紫外線照射装置
【課題】接続する装置の数量によって紫外線照射量を調整でき、既存の施設や狭い場所でも設置できる紫外線照射装置を提供する。
【解決手段】実施形態の紫外線照射装置は、通水胴と、紫外線照射部材と、一対の突縁部とを備える。通水胴は、円筒形状に形成され、処理対象となる処理水を通水するための一対の開口部を有する。紫外線照射部材は、１または複数設けられ、通水胴の内部に、一方の開口部から他方の開口部に向かう第１方向と交差する第２方向に向けて設けられ、第１方向に通過する処理水に対して紫外線を照射する。一対の突縁部は、通水胴の一対の開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成され、継手として機能する。複数の紫外線照射部材を備えた場合、紫外線照射部材は、第２方向を含む平面上に設けられている。
【解決手段】実施形態の紫外線照射装置は、通水胴と、紫外線照射部材と、一対の突縁部とを備える。通水胴は、円筒形状に形成され、処理対象となる処理水を通水するための一対の開口部を有する。紫外線照射部材は、１または複数設けられ、通水胴の内部に、一方の開口部から他方の開口部に向かう第１方向と交差する第２方向に向けて設けられ、第１方向に通過する処理水に対して紫外線を照射する。一対の突縁部は、通水胴の一対の開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成され、継手として機能する。複数の紫外線照射部材を備えた場合、紫外線照射部材は、第２方向を含む平面上に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上下水道（水道水または地下水等）の処理水の殺菌・消毒、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白、さらには医療機器の殺菌等を行うためにオゾンや塩素等の薬品が用いられている。そして、従来の消毒装置では、オゾンや薬品を処理水に均一に溶けこますために、滞留槽やスプレーポンプ等の攪拌装置が必需品で、水質や水量の変化に対し即対応できなかった。これに対し、紫外線には、殺菌・消毒・脱色、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白等の作用があり、さらに、水質や水量の変化に対し、ランプの出力を調整することで即対応することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７３８５２０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような紫外線を用いた紫外線照射装置は、例えば、円筒形状の通水胴に円管で構成されたランプハウジングが十字接合され、当該ランプハウジング内部に、紫外線ランプを収納した石英ガラスで形成された紫外線照射管が複数本取り付けられているものなどがある。しかしながら、このような紫外線照射装置では、予め定められた本数の紫外線照射管が取り付けられているため、紫外線照射量を調整することができなかった。また、このような紫外線照射装置では、通水胴の配管の径が処理施設の主配管の径と異なるため、拡大管や縮小管が必要になり過大な設置スペースが必要になるという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、接続する装置の数量によって紫外線照射量を調整でき、既存の施設や狭い場所でも設置できる紫外線照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の紫外線照射装置は、通水胴と、紫外線照射部材と、一対の突縁部とを備える。通水胴は、円筒形状に形成され、処理対象となる処理水を通水するための一対の開口部を有する。紫外線照射部材は、１または複数設けられ、前記通水胴の内部に、一方の前記開口部から他方の前記開口部に向かう第１方向と交差する第２方向に向けて設けられ、前記第１方向に通過する前記処理水に対して紫外線を照射する。一対の突縁部は、前記通水胴の前記一対の開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成され、継手として機能する。複数の前記紫外線照射部材を備えた場合、前記紫外線照射部材は、前記第２方向を含む平面上に設けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる紫外線照射装置の構成図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、紫外線照射管の構成図である。
【図４】図４は、紫外線ランプの寸法に関する説明図である。
【図５】図５は、ＪＩＳ規格で規定されている配管の寸法および流速３．０ｍ／ｓｅｃにおける流量を示す図である。
【図６】図６は、第２の実施形態にかかる紫外線照射装置の構成図である。
【図７】図７は、図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】図８は、第３の実施形態にかかる紫外線照射装置の構成図である。
【図９】図９は、装置接続管の一例を示す構成図である。
【図１０】図１０は、装置接続継手の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる紫外線照射装置の構成図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。第１の実施形態の紫外線照射装置１００は、処理水の殺菌、消毒、不活化等を行うものであり、通水胴２０と、紫外線照射管４と、フランジ継手３とを主に備えている。
【０００９】
通水胴２０は、対向する一対の開口部（給水口と排水口）を有する円筒形状に形成された部材であり、処理を施す処理水がＡ方向（図１）に向かって通過するものである。本実施形態では、処理水が流入する側の開口部と給水口とし、処理水が流出する側の開口部を排水口と称する。なお、図１では、Ａ方向に処理水が流れる場合を説明するが、Ａ方向と反対方向に処理水が流れるようにしてもよい。
【００１０】
また、通水胴２０は、円筒形状の対向する側面（壁面）に３つずつ、合計６つの貫通孔が形成されている。この６の貫通孔には、貫通穴が形成されたブッシング５ａ、５ｂ、５ｃが貫通して固定されている。
【００１１】
紫外線照射管４は、紫外線ランプ７と石英ガラス管６とから主に構成されており、紫外線照射装置１００に３本備えられている。紫外線照射管４それぞれは、４ａ、４ｂ、４ｃと表記する。なお、本実施形態では、紫外線照射管を３本備えた構成としているが、１本、２本、もしくは４本以上備えた構成としてもよい。
【００１２】
紫外線ランプ７は、通水胴２０を通過する処理水に紫外線を照射するランプである。本実施形態の紫外線ランプ７は、紫外線を発光する発光部の長さ（発光長）が、通水胴２０の内径に対して−１０％〜＋１０％以内の長さのものが備えられている。また、紫外線ランプ７は、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の紫外線を発光するものである。石英ガラス管６は、石英ガラスによって形成され、紫外線ランプ７を収納する保護管である。
【００１３】
紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃは、給水口から排水口に向かうＡ方向と交差する平面上（Ａ方向と交差する方向を含む平面上）に平行に設けられている。具体的には、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃは、Ａ方向と直交する平面上に３本が平行に並ぶように配置されている。すなわち、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃは、図１に示すように断面線Ａ−Ａ上に縦に一列に並んで配置されている。そして、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃは、両端部が、通水胴２０の側面に対向して設けられた６つの貫通孔それぞれに固定されているブッシング５ａ、５ｂ、５ｃに挿入されて、取り付けられている。
【００１４】
また、ブッシング５ａ、５ｂ、５ｃの外側の端部近傍には、図示していないＯリング用の三角溝が形成されており、この三角溝にＯリングをはさみ、Ｏリング押さえ８（図３参照）で固定することにより、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃは通水胴２０に水密固定されている。
【００１５】
フランジ継手３は、紫外線照射装置１００を水処理施設等の配管や他の紫外線照射装置と接続するための継手として機能する一対の突縁部である。また、フランジ継手３は、開口部が形成された円形形状で板状の接続継手であり、通水胴２０の一対の開口部の周縁それぞれから開口外部に向けて突出形成されている。フランジ継手３ａは、通水胴２０の給水口側に形成されており、フランジ継手３ｂは、通水胴２０の排水口側に形成されている。また、フランジ継手３は、内径が通水胴２０の内径と同じか小さく、外径が通水胴２０の外径より大きい。
【００１６】
次に、紫外線照射管４の詳細について説明する。図３は、紫外線照射管の構成図である。紫外線照射管４は、上述した石英ガラス管６と紫外線ランプ７に加え、さらに、Ｏリング押さえ８と、キャップ９と、位置決めコマ１０とが備えられている。そして、図３に示すように、紫外線ランプ７は、両端部に電力が供給されるための電線１１が接続されている。
【００１７】
Ｏリング押さえ８は、上述したＯリングを押さえるものである。位置決めコマ１０は、紫外線ランプ７の両端に取り付けられており、紫外線ランプ７を石英ガラス管６の中心に位置するように保持するものである。
【００１８】
キャップ９は、石英ガラス管６の両端部に取り付けられており、石英ガラス管６の両端部を保護するとともに、紫外線ランプ７から照射された紫外線の外部漏洩を防止するものである。そして、キャップ９には、紫外線ランプ７へ電力を供給する電線１１が通る導線穴が形成されている。
【００１９】
次に、紫外線照射装置１００に使用される紫外線ランプ７の選定方法を説明する。図４は、紫外線ランプの寸法に関する説明図である。図４（ａ）は、中圧紫外線ランプの寸法例を示す図である。図４（ｂ）は、紫外線ランプの寸法箇所の説明図である。図４（ｂ）では、紫外線ランプ７の全長（Ｌ）と、発光長（Ｌｉ）と、管直径（ｄ）を示している。
【００２０】
放電入力電力Ｐｉ（Ｗ）は、紫外線ランプ７へ供給される電力値である。そして、図４（ａ）に示すように、放電入力電力Ｐｉが大きいほど、紫外線ランプ７の発光部の長さである発光長Ｌｉ（図４（ｂ）参照）が長くなり、発光される紫外線出力（２００−２８０ｎｍ出力）ＵＶＣ（Ｗ）も大きくなる。
【００２１】
一方、水処理施設等で使用される配管の径は、一般的に処理流量と配管における圧力損失軽減を考慮して、通水流速が２．５ｍ／ｓｅｃ〜３．０ｍ／ｓｅｃ程度になるように選定される。図５は、ＪＩＳ規格で規定されている配管の寸法および流速３．０ｍ／ｓｅｃにおける流量を示す図である。
【００２２】
本実施形態による紫外線照射装置１００では、図４（ａ）に示した紫外線ランプ７と図５に示した配管規格の関係から、通水胴２０を図５に記載された規格品を使用する。そして、通水胴２０の内径と発光長Ｌｉが同等な紫外線ランプ７の組合せで紫外線照射装置１００を構成する。
【００２３】
ここで、具体的な紫外線ランプ７の選定の例を示す。例えば、図５における呼称２５０Ａの配管の内径（２５４．４ｍｍ）と同じ内径の通水胴２０を使用する場合、図４（ａ）を参照し、通水胴２０の内径と最も近い長さの発光長ＬｉであるランプＡ（発光長Ｌｉ：２４９ｍｍ）を選定する。
【００２４】
また、例えば、図５における呼称５００Ａの配管の内径（４８９．０ｍｍ）と同じ内径の通水胴２０を使用する場合、図４（ａ）を参照し、通水胴２０の内径と最も近い長さの発光長ＬｉであるランプＣ（発光長Ｌｉ：５００ｍｍ）を選定する。
【００２５】
また、例えば、図５における呼称１０００Ａの配管の内径（９８７．４ｍｍ）と同じ内径の通水胴２０を使用する場合、図４（ａ）を参照し、通水胴２０の内径と最も近い長さの発光長ＬｉであるランプＦ（発光長Ｌｉ：１０６５ｍｍ）を選定する。
【００２６】
以上のように構成された本実施形態の紫外線照射装置１００では、まず、フランジ継手３ａが接続された給水口から処理水が流入し、通水胴２０をＡ方向に向かって流れていく。そして、Ａ方向と直交する平面上に平行に並べて配置された紫外線照射管４の紫外線ランプ７から照射された紫外線光により、処理水内に含まれる細菌が、殺菌・消毒・不活化される。その後、処理が施された処理水が、フランジ継手３ｂが接続された排水口から流出する。
【００２７】
このように、第１の実施形態の紫外線照射装置１００は、既存の水処理施設の配管に接続可能なフランジ継手３を通水胴２０の両端に備え、当該配管の径に適合する径の通水胴２０を利用することにより、既存の水処理施設に容易に導入するこができる。また、紫外線照射装置１００は、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃを、給水口から排水口へと向かう方向と直交する平面上に平行に並べて配置したため、装置が簡易な構成となり、狭い場所でも設置することができる。
【００２８】
また、紫外線照射装置１００は、フランジ継手３を他の紫外線照射装置に接続可能であるため、接続する紫外線照射装置の数量によって紫外線照射量を調整でき、必要な紫外線照射量を処理水に照射させることができる。
【００２９】
また、紫外線照射装置１００は、発光部の長さ（発光長）が、通水胴２０の内径と同等な紫外線ランプ７により構成されているので、紫外線が無駄なく処理水へ照射される。このため、処理水に含まれる微生物や有機物、無機物の被処理対象物質の消毒（殺菌）、または酸化処理を効率よく行うことができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
第１の実施形態の紫外線照射装置は、円筒形状の通水胴により構成されていたが、本実施形態の紫外線照射装置は、一部が矩形形状に形成された通水胴により構成されている。
【００３１】
図６は、第２の実施形態にかかる紫外線照射装置の構成図である。図７は、図６のＢ−Ｂ断面図である。第２の実施形態の紫外線照射装置２００は、処理水の雑菌、消毒、不活化等を行うものであり、通水胴３０と、紫外線照射管４と、フランジ継手３とを主に備えている。
【００３２】
通水胴３０は、対向する一対の開口部（給水口と排水口）を有する円筒形状に形成された部材であり、処理を施す処理水がＡ方向（図６）に向かって通過するものである。また、通水胴３０は、当該一対の開口部が円形形状で形成された状態のままで、Ａ方向における中央付近に矩形形状に形成された矩形形状部３０ａを有している。本実施形態では、処理水が流入する側の開口部を給水口とし、処理水が流出する側の開口部を排水口と称する。なお、図６では、Ａ方向に処理水が流れる場合を説明するが、Ａ方向と反対方向に処理水が流れるようにしてもよい。
【００３３】
また、通水胴３０は、開口部に垂直で、かつ矩形形状部３０ａにおける対向する側面に３つずつ、合計６つの貫通孔が形成されている。この６の貫通孔には、貫通穴が形成されたブッシング５ａ、５ｂ、５ｃが貫通して固定されている。また、通水胴３０は、矩形形状部３０ａの貫通孔が形成された対向する側面間の内寸が、紫外線ランプ７の発光部の長さ（発光長）と同じ長さで形成されている。
【００３４】
また、通水胴３０の給水口側の端部３１ａおよび排水口側の端部３１ｂの開口部（一対の開口部）は、外径が、通水胴３０の矩形形状部３０ａにおける対向する側面間の内寸（幅：図７のＷ）、または当該内寸と直交する内寸、すなわち貫通孔が形成されていない対向する側面間の内寸（高さ：図７のＨ）のうち、いずれか短い方の内寸以下で形成されている。また、端部３１ａおよび端部３１ｂの開口部（一対の開口部）は、内径が紫外線ランプ７の発光部の長さ（発光長）以下で形成されている。
【００３５】
紫外線照射管４は、紫外線ランプ７と石英ガラス管６とから主に構成されており、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。なお、本実施形態の紫外線ランプ７は、上述したように、発光長が、通水胴３０の幅と同じ長さで、かつ端部３１ａおよび端部３１ｂの内径以上となっている。
【００３６】
フランジ継手３は、紫外線照射装置２００を水処理施設等の配管や他の紫外線照射装置と接続するための継手として機能する一対の突縁部である。また、フランジ継手３は、開口部が形成された円形形状で板状の接続継手であり、通水胴３０の一対の開口部の周縁それぞれから開口外部に向けて突出形成されている。フランジ継手３ａは、通水胴３０の給水口側の端部３１ａに形成されており、フランジ継手３ｂは、通水胴３０の排水口側の端部３１ｂに形成されている。また、フランジ継手３は、内径が端部３１ａおよび端部３１ｂの内径と同じもしくは小さく、外径が端部３１ａおよび端部３１ｂの外径より大きい。
【００３７】
ここで、紫外線照射管４の詳細、および紫外線ランプ７の選定方法は、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３８】
以上のように構成された本実施形態の紫外線照射装置２００では、まず、フランジ継手３ａが接続された給水口から処理水が流入し、通水胴３０における端部３１ａ、矩形形状部３０ａ、および端部３１ｂをＡ方向に向かって流れていく。そして、Ａ方向と直交する平面上に平行に並べて配置された紫外線照射管４の紫外線ランプ７から照射された紫外線光により、処理水内に含まれる細菌が、殺菌・消毒・不活化される。その後、処理が施された処理水が、フランジ継手３ｂが接続された排水口から流出する。
【００３９】
このように、第２の実施形態の紫外線照射装置２００は、既存の水処理施設の配管に接続可能なフランジ継手３を端部３１ａおよび端部３１ｂに備え、当該配管の径に適合する径の通水胴３０を利用することにより、既存の水処理施設に容易に導入するこができる。また、紫外線照射装置２００は、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃを、給水口から排水口へと向かう方向と直交する平面上に平行に並べて配置したため、装置が簡易な構成となり、狭い場所でも設置することができる。
【００４０】
また、紫外線照射装置２００は、フランジ継手３を他の紫外線照射装置に接続可能であるため、接続する紫外線照射装置の数量によって紫外線照射量を調整でき、必要な紫外線照射量を処理水に照射させることができる。
【００４１】
また、紫外線照射装置２００は、発光部の長さ（発光長）が、通水胴３０の幅と同じ長さの紫外線ランプ７により構成されているので、紫外線がより無駄なく処理水へ照射される。このため、処理水に含まれる微生物や有機物、無機物の被処理対象物質の消毒（殺菌）、または酸化処理を効率よく行うことができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
第１の実施形態の紫外線照射装置は、他の紫外線照射装置と接続可能な一つの紫外線照射装置であったが、本実施形態の紫外線照射装置では、複数の紫外線照射装置を接続して構成されている。
【００４３】
図８は、第３の実施形態にかかる紫外線照射装置の構成図である。第３の実施形態の紫外線照射装置５０は、通水胴の内径が異なる３種類の紫外線照射装置５１、５２、５３と、紫外線照射装置５１と紫外線照射装置５２とを接続する装置接続管５４と、紫外線照射装置５２と紫外線照射装置５３とを接続する装置接続管５５とを主に備えている。
【００４４】
ここで、紫外線照射装置５１、５２、５３は、第１の実施形態の紫外線照射装置１００と同様の構成および機能であるため、説明を省略する。また、以下では、紫外線照射装置５１、５２、５３の構成部材を紫外線照射装置１００と同様の符号で説明する。なお、本実施形態の紫外線照射装置５１、５２、５３は、フランジ継手３の対向する両端部近傍に、ボルトで固定するためのボルト穴が貫通して設けられている。
【００４５】
また、紫外線照射装置５０は、紫外線照射装置５１、５２、５３をそれぞれ２つずつ、合計６つ備えている。そして、紫外線照射装置５１、５２、５３は、通水胴２０の内径が異なっている。まず、紫外線照射装置５１の通水胴２０は、配管７０の内径と同じ内径で形成されている。また、紫外線照射装置５２の通水胴２０は、紫外線照射装置５１の通水胴２０の内径より大きい内径で形成されている。また、紫外線照射装置５３の通水胴２０は、紫外線照射装置５２の通水胴２０の内径より大きい内径で形成されている。
【００４６】
装置接続管５４は、紫外線照射装置５１と紫外線照射装置５２との間に配置され、両装置を接続している。また、装置接続管５５は、紫外線照射装置５２と紫外線照射装置５３との間に設けられ、両装置を接続している。
【００４７】
ここで、装置接続管５４、５５の構成について詳細に説明する。図９は、装置接続管の一例を示す構成図である。装置接続管５４、５５は、小径管６０と、フランジ継手５６と、フランジ継手５７とを備えて構成されている。なお、図９では、Ｐ１の部分が装置接続管５４、５５の側面図であり、Ｐ２の部分が装置接続管５４、５５の断面図となっている。
【００４８】
小径管６０は、対向する一対の開口部を有する円筒形状に形成された管部材である。
【００４９】
フランジ継手５６は、小径管６０の一方の開口部に接続され、継手として機能する突縁部である。また、フランジ継手５６は、開口部が形成された円形形状で板状の接続継手であり、小径管６０の一方の開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成されている。また、フランジ継手５６は、紫外線照射装置５１、５２のフランジ継手３ａまたはフランジ継手３ｂに接続可能となっている。また、フランジ継手５６は、対向する両端部近傍に、ボルトで固定するためのボルト穴５８が貫通して同一周上に等間隔で複数個設けられている。
【００５０】
フランジ継手５７は、小径管６０の他方の開口部に接続され、継手として機能する突縁部である。また、フランジ継手５７は、開口部が形成された円形形状で板状の接続継手であり、小径管６０の他方の開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成されている。また、フランジ継手５７は、紫外線照射装置５２、５３のフランジ継手３ａまたはフランジ継手３ｂに接続可能となっている。また、フランジ継手５７は、対向する両端部近傍に、ボルトで固定するためのボルト穴５９が貫通して同一周上に等間隔で複数個設けられている。
【００５１】
そして、装置接続管５４のフランジ継手５６は、紫外線照射装置５１のフランジ継手３と同様のサイズ（外径および内径が同一）である。また、装置接続管５４のフランジ継手５７は、開口部の内径が紫外線照射装置５１の通水胴２０の内径（フランジ継手３の内径）と同一で、外径が紫外線照射装置５２のフランジ継手３の外径と同一のサイズである。また、装置接続管５５のフランジ継手５６は、紫外線照射装置５２のフランジ継手３と同様のサイズである。さらに、装置接続管５５のフランジ継手５７は、開口部の内径が紫外線照射装置５２の通水胴２０の内径（フランジ継手３の内径）と同一で、外径が紫外線照射装置５３のフランジ継手３の外径と同一のサイズである。
【００５２】
次に、装置接続管５４、５５、および紫外線照射装置５１、５２、５３の配置について説明する。図８に示すように、紫外線照射装置５０は、まず、配管７０に紫外線照射装置５１が配置され、装置接続管５４、紫外線照射装置５２、装置接続管５５、紫外線照射装置５３が順に配置される。その後、これと逆順で配置される。すなわち、紫外線照射装置５３に紫外線照射装置５３が配置され、装置接続管５５、紫外線照射装置５２、装置接続管５４、紫外線照射装置５１、配管７０の順に配置される。
【００５３】
そして、配管７０の端部に設けられたフランジ継手と紫外線照射装置５１のフランジ継手３ａ、紫外線照射装置５１のフランジ継手３ｂと装置接続管５４のフランジ継手５６、装置接続管５４のフランジ継手５７と紫外線照射装置５２のフランジ継手３ａ、紫外線照射装置５２のフランジ継手３ｂと装置接続管５５のフランジ継手５６、装置接続管５５のフランジ継手５７と紫外線照射装置５３のフランジ継手３ａ、紫外線照射装置５３のフランジ継手３ｂと紫外線照射装置５３のフランジ継手３ａは、それぞれボルト穴に貫通されたボルトによって固定して接続されている。
【００５４】
以上のように構成された本実施形態の紫外線照射装置５０では、まず、配管７０から流れてきた処理水が紫外線照射装置５１に流入し、順に装置接続管５４、紫外線照射装置５２、装置接続管５５、紫外線照射装置５３、紫外線照射装置５３、装置接続管５５、紫外線照射装置５２、装置接続管５４、紫外線照射装置５１へ流れ、配管７０に流出される。このとき、紫外線照射装置５１、５２、５３を処理水が通過する際、Ａ方向と直交する平面上に平行に並べて配置された紫外線照射管４の紫外線ランプ７から照射された紫外線光により、処理水内に含まれる細菌が、殺菌・消毒・不活化される。
【００５５】
このように、第３の実施形態の紫外線照射装置５０は、既存の水処理施設の配管７０に接続可能なフランジ継手３を通水胴２０の両端に備え、配管７０の径に適合する径の通水胴２０を利用した紫外線照射装置５１を備えることにより、既存の水処理施設に容易に導入するこができる。また、紫外線照射装置５０の紫外線照射装置５１、５２、５３は、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃを、給水口から排水口へと向かう方向と直交する平面上に平行に並べて配置したため、装置が簡易な構成となり、狭い場所でも複数設置することができる。
【００５６】
また、紫外線照射装置５０は、装置接続管５４、５５を介して複数の紫外線照射装置５１、５２、５３が接続可能であるため、接続する紫外線照射装置の数量によって紫外線照射量を調整でき、必要な紫外線照射量を処理水に照射させることができる。
【００５７】
また、紫外線照射装置５０の紫外線照射装置５１、５２、５３は、発光長が、通水胴２０の内径と同等な紫外線ランプ７により構成されているので、紫外線が無駄なく処理水へ照射される。このため、処理水に含まれる微生物や有機物、無機物の被処理対象物質の消毒（殺菌）、または酸化処理を効率よく行うことができる。
【００５８】
また、紫外線照射装置５０は、処理流量が小さくても大きな紫外線照射量が必要な場合、紫外線出力の大きい紫外線ランプ７を備えた紫外線照射装置５３を設置できるので、使用する紫外線ランプ７の本数を軽減することができ、その結果、簡易な構成が実現でき、省スペースで低コストの装置を製造することができる。
【００５９】
また、紫外線照射装置５０は、処理水の入口側（給水口側）で擬似拡大管、処理水の出口側（排水口側）で擬似縮小管が形成されているので、流路の急拡大および急縮小に伴う圧力損失を低減できるとともに、紫外線照射装置内での処理水の偏りが軽減され、効率のよい紫外線照射が実現できる。
【００６０】
（第３の実施形態の変形例１）
第３の実施形態の紫外線照射装置では、装置接続管を介して複数の紫外線照射装置を接続する構成となっていたが、装置接続管の代わりに、小径管を設けない装置接続継手を介して複数の紫外線照射装置を接続する構成としてもよい。本変形例では、紫外線照射装置５１、５２、５３、および紫外線照射装置５０の構成については、第３の実施形態と同様である。また、以下では、装置接続管の代わりに設けた装置接続継手の構成について説明する。
【００６１】
図１０は、装置接続継手の一例を示す構成図である。本変形例の装置接続継手６４は、紫外線照射装置５１と紫外線照射装置５２との間、または紫外線照射装置５２と紫外線照射装置５３との間に設けられ、両装置を接続している。
【００６２】
図１０に示すように、装置接続継手６４は、フランジ継手６６と、フランジ継手６７とを備えて構成されている。なお、図１０では、Ｐ３の部分が装置接続継手６４の側面図であり、Ｐ４の部分が装置接続継手６４の断面図となっている。
【００６３】
フランジ継手６６は、継手として機能する突縁部である。フランジ継手６６は、開口部が形成された円形形状で板状の接続継手であり、当該開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成されている。また、フランジ継手６６は、紫外線照射装置５１、５２のフランジ継手３ａまたはフランジ継手３ｂに接続可能となっている。また、フランジ継手６６は、対向する両端部近傍に、ボルトが貫通しないように下穴を形成したメネジタップ６８が同一周上に等間隔で複数個設けられている。
【００６４】
フランジ継手６７は、フランジ継手６６と同一板材で形成され、上記同様、継手として機能する突縁部である。また、フランジ継手６７は、開口部が形成された円形形状で板状の接続継手であり、当該開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成されている。また、フランジ継手６７は、紫外線照射装置５２、５３のフランジ継手３ａまたはフランジ継手３ｂに接続可能となっている。また、フランジ継手６７は、対向する両端部近傍に、ボルトで固定するためのボルト穴６９が同一周上に等間隔に複数個貫通して設けられている。さらに、フランジ継手６７は、ボルト穴６９の内部側に、メネジタップ６８に接続される孔部が形成されており、この孔部は貫通していない。また、フランジ継手６７は、フランジ継手６６より大きい径で形成されており、同一中心軸で接続されている。
【００６５】
そして、装置接続継手６４のフランジ継手６６は、紫外線照射装置５１のフランジ継手３、または紫外線照射装置５２のフランジ継手３と同様のサイズ（外径および内径）である。また、装置接続継手６４のフランジ継手６７は、開口部の内径が紫外線照射装置５１、または紫外線照射装置５２の通水胴２０の内径（フランジ継手３の内径）と同一で、外径が紫外線照射装置５２、または紫外線照射装置５３のフランジ継手３の外径と同一のサイズである。
【００６６】
また、紫外線照射装置５１のフランジ継手３ｂまたは紫外線照射装置５２のフランジ継手３ｂと、装置接続継手６４のフランジ継手６６との接続は、ボルトがフランジ継手６６のメネジタップ６８にネジ止め固定され、フランジ継手５７の孔部で係止されることで固定される。また、紫外線照射装置５２のフランジ継手３ａまたは紫外線照射装置５３のフランジ継手３ａと、装置接続継手６４のフランジ継手６７との接続は、ボルトによって固定される。本変形例の効果は、第３の実施形態と同様である。
【００６７】
（第３の実施形態の変形例２）
第３の実施形態の紫外線照射装置では、装置接続管を介して通水胴の内径が異なる複数の紫外線照射装置を接続する構成となっていたが、通水胴の内径が同一の複数の紫外線照射装置を接続する場合は、装置接続管のような接続部材を介さず接続する構成としてもよい。
【００６８】
すなわち、第１の実施形態にかかる紫外線照射装置１００を複数接続する場合、フランジ継手３ａと、他の紫外線照射装置のフランジ継手３ａまたはフランジ継手３ｂとを接続する。そして、フランジ継手３ｂと、他の紫外線照射装置のフランジ継手３ａまたはフランジ継手３ｂとを接続する。これにより、必要な紫外線照射量に合わせて複数の紫外線照射装置１００を接続できる。なお、接続方法は、ボルトで固定してもよいし溶接接着してもよい。
【００６９】
また、第３の実施形態、第３の実施形態の変形例１、第３の実施形態の変形例２は、第１の実施形態の紫外線照射装置１００を複数接続する構成となっているが、第２の実施形態の紫外線照射装置２００を複数接続する構成としてもよい。
【００７０】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
３（３ａ、３ｂ） フランジ継手
４（４ａ、４ｂ、４ｃ） 紫外線照射管
５ａ、５ｂ、５ｃ ブッシング
６ 石英ガラス管
７ 紫外線ランプ
８ Ｏリング押さえ
９ キャップ
１０ 位置決めコマ
１１ 電線
２０、３０ 通水胴
３０ａ 矩形形状部
３１ａ、３１ｂ 端部
５０、５１、５２、５３、１００、２００ 紫外線照射装置
５４、５５ 装置接続管
５６、５７、６６、６７ フランジ継手
５８、５９、６９ ボルト穴
６０ 小径管
６４ 装置接続継手
６８ メネジタップ
７０ 配管
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上下水道（水道水または地下水等）の処理水の殺菌・消毒、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白、さらには医療機器の殺菌等を行うためにオゾンや塩素等の薬品が用いられている。そして、従来の消毒装置では、オゾンや薬品を処理水に均一に溶けこますために、滞留槽やスプレーポンプ等の攪拌装置が必需品で、水質や水量の変化に対し即対応できなかった。これに対し、紫外線には、殺菌・消毒・脱色、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白等の作用があり、さらに、水質や水量の変化に対し、ランプの出力を調整することで即対応することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７３８５２０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような紫外線を用いた紫外線照射装置は、例えば、円筒形状の通水胴に円管で構成されたランプハウジングが十字接合され、当該ランプハウジング内部に、紫外線ランプを収納した石英ガラスで形成された紫外線照射管が複数本取り付けられているものなどがある。しかしながら、このような紫外線照射装置では、予め定められた本数の紫外線照射管が取り付けられているため、紫外線照射量を調整することができなかった。また、このような紫外線照射装置では、通水胴の配管の径が処理施設の主配管の径と異なるため、拡大管や縮小管が必要になり過大な設置スペースが必要になるという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、接続する装置の数量によって紫外線照射量を調整でき、既存の施設や狭い場所でも設置できる紫外線照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の紫外線照射装置は、通水胴と、紫外線照射部材と、一対の突縁部とを備える。通水胴は、円筒形状に形成され、処理対象となる処理水を通水するための一対の開口部を有する。紫外線照射部材は、１または複数設けられ、前記通水胴の内部に、一方の前記開口部から他方の前記開口部に向かう第１方向と交差する第２方向に向けて設けられ、前記第１方向に通過する前記処理水に対して紫外線を照射する。一対の突縁部は、前記通水胴の前記一対の開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成され、継手として機能する。複数の前記紫外線照射部材を備えた場合、前記紫外線照射部材は、前記第２方向を含む平面上に設けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる紫外線照射装置の構成図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、紫外線照射管の構成図である。
【図４】図４は、紫外線ランプの寸法に関する説明図である。
【図５】図５は、ＪＩＳ規格で規定されている配管の寸法および流速３．０ｍ／ｓｅｃにおける流量を示す図である。
【図６】図６は、第２の実施形態にかかる紫外線照射装置の構成図である。
【図７】図７は、図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】図８は、第３の実施形態にかかる紫外線照射装置の構成図である。
【図９】図９は、装置接続管の一例を示す構成図である。
【図１０】図１０は、装置接続継手の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる紫外線照射装置の構成図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。第１の実施形態の紫外線照射装置１００は、処理水の殺菌、消毒、不活化等を行うものであり、通水胴２０と、紫外線照射管４と、フランジ継手３とを主に備えている。
【０００９】
通水胴２０は、対向する一対の開口部（給水口と排水口）を有する円筒形状に形成された部材であり、処理を施す処理水がＡ方向（図１）に向かって通過するものである。本実施形態では、処理水が流入する側の開口部と給水口とし、処理水が流出する側の開口部を排水口と称する。なお、図１では、Ａ方向に処理水が流れる場合を説明するが、Ａ方向と反対方向に処理水が流れるようにしてもよい。
【００１０】
また、通水胴２０は、円筒形状の対向する側面（壁面）に３つずつ、合計６つの貫通孔が形成されている。この６の貫通孔には、貫通穴が形成されたブッシング５ａ、５ｂ、５ｃが貫通して固定されている。
【００１１】
紫外線照射管４は、紫外線ランプ７と石英ガラス管６とから主に構成されており、紫外線照射装置１００に３本備えられている。紫外線照射管４それぞれは、４ａ、４ｂ、４ｃと表記する。なお、本実施形態では、紫外線照射管を３本備えた構成としているが、１本、２本、もしくは４本以上備えた構成としてもよい。
【００１２】
紫外線ランプ７は、通水胴２０を通過する処理水に紫外線を照射するランプである。本実施形態の紫外線ランプ７は、紫外線を発光する発光部の長さ（発光長）が、通水胴２０の内径に対して−１０％〜＋１０％以内の長さのものが備えられている。また、紫外線ランプ７は、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の紫外線を発光するものである。石英ガラス管６は、石英ガラスによって形成され、紫外線ランプ７を収納する保護管である。
【００１３】
紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃは、給水口から排水口に向かうＡ方向と交差する平面上（Ａ方向と交差する方向を含む平面上）に平行に設けられている。具体的には、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃは、Ａ方向と直交する平面上に３本が平行に並ぶように配置されている。すなわち、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃは、図１に示すように断面線Ａ−Ａ上に縦に一列に並んで配置されている。そして、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃは、両端部が、通水胴２０の側面に対向して設けられた６つの貫通孔それぞれに固定されているブッシング５ａ、５ｂ、５ｃに挿入されて、取り付けられている。
【００１４】
また、ブッシング５ａ、５ｂ、５ｃの外側の端部近傍には、図示していないＯリング用の三角溝が形成されており、この三角溝にＯリングをはさみ、Ｏリング押さえ８（図３参照）で固定することにより、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃは通水胴２０に水密固定されている。
【００１５】
フランジ継手３は、紫外線照射装置１００を水処理施設等の配管や他の紫外線照射装置と接続するための継手として機能する一対の突縁部である。また、フランジ継手３は、開口部が形成された円形形状で板状の接続継手であり、通水胴２０の一対の開口部の周縁それぞれから開口外部に向けて突出形成されている。フランジ継手３ａは、通水胴２０の給水口側に形成されており、フランジ継手３ｂは、通水胴２０の排水口側に形成されている。また、フランジ継手３は、内径が通水胴２０の内径と同じか小さく、外径が通水胴２０の外径より大きい。
【００１６】
次に、紫外線照射管４の詳細について説明する。図３は、紫外線照射管の構成図である。紫外線照射管４は、上述した石英ガラス管６と紫外線ランプ７に加え、さらに、Ｏリング押さえ８と、キャップ９と、位置決めコマ１０とが備えられている。そして、図３に示すように、紫外線ランプ７は、両端部に電力が供給されるための電線１１が接続されている。
【００１７】
Ｏリング押さえ８は、上述したＯリングを押さえるものである。位置決めコマ１０は、紫外線ランプ７の両端に取り付けられており、紫外線ランプ７を石英ガラス管６の中心に位置するように保持するものである。
【００１８】
キャップ９は、石英ガラス管６の両端部に取り付けられており、石英ガラス管６の両端部を保護するとともに、紫外線ランプ７から照射された紫外線の外部漏洩を防止するものである。そして、キャップ９には、紫外線ランプ７へ電力を供給する電線１１が通る導線穴が形成されている。
【００１９】
次に、紫外線照射装置１００に使用される紫外線ランプ７の選定方法を説明する。図４は、紫外線ランプの寸法に関する説明図である。図４（ａ）は、中圧紫外線ランプの寸法例を示す図である。図４（ｂ）は、紫外線ランプの寸法箇所の説明図である。図４（ｂ）では、紫外線ランプ７の全長（Ｌ）と、発光長（Ｌｉ）と、管直径（ｄ）を示している。
【００２０】
放電入力電力Ｐｉ（Ｗ）は、紫外線ランプ７へ供給される電力値である。そして、図４（ａ）に示すように、放電入力電力Ｐｉが大きいほど、紫外線ランプ７の発光部の長さである発光長Ｌｉ（図４（ｂ）参照）が長くなり、発光される紫外線出力（２００−２８０ｎｍ出力）ＵＶＣ（Ｗ）も大きくなる。
【００２１】
一方、水処理施設等で使用される配管の径は、一般的に処理流量と配管における圧力損失軽減を考慮して、通水流速が２．５ｍ／ｓｅｃ〜３．０ｍ／ｓｅｃ程度になるように選定される。図５は、ＪＩＳ規格で規定されている配管の寸法および流速３．０ｍ／ｓｅｃにおける流量を示す図である。
【００２２】
本実施形態による紫外線照射装置１００では、図４（ａ）に示した紫外線ランプ７と図５に示した配管規格の関係から、通水胴２０を図５に記載された規格品を使用する。そして、通水胴２０の内径と発光長Ｌｉが同等な紫外線ランプ７の組合せで紫外線照射装置１００を構成する。
【００２３】
ここで、具体的な紫外線ランプ７の選定の例を示す。例えば、図５における呼称２５０Ａの配管の内径（２５４．４ｍｍ）と同じ内径の通水胴２０を使用する場合、図４（ａ）を参照し、通水胴２０の内径と最も近い長さの発光長ＬｉであるランプＡ（発光長Ｌｉ：２４９ｍｍ）を選定する。
【００２４】
また、例えば、図５における呼称５００Ａの配管の内径（４８９．０ｍｍ）と同じ内径の通水胴２０を使用する場合、図４（ａ）を参照し、通水胴２０の内径と最も近い長さの発光長ＬｉであるランプＣ（発光長Ｌｉ：５００ｍｍ）を選定する。
【００２５】
また、例えば、図５における呼称１０００Ａの配管の内径（９８７．４ｍｍ）と同じ内径の通水胴２０を使用する場合、図４（ａ）を参照し、通水胴２０の内径と最も近い長さの発光長ＬｉであるランプＦ（発光長Ｌｉ：１０６５ｍｍ）を選定する。
【００２６】
以上のように構成された本実施形態の紫外線照射装置１００では、まず、フランジ継手３ａが接続された給水口から処理水が流入し、通水胴２０をＡ方向に向かって流れていく。そして、Ａ方向と直交する平面上に平行に並べて配置された紫外線照射管４の紫外線ランプ７から照射された紫外線光により、処理水内に含まれる細菌が、殺菌・消毒・不活化される。その後、処理が施された処理水が、フランジ継手３ｂが接続された排水口から流出する。
【００２７】
このように、第１の実施形態の紫外線照射装置１００は、既存の水処理施設の配管に接続可能なフランジ継手３を通水胴２０の両端に備え、当該配管の径に適合する径の通水胴２０を利用することにより、既存の水処理施設に容易に導入するこができる。また、紫外線照射装置１００は、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃを、給水口から排水口へと向かう方向と直交する平面上に平行に並べて配置したため、装置が簡易な構成となり、狭い場所でも設置することができる。
【００２８】
また、紫外線照射装置１００は、フランジ継手３を他の紫外線照射装置に接続可能であるため、接続する紫外線照射装置の数量によって紫外線照射量を調整でき、必要な紫外線照射量を処理水に照射させることができる。
【００２９】
また、紫外線照射装置１００は、発光部の長さ（発光長）が、通水胴２０の内径と同等な紫外線ランプ７により構成されているので、紫外線が無駄なく処理水へ照射される。このため、処理水に含まれる微生物や有機物、無機物の被処理対象物質の消毒（殺菌）、または酸化処理を効率よく行うことができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
第１の実施形態の紫外線照射装置は、円筒形状の通水胴により構成されていたが、本実施形態の紫外線照射装置は、一部が矩形形状に形成された通水胴により構成されている。
【００３１】
図６は、第２の実施形態にかかる紫外線照射装置の構成図である。図７は、図６のＢ−Ｂ断面図である。第２の実施形態の紫外線照射装置２００は、処理水の雑菌、消毒、不活化等を行うものであり、通水胴３０と、紫外線照射管４と、フランジ継手３とを主に備えている。
【００３２】
通水胴３０は、対向する一対の開口部（給水口と排水口）を有する円筒形状に形成された部材であり、処理を施す処理水がＡ方向（図６）に向かって通過するものである。また、通水胴３０は、当該一対の開口部が円形形状で形成された状態のままで、Ａ方向における中央付近に矩形形状に形成された矩形形状部３０ａを有している。本実施形態では、処理水が流入する側の開口部を給水口とし、処理水が流出する側の開口部を排水口と称する。なお、図６では、Ａ方向に処理水が流れる場合を説明するが、Ａ方向と反対方向に処理水が流れるようにしてもよい。
【００３３】
また、通水胴３０は、開口部に垂直で、かつ矩形形状部３０ａにおける対向する側面に３つずつ、合計６つの貫通孔が形成されている。この６の貫通孔には、貫通穴が形成されたブッシング５ａ、５ｂ、５ｃが貫通して固定されている。また、通水胴３０は、矩形形状部３０ａの貫通孔が形成された対向する側面間の内寸が、紫外線ランプ７の発光部の長さ（発光長）と同じ長さで形成されている。
【００３４】
また、通水胴３０の給水口側の端部３１ａおよび排水口側の端部３１ｂの開口部（一対の開口部）は、外径が、通水胴３０の矩形形状部３０ａにおける対向する側面間の内寸（幅：図７のＷ）、または当該内寸と直交する内寸、すなわち貫通孔が形成されていない対向する側面間の内寸（高さ：図７のＨ）のうち、いずれか短い方の内寸以下で形成されている。また、端部３１ａおよび端部３１ｂの開口部（一対の開口部）は、内径が紫外線ランプ７の発光部の長さ（発光長）以下で形成されている。
【００３５】
紫外線照射管４は、紫外線ランプ７と石英ガラス管６とから主に構成されており、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。なお、本実施形態の紫外線ランプ７は、上述したように、発光長が、通水胴３０の幅と同じ長さで、かつ端部３１ａおよび端部３１ｂの内径以上となっている。
【００３６】
フランジ継手３は、紫外線照射装置２００を水処理施設等の配管や他の紫外線照射装置と接続するための継手として機能する一対の突縁部である。また、フランジ継手３は、開口部が形成された円形形状で板状の接続継手であり、通水胴３０の一対の開口部の周縁それぞれから開口外部に向けて突出形成されている。フランジ継手３ａは、通水胴３０の給水口側の端部３１ａに形成されており、フランジ継手３ｂは、通水胴３０の排水口側の端部３１ｂに形成されている。また、フランジ継手３は、内径が端部３１ａおよび端部３１ｂの内径と同じもしくは小さく、外径が端部３１ａおよび端部３１ｂの外径より大きい。
【００３７】
ここで、紫外線照射管４の詳細、および紫外線ランプ７の選定方法は、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３８】
以上のように構成された本実施形態の紫外線照射装置２００では、まず、フランジ継手３ａが接続された給水口から処理水が流入し、通水胴３０における端部３１ａ、矩形形状部３０ａ、および端部３１ｂをＡ方向に向かって流れていく。そして、Ａ方向と直交する平面上に平行に並べて配置された紫外線照射管４の紫外線ランプ７から照射された紫外線光により、処理水内に含まれる細菌が、殺菌・消毒・不活化される。その後、処理が施された処理水が、フランジ継手３ｂが接続された排水口から流出する。
【００３９】
このように、第２の実施形態の紫外線照射装置２００は、既存の水処理施設の配管に接続可能なフランジ継手３を端部３１ａおよび端部３１ｂに備え、当該配管の径に適合する径の通水胴３０を利用することにより、既存の水処理施設に容易に導入するこができる。また、紫外線照射装置２００は、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃを、給水口から排水口へと向かう方向と直交する平面上に平行に並べて配置したため、装置が簡易な構成となり、狭い場所でも設置することができる。
【００４０】
また、紫外線照射装置２００は、フランジ継手３を他の紫外線照射装置に接続可能であるため、接続する紫外線照射装置の数量によって紫外線照射量を調整でき、必要な紫外線照射量を処理水に照射させることができる。
【００４１】
また、紫外線照射装置２００は、発光部の長さ（発光長）が、通水胴３０の幅と同じ長さの紫外線ランプ７により構成されているので、紫外線がより無駄なく処理水へ照射される。このため、処理水に含まれる微生物や有機物、無機物の被処理対象物質の消毒（殺菌）、または酸化処理を効率よく行うことができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
第１の実施形態の紫外線照射装置は、他の紫外線照射装置と接続可能な一つの紫外線照射装置であったが、本実施形態の紫外線照射装置では、複数の紫外線照射装置を接続して構成されている。
【００４３】
図８は、第３の実施形態にかかる紫外線照射装置の構成図である。第３の実施形態の紫外線照射装置５０は、通水胴の内径が異なる３種類の紫外線照射装置５１、５２、５３と、紫外線照射装置５１と紫外線照射装置５２とを接続する装置接続管５４と、紫外線照射装置５２と紫外線照射装置５３とを接続する装置接続管５５とを主に備えている。
【００４４】
ここで、紫外線照射装置５１、５２、５３は、第１の実施形態の紫外線照射装置１００と同様の構成および機能であるため、説明を省略する。また、以下では、紫外線照射装置５１、５２、５３の構成部材を紫外線照射装置１００と同様の符号で説明する。なお、本実施形態の紫外線照射装置５１、５２、５３は、フランジ継手３の対向する両端部近傍に、ボルトで固定するためのボルト穴が貫通して設けられている。
【００４５】
また、紫外線照射装置５０は、紫外線照射装置５１、５２、５３をそれぞれ２つずつ、合計６つ備えている。そして、紫外線照射装置５１、５２、５３は、通水胴２０の内径が異なっている。まず、紫外線照射装置５１の通水胴２０は、配管７０の内径と同じ内径で形成されている。また、紫外線照射装置５２の通水胴２０は、紫外線照射装置５１の通水胴２０の内径より大きい内径で形成されている。また、紫外線照射装置５３の通水胴２０は、紫外線照射装置５２の通水胴２０の内径より大きい内径で形成されている。
【００４６】
装置接続管５４は、紫外線照射装置５１と紫外線照射装置５２との間に配置され、両装置を接続している。また、装置接続管５５は、紫外線照射装置５２と紫外線照射装置５３との間に設けられ、両装置を接続している。
【００４７】
ここで、装置接続管５４、５５の構成について詳細に説明する。図９は、装置接続管の一例を示す構成図である。装置接続管５４、５５は、小径管６０と、フランジ継手５６と、フランジ継手５７とを備えて構成されている。なお、図９では、Ｐ１の部分が装置接続管５４、５５の側面図であり、Ｐ２の部分が装置接続管５４、５５の断面図となっている。
【００４８】
小径管６０は、対向する一対の開口部を有する円筒形状に形成された管部材である。
【００４９】
フランジ継手５６は、小径管６０の一方の開口部に接続され、継手として機能する突縁部である。また、フランジ継手５６は、開口部が形成された円形形状で板状の接続継手であり、小径管６０の一方の開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成されている。また、フランジ継手５６は、紫外線照射装置５１、５２のフランジ継手３ａまたはフランジ継手３ｂに接続可能となっている。また、フランジ継手５６は、対向する両端部近傍に、ボルトで固定するためのボルト穴５８が貫通して同一周上に等間隔で複数個設けられている。
【００５０】
フランジ継手５７は、小径管６０の他方の開口部に接続され、継手として機能する突縁部である。また、フランジ継手５７は、開口部が形成された円形形状で板状の接続継手であり、小径管６０の他方の開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成されている。また、フランジ継手５７は、紫外線照射装置５２、５３のフランジ継手３ａまたはフランジ継手３ｂに接続可能となっている。また、フランジ継手５７は、対向する両端部近傍に、ボルトで固定するためのボルト穴５９が貫通して同一周上に等間隔で複数個設けられている。
【００５１】
そして、装置接続管５４のフランジ継手５６は、紫外線照射装置５１のフランジ継手３と同様のサイズ（外径および内径が同一）である。また、装置接続管５４のフランジ継手５７は、開口部の内径が紫外線照射装置５１の通水胴２０の内径（フランジ継手３の内径）と同一で、外径が紫外線照射装置５２のフランジ継手３の外径と同一のサイズである。また、装置接続管５５のフランジ継手５６は、紫外線照射装置５２のフランジ継手３と同様のサイズである。さらに、装置接続管５５のフランジ継手５７は、開口部の内径が紫外線照射装置５２の通水胴２０の内径（フランジ継手３の内径）と同一で、外径が紫外線照射装置５３のフランジ継手３の外径と同一のサイズである。
【００５２】
次に、装置接続管５４、５５、および紫外線照射装置５１、５２、５３の配置について説明する。図８に示すように、紫外線照射装置５０は、まず、配管７０に紫外線照射装置５１が配置され、装置接続管５４、紫外線照射装置５２、装置接続管５５、紫外線照射装置５３が順に配置される。その後、これと逆順で配置される。すなわち、紫外線照射装置５３に紫外線照射装置５３が配置され、装置接続管５５、紫外線照射装置５２、装置接続管５４、紫外線照射装置５１、配管７０の順に配置される。
【００５３】
そして、配管７０の端部に設けられたフランジ継手と紫外線照射装置５１のフランジ継手３ａ、紫外線照射装置５１のフランジ継手３ｂと装置接続管５４のフランジ継手５６、装置接続管５４のフランジ継手５７と紫外線照射装置５２のフランジ継手３ａ、紫外線照射装置５２のフランジ継手３ｂと装置接続管５５のフランジ継手５６、装置接続管５５のフランジ継手５７と紫外線照射装置５３のフランジ継手３ａ、紫外線照射装置５３のフランジ継手３ｂと紫外線照射装置５３のフランジ継手３ａは、それぞれボルト穴に貫通されたボルトによって固定して接続されている。
【００５４】
以上のように構成された本実施形態の紫外線照射装置５０では、まず、配管７０から流れてきた処理水が紫外線照射装置５１に流入し、順に装置接続管５４、紫外線照射装置５２、装置接続管５５、紫外線照射装置５３、紫外線照射装置５３、装置接続管５５、紫外線照射装置５２、装置接続管５４、紫外線照射装置５１へ流れ、配管７０に流出される。このとき、紫外線照射装置５１、５２、５３を処理水が通過する際、Ａ方向と直交する平面上に平行に並べて配置された紫外線照射管４の紫外線ランプ７から照射された紫外線光により、処理水内に含まれる細菌が、殺菌・消毒・不活化される。
【００５５】
このように、第３の実施形態の紫外線照射装置５０は、既存の水処理施設の配管７０に接続可能なフランジ継手３を通水胴２０の両端に備え、配管７０の径に適合する径の通水胴２０を利用した紫外線照射装置５１を備えることにより、既存の水処理施設に容易に導入するこができる。また、紫外線照射装置５０の紫外線照射装置５１、５２、５３は、紫外線照射管４ａ、４ｂ、４ｃを、給水口から排水口へと向かう方向と直交する平面上に平行に並べて配置したため、装置が簡易な構成となり、狭い場所でも複数設置することができる。
【００５６】
また、紫外線照射装置５０は、装置接続管５４、５５を介して複数の紫外線照射装置５１、５２、５３が接続可能であるため、接続する紫外線照射装置の数量によって紫外線照射量を調整でき、必要な紫外線照射量を処理水に照射させることができる。
【００５７】
また、紫外線照射装置５０の紫外線照射装置５１、５２、５３は、発光長が、通水胴２０の内径と同等な紫外線ランプ７により構成されているので、紫外線が無駄なく処理水へ照射される。このため、処理水に含まれる微生物や有機物、無機物の被処理対象物質の消毒（殺菌）、または酸化処理を効率よく行うことができる。
【００５８】
また、紫外線照射装置５０は、処理流量が小さくても大きな紫外線照射量が必要な場合、紫外線出力の大きい紫外線ランプ７を備えた紫外線照射装置５３を設置できるので、使用する紫外線ランプ７の本数を軽減することができ、その結果、簡易な構成が実現でき、省スペースで低コストの装置を製造することができる。
【００５９】
また、紫外線照射装置５０は、処理水の入口側（給水口側）で擬似拡大管、処理水の出口側（排水口側）で擬似縮小管が形成されているので、流路の急拡大および急縮小に伴う圧力損失を低減できるとともに、紫外線照射装置内での処理水の偏りが軽減され、効率のよい紫外線照射が実現できる。
【００６０】
（第３の実施形態の変形例１）
第３の実施形態の紫外線照射装置では、装置接続管を介して複数の紫外線照射装置を接続する構成となっていたが、装置接続管の代わりに、小径管を設けない装置接続継手を介して複数の紫外線照射装置を接続する構成としてもよい。本変形例では、紫外線照射装置５１、５２、５３、および紫外線照射装置５０の構成については、第３の実施形態と同様である。また、以下では、装置接続管の代わりに設けた装置接続継手の構成について説明する。
【００６１】
図１０は、装置接続継手の一例を示す構成図である。本変形例の装置接続継手６４は、紫外線照射装置５１と紫外線照射装置５２との間、または紫外線照射装置５２と紫外線照射装置５３との間に設けられ、両装置を接続している。
【００６２】
図１０に示すように、装置接続継手６４は、フランジ継手６６と、フランジ継手６７とを備えて構成されている。なお、図１０では、Ｐ３の部分が装置接続継手６４の側面図であり、Ｐ４の部分が装置接続継手６４の断面図となっている。
【００６３】
フランジ継手６６は、継手として機能する突縁部である。フランジ継手６６は、開口部が形成された円形形状で板状の接続継手であり、当該開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成されている。また、フランジ継手６６は、紫外線照射装置５１、５２のフランジ継手３ａまたはフランジ継手３ｂに接続可能となっている。また、フランジ継手６６は、対向する両端部近傍に、ボルトが貫通しないように下穴を形成したメネジタップ６８が同一周上に等間隔で複数個設けられている。
【００６４】
フランジ継手６７は、フランジ継手６６と同一板材で形成され、上記同様、継手として機能する突縁部である。また、フランジ継手６７は、開口部が形成された円形形状で板状の接続継手であり、当該開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成されている。また、フランジ継手６７は、紫外線照射装置５２、５３のフランジ継手３ａまたはフランジ継手３ｂに接続可能となっている。また、フランジ継手６７は、対向する両端部近傍に、ボルトで固定するためのボルト穴６９が同一周上に等間隔に複数個貫通して設けられている。さらに、フランジ継手６７は、ボルト穴６９の内部側に、メネジタップ６８に接続される孔部が形成されており、この孔部は貫通していない。また、フランジ継手６７は、フランジ継手６６より大きい径で形成されており、同一中心軸で接続されている。
【００６５】
そして、装置接続継手６４のフランジ継手６６は、紫外線照射装置５１のフランジ継手３、または紫外線照射装置５２のフランジ継手３と同様のサイズ（外径および内径）である。また、装置接続継手６４のフランジ継手６７は、開口部の内径が紫外線照射装置５１、または紫外線照射装置５２の通水胴２０の内径（フランジ継手３の内径）と同一で、外径が紫外線照射装置５２、または紫外線照射装置５３のフランジ継手３の外径と同一のサイズである。
【００６６】
また、紫外線照射装置５１のフランジ継手３ｂまたは紫外線照射装置５２のフランジ継手３ｂと、装置接続継手６４のフランジ継手６６との接続は、ボルトがフランジ継手６６のメネジタップ６８にネジ止め固定され、フランジ継手５７の孔部で係止されることで固定される。また、紫外線照射装置５２のフランジ継手３ａまたは紫外線照射装置５３のフランジ継手３ａと、装置接続継手６４のフランジ継手６７との接続は、ボルトによって固定される。本変形例の効果は、第３の実施形態と同様である。
【００６７】
（第３の実施形態の変形例２）
第３の実施形態の紫外線照射装置では、装置接続管を介して通水胴の内径が異なる複数の紫外線照射装置を接続する構成となっていたが、通水胴の内径が同一の複数の紫外線照射装置を接続する場合は、装置接続管のような接続部材を介さず接続する構成としてもよい。
【００６８】
すなわち、第１の実施形態にかかる紫外線照射装置１００を複数接続する場合、フランジ継手３ａと、他の紫外線照射装置のフランジ継手３ａまたはフランジ継手３ｂとを接続する。そして、フランジ継手３ｂと、他の紫外線照射装置のフランジ継手３ａまたはフランジ継手３ｂとを接続する。これにより、必要な紫外線照射量に合わせて複数の紫外線照射装置１００を接続できる。なお、接続方法は、ボルトで固定してもよいし溶接接着してもよい。
【００６９】
また、第３の実施形態、第３の実施形態の変形例１、第３の実施形態の変形例２は、第１の実施形態の紫外線照射装置１００を複数接続する構成となっているが、第２の実施形態の紫外線照射装置２００を複数接続する構成としてもよい。
【００７０】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
３（３ａ、３ｂ） フランジ継手
４（４ａ、４ｂ、４ｃ） 紫外線照射管
５ａ、５ｂ、５ｃ ブッシング
６ 石英ガラス管
７ 紫外線ランプ
８ Ｏリング押さえ
９ キャップ
１０ 位置決めコマ
１１ 電線
２０、３０ 通水胴
３０ａ 矩形形状部
３１ａ、３１ｂ 端部
５０、５１、５２、５３、１００、２００ 紫外線照射装置
５４、５５ 装置接続管
５６、５７、６６、６７ フランジ継手
５８、５９、６９ ボルト穴
６０ 小径管
６４ 装置接続継手
６８ メネジタップ
７０ 配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象となる処理水を通水するための一対の開口部を有する円筒形状の通水胴と、
前記通水胴の内部に、一方の前記開口部から他方の前記開口部に向かう第１方向と交差する第２方向に向けて設けられ、前記第１方向に通過する前記処理水に対して紫外線を照射する１または複数の紫外線照射部材と、
前記通水胴の前記一対の開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成され、継手として機能する一対の突縁部と、を備え、
複数の前記紫外線照射部材を備えた場合、前記紫外線照射部材は、前記第２方向を含む平面上に設けられていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記通水胴は、さらに、前記一対の開口部が円形形状で形成された状態で前記紫外線照射部材が設けられた部分を矩形形状に形成した矩形形状部を有することを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記紫外線照射部材は、両端部が前記通水胴の前記矩形形状部における対向する側面に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記紫外線照射部材は、前記平面上に平行に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記紫外線照射部材は、紫外線を発光する発光部の長さが、前記通水胴の内径に対して−１０％〜＋１０％以内の長さであることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記矩形形状部は、前記対向する側面間の第１内寸が、前記紫外線照射部材における紫外線を発光する発光部の長さと同等であり、
前記一対の開口部は、外径が前記矩形形状部の前記第１内寸、または前記第１内寸と交差する第２内寸のうちいずれか短い方の内寸以下で、かつ内径が前記発光部の長さ以下であることを特徴とする請求項３に記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
前記紫外線照射部材は、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の紫外線を発光することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の紫外線照射装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載された紫外線照射装置を、前記一対の突縁部により、複数接続したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項９】
前記通水胴の前記開口部の内径が異なる２つの紫外線照射装置間に配置され、一方の前記紫外線照射装置の前記開口部の内径を、他方の前記紫外線照射装置の前記開口部の内径に合わせて、前記２つの紫外線照射装置を接続する装置接続部材をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の紫外線照射装置。
【請求項１０】
前記装置接続部材は、
一対の開口部を有する円筒形状の管部材と、
前記管部材の一方の前記開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成され、継手として機能する第１突縁部と、
前記管部材の他方の前記開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出し、かつ前記第１突縁部の外径と異なる外径で形成され、継手として機能する第２突縁部と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の紫外線照射装置。
【請求項１１】
第１開口部が形成され、前記第１開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成され、継手として機能する第１突縁部と、
第２開口部が形成され、前記第２開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出し、かつ前記第１突縁部の外径と異なる外径で形成され、継手として機能する第２突縁部と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の紫外線照射装置。
【請求項１】
処理対象となる処理水を通水するための一対の開口部を有する円筒形状の通水胴と、
前記通水胴の内部に、一方の前記開口部から他方の前記開口部に向かう第１方向と交差する第２方向に向けて設けられ、前記第１方向に通過する前記処理水に対して紫外線を照射する１または複数の紫外線照射部材と、
前記通水胴の前記一対の開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成され、継手として機能する一対の突縁部と、を備え、
複数の前記紫外線照射部材を備えた場合、前記紫外線照射部材は、前記第２方向を含む平面上に設けられていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記通水胴は、さらに、前記一対の開口部が円形形状で形成された状態で前記紫外線照射部材が設けられた部分を矩形形状に形成した矩形形状部を有することを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記紫外線照射部材は、両端部が前記通水胴の前記矩形形状部における対向する側面に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記紫外線照射部材は、前記平面上に平行に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記紫外線照射部材は、紫外線を発光する発光部の長さが、前記通水胴の内径に対して−１０％〜＋１０％以内の長さであることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記矩形形状部は、前記対向する側面間の第１内寸が、前記紫外線照射部材における紫外線を発光する発光部の長さと同等であり、
前記一対の開口部は、外径が前記矩形形状部の前記第１内寸、または前記第１内寸と交差する第２内寸のうちいずれか短い方の内寸以下で、かつ内径が前記発光部の長さ以下であることを特徴とする請求項３に記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
前記紫外線照射部材は、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の紫外線を発光することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の紫外線照射装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載された紫外線照射装置を、前記一対の突縁部により、複数接続したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項９】
前記通水胴の前記開口部の内径が異なる２つの紫外線照射装置間に配置され、一方の前記紫外線照射装置の前記開口部の内径を、他方の前記紫外線照射装置の前記開口部の内径に合わせて、前記２つの紫外線照射装置を接続する装置接続部材をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の紫外線照射装置。
【請求項１０】
前記装置接続部材は、
一対の開口部を有する円筒形状の管部材と、
前記管部材の一方の前記開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成され、継手として機能する第１突縁部と、
前記管部材の他方の前記開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出し、かつ前記第１突縁部の外径と異なる外径で形成され、継手として機能する第２突縁部と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の紫外線照射装置。
【請求項１１】
第１開口部が形成され、前記第１開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出形成され、継手として機能する第１突縁部と、
第２開口部が形成され、前記第２開口部の周縁からそれぞれ開口外部に向けて突出し、かつ前記第１突縁部の外径と異なる外径で形成され、継手として機能する第２突縁部と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の紫外線照射装置。
【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２０１３−５９７４２（Ｐ２０１３−５９７４２Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００８３６（Ｐ２０１１−２００８３６）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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