使用了紫外线发光二极管的水处理用的紫外线照射装置以及利用了紫外线照射的水处理方法与流程

本发明涉及在净水场、饮用水制造工厂等中使用的用于水处理的紫外线照射装置。此外，本发明涉及利用了紫外线照射的水处理方法。

背景技术：

已知从紫外线发光二极管(uv-led)向水照射紫外线而进行杀菌的技术。为了确保水的杀菌所需要的照射量，现有多个紫外线发光二极管元件，但是紫外线发光二极管元件为高价，因此照射装置也变得高价，装置尺寸也变大。此外，根据流入水的流动、滞留时间而对水的照射量是不均匀的，因此也有时会产生照射不足、过照射。

以往的使用了紫外线发光二极管的紫外线杀菌装置，在以下的专利文献1至4中公开。

在专利文献1中隔开的紫外线杀菌装置为，具有沿着容器的长边方向向容器内照射的发光二极管。

在专利文献2中公开的装置为，由于具有贯通孔，因此能够降低不被光照射而无助于水的净化的光催化剂的存在概率。

在专利文献3中公开了圆环状的滑动片，作为对紫外线透射管的外面进行擦拭的擦拭机构。

在专利文献4中公开了清扫装置，由用于对led模块的表面进行清扫的对两面进行清扫的各一对滑动片以及其上下端部所分别连结的上下一对臂构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-233712号公报

专利文献2：日本特开2007-319812号公报

专利文献3：日本专利第4147537号公报

专利文献4：日本特开2012-115715号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在上述专利文献1的紫外线杀菌装置中，在流路中流动的水，根据部位而流速不均匀，难以对流入的水均等地照射紫外线。虽然提出在照射量不足的情况使水循环的提案，但是在该方法中也难以均匀地照射，会存在变得过照射的水、以及照射较少的水。过照射存在由紫外线导致的副生成物的产生等、对处理后的水产生负面影响的问题。

在专利文献2的装置中，形成有贯通孔的净化体未遮挡水路的整体，因此存在不通过贯通孔的水。即，还存在会流出未被紫外线照射的水，不能够充分且可靠地得到杀菌效果这样的缺点。此外，当在贯通孔上没有足够的水头时，在贯通孔中流动的水量变得不均匀，当水头较大时，到贯通孔为止有可能不能够确保光量、光源有可能水没。

并且，在专利文献2的装置中，仅从上方照射紫外线，因此在使照射量增加时使照射面积平面地增加，因此还存在装置变大的问题。储水容器中收容的净化体与储水容器为几乎相同的大小，因此需要对净化体的整面照射紫外线光，led元件的数量所需以上地变多，由于消耗电力增加、led元件的成本增加等而效率变差，难以高效地照射紫外线。

在专利文献3、4中记载了对紫外线照射装置的紫外线透射管、led模块的表面进行擦拭的滑动片，但是在这些构成中，需要滑动片支架、升降机构、滑动机构、以及上下一对臂机构等，构造较复杂，希望更简化的构成的擦拭装置。

本发明是鉴于上述以往的课题而进行的，其目的在于提供紫外线照射装置，能够使用紫外线发光二极管(uv-led)对流入水高效、均等地照射紫外线，且能够小型化。此外，本发明的目的在于，提供使用了这样的紫外线照射装置的水处理方法。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的一个方式为一种紫外线照射装置，其特征在于，具备：流路构造体，具有生水流入的流入口、处理后的水流出的流出口、以及与上述流入口以及上述流出口连通的流路；以堵塞上述流路的方式设置的、具有多个通孔的多孔部件；以及朝向上述多个通孔照射紫外线的多个紫外线发光二极管。

本发明的优选方式的特征在于，上述多个紫外线发光二极管排列在与上述多个通孔分别对应的位置或者其附近位置。

本发明的优选方式的特征在于，对每一个通孔配设两个以上的紫外线发光二极管。

本发明的优选方式的特征在于，在上述流路的周围设置多个上述流入口。

本发明的优选方式的特征在于，上述多个紫外线发光二极管配置在上述多孔部件的两侧。

本发明的优选方式的特征在于，上述流路构造体被分割为流入侧部分以及流出侧部分。

本发明的优选方式的特征在于，上述多个紫外线发光二极管朝向上述多个通孔经由保护板照射紫外线，上述保护板具有多个具有凸透镜形状的玻璃板，上述多个玻璃板与上述多个通孔为同位。

本发明的优选方式的特征在于，还具备在上述保护板的表面上旋转的滑动片。

本发明的优选方式的特征在于，还具备在上述多孔部件的表面上旋转的滑动片。

本发明的其他方式为一种紫外线照射装置，其特征在于，具备：以将生水流动的流路堵塞的方式设置的、具有多个通孔的多孔部件；以及朝向上述多个通孔照射紫外线的多个紫外线发光二极管，上述多个紫外线发光二极管排列在与上述多个通孔分别对应的位置或者其附近位置。

本发明的其他方式为一种水处理方法，使生水通过以将生水流动的流路堵塞的方式设置的多孔部件的多个通孔，并且，通过紫外线发光二极管朝向上述多个通孔照射紫外线，对生水进行杀菌处理。

本发明的其他方式为一种紫外线照射装置，其特征在于，具备：流路构造体，具有生水流入的流入口、处理后的水流出的流出口、以及与上述流入口以及上述流出口连通的流路；以将上述流路堵塞的方式设置、具有生水通过的通孔的通孔部件；以及朝向上述通孔照射紫外线的紫外线发光二极管。

本发明的其他方式为一种水处理方法，其特征在于，使生水通过以将生水流动的流路堵塞的方式设置的通孔部件的通孔，并且，通过紫外线发光二极管朝向上述通孔照射紫外线，对生水进行杀菌处理。

发明的效果

本发明的将紫外线发光二极管(uv-led)作为光源的紫外线照射装置以及使用了该装置的水处理方法，发挥以下的效果。

1.能够对生水(被处理水)高效、均匀、且可靠地照射紫外线。

2.通过使用紫外线发光二极管(uv-led)，装置能够小型化。

3.使生水消除不被照射紫外线照射的部分、照射不均，因此生水杀菌性提高。

附图说明

图1是表示水处理用的紫外线照射装置的一个实施方式的截面图。

图2是表示具备玻璃板以及支撑板的保护板的一个实施方式的截面图。

图3是表示保护板的其他实施方式的截面图。

图4是图1的a-a线截面图。

图5是图1的b-b线截面图。

图6是表示生水的流动、以及对在通孔中流动的生水照射紫外线的情况的图。

图7是表示紫外线发光二极管的排列的一个例子的图。

图8是表示多孔部件的通孔的排列的一个例子的图。

图9是表示多孔部件的通孔的排列的其他例子的图。

图10是表示设置有多个流入口的实施方式的图。

图11是表示设置有用于对附着于保护板的表面的异物、污垢等进行擦拭的滑动片的紫外线照射装置的实施方式的截面图。

图12是图11的c-c线截面图。

图13是表示流路构造体被分割为流入侧部分以及流出侧部分的实施方式的图。

图14是表示多个紫外线照射装置串联连接的一个例子的图。

图15是表示紫外线照射装置的一个实施方式的截面图。

具体实施方式

使用了本发明的一个实施方式的紫外线发光二极管(uv-led)的水处理紫外线照射装置以及其方法的第一特征在于，在生水(被处理水)的通水路径上以堵塞流路的方式设置的多孔部件上所形成的与紫外线的指向性相匹配的大小的多个通孔中，使生水通水，朝向生水所通水的各通孔、或者通孔的周围分别照射紫外线。此外，第二的特征在于，具备：流路构造体，具有生水流入的流入口、以及处理水流出的流出口；照射板，配设有朝向该流路构造体内照射紫外线的uv-led；以及多孔部件，与照射板对置地设置为堵塞流路。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。如图1所示那样，水处理用的紫外线照射装置具备：流路构造体1，具有流入口1a和流出口1b；以及多孔部件5，将在流路构造体1的内部形成的流路2分割为两部分。流路构造体1具有圆筒形状，在其内部形成的流路2与流入口1a以及流出口1b连通。多孔部件5将流路2完全堵塞，流路2由多孔部件5分割为流入侧流路2a和流出侧流路2b。生水(被处理水)通过流入口1a向流入侧流路2a流入，通过多孔部件5的多个通孔6向流出侧流路2b流动，并且通过流出口1b向外部流出。

以夹着多孔部件5以及流路2的方式隔开间隔，而在流入侧以及流出侧配置有led单元7。各led单元7具有的构成为，多个紫外线发光二极管(uv-led)8设置在照射板12上，并且在紫外线发光二极管8的前面侧设置有保护板15。然后，各紫外线发光二极管8与电源19连接，从该电源19向各紫外线发光二极管8供给用于产生紫外线的电力。紫外线发光二极管8能够使用炮弹型、表面安装型的任一种。

紫外线发光二极管8配置于在照射板12与保护板15之间形成的封闭空间内。保护板15面向流路构造体1内的流路2，在流路2中流动的生水与保护板15接触，但生水与紫外线发光二极管8的接触被保护板15阻止。紫外线发光二极管8朝向流路构造体1内的流路2配置，经由保护板15对在流路2中流动的生水照射紫外线。

多孔部件5在图示的例子中为圆形的多孔板，排列设置有多个通孔6。多孔部件5的外周缘的整体与流路构造体1的内周面连接，在通孔6以外生水不能够通过。在本实施方式中，这些通孔6具有相同的形状以及相同的大小，但形状以及/或者大小也可以不同。在各通孔6为圆形的情况下，直径优选为10mm～80mm。该多孔部件5的厚度为2mm～200mm程度，并根据流路构造体1的大小来形成，但不限定于图示的板状。多孔部件5由金属或者石英玻璃构成。另外，多孔部件5通过成为镜面，由此能够通过反射后的紫外线进行照射，此外，通过成为石英玻璃，由此能够通过透射后的紫外线进行照射。

照射板12用于排列设置多个紫外线发光二极管8，照射板12与多孔部件5之间的间隔优选为10mm～100mm。

保护板15用于允许紫外线发光二极管8发出的紫外线通过，并且相对于生水保护紫外线发光二极管8。在本实施方式中，保护板15具备使紫外线通过的透明的玻璃板16、以及支撑玻璃板16的支撑板17。保护板15的整体可以由玻璃板16构成。如图2、图3所示，玻璃板16经由填料等密封材21安装于支撑板17，玻璃板16与支撑板17之间的间隙通过密封材21密封。根据所使用的紫外线发光二极管8的照射特性，为了相对于通孔6成为最佳的照射角、指向特性，玻璃板16也可以具有平面透镜、凹透镜、凸透镜的形状。紫外线发光二极管8配置在玻璃板16的背面侧，经由玻璃板16向生水照射紫外线。另外，在应用了防尘·防水led的情况下，还能够成为省略了保护板15的构成。图2、图3表示在保护板15上设置有玻璃板16的实施方式，但也可以使透镜与玻璃板16分别设置。

在图3所示的实施方式中，玻璃板16为凸透镜形状，凸位置与多孔部件5的通孔6为同位。如此，通过使保护板15的玻璃板16成为聚光透镜，由此能够将扩散的光聚光到通孔6，提高指向性，使向在通孔6中通过的生水的照射强度进一步提高。

图4是图1的a-a线截面图。如图4所示那样，玻璃板16配置在多个紫外线发光二极管8的前面侧。

图5是图1的b-b线截面图。如图5所示那样，紫外线发光二极管8配置在与多孔部件5的通孔6的位置对应的位置。即，紫外线发光二极管8被配置为，分别朝向通孔6，对在通孔6中通过的生水照射紫外线。

另外，虽然未图示，但紫外线发光二极管8也可以配置为，在与上述多个通孔分别对应的对置位置、或者其附近位置即相对于通孔6的对置位置稍微错开的通孔6的外周位置，以朝向各个通孔6的周围的方式配置，并且对在通孔6中通过的生水照射紫外线。

在该情况下，所需要的紫外线的照射量较多、水量较少，在通孔6较大的情况下，生水有可能不能够向各通孔6均匀地流动，作为其对策，为了使生水的流动均匀，通过成为较小的通孔6而在通孔6的周围配置紫外线发光二极管8，由此能够有效地确保照射量。

图6是表示生水的流动、以及对在通孔6中流动的生水照射紫外线的情况的图。如图6所示那样，生水从流入口1a向流入侧流路2a流入，并在通孔6中通过而向流出侧流路2b流动。在通孔6中通过时的生水被照射紫外线，由此生水被杀菌处理。处理后的水从流出侧流路2b通过流出口1b向外部排出。

多孔部件5被设置为将流路2完全堵塞，因此生水必然在多孔部件5的通孔6中通过。通过多孔部件5对生水进行整流，能够成为短路流、滞留较少的均匀的流动。紫外线发光二极管8配置在与多孔部件5的通孔6相同的位置上，因此通过朝向多孔部件5的通孔6照射紫外线，由此能够对在通孔6中通过的水均匀、可靠地照射紫外线。此外，与各个通孔6对应地配置紫外线发光二极管8，因此即使在通孔6中通过的生水的流速较高的情况下，也能够确保照射量。并且，紫外线发光二极管8与通孔6对应地配置即可，因此能够使紫外线发光二极管8的整体的设置数量比以往少。

紫外线发光二极管8在高温环境下能量效率降低，因此对从紫外线发光二极管8产生的热进行散热较重要。当将紫外线发光二极管8密集地配置时，虽然能够使紫外线照射装置小型化，但是散热性较差。在本实施方式中，与多孔部件5的通孔6对应地配置紫外线发光二极管8即可，因此能够将这些紫外线发光二极管8彼此分离某个程度地配置，散热性提高。由此，紫外线发光二极管8能够高效、均匀地对水照射紫外线。

紫外线发光二极管8配置在流入侧以及流出侧的两方，因此能够确保足够对水进行杀菌的紫外线的照射量，此外，能够实现装置的小型化。在本实施方式中，在多孔部件5的两侧(即，流入侧以及流出侧)配置有紫外线发光二极管8，但是本发明并不局限于该实施方式，也可以仅在流入侧或者流出侧的某一侧配置紫外线发光二极管8。例如，在应处理的水的流量较少的情况下，也可以仅在流入侧或者流出侧的某一侧配置紫外线发光二极管8。此外，在本实施方式中，对于一个通孔6配置有4个紫外线发光二极管8，但本发明并不局限于该实施方式，也可以对于一个通孔6设置一个紫外线发光二极管8，或者也可以对于一个通孔6设置两个以上的紫外线发光二极管8。

如图7所示那样，也可以根据从流入口1a到通孔6的距离，使每一个通孔6的紫外线发光二极管8的配置密度降低。根据该实施方式，在水的流速较高的通孔6中紫外线发光二极管8的配置密度变高，在流速较低的通孔6中紫外线发光二极管8的配置密度变低，由此能够不产生过照射、照射不足，而能够减少紫外线发光二极管8的设置数量。

如图8所示那样，也可以根据从流入口1a到通孔6的距离，使通孔6的大小(直径)增加。根据该实施方式，在各个通孔6中通过的水的流量大体相同，因此能够在全部通孔6中使紫外线的照射量相等。

如图9所示那样，多孔部件5的通孔6也可以是在水平方向上延伸的长孔。根据本实施方式，在应处理的水量较大的情况下，能够增大多孔部件5的开口率，能够防止压力损失上升。

如图10所示那样，可以在流路2的周围设置有多个流入口1a。在本实施方式中，沿着流路2的周向以等间隔排列有4个流入口1a。根据本实施方式，水通过4个流入口1a从多个方向同时向流路2流入，因此在各个通孔6中以大致相等的流量通过。由此，能够确保均匀的照射量。

如图11以及图12所示那样，也可以设置有用于对保护板15(包括玻璃板16)的表面上附着的异物、污垢等进行擦拭的滑动片24。滑动片24的驱动装置具备马达25、以及贯通照射板12、保护板15及多孔部件5的中心的旋转轴26，在旋转轴26上安装有滑动片24。滑动片24通过马达25而与旋转轴26一起旋转。在本实施方式中，滑动片24配置在流入侧流路2a以及流出侧流路2b的双方，能够从流入侧的保护板15以及流出侧的保护板15的双方擦拭异物。通过由滑动片24从保护板15除去污垢，由此对于混入了污染物质的液体也能够确保照射量。

与保护板15接触的滑动片24的前端部，优选由对于紫外线具有耐性的特氟龙(注册商标)等材料构成。由于滑动片24配置在多孔部件5与保护板15之间，因此需要使多孔部件5与保护板15之间的距离增大到一定程度。因此，为了在多孔部件5的通孔6中能够确保所需要的紫外线的强度，优选使保护板15的玻璃板16成为图3所示那样的聚光透镜。滑动片24预选间歇地进行旋转，如图12所示那样，优选将滑动片24的动作控制为，滑动片24在不遮挡紫外线发光二极管8的位置上停止。图11、图12表示滑动片24在保护板15的表面上旋转的例子，但是也可以设置在多孔部件5的表面上旋转的滑动片。

图13是表示流路构造体1被分割为流入侧部分1c以及流出侧部分1d的实施方式的图。流入侧部分1c以及流出侧部分1d具有相同的构成，并分别连结有led单元7、7。在流路2内配置有两个多孔部件5，在这些多孔部件5之间形成有中间流路2c。两个多孔部件5中的一方固定于流入侧部分1c，另一方的多孔部件5固定于流出侧部分1d。在该实施方式中，能够使流入侧部分1c以及流出侧部分1d成为相同部件，因此制作变得容易，且能够降低成本。

流入侧部分1c以及流出侧部分1d为，在使它们的端部所形成的凸缘30、31相互抵接的状态下通过未图示的螺栓相互固定。流入侧部分1c与流出侧部分1d的安装角度能够变更，且能够变更流出口1b相对于流入口1a的角度(方向)。由此，如图14所示那样，在将多个紫外线照射装置40串联连接的情况下，能够与各种布局对应，因此能够与空间相匹配地自由配置。

图15是表示具备仅具有一个通孔6的通孔部件41的紫外线照射装置的一个实施方式的截面图。本实施方式的基本构成与图1所示的实施方式相同，因此省略其重复的说明。通孔部件41将流路2完全堵塞，流路2由通孔部件41分隔为流入侧流路2a以及流出侧流路2b。生水(被处理水)通过流入口1a向流入侧流路2a流入，通过通孔部件41的通孔6向流出侧流路2b流动，并且通过流出口1b向外部流出。

以夹着通孔部件41以及流路2的方式隔开间隔，而在流入侧以及流出侧配置有led单元7。各led单元7具有多个紫外线发光二极管8。此外，各led单元7也可以具有一个紫外线发光二极管8。配置在流路2的两侧的紫外线发光二极管8，能够对在通孔6中通过的生水照射紫外线，对生水进行杀菌处理。

通孔部件41具有比图1所示的多孔部件5更厚的厚度。紫外线照射量为紫外线照度与照射时间之积，因此通过使用具有厚度的通孔部件41、即通过使通孔6变长，由此照射时间变长，能够减少紫外线发光二极管8的数量。

到此为止，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，在其技术思想的范围内，当然也可以通过各种不同的方式实施。

工业上的可利用性

本发明能够利用于在净水场、饮用水制造工厂等中使用的用于水处理的紫外线照射装置。

符号的说明

1流路构造体

1a流入口

1b流出口

2流路

5多孔部件

6通孔

7led单元

8紫外线发光二极管(uv-led)

12照射板

15保护板

16玻璃板

17支撑板

19电源

21密封材

24滑动片

25马达

26旋转轴

30、31凸缘

40紫外线照射装置

41通孔部件