JP4866244B2 - Ｕｖ線を用いた水殺菌装置のｕｖランプの保護シースを洗浄する装置 - Google Patents

Description

本発明は、精製ならびに水を飲用可能にすることの両方の目的での殺菌に関連する水処理の分野に関する。

さらに詳細には、本発明は、紫外線を照射することによる水の殺菌に関する。本発明は、開放されたチャネルまたは密閉されたリアクタのどちらかに設置された水殺菌装置に適用する。

このような技術において、殺菌すべき水は、１８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する紫外線を放出する１つまたは複数の光源ユニットが内部に設置されたチャネルまたはリアクタを通過する。これらユニットは、互いに平行な垂直のモジュールに構成されており、これらの各モジュールは、１つまたは複数の列の垂直のＵＶ光源を備えており、これらＵＶ光源は、石英製のシースによって保護されている。

これら光源ユニットは、光源全てが浸漬するようにチャネルまたはリアクタ内に配置される。各モジュールは、ビームによって適所に保持されており、このビームは、複数の支持体を備えており、これら支持体は、紫外線を透過する保護シース内に光源を保持している。

チャネルの場合、水を可能な限り長く殺菌用の照射線と接触させるために、光源の長さ方向の軸が水流の方向と実質的に平行になるように、光源を配置する。それゆえ水殺菌チャネルには、チャネル内に代わる代わる順々に配置された複数の光源ユニットが備えられている。

紫外線照射によるこの殺菌技術は、約２０年に渡って存在している。技術が進化するにつれて、ＵＶ光源は特に低圧ＵＶ光源技術のおかげで強度が増し、このことにより各光源ユニットは大量の水を処理できる。

これに対して、特に処理水が廃水からなる場合、様々な規模の沈着物がＵＶ光源の保護シースの表面に発生し、紫外線の透過を徐々に妨害する。この天然の付着物は、水質および殺菌装置ユニットになされる保守によって、よりゆっくりと又はよりはやく発生する。

結果として、紫外線水殺菌装置にこれら保護シースを洗浄する手段を装備することは、今や一般的である。

既知の技術によれば、保護シースの洗浄は、以下の方法の１つを使用して実施される。
シースに沿って前後運動を実施する自動または手動の掻き取り器（スクレーパ）を使用する機械洗浄。
化学洗浄。
機械および化学洗浄の併用。

本発明は詳しくはスクレーパ、特に自動スクレーパを使用する洗浄に関する。

現在、既知のスクレーパによる解決策は、保護シースを囲む研磨用の表面を有する機械的なアセンブリを使用することからなる。この機械的なアセンブリは、シースに沿って滑動する駆動手段に接続されている。

既知の機械的なアセンブリのうち、我々は、研磨用表面が複数のリングの使用によって得られる機械的なアセンブリについて知っている。リングの少なくとも１つは、シース表面を磨くためにシース表面に十分な圧力を及ぼすことができるような弾性であり、このリングシステムは、直径のある程度の変化に耐えられるように設計されている。

実際に、十分に大きい掻き取り力を得るために、リングの寸法を保護シースの直径にかなり正確に合わせる必要がある。

これに対して、保護シースは、ある寸法公差で製造されているが、この寸法公差は、リングの直径が同じで、保護シースの直径がより小さい場合には、所望の洗浄を達成するためには掻き取り力がもはや十分でないという結果をもたらす。

さらに研磨表面が通常の摩耗を受けるにつれ、掻き取り力は低下する。

もちろん前述したように、不十分な洗浄は紫外線の透過に弊害をもたらすため、このことは望ましくない。したがって掻き取り用リングとシースとの間の不適切な寸法比によって生じる不十分な掻き取り力は、全体的な殺菌設備の全般的な効率に影響を及ぼすことがある。

さらに、保護シースの全長に沿ってスクレーパ手段を正確かつ柔軟に誘導することが必要である。

実際に、光源が互いに対して完璧に整列していることは稀であり、したがってスクレーパ手段の軌道は光源の様々な向きによって定められるので、スクレーパ手段が移動している間、スクレーパ手段の向きを光源の向きに合わせる必要がある。

前述したように複数のリングが使用される既知の洗浄装置では、装置の正しい動作に不可欠な機能は、特に各種リングにまで広がっている。

それゆえ我々は、実施形態に従えば、研磨し且つシースの直径を補正するためのリングと、シース間の配列の欠陥を補正するためのリングを識別することができる。

これらリングは、エンベロープによって保持されており、このエンベロープは、駆動アームによって保持されている支持体にこれらリングを接続するものである。支持体は、このリングのためのエンベロープを囲むフランジでもよく、このフランジは、シースに沿ってリングを駆動させるためにリングを締め付ける。それゆえフランジは、駆動アームへの取り付け手段によって駆動手段に接続されていると我々は理解することができる。

もちろんこのアームは、互いに垂直な光源と同じ数の支持体を支持する。実際に、このアームは２本のＵＶ光源のカラム間に延びて、２本の光源のカラムのための支持体を保持する。

この解決策は、多くの製造工程および組み立て工程を含む。実際に、駆動アームは複数の組み立て工程を必要とし、支持体は鋳造によって製造し、最終的に支持体は溶接またはたいていはボルト止めによって、駆動アームに取り付ける必要がある。

さらに１モジュール当たり４〜１８のＵＶ光源を設けることが普通であり、１ユニットは最大１０のモジュールを備えることができる。もちろん紫外線水殺菌設備は、複数のユニットを備える。

したがって我々は、駆動アームにボルト止めされる支持体の数が、したがってかなり多いことを理解できる。したがって、これらの洗浄装置を設置するための組み立て時間および人件費は非常に重要である。

本発明の１つの具体的な目的は、従来技術の欠点を克服することである。

さらに具体的には、本発明の目的は、ＵＶ光源の保護シースを洗浄する手段が、従来技術よりも安価に製造および設置された紫外線水殺菌装置を提案することである。

本発明の別の目的は、既存の解決策の利点を維持して、特に、
保護シースの直径の変化または掻き取り用リングの摩耗にかかわらず、おおよそ一定の掻き取り力を確保する洗浄手段を提供し、
シース間の互いの向きの欠陥を補正する洗浄手段を提供することである。

本発明の別の目的は、洗浄手段が容易に設計および実装されるそのような装置を提供することである。

これらの目的は、以下で明らかになる他の目的と共に、紫外線水殺菌装置に係る本発明のおかげで達成される。この装置は、複数のＵＶ光源を備えており、これらＵＶ光源は、ＵＶ線に対して透過性の材料から作られ且つおおよそ円筒形の形状である少なくとも１つのシースによりそれぞれ保護されており、前記装置は、シースを洗浄する手段を備えており、このシース洗浄手段は、各シースを囲む少なくとも１つの掻き取り用リングを備えており、この掻き取り用リングは、駆動手段により前記シースに沿って移動することができ、この掻き取り用リングは、少なくとも１つの駆動アセンブリに取り付けられており、この駆動アッセンブリは支持手段を備えており、この支持手段は、前記駆動手段に接続された少なくとも１つの駆動アームによって支えられており、前記掻き取り用リングのための支持手段は、少なくとも１つの密閉されたブッシュを備え、このブッシュの内部に掻き取り用リングが取り付けられており、前記支持手段は、１つまたは複数の前記駆動アームと共に一体型の駆動アセンブリを形成している。

このようにして、複数の理由で好都合である紫外線光源のシースの洗浄装置が得られる。

第１に、密閉されたブッシュによって構成された支持手段は、特にシンプルで効率的である、掻き取り用リングとの共働手段を形成する。

以下でより明らかになるように、掻き取り用リングは、従来技術のリングエンベロープを一切必要とせずに、ブッシュに直接的に取り付けることができる。

第２に、掻き取り用リングの駆動アセンブリが（組み立てなしで）一体で作られる。したがって我々は、伝統的な解決策を用いて支持体を１つずつ組み立てるために必要な非常に長い組み立て時間を消滅させることができる。

結果として手動操作が削減される。部品の数も削減される。特に、留め具（ボルト）のコストが低減される。

さらに、ストックされていない流通部品の数が大幅に減少するため、物流が大幅に単純化される。

装置の製造、組み立ておよび取り付け中に、著しい収益が想定できる。

１つの好都合な解決策において、前記掻き取り用リングは、その形状を変化させるスロットを有する。

結果として、シース直径の公差の変動とは無関係に、またはスクレーパ手段の（摩擦によって極めて普通に現れる）摩耗度とは無関係に、保護シースの全長に沿る連続的な掻き取りが、一定の又は実質的に一定の掻き取り作用として得られる。

結果として得られるシースの洗浄の質は、従来の解決策の洗浄の質と全く同等である。

１つの好ましい解決策において、前記掻き取り用リングは、前記支持手段のブッシュのハウジングとして作用する外縁の溝を有する。

このようにして、掻き取り用リングは、駆動アセンブリのブッシュの内側に効率的に保持される。

さらに、リングは簡単で効率的にブッシュに取り付けられる。それらは、リングのスロットの端部をくっつけるために、つまむ必要があるだけである。

これによりリングは、リングの外径が駆動アセンブリのブッシュ内に挿入されるように変形される。リングが解放されると、ブッシュがリングの溝内に挿入される、最初の形に戻る。

リングはわずか２、３秒で取り付けられる。

１つの好ましい解決策において、各掻き取り用リングは、弾性の戻り手段と共働して、リングをシースに締め付けるようにする。

これにより我々は、掻き取り手段の形状を保護シースの断面形状に適合するように変化させるために、容易に実施される簡単で効率的な手段を得る。

１つの好都合な解決策において、前記弾性の戻り手段は環状のバネを含む。

そのような弾性の戻り手段は特に製造および実装するのに安価である。

第１の好ましい実施形態において、前記弾性の戻り手段は、前記リングの外縁の溝の中に収容される。

前記弾性の戻り手段は容易にフィットする。これら戻り手段が環状のバネによって形成されており、そのバネの形状が溝の形状に特に適合する場合に、これら戻り手段は、効率的に適所に保持される。

第２の実施形態において、前記弾性の戻り手段は、前記リングの一部を形成する。

これにより我々は、製造するのにより高価であるが、さらに容易で迅速に設置される部品を得る。

これにより我々は、特定の取り付け部品を必要としない特に簡単で効率的なアセンブリを得る。

これらの実施形態の一方または他方により、前記外縁の溝は、前記支持体と前記溝の内部側面との間に間隙ができるように、寸法の決定がされる。

このようにして、洗浄装置は、保護シースに存在し得る向きのわずかな変動を自動的に補正するように設計される。

よってこの補正は、リングとその支持体との間の間隙のおかげで簡単に得られる。

別の好都合な特徴により、前記外縁の溝の深さは、一方は前記ブッシュと、他方は前記溝の底および／または前記弾性戻り手段との間に環状の間隙ができるように、寸法の決定がされる。

これら間隙のおかげで、我々は、リングと支持体の間に２つの自由度を得るための簡単な手段を得る。

好ましくは、１つまたは複数の前記駆動アセンブリはそれぞれ、少なくとも２つの駆動アームを備えており、これらアーム間には、少なくとも２つの複数のブッシュがアーム間を横断するように延びて配置されている。

これにより本発明の駆動アセンブリは、以下で開示されるような自動化技術により、簡単なプレートから得ることができる。

本発明は、また、前記した紫外線水殺菌装置に装備されるように設計された駆動要素に関する。

本発明は、また、この駆動要素の製造方法に関する。

好都合には、この製造方法は、
切り抜き、
鋳造、
曲げ、
打ち抜き、
熱形成
の少なくとも１つを使用して実施される。

本発明の他の特徴および利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明および添付図面を読むことにより、さらに明確になる。なお、以下の説明は、なんらの制限を提供するものではない。

前述したように、本発明の装置は、紫外線水殺菌装置に装備されるために設計されている。

この種の殺菌装置は、互いに平行に配置された複数の殺菌モジュール（この場合は６つ）の結合によって構成されることが指摘される。殺菌モジュールのそのような結合は、当業者によって伝統的に「ユニット」と呼ばれる。

図１および図２に示される１つの具体的な実施形態において、各モジュールはビーム１を備えており、このビーム１には支持体２（ビーム１本当たり２本の支持体）が取り付けられており、この支持体２はこれに垂直する２列の光源形成手段３を支えている（なお、「光源形成手段」とは、ＵＶ光源３１と、一般に石英などの紫外線に対して透過性を有する材料から作られるその保護シース３２と、その上端および下端のコネクタとによって形成されるアセンブリを意味する）。

図１に示すように、各モジュールは駆動アセンブリ４を備えており、これら駆動アセンブリ４はキャリッジ５に取り付けられている。これら駆動手段４は、光源形成手段３の上で滑動するように設計されており、その移動範囲はＵＶ光源の長さに対応している。

図３から図５を参照すると、洗浄手段として、保護シース３２上を滑動するように設計されたリング７が設けられており、このリング７は研磨用の粗い表面７１を有しており、この研磨用表面が保護シース３２の表面を掻き取りながら滑動する。

本実施形態によれば、リング７は、スロット７２を有する開放されたリングである。このスロットは、リングによって占有されるスペースを変化させることができる。

このようにして、研磨用表面７１の形状は、保護シース３２の断面の形状に従って変化させることができる。

図３から図５に示すように、開放されたリング７は、環状のバネ７３によって形成された弾性の戻り手段と共働して、リング７が保護シース３２を締め付けるようになっている。

もちろん、この環状のバネの剛性は、想定される各種の実施形態によって変えることができる。この剛性は、リングがシースを確実に締め付けるとともに、掻き取る力が強すぎる場合にはリングが「開く」ように設計されていることが好ましい。

この環状のバネ７３は、開放されたリング７の外縁に位置する溝７４内に収容される。

このような環状のバネは、本実施形態では金属製の開放されたリングであるが、想定できる他の実施形態では、弾性材料で作られたリングでもよいし、螺旋状のバネでもよい。

なお、想定できる別の実施形態では、環状のバネ７３は、開放されたリング７の材料の一部とすることもできる。

さらに、リング７は駆動アセンブリに取り付けられている。駆動アセンブリの複数のブッシュ４１は、各リング７を包囲するとともに、各リングの外縁にある溝７４内に貫入している。以下、これら駆動アセンブリについてより詳細に説明する。

リングとそれに対応するブッシュ４１との間に、２つの軸方向の自由度を提供するために、リング７の外周にある溝７４は、
ブッシュ４１と溝７４の内部側面との間の間隙Ｊ１と、
ブッシュと溝７４底部に位置する環状のバネ７３との間の間隙Ｊ２と
ができるように寸法決定される。

図６および図７を参照すると、本実施形態によれば、駆動アセンブリ４は、駆動キャリッジ５に取り付けられた２本の駆動アーム４２と、内側にリング７を取り付けるための一連のブッシュ４１とを備えている。図示するように、ブッシュ４１は、２本のアーム４２の間で、対になって配置されている。

このような駆動アセンブリ４は、ステンレス鋼プレートから一連の切り抜き（好ましくはレーザ切断技法による）を実施することによって作製される。本実施形態では、２ｍｍ厚の３１６Ｌステンレス鋼を使用する。

なお、想定できる他の実施形態では、このアセンブリを複合材料などの他の防錆材料から製造してもよい。

上記の切り抜きステップを実施した後、アーム４２とリング４１とを備えた一体型のアセンブリが得られる。次に、このアセンブリのバリを取り、そしてアーム４２をアッセンブリの全長に対して直角に位置するように曲げる（これにより駆動アセンブリが強固になるようにする）。

本実施形態では、切り抜きステップはレーザ切断装置を使用して実施する。このような装置は、満足な精度を得ることができる（例えば水ジェット切断装置を想定することができる）。

レーザ切断フェーズを自動化することが好ましい。次に部品を曲げて、図７に示すように２本のアーム４２を得る。これにより、最小限の労力で迅速に駆動手段を得ることができる（これにより部品のコストを明らかに削減することができる）。

この駆動アセンブリを得たら、そのブッシュの内側に掻き取りリングを取り付け、そしてこのアセンブリを駆動キャリッジに取り付けた後、これら全てを水殺菌装置のＵＶ光源に沿ってキャリッジの移動ガイド手段の上に設置する。

上述したように、リングの外径が駆動アセンブリのブッシュ内に挿入できるように、リングを変形することによってリングを取り付ける。リングが解放されると、ブッシュがリングの溝に挿入され、リングは元の形に戻る。

紫外線水殺菌装置を示す模式図である。 紫外線水殺菌装置を示す模式図である。 掻き取り手段を示す断面図である。 掻き取り手段を示す正面図である。 掻き取り手段を示す平面図である。 本発明の洗浄装置の駆動アセンブリを示す正面図である。 本発明の洗浄装置の駆動アセンブリを示す斜視図である。

Claims (8)

1. 複数のＵＶ光源（３１）を備えた紫外線水殺菌装置であって、前記ＵＶ光源は、ＵＶ線に対して透過性の材料から作られ且つおおよそ円筒形の形状である少なくとも１つのシース（３２）によりそれぞれ保護されており、前記装置は、前記シースを洗浄する手段を備えており、このシース洗浄手段は、各シースを囲む少なくとも１つの掻き取り用リング（７）を備えており、この掻き取り用リングは、駆動手段（５）により前記シース（３２）に沿って移動することができ、この掻き取り用リング（７）は、少なくとも１つの駆動アセンブリに取り付けられており、この駆動アッセンブリは支持手段（４１）を備えており、この支持手段（４１）は、前記駆動手段（５）に接続された少なくとも１つの駆動アーム（４２）によって支えられている紫外線水殺菌装置において、
   前記掻き取り用リング（７）のための前記支持手段（４１）が、少なくとも１つの密閉されたブッシュを備え、このブッシュの内部に前記掻き取り用リング（７）が取り付けられているとともに、前記支持手段（４１）が、１つまたは複数の前記駆動アーム（４２）と共に一体型の駆動アセンブリを形成し、
   前記掻き取り用リング（７）が外縁に溝（７４）を有しており、この溝が前記支持手段（４１）のブッシュのハウジングとして作用するとともに、前記支持手段（４１）と前記外縁の溝（７４）の内部側面との間に間隙ができるように、前記外縁の溝（７４）および／または前記ブッシュの寸法が決定されており、且つ前記ブッシュと前記溝（７４）の底との間に環状の間隙ができるように、前記溝（７４）の深さの寸法が決定されていることを特徴とする紫外線水殺菌装置。
2. 前記掻き取り用リング（７）が、その形状を変化させるスロット（７２）を有することを特徴とする請求項１に記載の紫外線水殺菌装置。
3. 前記掻き取り用リング（７）がそれぞれ、弾性の戻り手段（７３）と共働して、前記リング（７）を前記シース（３２）に締め付けるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線水殺菌装置。
4. 前記弾性の戻り手段（７３）が環状バネを備えることを特徴とする請求項３に記載の紫外線水殺菌装置。
5. 前記弾性の戻り手段（７３）が、前記リング（７）の前記外縁の溝（７４）に収容されていることを特徴とする請求項３または４に記載の紫外線水殺菌装置。
6. 前記弾性の戻り手段（７３）が、前記リング（７）の一部を形成することを特徴とする請求項３または４に記載の紫外線水殺菌装置。
7. 前記ブッシュと前記弾性戻り手段（７３）との間にも環状の間隙ができるように、前記溝（７４）の深さの寸法が決定されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の紫外線水殺菌装置。
8. １つまたは複数の前記駆動アセンブリがそれぞれ、少なくとも２つの駆動アーム（４２）を備えており、前記アーム（４２）間に少なくとも２つの複数のブッシュが前記アーム間を横断して配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の紫外線水殺菌装置。

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