KR100723124B1 - Liquid treatment apparatus and method with ultraviolet light - Google Patents
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Abstract
220㎚ 이하의 단파장 영역의 자외선에 의해 액체 중의 유기물 분해 처리를 행한 때에 발생하기 쉬운 과산화물의 생성을 억제한다.Ultraviolet light in the short wavelength region of 220 nm or less suppresses the generation of peroxides that are likely to occur when the organic matter decomposition treatment in liquid is performed.
220㎚ 이하의 자외선과 254㎚ 자외선을 공존 발광하는 방전등으로부터 방사되는 자외선을 처리 대상 액체에 조사하여, 상기 액체의 유기물 분해 처리 등을 행한다. 이 방전등으로서 발광관 내표면에 금속 산화물의 박막을 형성하여 이루어지는 것을 사용함으로써, 방전등의 점등 중에 생성되는 산화 수은이 발광관 내표면에 흡착하는 것을 방지할 수 있어, 254㎚ 자외선의 경시적 조도 저하를 억제한다. 254㎚ 자외선은 과산화물의 분해에 기여하므로, 254㎚ 자외선의 경시적 조도 유지는 피처리 액체 중의 과산화물의 생성량을 장기간에 걸쳐 억제한다.Ultraviolet rays emitted from a discharge lamp that emits coexistence light of 220 nm or less ultraviolet rays and 254 nm ultraviolet rays are irradiated to the liquid to be treated, and organic matter decomposition treatment of the liquid is performed. By using a thin film of a metal oxide formed on the inner surface of the light emitting tube as the discharge lamp, it is possible to prevent the mercury oxide generated during the lighting of the discharge lamp from adsorbing on the inner surface of the light emitting tube, thereby decreasing the illuminance of 254 nm ultraviolet light over time. Suppress Since 254 nm ultraviolet rays contribute to decomposition of the peroxide, the maintenance of illuminance over time of 254 nm ultraviolet rays suppresses the amount of peroxide generation in the liquid to be treated for a long time.
Description
도 1은 본 발명에 관한 자외선에 의한 액체 처리 장치로 사용하는 방전등의 일실시예를 나타내는 측면 단면 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a side sectional schematic view showing an embodiment of a discharge lamp used in a liquid treatment apparatus by ultraviolet light according to the present invention.
도 2는 석영 유리의 조성으로서 나트륨(Na), 칼륨(K), 티타늄(Ti), 철(Fe)의 총함유량 및 OH기의 함유량을 파라미터로서 제작한 각종 방전등을 장기간에 걸쳐 점등 실험함으로써 얻어진 자외선 강도 유지율 곡선을 도시하는 그래프.FIG. 2 is obtained by lighting experiments for a long time with various discharge lamps prepared as parameters of the total content of sodium (Na), potassium (K), titanium (Ti), iron (Fe) and the content of OH groups as a composition of quartz glass; Graph showing ultraviolet intensity retention curve.
도 3은 본 발명에서 사용하는 방전등의 일실시예에 의한 실험 결과에 기초하는 「전위 경도」와 「185㎚ 자외선 방사 효율」의 관계를 예시하는 그래프.3 is a graph illustrating a relationship between "potential hardness" and "185 nm ultraviolet radiation efficiency" based on experimental results according to an embodiment of a discharge lamp used in the present invention.
도 4는 본 발명에서 사용하는 방전등의 일실시예에 의한 실험 결과에 기초하는 「램프 전류」와 최적 「전위 경도」의 관계를 예시하는 그래프.4 is a graph illustrating a relationship between "lamp current" and an optimum "potential hardness" based on experimental results according to an embodiment of a discharge lamp used in the present invention.
도 5는 본 발명에서 사용하는 방전등의 일실시예에 의한 실험 결과에 기초하는 유리관의 내경과 최적 「전위 경도」의 관계를 「램프 전류」의 각 값에 대응하여, 예시하는 그래프.Fig. 5 is a graph illustrating the relationship between the inner diameter of the glass tube and the optimum "potential hardness" based on the experimental results of one embodiment of the discharge lamp used in the present invention, corresponding to each value of "lamp current".
도 6은 본 발명에서 사용하는 방전등의 185㎚와 254㎚ 자외선 조사 유지율의 일례를 나타내는 그래프.Fig. 6 is a graph showing an example of 185 nm and 254 nm ultraviolet ray irradiation retention rates of the discharge lamp used in the present invention.
도 7은 본 발명에 관한 액체 처리 장치 즉 자외선 조사 장치에 있어서의 시 간 경과에 따른 TOC 분해 처리 능력 변화의 실험 결과를 종래 장치와 비교해서 예시하는 그래프.7 is a graph illustrating an experimental result of a change in TOC decomposition treatment capacity over time in a liquid processing apparatus, that is, an ultraviolet irradiation apparatus according to the present invention, compared with a conventional apparatus.
도 8은 본 발명에 관한 액체 처리 장치 즉 자외선 조사 장치에 있어서의 시간 경과에 따른 이온 교환 수지 출구에서의 비저항치의 추이를 종래 장치와 비교해서 예시하는 그래프.Fig. 8 is a graph illustrating the transition of the specific resistance value at the ion exchange resin outlet over time in the liquid processing apparatus, that is, the ultraviolet irradiation apparatus according to the present invention, in comparison with a conventional apparatus.
도 9는 종래 기술의 방전등에 있어서의 185㎚와 254㎚ 자외선 조사 유지율의 일례를 나타내는 그래프.9 is a graph showing an example of 185 nm and 254 nm ultraviolet ray irradiation retention rates in a discharge lamp of the prior art.
도 10은 종래의 방전등을 사용한 자외선 조사 장치의 일례를 나타내는 측면 단면 개략도.10 is a side cross-sectional schematic diagram showing an example of an ultraviolet irradiation device using a conventional discharge lamp.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
31 : 방전등 11 : 발광관 벌브31 discharge lamp 11: light bulb bulb
21a, 21b : 필라멘트 2a, 2b : 밀봉부21a, 21b: filament 2a, 2b: sealing part
3a, 3b : 구금부 22a∼22d : 인너 리드3a, 3b: Detention part 22a-22d: Inner lead
31a, 31b : 전기 단자31a, 31b: electrical terminals
본 발명은 220㎚ 이하의 단파장 영역 자외선과 254㎚ 자외선을 공존 방사하는 방전등을 사용하여, 액체 중의 유기물의 분해 등의 처리를 행하는 액체 처리 장치 및 방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid treatment apparatus and a method for treating such as decomposition of organic matter in a liquid by using a discharge lamp that coexists and emits short wavelength region ultraviolet rays of 220 nm or less and 254 nm ultraviolet rays.
220㎚ 이하의 단파장 영역의 자외선은 강한 에너지를 가지므로, 유해물이나 유기물의 분해 등 다방면에 걸쳐 이용되고 있다. 도 10은 종래 알려진 폐쇄형 액체 처리용 자외선 조사 장치의 일례를 나타낸다. 방전등(30)을 외관(보호관)(20) 내에 수납한 것이 스테인리스제 실린더(1) 내에 수용되며, 피처리 액체가 상기 실린더(1) 내에 도입되어서 방전등(30)으로부터 발광한 자외선이 조사된다. 방전등(30)으로서는 예를 들면 185㎚ 단파장 영역 자외선과 254㎚ 파장 영역의 자외선의 양쪽을 방사하는 저압 수은 증기 방전등이 사용된다. 방전등(30)의 발광관 벌브(10)는 자외선 투과성이 뛰어난 석영 유리로 되어 있다. 방전등(30)은 자외선 투과성 외관(보호관)(20)의 내부에 수납되어, 상기 방전등(30)이 피처리 액체로부터 액밀(液密)하게 격리된다. 이러한 외관(20)도 자외선 투과성이 뛰어난 석영 유리로 되어 있다. 실린더(1)의 양단은 플랜지(1a, 1b)로 닫혀 있고, 입수구(1c)로부터 유입된 피처리 액체가 실린더(1) 내를 통과하는 과정에서 자외선이 조사되며, 출수구(1d)로부터 배출된다. 피처리 액체는 입수구(1c)로부터 출수구(1d)를 향해서 실린더(1) 내를 유통하게 되지만, 피처리 액체가 숏트 패스(short pass)하지 않도록, 도중에 다수매(도면에서는 5장)의 환류판(1e∼1i)을 배치한 구조로 되어 있다. 한편, 편의상, 도 10에는 방전등(30)을 1개만 탑재한 장치를 도시하였지만, 실용적으로는 다등식(多燈式)의 대용량 장치가 사용되는 경우가 많다. 방전등(30)으로부터 발생된 자외선은 외관(20)을 투과하여, 피처리 액체에 조사된다. 조사된 자외선은 예를 들면 수중에 존재하는 유기물을 다음식과 같이 무해한 CO, CO2, H2O로 분해하는 작용을 달성하게 된다.Ultraviolet rays in the short wavelength region of 220 nm or less have strong energy, and thus are used in various fields such as decomposition of harmful substances and organic substances. Fig. 10 shows an example of a conventionally known closed liquid treatment ultraviolet irradiation device. The
H2O + hν(185㎚) → H + OH 라디칼H 2 O + hν (185 nm) → H + OH radical
CnHmOk + OH 라디칼 → CO, CO2, H2O(n, m, k는 1, 2, 3, …)C n H m O k + OH radical → CO, CO 2 , H 2 O (n, m, k is 1, 2, 3,…)
이 유기물의 분해는 185㎚ 단파장 영역의 자외선의 작용에 의한 것이지만, 단파장 영역의 자외선의 과다는 과산화수소(H2O2)를 시작으로서, 의도하지 않은 여러 가지 과산화물을 중간체로서 생성시킨다. 이러한 과산화물을 제거하기 위해서, 자외선 조사 처리의 후단계에 있어서 자외선 조사 처리한 피처리 액체를 이온 교환 수지에 통과시키는 공정이 설치되어 있다. 따라서, 이들 과산화물은 피처리 액체가 이온 교환 수지를 통과했을 때에 제거되지만, 과잉의 과산화물은 이온 교환 수지의 수명 열화를 초래하게 된다.The decomposition of this organic material is caused by the action of ultraviolet light in the short wavelength region of 185 nm, but the excess of ultraviolet light in the short wavelength region starts with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) to produce various unintended peroxides as intermediates. In order to remove such a peroxide, the process of passing the to-be-processed liquid which carried out the ultraviolet irradiation treatment to the ion exchange resin in the later stage of an ultraviolet irradiation process is provided. Therefore, these peroxides are removed when the liquid to be treated passes through the ion exchange resin, but the excess peroxide causes the life of the ion exchange resin to deteriorate.
본 발명은 상술의 점을 감안하여 행하여진 것으로, 과산화물이 생성되는 것을 될 수 있는 한 억제할 수 있게 한 액체 처리를 행할 수 있는 자외선에 의한 액체 처리 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다. 또 이에 수반하여, 자외선 조사 처리의 후단계에 있어서 사용되는 이온 교환 수지의 수명도 연장시킬 수 있게 하고, 긴 수명, 에너지 절약 또한 보수유지 절약의 액체 처리 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described point, and an object of the present invention is to provide a liquid treatment apparatus and method by ultraviolet light capable of performing a liquid treatment that can suppress the generation of peroxides as much as possible. In addition to this, it is possible to extend the life of the ion exchange resin used in the later stage of the ultraviolet irradiation treatment, to provide a liquid treatment apparatus and method for long life, energy saving and maintenance maintenance saving.
본 발명에 관한 자외선에 의한 액체 처리 장치는 220㎚ 이하의 자외선과 254㎚ 자외선을 공존 발광하는 방전등으로부터 방사되는 자외선을 처리 대상 액체에 조사하여, 상기 액체의 유기물 분해 처리 등을 행하는 액체 처리 장치에 있어서, 상기 방전등으로서 그 발광관 내표면에 금속 산화물의 박막을 형성하여 이루어지는 방전등을 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 방전등의 발광관 내표면에 금속 산화물의 박막을 형성함으로써, 방전등의 점등 중에 생성되는 산화 수은이 발광관 내표면에 흡착하는 것을 방지할 수 있고, 254㎚ 자외선의 조도 저하를 억제할 수 있다.The liquid processing apparatus by ultraviolet rays concerning this invention irradiates the ultraviolet-ray radiated | emitted from the discharge lamp etc. which coexist luminescently the ultraviolet-ray below 220 nm and 254 nm ultraviolet-ray to the liquid processing apparatus which performs the organic substance decomposition process of the said liquid, etc. A discharge lamp formed by forming a thin film of a metal oxide on the inner surface of the light emitting tube is used as the discharge lamp. According to the present invention, by forming a thin film of metal oxide on the inner surface of the light emitting tube of the discharge lamp, it is possible to prevent the mercury oxide generated during the lighting of the discharge lamp from adsorbing on the inner surface of the light emitting tube, thereby suppressing the decrease in illuminance of 254 nm ultraviolet rays. can do.
220㎚ 이하의 자외선과 254㎚ 자외선을 공존 발광하는 방전등에 있어서는, 220㎚ 이하의 파장 영역의 자외선이 유기물 분해의 광화학 처리에 관여한다. 한편, 254㎚ 파장 영역의 자외선은 중간체인 과산화물 분해의 중요한 역할을 담당하고 있고, 자외선 조사 처리의 후단계에 있어서 사용되는 이온 교환 수지의 부담을 경감하고 있다. 그런데, 방전등의 자외선 조도는 사용시간 경과에 따라 저하하는 것이지만, 220㎚ 이하의 단파장 영역의 자외선과 254㎚ 파장 영역의 자외선에서는 자외선 조도 저하의 원인을 달리한다. 220㎚ 이하의 단파장 영역의 자외선 조도 저하는 방전등의 관체를 이루는 석영 유리가 자외선을 받아서 변질되어 자외선 투과율이 저하하는 것이 원인이다. 다른 쪽, 254㎚ 파장 영역의 자외선의 조도 저하는 방전등의 점등 중에 관내에 발생한 산소가 수은과 반응해 생성된 산화 수은이 석영 유리 내표면에 흡착하여, 석영 유리의 자외선 투과율이 저하하는 것에 기인한다. 그 때문에, 220㎚ 이하의 단파장 영역의 자외선과 254㎚ 파장 영역의 자외선에서는 도 9에 예시하는 바와 같이, 각각의 자외선 조도 유지 특성이 다르고, 254㎚ 자외선 쪽이 조도 저하의 진행이 이르므로, 도 9에 있어서의 254㎚ 유지율이 220㎚ 이하(예를 들면, 185㎚)의 자외선 조도 유지율을 밑도는 C점 이후는, 과산화물의 증대를 초래한다고 추정할 수 있다. 이것에 대하여, 본 발명에 의하면, 방전등의 발광관 내표면에 금속 산화물의 박막을 형성함으로써, 방전등의 점등 중에 생성되는 산화 수은이 발광관 내표면에 흡착하는 것을 방지할 수 있고, 254㎚ 자외선의 조도 저하를 억제할 수 있다.In the discharge lamp which coexists and emits 220 nm or less ultraviolet-ray and 254 nm ultraviolet-ray, the ultraviolet-ray of a wavelength range of 220 nm or less is involved in the photochemical treatment of organic substance decomposition. On the other hand, ultraviolet rays in the 254 nm wavelength region play an important role in peroxide decomposition, which is an intermediate, and reduce the burden of ion exchange resins used in the later stages of ultraviolet irradiation treatment. By the way, although the ultraviolet light intensity of a discharge lamp decreases with time of use, the cause of ultraviolet light intensity fall differs in the ultraviolet-ray of the short wavelength region of 220 nm or less and the ultraviolet-ray of 254 nm wavelength region. The lowering of the ultraviolet illuminance in the short wavelength region of 220 nm or less is caused by the fact that the quartz glass forming the tubular body such as a discharge lamp receives ultraviolet rays, deteriorates, and the ultraviolet ray transmittance decreases. On the other hand, the decrease in the illuminance of the ultraviolet ray in the wavelength region of 254 nm is caused by the occurrence of mercury oxide adsorbed on the inner surface of the quartz glass due to oxygen generated in the tube reacting with mercury during the lighting of the discharge lamp, and the ultraviolet ray transmittance of the quartz glass is reduced. . Therefore, as shown in Fig. 9, the ultraviolet light intensity retention characteristics of the short wavelength region of 220 nm or less and the ultraviolet ray of the 254 nm wavelength region are different from each other. It can be estimated that after the point C at which the 254 nm retention in 9 is lower than the ultraviolet illuminance retention of 220 nm or less (for example, 185 nm), an increase in peroxide is caused. On the other hand, according to the present invention, by forming a thin film of metal oxide on the inner surface of the light emitting tube of the discharge lamp, the mercury oxide generated during the lighting of the discharge lamp can be prevented from adsorbing on the inner surface of the light emitting tube. The fall of roughness can be suppressed.
또, 본 발명에 관한 자외선에 의한 액체 처리 장치는 220㎚ 이하의 자외선과 254㎚ 자외선을 공존 발광하는 방전등으로부터 방사되는 자외선을 처리 대상 액체에 조사하여, 상기 액체의 유기물 분해 처리 등을 행하는 액체 처리 장치에 있어서, 상기 방전등으로서 이 방전등의 발광관이 천연 수정 혹은 규사를 출발 원료로 하며, 나트륨, 칼륨, 티타늄 및 철의 4종류로 이루어지는 원소의 총함유량이 2.5ppm 이하이며, 10ppm 이상의 OH기를 함유하는 석영 유리로 이루어지고, 그 발광관 내표면에 금속 산화물의 박막을 형성하여 이루어지는 방전등을 사용하는 것을 특징으로 한다.Moreover, the liquid processing apparatus by the ultraviolet-ray which concerns on this invention irradiates the ultraviolet-ray radiated | emitted from the discharge etc. which coexist luminescently emits ultraviolet-ray of 220 nm or less and 254 nm ultraviolet-ray to a process liquid, and performs the liquid decomposition process of the said liquid, etc. In the apparatus, as the discharge lamp, the light-emitting tube of the discharge lamp uses natural crystal or silica sand as a starting material, and the total content of elements consisting of four kinds of sodium, potassium, titanium and iron is 2.5 ppm or less, and contains 10 ppm or more of OH groups. And a discharge lamp formed of a thin film of metal oxide on the inner surface of the light emitting tube.
천연 수정 혹은 규사를 출발 원료로 하는 석영 유리에 있어서는, 각종 물질이 불순물로서 포함되어 있다. 이들 불순물 중에서도, 나트륨(Na), 칼륨(K), 티타늄(Ti) 및 철(Fe)의 4종류의 원소가 많이 존재하면, 석영 유리의 투과율 저하를 초래하는 원인이 된다. 한편, OH기의 존재가 석영 유리의 변질을 완화시킬 수 있다. 다시 말해, 석영 유리의 주성분인 이산화규소(SiO2)의 「Si-O」의 결합이 자외선 에너지에 의해 분해되어서 투과율 저하의 원인이 되는 유리(free) Si가 생성되는 것을 OH기가 유리 Si와 재결합해서 「Si-OH」로 됨으로써 억제할 수 있다. 발명자에 의한 실험 ·연구의 결과, 이들 4종류의 원소의 총함유량이 2.5ppm 이하이며, 10ppm 이상의 OH기를 함유하도록 하면, 단파장 영역 자외선에 의한 석영 유리의 경시 열화를 상당히 개선할 수 있는 것이 밝혀졌다. 따라서, 석영 유리의 재질을 그렇게 선정 혹은 설정함으로써, 220㎚ 이하의 단파장 영역 자외선의 조도 유지율을 높일 수 있고, 이와 같이 고성능 방전등의 발광관 내표면에 금속 산화물의 박막을 형성함으로써, 254㎚ 자외선의 조도 저하를 억제하는 효과가 한층 발휘된다.In quartz glass using natural quartz or silica sand as a starting material, various substances are contained as impurities. Among these impurities, the presence of many four kinds of elements of sodium (Na), potassium (K), titanium (Ti), and iron (Fe) causes a decrease in transmittance of the quartz glass. On the other hand, the presence of OH groups can mitigate the deterioration of the quartz glass. In other words, the bond of "Si-O" of silicon dioxide (SiO 2 ), which is a main component of quartz glass, is decomposed by ultraviolet energy, so that free Si, which causes a decrease in transmittance, is generated. It can be suppressed by setting it as "Si-OH". As a result of experiments and studies by the inventors, it has been found that the total content of these four elements is 2.5 ppm or less, and when the OH group is contained 10 ppm or more, the deterioration of the quartz glass due to the short wavelength ultraviolet light can be significantly improved over time. . Therefore, by selecting or setting the material of the quartz glass as such, the illuminance retention of the short wavelength region ultraviolet ray of 220 nm or less can be increased, and thus, a thin film of metal oxide is formed on the inner surface of the light emitting tube such as a high-performance discharge lamp. The effect of suppressing the fall of illuminance is further exerted.
또, 본 발명에 관한 자외선에 의한 액체 처리 장치는 220㎚ 이하의 자외선과 254㎚ 자외선을 공존 발광하는 방전등으로부터 방사되는 자외선을 처리 대상 액체에 조사하여, 상기 액체의 유기물 분해 처리 등을 행하는 액체 처리 장치에 있어서, 상기 방전등으로서 내경 8㎜ 이상의 합성 석영 유리로 이루어지는 발광관과, 이 발광관의 양단에 L(㎝)의 간격으로 한 쌍의 필라멘트를 구비하고, 내부에 희소 가스와 적어도 수은을 포함하는 금속을 봉입하여 이루어지고, 점등시의 램프 전압(V)[V]과, 램프 전류(I)[A], 필라멘트간 거리(L)[㎝], 방전로의 내경(D)[㎜]에 대해서, 다음의 관계식을 가짐과 더불어, 상기 발광관 내표면에 금속 산화물의 박막을 형성하여 이루어지는 방전등을 사용하는 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치이다.Moreover, the liquid processing apparatus by the ultraviolet-ray which concerns on this invention irradiates the ultraviolet-ray radiated | emitted from the discharge etc. which coexist luminescently emits ultraviolet-ray of 220 nm or less and 254 nm ultraviolet-ray to a process liquid, and performs the liquid decomposition process of the said liquid, etc. An apparatus comprising: a light emitting tube made of synthetic quartz glass having an inner diameter of 8 mm or more as the discharge lamp, and a pair of filaments at intervals of L (cm) at both ends of the light emitting tube, and containing a rare gas and at least mercury therein; And the lamp voltage (V) [V] at the time of lighting, the lamp current (I) [A], the distance between the filaments (L) [cm], and the inner diameter (D) [mm] of the discharge furnace. In addition, the liquid treatment apparatus has the following relational expression and uses a discharge lamp formed by forming a thin film of a metal oxide on the inner surface of the light emitting tube.
(V-Vf)/L = X/(√D ·√I) 또한,(V-Vf) / L = X / (√D
2.6 ≤X ≤4.22.6 ≤X ≤4.2
단, Vf는 점등 전원에 의존하는 정수 요인으로, 1㎑ 이상의 고주파 전원으로 점등한 경우는 Vf=10으로 하며, 1㎑ 미만의 전원으로 점등한 경우는 Vf=50으로 한 다. 상세하게는 후술하지만, 상기 관계식과 같이 조건 설정함으로써, 220㎚ 이하의 단파장 영역의 자외선을 효율적으로 방사시킬 수 있고, 이러한 고성능 방전등의 발광관 내표면에 금속 산화물의 박막을 형성함으로써, 254㎚ 자외선의 조도 저하를 억제하는 효과가 한층 발휘된다.However, Vf is a constant factor depending on the lighting power supply. When lighting with a high frequency power supply of 1 Hz or more, Vf = 10 and Vf = 50 when lighting with a power supply of less than 1 Hz. Although described later in detail, by setting the conditions as described in the above relation, ultraviolet rays in the short wavelength region of 220 nm or less can be efficiently emitted, and a thin film of metal oxide is formed on the inner surface of the light emitting tube of such a high-performance discharge lamp, thereby providing 254 nm ultraviolet rays. The effect of suppressing the lowering of the illuminance is further exerted.
본 발명의 바람직한 실시 형태는 상기 방전등의 발광관 내표면에 형성하는 금속 산화물의 박막이 알루미늄, 규소, 칼슘, 마그네슘, 이트륨, 지르코늄 및 하프늄 중에서 선택된 금속의 적어도 1종류 이상의 산화물을 주성분으로 하는 것이다. 이들 금속 산화물은 내열성이 뛰어나며 화학적으로 안정하기 때문에, 산화 수은의 발광관 내표면에 대한 흡착 방지에 유효하게 작용한다.In a preferred embodiment of the present invention, the thin film of metal oxide formed on the inner surface of the light emitting tube of the discharge lamp has at least one oxide of a metal selected from aluminum, silicon, calcium, magnesium, yttrium, zirconium and hafnium as a main component. Since these metal oxides are excellent in heat resistance and chemically stable, they effectively act to prevent adsorption of mercury oxide to the inner surface of the light emitting tube.
또한, 본 발명에 관한 자외선에 의한 액체 처리 방법은 상기한 바와 같은 발광관 내표면에 금속 산화물의 박막을 형성하여 이루어지는 방전등을 사용하여, 처리 대상 액체에 대하여 자외선을 조사하여, 상기 액체의 유기물 분해 처리 등을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.In addition, the liquid treatment method using ultraviolet rays according to the present invention irradiates ultraviolet rays to the liquid to be treated to decompose organic matters of the liquid by using a discharge lamp formed by forming a thin film of a metal oxide on the inner surface of the light emitting tube as described above. A process etc. are characterized.
(발명의 실시 형태)(Embodiment of the Invention)
이하, 첨부 도면을 참조해서 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to an accompanying drawing.
도 1에 본 발명에 관한 액체 처리 장치 및 방법에서 사용하는 방전등의 일실시예를 나타낸다. 우선, 이 방전등(31)의 기본적 구조에 대해서 설명하면, 방전등(31)은 220㎚ 이하 예를 들면 185㎚ 단파장 영역 자외선과 254㎚ 자외선을 공존 발광하도록 구성되어 있고, 발광관 벌브(11)와, 상기 발광관 벌브(11) 내에서 그 양단에 배치된 한 쌍의 필라멘트(21a, 21b)와, 상기 발광관 벌브(11)의 양단에 형성된 밀봉부(2a, 2b) 및 구금부(3a, 3b)를 포함한다. 발광관 벌브(11)는 일례로서 내경 13㎜, 두께 1㎜의 합성 석영 유리로 이루어지고, 유리 내표면에는 금속 산화물의 박막(44)이 형성되어 있다. 박막(44)은 예를 들면 산화알루미늄과 같은 내열성이 뛰어나며 화학적으로 안정한 물질로 이루어진다. 필라멘트(21a, 21b)는 양쪽 필라멘트간이 153㎝의 간격으로 배치되어 있다.1 shows one 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 is configured to coexist and emit light of 220 nm or shorter, for example, 185 nm short wavelength region ultraviolet rays and 254 nm ultraviolet rays. And a pair of filaments 21a and 21b disposed at both ends of the light emitting tube bulb 11, sealing portions 2a and 2b formed at both ends of the light emitting tube bulb 11, and the detention portions 3a, respectively. 3b). The light emitting tube bulb 11 is made of synthetic quartz glass having an inner diameter of 13 mm and a thickness of 1 mm as an example, and a
이 필라멘트(21a, 21b)는 예를 들면 산화바륨계의 이미터(emitter)를 도포하여 이루어지며, 밀봉부(2a, 2b)로부터 나오고 있는 인너 리드(22a∼22d)에 의해 각각 유지되어 있다. 구금부(3a, 3b)는 세라믹제이며, 한 쪽 구금부(3a)에 있어서 한 쌍의 전기 단자(31a, 31b)가 구비되어 있다. 밀봉부(2a, 2b)는 몰리브덴박(24a∼24d)에 의해 기밀성을 유지하면서, 또한 인너 리드(22a∼22d), 몰리브덴박(24a∼24d), 아우터 리드(25a, 25b 및 26)를 통하여, 필라멘트(21a, 21b)와 전기 단자(31a, 31d)를 전기적으로 접속하는 역할을 담당하고 있다. 발광관 벌브(11) 내에는 20㎎ 정도의 수은과 약 400㎩의 희소 가스를 봉입하고 있다.The filaments 21a and 21b are formed by applying, for example, barium oxide-based emitters, and are respectively held by inner leads 22a to 22d emerging from the sealing portions 2a and 2b. The cages 3a and 3b are made of ceramic, and a pair of electrical terminals 31a and 31b are provided in one cage 3a. The sealing parts 2a and 2b maintain the airtightness by the molybdenum foils 24a to 24d, and also through the inner leads 22a to 22d, the molybdenum foils 24a to 24d, and the outer leads 25a, 25b and 26. It is responsible for electrically connecting the filaments 21a and 21b and the electrical terminals 31a and 31d. The light bulb bulb 11 contains about 20 mg of mercury and about 400 kW of rare gas.
한편, 도면의 예에서는 일례로서, 방전등(31)은 2단자 타입의 방전등으로서 구성되어 있다. 다시 말해, 한 쪽 필라멘트(21a)의 일단이 인너 리드(22b), 몰리브덴박(24b), 아우터 리드(25a)를 통하여 한 쪽 전기 단자(31a)에 접속되며, 다른 쪽 필라멘트(21b)의 일단이 인너 리드(22c), 몰리브덴박(24c), 아우터 리드(25b, 26)를 통하여 다른 쪽 전기 단자(31b)에 접속되어 있다.In the example of the drawing, as an example, the discharge lamp 31 is configured as a two-terminal type discharge lamp. In other words, one end of one filament 21a is connected to one electrical terminal 31a via inner lead 22b, molybdenum foil 24b, and outer lead 25a, and one end of the other filament 21b. The inner lead 22c, the molybdenum foil 24c, and the outer leads 25b and 26 are connected to the other electrical terminal 31b.
전술한 대로, 방전등의 자외선 조도는 사용시간 경과에 따라 저하하는 것이며, 254㎚ 파장 영역의 자외선 조도의 저하는 방전등의 점등 중에 관내에 발생한 산소가 수은과 반응해서 생성되는 산화은이 유리 내표면에 흡착하여, 석영 유리의 자외선 투과율이 저하하는 것에 기인한다. 이것은 수은의 공명 발광인 254㎚ 자외선이 수은의 존재에 의해 자기 흡수를 일으키기 때문이며, 상기 유리 내표면에 산화 수은이 흡착하고 있으면, 254㎚ 자외선 투과율이 선택적으로 저하한다. 이 점을 감안하여, 본 발명에서 사용하는 방전등은 발광관 벌브(11)의 유리 내표면에 금속 산화물(본 실시예에 있어서는 산화알루미늄)의 박막(44)을 형성하는 것을 특징으로 하고 있고, 이 박막(44)에 의해, 산화수은이 유리 내표면에 흡착하는 것을 방지하여, 254㎚ 자외선의 조도 저하를 억제할 수 있다. 한편, 박막(44)은 필라멘트를 봉하기 전에 미리 산화알루미늄의 미분말을 결착제와 함께 아세트산부틸로 현탁한 용액을 유리 소관(base pipe) 내표면에 도포하고 건조 후, 산화 분위기로 가열 처리함으로써 용이하게 형성할 수 있다.As described above, the ultraviolet light intensity of the discharge lamp decreases with time of use, and the decrease in the ultraviolet light intensity of the 254 nm wavelength region is adsorbed on the inner surface of the glass by the generation of oxygen generated by reaction of mercury with mercury during the lighting of the discharge lamp. This is because the ultraviolet ray transmittance of the quartz glass decreases. This is because 254 nm ultraviolet light, which is a resonance light emission of mercury, causes self-absorption due to the presence of mercury. When mercury oxide is adsorbed on the inner surface of the glass, the 254 nm ultraviolet light transmittance selectively decreases. In view of this point, the discharge lamp used in the present invention is characterized by forming a
본 발명의 실시에 있어서, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어지는 방전등(31)을 액체 처리 장치에 있어서의 자외선 발광원으로서 사용한다. 액체 처리 장치 그 자체의 구성은 예를 들면 도 10에 나타낸 바와 같은 폐쇄형 액체 처리 장치여도 되고, 개수로형 액체 처리 장치여도 된다. 또, 1개의 액체 처리 장치에서 사용하는 방전등(31)의 개수는 1개에 한정하지 않고 다수여도 된다.In the practice of the present invention, the discharge lamp 31 having the above configuration is used as the ultraviolet light emitting source in the liquid processing apparatus. The structure of the liquid processing apparatus itself may be, for example, a closed liquid processing apparatus as shown in FIG. 10, or may be a liquid channel liquid processing apparatus. In addition, the number of the discharge lamps 31 used by one liquid processing apparatus is not limited to one, and many may be sufficient as it.
본 실시예에 관한 방전등(31)의 발광관 벌브(11)의 재질은 천연 수정 혹은 규사를 출발 원료로 하는 용융 석영 유리여도 되고, 혹은 합성 석영 유리여도 된다.The material of the light-emitting tube bulb 11 of the discharge lamp 31 which concerns on a present Example may be fused quartz glass which uses natural crystal | crystallization or silica sand as a starting material, or synthetic quartz glass may be sufficient as it.
우선, 발광관 벌브(11)의 재질을 용융 석영 유리로 구성한 일례에 대해서 설명한다. 예를 들면, 발광관 벌브(11)의 석영 유리는 천연 수정 혹은 규사를 출발 원료로 하는 것이며, 나트륨(Na), 칼륨(K), 티타늄(Ti) 및 철(Fe)의 4종류로 이루어지는 원소의 총함유량이 2.5ppm 이하이며, 10ppm 이상의 OH기를 함유하는 가스 용융 석영 유리로 이루어지고 있다. 이와 같이, 방전등(31)의 발광관 벌브(11)의 재질을 구성하는 석영 유리에 있어서, 나트륨(Na), 칼륨(K), 티타늄(Ti) 및 철(Fe) 상의 OH기를 함유하도록 한 것에 의해, 상기 방전등(31)에 의해 발광되는 단파장 영역 자외선에 의한 발광관 벌브(11)의 석영 유리의 경시 열화를 상당히 개선할 수 있다. First, an example in which the material of the light emitting tube bulb 11 is made of fused quartz glass will be described. For example, the quartz glass of the light-emitting tube bulb 11 is made of natural quartz or silica sand as a starting material, and is composed of four types of sodium (Na), potassium (K), titanium (Ti), and iron (Fe). The total content of is 2.5 ppm or less, and it consists of gas-fused quartz glass containing 10 ppm or more of OH groups. As described above, in the quartz glass constituting the material of the light-emitting tube bulb 11 of the discharge lamp 31, OH groups containing sodium (Na), potassium (K), titanium (Ti) and iron (Fe) are included. As a result, the deterioration of the quartz glass of the light emitting tube bulb 11 due to the short wavelength region ultraviolet rays emitted by the discharge lamp 31 can be significantly improved.
도 2는 석영 유리의 조성으로서 나트륨(Na), 칼륨(K), 티타늄(Ti), 철(Fe)의 총함유량 및 OH기의 함유량을 파라미터로서 제작한 각종 방전등을 장기간에 걸쳐 점등 실험하는 것으로 얻어진 자외선 강도 유지율 곡선이다. 방전등의 형상 ·치수는 모두 동일하며, 횡축은 점등 시간, 종축은 본 발명에 의한 방전등 강도의 초기치를 100%으로 한 때의 185㎚ 파장의 자외선 강도이다. 각 곡선 A, B, C, D에 대응하는 각 방전등에 있어서의 석영 유리의 조성 조건은 하기표와 같다.FIG. 2 is a test of lighting various discharge lamps produced as parameters of the total content of sodium (Na), potassium (K), titanium (Ti), iron (Fe) and OH groups as parameters of quartz glass for a long time. It is the obtained ultraviolet intensity retention curve. The shape and dimension of a discharge lamp are the same, and the horizontal axis | shaft is the lighting time, and a vertical axis | shaft is the ultraviolet intensity of 185 nm wavelength when the initial value of the intensity | strength of the discharge lamp by this invention is 100%. The composition conditions of the quartz glass in each discharge lamp corresponding to each curve A, B, C, D are as follows.
(표 1)Table 1
곡선 A가 본 실시예에서 정의하는 나트륨(Na), 칼륨(K), 티타늄(Ti) 및 철(Fe)의 4종류로 이루어지는 원소의 총함유량이 2.5ppm 이하이며, 10ppm 이상의 OH기를 함유한다는 조건을 충족시키는 것이며, 곡선 B, C, D는 이 조건을 충족시키지 않는 것이다. 도 2에 있어서, 곡선 A가 가장 좋은 결과를 나타내고 있는 것으로부터 명백한 바와 같이, 석영 유리 중의 불순물인 나트륨(Na), 칼륨(K), 티타늄(Ti), 철(Fe)의 4종류의 원소의 총함유량 및 OH기의 함유량을 본 발명에 따라서 설정함으로써, 경시적인 단파장 영역의 자외선 조도 유지율을 크게 향상시킬 수 있다. 한편, 도 2의 실험에 있어서는, 대기 중에서의 자외선에 대한 반응에 의해 오존이 발생하고, 그 발생한 오존이 방전등과 자외선 강도계 사이에 개재하면 측정치가 흩어지므로, 자외선 강도계를 방전등 외면에 직접 장착하여 측정했다.The condition that the curve A contains a total content of 2.5 ppm or less and contains 10 ppm or more of OH groups of four elements of sodium (Na), potassium (K), titanium (Ti) and iron (Fe) as defined in this embodiment. The curves B, C, and D do not satisfy this condition. In Fig. 2, as is apparent from curve A showing the best results, four elements of sodium (Na), potassium (K), titanium (Ti), and iron (Fe) which are impurities in quartz glass are used. By setting the total content and the content of the OH group according to the present invention, it is possible to greatly improve the ultraviolet illuminance retention in the short wavelength region over time. On the other hand, in the experiment of FIG. 2, ozone is generated by reaction to ultraviolet light in the atmosphere, and the measured value is scattered when the generated ozone is interposed between the discharge lamp and the ultraviolet intensity meter, so the ultraviolet intensity meter is directly mounted on the outer surface of the discharge lamp. Measured by.
본 발명이 적용되는 자외선을 이용한 유기물 분해 처리 등의 기술분야에 있어서는, 방전등의 입력 밀도의 대소에 관계없이, 일반적으로 1년간 사용 후의 자외선 유지율을 70%로 간주해서 장치를 설계하므로, 그 관점에서 보면, 도 2의 곡선 A의 결과를 초래하는 조성의 석영 유리가 유효하며, 곡선 B, C, D의 결과를 초래하는 조성의 석영 유리는 명백히 유효하지 않은 것을 알 수 있다. 이와 같이, 석영 유리의 불순물인 나트륨(Na), 칼륨(K), 티타늄(Ti), 철(Fe)의 4종류의 원소의 총함유량이 「2.5ppm 이하」이면, 1년간 사용 후의 자외선 유지율을 70% 이상으로 확보할 수 있다. 한편, OH기의 함유량에 관해서 언급하면, l0ppm 미만은 Si-OH의 재결합 효과에 대하여 불충분하다.In the technical field such as organic material decomposition treatment using ultraviolet rays to which the present invention is applied, regardless of the magnitude of the input density of the discharge lamp, the device is generally designed with 70% of UV retention after one year of use, and therefore, from that point of view, It can be seen that the quartz glass of the composition resulting in the curve A of FIG. 2 is effective, and that the quartz glass of the composition resulting in the curves B, C, and D is clearly not effective. In this way, if the total content of the four elements of sodium (Na), potassium (K), titanium (Ti), and iron (Fe), which are impurities of quartz glass, is "2.5 ppm or less," the ultraviolet retention after one year of use is determined. 70% or more can be secured. On the other hand, referring to the content of the OH group, less than 10 ppm is insufficient for the recombination effect of Si-OH.
한편, 상술의 소재로 이루어지는 석영 유리는 방전등 그 자체의 발광관 벌브에 한정하지 않고, 220㎚ 이하의 파장 영역의 자외선에 노출되어서 사용되는 어떠한 부분 ·부품 ·장치에 있어서도 사용할 수 있다. 예를 들면, 도 10에 나타낸 바와 같은 외관(보호관)(20)에 있어서의 자외선 투과성 유리벽의 재질로서 본 발명에 관한 석영 유리를 사용할 수 있다. 이러한 방전등 수납용의 외관(보호관) 즉 용기의 형상은 원통형에 한정하지 않고, 어떤 형상이어도 된다.In addition, the quartz glass which consists of the above-mentioned raw material can be used not only in the light bulb bulb of a discharge lamp itself, but also in any part, components, and apparatus used by being exposed to the ultraviolet-ray of the wavelength range of 220 nm or less. For example, the quartz glass which concerns on this invention can be used as a material of the ultraviolet permeable glass wall in the exterior (protective tube) 20 as shown in FIG. The external shape (protective tube) for storing such a discharge lamp, that is, the shape of the container is not limited to a cylindrical shape, but may be any shape.
물론, 본 실시예에 관한 방전등(31)의 발광관 벌브(11)를 구성하는 용융 석영 유리의 타입은 상술의 가스 용융 타입의 것에 한정하지 않고, 예를 들면 전기 용융 타입의 것이어도 된다.Of course, the type of the fused quartz glass which comprises the light-emitting tube bulb 11 of the discharge lamp 31 which concerns on a present Example is not limited to the above-mentioned gas melting type, For example, it may be an electric melting type.
또한, 본 실시예에 관한 방전등(31)의 다른 실시 형태에 있어서는, 발광관 벌브(11)를 합성 석영 유리로 구성하고, 그 경우에, 파장 185㎚ 자외선을 효율적으로 발광할 수 있도록 하는 소정 조건으로 상기 방전등(31)의 치수(밸브 내경이나 필라멘트간 거리 등의 제 사이즈)를 결정한 것을 특징으로 하고 있다. 자세하게는 후술하지만, 이것으로 방전등의 단파장 영역 자외선의 조도 유지율을 높이고, 또한, 단파장 영역 자외선의 조사 효율의 향상을 도모할 수 있다. 이러한 고성능 방전등으로, 254㎚ 자외선의 조도 저하를 억제한 것을 액체 처리용 자외선 조사 장치에 사용한 경우, 처리 능력의 향상 및 장치 수명의 비약적 증대가 도모되므로, 지극히 의미가 있다.In another embodiment of the discharge lamp 31 according to the present embodiment, the light emitting tube bulb 11 is made of synthetic quartz glass, and in this case, a predetermined condition for efficiently emitting ultraviolet light having a wavelength of 185 nm. The size of the discharge lamp 31 (the size such as the valve inner diameter and the distance between the filaments) is determined. Although it mentions later in detail, this can raise the illumination intensity retention of short wavelength region ultraviolet-rays, such as a discharge, and can improve the irradiation efficiency of short wavelength region ultraviolet-ray. When such a high-performance discharge lamp is used in the ultraviolet irradiation device for liquid treatment that suppresses the decrease in the illuminance of 254 nm ultraviolet light, it is extremely meaningful because the improvement of the processing capacity and the dramatic increase in the life of the device are achieved.
발광관 벌브(11)를 합성 석영 유리로 구성한 경우에 있어서, 방전등(31)의 치수(밸브 내경이나 필라멘트간 거리 등의 제 사이즈)의 설정 조건의 일례에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관한 방전등(31)은 파장 185㎚ 자외선을 효율적으로 발광할 수 있도록, 합성 석영 유리로 이루어지는 발광관 벌브(11)의 내경(D)(단위는 ㎜)의 사이즈는 8㎜ 이상으로 하며, 필라멘트(21a, 21b)의 간격을 L(단위는 ㎝), 점등시의 램프 전압을 V(단위는 V(볼트)), 램프 전류를 I(단위는 A(암페어))로 할 때, 각 값의 관계가 다음 관계식을 갖도록, 설정하는 것을 특징으로 하고 있다.In the case where the light emitting tube bulb 11 is made of synthetic quartz glass, an example of setting conditions for the dimensions of the discharge lamp 31 (the first size such as the valve inner diameter and the distance between the filaments) will be described. The size of the inner diameter D (unit: mm) of the light emitting tube bulb 11 made of synthetic quartz glass is 8 mm or more so that the discharge lamp 31 according to the present embodiment can efficiently emit ultraviolet rays of wavelength 185 nm. When the interval between the filaments 21a and 21b is L (unit is cm), the lamp voltage at the time of lighting is V (unit is V (volt)), and the lamp current is I (unit is A (ampere)), The relationship of each value is set so that it has the following relational expression.
(V-Vf)/L = X/(√D ·√I) 단, 2.6 ≤X ≤4.2 (V-Vf) / L = X / (√D · √I) where 2.6 ≤ X ≤ 4.2
여기서, Vf는 양극 강하 전압이며, 점등 전원에 의해 일의적으로 결정되는 팩터(정수 요인)이며, 1㎑ 이상의 고주파 전원으로 점등한 경우는 Vf=l0이며, 1㎑ 미만의 전원으로 점등한 경우는 Vf=50으로 한다.Here, Vf is a positive voltage drop, a factor (integer factor) that is uniquely determined by the lighting power supply, and Vf = l0 when lighting with a high frequency power of 1 kHz or more, and lighting with a power of less than 1 kHz. Let Vf = 50.
다음에, 파장 185㎚ 자외선을 효율적으로 발광할 수 있도록 하는 조건으로서 상기한 바와 같은 관계식을 도출한 근거에 대해서 설명한다.Next, the basis for deriving the relational expression as described above will be described as a condition for efficiently emitting ultraviolet light with a wavelength of 185 nm.
본 발명자들은 기본 구조가 도 1에 나타내는 방전등(31)과 마찬가지의 방전등을 각종 사이즈로 다수 준비하고, 이들을 대상으로 해서 여러 가지 실험을 행하고, 방전등의 전기 특성과 185㎚ 자외선 강도의 관계를 평가했다. 구체적으로는, 이 실험에 있어서 이용한 각 방전등의 사이즈는 내경 8㎜, 13㎜, 18㎜, 23㎜의 각각의 관 직경으로, 두께 1㎜, 관 길이 100∼160㎝의 합성 석영 유리관을 이용하고, 필라멘트간 거리(L)[㎝]를 95∼153㎝로 설정하여 이루어지는 것이다. 실험에 있어서는, 중앙부에 185㎚ 자외선 강도 측정용 가지관을 부착하여 T자형으로 구성한 유리관 내에 실험 대상인 방전등을 삽입하고, 상기 유리관 내를 질소 분위기로 충만시킴과 더불어 외측에는 냉각수를 유통시켰다. 또, 점등 전원에는 약 40㎑의 전자(電子) 밸러스트(안정기)와 상용주파수의 전자(電磁) 밸러스트 2종을 준비하고, 점등시의 램프 전류를 0.4A, 0.6A, 0.8A, 1.0A, 1.4A(암페어)의 5단계로 했다. 한편, 185㎚ 자외선 강도의 측정에는 주식회사 오크제작소의 자외선 조도계 UV-185(상품명)를 사용했다.The present inventors prepared a large number of discharge lamps having the same basic structure as the discharge lamp 31 shown in FIG. 1 in various sizes, conducted various experiments on them, and evaluated the relationship between the electrical characteristics of the discharge lamp and the 185 nm ultraviolet intensity. . Specifically, the size of each discharge lamp used in this experiment is a tube diameter of 8 mm, 13 mm, 18 mm, and 23 mm in inner diameter, using a synthetic quartz glass tube having a thickness of 1 mm and a tube length of 100 to 160 cm. And the distance between the filaments (L) [cm] is set to 95 to 153 cm. In the experiment, a discharge lamp, which is an object of experiment, was inserted into a glass tube formed in a T-shape by attaching a branch tube for measuring the intensity of ultraviolet ray to the center at 185 nm, filling the inside of the glass tube with a nitrogen atmosphere, and cooling water was flowed outward. In addition, approximately 40 kW of electronic ballasts (stabilizers) and 2 kinds of commercial ballasts of electronic ballasts are prepared for the lighting power supply, and the lamp currents at lighting are 0.4A, 0.6A, 0.8A, 1.0A, We made five phases of 1.4A (amps). In addition, the ultraviolet light intensity meter UV-185 (brand name) of Oak Corporation Co., Ltd. was used for the measurement of 185 nm ultraviolet-ray intensity.
상술의 조건하에서, 전류를 대략 일정하게 유지하면서, 냉각수의 온도를 변화시키면서 각종 전기 특성 즉 램프 전압(V), 램프 전류(I), 램프 전력과, 185㎚ 자외선 강도를 측정했다. 냉각수의 온도를 변화시키는 이유는 수은 증기압을 변화시키는 것에 있다. 즉, 185㎚ 자외선 방사 효율이나 전기 특성은 수은 증기압에 의존한다고 추정되므로 그 관계를 명확히 하기 위해서이다. 냉각수의 온도를 변화시킴으로써 잉여의 수은이 체류하는 최냉부(最冷部)의 온도를 변화시키고, 수은의 증기압을 변화시키게 된다. 덧붙이자면, 램프 전압(V)은 램프 내의 수은 증기압 즉 증발량에 의존하므로, 최냉부의 온도를 변화시킴으로써, 램프 전압(V)이 가변 설정되게 된다. 어떤 물리적 사이즈로 이루어지는 방전등에 있어서는, 램프 전류(I)도 밸러스트에 의해 결정되는 정수 요인이므로, 185㎚ 자외선 강도를 좌우할 수 있는 요인은 주로 램프 전압(V)이다. 그래서, 냉각수의 온도를 변화시킴으로써 결과적으로 램프 전압(V)의 값을 여러 가지로 변화시키고, 상기 램프 전압(V)의 값을 측정함과 더불어 그때마다 185㎚ 자외선 강도를 측정함으로써, 해당 물리적 사이즈 또한 소정 램프 전류(I)로 이루어지는 조건하에 있어서의 185㎚ 자외선 강도와 램프 전압(V)의 상관성이 밝혀진다. 따라서, 그렇게 해서 측정을 행한다.Under the above conditions, various electrical characteristics, namely lamp voltage (V), lamp current (I), lamp power, and 185 nm ultraviolet ray intensity were measured while varying the temperature of the cooling water while keeping the current substantially constant. The reason for changing the temperature of the cooling water is to change the mercury vapor pressure. That is, the 185 nm ultraviolet radiation efficiency and electrical characteristics are estimated to depend on the mercury vapor pressure, so the relationship is made clear. By changing the temperature of the cooling water, the temperature of the coldest part where the excess mercury resides is changed, and the vapor pressure of the mercury is changed. In addition, since the lamp voltage V depends on the mercury vapor pressure, that is, the amount of evaporation in the lamp, the lamp voltage V is variably set by changing the temperature of the coldest part. In a discharge lamp having a certain physical size, since the lamp current I is also an integer factor determined by the ballast, the factor that can influence the 185 nm ultraviolet ray intensity is mainly the lamp voltage V. Therefore, by changing the temperature of the cooling water, the value of the lamp voltage V is variously changed as a result, the value of the lamp voltage V is measured, and the 185 nm ultraviolet ray intensity is measured at each time. Further, the correlation between the 185 nm ultraviolet light intensity and the lamp voltage V under the condition of the predetermined lamp current I is revealed. Therefore, the measurement is performed in that way.
이 측정 결과에 기초하여, 185㎚ 자외선 강도에 대해서는, 「소비 전력당 자외선 강도」라는 관점에서 측정한 185㎚ 자외선 강도의 값을 측정한 램프 전력으로 나눗셈하여, 그 몫을 「방사 효율」의 지표(즉 「185㎚ 자외선 방사 효율」)로 했 다. 또, 램프 전압에 대해서는, 「단위 길이당 전압」이라는 관점에서 측정한 램프 전압의 값(V)[V]로부터 양극 강하 전압(Vf)이라는 고정적인 값(Vf)[V]을 빼고, 그 해 「V-Vf」를 필라멘트간 거리(L)로 나누고, 그 몫을 「전위 경도」(즉, 필라멘트간 거리의 단위 길이당 램프 전압)로 했다. 다시 말해, 측정한 「185㎚ 자외선 강도」와 「램프 전압(V)」을 각각 「185㎚ 자외선 방사 효율」과 「전위 경도」(필라멘트간 거리의 단위 길이당 램프 전압)로 환산함으로써, 「전위 경도」의 각 값에 대한 「185㎚ 자외선 방사 효율」의 값을 대비할 수 있고, 방사 효율이 좋은 조건이 어느 부근에 있는가를 파악할 수 있다. 한편, 양극 강하 전압(Vf)은 전술한 대로, 1㎑ 이상의 고주파 전원으로 점등한 경우는 Vf=10으로 하며, 1㎑ 미만의 전원으로 점등한 경우는 Vf=50으로 했다.Based on this measurement result, about 185 nm ultraviolet intensity, the value of 185 nm ultraviolet intensity measured from the viewpoint of "the ultraviolet intensity per power consumption" is divided by the measured lamp power, and the share is divided into the index of "radiation efficiency". (Ie, "185 nm ultraviolet radiation efficiency"). In addition, about the lamp voltage, the fixed value (Vf) [V] of the anode drop voltage (Vf) is subtracted from the value (V) [V] of the lamp voltage measured from the viewpoint of "voltage per unit length". "V-Vf" was divided by the distance between filaments (L), and the share was made into "potential hardness" (that is, the lamp voltage per unit length of the filament distance). In other words, by converting the measured "185 nm ultraviolet light intensity" and "lamp voltage (V)" into "185 nm ultraviolet radiation efficiency" and "potential hardness" (lamp voltage per unit length of distance between filaments), The value of "185 nm ultraviolet radiation efficiency" with respect to each value of "hardness" can be compared, and it can grasp | ascertain in which vicinity there are conditions with a good radiation efficiency. On the other hand, as described above, the anode drop voltage Vf was set to Vf = 10 when lit by a high frequency power supply of 1 Hz or more, and Vf = 50 when lit by a power supply of less than 1 Hz.
도 3은 일례로서, 두께 1㎜의 합성 석영 유리관을 사용한 방전등의 사이즈가 내경 13㎜, 관 길이 154㎝, 필라멘트간 거리 147㎝의 물리적 조건하에서, 전기적 조건으로서는 램프 전류(I)가 1A(암페어)이며, 약 40㎑의 전자 밸러스트를 사용하는 (즉 Vf=10의) 경우에 있어서의 「전위 경도」와 「185㎚ 자외선 방사 효율」의 측정 결과를 나타내는 것으로, 「전위 경도」의 값을 횡축에 취하며, 거기에 대응하는 「185㎚ 자외선 방사 효율」의 값을 종축에 취하여, 측정 결과를 플롯한 것이다. 램프 전압(V)은 전술한 대로 냉각수의 온도를 변화시킴으로써 변화시켰다. 도 3에 따르면, 「전위 경도」가 약 0.88(V/㎝)일 때, 「185㎚ 자외선 방사 효율」이 가장 높은 값(약「6」)을 나타내는 것을 알 수 있다. 여기에서 알 수 있는 것은 「185㎚ 자외선 방사 효율」이 그 최고치 즉 피크치(도 3의 예에서는 약「6」) 를 포함하는 적당한 허용 범위 내로 들어가도록, 물리적 및 전기적 제 조건을 설정하기만 하면, 185㎚ 자외선을 효율적으로 방사할 수 있는 방전등 및 자외선 조사 장치를 제공할 수 있다는 것이다. 이 허용 범위로서는 실제의 자외선 조사 상태를 관찰함으로써, 피크치의 「185㎚ 자외선 방사 효율」의 약 6∼7할 정도까지는 허용 범위에 포함시키는 것이 적당한 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, 도 3의 예에서는 「185㎚ 자외선 방사 효율」의 값이 최저라도 약 3.6 이상이면, 효율 좋은 방사가 얻어지고 있다고 간주할 수 있다. 그 경우, 「전위 경도」가 약 0.72∼1.16 정도의 범위 내로 들어가도록 제 조건이 설정되면 괜찮다는 것이 도면에서 밝혀진다.Fig. 3 is an example, and the electric current is 1 A (amperes) as an electrical condition under the physical conditions of a discharge lamp using a synthetic quartz glass tube having a thickness of 1 mm and an internal diameter of 13 mm, a tube length of 154 cm and a distance of 147 cm between filaments. And the measurement results of "potential hardness" and "185 nm ultraviolet radiation efficiency" in the case of using an electron ballast of about 40 Hz (i.e., Vf = 10). It takes the value of "185 nm ultraviolet radiation efficiency" corresponding to the vertical axis | shaft, and plots the measurement result. The lamp voltage V was changed by changing the temperature of the cooling water as described above. According to FIG. 3, it turns out that when "potential hardness" is about 0.88 (V / cm), "185 nm ultraviolet radiation efficiency" shows the highest value (about "6"). It can be seen that simply setting the physical and electrical conditions so that the "185 nm ultraviolet radiation efficiency" falls within an appropriate allowable range including its maximum value, that is, the peak value (about "6" in the example of FIG. 3), It is possible to provide a discharge lamp and an ultraviolet irradiation device capable of efficiently emitting 185 nm ultraviolet rays. As an allowable range, by observing the actual ultraviolet irradiation state, it turned out that it is suitable to include in the allowable range up to about 6-7% of "185 nm ultraviolet radiation efficiency" of a peak value. For example, in the example of FIG. 3, when 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, it turns out from a figure that it is good if the conditions are set so that a "potential hardness" may fall in the range of about 0.72-1.16.
또한, 다른 실측 결과에 대해서 설명한다. 도 3과 마찬가지의 관 직경 13㎜, 관 길이 154㎝, 필라멘트간 거리 147㎝ 사이즈의 방전등에 있어서, 램프 전류(I)를 여러 가지로 다르게 해서, 각 램프 전류치에 있어서의 「185㎚ 자외선 방사 효율」이 피크치가 되는 최적 전위 경도를 탐색했다. 그 결과 얻어진 각 램프 전류치(종축)에 있어서의 최적 「전위 경도」(횡축)를 플롯한 도면이 도 4이다. 이 도 4로부터, 최적 「전위 경도」는 대략 램프 전류치(I)의 평방근(√I)에 반비례하고 있는 것을 알 수 있다. Moreover, the other actual measurement result is demonstrated. In a discharge lamp having a tube diameter of 13 mm, a tube length of 154 cm, and a filament distance of 147 cm in the same manner as in Fig. 3, the lamp current I was varied in various ways, and the "185 nm ultraviolet radiation efficiency in each lamp current value was determined. Searched for the optimum dislocation hardness at which " The figure which plotted the optimal "potential hardness" (horizontal axis) in each obtained lamp current value (vertical axis) is FIG. 4 shows that the optimum "potential hardness" is approximately inversely proportional to the square root √I of the lamp current value I.
이하 마찬가지로 하여, 본 실험에 이용한 상술한 전체 사이즈의 방전등에 대해서, 「185㎚ 자외선 방사 효율」이 피크치가 되는 최적 「전위 경도」를 탐색한 결과, 어느 쪽의 관 직경에서도 최적 「전위 경도」는 대략 전류치(I)의 평방근(√I)에 반비례하는 것을 밝혀냈다. 또, 관 직경(D)을 파라미터로서 최적 「전위 경도」를 플롯한 결과, 도 5에 나타내는 바와 같이 어느 쪽의 전류에 있어서도 대체로 관 직경(D)의 평방근(√D)에도 반비례하는 것이 밝혀졌다. 다시 말해, 내경(D)이 8∼23㎜의 방전등에 있어서, 램프 전류 0.4∼1.4A의 범위에서 동작시킨 경우에, 최대의 185㎚ 방사 효율을 얻기 위한 최적 「전위 경도」는 관 직경(D)과 전류(I)의 평방근(√D 및 √I)에 반비례하는 것을 밝혀냈다. 이것은 고주파의 전자 밸러스트와 상용 주파수의 전자 밸러스트의 어느 쪽에 있어서도 점등 전류의 팩터를 고려하기만 하면, 포함되는 결과가 되었다.In the same manner below, the optimum "potential hardness" at which "185 nm ultraviolet radiation efficiency" becomes the peak value was searched for the above-described discharge of the full size used in this experiment. It was found to be inversely proportional to the square root (√I) of the current value (I). Moreover, as a result of plotting the optimum "potential hardness" using the tube diameter (D) as a parameter, it was found that as shown in FIG. 5, the current was substantially inversely proportional to the square root (√D) of the tube diameter (D). . In other words, in a discharge lamp having an inner diameter D of 8 to 23 mm, when operating in the range of a lamp current of 0.4 to 1.4 A, the optimum "potential hardness" for obtaining the maximum 185 nm radiation efficiency is the tube diameter (D). ) And inversely proportional to the square roots of current (I) (√D and √I). This result was included only in consideration of the factor of the lighting current in both the high frequency electronic ballast and the commercial frequency electronic ballast.
상기로부터, 최적 「전위 경도」에 있어서는, 「전위 경도」 즉 「(V-Vf)/L」은 관 직경(D)의 평방근(√D) 및 램프 전류(I)의 평방근(√I)에 반비례하는 관계에 있고, 그 비례 정수를 X로 하면, 하기와 같은 관계식으로 나타낼 수 있게 된다.From the above, in the optimum "potential hardness", "potential hardness", ie, "(V-Vf) / L", is the square root (√D) of the tube diameter (D) and the square root (√I) of the lamp current (I). If the relationship is inversely proportional and the proportional constant is X, it can be expressed by the following relational expression.
(V-Vf)/L=X/(√D ·√I) (V-Vf) / L = X / (√D
상기 도 3의 예의 경우, 내경 D=13㎜, 램프 전류 I=1A이었기 때문에, (√D ·√I)는 약 3.605이며, 「전위 경도」가 상술한 약 0.72∼1.16 정도의 허용 범위 내로 들어가기 위해서는, 비례 정수(X)는 대략 「2.6 ≤X ≤4.2」의 범위의 값을 취하면 괜찮게 된다.In the case of the example of FIG. 3, since the inner diameter D = 13 mm and the lamp current I = 1A, (√D · √I) is about 3.605, and the “potential hardness” falls within the allowable range of about 0.72 to 1.16 described above. In order to achieve this, the proportional constant X may take a value approximately in the range of " 2.6? X? 4.2. &Quot;
이상과 같은 실험 결과를 고려하여, 도 1에 나타내는 바와 같은 합성 석영 유리로 구성한 발광관 벌브(11)를 이용한 방전등(31)에 있어서, 합성 석영 유리로 이루어지는 발광관 벌브(11)의 내경(D)(단위는 ㎜)의 사이즈는 8㎜ 이상으로 하며, 필라멘트(21a, 21b)의 간격을 L(단위는 ㎝), 점등시의 램프 전압을 V(단위는 V(볼트)), 램프 전류를 I(단위는 A(암페어))로 할 때, 각 값의 관계가 다음 관계식을 가지도록 설정하는 것이, 185㎚ 자외선을 효율적으로 방사하기 위한 조건으로 하는 것이 좋다라는 결론에 도달했다.In consideration of the above experimental results, the inner diameter D of the light emitting tube bulb 11 made of synthetic quartz glass in the discharge lamp 31 using the light emitting tube bulb 11 composed of synthetic quartz glass as shown in FIG. 1. The size of the unit (mm) is 8 mm or more, and the interval between the filaments 21a and 21b is L (unit is cm), the lamp voltage at the time of lighting is V (unit is V (volts)), and the lamp current is When I (unit is A (amperes)), it was concluded that it was better to set the relationship of each value to have the following relational expression as a condition for efficiently emitting 185 nm ultraviolet rays.
(V-Vf)/L=X/(√D ·√I) 단, 2.6 ≤X ≤4.2 (V-Vf) / L = X / (√D · √I) where 2.6 ≤ X ≤ 4.2
여기서, 전술한 대로, 점등 전원에 의해 일의적으로 결정되는 팩터인 양극 강하 전압(Vf)은 1㎑ 이상의 고주파 전원으로 점등한 경우는 Vf=10이며, 1㎑ 미만의 전원으로 점등한 경우는 Vf=50으로 한다.Here, as described above, the positive voltage drop voltage Vf, which is a factor uniquely determined by the lighting power source, is Vf = 10 when lighted by a high frequency power supply of 1 Hz or more, and Vf when lighted by a power supply of less than 1 Hz. = 50.
이와 같이, 상술의 실시예에 관한 방전등(31)은 상기 조건에 기초하며 일례로서, 발광관 벌브의 내경 13㎜, 필라멘트간 거리 153㎝로 하여, 발광관 벌브(11)의 재질을 합성 석영 유리로 구성한 데다가, 도 1에 도시되는 바와 같이, 상기 발광관 벌브(11) 내표면에 금속 산화물(본 실시예에 있어서는 일례로서, 산화알루미늄)의 박막(44)을 형성한 것이다.Thus, the discharge lamp 31 which concerns on the above-mentioned Example is based on the said conditions, As an example, the inside diameter of a light emitting tube bulb is 13 mm and the distance between filaments is 153 cm, and the material of the light emitting tube bulb 11 is synthetic quartz glass. In addition, as shown in Fig. 1, a
다음에, 이 방전등(31)을 장기간에 걸쳐 점등 실험해서 얻어진 자외선 조도 유지율의 측정 결과에 대해서 도 6을 참조해서 설명한다. 도면에 있어서, 횡축은 점등 시간, 종축은 본 발명에 의한 방전등의 조도의 초기치를 100%로 한 때의 185㎚와 254㎚ 파장의 자외선 조도이다. 발광관 벌브(11) 내표면에 박막(44)을 형성한 결과, 254㎚ 파장 영역의 자외선 조도 저하가 거의 보이지 않고, 전술의 도 9에 나타낸 종래의 방전등과 비교해서, 조도 유지율이 비약적으로 향상하고 있는 것을 알 수 있다. 또, 185㎚ 파장 영역의 자외선 조도 유지율도 현격히 향상하고 있는 것을 알 수 있다.Next, with reference to FIG. 6, the measurement result of the ultraviolet illuminance maintenance factor obtained by lighting-testing this discharge lamp 31 for a long time is demonstrated. In the figure, the horizontal axis represents lighting time, and the vertical axis represents ultraviolet illuminance of 185 nm and 254 nm wavelengths when the initial value of illuminance of the discharge lamp according to the present invention is 100%. As a result of forming the
본 발명에 관한 자외선에 의한 액체 처리 장치 즉 자외선 조사 장치는 예를 들면 반도체 제조 공정에서 사용되는 초순수의 정제에 이용되는 것으로, 그 경우, 1년 내지 3년의 장기 연속 운전을 견디어내는 것이지 않으면 안 된다. 본 발명에 의한 방전등을 이용하면, TOC(Total Organic Carbon : 전체 유기체 탄소) 분해 처리 능력의 향상과, 이온 교환 수지의 부담 경감의 상승 효과를 도모할 수 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 제조 공정 등에서 사용되는 초순수 정제 처리에 최적이다. 물론, 본 발명에 관한 자외선에 의한 액체 처리 장치는 반도체 제조 공정에 한정하지 않고, 음료 제조, 식품 제조, 의료, 물 처리 등, 유기물의 분해 처리 ·살균 ·소독 등을 위해 액체 처리를 실시하는 모든 분야에서 이용 가능하다. 도 7은 종래 기술에 의한 방전등을 탑재한 자외선 조사 장치(B)와 본 발명의 실시예에서 설명한 방전등을 탑재한 자외선 조사 장치(A)에 대해서, TOC 농도 10ppb의 원수를 1ppb 이하로 할 수 있는 처리 능력을 단위 소비 전력량당 유량으로 비교한 실측 데이터를 나타내는 도면이다. 도면은 종래 장치(B)의 초기치를 100%로서 표시하고 있다. 종래 장치(B)와 본 발명 장치(A)에서는 우선 초기에 있어서 큰 성능차이가 있고, 사용시간이 진행함에 따라서 성능차이가 더욱 커지는 것을 알 수 있다. 이 TOC 처리 능력의 향상은 185㎚ 자외선 방사 효율 및 유지율의 향상에 의한 것이지만, 단파장 영역의 자외선의 과다는 전술한 대로, 과잉의 과산화물을 생성하고, 이온 교환 수지의 수명 열화를 초래하게 되지만, 본 발명에 이러한 방전등을 이용하면, 254㎚ 자외선의 조도 저하를 억제함으로써, 이온 교환 수지의 부담을 경감할 수 있다.The liquid treatment apparatus using ultraviolet rays or ultraviolet irradiation apparatus according to the present invention is used, for example, for the purification of ultrapure water used in a semiconductor manufacturing process, and in this case, it must withstand a long term continuous operation for one to three years. do. By using the discharge lamp according to the present invention, it is possible to improve the TOC (Total Organic Carbon) decomposition treatment capacity and to reduce the burden on the ion exchange resin. Therefore, the present invention is optimal for ultrapure water purification treatment used in semiconductor manufacturing processes and the like. Of course, the liquid treatment apparatus by ultraviolet rays according to the present invention is not limited to the semiconductor manufacturing process, all liquid treatment for the decomposition treatment, sterilization, disinfection, etc. of organic matter, such as beverage production, food production, medical treatment, water treatment, etc. Available in the field. Fig. 7 shows that the raw water having a TOC concentration of 10 ppb can be 1 ppb or less with respect to the ultraviolet irradiation device B equipped with the discharge lamp according to the prior art and the ultraviolet irradiation device A equipped with the discharge lamp described in the embodiment of the present invention. It is a figure which shows the actual measurement data which compared processing power by the flow volume per unit power consumption. The figure shows the initial value of the conventional apparatus B as 100%. In the conventional apparatus B and the apparatus A of the present invention, there is a large performance difference in the initial stage, and it can be seen that the performance difference becomes larger as the use time progresses. Although the improvement of the TOC treatment ability is due to the improvement of the 185 nm ultraviolet radiation efficiency and the retention rate, the excess of the ultraviolet ray in the short wavelength region generates excess peroxide as described above, resulting in deterioration of the lifetime of the ion exchange resin. When such a discharge lamp is used in the invention, the burden on the ion exchange resin can be reduced by suppressing the decrease in illuminance of 254 nm ultraviolet rays.
도 8은 종래 기술에 의한 자외선 조사 장치(B)와 본 발명의 실시예에서 설명한 방전등을 사용한 자외선 조사 장치(A)에 있어서의 처리수의 비저항치를 후단계 의 이온 교환 수지 공정의 출구에서 측정한 결과이다. 도면에 있어서, 종축에 비저항치를 나타내고, 횡축에 가동 시간을 나타낸다. 비저항치는 과산화물의 농도에 의존하고 있고, 과산화물의 농도가 높을수록 비저항치는 낮아진다. 즉, 이온 교환 수지 열화에 의해 과산화물 누설이 증가하면, 비저항치가 저하하므로, 이온 교환 수지 출구에 있어서의 비저항치의 추이는 이온 교환 수지 열화의 레벨 지표가 된다. 장치 사용 초기에 있어서의 비저항치는 종래 장치(B), 본 발명 장치(A)의 어느 쪽에 있어서도 18㏁ 약간 이상이었지만, 장치 사용 개시로부터 1년 후의 시점에서 종래 장치(B)의 비저항치는 이온 교환 수지 갱신의 기준이 되는 16㏁ 정도에까지 저하했다. 이것에 대하여, 본 발명 장치(A)에 있어서는, 사용 기간 경과 후에도 비저항치의 저하는 지극히 얼마 안되며, 이온 교환 수지에 대한 부담이 경감하고 있는 것을 알 수 있다. 이것은 254㎚ 파장 영역의 자외선 조도 유지율의 비약적 향상에 의해, 과산화물 처리 능력이 유지되고 있기 때문이다.Fig. 8 shows the specific resistance value of the treated water in the ultraviolet irradiation device (B) according to the prior art and the ultraviolet irradiation device (A) using the discharge lamp described in the embodiment of the present invention, measured at the outlet of the ion exchange resin process in the next step. The result is. In the figure, specific resistance is shown on the vertical axis, and operation time is shown on the horizontal axis. The resistivity is dependent on the concentration of the peroxide, and the higher the concentration of the peroxide, the lower the resistivity. In other words, when the peroxide leakage increases due to deterioration of the ion exchange resin, the resistivity decreases, so that the change in the resistivity at the outlet of the ion exchange resin becomes a level index of the ion exchange resin deterioration. Although the specific resistance value at the time of initial use of an apparatus was 18 kPa or more in either the conventional apparatus (B) and the apparatus (A) of this invention, the specific resistance value of the conventional apparatus (B) was 1 ion after the start of apparatus use, and the ion exchange resin It fell to around 16mV which becomes a standard of update. On the other hand, in the device (A) of the present invention, even after the use period has elapsed, the decrease in the specific resistance value is extremely small, and it can be seen that the burden on the ion exchange resin is reduced. This is because the peroxide treatment ability is maintained by the remarkable improvement in the ultraviolet illuminance retention in the 254 nm wavelength region.
상술한 바와 같이, 본 발명은 220㎚ 이하의 단파장 영역과 254㎚ 자외선을 공존 발광하는 방전등에 있어서, 발광관의 내표면에 금속 산화물의 박막을 형성하고, 254㎚ 자외선 조도 유지율을 높이고, 상기 방전등으로부터의 자외선에 의해 처리 대상 액체의 유기물 분해 등의 처리를 행함으로써, 의도하지 않은 중간 생성물의 분해를 촉진시키도록 한 발명이다. 상기 실시예에서는 발광관을 합성 석영 유리로 구성하고, 파장 185㎚ 자외선을 효율적으로 발광할 수 있도록 하는 소정 조건으로 치수를 결정한 방전등에 대해서 설명했지만, 이 경우는 특히 지대한 작용 효과를 얻을 수 있는 것이지만, 본 발명의 실시 형태는 이것에 한정하지 않고, 예를 들면, 상기 발광관의 소재로서 통상의 (천연) 석영 유리를 이용한 경우도 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다. 또, 방전등의 유리 내면에 형성하는 박막으로서 이용하는 금속 산화물은 일례로서 산화알루미늄을 사용한 예를 설명했지만, 이것에 한정하지 않고, 알루미늄, 규소, 칼슘, 마그네슘, 이트륨, 지르코늄 및 하프늄 중에서 선택된 금속의 적어도 1종류 이상의 산화물을 주성분으로 하는 것이면 유효하다. 한편, 방전등의 형태는 220㎚ 이하의 파장 영역과 254㎚ 자외선을 공존 발광하는 방전등이면, 수은과 다른 금속의 아말감을 봉입한 타입의 방전등, 필라멘트를 상시 가열하는 컨티뉴어스 히팅 타입(continuous heating type) 혹은 필라멘트와 애노드가 병설된 타입 등등, 어느 쪽의 형태여도 본 발명을 적용할 수 있고, 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.As described above, the present invention is a discharge lamp for coexisting light emission of short wavelength region of 220 nm or less and 254 nm ultraviolet light, wherein a thin film of metal oxide is formed on the inner surface of the light emitting tube, the 254 nm ultraviolet light intensity retention is increased, and the discharge lamp It is an invention made to accelerate the decomposition of an unintended intermediate product by performing treatment such as organic matter decomposition of the liquid to be treated by ultraviolet light from the object. In the above embodiment, the light emitting tube is made of synthetic quartz glass, and discharge lamps whose dimensions are determined under predetermined conditions for efficiently emitting ultraviolet light having a wavelength of 185 nm are described. However, in this case, a particularly significant effect can be obtained. Embodiment of this invention is not limited to this, For example, the same effect can be acquired also when normal (natural) quartz glass is used as a raw material of the said light emitting tube. In addition, although the example which used the aluminum oxide as an example as a thin film formed in the inner surface of glass, such as an electric discharge, was demonstrated, it is not limited to this, At least of the metal selected from aluminum, silicon, calcium, magnesium, yttrium, zirconium, and hafnium. It is effective as long as it has one or more kinds of oxides as a main component. On the other hand, in the form of a discharge lamp, a discharge lamp having a wavelength range of 220 nm or less and 254 nm ultraviolet light coexists and emits a type of a discharge lamp in which amalgams of mercury and other metals are enclosed, and a continuous heating type for constantly heating the filament. Alternatively, the present invention can be applied to any of the forms, such as a type in which a filament and an anode are provided in parallel, and the same effect can be obtained.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 220㎚ 이하의 파장 영역과 254㎚ 자외선을 공존 발광하는 방전등에 있어서의 254㎚ 자외선 조사 유지율을 현저하게 높이며, 동시에, 220㎚ 이하의 자외선의 방사 효율을 향상시키고, 조사 유지율을 높임으로써, 상기 방전등을 사용한 액체 처리 장치 및 방법에 있어서 각 설비기기의 긴 수명 및 에너지 절약 ·보수유지 절약 효과를 도모할 수 있다.As described above, according to the present invention, the retention rate of the 254 nm ultraviolet irradiation in the discharge lamp which coexists and emits the wavelength region of 220 nm or less and 254 nm ultraviolet light is remarkably increased, and at the same time, the radiation efficiency of the ultraviolet ray of 220 nm or less is improved and By increasing the irradiation retention rate, the liquid treatment apparatus and method using the discharge lamp can achieve long life, energy saving, and maintenance maintenance of each equipment.
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Legal Events
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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