JP2012192335A - 水殺菌ランプユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 外管および紫外線ランプの振動による破損を防止することのできる水殺菌ランプユニットを得る。
【解決手段】 流路に配置される水殺菌ランプユニットであって、直管状の紫外線ランプ１と、紫外線ランプ１を囲むように配置されたガラス製の外管２と、外管２の両端部を外周側から保持する外管保持部材５とを有し、外管保持部材５と外管２との間に耐紫外線弾性樹脂製の緩衝部材６を介在させ、外管２の開口側端部を外管保持部材５と液密に固定することにより、振動により外管２と外管保持部材５の端部が繰り返し接触しても、外管２と外管保持部材５との間に介在させた耐紫外線弾性樹脂製の緩衝部材６が振動を吸収するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被処理水の流路に配置され、流路を流れる被処理水を紫外線で殺菌処理する水殺菌ランプユニットに関する。

従来、バラスト水、下水、工場排水、半導体工場などで使用される純水等の被処理水を流す流路に紫外線ランプユニットを配置し、流路を流れる被処理水に紫外線を照射して殺菌するといったことが行われている。
ここで使用される紫外線ランプユニットは、一般に紫外線ランプと、紫外線ランプを囲むように配置されるガラス製の外管と、流路中のダクトに設けられて外管の開口側端部を外周側から液密に保持する外管保持部材とで構成されている。このように構成された紫外線ランプユニットは被処理水の流体の脈動などによる振動の対策として、紫外線ランプの先端部を、表面を弾性部材で被覆したセラミック材とし、振動を受け紫外線ランプの先端部が外管と衝突したとき、この衝撃をこの部材が吸収して、紫外線ランプや外管の破損を防止する水殺菌ランプユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、紫外線ランプの一方の端部と外管との間に弾性材を配置し、振動を受け紫外線ランプの一方の端部が外管と衝突したとき、この衝突力を弾性材が吸収して、紫外線ランプや外管の破損を防止する水殺菌ランプユニットが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平１１−２１６４６７号公報 特開平９−１６８７８０号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の構造は、外管の端部と外管の端部に当接する押圧板との固定については詳細な記載がなされていないが、液密な構造となっておらず、また、外管の端部と押圧板とが直接接触しているため、紫外線ランプの軸方向に強い力が生じた場合、外管の端部は押圧板に押し付けられることによって破損する恐れがある。また、外管の端部外周を保持する外管保持部材は、その殆どが金属性となっており、一般に、外管と外管保持部材との間には、衝撃を緩衝するような部材は示されていない。このため、紫外線ランプの軸と垂直方向に振動を受けた場合、外管と外管保持部材の端部が繰り返し接触し、それにより外管が外管保持部材の端部で破損するおそれがある。

また、特許文献２に記載の構造は、筒状ホルダー（外管保持部材）に２種類のＯリングでジャケット（外管）の一端部を固定し、そして、抜け止めにキャップ様のもので抜け止めして筒状ホルダーにジャケットを取付けているが、この取付け方ではジャケットとこのキャップ様のもの、あるいは筒状ホルダーとが振動によって接触して割れる可能性がえられる。さらに、ジャケットの他端部には保護筒（樹脂または金属）が直接挿入されるようになっているため、紫外線ランプの軸方向に振動を受ける場合には問題ないが、紫外線ランプの軸と垂直方向に振動を受ける場合は、ジャケットと保護筒の端部が繰り返し接触することになり、特許文献１に記載の構造と同様に、その振動によりジャケットが保護筒の端部で破損するおそれがある。

このように、特許文献１，２に記載の構造は、いずれも水殺菌ランプユニットが振動して外管（ジャケット）が破損するおそれがある。特に、水殺菌ランプユニットをバラスト水の殺菌装置に適用した場合、外管は常に船舶のエンジンの振動を受け、外管（ジャケット）と外管保持部材（保護筒）と端部が繰り返し接触して外管に傷が付き易く、外管（ジャケット）が外管保持部材（保護筒）の端部で破損するおそれが高いといった問題がある。
また、特許文献１，２に記載の構造は、いずれも外管（ジャケット）を保持する外管保持部材（保護筒）は、その殆どが金属性となっているので、紫外線ランプの熱によって生じる外管（ジャケット）と外管保持部材（保護筒）との熱膨張の差によって、外管（ジャケット）が破損する恐れがあるといった問題がある。

本発明の目的は、外管および紫外線ランプの振動による破損を防止することのできる水殺菌ランプユニットを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、流路に配置される水殺菌ランプユニットであって、直管状の紫外線ランプと、紫外線ランプを囲むように配置されたガラス製の外管と、外管の両端部を外周側から保持する外管保持部材とを有し、前記外管保持部材と前記外管との間に耐紫外線弾性樹脂製の緩衝部材を介在させ、前記外管の開口側端部を前記外管保持部材と液密に固定したことをことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、振動により前記外管と前記外管保持部材の端部が繰り返し接触しても、前記外管保持部材と前記外管との間に介在させた耐紫外線弾性樹脂製の前記緩衝部材が前記振動を吸収することにより前記外管の破損を防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記紫外線ランプは紫外線ランプ保持部材により前記外管内に固定されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、前記紫外線ランプは紫外線ランプ保持部材により前記外管内に固定されているので、前記紫外線ランプユニットが振動しても前記紫外線ランプと前記外管との衝突が回避でき、前記紫外線ランプや前記外管の破損を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の、前記外管は、一端が開口し他端が閉じられた有底筒状体となっており、前記外管の両端部を保持する前記外管保持部材と外管との間に介在する前記緩衝部材にあっては、前記外管の開口側端部と、この開口側端部を保持する前記外管保持部材との間に介在する緩衝部材が前記外管の開口側端部外周に嵌合する筒状となっており、前記外管の底側端部と、この底側端部を保持する前記外管保持部材との間に介在する緩衝部材が前記外管の底側端部先端を受ける有底筒状となっており、この有底筒状の緩衝部材と前記外管保持部材との間には、前記有底筒状の緩衝部材を前記外管の軸方向に付勢する弾性機能をもつ部材が介在していることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、前記紫外線ランプユニットの振動により前記外管の開口側端部と、この開口側端部を保持する前記外管保持部材の端部に生じた振動を、前記外管の開口側端部と、この開口側端部を保持する前記外管保持部材との間に介在する前記緩衝部材が吸収し、また、前記外管の底側端部と、この底側端部を保持する前記外管保持部材との振動を前記外管の底側端部と前記外管保持部材との間に介在する前記緩衝部材が吸収し、さらに前記緩衝部材と前記外管保持部材との間に介在し、前記緩衝部材を前記外管の軸方向に付勢する弾性機能をもつ部材が前記外管の底側端部を弾性により固定することになり、前記外管の振動による前記外管の開口側端部に生じる曲げ応力を小さくすることができ、これらの相乗作用により前記外管の破損を防止することができる。
さらに、前記緩衝部材と前記外管保持部材との間に介在し、前記緩衝部材を前記外管の軸方向に付勢する前記弾性機能をもつ部材が温度変化による前記外管の軸方向の変形、すなわち紫外線ランプの熱によって生じる外管と外管保持部材との熱膨張の差も吸収し、温度変化により変形した前記外管の破損も防止することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１に記載の、前記耐紫外線弾性樹脂はフッ素樹脂であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、前記耐紫外線弾性樹脂はフッ素樹脂であるので、前記紫外線ランプユニットが強い振動を受けても前記外管の繰り返し応力や、前記外管と前記外管保持部材との接触を防止することができると共に、紫外線に対する優れた耐久性を得ることができる。

本発明に係る水殺菌ランプユニットによれば、前記外管と前記外管保持部材とが振動を受けても、前記外管保持部材と前記外管との間に介在させた耐紫外線弾性樹脂製の前記緩衝部材が前記振動を吸収することができるので、外管の破損や水殺菌ランプの破損を防止することができ、特に、長期間に渡って常に振動を受ける環境にある、例えばバラスト水の殺菌装置に適用される水殺菌ランプユニットとして最適である。

本発明に係る水殺菌ランプユニットの実施の形態の第１例を示す断面図である。 本発明に係る水殺菌ランプユニットの実施の形態の第２例を示す断面図である。

以下、本発明に係る水殺菌ランプユニットを実施するための形態を、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る水殺菌ランプユニットの実施の形態の第１例を示す断面図である。

本例の水殺菌ランプユニットは、直管状の紫外線ランプ１と、紫外線ランプ１を囲むように配置されるガラス製の外管２と、流路３中のダクト４に設けられて外管２の開口側端部を外周側から保持する外管保持部材５と、外管保持部材５と外管２との間に介在する耐紫外線弾性樹脂製の緩衝部材６とで構成されている。

前記の外管２は、本例では両側が開口した形状となっている。また、前記の緩衝部材６は、外管２の内径とほぼ等しいかやや小径の小径内周部６ａと外管２の外周に密に嵌合可能な大径内周部６ｂを有する筒状に形成されている。このように形成された緩衝部材６の大径内周部６ｂを、外管２の開口する両側の端部外周に嵌合し、緩衝部材６の内周に形成される小径内周部６ａと大径内周部６ｂとの間に形成される段部６ｃを外管２の開口端に液密に当接させている。この緩衝部材６を形成する耐紫外線弾性樹脂は、本例ではフッ素樹脂が使用されている。

また、前記の外管保持部材５は、本例では緩衝部材６の外周に密に嵌合可能な筒状に形成されている。この外管保持部材５は流路３の途中に設けられているダクト４に、ダクト４内と連通し、且つ一端部がダクト４から突出するように設けられている。このようにしてダクト４に設けられる外管保持部材５は、ダクト４内を流れる被処理水の流れ方向に直交する方向に向けて対向する位置にそれぞれ設けられ、そして、対向位置にある外管保持部材５内に、前記した外管２の開口側端部に嵌合している緩衝部材６を嵌合させることにより、緩衝部材６を介して外管２の両開口側端部を保持するようになっている。この外管保持部材５のダクト４から突出する端部外周には、後述する押さえ部材が取り付けられるフランジ部７が設けられている。

また、開口側端部に緩衝部材６を嵌合している外管２の開口部には、緩衝部材６の小径内周部６ａ側の開口端面を押さえるとともに、リード線９を通す筒状の押さえ部材１０が設けられている。
この筒状の押さえ部材１０は、内外径は緩衝部材６の小径内周部６ａ側の内外径と概ね同径となっており、一端側の開口端面が緩衝部材６の小径内周部６ａ側の開口端面を押さえる面となっている。また、他端側の開口部には、後述する弾性機能をもつ部材を受ける帽子状の受け部１０ａが開口部を閉鎖するように設けられ、そして外周には外管保持部材５のフランジ部７と対向するフランジ部１１が設けられた形状となっている。

このように形成された押さえ部材１０は、外管保持部材５内に嵌合して開口端面を外管２の開口側端部に嵌合している緩衝部材６の小径内周部６ａ側の開口端面に当接させ、そして外周に設けられたフランジ部１１と外管保持部材５のフランジ部７をシールリング１２を介してボルト１３とナット１４により締め付けることにより固定されている。
この押さえ部材１０のフランジ部１１と外管保持部材５のフランジ部７をシールリング１２を介してボルト１３とナット１４で締め付けることにより、緩衝部材６は、小径内周部６ａ側の開口端面が押さえ部材１０の開口端面と、そして小径内周部６ａと大径内周部６ｂとの間に形成される段部６ｃが外管２の開口端と圧接し、押さえ部材１０と緩衝部材６の間、緩衝部材６と外管２の間がそれぞれ液密にシールされ、そして、押さえ部材１０と外管保持部材５の間がシールリング１２により液密にシールされた状態となる。

また、外管２で囲まれている紫外線ランプ１にあっては、紫外線ランプ保持部材１５により外管２内に、外管２と所定の間隔を空けて固定されている。本例では、紫外線ランプ１の両側にある端子８と外管２との間に紫外線ランプ保持部材１５を介在させることにより紫外線ランプ１を外管２内に固定している。この紫外線ランプ保持部材１５は、セラミックスやセラミックスの表面にフッ素樹脂などの耐紫外線弾性樹脂をコーティングしたものより形成されている。
また、紫外線ランプ１の両側方にある紫外線ランプ保持部材１５と押さえ部材１０に設けられた受け部１０ａとの間には、それぞれ紫外線ランプ保持部材１５を軸方向に付勢し紫外線ランプ１を両側から押し合う弾性機能をもつ部材１６が介在している。本例では、弾性機能をもつ部材１６はコイルスプリングとなっているが、弾性機能を有するものであればよい。

このように構成された水殺菌ランプユニットは、ダクト４内に必要数配置されて流路３の途中に紫外線水処理装置を構成する。ダクト４内に配置される水殺菌ランプユニットは、ダクト４内を流れる被処理水に満遍なく照射し、且つ水殺菌ランプユニットの影が隣接する水殺菌ランプユニットに影響を及ぼさないように、ダクト４内を流れる被処理水の流れに対して千鳥配列あるいは同心円の周上に等間隔で配置することが好ましい（図示せず。）。

このように構成された水殺菌ランプユニットによれば、振動を受け、この振動により外管２が繰り返しの応力を受けたとき、外管保持部材５と外管２との間に介在させた耐紫外線弾性樹脂製の緩衝部材６がこの振動を吸収して減衰し、外管２の破損を防止することができる。特に本例では、外管保持部材５で外管２の開口する両側の端部を保持しているので、外管２が振動による繰り返し応力を小さくすることができ、外管２の破損をより確実に防止することができる。

また、本例では、緩衝部材６は、外管２の内径とほぼ等しいかやや小径の小径内周部６ａと外管２の外周に密に嵌合可能な大径内周部６ｂを有する筒状に形成され、緩衝部材６の大径内周部６ｂを、外管２の開口する両側の端部外周に嵌合し、緩衝部材６の内周に形成される小径内周部６ａと大径内周部６ｂとの間に形成される段部６ｃを外管２の開口端に当接させているので、振動により外管２がその軸方向に変動するとき、これを緩衝部材６の小径内周部６ａ側で吸収し、外管２の破損を防止することができる。緩衝部材６を形成する耐紫外線弾性樹脂はフッ素樹脂であるので、外管２の軸方向の振動を吸収し、外管２と外管保持部材５との直接の接触を避けるようにすることで破損を防止している。

図２は本発明に係る水殺菌ランプユニットの実施の形態の第２例を示す断面図である。
本例の水殺菌ランプユニットについて、前記第１例と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、第１例と異なる構成についてのみ説明する。

本例の外管２は、一端が開口し他端が閉じられた有底筒状体となっている。このような有底筒状体の外管２も、第１例と同様に、その両端部が緩衝部材６を介在させて外管保持部材５により保持されているが、本例では、有底筒状体の外管２の開口側端部を保持する外管保持部材５および緩衝部材６と底側端部を保持する外管保持部材５Ａおよび緩衝部材６Ａは構成が異なっている。外管２の開口側端部を保持する外管保持部材５と緩衝部材６は、第１例と同様なので第１例の説明を援用し、その説明を省略する。

外管２の底側端部を保持する外管保持部材５Ａおよび緩衝部材６Ａについて説明すると、緩衝部材６Ａにあっては、外管２の底側端部先端を内部に受ける有底筒状となっている。この緩衝部材６Ａを形成する耐紫外線弾性樹脂は、本例も第１例と同様にフッ素樹脂が使用されている。
外管保持部材５Ａにあっては、本例では緩衝部材６Ａの外周に、軸方向に移動自在に嵌合可能な有底筒状に形成されている。この外管保持部材５Ａは流路３の途中に設けられているダクト４に、外管２の開口側端部を保持する外管保持部材５と対向する位置に、内部をダクト４内と連通し、且つ底部がダクト４から突出するように設けられている。

このようにしてダクト４に設けられ、ダクト４内に開口する外管保持部材５Ａ内に、外管２の底側端部先端を内部に受ける緩衝部材６Ａを嵌合させることにより、緩衝部材６Ａを介して外管２の底側端部を保持するようになっている。
そして、緩衝部材６Ａと外管保持部材５Ａとの間には、緩衝部材６Ａを外管２の軸方向に付勢する弾性機能をもつ部材１７が介在している。本例では、弾性機能をもつ部材１７はコイルスプリングとなっているが、弾性機能を有するものであればよい。

また、外管２内に紫外線ランプ１を固定する紫外線ランプ保持部材１５にあっては、本例では、外管２の開口側にある紫外線ランプ１の端子８と外管２との間に紫外線ランプ保持部材１５を介在させ、外管２の底側にある紫外線ランプ１の端子８と外管２との間に紫外線ランプ保持部材１５を介在させることにより紫外線ランプ１を外管２内に固定している。
また、外管２の開口側にある紫外線ランプ保持部材１５と押さえ部材１０に設けられた受け部１０ａとの間に紫外線ランプ保持部材１５を軸方向に付勢する弾性機能をもつ部材１６が介在し、外管２の底側にある紫外線ランプ保持部材１５と外管２の底部との間に紫外線ランプ保持部材１５を軸方向に付勢する弾性機能をもつ部材１６が介在しており、紫外線ランプ１の両側方にある紫外線ランプ保持部材１５を対向方向に押し合うようになっている。
また、本例では、外管２内に固定された紫外線ランプ１の外管２の底側端部側にある端子８に繋がっているリード線９は、外管２内を通り、外管２の開口部から押さえ部材１０内に引き出されている。

このように構成された水殺菌ランプユニットによれば、振動を受け、この振動により外管２が繰り返しの応力を受けたとき、外管保持部材５Ａと外管２との間に介在させた耐紫外線弾性樹脂製の緩衝部材６Ａがこの振動を吸収して減衰し、外管２の破損を防止することができる。特に本例では、外管２の底側端部を保持する外管保持部材５Ａの保持力は弱く、外管２は開口側端部を保持する外管保持部材５で保持される、いわゆる片持ち状態となっており、外管２の開口側端部に応力が集中するが、外管２の底側端部先端を内部に受ける緩衝部材６Ａを外管２の軸方向に付勢する弾性機能をもつ部材１７が外管２の底側端部を弾性により固定するので、外管２が振動によって受ける曲げ応力を小さくすることができる。

また、振動により外管２の底側端部が繰り返し変動しても、この変動を外管２の底側端部と外管保持部材５Ａとの間に介在する緩衝部材６Ａが吸収し、外管２の破損を防止することができる。
また、本例では、振動により外管２がその軸方向に変動するとき、これを緩衝部材６の小径内周部６ａ側だけでなく、緩衝部材６Ａと外管保持部材５Ａとの間に介在し、緩衝部材５ａを外管２の軸方向に付勢する弾性機能をもつ部材１７が吸収するので、外管２の軸方向への変動をより効果的に吸収することができ、また、温度変化による外管２の軸方向の変形も吸収することができる。

１ 紫外線ランプ
２ 外管
３ 流路
４ ダクト
５、５Ａ 外管保持部材
６、６Ａ 緩衝部材
６ａ 小径内周部
６ｂ 大径内周部
６ｃ 段部
７ フランジ部
８ 端子
９ リード線
１０ 押さえ部材
１０ａ 受け部
１１ フランジ部
１２ シールリング
１３ ボルト
１４ ナット
１５ 紫外線ランプ保持部材
１６ 弾性機能をもつ部材
１７ 弾性機能をもつ部材

Claims (4)

1. 流路に配置される水殺菌ランプユニットであって、直管状の紫外線ランプと、紫外線ランプを囲むように配置されたガラス製の外管と、外管の両端部を外周側から保持する外管保持部材とを有し、前記外管保持部材と前記外管との間に耐紫外線弾性樹脂製の緩衝部材を介在させ、前記外管の開口側端部を前記外管保持部材と液密に固定したことをことを特徴とする水殺菌ランプユニット。
2. 前記紫外線ランプは紫外線ランプ保持部材により前記外管内に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の水殺菌ランプユニット。
3. 前記外管は、一端が開口し他端が閉じられた有底筒状体となっており、前記外管の両端部を保持する前記外管保持部材と外管との間に介在する前記緩衝部材にあっては、前記外管の開口側端部と、この開口側端部を保持する前記外管保持部材との間に介在する緩衝部材が前記外管の開口側端部外周に嵌合する筒状となっており、前記外管の底側端部と、この底側端部を保持する前記外管保持部材との間に介在する緩衝部材が前記外管の底側端部先端を受ける有底筒状となっており、この有底筒状の緩衝部材と前記外管保持部材との間には、前記有底筒状の緩衝部材を前記外管の軸方向に付勢する弾性機能をもつ部材が介在していることを特徴とする請求項２に記載の水殺菌ランプユニット。
4. 前記耐紫外線弾性樹脂はフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の水殺菌ランプユニット。

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