JP2024063650A - 紫外線ランプ、および液体処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体に照射された紫外線の照度を検出する検出部の低価格化と長寿命化を図ることができる紫外線ランプ、および液体処理装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係る紫外線ランプは、液体に紫外線を照射する液体処理装置に用いられる。前記紫外線ランプは、筒状を呈し、管径に比べて全長が長い形態を有するバルブと；前記バルブの管軸方向において、前記バルブの両側の端部のそれぞれに設けられた封止部と；前記バルブの内壁、および前記バルブの外壁の少なくともいずれかに設けられ、前記紫外線を可視光に変換可能な波長変換部と；を具備している。前記バルブの管軸方向において、前記波長変換部は、前記バルブの一部の領域に設けられている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、紫外線ランプ、および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。紫外線による処理を行えば、熱や薬品などによる処理に比べて、処理の対象となる液体をほとんど変質させることがなく、また、多種類の不純物、菌、ウイルスなどの処理に対応することができる。
そのため、紫外線を液体に照射する液体処理装置は、例えば、半導体装置などの電子部品の洗浄工程、飲料水の殺菌や不純物の除去工程、商業用水（漁業用水、農業用水、食品工場用水など）の殺菌や不純物の除去工程、各種工業用水の殺菌や不純物の除去工程などの幅広い技術分野において用いられている。

この様な液体処理装置として、処理を行う液体中に設けられる保護管と、保護管の内部に収納され、紫外線を照射する紫外線ランプと、を備えた液体処理装置が提案されている。

ここで、例えば、液体に含まれている不純物が保護管の外面に付着すると、液体に照射される紫外線の照度が低下する場合がある。また、例えば、紫外線ランプから照射される紫外線の照度が経時的に低下する場合がある。液体に照射される紫外線の照度が低下すると、殺菌や不純物の除去が不充分となるおそれがある。

そこで、液体に照射された紫外線の照度を検出する紫外線センサを備えた液体処理装置が提案されている。
紫外線センサを備えていれば、検出された紫外線の照度に基づいて、保護管の清掃や紫外線ランプの交換などのメンテナンス時期を知ることができる。

ところが、紫外線センサは、例えば、可視光センサに比べて価格が高い。また、紫外線センサが、入射した紫外線により劣化する場合がある。
そこで、液体に照射された紫外線の照度を検出する検出部の低価格化と長寿命化を図ることができる技術の開発が望まれていた。

特開２０２１－１４６３３４号公報

本発明が解決しようとする課題は、液体に照射された紫外線の照度を検出する検出部の低価格化と長寿命化を図ることができる紫外線ランプ、および液体処理装置を提供することである。

実施形態に係る紫外線ランプは、液体に紫外線を照射する液体処理装置に用いられる。前記紫外線ランプは、筒状を呈し、管径に比べて全長が長い形態を有するバルブと；前記バルブの管軸方向において、前記バルブの両側の端部のそれぞれに設けられた封止部と；前記バルブの内壁、および前記バルブの外壁の少なくともいずれかに設けられ、前記紫外線を可視光に変換可能な波長変換部と；を具備している。前記バルブの管軸方向において、前記波長変換部は、前記バルブの一部の領域に設けられている。

本発明の実施形態によれば、液体に照射された紫外線の照度を検出する検出部の低価格化と長寿命化を図ることができる紫外線ランプ、および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断面図である。 紫外線ランプの模式断面図である。 図１における紫外線ランプの上側の端部の近傍を例示するための模式断面図である。 図１における紫外線ランプの下側の端部の近傍を例示するための模式断面図である。 バルブの管軸方向における波長変換部の模式断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、バルブの管軸方向と直交する方向における波長変換部の模式断面図である。 波長変換部が設けられていない場合の始動電圧（Ｖｒｍｓ）のバラツキを例示するためのグラフである。 波長変換部を、バルブの一方の端部の近傍の内壁に設けた場合の始動電圧（Ｖｒｍｓ）のバラツキを例示するためのグラフである。

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１００を例示するための模式断面図である。 液体処理装置１００は、処理の対象となる液体３００に紫外線を照射する。液体３００は、例えば、水を含む液体とすることができる。

図１に示すように、液体処理装置１００は、例えば、紫外線ランプ１、保護管１０１、蓋１０２、シール部材１０３、容器１０４、ホルダ１０５、シール部材１０６、設置部１０７、波長変換部１０８、および検出部１０９を有する。

紫外線ランプ１は、紫外線領域の光を照射する放電ランプとすることができる。以下においては、一例として、紫外線ランプ１が低圧水銀ランプである場合を説明する。低圧水銀ランプである紫外線ランプ１は、例えば、ピーク波長が２５４ｎｍの紫外線を照射するランプとしたり、ピーク波長が１８５ｎｍおよび２５４ｎｍの紫外線を照射するランプとしたりすることができる。

紫外線ランプ１は、少なくとも１つ設けることができる。図１に例示をした液体処理装置１００には、紫外線ランプ１が１つ設けられている。紫外線ランプ１は、保護管１０１の内部を延びている。

図２は、紫外線ランプ１の模式断面図である。
図１、および図２に示すように、紫外線ランプ１は、例えば、バルブ２、封止部３、第１の電極４ａ、第２の電極４ｂ、ソケット５、リード線６、およびリード線７を有する。 なお、後述するように、バルブ２の内壁、およびバルブ２の外壁の少なくともいずれかに、波長変換部１０８が設けられる場合がある（例えば、後述する図５、および図６を参照）。

バルブ２は、筒状を呈し、管径に比べて全長（管軸方向（バルブ２が延びる方向）の長さ）が長い形態を有する。バルブ２は、例えば、円筒管である。バルブ２の外径Ｄ（ｍｍ）は、例えば、１０ｍｍ以上、２５ｍｍ以下である。バルブ２の肉厚は、例えば、１ｍｍ程度である。

バルブ２の管軸方向の長さは、液体処理装置１００の仕様などに応じて適宜変更することができる。例えば、紫外線ランプ１の発光長は、７２０ｍｍ程度である。

バルブ２の内部空間（放電空間）には、希ガスと水銀、または、希ガスとアマルガムが封入されている。アマルガムは、水銀と、金属との合金である。金属は、例えば、亜鉛、ビスマス、インジウム、錫などである。水銀またはアマルガムの封入量は、例えば、１ｍｇ～３００ｍｇ程度である。希ガスは、例えば、クリプトン、キセノン、アルゴン、ネオンなどの単ガス、あるいは、複数種類のガスを混合させた混合ガスとすることができる。

バルブ２の内部空間における２５℃の希ガスの圧力（封入圧力）は、例えば、０．１Ｔｏｒｒ（１３．３Ｐａ）以上、１０Ｔｏｒｒ（１３３３Ｐａ）以下とすることができる。すなわち、紫外線ランプ１は、低圧水銀ランプである。なお、バルブ２の内部空間における２５℃の希ガスの圧力（封入圧力）は、気体の標準状態（ＳＡＴＰ（Standard Ambient Temperature and Pressure）：温度２５℃、１ｂａｒ）により求めることができる。

バルブ２の管軸方向において、封止部３は、バルブ２の両側の端部のそれぞれに設けられている。封止部３を設けることで、バルブ２の内部空間を気密に封止することができる。また、一方の封止部３には第１の電極４ａが設けられ、他方の封止部３には第２の電極４ｂが設けられている。

バルブ２の内部空間には、第１の電極４ａ、および第２の電極４ｂが露出している。第２の電極４ｂは、第１の電極４ａと対向している。例えば、第１の電極４ａは、重力方向において、バルブ２の下側の端部に設けられた封止部３に設けられている。例えば、第２の電極４ｂは、重力方向において、バルブ２の上側の端部に設けられた封止部３に設けられている。

図３は、図１における紫外線ランプ１の上側の端部の近傍を例示するための模式断面図である。
図３に示すように、第２の電極４ｂは、例えば、ウェルズ４ｂ１、フィラメント４ｂ２、およびエミッタ４ｂ３を有する。

ウェルズ４ｂ１は、線状を呈し、封止部３の内部に一対設けられている。ウェルズ４ｂ１の一方の端部は、封止部３からバルブ２の内部に突出している。ウェルズ４ｂ１の一方の端部は、フィラメント４ｂ２の端部を保持している。ウェルズ４ｂ１の他方の端部は、封止部３の外部に露出している。ウェルズ４ｂ１の他方の端部は、ソケット５を介して、リード線７と電気的に接続されている。

フィラメント４ｂ２は、バルブ２の内部に設けられている。フィラメント４ｂ２は、例えば、タングステンや、レニューム・タングステン合金などを含む線状部材を螺旋状に巻いたものである。なお、フィラメント４ｂ２は、線状部材を巻回したフィラメントを二重巻にした、いわゆるダブルフィラメントとすることもできるし、三重巻にした、いわゆるトリプルフィラメントとすることもできる。

エミッタ４ｂ３は、フィラメント４ｂ２に設けられている。エミッタ４ｂ３は、例えば、仕事関数が低いＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯの混合体をフィラメント４ｂ２に塗布することで形成される。また、エミッタ４ｂ３の材料が蒸発するのを抑制するために、ＺｒＯ_２などを混合体にさらに添加することもできる。エミッタ４ｂ３が設けられていれば、始動電圧や管電圧を低減させることができる。

図４は、図１における紫外線ランプ１の下側の端部の近傍を例示するための模式断面図である。
図４に示すように、第１の電極４ａは、例えば、ウェルズ４ａ１、フィラメント４ｂ２、およびエミッタ４ｂ３を有する。

ウェルズ４ａ１は、線状を呈し、封止部３の内部に一対設けられている。ウェルズ４ａ１の一方の端部は、封止部３からバルブ２の内部に突出している。ウェルズ４ａ１の一方の端部は、フィラメント４ｂ２の端部を保持している。ウェルズ４ａ１の他方の端部は、封止部３の外部に露出している。ウェルズ４ａ１の他方の端部は、ソケット５を介して、リード線６と電気的に接続されている。

図３、および図４に示すように、バルブ２の管軸方向において、ウェルズ４ａ１の長さは、ウェルズ４ｂ１の長さよりも長い。ウェルズ４ａ１の、封止部３からの突出長さは、ウェルズ４ｂ１の、封止部３からの突出長さよりも長い。そのため、バルブ２の内部空間に露出する第１の電極４ａの端部（フィラメント４ｂ２の端部）と、第１の電極４ａが設けられる封止部３の端部との間の距離Ｌ１（ｍｍ）は、バルブ２の内部空間に露出する第２の電極４ｂの端部（フィラメント４ｂ２の端部）と、第２の電極４ｂが設けられる封止部３の端部との間の距離Ｌ２（ｍｍ）よりも長い。

バルブ２の管軸方向において、電極の端部と、この電極が設けられる封止部３の端部との間の距離が長くなれば、バルブ２の、電極の端部と封止部の端部との間の部分の温度が低くなる。そのため、バルブ２の内部において、第１の電極４ａの端部と、第１の電極４ａが設けられる封止部３との間に最冷部が形成される。なお、最冷部は、紫外線ランプ１の点灯中において、バルブ２の、最も温度が低くなる部分である。最冷部においては、水銀の蒸気の一部が凝縮して、水銀またはアマルガムが生成される。

また、図１に例示をした液体処理装置１００の場合には、紫外線ランプ１が鉛直方向に延びている。この場合、紫外線ランプ１の、第１の電極４ａが設けられる側の端部が、第２の電極４ｂが設けられる側の端部よりも重力方向下側に位置するようにすることが好ましい。前述した様に、最冷部においては、水銀の蒸気の一部が凝縮して、水銀またはアマルガムが生成される。そのため、最冷部が重力方向上側に設けられていると、生成された水銀またはアマルガムが最冷部の下方に流出しやすくなる。生成された水銀またはアマルガムが流出すると、水銀の蒸気の蒸気圧が不安定となる。これに対して、最冷部が重力方向下側に設けられていると、生成された水銀またはアマルガムが、最冷部から流出するのを抑制することができる。そのため、水銀の蒸気の蒸気圧を安定させることができる。

なお、紫外線ランプ１が水平に対して傾斜した方向に延びる場合も同様とすることができる。紫外線ランプ１が水平に延びる場合には、一対の第１の電極４ａ、または、一対の第２の電極４ｂが設けられるようにしてもよい。ただし、紫外線ランプ１が水平に延びる場合であっても、第１の電極４ａと第２の電極４ｂが設けられていれば、最冷部の位置を安定させることができる。

図１～図４に示すように、ソケット５は、１つの封止部３に対して１つ設けられている。ソケット５は、筒状を呈し、封止部３と、封止部３から露出するウェルズ４ａ１、４ｂ１を覆っている。ソケット５は、例えば、樹脂や、セラミックスなどの絶縁性材料から形成される。

リード線６は、ソケット５を介して、第１の電極４ａのウェルズ４ａ１と電気的に接続されている。すなわち、リード線６は、第１の電極４ａのフィラメント４ｂ２と電気的に接続されている。
リード線７は、ソケット５を介して、第２の電極４ｂのウェルズ４ｂ１と電気的に接続されている。すなわち、リード線７は、第２の電極４ｂのフィラメント４ｂ２と電気的に接続されている。

リード線６とリード線７は、例えば、点灯回路などと電気的に接続される。点灯回路により、リード線６とリード線７に電圧を印加すると、第１の電極４ａのフィラメント４ｂ２と、第２の電極４ｂのフィラメント４ｂ２との間に放電が生ずる。バルブ２の内部空間において放電が生ずると、放電により発生した電子が、水銀原子と衝突して、ピーク波長が２５４ｎｍの紫外線、または、ピーク波長が１８５ｎｍおよび２５４ｎｍの紫外線が放射される。

この場合、例えば、バルブ２の材料が、石英ガラスや、合成石英ガラスなどであれば、ピーク波長が２５４ｎｍの紫外線、または、ピーク波長が１８５ｎｍおよび２５４ｎｍの紫外線をバルブ２の外部に照射することができる。
また、例えば、バルブ２の材料が、ピーク波長が１８５ｎｍの紫外線を吸収し、ピーク波長が２５４ｎｍの紫外線を透過するガラスであれば、ピーク波長が２５４ｎｍの紫外線をバルブ２の外部に照射することができる。

紫外線ランプ１は、液体３００の中に直接設けることができない。そのため、紫外線ランプ１は、保護管１０１の内部に収納される。

保護管１０１は、管状を呈し、管径に比べて全長（管軸方向の長さ）が長い形態を有する。保護管１０１は、例えば、円筒管である。保護管１０１の両側の端部は開口している。保護管１０１の端部にはフランジ１０１ａを設けることができる。
保護管１０１は、容器１０４の内部を延びている。例えば、保護管１０１は、天井板１０４ｂと、底板１０４ａとの間を延びている。保護管１０１の一方の端部は、天井板１０４ｂから上方に突出している。保護管１０１の他方の端部は、底板１０４ａから下方に突出している。保護管１０１は、少なくとも１つ設けることができる。

保護管１０１の内部空間には、少なくとも１つの紫外線ランプ１が収納される。図１に例示をした液体処理装置１００の場合には、保護管１０１の内部空間に１つの紫外線ランプ１が収納されている。保護管１０１の内部空間に１つの紫外線ランプ１が収納される場合には、紫外線ランプ１は、保護管１０１と略同軸となるように収納することができる。保護管１０１の寸法は、収納される紫外線ランプ１の寸法や数に応じて適宜変更することができる。

図１に示すように、容器１０４は、液体３００が供給される空間を内部に有する。容器１０４の内部空間は、液体３００が流通する流路となる。そのため、紫外線ランプ１を収納する保護管１０１が容器１０４の内部空間に設けられていれば、紫外線ランプ１が保護管１０１を介して液体３００の中に設けられることになる。

紫外線ランプ１において発生した紫外線は、保護管１０１を介して液体３００に照射される。そのため、保護管１０１は、紫外線の透過率が高い材料から形成される。例えば、保護管１０１は、石英ガラスや、合成石英ガラスなどから形成される。

紫外線ランプ１から液体３００に紫外線が照射されると、紫外線により、例えば、液体３００に含まれている菌やウイルスの、殺菌や不活性化が行われる。

蓋１０２は、保護管１０１の開口を塞いでいる。例えば、蓋１０２は、保護管１０１のフランジ１０１ａに取り付けられる。蓋１０２には厚み方向を貫通する孔が設けられている。紫外線ランプ１に設けられたリード線６、７は、蓋１０２に設けられた孔を介して外部に引き出されている。リード線６、７と孔の内壁との間の隙間は、封止材により封止されている。蓋１０２は、例えば、ステンレスなどの金属や、フッ素樹脂などの樹脂から形成される。

また、一対のスペーサ１０２ａを設けることができる。スペーサ１０２ａは、保護管１０１の内部であって、紫外線ランプ１に設けられたソケット５と、蓋１０２との間に設けられている。スペーサ１０２ａには厚み方向を貫通する孔が設けられている。紫外線ランプ１に設けられたリード線６、７は、スペーサ１０２ａに設けられた孔を介して外部に引き出されている。スペーサ１０２ａは、例えば、絶縁性を有する樹脂から形成される。また、スペーサ１０２ａと蓋１０２を一体化することもできる。

シール部材１０３は、蓋１０２と、保護管１０１（フランジ１０１ａ）との間に設けられている。シール部材１０３は、例えば、Ｏリングなどである。蓋１０２とシール部材１０３を保護管１０１に取り付けることで、保護管１０１の内部空間が気密となるように封止される。

ここで、保護管１０１の内部空間に酸素があると、紫外線ランプ１から照射された紫外線が減衰するおそれがある。そのため、蓋１０２とシール部材１０３により封止された保護管１０１の内部空間には、窒素ガスや希ガスを封入することができる。

容器１０４は、筒状を呈し、断面寸法（中心軸に直交する方向の長さ）に比べて全長（中心軸方向の長さ）が長い形態を有する。容器１０４は、例えば、円筒形状を呈している。容器１０４は、例えば、ステンレスなどの金属から形成される。

容器１０４の側壁の底板１０４ａの近傍には、液体３００の供給口１０４ｃを設けることができる。供給口１０４ｃには、例えば、液体３００を供給する供給装置などを接続することができる。容器１０４の側壁の天井板１０４ｂの近傍には、処理が施された液体３００ａの排出口１０４ｄを設けることができる。排出口１０４ｄには、例えば、処理が施された液体３００ａを収納するタンクや、液体３００ａを用いる洗浄装置などを接続することができる。

容器１０４の下側の開口は、底板１０４ａにより塞がれている。底板１０４ａと容器１０４は、例えば、溶接などにより液密に接合される。また、例えば、容器１０４にフランジを設け、パッキンなどを介して、フランジに底板１０４ａをネジ止めすることもできる。底板１０４ａは、板状を呈し、例えば、ステンレスなどの金属から形成される。

底板１０４ａには、厚み方向を貫通する孔１０４ａ１を設けることができる。例えば、孔１０４ａ１は、底板１０４ａの中央に設けることができる。

容器１０４の上側の開口は、天井板１０４ｂにより塞がれている。天井板１０４ｂと容器１０４は、例えば、溶接などにより液密に接合される。また、例えば、容器１０４にフランジを設け、パッキンなどを介して、フランジに天井板１０４ｂをネジ止めすることもできる。天井板１０４ｂは、板状を呈し、例えば、ステンレスなどの金属から形成される。

天井板１０４ｂには、厚み方向を貫通する孔１０４ｂ１を設けることができる。例えば、孔１０４ｂ１は、天井板１０４ｂの中央に設けることができる。

孔１０４ａ１と孔１０４ｂ１の内部には、保護管１０１が設けられる。そのため、孔１０４ａ１は、孔１０４ｂ１と同軸に設けることができる。

ホルダ１０５は、板状を呈し、例えば、１つの保護管１０１に対して一対設けることができる。例えば、一方のホルダ１０５は、保護管１０１の上側の端部の近傍を保持する。一方のホルダ１０５は、例えば、シール部材１０６を介して、天井板１０４ｂに取り付けられる。例えば、他方のホルダ１０５は、保護管１０１の下側の端部の近傍を保持する。他方のホルダ１０５は、例えば、シール部材１０６を介して、底板１０４ａに取り付けられる。

シール部材１０６は、例えば、Ｏリングなどである。シール部材１０６は、保護管１０１と、底板１０４ａの孔１０４ａ１の内壁との間の隙間を液密となるように封止する。シール部材１０６は、保護管１０１と、天井板１０４ｂの孔１０４ｂ１の内壁との間の隙間を液密となるように封止する。

設置部１０７は、ベース１０７ａ、およびスタンド１０７ｂを有する。設置部１０７は、例えば、鉄やステンレスなどの金属から形成される。
ベース１０７ａは、例えば、液体処理装置１００を設置する場所の床面に設けられる。ベース１０７ａは、板状を呈し、容器１０４の底板１０４ａと対向している。スタンド１０７ｂは、柱状を呈し、容器１０４の底板１０４ａと、ベース１０７ａとの間に設けられている。例えば、スタンド１０７ｂは、複数設けることができる。スタンド１０７ｂが設けられていれば、容器１０４の底板１０４ａと、ベース１０７ａとの間に空間を設けることができる。図１に示すように、容器１０４の底板１０４ａと、ベース１０７ａとの間の空間には、保護管１０１の下側の端部、および蓋１０２を設けることができる。

なお、液体処理装置１００を設置する場所の床面に設ける場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、液体処理装置１００は、設置する場所の天井面に設けることもできる。この場合、設置部１０７は、例えば、容器１０４の天井板１０４ｂに設けることができる。例えば、液体処理装置１００は、設置する場所の壁面に設けることもできる。この場合、設置部１０７は、例えば、容器１０４の側壁に設けることができる。

ここで、液体３００に含まれている不純物が保護管１０１の外面に付着すると、液体３００に照射される紫外線の照度が低下する場合がある。また、例えば、紫外線ランプ１から照射される紫外線の照度が経時的に低下する場合がある。液体３００に照射される紫外線の照度が低下すると、殺菌や不純物の除去が不充分となるおそれがある。

この場合、液体３００に照射された紫外線の照度を検出する紫外線センサを設ければ、紫外線ランプ１から照射される紫外線の照度の変化を知ることができる。そのため、保護管１０１の清掃や、紫外線ランプ１の交換などのメンテナンス時期を知ることができる。ところが、紫外線センサは、例えば、可視光センサに比べて価格が高い。また、紫外線センサには紫外線ランプ１から照射された紫外線が入射することになるため、紫外線センサの、紫外線が入射する部分が紫外線により劣化する場合がある。

そこで、液体処理装置１００には、波長変換部１０８、および検出部１０９が設けられている。
波長変換部１０８は、入射した紫外線を可視光に変換する。波長変換部１０８は、例えば、Ｙ（イットリウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｌａ（ランタン）などを含む蛍光体を含有することができる。なお、蛍光体の種類は例示をしたものに限定されるわけではなく、入射した紫外線を可視光に変換することができるものであればよい。

波長変換部１０８は、紫外線ランプ１と、検出部１０９との間に設けることができる。例えば、波長変換部１０８は、紫外線ランプ１のバルブ２、保護管１０１、後述する窓１０４ｅ、および、窓１０４ｅと検出部１０９との間、の少なくともいずれかに設けることができる。
なお、図１は、波長変換部１０８がバルブ２の内壁に設けられている場合である。

波長変換部１０８を、バルブ２、保護管１０１、および窓１０４ｅに設ける場合には、蛍光体を含む材料を、これらに塗布すれば良い。波長変換部１０８を、窓１０４ｅと検出部１０９との間に設ける場合には、透光性を有する板材などに蛍光体を含む材料を塗布すれば良い。

この場合、波長変換部１０８が、容器１０４の外部に露出していれば、波長変換部１０８のメンテナンスが容易となる。また、容器１０４の外部に出射した紫外線を検出すれば、容器１０４の内部に照射された紫外線が波長変換部１０８により可視光に変換されることがない。そのため、紫外線ランプ１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。例えば、波長変換部１０８を、窓１０４ｅの外面、および窓１０４ｅと検出部１０９との間、の少なくともいずれかに設ければよい。

また、波長変換部１０８が、保護管１０１の内部に設けられていれば、外力が波長変換部１０８に加わったり、環境に含まれているゴミが波長変換部１０８に付着したり、環境に含まれているガスが波長変換部１０８に接触したりするのを抑制することができる。そのため、波長変換部１０８の機能が経時的に低下したり、寿命が短くなったりするのを抑制することができる。例えば、波長変換部１０８を、保護管１０１の内壁、紫外線ランプ１のバルブ２の外壁、および紫外線ランプ１のバルブ２の内壁、の少なくともいずれかに設ければよい。

ここで、波長変換部１０８を保護管１０１の内部に設けると、液体３００に照射される紫外線の一部が波長変換部１０８により可視光に変換されるので、紫外線ランプ１から照射された紫外線の利用効率が低下するおそれがある。また、紫外線の照度の変化が検出できる程度の可視光の照度が得られればよい。すなわち、波長変換部１０８は、紫外線ランプ１から照射された紫外線の一部を可視光に変換すればよい。
そのため、波長変換部１０８を保護管１０１の内部に設ける場合には、波長変換部１０８の面積を小さくすることが好ましい。

例えば、バルブ２の管軸方向において、波長変換部１０８は、バルブ２の一部の領域に設けることができる。この場合、波長変換部１０８は、バルブ２の一方の端部の近傍に設けることができる。また、波長変換部１０８は、バルブ２の内壁、およびバルブ２の外壁の少なくともいずれかに設けることができる。波長変換部１０８が、バルブ２の一部の領域に設けられていれば、波長変換部１０８が、液体処理装置１００の処理能力に及ぼす影響を小さくすることができる。

図５は、バルブ２の管軸方向における波長変換部１０８の模式断面図である。
図６（ａ）、（ｂ）は、バルブ２の管軸方向と直交する方向における波長変換部１０８の模式断面図である。
なお、図５、および図６（ａ）、（ｂ）においては、波長変換部１０８を、バルブ２の、第１の電極４ａ側の端部の近傍に設ける場合を例示したが、波長変換部１０８を、バルブ２の、第２の電極４ｂ側の端部の近傍に設けるようにしてもよい。

図５に示すように、バルブ２の管軸方向において、波長変換部１０８の、封止部３側とは反対側の端部と、封止部３の、バルブ２側とは反対側の端部と、の間の距離Ｌ３（ｍｍ）は、５０ｍｍ以下とすることができる。

図６（ａ）に示すように、バルブ２の管軸方向と直交する方向において、波長変換部１０８はバルブ２の内壁の全周囲に設けることができる。すなわち、波長変換部１０８の中心角θは３６０°とすることができる。この様にすれば、紫外線ランプ１の配置位置に関係なく、検出部１０９と波長変換部１０８とが対向するので、紫外線ランプ１の取り付け作業が容易となったり、検出部１０９による検出精度のバラツキを低減させたりすることができる。

また、図６（ｂ）に示すように、バルブ２の管軸方向と直交する方向において、波長変換部１０８の中心角θは１８０°以下とすることもできる。この様にすれば、波長変換部１０８の材料の量を低減させることができるので、紫外線ランプ１の低コスト化を図ることができる。

波長変換部１０８の厚みには特に限定がなく、変換された可視光が出射できればよい。例えば、波長変換部１０８の厚みは、１０μｍ以上とすることができる。
これらの様にすれば、波長変換部１０８が、液体処理装置１００の処理能力に及ぼす影響を抑制することができ、且つ、検出部１０９による検出精度を向上させることができる。

ここで、波長変換部１０８をバルブ２の内壁に設けると、始動電圧を低下させることができ、且つ、始動電圧のバラツキを小さくすることができることが判明した。
図７は、波長変換部１０８が設けられていない場合の始動電圧（Ｖｒｍｓ）のバラツキを例示するためのグラフである。
図８は、波長変換部１０８を、バルブ２の一方の端部の近傍の内壁に設けた場合の始動電圧（Ｖｒｍｓ）のバラツキを例示するためのグラフである。
波長変換部１０８を設けていない場合には、図７から分かるように、始動電圧の平均値は３１６Ｖｒｍｓとなり、標準偏差は６．４となる。
これに対し、波長変換部１０８がバルブ２の内壁に設けられている場合には、図８から分かるように、始動電圧の平均値は３１２Ｖｒｍｓとなり、標準偏差は２．２となる。
すなわち、波長変換部１０８がバルブ２の内壁に設けられていれば、始動電圧を低下させることができ、且つ、始動電圧のバラツキを小さくすることができる。そのため、紫外線ランプ１の始動が容易となる。

この様になる要因は必ずしも明らかではないが、以下の様に考えることができる。
例えば、封止部３によりバルブ２の端部を封止する際に、僅かな不純物がバルブ２の内部に侵入する場合がある。バルブ２の内部に不純物が侵入すると、始動電圧が上昇したり、始動電圧のバラツキが大きくなったりする場合がある。波長変換部１０８がバルブ２の内壁に設けられていれば、波長変換部１０８により、侵入した不純物を捕捉することができる。そのため、始動電圧を低下させることができ、且つ、始動電圧のバラツキを小さくすることができる。

波長変換部１０８から出射した可視光は、検出部１０９に入射する。検出部１０９は、入射した可視光を電気信号に変換する。検出部１０９は、例えば、可視光センサとすることができる。
図１に示すように、検出部１０９は、容器１０４の外部に設けることができる。バルブ２の管軸方向において、検出部１０９は、波長変換部１０８と対向する位置に設けることができる。

図１に示すように、波長変換部１０８が、容器１０４の内部に設けられる場合には、容器１０４の壁面に窓１０４ｅを設けることができる。バルブ２の管軸方向において、窓１０４ｅは、検出部１０９と対向する位置に設けることができる。窓１０４ｅは、例えば、容器１０４の内壁と外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。窓１０４ｅは、可視光を透過する材料から形成することができる。窓１０４ｅは、例えば、ガラスや透光性樹脂などから形成される。

以上に説明した様に、紫外線を可視光に変換する波長変換部１０８が設けられていれば、価格の高い紫外線センサに代えて、可視光を検出する検出部１０９を用いることができる。また、波長変換部１０８に含まれている蛍光体に入射しないで波長変換部１０８を透過する紫外線は僅かであるため、検出部１０９には、紫外線ランプ１から照射された紫外線がほとんど入射しなくなる。そのため、検出部１０９には、紫外線による劣化がほとんど生じなくなるので、検出部１０９の長寿命化を図ることができる。

またさらに、波長変換部１０８がバルブ２の内壁に設けられていれば、始動電圧を低下させることができ、且つ、始動電圧のバラツキを小さくすることができる。そのため、紫外線ランプ１の始動が容易となる。

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 紫外線ランプ、２ バルブ、３ 封止部、４ａ 第１の電極、４ｂ 第２の電極、１００ 液体処理装置、１０１ 保護管、１０４ 容器、１０４ｅ 窓、１０８ 波長変換部、１０９ 検出部、３００ 液体、３００ａ 液体

Claims (5)

1. 液体に紫外線を照射する液体処理装置に用いられる紫外線ランプであって、
   筒状を呈し、管径に比べて全長が長い形態を有するバルブと；
   前記バルブの管軸方向において、前記バルブの両側の端部のそれぞれに設けられた封止部と；
   前記バルブの内壁、および前記バルブの外壁の少なくともいずれかに設けられ、前記紫外線を可視光に変換可能な波長変換部と；
   を具備し、
   前記バルブの管軸方向において、前記波長変換部は、前記バルブの一部の領域に設けられている紫外線ランプ。
2. 前記バルブの管軸方向において、前記波長変換部の、前記封止部側とは反対側の端部と、前記封止部の、前記バルブ側とは反対側の端部と、の間の距離は、５０ｍｍ以下である請求項１記載の紫外線ランプ。
3. 前記バルブの管軸方向と直交する方向において、前記波長変換部は、前記バルブの内壁、および前記バルブの外壁の少なくともいずれかの全周囲に設けられている請求項１または２に記載の紫外線ランプ。
4. 液体に紫外線を照射する液体処理装置であって、
   前記液体が供給される空間を内部に有する容器と；
   前記容器の内部を延びる少なくとも１つの保護管と；
   前記保護管の内部を延び、前記紫外線を照射可能な少なくとも１つの紫外線ランプと；
   前記容器の外部に設けられ、入射した可視光を電気信号に変換可能な検出部と；
   前記紫外線ランプと、前記検出部と、の間に設けられ、前記紫外線ランプから照射された前記紫外線の一部を前記可視光に変換可能な波長変換部と；
   を具備した液体処理装置。
5. 前記紫外線ランプは、低圧水銀紫外線ランプであって、
   前記波長変換部は、前記紫外線ランプが有するバルブの外壁、および内壁の少なくともいずれかの一部の領域に設けられている請求項４記載の液体処理装置。

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