けられていることを特徴とする、アマルガム供与式の水銀低圧ＵＶ照射器。
2. アマルガムの温度に影響を及ぼすための手段が、少なくとも１つのアマルガム貯蔵室の軸方向位置に配置されている、請求項１記載の照射器ユニット。
3. アマルガムの温度に影響を及ぼすための手段が、照射器とジャケット管との間に配置された、金属の材料から成る帯状体である、請求項１または２記載の照射器ユニット。
4. 帯状体がアマルガムの軸方向位置で、照射器の周方向に延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載の照射器ユニット。
5. 帯状体が少なくとも部分的にバイメタルとして構成されているので、空間的な配置が温度に関連して変化する、請求項１から４までのいずれか１項記載の照射器ユニット。
6. 帯状体がアマルガムの領域で照射器に固定されており、かつ帯状体には、照射器に対して相対的に半径方向で可動な領域が設けられており、該領域がジャケット管の内面に当接することができるようになっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の照射器ユニット。
7. 電気的な加熱素子が照射器の外面に、アマルガムの領域で配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の照射器ユニット。
8. 加熱素子がオーム抵抗またはＰＴＣ抵抗として構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の照射器ユニット。
9. 抵抗がアマルガムの領域で照射器の外面に、かつジャケット管の内面に接して位置しているので、加熱素子を電流で負荷することなしに、照射器からジャケット管への熱伝達が実施可能であって、このような形でアマルガムが冷却され得る、請求項１から８までのいずれか１項記載の照射器ユニット。
10. 加熱素子が、照射器のフィラメントに対して並列に接続されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の照射器ユニット。
11. 電気的な加熱素子が、照射器の供給電圧のターミナルに対して並列に接続されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の照射器ユニット。

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