特許 6180178 紫外線照射水処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6180178

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】紫外線照射水処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/32 20060101AFI20170807BHJP

   C02F 1/72 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/32

   C02F1/72 101

【請求項の数】4

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2013-101161(P2013-101161)

(22)【出願日】2013年5月13日

(65)【公開番号】特開2014-221445(P2014-221445A)

(43)【公開日】2014年11月27日

【審査請求日】2016年5月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】504190548

【氏名又は名称】国立大学法人埼玉大学

(73)【特許権者】

【識別番号】390014074

【氏名又は名称】前澤工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086210

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 一彦

(74)【代理人】

【識別番号】100128358

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 良彦

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 憲彦

(72)【発明者】

【氏名】松本 公寿

【審査官】 高橋 成典

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０８１２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１７５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０８２０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６３６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２８４５４０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／２０ − １／２６、

１／３０ − １／３８、

１／７０ − １／７８

Ａ６１Ｌ ２／００ − ２／２８、

１１／００ − １２／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理水に紫外線を照射する紫外線照射水処理装置において、円筒形の処理槽の中心にＬＥＤ取付部材を軸線方向に設け、該ＬＥＤ取付部材の外面に処理槽の半径方向に向けて紫外線を照射する複数の紫外線ＬＥＤを設けるとともに、処理槽の周方向及び軸線方向に隣接する紫外線ＬＥＤ同士の間のＬＥＤ取付部材の外面にＬＥＤ放熱部をそれぞれ設け、前記ＬＥＤ取付部材の外面に複数の放熱フィンを処理槽の半径方向に突設したことを特徴とする紫外線照射水処理装置。

【請求項2】

前記複数の放熱フィンは、前記ＬＥＤ取付部材における周方向に隣接する前記紫外線ＬＥＤ同士の間に設けた前記ＬＥＤ放熱部に突設されていることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射水処理装置。

【請求項3】

処理水に紫外線を照射する紫外線照射水処理装置において、円筒形の処理槽の内部に、処理槽の中心から半径方向に向かって複数の仕切板を配置して前記処理槽の内部を周方向に複数の流路に区画するとともに、各仕切板の一方の面に、処理槽の周方向において同一方向に向かって紫外線を照射する状態で複数の紫外線ＬＥＤをそれぞれ設けたことを特徴とする紫外線照射水処理装置。

【請求項4】

処理水に紫外線を照射する紫外線照射水処理装置において、処理槽の内部を仕切板にて２分して２つの流路に区画し、前記仕切板の両面に、複数の紫外線ＬＥＤを設けるとともに複数の放熱フィンを突設したことを特徴とする紫外線照射水処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、紫外線照射水処理装置に関し、詳しくは、浄水処理や下水処理等において、紫外線を用いて水中の微生物の殺菌や有機物の酸化を行う紫外線照射水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、紫外線を照射して、水に含まれる微生物や病原性原虫の殺菌や消毒をする紫外線照射水処理装置が開発されており、この紫外線照射水処理装置として、処理水が流通する処理槽の水路内に、紫外線光源を設置して紫外線照射を行うものが知られている。紫外線光源として、近年は、紫外線ＬＥＤが注目されている。紫外線ＬＥＤを用いた紫外線照射水処理装置では、紫外線ＬＥＤの温度上昇を抑えて紫外線ＬＥＤの長寿命化を図るため、複数の紫外線ＬＥＤの配置を工夫したり、紫外線ＬＥＤを冷却するための冷却流体通路を設けたりするようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１１５７１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に記載された紫外線照射水処理装置では、紫外線を照射する水処理用の流路とは別に冷却流体通路を設けているため、紫外線照射水処理装置における処理槽が大型化することがあり、また、冷却流体通路に流通させる冷却流体を用意しなければならず、冷却流体を流通させるためのエネルギーが必要になることもあった。

【0005】

そこで本発明は、紫外線ＬＥＤを使用して効率よく紫外線処理を行うことができる紫外線照射水処理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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の紫外線照射水処理装置の第１の構成は、処理水に紫外線を照射する紫外線照射水処理装置において、円筒形の処理槽の中心にＬＥＤ取付部材を軸線方向に設け、該ＬＥＤ取付部材の外周面に処理槽の半径方向に向けて紫外線を照射する複数の紫外線ＬＥＤを設けるとともに、処理槽の周方向及び軸線方向に隣接する紫外線ＬＥＤ同士の間のＬＥＤ取付部材の外周面にＬＥＤ放熱部をそれぞれ設け、前記ＬＥＤ取付部材の外周面に複数の放熱フィンを処理槽の半径方向に突設したことを特徴とし、さらに、前記複数の放熱フィンは、前記ＬＥＤ取付部材における周方向に隣接する前記紫外線ＬＥＤ同士の間に設けた前記ＬＥＤ放熱部に突設されていることを特徴としている。

【0007】

また、本発明の紫外線照射水処理装置の第２の構成は、処理水に紫外線を照射する紫外線照射水処理装置において、円筒形の処理槽の内部に、処理槽の中心から半径方向に向かって複数の仕切板を配置して前記処理槽の内部を周方向に複数の流路に区画するとともに、各仕切板の一方の面に、処理槽の周方向において同一方向に向かって紫外線を照射する状態で複数の紫外線ＬＥＤをそれぞれ設けたことを特徴としている。

【0008】

さらに、本発明の紫外線照射水処理装置の第３の構成は、処理水に紫外線を照射する紫外線照射水処理装置において、処理槽の内部を仕切板にて２分して２つの流路に区画し、前記仕切板の両面に、複数の紫外線ＬＥＤを設けるとともに複数の放熱フィンを突設したことを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

本発明の紫外線照射水処理装置の第１の構成によれば、隣接する紫外線ＬＥＤ同士の間に放熱部を設けることにより、紫外線ＬＥＤの熱を放熱部から放熱できるので、紫外線ＬＥＤの温度上昇を抑えることができる。また、第２の構成によれば、半径方向に配置した複数の仕切板の一方の面に紫外線ＬＥＤをそれぞれ設けることにより、他方の面を被処理水によって冷却できるので、紫外線ＬＥＤの温度上昇を抑えることができる。さらに、ＬＥＤ取付部材や仕切板に放熱フィンを設けることにより、放熱フィンからの放熱によってＬＥＤ取付部材や仕切板に設けた紫外線ＬＥＤの温度上昇を抑えることができる。

【0010】

このようにして紫外線ＬＥＤの温度上昇を抑えることにより、紫外線ＬＥＤの長寿命化を図れる。また、冷却流体通路を設けなくてもよいことから、処理槽の小型化や簡略化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】参考例を示す処理槽の断面図である。

【図2】同じくＬＥＤ取付部材への紫外線ＬＥＤの配置状態を示す斜視図である。

【図3】同じくＬＥＤ取付部材への紫外線ＬＥＤの配置状態を示す説明図である。

【図4】本発明の紫外線照射水処理装置の第１形態例を示す処理槽の断面図である。

【図5】本発明の紫外線照射水処理装置の第２形態例を示す処理槽の断面図である。

【図6】本発明の紫外線照射水処理装置の第３形態例を示す処理槽の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１乃至図３は、参考例を示している。本参考例に示す紫外線照射水処理装置は、図示しない被処理水の流入部と処理水の流出部とを備えた円筒形の処理槽１１の中心に、軸線方向に円柱状又は円筒状のＬＥＤ取付部材１２を設けるとともに、該ＬＥＤ取付部材１２の外周面に、複数の紫外線ＬＥＤ１３を設けている。紫外線ＬＥＤ１３は、図１乃至図３に矢印で示すように、ＬＥＤ取付部材１２を中心として処理槽１１の半径方向に向けて紫外線ＵＶを照射する状態で設けられており、処理槽１１の周方向及び軸線方向に隣接する紫外線ＬＥＤ１３同士の間には、ＬＥＤ放熱部１４がそれぞれ設けられている。

【0013】

すなわち、図２及び図３に示すように、ＬＥＤ取付部材１２は、軸線方向に複数のＬＥＤ取付部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…が連なった構造を有しており、任意の位置のＬＥＤ取付部１２ａに取り付けられた紫外線ＬＥＤ１３ａ，１３ａは、このＬＥＤ取付部１２ａで周方向に隣接する紫外線ＬＥＤ１３ａ同士の間にＬＥＤ放熱部１４ａがそれぞれ設けられており、該ＬＥＤ取付部１２ａに隣接するＬＥＤ取付部１２ｂに取り付けられた紫外線ＬＥＤ１３ｂ，１３ｂは、ＬＥＤ取付部１２ｂで周方向に隣接する紫外線ＬＥＤ１３ｂ同士の間にＬＥＤ放熱部１４ｂがそれぞれが設けられている。

【0014】

さらに、ＬＥＤ取付部１２ａに取り付けられた紫外線ＬＥＤ１３ａに対して軸線方向に隣接する位置には、該ＬＥＤ取付部１２ａに隣接するＬＥＤ取付部１２ｂに設けられたＬＥＤ放熱部１４ｂが配置されており、一つの紫外線ＬＥＤの周囲には、他の紫外線ＬＥＤが隣接せず、ＬＥＤ放熱部がそれぞれ隣接するように形成されている。

【0015】

したがって、図３（Ａ）に示すように、ＬＥＤ取付部１２ａに取り付けられた紫外線ＬＥＤ１３ａの照射方向は、図において上方を０度としたときに、０度、９０度、１８０度及び２７０度の４方向となっており、ＬＥＤ取付部１２ａに隣接するＬＥＤ取付部１２ｂに取り付けられた紫外線ＬＥＤ１３ａの照射方向は、図３（Ｂ）に示すように、４５度、１３５度、２２５度及び３１５度の４方向となっている。これにより、図３に想像線で示す紫外線ＵＶの照射範囲Ａが全方向にわたる状態になる。

【0016】

このように、各紫外線ＬＥＤ１３ａ，１３ｂ，…を配置することにより、隣接するＬＥＤ放熱部１４ａ，１４ｂ，…からの放熱によって紫外線ＬＥＤ１３ａ，１３ｂ，…の温度上昇を抑えることができるとともに、処理槽１１内の全体にわたって紫外線を満遍なく照射することができ、被処理水の紫外線処理を確実に行うことができる。

【0017】

図４は、本発明の紫外線照射水処理装置の第１形態例を示している。なお、以下の説明において、前記参考例に示した紫外線照射水処理装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0018】

本形態例に示す紫外線照射水処理装置は、前記参考例と同様に、円筒形の処理槽１１の中心に設けたＬＥＤ取付部材１２の外周面に複数の紫外線ＬＥＤ１３を設けるとともに、ＬＥＤ取付部材１２における周方向に隣接する紫外線ＬＥＤ１３同士の間から、あるいは、前記第１形態例と同様に、周方向に隣接する紫外線ＬＥＤ１３同士の間に設けたＬＥＤ放熱部１４から、処理槽１１の半径方向に複数の放熱フィン１５を突設したものである。

【0019】

前記放熱フィン１５の形状は、紫外線ＬＥＤ１３の配置状態に応じて任意に設定することができ、処理槽１１の軸線方向の長さは、ＬＥＤ取付部材１２の全長にわたる長さを有するものであってもよく、一つのＬＥＤ取付部の軸線方向長さに応じた長さであってもよい。また、突出長さも任意であり、厚さも任意である。

【0020】

このような放熱フィン１５を設けることにより、被処理水との接触面積が大きくなって放熱効果を向上させることができる。さらに、放熱フィン１５の全体を螺旋状にねじりを加えることにより、流路が長くなって、被処理水と紫外線との接触時間を長くできるとともに、被処理水の撹拌作用による接触効率の向上が期待できる。

【0021】

図５は、本発明の紫外線照射水処理装置の第２形態例を示している。本形態例に示す紫外線照射水処理装置は、円筒形の処理槽１１の内部に、処理槽１１の中心から半径方向に向かって８枚の仕切板２１，２１を配置し、処理槽１１の内部を周方向に区画して被処理水流路２２，２２を８流路形成するとともに、各仕切板２１の一方の面２１ａに、処理槽１１の周方向において同一方向に向かって紫外線を照射する状態で複数の紫外線ＬＥＤ１３をそれぞれ設けたものである。

【0022】

このように、処理槽１１の内部を周方向に区画する仕切板２１の一方の面２１ａに紫外線ＬＥＤ１３を設けることにより、一方の面２１ａに設けた紫外線ＬＥＤ１３から各被処理水流路２２内を流れる処理水に紫外線を照射することができるとともに、仕切板２１の他方の面２１ｂ側の被処理水流路２２内を流れる被処理水によって仕切板２１を冷却することができるので、紫外線ＬＥＤ１３の温度上昇を抑えることができる。

【0023】

なお、仕切板２１の設置枚数は、処理槽１１の大きさなどの条件に応じて適宜設定することができる。また、仕切板２１に通孔を設けて被処理水が隣接する流路２２に流動できるようにしてもよく、捻りを加えたり、波板で形成したりしてもよい。これにより、被処理水との接触面積が大きくなって、放熱効果を向上させることができる。さらに、放熱フィン１５の全体を螺旋状にねじりを加えることにより、流路が長くなって、被処理水と紫外線との接触時間を長くできるとともに、被処理水の撹拌作用による接触効率の向上が期待できる。

【0024】

図６は、本発明の紫外線照射水処理装置の第３形態例を示している。本形態例に示す紫外線照射水処理装置は、処理槽１１の内部に仕切り部材３１を設け、該仕切り部材３１の両面に紫外線ＬＥＤ１３をそれぞれ設けるとともに、仕切り部材３１から複数の放熱フィン３２を突設したものである。このように、紫外線ＬＥＤ１３を設けた仕切り部材３１に放熱フィン３２を設けることにより、仕切り部材３１及び放熱フィン３２を介して紫外線ＬＥＤ１３を被処理水にて冷却することができるので、紫外線ＬＥＤ１３の温度上昇を抑えることができる。

【0025】

なお、本形態例においても、仕切り部材３１の設置数や放熱フィン３２の形状は、処理槽１１の大きさや形状などに応じて適宜設定することができ、放熱フィン３２に通孔を設けたり、捻りを加えたり波形に形成したりすることもできる。これにより、被処理水との接触面積が大きくなって、放熱効果が向上する。さらに、放熱フィン１５の全体を螺旋状にねじりを加えることにより、流路が長くなって、被処理水と紫外線との接触時間を長くできるとともに、被処理水の撹拌作用による接触効率の向上が期待できる。これにより、非処理水との接触面積が大きくなって、放熱効果を向上させることができる。さらに、仕切部材３１及び放熱フィン３２の全体を螺旋状にねじりを加えることにより、流路が長くなって、被処理水と紫外線との接触時間を長くできるとともに、被処理水の撹拌作用による接触効率の向上が期待できる。また、仕切り部材３１の内部に冷却水用通路が設けられていても差し支えない。

【符号の説明】

【0026】

１１…処理槽、１２…ＬＥＤ取付部材、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…ＬＥＤ取付部、１３，１３ａ，１３ｂ…紫外線ＬＥＤ、１４，１４ａ，１４ｂ…ＬＥＤ放熱部、１５…放熱フィン、２１…仕切板、２２…被処理水流路、２１ａ…一方の面、２１ｂ…他方の面、３１…仕切り部材、３２…放熱フィン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】