WO2013132918A1 - 紫外線照射装置 - Google Patents

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小林　伸次
法光 阿部
健志 出
昭彦 城田
竹内　賢治
相馬　孝浩
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株式会社 東芝
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an ultraviolet irradiation apparatus that performs sterilization and disinfection using ultraviolet rays.
  • Chemicals such as ozone and chlorine are used to sterilize and disinfect water and sewage, deodorize and decolorize industrial water, bleach pulp, and sterilize medical equipment.
  • UV rays have actions such as sterilization / disinfection / decolorization, deodorization / decoloration of industrial water, or bleaching of pulp, and ultraviolet treatment is performed in order to respond immediately to changes in water quality and quantity of water.
  • the diameter of the water channel becomes large due to the large amount of water. For this reason, there is a risk that the ultraviolet ray monitoring window of the ultraviolet ray monitor that monitors the ultraviolet lamp arranged at the center of the water channel and its installed parts may be vibrated and damaged by the water flow.
  • Embodiment of this invention aims at providing the ultraviolet irradiation device which can monitor the ultraviolet irradiation amount with respect to to-be-processed water, without damaging an ultraviolet monitor.
  • a reaction tank having an inlet for introducing the water to be treated and an outlet for discharging the treated water after the treatment, and the first protection at least both ends of which are fixed in the reaction tank.
  • a first ultraviolet lamp housed in a tube for subjecting the water to be treated to an ultraviolet irradiation treatment, and a second ultraviolet ray disposed in parallel with the first protective tube and having at least both ends fixed to the reaction vessel.
  • an ultraviolet ray monitor for monitoring the amount of ultraviolet ray irradiation, the ultraviolet ray irradiation device comprising an ultraviolet sensor that detects ultraviolet rays from the first ultraviolet lamp. I will provide a.
  • FIG. 1 is a flow figure showing the water treatment system of an embodiment.
  • FIG. 2 is an external view illustrating an example of the ultraviolet irradiation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a vertical cross section of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the horizontal cross section of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the horizontal cross section of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an optical path locus of ultraviolet light irradiated to the ultraviolet sensor.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a monitoring visual field in the ultraviolet irradiation device according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an ultraviolet monitor used in the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a monitoring visual field in the ultraviolet irradiation device in which the light shielding plate is arranged.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the positions of the UV lamp and UV sensor and the output of the UV monitor when there is no light shielding plate.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the position of the UV sensor relative to the UV lamp and the output of the UV monitor when there is a light shielding plate.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a measurement visual field when the light shielding plate is installed.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the indicated value of the ultraviolet sensor and the position from the electrode of the ultraviolet lamp.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the surface of the light receiving part of the ultraviolet sensor and the position of the shielding plate.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a monitoring visual field in the ultraviolet irradiation apparatus according to another embodiment.
  • the ultraviolet irradiation device according to the embodiment can be used in a water treatment system.
  • Fig. 1 shows a flowchart representing the water treatment system.
  • raw water is taken from a water source such as a river, a lake, and groundwater (BL1), and the obtained raw water is coagulated and precipitated in a treatment tank (BL2).
  • the activated water is filtered (BL3), the filtered treated water is passed through an ultraviolet irradiation device and subjected to ultraviolet irradiation treatment, sterilized, disinfected and inactivated (BL4), and chlorine is injected into the obtained treated water ( BL5), water is distributed to ordinary households and business establishments.
  • the ultraviolet irradiation device is an ultraviolet irradiation device that can be used in BL4 of the above-mentioned water supply system, and has an introduction port for introducing the water to be treated and a discharge port for discharging the treated water after the treatment. And a first ultraviolet lamp for subjecting the water to be treated to ultraviolet irradiation treatment, and an ultraviolet monitor provided with an ultraviolet sensor for detecting ultraviolet rays emitted from the first ultraviolet lamp.
  • the first ultraviolet lamp is used for subjecting the water to be treated to ultraviolet irradiation treatment.
  • the first ultraviolet lamp is accommodated in the first protective tube. At least both ends of the first protective tube are fixed in the reaction vessel.
  • the UV monitor is used to monitor the amount of UV radiation from the UV lamp.
  • the ultraviolet monitor is housed in the second protective tube.
  • the second protective tube is arranged in parallel with the first protective tube, and at least both ends of the second protective tube are fixed in the reaction vessel.
  • the ultraviolet irradiation apparatus since at least two points, or three or more points on both ends of the protective tube in which the ultraviolet monitor is accommodated are fixed in the reaction tank, vibration breakage due to water flow or the like can be prevented. it can.
  • the ultraviolet irradiation apparatus may further include a second ultraviolet lamp housed in a third protective tube having at least both ends fixed in the reaction vessel.
  • the second protective tube in which the ultraviolet monitor is accommodated may be disposed in parallel between the first and third protective tubes in which the ultraviolet lamps are accommodated.
  • the ultraviolet irradiation apparatus since the protective tube containing the ultraviolet lamp is arranged in parallel with the protective tube containing the ultraviolet monitor, the ultraviolet rays of the plurality of ultraviolet lamps around the single ultraviolet monitor are arranged. Light can be monitored simultaneously.
  • FIG. 2 is an external view showing the ultraviolet irradiation apparatus according to the first embodiment.
  • the ultraviolet irradiation device includes a square reaction tank 6, a water supply port 9 that is provided on one of the four side surfaces of the reaction tank 6, and into which treated water flows, Drain port 11 for discharging treated water provided on opposite side surfaces, and six protective pipes 7a provided horizontally at both ends thereof fixed to one side surface and the other side surface of the remaining two side surfaces. , 7b.
  • the ends of the six protective tubes 7a and 7b are arranged in two horizontal rows and three vertical rows as viewed from one side surface, and the two vertical three rows are both of the protective tubes 7a, 7b and 7a. They are in order.
  • the protective tube 7a is made of a dielectric material that can transmit ultraviolet light, for example, quartz glass, and an ultraviolet lamp 8 is accommodated in the protective tube 7a.
  • the protective tube 7b is made of a dielectric material that can transmit ultraviolet light, for example, quartz glass, and an ultraviolet sensor 12 for monitoring an ultraviolet ray is disposed in the protective tube 7b.
  • examples of the material of the protective tube include quartz glass and Teflon (registered trademark).
  • ribs 15 are arranged on the side surface and the upper and lower surfaces of the square reaction vessel 6 to suppress the deformation of the entire reaction vessel due to the increase in internal pressure.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a vertical cross section for dividing the protective tubes 7a, 7b, 7a in one vertical three rows of FIG.
  • FIG. 4 is a view showing an example of a horizontal section dividing the protective tubes 7a, 7a in one horizontal two rows of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing another example of a horizontal section that divides the protective tubes 7a, 7a in one horizontal two rows of FIG.
  • the treated water 10 flows into the reaction tank 6 from the water supply port 9, and bacteria contained in the treated water are sterilized, disinfected, and inactivated by the ultraviolet light 10 emitted from the ultraviolet lamp 8, and then the drain port 11. More outflow.
  • Each ultraviolet lamp 8 is connected to an electronic ballast 13.
  • protective covers 14 for shielding ultraviolet light are attached to the power feeding portions at both ends fixed to the reaction vessel 6 as shown in FIG.
  • the protective tubes 7a and 7b are made of quartz glass, they have low elasticity and can be easily damaged when the reaction tank is deformed. Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, a support rod 16 or a support pipe 17 for preventing deformation is disposed inside the reaction vessel 6.
  • the support rod 16 and the pipe 17 are arranged in parallel with the protective tubes 7a and 7b, the support rod 16 and the pipe 17 are arranged behind the protective tubes 7a and 7b. Or the influence of the ultraviolet irradiation amount of the turbulent flow generated by the pipe is suppressed.
  • the ultraviolet irradiation apparatus since at least both ends of the protective tube that accommodates the ultraviolet monitor are fixed in the reaction tank, sterilization of the water to be treated while preventing vibration breakage due to water flow or the like ⁇ Disinfection and inactivation can be performed in a few seconds.
  • One UV monitor can simultaneously monitor the UV light of the two UV lamps around it.
  • the ultraviolet irradiation device when used, it becomes possible to control the ultraviolet intensity by changing the output of the ultraviolet lamp according to the measurement result of the ultraviolet irradiation amount, and the power consumption can be suppressed.
  • the axis of the visual field of the ultraviolet sensor 12 of the ultraviolet monitor arranged in the protective tube can be arranged parallel to the axis of the ultraviolet lamp 8 to be monitored.
  • FIG. 6 shows an example of an optical path trajectory of the ultraviolet light irradiated from the ultraviolet lamp to the ultraviolet sensor.
  • the visual axis of the ultraviolet sensor 12 of the ultraviolet monitor disposed in the protective tube is arranged so as to be the same as the axis of the ultraviolet lamp, of the ultraviolet light from the ultraviolet lamp 8, the visual field of the ultraviolet sensor 12 is oblique.
  • the ultraviolet light 10 irradiated from the front can be monitored.
  • FIG. 7 is a diagram showing a monitoring visual field in the ultraviolet irradiation device.
  • the monitoring visual field 18 in the ultraviolet irradiation device extends from a plurality of ultraviolet lamps 8 arranged in parallel to the periphery of the protective tube 7b accommodating the ultraviolet monitor over an area extending obliquely forward of the ultraviolet sensor 12. It becomes possible to monitor ultraviolet light.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of an ultraviolet monitor used in the embodiment.
  • the ultraviolet monitor has an ultraviolet sensor 12 and an ultraviolet opaque opaque tube 20 provided with an ultraviolet monitoring window 19 on the light receiving portion side of the ultraviolet sensor 12. Since the ultraviolet light 10 passes through the ultraviolet monitoring window 19 and enters the ultraviolet sensor 12, when this ultraviolet monitor is used, the ultraviolet light 10 from a distance from the ultraviolet monitoring window 19 is measured.
  • the UV monitor is placed in a protective tube containing the UV monitor so that the axis of the UV monitor's field of view is parallel to the axis of the lamp, UV light refracted at the water-protection tube glass-air interface is incident. Therefore, the actual measurement system of the ultraviolet monitor tends to be greatly influenced by the installation position accuracy.
  • a component that limits the visual field can be attached to the ultraviolet sensor of the ultraviolet monitor disposed in the protective tube. As a result, it is possible to select the UV lamp to be monitored and to monitor a specific part of the UV lamp.
  • FIG. 9 is a diagram showing a monitoring visual field in an ultraviolet irradiation device in which a light shielding plate is arranged as a part for limiting the visual field.
  • the monitoring visual field 18 in the ultraviolet irradiating device is a partial area obliquely forward of the ultraviolet sensor 12, and ultraviolet light in this area from a plurality of ultraviolet lamps 8 arranged in parallel around the protective tube 7b housing the ultraviolet monitor. 10 can be monitored.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the position of the UV lamp and UV sensor and the output of the UV monitor when there is no light shielding plate.
  • graph 101 represents the relationship between the indicated value (W / m 2 ) of an ultraviolet sensor without a light shielding plate and the position from the electrode of the ultraviolet lamp when an ultraviolet lamp having a light emission length of 239 mm is used at an input of 3 kW.
  • the graph 102 represents the relationship between the indicated value (W / m 2 ) of the ultraviolet sensor without the light shielding plate and the position from the electrode of the ultraviolet lamp when an ultraviolet lamp with a light emission length of 289 mm is used at an input of 3 kW.
  • Graph 103 shows the emission position (0 to 239 mm) of the ultraviolet lamp
  • graph 104 shows the emission position (0 to 289 mm) of the ultraviolet lamp.
  • the indication value of the UV sensor without the light shielding plate changes according to the axial position of the UV lamp and the UV sensor, and the maximum value is indicated when the sensor is placed next to the electrode, and is constant. There is no area showing the value of. Further, when the length of the arc tube of the ultraviolet lamp changes, the coordinate position increases, but the indicated value of the ultraviolet sensor does not show a constant value.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the position of the UV sensor relative to the UV lamp and the output of the UV monitor when there is a light shielding plate.
  • graph 201 shows the relationship between the indication value (W / m 2 ) of the ultraviolet sensor provided with the light shielding plate and the position from the electrode of the ultraviolet lamp when an ultraviolet lamp having a light emission length of 239 mm is used at an input of 3 kW.
  • a graph 202 represents the relationship between the indication value (W / m 2 ) of the ultraviolet sensor provided with the light shielding plate and the position from the electrode of the ultraviolet lamp when an ultraviolet lamp having a light emission length of 289 mm is used at an input of 3 kW.
  • the distance between the light shielding plate and the surface of the light receiving part 35 of the ultraviolet sensor is 20 mm.
  • the graph 203 shows the light emission position (0 to 239 mm) of the ultraviolet lamp, and the graph 204 shows the light emission position (0 to 289 mm) of the ultraviolet lamp.
  • the indication value of the ultraviolet sensor has a region showing a certain value, which is not easily influenced by the positional relationship between the ultraviolet lamp and the ultraviolet sensor in the axial direction, unless it is directly beside the electrode.
  • the coordinate position increases depending on the axial relationship between the ultraviolet lamp and the ultraviolet sensor.
  • FIG. 12 shows an example of a measurement visual field when the light shielding plate is installed.
  • a shield plate having a diameter of 28 mm is disposed on the surface of the light receiving portion 35 of the ultraviolet sensor 12 accommodated in a guide having an outer diameter of 20 mm, an inner diameter of 16 mm, and a thickness of 2 mm with a 10 mm interval.
  • the angle ⁇ which is limited in the field of view by the shielding plate is in the range of 0 to 55 °
  • the effective field of view is the field of view of the UV sensor in the range of the angle width of 55 ° to 90 ° and 35 °.
  • 47 mm in the range of 91 mm to 44 mm in the figure is the range in which the effective visual field is monitored.
  • FIG. 13 shows the relationship between the indicated value (W / m 2 ) of the ultraviolet sensor and the position (mm) from the electrode of the ultraviolet lamp in the case of FIG.
  • 301 is the relationship between the indicated value (W / m 2 ) of the ultraviolet sensor without the shielding plate in FIG. 12 and the position (mm) from the electrode of the ultraviolet lamp
  • 302 is 10 mm in the case of FIG. It represents the relationship between the indicated value (W / m 2 ) of an ultraviolet sensor provided with a shielding plate at an interval and the position (mm) from the electrode of the ultraviolet lamp.
  • Reference numeral 303 denotes the position of the ultraviolet lamp (0 to 239 mm), and 304 denotes the field of view of the ultraviolet sensor with respect to the ultraviolet lamp.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the surface of the light receiving portion of the ultraviolet sensor and the position of the shielding plate.
  • 301 is the relationship between the indicated value (W / m 2 ) of the ultraviolet sensor without the shielding plate and the position (mm) from the electrode of the ultraviolet lamp in the case of FIG. 11, the relationship between the indication value (W / m 2 ) of the ultraviolet sensor provided with a light shielding plate at a distance of 20 mm from the surface of the light receiving part 35 of the ultraviolet sensor and the position from the electrode of the ultraviolet lamp, 302 is a figure.
  • 12 represents the relationship between the indicated value (W / m 2 ) of an ultraviolet sensor provided with a shielding plate with an interval of 10 mm and the position (mm) from the electrode of the ultraviolet lamp.
  • an ultraviolet lamp having a light emission length of 239 mm was used at a lamp input of 3 kW.
  • the maximum value is obtained when the ultraviolet sensor is arranged directly beside the electrode of the ultraviolet lamp in order to sense all the ultraviolet light in the axial direction, whereas the light shielding plate
  • the field of view is limited by the above, only the specific width of the ultraviolet lamp is monitored, so the actual measurement accuracy of the ultraviolet monitor does not depend on the installation position accuracy.
  • the indication value of the ultraviolet sensor changes, but it is not easily affected by the positional relationship in the axial direction of the ultraviolet lamp and the ultraviolet sensor, There are 32. If the tip of the ultraviolet sensor is installed at a position where the regions 31 and 32 are located, it becomes possible to monitor the ultraviolet light without being influenced by the installation position accuracy.
  • FIG. 15 is a view showing a monitoring visual field in the ultraviolet irradiation apparatus in which another light shielding component is arranged as a component for limiting the visual field.
  • a cylindrical light shielding part as shown in FIG. 15 is provided at a certain distance from the surface of the light receiving part 35 of the ultraviolet sensor instead of the light shielding plate shown in FIG. 21 can be arranged.
  • the locus of the ultraviolet light 10 from the back direction of the ultraviolet sensor becomes a dotted line 33, and the reflected light of ultraviolet rays other than the visual field target is incident on the ultraviolet sensor 12.
  • the inner diameter DA of the light receiving portion 35 is 20 mm
  • the protective tube inner diameter DB is 30 mm
  • the tube depth DE is 25 to 30 mm.
  • a coating such as metal plating such as aluminum or nickel, coating, or thermal spraying so as to block the inner or outer surface of the protective tube. it can.
  • reaction tank 7a, 7b ... protective tube, 8 ... UV lamp, 9 ... inlet, 10 ... UV, 11 ... outlet, 12 ... UV sensor

Abstract

　実施形態にかかる紫外線照射装置は、被処理水を導入する導入口及び被処理水を排出する排出口を有する反応槽と、第１の紫外線ランプと、第１の紫外線ランプから照射される紫外線を検知する紫外線センサーを備えた紫外線モニタとを有する。第１の紫外線ランプは第１の保護管中に収容され、その両端が反応槽内に固定されている。紫外線モニタは第２の保護管中に収容され、第２の保護管は第１の保護管と平行して配置され、第２の保護管の両端が反応槽内に固定されている。

Description

紫外線照射装置
　本発明の実施形態は、紫外線を利用して殺菌、消毒を行う紫外線照射装置に関する。
　上下水道の殺菌・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。
　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せるために、滞留槽やスプレーポンプ等の拡販装置が必需品で、水質や水量の変化に対し即対応できなかった。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、水質や水量の変化に対し即対応するために、紫外線処理が行われている。
　しかしながら、大規模処理が可能な紫外線照射装置では、水量が大きいため水路の口径が大きくなる。このため、水路の中央に配置される紫外線ランプを監視する紫外線モニタの紫外線監視窓とその設置部品が、水流によって振動し、破損する危険性がある。
特許第４１６８３４８号公報 特許第３８８１１８３号公報
　本発明の実施形態は、紫外線モニタを破損させることなく被処理水に対する紫外線照射量を監視し得る紫外線照射装置を提供することを目的とする。
　実施形態によれば、被処理水を導入するための導入口、及び処理後の被処理水を排出する排出口を有する反応槽と、少なくとも両端が該反応槽内に固定された第１の保護管中に収容されて、該被処理水を紫外線照射処理に供するための第１の紫外線ランプと、該第１保護管と平行して配置され、少なくとも両端が該反応槽に固定された第２の保護管中に収容されて、該第１の紫外線ランプからの紫外線を検知する紫外線センサーを備えた、紫外線の照射量を監視するための紫外線モニタとを具備することを特徴とする紫外線照射装置を提供する。
図１は、実施形態の上水処理システムを表すフロー図である。 図２は、第１の実施形態に係る紫外線照射装置の一例を表す外観図である。 図３は、図２の垂直断面の一例を表す図である。 図４は、図２の水平断面の一例を表す図である。 図５は、図２の水平断面の他の一例を表す図である。 図６は、紫外線センサーに照射される紫外線光の光路軌跡の例を示す図である。 図７は、実施形態にかかる紫外線照射装置における監視視野を表す図である。 図８は、実施形態に使用される紫外線モニタの一例を表す概略的な断面図である。 図９は、遮光板を配置した紫外線照射装置における監視視野を表す図である。 図１０は、遮光板がない場合の紫外線ランプと紫外線センサーの位置と紫外線監視モニタの出力との関係を表すグラフである。 図１１は、遮光板がある場合の紫外線ランプに対する紫外線センサーの位置と紫外線監視モニタの出力との関係を表すグラフである。 図１２は、遮光板設置時の測定視野の一例を表す図である。 図１３は、紫外線センサーの指示値と紫外線ランプの電極からの位置との関係を表すグラフである。 図１４は、紫外線センサーの受光部の表面と遮蔽板の位置との関係を表すグラフである。 図１５は、他の実施態様にかかる紫外線照射装置における監視視野を表す図である。
　以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
　実施形態にかかる紫外線照射装置は、上水処理システムに使用され得る。
　図１に、上水処理システムを表すフロー図を示す。
　図示するように、上水処理システムでは、例えば、川、湖、及び地下水等の取水源から原水を取水し（ＢＬ１）、得られた原水を処理槽にて凝集沈殿させ（ＢＬ２）、処理水を活性炭濾過し（ＢＬ３）、濾過された処理水を紫外線照射装置に通して紫外線照射処理に供し、殺菌・消毒・不活性化せしめ（ＢＬ４）、得られた処理水に塩素を注入した後（ＢＬ５）、一般家庭や事業所などに配水される。
　実施形態にかかる紫外線照射装置は、上記上水システムのＢＬ４にて使用し得る紫外線照射装置であって、被処理水を導入するための導入口及び処理後の被処理水を排出する排出口を有する反応槽と、被処理水を紫外線照射処理に供するための第１の紫外線ランプと、第１の紫外線ランプから照射される紫外線を検知する紫外線センサーを備えた紫外線モニタとを含む。
　第１の紫外線ランプは、被処理水を紫外線照射処理に供するために使用される。第１の紫外線ランプは第１の保護管中に収容されている。第１の保護管の少なくとも両端が反応槽内に固定されている。
　紫外線モニタは、紫外線ランプからの紫外線の照射量を監視するために使用される。紫外線モニタは第２の保護管中に収容されている。第２の保護管は第１の保護管と平行して配置され、第２の保護管の少なくとも両端が反応槽内に固定されている。
　実施形態にかかる紫外線照射装置によれば、紫外線モニタが収容された保護管の少なくとも両端２点、または３点以上が反応槽内に固定されているので、水流等による振動破断を防止することができる。
　実施形態にかかる紫外線照射装置には、少なくとも両端が反応槽内に固定された第３の保護管中に収容された第２の紫外線ランプをさらに設けることができる。このとき、紫外線モニタが収容された第２の保護管は、各々紫外線ランプを収容した第１と前記第３の保護管との間に平行して配置され得る。
　実施形態にかかる紫外線照射装置によれば、紫外線モニタを収納した保護管と平行して紫外線ランプを収容した保護管を配置しているので、１つの紫外線モニタでその周囲の複数の紫外線ランプの紫外線光を同時に監視可能である。
　図２は、第１の実施形態に係る紫外線照射装置を表す外観図を示す。
　図示するように、第１の実施形態に係る紫外線照射装置は、角型の反応槽６と、反応槽６の４つの側面のうち一側面に設けられ、処理水が流入する給水ポート９と、対向する側面に設けられ、処理水を排出する排水ポート１１と、残りの２つの側面の一方の側面と他方の側面にその両端部が各々固定されて水平に設けられた６本の保護管７ａ，７ｂを有する。６本の保護管７ａ，７ｂの端部は、一方の側面から見て横２列縦３列に整列して配置されており、２つの縦３列はいずれも保護管７ａ，７ｂ，７ａの順に並んでいる。
　保護管７aは紫外線を透過可能な誘電体例えば石英ガラスからなり、保護管７aの中に紫外線ランプ８が収容されている。
　保護管７ｂは紫外線を透過可能な誘電体例えば石英ガラスからなり、保護管７ｂ内に紫外線照射量を監視する紫外線モニタの紫外線センサー１２が配置されている。
　なお、保護管の材料としては、例えば石英ガラス、及びテフロン（登録商標）等があげられる。
　図２に示したように角型の反応槽６の側面と上下面にはリブ１５が配置され、内部圧力の上昇による反応槽の全体の変形を抑制している。
　図３は、図２の一方の縦３列の保護管７ａ，７ｂ，７ａを分割する垂直断面の一例を表す図を示す。
　図４は、図２の一方の横２列の保護管７ａ，７ａを分割する水平断面の一例を表す図を示す。
　図５は、図２の一方の横２列の保護管７ａ，７ａを分割する水平断面の他の一例を表す図を示す。
　反応槽６には給水ポート９から処理水１０が流入し、紫外線ランプ８から照射された紫外線光１０により、処理水内に含まれる細菌が、殺菌・消毒・不活化されたのち、排水ポート１１より流出する。各紫外線ランプ８は、電子安定器１３に接続されている。
　なお、図２では省略されているが、反応槽６に固定された両端部の給電部には、図３に示したように紫外線光を遮蔽する保護カバー１４がとりつけられる。
　一方、保護管７a、7ｂは、石英ガラスで構成されているため弾力性が低く、反応槽が変形すると容易に破損し得る。そのため、反応槽６の内部には、図４、図５に示す様に、変形防止のためのサポート棒１６、あるいはサポートパイプ１７等が配置されている。
　なお、保護管７ａ、７ｂと平行にサポートの棒１６、パイプ１７が配置されている反応槽６において、サポートの棒１６、パイプ１７は、保護管７ａ、７ｂの後方に配置し、サポートの棒もしくはパイプによって発生する乱流の紫外線照射量の影響を抑えている。
　第１の実施形態に係る紫外線照射装置によれば、紫外線モニタを収容する保護管の少なくとも両端が反応槽内に固定されているので、水流などによる振動破断を防止しつつ、被処理水の殺菌・消毒・不活化を数秒で行うことができる。１つの紫外線モニタでその周囲の２つの紫外線ランプの紫外線光を同時に監視できる。また、実施形態にかかる紫外線照射装置を用いると、紫外線の照射量の測定結果に応じて紫外線ランプの出力を変化させて紫外線強度を制御することが可能となり、使用電力を抑制できる。
　水流によって発生した渦による振動破断を防止するために、保護管７ａ，７ｂの両端を反応槽内に固定するだけでなく、さらに、下記式（１）を満たす直径と厚さで保護管７ａ，７ｂを選定することができる。
　換算流速（基準）Ｖｒ＝Ｕ／（ｆｎ×Ｄｏ）＜１…（１）
　なお、
　最大流量Ｕ＝Ｑｍａｘ／Ｓｄ
　固有振動数ｆｎ＝（λ２）（２πＬ２）×（ＥＩ／（ｍ＋ｍｗ））１／２
　固有値λ＝３．１４１５、
　断面二次モーメントＩ＝π／６４（Ｄｏ４）
　単位あたりの質量ｍ=Ｓρｓ
　単位当たりの排除マスｍｗ＝Ｓｗρｗ
　円筒部断面積Ｓ＝π（Ｄｏ／２）２－（Ｄｉｎ／２）２
　保護管の内径Ｄｉｎ＝Ｄｏ－２ｔ
　排除面積Ｓｗ＝π（Ｄｏ／２）２
で表され、
　式中、Ｄｏは保護管の外径、Ｑｍａｘは最大流量、Ｓｄは流路断面積、Ｅは保護管の材質のヤング率、Ｌは保護管の長さ、ｔは保護管の厚さ、ρｓは保護管の材質（例：石英ガラス）の密度、及びρｗは水密度を示す。
　以下に、図２ないし図４に示す紫外線照射装置の反応槽において流路配管径ｄを変更した場合の式（１）の左辺の計算値の例を示す。
（実施例１）流路配管径ｄが０．８ｍの場合
保護管の外径Ｄｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.036ｍ
保護管の厚さｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.003ｍ
保護管の内径Ｄｉｎ＝Ｄｏ－２ｔ　　　　　　　　　　　　0.03ｍ
保護管の長さＬ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1ｍ
材質　合成石英ガラス
保護管材質のヤング率Ｅ　　　　　　　　　　　　　　　　70,000 N/mm2[MPa]
保護管の材質（例：石英ガラス）の密度ρｓ　　　　　　　2201kg/m3
円筒部断面積Ｓ＝π（Ｄｏ／２）２－（Ｄｉｎ／２）２　　 0.000311018m2
単位あたりの質量ｍ=Ｓρｓ　　　　　　　　　　　　　　　0.684549898kg/m
断面二次モーメントＩ＝π／６４（Ｄｏ４）　　　　　　　4.26872×108ｍ４
水密度ρｗ　　　　　　　　　　（290K,　0.1MPa条件）996.66kg/m3
排除面積Ｓｗ＝π（Ｄｏ／２）２　　　　　　　　　　　　0.001017876m2
単位当たりの排除マスｍｗ＝Ｓｗρｗ　　　　　　　　　　1.014476314kg/m
固有値λ＝３．１４１５
固有振動数ｆｎ＝（λ２）（２πＬ２）×（ＥＩ／（ｍ＋ｍｗ））１／２
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　65.87453578Hz
基準流量Ｑ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.578703704m2/s
最大流量Ｑｍａｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.868055556m3/s
流路配管径ｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.8m
流路断面積Ｓｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.502654825 m2
平均基準流速Ｕ＝Ｑｍａｘ／Ｓｄ　　　　　　　　　　　　1.151294438m/s
平均最大流速Ｕ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.726941657m/s
換算流速（基準）Ｖｒ＝Ｕ／（ｆｎ×Ｄｏ）　　　　　　　0.485474405
換算流速（最大）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.728211607
流路内保護管幅　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.8m
最小流路断面積Ｓｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.473854825m2
平均基準流速Ｕｍａｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　1.221267936m/s
平均最大流速Ｕｍａｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　1.831901904m/s
換算流速（基準）Ｖｒ＝Ｕ／（ｆｎ×Ｄｏ）　　　　　　　0.514980621
換算流速（最大）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.772470931
　このようにして得られた基準流量Ｑの場合の換算流速ＶｒはＶｒ＝Ｕ／（ｆｎ×Ｄｏ）＝0.485474405は１より小さく、また、最大流量Ｑｍａｘ時の換算流速ＶｒのＶｒ＝Ｕ／（ｆｎ×Ｄｏ）＝0.514980621が１より小さいので実施例１は、式（１）を満足していることがわかる。
（比較例１）
保護管の外径Ｄｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.036ｍ
保護管の厚さｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.003ｍ
保護管の外径Ｄｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.036ｍ
保護管の厚さｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.003ｍ
保護管の内径Ｄｉｎ＝Ｄｏ－２ｔ　　　　　　　　　　　　0.03ｍ
保護管の長さＬ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1ｍ
材質　合成石英ガラス
保護管材質のヤング率Ｅ　　　　　　　　　　　　　　　　70,000 N/mm2[MPa]
保護管の材質（例：石英ガラス）の密度ρｓ　　　　　　　2201kg/m3
円筒部断面積Ｓ＝π（Ｄｏ／２）２－（Ｄｉｎ／２）２　　 0.000311018m2
単位あたりの質量ｍ=Ｓρｓ　　　　　　　　　　　　　　　0.684549898kg/m
断面二次モーメントＩ＝π／６４（Ｄｏ４）　　　　　　　4.26872×108ｍ４
水密度ρｗ　　　　　　　　　　（290K,　0.1MPa条件）996.66kg/m3
排除面積Ｓｗ＝π（Ｄｏ／２）２　　　　　　　　　　　　0.001017876m2
単位当たりの排除マスｍｗ＝Ｓｗρｗ　　　　　　　　　　1.014476314kg/m
固有値λ＝３．１４１５
固有振動数ｆｎ＝（λ２）（２πＬ２）×（ＥＩ／（ｍ＋ｍｗ））１／２
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 65.87453578Hz
基準流量Ｑ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.578703704m2/s
最大流量Ｑｍａｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.868055556m3/s
流路配管径ｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.45m
流路断面積Ｓｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.159043128m2
平均基準流速Ｕ＝Ｑｍａｘ／Ｓｄ　　　　　　　　　　　　3.638658964m/s
平均最大流速Ｕ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　5.457988446m/s
換算流速（基準）Ｖｒ＝Ｕ／（ｆｎ×Ｄｏ）　　　　　　　1.53433886
換算流速（最大）Ｖｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　2.301508289
流路内保護管幅　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.45m
最小流路断面積Ｓｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.142843128m2
平均基準流速Ｕｍａｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　4.051323374m/s
平均最大流速Ｕｍａｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　6.076985062m/s
換算流速（基準）Ｖｒ＝Ｕ／（ｆｎ×Ｄｏ）　　　　　　　1.708349957
換算流速（最大）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2.562524936
　このようにして得られた基準流速時の換算流速Ｖｒ　Ｖｒ＝Ｕ／（ｆｎ×Ｄｏ）＝1.53433886は１より大きく、また、最大流速Ｑｍａｘ時の換算流速Ｖｒ＝Ｕ／（ｆｎ×Ｄｏ）＝1.708349957が１より大きいので実施例１は、式（１）を満足していないため、水流などによる振動破断が生じ易いことがわかる。
　図３に示すように、保護管内に配置した紫外線モニタの紫外線センサー１２の視野の軸は監視しようとする紫外線ランプ８の軸と平行に配置することができる。
　図６に、紫外線ランプから紫外線センサーに照射される紫外線光の光路軌跡の例を示す。
　保護管内に配置した紫外線モニタの紫外線センサー１２の視野の軸が紫外線ランプの軸と同じになるように配置されていると、この紫外線ランプ８からの紫外光のうち、紫外線センサー１２の視野の斜め前方から照射される紫外光１０を監視可能になる。
　図７に、紫外線照射装置における監視視野を表す図を示す。
　図７に示すように、紫外線照射装置における監視視野１８は紫外線センサー１２の斜め前方に広がる領域にわたり、紫外線モニタを収納した保護管７ｂの周囲に平行して配置された複数の紫外線ランプ８からの紫外線光を監視可能になる。
　図８に、実施形態に使用される紫外線モニタの一例を表す概略的な断面図を示す。
　図示するように、紫外線モニタは、紫外線センサー１２と、紫外線センサー１２の受光部側に紫外線監視窓１９を備えた紫外線不透過性の遮光筒２０とを有する。紫外線監視窓１９を通過して紫外線光１０が、紫外線センサー１２内に入射するため、この紫外線モニタを用いると、紫外線監視窓１９から遠方からの紫外線光１０を測定することになる。
　紫外線モニタを収納した保護管内で、紫外線モニタの視野の軸がランプの軸と平行になるように配置した場合、視野が広く、水－保護管ガラス－空気の界面で屈折した紫外線光が入射するために、紫外線モニタの実測制度が、設置位置精度に大きく左右される傾向がある。これに対し、保護管内に配置した紫外線モニタの紫外線センサーに対し、視野を制限する部品を取り付けることができる。これにより、監視対象の紫外線ランプの選別、紫外線ランプ特定部分の監視が可能になる。
　図９に、視野を制限する部品として遮光板を配置した紫外線照射装置における監視視野を表す図を示す。
　紫外線照射装置における監視視野１８は紫外線センサー１２の斜め前方の一部の領域となり、紫外線モニタを収納した保護管７ｂの周囲に平行して配置された複数の紫外線ランプ８からのこの領域における紫外線光１０を監視可能になる。
　図１０に、遮光板がない場合の紫外線ランプと紫外線センサーの位置と紫外線監視モニタの出力との関係を表すグラフを示す。
　図中、グラフ１０１は、発光長２３９ｍｍの紫外線ランプを入力３ｋＷで使用した場合について、遮光板がない紫外線センサーの指示値（Ｗ／ｍ２）と紫外線ランプの電極からの位置との関係を表す。グラフ１０２は、発光長２８９ｍｍの紫外線ランプを入力３ｋＷで使用した場合について、遮光板がない紫外線センサーの指示値（Ｗ／ｍ２）と紫外線ランプの電極からの位置との関係を表す。グラフ１０３は、紫外線ランプの発光位置（０ないし２３９ｍｍ）、及びグラフ１０４は、紫外線ランプの発光位置（０ないし２８９ｍｍ）を示す。
　図示するように、遮光板がない紫外線センサーの指示値は、紫外線ランプと紫外線センサーの軸方向の位置に応じて指示値が変わり、電極の真横にセンサーを配置した時に最大値を指示し、一定の値を示す領域はない。また、紫外線ランプの発光管の長さが変わると、座標位置が伸びるけれども、紫外線センサーの指示値が一定値を示すことはない。
　図１１に、遮光板がある場合の紫外線ランプに対する紫外線センサーの位置と紫外線監視モニタの出力との関係を表すグラフを示す。
　図中、グラフ２０１は、発光長２３９ｍｍの紫外線ランプを入力３ｋＷで使用した場合について、遮光板を設けた紫外線センサーの指示値（Ｗ／ｍ２）と紫外線ランプの電極からの位置との関係を表す。グラフ２０２は、発光長２８９ｍｍの紫外線ランプを入力３ｋＷで使用した場合について、遮光板を設けた紫外線センサーの指示値（Ｗ／ｍ２）と紫外線ランプの電極からの位置との関係を表す。各々、遮光板と紫外線センサーの受光部３５の表面との距離は２０ｍｍとする。グラフ２０３は、紫外線ランプの発光位置（０ないし２３９ｍｍ）、及びグラフ２０４は、紫外線ランプの発光位置（０ないし２８９ｍｍ）を示す。
　図示するように、紫外線センサーの指示値は、電極の真横を避ければ、紫外線ランプと紫外線センサーの軸方向の位置関係に影響されにくく、一定の値を示す領域がある。紫外線ランプの発光管の長さが長くなると、紫外線ランプと紫外線センサーの軸方向の位置関係に左右されて座標位置が伸びる。
　また、図１２に、遮光板設置時の測定視野の一例を表す図を示す。
　図示するように、例えば外径２０ｍｍ径、内径１６ｍｍ、厚さ２ｍｍのガイドに収められた紫外線センサー１２の受光部３５の表面に１０ｍｍの間隔をあけて直径２８ｍｍの遮蔽板を配置する。このとき、遮蔽板により視野制限される角度θは０～５５°の範囲で有効視野は、角度５５°～９０℃の角度幅は３５°の範囲が、ＵＶセンサーの視野になる。一方、水－石英ガラスの界面、石英ガラス―空気の界面での紫外線光の屈折率を考慮すると、図に示した角度２２°～４０°の範囲や、有効視野になる。ランプとセンサーとの距離が１０９ｍｍであるとき、図の９１ｍｍ～４４ｍｍの範囲の４７ｍｍが、有効視野の監視している範囲となる。
　図１３に、図１２の場合の紫外線センサーの指示値（Ｗ／ｍ２）と紫外線ランプの電極からの位置（ｍｍ）との関係を示す。
　図中、３０１は、図１２の場合の遮蔽板がない紫外線センサーの指示値（Ｗ／ｍ２）と紫外線ランプの電極からの位置（ｍｍ）との関係，３０２は図１２の場合の１０ｍｍの間隔を開けて遮蔽板を設けた紫外線センサーの指示値（Ｗ／ｍ２）と紫外線ランプの電極からの位置（ｍｍ）との関係を表す。また、３０３は紫外線ランプの位置（０ないし２３９ｍｍ）、３０４は紫外線ランプに対する紫外線センサーの視野を表す。
　図１４に、紫外線センサーの受光部の表面と遮蔽板の位置との関係を表すグラフを示す。
　３０１は、図１３に示すように、図１２の場合の遮蔽板がない紫外線センサーの指示値（Ｗ／ｍ２）と紫外線ランプの電極からの位置（ｍｍ）との関係，グラフ２０１は、図１１に示すように、紫外線センサーの受光部３５の表面から２０ｍｍの距離に遮光板を設けた紫外線センサーの指示値（Ｗ／ｍ２）と紫外線ランプの電極からの位置との関係、３０２は図１２の場合の１０ｍｍの間隔を開けて遮蔽板を設けた紫外線センサーの指示値（Ｗ／ｍ２）と紫外線ランプの電極からの位置（ｍｍ）との関係を各々表す。なお、いずれの場合も発光長２３９ｍｍの紫外線ランプをランプ入力３ｋＷで使用した。
　図１３，１４に示すように、遮光板が無い場合は、軸方向全ての紫外線光を感知するため、紫外線ランプの電極の真横に紫外線センサーを配置した時に極大値を取るのに対し、遮光板で視野を制限すると、紫外線ランプ特定部分幅のみの監視をするため、紫外線モニタの実測精度が、設置位置精度に左右されなくなる。
　また、紫外線センサーの受光部表面と遮光板との距離を変更すると紫外線センサーの指示値は変わるが、紫外線ランプと紫外線センサーの軸方向の位置関係に影響されにくく、一定の値を示す領域３１，３２がある。この領域３１，３２がある位置に紫外線センサーの先端を設置すると、設置位置精度に左右されることなく、紫外線光を監視することが可能になる。
　図１５に、視野を制限する部品として他の遮光部品を配置した紫外線照射装置における監視視野を表す図を示す。
　図示するように、視野を制限する部品として、図９に示した遮光板の代わりに、紫外線センサーの受光部３５の表面に対し一定の距離をおいて、図１５の様な筒状の遮光部品２１を配置することができる。この様な筒状の遮光部品２１を配置すると紫外線センサーの背面方向からの紫外線光１０の軌跡が、点線３３のようになり、視野目標以外の紫外線の反射光が紫外線センサー１２に入射するのを防ぐことができる。なお、ここでは、受光部３５の内径ＤＡを２０ｍｍ、保護管内径ＤＢを３０ｍｍ、筒の深さＤＥを２５ないし３０ｍｍとした。
　また、視野を制限する部品を設ける以外に、保護管の内面もしくは外面に遮断するように例えばアルミニウム、ニッケル等の金属メッキ、コーティング、溶射等により被覆を施し、紫外線モニタの視野を制限することもできる。
　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。
　６…反応槽、７ａ，７ｂ…保護管、８…紫外線ランプ、９…導入口、１０…紫外線、１１…排出口、１２…紫外線センサー

Claims (8)

  1. 　被処理水を導入するための導入口、及び処理後の被処理水を排出する排出口を有する反応槽と、
    　少なくとも両端が該反応槽内に固定された第１の保護管中に収容されて、該被処理水を紫外線照射処理に供するための第１の紫外線ランプと、
    　該第１保護管と平行して配置され、少なくとも両端が該反応槽に固定された第２の保護管中に収容されて、該第１の紫外線ランプからの紫外線を検知する紫外線センサーを備えた、紫外線の照射量を監視するための紫外線モニタとを具備することを特徴とする紫外線照射装置。
  2. 　前記第２の保護管は、紫外線透過性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。
  3. 　前記第２の保護管は、下記式（１）を満足する直径と厚さを有することを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線照射装置。
    　換算流速（基準）Ｖｒ＝Ｕ／（ｆｎ×Ｄｏ）＜１…（１）
    　なお、
    　平均基準流速Ｕ＝Ｑｍａｘ／Ｓｄ
    　固有振動数ｆｎ＝（λ２）（２πＬ２）×（ＥＩ／（ｍ＋ｍｗ））１／２
    　固有値λ＝３．１４１５、
    　断面二次モーメントＩ＝π／６４（Ｄｏ４）
    　単位あたりの質量ｍ=Ｓρｓ
    　単位当たりの排除マスｍｗ＝Ｓｗρｗ
    　円筒部断面積Ｓ＝π（Ｄｏ／２）２－（Ｄｉｎ／２）２
    　保護管の内径Ｄｉｎ＝Ｄｏ－２ｔ
    　排除面積Ｓｗ＝π（Ｄｏ／２）２
    で表され、
    　式中、Ｄｏは保護管の外径、Ｑｍａｘは最大流速、Ｓｄは流路断面積、Ｅは保護管の材質のヤング率、Ｌは保護管の長さ、ｔは保護管の厚さ、ρｓは保護管の材質の密度、及びρｗは水密度を示す。
  4. 　前記紫外線センサーの視野の軸は、前記紫外線ランプの軸と平行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。
  5. 　少なくとも両端が前記反応槽内に固定された第３の保護管中に収容されて前記被処理水を紫外線照射処理に供するための第２の紫外線ランプをさらに含み、前記第２の保護管は、前記第１と前記第３の保護管との間に平行して配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線照射装置。
  6. 　前記紫外線センサーの受光部表面に、該紫外線センサーの視野を制限する遮光板がさらに設けられている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。
  7. 　前記遮光板は前記紫外線センサーの前面に対向する面に円筒形の反射防止部材をさらに含む請求項６に記載の紫外線照射装置。
  8. 　前記保護管の表面は、紫外線不透過性材料により被覆されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。
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