JP2007515282A - 水処理に使用される紫外線ランプのための供給装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、紫外線により水を殺菌する装置に関する。この装置は、少なくとも２つの放電ランプ（２、３）を含み、これらのランプ（２、３）はこれらを予加熱し、点灯するための手段及びランプの正常動作を保証する手段を含む供給手段に電線（５ａ、５ｂ）により接続されている。本発明では、予加熱手段の電気部品（４ａ、４ｂ）の少なくとも１つが、前記ランプのごく近傍に設けられ、前記供給手段の他の部品が、それらから少し離れて設けられていることを特徴とする。

Description

本発明は、精製工程及び飲料水の製造工程の両方のための水処理の分野に関する。より正確には、本発明はＵＶランプを使用する紫外線による水処理に関する。

ＵＶランプは、水を飲料に適するようにするか又は精製するために設けられた水処理設備で通常使用されている。

従って、そのようなランプは、飲料水プラントに組込まれた水殺菌ユニット中にしばしば使用される。微生物、例えば、ウイルス及びバクテリアは、ある波長の紫外線により誘発された光化学効果下で活性を失うか又は死滅する。

これらのＵＶランプが施与するエネルギーは、水中に存在する塩素化種を変換することができる化学種の出現を促すので、これらのランプは脱塩素化ユニットでも使用される。

通常はステンレススチールで製造され、その中を処理すべき水が循環し、ランプが完全に沈められている開放チャネル又は閉鎖反応容器中において、そのようなＵＶランプを使用することができる。

１列又は数列のランプは、通常、チャネル中に備えられており、波長２００ｎｍ〜３００ｎｍ、通常は２５４ｎｍ、の紫外線を施与する。これらの列は、しばしば相互に平行であるモジュールに組み立てることができる。各モジュールは、石英ジャケットにより保護されたＵＶランプ１列又は数列から構成される。

水処理に使用されるＵＶランプは、電気ケーブルを介して電力供給手段に接続され、この電力供給手段は、ランプのウォーミングアップ及び点火手段と、ランプの正常なＵＶ照射を保証する手段とを含む。

当業者は、これらの電力供給手段を「バラスト」と呼ぶ。バラストは、本来、完全に受動的であり、電源電圧の低周波数を周波数２０〜８０ｋＨｚまで上げるエレクトロニックコンバーターからなる。エレクトロニックバラストは、ランプに供給される電力の調整を含む種々の目的のために使用できる。

このバラストは、ランプ自体から少し離れて設置され、電気ケーブルによりランプに接続される。

そのような装置を水処理のために使用する場合、ランプのバラストは、例えば樹脂を使用して、漏れないか又は漏れないようにされた電気キャビネット中の水の外に設置されねばならない。

従って、ランプをバラストに接続する各ケーブルは長い。

各ＵＶランプは、４本の電線によりバラストに接続されて、以下のことに独立して対処することができる。ランプのウォーミングアップ段階と、通常照射モードの間の動作段階とである。

ウォーミングアップ段階の間、電極を通過する電流量は、その中に含まれるプラズマのイオン化を惹き起こさない。このウォーミングアップ段階の後、ランプの点火が行なわれ、その間、電圧のピークがランプに送られて、レゾナンスピークを経るバラストの周波数の変動に起因して、最初のイオン化が実現する。次いで、ランプは通常のＵＶ照射モードで動作し、このモードでは、４つのコネクションが１つの電極から他の電極へとプラズマ中を通過する電流量を、発電機の周波数の関数として対処し、このことが、ランプによるＵＶ光子の放出を惹き起こす。

一部の製造業者は、製品の競争力を増すために、１個のバラストから２つのＵＶランプへ電力を供給することを思いついた。この応用が経済的に魅力的でありうる以前に、これらのランプは、直列で又は部分的に直列で設置されねばならない。２つのランプを並列で設置することは、電気部品の数を増加させ、かつ実際には、単一のバラストで、電子カード上に２つのバラストを製造することと等価である。２つのランプを直列に設置すると、その端末へ適用される電圧を、単に、２倍に増やすことにより、単一のＵＶランプに電力を供給するのに使用されるバラストを構成する電気部品を大きく変更せずに、直列に設置された２つのランプの電源を可能にする。この単純化は、それに相当する節約をもたらす。

しかしながら、直列の幾つかのＵＶランプのための現存の電力供給システムは、ランプ１つにつき４本の導線をまだ使用する。ランプが直列で接続されている場合ですら、種々のサイクルをうまくマネージメントできるために、ウォーミングアップの電流及びアーク電流を制御する必要性があり、そのことにより、６〜８本の線で、バラストと直列の２つのランプとの間を配線することが強いられる。電磁シールディング手段が、これらの導線に取り付けられる。

従来技術によるこの技法の１つの欠点は、バラストあたり６〜８本の導線を使用し、シールディングを取り付けるので、コストが比較的高いことである。

従来技術によるこの技法の他の欠点は、バラストとランプとの間の接続距離が最大１５ｍに限定されることである。バラストとランプとの間の接続距離が増加すると、ケーブルのインピーダンスは、共振バラスト電力供給回路のインピーダンスに比較して、もはや無視できず、これは、ランプが正しく動作するのを妨げる。更に、導線の長さに比例する導線間の寄生容量（ｐａｒａｓｉｔｅ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）は、その際、バラストの正しい動作に影響し、ランプ電力供給に非対称を生じる。

水処理のためにＵＶランプを使用する装置に関するこの技術の他の欠点は、バラストが水に近接する場合、バラストを水から保護する必要があることから生じる。ランプの配線長さを減じることは、必然的にバラストをランプ、従って水に近接させることになり、そのため、バラスト又はバラストを含む電気キャビネットもしくはボックスのどちらかを漏れ止めにする必要がある。他の結果は、使用が難しく、コストを上げる。

従来技術によるこの技法のもう１つの欠点は、長い導線を使用することに付随し、本質的にその無視できないインピーダンスによる、エネルギーの損失である。

特に、本発明の目的は、従来技術によるこれらの欠点を克服するための装置を提案することである。

本発明の1つの目的は、実行するのに安価であるシンプルな装置を提案することである。

本発明の別の目的は、特に、ランプをウォーミングアップする場合に、ランプの「対照的」動作を促進する装置を提案することである。

本発明のもう1つの目的は、その動作を変えずに、バラストとＵＶランプとの間の接続ケーブルの長さを増加させる装置を提供することである。

本発明のもう1つの目的は、より良い広範囲な電気効率で、単一のバラストを備えたＵＶランプ少なくとも２つ用の電力供給源を使用する、紫外線による水殺菌装置を提供することである。

後に明白となるこれら及び他の利点は、放電ランプを少なくとも２つ含み、前記ランプが、ランプのウォーミングアップ及び点火手段と、ランプの正常動作を達成する手段とを含む電力供給手段に電線で接続された、紫外線による水殺菌装置を使用することで得られ、前記ウォーミングアップ手段の電気部品の少なくとも１つが、前記ランプのごく近傍に設けられ、前記電力供給手段の他の部品が、それらから少し離れて設けられていることを特徴とする。

本発明により、前記ランプのウォーミングアップに関与する電気部品の少なくとも１つは、ランプの近くに位置する。

従って、本発明は、ウォーミングアップに関与する電力供給手段の部品の幾つかをランプ近くに配置し、かつ電力供給手段の他の部品をこれらのランプから少し離して配置することからなる新規及び発明的アプローチに基づく。

技術水準では、これらの部品は、ランプから離れて、バラスト内に完全に一体化されている。

そのような配置は、バラストとランプとの間の導線数を２本のみ迄減じることができ、そうして、バラスト又はバラストを含む電気キャビネットを漏れ止めにする必要性なしで、等価の長さのための配線のインピーダンスを減じる。また、寄生容量に起因するランプ電力供給非対称を減じる。結果として、従来可能であったよりも著しく長いケーブル長さが可能である（３０ｍまで）。この配置により、装置を低コストで使用でき、より良い電気効率を得ることができる。

本発明の範囲内において、「ごく近傍に」という表現は、０．５ｍ未満の距離であり、「少し離れて」という表現は、２ｍより長い距離を意味することに留意されたい。

本発明の第一の変法により、前記ランプウォーミングアップ及び点火手段は、電流制御されるランプをウォーミングアップするための電気部品を含む。

本発明の第二の変法によれば、前記ランプウォーミングアップ及び点火手段は、ランプの電圧制御ウォーミングアップのための電気部品を含む。

ランプは、２つの異なる様式、即ち、第一及び第二変法である、装置の前記少なくとも２つのランプが直列で設置されている様式、及び装置の前記少なくとも２つのランプが並列で設置されている様式で組み立てることができる。

２つのランプを含む装置において、そのような配置は、導線２本（直列での設置）又は導線３本（並列での設置）での配線を用いることを可能にする。

ランプｎ個を並列で搭載した装置の場合、配線は導線（ｎ＋１）本を含むことが理解されよう。

他方、直列でのランプの設置を含む装置の場合には、ランプの数に関わらず、導線2本のみの配線を使用することが可能である。そのため、単一バラストにより電力が供給されるランプが大量にある場合、有利には、この配置を使用することができる。

これらの種々の変法に関して、ランプのごく近傍の部品の1つはコンデンサー又は変圧器を含む。

有利には、ランプのごく近傍に設けられる部品は、漏れ止めされたボックス内に置くことができる。この非常にコンパクトなボックスは、場合により、ランプソケット内又はその真後ろに置くことができる。

これらの種々の変法によれば、ランプはＵＶランプであってよく、好ましくは水銀蒸気ランプであってよい。明らかに、他のタイプのＵＶランプを使用することができる。また一方、本発明を、ウォーミングアップを要する任意の他のタイプの放電ランプに適用できることは理解されよう。

本発明は、前記のような装置少なくとも1つを含む、任意の、紫外線による水殺菌設備も対象とする。

本発明の他の特別な特徴及び利点は、単一かつ非限定例として記載される好ましい実施態様の以下の記述及び添付図面を読んだ後に明白となろう。

図１に関して、装置は、「バラスト」１、直列で搭載された２つのＵＶランプ２、３及びケーブル５を含み、ケーブルは、バラスト１とこれらのＵＶランプを接続するのに３０ｍもの長さであってよい。これらのランプ２、３は、それぞれ４つのコネクタを有する。

本発明により、ランプ２、３のウォーミングアップ手段４は、ランプのごく近傍に設けられる。従って、ケーブル５は、２本の導線５ａ及び５ｂのみからなり、また場合によっては５ａ、５ｂと点線で示されたシールドとからなる。

図２は、図１に示された装置に対応する電気回路図を示す。図１により、ランプのごく近傍に設けられた電力供給の部品は、電流制御遠隔様式でランプをウォーミングアップする。

この図により、バラスト１は、２つのスイッチ１ｂ、１ｃにより方形信号を出力する、可変周波数制御を備えた電子コンバーター１ａと、電流の調節のためのコイル１ｄ（インダクタンスとも呼ばれる）と、２つのコンデンサー１ｆ、１ｇとを含む。

ランプのごく近傍に設けられた電力供給部品は、モジュール６を形成し、少なくとも１つのコンデンサー４ａ及び１つの変圧器４ｂを含む。

モジュール６は、２本の導線５ａ、５ｂを経てバラスト１に接続する。従来技術と比較して、直列で搭載されたランプとバラストとの間の導線の数は、このように、３又は４分の１に減じられ、配線のインダクタンス及び寄生容量並びにバラストとランプの正常な動作へのこれらの相対的影響を限定する。その結果、この配置は、エネルギーコスト及び装置の使用コストを減じることができる一方、非常に長いケーブルを有することを可能にする。

図３は、ランプ２、３が、並列で設置され、電流制御ウォーミングアップをまだ使用する、本発明による装置の他の実施態様に関する電気回路図を示す。

この実施態様では、バラスト１は、発電機１ａ、２つのスィッチ１ｂ、１ｃ、２つのコイル１ｄ、１ｅ及び２つのコンデンサー１ｆ、１ｇを含む。

ランプのごく近傍に設けられ、ウォーミングアップに関与する部品は、全て、モジュール６に含まれ、かつ２つのコンデンサー４ｃ、４ｄを含む。

この実施態様により、ランプをバラスト１に接続する導線数は、５ａ、５ｂ、５ｃの３本に減じられる。

前記の両実施態様において、モジュール６は、非常に小さく、ランプソケット中に又はその真後ろに配置することができる。

本発明により、他の実施態様を想定することもできよう。
特に、ランプを、電圧制御ウォーミングアップ可能な電気部品により暖めることができる。

装置が、２より多い数の放電ランプを含んでよいことは明らかである。

これらの放電ランプは、直列又は並列又は直列並列アセンブリーで搭載することができる。

本発明による装置のブロック図を示す。 図１によるランプの直列アセンブリーの場合の電流制御ウォーミングアップを有する動作モードを図示する。 ランプの並列設置の場合の電流制御ウォーミングアップを有する動作モードを図示する。

Claims (11)

1. 放電ランプを少なくとも２つ含み、前記ランプが、
   ランプのウォーミングアップ及び点火手段と、
   ランプの正常動作を達成する手段と
   を含む、電力供給手段に電線で接続された、紫外線による水殺菌装置であって、
   前記ウォーミングアップ手段の電気部品少なくとも１つが、前記ランプのごく近傍に設けられ、前記電力供給手段の他の部品が、それらから少し離れて設けられている、水殺菌装置。
2. 前記ランプウォーミングアップ及び点火手段がランプの電流制御ウォーミングアップのための電気部品を含む請求項１に記載の装置。
3. 前記ランプウォーミングアップ及び点火手段がランプの電圧制御ウォーミングアップのための電気部品を含む請求項１に記載の装置。
4. 前記少なくとも２つのランプが直列で設置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記少なくとも２つのランプが並列で設置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
6. ランプのごく近傍にある前記電気部品の少なくとも１つがコンデンサー又は変圧器を含む請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記ランプのごく近傍に装備された前記電気部品が独立モジュール中に含まれる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記モジュールがランプソケット内に又はその真後ろに配置されるように設計されている請求項７に記載の装置。
9. 前記放電ランプがＵＶランプである請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記ＵＶランプが水銀蒸気ランプである請求項９に記載の装置。
11. 紫外線による水殺菌設備であって、請求項９又は１０に記載の装置少なくとも１つを含む、設備。
    

Images