JP2003059453A - Liquid treatment device and method by ultraviolet ray - Google Patents

Liquid treatment device and method by ultraviolet ray

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JP2003059453A JP2001244654A JP2001244654A JP2003059453A JP 2003059453 A JP2003059453 A JP 2003059453A JP 2001244654 A JP2001244654 A JP 2001244654A JP 2001244654 A JP2001244654 A JP 2001244654A JP 2003059453 A JP2003059453 A JP 2003059453A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain the formation of peroxide easily generated when performing decomposing treatment of an organic substance in liquid by an ultraviolet ray of a short wave length area of 220 nm or less. SOLUTION: An ultraviolet ray radiated from a discharge lamp for emitting an ultraviolet ray of 220 nm or less and an ultraviolet ray of 254 nm so as to coexist is applied to a treating object liquid to perform the decomposing treatment of the organic substance in the liquid. An object by forming a thin film of metallic oxide on an arc tube inside surface is used as this discharge lamp to prevent adsorption of mercury oxide formed at discharge lamp lighting time to the arc tube inside surface as well as to restrain reduction in illuminance with the lapse of time of the ultraviolet ray of 254 nm. Since the ultraviolet ray of 254 nm contributes to decomposing the peroxide, maintenance of the illuminance with the lapse of time of the ultraviolet ray of 254 nm restrains a formation quantity of the peroxide in a treating object liquid over a long period.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、220nm以下の
短波長域紫外線と254nmの紫外線を共存放射する放
電灯を使用して、液体中の有機物の分解などの処理を行
う液体処理装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid processing apparatus and method for performing processing such as decomposition of organic matter in a liquid by using a discharge lamp that co-radiates short wavelength ultraviolet light of 220 nm or less and 254 nm ultraviolet light. .

【0002】[0002]

【従来技術】220nm以下の短波長域の紫外線は強い
エネルギーを有することから、有害物や有機物の分解な
ど多岐にわたって利用されている。図10は、従来知ら
れた閉鎖型の液体処理用紫外線照射装置の一例を示す。
放電灯30を外管(保護管)20内に収納したものが、
ステンレス製のシリンダー1内に収容され、被処理液体
が該シリンダー1内に導入されて放電灯30から発光し
た紫外線が照射される。放電灯30としては、例えば1
85nmの短波長域紫外線と254nmの波長域の紫外
線との両方を放射する低圧水銀蒸気放電灯が使用され
る。放電灯30の発光管バルブ10は紫外線透過性に優
れた石英ガラスからできている。放電灯30は紫外線透
過性の外管(保護管)20の内部に収納され、該放電灯
30が被処理液体から液密に隔離される。かかる外管2
0も紫外線透過性に優れた石英ガラスでできている。シ
リンダー1の両端はフランジ1a,1bで閉じられてお
り、入水口1cから取り入れられた被処理液体が、シリ
ンダー1内を通過する過程で紫外線が照射され、出水口
1dから排出される。被処理液体は、入水口1cから出
水口1dに向かってシリンダー1内を流れることになる
が、被処理液体がショートパスしないように、途中に複
数枚(図では5枚)の還流板1e〜1iを配置した構造
になっている。なお、便宜上、図10には放電灯30を
1灯だけ搭載した装置を図示したが、実用的には多灯式
の大容量装置が使用される場合が多い。放電灯30から
発せられた紫外線は、外管20を透過し、被処理液体に
照射される。照射された紫外線は、例えば水中に存在す
る有機物を次式のように無害なCO、CO2、H2Oに分
解する作用を果たすことになる。
2. Description of the Related Art Ultraviolet rays in a short wavelength region of 220 nm or less have strong energy and are therefore used in various fields such as decomposition of harmful substances and organic substances. FIG. 10 shows an example of a conventionally known closed type ultraviolet irradiation apparatus for liquid treatment.
What stored the discharge lamp 30 in the outer tube (protection tube) 20 is
It is contained in a cylinder 1 made of stainless steel, the liquid to be treated is introduced into the cylinder 1, and the ultraviolet rays emitted from the discharge lamp 30 are irradiated. As the discharge lamp 30, for example, 1
A low pressure mercury vapor discharge lamp is used which emits both 85 nm short wavelength UV and 254 nm wavelength UV. The arc tube bulb 10 of the discharge lamp 30 is made of quartz glass, which has an excellent UV transparency. The discharge lamp 30 is housed inside an outer tube (protection tube) 20 that is transparent to ultraviolet rays, and the discharge lamp 30 is liquid-tightly isolated from the liquid to be treated. Such outer tube 2
No. 0 is also made of quartz glass having excellent ultraviolet light transmittance. Both ends of the cylinder 1 are closed by flanges 1a and 1b, and the liquid to be treated introduced from the water inlet 1c is irradiated with ultraviolet rays while passing through the cylinder 1, and is discharged from the water outlet 1d. The liquid to be treated flows in the cylinder 1 from the water inlet 1c to the water outlet 1d, but a plurality of (five in the figure) reflux plates 1e to It has a structure in which 1i is arranged. Note that, for convenience, FIG. 10 illustrates a device in which only one discharge lamp 30 is mounted, but in practice, a multi-lamp large-capacity device is often used. The ultraviolet rays emitted from the discharge lamp 30 pass through the outer tube 20 and are applied to the liquid to be treated. The irradiated ultraviolet rays have a function of decomposing organic matter existing in water into harmless CO, CO 2 and H 2 O as shown in the following formula.

【0003】 H2O + hν(185nm)→ H + OHラジ
カルCnmk + OHラジカル → CO、C
2、H2O (n,m,k, は 1,2,3,……)
H 2 O + hν (185 nm) → H + OH radical C n H m O k + OH radical → CO, C
O 2 , H 2 O (n, m, k, is 1, 2, 3, ...)

【0004】この有機物の分解は185nmの短波長域
の紫外線の作用によるものであるが、短波長域の紫外線
の過多は、過酸化水素(H22)を初めとして、意図し
ない種々の過酸化物が中間体として生成させる。こうし
た過酸化物を除去するために、紫外線照射処理の後段に
おいて紫外線照射処理済みの被処理液体をイオン交換樹
脂に通す工程が設けられている。従って、これらの過酸
化物は被処理液体がイオン交換樹脂を通った時に除去さ
れるが、過剰の過酸化物はイオン交換樹脂の寿命劣化を
招くことになる。
The decomposition of this organic substance is due to the action of ultraviolet rays in the short wavelength region of 185 nm. However, the excessive amount of ultraviolet rays in the short wavelength region is caused by various unintended effects such as hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). The oxide forms as an intermediate. In order to remove such a peroxide, a step of passing the liquid to be treated, which has been subjected to the ultraviolet ray irradiation treatment, through the ion exchange resin in the latter stage of the ultraviolet ray irradiation treatment. Therefore, these peroxides are removed when the liquid to be treated passes through the ion exchange resin, but excess peroxide causes deterioration of the life of the ion exchange resin.

【0005】[0005]

【発明の解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、過酸化物が生成されることをでき
るだけ抑制できるようにした液体処理が行える紫外線に
よる液体処理装置及び方法を提供しようとするものであ
る。またこれに伴い、紫外線照射処理の後段において使
用されるイオン交換樹脂の寿命も延ばすことができるよ
うにし、長寿命、省エネルギーかつ省メンテナンスの液
体処理装置及び方法を提供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a liquid treatment apparatus and method by ultraviolet rays capable of performing liquid treatment capable of suppressing generation of peroxide as much as possible. It is the one we are trying to provide. Further, along with this, it is possible to extend the life of the ion exchange resin used in the latter stage of the ultraviolet irradiation treatment, and to provide a liquid treatment apparatus and method of long life, energy saving and maintenance saving.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る紫外線によ
る液体処理装置は、220nm以下の紫外線と254n
mの紫外線を共存発光する放電灯から放射される紫外線
を処理対象液体に照射し、該液体の有機物分解処理等を
行う液体処理装置において、前記放電灯として、その発
光管内表面に金属酸化物の薄膜を形成してなる放電灯を
使用することを特徴とする。本発明によると、放電灯の
発光管内表面に金属酸化物の薄膜を形成することで、放
電灯の点灯中に生成される酸化水銀が発光管内表面に吸
着するのを防止でき、254nmの紫外線の照度低下を
抑制することができる。
The liquid treatment apparatus using ultraviolet rays according to the present invention is provided with ultraviolet rays of 220 nm or less and 254 n.
In a liquid treatment apparatus for irradiating the liquid to be treated with ultraviolet rays emitted from a discharge lamp that co-emits ultraviolet rays of m, for decomposing organic matter of the liquid, the discharge lamp is provided with metal oxide on its inner surface. It is characterized by using a discharge lamp formed by forming a thin film. According to the present invention, by forming a thin film of a metal oxide on the inner surface of an arc tube of a discharge lamp, it is possible to prevent mercury oxide generated during lighting of the discharge lamp from being adsorbed on the inner surface of the arc tube. It is possible to suppress a decrease in illuminance.

【0007】220nm以下の紫外線と254nmの紫
外線を共存発光する放電灯にあっては、220nm以下
の波長域の紫外線が有機物の分解の光化学処理に関与す
る。一方、254nmの波長域の紫外線は、中間体であ
る過酸化物の分解の重要な役割を担っており、紫外線照
射処理の後段において使用されるイオン交換樹脂の負担
を軽減している。ところで、放電灯の紫外線照度は使用
時間経過に伴い低下するものだが、220nm以下の短
波長域の紫外線と254nmの波長域の紫外線とでは、
紫外線照度低下の原因を異にする。220nm以下の短
波長域の紫外線照度低下は、放電灯の管体を成す石英ガ
ラスが、紫外線を浴びて変質し紫外線透過率が低下する
ことが原因である。他方、254nmの波長域の紫外線
の照度低下は、放電灯の点灯中に管内に生じた酸素が水
銀と反応し生成された酸化水銀が、石英ガラス内表面に
吸着して、石英ガラスの紫外線透過率が低下することに
因る。そのため、220nm以下の短波長域の紫外線と
254nmの波長域の紫外線とでは、図9に例示するよ
うに、それぞれの紫外線照度維持特性が異なり、254
nmの紫外線の方が照度低下の進行が早いので、図9に
おける254nmの維持率が220nm以下(例えば、
185nm)の紫外線照度維持率を下回るC点以降は、
過酸化物の増大を招くと考えられる。これに対して、本
発明によると、放電灯の発光管内表面に金属酸化物の薄
膜を形成することで、放電灯の点灯中に生成される酸化
水銀が発光管内表面に吸着するのを防止でき、254n
mの紫外線の照度低下を抑制することができる。
In a discharge lamp that co-emits 220 nm or less ultraviolet rays and 254 nm ultraviolet rays, the ultraviolet rays in the wavelength range of 220 nm or less participate in the photochemical treatment for decomposing organic substances. On the other hand, ultraviolet rays in the wavelength region of 254 nm play an important role in decomposing the peroxide which is an intermediate, and reduce the burden on the ion exchange resin used in the latter stage of the ultraviolet irradiation treatment. By the way, the ultraviolet illuminance of the discharge lamp decreases with the lapse of use time, but in the short wavelength range of 220 nm or less and the 254 nm range of ultraviolet light,
Different causes of UV illumination reduction. The decrease in UV illuminance in the short wavelength range of 220 nm or less is caused by the fact that the quartz glass forming the tube body of the discharge lamp is exposed to UV rays to be deteriorated and the UV transmittance is lowered. On the other hand, the decrease in the illuminance of ultraviolet rays in the wavelength region of 254 nm is caused by the fact that the oxygen generated in the tube during the lighting of the discharge lamp reacts with mercury and the generated mercury oxide is adsorbed on the inner surface of the quartz glass, and the ultraviolet ray of the quartz glass is transmitted. This is due to the decrease in the rate. Therefore, as shown in FIG. 9, the ultraviolet illuminance maintaining characteristics are different between the ultraviolet rays in the short wavelength range of 220 nm or less and the ultraviolet rays in the wavelength range of 254 nm.
Since the decrease in illuminance of ultraviolet rays of nm is faster, the maintenance rate of 254 nm in FIG. 9 is 220 nm or less (for example,
185 nm) below the UV illuminance maintenance rate, after the point C,
It is considered to cause an increase in peroxide. On the other hand, according to the present invention, by forming a thin film of a metal oxide on the inner surface of the discharge tube of the discharge lamp, it is possible to prevent the mercury oxide generated during lighting of the discharge lamp from adsorbing on the inner surface of the discharge tube. 254n
It is possible to suppress a decrease in the illuminance of ultraviolet rays of m.

【0008】また、本発明に係る紫外線による液体処理
装置は、220nm以下の紫外線と254nmの紫外線
を共存発光する放電灯から放射される紫外線を処理対象
液体に照射し、該液体の有機物分解処理等を行う液体処
理装置において、前記放電灯として、該放電灯の発光管
が、天然の水晶もしくは珪砂を出発原料とし、ナトリウ
ム、カリウム、チタニウムおよび鉄の4種からなる元素
の総含有量が2.5ppm以下であって、10ppm以
上のOH基を含む石英ガラスからなり、その発光管内表
面に金属酸化物の薄膜を形成してなる放電灯を使用する
ことを特徴とする。
Further, the liquid treatment apparatus using ultraviolet rays according to the present invention irradiates the liquid to be treated with ultraviolet rays emitted from a discharge lamp which co-emits ultraviolet rays of 220 nm or less and 254 nm, and decomposes the organic matter of the liquid. In the liquid processing apparatus, the discharge lamp of the discharge lamp uses natural quartz or silica sand as a starting material, and the total content of elements consisting of four kinds of sodium, potassium, titanium and iron is 2. A discharge lamp is used which is made of quartz glass containing 5 ppm or less and 10 ppm or more of OH groups, and a metal oxide thin film is formed on the inner surface of the arc tube.

【0009】天然の水晶もしくは珪砂を出発原料とする
石英ガラスにあっては、各種の物質が不純物として含ま
れている。これらの不純物の中でも、ナトリウム(N
a)、カリウム(K)、チタニウム(Ti)および鉄
(Fe)の4種の元素が多く存在すると、石英ガラスの
透過率低下をきたす原因となる。その一方で、OH基の
存在が石英ガラスの変質を緩和させ得る。すなわち、石
英ガラスの主成分である二酸化珪素(SiO2)の「S
i−O」の結合が紫外線エネルギーによって分解されて
透過率低下の原因となるフリーのSiが生成されるの
を、OH基がフリーのSiと再結合して「Si−OH」
になることで抑制することができる。発明者による実験
・研究の結果、これらの4種の元素の総含有量が2.5
ppm以下であって、10ppm以上のOH基を含むよ
うにすると、短波長域紫外線による石英ガラスの経時劣
化をかなり改善できることが判明した。よって、石英ガ
ラスの材質をそのように選定若しくは設定することによ
り、220nm以下の短波長域紫外線の照度維持率を高
めることができ、このように高性能な放電灯の発光管内
表面に金属酸化物の薄膜を形成することで、254nm
の紫外線の照度低下を抑制する効果が一層発揮される。
Quartz glass made from natural quartz or silica sand as a starting material contains various substances as impurities. Among these impurities, sodium (N
The abundance of the four elements a), potassium (K), titanium (Ti) and iron (Fe) causes a decrease in the transmittance of the quartz glass. On the other hand, the presence of OH groups can alleviate the alteration of quartz glass. That is, “S” of silicon dioxide (SiO 2 ) which is the main component of quartz glass
The bond of "i-O" is decomposed by the ultraviolet energy to generate free Si which causes a decrease in transmittance.
Can be suppressed. As a result of experiments and research by the inventor, the total content of these four elements is 2.5.
It has been found that when the OH group content is less than or equal to ppm and more than or equal to 10 ppm, deterioration with time of the quartz glass due to ultraviolet rays in the short wavelength range can be considerably improved. Therefore, by selecting or setting the material of the quartz glass in such a manner, it is possible to increase the illuminance maintenance rate of ultraviolet rays in the short wavelength region of 220 nm or less, and to improve the metal oxide on the inner surface of the arc tube of such a high-performance discharge lamp. By forming a thin film of 254 nm
The effect of suppressing the decrease in the illuminance of ultraviolet rays is further exerted.

【0010】また、本発明に係る紫外線による液体処理
装置は、220nm以下の紫外線と254nmの紫外線
を共存発光する放電灯から放射される紫外線を処理対象
液体に照射し、該液体の有機物分解処理等を行う液体処
理装置において、前記放電灯として、内径8mm以上の
合成石英ガラスからなる発光管と、この発光管の両端に
L(cm)の間隔で一対のフィラメントとを備え、内部
に希ガスと少なくとも水銀を含む金属とを封入してな
り、点灯時のランプ電圧V(V)と、ランプ電流I
(A)、フィラメント間距離L(cm)、放電路の内径
D(mm)について、次なる関係式を有すると共に、前
記発光管内表面に金属酸化物の薄膜を形成してなる放電
灯を使用することを特徴とする液体処理装置。 (V−Vf)/L=X/(√D・√I) かつ、2.6
≦ X ≦ 4.2。 ただし、Vfは点灯電源に依存する定数要因で、1kH
Z以上の高周波電源で点灯した場合はVf=10とし、
1kHZ未満の電源で点灯した場合はVf=50とす
る。詳細は後述するが、上記関係式のように条件設定す
ることによって、220nm以下の短波長域の紫外線を
効率よく放射させることができ、かかる高性能な放電灯
の発光管内表面に金属酸化物の薄膜を形成することで、
254nmの紫外線の照度低下を抑制する効果が一層発
揮される。
Further, the liquid treatment apparatus using ultraviolet rays according to the present invention irradiates the liquid to be treated with ultraviolet rays emitted from a discharge lamp which co-emits ultraviolet rays of 220 nm or less and 254 nm, and decomposes the organic matter of the liquid. In the liquid processing apparatus, the discharge lamp includes, as the discharge lamp, an arc tube made of synthetic quartz glass having an inner diameter of 8 mm or more, and a pair of filaments at L (cm) intervals at both ends of the arc tube. A lamp voltage V (V) at the time of lighting and a lamp current I are formed by enclosing at least a metal containing mercury.
(A), the inter-filament distance L (cm), and the inner diameter D (mm) of the discharge path have the following relational expressions, and a discharge lamp in which a thin film of metal oxide is formed on the inner surface of the arc tube is used. A liquid processing apparatus characterized by the above. (V-Vf) / L = X / (√D · √I) and 2.6
≤ X ≤ 4.2. However, Vf is a constant factor that depends on the lighting power source, and is 1 kHz.
When it is turned on by a high frequency power source of Z or higher, Vf = 10,
When the power is turned on with a power source of less than 1 kHz, Vf = 50. Although details will be described later, by setting conditions as in the above relational expression, ultraviolet rays in a short wavelength range of 220 nm or less can be efficiently radiated, and metal oxides on the inner surface of the arc tube of such a high-performance discharge lamp can be formed. By forming a thin film,
The effect of suppressing the decrease in the illuminance of ultraviolet rays of 254 nm is further exerted.

【0011】本発明の好ましい実施態様は、前記放電灯
の発光管内表面に形成する金属酸化物の薄膜が、アルミ
ニウム、ケイ素、カルシウム、マグネシウム、イットリ
ウム、ジルコニウム及びハフニウムの中から選ばれた金
属の少なくとも一種類以上の酸化物を主成分とすること
である。これらの金属酸化物は、耐熱性に優れ科学的に
安定であるため、酸化水銀の発光管内表面への吸着防止
に有効に作用する。
In a preferred embodiment of the present invention, the metal oxide thin film formed on the inner surface of the arc tube of the discharge lamp is at least a metal selected from aluminum, silicon, calcium, magnesium, yttrium, zirconium and hafnium. The main component is one or more kinds of oxides. Since these metal oxides have excellent heat resistance and are chemically stable, they effectively act to prevent the adsorption of mercury oxide on the inner surface of the arc tube.

【0012】更に本発明に係る紫外線による液体処理方
法は、上記のような発光管内表面に金属酸化物の薄膜を
形成してなる放電灯を使用して、処理対象液体に対して
紫外線を照射し、該液体の有機物分解処理等を行うこと
を特徴としている。
Further, the liquid treatment method using ultraviolet rays according to the present invention irradiates the liquid to be treated with ultraviolet rays by using a discharge lamp having a metal oxide thin film formed on the inner surface of the arc tube as described above. It is characterized in that the liquid is decomposed into organic matter.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図1に本発明に係る液
体処理装置及び方法で使用する放電灯の一実施例を示
す。まず、この放電灯31の基本的構造について説明す
ると、放電灯31は、220nm以下例えば185nm
の短波長域紫外線と254nmの紫外線を共存発光する
ように構成されており、発光管バルブ11と、該発光管
バルブ11内でその両端に配置された一対のフィラメン
ト21a、21bと、該発光管バルブ11の両端に設け
られたシール部2a、2bおよび口金部3a、3bとを
含む。発光管バルブ11は、一例として内径13mm、
肉厚1mmの合成石英ガラスからなり、ガラス内表面に
は金属酸化物の薄膜44が形成されている。薄膜44
は、例えば酸化アルミニウムのような耐熱性に優れ化学
的に安定した物質からなる。フィラメント21a、21
bは、両フィラメント間が153cmの間隔で配置され
ている。このフィラメント21a、21bは、例えば酸
化バリウム系のエミッターを塗布してなり、シール部2
a、2bから出ているインナーリード22a〜22dに
よってそれぞれ保持されている。口金部3a、3bはセ
ラミック製であり、一方の口金部3aにおいて一対の電
気端子31a、31bが備えられている。シール部2
a,2bは、モリブデン箔24a〜24dによって気密
性を保持しつつ、且つインナーリード22a〜22d、
モリブデン箔24a〜24d、アウターリード25a、
25bおよび26を介して、フィラメント21a、21
bと電気端子31a、31dを電気的に接続する役割を
担っている。発光管バルブ11内には20mg程度の水
銀と約400Paの希ガスを封入してある。なお、図の
例では、一例として、放電灯31は2端子タイプの放電
灯として構成されている。すなわち、一方のフィラメン
ト21aの一端がインナーリード22b、モリブデン箔
24b、アウターリード25aを介して一方の電気端子
31aに接続され、他方のフィラメント21bの一端が
インナーリード22c、モリブデン箔24c、アウター
リード25b、26を介して他方の電気端子31bに接
続されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a discharge lamp used in the liquid processing apparatus and method according to the present invention. First, the basic structure of the discharge lamp 31 will be described. The discharge lamp 31 has a thickness of 220 nm or less, for example, 185 nm.
And a pair of filaments 21a and 21b arranged at both ends inside the arc tube bulb 11, and the arc tube. It includes seal portions 2a and 2b and cap portions 3a and 3b provided at both ends of the valve 11. The arc tube bulb 11 has, for example, an inner diameter of 13 mm,
It is made of synthetic quartz glass having a thickness of 1 mm, and a thin film 44 of metal oxide is formed on the inner surface of the glass. Thin film 44
Is made of a material that has excellent heat resistance and is chemically stable, such as aluminum oxide. Filaments 21a, 21
In b, the distance between both filaments is 153 cm. The filaments 21a and 21b are formed by applying, for example, a barium oxide-based emitter, and the seal portion 2
It is held by inner leads 22a to 22d extending from a and 2b, respectively. The base portions 3a and 3b are made of ceramic, and one base portion 3a is provided with a pair of electric terminals 31a and 31b. Seal part 2
The molybdenum foils 24a to 24d maintain airtightness, and the inner leads 22a to 22d,
Molybdenum foils 24a to 24d, outer leads 25a,
25b and 26 through filaments 21a, 21
b has a role of electrically connecting the electric terminals 31a and 31d. The arc tube bulb 11 is filled with about 20 mg of mercury and a rare gas of about 400 Pa. In the illustrated example, the discharge lamp 31 is configured as a two-terminal type discharge lamp, as an example. That is, one end of one filament 21a is connected to one electric terminal 31a via the inner lead 22b, molybdenum foil 24b, and outer lead 25a, and the other end of the filament 21b is connected to the inner lead 22c, molybdenum foil 24c, and outer lead 25b. , 26 to the other electric terminal 31b.

【0014】前述した通り、放電灯の紫外線照度は使用
時間経過に伴い低下するものであり、254nmの波長
域の紫外線照度の低下は、放電灯の点灯中に管内に生じ
た酸素が水銀と反応して生成される酸化銀が、ガラス内
表面に吸着して、石英ガラスの紫外線透過率が低下する
ことに因る。これは、水銀の共鳴発光である254nm
の紫外線が水銀の存在により自己吸収を起こすためであ
り、前記ガラス内表面に酸化水銀が吸着していると、2
54nmの紫外線透過率が選択的に低下する。この点に
鑑みて、本発明で使用する放電灯は、発光管バルブ11
のガラス内表面に金属酸化物(本実施例においては酸化
アルミニウム)の薄膜44を形成することを特徴として
おり、この薄膜44によって、酸化水銀がガラス内表面
に吸着するのを防止して、254nmの紫外線の照度低
下を抑制することができる。なお、薄膜44は、フィラ
メントを封じる前に予め酸化アルミニウムの微粉末を結
着剤と共に酢酸ブチルで懸濁した溶液をガラス素管内表
面に塗布し乾燥後、酸化雰囲気で加熱処理することで容
易に形成することができる。
As described above, the ultraviolet illuminance of the discharge lamp decreases with the passage of time, and the decrease in the ultraviolet illuminance in the wavelength range of 254 nm is caused by the reaction of oxygen generated in the tube with mercury during lighting of the discharge lamp. This is because the silver oxide thus produced is adsorbed on the inner surface of the glass and the ultraviolet transmittance of the quartz glass is lowered. This is the resonance emission of mercury at 254 nm.
This is because the ultraviolet rays in the glass self-absorb due to the presence of mercury, and when mercury oxide is adsorbed on the inner surface of the glass,
The ultraviolet transmittance at 54 nm is selectively reduced. In view of this point, the discharge lamp used in the present invention has the arc tube bulb 11
Is characterized in that a thin film 44 of a metal oxide (aluminum oxide in the present embodiment) is formed on the inner surface of the glass, and the thin film 44 prevents mercury oxide from adsorbing on the inner surface of the glass by 254 nm. It is possible to suppress a decrease in the illuminance of ultraviolet rays. It should be noted that the thin film 44 can be easily formed by applying a solution in which fine powder of aluminum oxide is suspended in butyl acetate together with a binder in advance before sealing the filament to the inner surface of the glass tube, drying and then heat-treating in an oxidizing atmosphere. Can be formed.

【0015】本発明の実施にあたっては、上記のような
構成からなる放電灯31を、液体処理装置における紫外
線発光源として使用する。液体処理装置それ自体の構成
は、例えば図10に示したような閉鎖型の液体処理装置
であってもよいし、開水路型の液体処理装置であっても
よい。また、1つの液体処理装置で使用する放電灯31
の数は1個に限らず複数であってよい。
In carrying out the present invention, the discharge lamp 31 having the above-mentioned structure is used as an ultraviolet ray emission source in the liquid processing apparatus. The configuration of the liquid processing apparatus itself may be, for example, a closed type liquid processing apparatus as shown in FIG. 10 or an open channel type liquid processing apparatus. Further, the discharge lamp 31 used in one liquid treatment device
Is not limited to one, but may be plural.

【0016】本実施例に係る放電灯31の発光管バルブ
11の材質は、天然の水晶もしくは珪砂を出発原料とす
る溶融石英ガラスであってもよいし、あるいは合成石英
ガラスであってもよい。まず、発光管バルブ11の材質
を溶融石英ガラスで構成した一例について説明する。例
えば、発光管バルブ11の石英ガラスは、天然の水晶も
しくは珪砂を出発原料とするものであって、ナトリウム
(Na)、カリウム(K)、チタニウム(Ti)および
鉄(Fe)の4種類からなる元素の総含有量が2.5p
pm以下であって、10ppm以上のOH基を含むガス
溶融石英ガラスからなっている。このように、放電灯3
1の発光管バルブ11の材質を構成する石英ガラスにお
いて、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、チタニウ
ム(Ti)および鉄(Fe)上のOH基を含むようにし
たことにより、該放電灯31によって発光される短波長
域紫外線による発光管バルブ11の石英ガラスの経時劣
化をかなり改善できる。
The material of the arc tube bulb 11 of the discharge lamp 31 according to this embodiment may be fused quartz glass starting from natural quartz or silica sand, or synthetic quartz glass. First, an example in which the material of the arc tube bulb 11 is made of fused silica glass will be described. For example, the quartz glass of the arc tube bulb 11 is made of natural quartz or silica sand as a starting material, and is made of four kinds of sodium (Na), potassium (K), titanium (Ti) and iron (Fe). Total element content is 2.5p
It is made of gas fused silica glass having pm or less and 10 ppm or more of OH groups. In this way, the discharge lamp 3
In the quartz glass constituting the material of the arc tube bulb 1 of No. 1, the discharge lamp 31 is made to contain OH groups on sodium (Na), potassium (K), titanium (Ti) and iron (Fe). The deterioration with time of the quartz glass of the arc tube bulb 11 due to the ultraviolet rays in the short wavelength range emitted by can be considerably improved.

【0017】図2は、石英ガラスの組成として、ナトリ
ウム(Na)、カリウム(K)、チタニウム(Ti)、
鉄(Fe)の総含有量およびOH基の含有量をパラメー
タとして製作した各種の放電灯を長期間にわたって点灯
実験することに得られた紫外線強度維持率曲線である。
放電灯の形状・寸法はいずれも同じで、横軸は点灯時
間、たて軸は本発明による放電灯の強度の初期値を10
0%とした時の185nm波長の紫外線強度である。各
曲線A,B,C,Dに対応する各放電灯における石英ガ
ラスの組成条件は下記表の通りである。
FIG. 2 shows the composition of quartz glass such as sodium (Na), potassium (K), titanium (Ti),
3 is an ultraviolet intensity maintenance rate curve obtained by performing lighting experiments on various discharge lamps manufactured using the total content of iron (Fe) and the content of OH groups as parameters.
The shape and dimensions of the discharge lamp are the same, the horizontal axis represents the lighting time, and the vertical axis represents the initial value of the intensity of the discharge lamp according to the present invention.
It is the ultraviolet intensity of 185 nm wavelength when 0% is set. The composition conditions of the quartz glass in each discharge lamp corresponding to each curve A, B, C, D are as shown in the table below.

【0018】 [表1]曲線 Na,K,Ti,Feの総含有量 OH基の含有量 A 2.5ppm以下 100ppm B 4.2ppm 100ppm C 4.5ppm 10ppm未満 D 6.4ppm 10ppm未満[Table 1] Curve Total content of Na, K, Ti, Fe Amount of OH group A 2.5ppm or less 100ppm B 4.2ppm 100ppm C 4.5ppm less than 10ppm D 6.4ppm less than 10ppm

【0019】曲線Aが、本実施例で定義するナトリウム
(Na)、カリウム(K)、チタニウム(Ti)および
鉄(Fe)の4種類からなる元素の総含有量が2.5p
pm以下であって、10ppm以上のOH基を含む、と
いう条件を満たすものであり、曲線B,C,Dはこの条
件を満たさないものである。図2において、曲線Aが一
番良い結果を示していることから明らかなように、石英
ガラス中の不純物であるナトリウム(Na)、カリウム
(K)、チタニウム(Ti)、鉄(Fe)の4種の元素
の総含有量およびOH基の含有量を本発明に従って設定
することで、経時的な短波長域の紫外線照度維持率を大
きく向上させることができる。なお、図2の実験に際し
ては、大気中での紫外線に対する反応によりオゾンが発
生し、その発生したオゾンが放電灯と紫外線強度計の間
に介在すると測定値がばらつくので、紫外線強度計を放
電灯外面に直付けして測定した。
The curve A shows that the total content of the elements consisting of four kinds of sodium (Na), potassium (K), titanium (Ti) and iron (Fe) defined in this embodiment is 2.5 p.
The condition is that it is pm or less and contains 10 ppm or more of OH groups, and the curves B, C, and D do not satisfy this condition. In FIG. 2, as is clear from the curve A showing the best results, the four impurities of sodium (Na), potassium (K), titanium (Ti), and iron (Fe) in the quartz glass were observed. By setting the total content of the elements of the species and the content of the OH group according to the present invention, it is possible to greatly improve the ultraviolet illuminance maintenance factor in the short wavelength region over time. In addition, in the experiment of FIG. 2, ozone is generated by a reaction to ultraviolet rays in the atmosphere, and if the generated ozone intervenes between the discharge lamp and the ultraviolet intensity meter, the measured value varies, so the ultraviolet intensity meter is used for the discharge lamp. It was directly attached to the outer surface and measured.

【0020】本発明が適用される紫外線を用いた有機物
分解処理等の技術分野にあっては、放電灯の入力密度の
大小にかかわらず、一般に1年間使用後の紫外線維持率
を70%とみなして装置を設計するので、その観点に立
つと、図2の曲線Aの結果をもたらす組成の石英ガラス
が有効であり、曲線B,C,Dの結果をもたらす組成の
石英ガラスは明らかに有効ではないことがわかる。この
ように、石英ガラスの不純物であるナトリウム(N
a)、カリウム(K)、チタニウム(Ti)、鉄(F
e)の4種の元素の総含有量が「2.5ppm以下」で
あれば、1年間使用後の紫外線維持率を70%以上に確
保することができる。なお、OH基の含有量に関して注
釈するならば、10ppm未満はSi−OHの再結合効
果に対して不十分である。
In the technical field such as organic substance decomposition treatment using ultraviolet rays to which the present invention is applied, the ultraviolet ray maintenance rate after one year of use is generally regarded as 70% regardless of the input density of the discharge lamp. From that point of view, the quartz glass having the composition that gives the result of the curve A in FIG. 2 is effective, and the quartz glass having the composition giving the results of the curves B, C, and D is obviously not effective. I know there isn't. In this way, sodium (N
a), potassium (K), titanium (Ti), iron (F)
If the total content of the four elements of e) is "2.5 ppm or less", it is possible to secure the ultraviolet maintenance factor of 70% or more after one year of use. Note that if the content of the OH group is remarked, less than 10 ppm is insufficient for the recombination effect of Si-OH.

【0021】なお、上述の素材からなる石英ガラスは、
放電灯それ自体の発光管バルブに限らず、220nm以
下の波長域の紫外線に晒されて使用される如何なる部分
・部品・装置においても使用することができる。例え
ば、図4に示されたような外管(保護管)20における
紫外線透過性ガラス壁の材質として本発明に係る石英ガ
ラスを使用することができる。このような放電灯収納用
の外管(保護管)つまり容器の形状は、円筒形に限ら
ず、どのような形状であってもよい。勿論、本実施例に
係る放電灯31の発光管バルブ11を構成する溶融石英
ガラスのタイプは、上述のガス溶融タイプのものに限ら
ず、例えば電気溶融タイプのものであってもよい。
The quartz glass made of the above materials is
It is not limited to the arc tube bulb of the discharge lamp itself, but can be used in any part, part, or device that is used by being exposed to ultraviolet rays in the wavelength range of 220 nm or less. For example, the quartz glass according to the present invention can be used as the material of the ultraviolet-transparent glass wall in the outer tube (protective tube) 20 as shown in FIG. The shape of the outer tube (protection tube) for accommodating the discharge lamp, that is, the container is not limited to the cylindrical shape, and may be any shape. Of course, the type of fused silica glass that constitutes the arc tube bulb 11 of the discharge lamp 31 according to the present embodiment is not limited to the above-mentioned gas fusion type, but may be, for example, an electric fusion type.

【0022】更に、本実施例に係る放電灯31の別の実
施形態においては、発光管バルブ11を合成石英ガラス
で構成し、その場合に、波長185nmの紫外線を効率
よく発光しうるような所定の条件で該放電灯31のディ
メンション(バルブ内径やフィラメント間距離などの諸
サイズ)を決定したことを特徴としている。詳しくは後
述するが、これにより、放電灯の短波長域紫外線の照度
維持率を高め、かつ、短波長域紫外線の照射効率の向上
を図ることができる。このような高性能の放電灯であっ
て、254nmの紫外線の照度低下を抑制したものを、
液体処理用紫外線照射装置に使用した場合、処理能力の
向上及び装置寿命の飛躍的増大が図れるので、極めて有
意義である。
Further, in another embodiment of the discharge lamp 31 according to the present embodiment, the arc tube bulb 11 is made of synthetic quartz glass, and in that case, a predetermined length capable of efficiently emitting an ultraviolet ray having a wavelength of 185 nm. It is characterized in that the dimensions of the discharge lamp 31 (various sizes such as the inner diameter of the bulb and the distance between filaments) are determined under the above condition. As will be described later in detail, this makes it possible to increase the illuminance maintenance rate of short-wavelength ultraviolet rays of the discharge lamp and improve the irradiation efficiency of short-wavelength ultraviolet rays. Such a high-performance discharge lamp that suppresses a decrease in the illuminance of 254 nm ultraviolet light is
When used in an ultraviolet irradiation device for liquid processing, it is extremely significant because it can improve the processing capacity and dramatically increase the life of the device.

【0023】発光管バルブ11を合成石英ガラスで構成
した場合において、放電灯31のディメンション(バル
ブ内径やフィラメント間距離などの諸サイズ)の設定条
件の一例について説明する。本実施例に係る放電灯31
は、波長185nmの紫外線を効率よく発光しうるよう
に、合成石英ガラスからなる発光管バルブ11の内径D
(単位はmm)のサイズは8mm以上とし、フィラメン
ト21a,21bの間隔をL(単位はcm)、点灯時の
ランプ電圧をV(単位はV(ボルト))、ランプ電流を
I(単位はA(アンペア))とするとき、各値の関係が
次の関係式を有するように、設定することを特徴として
いる。 (V−Vf)/L=X/(√D・√I) ただし、2.
6≦X≦4.2 ここで、Vfは陽極降下電圧であり、点灯電源によって
一義的に決まるファクター(定数要因)であり、1kH
z以上の高周波電源で点灯した場合はVf=10であ
り、1kHz未満の電源で点灯した場合はVf=50で
あるとする。
When the arc tube bulb 11 is made of synthetic quartz glass, an example of setting conditions of the dimensions of the discharge lamp 31 (various sizes such as the bulb inner diameter and the distance between filaments) will be described. Discharge lamp 31 according to the present embodiment
Is the inner diameter D of the arc tube bulb 11 made of synthetic quartz glass so that it can efficiently emit ultraviolet light having a wavelength of 185 nm.
The size (unit is mm) is 8 mm or more, the interval between the filaments 21a and 21b is L (unit is cm), the lamp voltage during lighting is V (unit is V (volt)), and the lamp current is I (unit is A). (Ampere)), the relationship between each value is set so as to have the following relational expression. (V-Vf) / L = X / (√D · √I), where 2.
6 ≦ X ≦ 4.2 Here, Vf is an anode drop voltage, which is a factor (constant factor) uniquely determined by the lighting power source, and is 1 kHz.
It is assumed that Vf = 10 when lit by a high frequency power supply of z or more, and Vf = 50 when lit by a power supply of less than 1 kHz.

【0024】次に、波長185nmの紫外線を効率よく
発光しうるようにする条件として上記のような関係式を
導き出した根拠について説明する。本発明者らは、基本
構造が図1に示す放電灯31と同様な放電灯を各種のサ
イズで複数用意し、これらを対象にして種々の実験を行
い、放電灯の電気特性と185nm紫外線強度の関係を
評価した。具体的には、この実験において用いた各放電
灯のサイズは、内径8mm、13mm、18mm、23
mmのそれぞれの管径で、肉厚1mm、管長100〜1
60cmの合成石英ガラス管を用い、フィラメント間距
離L(cm)を95〜153cmに設定してなるもので
ある。実験にあたっては、中央部に185nm紫外線強
度測定用の枝管を付けてT字形に構成したガラス管内
に、実験対象たる放電灯を挿入し、該ガラス管内を窒素
雰囲気で満たすと共に外側には冷却水を流した。また、
点灯電源には、約40kHzの電子バラスト(安定器)
と商用周波数の電磁バラスト(安定器)の2種を用意
し、点灯時のランプ電流を、0.4 A、0.6 A、0.
8 A、1.0 A、1.4 A(アンペア)の5段階とし
た。なお、185nm紫外線強度の測定には株式会社オ
ーク製作所の紫外線照度計UV−185(商品名)を使
用した。
Next, the grounds for deriving the above relational expression as conditions for making it possible to efficiently emit ultraviolet rays having a wavelength of 185 nm will be described. The present inventors prepared a plurality of discharge lamps of various sizes, each of which has a basic structure similar to the discharge lamp 31 shown in FIG. 1, and conducted various experiments on these discharge lamps to find out the electrical characteristics of the discharge lamp and the 185 nm ultraviolet intensity. The relationship was evaluated. Specifically, the size of each discharge lamp used in this experiment was 8 mm, 13 mm, 18 mm, and 23 mm in inner diameter.
mm for each pipe diameter, wall thickness 1 mm, pipe length 100-1
A synthetic quartz glass tube of 60 cm is used, and the inter-filament distance L (cm) is set to 95 to 153 cm. In the experiment, a discharge lamp to be tested was inserted into a T-shaped glass tube with a branch tube for measuring the intensity of 185 nm ultraviolet light in the central part, the inside of the glass tube was filled with a nitrogen atmosphere, and cooling water was provided outside. Shed. Also,
The lighting power source is an electronic ballast (ballast) of about 40 kHz.
And commercial frequency electromagnetic ballast (ballast) are prepared, and the lamp current during lighting is 0.4 A, 0.6 A, and 0.0.
There were 5 grades of 8 A, 1.0 A and 1.4 A (ampere). An ultraviolet illuminance meter UV-185 (trade name) manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd. was used for measuring the 185 nm ultraviolet intensity.

【0025】上述の条件下で、電流をほぼ一定に保持し
つつ、冷却水の温度を変化させながら各種電気特性即ち
ランプ電圧V、ランプ電流I、ランプ電力と、185n
m紫外線強度とを測定した。冷却水の温度を変化させる
理由は水銀蒸気圧を変化させることにある。つまり、1
85nm紫外線放射効率や電気特性は水銀蒸気圧に依存
すると考えられることからその関係を明確にするためで
ある。冷却水の温度を変化させることで余剰の水銀が滞
留する最冷部の温度を変化させ、水銀の蒸気圧を変化さ
せたことになる。ちなみに、ランプ電圧Vはランプ内の
水銀蒸気圧すなわち蒸発量に依存するため、最冷部の温
度を変化させることで、ランプ電圧Vが可変設定される
ことになる。或る物理的サイズからなる放電灯において
は、ランプ電流Iもバラストによって決まる定数要因な
ので、185nm紫外線強度を左右できる要因は主とし
てランプ電圧Vである。そこで、冷却水の温度を変化さ
せることで結果的にランプ電圧Vの値を種々に変化さ
せ、該ランプ電圧Vの値を測定すると共にその都度の1
85nm紫外線強度を測定することにより、当該物理的
サイズかつ所定のランプ電流Iからなる条件下におけ
る、185nm紫外線強度とランプ電圧Vとの相関性が
判明する。よって、そのようにして測定を行う。
Under the above-mentioned conditions, while keeping the current substantially constant, while changing the temperature of the cooling water, various electrical characteristics, that is, the lamp voltage V, the lamp current I, the lamp power, and 185n
m UV intensity was measured. The reason for changing the temperature of the cooling water is to change the mercury vapor pressure. That is, 1
This is because the radiation efficiency and electric characteristics of the 85 nm ultraviolet ray are considered to depend on the mercury vapor pressure, so that the relationship is clarified. By changing the temperature of the cooling water, the temperature of the coldest part where the excess mercury stays is changed, and the vapor pressure of mercury is changed. Incidentally, since the lamp voltage V depends on the mercury vapor pressure in the lamp, that is, the amount of evaporation, the lamp voltage V is variably set by changing the temperature of the coldest part. In a discharge lamp of a certain physical size, the lamp current I is also a constant factor determined by the ballast, so the factor that can influence the 185 nm ultraviolet intensity is mainly the lamp voltage V. Therefore, the value of the lamp voltage V is variously changed by changing the temperature of the cooling water, the value of the lamp voltage V is measured, and the
By measuring the 85 nm UV intensity, the correlation between the 185 nm UV intensity and the lamp voltage V is found under the condition of the physical size and the predetermined lamp current I. Therefore, the measurement is performed in that manner.

【0026】この測定結果に基づいて、185nm紫外
線強度については、「消費電力当たりの紫外線強度」と
いう観点から、測定した185nm紫外線強度の値を測
定したランプ電力で除算して、その商を「放射効率」の
指標(すなわち「185nm紫外線放射効率」)とし
た。また、ランプ電圧については、「単位長さ当たりの
電圧」という観点から、測定したランプ電圧の値V
(V)から陽極降下電圧(Vf)という固定的な値Vf
(V)を差し引き、その解「V−Vf」をフィラメント
間距離Lで除し、その商を「電位傾度」(つまり、フィ
ラメント間距離の単位長さ当たりのランプ電圧)とし
た。すなわち、測定した「185nm紫外線強度」と
「ランプ電圧V」とを、それぞれ「185nm紫外線放
射効率」と「電位傾度」(フィラメント間距離の単位長
さ当たりのランプ電圧)に換算することにより、「電位
傾度」の各値に対する「185nm紫外線放射効率」の
値を対比することができ、放射効率のよい条件がどのあ
たりにあるかを把握することができる。なお、陽極降下
電圧Vfは、前述の通り、1kHz以上の高周波電源で
点灯した場合はVf=10とし、1kHz未満の電源で
点灯した場合はVf=50であるとした。
On the basis of this measurement result, for the 185 nm UV intensity, from the viewpoint of "UV intensity per power consumption", the measured 185 nm UV intensity value is divided by the measured lamp power, and the quotient is "radiated". It was used as an index of "efficiency" (that is, "185 nm ultraviolet radiation efficiency"). Regarding the lamp voltage, from the viewpoint of "voltage per unit length", the value V of the measured lamp voltage
Fixed value Vf from (V) to anode drop voltage (Vf)
(V) was subtracted, the solution "V-Vf" was divided by the inter-filament distance L, and the quotient was defined as "potential gradient" (that is, the lamp voltage per unit length of the inter-filament distance). That is, by converting the measured “185 nm UV intensity” and “lamp voltage V” into “185 nm UV radiation efficiency” and “potential gradient” (lamp voltage per unit length of filament distance), The value of “185 nm ultraviolet radiation efficiency” can be compared with each value of “potential gradient”, and it is possible to grasp where the conditions of good radiation efficiency are. As described above, the anode drop voltage Vf is set to Vf = 10 when lit by a high frequency power supply of 1 kHz or higher, and Vf = 50 when lit by a power supply of less than 1 kHz.

【0027】図3は、一例として、肉厚1mmの合成石
英ガラス管を使用した放電灯のサイズが、内径13m
m、管長154cm、フィラメント間距離147cmの
物理的条件下で、電気的条件としてはランプ電流Iが1
A(アンペア)で、約40kHzの電子バラストを使用
する(つまりVf=10)の場合における、「電位傾
度」と「185nm紫外線放射効率」の測定結果を示す
もので、「電位傾度」の値を横軸にとり、それに対応す
る「185nm紫外線放射効率」の値を縦軸にとり、測
定結果をプロットしたものである。ランプ電圧Vは、前
述の通り冷却水の温度を変化させることで変化させた。
図2によれば、「電位傾度」が約0.88(V/cm)
のとき、「185nm紫外線放射効率」が最も高い値
(約「6」)を示すことが判る。ここから判ることは、
「185nm紫外線放射効率」がその最高値つまりピー
ク値(図2の例では約「6」)を含む適宜の許容範囲内
に収まるように、物理的及び電気的諸条件を設定しさえ
すれば、185nm紫外線を効率よく放射できる放電灯
および紫外線照射装置を提供することができる、という
ことである。この許容範囲としては、実際の紫外線照射
状態を観察することにより、ピーク値の「185nm紫
外線放射効率」の約6〜7割程度までは、許容範囲に含
めることが適当であることが判明した。例えば、図3の
例では、「185nm紫外線放射効率」の値が最低でも
約3.6以上であれば、効率よい放射が得られていると
みなせる。その場合、「電位傾度」が約0.72〜1.
16程度の範囲内に収まるように諸条件が設定されれば
よいことが図から判明する。
FIG. 3 shows, as an example, a discharge lamp using a synthetic quartz glass tube having a wall thickness of 1 mm has an inner diameter of 13 m.
m, tube length 154 cm, distance between filaments 147 cm under physical conditions, the electrical condition is a lamp current I of 1
It shows the measurement results of "potential gradient" and "185 nm ultraviolet radiation efficiency" in the case of using an electronic ballast of about 40 kHz at A (ampere) (that is, Vf = 10). The horizontal axis represents the value of "185 nm ultraviolet radiation efficiency" corresponding to the horizontal axis, and the vertical axis represents the measurement results. The lamp voltage V was changed by changing the temperature of the cooling water as described above.
According to FIG. 2, the “potential gradient” is about 0.88 (V / cm)
It can be seen that at the time of, "185 nm ultraviolet radiation efficiency" shows the highest value (about "6"). From here, we can see
As long as the physical and electrical conditions are set so that the “185 nm ultraviolet radiation efficiency” falls within an appropriate allowable range including the maximum value, that is, the peak value (about “6” in the example of FIG. 2), That is, it is possible to provide a discharge lamp and an ultraviolet irradiation device that can efficiently emit 185 nm ultraviolet light. As for this allowable range, it was found by observing the actual ultraviolet irradiation state that it is appropriate to include about 60 to 70% of the peak value of "185 nm ultraviolet radiation efficiency" within the allowable range. For example, in the example of FIG. 3, if the value of “185 nm ultraviolet radiation efficiency” is at least about 3.6 or more, it can be considered that efficient radiation is obtained. In that case, the "potential gradient" is about 0.72-1.
It can be seen from the figure that the various conditions may be set so that they fall within the range of about 16.

【0028】更に別の実測結果について説明する。図3
と同様の管径13mm、管長154cm、フィラメント
間距離147cmのサイズの放電灯において、ランプ電
流Iを種々に異ならせて、各ランプ電流値における「1
85nm紫外線放射効率」がピーク値となる最適な電位
傾度を探索した。その結果得られた各ランプ電流値(た
て軸)における最適「電位傾度」(横軸)をプロットし
た図が、図4である。この図4から、最適「電位傾度」
はほぼランプ電流値(I)の平方根(√I)に反比例し
ていることが判る。
Another measurement result will be described. Figure 3
In a discharge lamp having a tube diameter of 13 mm, a tube length of 154 cm, and a filament-to-filament distance of 147 cm, the lamp current I is varied to be "1" at each lamp current value.
The optimum potential gradient at which the “85 nm ultraviolet radiation efficiency” has a peak value was searched for. FIG. 4 is a diagram in which the optimum “potential gradient” (horizontal axis) at each lamp current value (vertical axis) obtained as a result is plotted. From this Figure 4, the optimum "potential gradient"
Is almost inversely proportional to the square root (√I) of the lamp current value (I).

【0029】以下同様にして、本実験に用いた上述した
全てのサイズの放電灯について、「185nm紫外線放
射効率」がピーク値となる最適な「電位傾度」を探索し
た結果、いずれの管径でも最適「電位傾度」はほぼ電流
値(I)の平方根(√I)に反比例することを見出し
た。また、管径(D)をパラメータとして最適「電位傾
度」をプロットした結果、図5に示すようにいずれの電
流においても概ね管径(D)の平方根(√D)にも反比
例することが判明した。即ち、内径(D)が8〜23m
mの放電灯において、ランプ電流0.4 〜1.4 Aの範
囲で動作させた場合に、最大の185nmの放射効率を
得るための最適「電位傾度」は、管径(D)と電流
(I)の平方根(√D及び√I)に反比例することを見
出した。これは、高周波の電子バラストと商用周波数の
電磁バラストのいずれであっても点灯電流のファクター
を考慮しさえすれば、包含される結果となった。
In the same manner, the optimum "potential gradient" at which the "185 nm ultraviolet radiation efficiency" reaches the peak value was searched for the discharge lamps of all sizes used in the present experiment. It has been found that the optimum "potential gradient" is almost inversely proportional to the square root (√I) of the current value (I). Further, as a result of plotting the optimum “potential gradient” using the tube diameter (D) as a parameter, it was found that, as shown in FIG. 5, it is almost inversely proportional to the square root (√D) of the tube diameter (D) at any current. did. That is, the inner diameter (D) is 8 to 23 m
In a discharge lamp of m, when the lamp current is operated in the range of 0.4 to 1.4 A, the optimum "potential gradient" for obtaining the maximum radiation efficiency of 185 nm is the tube diameter (D) and the current ( It was found to be inversely proportional to the square root of I) (√D and √I). This results in inclusion of both high frequency electronic ballasts and commercial frequency electromagnetic ballasts, as long as the factor of the lighting current is taken into consideration.

【0030】上記より、最適な「電位傾度」にあって
は、「電位傾度」つまり「(V−Vf)/L」は、管径
Dの平方根(√D)及びランプ電流Iの平方根(√I)
に反比例する関係にあり、その比例定数をXとすると、
下記のような関係式で表わせることになる。 (V−Vf)/L=X/(√D・√I) 前記図3の例の場合、内径D=13mm、ランプ電流I
=1Aであったから、(√D・√I)は約3.605で
あり、「電位傾度」が上述した約0.72〜1.16程
度の許容範囲内に収まるためには、比例定数Xは、ほぼ
「2.6≦X≦4.2」の範囲の値をとればよいことにな
る。
From the above, in the optimum "potential gradient", the "potential gradient", that is, "(V-Vf) / L", is the square root of the tube diameter D (√D) and the square root of the lamp current I (√ I)
Is inversely proportional to, and if the proportional constant is X,
It can be expressed by the following relational expression. (V-Vf) / L = X / (√D · √I) In the case of the example of FIG. 3, the inner diameter D = 13 mm, the lamp current I
Since = 1 A, (√D · √I) is about 3.605, and in order for the “potential gradient” to fall within the allowable range of about 0.72 to 1.16 described above, the proportional constant X Should have a value in the range of approximately “2.6 ≦ X ≦ 4.2”.

【0031】以上のような実験結果を考慮して、図1に
示すような合成石英ガラスで構成した発光管バルブ11
を用いた放電灯31において、合成石英ガラスからなる
発光管バルブ11の内径D(単位はmm)のサイズは8
mm以上とし、フィラメント21a,21bの間隔をL
(単位はcm)、点灯時のランプ電圧をV(単位はV
(ボルト))、ランプ電流をI(単位はA(アンペ
ア))とするとき、各値の関係が次の関係式を有するよ
うに設定することが、185nm紫外線を効率良く放射
するための条件とするのがよい、との結論に至った。 (V−Vf)/L=X/(√D・√I) ただし、2.
6≦X≦4.2 ここで、前述の通り、点灯電源によって一義的に決まる
ファクターである陽極降下電圧Vfは、1kHz以上の
高周波電源で点灯した場合はVf=10であり、1kH
z未満の電源で点灯した場合はVf=50であるとす
る。
Considering the above experimental results, the arc tube bulb 11 made of synthetic quartz glass as shown in FIG.
In the discharge lamp 31 using, the inner diameter D (unit: mm) of the arc tube bulb 11 made of synthetic quartz glass is 8
mm or more, and the distance between the filaments 21a and 21b is L
(Unit is cm), the lamp voltage at lighting is V (unit is V
(Volts)), and the lamp current is I (unit is A (ampere)), it is necessary to set the relation of each value to have the following relational expression, which is a condition for efficient emission of 185 nm ultraviolet rays. It was concluded that it is better to do it. (V-Vf) / L = X / (√D · √I), where 2.
6 ≦ X ≦ 4.2 Here, as described above, the anode drop voltage Vf, which is a factor uniquely determined by the lighting power supply, is Vf = 10 and 1 kHz when lighting with a high frequency power supply of 1 kHz or higher.
It is assumed that Vf = 50 when the light source is turned on by a power source less than z.

【0032】このように、上述の実施例に係る放電灯3
1は、前記条件に基づき一例として、発光管バルブの内
径13mm、フィラメント間距離153cmとして、発
光管バルブ11の材質を合成石英ガラスにより構成した
上で、図1に示されるように、前記発光管バルブ11内
表面に金属酸化物(本実施例においては一例として、酸
化アルミニウム)の薄膜44を形成したものである。
Thus, the discharge lamp 3 according to the above embodiment
1 is, based on the above conditions, as an example, the inner diameter of the arc tube bulb is 13 mm and the distance between the filaments is 153 cm, and the material of the arc tube bulb 11 is made of synthetic quartz glass, and as shown in FIG. A thin film 44 of a metal oxide (aluminum oxide as an example in this embodiment) is formed on the inner surface of the bulb 11.

【0033】次に、この放電灯31を長期間にわたって
点灯実験して得られた紫外線照度維持率の測定結果につ
いて図6を参照して説明する。図において、横軸は点灯
時間、たて軸は本発明による放電灯の照度の初期値を1
00%とした時の185nmと254nm波長の紫外線
照度である。発光管バルブ11内表面に薄膜44を施し
た結果、254nmの波長域の紫外線照度の低下が殆ど
見られず、前述の図9に示した従来の放電灯と比べて、
照度維持率が飛躍的に向上しているのが判る。また、1
85nmの波長域の紫外線照度維持率も格段に向上して
いるのが判る。
Next, the measurement result of the ultraviolet illuminance maintenance factor obtained by the lighting experiment of the discharge lamp 31 for a long period of time will be described with reference to FIG. In the figure, the horizontal axis represents the lighting time, and the vertical axis represents 1 as the initial value of the illuminance of the discharge lamp according to the present invention.
It is the ultraviolet illuminance of 185 nm and 254 nm wavelength when it is set to 00%. As a result of applying the thin film 44 on the inner surface of the arc tube bulb 11, almost no decrease in the ultraviolet illuminance in the wavelength region of 254 nm is seen, and compared with the conventional discharge lamp shown in FIG.
It can be seen that the illuminance maintenance rate has improved dramatically. Also, 1
It can be seen that the UV illuminance maintenance rate in the wavelength range of 85 nm is also significantly improved.

【0034】本発明に係る紫外線による液体処理装置つ
まり紫外線照射装置は、例えば半導体製造工程で使用さ
れる超純水の精製に利用されるもので、その場合、1年
〜3年の長期連続運転に耐えるものでなければならな
い。本発明による放電灯を用いれば、TOC(Tota
l Organic Carbon:全有機体炭素)分
解処理能力の向上と、イオン交換樹脂の負担軽減との相
乗効果を図ることができる。従って、本発明は半導体製
造工程等で使用される超純水精製処理に最適である。も
ちろん、本発明に係る紫外線による液体処理装置は、半
導体製造工程に限らず、飲料製造、食品製造、医療、水
処理等、有機物の分解処理・殺菌・消毒等のために液体
処理を施す汎ゆる分野で利用可能である。図7は、従来
技術による放電灯を搭載した紫外線照射装置Bと本発明
の実施例に述べた放電灯を搭載した紫外線照射装置Aに
ついて、TOC濃度10ppbの原水を1ppb以下に
できる処理能力を単位消費電力量当たりの流量で比較し
た実測データを示す図である。図は従来装置Bの初期値
を100%として表示してある。従来装置Bと本発明装
置Aとでは、まず初期において大きな性能差があり、使
用時間が進むにつれて性能差が更に大きくなるのが判
る。このTOC処理能力の向上は、185nmの紫外線
放射効率及び維持率の向上によるものであるが、短波長
域の紫外線の過多は、前述の通り、過剰な過酸化物を生
成し、イオン交換樹脂の寿命劣化を招くことになるが、
本発明にかかる放電灯を用いれば、254nmの紫外線
の照度低下を抑制することで、イオン交換樹脂の負担を
軽減することができる。
The liquid treating apparatus using ultraviolet rays, that is, the ultraviolet ray irradiating apparatus according to the present invention is used, for example, for refining ultrapure water used in a semiconductor manufacturing process, and in that case, long-term continuous operation for 1 to 3 years. Must withstand. If the discharge lamp according to the present invention is used, TOC (Total
(1) Organic Carbon: Total organic carbon) It is possible to achieve a synergistic effect of improving the decomposition treatment capacity and reducing the burden on the ion exchange resin. Therefore, the present invention is most suitable for the ultrapure water purification process used in the semiconductor manufacturing process and the like. Of course, the liquid treatment apparatus using ultraviolet rays according to the present invention is not limited to the semiconductor manufacturing process, and is generally used for liquid treatment for decomposition treatment, sterilization, disinfection, etc. of organic substances such as beverage production, food production, medical treatment, water treatment, etc. It is available in the field. FIG. 7 shows the unit of treatment capacity for the raw water having a TOC concentration of 10 ppb to be 1 ppb or less for the UV irradiating device B equipped with a discharge lamp according to the related art and the UV irradiating device A equipped with the discharge lamp described in the embodiment of the present invention. It is a figure which shows the measured data compared with the flow volume per power consumption. In the figure, the initial value of the conventional device B is displayed as 100%. It can be seen that the conventional device B and the device A of the present invention have a large performance difference in the initial stage, and the performance difference further increases as the usage time advances. The improvement of the TOC processing ability is due to the improvement of the ultraviolet radiation efficiency of 185 nm and the maintenance rate. However, as described above, the excessive amount of the ultraviolet rays in the short wavelength region produces an excessive peroxide, which causes the ion exchange resin It will cause deterioration of life,
By using the discharge lamp according to the present invention, it is possible to reduce the burden on the ion exchange resin by suppressing the decrease in the illuminance of ultraviolet rays of 254 nm.

【0035】図8は、従来技術による紫外線照射装置B
と本発明の実施例に述べた放電灯を使用した紫外線照射
装置Aにおける、処理水の比抵抗値を、後段のイオン交
換樹脂工程の出口で測定した結果である。図において、
縦軸に比抵抗値を示し、横軸に点灯時間を示す。比抵抗
値は過酸化物の濃度に依存しており、過酸化物の濃度が
高いほど比抵抗値は低くなる。つまり、イオン交換樹脂
の劣化により過酸化物漏洩が増すと、比抵抗値が低下す
るので、イオン交換樹脂出口における比抵抗値の推移
は、イオン交換樹脂劣化のレベル指標となる。装置使用
初期における比抵抗値は、従来装置B、本発明装置Aの
いずれにおいても18MΩ強であったが、装置使用開始
から一年後の時点で、従来装置Bの比抵抗値は、イオン
交換樹脂更新の目安とされる16MΩ程度にまで低下し
た。これに対して、本発明装置Aにおいては、使用期間
経過後も比抵抗値の低下は、極僅かであり、イオン交換
樹脂への負担が軽減しているのが判る。これは、254
nmの波長域の紫外線照度維持率の飛躍的向上により、
過酸化物処理能力が維持されているためである。
FIG. 8 shows an ultraviolet irradiation device B according to the prior art.
And the specific resistance value of the treated water in the ultraviolet irradiation device A using the discharge lamp described in the examples of the present invention, is the result of measurement at the outlet of the ion exchange resin process in the subsequent stage. In the figure,
The vertical axis represents the specific resistance value, and the horizontal axis represents the lighting time. The specific resistance value depends on the concentration of peroxide, and the higher the concentration of peroxide, the lower the specific resistance value. That is, when the leakage of peroxide increases due to the deterioration of the ion exchange resin, the specific resistance value decreases, so that the transition of the specific resistance value at the outlet of the ion exchange resin becomes a level indicator of the deterioration of the ion exchange resin. The specific resistance value at the initial stage of use of the apparatus was a little over 18 MΩ in both the conventional apparatus B and the apparatus A of the present invention. However, one year after the start of using the apparatus, the specific resistance value of the conventional apparatus B was ion exchanged. It decreased to about 16 MΩ, which is a standard for resin renewal. On the other hand, in the device A of the present invention, the decrease in the specific resistance value after the lapse of the use period is extremely small, and it can be seen that the load on the ion exchange resin is reduced. This is 254
By the dramatic improvement of the UV illuminance maintenance rate in the wavelength range of nm,
This is because the peroxide treatment capacity is maintained.

【0036】以上述べたように、本発明は、220nm
以下の短波長域と254nmの紫外線を共存発光する放
電灯において、発光管の内表面に金属酸化物の薄膜を形
成し、254nmの紫外線照度維持率を高め、該放電灯
からの紫外線によって処理対象液体の有機物分解等の処
理を行うことで、意図しない中間生成物の分解を促進さ
せるようにした発明である。上記実施例では、発光管を
合成石英ガラスで構成し、波長185nmの紫外線を効
率よく発光しうるような所定の条件でディメンションを
決定した放電灯について説明したが、この場合は、特に
絶大な作用効果を得ることができるのであるが、本発明
の実施態様はこれに限らず、例えば、前記発光管の素材
として通常の(天然)石英ガラスを用いた場合も同様の
作用効果を得ることができる。また、放電灯のガラス内
面に形成する薄膜として用いる金属酸化物は、一例とし
て酸化アルミニウムを使用した例を説明したが、これに
限らず、アルミニウム、ケイ素、カルシウム、マグネシ
ウム、イットリウム、ジルコニウム及びハフニウムの中
から選ばれた金属の少なくとも一種類以上の酸化物を主
成分とするものであれば有効である。なお、放電灯の形
態は、220nm以下の波長域と254nmの紫外線を
共存発光する放電灯であれば、水銀と他の金属のアマル
ガムを封入したタイプの放電灯、フィラメントを常時加
熱するコンテニュアスヒーティングタイプあるいはフィ
ラメントとアノードの併設したタイプ等々、いずれの形
態であっても本発明を適用することができ、同様の作用
効果を得ることができる。
As described above, the present invention is 220 nm.
In a discharge lamp that co-emits the following short-wavelength region and 254 nm ultraviolet light, a thin film of a metal oxide is formed on the inner surface of the arc tube to increase the 254 nm ultraviolet illuminance maintenance rate, and to be treated by the ultraviolet light from the discharge lamp. This is an invention in which decomposition of an unintended intermediate product is promoted by performing a treatment such as decomposition of an organic substance in a liquid. In the above-mentioned embodiment, the discharge lamp was described in which the arc tube was made of synthetic quartz glass, and the dimensions were determined under predetermined conditions so that the ultraviolet rays having a wavelength of 185 nm could be efficiently emitted. However, in this case, the action is particularly great. Although the effects can be obtained, the embodiment of the present invention is not limited to this. For example, the same effects can be obtained even when a normal (natural) quartz glass is used as a material for the arc tube. . Further, the metal oxide used as the thin film formed on the inner surface of the glass of the discharge lamp has been described as an example using aluminum oxide, but not limited to this, aluminum, silicon, calcium, magnesium, yttrium, zirconium and hafnium It is effective if the main component is at least one oxide of a metal selected from the above. The form of the discharge lamp is a discharge lamp of a type in which mercury and an amalgam of another metal are enclosed, as long as it is a discharge lamp that co-emits a wavelength range of 220 nm or less and ultraviolet rays of 254 nm, a continuous filament heating The present invention can be applied to any form such as a heating type or a type in which a filament and an anode are provided side by side, and similar effects can be obtained.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、220n
m以下の波長域と254nmの紫外線を共存発光する放
電灯における254nmの紫外線照射維持率を著しく高
め、同時に、220nm以下の紫外線の放射効率を向上
し、照射維持率を高めることで、該放電灯を使用した液
体処理装置及び方法において各設備機器の長寿命並びに
省エネルギー・省メンテナンス効果を図ることができ
る。
As described above, according to the present invention, 220n
In the discharge lamp that co-emits a wavelength range of m or less and 254 nm of ultraviolet light, the UV irradiation maintenance factor of 254 nm is remarkably increased, and at the same time, the radiation efficiency of ultraviolet rays of 220 nm or less is improved and the irradiation maintenance factor is increased, thereby improving the discharge lamp. In the liquid processing apparatus and method using, it is possible to achieve a long service life of each equipment and energy saving and maintenance effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係る紫外線による液体処理装置で使
用する放電灯の一実施例を示す側面断面略図。
FIG. 1 is a schematic side sectional view showing an embodiment of a discharge lamp used in a liquid treatment apparatus using ultraviolet rays according to the present invention.

【図2】 石英ガラスの組成として、ナトリウム(N
a)、カリウム(K)、タとして製作した各種の放電灯
を長期間にわたって点灯実験することで得られた紫外線
強度維持率曲線を示すグラフ。チタニウム(Ti)、鉄
(Fe)の総含有量およびOH基の含有量をパラメー
FIG. 2 shows sodium (N
The graph which shows the ultraviolet intensity maintenance rate curve obtained by carrying out the lighting experiment of various discharge lamps manufactured as a), potassium (K), and Ta for a long period of time. The total content of titanium (Ti) and iron (Fe) and the content of OH groups were set as parameters.

【図3】 本発明で使用する放電灯の一実施例による実
験結果に基づく「電位傾度」と「185nm紫外線放射
効率」の関係を例示するグラフ。
FIG. 3 is a graph exemplifying a relationship between “potential gradient” and “185 nm ultraviolet radiation efficiency” based on an experimental result according to an example of a discharge lamp used in the present invention.

【図4】 本発明で使用する放電灯の一実施例による実
験結果に基づく「ランプ電流」と最適「電位傾度」との
関係を例示するグラフ。
FIG. 4 is a graph illustrating a relationship between a “lamp current” and an optimum “potential gradient” based on an experimental result according to an embodiment of a discharge lamp used in the present invention.

【図5】 本発明で使用する放電灯の一実施例による実
験結果に基づくガラス管の内径と最適「電位傾度」との
関係を、「ランプ電流」の各値に対応して、例示するグ
ラフ。
FIG. 5 is a graph exemplifying the relationship between the inner diameter of the glass tube and the optimum “potential gradient” based on the experimental results according to an example of the discharge lamp used in the present invention, corresponding to each value of “lamp current”. .

【図6】 本発明で使用する放電灯の185nmと25
4nmの紫外線照射維持率の一例を示すグラフ。
FIG. 6 shows the discharge lamps used in the present invention at 185 nm and 25 nm.
The graph which shows an example of a 4 nm ultraviolet irradiation maintenance rate.

【図7】 本発明に係る液体処理装置すなわち紫外線照
射装置における時間経過に伴うTOC分解処理能力の変
化の実験結果を、従来装置と比較して例示するグラフ。
FIG. 7 is a graph illustrating an experimental result of a change in TOC decomposition treatment capacity with time in a liquid treatment apparatus according to the present invention, that is, an ultraviolet irradiation apparatus, as compared with a conventional apparatus.

【図8】 本発明に係る液体処理装置すなわち紫外線照
射装置における時間経過に伴う、イオン交換樹脂出口で
の比抵抗値の推移を、従来装置と比較して例示するグラ
フ。
FIG. 8 is a graph exemplifying a transition of the specific resistance value at the ion-exchange resin outlet with time in the liquid processing apparatus according to the present invention, that is, the ultraviolet irradiation apparatus, as compared with the conventional apparatus.

【図9】 従来技術の放電灯における185nmと25
4nmの紫外線照射維持率の一例を示すグラフ。
FIG. 9: 185 nm and 25 in a prior art discharge lamp
The graph which shows an example of a 4 nm ultraviolet irradiation maintenance rate.

【図10】 従来の放電灯を使用した紫外線照射装置の
一例を示す側面断面略図。
FIG. 10 is a schematic side sectional view showing an example of an ultraviolet irradiation apparatus using a conventional discharge lamp.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 放電灯 11 発光管バルブ 21a,21b フィラメント 2a,2b シール部 3a,3b 口金部 22a〜22d インナーリード 31a,31b 電気端子 31 discharge lamp 11 arc tube bulb 21a, 21b filament 2a, 2b Seal part 3a, 3b base part 22a to 22d inner lead 31a, 31b electrical terminals

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01J 61/72 H01J 61/72 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01J 61/72 H01J 61/72

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 220nm以下の紫外線と254nmの
紫外線を共存発光する放電灯から放射される紫外線を処
理対象液体に照射し、該液体の有機物分解処理等を行う
液体処理装置において、 前記放電灯として、その発光管内表面に金属酸化物の薄
膜を形成してなる放電灯を使用することを特徴とする液
体処理装置。
1. A liquid processing apparatus for irradiating a liquid to be treated with ultraviolet rays radiated from a discharge lamp which co-emits ultraviolet rays of 220 nm or less and 254 nm ultraviolet rays to decompose organic matter of the liquid, and the like. A liquid treatment apparatus comprising: a discharge lamp having a metal oxide thin film formed on the inner surface of the arc tube.
【請求項2】 220nm以下の紫外線と254nmの
紫外線を共存発光する放電灯から放射される紫外線を処
理対象液体に照射し、該液体の有機物分解処理等を行う
液体処理装置において、 前記放電灯として、該放電灯の発光管が、天然の水晶も
しくは珪砂を出発原料とし、ナトリウム、カリウム、チ
タニウムおよび鉄の4種からなる元素の総含有量が2.
5ppm以下であって、10ppm以上のOH基を含む
石英ガラスからなり、その発光管内表面に金属酸化物の
薄膜を形成してなる放電灯を使用することを特徴とする
液体処理装置。
2. A liquid processing apparatus for irradiating a liquid to be treated with ultraviolet rays emitted from a discharge lamp that co-emits ultraviolet rays of 220 nm or less and 254 nm ultraviolet rays to decompose organic matter of the liquid, and the like. The discharge tube of the discharge lamp uses natural quartz or silica sand as a starting material, and the total content of elements consisting of four kinds of sodium, potassium, titanium and iron is 2.
A liquid treatment apparatus comprising a discharge lamp made of quartz glass having an OH group content of 5 ppm or less and 10 ppm or more and having a thin film of a metal oxide formed on the inner surface of the arc tube.
【請求項3】 220nm以下の紫外線と254nmの
紫外線を共存発光する放電灯から放射される紫外線を処
理対象液体に照射し、該液体の有機物分解処理等を行う
液体処理装置において、 前記放電灯として、内径8mm以上の合成石英ガラスか
らなる発光管と、この発光管の両端にL(cm)の間隔
で一対のフィラメントとを備え、内部に希ガスと少なく
とも水銀を含む金属とを封入してなり、点灯時のランプ
電圧V(V)と、ランプ電流I(A)、フィラメント間
距離L(cm)、放電路の内径D(mm)について、次
なる関係式を有すると共に、前記発光管内表面に金属酸
化物の薄膜を形成してなる放電灯を使用することを特徴
とする液体処理装置。 (V−Vf)/L=X/(√D・√I) かつ、2.6
≦ X ≦ 4.2。 ただし、Vfは点灯電源に依存する定数要因で、1kH
Z以上の高周波電源で点灯した場合はVf=10とし、
1kHZ未満の電源で点灯した場合はVf=50とす
る。
3. A liquid processing apparatus for irradiating a liquid to be treated with ultraviolet rays radiated from a discharge lamp that co-emits ultraviolet rays of 220 nm or less and 254 nm ultraviolet rays to decompose organic matter of the liquid, and the like. An arc tube made of synthetic quartz glass having an inner diameter of 8 mm or more, and a pair of filaments at intervals of L (cm) at both ends of the arc tube, in which a rare gas and a metal containing at least mercury are enclosed. , The lamp voltage V (V) during lighting, the lamp current I (A), the inter-filament distance L (cm), and the inner diameter D (mm) of the discharge path have the following relational expressions and A liquid processing apparatus comprising a discharge lamp formed by forming a thin film of metal oxide. (V-Vf) / L = X / (√D · √I) and 2.6
≤ X ≤ 4.2. However, Vf is a constant factor that depends on the lighting power source, and is 1 kHz.
When it is turned on by a high frequency power source of Z or higher, Vf = 10,
When the power is turned on with a power source of less than 1 kHz, Vf = 50.
【請求項4】 前記放電灯の発光管内表面に形成する金
属酸化物の薄膜は、アルミニウム、ケイ素、カルシウ
ム、マグネシウム、イットリウム、ジルコニウム及びハ
フニウムの中から選ばれた金属の少なくとも一種類以上
の酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項1乃至
3のいずれかに記載の液体処理装置。
4. The thin film of metal oxide formed on the inner surface of the arc tube of the discharge lamp is an oxide of at least one metal selected from aluminum, silicon, calcium, magnesium, yttrium, zirconium and hafnium. The liquid treatment apparatus according to claim 1, wherein the liquid treatment apparatus is mainly composed of.
【請求項5】 220nm以下の紫外線と254nmの
紫外線を共存発光する放電灯から放射される紫外線を処
理対象液体に照射し、該液体の有機物分解処理等を行う
液体処理方法において、 前記放電灯として、その発光管内表面に金属酸化物の薄
膜を形成してなる放電灯を使用することを特徴とする液
体処理方法。
5. A liquid treatment method of irradiating a liquid to be treated with ultraviolet rays radiated from a discharge lamp that co-emits ultraviolet rays of 220 nm or less and 254 nm ultraviolet rays to decompose organic matter of the liquid, and the like. A liquid treatment method comprising using a discharge lamp having a metal oxide thin film formed on the inner surface of the arc tube.
【請求項6】 220nm以下の紫外線と254nmの
紫外線を共存発光する放電灯から放射される紫外線を処
理対象液体に照射し、該液体の有機物分解処理等を行う
液体処理方法において、 前記放電灯として、該放電灯の発光管が、天然の水晶も
しくは珪砂を出発原料とし、ナトリウム、カリウム、チ
タニウムおよび鉄の4種からなる元素の総含有量が2.
5ppm以下であって、10ppm以上のOH基を含む
石英ガラスからなり、その発光管内表面に金属酸化物の
薄膜を形成してなる放電灯を使用することを特徴とする
液体処理方法。
6. A liquid treatment method for irradiating a liquid to be treated with ultraviolet rays radiated from a discharge lamp that co-emits ultraviolet rays of 220 nm or less and 254 nm ultraviolet rays to decompose organic matter of the liquid, and the like. The discharge tube of the discharge lamp uses natural quartz or silica sand as a starting material, and the total content of elements consisting of four kinds of sodium, potassium, titanium and iron is 2.
A liquid treatment method comprising using a discharge lamp comprising silica glass containing 5 ppm or less and 10 ppm or more of OH groups, and forming a metal oxide thin film on the inner surface of the arc tube.
【請求項7】 220nm以下の紫外線と254nmの
紫外線を共存発光する放電灯から放射される紫外線を処
理対象液体に照射し、該液体の有機物分解処理等を行う
液体処理方法において、 前記放電灯として、内径8mm以上の合成石英ガラスか
らなる発光管と、この発光管の両端にL(cm)の間隔
で一対のフィラメントとを備え、内部に希ガスと少なく
とも水銀を含む金属とを封入してなり、点灯時のランプ
電圧V(V)と、ランプ電流I(A)、フィラメント間
距離L(cm)、放電路の内径D(mm)について、次
なる関係式を有すると共に、前記発光管内表面に金属酸
化物の薄膜を形成してなる放電灯を使用することを特徴
とする液体処理方法。 (V−Vf)/L=X/(√D・√I) かつ、2.6
≦ X ≦ 4.2。 ただし、Vfは点灯電源に依存する定数要因で、1kH
Z以上の高周波電源で点灯した場合はVf=10とし、
1kHZ未満の電源で点灯した場合はVf=50とす
る。
7. A liquid treatment method of irradiating a liquid to be treated with ultraviolet rays radiated from a discharge lamp that co-emits ultraviolet rays of 220 nm or less and 254 nm ultraviolet rays, and subjecting the liquid to organic substance decomposition treatment, wherein the discharge lamp is An arc tube made of synthetic quartz glass having an inner diameter of 8 mm or more, and a pair of filaments at intervals of L (cm) at both ends of the arc tube, in which a rare gas and a metal containing at least mercury are enclosed. , The lamp voltage V (V) during lighting, the lamp current I (A), the inter-filament distance L (cm), and the inner diameter D (mm) of the discharge path have the following relational expressions and A liquid treatment method comprising using a discharge lamp formed by forming a thin film of a metal oxide. (V-Vf) / L = X / (√D · √I) and 2.6
≤ X ≤ 4.2. However, Vf is a constant factor that depends on the lighting power source, and is 1 kHz.
When it is turned on by a high frequency power source of Z or higher, Vf = 10,
When the power is turned on with a power source of less than 1 kHz, Vf = 50.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003144912A (en) * 2001-11-07 2003-05-20 Photoscience Japan Corp Ultraviolet irradiation device and operation method therefor
JP2003331786A (en) * 2002-04-08 2003-11-21 General Electric Co <Ge> Fluorescent lamp
JP2009151954A (en) * 2007-12-18 2009-07-09 Totsuken:Kk Water-cooled ultraviolet irradiating device
JP2018176068A (en) * 2017-04-13 2018-11-15 株式会社東通研 Protective jacket for uv radiation
CN114885856A (en) * 2022-05-30 2022-08-12 河北省畜牧总站(河北省畜牧业监测预警服务中心) Closed chicken coop deodorization lamps and lanterns that disinfect and chicken coop of installing this lamps and lanterns

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06310096A (en) * 1993-04-27 1994-11-04 Hitachi Ltd Low-pressure mercury vapor lamp device
JPH07215731A (en) * 1994-01-28 1995-08-15 Shinetsu Quartz Prod Co Ltd High purity quartz glass for ultraviolet lamp and its production
JPH09276858A (en) * 1996-04-16 1997-10-28 Nippon Photo Sci:Kk Ultraviolet toc decomposing apparatus
JPH11265687A (en) * 1998-03-18 1999-09-28 Toray Ind Inc Multiple tube type discharge lamp and photochemical reacting device
JP2000285802A (en) * 1999-03-31 2000-10-13 Iwasaki Electric Co Ltd Manufacture of low-pressure mercury discharge lamp and, low-pressure mercury discharge lamp
JP2000288536A (en) * 1999-04-08 2000-10-17 Nec Corp Method and apparatus for treating waste water containing hydrogen peroxide

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06310096A (en) * 1993-04-27 1994-11-04 Hitachi Ltd Low-pressure mercury vapor lamp device
JPH07215731A (en) * 1994-01-28 1995-08-15 Shinetsu Quartz Prod Co Ltd High purity quartz glass for ultraviolet lamp and its production
JPH09276858A (en) * 1996-04-16 1997-10-28 Nippon Photo Sci:Kk Ultraviolet toc decomposing apparatus
JPH11265687A (en) * 1998-03-18 1999-09-28 Toray Ind Inc Multiple tube type discharge lamp and photochemical reacting device
JP2000285802A (en) * 1999-03-31 2000-10-13 Iwasaki Electric Co Ltd Manufacture of low-pressure mercury discharge lamp and, low-pressure mercury discharge lamp
JP2000288536A (en) * 1999-04-08 2000-10-17 Nec Corp Method and apparatus for treating waste water containing hydrogen peroxide

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003144912A (en) * 2001-11-07 2003-05-20 Photoscience Japan Corp Ultraviolet irradiation device and operation method therefor
JP4516251B2 (en) * 2001-11-07 2010-08-04 株式会社日本フォトサイエンス Ultraviolet irradiation device and operation method thereof
JP2003331786A (en) * 2002-04-08 2003-11-21 General Electric Co <Ge> Fluorescent lamp
JP4630527B2 (en) * 2002-04-08 2011-02-09 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Fluorescent light
JP2009151954A (en) * 2007-12-18 2009-07-09 Totsuken:Kk Water-cooled ultraviolet irradiating device
JP2018176068A (en) * 2017-04-13 2018-11-15 株式会社東通研 Protective jacket for uv radiation
CN114885856A (en) * 2022-05-30 2022-08-12 河北省畜牧总站(河北省畜牧业监测预警服务中心) Closed chicken coop deodorization lamps and lanterns that disinfect and chicken coop of installing this lamps and lanterns

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