JP2001029941A

JP2001029941A - 紫外線殺菌装置

Info

Publication number: JP2001029941A
Application number: JP11211197A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kosaka; 康司小阪
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2001-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】処理対象水に略均一に紫外線を照射すること
ができる構造の簡単な紫外線殺菌装置を提供すること。【解決手段】殺菌対象流体を流すチャンバー３１を、
殺菌対象流体の流れに直交する断面が矩形となる形状に
する。紫外線ランプ３３を殺菌対象流体の流れに直交す
るように水平に設置する。チャンバー３１のコーナー部
分に、コーナーに沿って流れる殺菌対象流体を内側に向
けるバッフル４５を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線殺菌装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】下水処理放流水等の殺菌において、塩素
系殺菌での環境への弊害が問題化していることに対し、
紫外線による殺菌が有望視されている。

【０００３】紫外線殺菌は、殺菌対象物のＤＮＡに対す
る光の照射による殺菌であるゆえ、対象液の透過率（光
の通過量の割合を示す）が大きな影響を与える。

【０００４】特に下水処理放流水の場合、季節変動や雨
天による水質変化が発生するので、それに対応するた
め、透過率の低い水でも能力を発揮できる、中圧式水銀
ランプを使用した紫外線殺菌装置が使用されている。

【０００５】ここで紫外線殺菌装置において一般に使わ
れている紫外線ランプは、内部に封入の水銀蒸気圧の違
いで、低圧式ランプと中圧式ランプに分類される。それ
ぞれの水銀蒸気圧は１Ｐａと１０〜１００Ｐａ程度とさ
れている。使用される紫外線ランプ１本当りの電力は、
低圧式ランプで１００Ｗ程度、中圧式ランプで２ｋＷ程
度の違いがある。また単位ランプ長さ当りの電力は中圧
式の場合、低圧式の４０倍程度になり、それがランプ照
度の違いになる。また中圧式ランプ１本の処理量を低圧
式ランプでまかなうには２０本近く必要になる。

【０００６】そして下水処理放流水の場合、水質が悪い
（透過率が低い）ので、前述のようにランプ照度が大き
い中圧式の紫外線ランプが使われることが多い。これは
数本の中圧式ランプで処理できる場合でも、低圧式にし
た場合数十本のランプが必要になるので、ランプのメン
テナンスに費用がかかるためである。また低圧式の場
合、多量のランプを水路に設置することとなるので流体
の圧力損失が大きくなり、大きな設置スペースも必要に
なるためである。

【０００７】一方中圧式ランプの場合は、照度が大きい
ので、逆に照射時間が極端に短くなる。これは、殺菌対
象生物に必要な紫外線線量（対象物への照度と照射時間
の積であり、単位はｍＪ／ｃｍ²）は決まっているの
で、照度が大きくなれば照射時間は少なくて済むからで
ある。

【０００８】特に近年、中圧式ランプのランプ長さを短
くした高照度中圧式ランプが開発されている。ここで高
照度中圧式ランプとは、単位長さ当りの動力投入が４０
〜１００Ｗ／ｃｍ程度のランプを言う。例として、電力
２ｋＷのランプで、今まで７０ｃｍのものに対して２０
ｃｍのものがある。このような単位長さ当りの照度が非
常に高い高照度中圧式紫外線ランプは既存の同じ電力の
ランプと比べてランプ長さが短く、それを殺菌に適用す
る場合、既存の構造と異なった装置にする必要が生じ
た。

【０００９】即ち殺菌の必要線量に対して照度が高いの
で、照射時間は短くて済むが、このことは逆に短時間に
ランプを通過する処理対象水の各部における流速を確実
に把握しておかないと処理対象水の中には殺菌に必要な
紫外線線量に達しないままショートパスするものが生じ
て殺菌不良の割合が大きくなってしまう。特に下水処理
放流水は、水質変動が大きいばかりか、透過率７０％、
ＳＳ（浮遊固形物）成分１５ｍｇ／ｌにおいて殺菌率９
９．９％と規定されているような厳しい値の要求がある
ので、このようなショートパスは問題となる。以上のこ
とから紫外線殺菌装置（特に高照度中圧式ランプ紫外線
殺菌装置）は、ランプ照度と流れの関係を厳密に解析
し、最低紫外線線量が確保できるランプの配置、チャン
バー形状を決定する必要がある。

【００１０】また中圧式ランプ、特に前記高照度中圧式
ランプの場合、ランプ照度が大きいので水質の悪化（透
過率の低下）に対しても必要紫外線照射距離を確保する
ことができる。このため照度が小さいランプのように多
数のランプを接近して並べる必要がなく、ランプ間の隙
間を大きく取れるので、ランプの保護管の外周に取り付
ける機械的なワイパー装置の設置が容易に行え、また処
理対象水の流れに対する抵抗も小さくできる。

【００１１】しかしながら照度の大きなランプ表面付近
で紫外線を照射される処理対象水と、最も離れた位置で
紫外線を照射される処理対象水とでは照射線量に大きな
違いが出る。高い殺菌効率を求められる場合、最も離れ
た位置を通過するものの殺菌が必要になるゆえ、この部
分に照準を合わせるとランプ付近の処理対象水には過剰
な照射線量を与えることになる。従ってこの問題を解決
するように紫外線殺菌装置（特に高照度の中圧式ランプ
紫外線殺菌装置）のランプ周りのチャンバー形状を決定
する必要がある。

【００１２】ここで図９（ａ），（ｂ）は、従来の紫外
線殺菌装置を示す図であり、同図（ａ）は側断面図、同
図（ｂ）は同図（ａ）のａ‐ａ断面図である。同図に示
すようにこの紫外線殺菌装置は、円筒状のケーシング８
１によってチャンバー８３を形成し、チャンバー８３内
に３本の紫外線ランプ８５を中心軸を中心にして対称な
位置に設置し、またその中心軸位置にはワイパー（保護
管洗浄具）８９を矢印Ｂ方向に駆動するボールねじ８７
を取り付けて構成されている。ケーシング８１にはその
左右に処理対象水を給水・排水する給水口９１と排水口
９３とが設けられている。各紫外線ランプ８５はその周
囲を円筒状の保護管９５によって保護されている。そし
て図示する矢印のように処理対象水を流して紫外線ラン
プ８５を点灯すれば、紫外線によって処理対象水が殺菌
される。また処理対象水によって汚れた保護管９５の表
面は、駆動モータ９７を駆動してボールねじ８７を回転
することでワイパー８９を矢印Ｂ方向に移動して洗浄す
る。ワイパー８９を設置するのは、下水処理放流水のよ
うな処理対象水の場合は保護管９５表面に汚れが付着し
易いからであり、付着した汚れをそのままにしておくと
保護管９５を透過する紫外線の光量の減衰が増加し、殺
菌効果が減じるからである。

【００１３】しかしながらこの紫外線殺菌装置において
は、紫外線ランプ８５に垂直な方向から流入した処理対
象水が紫外線ランプ８５に平行に流れた後に再び紫外線
ランプ８５に垂直な方向から流出するという複雑な流路
となっているので、処理対象水の流れの解析が困難で処
理対象水への均一な紫外線の照射が困難であった。

【００１４】一方図１０に示すように、円筒状のケーシ
ング８１内に平行に３本の紫外線ランプ８５を設置し、
処理対象水を紫外線ランプ８５の長手方向に垂直な方向
に向けて流す紫外線殺菌装置も考えられる。なお同図で
はワイパー機構の記載を省略している。このように構成
すれば処理対象水への紫外線の照射時間が短くてよい中
圧用ランプにおいては好適である。

【００１５】しかしながらこの紫外線殺菌装置の場合、
ケーシング８１内に流入した処理対象水は、一旦広がっ
た後に排水する際に再び絞られる形状なので、処理対象
水の流れは均一にならず複雑で、各部での流速が異なる
ため、流れの解析が困難で、処理対象水に均一に紫外線
を照射することが困難になってしまう。

【００１６】また紫外線ランプ８５はその構造上その両
端部分から照射される紫外線の量が他の部分よりも少な
いので、紫外線ランプ８５の両端部分近傍を通過してい
く処理対象水に紫外線を必要線量だけ照射することがで
きないという問題もあった。

【００１７】さらに汚れが付着し易い処理対象水の場合
は、図９に示すようにワイパー機構を設ける必要がある
が、ワイパー機構はチャンバー８３の内部に設置される
のでワイパー８９が紫外線照射の邪魔になる。またワイ
パー８９は待機時は保護管９５の一端にあるが、それが
処理対象水の流れを阻害することで、殺菌効果に影響を
与えてしまう。またゴム製のワイパー８９が紫外線の熱
や紫外線を浴びることで劣化してしまう。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたものでありその目的は、処理対象水に略均
一に紫外線を照射することができる構造の簡単な紫外線
殺菌装置を提供することにある。

【００１９】また本発明の目的は、ワイパー機構が処理
対象水の流れを阻害せず、また劣化しにくい紫外線殺菌
装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、殺菌対象流体を流すチャンバー内に殺菌用
の紫外線ランプを設置してなる殺菌ランプ設置部を具備
する紫外線殺菌装置において、前記殺菌ランプ設置部の
チャンバー形状は、殺菌対象流体の流れに直交する断面
が矩形で、且つ前記紫外線ランプを殺菌対象流体の流れ
に直交するように設置したことを特徴とする。また本発
明は、前記チャンバーのコーナー部分に、コーナーに沿
って流れる殺菌対象流体を内側に向けるバッフルを設置
したことを特徴とする。また前記殺菌ランプ設置部は、
チャンバー内に紫外線ランプを１本又は所定本数設置し
たものを単位ユニットとして複数の単位ユニットを殺菌
対象流体の流れ方向に直列に接続することで構成されて
いることを特徴とする。また本発明は、前記紫外線ラン
プの周囲を囲む保護管の外周表面を保護管の長手方向に
移動することで機械的に拭うワイパーを設け、且つ前記
殺菌ランプ設置部には前記ワイパーが待機或いは折り返
しするワイパー収納部をチャンバーの幅を超える位置に
設けたことを特徴とする。また本発明は、前記ワイパー
収納部を覆うワイパーガードを取り付け、ワイパーガー
ドのワイパーを挿通する開口の周囲の少なくとも上流側
の部分に、チャンバー側に突出するバッフル部を設けた
ことを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。〔第１実施形態〕図１，図２は本発明の第１実施形態に
かかる紫外線殺菌装置を示す図であり、図１（ａ），図
１（ｂ）はそれぞれ平面図と側面図、図２（ａ），図２
（ｂ）はそれぞれ殺菌ランプ設置部３０内部の側断面概
略図と横断面概略図（図２（ａ）のＥ‐Ｅ断面図）であ
る。但し図２においてはワイパ機構の記載は省略してい
る。

【００２２】これらの図に示すようにこの紫外線殺菌装
置は、導入管部１０と、殺菌ランプ設置部３０と、流出
整流管部２０とを、内部を流れる流体の流れが屈曲しな
いように全て直線的に直列に接続することで構成されて
いる。以下各構成部品について説明する。

【００２３】導入管部１０は、その一端に流入側接続フ
ランジ１１を設けている。またこの導入管部１０の流入
側接続フランジ１１側の管形状は円形であり、殺菌ラン
プ設置部３０側の管形状は矩形状となるように、その中
間部分の形状をなだらかに変化させている。

【００２４】流出整流管部２０は、その一端に流出側接
続フランジ２１を設けている。またこの流出整流管部２
０の流出側接続フランジ２１側の管形状は円形であり、
殺菌ランプ設置部３０側の管形状は矩形状となるよう
に、その中間部分の形状をなだらかに変化させている。

【００２５】次に殺菌ランプ設置部３０は、内部に殺菌
対象流体を流すチャンバー３１を設けている。チャンバ
ー３１の形状は、殺菌対象流体の流れに直交する断面
（即ち横断面、図２（ｂ）参照）が矩形状となるように
形成されている。またチャンバー３１の幅（横幅）は、
使用する紫外線ランプ３３の発光する部分の長さ以内
（略等しく）となるようにしている。

【００２６】チャンバー３１内には、３本の紫外線ラン
プ３３が全てチャンバー３１内で水平方向であって流れ
に直交するように、且つ中央に設置したボールねじ４１
を中心にして等角度（１２０°間隔）になるように設置
されている。またこの紫外線ランプ３３は、単位長さ当
りの供給電力が４０Ｗ／ｃｍ以上の高照度中圧式ランプ
で構成されている。

【００２７】各紫外線ランプ３３は、その外周を筒状の
保護管３５で覆うことで紫外線ランプ３３に直接殺菌対
象流体が触れないようにしている。また図１に示すよう
に各保護管３５の周囲には、これを囲むリング状のゴム
製のワイパー３７が取り付けられ、これらワイパー３７
をアーム板３９によって連結してその中央に前記ボール
ねじ４１を通し、殺菌ランプ設置部３０の外部に取り付
けたワイパーモータ４３を駆動することでボールねじ４
１を回転してアーム板３９及びワイパー３７を駆動する
ように構成している。

【００２８】また殺菌ランプ設置部３０のチャンバー３
１内の４つのコーナー部分であって、紫外線ランプ３３
の内のチャンバー３１の内壁に近いものの近傍には、コ
ーナーに沿って流れてくる殺菌対象流体を内側に向ける
バッフル４５が設置されている。このバッフル４５は三
角形状であって、流体が各コーナー部分をそのまま流れ
ていくことを妨げてその流れを内側に向けるものであ
る。

【００２９】次にこの紫外線殺菌装置を用いて殺菌対象
流体を殺菌するには、その流入側接続フランジ１１と流
出側接続フランジ２１とを、例えば下水処理放流水を流
す配管の途中に接続すればよい。

【００３０】そしてこの紫外線殺菌装置に下水処理放流
水（殺菌対象流体）を流し、前記３本の紫外線ランプ３
３を点灯する。これによって下水処理放流水に殺菌に必
要な線量の紫外線が照射され、その殺菌が効率良く行わ
れる。一方下水処理放流水を流すことで汚れが付着した
保護管３５表面は、ワイパーモータ４３を駆動すること
でボールねじ４１を回転してワイパー３７を保護管３５
の長手方向に駆動し、その全体を機械的に拭って洗浄す
る。

【００３１】ところでこの紫外線殺菌装置においては、
紫外線ランプ３３を水平に設置したので、これを縦方向
に設置した場合に比べて、ランプ寿命が増大する。何故
なら紫外線ランプ３３を縦方向に設置すると、流れる流
体の上下の温度差によって紫外線ランプ３３の上部と下
部での流体による冷却効果が異なり、これによってラン
プ寿命が短くなるが、本実施形態のように水平に設置す
ると紫外線ランプ３３の各部の流体による冷却効果が同
じになって各部が均等に冷却され、ランプ寿命が長くな
るのである。

【００３２】またこの実施形態では紫外線ランプ３３を
下水処理放流水の流れに直交するように設置すること
で、紫外線照射線量の計算を容易にしている。即ち前記
図９に示すように下水処理放流水の流れに紫外線ランプ
３３を平行に設置する方式では、チャンバー８３への流
れの流入，流出方向が、ランプ両端の支持部（電源接続
部）の為に、チャンバー８３側面からにならざるを得な
い。このため流量変動による紫外線ランプ３３周りの速
度分布が変わり、各々の状態での流速分布解析を行って
線量解析を求めなければならないので、実用上大変であ
る。これに対して本実施形態のように紫外線ランプ３３
を流れに直交させれば、下水処理放流水の流れが流入か
ら流出まで直線的になり、流量変動は単に流速の変動に
なるだけなので、解析が容易で、殺菌処理に関しての信
頼性が向上する。

【００３３】特に本発明では、チャンバー３１の形状を
矩形状にしたので、チャンバー３１内の下水処理放流水
の流れの速度は各部で略同一になり、従って各紫外線ラ
ンプ３３の周囲の流れは各部でその速度が略均一にな
り、短い時間の照射でも全ての流体に確実に殺菌に必要
な紫外線線量を与えることができる。

【００３４】この実施形態では紫外線ランプ３３として
中圧式ランプ、特に高照度中圧式ランプを使用している
ので、ランプ照度が大きく水質の悪い（透過率が低い）
下水処理放流水に対しても必要紫外線照射距離を確保す
ることができ、このため照度が小さい紫外線ランプのよ
うに多数のランプを接近して並べる必要がなく、ランプ
間の隙間を大きく取れるので、紫外線ランプ３３の保護
管３５の外周に取り付けたワイパー３７の設置が容易に
行え、また下水処理放流水の流れに対する抵抗も小さく
できる。一方高照度中圧式ランプを使用することで下水
処理放流水に対する紫外線の照射時間を短くできるの
で、逆に紫外線を必要線量だけ照射できない、ショート
カットする下水処理放流水を生じる恐れがあるが、前述
のように本実施形態においては、チャンバー３１を矩形
状に構成して各紫外線ランプ３３の周囲の流れの速度を
各部で略均一にし、全ての流体に確実に殺菌に必要な紫
外線線量を与えるようにしたので、そのような問題は生
じない。

【００３５】ところで紫外線ランプ３３の両端近傍は、
紫外線の照射量が他の部分に比べて少ないので、チャン
バー３１内において照射する紫外線が最も弱い部分は、
矩形状に形成したチャンバー３１の４つのコーナー部分
である。しかしながらこの実施形態においては、前述の
ようにチャンバー３１のコーナー部分にバッフル４５を
設けているので、コーナー部分に沿って流れてきた下水
処理放流水は内側に向けられ、紫外線が確実に照射され
る。

【００３６】またこの実施形態では、３本の紫外線ラン
プ３３を、各ランプ間を通過する下水処理放流水に同じ
紫外線線量が作用するように配置している。即ち紫外線
ランプ３３を線光源として、紫外線ランプ３３からの距
離で照度の減衰を計算した結果、その配置は、隣合う各
紫外線ランプ３３の保護管３５間の間隔を何れも同じ間
隔Ｌ１とし、上下の紫外線ランプ３３の保護管３５とチ
ャンバー３１内壁の間隔をＬ２とし、「Ｌ１＝４Ｌ２」
となるようにすれば、各紫外線ランプ３３の間隔とチャ
ンバー３１内壁面での最小照度が同じになり、下水処理
放流水の流れは高さ方向全体で均一な紫外線照射を受け
ることができる。

【００３７】なお設置しようとする紫外線ランプ３３の
数が多い場合は、導入管部１０と流出整流管部２０との
間に、複数の殺菌ランプ設置部３０を直列に接続してい
けば良い。

【００３８】〔第２実施形態〕図３は本発明の第２実施
形態にかかる紫外線殺菌装置を示す図であり、図３
（ａ）は一部断側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ‐
Ａ断面図である。この実施形態において第１実施形態と
同一部分又は相当部分には同一符号を付してその詳細な
説明は省略する。

【００３９】この実施形態における紫外線殺菌装置も、
導入管部１０と、殺菌ランプ設置部３０と、流出整流管
部２０とを具備しており、内部を流れる流体の流れが屈
曲しないように全て直線的に直列に接続されている。

【００４０】そしてこの実施形態における殺菌ランプ設
置部３０においても、そのチャンバー３１の形状は殺菌
対象流体の流れに直交する断面（即ち横断面）が矩形状
となるように形成されており、またチャンバー３１の幅
（横幅）は使用する紫外線ランプ３３の発光する部分の
長さ以内（略等しく）となるようにしている。そしてこ
の実施形態の場合は、チャンバー３１内に設置する紫外
線ランプ３３の数を１本としており、チャンバー３１内
で水平方向であって流れに直交する中央位置に設置して
いる。また紫外線ランプ３３の下流側にはこれに平行に
ボールねじ４１を設置し、ボールねじ４１に螺合した平
板状のアーム板３９に取り付けたワイパー３７によって
紫外線ランプ３３の保護管３５の外周面を機械的に洗浄
するように構成している。なおこの紫外線ランプ３３が
単位長さ当りの供給電力が４０Ｗ／ｃｍ以上の高照度中
圧式ランプで構成されていることは前記第１実施形態と
同様である。

【００４１】そしてこの実施形態においても、チャンバ
ー３１の４つのコーナー部分であって紫外線ランプ３３
の近傍に、コーナーに沿って流れてくる殺菌対象流体を
内側に向ける三角形状のバッフル４５が設置されてい
る。またチャンバー３１の幅方向の両端にはワイパー３
７が待機・折り返しするワイパ収納部４７，４９が設け
られている。

【００４２】図４は上記第２実施形態における殺菌ラン
プ設置部３０部分の応用例を示す概略構成図である。即
ちこの実施形態においては、前記チャンバー３１内に紫
外線ランプ３３を１本設置したものを単位ユニット３０
ａとして複数の単位ユニット３０ａを殺菌対象流体の流
れ方向に直列に接続することで殺菌ランプ設置部３０を
構成している。

【００４３】この単位ユニット３０ａには、その上流側
端部（下流側端部であっても良い）の上下内壁面にバッ
フル５１が設置されている。つまり複数の単位ユニット
３０ａの間にバッフル５１を設置している。ここで図５
はバッフル５１の部分を液体の流れ方向から見た図であ
る。同図に示すようにバッフル５１は、チャンバー３１
の全幅に渡る矩形状の細長い平板によって構成されてい
る。

【００４４】このように殺菌ランプ設置部３０を構成す
れば、単位ユニット３０ａ同士をフランジ接続すること
で、殺菌に必要なランプ本数を確保できる。

【００４５】またこの実施形態では、チャンバー３１内
の各部材の寸法を、前後の紫外線ランプ３３の保護管３
５間の距離をＰ、保護管３５とチャンバー３１内壁間の
距離をＬ、バッフル５１の高さをｈ、保護管３５の外径
をＤとすると、Ｐ≦４Ｌｈ＜Ｄ／２の関係を満たすようにしている。

【００４６】そしてこの紫外線殺菌装置を用いて殺菌対
象流体を殺菌するには、この紫外線殺菌装置を例えば下
水処理放流水を流す配管の途中に接続し、下水処理放流
水（殺菌対象流体）を流し、前記各単位ユニット３０ａ
内に設置した紫外線ランプ３３を点灯する。これによっ
て下水処理放流水に殺菌に必要な線量の紫外線が照射さ
れ、その殺菌が効率良く行われる。

【００４７】ところでこの実施形態においてバッフル５
１を設けたのは以下の理由による。即ちチャンバー３１
を矩形状に形成して下水処理放流水を流した場合、その
上下の壁面に沿って流れるものが一番照射される紫外線
線量が少ないので、この部分を流れる下水処理放流水を
バッフル５１によって壁から離して次の紫外線ランプ３
３では中央側に移動させる。つまり壁面近傍を通過して
上流の紫外線ランプ３３では最低照度であった部分が次
の紫外線ランプ３３では中央に移動して高い照度とな
り、この結果下水処理放流水全体への紫外線の線量を平
均化できるからである。言い換えれば紫外線線量を平均
照度で計算したものと非常に近い値にできる。

【００４８】なお単位ユニット３０ａを複数設置した場
合は、各紫外線ランプ３３を、流量及び透過率に応じて
一部だけ消灯したり、各紫外線ランプ３３の照度コント
ロールを行うように別途設けた制御手段で制御すること
で、要求された殺菌率を最低エネルギーで確保すること
ができる。

【００４９】この実施形態の場合は、単位ユニット３０
ａに１本ずつの紫外線ランプ３３を設置したので、紫外
線ランプ３３を１本ずつ消したり照度コントロールする
ことで下水処理放流水への紫外線の照度を変更すること
ができる。

【００５０】菌の殺菌率に関するデータでは、線量を倍
にすると殺菌率が指数的に１増えるとされている。即ち
殺菌線量を２倍、３倍、４倍とした場合、当初の殺菌率
が９０％であったときは、９９％、９９．９％、９９．
９９％となる。従って紫外線ランプ３３が１本の時の殺
菌率の解析ができれば、求められる殺菌率になるよう
に、紫外線ランプ３３の本数を追加していけば良く、装
置構成を単純化することができる。即ち紫外線ランプ３
３が１本の単位ユニット３０ａを構成単位として作って
おけば、それをつないでいくことで容易に所望の殺菌率
の装置が構成できる。

【００５１】図１に示す実施形態の場合であって複数の
殺菌ランプ設置部３０を接続した場合は、３本の紫外線
ランプ３３の内の１本のみを消灯などすると、流れる下
水処理放流水全体への紫外線照射線量にバラツキが出る
ので、３本単位でしか消灯などできないが、この実施形
態では１本ずつ消灯などできるので、細かな調整が可能
となる。

【００５２】なおこの実施形態においてチャンバー３１
の幅を、紫外線ランプ３３の発光する部分の長さと略等
しくしているのは、幅方向では下水処理放流水が紫外線
ランプ３３の両端部を除いて均一な照射を受けるので、
下水処理放流水への紫外線照射線量の計算パラメータが
少なくなり、その計算が容易になるからである。このこ
とは他の実施形態においても同様である。

【００５３】なお紫外線ランプ３３の点灯部からの光
は、ランプ幅の何れにおいても略同一なので上述のよう
に同一として線量計算できるが、両端部においては照度
が落ちるため、第１実施形態と同様にコーナー部にバッ
フル４５を設けて流れを内側に強制的に移動させ、コー
ナー部を流れる下水処理放流水にも他の部分を流れる流
体と同じ紫外線線量を照射するようにしている。

【００５４】〔第３実施形態〕図６は本発明の第３実施
形態にかかる紫外線殺菌装置を示す図であり、図６
（ａ）は平断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ‐Ｃ断
面図である。この実施形態において第１，第２実施形態
と同一部分又は相当部分には同一符号を付してその詳細
な説明は省略する。

【００５５】この実施形態における紫外線殺菌装置は、
導入管部１０と殺菌ランプ設置部３０と流出整流管部２
０とを一体にして構成されている。

【００５６】そしてこの実施形態における殺菌ランプ設
置部３０においても、そのチャンバー３１の形状は殺菌
対象流体の流れに直交する断面（即ち横断面）が矩形状
となるように形成されており、またチャンバー３１の幅
（横幅）は使用する紫外線ランプ３３の発光する部分の
長さ以内（略等しく）となるようにしている。そしてこ
の実施形態の場合も、チャンバー３１内に設置する紫外
線ランプ３３の数を１本としており、チャンバー３１内
で水平方向であって流れに直交するように設置してい
る。また紫外線ランプ３３の下流側にはこれに平行にボ
ールねじ４１を設置し、ボールねじ４１に螺合した平板
状のアーム板３９に取り付けたワイパー３７によって保
護管３５の外周表面を機械的に拭って洗浄するように構
成されている。なおこの紫外線ランプ３３が単位長さ当
りの供給電力が４０Ｗ／ｃｍ以上の高照度中圧式ランプ
で構成されていることは前記第１，第２実施形態と同様
である。

【００５７】そしてこの実施形態においては、殺菌ラン
プ設置部３０のチャンバー３１の幅方向の両端に、ワイ
パー３７やアーム板３９が待機・折り返しするワイパ収
納部４７，４９をチャンバー３１の幅を超える位置に設
けている。

【００５８】またワイパ収納部４７，４９の入口には、
これらを覆う板状のワイパーガード５３，５３が取り付
けられている。

【００５９】図７はこのワイパーガード５３の斜視図で
ある。同図に示すようにワイパーガード５３は、平板状
であって前記ワイパー３７やアーム板３９を挿通する開
口５５を設け、この開口５５の周囲にチャンバー３１側
に突出するバッフル部５７を設けて構成されている。

【００６０】一方図６に示すようにこれらバッフル部５
７の上流側には、別のバッフル５９，５９が取り付けら
れている。図８は図６（ｂ）のＤ‐Ｄ断面矢視図であ
る。同図に示すようにバッフル５９，５９は、チャンバ
ー３１内の左右両壁面に細長い矩形状にその上下全長に
渡って設けられている。

【００６１】そしてこの紫外線殺菌装置を例えば下水処
理放流水を流す配管の途中に接続し、下水処理放流水
（殺菌対象流体）を流し、紫外線ランプ３３を点灯すれ
ば、下水処理放流水に殺菌に必要な線量の紫外線が照射
され、その殺菌が効率良く行われる。

【００６２】ところでこの実施形態においてはワイパ収
納部４７，４９を設けてワイパー機構を駆動していない
ときのワイパー３７やアーム板３９を収納したので、ワ
イパー機構によってチャンバー３１内の流体の移動が乱
されることはなく、好適である。さらにワイパー３７を
ワイパ収納部４７（又は４９）内に収納したので、待機
時に紫外線ランプ３３の熱や紫外線を浴びることがな
く、ワイパー３７用のゴムエッジが劣化することを防止
できる。

【００６３】またワイパーガード５３にバッフル部５７
を設けたので、上流側から流れてきた下水処理放流水が
開口５５からワイパ収納部４７（４９）内に入り込みに
くくなり、ワイパ収納部４７（４９）内の水は死水にな
ってチャンバー３１内の流体の移動がさらに乱されなく
なる。なおバッフル部５７は開口５５の周囲全体ではな
く、その上流側の部分のみに設けても良い。

【００６４】またこのバッフル部５７によって紫外線ラ
ンプ３３の両端部分近傍の下水処理放流水の流れは、チ
ャンバー３１の壁面から引き離され、紫外線ランプ３３
中央方向に移動するので、紫外線ランプ３３の両端部分
を流れてくる下水処理放流水への必要紫外線量が不足す
ることもなくなる。

【００６５】さらにこの実施形態の場合は、バッフル部
５７の上流側にバッフル５９を設けたので、開口５５内
への下水処理放流水の侵入をさらに有効に防止できるば
かりか、壁面を流れてくる下水処理放流水への紫外線照
射線量もさらに不足しにくくなる。

【００６６】下水処理放流水の殺菌は、処理対象水が二
次処理水の場合もあり、透過率が７０％程度と悪く、Ｓ
Ｓも１０ｍｇ／ｌ以上の場合もある。そのため保護管３
５表面洗浄のためのワイパー装置は必ず必要であり、通
常２回／日程度の運転をするが、汚れが多い場合は１０
回／日の場合もある。下水処理放流水は、要求されてい
る殺菌率が９９．９％以上であるが、このような高殺菌
率を性状の変化し易い水質で得るためにはチャンバー形
状を十分に考慮して殺菌線量不足で本装置を通過する割
合を可能な限り減らす必要がある。本実施形態では、ワ
イパー装置を設置しても、ワイパー収納部４７，４９を
設けたり、ワイパーガード５３を取り付けることで、ワ
イパー装置設置のために発生する殺菌不良の問題を解決
し、求められている殺菌率が達成できるようにしてい
る。

【００６７】なお上記各上記実施形態では紫外線殺菌装
置を下水処理放流水に用いた例を説明したが、農業集落
排水、河川の浄化での再利用水の殺菌などに使用しても
よい。要は紫外線によって殺菌しようとする殺菌対象流
体であればどのような流体にも適用できる。なお本発明
は、特に設置場所として広い場所が取れず制限があり、
尚且つ殺菌対象流体が時間的、季節的に悪化するような
場所に用いて好適である。

【００６８】上記各実施形態では紫外線ランプとして中
圧式、特に高照度中圧式の紫外線ランプを用いたが、場
合によっては低圧式の紫外線ランプに適用しても良い。

【００６９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば以下のような優れた効果を有する。殺菌ランプ設置部のチャンバー形状を、殺菌対象流体
の流れに直交する断面が矩形で、且つ紫外線ランプを殺
菌対象流体の流れに直交するように設置したので、チャ
ンバー内の殺菌対象流体の流れの速度は各部で略同一に
なり、従って紫外線ランプの周囲の流れは各部でその速
度が略均一になり、短い時間の照射でも全ての流体に確
実に殺菌に必要な紫外線線量を与えることができる。こ
れは紫外線ランプとして、ランプ照度が大きく水質の悪
い（透過率が低い）殺菌対象流体に対しても必要紫外線
照射距離を確保することができる中圧式紫外線ランプ、
特に高照度中圧式紫外線ランプを使用した場合に効果的
である。

【００７０】紫外線ランプが照射する紫外線が最も弱
い矩形状のチャンバーのコーナー部分にバッフルを設置
したので、コーナーに沿って流れてくる殺菌対象流体を
内側に向けることができ、これに紫外線を確実に照射で
きる。

【００７１】チャンバー内に紫外線ランプを１本又は
所定本数設置したものを単位ユニットとして複数の単位
ユニットを殺菌対象流体の流れ方向に直列に接続するこ
とで殺菌ランプ設置部を構成したので、紫外線ランプ
を、流量及び透過率に応じてユニット単位で消灯した
り、ユニット単位で照度コントロールを行うように制御
でき、要求された殺菌率を最低エネルギーで確保するこ
とができる。

【００７２】殺菌ランプ設置部にワイパーが待機或い
は折り返しするワイパ収納部をチャンバーの幅を超える
位置に設けたので、ワイパー機構によってチャンバー内
の流体の移動が乱されることはなくなる。またワイパー
の待機時にワイパーが紫外線ランプの熱や紫外線を浴び
ることがなくなり、ワイパーが劣化することを防止でき
る。

【００７３】ワイパ収納部を覆う板状のワイパーガー
ドのワイパーを挿通する開口の周囲の少なくとも上流側
の部分にバッフル部を設けたので、上流側から流れてき
た下水処理放流水が開口からワイパ収納部内に入り込み
にくくなり、チャンバー内の流体の移動が乱されなくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態にかかる紫外線殺菌装置を示す図
であり、図１（ａ），図１（ｂ）はそれぞれ平面図と側
面図である。

【図２】図２（ａ），図２（ｂ）はそれぞれ殺菌ランプ
設置部３０内部の側断面概略図と横断面概略図（但しワ
イパ機構の記載は省略している）である。

【図３】第２実施形態にかかる紫外線殺菌装置を示す図
であり、図３（ａ）は一部断側面図、図３（ｂ）は図３
（ａ）のＡ‐Ａ断面図である。

【図４】第２実施形態における殺菌ランプ設置部３０部
分の応用例を示す概略構成図である。

【図５】バッフル部５１の部分を流体の流れ方向から見
た断面図である。

【図６】第３実施形態にかかる紫外線殺菌装置を示す図
であり、図６（ａ）は平断面図、図６（ｂ）は図６
（ａ）のＣ‐Ｃ断面図である。

【図７】ワイパーガード５３の斜視図である。

【図８】図６（ｂ）のＤ‐Ｄ断面矢視図である。

【図９】従来の紫外線殺菌装置を示す図であり、図９
（ａ）は側断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のａ‐ａ断
面図である。

【図１０】従来の他の紫外線殺菌装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０導入管部１１流入側接続フランジ２０流出整流管部２１流出側接続フランジ３０殺菌ランプ設置部３１チャンバー３３紫外線ランプ３５保護管３７ワイパー３９アーム板４１ボールねじ４３ワイパーモータ４５バッフル４７，４９ワイパ収納部３０ａ単位ユニット５１バッフル５３ワイパーガード５５開口５７バッフル部５９バッフル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】殺菌対象流体を流すチャンバー内に殺菌
用の紫外線ランプを設置してなる殺菌ランプ設置部を具
備する紫外線殺菌装置において、前記殺菌ランプ設置部のチャンバー形状は、殺菌対象流
体の流れに直交する断面が矩形で、且つ前記紫外線ラン
プを殺菌対象流体の流れに直交するように設置したこと
を特徴とする紫外線殺菌装置。
【請求項２】前記チャンバーのコーナー部分に、コー
ナーに沿って流れる殺菌対象流体を内側に向けるバッフ
ルを設置したことを特徴とする請求項１記載の紫外線殺
菌装置。
【請求項３】前記殺菌ランプ設置部は、チャンバー内
に紫外線ランプを１本又は所定本数設置したものを単位
ユニットとして複数の単位ユニットを殺菌対象流体の流
れ方向に直列に接続することで構成されていることを特
徴とする請求項１又は２記載の紫外線殺菌装置。
【請求項４】前記紫外線ランプの周囲を囲む保護管の
外周表面を保護管の長手方向に移動することで機械的に
拭うワイパーを設け、且つ前記殺菌ランプ設置部には前
記ワイパーが待機或いは折り返しするワイパー収納部を
チャンバーの幅を超える位置に設けたことを特徴とする
請求項１乃至４の内の何れか１項記載の紫外線殺菌装
置。
【請求項５】前記ワイパー収納部を覆うワイパーガー
ドを取り付け、ワイパーガードのワイパーを挿通する開
口の周囲の少なくとも上流側の部分に、チャンバー側に
突出するバッフル部を設けたことを特徴とする請求項５
記載の紫外線殺菌装置。