JP3004730B2 - Ｕｖランプ反応器アセンブリの改良型ランプ冷却器 - Google Patents
Ｕｖランプ反応器アセンブリの改良型ランプ冷却器Info
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- A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
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- C02F2201/32—Details relating to UV-irradiation devices
- C02F2201/322—Lamp arrangement
- C02F2201/3223—Single elongated lamp located on the central axis of a turbular reactor
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、放射線でたとえば水、空気または溶剤など
の流体の媒質を処理する紫外線（UV）ランプを有する、
反応器の改良型冷却システムに関する。特に、反応器シ
ステムは、通常は300℃を上回る高温で作動するUV発光
ランプを使用することによって、流体中の汚染物質を処
理するようになっている。
の流体の媒質を処理する紫外線（UV）ランプを有する、
反応器の改良型冷却システムに関する。特に、反応器シ
ステムは、通常は300℃を上回る高温で作動するUV発光
ランプを使用することによって、流体中の汚染物質を処
理するようになっている。
発明の背景 紫外線放射は、化学反応を促進したり、化学反応を起
こさせたり、有機及び非有機分子を減成させたり、生物
系に突然変異を誘発したり、抗ウィルス剤や殺菌剤等と
して作用するなど、産業社会において重要な主力製品で
ある。通常、紫外線の放射源は、放電によって励起され
るとUV線を放射する様々なタイプの気体を有する放電ラ
ンプから放出される。そのランプは、一般に低または中
／高輝度ランプと分類される。これは、ランプ内の気体
が低圧または高圧の状態で作動する。通常、ランプは、
放出されるUV線を透過するクォーツ材料でできている。
ランプは、約30℃から最高1100℃の範囲の低温または高
温で作動する。そのランプの電源入力は、40ワット未満
から60,000ワットを上回るUV線の範囲である。ランプ
は、UVスペクトルの全範囲ではなく、UVスペクトルの特
定の部分を削除したり、高めたりするように特別注文す
ることもできる。
こさせたり、有機及び非有機分子を減成させたり、生物
系に突然変異を誘発したり、抗ウィルス剤や殺菌剤等と
して作用するなど、産業社会において重要な主力製品で
ある。通常、紫外線の放射源は、放電によって励起され
るとUV線を放射する様々なタイプの気体を有する放電ラ
ンプから放出される。そのランプは、一般に低または中
／高輝度ランプと分類される。これは、ランプ内の気体
が低圧または高圧の状態で作動する。通常、ランプは、
放出されるUV線を透過するクォーツ材料でできている。
ランプは、約30℃から最高1100℃の範囲の低温または高
温で作動する。そのランプの電源入力は、40ワット未満
から60,000ワットを上回るUV線の範囲である。ランプ
は、UVスペクトルの全範囲ではなく、UVスペクトルの特
定の部分を削除したり、高めたりするように特別注文す
ることもできる。
UVランプのこのような多様性を生み出す力となるの
は、上記の産業用途がそれぞれ、異なるUV強度、異なる
放射波長、使用圧力、温度及び電力要件を有するランプ
を必要とすることである。
は、上記の産業用途がそれぞれ、異なるUV強度、異なる
放射波長、使用圧力、温度及び電力要件を有するランプ
を必要とすることである。
通常、反応器システム、特に水性媒質を含む反応器シ
ステムに使用するようなランプは、UVが透過する様々な
保護シースを有し、UV線で処理される物質とランプが接
触しないよう、その中にランプが配置される。この技術
は、UVランプのクォーツ及びランプ電極への電気接続部
を保護する。これは、反応器を分解させずにランプを交
換するのにも容易である。このタイプの水処理システム
の２つの例が、米国特許第3,462,597号および第3,562,5
20号で開示されている。水処理装置の円筒形の外壁と装
置の内部シースとの間に環状室が規定され、内部シース
は、流体処理装置内で環状室を透過する流体からUV線発
光ランプを保護する。いずれのシステムも、ランプが装
置の中心に配置され、保護シースに封入されるので、ラ
ンプ端が封入されるよう設計されている。シースは、ク
ォーツまたは他のUV透過性材料である。これらの構成で
は、特殊なシース・クリーニング機構について述べてい
る。これらのシステムの欠点については、出願人の米国
特許第5,133,945号および第5,266,280号で詳細に検討し
ている。
ステムに使用するようなランプは、UVが透過する様々な
保護シースを有し、UV線で処理される物質とランプが接
触しないよう、その中にランプが配置される。この技術
は、UVランプのクォーツ及びランプ電極への電気接続部
を保護する。これは、反応器を分解させずにランプを交
換するのにも容易である。このタイプの水処理システム
の２つの例が、米国特許第3,462,597号および第3,562,5
20号で開示されている。水処理装置の円筒形の外壁と装
置の内部シースとの間に環状室が規定され、内部シース
は、流体処理装置内で環状室を透過する流体からUV線発
光ランプを保護する。いずれのシステムも、ランプが装
置の中心に配置され、保護シースに封入されるので、ラ
ンプ端が封入されるよう設計されている。シースは、ク
ォーツまたは他のUV透過性材料である。これらの構成で
は、特殊なシース・クリーニング機構について述べてい
る。これらのシステムの欠点については、出願人の米国
特許第5,133,945号および第5,266,280号で詳細に検討し
ている。
これら２件の先行する米国特許のシステムは、飲料水
を処理する抗ウィルス剤および殺菌剤としての使用に適
している。水に照射する標準的な技術に従って、低温ラ
ンプを使用する。ランプは完全に封入されている。両方
の米国特許で実証されているように、ランプ端はシース
内に完全に封入され、密封されている。これによって、
ランプと保護シースとの間に規定された環状空間にある
空気を、UV線で酸化しない不活性気体と交換することが
できる。その結果、UV処理システムに使用する構成部品
にとって非常に有害と考えられるオゾンの形成が防止さ
れる。完全に封入したランプは、40ないし150℃の範囲
の比較的低温で作動するランプを使用するシステムに使
用することができる。
を処理する抗ウィルス剤および殺菌剤としての使用に適
している。水に照射する標準的な技術に従って、低温ラ
ンプを使用する。ランプは完全に封入されている。両方
の米国特許で実証されているように、ランプ端はシース
内に完全に封入され、密封されている。これによって、
ランプと保護シースとの間に規定された環状空間にある
空気を、UV線で酸化しない不活性気体と交換することが
できる。その結果、UV処理システムに使用する構成部品
にとって非常に有害と考えられるオゾンの形成が防止さ
れる。完全に封入したランプは、40ないし150℃の範囲
の比較的低温で作動するランプを使用するシステムに使
用することができる。
流体内で所望の化学反応を起こす、またはこれを促進
するために流体にUV線を照射するもう一つの一般的な方
法は、UV線に対して透明な壁を有する反応容器の周囲
に、複数のUVランプを配置することである。これによっ
て、ランプからの放射が容器の壁を通過し、反応容器内
の流体に吸収されて、所望の反応起こす、あるいはそれ
を促進する。通常、反応容器を囲んだ状態のランプは、
封入されている。封入容器は、反応路から逸れた方向に
向かうランプからの放射線を反射し、このような放射線
を反応器の方向へ戻すよう、UV反射性の表面を有するも
のであってもよい。封入容器内に幾つかのランプを設け
ることにより、封入されたランプの過熱が問題となるこ
とがある。このタイプの反応器の一例が、米国特許第4,
002,918号で検討されている。
するために流体にUV線を照射するもう一つの一般的な方
法は、UV線に対して透明な壁を有する反応容器の周囲
に、複数のUVランプを配置することである。これによっ
て、ランプからの放射が容器の壁を通過し、反応容器内
の流体に吸収されて、所望の反応起こす、あるいはそれ
を促進する。通常、反応容器を囲んだ状態のランプは、
封入されている。封入容器は、反応路から逸れた方向に
向かうランプからの放射線を反射し、このような放射線
を反応器の方向へ戻すよう、UV反射性の表面を有するも
のであってもよい。封入容器内に幾つかのランプを設け
ることにより、封入されたランプの過熱が問題となるこ
とがある。このタイプの反応器の一例が、米国特許第4,
002,918号で検討されている。
米国特許第4,897,246号およびその分割出願の米国特
許第4,952,376号で、様々な形態の水及び廃水の汚染を
除去するUV処理システムが開示されている。廃水は、反
応器システムの一方端で導入され、バッフルを使用する
ことにより、水は反応室内でランプ上をジグザグのパタ
ーンに方向づけられる。反応室は長方形で、液体が反応
室内を絶えず流れている。システムに使用するランプ
は、前述した米国特許第3,462,597号および第3,562,520
号の水処理システムで使用したランプより、はるかに強
力である。標準的な技術により、UV線発光ランプは、適
切な保護シースによって処理された流体から隔離され
る。また、標準的な方法により、ランプと保護シースと
の間に密封された環状空間を規定するよう、ランプの端
部が密封される。この配置構成で、使用されるランプの
好ましい形態は、より高圧の水銀ランプで、これは中圧
ランプとも呼ばれる。これらのランプは、文献では中圧
ランプとも高圧ランプとも呼ばれている。これらのラン
プの作動特性には、大きな違いがある。本明細書で中圧
ランプと呼ぶランプは、圧力が１ないし10atmで、電球
の温度が300℃を上回り、入力密度が電球長1cm当たり40
ないし100ワットの水銀ランプである。これらのランプ
は低圧UVランプよりかなりの高温で作動する。中圧ラン
プは通常300℃よりも高い温度で作動する。高温で中圧
のランプを使用する１つの利点は、流体の温度変化にそ
れほど影響されないことである。これに対して、低温で
低圧のUVランプの場合は、水温が有意に変化すると、低
圧ランプの使用温度に有意の影響を及ぼすことがあり、
したがって全体的な性能に影響する。
許第4,952,376号で、様々な形態の水及び廃水の汚染を
除去するUV処理システムが開示されている。廃水は、反
応器システムの一方端で導入され、バッフルを使用する
ことにより、水は反応室内でランプ上をジグザグのパタ
ーンに方向づけられる。反応室は長方形で、液体が反応
室内を絶えず流れている。システムに使用するランプ
は、前述した米国特許第3,462,597号および第3,562,520
号の水処理システムで使用したランプより、はるかに強
力である。標準的な技術により、UV線発光ランプは、適
切な保護シースによって処理された流体から隔離され
る。また、標準的な方法により、ランプと保護シースと
の間に密封された環状空間を規定するよう、ランプの端
部が密封される。この配置構成で、使用されるランプの
好ましい形態は、より高圧の水銀ランプで、これは中圧
ランプとも呼ばれる。これらのランプは、文献では中圧
ランプとも高圧ランプとも呼ばれている。これらのラン
プの作動特性には、大きな違いがある。本明細書で中圧
ランプと呼ぶランプは、圧力が１ないし10atmで、電球
の温度が300℃を上回り、入力密度が電球長1cm当たり40
ないし100ワットの水銀ランプである。これらのランプ
は低圧UVランプよりかなりの高温で作動する。中圧ラン
プは通常300℃よりも高い温度で作動する。高温で中圧
のランプを使用する１つの利点は、流体の温度変化にそ
れほど影響されないことである。これに対して、低温で
低圧のUVランプの場合は、水温が有意に変化すると、低
圧ランプの使用温度に有意の影響を及ぼすことがあり、
したがって全体的な性能に影響する。
したがって、米国特許第4,952,376号で検討されてい
るように、この点では、中圧の水銀ランプなどの、より
高輝度のランプが好ましい。しかし、反応器の保護シー
スに封入されたランプという点で、ランプの出力が増大
するにつれ、ランプの過熱と、場合によっては劣化とい
う問題に遭遇することがある。保護シース上を流れる流
体によって提供されるようなランプの冷却以外では、電
気的端子を含む温度に敏感なランプ端部は適切に冷却さ
れず、時々、過熱がランプの故障をもたらすことがあ
る。したがって、高温で中圧のランプに伴うこのような
過熱の問題が、UV処理システムの使用を抑制してきた。
その結果、米国特許第4,952,376号のシステムで使用す
るランプは、中圧ランプの温度範囲の下端で作動し、し
たがって温度範囲の上端で作動するランプと比較して、
出力が小さい。
るように、この点では、中圧の水銀ランプなどの、より
高輝度のランプが好ましい。しかし、反応器の保護シー
スに封入されたランプという点で、ランプの出力が増大
するにつれ、ランプの過熱と、場合によっては劣化とい
う問題に遭遇することがある。保護シース上を流れる流
体によって提供されるようなランプの冷却以外では、電
気的端子を含む温度に敏感なランプ端部は適切に冷却さ
れず、時々、過熱がランプの故障をもたらすことがあ
る。したがって、高温で中圧のランプに伴うこのような
過熱の問題が、UV処理システムの使用を抑制してきた。
その結果、米国特許第4,952,376号のシステムで使用す
るランプは、中圧ランプの温度範囲の下端で作動し、し
たがって温度範囲の上端で作動するランプと比較して、
出力が小さい。
市販されている多くのシステムは、ランプごとのUV出
力が通常は40ないし140ワットの範囲の低い入力を有す
る低温、低圧水銀ランプを使用して機能する。この入力
は通常、ランプのアーク長1cmあたり約0.4〜0.8ワッ
ト、使用温度100℃未満に等しい。飲料水中の微生物を
殺す低輝度ランプの工業使用については、米国特許第4,
179,616号で述べられている。作動出力が37ワットの範
囲で作動温度が60℃よりはるかに低い従来通りのＧ−37
−T6UVランプが使用されている。主としてコビエロ（Co
viello）らのシステムを使用すると、非常に少ない流量
でシステムを通過する空気により、オゾンの最適量が生
成される。次に、生成されたオゾンは、処理タンクに搬
送され、飲料水をさらに殺菌する。コビエロ（Coviell
o）らは、図３および図５について記載されているよう
なランプ端上に空気を通過させることを考えている。加
圧状態で空気を導入し、ランプ端の上のみで高速で循環
させる。コビエロ（Coviello）の図４のシステムは、ラ
ンプ上に低流速で空気を通過させてオゾンの生成を最適
化し、明らかにランプ端部で空間が比較的制約されるの
で、ランプ端部の上では比較的高い流速が達成され、冷
却が実行される。このようなランプ端部冷却方法は、通
常は100℃未満の比較的低温で作動する低圧ランプには
適しているかもしれないが、このような冷却システム
は、300℃を上回る温度で作動する中圧及び高圧ランプ
には、まったく不十分である。
力が通常は40ないし140ワットの範囲の低い入力を有す
る低温、低圧水銀ランプを使用して機能する。この入力
は通常、ランプのアーク長1cmあたり約0.4〜0.8ワッ
ト、使用温度100℃未満に等しい。飲料水中の微生物を
殺す低輝度ランプの工業使用については、米国特許第4,
179,616号で述べられている。作動出力が37ワットの範
囲で作動温度が60℃よりはるかに低い従来通りのＧ−37
−T6UVランプが使用されている。主としてコビエロ（Co
viello）らのシステムを使用すると、非常に少ない流量
でシステムを通過する空気により、オゾンの最適量が生
成される。次に、生成されたオゾンは、処理タンクに搬
送され、飲料水をさらに殺菌する。コビエロ（Coviell
o）らは、図３および図５について記載されているよう
なランプ端上に空気を通過させることを考えている。加
圧状態で空気を導入し、ランプ端の上のみで高速で循環
させる。コビエロ（Coviello）の図４のシステムは、ラ
ンプ上に低流速で空気を通過させてオゾンの生成を最適
化し、明らかにランプ端部で空間が比較的制約されるの
で、ランプ端部の上では比較的高い流速が達成され、冷
却が実行される。このようなランプ端部冷却方法は、通
常は100℃未満の比較的低温で作動する低圧ランプには
適しているかもしれないが、このような冷却システム
は、300℃を上回る温度で作動する中圧及び高圧ランプ
には、まったく不十分である。
汚染した流体の処理には、上記のシステムに、これ以
外にも幾つか短所や欠点がある。低圧ランプは、200nm
と300nmとの間のUV出力率に当たる良好な効率（30％）
を有し、これは流体の汚染除去には重要なUV領域であ
る。しかし、低圧ランプには大きい短所がある。という
のは、非常に入力電力が小さい（通常は40〜120ワッ
ト）ので、流量が大きい流体の処理には、非常に多数の
ランプが必要だからである。多くのランプと反応室を作
成し、保守しなければならないので、これは実用的では
ない。従来通りの中圧ランプは効率が低く、20％未満な
ので、この場合も多くのランプが必要で、電気消費量が
大きい。したがって、高電力、高効率で作動するランプ
が求められている。現在、高電力入力で30％前後の効率
のランプが市販されている。これらのランプは、標準的
な中圧ランプよりアークの単位長当たりの入力が大きい
（100ワット/cm未満に対して100〜300ワット/cm）。ラ
ンプは、600℃〜1000℃の範囲の電球温度になり、高温
にもなる。これらの要因の結果、スリーブのクォーツ表
面ではるかに多くの熱が発生し、ランプや周囲の構成材
料の冷却問題をもたらす。
外にも幾つか短所や欠点がある。低圧ランプは、200nm
と300nmとの間のUV出力率に当たる良好な効率（30％）
を有し、これは流体の汚染除去には重要なUV領域であ
る。しかし、低圧ランプには大きい短所がある。という
のは、非常に入力電力が小さい（通常は40〜120ワッ
ト）ので、流量が大きい流体の処理には、非常に多数の
ランプが必要だからである。多くのランプと反応室を作
成し、保守しなければならないので、これは実用的では
ない。従来通りの中圧ランプは効率が低く、20％未満な
ので、この場合も多くのランプが必要で、電気消費量が
大きい。したがって、高電力、高効率で作動するランプ
が求められている。現在、高電力入力で30％前後の効率
のランプが市販されている。これらのランプは、標準的
な中圧ランプよりアークの単位長当たりの入力が大きい
（100ワット/cm未満に対して100〜300ワット/cm）。ラ
ンプは、600℃〜1000℃の範囲の電球温度になり、高温
にもなる。これらの要因の結果、スリーブのクォーツ表
面ではるかに多くの熱が発生し、ランプや周囲の構成材
料の冷却問題をもたらす。
出願人の前述した米国特許第5,133,945号および第5,2
66,280号では、通常600℃を上回る温度で作動する高圧
ランプのための冷却システムが記載されている。個々の
冷却ファンが反応器システムの各端に設けられ、各ラン
プ端のセラミック取付け部に冷却空気が送られている。
各冷却ファンは、冷却空気をセラミック取付け部に送る
ダクトを有し、これによってランプ端部内に密封された
電極が、ランプのクォーツの高温により劣化しないこと
を保証する。ランプの下部に送られた空気は、保護シー
スとクォーツ・ランプ表面との間の環状空間に入ること
ができる。このような循環空気は、反応器の頂部で排出
され、さらにシステムの冷却を向上させることができ
る。このシステムは高圧ランプの冷却には適している
が、ランプの作動が常に一定とは限らず、したがって出
願人の米国特許第5,372,781号で述べた冷却システムに
よって向上することが判明している。
66,280号では、通常600℃を上回る温度で作動する高圧
ランプのための冷却システムが記載されている。個々の
冷却ファンが反応器システムの各端に設けられ、各ラン
プ端のセラミック取付け部に冷却空気が送られている。
各冷却ファンは、冷却空気をセラミック取付け部に送る
ダクトを有し、これによってランプ端部内に密封された
電極が、ランプのクォーツの高温により劣化しないこと
を保証する。ランプの下部に送られた空気は、保護シー
スとクォーツ・ランプ表面との間の環状空間に入ること
ができる。このような循環空気は、反応器の頂部で排出
され、さらにシステムの冷却を向上させることができ
る。このシステムは高圧ランプの冷却には適している
が、ランプの作動が常に一定とは限らず、したがって出
願人の米国特許第5,372,781号で述べた冷却システムに
よって向上することが判明している。
本発明は、ランプの冷却を改善するばかりでなく、ラ
ンプの作動を改善し、それと同時に反応器内でランプを
支持する材料を囲む保護を提供し続けるランプ冷却のた
めの排気システムを提供する。
ンプの作動を改善し、それと同時に反応器内でランプを
支持する材料を囲む保護を提供し続けるランプ冷却のた
めの排気システムを提供する。
発明の要旨 本発明の一態様によると、反応器アセンブリの高温UV
ランプのための改良型冷却システムが提供される。した
がって、UVを照射することによって流体内の汚染物質の
破壊を促進することによりそれを破壊する反応器アセン
ブリにおいて、反応器アセンブリが、 ｉ）一方端に前記反応器に流体を導入する入口、別の端
に前記反応器から処理流体を除去する出口を有する反応
器カラム、 ii）300℃を上回る温度で作動し、前記反応器カラム内
に配置されるUV線放射ランプ、 iii）前記ランプ用のUV線に対して透明な円筒形の保護
シース、前記シースは前記ランプと同心円状で、前記ラ
ンプを前記反応器の内部から隔離し、前記反応器カラム
は、処理流体が前記反応器入口から前記反応器出口へと
流れる反応器空間を規定する壁を有し、これによって前
記シース上の流体の流れが、ランプの加熱による前記シ
ースを冷却し、 iv）前記反応器カラム壁を通って突き出す前記シースの
各端及び、前記シースの各端を前記反応器壁に密封し、
それによって各シースの各端が前記反応器の外側に開く
手段、前記密封手段が前記反応器の空間内に流体を保持
し、 ｖ）前記ランプが第１端子部分と第２端子部分とを有
し、前記ランプは、前記端子部分を前記シースの対応す
る開口端より先に延ばすだけの十分な長さであり、 vi）各前記端子を前記反応器壁に対応する部分で支持す
る手段、前記支持手段はそれぞれ、シース内部との空気
の連絡を提供する方法で、前記開口端のシースを横断す
るランプ係合部分を有し、 vii）冷却空気を前記第１および第２端子部分のそれぞ
れに送り前記端子部分を冷却し、それによって過熱によ
る前記ランプ端子部分の劣化を防止する手段、前記シー
スが前記ランプの外径より大きい内径を有し、冷却空気
を前記第１端子に送る前記手段が、前記シースの対応す
る第２端における空気圧力値より大きい空気圧力値を、
前記シースの対応する第１端に生成するようになってい
て、これにより、前記シース第１及び第２端が前記反応
器壁の外側に向かって開放することによって、前記シー
スを通り前記ランプ上を通る冷却空気の一定流量が確保
され、前記ランプが最適作動温度で作動できるよう冷却
空気の前記流量が制御され、及び viii）改良点が、冷却空気を向ける前記手段の排気シス
テムを含み、前記排紙システムが、冷却空気を前記第１
端子部上、前記シース中及び前記ランプ上を通って前記
第２端子部に吸い込み、冷却空気を前記第２端子部上に
吸い込むようになっている排気ファンおよびダクトを備
え、前記排気ファンが、前記シース及び前記第２端子部
から集めた冷却空気を排気し、前記ダクトが、前記第２
端子部上に吸い込まれる補助的な冷却空気に空気入口を
提供することである反応器アセンブリ。
ランプのための改良型冷却システムが提供される。した
がって、UVを照射することによって流体内の汚染物質の
破壊を促進することによりそれを破壊する反応器アセン
ブリにおいて、反応器アセンブリが、 ｉ）一方端に前記反応器に流体を導入する入口、別の端
に前記反応器から処理流体を除去する出口を有する反応
器カラム、 ii）300℃を上回る温度で作動し、前記反応器カラム内
に配置されるUV線放射ランプ、 iii）前記ランプ用のUV線に対して透明な円筒形の保護
シース、前記シースは前記ランプと同心円状で、前記ラ
ンプを前記反応器の内部から隔離し、前記反応器カラム
は、処理流体が前記反応器入口から前記反応器出口へと
流れる反応器空間を規定する壁を有し、これによって前
記シース上の流体の流れが、ランプの加熱による前記シ
ースを冷却し、 iv）前記反応器カラム壁を通って突き出す前記シースの
各端及び、前記シースの各端を前記反応器壁に密封し、
それによって各シースの各端が前記反応器の外側に開く
手段、前記密封手段が前記反応器の空間内に流体を保持
し、 ｖ）前記ランプが第１端子部分と第２端子部分とを有
し、前記ランプは、前記端子部分を前記シースの対応す
る開口端より先に延ばすだけの十分な長さであり、 vi）各前記端子を前記反応器壁に対応する部分で支持す
る手段、前記支持手段はそれぞれ、シース内部との空気
の連絡を提供する方法で、前記開口端のシースを横断す
るランプ係合部分を有し、 vii）冷却空気を前記第１および第２端子部分のそれぞ
れに送り前記端子部分を冷却し、それによって過熱によ
る前記ランプ端子部分の劣化を防止する手段、前記シー
スが前記ランプの外径より大きい内径を有し、冷却空気
を前記第１端子に送る前記手段が、前記シースの対応す
る第２端における空気圧力値より大きい空気圧力値を、
前記シースの対応する第１端に生成するようになってい
て、これにより、前記シース第１及び第２端が前記反応
器壁の外側に向かって開放することによって、前記シー
スを通り前記ランプ上を通る冷却空気の一定流量が確保
され、前記ランプが最適作動温度で作動できるよう冷却
空気の前記流量が制御され、及び viii）改良点が、冷却空気を向ける前記手段の排気シス
テムを含み、前記排紙システムが、冷却空気を前記第１
端子部上、前記シース中及び前記ランプ上を通って前記
第２端子部に吸い込み、冷却空気を前記第２端子部上に
吸い込むようになっている排気ファンおよびダクトを備
え、前記排気ファンが、前記シース及び前記第２端子部
から集めた冷却空気を排気し、前記ダクトが、前記第２
端子部上に吸い込まれる補助的な冷却空気に空気入口を
提供することである反応器アセンブリ。
本発明のさらなる利点と特徴は、当業者には、添付図
と組み合わせた下記の詳細な説明により明白になる。
と組み合わせた下記の詳細な説明により明白になる。
図面の簡単な説明 本発明の好ましい実施形態を図面に示す。
図１は、ランプ冷却のための改良型排気システムを有
するUV反応器システムの頂部透視図である。
するUV反応器システムの頂部透視図である。
図２は、図１の反応器の側面断面図である。
図３は、１つの反応器カラムに複数のランプを設け、
これを垂直または水平方向に向けることができる反応器
システムの代替実施形態の概略透視図である。
これを垂直または水平方向に向けることができる反応器
システムの代替実施形態の概略透視図である。
図４は、図３の反応器の壁または図２の反応器端内に
あるランプ・シースの密封を示す詳細な断面図である。
あるランプ・シースの密封を示す詳細な断面図である。
好ましい実施形態の詳細な説明 本発明の反応器アセンブリ・ランプ冷却は、特に中圧
及び高圧UVランプに使用するようになっている。好まし
い実施形態に関する以下の検討で明白なように、非常に
高温で作動する高輝度UVランプを使用しながら流体の処
理を提供するため、反応器アセンブリには特別な措置が
施されている。UVランプ産業では、ランプは低圧、中圧
および高圧ランプという３つの範疇に分類されることが
一般に理解されている。圧力とは、作動中にランプ内に
蓄積する蒸気圧を指す。圧力が蓄積するのは、通常はラ
ンプ内の水銀の蒸発によるものである。通常、励起ガス
はランプに含まれ、アーク放電を開始し、アーク放電に
よって水銀が蒸発温度まで加熱され、ランプ内に蒸気を
発生し、これが励起サイクル中に所望の強度及び波長の
UV線を放射する。低圧ランプは、約0.01ワット/cm2のラ
ンプ・ワット数で、100℃未満の温度で作動する。文献
（L.R.Kohlerの「紫外線照射」［John Wiley ＆ Sons I
nc.New York 1965］およびJ.F.Waymouthの「放電ラン
プ」［The MIT Press,Cambridge 1978］およびR.Philli
psの「紫外線照射の発生源および応用」［Academic Pre
ss,Toronto 1983］）で定義されているように、中圧ラ
ンプはランプ・ワット数が0.1ないし1.0ワット/cm2前後
で、通常は300ないし400℃前後の温度で作動する。既に
検討したように、本発明の実施形態は、普通は300℃を
上回り、通常は700℃ないし1000℃、あるいは1100℃と
いう高温でも作動する中圧から高圧ランプを使用するこ
とを目指す。このような高い作動温度では、作動中の幾
つかの側面が問題となり、それは前述した本出願人の米
国特許第5,372,781号で述べた冷却システムで解決さ
れ、現在さらに改良中である。
及び高圧UVランプに使用するようになっている。好まし
い実施形態に関する以下の検討で明白なように、非常に
高温で作動する高輝度UVランプを使用しながら流体の処
理を提供するため、反応器アセンブリには特別な措置が
施されている。UVランプ産業では、ランプは低圧、中圧
および高圧ランプという３つの範疇に分類されることが
一般に理解されている。圧力とは、作動中にランプ内に
蓄積する蒸気圧を指す。圧力が蓄積するのは、通常はラ
ンプ内の水銀の蒸発によるものである。通常、励起ガス
はランプに含まれ、アーク放電を開始し、アーク放電に
よって水銀が蒸発温度まで加熱され、ランプ内に蒸気を
発生し、これが励起サイクル中に所望の強度及び波長の
UV線を放射する。低圧ランプは、約0.01ワット/cm2のラ
ンプ・ワット数で、100℃未満の温度で作動する。文献
（L.R.Kohlerの「紫外線照射」［John Wiley ＆ Sons I
nc.New York 1965］およびJ.F.Waymouthの「放電ラン
プ」［The MIT Press,Cambridge 1978］およびR.Philli
psの「紫外線照射の発生源および応用」［Academic Pre
ss,Toronto 1983］）で定義されているように、中圧ラ
ンプはランプ・ワット数が0.1ないし1.0ワット/cm2前後
で、通常は300ないし400℃前後の温度で作動する。既に
検討したように、本発明の実施形態は、普通は300℃を
上回り、通常は700℃ないし1000℃、あるいは1100℃と
いう高温でも作動する中圧から高圧ランプを使用するこ
とを目指す。このような高い作動温度では、作動中の幾
つかの側面が問題となり、それは前述した本出願人の米
国特許第5,372,781号で述べた冷却システムで解決さ
れ、現在さらに改良中である。
図面で示したシステムに使用する好ましいランプは、
出願人によって販売されている。このようなUVランプは
高輝度、高圧の水銀圧ランプで、UV線出力の約30％が30
0nm以下である。この反応器内で実行される水の汚染除
去プロセスの大部分が、米国特許第4,956,098号、第5,0
43,079号および第5,043,080号で述べたような、出願人
が占有権を有するプロセスによるものである。300nm以
下の出力が大きいほど、化学的な汚染除去処理は効果的
になる。
出願人によって販売されている。このようなUVランプは
高輝度、高圧の水銀圧ランプで、UV線出力の約30％が30
0nm以下である。この反応器内で実行される水の汚染除
去プロセスの大部分が、米国特許第4,956,098号、第5,0
43,079号および第5,043,080号で述べたような、出願人
が占有権を有するプロセスによるものである。300nm以
下の出力が大きいほど、化学的な汚染除去処理は効果的
になる。
反応器アセンブリの幾つかの構造的、機能的詳細、内
部バッフルおよびランプ・クリーニング・システムにつ
いて、前述した出願人の米国特許第5,133,945号、第5,2
66,280号、第5,372,781号で述べており、その主題を参
照によって本明細書に組み込む。これらの先行特許およ
び特許出願で与えられた詳細な説明に基づき、図面の反
応器システムの作動は、当業者には容易に明白になるは
ずである。しかし、このような理解を促進し、本発明に
よる改良型冷却システムの作動を理解するために、反応
器の特定の態様について、簡単に説明する。
部バッフルおよびランプ・クリーニング・システムにつ
いて、前述した出願人の米国特許第5,133,945号、第5,2
66,280号、第5,372,781号で述べており、その主題を参
照によって本明細書に組み込む。これらの先行特許およ
び特許出願で与えられた詳細な説明に基づき、図面の反
応器システムの作動は、当業者には容易に明白になるは
ずである。しかし、このような理解を促進し、本発明に
よる改良型冷却システムの作動を理解するために、反応
器の特定の態様について、簡単に説明する。
本発明の改良型ランプ冷却システムは、２つの供給源
から空気を吸い込み、UVランプの先端の冷却を確保し、
さらにランプ本体をその長さに沿って適切に冷却する。
ランプは、反応器内でいずれの方向にも配置することが
でき、反応器自体も、水平と垂直との間の所望の方向で
配置することができる。ランプの方向に融通性があるた
め、幾つかの高圧ランプを備えた反応器カラムを設ける
ことが可能である。たとえば、大流量の水を処理するた
め、複数のランプを収容する１つの反応器を使用するこ
とができる。このようなランプの列は、１個のランプ・
システムを有する反応器で処理できるより大量の水を処
理する反応器システムの作動パラメータを、さらに向上
させる。２つの供給源から吸い込むランプ冷却空気の排
気システムによって、ランプに沿って適正量の冷却空気
が確保され、それと同時に両ランプ先端に十分な冷却空
気を提供する。少なくとも一方の空気供給源に入る冷却
空気をモニターして、ランプ冷却システムの正しい連続
作動を確保することができる。さらに、排気システムを
ランプの一方端に配置することにより、反応器カラムの
制約された空間に幾つかのランプを配置して、所望のUV
ランプ列を形成することが、非常に容易になる。
から空気を吸い込み、UVランプの先端の冷却を確保し、
さらにランプ本体をその長さに沿って適切に冷却する。
ランプは、反応器内でいずれの方向にも配置することが
でき、反応器自体も、水平と垂直との間の所望の方向で
配置することができる。ランプの方向に融通性があるた
め、幾つかの高圧ランプを備えた反応器カラムを設ける
ことが可能である。たとえば、大流量の水を処理するた
め、複数のランプを収容する１つの反応器を使用するこ
とができる。このようなランプの列は、１個のランプ・
システムを有する反応器で処理できるより大量の水を処
理する反応器システムの作動パラメータを、さらに向上
させる。２つの供給源から吸い込むランプ冷却空気の排
気システムによって、ランプに沿って適正量の冷却空気
が確保され、それと同時に両ランプ先端に十分な冷却空
気を提供する。少なくとも一方の空気供給源に入る冷却
空気をモニターして、ランプ冷却システムの正しい連続
作動を確保することができる。さらに、排気システムを
ランプの一方端に配置することにより、反応器カラムの
制約された空間に幾つかのランプを配置して、所望のUV
ランプ列を形成することが、非常に容易になる。
図１を参照すると、反応器アセンブリ10は、好ましく
は円筒形の反応器カラム12から成る。しかし、反応器は
空間の要件などを最適化するために、他の様々な形状で
もよいことが分かる。好ましい円筒形の反応器は、カラ
ムの側壁14および端板18の端壁部16および端板22の壁部
20で構成された反応器の壁を有する。反応器カラムは、
一方端に流体を反応器に導入する入口24、他方端に処理
流体を反応器から取り出す出口26を有する。中高UV線放
射ランプ28が、反応器カラム内に設けられる。UVに対し
て透明な円筒形の保護シース30が、ランプに設けられ
る。シースはランプと同心円で、全体として32と番号づ
けられた環状空間である反応器内部からランプを隔離す
る。反応器カラム壁は、部分14、16および20で構成され
て、反応器の環状空間32を規定し、入口24を介して導入
された流体は、反応器の一方端から他方端へ流れるにつ
れ、これを通って処理される。シース上のこのような流
体の流れは、高温ランプによる流体を冷却する。全体と
して34および36と番号づけられたシースの端部が、それ
ぞれカラム壁部20および16を通って突き出す。シース端
34および36をコラム壁部に密封するために適切な手段が
設けられ、その詳細について、図４を参照しながら説明
することにする。このような密封装置が所定の位置にあ
るので、シースの各端が、図２でさらに明瞭に分かるよ
うに、反応器の外側に向かって開く。
は円筒形の反応器カラム12から成る。しかし、反応器は
空間の要件などを最適化するために、他の様々な形状で
もよいことが分かる。好ましい円筒形の反応器は、カラ
ムの側壁14および端板18の端壁部16および端板22の壁部
20で構成された反応器の壁を有する。反応器カラムは、
一方端に流体を反応器に導入する入口24、他方端に処理
流体を反応器から取り出す出口26を有する。中高UV線放
射ランプ28が、反応器カラム内に設けられる。UVに対し
て透明な円筒形の保護シース30が、ランプに設けられ
る。シースはランプと同心円で、全体として32と番号づ
けられた環状空間である反応器内部からランプを隔離す
る。反応器カラム壁は、部分14、16および20で構成され
て、反応器の環状空間32を規定し、入口24を介して導入
された流体は、反応器の一方端から他方端へ流れるにつ
れ、これを通って処理される。シース上のこのような流
体の流れは、高温ランプによる流体を冷却する。全体と
して34および36と番号づけられたシースの端部が、それ
ぞれカラム壁部20および16を通って突き出す。シース端
34および36をコラム壁部に密封するために適切な手段が
設けられ、その詳細について、図４を参照しながら説明
することにする。このような密封装置が所定の位置にあ
るので、シースの各端が、図２でさらに明瞭に分かるよ
うに、反応器の外側に向かって開く。
UVランプは、第１端子部38および第２端子部40を有
し、ランプの長さは、端子部が保護シース30の対応する
開放端35および36より先まで延びるのに十分である。ブ
ラケット42および44は、図２について述べるように、反
応器壁の対応する部分で各端子を支持する手段として働
く。各支持ブラケットは、シース内部と空気が連絡する
ような方法で、開放端のシースを横切るランプ係合部分
を有する。
し、ランプの長さは、端子部が保護シース30の対応する
開放端35および36より先まで延びるのに十分である。ブ
ラケット42および44は、図２について述べるように、反
応器壁の対応する部分で各端子を支持する手段として働
く。各支持ブラケットは、シース内部と空気が連絡する
ような方法で、開放端のシースを横切るランプ係合部分
を有する。
ランプ・クリーニング・システム46はブラシ装置48を
備え、これは往復ピストン50によってシース30に沿って
往復運動し、環状反応室32を通過する流体による汚れの
ために、シースの所望のクリーニングを実行する。
備え、これは往復ピストン50によってシース30に沿って
往復運動し、環状反応室32を通過する流体による汚れの
ために、シースの所望のクリーニングを実行する。
冷却空気は、全体として52と番号づけられた冷却装置
によって、ランプの第１および第２端子部38および40の
それぞれに送られる。装置52は、下端子部38を通って矢
印54の方向に空気を引き寄せる。空気はランプ28上をシ
ースの上方向に通過し、端子部40を通って外に向かう。
シースは、ランプの外径より大きい内径を有するので、
冷却空気は環状空間56を通過することができ、ここで冷
却空気は、第１端子端38での空気圧力値を第２端子端40
の空気圧力値より大きくすることにより、このような空
間を移動するのが容易になる。この空気圧力差の結果、
シースの第１及び第２端が反応器壁の外側に向かって開
放しているため、冷却空気の一定流量がシース及びラン
プ上で確保される。冷却空気の一定流量は、ランプを最
適使用温度で使用できるよう制御される。
によって、ランプの第１および第２端子部38および40の
それぞれに送られる。装置52は、下端子部38を通って矢
印54の方向に空気を引き寄せる。空気はランプ28上をシ
ースの上方向に通過し、端子部40を通って外に向かう。
シースは、ランプの外径より大きい内径を有するので、
冷却空気は環状空間56を通過することができ、ここで冷
却空気は、第１端子端38での空気圧力値を第２端子端40
の空気圧力値より大きくすることにより、このような空
間を移動するのが容易になる。この空気圧力差の結果、
シースの第１及び第２端が反応器壁の外側に向かって開
放しているため、冷却空気の一定流量がシース及びラン
プ上で確保される。冷却空気の一定流量は、ランプを最
適使用温度で使用できるよう制御される。
冷却空気装置に関する改良点は、排気ファン58および
補足的なダクト60を備えた排気システム52を設けたこと
である。排気ファン58は、領域62に吸気口を有する。吸
気口を通って引き込まれた排気は、矢印66の方向に出口
64を介して排出される。排気ファン58を通る流量は、端
子40の領域の圧力を端子38の領域より低くするのに十分
な量である。このように、所望の圧力差が設定され、こ
れによって空気は、端子38上を矢印54の方向に流れ、シ
ースとランプとの間の環状空間56を通る。ダクト60は、
補助の冷却空気を、第２端子部40上を矢印70の方向に引
き込む開口部68も含む。バッフル72の下の空気入口73
は、バッフルで遮断されたダクトの断面空間によって規
定される。空気入口73は、環状空間56を通る冷却空気の
適切な流量を確保し、ランプ温度を最適にして、反応器
空間32を流れる流体へのUV線入力を最適にするよう設計
されている。バッフル72は、補助的な冷却空気の入口73
に所望の断面積を規定するよう、固定してもよい。ある
いは、バッフル72は、矢印76の方向に上向きに揺れるよ
う、ロッド74を中心に回転してもよい。このようなバッ
フル72の回転は、電力サージ、周囲温度の変化などによ
る排気ファンの速度の変動に対応する。センサ76をロッ
ド74の外側に接続し、ロッド74の回転を感知してもよ
い。センサ76は、ワイヤー80によって信号発生器78に電
気的に接続される。装置78によって発生した信号は、ワ
イヤーまたはその他の方法で監視システムに伝達され、
これはバッフル72の傾斜または回転の程度によって、排
気ファン58の効率を監視することができる。さらに、装
置78は、矢印70の方向の空気の移動が非常に少ないが、
または移動がないためにバッフル72が十分回転しない
か、まったく回転しないほどファン58の作動効率が下が
った場合に、その動作不良を指示することができる。バ
ッフル72が固定され、回転できない場合、ファンの動作
も、図示されていない適切な信号発生器に接続された空
気流量センサ82によって検出し、信号をモニタに送信し
て、ランプ端40上のダクトを通る空気の流れの有無を決
定することができる。
補足的なダクト60を備えた排気システム52を設けたこと
である。排気ファン58は、領域62に吸気口を有する。吸
気口を通って引き込まれた排気は、矢印66の方向に出口
64を介して排出される。排気ファン58を通る流量は、端
子40の領域の圧力を端子38の領域より低くするのに十分
な量である。このように、所望の圧力差が設定され、こ
れによって空気は、端子38上を矢印54の方向に流れ、シ
ースとランプとの間の環状空間56を通る。ダクト60は、
補助の冷却空気を、第２端子部40上を矢印70の方向に引
き込む開口部68も含む。バッフル72の下の空気入口73
は、バッフルで遮断されたダクトの断面空間によって規
定される。空気入口73は、環状空間56を通る冷却空気の
適切な流量を確保し、ランプ温度を最適にして、反応器
空間32を流れる流体へのUV線入力を最適にするよう設計
されている。バッフル72は、補助的な冷却空気の入口73
に所望の断面積を規定するよう、固定してもよい。ある
いは、バッフル72は、矢印76の方向に上向きに揺れるよ
う、ロッド74を中心に回転してもよい。このようなバッ
フル72の回転は、電力サージ、周囲温度の変化などによ
る排気ファンの速度の変動に対応する。センサ76をロッ
ド74の外側に接続し、ロッド74の回転を感知してもよ
い。センサ76は、ワイヤー80によって信号発生器78に電
気的に接続される。装置78によって発生した信号は、ワ
イヤーまたはその他の方法で監視システムに伝達され、
これはバッフル72の傾斜または回転の程度によって、排
気ファン58の効率を監視することができる。さらに、装
置78は、矢印70の方向の空気の移動が非常に少ないが、
または移動がないためにバッフル72が十分回転しない
か、まったく回転しないほどファン58の作動効率が下が
った場合に、その動作不良を指示することができる。バ
ッフル72が固定され、回転できない場合、ファンの動作
も、図示されていない適切な信号発生器に接続された空
気流量センサ82によって検出し、信号をモニタに送信し
て、ランプ端40上のダクトを通る空気の流れの有無を決
定することができる。
代替反応器システム84を図３に示し、ここではランプ
86の列が反応器カラム88内に設けられている。反応器カ
ラム88は入口90および出口92を有し、その結果、処理さ
れる流体は、カラムの側壁94およびカラムの端部96およ
び98という反応器の壁の内部に規定された反応器空間を
通って流れる。各ランプはコンパクトで、全体として10
0、102、104および106と番号づけられたランプ冷却シス
テムがそれに対応しているので、ランプ冷却装置が互い
に干渉することなく、ランプを相対的に近づけて配置す
るのに容易である。ランプは、反応器カラム88内で、図
３に示す交差状態で配置することができ、あるいはラン
プの冷却システムによってランプを任意の方向に向ける
ことができるという観点から、反応器カラム88内で様々
な他の構成で配置することができる。
86の列が反応器カラム88内に設けられている。反応器カ
ラム88は入口90および出口92を有し、その結果、処理さ
れる流体は、カラムの側壁94およびカラムの端部96およ
び98という反応器の壁の内部に規定された反応器空間を
通って流れる。各ランプはコンパクトで、全体として10
0、102、104および106と番号づけられたランプ冷却シス
テムがそれに対応しているので、ランプ冷却装置が互い
に干渉することなく、ランプを相対的に近づけて配置す
るのに容易である。ランプは、反応器カラム88内で、図
３に示す交差状態で配置することができ、あるいはラン
プの冷却システムによってランプを任意の方向に向ける
ことができるという観点から、反応器カラム88内で様々
な他の構成で配置することができる。
各ランプ・ユニット102、104および106は、図１につ
いて述べたのと同じ構成要素、つまりランプ、保護ラン
プ・シース及びランプ端子端部の取付け装置を備える。
取付け装置の一部を図３に示し、108および110で特定す
る。シース・クリーニング装置を往復させる対応の油圧
シリンダーを、112、114、116および118とする。ランプ
冷却排気システムは、全体として120、122、124および1
26とする。排気システムは、図１について述べたのと同
じ構造であり、ランプ先端およびランプ本体上に冷却空
気の適切な流れを確保するよう、同じ方法で作動する。
ランプ毎に独立して作動し、ランプの一方端だけに配置
される排気システムにより、ランプで、上述した任意の
方向のコンパクトな列が達成できる。しかし、各冷却シ
ステムのダクトで、図１について検討し、72で識別され
たようなバッフルは、回転する場合は装置120、122、12
4および126の個々のダクト内の水平軸を中心に吊り下げ
ねばならないことを銘記されたい。図３の実施形態で
は、ランプは水平に配置されており、したがって各バッ
フル72の回転の中心となるロッド74も、水平方向にダク
ト内を延びることが分かる。
いて述べたのと同じ構成要素、つまりランプ、保護ラン
プ・シース及びランプ端子端部の取付け装置を備える。
取付け装置の一部を図３に示し、108および110で特定す
る。シース・クリーニング装置を往復させる対応の油圧
シリンダーを、112、114、116および118とする。ランプ
冷却排気システムは、全体として120、122、124および1
26とする。排気システムは、図１について述べたのと同
じ構造であり、ランプ先端およびランプ本体上に冷却空
気の適切な流れを確保するよう、同じ方法で作動する。
ランプ毎に独立して作動し、ランプの一方端だけに配置
される排気システムにより、ランプで、上述した任意の
方向のコンパクトな列が達成できる。しかし、各冷却シ
ステムのダクトで、図１について検討し、72で識別され
たようなバッフルは、回転する場合は装置120、122、12
4および126の個々のダクト内の水平軸を中心に吊り下げ
ねばならないことを銘記されたい。図３の実施形態で
は、ランプは水平に配置されており、したがって各バッ
フル72の回転の中心となるロッド74も、水平方向にダク
ト内を延びることが分かる。
図１および３の反応器構成の端壁または側壁の部分で
ある反応器壁にシースを密封する方法の詳細を、図４に
示す。保護シース30は、端部34が反応器壁12を通って延
び、これは既に述べたように、図３の反応器84の側壁88
または図１の反応器 10の端壁16または20でよい。反応器壁には穴128が設け
られ、その内径はシース30の外径より大きい。これによ
って、システムの作動中にシースを配置し、拡張するこ
とができる。反応器壁12に対してシース端34を密封する
ため、端部34の外周にＯリング・シール130が設けられ
る。端部34の外周に、反応器壁12に突き合わせてＯリン
グ・シール130を圧縮するため、ボルト134でクランプ・
リング132を反応器壁に留める。次に、Ｏリング130を、
対向する収束面136と138との間で圧縮、Ｏリング境界面
140および142で密封を確保する。Ｏリング130は、ビィ
トン（VITONTM）という商標で販売されているような温
度、UV線およびオゾンに対して抵抗力のある材料である
ことが好ましい。特に抵抗力のない材料で作成した場
合、Ｏリングの長い寿命を確保するため、セラミック製
カラー144をシース30の端34内に配置する。セラミック
製カラーは、UV線を遮断し、さらにＯリングを高温ラン
プ28から隔離する。ランプ28については、これは普通の
クォーツ・ランプ本体146を有し、これは端子端38のた
めに148で締め付けて閉じている。電極150がランプ端内
に設けられ、金属リボン152の形状のリンクがこれに接
続される。リンク152は、セラミック製ランプ端156を通
過するワイヤー154によって、適切な電源に接続され
る。金属リンク152は、温度が約350℃を上回ると劣化す
る。したがって、ランプ端の温度が350℃を超えないよ
う、ランプ冷却システムが、十分にランプを冷却するこ
とを保証することが望ましい。
ある反応器壁にシースを密封する方法の詳細を、図４に
示す。保護シース30は、端部34が反応器壁12を通って延
び、これは既に述べたように、図３の反応器84の側壁88
または図１の反応器 10の端壁16または20でよい。反応器壁には穴128が設け
られ、その内径はシース30の外径より大きい。これによ
って、システムの作動中にシースを配置し、拡張するこ
とができる。反応器壁12に対してシース端34を密封する
ため、端部34の外周にＯリング・シール130が設けられ
る。端部34の外周に、反応器壁12に突き合わせてＯリン
グ・シール130を圧縮するため、ボルト134でクランプ・
リング132を反応器壁に留める。次に、Ｏリング130を、
対向する収束面136と138との間で圧縮、Ｏリング境界面
140および142で密封を確保する。Ｏリング130は、ビィ
トン（VITONTM）という商標で販売されているような温
度、UV線およびオゾンに対して抵抗力のある材料である
ことが好ましい。特に抵抗力のない材料で作成した場
合、Ｏリングの長い寿命を確保するため、セラミック製
カラー144をシース30の端34内に配置する。セラミック
製カラーは、UV線を遮断し、さらにＯリングを高温ラン
プ28から隔離する。ランプ28については、これは普通の
クォーツ・ランプ本体146を有し、これは端子端38のた
めに148で締め付けて閉じている。電極150がランプ端内
に設けられ、金属リボン152の形状のリンクがこれに接
続される。リンク152は、セラミック製ランプ端156を通
過するワイヤー154によって、適切な電源に接続され
る。金属リンク152は、温度が約350℃を上回ると劣化す
る。したがって、ランプ端の温度が350℃を超えないよ
う、ランプ冷却システムが、十分にランプを冷却するこ
とを保証することが望ましい。
保護シース30内に収容されたランプ本体とランプ端と
を冷却するには、幾つかのことを考慮しなければならな
い。ランプ端の冷却では、シース30内に収容された状態
のランプ本体を過剰に冷却しないことが重要である。ラ
ンプ本体を過剰に冷却すると、ランプの性能が低下し、
ランプが消えることもある。ランプが消えるのは、通常
は、放電によって形成された蒸気が即座に凝縮するの
で、ランプが始動段階に至らない程度にランプ本体が冷
却されるか、作動中に水銀蒸気がランプ内で凝縮するほ
どランプ本体が冷却された場合に生じる。反応器本体の
温度に敏感な部分を、ランプの高温作動に影響されない
よう設計し、反応器アセンブリのUV線に当たる部分が、
適当な材料であるかUVで劣化しないようにすることも重
要である。
を冷却するには、幾つかのことを考慮しなければならな
い。ランプ端の冷却では、シース30内に収容された状態
のランプ本体を過剰に冷却しないことが重要である。ラ
ンプ本体を過剰に冷却すると、ランプの性能が低下し、
ランプが消えることもある。ランプが消えるのは、通常
は、放電によって形成された蒸気が即座に凝縮するの
で、ランプが始動段階に至らない程度にランプ本体が冷
却されるか、作動中に水銀蒸気がランプ内で凝縮するほ
どランプ本体が冷却された場合に生じる。反応器本体の
温度に敏感な部分を、ランプの高温作動に影響されない
よう設計し、反応器アセンブリのUV線に当たる部分が、
適当な材料であるかUVで劣化しないようにすることも重
要である。
設計時に考慮すべきもう一つの要素は、ランプ作動中
に使用者をUV線の照射から保護することである。このた
め、操作員がランプから放出されるUV線を直接見ること
ができないよう、反応器の上下部分を封入することが必
要である。言うまでもなく、操作員に問題を生じ得るの
は直接被爆のみであるよう、反応器はUV線を反射しない
材料でよいことが分かる。反応器の各端は、支持基体に
封入するか、遮蔽することができる。支持基体は、油圧
シリンダの保守およびランプ交換を容易にするためのド
アというアクセス手段を有することができる。支持基体
へのドアが開放されると、ランプが消えてUV線の被爆と
感電とを防止するような、適切な連動装置が設けられ
る。
に使用者をUV線の照射から保護することである。このた
め、操作員がランプから放出されるUV線を直接見ること
ができないよう、反応器の上下部分を封入することが必
要である。言うまでもなく、操作員に問題を生じ得るの
は直接被爆のみであるよう、反応器はUV線を反射しない
材料でよいことが分かる。反応器の各端は、支持基体に
封入するか、遮蔽することができる。支持基体は、油圧
シリンダの保守およびランプ交換を容易にするためのド
アというアクセス手段を有することができる。支持基体
へのドアが開放されると、ランプが消えてUV線の被爆と
感電とを防止するような、適切な連動装置が設けられ
る。
同様に、反応器の端18は、排気システム52の出口ダク
ト60に接続された適当な封入装置によって封入しなけれ
ばならない。ダクト60は、操作員がランプ28から放出さ
れる放射線を直接見ることを防止している。
ト60に接続された適当な封入装置によって封入しなけれ
ばならない。ダクト60は、操作員がランプ28から放出さ
れる放射線を直接見ることを防止している。
改良型ランプ冷却システムの操作について、図２に関
連して詳細に説明する。反応器10は、垂直または水平に
配置するか、その間の任意の角度に向けることができ
る。反応器の側壁14に、入口24および26を設ける。反応
器の空間32は、端板の壁部16および20によって、反応器
の端で密封される。環状空間32が、保護シース30の外周
と壁14、16および20の内側との間で規定される。反応器
の空間32を通って流れる流体は、シースの外面を汚しや
すい。本出願人の米国特許第5,133,945号および第5,26
6,280号に関連して述べたように、クリーニング・シス
テム48のキャリッジ162に、ブラチ・システム160が接続
される。クリーニング・システムは、シースの外面を清
掃に保ち、それによってランプ28から発生するUV線の効
果を、反応器の空間32を通って流れる流体が完全に受け
るような方法で機能する。
連して詳細に説明する。反応器10は、垂直または水平に
配置するか、その間の任意の角度に向けることができ
る。反応器の側壁14に、入口24および26を設ける。反応
器の空間32は、端板の壁部16および20によって、反応器
の端で密封される。環状空間32が、保護シース30の外周
と壁14、16および20の内側との間で規定される。反応器
の空間32を通って流れる流体は、シースの外面を汚しや
すい。本出願人の米国特許第5,133,945号および第5,26
6,280号に関連して述べたように、クリーニング・シス
テム48のキャリッジ162に、ブラチ・システム160が接続
される。クリーニング・システムは、シースの外面を清
掃に保ち、それによってランプ28から発生するUV線の効
果を、反応器の空間32を通って流れる流体が完全に受け
るような方法で機能する。
図２および４に関連して述べたように、シース端34お
よび36は、反応器の外側に向かって開放している。これ
によって、冷却空気はランプ28とシース30との間の環状
空間56を、自由に流れることができる。環状空間を通る
冷却空気のこのような流れを、矢印164で示す。モータ1
66で駆動されるファン58は、ダクト60の一方端62に吸気
口168を有する。ファン58は、矢印66の方向に出口64か
ら十分な流量の空気を放出し、シースの端34と36との間
のランプの長さにわたって、前述したように十分な圧力
低下を生じさせる。ファンによって端36に生じた低圧
は、外部の空気が矢印64の方向に入ることにより、空気
をシースの開放端へ、さらに環状通路56への吸い込む。
ランプ端のブラケット42は、シースの開放端に入る空気
の流れを妨げないようＵ字形で、その結果、空気は環状
通路56に沿って自由に移動することができる。ダクト60
は、補助的な空気入口68を含み、それを通る流れは、バ
ッフル72によって制御される。矢印70の方向に入る空気
は、バッフル72の下を流れ、ランプの端子70の上を流れ
る。端子38は、矢印54の方向に流れて環状空間に入る空
気によって冷却される。ランプ本体は、環状空間に沿っ
て流れるこのような空気によって冷却され、次に端子40
が、主に、バッフル72の下を流れて端子44を横断する補
助的な空気によって冷却される。開放端36を通って環状
空間56から出る空気も、ランプ端子の冷却を実行する。
ブラケット44は、バッフル72からの空気の流れが、端子
40の真上を流れるような方向に向けられる。
よび36は、反応器の外側に向かって開放している。これ
によって、冷却空気はランプ28とシース30との間の環状
空間56を、自由に流れることができる。環状空間を通る
冷却空気のこのような流れを、矢印164で示す。モータ1
66で駆動されるファン58は、ダクト60の一方端62に吸気
口168を有する。ファン58は、矢印66の方向に出口64か
ら十分な流量の空気を放出し、シースの端34と36との間
のランプの長さにわたって、前述したように十分な圧力
低下を生じさせる。ファンによって端36に生じた低圧
は、外部の空気が矢印64の方向に入ることにより、空気
をシースの開放端へ、さらに環状通路56への吸い込む。
ランプ端のブラケット42は、シースの開放端に入る空気
の流れを妨げないようＵ字形で、その結果、空気は環状
通路56に沿って自由に移動することができる。ダクト60
は、補助的な空気入口68を含み、それを通る流れは、バ
ッフル72によって制御される。矢印70の方向に入る空気
は、バッフル72の下を流れ、ランプの端子70の上を流れ
る。端子38は、矢印54の方向に流れて環状空間に入る空
気によって冷却される。ランプ本体は、環状空間に沿っ
て流れるこのような空気によって冷却され、次に端子40
が、主に、バッフル72の下を流れて端子44を横断する補
助的な空気によって冷却される。開放端36を通って環状
空間56から出る空気も、ランプ端子の冷却を実行する。
ブラケット44は、バッフル72からの空気の流れが、端子
40の真上を流れるような方向に向けられる。
ファン58の空気入口は、シースとランプとの間の環状
空間から空気を吸い込むばかりでなく、開口部68および
補助的な吸気口73からも吸い込む。ファンが補助的な吸
気口から空気を吸い込む量は、バッフル72の配置によっ
て制御される。バッフルの固定位置を72Aに示し、ダク
トの基部上のその間隔を170で示す。バッフルの下端172
の配置は、試行錯誤によって決定することができ、間隔
170が大きすぎるとランプの冷却が脅かされ、間隔170が
小さすぎるとランプを冷却し過ぎることが理解される。
たとえば、環状空間が領域56で約4.25平方インチの断面
積を有し、ファンの流量が245CFMで、バッフル72の領域
でダクト60が７″×５″の断面積を有し、バッフルのサ
イズが７″×２″の場合、間隔170は２″ないし３″の
範囲である。これによって、ファン58に吸い込まれる空
気の30％ないし70％が提供される。補助的な空気が、フ
ァン58から排出される空気全体の30％を構成すると、排
出される空気の70％を補助的な空気が構成する場合に対
して、環状空間56を通る流量がはるかに多くなる。この
ような範囲には、ランプの作動温度、処理される流体の
温度、およびシステムを作動する周囲温度および圧力を
考慮に入れる。
空間から空気を吸い込むばかりでなく、開口部68および
補助的な吸気口73からも吸い込む。ファンが補助的な吸
気口から空気を吸い込む量は、バッフル72の配置によっ
て制御される。バッフルの固定位置を72Aに示し、ダク
トの基部上のその間隔を170で示す。バッフルの下端172
の配置は、試行錯誤によって決定することができ、間隔
170が大きすぎるとランプの冷却が脅かされ、間隔170が
小さすぎるとランプを冷却し過ぎることが理解される。
たとえば、環状空間が領域56で約4.25平方インチの断面
積を有し、ファンの流量が245CFMで、バッフル72の領域
でダクト60が７″×５″の断面積を有し、バッフルのサ
イズが７″×２″の場合、間隔170は２″ないし３″の
範囲である。これによって、ファン58に吸い込まれる空
気の30％ないし70％が提供される。補助的な空気が、フ
ァン58から排出される空気全体の30％を構成すると、排
出される空気の70％を補助的な空気が構成する場合に対
して、環状空間56を通る流量がはるかに多くなる。この
ような範囲には、ランプの作動温度、処理される流体の
温度、およびシステムを作動する周囲温度および圧力を
考慮に入れる。
バッフル72は、図１について述べたような方法で回転
できることも分かる。矢印76の方向のこのような回転動
作には、様々な周囲の条件を考慮に入れる。モータ166
の回転数を上げ、そして空気の排出量が非常に多くなる
ような電力サージがあることもある。このような状態
で、バッフル72Aが固定されていると、シースの開放端3
4を介して環状空間56に吸い込まれる空気が非常に多く
なる。その結果、ランプが過冷却され、機能が低下する
ことがある。しかし、図２で示すように、バッフル72が
矢印76の方向に回転できると、電力サージとモータ166
の回転数増加とを、可動バッフルによって吸収すること
ができる。バッフルが矢印76の方向に上向きに揺れるに
つれ、空間170が増大して、流入する補助的な空気を多
くして、環状空間56の圧力差をある程度小さくすること
ができる。このような動きは、過剰な冷却によってラン
プの効率に影響を及ぼし得る環状空間56を通る空気の流
れが過剰に増加するのを、ある程度抑制する。同様に、
ファンの出力損失または物理的損傷によってファンの効
率が低下した場合は、ファンを通る流量が減少する。こ
れによって、バッフル72が矢印76とは反対の方向に回転
して空間170が減少し、その結果、システムに吸い込ま
れる補助的な空気の流量が減少するので、環状空間56を
通って吸い込まれる空気は所望の流量であり続け、ラン
プの過熱が防止される。しかし、バッフル72のいずれの
方向の回転も、既に述べたように、周囲圧力、温度また
は空気の流れに影響するようなその他と変動要素の変化
によっても生じる。
できることも分かる。矢印76の方向のこのような回転動
作には、様々な周囲の条件を考慮に入れる。モータ166
の回転数を上げ、そして空気の排出量が非常に多くなる
ような電力サージがあることもある。このような状態
で、バッフル72Aが固定されていると、シースの開放端3
4を介して環状空間56に吸い込まれる空気が非常に多く
なる。その結果、ランプが過冷却され、機能が低下する
ことがある。しかし、図２で示すように、バッフル72が
矢印76の方向に回転できると、電力サージとモータ166
の回転数増加とを、可動バッフルによって吸収すること
ができる。バッフルが矢印76の方向に上向きに揺れるに
つれ、空間170が増大して、流入する補助的な空気を多
くして、環状空間56の圧力差をある程度小さくすること
ができる。このような動きは、過剰な冷却によってラン
プの効率に影響を及ぼし得る環状空間56を通る空気の流
れが過剰に増加するのを、ある程度抑制する。同様に、
ファンの出力損失または物理的損傷によってファンの効
率が低下した場合は、ファンを通る流量が減少する。こ
れによって、バッフル72が矢印76とは反対の方向に回転
して空間170が減少し、その結果、システムに吸い込ま
れる補助的な空気の流量が減少するので、環状空間56を
通って吸い込まれる空気は所望の流量であり続け、ラン
プの過熱が防止される。しかし、バッフル72のいずれの
方向の回転も、既に述べたように、周囲圧力、温度また
は空気の流れに影響するようなその他と変動要素の変化
によっても生じる。
本発明による改良型ランプ冷却システムは、流体中の
汚染物質を破壊するUV放射システムを、大幅に機能強化
する。ランプは、あらゆる範囲の反応器の位置に対応
し、所望の反応器構成内のランプの配置にも対応するよ
う、所望のいずれの方向にも配置することができる。こ
れで、反応器は様々な形態をとって、物理的な工業の特
性や反応器のプラグ流れの設計に対応し、最小の反応器
スペースで最大の反応量を得ることができる。ランプと
シースとの間の環状空間を通って補助的な空気を引き込
むことにより、ランプ端及びランプ本体の過冷却が防止
される。周囲の変動要素も、ダクト内のバッフルのデザ
インによって容易に対応することができる。ランプ本体
の適当な冷却を確保することによって、ランプ本体の長
さに沿って高温点の生成を防止し、ランプ性能が最適化
される。ランプ構成の一方端にファン冷却システムを設
けることにより、反応器システムの保守やクォーツ・ラ
ンプの交換が容易になる。排気ファンの位置は、補助的
な吸気口の反対側で、保護シースの開放端より先に延び
るランプの第２端子部分上に冷却空気が直接流れること
を保証する。
汚染物質を破壊するUV放射システムを、大幅に機能強化
する。ランプは、あらゆる範囲の反応器の位置に対応
し、所望の反応器構成内のランプの配置にも対応するよ
う、所望のいずれの方向にも配置することができる。こ
れで、反応器は様々な形態をとって、物理的な工業の特
性や反応器のプラグ流れの設計に対応し、最小の反応器
スペースで最大の反応量を得ることができる。ランプと
シースとの間の環状空間を通って補助的な空気を引き込
むことにより、ランプ端及びランプ本体の過冷却が防止
される。周囲の変動要素も、ダクト内のバッフルのデザ
インによって容易に対応することができる。ランプ本体
の適当な冷却を確保することによって、ランプ本体の長
さに沿って高温点の生成を防止し、ランプ性能が最適化
される。ランプ構成の一方端にファン冷却システムを設
けることにより、反応器システムの保守やクォーツ・ラ
ンプの交換が容易になる。排気ファンの位置は、補助的
な吸気口の反対側で、保護シースの開放端より先に延び
るランプの第２端子部分上に冷却空気が直接流れること
を保証する。
本発明の好ましい実施形態は、本明細書で詳しく述べ
ているが、当業者には、本発明の精神または特許請求の
範囲から逸脱することなく変形が可能であることが理解
される。
ているが、当業者には、本発明の精神または特許請求の
範囲から逸脱することなく変形が可能であることが理解
される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−78483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−38063（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−179390（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C02F 1/32 B01J 14/00 - 19/32 A61L 9/00 - 9/04 A61L 9/14 - 9/22
Claims (10)
- 【請求項１】UVを照射することによって流体内の汚染物
質の破壊を促進することによりそれを破壊する反応器ア
センブリにおいて、該反応器アセンブリが、 ｉ） 一方端に該反応器に流体を導入する入口、及び別
の端に該反応器から処理流体を除去する出口を有する反
応器カラム、 ii） 300℃を上回る温度で作動し、及び該反応器カラ
ム内に配置されるUV線放射ランプ、 iii）UV線に対して透過性な該ランプの円筒形の保護シ
ース、該シースは該ランプと同心円状で、該ランプを該
反応器の内部から隔離し、該反応器カラムは、処理流体
が該反応器入口から該反応器出口へと流れる反応器空間
を規定する壁を有し、これによって該シース上の流体の
流れが、ランプの加熱による該シースを冷却し、 iv） 該反応器壁を通って突き出す該シースの各端及
び、該シースの各端を該反応器壁に密封し、それによっ
て各シースの各端が該反応器の外側に開く手段、該密封
手段が該反応器の空間内に処理流体を保持し、 ｖ） 第１端子部分及び第２端子部分を有する該ラン
プ、該ランプは、該端子部分を該シースの対応する開放
端より先に延ばすだけの十分な長さであり、 vi） 各該端子を該反応器壁の対応する部分で支持する
手段、該支持手段はそれぞれ、シース内部との空気の連
絡を提供する方法で、該開放端のシースを横断するラン
プ係合部分を有し、 vii）冷却空気を該第１および第２端子部分のそれぞれ
に送り該端子部分を冷却し、それによって過剰の加熱に
より該ランプ端子部分の劣化を防止する手段、該シース
が該ランプの外径より大きい内径を有し、冷却空気を該
第１端子に送る該手段が、該シースの対応する第２端に
おける空気圧力値より大きい空気圧力値を、該シースの
対応する第１端に生成するようになっていて、これによ
り、該シース第１及び第２端が該反応器壁の外側に向か
って開放することによって、該シースを通り該ランプ上
を通る冷却空気の一定の流量が確保され、該ランプが最
適作動温度で作動できるよう冷却空気の該一定の流量が
制御され、及び viii）改良点が、冷却空気を送る該手段の排気システム
を含み、該排気システムが、冷却空気を該第１端子部
上、該シース中及び該ランプ上を通って該第２端子部に
吸い込み、冷却空気を該第２端子部上に吸い込むように
なっている排気ファンおよびダクトを備え、該排気ファ
ンが、該シース及び該第２端子部から集めた冷却空気を
排気し、該ダクトが、該第２端子部上に吸い込まれる補
助的な冷却空気に空気入口を提供する、反応器アセンブ
リ。 - 【請求項２】該ダクトが、該空気入口の断面積を決定す
るバッフルからなる、請求項１に記載の反応器アセンブ
リ。 - 【請求項３】該バッフルが、該ダクトに回転可能な状態
で取り付けられ、該空気入口を通って流れる空気が増加
するにつれて該バッフルが回転し、これによって該排気
ファンが空気を吸い込む量に対して該空気入口の断面積
を拡大する、請求項２に記載の反応器アセンブリ。 - 【請求項４】バッフルの回転程度を検出するセンサが、
排気ファンが空気を吸い込む量を監視する、請求項３記
載の反応器アセンブリ。 - 【請求項５】該排気ファンが、該第２端子部から横方向
にずれて、該第２端子部から横方向にずれた該空気入口
に対向する吸気口を有し、それによって補助的な冷却空
気が該第２端子部上を流れる、請求項１、２、３または
４のいずれかに記載の反応器アセンブリ。 - 【請求項６】該反応器カラムが円筒形で、該保護シース
と一致し、このような流体が、該入口と該出口との間で
該シースに沿って流れる、請求項１、２、３、４または
５のいずれかに記載の反応器アセンブリ。 - 【請求項７】複数の該保護シースが、該反応器カラムを
横切って延び、該カラムに沿って間隔があき、別個の排
気システムが各該シースの該第２端に設けられている、
請求項１、２、３、４、５または６のいずれかに記載の
反応器アセンブリ。 - 【請求項８】該反応器カラムの各端に端部キャップが設
けられて、該反応器壁の一部を構成し、該シースが個々
の端部キャップを通って延び、該密封手段が該シースを
該端部キャップの該壁部に密封する、請求項６に記載の
反応器アセンブリ。 - 【請求項９】該ダクトが細長いハウジングであり、該空
気入口が該ハウジングの一方側にあって、該ファンの空
気入口が該ハウジングの他方側にあり、該ハウジングが
該第２端子部を遮蔽する、請求項５に記載の反応器アセ
ンブリ。 - 【請求項１０】該ランプ及びシースが、垂直または水平
のいずれかに取り付けられた、請求項１ないし９のいず
れか１項に記載の反応器アセンブリ。
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