(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
被処理流体が流通する処理槽と、前記処理槽の中心の周りに収められた複数の紫外線ランプと、前記紫外線ランプが各々挿入された保護管に沿って往復移動し当該保護管の表面を清掃するクリーニングプレートの駆動軸を前記処理槽の中心に有した清掃機構と、を備えた流体処理装置において、
前記紫外線ランプの光量を検出するセンサーと、
先端部に光導入部を有し、前記紫外線ランプの光を前記センサーに導く少なくとも1つの導光体と、を備え、
前記導光体には、特定方向からの光を前記光導入部に入射させる反射面と、前記導光体を前記反射面と一体に回転させて前記光導入部を、前記紫外線ランプの各々に対して振り向け自在にする回転機構と、が設けられている
ことを特徴とする流体処理装置。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明に係る流体処理装置1の一態様として、浄水場に設けられ、浄水処理の水を殺菌対象物の被処理水として殺菌(消毒)を行い、耐塩素性病原微生物を不活性化する流水殺菌装置を説明する。
【0013】
図1は、本発明を適用した実施形態に係る流体処理装置1の構成を示す模式図である。
流体処理装置1は、
図1に示すように、筐体を構成する円筒状の処理槽2と、この処理槽2の内部に設けられた複数本の紫外線ランプ体3とを有している。
処理槽2は、例えばステンレス鋼から形成され、その両端の開口がフランジ4、5により閉塞されている。処理槽2の外側面には、一方の端部に設けられ、被処理水を導入する導入ポート6と、他方の端部に設けられ、殺菌処理した被処理水を導出する導出ポート7と、が配設されている。
導入ポート6からは、殺菌前の被処理水が所定の流量(或いは流圧)を保ちながら処理槽2に導入され、その流圧によって処理槽2内を導出ポート7に向かって移動する。そして、被処理水は、処理槽2内を移動中に紫外線ランプ体3からの紫外線の照射を受けて殺菌され、導出ポート7から外部に吐出される。
【0014】
紫外線ランプ体3は、直管型の紫外線ランプ8と、この紫外線ランプ8を装着する例えば石英から形成された紫外線透過性の円筒管としてのランプスリーブ(保護管)9とを有している。ランプスリーブ9は、処理槽2の中心軸Cに沿って延在し、両端部のフランジ4,5を貫通するように設けられ、その両端が開口し、ランプスリーブ9内への空気の流通が確保され、結露防止が図られている。ランプスリーブ9は、各端部がフランジ4,5に支持され、処理槽2内の流圧に耐え得る強度で保持されている。
紫外線ランプ8は、ランプスリーブ9に装着した際に、導入ポート6から導出ポート7に亘って延在する程度の長さを有して構成されている。これにより、導入ポート6から導出ポート7に至る流路の全範囲に亘って紫外線が照射される。
【0015】
処理槽2には、
図2に示すように、例えば4本の紫外線ランプ体3を配設する構成とすることが出来る。4本の紫外線ランプ体3は、処理槽2の中心軸Cから所定半径の円周に沿って互いに等間隔に配置されている構成であっても良いし、或いは、中心軸Cからの距離、及び、隣り合う紫外線ランプ体3間の距離がそれぞれ異なる位置に配設されている構成であっても良い。
ところで、流体処理装置1の殺菌能力は、各紫外線ランプ体3の紫外線の出力に依存している。流体処理装置1では、紫外線ランプ8を収容したランプスリーブ9の表面にスケール等が付着した場合、ランプスリーブ9の透過率が低下し、これにより紫外線ランプ体3の紫外線の出力が低下するため、殺菌能力も低下する。また、紫外線ランプ8の紫外線の出力は、経時劣化に伴って低下するため、これに因っても、殺菌力が低下する。
【0016】
流体処理装置1には、紫外線ランプ体3の紫外線の出力低下により、殺菌力が低下するのを防止するために、
図1に示すように、処理槽2の内部に、清掃機構20と、紫外線検出機構30と、を備えている。
清掃機構20は、ランプスリーブ9の表面を清掃するための機構である。清掃機構20により、定期的にランプスリーブの表面に付着したスケール等を清掃することで、ランプスリーブ9の透過率の低下を防止する。
【0017】
清掃機構20は、駆動軸23と、当該駆動軸23に沿って処理槽2の両端部間を往復移動可能に設けられた移動体24と、当該移動体24に連結されたクリーニングプレート25と、クリーニングプレート25に支持され、ランプスリーブ9が嵌め込まれる環状のクリーニングブラシ22と、クリーニングプレート25を支持するガイドシャフト28と、を備えている。駆動軸23は、例えばボールねじから構成され、処理槽2の中心軸C上に配置される。駆動軸23は、一端がフランジ4に支持され、他端がフランジ5を貫通して、回転力伝達機構27により、駆動モーター26に連結されている。駆動モーター26によって、駆動軸23が回転駆動されると、移動体24が駆動軸23に沿って移動する。移動体24の移動に伴って、移動体24に連結されたクリーニングプレート25が移動し、これにより、クリーニングブラシ22がランプスリーブ9の外周表面を払拭し、ランプスリーブ9の清掃が行われる。
【0018】
クリーニングプレート25は、非清掃時には、紫外線ランプ8の紫外線の影を生じさせないようにすべく、処理槽2の端部近傍であって、導入ポート6よりもフランジ4側に停留するように構成されている。そして、ランプスリーブ9を清掃するときには、駆動モーター26の駆動に伴って導出ポート7よりもフランジ5側を折り返し点として、クリーニングプレート25を処理槽2内で往復移動させる。このクリーニングプレートの往復移動に伴ってクリーニングブラシ22がランプスリーブ9の外周表面を払拭して、ランプスリーブ9の清掃が行われ、ランプスリーブ9の汚れによる紫外線の出力低下が防止される。
【0019】
次に、紫外線検出機構30の構成について説明する。
紫外線検出機構30は、空間紫外線照度モニターであり、
図3に示すように、導光体31と、この導光体31を装着するスリーブ(保護管)32と、導光体31により導かれた紫外線の照度を検出するセンサー33と、導光体31を回転駆動する回転機構34と、を備えている。
導光体31は、例えば石英等の紫外線に対して十分な透過性を有する導光棒から形成され、スリーブ32に装着されて、紫外線ランプ8と平行に処理槽2の内部に設けられる。処理槽2の内部には、少なくとも1つの導光体31が配設される。導光体31は、駆動軸23が、各紫外線ランプ体3からの紫外線の陰にならない位置に配設される(
図2参照)。例えば、複数の紫外線ランプ体3のうち、少なくとも1つの紫外線ランプ体3からの紫外線が、駆動軸23が陰となり、導光体31に導入できない場合には、複数の紫外線検出機構30を処理槽2の内部に設ける構成であっても良い。
【0020】
導光体31は、一端側がフランジ4を貫通し、処理槽2の外部に処理槽2の密閉性を保って突出するように設けられている。導光体31は、例えば、導光体31の外周に嵌装された不図示のOリングを、フランジ4との間に介在させて、処理槽2の密閉性を保つ構成をすることが出来る。導光体31の他端側である先端部35は、長手軸線に対して斜め45度の角度に切断されて、この切断面は、紫外線ランプ8の紫外線を取り込む導光部(光導入部)35Aとして形成されている。導光部35Aには、導光体31の切断面の外側に、例えばアルミ蒸着等の光を反射する手段が講じられ、入射光Lの反射を向上させている構成であっても良い。これにより、導光体31は、軸線と、導光部35Aの法線の両方を含む面内で、かつ、導光体31の軸線に対してほぼ垂直方面からの入射光Lに対して著しい入射許容特性を示す。
【0021】
導光体31は、先端部35が、紫外線ランプ8の発光長内に位置する長さに形成される。導光体31は、導光部35Aから入射した紫外線を、センサー33に導く構成であっても良いし、或いは、導光部35Aから入射した紫外線を蛍光体により可視光に変換して、センサー33に導く構成であっても良い。
【0022】
スリーブ32は、石英から円筒状に形成され紫外線透過性を有し、開口する一端部がフランジ4に支持されている。
センサー33は、導光部35Aが設けられた導光体31の先端部35の反対端に装着されている。導光部35Aから導光体31に入射した光は、導光体31によりセンサー33に導かれる。センサー33は、導光体31により導かれた光の強度に応じた電気信号を出力し、紫外線ランプ8の紫外線の照度を検出する。
【0023】
また、導光体31には、処理槽2の外部に設けられた回転機構34が連結されている。回転機構34は、導光体31を、長手軸線を中心に回転させるための機構、例えばモーター、を備えている。また、回転機構34は、回転する導光体31の先端部35の導光部35Aが向いている方向を把握するための機構、例えばエンコーダーも有している。紫外線検出機構30は、この回転機構34により、導光体31の導光部35Aを、紫外線ランプ8の各々に対して振り向け自在に構成されている。
【0024】
導光部35Aは、上述したように、特定の方向からの光に対して強い入射許容特性を有する構成である(
図2参照)。そして、紫外線検出機構30は、回転機構34により導光体31を回転させ、導光部35Aが向いている方向と、センサー33が出力する電気信号の強弱とを同期させて監視することで、各紫外線ランプ8の紫外線の照度を個別に監視する。なお、回転機構34は、導光体31を、間欠的、もしくは、連続的に回転させる。また、回転機構34は、導光体31を、例えば1分、或いは、それ以上の時間をかけてゆっくりと回転させる構成とすることが出来る。
【0025】
導光体31は、配列された複数の紫外線ランプ8の幾何学的中心位置に配置されているとは限らない。そのため、紫外線検出機構30に、導光体31から見た各紫外線ランプ8の配置方向を予め記憶しておく構成とすることができる。これにより、導光体31の回転角度に応じたセンサー33の検出結果から、各紫外線ランプ8の紫外線の出力の強弱や低下を個別に監視することが出来る。
また、紫外線検出機構30は、センサー33により検出される紫外線ランプ8の光量の光量低下の度合いで、各紫外線ランプ8の劣化を判断する。これにより、導光体31と各紫外線ランプ8との間の距離が、紫外線ランプ8毎に異なっていても、各紫外線ランプ8の劣化を個別に判断することが出来る。
また、複数の紫外線検出機構30を処理槽2の内部に設ける場合には、導光体31毎に備えられたセンサー33により検出される紫外線の照度に基づいて、各紫外線ランプ8の出力の強弱や低下を個別に監視する。
【0026】
このように、本実施形態によれば、各紫外線ランプ8の紫外線の出力の強弱や低下を個別に識別することができる。これにより、複数の紫外線ランプ8のうち、特定のランプが著しい照度低下を起こす等して、処理槽2内の紫外線の光量分布が大きく崩れて、流水の処理能力が低下した場合、それを速やかに検知することができる。
また、ランプ自体やランプを点灯させるための電源装置が調光点灯に対応している場合は、局部的な照度低下に伴う処理能力の低下の検知にとどまらず、調光作用と制御的に連動させることによって照度低下を起こしたランプの照度だけを引き上げることで、正常なランプの照度を不必要に引き上げることなく所定の処理能力を維持しながら運転を継続させることが可能となる。
【0027】
次に、導光体31の変形例について、
図4及び
図5を用いて説明する。
導光体31は、上述したように、導光体31の先端部35が、長手軸線に対して斜め45度の角度に切断されて、この切断面が導光部35Aとして形成されている形態に限られるものではない。例えば、
図4(A)に示すように、導光体31の先端部35は、軸線に対して垂直に切断されて導光部(光導入部)35Bが形成された構成としても良い。そして、導光体31の先端に設けられた導光部35Bから所定距離離れた位置に、導光体31の軸線に対して45度の角度で設けられ、導光部35Bに反射面を向けたミラー36を有する構成であっても良い。ミラー36は、入射光Lを導光部35Bに向けて反射させて、入射光Lを導光体31に入射させる。
【0028】
このように、ミラー36を有した導光体31では、ミラー36の反射面が向いている方向からの光に対して強い入射許容特性を有する。各紫外線ランプ8の紫外線の照度を個別に監視するためには、上述した回転機構34により、導光体31を回転させ、導光体31の先端部35に取り付けられたミラー36を導光体31と一緒に回転させる構成とすることができる。また、導光体31は、固定した構成とし、図示しないミラー回転機構により、ミラー36だけを回転させて、ミラー36の反射面を紫外線ランプ8の各々に対して振り向け自在とする構成とすることができる。この構成によれば、導光体31及びミラー36を一緒に回転させる、或いは、ミラー36を導光体31の軸線を中心に回転させることで、ミラー36により導光体31を介してセンサー33に導かれた各紫外線ランプ8の紫外線の照度を個別に検出することが出来る。
【0029】
また、導光体31は、
図4(B)に示すように、導光部35Bから所定距離離れた位置に、導光部35Bに特定の方向からの光を入射させる曲面の反射面を向けた曲面ミラー37を有する構成であっても良い。曲面ミラー37は、各紫外線ランプ8の紫外線の照度を個別に監視するために、導光体31と一緒に回転される構成であっても良いし、或いは、図示しないミラー回転機構により、曲面ミラー37だけが回転される構成であっても良い。このように、曲面ミラー37により入射光Lを導光体31に導く構成とすることによって、棒状の紫外線ランプ8の長手方向に広い範囲の光を導光体31に送り込むことが可能となる。よって、監視対象となる各紫外線ランプ8の長手方向の広い範囲の紫外線を拾う、或いは、紫外線ランプ8の任意の部分の紫外線を拾うことが可能となる。
【0030】
また、導光体31は、
図4(C)に示すように、先端部35が特定の方向からの光を入射させる曲面形状に切断されている構成であっても良い。そして、先端部35の切断面の外側には、例えばアルミ蒸着等の光を反射する手段が講じられ、入射光Lの反射が向上された導光部35Cが形成されている構成であっても良い。これにより、導光体31は、導光部35Cに導光体31の軸線に対してほぼ垂直方面から入射した入射光Lを、軸線に沿って、センサー33に導くことが出来る。
【0031】
また、紫外線検出機構30は、
図5に示すように、スリーブ(保護管)32内に、紫外線ランプ8毎に設けられた複数の導光体31を備えている構成であっても良い。そして、各導光体31は、導光部35Aが、対応する紫外線ランプ8に向けて配置される。各導光体31には、対応する紫外線ランプ8の紫外線が入射する。紫外線検出機構30は、センサー33に光を導く導光体31を選択的に切替可能に構成されている。
【0032】
以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、被処理流体が流通する処理槽2と、処理槽2の中心軸(中心)Cの周りに収められた複数の紫外線ランプ8と、紫外線ランプ8が各々挿入されたランプスリーブ9に沿って往復移動し当該ランプスリーブ9の表面を清掃するクリーニングプレート25の駆動軸23を処理槽2の中心軸Cに有した清掃機構20と、を備えた流体処理装置1において、紫外線ランプ8の光量を検出するセンサー33と、先端部35に導光部35Aを有し、紫外線ランプ8の光をセンサー33に導く少なくとも1つの導光体31と、を備え、導光体31の導光部35Aを、紫外線ランプ8の各々に対して振り向け自在に設けた、または、導光体31を紫外線ランプ8毎に設けた。この構成によれば、処理槽2内に配置された少なくとも1つの導光体31で、複数の紫外線ランプ8の光量を個別に取り込むことができる。
【0033】
また、本発明を適用した実施形態によれば、導光体31を、導光部35Aが少なくとも駆動軸23の陰に隠れない位置に配置した。この構成によれば、この構成によれば、複数の紫外線ランプ8の各々から紫外線を導光体31に導いて、複数の紫外線ランプ8の光量を個別に検出することができる。
【0034】
また、本発明を適用した実施形態によれば、センサー33を、導光体31毎に備えたため、各導光体31に入射する紫外線を、導光体31毎に備えられたセンサー33に其々導入することが出来る。これにより、同時に複数の導光体31から、1つのセンサー33に入射光Lが導入されることがない。よって、複雑な算術システムを用いることなく、複数の紫外線ランプ8の光量を個別に検出することができる。
【0035】
また、本発明を適用した実施形態によれば、センサー33に、紫外線ランプ8の光量を導く導光体31を切替可能とした。この構成によれば、導光部35Aが、対応する紫外線ランプ8を向いた複数の導光体31を、紫外線ランプ8毎に設けた構成において、センサー33に紫外線ランプ8の光量を導く導光体31を切替ることができる。よって、複数の紫外線ランプ8の各々から紫外線を対応する導光体31に其々導いて、センサー33により、複数の紫外線ランプ8の光量を個別に検出することができる。
【0036】
また、本発明を適用した実施形態によれば、センサー33により検出される紫外線ランプ8の光量の光量低下の度合いで、各紫外線ランプ8の劣化を判断する。この構成によれば、導光体31と各紫外線ランプ8との間の距離が、紫外線ランプ8毎に異なっていても、複数の紫外線ランプ8の劣化を個別に判断することが出来る。
【0037】
なお、上記実施形態は本発明を適用した具体的態様の例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、上記実施形態とは異なる態様として本発明を適用することも可能である。例えば、上記実施形態では、処理槽2を円筒状に形成したが、これに限らず、処理槽2は、多角柱状である構成であっても良い。
また、上記実施形態では、流体処理装置1の処理対象を浄水とする例について説明したが、これに限らず、処理槽2内部に紫外線ランプ8を備え、被処理流体をこの処理槽2内で移動させて殺菌する装置であれば、任意の装置に本発明を適用することができる。また、被処理流体として、流体全般に適用することが可能であり、水などの液体の他に、空気等の気体に適用することが出来る。