利用無電極放電紫外線照射裝置的液體處理裝置製造方法

2023-05-15 05:55:31

利用無電極放電紫外線照射裝置的液體處理裝置製造方法
【專利摘要】一種液體處理裝置，其具有紫外線放電管，該紫外線放電管配置在從被處理液體的流入口至流出口的處理液體流路中，向通過所述流路的處理液體照射紫外線，放電管具有貫穿內部的空洞部而形成為筒狀，在該空洞部部配置鐵氧體磁芯，並且在放電管的外周卷繞1至多個感應線圈。由此，通過向放電管的外周側施加比較高的電壓，從而容易發生放電，另外，放電空間靠近放電管表面，能夠增大有效分解有機物的真空紫外線的放射量。另外，由於能夠在鐵氧體磁芯和感應線圈之間確保寬闊的間隙，因此容易穩定且持續地發生放電。並且，能夠簡單地將鐵氧體磁芯冷卻，將紫外線放射效率最優化。
【專利說明】利用無電極放電紫外線照射裝置的液體處理裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用與感應線圈的高頻激勵相對應而從紫外線放射放電管照射出紫外線的無電極的放電紫外線照射裝置的液體處理裝置。特別涉及一種用於高效且在放電管的全長上大致均勻地產生紫外放射強且穩定的放電而對液體進行處理的技術。
【背景技術】
[0002]當前已知一種液體處理裝置，其為了進行液體的殺菌以及液體中的微量有機物的氧化分解或者難分解性有機物的分解等液體處理，而使用紫外線放射裝置。另外，具有一種液體處理裝置，其在半導體和液晶等的製造不可欠缺的超純水製造過程中，為了將微量的有機物除去而使用紫外線放射裝置。作為上述紫外線放射裝置，在螢光燈這樣的結構中，將管材料變更為紫外線透過性的石英管等。
[0003]近年來，將壽命較長的無電極放電管作為一般照明用而實用化。另外，作為無電極的放電紫外線照射裝置已知下述技術，即，當前，將在鐵氧體磁芯上卷繞有感應線圈(下面簡稱為「線圈」)的結構配置在紫外線放射放電管(下面，簡稱為「放電管」)的附近，對該線圈施加高頻電流(或者高頻電壓)，在所述放電管內激勵產生環狀電場，從而使所述放電管產生紫外線並進行照射(例如，參照下述所示的專利文獻I)。
[0004]在專利文獻I所記載的裝置中，通過向卷繞在鐵氧體磁芯上的線圈施加高頻電流(或者電壓)，從而在以大致球形狀(詳細地說，燈狀)形成的放電管內產生環狀的穩定放電，與其相對應，封入至該放電管內的封入氣體發出特有的放射光。例如，放電管利用由石英等材質構成的透過紫外線的玻璃而形成，另外，在封入至該放電管內的封入氣體的構成物為水銀的情況下，該放電管放射出254nm的殺菌線或185nm的真空紫外線等。
[0005]另外，也存在通過將線圈分割為多個而並聯連接，多個放電獨立地並列發生，從而改善光放射均勻性的無電極放電燈(例如，參照如下所述的專利文獻2)。並且，存在一種將多個卷繞有感應線圈的鐵氧體磁芯配置在同軸圓筒放電管上，改善光放射的均勻化的無電極低壓燈(例如，參照如下所述的專利文獻3)。
[0006]專利文獻1:日本特開2009 - 205819號公報
[0007]專利文獻2:日本特開平10 - 269993號公報
[0008]專利文獻3:日本特表2005 - 506676號公報
[0009]然而，在上述專利文獻I所記載的無電極放電紫外線照射裝置中，在光電管的長度大於或等於其直徑的數倍的情況下，放電容易偏向放電管全長中的局部位置而進行，難以在放電管全長上實現均勻的放電，因此不適於液體處理裝置。由此，如上述專利文獻2所記載的裝置和專利文獻3所記載的裝置所示，通過在放電管中使多個感應線圈的放電獨立地在放電管的多個位置處並列地發生，因此認為能夠在放電管全長上實現放電的均勻化。
[0010]但是，在上述專利文獻2所記載的裝置中，感應線圈是簡單地卷繞在空洞的筒部等上的空心線圈，向該線圈施加的高頻(電流或電壓，以下相同)為數十MHz，非常高。上述的數十MHz的非常高的高頻不適於對卷繞在由磁性材料構成的鐵氧體磁芯上的感應線圈進行激勵，另外，特別地，在應用於對以導電率高的水為主體的處理液體進行處理的液體處理裝置的情況下，高頻電力被液體吸收，產生多餘的高頻電力損耗。即，存在難以高效地發生放電的缺點。
[0011]另一方面，在專利文獻3所記載的裝置中存在下述缺點:由於卷繞的線圈的存在，而從鐵氧體磁芯釋放熱量，即鐵氧體磁芯的冷卻不能簡單地進行；由於將線圈直接卷繞在鐵氧體磁芯上，因此難以在線圈和鐵氧體磁芯之間確保空隙；為了提高紫外線放射量而不得不提高放電管啟動電壓，因此難以高效地產生紫外放射強且穩定的放電。另外，為了將線圈直接卷繞在鐵氧體磁芯上而必須使繞組絕緣，還存在成本提高等缺點。
[0012]另外，在專利文獻I和專利文獻3所記載的裝置中，對於與向感應線圈施加高頻相對應而產生的磁力線，向放電管外洩漏的量非常大，從高頻電源向放電管的能量傳遞效率惡化，因此存在難以高效地發生放電的缺點。

【發明內容】

[0013]本發明就是鑑於上述問題而提出的，提供一種液體處理裝置，其在作為主要結構要素之一的紫外線照射裝置中使用無電極放電紫外線照射裝置，該無電極放電紫外線照射裝置使用了鐵氧體磁芯，該鐵氧體磁芯由於水等處理液體的導電率高而在現有技術中難以使用無電極放電，在該無電極放電紫外線照射裝置中，高效地在放電管全長中大致均勻地發生放電，能夠高效地放射所期望的有機物分解和殺菌所需的紫外線。另外，提供一種液體處理裝置，在其無電極放電紫外線照射裝置中，提高從高頻電源向紫外線放射放電管的能量傳遞效率，更加高效地在放電管全長上大致均勻地發生放電，能夠高效地放射所期望的有機物分解和殺菌所需的紫外線。
[0014]本發明所涉及的利用無電極放電紫外線照射裝置的液體處理裝置，具有:筒狀的紫外線放電管，其具有沿長度方向貫穿內部的空洞部，所述紫外線放電管在將所述空洞部包圍的主體部的內部封入放電介質；鐵氧體磁芯，其沿著所述紫外線放電管的長度方向，配置在所述空洞部內；1至多個感應線圈，其卷繞在所述紫外線放電管上，該感應線圈沿著所述紫外線放電管的長度方向配置，向所述紫外線放電管作用高頻磁場而使其產生放電；以及高頻電源，其經由引線向所述感應線圈供給高頻電流或電壓，該高頻電源通過向所述感應線圈通電，從而使所述紫外線放電管產生紫外線，該液體處理裝置配置在具有處理液體的流入口及流出口的處理液體流路中，向通過所述流路的處理液體照射紫外線而對所述處理液體進行處理。
[0015]根據本發明的利用無電極放電紫外線照射裝置的液體處理裝置，封入有放電介質而形成的紫外線放電管形成為具有貫穿內部的空洞部的筒狀，鐵氧體磁芯配置在該空洞部內。並且，在收容有鐵氧體磁芯的該紫外線放電管上卷繞感應線圈，經由導線向該卷繞的感應線圈供給高頻電流或電壓，從而使紫外線放電管產生紫外線。即，由於構成為鐵氧體磁芯和感應線圈經由紫外線放電管而隔離，在收容有鐵氧體磁芯而形成的紫外線放電管的外周卷繞I至多個感應線圈，因此，特別地具有下述優點，即，不會在被處理液體吸收而成為電力損耗的原因的高頻率下對感應線圈進行激勵，並且由於向紫外線放電管施加比較高的電壓，因此容易發生放電，另外由於放電空間靠近放電管表面，因此增大有效分解有機物的真空紫外線的放射量。[0016]例如，能夠在比較低的數百KHz的頻率下進行激勵，即使是以導電率高的水等為主體的處理液體，也能夠減少高頻率電力損耗，能夠高效地進行紫外線放射。另外，能夠利用簡單的結構，在放電管全長上大致均勻地產生紫外放射強且穩定的放電，且有效地進行液體處理所需的紫外線放射，並且由於壽命長，因此具有大幅度減少放電管更換等的維護次數的效果。
[0017]另外，由I至多個感應線圈發生的放電獨立地在紫外線放電管的多個位置處並列地發生，在放電管全長上均勻地發生而不會集中在放電管的局部，能夠容易地實現由處理液體流路的大致整體對液體進行處理。並且，由於使鐵氧體磁芯和感應線圈隔離，在它們之間確保與現有技術相比較寬闊的空隙，因此容易穩定且持續地發生放電。
[0018]另外，根據上述的結構，為了易於將鐵氧體磁芯冷卻，而將紫外線放電管的最冷部溫度保持為適當值，並且能夠簡單地將紫外線放射效率最適化。並且，無電極的紫外線放電管與有電極的放電管相比壽命長，因此能夠降低放電管的更換頻率。
[0019]並且，在本發明中，具有多對所述紫外線放電管和所述鐵氧體磁芯，還具有磁芯連結部，其將多個所述鐵氧體磁芯彼此連結，利用經由所述磁芯連結部彼此連結的多個鐵氧體磁芯，形成使所述多個紫外線放電管同時產生放電的閉環磁路。由此，能夠提高從高頻電源向放電管的能量傳遞效率，能夠更高效地進行紫外線放射。另外，能夠利用簡單的結構，在放電管全長上大致均勻地產生紫外放射強且穩定的放電，且能夠有效地進行液體處理所需的紫外線放射，並且由於壽命長，因此具有能夠大幅度減少放電管的更換等的維護次數這樣的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是表示本發明所涉及的液體處理裝置的一個實施例的概念圖。
[0021]圖2是表示無電極放電紫外線照射裝置的一個實施方式的斜視圖。
[0022]圖3是表示無電極放電紫外線照射裝置的其它實施例的斜視圖。
[0023]圖4是表示無電極放電紫外線照射裝置的另一個實施例的斜視圖。
[0024]圖5是表示其它的實施例所涉及的無電極放電紫外線照射裝置的斜視圖。
【具體實施方式】
[0025]下面，參照附圖，詳細地說明本發明的實施方式。
[0026]圖1是表示本發明所涉及的液體處理裝置的一個實施例的概念圖。圖1所示的液體處理裝置I是下述類型:在例如由不鏽鋼等難以腐蝕的材質構成的圓筒形狀的容器A內，配置收容有後述的圖2或圖3所示的無電極放電紫外線照射裝置3的保護外管2，利用從無電極放電紫外線照射裝置3放射出的紫外線，對通過該圓筒容器A和保護外管2之間的處理液體P進行液體處理。
[0027]圓筒容器A的兩端利用密封部F液密性地密封，以使得處理液體P不會向外部漏出，從而如圖中虛線箭頭所示形成下述流路:從設置在該容器A側面的圖中左側的處理液體流入口 Aa流入的處理液體P，從設置在該容器A側面的圖中右側的處理液體流出口 Ab排出。在圓筒容器A內，以插入至由透過紫外線的石英玻璃等形成的保護外管2內的狀態，配置無電極放電紫外線照射裝置3。無電極紫外線放射放電裝置3例如是發出波長小於或等於260nm、典型地為185nm或254nm的紫外線的紫外線燈。根據現有技術可知，如果紫外線的波長為254nm左右，則殺菌效果顯著，如果紫外線的波長為185nm左右，則有機物分解的
效果顯著。
[0028]在該類型的液體處理裝置中，在從處理液體流入口 Aa流入的處理液體P通過圓筒容器A內時，通過從無電極放電紫外線照射裝置3發出的紫外線透過保護外管2而照射至處理液體P，從而進行處理液體P的殺菌以及處理液體P中的有機物(微生物等)的防除等液體處理。液體處理後的處理液體P作為淨化水等從處理液體流出口 Ab向外部流出。
[0029]另外，保護外管2不必一定是管，也可以是塗敷在無電極放電紫外線照射裝置3的外周表面上的例如由氟類樹脂構成的被膜。另外，不限於圖1中示出的在圓筒容器A內僅配置I根收容有無電極放電紫外線照射裝置3的保護外管2的例子，當然也可以配置多根收容有無電極放電紫外線照射裝置3的保護外管2。並且，也可以在I根保護外管2內收容多個無電極放電紫外線照射裝置3。
[0030]或者，也可以將保護外管2省略。即，可以不將無電極放電紫外線照射裝置3收容在保護外管2內而配置在圓筒容器A內。但是，在該情況下，由於成為無電極放電紫外線照射裝置3直接與處理液體P接觸的狀態，因此，特別地在處理液體P的溫度過低的情況下，可能無法由水銀獲得適當的紫外線放射。因此，為了確保適當的紫外線放射，優選將無電極放電紫外線照射裝置3收容在保護外管2內而配置在圓筒容器A內。
[0031]圖2是表示無電極放電紫外線照射裝置3的一個實施例的斜視圖。如圖2所示，作為本發明所涉及的液體處理裝置I的結構要素的無電極放電紫外線照射裝置3，由以下部分構成:由石英等構成的中空圓筒狀的無電極紫外線放射放電管H ;由磁性材料構成的鐵氧體磁芯4 ;感應線圈E ;以及引線B，其將包含用於對所述感應線圈E進行高頻激勵的驅動電路等在內的高頻電源(未圖示)與所述感應線圈E進行連接。
[0032]在放電管H中，在從開口的一側端部至開口的另一側端部為止，形成貫通內部的中空部(空洞部)Ha (即，放電管H的剖面形成為環狀)，在該中空管Ha (空洞部)內，沿著管軸配置I個長條狀的鐵氧體磁芯4。在該實施方式中，例如陶瓷製的鐵氧體磁芯4形成為與放電管H相同的圓筒形狀，以與該放電管H大致成為同軸的方式設置在放電管H內。另外，鐵氧體磁芯4的全長可形成為大於或等於放電管H的最大直徑的10倍。另外，在這裡省略圖示，但也可以具有支撐部件，其用於將鐵氧體磁芯4同軸地設置在上述的放電管H內。
[0033]放電管H的中空部Ha以外的主體部Hb，具有利用透過紫外線的石英等的材質而形成的封閉的空間，向該空間內封入放射紫外線的氣體、例如水銀粒子或者水銀汞劑等。
[0034]在放電管H的外周卷繞有I至多個感應線圈E。引線B從放電管H的開口端引出，將省略圖示的高頻電源和感應線圈E連接。感應線圈E (以及引線B)利用所謂絞合電線等構成，該絞合電線是將由銀、銅、鋁等良導體或者鎳、不鏽鋼等難腐蝕性金屬的材質構成的單線或細線在保持絕緣的同時綑紮而成的。另外，感應線圈E (以及引線B)的表面也可以由特氟龍(註冊商標)等耐紫外線材料覆蓋。
[0035]針對由上述結構的無電極放電紫外線照射裝置3進行的紫外線放射進行說明。如果通過高頻電源經由引線B對卷繞在放電管H外周的感應線圈E進行高頻激勵，則由該線圈E激勵產生的磁力線穿過在放電管H內配置的鐵氧體磁芯4。如果磁力線穿過鐵氧體磁芯4內，則通過該磁力線而在放電管H內閉環狀地感應出電場，與之相對應，在放電空間內發生環狀的放電。其結果，隨著被供給電力的線圈E和放電等離子環分別結合，線圈E的能量被注入至等離子中，從而持續地由封入至放電管H的主體部Hb內部的水銀粒子或水銀汞劑產生紫外線的放電發光。即，如果在無電極的放電管H中，利用高頻電源，經由線圈E使鐵氧體磁芯4激勵，則使形成為長條狀的放電管H發生二次感應電動勢，因此在放電管H內發生放電。並且，由於封入至放電管H內的水銀粒子(或者水銀汞劑)的一部分以氣體形式存在，因此高效地放射紫外線。
[0036]在本實施方式中，特別地，線圈E卷繞在其中配置有鐵氧體磁芯4的放電管H的外周，因此，與線圈E卷繞在空洞的筒部或鐵氧體磁芯4等上的現有技術的情況相比，例如即使利用相同的電壓啟動放電管H，也會在放電管H內向從中心遠離的外側施加比較高的電壓，因此，容易發生放電。另外，產生的等離子被線圈E吸引而容易成為大多存在於放電管H的外側附近的狀態，因此，更加強烈地放射有效分解有機物的波長較短的真空紫外線光等。並且，能夠在鐵氧體磁芯4和線圈E之間確保寬闊的空隙，因此，與將線圈E直接卷繞在鐵氧體磁芯4上的情況相比，由於磁力線容易洩露，因此容易穩定地持續放電。
[0037]在本實施方式中，利用無電極的放電管H。無電極的放電管H與有電極放電管相t匕，壽命延長數倍至數十倍左右，基本上不需要維護，因此，即使將線圈E卷繞在外周，也完全不必進行與維護相伴的將線圈E臨時拆下等的麻煩的作業，不僅在這方面有利，而且有利於將無電極放電紫外線照射裝置3的製造乃至應用成本抑制得較低。並且，如圖2所示，以兩端開口並貫通內部的中空圓筒狀構成的放電管H的製作容易，即，以由放電管H的主體部Hb覆蓋的方式插入設置鐵氧體磁芯4，也具有放電管H製作容易的優點。
[0038]另外，在上述的本發明所涉及的液體處理裝置I中進行被處理液的殺菌和處理液體中的有機物分解等液體處理的情況下，如上所述將作為本發明的液體處理裝置I的結構要素之一的無電極放電紫外線照射裝置3配置在處理液體P的流路的中途，其利用在外部配置的高頻電源(未圖示)進行動作。在這裡，在使用如上所述的封入有水銀的放電管H的無電極放電紫外線照射裝置3的情況下，必須適當地保持該水銀蒸氣壓，將紫外放射效率最優化，也就是說將放電管H的最冷部溫度保持為適當值。本發明所涉及的液體處理裝置I針對該情況，將線圈E卷繞在其中配置有鐵氧體磁芯4的放電管H的外周，由於該線圈E本身電阻發熱，因此，與將線圈E直接卷繞在鐵氧體磁體4上的現有的情況相比更有利。
[0039]在本實施方式中，由於沒有將線圈E直接卷繞在鐵氧體磁芯4上，因此容易形成為用於高效冷卻鐵氧體磁芯4的結構。例如，如圖1所示，將用於冷卻鐵氧體磁芯4的冷卻部C安裝在圓筒容器A的一端，該冷卻部C向插入有鐵氧體磁芯4的放電管H的中空部他，利用風扇等輸送冷卻後的氣體並循環(空冷式)，或者利用泵等輸送冷卻後的液體並循環(水冷式)，從而對鐵氧體磁芯4進行冷卻。
[0040]或者，也可以通過將鐵氧體磁芯4形成為中空，使冷卻部C向該中空部輸送冷卻後的氣體或冷卻後的液體等並循環，從而對鐵氧體磁芯4進行冷卻。並且，也可以將熱傳遞良好的例如熱導管或金屬棒等穿過鐵氧體磁芯4的中心軸，冷卻部C使熱導管或金屬棒的端部直接或間接與冷卻用液體或氣體等接觸，從而對鐵氧體磁芯4進行冷卻。另外，當然在放電管H的溫度與適當溫度相比成為非常高的溫度的情況下，由於水壓蒸氣壓下降，因此也可以使用例如汞劑等。
[0041]在本實施例中，如果從鐵氧體磁芯4的動作效率方面的觀點出發，則由於高頻電源對線圈E的驅動頻率越高損耗越大，因此期望所述驅動頻率儘可能低。相反地，在高頻電源對線圈E的驅動頻率過低的情況下，必須使鐵氧體磁芯4變粗即直徑增大，而對成本不利。鑑於上述情況，優選高頻電源對線圈E的驅動頻率大於或等於20kHz而小於或等於IMHz0
[0042]即，如果將鐵氧體磁芯4的透磁率設為μ，將磁場強度設為H，則對於鐵氧體磁芯4的每單位體積，經由鐵氧體磁芯4從高頻電源向放電管H傳遞的能量由[μ--2/2]表示。由此，如果頻率(f)降低，則每單位體積的能量傳遞量減少，因此，為了傳遞固定量的能量而必須將鐵氧體磁芯4增大。在例如以20kHz的頻率進行驅動的情況下，與以200kHz的頻率進行驅動的情況相比，需要約10倍大小的鐵氧體磁芯4。因此，在本實施方式中，用於使放電管H產生紫外線的驅動頻率的下限，是由針對卷繞在鐵氧體磁芯4外周的線圈E的驅動頻率而確定的，優選調整為利用大於或等於20kHz (更優選為大於或等於50kHz)的頻率驅動。如上所述，不必將鐵氧體磁芯4增大，就能夠簡單且高效地從高頻電源向放電管H傳遞倉tfi。
[0043]並且，處理液體P是以水等為主體的液體，該水等由於介電常數高，較多地吸收高頻電磁波，導致高頻電力損耗大，在該情況下，如果線圈E的驅動頻率高，則應放射紫外線的能量被處理液體直接吸收而沒有放射出紫外線，成為引起極大的電力損耗的原因。因此，優選線圈E的驅動頻率小於或等於IMHz。更優選小於或等於500kHz。
[0044]為了防止鐵氧體磁芯4由於紫外線造成的老化，也可以在鐵氧體磁芯4的表面塗敷氧化鋁粉末等而安裝紫外線反射材料。或者，在放電管H的內壁附近安裝紫外線反射材料也是很容易的。如上所述，在本實施方式中，能夠簡單地安裝紫外線反射材料，不僅能夠防止由於所產生的紫外線的影響而導致的鐵氧體磁芯4和線圈E的老化，而且也可以容易地增加向作為紫外線的放射對象的處理液體P所存在的放電管H的外周側的紫外線放射量，提高液體處理的效率。另外，由於鐵氧體磁芯4由紫外線反射性金屬管構成，因此可簡單地兼作為紫外線反射和使冷`卻介質通過的管。
[0045]另外，可以使放電管H的內側管由硬質玻璃或軟質玻璃等形成，另一方面，也可以使放電管H的外側管由石英形成等，使放電管H的內側管和外側管由不同的材料形成，通過將其組合而形成在內部具有中空部Ha的放電管H。通過由硬質或軟質玻璃這樣的不透過紫外線的材料形成內側管，從而不必為了保護配置在中空部Ha內的鐵氧體磁芯4和卷繞在外周上的線圈E不受從主體部Hb發出的紫外線的照射而採取例如安裝上述紫外線反射材料等的保護對策，因此，能夠降低成本。另外，由膨脹係數不同的硬質或軟質玻璃形成的內側管和由石英形成的外側管之間的氣密接合，利用將膨脹係數略微不同的玻璃多級重合而接合的所謂梯度管(傾斜管)實現即可。
[0046]通常具有電極的放電管，根據電極的壽命而頂多具有2萬小時程度的壽命，如作為本發明所涉及的液體處理裝置I的結構要素的無電極放電紫外線照射裝置3所示，由於利用鐵氧體磁芯4的放電管H沒有電極，因此與有電極放電管相比具有數倍的壽命。但是，與放電管H由完全不發生紫外線老化的氧化鋁等陶瓷構成的情況不同，在一般的由石英等構成的情況下，構成石英的原子鍵被185nm等的真空紫外線放射切斷，石英的體積變化，從而在放電管H中產生細微的裂痕，最終可能放電管H自身產生破損，其成為使放電管H的壽命縮短的原因之一。[0047]在這裡，通過試驗可知，在使石英中羥基OH存在大於或等於lOOppm，且氯或氟等滷素元素含有大於或等於0.1ppm的情況下，由於真空紫外線光的影響而產生的細微裂痕較少。其原因在於，由於滷素元素的存在而使真空紫外線光的透過率提高，石英內的吸收下降，以及由於OH基的存在而使石英的被切斷的鍵恢復。因此，在本發明所涉及的無電極放電紫外線照射裝置3中，通過使石英中含有大於或等於IOOppm的氫氧基OH且含有大於或等於0.1ppm的氯或氟等滷素元素而形成中空圓筒狀的放電管H，從而防止紫外線老化，實現放電管H的壽命的提高。
[0048]通過在作為本發明所涉及的液體處理裝置I的結構要素的無電極放電紫外線照射裝置3的放電管H的內壁面(內周)，塗敷吸收真空紫外光的氧化鈦等金屬氧化膜，從而能夠抑制真空紫外線向構成放電管H的石英內的侵入。通過如上所述，也能夠改善放電管H的壽命。並且，根據現有技術可知，也可以在放電管H的主體部Hb內部的壁面上形成氧化鋁或稀土類氧化物等的保護膜(未圖示)。例如，特別地，通過在主體部Hb內部的外周側壁面上進行塗敷，從而能夠降低在該放電管H內封入的水銀的附著量，因此，也防止向外部放射的紫外線放射量的減少。
[0049]另外，當然可以同時使用上述的這些對策。這樣，能夠更加有效且飛躍性地延長放電管H的壽命，因此非常有利。
[0050]如以上詳細敘述所示，根據本發明所涉及的液體處理裝置1，將作為其結構要素的無電極放電紫外線照射裝置3形成為，在利用封入有放電介質而形成的紫外線放電管H將鐵氧體磁芯4包圍的基礎上，在該放電管H的外周卷繞I至多個感應線圈E這樣的簡單結構，由於鐵氧體磁芯4和感應線圈E經由放電管H隔離，因此，不以被處理液體吸收而成為電力損耗的原因的高頻率對感應線圈E進行激勵，且由於向放電管H施加比較高的電壓，因此容易產生放電，另外，由於放電空間靠近放電管H的表面，因此有效分解有機物的真空紫外線的放射量增大(即效率高)。另外，在放電管H的管軸方向上，在管軸方向的全長上大致均勻、穩定且持續地發生放電而不會集中在局部位置上。並且，無電極的放電管H的壽命比有電極的放電管長，能夠容易地進一步延長放電管H的壽命或者減少輸出下降。通過將驅動頻率適當化，從而能夠減少鐵氧體磁芯4的電力損耗，且能夠降低向處理液體輸出的高頻電力損耗。能夠提供一種具有上述優點、壽命長且穩定地進行放電的具有無電極放電紫外線照射裝置3的液體處理裝置I。
[0051]以上，基於附圖，對實施方式的一個例子進行了說明，但本發明並不限定於此，當然可以形成為各種實施方式。例如，在圖2所示的放電管H的中空部Ha中配置的I根鐵氧體磁芯4，可以由被分割的多個部分構成。即，也可以將多個鐵氧體磁芯4無間隔(即不留間隙)地沿著軸向棒狀地配置。通常出售的鐵氧體磁芯4的長度最長為20cm左右，因此通過將多個鐵氧體磁芯4無間隔地沿著軸向排列多個，從而可以作為全長形成為大於或等於放電管H的最大直徑的10倍的I根鐵氧體磁芯4而使用。
[0052]下面，圖3是表示無電極放電紫外線照射裝置3的其它實施例的斜視圖。如圖3中示出的無電極放電紫外線照射裝置3所示，形成為在鐵氧體磁芯4的軸向上，在分離的位置處卷繞多個(在這裡為2個)感應線圈El、E2的結構。在形成為如圖2所示的在I個鐵氧體磁芯4上僅卷繞有I個線圈E的簡單的結構的情況下，特別地，在與直徑相比管軸方向較長的長條狀的放電管H內，發生放電的區域根據放電的負特性而電阻成分減少，因此具有電流集中在該區域的傾向。因此，由於產生放電逐漸集中在所述區域的現象，因此容易妨礙在放電管H的管軸方向上的均勻的放電發光。
[0053]由此，如圖3中示出的無電極放電紫外線照射裝置3所示，如果在放電管H內設置I個鐵氧體磁芯4，向該鐵氧體磁芯4上分割配置多個線圈E1、E2 (在這裡例示出2個的例子，也可以大於或等於2個)，則針對各個線圈E1、E2進行放電，不會集中在放電管H的特定位置而偏向地進行放電。由此，如果與圖2所示的在I個鐵氧體磁芯4上僅卷繞I個線圈E的情況相比，則能夠獲得在放電管H的全長上大致均勻的放電發光。在本實施方式中，由於是在放電管H的外周卷繞線圈E的結構，因此容易進行上述的變更。
[0054]圖4是表示無電極放電紫外線照射裝置3的另一個實施例的斜視圖。如圖4所示，也可以在I根鐵氧體磁芯4上配置多個放電管Hl?H4。在該情況下，通過針對各放電管Hl?H4分散地進行放電，從而不會集中在特定位置偏向地進行放電。由此，能夠獲得在鐵氧體磁芯4的軸向上大致均勻的放電發光。另外，在該情況下，不限於在I根鐵氧體磁芯4上配置多個放電管Hl?H4的全部，也可以與I至多個放電管Hl?H4相對應，分別配置在I根鐵氧體磁芯4上。例如，可以針對放電管Hl及H2配置共同的I根鐵氧體磁芯，針對放電管H3及H4配置共同的另I根鐵氧體磁芯。另外，如圖所示，優選分別與多個放電管Hl?H4相對應，分別卷繞多個線圈El?E4，但也可以利用I個線圈E將多個放電管Hl?H4匯總而進行卷繞。
[0055]另外，在如上所述配置多個線圈E的情況下，多個線圈E可以相對於高頻電源並聯連接，也可以串聯連接。如果將多個線圈E串聯或並聯地與高頻電源連接，則這些多個線圈E能夠利用較少個數的驅動電路驅動，因此能夠降低成本且改善電路壽命。但是，在將各線圈E並聯連接情況下，來自高頻電源的線圈驅動電壓下降,高頻電源中的位於驅動電路內的各部件的耐電壓值下降，因此具有能夠延長上述部件的壽命的優點。
[0056]另外，在上述的實施例中，以在放電管H的外周卷繞有線圈E為例，但不限於此，也可以在保護外管2的外周卷繞線圈E。或者，在放電管H及保護外管2這兩者的外周卷繞線圈E。
[0057]另外，在上述的實施例中，作為本發明所涉及的液體處理裝置1，示出了下述的類型:在圓筒容器A內配置收容有無電極放電紫外線照射裝置3的紫外線透過性的保護外管2而構成，使處理液體P通過該容器A和保護外管2之間，從所述無電極放電紫外線照射裝置3發出的紫外線透過保護外管2，照射至通過該容器A內的處理液體P，但不限於此。液體處理裝置I也可以是下述類型，即，使圖2至圖4所示的無電極放電紫外線照射裝置3本身浸潰在處理液體P中，從該無電極放電紫外線照射裝置3發出的紫外線，照射至存在於放電管H的周圍的處理液體P。
[0058]圖5是表示無電極放電紫外線照射裝置3的其它實施例的斜視圖。在圖5中，無電極放電紫外線照射裝置3由下述部分構成:多根(在本例中為2根)無電極紫外線放射放電管H，其形成為中空圓筒狀；鐵氧體磁芯4，其由磁性材料構成；磁芯連結部5，其將多根(在本例中為2根)鐵氧體磁芯4連結；感應線圈E ;以及引線B (即繞組)，其將包含用於對所述感應線圈E進行高頻激勵的驅動電路等而形成的高頻電源(未圖示)與所述感應線圈E連接。上述多根(在本例中為2根)無電極放電紫外線放射放電管H與圖1相同地，配置在圓筒容器A內。即，上述多根(在本例中為2根)無電極紫外線放射放電管H並列配置在圓筒容器A內。
[0059]在圖5中，與圖2相同地，在並列配置在圓筒容器A內的2根放電管H中，分別從開口的一側端部至開口的另一側端部為止形成有貫穿內部的中空部(空洞部)Ha (即放電管H的剖面形成為環狀)，在該中空部Ha (空洞部)中沿著管軸配置長條狀的鐵氧體磁芯4。
[0060]在上述的各放電管H的外周，與圖2或圖3相同地，卷繞有I至多個(在本例中為I個)感應線圈E。其中，如後所述，在彼此連結的各放電管H中，以被激勵產生的磁力線的朝向一致的方式確定感應線圈E的卷繞方向。在本例中，以感應線圈E的卷繞方向彼此反向的方式卷繞。引線B將未圖示的高頻電源和卷繞在各放電管H上的感應線圈E連接。此時，如果卷繞在各放電管H上的感應線圈E串聯或者並列地與高頻電源連接，則上述多個感應線圈E能夠通過較少個數的驅動電路驅動，因此能夠降低成本且改善電路壽命。由此,可以將上述的感應線圈E相對於高頻電源並聯連接，也可以串聯連接，但如圖5所示，在並聯連接的情況下，與串聯連接的情況相比，來自高頻電源的線圈驅動電壓下降，高頻電源中的處於驅動電路內的各部件的耐電壓值下降，因此，具有能夠延長上述部件的壽命的優點。
[0061]分別收容在多個放電管H中的鐵氧體磁芯4，在其兩端部利用磁芯連結部5彼此連結。該磁芯連結部5例如由鐵氧體、鐵、鎳等導磁性高的材料形成，多個鐵氧體磁芯4利用該磁芯連結部5彼此連結，從而形成為在一個環狀的鐵氧體磁芯上配置多個放電管H的結構。由此，在感應線圈E被高頻激勵的情況下，利用與此相伴產生的磁力線，從而形成在該環狀的鐵氧體磁芯中循環的磁路。
[0062]在本實施方式中，由於由感應線圈E激勵產生的磁力線環狀地通過環狀的鐵氧體磁芯並進行循環，因此，磁力線的洩漏變少。因此，能夠高效地從感應線圈E向放電管H傳遞能量。即，具有提高從高頻電源向放電管的能量傳遞效率的優點。另外，如果磁力線的通道形成為環狀，則電感變大，因此，能夠使驅動電路穩定動作，同時延長電路壽命。
[0063]另外，在圖5所示的變形例中，感應線圈E不限於卷繞在其中配置有鐵氧體磁芯4的放電管H的外周，線圈E也可以卷繞在鐵氧體磁芯4的外周。
【權利要求】
1.一種液體處理裝置，其具有: 筒狀的紫外線放電管，其具有沿長度方向貫穿內部的空洞部，所述紫外線放電管在將所述空洞部包圍的主體部的內部封入放電介質； 鐵氧體磁芯，其沿著所述紫外線放電管的長度方向，配置在所述空洞部內； I至多個感應線圈，其卷繞在所述紫外線放電管上，該感應線圈沿著所述紫外線放電管的長度方向配置，向所述紫外線放電管作用高頻磁場而使其產生放電；以及 高頻電源，其經由引線向所述感應線圈供給高頻電流或電壓，該高頻電源通過向所述感應線圈通電，從而使所述紫外線放電管產生紫外線， 該液體處理裝置配置在具有處理液體的流入口及流出口的處理液體流路中，向通過所述流路的處理液體照射紫外線而對所述處理液體進行處理。
2.根據權利要求1所述的液體處理裝置，其特徵在於， 還具有將所述鐵氧體磁芯冷卻的冷卻單元。
3.根據權利要求2所述的液體處理裝置，其特徵在於， 所述冷卻單元，向收容有所述鐵氧體磁芯的所述紫外線放電管的空洞部通入鐵氧體磁芯冷卻用的液體或氣體，將所述鐵氧體磁芯冷卻。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的液體處理裝置，其特徵在於， 所述鐵氧體磁芯由多個構成。
5.根據權利要求1至3中 任一項所述的液體處理裝置，其特徵在於， 所述紫外線放電管具有多個，它們沿著長度方向分散地配置。
6.根據權利要求1至3中任一項所述的液體處理裝置，其特徵在於， 所述紫外線放電管的外周被紫外線透過性膜覆蓋。
7.根據權利要求1至3中任一項所述的液體處理裝置，其特徵在於， 所述鐵氧體磁芯的表面、以及用於配置所述鐵氧體磁芯的所述紫外線放電管的所述空洞部側的至少一者，由紫外線反射材料覆蓋。
8.根據權利要求1至3中任一項所述的液體處理裝置，其特徵在於， 驅動所述感應線圈時的所述高頻電源的頻率，為大於或等於20kHz而小於或等於IMHz0
9.根據權利要求1至3中任一項所述的液體處理裝置，其特徵在於， 在所述紫外線放電管的所述主體部上設置保護膜，該保護膜防止與封入該主體部的內部的放電介質發生反應。
10.根據權利要求9所述的液體處理裝置，其特徵在於， 在所述紫外線放電管的所述主體部上進一步設置保護膜，該保護膜吸收185nm的紫外線而不使其透過所述主體部。
11.根據權利要求1至3 中任一項所述的液體處理裝置，其特徵在於， 還具有管狀的紫外線透過性的保護部件，其配置在所述紫外線放電管的外周側，對該放電管進行保護，所述感應線圈卷繞在所述紫外線放電管或者所述保護部件中的至少一者上。
12.根據權利要求1所述的液體處理裝置，其特徵在於， 具有多對所述紫外線放電管和所述鐵氧體磁芯，還具有將多個所述鐵氧體磁芯彼此連結的磁芯連結部，利用經由所述磁芯連結部彼此連結的多個鐵氧體磁芯，形成使所述多個紫外線放電管同時發生放電的閉環的磁路。
13.根據權利要求12所述的液體處理裝置，其特徵在於， 所述磁芯連結部，由與所述鐵氧體磁芯相同的導磁性材質構成。
14.根據權利要求12或13所述的液體處理裝置，其特徵在於， 所述磁芯連結部形成為至少將所述多個鐵氧體磁芯的同一側的端部全部覆蓋的形狀的板狀體，該磁芯連結部能夠在所述多個鐵氧體磁芯的兩端側，改變與同一側的全部端部的接觸狀態而配置。
15.根據權利要求1或12所述的液體處理裝置，其特徵在於， 所述紫外線放電管的管內的內壁面由保護膜覆蓋， 該保護膜防止所述內壁面與封入該管內的放電介質發生反應。
【文檔編號】H01J65/04GK103779175SQ201310491575
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2012年10月19日
【發明者】井上昭浩, 清三·凱文·當間, 久保充正, 石井新 申請人:株式會社日本光電科技