JP5104813B2 - Ultraviolet irradiation device and total organic carbon measuring device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、紫外線ランプを備えて試料水その他の測定対象物に紫外線を照射する紫外線照射装置と、その紫外線照射装置を備えた分析装置の1つの応用例である全有機体炭素(TOC)測定装置に関するものである。 The present invention provides a total organic carbon (TOC) measurement which is one application example of an ultraviolet irradiation device that irradiates ultraviolet rays onto a sample water or other measurement object with an ultraviolet lamp and an analysis device equipped with the ultraviolet irradiation device. It relates to the device.
紫外線照射装置は筐体内に紫外線ランプを内蔵し、筐体内でその紫外線ランプからの紫外線により照射する対象物、例えば試料水が流れる流路、が設けられている。 The ultraviolet irradiation apparatus has a built-in ultraviolet lamp in a casing, and an object to be irradiated with ultraviolet rays from the ultraviolet lamp, for example, a flow path through which sample water flows is provided in the casing.
紫外線照射装置を備えた分析装置の一例として全有機体炭素測定装置を取り上げると、全有機体炭素測定装置は紫外線照射により試料水中の有機体炭素を二酸化炭素に分解した後に試料水中の二酸化炭素濃度を検出することにより全有機体炭素濃度を測定するものである。具体的には、試料溶液中の炭素を酸化して二酸化炭素に変換する試料酸化部と、試料酸化部を経た試料溶液中の二酸化炭素を検出する二酸化炭素検出部を備えており、その試料酸化部として紫外線照射装置が使用されている(特許文献1参照。)。 Taking the total organic carbon measuring device as an example of an analyzer equipped with an ultraviolet irradiation device, the total organic carbon measuring device decomposes the organic carbon in the sample water into carbon dioxide by ultraviolet irradiation, and then the carbon dioxide concentration in the sample water The total organic carbon concentration is measured by detecting. Specifically, a sample oxidation unit that oxidizes carbon in the sample solution to convert it into carbon dioxide and a carbon dioxide detection unit that detects carbon dioxide in the sample solution that has passed through the sample oxidation unit are provided. An ultraviolet irradiation device is used as the part (see Patent Document 1).
試料水によっては有機体炭素濃度が高いものもあれば低いものもある。もし紫外線ランプが寿命や故障により点灯していない場合は、試料水中の有機体炭素が二酸化炭素に変換されないので、仮に有機体炭素濃度が高い試料水であっても二酸化炭素濃度として検出される有機体炭素濃度は低いものとなる。そのため、二酸化炭素濃度の検出値が低かったとしても、それが必ずしも試料水自体の有機体炭素濃度が低いためであると断定することはできず、紫外線ランプが点灯していなかったことにより試料水中の有機体炭素が二酸化炭素に変換されなかった可能性もある。 Some sample waters have high organic carbon concentrations and others have low concentrations. If the UV lamp is not lit due to life or failure, the organic carbon in the sample water is not converted to carbon dioxide, so even if the sample water has a high organic carbon concentration, it is detected as the carbon dioxide concentration. Airframe carbon concentration is low. Therefore, even if the detected value of the carbon dioxide concentration is low, it cannot always be determined that the organic carbon concentration in the sample water itself is low, and the ultraviolet ray lamp was not lit. It is possible that the organic carbon was not converted to carbon dioxide.
そこで、従来の全有機体炭素測定装置では、紫外線ランプが点灯していることを確認するために、分析開始前に紫外線ランプを紫外線照射装置の筐体から取り出してランプが点灯していることを確認している。またランプを取り外さないで点灯を確認することができるようにするために、紫外線照射装置に点灯確認窓を設けている全有機体炭素測定装置もある。 Therefore, in the conventional total organic carbon measuring device, in order to confirm that the ultraviolet lamp is lit, it is necessary to take out the ultraviolet lamp from the housing of the ultraviolet irradiation device and start the lamp before starting the analysis. I have confirmed. In addition, there is an all-organic carbon measuring device in which a lighting confirmation window is provided in the ultraviolet irradiation device so that lighting can be confirmed without removing the lamp.
紫外線ランプが点灯していることを確認するために、ランプを装置の外に取り出して確認する方法では、ランプを肉眼で直視すると紫外線により目に障害を与えるので、保護眼鏡などが必要となる。保護眼鏡を使用したとしても紫外線ランプを筐体の外で点灯させることは危険を伴うものである。 In order to confirm that the ultraviolet lamp is lit, the method of taking the lamp out of the apparatus and confirming it requires eye protection by eye protection when the lamp is viewed directly with the naked eye. Even if protective glasses are used, it is dangerous to turn on the ultraviolet lamp outside the housing.
点灯確認窓を設けた紫外線照射装置では、紫外線を通さない透明な樹脂板などを通して点灯を確認することになる。紫外線ランプを点灯すると空気中の酸素が酸化されてオゾンが発生するので、紫外線照射装置の筐体はオゾンが外部に漏れないように密閉構造になっている。そのため点灯確認窓を設けた場合には窓の周囲の密閉構造が必要となり、装置コストの上昇を招く。 In the ultraviolet irradiation device provided with the lighting confirmation window, the lighting is confirmed through a transparent resin plate that does not transmit ultraviolet rays. When the ultraviolet lamp is turned on, oxygen in the air is oxidized and ozone is generated. Therefore, the casing of the ultraviolet irradiation device has a sealed structure so that ozone does not leak to the outside. For this reason, when a lighting confirmation window is provided, a sealing structure around the window is required, resulting in an increase in apparatus cost.
そこで、本発明は紫外線ランプの点灯を確認するためにランプを筐体から取り出したり、筐体に確認窓を設けたりする必要をなくし、もっと簡便にランプの点灯を確認できる手段を備えた紫外線照射装置と、それを備えた分析装置の一例である全有機体炭素測定装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention eliminates the need to take out the lamp from the housing or to provide a confirmation window in the housing in order to confirm the operation of the ultraviolet lamp, and UV irradiation is provided with means that can confirm the operation of the lamp more easily. It is an object of the present invention to provide a total organic carbon measuring apparatus which is an example of an apparatus and an analyzer equipped with the apparatus.
本発明の紫外線照射装置は、遮光性の筐体内に紫外線ランプを保持したものである。その紫外線ランプは紫外線透過性の材料からなる管体を備えている。その管体内には紫外線放射ガスが封入され、管体の両端封止部から外部にリード端子が引き出されている。管体は保持部に保持されている。保持部は筒状をなし、保持部の一方の開口部に管体の両端封止部が嵌め込まれ、保持部の他方の開口部は紫外線を遮光する可視光透過性の樹脂からなる封止部材により前記リード端子を突出させるように封止されている。 The ultraviolet irradiation device of the present invention is a device in which an ultraviolet lamp is held in a light-shielding casing. The ultraviolet lamp is provided with a tube made of an ultraviolet light transmissive material. An ultraviolet radiation gas is sealed in the tube body, and lead terminals are drawn out from the sealing portions at both ends of the tube body. The tubular body is held by the holding portion. The holding part has a cylindrical shape, and both end sealing parts of the tubular body are fitted into one opening part of the holding part, and the other opening part of the holding part is made of a visible light transmissive resin that blocks ultraviolet rays. Thus, the lead terminal is sealed so as to protrude.
筐体は紫外線ランプの管体部分と紫外線が照射される対象とを内部に収容し、紫外線ランプの保持部の他方の開口部を外部に露出させた状態で紫外線ランプを保持している。 The housing accommodates the tube portion of the ultraviolet lamp and the target to be irradiated with ultraviolet light, and holds the ultraviolet lamp in a state where the other opening of the holding part of the ultraviolet lamp is exposed to the outside.
紫外線ランプには水銀灯やキセノンランプなどがあるが、何れも発生する光は紫外線だけでなく、可視光領域の光も含んでいる。本発明の紫外線ランプは、保持部の開口部のうち、筐体の外部に突出する開口部を封止している部材が可視光透過性の樹脂であるので、紫外線ランプの保持部の開口部の封止部材を通して紫外線ランプが点灯していることを筐体の外部から確認することができる。 There are mercury lamps and xenon lamps as ultraviolet lamps, and all of them generate not only ultraviolet rays but also light in the visible light region. In the ultraviolet lamp of the present invention, the member that seals the opening protruding outside the housing among the opening of the holding part is a resin that is transparent to visible light, so the opening of the holding part of the ultraviolet lamp It can be confirmed from the outside of the housing that the ultraviolet lamp is lit through the sealing member.
樹脂は一般に紫外線は透過しない。通常使用される封止部材としては、可視光も透過させないように樹脂に可視光を吸収する顔料を添加していることが多い。本発明の封止用部材の一例は、そのような顔料を添加していない樹脂接着剤を硬化させたものである。 The resin generally does not transmit ultraviolet rays. As a normally used sealing member, a pigment that absorbs visible light is often added to the resin so as not to transmit visible light. An example of the sealing member of the present invention is obtained by curing a resin adhesive to which such a pigment is not added.
本発明の全有機体炭素測定装置は、試料溶液中の炭素を酸化して二酸化炭素に変換する試料酸化部と、試料酸化部を経た試料溶液中の二酸化炭素を検出する二酸化炭素検出部を備えたものであり、試料酸化部として本発明の紫外線照射装置が使用されている。そして、紫外線照射装置の筐体内に収容される対象が紫外線透過材料からなる流路であり、その流路内を試料溶液が流れるようになっている。 The total organic carbon measurement device of the present invention includes a sample oxidation unit that oxidizes carbon in a sample solution to convert it into carbon dioxide, and a carbon dioxide detection unit that detects carbon dioxide in the sample solution that has passed through the sample oxidation unit. The ultraviolet irradiation device of the present invention is used as the sample oxidation part. And the object accommodated in the housing | casing of an ultraviolet irradiation device is the flow path which consists of ultraviolet permeable materials, and a sample solution flows through the flow path.
本発明の紫外線照射装置では、紫外線ランプの保持部の開口部のうち管体部分が取り付けられている部分が筐体内部にあるが、開口部のその反対側の部分は筐体の外部に露出しているので、ランプが点灯すると可視光領域の光は保持部を封止している樹脂を通して外部に漏れ出す。紫外線は樹脂により吸収され外部には漏れないので安全性は維持される。ランプ自身が点灯していることを確認できる構造を備えているので、ランプの点灯を確認するためにランプを筐体の外部に取り出す必要がなくなるので安全に作業を行うことができる。また、筐体に確認窓を設ける必要もなくなるので、窓材と、窓材と筐体の接合部分からオゾンが漏れるのを防ぐオゾンシールのための部品も必要がなくなり、紫外線照射装置をより安価に製造することができる。また、そのような紫外線照射装置を備えると全有機体炭素測定装置などの分析装置のコスト低下にも寄与する。 In the ultraviolet irradiation device of the present invention, the portion of the opening of the holding portion of the ultraviolet lamp to which the tube portion is attached is inside the housing, but the opposite portion of the opening is exposed to the outside of the housing. Therefore, when the lamp is lit, light in the visible light region leaks outside through the resin sealing the holding portion. Since ultraviolet rays are absorbed by the resin and do not leak outside, safety is maintained. Since the structure that can confirm that the lamp itself is lit is provided, it is not necessary to take the lamp out of the housing in order to confirm the lighting of the lamp, so that the work can be performed safely. In addition, since there is no need to provide a confirmation window in the housing, there is no need for parts for the ozone seal to prevent ozone from leaking from the window material and the joint between the window material and the housing, making the UV irradiation device cheaper. Can be manufactured. Moreover, if such an ultraviolet irradiation device is provided, it contributes to the cost reduction of analyzers, such as a total organic carbon measuring device.
図1は一実施例の紫外線照射装置の正面断面図であり、図2は同実施例における紫外線ランプを示したものである。図2(A)は一部を切り欠いて示す平面図、(B)は正面図である。 FIG. 1 is a front sectional view of an ultraviolet irradiation apparatus according to one embodiment, and FIG. 2 shows an ultraviolet lamp according to the embodiment. FIG. 2A is a plan view with a part cut away, and FIG. 2B is a front view.
紫外線照射装置2は、筐体4の内部に紫外線ランプ6を内蔵したものである。筐体4内には紫外線が照射される対象物8も内蔵されている。
The
筐体4は外部に紫外線が漏れないように、かつオゾンも漏れないような密閉構造となった金属ブロックである。筐体の素材は特に限定されないが、例えばアルミニウムである。
The
紫外線ランプ6は図2に示されるように、筒状の保持部10の一方の開口部に紫外線透過材料である石英ガラス製のカバー12が取り付けられ、カバー12の内部にはU字型に折り曲げられた紫外線ランプの管体14が収容され、管体14の両端部が保持部10内にくるように取り付けられている。
As shown in FIG. 2, the
管体14は紫外線を透過させる石英ガラス製であり、気密容器となっていて、内部に水銀と放電媒体としての希ガス又は希ガスハロゲン化物が封入されている。希ガスとしてはキセノン、アルゴン又はヘリウムを用いることができ、希ガスハロゲン化物としては塩化キセノン(XeCl)、塩化クリプトン(KrCl)などを用いることができる。具体的な一例を示すと、管体14内には水銀100mgが封入され、希ガスとしてアルゴンが0.5torrの圧力になるように封入されている。管体14の両端部にはニッケル、タングステン、モリブデン、ステンレス又はチタンなどの耐火性のある金属からなるリード端子が取り付けられて両端部が封止部となっている。両端封止部は管体の石英ガラスを溶融させて封止したものである。管体14の両端部から突出したリード端子にはケーブル16が接続されている。
The
保持部10の一方の開口に管体14の両端部とカバー12が差し込まれ、保持部10の他方の開口部から保持部10内に封止部材18が充填されて保持部10の開口部が封止されている。封止部材18は可視光を吸収する顔料が添加されていない樹脂接着剤であり、保持部10のリード端子側の開口部からその接着剤が充填されて硬化したものである。リード端子に接続されたケーブル16は保持部10から外部に取り出されている。
Both ends of the
図1に戻って説明すると、筐体4内には紫外線ランプ6に対向して紫外線が照射される対象物として試料水が流れる流路8が設けられている。流路8は石英ガラス製であり、筐体4の外部に突出した一方の接続口20が試料水の入口となり、反対側で筐体4から外部に突出した接続口22が試料水の出口となっている。
Returning to FIG. 1, a
紫外線ランプ6を点灯すると、流路8を流れる試料水10中の有機体炭素がランプ6からの紫外線により分解して二酸化炭素となる。このとき、ランプ6が点灯すると、保持部10の開口部から樹脂の封止部材18を通して筐体4の外部に可視光の一部が漏れ出すので、ランプ6が点灯していることを筐体4の外部から確認することができる。ランプ6からの紫外線は樹脂で遮光されて筐体4の外部には漏れない。
When the
筐体4はランプの保持部10を保持している部分と、流路8が筐体4の外部に突出している部分を気密状態に封止しており、筐体4の内部を密閉状態としている。そのため、筐体内でオゾンが発生しても筐体4の外部に漏れ出すことはない。
The
本発明の紫外線照射装置が使用される分析装置として水溶液中の全有機体炭素を測定する全有機体炭素測定装置に適用した一実施例を図3に示す。 FIG. 3 shows an embodiment in which the present invention is applied to a total organic carbon measuring apparatus for measuring total organic carbon in an aqueous solution as an analyzer using the ultraviolet irradiation apparatus of the present invention.
水溶液中の有機物に含まれている炭素量で水溶液の汚染度を表す方法として全有機体炭素(TOC)がある。TOCを測定するために、全有機体炭素測定装置が使用されるが、TOCを測定する一般的な測定方法として、試料水溶液中の全炭素(TC)と無機体炭素(IC)とを測定し、TCの測定値からICの測定値を差し引いた値(TOC=TC−IC)として求める方法がある。 There is total organic carbon (TOC) as a method of expressing the degree of contamination of an aqueous solution by the amount of carbon contained in the organic matter in the aqueous solution. A total organic carbon measuring device is used to measure TOC. As a general measurement method for measuring TOC, total carbon (TC) and inorganic carbon (IC) in a sample aqueous solution are measured. There is a method of obtaining a value obtained by subtracting the IC measurement value from the TC measurement value (TOC = TC-IC).
全有機体炭素測定装置の概略構成図を図3に示す。有機体炭素を含む試料溶液が試料入り口31から導入され、リン酸リザーバー33に収容されたリン酸溶液がリン酸シリンジポンプ34により一定量が試料溶液に加えられ、さらにペルオキソ二硫酸塩リザーバー36に収容されたペルオキソ二硫酸塩溶液がペルオキソ二硫酸塩シリンジポンプ37により一定量が試料溶液に加えられる。試料溶液にリン酸溶液が加えられることにより、試料に含まれる無機体炭素(IC)が二酸化炭素に変換される。この二酸化炭素量を導電率センサ41で測定することにより無機体炭素の濃度が測定される。一方、試料にペルオキソ二硫酸塩溶液が加えられ、試料酸化流路38において紫外線ランプ39により紫外線が照射されることにより、試料に含まれる全炭素が酸化されて二酸化炭素が発生する。この二酸化炭素量を導電率センサ42で測定することにより全炭素濃度が測定される。測定された全炭素の濃度から無機体炭素の濃度を差し引くことにより全有機体炭素濃度が得られる。
A schematic configuration diagram of the total organic carbon measuring apparatus is shown in FIG. A sample solution containing organic carbon is introduced from the sample inlet 31, and a certain amount of the phosphoric acid solution accommodated in the
ここで、試料酸化流路38及び紫外線ランプ39として、図1に示した実施例の紫外線照射装置2を使用する。
Here, as the
また、リン酸塩溶液及びペルオキソ二硫酸塩溶液と反応した試料溶液を2つの流路に分離することなく、ひとつの流路とひとつの導電率センサで測定する全有機体炭素測定装置とすることもできる。その場合は、試料溶液に紫外線を照射する紫外線ランプをON/OFFすることにより、オフのときに無機体炭素を測定し、オンのときに全炭素を測定する。つまり、紫外線を照射せずに試料溶液の導電率を測定すると無機炭素を測定することができ、紫外線を照射しながら試料溶液の導電率を測定することにより全炭素を測定することができるのである。紫外線を照射したときに測定される炭素量から紫外線を照射しないときに測定される炭素量を差し引くことにより、全有機体炭素量を測定することができる。 Also, a total organic carbon measuring device that measures with one channel and one conductivity sensor without separating the sample solution reacted with the phosphate solution and peroxodisulfate solution into two channels. You can also. In that case, by turning on / off the ultraviolet lamp that irradiates the sample solution with ultraviolet rays, the inorganic carbon is measured when it is off, and the total carbon is measured when it is on. In other words, inorganic carbon can be measured by measuring the conductivity of the sample solution without irradiating ultraviolet rays, and total carbon can be measured by measuring the conductivity of the sample solution while irradiating ultraviolet rays. . By subtracting the amount of carbon measured when not irradiating ultraviolet rays from the amount of carbon measured when irradiating with ultraviolet rays, the total organic carbon amount can be measured.
ひとつの流路とひとつの導電率センサで測定する全有機体炭素測定装置として、紫外線の照射、非照射を紫外線ランプのON/OFFで行うのではなく、試料溶液と紫外線ランプの間に遮蔽板を設置し、この遮蔽板をモータやソレノイドで駆動することにより紫外線の照射と非照射を制御するようにしてもよい。 As a total organic carbon measuring device that measures with one flow path and one conductivity sensor, it does not perform ultraviolet irradiation or non-irradiation by turning on / off the ultraviolet lamp, but between the sample solution and the ultraviolet lamp. It is also possible to control the irradiation and non-irradiation of ultraviolet rays by driving the shielding plate with a motor or solenoid.
2 紫外線照射装置
4 筐体
6,39 紫外線ランプ
8 紫外線が照射される対象物
10 保持部
14 紫外線ランプの管体
16 リード端子につながるケーブル
18 封止部材
38 試料酸化流路
41,42 導電率センサ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記紫外線ランプの管体部分と紫外線が照射される対象とを内部に収容し、前記紫外線ランプの前記保持部の他方の開口部を外部に露出させた状態で前記紫外線ランプを保持している遮光性の筐体とを備えた紫外線照射装置。 Lead terminals are drawn to the outside from both end sealing portions of the ultraviolet transmissive tube encapsulating the ultraviolet radiation gas, and both end sealing portions are fitted into one opening of the cylindrical holding portion, An ultraviolet lamp sealed so as to project the lead terminal by a sealing member made of a visible light transmitting resin whose other opening shields ultraviolet light; and
The light shielding unit that holds the ultraviolet lamp tube in a state in which the tube portion of the ultraviolet lamp and the target to which the ultraviolet ray is irradiated are housed and the other opening of the holding part of the ultraviolet lamp is exposed to the outside. Ultraviolet irradiation device provided with a sexual housing.
前記試料酸化部として請求項1又は2に記載の紫外線照射装置が使用され、
前記紫外線照射装置の筐体内に収容される前記対象が紫外線透過材料からなり試料溶液が流れる流路となっている全有機体炭素測定装置。 In an all-organic carbon measuring device including a sample oxidation unit that oxidizes carbon in a sample solution to convert it into carbon dioxide, and a carbon dioxide detection unit that detects carbon dioxide in the sample solution that has passed through the sample oxidation unit,
The ultraviolet irradiation device according to claim 1 or 2 is used as the sample oxidation unit,
An all-organic carbon measuring device in which the object housed in a housing of the ultraviolet irradiation device is made of an ultraviolet transmitting material and is a flow path through which a sample solution flows.
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