JP6834624B2 - Water treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、水が内部を流れるエキシマランプを備える水処理装置に関する。 The present invention relates to a water treatment apparatus including an excimer lamp through which water flows.
従来、水処理装置として、水が内部を流れるエキシマランプを備える水処理装置が、知られている(例えば、特許文献1)。そして、エキシマランプは、水が内部を流れる透光性の内管と、内管が内部に配置され、内管との間にガスが充填される誘電体の外管とを備えている。 Conventionally, as a water treatment device, a water treatment device including an excimer lamp through which water flows is known (for example, Patent Document 1). The excimer lamp includes a translucent inner tube through which water flows inside, and a dielectric outer tube in which the inner tube is arranged inside and gas is filled between the inner tube and the inner tube.
特許文献1に係る水処理装置においては、内管は、内部に水を撹拌させる撹拌部材を備えている。ところで、当該撹拌部材が透光性を有していたとしても、内管と外管との間から放射された光は、内管の内部を流れる水に照射される際に、撹拌部材で反射や拡散されたり、吸収されたりする。これにより、水の処理効率が低下する。 In the water treatment apparatus according to Patent Document 1, the inner pipe is provided with a stirring member for stirring water inside. By the way, even if the stirring member has translucency, the light radiated from between the inner pipe and the outer pipe is reflected by the stirring member when it is irradiated to the water flowing inside the inner pipe. It is diffused or absorbed. This reduces the efficiency of water treatment.
そこで、課題は、水の処理効率を向上することができる水処理装置を提供することである。 Therefore, the problem is to provide a water treatment apparatus capable of improving the water treatment efficiency.
水処理装置は、水が内部を流れるエキシマランプと、水が内部を流れ、前記エキシマランプに水を流入する流入部と、を備え、前記エキシマランプは、水が内部を流れる透光性の内管と、前記内管が内部に配置され、前記内管との間にガスが充填される誘電体の外管と、前記外管及びガスを介在するように対面して配置され、互いの間に電圧が印加される第1及び第2電極と、を備え、前記流入部は、水が通過することで流れのレイノルズ数を大きくする乱流発生部を備える。 The water treatment device includes an excima lamp through which water flows inside and an inflow portion where water flows inside and flows into the excima lamp. The excima lamp is translucent in which water flows inside. The pipe and the inner pipe are arranged inside, and the outer pipe of the dielectric in which gas is filled between the inner pipe and the outer pipe and the gas are arranged facing each other so as to intervene between them. The inflow portion includes a first and second electrodes to which a voltage is applied to the water, and the inflow portion includes a turbulent flow generation portion that increases the Reynolds number of the flow by passing water.
また、水処理装置においては、前記第1及び第2電極は、それぞれ前記外管よりも外側に配置される、という構成でもよい。 Further, in the water treatment apparatus, the first and second electrodes may be arranged outside the outer pipe, respectively.
また、水処理装置においては、前記第1及び第2電極の幅寸法は、前記第1及び第2電極が対面する方向と前記内管の軸線方向とにそれぞれ直交する方向において、それぞれ前記内管の外幅寸法よりも大きい、という構成でもよい。 Further, in the water treatment apparatus, the width dimension of the first and second electrodes is the inner pipe in the direction in which the first and second electrodes face each other and in the direction orthogonal to the axial direction of the inner pipe, respectively. It may be configured to be larger than the outer width dimension of.
以上の如く、水処理装置は、水の処理効率を向上することができる、という優れた効果を奏する。 As described above, the water treatment apparatus has an excellent effect that the water treatment efficiency can be improved.
以下、水処理装置における一実施形態について、図1〜図5を参照しながら説明する。なお、各図(図6及び図7も同様)において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。 Hereinafter, an embodiment of the water treatment apparatus will be described with reference to FIGS. 1 to 5. In each drawing (the same applies to FIGS. 6 and 7), the dimensional ratio of the drawings and the actual dimensional ratio do not always match, and the dimensional ratios between the drawings do not necessarily match. Absent.
図1に示すように、本実施形態に係る水処理装置2は、全有機炭素(TOC:Total Organic Carbon)の濃度を測定するTOC濃度測定装置1に用いられている。そこで、水処理装置2の各構成を説明するのに先立って、TOC濃度測定装置1について説明する。
As shown in FIG. 1, the
TOC濃度測定装置1は、主管10を流れる水のTOC濃度を測定するために、主管10に接続されている。そして、主管10を流れる水は、例えば、医薬品の製造に使用される製薬用水などの水であって、TOC濃度が極低濃度である水である。なお、TOC濃度測定装置1で測定する水や、水処理装置2で処理する水は、斯かる水に限られないのは勿論である。
The TOC concentration measuring device 1 is connected to the
TOC濃度測定装置1は、水の導電率を測定する第1測定部1aと、第1測定部1aで測定した水を処理する水処理装置2と、水処理装置2で処理した水の導電率を測定する第2測定部1bとを備えている。そして、TOC濃度測定装置1は、第1測定部1aで測定した導電率と第2測定部1bで測定した導電率との差に基づいて、TOC濃度を演算する。
The TOC concentration measuring device 1 includes a
また、TOC濃度測定装置1は、主管10と第1測定部1aとを接続する第1管1cと、第1測定部1aと水処理装置2とを接続する第2管1dとを備えている。そして、TOC濃度測定装置1は、水処理装置2と第2測定部1bとを接続する第3管1eと、第2測定部1bと主管10とを接続する第4管1fとを備えている。
Further, the TOC concentration measuring device 1 includes a
したがって、主管10から流入した水は、第1管1c、第1測定部1a、第2管1d、水処理装置2、第3管1e、第2測定部1b、第4管1fの順に流れ、最終的に、主管10に戻る。これにより、TOC濃度測定装置1は、主管10を流れる水の一部を分岐させて、連続的にTOC濃度を測定している。
Therefore, the water flowing in from the
図2に示すように、水処理装置2は、水が内部を流れるエキシマランプ3と、エキシマランプ3に水を流入する流入部4と、エキシマランプ3から流出した水を外部に流出する流出部5とを備えている。また、水処理装置2は、エキシマランプ3を収容する装置本体6を備えている。
As shown in FIG. 2, the
エキシマランプ3は、水が内部を流れる内管3aと、内管3aが内部に配置され、内管3aとの間にガスが充填される外管3bとを備えている。そして、エキシマランプ3は、内管3a及び外管3bが誘電体であって、誘電体バリア放電により、内管3a及び外管3b間から光を放射する。
The
そして、内管3aが透光性を有しているため、内管3a及び外管3b間から放射された光は、内管3aを透過して、内管3aの内部を流れる水を照射する。これにより、内管3aの内部を流れる水に含まれる有機物は、分解され、処理される。本実施形態においては、エキシマランプ3から放射される光は、紫外光であって、例えば、波長が163.5nm〜180.5nm(172nm±8.5nm)の光である。なお、エキシマランプ3から放射される光は、斯かる波長の光に限定されないことは勿論である。
Since the
流入部4は、エキシマランプ3に連結されている。具体的には、流入部4の上流側は、第2管1dに連結され、流入部4の下流側は、エキシマランプ3の上流側に連結されている。そして、流入部4の内部は、エキシマランプ3の内管3aの内部と連通している。これにより、流入部4の内部を流れた水は、エキシマランプ3の内管3aの内部を流れる。
The
流入部4は、内部を流れる水を乱す乱流発生部4aを備えている。そして、乱流発生部4aは、水が通過することで、当該水の流れのレイノルズ数を大きくする。好ましくは、乱流発生部4aは、当該水の流れのレイノルズ数Reを臨界レイノルズ数(Re=2320)以上にする。より好ましくは、乱流発生部4aは、通過した水の流れが乱流となるように、当該水の流れのレイノルズ数Reを、3000以上にする。
The
例えば、乱流発生部4aは、水の流れを旋回流とするように、形成されている。本実施形態においては、乱流発生部4aは、内周面から径方向の内方に突出する突出部を備え、突出部は、内周面に沿って螺旋状に延びている。
For example, the turbulent
これにより、流入部4の内部を流れる水は、乱流発生部4aにより、流れのレイノルズ数を大きくされた後、エキシマランプ3の内管3aの内部を流れる。したがって、内管3aの内部を流れる水は、内管3a及び外管3b間から放射された光に、均一に照射される。その結果、内管3aの内部を流れる水は、均一に処理される。
As a result, the water flowing inside the
ところで、例えば、乱流発生部4aが、エキシマランプ3の内管3aの内部に配置されていた場合、乱流発生部4aが透光性を有していたとしても、内管3a及び外管3b間から放射された光は、乱流発生部4aで反射や拡散されたり、吸収されたりする。したがって、内管3aの内部を流れる水の処理効率が低下する。それに対して、本実施形態においては、乱流発生部4aが流入部4の内部に配置されているため、そのような処理効率低下を防止することができる。
By the way, for example, when the turbulent
なお、乱流発生部4aは、斯かる構成に限られない。例えば、乱流発生部4aは、スクリュ型や、十字フィン型や、内周面から突出するエンボス型や、多孔質が内部に存在するようにしてもよい。要するに、乱流発生部4aは、水が通過することで流れのレイノルズ数を大きくする、構成であればよい。
The turbulent
また、流出部5は、エキシマランプ3に連結されている。具体的には、流出部5の上流側は、エキシマランプ3の下流側に連結され、流出部5の下流側は、第3管1eに連結されている。そして、流出部5の内部は、エキシマランプ3の内管3aの内部と連通している。これにより、エキシマランプ3の内管3aの内部を流れた水は、流出部5の内部を流れる。
Further, the
図2及び図3に示すように、エキシマランプ3は、内管3a及び外管3b間から光を放射すべく、互いの間に電圧が印加される第1及び第2電極3c,3dを備えている。また、エキシマランプ3は、内管3a及び外管3b間で発生する光を反射する反射部3eを備えている。なお、反射部3eは、外管3bの内周面に固定されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第1及び第2電極3c,3dは、外管3b及びガスを介在するように対面して配置されている。具体的には、第1及び第2電極3c,3dは、それぞれ外管3bよりも外側に配置され、内管3a及び外管3bを介在するように対面して配置されている。そして、第1及び第2電極3c,3dは、互いに絶縁するように、周方向で離れている。
The first and
ところで、例えば、第1電極3cが外管3bよりも外側に配置され、第2電極3dが外管3bよりも内側に配置されていた場合(例えば、内管3aの外周部又は内周部に固定されていた場合)、第2電極3dが透光性を有していたり、網目状に形成されていたりしていたとしても、内管3a及び外管3b間から放射された光は、第2電極3dで反射や拡散されたり、吸収されたりする。
By the way, for example, when the
したがって、内管3aの内部を流れる水の処理効率が低下する。それに対して、本実施形態においては、第1及び第2電極3c,3dがそれぞれ外管3bよりも外側に配置されているため、そのような処理効率の低下を防止することができる。
Therefore, the treatment efficiency of the water flowing inside the
また、第1及び第2電極3c、3dが対面する方向D1と内管3aの軸線方向D3とにそれぞれ直交する方向D2において、第1及び第2電極3c,3dの幅寸法W3c,W3dは、内管3aの外幅寸法W3aよりも大きくなっている。本実施形態においては、第1及び第2電極3c,3dの幅寸法W3c,W3dは、同じとなっている。
Further, in the direction D1 in which the first and
これにより、図4に示すように、誘電体バリア放電が、内管3aを経由する経路L1だけでなく、内管3aを経由しない経路L2も存在することになる。そして、内管3aを経由しない経路L2は、内管3aを経由する経路L1に対して、効率的に光を放射できる。したがって、水の処理効率を効率的に向上することができる。
As a result, as shown in FIG. 4, not only the path L1 in which the dielectric barrier discharge passes through the
なお、図5に示すように、紫外光は、水中を透過することに伴って、減衰する。図5は、紫外光が水中を透過した距離(水中透過距離)に対する光強度の減衰比率(光強度減衰率)を示したグラフであり、実線A1は、波長が172nmである紫外光のデータを示し、1点鎖線A2は、波長が180.5nmである紫外光のデータを示し、破線A3は、波長が163.5nmである紫外光のデータを示している。 As shown in FIG. 5, ultraviolet light is attenuated as it passes through water. FIG. 5 is a graph showing the light intensity attenuation ratio (light intensity attenuation rate) with respect to the distance through which ultraviolet light has passed through water (underwater transmission distance), and the solid line A1 is the data of ultraviolet light having a wavelength of 172 nm. The one-point chain line A2 shows the data of ultraviolet light having a wavelength of 180.5 nm, and the broken line A3 shows the data of ultraviolet light having a wavelength of 163.5 nm.
ところで、一般的に、ピーク波長が172nmであるエキシマランプ3においては、波長が163.5nmの光の照度と、波長が180.5nmの光の照度とは、波長が172nmの光の照度の約50%である。そして、ピーク波長が172nmのエキシマランプ3においては、水中透過距離が1mmで、照度が約90%減衰する。
By the way, in general, in the
これにより、乱流発生部4aが備えられていない構成においては、内管3aの内径は、1mm以下とする必要がある。それに対して、本実施形態においては、乱流発生部4aが備えられているため、内管3aの内径を2mm以上とすることができる。なお、図5に示すように、エキシマランプ3の内管3a内を通過する水に少なくとも180.5nmの光が照射されることが必要であるため、内管3aの内径は、4mm以下とすることが好ましい。なお、内管3aの内径は、特に限定されないのは勿論である。
As a result, the inner diameter of the
以上より、本実施形態に係る水処理装置2は、水が内部を流れるエキシマランプ3と、水が内部を流れ、前記エキシマランプ3に水を流入する流入部4と、を備え、前記エキシマランプ3は、水が内部を流れる透光性の内管3aと、前記内管3aが内部に配置され、前記内管3aとの間にガスが充填される誘電体の外管3bと、前記内管3a及び前記外管3b間から光を放射すべく、前記外管3b及びガスを介在するように対面して配置され、互いの間に電圧が印加される第1及び第2電極3c,3dと、を備え、前記流入部4は、水が通過することで流れのレイノルズ数を大きくする乱流発生部4aを備える。
Based on the above, the
斯かる構成によれば、エキシマランプ3においては、第1及び第2電極3c、3dが、誘電体の外管3bとガスとを介在するように対面して配置されているため、電圧が第1及び第2電極3c、3d間に印加されることで、内管3a及び外管3b間から光が放射される。そして、当該光は、透光性を有する内管3aを透過して内管3aの内部を流れる水を照射するため、当該水は、処理される。
According to such a configuration, in the
ところで、流入部4が乱流発生部4aを備えているため、流入部4の内部を流れる水は、乱流発生部4aを通過することで、流れのレイノルズ数が大きくなる。そして、流れのレイノルズ数が大きくなった流入部4の水が、エキシマランプ3の内管3aの内部を流れるため、内管3aの内部の水は、内管3a及び外管3b間から放射された光に、均一に照射される。
By the way, since the
しかも、乱流発生部4aが内管3aよりも上流に配置されているため、内管3a及び外管3b間から放射された光は、内管3aの内部を流れる水を照射する際に、乱流発生部4aで反射や拡散されたり、吸収されたりすることはない。したがって、水の処理効率を向上することができる。
Moreover, since the turbulent
また、本実施形態に係る水処理装置2においては、前記第1及び第2電極3c,3dは、それぞれ前記外管3bよりも外側に配置される、という構成である。
Further, in the
斯かる構成によれば、第1及び第2電極3c、3dは、それぞれ外管3bよりも外側に配置されているため、内管3a及び外管3b間の光が発生する領域と、内管3aの内部を流れる水との間に配置されていない。これにより、内管3a及び外管3b間から放射された光は、内管3aの内部を流れる水を照射する際に、第1及び第2電極3c,3dで反射や拡散されたり、吸収されたりすることはない。したがって、水の処理効率をさらに向上することができる。
According to such a configuration, since the first and
また、本実施形態に係る水処理装置2においては、前記第1及び第2電極3c,3dの幅寸法W3c,W3dは、前記第1及び第2電極3c,3dが対面する方向D1と前記内管3aの軸線方向D3とにそれぞれ直交する方向D2において、それぞれ前記内管3aの外幅寸法W3aよりも大きい、という構成である。
Further, in the
斯かる構成によれば、第1及び第2電極3c,3dが対面する方向D1と直交する方向D2で、且つ、内管3aの軸線方向D1と直交する方向D2において、第1及び第2電極3c,3dの幅寸法W3c,W3dは、それぞれ内管3aの外幅寸法W3aよりも大きくなっている。これにより、誘電体バリア放電が、内管3aを経由する経路L1だけでなく、内管3aを経由しない効率的な経路L2も存在することになる。
According to such a configuration, the first and second electrodes are in the direction D2 orthogonal to the direction D1 in which the first and
したがって、内管3aを経由しない効率的な経路L2による誘電体バリア放電により、内管3a及び外管3b間から効率的に光が放射される。その結果、水の処理効率を効率的に向上することができる。
Therefore, light is efficiently radiated from between the
なお、水処理装置2は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、水処理装置2は、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得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
The
上記実施形態に係る水処理装置2においては、第1及び第2電極3c,3dは、それぞれ外管3bよりも外側に配置される、という構成である。しかしながら、水処理装置2は、斯かる構成に限られない。例えば、図6及び図7に示すように、第1電極3cは、外管3bよりも外側に配置され、第2電極3dは、外管3bよりも内側に配置されている、という構成でもよい。
In the
図6に係る第2電極3dは、内管3aの外周部に固定されており、図7に係る第2電極3dは、内管3aの内周部に固定されている。そして、図7に係るエキシマランプ3は、第2電極3dが水で腐食することを防止するために、第2電極3dの内側に配置される流通管3fを備え、処理される水は、流通管3fの内部を流れるようになっている。
The
また、上記実施形態に係る水処理装置2においては、エキシマランプ3の内管3aは、誘電体である、という構成である。しかしながら、水処理装置2は、斯かる構成に限られない。例えば、内管3aは、誘電体でなくてもよい。なお、図6に係るエキシマランプ3においても、内管3aは、誘電体であっても、誘電体でなくてもよいが、図7に係るエキシマランプ3においては、内管3aは、誘電体である。
Further, in the
また、上記実施形態に係る水処理装置2においては、エキシマランプ3と流入部4とは、別部材である、という構成である。しかしながら、水処理装置2は、斯かる構成に限られない。例えば、流入部4の内部の水が流れる部分と、エキシマランプ3の内管3aとは、一体的に形成されている、という構成でもよい。
Further, in the
また、上記実施形態に係る水処理装置2においては、第1及び第2電極3c,3dの幅寸法W3c,W3dは、それぞれ内管3aの外幅寸法W3aよりも大きい、という構成である。しかしながら、水処理装置2は、斯かる構成に限られない。例えば、第1及び第2電極3c,3dの幅寸法W3c,W3dの少なくとも一方は、それぞれ内管3aの外幅寸法W3aよりも小さい、という構成でもよい。
Further, in the
1…TOC濃度測定装置、1a…第1測定部、1b…第2測定部、1c…第1管、1d…第2管、1e…第3管、1f…第4管、2…水処理装置、3…エキシマランプ、3a…内管、3b…外管、3c…第1電極、3d…第2電極、3e…反射部、3f…流通管、4…流入部、4a…乱流発生部、5…流出部、6…装置本体、10…主管
1 ... TOC concentration measuring device, 1a ... 1st measuring unit, 1b ... 2nd measuring unit, 1c ... 1st tube, 1d ... 2nd tube, 1e ... 3rd tube, 1f ... 4th tube, 2 ...
Claims (2)
水が内部を流れ、前記エキシマランプに水を流入する流入部と、を備え、
前記エキシマランプは、
水が内部を流れる透光性の内管と、
前記内管が内部に配置され、前記内管との間にガスが充填される誘電体の外管と、
前記外管及びガスを介在するように対面して配置され、互いの間に電圧が印加される第1及び第2電極と、を備え、
前記流入部は、水が通過することで流れのレイノルズ数を大きくする乱流発生部を備え、
前記第1及び第2電極は、それぞれ前記外管よりも外側に配置される、水処理装置。 An excimer lamp with water flowing inside,
It is provided with an inflow portion where water flows inside and flows into the excimer lamp.
The excimer lamp
A translucent inner tube through which water flows,
A dielectric outer tube in which the inner tube is arranged and filled with gas between the inner tube and the inner tube.
The outer tube and the first and second electrodes arranged facing each other so as to interpose the gas and to which a voltage is applied are provided.
The inflow portion includes a turbulent flow generation portion that increases the Reynolds number of the flow through which water passes .
The first and second electrodes, Ru are disposed outside the respective said outer tube, the water treatment apparatus.
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