JP2011189282A

JP2011189282A - 紫外線照射装置および温度測定方法

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Publication number: JP2011189282A
Application number: JP2010057918A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Murayama; 清一村山; Akihiko Shirota; 昭彦城田; Norimitsu Abe; 法光阿部; Kenji Ide; 健志出; Shinji Kobayashi; 伸次小林; Takahiro Soma; 孝浩相馬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: JP5468429B2

Abstract

【課題】被処理流体の変化に基づく異常を効果的に検知する。
【解決手段】温度センサは、被処理水の減少に伴い紫外線照射槽１０の上部に空気層ができた場合、紫外線ランプ２の発光体による空気層の温度変化を、検出可能な設置エリアに、設置される。この設置エリアは、発光体の最上端に水平な露出水位線より上および下のエリアであって、紫外線照射槽１０の外壁に沿ったエリアＡ１、内壁に沿ったエリアＡ２、紫外線照射槽の内壁の内部のエリアＡ３などである。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器内に被処理流体を流入させて、紫外線ランプの発光体から紫外線を照射した処理流体を流出する紫外線照射装置およびこの紫外線照射装置内の温度測定方法に関する。

浄水処理や下水処理・食品排水処理・薬品排水処理・遠洋船舶バラスト水処理等において藻類・微生物・病原性原虫等を不活化もしくは無害化するために、被処理水に紫外線を照射する紫外線照射装置が知られている。紫外線照射装置による紫外線消毒は、上下水処理、プールなどの殺菌消毒処理、食品工業における水処理などの、水処理全般における病原性の微生物、細菌、ウィルスの殺菌、消毒を目的に応用が進んでいる。

紫外線消毒は、従来の消毒技術である塩素消毒で不活化できない耐塩素性病原菌クリプトスポリジウム、ジアルジアの対策として非常に効果的な消毒方法である。従って、特に浄水処理において紫外線消毒は、期待されている消毒技術である。国内では２００７年３月に厚生労働省より「水道水におけるクリプトスポリジウム等対策指針」が通知され、地表水以外の水源を原水とする施設において紫外線処理設備の導入が認められた。これに伴い、紫外線処理設備の導入数が増加しつつある。また、上述の「水道水におけるクリプトスポリジウム等対策指針」では、クリプトスポリジウム、ジアルジアの２log以上の不活化には紫外線を１０mJ/cm2以下の照射であることが開示されている。

紫外線による消毒性能は、紫外光の強さと照射されている時間の積（紫外線量）に依存する。つまり、紫外線消毒槽の内部での被処理水の流れが、消毒性能に大きく影響する。従って、効果的な紫外線量を維持するために、様々な形態の紫外線照射装置が開発されている。

一般的な紫外線照射装置では、紫外線の照射対象は、水を代表とする液体である。このような一般的な紫外線照射装置において、紫外線の光源は、紫外線ランプである。紫外線ランプを水中に直接入れると、電極部がショートしてしまうため、ランプスリーブという保護用ガラス管が用いられている。一般的な紫外線照射装置は、ランプスリーブの内部に紫外線ランプを挿入し、ランプスリーブごと紫外線ランプを照射対象となる被処理水の中に浸漬する構造である。ランプスリーブの材質には、紫外線透過率が高い石英ガラスが用いられている。

紫外線ランプにおいて、ランプへの入力電力のうち一部が紫外光発光に使われ、残りは熱として放熱される。紫外線ランプからの放熱により、（１）紫外線消毒装置内の水位が下がりランプが空気にさらされるか、（２）反応槽内の水の流れが停止すると、装置は高温となり、紫外線ランプの破損するおそれがあるので、水温監視の必要があることが開示されている（例えば、非特許文献２参照。）。

一方、紫外線水処理システムが停止に至る異常、故障を未然に防止するために、処理水の温度を計測するための温度センサを設けることが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の方法においては、特に図２に示すように、処理水の出口近傍に温度センサが設けられることが開示されている。

特開２００９−８２７７４号公報

ULTRAVIOLET DISINFECTION GUIDANCE MA-NUAL FOR THE FINAL LONG TERM 2 EN-HANCED SURFACE WATER TREATMENT RULE, EPA 815-R-06-007, November 2006

しかしながら、紫外線ランプからの放熱により、紫外線照射装置の異常や故障を未然に防止するために、水温監視について最適な方法が開示されていない。

特許文献１に記載の方法では、処理水の温度変化を検知できる。しかし、処理水の温度を測定したとしても、紫外線照射装置内の水位の低下や水の流れが停止した場合には、その温度変化の検知が遅れる場合が考えられ、最適な方法ではない。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、被処理流体の変化に基づく異常を効果的に検知することのできる紫外線照射装置およびこの紫外線照射装置内の温度測定方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、容器内に被処理流体を流入させて、紫外線ランプの発光体から紫外線を照射した処理流体を流出する紫外線照射装置に関する。本発明の第１の特徴に係る紫外線照射装置は、被処理流体の減少に伴い容器の上部に空気層ができた場合、発光体による空気層の温度変化を、検出可能な設置エリアに、設置される温度センサを備える。温度センサは、被処理流体が流動していない場合、発光体による被処理流体の温度変化を、さらに検出可能な設置エリアに設置されることが好ましい。

ここで、設置エリアは、発光体の最上端に水平な露出水位線より上および下のエリアであることが好ましい。例えば、温度センサは、容器の外壁に接して設置される。また、温度センサは、容器の内壁に接して設置される。さらに、温度センサは、容器の内壁の内部に設置される。

本発明の第２の特徴は、容器内に被処理流体を流入させて、紫外線ランプの発光体から紫外線を照射した処理流体を流出する紫外線照射装置における温度測定方法に関する。本発明の第２の特徴に係る紫外線照射装置は、被処理流体の減少に伴い容器の上部に空気層ができた場合に、発光体が空気層に露出したことによる空気層の温度変化を検出可能な設置エリアに、設置された温度センサを用いて、被処理流体の温度を測定するステップを備える。

本発明によれば、被処理流体の変化に基づく異常を効果的に検知することのできる紫外線照射装置およびこの紫外線照射装置内の温度測定方法を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る紫外線照射装置において、温度センサを設置する位置を説明する図である。図２は、本発明の実施の形態に係る紫外線照射装置を説明する図である。図３は、本発明の実施の形態に係る紫外線照射装置における露出水位線を説明する図である。図４は、本発明の実施の形態に係る紫外線照射装置において、水位および空気層の有無と、温度検出との関係をまとめた表である。図５は、紫外線照射装置において、満水の場合を説明する図である。図６は、紫外線照射装置において、紫外線ランプが露出しない程度に処理水が減少している場合を説明する図である。図７は、紫外線照射装置において、処理水が減少し紫外線ランプが露出している場合を説明する図である。図８は、本発明の実施の形態において、紫外線照射槽１０の外壁に温度センサを設置する例を説明する図である。図９は、本発明の実施の形態において、紫外線照射槽１０の内壁に温度センサを設置する例を説明する図である。図１０は、本発明の実施の形態において、紫外線照射槽１０の内部に温度センサを設置する例を説明する図である。図１１は、本発明の第１の変形例に係る紫外線照射装置を説明する図である。図１２は、本発明の第１の変形例に係る紫外線照射装置における露出水位線を説明する図である。図１３は、本発明の第２の変形例に係る紫外線照射装置を説明する図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。

図１および図２を参照して、本発明の実施の形態に係る紫外線照射装置１を説明する。紫外線照射装置１は、容器（紫外線照射槽）内に被処理流体（被処理水）を流入させて、紫外線ランプの発光体から紫外線を照射した処理流体（処理水）を流出する。本発明の実施の形態においては特に、上下水道プラントにおいて、水を紫外線消毒するための紫外線照射装置１について説明する。本発明の実施の形態に係る紫外線照射装置１は、水以外の流体を紫外線消毒するための装置に適用することができる。

本発明の実施の形態においては、図１および図２に示すような紫外線照射装置１内の温度測定方法を説明するが、後述するように、どのような形態の紫外線照射装置でも適用可能である。

図１は、図２に示す紫外線照射装置１の断面を示した図である。図１においては、紫外線ランプ２は、図面に垂直な方向に設置されている。紫外線照射槽１０の中を被処理水が流れている。この被処理水の水量が減少すると、紫外線照射槽１０の上部に空洞ができてしまう。被処理水が減少し、被処理水の水面が、露出水位線Ｌより下回ると、紫外線ランプの発光体が空気中に露出し、紫外線照射装置１の異常や故障の原因となるおそれがある。本発明の実施の形態において、露出水位線Ｌは、紫外線ランプ２の発光体の上端部を通る水平線である。紫外線ランプが複数ある場合、露出水位線Ｌは、各紫外線ランプの発光体の上端部を通る水平線のうち、最も上の水平線である。

図１に示す例では、紫外線照射装置１は、紫外線照射槽１０内に、４つのランプスリーブ３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄと、各ランプスリーブの内部に紫外線ランプ２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄと、を備える。紫外線ランプ２ａおよび２ｂ、紫外線ランプ２ｃおよび２ｄは、それぞれ水平に設置されている。従って、図１に示す例では露出水位線Ｌは、より上方に位置する紫外線ランプ２ａおよび２ｂの発光体の上端部を通る水平線である。

図１において、温度センサは、温度センサ設置エリアＡ１、Ａ２およびＡ３のうち、いずれかのエリアに設置される。この温度センサ設置エリアＡ１、Ａ２およびＡ３は、被処理水の減少に伴い紫外線照射槽１０の上部に空気層ができた場合、紫外線ランプ２ａおよび２ｂの発光体による、空気層の温度変化を検出可能なエリアである。この温度センサ設置エリアＡ１、Ａ２およびＡ３は、さらに、被処理水が流動していない場合、発光体による被処理水の温度変化を、さらに検出可能なエリアである。

温度センサ設置エリアＡ１は、露出水位線Ｌの近傍のエリアである。温度センサ設置エリアＡ１にプローブが設置された温度センサは、発光体が露出することによる空気層の温度変化をいち早く検出することができる。温度センサ設置エリアＡ１は、この水位まで被処理水が満たされており、かつ被処理水が流動していない場合、さらに、発光体による被処理水の温度変化を検出することができる。温度センサ設置エリアＡ１は、露出水位線Ｌの上部および下部を含むエリアであっても良い。

温度センサ設置エリアＡ２は、露出水位線Ｌより上であって、紫外線照射槽１０の外壁に接するエリアである。温度センサ設置エリアＡ２にプローブが設置された温度センサは、水位が下がり空気層の温度が上昇することに伴って、紫外線照射槽１０の外壁の温度上昇を検出することができる。温度センサ設置エリアＡ２は、この水位まで被処理水が満たされており、かつ被処理水が流動していない場合、さらに、発光体による被処理水の温度変化を検出することができる。温度センサ設置エリアＡ１は、露出水位線Ｌの下部の紫外線照射槽１０の外壁に接するエリアを含んでも良い。

温度センサ設置エリアＡ３は、露出水位線Ｌより上の、紫外線照射槽１０の内部のエリアである。温度センサは、温度センサ設置エリアＡ３のうち、紫外線照射槽１０の内壁に接して設置されても良いし、紫外線照射槽１０の内部に設置されても良い。温度センサ設置エリアＡ３にプローブが設置された温度センサは、水位が下がることによる空気層の温度の上昇を検出することができる。温度センサ設置エリアＡ３は、この水位まで被処理水が満たされており、かつ被処理水が流動していない場合、さらに、発光体による被処理水の温度変化を検出することができる。

図２を参照して、図１を参照して説明した紫外線照射装置１を説明する。紫外線照射装置１は、紫外線ランプ２、ランプスリーブ３および紫外線照射槽１０を備える。紫外線照射装置１に被処理水４が流入すると、紫外線ランプ２から紫外線が発光され、消毒済の処理水５が得られる。

紫外線照射槽１０は、被処理水４、紫外線ランプ２およびランプスリーブ３を収容する容器である。紫外線照射槽１０は、通常、ＳＵＳなどの金属である。紫外線照射槽１０は、外壁に、被処理水入口管４１および処理水出口管５１とを設けている。被処理水入口管４１は、紫外線照射槽１０内に、被処理水４を流入させるための管である。処理水出口管５１は、紫外線照射槽１０内で紫外線照射された後の処理水５を流出するための管である。

紫外線ランプ２は、紫外線照射槽１０内に水平に設置される。図１および図２に示す例では、紫外線ランプ２ａないし２ｄが、等間隔に平行に設置される。紫外線ランプ２は、両側に電極を取り付けた石英管をＵ字型にして棒状にしたものを用いる。石英管の内部は、ほぼ真空状態であり、水銀蒸気のみが存在する。このような状態の石英管の両電極間を高電圧放電させると、電子が水銀蒸気を励起させて紫外線を発するようになる。発生した紫外線に被処理水４を暴露することにより、被処理水中の消毒対象物質を無害化する。また、紫外線ランプの直径は２〜１０ｃｍ程度のものを用いる。

本発明の実施の形態に係る紫外線ランプ２は、本実施形態では、２００ｎｍ〜３００ｎｍの波長の紫外線を発生する紫外線ランプを用いることができる。また、紫外線ランプは、従前の水銀ランプでも、高出力タイプの低圧水銀ランプでも中圧水銀ランプでも構わない。本発明の実施の形態においては、ランプ表面温度が高温となる中圧水銀ランプを例に説明する。中圧紫外線ランプは、その照射中の表面温度は６００〜９００度に達すると言われている。紫外線ランプ２は、被処理水４を消毒するとともに、被処理水４が紫外線照射槽１０内を流通することにより、紫外線ランプ２の表面が冷却され、適切な点灯状態を保っている。

ランプスリーブ３は、被処理水４が各紫外線ランプ２に直接接触しないようにするために、紫外線ランプ２を保護するためのものである。そのため、ランプスリーブ３は、各紫外線ランプ２を包むように設置される。なお、ランプスリーブ３は、石英ガラスにより形成される。図１および図２に示す例では、紫外線ランプ２ａないし２ｄを備えるので、紫外線ランプ２ａないし２ｄのそれぞれを保護するために、紫外線照射装置１は、対応するランプスリーブ３ａないし３ｄを備える。

紫外線ランプ２を収納しているランプスリーブ３の外側は、被処理水４により汚れる場合がある。そこで図２には示さないが、この汚れを除去するための自動洗浄機構を備えても良い。自動洗浄機構は、紫外線ランプ２の中心で紫外線照射槽１０の中心に設置してあるネジを駆動軸とし、ランプスリーブ３を洗浄するブラシ類を固定した板（洗浄板と呼ぶ）にナットを付けている。紫外線照射槽１０の外部のモータにて駆動軸であるネジを回すことで、洗浄板をランプスリーブの長手方向に沿って動作させることにより、ランプスリーブ３の外側の汚れを除去することができる。

自動洗浄機構のブラシとしては、紫外線で劣化しないフッ素系樹脂等の樹脂製ブラシや、ＳＵＳ等の金属製ブラシを用いることができる。このブラシは、リング状のものでも良い。具体的には、樹脂やフッ素樹脂系のＯリングを用いることができる。

図３を参照して、紫外線照射装置１の紫外線ランプ２を説明する。図３に示された紫外線ランプ２ａは、図２に示した紫外線ランプ２ａないし２ｄのうち、最も上方に位置する紫外線ランプである。紫外線ランプ２ａは、ランプスリーブ３ａによって保護されている。紫外線ランプ２ａは、紫外線を照射する発光体２２ａと、電極２１ａを備える。図２および図３に示す例では、紫外線ランプ２ａの発光体２２ａの直径に対し、電極２１ａの直径は大きい。この場合、紫外線照射装置１内の被処理水４の水量が減少し、被処理水４の水位が、発光体２２ａの上端面まで下がると、発光体２２ａが、紫外線照射槽１０の上部に形成される空気層に露出してしまう。従って、図３に示す例では、露出水位線Ｌは、紫外線ランプ２ａの上端を通り、紫外線ランプ２ａの長手方向と平行な線である。

図４を参照して、紫外線照射槽１０内の被処理水４の水量と、温度との関係を説明する。図４に示す例において、パターンＡ、パターンＢおよびパターンＣは、それぞれ、図５、図６および図７に対応する。図５、図６および図７において、それぞれ（ａ）は、紫外線照射装置１の断面を、それぞれＢは、紫外線照射装置１を横から観察した様子を模式的に示している。

図５は、紫外線照射槽１０内の全てが水で満たされており、満水の状態で、空気層がなく、全ての紫外線ランプが水中にある場合を示す。図４のパターンＡを参照して、図５に示す場合の空気層および水中の各温度の上昇を説明する。

紫外線照射装置１内を水が流れている場合、空気層は形成されないので、空気層の温度は計測されない。紫外線照射装置１内に水が流れている場合、紫外線の照射による放熱は、被処理水４により冷やされる。また被処理水が流動しているので、特定の被処理水に放熱されることなく、水中温度は低い。この場合、本発明の実施の形態において、通常の好ましい運用状況なので、特に温度計測を必要としない。

一方、紫外線照射装置１内に水が流れていない場合、水が流れている場合と同様に、空気層は形成されないので、空気層の温度は計測されない。紫外線照射装置１内に水が流れていない場合、紫外線の照射による放熱は、被処理水４により冷やされるが、被処理水が流動していないので、紫外線処理槽１０内に滞留した被処理水に放熱され、水中温度が高くなるおそれがある。この場合、本発明の実施の形態において、温度センサは、水中温度を計測する必要があるため、紫外線照射槽１０の内部に設置することが好ましい。水温は上部から上昇することを考慮すると、紫外線照射槽１０の底部よりも上部に温度センサを設置するのが好ましい。これにより、紫外線照射装置１内に水が流れていないことによる水温の温度上昇を速やかに検出することができる。

図６は、紫外線照射槽１０は満水ではなく、紫外線照射槽１０の上部に空気層が形成されている場合を示す。図６において、全ての紫外線ランプが水中にある。図４のパターンＢを参照して、図６に示す場合の空気層および水中の各温度の上昇を説明する。

紫外線照射装置１内を水が流れている場合、紫外線の照射による放熱は、被処理水４により冷やされる。また被処理水が流動しているので、特定の被処理水に放熱されることなく、水中温度は低い。また、水中温度が低い状態のまま被処理水が流動しているので、空気層の温度が上昇することもない。この場合、本発明の実施の形態において、通常の好ましい運用状況なので、特に温度計測を必要としない。

一方、紫外線照射装置１内に水が流れていない場合、図５のパターンＡと同様に、紫外線の照射による放熱は、被処理水４により冷やされるが、被処理水が流動していないので、紫外線処理槽１０内に滞留した被処理水に放熱され、水中温度が高くなるおそれがある。この場合、本発明の実施の形態において、温度センサは、水中温度を計測する必要があるため、紫外線照射槽１０の内部に設置することが好ましい。また、図６のパターンＢの場合、被処理水が減少し空気層ができているので、水温の上昇に伴って、空気層の温度も徐々に上昇する。この場合、紫外線照射装置１の被処理水４の温度上昇を検出するため、水が満たされる紫外線照射槽１０内の底部に温度センサを設けるのが好ましい。また、被処理水の温度上昇に伴って空気層の温度も徐々に上昇することを考慮すると、紫外線照射槽１０の上部の空気層となる位置に、温度センサが設けられても良い。

図７は、紫外線照射槽１０は満水でなく、紫外線照射槽１０の上部に空気層が形成されている場合を示す。図７において、少なくとも一つの紫外線ランプが空気層にあり、残りの紫外線ランプが水中にある。図４のパターンＣを参照して、図７に示す場合の空気層および水中の各温度の上昇を説明する。

紫外線照射装置１内を水が流れている場合、水中に位置する紫外線の照射による放熱は、被処理水４により冷やされる。また被処理水４が流動しているので、特定の被処理水に放熱されることなく、水中温度は低い。しかし、空気層に位置する紫外線の照射による放熱で、空気層の温度が上昇する。この場合、紫外線照射装置１の空気層の温度上昇を検出するため、紫外線照射槽１０内の空気層の温度を計測可能な位置に温度センサを設けるのが良い。

一方、紫外線照射装置１内に水が流れていない場合、紫外線照射装置１内を水が流れている場合と同様に、空気層に位置する紫外線の照射による放熱で、空気層の温度が上昇する。また、被処理水４が流動していないので、被処理水４によって空気層が冷やされることなく、紫外線照射装置１の空気層の温度上昇を検出する。水中の紫外線の照射による放熱は、図５で示したパターンＡおよび図６で示したパターンＢと同様に、被処理水４により冷やされるが、被処理水が流動していないので、紫外線処理槽１０内に滞留した被処理水に放熱され、水中温度が高くなるおそれがある。この場合、本発明の実施の形態において、より温度の変化の激しい空気層の温度を計測する必要があるため、温度センサは、紫外線照射槽１０の上部に設置することが好ましい。

上記の説明により、パターンＡで紫外線照射装置１内が水を流れていない場合、紫外線照射装置１の底部または上部で測定するのが良く、上部での測定が好ましい。パターンＢで紫外線照射装置１内を水が流れていない場合、紫外線照射装置１の底部での測定が好ましいが、上部でも測定することができる。パターンＣの場合、紫外線照射装置１内に水が流れているいないを問わず、紫外線照射槽１０の上部での測定が好ましい。これらを総合的に考慮すると、温度センサ一つを設置する場合、紫外線照射槽１０の上部に温度センサを設置することが好ましい。これにより、温度センサ一つで、効率的に紫外線照射槽１０内の異常を発見することができる。

さらには、紫外線照射槽１０内の、紫外線ランプの高さに近い位置に、温度センサを設置することがより好ましい。例えば、紫外線照射槽１０の空気層となる位置に温度センサを設置すると、空気層の温度を計測することになる。しかし、パターンＢの場合で、紫外線照射装置１内を水が流れていない場合、水中の温度変化の後、空気層の温度が上昇することになる。この場合、空気層でのみ温度計測している場合、水温計測の場合に比べ、検知が遅れる場合が考えられる。そこで、紫外線照射槽１０内の、紫外線ランプの高さに近い位置に、温度センサを設置することにより、パターンＢの場合に水温計測することになる。従って、空気層での測定に比べて、より早く検知することができる。また、さらに水位が下がって紫外線ランプが空気層に露出すると空気層の温度が急激に上昇する。この場合、紫外線照射槽１０内の、紫外線ランプの高さに近い位置に温度センサを設置することにより、空気層の温度を測定することになるので、この状況を早急に検出することができる。

従って、図１で説明した設置エリアのうち、温度センサ設置エリアＡ１に温度センサを設置することが好ましい。また、温度センサ設置エリアＡ２およびＡ３に設置しても良いが、できれば、紫外線ランプの高さに近い位置、具体的には、露出水位線Ｌに近い位置で測定することが好ましい。

次に図８ないし図９を参照して、温度センサを設置例を説明する。

図８は、温度センサ６のプローブが、紫外線照射槽１０の外壁に接して設置されている場合を説明している。図８（ａ）に示す例では、温度センサ６のプローブが、露出水位線Ｌの上部に設置されている。図８（ｂ）に示す例では、温度センサ６のプローブが、露出水位線Ｌ上に設置されている。図８（ｃ）に示す例では、温度センサ６のプローブが、露出水位線Ｌの下部に設置されている。図８（ｄ）に示す例では、温度センサ６のプローブが、紫外線照射槽１０の最上部に設置されている。

図８に示す例では、紫外線照射槽１０の外壁に接して設置されているので、紫外線照射槽１０内の被処理水４または空気層の温度上昇が、紫外線照射槽１０に伝わり、その温度を測定することになる。また、紫外線照射槽１０の素材は、一般的にはＳＵＳなどの金属であるため、温度センサ６のプローブが紫外線照射槽１０に接するように設置することにより、比較的早く、被処理水４または空気層の温度上昇が検知される。特に図８（ａ）ないし（ｃ）に示す例では、露出水位線Ｌの近傍に設置されるので、紫外線ランプが露出することによる温度上昇や、被処理水４が流れないことによる被処理水４の上昇を、早急に検出することができる。また、図８（ｄ）に示す例では、紫外線照射槽１０の最上部に設置されるので、温度センサ６のプローブを、安定して設置することができる。

図９は、温度センサ６のプローブが、紫外線照射槽１０の内壁に接して設置されている場合を説明している。図９（ａ）に示す例では、温度センサ６のプローブが、露出水位線Ｌの上部に設置されている。図９（ｂ）に示す例では、温度センサ６のプローブが、露出水位線Ｌ上に設置されている。図９（ｃ）に示す例では、温度センサ６のプローブが、露出水位線Ｌの下部に設置されている。図９（ｄ）に示す例では、温度センサ６のプローブが、紫外線照射槽１０の最上部に設置されている。

図９に示す例では、紫外線照射槽１０の内壁に接して設置されているので、紫外線照射槽１０内の被処理水４または空気層の温度を測定する。また、紫外線照射槽１０の素材は、一般的にはＳＵＳなどの金属であるため、温度センサ６のプローブが紫外線照射槽１０に接するように設置することにより、被処理水４または空気層の温度上昇が紫外線照射槽１０に伝わり、その温度上昇も検知される。特に図９（ａ）ないし（ｃ）に示す例では、露出水位線Ｌの近傍に設置されるので、紫外線ランプが露出することによる温度上昇や、被処理水４が流れないことによる被処理水４の上昇を、早急に検出することができる。また、図９に示す例では、図8に示す例に比べて、設定温度以上になったことをより早く検出することができる。

図１０は、温度センサ６のプローブが、紫外線照射槽１０の内部に設置されている場合を説明している。図１０では、温度センサ６は、紫外線照射槽１０に設けられた支持棒７によって、固定されている。紫外線照射槽１０内の被処理水４は流動するので、この流動によって動かないように、プローブは固定される。図１０（ａ）に示す例では、温度センサのプローブが、露出水位線Ｌの近傍に設置されている。図１０（ｂ）に示す例では、温度センナ６のプローブが、露出水位線Ｌより上部に設置されている。

図１０に示す例では、紫外線照射層１０の内部に設置されるので、紫外線照槽層１０の温度の影響を受けることなく、紫外線照射槽１０内の被処理水４または空気層の温度を測定することができる。例えば、寒冷地や温暖地など、紫外線照射装置１が設置された場所の温度が極端に高かったり低かったりする場合でも、外気温の影響を受けることなく、被処理水４または空気層の温度を測定することができる。図１０に示す例では、図８および図９に示す例に比べて、設定温度以上になったことをより早く検出することができる。ただし、自動洗浄機構などの、内部構造物の影響を受けないように、温度センサ６を設置する必要がある。また、紫外線照射槽１０内の被処理水４の流れや、被処理水４への紫外線ランプ４の照射の妨げにならないように、温度センサ６を設置する必要がある。

本発明の実施の形態に係る紫外線照射装置１およびこの紫外線照射装置１で用いられる温度測定方法によれば、紫外線ランプ２の発光体２２ａの最上端より上方のリアクタ内空間の温度を測定する。これにより、紫外線照射槽１０内の水位が下がり紫外線ランプ２が空気にさらされることで、紫外線ランプ２の温度が上昇するとともに、紫外線ランプ２からの放熱により紫外線照射槽１０の内部の空気溜まりの温度が上昇するが、その温度上昇を、迅速かつ確実に検知することができる。

同様に、発光体２２ａの最上端より上方のリアクタ外壁或いは内壁の温度測定を行うことで、紫外線照射槽１０の内部の空気溜まりの温度上昇に伴ってリアクタ外壁或いは内壁の温度が上昇するため、紫外線ランプおよび紫外線照射槽内部の温度上昇を迅速かつ確実に検知することができる。

また、紫外線照射槽１０内の、水の流れの停止に伴う温度上昇も、同様の原理により、迅速かつ確実に検知することができる。温度上昇を検知した場合、紫外線ランプ２の消灯などの制御を行うことで、被処理水４への紫外線の過照射を防止し、臭化物イオン存在時の臭素酸イオン生成を抑制できる。

また、本発明の実施の形態に係る温度測定方法によれば、洗浄機構などの内部構造物の影響を受けることがなく、紫外線消毒に影響のある紫外線照射槽１０内の流れを阻害することもない。

さらに、本発明の実施の形態においては、紫外線照射装置１に複数の温度センサを設置することなく、被処理水４の減少に伴う温度上昇と、被処理水４の滞留による温度上昇とを、効果的に測定することができる。

このように本発明の実施の形態に係る紫外線照射装置１およびこの紫外線照射装置１で用いられる温度測定方法によれば、紫外線照射槽１０の内部の水位低下、或いは被処理水４の紫外線照射槽１０内での滞留による照射槽内部の温度上昇を、効果的かつ確実に検知できる。

（第１の変形例）
本発明の実施の形態に係る温度測定方法は、紫外線照射装置１とは異なる種類の紫外線照射装置にも対応することができる。以下、第１の変形例および第２の変形例を参照して、他の種別の紫外線照射装置に、本発明の実施の形態に係る温度測定方法を適用した場合を説明する。

図１１を参照して説明する第１の変形例に係る紫外線照射装置１ａは、図２を参照して説明した紫外線照射装置１を縦に設置したものである。紫外線照射装置１ａにおいて、紫外線照射槽１０ａの下から被処理水が流入し、上から紫外線が照射された処理水が流出する。本発明の実施の形態に係る紫外線照射装置１と同様に、第１の変形例に係る紫外線照射装置１ａは、紫外線ランプ２ａないし２ｄと、各紫外線ランプ２ａないし２ｄを収容するランプスリーブ３ａないし３ｄを備える。

図１２を参照して、紫外線照射装置１ａの紫外線ランプ２ａおよびランプスリーブ３ａを説明する。図１２に示すように、第１の変形例に係る紫外線照射装置１ａの露出水位線Ｌａは、紫外線ランプ２ａのうち、発光体２２ａの上端部を通る水平線となる。

図１１および図１２に示す紫外線照射装置１ａにおいても、温度センサは、処理水の減少に伴い紫外線照射槽１０ａの上部に空気層ができた場合、紫外線ランプの発光体による、空気層の温度変化を検出可能なエリアに設置され、被処理水４の温度を測定する。

図１を参照して説明した場合と同様に、温度センサは、露出水位線Ｌａの近傍のエリアＡ１、露出水位線Ｌａより上であって紫外線照射槽１０ａの外壁に接するエリアＡ２、および露出水位線Ｌａより上の、紫外線照射槽１０ａの内部のエリアの各エリアのいずれかに設置される。

このように、図１１に示した第１の変形例に係る紫外線照射装置１ａにおいても、本発明の実施の形態に係る温度測定方法によって、紫外線照射槽１０ａの内部の水位低下、或いは被処理水４の紫外線照射槽１０ａ内での滞留による照射槽内部の温度上昇を、効果的かつ確実に検知できる。

（第２の変形例）
第２の変形例を参照して、さらにの種別の紫外線照射装置に、本発明の実施の形態に係る温度測定方法を適用した場合を説明する。

図１３を参照して説明する第２の変形例に係る紫外線照射装置１ｂは、被処理水４が流れるシリンダー８とが十字に接合されている。シリンダー８を流れる被処理水４は、図１３の向かって左から流入し、紫外線照射槽１０で紫外線照射を受けた処理水５が、右から流出する。図１３に示すランプスリーブ３ａおよび３ｂの内部に、紫外線ランプ２ａおよび２ｂが収容されている。なお、図１３に示す例では、紫外線ランプは２本であるが、１本でも良いし、３本以上でも良い。

図２に示す紫外線照射装置１では、紫外線照射槽１０は被処理水４が流れるシリンダーを兼ねており、被処理水４の流れと同じ方向に紫外線ランプ２が設置されている。これに対し図１３に示す紫外線照射装置１ｂは、紫外線照射槽１０とシリンダー８は直交しており、被処理水４の流れと直交する方向に紫外線ランプ２が設置されている。

このような紫外線照射装置１においても、本発明の実施の形態に係る温度測定方法を適用することができる。第２の変形例に係る紫外線照射装置１ｂの水が流れる方向で切断した場合の断面図は、図１で説明した断面図と同様になる。

図１３に示す紫外線照射装置１ｂにおいても、温度センサは、被処理水４の減少に伴い紫外線照射槽１０ｂの上部に空気層ができた場合、紫外線ランプの発光体による、空気層の温度変化を検出可能なエリアに設置され、被処理水４の温度を測定する。

図１を参照して説明した場合と同様に、温度センサは、露出水位線Ｌの近傍のエリアＡ１、露出水位線Ｌより上であって紫外線照射槽１０ｂの外壁に接するエリアＡ２、および露出水位線Ｌより上の、紫外線照射槽１０ｂの内部のエリアの各エリアのいずれかに設置される。

このように、図１３に示した第２の変形例に係る紫外線照射装置１ｂにおいても、本発明の実施の形態に係る温度測定方法によって、紫外線照射槽１０ｂの内部の水位低下、或いは被処理水４の紫外線照射槽１０ｂ内での滞留による照射槽内部の温度上昇を、効果的かつ確実に検知できる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態、第１の変形例および第２の変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなる。特に第１の変形例および第２の変形例で示した様に、あらゆる形態の紫外線照射装置に適用することができる。

本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１紫外線照射装置
２紫外線ランプ
３ランプスリーブ
４被処理水
５処理水
６温度センサ
７指示棒
８シリンダー
１０紫外線照射槽

Claims

容器内に被処理流体を流入させて、紫外線ランプの発光体から紫外線を照射した処理流体を流出する紫外線照射装置であって、
前記被処理流体の減少に伴い前記容器の上部に空気層ができた場合、前記発光体による前記空気層の温度変化を、検出可能な設置エリアに、設置される温度センサ
を備えることを特徴とする紫外線照射装置。
前記温度センサは、前記被処理流体が流動していない場合、前記発光体による前記被処理流体の温度変化を、さらに検出可能な設置エリアに設置される
ことを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
前記設置エリアは、前記発光体の最上端に水平な露出水位線より上および下のエリアである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線照射装置。
前記温度センサは、前記容器の外壁に接して設置される
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。
前記温度センサは、前記容器の内壁に接して設置される
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。
前記温度センサは、前記容器の内壁の内部に設置される
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。
容器内に被処理流体を流入させて、紫外線ランプの発光体から紫外線を照射した処理流体を流出する紫外線照射装置における温度測定方法であって、
前記被処理流体の減少に伴い前記容器の上部に空気層ができた場合に、前記発光体が前記空気層に露出したことによる前記空気層の温度変化を検出可能な設置エリアに、設置された温度センサを用いて、前記被処理流体の温度を測定するステップ
を備えることを特徴とする温度測定方法。