JP6292900B2 - 液体浄化処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体浄化処理装置に関し、特に紫外線放射ランプを備えた液体浄化処理装置に関する。

特許文献１には、紫外線放射ランプを備えた液体浄化処理装置が記載されている。液体浄化処理装置において、処理容器には被処理液体の流入口および処理済液体の流出口が設けられている。

特開２０１０−１４９０２０号公報

特許文献１のような液体浄化処理装置においては、流入口および流出口には、継手を利用してホースを配管されるものであった。継手としては、金属製および樹脂製のものが用いられていたが、金属溶出の防止やコスト低減のため、樹脂製の継手の利用が望まれていた。

しかし、樹脂製の継手を利用した場合、継手と容器側の継手取付け部（金属）との締結部に紫外線放射ランプからの直射光が照射されることにより、樹脂部材が劣化する可能性があった。そして、樹脂製継手の紫外線劣化により締結部から液体の漏出が発生する可能性があるため、樹脂製継手の紫外線劣化を抑制したいという課題があった。
また、樹脂製継手に、耐紫外線樹脂材料を用いると、コスト低減が図れないという問題があった。

そこで、本発明は、樹脂製継手の紫外線による劣化の抑制できる液体浄化処理装置を提供することを目的とする。

本発明の液体浄化処理装置は、被処理液体の流入口及び処理済液体の流出口を有する円柱状の容器と、容器内に配設した円筒状の紫外線放射ランプと、流入口及び流出口を囲むように容器の外側に形成され、樹脂製の継手と内周面において締結部を形成する筒状の継手取付け部と、を備える。紫外線放射ランプは、ランプの軸が容器の中心軸方向に沿うよう容器内に配設され、流入口及び流出口は、容器の円柱側面に形成される。
継手取付け部は、（Ａ）内径が、対応する流入口または流出口の口径より大きい、または、（Ｂ）内周面の継手との締結部より容器側の領域には、締結部より小径の紫外線遮光部を備え、
締結部に対し紫外線放射ランプからランプの軸に垂直に放出される直射光は、それぞれ（Ａ）流入口および流出口を囲む継手取付部の端部より内側へ張り出した容器の周縁部において反射される、または、（Ｂ）紫外線遮光部により遮光されることを特徴とする。

継手は、おねじ継手であり、締結部は、取付け部の内周面と螺合していることが好ましい。

紫外線放射ランプからの直射光は、締結部へ照射されないよう取付け部の内径、または紫外線遮光部の内径を構成することが好ましい。

本発明の液体浄化処理装置によれば、紫外線放射ランプから締結部へ向かう放射光の締結部への入射を抑制し、樹脂製の継手の締結部の紫外線による劣化を抑制することができる。そのため、本発明の液体浄化処理装置によれば、樹脂製の継手を用いても、締結部から液体の漏出する可能性の低い液体浄化処理装置を提供することができる。

（ａ）本発明の実施例１の液体浄化処理装置の概略平面図、（ｂ）本発明の実施例１の液体浄化処理装置の概略断面図である。（ｃ）図（ｂ）における継手取付け部近傍の拡大図である。 本発明の実施例１の液体浄化処理装置において継手の取付け状態を説明するための（ａ）継手の平面図、（ｂ）継手取付け部の断面図である。 （ａ）本発明の実施例１の液体浄化処理装置（ｂ）本発明の実施例１の液体浄化処理装置の好適な態様、（ｃ）比較例の液体浄化処理装置について、継手取付け部近傍へ照射される光線を説明する図である。 本発明の実施例２の液体浄化処理装置の継手取付け部近傍、および継手取付け部近傍に照射される光線を説明する図である。

以下、この発明の好適な実施形態を詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
本発明の液体浄化処理装置は、浄水器、純水器、ウォータークーラー、ウォーターサーバー、加湿器、食器洗浄器、洗濯機、デンタルチェア、などに用いることができる。

以下に、本発明の実施例１に係る液体浄化処理装置１０について、図１〜図３を参照しつつ説明する。
図１（ａ）は本発明の実施例１に係る液体浄化処理装置１０の構成の一例を示す正面図、図１（ｂ）は、本発明の実施例１に係る液体浄化処理装置１０の概略断面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）における継手と継手取付け部近傍の拡大図である。図１（ｂ）および（ｃ）において、継手と継手取付け部近傍については、説明を容易とするため、要部のみを模式的に示している。図２（ａ）は、液体浄化処理装置における継手を示す正面図、図２（ｂ）が液体浄化処理装置における取付け部の概略断面図である。

本実施例の液体浄化処理装置１０は、円柱状の容器１と、容器内部の中央に配置された紫外線放射ランプ２と、容器１の側面に設けた流入口１１ａおよび流出口１１ｂと、流入口１１ａおよび流出口１１ｂに形成された継手取付け部３とから構成される。継手取付け部３には、一端にホースとの接続部を有する継手４が取付けられる。

容器１は円柱形状とされ、金属材料からなる外囲器である。容器の内径の大きさと、容器内径の中心軸方向の長さを比べたときに、中心軸方向の長さが長い円柱形状、すなわち横長の円柱形状としている。中心軸方向の長さを長くすることで、液体の浄化処理のための紫外線処理路の長さを長くすることができる。また、容器１の内面、すなわち内周面は平滑度を高めた鏡面からなる反射面１３としている。反射面１３は紫外線ランプ２から照射された紫外線を反射する紫外線反射面となる。

容器１に用いる金属はアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムを主成分とする合金、またはステンレスが好適である。アルミニウムは紫外線の反射率が高く、且つ、熱伝導率が高いからである。ステンレスはアルミニウムより耐薬品性に優れるとともに反射率が高いからである。熱伝導率が高いと紫外線ランプの点灯により生じた熱を効率よく外部に放熱することができる。紫外線反射率が高いと紫外線を効率良く利用することができる。また、反射面１３は、容器１の基材をそのまま用いたが、別途紫外線反射膜を内面に設けたものでもよい。また、金属材料のかわりに、紫外線ランプと対向する内面に紫外線を透過させない単層または複層の紫外線反射膜を設けた樹脂材料とすることもできる。

紫外線放射ランプ２は、細長い形状の石英管からなる放電管２１の長さ方向の両端に放電電極２ａ、２ｂを設けて構成され、容器１内に配置される。本実施例においては、１本の紫外線放射ランプを容器１の中心軸上に配設する。
紫外線放射ランプ２の放電電極２ａ、２ｂとしては、冷陰極電極、あるいは熱陰極電極（フィラメントを備えたもの）を用いることができる。例えば対向する放電電極側を凹部とした円筒カップ形状の冷陰極電極で、表面にゲッタ材料を塗布したものが用いることができる。また放電電極の各々の紫外線ランプ端部側にはリード電極が夫々設けられ、放電管から外部に導出されている。
紫外線ランプ２としては、例えば、アルゴンガスおよびネオンガスと水銀を放電管２１内部に封入した水銀放電ランプを用いることができる。また、水銀を用いない紫外線放射ランプとしてキセノンガスとヨウ化キセノン（ＸｅＩ）封入した放電ランプやキセノンガスを封入しその励起光で紫外線を放射する蛍光体層を設けた放電ランプなども用いることができる。具体的には、例えばランプ長１５０ｍｍ、ランプ径４．０ｍｍの冷陰極水銀放電ランプを、リード電極を介して給電して、１０ｍＡにて点灯することで、２５４ｎｍと１８５ｎｍを主波長とする発光を得ることができる。

紫外線放射ランプ２は、石英ガラスなどの紫外線透過性材料により形成された円筒状の保護管２２内に放電管２１配置して構成される。
保護管２２は、容器１の中心軸上と同軸とした円筒状であり、保護管２２の端部２２ａ、２２ｂは、容器１の円柱端部１ａ、１ｂにアルミニウムからなるキャップ６ａ、６ｂを用いて各々固定される。リードを導出する側のキャップ６ｂは、ゴムカバー６ｃに覆われている。
本実施例では、一方の端部２２ａが閉塞され、他方の端部２２ｂが開放された形状の石英ガラスからなる保護管２２を用いた。そのため、放電電極２ａと接続されたリード２３ａは、ポリテトラフルオロエチレンにより被覆されたワイヤハーネス２４として、放電管２１に沿って保護管内で延伸され、放電電極２ｂと接続されたリード２３ｂと共に保護管端部２２ｂおよび容器端部１ｂから導出される。保護管２２内の閉塞側の保護管端部２２ａにおいて、放電管２１の端部およびワイヤハーネスの端部２４は、耐紫外線のシリコーンゴム製の保持部２５ａを介して固定されている。また、保護管端部２２ｂにおいて、保護管２２の端面、放電管２１の端部およびワイヤハーネス２４の端部は耐紫外線のシリコーンゴム製の保持部２５ｂを介して固定されている。
容器１の反射面１３と保護管３との間は、被処理液体が通る処理路１４となる。すなわち、紫外線ランプ２の外周を取囲むように処理路１４が形成される。

容器１の円柱側面（図１においては紙面上側の側面）には、被処理液体の流入口１１ａおよび処理済液体の流出口１１ｂが設けられている。流入口１１ａは、容器１の端部１ａ側の円柱側面に設けられ、流出口１１ｂは、容器１の端部１ｂ側の円柱側面に設けられている。本実施例では、流入口１１ａの口径と流出口１１ｂの口径ｒ１は同じ大きさである。

容器の流入口１１ａおよび流出口１１ｂの外側には、流入口１１ａおよび流出口１１ｂを囲むように、被処理液体および処理済液体を運ぶホースを継手４を用いて取り付けるための継手取付け部３が夫々形成されている。
継手取付け部は、容器１と同じ材料で構成することができる。本実施例では、容器１および継手取付け部はいずれもステンレスから構成し、容器１と継手取付け部３は溶接により接合した。
継手取付け部３の内径ｒ３（貫通孔の直径）は、夫々の継手取付け部３が対応する流入口１１ａおよび流出口１１ｂの口径ｒ１より大きく形成されている。そのため、継手取付け部の貫通孔の底部は、周縁の部分領域が容器（流入口１１ａおよび流出口１１ｂを囲む周縁部１２）により塞がれている。
継手取付け部３は、筒状、具体的には円筒形状に形成され、継手４の端部を挿入できる貫通孔３ａが形成されている。そして、継手取付け部３の内周面３ｂにおいて、継手４の外周面との締結部５を形成することができる。

この継手取付け部３に取り付けられる継手４として、一端部に継手取付け部の内径よりわずかに小さな外径を有する略円柱状の挿入部４１、他端部にホースとの接続部４２を有するものを用いることができる。挿入部４１は継手取付け部と同軸上となるようねじ込まれ、挿入部４１の外周面は継手取付け部３の内周面３ｂと締結部５を形成することができる。
具体的には、継手４として、挿入部４１の外周に螺旋状の溝４Ａが形成されたエルボタイプのおねじ継手を用い、継手取付け部３には、おねじ継手の挿入部と螺合するための螺旋状の溝３Ａが内周面３ｂに形成されている。また、継手には、挿入部の上にフランジが形成されており、継手取付け部と締結する際に、フランジ部４３の下面が、継手取付け部３の上面と当接する。
継手取付け部３と継手４とにより形成される締結部５は、止水機能をも有し、漏水を防止している。継手取付け部３と継手４との間には、シール材を介装することができる。
また、継手４としては、低コストで金属溶出のない、樹脂製のものを用いる。例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、などを用いることができる。
また、流入口１１ａおよび流出口１１ｂの口径ｒ１は、継手４の内径ｒ４以上の大きさとする。

紫外線放射ランプ２から放射された紫外線光は、保護管内の空気層に入射する。そして、空気層および保護管２２を通った紫外線光は、処理路１４を流れる被処理液体を照射する。また、被処理液体を通った紫外線光の一部は、紫外線反射面１３により反射した後に被処理液体を再び照射する。紫外線反射面１３を設けることで紫外線ランプ２から遠い側を流れる被処理液体にも紫外線を照射することができるので、より一層紫外線エネルギーをムダなく活用できる。紫外線光を被処理液体に照射することにより水などの被処理液体に含まれる有害な菌などを不活性化することができる。尚、被処理液体としては、水以外の液体を対象とすることができる。
処理路１４は、流入口１１ａと流出口１１ｂを円柱側面の上側の面に設けることで、流入する被処理液体６の圧力により生じる自然対流による流路となっている。

ここで、紫外線放射ランプ２から放射された紫外線光は、流入口１１ａ、流出口１１ｂ、継手取付け部３、樹脂製の継手４にも照射される。
そのため、樹脂製の継手４を用いた場合には、継手の締結部５を構成する領域への紫外線光の照射による劣化が懸念される。具体的には、締結部下端５ａにおける継手４のへの紫外線光の照射による劣化が懸念される。
しかし、本実施例の液体浄化処理装置によれば、締結部５に対し紫外線放射ランプ２からランプの軸に垂直に放出される直射光は、流入口および流出口を確定する容器１の端部により遮光（主に反射）されるため、継手の締結部形成領域への紫外線光の照射およびそれによる劣化を効率よく抑制することができる。紫外線放射ランプ２より照射される紫外線光の光量は、光源からの距離が近いほど大きいから、紫外線放射ランプ２から最短距離で照射される光線（すなわち、締結部に対し紫外線放射ランプからランプの軸に垂直に放出される直射光）を遮光できることが最も効率がよいためである。
尚、本願における紫外線放射ランプ２から締結部への「直射光」とは、紫外線放射ランプ２から直接締結部へ入射する光であり、容器１の内壁や継手取付け部の内周面などで反射された後に締結部に入射する光を除くことを意味する。

このことについて、継手取付け部の内径が流入口と流出口の口径と同じ大きさである液体浄化処理装置を比較例として、図３を参照して詳説する。図３において、（ａ）および（ｂ）は、本実施例の継手取付け部近傍への紫外線光の照射の状態を模式的に示す断面図、（ｃ）は、比較例の継手取付け部近傍への紫外線光の照射の状態を模式的に示す断面図である。

紫外線放射ランプ２から締結部に向けて、ランプ軸から垂直に放出される光Ｌ１は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、本実施例では、容器１において、流入口（または流出口）を囲む継手取付け部の端部より内側へ張り出した周縁部１２に入射し、周縁部１２において反射されるため、締結部５（より詳細には締結部下端５ａ）へ照射されない。
一方、図３（ｃ）に示すように、比較例では、紫外線放射ランプ２から締結部に向けて、ランプ軸から垂直に放出される光Ｌ１は、締結部５（より詳細には締結部下端５ａ）へ入射する。
尚、紫外線放射ランプ２からランプ軸から垂直に放出されて流入口（または流出口）を通過した光Ｌ２は、継手４を照射するが、継手４の締結部５とは異なる領域を照射するため、締結部５を劣化させる光とはならない。

また、図３（ａ）のように、紫外線放射ランプ２からランプ軸に垂直以外の方向に放出されて、締結部５（より詳細には締結部下端５ａ）を照射する光Ｌ３が存在してもよい。この場合においても、上記光Ｌ１と比較して光量が小さいため、上記光Ｌ１の締結部５への照射を防ぐことにより、継手の締結部形成領域への紫外線光の照射量およびそれによる劣化を効率よく抑制することができる。

一方、図３（ｂ）のように、紫外線放射ランプ２からランプ軸に垂直以外の方向に放出されて、締結部を照射する光Ｌ３は存在しないこと、つまり、紫外線放射ランプ２からのいずれの直射光も締結部へ入射しないことがより好ましい。
そのため、締結部を照射するいずれの直射光もないように、図３（ｂ）に示すように、流入口（または流出口）の口径ｒ１を設計することが好ましい。具体的には、流入口（または流出口）の下端部Ｐと上端部Ｑを結ぶ直線の外側に締結部５の下端５ａが位置するように設計することが好ましい。このように構成することで、ランプ軸に垂直以外の方向で締結部に向けて放出された光Ｌ３´は、容器１における流入口（または流出口）の周縁部１２で反射されるため、締結部５に入射することがない。また、流入口１１ａ（または流出口１１ｂ）を通過して貫通孔内に入射した光Ｌ４も締結部５（より詳細には締結部下端５ａ）を直射することがない。

以下に、本発明の実施例２に係る液体浄化処理装置２０について、図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る液体浄化処理装置２０の継手取付け部３１近傍の概略断面図である。

実施例２に係る液体浄化処理装置２０は、継手取付け部３１の構成、および継手取付け部内径ｒ３２と流入口１１ａ（または流出口１１ｂ）との口径ｒ１の関係以外の構成については実施例１の液体浄化処理装置１０同様である。

本実施例における継手取付け部３１は、内周に締結部５を形成する領域より容器側の領域に（図４においては、締結部５を形成する領域より下の領域に）、紫外線遮光部３２を備えている。紫外線遮光部３２における内径ｒ３２は、締結部５における内径ｒ５より小径である。また、紫外線遮光部における内径は、それぞれの継手取付け部３１が対応する流入口および流出口の口径ｒ１より小径である。
紫外線遮光部３２は、紫外線を吸収または反射して、紫外線を遮光する材料から構成することができ、本実施例では、継手取付け部本体と同じ材料（ステンレス）で一体的に構成されている。

本実施例において、締結部５における内径より小径の紫外線遮光部３２を備えることにより、実施例１と同様、締結部５に対し紫外線放射ランプ２からランプの軸に垂直に放出される直射光が継手４の締結部形成領域（特に締結部下端５ａ）へ入射することおよびそれによる劣化することを効率よく抑制することができる。締結部に向けて紫外線放射ランプから放出される直射光Ｌ１およびＬ３を紫外線遮光部３２により遮光（本実施例では反射）して、締結部下端５ａへ到達させないためである。

尚、本発明の液体浄化処理装置は、上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることは勿論である。

例えば、上記実施例において、締結部は螺合するものを示したが、これに限らず、止水締結可能な機構を用いることができる。例えば、嵌合締結部を形成することもできる。

例えば、上記実施例において、両電極に接続されたリードは容器１の一端部１ｂから導出される構成を示したが、これに限らず、容器１の両端部１ａ、１ｂから導出される構成とすることもできる。この場合において、保護管２２は、両端部２２ａ、２２ｂを共に解放した形状のものを用いることができる。

例えば、上記実施例においては、紫外線ランプ２を１本配置した例を説明したが、２本以上の紫外線ランプを保護管２２の内部に配置することもできる。

例えば、上記実施例において、容器１と継手取付け部３とは個々に形成されたものを溶接により接合されている構成を示したが、予め一体的に形成されたものを用いることができる。

１：容器
２：紫外線放射ランプ
２１：放電管
２２保護管
２ａ、２ｂ：放電電極
２３ａ、２３ｂ：リード
２４：ワイヤハーネス
２５ａ、２５ｂ：保持部
３、３１：継手取付け部
３２：紫外線遮光部
３Ａ：螺旋状の溝
３ａ：貫通孔
３ｂ：内周面
４：継手
４１：挿入部
４２：接続部
４３フランジ
４Ａ：螺旋状の溝
５：締結部
６ａ、６ｂ：キャップ
６ｃ：ゴムカバー
１０、２０：液体浄化処理装置
１１ａ：流入口
１１ｂ：流出口
１２：周縁部
１３：反射面
１４：処理路

Claims (3)

1. 被処理液体の流入口及び処理済液体の流出口を有する容器と、
   前記容器内に配設した紫外線放射ランプと、
   前記流入口及び前記流出口を囲むように前記容器の外側に形成され、樹脂製の継手と内周面において締結部を形成する筒状の継手取付け部と、を備え、
   前記継手取付け部は、内径が、対応する前記流入口または前記流出口の口径より大きく、
   前記締結部に対し前記紫外線放射ランプから当該ランプの軸に垂直に放出される直射光は、前記流入口および前記流出口を囲む前記継手取付部の端部より内側へ張り出した前記容器の周縁部において反射されることを特徴とする液体浄化処理装置。
2. 被処理液体の流入口及び処理済液体の流出口を有する容器と、
   前記容器内に配設した紫外線放射ランプと、
   前記流入口及び前記流出口を囲むように前記容器の外側に形成され、樹脂製の継手と内周面において締結部を形成する筒状の継手取付け部と、を備え、
   前記継手取付け部は、内周面の前記締結部より前記容器側の領域に、前記締結部より小径の紫外線遮光部を備え、
   前記締結部に対し前記紫外線放射ランプから当該ランプの軸に垂直に放出される直射光は、前記紫外線遮光部により遮光されることを特徴とする液体浄化処理装置。
3. 前記継手は、おねじ継手であり、
   前記締結部において、前記継手取付け部の内周面と螺合することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体浄化処理装置。

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