特開 2024-62301 液体浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024062301

(43)【公開日】2024-05-09

(54)【発明の名称】液体浄化装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/32 20230101AFI20240430BHJP

【ＦＩ】

C02F1/32

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022170219

(22)【出願日】2022-10-24

(71)【出願人】

【識別番号】390029698

【氏名又は名称】テック大洋工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002181

【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰ－ＦＯＣＵＳ

(72)【発明者】

【氏名】鳥潟 佑樹

(72)【発明者】

【氏名】二宮 美絵

【テーマコード（参考）】

4D037

【Ｆターム（参考）】

4D037AA06

4D037AA09

4D037AB03

4D037BA18

4D037BB04

(57)【要約】

【課題】大量の液体を短時間に処理することが可能な液体浄化装置を提供する。
【解決手段】液体浄化装置１は、円筒状の側壁２ａを有する処理槽２と、液体の流入路３及び流出路４とを備える。処理槽２の内部には、保護パイプで保護された円筒状の紫外線ランプ７が複数本設けられる。複数の紫外線ランプ７は、流入路３の開口部近傍に空間２ｂが形成され、流入路３に対面する４本の紫外線ランプ７が対面部７ａとなり、それ以外の箇所では、ほぼ均等に配列された配列部７ｂとなる。対面部７ａは、液体の流入方向に対して約６０°傾斜している。流入路３から流入した液体は、空間２ｂを介して対面部７ａに突き当たり、対面部７ａの傾斜によって処理槽２の側壁２ａに沿って螺旋状に旋回する。一方で、対面部７ａの隙間を通った液体によって乱流が発生する。紫外線ランプ７の周囲の液体の乱流により、液体の浄化が効率よく行われる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体に紫外線を含む光線を照射することにより液体の浄化を行う装置であって、
円筒状の側壁を有する処理槽と、
前記処理槽内に軸方向に沿って複数配列される筒状の光源筒体と、
前記処理槽の側方から接続され、浄化する液体を流入させる流入路及び浄化された液体を流出させる流出路とを備え、
前記流入路及び前記流出路は、前記処理槽の軸方向にオフセットして設けられており、
前記処理槽又は前記流入路内に、前記流入路から流入される液体が突き当たる箇所に設けられ、前記処理槽を軸方向から見て前記流入路からの液体の流入方向に対して傾斜して配列された対面部を有することを特徴とする液体浄化装置。

【請求項2】

請求項１に記載の液体浄化装置であって、
前記対面部が、前記光源筒体の配列によって形成されていることを特徴とする液体浄化装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の液体浄化装置であって、
複数の前記光源筒体のうち、前記対面部を除く複数の光源筒体が配列部に配列されており、
前記配列部における光源筒体は、処理される液体に対する紫外線の照射可能範囲同士が重なるように配列されていることを特徴とする液体浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、大量の液体の浄化処理が可能な液体浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、魚類の養殖等において、養殖槽内の水のろ過を行う際に紫外線浄化装置により殺菌を行うことが行われている。特許文献1には、透明部材で形成され、内部に液体が流れるように形成された通路内に紫外線ランプを設置し、通路内を流れる液体の殺菌を行う液体浄化装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－０８１９９０号公報

【特許文献2】特許第４６６４４９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献1に記載の液体浄化装置は、同文献の図７に記載されているように、液体が流れる通路を複数設けることができ、液体の処理量に応じて通路の本数を増減させることができるので、比較的小規模な施設から、中規模の施設まで、施設の規模に応じた装置構成とすることができる。

【0005】

一方で、大規模な施設において大量の液体を処理する場合には、特許文献２のような、通路内に複数の紫外線ランプを設けた構成が適している。特許文献２に記載の処理装置は、流体の流れに沿って設けられ、内部に紫外線ランプを備えた円筒状の筒状部材を複数配置している。また、液体の流れの上流側に、筒状部材の周囲に渦流を生じさせる案内板を設けている。このような構成により、筒状部材の周囲を通る液体に長く紫外線を照射させることができるとされている。

【0006】

しかしながら、特許文献２に記載の構成では、案内板が流れの抵抗となり、流速が遅くなるため、短時間に多量の液体の殺菌を行うことは困難である。

【0007】

本発明は、大量の液体を短時間に処理することが可能な液体浄化装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の液体浄化装置は、液体に紫外線を含む光線を照射することにより液体の浄化を行う装置であって、円筒状の側壁を有する処理槽と、前記処理槽内に軸方向に沿って複数配列される筒状の光源筒体と、前記処理槽の側方から接続され、浄化する液体を流入させる流入路及び浄化された液体を流出させる流出路とを備え、前記流入路及び前記流出路は、前記処理槽の軸方向にオフセットして設けられており、前記処理槽又は前記流入路内に、前記流入路から流入される液体が突き当たる箇所に設けられ、前記処理槽を軸方向から見て前記流入路からの液体の流入方向に対して傾斜して配列された対面部を有することを特徴とする。

【0009】

本発明の液体浄化装置によれば、処理槽又は流入路内に設けられる対面部が、処理槽の軸方向から見て流入路からの液体の流入方向に対して傾斜しているため、流入路から流入された液体が円滑に処理槽内に流入する。また、対面部の傾斜によって、流入された液体の流れの方向が変化して処理槽の側壁に沿って円弧状に旋回する流れとなる。

【0010】

本発明の液体浄化装置においては、前記対面部が、前記光源筒体の配列によって形成されていてもよい。当該構成により、流入路の開口部近傍には光源筒体の傾斜による空間が形成される。この空間によって、流入路から流入された液体が円滑に処理槽内に流入する。

【0011】

また、流入路と流出路が処理槽の軸方向にオフセットして設けられているので、液体の円弧状の旋回にオフセットが加わって螺旋状の流れになる。これにより、処理槽内の液体が複数の光源筒体に対して螺旋状に接触することになるので、光源筒体の周囲で乱流となり、効率よく液体の浄化を行うことができる。

【0012】

また、本発明の液体浄化装置は、複数の前記光源筒体のうち、前記対面部を除く複数の光源筒体が配列部に配列されており、前記配列部における光源筒体は、紫外線の照射可能範囲同士が重なるように配列してもよい。

【0013】

当該構成によれば、配列部における複数の光源筒体は、光源筒体の照射可能範囲同士が重なるように配列されているため、隣接する光源筒体の間の液体には、双方の光源筒体の紫外線が照射される。これにより、処理槽内の液体の浄化を効率よく行うことができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、処理槽内に設けられた複数の光源筒体に対して、処理される液体を螺旋状に接触させることができるので、大量の液体を短時間に処理することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態の液体浄化装置を側面から見た状態を示す説明図。

【図2】図１の液体浄化装置を処理槽の軸方向から見たＩＩ－ＩＩ線断面図であり、（Ａ）は対面部と空間を示す説明図、（Ｂ）は紫外線ランプの照射可能範囲を示す説明図。

【図3】（Ａ）及び（Ｂ）は、処理槽内の液体の流れを示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、本発明の実施形態の一例である液体浄化装置について、図１～図３を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の液体浄化装置１は、円筒状の側壁２ａを有する筒状の処理槽２と、処理槽２に設けられた液体の流入路３及び流出路４とを備えている。なお、ここで処理する液体は、病原性大腸菌等で汚染された水等であり、特に海水に有効に適用できる。

【0017】

処理槽２は、上方に蓋部５が設けられ、下方に底部６が設けられている。処理槽２の内部には、光源筒体として円筒状の紫外線ランプ７が複数配列されている。紫外線ランプ７は、処理槽２の軸方向（図１においては上下方向）に向けて設けられており、それぞれその外周に石英ガラス製の保護パイプ（図示省略）を備えている。なお、光源筒体は、水銀紫外線ランプ７以外に、紫外線を照射する機能を有するＬＥＤ等を使用することもできる。

【0018】

紫外線ランプ７は、保護パイプが、蓋部５に設けられた蓋ホルダと、底部６に設けられた底ホルダの２箇所で保持されている（いずれも図示省略）。紫外線ランプ７は、蓋ホルダ及び底ホルダに、図示しない耐圧パッキンを介して固定されており、処理槽２内に水圧がかかった状態で、液体が外部に漏れないように形成されている。

【0019】

流入路３は、本実施形態では処理槽２の側方から接続されており、処理槽２の軸方向では下方に設けられている。流出路４は、処理槽２の側壁２ａに対して側方から接続されており、処理槽の軸方向では上方に設けられている。

【0020】

本実施形態では、流入路３及び流出路４は、図１に示すように、処理槽２の軸方向に対してオフセットして設けられている。なお、本発明でオフセットとは、流入路３と流出路４を処理槽２の軸方向に離して設置することを言う。オフセット量は、その軸方向の距離であり、好適範囲は４０ｃｍから２００ｃｍである。また、流入路３及び流出路４は、図２に示すように、それぞれの中心軸が処理槽２の中心軸と交差するように処理槽２に固定されている。

【0021】

また、図１に示すように、蓋部５の外側は保護カバー８で保護されており、底部６の外側は台座９で保護されている。処理槽２及び台座９は、設置フレーム１０によって設置場所に固定される。

【0022】

図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。本実施形態では、複数の紫外線ランプ７のうち、液体の流入方向において流入路３に対面する４本の紫外線ランプ７を対面部７ａとしている。この対面部７ａは、流入路３の流入方向である中心軸方向に対して約６０°となるように傾斜して形成されている。対面部７ａの部分は、抵抗力を生じさせる機能を持つものであれば、紫外線ランプ以外に、金属類、木材、樹脂、セラミック等何でもよく、また断面形状は、丸、多角形、楕円、板等何でもよい。

【0023】

この紫外線ランプ７の対面部７ａによって、処理槽２内には、流入路３の開口部近傍に空間２ｂが形成される。この空間２ｂの形状は、処理槽２の軸方向から見た断面形状において、略台形状となっている。

【0024】

紫外線ランプ７の対面部７ａを除く箇所では、紫外線ランプ７がほぼ均等に同心円状に配置された配列部７ｂとなっている。紫外線ランプ７の本数は、本実施形態では３４本としている。

【0025】

紫外線ランプ７の配列部７ｂにおける配置は、図２（Ｂ）に示すように、紫外線ランプ７の周囲に照射される紫外線の照射可能範囲７ｃが重なる範囲で配置を行うことが好ましい。なお、ここで紫外線の照射可能範囲とは、本実施形態では光源筒体から半径１２ｃｍ以内である範囲を言う。また、紫外線の照射可能範囲同士が重なるとは、隣り合う光源筒体の距離が２４ｃｍ以内を言う。

【0026】

紫外線ランプ７の照射可能範囲７ｃは、処理される液体の状態と、紫外線ランプ７の出力よって変動する。このため、配列部７ｂにおいては、処理される液体の状態（透明度や汚染度等）と、紫外線ランプ７の出力と、処理槽２において必要な処理能力を考慮し、紫外線ランプ７の本数と配置を決定する。

【0027】

図２における対面部７ａの角度と空間２ｂの面積は、流入路３から流入する液体の速度によって適宜変更することができる。液体の流速が速いときは、空間２ｂを大きめに取ることにより、液体を円滑に処理槽２内に流入させることができる。

【0028】

液体浄化装置１は、実施形態の一例として、処理槽２の内径が６００ｍｍ、処理槽２の高さが１２００ｍｍであり、流入路３及び流出路４の内径が２５０ｍｍとなっている。また、紫外線ランプ７は、液体と接する箇所における保護パイプの外径が３０ｍｍに形成されている。処理槽２の断面積と、紫外線ランプ７の断面積の比率は、本実施形態では約８．５％となっている。

【0029】

本実施形態の液体浄化装置１は、処理能力としては５００ｍ^３／ｈの処理量が可能な構成となっている。当該処理能力での処理を行う場合、流入路３から流入する液体の速度は約１０ｋｍ／ｈとなり、通常の浄化装置と比べて液体の流速が速いものとなる。

【0030】

本実施形態の液体浄化装置１で液体の浄化処理を行う場合は、外部に設置されたポンプ（図示省略）から流入路３を介して液体が供給される。このとき、準備段階において、処理槽２の内部には液体が充填されている。

【0031】

処理槽２内の液体の流れを図３に示す。ポンプによって供給された液体は、処理槽２内の空間２ｂに流入する。空間２ｂには紫外線ランプ７は設けられていないので、流入路３から流入した液体は、紫外線ランプ７に邪魔されることなく、最前部にある紫外線ランプ７の対面部７ａに突き当たる。

【0032】

対面部７ａに突き当たった液体は、対面部７ａの流入路３に対する傾斜に沿って流れる方向が変化し、処理槽２の内壁に沿って円弧状に旋回する。一方で、対面部７ａにおいても、それぞれの紫外線ランプ７との間には隙間が空いているので、流入した液体の一部はこの隙間を通って紫外線ランプ７の配列部７ｂ内に進入する。

【0033】

本実施形態では、流入路３が図１において下方に設けられており、流出路４が上方に設けられているため、液体の流れは、処理槽２の内壁に沿って円弧状に旋回しながら上方に移動する。即ち、上方向に向けて螺旋状に上昇するようになる。同時に、対面部７ａの隙間を通って配列部７ｂ内に進入した液体が螺旋状に流れる液体と合流するので、配列部７ｂ内に液体の乱流が発生する。

【0034】

このように、流入路３から流入した液体が、処理槽２内で螺旋状に上昇すると共に乱流により攪拌されながら紫外線ランプ７による紫外線を含む光線の照射で殺菌されて浄化され、流出路４から外部に流出される。

【0035】

本実施形態の液体浄化装置１では、流入路３の開口部近傍に空間２ｂが形成されているため、流入路３から流入する液体の速度低下を防止することができる。従って、紫外線ランプ７を処理槽２内に均等に配置している場合に比べて、液体の流入速度を高くすることができ、対面部７ａの傾斜による螺旋状の流れを効率よく生じさせることができる。

【0036】

さらに、対面部７ａの隙間から流入する液体と、螺旋状の流れが合流して乱流が発生するので、紫外線ランプ７の周囲の液体の攪拌が行われる。これにより、浄化する液体が、透明度が低い液体であっても、紫外線ランプ７の周囲の液体が攪拌されるので、処理槽２内の液体に満遍なく紫外線を照射することができる。従って、本実施形態の液体浄化装置１によれば、大量の液体を短時間に処理することが可能となる。

【0037】

なお、上記実施形態では、対面部７ａを構成する紫外線ランプ７について、４本の紫外線ランプ７を直線状に配列しているが、これに限らず、複数本の紫外線ランプ７を軸方向視で円弧状となるように配列してもよい。また、対面部７ａを構成する紫外線ランプ７の隙間を抜けていく液体の量を調整するために、紫外線ランプ７同士の間隔を狭めてもよく、案内板のような流量調整手段を設けてもよい。また、対面部は、紫外線ランプ７の配列によって構成するのではなく、案内板のような部材を処理槽２又は流入路３の内部に設けることにより形成してもよい。

【0038】

また、上記実施形態では、紫外線ランプ７の本数を３４としているが、これに限らず、処理する液体の状態や処理槽２における処理能力、或いは紫外線ランプ７の出力等によって適宜変更することができる。

【0039】

また、上記実施形態では、流入路３を処理槽２の下方に設け、流出路４を処理槽２の上方に設けているが、上下を逆にしてもよい。また、流入路３及び流出路４は、図２に示すように、それぞれの中心軸が処理槽２の中心軸と交差するように処理槽２に固定しているが、流入路３及び流出路４の中心軸を処理槽２の中心軸と離して配置してもよい。当該構成により、処理槽２内で液体を旋回させることが更に容易となる。

【符号の説明】

【0040】

１…液体浄化装置
２…処理槽
２ａ…側壁
２ｂ…空間
３…流入路
４…流出路
５…蓋部
６…底部
７…紫外線ランプ（光源筒体）
７ａ…対面部
７ｂ…配列部
７ｃ…照射可能範囲

【図1】

【図2】

【図3】