JP2004146077A - 紫外線照射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】紫外線の放出が遮断されず発光及び透過効率を向上させるとともに、エネルギーロスが少なく簡単な構造で低コストの紫外線照射装置を提供する。
【解決手段】中心に設けられた内部電極10と、この内部電極10を囲んで二重管構造に形成されて二重管内で放電して紫外線を発する放電体14aを封入した放電空間を備えるランプ体14と、このランプ体14を更に囲む外壁を備えて内部に被処理液1を流すとともに外壁を電極として形成する外部電極12とを備え、内部電極10と外部電極12との電極間に高周波電圧またはパルス電圧を印加することで電極間に内在するランプ体14の放電体14aが放電して外側に流れる被処理液1に紫外線を直接照射できる無電極ランプを形成する。
【選択図】 図1
【解決手段】中心に設けられた内部電極10と、この内部電極10を囲んで二重管構造に形成されて二重管内で放電して紫外線を発する放電体14aを封入した放電空間を備えるランプ体14と、このランプ体14を更に囲む外壁を備えて内部に被処理液1を流すとともに外壁を電極として形成する外部電極12とを備え、内部電極10と外部電極12との電極間に高周波電圧またはパルス電圧を印加することで電極間に内在するランプ体14の放電体14aが放電して外側に流れる被処理液1に紫外線を直接照射できる無電極ランプを形成する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は紫外線照射装置に係り、より詳細には、静電結合放電により発光する無電極放電ランプにより紫外線を照射して液体(被処理液)の殺菌、脱色、漂白などの処理を行う紫外線照射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開平10−27578号公報
【特許文献2】
特開平10−15545号公報
【特許文献3】
特開2002−203521号公報
【0003】
従来、紫外線照射装置は、例えば、上下水道の殺菌、消毒及び脱色、工業用水の脱臭及び脱色、パルプの漂白、医療機器の殺菌などに用いられており、ランプにより紫外線を被処理液に照射することで殺菌、脱色、漂白などの処理を実行する技術がよく知られている。この紫外線照射装置は、ランプ内に電極を持たない無電極ランプと、ランプ内に電極を持つ有電極ランプとを用いた二種類があり、電極に流せる電流の制約がある有電極ランプに比べて高周波電流を流せる無電極ランプがよく用いられている。この無電極ランプは、ランプ内部に電極を備えないため、電極の劣化による不点灯がなくランプ自体の構造も簡易化することができる。そして、無電極ランプは、更に、ランプの外周に巻いたコイルから発生する電磁エネルギーにより放電を起こす電磁結合方式と、ランプを二枚の電極で挟み込み電極/ランプ/電極でコンデンサーを形成し静電エネルギーにより放電を起こす静電結合方式とに大別される。図7は、このような電磁結合方式による従来の紫外線照射装置の一実施形態を示す図である。また、図8は、静電結合方式による従来の紫外線照射装置の他の実施形態を示す図である。
【0004】
図7に示すように、電磁結合方式(例えば、特許文献1参照)による従来の紫外線照射装置の一実施形態は、放電により紫外線を発する放電体を封入して内部に電極を持たない無電極のランプ体34と、このランプ体34の外周で螺旋状に巻いたコイル30と、ランプ体34及びコイル30を封入する透明な石英ガラス管またはフッ素樹脂などからなる保護管31と、この保護管31を囲んで内部に被処理液1を流す外周器32とを備えている。また、コイル30には、両端の電極から高周波交流を流す点灯手段36を備えている。
【0005】
このような電磁結合方式による従来の紫外線照射装置の一実施形態は、外周器32内に被処理液1を流す流入口32a及び排出口32bを備え、保護管31の外側に被処理液1が直接流れるように形成している。そして、点灯手段36は、商用電源36aに基づいて高周波電源36bが高周波電流を発生させて整合回路36cにより整合を行いコイル30に印加(一般的に2MHz〜13.5MHzの高周波電圧を印加)する。これによりランプ体34は、高周波電圧を印加したコイル30の磁束により内部の放電体(図示せず)が励起して放電が起き、紫外線を放出する。従って、外周器32内では、流入口32aから注入した被処理液1に紫外線が照射されて殺菌、脱色、漂白などの処理が実行される。
【0006】
しかし、この電磁結合方式による従来の紫外線照射装置の一実施形態では、被処理液1が導電性を有する液体の場合、コイル30から発生される磁束は必ずランプ体34周囲の被処理液1内に広がってしまい、被処理液1内で誘導電流が流れ電磁エネルギーのロスが発生してしまう。この磁束の広がりを抑える従来技術(例えば、特許文献2参照)も開発されているが、構造が複雑でかつ被処理液内の誘導電流を完全に無くすことは不可能であった。
【0007】
ところで、前述した電磁結合方式による紫外線照射装置とは異なり、ランプ体を二つの電極で挟み込んで電極/ランプ/電極の簡単なコンデンサー構造を形成し、静電エネルギーにより放電体の放電を起こす静電結合方式(例えば、特許文献3参照)による従来の紫外線照射装置の他の実施形態がある。この従来の紫外線照射装置の他の実施形態は、図8に示すように、放電により紫外線を発する放電体を封入して内部に電極を持たない無電極のランプ体44と、このランプ体44を挟むように設置した1対の電極板40と、ランプ体44及び電極板40を封入する透明な石英ガラス管またはフッ素樹脂などからなる保護管41と、この保護管41を囲んで内部に被処理液1を流す外周器42とを備えている。この際、外周器42は、被処理液1を流す流入口42a及び排出口42bを備え、保護管41の外側に被処理液1が直接流れるように形成している。また、電極板40は、ランプ体44に配置した1対の外側に高周波電圧を各々印加する点灯手段46を備えている。この点灯手段46は、商用電源46aに基づいて高周波電源46bが高周波電流を発生させて整合回路46cにより整合を行い電極板40に印加(一般的に2MHz〜13.5MHzの高周波電圧を印加)する。ここで、ランプ体44、保護管41、外周器42、及び点灯手段46は、図7に示した紫外線照射装置と同様の構成要素であり、重複する説明は省略する。
【0008】
このような静電結合方式による従来の紫外線照射装置の他の実施形態は、保護管41の外側に被処理液1を直接流し、点灯手段46の商用電源46a、高周波電源46b、及び整合回路46cにより高周波電圧を発生させて電極板40に印加する。ここで、電極板40に印加する電圧は、高周波電圧に限定されず、例えば、パルス電圧を加えることも可能である。そして、ランプ体44は、電極板40の静電エネルギーにより内部の放電体(図示せず)が励起して放電を起こし、紫外線を放出する。従って、外周器42内では、流入口42aから注入した被処理液1に紫外線を照射して殺菌、脱色、漂白などの処理が実行される。このように静電結合方式の場合は、ランプ体44の周囲を電極板40により覆うことにより、図7に示した電磁結合方式のような磁束の漏洩によるエネルギーロスを低減している。
【0009】
しかしながら、この静電結合方式による従来の紫外線照射装置の他の実施形態では、電極板40がランプ体44自体を覆うことで、逆にランプ体44内で発生する紫外線を遮蔽して外部に放射できる量を低減してしまうとともに、結果的には発生した紫外線を有効に利用することができない不具合があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の紫外線照射装置では、図7に示した電磁結合方式の場合、被処理液1が導電性を有する液体の時、コイル30から発生される磁束は必ずランプ体34周囲の被処理液1内に広がってしまうため、被処理液1内に誘導電流が流れ電磁エネルギーのロスが発生するという不具合があった。
また、従来の紫外線照射装置では、図8に示した静電結合方式の場合、前述した電磁結合方式のような磁束の漏洩によるエネルギーロスは無くなるが、ランプ体44自体を電極板40が覆うことで、ランプ体44内で発生する紫外線を遮蔽して外部に放射できる量を低減してしまうとともに、結果的には発生した紫外線を有効に利用することができないという不具合があった。
本発明はこのような課題を解決し、紫外線の放出が遮断されず発光及び透過効率を向上させるとともに、エネルギーロスが少なく簡単な構造で低コストの紫外線照射装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、中心に設けられた内部電極と、この内部電極を囲んで封止する外周内に放電して紫外線を発する放電体を収納した放電空間を備えるランプ体と、ランプ体を更に囲む外壁を備えて内部に被処理液を流すとともに外壁を電極として形成する外部電極とを備え、内部電極と外部電極との電極間に高周波電圧またはパルス電圧を印加することで電極間に内在するランプ体の放電体が放電して外側に流れる被処理液に紫外線を直接照射できる無電極ランプを形成する。
ここで、ランプ体は、内部電極を囲む二重管構造に形成し、この二重管内に少なくとも希ガス及び水銀を封入することが好ましい。また、ランプ体の他の実施例は、内部電極を囲む直管型の紫外線ランプを複数配置して外側を封止することが好ましい。また、内部電極と外部電極との電極間には、高周波電圧またはパルス電圧いずれかを印加する点灯手段を具備することが好ましい。また、外部電極には、被処理液を流入する流入口及び排出する排出口を備え、ランプ体の外周に被処理液が直接流れるように形成することでランプ体の冷却効果を得ることが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明による紫外線照射装置の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明による紫外線照射装置の一実施形態を示す構成図である。また、図2は、図1に示すA−A線の断面を示す図である。また、図3は、図1に示したランプ体14の内部構造を示す図である。また、図4は、図3に示したB−B線の断面を示す図である。また、図5は、本発明による紫外線照射装置の他の実施形態を示す構成図である。また、図6は、図5に示したC−C線の断面を示す図である。
【0013】
図1及び図2に示すように、本発明による紫外線照射装置の一実施形態は、図7及び図8に示した従来技術とは異なり、中心に棒状に設けられた内部電極10と、この内部電極10を囲んで二重管構造に形成されて二重管内で放電して紫外線を発する放電体14aを封入した放電空間を備えるランプ体14と、このランプ体14を更に囲む外壁を備えて内部に被処理液1を流すとともに外壁を電極として形成した外部電極12とを備えている。また、内部電極10と外部電極12とには、点灯手段16を具備(接続)しており、高周波電圧またはパルス電圧いずれかを発生させて印加できるように形成している。この際、点灯手段16は、例えば、高周波電圧を加える場合、図7及び8に示した従来技術のように、商用電源に基づいて高周波電源が高周波電流を発生させて整合回路により整合を行った後、内部電極10と外部電極12とに各々印加(一般的に2MHz〜13.5MHzの高周波電圧を印加)する。
【0014】
従って、本発明による紫外線照射装置の一実施形態は、ランプ体14中心の空洞部に内部電極10を設け、外部電極12をランプ体14に設けることなく被処理液1を介した外側の外壁に設けることで、内部電極10と外部電極12との電極間にランプ体14及び被処理液1を内在した同軸ケーブルと同様の配置(図2参照)に形成している。これにより本実施の形態では、内部電極10と外部電極12との間に電圧を加えることで、被処理液1に隣接したランプ体14の放電体14aが放電を起して紫外線を放出する。従って、電極間から発生する電気的エネルギーを全て放電体14aの放電発光に寄与することができ、従来技術のコイルを用いた電磁結合方式のように被処理液1内に消費する電磁誘導のロスを防止することができる。
【0015】
ここで、ランプ体14は、石英ガラス等の透明な材質からなり二重管構造を備えており、図3及び図4に示すように、二重管の中心空洞部に内部電極10が配置(封止)され、外周の二重管内に水銀やアルゴン(希ガス)などの放電体14aを封入し、いわゆる無電極ランプと同等の誘電体容器に形成している。即ち、ランプ体14は、二重管構造を備えて内部電極10を封止するため、図7及び図8に示した従来技術での保護管(31、41)が不要になる。この保護管は、石英ガラス管またはフッ素樹脂からなり、紫外線透過率が一般的には約80%程度であるため、約20%の紫外線が低減してしまう。従って、本実施の形態では、保護管を用いることなくランプ体14と被処理液1とが直接接触するため、紫外線が減衰されずに被処理液1に照射することができる。
【0016】
再び、図1及び図2を参照してランプ体14の外側には、円筒状で有低の外壁を備えて囲むように配置した外部電極12を備えている。この外部電極12の外壁には、被処理液1を流入する流入口12a及び排出する排出口12bを各々設け、ランプ体14と外部電極12との間に直接被処理液1を流すように形成することでランプ体14の冷却効果を得ている。そして、この外部電極12とランプ体14との間には、コイルまたは電極板等の紫外線を遮断する物がなく、紫外線を透過減衰する保護管も無いため、ランプ体14から照射した紫外線を効率よく被処理液1に照射することができる。従って、ランプ体14は、被処理液1に紫外線を直接照射でき透過効率の低下がなく、且つ、熱を被処理液1に効率よく伝達して冷却することで周囲温度に依存して紫外線発光効率が低下することを抑えることができる。
【0017】
また、外部電極12は、ランプ体14周囲の外壁に点灯手段16を接続しており、この外壁全体を高周波電流を流す電極として形成している。従って、外部電極12は、高周波電流を流すために中空で金属製のパイプにより形成することが望ましく、例えば、ランプ体14から放出された紫外線を反射できる鏡面加工されたステンレスにより形成することが最も好ましい。ここで、外部電極12と内部電極10とは、静電結合するために必ずしも非磁性体の材質である必要は無い。また、外部電極12と内部電極10とは、例えば、メッシュ構造を備えるように母材表面に金属の焼付けや印刷で電極を構成しても良い。
【0018】
このように形成された本発明による紫外線照射装置の一実施形態は、図1に示したように、ランプ体14を囲む外部電極12内に流入口12aから被処理液1を流して排出口12bから排出させた状態で、点灯手段16により高周波電圧またはパルス電圧を発生させて内部電極10及び外部電極12に印加する。これによりランプ体14は、内部電極10及び外部電極12間に発生する静電エネルギーにより、放電体14aを励起させて放電し、紫外線を放出する。従って、外部電極12内では、流入口12aから注入した被処理液1に紫外線が効率よく照射されて殺菌、脱色、漂白などの処理が実行される。
【0019】
このように、本発明による紫外線照射装置の一実施形態によると、内部電極10と外部電極12との電極間にランプ体14及び被処理液1を介在させて同軸ケーブルと同様の配置(図2参照)に形成するため、全ての電気的エネルギーを放電体14aの放電発光に寄与させることができ、且つ、電極間から発生する電気的エネルギーがランプ体の放電空間以外に広がって消費する電磁誘導ロスを防止することができる。
また、本発明による紫外線照射装置の一実施形態によると、内部電極10と外部電極12との電極間に被処理液1を流す構造を備えており、電極により紫外線が遮断されることが無いため、紫外線を被処理液1に直接照射でき、発生した紫外線を有効に利用することができる。
また、本発明による紫外線照射装置の一実施形態によると、被処理液1内にランプ体14を配置する際、紫外線を透過減衰させる保護管を用いないため、部品コストを低減できるとともに、被処理液1にランプ体14の紫外線を減衰させることなく照射することができる。
さらに、本発明による紫外線照射装置の一実施形態によると、前述した保護管を用いることなく、被処理液1内に直接、ランプ体14を配置して冷却効果を得ているため、低圧紫外線のランプ体14が周囲温度に依存して紫外線発光効率が低下することを抑えることができる。
【0020】
次に、図5及び図6を参照して、本発明による紫外線照射装置の他の実施形態を詳細に説明する。図5及び図6に示すように、本発明による紫外線照射装置の他の実施形態は、前述したランプ体内に水銀やアルゴン(希ガス)などの放電体を封入する構造とは異なり、市販された直管型の有電極ランプ28(紫外線ランプ)を放電体として複数本封入した構造に形成している。尚、この有電極ランプ28を複数本封入したランプ体24以外は、全て図1に示した紫外線照射装置と同様の構成要素であり、重複する説明は省略する。
【0021】
ここで、ランプ体24は、内部電極20を中心に配置して周囲に直管型の有電極ランプ28(紫外線ランプ)を複数本(図6では8本)配列するとともに、この有電極ランプ28の周囲を更に石英ガラス等の紫外線を透過する材質により囲んで封入している。そして、このランプ体24の周囲は、更に円筒状で有低の外壁を備えて囲んだ外部電極22を備え、この外部電極22の外周に流入口22aと排出口22bとを各々設けることでランプ体24と外部電極22との間に被処理液1を流すように形成している。
【0022】
このように形成された本発明による紫外線照射装置の他の実施形態は、内部電極20と外部電極22との両電極に高周波電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、ランプ体24に収納した有電極ランプ28内で無電極放電が起きてランプ表面から紫外線が放出される。従って、外部電極22内では、流入口22aから注入した被処理液1に紫外線が効果的に照射されて殺菌、脱色、漂白などの処理が実行される。
【0023】
このように、本発明による紫外線照射装置の他の実施形態によると、図1に示した紫外線照射装置と同様に、内部電極20と外部電極22との電極間にランプ体24及び被処理液1を介在させて同軸ケーブルと同様の配置(図6参照)に形成するため、全ての電気的エネルギーを有電極ランプ28の放電発光に寄与させることができ、且つ、電極間から発生する電気的エネルギーがランプ体の放電空間以外に広がって消費する電磁誘導ロスを防止することができる。
また、本発明による紫外線照射装置の他の実施形態によると、図1に示した紫外線照射装置と同様に、内部電極20と外部電極22との電極間に被処理液1を流す構造を備えており、電極により紫外線が遮断されることが無いため、紫外線を被処理液1に直接照射でき、発生した紫外線を有効に利用することができる。
さらに、本発明による紫外線照射装置の他の実施形態によると、放電体を新たに設けることなく市販された有電極ランプ28を流用し、手軽に無電極紫外線照射装置を形成することができる。
【0024】
以上、本発明による紫外線照射装置の実施の形態を詳細に説明したが、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、被処理液を外部端子下部の流入口から流入して上部の排出口から排出する実施例を説明したが、これに限定されるものではなく、排出口及び流入口を上下逆に設けても良い。
また、外部電極を円筒状で有低に形成して外周に流入口を設けた実施例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、流入口を外部電極の外周ではなく有低部に設けることも可能である。
【0025】
【発明の効果】
このように本発明による紫外線照射装置によれば、ランプ体による紫外線の放出が遮断されず発光及び透過効率を向上させることができ、エネルギーロスが少なく簡単な構造で低コストに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による紫外線照射装置の一実施形態を示す構成図。
【図2】図1に示すA−A線の断面を示す図。
【図3】図1に示したランプ体の内部構造を示す図。
【図4】図3に示したB−B線の断面を示す図。
【図5】本発明による紫外線照射装置の他の実施形態を示す構成図。
【図6】図6は、図5に示したC−C線の断面を示す図である。。
【図7】電磁結合方式による従来の紫外線照射装置の一実施形態を示す図。
【図8】静電結合方式による従来の紫外線照射装置の他の実施形態を示す図。
【符号の説明】
1 被処理液
10 内部電極
12 外部電極
12a 流入口
12b 排出口
14 ランプ体
14a 放電体
16 点灯手段
【発明の属する技術分野】
本発明は紫外線照射装置に係り、より詳細には、静電結合放電により発光する無電極放電ランプにより紫外線を照射して液体(被処理液)の殺菌、脱色、漂白などの処理を行う紫外線照射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開平10−27578号公報
【特許文献2】
特開平10−15545号公報
【特許文献3】
特開2002−203521号公報
【0003】
従来、紫外線照射装置は、例えば、上下水道の殺菌、消毒及び脱色、工業用水の脱臭及び脱色、パルプの漂白、医療機器の殺菌などに用いられており、ランプにより紫外線を被処理液に照射することで殺菌、脱色、漂白などの処理を実行する技術がよく知られている。この紫外線照射装置は、ランプ内に電極を持たない無電極ランプと、ランプ内に電極を持つ有電極ランプとを用いた二種類があり、電極に流せる電流の制約がある有電極ランプに比べて高周波電流を流せる無電極ランプがよく用いられている。この無電極ランプは、ランプ内部に電極を備えないため、電極の劣化による不点灯がなくランプ自体の構造も簡易化することができる。そして、無電極ランプは、更に、ランプの外周に巻いたコイルから発生する電磁エネルギーにより放電を起こす電磁結合方式と、ランプを二枚の電極で挟み込み電極/ランプ/電極でコンデンサーを形成し静電エネルギーにより放電を起こす静電結合方式とに大別される。図7は、このような電磁結合方式による従来の紫外線照射装置の一実施形態を示す図である。また、図8は、静電結合方式による従来の紫外線照射装置の他の実施形態を示す図である。
【0004】
図7に示すように、電磁結合方式(例えば、特許文献1参照)による従来の紫外線照射装置の一実施形態は、放電により紫外線を発する放電体を封入して内部に電極を持たない無電極のランプ体34と、このランプ体34の外周で螺旋状に巻いたコイル30と、ランプ体34及びコイル30を封入する透明な石英ガラス管またはフッ素樹脂などからなる保護管31と、この保護管31を囲んで内部に被処理液1を流す外周器32とを備えている。また、コイル30には、両端の電極から高周波交流を流す点灯手段36を備えている。
【0005】
このような電磁結合方式による従来の紫外線照射装置の一実施形態は、外周器32内に被処理液1を流す流入口32a及び排出口32bを備え、保護管31の外側に被処理液1が直接流れるように形成している。そして、点灯手段36は、商用電源36aに基づいて高周波電源36bが高周波電流を発生させて整合回路36cにより整合を行いコイル30に印加(一般的に2MHz〜13.5MHzの高周波電圧を印加)する。これによりランプ体34は、高周波電圧を印加したコイル30の磁束により内部の放電体(図示せず)が励起して放電が起き、紫外線を放出する。従って、外周器32内では、流入口32aから注入した被処理液1に紫外線が照射されて殺菌、脱色、漂白などの処理が実行される。
【0006】
しかし、この電磁結合方式による従来の紫外線照射装置の一実施形態では、被処理液1が導電性を有する液体の場合、コイル30から発生される磁束は必ずランプ体34周囲の被処理液1内に広がってしまい、被処理液1内で誘導電流が流れ電磁エネルギーのロスが発生してしまう。この磁束の広がりを抑える従来技術(例えば、特許文献2参照)も開発されているが、構造が複雑でかつ被処理液内の誘導電流を完全に無くすことは不可能であった。
【0007】
ところで、前述した電磁結合方式による紫外線照射装置とは異なり、ランプ体を二つの電極で挟み込んで電極/ランプ/電極の簡単なコンデンサー構造を形成し、静電エネルギーにより放電体の放電を起こす静電結合方式(例えば、特許文献3参照)による従来の紫外線照射装置の他の実施形態がある。この従来の紫外線照射装置の他の実施形態は、図8に示すように、放電により紫外線を発する放電体を封入して内部に電極を持たない無電極のランプ体44と、このランプ体44を挟むように設置した1対の電極板40と、ランプ体44及び電極板40を封入する透明な石英ガラス管またはフッ素樹脂などからなる保護管41と、この保護管41を囲んで内部に被処理液1を流す外周器42とを備えている。この際、外周器42は、被処理液1を流す流入口42a及び排出口42bを備え、保護管41の外側に被処理液1が直接流れるように形成している。また、電極板40は、ランプ体44に配置した1対の外側に高周波電圧を各々印加する点灯手段46を備えている。この点灯手段46は、商用電源46aに基づいて高周波電源46bが高周波電流を発生させて整合回路46cにより整合を行い電極板40に印加(一般的に2MHz〜13.5MHzの高周波電圧を印加)する。ここで、ランプ体44、保護管41、外周器42、及び点灯手段46は、図7に示した紫外線照射装置と同様の構成要素であり、重複する説明は省略する。
【0008】
このような静電結合方式による従来の紫外線照射装置の他の実施形態は、保護管41の外側に被処理液1を直接流し、点灯手段46の商用電源46a、高周波電源46b、及び整合回路46cにより高周波電圧を発生させて電極板40に印加する。ここで、電極板40に印加する電圧は、高周波電圧に限定されず、例えば、パルス電圧を加えることも可能である。そして、ランプ体44は、電極板40の静電エネルギーにより内部の放電体(図示せず)が励起して放電を起こし、紫外線を放出する。従って、外周器42内では、流入口42aから注入した被処理液1に紫外線を照射して殺菌、脱色、漂白などの処理が実行される。このように静電結合方式の場合は、ランプ体44の周囲を電極板40により覆うことにより、図7に示した電磁結合方式のような磁束の漏洩によるエネルギーロスを低減している。
【0009】
しかしながら、この静電結合方式による従来の紫外線照射装置の他の実施形態では、電極板40がランプ体44自体を覆うことで、逆にランプ体44内で発生する紫外線を遮蔽して外部に放射できる量を低減してしまうとともに、結果的には発生した紫外線を有効に利用することができない不具合があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の紫外線照射装置では、図7に示した電磁結合方式の場合、被処理液1が導電性を有する液体の時、コイル30から発生される磁束は必ずランプ体34周囲の被処理液1内に広がってしまうため、被処理液1内に誘導電流が流れ電磁エネルギーのロスが発生するという不具合があった。
また、従来の紫外線照射装置では、図8に示した静電結合方式の場合、前述した電磁結合方式のような磁束の漏洩によるエネルギーロスは無くなるが、ランプ体44自体を電極板40が覆うことで、ランプ体44内で発生する紫外線を遮蔽して外部に放射できる量を低減してしまうとともに、結果的には発生した紫外線を有効に利用することができないという不具合があった。
本発明はこのような課題を解決し、紫外線の放出が遮断されず発光及び透過効率を向上させるとともに、エネルギーロスが少なく簡単な構造で低コストの紫外線照射装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、中心に設けられた内部電極と、この内部電極を囲んで封止する外周内に放電して紫外線を発する放電体を収納した放電空間を備えるランプ体と、ランプ体を更に囲む外壁を備えて内部に被処理液を流すとともに外壁を電極として形成する外部電極とを備え、内部電極と外部電極との電極間に高周波電圧またはパルス電圧を印加することで電極間に内在するランプ体の放電体が放電して外側に流れる被処理液に紫外線を直接照射できる無電極ランプを形成する。
ここで、ランプ体は、内部電極を囲む二重管構造に形成し、この二重管内に少なくとも希ガス及び水銀を封入することが好ましい。また、ランプ体の他の実施例は、内部電極を囲む直管型の紫外線ランプを複数配置して外側を封止することが好ましい。また、内部電極と外部電極との電極間には、高周波電圧またはパルス電圧いずれかを印加する点灯手段を具備することが好ましい。また、外部電極には、被処理液を流入する流入口及び排出する排出口を備え、ランプ体の外周に被処理液が直接流れるように形成することでランプ体の冷却効果を得ることが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明による紫外線照射装置の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明による紫外線照射装置の一実施形態を示す構成図である。また、図2は、図1に示すA−A線の断面を示す図である。また、図3は、図1に示したランプ体14の内部構造を示す図である。また、図4は、図3に示したB−B線の断面を示す図である。また、図5は、本発明による紫外線照射装置の他の実施形態を示す構成図である。また、図6は、図5に示したC−C線の断面を示す図である。
【0013】
図1及び図2に示すように、本発明による紫外線照射装置の一実施形態は、図7及び図8に示した従来技術とは異なり、中心に棒状に設けられた内部電極10と、この内部電極10を囲んで二重管構造に形成されて二重管内で放電して紫外線を発する放電体14aを封入した放電空間を備えるランプ体14と、このランプ体14を更に囲む外壁を備えて内部に被処理液1を流すとともに外壁を電極として形成した外部電極12とを備えている。また、内部電極10と外部電極12とには、点灯手段16を具備(接続)しており、高周波電圧またはパルス電圧いずれかを発生させて印加できるように形成している。この際、点灯手段16は、例えば、高周波電圧を加える場合、図7及び8に示した従来技術のように、商用電源に基づいて高周波電源が高周波電流を発生させて整合回路により整合を行った後、内部電極10と外部電極12とに各々印加(一般的に2MHz〜13.5MHzの高周波電圧を印加)する。
【0014】
従って、本発明による紫外線照射装置の一実施形態は、ランプ体14中心の空洞部に内部電極10を設け、外部電極12をランプ体14に設けることなく被処理液1を介した外側の外壁に設けることで、内部電極10と外部電極12との電極間にランプ体14及び被処理液1を内在した同軸ケーブルと同様の配置(図2参照)に形成している。これにより本実施の形態では、内部電極10と外部電極12との間に電圧を加えることで、被処理液1に隣接したランプ体14の放電体14aが放電を起して紫外線を放出する。従って、電極間から発生する電気的エネルギーを全て放電体14aの放電発光に寄与することができ、従来技術のコイルを用いた電磁結合方式のように被処理液1内に消費する電磁誘導のロスを防止することができる。
【0015】
ここで、ランプ体14は、石英ガラス等の透明な材質からなり二重管構造を備えており、図3及び図4に示すように、二重管の中心空洞部に内部電極10が配置(封止)され、外周の二重管内に水銀やアルゴン(希ガス)などの放電体14aを封入し、いわゆる無電極ランプと同等の誘電体容器に形成している。即ち、ランプ体14は、二重管構造を備えて内部電極10を封止するため、図7及び図8に示した従来技術での保護管(31、41)が不要になる。この保護管は、石英ガラス管またはフッ素樹脂からなり、紫外線透過率が一般的には約80%程度であるため、約20%の紫外線が低減してしまう。従って、本実施の形態では、保護管を用いることなくランプ体14と被処理液1とが直接接触するため、紫外線が減衰されずに被処理液1に照射することができる。
【0016】
再び、図1及び図2を参照してランプ体14の外側には、円筒状で有低の外壁を備えて囲むように配置した外部電極12を備えている。この外部電極12の外壁には、被処理液1を流入する流入口12a及び排出する排出口12bを各々設け、ランプ体14と外部電極12との間に直接被処理液1を流すように形成することでランプ体14の冷却効果を得ている。そして、この外部電極12とランプ体14との間には、コイルまたは電極板等の紫外線を遮断する物がなく、紫外線を透過減衰する保護管も無いため、ランプ体14から照射した紫外線を効率よく被処理液1に照射することができる。従って、ランプ体14は、被処理液1に紫外線を直接照射でき透過効率の低下がなく、且つ、熱を被処理液1に効率よく伝達して冷却することで周囲温度に依存して紫外線発光効率が低下することを抑えることができる。
【0017】
また、外部電極12は、ランプ体14周囲の外壁に点灯手段16を接続しており、この外壁全体を高周波電流を流す電極として形成している。従って、外部電極12は、高周波電流を流すために中空で金属製のパイプにより形成することが望ましく、例えば、ランプ体14から放出された紫外線を反射できる鏡面加工されたステンレスにより形成することが最も好ましい。ここで、外部電極12と内部電極10とは、静電結合するために必ずしも非磁性体の材質である必要は無い。また、外部電極12と内部電極10とは、例えば、メッシュ構造を備えるように母材表面に金属の焼付けや印刷で電極を構成しても良い。
【0018】
このように形成された本発明による紫外線照射装置の一実施形態は、図1に示したように、ランプ体14を囲む外部電極12内に流入口12aから被処理液1を流して排出口12bから排出させた状態で、点灯手段16により高周波電圧またはパルス電圧を発生させて内部電極10及び外部電極12に印加する。これによりランプ体14は、内部電極10及び外部電極12間に発生する静電エネルギーにより、放電体14aを励起させて放電し、紫外線を放出する。従って、外部電極12内では、流入口12aから注入した被処理液1に紫外線が効率よく照射されて殺菌、脱色、漂白などの処理が実行される。
【0019】
このように、本発明による紫外線照射装置の一実施形態によると、内部電極10と外部電極12との電極間にランプ体14及び被処理液1を介在させて同軸ケーブルと同様の配置(図2参照)に形成するため、全ての電気的エネルギーを放電体14aの放電発光に寄与させることができ、且つ、電極間から発生する電気的エネルギーがランプ体の放電空間以外に広がって消費する電磁誘導ロスを防止することができる。
また、本発明による紫外線照射装置の一実施形態によると、内部電極10と外部電極12との電極間に被処理液1を流す構造を備えており、電極により紫外線が遮断されることが無いため、紫外線を被処理液1に直接照射でき、発生した紫外線を有効に利用することができる。
また、本発明による紫外線照射装置の一実施形態によると、被処理液1内にランプ体14を配置する際、紫外線を透過減衰させる保護管を用いないため、部品コストを低減できるとともに、被処理液1にランプ体14の紫外線を減衰させることなく照射することができる。
さらに、本発明による紫外線照射装置の一実施形態によると、前述した保護管を用いることなく、被処理液1内に直接、ランプ体14を配置して冷却効果を得ているため、低圧紫外線のランプ体14が周囲温度に依存して紫外線発光効率が低下することを抑えることができる。
【0020】
次に、図5及び図6を参照して、本発明による紫外線照射装置の他の実施形態を詳細に説明する。図5及び図6に示すように、本発明による紫外線照射装置の他の実施形態は、前述したランプ体内に水銀やアルゴン(希ガス)などの放電体を封入する構造とは異なり、市販された直管型の有電極ランプ28(紫外線ランプ)を放電体として複数本封入した構造に形成している。尚、この有電極ランプ28を複数本封入したランプ体24以外は、全て図1に示した紫外線照射装置と同様の構成要素であり、重複する説明は省略する。
【0021】
ここで、ランプ体24は、内部電極20を中心に配置して周囲に直管型の有電極ランプ28(紫外線ランプ)を複数本(図6では8本)配列するとともに、この有電極ランプ28の周囲を更に石英ガラス等の紫外線を透過する材質により囲んで封入している。そして、このランプ体24の周囲は、更に円筒状で有低の外壁を備えて囲んだ外部電極22を備え、この外部電極22の外周に流入口22aと排出口22bとを各々設けることでランプ体24と外部電極22との間に被処理液1を流すように形成している。
【0022】
このように形成された本発明による紫外線照射装置の他の実施形態は、内部電極20と外部電極22との両電極に高周波電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、ランプ体24に収納した有電極ランプ28内で無電極放電が起きてランプ表面から紫外線が放出される。従って、外部電極22内では、流入口22aから注入した被処理液1に紫外線が効果的に照射されて殺菌、脱色、漂白などの処理が実行される。
【0023】
このように、本発明による紫外線照射装置の他の実施形態によると、図1に示した紫外線照射装置と同様に、内部電極20と外部電極22との電極間にランプ体24及び被処理液1を介在させて同軸ケーブルと同様の配置(図6参照)に形成するため、全ての電気的エネルギーを有電極ランプ28の放電発光に寄与させることができ、且つ、電極間から発生する電気的エネルギーがランプ体の放電空間以外に広がって消費する電磁誘導ロスを防止することができる。
また、本発明による紫外線照射装置の他の実施形態によると、図1に示した紫外線照射装置と同様に、内部電極20と外部電極22との電極間に被処理液1を流す構造を備えており、電極により紫外線が遮断されることが無いため、紫外線を被処理液1に直接照射でき、発生した紫外線を有効に利用することができる。
さらに、本発明による紫外線照射装置の他の実施形態によると、放電体を新たに設けることなく市販された有電極ランプ28を流用し、手軽に無電極紫外線照射装置を形成することができる。
【0024】
以上、本発明による紫外線照射装置の実施の形態を詳細に説明したが、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、被処理液を外部端子下部の流入口から流入して上部の排出口から排出する実施例を説明したが、これに限定されるものではなく、排出口及び流入口を上下逆に設けても良い。
また、外部電極を円筒状で有低に形成して外周に流入口を設けた実施例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、流入口を外部電極の外周ではなく有低部に設けることも可能である。
【0025】
【発明の効果】
このように本発明による紫外線照射装置によれば、ランプ体による紫外線の放出が遮断されず発光及び透過効率を向上させることができ、エネルギーロスが少なく簡単な構造で低コストに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による紫外線照射装置の一実施形態を示す構成図。
【図2】図1に示すA−A線の断面を示す図。
【図3】図1に示したランプ体の内部構造を示す図。
【図4】図3に示したB−B線の断面を示す図。
【図5】本発明による紫外線照射装置の他の実施形態を示す構成図。
【図6】図6は、図5に示したC−C線の断面を示す図である。。
【図7】電磁結合方式による従来の紫外線照射装置の一実施形態を示す図。
【図8】静電結合方式による従来の紫外線照射装置の他の実施形態を示す図。
【符号の説明】
1 被処理液
10 内部電極
12 外部電極
12a 流入口
12b 排出口
14 ランプ体
14a 放電体
16 点灯手段
Claims (5)
- 中心に設けられた内部電極と、
前記内部電極を囲んで封止する外周内に放電して紫外線を発する放電体を収納した放電空間を備えるランプ体と、
前記ランプ体を更に囲む外壁を備えて内部に被処理液を流すとともに前記外壁を電極として形成する外部電極とを備え、
前記内部電極と外部電極との電極間に高周波電圧またはパルス電圧を印加することで前記電極間に内在する前記ランプ体の放電体が放電して外側に流れる前記被処理液に紫外線を直接照射できる無電極ランプを形成したことを特徴とする紫外線照射装置。 - 請求項1に記載の紫外線照射装置において、
前記ランプ体は、前記内部電極を囲む二重管構造に形成し、この二重管内に少なくとも希ガス及び水銀を封入したことを特徴とする紫外線照射装置。 - 請求項1に記載の紫外線照射装置において、
前記ランプ体は、前記内部電極を囲む直管型の紫外線ランプを複数配置して外側を封止したことを特徴とする紫外線照射装置。 - 請求項1乃至3いずれかに記載の紫外線照射装置において、前記内部電極と外部電極との電極間には、前記高周波電圧またはパルス電圧いずれかを印加する点灯手段を具備していることを特徴とする紫外線照射装置。
- 請求項2に記載の紫外線照射装置において、
前記外部電極には、前記被処理液を流入する流入口及び排出する排出口を備え、前記ランプ体の外周に前記被処理液が直接流れるように形成することで前記ランプ体の冷却効果を得ることを特徴とする紫外線照射装置。
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