JP2014117666A

JP2014117666A - 紫外線照射装置

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Publication number: JP2014117666A
Application number: JP2012275478A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Tanaka; 英明田中; Hirohisa Miyazaki; 裕久宮崎
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-06-30
Anticipated expiration: 2032-12-18
Also published as: JP6054167B2

Abstract

【課題】消費電力が小さい紫外線照射装置を提供すること。
【解決手段】紫外線照射装置に設けられた照度センサの出力S1は、図６の（Ａ）に示すごとく、処理水の流水状態及び止水状態に応じて変動状態、無変動状態となる。この場合の処理水の照度の変動量は、図６の（Ｂ）に示すごとく、変化する。D≧αであれば、つまり、処理水が流水状態であれば、紫外線ランプの駆動信号S2を“１”（オン状態）とする。他方、D＜αであれば、つまり、処理水が止水状態であれば、駆動信号S2を反転する。この結果、図６の（Ｃ）に示す駆動信号S2が得られる。図６の（Ｃ）の拡大図を図６の（Ｃ’）に示すように、処理水が流水状態であれば、駆動信号S2は“１”（オン状態）となり、紫外線ランプはオン状態と持続し、他方、処理水が止水状態であれば、駆動信号S2はデューティ比50%間欠状態となり、紫外線ランプは間欠駆動する。このとき、処理水の温度は紫外線ランプの発熱によって図６の（Ｄ）に示すごとく変化する。
【選択図】図６

Description

本発明はたとえば浄水器内の水殺菌浄化装置として用いられる紫外線照射装置に関する。

水を殺菌浄化する方法として紫外線を用いた紫外線照射装置は既に多く知られている。

従来の紫外線照射装置は、ケーシング（リアクタとも言う）と、ケーシング内部中心に設けられた１つの紫外線ランプと、紫外線ランプを点灯させるための点灯スイッチと、点灯スイッチによって表示される点灯表示ランプと、紫外線ランプを消灯させるためにケーシング内部に設けられた温度センサとを備えている（参照：特許文献１）。

一般に、紫外線ランプは、その特性上、立上りが遅い。従って、処理水の流水状態は紫外線ランプのオン後所定時間後に開始させる。他方、紫外線ランプの発熱量は大きいので、処理水の止水状態の紫外線ランプのオン状態では、処理水の温度が上昇する。従って、処理水の温度が所定値を超えたときに紫外線ランプをオフにする。この制御を図７を参照して説明する。

図７における時刻t1において、点灯スイッチがオンとなると、点灯表示ランプが点滅状態となると共に、紫外線ランプがオン状態となる。この場合、紫外線ランプの立上り時間たとえば所定時間2分に合わせて点灯表示ランプの点滅状態が持続し、この間、処理水は止水状態なので、紫外線ランプの出力によって処理水の水温が上昇する。尚、この点灯表示ランプの点滅状態時には、操作者は紫外線照射装置（たとえば浄水器）の蛇口はオンさせないものとする。

次に、上述の所定時間が経過すると、時刻t2において、点灯表示ランプが点灯状態となり、これを見た操作者は、次いで、時刻t3において、浄水器の蛇口をオンとする。この結果、浄水器の処理水が流水状態となると共に、処理水の水温が低下する。その後、この水温は安定する。

次に、時刻t4において、操作者が浄水器の蛇口をオフにすると、浄水器の処理水が止水状態となり、紫外線ランプの発熱により処理水の温度が上昇する。

最後に、時刻t5において、温度センサが処理水の水温の所定温たとえば60℃を検出すると、点灯表示ランプが消灯状態となると共に、紫外線ランプもオフ状態となる。

このように、図７に示す従来の制御方法によれば、点灯スイッチのオンと同時に紫外線ランプをオンとし、温度センサの所定温度検出と同時に、紫外線ランプをオフしている。

特開平１０−２１１４８８号公報

しかしながら、上述の従来の紫外線照射装置においては、処理水の流水状態の開始より所定時間早く紫外線ランプをオン状態にし、この紫外線ランプのオン状態を流水状態の終了後温度センサの所定温度検出後まで接続させている。従って、処理水の流水状態の時間に比較して非常に長時間の紫外線ランプのオン状態を必要とするので、消費電力が大きいという課題がある。

尚、上述の従来の紫外線照射装置においては、温度センサの所定温度検出の代りに、温度センサの温度の変化が所定値となったことによって紫外線ランプをオフ状態にすることも提案している（参照：特許文献１の段落００１５、００１６）。この場合、紫外線ランプのオフ状態が少し早くなるが、やはり、紫外線ランプのオン状態は長時間持続するので、消費電力が依然として大きい。

上述の課題を解決するために、本発明に係る紫外線照射装置は、処理水が流入して流出するケーシングと、ケーシングの内部に配置された紫外線ランプと、ケーシング内の処理水の照度を検出するための照度センサと、照度センサの出力に応じて処理水の照度の変動量を演算し、演算された照度の変動量に応じて紫外線ランプを制御する制御部とを具備するものである。

すなわち、本願発明者らは、処理水の照度の変動量が処理水の流水状態及び止水状態を明瞭に表していることに着目した。処理水の照度の変動量が大きいときには、処理水は流水状態にあり、他方、処理水の照度の変動量が小さいときには、処理水は止水状態にあることが分かった。従って、紫外線ランプの駆動を処理水の流水状態、止水状態に応じて行うことができる。たとえば、処理水の流水状態のときに、紫外線ランプをオン駆動し、処理水の止水状態のときに、紫外線ランプを間欠駆動する。

本発明によれば、処理水の流水状態、止水状態に応じて紫外線ランプを駆動するので、消費電力を低減できる。また、処理水の止水状態のときに、紫外線ランプを間欠駆動しておくことにより、処理水が止水状態から流水状態に変化したとき、紫外線ランプの立上りを早くできる。さらに、従来の紫外線照射装置における点灯スイッチ、点灯表示ランプを不要とすることができる。

本発明に係る紫外線照射装置の実施の形態を示す斜視図である。図１の紫外線照射装置の上面図である。図１の紫外線照射装置の側面図である。図１の紫外線照射装置の横断面図である。図１の制御部の動作を説明するためのフローチャートである。図５のフローチャートを補足説明するためのタイミング図である。従来の紫外線照射装置の制御方法を説明するためのタイミング図である。

図１は本発明に係る紫外線照射装置の実施の形態を示す斜視図であり、図２、図３、図４は図１の上面図、側面図、横断面図である。

図１〜図４を参照すると、１は処理水の流入孔１ａ、流出孔１ｂを有する中空円筒状のケーシングである。ケーシング１は、好ましくは、紫外線反射材としてのアルミニウム、アルミニウム合金よりなる。尚、紫外線反射機能を有しない材料を用いた場合には、内壁側のみに紫外線反射材料を塗布すればよい。

図４を参照すると、ケーシング１の内部中心には、棒状の紫外線ランプ２が配置されている。紫外線ランプ２には外部接続用の配線２ａが接続される。紫外線ランプ２は、処理水が侵入しないように、紫外線通過材料たとえば石英よりなる紫外線ランプ保護管３に収容されている。尚、紫外線ランプは２本以上並設してもよい。

紫外線ランプ２としては、熱陰極管及び冷陰極管があるが、寿命及び小型化の点から冷陰極管の方が良い。また、熱陰極管にあっては、陰電極（フィラメントコイル）に電流を流して急速加熱して熱電子を放出し、冷却するので、後述の間欠駆動した場合には、急速加熱、冷却によるフィラメントコイルの劣化断線によって寿命はさらに劣化する。これに対し、冷陰極管にあっては、オンオフ時に陰電極の余熱を必要としないので、後述の間欠駆動した場合にも寿命劣化の影響はない。

ケーシング１の内部には、処理水の照度を検出する照度センサ４が設けられている。照度センサ４は紫外線を電流に変換するフォトダイオード等を含んで構成されている。この場合、紫外線を可視光に変換する波長変換素子、可視光を電流に変換するフォトダイオード等を含んでもよい。さらに、増幅器を内蔵してもよい。

処理水はケーシング１の流入孔１ａから流入し、照度センサ４の近傍を通り、ケーシング１の流出孔１ｂより流出される。

図１に戻ると、照度センサ４の出力S1は制御部５に送られ、この結果、制御部５は照度センサ４の出力S1に基づいて処理水の照度の変動量を演算し、この照度の変動量に応じて紫外線ランプ２をインバータ回路６を介して制御する。尚、駆動回路としてインバータ回路以外を用いてもよい。

制御部５はたとえばマイクロコンピュータによって構成され、CPU、ROM、RAM、A/D変換器、D/A変換器、出入力インタフェイス等を含む。

次に、図１の制御部５の制御動作を図５のフローチャート及び図６のタイミング図を参照して説明する。図５のフローチャートのルーチンは所定時間たとえば30ms毎に実行される。この所定時間は照度センサ４の出力S1の変動周期より小さいものとする。また、照度センサ４の出力S1は、図６の（Ａ）に示すごとく、処理水の流水状態及び止水状態に応じて変動状態、無変動状態となる。

始めに、ステップ５０１にて、制御部５は照度センサ４の出力S1つまり処理水の照度をA/D変換して取込む。

次に、ステップ５０２にて、制御部５は、処理水の照度の変動量Dを演算する。たとえば、
D←｜S1-S1₀｜
＋｜S1₀-S1₁｜
但し、S1₀はS1の前回値
S1₁はS1の前々回値
として演算する。尚、変動量Dは他の演算方法でもよい。この結果、処理水の照度の変動量は、図６の（Ｂ）に示すごとく、変化する。

次に、ステップ５０３にて、制御部５は変動量Dが所定値α以上か否か判別する。この結果、D≧αであれば、つまり、処理水が流水状態であれば、ステップ５０４に進み、駆動信号S2を“１”（オン状態）とする。他方、D＜αであれば、つまり、処理水が止水状態であれば、ステップ５０５に進み、駆動信号S2を反転する。

そして、ステップ５０６にて図５のルーチンは終了する。

図５のルーチンが30ms毎に実行されると、図６の（Ｃ）に示す駆動信号S2が得られる。図６の（Ｃ）の拡大図を図６の（Ｃ’）に示すように、処理水が流水状態であれば、駆動信号S2は“１”（オン状態）となり、紫外線ランプ２はオン状態と持続し、他方、処理水が止水状態であれば、駆動信号S2はデューティ比50%間欠状態となり、紫外線ランプ２は間欠駆動する。

このとき、処理水の温度は紫外線ランプ２の発熱によって図６の（Ｄ）に示すごとく変化する。たとえば、処理水が流水状態にあれば、処理水の温度は28℃程度で安定し、他方、処理水が止水状態であれば、処理水の温度は25〜30℃の範囲を変化する。

図６から分かるように、処理水が止水状態のときには紫外線ランプ２は間欠状態であるので、時刻t1’にて、操作者が蛇口をオンにすると、処理水が流水状態に入ると共に、紫外線ランプ２はただちに立上る。他方、時刻t2’にて、操作者が蛇口をオフにすると、処理水が止水状態に入ると共に、紫外線ランプ２はほぼただちに間欠状態に入る。従って、紫外線ランプ２の間欠状態に少し消費電力を必要とするが、紫外線ランプ２のオン状態は処理水の流水状態にほぼ一致し、この結果、消費電力を低減できる。特に、処理水の流水状態が頻発に行われる場合には、消費電力を大幅に低減できる。

本発明は上述の実施の形態の自明の範囲内でのいかなる変更にも適用し得る。

本発明は、上述の浄水器以外に、ウォータクーラ、ウォータサーバ、加湿器、食器洗い洗浄器、洗濯機、デンタルチェア等における水の殺菌浄化装置に利用できる。

１：ケーシング
１ａ：流入孔
１ｂ：流出孔
２：紫外線ランプ
２ａ：配線
３：紫外線ランプ保護管
４：照度センサ
５：制御部
６：インバータ回路

Claims

処理水が流入して流出するケーシングと、
該ケーシングの内部に配置された紫外線ランプと、
前記ケーシング内の前記処理水の照度を検出するための照度センサと、
該照度センサの出力に基づいて前記処理水の照度の変動量を演算し、該演算された照度の変動量に応じて前記紫外線ランプを制御する制御部と
を具備する紫外線照射装置。
前記処理水の照度の変動量が所定値以上のときに前記制御部は前記紫外線ランプをオン駆動にし、前記処理水の照度の変動量が前記所定値未満のときに前記制御部は前記紫外線ランプを間欠駆動する請求項１に記載の紫外線照射装置。
前記紫外線ランプは冷陰極管を具備する請求項１に記載の紫外線照射装置。