JP5674436B2

JP5674436B2 - 紫外線照射水処理装置

Info

Publication number: JP5674436B2
Application number: JP2010264944A
Authority: JP
Inventors: 公寿松本
Original assignee: Maezawa Industries Inc
Current assignee: Maezawa Industries Inc
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: JP2012115715A

Description

本発明は、浄水処理や下水処理等において、紫外線を用いて水中の微生物の殺菌や有機物の酸化を行う紫外線照射水処理装置に関する。

従来から、紫外線を照射して、水に含まれる微生物や病原性原虫の殺菌や消毒をする紫外線照射水処理装置が開発されており、この紫外線照射水処理装置として、処理水が流通する水路内に、紫外線ランプを設置して紫外線照射を行うものが知られている。ここで使用している紫外線ランプは、水銀蒸気を封入した放電管を利用していることから、紫外線ランプが破損した際に水銀蒸気によって処理水が汚染されてしまうことを防止するため、紫外線ランプの破損を検知する検知手段と、紫外線ランプの破損により汚染された処理水を遮断する遮断手段と、汚染された処理水を受ける排水受け槽とを有する汚染防止手段とを備えているものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−１８８２７４号公報

しかし、上述のものでは、紫外線ランプの破損を検知する検知手段や、処理水の遮断手段や排水受け槽等の汚染防止手段を設けなければならないことから、コストが嵩むと共に水処理設備が大型化する虞があった。また、紫外線ランプの寿命は１年程度と短く、毎年、紫外線ランプの交換を行う必要があり、ランニングコストが嵩んでいた。

そこで本発明は、設備を小型化でき、処理水を汚染するおそれもなく、初期コストやランニングコストを低減できる紫外線照射水処理装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の紫外線照射水処理装置は、被処理水に紫外線を照射する紫外線照射水処理装置において、流入部及び流出部を備えた処置槽の内部に、表面に複数の紫外線ＬＥＤを配置するとともに該紫外線ＬＥＤを水密状態で覆う保護カバーをそれぞれ備えた第１伝熱板及び第２伝熱板の裏面同士を、第１伝熱板の紫外線ＬＥＤと第２伝熱板の紫外線ＬＥＤとが背中合わせに重なり合わない状態で組み合わせたＬＥＤモジュールを配置したことを特徴としている。

さらに、本発明の紫外線照射水処理装置は、前記保護カバーが前記紫外線ＬＥＤの照射光を拡散するレンズ部を備えていること、前記保護カバーの内部で隣接する前記紫外線ＬＥＤ同士の間に反射板を備えていること、前記第１伝熱板の裏面と前記第２伝熱板の裏面との間に第１伝熱板及び第２伝熱板を冷却するための冷却流体が流通する冷却流体通路を備えていることを特徴としている。

また、本発明の紫外線照射水処理装置は、被処理水に紫外線を照射する紫外線照射水処理装置において、流入部及び流出部を備えた処置槽の内部に、表面に複数の紫外線ＬＥＤを配置するとともに該紫外線ＬＥＤを水密状態で覆う保護カバーをそれぞれ備えた第１伝熱板及び第２伝熱板の裏面同士を、第１伝熱板及び第２伝熱板を冷却するための冷却流体が流通する冷却流体通路を介して組み合わせたＬＥＤモジュールを配置したことを特徴としている。

本発明の紫外線照射水処理装置によれば、水銀ランプに比べて寿命が長く、消費電力も低い紫外線ＬＥＤランプを使用し、表裏の紫外線ＬＥＤランプ同士が背中合わせに重なり合わない状態としたり、冷却流体通路を設けたりすることにより、紫外線ＬＥＤランプの温度上昇を抑えて紫外線ＬＥＤランプの長寿命化を図ることができる。また、レンズ部や反射板を設けることによって紫外線の照射を効果的に行うことができる。

本発明の第１形態例を示す紫外線照射水処装置の平面図である。同じく紫外線照射水処装置の側面図である。同じくＬＥＤモジュールの断面図である。同じくＬＥＤモジュールの正面図である。本発明の第１形態例の変形例を示す紫外線照射水処理装置の説明図である。同じく本発明の第１形態例の他の変形例を示す紫外線照射水処理装置の説明図である。本発明の第２形態例を示す紫外線照射水処理装置の説明図である。本発明の第３形態例を示すＬＥＤモジュールの正面図である。同じくＬＥＤモジュールの側面図である。

まず、図１乃至図４の第１形態例に示す紫外線照射水処理装置１１は、処理槽１２の長手方向一側部に被処理水の流入部１３を、他側方に処理水の流出部１４をそれぞれ備え、該処理槽１２内の長手方向に、槽内の水の流れと平行な方向に３枚の板状のＬＥＤモジュール１５を互いに平行かつ等間隔に配置し、ＬＥＤモジュール１５の両面を処理水が通過するように形成している。また、処理槽１２の上部には、ＬＥＤモジュール１５に電源を供給する電源部１２ａが設けられている。

ＬＥＤモジュール１５は、表面に複数の紫外線ＬＥＤ１６ａを配置した第１伝熱板１７の裏面と、同じく表面に複数の紫外線ＬＥＤ１６ｂを配置した第２伝熱板１８の裏面とを接合した状態で組み合わせており、第１伝熱板１７の表面側及び第２伝熱板１８の表面側には、紫外線ＬＥＤ１６ａ，１６ｂを水密状態に覆う保護カバー１９がそれぞれ設けられている。第１伝熱板１７及び第２伝熱板１８は、放熱性を有する平板状の基板、すなわち、回路付き放熱板からなるものであって、紫外線ＬＥＤ１６ａ，１６ｂの発光により発生した熱を第１伝熱板１７及び第２伝熱板１８の全体に伝えて効果的に放熱できるものを使用している。

紫外線ＬＥＤ１６ａ，１６ｂは、周知の各種構造の紫外線ＬＥＤを用いることができ、例えば、リードフレームと一体形成したカップ内にＬＥＤチップを実装し、カップ内に蛍光体を分散させた樹脂を封入し、その周りをシリコンなどの耐紫外線樹脂で砲弾型にモールドした砲弾型ＬＥＤをシード線を介して各伝熱板１７，１８の表面にそれぞれ装着したものを使用することができる。

第１伝熱板１７に設ける紫外線ＬＥＤ１６ａと第２伝熱板１８に設ける紫外線ＬＥＤ１６ｂとは、縦方向、横方向に位置をずらして配置され、第１伝熱板１７の裏面と第２伝熱板１８の裏面とを背中合わせに組み合わせたときに、各紫外線ＬＥＤ１６ａ，１６ｂ同士が互いに重なり合わない位置にそれぞれ配置されている。さらに、隣り合う紫外線ＬＥＤ１６ａ同士、紫外線ＬＥＤ１６ｂ同士の間には、反射板２０がそれぞれ配置されている。なお、本形態例では、紫外線ＬＥＤ１６ａ，１６ｂと反射板２０とが縦方向及び横方向にそれぞれ交互に並ぶようにしているが、紫外線ＬＥＤ１６ａ，１６ｂを縦一列あるいは横一列に連続して配置することもできる。

前記保護カバー１９は、紫外線を透過可能な無色透明な材料、例えば、アクリル樹脂等によって伝熱板側が開口した箱状に形成されており、開口外縁外側に突出したフランジ部１９ａが第１伝熱板１７及び第２伝熱板１８の表面周縁部に固着されて水密性を確保している。保護カバー１９の前面板１９ｂは、各伝熱板面と平行に形成されており、前面板１９ｂの内面側には、各紫外線ＬＥＤ１６ａ，１６ｂに対向する位置に各紫外線ＬＥＤ１６ａ，１６ｂの照射光を拡散させるレンズ部２１がそれぞれ形成されている。

このように形成した紫外線照射水処理装置１１は、ＬＥＤモジュール１５の各紫外線ＬＥＤ１６ａ，１６ｂを発光させ、保護カバー１９を介して被処理水に紫外線を照射することにより、水中に含まれる微生物や病原性原虫の殺菌や消毒をすることができる。このとき、紫外線ＬＥＤ１６ａ，１６ｂから照射される紫外線は、保護カバー１９のレンズ部２１及び反射板２０によって処理槽１２の全体に拡散した状態となり、殺菌や消毒を効率よく行うことができる。

さらに、第１伝熱板１７に設けられる紫外線ＬＥＤ１６ａと第２伝熱板１８に設けられる紫外線ＬＥＤ１６ｂとを背中合わせに重なり合わない位置にそれぞれ配置したことにより、各紫外線ＬＥＤ１６ａ，１６ｂの放熱を図ることができ、熱劣化を抑えて紫外線ＬＥＤ１６ａ，１６ｂの長寿命化を図ることができ、ＬＥＤモジュール１５の交換サイクルを紫外線ランプの交換サイクルに比べて大幅に延長することができる。

また、前述の紫外線ランプを使用したときのような破損検知手段や処理水遮断手段、排水受け槽等の汚染防止手段を設ける必要がなく、装置構成を簡略化して設備の小型化を図ることができるとともに、消費電力の削減も図れるので、紫外線照射水処理装置１１を含む排水処理設備の初期コストやランニングコストを低減することができる。

さらに、第１伝熱板１７と第２伝熱板１８との間に、第１伝熱板１７及び第２伝熱板１８を冷却するための冷却流体が流通する冷却流体通路２２を設け、冷却流体通路２２に適宜な冷却流体を流通させることにより、紫外線ＬＥＤ１６ａ，１６ｂの温度上昇を確実に抑えることもできる。

例えば、図５に示すように、前記流出部１４に流出した処理水の一部を吸い込んで冷却流体通路２２に供給するポンプ２３を設けることにより、処理水の一部を冷却流体として利用することができる。このとき、冷却流体通路２２から流出する冷却流体（処理水）は、そのまま処理槽１２内に流出させることができる。また、図６に示すように、冷却流体通路２２を、冷却器２４ａと圧縮機２４ｂとを備えた閉回路２５の一部として形成し、冷却器２３ａで冷却した冷流体を圧縮機２４ｂで冷却流体通路２２に循環させるように形成することもできる。この場合、閉回路２５から冷流体が漏れる事故を考慮すると、冷流体には水や空気を用いることが好ましい。

さらに、図７に示すように、ＬＥＤモジュール１５の表面を清掃するための清掃装置２６を設けることもできる。本形態例に示す清掃装置２６は、各ＬＥＤモジュール１５の表裏両面をそれぞれ清掃する各一対のワイパー２７と、複数のワイパー２７の上下両端部をそれぞれ連結する上下一対のアーム２８と、該アーム２８をそれぞれ保持する上下一対の雌ねじ部材２９と、該雌ねじ部材２９がそれぞれ螺合する上下一対の雄ねじ部材３０と、該雄ねじ部材３０を回転駆動する上下一対のモータ３１とを備え、雄ねじ部材３０を保護カバー１９の表面と平行な方向に配置している。

このように形成された清掃装置２６は、モータ３１を作動させて雄ねじ部材３０を回転させて雌ねじ部材２９を雄ねじ部材３０の軸線方向に移動させることにより、ゴムやスポンジ、たわし状洗浄具などからなるワイパー２７でＬＥＤモジュール１５の各保護カバー１９の表面を清掃することができる。したがって、適当な時間間隔で清掃装置２６を作動させることにより、保護カバー１９の表面に付着したスケールなどの汚れを除去することができ、紫外線の照射効率が低下することを防止できる。

図８及び図９は、本発明の第４形態例を示すもので、本形態例に示すＬＥＤモジュール４１は、紫外線ＬＥＤ４２として蛍光灯タイプの細長いものを用いている。蛍光灯タイプの紫外線ＬＥＤ４２は、周知のように、一対のソケットの間に装着され、ソケットから供給される交流電圧を直流電圧に変換して紫外線ＬＥＤから光を放射するようにしたもので、基板と、基板の照明方向側に実装された複数の紫外線ＬＥＤ素子と、該紫外線ＬＥＤ素子を点灯制御するＬＥＤ制御回路と、前記基板及び前記ＬＥＤ制御回路を包囲するとともに、前記複数の紫外線ＬＥＤ素子の発光を外部に拡散させる筒体と、前記ソケットに連結される一対の口金とを備えている。

このような蛍光灯タイプの紫外線ＬＥＤ４２を用いる場合も、ＬＥＤモジュール４１の両面にそれぞれ配置する紫外線ＬＥＤ４２を、本形態例では水平方向に上下にずらしてそれぞれ配置し、紫外線ＬＥＤ４２同士が互いに重なり合わないようにしている。これにより、前記同様に、紫外線ＬＥＤ４２の温度上昇を抑えることができる。また、前記冷却流体通路２２を設けることによって紫外線ＬＥＤ４２の温度上昇をさらに確実に抑えることができ、前記清掃装置２６を設けたりすることにより、ＬＥＤモジュール４１の表面側に取り付けた保護カバーの清掃を行うことができる。

なお、本発明は、上述の各形態例に限るものではなく、ＬＥＤモジュールには、ＳＭＤ型の紫外線ＬＥＤや、紫外線を照射する有機ＥＬ照明用のシートを用いることができる。また、第１伝熱板と第２伝熱板との間に冷却流体通路を設けた場合、ＬＥＤモジュールを十分に冷却することができれば、紫外線ＬＥＤ同士を重ね合わせて配置することも可能である。さらに、ＬＥＤモジュールの設置数は任意であり、処理槽における水の流れを上下方向にすることも可能であり、処理槽が円筒形の場合には、伝熱板を円筒形や円弧形に形成することも可能である。

１１…紫外線照射水処理装置、１２…処理槽、１２ａ…電源部、１３…流入部、１４…流出部、１５…ＬＥＤモジュール、１６ａ，１６ｂ…紫外線ＬＥＤ、１７…第１伝熱板、１８…第２伝熱板、１９…保護カバー、１９ａ…フランジ部、１９ｂ…前面板、２０…反射板、２１…レンズ部、２２…冷却流体通路、２３…ポンプ、２４ａ…冷却器、２４ｂ…圧縮機、２５…閉回路、２６…清掃装置、２７…ワイパー、２８…アーム、２９…雌ねじ部材、３０…雄ねじ部材、３１…モータ

Claims

被処理水に紫外線を照射する紫外線照射水処理装置において、流入部及び流出部を備えた処置槽の内部に、表面に複数の紫外線ＬＥＤを配置するとともに該紫外線ＬＥＤを水密状態で覆う保護カバーをそれぞれ備えた第１伝熱板及び第２伝熱板の裏面同士を、第１伝熱板の紫外線ＬＥＤと第２伝熱板の紫外線ＬＥＤとが背中合わせに重なり合わない状態で組み合わせたＬＥＤモジュールを配置したことを特徴とする紫外線照射水処理装置。
前記保護カバーは、前記紫外線ＬＥＤの照射光を拡散するレンズ部を備えていることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射水処理装置。
前記保護カバーの内部で、隣接する前記紫外線ＬＥＤ同士の間に反射板を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の紫外線照射水処理装置。
前記第１伝熱板の裏面と前記第２伝熱板の裏面との間に、第１伝熱板及び第２伝熱板を冷却するための冷却流体が流通する冷却流体通路を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の紫外線照射水処理装置。
被処理水に紫外線を照射する紫外線照射水処理装置において、流入部及び流出部を備えた処置槽の内部に、表面に複数の紫外線ＬＥＤを配置するとともに該紫外線ＬＥＤを水密状態で覆う保護カバーをそれぞれ備えた第１伝熱板及び第２伝熱板の裏面同士を、第１伝熱板及び第２伝熱板を冷却するための冷却流体が流通する冷却流体通路を介して組み合わせたＬＥＤモジュールを配置したことを特徴とする紫外線照射水処理装置。