JP2022169839A - 液体処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理を行う液体に浸漬させる液体処理装置であっても、メンテナンス性の向上を図ることができる液体処理装置を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る液体処理装置は、処理を行う液体に浸漬させる液体処理装置である。液体処理装置は、柱状を呈し、一方の端部に開口する凹部を有する筐体と；前記凹部の内部に設けられ、紫外線を照射可能な発光素子を有する光源と；前記凹部の開口を塞ぎ、前記紫外線を透過可能な窓と；前記窓と、前記筐体との間に設けられ、前記凹部と、前記窓とにより画された空間が液密となるように封止するシールと；を具備している。前記筐体は、セラミックスを含む。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、液体処理装置に関する。

水などの液体に紫外線を照射して、液体に含まれている有機物を除去したり、液体を殺菌したりする液体処理装置がある。例えば、液体が流れる筒部と、筒部の内部に紫外線を照射する光源と、を備えた液体処理装置が提案されている。近年においては、省エネルギー化や長寿命化などの観点から、紫外線を照射する発光ダイオードを有する光源が用いられるようになってきている。

例えば、筒部と、筒部の端部に設けられ、発光ダイオードを有する光源とを備えた液体処理装置が提案されている。光源が筒部の端部に設けられていれば、光源を外部に露出させることができるので、メンテナンスが容易となる。しかしながら、光源を筒部の端部に設けると、発光ダイオードの温度が高くなり過ぎて、発光ダイオードの寿命が短くなったり、発光ダイオードが故障したりするおそれがある。そのため、一般的には、筒部の端部に設けられた光源には、光源を冷却する装置が取り付けられている。

また、筒部の内部に光源を設け、処理を行う液体により光源を冷却する液体処理装置が提案されている。この様な液体処理装置とすれば、光源を冷却する装置を省くことができる。しかしながら、液体処理装置は、海水や地下水などに含まれている有機物の除去や殺菌などにも用いられる場合がある。海水や地下水などには、砂、微生物の死骸、無機塩などの異物が含まれているので、異物が液体処理装置の接液部分に付着して、紫外線の照射が妨げられる場合がある。また、人工的に処理された水などであっても、液体処理装置の接液部分に腐食などが発生するおそれがある。処理を行う液体が海水などの場合には、接液部分の腐食などがさらに発生し易くなる。そのため、光源のメンテナンスを容易とすることが好ましいが、単に、筒部の内部に光源を設けると、メンテナンスが困難となる。

そこで、処理を行う液体に浸漬させる液体処理装置であっても、メンテナンス性の向上を図ることができる液体処理装置の開発が望まれていた。

特開２０１８－６９１６６号公報 特開２０１７－０５１２９０号公報

本発明が解決しようとする課題は、処理を行う液体に浸漬させる液体処理装置であっても、メンテナンス性の向上を図ることができる液体処理装置を提供することである。

実施形態に係る液体処理装置は、処理を行う液体に浸漬させる液体処理装置である。液体処理装置は、柱状を呈し、一方の端部に開口する凹部を有する筐体と；前記凹部の内部に設けられ、紫外線を照射可能な発光素子を有する光源と；前記凹部の開口を塞ぎ、前記紫外線を透過可能な窓と；前記窓と、前記筐体との間に設けられ、前記凹部と、前記窓とにより画された空間が液密となるように封止するシールと；を具備している。前記筐体は、セラミックスを含む。

本発明の実施形態によれば、処理を行う液体に浸漬させる液体処理装置であっても、メンテナンス性の向上を図ることができる液体処理装置を提供することができる。

本実施の形態に係る液体処理装置を例示するための模式斜視図である。 図１における液体処理装置のＡ－Ａ線方向の模式断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、液体処理装置の使用状態を例示するための模式断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、本実施の形態に係る液体処理装置１を例示するための模式斜視図である。
図２は、図１における液体処理装置１のＡ－Ａ線方向の模式断面図である。
液体処理装置１は、処理を行う液体に浸漬させることができる。
図１および図２に示すように、液体処理装置１は、例えば、筐体２、光源３、窓４、シール５、およびコネクタ６を有する。

筐体２は、柱状を呈し、一方の端部に開口する凹部２ａを有する。筐体２の平面形状は、例えば、円、楕円、多角形などの任意の形状とすることができる。ただし、円や楕円などの曲線から構成される形状とすれば、筐体２が処理を行う液体に浸漬された際に、液体の流れに乱れが生ずるのを抑制することができる。また、筐体２が、流路の内壁などに衝突したとしても、流路の内壁が損傷したり、筐体２に欠けや割れなどが発生したりするのを抑制することができる。この場合、図１に示すように、筐体２の平面形状を略円形とすれば、筐体２の製造が容易となる。

筐体２の平面寸法と厚みは、光源３の大きさや、液体処理装置１の用途などに応じて適宜変更することができる。

図１および図２に示すように、凹部２ａの内部には光源３が設けられる。光源３からは紫外線が照射されるので、紫外線が凹部２ａの内壁に入射することになる。そのため、筐体２は、紫外線に対する耐性が高い材料を含むことが好ましい。例えば、筐体２が一般的な樹脂を含んでいると、光源３から照射された紫外線により、筐体２が損傷したり、筐体２の寿命が短くなったりする場合がある。

また、筐体２は、処理を行う液体に浸漬される。そのため、筐体２は、処理を行う液体に対する耐食性が高い材料を含むことが好ましい。例えば、筐体２が一般的な金属を含んでいると、処理を行う液体により、筐体２が腐食したり、筐体２の寿命が短くなったりする場合がある。

そこで、筐体２は、無機材料を含むことが好ましい。例えば、筐体２は、ステアタイトやアルミナなどのセラミックスから形成することが好ましい。この様にすれば、紫外線に対する耐性が高い筐体２、および、処理を行う液体に対する耐食性が高い筐体２とすることができる。この場合、ステアタイトやアルミナなどの白色のセラミックスとすれば、凹部２ａの内壁に入射した紫外線が反射されやすくなる。そのため、光源３から照射された紫外線の利用効率を向上させることができる。

光源３は、筐体２の凹部２ａの内部に設けられている。例えば、光源３は、凹部２ａと窓４とにより画された空間に設けられている。例えば、光源３は、凹部２ａの底面に着脱自在に設けることもできるし、凹部２ａの底面に接合することもできる。

光源３は、例えば、発光素子３ａ、および基板３ｂを有する。
発光素子３ａは、基板３ｂの、凹部２ａの底面側とは反対側の面に設けられている。発光素子３ａは、窓４に向けて紫外線を照射する。発光素子３ａは、少なくとも１つ設けることができる。発光素子３ａが複数設けられる場合には、複数の発光素子３ａを直列接続することができる。発光素子３ａは、紫外線を発生させる素子であれば特に限定はない。発光素子３ａは、例えば、発光ダイオードやレーザダイオードなどとすることができる。

発光素子３ａは、例えば、表面実装型の発光素子や、リード線を有する砲弾型の発光素子などとすることができる。また、発光素子３ａは、例えば、チップ状の発光素子とすることもできる。チップ状の発光素子３ａは、ＣＯＢ（Chip On Board）により、基板３ｂの配線パターン３ｂ１に実装することができる。

発光素子３ａから照射される紫外線のピーク波長は、液体に含まれている有機物の除去や殺菌などが行えるのでがあれば特に限定はない。ただし、ピーク波長が２５５ｎｍ～２９０ｎｍであれば、有機物の除去や殺菌などを効果的に行うことができる。そのため、ピーク波長が２５５ｎｍ～２９０ｎｍの紫外線を照射可能な発光素子３ａとすることが好ましい。

基板３ｂは、板状を呈し、凹部２ａの底面に設けられている。
例えば、基板３ｂは、凹部２ａの底面に、ネジなどの締結部材を用いて取り付けることができる。この様にすれば、基板３ｂ（光源３）を凹部２ａの底面に着脱自在に設けることができるので、メンテナンス性の向上を図ることができる。

また、基板３ｂと凹部２ａの底面との間に、熱伝導グリス（放熱グリス）からなる層を設けることもできる。熱伝導グリスからなる層が設けられていれば、基板３ｂと凹部２ａの底面との間に隙間が生じるのを抑制することができる。そのため、発光素子３ａにおいて発生した熱が筐体２に伝わり易くなるので、発光素子３ａの温度が、最大ジャンクション温度を超えるのを抑制することができる。

また、例えば、基板３ｂは、凹部２ａの底面に、接着剤や両面テープなどを用いて接合することもできる。この場合、接着剤は、熱伝導率の高い接着剤とすることが好ましい。接着剤は、例えば、アルミナなどの無機材料を用いたフィラーが混合された接着剤とすることができる。

基板３ｂが凹部２ａの底面に接合されていれば、基板３ｂと凹部２ａの底面との間に隙間が生じるのを抑制することができる。そのため、発光素子３ａの温度が、最大ジャンクション温度を超えるのを抑制することができる。また、液体処理装置１の構成が簡易なものとなるので、製造コストの低減を図ることができる。

基板３ｂの、凹部２ａの底面側とは反対側の面には、配線パターン３ｂ１を設けることができる。配線パターン３ｂ１には、発光素子３ａを電気的に接続することができる。

基板３ｂの材料は、紫外線に対する耐性を有するものとすることが好ましい。基板３ｂの材料は、例えば、酸化アルミニウムなどのセラミックスとすることができる。例えば、基板３ｂは、金属板の表面を無機材料で覆ったメタルコア基板とすることもできる。

この場合、セラミックスやメタルコア基板は熱伝導率が高いので、これらを用いて基板３ｂを形成すれば、発光素子３ａにおいて発生した熱が筐体２に伝わり易くなる。そのため、発光素子３ａの温度が、最大ジャンクション温度を超えるのを抑制することができる。

窓４は、板状を呈し、筐体２の、凹部２ａの開口を塞いでいる。窓４は、発光素子３ａと対向している。窓４は、紫外線を透過させることができ、且つ、紫外線と、処理を行う液体とに対する耐性を有する材料から形成される。窓４は、例えば、石英や、紫外線を透過するフッ素樹脂などから形成される。

窓４の、発光素子３ａ側の面には、反射防止膜を設けることができる。反射防止膜が設けられていれば、発光素子３ａから照射された紫外線が窓４により反射されて、処理を行う液体に照射され難くなるのを抑制することができる。すなわち、発光素子３ａから照射された紫外線の利用効率を向上させることができる。

窓４の、発光素子３ａ側とは反対側の面には、防汚膜を設けることができる。例えば、液体処理装置１は、海水や地下水などに含まれている有機物の除去や殺菌などにも用いられる場合がある。海水や地下水などには、砂、微生物の死骸、無機塩などの異物が含まれているので、異物が、窓４の、発光素子３ａ側とは反対側の面に付着する場合がある。異物が窓４の面に付着すると、発光素子３ａから照射された紫外線が窓４を透過し難くなるので、液体に含まれている有機物の除去や殺菌などが抑制されるおそれがある。防汚膜が設けられていれば、異物が窓４に付着するのを抑制することができるので、処理を行う液体に照射される紫外線の光量を長時間維持したり、メンテナンスの回数を減らしたりすることができる。

シール５は、窓４と筐体２との間に設けられている。シール５は、凹部２ａの開口の近傍に設けることができる。液体処理装置１は、処理を行う液体に浸漬される。そのため、シール５は、凹部２ａと窓４とにより画された空間が液密となるように封止する。シール５は、例えば、軟化させた樹脂を硬化させることで形成することができる。樹脂は、例えば、シリコーン樹脂などとすることができる。この様にすれば、凹部２ａと窓４とにより画された空間の封止と、窓４と筐体２との接合を行うことができる。

また、シール５は、Ｏリングなどのシール部材とすることもできる。この様にすれば、窓４を筐体２に着脱自在に設けることができるので、光源３のメンテナンスが容易となる。シール５をシール部材とする場合には、筐体２の、凹部２ａが開口する端部に、窓４を保持する金具などを設けることができる。

コネクタ６は、筐体２の外面に設けることができる。例えば、コネクタ６は、筐体２の外側面、または、筐体２の、凹部２ａが開口する側とは反対側の端部に設けることができる。図１に例示をした液体処理装置１の場合には、コネクタ６は、筐体２の外側面に設けられている。そのため、以下においては、コネクタ６が、筐体２の外側面に設けられる場合を説明する。

液体処理装置１は処理を行う液体に浸漬されるので、コネクタ６は、いわゆる防水コネクタとすることができる。コネクタ６は、例えば、JIS C 0920に規定されているＩＰ６８に適合するコネクタとすることができる。

コネクタ６は、例えば、プラグ６ａ、およびソケット６ｂを有する。
プラグ６ａは、筐体２の外側面に設けることができる。プラグ６ａは、筐体２の外側面と凹部２ａの内壁との間を貫通する孔に、液密となるように設けることができる。プラグ６ａの内部に設けられた端子は、配線などを介して、基板３ｂに設けられた配線パターン３ｂ１と電気的に接続されている。

ソケット６ｂは、プラグ６ａの、筐体２側とは反対側の端部に着脱自在に接続されている。ソケット６ｂとプラグ６ａとを接続した際には、ソケット６ｂとプラグ６ａとの間が液密となるように封止されるとともに、ソケット６ｂの内部に設けられた端子と、プラグ６ａの内部に設けられた端子とが電気的に接続される。ソケット６ｂの内部に設けられた端子は、配線ケーブル１０１を介して、後述するコントローラ１００と電気的に接続される。

コネクタ６が設けられていれば、配線ケーブル１０１と、光源３、窓４、およびシール５が設けられた筐体２と、を接続したり、分離したりするのが容易となる。そのため、メンテナンス性の向上を図ることができる。

次に、液体処理装置１の作用効果について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）は、液体処理装置１の使用状態を例示するための模式断面図である。
図３（ａ）に示すように、液体処理装置１は、流動する液体２００の中に浸漬させることができる。例えば、液体処理装置１は、送液管２０１の内部に設けることができる。この場合、送液管２０１の内部に、支持部材２０１ａを設け、支持部材２０１ａに液体処理装置１を支持させたり、支持部材２０１ａに液体処理装置１を着脱自在に設けたりすることができる。

図３（ｂ）に示すように、液体処理装置１は、貯留された液体２００の中に浸漬させることができる。例えば、液体処理装置１は、タンク２０２の内部に設けることができる。この場合、液体処理装置１は、タンク２０２の底面に載置したり、タンク２０２の側面などに液体処理装置１を支持させたり、タンク２０２の内部に液体処理装置１を吊り下げたりすることができる。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、液体処理装置１は、配線ケーブル１０１を介して、コントローラと電気的に接続される。コントローラ１００は、液体２００の外部に設けられ、例えば、電源と点灯回路などを有することができる。

液体処理装置１から照射された紫外線は、液体２００に入射する。液体２００に紫外線が入射すると、液体２００に含まれている有機物が除去されたり、液体２００が殺菌されたりする。例えば、液体２００に含まれている水に紫外線が照射されると、酸化力の強いヒドロキシルラジカルが生成される。ヒドロキシルラジカルは、液体２００に含まれている全有機炭素（ＴＯＣ：Total Organic Carbon）を有機酸を経て二酸化炭素に分解する。また、ヒドロキシルラジカルは、菌やウイルスの殺菌や不活性化にも効果がある。

本実施の形態に係る液体処理装置１は、処理を行う液体２００に浸漬させるので、液体２００に効率よく紫外線を照射することができる。また、液体２００により光源３を冷却することができるので、液体処理装置１の構造を簡易なものとすることができる。

また、筐体２が、ステアタイトやアルミナなどのセラミックスを含んでいれば、紫外線に対する耐性、および、液体２００に対する耐食性を向上させることができる。この場合、白色のセラミックスとすれば、凹部２ａの内壁に入射した紫外線が反射されやすくなるので、光源３から照射された紫外線の利用効率を向上させることができる。

また、液体処理装置１は、送液管２０１やタンク２０２などから容易に取り外すことができるためメンテナンスが容易となる。前述したように、筐体２が、セラミックスを含んでいれば、紫外線に対する耐性、および、液体２００に対する耐食性を向上させることができるので、メンテナンスの期間を長くしたり、メンテナンスの回数を少なくしたりすることができる。すなわち、液体処理装置１とすれば、処理を行う液体２００に浸漬させる液体処理装置であっても、メンテナンス性の向上を図ることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、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、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、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。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ 液体処理装置、２ 筐体、２ａ 凹部、３ 光源、３ａ 発光素子、３ｂ 基板、４ 窓、５ シール、６ コネクタ、２００ 液体、２０１ 送液管、２０２ タンク

Claims (3)

1. 処理を行う液体に浸漬させる液体処理装置であって、
   柱状を呈し、一方の端部に開口する凹部を有する筐体と；
   前記凹部の内部に設けられ、紫外線を照射可能な発光素子を有する光源と；
   前記凹部の開口を塞ぎ、前記紫外線を透過可能な窓と；
   前記窓と、前記筐体との間に設けられ、前記凹部と、前記窓とにより画された空間が液密となるように封止するシールと；
   を具備し、
   前記筐体は、セラミックスを含む液体処理装置。
2. 前記セラミックスは、白色のセラミックスである請求項１記載の液体処理装置。
3. 前記筐体の外面に設けられ、ＩＰ６８に適合するコネクタをさらに備えた請求項１または２に記載の液体処理装置。

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