JP6219103B2 - 紫外線ランプと保護管の組付け構造 - Google Patents

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Description

本発明は、紫外線ランプと保護管の組付け構造に係り、具体的には、紫外線照射装置における紫外線ランプのメンテナンス作業を改善する技術に関する。
一般に、紫外線照射装置は、処理対象の流体に紫外線を照射して各種の菌の死滅化や不活化、有機物及び不純物の分解処理、あるいは処理対象流体の空気に紫外線を照射して発生させたオゾンにより殺菌すること等に、広く用いられている。このような紫外線照射装置においては、紫外線ランプを石英ガラス等の保護管内に収容して処理対象の流体を流通する処理容器内に設置して用いられる。
ところで、紫外線ランプの寿命又は断線等の故障の場合、紫外線ランプの点検や交換のために、処理容器に紫外線ランプを着脱可能に装着する必要がある。例えば、特許文献1に記載の紫外線照射装置は、円筒状の処理容器の一方の開口端に支持環を連接し、この支持環にV字型のゴムパッキンを内蔵させた支持筒により、一端が閉塞された保護管を支持している。具体的には、保護管を支持筒に挿入し、支持筒に螺合されたゴムパッキンを保護管に押圧付勢して、保護管を処理容器に封止支持することにより、処理容器内の液体やガスなどの流体が外部に漏れ出すのをシールしている。また、保護管の開口端にゴムブッシュを装着し、ゴムブッシュを着脱して紫外線ランプを保護管内に挿脱可能に形成するとともに、紫外線ランプの配線をゴムブッシュに形成した貫通穴から気密に外部に引出して、保護管内部を外部から気密にシールしている。
ところで、紫外線ランプは、石英ガラス管の両端部に電極を封入し、それらの電極に電流を流すとともに、電圧を印加して放電させて封入した水銀を含むガスを電離させて紫外線を放出するように構成されている。それらの電極に電源を供給するため、直管状のガラス管の両端の封止部からリード線が口金に引出され、それらの口金にピン状の一対のランプ端子を設けて形成している。また、特許文献1に記載のように、両端の電極に接続したリード線を直管状のガラス管の片端に設けた口金に二対のランプ端子を引出した構造の紫外線ランプも知られている。さらに、直管状のガラス管をU字状に折り曲げ、両端の封止部からリード線を引出す口金を一体化した構造の紫外線ランプも知られている。これらのいずれの紫外線ランプであっても、紫外線ランプのランプ端子に接続された配線(電線又はケーブル)を、保護管から外部に引出すためにシール部が設けられる。
特開平7−955号公報
しかし、特許文献1のような従来の紫外線照射装置において、紫外線ランプの点検又は交換をする場合、配線が引出されたシール部を紫外線ランプと共に保護管から抜き出した後、紫外線ランプから配線を取り外して点検又は交換しなければならない。また、紫外線ランプの交換等の終了後、逆の手順で、紫外線ランプを保護管内に組付けることになる。つまり、紫外線ランプを保護管から抜き出すには、配線等の付属部品を紫外線ランプと共に抜き出す必要があるから作業がやり難いという問題がある。
一方、保護管が破損すると、処理対象の液体が保護管内に漏れ込んで高温の紫外線ランプが破損するおそれがあることから、保護管内に漏水検知器を設けて、例えば紫外線ランプの電源をオフするようにしている。その漏水検知信号を外部に引出す信号配線は、電源の配線と同様にシール部に設けられた貫通穴から引出される。また、保護管内において空気中の水分凝縮を防止するために、シリカゲルなどの粉粒状の乾燥材を保護管内に収容することが行われている。これらの付属部品等は、紫外線ランプを保護管から抜き出す作業の障害になる。
本発明が解決しようとする課題は、紫外線ランプの点検又は交換作業を容易にすることができる紫外線ランプと保護管の組付け構造を提供することにある。
上記の課題を解決するため、本発明は、紫外線照射対象の流体が流通される容器内に装着された保護管に紫外線ランプを気密に収容するとともに、前記紫外線ランプに接続された配線を前記保護管の外部に気密に引出す紫外線ランプと保護管の組付け構造であって、前記保護管内に挿入される筒体と、該筒体の先端部に形成され前記紫外線ランプのランプ端子に嵌合されるコネクタ端子と、前記筒体の基端に形成されたコネクタフランジと、該コネクタフランジに装着された中継端子と、前記筒体内に収容され前記中継端子と前記コネクタ端子とを接続する配線とを有するランプコネクタを備え、前記コネクタフランジは、前記保護管を前記容器に気密又は水密に装着する保護管組付け部材にシール部材を介して着脱可能に形成され、前記保護管組付け部材は、前記中継端子が挿脱可能に形成された外部引出端子が装着されてなり、該外部引出端子に外部配線が接続可能に形成されていることを特徴とする。
すなわち、本発明は、第1に、筒体の先端部に紫外線ランプのランプ端子に着脱自由に嵌合するコネクタ端子を有し、筒体のコネクタフランジにコネクタ端子に接続された配線を接続する中継端子が収容されたランプコネクタを設けたことを特徴とする。第2に、コネクタフランジに設けた中継端子を、保護管を容器に気密又は水密に装着する保護管組付け部材に収容された外部引出端子に嵌合可能に形成し、外部引出端子に外部配線を接続するように形成したことを特徴とする。このような特徴構成を有することから、紫外線ランプを点検又は交換等するとき、コネクタフランジを保護管組付け部材から取り外すことにより、ランプコネクタと紫外線ランプを保護管から容易に引出すことができる。このとき、同時に、ランプコネクタの中継端子は保護管組付け部材に収容された外部引出端子から離脱され、外部配線とランプコネクタとの接続が自ずと切り離される。その結果、紫外線ランプに接続された配線に気を配ることなく、簡単に、紫外線照射装置から紫外線ランプを取り外すことができ、紫外線ランプを点検又は交換することができる。逆に、点検又は交換した紫外線ランプのランプ端子をランプコネクタのコネクタ端子に嵌合し、紫外線ランプ側から保護管内に挿入してランプコネクタのコネクタフランジを保護管組付け部材に固定することにより、紫外線ランプの点検又は交換作業及び配線の接続作業を終了することができる。しかも、保護管組付け部材は保護管に固定された状態のまま紫外線ランプの交換等の作業を行うことができるから、保護管組付け部材から引出された外部配線を取り外す必要がないので、作業を簡単化できる。
本発明は、種々の紫外線ランプに適用することができる。例えば、両端にそれぞれ一対の電極を有する直管状に形成された2つの口金を有する紫外線ランプ、一対の電極に接続された4つのランプ端子を有する口金が一端に設けられている紫外線ランプ、さらには直管状のガラス管をU字状に折り曲げ、両端の封止部から電源線を引出す口金を一体化した構造の紫外線ランプについても適用することができる。また、紫外線ランプが収容された保護管を鉛直方向又は水平方向に配設してなる紫外線照射装置のいずれにも適用することができる。
前記紫外線ランプに漏水検知器を内蔵した場合には、漏水検知器に接続された一対の検知端子をランプコネクタのコネクタ端子に併設することにより、電源配線と同様に漏水検知の信号配線を保護管組付け部材から引出すことができる。また、ランプコネクタは、筒体の内部に乾燥材が収容される空間を有して形成することができる。この場合、筒体の適宜場所に乾燥材を投入する閉止可能な開口を設けることができる。
また、ランプコネクタの筒体とコネクタフランジ及び保護管の保護管組付け部材は、紫外線が照射され、またオゾンにさらされることから、耐UV(紫外線)性及び耐オゾン性を有するセラミックで形成することが好ましい。
本発明によれば紫外線ランプの点検又は交換作業を容易にすることができる紫外線ランプと保護管の組付け構造を提供することができる。
本発明の紫外線ランプと保護管の組付け構造の一実施形態が適用された紫外線照射装置の一例の主要部断面図を示している。 図1実施形態の保護管組付け部材の詳細構成を一部断面にして示す図である。 図1実施形態のランプコネクタの詳細構成図である。 ランプコネクタのコネクタフランジを保護管組付け部材に組付けた状態を一部断面にして示す図である。
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。図1に、本発明の紫外線ランプと保護管の組付け構造の一実施形態が適用された紫外線照射装置の主要部の断面図を示している。本実施形態は、紫外線照射対象の流体である液体又は気体が流通される例えば円筒状の容器であるシリンダ1内に、例えば複数本の紫外線ランプ2が収容されてなる紫外線照射装置の一例であり、図では主要部の部分図を示している。シリンダ1の一端にシリンダフランジ3が溶接により固定され、シリンダフランジ3には保護管支持フランジ4がパッキン5を介して取り付けられている。シリンダフランジ3と保護管支持フランジ4には、図示していないボルトとナットからなる締結部材が挿通される複数のボルト穴6が穿設されている。これらのシリンダ1、シリンダフランジ3、保護管支持フランジ4は、紫外線照射対象の流体に対して耐食性を備えた、例えばSUS又は樹脂などの材料で形成されている。シリンダ1の図示されていない他端は、鏡板あるいは盲フランジにより閉止されている。また、シリンダ1は、長手方向の円筒軸を縦置きに設置する場合と、横置きに設置する場合のいずれの場合でも、本発明を適用することができる。
紫外線ランプ2を収容する保護管10は、一般に石英ガラス管により形成されている。保護管10は、一端が開口され、図示されていない他端は閉塞されている。シリンダ1を縦置きする場合は、シリンダフランジ3と保護管支持フランジ4を上部に位置させて、保護管10の開口端を保護管支持フランジ4に穿設した貫通穴7から吊り下げ設置することができる。紫外線ランプ2を複数本設置する場合は、必要に応じて各保護管10の下端近くにスペーサ枠を設けて各保護管10の振れを抑えることができる。他方、シリンダ1を横置きする場合は、各保護管10の他端近くにスペーサ枠を設けて、シリンダ1の内壁に支承させる他、シリンダ1の他端に保護管支持フランジ4と同様の部材を設けて、保護管10を軸方向摺動自由に、かつシリンダ1内の流体が漏れ出さないように液密又は気密に支持させることができる。
図1において、保護管10の開口端は、保護管支持フランジ4に穿設した貫通穴7に挿入して、軸方向の熱伸び等を吸収可能に保護管組付け部材であるシールリング11により、気密又は液密に保護管支持フランジ4に支持される。すなわち、保護管10の開口端を液密又は気密に支持するために、貫通穴7の図において左側(外面側)の穴縁の角を研削して傾斜面となる面取部7aを形成し、面取部7aにリングパッキン8を装着して、シールリング11によりリングパッキン8を面取部7aに押圧して、保護管10を液密又は気密に容器1に支持させている。
次に、本実施形態の特徴部に係るシールリング1及びランプコネクタ20の詳細構成について説明する。保護管組付け部材であるシールリング11は、図2(a)〜(c)に示すように、リング状に例えばセラミック材により形成されている。シールリング11の中心部には、保護管10の端部が挿入可能な大径の穴12と、ランプコネクタ20の筒体21が挿通される小径の穴13がリングの軸方向に連続して形成されている。シールリング11の穴12の周縁部はリングパッキン8を抑えるパッキン押え部11aとなっている。また、シールリング11の周縁部には、図2(a)の線IIb−IIbにおける断面図である図2(b)に示すように、ボルト穴14が複数(図示例では3個)、等角度ピッチで貫通されている。このボルト穴14に対応させて、保護管支持フランジ4にネジ穴4aが穿設され、ボルト穴14を通して図示していないボルトをネジ穴4aにねじ込んでシールリング11を保護管支持フランジ4に固定するようになっている。
また、図2(a)、(b)に示すように、シールリング11の周縁部には、正方形の複数(図示例では3個)の貫通穴15が等角度ピッチで形成され、この貫通穴15にそれぞれ六角ピン16が装着されている。六角ピン16には、ランプコネクタ20のコネクタフランジ23を固定するネジ穴17が形成されている。また、シールリング11には、複数(図示例では6個)の外部引出端子を装着する円筒状の外部引出端子収容穴18が小径の穴13の周縁に等角度ピッチで形成されている。外部引出端子収容穴18に連続させて、外部配線19を収容するための切り込み溝18aが、シールリング11の外周面に開口させて保護管支持フランジ4との接触面まで形成されている。
本実施形態の紫外線ランプ2は、両端にそれぞれ一対の電極2aを有する直管状に形成され、一対の電極2aに接続された4つのランプ端子2bを有する口金2cが一端に設けられている。また、本実施形態では、紫外線ランプ2に内蔵された図示していない漏水検知器の検出端子に接続された一対のランプ端子2bが口金2cに併設されている。合わせて6つ(図では4つが現れている。)のランプ端子2bは、口金2cの円形の端面から突出されたピン状に形成されている。また、口金2cの円形の端面は、図1に示すように、軸方向に段差を有する半円状の端面2d、2eを組み合わせて形成され、各半円の端面2d、2eに2組に分けてランプ端子2bが3本づつ(図では、2本しか現れていない。)設けられている。
ランプコネクタ20は、図3(a)〜(c)に示すように、保護管10内に挿入される中空円筒状の筒体21と、筒体21の先端部に一体に形成された端子ハウジング部22と、筒体21の基端部に一体に形成されたコネクタフランジ23とを有している。ランプコネクタ20の筒体21と端子ハウジング部22とコネクタフランジ23、シールリング11は、紫外線が照射され、またオゾンにさらされることから、耐UV(紫外線)性及び耐オゾン性を有するセラミックで形成している。しかし、セラミック材に限定されるものではなく、耐UV性及び耐オゾン性を有する材料であれば、他の材料を用いて形成することができる。
端子ハウジング部22には、紫外線ランプ2のピン状のランプ端子2bに嵌合される図示していない雌型のコネクタ端子が装着される端子収容穴22aが形成されている。なお、端子ハウジング部22は、ランプ端子2bに対向する先端部の端面が、図1、図3に示すように、軸方向に段差を有する半円状の2つの端面22d、22eからなり、各端面に分けてコネクタ端子を収容する円筒状の端子収容穴22aが3個づつ形成され形成されている。各端子収容穴22aは、図3(b)に示すように、端子ハウジング部22の先端から軸方向に沿って筒体21の内部空間まで貫通して形成されている。
コネクタフランジ23には、図3(a)に示すように、雄型の中継端子24を収容する円筒状の端子収容穴25が複数(図示例では6個)形成されている。また、コネクタフランジ23の外側の端面には、コネクタ端子に接続された配線26を中継端子24に導く配線溝27が放射状に形成されている。中継端子24は、図1、図3(b)に示すように、端子収容穴25に装着してシールリング11に向けて突出させて設けられている。中継端子24は、前述したように、シールリング11の外部引出端子収容穴18に装着された外部引出端子に嵌合可能に形成されている。また、コネクタフランジ23には、前述したように、シールリング11に形成された正方形の貫通穴15に対応させて、正方形の貫通穴28が穿設され、この貫通穴28に六角ピン29が挿入されている。六角ピン29には軸方向に沿ってネジ穴30が形成されている。なお、六角ピン29のネジ穴30の径は、シールリング11の六角ピン16のネジ穴17の径よりも大きく形成されており、六角ピン29のネジ穴30に挿通させてネジ穴17に螺合する固定用ボルト32により、コネクタフランジ23をシールリング11に固定するようになっている。
また、ランプコネクタ20の筒体21には、筒側面に乾燥材を投入する開口21aが形成されている。この開口21aは、筒体21の内部空間34に乾燥材を投入した後、樹脂等の何らかの材料で塞ぐことができるように形成する。また、開口21aは複数設けてもよい。
このように構成されることから、本実施形態によれば、以下に説明するように、本発明に係る紫外線照射装置が組み立てられ、かつ、紫外線ランプ2の点検又は交換の作業を簡単化することができる。まず、シリンダ1のシリンダフランジ3にパッキン5を介して保護管支持フランジ4を位置決めして、ボルト穴6にボルト等の締結部材を挿通して強固に固定する。次いで、保護管10を貫通孔7から容器1内に挿入し、保護管支持フランジ4の外面から若干突出させた保護管10の管端に、リングパッキン8を装着するとともにシールリング11の穴12を嵌め込む。なお、シールリング11には、予め、外部引出端子収容穴18に外部引出端子を装着するとともに、外部引出端子に外部配線19を接続しておく。次に、貫通穴15に六角ピン16を装着し、貫通穴14にボルトを挿入して保護管支持フランジ4に穿設されたネジ穴4aにねじ込んでシールリング11を保護管支持フランジ4に固定する。このとき、リングパッキン8を面取部7aに位置させてパッキン押え部11aにより押圧する。これにより、保護管10は気密又は液密にシリンダ11に支持される。
一方、ランプコネクタ20は、配線26の両端にそれぞれコネクタ端子と中継端子24を接続し、コネクタ端子を端子ハウジング部22に装着し、中継端子24をコネクタフランジ23に形成された端子収容穴25に装着し、配線26の端部を配線溝27に収容する。そして、ランプコネクタ20の配線溝27の内部に耐UV性および耐オゾン性の高い無機系接着剤を充填して配線26及び中継端子24を固定する。このようにして組み立てられたランプコネクタ20のコネクタ端子に、紫外線ランプ2のランプ端子2bの位置を合せて嵌合する。このとき、口金2cの端面2d、2eの段差と、ランプコネクタ20の端子ハウジング部22の端面22d、22eの段差を対応させて嵌合することにより、紫外線ランプ2の電極2aに接続する二対のランプ端子2b及び漏水検出器の検出端子に接続する一対のランプ端子2bを誤りなく接続できる。また、図3(c)に示すように、端子ハウジング部22の一方の半円状の突出部22bに位置合せ突起22cを設け、これに対応させて口金2cに位置合せ突起22cが挿入可能な溝を形成することにより、ランプコネクタ20のコネクタ端子にランプ端子2bを誤りなく嵌合することができる。
このようにして紫外線ランプ2をランプコネクタ20に組付けた後、コネクタフランジ23とシールリング11との間を気密にシールするために、平板状の環状パッキン33を装着する。なお、環状パッキン33に代えてOリングパッキンを用いてもよい。次いで、コネクタフランジ23の正方形の貫通穴28に六角ピン29を装着する。そして、紫外線ランプ2の先端部に必要に応じてスペーサを取り付けて保護管10内に挿し込み、コネクタフランジ23の貫通穴28をシールリング11の貫通穴15に位置合わせし、六角ピン29のネジ穴30よりも小径の固定用ボルト32を六角ピン16のネジ穴17にねじ込んで、ランプコネクタ20をシールリング11に強固に固定する。これにより、紫外線ランプ2が保護管10に気密に組付けられる。一方、コネクタフランジ23に装着された中継端子24が、それぞれ対応するシールリング11の外部引出端子収容穴18に装着された外部引出端子に嵌合され、外部引出端子を介して外部配線19にそれぞれ接続される。なお、紫外線ランプ2が複数本備えられた紫外線照射装置の場合は、同様にして、保護管10をシールリング11を介してシリンダ11に気密又は液密に組付けるとともに、紫外線ランプ2をランプコネクタ20に結合して、ランプコネクタ20をシールリング11に組付けることができる。このようにして組付けられたランプコネクタ20のコネクタフランジ23とシールリング11の組付け部の詳細図を図4に示す。なお、シールリング11の配線溝19aには耐UV性および耐オゾン性の高い無機系接着剤などを充填して、外部引出端子及び外部配線19の端部を固定する。また、ランプコネクタ20のコネクタフランジ23の配線溝27及び中継端子24の周囲に耐UV性および耐オゾン性の高い無機系接着剤などを充填して、配線26及び中継端子24を固定する。さらに、コネクタフランジ23の図4において左側の面に開口された筒体21に対応する穴端に蓋31を装着して、樹脂等により固着する。
このように組付けられた紫外線ランプ2を、何らかの理由により交換又は点検する必要が生じた場合は、コネクタフランジ23の六角ピン29に挿通されてシールリング11のネジ穴17にねじ込まれた固定用ボルト32を緩めて取り外す。そして、コネクタフランジ23をシールリング11から離す方向に引出すことにより、コネクタフランジ23の中継端子24を外部引出端子から引き抜いて、外部配線19と紫外線ランプ2との電気的な接続を切り離すことができる。次いで、紫外線ランプ2をランプコネクタ20から取り外すことにより、紫外線ランプ2の点検又は交換の作業を簡単に行うことができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、第1に、筒体21の先端部に紫外線ランプ2のランプ端子2bに着脱自由に嵌合するコネクタ端子を有し、筒体21のコネクタフランジ23にコネクタ端子に接続された配線26を接続する中継端子24が収容されたランプコネクタ20を設けたことを特徴とする。第2に、コネクタフランジ23に設けた中継端子を、保護管10を処理容器であるシリンダ1に気密又は水密に装着する保護管組付け部材であるシールリング11に収容された外部引出端子に嵌合可能に形成し、外部引出端子に外部配線19を接続するように形成したことを特徴とする。このような特徴構成を有することから、紫外線ランプ2を点検又は交換等するとき、コネクタフランジ23をシールリング11から取り外すことにより、ランプコネクタ20と紫外線ランプ2を保護管10から容易に引出すことができる。このとき、同時に、ランプコネクタ20の中継端子はシールリングに収容された外部引出端子から離脱され、外部配線19とランプコネクタ20との接続が自ずと切り離される。その結果、従来のように、紫外線ランプ2に接続された配線に気を配ることなく、簡単に、紫外線照射装置から紫外線ランプ2を取り外すことができ、紫外線ランプ2を点検又は交換することができる。
逆に、点検又は交換した紫外線ランプ2のランプ端子をランプコネクタ20のコネクタ端子に嵌合し、紫外線ランプ2側から保護管10内に挿入してランプコネクタ20のコネクタフランジ23をシールリング11に固定することにより、紫外線ランプ2の点検又は交換作業及び配線の接続作業を終了することができる。しかも、シールリング11は保護管10に固定された状態のまま紫外線ランプ2の交換等の作業を行うことができるから、シールリング11から引出された外部配線19を取り外す必要がないので、作業を簡単化できる。
上述した実施形態において、紫外線ランプ2は、一対の電極に接続された4つのランプ端子を有する口金が一端に設けられている紫外線ランプを例に説明したが、本発明は種々の紫外線ランプに適用することができる。例えば、両端にそれぞれ一対の電極を有する直管状に形成された2つの口金を有する紫外線ランプ、又は、直管状の石英ガラス管をU字状に折り曲げ、両端の封止部から電源用の配線を引出す口金を一体化した構造の紫外線ランプについても適用することができる。
以上、本発明を一実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で変形又は変更された形態で実施することが可能であることは、当業者にあっては明白なことであり、そのような変形又は変更された形態が本願の特許請求の範囲に属することは当然のことである。
1 シリンダ
2 紫外線ランプ
10 保護管
18 外部引出端子収容穴
19 外部配線
20 ランプコネクタ
21 筒体
22 端子ハウジング部
23 コネクタフランジ
24 中継端子
25 端子収容穴
26 配線

Claims (4)

  1. 紫外線照射対象の流体が流通される容器内に装着された保護管に紫外線ランプを気密に収容するとともに、前記紫外線ランプに接続された配線を前記保護管の外部に気密に引出す紫外線ランプと保護管の組付け構造であって、
    前記保護管内に挿入される筒体と、該筒体の先端部に形成され前記紫外線ランプのランプ端子に嵌合されるコネクタ端子と、前記筒体の基端に形成されたコネクタフランジと、該コネクタフランジに装着された中継端子と、前記筒体内に収容され前記中継端子と前記コネクタ端子とを接続する配線とを有するランプコネクタを備え、
    前記コネクタフランジは、前記保護管を前記容器に気密又は水密に装着する保護管組付け部材にシール部材を介して着脱可能に形成され、
    前記保護管組付け部材は、前記中継端子が挿脱可能に形成された外部引出端子が装着されてなり、該外部引出端子に外部配線が接続可能に形成されてなる紫外線ランプと保護管の組付け構造。
  2. 前記紫外線ランプは、両端にそれぞれ一対の電極を有する直管状に形成され、
    前記ランプ端子は、前記一対の電極接続された4つの端子が前記紫外線ランプの一端に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の紫外線ランプと保護管の組付け構造。
  3. 前記ランプコネクタは、前記筒体の内部に乾燥材が収容される空間を有して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の紫外線ランプと保護管の組付け構造。
  4. 前記ランプコネクタの前記筒体と前記コネクタフランジ及び前記保護管の保護管組付け部材は、セラミック材で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の紫外線ランプと保護管の組付け構造。
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