JP2007073472A

JP2007073472A - 低圧水銀ランプ装置

Info

Publication number: JP2007073472A
Application number: JP2005262123A
Authority: JP
Inventors: Fumio Suzuki; 史生鈴木; Yoshihisa Shibata; 好久柴田; Hiroki Takahashi; 広樹高橋; Masanobu Inoue; 雅伸井上
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-22

Abstract

【課題】本発明は、水温の低い被処理水に対しても、低温環境下においても紫外線強度を低下させない紫外線殺菌装置及び低圧水銀ランプ用口金および低圧水銀ランプ殺菌装置を提供する。
【解決手段】発光管の両端部に電極を有し、発光管両端部に口金を接続して成る低圧水銀ランプと該低圧水銀ランプを覆うようにしてなる透光性を有するジャケットとが前記口金部によって接して成り、該ジャケットは低温環境下に囲まれている低圧水銀ランプ殺菌装置において、低温環境の熱がジャケットを通じて発光管内端部へ影響するのを抑えた口金構造を持つ事を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体殺菌等に用いられる低圧水銀ランプに関するものである。特に冷水の殺菌や低温環境下で使用する低圧水銀ランプに関する。

紫外線出力を応用する低圧水銀ランプは、紫外線透過率に優れた石英ガラスの両端に一対の電極を設置するとともに、この石英管内に希ガスと水銀を封入して構成され、殺菌に有効な２５４ｎｍや１８５ｎｍの波長をメインに効率良く出力することを特徴とするランプである。

低圧水銀ランプは、特許文献1に開示されているように、発光管の最冷部温度を４０度にすることで水銀蒸気圧をコントロールし、２５４ｎｍの波長の出力が最大となる事が知られている。また、水殺菌に用いられる低圧水銀ランプは、通常水温が２５度程度の水を対象としている。このような場合、被処理水の温度がジャケットと接する口金を通して最冷部部分に伝わり最冷部温度を４０度に調整していた。

特開昭６４−７９４５

図１１−１は従来の水殺菌用の低圧水銀ランプの構成を示している。発光管９１の両端に電極マウント９３を有している。また図１１−２はこの低圧水銀ランプの端部付近の拡大図を示している。発光管の両端部には円筒状の口金９２が接続されている。ランプと被処理水の間の絶縁・保護のためのジャケット９４は紫外線を透過する石英ガラスからなり片側を封止した形状を有する。該ランプの紫外線出力に関わる上述の最冷部温度となる箇所は口金を通してジャケットの内面に接触しており、そのジャケットの温度はランプ自体の発熱及びジャケットの外を流れる被処理水の温度バランスに起因している。

従来の紫外線の殺菌対象の被処理水の温度は約２５℃が主であった。しかし紫外線殺菌の用途が常温水に限らず氷結温度に近い温度から８０度位の用途まで要求が広がってきている。具体的な例として、８〜１０度では漁業関連で海水・淡水の養殖場・生け簀・生鮮品の加工水の殺菌に用いられ、８０度近い高温では飲料水の液糖の殺菌がある。これらの分野で紫外線殺菌が用いられるが、上記紫外線の消費電力に対する発光効率が高いことで低圧水銀ランプがメインに使用される。特に魚の解凍水温度は１０度以下に保たれることが食品衛生法に定められているため、低水温に対しても十分な紫外線を出力する低圧水銀ランプが求められている。

図３は従来の構成の紫外線殺菌装置を用いて水温を３度から４０度まで変化させた時の紫外線強度を示したグラフである。殺菌に有効な波長２５４ｎｍの出力は、水温が２５度を下回ると徐々に減少し始め、水温が１０度の時の紫外線強度は水温が２５度の時と比較して半分近い値となっている。

本発明は上記課題を鑑み、水温の低い被処理水に対しても、低温環境下においても紫外線強度を低下させない紫外線殺菌装置及び低圧水銀ランプ用口金を提供する。

本発明では、発光管の両端部に電極を有し、発光管両端部に口金を接続して成る低圧水銀ランプと該低圧水銀ランプを覆うようにしてなる透光性を有するジャケットとが前記口金部によって接して成り、該ジャケットは低温環境下に囲まれている低圧水銀ランプ殺菌装置において、低温環境の熱がジャケットを通じて発光管内端部へ影響するのを抑えた口金構造を持つ事を特徴とする。

前記口金は前記透光性のあるジャケットと接する面積を小さくし、前記透光性のあるジャケットが接する部分と発光管内端部とが近接しないことを特徴とする。

また、口金の形状は、円筒体と該円筒体よりも径の大きい円盤とがそれぞれの円の軸が合うように該円筒体片側端面に円盤の平面部を接続し、発光管ピンチシール部に嵌め込むような溝を設けた事を特徴とする。

口金の材料としては、セラミックスを用いた事を特徴とする。

本発明によると生け簀や魚の養殖などの低水温環境下や低温環境下において、低温の水や空気の熱が低圧水銀ランプの最冷部となる箇所に影響を与えにくい口金構造としたので、最冷部の温度を約４０度に保つことができ、低温環境下において２５４ｎｍの紫外線強度を高くすることができる。

最冷部が低温環境の熱を受けたジャケットからの熱の影響を受けやすい従来構造の低圧水銀ランプでは、最冷部が４０度を大幅に下回ってしまうために、紫外線出力が激減してしまっていたので、本発明のランプに比べ倍以上のランプを使用しなくてはならなかった。しかし本発明のランプを使うことにより従来のランプ灯数の半数以下になる為非常に経済的である。

本発明の低圧水銀ランプを図に基づいて説明する。図１は本発明の低圧水銀ランプの概略図であり１１は発光管、１２は口金、１３は電極マウントを示す。これらをジャケット１４内に収容し、ジャケット１４内面に口金１２が接しており、発光管１１を支えている。低圧水銀ランプ殺菌装置内にジャケット１４を配置し、装置内に被処理水を流し殺菌する。

図２は図１における口金部の拡大図である。発光管内端部は最冷部となり水銀１５が溜まるよう構成されている。本発明においては、この水銀の溜まる最冷部に低温環境の熱がジャケットを通じて影響するのを抑えた口金構造としている。これは口金とジャケットの接触面を減らすことで、低温環境の熱を受けたジャケットから口金へ熱の影響を抑え、また口金の材質を熱伝導率の低いものにし、更に口金と最冷部を近接しない構成とすることで、達成する。

直径１５ｍｍ、全長１５６０ｍｍ、電極間距離１４００ｍｍの発光管の両端部のシール部に、図４に示す口金の１６の部分を嵌め込み接着剤で固定する。口金はセラミックスにより形成されており、アルミニウムの熱伝導率が２３６Ｗ／ｍ・Ｋであるのに比べ、セラミックス（ここではＭｇＯ・ＳｉＯを使用）の熱伝導率は２．５Ｗ／ｍ・Ｋと非常に低い。口金の円盤部分１７の外径は１９．５ｍｍであり、ジャケットの内径は２０ｍｍであり、低圧水銀ランプは円盤１７の外周部の一部とジャケットの内面が接し、ジャケット内に配置される。ジャケット１９に接する口金の円盤１７の端面は図４の一部を拡大した図５の１８のように曲面とすることにより、少ない面での接触となる。

このように構成した低圧水銀ランプを定格電力２３０Ｗで点灯させる。実験で紫外線測定をしやすくするため、図６に示すように、ジャケット２１は二重管とし、二重管の間に水を流し（２２）、水温を４０度から３度まで変化させ、低圧水銀ランプ２０から３ｍ離した所に照度計を設置し、２５４ｎｍの紫外線強度を測定した。比較として図１２に示すように円筒状であり、図１１−２に示すように電極マウント部まで覆うように構成してある従来の口金９２を用いた低圧水銀ランプにおいても上記と同様の実験を行い、２５４ｎｍの紫外線強度を測定した。結果を図７に示す。

図７において、従来の口金構造を用いた紫外線殺菌装置での２５４ｎｍの紫外線殺菌強度と本発明の口金構造を用いた紫外線装置での２５４ｎｍの紫外線強度を比較すると、水温が約２１度を境に低水温側では、従来の構成より今回の発明のほうが紫外線強度の値が高くなった。また、生け簀や養殖に使用される水の温度は約１０度であり、水温が１０度付近の紫外線強度は本発明のほうが２倍近く高い値が測定された。

先にも述べたが、これは従来の構成では被処理水の温度の影響で最冷部温度が４０度を下回ってしまったためであると考える。通常２５４ｎｍの紫外線強度が最大となるのは最冷部温度が４０度付近の時であるが、従来の構成では口金がジャケットの内面と接する面積が大きいため、口金がジャケット内を流れる水温の影響を受けている。そしてまた、口金は最冷部となる発光管端部を覆うように構成してある為、冷却された口金の影響を受け、最冷部部分は４０度以下に冷却され、２５４ｎｍの紫外線強度が低くなってしまっていた。

一方本発明の構成では、口金はジャケットと接する面積が少ないので、口金はジャケット内を流れる水温の影響を受けにくくなっている。更に、口金は最冷部となる発光管端部を覆うような構造にはなっておらず、たとえ口金が冷却されたとしても、最冷部は直接影響を受ける事はない。そのため最冷部は４０度付近に安定し、低水温の環境下で使用しても２５４ｎｍの紫外線強度は減衰しない。

上記構成をした場合でも、最冷部温度が４０度を下回ってしまう場合があり、その場合２５４ｎｍの紫外線強度は最大とはならない。もし４０度を下回ってしまう場合は電極位置を発光管端部にずらす事で、フィラメント及びアークの熱により発光管内端部を温め、最冷部温度を４０度に近づける事が可能である。また反対に最冷部が４０度を超えてしまう場合は、電極位置を発光管端部から離し、フィラメント及びアークの熱を減少する事で、４０度の近づける事が可能である。

本発明の実施例では、水を対象とした紫外線ランプ用口金であり、かつ被処理水の温度を１０度としたため、図４に示す形の口金を使用したが、この口金を用いてもランプ電力や被処理水の温度変化により、最冷部の温度は変わってしまう。もし最冷部の温度が４０度を超えてしまう場合は、本発明の変形例として図８に示すようにジャケットと口金の接する面２３を大きくすることによって、口金にジャケットに流れる水温の影響を受け易くし、最冷部の温度を４０度まで下げる事ができる。また従来の構成の変形例として図９に示すようにすれば、口金が最冷部を囲んでいるため、実施例の口金よりも、低温環境の熱がジャケットを通じて発光管内端部へ影響しやすくなっており、最冷部の温度を４０度まで下げることができる。

また反対に実施例の図４に示す形態の口金であっても、被処理水の温度が１０度よりも低い低温環境下においては、最冷部の温度が４０度を下回ってしまう場合がある。そのため本発明の変形例として図１０−１、図１０−２のようにすることが考えられる。図４で示す円盤状が２５のような円盤の一部を欠いた形状である場合、円弧の部分のみでジャケット内面と接し、円盤形状を２６のような多角形とした場合、頂点部分のみで、ジャケット内面と接する。そのため、口金とジャケットの接する面は少なくなり、口金に対する水温の影響を抑える事が出来る。

よって、本発明の低圧水銀ランプ用口金を用いればジャケット外に流れる低温の水に低圧水銀ランプの最冷部が大きく影響される事無く、紫外線強度の高いランプを提供することができる。

本発明の口金を用いた低圧水銀ランプ装置を現す図図１の発光管端部付近の拡大図従来の口金を用いた低圧水銀ランプ装置の水温と紫外線強度の関係を表すグラフ本発明の口金形状の一例を表す図本発明の口金とジャケットの接する部分における拡大図実験用に二重管のジャケットを用いた低圧水銀ランプ装置を現す図本発明の口金を用いた低圧水銀ランプ装置と、従来の口金を用いた低圧水銀ランプ装置の水温と紫外線強度の関係を表すグラフ本発明の変形例を現す図本発明の変形例を現す図本発明の構成の円盤部分の変形例を現す図本発明の構成の円盤部分の変形例を現す図従来の口金を用いた低圧水銀ランプ装置を現す図図１１−１の発光管端部付近の拡大図従来の口金形状を現す図

符号の説明

１１発光管
１２口金
１３電極マウント
１４ジャケット
１５水銀
１６発光管シール部嵌め込み用溝
１７口金用盤部
１８口金用盤部終端部
１９ジャケット内面
２０発光管
２１二重管ジャケット
２２殺菌対象の水
２３口金のジャケットと接する面
２４口金のジャケットと接する面
２５、２６口金の板状部分
９１発光管
９２口金
９３電極マウント
９４ジャケット

Claims

発光管の両端部に電極を有し、発光管両端部に口金を接続して成る低圧水銀ランプと該低圧水銀ランプを覆うようにしてなる透光性を有するジャケットとが前記口金によって接して成り、低温環境下で使用される低圧水銀ランプ装置において、前記口金はジャケットを通して低温環境下における熱を発光管内端部に影響するのを抑えた構造を持つ事を特徴とする低圧水銀ランプ装置。
前記口金は前記ジャケットと接する面積を小さくした事を特徴とする請求項１記載の低圧水銀ランプ装置。
前記口金は前記ジャケットと発光管とが近接しない構成とする事を特徴とする請求項１または請求項２記載の低圧水銀ランプ装置。
前記口金の形状は、円筒体と該円筒体よりも径の大きい円盤とがそれぞれの円の軸が合うように該円筒体片端部端面に円盤の平面部を接続し、該円筒体の円盤との接続部反対側は低圧水銀ランプ発光管のピンチシール部に嵌め込み可能な溝を設けた事を特徴とする請求項１乃至請求項３記載の低圧水銀ランプ装置。
前記口金の材料は、セラミックスを用いた事を特徴とする請求項１乃至４記載の低圧水銀ランプ装置。