JP4858343B2

JP4858343B2 - 紫外線殺菌装置

Info

Publication number: JP4858343B2
Application number: JP2007189903A
Authority: JP
Inventors: 茂法小林; 透及川; 国夫金丸; 麻紀竹永
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2027-07-20
Also published as: JP2009022903A

Description

本発明は、紫外線を殺菌対象物に照射して殺菌を行う紫外線殺菌装置に関する。

近年、食品原料水としての液体や工業用水、或いは、空気を殺菌する装置として紫外線殺菌装置が知られている。一般に、紫外線殺菌装置は、円筒状の処理槽に、紫外線を放射する紫外線ランプを収めて構成されており、水や空気等の殺菌対象物を処理槽内に導入し、処理槽内を移動させながら紫外線を照射することで殺菌対象物を殺菌し、殺菌後の対象物を外部に導出している。
また、この種の紫外線殺菌装置においては、所定の殺菌能力を維持するために、経時劣化によって性能が低下した紫外線ランプを新しいものに交換する必要がある。そこで、従来においては、処理槽側面に設けた透過窓にフォトダイオード等の光センサを固定し、この光センサによって紫外線ランプの照度低下を検出していた（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開２０００−７０９２８号公報特開平１０−５７９５４号公報

しかしながら、処理槽内に複数本の紫外線ランプが収められている場合、これらの紫外線ランプの光量を１つの光センサで検出する構成とすると、光センサと各紫外線ランプまでの距離によって照度変化に対する光センサの感度が変わってしまうという問題がある。
すなわち、紫外線ランプの位置が光センサから遠くなるほど、紫外線ランプの照度変化に対する光センサの感度が低くなる。
したがって、光センサから遠い位置の紫外線ランプが、大きく照度低下を引き起こした状態になっていても、この照度低下に対する光センサの受光変化量が小さいため、紫外線ランプが照度低下を引き起こした状態を検出できない可能性がある。

そこで例えば、照度低下を引き起こしたと判定する受光変化量の基準値を小さくすることで、光センサから遠い位置の紫外線ランプの照度低下を検出することが可能になる。
しかしながら、光センサに近い位置の紫外線ランプに対しては、光センサの感度が高いため、光センサに近い位置の紫外線ランプの照度が僅かに低下した場合でも、光センサの受光変化量が上記基準値を超えてしまい、照度低下を引き起こしたと判定され、まだ十分に使用可能な紫外線ランプを交換することになってしまう。

また例えば特許文献１の図２に示されているように、紫外線ランプごとに光センサを対向して設けると共に、各光センサが他の紫外線ランプの光を検出しないように、紫外線ランプと光センサとを密接させて配置する構成とすることで、紫外線ランプの各々の照度低下を正確に検出することが可能となる。

しかしながら、紫外線ランプごとに必ず１つの光センサが必要となるためコストが高くなる。これに加え、紫外線ランプと光センサとを密接させる必要があるため、光センサを設ける透過窓を処理槽の内側に向けて紫外線ランプの配置位置まで突出させなければならず、装置の構造が複雑になるばかりか、処理槽の内側に向けて突出した部分によって処理槽内の殺菌対象物の流れが阻害されたり、或いは、殺菌対象物に対する紫外線の照射むらが生じる等の問題もある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、殺菌能力の低下を検出し、紫外線ランプの交換時期を正確に検出することができる紫外線殺菌装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、円筒状の処理槽と、前記処理槽内に設置される紫外線ランプとを有し、前記処理槽内に導入された殺菌対象物に紫外線を照射して前記殺菌対象物の殺菌を行う紫外線殺菌装置において、少なくともＮ（但しＮ≧３）本以上の前記紫外線ランプを、前記処理槽の中心軸の周りに等間隔に配置し、３個以上かつＮ個以下の紫外線を検出する特性の揃った光センサを、前記処理槽の内周面の周方向に沿って略等間隔に、かつ、前記紫外線ランプの各々の紫外線を検出可能な程度に離間させて設け、前記光センサのそれぞれが検出した検出値の総和に基づいて殺菌能力の低下を検出し、前記紫外線ランプの交換を促す手段を備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、前記紫外線ランプの本数である前記Ｎの因数のうち、値が３以上の因数の値を前記光センサの個数としたことを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、前記紫外線ランプの対向位置のそれぞれに前記光センサを設けたことを特徴とする。

以上のような発明は、紫外線ランプと光センサとが共に等角度間隔で配置され両者の数が一致する場合、各光センサの検出値の総和と紫外線ランプ点灯本数とが比例関係にあることを発明者らが見出し、それと殺菌能力を結び付けることで創出するに至ったものである。

本発明によれば、少なくともＮ（但しＮ≧３）本以上の紫外線ランプを、処理槽の中心軸の周りに等間隔に配置し、３個以上かつＮ個以下の紫外線を検出する光センサを、前記処理槽の内周面の周方向に沿って略等間隔に、かつ、前記紫外線ランプの各々の紫外線を検出可能な程度に離間させて設けているため、各々の光センサが、その内側に配置されたＮ本の紫外線ランプ群が放射する紫外線を検出することになる。そして、光センサのそれぞれの検出値の総和を算出することでＮ本の紫外線ランプ群の総紫外線量が検出されるため、この総紫外線量に基づいて装置の殺菌能力の低下を正確に検出することができ、また、紫外線ランプの交換時期を正確に検出することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明に係る紫外線殺菌装置の一態様として、浄水場に設けられ、浄水処理後の水を殺菌対象物として殺菌（消毒）を行い、耐塩素性病原微生物を不活性化する流水殺菌装置を説明する。
図１は本実施形態に係る流水殺菌装置１の構成を示す図であり、図２は流水殺菌装置１の断面を示す図である。また、図３は図２のＡ−Ａ断面を示す図である。

これらの図に示すように、流水殺菌装置１は、筐体を構成する円筒状の処理槽２と、この処理槽２に内設された３本の紫外線ランプ体３とを有している。
処理槽２は、例えばステンレス鋼から形成され、その上下の開口がフランジ４，５により閉塞されている。処理槽２の外側面の下方には、水を導入する導入ポート６が配設され、また、外側面の上方には、殺菌処理した水を導出する導出ポート７が配設されている。導入ポート６からは、殺菌前の水が所定の流量（或いは流圧）を保ちながら処理槽２内に導入され、その流圧によって処理槽２内を上方の導出ポート７に向かって移動する。そして、水は処理槽２内を移動中に上記紫外線ランプ体３による紫外線の照射を受けて殺菌され導出ポート７から外部に吐出される。

紫外線ランプ体３のそれぞれは、直管状の紫外線ランプ８と、この紫外線ランプ８を装着する例えば石英から形成された紫外線透過性の円筒管としてのランプスリーブ９とを有している。
ランプスリーブ９のそれぞれは、処理槽２の中心軸Ｃと平行に延在し、上下のフランジ４，５を貫通するように設けられ、その両端が開口し、ランプスリーブ９内への空気の流通が確保され、結露防止が図られている。
ランプスリーブ９の下側の端部は、フランジ４に設けられたランプスリーブホルダ１０及びランプスリーブ支持金具１１により支持され、このランプスリーブ支持金具１１には、紫外線ランプ８を支持するランプ支持金具１２が取り付けられている。

ランプ支持金具１２は、細い管状の受け金具１２Ａを有し、この受け金具１２Ａがランプスリーブ９内を上向きに伸びるように上記ランプスリーブ支持金具１１に取り付けられている。
受け金具１２Ａには、ランプスリーブ９の上端側の開口から挿入された紫外線ランプ８の下端部が挿入され、これにより、紫外線ランプ８がランプ支持金具１２によってランプスリーブ９内に支持される。
上記紫外線ランプ８は、ランプスリーブ９に装着した際に、導入ポート６から導出ポート７に亘って延在する程度の長さを有して構成されており、これにより、導入ポート６から導出ポート７に至る流路の全範囲にわたって紫外線が照射される。

３本の上記紫外線ランプ体３は、図３に示すように、処理槽２の中心軸Ｃから半径Ｒａの同心円の円周に沿って等間隔に配置されており、中心軸Ｃからみて隣り合う２つの紫外線ランプ体３がなす角度が各々１２０度（＝３６０度／３）と等角度になっている。
なお、上記半径Ｒａは、処理槽２の内径Ｒよりも小さい値であり、これにより各紫外線ランプ体３が処理槽２の内周面２Ａから距離Ｒｂ（＝Ｒ−Ｒａ）だけ離間して配置される。
また、紫外線ランプ体３は、３本に限らず、Ｎ（Ｎ≧３を満たず自然数）本の紫外線ランプ体３を処理槽２に内設する構成としても良い。但し、この構成においても、Ｎ本の紫外線ランプ体３のそれぞれは、処理槽２の中心軸Ｃから半径Ｒａの同心円の円周に沿って等間隔に配置され、中心軸Ｃからみて隣り合う２つの紫外線ランプ体３がなす角度が、各々（３６０度／Ｎ）と等角度になされる。

流水殺菌装置１の殺菌能力は、各紫外線ランプ体３の紫外線の出力（総紫外線量）に依存しており、紫外線ランプ８を収容したランプスリーブ９の表面にスケール等の汚れが付着しランプスリーブ９の透過率が低下したり、経時劣化に伴って紫外線ランプ８の性能が低下したりすると、紫外線の出力が低下し、これにより殺菌能力も低下する。

そこで、本実施形態では、流水殺菌装置１が、ランプスリーブ９の表面を清掃するランプスリーブ清掃機構２０と、紫外線を検出する紫外線検出ユニット４０とを有する構成としている。そして、ランプスリーブ清掃機構２０によって定期的にランプスリーブ９の表面を清掃することで、ランプスリーブ９の透過率の低下を防止し、更に、紫外線検出ユニット４０によって紫外線の出力を常時監視することで、紫外線ランプ８の性能低下等に起因する殺菌能力の低下を速やかに察知可能としている。

ランプスリーブ清掃機構２０の構成について詳述すると、図２及び図３に示すように、各ランプスリーブ９には、環状のクリーニングブラシ２１が嵌め込まれ、各クリーニングブラシ２１がクリーニングブラシサポート２２によって、処理槽２の中心軸Ｃの周りに等間隔に、なおかつ、同じ高さ位置に支持されている。
処理槽２の中心軸Ｃ上には、処理槽２を上下に貫通するボールネジ２３が配置され、このボールネジ２３にはボールネジナット２４が螺合し、このボールネジナット２４にクリーニングプレート３２が連結されている。
さらに、処理槽２内には、中心軸Ｃの周りに等間隔に、上下に延びる３本のガイドシャフト２９が配設され、これらのガイドシャフト２９に沿って移動するシャフトガイド３０に上記クリーニングプレート３２が連結されている。

また、処理槽２の上方外部には、フランジ５上に配置されたモータ支持部２５に支持されて防水モータ２６が配設され、この防水モータ２６の出力軸２６Ａにシャフト２７が連結されている。そして、このシャフト２７及び上記ボールネジ２３の上端部がタイミングプーリー２８及びベルト３１からなる回転力伝達機構によって連結されている。

以上の構成の下、防水モータ２６によってボールネジ２３が回転駆動されると、このボールネジ２３にボールネジナット２４によって連結されたクリーニングプレート３２が処理槽２内をガイドシャフト２９に沿って上下に移動する。そして、このクリーニングプレート３２の移動に伴って各クリーニングブラシ２１がランプスリーブ９の外周表面を払拭することでランプスリーブ９の清掃が行われることになる。

上記ボールネジ２３は、例えばステンレス鋼から形成され、ボールネジナット２４は、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等の合成樹脂から形成されている。このとき、紫外線ランプ体３が放射する紫外線によるボールネジナット２４の劣化を防ぐために、ボールネジナット２４の表面が紫外線に晒されるのを防止するステンレス鋼製のカバーがボールネジナット２４に取り付けられている。

上記クリーニングプレート３２は、通常時、紫外線の影を生じさせないようにすべく、処理槽２の底部近傍であって、少なくとも導入ポート６よりも低い位置に停留する。
そして、ランプスリーブ９を清掃するときには、防水モータ２６の駆動に伴って、導出ポート７の上方地点を折り返し点として、クリーニングプレート３２を処理槽２内で上下に往復移動する。この往復移動に伴ってクリーニングブラシ２１がランプスリーブ９の外周表面を払拭することとなり、これによりランプスリーブ９の清掃が行われ、ランプスリーブ９の汚れによる紫外線の出力低下が防止される。

次いで紫外線検出ユニット４０の構成について詳述する。
本実施形態では、紫外線ランプ体３の本数と同数の３つの紫外線検出ユニット４０を有し、紫外線検出ユニット４０の各々に、分光特性、角度特性及び入出力特性等の諸特性が揃ったもの（同一のもの）を用いられ、また、図３に示すように、各紫外線検出ユニット４０が処理槽２の内周面２Ａの周方向に沿って略等間隔に配置されている。
なお、本実施形態では、紫外線検出ユニット４０がそれぞれ紫外線ランプ体３と対向する位置に配置することとしているが、各紫外線検出ユニット４０同士が等間隔に配置されていれば、紫外線検出ユニット４０のそれぞれを紫外線ランプ体３と対向配置する必要はない。この事については後に詳述する。

図４は、図２に示す紫外線検出ユニット４０を拡大して示す図である。
処理槽２の外周面には、観察用穴部３５が開口したフランジ３６が設けられており、このフランジ３６に上記紫外線検出ユニット４０が取り付けられている。
紫外線検出ユニット４０は、上記フランジ３６の観察用穴部３５にＯリング３７を介在させて押し付けられ当該観察用穴部３５を塞ぐ、紫外線透過性材（例えば石英ガラス）から形成された透光窓としての観察窓４１と、観察窓４１をフランジ３６に押し付け固定する押さえ金具４２と、この押さえ金具４２と観察窓４１との間に介在し観察窓４１を保護する保護シート４３と、処理槽２の外側から観察窓４１に近接して配置され、観察窓４１を透過する紫外線を検出する紫外線センサユニット４４と、ユニット内部への外部の光（ノイズ）の進入を遮蔽するカバー４５とを有している。
そして、各紫外線検出ユニット４０によって観察窓４１を透過する紫外線を計測し、その変動を監視することで、紫外線ランプ８の性能低下等に起因する殺菌能力の低下が速やかに察知される。

ここで、処理槽２の内側に露出する観察窓４１の表面は、ランプスリーブ９と同様に汚れやすく、観察窓４１の表面に汚れが生じると、紫外線ランプ８の性能低下を正確に検出することができない。そこで、本実施形態においては、上記紫外線検出ユニット４０には、更に、観察窓４１の表面を清掃する観察窓清掃機構５０が設けられている。
観察窓清掃機構５０は、処理槽２の内側に面する側の観察窓４１の表面を払拭する払拭体としての板状のブレード５１と、処理槽２の外側に配置されたアクチュエータ５２と、アクチュエータ５２の出力軸５２Ａとブレード５１とを連結する連結軸としてのシャフト５３とを有している。

シャフト５３は、棒状部材と棹状部材を組み合わせて溶接等で一体構造とし、全体としてＬ字形状に形成してある。その先端部５３Ａは紫外線センサユニット４４の正面に延在し、この先端部５３Ａに上記ブレード５１が取り付けられている。
ブレード５１は、図５に示すように、通常時、紫外線センサユニット４４による紫外線測定を阻害しないように、紫外線センサユニット４４の正面を避けた位置に停留し、そして、観察窓４１を清掃する際には、アクチュエータ５２によってシャフト５３を介してブレード５１が揺動させられて当該ブレード５１がワイパーのように駆動される。これにより、観察窓４１が清掃され、観察窓４１の汚れの影響を受けずに紫外線センサユニット４４によって紫外線検出を行うことが可能になる。の影響を受けずに紫外線センサユニット４４によって紫外線検出を行うことが可能になる。

また、本実施形態では、処理槽２の側面にフランジ３６を設け、処理槽２の内周面２Ａからフランジ３６の分だけ凹んだ位置に観察窓４１を設けたため、ブレード５１がフランジ３６の凹部分に収まるように配置される。これにより、ブレード５１が処理槽２内に突出する事がなく、紫外線の余計な影を作ることがない。また、ブレード５１に加わる処理槽２内の水の流圧が低減されるため、ブレード５１が流圧によって揺動し紫外線検出ユニット４０による紫外線測定を阻害したり、或いは、シャフト５３との結合部分に余計な力が加わり破損を招くといった事が無い。

ここで、観察窓４１の全領域をブレード５１によって清掃する必要はなく、少なくとも紫外線センサユニット４４の正面に対応する領域だけ清掃すれば良い。
したがって、ブレード５１としては、紫外線センサユニット４４の正面を横断する程度の長さＬであれば十分である。
さらに本実施形態においては、上記シャフト５３を紫外線センサユニット４４に近接して配置しているため、上記ブレード５１を取り付けるためのシャフト５３の先端部５３Ａの長さを短縮することができる。

また、本実施形態では、上述した紫外線センサユニット４４の観察窓４１、押さえ金具４２、保護シート４３、紫外線センサユニット４４及び観察窓清掃機構５０は、一体的に取り扱い可能に組み立てられてユニット化されている。これにより、紫外線センサユニット４４を上記フランジ３６に取り付ける際に、紫外線検出ユニット４０の各パーツを個別に取り付ける必要がなく、ユニット化した紫外線検出ユニット４０を、一度に取り付ければ良いため、流水殺菌装置１の組み立て作業が容易となる。
また、紫外線センサユニット４４に不具合が生じた場合でも、紫外線センサユニット４４を一体的に取り外し、別途の紫外線センサユニット４４に交換すれば良いため、メンテナンス作業も容易になる。
さらに、校正器を用いて紫外線センサユニット４４を校正し基準センサユニットと合わせる等の各種の調整作業を工場等で予め行っておくことで、紫外線センサユニット４４の取り換え時に調整作業を省略することが可能となり、メンテナンス作業が更に容易となる。

上記紫外線検出ユニット４０の観察窓４１の清掃は、所定時間が経過するごとに行なわれる。本実施形態では、３つの上述した紫外線検出ユニット４０が設けられており、各紫外線検出ユニット４０の観察窓４１の清掃は、各個に独立したタイミングで行なわれるのではなく、互いに略同一のタイミングで行なわれる。
これにより、観察窓４１の汚れによる誤差を、紫外線検出ユニット４０のそれぞれの検出結果から取り除くことが可能となり、各紫外線検出ユニット４０の測定条件を揃えられる。さらに、紫外線ランプ体３のランプスリーブ９の清掃と同じタイミングで、各紫外線検出ユニット４０の観察窓４１の清掃を行う構成とすることで、より正確に紫外線を測定することができる。

ところで、本実施形態では、紫外線検出ユニット４０の個々の測定結果を個別に判断して紫外線ランプ８の交換時期を判別するのではなく、各紫外線検出ユニット４０の測定値の総和に基づいて、流水殺菌装置１の殺菌能力の低下を検出し、殺菌能力の低下が検出された場合に、図示せぬ警報表示器に、紫外線ランプ８の交換を促す警報を表示する。

さらに詳述すると、前掲図３に示すように、各紫外線ランプ体３（紫外線ランプ８）は、上述の通り、処理槽２の中心軸Ｃから距離Ｒａの位置に配置され、内周面２Ａから距離Ｒｂだけ離間されている。この距離Ｒｂは、内周面２Ａに設けた観察窓４１のそれぞれから３本の紫外線ランプ８の全てが観測可能な距離である。すなわち、各紫外線検出ユニット４０のそれぞれは、３本の一群の紫外線ランプ８と距離Ｒｂ以上離れているため、これら３本の紫外線ランプ８のそれぞれが放射する紫外線を検出する。

ここで、図３に示すように、各紫外線ランプ体３に紫外線ランプ体３Ａ〜３Ｃと符号を付して各々を区別し、また、紫外線検出ユニット４０についても、紫外線ランプ体３Ａ〜３Ｃと対応して紫外線検出ユニット４０Ａ〜４０Ｃと符号を付して各々を区別して表記する。
このとき、図６に示すように、紫外線検出ユニット４０Ａ〜４０Ｃの各々においては、対向する、すなわち、直近に位置する紫外線ランプ体３Ａ〜３Ｃが消灯したときに検出照度が大きく低下し、これとは逆に、遠方に位置する紫外線ランプ体３Ａ〜３Ｃが消灯したときの検出照度の低下は小さい。すなわち、紫外線ランプ体３Ａ〜３Ｃまでの距離によって照度変化に対する感度が異なるため、紫外線検出ユニット４０Ａ〜４０Ｃの個々の検出結果を個別に判断しても、紫外線出力の正確な検出は不可能である。

これに対して、各紫外線検出ユニット４０が一群の紫外線ランプ体３の周囲を囲んで等間隔に配置され、また、紫外線検出ユニット４０の各々に、分光特性、角度特性及び入出力特性等の諸特性が揃ったもの（同一のもの）を用いているため、それぞれの紫外線検出ユニット４０の測定値を加算して総和平均を算出することで、図６に示すように、紫外線ランプ体３Ａ〜３Ｃの各々の消灯／点灯に対して均一な照度変化を示すこととなり、各紫外線検出ユニット４０の感度の違いを相殺することが可能となる。

これにより、３本の紫外線ランプ体３が放射する紫外線の出力（総量）を正確に検出し、その紫外線の出力の高低に基づいて、流水殺菌装置１の殺菌能力の高低を正確に検出することが可能となる。そして、紫外線の出力の検出値が、殺菌能力が低いことを示唆する所定の基準値を下回った場合には、上述のように、図示せぬ警報表示器に、紫外線ランプ８の交換を促す警報が表示されることとなる。
このとき、本実施形態では、各紫外線検出ユニット４０の観察窓４１をそれぞれ同一のタイミングで清掃する構成としているため、紫外線検出ユニット４０ごとの観察窓４１の汚れ具合による誤差が取り除かれ、紫外線の出力がより正確に検出される。

上述の通り、各紫外線検出ユニット４０が、一群の紫外線ランプ体３のそれぞれの紫外線を検出し、かつ、これら一群の紫外線ランプ体３の周囲を囲んで等間隔に配置されていれば、紫外線検出ユニット４０が紫外線ランプ体３ごとに対向して配置されていなくとも、各紫外線検出ユニット４０の総和から３本の紫外線ランプ体３が放射する紫外線の出力を正確に検出することが可能である。
したがって、例えば図７の仮想線にて示すように、各紫外線検出ユニット４０を処理槽２の中心軸Ｃを中心として任意の角度（図示例では６０度）回転させて紫外線の検出を行っても、回転させる前の配置で検出した結果と同等の結果を得ることができる。

さらに、一群の紫外線ランプ体３の紫外線を紫外線検出ユニット４０の各々が検出可能であれば、紫外線ランプ体３は中心軸Ｃの周りに等間隔に配置されていればＮ（Ｎ≧３）本以上であっても良い。
紫外線ランプ体３の本数がＮ本である場合には、紫外線ランプ体３の本数と同数の紫外線検出ユニット４０を、一群の紫外線ランプ体３の周囲を囲んで等間隔に配置することで紫外線の出力を正確に検出することが可能である。

しかしながら、紫外線ランプ体３の本数が増えるごと紫外線検出ユニット４０の数を増やすと装置コストが高くなる。
そこで、発明者は、実験等を重ねることで、次のような知見を得た。すなわち、紫外線ランプ体３の本数がＮ本である場合、紫外線検出ユニット４０の個数を３個、或いは、Ｎの因数のうち、値が３以上の因数を紫外線検出ユニット４０の個数としても、十分な精度で紫外線の出力を計測することができるという事である。

図８は、実験対象の紫外線ランプ体３及び紫外線検出ユニット４０の配置を示す図である。この図に示すように、処理槽２の中心軸Ｃの周りに等間隔に１２個の紫外線ランプ体３を配置し、また、各紫外線ランプ体３の対向位置に紫外線検出ユニット４０を配置した場合を対象に発明者らは実験を行った。
なお、以下の説明においては、処理槽２内を時計の文字盤の如く１時〜１２時の方向に区切り、各方向によって紫外線検出ユニット４０及び紫外線ランプ体３を区別する。

図９は、１２時、３時、６時及び９時の方向に位置する４本の紫外線ランプ体３を使用した場合に、紫外線検出ユニット４０として使用する数を変えたときの検出結果を示す図であり、図９（Ａ）は１個の紫外線検出ユニット４０を使用し、図９（Ｂ）は３個の紫外線検出ユニット４０を使用し、また、図９（Ｃ）は４個の紫外線検出ユニット４０を使用した場合を示す。
図９（Ａ）に示すように、紫外線検出ユニット４０を１個だけ使用して紫外線出力の検出を行った場合には、１時〜１２時方向のどの紫外線検出ユニット４０を使用しても、紫外線ランプ体３までの距離に基づく感度の違いが生じる。

これに対して、図９（Ｂ）に示すように、紫外線検出ユニット４０を３個だけ使用した場合、１時〜１２時方向の紫外線検出ユニット４０の中から等間隔に配置される４つを選択すれば、どのような紫外線検出ユニット４０の選択であっても、紫外線ランプ体３の消灯本数に対して略線形に照度パワーが低下し、概ね良好な検出精度が維持されている。
また図９（Ｃ）に示すように、紫外線ランプ体３の本数と同数の４個の紫外線検出ユニット４０を使用した場合、１時〜１２時方向の紫外線検出ユニット４０の中から等間隔に配置される４個を１組として選択すれば、３種類の組のうちどの組を選択しても、紫外線ランプ体３の消灯本数に対して線形に照度パワーが低下し、なおかつ、ほぼ同じ検出結果が得られ、精度の高い検出が可能であることが示されている。

図１０は、１２時、２時、４時、６時、８時及び１０時の方向に位置する６本の紫外線ランプ体３を使用した場合に、紫外線検出ユニット４０として使用する数を変えたときの検出結果を示す図であり、図１０（Ａ）は、任意の１個の紫外線検出ユニット４０を使用し、図１０（Ｂ）は２個の紫外線検出ユニット４０を使用し、また、図１０（Ｃ）は３個の紫外線検出ユニット４０を使用した場合を示す。
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、紫外線検出ユニット４０を１個だけ使用して紫外線出力の検出を行った場合、及び、２個使用して紫外線出力の検出を行った場合には、紫外線ランプ体３までの距離に基づく感度の違いが生じ、適切な検出ができない。

これに対して、紫外線検出ユニット４０を３個だけ使用した場合には、図１０（Ｃ）に示すように、１時〜１２時方向の紫外線検出ユニット４０の中から等間隔に配置される３個を１組として選択すれば、３個の紫外線検出ユニット４０が紫外線ランプ体３の間に配置される位置関係の場合（１−５−９、３−７−１１時加算結果）には高い検出精度が得られ、３個の紫外線検出ユニット４０が紫外線ランプ体３背後に配置される位置関係の場合（２−６−１０、４−８−１２時加算結果）であっても、実用上問題のない良好な検出精度を得ることができる。
なお、紫外線ランプ体３の本数と同数の６個の紫外線検出ユニット４０を使用した場合には、より高い検出精度を得られるが、高価な紫外線検出ユニット４０を６個使用するため装置コストが高くなり、適切ではない。

図１１は、紫外線検出ユニット４０を処理槽２の周囲に等間隔に１０個配置しつつ、処理槽２の中心軸Ｃの周りに等間隔に５本の紫外線ランプ体３を配置した構成を示す図である。なお、各紫外線検出ユニット４０を１０方向に配置された紫外線検出ユニット４０から時計回りに順に、紫外線検出ユニット４０−１〜４０−１０まで符号を付して各々区別すると共に、各紫外線ランプ体３を、５方向に配置された紫外線ランプ体３から時計回りに順に、紫外線ランプ体３−１〜３−５まで符号を付して各々区別する。
図１２は、図１１に示す構成の場合に、紫外線検出ユニット４０として使用する数を変えたときの検出結果を示す図であり、図１２（Ａ）は任意の１個の紫外線検出ユニット４０を使用し、図１２（Ｂ）は２個の紫外線検出ユニット４０を使用し、また、図１２（Ｃ）は５個の紫外線検出ユニット４０を使用した場合を示す。

図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すように、紫外線検出ユニット４０を１個だけ使用して紫外線出力の検出を行った場合、及び、２個使用して紫外線出力の検出を行った場合には、紫外線ランプ体３までの距離に基づく感度の違いが生じ、適切な検出ができない。
これに対して、図１２（Ｃ）に示すように、紫外線ランプ体３の本数と同数の５個の紫外線検出ユニット４０を使用した場合には、精度良く紫外線を検出することが可能である。

図１３は、１２時〜１時方向の各々に紫外線検出ユニット４０を配置しつつ、処理槽２の中心軸Ｃの周りに等間隔に８本の紫外線ランプ体３を配置した構成を示す図である。なお、各紫外線ランプ体３を、１２時方向に配置された紫外線ランプ体３から時計回りに順に、紫外線ランプ体３−１〜３−８まで符号を付して各々区別することとする。
図１４は、図１３に示す構成の場合に、紫外線検出ユニット４０として使用する数を変えたときの検出結果を示す図であり、図１４（Ａ）は１個の紫外線検出ユニット４０を使用し、図１４（Ｂ）は３個の紫外線検出ユニット４０を使用し、また、図１４（Ｃ）は４個の紫外線検出ユニット４０を使用した場合を示す。

これらの図に示すように、紫外線ランプ体３の本数が８本である場合も、紫外線検出ユニット４０を１個だけ使用して紫外線出力の検出を行った場合には、紫外線ランプ体３までの距離に基づく感度の違いが生じて、適切な検出ができない。
これに対して、紫外線検出ユニット４０を３個だけ使用した場合には、精度良く紫外線を検出することが可能である。
さらに、図１４（Ｃ）に示すように、紫外線ランプ体３の本数である「８」の因数のうち、値が「３」以上の因数のひとつである「４」を紫外線検出ユニット４０の個数としても、１時〜１２時方向の紫外線検出ユニット４０の中から等間隔に配置される４個を１組として選択すれば、３種類の組のうちどの組を選択しても、紫外線ランプ体３の消灯本数に対してほぼ線形に照度パワーが低下し、なおかつ、ほぼ同じ検出結果が得られ、精度の高い検出が可能であることが示されている。

以上のことから、紫外線ランプ体３がＮ（Ｎ≧３を満たす自然数）本以上の場合には、３個或いはＮ個の紫外線検出ユニット４０、または、Ｎの因数のうち値が「３」以上のいずれかの因数の値に相当する数の紫外線検出ユニット４０を、Ｎ本の紫外線ランプ体３を囲んで等間隔に配置することで、それぞれの紫外線検出ユニット４０の検出値の総和に基づいて、Ｎ本の紫外線ランプ体３が発する紫外線を正確に検出できることが示される。

特に、紫外線ランプ体３が４本以上である場合には、紫外線検出ユニット４０を３個、或いは、紫外線ランプ体３の本数Ｎの因数のうち、値が「３」以上であり、なおかつ、最も小さい因数の値を紫外線検出ユニット４０の個数とすることで、紫外線検出ユニット４０の数を抑えつつ、精度良く紫外線を検出することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、少なくともＮ（但しＮ≧３）本以上の紫外線ランプ体３（紫外線ランプ８）を、処理槽２の中心軸Ｃの周りに等間隔に配置し、３個以上かつＮ個以下の紫外線を検出する紫外線センサユニット４４を内蔵した紫外線検出ユニット４０を、処理槽２の内周面２Ａの周方向に沿って略等間隔に、かつ、紫外線ランプ体３から所定長Ｒｂ以上離間させて設けているため、各々の紫外線センサユニット４４が、その内側に配置されたＮ本の紫外線ランプ体３が放射する紫外線を検出することになる。そして、紫外線センサユニット４４のそれぞれの検出値の総和を算出することで、各紫外線センサユニット４４と紫外線ランプ体３との間の距離の違いによる感度の違いが相殺され、Ｎ本の紫外線ランプ体３の総紫外線量が正確に検出される。
これにより、この総紫外線量に基づいて装置の殺菌能力の低下を正確に検出することができ、また、紫外線ランプ８の交換時期を正確に検出することができる。

特に、紫外線ランプ体３の本数がＮ本である場合に、このＮの因数のうち、値が３以上の因数の値を紫外線検出ユニット４０の個数とすることで、紫外線検出ユニット４０の数を抑えつつ、精度良く紫外線を検出することができる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、上述した実施形態では、紫外線殺菌装置の一例として流水殺菌装置を例示したが、これに限らず、処理槽に紫外線ランプを内設し、殺菌対象物をこの処理槽内で移動させて紫外線殺菌装置であれば、任意の装置に本発明を適用することが可能である。

本発明の実施形態に係る流水殺菌装置の構成を示す図である。流水殺菌装置の断面を示す図である。図２のＡ−Ａ断面を示す図である。本発明の実施形態に係る流水殺菌装置の構成を示す図である。観察窓清掃機構の動作を示す模式図である。３つの紫外線検出ユニットによる紫外線検出の原理を説明するための図である。紫外線検出ユニットの配置の一例を示す図である。実験対象の紫外線検出ユニット及び紫外線ランプ体の配置構成を模式的に示す図である。４本の紫外線ランプ体を使用した場合に、紫外線検出ユニットの数を変えたときの検出結果を示す図であり、（Ａ）は１個の紫外線検出ユニットを使用した場合、（Ｂ）は３個の紫外線検出ユニットを使用した場合、（Ｃ）は４個の紫外線検出ユニットを使用した場合を示す。６本の紫外線ランプ体を使用した場合に、紫外線検出ユニットの数を変えたときの検出結果を示す図であり、（Ａ）は１個の紫外線検出ユニットを使用した場合、（Ｂ）は３個の紫外線検出ユニットを使用した場合、（Ｃ）は６個の紫外線検出ユニットを使用した場合を示す。実験対象の紫外線検出ユニット及び紫外線ランプ体の配置構成を模式的に示す図である。５本の紫外線ランプ体を使用した場合に、紫外線検出ユニットの数を変えたときの検出結果を示す図であり、（Ａ）は１個の紫外線検出ユニットを使用した場合、（Ｂ）は３個の紫外線検出ユニットを使用した場合、（Ｃ）は５個の紫外線検出ユニットを使用した場合を示す。実験対象の紫外線検出ユニット及び紫外線ランプ体の配置構成を模式的に示す図である。８本の紫外線ランプ体を使用した場合に、紫外線検出ユニットの数を変えたときの検出結果を示す図であり、（Ａ）は１個の紫外線検出ユニットを使用した場合、（Ｂ）は３個の紫外線検出ユニットを使用した場合、（Ｃ）は４個の紫外線検出ユニットを使用した場合を示す。

符号の説明

１流水殺菌装置（紫外線殺菌装置）
２処理槽
３、３Ａ〜３Ｃ、３−１〜３−８紫外線ランプ体
８紫外線ランプ
９ランプスリーブ
３５観察用穴部
３６フランジ
４０、４０Ａ〜４０Ｃ紫外線検出ユニット
４１観察窓
４４紫外線センサユニット
５０観察窓清掃機構
５１ブレード
５２アクチュエータ
Ｃ中心軸
Ｎ本数
Ｒ内径

Claims

円筒状の処理槽と、前記処理槽内に設置される紫外線ランプとを有し、前記処理槽内に導入された殺菌対象物に紫外線を照射して前記殺菌対象物の殺菌を行う紫外線殺菌装置において、
少なくともＮ（但しＮ≧３）本以上の前記紫外線ランプを、前記処理槽の中心軸の周りに等間隔に配置し、
３個以上かつＮ個以下の紫外線を検出する特性の揃った光センサを、前記処理槽の内周面の周方向に沿って略等間隔に、かつ、前記紫外線ランプの各々の紫外線を検出可能な程度に離間させて設け、
前記光センサのそれぞれが検出した検出値の総和に基づいて殺菌能力の低下を検出し、前記紫外線ランプの交換を促す手段を備えた
ことを特徴とする紫外線殺菌装置。
請求項１に記載の紫外線殺菌装置において、
前記紫外線ランプの本数である前記Ｎの因数のうち、値が３以上の因数の値を前記光センサの個数としたことを特徴とする紫外線殺菌装置。
請求項１に記載の紫外線殺菌装置において、
前記紫外線ランプの対向位置のそれぞれに前記光センサを設けた
ことを特徴とする紫外線殺菌装置。