JP2017205687A

JP2017205687A - 水処理装置

Info

Publication number: JP2017205687A
Application number: JP2016098144A
Authority: JP
Inventors: 憲彦鎌田; Norihiko Kamata; 公寿松本; Kimihisa Matsumoto; 享生岡田; Akio Okada
Original assignee: YUMETSUKUSU KK; Maezawa Industries Inc; Saitama University NUC
Current assignee: YUMETSUKUSU KK; Maezawa Industries Inc; Saitama University NUC
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2017-11-24
Anticipated expiration: 2036-05-16
Also published as: JP6682347B2

Abstract

【課題】紫外線照射装置に付着した付着物質を確実に除去することができる水処理装置を提供する。【解決手段】水処理装置１０は、保護カバー２３を有する複数のＬＥＤ支持基板１７から構成される紫外線照射装置１１と、殺菌処理される浄水中に含まれる付着物質が付着した保護カバー２３から当該付着物質を除去する際に使用される超音波振動子１５と、紫外線照射装置１１を回転する際に駆動するモータ１４とを有し、超音波振動子１５が超音波を発生するとき、モータ１４が駆動して紫外線照射装置１１が回転する。【選択図】図１

Description

本発明は、水処理装置に関し、特に、紫外線を照射する紫外線照射装置を備える水処理装置に関する。

従来から、浄水に含まれる細菌やウイルス等を死滅させる殺菌処理を実行するための処理槽と、殺菌処理を実行する際に浄水に紫外線を照射する紫外線ランプとを備える水処理装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の水処理装置は、細菌やウイルス等を含む浄水（以下、「被処理水」という。）が処理槽に流入すると、紫外線ランプが処理槽内の被処理水に紫外線を照射し、殺菌処理を実行する。このとき、紫外線ランプの表面には被処理水との接触に応じて被処理水中のカルシウムやマグネシウム等のミネラル成分（以下、「付着物質」という。）が付着する。紫外線ランプの表面に付着物質が蓄積すると、紫外線ランプから発せられた紫外線が付着物質を透過することができず、その結果、被処理水に照射される紫外線の光量が減少し、十分な殺菌処理を実行することができない。これに対応して、特許文献１の水処理装置は超音波振動子を備え、超音波振動子が発生する超音波によって紫外線ランプの表面に付着した付着物質を除去している。

ところで、近年、紫外線ランプに代えて長寿命且つ省電力のＬＥＤ紫外線が紫外線照射装置として使用されている。図４は、ＬＥＤ紫外線が使用された紫外線照射装置４０を説明するために用いられる図である。図４の紫外線照射装置４０は複数のＬＥＤ紫外線が取り付けられた４枚のＬＥＤ支持基板４１を備えるとともに、各ＬＥＤ支持基板４１を支持する角筒４２を備え、各ＬＥＤ支持基板４１は角筒４２に４回回転対称になるように固定されている。

特開平１１−２６２７５８号公報

しかしながら、特許文献１の水処理装置が備える紫外線ランプは棒状であり、超音波振動子が発生する超音波は被処理水を介して紫外線ランプ全体に伝達されるが、ＬＥＤ紫外線装置４０には、例えば、ＬＥＤ支持基板４１に遮られて超音波が伝達されにくい場所、例えば、隅部４３が存在し、隅部４３に付着した付着物質は超音波によって除去されない場合があった。すなわち、紫外線照射装置に付着した付着物質を確実に除去することができないという問題があった。

本発明の目的は、紫外線照射装置に付着した付着物質を確実に除去することができる水処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の水処理装置は、紫外線を水に照射する紫外線照射部を備える水処理装置において、前記紫外線が照射される水に含まれる付着物質が前記紫外線照射部に付着し、前記付着物質を前記紫外線照射部から除去するために超音波を発生する超音波発生手段と、前記超音波が発生されるとき、前記紫外線照射部を回転する回転手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の水処理装置は、円筒状の処理槽の内部に複数の紫外線ＬＥＤを配置して処理槽内を流れる被処理水に紫外線を照射する水処理装置において、前記処理槽の軸線方向に回転軸を回転可能に配置し、該回転軸に放射状に設けたＬＥＤ支持基板に複数の紫外線ＬＥＤを配置するとともに、前記処理槽の外部に、前記紫外線ＬＥＤに向けて超音波を照射する超音波振動子と、前記回転軸を介して前記ＬＥＤ支持基板を回転させるモータとを設けたことを特徴とする。

本発明によれば、紫外線照射装置に付着した付着物質を確実に除去することができる。

本発明の実施の形態に係る水処理装置を示す概略図である。図１におけるII−II線に沿う断面図であって、ＬＥＤ支持基板の構成を説明するために用いられる図である。図１の水処理装置の変形例を説明するために用いられる図である。従来のＬＥＤ紫外線が使用された紫外線照射装置を説明するために用いられる図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る水処理装置１０を示す概略図である。

図１の水処理装置１０は、紫外線を照射する紫外線照射装置１１（紫外線照射部）、紫外線照射装置１１を格納し、被処理水の殺菌処理を実行する円筒状の処理槽１２、処理槽１２の一端に設けられる電源部１３、処理槽１２の他端に設けられるモータ１４（回転手段）、処理槽１２の外部に設けられ、超音波を発生する複数の超音波振動子１５（超音波発生手段）、及び複数の超音波振動子１５を固定するための基板１６を備える。処理槽１２の内面には、例えば、鏡面加工が施され、後述の紫外線ＬＥＤ１９から発せられた紫外線は処理槽１２の内面で反射する。

紫外線照射装置１１は４枚のＬＥＤ支持基板１７及び各ＬＥＤ支持基板１７が固定される角筒１８から構成される。各ＬＥＤ支持基板１７は矩形形状であり、各ＬＥＤ支持基板１７の長手方向の長さは角筒１８の中心軸方向の長さよりも短く、各ＬＥＤ支持基板１７の長手方向に直交する方向の長さは処理槽１２の内径よりも短く該内径の半分の長さよりも長い。角筒１８は４つの矩形状のＬＥＤ支持基板固定面１８ａを有し、各ＬＥＤ支持基板１７は角筒１８の中心軸を対称軸とする４回回転対称になるようにＬＥＤ支持基板固定面１８ａのそれぞれに、例えば、ネジによって固定される。各ＬＥＤ支持基板１７は複数の紫外線ＬＥＤ１９を有する（図２）。

図２は、図１におけるII−II線に沿う断面図であって、ＬＥＤ支持基板１７の構成を説明するために用いられる図である。

図２におけるＬＥＤ支持基板１７は、複数の紫外線ＬＥＤ１９が固定（配置）されるＬＥＤ固定板２１、ＬＥＤ固定板２１を固定する凹形状の放熱板２２、紫外線ＬＥＤ１９が被処理水に直接接触するのを防止するための保護カバー２３、及び保護カバー２３を固定するために使用される枠状の固定補助部材２４を備え、放熱板２２は保護カバー２３を支持するカバー支持部２２ａを有する。

複数の紫外線ＬＥＤ１９が固定されるＬＥＤ固定板２１は放熱板２２の凹部にネジ（不図示）によって固定され、保護カバー２３はＬＥＤ固定板２１を覆うようにカバー支持部２２ａに支持される。さらに、放熱板２２の一部及び保護カバー２３の一部を覆うように固定補助部材２４が設置され、固定補助部材２４はネジ（不図示）によって放熱板２２、又は放熱板２２及び角筒１８に固定される。固定補助部材２４が放熱板２２、又は放熱板２２及び角筒１８に固定されると、保護カバー２３は固定補助部材２４及び放熱板２２に挟持されて固定される。紫外線ＬＥＤ１９から発せられた紫外線は保護カバー２３を透過して被処理水に到達し、被処理水中に含まれる細菌やウイルス等を殺菌する。

ＬＥＤ固定板２１は山型形状を有し、山型形状は２つの傾斜面２１ａ，２１ｂから構成される。傾斜面２１ａ，２１ｂのそれぞれには、予め決められた一定の間隔に基づいて複数の紫外線ＬＥＤ１９が固定されている。そのため、傾斜面２１ａに固定される紫外線ＬＥＤ１９から発せられる紫外線の照射方向は、傾斜面２１ｂに固定される紫外線ＬＥＤ１９から発せられる紫外線の照射方向と異なり、傾斜面２１ａに固定される紫外線ＬＥＤ１９から発せられる紫外線は、傾斜面２１ｂに固定される紫外線ＬＥＤ１９から照射される紫外線が接触しない被処理水に照射される。

保護カバー２３は紫外線ＬＥＤ１９から発せられた紫外線が透過すればよく、例えば、アクリル板や石英ガラス板が使用される。また、固定補助部材２４は、例えば、ステンレス製である。さらに、放熱板２２は紫外線を反射する材質、例えば、アルミ製又はステンレス製であり、紫外線ＬＥＤ１９が発熱しても紫外線ＬＥＤ１９を冷却する。

ＬＥＤ支持基板１７は、紫外線ＬＥＤ１９から発せられた紫外線が透過する面（以下、「紫外線透過面２５」という。）と、放熱板２２であって角筒１８に固定される面（以下、「紫外線反射面２６」という。）とを有し、４枚のＬＥＤ支持基板１７は角筒１８の中心軸を対称軸とする４回回転対称になるように角筒１８に固定される。このとき、一のＬＥＤ支持基板１７の紫外線透過面２５は、他のＬＥＤ支持基板１７の紫外線反射面２６に隣接し、一のＬＥＤ支持基板１７の紫外線反射面２６は、さらに他のＬＥＤ支持基板１７の紫外線透過面２５に隣接する。一のＬＥＤ支持基板１７が有する紫外線ＬＥＤ１９から発せられた紫外線は、一のＬＥＤ支持基板１７の紫外線透過面２５を透過し、処理槽１２の内面及び他のＬＥＤ支持基板１７の紫外線反射面２６で反射する。

図１に戻り、角筒１８には紫外線照射装置１１を回転させるための回転軸２０が挿入される。処理槽１２の両端は回転軸２０を回転可能に支持するための軸受を有するとともに、処理槽１２の両端を塞ぐための鏡板１２ａ，１２ｂを備える。鏡板１２ａ，１２ｂが有する軸受に回転軸２０が支持されると、回転軸２０の中心軸と処理槽１２の中心軸は重畳する。鏡板１２ａを介して角筒１８に対向する位置には、紫外線照射装置１１を回転させるためのモータ１４が設けられ、鏡板１２ｂを介して角筒１８に対向する位置には、紫外線照射装置１１に電力を供給する電源部１３が設けられる。電源部１３が電力を紫外線照射装置１１に供給すると、紫外線ＬＥＤ１９が紫外線を発する。また、処理槽１２は、処理槽１２の内部に供給される被処理水が通過し、又は処理槽１２の外部に送り出される水であって被処理水に殺菌処理が施された後の水（以下、「処理水」という。）が通過する配管１２ｃ，１２ｄを有する。本実施の形態では、配管１２ｃはモータ１４側の端部に配置され、処理槽１２の内部に供給される被処理水が通過し、配管１２ｄは電源部１３側の端部に配置され、処理槽１２の外部に送り出される処理水が通過する。

処理槽１２の外部には、固定された基板１６に複数の超音波振動子１５が一定の間隔毎に設けられ、各超音波振動子１５が所定の周波数で振動すると、各超音波振動子１５から超音波が発生し、発生した超音波は被処理水を介してＬＥＤ支持基板１７に伝達される。超音波は被処理水中に含まれる気体の圧縮と膨張を繰り返す。その後、圧縮と膨張を繰り返した気体は弾け、気体が弾けた際に生じる衝撃力がＬＥＤ支持基板１７に作用し、例えば、ＬＥＤ支持基板１７が有する保護カバー２３の表面に付着した付着物質が保護カバー２３の表面を損傷することなく、保護カバー２３から剥離される。超音波振動子１５から発生する超音波の周波数は、保護カバー２３から付着物質を確実に剥離するために、例えば、２０ｋＨｚ以上であればよく、保護カバー２３に与える衝撃を弱めて保護カバー２３の破損を回避し且つ保護カバー２３から付着物質を容易に剥離するために、４０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下がよい。

超音波振動子１５が超音波を発生するとき、モータ１４が駆動して回転軸２０が回転し、紫外線照射装置１１が回転する。すなわち、各ＬＥＤ支持基板１７が回転する。ＬＥＤ支持基板１７の回転速度は特に限定されないが、ＬＥＤ支持基板１７の回転速度が速いとＬＥＤ支持基板１７を回転させるためのモータ１４の効率が低下するため、ＬＥＤ支持基板１７の回転速度は１〜１０ｒｐｍがよい。また、各ＬＥＤ支持基板１７は常時回転させてもよく、定期的に予め定められた時間回転させてもよい。

本発明の実施の形態の水処理装置１０によれば、被処理水に含まれる付着物質が、ＬＥＤ支持基板１７が備える保護カバー２３に付着し、当該付着物質を保護カバー２３から除去するために超音波振動子１５は超音波を発生する。超音波が発生すると、モータ１４が駆動して紫外線照射装置１１、すなわち、ＬＥＤ支持基板１７が回転する。これにより、各ＬＥＤ支持基板１７が回転しなければ超音波の伝達が遮られ、超音波が伝達されない部分を無くすことができる。その結果、超音波が各ＬＥＤ支持基板１７に万遍なく伝達されることができ、もって、保護カバー２３に付着した付着物質を確実に除去することができる。

また、紫外線照射装置１１は複数の紫外線ＬＥＤ１９を有する。具体的に、紫外線照射装置１１は４枚のＬＥＤ支持基板１７を備え、各ＬＥＤ支持基板１７は複数の紫外線ＬＥＤ１９を有する。通常、紫外線ＬＥＤ１９から発せられる紫外線の強度は従来より汎用されている紫外線ランプから照射される紫外線の強度よりも弱い。これに対応して、紫外線照射装置１１は複数の紫外線ＬＥＤ１９を有するので、紫外線照射装置１１から照射される紫外線の強度を一定以上にすることができる。さらに、紫外線照射装置１１に紫外線ＬＥＤ１９が使用されている。通常、紫外線ＬＥＤは長寿命且つ省電力の特徴を有する。したがって、紫外線照射装置１１に必要な電力の省電力化を図ることができるとともに、紫外線ＬＥＤ１９の交換頻度を低減させることができる。

各ＬＥＤ支持基板１７が有する複数の紫外線ＬＥＤ１９はＬＥＤ固定板２１の傾斜面２１ａ，２１ｂに固定される。傾斜面２１ａに固定される紫外線ＬＥＤ１９から発せられる紫外線の照射方向は、傾斜面２１ｂに固定される紫外線ＬＥＤ１９から発せられる紫外線の照射方向と異なる。これにより、各紫外線ＬＥＤ１９から発せられる紫外線が重畳するのを防止することができ、もって、効率的に被処理水の殺菌処理を実行することができる。

また、ＬＥＤ支持基板１７は紫外線透過面２５及び紫外線反射面２６を有し、４枚のＬＥＤ支持基板１７は角筒１８の中心軸を対称軸とする４回回転対称になるように角筒１８に固定される。このとき、一のＬＥＤ支持基板１７の紫外線透過面２５は、他のＬＥＤ支持基板１７の紫外線反射面２６に隣接し、一のＬＥＤ支持基板１７の紫外線反射面２６は、さらに他のＬＥＤ支持基板１７の紫外線透過面２５に隣接し、一のＬＥＤ支持基板１７が有する紫外線ＬＥＤ１９から発せられた紫外線は、一のＬＥＤ支持基板１７の紫外線透過面２５を透過し、処理槽１２の内面及び他のＬＥＤ支持基板１７の紫外線反射面２６で反射するので、各紫外線ＬＥＤ１９から発せられた紫外線を有効に利用することができ、もって、効率的に被処理水の殺菌処理を実行することができる。

本実施の形態では、複数の超音波振動子１５が一定の間隔毎に固定された基板１６（以下、「一対の超音波発生源３１」という。）が設けられている水処理装置１０を説明したが、他の一対の超音波発生源３２が追加されてもよい。具体的に、他の一対の超音波発生源３２は、例えば、処理槽１２の外周部であって、紫外線照射装置１１を介して一対の超音波発生源３１に対向する位置に設けられる（図３）。これにより、保護カバー２３に付着した付着物質が保護カバー２３から除去されるまでに必要な時間を短縮することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に何ら限定されるものではない。

１０水処理装置
１１紫外線照射装置
１２処理槽
１４モータ
１５超音波振動子
１７ＬＥＤ支持基板
１９紫外線ＬＥＤ
２０回転軸
２３保護カバー

Claims

紫外線を水に照射する紫外線照射部を備える水処理装置において、
前記紫外線が照射される水に含まれる付着物質が前記紫外線照射部に付着し、前記付着物質を前記紫外線照射部から除去するために超音波を発生する超音波発生手段と、
前記超音波が発生されるとき、前記紫外線照射部を回転する回転手段とを備えることを特徴とする水処理装置。
前記超音波発生手段は２０ｋＨｚ以上の周波数の超音波を発生することを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
前記超音波発生手段は４０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の周波数の超音波を発生することを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
前記紫外線照射部は複数の紫外線ＬＥＤを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水処理装置。
前記紫外線照射部は複数のＬＥＤ支持基板を備え、
各前記ＬＥＤ支持基板は前記複数の紫外線ＬＥＤを有することを特徴とする請求項４記載の水処理装置。
前記複数の紫外線ＬＥＤは紫外線ＬＥＤ毎に紫外線の照射方向が異なるように配置されることを特徴とする請求項４又は５記載の水処理装置。
各前記ＬＥＤ支持基板は前記複数の紫外線ＬＥＤから照射される紫外線が透過する紫外線透過面及び前記紫外線を反射する紫外線反射面を備え、
一の前記ＬＥＤ支持基板の紫外線透過面は、他の前記ＬＥＤ支持基板の紫外線反射面に隣接し、一の前記ＬＥＤ支持基板の紫外線反射面は、さらに他の前記ＬＥＤ支持基板の紫外線透過面に隣接することを特徴とする請求項５記載の水処理装置。
前記超音波発生手段は前記水処理装置の外周に沿って複数配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の水処理装置。
円筒状の処理槽の内部に複数の紫外線ＬＥＤを配置して処理槽内を流れる被処理水に紫外線を照射する水処理装置において、前記処理槽の軸線方向に回転軸を回転可能に配置し、該回転軸に放射状に設けたＬＥＤ支持基板に複数の紫外線ＬＥＤを配置するとともに、前記処理槽の外部に、前記紫外線ＬＥＤに向けて超音波を照射する超音波振動子と、前記回転軸を介して前記ＬＥＤ支持基板を回転させるモータとを設けたことを特徴とする水処理装置。