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(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】
(24)【登録日】2023-11-07
(45)【発行日】2023-11-15
(54)【発明の名称】水処理装置
(51)【国際特許分類】
C02F 1/32 20230101AFI20231108BHJP
【ＦＩ】
C02F1/32
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020030386
(22)【出願日】2020-02-26
(65)【公開番号】P2021133287
(43)【公開日】2021-09-13
【審査請求日】2022-09-20
(73)【特許権者】
【識別番号】507214083
【氏名又は名称】メタウォーター株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100150360
【弁理士】
【氏名又は名称】寺嶋 勇太
(74)【代理人】
【識別番号】100186015
【弁理士】
【氏名又は名称】小松 靖之
(72)【発明者】
【氏名】草野 吏
(72)【発明者】
【氏名】石川 冬比古
【審査官】高橋 成典
(56)【参考文献】
【文献】特表２００９－５３２２００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１２３９３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１４１２９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１２１０３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１６１７６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０８１２２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０５１２９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１６１２４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／００８８４３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１２－００３１９３５（ＫＲ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０９９５６５１７（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０２Ｆ １／２０ － １／２６
１／３０ － １／３８
Ａ６１Ｌ ２／００ － ２／２８
１１／００ － １２／１４
Ｂ０１Ｊ １０／００ － １２／０２
１４／００ － １９／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
紫外線を用いて被処理水を紫外線処理する水処理装置であって、前記被処理水が流れる流路が内部に形成されている流路区画体と、
前記流路内を流れる前記被処理水に対して紫外線を照射する紫外線ＬＥＤと、を備え、
前記流路区画体は、前記流路内において、流路上流側から流路下流側に向かって延在する内管部を備え、
前記紫外線ＬＥＤは、前記内管部の周壁の保持領域に保持され、前記内管部の径方向外側を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能であり、
前記内管部は、流路上流側及び流路下流側のいずれか一端側で閉鎖されており、他端側で開放されており、
前記流路区画体は、前記内管部の径方向外側に位置する流路に面する内壁に凸部を備える、水処理装置。
【請求項2】
紫外線を用いて被処理水を紫外線処理する水処理装置であって、前記被処理水が流れる流路が内部に形成されている流路区画体と、
前記流路内を流れる前記被処理水に対して紫外線を照射する紫外線ＬＥＤと、を備え、
前記流路区画体は、前記流路内において、流路上流側から流路下流側に向かって延在する内管部を備え、
前記紫外線ＬＥＤは、前記内管部の周壁の保持領域に保持され、前記内管部の径方向外側を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能であり、
前記内管部は、流路上流側及び流路下流側のいずれか一端側で閉鎖されており、他端側で開放されており、
前記流路区画体は、
前記内管部を含む略円筒状の本体部と、
前記本体部の外周面から径方向の外側に向かって突出する流入口部と、
前記本体部の外周面から径方向の外側に向かって突出する流出口部と、を備え、
前記流入口部は、前記本体部の外周面との連結位置から、前記本体部の外周面の法線方向に対して前記本体部の周方向に傾斜する方向に延在している、水処理装置。
【請求項3】
前記流入口部及び前記流出口部それぞれは、前記本体部の外周面との連結位置から、前記本体部の外周面の法線方向に対して前記本体部の周方向に傾斜する方向に延在している、請求項２に記載の水処理装置。
【請求項4】
紫外線を用いて被処理水を紫外線処理する水処理装置であって、前記被処理水が流れる流路が内部に形成されている流路区画体と、
前記流路内を流れる前記被処理水に対して紫外線を照射する紫外線ＬＥＤと、を備え、
前記流路区画体は、前記流路内において、流路上流側から流路下流側に向かって延在する内管部を備え、
前記内管部は、流路上流側で閉鎖され、流路下流側で開放されており、
前記紫外線ＬＥＤを含み、前記内管部の周壁の保持領域に保持され、前記内管部の径方向外側を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能な第１発光部と、
前記紫外線ＬＥＤを含み、前記内管部の底壁に保持され、前記底壁の流路上流側を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能な第２発光部と、を備える、水処理装置。
【請求項5】
前記第２発光部での単位面積当たりの発光面積は、前記第１発光部での前記単位面積当たりの発光面積よりも大きい、請求項４に記載の水処理装置。
【請求項6】
前記第１発光部での前記発光面積は、流路上流側よりも流路下流側で大きくなる、請求項５に記載の水処理装置。
【請求項7】
前記紫外線ＬＥＤを含み、前記内管部より流路上流側で前記流路に面する前記流路区画体の内壁に保持され、前記内管部より流路上流側の前記流路を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能な第３発光部を備える、請求項４～６のいずれか１つに記載の水処理装置。
【請求項8】
前記紫外線ＬＥＤを含み、前記内管部より流路下流側で前記流路に面する前記流路区画体の内壁に保持され、前記内管部より流路下流側の前記流路を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能な第４発光部を備える、請求項４～７のいずれか１つに記載の水処理装置。
【請求項9】
紫外線を用いて被処理水を紫外線処理する水処理装置であって、前記被処理水が流れる流路が内部に形成されている流路区画体と、
前記流路内を流れる前記被処理水に対して紫外線を照射する紫外線ＬＥＤと、を備え、
前記流路区画体は、前記流路内において、流路上流側から流路下流側に向かって延在する内管部を備え、
前記紫外線ＬＥＤは、前記内管部の周壁の保持領域に保持され、前記内管部の径方向外側を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能であり、
前記内管部は、流路上流側及び流路下流側のいずれか一端側で閉鎖されており、他端側で開放されており、
前記流路区画体は、前記内管部の軸方向に延在し、前記内管部を前記内管部の流路上流側及び流路下流側から支持する支持部を備える、水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水処理装置に関し、特に、被処理水に紫外光を照射する水処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、飲料水等の被処理水を殺菌する技術として、紫外線照射を用いる技術が検討されている。このような紫外線照射を用いて被処理水を殺菌する技術には、被処理水が流れる流路と、この流路内を流れる被処理水に紫外線を照射する光源と、を備える水処理装置が用いられる。特許文献１には、この種の水処理装置が開示されている。
【0003】
特許文献１には、処理槽の内部を、仕切り部材によって流入部に連通する往路側流路と流出部に連通する復路側流路とに区画形成する水処理装置が開示されている。また、特許文献１には、仕切り部材に、紫外線を照射する紫外線ＬＥＤ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ－Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を設け、紫外線ＬＥＤからの紫外線が照射される一方の流路を紫外線照射流路とし、他方の流路を紫外線ＬＥＤを冷却するための冷却流路とすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１４－１６１７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の水処理装置によれば、紫外線照射流路内を流れる被処理水に紫外線ＬＥＤからの紫外線を照射することによって被処理水の紫外線処理を行うことができる。更に、特許文献１の水処理装置によれば、冷却流路内を流れる被処理水によって紫外線ＬＥＤを冷却することができる。つまり、特許文献１の水処理装置では、紫外線ＬＥＤの冷却用の流体を流す通路を、上述の流路とは別に設ける必要がない。
【0006】
しかしながら、特許文献１の水処理装置では、紫外線照射流路と冷却流路とが折り返して連なるように流路全体が区画形成される。そのため、水処理装置内の流路が複雑化し易く、依然として改善の余地がある。
【0007】
本発明は、被処理水の紫外線処理と紫外線ＬＥＤの冷却とを、簡易な流路を用いて実現可能な水処理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】
本発明の第１の態様としての水処理装置は、紫外線を用いて被処理水を紫外線処理する水処理装置であって、前記被処理水が流れる流路が内部に形成されている流路区画体と、前記流路内を流れる前記被処理水に対して紫外線を照射する紫外線ＬＥＤと、を備え、前記流路区画体は、前記流路内において、流路上流側から流路下流側に向かって延在する内管部を備え、前記紫外線ＬＥＤは、前記内管部の周壁の保持領域に保持され、前記内管部の径方向外側を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能であり、前記内管部は、流路上流側及び流路下流側のいずれか一端側で閉鎖されており、他端側で開放されており、前記流路区画体は、前記内管部の径方向外側に位置する流路に面する内壁に凸部を備える。
【0009】
本発明の第２の態様としての水処理装置は、紫外線を用いて被処理水を紫外線処理する水処理装置であって、前記被処理水が流れる流路が内部に形成されている流路区画体と、前記流路内を流れる前記被処理水に対して紫外線を照射する紫外線ＬＥＤと、を備え、前記流路区画体は、前記流路内において、流路上流側から流路下流側に向かって延在する内管部を備え、前記紫外線ＬＥＤは、前記内管部の周壁の保持領域に保持され、前記内管部の径方向外側を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能であり、前記内管部は、流路上流側及び流路下流側のいずれか一端側で閉鎖されており、他端側で開放されており、前記流路区画体は、前記内管部を含む略円筒状の本体部と、前記本体部の外周面から径方向の外側に向かって突出する流入口部と、前記本体部の外周面から径方向の外側に向かって突出する流出口部と、を備え、前記流入口部及び前記流出口部の少なくとも一方は、前記本体部の外周面との連結位置から、前記本体部の外周面の法線方向に対して傾斜する方向に延在している。
【0010】
本発明の１つの実施形態として、前記流入口部及び前記流出口部それぞれは、前記本体部の外周面との連結位置から、前記本体部の外周面の法線方向に対して傾斜する方向に延在している。
【0011】
本発明の第３の態様としての水処理装置は、紫外線を用いて被処理水を紫外線処理する水処理装置であって、前記被処理水が流れる流路が内部に形成されている流路区画体と、前記流路内を流れる前記被処理水に対して紫外線を照射する紫外線ＬＥＤと、を備え、前記流路区画体は、前記流路内において、流路上流側から流路下流側に向かって延在する内管部を備え、前記内管部は、流路上流側で閉鎖され、流路下流側で開放されており、前記紫外線ＬＥＤを含み、前記内管部の周壁の保持領域に保持され、前記内管部の径方向外側を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能な第１発光部と、前記紫外線ＬＥＤを含み、前記内管部の底壁に保持され、前記底壁の流路上流側を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能な第２発光部と、を備える。
【0012】
本発明の１つの実施形態として、前記第２発光部での単位面積当たりの発光面積は、前記第１発光部での前記単位面積当たりの発光面積よりも大きい。
【0013】
本発明の１つの実施形態として、前記第１発光部での前記発光面積は、流路上流側よりも流路下流側で大きくなる。
【0014】
本発明の１つの実施形態としての水処理装置は、前記紫外線ＬＥＤを含み、前記内管部より流路上流側で前記流路に面する前記流路区画体の内壁に保持され、前記内管部より流路上流側の前記流路を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能な第３発光部を備える。
【0015】
本発明の１つの実施形態としての水処理装置は、前記紫外線ＬＥＤを含み、前記内管部より流路下流側で前記流路に面する前記流路区画体の内壁に保持され、前記内管部より流路下流側の前記流路を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能な第４発光部を備える。
【0016】
本発明の第４の態様としての水処理装置は、紫外線を用いて被処理水を紫外線処理する水処理装置であって、前記被処理水が流れる流路が内部に形成されている流路区画体と、前記流路内を流れる前記被処理水に対して紫外線を照射する紫外線ＬＥＤと、を備え、前記流路区画体は、前記流路内において、流路上流側から流路下流側に向かって延在する内管部を備え、前記紫外線ＬＥＤは、前記内管部の周壁の保持領域に保持され、前記内管部の径方向外側を流れる前記被処理水に向かって紫外線を照射可能であり、前記内管部は、流路上流側及び流路下流側のいずれか一端側で閉鎖されており、他端側で開放されており、前記流路区画体は、前記内管部の軸方向に延在し、前記内管部を前記内管部の流路上流側及び流路下流側から支持する支持部を備える。
【0017】
本発明の１つの実施形態として、前記流路区画体は、前記内管部を複数備え、各内管部は、前記支持部により支持されている。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、被処理水の紫外線処理と紫外線ＬＥＤの冷却とを、簡易な流路を用いて実現可能な水処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の一実施形態としての水処理装置の概要を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明に係る水処理装置の実施形態について図面を参照して例示説明する。各図において共通する部材・部位には同一の符号を付している。
【0021】
図１は、本発明に係る水処理装置の一実施形態としての水処理装置１の概要を示す概要図である。図１に示すように、水処理装置１は、流路区画体１０と、紫外線ＬＥＤ２０と、を備える。水処理装置１は、紫外線を用いて被処理水を紫外線処理することができる。以下、説明の便宜上、特に区別する場合を除き、水処理装置１により紫外線処理される前の未処理水、及び、水処理装置１により紫外線処理された後の処理水、の両方を単に「被処理水」と記載する。また、図１では、被処理水の流れを破線矢印により示している。
【0022】
図１に示すように、流路区画体１０の内部には、被処理水が流れる流路１０ａが形成されている。紫外線ＬＥＤ２０は、流路１０ａ内を流れる被処理水に対して紫外線を照射する。これにより、流路１０ａ内を流れる被処理水を紫外線処理することができる。
【0023】
図１に示すように、流路区画体１０は内管部３０を備える。内管部３０は、流路１０ａ内において、流路上流側から流路下流側に向かって延在している。以下、説明の便宜上、流路１０ａの流路上流側から流路下流側に向かう方向を「送水方向Ａ」と記載する場合がある。
【0024】
図１に示すように、紫外線ＬＥＤ２０は、内管部３０の周壁の保持領域ＧＡに保持されている。また、紫外線ＬＥＤ２０は、内管部３０の径方向Ｂの外側を流れる被処理水に向かって紫外線を照射可能である。以下、説明の便宜上、流路１０ａのうち内管部３０の径方向Ｂの外側の部分を、「環状処理空間１６ａ」と記載する。
【0025】
内管部３０は、流路上流側で閉鎖されている。その一方で、内管部３０は、流路下流側で開放されている。より具体的に、内管部３０の内部に形成されている内管空間３０ａは、保持領域ＧＡに対して流路上流側で閉鎖されている。その一方で、内管空間３０ａは、保持領域ＧＡに対して流路下流側で開放されている。すなわち、内管部３０の流路下流側の端部は、開放口３１が形成されている開放端である。開放口３１は、内管部３０の流路下流側の環状の端面により形作られている。開放口３１の大きさは、内管部３０の軸方向Ｃに直交する内管空間３０ａの断面積と同じである。つまり、内管空間３０ａの流路下流側の端部は、部分的にも閉鎖されていない。その一方で、本実施形態の内管部３０の流路上流側の端部には、内管空間３０ａを閉鎖する底板部３２が設けられている。内管空間３０ａの流路上流側の端部は、底板部３２により完全に閉鎖されている。
【0026】
このような内管部３０を流路１０ａ内に設けることで、紫外線ＬＥＤ２０による被処理水の紫外線処理と、被処理水による紫外線ＬＥＤ２０の冷却とを、行うことができる。
【0027】
図１を参照して、被処理水による紫外線ＬＥＤ２０の冷却について説明する。流路１０ａ内に上述の内管部３０を配置することで、ベルヌーイの定理に基づき発生する被処理水の流速差及び圧力差を利用して、内管部３０内の内管空間３０ａで被処理水を循環させることができる。内管空間３０ａを循環する被処理水により、内管部３０を介して、内管部３０に保持されている紫外線ＬＥＤ２０を冷却することができる。
【0028】
より具体的には、図１に示すように、流路１０ａ内に上述の内管部３０を配置することで、ベルヌーイの定理に基づき、環状処理空間１６ａの位置での被処理水の流速及び圧力を、環状処理空間１６ａよりも流路下流側の位置での被処理水の流速及び圧力よりも、高くすることができる。そのため、内管部３０内の内周面近傍の被処理水は、環状処理空間１６ａを通過した直後の被処理水に引っ張られて、開放口３１から流路下流側に移動する。このように、内管部３０内の内周面近傍で開放口３１を通じて内管空間３０ａ外へと出ていく被処理水の流れ（図１の破線矢印ＡＲ１を参照）が形成される。更に、この流れが形成されることにより、開放口３１の中央領域から内管空間３０ａ内に流入する被処理水の流れ（図１の破線矢印ＡＲ２を参照）も形成される。つまり、内管部３０の開放口３１の中央領域から内管空間３０ａ内に流入し、内管部３０の内壁に沿って流れ、内管部３０内の内周面近傍から開放口３１を通じて内管空間３０ａ外へと流出する、被処理水の一連の循環経路が形成される。このように被処理水が循環することで、常に低温の水が内管部３０内に供給されて、冷却効果が持続する。そのため、内管空間３０ａ内の循環経路を流れる被処理水により、内管部３０を介して、内管部３０に保持されている紫外線ＬＥＤ２０を冷却することができる。
【0029】
なお、本実施形態では、被処理水の流路１０ａ内の流速が０．５ｍ／ｓｅｃ～３．０ｍ／ｓｅｃとなるように設計されており、レイノルズ数が大きい場合を想定している。これに対して、被処理水の流路１０ａ内の流速が非常に小さく（例えば０．１ｍ／ｓｅｃ等）、レイノルズ数も非常に小さい場合（例えば２５００未満）などは、内管部３０内の循環経路は、図１に示す循環経路と異なる。具体的に、被処理水は、内管部３０の内周面近傍の位置で開放口３１から内管空間３０ａに入り込み、内管部３０の内壁に沿って流れ、開放口３１の中央領域を通じて内管空間３０ａ外へと流出する。換言すれば、被処理水は、内管部３０内において、図１に示す循環経路とは逆方向に循環する。したがって、被処理水の流速によらず、被処理水の内管部３０内での循環経路を形成することができる。そのため、被処理水の流速によらず、内管部３０内の被処理水による紫外線ＬＥＤ２０の冷却が可能である。
【0030】
なお、本実施形態の内管部３０の内管空間３０ａは、保持領域ＧＡに対して流路上流側で閉鎖されると共に、保持領域ＧＡに対して流路下流側で開放されているが、この構成に限られない。詳細は後述するが、流路下流側で閉鎖されていると共に、流路上流側で開放されている内管部３０としてもよい（図１０参照）すなわち、内管部は、流路上流側及び流路下流側のいずれか一端側で閉鎖されており、他端側で開放されていればよい。
【0031】
【0032】
［流路区画体１０］
図２に示すように、本実施形態の流路区画体１０は、略円筒状の本体部１１と、この本体部１１の軸方向（本実施形態では内管部３０の軸方向Ｃと同じ方向。以下、「軸方向Ｃ」と記載する。）の一端側で外周面から径方向Ｂの外側に向かって突出する円筒状の流入口部１２と、本体部１１の軸方向Ｃの他端側で外周面から径方向Ｂの外側に向かって突出する円筒状の流出口部１３と、を備える。本実施形態の流路区画体１０が区画する流路１０ａは、本体部１１内の本体流路１１ａと、流入口部１２内の流入口１２ａと、流出口部１３内の流出口１３ａと、により構成されている。図２では、流路口部１２及び流出口部１３の位置のみに、破線矢印により被処理水の流れを示している。
図２に示すように、本実施形態の流路区画体１０は、略円筒状の本体部１１と、この本体部１１の軸方向（本実施形態では内管部３０の軸方向Ｃと同じ方向。以下、「軸方向Ｃ」と記載する。）の一端側で外周面から径方向Ｂの外側に向かって突出する円筒状の流入口部１２と、本体部１１の軸方向Ｃの他端側で外周面から径方向Ｂの外側に向かって突出する円筒状の流出口部１３と、を備える。本実施形態の流路区画体１０が区画する流路１０ａは、本体部１１内の本体流路１１ａと、流入口部１２内の流入口１２ａと、流出口部１３内の流出口１３ａと、により構成されている。図２では、流路口部１２及び流出口部１３の位置のみに、破線矢印により被処理水の流れを示している。
【0033】
詳細は後述するが、流入口部１２は、本体部１１の軸方向Ｃの一端側に位置する底面から軸方向Ｃの外側（図２では左側）に向かって突出する構成としてもよい（図６参照）。また、詳細は後述するが、流出口部１３は、本体部１１の軸方向Ｃの他端側に位置する底面から軸方向Ｃの外側（図２では右側）に向かって突出する構成としてもよい（図６参照）。
【0034】
本体部１１は、流入部１４と、流出部１５と、二重管部１６と、を備える。
【0035】
流入部１４には、本体流路１１ａの流入空間１４ａが形成されている。流入部１４は、円筒状の流入管部１４ｂと、環状フランジ部１４ｃと、を備える。流入空間１４ａは、流路上流側の一端が閉鎖され、流路下流側の他端が開放されている。つまり、流入管部１４ｂの流路下流側の端部は開放端である。環状フランジ部１４ｃは、流入管部１４ｂの流路下流側の他端から径方向Ｂの外側に突出している。
【0036】
流入管部１４ｂの外周面から上述の円筒状の流入口部１２が突出している。被処理水は、本体部１１の外部から、流入口部１２の流入口１２ａを通じて、流入管部１４ｂ内の流入空間１４ａに流入する。
【0037】
流出部１５には、本体流路１１ａの流出空間１５ａが形成されている。流出部１５は、円筒状の流出管部１５ｂと、環状フランジ部１５ｃと、を備える。流出空間１５ａは、流路上流側の一端が開放され、流路下流側の他端が閉鎖されている。つまり、流出管部１５ｂの流路上流側の端部は開放端である。環状フランジ部１５ｃは、流出管部１５ｂの流路上流側の一端から径方向Ｂの外側に突出している。
【0038】
流出管部１５ｂの外周面から上述の円筒状の流出口部１３が突出している。被処理水は、流出空間１５ａから、流出口部１３の流出口１３ａを通じて、本体部１１の外部に流出する。
【0039】
二重管部１６は、上述の流入部１４と流出部１５との間に位置する。具体的に、二重管部１６は、流路上流側の一端で、流入部１４と連続している。また、二重管部１６は、流路下流側の他端で、流出部１５と連続している。
【0040】
より具体的に、二重管部１６は、内管部３０としての円筒状の管部と、この内管部３０の径方向Ｂの外側を取り囲む外管部４０としての円筒状の管部と、上流側環状フランジ部１６ｂと、下流側環状フランジ部１６ｃと、連結部１６ｄと、を備える。
【0041】
内管部３０は、外管部４０内で、外管部４０の軸方向としての送水方向Ａに延在している。内管部３０の中心軸は、外管部４０と中心軸と略一致している。そのため、本実施形態の外管部４０の軸方向は、内管部３０の軸方向Ｃと同じ方向である。換言すれば、内管部３０は、外管部４０と中心軸が略一致するように同心円状に配置されている。内管部３０は、後述する連結部１６ｄにより、外管部４０内での位置が保持されている。内管部３０と外管部４０との間に、上述の環状処理空間１６ａが区画されている。
【0042】
内管部３０の内部に形成されている内管空間３０ａは、上述したように、流路上流側の一端が閉鎖されており、流路下流側の他端が開放されている。
【0043】
内管部３０の周壁には、上述したように、紫外線ＬＥＤ２０が保持されている。紫外線ＬＥＤ２０の詳細は後述する。
【0044】
外管部４０は、上述したように内管部３０の径方向Ｂの外側を取り囲む。外管部４０と内管部３０との間には、環状処理空間１６ａが形成されている。この環状処理空間１６ａの流路上流側の一端、及び、流路下流側の他端は、開放されている。
【0045】
図２に示すように、流入部１４の流入空間１４ａは、二重管部１６の環状処理空間１６ａと連通している。また、図２に示すように、流出部１５の流出空間１５ａは、二重管部１６の環状処理空間１６ａと連通している。したがって、本体部１１の外部から流入口１２ａに流入した被処理水は、流入空間１４ａ、環状処理空間１６ａ、流出空間１５ａを順に通過して、流出口１３ａから本体部１１の外部に流出する。被処理水は、環状処理空間１６ａを通過する際に、紫外線ＬＥＤ２０からの紫外線照射により殺菌され、未処理水から処理水へと紫外線処理される。
【0046】
連結部１６ｄは、内管部３０の外壁と外管部４０の内壁とを連結している。図３に示すように、本実施形態の連結部１６ｄは、内管部３０の外壁の周方向の異なる位置から径方向Ｂの外側に放射状に延在する複数のスポーク部により構成されている。そのため、環状処理空間１６ａは、周方向に隣接するスポーク部の間の間隙を通じて、流路上流側の一端から流路下流側の他端まで連通している。
【0047】
なお、連結部１６ｄは、本実施形態の構成に限られない。連結部１６ｄは、内管部３０の外管部４０内における位置を保持でき、かつ、環状処理空間１６ａでの被処理水の流通を可能にする連通口（例えば本実施形態のスポーク部間の間隙）を区画する構成であれば、その構成は特に限定されない。
【0048】
また、内管部３０の周壁に保持される紫外線ＬＥＤ２０から流路区画体１０の外部まで延びる導線等の信号線は、例えば、連結部１６ｄとしての複数のスポーク部内を通じて流路区画体１０の外部まで引き出すことができる。
【0049】
上流側環状フランジ部１６ｂは、外管部４０の流路上流側の一端から径方向Ｂの外側に突出している。また、下流側環状フランジ部１６ｃは、外管部４０の流路下流側の他端から径方向Ｂの外側に突出している。
【0050】
ここで、本実施形態の流路区画体１０は、流入口部１２及び流入部１４を構成する流路入口部材２００と、流出口部１３及び流出部１５を構成する流路出口部材３００と、二重管部１６を構成する二重管部材４００と、が接続されることで形成されている。
【0051】
具体的に、二重管部材４００の上述の上流側環状フランジ部１６ｂは、流路入口部材２００の上述の環状フランジ部１４ｃと、ボルト及びナット、ロックピン等の接合部材を用いて接合される。重ね合わされた上流側環状フランジ部１６ｂ及び環状フランジ部１４ｃは、周方向の異なる位置で、ボルト等の接合部材を用いて接合される。より具体的に、本実施形態の上流側環状フランジ部１６ｂ及び環状フランジ部１４ｃそれぞれには、複数のボルト挿通孔が形成されている。この複数のボルト挿通孔は、周方向に所定間隔を空けて複数配置されている。また、この複数のボルト挿通孔は、周方向全域に亘って形成されている。上流側環状フランジ部１６ｂ及び環状フランジ部１４ｃは、互いのボルト挿通孔が連通するように重ね合わされ、このボルト挿通孔を利用して、ボルト及びナットを用いて接合される。これにより、流路入口部材２００及び二重管部材４００は、流入空間１４ａと環状処理空間１６ａとが液密な状態で接続される。なお、二重管部材４００の上述の下流側環状フランジ部１６ｃと、流路出口部材３００の上述の環状フランジ部１５ｃと、の接合についても同様である。これにより、流路出口部材３００及び二重管部材４００は、流出空間１５ａと環状処理空間１６ａとが液密な状態で接続される。
【0052】
但し、流路区画体１０は、流入部１４、流出部１５及び二重管部１６が、分離不能に一体で形成されていてもよい。しかしながら、本実施形態の流路区画体１０のように、流入部１４を構成する流路入口部材２００、流出部１５を構成する流路出口部材３００、及び、二重管部１６を構成する二重管部材４００は、相互に着脱可能な構成とすることが好ましい。このようにすることで、例えば、紫外線ＬＥＤ２０の故障時などにおいて、二重管部材４００を流路入口部材２００及び流路出口部材３００から着脱することにより、内管部３０が保持する紫外線ＬＥＤ２０の洗浄、交換等を容易に行うことができる。つまり、水処理装置１の保守点検作業の効率を高めることができる。
【0053】
なお、二重管部１６の内管部３０は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅などの熱伝導率の高い金属により構成されている。このようにすることで、紫外線ＬＥＤ２０の冷却効率を高めることができる。また、流路区画体１０のうち上述の内管部３０を除く部分についても、内管部３０と同様、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅などの金属により構成することができる。
【0054】
一例として、外管部４０の内径ＩＤ１を１００ｍｍ～５００ｍｍとした場合には、内管部３０の内径ＩＤ２を４０ｍｍ～２００ｍｍ、内管空間３０ａの軸方向長さＬを４０ｍｍ～６００ｍｍの範囲で設定することが好ましい。また、別の一例として、外管部４０の内径ＩＤ１を５００ｍｍ～１０００ｍｍとした場合には、内管部３０の内径ＩＤ２を２００ｍｍ～６００ｍｍ、内管空間３０ａの軸方向長さＬを２００ｍｍ～１２００ｍｍの範囲で設定することが好ましい。これら２つの例のように各部の寸法を設定すれば、内管部３０内の被処理水の上述した循環経路を容易に形成することができる。特に、Ｌ／ＩＤ２が０．１以上となる寸法関係とすることが好ましく、１以上～１０未満となる寸法関係とすることがより好ましい。また、ＩＤ２／ＩＤ１が０．３≦ＩＤ２／ＩＤ１≦０．８となる寸法関係にすることが好ましく、０．４≦ＩＤ２／ＩＤ１≦０．７となる寸法関係とすることがより好ましい。このようにすることで、内管部３０内に被処理水が流入し易く、かつ、流入した被処理水が内管空間３０ａの流路上流側の端部まで行き届き易くなる。これにより、内管部３０内で被処理水が滞留し難い循環経路を、より形成し易くなる。
【0055】
また、流路区画体１０の本体部１１内の全体容積に対する内管部３０内の容積の比を０．２～０．８となるように設定することが好ましい。このようにすることで、内管部３０内の被処理水の上述した循環経路を、より容易に形成することができる。
【0056】
［紫外線ＬＥＤ２０］
図４は、内管部３０の周壁に保持されている状態の紫外線ＬＥＤ２０の概要を示す概要図である。図４に示すように、紫外線ＬＥＤ２０は、紫外線光源としてのＬＥＤ素子２１と、このＬＥＤ素子２１を支持するＬＥＤ基板２２と、ＬＥＤ素子２１及びＬＥＤ基板２２を被覆するガラス被覆材２３と、を備える。
図４は、内管部３０の周壁に保持されている状態の紫外線ＬＥＤ２０の概要を示す概要図である。図４に示すように、紫外線ＬＥＤ２０は、紫外線光源としてのＬＥＤ素子２１と、このＬＥＤ素子２１を支持するＬＥＤ基板２２と、ＬＥＤ素子２１及びＬＥＤ基板２２を被覆するガラス被覆材２３と、を備える。
【0057】
ＬＥＤ素子２１の中心波長又はピーク波長は、例えば処理対象微生物の感受性に応じて、適宜設定することができる。本実施形態のＬＥＤ素子２１は、中心波長又はピーク波長が約２００ｎｍ～３５０ｎｍの範囲に含まれる深紫外光を出力する。特に、ＬＥＤ素子２１は、殺菌効率の高い波長である２６０ｎｍ～３００ｎｍ付近の紫外光を出力することが好ましい。このようなＬＥＤ素子２１として、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）を用いた構成が知られている。
【0058】
ＬＥＤ基板２２は電気回路を備えている。ＬＥＤ素子２１は、ＬＥＤ基板２２の電気回路に電気的に接続されている。紫外線ＬＥＤ２０は、ＬＥＤ基板２２を内管部３０の外周面に取り付けることで、内管部３０の周壁に保持されている。
【0059】
また、ＬＥＤ基板２２の電気回路は、信号線５０と電気的に接続されている。図４に示すように、信号線５０は、内管部３０の周壁に形成された貫通孔を通じて、内管部３０の外周面側から内周面側に引き出されるように配線されている。信号線５０は、内管部３０の内周面に沿って配線され、上述した連結部１６ｄ（図３参照）を通じて、流路区画体１０の外部に引き出される。なお、信号線５０の外周面は、内部導体の外周を被覆する絶縁材により構成されている。
【0060】
図３に示すように、内管部３０の外周面には、複数の紫外線ＬＥＤ２０が取り付けられている。具体的に、本実施形態では、内管部３０の周方向の異なる位置に複数の紫外線ＬＥＤ２０が取り付けられている。また、本実施形態では、内管部３０の軸方向Ｃの異なる位置に複数の紫外線ＬＥＤ２０が取り付けられている。紫外線ＬＥＤ２０の取り付け数、及び、取り付け位置は、紫外線ＬＥＤ２０の性能、被処理水に含まれるクリプトスポリジウムや病原細菌などの処理対象微生物の種類、被処理水の流速、流路区画体１０の流路構成など、に応じて適宜設計することができる。また、図４では、１つの紫外線ＬＥＤ２０が、１つのＬＥＤ素子２１を備える構成を示しているが、１つの紫外線ＬＥＤ２０が、複数のＬＥＤ素子２１を備えてもよい。かかる場合には、例えば、ＬＥＤ基板２２上に複数のＬＥＤ素子２１が支持され、これら複数のＬＥＤ素子２１を覆うようにガラス被覆材２３が被覆される。
【0061】
以上のように、本実施形態の水処理装置１では、被処理水は、流路区画体１０の外部から、流入口１２ａ、流入空間１４ａ、環状処理空間１６ａ、流出空間１５ａ、流出口１３ａの順に進み、流路区画体１０の外部へと排出される。被処理水は、この一連の流れにおいて、環状処理空間１６ａを通過する際に、紫外線ＬＥＤ２０により紫外線処理される。また、環状処理空間１６ａを通過した被処理水の作用により、内管部３０の内管空間３０ａでの被処理水の上述した循環経路（図１参照）が形成される。そのため、内部を循環する被処理水により内管部３０は常に冷却された状態となり、内管部３０に保持されている紫外線ＬＥＤ２０は、内管部３０を介して冷却される。
【0062】
次に、水処理装置１の大型化について説明する。図５は、図２に示す水処理装置１を更に大型化した状態を示す断面図である。図５では、流路口部１２及び流出口部１３の位置のみに、破線矢印により被処理水の流れを示している。上述したように、図２に示す流路区画体１０は、流入口部１２及び流入部１４を構成する流路入口部材２００と、流出口部１３及び流出部１５を構成する流路出口部材３００と、二重管部１６を構成する二重管部材４００と、が接続されることで形成されているが、図５に示すように、二重管増設部材５００を用いることにより、流路区画体１０を更に大型化することができる。これにより、二重管部材４００の環状処理空間１６ａを延長させ、紫外線処理能力を更に高めることができる。
【0063】
図５に示す水処理装置１の流路区画体１０は、流路入口部材２００、流路出口部材３００、二重管部材４００、及び、二重管増設部材５００により構成されている。流路入口部材２００、流路出口部材３００及び二重管部材４００は図２と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0064】
二重管増設部材５００は、増設内管部５３０としての円筒状の管部と、この増設内管部５３０の径方向Ｂの外側を取り囲む増設外管部５４０としての円筒状の管部と、上流側環状フランジ部５１６ｂと、下流側環状フランジ部５１６ｃと、連結部（不図示）と、を備える。増設外管部５４０、上流側環状フランジ部５１６ｂ、下流側環状フランジ部５１６ｃ及び連結部それぞれは、二重管部材４００の外管部４０、上流側環状フランジ部１６ｂ、下流側環状フランジ部１６ｃ及び連結部１６ｄそれぞれと同様であるためここでは説明を省略する。
【0065】
二重管増設部材５００の増設内管部５３０は、二重管部材４００の内管部３０と比較して、増設内管部５３０の内部に形成されている増設内管空間５３０ａの流路上流側の端部が閉鎖されていない点で構成が相違している。つまり、増設内管部５３０の流路上流側及び流路下流側の端部はいずれも開放端である。なお、増設内管部５３０は、内管部３０と同様、紫外線ＬＥＤ２０を保持している。
【0066】
図５に示すように、二重管部材４００の流路下流側に二重管増設部材５００を接続することにより、二重管部材４００の内管部３０の流路下流側の開放端と、二重管増設部材５００の増設内管部５３０の流路上流側の開放端と、を接続することができる。これにより、二重管部材４００の内管部３０内の内管空間３０ａと、二重管増設部材５００の増設内管部５３０内の増設内管空間５３０ａと、を連通させることができる。
【0067】
内管空間３０ａ及び増設内管空間５３０ａは、例えば、内管部３０の開放端と増設内管部５３０の開放端との間に弾性体等のシール部材を挟み込ませて介在させることで、液密に連通する。
【0068】
更に、図５に示すように、二重管部材４００の流路下流側に二重管増設部材５００を接続することにより、二重管部材４００の環状処理空間１６ａの流路下流側と、二重管増設部材５００の増設環状処理空間５１６ａの流路上流側と、を連通させることができる。換言すれば、二重管部材４００の環状処理空間１６ａを、二重管増設部材５００の増設環状処理空間５１６ａにより延長することができる。そのため、被処理水が紫外線ＬＥＤ２０により紫外線処理される領域が長くなり、水処理装置１の紫外線処理能力が更に高められる。
【0069】
なお、二重管部材４００及び二重管増設部材５００は、上述した二重管部材４００及び流路入口部材２００の接続構成と同様、環状フランジ部を利用して接続される。このような接続構成とすることで、二重管増設部材５００を容易に増設することができる。
【0070】
以上のように、二重管部材４００の流路下流側に二重管増設部材５００を接続することにより、流路区画体１０を更に大型化し、水処理装置１の紫外線処理能力が更に高めることができる。
【0071】
なお、図５に示す例では、流路出口部材３００と二重管部材４００との間に１つの二重管増設部材５００を増設したが、２つ以上の任意の数の二重管増設部材５００を増設してもよい。このように、任意の数の二重管増設部材５００を増設可能とすることで、水処理装置１における流路入口部材２００及び流路出口部材３００の位置についても固定されず、二重管増設部材５００の増設数に対応させた位置とすることができる。つまり、流入口１２ａ及び流出口１３ａの位置の設計自由度を向上させることができる。逆に、流路入口部材２００及び流路出口部材３００の位置が固定されている場合であっても、二重管増設部材５００の増設数を調整することにより、流路入口部材２００及び流路出口部材３００の固定位置に合わせた流路区画体１０を実現できる。
【0072】
次に、上述した水処理装置１の変形例について説明する。図６は、上述した水処理装置１の第１変形例としての水処理装置１００ａの概要を示す概要図である。図６では、破線矢印により被処理水の流れを示している。図６に示す水処理装置１００ａは、図１に示す水処理装置１と比較して、流入口部１２及び流出口部１３の位置が異なり、その他の構成は共通する。そのため、ここでは水処理装置１００ａと図１に示す水処理装置１の相違点のみについて説明し、共通する構成の説明は省略する。
【0073】
図６に示すように、水処理装置１００ａの流入口部１２は、本体部１１の軸方向Ｃの一端側に位置する底面から軸方向Ｃの外側（図６では左側）に向かって突出している。また、図６に示すように、水処理装置１００ａの流出口部１３は、本体部１１の軸方向Ｃの他端側に位置する底面から軸方向Ｃの外側（図６では右側）に向かって突出している。
【0074】
図１に示す水処理装置１では、流入口部１２及び流出口部１３が、流路区画体１０の略円筒状の本体部１１の外周面から径方向Ｂの外側に突出しているため、環状処理空間１６ａの被処理水の流速及び圧力について、周方向の位置によるばらつきが生じる。具体的に、図１に示す水処理装置１では、流入口部１２及び流出口部１３が設けられている周方向の位置に対して径方向Ｂで対向する反対側（図１では下側）で、環状処理空間１６ａの被処理水の流速及び圧力が高くなる傾向がある。
【0075】
これに対して、流入口部１２及び流出口部１３を図６に示す位置に配置することで、環状処理空間１６ａの周方向の位置による被処理水の流速差及び圧力差を軽減できる。そのため、環状処理空間１６ａの周方向の位置による紫外線処理能力の差を軽減することができる。
【0076】
図７は、上述した水処理装置１の第２変形例としての水処理装置１００ｂの概要を示す概要図である。図７では、破線矢印により被処理水の流れを示している。図７に示す水処理装置１００ｂは、図１に示す水処理装置１と比較して、ガイド部６０の有無が異なり、その他の構成は共通する。そのため、ここでは水処理装置１００ｂと図１に示す水処理装置１の相違点のみについて説明し、共通する構成の説明は省略する。
【0077】
図７に示す流路区画体１０は、内管部３０よりも流路下流側にガイド部６０を備える。ガイド部６０は、内管部３０の開放口３１を通じて内管空間３０ａに被処理水を案内する。
【0078】
より具体的に、図７に示す流路区画体１０の流路１０ａを区画する内壁は突出部６０ａを備える。図７に示すように、突出部６０ａは、内管部３０よりも流路下流側で、内管部３０の開放口３１と、内管部３０の軸方向Ｃで対向する位置に設けられている。つまり、突出部６０ａは、流路区画体１０の内壁のうち、流路区画体１０の本体部１１の軸方向Ｃの流路下流側に位置する部分に設けられている。この突出部６０ａは、流路区画体１０の内壁から開放口３１に向かって突出している。突出部６０ａは、例えば、開放口３１側の頂部６０ａ１に向かって細くなる錐状又は錐台状の突起によりとすることができる。図７に示す例では、ガイド部６０が突出部６０ａにより構成されている。このようなガイド部６０を設けることで、図７に示すように、環状処理空間１６ａを通過する被処理水を、より効率的に内管部３０内に誘導することができる。そのため、内管部３０に保持される紫外線ＬＥＤ２０の冷却効率を、より高めることができる。
【0079】
図７では、ガイド部６０を上述の突出部６０ａにより構成しているが、被処理水の流れをガイドし、内管部３０内に被処理水を誘導する構成であれば、その構成は特に限定されない。したがって、ガイド部６０は、錐状又は錐台状の突起に限られない。また、ガイド部６０を、流路区画体１０の内壁の別の位置に設けてもよい。したがって、ガイド部６０は、例えば、内管部３０よりも流路下流側で、内管部３０の軸方向Ｃと直交するように突出する突出部であってもよい。また、ガイド部６０を、流路区画体１０の内壁に複数設けてもよい。更に、ガイド部６０を、流路区画体１０の流路１０ａ内に取り付ける別部材により構成してもよい。
【0080】
図８は、上述した水処理装置１の第３変形例としての水処理装置１００ｃの概要を示す概要図である。図８では、流路口部１２及び流出口部１３の位置のみに、破線矢印により被処理水の流れを示している。図８に示す水処理装置１００ｃは、図１に示す水処理装置１と比較して、内管部３０の数、及び、ガイド部６０の有無、が異なる。図８に示すように、流路区画体１０内の流路１０ａにおいて、複数の内管部３０を配置してもよい。複数の内管部３０は、送水方向Ａに離間して配置されている。図８では、３つの内管部３０の中心軸が一致するように、３つの内管部３０が軸方向Ｃに一列に配置されている。
【0081】
また、図８に示すように、内管部３０の流路上流側の底面には、ガイド部６０としての突出部６０ａを設けてもよい。このようにすることで、ガイド部６０が設けられた内管部３０よりも流路上流側に位置する別の内管部３０の内管空間３０ａに、被処理水を誘導することができる。
【0082】
図９は、上述した水処理装置１の第４変形例としての水処理装置１００ｄの概要を示す概要図である。図９では、破線矢印により被処理水の流れを示している。図９に示す水処理装置１００ｄは、図１に示す水処理装置１と比較して、内管部３０の流路下流側の開放端の形状が異なり、その他の構成は共通する。そのため、ここでは水処理装置１００ｄと図１に示す水処理装置１の相違点のみについて説明し、共通する構成の説明は省略する。
【0083】
図９に示す内管部３０の流路下流側の端面は、内管部３０の軸方向Ｃに対して傾斜している。開放口３１は、この傾斜する端面により形成されている。換言すれば、図９に示す内管部３０の流路下流側の環状の端面は、軸方向Ｃに傾斜する環状の平面により構成されている。
【0084】
このような構成とすることで、内管部３０の開放端を構成する環状平面の先端３３側と基端３４側とで、被処理水の流速差及び圧力差を生じさせることができる。そのため、ベルヌーイの定理に基づく被処理水の内管部３０内での循環を、より促進することができる。
【0085】
また、図９に示すように、内管部３０の開放端の先端３３がある周方向の位置は、流入口部１２及び流出口部１３が設けられている周方向の位置と、径方向Ｂで対向している。図９に示す水処理装置１００ｄにおいて、環状処理空間１６ａを通過する被処理水の流速及び圧力は、流入口部１２及び流出口部１３が設けられている周方向の位置（内管部３０の開放端の基端３４がある周方向の位置）よりも、内管部３０の開放端の先端３３がある周方向の位置で高くなる。そのため、図９に示す水処理装置１００ｄでは、図９に示す内管部３０の周壁に取り付けられる紫外線ＬＥＤ２０の数を、内管部３０の開放端の先端３３の周方向位置を含む所定の周方向領域で、内管部３０の開放端の基端３４の周方向位置を含む所定の周方向領域よりも、多くしている。これにより、環状処理空間１６ａの周方向位置による被処理水の流速差に基づく紫外線処理能力のばらつきを、軽減することができる。
【0086】
図１０は、上述した水処理装置１の第５変形例としての水処理装置１００ｅの断面図である。図１０では、流路口部１２及び流出口部１３の位置のみに、破線矢印により被処理水の流れを示している。図１０に示す水処理装置１００ｅは、図１、図２等に示す水処理装置１と比較して、内管部３０の開放端の位置が異なり、その他の構成は共通する。そのため、ここでは水処理装置１００ｅと図１、図２等に示す水処理装置１の相違点のみについて説明し、共通する構成の説明は省略する。
【0087】
図１０に示す内管部３０は、流路下流側で閉鎖されている。その一方で、図１０に示す内管部３０は、流路上流側で開放されている。より具体的に、図１０に示す内管部３０の内部に形成されている内管空間３０ａは、保持領域ＧＡに対して流路下流側で閉鎖されている。その一方で、図１０に示す内管空間３０ａは、保持領域ＧＡに対して流路上流側で開放されている。すなわち、図１０に示す内管部３０の流路上流側の端部は、開放口３１が形成されている開放端である。開放口３１は、内管部３０の流路上流側の環状の端面により形作られている。開放口３１の大きさは、内管部３０の軸方向Ｃに直交する内管空間３０ａの断面積と同じである。つまり、内管空間３０ａの流路上流側の端部は、部分的にも閉鎖されていない。その一方で、図１０に示す内管部３０の流路下流側の端部には、内管空間３０ａを閉鎖する底板部３２が設けられている。内管空間３０ａの流路下流側の端部は、底板部３２により完全に閉鎖されている。
【0088】
図２等に示すような内管部３０にすると、流路１０ａ内に未処理水が滞留し難く、図１０に示す構成と比較して、紫外線処理の効率が高い。これに対して、図１０に示すような内管部３０とすれば、図２等に示す構成と比較して、底板部３２を紫外線ＬＥＤ２０の保持領域ＧＡとして利用し易くなる。図２等に示す内管部３０の底板部３２の流路上流側の面に紫外線ＬＥＤ２０を取り付けると、流入口部１２から流入し得る小石や粒子が直接的にガラス被覆材２３（図４参照）に衝突する可能性がある。そのため、紫外線ＬＥＤ２０が破損するおそれがある。これに対して、図１０に示す内管部３０の底板部３２の流路下流側の面は、小石や粒子は衝突し難い。そのため、図１０に示す内管部３０の底板部３２は、紫外線ＬＥＤ２０の保持領域ＧＡとして利用し易く、より多くの紫外線ＬＥＤ２０を配置することができる。但し、紫外線ＬＥＤ２０の数は、必要となる紫外線処理能力に応じて決定され、図１０に示すように、底板部３２を保持領域ＧＡとして利用しない構成であってもよい。
【0089】
また、図１０の流路区画体１０の本体部１１内の全体容積に対する内管部３０内の容積の比を０．１～０．８となるように設定することが好ましい。このようにすることで、内管部３０内で未処理水が滞留することを、より抑制できる。
【0090】
本発明に係る水処理装置は、上述した実施形態及び変形例に記載されている具体的な構成に限られず、特許請求の範囲を逸脱しない限り、種々の変形・変更が可能である。上述した実施形態及び変形例に示す水処理装置では、複数の紫外線ＬＥＤが内管部の周壁の外周面に取り付けられているが、１つ以上の紫外線ＬＥＤを、内管部の底板部の外面に更に取り付けてもよい。但し、上述したように、底板部の外面に紫外線ＬＥＤを取り付ける場合には、図１０に示す内管部３０の構成を採用することが好ましい。また、上述した実施形態及び変形例に示す水処理装置の流路内に、内管部内の被処理水に乱流を引き起こすような乱流形成部材を更に配置してもよい。乱流形成部材としては、例えば、内管部の開放口の近傍に配置される球状体などが挙げられる。
【0091】
以下、本発明に係る水処理装置の更なる変形例について説明する。
【0092】
図１１は、図１に示す水処理装置１の第６変形例としての水処理装置１００ｆの概要を示す概要図である。図１１に示す水処理装置１００ｆは、図１に示す水処理装置１と比較して、流路区画体１０が、内管部３０の径方向Ｂ外側に位置する流路１０ａに面する内壁に凸部７０を備える点で相違し、その他の構成は共通している。
【0093】
図１１に示すように、流路区画体１０の内部には、被処理水が流れる流路１０ａが形成されている。紫外線ＬＥＤ２０は、流路１０ａ内を流れる被処理水に対して紫外線を照射する。これにより、流路１０ａ内を流れる被処理水を紫外線処理することができる。
【0094】
図１１に示すように、流路区画体１０は内管部３０を備える。内管部３０は、流路１０ａ内において、送水方向Ａに向かって延在している。図１１に示すように、紫外線ＬＥＤ２０は、内管部３０の周壁の保持領域ＧＡに保持されている。また、紫外線ＬＥＤ２０は、内管部３０の径方向Ｂの外側の環状処理空間１６ａを流れる被処理水に向かって紫外線を照射可能である。
【0095】
内管部３０は、流路上流側で閉鎖されている。その一方で、内管部３０は、流路下流側で開放されている。但し、内管部３０は、流路下流側で閉鎖され、流路上流側で開放されていてもよい。
【0096】
上述したように、図１１に示す流路区画体１０は、内管部３０の径方向Ｂの外側に位置する流路に面する内壁に凸部７０を備える。このような凸部７０を設けることにより、紫外線ＬＥＤ２０から紫外線が照射される、内管部３０の径方向Ｂの外側の位置において、被処理水が滞留し易くなる。そのため、紫外線ＬＥＤ２０による紫外線処理の効率を高めることができる。
【0097】
具体的に、図１１に示す流路区画体１０は、内管部３０の外周面から径方向Ｂの外側に向かって突出する凸部７０を備える。また、図１１に示す流路区画体１０は、外管部４０の内周面から径方向Ｂの内側に向かって突出する凸部７０を備える。図１１に示すように、内管部３０の外周面から突出する凸部７０の軸方向Ｃの位置と、外管部４０の内周面から突出する凸部７０の軸方向Ｃの位置と、は異なる。但し、凸部７０は、内管部３０の外周面、及び、外管部４０の内周面、いずれか一方のみから突出していてもよい。内管部３０の周壁に紫外線ＬＥＤ２０が配置されることを考慮すれば、凸部７０は、少なくとも外管部４０の内周面から突出していることが好ましい。内管部３０の外周面、及び、外管部４０の内周面、の両方から凸部７０を突出させる構成とすることで、被処理水が、より滞留し易くなる。そのため、紫外線ＬＥＤ２０による被処理水の紫外線処理の効率を、より高めることができる。
【0098】
また、図１１に示す流路区画体１０は、軸方向Ｃの異なる位置に配置される複数の凸部７０を備える。より具体的に、本例の流路区画体１０は、内管部３０の外周面から突出する複数の凸部７０を備える。また、本例の流路区画体１０は、外管部４０の内周面から突出する複数の凸部７０を備える。内管部３０の外周面から突出する凸部７０と、外管部４０の内周面から突出する凸部７０とは、軸方向Ｃに交互に配置されている。このように、凸部７０を軸方向Ｃの異なる位置に配置することで、凸部７０を軸方向Ｃの一箇所のみに配置する場合と比較して、内管部３０の径方向Ｂの外側を流れる被処理水が、より滞留し易くなる。そのため、紫外線ＬＥＤ２０による被処理水の紫外線処理の効率を、より高めることができる。
【0099】
凸部７０は、例えば、内管部３０の外周面から径方向Ｃの外側に突出する環状板又は螺旋板としてもよい。また、凸部７０は、外管部４０の内周面から径方向Ｃの内側に突出する環状板又は螺旋板としてもよい。更に、凸部７０は、例えば、内管部３０の外周面、及び、外管部４０の内周面、の周方向に所定距離を隔てて複数配置されている板状突起であってもよい。このように、凸部７０は、内管部３０の径方向Ｂの外側で、被処理水の流れを阻害して、被処理水を滞留させるものであれば、その形状は特に限定されない。
【0100】
凸部７０の構成材料は、例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥなどのフッ素系樹脂とすることが好ましい。フッ素系樹脂は、例えばステンレス等の金属と比較して、絶対反射率が高く、かつ、拡散反射比率が高い。そのため、内管部３０の径方向Ｂの外側を流れる被処理水の紫外線処理の効率を高めることができる。
【0101】
図１２は、図１に示す水処理装置１の第７変形例としての水処理装置１００ｇの概要を示す概要図である。具体的に、図１２（ａ）は、水処理装置１００ｇの断面概要図であり、図１２（ｂ）は、水処理装置１００ｇを本体部１１の底面側から見た側面概要図である。
【0102】
【0103】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示す流路区画体１０は、内管部３０を含む略円筒状の本体部１１と、この本体部１１の外周面から径方向Ｂの外側に向かって突出する流入口部１２と、本体部１１の外周面から径方向Ｂの外側に向かって突出する流出口部１３と、を備える。本体部１１は、内管部３０と、この内管部３０の径方向Ｂの外側を覆う外管部４０と、を備える。
【0104】
図１２（ｂ）に示すように、流入口部１２は、本体部１１の外周面との連結位置から、本体部１１の外周面の法線方向Ｄに対して傾斜する方向に延在している。このようにすることで、流入口部１２から本体部１１内に流入した被処理水は、内管部３０の径方向Ｂの外側で、外管部４０の内周面に沿うように、内管部３０の周囲を旋回しながら送水方向Ａに進行し易くなる（図１２（ａ）、図１２（ｂ）における破線矢印参照）。つまり、内管部３０の周囲で、被処理水の旋回流が発生し易くなる。そのため、被処理水が、内管部３０の径方向Ｂの外側を、直線状に送水方向Ａに移動する場合と比較して、被処理水が内管部３０の径方向Ｂの外側に滞留する時間を長くすることができる。これにより、紫外線ＬＥＤ２０による紫外線処理の効率を高めることができる。
【0105】
なお、図１２に示す流入口部１２は、本体部１１の外周面から直線状に延在する円筒状の形状であるが、この構成に限られない。流入口１２は、例えば、本体部１１の外周面から湾曲して延在していてもよく、角筒状の形状であってもよい。
【0106】
更に、図１２に示す水処理装置１００ｇでは、流入口部１２のみならず、流出口部１３についても、本体部１１の外周面との連結位置から、本体部１１の外周面の法線方向Ｄに対して傾斜する方向に延在している。特に、図１２に示す例では、図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、流入口部１２及び流出口部１３は、略円筒状の本体部１１の同じ半筒部分で、略平行な方向に延在している。また、図１２に示す例では、図１２（ｂ）に示すように、流入口部１２及び流出口部１３は、略円筒状の本体部１１の周方向で異なる位置に配置されている。このようにすることで、被処理水の旋回流が、内管部３０の流路下流側で、流出口部１３に進入し易くなる。但し、被処理水の旋回流が、内管部３０の流路下流側で、流出口部１３に進入し難いように、流出口部１３が本体部１１に連結される本体部１１の周方向における位置を、他の位置にしてもよい。
【0107】
図１３は、図１に示す水処理装置１の第８変形例としての水処理装置１００ｈの概要を示す概要図である。図１３に示す水処理装置１００ｈは、図１に示す水処理装置１と比較して、流入口部１２及び流出口部１３の位置が相違する。また、図１３に示す水処理装置１００ｈは、図１に示す水処理装置１と比較して、紫外線ＬＥＤ２０の配置位置、及び、配置分布、が相違する。図１３に示す水処理装置１００ｈのその他の構成は、図１に示す水処理装置１と共通する。
【0108】
流入口部１２及び流出口部１３の位置は、図６に示す第１変形例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0109】
図１３に示す水処理装置１００ｈでは、第１発光部７１と、第２発光部７２と、を備える。第１発光部７１は、紫外線ＬＥＤ２０を含み、内管部３０の周壁の保持領域ＧＡに保持され、内管部３０の径方向Ｂの外側を流れる被処理水に向かって紫外線を照射することができる。より具体的に、図１３に示す第１発光部７１は、保持領域ＧＡに保持される複数の紫外線ＬＥＤ２０により構成されている。また、第２発光部７２は、紫外線ＬＥＤ２０を含み、内管部３０の底壁としての底板部３２に保持され、底板部３２の流路上流側を流れる被処理水に向かって紫外線を照射することができる。
【0110】
このように、内管部３０の周壁に保持される紫外線ＬＥＤ２０を含む第１発光部７１に加えて、内管部３０の流路上流側の底壁としての底板部３２に保持される紫外線ＬＥＤ２０を含む第２発光部７２を設けることで、紫外線処理の効率を高めることができる。
【0111】
特に、図１３に示す例では、流入口部１２が本体部１１の軸方向Ｃの底面から軸方向Ｃの外側（図２では左側）に向かって突出しているため、流入口部１２から本体部１１内に流入する被処理水は、内管部３０の底板部３２に跳ね返り、底板部３２の流路上流側に滞留し易い。そのため、底板部３２に設ける第２発光部７２については、単位面積当たりの発光面積を大きくし、被処理水の紫外線処理の効率を、より高めることが好ましい。特に、被処理水は、内管部３０の径方向Ｂの外側の位置よりも、内管部３０の流路上流側の位置で滞留し易い。そのため、第２発光部７２での単位面積当たりの発光面積は、例えば、第１発光部７１での単位面積当たりの発光面積よりも大きくすることが好ましい。このようにすれば、被処理水の紫外線処理の効率を、より高めることができる。なお、単位面積当たりの発光面積は、例えば、単位面積当たりに配置される紫外線ＬＥＤ２０の数を増減させることで調整することができる。
【0112】
また、第１発光部７１での発光面積は、流路上流側よりも流路下流側で大きくなるようにすることが好ましい。図１３に示す水処理装置１００ｈにおいて、被処理水の内管部３０の径方向Ｂの外側の位置における流速は、流路上流側よりも流路下流側で遅くなる。そのため、第１発光部７１での発光面積を流路下流側で大きくすることで、内管部３０の径方向Ｂの外側の位置における、被処理水の紫外線処理の効率を、より高めることができる。
【0113】
なお、図１３において、第２発光部７２の任意の位置での単位面積当たりの発光面積は、第１発光部７１の任意の位置での単位面積当たりの発光面積よりも大きい。
【0114】
図１４は、図１に示す水処理装置１の第９変形例としての水処理装置１００ｉの概要を示す概要図である。図１４に示す水処理装置１００ｉは、図１３に示す水処理装置１００ｈに加えて、第３発光部７３及び第４発光部７４を備える点で構成が相違するが、その他の構成は図１３に示す水処理装置１００ｈと共通する。
【0115】
図１４に示すように、第３発光部７３は、紫外線ＬＥＤ２０を含み、内管部３０より流路上流側で流路１０ａに面する流路区画体１０の内壁に保持されている。そして、第３発光部７３は、内管部３０より流路上流側の流路１０ａを流れる被処理水に向かって紫外線を照射できる。第１発光部７１及び第２発光部７２に加えて、第３発光部７３を設けることで、被処理水の紫外線処理の効率を、より高めることができる。
【0116】
また、図１４に示すように、第４発光部７４は、紫外線ＬＥＤ２０を含み、内管部３０より流路下流側で流路１０ａに面する流路区画体１０の内壁に保持されている。そして、第４発光部７４は、内管部３０より流路下流側の流路１０ａを流れる被処理水に向かって紫外線を照射できる。第１発光部７１及び第２発光部７２に加えて、第４発光部７４を設けることで、被処理水の紫外線処理の効率を、より高めることができる。
【0117】
なお、第３発光部７３は、内管部３０の流路上流側で、本体部１１の内周面の周方向全域に亘って配置されていることが好ましい。更に、第３発光部７３は、流入口部１２が設けられている本体部１１の軸方向Ｃの一端側（図１４では左側）の底板部の内面にも、配置されていることが好ましい。このようにすることで、被処理水の紫外線処理の効率を、更に高めることができる。
【0118】
また、第４発光部７４についても、内管部３０の流路下流側で、本体部１１の内周面の周方向全域に亘って配置されていることが好ましい。更に、第４発光部７４は、流出口部１３が設けられている本体部１１の軸方向Ｃの他端側（図１４では右側）の底板部の内面にも、配置されていることが好ましい。このようにすることで、被処理水の紫外線処理の効率を、更に高めることができる。
【0119】
図１５は、図１に示す水処理装置１の第１０変形例としての水処理装置１００ｊの斜視図である。図１６は、図１５に示す水処理装置１００ｊについての内管部３０の軸方向Ｃに沿う断面での断面図である。図１５では、内管部３０の周壁に保持される紫外線ＬＥＤ２０の一部が省略して描かれている（図１５において省略部分を二点鎖線により表示）。図１５、図１６に示す水処理装置１００ｊは、図１に示す水処理装置１と比較して、主に内管部３０の支持構成が相違する。
【0120】
図１５、図１６に示す流路区画体１０は、内管部３０の軸方向Ｃに延在し、内管部３０を内管部３０の流路上流側及び流路下流側から支持する支持部７５を備える。より具体的に、図１５、図１６に示す支持部７５は、内管部３０の底板部３２から流路上流側に突出する棒状の上流支持部７５ａと、内管部３０の解放端から流路下流側に突出する棒状の下流支持部７５ｂと、を備える。上流支持部７５ａ及び下流支持部７５ｂは、軸方向Ｃに直線状に延在しており、本体部１１の軸方向Ｃの両側の底板部１１ｂに対して、ボルト等の締結部材により着脱可能に締結されている。
【0121】
図１５、図１６に示すように、本体部１１の片側の底板部１１ｂは、本体部１１のその他の部分から着脱可能なカバー部材７６により構成されている。そのため、図１５、図１６に示す水処理装置１００ｊによれば、本体部１１の軸方向Ｃの一方側（図１５、図１６では左側）の底板部１１ｂから締結部材を取り外し、内管部３０及び支持部７５を、カバー部材７６と共に、本体部１１の軸方向Ｃの他方側（図１５、図１６では右側）から、引き出すことができる。このようにすることで、簡単に内管部３０を外部に取り出すことができる。そのため、図１５、図１６に示す水処理装置１００ｊによれば、内管部３０の保守点検、交換等が容易になる。
【0122】
【0123】
図１７は、図１に示す水処理装置１の第１１変形例としての水処理装置１００ｋの断面図である。具体的に、図１７（ａ）は水処理装置１００ｋについての内管部３０の軸方向Ｃに沿う断面での断面図であり、図１７（ｂ）は水処理装置１００ｋについての内管部３０の軸方向Ｃに直交する断面での断面図である。図１７に示す水処理装置１００ｋは、図１５、図１６に示す内管部３０及び支持部７５が、流路１０ａ内に複数配置されている点で、図１５、図１６に示す水処理装置１００ｊと構成が相違する。図１７（ａ）、図１７（ｂ）に示すように、流路区画体１０は、周壁に紫外線ＬＥＤ２０を保持する内管部３０を複数備えてもよい。そして、図１７（ａ）に示すように、各内管部３０は、支持部７５により支持されていてもよい。図１７に示す流路区画体１０は、流路１０ａ内に４つの内管部３０を備えるが、内管部３０の数は特に限定されない。また、各内管部３０から突設される支持部７５の数についても特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【0124】
本発明は、水処理装置に関し、特に、被処理水に紫外光を照射する水処理装置に関する。
【符号の説明】
【0125】
１：水処理装置
１０：流路区画体
１０ａ：流路
１１：本体部
１１ａ：本体流路
１１ｂ：底板部
１２：流入口部
１２ａ：流入口
１３：流出口部
１３ａ：流出口
１４：流入部
１４ａ：流入空間
１４ｂ：流入管部
１４ｃ：環状フランジ部
１５：流出部
１５ａ：流出空間
１５ｂ：流出管部
１５ｃ：環状フランジ部
１６：二重管部
１６ａ：環状処理空間
１６ｂ：上流側環状フランジ部
１６ｃ：下流側環状フランジ部
１６ｄ：連結部
２０：紫外線ＬＥＤ
２１：ＬＥＤ素子
２２：ＬＥＤ基板
２３：ガラス被覆材
３０：内管部
３０ａ：内管空間
３１：開放口
３２：底板部
３３：開放端の先端
３４：開放端の基端
４０：外管部
５０：信号線
６０：ガイド部
６０ａ：突出部
６０ａ１：頂部
７０：凸部
７１：第１発光部
７２：第２発光部
７３：第３発光部
７４：第４発光部
７５：支持部
７５ａ：上流支持部
７５ｂ：下流支持部
７６：カバー部材
１００ａ～１００ｋ：水処理装置
２００：流路入口部材
３００：流路出口部材
４００：二重管部材
５００：二重管増設部材
５１６ａ：増設環状処理空間
５１６ｂ：上流側環状フランジ部
５１６ｃ：下流側環状フランジ部
５３０：増設内管部
５３０ａ：増設内管空間
５４０：増設外管部
Ａ：送液方向
Ｂ：内管部の径方向
Ｃ：内管部の軸方向
Ｄ：本体部の外周面の法線方向
Ｌ：内管空間の軸方向長さ
ＡＲ１、ＡＲ２：被処理水の流れ
ＧＡ：内管部の紫外線ＬＥＤの保持領域
ＩＤ１：外管部の内径
ＩＤ２：内管部の内径
１０：流路区画体
１０ａ：流路
１１：本体部
１１ａ：本体流路
１１ｂ：底板部
１２：流入口部
１２ａ：流入口
１３：流出口部
１３ａ：流出口
１４：流入部
１４ａ：流入空間
１４ｂ：流入管部
１４ｃ：環状フランジ部
１５：流出部
１５ａ：流出空間
１５ｂ：流出管部
１５ｃ：環状フランジ部
１６：二重管部
１６ａ：環状処理空間
１６ｂ：上流側環状フランジ部
１６ｃ：下流側環状フランジ部
１６ｄ：連結部
２０：紫外線ＬＥＤ
２１：ＬＥＤ素子
２２：ＬＥＤ基板
２３：ガラス被覆材
３０：内管部
３０ａ：内管空間
３１：開放口
３２：底板部
３３：開放端の先端
３４：開放端の基端
４０：外管部
５０：信号線
６０：ガイド部
６０ａ：突出部
６０ａ１：頂部
７０：凸部
７１：第１発光部
７２：第２発光部
７３：第３発光部
７４：第４発光部
７５：支持部
７５ａ：上流支持部
７５ｂ：下流支持部
７６：カバー部材
１００ａ～１００ｋ：水処理装置
２００：流路入口部材
３００：流路出口部材
４００：二重管部材
５００：二重管増設部材
５１６ａ：増設環状処理空間
５１６ｂ：上流側環状フランジ部
５１６ｃ：下流側環状フランジ部
５３０：増設内管部
５３０ａ：増設内管空間
５４０：増設外管部
Ａ：送液方向
Ｂ：内管部の径方向
Ｃ：内管部の軸方向
Ｄ：本体部の外周面の法線方向
Ｌ：内管空間の軸方向長さ
ＡＲ１、ＡＲ２：被処理水の流れ
ＧＡ：内管部の紫外線ＬＥＤの保持領域
ＩＤ１：外管部の内径
ＩＤ２：内管部の内径
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】