JP2012192381A - 紫外線照射装置の監視制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 紫外線照射装置の信頼性を向上し、安全な処理水を提供することができる紫外線照射装置の監視制御システムを提供する。
【解決手段】 流入した処理水が紫外線を照射した後に排出する紫外線照射装置と、前記紫外線照射装置の流入口側または排出口側の前記処理水の流量を測定する流量計と、前記紫外線照射装置における紫外線照射量監視と前記紫外線ランプの出力制御とを行う紫外線照射量監視制御装置と、を備え、前記複数の紫外線ランプの１つから発光された紫外線の強度を測定する第１測定ヘッドと、前記複数の紫外線ランプのそれぞれから発光された紫外線の強度を測定する複数の第２測定ヘッドと、を備え、前記第１測定ヘッドでの紫外線強度測定値と前記第１測定ヘッドにより測定される紫外線ランプの出力制御値が１００％のときの紫外線強度との比と、等価換算紫外線照射量とが所定の関係となるように、前記紫外線ランプと第１測定ヘッドまでの距離が設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、紫外線照射装置の監視制御システムに関する。

上下水道の殺菌・消毒、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白、さらには医療機器の殺菌等を行うためにオゾンや塩素等の薬品が用いられている。

従来の消毒装置では、オゾンや薬品を処理水に均一に溶けこますために、滞留槽やスプレーポンプ等の攪拌装置が必需品で、水質や水量の変化に対し即対応できなかった。紫外線には、殺菌・消毒・脱色、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白等の作用があり、水質や水量の変化に対し即対応するために、紫外線処理を行う。

特に、上下水道の殺菌・消毒・不活化を行う紫外線照射装置において、紫外線を用いる場合、紫外線を照射している数秒に殺菌・消毒・不活化される。このため、その能力の維持を監視するためには、正確な紫外線の照射量を把握する必要がある。

特許第４１６８３４８号公報 特開２００５−３３４７５６号公報 特開２００５−２７９４３４号公報 特開２００５−５２７６０号公報 特許第３８８１１８３号公報 特許第４１３８７９７号公報

（財）水道技術センター，「紫外線照射装置ＪＷＲＣ技術審査基準（中圧ランプ編），２００８年８月１日発行 阿部 他：「中圧紫外線照射装置の照射性能解析と検証試験の比較」，環境システム計測制御学会誌，vol.15 No.2/3，pp52-54，2010年10月

一般に、紫外線ランプは、同じ電気入力でも点灯累積時間に応じて紫外線放射量が減衰することが知られている。そのため、紫外線照射装置に内蔵される紫外線ランプ個々の能力変化を監視し、また、そのために装着される紫外線モニターの劣化を軽減する必要があった。

さらに、紫外線ランプの紫外線照射量の低下が、被処理流体の紫外線透過率の低下によるものであるか、紫外線ランプの経年変化によるものであるか、紫外線モニターの劣化によるものであるか、の判定が困難であった。このことから、紫外線ランプを１台の紫外線モニターで監視するだけでは不十分であった。

一方、紫外線発光源として中圧紫外線ランプを用いる場合には、ランプ１本当たりの投入電力を大きくできるので、動作温度が高く（６００℃〜９００℃）なり水銀原子同士の衝突頻度が増加し広範囲の波長（多波長）の紫外線が高光度で発生するため、一般的な低圧紫外線ランプを用いる場合と比べてランプの使用本数を少なくでき、装置を小型化できるとともに、メンテナンス作業工数を軽減できる等の利点がある。

その反面、処理水流量や水質の変動が大きい施設に適用する場合、常に定格で運転していると、流量が低下した場合や処理水の浄化度が上がり紫外線透過率が計画条件よりも改善した場合には、必要以上の紫外線が照射されることになり、紫外線を発光させるための電力の無駄が発生することがあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、紫外線照射装置の信頼性を向上し、安全な処理水を提供することができる紫外線照射装置の監視制御システムを提供することを目的とする。

実施形態による紫外線照射装置の監視制御システムは、複数の紫外線ランプを備え、流入した処理水が紫外線を照射した後に排出する紫外線照射装置と、前記紫外線照射装置の流入口側または排出口側の前記処理水の流量を測定する流量計と、前記紫外線照射装置における紫外線照射量監視と前記紫外線ランプの出力制御とを行う紫外線照射量監視制御装置と、を備え、前記複数の紫外線ランプの１つから発光された紫外線の強度を測定する第１測定ヘッドと、前記複数の紫外線ランプのそれぞれから発光された紫外線の強度を測定する複数の第２測定ヘッドと、を備え、前記第１測定ヘッドでの紫外線強度測定値と前記第１測定ヘッドにより測定される紫外線ランプの出力制御値が１００％のときの紫外線強度との比と、等価換算紫外線照射量との関係が１つの一次関数直線となるように、前記紫外線ランプと第１測定ヘッドまでの距離が設定されている。

実施形態の紫外線照射装置の監視制御システムを含む紫外線処理設備の一構成例を示す図である。 第１実施形態における紫外線照射装置の一構成例を説明するための図である。 図２に示す紫外線照射装置の線Ａ−Ａにおける断面の一例を示す図である。 紫外線照射装置に設置された第２紫外線モニター用測定ヘッドの取りつけ構造の一例を説明するための図である。 第２紫外線モニター用測定ヘッドの一構成例を示す図である。 第１紫外線モニター用測定ヘッドの保護管の外周面から測定窓の窓面までの距離が異なる位置にそれぞれ設定した場合の試験条件の一例を説明する図である。 図６Ａに示す試験条件において試験を実施した場合の測定結果の一例を示す図である。 紫外線照射装置の紫外線照射量を解析する方法の一例を説明するための図である。 紫外線強度分布の所定の解析方法による解析結果の一例を示す図である。 保護管の外周面と測定窓面との間の距離Ｌ＝３５ｍｍの場合について、流量別の紫外線モニター相対出力と等価換算紫外線照射量との関係の一例を示す図である。 保護管の外周面と測定窓面との間の距離Ｌ＝１３５ｍｍの場合について、流量別の紫外線モニター相対出力と等価換算紫外線照射量との関係の一例を示す図である。 保護管の外周面と測定窓面との間の距離Ｌ＝２４１ｍｍの場合について、流量別の紫外線モニター相対出力と等価換算紫外線照射量との関係の一例を示す図である。 保護管１２の外周面と測定窓面３１との間の距離Ｌ＝１３５ｍｍの場合について、複数の流量について（２）式の関係を調べ、それぞれの流量条件のときの係数ａ_Qを流量Ｑの逆数を横軸に、係数ａ_Qを縦軸としたグラフ上にプロットした場合の関係を示す一例を示す図である。 第１実施形態における紫外線処理設備の監視および紫外線ランプ出力制御手順の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態における紫外線照射装置の監視制御システムの一構成例を説明する図である。 第２実施形態における紫外線処理設備の監視および紫外線ランプ出力制御手順の一例を示すフローチャートである。 第３実施形態における紫外線処理設備の監視および紫外線ランプ出力制御手順の一例を示すフローチャートである。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に、第１実施形態に係る紫外線照射装置２の監視制御システムを含む紫外線処理設備１の一構成例を示す。紫外線処理設備１は、紫外線照射装置２と、流量計３と、流量調整弁４と、ランプ電源５と、紫外線照射量監視制御装置６と、紫外線処理設備監視制御装置７と、紫外線測定ヘッド８と、紫外線モニター９と、を備えている。

紫外線測定ヘッド８は、紫外線照射装置２に取り付けられ、紫外線モニター９と専用線により接続されている。紫外線モニター９は、紫外線測定ヘッド８により測定された紫外線強度に対応した電流信号、あるいは電圧信号を取得し、電流信号、あるいは電圧信号を紫外線強度に変換して紫外線照射量監視制御装置６へ出力する。

紫外線モニター９は、後述する第１紫外線モニター２１と第２紫外線モニター２４とを備えている。紫外線測定ヘッド８は、後述する第１紫外線モニター用測定ヘッド２２と、第２紫外線モニター用測定ヘッド２５−１〜２５−６と、を備えている。

第１紫外線モニター用測定ヘッド２２は第１紫外線モニター２１と有線あるいは無線により接続され、第２紫外線モニター用測定ヘッド２５−１〜２５−６は第２紫外線モニター２４と有線あるいは無線により接続されている。

流量調整弁４は、弁の開閉により、紫外線照射装置２に流入する処理流体の量を調整する。流量調整弁４の弁の開閉動作は、紫外線処理設備監視制御装置７により制御される。

流量計３は、流量調整弁４を通過して紫外線照射装置に流入する処理流体の流量を計測する。流量計３は、計測した流量を紫外線照射量監視制御装置６へ出力する。

紫外線照射量監視制御装置６は、流量計３で計測された処理流体の流量と、紫外線モニター９から取得した紫外線強度と、に基づいて、ランプ電源５を制御する。

ランプ電源５は、紫外線照射装置２に搭載された紫外線ランプに電源を供給する。ランプ電源５が紫外線ランプに供給する電源電力は、紫外線照射量監視制御装置６により制御される。

図２に、紫外線照射装置２の一構成例を概略的に示す。
図３に、図２に示す紫外線照射装置２の線Ａ−Ａにおける断面の一例を示す。

紫外線照射装置２は、通水胴１０と、ランプハウジング１１と、複数の保護管１２と、複数の紫外線ランプ１３と、ランプハウジング蓋１４と、Ｏリング押さえ１５と、洗浄板駆動軸１６と、移動コマ１７と、駆動モータ１８と、洗浄ワイパー１９と、洗浄板２０と、第１紫外線モニター２１と、第１紫外線モニター用測定ヘッド２２と、測定ヘッド保護管２３と、第２紫外線モニター２４と、第２紫外線モニター用測定ヘッド２５−１〜２５−６と、を備えている。

通水胴１０は略円筒形状であって、処理流体が流入する流入口と処理流体が排出される排出口と、流入口と排出口との間に延びる壁を備える。通水胴１０の流入口は、流量調整弁４の排出口と流路を介して接続されている。

一対のランプハウジング１１は、通水胴１０内を処理流体が流れる方向と略直交する方向において、通水胴１０の壁の互いに対向する位置から通水胴１０の外側に向かって突出している。ランプハウジング１１の突出する方向と略直交する面における断面形状は略円形である。すなわち、通水胴１０とランプハウジング１１とは、２つの円筒がそれぞれの軸の中心部分で交差するように結合した略十字形状の構造となる。

一対のランプハウジング蓋１４は略円形状であって、ランプハウジング１１の両端の開口に取り付けられて、ランプハウジング１１を封止する。一対のランプハウジング蓋１４は、互いに対向する位置に設けられた開口を備えている。

複数の保護管１２は、両端が一対のランプハウジング蓋１４の開口において保持されている。本実施形態では、保護管１２はたとえば石英ガラス管であり、６つの保護管１２の軸が略平行であって互いに等間隔になるように配置されている。

複数の紫外線ランプ１３は、複数の保護管１２の中に挿入されている。これら複数の紫外線ランプ１３を内蔵した保護管１２の両端部は、ランプハウジング蓋１４の開口に取り付けられる図示していない水密ＯリングとＯリング押さえ１５とにより水封シールされている。

洗浄板駆動軸１６は、ランプハウジング１１の円筒の略中心軸に設置されている。洗浄板駆動軸１６には、移動コマ１７が取り付けられている。移動コマ１７は、駆動モータ１８により駆動されて洗浄板駆動軸１６上を移動する。

洗浄板２０は、複数の保護管１２の周囲を囲むように配置された洗浄ワイパー１９を備えている。洗浄板２０は移動コマ１７に取り付けられて、移動コマ１７の動きに合わせてランプハウジング１１の軸方向に移動する。洗浄板２０が移動することにより、洗浄ワイパー１９が保護管１２の軸方向に渡って外周面に接触し、保護管１２の外周面に付着した汚れが洗浄される。

紫外線照射装置２の通水胴１０と、ランプハウジング１１とには、紫外線照射装置２の内部における紫外線照射量を監視するための第１紫外線モニター２１に接続された第１紫外線モニター用測定ヘッド２２が取り付けられている。

さらに、紫外線照射装置２の内部には、ランプハウジング１１の中心軸と各紫外線ランプ１３−１〜１３−６それぞれの中心軸を結ぶ線上に石英ガラス管製の測定ヘッド保護管２３が配置されている。測定ヘッド保護管２３はその内部に個々の紫外線ランプ１３−１〜１３−６から発光される紫外線強度を監視するための第２紫外線モニター２４に接続された第２紫外線モニター用測定ヘッド２５−１〜２５−６が内蔵されている。

ここで、個々の紫外線ランプ１３−１〜１３−６から発光される紫外線強度を監視するための第２紫外線モニター用測定ヘッド２５−１〜２５−６の取り付け構造の一例について図面を参照して詳細に説明する。

図４は、本実施形態の紫外線照射装置２に設置された個々の紫外線ランプから発光される紫外線強度を監視するための第２紫外線モニター用測定ヘッド２５−１〜２５−６の取付け方法の一例を示す構成図である。

図４において第２紫外線モニター用測定ヘッド２５−１〜２５−６は、紫外線照射装置２のランプハウジング１１の略中心軸と各紫外線ランプ１３−１〜１３−６の略中心軸とを結ぶ線上に紫外線ランプ１３−１〜１３−６と平行に配置された石英ガラス管の測定ヘッド保護管２３内部に、測定ヘッド支持部材２６によって所定の位置に固定されている。

図５は第２紫外線モニター用測定ヘッド２５−１〜２５−６の構成の一例を示す図である。
第２紫外線モニター用測定ヘッド２５−１〜２５−６は、先端部に３６０°どの方向からの紫外線を検知可能な受光部２７を有している。受光部２７には紫外線の入射方向を限定するための導光孔２８が開けられた円筒状の遮光キャップ２９が、導光孔２８が監視対象の紫外線ランプ１３−１〜１３−６の方向に向くように取り付けられている。

紫外線照射装置２における紫外線照射量を監視するための第１紫外線モニター２１に接続された第１紫外線モニター用測定ヘッド２２は、通水胴１０あるいはランプハウジング１１の壁に設けられた測定窓（図６Ａに一例を示す）内に収納され、紫外線ランプ１３−１と対向した測定窓面と監視対象である紫外線ランプ１３−１の保護管１２表面との距離が１３５ｍｍになるように設置されている。

この距離１３５ｍｍは、任意の処理流量において処理水の紫外線透過率や紫外線ランプ１３−１の出力が変化した場合でも第１紫外線モニター２１による紫外線強度測定値と流量のみの関数により、紫外線照射装置２における紫外線照射量が計算可能となる最適な位置であり、以下の試験および紫外線照射装置における紫外線照射量解析結果に基づいて決定されたものである。

以下に説明する試験は、監視対象である紫外線ランプ１３と第１紫外線モニター用測定ヘッド２２との位置関係、すなわち、紫外線ランプ１３を覆う保護管１２の外周面と第１紫外線モニター用測定ヘッド２２を収納する測定窓３０の窓面３１との間の距離が異なる複数の場合について、処理水中１ｃｍの間隔を波長２５３．７ｎｍの紫外線が透過する割合である紫外線透過率と紫外線ランプ出力が変化したときの第１紫外線モニター２１測定値の変化とを調べる目的で実施したものである。

図６Ａに、第１紫外線モニター用測定ヘッド２２の保護管１２の外周面から測定窓３０の窓面３１までの距離を３５ｍｍ、１３５ｍｍ、２４１ｍｍの位置にそれぞれ設定した場合の試験条件の一例を説明する図を示す。

この試験では、第１紫外線モニター用測定ヘッド２２と紫外線ランプ１３とを、保護管１２の外周面から測定窓の窓面３１までの距離３５ｍｍ、１３５ｍｍ、２４１ｍｍの位置にそれぞれ設置し、処理水の波長２５３．７ｎｍの紫外線透過率を約８０〜１００％、紫外線ランプ１３の出力制御値を５０％〜１００％の間で変化させた。

図６Ｂに、図６Ａに示す試験条件において試験を実施した場合の測定結果の一例を示す。

図７Ａに、紫外線照射装置の紫外線照射量を解析する方法の一例を説明するための図を示す。
紫外線照射装置における紫外線照射量の解析は一例として図７Ａに示す紫外線照射装置の紫外線照射量について、大腸菌ファージＭＳ２を指標菌とし、菌１つ１つが紫外線照射装置の流入口から排出口まで通過する間の軌跡を流動解析で求め、紫外線ランプ１３から発光される紫外線のうち波長２００ｎｍ〜３００ｎｍの間で５ｎｍ毎の紫外線強度、保護管波長別紫外線透過率、処理水波長別紫外線透過率特性を考慮し、紫外線放射式（１）を用いて紫外線照射装置内部における分布を計算し、その間に菌が照射される紫外線強度と通過時間の積として求められる紫外線照射量分布に基づく等価換算紫外線照射量ＲＥＤ（Reduction Equivalent UV Dose）を試験と同じ条件について解析した。

なお、図７Ａに示した紫外線照射装置において、紫外線ランプ１３−１、１３−２は消費電力３ｋＷの中圧紫外線ランプ、保護管１２は外径３４ｍｍ，肉厚２ｍｍの特殊（波長２４０ｎｍ以下の紫外線をカットするような処理がなされている）石英ガラス管とし、２本設置している紫外線ランプ１３−１、１３−２のうち図７Ａの右側に示した中圧紫外線ランプ１３−２のみ点灯（紫外線ランプ１３−１は消灯）させた場合とした。

紫外線強度分布の解析方法は、例えば下式（１）により紫外線照射装置内部の紫外線強度分布を求めた。

ここで、
ｋ_λ：ランプから発する紫外線の強さに関するランプ固有の定数
ＰＸ：発光点からの距離
ｒ：紫外線強度を計算する位置におけるランプからの半径距離
ｑ：保護管の半径
Ｔ：処理水の紫外線透過率（％）
ｆ_Ｌ：ランプ劣化係数
ｆ_Ｑ：保護管透過率
ｆ_Ｄ：保護管汚れ係数
ｆ_Ａ：その他の係数
なお、上記の解析方法の妥当性は、非特許文献２により検証済みである。

図７Ｂに、上記紫外線強度分布の解析方法による解析結果の一例を示す。
図８に、図６Ｂに示した第１紫外線モニター用測定ヘッド２２の各位置に紫外線強度Ｓと、図７Ｂに示した等価換算紫外線照射量ＲＥＤとの関係に基づいて、保護管１２の外周面から測定窓面３１までの距離Ｌ＝３５ｍｍの場合について、流量が５，０００（ｍ^３／日）のときの紫外線モニター相対出力Ｓ/Ｓ_０と等価換算紫外線照射量ＲＥＤとの関係の一例を示す。ここで、Ｓ_０は処理水の紫外線透過率１００％、かつ、紫外線ランプ出力制御値が１００％のときの紫外線強度（ｍＷ／ｃｍ^２）である。

図９に、保護管１２の外周面と測定窓面３１との間の距離Ｌ＝１３５ｍｍの場合について、流量が５，０００（ｍ^３／日）の紫外線モニター相対出力Ｓ/Ｓ_０と等価換算紫外線照射量ＲＥＤとの関係の一例を示す。

図１０に、保護管１２の外周面と測定窓面３１との間の距離Ｌ＝２４１ｍｍの場合について、流量が５，０００（ｍ^３／日）の紫外線モニター相対出力Ｓ/Ｓ_０と等価換算紫外線照射量ＲＥＤとの関係の一例を示す。

図８乃至図１０に示した紫外線モニター相対出力Ｓ/Ｓ_０と等価換算紫外線照射量ＲＥＤとの関係の一例を見比べると、図８と図１０とに示す場合では、紫外線モニター相対出力Ｓ／Ｓ_０と等価換算紫外線照射量ＲＥＤとの関係を示す処理水の紫外線透過率（ＵＴＶ）毎のグラフがそれぞれ異なる一次関数直線となっている。

これに対し、図９に示す紫外線ランプ保護管１２の外周面から第１紫外線モニター用測定ヘッド２２を内蔵した測定窓３０の測定窓面３１までの距離がＬ＝１３５ｍｍの場合は、紫外線モニター相対出力Ｓ／Ｓ_０と等価換算紫外線照射量ＲＥＤとの関係が１本の一次関数直線となる特性を示している。

これは、紫外線ランプ保護管１２の外周面から測定窓面３１までの距離をＬ＝１３５ｍｍとすると、処理水の紫外線透過率（ＵＴＶ）に関わらす、紫外線モニター相対出力Ｓ／Ｓ_０と等価換算紫外線照射量ＲＥＤが所定の一次関数で表せることとなり、この一次関数を特定することにより、所定の相対出力に対する等価換算紫外線照射量ＲＥＤを演算することが可能となる。

したがって、紫外線ランプ保護管１２の外周面から紫外線モニター用測定ヘッドを内蔵した測定窓の窓面３１までの距離がＬ＝１３５ｍｍの位置が、第１紫外線モニター用測定ヘッド２２の最適な設置位置であることが分かる。この結果から、紫外線ランプ保護管１２の外周面から紫外線モニター用測定ヘッドを内蔵した測定窓の窓面３１までの距離がＬは、誤差を含めて１３５ｍｍ±５ｍｍとすることが好ましい。

なお、この場合に、第２紫外線モニター用測定ヘッドとその第２紫外線モニター用測定ヘッドにより発光した紫外線強度を測定される紫外線ランプとの距離は、第１紫外線モニター用測定ヘッドとその第１紫外線モニター用測定ヘッドにより発光した紫外線強度を測定される紫外線ランプとの距離（Ｌ）以下である。

第１紫外線モニター用測定ヘッド２２が上記最適位置に設置されている場合、等価換算紫外線照射量ＲＥＤは第１紫外線モニター２１の相対出力Ｓ／Ｓ_０と処理流量との関数として（２）式より求めることができ、処理水の紫外線透過率のオンライン監視が不要となる。

ここで、
ＲＥＤ：等価換算紫外線照射量（ｍＪ／ｃｍ^２）
Ｓ ：紫外線強度測定値（Ｗ／ｍ^２）
Ｓ_０ ：紫外線ランプ出力制御値１００％における紫外線強度（Ｗ／ｍ^２）
Ｑ ：流量（ｍ^３／日）
ａ_Q=5000：図９に示す一次関数から求められる係数
図１１は、保護管１２の外周面と測定窓面３１との間の距離Ｌ＝１３５ｍｍの場合について、複数の流量について（２）式の関係を調べ、それぞれの流量条件のときの係数ａ_Qを流量Ｑの逆数を横軸に、係数ａ_Qを縦軸としたグラフ上にプロットした場合の関係を示す一例である。さらに、図１１中の曲線は（３）式により近似した近似線である。

ここで、
ａ_Q：任意の流量毎の紫外線モニター相対出力Ｓ/Ｓ_０と等価換算紫外線照射量ＲＥＤとの関係を（２）式で近似したときの係数
ｂ：図１１に示す累乗関数によ近似式の定数
ｃ：図１１に示す累乗関数によ近似式の指数
Ｑ：流量（ｍ^３／日）
上記の（２），（３）の関係に基づけは、第１紫外線モニター用測定ヘッド２２が上記最適位置に設置されている場合、等価換算紫外線照射量ＲＥＤは第１紫外線モニター２１の相対出力Ｓ／Ｓ_０と処理流量との関数として（４）式より求めることができ、処理水の紫外線透過率のオンライン監視が不要となる。

次に、上記のように構成された紫外線処理設備の紫外線照射量監視制御装置６における紫外線ランプ１３の出力制御方法について図１、図２および図１２を用いて説明する。本実施形態では、紫外線照射量監視制御装置６は、流量計３によって測定された流量と、第１紫外線ランプモニター用測定ヘッドによる測定値とによって、第１紫外線ランプモニター用測定ヘッドにより発光した紫外線強度を測定される紫外線ランプの出力を調整し、かつ、第１紫外線ランプモニター用測定ヘッドにより発光した紫外線強度を測定される紫外線ランプが発光した紫外線強度を測定する第２紫外線ランプモニター用測定ヘッドによる測定値を目標値として、他の紫外線ランプを監視対象とする第２紫外線ランプモニター用測定ヘッドの測定値が、その目標値と一致するように、個々の紫外線ランプの出力を調整する。

図１２は、第１実施形態の紫外線処理設備１の監視および紫外線ランプ出力制御手順の一例を示すフローチャートである。以下に、第１実施形態における監視・制御手順を説明する。

まず、監視・制御を開始すると、目標紫外線照射量（目標ＲＥＤ）を設定する（ステップＳＴＡ１）。続いて、紫外線照射量監視制御装置６は流量計３の出力（流量Ｑ）を読み込む（ステップＳＴＡ２）。

続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、上記式（２）に目標ＲＥＤと流量Ｑとを代入し、第１紫外線モニター２１の相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳを計算する（ステップＳＴＡ３）。

続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、第１紫外線モニター２１から相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍを読み込み（ステップＳＴＡ４）、第１紫外線モニター２１の監視対象である紫外線ランプ１３−１の出力制御値（Ｄｓ）を読み込む（ステップＳＴＡ５）。

続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、第１紫外線モニター２１の監視対象である紫外線ランプ１３−１の出力制御値（Ｄｓ）が１００％以上（Ｄｓ≧１００％）であるか否か、および、第１紫外線モニター２１の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍが相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）ＤＳ以下（（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ≦（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ）であるか否か判断する（ステップＳＴＡ６）。

出力制御値（Ｄｓ）が１００％以上（Ｄｓ≧１００％）であり、かつ、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍが相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ未満（（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ＜（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ）である場合、紫外線照射量監視制御装置６は、重警報「ＵＶ強度不足」を紫外線処理設備監視制御装置７へ発報し（ステップＳＴＡ７）、紫外線処理設備１の運転を停止する（ステップＳＴＡ８）。

出力制御値（Ｄｓ）が１００％未満（Ｄｓ＜１００％）、あるいは、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍが相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ以上（（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ≧（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ）である場合、第１紫外線モニター２１の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳを比較し、一致している（（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ＝（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ）か否か判断する（ステップＳＴＡ９）。

相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳとが一致しない場合、紫外線照射量監視制御装置６は、ランプ電源５の出力電力を制御して、紫外線ランプ１３−１のランプ出力を以下の条件に従って調整する（ステップＳＴＡ１０）。

すなわち、（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ＞（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳである場合、紫外線ランプ１３−１の出力制御値を下げる。（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ＜（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳである場合、紫外線ランプ１３−１の出力制御値を上げる。

上記のように紫外線ランプ１３−１のランプ出力を調整した後、再び、紫外線照射量監視制御装置６は、第１紫外線モニター２１から相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍを読み込み（ステップＳＴＡ４）、第１紫外線モニター２１の監視対象である紫外線ランプ１３−１の出力制御値（Ｄｓ）を読み込み（ステップＳＴＡ５）、ステップＳＴＡ６およびステップＳＴＡ９の判断を、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳとが一致するまで繰り返す。

相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳとが一致した後、紫外線照射量監視制御装置６は、第２紫外線モニター２４−１〜２４−６の相対出力（（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜Ｉｍ６}）を読み込む（ステップＳＴＡ１１）。

続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、ランプ電源５より全紫外線ランプ出力制御値（Ｄ_{Ｉ１〜Ｉ６}）を読み込み（ステップＳＴＡ１２）、紫外線ランプ１３−１〜１３−６の何れかの出力制御値（Ｄ_Ｉ１〜Ｄ_Ｉ６）が１００％以上（Ｄ_Ｉ１〜Ｄ_Ｉ６≧１００％）か否か、かつ、出力制御値Ｄ_Ｉｉが１００％以上となった紫外線ランプ１３を監視対象とする第２紫外線モニター２４の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍｉが第１の紫外線モニターの監視対象ランプ１３−１を監視対象とする第２紫外線モニター２４−１の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍ１より小さい（（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ２〜Ｉｍ６}＜（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍ１）か否か判断する（ステップＳＴＡ１３）。

紫外線ランプ１３−１〜１３−６の何れかの出力制御値（Ｄ_Ｉ１〜Ｄ_Ｉ６）が１００％以上であって、かつ、出力制御値Ｄ_Ｉｉが１００％以上となった紫外線ランプ１３を監視対象とする第２紫外線モニター２４の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍｉが第１の紫外線モニターの監視対象ランプ１３−１を監視対象とする第２紫外線モニター２４−１の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍ１より小さい場合、紫外線照射量監視制御装置６は重警報「ＵＶ強度不足」を紫外線処理設備監視制御装置７へ発報し（ステップＳＴＡ７）、紫外線処理設備１の運転を停止する（ステップＳＴＡ８）。

紫外線ランプ１３−１〜１３−６の何れかの出力制御値（Ｄ_Ｉ１〜Ｄ_Ｉ６）が１００％未満、あるいは、出力制御値Ｄ_Ｉｉが１００％以上となった紫外線ランプ１３を監視対象とする第２紫外線モニター２４の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍｉが第１の紫外線モニターの監視対象ランプ１３−１を監視対象とする第２紫外線モニター２４−１の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍ１以上である場合、第１紫外線モニター２１の監視対象である紫外線ランプ１３−１を監視対象とする第２紫外線モニター２４−１の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍ１と、それ以外の第２紫外線モニター２４−２〜２４−６の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ２〜Ｉｍ６}とを比較し、一致している（（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍ１＝（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ２〜Ｉｍ６}）か否か判断する（ステップＳＴＡ１４）。

相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍ１と、それ以外の第２紫外線モニター２４−２〜２４−６の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ２〜Ｉｍ６}とが一致しない場合は、紫外線照射量監視制御装置６は紫外線ランプ１３−２〜１３−６のランプ出力を以下の条件に従って調整する（ステップＳＴＡ１５）。

すなわち、（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ２〜Ｉｍ６}＞（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍ１である場合、この条件に合致した紫外線ランプの出力制御値を下げ、（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ２〜Ｉｍ６}＜（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍ１である場合、この条件に合致した紫外線ランプの出力制御値を上げる。

続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、各紫外線ランプの出力調整値の最大値Ｄ_Ｉｍａｘと最小値Ｄ_Ｉｍｉｎとの差が許容差ΔＤ_Ｉ以下である（Ｄ_Ｉｍａｘ−Ｄ_Ｉｍｉｎ≦ΔＤ_Ｉ）か否か判断する（ステップＳＴＡ１６）。

最大値Ｄ_Ｉｍａｘと最小値Ｄ_Ｉｍｉｎとの差が許容差ΔＤ_Ｉより大きい場合、紫外線照射量監視制御装置６は、軽警報「ランプＮｏ．（該当番号）能力不足」を紫外線処理設備監視制御装置７へ発し（ステップＳＴＡ１７）、紫外線ランプ交換を促す。

最大値Ｄ_Ｉｍａｘと最小値Ｄ_Ｉｍｉｎとの差が許容差ΔＤ_Ｉ以下である場合、紫外線照射量監視制御装置６は、第２紫外線モニター２４−１〜２４−６の相対出力（（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍ１〜６）を再び読み込み（ステップＳＴＡ１１）、続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、ランプ電源５より全紫外線ランプ出力制御値（Ｄ_{Ｉ１〜Ｉ６}）を読み込み（ステップＳＴＡ１２）、ステップＳＴＡ１３およびステップＳＴＡ１４の判断を、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍ１と、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ２〜Ｉｍ６}とが一致するまで繰り返す。

相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍ１と、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ２〜Ｉｍ６}とが一致したら、紫外線照射量監視制御装置６は、紫外線ランプ１３の紫外線照射量監視と、紫外線ランプ出力制御動作を終了する。

第１実施形態によれば、紫外線照射装置２内の照射量の常時監視と制御が可能となり、流量が計画流量より小さい場合や、処理水の紫外線透過率が設計条件より高い条件で起こる得る紫外線が過剰となる条件になった場合は、紫外線ランプの出力を下げて運転できる。このことにより、紫外線ランプを駆動するための無駄な電量消費を防ぎ、省エネルギーを実現することができる。

また、処理水の流量が計画流量より大きい場合や、処理水の紫外線透過が計画条件より低い場合に起こりうる紫外線の照射不足を防止することができる。このことにより、紫外線照射量不足により、処理水内に病原性を保持した微生物が生存することに起因する感染拡大を防止することができる。したがって、本実施形態の紫外線処理装置の監視制御システムによれば、紫外線照射装置の信頼性を向上し、安全な処理水を提供することができる。

さらに、第１実施形態の紫外線照射装置２によれば、紫外線照射装置２内に配置された紫外線ランプ個々の紫外線発光能力の監視、および制御が可能となり、紫外線照射装置２内全ての紫外線ランプから発光される紫外線の強度を均一にすることができる。このことにより、紫外線照射装置２の安定した運転を実現できるとともに、能力の低下した紫外線ランプの特定が可能となり、紫外線照射量不足により処理水内に病原性を保持した微生物が生存することに起因する感染拡大を防止することができる。したがって、本実施形態によれば、紫外線照射装置の信頼性が向上し、安全な処理水を提供することができる。

次に、第２実施形態の紫外線照射装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において上述の第１実施形態の紫外線照射装置と同様の構成には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１３は、第２実施形態の紫外線照射装置の一構成例を示す図である。
本実施形態の紫外線照射装置では、第２紫外線モニター２４と第２紫外線モニター用測定ヘッド２５−１〜２５−５とを第１紫外線モニター２１および第１紫外線モニター用測定ヘッド２２と同一仕様の機器を用い、第２紫外線モニター用測定ヘッド２５−１〜２５−５の中心軸の延長線が監視対象である紫外線ランプ１３−２〜１３−６の略中心軸に達する向きに設置されている。

さらに、第１紫外線モニター用測定ヘッド２２と第２紫外線モニター用測定ヘッド２５−１〜２５−５とを収納する全ての測定窓３０の測定窓面３１から監視対象である紫外線ランプ１３−１〜１３−６用の保護管１２外周面までの距離Ｌが等しく、好ましくは距離Ｌ＝１３５ｍｍ程度になるように設置されている。上記の構成以外は上述の第１実施形態に係る紫外線照射装置２と同様の構成である。

上記のように構成された紫外線照射装置２においては、第１紫外線モニター２１が第２紫外線モニター２４の基準モニターとして紫外線照射装置２の監視、制御が構成される。具体的には、紫外線照射装置２の紫外線照射量監視と、紫外線ランプ出力制御を行う。

図１４は、第２実施形態の紫外線処理設備１の監視および紫外線ランプ出力制御手順の一例を示すフローチャートである。以下に、第２実施形態における監視・制御手順を説明する。

すなわち、まず、監視・制御を開始すると、目標紫外線照射量（目標ＲＥＤ）を設定する（ステップＳＴＢ１）。続いて、紫外線照射量監視制御装置６は流量計３の出力（流量Ｑ）を読み込む（ステップＳＴＢ２）。

続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、上記式（２）に目標ＲＥＤと流量Ｑとを代入し、第１紫外線モニター２１の相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳを計算する（ステップＳＴＢ３）。

続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、第１紫外線モニター２１から相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍを読み込み（ステップＳＴＡ４）、第１紫外線モニター２１の監視対象である紫外線ランプ１３−１の出力制御値（Ｄｓ）を読み込む（ステップＳＴＢ５）。

続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、第１紫外線モニター２１の監視対象である紫外線ランプ１３−１の出力制御値（Ｄｓ）が１００％以上（Ｄｓ≧１００％）であるか否か、および、第１紫外線モニター２１の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍが相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ未満（（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ＜（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ）であるか否か判断する（ステップＳＴＢ６）。

出力制御値（Ｄｓ）が１００％以上（Ｄｓ≧１００％）であり、かつ、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍが相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ未満（（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ＜（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ）である場合、紫外線照射量監視制御装置６は、重警報「ＵＶ強度不足」を紫外線処理設備監視制御装置７へ発報し（ステップＳＴＢ７）、紫外線処理設備１の運転を停止する（ステップＳＴＢ８）。

出力制御値（Ｄｓ）が１００％未満（Ｄｓ＜１００％）、あるいは、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍが相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ以上（（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ≧（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ）である場合、第１紫外線モニター２１の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳを比較し、一致している（（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ＝（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ）か否か判断する（ステップＳＴＢ９）。

相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳとが一致しない場合、紫外線照射量監視制御装置６は、ランプ電源５の出力電力を制御して、紫外線ランプ１３−１のランプ出力を以下の条件に従って調整する（ステップＳＴＢ１０）。

すなわち、（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ＞（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳである場合、紫外線ランプ１３−１の出力制御値を下げる。（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ＜（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳである場合、紫外線ランプ１３−１の出力制御値を上げる。

上記のように紫外線ランプ１３−１のランプ出力を調整した後、再び、紫外線照射量監視制御装置６は、第１紫外線モニター２１から相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍを読み込み（ステップＳＴＢ４）、第１紫外線モニター２１の監視対象である紫外線ランプ１３−１の出力制御値（Ｄｓ）を読み込み（ステップＳＴＢ５）、ステップＳＴＢ６およびステップＳＴＡ９の判断を、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳとが一致するまで繰り返す。

続いて、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳとが一致した後、紫外線照射量監視制御装置６は、第２紫外線モニター２４−１〜２４−６の相対出力（（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜Ｉｍ６}）を読み込み（ステップＳＴＢ１１）、全紫外線ランプの出力制御値（Ｄ_{Ｉ１〜Ｉ６}）を読み込む（ステップＳＴＢ１２）。

続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、紫外線ランプ１３−１〜１３−６の何れかの出力制御値（Ｄ_{Ｉ１〜Ｉ６}）が１００％以上、かつ、出力制御値Ｄ_Ｉｉが１００％以上となった紫外線ランプ１３を監視対象とする第２紫外線モニター２４の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍｉが第１紫外線モニター２１の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍより小さいか否か判断する（（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜Ｉｍ５}＜（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ）（ステップＳＴＢ１３）。

相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍｉが第１紫外線モニター２１の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍより小さい場合は、紫外線照射量監視制御装置６は、重警報「ＵＶ強度不足」を紫外線処理設備監視制御装置７へ発報し（ステップＳＴＢ７）、紫外線処理設備の運転を停止する（ステップＳＴＢ８）。

紫外線ランプ１３−１〜１３−６の何れかの出力制御値（Ｄ_{Ｉ１〜Ｉ６}）が１００％未満である場合、あるいは、出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｉｍｉが第１紫外線モニター２１の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ以上である場合は、第１紫外線モニター２１の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍと、第２紫外線モニター２４−１〜２４−５の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜５}とが一致しているか否か判断し（ステップＳＴＢ１４）、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍと相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜５}とが一致している場合は、紫外線照射量監視と、紫外線ランプ出力制御を終了する。

相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍと相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜５}とが一致していない場合、紫外線照射量監視制御装置６は、紫外線ランプ１３−２〜１３−６のランプ出力を以下の条件に従って調整する（ステップＳＴＢ１５）。

すなわち、（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜５}＞（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍである場合、この条件に合致したランプの出力制御値を下げ、（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜５}＜（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍである場合、この条件に合致したランプの出力制御値を上げる。

続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、各ランプの出力調整値の最大値Ｄ_Ｉｍａｘと最小値Ｄ_Ｉｍｉｎとの差が許容差ΔＤ_Ｉ以下であるか否か判断し（ステップＳＴＢ１６）、最大値Ｄ_Ｉｍａｘと最小値Ｄ_Ｉｍｉｎとの差が許容差ΔＤ_Ｉより大きい場合、軽警報「ランプＮｏ．（該当番号）能力不足」を紫外線処理設備監視制御装置７へ発し（ステップＳＴＢ１７）、ランプ交換を促す。

最大値Ｄ_Ｉｍａｘと最小値Ｄ_Ｉｍｉｎとの差が許容差ΔＤ_Ｉ以下である場合、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳとが一致した後、紫外線照射量監視制御装置６は、第２紫外線モニター２４−１〜２４−５の相対出力（（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜５}）を読み込み、全紫外線ランプの出力制御値（Ｄ_{Ｉ１〜Ｉ６}）を読み込んで、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍと相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜５}とが一致するまでステップＳＴＢ１３およびステップＳＴＢ１４の判断を繰り返す。

本実施形態では、上述の第１実施形態の紫外線照射装置２と同様の効果が得られるとともに、第１実施形態による紫外線照射装置に対して、第１紫外線モニター２１が第２紫外線モニター２４の１つを兼用することができるので、紫外線モニター、測定ヘッドおよび測定ヘッド用保護管や、その他関連部品を減らすことができる。

さらに、第２実施形態の紫外線照射装置２よれば、第２紫外線モニター用測定ヘッド２５を設置するための保護管２３が不要となるため、紫外線照射装置２内部における処理水の流動に対する影響を軽減することができるとともに、測定ヘッド保護管２３の影となっていた領域がなくなるため、内部での紫外線有効照射域を拡大することができる。

さらに、第２紫外線モニター２４−１〜２４−５、および第２紫外線モニター用測定ヘッド２５−１〜２５−５は、第１紫外線モニター２１および第１紫外線モニター用測定ヘッド２２と同じ仕様の機器を使用しているため、どの紫外線モニターでも、第１紫外線モニター２１兼第２紫外線モニター２４の基準モニターとして使用することができる。

例えば、紫外線ランプ１３−１〜１３−６を必要数の倍数設置しておき、その内の半数のランプセットを常時点灯ランプとして、点灯ランプセットを切替えて運転するように構成された紫外線照射装置において、点灯ランプ能力が許容能力（設計能力）以下になったり、点灯ランプの累積点灯時間が期待寿命時間に達したりすることにより、点灯ランプセットを切替えた場合には、第１紫外線モニター２１を担当する紫外線モニターを変更するだけで、同様の監視、制御を実行することができる。

次に、第３実施形態の紫外線照射装置について図面を参照して説明する。

本実施形態における紫外線照射装置の構造および紫外線モニターの設置方法は、第２の実施形態と同一の構造であり、紫外線照射量監視と、紫外線ランプ出力制御の動作が第１実施形態、および第２実施形態と異なる。

本実施形態では、紫外線照射量監視制御装置６は、目標紫外線量が予め設定され、処理水の流量や、紫外線透過率の変動に応じて、予め設定された目標紫外線照射量を達成するために必要な第１紫外線モニター出力値を算出するための演算式に、目標紫外線照射量と処理水流量を代入して算出された値を目標紫外線モニター出力値とし、複数の紫外線ランプをそれぞれ監視する紫外線モニターの中で、最も低い値を示した紫外線モニターをそのときの第１紫外線モニターとする。

さらに、そのときの第１紫外線モニターによる測定値が、目標紫外線モニター出力値と一致するように、第１紫外線モニターが監視対象とする紫外線ランプの出力を調整し、さらに、他の紫外線ランプの出力は、そのときの第１紫外線モニターの監視対象紫外線ランプの出力調整値と同一の出力調整値に設定する。

図１５は、本実施形態による紫外線処理設備の監視および紫外線ランプ出力制御手順の一例を示すフローチャートである。以下に、図１４を参照して本実施形態における監視・制御手順の一例を説明する。

すなわち、まず、監視・制御を開始すると、目標紫外線照射量（目標ＲＥＤ）を設定する（ステップＳＴＣ１）。続いて、紫外線照射量監視制御装置６は流量計３の出力（流量Ｑ）を読み込む（ステップＳＴＣ２）。

続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、上記式（２）に目標ＲＥＤと流量Ｑとを代入し、第１紫外線モニター２１の相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳを計算する（ステップＳＴＣ３）。

続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、第１紫外線モニター２１および第２紫外線モニター２４の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ、（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜Ｉｍ５}を読み込む（ステップＳＴＣ４）。

次に、紫外線照射量監視制御装置６は、第１紫外線モニター２１および第２紫外線モニター２４の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ、（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜Ｉｍ５}から、最小の相対出力値（Ｓ／Ｓ_０）_ｍｉｎを求める（ステップＳＴＣ５）。
（Ｓ／Ｓ_０）ｍｉｎ＝ＭＩＮ（（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ、（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜Ｉｍ５}）
続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、全ての紫外線ランプ１３−１〜１３−６の紫外線ランプ出力制御値（Ｄ_Ｓ，Ｄ_{Ｉ１〜Ｉ５}）をランプ電源５から読み込む（ステップＳＴＣ６）。

続いて、紫外線照射量監視制御装置６は、全ての紫外線ランプ１３−１〜１３−６の出力制御値（Ｄ_Ｓ、Ｄ_{Ｉ１〜Ｉ５}）が１００％以上、かつ、最小の紫外線モニター相対出力（Ｓ／Ｓ_０）ｍｉｎが相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ未満であるか否か判断する（ステップＳＴＣ７）。

紫外線ランプ１３−１〜１３−６の出力制御値（Ｄ_Ｓ、Ｄ_{Ｉ１〜Ｉ５}）が１００％以上、かつ、最小の紫外線モニター相対出力（Ｓ／Ｓ_０）ｍｉｎが相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ未満である場合、紫外線照射量監視制御装置６は、重警報「ＵＶ強度不足」を紫外線処理設備監視制御装置７へ発報し（ステップＳＴＣ８）、紫外線処理設備の運転を停止する（ステップＳＴＣ９）。

紫外線ランプ１３−１〜１３−６の出力制御値（Ｄ_Ｓ、Ｄ_{Ｉ１〜Ｉ５}）が１００％未満、あるいは、最小の紫外線モニター相対出力（Ｓ／Ｓ_０）ｍｉｎが相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳ以上の場合、最小の紫外線モニター相対出力（Ｓ／Ｓ_０）ｍｉｎと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳとを比較し、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）ｍｉｎと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳとが一致しているか否か判断する（ステップＳＴＣ１０）。

相対出力（Ｓ／Ｓ_０）ｍｉｎと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳとが一致していない場合、紫外線照射量監視制御装置６は、全紫外線ランプ１３の出力を以下の条件に従って調整する（ステップＳＴＣ１１）。

すなわち、（Ｓ／Ｓ_０）_ｍｉｎ＞（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳである場合、紫外線照射量監視制御装置６は、全紫外線ランプ１３−１〜１３−６の出力制御値を下げ、（Ｓ／Ｓ_０）_ｍｉｎ＜（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳである場合、紫外線照射量監視制御装置６は、全紫外線ランプ１３−１〜１３−６の出力制御値を上げる。

その後、紫外線照射量監視制御装置６は、第１紫外線モニター２１および第２紫外線モニター２４の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ、（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜Ｉｍ５}を読み込み（ステップＳＴＣ４）、第１紫外線モニター２１および第２紫外線モニター２４の相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_Ｄｍ、（Ｓ／Ｓ_０）_{Ｉｍ１〜Ｉｍ５}から、最小の相対出力値（Ｓ／Ｓ_０）_ｍｉｎを求め、（ステップＳＴＣ５）。全ての紫外線ランプ１３−１〜１３−６の紫外線ランプ出力制御値（Ｄ_Ｓ，Ｄ_{Ｉ１〜Ｉ５}）をランプ電源５から読み込み（ステップＳＴＣ６）、上記ステップＳＴＣ７およびステップＳＴＣ１０の判断を相対出力（Ｓ／Ｓ_０）ｍｉｎと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳとが一致するまで繰り返す。

ステップＳＴＣ１０において、相対出力（Ｓ／Ｓ_０）_ｍｉｎと相対出力目標値（Ｓ／Ｓ_０）_ＤＳとが一致している場合、紫外線照射量監視制御装置６は、紫外線照射量監視と、紫外線ランプ出力制御を終了する。

本実施形態によれば、第１実施形態、第２実施形態と同様の効果が得られるとともに、紫外線モニターによる測定値の最小値が目標紫外線強度以上になるように全紫外線ランプの出力を制御するので、紫外線処理設備を常に十分な能力で運転することができる。

さらに、紫外線ランプを個別に制御する必要が無いため紫外線照射量監視と紫外線ランプ出力制御動作を簡略化することができる。

なお、以上の実施形態では、紫外線モニターの出力を相対出力値としているが、相対出力値の代わりに紫外線モニターで測定される紫外線強度の絶対値を用いた場合にも同様効果が得られる。

さらに、紫外線照射装置の構造として、紫外線ランプが処理流体の流れに対して直交する方向に配置する構造を例として示したが、紫外線照射装置の構造は上記構造になんら限定するものではなく、紫外線ランプを流れに対して平行に設置する場合でも同様の効果を得ることができる。

すなわち、上記第１乃至第３実施形態に係る紫外線照射装置によれば、紫外線照射装置内の紫外線照射状況を常時監視するための紫外線モニターと、紫外線照射装置内に紫外線を照射する光源として配置された紫外線ランプの能力を個別に監視するための、ランプ能力監視用紫外線モニターを設置することにより、紫外線照射装置の能力を正確に監視でき、これに基づいて紫外線ランプの出力制御することで紫外線照射量の過不足を防止でき、信頼性を確保しながら省エネ運転を実現可能な紫外線照射装置および、紫外線照射装置の監視制御システムを提供することができる。

また、紫外線照射装置内の紫外線照射量を監視するための紫外線モニターとは別に、個々の紫外線ランプの能力を監視するための紫外線モニターを設置しているので、常時監視に対する要求と、紫外線ランプ個々の監視に対する要求を同時に対応することができる紫外線照射装置および、紫外線照射装置の監視制御システムを提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、紫外線照射装置に要求される紫外線照射量を確保するために必要な紫外線ランプ数が決まっている場合は、紫外線照射装置内には必要本数の複数倍の紫外線ランプを実装し、紫外線ランプの発光能力低下や、期待寿命到達時に順番に切替える方式の紫外線照射装置において、切替え前のランプセットと、切替え後のランプセットとの照射能力が大きく変化しないように点灯する紫外線ランプの組合せを予め決めておき、それぞれの組合せごとに代表ランプを定め、紫外線処理設備における紫外線照射量監視と、点灯している全ての紫外線ランプの出力を制御する指標となる代表ランプを監視するための第１紫外線モニター２１および第１紫外線モニター用測定ヘッド２２を設置してもよい。

この場合、紫外線照射装置における目標紫外線量が予め設定され、処理水の流量や、紫外線透過率の変動に応じて、予め設定された目標紫外線照射量を達成するために必要な第１紫外線モニター出力値を算出する演算式に目標紫外線照射量と処理水流量を代入して目標紫外線モニター出力値を算出するための演算式が、予め設定された紫外線ランプの組合せ毎に設定されてもよい。

さらに、紫外線照射装置における目標紫外線量が予め設定され、処理水の流量や、紫外線透過率の変動に応じて、予め設定された目標紫外線照射量を達成するために必要な第１紫外線モニター出力値を算出する演算式に目標紫外線照射量と処理水流量を代入して目標紫外線モニター出力値を算出するための演算式は、予め設定された紫外線ランプの組合せのなかで、紫外線照射量が最も低くなる紫外線ランプの組合せの特性に合わせた演算式を設定してもよい。

ＲＥＤ…等価換算紫外線照射量、Ｑ…流量、ΔＤ_Ｉ…許容差、１…紫外線処理設備、２…紫外線照射装置、３…流量計、４…流量調整弁、５…ランプ電源、６…紫外線照射量監視制御装置、７…紫外線処理設備監視制御装置、８…紫外線測定ヘッド、９…紫外線モニター、１０…通水胴、１１…ランプハウジング、１２…保護管（紫外線ランプ保護管）、１３（１３−１〜１３−６）…紫外線ランプ、１４…ランプハウジング蓋、１６…洗浄板駆動軸、１７…移動コマ、１８…駆動モータ、１９…洗浄ワイパー、２０…洗浄板、２１…第１紫外線モニター、２２…第１紫外線モニター用測定ヘッド（第１測定ヘッド）、２３…保護管（測定ヘッド保護管）、２４…第２紫外線モニター、２５…第２紫外線モニター用測定ヘッド（第２測定ヘッド）、２６…測定ヘッド支持部材、２７…受光部、２８…導光孔、２９…遮光キャップ、３０…測定窓、３１…測定窓面。

Claims (7)

1. 複数の紫外線ランプを備え、流入した処理水が紫外線を照射した後に排出する紫外線照射装置と、
   前記紫外線照射装置の流入口側または排出口側の前記処理水の流量を測定する流量計と、
   前記紫外線照射装置における紫外線照射量監視と前記紫外線ランプの出力制御とを行う紫外線照射量監視制御装置と、を備え、
   前記複数の紫外線ランプの１つから発光された紫外線の強度を測定する第１測定ヘッドと、
   前記複数の紫外線ランプのそれぞれから発光された紫外線の強度を測定する複数の第２測定ヘッドと、を備え、
   前記第１測定ヘッドでの紫外線強度測定値と前記第１測定ヘッドにより測定される紫外線ランプの出力制御値が１００％のときの紫外線強度との比と、等価換算紫外線照射量との関係が１つの一次関数直線となるように、前記紫外線ランプと第１測定ヘッドまでの距離が設定されていることを特徴とする紫外線照射装置の監視制御システム。
2. 前記第１測定ヘッドは、前記紫外線照射装置内の紫外線照射量監視と、紫外線照射装置内に配置された全ての前記紫外線ランプの出力を制御する指標となる紫外線ランプから発光された紫外線の強度を測定し、円柱形状の第１本体軸と、前記第１本体軸の軸方向に対して垂直に設けられた第１受光面と、を有し、
   前記第２測定ヘッドは、円柱形状の第２本体軸と、前記第２本体軸の軸方向と水平に設けられた第２受光面と、を有し、
   前記第２測定ヘッドと前記第２測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプとの距離は、前記第１測定ヘッドと前記第１測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプとの距離以下であることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置の監視制御システム。
3. 前記第１測定ヘッドおよび前記第２測定ヘッドは、柱形状の本体軸と、前記本体軸の軸方向に対して垂直に設けられた受光面と、を備え、
   第２測定ヘッドと前記第２測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプとの距離は、前記第１測定ヘッドと前記第１測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプとの距離と略同一であることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置の監視制御システム。
4. 前記複数の紫外線ランプは前記処理水の経路に配置され、
   前記複数の第２測定ヘッドは、それぞれが監視対象とする前記紫外線ランプとの受光面との距離が略等しくなるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置の監視制御システム。
5. 前記第１測定ヘッドは、前記第１測定ヘッドの固定および処理水との接触を防ぐために設置される測定窓の窓外面と、前記紫外線ランプの外周を覆う保護管外面との距離は１３５ｍｍ±５ｍｍになるように設置されていることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置の監視制御システム。
6. 前記紫外線照射量監視制御装置は、前記流量計によって測定された流量と、前記第１測定ヘッドによる測定値とによって、前記第１測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプの出力を調整し、かつ、前記第１測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプが発光した紫外線を測定する第２測定ヘッドによる測定値を目標値として、他の紫外線ランプを監視対象とする第２測定ヘッドの測定値が、前記目標値と一致するように、個々の紫外線ランプの出力を調整することを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置の監視制御システム。
7. 前記第１測定ヘッドおよび第２測定ヘッドで測定される値を監視する複数の紫外線モニターをさらに備え、
   前記紫外線照射量監視制御装置は、予め設定された目標紫外線照射量を達成するために必要な複数の紫外線モニター出力値を算出するための演算式に、前記目標紫外線照射量と前記流量計で測定された処理水流量を代入して算出された値を目標紫外線モニター出力値とし、前記複数の紫外線モニターの中で、最も低値を示した前記紫外線モニターを第１紫外線モニターとし、さらに、前記第１紫外線モニターによる測定値が、目標紫外線モニター出力値と一致するように、第１紫外線モニターが監視対象とする紫外線ランプの出力を調整し、さらに、他の紫外線ランプの出力は、前記第１紫外線モニターの監視対象紫外線ランプの出力調整値と略同一の出力調整値に設定することを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置の監視制御システム。

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