紫外線ランプ内蔵型殺菌装置
【課題】保護管へのスケールの付着を防止し、スケールの剥離に要する費用の低減や環境汚染の防止を図ることにある。
【解決手段】紫外線ランプ１と、この紫外線ランプ１を囲むように設けられた透明な保護管２と、この保護管２を囲むように設けられた外周容器３とを備え、保護管２と外周容器３との間を流れる水溶液中に紫外線ランプ１から発する紫外線を照射することにより当該水溶液を殺菌処理する紫外線ランプ内蔵型殺菌装置であり、発生する磁界の一部が漏洩磁界となって外周容器３内の水溶液中に及ぶように当該外周容器３の外側に磁気剥離装置５の各磁極５ａ、５ｂを配置すべく構成している。
【解決手段】紫外線ランプ１と、この紫外線ランプ１を囲むように設けられた透明な保護管２と、この保護管２を囲むように設けられた外周容器３とを備え、保護管２と外周容器３との間を流れる水溶液中に紫外線ランプ１から発する紫外線を照射することにより当該水溶液を殺菌処理する紫外線ランプ内蔵型殺菌装置であり、発生する磁界の一部が漏洩磁界となって外周容器３内の水溶液中に及ぶように当該外周容器３の外側に磁気剥離装置５の各磁極５ａ、５ｂを配置すべく構成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶液を紫外線で殺菌処理するための紫外線ランプ内蔵型殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の紫外線ランプ内蔵型殺菌装置としては、紫外線ランプと、この紫外線ランプを囲むように配置された透明な保護管と、この保護管を囲むように配置された外周容器と、保護管と外周容器との間を流れる水溶液中にオゾンガスを供給するガス供給手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記のように構成された紫外線ランプ内蔵型殺菌装置においては、例えばプールや入浴設備等で用いる水溶液を循環させながら効率よく殺菌することができると共に、塩素等で殺菌する場合に比べて、薬害等の害が人体その他に及ばないという利点がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−１３２０３３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の紫外線ランプ内蔵型殺菌装置においては、水溶液を循環させながら殺菌していると、当該水溶液に溶け込んでいるＣａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋などの成分を含むスケールが保護管の外面に付着することになる。また、外周容器が鉄などの金属で形成されている場合には、Ｆｅ２＋等の成分が水溶液に溶出し、そのような成分を含むスケールも保護管の外面に付着することになる。
【０００６】
上述したようなスケールが保護管の外面に付着すると、保護管の透明度が低下することになるので、紫外線ランプから発する紫外線が保護管と外周容器との間を流れる水溶液に十分に届かなくなる領域ができることになる。即ち、水溶液中の病原菌を殺菌する能力が低下することになる。
【０００７】
このため、スケールが保護管の外面に付着した場合には、殺菌能力が十分あるうちに、紫外線ランプ内蔵型殺菌装置を分解し、保護管に付着したスケールを取り除くことが必要になる。この場合、一般に、薬剤やブラシ等を用いてスケールを保護管から剥離することになる。従って、一定期間ごとにスケールを剥離するための費用が必要になると共に、その剥離のために薬剤を用いることになるので環境汚染を生ずるおそれもある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、保護管へのスケールの付着を防止することができ、スケールの剥離に要する費用の低減や環境汚染の防止を図ることのできる紫外線ランプ内蔵型殺菌装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、紫外線ランプと、この紫外線ランプを囲むように設けられた透明な保護管と、この保護管を囲むように設けられた外周容器とを備え、前記保護管と前記外周容器との間を流れる水溶液中に前記紫外線ランプから発する紫外線を照射することにより当該水溶液中の病原菌を殺菌処理する紫外線ランプ内蔵型殺菌装置であって、前記外周容器の外側に磁気剥離装置を装着し、これにより発生する漏洩磁界からの磁力線を水溶液が切ると、ファラデーの電磁誘導の法則から、ローレンツ力が発生し、前記保護管の外側に付着するスケールを剥離し、保護管の透明度を回復し、紫外線ランプによる殺菌効果を上昇させることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記外周容器中の水溶液は循環し、アルカリ性となるので電離し、前記水溶液のＨ２ＯはＨ＋＋ＯＨ−に電離され、前記Ｈ＋と前記外周容器がＦｅ２＋等の金属製、また前記保護管に付着するスケールにはＣａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋等が含まれており、イオン化傾向はＨ＋＜（Ｆｅ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋）となるので、電流ｉはＨ＋からＦｅ２＋及びＣａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋の方向へ流れるので、前記電流ｉは前記保護管に付着しているスケールの隙間に流れ、電気分解によりスケールが剥離されることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記外周容器の外側に装着した磁気剥離装置から前記外周容器にアース線を接地すると、前記外周容器の外側よりも水溶液が流れている内側の方が抵抗が小さくなるので、アース線の電流Ｉは外周容器の内側に流れ、前記電流Ｉも前記保護管に付着しているスケールの隙間に流れ、スケールを電気分解し、スケールを剥離するので、前記保護管の透明度を回復し、紫外線ランプによる水溶液中の病原菌の殺菌効果を上昇させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１〜３に記載の発明によれば、外周容器内の水溶液中に及ぶように当該外周容器の外側に磁気剥離装置を装着し、Ｎ極とＳ極の各磁極を配置し、漏洩磁界による磁力線に対して、流動している水溶液が磁力線を切ると、電磁界の作用によりローレンツ力が発生し、スケールを剥離することになる。また、殺菌を要する水溶液には、一般に各種の成分が溶融しており、これらの成分によって水溶液が電解質となっている。
【００１３】
前記ローレンツ力は、人さし指の方向を磁界の方向、中指の方向を水溶液と共にイオン等の電荷が移動する方向とすると、親指の方向に作用する。この場合、電荷が正のときは、その電荷が移動する方向を電流の方向とした場合のフレミングの左手の法則に従う。また、電荷が負のときは、電荷の移動する方向と反対方向を電流の方向とした場合のフレミングの左手の法則に従う。
【００１４】
また、前記外周容器の外側に磁気剥離装置を装着し、この装置による漏洩磁界によって発生するローレンツ力は、その磁界の方向や大きさが外周容器内の各位置において異なったものとなっていると考えられる。また、水溶液も、流路の方向や断面積が変化する部分を通過することによって流れが乱れ、乱流状態となっていると考えられる。上記ローレンツ力は、保護管と外周容器との間の各位置において、その方向及び大きさが異なったものとなっていると推定される。従って、例えば保護管の外面にスケールが既に付着している場合であれば、ローレンツ力で、当該スケールを保護管から剥離することができる。また、保護管がスケールの付着のないものであれば、当該保護管にスケールが付着するのを防止することができる。
【００１５】
しかも、保護管からスケールを剥離するために、紫外線ランプ内蔵型殺菌装置を分解する必要がないので、スケールの剥離に要する費用を削減することができる。また、スケールを剥離するために、薬剤等を用いる必要がないので、環境汚染を生じるおそれがない。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、外周容器及びスケールにはＦｅ、Ｃａ、Ｍｇ等の金属が含まれ、水素よりイオン化傾向が大きくなるので、即ち、水溶液が電解質となっていることから、水溶液Ｈ２ＯはＨ＋＋ＯＨ−に電離した状態になっている。このため、外周容器を例えば鉄で形成している場合には、Ｆｅ→Ｆｅ２＋＋２ｅ−及びＣａ→Ｃａ２＋＋２ｅ−、Ｍｇ→Ｍｇ２＋＋２ｅ−等の反応が生じる。この反応による電流ｉが保護管に付着しているスケールの隙間に流れてスケールを電気分解し、スケールを剥離するので、保護管に付着したスケールをより効率よく剥離することができると共に、スケールが保護管に付着するのを防止することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、外周容器の外側に装着した磁気剥離装置から前記外周容器にアース線を接地しているので、このアース線による電流Ｉは抵抗の小さい外周容器の内側に流れるので、この電流Ｉも保護管のスケールの隙間に流れ、スケールを電気分解し、スケールを剥離するので、保護管に付着したスケールを効率よく剥離することができるので、保護管の透明度を回復させ、紫外線ランプによる殺菌効果を上昇させることができると共に、スケールが保護管に付着するのを防止することができる。
【００１８】
更に、外周容器の外側に装着した磁気剥離装置から前記外周容器にアース線を接地することによって、当該外周容器の内方、即ち水溶液の内方における電気抵抗が低くなるので、保護管とスケールとの間にも電流Ｉが流れるようになる。従って、この電流Ｉによってスケールの電気分解が促進されることになるので、当該スケールの保護管からの剥離が促進されると共に、スケールが保護管に付着するのを防止することができる。上記保護管に付着しているスケールの剥離に対して電磁界の作用によるローレンツ力と、電解質である水溶液の電離とイオン化傾向の差による電流ｉ及びアース線の接地による電流Ｉの相乗作用による剥離となるので、スケールが最も効率よく剥離できることが本発明の最大の特長といえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態としての一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
この実施の形態で示す紫外線ランプ内蔵型殺菌装置は、図１〜図３に示すように、紫外線ランプ１と、この紫外線ランプ１を囲むように配置された透明な円筒状の保護管２と、この保護管２を囲むように配置された円筒状の外周容器３と、保護管２と外周容器３との間を流れる水溶液にオゾンガスを供給するオゾンガス供給装置４とを備え、上記水溶液を紫外線ランプ１から発する紫外線や、オゾンガス供給装置４から供給されるオゾンガスによって殺菌するように構成されている。
【００２１】
紫外線ランプ１は、オゾンガス（Ｏ３）を発生させる反応が最も活発となる１８４．９ｎｍの波長の紫外線と、病原菌に対する殺菌効果が最も高くなる２５３．７ｎｍの波長の紫外線を少なくとも発生させるべく構成されている。また、紫外線の発光部１ａは、図１に示すように、直線状に延在するように形成されている。
【００２２】
保護管２は、石英ガラスによって構成されており、紫外線ランプ１の発光部１ａを同軸状に囲むように形成された円筒部２ａと、この円筒部２ａの先端側を閉塞する半球面状の先端部２ｂと、円筒部２ａの基端側を閉塞する基端部２ｃとを有している。
【００２３】
外周容器３は、保護管２の円筒部２ａを同軸状に囲むように形成された円筒部３ａと、この円筒部３ａの先端側を閉塞する先端部３ｂと、円筒部３ａの基端側を閉塞する基端部３ｃとを有しており、基端部３ｃ側から保護管２を挿入するように構成されている。また、この外周容器３は、水素よりイオン化傾向の大きな金属であって、磁性体でもある鉄によって形成されている。
【００２４】
オゾンガス供給装置４は、エアポンプ４ａと、このエアポンプ４ａから吐出される空気を保護管２内に供給すべく配管された第１管路４ｂと、保護管２から流出するオゾンガスを含む空気を外周容器３の先端部３ｂの軸心部に案内すべく配管された第２管路４ｃと、この第２管路４ｃの先端部に連結され、オゾンガスを含む空気を保護管２と外周容器３との間の水溶液中に複数の気泡状にして噴出する気泡発生部４ｄと、第１管路４ｂに設置され、エアポンプ４ａから保護管２への一方向のみの空気の移動を許容する第１逆止弁４ｅと、第２管路４ｃに設置され、当該第２管路４ｃ内を流れるオゾンガス含有空気の移動及び停止を行う電磁弁４ｆと、第２管路４ｃにおける電磁弁４ｆの下流側に設置され、電磁弁４ｆから気泡発生部４ｄへの一方向のみのオゾンガス含有空気の移動を許容する第２逆止弁４ｇとを備えている。
【００２５】
また、外周容器３の円筒部３ａには、その先端側の部分に、病原菌の殺菌を必要とする原水としての水溶液を流入させる流入口部３ｄが設けられており、その基端側の部分に、殺菌した後の水溶液を処理水として排出する排出口部３ｅが設けられている。なお、原水はストップバルブ３ｆを介して流入口部３ｄから外周容器３内に流入するようになっている。
【００２６】
更に、外周容器３には、その円筒部３ａの外側に磁気剥離装置５が装着されている。磁気剥離装置５は、電磁石で構成されており、磁界の一部が漏洩磁界となって外周容器３内の水溶液中、即ち外周容器３の円筒部３ａと保護管２の円筒部２ａとの間を流れる水溶液中に及ぶように当該円筒部３ａの外側にＮ極５ａ及びＳ極５ｂが配置されている。
【００２７】
即ち、磁気剥離装置５は、図２に示すように、そのＮ極５ａとＳ極５ｂとが外周容器３の円筒部３ａにおける周方向に１８０度離れた位置に配置されるように形成されている。そして、Ｎ極５ａ及びＳ極５ｂの各面は、外周容器３の円筒部３ａの外面に合致するように凹状の曲面状に形成されており、Ｎ極５ａから出た磁力線の大部分が磁性体である外周容器３の円筒部３ａを通ってＳ極５ｂに入るようになっている。このため磁気回路は閉塞された状態になっているが、その磁界の一部が漏洩磁界として円筒部３ａ内の水溶液中に及ぶようになっている。
【００２８】
なお、図１において、１ｂは紫外線ランプ１に電力を供給するための電気配線であり、１ｃは電気配線１ｂを接続するためのコネクタであり、１ｄは紫外線ランプ１を点灯させるための点灯装置である。また、３ｇは外周容器３を接地するためのアース線である。
【００２９】
上記のように構成された紫外線ランプ内蔵型殺菌装置においては、紫外線ランプ１を点灯後、保護管２内に空気を供給すると、紫外線ランプ１から放射される紫外線により、その空気の一部がオゾンガスに変換され、そのオゾンガスを含む空気が第２管路４ｃを介して気泡発生部４ｄに供給され、当該気泡発生部４ｄから複数の気泡となって、外周容器３と保護管２との間の水溶液中に流入する。このため、プールや井戸水などの水溶液を流入口部３ｄから外周容器３内に流入させ、外周容器３と保護管２との間を通過させた後、排出口部３ｅから排出させることにより、当該水溶液に存在する病原菌を紫外線及びオゾンガスによって殺菌することができると共に、当該水溶液に存在する有機物をオゾンガスの酸化作用によって分解することができる。
【００３０】
なお、磁気剥離装置５を装着していない場合には、水溶液に含まれる成分を有するスケールｋが図３に示すように保護管２の外面や外周容器３の内面に付着することになる。そして、スケールｋが保護管２の外面に付着した場合には、当該保護管２の透明度が減少することから、紫外線ランプ１から発する紫外線の通過能力が低下し、当該紫外線による殺菌能力が低下することになる。
【００３１】
ここで、紫外線ランプ内蔵型殺菌装置において、スケールが付着していない透明な保護管２を組み込んだ場合と、スケールが付着して透明度が減少した保護管２を組み込んだ場合とについて、殺菌効果を調べる実験を行ったので、その結果を示すと図４の通りになる。この実験は、貯水槽に溜めた一定量の大腸菌（試験菌）を有する水溶液を紫外線ランプ内蔵型殺菌装置を介して循環させることによって行った。
【００３２】
その結果、図４に示すように、透明な保護管２を用いた場合（図中○印）は、初発菌数が約２×１０４（ＣＦＵ／ｍｌ）であったものが、約３０分の処理時間経過後には１０（ＣＦＵ／ｍｌ）以下となり、極めて優れた殺菌効果を示すことになった。これに対して、スケールが付着した保護管２を用いた場合（図中□印）は、約３０分の処理時間経過後においても、約１．３×１０３（ＣＦＵ／ｍｌ）の菌が残っており、透明な保護管に比べ殺菌効果が大幅に劣る結果となった。
【００３３】
また、図４において△印は、紫外線ランプ１を消灯したままとすることにより、紫外線及びオゾンガスによる殺菌を行わなかった場合の結果であり、殺菌効果がほとんどないことがわかる。
【００３４】
一方、水溶液にはカルシウム、マグネシウム、ケイ素、鉄等の各種成分がＣａ２＋、 Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋、Ｆｅ２＋等のイオンの状態となって溶融しているため、これらの成分を含む物質がスケールとなって保護管２の外面に付着することになる。
【００３５】
しかし、殺菌すべき水溶液が上述のような成分によって電解質となっているので、このような水溶液が磁気剥離装置５によって生じる漏洩磁界の磁力線を切るように移動すると、ローレンツ力が発生し、スケールを剥離することになる。
【００３６】
ローレンツ力は、人さし指の方向を磁界の方向、この人さし指に直交する方向の中指の方向を水溶液と共にイオン等の電荷が移動する方向とすると、人さし指及び中指の方向に直交する方向の親指の方向に作用することになる。この場合、電荷が正のときは、その電荷が移動する方向を電流の方向とした場合のフレミングの左手の法則に従う。電荷が負のときは、電荷の移動する方向と反対方向を電流の方向とした場合のフレミングの左手の法則に従う。
【００３７】
また、磁気剥離装置５による漏洩磁界によって発生するローレンツ力は、その方向及び大きさが外周容器３内の各位置で異なっていると考えられる。即ち、水溶液内における漏洩磁界の方向及び大きさは、当該水溶液内の各位置によって異なっていると推定される。また、水溶液も、外周容器３内に流入するまでの流路の方向や断面積が種々変化しているものと推定されると共に、外周容器３内に入る際に急激な流路面積の変化、流速方向の変化を受け、かつオゾンガスを含む気泡の噴出によって大きく乱された状態になる。即ち、外周容器３と保護管２との間を通過する水溶液はほぼ確実に乱流状態となっていると推定される。上記ローレンツ力は、保護管２と外周容器３との間の各位置によって、その方向及び大きさが異なったものとなっていると考えられる。従って、例えば保護管２の外面にスケールが既に付着している場合には、上記ローレンツ力で、当該スケールを保護管２から剥離することができる。また、スケールがまだ保護管２に付着していない場合には、当該スケールが保護管２に付着するのを防止することができる。
【００３８】
また、外周容器３及びスケールにはＦｅ、Ｃａ、Ｍｇ等の金属が含まれ、水素よりイオン化傾向が大きくなるので、即ち、水溶液が電解質となっていることから、水溶液Ｈ２ＯはＨ＋＋ＯＨ−に電離した状態になっている。このため、Ｆｅ→Ｆｅ２＋＋２ｅ−及びＣａ→Ｃａ２＋＋２ｅ−、Ｍｇ→Ｍｇ２＋＋２ｅ−等の反応が生じる。この反応による電流ｉ（この符号ｉは図示せず）が保護管２に付着しているスケールの隙間に流れてスケールを電気分解することになるので、保護管２に付着したスケールをより効率よく剥離することができると共に、スケールが保護管２に付着するのを防止することができる。
【００３９】
更に、磁気剥離装置５から外周容器３にアース線３ｇを接地していることから、このアース線３ｇによる電流Ｉ（この符号Ｉは図示せず）は抵抗の小さい外周容器３の内側に流れることになるので、この電流Ｉも保護管２のスケールの隙間に流れてスケールを電気分解することになる。従って、保護管２に付着したスケールを効率よく剥離することができるので、保護管２の透明度を回復させ、紫外線ランプ１による殺菌効果を上昇させることができると共に、スケールが保護管２に付着するのを防止することができる。
【００４０】
そして更に、上記アース線３ｇを設けることで、外周容器３の内方、即ち水溶液の内方における電気抵抗が低くなることから、保護管２と、この保護管２の外面に付着したスケールとの間にも電流Ｉが流れることになる。従って、この電流Ｉによってスケールの電気分解が促進されることになるので、当該スケールの保護管２からの剥離が更に促進され、当該保護管２の透明度を向上させることができ、紫外線ランプ１から発する紫外線による殺菌効果の増大を図ることができる。
【００４１】
以上、保護管２に付着しているスケールの剥離に対して電磁界の作用によるローレンツ力と電解質である水溶液の電離とイオン化傾向の差による電流ｉ及びアース線の接地による電流Ｉの相乗作用による剥離となるので、スケールが最も効率よく剥離できることが本実施の形態における発明の最大の特長といえる。
【００４２】
次に、スケールの剥離効果を実験した結果について説明する。図５は、既に同等量のスケールが付着した２つの保護管２についてそのぞれぞれを外周容器３内に組み込み、一方の保護管２を組み込んだ紫外線ランプ内蔵型殺菌装置においては磁気剥離装置５を装着せずに実験を行い（図５中●印）、他方の保護管２を組み込んだ紫外線ランプ内蔵型殺菌装置においては磁気剥離装置５を装着して実験を行った（図５中○印）結果を示している。何れの場合も、同一の貯水槽の水を流通させ、同一の出力で紫外線ランプ１から紫外線を放射し、同一の流量の空気を保護管２を介して気泡発生部４ｄから噴出させた。実験は、８週間にわたって行い、１週間経過するごとに、スケールの剥離量を重量（ｇ）で測定した
【００４３】
この結果、実験を開始した初期（１週間目）においては、磁気剥離装置５を装着しない場合（図５中●印）も、磁気剥離装置５を装着した場合（図５中○印）も、スケールの剥離量にほとんど差がつかなかった。これは、スケールの表面部分が水溶液の流れによる力によって剥離されたためと考察される。ただし、時間の経過に伴い、磁気剥離装置５を装着しない場合（図５中●印）は、剥離量が急激に低下するのに対して、磁気剥離装置５を装着した場合（図５中○印）は、剥離量の大きな状態が維持できる。これは、磁気剥離装置５を装着することにより、上述したローレンツ力等の効果が相乗的に加わり、スケールを保護管２の外面から効率よく剥離し続けるためであると考えられる。
【００４４】
そして、８週の期間内に剥離したスケールの全重量について、その８週間経過後の時点で残留しているスケールの重量に対する割合（剥離率（％））で示すと、図６に示すようになる。この図６から、８週間経過した時点で、スケールの剥離量にほぼ４倍の差が出ることがわかる。即ち、磁気剥離装置５によって生ずる漏洩磁界が保護管２からスケールを剥離する上で極めて有効であることがわかる。
【００４５】
以上より、外周容器３に磁気剥離装置５を装着すると、ローレンツ力と水溶液の電離による電流ｉ及びアース線３ｇによる電流Ｉ等の各々が保護管２に付着したスケールの剥離に相乗効果として作用することになるので、スケールの剥離がより増加し、これにより保護管２の透明度が上昇し、紫外線による殺菌効果の上昇が可能になる。
【００４６】
しかも、保護管２からスケールを剥離するために、紫外線ランプ内蔵型殺菌装置を分解する必要がないので、スケールの剥離に要する費用を削減することができる。また、スケールを剥離するために、薬剤等を用いる必要がないので、環境汚染を生ずるおそれがないという利点がある。
【００４７】
なお、上記実施の形態においては、外周容器３を鉄で構成した例を示したが、鉄以外の磁性体や、鉄等の磁性体に亜鉛等のメッキを施したものや、磁性体以外の材料、例えばステンレス鋼や、樹脂等によって構成してもよい。ただし、磁性体以外の材料で外周容器３を構成した場合には、漏洩磁界を発生させるために、図７に示すように、Ｎ極５ａとＳ極５ｂとをヨーク５１によって連結することにより磁気回路が閉回路となるように構成することが好ましい。また、図８に示すように、外周容器３の円筒部３ａの外面に磁性体で形成した筒状体５２を嵌合するように設け、この筒状体５２の外面に磁気剥離装置５のＮ極５ａ及びＳ極５ｂを配置するように構成してもよい。
【００４８】
また、磁気剥離装置５としては、上述した電磁石に代えて、図９に示すように、永久磁石によって構成してもよい。この場合、外周容器３が磁性体で形成されているときには、外周容器３の円筒部３ａの外面に沿うように形成された内面がＮ極５ａとなっている永久磁石５３ａと、当該内面がＳ極５ｂとなっている永久磁石５３ｂとで磁気剥離装置５を構成し、各永久磁石５３ａ、５３ｂの各内面を外周容器３の円筒部３ａの外面に磁力で吸着させることにより、漏洩磁界を発生させるように構成することが好ましい。また、外周容器３が磁性体で形成されていないときには、図１０に示すように、外周容器３の円筒部３ａの外面に磁性体で形成した筒状体５２を嵌合した上で、この筒状体５２の外面に永久磁石５３ａ、５３ｂを吸着させればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態として示した紫外線ランプ内蔵型殺菌装置の要部破断正面図である。
【図２】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置の断面図であって、図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置の要部断面図であって、図２のIII−III線に沿う要部断面図である。
【図４】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置の殺菌効果についての実験結果を示すグラフである。
【図５】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置における磁気剥離装置によるスケールの剥離効果についての実験結果を示すグラフである。
【図６】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置における磁気剥離装置によるスケールの剥離率の実験結果を示すグラフである。
【図７】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置における磁気剥離装置に関する第１の他の例を示す断面図である。
【図８】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置における磁気剥離装置に関する第２の他の例を示す断面図である。
【図９】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置における磁気剥離装置に関する第３の他の例を示す断面図である。
【図１０】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置における磁気剥離装置に関する第４の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 紫外線ランプ
２ 保護管
３ 外周容器
３ｇ アース線
５ 磁気剥離装置
５ａ Ｎ極（磁極）
５ｂ Ｓ極（磁極）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶液を紫外線で殺菌処理するための紫外線ランプ内蔵型殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の紫外線ランプ内蔵型殺菌装置としては、紫外線ランプと、この紫外線ランプを囲むように配置された透明な保護管と、この保護管を囲むように配置された外周容器と、保護管と外周容器との間を流れる水溶液中にオゾンガスを供給するガス供給手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記のように構成された紫外線ランプ内蔵型殺菌装置においては、例えばプールや入浴設備等で用いる水溶液を循環させながら効率よく殺菌することができると共に、塩素等で殺菌する場合に比べて、薬害等の害が人体その他に及ばないという利点がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−１３２０３３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の紫外線ランプ内蔵型殺菌装置においては、水溶液を循環させながら殺菌していると、当該水溶液に溶け込んでいるＣａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋などの成分を含むスケールが保護管の外面に付着することになる。また、外周容器が鉄などの金属で形成されている場合には、Ｆｅ２＋等の成分が水溶液に溶出し、そのような成分を含むスケールも保護管の外面に付着することになる。
【０００６】
上述したようなスケールが保護管の外面に付着すると、保護管の透明度が低下することになるので、紫外線ランプから発する紫外線が保護管と外周容器との間を流れる水溶液に十分に届かなくなる領域ができることになる。即ち、水溶液中の病原菌を殺菌する能力が低下することになる。
【０００７】
このため、スケールが保護管の外面に付着した場合には、殺菌能力が十分あるうちに、紫外線ランプ内蔵型殺菌装置を分解し、保護管に付着したスケールを取り除くことが必要になる。この場合、一般に、薬剤やブラシ等を用いてスケールを保護管から剥離することになる。従って、一定期間ごとにスケールを剥離するための費用が必要になると共に、その剥離のために薬剤を用いることになるので環境汚染を生ずるおそれもある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、保護管へのスケールの付着を防止することができ、スケールの剥離に要する費用の低減や環境汚染の防止を図ることのできる紫外線ランプ内蔵型殺菌装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、紫外線ランプと、この紫外線ランプを囲むように設けられた透明な保護管と、この保護管を囲むように設けられた外周容器とを備え、前記保護管と前記外周容器との間を流れる水溶液中に前記紫外線ランプから発する紫外線を照射することにより当該水溶液中の病原菌を殺菌処理する紫外線ランプ内蔵型殺菌装置であって、前記外周容器の外側に磁気剥離装置を装着し、これにより発生する漏洩磁界からの磁力線を水溶液が切ると、ファラデーの電磁誘導の法則から、ローレンツ力が発生し、前記保護管の外側に付着するスケールを剥離し、保護管の透明度を回復し、紫外線ランプによる殺菌効果を上昇させることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記外周容器中の水溶液は循環し、アルカリ性となるので電離し、前記水溶液のＨ２ＯはＨ＋＋ＯＨ−に電離され、前記Ｈ＋と前記外周容器がＦｅ２＋等の金属製、また前記保護管に付着するスケールにはＣａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋等が含まれており、イオン化傾向はＨ＋＜（Ｆｅ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋）となるので、電流ｉはＨ＋からＦｅ２＋及びＣａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋の方向へ流れるので、前記電流ｉは前記保護管に付着しているスケールの隙間に流れ、電気分解によりスケールが剥離されることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記外周容器の外側に装着した磁気剥離装置から前記外周容器にアース線を接地すると、前記外周容器の外側よりも水溶液が流れている内側の方が抵抗が小さくなるので、アース線の電流Ｉは外周容器の内側に流れ、前記電流Ｉも前記保護管に付着しているスケールの隙間に流れ、スケールを電気分解し、スケールを剥離するので、前記保護管の透明度を回復し、紫外線ランプによる水溶液中の病原菌の殺菌効果を上昇させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１〜３に記載の発明によれば、外周容器内の水溶液中に及ぶように当該外周容器の外側に磁気剥離装置を装着し、Ｎ極とＳ極の各磁極を配置し、漏洩磁界による磁力線に対して、流動している水溶液が磁力線を切ると、電磁界の作用によりローレンツ力が発生し、スケールを剥離することになる。また、殺菌を要する水溶液には、一般に各種の成分が溶融しており、これらの成分によって水溶液が電解質となっている。
【００１３】
前記ローレンツ力は、人さし指の方向を磁界の方向、中指の方向を水溶液と共にイオン等の電荷が移動する方向とすると、親指の方向に作用する。この場合、電荷が正のときは、その電荷が移動する方向を電流の方向とした場合のフレミングの左手の法則に従う。また、電荷が負のときは、電荷の移動する方向と反対方向を電流の方向とした場合のフレミングの左手の法則に従う。
【００１４】
また、前記外周容器の外側に磁気剥離装置を装着し、この装置による漏洩磁界によって発生するローレンツ力は、その磁界の方向や大きさが外周容器内の各位置において異なったものとなっていると考えられる。また、水溶液も、流路の方向や断面積が変化する部分を通過することによって流れが乱れ、乱流状態となっていると考えられる。上記ローレンツ力は、保護管と外周容器との間の各位置において、その方向及び大きさが異なったものとなっていると推定される。従って、例えば保護管の外面にスケールが既に付着している場合であれば、ローレンツ力で、当該スケールを保護管から剥離することができる。また、保護管がスケールの付着のないものであれば、当該保護管にスケールが付着するのを防止することができる。
【００１５】
しかも、保護管からスケールを剥離するために、紫外線ランプ内蔵型殺菌装置を分解する必要がないので、スケールの剥離に要する費用を削減することができる。また、スケールを剥離するために、薬剤等を用いる必要がないので、環境汚染を生じるおそれがない。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、外周容器及びスケールにはＦｅ、Ｃａ、Ｍｇ等の金属が含まれ、水素よりイオン化傾向が大きくなるので、即ち、水溶液が電解質となっていることから、水溶液Ｈ２ＯはＨ＋＋ＯＨ−に電離した状態になっている。このため、外周容器を例えば鉄で形成している場合には、Ｆｅ→Ｆｅ２＋＋２ｅ−及びＣａ→Ｃａ２＋＋２ｅ−、Ｍｇ→Ｍｇ２＋＋２ｅ−等の反応が生じる。この反応による電流ｉが保護管に付着しているスケールの隙間に流れてスケールを電気分解し、スケールを剥離するので、保護管に付着したスケールをより効率よく剥離することができると共に、スケールが保護管に付着するのを防止することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、外周容器の外側に装着した磁気剥離装置から前記外周容器にアース線を接地しているので、このアース線による電流Ｉは抵抗の小さい外周容器の内側に流れるので、この電流Ｉも保護管のスケールの隙間に流れ、スケールを電気分解し、スケールを剥離するので、保護管に付着したスケールを効率よく剥離することができるので、保護管の透明度を回復させ、紫外線ランプによる殺菌効果を上昇させることができると共に、スケールが保護管に付着するのを防止することができる。
【００１８】
更に、外周容器の外側に装着した磁気剥離装置から前記外周容器にアース線を接地することによって、当該外周容器の内方、即ち水溶液の内方における電気抵抗が低くなるので、保護管とスケールとの間にも電流Ｉが流れるようになる。従って、この電流Ｉによってスケールの電気分解が促進されることになるので、当該スケールの保護管からの剥離が促進されると共に、スケールが保護管に付着するのを防止することができる。上記保護管に付着しているスケールの剥離に対して電磁界の作用によるローレンツ力と、電解質である水溶液の電離とイオン化傾向の差による電流ｉ及びアース線の接地による電流Ｉの相乗作用による剥離となるので、スケールが最も効率よく剥離できることが本発明の最大の特長といえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態としての一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
この実施の形態で示す紫外線ランプ内蔵型殺菌装置は、図１〜図３に示すように、紫外線ランプ１と、この紫外線ランプ１を囲むように配置された透明な円筒状の保護管２と、この保護管２を囲むように配置された円筒状の外周容器３と、保護管２と外周容器３との間を流れる水溶液にオゾンガスを供給するオゾンガス供給装置４とを備え、上記水溶液を紫外線ランプ１から発する紫外線や、オゾンガス供給装置４から供給されるオゾンガスによって殺菌するように構成されている。
【００２１】
紫外線ランプ１は、オゾンガス（Ｏ３）を発生させる反応が最も活発となる１８４．９ｎｍの波長の紫外線と、病原菌に対する殺菌効果が最も高くなる２５３．７ｎｍの波長の紫外線を少なくとも発生させるべく構成されている。また、紫外線の発光部１ａは、図１に示すように、直線状に延在するように形成されている。
【００２２】
保護管２は、石英ガラスによって構成されており、紫外線ランプ１の発光部１ａを同軸状に囲むように形成された円筒部２ａと、この円筒部２ａの先端側を閉塞する半球面状の先端部２ｂと、円筒部２ａの基端側を閉塞する基端部２ｃとを有している。
【００２３】
外周容器３は、保護管２の円筒部２ａを同軸状に囲むように形成された円筒部３ａと、この円筒部３ａの先端側を閉塞する先端部３ｂと、円筒部３ａの基端側を閉塞する基端部３ｃとを有しており、基端部３ｃ側から保護管２を挿入するように構成されている。また、この外周容器３は、水素よりイオン化傾向の大きな金属であって、磁性体でもある鉄によって形成されている。
【００２４】
オゾンガス供給装置４は、エアポンプ４ａと、このエアポンプ４ａから吐出される空気を保護管２内に供給すべく配管された第１管路４ｂと、保護管２から流出するオゾンガスを含む空気を外周容器３の先端部３ｂの軸心部に案内すべく配管された第２管路４ｃと、この第２管路４ｃの先端部に連結され、オゾンガスを含む空気を保護管２と外周容器３との間の水溶液中に複数の気泡状にして噴出する気泡発生部４ｄと、第１管路４ｂに設置され、エアポンプ４ａから保護管２への一方向のみの空気の移動を許容する第１逆止弁４ｅと、第２管路４ｃに設置され、当該第２管路４ｃ内を流れるオゾンガス含有空気の移動及び停止を行う電磁弁４ｆと、第２管路４ｃにおける電磁弁４ｆの下流側に設置され、電磁弁４ｆから気泡発生部４ｄへの一方向のみのオゾンガス含有空気の移動を許容する第２逆止弁４ｇとを備えている。
【００２５】
また、外周容器３の円筒部３ａには、その先端側の部分に、病原菌の殺菌を必要とする原水としての水溶液を流入させる流入口部３ｄが設けられており、その基端側の部分に、殺菌した後の水溶液を処理水として排出する排出口部３ｅが設けられている。なお、原水はストップバルブ３ｆを介して流入口部３ｄから外周容器３内に流入するようになっている。
【００２６】
更に、外周容器３には、その円筒部３ａの外側に磁気剥離装置５が装着されている。磁気剥離装置５は、電磁石で構成されており、磁界の一部が漏洩磁界となって外周容器３内の水溶液中、即ち外周容器３の円筒部３ａと保護管２の円筒部２ａとの間を流れる水溶液中に及ぶように当該円筒部３ａの外側にＮ極５ａ及びＳ極５ｂが配置されている。
【００２７】
即ち、磁気剥離装置５は、図２に示すように、そのＮ極５ａとＳ極５ｂとが外周容器３の円筒部３ａにおける周方向に１８０度離れた位置に配置されるように形成されている。そして、Ｎ極５ａ及びＳ極５ｂの各面は、外周容器３の円筒部３ａの外面に合致するように凹状の曲面状に形成されており、Ｎ極５ａから出た磁力線の大部分が磁性体である外周容器３の円筒部３ａを通ってＳ極５ｂに入るようになっている。このため磁気回路は閉塞された状態になっているが、その磁界の一部が漏洩磁界として円筒部３ａ内の水溶液中に及ぶようになっている。
【００２８】
なお、図１において、１ｂは紫外線ランプ１に電力を供給するための電気配線であり、１ｃは電気配線１ｂを接続するためのコネクタであり、１ｄは紫外線ランプ１を点灯させるための点灯装置である。また、３ｇは外周容器３を接地するためのアース線である。
【００２９】
上記のように構成された紫外線ランプ内蔵型殺菌装置においては、紫外線ランプ１を点灯後、保護管２内に空気を供給すると、紫外線ランプ１から放射される紫外線により、その空気の一部がオゾンガスに変換され、そのオゾンガスを含む空気が第２管路４ｃを介して気泡発生部４ｄに供給され、当該気泡発生部４ｄから複数の気泡となって、外周容器３と保護管２との間の水溶液中に流入する。このため、プールや井戸水などの水溶液を流入口部３ｄから外周容器３内に流入させ、外周容器３と保護管２との間を通過させた後、排出口部３ｅから排出させることにより、当該水溶液に存在する病原菌を紫外線及びオゾンガスによって殺菌することができると共に、当該水溶液に存在する有機物をオゾンガスの酸化作用によって分解することができる。
【００３０】
なお、磁気剥離装置５を装着していない場合には、水溶液に含まれる成分を有するスケールｋが図３に示すように保護管２の外面や外周容器３の内面に付着することになる。そして、スケールｋが保護管２の外面に付着した場合には、当該保護管２の透明度が減少することから、紫外線ランプ１から発する紫外線の通過能力が低下し、当該紫外線による殺菌能力が低下することになる。
【００３１】
ここで、紫外線ランプ内蔵型殺菌装置において、スケールが付着していない透明な保護管２を組み込んだ場合と、スケールが付着して透明度が減少した保護管２を組み込んだ場合とについて、殺菌効果を調べる実験を行ったので、その結果を示すと図４の通りになる。この実験は、貯水槽に溜めた一定量の大腸菌（試験菌）を有する水溶液を紫外線ランプ内蔵型殺菌装置を介して循環させることによって行った。
【００３２】
その結果、図４に示すように、透明な保護管２を用いた場合（図中○印）は、初発菌数が約２×１０４（ＣＦＵ／ｍｌ）であったものが、約３０分の処理時間経過後には１０（ＣＦＵ／ｍｌ）以下となり、極めて優れた殺菌効果を示すことになった。これに対して、スケールが付着した保護管２を用いた場合（図中□印）は、約３０分の処理時間経過後においても、約１．３×１０３（ＣＦＵ／ｍｌ）の菌が残っており、透明な保護管に比べ殺菌効果が大幅に劣る結果となった。
【００３３】
また、図４において△印は、紫外線ランプ１を消灯したままとすることにより、紫外線及びオゾンガスによる殺菌を行わなかった場合の結果であり、殺菌効果がほとんどないことがわかる。
【００３４】
一方、水溶液にはカルシウム、マグネシウム、ケイ素、鉄等の各種成分がＣａ２＋、 Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋、Ｆｅ２＋等のイオンの状態となって溶融しているため、これらの成分を含む物質がスケールとなって保護管２の外面に付着することになる。
【００３５】
しかし、殺菌すべき水溶液が上述のような成分によって電解質となっているので、このような水溶液が磁気剥離装置５によって生じる漏洩磁界の磁力線を切るように移動すると、ローレンツ力が発生し、スケールを剥離することになる。
【００３６】
ローレンツ力は、人さし指の方向を磁界の方向、この人さし指に直交する方向の中指の方向を水溶液と共にイオン等の電荷が移動する方向とすると、人さし指及び中指の方向に直交する方向の親指の方向に作用することになる。この場合、電荷が正のときは、その電荷が移動する方向を電流の方向とした場合のフレミングの左手の法則に従う。電荷が負のときは、電荷の移動する方向と反対方向を電流の方向とした場合のフレミングの左手の法則に従う。
【００３７】
また、磁気剥離装置５による漏洩磁界によって発生するローレンツ力は、その方向及び大きさが外周容器３内の各位置で異なっていると考えられる。即ち、水溶液内における漏洩磁界の方向及び大きさは、当該水溶液内の各位置によって異なっていると推定される。また、水溶液も、外周容器３内に流入するまでの流路の方向や断面積が種々変化しているものと推定されると共に、外周容器３内に入る際に急激な流路面積の変化、流速方向の変化を受け、かつオゾンガスを含む気泡の噴出によって大きく乱された状態になる。即ち、外周容器３と保護管２との間を通過する水溶液はほぼ確実に乱流状態となっていると推定される。上記ローレンツ力は、保護管２と外周容器３との間の各位置によって、その方向及び大きさが異なったものとなっていると考えられる。従って、例えば保護管２の外面にスケールが既に付着している場合には、上記ローレンツ力で、当該スケールを保護管２から剥離することができる。また、スケールがまだ保護管２に付着していない場合には、当該スケールが保護管２に付着するのを防止することができる。
【００３８】
また、外周容器３及びスケールにはＦｅ、Ｃａ、Ｍｇ等の金属が含まれ、水素よりイオン化傾向が大きくなるので、即ち、水溶液が電解質となっていることから、水溶液Ｈ２ＯはＨ＋＋ＯＨ−に電離した状態になっている。このため、Ｆｅ→Ｆｅ２＋＋２ｅ−及びＣａ→Ｃａ２＋＋２ｅ−、Ｍｇ→Ｍｇ２＋＋２ｅ−等の反応が生じる。この反応による電流ｉ（この符号ｉは図示せず）が保護管２に付着しているスケールの隙間に流れてスケールを電気分解することになるので、保護管２に付着したスケールをより効率よく剥離することができると共に、スケールが保護管２に付着するのを防止することができる。
【００３９】
更に、磁気剥離装置５から外周容器３にアース線３ｇを接地していることから、このアース線３ｇによる電流Ｉ（この符号Ｉは図示せず）は抵抗の小さい外周容器３の内側に流れることになるので、この電流Ｉも保護管２のスケールの隙間に流れてスケールを電気分解することになる。従って、保護管２に付着したスケールを効率よく剥離することができるので、保護管２の透明度を回復させ、紫外線ランプ１による殺菌効果を上昇させることができると共に、スケールが保護管２に付着するのを防止することができる。
【００４０】
そして更に、上記アース線３ｇを設けることで、外周容器３の内方、即ち水溶液の内方における電気抵抗が低くなることから、保護管２と、この保護管２の外面に付着したスケールとの間にも電流Ｉが流れることになる。従って、この電流Ｉによってスケールの電気分解が促進されることになるので、当該スケールの保護管２からの剥離が更に促進され、当該保護管２の透明度を向上させることができ、紫外線ランプ１から発する紫外線による殺菌効果の増大を図ることができる。
【００４１】
以上、保護管２に付着しているスケールの剥離に対して電磁界の作用によるローレンツ力と電解質である水溶液の電離とイオン化傾向の差による電流ｉ及びアース線の接地による電流Ｉの相乗作用による剥離となるので、スケールが最も効率よく剥離できることが本実施の形態における発明の最大の特長といえる。
【００４２】
次に、スケールの剥離効果を実験した結果について説明する。図５は、既に同等量のスケールが付着した２つの保護管２についてそのぞれぞれを外周容器３内に組み込み、一方の保護管２を組み込んだ紫外線ランプ内蔵型殺菌装置においては磁気剥離装置５を装着せずに実験を行い（図５中●印）、他方の保護管２を組み込んだ紫外線ランプ内蔵型殺菌装置においては磁気剥離装置５を装着して実験を行った（図５中○印）結果を示している。何れの場合も、同一の貯水槽の水を流通させ、同一の出力で紫外線ランプ１から紫外線を放射し、同一の流量の空気を保護管２を介して気泡発生部４ｄから噴出させた。実験は、８週間にわたって行い、１週間経過するごとに、スケールの剥離量を重量（ｇ）で測定した
【００４３】
この結果、実験を開始した初期（１週間目）においては、磁気剥離装置５を装着しない場合（図５中●印）も、磁気剥離装置５を装着した場合（図５中○印）も、スケールの剥離量にほとんど差がつかなかった。これは、スケールの表面部分が水溶液の流れによる力によって剥離されたためと考察される。ただし、時間の経過に伴い、磁気剥離装置５を装着しない場合（図５中●印）は、剥離量が急激に低下するのに対して、磁気剥離装置５を装着した場合（図５中○印）は、剥離量の大きな状態が維持できる。これは、磁気剥離装置５を装着することにより、上述したローレンツ力等の効果が相乗的に加わり、スケールを保護管２の外面から効率よく剥離し続けるためであると考えられる。
【００４４】
そして、８週の期間内に剥離したスケールの全重量について、その８週間経過後の時点で残留しているスケールの重量に対する割合（剥離率（％））で示すと、図６に示すようになる。この図６から、８週間経過した時点で、スケールの剥離量にほぼ４倍の差が出ることがわかる。即ち、磁気剥離装置５によって生ずる漏洩磁界が保護管２からスケールを剥離する上で極めて有効であることがわかる。
【００４５】
以上より、外周容器３に磁気剥離装置５を装着すると、ローレンツ力と水溶液の電離による電流ｉ及びアース線３ｇによる電流Ｉ等の各々が保護管２に付着したスケールの剥離に相乗効果として作用することになるので、スケールの剥離がより増加し、これにより保護管２の透明度が上昇し、紫外線による殺菌効果の上昇が可能になる。
【００４６】
しかも、保護管２からスケールを剥離するために、紫外線ランプ内蔵型殺菌装置を分解する必要がないので、スケールの剥離に要する費用を削減することができる。また、スケールを剥離するために、薬剤等を用いる必要がないので、環境汚染を生ずるおそれがないという利点がある。
【００４７】
なお、上記実施の形態においては、外周容器３を鉄で構成した例を示したが、鉄以外の磁性体や、鉄等の磁性体に亜鉛等のメッキを施したものや、磁性体以外の材料、例えばステンレス鋼や、樹脂等によって構成してもよい。ただし、磁性体以外の材料で外周容器３を構成した場合には、漏洩磁界を発生させるために、図７に示すように、Ｎ極５ａとＳ極５ｂとをヨーク５１によって連結することにより磁気回路が閉回路となるように構成することが好ましい。また、図８に示すように、外周容器３の円筒部３ａの外面に磁性体で形成した筒状体５２を嵌合するように設け、この筒状体５２の外面に磁気剥離装置５のＮ極５ａ及びＳ極５ｂを配置するように構成してもよい。
【００４８】
また、磁気剥離装置５としては、上述した電磁石に代えて、図９に示すように、永久磁石によって構成してもよい。この場合、外周容器３が磁性体で形成されているときには、外周容器３の円筒部３ａの外面に沿うように形成された内面がＮ極５ａとなっている永久磁石５３ａと、当該内面がＳ極５ｂとなっている永久磁石５３ｂとで磁気剥離装置５を構成し、各永久磁石５３ａ、５３ｂの各内面を外周容器３の円筒部３ａの外面に磁力で吸着させることにより、漏洩磁界を発生させるように構成することが好ましい。また、外周容器３が磁性体で形成されていないときには、図１０に示すように、外周容器３の円筒部３ａの外面に磁性体で形成した筒状体５２を嵌合した上で、この筒状体５２の外面に永久磁石５３ａ、５３ｂを吸着させればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態として示した紫外線ランプ内蔵型殺菌装置の要部破断正面図である。
【図２】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置の断面図であって、図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置の要部断面図であって、図２のIII−III線に沿う要部断面図である。
【図４】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置の殺菌効果についての実験結果を示すグラフである。
【図５】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置における磁気剥離装置によるスケールの剥離効果についての実験結果を示すグラフである。
【図６】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置における磁気剥離装置によるスケールの剥離率の実験結果を示すグラフである。
【図７】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置における磁気剥離装置に関する第１の他の例を示す断面図である。
【図８】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置における磁気剥離装置に関する第２の他の例を示す断面図である。
【図９】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置における磁気剥離装置に関する第３の他の例を示す断面図である。
【図１０】同紫外線ランプ内蔵型殺菌装置における磁気剥離装置に関する第４の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 紫外線ランプ
２ 保護管
３ 外周容器
３ｇ アース線
５ 磁気剥離装置
５ａ Ｎ極（磁極）
５ｂ Ｓ極（磁極）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線ランプと、この紫外線ランプを囲むように設けられた透明な保護管と、この保護管を囲むように設けられた外周容器とを備え、前記保護管と前記外周容器との間を流れる水溶液中に前記紫外線ランプから発する紫外線を照射することにより当該水溶液中の病原菌を殺菌処理する紫外線ランプ内蔵型殺菌装置であって、
前記外周容器の外側に磁気剥離装置を装着し、これにより発生する漏洩磁界からの磁力線を水溶液が切ると、ファラデーの電磁誘導の法則から、ローレンツ力が発生し、前記保護管の外側に付着するスケールを剥離し、保護管の透明度を回復し、紫外線ランプによる殺菌効果を上昇させることを特徴とする紫外線ランプ内蔵型殺菌装置。
【請求項２】
前記外周容器中の水溶液は循環し、アルカリ性となるので電離し、前記水溶液のＨ２ＯはＨ＋＋ＯＨ−に電離され、前記Ｈ＋と前記外周容器がＦｅ２＋等の金属製、また前記保護管に付着するスケールにはＣａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋等が含まれており、イオン化傾向はＨ＋＜（Ｆｅ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋）となるので、電流ｉはＨ＋からＦｅ２＋及びＣａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋の方向へ流れるので、前記電流ｉは前記保護管に付着しているスケールの隙間に流れ、電気分解によりスケールが剥離されることを特徴とする請求項１に記載の紫外線ランプ内蔵型殺菌装置。
【請求項３】
前記外周容器の外側に装着した磁気剥離装置から前記外周容器にアース線を接地すると、前記外周容器の外側よりも水溶液が流れている内側の方が抵抗が小さくなるので、アース線の電流Ｉは外周容器の内側に流れ、前記電流Ｉも前記保護管に付着しているスケールの隙間に流れ、スケールを電気分解し、スケールを剥離するので、前記保護管の透明度を回復し、紫外線ランプによる水溶液中の病原菌の殺菌効果を上昇させることを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線ランプ内蔵型殺菌装置。
【請求項１】
紫外線ランプと、この紫外線ランプを囲むように設けられた透明な保護管と、この保護管を囲むように設けられた外周容器とを備え、前記保護管と前記外周容器との間を流れる水溶液中に前記紫外線ランプから発する紫外線を照射することにより当該水溶液中の病原菌を殺菌処理する紫外線ランプ内蔵型殺菌装置であって、
前記外周容器の外側に磁気剥離装置を装着し、これにより発生する漏洩磁界からの磁力線を水溶液が切ると、ファラデーの電磁誘導の法則から、ローレンツ力が発生し、前記保護管の外側に付着するスケールを剥離し、保護管の透明度を回復し、紫外線ランプによる殺菌効果を上昇させることを特徴とする紫外線ランプ内蔵型殺菌装置。
【請求項２】
前記外周容器中の水溶液は循環し、アルカリ性となるので電離し、前記水溶液のＨ２ＯはＨ＋＋ＯＨ−に電離され、前記Ｈ＋と前記外周容器がＦｅ２＋等の金属製、また前記保護管に付着するスケールにはＣａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋等が含まれており、イオン化傾向はＨ＋＜（Ｆｅ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋）となるので、電流ｉはＨ＋からＦｅ２＋及びＣａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｉ２＋の方向へ流れるので、前記電流ｉは前記保護管に付着しているスケールの隙間に流れ、電気分解によりスケールが剥離されることを特徴とする請求項１に記載の紫外線ランプ内蔵型殺菌装置。
【請求項３】
前記外周容器の外側に装着した磁気剥離装置から前記外周容器にアース線を接地すると、前記外周容器の外側よりも水溶液が流れている内側の方が抵抗が小さくなるので、アース線の電流Ｉは外周容器の内側に流れ、前記電流Ｉも前記保護管に付着しているスケールの隙間に流れ、スケールを電気分解し、スケールを剥離するので、前記保護管の透明度を回復し、紫外線ランプによる水溶液中の病原菌の殺菌効果を上昇させることを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線ランプ内蔵型殺菌装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１６８２１２（Ｐ２００８−１６８２１２Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４０６５（Ｐ２００７−４０６５）
【出願日】平成１９年１月１２日（２００７．１．１２）
【出願人】（５０６０１９５７７）アネス株式会社 (2)
【出願人】（３９７００９８０８）
【出願人】（５９１１２０２９５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１２日（２００７．１．１２）
【出願人】（５０６０１９５７７）アネス株式会社 (2)
【出願人】（３９７００９８０８）
【出願人】（５９１１２０２９５）
【Ｆターム（参考）】
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