紫外线照射装置以及水杀菌装置的制作方法

本实用新型涉及紫外线照射装置以及水杀菌装置。

背景技术：

作为在水的消毒、杀菌、灭菌等中所使用的紫外线照射装置中的紫外线灯而存在有冷阴极紫外线灯和热阴极紫外线灯，但在长寿命和小型化的方面，冷阴极紫外线灯更优异。

图4是示出使用了冷阴极紫外线灯的现有紫外线照射装置的图。

在图4中，紫外线照射装置由冷阴极紫外线灯1、直流电源2和高频逆变器电路3构成。

冷阴极紫外线灯1由以下部件构成：玻璃管11，其例如由硬质玻璃构成；一对有底圆筒型(杯型)的电极12a、12b，它们在玻璃管11的轴向上彼此对置设置；一对密封销13a、13b，它们的一端在玻璃管11内与电极12a、12b结合，例如由热膨胀系数较低且热膨胀系数接近硬质玻璃的可伐合金(Kovar)构成；一对外部引线14a、14b，它们在玻璃管11的外部与密封销13a、13b的另一端结合，例如由杜美线(Dumet wire)构成；焊接玻璃珠15a、15b(参照图2)，它们对玻璃管11的两端的开放端的内周面与密封销13a、13b进行焊接(参照：专利文献1、2、3、4)。在该情况下，在利用焊接玻璃珠15a、15b中的一个针对玻璃管11的一个开放端的内周面进行了焊接之后，将Hg以及稀有气体例如Ar气体和Ne气体封入到玻璃管11中，然后，利用焊接玻璃珠15a、15b的另一个针对玻璃管11的另一个开放端的内周面进行焊接。

直流电源2例如由与交流电源(未图示)连接的整流滤波电路构成，利用其直流电压来驱动高频逆变器电路3。在该情况下，高频逆变器电路3的驱动电压Vd与直流电源2的直流电压一致。高频逆变器电路3产生30～50kHz左右的交流电(参照：专利文献5的图2)。其结果，在玻璃管11内，通过电子→稀有气体→汞的碰撞，汞电离并放电，产生紫外线。

专利文献1：日本特开2010-192020号公报(特许第4902706号公报)

专利文献2：日本特开2010-182456号公报(特许第4934156号公报)

专利文献3：日本特开2011-54557号公报(特许第5629148号公报)

专利文献4：日本特开2011-238619号公报(特许第5451688号公报)

专利文献5：日本特开平5-29085号公报

但是，在图4所示的现有的紫外线照射装置中，当接通了直流电源2时，始终都是点亮状态，因此，在应用于水杀菌装置的情况下，存在处理水的温度会上升这一课题。

技术实现要素：

为了解决上述课题，本实用新型的紫外线照射装置具有：冷阴极紫外线灯光源；高频逆变器电路，其用于产生高频电压，该高频电压用于使冷阴极紫外线灯放电；直流电源，其用于对高频逆变器电路施加直流电压；开关，其设置在直流电源与高频逆变器电路之间；以及控制单元，其用于对开关进行接通断开控制。

此外，本实用新型的水杀菌装置具有：上述紫外线照射装置；以及壳体，其具有作为处理水的流道的第1中空部分和用于收纳紫外线照射装置的第2中空部分。或者，具有：上述紫外线照射装置；以及壳体，其具有作为处理水的流道进行作用并且用于收纳紫外线照射装置的中空部分。

根据本实用新型，在应用于水杀菌装置的情况下，在开关的接通期间内维持了冷阴极紫外线灯的高频电压，因此，能够维持处理水的杀菌力，另一方面，由于在开关的断开期间内使冷阴极紫外线灯断开，因此，能够抑制处理水的温度的上升。

附图说明

图1是示出本实用新型的紫外线照射装置的实施例的图。

图2是图1的焊接玻璃珠的放大图。

图3A是示出使用了图1的紫外线照射装置的水杀菌装置纵剖视图。

图3B是示出使用了图1的紫外线照射装置的水杀菌装置横剖视图。

图4是示出现有的紫外线照射装置的图。

标号说明

1：冷阴极紫外线灯；11：玻璃管；12a、12b：电极；13a、13b：密封销；14a、14b：外部引线；15a、15b：焊接玻璃珠；2：直流电源；3：高频逆变器电路；4：开关；5：控制单元；6：壳体(反应器)；61、62：中空部分。

具体实施方式

[实施例]

图1是示出本实用新型的紫外线照射装置的实施例的图。

在图1中，设置有用于对开关4进行接通断开控制的控制单元(例如微型计算机)5，在图4的直流电源2与高频逆变器电路3之间设置开关4。例如，控制单元5按照接通期间TON和断开期间TOFF的反复周期对开关4进行接通断开控制。其结果，在接通期间TON内，冷阴极紫外线灯1产生紫外线，从而发挥出水的杀菌力，在断开期间TOFF内，杀菌水的温度下降。在该情况下，接通期间TON越增大，则水的杀菌力越增大，另一方面，断开期间TOFF越增大，则水的温度越下降。例如，虽然设接通期间TON为0.5s，另一方面，设断开期间TOFF为0.5s，但能够适当进行变更。

此外，在图1中，高频逆变器电路3的驱动电压Vd被控制单元5借助开关4进行接通断开控制。该接通断开控制后的驱动电压Vd的上升下降取决于冷阴极紫外线灯1的内部构造。即，在断开期间TOFF内，冷阴极紫外线灯1成为冷却状态，因此，接通期间TON内的高频逆变器电路3的驱动电压Vd的上升时间越长，紫外线发光开始越晚，处理水的杀菌力越下降。另一方面，接通期间TON的结束时的高频逆变器电路3的驱动电压Vd的下降时间越长，则处理水的温度下降越慢。因此，需要使上述高频逆变器电路3的驱动电压Vd的上升时间和下降时间均减小。该上升时间和下降时间取决于冷阴极紫外线灯1的焊接玻璃珠15a(15b)(参照图2)的时间常数τ。

图2是图1的冷阴极紫外线灯1的焊接玻璃珠的放大图。如图2所示，焊接玻璃珠15a(15b)对密封销13a(13b)与玻璃管11(图2中未图示)的内表面进行焊接，虽然在图2中未图示，但在焊接玻璃珠15a(15b)的外侧存在玻璃管11的端部的内表面。即，焊接玻璃珠15a(15b)将密封销13a(13b)焊接于玻璃管11。另外，焊接玻璃珠15a(15b)也是由与硬质玻璃例如玻璃管11相同的硬质玻璃构成的。该情况下的焊接玻璃珠15a(15b)的时间常数τ由τ＝(密封销13a(13b)的电阻值R)×(由玻璃管11和焊接玻璃珠15a(15b)构成的电介质的寄生电容C)决定。

玻璃管11的硬质玻璃例如由硼硅酸盐玻璃(BSG)构成，其线性热膨胀系数为4.1，与密封销13a、13b的可伐合金的线性热膨胀系数5.1接近。因此，焊接玻璃珠15a、15b的焊接可靠性较高，可防止突发的不亮。此外，电极12a、12b由Ni、或者Ni合金构成。特别是，由Ni或者Ni合金构成的电极12a、12b即使反复接通/断开，也不会发生因断线而引起的不亮，并且，具有耐久性，因此，能够使电流较多地流过。

表1是示出密封销(可伐合金)13a、13b的直径D以及焊接玻璃珠15a、15b的玻璃管11的轴向长度L与焊接玻璃珠15a、15b的时间常数τ的关系的表。

表1

如表1所示，如果焊接玻璃珠15a(15b)的长度L小于1.5mm，则产生泄漏。此外，即使焊接玻璃珠15a(15b)的长度L为1.5mm以上，如果密封销13a(13b)的直径D小于0.65mm，则焊接玻璃的变形较大，如果密封销13a(13b)的直径D为0.95mm以上，则焊接玻璃珠15a(15b)的构造不成立。并且，如果焊接玻璃珠15a(15b)的长度L超过3.5mm并且密封销13a(13b)的直径D为0.65～0.95mm，则时间常数τ大于1μs。因此，使时间常数τ为1μs以下、不产生漏电、没有焊接玻璃的变形、并且构造成立的是由单层圆圈和双层圆圈所示出的区域。在该区域中，焊接玻璃珠15a(15b)的长度L为L＝1.5～3.5mm，密封销13a(13b)的直径D为D＝0.65～0.95mm，焊接玻璃珠15a(15b)的与玻璃管11的轴向垂直的方向上的宽度W为2.55～3.05mm。并且，在由时间常数τ比单层圆圈的区域小的双层圆圈所示出的区域中，L＝2.5～3.5mm，D＝0.75～0.85mm。由此，冷阴极紫外线灯1的接通断开特性提高。

图3A是示出使用了图1的紫外线照射装置的流水型外照式的水杀菌装置的纵剖视图，图3B是图3A的B-B线横剖视图。

在图3A和图3B中，在圆筒状的壳体(反应器)6中设置有作为处理水的流道的中空部分61和收纳冷阴极紫外线灯1的中空部分62，该壳体通过将铝或者铝合金粘贴、蒸镀或者镀覆到铝或者铝合金、或者树脂的内表面上而制成。如箭头PW所示，处理水从中空部分61的流入口61a流向流出口61b，但处理水不会侵入到冷阴极紫外线灯1所处的中空部分62中。

除上述流水型外照式以外，本实用新型还能够应用于储水型外照式的水杀菌装置、流水型内照式的水杀菌装置、储水型内照式的水杀菌装置。另外，在内照式的情况下，在壳体中设置有作为处理水的流道进行作用并且收纳紫外线照射装置的1个中空部分。

另外，在上述实施例中，冷阴极紫外线灯1为直管型，但还能够成为U型。

此外，本实用新型还能够在上述实施例的显而易见的范围内进行任意变更。

产业上的可利用性

本实用新型还能够用于净水器、水冷却器，供水器、加湿器、洗碗机，洗衣机，牙科手术椅等的水杀菌装置。