JP6355244B2 - 紫外線照射装置 - Google Patents
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このような水処理設備として、例えば特許文献1や2に記載されたものが知られている。
さらに、地震等で紫外線ランプと保護管が破損した場合には、紫外線ランプの上流側と下流側を遮断し、排水弁を開けることで紫外線ランプの水銀や保護管の破損したかけらを一旦排水受け槽に受けて、その後、重金属吸着塔に導入することでガラスの破片を回収し、水銀を吸着するようにしている。
また、図9は特許文献2に関連する紫外線発光ダイオードを管体に装着した水処理装置を示すものであり、内部を上水用の水が流れる管体100の外周部に、紫外線発光ダイオード101を周方向に配列させた処理手段103が取り付けられている。そして、殺菌処理時には、管体100内の水流に直交する方向に紫外線発光ダイオード101から紫外線を照射して水流中の微生物を不活性化させる等の処理をしている。
本発明によれば、流体が流れる管体の外に設けた紫外線発光ダイオードから管体の透過面を通して紫外線を流体内に照射させ、更に管体の反射面で紫外線を反射させて再度流体内に照射させ、流体に対する紫外線の照射と反射面での反射とを繰り返すことで流体中の微生物を確実に不活性化させたり殺菌させたりすることができる。
さらに、紫外線は流体の流れ方向に対して傾斜する方向に照射されているので、管体内を流れる流体に対して、停止している流体に紫外線を照射する場合と同等の照射時間つまり照射量を確保することが可能となる。
管体の周方向に紫外線発光ダイオードを複数配列させることで、管体内を流れる流体全域に効率よく紫外線を照射させて反射面で反射させて再度紫外線を照射するので、効率良く流体中の微生物の不活性化や殺菌を行える。
一の環状ユニットの紫外線発光ダイオードから紫外線を流体中に照射して微生物を不活性化したり殺菌したりするためには、紫外線強度が所定値以上であることが必要であり、紫外線が反射面での反射を繰り返すことで複数回流体に照射できると共に、紫外線強度が低下する領域に別個の環状ユニットを配設して紫外線発光ダイオードから新たな紫外線を照射することで、流体中の微生物を不活性化させたり殺菌させたりする紫外線の領域を連続して長く設定できるので、大量の流体であっても必要な照射時間つまり照射量を確保することが可能となり、確実に微生物の不活性化や殺菌を行える。
これにより、透過面を管体である透過管によって簡単に形成することができる。
これにより、反射面を管体の内面に簡単に形成することができる。
管体の内径が大きくて紫外線の照射光や反射光が管体の他端まで届かない場合には、反射部材を管体内に設置して反射するまでの光路長を短くすることで確実に流体中の微生物に照射光や反射光を照射できる。
また、本発明による紫外線照射装置は、水等の流体に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、内部を流体が流れる管体に、該管体の外部から紫外線を透過させる透過面と前記管体の内部で紫外線を反射させる反射面とを設け、前記管体の外部に設けられていて前記管体の透過面を通して内部を流れる流体に紫外線を照射する紫外線発光ダイオードを備え、前記管体の内部には反射部材が配設され、前記反射部材は前記管体の流路断面を複数等分に分割する構成であり、前記紫外線発光ダイオードから照射された紫外線は流体の流れ方向に対して傾斜する方向に照射して、前記反射部材で反射させると共に前記反射面で反射させることを特徴とする。
この場合、管体の流路が均等に分割されるので、管体内の流体に対して紫外線照射量等も均等化することが可能となる。
固定の第一の環状ユニットに対して可動の第二の環状ユニットを反射面と共に移動させることで、管体中の流体の量に応じて所定強度の照射光や反射光が流体中の微生物を照射できる反射領域を広い範囲に設定することができる。
また、流体に対して紫外線の照射時間が長くなるので、流体の流れ方向に広範囲に紫外線発光ダイオードを配置する必要がなく、紫外線照射装置を低コストに製造することができる。
図1及び図2は本発明の第一実施形態による紫外線照射装置1を示すものである。図1に示す紫外線照射装置1は、水等の流体に紫外線を照射する紫外線照射装置であり、水路2に接続されていて内部を水等の流体が流れる管体3と、その管体3の外部から紫外線を透過する透過面3aと、その管体3の内部の紫外線を反射する反射面4とを設け、更に管体3の外部に設けられていて管体3の透過面3aを通して内部を流れる流体に紫外線を照射する紫外線発光ダイオード7を備えている。この、紫外線発光ダイオード7から照射される紫外線は水の流れ方向に対して傾斜する方向に照射して反射面4で反射させている。
紫外線照射装置1を流れる流体は、例えば平成19年厚生労働省が設定した「水道におけるクリプトスポリジウム等対策指針」内のリスクレベル3に該当する水源原水または、適正に処理を行った凝集沈殿―ろ過水が一般的である。
そこで、第二環状ユニット6Bを任意の間隔で設けることにより、光の照射強度を増加させて、装置内のいかなる所においても設計値を満たす照射強度を維持させ、水流に対する所定の紫外線照射量を確保させることができ、安全性が向上する。このように、環状ユニット6A,6Bを複数設けることにより、流体の流量が増加つまり流速が早くなっても対応することができる。
紫外線照射装置1は、本装置を通過する被処理水に対して、石英管等の透過管からなる管体3の上流側に設けた第一環状ユニット6A内の各紫外線発光ダイオード7から水流の流れ方向Wに対して角度αを以て紫外線Lを照射している。各紫外線Lは傾斜角度αで水流を照射し、クリプトスポリジウム等を不活性化させて石英管等の透過管の管体3を透過してその外側の反射面4で全反射し、再度水流を照射してクリプトスポリジウム等を不活性化させる。こうして、紫外線Lは管体3の外側に設けた反射面4で反射されて水中のクリプトスポリジウム等を不活性化させながら、次第に光の強度が低下する。
こうして、水路2の管体3内を流れる水流に対して水流の方向Wに所定間隔離間した2組の環状ユニット6A,6Bの各紫外線発光ダイオード7から所定範囲にわたって照射される紫外線Lによって、水流中のクリプトスポリジウム等を連続して不活性化または殺菌させる。なお、第一環状ユニット6Aと第二環状ユニット6Bの距離は、第一環状ユニット6Aの各紫外線発光ダイオード7の光強度が例えば照射量として10mJ/cm2より低下する前の位置を最大距離とすることが好ましい。
また、2組の環状ユニット6A,6Bでは水流中の微生物の不活性化や殺菌が不十分な程度に管体3の内径や水量または流速が大きい場合には3組以上の環状ユニット6を所定間隔に設定して反射面4を配設すればよい。
本変形例による紫外線照射装置1によれば、紫外線発光ダイオード7から照射された紫外線Lは、石英管等の透過管である管体3を透過することなく、その内側で反射して水流に戻るため、紫外線Lの強度の低下を抑えて、より効率的に紫外線を水流に照射することができる。
本発明において、管体3の内径が比較的大きい場合、管体3の外側から斜めに水流に照射する紫外線Lが管体3の内径全幅に届かない、または届くとしても微生物を不活性化するのに必要な照射量(例えば10mJ/cm2以上)以下になってしまう場合、或いは1〜2回程度の反射で光の強度が衰弱してしまう恐れがある。本第二実施形態による紫外線照射装置10はこのような場合でも必要な光強度を維持できるようにしたものである。
また、本実施形態による紫外線照射装置10は、管体3の内面を仕切る反射板11を十字形状にして4つのスペース12に区画した構成に限定されるものではない。例えば、管体3を1/2円の半円状に仕切る反射板11を配設してもよいし、或いは図7に示すように、管体3の内面を120°間隔に仕切った放射状の3面の反射板11で形成して、3つのスペース12を形成してもよい。本発明では、管体3の内面を区切る反射板11の数は任意である。
本実施形態において、管体3は石英管等の透過管でできており、管体3の外側に設けた環状ユニット6A、6Bのうち例えば上流側に位置する第一環状ユニット6Aは管体3に固定されており、その下流側に配置した第二環状ユニット6Bは管体3に沿って往復移動可能とされている。
上流側の反射面16aは第一環状ユニット6Aを乗り越えて第一ばね17等によって引っ張られた状態に保持される。また、第一環状ユニット6Aの下流側の近傍には反射面16aを管体3の外面に押さえつけるリング状のガイド部材18が固定配置されている。
なお、第二環状ユニット6Bが上流側から下流側に移動する際には、管体3内の水流は次第に増大し、下流側から上流側に戻る際には水流と逆方向になるので水流を低減して紫外線の照射範囲が短くても水量全体を紫外線Lで照射して微生物を不活性化できる程度に低減するよう制御する。
そして、上流側の反射面16aが最大に延びた領域で水流中の微生物を不活性化する反射領域が最大になり、管体3内の被処理水量も最大になる。第二環状ユニット6Bをこの状態に保持して継続して大きな水量に対して所定の光強度の紫外線Lを所定の範囲にわたって照射できる
なお、水量の減少に応じて第二環状ユニット6Bを第一環状ユニット6A側に移動させるには、巻き取りモータ20をOFFにして第一ばね17と第二ばね19の付勢力の差によって第二環状ユニット6Bを上流側に移動させてもよい。第二環状ユニット6Bを上流側に移動させることで反射面16a、16bによる紫外線Lの反射範囲が減少し、水量の減少に対応させることができる。
また、水量が減少した場合には、そのままの状態を維持するか、第二環状ユニット6Bを第一環状ユニット6Aに近づけることで、各紫外線発光ダイオード7から射出する高強度の紫外線Lの領域を短い範囲に集中させることができて水中の微生物の不活性化または殺菌の効率が向上する。
また、第二環状ユニット6Bは巻き取りモータ20によらず手動で移動させてもよい。
また、上述した各実施形態では、リング状の環状ユニット6内に紫外線発光ダイオード7を配列させたが、環状ユニット6を設けずに紫外線発光ダイオード7を直接管体3の外側に設置してもよい。
なお、管体3における第一環状ユニット6Aと第二環状ユニット6Bの配設間隔について、第一環状ユニット6aにおける各紫外線発光ダイオード7の光強度が例えば照射量として10mJ/cm2より小さく低下した位置に第二環状ユニット6Bを設置してもよく、この場合でも各環状ユニット6A、6Bによって個別に水流を殺菌できる。
2 水路
3 配管
4 反射面
6 環状ユニット
6A 第一環状ユニット
6B 第二環状ユニット
7 紫外線発光ダイオード
11 反射板
12 スペース
16a 上流側の反射面
16b 下流側の反射面
17 第一ばね
18 ガイド部材
19 第二ばね
20 巻き取りモータ
L 紫外線
Claims (6)
- 水等の流体に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
内部を流体が流れる管体に、該管体の外部から紫外線を透過させる透過面と前記管体の内部で紫外線を反射させる反射面とを設け、
前記管体の外部に設けられていて前記管体の透過面を通して内部を流れる流体に紫外線を照射する紫外線発光ダイオードを備え、
前記透過面は前記管体が紫外線を透過させる透過管に形成されると共に、該透過管の一部の外面または内面に前記反射面が設けられ、
前記紫外線発光ダイオードから照射される紫外線は流体の流れ方向に対して傾斜する方向に照射して前記反射面で反射させることを特徴とする紫外線照射装置。 - 前記紫外線発光ダイオードは、前記管体の周方向に複数配列されている請求項1に記載された紫外線照射装置。
- 前記紫外線発光ダイオードが管体の周方向に配列された環状ユニットは、前記管体の長手方向に間隔を開けて複数組配列されている請求項1または2に記載された紫外線照射装置。
- 前記反射面は前記管体の内面が紫外線を反射する反射管によって構成されると共に、該反射管の一部を開口して外部から紫外線を透過させる窓体を設けて前記透過面とした請求項1から3のいずれか1項に記載された紫外線照射装置。
- 水等の流体に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
内部を流体が流れる管体に、該管体の外部から紫外線を透過させる透過面と前記管体の内部で紫外線を反射させる反射面とを設け、
前記管体の外部に設けられていて前記管体の透過面を通して内部を流れる流体に紫外線を照射する紫外線発光ダイオードを備え、
前記管体の内部には反射部材が配設され、前記反射部材は前記管体の流路断面を複数等分に分割する構成であり、
前記紫外線発光ダイオードから照射された紫外線は流体の流れ方向に対して傾斜する方向に照射して、前記反射部材で反射させると共に前記反射面で反射させることを特徴とする紫外線照射装置。 - 水等の流体に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
内部を流体が流れる管体に、該管体の外部から紫外線を透過させる透過面と前記管体の内部で紫外線を反射させる反射面とを設け、
前記管体の外部に設けられていて前記管体の透過面を通して内部を流れる流体に紫外線を照射する紫外線発光ダイオードを備え、
前記紫外線発光ダイオードが管体の周方向に配列された環状ユニットは、前記管体の長手方向に間隔を開けて複数組配列され、
前記管体の外面に固定配置された第一の前記環状ユニットに対して、その前後に反射面を配設した第二の前記環状ユニットを移動可能に配置し、前記第一及び第二の環状ユニットの間と前記第二の環状ユニットの上流側または下流側とに前記反射面を設定して紫外線の連続する反射領域を形成し、
前記紫外線発光ダイオードから照射される紫外線は流体の流れ方向に対して傾斜する方向に照射して前記反射面で反射させることを特徴とする紫外線照射装置。
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