KR20040046862A - 자외선에 의한 액체 처리 장치 및 방법 - 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.
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.
Description
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.
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 밸브(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 되고 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.
H2O + hν(185㎚) → H + OH 라디칼
CnHmOk+ OH 라디칼 → CO, CO2, H2O(n, m, k는 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.
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.
도 1은 본 발명에 관한 자외선에 의한 액체 처리 장치로 사용하는 방전등의 일실시예를 나타내는 측면 단면 개략도.
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.
도 3은 본 발명에서 사용하는 방전등의 일실시예에 의한 실험 결과에 기초하는 「전위 경도」와 「185㎚ 자외선 방사 효율」의 관계를 예시하는 그래프.
도 4는 본 발명에서 사용하는 방전등의 일실시예에 의한 실험 결과에 기초하는 「램프 전류」와 최적 「전위 경도」의 관계를 예시하는 그래프.
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.
도 6은 본 발명에서 사용하는 방전등의 185㎚와 254㎚ 자외선 조사 유지율의 일례를 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명에 관한 액체 처리 장치 즉 자외선 조사 장치에 있어서의 시간 경과에 따른 TOC 분해 처리 능력 변화의 실험 결과를 종래 장치와 비교해서 예시하는 그래프.
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.
도 9는 종래 기술의 방전등에 있어서의 185㎚와 254㎚ 자외선 조사 유지율의 일례를 나타내는 그래프.
도 10은 종래의 방전등을 사용한 자외선 조사 장치의 일례를 나타내는 측면 단면 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
31 : 방전등 11 : 발광관 밸브
21a, 21b : 필라멘트 2a, 2b : 밀봉부
3a, 3b : 구금부 22a∼22d : 인너 리드
31a, 31b : 전기 단자
본 발명에 관한 자외선에 의한 액체 처리 장치는 220㎚ 이하의 자외선과 254㎚ 자외선을 공존 발광하는 방전등으로부터 방사되는 자외선을 처리 대상 액체에조사하여, 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.
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㎚ 유지율이220㎚ 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.
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.
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. 발명자에의한 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.
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.
(V-Vf)/L = X/(√D ·√I) 또한,
2.6 ≤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 한다. 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.
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.
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.
(발명의 실시 형태)
이하, 첨부 도면을 참조해서 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.
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 밸브(11)와, 상기 발광관 밸브(11) 내에서 그 양단에 배치된 한 쌍의 필라멘트(21a, 21b)와, 상기 발광관 밸브(11)의 양단에형성된 밀봉부(2a, 2b) 및 구금부(3a, 3b)를 포함한다. 발광관 밸브(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.
이 필라멘트(21a, 21b)는 예를 들면 산화바륨계의 발광체(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 밸브(11) 내에는 20㎎ 정도의 수은과 약 400㎩의 희소 가스를 봉입하고 있다.
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.
전술한 대로, 방전등의 자외선 조도는 사용시간 경과에 따라 저하하는 것이며, 254㎚ 파장 영역의 자외선 조도의 저하는 방전등의 점등 중에 관내에 발생한산소가 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 밸브(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.
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.
본 실시예에 관한 방전등(31)의 발광관 밸브(11)의 재질은 천연 수정 혹은 규사를 출발 원료로 하는 용융 석영 유리여도 되고, 혹은 합성 석영 유리여도 된다.
우선, 발광관 밸브(11)의 재질을 용융 석영 유리로 구성한 일례에 대해서 설명한다. 예를 들면, 발광관 밸브(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 밸브(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 밸브(11)의 석영 유리의 경시 열화를 상당히 개선할 수 있다.
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.
(표 1)
곡선 A가 본 실시예에서 정의하는 나트륨(Na), 칼륨(K), 티타늄(Ti) 및철(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.
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.
한편, 상술의 소재로 이루어지는 석영 유리는 방전등 그 자체의 발광관 밸브에 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.
물론, 본 실시예에 관한 방전등(31)의 발광관 밸브(11)를 구성하는 용융 석영 유리의 타입은 상술의 가스 용융 타입의 것에 한정하지 않고, 예를 들면 전기 용융 타입의 것이어도 된다.
또한, 본 실시예에 관한 방전등(31)의 다른 실시 형태에 있어서는, 발광관 밸브(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.
발광관 밸브(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 밸브(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.
(V-Vf)/L = X/(√D ·√I) 단, 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.
다음에, 파장 185㎚ 자외선을 효율적으로 발광할 수 있도록 하는 조건으로서 상기한 바와 같은 관계식을 도출한 근거에 대해서 설명한다.
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.
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.
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 했다. 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.
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.
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.
이하 마찬가지로 하여, 본 실험에 이용한 상술한 제 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 대체로관 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.
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.
(V-Vf)/L=X/(√D ·√I)
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.
이상과 같은 실험 결과를 고려하여, 도 1에 나타내는 바와 같은 합성 석영 유리로 구성한 발광관 밸브(11)를 이용한 방전등(31)에 있어서, 합성 석영 유리로 이루어지는 발광관 밸브(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 하는것이 좋다라는 결론에 도달했다.
(V-Vf)/L=X/(√D ·√I) 단, 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.
이와 같이, 상술의 실시예에 관한 방전등(31)은 상기 조건에 기초하며 일례로서, 발광관 밸브의 내경 13㎜, 필라멘트간 거리 153㎝로 하여, 발광관 밸브(11)의 재질을 합성 석영 유리로 구성한 데다가, 도 1에 도시되는 바와 같이, 상기 발광관 밸브(11) 내표면에 금속 산화물(본 실시예에 있어서는 일례로서, 산화알루미늄)의 박막(44)을 형성한 것이다.
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 밸브(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.
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.
도 8은 종래 기술에 의한 자외선 조사 장치(B)와 본 발명의 실시예에서 설명한 방전등을 사용한 자외선 조사 장치(A)에 있어서의 처리수의 비저항치를 후단계의 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.
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, 예를들면, 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 양극이 병설된 타입 등등, 어느 쪽의 형태여도 본 발명을 적용할 수 있고, 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
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.
Claims (7)
- 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 하는 액체 처리 장치.
- 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 상기 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 하는 액체 처리 장치.
- 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]와, 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 장치.(V-Vf)/L=X/(√D ·√I) 또한,2.6 ≤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 한다)
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 방전등의 발광관 내표면에 형성하는 금속 산화물의 박막은 알루미늄, 규소, 칼슘, 마그네슘, 이트륨, 지르코늄 및 하프늄 중에서 선택된 금속의 적어도 1종류 이상의 산화물을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
- 220㎚ 이하의 자외선과 254㎚ 자외선을 공존 발광하는 방전등으로부터 방사되는 자외선을 처리 대상 액체에 조사하여, 상기 액체의 유기물 분해 처리 등을 행하는 액체 처리 방법에 있어서, 상기 방전등으로서 그 발광관 내표면에 금속 산화물의 박막을 형성하여 이루어지는 방전등을 사용하는 것을 특징으로 하는 액체 처리 방법.
- 220㎚ 이하의 자외선과 254㎚ 자외선을 공존 발광하는 방전등으로부터 방사되는 자외선을 처리 대상 액체에 조사하여, 상기 액체의 유기물 분해 처리 등을 행하는 액체 처리 방법에 있어서, 상기 방전등으로서 상기 방전등의 발광관이 천연 수정 혹은 규사를 출발 원료로 하며, 나트륨, 칼륨, 티나늄 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 하는 액체 처리 방법.
- 220㎚ 이하의 자외선과 254㎚ 자외선을 공존 발광하는 방전등으로부터 방사되는 자외선을 처리 대상 액체에 조사하여, 상기 액체의 유기물 분해 처리 등을 행하는 액체 처리 방법에 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 방법.(V-Vf)/L=X/(√D ·√I) 또한,2.6 ≤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 한다)
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