JPH0871546A - 液体処理用紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】処理水の温度が変化しても、システム全体の紫
外線出力が低下することがなく、処理液の温度変化に影
響されることなく、常に良好な処理能力を発揮すること
ができる液体処理用の紫外線照射装置を提供する。 【構成】外管ジャケット１１に低圧水銀ランプ２０を収
容して構成した紫外線照射ユニット１０を、処理液に多
数個浸漬して用いる液体処理用紫外線照射装置２におい
て、多数の紫外線照射ユニットは、全ユニットのうちの
５０％以上、８０％以下のユニットが、水温が１５〜２
５℃の場合に最高の紫外線出力を発揮する低圧水銀ラン
プを使用しており、残りのユニットは、水温が５〜１５
℃の場合に最高の紫外線出力を発揮する低圧水銀ランプ
を使用したユニットと、水温が２５〜３５℃以下の場合
に最高の紫外線出力を発揮する低圧水銀ランプを使用し
たユニットとをそれぞれほぼ同数ずつを占めていること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多数本の低圧水銀ラン
プを備え、これら低圧水銀ランプから放射された紫外線
を上下水等の処理液に照射して浄化や殺菌処理するなど
に用いられる液体処理用紫外線照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、上下水の浄化や殺菌処理をするた
め紫外線（ＵＶ）照射方法が採用されており、紫外線ラ
ンプと称される低圧水銀ランプから発せられる紫外線を
処理しようとする上下水に照射して、浄化や殺菌を促す
ようにしている。

【０００３】低圧水銀ランプは、発光管バルブの両端に
フィラメント電極を封装するとともに、内部に所定量の
水銀とアルゴン等の希ガスを封入した構造をなしてお
り、この低圧水銀ランプは、発光管を構成するバルブ材
料が遠紫外線の透過性に優れた石英ガラスを用いている
点、およびけい光体被膜を備えていない点で、一般照明
用けい光ランプと異なるが、その他の点では一般照明用
けい光ランプと同様の構造をなしており、かつ同様な放
電・点灯作用を奏する。

【０００４】このような低圧水銀ランプは、放電により
発光管内の水銀原子が電離および励起され、この時に水
銀共鳴線である１８５nmおよび２５４nmの紫外線を放射
し、この紫外線が発光管の管壁を透過して外部に放出さ
れるようになっている。このような紫外線のうち、主と
して２５４nmの紫外線は大腸菌などを殺菌するのに有効
であるといわれている。

【０００５】そして、上下水の浄化のために使用される
上記低圧水銀ランプは、通常、外管ジャケットに収容さ
れて紫外線照射ユニットを構成しており、この外管ジャ
ケットを処理液に浸漬するようになっている。外管ジャ
ケットは紫外線の透過性の優れた石英ガラスにより形成
されており、閉封された下端側が処理液に浸漬され、上
端の開放部が処理液の液面よりも上方に配置され、この
上端の開放部から低圧水銀ランプを差し込むようになっ
ている。

【０００６】ところで、一般に下水処理場では１日数ト
ンの水を処理するため、上記低圧水銀ランプを光源とし
た紫外線照射ユニットが多数個使用されている。例え
ば、従来の場合、定格が６５Ｗで全長が１０００mmの直
管形の発光管が用いられており、管壁負荷は０．１Ｗ／
cm² の低圧水銀ランプが主流を占めていた。しかしなが
ら、このような定格６５Ｗの低圧水銀ランプでは、１本
のランプで１日１００ｍ³ の処理能力しか期待できな
い。これに対し、中規模の下水処理場では１日５０００
ｍ³ の処理能力が要求されており、したがって定格６５
Ｗの低圧水銀ランプでは５０本のランプ、すなわち５０
個の紫外線照射ユニットを使用する必要がある。

【０００７】多数個の紫外線照射ユニットを使用する
と、メンテナンスが煩雑になるなどの問題があり、この
ため最近では、管壁負荷を０．２Ｗ／cm² 以上に増加さ
せた定格１０００Ｗクラスの低圧水銀ランプが開発され
た。定格１０００Ｗクラスの低圧水銀ランプは２５４nm
の紫外線出力が上記定格６５Ｗの低圧水銀ランプに対し
て１０倍となり、必要とするランプ数、すなわちユニッ
ト数は、従来の約１／５〜１／１０になる。

【０００８】このような高負荷形の低圧水銀ランプを使
用した紫外線照射ユニットは、外管ジャケット内で点灯
されるランプの管壁温度が１５０〜１８０℃にもなるた
め、ランプの一部に水銀溜りとなる細管を突設し、この
細管先端部に最冷部を形成し、この最冷部に水銀を凝集
させるようにしている。この細管先端部は、発光管から
の伝達熱と、外管ジャケットを通じて外部に放出される
放射熱とが平衡して、この平衡した温度が水銀の最適な
動作温度であるほぼ４０℃となるように設定されてお
り、したがって点灯中に最冷部温度がほぼ４０℃に保た
れ、これにより水銀蒸気圧を制御し、効率のよい水銀蒸
気圧を得るように設計されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな低圧水銀ランプは、外管ジャケットの外を流れる水
の温度に影響されて細管先端部の温度が変化する。すな
わち、処理しようとする水の温度が高くなると、細管か
ら奪われる熱が少なくなるから熱平衡が崩れ、細管先端
部温度が上昇する。また、処理しようとする水の温度が
低くなると、細管先端部から奪われる熱が多くなり、細
管先端部温度が低下する。

【００１０】細管先端部の温度が変化すると、水銀蒸気
圧も変化するので、発光効率が変化する。一般に、細管
先端部の温度は、外部の水の温度が２０℃である場合に
平衡となってほぼ４０℃を保つように設計されている。
外部の水の温度を２０℃に想定するというのは年間を通
じての平均温度を割り出したものである。

【００１１】しかし、下水処理液の場合、年間を通じて
水温が５〜３５℃の範囲で変化するものであり、夏季で
は水温が上昇するから、細管先端部の温度は４０℃を上
回り、また冬季では水温が下がるので細管先端部の温度
は４０℃以下に低くなる。

【００１２】このように細管先端部の温度が設定値のほ
ぼ４０℃から上および下にずれると、いずれの場合も発
光効率が低下し、紫外線出力が大幅に低下し、最大の時
に比べて６０％程度まで低下することがある。

【００１３】従来の場合、高負荷形の低圧水銀ランプで
あっても、中規模の下水処理場では６〜１２本が使用さ
れているが、これら全てのランプが同一規格に設定され
ており、すなわち全部の紫外線照射ユニットのランプ
が、水温２０℃のときに細管先端部の温度がほぼ４０℃
となるように設定されていた。このため、夏季や冬季で
は、紫外線照射装置としてのシステム全体の紫外線出力
が低下し、処理能力が著しく低くなるという問題があ
る。

【００１４】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、外部の水の温度が
変化しても、システム全体の紫外線出力が大幅に低下す
ることがなく、水温の変化に影響されることなく、した
がってシーズンに影響されずに常に良好な処理能力を発
揮することができる液体処理用の紫外線照射装置を提供
しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、処理
液に浸漬される外管ジャケットと、この外管ジャケット
に収容され、両端部に電極が封装されるとともに内部に
水銀および希ガスが封入された低圧水銀ランプとによっ
て紫外線照射ユニットを構成し、この紫外線照射ユニッ
トを多数個処理液に浸漬し、それぞれの低圧水銀ランプ
から放射される紫外線をそれぞれ外管ジャケットを透過
させて外部の処理液に照射するようにした液体処理用紫
外線照射装置において、上記多数の紫外線照射ユニット
は、全部のユニットのうちの５０％以上、８０％以下の
ユニットが、処理液の液温が１５℃以上、２５℃以下の
場合に最高の紫外線出力を発揮する低圧水銀ランプを使
用しており、残りのユニットのうち、処理液の液温が５
℃以上、１５℃未満の場合に最高の紫外線出力を発揮す
る低圧水銀ランプを使用したユニットと、処理液の液温
が２５℃を越え、３５℃以下の場合に最高の紫外線出力
を発揮する低圧水銀ランプを使用したユニットとが、そ
れぞれほぼ同数ずつを占めていることを特徴とする。

【００１６】請求項２の発明は、処理液中に浸漬される
外管ジャケットと、この外管ジャケット内に収容され、
Ｕ字形をなす発光管の両端部に電極が封装されるととも
に内部に水銀および希ガスが封入され、上記発光管の屈
曲部が下側に位置されてこの屈曲部に水銀溜り部となる
細管が突設された低圧水銀ランプとによって紫外線照射
ユニットを構成し、この紫外線照射ユニットを多数個用
い、それぞれの低圧水銀ランプから放射される紫外線を
それぞれ外管ジャケットを透過させて外部の処理液に照
射するようにした液体処理用紫外線照射装置において、
上記全ての紫外線照射ユニットの低圧水銀ランプは、細
管の突出長さが２０mm以上、３５mm以下に規制されてお
り、これら多数の紫外線照射ユニットのうちの５０％以
上、８０％以下のユニットが、突出長さが２５mm以上、
３０mm以下とされた細管を備えた低圧水銀ランプを使用
しており、残りのユニットのうち、突出長さが２５mm未
満とされた細管を備えた低圧水銀ランプを使用したユニ
ットと、突出長さが３０mmを越える細管を備えた低圧水
銀ランプを使用したユニットとが、それぞれほぼ同数ず
つを占めていることを特徴とする。

【００１７】請求項３の発明は、各紫外線照射ユニット
は、上記細管と外管ジャケットの最短距離が３０mm以上
であることを特徴とする。請求項４の発明は、各紫外線
照射ユニットの低圧水銀ランプは、管壁負荷が０．２〜
１．５Ｗ／cm² で点灯されることを特徴とする。請求項
５の発明は、各紫外線照射ユニットの低圧水銀ランプは
点灯回路に接続されていることを特徴とする。

【００１８】

【作用】請求項１の発明によれば、処理液の温度が１５
℃以上、２５℃以下の場合に最高の紫外線出力を発揮す
るランプを備えた中間温度用の紫外線照射ユニットが全
体のユニットの５０〜８０％を占めているから、年間を
通してこの紫外線照射ユニットが主として紫外線を照射
し、所定レベルの処理能力を維持する。

【００１９】そして、例えば夏季のように、処理液の温
度が２５℃を越えると、上記中間温度用の紫外線照射ユ
ニットはその紫外線出力が低下することになるが、この
場合は処理液の温度が２５℃を越えて３５℃以下の場合
に最高の紫外線出力を発揮するランプを備えた高温用の
紫外線照射ユニットが紫外線出力を増強するようにな
る。

【００２０】また、冬季のように、処理液の温度が１５
℃未満になると、同じく上記中間温度用の紫外線照射ユ
ニットはその紫外線出力が低下することになるが、この
場合は処理液の温度が５℃以上、１５℃未満の場合に最
高の紫外線出力を発揮するランプを備えた低温用の紫外
線照射ユニットが紫外線出力を増強するようになる。

【００２１】つまり、多数個の紫外線照射ユニットは、
処理液の温度が平均温度で最高効率を発揮する中間温度
用ユニットと、処理液の温度が高い場合に最高効率を発
揮する高温用ユニットと、処理液の温度が低い場合に最
高効率を発揮する低温用ユニットを混合して使用するよ
うにしたものであり、したがって、処理液の温度が５〜
３５℃の範囲で変化しても、システム全体の紫外線出力
がこれら水温の変化に影響されることがなくなり、常に
良好なレベルの処理能力を発揮することができる。

【００２２】請求項２の発明の場合は、細管の突出長さ
により低圧水銀ランプの最高紫外線出力を発揮できる動
作温度を変えたものであり、請求項１の場合と同様に、
多数個の紫外線照射ユニットに用いられる低圧水銀ラン
プは、処理液の温度が平均温度で最高効率を発揮する中
間温度用ユニットと、処理液の温度が高い場合に最高効
率を発揮する高温用ユニットと、処理液の温度が低い場
合に最高効率を発揮する低温用ユニットとが混合して使
用されることになり、したがって、処理液の温度が５〜
３５℃の範囲で変化しても、システム全体の紫外線出力
がこれら水温の変化に影響されることがなく、常に良好
なレベルの処理能力を発揮することができる。

【００２３】請求項３の発明によれば、細管先端の水銀
溜り部と外管ジャケットとの最短距離を３０mm以上にし
てあるから、水銀溜り部が水温の影響を受けにくく、水
銀温度を一定に保つから、光束が安定する。

【００２４】請求項４の発明によれば、低圧水銀ランプ
の管壁負荷が０．２〜１．５Ｗ／cm² で点灯される場合
は点灯中の管壁温度が１５０〜１８０℃にもなるのでラ
ンプの一部に水銀溜りとなる細管を突設する必要があ
り、このような構造のランプを使用した多数個の紫外線
照射ユニットを使用する場合に請求項２の手段が有効に
なる。請求項５の発明によれば、低圧水銀ランプは点灯
回路により点灯が良好に維持される。

【００２５】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。図面は下水の殺菌浄化処理施設に用
いられる紫外線照射装置の例を示し、図１は紫外線照射
ユニットの構成を示す断面図、図２はその主要部の断面
図、図３は下水浄水槽の平面図、図４は紫外線照射モジ
ュール３の構造を示す正面図、図５は紫外線照射モジュ
ール３の１部分解した斜視図である。

【００２６】下水浄水槽１は、図３に示すように、例え
ば蛇行した下水通路を有しており、この蛇行通路の途中
には紫外線照射装置２が設置されている。紫外線照射装
置２は、複数組の紫外線照射モジュール３…により構成
されており、各紫外線照射モジュール３…にはそれぞれ
複数の紫外線照射ユニット１０…が取付けられている。

【００２７】本実施例の場合、浄化槽１の通路に４組の
紫外線照射モジュール３…が設けられており、これら各
紫外線照射モジュール３…にはそれぞれ４個づつの紫外
線照射ユニット１０…が設置されている。したがって紫
外線照射ユニット１０…は合計１６個用いられている。

【００２８】紫外線照射モジュール３の構造は、図４お
よび図５に示されており、３１はモジュール上板、３２
はモジュール下板である。これらモジュール上板３１と
モジュール下板３２は、複数の支柱３３…により連結さ
れている。モジュール上板３１には４個の取付孔３４…
が開口されているとともに、モジュール下板３２には上
記取付孔３４…に対向して台座３５…が取付けられてい
る。台座３５…には凹部３６が形成されている。

【００２９】上記モジュール上板３１の４個の取付孔３
４…には、それぞれの上方から上記紫外線照射ユニット
１０…が脱着可能に挿入されるようになっている。紫外
線照射ユニット１０は、後で説明するが外管ジャケット
１１を有しており、この外管ジャケット１１が取付孔３
４…から挿入され、外管ジャケット１１の下端の閉止壁
が上記台座３５の凹部３６に支承されるようになってい
る。この場合、外管ジャケット１１の上端の開口部１２
は取付孔３３内に位置されるようになっている。

【００３０】ここで紫外線照射ユニット１０の構造につ
いて、図１および図２にもとづき説明する。紫外線照射
ユニット１０は、基本的構造は全て同じであってよいか
ら、まず同一構成の部分について説明する。

【００３１】外管ジャケット１１は遠紫外線を透過する
石英ガラスにより構成されており、下端が閉塞されてい
るとともに上端は開放されており、丁度試験管を大きく
したような形状をなしている。例えば、定格１０００Ｗ
の場合、外管ジャケット１１の外径は８５mm（内径８０
mm）、全長が１６００mmとされている。

【００３２】この外管ジャケット１１には低圧水銀ラン
プ２０が収容されている。低圧水銀ランプ２０は、内径
が例えば３０mmの石英ガラスからなるＵ字形の発光管２
１からなり、Ｕ字形に曲成した状態の全長が１４００mm
にされている。この低圧水銀ランプ２０は、その屈曲部
が下向きとなって外管ジャケット１１に収容されてい
る。

【００３３】発光管２１の両端部にはそれぞれ陽極２
２，２２および陰極２３，２３が封装されており、これ
ら陽極２２，２２および陰極２３，２３は外部リード線
２４…に接続されている。

【００３４】上記発光管２１には、Ｕ字形に曲げられた
屈曲部に、水銀溜り部となる細管２５が突設されてお
り、この細管２５には水銀２６が収容されている。この
細管２５は、内径５mmであり、上記屈曲部からの突出長
さＬが最小２０mm、最大３５mmの範囲となるように形成
されており、これにより水銀２６の温度が最適動作温度
の４０℃前後に保たれるようになっている。なお、細管
２５の突出長さＬは、後述するが各紫外線照射ユニット
１０毎に異なるように構成されている。

【００３５】上記発光管２１内には上記水銀のほかに、
アルゴン、またはネオン、もしくはネオン−アルゴンの
ペニングガスからなる希ガスが封入されている。上記低
圧水銀ランプ２０には、上下に離間した複数箇所にラン
プホルダ２６，２６が取付けられており、これらランプ
ホルダ２６，２６は板ばねなどからなり外管ジャケット
１１の内面に弾接するようになっている。このため低圧
水銀ランプ２０は、これらランプホルダ２６，２６を介
して外管ジャケット１１の所定の位置に保持されてい
る。これにより発光管２１の外面は外管ジャケット１１
の内面と間隙を存している。そして、この場合、上記細
管２５の先端、つまり水銀２６の凝集箇所と、外管ジャ
ケット１１の最短距離Ｓが３０mm以上となるように配置
されている。

【００３６】このような低圧水銀ランプ２０は、これを
点灯すると陽極２２、２２と陰極２３、２３間の交互放
電により発光管２１内の水銀原子が電離および励起さ
れ、この時に水銀共鳴線である１８５nmおよび２５４nm
の紫外線を放射し、この紫外線は発光管２１および外管
ジャケット１１の管壁を透過して外部に放出される。こ
のため、外管ジャケット１１の外にある汚水に紫外線を
照射し、この汚水を浄化し、殺菌する。

【００３７】このような構造の紫外線照射ユニット１０
は、前記したモジュール上板３１の取付孔３４…に挿入
され、外管ジャケット１１の下端の閉止壁が台座３５の
凹部３６に支承されるともに、上端の開口部１２は取付
孔３４内に位置される。

【００３８】外管ジャケット１１の上端開口部１２には
ゴムなどの弾性材からなるパッキング１３を介して外蓋
１５により押さえ付けられるようになっている。外蓋１
５はモジュール上板３１の取付孔３４に形成したねじ部
３８に捩じ込まれるようになっている。この外蓋１５の
ねじ込みにより、外蓋１５はモジュール上板３１に螺着
され、パッキング１３を介して外管ジャケット１１の上
端開口部１２を押しており、したがって外管ジャケット
１１は、モジュール上板３１とモジュール下板３２との
間で支持される。

【００３９】上記外蓋１５には、前記発光管２１から導
出された外部リード線２４を外に引き出すのに充分な大
きさの導出孔１８が開口されており、外部リード線２４
はこの導出孔１８を通じてモジュール上板３１の上方に
導き出されている。

【００４０】モジュール上板３１の上部には、図４に示
すように、点灯回路ハウジング４０が設けられており、
この点灯回路ハウジング４０には低圧水銀ランプ２０…
を安定点灯させるための点灯回路４１が収容されてい
る。合計１６本の低圧水銀ランプ２０…から導出された
外部リード線２４は上記点灯回路４１に接続されてお
り、この点灯回路４１を通じて電源に接続されている。

【００４１】ところで、上記のような構成の紫外線照射
装置２においては、合計１６個の紫外線照射ユニット１
０…が使用されているが、それぞれの紫外線照射ユニッ
ト１０…は、処理液の水温に応じて最高紫外線出力が異
なるように複数種の紫外線照射ユニット１０…を混合し
て使用している。

【００４２】すなわち、合計１６個の紫外線照射ユニッ
ト１０…の内の一部の紫外線照射ユニット１０…は、処
理される下水の温度が年間の平均温度である２０℃前後
の場合に紫外線出力が最大に発揮される低圧水銀ランプ
２０を使用しており、残りの紫外線照射ユニット１０…
は処理される下水の温度が平均温度の２０℃よりも低い
温度の場合に紫外線出力が最大に発揮される低圧水銀ラ
ンプ２０を用いており、さらに残りの紫外線照射ユニッ
ト１０…は処理される下水の温度が平均温度の２０℃よ
りも高い温度の場合に紫外線出力が最大に発揮される低
圧水銀ランプ２０を用いている。

【００４３】さらに具体的に説明すると、合計１６個の
紫外線照射ユニット１０…のうち５０〜８０％、例えば
１／２に相当する８個の紫外線照射ユニット１０は、処
理液の温度が１５℃以上、２５℃以下の場合に最高の紫
外線出力を発揮するランプ２０を備えており、上記５０
〜８０％の残りの紫外線照射ユニット１０…のうち、す
なわち５０〜２０％の紫外線照射ユニット１０…のう
ち、例えば全体の１／４に相当する４個の紫外線照射ユ
ニット１０は処理液の温度が５℃以上、１５℃未満の場
合に最高の紫外線出力を発揮するランプ２０を備えてお
り、さらに残りの１／４に相当する４個の紫外線照射ユ
ニット１０は処理液の温度が２５℃を越え３５℃以下の
場合に最高の紫外線出力を発揮するランプ２０を備えて
いる。

【００４４】このような特性をもつ紫外線照射ユニット
１０…は、具体的に下記の箇条書きしたような構成によ
り実現することができる。 （１）まず、全部の紫外線照射ユニット１０…は、前記
した通り、細管２５の先端と外管ジャケット１１との最
短距離Ｓが３０mm以上となるように規制されている。 （２）そして、細管２５の突出長さＬは、全てのランプ
２０…で、２０mm以上、３５mm以下の範囲に規制されて
いる。 （３）全部の紫外線照射ユニット１０…の中の５０〜８
０％、例えば全体の１／２に相当する８個の紫外線照射
ユニット１０…は、細管２５の突出長さが２５mm以上、
３０mm以下とされている。具体的には、細管２５の突出
長さを２７mmにしてある。 （４）残りの紫外線照射ユニット１０…の中の半分、例
えば全体の１／４に相当する４個の紫外線照射ユニット
１０は、細管２５の突出長さが２５mm未満である。但
し、上記（２）の条件から、２０mm未満になることはな
い。具体的には、細管２５の突出長さを２３mmにしてあ
る。 （５）残りの紫外線照射ユニット１０…の中のさらに残
りの半分、例えば全体の１／４に相当する４個の紫外線
照射ユニット１０は、細管２５の突出長さが３０mmを越
えている。但し、上記（２）の条件から、３５mmを越え
ることはない。具体的には、細管２５の突出長さを３３
mmにしてある。

【００４５】このような実施例の構成によれば、この紫
外線照射装置２は以下のような作用を奏する。すなわ
ち、点灯回路４１を介して各紫外線照射ユニット１０…
の低圧水銀ランプ２０を点灯させると、これら低圧水銀
ランプ２０は、放電により発光管２１内の水銀原子が電
離および励起され、この時に水銀共鳴線である１８５nm
および２５４nmの紫外線を放射し、この紫外線が発光管
２１の管壁を透過し、外管ジャケット１１を通過して外
部に放出される。このような紫外線のうち、主として２
５４nmの紫外線が下水処理槽１を流れる下水に含まれる
大腸菌などを殺菌する。よって下水の浄化や殺菌、減菌
処理がなされる。

【００４６】このような紫外線照射ユニット１０…にお
いては、前記（１）の条件のように、全部の紫外線照射
ユニット１０…は、低圧水銀ランプ２０…における細管
２５の先端と外管ジャケット１１との最短距離Ｓが３０
mm以上となるように規制されているから、処理液の水温
が通常の使用範囲とされている５〜３５℃の範囲で変化
しても、細管２５の先端の温度を水銀の動作温度である
ほぼ４０℃に保つことができる。

【００４７】すなわち、外部の水温が低いほど細管２５
先端の温度は上昇し難くなるから、外部の水温の影響を
受けないようにするには細管２５の先端を外管ジャケッ
ト１１から離す必要がある。図６は、外部の水温が５℃
の場合に、細管２５の先端と外管ジャケット１１との最
短距離Ｓと、細管先端の温度との関係を測定した特性図
である。細管２５の先端が外管ジャケット１１に接近す
ると、細管２５の温度が水銀の動作温度であるほぼ４０
℃に上昇しなくなる。外部の水温が５℃の場合でも、こ
の水温の影響を受けることなく細管２５の温度をほぼ４
０℃にするには、細管２５の先端と外管ジャケット１１
との最短距離Ｓを３０mm以上に離すことが必要になる。

【００４８】このようにすれば、細管２５の先端温度
は、発光管から伝わる熱と、輻射熱となって外管ジャケ
ット１１から逃げる熱とが平衡して、ほぼ４０℃にする
ことができる。

【００４９】なお、細管２５の先端と外管ジャケット１
１との最短距離Ｓが３０mm未満になると外管ジャケット
１１の内径が６０mm未満になり、発光管２０の保温効果
も低下するので、良くない。

【００５０】また、上記紫外線照射ユニット１０…は、
前記（２）〜（５）の条件を満足するようにしたから、
処理液の水温が通常の使用範囲とされる５〜３５℃の範
囲で変化しても、紫外線出力を一定レベル以上に保つこ
とができる。

【００５１】すなわち、外部の水温が変化すると、細管
２５から輻射熱として奪われる熱量が変化するため、細
管２５の先端部温度が変化する。このため、最冷部とな
っている水銀溜り部の温度が変化するので、水銀蒸気圧
が変化し、紫外線出力も変化する。

【００５２】外部の水温が変化しても、最冷部の温度を
変化させない、つまり水銀蒸気圧を変化させない、言い
換えるとランプの紫外線出力を最高値に維持するには、
細管２５の突出長さＬを変えてやればよい。

【００５３】図７は、水温が変化した場合に各低圧水銀
ランプ２０…がそれぞれ最高値の９０％以上の紫外線出
力を発揮するための細管２５の突出量Ｌを測定したもの
である。図７から、処理液の水温が通常の使用範囲とさ
れる５〜３５℃の範囲で変化した場合、細管２５の突出
長さＬを、２０mm〜３５mmの範囲で、上記温度に応じて
比例的に変化させれば、最高値の９０％以上の紫外線出
力を発揮することができることが判った。これにより条
件（２）が求められる。

【００５４】しかしながら、１６本の低圧水銀ランプ２
０…の１本毎に細管２５の突出長さＬを変更するのは、
製造に手間を要し、コスト高になる。そこで、本発明者
らは、水温ごとに紫外線出力の異なる紫外線照射ユニッ
ト１０…を３つのグループに分け、３種類のランプ２０
…を製作して上記の要請に対応するようにした。

【００５５】すなわち、本実施例では、年間を通じて平
均水温とされる平均２０℃の水温の場合に紫外線出力が
最大となる低圧水銀ランプ２０を用いた紫外線照射ユニ
ットと、上記平均２０℃の水温よりも低い水温の場合に
紫外線出力が最大となる低圧水銀ランプ２０を用いた紫
外線照射ユニットと、上記平均２０℃の水温よりも高い
水温の場合に紫外線出力が最大となる低圧水銀ランプ２
０を用いた紫外線照射ユニットとを準備し、これら紫外
線照射ユニットを混合して同時に使用するようにした。

【００５６】上記平均２０℃の水温の場合に紫外線出力
が最大となる低圧水銀ランプ２０を用いた中間温度用紫
外線照射ユニットは、細管２５の突出長さが２５mm以
上、３０mm以下とされており、具体的には、細管２５の
突出長さを２７mmにしてある。これは条件（３）の一部
を満足する。

【００５７】上記平均２０℃の水温よりも低い水温の場
合に紫外線出力が最大となる低圧水銀ランプ２０を用い
た低温用紫外線照射ユニットは、細管２５の突出長さを
２５mm未満にしてある。具体的には、細管２５の突出長
さを２３mmにしてある。これは条件（４）の一部を満足
する。

【００５８】さらに、上記平均２０℃の水温よりも高い
水温の場合に紫外線出力が最大となる低圧水銀ランプ２
０を用いた高温用紫外線照射ユニットは、細管２５の突
出長さを３０mmを越えた寸法にしてあり、具体的には、
細管２５の突出長さを３３mmにしてある。これは条件
（５）の一部を満足する。

【００５９】この場合、これら中間温度用紫外線照射ユ
ニット、低温度用紫外線照射ユニットおよび高温度用紫
外線照射ユニットは、それぞれ同数ずつ使用することも
考えられるが、年間を通じて水温が平均温度２０℃に近
い温度状況で使用される期間が多いことに注目し、中間
温度用紫外線照射ユニットの使用数の割合を多くするこ
とを考慮した。

【００６０】下記表１は、中間温度用紫外線照射ユニッ
ト、低温度用紫外線照射ユニットおよび高温度用紫外線
照射ユニットの使用割合と、処理能力との関係を調べた
結果の表である。処理能力の判定で良と評価されるもの
は水温が５〜３５℃の範囲で変化しても紫外線照射装置
２全体の紫外線出力が最高出力の８０％以上のレベルを
維持できる場合である。

【００６１】

【表１】

【００６２】上記の表から、細管２５の突出長さが２５
mm以上、３０mm以下とされた中間温度用紫外線照射ユニ
ット、つまり平均２０℃の水温の場合に紫外線出力が最
大となる低圧水銀ランプ２０を用いた中間温度用紫外線
照射ユニットは、全体のユニットの５０％以上、８０％
以下の割合で使用すればよいことになる。これは条件
（３）を満足する。

【００６３】また、細管２５の突出長さを２５mm未満に
した低温用紫外線照射ユニット、つまり平均２０℃の水
温よりも低い水温の場合に紫外線出力が最大となる低圧
水銀ランプ２０を用いた低温用紫外線照射ユニットは、
全体の１０％を越え、２５％未満の割合で使用すればよ
く、これは条件（４）を満足する。

【００６４】さらに、細管２５の突出長さが３０mmを越
えた高温用紫外線照射ユニット、つまり平均２０℃の水
温よりも高い水温の場合に紫外線出力が最大となる低圧
水銀ランプ２０を用いた高温用紫外線照射ユニットは、
全体の１０％を越え、２５％未満の割合で使用すればよ
く、これは条件（５）を満足する。

【００６５】以上の説明を整理すると、本実施例の液体
処理用紫外線照射装置２は、多数個の紫外線照射ユニッ
トを使用し、これら多数の紫外線照射ユニットは、全部
のユニットのうちの５０％以上、８０％以下のユニット
が、外部の水温が１５℃以上、２５℃以下の場合に最高
の紫外線出力を発揮する低圧水銀ランプを使用した中間
温度用の紫外線照射ユニットが占めており、残りのユニ
ットのうち、外部の水温が５℃以上、１５℃未満の場合
に最高の紫外線出力を発揮する低圧水銀ランプを使用し
た低温用紫外線照射ユニットと、外部の水温が２５℃を
越え、３５℃以下の場合に最高の紫外線出力を発揮する
低圧水銀ランプを使用した高温用紫外線照射ユニットと
が、それぞれほぼ同数ずつを占めていることになる。

【００６６】このような構成によれば、中間温度用紫外
線照射ユニットが全体のユニットの５０〜８０％を占め
ているから、年間を通してこの紫外線照射ユニットが主
として紫外線を照射し、特に春や秋のような中間シーズ
ンではこれら中間温度用紫外線照射ユニットが高い紫外
線出力を発揮するから、所定レベルの紫外線出力を放出
するようになり、高い処理能力を維持する。

【００６７】そして、例えば夏季のように、処理液の温
度が２５℃を越えると、上記中間温度用紫外線照射ユニ
ットはその紫外線出力が低下することになるが、この場
合は高温用紫外線照射ユニットが最高出力を発揮するよ
うになるから、上記中間温度用紫外線照射ユニットが紫
外線出力を低下した分を補うようになり、よって全体の
紫外線出力が低下するのを防止する。

【００６８】また、冬季のように、処理液の温度が１５
℃未満になると、同じく上記中間温度用紫外線照射ユニ
ットはその紫外線出力を低下することになるが、この場
合は低温用紫外線照射ユニットが最高出力を発揮するよ
うになるから、上記中間温度用紫外線照射ユニットの紫
外線出力低下分を補うようになり、よってこの場合も全
体の紫外線出力が低下するのを防止する。

【００６９】したがって、このように水温に応じて紫外
線出力が異なる紫外線照射ユニットを混合して使用する
ことにより、処理液の温度が５〜３５℃の範囲で変化し
ても、システム全体の紫外線出力がこれら水温の変化に
影響されることがなく、常に良好なレベルの処理能力を
発揮することができる。

【００７０】また、上記実施例のように、全ての紫外線
照射ユニット１０…の低圧水銀ランプ２０…は、細管２
５の突出長さを２０mm以上、３５mm以下に規制してあ
り、これら多数の紫外線照射ユニットのうちの５０％以
上、８０％以下のユニットが、突出長さが２５mm以上、
３０mm以下とされた細管２５を備えた低圧水銀ランプ１
０を使用しており、残りのユニットのうち、突出長さが
２５mm未満とされた細管２５を備えた低圧水銀ランプ１
０を使用したユニットと、突出長さが３０mmを越える細
管２５を備えた低圧水銀ランプ１０を使用したユニット
とが、それぞれほぼ同数ずつを占めている場合は、突出
長さが２５mm以上、３０mm以下とされた細管２５を備え
た低圧水銀ランプを使用した紫外線照射ユニットが前記
中間温度用紫外線照射ユニットに該当し、突出長さが２
５mm未満とされた細管２５を備えた低圧水銀ランプを使
用したユニットは低温用紫外線照射ユニットに該当し、
かつ突出長さが３０mmを越える細管２５を備えた低圧水
銀ランプを使用したユニットは高温用紫外線照射ユニッ
トに該当するから、この場合も、処理液の温度が５〜３
５℃の範囲で変化しても、システム全体の紫外線出力が
これら水温の変化に影響されることがなく、常に良好な
レベルの処理能力を発揮することができる。

【００７１】そしてまた、各紫外線照射ユニットは、細
管２５と外管ジャケット１１の最短距離を３０mm以上と
してあるから、点灯中に細管２５の先端温度は水温の影
響を受け難くなり、水銀の最適動作温度である４０℃前
後の温度で平衡することになり、最冷部温度を最適な温
度に維持することができ、紫外線出力を高い水準に保つ
ことができる。

【００７２】特に、本発明は、各紫外線照射ユニット１
０の低圧水銀ランプ２０が高い管壁負荷０．２〜１．５
Ｗ／cm² で点灯される場合に有効であり、このような高
負荷形ランプでは、点灯中の発光管温度が高くなるので
細管２５が不可欠となり、よって、細管２５の突出長さ
を請求項２に規制する条件に設定すれば、高負荷形ラン
プに有効となる。

【００７３】また、各紫外線照射ユニット１０…の低圧
水銀ランプ２０…は点灯回路４１により点灯が良好に維
持される。なお、中間温度用紫外線照射ユニット、低温
用紫外線照射ユニットおよび高温用紫外線照射ユニット
は、紫外線照射装置２において、全体に亘り均等な配置
となるように分散配置してもよく、または中間温度用紫
外線照射ユニットを集中配置したモジュール、低温用紫
外線照射ユニットを集中配置したモジュールおよび高温
用紫外線照射ユニットを集中配置したモジュールなどの
ように、モジュール毎にまとめて配置してもよい。

【００７４】さらに、本発明は上記実施例のような上下
水の浄化、殺菌に使用することには限らず、他の液体の
浄化、殺菌などの分野で用いられる紫外線照射装置に用
いることもできる。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、多数個の紫外線照射ユニットは、処理液の温度が
平均温度で最高効率を発揮するユニットと、処理液の温
度が高い場合に最高効率を発揮するユニットと、処理液
の温度が低い場合に最高効率を発揮するユニットとを混
在して使用するようにしたから、処理液の温度が５〜３
５℃の範囲で変化しても、それぞれの水温に適応するユ
ニットが紫外線出力を補うようになり、紫外線照射装置
全体の紫外線出力が水温の変化に影響されて低下するこ
とがなくなり、常に良好なレベルの処理能力を発揮する
ことができる。

【００７６】請求項２の発明の場合も、細管の突出長さ
により低圧水銀ランプの最高の紫外線出力を発揮できる
動作温度を変えたから、請求項１の場合と同様に、処理
液の温度が５〜３５℃の範囲で変化しても、システム全
体の紫外線出力が低下するのが防止され、常に良好なレ
ベルの処理能力を発揮することができる。

【００７７】請求項３の発明によれば、細管先端の水銀
溜り部と外管ジャケットとの最短距離を３０mm以上にし
てあるから、水銀溜り部が水温の影響を受けにくく、水
銀温度を一定に保つから、光束が安定する。

【００７８】請求項４の発明によれば、低圧水銀ランプ
の管壁負荷が０．２〜１．５Ｗ／cm² で点灯される場合
は点灯中の管壁温度が１５０〜１８０℃にもなるのでラ
ンプの一部に水銀溜りとなる細管を突設する必要があ
り、このような構造のランプを使用した多数個の紫外線
照射ユニットを使用する場合に請求項２の手段が有効に
なる。請求項５の発明によれば、低圧水銀ランプは点灯
回路により点灯が良好に維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す紫外線照射ユニットの
断面図。

【図２】同実施例の紫外線照射ユニットの下端部を拡大
して示す断面図。

【図３】下水浄水槽の平面図。

【図４】下水浄水槽に設置された紫外線照射装置の側面
図。

【図５】紫外線照射装置を構成する紫外線照射モジュー
ルの分解した斜視図。

【図６】細管先端と外管ジャケットの最短距離Ｓと、細
管先端の温度との関係を示す特性図。

【図７】水温と細管の突出長さの関係を示す特性図。

【符号の説明】

１…浄水槽 ２…紫外線照射装
置 ３…紫外線照射モジュール １０…紫外線照射ユニット １１…外管ジャケット １２…上端開放部 １３…パッキング １５…外蓋 ２０…低圧水銀ランプ ２１…発光管 ２２，２２、２３，２３…電極 ２４…リード線 ２５…細管 ２６…水銀 ４１…点灯回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外管ジャケットに、両端部に電極が封装
   されるとともに内部に水銀および希ガスが封入された低
   圧水銀ランプを収容して紫外線照射ユニットを構成し、 この紫外線照射ユニットを多数個処理液中に浸漬し、そ
   れぞれの低圧水銀ランプから放射される紫外線をそれぞ
   れ外管ジャケットを透過させて外部の処理液に照射する
   ようにした液体処理用紫外線照射装置において、 上記多数の紫外線照射ユニットは、全部のユニットのう
   ちの５０％以上、８０％以下のユニットが、処理液の液
   温が１５℃以上、２５℃以下の場合に最高の紫外線出力
   を発揮する低圧水銀ランプを備えており、 残りのユニットのうち、処理液の液温が５℃以上、１５
   ℃未満の場合に最高の紫外線出力を発揮する低圧水銀ラ
   ンプを使用したユニットと、処理液の液温が２５℃を越
   え、３５℃以下の場合に最高の紫外線出力を発揮する低
   圧水銀ランプを使用したユニットとが、それぞれほぼ同
   数ずつを占めていることを特徴とする液体処理用紫外線
   照射装置。
2. 【請求項２】 外管ジャケットに、Ｕ字形をなす発光管
   の両端部に電極が封装されるとともに内部に水銀および
   希ガスが封入され、この発光管の屈曲部が下側に位置さ
   れてこの屈曲部に水銀溜り部となる細管が突設されてな
   る低圧水銀ランプを収容して紫外線照射ユニットを構成
   し、 この紫外線照射ユニットを多数個処理液に浸漬し、それ
   ぞれの低圧水銀ランプから放射される紫外線をそれぞれ
   外管ジャケットを透過させて外部の処理液に照射するよ
   うにした液体処理用紫外線照射装置において、 上記全ての紫外線照射ユニットの各低圧水銀ランプは、
   細管の突出長さが２０mm以上、３５mm以下の範囲に規制
   されており、 これら紫外線照射ユニットのうちの５０％以上、８０％
   以下のユニットは、突出長さが２５mm以上、３０mm以下
   にある細管を備えた低圧水銀ランプを使用しており、 残りのユニットのうち、突出長さが２５mm未満とされた
   細管を備えた低圧水銀ランプを使用したユニットと、突
   出長さが３０mmを越える細管を備えた低圧水銀ランプを
   使用したユニットとが、それぞれほぼ同数ずつを占めて
   いることを特徴とする液体処理用紫外線照射装置。
3. 【請求項３】 各紫外線照射ユニットは、上記細管の先
   端と外管ジャケットの最短距離が３０mm以上であること
   を特徴とする請求項２に記載の紫外線照射装置。
4. 【請求項４】 各紫外線照射ユニットの低圧水銀ランプ
   は、管壁負荷が０．２Ｗ／cm² 以上、１．５Ｗ／cm² 以
   下で点灯されることを特徴とする請求項２に記載の紫外
   線照射装置。
5. 【請求項５】 各紫外線照射ユニットの低圧水銀ランプ
   は点灯回路に接続されていることを特徴とする請求項１
   ないし請求項４のいずれか１に記載の紫外線照射装置。