JP6666136B2 - UV irradiation device - Google Patents
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Description
実施形態は、紫外線照射装置に関する。 Embodiment relates to ultraviolet irradiation device.
水等の液体及び空気等の気体のような流体は、微生物により汚染される可能性がある。これらの微生物は、消費者の健康に悪影響を与える場合がある。従って、流体中に存在する微生物は、流体が消費用に使用される前に不活化する必要がある。 Fluids such as liquids, such as water, and gases, such as air, can be contaminated by microorganisms. These microorganisms can adversely affect consumer health. Therefore, microorganisms present in the fluid need to be inactivated before the fluid is used for consumption.
流体内の有害な微生物を不活化する方法として、200nmから300nmの波長の紫外線光を用いる方法がある。200nmから300nmの波長の範囲の紫外線は、例えば、DNA、RNA及びタンパク質により吸収され、遺伝子に損傷を与える有害な微生物を不活化し、増殖力を抑制することが知られている。この紫外線の微生物の不活化効果を利用し、流体内の有害な微生物の不活化効果を利用した装置やシステムが多く提案され、実用されているものも多い。 As a method for inactivating harmful microorganisms in a fluid, there is a method using ultraviolet light having a wavelength of 200 nm to 300 nm. It is known that ultraviolet light having a wavelength in the range of 200 nm to 300 nm is absorbed by, for example, DNA, RNA and proteins, inactivates harmful microorganisms that damage genes, and suppresses proliferation. Many devices and systems have been proposed and put to practical use, utilizing the inactivating effect of ultraviolet rays on microorganisms and utilizing the inactivating effect of harmful microorganisms in a fluid.
一方、紫外線を照射する紫外線照射部材として従来の水銀ランプ、及び、近年開発された水銀を用いない紫外線LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)等が用いられている。1または複数の紫外線照射部材を被処理流体の流路に設けた紫外線照射装置が開示されている。 On the other hand, a conventional mercury lamp, a recently developed ultraviolet LED (Light Emitting Diode: light emitting diode) without using mercury, and the like are used as an ultraviolet irradiation member for irradiating ultraviolet rays. An ultraviolet irradiation device in which one or a plurality of ultraviolet irradiation members are provided in a flow path of a fluid to be processed is disclosed.
しかしながら、上述の紫外線照射装置では、供給された電力等によって紫外線照射部材が発熱するが、こういった紫外線照射部材の温度変化に基づく紫外線照射装置の性能の変化等についての考察がまだ十分でない。 However, in the above-described ultraviolet irradiation device, the ultraviolet irradiation member generates heat by the supplied electric power or the like, but the change in the performance of the ultraviolet irradiation device based on the temperature change of the ultraviolet irradiation member has not yet been sufficiently considered.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態の制御装置は、紫外線照射プレートと、被処理流体が流入する流体入口と、流体入口と接続され、流体入口から流入する被処理流体が流れる空間を有し、被処理流体に紫外線の照射方向を向けて紫外線照射プレートを保持するチャンバーと、流体入口と異なる位置でチャンバーに接続され、被処理流体を排出する流体出口と、複数の紫外線照射部材に直流電力を供給する複数の直流電源と、制御装置と、を備える。紫外線照射プレートは、紫外線照射ユニットを複数有し、複数の紫外線照射ユニットを保持する基盤を備える。紫外線照射ユニットは、保持部材と、保持部材に保持され、被処理流体に紫外線を照射する紫外線照射部材と、保持部材に設けられ、紫外線照射部材の温度に関する温度情報を検出する温度検出部と、を備える。制御装置は、温度検出部からの温度情報に基づいて、温度情報が検出された紫外線照射部材に直流電力を供給する直流電力の電圧を設定し、温度情報から換算した紫外線照射部材の温度に対応する換算温度が、予め設定された上限温度よりも高い場合、直流電力の電圧を下げ、換算温度と被処理流体の流速との予め設定された関係に基づいて、換算温度に対応する紫外線照射部材に割り当てられた紫外線の照射区間を流れる被処理流体の流速を計算する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a control device according to an embodiment includes an ultraviolet irradiation plate, a fluid inlet into which a fluid to be treated flows, and a fluid to be treated that flows from the fluid inlet and is connected to the fluid inlet. Has a space through which the ultraviolet light irradiation direction is directed to the fluid to be treated, and holds a UV irradiation plate; a fluid outlet connected to the chamber at a position different from the fluid inlet, and a fluid outlet for discharging the fluid to be treated; A plurality of DC power supplies for supplying DC power to the ultraviolet irradiation member, and a control device are provided. The ultraviolet irradiation plate has a plurality of ultraviolet irradiation units and includes a base holding the plurality of ultraviolet irradiation units. The ultraviolet irradiation unit is a holding member, an ultraviolet irradiation member that is held by the holding member and irradiates the processing target fluid with ultraviolet light, a temperature detection unit that is provided on the holding member and detects temperature information regarding the temperature of the ultraviolet irradiation member, Is provided. The control device sets the voltage of the DC power to supply the DC power to the ultraviolet irradiation member whose temperature information is detected based on the temperature information from the temperature detection unit, and corresponds to the temperature of the ultraviolet irradiation member converted from the temperature information. If the converted temperature is higher than the preset upper limit temperature, the voltage of the DC power is reduced, and based on a preset relationship between the converted temperature and the flow rate of the fluid to be processed, the ultraviolet irradiation member corresponding to the converted temperature Calculate the flow velocity of the fluid to be processed flowing through the ultraviolet irradiation section assigned to.
以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。 The following exemplary embodiments and modifications include similar components. Therefore, in the following, the same reference numerals are given to the same components, and the overlapping description is partially omitted. A part included in the embodiment or the modification can be configured to be replaced with a corresponding part of another embodiment or the modification. In addition, the configuration, position, and the like of a part included in the embodiment and the modified example are the same as those of the other embodiment and the modified example unless otherwise specified.
以下の実施形態にかかる紫外線処理装置は、紫外線LED等によって構成された紫外線照射部材の発熱に対応することを目的とする。 An object of the ultraviolet processing apparatus according to the following embodiments is to cope with heat generation of an ultraviolet irradiation member configured by an ultraviolet LED or the like.
<実施形態>
図1は、第1実施形態の紫外線照射装置10を示す図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面矢視図である。図3は、紫外線照射プレート18の拡大図である。以下の説明において、上流側とは、図1において白抜き矢印で示す被処理流体の流れる方向における上流側のことである。下流側とは、被処理流体の流れる方向における下流側のことである。
<Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating an
図1に示すように、紫外線照射装置10は、流体入口12と、チャンバー14と、流体出口16と、紫外線照射プレート18とを備える。
As shown in FIG. 1, the
流体入口12は、紫外線照射装置10の上流側に配置されている。流体入口12は、例えば、中空の円筒形状に構成されている。流体入口12には、被処理流体が流入する。
The
チャンバー14は、例えば、流体入口12から流入する被処理流体が流れる紫外線照射室20を有する中空の筒状に形成されている。図2に示すように、紫外線照射室20は、例えば、平面視において、矩形状である。チャンバー14の上流側の端部には、流入口22が開口している。チャンバー14の流入口22には、流体入口12が接続される。チャンバー14の下流側の端部には、流出口24が開口している。流出口24は、流入口22と対向する位置に設けられている。
The
流体出口16は、紫外線照射装置10の下流側に配置されている。流体出口16は、例えば、中空の円筒形状に構成されている。流体出口16は、流体入口12と異なる位置で、チャンバー14に接続されている。具体的には、流体出口16は、チャンバー14の流出口24に接続されている。従って、流体出口16は、流体入口12と対向する位置に設けられている。流体出口16は、チャンバー14内で紫外線により処理された被処理流体を排出する。
The
紫外線照射プレート18は、紫外線を照射して、被処理流体に対して消毒や殺菌処理等をする。紫外線照射プレート18は、被処理流体に紫外線の照射方向を向けてチャンバー14に保持されている。紫外線照射プレート18は、紫外線照射室20の一面を覆い、チャンバー14の一面を塞ぐように設けられている。換言すれば、紫外線照射室20は、チャンバー14と紫外線照射プレート18によって囲まれている。
The
紫外線照射プレート18は、基盤26と、1または複数の紫外線照射ユニット27とを有する。
The
基盤26は、例えば、板状の部材である。基盤26は、チャンバー14の内側に固定されている。基盤26は、1または複数の紫外線照射ユニット27を保持する。
The
本実施形態では、紫外線照射ユニット27の個数を24個とする。紫外線照射ユニット27は、基盤26の面のうち、チャンバー14の内側に向けられた面に設けられている。紫外線照射ユニット27は、基盤26の面上にマトリックス状に配置される。例えば、24個の紫外線照射ユニット27は、同じ間隔をあけて、3個×8個のマトリックス状に配置される。紫外線照射ユニット27は、紫外線を照射する側の面である照射面をチャンバー14の内側に向けて、基盤26に設けられている。各紫外線照射ユニット27は、紫外線照射部28と、温度センサー30とを有する。
In the present embodiment, the number of the
図4は、紫外線照射ユニット27の拡大図である。図4に示すように、紫外線照射部28は、ステム32と、紫外線照射部材34と、ケース36と、紫外線透過部材38と、一対の導線40とを有する。
FIG. 4 is an enlarged view of the
ステム32は、保持部材の一例である。ステム32は、例えば、板状の部材である。ステム32は、チャンバー14の内側に向いた基盤26の一面に固定されている。
The
紫外線照射部材34は、例えば、紫外線を照射するLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)である。紫外線照射部材34は、チャンバー14の内側に向いたステム32の一面に保持されている。紫外線照射部材34は、紫外線の照射方向をチャンバー14の内側に向けて固定されている。紫外線照射部材34は、被処理流体へ紫外線を照射する。紫外線照射部材34は、有害微生物に対して消毒効果が認められている200nmから300nmの波長の紫外線を照射することが好ましい。
The
ケース36は、例えば、筒状の部材である。ケース36は、紫外線照射部材34の側面を覆うように、ステム32に設けられている。
The
紫外線透過部材38は、例えば、板状の部材である。紫外線透過部材38は、ケース36の照射側に設けられている。ステム32、ケース36及び紫外線透過部材38は、水密な空間を形成する。これにより、ステム32、ケース36及び紫外線透過部材38は、紫外線照射部材34を被処理流体から保護する。紫外線透過部材38は、紫外線を透過する材料を含む。紫外線透過部材38は、例えば、200nmから300nmの波長の紫外線をほとんど透過する石英ガラス等によって構成することが好ましい。これにより、紫外線照射部材34が照射した紫外線を効率良く利用することができる。
The
一対の導線40は、紫外線照射部材34と電気的に接続されている。一対の導線40は、紫外線照射部材34へ直流電力を供給する。
The pair of conducting
温度センサー30は、温度検出部の一例であって、ステム32に設けられている。温度センサー30は、例えば、紫外線照射部材34が固定される面とは反対側のステム32の裏面に設けられている。温度センサー30は、紫外線照射部材34の温度に関する温度情報を検出して出力する。例えば、温度センサー30は、紫外線照射部材34の温度に応じた電気信号を検出して出力する。
The
次に、上述した紫外線照射装置10の動作について説明する。
Next, the operation of the above-described
有害な微生物を含む被処理流体は、流体入口12からチャンバー14内に流入する。被処理流体は、紫外線照射部28の紫外線照射部材34から照射された200nmから300nmの波長を有する紫外線を受ける。これにより、被処理流体に含まれる微生物は、紫外線を受けることにより、DNA、RNA及びタンパク質により吸収された場合に遺伝子に損傷を与える有害性及び増殖力を抑制されて不活化される。紫外線を受けた被処理流体は、流体出口16から排出される。
The fluid to be treated containing harmful microorganisms flows into the
ここで、図2を参照して、チャンバー14内における被処理流体の流れについて説明する。図2において、チャンバー14内の被処理流体の流れのベクトルを黒塗りの細い矢印で示す。矢印の長さは、被処理流体の流速を示す。流体入口12とチャンバー14との接続箇所では、被処理流体が流れる流路の幅が拡大している。一方、チャンバー14と流体出口16の接続箇所では、被処理流体が流れる流路の幅が縮小している。これにより、被処理流体は、流路の幅が変わる当該接続箇所の近傍のチャンバー14の角部で流速を低下させて、場合によっては渦を発生させて滞留域を形成する。一方、被処理流体の流速の分布は、チャンバー14の中央部で速く、チャンバー14の側壁近傍では遅くなる。
Here, the flow of the fluid to be processed in the
紫外線照射部材34は、導線40を介して、直流電力が供給されると、紫外線を照射するとともに、発熱するので、紫外線照射部28の温度は上昇する。ここで、当該温度が紫外線照射部28の近傍を流れる被処理流体の温度よりも高い場合、紫外線照射部28から被処理流体に熱伝達が行われる。
When DC power is supplied through the
ここで、紫外線照射部28の温度と、被処理流体の流速との関係を説明する。図5は、紫外線照射部28の温度と、被処理流体の流速との関係を示すグラフである。紫外線照射部28と被処理流体との間の熱伝達率は、被処理流体の流速により変化する。これにより、紫外線照射部材34に供給される電圧が一定の場合、温度センサー30が計測する紫外線照射部28の温度と、被処理流体の流速の関係は、図5に示すようになる。具体的には、被処理流体の流速が遅い場合には、紫外線照射部28の温度は高くなり、被処理流体の流速が速くなるにつれて、紫外線照射部28の温度は低くなる。
Here, the relationship between the temperature of the
次に、紫外線照射部材34から照射される紫外線の強度と、紫外線照射部材34に供給される電圧との関係を説明する。図6は、紫外線照射部材34から照射される紫外線の強度と、紫外線照射部材34に供給される電圧との関係を示すグラフである。図6に示すように、紫外線照射部材34から照射される紫外線の強度は、被処理流体の流速が一定の場合には、紫外線照射部材34に供給される電圧に比例して、増加する。
Next, the relationship between the intensity of the ultraviolet light emitted from the
次に、紫外線照射量Dと有害な微生物の不活化率Sとの関係を説明する。図7は、紫外線照射量Dと有害な微生物の不活化率Sとの関係を示すグラフである。紫外線照射量Dは、紫外線強度Iと、被処理流体が紫外線に暴露される時間である暴露時間Tにより決まる。ここで、次式のように、流体入口12における紫外線照射前の被処理流体に含まれる有害な微生物数N0で、流体出口16における紫外線照射後の有害な微生物数Nを除した値の常用対数と“−1”の積を不活化率Sとして定義する。この場合、紫外線照射量Dと有害な微生物の不活化率Sは、図7に示す関係となる。具体的には、紫外線照射量Dが小さい場合には不活化効果は小さく、紫外線照射量Dの上昇に伴い不活化効果が大きくなる。
S=−Log(N/N0)
Next, the relationship between the amount of ultraviolet irradiation D and the inactivation rate S of harmful microorganisms will be described. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the ultraviolet irradiation dose D and the inactivation rate S of harmful microorganisms. The amount of ultraviolet irradiation D is determined by the intensity of ultraviolet light I and the exposure time T, which is the time during which the fluid to be treated is exposed to ultraviolet light. Here, as in the following equation, in a deleterious microbial count N 0 contained in the fluid to be treated before the ultraviolet irradiation in the
S = −Log (N / N 0 )
次に、全ての紫外線照射部材34に供給される電圧を同じ値で一定に保った場合のチャンバー14内の各領域の温度分布と紫外線照射量分布について説明する。図8は、チャンバー14内の各領域の温度分布及び紫外線照射量分布を示す断面矢視図である。以上の関係から、紫外線照射装置10内に流速分布があり、全ての紫外線照射部材34に供給される電圧を同じ値で一定に保った場合、図8中に示すような各領域の温度分布と紫外線照射量分布となる。
Next, a description will be given of the temperature distribution and the ultraviolet irradiation amount distribution of each region in the
図8の斜めハッチング領域の長さは、紫外線照射部材34の温度の高さを示す。従って、斜めハッチング領域の長さが長い、チャンバー14の側壁近傍の領域は、紫外線照射部材34の温度が高いことを示す。これは、チャンバー14の側壁近傍は、被処理流体の流速が遅く、被処理流体による紫外線照射部材34の冷却効果が小さいことに起因する。
The length of the oblique hatching area in FIG. 8 indicates the height of the temperature of the
図8のドットハッチング領域の長さは、紫外線照射量Dの大きさを示す。従って、ドットハッチング領域の長さが長い、チャンバー14の側壁近傍の領域は、紫外線照射量Dが多いことを示す。これは、チャンバー14の側壁近傍は、被処理流体の流速が遅く、当該領域を通過するのに要する通過時間が長いことに起因する。
The length of the dot hatched area in FIG. 8 indicates the magnitude of the ultraviolet irradiation dose D. Therefore, the region near the side wall of the
図8から分かるように、被処理流体は、通過するチャンバー14内の領域によっては、被処理流体内の有害な微生物の一部は目標の不活化率Sに対して過剰な紫外線照射量Dを受けたり、あるいは残りの一部の有害な微生物は目標の不活化率Sに対して不十分な紫外線照射量Dしか受けなかったりする。従って、全ての紫外線照射部材34に供給される電圧を同じ値で一定に保った場合、被処理流体が通るチャンバー14内の領域によっては、微生物が不活化されたりされなかったりする。
As can be seen from FIG. 8, depending on the region in the
次に、本実施形態の紫外線照射装置10における紫外線照射部材34に供給する電圧別の流速と、温度センサー30で計測される紫外線照射部28の温度との関係に基づく制御について説明する。図9は、紫外線照射部材34に供給する電圧別の流速と、温度センサー30で計測される紫外線照射部28の温度との関係を示すグラフである。本実施形態の紫外線照射装置10では、図9に示すように、紫外線照射部材34に供給する電圧別の流速と、温度センサー30で計測される紫外線照射部28の温度との関係を調べておき、図6の電圧と紫外線強度との関係に基づいて、チャンバー14内の被処理流体の流速分布に合わせて、チャンバー14内のどの領域でも同一の紫外線照射量となるように、紫外線照射部材34に供給する電圧を制御する。
Next, control based on the relationship between the flow rate for each voltage supplied to the
図10は、紫外線照射装置10の制御系を説明する図である。紫外線照射装置10は、直流電源部48と、制御装置50とを備える。
FIG. 10 is a diagram illustrating a control system of the
直流電源部48は、複数の直流電源52を有する。各直流電源52は、いずれかの紫外線照射部材34と電気的に接続されている。換言すれば、直流電源52は、紫外線照射部材34と一対一の関係で接続されている。複数の直流電源52は、複数の紫外線照射部材34に直流電力を供給する。各直流電源52は、制御装置50からの操作信号に基づいて、異なる電圧の直流電力を個別に紫外線照射部材34に供給する。
The DC
制御装置50は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサを含む演算処理装置と、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)及びHDD(Hard Disk Drive)等を含む記憶装置等のハードウエアを有するコンピュータである。制御装置50は、紫外線照射装置10を制御する。
The
制御装置50は、紫外線照射ユニット27の温度センサー30及び直流電源部48の直流電源52と接続されている。制御装置50は、温度センサー30からの電気信号等に基づいて、当該電気信号が検出された紫外線照射部材34に直流電力を供給する直流電源52の電圧を設定する。具体的には、制御装置50は、温度センサー30から取得した電気信号を用いて、当該電気信号を予め設定された換算式により温度に換算する。制御装置50は、換算した温度に対して、直流電源52が供給する電圧を設定する。制御装置50は、温度センサー30が設けられた紫外線照射部材34に電力を供給する直流電源52に、設定した電圧を指示する操作信号を出力する。これにより、制御装置50は、紫外線照射部材34の温度の変化に応じて、各紫外線照射部材34に供給する電圧を個別に上下させて制御する。
The
図11は、制御装置50による電圧の制御処理を説明するフローチャートである。制御装置50は、演算処理装置が記憶部に記憶されたプログラムを読み込むことによって、図11に示す電圧の制御処理を実行する。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a voltage control process performed by
制御装置50は、予め設定された対象とする有害な微生物の目標の不活化率S、予め設定された各紫外線照射部材34に割り当てられた紫外線の照射区間の被処理流体が流れ方向における距離L1…n、予め設定された紫外線照射部材34の上限温度THLIMを記憶装置に格納している(S100)。ここで、上限温度THLIMは、紫外線照射部材34か破損に至ることのない上限の温度を示す。
The
次に、制御装置50は、図7に示す紫外線照射量Dと有害微生物の不活化率Sとの関係に基づいて、目標の不活化率Sを得るために必要な紫外線照射量として定められた目標紫外線照射量DTを計算する(S110)。
Next, based on the relationship between the ultraviolet ray irradiation amount D and the harmful microorganism inactivation rate S shown in FIG. 7, the
次に、制御装置50は、各温度センサー30から取得した電気信号から、予め定められた電気信号と換算温度との関係に基づいて、各紫外線照射部材34の温度に対応する換算温度T1…nを換算する(S120)。制御装置50は、換算温度T1…nと、予め設定された上限温度THLIMとを比較する(S130)。
Next, the
制御装置50は、紫外線照射部材34の換算温度T1…nが上限温度THLIMよりも高い場合(S130:NO)、対応する紫外線照射部材34に供給される直流電力の電圧V1…nを下げる旨の操作信号を直流電源52へ出力して(S140)、ステップS120以降を繰り返す。
When the converted temperature T 1... N of the
一方、制御装置50は、紫外線照射部材34の換算温度T1…nが紫外線照射部材34の上限温度THLIM未満の場合(S130:YES)、各直流電源52が出力している電圧を読み込む(S150)。
On the other hand, if the converted temperature T 1... N of the
制御装置50は、図9に示す各紫外線照射部材34に供給されている電圧V1…nと、換算温度T1…nと被処理流体の流速との予め設定された関係に基づいて、換算温度T1…nに対応する各紫外線照射部材34に割り当てられた紫外線の照射区間を流れる被処理流体の流速u1…nを計算する(S160)。
The
制御装置50は、各紫外線照射部材34の照射区間の被処理流体の流速u1…nと、対応する紫外線照射部材34の照射区間の距離L1…nから、各紫外線照射部材34に割り当てられた照射区間を被処理流体が通過するのに要する通過時間Δt1…nを計算する。また、制御装置50は、紫外線照射部材34に供給される電圧V1…nから、各紫外線照射部材34の紫外線の紫外線強度I1…nを計算する(S170)。具体的には、制御装置50は、図6に示した紫外線照射部材34に供給される電圧V1…nと、出力される紫外線強度Iとの関係に基づいて、紫外線強度I1…nを計算する。
The
制御装置50は、計算した通過時間Δt1…n及び紫外線強度I1…nから、各紫外線照射部材34に割り当てられた照射区間を通過する間に被処理流体が受ける紫外線照射量D1…nを計算する(S180)。具体的には、制御装置50は、被処理流体が通過するのに要する通過時間Δt1…nに紫外線強度I1…nを掛けて、紫外線照射量D1…nを計算する。
The
制御装置50は、複数の(例えば、全て)の紫外線照射部材34の紫外線照射量D1…nを積分して、当該積分した紫外線照射部材34の個数Mで割って平均した平均紫外線照射量Dmを計算する(S190)。
The
制御装置50は、平均紫外線照射量Dmと目標紫外線照射量DTとを比較する(S200)。
The
制御装置50は、平均紫外線照射量Dmが目標紫外線照射量DT未満の場合(S200:YES)、電圧V1…nを一律に上げる旨の操作信号を全ての直流電源52に出力して、複数の紫外線照射部材34に供給する直流電力の電圧V1…nを一律に上げる(S210)。この後、制御装置50は、ステップS120以降の処理を繰り返す。
When the average ultraviolet irradiation amount Dm is smaller than the target ultraviolet irradiation amount DT (S200: YES), the
一方、制御装置50は、平均紫外線照射量Dmが目標紫外線照射量DT以上の場合(S200:NO)、平均紫外線照射量Dmと各紫外線照射部材34に割り当てられた照射区間の紫外線照射量D1…nとを比較する(S220)。
On the other hand, when the average ultraviolet irradiation amount D m is equal to or greater than the target ultraviolet irradiation amount D T (S200: NO), the
制御装置50は、平均紫外線照射量Dmといずれかの紫外線照射量D1…nとが異なる場合(S220:NO)、当該異なる紫外線照射量D1…nと平均紫外線照射量Dmとの大小関係を比較する(S230)。
制御装置50は、いずれかの照射区間の紫外線照射量D1…nが平均紫外線照射量Dmよりも低い場合(S230:YES)、電圧V1…nを上げる旨の操作信号を対応する直流電源52へと出力して、当該照射区間に紫外線を照射する紫外線照射部材34に供給する直流電力の電圧V1…nを上げる(S210)。この後、制御装置50は、ステップS120以降の処理を繰り返す。
When the ultraviolet irradiation amount D 1... N in any irradiation section is lower than the average ultraviolet irradiation amount D m (S230: YES), the
制御装置50は、照射区間の紫外線照射量D1…nが平均紫外線照射量Dmよりも高い場合(S230:NO)、電圧V1…nを下げる旨の操作信号を対応する直流電源52へと出力して、当該照射区間に紫外線を照射する紫外線照射部材34に供給する直流電力の電圧V1…nを下げる(S140)。この後、制御装置50は、ステップS120以降の処理を繰り返す。
If the ultraviolet irradiation amount D 1... N in the irradiation section is higher than the average ultraviolet irradiation amount D m (S230: NO), the
制御装置50は、複数の紫外線照射部材34の全ての紫外線照射量D1…nが平均紫外線照射量Dmと等しい場合(S220:YES)、平均紫外線照射量Dmと目標紫外線照射量DTとを比較する(S240)。
When all of the ultraviolet irradiation amounts D 1... N of the plurality of
制御装置50は、平均紫外線照射量Dmが目標紫外線照射量DTと等しくない場合(S240:NO)、電圧V1…nを下げる旨の操作信号を全ての直流電源52へ出力して、紫外線照射部材34に供給する直流電力の電圧V1…nを一律に下げる(S140)。尚、ステップS240における平均紫外線照射量Dmが目標紫外線照射量DTと等しくない場合は、ステップS200との関係から、平均紫外線照射量Dmが目標紫外線照射量DTより大きい場合のことである。この後、制御装置50は、ステップS120以降の処理を繰り返す。
When the average ultraviolet irradiation amount Dm is not equal to the target ultraviolet irradiation amount DT (S240: NO), the
制御装置50は、平均紫外線照射量Dmが目標紫外線照射量DTと等しい場合(S240:YES)、ステップS120以降の処理を繰り返す。
上述したように実施形態による紫外線照射装置10では、紫外線照射部材34の温度に関する電気信号を検出する温度センサー30を有するので、紫外線照射部材34の発熱に対応することができる。
As described above, the
例えば、制御装置50は、換算温度T1…nが紫外線照射部材34の破損を抑制するために設定された上限温度THLIMよりも高くなると、紫外線照射部材34への電圧V1…nを下げる。これにより、紫外線照射装置10は、紫外線照射部材34の破損を抑制して、寿命を延ばすことができる。
For example, when the conversion temperature T 1... N becomes higher than the upper limit temperature TH LIM set for suppressing the damage of the
制御装置50は、換算温度T1…nから、それぞれの紫外線照射部材34の照射区間における被処理流体の流速u1…nを計算によって推測できる。これにより、紫外線照射装置10は、被処理流体に照射される紫外線照射量D1…nをチャンバー14内でほぼ均一にすることができる。特に、紫外線照射装置10では、各紫外線照射部材34に対応して温度センサー30が設けられているので、流体入口12、チャンバー14、及び、流体出口16の形状等が異なっていても、各紫外線照射部材34の照射区間を流れる被処理流体の流速u1…nに合わせて、紫外線照射量D1…nを制御できる。
The
更に、制御装置50は、当該流速から各紫外線照射部材34の照射区間における被処理流体が受ける紫外線照射量D1…nを計算でき、更に、紫外線照射量D1…nから平均紫外線照射量Dmを計算できる。
Furthermore, the
制御装置50は、平均紫外線照射量Dmと、目標の不活化率Sに基づいて設定された目標紫外線照射量DT、及び、各紫外線照射部材34の紫外線照射量D1…nに応じて、紫外線照射部材34に供給される直流電力の電圧V1…nを個別にまたは一律に制御できる。
The
これにより、紫外線照射装置10は、紫外線照射量D1…nをチャンバー14内でほぼ均一にしつつ、個別に紫外線照射部材34の電圧V1…nを制御することで過剰な電力消費を防止できるとともに、有害な微生物の不活化率を向上させることができる。
Thereby, the
また、紫外線照射装置10は、被処理流体の流速u1…nに基づいて、電圧V1…nを制御するので、被処理流体による紫外線照射部材34の冷却能力に合わせて、電圧V1…nを制御できる。これにより、紫外線照射装置10は、紫外線照射部材34の温度の均一化を向上しつつ、紫外線照射部材34の温度を含む状態を個別に監視できる。
Since the
上述の各実施形態の構成の形状、個数、接続関係等は適宜変更してよい。 The shape, number, connection relationship, and the like of the configuration of each embodiment described above may be appropriately changed.
例えば、流体入口12、チャンバー14、及び、流体出口16の形状は適宜変更してよい。上述の実施形態ではチャンバー14を矩形状としたが、チャンバー14は円筒形状でもよい。
For example, the shapes of the
上述の実施形態では、紫外線照射プレート18をチャンバー14の一方の面に設ける例を示したが、複数の紫外線照射プレート18を、チャンバー14の複数の面に設けてもよい。例えば、2枚の紫外線照射プレート18を、被処理流体が流れる照射空間を挟み、互いに対向するようにチャンバー14に設けてもよい。更に、3枚以上の紫外線照射プレート18が照射空間を囲むように、紫外線照射プレート18をチャンバー14に設けてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.
10…紫外線照射装置、12…流体入口、14…チャンバー、16…流体出口、18…紫外線照射プレート、20…紫外線照射室、26…基盤、27…紫外線照射ユニット、28…紫外線照射部、30…温度センサー、32…ステム、34…紫外線照射部材、36…ケース、38…紫外線透過部材、40…導線、48…直流電源部、50…制御装置、52…直流電源。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
被処理流体が流入する流体入口と、
前記流体入口と接続され、前記流体入口から流入する前記被処理流体が流れる空間を有し、前記被処理流体に紫外線の照射方向を向けて前記紫外線照射プレートを保持するチャンバーと、
前記流体入口と異なる位置で前記チャンバーに接続され、前記被処理流体を排出する流体出口と、
複数の紫外線照射部材に直流電力を供給する複数の直流電源と、
制御装置と、を備え、
前記紫外線照射プレートは、
紫外線照射ユニットを複数有し、
前記複数の紫外線照射ユニットを保持する基盤を備え、
前記紫外線照射ユニットは、
保持部材と、
前記保持部材に保持され、前記被処理流体に前記紫外線を照射する紫外線照射部材と、
前記保持部材に設けられ、前記紫外線照射部材の温度に関する温度情報を検出する温度検出部と、を備え、
前記制御装置は、
前記温度検出部からの前記温度情報に基づいて、前記温度情報が検出された前記紫外線照射部材に前記直流電力を供給する前記直流電力の電圧を設定し、
前記温度情報から換算した前記紫外線照射部材の温度に対応する換算温度が、予め設定された上限温度よりも高い場合、前記直流電力の前記電圧を下げ、
前記換算温度と前記被処理流体の流速との予め設定された関係に基づいて、前記換算温度に対応する前記紫外線照射部材に割り当てられた前記紫外線の照射区間を流れる前記被処理流体の流速を計算する、
紫外線照射装置。 An ultraviolet irradiation plate ,
A fluid inlet into which the fluid to be treated flows,
A chamber that is connected to the fluid inlet, has a space in which the fluid to be processed flowing from the fluid inlet flows, and holds the ultraviolet irradiation plate in an irradiation direction of ultraviolet light to the fluid to be processed;
A fluid outlet connected to the chamber at a position different from the fluid inlet, and discharging the fluid to be treated;
A plurality of DC power supplies for supplying DC power to the plurality of ultraviolet irradiation members,
And a control device ,
The ultraviolet irradiation plate,
Has multiple UV irradiation units,
A base holding the plurality of ultraviolet irradiation units,
The ultraviolet irradiation unit,
A holding member;
An ultraviolet irradiation member that is held by the holding member and irradiates the processing target fluid with the ultraviolet light,
A temperature detection unit provided on the holding member, for detecting temperature information on the temperature of the ultraviolet irradiation member,
The control device includes:
Based on the temperature information from the temperature detection unit, set the voltage of the DC power to supply the DC power to the ultraviolet irradiation member where the temperature information is detected,
If the converted temperature corresponding to the temperature of the ultraviolet irradiation member converted from the temperature information is higher than a preset upper limit temperature, the voltage of the DC power is reduced,
Based on a preset relationship between the flow rate of the fluid to be treated and the reduced temperature, calculating the flow rate of the fluid to be treated flowing through the irradiation region of the ultraviolet assigned to the ultraviolet radiation member corresponding to the reduced temperature Do
UV irradiation device.
計算した前記流速と、前記被処理流体が流れる方向における前記照射区間の距離とから前記被処理流体が前記照射区間を通過する通過時間を計算して、 The calculated flow velocity and the passage time through which the treatment fluid passes through the irradiation section from the distance of the irradiation section in the direction in which the treatment fluid flows,
前記紫外線照射部材に供給される前記電圧から前記紫外線照射部材の前記紫外線の紫外線強度を計算して、 Calculating the ultraviolet intensity of the ultraviolet light of the ultraviolet light irradiation member from the voltage supplied to the ultraviolet light irradiation member,
前記通過時間及び前記紫外線強度から、前記照射区間を通過する間に前記被処理流体が受ける紫外線照射量を計算する From the transit time and the ultraviolet intensity, calculate the amount of ultraviolet radiation received by the fluid to be processed while passing through the irradiation section.
請求項1に記載の紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to claim 1.
前記複数の紫外線照射部材の前記紫外線照射量を積分して、前記紫外線照射部材の個数で割って平均した平均紫外線照射量を計算して、 Integrating the ultraviolet irradiation amount of the plurality of ultraviolet irradiation members, calculating the average ultraviolet irradiation amount divided by the number of ultraviolet irradiation members and averaging,
前記平均紫外線照射量が、予め設定された目標の不活化率から定められた目標紫外線照射量未満の場合、前記複数の紫外線照射部材に供給する前記直流電力の前記電圧を一律に上げる When the average ultraviolet irradiation amount is less than a target ultraviolet irradiation amount determined from a preset target inactivation rate, the voltage of the DC power supplied to the plurality of ultraviolet irradiation members is uniformly increased.
請求項2に記載の紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to claim 2.
前記複数の紫外線照射部材の前記紫外線照射量を積分して、前記紫外線照射部材の個数で割って平均した平均紫外線照射量を計算して、 Integrating the ultraviolet irradiation amount of the plurality of ultraviolet irradiation members, calculating the average ultraviolet irradiation amount divided by the number of ultraviolet irradiation members and averaging,
前記紫外線照射量が、前記平均紫外線照射量よりも低い前記照射区間の前記紫外線照射部材に供給する前記直流電力の前記電圧を上げる The voltage of the DC power supplied to the ultraviolet irradiation member in the irradiation section in which the ultraviolet irradiation amount is lower than the average ultraviolet irradiation amount is increased.
請求項2または3に記載の紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to claim 2.
前記複数の紫外線照射部材の前記紫外線照射量を積分して、前記紫外線照射部材の個数で割って平均した平均紫外線照射量を計算して、 Integrating the ultraviolet irradiation amount of the plurality of ultraviolet irradiation members, calculating the average ultraviolet irradiation amount divided by the number of ultraviolet irradiation members and averaging,
前記紫外線照射量が、前記平均紫外線照射量よりも高い前記照射区間の前記紫外線照射部材に供給する前記直流電力の前記電圧を下げる The voltage of the DC power to be supplied to the ultraviolet irradiation member in the irradiation section in which the ultraviolet irradiation amount is higher than the average ultraviolet irradiation amount is reduced.
請求項2から4のいずれか1項に記載の紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to claim 2.
前記複数の紫外線照射部材の前記紫外線照射量を積分して、前記紫外線照射部材の個数で割って平均した平均紫外線照射量を計算して、 Integrating the ultraviolet irradiation amount of the plurality of ultraviolet irradiation members, calculating the average ultraviolet irradiation amount divided by the number of ultraviolet irradiation members and averaging,
前記複数の紫外線照射部材の全ての前記紫外線照射量が、前記平均紫外線照射量と等しく、かつ、前記平均紫外線照射量が、予め設定された目標の不活化率から定めら目標紫外線照射量よりも大きい場合、前記複数の紫外線照射部材の前記直流電力の前記電圧を一律に下げる All the ultraviolet irradiation amounts of the plurality of ultraviolet irradiation members are equal to the average ultraviolet irradiation amount, and the average ultraviolet irradiation amount is greater than the target ultraviolet irradiation amount determined from a preset target inactivation rate. If larger, the voltage of the DC power of the plurality of ultraviolet irradiation members is uniformly reduced.
請求項2から5のいずれか1項に記載の紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to claim 2.
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